JP4699846B2 - 空気清浄装置及びそれを用いた空気清浄化システム - Google Patents
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本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、空気清浄装置において、冷媒を用いずに空気の温度調整を可能にし、かつ、装置全体を小型化して設置場所が限定されないようにすることである。
本発明の目的は、上記課題点を解決し、コンパクトで、汎用性及び設置自由度が高い空気清浄装置を提供することにある。
図1〜図6は、本発明の実施例としての空気清浄装置の説明図である。図1は、空気清浄装置の構成例図、図2は、図1の空気清浄装置の熱交換部分を示す図、図3は、図1の空気清浄装置の正面側外観を示す図、図4は、図1の空気清浄装置における空気流れの説明図、図5は、図1の空気清浄装置の制御系の説明図、図6は、図1の空気清浄装置の温度調整における制御因子の変化の説明図である。
図2において、1324〜1326はそれぞれ、第2の案内室132が仕切り板132bによって仕切られて成る分割案内室、164〜166はそれぞれ、分割案内室1324〜1326に対応して断熱空間16内に設けられた熱電素子、17は、第2の案内室132の排気口、18は、排気口17の開口率を変化させるシャッター部材、B4〜B7は、第2の案内室132内の温度調整用空気の流動方向、Anは、第1の案内室131内の清浄化用空気の流動方向を示す。他は、図1の場合と同様である。熱電素子164は、第1の案内室131の第1のフィン131aと、第2の案内室132の分割案内室1324内の第2のフィン132aとに対し熱的に結合され、該第1のフィン131aと該分割案内室1324内の第2のフィン132aとの間の熱交換を行い、同様に、熱電素子165は、第1の案内室131の第1のフィン131aと、第2の案内室132の分割案内室1325内の第2のフィン132aとに対し熱的に結合され、該第1のフィン131aと該分割案内室1325内の第2のフィン132aとの間の熱交換を行い、熱電素子166は、第1の案内室131の第1のフィン131aと、第2の案内室132の分割案内室1326内の第2のフィン132aとに対し熱的に結合され、該第1のフィン131aと該分割案内室1326内の第2のフィン132aとの間の熱交換を行うようになっている。
図3において、19a、19bは、シャッター部材18を駆動するシャッター駆動部である。該シャッター駆動部19a、19bは、駆動用のモータを備えて構成される。他は、図1、図2の場合と同様である。清浄化用空気または清浄化空気の温度調整時には、制御部(図示なし)によりシャッター駆動部19a、19bが制御され、シャッター部材18の移動位置が制御されて排気口17の開口率が制御され、排気口17は適切な開口状態とされる。
図4(a)において、161〜166は熱電素子、20は、第1の案内室131とフィルタ部14との間に形成される清浄化用空気の流路、1321〜1326は、第2の案内室132の分割案内室、Aは、第1の案内室131から出た清浄化用空気の流動方向、Bは、第2の案内室132の分割案内室から出て排気口17から外部に排出される温度調整用空気の流動方向、Cは、フィルタ部14から出る清浄化空気の流動方向である。熱電素子161〜163は、図2で説明した熱電素子164〜166と同様の作用・効果を有する。また、分割案内室1321〜1323は、図2で説明した分割案内室1324〜1326と同様の作用・効果を有する。温度調整時、温度調整用空気は、清浄化用空気または清浄化空気の温度情報に基づき制御された流動量で第2の案内室132内を蛇行状に流れ、第2のフィン132aに対し吸熱または放熱を行った後、開口状態にある排気口17から外部に排気される。また、清浄化用空気は、略一定流動量のものが第1の案内室131からフィルタ部14に供給される。該清浄化用空気は、該第1の案内室131内を流動するとき、熱電素子161〜166による熱交換によって吸熱または放熱され、フィルタ部14からは所定の設定温度に温度調整された清浄化空気として流出され、外部の対象の清浄空間部に供給される。
