JP2009139001A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】ペルチェ素子によって凝縮された水分を効率良く霧化電極に供給可能で、帯電した微細な水が有する脱臭作用を部屋の広い範囲で発揮可能な空気調和機を提供する。
【解決手段】空気調和機に、高電圧発生装置３０と、高電圧発生装置３０の高電圧端子３１から伸びる導電体３２と、吸水性を有し、吸水時に霧化接続部保水材３３を介して導電体３２と電気的に接続される霧化電極３４及びイオン電極３５と、霧化電極３４に水を供給する水源部４０と、外気導入ファン４５と、外気導入ダクト４６とからなる静電霧化装置２１を備える。水源部４０は、ペルチェ素子４１と、このペルチェ素子４１の冷却面に取り付けられた冷却板４２とから構成し、冷却板４２の表面には、親水性又は超親水性の表面処理膜５１を形成する。冷却板４２の表面には、凝縮した水分を霧化電極３４に案内する溝５５を形成することもできる。
【選択図】図４

Description

本発明は、静電霧化装置を備えた空気調和機に係り、特に、霧化電極に水分を効率良く供給する手段に関する。

空気調和機は、基本的には、室内空気を熱交換器に循環させて、加熱、冷却、除湿などを行い、調和された空気を室内に吹出すことにより室内を空気調和するものであるが、近年の高機能な空気調和機にあっては、温度及び湿度の調節以外にも様々な機能を付加し、室内を清浄で、快適な空間にすることが行われている。

それらの機能の１つとして、脱臭機能を備えた空気調和機が従来知られている。即ち、室内には、生活に付随して種々の臭いの発生源が生じ、そのあるものは鼻の臭気細胞を刺激し、臭いとして感知される。これらの臭い発生源は、気体、小液滴、微細な塵挨などであり、いずれも放置しておけば、宇宙線などにより電離した空気中のイオンなどと衝突して帯電したり、重力のため沈降したり、気流により壁に衝突したりして、室内の壁、家具、床、天井などの固定物に吸着され室内の空気中から取り除かれるか、活性物質との遭遇により分解、変成されて、臭いは消えてしまう。

しかし、分解されないで、部屋の壁や床などに吸着又は沈降した臭いの発生源は、温度が上がったり、風が当ったり、掃除で舞い上がったりすると、また、室内空気に浮遊することになり、臭いとして感知されるようになる。

このように、吸着などにより室内の壁などに付着している臭いの発生源を分解、変成するため、ＯＨラジカルなどの活性物質を微細な水（水霧）に付与して、長寿命化し、臭いの発生源に遭遇させ、脱臭する試みが行われている。

この種の脱臭手段の１つとして、室内に吹出す空気に静電霧化方式により帯電した微細な水を放出し、室内を脱臭する方法が考えられ、これを具現化するために種々の工夫が擬らされている（特許文献１及び特許文献２参照。）。

特許文献１に記載の技術は、室内機に、静電霧化ユニットと、ペルチェ素子と、ペルチェ素子駆動電源と、高電圧電源ユニットと、吸込み温度検出手段と、吸込み湿度検出手段と、ペルチェ冷却面湿度測定手段と、高電圧電極と、対向電極と、静電霧化状態検出手段とを備え、吸込み温度検出手段と湿度検出手段の検出結果に基づいて、ペルチェ素子駆動電源及び高電圧電源を制御するものである。これにより、静電霧化された微細な水を無給水で放出することができ、室内の脱臭機能を発揮することができる。

特許文献２に記載の技術は、室内機に、放電電極、対向電極、高電圧印加手段、水発生手段を有する浄化装置、室内温度検出手段、室内湿度検出手段、吹出温度検出手段を備え、検出された各情報と運転情報とに基づいて、水発生手段、高電圧印加手段の出力を制御するものである。これにより、長寿命で酸化力の高いラジカルやイオン等を含んだ微細な水を無給水で放出することができ、室内の脱臭、殺菌及び有害物質の除去等を行うことができる。
特開２００６−１４９５３８号公報 特開２００６−０２９６６３号公報

