JP3739989B2 - 換気機能付空気清浄装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内の空気を換気する機能を有すると共に空気中に浮遊する塵埃、細菌、臭気成分等の粒子を捕集する換気機能付空気清浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、換気機能付空気清浄装置が提案されている。この種の空気清浄装置としては、例えば、特開平１１−２３０４２号公報に開示されたものがある。この公報に開示された装置は、室内空気吸引口から吸引された室内空気と室外空気吸引口から吸引された室外空気との間で熱交換を行う熱交換部と、該熱交換部において熱交換が行われた後の室外空気と室内空気吸引口から吸引された室内空気とを混合して混合体とする混合部と、前記混合体を受けて空気清浄を行い清浄空気とする空気清浄部とを有するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の装置では、省スペース化を図った装置本体内で、換気効率及び集塵効率をいかに高めるかが問題であり、また、低騒音、省エネなどの基本的な要求も満たさなければならない。
【０００４】
しかしながら、上述した装置は、上述した換気効率及び集塵効率を高めるという観点からは、満足できないという問題がある。
【０００５】
上記公報の実施例に開示された装置では、装置本体が壁埋め込み型であるので、室内吸気口と吹出口とが同一平面上に存在するので、吹出口から吹き出された空気がそのまま室内吸気口に吸い込まれる、所謂ショートサーキットが形成される虞があり、また、室内吸気口を大きくできないので、換気能力が不足しがちである。また、このことに起因すると思われるが、ファンを３台用いており、低騒音及び省エネの面でも不十分となる。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑み、換気効率及び集塵効率を向上させた換気機能付空気清浄装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、室内の空気を換気すると共に空気中の塵埃粒子を捕集する捕集部を有する換気機能付空気清浄装置において、室内の空気を第１の室内空気吸込口から吸い込んで排気口から室外に排気する排気手段と、室外の空気を室外空気吸込口から吸い込むと共に室内の空気を第２の室内空気吸込口から吸い込み且つこれらを前記捕集部に送って清浄化された清浄空気を吹出口から室内へ吹き出す前記捕集部の下流側に設けられたファンである吸込吹出手段と、前記排気手段により室外に排気される空気と前記吸込吹出手段により室外から吸い込まれる空気との間で熱交換を行う熱交換手段とを具備し、前記第１の室内空気吸込口が装置本体の少なくとも下面側に設けられ、前記吹出口が装置本体の少なくとも前面側に設けられており、前記捕集部の上流側の清浄前空気チャンバに連通する前記第２の室内空気吸込口が前記装置本体の下面側に設けられた下面室内空気吸込口及び前面側に設けられた前面室内空気吸込口からなり、これら下面室内空気吸込口及び前面室内空気吸込口から吸い込まれて前記清浄前空気チャンバへ流入する室内空気と、前記室外空気吸込口から吸い込まれて前記熱交換手段を通過し側方から前記清浄前空気チャンバに流入する室外空気とが立体的に略直交する３方向から流入して合流することを特徴とする換気機能付空気清浄装置にある。
【０００８】
かかる第１の態様では、排気手段により効率よく室内の空気を排気できると共に吸込吹出手段である捕集部の下流側のファンにより、室内空気を吸い込むと共に室外空気を熱交換素子部を介して吸い込んで捕集部に送り、且つ捕集部で清浄化された空気を室内に吹き出すことができ、これにより室外の空気及び室内の空気を効率よく捕集部に送って空気清浄を行うことができ、且つ清浄前空気チャンバで室内空気と室外空気とが効率よく混合されるので、捕集部での集塵が効率よく行われる。また、装置本体の下面に設けられた室内空気吸込口より吸い込まれて、前面側に設けられた吹出口から吹き出されるという空気の流れが形成されるので、室内の広い範囲の空気を排気できると共に清浄化することができる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記排気手段が、室内空気を排気する流路の前記熱交換手段の下流側に設けられたファンであることを特徴とする換気機能付空気清浄装置にある。
【００１５】
かかる第２の態様では、熱交換手段の下流側に設けられたファンにより、効率よく室内の空気を室外に排気できる。
【００２０】
本発明の第３の態様は、第１又は２態様において、前記下面側室内空気吸込口及び前記前面室内空気吸込口の合計の吸込風量に対して、前記室外空気吸込口の吸込風量を略１／１０にすることを特徴とする換気機能付空気清浄装置にある。
【００２１】
かかる第３の態様では、寒冷地での使用においては室外空気吸込口付近での結露を防止すると共に、室内外の温度差が大きい場合には、温室度ロスを小さくすることができる。
【００２２】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記捕集部の上流側の前記清浄前空気チャンバ内の前記室外空気が流入する側方とは反対側に離れて粉塵センサが設けられ、この粉塵センサが所定時間毎に粉塵の量を検出して当該粉塵センサにより検出された粉塵の量に応じて前記吸込吹出手段による吸込吹出量が所定時間毎に調整されることを特徴とする換気機能付空気清浄装置にある。
【００２３】
かかる第４の態様では、室内空気の粉塵量に応じて能力を調整でき、効率よく換気及び清浄化を行うことができる。また、粉塵センサで検出される粉塵量に対する室外空気の影響を最低限に押さえることができ、室内空気の粉塵量に応じて効率よく換気及び清浄化を行うことができる。さらに、吸込吹出量の調整を所定の時間毎に行うことにより、ファンの強弱を頻繁に調整することに伴う騒音の発生を防止することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明を一実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００４１】
図１は一実施形態の換気機能付空気清浄装置の斜視図、図２はその蓋体を取り外した分解斜視図、図３は空気の流れを概念的に示す図である。
【００４２】
これらの図面に示すように、換気機能付空気清浄装置１は、壁取り付け型であり、全体として略直方体形状を有する前面に開口部を有する装置本体１０と、装置本体１０の開口部を開閉し且つ着脱自在に取り付けられる蓋体２０とを具備する。装置本体１０の下面には、室外に排気するために室内の空気を吸い込む第１の室内空気吸込口１１と、清浄化するために室内の空気を吸い込む第２の室内空気吸込口１２とが設けられている。また、装置本体１０の前面上部には、清浄化した空気を室内に吹き出す吹出口１３が設けられている。一方、蓋体２０の下部には、清浄化するために室内の空気を吸い込む第３の室内空気吸込口２１が設けられている。
【００４３】
蓋体２０で開閉される開口部内は、隔壁１４により左右二つに仕切られており、図において隔壁１４の左側には熱交換素子部３０が、右側には捕集部４０がそれぞれ着脱自在に設置されている。
【００４４】
隔壁１４の左側は熱交換部５０となっており、右側が空気清浄部６０となっている。熱交換素子部３０の下方の室内空気流入チャンバ５１及び上方が室内空気排気チャンバ５２が室内空気排気用流路となる。室内空気流入チャンバ５１は、第１の室内空気吸込口１１に連通している。また、室内空気排気チャンバ５２内には、室内空気の排気手段である第１のファン（本実施形態では軸流ファンなどを使用）７０が設けられており、軸流ファン７０の下流側の後方には室内空気を排気するための排気口５３が設けられている。
【００４５】
一方、熱交換素子部３０の左方の第１の室外空気流入チャンバ５４及び右方の第２の室外空気流入チャンバ５５は室外空気流入路となっており、第１の室内空気流入チャンバ５４の後方には、室外空気吸込口５６が設けられている。また、第２の室内空気流入チャンバ５５は、隔壁１４に設けられた連通口１４ａを介して空気清浄部６０に連通している。
【００４６】
空気清浄部６０の捕集部４０の下方（上流側）には、連通口１４ａを介して第２の室外空気流入チャンバ５５に連通する清浄前空気チャンバ６１が画成されており、清浄前空気チャンバ６１には、第２の室内空気吸込口１２及び第３の室内空気吸込口２１が連通している。 また、捕集部４０の上方（下流側）には清浄化空気チャンバ６２が画成されている。清浄化空気チャンバ６２内には、捕集部４０の直ぐ上方に設けられた脱臭部８０と、その上方に設けられた吸込吹出手段である第２のファン（本実施形態ではクロスフローファンを使用）９０とが配置されており、第２のファン９０の前方が吹出口１３となっている。
【００４７】
