JP2016538527A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、空気調和装置に関し、水槽に水を満たして、乾式フィルタを通過した空気を、水中に流入させるようにして、二次的に空気をフィルタリングし、また、水槽の水を、直接加熱または冷却することにより、熱効率の高い空気調和装置を提供することにその目的がある。従って、本発明は、外気を吸い込んで、圧力を持って吐出する送風ファンと、前記送風ファンから吐き出された空気を、１次フィルタリングして排出する乾式フィルターと、内部に水が収容され、前記乾式フィルタを通過した空気を、水中に流れ込ませて、水との接触によって２次フィルターリングし、水中を通過して上昇する空気を、室内に吐き出せる水槽とから構成され、前記水槽の内部には、水を加熱するためのヒーターと、水を冷却するための冷却コイルが設置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和装置に関し、特に、外気を、乾式フィルターによって１次フィルターリングした後、湿式フィルターによって２次フィルターリングするとともに、湿式フィルターにおいて、冷房及び暖房を行うようにする空気調和装置に関する。

建物の室内には、外部から流入した室外空気に含まれている各種の微細ほこり、粉塵、大気汚染物質が含まれており、室内の空気にも微細ほこり、悪臭、細菌、そしてシックハウス症候群のように、内装材から流出される様々な有害物質が含まれていて、健康に大きな悪影響を及ぼしている。

また、冷房や暖房を行う場合には、室内の空気が外部に流出される熱の損失を防止するために、主にドアや窓を閉めるので、密閉された室内での、室内の空気が新鮮しなく、さらに汚染になりやすく、これにより、室内の酸素濃度もそれほど低下される問題点がある。

このような室内空気の汚染を防止するために、特許文献１には、「空気調節用湿式濾過型フィルタ装置」が公開されている。

従来の「空気調和機用湿式濾過型フィルタ装置」の構造を説明すると、「空気調和機の内部に設置されてエアの移動路を提供することができるように、両側部が開口された枠体１１２と、前記枠体１１２の内部に、多段に傾いて設置されて、前記枠体１１２を通過する空気に含まれる粉塵やホコリを濾過するのためのフィルタエレメント１１４と、前記フィルタエレメント１１４に濾過される粉塵やほこりが、水滴と接触して沈殿するようにして、湿式濾過を可能にするよう、前記フィルタエレメント１１４に隣接して設置されて、前記フィルタエレメント１１４に向かって、エアの移動方向に沿って水を霧状にして撒布することができるようにするノズル１１６と、及び前記ノズルの１１６を介して、フィルタエレメント１１４に撒布された水を、排水することができるように、前記枠体１１２の下部に設置するドレイン１１８とが含まれて構成される」。

しかし、このような従来の「空気調和機用湿式濾過型フィルタ装置」は、粉塵やほこりを濾過するために、多段に設けられた複数のフィルタエレメント１１４に、それぞれ多数のノズル１１６が具備され、水をスプレーすることにより、大量の水が消費されるという欠点がある。

また、多段に設置されたフィルタエレメント１１４に、空気を通過させるために、大容量の送風ファンを使用しなければならず、このような場合、送風された空気の圧力によって、撒布された水が飛ばされ、効果的なフィルタリングが行われないという問題点がある。

また、撒布された水が、フィルターエレメント１１４に向かって、継続的に噴射されるので、撒布された水と接触した粉塵やほこりが、フィルタエレメント１１４に接触することにより、フィルタエレメント１１４が再度汚染され、その汚染された部位で、様々な細菌が増殖するようになるので、室内の空気を再び汚染させる要因になり、健康に非常に悪い影響を及ぼす。

そして、汚染されたフィルタエレメント１１４を、洗浄するためには、多数のフィルタエレメント１１４をいちいち分解しなければならないので、非常に面倒な問題点があり、専門家でなければ、簡単に洗浄し難い問題点があり、メンテナンスが非常に難しい。

特開１０−２０１２−００１２１４６号公報

このような従来の問題点を解決するために、本発明は、水槽に水を満たして、乾式フィルタを通過した空気を水中に流入させるようにして、二次的に空気をフィルタリングし、また、水槽の水を直接加熱または冷却することにより、熱効率が高い空気調和装置を提供することにその目的がある。

