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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024151192
(43)【公開日】2024-10-24
(54)【発明の名称】空気浄化装置
(51)【国際特許分類】
   A61L 9/20 20060101AFI20241017BHJP
   F24F 8/22 20210101ALI20241017BHJP
【FI】
A61L9/20
F24F8/22
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023064399
(22)【出願日】2023-04-11
(71)【出願人】
【識別番号】000226242
【氏名又は名称】日機装株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105924
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 賢樹
(72)【発明者】
【氏名】糀屋 睦
【テーマコード(参考)】
4C180
【Fターム(参考)】
4C180AA02
4C180AA07
4C180AA10
4C180AA16
4C180CC03
4C180DD03
4C180EA34X
4C180HH15
4C180HH19
4C180LL04
(57)【要約】
【課題】筐体内の広範な範囲に紫外光を照射する。
【解決手段】空気浄化装置10は、空気が流れる内部空間18を有する筐体12と、筐体12内に設けられ、紫外光50を照射する光源14と、筐体12内において、紫外光50の照射方向に光源14から離れて配置され、光源14に向けて凸曲面となる反射面42を有する反射構造16と、を備える。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
空気が流れる内部空間を有する筐体と、
前記筐体内に設けられ、紫外光を照射する光源と、
前記筐体内において、前記紫外光の照射方向に前記光源から離れて配置され、前記光源に向けて凸曲面となる反射面を有する反射構造と、を備える空気浄化装置。
【請求項2】
前記光源は、所定方向に延びる基板と、前記基板上に前記所定方向に並べられる複数の発光素子とを備え、
前記反射面は、前記所定方向または前記所定方向と交差する方向に延びる、請求項1に記載の空気浄化装置。
【請求項3】
前記光源は、第1方向に間隔を空けて配置される複数の発光ユニットを備え、
前記複数の発光ユニットのそれぞれは、前記第1方向と直交する第2方向に延びる基板と、前記基板上に前記第2方向に並べられる複数の発光素子とを備え、
前記反射構造は、前記第1方向に間隔を空けて配置される複数の反射体を備え、
前記複数の反射体のそれぞれは、前記第2方向に延びる前記反射面を有する、請求項1に記載の空気浄化装置。
【請求項4】
前記複数の反射体の少なくとも一つの前記反射面は、前記複数の発光ユニットのいずれかと対向する位置に配置される、請求項3に記載の空気浄化装置。
【請求項5】
前記複数の反射体の少なくとも一つの前記反射面は、前記複数の発光ユニットのいずれかと対向する位置から前記第1方向にずれて配置される、請求項3に記載の空気浄化装置。
【請求項6】
前記光源は、第1方向に間隔を空けて配置される複数の発光ユニットを備え、
前記複数の発光ユニットのそれぞれは、前記第1方向と直交する第2方向に延びる基板と、前記基板上に前記第2方向に並べられる複数の発光素子とを備え、
前記反射構造は、前記第2方向に間隔を空けて配置される複数の反射体を備え、
前記複数の反射体のそれぞれは、前記第1方向に延びる前記反射面を有する、請求項1に記載の空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気浄化装置に関する。
【背景技術】
【0002】
空気が流れるダクト内に紫外線ランプを配置し、紫外線によって空気を浄化する空気清浄システムが知られている。ダクト内で紫外線ランプを移動させたり、ダクト内に紫外線を導く反射板の向きを変化させたりすることにより、ダクトの内部において広範に紫外線を照射する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2005-160576号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述の先行技術では、ダクト内の広範な範囲に紫外線を照射するために可動部を設ける必要があり、装置構成が複雑となる。
