特開 2024-151773 空気浄化装置および光源ユニット

(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】P2024151773

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】空気浄化装置および光源ユニット

(51)【国際特許分類】

   A61L 9/20 20060101AFI20241018BHJP

   F24F 8/22 20210101ALI20241018BHJP

   B01J 19/12 20060101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

A61L9/20

F24F8/22

B01J19/12 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023065464

(22)【出願日】2023-04-13

(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】鳥井 信宏

【テーマコード（参考）】

4C180

4G075

【Ｆターム（参考）】

4C180AA07

4C180DD03

4C180HH05

4C180HH19

4G075AA03

4G075AA63

4G075BA05

4G075BB10

4G075BD05

4G075CA03

4G075CA33

4G075DA02

4G075EA05

4G075EB22

4G075EB33

4G075EC25

4G075FB02

4G075FB12

(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、空気が流れる内部空間１８を有する筐体１２と、筐体１２の内面に設けられ、紫外光２０を照射する光源ユニット１４と、を備える。光源ユニット１４は、基板４０と、基板４０の第１面４６上に設けられる発光素子４２と、基板４０の第１面４６上に設けられるヒートシンク４４と、を備える。
【選択図】図３

【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、
前記筐体の内面に設けられ、紫外光を照射する光源ユニットと、を備え、
前記光源ユニットは、基板と、前記基板の第１面上に設けられる発光素子と、前記基板の前記第１面上に設けられるヒートシンクと、を備える空気浄化装置。

【請求項2】

前記ヒートシンクは、前記基板の前記第１面上において空気の流れ方向に沿って延びる、請求項１に記載の空気浄化装置。

【請求項3】

前記光源ユニットは、前記基板の前記第１面上において空気の流れ方向に並べられる複数の発光素子を備える、請求項１に記載の空気浄化装置。

【請求項4】

前記ヒートシンクは、前記基板の前記第１面上において空気の流れ方向と直交する方向に前記発光素子と並ぶ、請求項１に記載の空気浄化装置。

【請求項5】

前記筐体は、空気の流れ方向に対して傾斜する第１傾斜内面を有し、
前記光源ユニットは、前記傾斜内面に設けられる、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】

前記筐体は、空気の流れ方向に対して傾斜し、前記紫外光を反射する反射体が設けられる第２傾斜内面をさらに有する、請求項５に記載の空気浄化装置。

【請求項7】

前記筐体は、前記筐体の外部から前記第１傾斜内面にアクセスするための開閉可能な扉構造を有する、請求項５に記載の空気浄化装置。

【請求項8】

前記筐体は、前記光源ユニットが設けられる浄化部と、前記浄化部の上流側にある給気部と、前記浄化部の下流側にある排気部と、を備え、
前記給気部および前記排気部の内面は、前記浄化部の内面に比べて紫外光の反射率が低い、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9】

基板と、
前記基板の第１面上に設けられる発光素子と、
前記基板の前記第１面上に設けられるヒートシンクと、を備える光源ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気浄化装置および光源ユニットに関する。

【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浄化装置が知られている。例えば、フィルタを使用する代わりに、多数の貫通孔が形成された分離プレートによって区画される空間に紫外光を照射して空気を浄化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】特許第７１３２６５８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、分離プレートによって圧力損失が増加する。

【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、空気が流れる内部空間を有する筐体と、筐体の内面に設けられ、紫外光を照射する光源ユニットと、を備える。光源ユニットは、基板と、基板の第１面上に設けられる発光素子と、基板の第１面上に設けられるヒートシンクと、を備える。

【0007】

本発明の別の態様は、光照射装置である。この装置は、基板と、基板の第１面上に設けられる発光素子と、基板の第１面上に設けられるヒートシンクと、を備える。

【0008】

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】

【0009】

【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】扉構造を開けた状態を概略的に示す図である。

【図3】光源ユニットの構成を概略的に示す側面図である。

【図4】光源ユニットの構成を概略的に示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

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、光源ユニット１４と、反射体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、光源ユニット１４からの紫外光２０を照射することにより、空気を浄化するよう構成される。

【0012】

筐体１２は、空気が流れる内部空間１８を有する。筐体１２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。

【0013】

筐体１２は、浄化部２２と、給気部２３と、排気部２４とを備える。浄化部２２は、光源ユニット１４および反射体１６が設けられる部分である。給気部２３は、浄化部２２の上流側に設けられる部分である。排気部２４は、浄化部２２の下流側に設けられる部分である。矢印Ｆ１で示されるように給気部２３から流入する空気は、浄化部２２を通過し、矢印Ｆ２で示されるように排気部２４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。給気部２３は、例えば上流側ダクトに接続され、排気部２４は、例えば下流側ダクトに接続される。