このような構成では、第２のファン９０の作用により、第２の室内空気吸込口１２及び第３の室内空気吸込口２１から室内空気が清浄前空気チャンバ６１へ吸い込まれると共に室外空気吸込口５６から室外空気が熱交換素子部３０を通って清浄前空気チャンバ６１へ流入し、清浄前空気チャンバ６１で一緒になった室内空気及び室外空気は、捕集部４０及び脱臭部８０を通って吹出口１３から室内に吹き出される。このとき、吸い込まれた室内空気及び室外空気は、捕集部４０で清浄化され、脱臭部８０で脱臭される。
【００４８】
また、第１のファン７０により第１の室内空気吸込口１１から吸い込まれた空気は熱交換素子部３０を通って排気口５３から排気される。このとき、熱交換素子部３０では、排気される室内空気と室外から吸い込まれて清浄前空気チャンバ６１へ流入する室外空気との間で熱交換を行い、室外空気が暖められ又は冷却されて室内に流入する。なお、熱交換素子部３０として全熱交換素子を用いれば、熱交換と共に湿度交換も可能である。
【００４９】
ここで、清浄前空気チャンバ６１に連通する第２の室内空気吸込口１２は装置本体１０の下面に設けられ、第３の室内空気吸込口２１は前面側に設けられ、且つ室外空気吸込口５６から吸い込まれて熱交換素子部３０を通った室外空気を取り込む連通口１４ａは側方に設けられている。従って、室内空気及び室外空気は、それぞれ立体的に略直交する３方向から清浄前空気チャンバ６１へ流れ込むので、捕集部４０に流れ込む前に良好に混合攪拌される。さらに詳言すると、室外空気は、連通口１４ａから斜め下方の第２の室内空気吸込口１２に向かって流れ込むように流路が形成されているので、清浄前空気チャンバ６１に入った室外空気は、まず、第２の室内空気吸込口１２から取り入れられる室内空気と衝突し、これにより良好に混合攪拌され、次いで、清浄前空気チャンバ６１の上部において、前面側の第３の室内空気吸込口２１から流れ込む室内空気と合流してさらに混合攪拌されて捕集部４０に取り入れられる。
【００５０】
これにより、室内空気と室外空気に含まれている粉塵や臭気の量が異なっても、例えば、室外空気に多くの粉塵や臭気が含まれていても、捕集部４０に取り込まれる前に完全に混合攪拌され、均一な状態になるので、捕集部４０での清浄化が良好に行われる。すなわち、捕集部４０や脱臭部８０での清浄、脱臭の能力は面方向に亘って一定であるので、混合攪拌が十分ではない状態で捕集部４０に取り込まれると、粉塵や臭気が多く含まれた空気が流れ込んだ部分では局所的に清浄化及び脱臭が不十分になる場合があり、また、局所的な汚れによる性能劣化が生じ、好ましくない。例えば、粉塵を多く含む空気が部分的に流れ込むと、捕集部４０に局部的な粉塵の堆積が生じて、洗浄等のメンテナンスまでの時間が短くなるという問題があり、一般的な静電式集塵装置を用いた場合には、スパークや沿面リークの原因となるという問題がある。なお、本実施形態では静電式集塵装置を用いているが、後述するように、集塵電極及び非集塵電極を特殊な材料で形成することにより、スパークや沿面リークの心配はない。
【００５１】
また、本実施形態では、上述したように、第２のファン９０の作用により、第２の室内空気吸込口１２及び第３の室内空気吸込口２１から室内空気を吸い込むと共に室外空気吸込口５６から室外空気を吸い込むようになっているが、第２の室内空気吸込口１２及び第３の室内空気吸込口２１からの室内空気の合計吸込風量に対する、室外空気吸込口５６からの室外空気の吸込風量は、熱交換素子部３０やフィルタ３５の圧力損失を適宜調整することで、任意の風量に設定することができる。例えば、寒冷地での使用において室外空気吸込口５６付近での結露を防止するため、又は室内外の温度差が大きい場合の温湿度ロスを小さくするためには、室内空気の吸込風量に対して室外空気の吸込風量を１／１０程度と小さくするのが好ましい。
【００５２】
以下、各部材に関して詳細に説明する。
【００５３】
熱交換素子部３０は、装置本体１０内に着脱自在に載置される略直方体形状を有し、図４に示すように前面側に取っ手３１を有する。また、熱交換素子部３０は、伝熱板３２と空気流路を形成するコルゲート板３３とが交互に積層された構造を有し、左右方向に連通する多数の第１の流路と、上下方向に連通する多数の第２の流路とが伝熱板３２を介して隣接して設けられており、第１の流路の入出側となる左右面及び第２の流路の入出側となる上下面のそれぞれにフィルタ３５が設けられている。また、熱交換素子部３０の後面側には、凹部３７が形成されており、凹部３７と装置本体１０の後面との間が室内空気を室外に排気するためのバイパス流路となる。
【００５４】
捕集部４０は、本実施形態では、静電式集塵装置であり、空気中の微粒子に電荷を与えるアイオナイザ４１と、荷電した微粒子を静電力により捕集するコレクタ４２とを有する。なお、これらアイオナイザ４１及びコレクタ４２は、容易に着脱自在となり、簡便にメンテナンスを行えるようになっている。
【００５５】
ここで、アイオナイザ４１は、放電電極部材と対向電極部材との組み合わせにより構成され、放電電極部材はイオン化線と呼ばれるワイヤ、対向電極部材は体積固有抵抗値が１０7Ω・ｃｍ以下の導電性材料で形成される。このようなアイオナイザ４１では、イオン化線を対向電極部材に対して高精度な位置決め状態で且つ簡便に設置する構造とする必要がある。
【００５６】
かかるアイオナイザ４１の一例を図５〜図７に示す。図５の平面図及び正面図に示すように、アイオナイザ４１は、金属製の箱形状の枠体１０１と、その長手方向両端部に係合する樹脂製のイオン化線保持部材１０２、１０３とを具備し、枠体１０１は、底部を部分的に立ち上げて形成した対向電極１０４と、開口部１０５とを具備する。
【００５７】
また、イオン化線保持部１０２及び１０３により所定の位置に張り巡らされたイオン化線１０６は、両端にコイルばね１０７が接続され、略中央部がイオン化線保持部材１０３に設けられた折り返し部１０８に係止されると共に両端部がイオン化線保持部材１０２の案内部１０９により位置決めされた状態で、コイルばね１０７をイオン化線保持部１０２の係止孔１１０に係止することにより保持されている。
【００５８】
ここで、折り返し部１０８は、半円筒形の形状を有し、イオン化線１０６の折り返される中央部を所定の幅及び所定の高さに保持する構造を有する。また、案内部１０９もイオン化線１０６を折り返し部１０９と同じ所定の幅及び所定の高さに保持する形状を有する。しかしながら、図７（ａ）に示すように、イオン化線１０６の両端を係止する一対の係止孔１１０の間隔ｄ1は案内部１０９の所定の幅ｄ2より若干狭くなり、且つ案内部１０９の幅広部１０９ａの下端部より高い位置に設けられている。これにより、案内部１０９が規制する所定の幅で且つ所定の高さでイオン化線１０６が保持されることが担保される。
【００５９】
このように張られたイオン化線１０６は、往復で一本のワイヤで形成されているので、一本ずつのワイヤで形成するよりは取付が容易であり、また、全てを一本のワイヤとする構造よりは張力を均一化できるという利点がある。
【００６０】
また、枠体１０１の長手方向中央部には、このように張られたイオン化線１０６の高さを所定の高さに規定する高さ規制部材１１１が設けられているので、コロナ放電等の原因によるイオン化線１０６の振動を防止することができる。
【００６１】
なお、枠体１０１とイオン化線保持部１０２及び１０３との係合は、枠体１０１に形成された係止つめ１１２がイオン化線保持部材１０２及び１０３に形成された貫通孔１１３に係合されることにより、容易に行うことができるようになっている。
【００６２】
一方、コレクタ４２は、図示は省略するが、集塵電極板と非集塵電極板との組み合わせにより構成され、集塵電極板は体積固有抵抗値が１０7Ω・ｃｍ以下の導電性材料で形成し、非集塵電極板は体積固有抵抗値が１０10〜１０13Ω・ｃｍの半導電性樹脂材料で形成するのが好ましい。好適には、各集塵電極板及び非集塵電極板は、それぞれの材料で、複数の櫛歯を有する形状に一体成形したものや、平板状に成形したものを積層体とし、これらを組み合わせることによりコレクタ４２を構成するようにするのが好ましい。
【００６３】
ここで、各集塵電極板及び高非集塵電極板は、お互いが平行平板状であって、それぞれが平行且つ等間隔に交互に並ぶことが必要である。静電式集塵方式の場合は、集塵電極板と非集塵電極板は、集塵効率を向上させるために電界の強度を均一に（気流の上流位置と下流位置での電極間距離を均一に）するために平行・等間隔であることが必要であり、また、通気抵抗の関係から本発明のようなクロスフローファンを用いた場合には、各電極板は、第２のファン９０の軸方向に対して直交するように配置すると都合がいい。これにより、各電極板間の空気流量を同じ程度にし、通気抵抗を少なくすると共に、各電極板の集塵性能を有効に使うことができる。
【００６４】
このように構成したアイオナイザ４１及びコレクタ４２では、アイオナイザ４１により荷電された粒子の中に導電性粉塵が混在していても、高圧電極部材の電荷の移動が半導電性樹脂材料の抵抗で制限されるため、集塵部の高圧電極部材と対向電極部材との間でのスパーク発生が防止できる。
