JP2007105123A - 空気清浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】送風路の出口における風速分布を均一化できる送風機を有する空気清浄機を提供すること。
【解決手段】この空気清浄機１は、空気の吸込口および吐出口を有すると共に吸込口および吐出口を結ぶ空気通路を内部に有する筐体と、空気通路上に配置されて空気の清浄処理あるいは脱臭処理を行う処理部４と、空気通路内に空気を流通させる送風機５とを含み構成される。そして、送風機５が送風ファン５１およびファンケーシング５２を有し、ファンケーシング５２が渦巻き状の送風路５４を有する。また、送風路５４の出口における風速分布が送風路５４の外周側と内周側とで略均一となるように送風路５４の外周壁の壁面形状が規定されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、空気清浄機に関し、さらに詳しくは、送風路の出口における風速分布を均一化できる送風機を有する空気清浄機に関する。

従来の空気清浄機には、例えば、特許文献１に記載される技術が知られている。従来の空気清浄機では、空気通路内に空気を流通させる手段として、渦巻き状の送風路を有する送風機（例えば、シロッコファン）が採用されている。かかる送風機では、送風路の渦巻き状形状による遠心作用によって渦巻き方向外周側の風速が速くなり、送風路の出口における風速分布が渦巻き方向外周側と内周側とで相異する。

しかしながら、近年の空気清浄機では、例えば、下流側での空気の処理効率を向上させるために、送風機から吹き出される空気の流路断面内の風速分布を均一にすべき要請がある。

特開２００２−１３６８１９号公報

そこで、この発明は、上記に鑑みてされたものであって、送風路の出口における風速分布を均一化できる送風機を有する空気清浄機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる空気清浄機は、室内の空気の清浄あるいは脱臭を行う空気清浄機であって、空気の吸込口および吐出口を有すると共に前記吸込口および前記吐出口を結ぶ空気通路を内部に有する筐体と、前記空気通路上に配置されて空気の清浄処理あるいは脱臭処理を行う処理部と、前記空気通路内に空気を流通させる送風機とを含み、且つ、前記送風機が送風ファンおよびファンケーシングを有し、前記ファンケーシングが渦巻き状の送風路を有すると共に、前記送風路の出口における風速分布が前記送風路の外周側と内周側とで略均一となるように前記送風路の外周壁の壁面形状が規定されていることを特徴とする。

この空気清浄機では、ファンケーシングが渦巻き状の送風路を有しており、その送風路の出口における風速分布が送風路の外周側（渦巻き方向に向かって外周側）と内周側とで略均一となるように外周壁の壁面形状が規定されている。これにより、送風機の下流側に一様な風速分布を有する空気が供給されるので、下流側の処理部（例えば、脱臭器のオゾン分解部）における空気の処理効率が向上する利点がある。また、かかる構成では、風速分布の均一化により送風路の出口における渦の発生が低減される。これにより、渦による損失が低減されるので、空気通路Ｒにおける送風効率が向上する利点がある。

また、この発明にかかる空気清浄機は、前記送風路の外周壁が前記送風路の内周壁側にくびれた内面形状を有することにより前記送風路の出口における風速が均一化されている。

この空気清浄機では、送風路の外周壁のくびれ部分が空気抵抗となり、送風路の外周側における風速が低減される。すると、送風路の内周側と外周側との風速差が減少するので、送風路での空気の流路断面内における風速分布が均一化される。これにより、送風機の下流側に一様な流速分布を有する空気が供給される。

また、この発明にかかる空気清浄機は、前記送風路の拡大角αが前記外周壁のくびれ部分の上流側にて３［ｄｅｇ］≦α≦４０［ｄｅｇ］の範囲内にある。

この空気清浄機では、送風路の拡大角αが外周壁のくびれ部分の上流側にて３［ｄｅｇ］≦α≦４０［ｄｅｇ］の範囲内にあることが好ましい。これにより、流路内での風速分布がより効果的に均一化される利点がある。なお、拡大角αとは、送風路の外周壁の壁面と内周壁の壁面とがなす角をいう。