本発明のもう一つの目的は、乾式フィルタを通過した水が、多数に分岐された熱交換部管を経て、加熱または冷却された水と熱交換するように、熱交換効率を高めた空気調和装置を提供することである。

本発明の空気調和装置は、外気を吸い込んで、圧力を持って吐出する送風ファンと、前記送風ファンから吐き出された空気を、１次フィルタリングして排出する乾式フィルターと、内部に水が収容され、前記乾式フィルタを通過した空気を、水中に流れ込ませて、水との接触によって２次フィルターリングし、水中を通過して上昇する空気を、室内に吐き出せる水槽とから構成されることを特徴とする。

また、前記水槽の内部には、水を加熱するためのヒーターと、水を冷却するための冷却コイルが設置されている。

このような本発明によれば、乾式フィルターを介して、ほこりや粉塵などが１次フィルターリングされ、水中を通過しながら、残留しているほこりや粉塵及び細菌、有害ガスなどの有害物質が除去され、室内の空気を新鮮に保つことができ、また、流入された空気が水中を通過させることにより、従来のように、水を噴射してフィルタリングする場合より、過剰な水の無駄を防止することができる効果がある。

また、水を直接に加熱または冷却して、水中を通過する空気の温度を変化させるので、冷房または暖房を行うことにより、空気を直接に加熱する場合より、エネルギー消費が非常に低く、経済的な長所がある。

そして、水槽のカバーを開いて、簡単に内部を洗浄することができるので、メンテナンスが非常に簡単な長所がある。

従来の空気調和機用湿式濾過型フィルタ装置の構造を示した図である。 本発明に係る空気調和装置の構造を示した図である。 水槽内に設置されたフィルタ部材の構造を示した図である。 本発明の他の実施例を示した図である。 熱交換部の斜視図である。

本発明を、図面を参照して詳細に説明する 。

図２は、本発明に係る空気調和装置の構造を示した図であり、送風ファン２１０、乾式フィルター２２０、水槽２４０から構成される。

送風ファン２１０は、外気を吸い込んで、圧力を印加して吐出するものであって、シロッコファンなどの普通の送風ファンを利用することができる。

前記送風ファン２１０から吐出された空気は、乾式フィルター２２０を介して、ほこりや粉塵などが除去されるが、前記乾式フィルター２２０は、ハウジング２２１の内部に、ろ紙や不織布などの乾式フィルター部材２２２が収容されており、このようなフィルター部材２２２の汚染程度を、肉眼で簡単に確認するために、ハウジング２２１は、透明の材質で形成されている。

前記乾式フィルター２２０を通過した空気は、空気流入管路２３０を介して、水槽２４０に流入されるが、前記水槽２４０には、水が収容され、一側の下部には、前記乾式フィルター２２０を通過した空気の流入を受けるための流入口２４１が設置されるが、前記流入口２４１は、水槽２４０内の水面よりも上方に延長され、空気流入管路２３０と接続される。

これは、空気が大きな圧力を持たなくても、水中に容易に投入できるようにし、水が乾式フィルター２２０の側に向かって、逆流するのを防止するためである。

上記水槽２４０の他側の下部には、収容された水を外部に排出するために、ドレイン２４４が設置され、ドレイン２４４には、水を選択的に排出するために、バルブ２４５が設けられている。

また、水中を通過した空気が、室内に排出されるようにするために、水槽２４０の上側には、流出口２４２が形成される。

また、水槽２４０の内部には、水を加熱するための電気式水中ヒーター２４６と、水を冷却するための冷却コイル２４７が設置され、このような冷却コイル２４７には、冷媒が流られ、その冷媒は、公知の冷却サイクルを有する冷却装置２５０によって、冷却されるようにする。

