JP7299035B2 - 空気清浄器 - Google Patents

Description

本発明は、外部から取り込んだ空気に液体を噴霧することで洗浄し、該洗浄した空気を室内空間に送出する空気清浄器に関する。

従来、執務室やオフィス、アミューズメント施設、商業施設、医療・介護施設、或いは工場等の工業施設における室内空間の空気を清浄にする空気清浄器が用いられている。その一例として、例えば、特許文献１に示されるように、汚れた空気を取り込む送風機（ファン）と、スプレー部（供給部）より噴霧された薬剤と水とからなる液体で空気を洗浄する捕捉装置と、洗浄後の空気を渦状に旋回させることで発生する遠心力によって液体を分離するサイクロンと、を備える空気清浄器が知られている。詳しくは、汚れた空気が洗浄される際に捕捉装置のケース内部では、ファンの下流側が直接接続された外ケースの下方側から当該ケースの上方側に向けて、強い圧力がかかった状態の空気と共に、噴霧された液体が巻き上げられ易くなっており、液体の微粒子と空気とが混在した状態となっている。そこで、ケースに連通するサイクロン内部へ液体の微粒子と共に洗浄された空気を送り込むことで、空気から液体を分離し、洗浄された空気を排気口より排出している。

特開２０１６－５２６５３号公報（第５，６頁、第１図）

しかしながら、特許文献１の空気清浄器にあっては、吹出した空気に伴って室内の空気を過度に加湿したり周囲に液体が飛散したりすることを防止できるものの、ファンによって付勢された空気がその下流に配置されたサイクロン内にて渦流を生じながら勢いよく通過することから、空気清浄器内の空気の運動エネルギによって十分に湿度を低減できず、その湿度状況で同じ室内の温度制御に影響を与えてしまうという問題がある。また、このような空気清浄器にあっては、外気を取り込み清浄した洗浄済み空気を室内に排出するため、この洗浄済み空気の温度と湿度は、外気の影響を大きく受けるものであり、例えば冷房季においては、この空気清浄器から排出される洗浄済み空気によって、冷房対象となる室内の空気温度や湿度が上昇することで、冷房効率が著しく劣るという問題が生じる。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、室内空気を洗浄する所期機能を有するとともに、清浄済み空気の絶対湿度を下げることで、外気温に影響されることなく洗浄済み空気の温度を下げる等、温度制御できるようにした空気清浄器を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の空気清浄器は、
空気を吸気口から排気口に向けて送出するファンと、前記吸気口及び、前記排気口に連通する開口を有するケースと、該ケース内に液体を供給する供給部と、を備える空気清浄器であって、
前記ファンは前記ケースよりも下流側に設けられ、前記ケース内には、該ケース内を通過する空気の通過断面に亘り前記液体を捕捉する液体捕捉部が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、ケースの下流側に設けたファンの引き圧により、ケース内に比較的均一な速度の空気流を生成したうえ、この空気が、ケース内の液体捕捉部に付着した液体を通過することで、空気中の異物を液体に捕捉させて分離できるうえに、当該空気が液体と十分に熱交換できるため、この空気を洗浄にするとともに、所望の温度に近づけるように制御することができる。また例えば冷房季であれば、空気温度を下げるとともに絶対湿度を下げることが可能となる。

前記液体捕捉部は、前記供給部により供給された液体を前記通過断面の略全面に浸出させるフィルタ部であることを特徴としている。
この特徴によれば、供給部から供給された液体をフィルタ部により略全面に浸出させて液膜を生成することで、この液膜に空気を通過させて確実に熱交換することができる。また例えば冷房季であれば、空気温度を下げるとともに空気中の水分を結露させて絶対湿度を下げることができる。

前記フィルタ部は、線状、網目状若しくは板状に形成された金属材からなることを特徴としている。
この特徴によれば、線状、網目状若しくは板状に形成されたフィルタ部による表面張力を利用して容易に液膜を生成するとともに、空気と熱交換した液体の受熱を金属材からなるフィルタ部を介し効率良く熱伝導することができる。

前記フィルタ部は、略水平方向に面状に延設されていることを特徴としている。
この特徴によれば、フィルタ部が重力方向に直交する略水平方向に延設されているため、フィルタ部の全面に亘り液体の捕捉効果を均一にすることができる。

前記フィルタ部は、空気の通過方向に複数段に設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、液膜を複数段に生成できるため、洗浄及び熱交換の効果を高めることができる。

前記ケースと前記ファンとの間を連通するダクトに、前記ケース内の前記通過断面よりも小さい面積の空気の通過断面を有する絞り部と、該絞り部を通過する空気中の水分を受ける水受け部と、が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、液膜を通過させた空気を、より小さい通過断面を有する絞り部に通過させることで、液体分を含む空気の流速を高め、空気中の液体を分離させることができる。

前記絞り部は、上方から下方に向けて空気の通過断面が漸次絞られていることを特徴としている。
この特徴によれば、空気よりも比重の大きい液体を自由落下により容易に空気から分離させることができる。

前記ケースと前記ファンとの間を連通するダクトに、空気の上昇流を生成する上昇通路が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、上昇する洗浄後の空気から比重の大きい液体を分離し易い。

