空気清浄装置
【課題】加熱による脱臭触媒フィルタの脱臭能力再生効率が良好である空気清浄装置を提供する。
【解決手段】空気清浄装置において、通過する空気流に含まれる臭い成分を吸着して分解するための触媒が表面に添着された第１のフィルタと、前記第１のフィルタを前記空気流の上流側及び下流側から挟むようにして配置され、前記第１のフィルタの前記空気流に対する上流側及び下流側の両面に接触した接触状態と前記両面から離間した開放状態とに遷移可能に設けられ、前記接触状態で前記第１のフィルタを加熱する加熱手段と、空気清浄運転時には前記加熱手段を前記開放状態とし、前記第１のフィルタの加熱再生時には前記加熱手段を前記接触状態にして前記第１のフィルタを加熱させる制御手段と、を備える。
【解決手段】空気清浄装置において、通過する空気流に含まれる臭い成分を吸着して分解するための触媒が表面に添着された第１のフィルタと、前記第１のフィルタを前記空気流の上流側及び下流側から挟むようにして配置され、前記第１のフィルタの前記空気流に対する上流側及び下流側の両面に接触した接触状態と前記両面から離間した開放状態とに遷移可能に設けられ、前記接触状態で前記第１のフィルタを加熱する加熱手段と、空気清浄運転時には前記加熱手段を前記開放状態とし、前記第１のフィルタの加熱再生時には前記加熱手段を前記接触状態にして前記第１のフィルタを加熱させる制御手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空気清浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来における空気清浄装置は、空気中の塵埃、臭い成分、揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）やウイルス等をフィルタにより除去して空気を清浄化するものが多い。この際に用いられるフィルタとしては、大きく分けて臭い成分やＶＯＣを吸着・分解するための触媒が添着された脱臭フィルタや、塵埃、浮遊した菌やウイルスを吸着してろ過する集塵フィルタがある。
【０００３】
これらのフィルタにおける空気の清浄化作用に関しては、触媒等による化学的な作用もさることながら、物理的な吸着作用も大きな役割を果たしている。しかしながら、物理的吸着については、長期間の使用によりフィルタに吸着された物質が増加すると吸着性能が低下してしまう。また、フィルタに吸着された菌やウイルスが蓄積することによる衛生的な問題もある。
【０００４】
そこで、従来における空気清浄装置においては、触媒が添着された脱臭フィルタをヒーターで加熱することにより、フィルタの触媒を活性化させてフィルタに付着した臭い成分物質やＶＯＣの分解を促進し、フィルタの脱臭機能の再生・複活を図るものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、衛生的な問題に対してはフィルタに殺菌物質を散布してフィルタに蓄積される菌等を死滅させ、あるいは、その繁殖を抑制するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０８６９４２号公報
【特許文献２】特開２００１−１２９４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示された従来における空気清浄装置においては、ヒーターは脱臭フィルタに対して隙間を空けた状態で配置されている。このため、ヒーターとフィルタの間には空気層が存在し、脱臭フィルタの加熱は主にヒーターからの輻射熱で行われることとなり、フィルタ表面の温度上昇が遅く加熱効率が悪く、フィルタの脱臭機能の再生効率が良くないという課題がある。
【０００７】
また、このような脱臭触媒フィルタの吸着剤には、耐熱性のある多孔性無機酸化物が用いられており、熱伝導率が低く加熱性能が良くないという課題もある。熱伝導率が低いとヒーターからの熱がフィルタの内部まで伝わりにくいため、温度のむらが生じやすい。そして、低温部分では、フィルタに付着した臭い成分を触媒で分解する際に不完全酸化物が生成されてしまい、悪臭の原因となってしまう。
【０００８】
特許文献２に示された従来における空気清浄装置においては、散布された殺菌・抗菌材をフィルタ全体に均一に行き渡らせることは困難であり、殺菌・抗菌材が行き渡らなかった箇所では殺菌・抗菌性能が無いという課題がある。また、散布される度に殺菌・抗菌材が使用されるため、使用された分だけ殺菌・抗菌材を補充しなければ殺菌・抗菌を維持することができないという課題もある。
【０００９】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、加熱による脱臭触媒フィルタの脱臭能力再生効率が良好である空気清浄装置を得るものである。また、第２の目的は、集塵フィルタのほぼ全体における殺菌を、簡潔な構成で効率的に行うことができる空気清浄装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る空気清浄装置においては、通過する空気流に含まれる臭い成分を吸着して分解するための触媒が表面に添着された第１のフィルタと、前記第１のフィルタを前記空気流の上流側及び下流側から挟むようにして配置され、前記第１のフィルタの前記空気流に対する上流側及び下流側の両面に接触した接触状態と前記両面から離間した開放状態とに遷移可能に設けられ、前記接触状態で前記第１のフィルタを加熱する加熱手段と、空気清浄運転時には前記加熱手段を前記開放状態とし、前記第１のフィルタの加熱再生時には前記加熱手段を前記接触状態にして前記第１のフィルタを加熱させる制御手段と、を備えた構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る空気清浄装置においては、加熱による脱臭触媒フィルタの脱臭能力再生効率が良好であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る空気清浄装置の全体構成を模式的に示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る空気清浄装置のフィルタ部の斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るフィルタ部に設けられた加熱再生用ヒーターの位置を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る加熱再生用ヒーターの上流側加熱プレートの断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る加熱再生用ヒーターの下流側加熱プレートの断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る運転時及び再生時の加熱再生用ヒーターの状態を説明する断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る加熱再生用ヒーターとフィルタ表面との接触部分を拡大して示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る空気清浄装置の動作を示すフロー図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る加熱再生用ヒーターを用いた加熱による脱臭フィルタの温度変化を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る加熱再生用ヒーターを用いた加熱による集塵フィルタの温度変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明を添付の図面に従い説明する。各図を通じて同符号は同一部分又は相当部分を示しており、その重複説明は適宜に簡略化又は省略する。