特許文献１，２に開示された装置を用いて無給水で室内に微細な水を放出し、室内の脱臭や有害物の除去を行うためには、ペルチェ素子の冷却面に水分を効率良く凝縮させ、かつ凝縮された水分を効率良く静電霧化装置に供給する必要がある。

しかしながら、特許文献１，２には、この点に関して何ら具体的手段が開示されておらず、改善の余地がある。

本発明は、かかる従来技術の不備を解消するためになされたもので、その目的は、ペルチェ素子によって凝縮された水分を効率良く霧化電極に供給可能で、帯電した微細な水が有する脱臭作用を部屋の広い範囲で発揮可能な空気調和機を提供することにある。

本発明は、前記の目的を達成するため、第１に、高電圧発生装置と、この高電圧発生装置で発生した高電圧を印加することにより霧を発生する霧化電極と、この霧化電極に水を供給する水源部とを有し、前記水源部が、ペルチェ素子と、このペルチェ素子の冷却面に設けられ、その表面に空気中の水分を凝縮させる冷却板とからなる静電霧化装置を備えた空気調和機において、前記冷却板の水分凝縮面に親水処理を施したことを特徴とする。

冷却板の水分凝縮面に親水処理を施すと、該面に凝縮した水分を重力の作用により速やかに下方に流すことができるので、霧化電極への水分の供給を高能率に行うことができる。また、凝縮した水分が冷却板の水分凝縮面に止まりにくくなるので、該面の温度上昇が抑制され、空気中の水分を高能率に凝縮させることができる。よって、これらのことから、帯電した微細な水が有する脱臭作用を利用して、部屋の広い範囲を効率的に脱臭することができる。また、冷却板の水分凝縮面に撥水処理を施した場合とは異なり、凝縮した水分が水滴にならないので、周囲に水滴状になって飛散しにくく、ユーザに不快感を与えたり、感電若しくは漏電事故を起こすことがない。よって、漏水対策や感電若しくは漏電対策が不要になり、低コストで脱臭性能に優れた空気調和機とすることができる。なお、本明細書において、「親水処理」とは、冷却板に親水性を付与する処理及び超親水性を付与する処理の双方を含む。親水性の定義及び超親水性の定義については、後述する。

また、本発明は第２に、前記第１の空気調和機において、前記冷却板の水分凝縮面に、凝縮した水分を前記霧化電極に導く溝を形成したことを特徴とする。

冷却板の水分凝縮面に溝を形成すると、この溝が案内になって冷却板の水分凝縮面に凝縮した水分を速やかに霧化電極に導くことができるので、霧化電極への水分の供給を高能率化することができる。

また、本発明は第３に、前記第１の空気調和機において、前記溝は、前記冷却板の板厚の５０％以下の深さと、４ｍｍ以下の幅とを有することを特徴とする。

冷却板は、ペルチェ素子にて露点温度以下に冷却し、その表面に水分を結露させるものであるので、熱容量を小さくするため、なるべく薄型に形成する必要がある。一方、あまり薄型化しすぎると、強度が低下し、取り付け取り外し時に破損しやすくなる。そこで、冷却板の厚さは、熱容量と強度とを考慮して設計されるが、冷却板の表面に溝を形成すると、言うまでもなく強度が低下するため、形成可能な溝の深さが問題となる。実験によると、冷却板の厚さを１mm以上とした場合、溝の深さを板厚の５０％以下とすることにより、取り付け取り外し時における冷却板の破損を溝がない場合と同等にすることができた。また、溝幅と結露水分量の関係を調査したところ、溝の幅が４mmを超えると、毛細管現象に基づくガイドとしての溝の効果が失われ、溝を設けない冷却板と同等の水分量しか得られないことが判った。そこで、溝の深さを冷却板の板厚の５０％以下とし、溝幅を４ｍｍ以下とすることにより、所要の強度と水分量とを具備することができる。

