JP2005321114A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機の室内機送風回路内に設置されて、室内空間の臭気成分を除去する脱臭フィルターを用い、手入れや交換不要で高い脱臭性能を維持しつづける脱臭方法を提供するものである。
【解決手段】空気調和機運転中に室内機８に設けられた脱臭フィルター１０が吸着した室内空気中の臭気成分を、加熱手段１５により加熱して、脱臭フィルター１０から脱離させ、換気ファン９を通して室外に排出することにより、脱臭フィルター１０の脱臭性能を回復させ、手入れや交換をすることなく常に高い脱臭能力を発揮させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、脱臭及び換気機能を備えた空気調和機に関するものである。

従来、空気調和機の脱臭方法は空気調和機本体の送風回路内に、活性炭やゼオライトなどの吸着機能を有するフィルターなどを備え、脱臭性能が低下したらフィルター交換などの手入れをするタイプの吸着式脱臭方法が主流であった。

また近年、酸化チタンを用いた光触媒などを付加したフィルターを設置し、紫外線ランプにて光触媒を励起し、臭い物質を分解して脱臭を行う光触媒式脱臭方法も使われ始めている。これは光による脱臭を行うため、原理的には脱臭性能低下に伴うフィルター交換などの手入れの必要性はない。さらに光脱臭と同時に換気ファンによる換気機能を作用させることにより脱臭性能を向上させたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２０８４１８号公報

しかしながら、前記従来の活性炭やゼオライトなどの吸着剤を利用した吸着式脱臭方法では、高い脱臭性能を有するものの、吸着飽和状態になると脱臭性能が維持できなくなり、その都度、手入れまたは交換する必要があった。

また、光触媒に紫外線ランプを照射し光触媒を励起させて臭い物質を分解し、脱臭する光触媒式脱臭方法では、紫外線ランプによる光触媒の励起エネルギーが低く、さらに通常、光の入りにくい室内機等の筐体内では、通風のためハニカム形状等に加工されたフィルターの細部にまで紫外線ランプの光が届かないために光触媒の脱臭効果を充分に活用することができない。したがって脱臭と同時に換気機能を併用し、脱臭性能を向上させる必要があるという課題を有していた。そのため、空調機能と脱臭機能を併用する場合には、熱交換された空気を必要以上に換気してしまい、快適性を損なう可能性を有していた。

また、分解速度が遅いため、吸着式脱臭方法と比較すると短時間での脱臭効果が得られにくいという課題も有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、従来の高い脱臭性能を有する吸着式脱臭方法を用いながら、交換することなく高い脱臭性能を維持しつづけることが可能な脱臭方法を備えた空気調和機を提供することを目的とするものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、吸着方式の脱臭手段と、その脱臭手段を加熱させる加熱手段を設け、送風回路内で室内空気の臭気成分を吸着した吸着方式の脱臭手段を、加熱手段で加熱することによって臭気成分の脱離を促進させ、その脱離した臭気成分を含む空気を換気手段によって屋外に排出するものである。

これによって、従来、吸着飽和状態になると利用できなくなっていた脱臭性能を回復させることができる。

本発明の空気調和機は、空気調和機の運転中に吸着方式の脱臭手段にて吸着した臭気成分を、加熱手段と換気手段により脱離させて屋外に排出することで脱臭性能を回復させて、吸着方式の脱臭手段の特長である高い脱臭性能を手入れまたは交換不要で、機器使用者が手間をかけずに維持することができる。また、光触媒式脱臭方法のように脱臭と同時に換気機能を併用する必要がないので、快適性を損ねることもなく、更に光触媒式脱臭方法に比べて短時間での脱臭効果が得られ易い。

第１の発明は、送風回路内に配設した吸着方式の脱臭手段によって、室内空気の臭気成分を吸着して脱臭した後、加熱手段によって脱臭手段を加熱して、吸着した臭気成分の脱離を促進し、その脱離した臭気成分を含む空気を換気手段によって屋外に排出するものである。これにより、従来、吸着飽和状態になると利用できなくなっていた脱臭性能を手入れや交換することなく回復させ、高い脱臭性能を維持することができる。

