JP2004321935A - フィルター及び流体濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の袋などに充填したフィルターは、最大濾過量を増やすと厚みが大きくなるので、圧損が大きかった。
【解決手段】筒状の外側面２１と、外側面２１と隙間を開けて内方に設けられた筒状の内側面１９と、外側面２１と内側面１９の両端側にそれぞれ設けられ、外側面２１と内側面１９との隙間を塞ぐ２つの端面２３とを有し、外側面２１と内側面１９と両端面２３で画されるリング状断面の空間を収容部２５とする筒状容器１７に、粒状の活性炭（Ｋ）や触媒（Ｓ）を充填して、それぞれ活性炭フィルター１３、触媒フィルター１５とする。そして、筒状容器１７の外側面２１を空気の通過方向に対向して配置する。空気は点線の矢印で示すようにフィルター１３、１５を通過する。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気や水などの流体を濾過するためのフィルター及び該フィルターを備えた流体濾過装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、空気や水などの流体を濾過するためのフィルターは、幕や網の支持体に活性炭などの濾材を取り付けたものや、通気性の袋や容器などに該濾材を充填したもので構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フィルターは、被濾過流体の流れ方向に対向させるため、被濾過流体がフィルターを通過するときに圧力損失（圧損）が生じるという問題がある。幕・網状にしたフィルターは、被濾過流体の通過方向の厚みが小さいため圧損は少ないが、取り付けられる濾材の絶対量が少ないため最大濾過量（吸収量）が少なく、直ぐ飽和してしまう。従って、頻繁にフィルターを交換しなければならない。
一方、袋や容器などに濾材を充填したフィルターは、容量を大きくすることでフィルターに充填する濾材の絶対量を多くできるが、同時に、被濾過流体の通過方向の厚みが大きくなってしまい、圧損が大きくなる。
【０００４】
図６は四角形の容器に濾材を充填した構成のフィルターを使用した場合の、濾過の進行経過を示す図である。この図に示すように、濾材は被濾過流体の流入方向（矢印に示す）に対向する面側から臭気成分などを吸収（即ち濾過）していく。
初期段階では、Ａ部分で濾過が進行する。この段階では、Ｂ部分とＣ部分の存在は濾過には不要であるだけでなく、圧損を大きくする原因になっている。
中間段階で、Ａ部分が飽和しているため、Ｂ部分で濾過が進行する。この段階では、Ａ部分とＣ部分の存在は濾過に不要であるだけでなく、圧損を大きくする原因になっている。
最終段階では、Ａ部分に加えてＢ部分も既に飽和しているため、Ｃ部分で濾過が進行する。この段階では、Ａ部分とＢ部分の存在は濾過に不要であるだけでなく、圧損を大きくする原因になっている。
【０００５】
圧損が大きい場合に、被濾過流体がフィルターを通過するためには強力なファンが必要となる。従って、ファンから大きい音が発生し、また流体濾過装置全体が大型化せざるを得なくなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１の発明は、筒状の外側面と、前記外側面と隙間を開けて内方に設けられた筒状の内側面と、前記外側面と前記内側面の両端側にそれぞれ設けられ、前記外側面と前記内側面との隙間を塞ぐ２つの端面とを有し、前記外側面と前記内側面と前記両端面で画されるリング状断面の空間を収容部とする筒状容器と、前記収容部に充填された濾材とを備え、前記筒状容器の外側面を被濾過流体の通過方向に対向して配置することを特徴とするフィルターである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載したフィルターと、筒状容器を周方向に回転させる回転手段とを設けることを特徴とする流体濾過装置である。