JP2006029663A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命な酸化力の高いラジカルやイオン等、およびそれらを含んだ微細な水粒子を生成することで、脱臭、殺菌、有害物質除去を行う浄化装置を搭載した空気調和機を提供することを目的としている。
【解決手段】放電電極２、対向電極３、これらの電極間に高電圧を印加して放電させる高電圧印加手段６、前記放電電極２および／または前記対向電極３に水を生成する水発生手段７を有する浄化装置１を搭載した室内機１１を備え、前記室内機１１は、室内温度を検出する室内温度検出手段９、室内湿度を検出する室内湿度検出手段１０、吹出気流の温度を間接的または直接的に検出する吹出温度検出手段１５を有し、前記各検出手段によって検出された各情報と、前記室内機１１の送風機１６の少なくとも１つ以上の運転情報とに基づいて、前記水発生手段７の出力および／または前記高電圧印加手段６の出力を制御することを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、気体、液体、固体などの浄化装置を搭載した空気調和機に関するものである。

従来、イオンやオゾン等の活性粒子を利用して、食品・調理用品などの食に関連する物体や公衆衛生上で微生物が問題となる物体の表面、これらの物体を収納する空間に存在する微生物の繁殖を防止する方法が知られている。

例えば、空気などの気体を電離室に導いてイオン化およびオゾン化させる際の放電電流を制御することにより、所定の低濃度のオゾンと高濃度のイオンを含む気体を発生させ、前記電離室あるいはそれに連通する空間内で、あるいは電離室で発生した気体を物体に吹き付けることによって、オゾンとイオンとの相乗効果で微生物の繁殖を防止するようにした微生物繁殖防止方法および装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１０８３１３号公報

しかしながら、上記した従来の微生物繁殖防止方法および装置は、物体の表面や収納空間に存在する微生物を処理対象とするものであるが、生成されたイオン等は非常に不安定なため、イオンとしての寿命が非常に短く、物体に吹き付けるまえに安定な物質に変化してしまい、十分に微生物の繁殖を防止することができない、という課題を有していた。

特に、広い空間を対象とする空気調和機等に備えられた浄化装置の場合、室内に放出されたイオン等の微粒子の寿命が短いために広い室内空間の浄化効果が十分得られない、という課題も有していた。

本発明は、長寿命な酸化力の高いラジカルやイオン等、およびそれらを含んだ微細な水粒子を生成することで、脱臭、殺菌、有害物質除去を行う浄化装置を搭載した空気調和機を提供することを目的としている。

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、放電電極、対向電極、これらの電極間に高電圧を印加して放電させる高電圧印加手段、前記放電電極および／または前記対向電極に水を生成する水発生手段を有する浄化装置を搭載した室内機を備え、前記室内機は、室内温度を検出する室内温度検出手段、室内湿度を検出する室内湿度検出手段、吹出気流の温度を間接的または直接的に検出する吹出温度検出手段を有し、前記各検出手段によって検出された各情報と、前記室内機の送風機の少なくとも１つ以上の運転情報とに基づいて、前記水発生手段の出力および／または前記高電圧印加手段の出力を制御することを特徴とするもので、室内の温度、湿度条件及び、室内機が送風する気流に関する情報である室内機の配管温度または吹出温度、および送風機の運転情報等に応じて、電極から発生するラジカルやイオン等を含んだ微細な水粒子の生成のために最適な電極への水供給量および高電圧の印可量を与えることができる。

