JP2014020657A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機の内部を帯電しにくくすることで清潔に保ち、且つ使用空間内の快適性向上に好適な空気調和機を提供すること。
【解決手段】空気吸込口及び空気吹出口を有する筐体と、前記筐体内に配置された熱交換器と、前記熱交換器の空気吸込み側に配置されたフィルタと室内空気を、前記空気吸込口より吸い込み、前記フィルタ及び熱交換器を通してから前記空気吹出口より吹出す送風ファンと吹出す空気を上下方向に制御する上下風向板と左右に制御する左右風向板に帯電する樹脂使用した空気調和機において、前記送風ファンと前記上下風向板と前記左右風向板の少なくとも１つの部材に導電性材料を使用することで達せられる。
【選択図】図３

Description

本発明は空気調和機に関する。

空気調和機の室内機の内部は、送風ファンによって発生する流入空気と室内機を構成する樹脂部品との摩擦により静電気が発生し帯電する。帯電した樹脂部品は流入空気に含まれる埃を引き付け、長期の使用により埃が堆積する。さらに、堆積した埃に含まれる菌、カビ類などの増殖により空気調和機の室内機内部は汚れ、送風ファンの性能を低下させたり、騒音を増大させるなど、冷房暖房の基本性能を低下させてしまう。

これに対して特許文献１は、室内機内部が使用者の安全上、手の入りにくい構造となっており、汚れた送風ファンや風路に付着した汚れを掃除することが困難であることを考慮して、エアコン内部を清潔に保ち、性能を維持する空気調和機を開示する。

また、特許文献２は、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、室内を脱臭することにより、使用空間内を清浄で快適な空間にする空気調和機を開示する。

特開２００８−２９２０６９号公報 特開２００７−１３７２８２号公報

空気調和機の室内機に埃が付着する原因としては、運転時に室内循環空気と樹脂部品との摩擦によって発生する静電気により、樹脂部品が帯電し埃が付着するものと考えられる。これに対して、樹脂部品の帯電を防止するため、樹脂が帯電しないとされる１０¹⁰Ω程度まで表面抵抗値を下げることが有効である。しかしながら特許文献１においては、疎水性で表面抵抗値が１０¹⁸Ω程度と高いフッ素樹脂微粒子が含まれることから、樹脂部品表面が帯電しやすく、埃が付着・堆積しやすく、堆積した埃により冷暖房性能の低下、騒音増大を引き起こすおそれがある。また埃の中にはカビ等の細菌も含まれており、これらが増殖し、送風により胞子や菌が原因となる悪臭を室内に拡散させるおそれがある。

また、空気調和機を使用する空間内を清浄し清潔な環境を実現するために、静電霧化装置等により帯電した微細な水やマイナスイオンを放出し、室内を漂う悪臭やカビ、菌に接触させることが有効である。これに対して特許文献２に開示の空気調和機では、静電霧化装置を吹出口近傍に設け、帯電した微細水滴を空調風に乗せて使用空間全体に行き渡らせる。しかしながら、静電霧化装置の動作中に帯電した微細水滴が周囲を構成する部品に付着することで帯電し、静電霧化に必要な高電圧電位と周囲樹脂部品との電位が同等となり、微細水滴が放出されにくくなるおそれがある。

本発明は、空気調和機の内部を帯電しにくくすることで、空気調和機の内部を清潔に保つとともに、且つ、静電霧化装置等を使用した場合にも帯電した微細水滴を使用空間に効率よく放出することが可能な空気調和機を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため本発明の空気調和機は、空気吸込口及び空気吹出口を有する筐体と、室内空気と熱交換する熱交換器と、熱交換器の空気吸込口側に配置されたフィルタと、空気吸込口から吸い込み、フィルタを通過後、熱交換器と熱交換した室内空気を、空気吹出口より吹き出す送風ファンと、空気吹出口に配置され、空気吹出口から吹き出す空気を上下方向に制御する上下風向板と、空気吹出口に配置され、空気吹出口から吹き出す空気を左右方向に制御する左右風向板と、を備え、少なくともフィルタ、上下風向板、又は、左右風向板の何れかに導電性材料である炭素繊維樹脂を使用する。