即ち、冷却装置２５０は、冷媒圧縮手段、膨張手段などを備えた公知の構造を有し、冷却コイル２４７は、熱交換器として動作するようになる。

前記ヒーター２４６と冷却装置２５０は、コントロールパネル２６０の制御を受けて駆動することになるが、水槽２４０内に水温センサー２７０が備えられ、水温センサー２７０から、水の温度の値をコントロールパネル２６０に印加して、ヒーター２４６と冷却装置２５０を制御することになる。

そして、水槽２４０の上側は、分離可能なカバー２４０−１が締結されることで、カバー２４０−１を分離して、水槽２４０の内部を簡単に洗浄できるようにする。

このような構成を有する本発明の操作に関して説明する。

送風ファン２１０を介して流入した外気が、圧力を持って乾式フィルター２２０に流入すると、ほこりや粉塵などが、１次に除去され、空気流入管路２３０を介して水槽２４０に流入される。

水槽２４０に流入した空気は、水中を通過しながら気泡の形態で上昇し、水と接触して、２次フィルターリングが行われ、多くの気泡によって、表面積が非常に大きくなるので、汚染物質が水に効率的に吸着されて、フィルタリングの効果が最大化され、このように、２次フィルターリングが行われた新鮮な空気は、流出口２４２を介して室内に流入される。

この時、ヒーター２４６によって、水槽２４０内の水が４１〜５１℃ごろ加熱されると、水と接触された気泡の内部の空気の温度も上昇することになって、室内に流入される空気が温かく加熱されて、暖房が行われるようになり、冷却装置２５０と冷却コイル２４７によって、水が１８〜２５℃に冷却されると、室内に冷たい空気が流入して、冷房が行われる。

このような暖房または冷房は、使用者がコントロールパネル２６０を操作して、水の温度を設定すると、コントロールパネル２６０は、水温センサー２７０からの温度の値を印加されて、ヒーター２４６または冷却装置２５０を駆動させることで、水によって空気を加熱したり冷却したりするようになる。

水槽２４０を洗浄する場合は、ドレイン２４４のバルブ２４５を開けて、内部の水を排出させた後、カバー２４０−１を開いてから洗浄し、その後、バルブ２４５を閉じて、再び水槽２４０に水を満たせば良い。

水槽２４０の大きさは、直径３１ｃｍ、高さ５１ｃｍぐらいで、大きくないため、内部に２１〜３１リットルの水を満たして、フィルタリングを行うことにより、水が多くいらない。

一方、水中の空気の泡が上昇して、水面から裂けるようになり、その裂ける膨張力によって、水が飛び出されて、飛散されるので、室内に流入される状況が発生される。

これを防止するために、水面の上側の部位で、水槽２４０の内側回りに沿って、ブラケット２４８が設置され、そのブラケット２４８に不織布などからなる乾式フィルター部材２４９が、水槽２４０の内部を横の方向に塞ぐように安着されて設置される。

これにより、水が飛ばしても、フィルター部材２４９に塞げられて、室内に流入されず、また、フィルター部材２４９によって、再びフィルタリングが行われ、清潔で新鮮な外気が室内に流入することができるものである。

図４は、本発明の他の実施例を示した図であり、水槽３００の上部の側面を介して貫通して、空気流入管３３０が設置されるが、このような空気流入管３３０は、水槽３００の内側から下側方向に曲げた形を持つ。

このような空気流入管３３０の折り曲げた下端部には熱交換部３４０が気密に結合されるが、空気流入管３３０と熱交換部３４０は、溶接、ねじ結合、ボンディングなど、さまざまな方法で結合することができる。

熱交換部３４０は、図５に示すように、上下側が開放された円筒形の固定具３４１を有し、前記固定具３４１の内側には、「Ｕ」型金属管の形態を有する熱交換管３４２が、多数装着され、このような熱交換管３４２は、その一側が固定具３４１の内側に位置し、他側は固定具３４１の下側に引き出されて、固定具３４１の外側に位置するように設置される。

このような熱交換管３４２は、熱伝導率の高い銅、ステンレス、アルミニウムなどの金属材からなることができ、熱交換面積を高めるために、波形管の形態を有することができる。

