(57)【要約】【課題】高い集塵性能を長時間に渡って維持するためにプリーツ（ジグザク折り）形状の静電フィルターを取り付け取り外し容易な構造で、その形状を保持できるようにする。【解決手段】少なくとも２種の合成繊維からなる再生可能で高集塵性能を備えた静電フィルターを所望の関係を満たす形でプリーツ形状にして使用する。その支持構造は集塵フィルターのジグザグ端面側を隙なく固着する接着手段と、前記プリーツフィルターの稜線に平行な方向にその頂点の位置を１ピッチ毎に支持する第１のフィルター支持材と、同じく第２のフィルター支持材とからなり、前記プリーツフィルターはその前後から、第１のフィルター支持材と第２のフィルター支持材とに狭持されてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集塵フィルターを折り曲げて構成するプリーツフィルターと、
集塵フィルターを納める開口を有する枠体と、
少なくとも集塵フィルターのジグザグ端面側を隙なく固着する接着手段と、
前記プリーツフィルターの稜線に平行な方向にその頂点の位置を１ピッチ毎に支持する第１のフィルター支持材と、
前記プリーツフィルターの稜線に平行な方向にその頂点の位置を１ピッチ毎に支持する第２のフィルター支持材とからなり、
前記枠体に固着されたプリーツフィルターはその前後から、第１のフィルター支持材と第２のフィルター支持材とに狭持されていることを特徴として構成される集塵フィルターユニット。
【請求項２】
前記第１のフィルター支持材と第２のフィルター支持材はそれぞれ１枚の材料より切り起こした複数の稜線支持腕を有することを特徴とする請求項１記載の集塵フィルターユニット。
【請求項３】
前記集塵フィルターは洗浄により再生可能な化学繊維の濾材からなっていることを特徴とする請求項１記載の集塵フィルターユニット。
【請求項４】
前記集塵フィルターは少なくとも２種類の合成繊維の混繊維材の不織布部分と、
前記不織布部分を支持するための補強ネットと、
からなることを特徴とする静電集塵フィルターであることを特徴とする請求項３記載の集塵フィルターユニット。
【請求項５】
プリーツ状濾材は屈曲支持された前記濾材の山谷方向の長さをＬ、折り曲げピッチをＰとすると、Ｌ／Ｐ＜２．５であることを特徴とする請求項１記載の集塵フィルターユニット。
【請求項６】
濾材は、
空気が侵入する吸気側に不織布部分、
埃が除かれた空気が排出される排気側に補強ネットが配されていることを特徴とする請求項４記載の集塵フィルターユニット。
【請求項７】
前記集塵フィルターの厚さは１．５ｍｍ以上あることを特徴とする請求項３記載の集塵フィルターユニット。
【請求項８】
請求項４に記載の集塵フィルターユニットを吸気部に備えたことを特徴とする投写型画像表示装置。
【請求項９】
請求項４に記載の集塵フィルターユニットを吸気部に備えたことを特徴とする空気清浄機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静電気を利用して微小粉塵をも捕捉する濾材を用いて構成された集塵フィルターに関するもので、特に洗浄により再生可能な濾材に最適な集塵フィルターユニットを簡便な構造で提供可能にし、また、それを用いた投写型表示装置、及び空気清浄機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来投写型画像表示装置は光源からの強力な光を液晶パネルやＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）などの画像表示装置に集光し、この光を画像信号に基づいて変調し、この画像表示装置上の画像を拡大投射して大画面を得るものである。
【０００３】
ここで強力な光にさらされる画像表示装置、光源、装置電源は発熱が大きく、適当な冷却がなされないと熱的に破壊されてしまう。従って、投写型画像表示装置の多くはファンにより外気を装置内に導入し装置内を冷却する構成を取っている。
【０００４】
但し、外気と一緒に粉塵を装置外部から導いてしまい、その粉塵が画像表示装置や光源周辺に付着することで明るさ低下や色むらを引き起こしている。このため吸気口に粉塵侵入を抑える防塵フィルターを配置する構成が一般的だが、この場合一般的に用いられている発泡ウレタンのフィルターは数百時間毎でのフィルター清掃で再利用が可能である。ただし目が粗く、花粉や１μｍ以下の微小粉塵は捕捉できない。
【０００５】
