JP2020003169A - フィルタ清掃ユニット及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】ナットがシャフトの端部に移動した後、シャフトの端部においてナットがロックされることを防止することを目的とする。【解決手段】フィルタ清掃ユニットは、フィルタの一方向に沿って設置されたブラシと、モータと、軸方向がフィルタの一方向に対して垂直方向となるように設置され、モータと接続されて、モータによって軸周りに回転するシャフト２５と、シャフト２５と結合され、シャフト２５の軸周りの回転によってシャフト２５の軸方向に沿って移動するナット２６と、フィルタの一方向に沿って設置され、ナット２６と接続されつつ、ブラシが固定されたブラシ固定部とを備え、ナット２６は、内周面にてシャフト２５の軸心方向に向かって突出して設けられ、シャフト２５の径方向に移動可能であり、かつ、シャフト２５と噛み合い可能である突起部３２と、突起部３２をシャフト２５側へ付勢する付勢部３３とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、フィルタ清掃ユニット及び空気調和機に関するものである。

天井埋込み型空気調和機の室内機には、吸込み口に設置されたフィルタに付着した塵埃を、ブラシによって清掃するフィルタ清掃ユニットを備えるものがある。ブラシは、フィルタの幅と同等の長さを有し、モータを有する駆動機構によって、フィルタの一方向に沿って移動する。

下記の特許文献１には、清掃ユニットがフィルタに沿って移動してフィルタの清掃を行うブラシユニットと、ブラシユニットを駆動する駆動部を備え、清掃ユニットがフィルタに付着した塵埃を除去する技術が開示されている。また、特許文献２には、シャフトにナットが噛み合わされ、ナットがシャフトの軸方向に沿って移動することが記載されている。

特開２０１６−８７５４号公報 特開平１１−２７６８３５号公報

ブラシを移動させる駆動機構が、ブラシの端部と接続され、ブラシ側に固定されたナットと、ナットと噛み合うシャフトと、シャフトを軸周りに回転させるモータを備えるものがある。シャフトは、軸材の外周面に雄ねじが形成され、ナットは、シャフトの雄ねじに噛み合う雌ねじが形成されている。モータによってシャフトが回転することによって、ブラシ側に接続されたナットがシャフトの軸方向に沿って移動する。

ブラシがシャフトの軸方向に沿って移動した後、シャフトの端部にブラシが到達したことを検知するため、リミットスイッチがシャフトの端部近傍に設置される。リミットスイッチがブラシなどを検出すると、モータは駆動を停止して、シャフトの軸周りの回転を停止させる。これにより、シャフトの軸方向に沿ったブラシの移動が停止する。

リミットスイッチが故障などでブラシを検知できない場合、シャフトの軸周りの回転を停止できないため、ナットがシャフトの軸方向に沿って移動し続ける。その結果、雄ねじと雌ねじが強固に締め付けられて、ナットがシャフトの端部でロックされてしまう。ナットを再び移動可能にするためには、作業者がロック状態を手作業で解除させる必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ナットがシャフトの端部に移動した後、シャフトの端部においてナットがロックされることを防止することが可能なフィルタ清掃ユニット及び空気調和機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のフィルタ清掃ユニット及び空気調和機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係るフィルタ清掃ユニットは、フィルタの一方向に沿って設置されたブラシと、モータと、軸方向が前記フィルタの前記一方向に対して垂直方向となるように設置され、前記モータと接続されて、前記モータによって軸周りに回転するシャフトと、前記シャフトと結合され、前記シャフトの軸周りの回転によって前記シャフトの軸方向に沿って移動するナットと、前記フィルタの前記一方向に沿って設置され、前記ナットと接続されつつ、前記ブラシが固定されたブラシ固定部とを備え、前記ナットは、内周面にて前記シャフトの軸心方向に向かって突出して設けられ、前記シャフトの径方向に移動可能であり、かつ、前記シャフトと噛み合い可能である突起部と、前記突起部を前記シャフト側へ付勢する付勢部とを有する。

この構成によれば、ブラシと、ブラシが固定されたブラシ固定部とがフィルタの一方向に沿って設置される。また、シャフトが、シャフトの軸方向がフィルタの一方向に対して垂直方向となるように設置される。