本発明によると、ペルチェ素子の冷却面に設けられる冷却板の水分凝縮面に親水処理を施したので、該面への水分の凝縮を効率化できると共に、凝縮された水分を高能率に霧化電極に供給することができ、帯電した微細な水が有する脱臭作用を利用して部屋の広い範囲を脱臭することができる。また、冷却板の水分凝縮面に撥水処理を施した場合とは異なり、漏水対策や感電若しくは漏電対策が不要であるので、低コストで脱臭性能に優れた空気調和機とすることができる。

以下、本発明に係る空気調和機の第１実施形態を、図１乃至図５に基づいて説明する。図１は実施形態に係る空気調和機の外観図、図２は実施形態に係る室内機の側断面図、図３は実施形態に係る静電霧化装置の室内機への取付状態を示す構成図、図４は第１実施形態に係る静電霧化装置の構成図、図５は第１実施形態に係る静電霧化装置の効果を示すグラフ図である。

図１に示すように、本例の空気調和機１は、室内機２と、室外機３と、これらを接続する接続配管５と、新鮮な室外空気を室内機２内に取り込む外気風路４とから構成されている。室内機２の筐体９内には、図２に示すように、送風ファン１４、フィルタ１５，１５ａ、熱交換器１６、露受皿１７、上下風向板１８、左右風向板１９等の基本的な内部構造体が取付けられる。また、この室内機２の筐体９内には、図１に破線で示すように、静電霧化装置２１も合わせて取り付けられる。これらの基本的な内部構造体及び静電霧化装置２１は、化粧枠８と、化粧枠８の前面に取り付けられた前面パネル７により室内機２内に内包される。前面パネル７の下方には、運転状況を表示する表示部１１と、別体のリモコン１２からの赤外線の操作信号を受ける受光部１０とが配置されている。

図２に示すように、送風ファン１４を作動すると、空気は白抜き矢印のように流れ、通過する空気中の塵挨はフィルタ１５，１５ａに捕集される。フィルタ１５，１５ａは、吸い込まれた室内空気中に含まれる塵挨を取り除くためのものであり、熱交換器１６の吸込側を覆うように配置されている。送風ファン１４は、室内空気を空気吸込み口６から吸い込んで、吹出し風路２０を通過し、空気吹出し口１３から吹出すように室内機２内の中央に配置されている。熱交換器１６は、略逆Ｖ字状に形成されており、送風ファン１４の吸込側に配置される。

静電霧化装置２１は、図３に示すように、高電圧発生装置３０と、高電圧発生装置３０の高電圧端子３１から伸びる導電体３２と、吸水性を有し、吸水時に霧化接続部保水材３３を介して導電体３２と電気的に接続される霧化電極３４及びイオン電極３５と、霧化電極３４に水を供給する水源部４０と、外気導入ファン４５と、外気導入ダクト４６とから主に構成されている。本例の静電霧化装置２１は、高電圧発生装置３０で発生させた−３ｋＶ〜−６ｋＶの高電圧を霧化電極３４及びイオン電極３５に印加し、霧化電極３４に水源部４０の水分を供給することで霧化電極３４の先端から帯電した微細粒の水を放出させると共に、イオン電極３５からイオンを放出させることで脱臭作用を部屋の広い範囲で発揮させる。

水源部４０は、ペルチェ素子４１と、このペルチェ素子４１の冷却面に取り付けられた冷却板４２とから構成されており、冷却板４２の表面には、図４に示すように、親水性又は超親水性の表面処理膜５１が形成されている。この水源部４０は、外気導入ファン４５及び外気導入ダクト４６で室外空気をペルチェ素子４１の冷却面４１aに接して取り付けられた冷却板４２に送風し、ペルチェ素子４１で冷却板４２を室外空気の露点温度以下に冷却することにより、室外空気の水分を結露させる方式である。冷却板４２の表面に凝縮した結露水分５０は、自重または外気導入ファン４５で取り入れた外気により下方に伝わり、霧化接続部保水材３３に保水され、霧化接続部保水材３３と接する霧化電極３４に高電圧を印加することで微細な水霧となって室内に放出される。

