JP2017211142A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷暖房性能の低下を抑えながら、高い集塵能力を確保する。【解決手段】空気調和機１の室内機２は、空気吸込口６ａ，６ｂ及び空気吹出口１３を備える筐体９と、筐体の内部に配置された熱交換器１６と、空気吸込口と熱交換器との間に配置され、空気中の塵埃を捕集するフィルタ２８ａ，２８ｂと、空気吸込口から吸い込まれた空気をフィルタ及び熱交換器に通して空気吐出口に送る送風ファン１４とを有し、前記フィルタとしてエレクトレットフィルタが用いられている。【選択図】図４

Description

本発明は、空気調和機に関する。

空気調和機の室内機は、室内空気を流入空気として内部に吸い込み、流入空気を熱交換器に通して、加熱、冷却、及び除湿のいずれか任意の処理が施された調和空気を得て、得られた調和空気を室内に吹き出すことにより、室内を空気調和する装置である（例えば、特許文献１参照）。

空気調和機は、例えば以下に説明するように、温度や湿度を調節すること以外に、空気の循環機能を利用して流入空気に含まれている塵埃を除去することにより、室内をクリーンで快適な空間にすることも望まれている。

例えば、年間を通して発生する塵埃としては、リビングやダイニング、寝室等のカーペットやカーテン、絨毯、衣類を構成する樹脂繊維から発生する繊維くずがある。また、結露した壁や窓に発生したカビから放出されるカビの胞子がある。また、屋内で発生したダニの死骸やフンがある。
また、例えば、季節によって発生する塵埃としては、主に春や秋に発生する、室外から室内に侵入するスギやブタクサ等の花粉がある。また、主に冬に発生する、室外から室内に侵入するインフルエンザ等のウイルスや、細菌、ＰＭ２．５等の汚染物質がある。
これらの塵埃の大きさは様々であり、小さいものは数μｍのものから、大きいものは数ｍｍのものまである。これらの塵埃は、ハウスダストとして空中を浮遊し、やがて長い時間を掛けて沈降し、床や家具等に堆積する。堆積した塵埃は、在室者の動きによって再び空気中に舞い、浮遊する。これらの浮遊した塵埃は、人が吸入すると、アレルギーやぜんそく等の原因となる。そのため、空気調和機は、これらの塵埃を除去することが望まれている。

これらの塵埃を除去するために、空気調和機の中には、例えば、電気集塵装置を空気吸込口と熱交換器との間に配置することで、流入空気に含まれている塵埃を除去して、室内のクリーン化を行っているものがある。電気集塵装置は、高電圧電源や針状電極、集塵電極等を備え、針状電極に高電圧を印加してコロナ放電させて帯電したイオンを空気中に放出して塵埃を帯電させ、放出したイオンとは逆の電位を帯びた集塵電極で塵埃を捕集する装置である。しかしながら、この構成の空気調和機は、高電圧電源や針状電極、集塵電極等を必要とするため、製造コストを増大させていた。

そこで、空気調和機の中には、例えば、花粉用の集塵専用フィルタやＰＭ２．５等の汚染物質用の集塵専用フィルタを予め用意しておき、除去対象の塵埃の種類やサイズに合わせて所望の集塵専用フィルタを空気吸込口と熱交換器との間に取り付けることで、流入空気に含まれている塵埃を除去して、室内のクリーン化を行うものもある。この構成の空気調和機は、高電圧電源や針状電極、集塵電極等を必要とせず、これらを排除することができるため、製造コストを低減することができる。

特開２０１０−１７６６２号公報

しかしながら、集塵専用フィルタを用いた従来技術の空気調和機は、以下に説明するように、冷暖房性能の低下を抑えながら、高い集塵能力を確保することが望まれている、という課題があった。

例えば、集塵専用フィルタは、目が細かく（つまり、開口率が小さく）、圧力損失が高いフィルタである。そのため、通常、集塵専用フィルタは、空気吸込口と熱交換器との間に形成された流入空気の流路の一部分のみを塞ぐように取り付けられている。しかしながら、流入空気は圧力損失の低い方に向かって流れるため、集塵専用フィルタを避けて流れる空気量が増大していた。これにより、集塵専用フィルタを通過する空気量が少なくなり、空気調和機の集塵能力が低下していた。