また、この発明にかかる空気清浄機は、前記外周壁のくびれ部分に沿って上流側から引かれた延長線と前記送風路の出口との交点Ｐを取るときに、前記送風路の開口幅Ｗと、前記送風路の出口の前記外周壁側の端部から交点Ｐまでの距離Ｗ１とが、０．２５≦Ｗ１／Ｗ≦０．５０の関係を有する。

この空気清浄機では、送風路の外周壁に沿って流れる空気が送風路の出口に対して好適な範囲内にガイドされる。これにより、送風路の出口における風速分布が適正化されるので、空気の送風効率が向上する利点がある。

また、この発明にかかる空気清浄機は、前記送風路の出口に前記処理部の入口が配置される。

この空気清浄機では、送風路の出口に処理部（例えば、脱臭器のオゾン脱臭部）の入口が配置されることが好ましい。これにより、一様な流速分布を有する空気が下流側の処理部に対して効率的に供給されるので、処理部における空気の処理性能が向上し得る利点がある。

この発明にかかる空気清浄機では、ファンケーシングが渦巻き状の送風路を有しており、その送風路の出口における風速分布が送風路の外周側と内周側とで略均一となるように外周壁の壁面形状が規定されている。これにより、送風機の下流側に一様な風速分布を有する空気が供給されるので、下流側の処理部における空気の処理効率が向上する利点がある。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

図１および図２は、この発明の実施例にかかる空気清浄機を示す斜視図（図１）および側面断面図（図２）である。図３〜図５は、図１に記載した空気清浄機の送風機を示す断面図（図３）、組立斜視図（図４）および作用説明図（図５）である。図６〜図８は、この発明の実施例にかかる空気清浄機の性能試験の結果を示す表（図６）および説明図（図７および図８）である。

［空気清浄機］
この空気清浄機１は、室内に設置されて空気の清浄あるいは脱臭を行う装置である。この実施例では、空気清浄機１の一例として脱臭器について説明する。

空気清浄機（脱臭器）１は、室内に設置されて室内のニオイを減少させ、ニオイによる不快感を低減する機能を有する。空気清浄機１は、例えば、一般家庭や高齢者施設の居住空間、トイレ、汚物室、廊下、病院の待合室や病室、医院の処置室、ペットホテル、動物病院の待合室や処置室などに設置される。また、空気清浄機１は、例えば、室内の床面に立てて設置され、或いは、室内の壁面に取り付けられて設置される。

空気清浄機１は、筐体２と、吸着脱臭部（吸着部）３と、オゾン脱臭部（オゾン分解部）４と、送風機５と、制御部６とを有する（図１および図２参照）。

筐体２は、箱型形状の樹脂製部材から成る。筐体２は、その側部に吸込口２１を有すると共に、その頂部に吐出口２２を有する。また、筐体２の内部には、吸込口２１から吐出口２２に至る空気通路Ｒが形成されている。そして、この空気通路Ｒ上に吸着脱臭部３、オゾン脱臭部４および送風機５が配置されている。

吸着脱臭部３は、空気中の塵およびガス状臭気を吸着する機能を有する。この吸着脱臭部３は、筐体２内の空気通路Ｒ上であって、筐体２の吸込口２１付近に配置される。吸着脱臭部３は、例えば、空気中の粗ゴミや煙臭（微粒子）などを捕集する集塵フィルタ３１、空気中のガス状臭気を吸着して分解する触媒フィルタ３２、および、触媒フィルタ３２を通過した空気中のガス状臭気の分解残を一時的に溜め込む活性炭フィルタ３３により構成され、これらが積層されて成る三層構造を有する（図２参照）。

オゾン脱臭部４は、オゾンにより空気中の臭気を分解する機能を有する。このオゾン脱臭部４は、筐体２内の空気通路Ｒ上であって吸着脱臭部３の下流側（筐体２の吐出口２２付近）に配置される。また、オゾン脱臭部４は、ケース４１と、オゾン発生部４２とを含み構成される。ケース４１は、紫外線非透過材料（例えば、金属材料）から成る箱型部材であり、空気とオゾンとの反応空間を構成する。また、ケース４１は、空気の入口部４１１および出口部４１２を有する。オゾン発生部４２は、例えば、紫外線ランプから成り、ケース４１の入口部４１１付近に配置されてケース４１内にオゾンを発生させる。また、ケース４１の入口部には、ハニカムフィルタ４３が配置される。このハニカムフィルタ４３は、（１）ケース４１外部への紫外線の漏れを防止する遮蔽部材として、また、（２）ケース４１内に流入する空気を整流する整流板として機能する。

