JP7142920B2 - フィルター装置 - Google Patents

Description

本発明は、換気における給気経路に設置して使用するためのフィルター装置に関する。

住宅その他の建物の居室において、呼吸に必要な酸素の供給や熱・湿気・臭気の除去などのために空気を入れ替えること、即ち換気は、重要である。居室を適切に換気する目的で、建物には換気設備ないし換気システムが設けられる（例えば、日本の建築基準法の２００３年の改正では、居室について毎時０.５回以上の換気の実現が義務付けられた）。

換気システムにおいては、居室の空気の入れ替えに因る室温変動を抑制しつつその居室を換気するうえで、例えば透過式の全熱交換器（即ち静止型の全熱交換器）が利用されることがある。透過式の全熱交換器は、熱交換機能を担う熱交換素子を備える。熱交換素子は、その内部に、居室への外気の通過路と居室からの還気の通過路とを有し、それらを通過する気流間で物質交換なしに熱交換がなされる構成を有する。建物の換気システムは、建物外から居室への給気のための給気経路と、居室から建物外への排気のための排気経路とが、例えばこのような全熱交換器において熱交換可能に交差するように、構築される。給気経路と排気経路とが交差する場である全熱交換器は、天井裏に設置されることが多い。

このような換気システムにおいて、従来、全熱交換器の外気通過路の入口にはフィルターが付設される場合がある。全熱交換器に至る前の外気から粉塵等を除去するためである。換気システム用のこのようなフィルターに関する技術については、例えば下記の特許文献１,２に記載されている。

特開２０１３－５０３７３５号公報 特開２０１４－１９９１５６号公報

換気システム用のフィルターは、それへの粉塵等の蓄積に因って除塵性能が経時的に低下してしまう。そのようなフィルターの除塵性能を一定以上に維持して全熱交換器ないし換気システムを適切に稼動させ続けるためには、使用フィルターについての清掃作業や交換作業が必要である。また、換気システムの給気経路に設置されるフィルターに対しては、換気システムに取り込まれる外気から花粉やＰＭ２.５など浮遊微粒子を除去する性能が要求されることがある。花粉やＰＭ２.５の飛散量の多い国や地域では特に、その要求が強い。

しかしながら、ＰＭ２.５ほどの極小粒子に対して有意な捕捉効率を示しうる微細孔材料がろ材をなすフィルターは、目詰まりを生じやすい。ＰＭ２.５など極小粒子がフィルターのろ材に付着した場合、フィルターろ材に対するブラシによる擦過作業など機械的な清掃手法によっては、当該ろ材から極小粒子を充分に除去することは困難である。

また、ＰＭ２.５ほどの極小粒子を外気から除去するためのフィルターとして、静電吸着作用を利用して粒子を捕捉する交換式集塵フィルターも知られているものの、それが付設された全熱交換器の適切な稼動を維持するためには、当該フィルターを高頻度で交換する必要がある。

加えて、フィルターの清掃や交換は、煩雑である。換気システムにおける全熱交換器が天井裏に設置されている場合、それに付設されているフィルターの清掃や交換は、困難な場合もある。

本発明は、以上のような事情のもとで考え出されたものであって、その目的は、フィルターの清掃・交換の手間を回避または抑制しつつ高い除塵性能を維持するのに適したフィルター装置を提供することにある。

本発明により提供されるフィルター装置は、ケースと、フィルターユニットと、自動駆動ユニットを備える。ケースは、外気入口および外気出口を有する。フィルターユニットは、ロールフィルターとこれを保持するハウジングとを備えてケース内に配設され、好ましくは、ケース内に取り外し可能に着設されるフィルターカートリッジである。ハウジングは、第１収容室と第２収容室とを備える。第２収容室は、第１収容室から離隔し、且つ、自動駆動ユニットによって回転駆動されうるフィルター巻取り軸を内部に有する。ロールフィルターは、第１収容室内のロール部と、第１および第２収容室間にて露出して展開する有効フィルター部とを有し、且つ第２収容室内のフィルター巻取り軸によって巻き取り可能である。このようなロールフィルターにおける有効フィルター部は、本装置のケース内で外気入口および外気出口の間を通流する外気をろ過する機能を発揮する部分である。ロールフィルターの素材は、例えば、ＰＭ２.５の捕捉効率が９５％以上であるエアフィルター用ろ材である。また、本フィルター装置において、自動駆動ユニットは、所定時間ごとに、または、有効フィルター部汚染基準への到達ごとに、フィルター巻取り軸を回転駆動させることによるフィルター巻き取りを実施する。自動駆動ユニットは、好ましくは、フィルター巻取り軸を回転駆動させるための駆動モーターと、駆動モーターの稼動および停止を制御するための制御部とを備える。以上のような構成を具備する本フィルター装置は、例えば、建物の換気システムの給気経路における全熱交換器ないしその外気通過路入口よりも上流の側に設置されて使用されるものである。