【0005】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、筐体内の広範な範囲に紫外光を照射する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のある態様の空気浄化装置は、空気が流れる内部空間を有する筐体と、筐体内に設けられ、紫外光を照射する光源と、筐体内において、紫外光の照射方向に光源から離れて配置され、光源に向けて凸曲面となる反射面を有する反射構造と、を備える。
【0007】
本発明によれば、筐体内の広範な範囲に紫外光を照射できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】第1実施形態に係る空気浄化装置の構成を概略的に示す図である。
図2図1の光源の構成を概略的に示す図である。
図3図1の反射構造の構成を概略的に示す図である。
図4】第2実施形態に係る空気浄化装置の構成を概略的に示す図である。
図5】第3実施形態に係る空気浄化装置の構成を概略的に示す図である。
図6】第3実施形態に係る空気浄化装置の構成を概略的に示す図である。
図7図6の反射構造の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の寸法比と一致しない。
【0010】
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る空気浄化装置10の構成を概略的に示す図である。空気浄化装置10は、筐体12と、光源14と、反射構造16とを備える。空気浄化装置10は、筐体12の内部空間18を流れる空気に、光源14からの紫外光50を照射することにより、空気を浄化するよう構成される。
【0011】
筐体12は、空気が流れる内部空間18を有する。筐体12は、内部空間18に露出する内面20を有する。筐体12の内面20は、例えば、亜鉛鉄板、ガルバリウム鋼板(登録商標)、ステンレス鋼板といった金属材料で構成される。筐体12の内面20は、紫外光50を反射する材料で構成されてもよい。紫外光を反射する材料として、アルミニウム(Al)などの金属材料や、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素系樹脂材料を用いることができる。筐体12の内面20には、紫外光50によって活性化する光触媒材料が設けられてもよい。光触媒材料として、酸化チタンなどを用いることができる。
【0012】
筐体12は、流入口22と、流入部23と、本体部24と、流出部25と、流出口26とを備える。矢印F1で示されるように流入口22から流入する空気は、流入部23、本体部24および流出部25を順に通過し、矢印F2で示されるように流出口26から流出する。筐体12は、例えば、空気が流れるダクトの途中に設けられる。流入口22は、例えば上流側ダクトに接続され、流出口26は、例えば下流側ダクトに接続される。
【0013】
本体部24は、流入口22および流出口26に比べて流路断面積が大きくなるように構成される。本体部24は、例えば、所定方向に直線状に延びており、流路断面積が一定となるように構成される。流入部23は、流入口22と本体部24の間を接続する。流入部23は、流入口22から本体部24に向けて流路断面積が徐々に大きくなるようにテーパー状に構成される。流出部25は、本体部24と流出口26の間を接続する。流出部25は、本体部24から流出口26に向けて流路断面積が徐々に小さくなるようにテーパー状に構成される。
【0014】
図面において、本体部24の延在方向をz方向とし、z方向と直交する二方向をx方向およびy方向としている。内部空間18における空気の流れ方向は+z方向である。これらの方向は、説明のために便宜的に設定されるものであり、空気浄化装置10の設置や使用時の方向を何ら限定するものではない。
【0015】