モータが回転することによってシャフトが軸周りに回転し、シャフトと結合されたナットが、シャフトの軸周りの回転によってシャフトの軸方向に沿って移動する。これにより、ナットが接続されたブラシ固定部が、シャフトの軸方向に沿って、フィルタの一方向に対して垂直方向に移動する。

ナットは、突起部と付勢部とを有し、ナットの内周面には突起部がシャフトの軸心方向に向かって突出して設置されている。また、突起部は、付勢部によってシャフト側へ付勢されており、シャフトと噛み合い可能である。さらに、突起部は、シャフトの径方向外側又は内側へ移動可能である。そのため、ナットがシャフトの軸方向に沿って移動して、シャフトの端部に到達したとき、突起部がシャフトに噛み合ったままとならずに、突起部は、径方向外側へ移動する。その結果、ナットの移動が停止される。また、雄ねじと雌ねじが強固に締め付けられることがなく、ナットとシャフトがロックされずに、シャフトが空転する。

上記発明において、前記シャフトは、軸部材と、前記軸部材の外周面に螺旋状に巻回された線状部材とを有し、前記突起部は、前記線状部材のピッチ間に配置されてもよい。

この構成によれば、シャフトは、軸部材と線状部材とを有し、軸部材の外周面に線状部材が螺旋状に巻回されている。また、ナットの内周面に設けられた突起部は、シャフトの外周面に巻回された線状部材のピッチ間に配置される。これにより、シャフトが軸周りに回転することによって、シャフトの線状部材に沿って、ナットの突起部がスライドすることから、ナットがシャフトの軸方向に沿って移動する。

ナットがシャフトの軸方向に沿って移動して、シャフトの端部に到達したとき、突起部は線状部材によって径方向外側に押されて、突起部は、径方向外側へ移動する。その結果、ナットの移動が停止されて、ナットとシャフトがロックされずに、シャフトが空転する。

上記発明において、前記突起部は、前記シャフトの軸方向に沿って複数設けられてもよい。

この構成によれば、ナットが軸方向の端部のいずれか一方に傾きにくくなるため、ナットがシャフトに沿って安定して移動しやすい。

本発明に係る空気調和機は、上記のフィルタ清掃ユニットを備える。

本発明によれば、ナットがシャフトの端部に移動した後、シャフトの端部においてナットがロックされることを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る天井埋込み型空気調和機の室内ユニットを示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る天井埋込み型空気調和機の室内ユニットを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るシャフトを示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るナットを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るシャフト及びナットを示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るナットの変形例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るシャフト及びナットの変形例を示す縦断面図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る天井埋込み型空気調和機について、図面を参照して説明する。
天井埋込み型空気調和機（以下「空気調和機」という。）は、室内ユニット１と、室外ユニット（図示せず。）と、室内ユニット１及び室外ユニットとを結ぶ冷媒配管（図示せず。）などを備える。
室内ユニット１は、ケース本体２が天井に埋込まれて設置される。ケース本体２の内部には、図１に示すように、熱交換器７、ドレンパン１０、モータ５、送風機６、ベルマウス１２等が内蔵され、このケース本体２の下部には天井面に露出するパネル部８が装着される。

図１及び図２に示すように、室内ユニット１の下面中央部には吸込み口３が形成され、この吸込み口３に隣接した位置に、室内ユニット１の下面外周部に沿って一方向に長い吹出し口４が形成される。吸込み口３には、吸込みグリル１１と、吸込みグリル１１の上方にフィルタ１３とが設置される。ドレンパン１０は、熱交換器７の下部に設けられ、熱交換器７から滴下するドレン水を受ける。ベルマウス１２は、ドレンパン１０の下部に設けられる。

空気調和機が運転すると、図示しない室外ユニットからの冷媒が熱交換器７を循環し、モータ５によって送風機６が駆動される。送風機６の駆動によって、室内空気が吸込み口３から吸込みグリル１１、フィルタ１３を通り、ベルマウス１２に案内されて送風機６へ吸入される。そして、送風機６から吹き出された空気は、熱交換器７を通過することで、冷却又は加熱され、その後、吹出し口４から室内へ吹き出される。

ルーバ１４は、吹出し口４の形状に合わせて一方向に長く、ルーバ１４は、長手方向に対して平行な軸周りに回動する。これにより、ルーバ１４の向きが変更されることによって、吹出し口４から吹き出される空気流が上向きとなったり又は下向きとなったりする。