実施例１における空気清浄器を示す斜視図である。 空気清浄器を構成する各構成要素を示す概略図である。 （ａ）は、フィルタ及び同水平位置におけるダクトを示す上面断面図であり、（ｂ）は、複数の噴霧口及び同水平位置におけるダクトを示す上面断面図である。 （ａ）は、本実施例のフィルタ及び噴霧口が配設されたケースを示す正面断面図であり、（ｂ）は、変形例のフィルタ及び噴霧口が配設されたケースを示す正面断面図である。 空気清浄器内の空気の流れを示した模式図である。

本発明に係る空気清浄器を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係る空気清浄器につき、図１から図５を参照して説明する。尚、以下、図１の紙面手前側を空気清浄器の正面側（前方側）として説明する。また、本実施例において、空気の通過断面とは、空気清浄器内の通路を移動する空気の移動方向に直交する面のことを意味する。また、本実施例では、外気温が高く冷房による室内空調を必要とする夏季等の冷房季であることを前提に説明する。

本発明の空気清浄器１０は、例えば、タバコの煙やダスト等の塵芥物質、或いはウィルス、ＰＭ２．５等の汚染物質等の異物（以下、単に「異物」という場合がある）を含む屋外６０（室外環境）の外気Ａ１、若しくは、外気Ａ１と屋内５０（屋内環境）を循環する循環空気Ｒ１との混合空気（以下、外気Ａ１及び混合空気を総称して「外気Ａ１等」と称する場合がある）を選択式に取込んで、薬剤を含む水からなる洗浄液３２ｄ（液体）にて洗浄した洗浄済空気Ａ２を屋内５０に送り出す、外気若しくは屋内空気循環洗浄式の空気清浄器１０である。本実施例では、外気Ａ１のみを取り込んで洗浄する態様について以下に説明する。更に本発明の空気清浄器１０は、冷房季においては高温の外気Ａ１等に洗浄液３２ｄ（液体）を噴霧することで冷却し、また乾燥した外気Ａ１等に対しては洗浄液３２ｄ（液体）を噴霧することで加湿する熱交換作用を有する空気清浄器である。尚、屋内５０とは、例えば執務室やオフィス、アミューズメント施設、商業施設、医療・介護施設、或いは工場等の工業施設の内部を意味する。

図１，図２に示されるように、空気清浄器１０は、屋外６０に連通する吸気口２１から取入れた外気Ａ１等中に含まれる煙やダスト、或いは汚染物質等を捕捉する洗浄装置３０と、該洗浄装置３０の下流側端部に連結されたダクト部４０（ダクト）と、該ダクト部４０の下流側端部に連結されたファンＦと、から主に構成される。洗浄済空気Ａ２はファンＦの吸引圧によって吸引され、ファンＦの吐出口である排気口２２を通じて屋内５０に送り出される。以下、空気清浄器１０を構成する洗浄装置３０、ダクト部４０及びファンＦについて説明する。

図２に示されるように、洗浄装置３０は、中空構造のケース２５を備える本体２０と、ケース２５内にて洗浄液３２ｄを噴霧する噴霧口３１ｅを複数備える洗浄液供給部３１（供給部）と、洗浄液３２ｄ中の薬剤を補給する補給部３２と、洗浄液３２ｄを浄化するための浄化部３３と、から構成されている。

先ず、本体２０について説明する。図１に示されるように、本体２０は、本体２０の骨組みを構成する上面視略正方形のフレームＥ１と、該フレームＥ１に取付けられたケース２５と、ケース２５内を洗浄室Ｚ１とダクト下部室Ｚ２（誘導室）とに区画する複数枚（本実施例では４枚）のフィルタ３７，３７，３７，３７と、から構成されており、ケース２５は、平板状の金属板からなり、底部にパネル材２３ｆを、天井部に蓋部材２３ｇを、それぞれ密封状に取付けることで形成されている。また、本体２０の高さ寸法とケース２５の高さ寸法は、ケース２５の通路面の幅及び奥行寸法よりも長尺である。なお、ケース２５内に設置されるフィルタ３７の枚数は、必ずしも本実施例に限られず、冷房季等の季節に応じて適宜枚数を設置すると好ましい。例えばフィルタ３７を１枚のみ設置して、洗浄液３２ｄとの接触回数を少なくすることで、外気Ａ１等に含まれる水分の捕捉作用を抑制できるため、洗浄済空気Ａ２の湿度を高く維持することができる。特に熱交換によって洗浄済空気Ａ２の温度が下がる場合、当該洗浄済空気Ａ２の相対湿度を洗浄前よりも上げることも可能である。

また、ケース２５の底部は、空気清浄器１０が設置される床Ｇから離間しており、該底部から下方のフレームＥ１は露出している。フレームＥ１の下端部は、アンカーにより床Ｇに固定されている。尚、フレームＥ１のケース２５の下側もパネルで覆われていてもよく、下端部にキャスタが取付けられていてもよい。

図１に示されるように、ケース２５の側部は、平板状のパネル部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ及び２３ｄによって上面視略正方形に構成されており、パネル部２３ａには、上端部に透明な窓部２３ｅが着脱可能に取付けられている。この窓部２３ｅを介してケース２５内部の外気Ａ１の洗浄状況を外部から観察できるようになっている。