本フィルター装置が建物の換気システムの給気経路における全熱交換器よりも上流側に設置される場合、その換気システムの稼動時には、建物外からの外気は換気システムの給気経路において全熱交換器に至る前に本フィルター装置を通過する。本フィルター装置において、外気は、ケースの外気入口を介して装置内に流れ入り、フィルターユニットのロールフィルターの有効フィルター部を通過する。外気は、有効フィルター部を通過する時にろ過される。ろ過された外気、即ち、清浄化処理を受けた外気は、ケースの外気出口を介して装置外に流れ出て、その後に全熱交換器を経て居室に向けて導かれることとなる。

本フィルター装置は、上述のように、ロールフィルター内蔵のフィルターユニットを具備する。ロールフィルターは、上述のように、第１および第２収容室の間において露出して展開する有効フィルター部を有する態様でフィルターユニットのハウジングに保持され、且つ、第２収容室内のフィルター巻取り軸（自動駆動ユニットによって回転駆動されうる）によって巻き取り可能なものである。そして、本フィルター装置においては、所定のタイミングでの自動駆動ユニットの稼動によって、ロールフィルターの有効フィルター部を更新するためのフィルター巻き取りが実施される。具体的には、所定時間ごと（例えば１週間～１ヶ月ごと）に、または、有効フィルター部汚染基準への到達ごとに、自動駆動ユニットが稼動して第２収容室内のフィルター巻取り軸を回転駆動することにより、ロールフィルターについて、第１および第２収容室間のそれまでの有効フィルター部（それまでろ材として機能していた部分）を第２収容室内のフィルター巻取り軸に巻き取りつつ、第１収容室内のロール部から収容室間に清浄なフィルターを引き出して新たな有効フィルター部とされる（フィルター巻き取り）。本フィルター装置では、フィルターユニットの第１収容室内のロール部から清浄なフィルターが引き出されうる限り、フィルターの清掃作業や交換作業なしに有効フィルター部の更新によって、本装置について所定以上の除塵性能を確保することができる。本フィルター装置においては、ＰＭ２.５ほどの微小な粒子に対して高い捕捉効率を示しうる（従って比較的に目詰まりしやすい）微細孔材料をロールフィルター素材として採用する場合であっても、有効フィルター部ごとの清掃作業や交換作業なしに有効フィルター部の更新によって、除塵性能の回復を図って所定以上の高い除塵性能を維持することが可能なのである。

また、本フィルター装置のロールフィルター内蔵フィルターユニットが、上述のように、ケース内に取り外し可能に着設されるフィルターカートリッジである場合、本装置において当該フィルターカートリッジは交換可能である。具体的には、当該フィルターユニットのロールフィルターについて、有効フィルター部の更新が繰り返されて、引き出されうる清浄領域が尽きた段階では、当該フィルターユニットをケースから取り外し、且つ、別途用意される同一構成の新たなフィルターユニットをケース内に着設することができる。このようなカートリッジ交換を経ることにより、本フィルター装置の除塵性能を維持することが可能である。

以上のように、本フィルター装置は、フィルターの清掃・交換の手間を回避または抑制しつつ、高い除塵性能を維持するのに適する。

本フィルター装置における自動駆動ユニットは、上述のように、フィルター巻取り軸を回転駆動させるための駆動モーターと、駆動モーターの稼動および停止を制御するための制御部とを備えるのが好ましい。このような構成は、本フィルター装置における有効フィルター部の自動更新すなわち上述のフィルター巻き取りを適切に実施するうえで好ましい。

本フィルター装置における自動駆動ユニットは、好ましくは、ケース内における外気入口から有効フィルター部までの通気路に位置するＰＭ２.５濃度測定器を更に備え、制御部は、ＰＭ２.５濃度測定器によって測定されるＰＭ２.５濃度の積算値が基準値以上に達したときに、上記有効フィルター部汚染基準に到達したものとして駆動モーターを稼動させる。ＰＭ２.５濃度測定器は、ＰＭ２.５濃度測定を好ましくは０.５～３時間ごと、より好ましくは１～２時間ごとに実施する。上記基準値は、好ましくは５０００～１０００００ｐｐｍの範囲、より好ましくは１００００～５００００ｐｐｍの範囲で設定される。これら構成は、例えば９５％以上の高いＰＭ２.５捕捉効率を有するロールフィルターの有効フィルター部について、ＰＭ２.５などの浮遊微粒子の捕捉効率が充分に高い段階での更新や、同捕捉効率が過度に低下した段階での更新を回避するのに適する。すなわち、当該構成は、ロールフィルターの有効フィルター部の自動更新を適切なタイミングで行うのに適し、従って、本フィルター装置におけるロールフィルター全体の利用効率の適正を図るのに適する。

好ましい一の態様において、本フィルター装置における自動駆動ユニットは、ロールフィルターの有効フィルター部の変色度を光学的に測定するための光センサを更に備え、制御部は、光センサによって測定される変色度が基準値以上に達したときに、上記有効フィルター部汚染基準に到達したものとして駆動モーターを稼動させる。変色度とは、例えば、有効フィルター部における光反射率の低下割合や光透過率の低下割合に基づいて基準値化されるパラメータとする。ロールフィルターの有効フィルター部は、外気中のＰＭ２.５など浮遊微粒子の蓄積によって黒色に変色する傾向があり、その蓄積量が増すほど変色の度合いも増す傾向がある。そのような変色度を光学的に測定するための光センサとしては、例えば反射型フォトセンサや透過型フォトセンサを用いることができる。当該光センサは、好ましくは、測定を１日に少なくとも１回実施する。以上のような構成も、ロールフィルターの有効フィルター部の自動更新を適切なタイミングで行うのに適し、従って、本フィルター装置におけるロールフィルター全体の利用効率の適正を図るのに適する。