フィルタ１３は、吸入される空気に含まれる塵埃等を除去する。フィルタ１３は、吸込み口３と同様に四角形状を有し、吸込み口３の中央付近に配置される。また、吸込みグリル１１の枠部の四隅には、吸込みグリル１１を昇降させるワイヤ１５が配置されている。

本実施形態に係る室内ユニット１は、フィルタ清掃ユニット１６を備える。図２に示すように、フィルタ清掃ユニット１６は、フィルタ１３の下面においてパネル部８に設置されており、フィルタ１３における一方向の１辺の長さと同等又はそれよりも長いブラシ１７を有する。フィルタ清掃ユニット１６のブラシ１７がフィルタ１３の一端側の辺から他端側の辺へフィルタ１３の表面に接触ながら移動することで、フィルタ１３に付着した塵埃を除去する。フィルタ清掃ユニット１６は、運転制御に関する制御信号に基づいて運転を開始する。

図２に示すように、フィルタ清掃ユニット１６は、パネル部８に着脱可能に設置されるフレーム部９と、フレーム部９に設置されたブラシ１７、ブラシ固定部２１及びモータ２４等を備える。

フレーム部９は、吸込み口３と同様に四角形状を有し、吸込み口３の中央付近に配置される。フレーム部９には、フィルタ１３が設置され、フレーム部９は、パネル部８に取り付けられたり、パネル部８から取り外されたりすることができる。

ブラシ１７は、一方向に長い軸材を有し、軸材の外周面において軸方向の一端から他端にかけて多数の毛が配置される。ブラシ１７は、両端部のそれぞれに、ピニオンギアと噛み合うブラシ回転用ギア（図示せず。）が設置されている。また、ブラシ１７は、両端部おいてブラシ固定部２１によって支持される。

図２に示すように、ブラシ固定部２１は、ブラシ１７の軸方向と平行な方向に長い部材であり、内側にブラシ１７を収容する。ブラシ固定部２１は、ブラシ１７を囲む形状を有しており、フィルタ１３側にてブラシ１７を露出させる。ブラシ固定部２１には、長手方向両端部に一つずつ合計二つのピニオンギア（図示せず。）が回転可能に設置されている。ブラシ固定部２１は、ピニオンギアを介してラックギア（図示せず。）に支持される。ブラシ固定部２１がラックギアに沿って移動することによって、ブラシ固定部２１及びブラシ１７がフィルタ１３の表面に沿ってフィルタ１３の一端側の辺から他端側の辺にかけて移動する。

ブラシ固定部２１は、フィルタ１３の一方向の両側でピニオンギアとラックギアによって支持されているため、ブラシ固定部２１とブラシ１７が確実に移動する。

ピニオンギアは、ブラシ固定部２１の両端部にそれぞれ設置されている。ピニオンギアは、ラックギアと噛み合う。ブラシ固定部２１が移動することによって、ピニオンギアは、ラックギア上を移動してラックギアから伝達された力によって従動的に回転する。ラックギアは、フィルタ１３の外側において、軸方向がブラシ１７の軸方向とは垂直方向になるように設置される。ラックギアの長さは、フィルタ１３の１辺の長さと同等又はそれよりも長い。

ブラシ回転用ギアは、各ピニオンギアに対応して一つずつ設けられ、ピニオンギアに噛み合っている。ピニオンギアが回転することによって、ブラシ回転用ギアがピニオンギアから伝達された力によって従動的に回転する。その結果、ブラシ回転用ギアに設置されたブラシ１７が回転し、ブラシ１７の移動と共にブラシ１７が回転する。

また、ピニオンギアは、モータ２４と連結されておらず、従動的に動作する部材である。本実施形態では、ピニオンギアがブラシ固定部２１に設置されているため、特許文献１と異なり、二つのピニオンギアを連結する推進軸が不要である。

図２に示すように、モータ２４、シャフト２５及びナット２６などからなる駆動機構は、フィルタ１３の１辺に沿って１組のみ設置されればよい。

モータ２４は、フィルタ清掃ユニット１６のフレーム部９に固定設置される。モータ２４は、シャフト２５と連結されており、モータ２４が駆動することによってシャフト２５が軸周りに回転する。シャフト２５は、一方向に長い軸材であり、軸材の外周面に雄ねじが形成され、ナット２６が噛み合わされている。シャフト２５は、軸方向がブラシ１７の軸方向に対して垂直方向となるように、すなわち、ラックギアと平行方向に設置される。シャフト２５は、フィルタ１３における一方向の１辺の長さと同等又はそれよりも長い。