微小粉塵を捕捉するためには静電フィルターが採用されてきている。これは帯電した化学繊維からなり、静電気を利用して粉塵を捕捉する濾材であり、目は粗く通る空気の圧力損失を抑えながらも微小な粉塵までを捉える物である。但し、使用とともに埃付着で帯電効果による集塵効率は低下していく。この静電フィルターは水により洗浄することで埃を除去できるが繊維表面の電荷も失ってしまうので、集塵効率が極度に低下してしまうので使い捨てとなる課題があった。これに対し、再生可能な静電フィルターが提案されている。（特許文献１，特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１５４３１８号公報
【特許文献２】特開２００８−９３５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に静電フィルターを投写型画像装置などに用いる場合、吸気口に装着することになるが限られた面積でフィルター交換時間を伸ばすためにフィルター面積を拡大するためにプリーツ構造とする場合が多い。プリーツ構造はフィルターをジグザグに折って形成され、フィルター端部を取り付け枠に固定したものである。一方、前記再生可能な静電フィルターは異なる２種の化学繊維からなる不織布からなり、しかも繊維同士が摩擦することで再帯電するため繊維は固着することが出来ないため比較的厚い構成となる。特に集塵性能の高いフィルターはその傾向が大きくなる。この材料だけでは形状維持が出来ないことから片面に補強のためのネットを備えているが、従来通りプリーツ形状としても放置すると形状が崩れてしまう、特に洗浄作業を行うとそれが顕著となる課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の集塵フィルターユニットは、集塵フィルターを折り曲げて構成するプリーツフィルターと、集塵フィルターを納める開口を有する枠体と、少なくとも集塵フィルターのジグザグ端面側を隙なく固着する接着手段と、前記プリーツフィルターの稜線に平行な方向にその頂点の位置を１ピッチ毎に支持する第１のフィルター支持材と、前記プリーツフィルターの稜線に平行な方向にその頂点の位置を１ピッチ毎に支持する第２のフィルター支持材とからなり、前記枠体に固着されたプリーツフィルターはその前後から、第１のフィルター支持材と第２のフィルター支持材とに狭持されていることを特徴として構成される。
【０００９】
上記前記第１のフィルター支持材と第２のフィルター支持材はそれぞれ１枚の材料より切り起こした複数の前記稜線支持腕を有することを特徴として構成される。
【００１０】
上記集塵フィルターは洗浄により再生可能な化学繊維の濾材からなっていることを特徴として構成される。
【００１１】
上記集塵フィルターは少なくとも２種類の合成繊維の混繊維材の不織布部分と、前記不織布部分を支持するための補強ネットとからなることを特徴とする静電集塵フィルターである。
【００１２】
プリーツ状濾材は屈曲支持された前記濾材の山谷方向の長さをＬ、折り曲げピッチをＰとすると、Ｌ／Ｐ＜２．５であることを特徴として構成される。
【００１３】
上記集塵フィルターを構成する濾材は、空気が侵入する吸気側に不織布部分、埃が除かれた空気が排出される排気側に補強ネットが配されていることを特徴として構成される。
【００１４】
上記集塵フィルターの厚さは１．５ｍｍ以上あることを特徴として構成される。
【００１５】
また、集塵フィルターユニットを吸気部に備えたことを特徴として投写型画像装置を構成する。
【００１６】
また、集塵フィルターユニットを吸気部に備えたことを特徴として空気清浄機を構成する。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成によれば、特に微小な煙状の粉塵まで捕捉可能な静電フィルターについて、洗浄により再生を可能とすることで高い集塵性能と維持コストの大幅削減を両立することが可能になる。また、フィルターの厚さによらず最小限の投資でプリーツ形状とすることが出来る。結果として生産数量の少ない用途においても安価で形成できる。
【００１８】
枠体に固着されたプリーツフィルターはその前後から、第１のフィルター支持材と第２のフィルター支持材とに狭持されているので、洗浄時におけるプリーツフィルターの取り付け、取り外しが容易でありメンテナンス性能が優れている。
【００１９】
このフィルターユニットを投写型画像表示装置の集塵装置として用いることで、高い集塵性能で長時間に渡って埃付着による明るさ低下や色ムラの発生を抑えることが可能となり、埃で目詰まりが発生しても洗浄再生することで維持費用を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態１における空気清浄機構成図
