(57)【要約】【課題】  空気浄化機能を高めた実用価値に優れた空気浄化装置の提供。【解決手段】  球状芯材の全面に炭材を接着固定した不特定多数の炭ボール１１を、縦長筒状のハウジング１５に充填した空気浄化用カートリッジ１０と、このカートリッジ１０の下端部に連接した中空の支持台３０と、支持台３０に収納された熱源４０のヒーター４０ａを備え、ヒーター４０ａの通電で生じる上昇気流を殺菌灯４１からカートリッジ１０へと積極的に流通させて浄化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状芯材の全面に炭材を接着固定した複数の炭ボールを、縦長筒状のハウジングに充填した空気浄化用カートリッジと、
前記カートリッジの下方に配置され、周辺の空気を加熱して生じる上昇気流を前記ハウジング内に流通させる熱源と、
を具備したことを特徴とする空気浄化装置。
【請求項２】
前記熱源は、前記カートリッジの下端部を着脱可能に支持する中空の支持台に格納された通電式ヒーターであることを特徴とする請求項１記載の空気浄化装置。
【請求項３】
前記ヒーターとカートリッジとの間に殺菌灯を配備したことを特徴とする請求項２記載の空気浄化装置。
【請求項４】
前記カートリッジのハウジングが、下端に空気流入口を上端に空気吐出口を有する非通気性の筒体であることを特徴とする請求項２または３記載の空気浄化装置。
【請求項５】
複数の前記カートリッジを互いに着脱可能にして上下複数段に連接したことを特徴とする請求項４記載の空気浄化装置。
【請求項６】
前記熱源は、前記カートリッジ内の炭ボールを２５０℃〜３５０℃で再生処理する燃焼装置であることを特徴とする請求項１記載の空気浄化装置。
【請求項７】
前記燃焼装置を備えた熱処理室と、複数の前記カートリッジを格納する空気浄化室と、この空気浄化室に外部の建造物の室内空気を流入させて浄化させ、浄化した空気を前記建造物に給送する送風装置とを具備したことを特徴とする請求項６記載の空気浄化装置。
【請求項８】
前記空気浄化室内に複数の前記カートリッジを並列配置すると共に、前記送風装置からの送風に対して上流側と下流側の間で位置移動可能に配置したことを特徴とする請求項７記載の空気浄化装置。
【請求項９】
前記空気浄化室内に複数の前記カートリッジの各々を、前記縦長筒状ハウジングの中心線を中心に自転可能に配置したことを特徴とする請求項８記載の空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般住宅や大型建造物の室内の空気を連続して浄化する空気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
木炭や竹炭、活性炭の炭は、室内のたばこの煙やホルムアルデヒドなどの有害物質の吸着・消臭の清浄効果の他、人体に快適な環境を作り出すマイナスイオン効果、遠赤外線効果に優れる。そこで、炭で室内空気を浄化する住宅用空気浄化装置（例えば、特許文献１参照）や換気システム（例えば、特許文献２参照）が提案され、実用化されている。
【特許文献１】特開２００４−２３２９５４号公報
【特許文献２】特開平０９−２５３４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記住宅用空気浄化装置や換気システムは、粒状や木片状の炭を通気性のある容器、袋に充填して、多数の炭の間に室内空気を流通させている。しかし、実用段階においては容器や袋に充填された粒状や木片状の多数の炭の間に良好に空気を流通させることが難しく、空気浄化機能を上げることが難しい。また、長期使用において炭の空気浄化能力が低下すると、加熱処理することで炭の再生を図ることが行われているが、容器や袋に充填したまま炭を均一的に加熱処理することが難しく、炭の再生にバラツキが生じる。
【０００４】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、空気浄化機能の向上、炭再生処理の改善を可能にした空気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するため、球状芯材の全面に炭材を接着固定した複数の炭ボールを、縦長筒状のハウジングに充填した空気浄化用カートリッジと、このカートリッジの下方に配置され、周辺の空気を加熱して生じる上昇気流をカートリッジのハウジング内に流通させる熱源とを具備したことを特徴とする。
【０００６】
