JP2003314843A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和装置において、空気調和装置の集塵
効率を向上させる。 【解決手段】 空気調和装置１は、集塵手段４０と定在
音波発生手段５０とを備える。この集塵手段４０は、空
気中の微粒子６０を捕集する捕集手段４３を有する。ま
た、定在音波発生手段５０は、空気中に定在音波５１、
５６を発生する。さらに、定在音波発生手段５０は、捕
集手段４３の空気流れ上流側に設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和装置、特
に、集塵機能を有する空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、一般住宅、集合住宅等の室内
において、調和された空気を室内に送風することによ
り、室内の快適性を向上させる空気調和装置が知られて
いる。例えば、エアコンは、温風や冷風を室内に送風す
ることにより、室内を快適な温度に保つことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、集塵
機能を有する空気調和装置が提案されている。この空気
調和装置は、室内の空気を取り込み、取り込んだ空気中
に含まれる塵や埃などの微粒子を分離および除去する。
その後、空気調和装置は、これらの微粒子が除去された
清浄な空気を調和し、調和された空気を室内に送風す
る。このようにして、空気調和装置は、室内の空気を清
浄に保ち、室内の快適性を向上させる。

【０００４】例えば、電気集塵機能を有する空気調和装
置では、まず、空気調和装置が微粒子を含む空気を空気
調和装置内に取り込む。そして、空気調和装置が、取り
込んだ空気中に含まれる微粒子に強い電荷をかけ、微粒
子を帯電させる。帯電した微粒子は、微粒子が帯電した
電荷に対して逆の電荷に帯電するフィルタに吸着され
る。この結果として、空気中に含まれる微粒子を分離お
よび除去する。

【０００５】しかし、空気中に直径の小さい微粒子が含
まれる場合には、空気調和装置の集塵効率が低下するこ
とがある。具体的には、電気集塵機能を有する空気調和
装置において、粒子径が１０μｍ以下の微粒子が空気中
に含まれる場合、空気調和装置の集塵効率が低下する。
本発明の課題は、空気調和装置において、空気調和装置
の集塵効率を向上させることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る空気調和
装置は、集塵手段と定在音波発生手段とを備える。この
集塵手段は、空気中の微粒子を捕集する捕集手段を有す
る。また、この定在音波発生手段は、空気中に定在音波
を発生する。さらに、定在音波発生手段は、捕集手段の
空気流れ上流側に設けられる。

【０００７】この空気調和装置では、定在音波発生手段
が、空気中に定在音波を発生する。空気中に含まれる微
粒子は、定在音波の性質により、定在音波の節の部分に
凝集され、粒子径が大きい微粒子群になる。そして、粒
子径の大きくなった空気中の微粒子群が、捕集手段によ
って捕集される。ここでは、空気中の微粒子の粒子径を
変えないで、空気調和装置がそのまま微粒子を捕集する
のではない。この空気調和装置においては、定在音波発
生手段が発生する定在音波によって微粒子を凝集し、粒
子径の大きい微粒子群を生成する。その後、空気調和装
置は、捕集手段によって空気中の粒子径の大きい微粒子
群を捕集する。このため、空気調和装置の集塵効率が向
上する。

【０００８】請求項２に係る空気調和装置は、請求項１
に記載の空気調和装置であって、集塵手段は、さらにイ
オン化部を備える。このイオン化部は、空気中の微粒子
を帯電させる。さらに、このイオン化部は、定在音波発
生装置と捕集手段との間に設けられる。ここでは、凝集
され粒子径が大きくなった微粒子群を、イオン化部によ
り帯電させた後に捕集手段により捕集するので、空気調
和装置の集塵効率が向上する。

【０００９】請求項３に係る空気調和装置は、請求項１
または２に記載の空気調和装置であって、定在音波は定
在超音波である。ここでは、超音波を用いて定在超音波
を発生させ、空気中の微粒子を凝集する。超音波は、人
間が聞くことのできる周波数以上の周波数の音波である
ため、人間の耳には聞こえない。このため、空気調和装
置が稼働する際の騒音が低減する。