【００６５】
なお、捕集部４０としては、例えば、ろ過式の集塵装置を用いることも可能であるが、ろ過式の場合にはフィルタの目詰まりにより集塵効率が低下して圧力損失が増大し、また、再生も不能である。これに対し、上述したような静電式集塵装置を用いると、空気中の細かな粉塵が多くても圧力損失の低下がないので、小さな動力で長期に亘って安定して集塵を行うことができるという利点があり、さらに、再生もできるので、環境に対しても良好なものである。
【００６６】
脱臭部８０は、板状の光触媒フィルタエレメント８１と、光触媒励起光を照射する光源（本実施形態では直管状の紫外線ランプを用いた）８２とで構成される。光触媒フィルタエレメント８１は、例えば、ハニカム状の厚さ方向に連通する多数の流路を有すると共にこれら流路を構成する隔壁に光触媒が担持された構造を有する。また、光源８２は、光触媒全体を活性化できるように、光触媒フィルタエレメント８１の全面に光を照射できるように設けるのが好ましいが、上流側にあっても下流側にあってもよい。なお、光触媒フィルタエレメント８１の平面方向に亘って通気の通過が均一となるように、所定の圧力損失を与える構造としてもよい。
【００６７】
蓋体２０は、図８に示すように、装置本体１０に対して開閉自在で且つ着脱自在に設けられているが、所定の角度以上開くまで脱離しないようになっている。すなわち、このような空気清浄装置は通常、天井に近いところに設置されるが、頭上で蓋体２０を開けたときに落下による事故を防止する構造となっている。
【００６８】
詳細には、蓋体２０は、３つの係止部２２及び２３により装置本体１０に係止されており、係止部の部分拡大断面を示す図９に示すように、係止部２２及び２３は装置本体１０の係止孔１６に挿入された状態で裏側に設けられたリブ２２ａ及び２３ａにより支持される構造となっている。ここで、左右両側の係止部２３は、所定の角度、例えば３０°程度開いたときに、係止孔１６から脱離するようになっている。しかしながら、中央部の係止部２２は、先端に係止つめ部２２ｂを有し、例えば３０°程度開いた状態ではリブ２２ａ及び係止つめ部２２ｂが係止孔１６に係止されて脱離しないが、より大きく、例えば６０°程度開いたときに始めて脱離できるように設計されている。
【００６９】
また、蓋体２０には、脱臭部８０の光源８２の点灯を確認すると共に明度の低下により寿命時期を判断するためのぞき窓２５が設けられている。すなわち、紫外線ランプなどの光触媒励起光を照射する光源８２は、光触媒励起光と共に可視光も僅かに照射し、この可視光が十分に照射されなくなったときに寿命と判断することができる。これに対して、照射時間を積算して寿命をセンサ等で知らせることも考えられるが、この場合、光源自体が故障したときなどには対応できず、また、タイマー及びセンサを別途設ける必要があるという問題がある。本発明では、直接的に光源８２の点灯、明度を確認できるようにして、脱臭部８０が確実に作用することを確認できるようにしている。
【００７０】
さらに、図１０（ａ）に示すように、のぞき窓２５には透過性で光を斜め下方に導く構造を有する光伝達部材２６を設けることにより、例えば、天井近傍に設置された装置を下から見上げても、のぞき窓２５の明度が確実に確認できるようにしている。これに対し、図１０（ｂ）に示すように、光を単に透過する光伝達部材２６Ａとした場合には、光源８２からの光が下方に向かっては行かないので、目視で確認し難いという問題がある。
【００７１】
以上説明した本実施形態の換気機能付空気清浄装置１の空気の流れを示す概略フローを図１１に示す。同図に示すように、第２のファン９０の作用により、第２の室内空気吸込口１２及び第３の室内空気吸込口２１から吸い込まれた室内空気と、室外空気吸込口５６から吸い込まれた室外空気とが、清浄前空気チャンバ６１で一緒になる。これらの空気は、第２のファン９０の作用により、さらに、捕集部４０で清浄化されると共に脱臭部８０で脱臭されて、吹出口１３から室内に吹き出される。また、第１のファン７０の作用により第１の室内空気吸込口１１から吸い込まれた室内空気は熱交換素子部３０を通って排気口５３から排気される。また、室外空気吸込口５６から取り入れられた室外空気と、第１の室内空気吸込口１１から吸い込まれて排気口５３から排気される室内空気とは、熱交換素子部３０により熱交換されるので、エネルギーの無駄を省くことができる。
【００７２】
このように、本実施形態の換気機能付空気清浄装置１は、第１〜第３の室内空気吸込口１１，１２，２１から室内空気を取り込んで換気及び清浄化するので、非常に効率よく室内空気の清浄化をすることができる。
【００７３】
また、このとき、特に、装置本体１０の下面に設けられた第１及び第２の室内空気吸込口１１，１２から室内空気を吸い込むと共に装置本体１０の前面上部から清浄化された空気を吹き出すので、室内に大きな空気循環の流れが形成され、室内の広い範囲の空気が効率よく換気・清浄化されるという利点がある。
【００７４】
この様子を示したのが、図１２（ａ）であり、第１〜第３の室内空気吸込口１１、１２及び２１から吸い込まれる室内空気は全体として斜め下方から吸い込まれて、吹出口１３から前方に吹き出されることになるので、室内に良好な循環流が形成され、煙草の煙等が良好に清浄化される。このような循環流は、煙草の副流煙のようにゆらぎながら上昇する煙等も拡散させることなく、良好に捕集し清浄化することができる。一方、図１２（ｂ）のような壁埋め込み式では、前面から吸込前面に吹き出すので、煙草の煙が吹出流に巻き込まれて拡散されて十分に清浄化されないという問題がある。
【００７５】
また、本実施形態では、第２の室内空気吸込口１２からの吸込量と第３の室内空気吸込口２１からの吸込量との比を、６〜８：４〜２とすることにより、上述した良好な室内循環流を安定して形成するようにしている。
【００７６】
具体的には、第２の室内空気吸込口１２と第３の室内空気吸込口２１の開口面積比を、約２：１とし、それぞれに設けたプレフィルタの圧力損失値を、約０．６〜０．８Ｐａ、約１Ｐａとし、これにより、第２の室内空気吸込口１２からの吸込量を約２．１ｍ3／ｍｉｎと第３の室内空気吸込口２１からの吸込量を約０．９ｍ3／ｍｉｎとしている。なお、プレフィルタの圧力損失値の調整は、第２の室内空気吸込口１２及び第３の室内空気吸込口２１に設けたプレフィルタを同一ものとし、且つ前者用はプリーツ折りで後者用は平板状としてフィルタ面積を調整することにより行った。
【００７７】
さらに、本発明では、上述したような換気及び清浄化の機能を第１及び第２のファン７０、９０で行うことができ、、省エネ、省スペースの面でも優れている。このとき、熱交換素子部３０では、排気される室内空気と室外から吸い込まれて清浄前空気チャンバ６１へ流入する室外空気との間で熱交換を行い、室外空気が暖められ又は冷却されて室内に流入する。
【００７８】
また、本実施形態では、小さな動力で換気機能を高めるために、熱交換素子部３０の後面に凹部３７を設け、第１の室内空気吸込口１１から取り込まれた室内空気の一部が熱交換素子部３０をバイパスして排気口５３に排気されるようにしている。これにより、室内空気を効率よく換気して、小さなエネルギーで効率よく清浄化を行うことができる。なお、このようなバイパス流路は、図示は省略するが、シャッタ部材により開閉自在となっており、必要に応じて換気能力を調整することができるようになっている。また、このシャッタ部材は、内外温度差、湿度差、外気汚れ度などの情報に基づいて自動開閉するようにしてもよい。
【００７９】
本実施形態の換気機能付空気清浄装置１は、第１及び第２のファン７０，９０の回転数を制御することにより、換気・空気清浄機能を調整することができるが、これを自動的に制御するために、図２に示すように、清浄前空気チャンバ６１内に粉塵センサ１１０を設けている。この粉塵センサ１１０は、空気中のほこり、タバコ煙などの量を検知するものであり、図示は省略するが、この検出量に応じて、第１及び第２のファン７０，９０の回転数をフィードバック制御するようになっている。この際、粉塵センサ１１０は連続的に粉塵量を検出するが、この値に応じて連続的に第１及び第２のファン７０，９０の回転数を制御すると、回転数の変化が多すぎて騒音や不快感の原因にもなるので、本実施形態では、例えば、１０秒間隔取得した粉塵センサ１１０の検出量に基づいて第１及び第２のファン７０，９０の回転数を制御するようにしている。
【００８０】
この際、第１及び第２のファン７０，９０の回転数を連続的に変化させてもよいが、強、中、弱等の３段階程度に区分して段階的に制御するのが効率的である。また、このとき、第１のファン７０と第２のファン９０とを同じように制御しても良いが、粉塵量がある程度以上のときは換気機能を最大限にして空気清浄能力だけを細かく制御するようにしてもよい。例えば、空気清浄能力に直接関係する第２のファン９０を強、中、弱の３段階とし、換気機能のための第１のファン７０を強、弱の２段階とし、第２のファン９０が強、中のときには第１のファン７０を強で運転するようにするものであり、換気機能を効率的に使用することができ、好ましい。
