特許 7535305 空気清浄機及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-07

(45)【発行日】2024-08-16

(54)【発明の名称】空気清浄機及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   F24F 8/108 20210101AFI20240808BHJP

   F24F 8/167 20210101ALI20240808BHJP

   F24F 8/80 20210101ALI20240808BHJP

   B01D 46/00 20220101ALI20240808BHJP

   B29C 64/10 20170101ALI20240808BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20240808BHJP

   B33Y 80/00 20150101ALI20240808BHJP

【ＦＩ】

F24F8/108 100

F24F8/108 210

F24F8/167

F24F8/80 110

F24F8/80 140

B01D46/00 F

B29C64/10

B33Y10/00

B33Y80/00

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021011194

(22)【出願日】2021-01-27

(65)【公開番号】P2022114770

(43)【公開日】2022-08-08

【審査請求日】2023-07-19

(73)【特許権者】

【識別番号】521040684

【氏名又は名称】ＦＥＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100129702

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 喜永

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(72)【発明者】

【氏名】木村 真束

【審査官】杉山 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－０４７６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０９５７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２３３１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２４９４７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ ８／１０８

Ｆ２４Ｆ ８／１６７

Ｆ２４Ｆ ８／８０

Ｂ０１Ｄ ４６／００

Ｂ２９Ｃ ６４／１０

Ｂ３３Ｙ １０／００

Ｂ３３Ｙ ８０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ファンにより吸込んだ空気をフィルタで濾過して吹き出すファン式の空気清浄機であって、
前記ファンを収容する収容空間を形成するケーシングを備え、当該ケーシングを形成する壁の一部又は全部が前記フィルタとして機能するように構成され、
前記ケーシングの壁のうち前記フィルタとして機能する部分が積層造形物により構成されている空気清浄機。

【請求項2】

前記ケーシングを形成する壁のうち、前記ケーシングの形状を保持する強度を有する部分が前記フィルタとして機能する請求項１に記載の空気清浄機。

【請求項3】

前記ケーシングを形成する壁が多孔質構造をなすものである請求項２に記載の空気清浄機。

【請求項4】

前記ケーシングを形成する壁が砂粒を固めて形成されたものである請求項３に記載の空気清浄機。

【請求項5】

前記砂粒が光触媒によりコーティングされている請求項４に記載の空気清浄機。

【請求項6】

前記ケーシングの内壁面に対して光を照射する光源を更に備える請求項５に記載の空気清浄機。

【請求項7】

前記ケーシングが積層造形物により構成されたものである請求項１～６のいずれか一項に記載されている空気清浄機。

【請求項8】

前記ファンに電力を供給する太陽電池を更に備える請求項１～７のいずれか一項に記載の空気清浄機。

【請求項9】

ファンにより吸込んだ空気をフィルタで濾過して吹き出すファン式の空気清浄機であって、前記ファンを収容する収容空間を形成するケーシングを備え、当該ケーシングを形成する壁の一部又は全部が前記フィルタとして機能するように構成された空気清浄機の製造方法であって、
前記ケーシングを３Ｄプリンタを用いた積層造形法により形成する空気清浄機の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気清浄機及びその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

空気中に浮遊する塵埃や花粉、ハウスダスト等を除去する空気清浄機として、ファンによって強制的にケーシング内に空気を吸い込み、フィルタで濾過した後、きれいになった空気を吹き出すようにしたファン式のものが知られている。このようなファン式の空気清浄機は例えば特許文献１に示すように、ファン、集塵フィルタ、フィルタ固定部等の多くの部品をケーシング内に備えているのが通常である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許２０１８－０５４１９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら従来のファン式の空気清浄機は、上記したように多くの部品がケーシング内に収納されており、それ故、構造上の制約が多く、デザインの自由度が低いという問題がある。

【0005】

本発明は前記した問題に鑑みてなされたものであり、部品点数を少なくでき、デザインの自由度が高い新規な構成のファン式の空気清浄機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

すなわち本発明に係る空気清浄機は、ファンにより吸込んだ空気をフィルタで濾過して吹き出すファン式の空気清浄機であって、前記ファンを収容する収容空間を形成するケーシングを備え、当該ケーシングを形成する壁の一部又は全部が前記フィルタとして機能するように構成されていることを特徴とする。

