JP2006342977A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】 定期的なメンテナンスが不要で、化学物質等の汚染物質をも確実に除去することができる空気浄化機能を備えた空気調和機を提供する。
【解決手段】 空気吸込口２および空気吹出口３が形成された空気調和機本体ハウジング１と、該空気調和機本体ハウジング１内の上記空気吸込口２下流側に配設された熱交換器７と上記空気調和機本体ハウジング１内の上記熱交換器７の下流側に配設されたファン８とを備えてなる空気調和機において、上記熱交換器７の上流側に化学物質等の汚染物質を帯電又はイオン化させる荷電手段４を設け、該荷電手段４により上記化学物質等の汚染物質を熱交換器７に入る前の段階で帯電又はイオン化するとともに、上記熱交換器７のフィン近傍の高湿度域に入った所で、これらの帯電又はイオン化した化学物質等の汚染物質を核として、その周りに水分子が多数結合した水分子クラスターを形成させ、上記熱交換器７のフィン表面で生じる凝縮水中に当該汚染物質を取り込んで、ドレン水として排出させるようにした。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、空気浄化機能を備えた空気調和機に関するものである。

従来の空気調和機（室内空調機）では、空気中の汚染物質（微粒子、化学物質など）を除去するために、空気吸い込み口側に各種のフィルターを使用しているのみで、その他の方法は採用されていない。また、静電吸着による電気集塵方式の提案もなされている（特許文献１参照）。

一方、化学物質等の汚染物質の除去が目的ではないが、空気調和機にマイナスイオン発生用の放電電極を取り付けたものもある（特許文献２参照）。

特開２００３−１０７３１号公報（明細書第１−８頁、図１−２７） 特開２００４−２７８８３３号公報（明細書第１−３頁、図１−３）

しかし、上記フィルター方式の場合はもちろん、静電吸着による電気集塵方式の場合にも、定期的にメンテナンス（塵の除去）が必要であり、また、それらの場合には、何れにあっても化学物質の捕集は困難である。

さらに、上記マイナスイオン付加による空気調和機能を備えた空気調和機の場合、本来吹出空気にマイナスイオンを付加すること自体が目的であることから、マイナスイオン発生用の放電電極は当該空気調和機の空気吹き出し口側に設置しており、何ら化学物質等の汚染物質を除去するようには構成されていない。

本願発明は、このような事情に基いてなされたもので、熱交換器上流側で汚染物質を帯電またイオン化させ、それによる電気的な吸着作用を利用して熱交換器部分で、当該汚染物質を核として水分子を吸着させることによって効果的に水分子クラスターを形成し、これを凝縮ドレン水化して外部に排出することにより、特別なメンテナンスを必要とすることなく、化学物質等の汚染物質の除去もを可能とした空気調和機を提供することを目的とするものである。

本願各発明は、それぞれ上記の問題を解決することを目的としてなされたものであって、次のような有効な課題解決手段を備えて構成されている。

（１） 請求項１の発明
この発明は、空気吸込口２および空気吹出口３が形成された空気調和機本体ハウジング１と、該空気調和機本体ハウジング１内の上記空気吸込口２下流側に配設された熱交換器７と上記空気調和機本体ハウジング１内の上記熱交換器７の下流側に配設されたファン８とを備えてなる空気調和機において、上記熱交換器７の上流側に化学物質等の汚染物質を帯電又はイオン化させる荷電手段４を設け、該荷電手段４により上記化学物質等の汚染物質を熱交換器７に入る前の段階で帯電又はイオン化するとともに、上記熱交換器７のフィン近傍の高湿度域に入った所で、これらの帯電又はイオン化した化学物質等の汚染物質を核として、その周りに水分子が多数結合した水分子クラスターを形成させ、上記熱交換器７のフィン表面で生じる凝縮水中に当該汚染物質を取り込んで、ドレン水として排出させるようにしたことを特徴としている。