【００１４】
実施の形態１．
図１から図１０は、この発明の実施の形態１に係るもので、図１は空気清浄装置の全体構成を模式的に示す断面図、図２は空気清浄装置のフィルタ部の斜視図、図３はフィルタ部に設けられた加熱再生用ヒーターの位置を説明する図、図４は加熱再生用ヒーターの上流側加熱プレートの断面図、図５は加熱再生用ヒーターの下流側加熱プレートの断面図、図６は運転時及び再生時の加熱再生用ヒーターの状態を説明する断面図、図７は加熱再生用ヒーターがフィルタに接触した状態を説明する図、図８は空気清浄装置の動作を示すフロー図、図９は加熱再生用ヒーターを用いた加熱による脱臭フィルタの温度変化を示す図、図１０は加熱再生用ヒーターを用いた加熱による集塵フィルタの温度変化を示す図である。
【００１５】
図１において、１は、空気清浄装置本体である。この空気清浄装置本体１の一面には、空気清浄装置本体１内に空気を取り込むための開口部である吸気口が設けられており、この吸気口にはプレフィルタ２が取り付けられている。また一方、空気清浄装置本体１の他面には吸気口のプレフィルタ２を通じて空気清浄装置本体１内へと取り込む空気流を作り出す吸引ファン３が取り付けられている。
【００１６】
空気清浄装置本体１の内部には、集塵フィルタ４及び脱臭フィルタ５が、プレフィルタ２を通過した空気流がこの順番で通過するように配置されて取り付けられている。プレフィルタ２は、これらの集塵フィルタ４や脱臭フィルタ５による空気の浄化に先立って、比較的大きい埃等を空気中から取り除くためのものである。集塵フィルタ４は、空気中からプレフィルタ２では取り除くことができなかった塵埃（微粒子）や、菌、ウイルス等を除去するものである。具体的には、この集塵フィルタ４にはプリーツ状のＨＥＰＡフィルタ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）が用いられている。
【００１７】
そして、脱臭フィルタ５は、プレフィルタ２及び集塵フィルタ４を通過した空気流中から臭い成分や揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を、吸着・分解して取り除くものである。具体的には、この脱臭フィルタ５には、鉄、銅及びアルミニウムのいずれの金属、あるいは、これらの金属の合金からなるハニカム状の基材の表面に、ＶＯＣを含む臭い成分を吸着分解する触媒を添着した、触媒添着金属フィルタが用いられている。この際、基材の厚みを薄くすることで、圧力損失の少ないハニカム状のフィルタとすることができる。
【００１８】
空気清浄装置本体１の内部の、脱臭フィルタ５の下流側で、かつ、吸引ファン３の上流側には、空気中に含まれている臭い成分の量を検出する臭いセンサー６が設置されている。そして、図示しない運転制御手段により、この臭いセンサー６による検出結果に基づいて吸引ファン３の運転状態（回転数等）が制御される。
【００１９】
このようにして、空気清浄装置本体１の内部には、プレフィルタ２から集塵フィルタ４、脱臭フィルタ５、臭いセンサー６を通り、吸引ファン３へと至る風路７が形成されている。
【００２０】
図１から図３に示すように、集塵フィルタ４及び脱臭フィルタ５は略同形の略円盤形状である。そして、これらの集塵フィルタ４及び脱臭フィルタ５は、風路７において、空気流の方向に対して前記略円盤形状の略円形の面が略垂直となるように、所定の間隔を空けて略平行に配置されている。さらに、これらの集塵フィルタ４及び脱臭フィルタ５は、前記略円盤形状の中心において、同一のフィルタ回転軸８によって、一体となって回転可能に軸支されている。
【００２１】
そして、脱臭フィルタ５に対して、その上流側及び下流側の両面を挟持するようにして、加熱再生用ヒーター９が設けられている。加熱再生用ヒーター９は、特に図３に示すように、正面視略扇形状であり脱臭フィルタ５のフィルタ回転軸８に対して下側となる所定の部分を覆うようにして配置されている。この際、加熱再生用ヒーター９は、脱臭フィルタ５の前記略円形のうちの下側のおよそ１／２（中心角１８０°、半円）から１／１６（中心角２２．５°）程度を覆う略扇形状とすることができ、ここでは、例えばおよそ１／８（中心角４５°）の略扇形状とする。
【００２２】
加熱再生用ヒーター９は、正温度係数（ＰＴＣ：Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）特性を持つ発熱体を利用した自己温度制御機能を有している。正温度係数特性とは温度が上昇すると電気抵抗が増加する性質のことであり、加熱再生用ヒーター９の温度が上昇すると電気抵抗が増加して電流が減少し発熱量が減少する方向に作用する。すなわち、加熱再生用ヒーター９の自己温度制御機能とは所定の温度に達すると当該温度をほぼ維持するように制御する機能である。ここでは、この加熱再生用ヒーター９の温度が維持される前記所定の温度を例えば１８０℃に設定する。
【００２３】
加熱再生用ヒーター９は、前述したようにフィルタ回転軸８より下側において脱臭フィルタ５をその上流側及び下流側から挟持するようにして配置されており、その断面は略コ字状を呈する。そして、さらに詳しくは、加熱再生用ヒーター９は、断面略Ｌ字状の上流側加熱プレート９ａ及び下流側加熱プレート９ｂの２つの加熱プレートから構成されている。
【００２４】
上流側加熱プレート９ａは脱臭フィルタ５の上流側に位置し、前述したように脱臭フィルタ５の上流側には集塵フィルタ４が配置されていることから、上流側加熱プレート９ａは、脱臭フィルタ５と集塵フィルタ４との間の空間部に配置されることとなる。これに対し、下流側加熱プレート９ｂは、脱臭フィルタ５の下流側、すなわち、脱臭フィルタ５の反集塵フィルタ４側に配置される。
【００２５】
上流側加熱プレート９ａは、図４に示すように、脱臭フィルタ５に対向する面に伝熱層９１が設けられている。この伝熱層９１は、弾性（又は可撓性）及び伝熱性を有するシリコンゴム等のシリコン樹脂により構成されている。一方、上流側加熱プレート９ａの集塵フィルタ４側の面には伝熱層９１は設けられておらず、当該面からはヒーターの熱が直接に輻射されるようになっている。
【００２６】
また、下流側加熱プレート９ｂは、図５に示すように、上流側加熱プレート９ａと同様、脱臭フィルタ５に対向する面に弾性及び伝熱性を有するシリコン樹脂からなる伝熱層９１が設けられている。そして、下流側加熱プレート９ｂの反脱臭フィルタ５側の面には、断熱層９２が設けられている。
【００２７】
このように、伝熱層９１は、上流側加熱プレート９ａ及び下流側加熱プレート９ｂの双方の脱臭フィルタ５に対向する面に形成されている。一方、断熱層９２については、下流側加熱プレート９ｂの可脱臭フィルタ５側の面のみに形成され、上流側加熱プレート９ａの反脱臭フィルタ５側すなわち集塵フィルタ４側の面には形成されない。
【００２８】