【0014】

浄化部２２は、本体部２６と、吸気側接続部２７と、排気側接続部２８とを備える。本体部２６は、給気部２３および排気部２４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２６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。吸気側接続部２７は、給気部２３と本体部２６の間を接続する。吸気側接続部２７は、給気部２３から本体部２６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。排気側接続部２８は、本体部２６と排気部２４の間を接続する。排気側接続部２８は、本体部２６から排気部２４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。

【0015】

図面において、本体部２６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。

【0016】

浄化部２２は、空気の流れ方向（例えばｚ方向）に延びる内面２６ａ，２６ｂと、空気の流れ方向（例えばｚ方向）に対して傾斜する傾斜内面２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂとを有する。傾斜内面２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂは、吸気側接続部２７または排気側接続部２８に設けられる。空気の流れ方向（例えばｚ方向）に対する傾斜内面２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂの傾斜角θは、特に限られないが、例えば１０度以上４５度以下であり、例えば１５度以上３５度以下である。浄化部２２の内面２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂは、紫外光に対して高い反射率を有するように構成されてもよい。浄化部２２の内面２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂは、例えば、白色などの高反射率の塗料を塗布したり、鏡面加工を施したりすることにより、相対的に高い反射率を有することができる。浄化部２２の内面２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂの反射率は、例えば３０％以上、４０％以上、５０％以上または６０％以上である。

【0017】

給気部２３は、空気の流れ方向（例えばｚ方向）に延びる内面２３ａを有する。排気部２４は、空気の流れ方向に沿って延びる内面２４ａを有する。給気部２３および排気部２４の内面２３ａ，２４ａは、浄化部２２の内面２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂに比べて紫外光に対して低い反射率を有するように構成されてもよい。給気部２３および排気部２４の内面２３ａ，２４ａは、例えば、黒色などの低反射率の塗料を塗布したり、鏡面ではない粗面としたりすることにより、相対的に低い反射率を有することができる。給気部２３および排気部２４の内面２３ａ，２４ａの反射率は、例えば２０％以下、１０％以下または５％以下である。

【0018】

光源ユニット１４は、筐体１２の内部空間１８に配置される。光源ユニット１４は、浄化部２２の内部に配置される。光源ユニット１４は、例えば、浄化部２２の傾斜内面２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂのいずれかに取り付けることができる。図１の例では、吸気側接続部２７の傾斜内面２７ａに光源ユニット１４が取り付けられる。図１の例では、浄化部２２の内部に光源ユニット１４が一つだけ設けられているが、浄化部２２の内部に複数の光源ユニット１４を設けてもよい。例えば、浄化部２２の複数の傾斜内面２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂのうちの二以上に光源ユニット１４が設けられてもよい。光源ユニット１４は、本体部２６の内面２６ａ，２６ｂに設けられてもよい。

【0019】

反射体１６は、筐体１２の内部空間１８に配置される。反射体１６は、浄化部２２の内部に配置される。反射体１６は、光源ユニット１４からの紫外光を反射し、内部空間１８を流れる空気に対する紫外光の作用量が増えるようにする。反射体１６は、紫外光の反射率が高い材料で構成され、例えば、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から構成される。反射体１６の表面は、高反射率のために鏡面研磨されてもよい。反射体１６の反射率は、例えば５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上または９０％以上である。

【0020】

反射体１６は、浄化部２２の複数の傾斜内面２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂのいずれかに設けることができる。図１の例では、光源ユニット１４が設けられる傾斜内面２７ａとは異なる傾斜内面２７ｂ，２８ａ，２８ｂに反射体１６が設けられる。反射体１６は、本体部２６の内面２６ａ，２６ｂに設けることもできる。浄化部２２の内部に設けれる反射体１６の設置箇所や設置数は任意であり、浄化部２２の内面２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂのうちの任意の一以上に反射体１６を設けることができる。反射体１６は、給気部２３や排気部２４の内面２３ａ，２４ａには設けられない。

【0021】

筐体１２の内面に反射体１６を設ける代わりに、筐体１２の内面自体を反射体として機能させてもよい。例えば、筐体１２の内面に付与される高反射率の材料層が反射体として機能してもよい。筐体１２の壁体自体を高反射率の材料で構成することにより、筐体１２の内面を反射体として機能させてもよい。