好ましい一の態様において、本フィルター装置におけるロールフィルターは、フィルター延び方向において有効フィルター部の長さ間隔で付された複数のマークを有し、第２収容室は、マーク検知窓である開口部を有し、自動駆動ユニットは、第２収容室外から開口部を介してマークを検知するための反射型フォトセンサを更に備え、且つ、制御部は、フィルター巻き取りのために駆動モーターを稼動させた後、反射型フォトセンサによるマーク検知に応じて駆動モーターを停止させるように構成されている。上述の複数のマークは、ロールフィルターにおいて第２収容室内に収容されるロール部の外径側（第２収容室内ロール部外面側）に位置する。このような構成は、ロールフィルターの有効フィルター部の更新において、自動駆動ユニットによるフィルター巻取り軸の回転駆動を適切なタイミングで停止させるうえで好適である。

好ましい一の態様において、本フィルター装置における制御部は、フィルター巻き取りのために駆動モーターを稼動させた後、当該フィルター巻き取りにおけるフィルター巻取り長さが有効フィルター部の長さに達したときに駆動モーターを停止させるように構成されている。このような構成は、ロールフィルターの有効フィルター部の更新において、自動駆動ユニットによるフィルター巻取り軸の回転駆動を適切なタイミングで停止させるうえで好適である。

本フィルター装置のフィルターユニットは、好ましくは、有効フィルター部が第１収容室から第２収容室までの間に少なくとも一つの山折れ箇所を有するように当該有効フィルター部をガイドするためのガイド部を、収容室間に備える。本フィルター装置のフィルターユニットは、より好ましくは、第１収容室と第２収容室との間でロールフィルターの有効フィルター部がプリーツ形状をなすように、当該有効フィルター部をガイドするためのガイド部を、収容室間に備える。これら構成は、本フィルター装置において、面積の大きな有効フィルター部ないし大きな有効ろ過面積を実現するうえで、好適である。本フィルター装置ないしそのフィルターユニットにおける有効ろ過面積は、好ましくは１４００ｃｍ²以上であり、より好ましくは１６００ｃｍ²以上である。

本発明の一の実施形態に係るフィルター装置の一部透視斜視図である。 図１に示すフィルター装置についてのフィルターユニット取り外し状態を表す。 図１の線III－IIIに沿った断面図である。 図２および図３に示すフィルターユニットに内蔵されるロールフィルターの斜視図である。 一部の領域がフィルター延び方向に展開されている状態にあるロールフィルターを表す。 本発明に係るフィルター装置の付設される換気システムの概略構成図である。 変形例に係るフィルターユニットの斜視図を表す。 図７の線VIII－VIIIに沿った断面図である。 変形例に係るフィルターユニットに内蔵されるロールフィルターの斜視図である。 変形例に係るフィルターユニットのガイド部とそれによってガイドされるロールフィルターの有効フィルター部とを表す。

図１から図３は、本発明の実施形態に係るフィルター装置Ｘを表す。図１は、フィルター装置Ｘの一部透視斜視図である。図２は、フィルター装置Ｘのフィルターユニット取り外し状態を表す。図３は、図１の線III－IIIに沿った断面図である。

フィルター装置Ｘは、ケース１０と、ロールフィルター内蔵のフィルターユニット２０と、ロールフィルターの自動巻取り動作（フィルター巻き取り）を実現するための自動駆動ユニット３０（図２において実線で表す）とを備える。フィルター装置Ｘは、例えば、建物の換気システムの給気経路における全熱交換器よりも上流の側に設置されて使用されるものである。

ケース１０は、ケース本体１１と、これに対して着脱可能な蓋体１２とを備え、その内部にフィルターユニット２０が着設されうるサイズおよび形状を有する。これとともに、ケース１０は、ケース本体１１において外気入口１０ａおよび外気出口１０ｂを有する。外気入口１０ａおよび外気出口１０ｂのそれぞれは、例えば、直径１２～１８ｃｍ程度の円形開口部である。このようなケース１０ないしフィルター装置Ｘの軽量化および製造コスト抑制の観点からは、ケース本体１１および蓋体１２は、好ましくは樹脂成形体である。また、ケース１０内には、受け台１３および気密部材１４が設けられている。気密部材１４は、例えば、ウレタン製やエチレンプロピレンジエンゴム製などの発泡体よりなる。

フィルターユニット２０は、長尺シート状フィルターが部分的にロールの形態をとるロールフィルターＦと、これを保持するハウジング２０Ｈとを備え、ケース１０内における上記の受け台１３上に配設されている。本実施形態では、フィルターユニット２０は、ケース１０内に取り外し可能に着設されるフィルターカートリッジである。