図１に示されるように、パネル部２３ｄの下部には、フランジを有する下向き逆Ｌ字状の吸気系ダクト２１ａが該パネル部２３ｄの板厚方向に貫通してケース２５内部に固定されている。吸気系ダクト２１ａは、パネル部２３ｄの外方に延設された直線部が壁Ｗを貫通してケース２５の外側方に向けて突出して屋外６０に連通するとともに、この直線部から分岐した分岐部が屋内５０に連通して、且つケース２５の内側方に向けて延びて更に底部を構成するパネル材２３ｆ側に向けて延びている（図２参照）。この吸気系ダクト２１ａの屋外６０側の開口部が吸気口２１であり、吸気系ダクト２１ａの屋内５０側の開口部が吸気口２９である。また吸気系ダクト２１ａの内部には、図示しないバルブ等の流路切換え手段が設けられ、屋外６０側の吸気口２１若しくは屋内５０側の吸気口２９から選択式に空気を取り込めるように構成されている。

また、上述したように、ケース２５の底部は床Ｇから離間していることから、これに伴って吸気系ダクト２１ａの高さ位置もケース２５の底部が床Ｇに設置されている態様と比較して上方に配置されている。これにより、屋外６０にて地面から拭き上げられた粉塵等を吸気系ダクト２１ａ内に引込みにくくすることができる。

図２に示されるように、ケース２５の底部を構成する平板状のパネル材２３ｆには、このパネル材２３ｆよりも一段低く、且つ略中央部にケース２５内外に連通する排水升２７が取付けられており、排水升２７には、浄化部３３の浄化系パイプ３３ａが連結されている。尚、パネル材２３ｆは、本実施例では略水平に形成されているが、これに限らず例えば排水升２７に向けて下方に傾斜するテーパ状に形成されていてもよい。

図１，図３（ａ）に示されるように、ケース２５の天井部には、上方に向かうほどに各側部から上面視中央部側へと傾斜するテーパ状に形成された蓋部材２３ｇが固定されており、蓋部材２３ｇの上面視中央部に略正方形状の開口２６が形成され、更に該開口２６の周部にダクト部４０を接続するためのフランジ２５ｅが形成されている。

図４に示されるように、ケース２５内部側のフレームＥ１の上部には、前後方向に延びる側面視コ字状に形成された対向する一対のチャンネル部材２８，２８が上下方向に４組固定されており、各組のチャンネル部材２８，２８にフィルタ３７を挿入可能となっており、本実施例では最大で４枚のフィルタ３７，３７，３７，３７を挿入できる。これらフィルタ３７は、ケース２５の窓部２３ｅを取外すことでケース２５外からアクセス可能となっており、フィルタ３７の清掃や交換等のメンテナンスを行うことができる。

図３（ａ）に示されるように、フィルタ３７は金属製、本実施例ではステンレス製の複数の線材３７ｃで形成された複数のメッシュ部材３７ａが、ステンレス鋼材で形成された枠体３７ｂに平面状に隙間なく敷き詰められ、更にこれらのメッシュ部材３７ａの上下を、荒目格子が形成された網部材で挟持して保持することで構成されている。このメッシュ部材３７ａは、ステンレス製の多数の丸棒ないし平板等で形成された線材３７ｃを絡ませることにより、平面方向及び上下方向に膨出して立体的に構成されており、これらの多数の線材３７ｃによって上下、左右、または斜め方向に多数の細孔Ｈが形成されている（図５参照）。尚、フィルタ３７は、他の金属部材や樹脂材で形成されていてもよく、ステンレスに限定されるものではない。

また、図５に示されるように、ケース２５内部は、フィルタ３７を挿入することで、このフィルタ３７を境界として、下方すなわち上流側に位置する洗浄室Ｚ１と、上方すなわち下流側に位置するダクト下部室Ｚ２とに区画されている。図１，図３（ａ）に示されるように、ダクト下部室Ｚ２の上端部は、蓋部材２３ｇが配設されていることから、蓋部材２３ｇの開口２６に向かって先細り状に一定角度で傾斜するテーパ状の空間となっている。尚、洗浄室Ｚ１では、洗浄前の外気Ａ１と洗浄済空気Ａ２とが混在しており、最下段のフィルタ３７よりも上方すなわち下流側では、洗浄済空気Ａ２だけが移動する。

図２，図３（ｂ），図４（ａ）に示されるように、洗浄室Ｚ１には、ケース２５のパネル部２３ｄを板厚方向に貫通して該洗浄室Ｚ１の上端部（最下段のフィルタ３７よりも下方）に洗浄液供給部３１の供給系吐出パイプ３１ｄが配設されている。ケース２５内の供給系吐出パイプ３１ｄは、水平方向かつ前後方向へ複数（本実施例では５つ）のパイプがフォーク状に分岐されており、分岐された各パイプが互いに略平行かつ略等間隔に配設されている（図３（ｂ）参照）。これら各パイプには、噴霧口３１ｅが所定間隔置きに配設されており、洗浄室Ｚ１内にむらなく洗浄液３２ｄを噴霧可能となっている。これら噴霧口３１ｅ等の清掃や交換等のメンテナンスを行う際には、フィルタ３７と同様に、ケース２５の窓部２３ｅを取外して行うことができる。尚、洗浄液供給部３１の供給系吐出パイプ３１ｄは、パネル部２３ｄ以外の部分を貫通してケース２５内に配設されていてもよく、限定されるものではない。

