JP2018115806A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な種類の塵埃の除去が可能な汎用性をもち、運転効率を高めることのできる空気調和機を提供する。【解決手段】ＡＨＵ１０は、吸込部１２と吹出部１４との間を仕切るように設けられた液体の貯留泡３９を蓄える泡槽３８を有する。吸込部１２から吸い込まれた空気の塵埃は泡槽３８で除去され吹出部１４から吹き出される。仕切板４８は、泡槽３８に貯留された貯留泡３９の上方の空間の上流側と下流側とを遮断してその下端部が貯留泡３９の上面よりも深い位置にまで達している。吸込部１２は吸い込んだ空気を貯留泡３９の上面よりも深い位置にまで導く。貯留泡３９には界面活性剤及びセルロースナノファイバーが含まれている。【選択図】図１

Description

本発明は、吸込部から吸い込まれた空気中の塵埃を除去して清浄化し、吹出部から吹き出す空気調和機に関する。

空気中には様々な異物、粒子、汚染物質等（以下、代表的に塵埃という。）が浮遊している。従来から吸込部から吸い込まれた空気中の塵埃を除去して清浄化し、吹出部から吹き出す空気調和機（空気清浄機、集塵機、外調機等を含む。）が知られているが、近時の環境や気候の変化などにともない除去すべき塵埃の種類の要請が多様化してきている。すわなち、火山灰、ＰＭ２．５、ばいじん、花粉、黄砂、細菌などが除去されるべき塵埃として挙げられる。特許文献１には粉塵を含む空気に水を噴霧して、粉塵と水とを混合接触させた後に空気中から粉塵を除去する湿式集塵方法が開示されている。

特開平９−２０１５１０号公報

ところで、上記の空気中の塵埃は大きさ、形状、性状が様々に異なっており、一台の装置で全ての種類の塵埃を十分に捕集・除去することは困難である。一台の装置内に異なる種類の複数の除去機構を設けることも考えられるがその場合には装置が大型化、煩雑化して好ましくない。

また、各種塵埃は通年にわたってあらゆる地域で除塵要請があるわけではなく実際上は季節、気候、気温、地域などによって飛散量が相当に変化する。例えば、花粉の飛散は春に多く、火山灰は桜島など活火山周辺などで多い傾向がある。さらに、火山灰に関しては休眠中の火山でも頻度は少なくとも突発的な噴火によって大量かつ広範囲に噴出される可能性もある。

火山灰除去の専用装置は、一旦大規模噴火が発生すれば当該装置の需要もあると考えられるが、除塵要請の頻度つまり噴火頻度は非常に低く数年から数十年に一度しか利用されない可能性もあり、テンポラリー的運転あるいは実験的運転しか想定されず、運転効率及び経済効率上の観点から一般化されるに至っていない。

特許文献１についても水を噴霧するだけであって十分な除塵は期待できない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、様々な種類の塵埃の除去が可能な汎用性をもち、運転効率を高めることのできる空気調和機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、吸込部から吸い込まれた空気の塵埃を除去して吹出部から吹き出す空気調和機であって、前記吸込部と前記吹出部との間に設けられて液体の泡を貯留する泡槽を有し、前記吸込部と前記吹出部は前記泡槽に貯留された前記泡によって仕切られていることを特徴とする。

これにより、吸込部から吸い込まれた空気は泡槽内に蓄えられた貯留泡に導かれ、該貯留泡に接触した後に吹出部から吹き出される。空気中の様々な径の塵埃は液体の泡の濡れ性によって吸着・捕集され、塵埃の性状にも影響を受けにくく、空気を清浄化することができる。したがって、多くの種類の塵埃の除去・捕集が可能となって季節、気候、気温、地域などにかかわらず汎用的に運転することができ、運転効率が向上して経済的である。