ここで、炭ボールの球状芯材は、珪藻土や鹿沼土、プラスチック玉などの軽量の中空球体である。この芯材の全外面に木炭や竹炭、活性炭の炭材を接着材で固定する。炭材の形状は、粒状、木片状など任意である。球状芯材の外径は任意であるが、２〜３種類の大きさに規制して使用することが、管理運営上に有利である。炭ボールの径と炭材のサイズ、形状の組合せを選択することで、空気浄化効率が選択でき、様々な用途が可能になる。複数の炭ボールが充填される縦長筒状ハウジングは、上下開口の耐熱性筒体や、全体に通気性を持たせた耐熱籠が適用できる。ハウジング内に充填された複数の炭ボールの間は、炭のみ充填させたときの炭間に比べ大きくなり、空気の流通性が良くて空気浄化機能を上げることが容易になる。また、カートリッジの下方に配置される熱源は、通電式ヒーターの他、ガスバーナー等の燃焼装置が適用できる。通電式ヒーターは上昇気流の量、温度の制御が容易であり、主として上昇気流を発生させてカートリッジのハウジング内に強制的に流通させる。燃焼装置は、上昇気流を高温に制御してカートリッジ内の炭ボールの炭を再生のため熱処理する用途に適する。
【０００７】
熱源に通電式ヒーターを使用する場合、カートリッジの下端部を着脱可能に支持する中空の支持台にヒーターを格納することができる。また、ヒーターとカートリッジとの間に殺菌灯を配備することができる。さらに、この場合、カートリッジのハウジングが、下端に空気流入口を上端に空気吐出口を有する非通気性の筒体を適用することができる。
【０００８】
ここでの支持台は、植木鉢のような耐熱容器が外観上に望ましい。ヒーターで周辺空気を加熱して上昇気流を発生させ、この上昇気流を縦長筒状ハウジング内に積極的に流通させることで、ハウジング内の複数の炭ボールの間を空気が積極的に流通する。炭ボールの炭材は、消臭や防湿効果に優れるが、殺菌効果に劣ることから、室内空気の殺菌機能を高めるために、ヒーターからの上昇気流を殺菌灯の周囲に流して、上昇気流を殺菌してカートリッジに給送することが有効である。また、カートリッジのハウジングが上下開口の非通気性筒体にすることで、ハウジング内のみを上昇気流が上昇する煙突効果で、空気の流通性が増す。
【０００９】
また、熱源にガスバーナーなどの燃焼装置を使用する場合、カートリッジ内の炭ボールを２５０℃〜３５０℃で再生処理するガスバーナーが好適である。また、燃焼装置を使用した場合、空気浄化装置は、燃焼装置を備えた熱処理室と、複数のカートリッジを格納する空気浄化室と、この空気浄化室に外部の建造物の室内空気を流入させて浄化させ、浄化した空気を同じ建造物に給送する送風装置とを具備した構造とすることができる。この空気浄化装置の場合、空気浄化室内に複数のカートリッジのそれぞれを横並び式に並列配置すると共に、送風装置からの送風に対して上流側と下流側の間で位置移動可能に配置することができる。さらに、この装置の場合、各カートリッジを回転台上に設置して、空気浄化室内で各カートリッジを自転可能にすることができる。
【００１０】
ここでの建造物は、大型ビルや店舗、工場などで、この建造物にダクトを介して空気浄化装置が連接される。ダクトに送風装置を配備して、建造物内と空気浄化装置の空気浄化室との間で空気を循環させる。空気浄化室に複数のカートリッジを並列に配置して各々を自転させ、上流側から下流側に循環空気を連続して流すことで、空気の浄化機能、浄化速度が増し、一度に大量の空気を浄化することが容易になり、大型建造物の室内空気浄化に適する。空気浄化室と熱処理室を隣接させて設けることで、空気浄化室内で機能低下したカートリッジを熱処理室に移して再生処理することが容易になり、また、空気浄化室と熱処理室を同時進行的に運転することが容易になり、大型空気浄化装置の稼働率を上げることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、縦長筒状のハウジングに多数の炭ボールを充填したカートリッジを使用し、このカートリッジのハウジング内に熱源で発生させた上昇気流を積極的に流通させるようにしたから、ハウジング内の炭ボール間を流れる空気の流通性が良くなり、空気浄化機能を向上させ、マイナスイオン効果、遠赤外線効果を高める優れた効果がある。また、炭ボールを工場生産することで、形状やサイズの規制が容易になり、空気浄化装置の品質管理、消耗品としての炭ボールなどの材料管理が容易になる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図１〜図９を参照して各種の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１に示す空気浄化装置１は、縦長筒状のハウジング１５に不特定多数の炭ボール１１を充填したカートリッジ１０を備える。カートリッジ１０は単品、あるいは、図１に示すように複数本を直列に連接して使用する。なお、図１では３本のハウジング１５を連接している。この３本の最下段のカートリッジ１０が植木鉢形状の中空の支持台３０に立設される。支持台３０の内部に、上昇気流を発生させる熱源４０が設置される。熱源４０は、通電式ヒーター４０ａで、このヒーター４０ａと最下段のカートリッジ１０との間に殺菌灯４１が設置される。