ハウジング２０Ｈは、図２および図３に示すように、収容室２１（第１収容室）と、収容室２２（第２収容室）と、これらの間に位置する通気開口部２３とを備える。収容室２１,２２は、それぞれ、ロールフィルターＦをなす長尺シート状フィルターの一部をロールの形態で収容する部位であり、収容室２１と収容室２２との間は離隔している。図３に示すように、収容室２１は、フィルター通過用のスリット２１ａを有し、且つ、回転自在な軸２１Ａを内部に有する。軸２１Ａは、フィルターユニットにおけるろ材装填用の軸部材である。収容室２２は、図３に示すように、フィルター通過用のスリット２２ａを有し、図２および図３に示すように、後述のマーク検知窓である開口部２２ｂを有する。開口部２２ｂは、透明な樹脂板やガラス板によって閉塞されていてもよい。また、収容室２２は、巻取り軸２２Ａを内部に有する。巻取り軸２２Ａは、ロールフィルターＦをなす長尺シート状フィルターを収容室２２内にロールの形態で巻き取るための軸部材であり、自動駆動ユニット３０によって回転駆動されうる。

ロールフィルターＦは、図３および図４に示すように、ロール部Ｆａおよび有効フィルター部Ｆｂを有する。ロールフィルターＦは、具体的には、収容室２１内にて軸２１Ａに取り付けられて回転自在に支持されているロール部Ｆａと、収容室２１,２２間にてハウジング２０Ｈ外に露出して展開する有効フィルター部Ｆｂとを有し、且つ収容室２２内の巻取り軸２２Ａによって巻き取り可能である。また、ロールフィルターＦは、収容室２２内に巻き取られた形態のロール部Ｆｃの外径側の面（第２収容室内ロール部外面側）に複数のマークＭを有する。複数のマークＭは、例えば図５に示すように、有効フィルター部Ｆｂの展開長さの間隔で、ロールフィルターＦにおけるフィルター延び方向に一列に付されている。

ロールフィルターＦの素材は、本実施形態では、ＰＭ２.５の捕捉効率が９５％以上であり且つ花粉の捕捉効率が９９.９％以上の、エアフィルター用ろ材である。そのようなエアフィルター用ろ材としては、例えば、帯電されたポリプロピレン製不織布その他の合成繊維不織布が挙げられる。エアフィルター用ろ材である、帯電されたポリプロピレン製不織布としては、例えば、帯電されたポリプロピレン製不織布を素材とする市販の静電フィルターを用いてもよい。また、ロールフィルターＦをなす長尺シート状フィルターにつき、その延び方向の全長は例えば２０～６０ｍであり、延び方向に直交する幅方向の長さは例えば１０～３０ｃｍである。

ロールフィルターＦにおける有効フィルター部Ｆｂは、フィルター装置Ｘのケース１０内において外気入口１０ａと外気出口１０ｂとの間の通気路を通流する外気をろ過する機能を発揮する部分であり、図２によく表れているようにハウジング２０Ｈの通気開口部２３に対向して展開している。すなわち、外気入口１０ａと外気出口１０ｂとの間の通気路をロールフィルターＦの有効フィルター部Ｆｂが横断する態様で、ロールフィルター内蔵のフィルターユニット２０はケース１０内に配設ないし着設されている。その着設状態において、上記の気密部材１４は、例えば図３に示すように、ハウジング２０Ｈに密着している。これにより、ケース１０の外気入口１０ａを介して装置内に流れ入った外気がフィルターユニット２０における有効フィルター部Ｆｂないし通気開口部２３を通過せずにケース１０の外気出口１０ｂを介して装置外に流れ出ることが、防止される。また、有効フィルター部Ｆｂにおいて通気開口部２３に臨む有効ろ過面積は、好ましくは１４００ｃｍ²以上であり、より好ましくは１６００ｃｍ²以上である。

自動駆動ユニット３０は、図２に示すように、ＰＭ２.５濃度測定器３１と、駆動モーター３２と、反射型フォトセンサ３３と、制御部３４とを備える。

ＰＭ２.５濃度測定器３１は、それが設置される環境におけるＰＭ２.５の濃度の自動測定装置であり、ケース１０内の外気入口１０ａから有効フィルター部Ｆｂまでの間の通気路に設置されている。ＰＭ２.５濃度測定器３１としては、例えば、シャープ株式会社製の「ＰＭ２.５センサモジュール ＤＮ７Ｃ３ＪＡ０２０」や「ＰＭ２.５センサモジュール ＤＮ７Ｃ３ＣＤ０１５」を採用することができる。本実施形態において、ＰＭ２.５濃度測定器３１は、好ましくは０.５～３時間ごと、より好ましくは１～２時間ごとにＰＭ２.５濃度測定を実施するように、設定される。

駆動モーター３２は、収容室２２内の上述の巻取り軸２２Ａを回転駆動するためのものであって、ケース１０の底面上に配設されている。また、駆動モーター３２は、巻取り軸２２Ａに対してそれを回転駆動可能なように機械的に連結されている。駆動モーター３２は、巻取り軸２２Ａに対し、動力伝達ベルトまたはギアを介して間接的に連結されていてもよいし、図２に示すように直接的に連結されるタイプのものであってもよい。