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載した流体濾過装置において、被濾過流体をフィルターに向かってガイドするためのガイド手段を設けることを特徴とする流体濾過装置である。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２または３に記載した流体濾過装置において、被濾過流体の通過方向に対向してフィルターを上下に複数配置することを特徴とする流体濾過装置である。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項２から４のいずれかに記載した流体濾過装置において、被濾過流体の通過方向に対向してフィルターを前後に複数配置することを特徴とする流体濾過装置である。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項５に記載した流体濾過装置において、前側と後側にそれぞれ濾過対象物の異なるフィルターを配置することを特徴とする流体濾過装置である。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項２から６のいずれかに記載した流体濾過装置において、空気清浄機として利用することを特徴とする流体濾過装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、図１から図５によって本発明の実施の形態に係る空気清浄機１を説明する。
空気清浄機１は、流体濾過装置としての一例である。
符号３は筐体を示し、この筐体３の下部には空気取り込み口５が設けられ、上部には空気排出口７が設けられている。空気取り込み口５と空気排出口７の間には物品を収納できる収容部９、１０が設けられている。筐体３の内側面と収容部９、１０の外側面とによって画される空間４を矢印に示す方向で空気が通過する。この空間４は、空気取り組み口５に対向する下側水平空間４ａ、この下側水平空間４ａから垂直方向へ延びる垂直空間４ｂ、さらに垂直空間４ｂから空気排出口７へ水平に延びる上側水平空間４ｃとから構成されている。
【００１４】
筐体３の空気取り込み口５には、ガイド手段としての横格子１２を有する枠体１１が嵌められている。この枠体１１の横格子１２の断面は三角形である。枠体１１内の隙間１４が後方（Ｄ方向）にいくほど小さくなるように、横格子１２は配置されている。
【００１５】
枠体１１の直ぐ後方（Ｄ方向）には活性炭フィルター１３が設けられ、さらに活性炭フィルター１３の直ぐ後方（Ｄ方向）には僅かな隙間を開けて触媒フィルター１５が設けられている。
【００１６】
符号１７は円筒状容器を示し、この円筒状容器１７には内側面１９と外側面２１とが同じ軸方向（Ｘ−Ｘ方向）に隙間を開けて設けられており、軸方向（Ｘ−Ｘ方向）の両端は中央に穴の開いた端面２３、２３で閉じられている。従って、内側面１９より内方は軸方向（Ｘ−Ｘ方向）の両端が開放された中空部２４となっている。
外側面２１は通気性のある材料で構成されているが、内側面１９と両端面２３は通気性のない材料で構成されている。
符号２５は収容部を示し、この収容部２５は内側面１９と外側面２１と両端面２３とで画される空間である。図５で示すように、収容部２５を軸方向（Ｘ−Ｘ方向）に垂直に切断した断面はリング状になっている。
【００１７】
本実施の形態では、前方（Ｃ方向）に配置された４本の円筒状容器１７の収容部２５には粒状の活性炭（Ｋ）が充填されて活性炭フィルター１３となっている。また、活性炭フィルター１３の後方（Ｄ方向）に配置された５本の円筒状容器１７には粒状の触媒（Ｓ）が充填されて触媒フィルター１５となっている。
活性炭フィルター１３は、上下方向（Ａ−Ｂ）に互いに僅かな隙間をあけて４本配置されている。
４本の活性炭フィルター１３は、円筒状容器１７の外側面２１が空気の通過方向に対してほぼ垂直に対向するように配置されている。また、各活性炭フィルター１３は、その外側面２１が枠体１１の横格子１２によって画される隙間１４に対向するように配置されている。
【００１８】