【００１０】請求項４に係る空気調和装置は、請求項１
から３のいずれかに記載の空気調和装置であって、定在
音波発生手段が発生部と反射部とを有する。この発生部
は、反射部に向けて一定波長の音波を発射する。この反
射部は、発生部から発射される一定波長の音波を発生部
に向けて反射する。ここでは、発生部から発射される一
定波長の音波が、反射部で発生部に向けて反射される。
このため、発生部から発射される音波と、反射部で発生
部に向けて反射される音波とが干渉する。発生部から発
射される音波と反射部で発生部に向けて反射される音波
とは、ともに一定波長の音波であるので、定在音波が発
生する。しかも、定在音波発生手段が発生部と反射部と
を有するので、定在音波が安定して発生する。このた
め、空気中の微粒子の凝集効率が向上する。その結果と
して、空気調和装置の集塵効率が向上する。

【００１１】

【発明の実施の形態】

＜空気調和機の概略構成＞本発明の一実施形態に係る空
気調和機１の外観を、図１に示す。この空気調和機１
は、室内の壁面などに取り付けられる室内機２と、室外
に設置される室外機３とから構成されている。室外機３
は、室外熱交換器や室外ファンなどを収納する室外空調
ユニット５と、加湿ユニット４とを備えている。室内機
２内には室内熱交換器が収納され、室外機３内には室外
熱交換器が収納されている。そして、各熱交換器および
これらの熱交換器を接続する冷媒配管６が、冷媒回路を
構成している。また、加湿ユニット４と室内機２との間
には、加湿ユニット４からの空気を室内機２側に供給す
るときに用いられる給気管７が設けられている。

【００１２】＜冷媒回路の構成＞図２は、空気調和機１
で用いられる冷媒回路の系統図に空気の流れの概略を付
加したものである。室内機２内には、室内熱交換器１１
が設けられている。この室内熱交換器１１は、長さ方向
両端で複数回折り返されてなる伝熱管と、伝熱管が挿通
される複数のフィンとからなり、接触する空気との間で
熱交換を行う。

【００１３】また、室内機２内には、クロスフローファ
ン１２と、クロスフローファン１２を回転駆動する室内
ファンモータ１３とが設けられている。クロスフローフ
ァン１２は、円筒形状に構成され、周面には回転軸方向
に羽根が設けられており、回転軸と交わる方向に空気流
を生成する。このクロスフローファン１２は、室内空気
を室内機２内に吸い込ませるとともに、室内熱交換器１
１との間で熱交換を行った後の空気を室内に吹き出させ
る。

【００１４】室外空調ユニット５には、圧縮機２１と、
圧縮機２１の吐出側に接続される四路切換弁２２と、圧
縮機２１の吸入側に接続されるアキュムレータ２３と、
四路切換弁２２に接続された室外熱交換器２４と、室外
熱交換器２４に接続された電動弁２５とが設けられてい
る。電動弁２５は、フィルタ２６および液閉鎖弁２７を
介して配管３１に接続されており、この配管３１を介し
て室内熱交換器１１の一端と接続される。また、四路切
換弁２２は、ガス閉鎖弁２８を介して配管３２に接続さ
れており、この配管３２を介して室内熱交換器１１の他
端と接続されている。これらの配管３１，３２は、図１
の冷媒配管６に相当する。

【００１５】また、室外空調ユニット５内には、室外熱
交換器２４での熱交換後の空気を外部に排出するための
プロペラファン２９が設けられている。このプロペラフ
ァン２９は、室外ファンモータ３０によって回転駆動さ
れる。 ＜本実施形態の室内機２の構成＞次に、本実施の形態に
係る空気調和機１の室内機２について説明する。