この点について、空気吸込口と熱交換器との間に形成された流入空気の流路の全部を塞ぐように集塵専用フィルタを取り付け、全ての流入空気を集塵専用フィルタに通過させることで、空気調和機は、集塵能力を向上させることができる。
しかしながら、この構成の空気調和機は、空気吸込口と熱交換器との間で圧力損失を増大させてしまうため、空気吸込口から吸い込まれる室内空気量を減少させてしまう。これにより、この構成の空気調和機は、熱交換器を通過する空気量を減少させてしまい、その結果、熱交換効率を低下させ、冷暖房性能を低下させていた。
さらに、この構成の空気調和機は、空気吸込口と熱交換器との間で圧力損失を増大させてしまうため、流入空気の流速を低下させてしまう。これにより、冷房時に湿気を帯びた空気が装置の内部で滞り、その影響で冷風によって冷やされた筐体の壁等で結露が発生することがある。その結果、この構成の空気調和機は、結露した水分を空気吹出口から水滴として飛散させてしまい、室内を汚すことがあった。

本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、冷暖房性能の低下を抑えながら、高い集塵能力を確保した空気調和機を提供することを主な目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、空気調和機であって、空気吸込口及び空気吹出口を備える筐体と、前記筐体の内部に配置された熱交換器と、前記空気吸込口と前記熱交換器との間に配置され、空気中の塵埃を捕集するフィルタと、前記空気吸込口から吸い込まれた空気を前記フィルタ及び前記熱交換器に通して前記空気吐出口に送る送風ファンと、を有し、前記フィルタとしてエレクトレットフィルタが用いられている構成とする。
その他の手段は、後記する。

本発明によれば、冷暖房性能の低下を抑えながら、高い集塵能力を確保することができる。

実施形態に係る空気調和機の全体の構成図である。 実施形態に係る空気調和機の室内機の側断面図である。 実施形態で用いるエレクトレットフィルタの配置図である。 実施形態で用いるエレクトレットフィルタの断面図である。 変形例に係るエレクトレットフィルタの断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。

［実施形態］
＜空気調和機の構成＞
以下、図１〜図４を参照して、本実施形態に係る空気調和機１の構成につき説明する。図１は、本実施形態に係る空気調和機１の構成を示す図である。図２は、空気調和機１の室内機２の側断面図である。図３は、本実施形態で用いるエレクトレットフィルタ２５の配置図である。図４は、エレクトレットフィルタ２５の断面図である。

図１に示すように、空気調和機１は、室内に配置された室内機２と、室外に配置された室外機３と、室内のユーザの手元付近に配置されたリモートコントローラ１２とを有している。

室内機２は、室内空気を流入空気として内部に吸い込み、流入空気を熱交換器１６（図２参照）に通して、加熱、冷却、及び除湿のいずれか任意の処理が施された調和空気を得て、得られた調和空気を室内に吹き出すことにより、室内を空気調和する。室内機２は、接続配管５を介して室外機３と接続されており、室外機３との間で冷媒を循環させている。室外機３は、室内機２との間で循環される冷媒と熱交換を行う。

室内機２は、化粧枠８と筐体９とで、送風ファン１４（図２参照）や熱交換器１６（図２参照）等の構造体を内包している。送風ファン１４は、空気吸込口６ａ，６ｂ（図２参照）側から空気吹出口１３（図２参照）側に空気を送る貫流ファンである。熱交換器１６は、冷媒との間で熱交換を行うユニットである。

図１に示す例では、化粧枠８の前面は、上下方向に延びる上側部分と、下側が斜め後ろ方向に延びる下側部分とを備えた形状になっている。化粧枠８の前面の上側部分には、前面パネル７が取り付けられている。前面パネル７は、室内機２の前面を覆う部材である。また、化粧枠８の前面の下側部分には、受信部１０と、上下風向板１８とが取り付けられている。受信部１０は、リモートコントローラ１２から送信される操作信号を受信する装置である。表示部１１は、運転状況を表示する装置である。上下風向板１８は、空気吹出口１３（図２参照）から吐き出される調和空気の上下方向の向きを規定する部材である。

前面パネル７は、上側部分が前後方向に開閉するように、下端付近で化粧枠８（又は筐体９）に軸支されているとともに、図示せぬ駆動部によって回動させられる構成になっている。室内機２は、前面パネル７を開くことにより、前面側の空気吸込口６ａ（図２参照）を形成する。なお、室内機２の上面には、上面側の空気吸込口６ｂ（図２参照）が設けられている。