また、前記泡は、界面活性剤を基剤としてもよい。界面活性剤により泡が生成されやすくなるとともに濡れ性、浸透性が向上して塵埃が付着しやすくなる。

前記泡は、セルロースナノファイバーを含んでいると、泡を長時間維持させることができる。

前記泡槽が設けられる泡槽室で、前記泡槽に貯留された前記泡の上方の空間の上流側と下流側とを遮断してその下端部が前記泡槽に貯留された前記泡の上面よりも深い位置にまで達している仕切板を有してもよい。この仕切板によれば、吸い込まれた空気はより確実に泡槽内の貯留泡内を通過することになり、塵埃が除去されやすい。

前記吸込部は吸い込んだ空気を前記泡槽の前記泡の上面よりも深い位置にまで導くダクトを有してもよい。このダクトによれば、吸い込まれた空気はさらに確実に泡槽内の貯留泡内を通過することになり、塵埃が除去されやすい。

前記泡槽と前記吹出部との間に、通過する空気の塵埃をさらに除去するフィルタを有してもよい。このフィルタを適切に選択することにより設置場所に一層適した空気清浄が可能となる。

前記泡槽と前記吹出部との間に、通過する空気の処理をする全熱交換機を有すると、温度、湿度調整もすることができる。

本発明にかかる空気調和機では、所定の泡供給部から供給される液体の泡を蓄える泡槽が吸込部と吹出部との間を仕切るように設けられている。これにより、吸込部から吸い込まれた空気は泡槽内に蓄えられた貯留泡に導かれ、該貯留泡に接触した後に吹出部から吹き出される。空気中の様々な径の塵埃は泡の濡れ性によって吸着・捕集され、塵埃の性状にも影響を受けにくく、空気を清浄化することができる。したがって、様々な種類の塵埃の除去・捕集が可能となって季節、気候、気温、地域などにかかわらず汎用的に運転することができ、運転効率が向上して経済的である。

図１は、本実施の形態にかかるＡＨＵを示す側面模式断面図である。

以下に、本発明にかかる空気調和機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明にかかる空気調和機の実施例であるＡＨＵ（Ａｉｒ Ｈａｎｄｌｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０を示す側面模式断面図である。

まず、ＡＨＵ１０の概略全体構成について説明する。ＡＨＵ１０は吸込部１２から吸い込まれた屋外の空気の塵埃を、泡槽３８内の貯留泡３９で除去して吹出部１４から屋内又は二次的な空調機へと吹き出す空気調和機である。図１において、吸込部１２から吸い込まれる外気をＯ．Ａ．（Ｏｕｔｓｉｄｅ Ａｉｒ）、吹出部１４から吹き出される空気をＳ．Ａ．（Ｓｕｐｐｌｙ Ａｉｒ）と記す。

ＡＨＵ１０は、本体１６と、泡を生成する泡生成部１８と、全体の制御を行うコントローラ２０とを有する。

本体１６は、吸込部１２と吹出部１４との間で、空気の流れの上流側から下流側に向かって順に第１室（泡槽室）２２、第２室２４、第３室２６及び第４室２８が直列状に配列された横長形状であるが、設置スペース等の条件により適宜形状変更は可能である。

第１室２２と第２室２４との間には床部から起立する泡槽壁３０が設けられているが上部空間は連通している。

第２室２４と第３室２６との間にはフィルタ３２が設けられ、第３室２６と第４室２８との間には全熱交換機であるＨＥＸ（Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）３４が設けられ、第４室２８にはファン３６が設けられている。

フィルタ３２は中性能フィルタ又はＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ ｆｉｌｔｅｒ）などであり、適切に選択することにより設置場所に一層適した空気清浄が可能となる。ＨＥＸ３４は、全熱交換により温度や湿度を好適に調整する。ＨＥＸ３４は設計条件により温度調整だけを行ってもよく、又は省略してもよい。ファン３６は清浄化及び全熱交換されて第４室２８に供給された空気を吹出部１４から送気する。これにより、吸込部１２から吹出部１４へと空気が流通する。ＡＨＵ１０から浄化されて送気された空気はそのまま屋内に供給され、又は二次的な空気調整機に導入される。