反射型フォトセンサ３３は、収容室２２外から開口部２２ｂを介してロールフィルターＦ上のマークＭを検知するためのものであり、投光素子および受光素子を備え、ケース１０の壁面上に配設されている。また、反射型フォトセンサ３３は、収容室２２に設けられているマーク検知窓である開口部２２ｂに対向して配設されている。具体的には、反射型フォトセンサ３３の投光素子から出射される検知用の光が開口部２２ｂを介して収容室２２内に入射可能であって収容室２２内からの反射光が開口部２２ｂを通過して受光素子の受光部に到達するように、反射型フォトセンサ３３は配設されている。反射型フォトセンサ３３としては、例えば、ローム株式会社製の「反射型フォトセンサ ＲＰＲ-２２０」を採用することができる。

制御部３４は、自動駆動ユニット３０の稼動制御を担う要素であり、本実施形態では、ＰＭ２.５濃度測定器３１、駆動モーター３２、および反射型フォトセンサ３３に対してそれぞれとの間で信号の入出力がなされるように接続されている。本実施形態において、制御部３４は、ＰＭ２.５濃度測定器３１によって測定されるＰＭ２.５濃度の積算値が有効フィルター部汚染基準である基準値以上に達したときに駆動モーターを稼動させる。上記基準値は、好ましくは５０００～１０００００ｐｐｍの範囲、より好ましくは１００００～５００００ｐｐｍの範囲で設定される。また、制御部３４は、本実施形態では、フィルター巻き取りのために駆動モーター３２を稼動させた後、反射型フォトセンサ３３によるマーク検知に応じて駆動モーター３２を停止させる。制御部３４は、駆動モーター３２に関するこのような始動と停止とを繰り返すための回路構成を備える。

図６は、フィルター装置Ｘが付設された換気システムの概略構成図であって、フィルター装置Ｘの使用態様の一例を表す。この換気システムは、建物外から居室Ｒへの給気のための給気経路７０と、居室Ｒから建物外への排気のための排気経路８０と、透過式の全熱交換器９０とを備える。給気経路７０は、その始端に外気取り込み用の給気口７１を有する。排気経路８０は、その終端に排気口８１を有する。全熱交換器９０は、熱交換機能を担う熱交換素子および給気ファンを備える（共に図示略）。熱交換素子は、居室Ｒへの外気の通過路（給気経路７０の一部をなす）と居室Ｒからの還気の通過路（排気経路８０の一部をなす）とを内部に有し、それらを通過する気流間で物質交換なしに熱交換がなされる構成を有する。換気システムは、給気経路７０と排気経路８０とがこのような全熱交換器９０において熱交換可能に交差するように、構築されている。そして、フィルター装置Ｘは、換気システムの給気経路７０における全熱交換器９０よりも上流の側に設置されている。本実施形態では、フィルター装置Ｘは居室内に設置されている。

換気システムの稼動時には、全熱交換器９０の給気ファンが作動し、建物外の外気が給気口７１を介して給気経路７０に取り込まれる。その外気は、給気経路７０において全熱交換器９０に至る前にフィルター装置Ｘを通過する。フィルター装置Ｘにおいて、外気は、ケース１０の外気入口１０ａを介して装置内に流れ入り、ケース１０内にてフィルターユニット２０のロールフィルターＦの有効フィルター部Ｆｂを通過する。外気は、有効フィルター部Ｆｂを通過する時にろ過される。ＰＭ２.５や花粉などの粉塵が外気に含まれる場合、有効フィルター部Ｆｂによる粉塵吸着作用により、有効フィルター部Ｆｂを通過する外気の粉塵濃度が低減される。ろ過された外気、即ち、清浄化処理を受けた外気は、ケース１０の外気出口１０ｂを介して装置外に流れ出て、その後に全熱交換器９０に至る。そして、全熱交換器９０ないしその熱交換素子にて熱交換作用を受けた外気は、その後に居室Ｒに向けて導かれることとなる。

このような換気システムの稼動時には、フィルター装置Ｘの上述のＰＭ２.５濃度測定器３１は、ケース１０内の外気入口１０ａから有効フィルター部Ｆｂまでの間の通気路において、常時的または定期的にＰＭ２.５の濃度を測定し、その測定値を制御部３４に出力する。制御部３４は、当該測定値の積算値を算出し、その積算値が所定の基準値以上に達したときに、有効フィルター部汚染基準に到達したものとして、駆動モーター３２に向けて駆動信号を発して駆動モーター３２の駆動を開始させる。駆動を開始した駆動モーター３２は、それが直接的または間接的に連結されている巻取り軸２２Ａを回転させる。これにより、ロールフィルターＦの一部ないし有効フィルター部Ｆｂが巻取り軸２２Ａに巻き取られる。具体的には、ロールフィルターＦについて、収容室２１,２２間のそれまでの有効フィルター部Ｆｂ（それまでろ材として機能していた部分）がスリット２２ａを介して収容室２２内に引き込まれて巻取り軸２２Ａに巻き取られ、これとともに、収容室２１内のロール部Ｆａから清浄なフィルターがスリット２１ａを介して収容室２１,２２間に引き出される。そして、収容室２２の開口部２２ｂ（マーク検知窓）に対向する反射型フォトセンサ３３が、収容室２２内に巻き取られるロールフィルターＦ上のマークＭを検知したとき、反射型フォトセンサ３３は制御部３４にマーク検知信号を発し、これを受けた制御部３４は、駆動モーター３２の駆動を停止させる。有効フィルター部Ｆｂのこのような更新とともに、ＰＭ２.５濃度測定器３１によって測定されるＰＭ２.５濃度の上記積算値は初期値にリセットされる。