光源14は、筐体12の内部空間18に配置される。光源14は、本体部24の内部に配置される。光源14は、空気の流れ方向(例えば+z方向)に紫外光50を照射するように構成される。光源14は、例えば、流入部23の近傍に配置され、本体部24の上流側から下流側に向けて紫外光50を照射する。変形例において、光源14は、流出部25の近傍に配置され、本体部24の下流側から上流側に向けて紫外光を照射してもよい。
【0016】
光源14は、少なくとも一つの発光ユニット30を備える。光源14は、複数の発光ユニット30を備えることができる。複数の発光ユニット30は、第1方向(例えばx方向)に間隔をあけて配置される。第1方向(例えばx方向)は、紫外光50を照射する方向(例えば+z方向)と交差または直交する方向である。図1に示す例において、光源14は、3個の発光ユニット30を備える。光源14が備える発光ユニット30の個数は特に限られず、1個または2個であってもよいし、4個以上であってもよい。
【0017】
発光ユニット30は、基板32と、発光素子34と、ヒートシンク36とを備える。発光素子34は、基板32の第1面32aに設けられる。ヒートシンク36は、基板32の第1面32aとは反対側の第2面32bに設けられる。発光素子34は、紫外光を出力するよう構成されるLED(Light Emitting Diode)である。発光素子34は、例えば、200nm以上320nm以下の波長を有する紫外光を出力し、例えば240nm以上280nm以下の波長を有するよう構成される。
【0018】
図2は、図1の光源14の構成を概略的に示す図である。図2は、反射構造16の位置から本体部24の内部を-z方向に見たときの図である。図2に示されるように、基板32は、第1方向(例えばx方向)と直交する第2方向(例えばy方向)に延びる。基板32は、短冊形状を有する。光源14は、複数の基板32を備えることができる。複数の基板32は、第1方向(例えばx方向)に間隔を空けて配置される。複数の基板32の間の隙間38は、空気の通り道となる。基板32の第1方向の幅w1は、隙間38の第1方向の幅w2と同じか、それよりも小さいことが好ましい。基板32の第1方向の幅w1は、例えば、隙間38の第1方向の幅w2の70%以下、50%以下または30%以下である。流路断面積において複数の基板32が占める面積割合は、例えば50%以下、30%以下または20%以下である。
【0019】
発光ユニット30は、複数の発光素子34を備えることができる。複数の発光素子34は、基板32上において第2方向(例えばy方向)に並べられる。図1に示す例において、一つの発光ユニット30は5個の発光素子34を備え、光源14は3×5=15個の発光素子34を備える。発光ユニット30が備える発光素子34の個数は特に限られず、1個以上4個以下であってもよいし、6個以上であってもよい。
【0020】
図1に戻り、反射構造16は、筐体12の内部空間18に配置される。反射構造16は、紫外光50の照射方向(例えば+z方向)に光源14から離れて配置される。反射構造16は、例えば、光源14よりも空気の流れの下流側に配置される。反射構造16は、光源14に向けて(例えば-z方向)に凸曲面となる反射面42を有する。反射面42は、光源14からの紫外光50を反射する。反射面42にて反射された紫外光52は、反射構造16から光源14に向かうように拡散される。反射面42からの紫外光52は、例えば、光源14よりも上流側に位置する流入部23に向けて照射される。
【0021】
反射構造16は、少なくとも一つの反射体40を備える。反射構造16は、複数の反射体40を備えることができる。複数の反射体40は、第1方向(例えばx方向)に間隔をあけて配置される。図1に示す例において、反射構造16は、3個の反射体40を備える。反射構造16が備える反射体40の個数は特に限られず、1個または2個であってもよいし、4個以上であってもよい。
【0022】
図3は、図1の反射構造16の構成を概略的に示す図である。図3は、光源14の位置から本体部24の内部を+z方向に見たときの図である。図3に示されるように、反射体40および反射面42は、第2方向(例えばy方向)に延びる。複数の反射体40および反射面42は、第1方向(例えばx方向)に間隔を空けて配置される。複数の反射体40および反射面42の間の隙間48は、空気の通り道となる。反射体40および反射面42の第1方向の幅w3は、隙間48の第1方向の幅w4と同じか、それよりも小さいことが好ましい。反射体40の第1方向の幅w3は、例えば、隙間48の第1方向の幅w4の50%以下、30%以下または20%以下である。流路断面積において複数の反射体40が占める面積割合は、例えば30%以下、25%以下または20%以下である。