【００１４】
カートリッジ１０のハウジング１５は、図２（Ａ）に示すような上下開口の軽量な非通気性円筒で、下端開口部に円筒状のコネクタ１６の略半分が着脱可能に連接される。上下２本のカートリッジ１０が１個のコネクタ１６を介して直列に連接される。図５に示すコネクタ１６は、上下開口の円筒で、上端部内周に炭落下防止用網１７が挿脱可能に嵌挿され、止めねじ１８で位置決め固定される。コネクタ１６の略中間の外周に形成したＯリング止め溝１９にゴム製のＯリング２０が着脱可能に嵌着される。また、ハウジング１５は樹脂製あるいはアルミニウム製の直管で、特に上端部と下端部で形状の区別はない。ハウジング１５の一端部にコネクタ１６を嵌合し、コネクタ１６を下にハウジング１５を立てて、ハウジング１５内に炭ボール１１を充填する。
【００１５】
図２（Ｂ）に、炭ボール１１の拡大断面を示す。炭ボール１１は、球状芯材１２の全外周に不特定多数の炭材１３を接着剤１４で固定している。芯材１２は、プラスチック玉の軽量で安価な中空球体である。炭材１３は、木炭や竹炭を細かく切断、粉砕した粒状や木片状の不定形な塊である。形状の似た同一種の炭材１３、または、形状が大きく異なる複数種類の炭材１３が１つの芯材１２に接着される。球状芯材１２の大きさは任意であるが、直径０．５ｃｍ〜１ｃｍ程度の小径タイプ、直径数１ｃｍ〜３ｃｍ程度の中径タイプ、直径３ｃｍ以上の大径タイプなどと複数段階に分けられる。１つのハウジング１５に充填される炭ボール１１は、大きさが同程度の同一径タイプの複数個、あるいは、大きさが複数段階で異なる複数個であり、図２（Ａ）では３段階で異なる複数個を充填している。このように１つのハウジング１５に充填する炭ボール１１の径を選択することで、充填できるボール個数や、充填したボール間の隙間の大小、空気の流通性が様々に選択できる。
【００１６】
図１に示すように、上下３段に３本のカートリッジ１０を直列に連接し、最下段のカートリッジ１０の下端部を支持台３０に連接する。支持台３０は、植木鉢形状の台本体３１と、台本体３１の内部空間を上下二つに仕切る仕切板３２を有する。仕切板３２の中央部上に円筒状の空気筒３３が一体に突設され、空気筒３３の上端部に最下段のカートリッジ１０の下端部がコネクタ１６を介して挿脱可能に連接される。台本体３１の底面上にヒーター４０ａが設置され、仕切板３２の下面に沿わせて殺菌灯４１が設置される。また、仕切板３２と台本体３１の上部との間の空間に炭ボール１１や、支持台３０を安定させるための重り（図示せず）が必要に応じ収容され、台本体３１の側壁に空気穴３４が形成される。
【００１７】
図１に示す上下３段のカートリッジ１０の内の最上段のカートリッジ１０においては、そのハウジング１５の上端開口部に空気流量調整用バタフライ弁２２を備えた円形のキャップ２１が着脱可能に装着される。図４にキャップ２１とバタフライ弁２２を示す。バタフライ弁２２はキャップ２１に対して手動で任意の取付角度に回転調整されるもので、取付角度を大きくするほど空気流通量が増え、取付角度をゼロにするとキャップ２１がバタフライ弁２２で閉じられる。
【００１８】
また、図１に示す上下３段のカートリッジ１０には、必要に応じて観葉植物の枝葉に似せた装飾品２３が取り付けられる。例えば、図３に示すように装飾品２３は、枝部２３ａと葉部２３ｂを有する一葉枝の外観をなし、枝部２３ａの基端にコネクタ１６に脱着できるリング部２３ｃを形成している。下段のカートリッジ１０のハウジング１５に上段のカートリッジ１０のハウジング１５を１個のコネクタ１６とＯリング２０を介して連接するときに、装飾品２３のリング部２３ｃをコネクタ１６に嵌挿することで、装飾品２３が簡易に取り付けられる。
【００１９】