【００１６】室内機２は、上記の構成部品の他に、さら
に、電気集塵ユニット４０と定在超音波発生装置５０と
を備えている。 ＜電気集塵ユニット４０の概略構成＞図３に、電気集塵
ユニット４０と定在超音波発生装置５０との概略構成を
示す。

【００１７】電気集塵ユニット４０は、室内空気をクロ
スフローファン１２により室内機２内に取り込む取り込
み口２ａの内側に設置される。電気集塵ユニット４０
は、空気から空気中に含まれる微粒子６０（図５および
図６参照）を分離および除去する。図３に示すように、
電気集塵ユニット４０は、主に、プレフィルタ４１とイ
オン化部４２とロールフィルタ４３とから構成される。

【００１８】プレフィルタ４１は、取り込んだ空気中に
含まれる比較的大きな塵や埃を空気から分離および除去
する。イオン化部４２は、ロールフィルタ４３の空気流
れ上流側に設けられており、イオン化線４４と一対の平
行電極４５との組み合わせが、複数列、横方向に並んで
配置されている。イオン化部４２では、まず、イオン化
線４４に高電圧が印加される。その後、高電圧が印加さ
れたイオン化線４４から一対の平行電極４５に向けてコ
ロナ放電が発生する。このため、平行電極４５間の空気
は、プラスおよびマイナスに帯電する。そして、一対の
平行電極４５間に、多量のイオンが発生する。一対の平
行電極４５間に発生した多量のイオンのうち、マイナス
イオンはイオン化線４４と電気的に中和するが、プラス
イオンは平行電極４５に沿って充満する。このため、一
対の平行電極４５間に流入する空気中に含まれる微粒子
６０がプラスに帯電される。

【００１９】ロールフィルタ４３は、表面の静電フィル
タ（図示せず）と裏面の光触媒フィルタ（図示せず）と
から構成される。表面の静電フィルタは、常にマイナス
に帯電するように構成され、プラスに帯電された微粒子
６０をクーロン力により捕集し、空気から分離する。裏
面の光触媒フィルタは、表面の静電フィルタに捕集され
た微粒子６０に含まれる悪臭成分を分解して、脱臭す
る。

【００２０】なお、本発明の一実施形態に係る空気調和
機１においては、室内の空気中に含まれる微粒子６０を
分離および除去する手段として、電気集塵ユニット４０
を利用している。しかし、これに代えて、空気中の微粒
子６０をそのまま目の細かいフィルタで捕集する構成の
フィルタ式集塵装置を利用してもよい。 ＜定在超音波発生装置の概略構成＞定在超音波発生装置
５０は、電気集塵ユニット４０の空気流れ上流側に設置
され、空気中に定在超音波５１を発生する。具体的に
は、定在超音波発生装置５０は、室内機２の取り込み口
２ａと電気集塵ユニット４０との間に設置される。定在
超音波発生装置５０は、超音波発生部５２と、反射板５
３とを有する。超音波発生部５２は、一定波長の超音波
５４を反射板５３に向かって発射する。超音波発生部５
２は、具体的には、圧電振動子、電歪振動子、磁歪振動
子、噴気発音器などを用いて一定波長の超音波５４を発
生する。反射板５３は、音波反射率の高い金属などを材
料とする板材から構成される。反射板５３は、超音波発
生部５２から発射された一定波長の超音波５４を超音波
発生部５２に向かって反射する。