次に、ＡＨＵ１０における第１室２２及びその周辺機構について説明する。

泡生成部１８はコントローラ２０の作用下に、図示しないタンクから供給された泡剤に基づいて撹拌手段等により泡を生成する。泡の基剤としては界面活性剤を用いると泡が生成されやすくなるとともに濡れ性、浸透性が向上して塵埃が付着しやすくなり、また油分も除去しやすい。

さらに、泡剤及び泡にはセルロースナノファイバーが添加されていると泡を長時間維持させることができる。セルロースナノファイバーとしては、例えばＢｉＮＦｉ−ｓ（登録商標）などが挙げられる。セルロースナノファイバーは、食物繊維を機械的解繊等することによって得られる高強度の微細繊維であり、増粘剤としての作用をもつ。

なお、泡には一般的な液体の泡と発泡スチロールのような固体の泡とがあるが、本実施の形態で用いられる泡は前者の液体の泡である。

さらに、泡には気泡（Ｂｕｂｂｌｅ）と泡沫（Ｆｏａｍ）の２種類がある。気泡は液体によって気体が閉じ込められた状態のもので、泡沫はその気泡が集合した状態のものである。本実施の形態で用いられる泡は後者の泡沫である。

第１室２２には、泡槽壁３０と本体１６の３つの側面が四方壁を形成し、本体１６と底面を共有する上面開口の泡槽３８が構成されている。泡槽３８はこのように簡便ながら外気の塵埃を除去するのに十分な泡を貯留する容量が確保されたトラップ機構となる。

泡槽３８は底面と四方壁で囲まれた槽形状であることから、上方から泡を放出するだけで十分な量の泡を簡便に貯留させることができる。

図１では泡槽３８内に貯留された貯留泡３９は小丸で示される。また、泡槽３８は文言上の厳密な槽である必要はなく、泡をその自重で貯留させることができる領域が確保されていればよく、例えば一部又は全部が流路のように構成されていてもよい。

第１室２２の天面には、泡生成部１８から供給される泡を放出する２つのシャワーノズル４０，４２が設けられ、コントローラ２０によって開閉される供給バルブ４４，４６を介して下方の泡槽３８に泡を放出し、貯留泡３９として貯留される。

泡槽３８が設けられる泡槽室の第１室２２で、泡槽３８の貯留泡３９の上方の空間には、上流側と下流側とを遮断してその下端部が泡槽３８の貯留泡３９の上面よりも深い位置にまで達している仕切板４８が設けられている。この仕切板４８によれば、吸い込まれた空気はより確実に貯留泡３９内を通過することになり、塵埃が除去されやすい。

第１室２２は仕切板４８によって上流側と下流側に区切られており、一方のシャワーノズル４０は上流側、他方のシャワーノズル４２は下流側の領域に分担して泡を供給する。

吸込部１２は、一端が本体１６から外部へ突出した吸入開口５０を形成し、他端が貯留泡３９の内部に浸漬した導出開口５２を形成するダクトである。吸込部１２には、より確実な空気流れを実現するために一次ファン５３を設けてもよい。

このダクト形状である吸入部１２は吸い込んだ空気を貯留泡３９の上面よりも深い位置にまで導いており、吸い込まれた空気は確実に貯留泡３９内を通過することになり、塵埃が除去されやすい。

吸入開口５０には、雨や大きい異物の侵入を防止するために、斜め下方に向けて突出した複数段の雨除け板５４が設けられている。吸入開口５０には、さらに昆虫などの比較的大きい異物を除去する前段フィルタやネットを設けてもよい。