【００８１】
粉塵センサ１１０の設置位置は、空気清浄前の空気が接触する位置であれば特に限定されないが、清浄前空気チャンバ６１の室外空気が流入する連通口１４ａから最も遠い場所に設置するのが好ましい。これは、室外よりも人が居る室内の空気内の粉塵量に応じて運転能力を調整するのが好ましいからである。また、センサの種類も特に限定されず、例えば、ガスセンサなどを設けてもよいが、室内の人が粉塵を感じる感覚と同様にタバコ煙等を検出できる粉塵センサ１１０を設けるのが好ましい。
【００８２】
また、本実施形態の換気機能付空気清浄装置１は、上述したように粉塵センサ１１０の検出結果に応じて運転能力を調整する自動運転モードの他、例えば、運転能力を強、中、弱の３段階に手動で切り替えるモード、換気機能のみをオフとするモード、換気機能のみを働かせるモード、１，２，４時間後に運転をオフにするオフタイマー運転モード等を有する。
【００８３】
さらに、本実施形態の換気機能付空気清浄装置１は、装置本体１０の前面下部に、上述したような各種運転モードの他、各種情報を表示するための操作表示部１２０を有する。図１３に操作表示部１２０の拡大図を示す。同図に示すように、操作表示部１２０内には、装置全体の電源の入／切を示すオン状態表示ランプ１２１、上述した粉塵センサ１１０に接続されて検出されている粉塵量に応じて現在の室内のダスト量を４段階で表示するダストモニタ１２２、換気機能が働いている状態を示す換気ランプ１２３、上述した自動運転モード、または強、中、弱の手動運転モードの何れかであることを表示する運転モードランプ１２４、オフタイマー運転モードを示すオフタイマーランプ１２５を具備する。また、例えば、アイオナイザ４１やコレクタ４２の高圧電源の出力が低下したとき等、点検が必要であることを知らせる点検ランプ１２６、捕集部４０のフィルタの洗浄時期を、例えば運転時間の積算等により知らせるフィルタランプ１２７，点検ランプ１２６，フィルタランプ１２７のリセットをするリセットスイッチ１２８を具備する。なお、操作表示部１２０内には、リモコンからの制御信号である赤外線等を受光する受光部１３０が設けられている。
【００８４】
本実施形態の空気清浄装置１は、換気機能をオフとするモードを有することは上述したが、このモードはリモコンにより指示することができる。これにより、第１のファン７０の動作が自動的に停止するようになっている。また、このとき、排気口５３からの室外空気の室内への逆流を防止するために、排気口５３及び室外空気吸込口５６を開閉するためのシャッタが装置本体１０の後面側に設けられており、シャッタを開閉するためのシャッタ開閉レバー１４０が装置本体１０の前面左側に設けられている（図１（ａ）参照）。なお、シャッタ開閉レバー１４０によりシャッタを閉じた際に、自動的に換気機能オフモードに切り替わるようにすることもできる。
【００８５】
図１４及び図１５に示すように、シャッタ開閉レバー１４０及びシャッタ１５０は、熱交換部５０の背面パネル５７と、装置本体１０の背面パネル１７との間に配置されている。シャッタ開閉レバー１４０は、先端１４１を装置本体１０の側方に突出させた状態で基端部１４２が回転自在に保持されている。一方、シャッタ１５０は、背面パネル５７の裏面側に立設されたガイド部材１５１により外周を案内保持されると共にシャッタ１５０の中央部から上方に延設されたガイドバー１５２が背面パネル５７に立設されたガイドバー案内溝１５３に係合することにより、回転方向の動きが規制された状態で上下方向移動自在に設けられている。また、シャッタ１５０の下端部１５４とシャッタ開閉レバー１４０の略中央部近傍１４３とは連結部材１５５により連結されており、シャッタ開閉レバー１４０の回動によりシャッタ１５０が上下方向に移動するようになっている。
【００８６】
このような構造とすることにより、シャッタ開閉レバー１４０の先端を少し移動するだけでシャッタ１５０を開閉することができ、特に、天井近くに設置された装置本体１０を操作する上で好都合である。
【００８７】
なお、背面パネル５７に立設されたガイドバー案内溝１５３は、装置本体１０の背面パネル１７に当接するように設けられて、両パネルの間の空間を左右に仕切るようになっており、これにより吸い込まれる室外空気と排気される室内空気との混流を防止している。また、装置本体１０の背面パネル１７の排気口５３及び室外空気吸込口５６の近傍には、断熱パッキン１６０が設けられるようになっており、この断熱パッキン１６０を介して図示しない吸排気パイプが連結されるようになっている。
【００８８】
本実施形態では、このように排気口５３及び室外空気吸込口５６にそれぞれ吸排気パイプを連結する構造にしている。これは、動作時の騒音を低レベルに維持するためであるが、勿論、これに限定されるものではない。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の換気機能付空気清浄装置は、３つの室内空気吸込口から室内空気を取り込んで換気及び清浄化するので、非常に効率よく室内空気の清浄化をすることができる。また、このとき、特に、装置本体の下面に設けられた室内空気吸込口から室内空気を吸い込むと共に装置本体の前面上部から清浄化された空気を吹き出すので、室内に大きな空気循環の流れが形成され、室内の広い範囲の空気が効率よく換気・清浄化されるという利点がある。さらに、このような機能を２つのファンで行うことができ、省エネ、省スペースの面でも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置の蓋体を外した状態を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置の空気の流れを示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置の熱交換素子部の斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態のアイオナイザの平面図及び正面図である。
【図６】本発明の一実施形態のアイオナイザの断面図である。
【図７】本発明の一実施形態のアイオナイザの断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置の蓋体を開けた状態を示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態の蓋体の装置本体への係合状態を示す部分断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態の蓋体ののぞき窓の構造を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置の空気の流れを示す概略フローを示す図である。
【図１２】本発明の室内での循環流の様子を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置の操作表示部を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置のシャッタ取付構造を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置のシャッタ取付構造を示す図である。
【符号の説明】
１ 換気機能付空気清浄装置
１０ 装置本体
１１ 第１の室内空気吸込口
１２ 第２の室内空気吸込口
１３ 吹出口
１４ 隔壁
２０ 蓋体
２１ 第３の室内空気吸込口
３０ 熱交換素子部
４０ 捕集部
４１ アイオナイザ
４２ コレクタ
５０ 熱交換部
６０ 空気清浄部
７０ 第１のファン（軸流ファン）
８０ 脱臭部
８１ 光触媒フィルタエレメント
８２ 光源
９０ 第２のファン（クロスフローファン）
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内の空気を換気する機能を有すると共に空気中に浮遊する塵埃、細菌、臭気成分等の粒子を捕集する換気機能付空気清浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、換気機能付空気清浄装置が提案されている。この種の空気清浄装置としては、例えば、特開平１１−２３０４２号公報に開示されたものがある。この公報に開示された装置は、室内空気吸引口から吸引された室内空気と室外空気吸引口から吸引された室外空気との間で熱交換を行う熱交換部と、該熱交換部において熱交換が行われた後の室外空気と室内空気吸引口から吸引された室内空気とを混合して混合体とする混合部と、前記混合体を受けて空気清浄を行い清浄空気とする空気清浄部とを有するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の装置では、省スペース化を図った装置本体内で、換気効率及び集塵効率をいかに高めるかが問題であり、また、低騒音、省エネなどの基本的な要求も満たさなければならない。