【００２１】＜空気調和装置の作用＞図４から図６を参
照しながら、空気調和機１の作用を、説明する。図４
に、定在超音波５１が発生する過程を示す。まず、塵や
埃などの微粒子６０を含む空気中に、定在超音波発生装
置５０の超音波発生部５２から反射板５３に向けて一定
波長の超音波（入射超音波５４ａ）が発射される。入射
超音波５４ａは、反射板５３に到達する。（ステップＳ
１０１）反射板５３に到達した入射超音波５４ａは、反
射板５３によって反射される。反射された一定波長の超
音波（反射超音波５４ｂ）は、超音波発生部５２に向け
て進行し、超音波発生部５２に到達する。（ステップＳ
１０２）このとき、入射超音波５４ａと反射超音波５４
ｂとが干渉する。入射超音波５４ａと反射超音波５４ｂ
とは、ともに一定かつ等しい波長の超音波である。この
ため、超音波発生部５２と反射板５３との間に定在超音
波５１が発生する。（ステップＳ１０３） 次に、定在超音波５１の性質によって、超音波発生部５
２と反射板５３との間に発生した定在超音波５１の節５
５の部分に、空気中に分散する微粒子６０が凝集し、直
径の大きい微粒子６０群になる。（図５） 図６に、電気集塵ユニット４０によって、微粒子６０お
よび微粒子６０群が捕集される過程を示す。

【００２２】微粒子６０が凝集された後、ファンモータ
１３が回転し、クロスフローファン１２を回転させる。
クロスフローファン１２の回転により、微粒子６０群を
含む室内の空気が、電気集塵ユニット４０内に取り込ま
れる。（ステップＳ２０１） 電気集塵ユニット４０では、まず、イオン化部４２にお
いて、取り込んだ微粒子６０群がプラスに帯電される。
（ステップＳ２０２）そして、プラスに帯電した微粒子
６０群とマイナスに帯電するロールフィルタ４３の表面
の静電フィルタとが、クーロン力によりお互いを引き合
う。その結果、微粒子６０群がロールフィルタ４３に吸
着される。（ステップＳ２０３） その後、微粒子６０群が分離および除去された空気が調
和され、室内中に送風される。

【００２３】なお、室内の空気中に定在超音波５１を発
生させるために、本発明の一実施の形態に係る空気調和
機１においては、一定波長の超音波５４を利用してい
る。これに代えて、超音波５４以外の一定波長の音波５
７を利用して、室内の空気中に定在音波を発生させても
良い。なお、本発明の一実施の形態に係る空気調和機１
においては、熱交換機を備える空気調和機（いわゆるエ
アコン）について述べたが、空気調和機１が熱交換機を
備えない空気調和装置（いわゆる空気清浄機）であって
もよい。

【００２４】＜本発明の特徴＞ （１）この空気調和機では、定在超音波によって微粒子
を凝集し、微粒子の粒子径を大きくした後に、空気中の
微粒子を空気から分離および除去する。このため、空気
調和機の集塵効率が向上する。

【００２５】（２）イオン化部により空気中の微粒子を
帯電させた後に、帯電された微粒子を捕集手段により捕
集するので、空気調和装置の集塵効率が向上する。 （３）定在超音波発生装置をイオン化部より空気流れ下
流側に配置すると、微粒子がすでにプラスの電荷を帯び
ているので、微粒子がお互いに反発しあい、凝集効率が
低くなる。しかし、この空気調和機では、微粒子を凝集
させる定在超音波発生装置を、微粒子を帯電させるイオ
ン化部より空気流れ上流側に配置している。このため、
微粒子が帯電していることが原因で、微粒子の凝集が妨
げられる場合が少なくなる。その結果、微粒子の凝集効
率が向上し、空気調和装置の集塵効率が向上する。

【００２６】（４）この空気調和機では、超音波を用い
て定在超音波を発生させ、空気中の微粒子を凝集する。
超音波は、人間の可聴周波数以上の周波数であるため、
空気調和機が稼働する際の騒音が低減する。 （５）電気集塵方式で微粒子を集塵するので、空気調和
装置が空気に含まれる微粒子を分離および除去する際の
圧力損失が少なくなる。このため、空気調和装置の稼働
時の消費エネルギが低減する。また、圧力欠損が少ない
ので、吸入力を高く保つ必要がなく、ファンの回転が緩
やかで済むので、空気調和装置の稼働時の騒音も低減す
る。

【００２７】（６）超音波発生部から発射される音波
が、反射板で超音波発生部に向けて反射されるので、定
在音波が安定して発生する。このため、空気中の微粒子
の凝集効率が向上する。その結果として、空気調和装置
の集塵効率が向上する。