親水性又は超親水性の表面処理膜５１としては、公知に属する各種の被膜を適宜適用することができる。例えば、親水性の表面処理膜５１としては、アルミニウム表面にベーマイト（水酸化酸化アルミニウム）皮膜を生成させる表面処理や、ポリビニルアルコール、尿素樹脂、テフロン（登録商標）樹脂又はガラス繊維などがあり、超親水性の表面処理膜５１としては、酸化チタンなどの光触媒からなる被膜、不揮発性シリコーン中に微粒子金属酸化物を分散させた分散液を塗布し、不揮発性シリコーンを焼成することにより得られる被膜、酸化チタン及び珪素とチタンの複合酸化物を含有する被膜、酸化チタン含有層の上に珪素とチタンの複合酸化物を含有する層を積層してなる被膜などがある（特開２００６−２０５５３１号公報参照）。

なお、一般に親水性とは、固体表面における液滴の接触角が４０°以下になることをいい、１０°以下で超親水性とされる。これに対して、一般に撥水性とは、固体表面における液滴の接触角が９０°以上になることをいい、１１０°から１５０°で高撥水性とされる。親水性は水を拡散する性質であり、撥水性は水をはじき、水滴を形成する性質である。いずれの性質も、固体表面に付着した水分を固体表面に止めず、自重や風向きの方向に流すことができる。

このように、冷却板４２の表面に親水性又は超親水性の表面処理膜５１を形成すると、冷却板４２に凝縮された空気中の水分を重力及び外気導入ファン４５で取り入れた外気の作用によって効率良く霧化電極３４に供給することができると共に、凝縮した水分が冷却板４２の表面に止まりにくく、該面の温度上昇が抑制されて、空気中の水分を高能率に凝縮させることができるので、冷却板４２に結露する水分量が取り入れる外気の温度と絶対水分量により変動する場合にも、静電霧化による部屋の脱臭作用を広範囲で安定に発揮させることができる。また、冷却板４２の水分凝縮面に撥水処理を施した場合とは異なり、凝縮した水分が水滴にならないので、冷却板４２に凝縮された水分が周囲に水滴状になって飛散しにくく、ユーザに不快感を与えたり、感電若しくは漏電事故を起こすことがない。よって、漏水対策や感電若しくは漏電対策が不要になって、低コストで脱臭性能に優れた空気調和機とすることができる。

図５に、冷却板４２にベーマイト処理により親水処理が施された静電霧化装置２１と、冷却板４２に親水処理が施されていない静電霧化装置２１に、１５℃５０％ＲＨの外気を導入した場合における冷却板４２の結露水分量を示す。この図から明らかなように、親水処理を施した冷却板からは、１時間当たり０．２８ｇの結露水が得られたのに対して、親水処理が施されていない冷却板からは、１時間当たり０．１９ｇの結露水しか得られず、冷却板４２に親水処理を施すことにより、多くの結露水が得られることが判る。

次に、本発明に係る空気調和機の第２実施形態を、図６及び図７に基づいて説明する。図６は第２実施形態に係る冷却板の斜視図、図７は第２実施形態に係る静電霧化装置の効果を示すグラフ図である。

図６に示すように、第２実施形態に係る空気調和機は、冷却板４２の水分凝縮面に、凝縮した水分を霧化電極３４に導く溝５５を格子状に形成したことを特徴とする。溝５５の深さは、冷却板４２の板厚の５０％以下とし、溝幅は、４ｍｍ以下とする。その他については、第１実施形態に係る空気調和機と同じであるので、説明を省略する。

このように、冷却板４２の水分凝縮面に溝５５を形成すると、この溝５５が案内になって冷却板４２の水分凝縮面に凝縮した水分を速やかに霧化電極３４に導くことができるので、霧化電極３４への水分の供給をより高能率化することができる。なお、図６の例では、溝５５が格子状に形成されているが、溝５５の形成パターンについてはこれに限定されるものではなく、例えば横向きの溝を省略するなど、適宜変更することができる。