【０００４】
しかしながら、上述した装置は、上述した換気効率及び集塵効率を高めるという観点からは、満足できないという問題がある。
【０００５】
上記公報の実施例に開示された装置では、装置本体が壁埋め込み型であるので、室内吸気口と吹出口とが同一平面上に存在するので、吹出口から吹き出された空気がそのまま室内吸気口に吸い込まれる、所謂ショートサーキットが形成される虞があり、また、室内吸気口を大きくできないので、換気能力が不足しがちである。また、このことに起因すると思われるが、ファンを３台用いており、低騒音及び省エネの面でも不十分となる。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑み、換気効率及び集塵効率を向上させた換気機能付空気清浄装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、室内の空気を換気すると共に空気中の塵埃粒子を捕集する捕集部を有する換気機能付空気清浄装置において、室内の空気を第１の室内空気吸込口から吸い込んで排気口から室外に排気する排気手段と、室外の空気を室外空気吸込口から吸い込むと共に室内の空気を第２の室内空気吸込口から吸い込み且つこれらを前記捕集部に送って清浄化された清浄空気を吹出口から室内へ吹き出す前記捕集部の下流側に設けられたファンである吸込吹出手段と、前記排気手段により室外に排気される空気と前記吸込吹出手段により室外から吸い込まれる空気との間で熱交換を行う熱交換手段とを具備し、前記第１の室内空気吸込口が装置本体の少なくとも下面側に設けられ、前記吹出口が装置本体の少なくとも前面側に設けられており、前記捕集部の上流側の清浄前空気チャンバに連通する前記第２の室内空気吸込口が前記装置本体の下面側に設けられた下面室内空気吸込口及び前面側に設けられた前面室内空気吸込口からなり、これら下面室内空気吸込口及び前面室内空気吸込口から吸い込まれて前記清浄前空気チャンバへ流入する室内空気と、前記室外空気吸込口から吸い込まれて前記熱交換手段を通過し側方から前記清浄前空気チャンバに流入する室外空気とが立体的に略直交する３方向から流入して合流することを特徴とする換気機能付空気清浄装置にある。
【０００８】
かかる第１の態様では、排気手段により効率よく室内の空気を排気できると共に吸込吹出手段である捕集部の下流側のファンにより、室内空気を吸い込むと共に室外空気を熱交換素子部を介して吸い込んで捕集部に送り、且つ捕集部で清浄化された空気を室内に吹き出すことができ、これにより室外の空気及び室内の空気を効率よく捕集部に送って空気清浄を行うことができ、且つ清浄前空気チャンバで室内空気と室外空気とが効率よく混合されるので、捕集部での集塵が効率よく行われる。また、装置本体の下面に設けられた室内空気吸込口より吸い込まれて、前面側に設けられた吹出口から吹き出されるという空気の流れが形成されるので、室内の広い範囲の空気を排気できると共に清浄化することができる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記排気手段が、室内空気を排気する流路の前記熱交換手段の下流側に設けられたファンであることを特徴とする換気機能付空気清浄装置にある。
【００１５】
かかる第２の態様では、熱交換手段の下流側に設けられたファンにより、効率よく室内の空気を室外に排気できる。
【００２０】
本発明の第３の態様は、第１又は２態様において、前記下面側室内空気吸込口及び前記前面室内空気吸込口の合計の吸込風量に対して、前記室外空気吸込口の吸込風量を略１／１０にすることを特徴とする換気機能付空気清浄装置にある。
【００２１】
かかる第３の態様では、寒冷地での使用においては室外空気吸込口付近での結露を防止すると共に、室内外の温度差が大きい場合には、温室度ロスを小さくすることができる。
【００２２】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記捕集部の上流側の前記清浄前空気チャンバ内の前記室外空気が流入する側方とは反対側に離れて粉塵センサが設けられ、この粉塵センサが所定時間毎に粉塵の量を検出して当該粉塵センサにより検出された粉塵の量に応じて前記吸込吹出手段による吸込吹出量が所定時間毎に調整されることを特徴とする換気機能付空気清浄装置にある。
【００２３】
かかる第４の態様では、室内空気の粉塵量に応じて能力を調整でき、効率よく換気及び清浄化を行うことができる。また、粉塵センサで検出される粉塵量に対する室外空気の影響を最低限に押さえることができ、室内空気の粉塵量に応じて効率よく換気及び清浄化を行うことができる。さらに、吸込吹出量の調整を所定の時間毎に行うことにより、ファンの強弱を頻繁に調整することに伴う騒音の発生を防止することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明を一実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００４１】
図１は一実施形態の換気機能付空気清浄装置の斜視図、図２はその蓋体を取り外した分解斜視図、図３は空気の流れを概念的に示す図である。
【００４２】
これらの図面に示すように、換気機能付空気清浄装置１は、壁取り付け型であり、全体として略直方体形状を有する前面に開口部を有する装置本体１０と、装置本体１０の開口部を開閉し且つ着脱自在に取り付けられる蓋体２０とを具備する。装置本体１０の下面には、室外に排気するために室内の空気を吸い込む第１の室内空気吸込口１１と、清浄化するために室内の空気を吸い込む第２の室内空気吸込口１２とが設けられている。また、装置本体１０の前面上部には、清浄化した空気を室内に吹き出す吹出口１３が設けられている。一方、蓋体２０の下部には、清浄化するために室内の空気を吸い込む第３の室内空気吸込口２１が設けられている。
【００４３】
蓋体２０で開閉される開口部内は、隔壁１４により左右二つに仕切られており、図において隔壁１４の左側には熱交換素子部３０が、右側には捕集部４０がそれぞれ着脱自在に設置されている。
【００４４】
隔壁１４の左側は熱交換部５０となっており、右側が空気清浄部６０となっている。熱交換素子部３０の下方の室内空気流入チャンバ５１及び上方が室内空気排気チャンバ５２が室内空気排気用流路となる。室内空気流入チャンバ５１は、第１の室内空気吸込口１１に連通している。また、室内空気排気チャンバ５２内には、室内空気の排気手段である第１のファン（本実施形態では軸流ファンなどを使用）７０が設けられており、軸流ファン７０の下流側の後方には室内空気を排気するための排気口５３が設けられている。
【００４５】
一方、熱交換素子部３０の左方の第１の室外空気流入チャンバ５４及び右方の第２の室外空気流入チャンバ５５は室外空気流入路となっており、第１の室内空気流入チャンバ５４の後方には、室外空気吸込口５６が設けられている。また、第２の室内空気流入チャンバ５５は、隔壁１４に設けられた連通口１４ａを介して空気清浄部６０に連通している。
【００４６】
空気清浄部６０の捕集部４０の下方（上流側）には、連通口１４ａを介して第２の室外空気流入チャンバ５５に連通する清浄前空気チャンバ６１が画成されており、清浄前空気チャンバ６１には、第２の室内空気吸込口１２及び第３の室内空気吸込口２１が連通している。 また、捕集部４０の上方（下流側）には清浄化空気チャンバ６２が画成されている。清浄化空気チャンバ６２内には、捕集部４０の直ぐ上方に設けられた脱臭部８０と、その上方に設けられた吸込吹出手段である第２のファン（本実施形態ではクロスフローファンを使用）９０とが配置されており、第２のファン９０の前方が吹出口１３となっている。
【００４７】
このような構成では、第２のファン９０の作用により、第２の室内空気吸込口１２及び第３の室内空気吸込口２１から室内空気が清浄前空気チャンバ６１へ吸い込まれると共に室外空気吸込口５６から室外空気が熱交換素子部３０を通って清浄前空気チャンバ６１へ流入し、清浄前空気チャンバ６１で一緒になった室内空気及び室外空気は、捕集部４０及び脱臭部８０を通って吹出口１３から室内に吹き出される。このとき、吸い込まれた室内空気及び室外空気は、捕集部４０で清浄化され、脱臭部８０で脱臭される。
【００４８】
また、第１のファン７０により第１の室内空気吸込口１１から吸い込まれた空気は熱交換素子部３０を通って排気口５３から排気される。このとき、熱交換素子部３０では、排気される室内空気と室外から吸い込まれて清浄前空気チャンバ６１へ流入する室外空気との間で熱交換を行い、室外空気が暖められ又は冷却されて室内に流入する。なお、熱交換素子部３０として全熱交換素子を用いれば、熱交換と共に湿度交換も可能である。
【００４９】