本発明によれば、少なくともフィルタ、上下風向板、又は、左右風向板の何れかに導電性材料である炭素繊維樹脂を使用して空気調和機の内部を帯電しにくくすることで、空気調和機の内部を清潔に保つとともに、且つ、静電霧化装置等を使用した場合にも帯電した微細水滴等を使用空間に効率よく放出することができる。

本発明の一実施例に係る空気調和機の構成図 図１の室内機の側断面図 導電性材料を使用した室内機の側断面図 炭素繊維添加量による物性評価結果 ディンプル形状を適用した左右風向板 埃付着抑制効果試験結果 帯電微細水滴放出量試験結果

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。まず、本実施例の空気調和機１の全体構成を、図１〜２を用いて説明する。図１は本実施例の空気調和機１の構成図、図２は図１の室内機２の側断面図である。

図１において、空気調和機１は、室内機２と室外機３とを接続配管５で繋いで構成され、室内を空気調和する。室内機２の筐体９には送風ファン１４、フィルタ１５、１５’、熱交換器１６、露受皿１７、上下風向板１８、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。熱交換器１６は送風ファン１４の吸込側に配置され、略逆Ｖ字状に形成される。筐体９の内側に取付けられた送風ファン１４等の基本的な内部構造体は、化粧枠８を取付けることにより室内機２内に内包される。

化粧枠８の前面には前面パネル７が取付けられる。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とが配置される。

図２において、送風ファン１４を作動することにより空気は白抜き矢印のように流れ、通過する空気中の塵埃はフィルタ１５、１５’に捕集される。フィルタ１５、１５’は熱交換器１６の吸込側を覆うように配置され、空気吸込口６から吸い込まれた室内空気中に含まれる塵埃を取り除く。送風ファン１４は室内機２内の中央に配置され、空気吸込口から吸い込んで熱交換器と熱交換した室内空気を空気吹出口１３より送風する。

空気調和機１は、室内空気を熱交換器１６に循環させて、加熱、冷却または除湿した調和空気にし、これを室内に吹出すことにより室内環境を快適なものとする。このとき、循環空気中の塵埃を除去するフィルタ１５、１５’を熱交換器１６の吸込側に配置するので、循環空気中の塵埃はフィルタ１５、１５’で大半が捕集される。しかしながら、循環空気中の塵埃の一部はフィルタ１５、１５’の網目を潜って空気調和機１の内部に入る。この塵埃は、空気調和機１内の風路に面した壁に衝突し、跳ね返されて再び気流中に戻る。気流中に戻った塵埃は空気調和機１の吹出口から室内に戻る。

しかし、塵埃中の一部は、静電気的な力、重力の作用、化学的な親和力などの影響で跳ね返されずに空気調和機１の内壁に付着する。特に低湿度環境では静電気的な力が主に作用し、低湿度の冬に塵埃が付着しやすくなる。

壁に付着した塵埃の一部は比較的短時間のうちに気流その他の影響で壁から剥離し、気流に乗って空気調和機１の外に運び出されるが、他の一部は比較的長時間壁に付着したままとなる。

このように、付着してから長時間が経過すると、塵埃の種類によっては、物理化学的に変化し、含まれるカビなどの菌類が成長し、その分泌物や菌糸などで壁に強固に付着する。このようになると、付着した塵埃で送風ファンは目詰まりし、送風性能に悪影響を与える。さらに、送風路を形成するケーシング部２１や室内機を形成する樹脂部品のいたるところに埃が堆積し、堆積した埃に含まれるカビ胞子が成長し、室内空気を汚染したり、悪臭を放つ。また、分泌物の粘性で空気中の塵埃が更に壁に付着し易くなる。その結果、菌類から悪臭が生じたり、カビ等の胞子が飛散するなどして室内の環境を悪化させる。