図5において、30は、空気清浄装置1を制御する制御部、41は、第1の案内室131内または該第1の案内室131から流出してフィルタ部14に向かう清浄化用空気またはフィルタ部14から流出した清浄化空気の温度を検知し検知結果を電気信号として出力する第1の温度センサ、42は、温度調整用空気の温度を検知し検知結果を電気信号として出力する第2の温度センサ、43は、温度調整用空気や清浄化用空気の流動速度を検知し検知結果を電気信号として出力する風速センサである。制御部30は、例えばマイコンやパソコン等で構成され、第1の温度センサ41、第2の温度センサ42及び風速センサ43からの各出力信号と併せ、清浄化用空気または清浄化空気の所定の設定温度に対応する基準信号や、温度調整用空気や清浄化用空気の所定の設定流動速度に対応する基準信号が基準情報として入力される。該制御部30では、これら入力された出力信号を上記設定された基準情報と比較し、該比較結果に応じて、シャッター部材18を制御し排気口17の開口率を制御するための制御信号、モータ122を制御しターボ型ファン12の回転数を制御するための制御信号、及び熱電素子161〜166の通電電流を制御し熱交換量を制御するための制御信号をそれぞれ形成して出力する。清浄化用空気または清浄化空気の温度調整時、少なくとも、第1の温度センサ41の出力信号(=温度情報)のレベルを、予め設定された基準情報と比較し、該比較結果に応じて、第2の案内室132の排気口17の開口率及びモータ122の回転数を制御(=ターボ型ファン12の回転数を制御=羽根車121の回転数を制御)して、第2の案内室132内における温度調整用空気の流動量を制御するとともに、熱電素子161〜166の通電電流を制御して第1、第2の案内室間の熱交換量すなわち第1のフィン131aと第2のフィン132aとの間の熱交換量を制御することで、清浄化用空気の温度または清浄化空気の温度を所定の設定温度にする。温度調整用空気の温度の検知結果に基づき清浄化用空気または清浄化空気の温度制御(調整)を行うことも可能であり、この場合も制御の仕方は上記場合と同様である。また、風速センサ43の出力信号に基づき温度調整用空気や清浄化用空気の流動速度の制御を行う場合も基本的制御は上記の温度調整の場合と同様である。
図6において、T0は、清浄化用空気または清浄化空気の温度の目標とする設定値、tsは、清浄化用空気または清浄化空気の温度が設定値T0に達した時点である。(a)に示す清浄化用空気または清浄化空気の温度Tr(設定値T0よりも低い場合の温度)またはTd(設定値T0よりも高い場合の温度)は、熱電素子161〜166の通電電流Ihが制御部30(図5)により(b)のように制御され、排気口17の開口率qが同じく制御部30により(c)のように制御され、モータ122の回転数nが同じく制御部30により(d)のように制御されることで、時点tsで設定値T0に達するようにされる。すなわち、清浄化用空気または清浄化空気の温度TrまたはTdの、設定値T0との差が大きい時点では、第1、第2の案内室間の熱交換量すなわち第1のフィン131aと第2のフィン132aとの間の熱交換量を増大させる必要があるため、熱電素子161〜166の通電電流Ihも、排気口17の開口率qも、モータ122の回転数nも大きな値となるように制御され、該温度TrまたはTdが設定値T0に近づいた時点では、上記熱交換量を減少させる必要があるため、熱電素子161〜166の通電電流Ihも、排気口17の開口率qも、モータ122の回転数nも減少するように制御される。
図7において、100は空気清浄化システム、51は、空気清浄装置1のフィルタ部14から清浄化空気が供給される清浄空間部、52は、空気清浄装置1のターボ型ファン12の空気吸込み側の空気吸込み空間部、53は、清浄空間部51と空気吸込み空間部52との間を接続する帰還ダクト、54は、外部から空気を取入れる空気取入れ口、55は、空気清浄装置1の第2の案内室132の排気口17に接続される排気ダクト、A0は、空気吸込み空間部52内で空気清浄装置1に吸込まれる空気の流動方向、Dは、帰還ダクト53内の帰還空気の流動方向である。