【0022】

浄化部２２には、開閉可能な扉構造３０が設けられてもよい。扉構造３０は、筐体１２の外部から内部空間１８にアクセスするために設けられる。扉構造３０は、例えば、光源ユニット１４が設けられる浄化部２２の壁体に設けられる。図１の例では、吸気側接続部２７の傾斜内面２７ａを有する壁体が扉構造３０となっている。図２は、扉構造３０を開けた状態を概略的に示す図である。扉構造３０を開けることにより、扉構造３０の内面（例えば、傾斜内面２７ａ）に設けられる光源ユニット１４のメンテナンスを容易に実施できる。

【0023】

図３は、光源ユニット１４の構成を概略的に示す側面図である。図３は、筐体１２の内面に取り付けられた状態の光源ユニット１４を示す。光源ユニット１４は、基板４０と、発光素子４２と、ヒートシンク４４とを備える。基板４０は、第１面４６と、第１面４６とは反対側の第２面４８とを有する。発光素子４２およびヒートシンク４４は、基板４０の第１面４６に設けられる。つまり、発光素子４２およびヒートシンク４４は、基板４０の同じ表面上に設けられる。

【0024】

発光素子４２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４２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。ヒートシンク４４は、アルミニウムや銅などの金属材料で構成される。ヒートシンク４４は、例えば、基板４０の第１面４６と直交する方向に延びるフィンを有する。

【0025】

光源ユニット１４は、筐体１２の内面（例えば傾斜内面２７ａ）に着脱可能に取り付けられる。光源ユニット１４は、例えば、筐体１２の内面（例えば傾斜内面２７ａ）に設けられるガイドレールなどの固定器具３２によって支持され、筐体１２の内面に固定される。光源ユニット１４は、基板４０の第２面４８が筐体１２の内面（例えば傾斜内面２７ａ）と対向する向きで固定される。したがって、基板４０の第１面４６上の発光素子４２およびヒートシンク４４は、筐体１２の内部空間１８に露出する。

【0026】

図４は、光源ユニット１４の構成を概略的に示す正面図である。光源ユニット１４は、複数の発光素子４２と、複数のヒートシンク４４とを備える。複数の発光素子４２は、二次元アレイ状に配置され、矢印Ａで示される第１方向に並ぶとともに、矢印Ｂで示される第２方向に並ぶ。複数のヒートシンク４４は、第１方向に延在し、第２方向に並べられる。複数のヒートシンク４４のフィンは、第１方向に延在する。複数の発光素子４２と複数のヒートシンク４４は、第２方向に交互に配置される。

【0027】

光源ユニット１４は、矢印Ｂで示される第２方向が空気の流れ方向（図１のｚ方向）と直交する向きとなるように配置される。この場合、矢印Ａで示される第１方向は、空気の流れ方向に沿った方向、または空気の流れ方向に対して傾斜した方向となる。筐体１２の内部空間１８において、ヒートシンク４４の延在方向が空気の流れ方向に沿うようにすることにより、放熱効率を高めるとともに、ヒートシンク４４を設けることによる圧力損失の増加を抑制できる。

【0028】

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２６の流路断面積は、給気部２３や排気部２４の流路断面積よりも大きいため、本体部２６における空気の流速は、給気部２３や排気部２４における空気の流速よりも小さい。

【0029】

光源ユニット１４は、紫外光２０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２６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２０の作用時間を長くできる。光源ユニット１４からの紫外光２０は、反射体１６によって反射されるため、反射体１６にて反射された紫外光を内部空間１８を流れる空気に照射できる。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。

【0030】

本実施形態によれば、光源ユニット１４が筐体１２の内面に設けられるため、内部空間１８における空気の流れを光源ユニット１４が阻害しにくい構成とすることができる。これにより、空気浄化装置１０における圧力損失の増加を抑制することができ、空気浄化装置１０が接続されるダクト内の気流を発生させるための空調機器の負荷の増加を防ぐことができる。そのため、既存のダクトの途中に空気浄化装置１０を設ける場合に、既存設備の空調能力を向上させるといった追加コストの発生を抑制できる。

【0031】

本実施形態によれば、基板４０の第１面４６上に発光素子４２およびヒートシンク４４が設けられるため、紫外光２０の照射対象となる空気の流れを利用してヒートシンク４４を効率的に空冷することができる。これにより、発光素子４２の冷却効率を向上できる。

【0032】

本実施形態によれば、給気部２３および排気部２４の内面２３ａ，２４ａにおける紫外光の反射率が低くなるように構成することで、給気部２３または排気部２４を通じて空気浄化装置１０の外部に向かう紫外光の強度を低下させることができる。これにより、空気浄化装置１０に接続されるダクトや空調機器に紫外光が照射されることによる劣化を抑制できる。そのため、既存のダクトの途中に空気浄化装置１０を設ける場合に、既存設備の耐光性能を向上させるといった追加コストの発生を抑制できる。