ここで、清浄前空気チャンバ６１に連通する第２の室内空気吸込口１２は装置本体１０の下面に設けられ、第３の室内空気吸込口２１は前面側に設けられ、且つ室外空気吸込口５６から吸い込まれて熱交換素子部３０を通った室外空気を取り込む連通口１４ａは側方に設けられている。従って、室内空気及び室外空気は、それぞれ立体的に略直交する３方向から清浄前空気チャンバ６１へ流れ込むので、捕集部４０に流れ込む前に良好に混合攪拌される。さらに詳言すると、室外空気は、連通口１４ａから斜め下方の第２の室内空気吸込口１２に向かって流れ込むように流路が形成されているので、清浄前空気チャンバ６１に入った室外空気は、まず、第２の室内空気吸込口１２から取り入れられる室内空気と衝突し、これにより良好に混合攪拌され、次いで、清浄前空気チャンバ６１の上部において、前面側の第３の室内空気吸込口２１から流れ込む室内空気と合流してさらに混合攪拌されて捕集部４０に取り入れられる。
【００５０】
これにより、室内空気と室外空気に含まれている粉塵や臭気の量が異なっても、例えば、室外空気に多くの粉塵や臭気が含まれていても、捕集部４０に取り込まれる前に完全に混合攪拌され、均一な状態になるので、捕集部４０での清浄化が良好に行われる。すなわち、捕集部４０や脱臭部８０での清浄、脱臭の能力は面方向に亘って一定であるので、混合攪拌が十分ではない状態で捕集部４０に取り込まれると、粉塵や臭気が多く含まれた空気が流れ込んだ部分では局所的に清浄化及び脱臭が不十分になる場合があり、また、局所的な汚れによる性能劣化が生じ、好ましくない。例えば、粉塵を多く含む空気が部分的に流れ込むと、捕集部４０に局部的な粉塵の堆積が生じて、洗浄等のメンテナンスまでの時間が短くなるという問題があり、一般的な静電式集塵装置を用いた場合には、スパークや沿面リークの原因となるという問題がある。なお、本実施形態では静電式集塵装置を用いているが、後述するように、集塵電極及び非集塵電極を特殊な材料で形成することにより、スパークや沿面リークの心配はない。
【００５１】
また、本実施形態では、上述したように、第２のファン９０の作用により、第２の室内空気吸込口１２及び第３の室内空気吸込口２１から室内空気を吸い込むと共に室外空気吸込口５６から室外空気を吸い込むようになっているが、第２の室内空気吸込口１２及び第３の室内空気吸込口２１からの室内空気の合計吸込風量に対する、室外空気吸込口５６からの室外空気の吸込風量は、熱交換素子部３０やフィルタ３５の圧力損失を適宜調整することで、任意の風量に設定することができる。例えば、寒冷地での使用において室外空気吸込口５６付近での結露を防止するため、又は室内外の温度差が大きい場合の温湿度ロスを小さくするためには、室内空気の吸込風量に対して室外空気の吸込風量を１／１０程度と小さくするのが好ましい。
【００５２】
以下、各部材に関して詳細に説明する。
【００５３】
熱交換素子部３０は、装置本体１０内に着脱自在に載置される略直方体形状を有し、図４に示すように前面側に取っ手３１を有する。また、熱交換素子部３０は、伝熱板３２と空気流路を形成するコルゲート板３３とが交互に積層された構造を有し、左右方向に連通する多数の第１の流路と、上下方向に連通する多数の第２の流路とが伝熱板３２を介して隣接して設けられており、第１の流路の入出側となる左右面及び第２の流路の入出側となる上下面のそれぞれにフィルタ３５が設けられている。また、熱交換素子部３０の後面側には、凹部３７が形成されており、凹部３７と装置本体１０の後面との間が室内空気を室外に排気するためのバイパス流路となる。
【００５４】
捕集部４０は、本実施形態では、静電式集塵装置であり、空気中の微粒子に電荷を与えるアイオナイザ４１と、荷電した微粒子を静電力により捕集するコレクタ４２とを有する。なお、これらアイオナイザ４１及びコレクタ４２は、容易に着脱自在となり、簡便にメンテナンスを行えるようになっている。
【００５５】
ここで、アイオナイザ４１は、放電電極部材と対向電極部材との組み合わせにより構成され、放電電極部材はイオン化線と呼ばれるワイヤ、対向電極部材は体積固有抵抗値が１０7Ω・ｃｍ以下の導電性材料で形成される。このようなアイオナイザ４１では、イオン化線を対向電極部材に対して高精度な位置決め状態で且つ簡便に設置する構造とする必要がある。
【００５６】
かかるアイオナイザ４１の一例を図５〜図７に示す。図５の平面図及び正面図に示すように、アイオナイザ４１は、金属製の箱形状の枠体１０１と、その長手方向両端部に係合する樹脂製のイオン化線保持部材１０２、１０３とを具備し、枠体１０１は、底部を部分的に立ち上げて形成した対向電極１０４と、開口部１０５とを具備する。
【００５７】
また、イオン化線保持部１０２及び１０３により所定の位置に張り巡らされたイオン化線１０６は、両端にコイルばね１０７が接続され、略中央部がイオン化線保持部材１０３に設けられた折り返し部１０８に係止されると共に両端部がイオン化線保持部材１０２の案内部１０９により位置決めされた状態で、コイルばね１０７をイオン化線保持部１０２の係止孔１１０に係止することにより保持されている。
【００５８】
ここで、折り返し部１０８は、半円筒形の形状を有し、イオン化線１０６の折り返される中央部を所定の幅及び所定の高さに保持する構造を有する。また、案内部１０９もイオン化線１０６を折り返し部１０９と同じ所定の幅及び所定の高さに保持する形状を有する。しかしながら、図７（ａ）に示すように、イオン化線１０６の両端を係止する一対の係止孔１１０の間隔ｄ1は案内部１０９の所定の幅ｄ2より若干狭くなり、且つ案内部１０９の幅広部１０９ａの下端部より高い位置に設けられている。これにより、案内部１０９が規制する所定の幅で且つ所定の高さでイオン化線１０６が保持されることが担保される。
【００５９】
このように張られたイオン化線１０６は、往復で一本のワイヤで形成されているので、一本ずつのワイヤで形成するよりは取付が容易であり、また、全てを一本のワイヤとする構造よりは張力を均一化できるという利点がある。
【００６０】
また、枠体１０１の長手方向中央部には、このように張られたイオン化線１０６の高さを所定の高さに規定する高さ規制部材１１１が設けられているので、コロナ放電等の原因によるイオン化線１０６の振動を防止することができる。
【００６１】
なお、枠体１０１とイオン化線保持部１０２及び１０３との係合は、枠体１０１に形成された係止つめ１１２がイオン化線保持部材１０２及び１０３に形成された貫通孔１１３に係合されることにより、容易に行うことができるようになっている。
【００６２】
一方、コレクタ４２は、図示は省略するが、集塵電極板と非集塵電極板との組み合わせにより構成され、集塵電極板は体積固有抵抗値が１０7Ω・ｃｍ以下の導電性材料で形成し、非集塵電極板は体積固有抵抗値が１０10〜１０13Ω・ｃｍの半導電性樹脂材料で形成するのが好ましい。好適には、各集塵電極板及び非集塵電極板は、それぞれの材料で、複数の櫛歯を有する形状に一体成形したものや、平板状に成形したものを積層体とし、これらを組み合わせることによりコレクタ４２を構成するようにするのが好ましい。
【００６３】
ここで、各集塵電極板及び高非集塵電極板は、お互いが平行平板状であって、それぞれが平行且つ等間隔に交互に並ぶことが必要である。静電式集塵方式の場合は、集塵電極板と非集塵電極板は、集塵効率を向上させるために電界の強度を均一に（気流の上流位置と下流位置での電極間距離を均一に）するために平行・等間隔であることが必要であり、また、通気抵抗の関係から本発明のようなクロスフローファンを用いた場合には、各電極板は、第２のファン９０の軸方向に対して直交するように配置すると都合がいい。これにより、各電極板間の空気流量を同じ程度にし、通気抵抗を少なくすると共に、各電極板の集塵性能を有効に使うことができる。
【００６４】
このように構成したアイオナイザ４１及びコレクタ４２では、アイオナイザ４１により荷電された粒子の中に導電性粉塵が混在していても、高圧電極部材の電荷の移動が半導電性樹脂材料の抵抗で制限されるため、集塵部の高圧電極部材と対向電極部材との間でのスパーク発生が防止できる。
【００６５】
なお、捕集部４０としては、例えば、ろ過式の集塵装置を用いることも可能であるが、ろ過式の場合にはフィルタの目詰まりにより集塵効率が低下して圧力損失が増大し、また、再生も不能である。これに対し、上述したような静電式集塵装置を用いると、空気中の細かな粉塵が多くても圧力損失の低下がないので、小さな動力で長期に亘って安定して集塵を行うことができるという利点があり、さらに、再生もできるので、環境に対しても良好なものである。
【００６６】
脱臭部８０は、板状の光触媒フィルタエレメント８１と、光触媒励起光を照射する光源（本実施形態では直管状の紫外線ランプを用いた）８２とで構成される。光触媒フィルタエレメント８１は、例えば、ハニカム状の厚さ方向に連通する多数の流路を有すると共にこれら流路を構成する隔壁に光触媒が担持された構造を有する。また、光源８２は、光触媒全体を活性化できるように、光触媒フィルタエレメント８１の全面に光を照射できるように設けるのが好ましいが、上流側にあっても下流側にあってもよい。なお、光触媒フィルタエレメント８１の平面方向に亘って通気の通過が均一となるように、所定の圧力損失を与える構造としてもよい。