次いで、浄化部３３について説明する。図２に示されるように、浄化部３３は、浄化系パイプ３３ａを通じて空気洗浄後の洗浄液３２ｄが流入・貯水される貯水槽３３ｂ、該貯水槽３３ｂに浄化系パイプ３３ｃを介して連結され当該貯水槽３３ｂから洗浄液３２ｄを圧送する浄化系ポンプＰ３、該浄化系ポンプＰ３に浄化系パイプ３３ｄを介して連結され当該浄化系ポンプＰ３から圧送された洗浄液３２ｄから異物を除塵する洗浄液浄化用フィルタ部３３ｅ、とから主に構成され、洗浄液浄化用フィルタ部３３ｅは、浄化系パイプ３３ｆを介して水タンク３１ｂに注水可能となっている。このように、貯水槽３３ｂから洗浄液浄化用フィルタ部３３ｅを経て洗浄液３２ｄを水タンク３１ｂに注水することにより、長時間に亘り洗浄液３２ｄを高い清浄度で保つことができる。また、浄化系パイプ３３ｃには洗浄液３２ｄを排水するための浄化系バルブ３３ｇが連結されている。

次いで、洗浄液供給部３１について説明する。図２に示されるように、洗浄液供給部３１は、複数の噴霧口３１ｅ，３１ｅ，…を備える供給系吐出パイプ３１ｄ、該供給系吐出パイプ３１ｄに連結され洗浄液３２ｄを噴霧口３１ｅ，３１ｅ，…へ圧送する供給系ポンプＰ１を主に備え、供給系ポンプＰ１は、吸込パイプ３１ａを介して水タンク３１ｂと連結されている。これにより、水タンク３１ｂから供給系ポンプＰ１によって吸い上げられた洗浄液３２ｄが噴霧口３１ｅに圧送されることで霧状に噴霧される。

尚、洗浄液供給部３１は、必ずしも本実施例のように最下段のフィルタ３７よりも下方、すなわち上流側に設けられるものに限られず、例えば変形例として図４（ｂ）に示されるように、最上段のフィルタ３７よりも上方、すなわち下流側に設けられてもよい。このようにすることで、フィルタ３７よりも上方に配置した洗浄液供給部３１から吐出された洗浄液３２ｄが、下方のフィルタ３７に確実に付着し、フィルタ３７のメッシュ部材３７ａを構成する線材３７ｃの細孔Ｈに液膜Ｄを生成し易い。

ここで、洗浄室Ｚ１に噴霧された洗浄液３２ｄは、霧状の無数の微粒子となることによって表面積が増している。これらにより、外気Ａ１に対してむらなく洗浄液３２ｄが噴霧されることとなるため、洗浄室Ｚ１内に送り込まれた外気Ａ１内に含まれる異物を、洗浄液３２ｄの微粒子によって捕捉する効率が良い。また薬剤は、異物に含まれる病原菌や微生物等を殺菌する効能を有してもよい。

次いで、補給部３２について説明する。補給部３２は、薬剤を貯蔵する薬剤貯蔵部３２ａ、該薬剤貯蔵部３２ａに補給系パイプ３２ｂを介して連結され薬剤を溶かした液体（洗浄液３２ｄより濃度が高い）を貯水槽３３ｂに供給するための制御機能を有する補給系ポンプＰ２を主に備えている。このように、制御機能を有する補給系ポンプＰ２により補給部３２から薬剤が補給されることで、洗浄液３２ｄ中の薬剤の濃度を適切に保つことができる。尚、薬剤は、塩素、次亜塩素酸等であり、香りを付加する香料等を付加してもよい。

ここで、洗浄液３２ｄの交換について説明する。所定時間（例えば屋内５０での営業時間）使用することで外気Ａ１中の異物を捕捉して汚れた洗浄液３２ｄは、浄化部３３の貯水槽３３ｂに回収された後、浄化部３３の浄化系バルブ３３ｇを介してすべて排水される。次いで、空になった貯水槽３３ｂ内に、図示しない注水管を通じて真水が注水されるとともに、補給部３２より洗浄液３２ｄより濃度が高い薬液を貯水槽３３ｂに供給することで、真水と薬液とが混合され所定濃度の洗浄液３２ｄを生成することができる。このようにして、新たな洗浄液３２ｄに交換することができる。新たな洗浄液３２ｄは、浄化系ポンプＰ３により水タンク３１ｂに供給され、更に供給系ポンプＰ１により噴霧口３１ｅから噴霧される。尚、貯水槽３３ｂに貯水される洗浄液３２ｄは、所定時間の連続運転を安定して行うために必要な量以上であることが好ましい。さらに尚、補給部３２より補給される濃度が高い液体の量を調節可能とすることで、適宜洗浄液３２ｄに含まれる薬剤の濃度を調節してもよい。

次に、ダクト部４０について説明する。図１に示されるように、ダクト部４０は、ケース２５の開口２６外周部のフランジに連結された第１ダクト４１、該第１ダクト４１の下流側のフランジに連結された第２ダクト４２、及び該第２ダクト４２の下流側のフランジに連結された第３ダクト４３から構成されている。更に、第３ダクト４３の下流側のフランジは、ファンＦの上流側のフランジに連結されている。すなわち空気清浄器１０は、吸気口２１、ケース２５の内部、開口２６、ダクト部４０の内部及び排気口２２に亘って空気が移動する通路が連通されている。尚、第１ダクト４１、第２ダクト４２及び第３ダクト４３は、本実施例において通路面の形状（断面形状）が略正方形状である所謂角ダクトであるが、丸ダクトやフレキシブルダクトであってもよい。