第２の発明は、暖房運転によって加熱された熱交換器を、第１の発明の加熱手段として利用することにより、新たに加熱手段を設けなくても済み、コストダウンが図れる。

第３の発明は、第１または第２の発明の脱臭手段に吸着した臭気成分を脱離させて、屋外へ排出させる脱臭性能の回復は、送風手段を停止させ、加熱手段によって脱臭手段を所定時間加熱させて吸着した臭気成分の脱離を促進し、換気手段を運転して、その脱離した臭気成分を含む空気を屋外に排出するものである。これにより、一連の脱臭性能回復動作を制御装置で制御することができ、脱臭手段から臭気成分を不足なく脱離し、屋外へのみ、排出することができる。

第４の発明は、第３の発明の脱臭性能回復制御を、空気調和機の運転停止後に自動的に行うことによって、機器使用者が手間をかけずに、脱臭性能の自動回復を行うことができる。

第５の発明は、換気の時の空気の流れに沿って、加熱手段と換気手段の吸込み部の間に脱臭手段を位置するようにこれらを配することで、加熱手段に加熱された空気も送風によって脱臭手段の加熱に利用され、効率よく脱臭手段を加熱することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下、図１、図２を用いて、本発明の実施の形態１について説明する。

図１は本発明の一実施例を示す空気調和機の冷凍サイクル構成図である。図１において、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、減圧器４、室内熱交換器５は順次冷媒配管で接続されてヒートポンプ式の冷凍サイクルを形成している。また、室内送風機６によって室内熱交換器５は通風され、室外送風機７によって室外熱交換器３は通風される。

冷房運転時においては、圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁２を経て室外熱交換器３に送られ、ここで凝縮液化する。室外熱交換器３を出た冷媒は減圧器４で減圧され室内熱交換器５に導かれ、ここで冷媒が蒸発して室内空気から蒸発潜熱を奪い気化する。そして室内熱交換器５を経た冷媒は、再び四方弁２を経て圧縮機１に吸入される。

一方、暖房運転時においては、圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁２を経て室内熱交換器５に送られ、ここで凝縮液化する。室内熱交換器５を出た冷媒は減圧器４で減圧され室外熱交換器３に導かれ、ここで冷媒が蒸発して室外空気から蒸発潜熱を奪い気化する。そして室外熱交換器３を経た冷媒は、再び四方弁２を経て圧縮機１に吸入される。

図２は、本発明の実施の形態における空気調和機の室内機構成図で（ａ）は断面図、（ｂ）は部分断面斜視図である。図２において、室内機８は、室内熱交換器５、室内送風機６、換気ファン９、吸着方式の脱臭フィルター１０、ケーシング１１、上下風向変更羽根１２、吸込口１３、吹出口１４、加熱手段１５、屋外への排出口１６、制御装置１７で構成されている。

空気調和機の冷凍サイクルによる冷房運転、暖房運転の何れの場合でも、室内送風機６によって、吸込口１３から吸い込まれた室内空気は、室内熱交換器５で熱交換され、吹出口１４から吹き出して室内空気調和を行う。その際、吸込口１３から吹出口１４への送風回路内に脱臭フィルター１０が備えられているので、室内空気中に含まれる臭気成分が脱臭フィルター１０に吸着され、通風した室内空気を脱臭する。

空気調和機の運転中、室内空気は何度も循環し、吸込口１３から吸い込まれ、吹出口１４から吹き出されて、空気温度が調節されると同時に臭気成分が脱臭フィルター１０に吸着されて、脱臭される。

この脱臭フィルター１０を加熱手段１５が加熱することによって、脱臭フィルター１０が吸着した室内空気中の臭気成分が脱離される。この脱離した臭気成分を含む空気を換気ファン９を運転させて排出口１６から屋外に排出することにより、脱臭フィルター１０の脱臭性能は回復し、交換することなく常に高い脱臭能力を維持することができる。

図３は、本発明の第１の実施の形態の脱臭フィルターの外観斜視図である。図３において１５は脱臭フィルター１０を加熱するための加熱手段である。加熱手段１５は、脱臭フィルター１０と一体化または近傍に配置されており、ハニカム形状の脱臭フィルター１０と同様に空気調和機の送風回路内に設けられるため通風抵抗にならない構造となっている。

また、脱臭フィルター１０は、コルゲート形状の吸着剤を混練した基材の表面に酵素を担持したものであって、加温することにより酵素の分解作用が高まり、吸着剤からの臭気成分の脱離を促し、脱臭性能の回復率を一層高めることが可能となる。