触媒フィルター１５は、上下方向（Ａ−Ｂ方向）に互いに僅かな隙間をあけて５本配置されている。また、５本の触媒フィルター１５は、円筒状容器１７の外側面２１が空気の通過方向に対してほぼ垂直に対向するように配置されている。
さらに、触媒フィルター１５は、前方（Ｃ方向）に位置する活性炭フィルター１３どうしの隙間１７に対向して配置されており、前方の活性炭フィルター１３と後段の触媒フィルター１５とで三角形状の隙間が複数形成されている。
【００１９】
活性炭フィルター１３の中空部２４にはそれぞれ回転軸２７が固定されており、この回転軸２７は前方の支持板２８に回転可能に取り付けられている。回転軸２７の一端部にはギア２９が取り付けられていて、上下方向（Ａ−Ｂ方向）で隣接するギア２９どうしが噛み合っている。
触媒フィルター１５の中空部２４にはそれぞれ回転軸２７が固定されており、回転軸２７は後方（Ｄ方向）の支持板２８に回転可能に取り付けられている。回転軸２７の一端部にはギア２９が取り付けられていて、上下方向（Ａ−Ｂ方向）で隣接するギア２９どうしが噛み合っている。
【００２０】
３１は後方（Ｄ方向）の支持板２８に回転可能に取り付けられたギアを示し、このギア３１は、活性炭フィルター１３の下方のギア２９と噛み合っている。また、ギア３１は触媒フィルター１５の下方のギア２９と噛み合っている。
符号３３はモーターを示し、このモーター３３の駆動軸３５にはギア３７が備えられている。駆動軸３５のギア３７は、回転軸２７のギア２９の一つと噛み合っている。
【００２１】
従って、モーター３３を駆動させると、モーター３３に取り付けられた駆動軸３５のギア３７が回転し、９つのギア２９に駆動力が伝達される。そして、ギア２９の回転とともに９本の回転軸２７が回転し、４本の活性炭フィルター１３と５本の触媒フィルター１５が図３の実線の矢印で示すように周方向（Ｙ方向）に回転する。
回転手段は、モーター３３、駆動軸３５、ギア３７、ギア３１、回転軸２７、ギア２９によって構成されている。
【００２２】
筐体３には吸引ファン３９が備えられ、この吸引ファン３９は空気取り込み口５に対向して配置されている。
筐体３の空気排出口７には縦格子を有する枠体４１が嵌められており、この枠体４１の後方には空気送出手段としての送風装置４３が備えられている。この送風装置４３にはファン４５が設けられている。
送風装置４３の両側にはマイナスイオン発生器４７が備えられている。
【００２３】
収納部９、１０には棚板４９が備えられ、また収容部９、１０の前面開口を覆うように開閉扉５１が取り付けられている。開閉扉５１は開閉自在であり、また取っ手５３が取り付けられている。
【００２４】
次に、この空気清浄機１の動作について説明する。
空気清浄機１を床に設置して部屋内に備え付ける。そして、図示しないスイッチを入れ、吸引ファン３９及び送風装置４３のファン４５を作動させ、さらにモーター３３を作動させて活性炭フィルター１３と触媒フィルター１５を図５の矢印で示すように周方向（Ｙ方向）にゆっくり回転させる。回転速度は１回転／６０分程度である。
吸引ファン３９によって室内の空気が図２および図５の点線の矢印で示すように吸引され、空気取り込み口５から下側水平空間４ａに導入される。そして、空気は、枠体１１の横格子１２によって画された隙間１４を通って活性炭フィルター１３に向かう。
【００２５】
図５の点線の矢印で示すように空気は、活性炭フィルター１３の外側面２１から収容部２５に入り込み、活性炭（Ｋ）からなる濾材層を通過した後、再び外に出る。従って、収容部２５を通過するときに、その中に充填された活性炭（Ｋ）により臭気成分が吸収される。
次に、空気は触媒フィルター１５の外側面２１から収容部２５に入り込み、触媒（Ｓ）からなる濾材層を通過した後、再び外に出る。従って、収容部２５を通過するときに、その中に充填された触媒（Ｓ）により一酸化炭素やＮＯｘが除去される。
【００２６】
本実施の形態では、活性炭フィルター１３、触媒フィルター１５ともにリング状断面の筒状容器１７に活性炭（Ｋ）や触媒（Ｓ）といった濾材が充填されているので、容器や袋に濾材を充填した場合に比べて、単位濾過面積当りの厚みは小さく設定できる。