【図２】実施の形態１におけるフィルター枠斜視図
【図３】実施の形態１におけるフィルター部拡大図
【図４】実施の形態１におけるフィルターユニットの寸法等を表として示す図
【図５】実施の形態１におけるフィルター枠別案による空気清浄機構成図
【図６】実施の形態１におけるフィルターユニット別案の斜視図
【図７】実施の形態２における投写型表示装置を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、実施の形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における空気清浄機１００の断面を示す図であり、図２はそのうちのフィルターユニット斜視図を、図３は実施の形態１における空気清浄機のフィルター部拡大図である。空気清浄機筐体１０１は吸気側開口部１０２、排気部１０３を備えており、その内部には外部電源により駆動される軸流ファンである排気ファン１１１と、その吸気側には静電フィルター１０５をプリーツ（山谷繰り返し折り）形態として維持するためフィルター枠１０６が設けられ、その内側にはホットメルト１０７が塗布されており静電フィルター１０５全周が隙無く固定されている（図２）。フィルター枠１０６はフィルター外支持枠１０９とフィルター内支持枠１１０に狭持されながら内枠１０８とともに、空気清浄機筐体１０１に固定されている。上記内枠１０８と空気清浄機筐体１０１の排気部１０３に排気ファン１１１が固定されている。
【００２２】
フィルターユニットにおいて静電フィルター１０５の全周が隙無くホットメルト１０７によって固定されていることで、排気ファン１１１が回転することで吸気された外気はすべて静電フィルター１０５面を透過することとなる。このようにすることで外気に含まれている粉塵はここで捕捉され、粉塵のない空気を提供することが出来る。
【００２３】
特に静電フィルター１０５は洗浄により再生可能な化学繊維の濾材からなっていることでランニングコストを大きく抑えることを可能としている。この静電フィルター１０５は少なくとも２種類の合成繊維の混繊維材の不織布部分と、前記不織布支持のための補強ネットとからなっている。洗浄することで静電気は除去されてしまうが、乾燥後の取り扱いによる振動や、通気の際の空気の流れでること上記２種類の合成繊維がこすれて静電気を再発生し、集塵効果を得ることを可能としている。このようにしてなっているフィルターは厚さ１．５ｍｍ以上程度あればタバコの煙など微小粉塵を捕捉できる性能を得ることが出来る。
【００２４】
図の様にジグザグな形状（プリーツ状）のフィルター濾材は屈曲支持された前記濾材の山谷方向の長さをＬ、折り曲げピッチをＰとすると、Ｌ／Ｐ＜２．５の関係にあることが望ましい。図３を用いて以下説明する。
【００２５】
ジグザグな山谷形状を示すＬ／Ｐの値が大きいと、通気部開口に対してフィルター面積を大きく取ることが出来るが、大きくなりすぎるとフィルターの山を形成する支持材とフィルターが接触することにより集塵に有効でない部分が生じてしまう。
前提条件を最も一般的なものとして以下のように仮定する。
・フィルターユニットの山谷方向の寸法（Ｌ）を２５ｍｍとする。
・フィルター厚さが１．５ｍｍ以上で有る。
・フィルターの山形状を維持するため挿入される支持材の厚さを１ｍｍとする。
・フィルターのたわみはフィルター厚さの半分（０．７５ｍｍ）のたわみが発生する。
【００２６】
フィルター支持構成は、プリーツ形状にすることによる吸気開口面積に対するフィルター面積有効域拡大率とコスト面からフィルター有効使用率から総合的に判断することが望ましい。
【００２７】
図３ではフィルターユニットの山谷方向の寸法（Ｌ）を２５ｍｍとしたときのフィルター１山の装備状態を示している。下部記載寸法は各Ｌ／Ｐに対応する半ピッチでの開き量を示し、上寸法は各Ｌ／Ｐに対応するフィルターのたわみによって支持材に接触し無効域となる可能性のある部分の長さを示す。これらの関係をまとめたものが図４である。
【００２８】
例えば、Ｌ／Ｐ＝２とするとＬ＝２５であるからＰ＝１２．５、図では半ピッチを示しているので１２．５／２＝６．２５≒６．３。フィルター有効部は長辺を２５、短辺を６．３とする斜めの辺の長さをＴとしたとき、プリーツ構造にしないときのフィルター面積に対するフィルター面積拡大率はＴ／Ｐで示される。ただし、上記支持材に接触し無効域となる可能性のある部分の長さの比は図にある値をＬで除して得られる。逆にフィルター有効率はその値を１から減じて得る。以上により上記Ｔ／Ｐ×フィルター有効率を表のフィルター有効拡大率を得ている。機能的にはこの値で判断できる。一方で実際の導入を考える場合フィルターのコスト面は上記フィルター有効率で示される。最終的にはフィルター有効拡大率×フィルター有効率で判断する。これによればＬ／Ｐ＜２．５が望ましいことがわかる。