図４は酵素の特性を表したグラフである。脱臭フィルター１０の表面に担時した酵素は４０〜７０℃程度の温度で最も活性が高くなる。このような特性を有する酵素を用いることにより、空気調和機運転中に室内機８に設けられた脱臭フィルター１０が吸着した室内空気中の臭気成分を、制御装置１７からの信号により加熱手段１５が動作し、脱臭フィルター１０が吸着した臭気成分を脱離させるとともに、酵素の高活性の触媒作用にて臭気成分を分解し、換気ファン９を通して排出口１６から屋外に排出することにより、脱臭フィルター１０の脱臭性能の回復率が大きく向上し、手入れや交換することなく常に新品と同様の高い能力を発揮する脱臭フィルター１０を維持しつづけることができる。

また、図５の脱臭フィルターの外観図に示すように、コルゲート形状の吸着剤を混練した基材の表面に、臭いの物質により分解効果が異なる酵素をそれぞれ担時した脱臭フィルター１０ａ、１０ｂを空気調和機の室内機８の送風回路内に並列または直列に配置してもよい。この方法により、家庭内で発生する多種多様な臭い成分の脱臭が可能となる。

（実施の形態２）
次に、図２を用い、本発明の実施の形態２について説明する。

本実施の形態は、本発明の実施の形態１における加熱手段として、暖房運転によって加熱された室内熱交換器５を利用するものである。

このような上記構成において、空気調和機の冷凍サイクルによる冷房運転、暖房運転中の脱臭フィルター１０による室内空気中の臭気成分を脱臭する過程は本発明の実施の形態１と同様である。

この脱臭フィルター１０を暖房運転によって加熱された室内熱交換器５が加熱することで、本発明の第１の実施の形態で用いられた加熱手段１５と同等の作用を発揮するものとして機能させる。即ち、この脱臭フィルター１０を室内熱交換器５が加熱することによって、脱臭フィルター１０が吸着した臭気成分を脱離させる。

この脱離した臭気成分を含む空気を換気ファン９を運転させて排出口１６から屋外に排出することにより、脱臭フィルター１０の脱臭性能は回復し、手入れや交換することなく常に高い脱臭能力を維持することができる。

尚、脱臭フィルター１０は吸着した臭気成分を脱離させるに十分な熱量を与えられればよいので、室内熱交換器５と接している必要はない。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における脱臭性能回復の制御を構成するフローチャートである。ここで、Ｔ１、Ｔ２、ｔ２、ｔ３、ｔ４はそれぞれ定数である。

空気調和機運転中に室内機８に設けられた脱臭フィルター１０が室内空気中の臭気成分を吸着した後、本制御を開始する。

まず、ステップＳ００１で送風機６を停止させる。

次ステップＳ００２で、吹出口１４にある上下風向変更羽根１２を閉じて、臭気成分を含む空気が室内に放出されないようにする。

次ステップＳ００３で、制御装置１７からの信号により加熱手段１５を制御する。

次ステップＳ００４で、脱臭フィルター１０の温度Ｔを計測し、ステップＳ００５で、所定値Ｔ１、Ｔ２と比較する。Ｔ＜Ｔ１もしくはＴ２＜Ｔであれば、ステップＳ００３に戻って、脱臭フィルター１０の温度Ｔが所定値内に収まるように、制御装置１７から加熱手段１５を制御する信号を出力する。

ここで、Ｔ１、Ｔ２は、加熱手段１５が脱臭フィルター１０に吸着された臭気成分を脱離させるに最適な温度で、予め実験等により求めておく。本実施の形態では図４の酵素の特性を表したグラフに示されたように、脱臭フィルター１０の表面に担時した酵素は４０〜７０℃程度の温度で最も活性が高くなり、臭気成分を脱離させるに最適であるので、Ｔ１＝４０℃、Ｔ２＝７０℃とする。

Ｔ１≦Ｔ≦Ｔ２となったとき、ステップＳ００６に進む。

ステップＳ００６で時間ｔを計測し、ｔ≧ｔ２になれば、ステップＳ００７に進む。ここで、所定時間ｔ２は脱臭フィルター１０が加熱手段１５によって加熱され、吸着した臭気成分を脱離を開始させるに十分な時間を予め実験等により求めておく。

ステップＳ００７で、換気ファン９を運転させ、脱臭フィルター１０から脱離した、臭気成分を含む空気を排出口１６から屋外に排出させ始める。

次にステップＳ００８に進み、時間ｔを計測し、ｔ≧ｔ３であれば、ステップＳ００９に進む。ここで、ｔ３は、加熱手段１５が脱臭フィルター１０に吸着された臭気成分を脱離させ、脱臭性能を回復させるに十分な時間で、予め実験等により求めておく。