【0023】
反射面42は、例えば、第2方向(例えばy方向)に直交する断面形状(例えば、図1に示される形状)が一定となるように構成される。反射面42は、例えば、円柱面または楕円柱面となるように構成される。この場合、反射体40は、円柱状または楕円柱状に形成される。
【0024】
反射体40は、中実部材であってもよいし、中空部材であってもよい。反射体40は、反射体40の全体が紫外光を反射する材料で構成されてもよいし、反射面42のみが紫外光を反射する材料で構成されてもよい。紫外光を反射する材料として、アルミニウム(Al)などの金属材料や、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素系樹脂材料を用いることができる。反射面42のみが紫外光を反射する材料で構成される場合、反射体40の反射面42とは異なる部分の材料は特に問わず、任意の金属材料や樹脂材料を用いることができる。反射面42は、鏡面反射が主体となる平滑面で構成されてもよいし、拡散反射が主体となる粗面で構成されてもよい。
【0025】
図1に示す例において、複数の反射体40は、複数の発光ユニット30のそれぞれの正面に位置するように配置される。言い換えれば、複数の反射体40のそれぞれの反射面42の頂部44は、複数の発光ユニット30のいずれかと照射方向(z方向)と対向する位置に配置される。なお、後述する別の実施形態では、反射面42の頂部44は、複数の発光ユニット30のいずれかと照射方向(z方向)と対向する位置から第1方向(例えばx方向)にずれて配置されてもよい。
【0026】
つづいて、空気浄化装置10の動作について説明する。筐体12の内部空間18において空気が所定方向(z方向)に流れる。本体部24の流路断面積は、流入口22や流出口26の流路断面積よりも大きいため、本体部24における空気の流速は、流入口22や流出口26における空気の流速よりも小さい。
【0027】
光源14は、紫外光50を照射することにより、内部空間18を流れる空気を紫外光50を用いて浄化する。本体部24における空気の流速を下げることにより、内部空間18を流れる空気に対する紫外光50の作用時間を長くできる。空気の流れ方向(z方向)に延びる本体部24の内部において、光源14からの紫外光50を流れ方向(z方向)に照射することにより、内部空間18を流れる空気に対する紫外光50の作用長を長くできる。これにより、内部空間18を流れる空気を効率的に浄化できる。
【0028】
光源14からの紫外光50は、筐体12の内面20にも照射され、内面20に付着する油汚れなどの有機物を分解して浄化する。筐体12の内面20に光触媒材料が設けられる場合、紫外光50による光触媒材料の活性化によって内面20に付着する油汚れなどの有機物が分解して浄化できる。光源14からの紫外光50は、本体部24や流出部25の内面に直接的に照射される。光源14からの紫外光50の一部は、反射構造16にて反射される。反射構造16にて反射された紫外光52は、流入部23の内面に照射される。したがって、光源からの紫外光50により、流入部23、本体部24および流出部25の内面を浄化できる。
【0029】
本実施形態によれば、光源14と対向するように反射構造16を設けることにより、光源14からの紫外光50を直接的に照射できない光源14の裏側に向けて、反射構造16にて反射された紫外光52を照射できる。これにより、光源14の裏側に油汚れなどの有機物が溜まりにくい構成とすることができる。
【0030】
本実施形態によれば、反射構造16が光源14に向けて凸曲面となる反射面42を有するため、反射面42にて反射される紫外光52を光源14の裏側に向けて効率的に照射できる。また、反射面42が凸曲面で構成されるため、内部空間18における空気の流れを阻害しにくい構造とすることができ、反射構造16の追加による圧力損失の増加を抑制できる。
【0031】
本実施形態によれば、複数の発光ユニット30の正面に複数の反射体40が配置されるため、内部空間18における空気の流れを阻害しにくい構造とすることができ、反射構造16の追加による圧力損失の増加を抑制できる。
【0032】
(第2実施形態)