【００２９】
本実施形態の変形例を示す図５においては、フィルター枠１０６はフィルター外支持枠１１２とフィルター内支持枠１１３に狭持されながら内枠１０８とともに、押さえ金具１１４によって空気清浄機筐体１０１に固定されている。第１のフィルター支持材であるフィルター外支持枠１１２と第２のフィルター支持材であるフィルター内支持枠１１３は、図６の斜視図に示すようにそれぞれ１枚の材料より切り起こした複数の前記稜線支持腕１１２ａ、１１３ａを有する構成となっている。この構成に於いてはフィルター外支持枠１１２とフィルター内支持枠１１３が同じ形状でなっていることから、性能は維持しつつ型投資を最小限に抑えることが出来る。
【００３０】
このように構成することでプリーツ形状を維持しにくい静電フィルターでも安価な価格、かつ最小限の投資で性能維持を可能にすることが出来る。よって生産数量の少ない場合も実現可能にすることが出来る。
【００３１】
上記のように枠体に固着されたプリーツフィルターはその前後から、第１のフィルター支持材と第２のフィルター支持材とに狭持されているので、洗浄時におけるプリーツフィルターの取り付け、取り外しが容易でありメンテナンス性能が優れている。
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における投写型画像表示装置の構造を示す図である。
【００３２】
光源１１５から出射された光は反射鏡１１６により前方に出射せしめられる。光学ユニット１１７への入射光はダイクロイックミラー１１８，１１９、全反射ミラー１２０，１２１，１２２を経て赤、緑、青の色光に分離された後、入射側偏光板１２３Ｒ、１２３Ｇ、１２３Ｂを通過した光は、液晶パネル１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂによって図示しない外部からの入力信号によって強度変調せしめられ、出射側偏光板１２５Ｒ、１２５Ｇ、１２５Ｂから出射される。これら出射側偏光板１２５Ｒ、１２５Ｇ、１２５Ｂから出射された光はダイクロイック反射膜１２６Ｒ、１２６Ｂを備えた合成プリズム１２７で一光路上に合成され投写レンズに１２８入射する。この投写レンズ１２８は前記液晶パネル１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂ上の画像を筐体１２９の開口に装着された防塵ガラス１３０を通して前方に配置されたスクリーン（図示せず）に拡大投写する。
【００３３】
この画像表示は黒表示のためには光源１１５からの光を入射側、出射側偏光板で吸収する必要があり、このため高温を発することになる。一方でこれら偏光板は主に有機材料からなっているので適当な温度にまで冷却しないと変質し、制御できない画像となり使用不能に陥る。装置内にはこのほかに発光時１０００度にもなる光源の管球や、周辺の機構部品、光源や画像表示のための電源１３１も自己発熱が大きく信頼性を確保するためには冷却手段が必要となる。
【００３４】
本実施の形態に於いては送風部である吸気ファン１３２によって筐体１２９の側面に設けられた吸気口１３３、プリーツ（ジグザグにおられた形態の）静電フィルター１０５を経て外気（比較的温度の低い空気）をセット内に導く。吸気ダクト１３４に納められた吸気ファン１３２で押し込まれた空気は前記ファン吹き出し口に密着して配置されている光学ユニットダクト１３５に導かれる。光学ユニットダクト１３５には、前記入射側偏光板、液晶パネル、出射側偏光板の下部に相当する位置に青用開口１３６Ｂ、緑用開口１３６Ｇ、赤用開口１３６Ｒを備えている。これら開口から吹き出された空気は前記入射側偏光板、液晶パネル、出射側偏光板の熱を奪った後、排気ファン１３７によって引き込まれる過程で、光源１１５やその周辺機構部品、電源１３１の熱をも奪う。尚、光源冷却ファン１４１によっても光源１１５が冷却される。
【００３５】
更に言えば図示しない光源駆動回路、映像信号回路も発熱を伴うことから同時に冷却出来るよう熱設計が成されている。排気ファン１３７に至った空気は筐体１２９に設けられた排気口１３９を経て吹き出される。
【００３６】
本実施の形態においては実施の形態１に示したと同様の静電フィルター１０５を備えた集塵ユニット（空気清浄機１００）が備えられて構成されている。具体構成は以下のようになる。
【００３７】