以上のようにして、上流側加熱プレート９ａと下流側加熱プレート９ｂとから構成された加熱再生用ヒーター９は、図６に示すように、空気清浄装置本体１の運転時において上流側加熱プレート９ａ及び下流側加熱プレート９ｂの伝熱層９１を脱臭フィルタ５の表面から離間させた開放状態（ａ）と、フィルタの加熱再生時に上流側加熱プレート９ａ及び下流側加熱プレート９ｂの伝熱層９１を脱臭フィルタ５の表面に接触させた接触状態（ｂ）との２つの状態をとり得るように構成されている。
【００２９】
図７は、加熱再生時の接触状態（図６の（ｂ））における加熱再生用ヒーター９の伝熱層９１と脱臭フィルタ５の表面との接触部分を拡大して示すものである。脱臭フィルタ５はハニカム状であって、その表面は平坦ではなく例えば図７に示すような凹凸を有している。伝熱層９１は柔軟性を有する伝熱性シリコン樹脂から構成されているため、加熱再生用ヒーター９を脱臭フィルタ５の表面に当接させた場合に、この伝熱層９１が脱臭フィルタ５の表面形状に合わせて変形し、伝熱層９１が脱臭フィルタ５の表面に隙間なく密着する。
【００３０】
この実施の形態にあっては、空気清浄装置は、図８に示す一連のフローに従って動作する。
まず、空気清浄装置本体１の電源がオンにされると（ステップＳ１）、空気清浄装置本体１は吸引ファン３を作動させて、空気清浄装置本体１の外部から内部へと空気を取り込んで空気清浄運転を行う。このとき、加熱再生用ヒーター９は図６の（ａ）に示す開放状態であり、加熱再生用ヒーター９は脱臭フィルタ５の表面から離間した状態にある。
【００３１】
この開放状態においては、脱臭フィルタ５の表面は風路７に対して開放された状態にあり、脱臭フィルタ５の有効表面積を広くして風路７を流れる空気が脱臭フィルタ５を通過する際の圧力損失が極力発生しないようになっている。この空気清浄運転中には、空気清浄装置本体１の例えば運転制御手段において、空気清浄運転が実施された運転時間を計測しており、運転時間を累積的にカウントしている。
【００３２】
そして、ステップＳ２において、このカウントした累積運転時間が、所定の加熱再生開始時間以上となったか否かを確認する。この確認において、累積運転時間が所定の加熱再生開始時間に達していない場合には、ステップＳ３へと進む。このステップＳ３においては、加熱再生は行われることなく通常の空気清浄運転が継続される。すなわち、加熱再生用ヒーター９は開放状態が維持され、脱臭フィルタ５の圧力損失（すなわち吸引ファン３への負荷）を極力抑えた状態下で風路７を流れる空気中に含まれる臭い成分・ＶＯＣが脱臭フィルタ５により除去される。ステップＳ３の後はステップＳ２に戻ってフローが継続される。
【００３３】
一方、ステップＳ２において、累積運転時間が所定の加熱再生開始時間以上となった場合にはステップＳ４へと進む。このステップＳ４においてはフィルタの加熱再生が行われる。具体的には、まず、吸引ファン３を停止して空気清浄運転を停止する。そして、加熱再生用ヒーター９を開放状態から図６の（ｂ）に示す接触状態へと移行させる。すると、図７に示すように加熱再生用ヒーター９の伝熱層９１が脱臭フィルタ５の表面に密着され、加熱再生用ヒーター９が脱臭フィルタ５に隙間なく接触した状態となる。
【００３４】
なお、この際、加熱再生用ヒーター９の上流側加熱プレート９ａ及び下流側加熱プレート９ｂのそれぞれの伝熱層９１が、脱臭フィルタ５の上流側及び下流側のそれぞれの面に対して接触し、脱臭フィルタ５の下側の一部が加熱再生用ヒーター９により挟持された状態となる。
【００３５】
そして、加熱再生用ヒーター９に通電され、加熱再生用ヒーター９が発熱する。この際、前述した自己温度制御機能により加熱再生用ヒーター９は予め設定された所定の温度（ここでは例えば１８０℃）の近傍で維持される。
【００３６】
この際の、脱臭フィルタ５の温度変化を示すものが図９である。この図９の縦軸は脱臭フィルタ５の温度（℃）であり、横軸は経過時間（分）である。この図９において黒丸で示された本実施形態（すなわち、脱臭フィルタ５を前述した所定の金属からなるハニカム状の基材により構成し、加熱再生用ヒーター９を脱臭フィルタ５に接触させた場合）においては、加熱開始から５分で脱臭フィルタ５の温度は１５０℃を超え、加熱開始から１０〜１５分が経過した段階で、脱臭フィルタ５の温度は加熱再生用ヒーター９の温度とほぼ等しい状態（約１８０℃）に達している。
【００３７】
一方、図９の白三角で示された従来における例（フィルタとヒーターとの間に空隙が形成されており、主にヒーターからの輻射熱でフィルタを加熱する場合）においては、本実施形態と比較してフィルタの昇温が鈍く、３０分が経過してもフィルタの温度は１００℃をやや上回るに過ぎない状態であることが分かる。
【００３８】
このようにして、ヒーターの輻射熱で暖めるのではなく、ヒーターを直接フィルタ基材に接触させることで、より短い時間でフィルタを加熱再生に必要かつ最適な温度にまで昇温させる。この際、脱臭フィルタ５の基材に比較的熱伝導率の高い金属（銅やアルミニウム等）を使用することも、昇温速度の向上に寄与している。
【００３９】
そして、加熱再生用ヒーター９により脱臭フィルタ５を加熱する際には、伝熱層９１の作用により加熱再生用ヒーター９と脱臭フィルタ５の表面とが間隙なく密着する（より厳密には、ハニカムセル自体により形成される空間部分は除く、ハニカムセルの壁部を構成する部分において密着する）ため、加熱再生用ヒーター９による脱臭フィルタ５の加熱効率を良好なものとすることができる。
【００４０】
さらに、脱臭フィルタ５の触媒による臭い成分やＶＯＣの分解過程においては、中間生成物として不完全酸化物が生成されてしまう場合があるが、加熱再生用ヒーター９の伝熱層９１により脱臭フィルタ５のハニカムセルは密封された状態となるため、発生した不完全酸化物の大部分は、完全に酸化されるまで脱臭フィルタ５のハニカムセル内に閉じ込めることができ、加熱再生中における臭いの発生を抑制することが可能である。
【００４１】
また、加熱再生用ヒーター９による加熱再生時には、加熱再生用ヒーター９の熱により脱臭フィルタ５近傍の風路７に上昇気流が生じる。そして、加熱再生過程の加熱途中に生成した不完全酸化物や熱で脱臭フィルタ５から脱離した臭い成分・ＶＯＣはこの上昇気流に乗ってフィルタの上に移動する。この際、加熱再生用ヒーター９により加熱再生される部分を脱臭フィルタ５の下側寄りの部分となるようにすることで、上昇する不完全酸化物や臭い成分・ＶＯＣを露出している脱臭フィルタ５の上側部分で再吸着することができ、これらの物質が外部に漏れることを防止することが可能である。
【００４２】
なお、加熱再生時に吸引ファン３を停止して空気清浄装置の運転を停止するのは、空気流によりフィルタの温度が低下してしまうのを防止するためである。
【００４３】
このような脱臭フィルタ５の加熱再生用ヒーター９により挟まれた部分の加熱再生は、所定の加熱再生時間の間（例えば３０分間）行われる。そして、その後、一旦加熱再生用ヒーター９を開放状態にして、フィルタ回転軸８により脱臭フィルタ５を所定の角度だけ回転させ、未だ加熱再生が行われていない脱臭フィルタ５の部分が加熱再生用ヒーター９に挟まれる位置にくるようにした上で、再び、加熱再生用ヒーター９を接触状態にしてこの未再生部分の加熱再生を行う。
【００４４】
この際のフィルタ回転軸８を中心とする脱臭フィルタ５の回転は、所定の方向に一回につき加熱再生用ヒーター９の略扇形状の中心角だけ回転させるようにすればよい。例えば、加熱再生用ヒーター９が全円の１／８（中心角４５°）の略扇形状であった場合には、一回につき４５°だけ回転させては加熱再生用ヒーター９による加熱を行う。