また、上下風向板１８は、上側部分が上下方向に開閉するように、下端付近で化粧枠８（又は筐体９）に軸支されているとともに、図示せぬ駆動部によって回動させられる構成になっている。室内機２は、上下風向板１８を開くことにより、空気吹出口１３（図２参照）を形成する。

図２に室内機２の側断面の構成を示す。図２に示すように、室内機２は、内部に、前記した送風ファン１４と熱交換器１６と上下風向板１８とに加えて、露受皿１７と、左右風向板１９と、ケーシング部２１と、フィルタ掃除機構２２と、エレクトレットフィルタ２５ａ，２５ｂとを有している。露受皿１７は、熱交換器１６に結露して落下した水滴を受け止める部材である。左右風向板１９は、空気吹出口１３から吐き出される調和空気の左右方向の向きを規定する部材である。ケーシング部２１は、調和空気の流路を形成する部材である。フィルタ掃除機構２２は、エレクトレットフィルタ２５ａ，２５ｂを掃除する機構である。エレクトレットフィルタ２５ａ，２５ｂは、空気中の塵埃を捕集する部材である。

送風ファン１４は、空気を空気吸込口６ａ，６ｂから吸い込んで空気吹出口１３から吹き出すことができるように、室内機２の内部の略中央付近に配置されている。熱交換器１６は、送風ファン１４の上流側（空気吸込口６ａ，６ｂに近い側）に配置され、送風ファン１４の上流側を覆うように略逆Ｖ字状に形成されている。エレクトレットフィルタ２５ａは、前面側の空気吸込口６ａと熱交換器１６との間に形成された流入空気の流路の全部を塞ぐように配置されている。また、エレクトレットフィルタ２５ｂは、上面側の空気吸込口６ｂと熱交換器１６との間に形成された流入空気の流路の全部を塞ぐように配置されている。以下、エレクトレットフィルタ２５ａとエレクトレットフィルタ２５ｂとを総称する場合に「エレクトレットフィルタ２５」と称する。

室内機２は、送風ファン１４を作動することにより、空気吸込口６ａ，６ｂから室内空気を流入空気として内部に吸い込む（白抜き矢印Ａ１，Ａ２参照）。その際に、エレクトレットフィルタ２５ａ，２５ｂは、空気中の塵埃の大半を捕集する。なお、室内機２は、吸い込んだ流入空気を白抜き矢印に沿って流して熱交換器の内部を通過させる。このとき、室内機２は、流入空気に対して、加熱、冷却、及び除湿のいずれか任意の処理を行う。これにより、室内機２は、これらの処理が施された調和空気を得る。この後、室内機２は、調和空気を室内に吹き出して、室内を空気調和する。これにより、空気調和機１は、室内をクリーンで快適な空間にすることができる。

＜エレクトレットフィルタの配置構成＞
図３にエレクトレットフィルタ２５の配置構成を示す。図３に示すように、各エレクトレットフィルタ２５は、複数枚（図示例では４枚）の空気調和機用フィルタ２４の樹脂枠２６に着脱自在に取り付けられている。各空気調和機用フィルタ２４は、室内機２の前面側の空気吸込口６ａと上面側の空気吸込口６ｂとを塞ぐように筺体９に取り付けられている。

エレクトレットフィルタ２５の周囲には、エレクトレットフィルタ２５を掃除するフィルタ掃除機構２２が配置されている。フィルタ掃除機構２２は、エレクトレットフィルタ２５ａ，２５ｂのそれぞれに対応する掃除ブラシ２３ａ，２３ｂを備えている。フィルタ掃除機構２２は、以下のようにしてエレクトレットフィルタ２５ａ，２５ｂに捕集された塵埃を除去する。

例えば、フィルタ掃除機構２２は、空気調和運転中に、エレクトレットフィルタ２５ａ，２５ｂから外れた位置（図示例では、室内機２の右端の位置）に掃除ブラシ２３ａ，２３ｂを停止させておく。そして、フィルタ掃除機構２２は、空気調和運転の停止後に、室内機２の長手方向に沿って掃除ブラシ２３ａ，２３ｂを往復移動させる。例えば、図示例では、フィルタ掃除機構２２は、まず、掃除ブラシ２３ａ，２３ｂを白抜き矢印Ｂ１の方向に移動させ、室内機２の左端の位置に到達したら掃除ブラシ２３ａ，２３ｂを逆方向に移動させ、元の室内機２の右端の位置に戻ったらその位置で停止させる。掃除ブラシ２３ａ，２３ｂは、移動に伴って、それぞれに対応するエレクトレットフィルタ２５ａ，２５ｂと当接する。したがって、フィルタ掃除機構２２は、このような動作を行うことにより、エレクトレットフィルタ２５ａ，２５ｂに捕集された塵埃を掃除ブラシ２３ａ，２３ｂで掻き取ることができる。