【0033】

本実施形態によれば、光源ユニット１４を傾斜内面２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂのいずれかに設けることにより、空気の流れ方向（ｚ方向）と交差する方向に斜めに紫外光を照射できる。その結果、空気の流れ方向（ｚ方向）に紫外光を照射する構成に比べて、筐体１２の外部への紫外光の漏れを抑制することができる。また、筐体１２の内面２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂのいずれかに向かう方向に紫外光が照射されるため、反射体１６による紫外光の反射を繰り返すことができ、浄化性能を向上させることができる。

【0034】

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。

【0035】

以下、本発明のいくつかの態様について説明する。

【0036】

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、前記筐体の内面に設けられ、紫外光を照射する光源ユニットと、を備え、前記光源ユニットは、基板と、前記基板の第１面上に設けられる発光素子と、前記基板の前記第１面上に設けられるヒートシンクと、を備える空気浄化装置である。第１の態様によれば、基板の第１面上に発光素子とヒートシンクを設けることにより、紫外光の照射対象となる空気の流れを利用してヒートシンクを効率的に冷却できる。

【0037】

本発明の第２の態様は、前記ヒートシンクは、前記基板の前記第１面上において空気の流れ方向に沿って延びる、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、ヒートシンクが空気の流れ方向に沿って延びるため、紫外光の照射対象となる空気の流れを利用してヒートシンクを効率的に冷却できる。また、ヒートシンクを設けることによる圧力損失の増加を抑制できる。

【0038】

本発明の第３の態様は、前記光源ユニットは、前記基板の前記第１面上において空気の流れ方向に並べられる複数の発光素子を備える、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、空気の流れ方向に複数の発光素子を並べることにより、空気の流れに対する紫外光の作用量を向上できる。

【0039】

本発明の第４の態様は、前記ヒートシンクは、前記基板の前記第１面上において空気の流れ方向と直交する方向に前記発光素子と並ぶ、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、発光素子とヒートシンクを並べて配置することにより、発光素子の冷却効率を向上できる。

【0040】

本発明の第５の態様は、前記筐体は、空気の流れ方向に対して傾斜する第１傾斜内面を有し、前記光源ユニットは、前記傾斜内面に設けられる、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、空気の流れ方向に対して傾斜する内面に光源ユニットを設けることにより、紫外光の照射方向と空気の流れ方向との間のなす角度を小さくできる。これにより、空気の流れに対する紫外光の作用時間を長くすることができ、浄化効率を向上できる。

【0041】

本発明の第６の態様は、前記筐体は、空気の流れ方向に対して傾斜し、前記紫外光を反射する反射体が設けられる第２傾斜内面をさらに有する、第５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、空気の流れ方向に対して傾斜する内面に反射体を設けることにより、反射体にて反射した紫外光の照射方向と空気の流れ方向との間のなす角度を小さくできる。これにより、空気の流れに対する紫外光の作用時間を長くすることができ、浄化効率を向上できる。

【0042】

本発明の第７の態様は、前記筐体は、前記筐体の外部から前記第１傾斜内面にアクセスするための開閉可能な扉構造を有する、第５または第６の態様に記載の空気浄化装置である。第７の態様によれば、光源ユニットが設けられる箇所に扉構造を設けることにより、光源ユニットのメンテナンスが容易となる。

【0043】

本発明の第８の態様は、前記筐体は、前記光源ユニットが設けられる浄化部と、前記浄化部の上流側にある給気部と、前記浄化部の下流側にある排気部と、を備え、前記給気部および前記排気部の内面は、前記浄化部の内面に比べて紫外光の反射率が低い、第１から第７のいずれか一つの態様に記載の空気浄化装置である。第８の態様によれば、給気部および排気部の内面の紫外光の反射率を低くすることにより、給気部または排気部を通じて空気浄化装置の外部に漏れ出る紫外光の強度を低下させることができる。

【0044】

本発明の第９の態様は、基板と、前記基板の第１面上に設けられる発光素子と、前記基板の前記第１面上に設けられるヒートシンクと、を備える光照射装置である。第９の態様によれば、基板の第１面上に発光素子とヒートシンクを設けることにより、紫外光の照射対象となる空気の流れを利用してヒートシンクを冷却できる。

【符号の説明】

【0045】

１０…空気浄化装置、１２…筐体、１４…光源ユニット、１６…反射体、１８…内部空間、２０…紫外光、２２…浄化部、２３…給気部、２４…排気部、２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ…傾斜内面、３０…扉構造、４０…基板、４２…発光素子、４４…ヒートシンク、４６…第１面、４８…第２面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】