【００６７】
蓋体２０は、図８に示すように、装置本体１０に対して開閉自在で且つ着脱自在に設けられているが、所定の角度以上開くまで脱離しないようになっている。すなわち、このような空気清浄装置は通常、天井に近いところに設置されるが、頭上で蓋体２０を開けたときに落下による事故を防止する構造となっている。
【００６８】
詳細には、蓋体２０は、３つの係止部２２及び２３により装置本体１０に係止されており、係止部の部分拡大断面を示す図９に示すように、係止部２２及び２３は装置本体１０の係止孔１６に挿入された状態で裏側に設けられたリブ２２ａ及び２３ａにより支持される構造となっている。ここで、左右両側の係止部２３は、所定の角度、例えば３０°程度開いたときに、係止孔１６から脱離するようになっている。しかしながら、中央部の係止部２２は、先端に係止つめ部２２ｂを有し、例えば３０°程度開いた状態ではリブ２２ａ及び係止つめ部２２ｂが係止孔１６に係止されて脱離しないが、より大きく、例えば６０°程度開いたときに始めて脱離できるように設計されている。
【００６９】
また、蓋体２０には、脱臭部８０の光源８２の点灯を確認すると共に明度の低下により寿命時期を判断するためのぞき窓２５が設けられている。すなわち、紫外線ランプなどの光触媒励起光を照射する光源８２は、光触媒励起光と共に可視光も僅かに照射し、この可視光が十分に照射されなくなったときに寿命と判断することができる。これに対して、照射時間を積算して寿命をセンサ等で知らせることも考えられるが、この場合、光源自体が故障したときなどには対応できず、また、タイマー及びセンサを別途設ける必要があるという問題がある。本発明では、直接的に光源８２の点灯、明度を確認できるようにして、脱臭部８０が確実に作用することを確認できるようにしている。
【００７０】
さらに、図１０（ａ）に示すように、のぞき窓２５には透過性で光を斜め下方に導く構造を有する光伝達部材２６を設けることにより、例えば、天井近傍に設置された装置を下から見上げても、のぞき窓２５の明度が確実に確認できるようにしている。これに対し、図１０（ｂ）に示すように、光を単に透過する光伝達部材２６Ａとした場合には、光源８２からの光が下方に向かっては行かないので、目視で確認し難いという問題がある。
【００７１】
以上説明した本実施形態の換気機能付空気清浄装置１の空気の流れを示す概略フローを図１１に示す。同図に示すように、第２のファン９０の作用により、第２の室内空気吸込口１２及び第３の室内空気吸込口２１から吸い込まれた室内空気と、室外空気吸込口５６から吸い込まれた室外空気とが、清浄前空気チャンバ６１で一緒になる。これらの空気は、第２のファン９０の作用により、さらに、捕集部４０で清浄化されると共に脱臭部８０で脱臭されて、吹出口１３から室内に吹き出される。また、第１のファン７０の作用により第１の室内空気吸込口１１から吸い込まれた室内空気は熱交換素子部３０を通って排気口５３から排気される。また、室外空気吸込口５６から取り入れられた室外空気と、第１の室内空気吸込口１１から吸い込まれて排気口５３から排気される室内空気とは、熱交換素子部３０により熱交換されるので、エネルギーの無駄を省くことができる。
【００７２】
このように、本実施形態の換気機能付空気清浄装置１は、第１〜第３の室内空気吸込口１１，１２，２１から室内空気を取り込んで換気及び清浄化するので、非常に効率よく室内空気の清浄化をすることができる。
【００７３】
また、このとき、特に、装置本体１０の下面に設けられた第１及び第２の室内空気吸込口１１，１２から室内空気を吸い込むと共に装置本体１０の前面上部から清浄化された空気を吹き出すので、室内に大きな空気循環の流れが形成され、室内の広い範囲の空気が効率よく換気・清浄化されるという利点がある。
【００７４】
この様子を示したのが、図１２（ａ）であり、第１〜第３の室内空気吸込口１１、１２及び２１から吸い込まれる室内空気は全体として斜め下方から吸い込まれて、吹出口１３から前方に吹き出されることになるので、室内に良好な循環流が形成され、煙草の煙等が良好に清浄化される。このような循環流は、煙草の副流煙のようにゆらぎながら上昇する煙等も拡散させることなく、良好に捕集し清浄化することができる。一方、図１２（ｂ）のような壁埋め込み式では、前面から吸込前面に吹き出すので、煙草の煙が吹出流に巻き込まれて拡散されて十分に清浄化されないという問題がある。
【００７５】
また、本実施形態では、第２の室内空気吸込口１２からの吸込量と第３の室内空気吸込口２１からの吸込量との比を、６〜８：４〜２とすることにより、上述した良好な室内循環流を安定して形成するようにしている。
【００７６】
具体的には、第２の室内空気吸込口１２と第３の室内空気吸込口２１の開口面積比を、約２：１とし、それぞれに設けたプレフィルタの圧力損失値を、約０．６〜０．８Ｐａ、約１Ｐａとし、これにより、第２の室内空気吸込口１２からの吸込量を約２．１ｍ3／ｍｉｎと第３の室内空気吸込口２１からの吸込量を約０．９ｍ3／ｍｉｎとしている。なお、プレフィルタの圧力損失値の調整は、第２の室内空気吸込口１２及び第３の室内空気吸込口２１に設けたプレフィルタを同一ものとし、且つ前者用はプリーツ折りで後者用は平板状としてフィルタ面積を調整することにより行った。
【００７７】
さらに、本発明では、上述したような換気及び清浄化の機能を第１及び第２のファン７０、９０で行うことができ、、省エネ、省スペースの面でも優れている。このとき、熱交換素子部３０では、排気される室内空気と室外から吸い込まれて清浄前空気チャンバ６１へ流入する室外空気との間で熱交換を行い、室外空気が暖められ又は冷却されて室内に流入する。
【００７８】
また、本実施形態では、小さな動力で換気機能を高めるために、熱交換素子部３０の後面に凹部３７を設け、第１の室内空気吸込口１１から取り込まれた室内空気の一部が熱交換素子部３０をバイパスして排気口５３に排気されるようにしている。これにより、室内空気を効率よく換気して、小さなエネルギーで効率よく清浄化を行うことができる。なお、このようなバイパス流路は、図示は省略するが、シャッタ部材により開閉自在となっており、必要に応じて換気能力を調整することができるようになっている。また、このシャッタ部材は、内外温度差、湿度差、外気汚れ度などの情報に基づいて自動開閉するようにしてもよい。
【００７９】
本実施形態の換気機能付空気清浄装置１は、第１及び第２のファン７０，９０の回転数を制御することにより、換気・空気清浄機能を調整することができるが、これを自動的に制御するために、図２に示すように、清浄前空気チャンバ６１内に粉塵センサ１１０を設けている。この粉塵センサ１１０は、空気中のほこり、タバコ煙などの量を検知するものであり、図示は省略するが、この検出量に応じて、第１及び第２のファン７０，９０の回転数をフィードバック制御するようになっている。この際、粉塵センサ１１０は連続的に粉塵量を検出するが、この値に応じて連続的に第１及び第２のファン７０，９０の回転数を制御すると、回転数の変化が多すぎて騒音や不快感の原因にもなるので、本実施形態では、例えば、１０秒間隔取得した粉塵センサ１１０の検出量に基づいて第１及び第２のファン７０，９０の回転数を制御するようにしている。
【００８０】
この際、第１及び第２のファン７０，９０の回転数を連続的に変化させてもよいが、強、中、弱等の３段階程度に区分して段階的に制御するのが効率的である。また、このとき、第１のファン７０と第２のファン９０とを同じように制御しても良いが、粉塵量がある程度以上のときは換気機能を最大限にして空気清浄能力だけを細かく制御するようにしてもよい。例えば、空気清浄能力に直接関係する第２のファン９０を強、中、弱の３段階とし、換気機能のための第１のファン７０を強、弱の２段階とし、第２のファン９０が強、中のときには第１のファン７０を強で運転するようにするものであり、換気機能を効率的に使用することができ、好ましい。
【００８１】
粉塵センサ１１０の設置位置は、空気清浄前の空気が接触する位置であれば特に限定されないが、清浄前空気チャンバ６１の室外空気が流入する連通口１４ａから最も遠い場所に設置するのが好ましい。これは、室外よりも人が居る室内の空気内の粉塵量に応じて運転能力を調整するのが好ましいからである。また、センサの種類も特に限定されず、例えば、ガスセンサなどを設けてもよいが、室内の人が粉塵を感じる感覚と同様にタバコ煙等を検出できる粉塵センサ１１０を設けるのが好ましい。
【００８２】
また、本実施形態の換気機能付空気清浄装置１は、上述したように粉塵センサ１１０の検出結果に応じて運転能力を調整する自動運転モードの他、例えば、運転能力を強、中、弱の３段階に手動で切り替えるモード、換気機能のみをオフとするモード、換気機能のみを働かせるモード、１，２，４時間後に運転をオフにするオフタイマー運転モード等を有する。
【００８３】