【００４５】
以上のようにしてフィルタ回転軸８を中心として定期的に脱臭フィルタ５を回転させながら順番に脱臭フィルタ５の未再生部分の加熱再生を行う。脱臭フィルタ５の全ての領域において再生が終了し未再生部分が無くなったら、ステップＳ４の加熱再生工程は完了となりステップＳ４へと進む。
【００４６】
なお、前記所定の加熱再生時間、加熱再生用ヒーター９の温度が維持される前記所定の温度及び加熱再生用ヒーター９の略扇形状の中心角（サイズ）は密接に関連しており、これらの要素は、フィルタの加熱再生に必要な時間や加熱再生を実施する頻度等を考慮して適宜決定される。この際、前述したように、ヒーターにより加熱再生される部分はフィルタの下側寄りであることが好ましく、従って、ヒーターの形状としては、フィルタの略円盤形状全体に対して１／１６から１／２程度の面積を持つ略扇形状とすることが好ましい。
【００４７】
また、ここでは、脱臭フィルタ５に添着された触媒の最適再生環境は例えば１８０℃で３０分間であるとし、従って、加熱再生用ヒーター９の温度が維持される前記所定の温度は１８０℃に、前記所定の加熱再生時間は３０分に設定される。
【００４８】
なお、以上のような加熱再生工程に係る加熱再生用ヒーター９の接触状態及び開放状態間の遷移や、加熱再生用ヒーター９による加熱、脱臭フィルタ５の回転等の動作は、空気清浄装置本体１が備える運転制御手段により制御される。
【００４９】
次に、以上の脱臭フィルタ５の加熱再生工程において同時に行われる集塵フィルタ４の殺菌処理について説明する。前述したように集塵フィルタ４は脱臭フィルタ５の上流側に所定の間隔を空けて並設され、加熱再生用ヒーター９は脱臭フィルタ５の上流側及び下流側の両面を挟むようにして、上流側加熱プレート９ａが集塵フィルタ４と脱臭フィルタ５との間に形成される間隙内に配置されている。
【００５０】
従って、脱臭フィルタ５の加熱再生工程において、加熱再生用ヒーター９の上流側加熱プレート９ａから発せられる熱を利用して、この上流側加熱プレート９ａに隣接する集塵フィルタ４をも加熱して集塵フィルタ４上の菌やウイルスを死滅させる殺菌処理を行うことができる。
【００５１】
この加熱再生用ヒーター９の加熱による集塵フィルタ４の温度変化の様子を図１０に示す。この図の例では、加熱再生用ヒーター９の温度は１８０℃に設定されている。この図１０の縦軸は集塵フィルタ４の加熱再生用ヒーター９側の表面温度（℃）であり、横軸は経過時間（分）である。この場合、脱臭フィルタ５の場合とは異なり加熱再生用ヒーター９と集塵フィルタ４とは直接に接触していないため、加熱再生用ヒーター９からの熱は主に輻射により集塵フィルタ４に与えられることとなる。
【００５２】
従って、接触している場合と比較して加熱効率は落ちるものの、しかし、それでも、加熱開始から１５〜３０分程度で集塵フィルタ４の加熱再生用ヒーター９側の表面温度は１００℃前後に達することが分かる。
【００５３】
なお、前述したように上流側加熱プレート９ａの集塵フィルタ４側には断熱層が設けられていない（これに対し、下流側加熱プレート９ｂの反脱臭フィルタ５側には、断熱層９２が設けられている）のは、上流側加熱プレート９ａにより集塵フィルタ４を加熱することができるようにするためである。
【００５４】
一般に多くの細菌やウイルスは７５℃で１分間以上の加熱処理をすることで死滅させることができるとされている。従って、図１０に示すように、１００℃前後の熱を少なくとも１５分間程度加えることにより、集塵フィルタ４上の多くの菌やウイルスを死滅させることが期待できる。
【００５５】
なお、集塵フィルタ４は、脱臭フィルタ５と略同形であり、かつ、フィルタ回転軸８により脱臭フィルタ５と同心で一体となって回転可能に設けられている。従って、加熱再生工程において脱臭フィルタ５が回転される度に集塵フィルタ４も同じように回転されて、加熱再生工程が完了した際には集塵フィルタ４の全領域についてもむらなく加熱殺菌することができる。そして、脱臭フィルタ５を加熱する加熱再生用ヒーター９からの輻射熱を有効に利用して、集塵フィルタ４のほぼ全体における殺菌を、簡潔な構成で効率的に行うことができる。
【００５６】
以上のように構成された空気清浄装置は、通過する空気流に含まれる臭い成分を吸着して分解するための触媒が表面に添着された脱臭フィルタと、この脱臭フィルタを空気流の上流側及び下流側から挟むようにして配置され、脱臭フィルタの空気流に対する上流側及び下流側の両面に接触した接触状態と前記両面から離間した開放状態とに遷移可能に設けられ、接触状態で脱臭フィルタ加熱する加熱再生用ヒーターと、空気清浄運転時には加熱再生用ヒーターを開放状態とし、加熱再生時には加熱再生用ヒーターを接触状態にして脱臭フィルタを加熱させる制御手段と、を備えたものである。
【００５７】
このため、脱臭フィルタに接触して加熱することができ、脱臭フィルタの脱臭能力再生効率が良好であるとともに、空気清浄運転時には、脱臭フィルタの表面から加熱再生用ヒーターが離れるため、圧力損失を低く抑えることが可能である。また、効率よく脱臭フィルタの脱臭能力を再生することできるため、脱臭フィルタの使用寿命の長期化にも寄与する。
【符号の説明】
【００５８】
１ 空気清浄装置本体
２ プレフィルタ
３ 吸引ファン
４ 集塵フィルタ
５ 脱臭フィルタ
６ 臭いセンサー
７ 風路
８ フィルタ回転軸
９ 加熱再生用ヒーター
９ａ 上流側加熱プレート
９ｂ 下流側加熱プレート
９１ 伝熱層
９２ 断熱層
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空気清浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来における空気清浄装置は、空気中の塵埃、臭い成分、揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）やウイルス等をフィルタにより除去して空気を清浄化するものが多い。この際に用いられるフィルタとしては、大きく分けて臭い成分やＶＯＣを吸着・分解するための触媒が添着された脱臭フィルタや、塵埃、浮遊した菌やウイルスを吸着してろ過する集塵フィルタがある。
【０００３】
これらのフィルタにおける空気の清浄化作用に関しては、触媒等による化学的な作用もさることながら、物理的な吸着作用も大きな役割を果たしている。しかしながら、物理的吸着については、長期間の使用によりフィルタに吸着された物質が増加すると吸着性能が低下してしまう。また、フィルタに吸着された菌やウイルスが蓄積することによる衛生的な問題もある。
【０００４】
そこで、従来における空気清浄装置においては、触媒が添着された脱臭フィルタをヒーターで加熱することにより、フィルタの触媒を活性化させてフィルタに付着した臭い成分物質やＶＯＣの分解を促進し、フィルタの脱臭機能の再生・複活を図るものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、衛生的な問題に対してはフィルタに殺菌物質を散布してフィルタに蓄積される菌等を死滅させ、あるいは、その繁殖を抑制するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０８６９４２号公報