第１ダクト４１は、ケース２５の開口２６から第２ダクト４２の上流側のフランジに向けて、上方から側方に略９０度湾曲し、更に略垂直下方に向けて略９０度湾曲した形状を成している。

第２ダクト４２は、第１ダクト４１の下流側のフランジから略垂直下方に向けて延設された絞り部４２ａ、更にこの絞り部４２ａの垂直下方に向けて延設され第３ダクト４３の上流側のフランジに向けて側方に開口した水受け部４２ｂが構成されている。絞り部４２ａは、上方から下方に向けて漸次、空気の通路が絞られるように傾斜した四方の内面４２ｃを有し、水受け部４２ｂに連なる。また、絞り部４２ａの外側には、第１ダクト４１及び水受け部４２ｂに略面一の外面を有するカバーケース４２ｄが外嵌されている。更に、これら絞り部４２ａ及びカバーケース４２ｄは、本実施例では鋼材で構成されているが、アクリル材等の透明性を有する材料から構成されてもよく、このようにすることで、絞り部４２ａ内の空気通路を空気清浄器１０の外部から目視で確認できるようになる。

また、第３ダクト４３は、第２ダクト４２の下流側のフランジから側方から上方に略９０度湾曲して上方に延設され、更にファンＦの上流側のフランジに向けて側方に開口した形状を成している。すなわち第３ダクト４３には、空気の上昇流を生成する上昇通路が設けられている。また、図１，２に示されるように、第２ダクト４２の水受け部４２ｂの下端部（底部）には、第２ダクト４２内に付着した洗浄液３２ｄや結露等を排出するための排液バルブ４２ｆが取付けられている。

また、図３に示されるように、ダクト部４０の高さ寸法（第１ダクト４１及び第２ダクト４２の高さ寸法）は、ダクト部４０の通路面の幅及び奥行寸法、本体２０の高さ寸法及びケース２５の高さ寸法よりも長寸となっている。

また、図３に示されるように、ダクト部４０の通路面の幅及び奥行寸法は、ケース２５の通路面の幅及び奥行寸法よりも短寸であることから、ダクト部４０の直線状に延びる部分における通路面積Ｓ２は、ケース２５の洗浄室Ｚ１の最大の通路面積Ｓ１（吸気系ダクト２１ａと最下段のフィルタ３７との間の通路面積）よりも小さい。尚、フィルタ３７の面積とダクト下部室Ｚ２の最大の通路面積は、通路面積Ｓ１と略同一である。

次に、ファンＦについて説明する。ファンＦは、空気清浄器１０の空気通路の最下流に配設されるものであり、その羽根の回転により上流側に負圧を生じさせて空気を取込むとともに、該取込んだ空気を高圧の正圧で下流側に送出するファンであり、例えばターボファン、シロッコファン、軸流ファン等が使用される。尚、ファンＦは、その回転速度が可変に制御されてもよい。

また、ファンＦは水受け部４２ｂよりも高い架台４９に載置されており、床Ｇから上方に離間していることから、これに伴って排気口２２の高さ位置も床Ｇよりも上方に配置されている。これにより、ファンＦから洗浄済空気Ａ２の排気に伴って屋内の床Ｇ上の塵埃等を巻き上げ難くすることができる。

次に、空気清浄器１０内の空気流について、上流側の吸気口２１から下流側のファンＦに向かって順に説明する。

先ず、空気清浄器１０の下流側に配設されたファンＦを回転駆動することで、このファンＦよりも上流側の空気清浄器１０内に負圧による空気流が発生し、この空気流によって外気Ａ１が、吸気口２１及び吸気系ダクト２１ａを通じてケース２５内に流入する。

このように、ケース２５の下流側に設けたファンＦの引き圧により、吸気口２１から排気口２２にかけて空気を送出することができる。また、ファンＦはケース２５の下流側に配設されていることから、比較的小さい圧力でも吸気口２１より外気Ａ１をケース２５内に取り込むことができるため、確実な空気流を生成できる。

吸気系ダクト２１ａ内部では、その下流側の洗浄室Ｚ１よりも外気Ａ１の移動速度や風圧が大きいことから、洗浄液３２ｄの微粒子が吸気系ダクト２１ａ内を逆流しにくくなっている。

洗浄室Ｚ１における通路面積Ｓ１の部分（吸気系ダクト２１ａと最下段のフィルタ３７との間）では、ダクト部４０の通路面積Ｓ２よりも大きいことから、第２ダクト４２内の洗浄済空気Ａ２の移動速度よりも低下している。また、ダクト下部室Ｚ２やフィルタ３７よりも上流側であることから、空気流も安定している。

ダクト下部室Ｚ２の上流側には、４枚のフィルタ３７，３７，３７，３７が配設されており、フィルタ３７によって洗浄済空気Ａ２の通路面積が定められることで、フィルタ３７の面方向に空気流が均一に分散される。ダクト下部室Ｚ２の上部すなわち下流側に向かって移動速度が上昇するが、フィルタ３７を通過する時点で熱交換されるとともに、洗浄液３２ｄの微粒子を捕捉しているため洗浄効果は保たれている。