本発明によれば、最適な電極への水供給量および高電圧の印可量を与え、室内の環境条件や空気調和機の運転条件に応じてより効率的且つ効果の高い浄化を行うことができる。

第１の発明は、放電電極、対向電極、これらの電極間に高電圧を印加して放電させる高電圧印加手段、前記放電電極および／または前記対向電極に水を生成する水発生手段を有する浄化装置を搭載した室内機を備え、前記室内機は、室内温度を検出する室内温度検出手段、室内湿度を検出する室内湿度検出手段、吹出気流の温度を間接的または直接的に検出する吹出温度検出手段を有し、前記各検出手段によって検出された各情報と、前記室内機の送風機の少なくとも１つ以上の運転情報とに基づいて、前記水発生手段の出力および／または前記高電圧印加手段の出力を制御することを特徴とするもので、室内の温度、湿度条件及び、室内機の送風する気流に関する情報である室内機の配管温度または吹出温度、および送風機の運転情報等に応じて、電極から発生するラジカルやイオン等を含んだ微細な水粒子の生成のために最適な電極への水供給量および高電圧の印可量を与えることができ、室内の温度、湿度条件や空気調和機の送風条件の変化によらず常に高い浄化性能を発揮することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、吹出温度検出手段が検出する吹出気流の温度が高いほど、水発生手段の出力時間および／または出力量を増加させるもので、電極をより冷却することで、浄化装置周辺を流れる吹出温度の上昇による電極表面での水の生成量の減少を抑制することができ、高温の吹出環境でも電極から発生するラジカルやイオン等を含んだ微細な水粒子を十分に放出することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明または第２の発明において、室内機の送風機の風量が弱いほど、水発生手段の出力時間および／または出力量を増加させるもので、電極をより冷却することで、浄化装置周辺を流れる風量の減少による電極表面での水の生成量の減少を抑制することができ、低風量の気流環境でも電極から発生するラジカルやイオン等を含んだ微細な水粒子を十分に放出することができる。

第４の発明は、特に、第１の発明から第３の発明のいずれかにおいて、水発生手段に、ペルチェ素子を利用したことを特徴とするもので、電極から発生するラジカルやイオン等、およびそれらを含んだ微細な水粒子の生成のために必要な水を無給水で供給することができ、居住者が給水する手間を要することなく浄化効果を得ることができる。

第５の発明は、特に、第４の発明において、第１の所定値は第２の所定値より大きいとともに、吹出温度検出手段が検出する吹出気流の温度が、前記第１の所定値より高い時や前記第２の所定値より低い時には、水発生手段の出力および高電圧印加手段の出力を停止することを特徴とするもので、吹出温度を間接的に検出する配管温度や直接的に検出する吹出温度が、第１の所定値より高い場合は、浄化装置周辺を流れる空気の温度上昇により電極表面の温度が露点温度以下に下がらず電極への水の結露が生じないと判断し、水発生手段や高電圧印可手段への不必要な通電を停止し、より効率的な運転を行うことができるとともに、電極に水が無い状態で放電することによる電極の劣化も防止することができる。さらに、浄化装置周辺を流れる吹出気流の温度上昇によるペルチェ素子への過剰な熱負荷を防ぎ、ペルチェ素子の寿命の低下を防ぐことができる。

また、第２の所定値より低い場合は、浄化装置周辺を流れる空気の温度低下により電極表面の温度が氷点下になり電極表面で水が氷結したと判断し、水発生手段や高電圧印可手段への不必要な通電を停止することができるとともに、氷結を溶けて水に戻った後再度正常な放電が可能となり、電極からラジカルやイオン等を含んだ微細な水粒子を持続して放出することができる。

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）
図１は、本発明の第１の実施の形態における浄化装置の構成図を示す一例である。浄化ユニット１は、気体の流路内に配置されるものであり、放電電極２が配置され、放電電極２の対向に対向電極３が配置されていて、放電電極２と対向電極３との間に放電領域が形成される。４は浄化ユニット１に流れ込む上流側気流、５は浄化ユニット１の下流側気流を示す。

高電圧印加手段６は、放電電極２に接続する電極（プラスまたはマイナス）と、対向電極３に接続するアース電極とを有し、放電電極２と対向電極３との間に、放電を発生させ得る高電圧を印加するように構成されている。この高電圧印加手段６としては、高圧トランスで昇圧するようにした電装回路などが使用される。しかし所望の高電圧を印加できるものであれば、これに限定されず使用可能である。