冷房運転時、空気調和機用室内機の熱交換器７部分には、除湿作用によるドレン水が発生する。

そこで、同熱交換器７に入る前の段階で、放電手段その他の所定の荷電手段４により化学物質等の汚染物質を帯電又はイオン化し、熱交換器７のフィン近傍の高湿度域（過飽和〜飽和域）に入った所で、これらの帯電又はイオン化した汚染物質を核として、その周りに水分子が多数結合した水分子クラスターを形成させ、熱交換器７のフィン表面で生じる凝縮水中に同汚染物質を効率的に取り込んで、ドレン水として排出させる。

このようにすると、フィルタや電気集塵器などと違って、化学物質、ウィルス、微生物、塵、花粉等の確実な除去が可能になる。また、フィルターや静電集塵器のように、除去効率の経時的な劣化がないだけでなく、捕捉、捕集した汚染物質自体がドレン水とともに外部に排出されるため、定期的なメンテナンスが不要となる。

（２） 請求項２の発明
この発明では、上記請求項１の発明の構成において、荷電手段４が、プラズマ放電可能なプラズマ放電電極であることを特徴としている。

このような構成によると、同プラズマ放電電極のプラズマ放電により、例えば空気中の各種汚染物質が効率良く帯電又はイオン化される。そして、これらを核として水分子Ｈ₂Ｏが極めて短時間で電気的に吸着され、クラスター構造を形成するようになる。

（３） 請求項３の発明
この発明では、上記請求項１又は２の発明の構成において、ファン８はファン回転数制御手段を備え、熱交換器７の上流側から下流側への通過風速が水分子クラスターの形成に適した風速となるようにファン回転数が制御されるようになっていることを特徴としている。

熱交換器７のフィン近傍の高湿度領域において、汚染物質を核として水分子クラスターが形成されるには、短時間ではあると言え、若干の時間が必要である。

したがって、ファン回転数は、同水分子クラスターの形成に最適な風速が得られる回転数に制御し、より高効率な汚染物質除去作用が得られるようにする。

（４） 請求項４の発明
この発明では、上記請求項１，２又は３の発明の構成において、当該空気調和機が冷房機能を備えた室内用の空気調和機であることを特徴としている。

上記請求項１，２又は３の発明の空気調和機における汚染物質除去機能は、上記熱交換器が蒸発器として作用する冷房運転時に生じる。

したがって、当該空気調和機の熱交換器７が、蒸発器として作用する室内用空気調和機の冷房運転時に最適であり、有効に機能する。

（５） 請求項５の発明
この発明ではは、上記請求項１，２又は３の発明において、当該空気調和機が車両用の空気調和機であることを特徴としている。

上記請求項１，２又は３の発明の空気調和機における汚染物質除去機能は、上記熱交換器が蒸発器として作用する冷房運転時に生じる。

したがって、当該空気調和機の熱交換器７が、常時蒸発器として作用する車両用の空気調和機に最適であり、有効に機能する。

以上の結果、本願発明によると、化学物質、ウィルス、微生物、微塵、花粉等のフィルターや電気集塵器では除去できない各種の汚染物質の確実な除去が可能になる。

また、フィルターや集塵電極等メンテナンスの必要なものを使用しないために、除去効率の経時的な劣化がないだけでなく、捕集した汚染物質自体がドレン水とともに外部に排出されるため、定期的な清掃が不要となる。

また、必要に応じて空気調和機の一例である除湿器等への適用も可能である。

図１〜図４は、例えば冷暖房機能を有する空気調和機用室内機として構成した本願発明の最良の実施の形態に係る空気浄化機能を備えた空気調和機の構成および作用等を示している。

先ず、図１中において、符号１は当該空気調和機用室内機のカセット型の本体ハウジング（本体ケーシング）である。該本体ハウジング１の前部上面側〜前面側部分には空気吸込グリル２およびフィルタ−６が、また前面側下部コーナ部分には空気吹出口３が各々形成されている。そして、該本体ハウジング１内には、上記上流側空気吸込グリル２部分から上記下流側空気吹出口３部分に到る送風通路（空気流Ａ₁〜Ａ₂）が形成されており、その上流側空気吸込グリル２およびフィルタ−６の内側には断面くの字形のクロスフィン熱交換器７が、また同クロスフィン熱交換器７の下流側にはクロスフローファン８、スクロール部（スクロール通路）５がそれぞれ順番に並設されている。上記クロスフローファン８は、上記スクロール部５の空気吸込口側縁部９と舌部１０との間にあって左右方向に延びて回転可能に設けられている。