図１の空気浄化装置１を住宅の居住室内に置き、支持台３０の内部のヒーター４０ａに通電すると、支持台３０内の下部空間の空気が熱せられて上昇気流となる。この上昇気流の発生で居住室の床上近くの空気が支持台内へと吸引され、吸引された空気が上昇気流となって、殺菌灯４１から空気筒３３の中を上昇し、最下段のカートリッジ１０のハウジング１５内に流入する。上下３段に連接された３本のカートリッジ１０のハウジング１５の各々は、上下開口の非通気性筒体であるので、最下段のハウジング１５内に流入した上昇気流は煙突効果で速やかに上昇し、各ハウジング１５に充填された多数の炭ボール１１の間を流通して上昇し、最上段のカートリッジ１０の上端に設けたバタフライ弁２２から居住室の天井に向けて放出される。ヒーター４０ａからの上昇気流がカートリッジ１０のハウジング１５内を上昇する間に、炭ボール１１の炭材１３で浄化され、マイナスイオン化され、遠赤外線を含んだ空気となって居住室内に放出され、居住室が人体に有益であり快適な環境となる。
【００２０】
また、ヒーター４０ａは仕切板３２を加熱して、仕切板３２上の空気も上昇気流となる。この場合、台本体３１の空気穴３４から居住室内の空気が仕切板３２上へと流入して上昇気流となり、台本体３１に充填した炭ボール１１の間を通過して浄化され、清浄空気となって居住室内に放出される。
【００２１】
炭ボール１１は、球状の芯材１２の全面を炭材１３で被覆した構造ゆえに、炭材１３の露呈する表面積を大きく設定することができる。１つのハウジング１５に充填した複数の炭ボール１１の間の隙間は大小様々であるが、各々は独立せず確実に連通した連続空間となり、上昇気流の流通性に優れる。その結果、炭ボール１１による上昇気流の浄化機能が良好になり、機能アップが図られる。
【００２２】
居住室に設置される支持台３０を植木鉢の外観にし、この植木鉢に立設する３本のカートリッジ１０のハウジング１５を観葉植物の１本の幹の外観に似せて、枝葉の装飾品２３を取付ける。このような外観の空気浄化装置１は、植木鉢に植えた観葉植物として見る人に癒しの効果を与える。従って、居住室の環境が尚一層に快適なものとなり、空気浄化装置１の商品価値が上がる。
【００２３】
以上の空気浄化装置１においては、上下３段に連接されたカートリッジ１０は、最下段のカートリッジ１０から汚れ始め、空気浄化機能が低下する。この種のカートリッジ１０は炭ボール１１を熱処理することで再生が容易であることから、空気浄化機能が低下し始めると、最下段のカートリッジ１０を取り外して残り２本のカートリッジ１０を継続して使用し、その間に取り外したカートリッジを熱処理して再生する。あるいは、最下段のカートリッジ１０を取り外して、残り２本のカートリッジ１０に別の新しいカートリッジ１０を連接して使用することもできる。このようなカートリッジ１０は、同一構造の複数本を用意し、居住室の大きさ環境に応じて２本、３本、あるいは、３本以上を直列に連接して使用することができ、便利である。また、図１で示す３本のカートリッジ１０を連接したカートリッジ連接体に並列させて別の１本または複数本のカートリッジ連接体を同じ支持台３０に立設して、居住室の大きさ、天井の高さに応じた炭量に増量することで、空気浄化機能の増強を図ることができる。この場合、複数本のカートリッジ連接体の最上段のカートリッジに設けたバタフライ弁を順番に開くようにして、長期に亘り空気浄化機能を継続させることができる。
【００２４】
次に、図６〜図９で他の実施の形態の空気浄化装置１を説明する。この空気浄化装置１は、大型建造物２の室内との間で空気を循環させて浄化するもので、建造物２の外に二室構造で設置される。即ち、空気浄化装置１は、複数のカートリッジ１０を格納する空気浄化室５０と、熱源４０である燃焼装置４０ｂを備えた熱処理室６０と、空気浄化室５０に外部の建造物２の室内空気を流入させ、流入させた空気を建造物２の室内に給送する送風装置７０を備える。送風装置７０は、送風ファン７１とその駆動源（図示せず）を有し、送風ファン７１と建造物２の上部室内とがダクト７２で連通され、送風ファン７１と空気浄化室５０がダクト７３で連結される。空気浄化室５０と建造物２の下部室内がダクト７４で連結される。送風ファン７１を駆動させると、建造物２の上部室内の空気がダクト７２に吸引されてダクト７３から空気浄化室５０に給送される。空気浄化室５０に給送された空気は複数のカートリッジ１０を通過する間に浄化されて、ダクト７４に流入し、建造物２の下部室内に送られる。建造物２の下部室内に送られた浄化済みの空気は建造物２の各階の室内を上昇してダクト７２に流入する。
【００２５】
空気浄化室５０は横長の矩形ダクト構造で、室内に複数のカートリッジ１０が横並び式に二列に並列配置される。図７および図８に示すように、空気浄化室５０の底部に一列６台で二列に回転台５１が設置され、各回転台５１上に１つのカートリッジ１０が縦置きに設置される。ここでのカートリッジ１０のハウジング１５は通気性のある籠で、適当量の炭ボール１１を収容する。各回転台５１は、搬送手段５３に連結され、搬送手段５３で図７の左右方向に移動可能に支持される。また、各回転台５１は、モーター５２の回転軸にチェーン５４で連結され、モーター５２を駆動すると各回転台５１が同一方向に回転するようにしてある。