【特許文献２】特開２００１−１２９４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示された従来における空気清浄装置においては、ヒーターは脱臭フィルタに対して隙間を空けた状態で配置されている。このため、ヒーターとフィルタの間には空気層が存在し、脱臭フィルタの加熱は主にヒーターからの輻射熱で行われることとなり、フィルタ表面の温度上昇が遅く加熱効率が悪く、フィルタの脱臭機能の再生効率が良くないという課題がある。
【０００７】
また、このような脱臭触媒フィルタの吸着剤には、耐熱性のある多孔性無機酸化物が用いられており、熱伝導率が低く加熱性能が良くないという課題もある。熱伝導率が低いとヒーターからの熱がフィルタの内部まで伝わりにくいため、温度のむらが生じやすい。そして、低温部分では、フィルタに付着した臭い成分を触媒で分解する際に不完全酸化物が生成されてしまい、悪臭の原因となってしまう。
【０００８】
特許文献２に示された従来における空気清浄装置においては、散布された殺菌・抗菌材をフィルタ全体に均一に行き渡らせることは困難であり、殺菌・抗菌材が行き渡らなかった箇所では殺菌・抗菌性能が無いという課題がある。また、散布される度に殺菌・抗菌材が使用されるため、使用された分だけ殺菌・抗菌材を補充しなければ殺菌・抗菌を維持することができないという課題もある。
【０００９】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、加熱による脱臭触媒フィルタの脱臭能力再生効率が良好である空気清浄装置を得るものである。また、第２の目的は、集塵フィルタのほぼ全体における殺菌を、簡潔な構成で効率的に行うことができる空気清浄装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る空気清浄装置においては、通過する空気流に含まれる臭い成分を吸着して分解するための触媒が表面に添着された第１のフィルタと、前記第１のフィルタを前記空気流の上流側及び下流側から挟むようにして配置され、前記第１のフィルタの前記空気流に対する上流側及び下流側の両面に接触した接触状態と前記両面から離間した開放状態とに遷移可能に設けられ、前記接触状態で前記第１のフィルタを加熱する加熱手段と、空気清浄運転時には前記加熱手段を前記開放状態とし、前記第１のフィルタの加熱再生時には前記加熱手段を前記接触状態にして前記第１のフィルタを加熱させる制御手段と、を備えた構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る空気清浄装置においては、加熱による脱臭触媒フィルタの脱臭能力再生効率が良好であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る空気清浄装置の全体構成を模式的に示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る空気清浄装置のフィルタ部の斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るフィルタ部に設けられた加熱再生用ヒーターの位置を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る加熱再生用ヒーターの上流側加熱プレートの断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る加熱再生用ヒーターの下流側加熱プレートの断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る運転時及び再生時の加熱再生用ヒーターの状態を説明する断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る加熱再生用ヒーターとフィルタ表面との接触部分を拡大して示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る空気清浄装置の動作を示すフロー図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る加熱再生用ヒーターを用いた加熱による脱臭フィルタの温度変化を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る加熱再生用ヒーターを用いた加熱による集塵フィルタの温度変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明を添付の図面に従い説明する。各図を通じて同符号は同一部分又は相当部分を示しており、その重複説明は適宜に簡略化又は省略する。
【００１４】
実施の形態１．
図１から図１０は、この発明の実施の形態１に係るもので、図１は空気清浄装置の全体構成を模式的に示す断面図、図２は空気清浄装置のフィルタ部の斜視図、図３はフィルタ部に設けられた加熱再生用ヒーターの位置を説明する図、図４は加熱再生用ヒーターの上流側加熱プレートの断面図、図５は加熱再生用ヒーターの下流側加熱プレートの断面図、図６は運転時及び再生時の加熱再生用ヒーターの状態を説明する断面図、図７は加熱再生用ヒーターがフィルタに接触した状態を説明する図、図８は空気清浄装置の動作を示すフロー図、図９は加熱再生用ヒーターを用いた加熱による脱臭フィルタの温度変化を示す図、図１０は加熱再生用ヒーターを用いた加熱による集塵フィルタの温度変化を示す図である。
【００１５】
図１において、１は、空気清浄装置本体である。この空気清浄装置本体１の一面には、空気清浄装置本体１内に空気を取り込むための開口部である吸気口が設けられており、この吸気口にはプレフィルタ２が取り付けられている。また一方、空気清浄装置本体１の他面には吸気口のプレフィルタ２を通じて空気清浄装置本体１内へと取り込む空気流を作り出す吸引ファン３が取り付けられている。
【００１６】
空気清浄装置本体１の内部には、集塵フィルタ４及び脱臭フィルタ５が、プレフィルタ２を通過した空気流がこの順番で通過するように配置されて取り付けられている。プレフィルタ２は、これらの集塵フィルタ４や脱臭フィルタ５による空気の浄化に先立って、比較的大きい埃等を空気中から取り除くためのものである。集塵フィルタ４は、空気中からプレフィルタ２では取り除くことができなかった塵埃（微粒子）や、菌、ウイルス等を除去するものである。具体的には、この集塵フィルタ４にはプリーツ状のＨＥＰＡフィルタ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）が用いられている。
【００１７】
そして、脱臭フィルタ５は、プレフィルタ２及び集塵フィルタ４を通過した空気流中から臭い成分や揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を、吸着・分解して取り除くものである。具体的には、この脱臭フィルタ５には、鉄、銅及びアルミニウムのいずれの金属、あるいは、これらの金属の合金からなるハニカム状の基材の表面に、ＶＯＣを含む臭い成分を吸着分解する触媒を添着した、触媒添着金属フィルタが用いられている。この際、基材の厚みを薄くすることで、圧力損失の少ないハニカム状のフィルタとすることができる。
【００１８】
空気清浄装置本体１の内部の、脱臭フィルタ５の下流側で、かつ、吸引ファン３の上流側には、空気中に含まれている臭い成分の量を検出する臭いセンサー６が設置されている。そして、図示しない運転制御手段により、この臭いセンサー６による検出結果に基づいて吸引ファン３の運転状態（回転数等）が制御される。
【００１９】