【００２８】

【発明の効果】請求項１に係る発明では、空気中の微粒
子の粒子径を変えないで、空気調和装置がそのまま微粒
子を捕集するのではない。この空気調和装置において
は、定在音波発生手段が発生する定在音波によって微粒
子を凝集し、粒子径の大きい微粒子群を生成する。その
後、空気調和装置は、捕集手段によって空気中の粒子径
の大きい微粒子群を捕集する。このため、空気調和装置
の集塵効率が向上する。

【００２９】請求項２に係る発明では、凝集され粒子径
が大きくなった微粒子群を、イオン化部により帯電させ
た後に捕集手段により捕集するので、空気調和装置の集
塵効率が向上する。請求項３に係る発明では、超音波を
用いて定在超音波を発生させ、空気中の微粒子を凝集す
る。超音波は、人間が聞くことのできる周波数以上の周
波数の音波であるため、人間の耳には聞こえない。この
ため、空気調和装置が稼働する際の騒音が低減する。

【００３０】請求項４に係る発明では、発生部から発射
される一定波長の音波が、反射部で発生部に向けて反射
される。このため、発生部から発射される音波と、反射
部で発生部に向けて反射される音波とが干渉する。発生
部から発射される音波と反射部で発生部に向けて反射さ
れる音波とは、ともに一定波長の音波であるので、定在
音波が発生する。しかも、定在音波発生手段が発生部と
反射部とを有するので、定在音波が安定して発生する。
このため、空気中の微粒子の凝集効率が向上する。その
結果として、空気調和装置の集塵効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る空気調和装置の外
観構成を示す斜視図。

【図２】冷媒回路および空気流れを示す図。

【図３】電気集塵ユニットと定在超音波発生装置との構
成を示す分解斜視図。

【図４】定在超音波の発生過程を示す過程図。

【図５】空気中に含まれる微粒子の凝集過程を示す過程
図。

【図６】微粒子の集塵過程を示す過程図。

【符号の説明】

１ 空気調和機（空気調和装置） ４０ 電気集塵ユニット（集塵手段） ４１ プレフィルタ ４２ イオン化部 ４３ ロールフィルタ（捕集手段） ５０ 定在超音波発生装置（定在音波発生手段） ５１ 定在超音波（定在音波） ５２ 超音波発生部（発生部） ５３ 反射板（反射部） ５４ 一定波長の超音波（一定波長の音波） ５５ 超音波以外の一定波長の音波（一定波長の
音波） ５６ 定在音波（定在音波） ６０ 微粒子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気中の微粒子（６０）を捕集する捕集手
   段（４３）を有する集塵手段（４０）と、 前記空気中に定在音波（５１、５６）を発生する定在音
   波発生手段（５０）と、を備え、 前記定在音波発生手段（５０）は、前記捕集手段（４
   ３）の空気流れ上流側に設けられる、空気調和装置
   （１）。
2. 【請求項２】前記集塵手段（４０）は、前記空気中の前
   記微粒子（６０）を帯電させるイオン化部（４２）をさ
   らに有し、 前記イオン化部（４２）は、前記定在音波発生装手段
   （５０）と前記捕集手段（４３）との間に設けられる、
   請求項１に記載の空気調和装置（１）。
3. 【請求項３】前記定在音波は、定在超音波（５１）であ
   る、請求項１または２に記載の空気調和装置（１）。
4. 【請求項４】前記定在音波発生手段（５０）が、発生部
   （５２）と反射部（５３）とを有し、 前記発生部（５２）は、前記反射部（５３）に向けて一
   定波長の音波（５４，５７）を発射し、 前記反射部（５３）は、前記発生部から発射される一定
   波長の前記音波（５４，５７）を前記発生部（５２）に
   向けて反射する、請求項１から３のいずれかに記載の空
   気調和装置（１）。