次に、図４（ａ）、図５に示されるように、空気清浄器１０による空気の洗浄について、噴霧口３１ｅ，３１ｅ，…より噴霧された洗浄液３２ｄの移動に基づいて説明する。噴霧口３１ｅ，３１ｅ，…が配設された洗浄室Ｚ１の通路面積Ｓ１の部分は、後述する他の部分に比較して大きな面積を有していることから、外気Ａ１及び洗浄済空気Ａ２の移動速度が低下しており、洗浄室Ｚ１内に噴霧された洗浄液３２ｄの微粒子を洗浄済空気Ａ２と共にフィルタ３７の下流側（前方側）へと移動させる圧力が発生していないことに加えて、フィルタ３７を通過する空気流が安定していることから、洗浄液３２ｄの微粒子がその自重によってケース２５内の底部へと落下するため、多くの洗浄液３２ｄの微粒子を洗浄室Ｚ１内で回収することができる。より詳しくは、洗浄室Ｚ１内に圧力をかけて噴霧された洗浄液３２ｄは、噴霧口３１ｅ，３１ｅ，…付近では洗浄液３２ｄの沈降させる力が働き、重力沈降速度差による慣性衝突や、遮り効果、粒子の拡散などが支配的であり微粉塵粒子の取り込みが起こる。また、沈降させる力と抵抗する力（空気の移動速度）が均衡を保つ領域においては、拡散泳動や熱泳動による微粉塵などの取り込みが起こり、その後、微粉塵を取り込んだ洗浄液３２ｄは洗浄室Ｚ１内で回収することができる。特に、洗浄済空気Ａ２の移動方向が鉛直上方向であり、これとは逆に、洗浄液３２ｄの微粒子の落下方向が重力方向すなわち鉛直下方向であるため、鉛直上方向に移動する洗浄済空気Ａ２から洗浄液３２ｄの微粒子を分離し易い。

また、洗浄室Ｚ１の通路面積Ｓ１の部分において洗浄液３２ｄの微粒子が巻き上げられる場合、フィルタ３７によって捕捉されたり、他の洗浄液３２ｄの微粒子と合流することで粒の自重が大きくなることで落下するため、洗浄室Ｚ１内で洗浄液３２ｄの微粒子を回収することができる。これらのことから、洗浄室Ｚ１内で洗浄液３２ｄを回収できるとともに、ダクト下部室Ｚ２において多くの洗浄液３２ｄが回収された後の空気をダクト部４０へ誘導することができる。

すなわち、洗浄室Ｚ１内の通路面積を大きくすることで、洗浄室Ｚ１内を移動する外気Ａ１等や洗浄済空気Ａ２の移動速度は引き圧によりむらなく均一に外気Ａ１等の洗浄ができる上に、空気の動圧を低く抑えることでフィルタ３７に付着している洗浄液３２ｄと接触して熱交換を発生し、また洗浄済空気Ａ２から洗浄液３２ｄを除去する効率が高い。

ここで、フィルタ３７は、例えばホコリや羽毛のような比重の軽い異物が巻き上げられたとしても、このフィルタ３７によって捕捉されるため、洗浄済空気Ａ２と共にフィルタ３７の下流側へ移動することを防ぐことができる。更にフィルタ３７には、巻き上げられた洗浄液３２ｄが付着していることから、該洗浄液３２ｄが該異物に染み込むことで重量が増すため、フィルタ３７から離れて落下する。

また、フィルタ３７は、メッシュ部材３７ａ及び枠体３７ｂがステンレス鋼材で形成されていることが好ましく、外気Ａ１を洗浄後の洗浄液３２ｄが付着しても水垢や汚れが沈着しにくく、洗浄液供給部３１の複数の噴霧口３１ｅから噴霧される洗浄液３２ｄにより容易に洗い流すことができる。これにより、フィルタ３７は、汚損され難く、メンテナンス頻度を低減することができる。

更に洗浄室Ｚ１の下方側では、上述したように通路面積Ｓ１の部分の空気の移動速度よりも速い上に、吸気系ダクト２１ａを突出させていることで、乱流や渦流の発生を促進しており、落下してきた洗浄液３２ｄの微粒子同士を互いに結合し易くしている。これにより、洗浄液３２ｄの粒が大きくなり、自重が増すことから、洗浄液３２ｄをケース２５の底部へと落下させることができる。加えて、このように粒の大きな洗浄液３２ｄが多いことから、吸気系ダクト２１ａから吹き込んできた比重の軽い異物に粒の大きい洗浄液３２ｄが付着し易いため、空気中の洗浄液３２ｄとともに、この異物を除去し易い。

次に、図５に示されるように、上記したように洗浄液３２ｄによって洗浄された洗浄済空気Ａ２が、落下し切れずにこの洗浄済空気Ａ２に伴い洗浄室Ｚ１内を上昇する一部の洗浄液３２ｄとともに、フィルタ３７を通過する。この通過の際に、洗浄液３２ｄの液滴がその表面張力によりフィルタ３７に順次付着して、更にフィルタ３７のメッシュ部材３７ａを構成する線材３７ｃの細孔Ｈを埋めるように液膜Ｄが生成される。