送風機５は、送風により空気通路Ｒに空気を流通させる機能を有する。この送風機５は、例えば、シロッコファンにより構成され、吸着脱臭部３の下流側かつオゾン脱臭部４の上流側に配置される。

制御部６は、オゾン脱臭部４（紫外線ランプ４２）の駆動制御、送風機５の駆動制御、その他空気清浄機１の駆動に必要な制御を行う。

この空気清浄機１では、稼働時にて送風機５が駆動されると、室内の空気が吸込口２１から吸い込まれて吸着脱臭部３を通過する（図２参照）。すると、吸着脱臭部３にて高濃度臭気の脱臭処理が行われて空気中の強いニオイが除去される。具体的には、まず、吸着脱臭部３の集塵フィルタ３１にて空気中の粗ゴミや煙臭などが捕集される。次に、触媒フィルタ３２にて、空気中のガス状臭気が吸着されて分解される。次に、活性炭フィルタ３３にて、触媒フィルタ３２を通過した空気中のガス状臭気の分解残が一時的に溜め込まれる。

次に、空気が送風機５を経てオゾン脱臭部４に送られる（図２参照）。このオゾン脱臭部４では、空気中の低濃度臭気の脱臭処理が行われて、吸着脱臭部３にて除去されなかった空気中の微少なニオイが除去される。具体的には、オゾン脱臭部４のケース４１内にて、オゾン発生部（紫外線ランプ）４２により生成されたオゾンと空気とが反応して、空気の脱臭処理が行われる。そして、オゾン脱臭部４を通過した空気が筐体２の吐出口２２から室内に放出されて還元される。これにより、室内の空気が脱臭されて、快適な空気環境が提供される。

［送風機のファンケーシング］
この空気清浄機１では、送風機５が送風ファン５１とファンケーシング５２とファンモータ５３とを有する（図３および図４参照）。そして、ファンモータ５３の駆動により送風ファン５１が回転して送風が行われる。

ここで、この送風機５では、ファンケーシング５２が渦巻き状の送風路５４を有する。また、送風路５４の出口５５における風速分布（空気の流速分布）が送風路５４の外周側から内周側にかけて略均一となるように送風路５４の流路断面形状が規定されている。すなわち、送風路５４の渦巻き方向外周側と内周側とで略等しい風速の空気が吹き出されるように、送風路５４の断面形状が規定されている。これにより、空気通路Ｒ内に一様な風速分布を有する空気が形成されるので、下流側の処理部（オゾン脱臭部４）における空気の処理効率が向上する利点がある。また、かかる構成では、風速分布の均一化により送風路５４の出口における渦の発生が低減される。例えば、送風路５４の外周側と内周側との流速差が低減されるので、流速が遅い内周側における渦の発生が低減される。これにより、渦による送風ロスが低減されるので、空気通路Ｒにおける送風効率が向上する利点がある。

上記のような送風路５４の壁面形状は、例えば、送風路５４の外周壁が送風路５４の内周壁側にくびれた形状（あるいは隆起した形状）を有することにより構成される（図３参照）。具体的には、送風路５４の外周壁が、送風路５４内にて送風路５４の出口を望める位置から送風路５４の内周側にくびれ始め、送風路５４の出口付近にて流路を広げるようにくびれを戻している。言い換えると、送風路５４の外周壁が、くびれ形状により上流側から下流側に向かうにつれて送風路５４の内周側に滑らかに隆起し、その隆起した頂点から送風路５４の外周側に広がっている。これにより、くびれ部分の下流側にて、送風路５４の出口の開口幅Ｗが広げられた形状を有する。