固定具３４１の内側に位置する熱交換管３４２は、多数がぎっしり密集しているので、その密集力によって固定することができ、また、別の方法としては、溶接等によりお互いに固定され、固定具３４１にも、エッジの熱交換管３４２が溶接や接着などにより固定することができる。

また、固定具３４１の外側に位置する熱交換管３４２は、固定具３４１の外側の周囲に沿って位置することになる。

また、水槽３００内の水の水面は、固定具３４１の外側に位置する熱交換管３４２が浸れていない高さを有し、図２に示すように、水を加熱するための電気式水中ヒーター２４６と、水を冷却するための冷却コイル２４７と、冷却装置２５０、水温センサー２７０が設置されている。

したがって、送風ファン２１０によって、圧力を持って流入された空気が、乾式フィルター２２０を介してフィルタリングされて、空気流入管３３０を介して水槽３００の内部に流入され、熱交換部３４０の多数の熱交換管３４２によって、分離されて水面上に排出されるが、このとき、加熱または冷却された水と、熱交換管３４２が水中で接触するので、熱交換管３４２の内部を通過する空気が、水と熱交換して加熱されたり冷却されたりするようになる。

熱交換管３４２を通過した空気は、水槽３００内で水面上に排出されるが、この時、水槽３００内の空気も、加熱または冷却された水によって、暖かいまたは冷たい状態であるため、熱交換管３４２を通過した空気が、再び水槽３００内の空気と熱交換しながら、流出口３５０を介して、室内に排出されるものである。

結果的に、このような構造は、水槽３００内で、熱交換効率を最大化し、暖房や冷房効率を最大化することである。

２１０ 送風ファン
２２０ 乾式フィルター
２２１ ハウジング
２２２ フィルター部材
２３０ 空気流入管路
２４０ 水槽
２４０−１ カバー
２４１ 流入口
２４２ 流出口
２４４ ドレイン
２４５ バルブ
２４６ ヒーター
２４７ 冷却コイル
２４８ブラケット
２４９ フィルター部材
２５０ 冷却装置
２６０ コントロールパネル
２７０ 水温センサー
３３０ 空気流入管
３４０ 熱交換部
３４１ 固定具
３４２ 熱交換管

Claims (9)

1. 外気を吸い込んで、圧力を持って吐出する送風ファンと、
   前記送風ファンから吐き出された空気を、１次フィルタリングして排出する乾式フィルターと、
   内部に水が収容され、前記乾式フィルタを通過した空気を、水中に流れ込ませて、水との接触によって２次フィルターリングリングし、水中を通過して上昇する空気を、室内に吐き出せる水槽とから構成されることを特徴とする空気調和装置。
2. 外気を吸い込んで、圧力を持って吐出する送風ファンと、
   前記送風ファンから吐き出された空気を、フィルタリングして排出する乾式フィルターと、
   内部に水が収容され、前記乾式フィルタを通過した空気を、水面の上部から空気流入管を介して流れ込ませて、水中に設置された熱交換部を通過させながら、再度水面上に排出させて、室内に吐出する水槽から構成されることを特徴とする空気調和装置。
3. 前記熱交換部は、
   上下が開放された円筒体になって上側が前記空気流入管の端部に結合される固定具を有し、前記固定具の内側には、多数の「Ｕ」型の熱交換管の一側が配置され、前記熱交換管は、前記固定具の下側を介して引き出されて、他側が固定具の外側の周囲に沿って配置され、その他側の端部が水面の上側に位置するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記熱交換管は、波形管の形態であることを特徴とする請求項３に記載の空気調和装置。
5. 前記水槽の内部には、水を加熱するためのヒーターと、水を冷却するための冷却コイルが具備されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
6. 前記水槽の底部には、水を排出するためのドレーンが設置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
7. 前記乾式フィルターは、透明材質からなるハウジングの内部にフィルタ部材が挿入されて設置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
8. 前記水槽に流入される空気を流れ込ませる空気流入管路が設置され、前記空気流入管路の入口部分は水面の位置より高く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
9. 前記水槽の水面の上側には、水槽の内部回りに沿って、ブラケットが設置され、前記ブラケットには、水槽の内部を塞ぐように、フィルタ部材が装着されることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。