水発生手段７は、例えばペルチェ素子など無給水で水を発生させるのもであり、冷却面側に放電電極２に密着させ設ける。これにより、放電電極２が露点以下の温度になると放電電極２の表面に結露水が発生する。例えば、温度が２２℃で湿度が３０％のとき、放電電極２が露点すなわち３．６℃以下の温度になると放電電極２の表面に結露水が発生する。放電電極２に水が結露した状態において、高電圧印加手段６によって高電圧が印可されると、放電電極２の尖端から静電霧化（静電気力によって電極尖端から水が霧化してミストを放出する現象）が生じ、ラジカルやイオン等、およびそれらを含んだ微細な水粒子が対向電極３に向かって放出される。放出された微細な水粒子は、浄化ユニット１に流れ込む気流によって、浄化対象空間に放出される。

このように、ペルチェ素子を利用することによって、電極から発生するラジカルやイオン等、およびそれらを含んだ微細な水粒子の生成のために必要な水を無給水で供給することができ、居住者がタンクに給水する手間を要することなく浄化効果を得ることができる。

また、放熱促進手段８は、例えばヒートシンクなどの放熱促進材であり、ペルチェ素子等の水発生手段７の放熱面に密着して設けられ、ペルチェ素子の放熱を促進し、電極の冷却効果を高めるものである。

９は浄化ユニット１に流れ込む上流側気流４の温度を検出する、つまり、浄化ユニット１が設置された室内空気の温度を検出する室内温度検出手段、１０は同じく室内空気の湿度を検出する室内湿度検出手段であり、検出された室内空気の温度、湿度に応じて、水発生手段７や高電圧印可手段６の出力を制御するために設けている。

図２は、本発明の第１の実施の形態における浄化装置が設けられた空気調和機の室内機の構成図を示す一例である。図２において、浄化ユニット１は、室内機１１の吹出気流１２が流れる風路側に設けられている。また、室内温度検出手段９および室内湿度検出手段１０は、室内機の吸込気流１３が流れる風路内の熱交換器１４の上流側に設けられており、室内空気の温度、湿度が検出できるようになっている。

また、熱交換器１３には、配管温度を検出する配管温度検出手段１５を設け、ほぼ吹出気流の温度（吹出温度）に相当する温度が検出できるようになっており、検出された吹出温度に応じて、水発生手段７や高電圧印可手段６の出力を制御するために設けている。また、風量の大きい室内機の送風機１６は、浄化ユニット１の電極から発生するラジカルやイオン等、およびそれらを含んだ微細な水粒子を吹出気流にとともに室内に広範囲に放出
することができ、室内の浄化性能を向上することができる。また、浄化ユニット１の放熱促進手段８に吹出気流が通風することで放熱が促進され、電極の冷却効果を高めることができるため、ペルチェ素子への通電量を少なくして電極に必要な水を供給することができる。なお、本実施の形態においては、吹出温度を配管温度検出手段１５により、間接的に検出しているが、吹出温度を直接検出するよう温度センサを設けてもよい。

図３は、本発明の第１の実施の形態における浄化装置およびその制御方法の制御ブロック図を示すものである。図３において、１７は、送風機１６の運転に関する情報、つまり送風機１６の回転数や風量を出力する送風機運転情報出力手段である。１８は、室内温度検出手段９、室内湿度検出手段１０、配管温度検出手段１５、送風機運転情報出力手段１７の各情報を基に、水発生手段７や高電圧印可手段６の出力を制御する浄化装置制御手段である。

図４は、室内温度と室内湿度の情報を基に判断される室内の絶対湿度と配管温度に応じて決定される水発生手段７の運転のＯＮ時間とＯＦＦ時間の組み合わせの設定値を示す一例である。例えば、水発生手段７の出力は、所定のＯＮ時間と所定のＯＦＦ時間でＯＮ／ＯＦＦを繰り返すとともに、ＯＮ時間とＯＦＦ時間の組み合わせを変化させることで出力時間を調節、つまり、電極の冷却度合いを調節できるようになっている。なお、水発生手段７の出力は、ＯＮ／ＯＦＦ時間を変化させるだけでなく、ＯＮ時の出力量（例えば、ペルチェ素子への印可電圧等）を調節しても電極の冷却度合いを調節でき、同様の効果を得ることが可能である。