【0007】

このような構成であれば、ケーシングを形成する壁がフィルタとして機能するようにしているので、フィルタ部材やこれを固定する部材などをケーシング内に別途設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。これにより、構造上の制約を少なくし、デザインの自由度が高く、例えばアート作品のような外見のお洒落な空気清浄機を提供することができる。

【0008】

前記空気清浄機の具体的構成として、前記ケーシングを形成する壁のうち、前記ケーシングの形状を保持する強度を有する部分が前記フィルタとして機能するものが挙げられる。

【0009】

前記ケーシングを形成する壁は、多孔質構造をなすものであることが好ましい。
このようなものであれば、ケーシングの壁を空気が通過する際に空気中の塵埃等を細孔により捕捉することができる。また、製造時に壁内の細孔のサイズや間隙率（又は空隙率）等を調整することにより、フィルタで除去する目的物が異なる様々のタイプの空気清浄機を製造することができる。
例えば、花粉等の大きな粒径のものを主に除去する空気清浄機であれば細孔のサイズを大きく設定し、飛沫等の小さい粒径のものを主に除去する空気清浄機であれば細孔のサイズを小さく設定すればよい。

【0010】

またケーシングを形成する壁は、具体的には砂粒を固めて形成されたものであることが好ましい。
このようなものであれば、例えば砂型作成用の３Ｄプリンタ等を用いてケーシングを作成することができるので、デザイン性がより高い空気清浄機を簡単に製造することができる。また、ケーシングの壁を砂を固めて形成することにより、エキゾチックな雰囲気にすることができ、デザイン性の高いよりお洒落な空気清浄機を提供できる。

【0011】

前記砂粒が光触媒によりコーティングされていることが好ましい。
このようなものであれば、外光を受けることによりケーシングの壁が触媒作用を示すことができるので、空気が壁を通り抜ける際に空気中に含まれる細菌やウイルスやカビ等を分解及び不活性化させて除去することができる。

【0012】

前記ケーシングの内壁面に対して光を照射する光源を更に備えることが好ましい。
このようにすれば、例えば夜間等の外光が少ない環境においても、光触媒による触媒作用を発揮でき、細菌等を除去することができる。

【0013】

前記ケーシングが積層造形物により構成されたものであることが好ましい。
このようにすれば、上記したように３Ｄプリンタ等を用いて積層造形法によりケーシングを形成することができるので、切削加工等では実現不可能な多様なデザインの空気清浄機を提供できる。また、プリンタ用の３Ｄデータを準備するだけでケーシングを作成できるので、製造期間を短縮することができる。

【0014】

前記ファンに電力を供給するための太陽電池を更に備えることが好ましい。
このようなものであれば、電源コード等を設ける必要がないので、外見がスッキリとしたよりデザイン性の高い空気清浄機を提供できる。

【0015】

また本発明の空気清浄機の製造方法は、ファンにより吸込んだ空気をフィルタで濾過して吹き出すファン式の空気清浄機であって、前記ファンを収容する収容空間を形成するケーシングを備え、当該ケーシングを形成する壁の一部又は全部が前記フィルタとして機能するように構成された空気清浄機の製造方法であって、前記ケーシングを３Ｄプリンタを用いた積層造形法により形成することを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

このようにした本発明によれば、部品点数を少なくでき、デザインの自由度が高い新規な構成のファン式の空気清浄機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態における空気清浄機の構成を概略的に示す斜視図である。

【図2】同実施形態の空気清浄機の内部構成を概略的に示す斜視図であり、ケーシングの壁の一部を省略して示した図。

【図3】同実施形態の空気清浄機の構成を概略的に示す断面図。

【図4】同実施形態の空気清浄機のケーシングの壁断面の構造を模式的に示す図。

【図5】他の実施形態の空気清浄機の空気清浄機の構成を概略的に示す（ａ）斜視図及び（ｂ）断面図。

【図6】他の実施形態の空気清浄機の空気清浄機の構成を概略的に示す（ａ）斜視図及び（ｂ）断面図。

【図7】他の実施形態の空気清浄機の空気清浄機の構成を概略的に示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、本発明の一実施形態に係る空気清浄機１００について図面を参照して説明する。

【0019】

本実施形態の空気清浄機１００は、ファン２により吸込んだ空気をフィルタで濾過して吹き出すファン式の空気清浄機１００である。この空気清浄機１００は、図１に示すように、例えば卓上等にオブジェのように置かれて使用されるものである。