そして、本実施の形態の場合、上記送風通路の空気吸込グリル２（およびフィルタ−６）とクロスフィン熱交換器７との間には、上記クロスフィン熱交換器７の所定距離手前に位置する状態で、吸込空気Ａ₁中の後述する汚染物質を帯電又はイオン化する荷電手段であるプラズマ放電電極４が設けられている。

このプラズマ放電電極４は、上記空気吸込グリル２からフィルタ−６を介して吸込まれたフィルタ−６では除去できない微粒の塵埃や、化学物質、花粉、ウイルス、細菌等の汚染物質を含む汚染空気Ａ₁がスムーズに通過流通するように、例えば導電性金属よりなるメッシュ又はグリル構造に形成され、その下端部をアースすることなくフローティング状態に支持するとともに、その上端部（何れか一端部）には、例えば図示しない高電圧発生器の＋側電源端子を接続して構成されている。

そして、上記フィルタ−６では除去できない微粒の塵埃や、化学物質、花粉、ウイルス、細菌等の汚染物質は、上記クロスフィン熱交換器７の上流側に導入された時点で、先ず上記プラズマ放電電極４のプラズマ放電によって（＋）に帯電されるか又はイオン化されることから、電気的に有効な吸引力を発揮するようになる。

一方、冷房運転が行われている上記クロスフィン熱交換器７は、上記汚染物質を含む空気Ａ₁を露点以下に冷却するので、当該クロスフィン熱交換器７の冷却フィン付近は、特に水蒸気密度が高い高湿度状態（過飽和又は飽和状態）となっている。

したがって、このような過飽和〜飽和状態の高湿度領域に上記（＋）に帯電されるか又はイオン化された汚染物質を含む空気Ａ₁が供給されると、同空気中の汚染物質を核として、その表面に多数の水分子Ｈ₂Ｏ，Ｈ₂Ｏ・・・が集まりやすくなり、各汚染物質を核とする水分子Ｈ₂Ｏ，Ｈ₂Ｏ・・・のクラスター化が極めて短時間で高効率に促進される。

このようにして汚染物質を捕捉した多数の水分子クラスターは、さらに当該クロスフィン熱交換器７の冷却フィン（フィンプレート）部分で凝縮されて液化され、汚染物質を捕獲したままドレン水としてドレンパン１１上に滴下し、集合されて外部に排出される。この結果、吹出空気Ａ₂が清浄化される。

この間の汚染物質除去メカニズムを図解して示すと、図２のようになる（室内汚染空気Ａ₁の温度２８℃、相対湿度７０％の夏季の場合）。

これに対して、プラズマ放電電極４のない従来の空気調和機の場合は、図５のようになり、汚染物質と水分子Ｈ₂Ｏ，Ｈ₂Ｏ・・・の結合が生じないから、冷却フィン部分では単に水分だけが凝縮液化されてドレンパン１１に供給されるものの、汚染物質はそのままクロスフィン熱交換器７を通して空気吹出口３から室内に戻されてしまう。

以上のような構成によると、フィルタや静電集塵器などと違って、化学物質、ウィルス、微生物、微塵、花粉等の確実な除去が可能になる。また、フィルターや静電集塵器のように、除去効率の経時的な劣化がないだけでなく、捕捉、捕集した汚染物質自体がドレン水とともに確実に外部に排出されるため、定期的なメンテナンスが不要となる。

以上の構成において、また上記クロスフローファン８は、ファン回転数制御手段を備えており、上記クロスフィン熱交換器７の上流側から下流側への通過風速が、上記水分子クラスターの形成に適した風速となるようにファン回転数が制御されるようになっている。

上記のように、汚染物質を核として水分子クラスターが形成されるのには、きわめて短時間ではあると言え、若干の時間が必要である。また、水分子Ｈ₂Ｏ，Ｈ₂Ｏ・・・の凝縮作用についても同様である。