従って、本実施例においては、少なくともフィルタ、上下風向板、又は、左右風向板の何れかに導電性材料である炭素繊維樹脂を使用して空気調和機の内部を帯電しにくくすることで、空気調和機の内部を清潔に保つとともに、且つ、静電霧化装置等を使用した場合にも帯電した微細水滴等を使用空間に効率よく放出することができる。塵埃は前述の通り空気調和運転中の送風による空気と室内機２を構成する樹脂部品との摩擦により静電気が発生し、電気的に付着するものが多い。このため、室内機２を構成する樹脂部品が摩擦によって帯電しない、または帯電しても瞬時に帯電を取り除くことのできる導電性材料である炭素繊維樹脂を使用する。

以下、導電性材料である炭素繊維樹脂を使用した室内機２について図３を用いて説明する。図３は導電性材料（炭素繊維樹脂）を使用した室内機２の側断面図である。本実施例では、室内機の内部部品として埃付着の最も多い部分である送風ファン１４、送風ファン１４の後方に位置して吹出し風の方向を制御するためのケーシング部２１、吹出し風の上下風向を制御する上下風向板１８、左右方向を制御する左右風向板１９に、導電性材料（炭素繊維樹脂）を使用する。

具体的には、ケーシング部２１、上下風向板１８などの比較的平面で形成される部品には、Ｒ形状に沿って成形したシート状に形成した炭素繊維樹脂２２を風路面に貼り付ける。左右風向板１９送風ファン１４等の複雑なＲ形状で形成される部品は、金属での成形が困難なため、母材樹脂に炭素繊維樹脂を添加した樹脂の成形品を使用する。従来は空気との摩擦により構成部品が帯電して埃が付着していたが、導電性材料を埃の付着しやすい風路上を構成する部品に使用することにより、帯電を抑制し埃付着を防止することが可能となり、室内機２内部を清潔に保つことができる。

さらに、図示しないが、吹出口１３に静電霧化装置を備えて帯電した微細水滴を空調風に乗せて使用空間全体に行き渡らせる場合、導電性樹脂を使用していない場合は、静電霧化装置の動作中に帯電した微細水滴が、周囲を構成する樹脂部品の左右風向板１９、上下風向板１８に付着することで帯電し、静電霧化に必要な高電圧電位と周囲樹脂部品との電位が同等となり、微細水滴が放出されにくくなる。このような問題を解決するため、少なくともフィルタ、上下風向板、又は、左右風向板の何れかに導電性材料である炭素繊維樹脂を使用することにより、静電霧化に必要な高電圧電位と周囲樹脂部品との電位が同等となるのを回避して、静電霧化装置からより多くの微細水滴を使用空間内に行きわたらせることが可能となる。

尚、このような静電霧化装置は、室内空間に微細水滴を放出するものであり、具体的には、空気中の水分を結露させるペルチェ素子と、結露した水分が供給される霧化電極と、霧化電極に電圧を印加して霧化電極の先端部から微細水滴を放出させる電圧印加装置と、を有する。

次に、母材樹脂に炭素繊維を添加して成形品を形成する場合の炭素繊維の添加量について図４を用いて説明する。図４は素繊維添加量による物性評価結果であり、送風ファン１４で一般的に使用されるアクリルニトリルスチレン樹脂（以下「ＡＳ樹脂」という。）にガラス繊維を２０ｗｔ％添加した樹脂の場合、及び、ガラス繊維に換えて炭素繊維を３ｗｔ％、５ｗｔ％、１０ｗｔ％、２０ｗｔ％添加した場合の引張強度、曲げ弾性率、表面抵抗値をプロットしたグラフである。ＡＳ樹脂にガラス繊維２０ｗｔ％を添加した樹脂に対し、炭素繊維を３ｗｔ％添加した場合では、引張強度、曲げ弾性率ともに低下し現状の物性強度を保つことができない。炭素繊維を５ｗｔ％添加するとＡＳ樹脂にガラス繊維２０ｗｔ％を添加した樹脂とほぼ同等の引張強度、曲げ弾性率を確保し物性強度を保つことが可能となる。また、帯電しにくさの指標となる表面抵抗値は、炭素繊維５ｗｔ％添加でほぼ帯電しないとされる１０⁴Ωに達し、炭素繊維１０ｗｔ％添加で全く帯電しないとされる１０³Ωとなる。さらに、炭素繊維２０ｗｔ％添加することで引張強度、曲げ弾性率ともに向上するが、帯電防止に有効な表面抵抗値には変化が無くなる。また、炭素繊維を２０ｗｔ％以上添加すると成形性が悪化し、ショートショットの原因となったり、コストアップにつながる。従って、以上の検討から、母財樹脂に添加する炭素繊維は５〜２０ｗｔ％が好ましい。