このようにして、空気清浄装置本体１の内部には、プレフィルタ２から集塵フィルタ４、脱臭フィルタ５、臭いセンサー６を通り、吸引ファン３へと至る風路７が形成されている。
【００２０】
図１から図３に示すように、集塵フィルタ４及び脱臭フィルタ５は略同形の略円盤形状である。そして、これらの集塵フィルタ４及び脱臭フィルタ５は、風路７において、空気流の方向に対して前記略円盤形状の略円形の面が略垂直となるように、所定の間隔を空けて略平行に配置されている。さらに、これらの集塵フィルタ４及び脱臭フィルタ５は、前記略円盤形状の中心において、同一のフィルタ回転軸８によって、一体となって回転可能に軸支されている。
【００２１】
そして、脱臭フィルタ５に対して、その上流側及び下流側の両面を挟持するようにして、加熱再生用ヒーター９が設けられている。加熱再生用ヒーター９は、特に図３に示すように、正面視略扇形状であり脱臭フィルタ５のフィルタ回転軸８に対して下側となる所定の部分を覆うようにして配置されている。この際、加熱再生用ヒーター９は、脱臭フィルタ５の前記略円形のうちの下側のおよそ１／２（中心角１８０°、半円）から１／１６（中心角２２．５°）程度を覆う略扇形状とすることができ、ここでは、例えばおよそ１／８（中心角４５°）の略扇形状とする。
【００２２】
加熱再生用ヒーター９は、正温度係数（ＰＴＣ：Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）特性を持つ発熱体を利用した自己温度制御機能を有している。正温度係数特性とは温度が上昇すると電気抵抗が増加する性質のことであり、加熱再生用ヒーター９の温度が上昇すると電気抵抗が増加して電流が減少し発熱量が減少する方向に作用する。すなわち、加熱再生用ヒーター９の自己温度制御機能とは所定の温度に達すると当該温度をほぼ維持するように制御する機能である。ここでは、この加熱再生用ヒーター９の温度が維持される前記所定の温度を例えば１８０℃に設定する。
【００２３】
加熱再生用ヒーター９は、前述したようにフィルタ回転軸８より下側において脱臭フィルタ５をその上流側及び下流側から挟持するようにして配置されており、その断面は略コ字状を呈する。そして、さらに詳しくは、加熱再生用ヒーター９は、断面略Ｌ字状の上流側加熱プレート９ａ及び下流側加熱プレート９ｂの２つの加熱プレートから構成されている。
【００２４】
上流側加熱プレート９ａは脱臭フィルタ５の上流側に位置し、前述したように脱臭フィルタ５の上流側には集塵フィルタ４が配置されていることから、上流側加熱プレート９ａは、脱臭フィルタ５と集塵フィルタ４との間の空間部に配置されることとなる。これに対し、下流側加熱プレート９ｂは、脱臭フィルタ５の下流側、すなわち、脱臭フィルタ５の反集塵フィルタ４側に配置される。
【００２５】
上流側加熱プレート９ａは、図４に示すように、脱臭フィルタ５に対向する面に伝熱層９１が設けられている。この伝熱層９１は、弾性（又は可撓性）及び伝熱性を有するシリコンゴム等のシリコン樹脂により構成されている。一方、上流側加熱プレート９ａの集塵フィルタ４側の面には伝熱層９１は設けられておらず、当該面からはヒーターの熱が直接に輻射されるようになっている。
【００２６】
また、下流側加熱プレート９ｂは、図５に示すように、上流側加熱プレート９ａと同様、脱臭フィルタ５に対向する面に弾性及び伝熱性を有するシリコン樹脂からなる伝熱層９１が設けられている。そして、下流側加熱プレート９ｂの反脱臭フィルタ５側の面には、断熱層９２が設けられている。
【００２７】
このように、伝熱層９１は、上流側加熱プレート９ａ及び下流側加熱プレート９ｂの双方の脱臭フィルタ５に対向する面に形成されている。一方、断熱層９２については、下流側加熱プレート９ｂの可脱臭フィルタ５側の面のみに形成され、上流側加熱プレート９ａの反脱臭フィルタ５側すなわち集塵フィルタ４側の面には形成されない。
【００２８】
以上のようにして、上流側加熱プレート９ａと下流側加熱プレート９ｂとから構成された加熱再生用ヒーター９は、図６に示すように、空気清浄装置本体１の運転時において上流側加熱プレート９ａ及び下流側加熱プレート９ｂの伝熱層９１を脱臭フィルタ５の表面から離間させた開放状態（ａ）と、フィルタの加熱再生時に上流側加熱プレート９ａ及び下流側加熱プレート９ｂの伝熱層９１を脱臭フィルタ５の表面に接触させた接触状態（ｂ）との２つの状態をとり得るように構成されている。
【００２９】
図７は、加熱再生時の接触状態（図６の（ｂ））における加熱再生用ヒーター９の伝熱層９１と脱臭フィルタ５の表面との接触部分を拡大して示すものである。脱臭フィルタ５はハニカム状であって、その表面は平坦ではなく例えば図７に示すような凹凸を有している。伝熱層９１は柔軟性を有する伝熱性シリコン樹脂から構成されているため、加熱再生用ヒーター９を脱臭フィルタ５の表面に当接させた場合に、この伝熱層９１が脱臭フィルタ５の表面形状に合わせて変形し、伝熱層９１が脱臭フィルタ５の表面に隙間なく密着する。
【００３０】
この実施の形態にあっては、空気清浄装置は、図８に示す一連のフローに従って動作する。
まず、空気清浄装置本体１の電源がオンにされると（ステップＳ１）、空気清浄装置本体１は吸引ファン３を作動させて、空気清浄装置本体１の外部から内部へと空気を取り込んで空気清浄運転を行う。このとき、加熱再生用ヒーター９は図６の（ａ）に示す開放状態であり、加熱再生用ヒーター９は脱臭フィルタ５の表面から離間した状態にある。
【００３１】
この開放状態においては、脱臭フィルタ５の表面は風路７に対して開放された状態にあり、脱臭フィルタ５の有効表面積を広くして風路７を流れる空気が脱臭フィルタ５を通過する際の圧力損失が極力発生しないようになっている。この空気清浄運転中には、空気清浄装置本体１の例えば運転制御手段において、空気清浄運転が実施された運転時間を計測しており、運転時間を累積的にカウントしている。
【００３２】
そして、ステップＳ２において、このカウントした累積運転時間が、所定の加熱再生開始時間以上となったか否かを確認する。この確認において、累積運転時間が所定の加熱再生開始時間に達していない場合には、ステップＳ３へと進む。このステップＳ３においては、加熱再生は行われることなく通常の空気清浄運転が継続される。すなわち、加熱再生用ヒーター９は開放状態が維持され、脱臭フィルタ５の圧力損失（すなわち吸引ファン３への負荷）を極力抑えた状態下で風路７を流れる空気中に含まれる臭い成分・ＶＯＣが脱臭フィルタ５により除去される。ステップＳ３の後はステップＳ２に戻ってフローが継続される。
【００３３】
一方、ステップＳ２において、累積運転時間が所定の加熱再生開始時間以上となった場合にはステップＳ４へと進む。このステップＳ４においてはフィルタの加熱再生が行われる。具体的には、まず、吸引ファン３を停止して空気清浄運転を停止する。そして、加熱再生用ヒーター９を開放状態から図６の（ｂ）に示す接触状態へと移行させる。すると、図７に示すように加熱再生用ヒーター９の伝熱層９１が脱臭フィルタ５の表面に密着され、加熱再生用ヒーター９が脱臭フィルタ５に隙間なく接触した状態となる。
【００３４】
なお、この際、加熱再生用ヒーター９の上流側加熱プレート９ａ及び下流側加熱プレート９ｂのそれぞれの伝熱層９１が、脱臭フィルタ５の上流側及び下流側のそれぞれの面に対して接触し、脱臭フィルタ５の下側の一部が加熱再生用ヒーター９により挟持された状態となる。
【００３５】
