特開 2024-151216 空気浄化装置

(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】P2024151216

(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】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023064443

(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】河崎 涼太

【テーマコード（参考）】

4C180

【Ｆターム（参考）】

4C180AA02

4C180AA07

4C180CC03

4C180DD03

4C180EA34X

4C180HH15

4C180HH19

(57)【要約】

【課題】気流に効率的に紫外光を照射する。
【解決手段】空気浄化装置１０は、空気の流れ方向に紫外光４０を照射する光源１４と、光源１４に取り付けられ、流れ方向とは逆向きに突出する鈍頭物体１６と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気の流れ方向に紫外光を照射する光源と、
前記光源に取り付けられ、前記流れ方向とは逆向きに突出する鈍頭物体と、を備える空気浄化装置。

【請求項2】

前記鈍頭物体は、放熱部材である、請求項１に記載の空気浄化装置。

【請求項3】

前記鈍頭物体は、前記流れ方向とは逆向きに突出する円筒面または角柱面を有する、請求項１に記載の空気浄化装置。

【請求項4】

前記鈍頭物体の表面に微細な凹凸が形成される、請求項１に記載の空気浄化装置。

【請求項5】

前記光源は、前記流れ方向と直交する所定方向に延びる基板と、前記基板の第１面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、
前記鈍頭物体は、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面に取り付けられ、前記所定方向に延びる、請求項１から４のいずれか一項に記載の空気浄化装置。

【請求項6】

前記光源は、前記流れ方向と直交する第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、前記基板の第１面上に前記第２方向に並べられる複数の発光素子とを備え、
前記鈍頭物体は、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面に取り付けられ、前記第２方向に延びる、請求項１から４のいずれか一項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】

空気に紫外光を照射して空気を浄化する空気清浄機が知られている。例えば、サイクロン室内で旋回気流を生成し、旋回気流に紫外光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２０２２－１２２６４５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、旋回気流を生成するためのファンが必要となり、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、気流に効率的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、空気の流れ方向に紫外光を照射する光源と、光源に取り付けられ、流れ方向とは逆向きに突出する鈍頭物体と、を備える。

【0007】

本発明によれば、気流に効率的に紫外光を照射できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図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の鈍頭物体の構成を概略的に示す図である。

【図4】実施形態に係る空気浄化装置の作用効果を概略的に示す図である。

【図5】変形例に係る空気浄化装置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】

図１は、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、鈍頭物体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４０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４０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４０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４０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４０を照射する。

【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４０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とを備える。発光素子３４は、基板３２の第１面３２ａ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。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と同じであってもよいし、それよりも大きくてもよいし、それよりも小さくてもよい。

【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、鈍頭物体１６は、筐体１２の内部空間１８に配置される。鈍頭物体１６は、光源１４の上流側に取り付けられる。鈍頭物体１６は、例えば基板３２の第１面３２ａとは反対側の第２面３２ｂに設けられる。鈍頭物体１６は、空気の流れ方向とは逆向き（例えば－ｚ方向）に突出する。鈍頭物体１６は、空気の流れに対する圧力抗力が大きい鈍頭形状を有し、圧力抗力の小さな流線形状とは異なる（例えば、対照的な）形状を有する。鈍頭物体１６は、例えば、半円筒形状を有し、流れ方向とは逆向き（例えば－ｚ方向）に突出する円筒面を有する。

【0021】

図３は、図１の鈍頭物体１６の構成を概略的に示す図である。複数の鈍頭物体１６は、第１方向（例えばｘ方向）に間隔を空けて配置される。複数の鈍頭物体１６のそれぞれは、第２方向に延びる。複数の鈍頭物体１６のそれぞれは、例えば、第２方向に延在する円筒面を有する。複数の鈍頭物体１６のそれぞれの第１方向の幅ｗ３は、基板３２の第１方向の幅ｗ１と同等である。流路断面積において複数の鈍頭物体１６が占める面積割合は、例えば１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上または５０％以上であり、例えば９０％以下、８０％以下、７０％以下または６０％以下である。

【0022】

鈍頭物体１６は、中実部材であってもよいし、中空部材であってもよい。鈍頭物体１６は、光源１４の動作時の熱を放散させる放熱部材として機能してもよい。鈍頭物体１６は、熱伝導性の高い材料で構成されてもよく、アルミニウムや銅などの金属材料で構成されてもよい。鈍頭物体１６の表面には、微細な凹凸（例えばディンプル）が設けられてもよい。鈍頭物体１６の表面に微細な凹凸を設けることにより、空気の流れに対する摩擦抗力を増やすことができる。

【0023】

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。

【0024】

光源１４は、紫外光４０を照射することにより、内部空間１８を流れる空気を浄化する。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４０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４０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４０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。