次に、炭素繊維を使用した左右風向板にディンプル加工を形成する例について説明する。図３はディンプル形状を適用した左右風向板を示す図である。左右風向板１９は吹出し風の左右風向を制御し、使用空間内に冷風、温風を行き渡らせる部材である。本実施例では、風向制御する部材にディンプルを形成することにより左右風向板の冷風、温風の通風抵抗を低減することで、より遠く且つワイドに冷風、温風を吹き出し、使用空間を快適にすることができる。

ディンプルの効果はゴルフボールの飛距離向上など物体の通風抵抗低減に有効な手段として知られている。通常、左右風向板１９は吹出し風の通風抵抗を低減するため１．５ｍｍ程度の薄肉で成形されている。使用される樹脂であるポリプロピレン樹脂やポリアセタール樹脂成形品に例えば０．３ｍｍ深さのディンプルを形成した場合、最小肉厚は０．９ｍｍとなり、曲げ強度等機械的物性が保てなくなるおそれがある。しかしながら、左右風向板に炭素繊維樹脂を添加した樹脂を使用することにより、ディンプルを形成して薄肉部分が発生しても強度を保つことができる。

図５にディンプル加工を施した左右風向板１９を示す。複数枚で形成される左右風向板１９の空気接触面の全面または一部にディンプル２３を形成することにより、吹出し風の通風抵抗を低減させ、冷風、温風をより遠くへワイドに行き渡らせることができる。尚、本実施例では、左右風向板１９に対してディンプルを形成したが、風向を制御する上下風向板１８に適用しても同様の効果を得ることができる。

導電性材料である炭素繊維樹脂による帯電防止効果の検証として、室内機２の埃付着抑制効果について図６を用いて説明する。図６は埃付着抑制効果試験の結果を示す図である。埃付着抑制効果の試験は、１ｍ³の密閉されたボックス内に、イオン発生器２２を備えた室内機２、関東ローム層ＪＩＳ粉体１１種、及び、糸埃コットンリンタを混合した２０ｇの擬似埃を設置して、１時間、室内機２を弱風運転しながら、強制的にホコリを充満させ室内機２に埃を付着させることにより行った。試験前後の送風ファンの重量差を埃付着量とし、母材のアクリルニトリルスチレン樹脂に炭素繊維樹脂を１５ｗｔ％添加して成形した送風ファンと炭素繊維を添加しない送風ファンで埃付着量の比較を行った（ｎ＝３）。試験の結果、炭素繊維を添加しない送風ファンの埃付着比率を１００とすると、炭素繊維樹脂を１５ｗｔ％添加したファンの場合、埃付着量は１５であり、８５％埃付着量を抑制できた。