室内機２は、このようなフィルタ掃除機構２２を有することにより、エレクトレットフィルタ２５ａ，２５ｂを常に清潔に保ち、エレクトレットフィルタ２５ａ，２５ｂの網の目詰まりによる流入空気の減少を抑えるとともに、冷暖房性能の低下を防止することができる。

＜エレクトレットフィルタの断面構成＞
図４にエレクトレットフィルタ２５の断面構成を示す。図４は、エレクトレットフィルタ２５の前後を２つの網２７で挟み込んだ状態を示している。図４に示すように、エレクトレットフィルタ２５は、基材の表面（特に、空気の通過方向の上流側の面）に形成された金属膜２９にエレクトレット加工が施された構造になっている。具体的には、エレクトレットフィルタ２５は、例えば不織布等を基材として用い、スパッタリング又は蒸着処理で基材の表面（特に、空気の通過方向の上流側の面）に金属膜２９を形成し、さらに、コロナ放電で電荷を金属膜２９に衝突させることにより、製造されている。

このようなエレクトレットフィルタ２５は、プラス電荷とマイナス電荷とが半永久的に表面に付与された状態になっている。そのため、エレクトレットフィルタ２５は、電気的な特性で塵埃３０を捕集することができる。

本実施形態に係る空気調和機１は、このようなエレクトレットフィルタ２５を用いることにより、エレクトレットフィルタ２５の静電気力で塵埃３０を捕集する。このような空気調和機１は、電気集塵装置を用いることなく塵埃３０を捕集することができるため、高電圧電源や針状電極、集塵電極等を排除することができ、製造コストを低減することができる。

また、エレクトレットフィルタ２５は、電気的な特性で塵埃３０を捕集することができるため、従来技術で用いられていた集塵専用フィルタよりも目を粗くすることができ（つまり、開口率を大きくすることができ）、圧力損失を低減することができる。

本実施形態に係る空気調和機１は、集塵専用フィルタを用いた従来技術の空気調和機と比較すると、このようなエレクトレットフィルタ２５を用いることにより、空気吸込口６ａ，６ｂと熱交換器１６との間での圧力損失を低減することができるため、空気吸込口６ａ，６ｂから吸い込まれる室内空気量を増大させることができる。これにより、空気調和機１は、熱交換器１６を通過する空気量を増加させることができ、その結果、冷暖房性能の低下を抑えることができる。

なお、エレクトレットフィルタ２５は、開口率の値が小さいほど、目が細かくなるため、集塵性能が向上するものの、圧力損失が増大する。逆に、エレクトレットフィルタ２５は、開口率の値が大きいほど、目が粗くなるため、圧力損失が低減するものの、集塵性能が低下する。空気調和機１は、適度な開口率のエレクトレットフィルタ２５を用いることにより、暖房性能の低下を抑えながら、高い集塵能力を確保することができる。

実験によれば、空気調和機１は、エレクトレットフィルタ２５が開口率を５０％以上で、かつ、７０％以下になっているときに、冷暖房性能の低下を抑えながら、高い集塵能力を確保することができた。

また、空気調和機１は、空気吸込口６ａ，６ｂと熱交換器１６との間での圧力損失を低減することができるため、流入空気の流速を低下させない。そのため、空気調和機１は、従来技術の空気調和機と異なり、冷房時に湿気を帯びた空気が装置の内部で滞ることがなく、冷風によって冷やされた筐体の壁等で結露が発生することを防止することができる。その結果、空気調和機１は、結露した水分を空気吹出口から水滴として飛散させることを防止し、室内を清潔に保つことができる。

また、空気調和機１は、フィルタ掃除機構２２で掃除ブラシ２３ａ，２３ｂを往復移動させるだけで、エレクトレットフィルタ２５に捕集された塵埃３０を掻き取ることができるため、エレクトレットフィルタ２５を安価に掃除することができる。