したがって、上記クロスフローファン８の回転数は、余り速すぎることなく、同水分子クラスターの形成、凝縮による液滴化に最適な風速が得られる回転数に制御し、より高効率な汚染物質除去作用が得られるようにする。

（効果の確認）
以上の汚染物質除去効果の確認を行うために、次の２つの試験を行った。

（１） 塵埃等微粒子濃度の測定
フィルタ−６を使用することなく、クロスフィン熱交換器７のみについて、プラズマ放電電極４を図１のように設置した場合（本実施例）と設置しなかった場合（従来例）との微粒子濃度の低下度合を測定した（所定試験室内の初期微粒子濃度を１００として、測定時間（冷房運転時間）の経過により、どれだけ微粒子濃度が低下するかを測定）。

この結果、図３のようになり、本実施例のものは、優れた微粒子除去性能を有していることがわかる。

（２） 化学物質濃度の測定
やはりフィルタ−６を使用することなく、クロスフィン熱交換器７のみについて、プラズマ放電電極４を図１のように設置した場合（本実施例）と設置しなかった場合（従来例）との化学物質濃度の低下度合を測定した（所定試験室内の初期化学物質（トルエン）濃度を１００として、測定時間（冷房運転時間）の経過により、どれだけ化学物質濃度が低下するかを測定）。

この結果、図４のようになり、本実施例のものは、優れた化学物質除去性能を有していることがわかる。

（他の実施の形態）
以上の説明では、一例として本願発明を空気調和機用の室内機として構成するようにしたが、もちろん同室内機は上記のような冷暖房タイプのものでも、また冷房専用タイプのものでもかまわない。

また上記のような本願発明の空気調和機における汚染物質除去機能は、上記冷房専用タイプの室内機の場合と同じく、上記熱交換器が常時蒸発器として作用する例えば車両用の空気調和機（カーエアコン）の場合にも有効である。

さらに、また除湿器などの空気調和機として構成することもできる。

本願発明の最良の実施の形態に係る空気調和機の構成を示す断面図である。 同空気調和機の作用を示す説明図である。 同空気調和機の微粒子除去効果を従来の空気調和機の場合と対比して示すグラフである。 同空気調和機の化学物質除去効果を従来の空気調和機の場合と対比して示すグラフである。 従来の空気調和機の作用を示す説明図である。

符号の説明

１は本体ハウジング、２は空気吸込グリル、３は空気吹出口、４はプラズマ放電電極、６はフィルタ、７はクロスフィン熱交換器、１１はドレンパンである。

Claims (5)

1. 空気吸込口（２）および空気吹出口（３）が形成された空気調和機本体ハウジング（１）と、該空気調和機本体ハウジング（１）内の上記空気吸込口（２）下流側に配設された熱交換器（７）と上記空気調和機本体ハウジング（１）内の上記熱交換器（７）の下流側に配設されたファン（８）とを備えてなる空気調和機において、上記熱交換器（７）の上流側に化学物質等の汚染物質を帯電又はイオン化させる荷電手段（４）を設け、該荷電手段（４）により上記化学物質等の汚染物質を熱交換器（７）に入る前の段階で帯電又はイオン化するとともに、上記熱交換器（７）のフィン近傍の高湿度域に入った所で、これらの帯電又はイオン化した化学物質等の汚染物質を核として、その周りに水分子が多数結合した水分子クラスターを形成させ、上記熱交換器（７）のフィン表面で生じる凝縮水中に当該汚染物質を取り込んで、ドレン水として排出させるようにしたことを特徴とする空気調和機。
2. 荷電手段（４）が、プラズマ放電可能なプラズマ放電電極であることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. ファン（８）はファン回転数制御手段を備え、熱交換器（７）の上流側から下流側への通過風速が水分子クラスターの形成に適した風速となるようにファン回転数が制御されるようになっていることを特徴とする請求項１又は２記載の空気調和機。
4. 空気調和機が冷房機能を備えた室内用の空気調和機であることを特徴とする請求項１，２又は３記載の空気調和機。
5. 空気調和機が車両用の空気調和機であることを特徴とする請求項１，２又は３記載の空気調和機。

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