仕切板４８を基準にして泡槽３８の底面における上流側に排出バルブ５６が設けられ、下流側に排出バルブ５８が設けられている。これらの排出バルブ５６，５８はコントローラ２０の作用下に開閉され、泡槽３８内の貯留泡３９を図示しないドレンラインに排出することができる。第２室２４にも同様の排出バルブ６０が設けられており、第１室２２やシャワーノズル４２から飛散した泡や泡剤を外部に排出することができる。

さらに泡槽３８には、底部に設けられ貯留泡３９を撹拌する攪拌機６２と、貯留泡３９の泡面高さを計測する液面計６４が設けられている。攪拌機６２はコントローラ２０によって操作され、貯留泡３９が適度に循環、流動、撹拌される。これにより、貯留泡３９の一部が所定箇所に滞留することがなく、貯留泡３９全体を均質かつ有効に利用することができる。

コントローラ２０は液面計６４から得られる信号に基づいて供給バルブ４４，４６及び排出バルブ５６，５８等を制御することができる。液面計６４はフロート式、非接触式あるいはレベルスイッチなどを用いることができる。

次に、このように構成されるＡＨＵ１０の作用及び効果について説明する。

まず、泡生成部１８が界面活性剤やセルロースナノファイバーが基剤に含まれた溶液を撹拌して泡を発生させ、供給バルブ４４，４６を介してシャワーノズル４０，４２から第１室２２の下方の泡槽３８に向けて放出する。泡生成部１８は、ファン３６等の動力とは別の独立した機構であり、該ファン３６の運転の影響を受けずに適切に泡を生成することができる。

泡槽３８内に十分な泡が貯留されたことが液面計６４で検出されると、供給バルブ４４，４６を閉じシャワーノズル４０，４２からの泡の放出を停止させる。次いで、ファン３６及び／又は一次ファン５３を運転させることにより、第４室２８の空気を吹出部１４から吹出させることにより、該第４室２８が低圧になり、吸込部１２から外気が吸い込まれ、順に第１室２２、第２室２４、第３室２６及び第４室２８へと空気の流れが発生する。

吸込部１２から吸い込まれた外気は、導出開口５２によって貯留泡３９の十分深い箇所に導かれ、しかも仕切板４８によって泡槽３８の上方が仕切られていることから、その相乗効果により貯留泡３９に確実に接触することができる。なお、仕切板４８が設けられていれば導出開口５２は気中で開口していてもよく、逆に導出開口５２が十分深い貯留泡３９内にあれば仕切板４８を省略してもよい。

泡槽３８内に導かれた塵埃を含む外気は貯留泡３９と接触することにより、泡の濡れ性、浸透性により様々な径、様々な性状の塵埃が吸着される。貯留泡３９には界面活性剤が含まれており吸着効果が高い。また、個々の泡粒は質量あたりの比表面積が比較的大きいため塵埃の吸着効果に優れる。外気の比較的大きい塵埃、例えば小石などは、泡槽３８の底面に捕捉される。

さらに、吸込部１２から吸い込まれる外気は所定の泡化器（例えば多孔質体）を通して導出開口５２から細かい外気泡６６として吐出させてもよい。これにより外気の単位体積あたりの貯留泡３９に接触する面積がより大きくなり、一層塵埃を除去しやすくなる。

泡槽３８で浄化された空気は泡槽壁３０の上部を通過し第２室２４へ導かれる。この空気は相当に浄化されているが、さらに設置地域の条件等に応じて設けられたフィルタ３２を通過することにより一層浄化される。また、泡槽３８を通った空気にはわずかに泡や泡剤が含まれて浮遊している場合もありえるが、フィルタ３２によって除去されて下部の排出バルブ６０から排出される。

フィルタ３２を通過した空気は第３室２６に導かれ、さらにＨＥＸ３４を通る。ＨＥＸ３４では全熱交換が行われて適度な温度に調整される。また、泡槽３８を通った空気は若干湿度が高くなっている場合もありえるが、ＨＥＸ３４によって適正湿度に調整される。