さらに、本実施形態の換気機能付空気清浄装置１は、装置本体１０の前面下部に、上述したような各種運転モードの他、各種情報を表示するための操作表示部１２０を有する。図１３に操作表示部１２０の拡大図を示す。同図に示すように、操作表示部１２０内には、装置全体の電源の入／切を示すオン状態表示ランプ１２１、上述した粉塵センサ１１０に接続されて検出されている粉塵量に応じて現在の室内のダスト量を４段階で表示するダストモニタ１２２、換気機能が働いている状態を示す換気ランプ１２３、上述した自動運転モード、または強、中、弱の手動運転モードの何れかであることを表示する運転モードランプ１２４、オフタイマー運転モードを示すオフタイマーランプ１２５を具備する。また、例えば、アイオナイザ４１やコレクタ４２の高圧電源の出力が低下したとき等、点検が必要であることを知らせる点検ランプ１２６、捕集部４０のフィルタの洗浄時期を、例えば運転時間の積算等により知らせるフィルタランプ１２７，点検ランプ１２６，フィルタランプ１２７のリセットをするリセットスイッチ１２８を具備する。なお、操作表示部１２０内には、リモコンからの制御信号である赤外線等を受光する受光部１３０が設けられている。
【００８４】
本実施形態の空気清浄装置１は、換気機能をオフとするモードを有することは上述したが、このモードはリモコンにより指示することができる。これにより、第１のファン７０の動作が自動的に停止するようになっている。また、このとき、排気口５３からの室外空気の室内への逆流を防止するために、排気口５３及び室外空気吸込口５６を開閉するためのシャッタが装置本体１０の後面側に設けられており、シャッタを開閉するためのシャッタ開閉レバー１４０が装置本体１０の前面左側に設けられている（図１（ａ）参照）。なお、シャッタ開閉レバー１４０によりシャッタを閉じた際に、自動的に換気機能オフモードに切り替わるようにすることもできる。
【００８５】
図１４及び図１５に示すように、シャッタ開閉レバー１４０及びシャッタ１５０は、熱交換部５０の背面パネル５７と、装置本体１０の背面パネル１７との間に配置されている。シャッタ開閉レバー１４０は、先端１４１を装置本体１０の側方に突出させた状態で基端部１４２が回転自在に保持されている。一方、シャッタ１５０は、背面パネル５７の裏面側に立設されたガイド部材１５１により外周を案内保持されると共にシャッタ１５０の中央部から上方に延設されたガイドバー１５２が背面パネル５７に立設されたガイドバー案内溝１５３に係合することにより、回転方向の動きが規制された状態で上下方向移動自在に設けられている。また、シャッタ１５０の下端部１５４とシャッタ開閉レバー１４０の略中央部近傍１４３とは連結部材１５５により連結されており、シャッタ開閉レバー１４０の回動によりシャッタ１５０が上下方向に移動するようになっている。
【００８６】
このような構造とすることにより、シャッタ開閉レバー１４０の先端を少し移動するだけでシャッタ１５０を開閉することができ、特に、天井近くに設置された装置本体１０を操作する上で好都合である。
【００８７】
なお、背面パネル５７に立設されたガイドバー案内溝１５３は、装置本体１０の背面パネル１７に当接するように設けられて、両パネルの間の空間を左右に仕切るようになっており、これにより吸い込まれる室外空気と排気される室内空気との混流を防止している。また、装置本体１０の背面パネル１７の排気口５３及び室外空気吸込口５６の近傍には、断熱パッキン１６０が設けられるようになっており、この断熱パッキン１６０を介して図示しない吸排気パイプが連結されるようになっている。
【００８８】
本実施形態では、このように排気口５３及び室外空気吸込口５６にそれぞれ吸排気パイプを連結する構造にしている。これは、動作時の騒音を低レベルに維持するためであるが、勿論、これに限定されるものではない。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の換気機能付空気清浄装置は、３つの室内空気吸込口から室内空気を取り込んで換気及び清浄化するので、非常に効率よく室内空気の清浄化をすることができる。また、このとき、特に、装置本体の下面に設けられた室内空気吸込口から室内空気を吸い込むと共に装置本体の前面上部から清浄化された空気を吹き出すので、室内に大きな空気循環の流れが形成され、室内の広い範囲の空気が効率よく換気・清浄化されるという利点がある。さらに、このような機能を２つのファンで行うことができ、省エネ、省スペースの面でも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置の蓋体を外した状態を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置の空気の流れを示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置の熱交換素子部の斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態のアイオナイザの平面図及び正面図である。
【図６】本発明の一実施形態のアイオナイザの断面図である。
【図７】本発明の一実施形態のアイオナイザの断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置の蓋体を開けた状態を示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態の蓋体の装置本体への係合状態を示す部分断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態の蓋体ののぞき窓の構造を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置の空気の流れを示す概略フローを示す図である。
【図１２】本発明の室内での循環流の様子を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置の操作表示部を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置のシャッタ取付構造を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態の換気機能付空気清浄装置のシャッタ取付構造を示す図である。
【符号の説明】
１ 換気機能付空気清浄装置
１０ 装置本体
１１ 第１の室内空気吸込口
１２ 第２の室内空気吸込口
１３ 吹出口
１４ 隔壁
２０ 蓋体
２１ 第３の室内空気吸込口
３０ 熱交換素子部
４０ 捕集部
４１ アイオナイザ
４２ コレクタ
５０ 熱交換部
６０ 空気清浄部
７０ 第１のファン（軸流ファン）
８０ 脱臭部
８１ 光触媒フィルタエレメント
８２ 光源
９０ 第２のファン（クロスフローファン）
Claims (4)
- 室内の空気を換気すると共に空気中の塵埃粒子を捕集する捕集部を有する換気機能付空気清浄装置において、
室内の空気を第１の室内空気吸込口から吸い込んで排気口から室外に排気する排気手段と、室外の空気を室外空気吸込口から吸い込むと共に室内の空気を第２の室内空気吸込口から吸い込み且つこれらを前記捕集部に送って清浄化された清浄空気を吹出口から室内へ吹き出す前記捕集部の下流側に設けられたファンである吸込吹出手段と、前記排気手段により室外に排気される空気と前記吸込吹出手段により室外から吸い込まれる空気との間で熱交換を行う熱交換手段とを具備し、前記第１の室内空気吸込口が装置本体の少なくとも下面側に設けられ、前記吹出口が装置本体の少なくとも前面側に設けられており、前記捕集部の上流側の清浄前空気チャンバに連通する前記第２の室内空気吸込口が前記装置本体の下面側に設けられた下面室内空気吸込口及び前面側に設けられた前面室内空気吸込口からなり、これら下面室内空気吸込口及び前面室内空気吸込口から吸い込まれて前記清浄前空気チャンバへ流入する室内空気と、前記室外空気吸込口から吸い込まれて前記熱交換手段を通過し側方から前記清浄前空気チャンバに流入する室外空気とが立体的に略直交する３方向から流入して合流することを特徴とする換気機能付空気清浄装置。 - 請求項１において、前記排気手段が、室内空気を排気する流路の前記熱交換手段の下流側に設けられたファンであることを特徴とする換気機能付空気清浄装置。
- 請求項１又は２において、前記下面側室内空気吸込口及び前記前面室内空気吸込口の合計の吸込風量に対して、前記室外空気吸込口の吸込風量を略１／１０にすることを特徴とする換気機能付空気清浄装置。
- 請求項１〜３の何れかにおいて、前記捕集部の上流側の前記清浄前空気チャンバ内の前記室外空気が流入する側方とは反対側に離れて粉塵センサが設けられ、この粉塵センサが所定時間毎に粉塵の量を検出して当該粉塵センサにより検出された粉塵の量に応じて前記吸込吹出手段による吸込吹出量が所定時間毎に調整されることを特徴とする換気機能付空気清浄装置。
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