また、かかる構成では、送風路５４の出口と外周壁のくびれ部分に沿って上流側から引かれた延長線との交点Ｐを取るときに、送風路５４の開口幅Ｗと、送風路５４の出口の外周壁側の端部から交点Ｐまでの距離Ｗ１とが、０．２５≦Ｗ１／Ｗ≦０．５０の関係を有することが好ましい（図３参照）。かかる構成では、送風路５４の外周壁に沿って流れる空気が送風路５４の出口に対して好適な範囲内にガイドされる。これにより、送風路５４の出口における風速分布が適正化されるので、空気の送風効率が向上する利点がある。

なお、送風路５４の断面形状は、渦巻き形状の幅方向（ファンケーシングの高さ方向。図３の奥行き方向。）に一様である（図４参照）。これにより、渦巻き形状の幅方向にかかる流路断面の風速分布が均一化されている。

かかる構成では、送風路５４の外周壁のくびれ部分が空気抵抗となり、送風路５４の外周側における風速が低減される（図５参照）。すると、送風路５４の内周側と外周側との風速差が減少するので、送風路５４での空気の流路断面内における風速分布が均一化される。これにより、送風機５の下流側に一様な流速分布を有する空気が供給される。

また、上記の構成では、送風路５４の拡大角αが外周壁のくびれ部分の上流側にて３［ｄｅｇ］≦α≦４０［ｄｅｇ］の範囲内にあることが好ましい（図３参照）。これにより、送風路５４内での風速分布がより効果的に均一化される利点がある。なお、拡大角αとは、送風路５４の外周壁の壁面と内周壁の壁面とがなす角をいう。

また、上記の構成では、送風路５４の出口に処理部（オゾン脱臭部４）の入口が配置されることが好ましい（図２および図５参照）。これにより、一様な流速分布を有する空気が下流側の処理部に対して効率的に供給されるので、処理部における空気の処理性能が向上し得る利点がある。

例えば、この実施例では、送風機５の下流側にオゾン脱臭部４が配置されている。このオゾン脱臭部４では、紫外線を遮蔽するためのハニカムフィルタ４３がケース４１の入口に配置されており、このハニカムフィルタ４３を通過してケース４１内に空気が流入する。かかる構成では、（１）ケース４１内での空気とオゾンとの反応を効果的に促進するために、一様な流速分布を有する空気がケース４１内に供給されることが好ましい。また、（２）ハニカムフィルタ４３の目に対して空気を速やかに通過させるために、ケース４１の入り口付近では、空気の渦の発生が低減されることが好ましい。この点において、上記の構成では、（１）送風機５の下流側に一様な流速分布を有する空気が供給され、また、（２）送風路５４の出口における渦の発生が低減されるので、オゾン脱臭部４における空気の処理効率が効果的に向上する利点がある。

また、例えば、送風機５全体を傾斜させて送風方向をオゾン脱臭部４の入口（ハニカムフィルタ４３）に垂直に向けることにより、オゾン脱臭部４に対して一様な流速分布の空気を供給する構成も考えられる（図示省略）。しかしながら、かかる構成では、送風機５の設置幅Ｄが増加して製品（筐体２）が大型化するという課題がある。この点において、この空気清浄機１では、送風機５の送風路５４のくびれ形状によって空気の流速分布を調整しているので、上記の構成と比較して、送風機５（およびオゾン脱臭部４）の設置幅Ｄが小さくできる。これにより、製品の小型化が可能となる利点がある。

［性能試験］
この実施例では、条件が異なる複数の送風機５についてＱ−Ｈ特性試験が行われた（図６および図７参照）。この性能試験では、送風機５がオゾン脱臭部４に連結され（図５参照）、送風機５の回転数が１６００［ｒｐｍ］に設定されて、風量Ｑおよび全圧Ｐの関係が測定された。