上記構成において、空気清浄装置1と清浄空間部51との間で空気を循環させるとともに、該空気清浄装置1内では、図1〜図6を用いて説明したように、清浄化用空気または清浄化空気を温度調整し、清浄空間部51には温度調整した清浄化空気を供給する。
上記空気清浄化システム100によれば、冷媒を用いずに清浄空間部51内の清浄化空気の温度調整が可能となり、システム全体の小型化も可能となる。また、清浄化空気の温度調整の応答時間や精度の改善も可能となる。
11…ハウジング部材、
12…ターボ型ファン、
14…フィルタ部、
16…断熱空間、
17…排気口、
18…シャッター部材、
19a、19b…シャッター駆動部、
30…制御部、
41…第1の温度センサ、
42…第2の温度センサ、
43…風速センサ、
51…清浄空間部、
52…空気吸込み空間部、
53…帰還ダクト、
54…空気取入れ口、
55…排気ダクト、
100…空気清浄化システム、
121…羽根車、
122…モータ、
123…カバー、
131…第1の案内室、
131a…第1のフィン、
132…第2の案内室、
132a…第2のフィン、
132b…仕切り板、
161〜166…熱電素子、
1321〜1326…分割案内室。
Claims (6)
- ファンから吸込んだ空気をフィルタ部で清浄化し外部に供給する空気清浄装置であって、
上記フィルタ部側に流す清浄化用空気の流動を案内する第1の案内室と、排気口を有し上記清浄化用空気に対し間接的に吸熱または放熱を行うための温度調整用空気の流動を案内する第2の案内室とが互いに遮断された状態で積層状に形成され、上記ファン側から流入した加圧空気を案内する空気案内部と、
上記第1の案内室と上記第2の案内室との間に配され、電流通電により第1の案内室側の面と第2の案内室側の面との間に温度差を生ずる熱電素子と、
上記第1の案内室内に設けられた第1のフィンと、上記第2の案内室室内に設けられた第2のフィンとを備え、上記熱電素子との間で吸熱または放熱の熱交換を行うとともに、上記清浄化用空気及び上記温度調整用空気の流路を形成するフィン部と、
上記第1の案内室側から上記清浄化用空気が流入され該空気を清浄化するフィルタ部と、
を備え、
上記フィルタ部通過前の上記清浄化用空気または該フィルタ部通過後の清浄化空気の温度情報に基づき、上記第2の案内室の排気口の開口率及び上記ファンの回転数を制御して上記第2のフィンに接し流動する上記温度調整用空気の流動量を制御するとともに、上記熱電素子の通電電流を制御して上記第1、第2のフィン間の熱交換量を制御し、上記清浄化用空気または上記清浄化空気の温度を調整する構成としたことを特徴とする空気清浄装置。 - 上記フィン部は、上記第1、第2のフィンのそれぞれの平面が、上記ファンの回転軸方向に略平行とされている請求項1に記載の空気清浄装置。
- 上記空気案内部は、上記第2の案内室が、仕切り板によって複数に仕切られ、上記第2のフィンを含み上記排気口に至る蛇行状の空気流路を形成している請求項1に記載の空気清浄装置。
- 上記第1の案内室と上記第2の案内室との間には断熱空間が形成され、上記熱電素子は、該断熱空間内に配されている請求項1に記載の空気清浄装置。
- 装置内に制御部を内蔵し、該制御部が、上記温度情報を基準情報と比較し該比較結果に基づき、上記第2の案内室の排気口の開口率及び上記ファンの回転数を制御し、上記第1の案内室内の流動空気量を略一定に保持した状態で該第2の案内室内の流動空気量を制御するとともに、上記熱電素子の通電電流を制御する構成である請求項1に記載の空気清浄装置。
- 吸込んだ空気を清浄化し対象の清浄空間部に供給する空気清浄化システムであって、
請求項1から6のいずれかに記載の空気清浄装置と、
上記空気清浄装置のフィルタ部から清浄化空気が供給される清浄空間部と、
上記清浄空間部と、上記空気清浄装置のファンの空気吸込み側との間を接続するダクトと、
を備え、上記空気清浄装置から上記清浄空間部に温度調整した清浄化空気を供給するとともに、該空気清浄装置と該清浄空間部との間で空気を循環させる構成としたことを特徴とする空気清浄化システム。
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