このように洗浄液３２ｄの液滴が付着若しくは液膜Ｄが生成されたフィルタ３７を、洗浄済空気Ａ２が通過する際に、この洗浄済空気Ａ２がフィルタ３７に付着している洗浄液３２ｄと熱交換して、温度及び湿度を下げることができる。外気Ａ１を洗浄した後の洗浄済空気Ａ２の空気温度は、言うまでもなく外気温に影響されるものであり、本実施例のように冷房季の場合、３０℃を超えることも多いが、この洗浄済空気Ａ２が、常温で２０℃前後の洗浄液３２ｄと熱交換することで、数℃～１０℃程度冷却される効果を得ることができる。

なお、暖房季の場合、洗浄液３２ｄの温度を一定程度加温することで、外気温に伴い低い温度の洗浄済空気Ａ２が、このように加温された洗浄液３２ｄと熱交換して、数℃～１０℃程度加熱される効果を得ることができる。

上記したように洗浄済空気Ａ２と熱交換された洗浄液３２ｄは、貯水槽３３ｂに貯水される。尚、貯水槽３３ｂは、本実施例に係る空気清浄器１０が設置された屋内５０に配設されるものに限られず、この屋内５０とは別の温度系の所定箇所に配設されてもよい。このようにすることで、洗浄済空気Ａ２と熱交換され液温が上昇した洗浄液３２ｄを、屋内５０とは別の温度系に移送できるため、屋内５０の空気温度が洗浄液３２ｄの液温の影響を受けることを回避できる。

次に、フィルタ３７を超えたダクト下部室Ｚ２では、上流側に向かうほどに通路面積が拡大し、これに伴い通路面における空気の移動速度が低下する。加えて、ケース２５の開口２６よりも上流側の蓋部材２３ｇが一定角度で傾斜するテーパ形状であり、吸込みの風圧が略均等にダクト下部室Ｚ２内の空気に作用することから、ダクト下部室Ｚ２からダクト部４０内に移動する空気の移動速度を略均等に変化させることができるため、ダクト下部室Ｚ２からダクト部４０内に移動する空気の乱れを抑制することができる。これにより、ダクト下部室Ｚ２内の空気流が安定している。

次に、ダクト下部室Ｚ２を通過し、第１ダクト４１を経た洗浄済空気Ａ２は、略均一の移動速度を保ったまま、第２ダクト４２の絞り部４２ａに向け下方に進行する。絞り部４２ａ内では、空気通路の通過断面が漸次絞られていることから、絞り部４２ａ内を下方に進行する洗浄済空気Ａ２の移動速度が徐々に高まり、これに伴い、洗浄済空気Ａ２中に含まれる水分及び洗浄液３２ｄ（以下、液分と称する）の移動速度も高まる。

続いて、絞り部４２ａの下端を通過した洗浄済空気Ａ２は、この絞り部４２ａよりも大きな空気通路の通過断面を有する水受け部４２ｂ内に進行するとともに移動速度を減じる。この際、洗浄済空気Ａ２中の液分は、洗浄済空気Ａ２に比べ比重が大きく、且つ下方に重力加速度が作用するため、当該液分の大部分が洗浄済空気Ａ２から分離して下方に落下し、水受け部４２ｂの内底面に付着する。

このように、絞り部４２ａは、上方から下方に向けて空気の通過断面が漸次絞られていることで、空気よりも比重の大きい液分を自由落下により容易に空気から分離させることができる。

次に、第２ダクト４２を通過した洗浄済空気Ａ２は、第３ダクト４３内を上方に向け絞り部４２ａ内よりも遅い移動速度で進行する。この際、洗浄済空気Ａ２中に残留する液分は、上記したように比重が大きく、且つ下方に重力加速度が作用するため、当該洗浄済空気Ａ２に伴って上方に移動できず、洗浄済空気Ａ２から分離して下方に落下し、第３ダクト４３に連通する水受け部４２ｂの内底面に付着する。このように水受け部４２ｂの内底面に付着した液分は、間欠的に排液バルブ４２ｆを開放することによって、空気清浄器１０の外部に排出することができる。

このように、ケース２５とファンＦとの間を連通するダクト部４０の第３ダクト４３に、空気の上昇流を生成する上昇通路が設けられていることで、上昇する洗浄後の空気から比重の大きい液体を分離し易い。

上述したように、空気清浄器１０によって洗浄された洗浄済空気Ａ２は、フィルタ３７にて洗浄液３２ｄと熱交換して空気温度を一定程度下げるとともに、絞り部４２ｂ及び第３ダクト４３にて液分を分離することで、湿度を高めることなく、ファンＦの排気口２２より屋内５０に送風される。

以上説明したように、本発明の空気清浄器１０によれば、ケース２５の下流側に設けたファンＦの引き圧により、ケース２５内に比較的均一な速度の空気流を生成したうえ、この空気が、ケース２５内の液体捕捉部としてのフィルタ３７に付着した液体を残して通過することで、空気中の異物を液体に捕捉させて分離できるうえに、当該空気が捕捉された液体と十分に熱交換できるため、この空気を洗浄にするとともに、所望の温度に近づけるように制御することができる。また本実施例のように冷房季であれば、空気温度を下げるとともに絶対湿度を下げることが可能となる。