そして、加熱再生用ヒーター９に通電され、加熱再生用ヒーター９が発熱する。この際、前述した自己温度制御機能により加熱再生用ヒーター９は予め設定された所定の温度（ここでは例えば１８０℃）の近傍で維持される。
【００３６】
この際の、脱臭フィルタ５の温度変化を示すものが図９である。この図９の縦軸は脱臭フィルタ５の温度（℃）であり、横軸は経過時間（分）である。この図９において黒丸で示された本実施形態（すなわち、脱臭フィルタ５を前述した所定の金属からなるハニカム状の基材により構成し、加熱再生用ヒーター９を脱臭フィルタ５に接触させた場合）においては、加熱開始から５分で脱臭フィルタ５の温度は１５０℃を超え、加熱開始から１０〜１５分が経過した段階で、脱臭フィルタ５の温度は加熱再生用ヒーター９の温度とほぼ等しい状態（約１８０℃）に達している。
【００３７】
一方、図９の白三角で示された従来における例（フィルタとヒーターとの間に空隙が形成されており、主にヒーターからの輻射熱でフィルタを加熱する場合）においては、本実施形態と比較してフィルタの昇温が鈍く、３０分が経過してもフィルタの温度は１００℃をやや上回るに過ぎない状態であることが分かる。
【００３８】
このようにして、ヒーターの輻射熱で暖めるのではなく、ヒーターを直接フィルタ基材に接触させることで、より短い時間でフィルタを加熱再生に必要かつ最適な温度にまで昇温させる。この際、脱臭フィルタ５の基材に比較的熱伝導率の高い金属（銅やアルミニウム等）を使用することも、昇温速度の向上に寄与している。
【００３９】
そして、加熱再生用ヒーター９により脱臭フィルタ５を加熱する際には、伝熱層９１の作用により加熱再生用ヒーター９と脱臭フィルタ５の表面とが間隙なく密着する（より厳密には、ハニカムセル自体により形成される空間部分は除く、ハニカムセルの壁部を構成する部分において密着する）ため、加熱再生用ヒーター９による脱臭フィルタ５の加熱効率を良好なものとすることができる。
【００４０】
さらに、脱臭フィルタ５の触媒による臭い成分やＶＯＣの分解過程においては、中間生成物として不完全酸化物が生成されてしまう場合があるが、加熱再生用ヒーター９の伝熱層９１により脱臭フィルタ５のハニカムセルは密封された状態となるため、発生した不完全酸化物の大部分は、完全に酸化されるまで脱臭フィルタ５のハニカムセル内に閉じ込めることができ、加熱再生中における臭いの発生を抑制することが可能である。
【００４１】
また、加熱再生用ヒーター９による加熱再生時には、加熱再生用ヒーター９の熱により脱臭フィルタ５近傍の風路７に上昇気流が生じる。そして、加熱再生過程の加熱途中に生成した不完全酸化物や熱で脱臭フィルタ５から脱離した臭い成分・ＶＯＣはこの上昇気流に乗ってフィルタの上に移動する。この際、加熱再生用ヒーター９により加熱再生される部分を脱臭フィルタ５の下側寄りの部分となるようにすることで、上昇する不完全酸化物や臭い成分・ＶＯＣを露出している脱臭フィルタ５の上側部分で再吸着することができ、これらの物質が外部に漏れることを防止することが可能である。
【００４２】
なお、加熱再生時に吸引ファン３を停止して空気清浄装置の運転を停止するのは、空気流によりフィルタの温度が低下してしまうのを防止するためである。
【００４３】
このような脱臭フィルタ５の加熱再生用ヒーター９により挟まれた部分の加熱再生は、所定の加熱再生時間の間（例えば３０分間）行われる。そして、その後、一旦加熱再生用ヒーター９を開放状態にして、フィルタ回転軸８により脱臭フィルタ５を所定の角度だけ回転させ、未だ加熱再生が行われていない脱臭フィルタ５の部分が加熱再生用ヒーター９に挟まれる位置にくるようにした上で、再び、加熱再生用ヒーター９を接触状態にしてこの未再生部分の加熱再生を行う。
【００４４】
この際のフィルタ回転軸８を中心とする脱臭フィルタ５の回転は、所定の方向に一回につき加熱再生用ヒーター９の略扇形状の中心角だけ回転させるようにすればよい。例えば、加熱再生用ヒーター９が全円の１／８（中心角４５°）の略扇形状であった場合には、一回につき４５°だけ回転させては加熱再生用ヒーター９による加熱を行う。
【００４５】
以上のようにしてフィルタ回転軸８を中心として定期的に脱臭フィルタ５を回転させながら順番に脱臭フィルタ５の未再生部分の加熱再生を行う。脱臭フィルタ５の全ての領域において再生が終了し未再生部分が無くなったら、ステップＳ４の加熱再生工程は完了となりステップＳ４へと進む。
【００４６】
なお、前記所定の加熱再生時間、加熱再生用ヒーター９の温度が維持される前記所定の温度及び加熱再生用ヒーター９の略扇形状の中心角（サイズ）は密接に関連しており、これらの要素は、フィルタの加熱再生に必要な時間や加熱再生を実施する頻度等を考慮して適宜決定される。この際、前述したように、ヒーターにより加熱再生される部分はフィルタの下側寄りであることが好ましく、従って、ヒーターの形状としては、フィルタの略円盤形状全体に対して１／１６から１／２程度の面積を持つ略扇形状とすることが好ましい。
【００４７】
また、ここでは、脱臭フィルタ５に添着された触媒の最適再生環境は例えば１８０℃で３０分間であるとし、従って、加熱再生用ヒーター９の温度が維持される前記所定の温度は１８０℃に、前記所定の加熱再生時間は３０分に設定される。
【００４８】
なお、以上のような加熱再生工程に係る加熱再生用ヒーター９の接触状態及び開放状態間の遷移や、加熱再生用ヒーター９による加熱、脱臭フィルタ５の回転等の動作は、空気清浄装置本体１が備える運転制御手段により制御される。
【００４９】
次に、以上の脱臭フィルタ５の加熱再生工程において同時に行われる集塵フィルタ４の殺菌処理について説明する。前述したように集塵フィルタ４は脱臭フィルタ５の上流側に所定の間隔を空けて並設され、加熱再生用ヒーター９は脱臭フィルタ５の上流側及び下流側の両面を挟むようにして、上流側加熱プレート９ａが集塵フィルタ４と脱臭フィルタ５との間に形成される間隙内に配置されている。
【００５０】
従って、脱臭フィルタ５の加熱再生工程において、加熱再生用ヒーター９の上流側加熱プレート９ａから発せられる熱を利用して、この上流側加熱プレート９ａに隣接する集塵フィルタ４をも加熱して集塵フィルタ４上の菌やウイルスを死滅させる殺菌処理を行うことができる。
【００５１】
この加熱再生用ヒーター９の加熱による集塵フィルタ４の温度変化の様子を図１０に示す。この図の例では、加熱再生用ヒーター９の温度は１８０℃に設定されている。この図１０の縦軸は集塵フィルタ４の加熱再生用ヒーター９側の表面温度（℃）であり、横軸は経過時間（分）である。この場合、脱臭フィルタ５の場合とは異なり加熱再生用ヒーター９と集塵フィルタ４とは直接に接触していないため、加熱再生用ヒーター９からの熱は主に輻射により集塵フィルタ４に与えられることとなる。
【００５２】
従って、接触している場合と比較して加熱効率は落ちるものの、しかし、それでも、加熱開始から１５〜３０分程度で集塵フィルタ４の加熱再生用ヒーター９側の表面温度は１００℃前後に達することが分かる。
【００５３】
なお、前述したように上流側加熱プレート９ａの集塵フィルタ４側には断熱層が設けられていない（これに対し、下流側加熱プレート９ｂの反脱臭フィルタ５側には、断熱層９２が設けられている）のは、上流側加熱プレート９ａにより集塵フィルタ４を加熱することができるようにするためである。
【００５４】