ＨＥＸ３４を通過した空気は第４室２８からファン３６及び吹出部１４によって屋内へと吹き出され、又は二次的空調機へ導かれる。

ＡＨＵ１０の運転中は、液面計６４が示す信号や運転経過時間等に応じて、供給バルブ４４，４６が操作されて新たな泡が泡槽３８に供給され、排出バルブ５６，５８が操作されて古い貯留泡３９は排出される。また貯留泡３９は攪拌機６２により適度に撹拌される。

このように、本実施の形態に係るＡＨＵ１０では、泡生成部１８から供給される液体の貯留泡３９を蓄える泡槽３８が吸込部１２と吹出部１４との間を仕切るように設けられている。これにより、吸込部１２から吸い込まれた外気は泡槽３８内に蓄えられた貯留泡３９に導かれ、該貯留泡３９に接触した後に吹出部１４から吹き出される。空気中の様々な径の塵埃は泡の濡れ性によって吸着・捕集され、塵埃の性状にも影響を受けにくく、空気を清浄化することができる。したがって、ＡＨＵ１０は季節、気候、気温、地域などにかかわらず汎用的に運転することができ、運転効率が向上して経済的である。また、簡便構成であって製造コスト及び運転コストが低く、しかも信頼性が高く高寿命である。

ＡＨＵ１０はあらゆる地域で利用可能であることはもちろんであるが、例えば火山帯でない都市部で利用する際で、遠方の火山噴火による火山灰が予期せずに都心部などを含む広範囲に降灰した場合においても、通常の運転で火山灰を除去することができる。ＡＨＵ１０は外気を浄化して屋内へ供給する外気浄化装置として好適であるが、地下街やトンネルなどの準屋内に適用することも可能であり、設計条件によっては室内型としての使用も可能である。ＡＨＵ１０はコントローラ２０による制御機能の一部または全部をマニュアル操作で行ってもよい。

本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

１０ ＡＨＵ
１２ 吸込部
１４ 吹出部
１６ 本体
１８ 泡生成部
２０ コントローラ
２２ 第１室（泡槽室）
２４ 第２室
２６ 第３室
２８ 第４室
３０ 泡槽壁
３２ フィルタ
３４ ＨＥＸ
３６ ファン
３８ 泡槽
３９ 貯留泡
４０，４２ シャワーノズル
４４，４６ 供給バルブ
４８ 仕切板
５０ 吸入開口
５２ 導出開口
５３ 一次ファン
５４ 雨除け板
５６，５８，６０ 排出バルブ
６２ 攪拌機
６４ 液面計
６６ 外気泡

Claims (7)

1. 吸込部から吸い込まれた空気の塵埃を除去して吹出部から吹き出す空気調和機であって、
   前記吸込部と前記吹出部との間に設けられて液体の泡を貯留する泡槽を有し、
   前記吸込部と前記吹出部は前記泡槽に貯留された前記泡によって仕切られていることを特徴とする空気調和機。
2. 請求項１記載の空気調和機において、
   前記泡は、界面活性剤を基剤とすることを特徴とする空気調和機。
3. 請求項１又は２記載の空気調和機において、
   前記泡は、セルロースナノファイバーを含むことを特徴とする空気調和機。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機において、
   前記泡槽が設けられる泡槽室で、前記泡槽に貯留された前記泡の上方の空間の上流側と下流側とを遮断してその下端部が前記泡槽に貯留された前記泡の上面よりも深い位置にまで達している仕切板を有することを特徴とする空気調和機。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和機において、
   前記吸込部は吸い込んだ空気を前記泡槽の前記泡の上面よりも深い位置にまで導くダクトを有することを特徴とする空気調和機。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和機において、
   前記泡槽と前記吹出部との間に、通過する空気の塵埃をさらに除去するフィルタを有することを特徴とする空気調和機。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気調和機において、
   前記泡槽と前記吹出部との間に、通過する空気の処理をする全熱交換機を有することを特徴とする空気調和機。

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