また、洗浄液供給部３１（供給部）により供給された洗浄液３２ｄをフィルタ３７により略全面に浸出させて液膜Ｄを生成することで、この液膜Ｄに空気を通過させて確実に熱交換することができる。また本実施例のように冷房季であれば、空気温度を下げるとともに空気中の水分を結露させて絶対湿度を下げることができる。

また、線材３７ｃで形成されたフィルタ３７による毛細管現象を利用して容易に液膜Ｄを生成するとともに、フィルタ３７に付着した洗浄液３２ｄが、空気と接触し効率よく熱交換することで、空気の熱エネルギを蓄えるが、洗浄液３２ｄの比熱量が大きく影響して温度の上昇に時間を要する。また、特に図示しないが、給水管等により真水を適宜注水することで、所望の温度に下げる調整を行うことができる。尚、フィルタ３７は、網目状若しくは板状に形成されたメッシュ材からなるものであってもよい。

更に、フィルタ３７が重力方向に直交する略水平方向に延設されているため、フィルタ３７の全面に亘り洗浄液３２ｄの捕捉効果を均一にすることができる。

また、フィルタ３７は、空気の通過方向に複数段に設けられていることで、液膜Ｄを複数段に生成できるため、洗浄及び熱交換の効果を高めることができる。

また、ケース２５とファンＦとの間を連通するダクト部４０に、ケース２５内の通過断面よりも小さい面積の空気の通過断面を有する絞り部４２ａと、この絞り部４２ａを通過する空気中の水分を受ける水受け部４２ｂと、が設けられていることで、液膜Ｄを通過させた洗浄済空気Ａ２を、より小さい通過断面を有する絞り部４２ａに通過させ、液体分を含む洗浄済空気Ａ２の流速を高め、この空気中の液体を分離させることができる。なお本実施例では、ダクト部４０が空気の通過断面を漸次小さくした絞り部４２ａを有しているが、これに限らず例えば、絞り部４２ａを有さないダクト部であってもよく、すなわち空気の通過断面を一定にした直管状のダクト部であってもよい。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例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変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、空気清浄器１０は、吸気口２１が屋外６０に、排気口２２が屋内５０にそれぞれ配設されている態様として説明したが、これに限らず、吸気口２１または排気口２２が壁で仕切られた一方の部屋と他方の部屋とにそれぞれ配設されていてもよく、同じ室内に配置されていてもよく、その配設箇所が限定されるものではない。

また、吸気口２１，２９および排気口２２は、一つずつ設けられた態様として説明したが、これに限らず、複数に分岐されていてもよい。この態様の吸気口であれば、一つの吸気口あたりの引き圧が下がることから、比重の大きい粉塵や紙屑等を引込みにくくすることができるとともに、一つの吸気口が閉鎖される等して外気Ａ１を取込みにくい状態となっても、他の吸気口より外気Ａ１を取り込むことができる。また、この態様の排気口であれば、一つの排気口あたりの送風圧が下がることから、屋内５０の利用者に洗浄済空気Ａ２の送風による不快感を与え難くすることができる。

ケース２５は、金属板によって上面視正方形状の箱体である態様として説明したが、これに限らず、略円柱状等に形成されていてもよく、木材、プラスチックで形成されていてもよい。また、騒音を低減するための消音材や吸音材が配設されていてもよい。

尚、本実施例のように、薬剤を含む洗浄液３２ｄは、ウイルス・細菌の発生を抑制することができるため好ましい。

１０ 空気清浄器
２０ 本体
２１ 吸気口
２２ 排気口
２５ ケース
２６ 開口
３０ 洗浄装置
３１ 洗浄液供給部（供給部）
３１ｅ 噴霧口
３２ｄ 洗浄液（液体）
３３ 浄化部
３３ｂ 貯水槽
３７ フィルタ（液体捕捉部）
３７ａ メッシュ部材
３７ｃ 線材
４０ ダクト部
４１ 第１ダクト
４２ 第２ダクト
４２ａ 絞り部
４２ｂ 水受け部
４３ 第３ダクト（上昇通路）

Claims (3)

1. 空気を吸気口から排気口に向けて送出するファンと、前記吸気口及び、前記排気口に連通する開口を有するケースと、該ケース内に液体を供給する供給部と、を備える空気清浄器であって、
   前記ファンは前記ケースよりも下流側に設けられ、前記ケース内には、該ケース内を下方から上方に向け通過する空気の通過断面に亘り設けられ、前記供給部により供給された液体を捕捉する線状、網目状若しくは板状に形成された金属材からなり、上下、左右、または斜め方向に多数の細孔を有する液体捕捉部であるフィルタ部が、上下方向に離間して複数段に設けられており、
   前記ケースと該ケースよりも下流側の前記ファンとの間を上方から下方に向け連通するダクトに、前記ケース内の前記通過断面よりも小さい面積の空気の通過断面を有する絞り部と、該絞り部を通過する空気中の水分を受ける水受け部と、該水受け部にて受けた水分を外部に排出可能な排液バルブと、が設けられていることを特徴とする空気清浄器。
2. 前記絞り部は、上方から下方に向けて空気の通過断面が漸次絞られていることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄器。
3. 前記ダクトに、空気の上昇流を生成する上昇通路が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の空気清浄器。

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