図4は、第2実施形態に係る空気浄化装置10Aの構成を概略的に示す図である。第2実施形態では、矢印dで示されるように、反射体40Aが発光ユニット30の正面からずれて配置される点で、上述の実施形態と相違する。以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明し、共通点については説明を適宜省略する。
【0033】
空気浄化装置10Aは、筐体12と、光源14と、反射構造16Aとを備える。筐体12および光源14は、第1実施形態と同様に構成される。反射構造16Aは、少なくとも一つの反射体40Aを備える。反射構造16Aは、複数の反射体40Aを備えることができる。反射体40Aの形状は、第1実施形態に係る反射体40と同様である。
【0034】
複数の反射体40Aの少なくとも一つの反射面42の頂部44は、複数の発光ユニット30のいずれかと対向する位置から第1方向(例えばx方向に)ずれて配置される。複数の反射体40Aの少なくとも一つの反射面42の頂部44の第1方向の位置は、複数の発光ユニット30の第1方向の位置とは異なる。複数の反射体40Aの少なくとも一つは、複数の発光ユニット30の間の隙間38(図2参照)と対向する位置に配置される。
【0035】
本実施形態においても上述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。本実施形態によれば、発光ユニット30の正面に反射体40が配置されないため、発光ユニット30の正面に向けて紫外光50を効率的に照射できる。本実施形態によれば、反射体40の正面に発光ユニット30が配置されないため、複数の発光ユニット30の間の隙間38を通じて、反射体40にて反射される紫外光52を光源14の裏側に効率的に照射できる。
【0036】
(第3実施形態)
図5および図6は、第3実施形態に係る空気浄化装置10Bの構成を概略的に示す図である。図5は、y方向に見た図を示し、図6は、x方向に見た図を示す。第3実施形態では、複数の発光ユニット30が並べられる第1方向(例えばx方向)と交差する方向に反射体40Bおよび反射面42が延びるように反射構造16Bが構成される点で、上述の実施形態と相違する。以下、第3実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明し、共通点については説明を適宜省略する。
【0037】
空気浄化装置10Bは、筐体12と、光源14と、反射構造16Bとを備える。筐体12および光源14は、第1実施形態と同様に構成される。反射構造16Bは、少なくとも一つの反射体40Bを備える。反射体40Bの形状は、第1実施形態に係る反射体40と同様である。反射体40Bは、第1方向(例えばx方向)に延びる。反射体40Bが延びる方向は、発光ユニット30が延びる方向とねじれの関係となっている。
【0038】
反射構造16Bは、複数の反射体40Bを備えることができる。複数の反射体40Bのそれぞれは、光源14に向けて凸曲面となる反射面42を有する。反射面42は、円柱面または楕円柱面となるように構成される。
【0039】
図7は、図6の反射構造の16B構成を概略的に示す図である。複数の反射体40Bおよび反射面42は、第1方向(例えばx方向)に延びる。複数の反射体40Bおよび反射面42は、第2方向(例えばy方向)に間隔を空けて配置される。複数の反射体40Bおよび反射面42の間の隙間48は、空気の通り道となる。反射体40Bおよび反射面42の第1方向の幅w3は、隙間48の第1方向の幅w4と同じか、それよりも小さいことが好ましい。反射体40Bの第1方向の幅w3は、例えば、隙間48の第1方向の幅w4の50%以下、30%以下または20%以下である。流路断面積において複数の反射体40が占める面積割合は、例えば30%以下、25%以下または20%以下である。
【0040】
複数の反射体40Bおよび反射面42の少なくとも一つは、光源14が備える複数の発光素子34のいずれかの正面に配置されてもよい。例えば、図6において中央に配置される反射体40Bの反射面42の頂部44は、発光素子34の正面に配置されている。
複数の反射体40Bおよび反射面42の少なくとも一つは、複数の発光素子34のいずれかの正面から第2方向(例えばy方向)にずれて配置されてもよい。例えば、図6において下側に配置される反射体40Bの反射面42の頂部44は、発光素子34の正面からずれて配置されている。
【0041】