静電フィルター１０５をプリーツ（山谷繰り返し折り）形態として維持するためフィルター枠１０６内側にはホットメルト１０７が塗布されており静電フィルター１０５全周が隙無く固定されている（図１参照）。ただし、前記ホットメルト１０７はフィルター枠１０６と静電フィルター１０５間に隙が無い状態で静電フィルター１０５を支持出来れば良いことから、ホットメルトではなく、接着剤等でも使用可能である。
【００３８】
フィルター枠１０６はフィルター外支持枠１０９とフィルター内支持枠１１０に狭持されながら吸気ダクト１３４に固定されている。
【００３９】
先に述べたように、フィルターユニットにおいて静電フィルター１０５の全周が隙無くホットメルト１０７によって固定されていることで、吸気ファン１３２が回転することで吸気された外気はすべて静電フィルター１０５面を透過することとなる。このようにすることで外気に含まれている粉塵はここで捕捉され、粉塵のない空気をセット内に提供することが出来る。
【００４０】
この静電フィルター１０５は、異なる２種類の合成繊維の混繊維材の不織布部分と不織布支持のための補強ネットからなっており、粉塵を捕捉し、埃が堆積することで通気性が劣化した場合、洗浄することで一旦静電気力も除かれてしまうが、乾燥したのち上記異なる種類の合成繊維間に摩擦を生じさせることで静電気力を回復出来、集塵性能を再度得ることが出来る物である。再生についてはフィルターをもむなどの処置が望ましいが再度装備し通風させることでも吸気の際の空気の移動で繊維間の摩擦が発生し静電気力を回復する事が出来る。ただしそのため構成する繊維は固定されず有る程度動く余裕が必要であることから、形状維持のための補強ネット１４０を合わせた厚みは通常の静電フィルターに比べて厚い１．５ｍｍ以上必要となっている。また静電フィルター１０５は実施の形態１と同様に、プリーツ形状としたときのピッチは図３であった関係で言うプリーツ奥行き方向の長さをＬ、プリーツ山間のピッチをＰとするとＬ／Ｐ＜２．５として構成されている。ピッチが小さいとフィルター自体が狭いので特に折り曲げ頂点付近での通気性が損なわれてしまうことと、外観的にもこの値が小さいと少しのフィルターのたわみでも目立ちやすくなる。
【００４１】
また、補強ネット１４０は静電フィルター１０５の排気側になるように配置することで万一繊維の脱落があっても装置内部に吸い込まれてしまうことを防ぐことが出来る。
【００４２】
この実施の形態２においても図５での構成、フィルター外支持枠１１２、１１３、押さえ金具１１４を用いてフィルター枠１０６を固定して構成することもできる。ちなみにフィルター外支持枠１１２、１１３は同形状であり一枚の板から周期的に立ち曲げ部を設けてなり、立ち曲げ部が前記静電フィルター１０５の谷部を支持するよう取り付けられている。このように構成することで最小の投資で投写型画像表示装置を提供することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本開示は、空気清浄機、及びその空気清浄機を用いた投写型画像表示装置に使用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１００  空気清浄機
１０１  空気清浄機筐体
１０２  吸気側開口部
１０３  排気部
１０５  静電フィルター
１０６  フィルター枠
１０７  ホットメルト
１０８  内枠
１０９、１１２  フィルター外支持枠
１１０、１１３  フィルター内支持枠
１１１  排気ファン
１１４  押さえ金具
１１５  光源
１１６  反射鏡
１１７  光学ユニット
１１８、１１９  ダイクロイックミラー
１２０、１２１，１２２  全反射ミラー
１２３Ｒ、１２３Ｇ、１２３Ｂ  入射側偏光板
１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂ  液晶パネル
１２５Ｒ、１２５Ｇ、１２５Ｂ  出射側偏光板
１２６Ｒ、１２６Ｂ  ダイクロイック反射膜
１２７  合成プリズム
１２８  投写レンズ
１２９  筐体
１３０  防塵ガラス
１３１  電源
１３２  吸気ファン
１３３  吸気口
１３４  吸気ダクト
１３５  光学ユニットダクト
１３６Ｂ  青用開口
１３６Ｇ  緑用開口
１３６Ｒ  赤用開口
１３７  排気ファン
１３９  排気口
１４０  補強ネット
１４１  光源冷却ファ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014028329.tif 000007
【図６】
2014028329.tif 000008
【図７】
2014028329.tif 000009