ステップＳ００９で、加熱手段１５を停止させ、ステップＳ０１０に進む。

ステップＳ０１０で、時間ｔを計測し、ｔ≧ｔ４であれば、ステップＳ０１１に進み、換気ファン９を停止させ、脱臭性能回復の制御が終了する。ここで、ｔ４は、脱臭フィルター１０から脱離した臭気成分を含む空気を排出口１６から屋外に排出させるに十分な時間で予め実験等により求めておく。

以上のような制御により、脱臭フィルター１０の脱臭性能は回復し、手入れや交換することなく常に高い脱臭能力を発揮することができ、一連の脱臭性能回復手段を連携して実行することができ、脱臭手段から臭気成分を不足なく脱離し、屋外へのみ排出することができる。

尚、本発明の実施の形態２で示したように加熱手段１５として、暖房運転によって加熱された室内熱交換器５を利用することも可能である。その場合、図６のフローチャート内のステップＳ００３及びステップＳ００９における加熱手段１０の制御は、暖房運転によって室内熱交換器５を加熱する制御となる。即ち四方弁２や圧縮機１並びに減圧器４の制御により、室内熱交換器５を同様の温度に加熱する制御となる。

以下、この加熱制御について説明する。

図７はその動作を示すタイムチャートである。

まず、時間ｔ０にて空気調和機が運転終了すると、制御装置１７からの信号により、時間ｔ１にて四方弁２が暖房側へ切り替わり、圧縮機１が動作して暖房運転を開始する。これによって、室内熱交換器５が加熱されて加熱手段として動作する。室内熱交換器５によって脱臭フィルター１０が加熱され、酵素の分解作用にもよって吸着された臭気成分が脱離され始める。時間ｔ２にて制御装置１７から信号が送られ、換気ファン９が動作し、空気調和機運転中に脱臭フィルター１０が吸着した臭気成分の離脱運転を開始する。

時間ｔ３にて圧縮機１が停止し、四方弁２が切り替わって加熱運転が停止した後、時間ｔ４まで換気ファン９は動作し、臭気成分を含む空気を排出口１６から屋外に排出し続ける。そして、時間ｔ４にて全ての動作が終了する。このような制御により、空気調和機の運転中に脱臭フィルター１０にて吸着した臭気成分を空気調和機の運転停止後に自動的に除去して、脱臭性能を回復させるため、脱臭フィルター１０は常に初期性能に近い脱臭能力を発揮することができる。

上述の脱臭性能回復の制御は、脱臭フィルター１０の脱臭性能が大きく低下する前に実施すべきであるが、機器使用者にとっては最適なタイミングを計るのは困難であり、また、機器の使用状況によってもそのタイミングは異なる。また、機器使用者が忘れずに実施しなければならないという煩雑さがあるが、空気調和機の運転停止後に自動的に動作されることによって、上記課題は解決される。また、機器使用者にとっても、突然、空気調和機が脱臭性能回復の為に動き出すのは不要な不信感を抱く可能性があるので、空気調和機が連続して動作する方が受け入れられ易い。

なお、本説明では空気調和機が時間ｔ０で運転終了後、四方弁が暖房側へ切り替わって、暖房運転が開始されるが、直前の空気調和機の運転が暖房運転の場合、四方弁の切り替えは必要なく、脱臭フィルターから臭気成分が離脱を始めるまでの時間が短縮できる。

（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４における空気調和機の室内機８の平面図である。本実施の形態では、加熱手段は暖房運転によって加熱された室内熱交換器５を利用し、脱臭性能回復の制御は空気調和機の運転停止後に制御装置によって、自動的に動作されるものである。

空気調和機は送風機を停止し、上下風向変更羽根を閉じて、臭気成分を含む空気が室内に放出されないようにした後、暖房運転を開始する。これによって、室内熱交換器５が加熱されて加熱手段として動作し、脱臭フィルター１０が加熱されて、酵素の分解作用にもよって吸着された臭気成分が脱離され始める。

一定時間経過後、換気ファン９が動作し、室内熱交換器５から脱臭フィルター１０を通る向きに送風回路が形成され、脱臭フィルター１０から脱離した臭気成分を含む空気を室外に排出する。