フィルター装置Ｘでは、ロールフィルターＦについて引き出されうる清浄領域が尽きるまで、ＰＭ２.５濃度測定器３１によって測定されるＰＭ２.５濃度の上記積算値が所定の基準値以上に到達するごとに、以上のように有効フィルター部Ｆｂが更新される。また、フィルター装置Ｘは、ロールフィルターＦについて引き出されうる清浄領域が尽きたことを、通知ランプの点灯や、通知音の発信、携帯端末経由の通知など、所定の通知サインによってユーザーに通知するように構成される。

本実施形態のフィルター装置Ｘは、上述のように、ロールフィルター内蔵のフィルターユニット２０を具備する。ロールフィルターＦは、上述のように、収容室２１,２２の間において露出して展開する有効フィルター部Ｆｂを有する態様でフィルターユニット２０のハウジング２０Ｈに保持され、且つ、収容室２２内の巻取り軸２２Ａ（自動駆動ユニット３０によって回転駆動されうる）によって巻き取り可能なものである。そして、フィルター装置Ｘにおいては、所定のタイミングでの自動駆動ユニット２０の稼動によって、ロールフィルターＦの有効フィルター部Ｆｂを更新するためのフィルター巻き取りが実施される。具体的には、上記有効フィルター部汚染基準への到達ごとに、自動駆動ユニット３０が稼動して収容室２２内の巻取り軸２２Ａを回転駆動することにより、ロールフィルターＦについて、収容室２１,２２間のそれまでの有効フィルター部Ｆｂ（それまでろ材として機能していた部分）を収容室２２内の巻取り軸２２Ａに巻き取りつつ、収容室２１内のロール部Ｆａから収容室２１,２２間に清浄なフィルターを引き出して新たな有効フィルター部Ｆｂとされる（フィルター巻き取り）。フィルター装置Ｘでは、フィルターユニット２０の収容室２１内のロール部Ｆａから清浄なフィルターが引き出されうる限り、フィルターの清掃作業や交換作業なしに有効フィルター部Ｆｂの更新によって、本装置について所定以上の除塵性能を確保することができる。フィルター装置Ｘにおいては、ＰＭ２.５ほどの微小な粒子に対して高い捕捉効率を示しうる（従って比較的に目詰まりしやすい）微細孔材料をロールフィルター素材として採用する場合であっても、有効フィルター部Ｆｂごとの清掃作業や交換作業なしに有効フィルター部Ｆｂの更新によって、除塵性能の回復を図って所定以上の高い除塵性能を維持することが可能なのである。

また、フィルター装置Ｘにおけるロールフィルター内蔵のフィルターユニット２０は、上述のように、ケース１０内に取り外し可能に着設されるフィルターカートリッジである。そのため、本装置においてフィルターユニット２０は交換可能である。具体的には、フィルターユニット２０のロールフィルターＦについて、有効フィルター部Ｆｂの更新が繰り返されて、引き出されうる清浄領域が尽きた段階では、当該フィルターユニット２０をケース１０から取り外し、且つ、別途用意される同一構成の新たなフィルターユニット２０をケース１９内に着設することができる。このようなカートリッジ交換を経ることにより、フィルター装置Ｘの除塵性能を維持することが可能である。

以上のように、フィルター装置Ｘは、フィルターの清掃・交換の手間を回避または抑制しつつ、高い除塵性能を維持するのに適する。

本実施形態のフィルター装置Ｘにおける自動駆動ユニット３０は、上述のように、収容室２２内の巻取り軸２２Ａ（フィルター巻取り軸）を回転駆動させるための駆動モーター３２および制御部３４に加えて、ケース１０内における外気入口１０ａから有効フィルター部Ｆｂまでの通気路に位置するＰＭ２.５濃度測定器３１を備え、且つ、制御部３４は、ＰＭ２.５濃度測定器によって測定されるＰＭ２.５濃度の積算値が基準値以上に達したときに駆動モーター３２を稼動させる。ＰＭ２.５濃度測定器は、上述のように、ＰＭ２.５濃度測定を好ましくは０.５～３時間ごと、より好ましくは１～２時間ごとに実施する。上記基準値は、上述のように、好ましくは５０００～１０００００ｐｐｍの範囲、より好ましくは１００００～５００００ｐｐｍの範囲で設定される。これら構成は、例えば９５％以上の高いＰＭ２.５捕捉効率を有するロールフィルターＦの有効フィルター部Ｆｂについて、ＰＭ２.５などの浮遊微粒子の捕捉効率が充分に高い段階での更新や、同捕捉効率が過度に低下した段階での更新を回避するのに適する。すなわち、当該構成は、ロールフィルターＦの有効フィルター部Ｆｂの自動更新を適切なタイミングで行うのに適し、従って、フィルター装置Ｘにおけるロールフィルター全体の利用効率の適正を図るのに適する。