ここで、図４に示すように、水発生手段７のＯＮ時間は絶対湿度が低い程長く設定し、ＯＦＦ時間は絶対湿度が低い程短くなるように設定されている。さらに、配管温度が高い程、ＯＮ時間を長くし、ＯＦＦ時間を短くなるように設定されている。よって、室内の絶対湿度が低いときや配管温度（吹出温度）が高いときは、電極への水の結露が生じにくい環境のため電極の冷却度合いを増やし、室内の絶対湿度が高いときや配管温度（吹出温度）が低いときは、電極への水の結露が生じやすい状態のため電極の冷却度合いを減らし、室内の絶対湿度や吹出温度の変化によらず電極表面での水の生成量を最適に保つことができる。つまり、静電霧化によって生じるラジカルやイオン等を含んだ微細な水粒子の粒子径がより小さく且つ粒子の個数がより多くなるような放出状態を安定して保つことができ、室内機の吹出温度によらず常に高い浄化性能を得ることができる。

図５は、室内温度と室内湿度の情報を基に判断される室内の絶対湿度と風量に応じて決定される水発生手段７の運転のＯＮ時間とＯＦＦ時間の組み合わせの設定値を示す一例である。ここで、図５に示すように、水発生手段７のＯＮ時間は絶対湿度が低い程長く設定し、ＯＦＦ時間は絶対湿度が低い程短くなるように設定されている。さらに、浄化ユニット周辺に送風される送風機風量が弱い程、ＯＮ時間を長くし、ＯＦＦ時間を短くなるように設定されている。

よって、室内の絶対湿度が低いときや送風機風量が弱いとき（浄化ユニットへの湿気を含んだ空気の供給量が少ないとき）は、電極への水の結露が生じにくい環境のため電極の冷却度合いを増やし、室内の絶対湿度が高いときや送風機風量が強いときは、電極への水の結露が生じやすい状態のため電極の冷却度合いを減らし、室内の絶対湿度や送風機風量の変化によらず電極表面での水の生成量を最適に保つことができる。つまり、静電霧化によって生じるラジカルやイオン等を含んだ微細な水粒子の粒子径がより小さく且つ粒子の個数がより多くなるような放出状態を安定して保つことができ、室内機の送風機風量によらず常に高い浄化性能を得ることができる。

図６は、室内機の配管温度（吹出温度）に応じて決定される水発生手段７および高電圧
印加手段６の出力のＯＮ／ＯＦＦ設定を示す一例である。
図６において、室内温度と室内湿度の情報を基に判断された絶対湿度が所定範囲内（絶対湿度：中）の場合、配管温度（吹出温度）がＴ１ａを超えると水発生手段７と高電圧印加手段６の出力をＯＦＦし、Ｔ１ａ以下では水発生手段７と高電圧印加手段６の出力をＯＮするように制御する。これによって、配管温度（吹出温度）が所定値Ｔ１ａを超えた場合、電極表面の温度が露点温度以下に下がらず、電極への水の結露が生じないと判断し、水発生手段７や高電圧印可手段６への不必要な通電を停止し、より効率的な運転を行うことができるとともに、電極に水が付着していない状態で放電することによる電極の劣化も防止することができる。