【0020】

しかしてこの空気清浄機１００は、図２及び図３に示すように、内部に収容空間Ｓを形成するケーシング１と、収容空間Ｓに配置されたファン２とを備えており、ケーシング１を形成する壁１１の全部が、通気性を有するとともにフィルタとして機能するように構成されている。より具体的には、ケーシング１を形成する壁１１のうち、ケーシング１の形状を保持する強度を有する部分（本実施形態では、壁１１全体）がフィルタとして機能するように構成されている。以下、各部の構成を説明する。

【0021】

ケーシング１は、本実施形態では外観視して球状を成す中空のものである。このケーシング１は、一定の厚み（例えば２ｍｍ～８ｍｍ）を有する壁１１により形成されており、この壁１１の内壁面により収容空間Ｓが形成されている。このケーシング１の壁１１には、収容空間Ｓと外部との間を連通させる風路が複数形成されている。ケーシング１の壁１１は、ここでは、互いに同程度の大きさの微細な細孔が多数設けられた多孔質構造（ポーラス構造。より具体的には三次元多孔質構造）を成している。この細孔は、空気が通り抜けることができる程度の大きさを有するものである。この細孔により、空気が通り抜ける風路が形成されている。

【0022】

このケーシング１は、３Ｄプリンタを用いたインクジェット方式の積層造形法により形成された積層造形物である。そしてケーシング１の壁１１は、積層造形法により砂粒等の粒体を固めて形成されたものである。この砂粒の種類は、積層造形法で用いられるものであれば任意のものでよく、例えば、珪砂、焼成砂、ＣＢ砂、セラミックス砂、セラムサイト砂など、さまざまな種類のケイ素砂や非ケイ素砂、ガラスビーズ粒やジルコニア粒の人工砂等が挙げられる。ケーシング１の壁１１を形成する砂粒の粒径は、例えば７０ｍｅｓｈ以上１４０ｍｅｓｈ以下であることが好ましい。なおこの砂粒は、積層造形法で用いられる任意のバインダーにより結合されている。

【0023】

またケーシング１の壁１１を形成する砂粒は、例えば酸化チタン（ＴｉＯ_２等）や酸化タングステン（ＷＯ_３等）等の光触媒によりコーティングされている。すなわち、壁１１内に形成されている空気が通り抜ける風路を形成する壁が光触媒によりコーティングされているといえる。なお、砂粒に対する光触媒のコーティングは、例えば積層造形法によりケーシング１を形成した後、これを光触媒コーティング液に浸漬することにより行うことができる。光触媒によるコーティング膜は、その厚みが２ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることが好ましい。

【0024】

また図３に示すように、ケーシング１の収容空間Ｓ内には支持板３が設けられている。この支持板３は、例えば透明なアクリル板等であり、収容空間Ｓを上下２つの領域に仕切るように水平に設けられている。本実施形態ではケーシング１の壁１１は、支持板３よりも下の部分が空気を吸い込む吸込部１２として機能し、支持板３よりも上の部分が空気を外部に吹き出す吹出部１３として機能する。すなわち、この空気清浄機１００は、ケーシング１の壁１１を通って収容空間Ｓ内に空気が取り込まれ、ケーシング１の壁１１を通って空気が吹き出されるようになっている。

【0025】

上記したファン２は、支持板３の上面に設置されている。ファン２は、空気をケーシング１内に強制的に取り込むためのものであり、具体的にはプロペラファン等の軸流ファンである。本実施形態のファン２は、図３に示すように、鉛直方向の上向きに送風するように、その軸方向が鉛直方向に平行に設定されている。なお、支持板３におけるファン２の直下部分には、板厚方向に貫通する貫通孔（図示しない）が設けられており、当該貫通孔を空気が通過するようにしている。

【0026】

また本実施形態の空気清浄機１００は、ケーシング１の内壁面に対して光を照射する複数の光源４を備えている。この光源４は具体的にはＬＥＤであり、その波長は、砂粒をコーティングする光触媒が反応する範囲のもの（例えば３８０ｎｍ以下の紫外線波長等の可視光波長）である。

【0027】

さらに本実施形態の空気清浄機１００は、ファン２や光源４に電力を供給するための電源５をケーシング１の天面に備えている。この電源５は、例えばペロブスカイト太陽電池等の色素感光型の太陽電池であり、図示しないケーブルを介してファン２及び光源４に接続されている。なお電源５は、太陽電池に限らず、例えば蓄電池等の他の種類の電池であってもよい。