【0025】

図４は、実施形態に係る空気浄化装置１０の作用効果を概略的に示す図である。図４では、光源１４および鈍頭物体１６の近傍の空気の流れを破線で模式的に示している。図４に示されるように、空気の流れ方向とは逆向きに突出する鈍頭物体１６を設けることにより、空気の流れに対して圧力抗力が発生する。その結果、鈍頭物体１６よりも下流の位置において空気の流れに乱れが生じ、光源１４の正面の位置にカルマン渦４２が発生する。カルマン渦４２が発生することにより、カルマン渦４２が生じない場合に比べて、光源１４の正面の位置における空気の滞留時間を長くできる。空気が滞留するカルマン渦４２に向けて光源１４からの紫外光４０を照射することにより、空気に対する紫外光４０の作用時間を長くすることができ、紫外光による浄化性能を高めることができる。

【0026】

本実施形態によれば、光源１４の裏側に鈍頭物体１６を設けることにより、光源１４の正面の位置にカルマン渦４２を発生させることができ、光源１４から空気に照射される紫外光の作用時間を長くできる。これにより、浄化性能を高めることができる。

【0027】

本実施形態によれば、鈍頭物体１６を放熱部材とすることにより、放熱部材に向かう空気の流れに対する圧力抗力を大きくすることができる。これにより、放熱部材と気流との間での熱交換を促進することができ、光源１４の放熱性能を向上できる。

【0028】

図５は、変形例に係る空気浄化装置１０の構成を概略的に示す図である。変形例では、鈍頭物体１６が半円筒形状ではなく、角柱形状を有する点で相違する。鈍頭物体１６は、空気の流れ方向とは逆向き（例えば－ｚ方向）に突出する角柱面を有する。鈍頭物体１６は、例えば三角柱形状を有し、空気の流れ方向とは逆向きに露出する二つの側面を有する。本変形例においても、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0029】

上述の実施形態および変形例において、空気浄化装置１０は、筐体１２を備えなくてもよい。この場合、空気浄化装置１０は、空気の流れがある任意の場所に設置して使用できる。

【0030】

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。

【0031】

以下、本発明のいくつかの態様について説明する。

【0032】

本発明の第１の態様は、空気の流れ方向に紫外光を照射する光源と、前記光源に取り付けられ、前記流れ方向とは逆向きに突出する鈍頭物体と、を備える空気浄化装置である。第１の態様によれば、流れ方向とは逆向きに突出する鈍頭物体を設けることにより、光源の下流側に気流の乱れを生じさせ、光源の下流側における空気の滞留時間を長くできる。気流に乱れが生じている箇所に光源からの紫外光を照射することにより、空気に対する紫外光の作用時間を長くすることができ、浄化性能を向上できる。

【0033】

本発明の第２の態様は、前記鈍頭物体は、放熱部材である、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、鈍頭物体を放熱部材として用いることにより、光源の動作時の熱を効率的に放散できる。放熱部材が上流側に位置するため、放熱部材を気流に効率的に曝すことができる。また、放熱部材が鈍頭形状を有するため、気流に対する圧力抗力を大きくすることができ、放熱部材と気流の間での熱交換を促進できる。これにより、光源の放熱性能を向上できる。

【0034】

本発明の第３の態様は、前記鈍頭物体は、前記流れ方向とは逆向きに突出する円筒面または角柱面を有する、第１または第２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、鈍頭物体として円筒面または角柱面を用いることにより、内部空間を流れる空気の圧力損失の過度な増加を抑制できる。

【0035】

本発明の第４の態様は、前記鈍頭物体の表面に微細な凹凸が形成される、第１から第３のいずれか一つ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、鈍頭物体の表面に微細な凹凸を形成することにより、気流に対する摩擦抗力を増やすことができ、光源の下流側に気流の乱れを効果的に生じさせることができる。

【0036】

本発明の第５の態様は、前記光源は、前記流れ方向と直交する所定方向に延びる基板と、前記基板の第１面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、前記鈍頭物体は、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面に取り付けられ、前記所定方向に延びる、第１から第４のいずれか一つ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、複数の発光素子を所定方向に並べて配置することにより、広範囲に紫外光を照射することができる。また、鈍頭物体を所定方向に延在させることにより、複数の発光素子のそれぞれの下流側に気流の乱れを生じさせ、複数の発光素子のそれぞれから照射される紫外光の空気に対する作用時間を長くできる。

【0037】

本発明の第６の態様は、前記光源は、前記流れ方向と直交する第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、前記基板の第１面上に前記第２方向に並べられる複数の発光素子とを備え、前記鈍頭物体は、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面に取り付けられ、前記第２方向に延びる、第１から第４のいずれか一つ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、二次元アレイ状に配置される複数の発光素子を用いて広範囲に紫外光を照射できる。また、複数の鈍頭物体を並べて配置することにより、二次元アレイ状に配置される複数の発光素子のそれぞれの下流側に気流の乱れを生じさせることができる。これにより、複数の発光素子のそれぞれから照射される紫外光の空気に対する作用時間を長くできる。

【符号の説明】

【0038】

１０…空気浄化装置、１２…筐体、１４…光源、１６…鈍頭物体、１８…内部空間、３０…発光ユニット、３２…基板、３４…発光素子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】