ナット２６は、内周面にシャフト２５の雄ねじと噛み合う雌ねじが形成されている。ナット２６は、シャフト２５の軸周りに回転しないようにブラシ固定部２１と接続されている。ナット２６は、ブラシ固定部２１に対して固定されていないが、ナット２６はブラシ固定部２１を押すことができるようにブラシ固定部２１と接続されている。これにより、シャフト２５が回転することによって、ナット２６が移動し、ナット２６がブラシ固定部２１を押し、シャフト２５の軸方向に沿って移動する。シャフト２５の回転方向を変更することによって、ナット２６及びブラシ固定部２１の進行方向を変更できる。

なお、上述した例では、シャフト２５に雄ねじが形成され、ナット２６に雌ねじが形成されて組み合わされた例について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、シャフト２５とナット２６の組み合わせによってボールねじ機構となるように、シャフト２５とナット２６が構成されてもよい。

本実施形態において、モータ２４は一つのみ設置すればよく、簡易な構造でブラシ１７を移動させることができる。

次に、図３〜図７を参照してシャフト２５及びナット２６について説明する。
図３に示すように、シャフト２５は、軸部材２７と、ワイヤ２８と、留め具２９などを備える。

軸部材２７は、断面が例えば円形状であり、外周面においてワイヤ２８が巻回される。軸部材２７の外周面においてワイヤ２８が巻回される部分は、一端から他端にかけてほぼ同一の太さを有する。

ワイヤ２８は、軸部材２７よりも直径が細い線状部材であり、軸部材２７の外周面に螺旋状に巻回されて配置される。ワイヤ２８のピッチは、ワイヤ２８の直径よりも長くなるように巻回される。軸部材２７の外周面に三角ねじを形成した場合に比べてピッチが広くなるため、シャフト２５の軸周りの回転数を従来と同一にした場合でも、ナット２６の軸方向の移動速度を高めることができる。

留め具２９は、ワイヤ２８を軸部材２７に対して固定する部材であり、ワイヤ２８の両端部にそれぞれ設置される。留め具２９によって、軸部材２７の端部とワイヤ２８が互いに強固に固定される。

ワイヤ２８は、軸部材２７に対して両端部のみにおいて固定され、両端部以外では固定されずに設置される。なお、ワイヤ２８は、軸部材２７に対して一端から他端にかけて軸方向に沿って全ての部分で固定されてもよい。この場合、ワイヤ２８は、接着剤等によって軸部材２７に対して軸方向に沿って固定される。

図４及び図５に示すように、ナット２６は、ナット本体３０と、突起部３２と、付勢部３３などを有する。
ナット本体３０は、円筒状部材であり、一端から他端にかけて貫通した貫通孔３０Ａが形成される。ナット本体３０の内部、すなわち、貫通孔３０Ａの内部には、シャフト２５が配置される。

ナット本体３０の外周面には、ナット本体３０の径方向に突出したフランジ３４が設けられてもよい。フランジ３４は、板状部材であり、ブラシ固定部２１との接続に用いられる。

ナット本体３０の内周面には、ワイヤ２８のピッチ間に配置される突起部３２が設置されている。突起部３２は、ナット本体３０の内周面からシャフト２５の軸心方向に向かって突出して設置されている。突起部３２は、シャフト２５の径方向に移動可能であり、かつ、シャフト２５に螺旋状に設けられたワイヤ２８と噛み合い可能である。

突起部３２は、付勢部３３によってシャフト２５側へ付勢される。付勢部３３は、支持部３５と、圧縮ばね３６を有する。支持部３５は、ナット本体３０と接続されており、長手方向がシャフト２５の軸方向に対して平行に配置される。支持部３５とナット本体３０の外周面の間に、圧縮ばね３６が配置される。圧縮ばね３６は、一端が支持部３５と接触し、他端が突起部３２のシャフト２５側とは反対側の面と接触する。

突起部３２は、シャフト２５の軸方向に沿って複数、例えば２個配置される。これにより、ナット２６が軸方向の端部のいずれか一方に傾きにくくなるため、ナット２６がシャフト２５に沿って安定して移動しやすい。