なお、絶対湿度が所定範囲より高い場合（絶対湿度：高）は、配管温度（吹出温度）がＴ１ｃを超えると水発生手段７と高電圧印加手段６の出力をＯＦＦし、絶対湿度が所定範囲より低い場合（絶対湿度：低）は、配管温度（吹出温度）がＴ１ｂを超えると水発生手段７と高電圧印加手段６の出力をＯＦＦする。ここで、Ｔ１ｂ＜Ｔ１ａ＜Ｔ１ｃの関係になるように設定する。つまり、浄化ユニット周辺を流れる吹出気流の絶対湿度が低い程、より低い吹出温度で電極表面の温度が露点温度以上になるため、水発生手段７と高電圧印加手段６の出力をＯＦＦする配管温度（吹出温度）をより低く設定し、吹出温度と絶対湿度の変化に応じて浄化ユニット１の電極に水が結露しない状況を的確に判断することができる。

また、図６において、配管温度（吹出温度）がＴ２以下になると水発生手段７と高電圧印加手段６の出力をＯＦＦし、Ｔ２を超えると水発生手段７と高電圧印加手段６の出力をＯＮするように制御する。これによって、配管温度（吹出温度）がＴ２以下になることで電極表面で水が氷結したと判断し、水発生手段や高電圧印可手段への不必要な通電を停止するとともに、氷結が溶けて水に戻ることで再度正常な放電が可能となり、電極からラジカルやイオン等を含んだ微細な水粒子を持続して放出することができ、浄化性能を常に維持することができる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、水と放電によって生成した長寿命な酸化力の高いラジカルやイオン等、およびそれらを含んだ微細な水粒子が、暖められた空気や冷やされた空気を媒体として放出された領域を脱臭、殺菌、有害物質除去を行うことが可能となるので、家庭用、業務用空調機を問わず展開を図ることができる。

本発明の実施の形態１における浄化装置の一例を示す構成図 同浄化装置が設けられた空気調和機の室内機の一例を示す構成図 同浄化装置およびその制御方法の一例を示す制御ブロック図 同室内の絶対湿度と配管温度に応じて決定される水発生手段の運転のＯＮ時間とＯＦＦ時間の組み合わせの設定値の一例を示す図 同室内の絶対湿度と風量に応じて決定される水発生手段の運転のＯＮ時間とＯＦＦ時間の組み合わせの設定値の一例を示す図 同室内機の配管温度（吹出温度）に応じて決定される高電圧印加手段の出力のＯＮ／ＯＦＦ設定の一例を示す図

符号の説明

１ 浄化ユニット
２ 放電電極
３ 対向電極
６ 高電圧印可手段
７ 水発生手段
９ 室内温度検出手段
１０ 室内湿度検出手段
１１ 室内機
１２ 吹出気流
１３ 吸込気流
１５ 配管温度検出手段（吹出温度検出手段）
１６ 送風機
１７ 送風機運転情報出力手段
１８ 浄化装置制御手段

Claims (5)

1. 放電電極、対向電極、これらの電極間に高電圧を印加して放電させる高電圧印加手段、前記放電電極および／または前記対向電極に水を生成する水発生手段を有する浄化装置を搭載した室内機を備え、前記室内機は、室内温度を検出する室内温度検出手段、室内湿度を検出する室内湿度検出手段、吹出気流の温度を間接的または直接的に検出する吹出温度検出手段を有し、前記各検出手段によって検出された各情報と、前記室内機の送風機の少なくとも１つ以上の運転情報とに基づいて、前記水発生手段の出力および／または前記高電圧印加手段の出力を制御することを特徴とする空気調和機。
2. 吹出温度検出手段が検出する吹出気流の温度が高いほど、水発生手段の出力時間および／または出力量を増加させる請求項１記載の浄化装置を備えた空気調和機。
3. 室内機の送風機の風量が弱いほど、水発生手段の出力時間および／または出力量を増加させる請求項１または２記載の空気調和機。
4. 水発生手段に、ペルチェ素子を利用したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 第１の所定値は第２の所定値より大きいとともに、吹出温度検出手段が検出する吹出気流の温度が、前記第１の所定値より高い時や前記第２の所定値より低い時には、水発生手段の出力および高電圧印加手段の出力を停止することを特徴とする請求項４記載の空気調和機。

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