フィルター装置Ｘにおける自動駆動ユニット３０は、ロールフィルターＦの有効フィルター部Ｆｂの変色度を光学的に測定するための光センサを、上述のＰＭ２.５濃度測定器３１の代わりに備えてもよい。この場合、制御部３４は、光センサによって測定される変色度が基準値以上に達したときに、上記有効フィルター部汚染基準に到達したものとして駆動モーター３２を稼動させる。変色度とは、例えば、有効フィルター部Ｆｂにおける光反射率の低下割合や光透過率の低下割合に基づいて基準値化されるパラメータとする。ロールフィルターＦの有効フィルター部Ｆｂは、外気中のＰＭ２.５など浮遊微粒子の蓄積によって黒色に変色する傾向があり、その蓄積量が増すほど変色の度合いも増す傾向がある。そのような変色度を光学的に測定するための光センサとしては、例えば反射型フォトセンサや透過型フォトセンサを用いることができる。当該光センサは、測定を１日に少なくとも１回実施するのが好ましい。フィルター巻き取りの開始態様に関する以上のような構成も、ロールフィルターＦの有効フィルター部Ｆｂの自動更新を適切なタイミングで行うのに適し、従って、フィルター装置Ｘにおけるロールフィルター全体の利用効率の適正を図るのに適する。

フィルター巻き取りの開始態様に関し、フィルター装置Ｘにおける自動駆動ユニット３０は、所定時間ごと（例えば１週間～１ヶ月ごと）に、巻取り軸２２Ａ（フィルター巻取り軸）を回転駆動させることによるフィルター巻き取りを実施するように構成されてもよい。自動駆動ユニット３０の制御部３４は、このような方式のフィルター巻き取りを実施するための回路構成を有してもよい。

本実施形態のフィルター装置Ｘでは、上述のように、ロールフィルターＦは、フィルター延び方向において有効フィルター部Ｆｂの長さ間隔で付された複数のマークＭを有し、収容室２２は、マーク検知窓である開口部２２ｂを有し、自動駆動ユニット３０は、収容室２２外から開口部２２ｂを介してマークＭを検知するための反射型フォトセンサ３３を更に備え、且つ、制御部３４は、フィルター巻き取りのために駆動モーター３２を稼動させた後、反射型フォトセンサ３３によるマーク検知に応じて駆動モーター３２を停止させるように構成されている。このような構成は、ロールフィルターＦの有効フィルター部Ｆｂの更新において、自動駆動ユニット３０によるフィルター巻取り軸の回転駆動を適切なタイミングで停止させるうえで好適である。

フィルター巻き取りの停止態様に関し、フィルター装置Ｘにおける自動駆動ユニット３０は、フィルター巻き取りのために駆動モーター３２を稼動させた後、当該フィルター巻き取りにおけるフィルター巻取り長さが有効フィルター部Ｆｂの長さに達したときに駆動モーター３２を停止させるように構成されてもよい。自動駆動ユニット３０の制御部は、このような方式のフィルター巻き取りを実施するための回路構成を有してもよい。

フィルター装置Ｘのフィルターユニット２０は、有効フィルター部Ｆｂが収容室２１から収容室２２までの間に少なくとも一つの山折れ箇所を有するように有効フィルター部Ｆｂをガイドするためのガイド部を、収容室２１,２２間に備えてもよい。図７から図１０は、フィルターユニット２０のそのような一変形例であるフィルターユニット２０'を表す。

フィルターユニット２０'は、ロールフィルターＦとこれを保持するハウジング２０Ｈ'とを備え、ハウジング２０Ｈに代えてハウジング２０Ｈ'を備える点において上述のフィルターユニット２０と異なる。

ハウジング２０Ｈ'は、図７および図８に示すように、収容室２１（第１収容室）と、収容室２２（第２収容室）と、これらの間に位置する通気開口部２３と、ガイド部２４とを備え、ガイド部２４を備える点において上述のハウジング２０Ｈと異なる。

ガイド部２４は、ロールフィルターＦをなす長尺シート状フィルターの一部である有効フィルター部Ｆｂが収容室２１,２２間でプリーツ形状をなすようにガイドするためのものであり、例えば図８および図１０に示すように、ガイドフレーム２４ａおよびガイドローラー２４ｂを有する。ガイドフレーム２４ａは、有効フィルター部Ｆｂに対して外気通流方向の下流側から当接する。ガイドローラー２４ｂは、プリーツ形状をなす有効フィルター部Ｆｂにおける谷折れ箇所Ｂ１をガイドするための回転自在の軸部材であり、有効フィルター部Ｆｂに対してその谷折れ箇所Ｂ１にて外気通流方向の上流側から当接する。ガイド部２４は、有効フィルター部Ｆｂに対してその山折れ箇所Ｂ２にて外気通流方向の下流側から当接するガイドローラ（図示略）を更に有してもよい。