【0028】

このように構成された本実施形態の空気清浄機１００によれば、ケーシング１を形成する壁１１の全部がフィルタとして機能するようにしているので、フィルタ部材やこれを固定する部材などをケーシング１内に別途設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。これにより、構造上の制約を少なくし、デザインの自由度が高く、例えばアート作品のような外見のお洒落な空気清浄機１００を提供することができる。

【0029】

また、ケーシング１を形成する壁１１が、積層造形法により砂粒を固めて形成した多孔質構造をなすものであるので、ケーシング１の壁１１を空気が通過する際に空気中の塵埃等を細孔により捕捉することができる。また、製造時に壁１１内の細孔のサイズや間隙率（又は空隙率）等を調整することにより、フィルタで除去する目的物が異なる様々のタイプの空気清浄機１００を提供することができる。

【0030】

砂粒が光触媒によりコーティングされており、ケーシング１の内壁面に対して光を照射する光源４を備えているので、夜間等の外光が少ない環境においても、光触媒による触媒作用を発揮でき、空気が壁１１を通り抜ける際に空気中に含まれる細菌やウイルスやカビ等を分解及び不活性化させて除去することができる。

【0031】

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

【0032】

例えば、前記実施形態の空気清浄機１００は、ケーシング１の壁１１が砂粒を固めて形成したものであったが、これに限らない。他の実施形態のケーシング１の壁１１は、多孔質構造をなすのであれば、例えば金属、セラミック、ゴム、プラスチック等の他の粉体や粒体を固めて形成したものであってもよい。また、積層造形法によらず、他の方法により形成されてもよい。

【0033】

また前記実施形態のケーシング１の形状は球状であったが、これに限らず、他の任意の形状でもよい。

【0034】

また前記実施形態のファン２は、プロペラファン等の軸流ファンであったが、これに限らない。他の実施形態のファン２は、例えばシロッコファン等の遠心ファンやその他の形式のものであってもよい。また、ファン２の風向きは上向きに限らず、任意の方向を向いていてもよい。

【0035】

また前記実施形態では、ケーシング１を形成する壁１１の全部がフィルタとして機能するように構成されていたが、これに限らない。他の実施形態では、ケーシング１を形成する壁１１の一部分のみがフィルタとして機能するように構成されてよい。この場合、フィルタとして機能する部分が、ケーシング１の形状を保持する強度を有していればよい。

【0036】

前記実施形態では、ケーシング１の壁１１を形成する砂粒は光触媒によりコーティングされていたが、これに限らない。他の実施形態では、砂粒は光触媒によりコーティングされていなくてもよい。また他の実施形態の空気清浄機１００は光源４を備えていなくてもよい。

【0037】

また前記実施形態のケーシング１は球状であったが、これに限らない。他の実施形態では、ケーシング１は、図５に示すように、その外表面に凹凸が形成された形状をなす中空のものであってもよい。また空気清浄機１００は、図５に示すようにケーシング１を支持する脚部を備え、当該脚部に電源５が設けられていてもよい。

【0038】

また前記実施形態では、ケーシング１は微細な細孔が壁１１に多数設けられた多孔質構造を成すものであり、この微細な細孔が集まって風路を形成していたが、これに限らない。他の実施形態のケーシング１の壁１１は、通気性を有するものであれば、例えば図６に示すように、例えば約１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の空孔が多数形成されることにより、三次元のメッシュ構造や三次元のラティス構造を成すように形成されたものであってもよい。また図７に示すように、ケーシング１を形成する壁１１の一部に、壁１１を貫通する貫通孔が格子状に複数形成されていてもよい。当該貫通孔の断面形状は、例えば矩形状や円形状等の任意の形状であってもよい。また、図７に示すように、当該複数の貫通孔は、ケーシング１の壁１１の一部にのみ形成されてもよいし、全部に形成されてもよい。このようなものであっても、壁１１の表面（特に風路を形成する孔の側面）が光触媒によりコーティングされていれば、外光を受けることによりケーシングの壁１１が触媒作用を示すことができるので、空気中に含まれる細菌やウイルスやカビ等を分解及び不活性化させて除去することができ、ケーシング１１を形成する壁１１がフィルターとして機能し、空気清浄機としての機能を発揮できる。

【0039】

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

【符号の説明】

【0040】

１００ ・・・空気清浄機
１ ・・・ケーシング
１１ ・・・壁
２ ・・・ファン
Ｓ ・・・収容空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】