【００２６】
空気浄化室５０に隣接させて熱処理室６０が設置される。熱処理室６０は、図９に示すように２つのカートリッジ１０が並列で収納される大きさのボックスで、底部に熱源４０の燃焼装置４０ｂが設置される。燃焼装置４０ｂはガスバーナーである。この燃焼装置４０ｂの上方に耐熱性加熱筒６１が設置され、この加熱筒６１にカートリッジ１０が収容されて再生のための熱処理が行われる。
【００２７】
空気浄化室５０の各回転台５１上にカートリッジ１０を置き、モーター５２で回転させながら上流側のダクト７３から建造物２の室内空気を給送する。この給送された空気は横並びの図７で計１２個のカートリッジ１０の中と、隣接するカートリッジ１０の間を流通して上流側から下流側へと連続的に浄化され、下流側のダクト７４から建造物２に給送される。この空気浄化は、各カートリッジ１０が回転することでカートリッジ１０の外周３６０度の全周で効果的に行われるため、空気浄化機能が増すと共に、個々のカートリッジ１０の中の炭ボール１１の汚れが平均して進行するため、汚れに基づくカートリッジ１０の実質的な寿命が延びる。
【００２８】
また、空気浄化室５０に収容される計１２個のカートリッジ１０の汚れの度合いは、上流側ほど大きい。図７において、横二列の計１２個のカートリッジ１０の場合、右端の２個のカートリッジ１０が最も早く汚れ、空気浄化機能が低下する。右端の２個のカートリッジ１０を再生する場合、この２個を熱処理室６０の加熱筒６１内に移動させて、燃焼装置４０ｂで加熱処理することで簡単、迅速に行える。この再生処理時において、空気浄化室５０内で搬送手段５３を使って回転台５１とカートリッジ１０を上流側に定ピッチ移動させ、次の２個のカートリッジ１０を図７で右端に移動させるようにして、空気浄化の作業を継続させる。熱処理室６０で加熱処理されて再生された２個のカートリッジ１０は、図７で左端の２台の回転台上に戻されて、再使用される。
【００２９】
以上のように建造物２の室内空気を空気浄化室５０との間で循環させることで、大量の空気の浄化が高能率で行うことができ、大型ビルや大型店舗、工場などの室内の空気浄化に適する。また、空気浄化室５０に隣接させた熱処理室６０でカートリッジ１０の再生処理が空気浄化と併行して連続的に行えるため、大量の空気の長時間連続した浄化処理が行える。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施の形態を示す空気浄化装置の部分断面を含む側面図である。
【図２】（Ａ）は図１装置におけるカートリッジの断面図、（Ｂ）は炭ボールの拡大断面図である。
【図３】図１装置の部分分解断面図である。
【図４】図３のカートリッジに装着するキャップの平面図である。
【図５】図３のカートリッジに装着するコネクタの部分断面を含む側面図である。
【図６】他の実施の形態を示す空気浄化装置と建造物の概要を示す側面図である。
【図７】図６の空気浄化装置の概要を示す平面図である。
【図８】図６の空気浄化装置の概要を示す側面図である。
【図９】図７の空気浄化装置における熱処理室の概要を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    空気浄化装置
２    建造物
１０    カートリッジ
１１    炭ボール
１２    球状芯材
１３    炭材
１４    接着剤
１５    ハウジング
１６    コネクタ
１７    炭落下防止用網
２３    装飾品
３０    支持台
４０    熱源
４０ａ    通電式ヒーター
４０ｂ    燃焼装置、ガスバーナー
４１    殺菌灯
５０    空気浄化室
５１    回転台
５２    モーター
５３    搬送手段
６０    熱処理室
６１    加熱筒
７０    送風装置
【図１】
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【図２】
2006334318.tif 000004
【図３】
2006334318.tif 000005
【図４】
2006334318.tif 000006
【図５】
2006334318.tif 000007
【図６】
2006334318.tif 000008
【図７】
2006334318.tif 000009
【図８】
2006334318.tif 000010
【図９】
2006334318.tif 000011