従って、濾材の充填量を増大しても、即ちフィルターの容量を大きくしても、圧損はあまり大きくならない。
また、活性炭フィルター１３と触媒フィルター１５は回転しているので、濾材が最大濾過量に達するまで、即ち使用限度まで、殆ど同じ圧損で被濾過流体を濾過することができる。
【００２７】
触媒フィルター１５を通過した空気は、垂直空間４ｂを通り、上側水平空間４ｃへ流入する。上側空間４ｃに流入した空気は送風装置４３によって空気排出口７から吸引した空気と共に、空気排出口７から放出される。この際、マイナスイオン発生器によって発生させられたマイナスイオンも空気排出口７から放出される。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、フィルターの外側面や内側面は円筒状に限らず、多角形でもよい。
また、被濾過流体は空気に限定されず、水などでもよい。
実施の形態では、前後方向にフィルターを２列配置しているが、１列でも３列以上でもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のフィルターによれば、圧損を上げずに濾材の最大濾過量を増大させることができる。
また、本発明のフィルターを備えた流体濾過装置によれば、回転するので、濾材が最大濾過量に達するまで、即ち最後まで、殆ど同じ圧損で被濾過流体を濾過することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気清浄機の筐体内に収容される構成部材の斜視図である。
【図２】図１に示す空気清浄機の縦断面図である。
【図３】図１に示す空気清浄機に備えられるフィルターの斜視図である。
【図４】図１に示す空気清浄機の一部拡大斜視図である。
【図５】図１に示す空気清浄機の一部拡大縦断面図である。
【図６】従来のフィルターを使用した場合の、濾過の進行経過を示す図である。
【符号の説明】
１ 空気清浄機 ３ 筐体
４ 空間 ４ａ 下側水平空間
４ｂ 垂直空間 ４ｃ 上側水平空間
５ 空気取り込み口 ７ 空気排出口
９ 収容部 １０ 収容部
１１ 枠体 １２ 横格子
１３ 活性炭フィルター １４ 隙間
１５ 触媒フィルター １７ 円筒状容器
１９ 内側面 ２１ 外側面
２３ 端面 ２４ 中空部
２５ 収容部 ２７ 回転軸
２８ 支持板 ２９ ギア
３１ ギア ３３ モーター
３５ 駆動軸 ３７ ギア
３９ 吸引ファン ４１ 枠体
４３ 送風装置 ４５ ファン
４７ マイナスイオン発生器 ４９ 棚板
５１ 開閉扉 ５３ 取っ手

Claims (7)

1. 筒状の外側面と、前記外側面と隙間を開けて内方に設けられた筒状の内側面と、前記外側面と前記内側面の両端側にそれぞれ設けられ、前記外側面と前記内側面との隙間を塞ぐ２つの端面とを有し、前記外側面と前記内側面と前記両端面で画されるリング状断面の空間を収容部とする筒状容器と、前記収容部に充填された濾材とを備え、前記筒状容器の外側面を被濾過流体の通過方向に対向して配置することを特徴とするフィルター。
2. 請求項１に記載したフィルターと、筒状容器を周方向に回転させる回転手段とを設けることを特徴とする流体濾過装置。
3. 請求項２に記載した流体濾過装置において、被濾過流体をフィルターに向かってガイドするためのガイド手段を設けることを特徴とする流体濾過装置。
4. 請求項２または３に記載した流体濾過装置において、被濾過流体の通過方向に対向してフィルターを上下に複数配置することを特徴とする流体濾過装置。
5. 請求項２から４のいずれかに記載した流体濾過装置において、被濾過流体の通過方向に対向してフィルターを前後に複数配置することを特徴とする流体濾過装置。
6. 請求項５に記載した流体濾過装置において、前側と後側にそれぞれ濾過対象物の異なるフィルターを配置することを特徴とする流体濾過装置。
7. 請求項２から６のいずれかに記載した流体濾過装置において、空気清浄機として利用することを特徴とする流体濾過装置。

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