次に、導電性樹脂である炭素繊維樹脂を備えることで静電霧化装置やイオン発生器が放出する帯電したイオンによる周囲部品への帯電防止による効果の検証として、室内機２の微細水滴放出量向上の効果について図７を用いて説明する。図７は帯電微細水滴放出量試験の結果を示す図である。微細水滴放出量向上効果の測定は、１４畳居室内の高さ１．８ｍの位置に室内機２を設置するとともに、室内機２の吹出口から１ｍの位置にマイナスイオンカウンターを設置して、吹出口から放出された空気１ｃｃ当たりに含まれる帯電微細水滴の個数を測定した。尚、測定値は５分間の測定を３回行い平均値を算出した。この測定を左右風向板１９および上下風向板１８‘の母材樹脂に対し炭素繊維樹脂を５ｗｔ％添加した成形品と炭素繊維樹脂を添加しない場合とで比較した。測定の結果、炭素繊維を添加しない場合の帯電微細水滴の放出量を１００とすると、炭素繊維樹脂を５ｗｔ％添加した場合は１２８であり、約２８％帯電微細水滴の放出量が向上した。

以上説明したように、本実施例の空気調和機は、空気吸込口及び空気吹出口を有する筐体と、室内空気と熱交換する熱交換器と、熱交換器の空気吸込口側に配置されたフィルタと、空気吸込口から吸い込み、フィルタを通過後、熱交換器と熱交換した室内空気を、空気吹出口より吹き出す送風ファンと、空気吹出口に配置され、空気吹出口から吹き出す空気を上下方向に制御する上下風向板と、空気吹出口に配置され、空気吹出口から吹き出す空気を左右方向に制御する左右風向板と、を備え、少なくともフィルタ、上下風向板、又は、左右風向板の何れかに導電性材料である炭素繊維樹脂を使用して、少なくともフィルタ、上下風向板、又は、左右風向板の何れかに導電性材料である炭素繊維樹脂を使用して空気調和機の内部を帯電しにくくすることで、空気調和機の内部を清潔に保つとともに、且つ、静電霧化装置等を使用した場合にも帯電した微細水滴等を使用空間に効率よく放出することができる。

１…空気調和機、２…室内機、３…室外機、５…接続配管、６…空気吸込口、７…前面パネル、８…化粧枠、９…筐体、１０…受光部、１１…表示部、１２…リモコン、１３…空気吹出口、１４…送風ファン、１５…フィルタ、１５‘…フィルタ、１６…熱交換器、１７…露受皿、１８…上下風向板、１８‘…上下風向板、１９…左右風向板、２１…ケーシング部、２２…ステンレス板、２３…ディンプル

Claims (7)

1. 空気吸込口及び空気吹出口を有する筐体と、
   室内空気と熱交換する熱交換器と、
   前記熱交換器の前記空気吸込口側に配置されたフィルタと、
   前記空気吸込口から吸い込み、前記フィルタを通過後、前記熱交換器と熱交換した室内空気を、前記空気吹出口より吹き出す送風ファンと、
   前記空気吹出口に配置され、前記空気吹出口から吹き出す空気を上下方向に制御する上下風向板と、
   前記空気吹出口に配置され、前記空気吹出口から吹き出す空気を左右方向に制御する左右風向板と、を備え、
   少なくとも前記フィルタ、前記上下風向板、又は、前記左右風向板の何れかに導電性材料である炭素繊維樹脂を使用した空気調和機。
2. 請求項１において、少なくとも前記フィルタ、前記上下風向板、又は、前記左右風向板の何れかを炭素繊維樹脂により形成した空気調和機。
3. 請求項２において、樹脂母材に対して前記炭素繊維の含有量を５〜２０ｗｔ％とした空気調和機。
4. 請求項３において、前記樹脂母材はアクリルニトリルスチレン樹脂である空気調和機。
5. 請求項２乃至４の何れかにおいて、前記炭素繊維樹脂により形成した少なくとも前記送風ファン、前記上下風向板、又は前記左右風向板の何れかの表面にディンプルを形成した空気調和機。
6. 請求項１において、少なくとも前記フィルタ、前記上下風向板、又は、前記左右風向板の何れかにシート状の前記炭素繊維樹脂を貼り付けた空気調和機。
7. 請求項１乃至６の何れかにおいて、少なくとも静電霧化装置又はイオン発生装置の何れかを備えた空気調和機。