本実施形態においても上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0042】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【0043】
以下、本発明のいくつかの態様について説明する。
【0044】
本発明の第1の態様は、空気が流れる内部空間を有する筐体と、前記筐体内に設けられ、紫外光を照射する光源と、前記筐体内において、前記紫外光の照射方向に前記光源から離れて配置され、前記光源に向けて凸曲面となる反射面を有する反射構造と、を備える空気浄化装置である。第1の態様によれば、光源に向けて凸曲面となる反射面を有する反射構造を設けることにより、反射面にて反射された紫外光を光源の裏側に向けて照射できる。これにより、光源の裏側に向けて紫外光を照射する別の光源を追加することなく、筐体の内面のより広範な範囲に紫外光を照射できる。これにより、筐体の内面に紫外光を照射して筐体の内面への汚れの付着を抑制できる。
【0045】
本発明の第2の態様は、前記光源は、所定方向に延びる基板と、前記基板上に前記所定方向に並べられる複数の発光素子とを備え、前記反射面は、前記所定方向または前記所定方向と交差する方向に延びる、第1の態様に記載の空気浄化装置である。第2の態様によれば、複数の発光素子を用いることにより、筐体の内面のより広範な範囲に紫外光を照射できる。また、複数の発光素子の配列方向に延びる反射面を設けることにより、複数の発光素子の裏側に向けて紫外光を効率的に照射することができ、筐体の内面のより広範な範囲に紫外光を照射できる。
【0046】
本発明の第3の態様は、前記光源は、第1方向に間隔を空けて配置される複数の発光ユニットを備え、前記複数の発光ユニットのそれぞれは、前記第1方向と直交する第2方向に延びる基板と、前記基板上に前記第2方向に並べられる複数の発光素子とを備え、前記反射構造は、前記第1方向に間隔を空けて配置される複数の反射体を備え、前記複数の反射体のそれぞれは、前記第2方向に延びる前記反射面を有する、第1の態様に記載の空気浄化装置である。第3の態様によれば、複数の発光ユニットを用いることにより、筐体の内面のより広範な範囲に紫外光を照射できる。また、複数の反射体を設けることにより、複数の発光ユニットの裏側に向けて紫外光を効率的に照射することができ、筐体の内面のより広範な範囲に紫外光を照射できる。
【0047】
本発明の第4の態様は、前記複数の反射体の少なくとも一つの前記反射面は、前記複数の発光ユニットのいずれかと対向する位置に配置される、第3の態様に記載の空気浄化装置である。第4の態様によれば、少なくとも一つの反射面を発光ユニットのいずれかと対向する位置に配置することにより、複数の発光ユニットおよび複数の反射体を設けることによる圧力損失の増加を抑制できる。
【0048】
本発明の第5の態様は、前記複数の反射体の少なくとも一つの前記反射面の頂部は、前記複数の発光ユニットのいずれかと対向する位置から前記第1方向にずれて配置される、第3の態様に記載の空気浄化装置である。第5の態様によれば、少なくとも一つの反射面を発光ユニットのいずれかと対向する位置からずらして配置することにより、複数の発光ユニットの裏側に向けて紫外光を効率的に照射できる。
【0049】
本発明の第6の態様は、前記光源は、第1方向に間隔を空けて配置される複数の発光ユニットを備え、前記複数の発光ユニットのそれぞれは、前記第1方向と直交する第2方向に延びる基板と、前記基板上に前記第2方向に並べられる複数の発光素子とを備え、前記反射構造は、前記第2方向に間隔を空けて配置される複数の反射体を備え、前記複数の反射体のそれぞれは、前記第1方向に延びる前記反射面を有する、第1の態様に記載の空気浄化装置である。第6の態様によれば、複数の発光ユニットを用いることにより、筐体の内面のより広範な範囲に紫外光を照射できる。また、複数の反射体を設けることにより、複数の発光ユニットの裏側に向けて紫外光を効率的に照射することができ、筐体の内面のより広範な範囲に紫外光を照射できる。
【符号の説明】
【0050】
10…空気浄化装置、12…筐体、14…光源、16…反射構造、18…内部空間、30…発光ユニット、32…基板、34…発光素子、40…反射体、42…反射面、50…紫外光。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7