溝５５の深さは、冷却板４２の強度に影響を与え、溝５５の幅は、霧化電極３４に供給可能な水分量に影響を与える。即ち、冷却板４２は、ペルチェ素子４１にて露点温度以下に冷却され、その表面に水分を結露させるものであるので、熱容量を小さくするため、なるべく薄型に形成する必要があるが、その一方で、あまり薄型化しすぎると、強度が低下し、取り付け取り外し時に破損しやすくなる。そこで、冷却板４２の厚さは、熱容量と強度とを考慮して設計されるが、冷却板４２の表面に溝５５を形成すると、言うまでもなく強度が低下するため、形成可能な溝５５の深さが問題となる。実験によると、冷却板４２の厚さを１mm以上とした場合、溝５５の深さを板厚の５０％以下とすることにより、取り付け取り外し時における冷却板４２の破損を溝がない場合と同等にすることができた。また、溝幅ｗと結露水分量の関係を調査したところ、溝幅ｗが４mmを超えると、毛細管現象に基づくガイドとしての溝の効果が失われ、溝５５を設けない冷却板と同等の水分量しか得られない。そこで、溝５５の深さを冷却板の板厚の５０％以下とし、溝幅ｗを４ｍｍ以下とすることにより、所要の強度と水分量とを具備することができる。

図７に、ベーマイト処理により親水処理が施された冷却板４２の水分凝縮面に形成される溝５５の溝幅ｗと霧化電極３４に供給される結露水分量との関係を示す。この図から明らかなように、実験の範囲内では、溝幅ｗが狭いほど霧化電極３４に供給される結露水分量を増加することができ、４mmを超えると、霧化電極３４に供給される結露水分量が溝５５を形成しない場合とほぼ同等になる。

実施形態に係る空気調和機の外観図である。 実施形態に係る室内機の側断面図である。 実施形態に係る静電霧化装置の室内機への取付状態を示す構成図である。 第１実施形態に係る静電霧化装置の構成図である。 第１実施形態に係る静電霧化装置の効果を示すグラフ図である。 第２実施形態に係る冷却板の斜視図である。 第２実施形態に係る静電霧化装置の効果を示すグラフ図である。

符号の説明

１ 空気調和機
２ 室内機
３ 室外機
４ 外気風路
５ 接続配管
６ 空気吸込み口
７ パネル
８ 化粧枠
９ 筐体
１０ 受光部
１１ 表示部
１２ リモコン
１３ 空気吹き出し口
１４ 送風ファン
１５ フィルター
１５ａ フィルター
１６ 熱交換器
１７ 露受皿
１８ 上下風向板
１９ 左右風向板
２０ 吹出し風路
２１ 静電霧化装置
３０ 高電圧発生装置
３１ 高電圧端子
３２ 導電体
３３ 霧化接続部保水材
３４ 霧化電極
３５ イオン電極
４０ 水源部
４１ ペルチェ素子
４１a ペルチェ素子の低温部
４２ 冷却板
４５ 外気導入ファン外気導入ダクト
４６ 外気導入ダクト
５０ 結露水分
５１ 表面処理膜
５５ 溝

Claims (3)

1. 高電圧発生装置と、この高電圧発生装置で発生した高電圧を印加することにより霧を発生する霧化電極と、この霧化電極に水を供給する水源部とを有し、前記水源部が、ペルチェ素子と、このペルチェ素子の冷却面に設けられ、その表面に空気中の水分を凝縮させる冷却板とからなる静電霧化装置を備えた空気調和機において、前記冷却板の水分凝縮面に親水処理を施したことを特徴とする空気調和機。
2. 前記冷却板の水分凝縮面に、凝縮した水分を前記霧化電極に導く溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記溝は、前記冷却板の板厚の５０％以下の深さと、４ｍｍ以下の幅とを有する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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