図６中に示す従来例Ｘは、従来の空気清浄機に採用されている送風機であり、ファンケーシング５２の外周壁がこの実施例に定義されるような「くびれ形状」を有していない（図８参照）。すなわち、この従来例Ｘでは、送風路の出口がやや窄められた形状（窄み形状）を有しているが、上記した「くびれ形状」のようにファンケーシングの外周壁が送風路の出口に向かって広がるような形状を有していない。このため、この従来例Ｘでは、送風路の拡大角αが定義されていない。なお、この従来例Ｘでは、ファンケーシングの外周壁の窄み形状に沿って送風路の上流側から延長した直線と送風路の出口との交点Ｐ’をとるときに、送風路の開口幅Ｗと送風路出口における外周壁側端部から交点Ｐ’までの距離Ｗ１’との比Ｗ１’／ＷがＷ１’／Ｗ＝０．０８となっている。

また、図６中に示す発明例Ａ〜Ｃは、この実施例にかかる空気清浄機１に採用されている送風機５である。これらの送風機５は、いずれもケーシング５２の外周壁がくびれ形状を有する（図７参照）。また、送風路の拡大角α、ならびに、送風路の開口幅Ｗと送風路出口における外周壁側端部から交点Ｐまでの距離Ｗ１との比Ｗ１／Ｗが、所定の値に規定されている。

試験結果に示すように、発明例Ａ〜Ｃの送風機５では、従来例Ｘの送風機と比較して、送風性能が向上していることが分かる。

以上のように、本発明にかかる空気清浄機は、送風路の出口における風速分布を均一化できる送風機を有する点で有用である。

この発明の実施例にかかる空気清浄機を示す斜視図である。 この発明の実施例にかかる空気清浄機を示す側面断面図である。 図１に記載した空気清浄機の送風機を示す断面図である。 図１に記載した空気清浄機の送風機を示す組立斜視図である。 図１に記載した空気清浄機の送風機を示す作用説明図である。 この発明の実施例にかかる空気清浄機の性能試験の結果を示す図表である。 この発明の実施例にかかる空気清浄機の性能試験の結果を示す説明図である。 この発明の実施例にかかる空気清浄機の性能試験の結果を示す説明図である。

符号の説明

１ 空気清浄機
２ 筐体
２１ 吸込口
２２ 吐出口
３ 吸着脱臭部
３１ 集塵フィルタ
３２ 触媒フィルタ
３３ 活性炭フィルタ
４ オゾン脱臭部
４１ ケース
４１１ 入口部
４１２ 出口部
４２ オゾン発生部（紫外線ランプ）
４３ ハニカムフィルタ
５ 送風機
６ 制御部
５１ 送風ファン
５２ ファンケーシング
５３ ファンモータ
５４ 送風路
Ｒ 空気通路

Claims (5)

1. 室内の空気の清浄あるいは脱臭を行う空気清浄機であって、
   空気の吸込口および吐出口を有すると共に前記吸込口および前記吐出口を結ぶ空気通路を内部に有する筐体と、前記空気通路上に配置されて空気の清浄処理あるいは脱臭処理を行う処理部と、前記空気通路内に空気を流通させる送風機とを含み、且つ、
   前記送風機が送風ファンおよびファンケーシングを有し、前記ファンケーシングが渦巻き状の送風路を有すると共に、前記送風路の出口における風速分布が前記送風路の外周側と内周側とで略均一となるように前記送風路の外周壁の壁面形状が規定されていることを特徴とする空気清浄機。
2. 前記送風路の外周壁が前記送風路の内周壁側にくびれた内面形状を有することにより前記送風路の出口における風速が均一化されている請求項１に記載の空気清浄機。
3. 前記送風路の拡大角αが前記外周壁のくびれ部分の上流側にて３［ｄｅｇ］≦α≦４０［ｄｅｇ］の範囲内にある請求項１または２に記載の空気清浄機。
4. 前記外周壁のくびれ部分に沿って上流側から引かれた延長線と前記送風路の出口との交点Ｐを取るときに、前記送風路の開口幅Ｗと、前記送風路の出口の前記外周壁側の端部から交点Ｐまでの距離Ｗ１とが、０．２５≦Ｗ１／Ｗ≦０．５０の関係を有する請求項１〜３のいずれか一つに記載の空気清浄機。
5. 前記送風路の出口に前記処理部の入口が配置される請求項１〜４のいずれか一つに記載の空気清浄機。

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