＜エレクトレットフィルタの金属膜＞
エレクトレットフィルタ２５の表面（特に、空気の通過方向の上流側の面）は、以下の作用効果を得るために、金属膜２９でコーティングされている。

空気調和機１は、エレクトレットフィルタ２５に捕集された塵埃３０を定期的に取り除くために、フィルタ掃除機構２２を搭載している。空気調和機１は、フィルタ掃除機構２２で掃除ブラシ２３ａ，２３ｂを往復移動させて、掃除ブラシ２３ａ，２３ｂで塵埃３０を掻き取ることによって、エレクトレットフィルタ２５から塵埃３０を取り除いている。ただし、掃除ブラシ２３ａ，２３ｂは、往復移動する際にエレクトレットフィルタ２５と接触する。そのため、仮にエレクトレットフィルタ２５の表面が金属膜２９でコーティングされていなければ、このとき、エレクトレットフィルタ２５の帯電性能が低下する可能性がある。

しかしながら、本実施形態では、エレクトレットフィルタ２５の表面（特に、空気の通過方向の上流側の面）が金属膜２９でコーティングされているため、エレクトレットフィルタ２５は、帯電性能の低下を防止することができる。
また、本実施形態では、エレクトレットフィルタ２５の表面が金属膜２９でコーティングされているため、エレクトレットフィルタ２５は、耐摩耗性を向上させることができ、長寿命化を図ることができる。

以上の通り、本実施形態に係る空気調和機１によれば、冷暖房性能の低下を抑えながら、高い集塵能力を確保することができる。

本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えることが可能であり、また、実施形態の構成に他の構成を加えることも可能である。また、各構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、エレクトレットフィルタ２５は、図５に示すエレクトレットフィルタ１２５のように変形することができる。図５は、変形例に係るエレクトレットフィルタ１２５の断面図である。

このエレクトレットフィルタ１２５は、空気の通過方向の上流側の面でマイナス電荷の割合が高いことを特徴とする。

通常、空気中を漂う塵埃３０は、カーペット等から舞い上がった繊維状のものが多い。このような塵埃３０の多くは、ナイロン等の樹脂繊維であり、空気との摩擦によりプラスに帯電する傾向にある。

したがって、エレクトレットフィルタ１２５は、塵埃３０の主な集塵面となる空気の通過方向の上流側の面でマイナス電荷の割合を高くすることで、プラスに帯電した塵埃３０を効率よく集塵することができる。つまり、変形例に係るエレクトレットフィルタ１２５は、実施形態に係るエレクトレットフィルタ２５よりも集塵効率を向上させることができる。

１ 空気調和機
２ 室内機
３ 室外機
５ 接続配管
６ａ，６ｂ 空気吸込口
７ 前面パネル
８ 化粧枠
９ 筐体
１０ 受信部
１１ 表示部
１２ リモートコントローラ
１３ 空気吹出口
１４ 送風ファン
１６ 熱交換器
１７ 露受皿
１８ 上下風向板
１９ 左右風向板
２１ ケーシング部
２２ フィルタ掃除機構
２３ａ，２３ｂ 掃除ブラシ
２４ 空気調和機用フィルタ
２５（２５ａ，２５ｂ），１２５ エレクトレットフィルタ
２６ 樹脂枠
２７ 網の繊維
２９ 金属膜
３０ 塵埃

Claims (4)

1. 空気吸込口及び空気吹出口を備える筐体と、
   前記筐体の内部に配置された熱交換器と、
   前記空気吸込口と前記熱交換器との間に配置され、空気中の塵埃を捕集するフィルタと、
   前記空気吸込口から吸い込まれた空気を前記フィルタ及び前記熱交換器に通して前記空気吐出口に送る送風ファンと、を有し、
   前記フィルタとしてエレクトレットフィルタが用いられている
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 請求項１に記載の空気調和機において、
   前記エレクトレットフィルタは、空気の通過方向の上流側の面でマイナス電荷の割合が高くなっている
   ことを特徴とする空気調和機。
3. 請求項１又は請求項２に記載の空気調和機において、
   前記エレクトレットフィルタは、スパッタリング又は蒸着処理で基材の表面に形成された金属膜にエレクトレット加工が施されたフィルタである
   ことを特徴とする空気調和機。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の空気調和機において、
   前記エレクトレットフィルタの開口率は、５０％以上で、かつ、７０％以下になっている
   ことを特徴とする空気調和機。

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