このように、加熱手段と換気手段の吸込み部の間に脱臭手段を配することで、加熱手段そのものによる加熱のみならず、加熱手段に加熱された空気も送風によって脱臭手段の加熱に利用されるため、効率よく脱臭手段を加熱して、臭気成分の脱離を早めることができる。

なお、図９の本発明の実施の形態４における他の実施例の平面図に示すように加熱手段１５と脱臭手段と換気手段は直列に配置されていてもよい。

図１０と図１１を用い、本発明の吸着式脱臭方法の性能について説明する。

図１０は、本発明で用いた吸着方式の初期脱臭性能を、紫外線ランプを照射した光触媒フィルターの初期脱臭性能と比較したものである。評価はＪＥＭ１４６７に準拠し、１立方メートルのアクリルボックスにおいて煙草５本分の臭気成分にて臭気の残存量を評価した結果である。本結果から明らかなように、光触媒フィルターは分解速度が遅いため短時間での脱臭効果が得られにくいが、吸着方式の脱臭フィルターは臭気成分が吸着剤に接触すると吸着剤の細孔部に吸着されるため、脱臭速度も速く、高い脱臭能力も有している。

図１１は、本発明で用いた脱臭フィルターの再生状態を示したものである。ＪＥＭ１４６７に準拠した煙草臭にて半年分毎の臭気負荷を与え、その後本発明の脱臭方式の再生を行い脱臭性能の回復率を評価した結果である。本結果からも明らかなように、空気調和機の耐用寿命と言われている１０年後においても、脱臭性能は初期の約６０％程度は維持しており、交換不要の脱臭機能が可能と言える。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、加熱手段と換気手段により、手入れや交換が不要で高い脱臭機能を維持することが可能となるので、ヒーター式の浴室用暖房機に適用できる他、例えば通常は室内循環運転にて使用し室内の臭気成分などを除去し、必要に応じて吸着した臭気成分を脱離させて屋外に排出することにより室内の温度維持を図りながら空気質を向上することができるため、空調換気扇にも適用できる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル構成図 （ａ）本発明の実施の形態１における空気調和機の室内機構成の断面図（ｂ）本発明の実施の形態１における空気調和機の室内機構成の部分断面斜視図 本発明の実施の形態１における脱臭フィルターの外観図 本発明の実施の形態における酵素の特性を表したグラフ 本発明の実施の形態１における複数臭気対応の脱臭フィルターの外観図 本発明の実施の形態３における脱臭性能回復の制御を構成するフローチャート 本発明の実施の形態３における動作を示すタイムチャート 本発明の実施の形態４における空気調和機の室内機８の平面図 本発明の実施の形態４における他の実施例の平面図 本発明の実施の形態と従来の実施の形態における初期脱臭性能の比較図 本発明の実施の形態における脱臭性能の再生時の回復率を示す図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室外熱交換器
４ 減圧器
５ 室内熱交換器
６ 室内送風機
７ 室外送風機
８ 室内機
９ 換気ファン
１０ 脱臭フィルター
１０ａ 脱臭フィルター
１０ｂ 脱臭フィルター
１１ ケーシング
１２ 上下風向変更羽根
１３ 吸込口
１４ 吹出口
１５ 加熱手段
１６ 排出口
１７ 制御装置

Claims (5)

1. 室内空気を吸込口から吸い込みかつ吹出口から吹き出すよう通風させて送風回路を形成する送風手段と、前記送風回路内に配設した吸着方式の脱臭手段と、前記脱臭手段を加熱する加熱手段と、前記脱臭手段に吸着された臭気成分を前記加熱手段を働かせることにより脱離させ、その脱離した臭気成分を含む空気を屋外に排出する換気手段を有することを特徴とする空気調和機。
2. 冷暖房可能な冷凍サイクルを有する前記空気調和機であって、前記加熱手段は暖房サイクルにて運転された熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記脱臭手段に吸着した臭気成分を脱離させて、屋外へ排出させるときには、前記送風手段を停止させ、前記加熱手段によって前記脱臭手段を所定時間加熱し、前記換気手段の運転を開始する脱臭性能回復制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
4. 少なくとも前記空気調和機の運転が停止した後に、前記脱臭性能回復制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
5. 換気の時の空気の流れに沿い、前記加熱手段と前記換気手段の吸込み部の間の送風回路内に前記脱臭手段が位置するようこれらを配したことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

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