このようなガイド部２４は、フィルター装置Ｘにおいて、面積の大きな有効フィルター部Ｆｂないし大きな有効ろ過面積を実現するうえで、好適である。有効フィルター部Ｆｂにおいて通気開口部２３に臨む有効ろ過面積は、好ましくは１４００ｃｍ²以上、より好ましくは１６００ｃｍ²以上である。ガイド部２４のガイドローラー２４ｂは、収容室２２内の巻取り軸２２Ａによるフィルターの巻き取り時に有効フィルター部Ｆｂとガイド部２４との間における接触抵抗を低減して適切な巻き取り作業を実現するうえで好適である。

Ｘ フィルター装置
１０ ケース
１０ａ 外気入口
１０ｂ 外気出口
１１ ケース本体
１２ 蓋体
２０ フィルターユニット
Ｆ ロールフィルター
Ｆａ ロール部
Ｆｂ 有効フィルター部
Ｍ マーク
２０Ｈ ハウジング
２１，２２ 収容室
２２Ａ 巻取り軸（フィルター巻取り軸）
２２ｂ 開口部
２３ 通気開口部
２４ ガイド部
２４ａ ガイドフレーム
２４ｂ ガイドローラー
３０ 自動駆動ユニット
３１ ＰＭ２.５濃度測定器
３２ 駆動モーター
３３ 反射型フォトセンサ
３４ 制御部
７０ 給気経路
８０ 排気経路
９０ 全熱交換器

Claims (10)

1. 外気入口および外気出口を有するケースと、
   ロールフィルターおよびこれを保持するハウジングを備えて前記ケース内に配設されるフィルターユニットであって、
   前記ハウジングが、第１収容室と、これから離隔し且つフィルター巻取り軸を有する第２収容室とを備え、
   前記ロールフィルターが、前記第１収容室内のロール部と、前記外気入口および前記外気出口の間を通流する外気をろ過するための、前記収容室間にて露出して展開する有効フィルター部とを有し、且つ、前記フィルター巻取り軸によって前記第２収容室内に巻き取り可能である、フィルターユニットと、
   有効フィルター部汚染基準への到達ごとに、前記フィルター巻取り軸を回転駆動させることによるフィルター巻き取りを実施する、自動駆動ユニットと、を備えるフィルター装置であって、
   前記自動駆動ユニットは、前記フィルター巻取り軸を回転駆動させるための駆動モーターと、前記駆動モーターの稼動および停止を制御するための制御部とを備え、
   前記自動駆動ユニットは、前記ケース内における前記外気入口から前記有効フィルター部までの通気路に位置するＰＭ２．５濃度測定器を更に備え、
   前記制御部は、前記ＰＭ２．５濃度測定器によって測定されるＰＭ２．５濃度の積算値が基準値以上に達したときに前記駆動モーターを稼動させる、フィルター装置。
2. 前記ロールフィルターの素材は、帯電性を有するエアフィルター用ろ材である、請求項１に記載のフィルター装置。
3. 前記ケース内における前記有効フィルター部から前記外気出口までの通気路にＰＭ２．５濃度測定器を有しない、請求項１又は２に記載のフィルター装置。
4. 前記ＰＭ２．５濃度測定器は、ＰＭ２．５濃度測定を０．５～３時間ごとに実施し、
   前記制御部は、前記ＰＭ２．５濃度測定器によって測定されるＰＭ２．５濃度の積算値が、１００００～５００００ｐｐｍの基準値以上に達したときに前記駆動モーターを稼動させる、請求項１から３のいずれか一つに記載のフィルター装置。
5. 前記自動駆動ユニットは、前記ロールフィルターの前記有効フィルター部の変色度を光学的に測定するための光センサを更に備え、
   前記制御部は、前記光センサによって測定される変色度が基準値以上に達したときに前記駆動モーターを稼動させる、請求項１から４のいずれか一つに記載のフィルター装置。
6. 前記光センサは、前記測定を１日に少なくとも１回実施する、請求項５に記載のフィルター装置。
7. 前記ロールフィルターは、前記有効フィルター部の長さ間隔で付された複数のマークを第２収容室内ロール部外面側に有し、
   前記第２収容室は、マーク検知窓である開口部を有し、
   前記自動駆動ユニットは、前記第２収容室外から前記開口部を介して前記マークを検知するための反射型フォトセンサを更に備え、
   前記制御部は、前記フィルター巻き取りのために前記駆動モーターを稼動させた後、前記反射型フォトセンサによるマーク検知に応じて前記駆動モーターを停止させる、請求項１から６のいずれか一つに記載のフィルター装置。
8. 前記制御部は、前記フィルター巻き取りのために前記駆動モーターを稼動させた後、当該フィルター巻き取りにおけるフィルター巻取り長さが前記有効フィルター部の長さに達したときに前記駆動モーターを停止させる、請求項１から６のいずれか一つに記載のフィルター装置。
9. 前記フィルターユニットは、前記有効フィルター部が前記第１収容室から前記第２収容室までの間に少なくとも一つの山折れ箇所を有するように当該有効フィルター部をガイドするためのガイド部を、前記収容室間に備える、請求項１から８のいずれか一つに記載のフィルター装置。
10. 前記フィルターユニットは、前記ケース内に取り外し可能に着設されるフィルターカートリッジである、請求項１から９のいずれか一つに記載のフィルター装置。

Images