一般に多くの細菌やウイルスは７５℃で１分間以上の加熱処理をすることで死滅させることができるとされている。従って、図１０に示すように、１００℃前後の熱を少なくとも１５分間程度加えることにより、集塵フィルタ４上の多くの菌やウイルスを死滅させることが期待できる。
【００５５】
なお、集塵フィルタ４は、脱臭フィルタ５と略同形であり、かつ、フィルタ回転軸８により脱臭フィルタ５と同心で一体となって回転可能に設けられている。従って、加熱再生工程において脱臭フィルタ５が回転される度に集塵フィルタ４も同じように回転されて、加熱再生工程が完了した際には集塵フィルタ４の全領域についてもむらなく加熱殺菌することができる。そして、脱臭フィルタ５を加熱する加熱再生用ヒーター９からの輻射熱を有効に利用して、集塵フィルタ４のほぼ全体における殺菌を、簡潔な構成で効率的に行うことができる。
【００５６】
以上のように構成された空気清浄装置は、通過する空気流に含まれる臭い成分を吸着して分解するための触媒が表面に添着された脱臭フィルタと、この脱臭フィルタを空気流の上流側及び下流側から挟むようにして配置され、脱臭フィルタの空気流に対する上流側及び下流側の両面に接触した接触状態と前記両面から離間した開放状態とに遷移可能に設けられ、接触状態で脱臭フィルタ加熱する加熱再生用ヒーターと、空気清浄運転時には加熱再生用ヒーターを開放状態とし、加熱再生時には加熱再生用ヒーターを接触状態にして脱臭フィルタを加熱させる制御手段と、を備えたものである。
【００５７】
このため、脱臭フィルタに接触して加熱することができ、脱臭フィルタの脱臭能力再生効率が良好であるとともに、空気清浄運転時には、脱臭フィルタの表面から加熱再生用ヒーターが離れるため、圧力損失を低く抑えることが可能である。また、効率よく脱臭フィルタの脱臭能力を再生することできるため、脱臭フィルタの使用寿命の長期化にも寄与する。
【符号の説明】
【００５８】
１ 空気清浄装置本体
２ プレフィルタ
３ 吸引ファン
４ 集塵フィルタ
５ 脱臭フィルタ
６ 臭いセンサー
７ 風路
８ フィルタ回転軸
９ 加熱再生用ヒーター
９ａ 上流側加熱プレート
９ｂ 下流側加熱プレート
９１ 伝熱層
９２ 断熱層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通過する空気流に含まれる臭い成分を吸着して分解するための触媒が表面に添着された第１のフィルタと、
前記第１のフィルタを前記空気流の上流側及び下流側から挟むようにして配置され、前記第１のフィルタの前記空気流に対する上流側及び下流側の両面に接触した接触状態と前記両面から離間した開放状態とに遷移可能に設けられ、前記接触状態で前記第１のフィルタを加熱する加熱手段と、
空気清浄運転時には前記加熱手段を前記開放状態とし、前記第１のフィルタの加熱再生時には前記加熱手段を前記接触状態にして前記第１のフィルタを加熱させる制御手段と、を備えたことを特徴とする空気清浄装置。
【請求項２】
前記空気流の流向と略平行に設けられ、前記第１のフィルタを回転可能に軸支するフィルタ回転軸を備え、
前記加熱手段は、前記接触状態において前記両面のそれぞれ一部に接触し、
前記制御手段は、前記加熱再生時に、前記加熱手段を前記接触状態にして所定の加熱再生時間の間、前記第１のフィルタを加熱させた後、前記加熱手段を前記開放状態とした上で前記フィルタ回転軸の回りに前記第１のフィルタを所定の角度だけ回転させることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄装置。
【請求項３】
前記第１のフィルタと所定の間隔を空けて設けられ、前記フィルタ回転軸により前記第１のフィルタと一体となって回転可能に軸支され、前記空気流に含まれる菌及びウイルスを捕捉する第２のフィルタを備え、
前記加熱手段は、前記接触状態において前記第２のフィルタを輻射により加熱可能に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の空気清浄装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、前記接触状態で前記第１のフィルタと接触する部分に設けられ、弾性及び伝熱性を有する伝熱層を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の空気清浄装置。
【請求項５】
前記第１のフィルタは、金属又は合金からなるハニカム状の基材の表面に、前記触媒を添着してなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の空気清浄装置。
【請求項１】
通過する空気流に含まれる臭い成分を吸着して分解するための触媒が表面に添着された第１のフィルタと、
前記第１のフィルタを前記空気流の上流側及び下流側から挟むようにして配置され、前記第１のフィルタの前記空気流に対する上流側及び下流側の両面に接触した接触状態と前記両面から離間した開放状態とに遷移可能に設けられ、前記接触状態で前記第１のフィルタを加熱する加熱手段と、
空気清浄運転時には前記加熱手段を前記開放状態とし、前記第１のフィルタの加熱再生時には前記加熱手段を前記接触状態にして前記第１のフィルタを加熱させる制御手段と、を備えたことを特徴とする空気清浄装置。
【請求項２】
前記空気流の流向と略平行に設けられ、前記第１のフィルタを回転可能に軸支するフィルタ回転軸を備え、
前記加熱手段は、前記接触状態において前記両面のそれぞれ一部に接触し、
前記制御手段は、前記加熱再生時に、前記加熱手段を前記接触状態にして所定の加熱再生時間の間、前記第１のフィルタを加熱させた後、前記加熱手段を前記開放状態とした上で前記フィルタ回転軸の回りに前記第１のフィルタを所定の角度だけ回転させることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄装置。
【請求項３】
前記第１のフィルタと所定の間隔を空けて設けられ、前記フィルタ回転軸により前記第１のフィルタと一体となって回転可能に軸支され、前記空気流に含まれる菌及びウイルスを捕捉する第２のフィルタを備え、
前記加熱手段は、前記接触状態において前記第２のフィルタを輻射により加熱可能に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の空気清浄装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、前記接触状態で前記第１のフィルタと接触する部分に設けられ、弾性及び伝熱性を有する伝熱層を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の空気清浄装置。
【請求項５】
前記第１のフィルタは、金属又は合金からなるハニカム状の基材の表面に、前記触媒を添着してなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の空気清浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４２９２４（Ｐ２０１３−４２９２４Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８２５９３（Ｐ２０１１−１８２５９３）
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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