これにより、突起部３２がシャフト２５の軸部材２７の外周面と接触した状態で、シャフト２５が軸周りに回転することによって、ワイヤ２８に沿って、突起部３２がスライドすることから、ナット２６がシャフト２５の軸方向に沿って移動する。その結果、ナット２６が接続されたブラシ固定部２１が、シャフト２５の軸方向に沿って、フィルタ１３の一方向に対して垂直方向に移動する。

また、リミットスイッチ（図示せず。）がシャフト２５の端部近傍に設置される。リミットスイッチは、ブラシ１７、又は、ブラシ１７とシャフト２５を接続するブラシ固定部２１の有無を検出する。リミットスイッチが正常に動作している場合、ナット２６がシャフト２５の軸方向に沿って移動して、シャフト２５の端部に到達し、リミットスイッチがブラシ１７又はブラシ固定部２１を検出したとき、モータ２４は駆動を停止する。これにより、シャフト２５の軸周りの回転が停止して、シャフト２５の軸方向に沿ったブラシ１７の移動が停止する。

一方、リミットスイッチが故障などで正常に動作しておらず、ブラシ１７又はブラシ固定部２１を検出できない場合、ナット２６がシャフト２５の軸方向に沿って移動し続ける。ナット２６がシャフト２５の軸方向に沿って移動して、シャフト２５の端部に到達したとき、突起部３２はワイヤ２８によって径方向外側に押される。これにより、圧縮ばね３６が収縮し、突起部３２がシャフト２５に噛み合ったままとならずに、突起部３２は、径方向外側へ移動する。その結果、シャフト２５がモータ２４によって軸周りの回転を続けている場合でも、ナット２６の軸方向に沿った移動が停止される。そして、雄ねじと雌ねじが強固に締め付けられることがなく、ナット２６とシャフト２５がロックされずに、シャフト２５が空転する。

以上より、リミットスイッチが故障などでブラシ１７又はブラシ固定部２１を検知できず、シャフト２５の軸周りの回転を停止できない場合でも、突起部３２が径方向外側へ移動することによって、シャフト２５の軸方向に沿ったナット２６の移動が停止する。その結果、ナット２６がシャフト２５の端部でロックされることがない。したがって、ナットを再び移動可能にするために、作業者がロック状態を手作業によって解除させる作業が不要になる。本実施形態では、空転しているシャフト２５を逆回転させることによって、再びナット２６とシャフト２５が噛み合い、ナット２６は、反対方向へ移動する。リミットスイッチが故障した場合、ナット２６が端部に到達した後、シャフト２５が空転し続けることを防止するには、タイマーなどでモータ２４の回転を停止する制御を行うようにしておけばよい。

なお、上記実施形態では、突起部３２が、シャフト２５の軸方向に沿って複数設置される場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、図６及び図７に示すように、突起部３２は、ナット２６の軸方向中間部分に一つのみ形成されてもよい。この場合、ナット２６は、突起部３２によって、軸方向中間部分でシャフト２５に支持される。ナット２６の軸方向長さを長くしておけば軸方向の端部のいずれか一方に傾きにくくなる。

１ ：室内ユニット
２ ：ケース本体
３ ：吸込み口
４ ：吹出し口
５ ：モータ
６ ：送風機
７ ：熱交換器
８ ：パネル部
９ ：フレーム部
１０ ：ドレンパン
１１ ：吸込みグリル
１２ ：ベルマウス
１３ ：フィルタ
１４ ：ルーバ
１５ ：ワイヤ
１６ ：フィルタ清掃ユニット
１７ ：ブラシ
２１ ：ブラシ固定部
２４ ：モータ
２５ ：シャフト
２６ ：ナット
２７ ：軸部材
２８ ：ワイヤ
２９ ：留め具
３０ ：ナット本体
３０Ａ ：貫通孔
３２ ：突起部
３３ ：付勢部
３４ ：フランジ
３５ ：支持部
３６ ：圧縮ばね

Claims (4)

1. フィルタの一方向に沿って設置されたブラシと、
   モータと、
   軸方向が前記フィルタの前記一方向に対して垂直方向となるように設置され、前記モータと接続されて、前記モータによって軸周りに回転するシャフトと、
   前記シャフトと結合され、前記シャフトの軸周りの回転によって前記シャフトの軸方向に沿って移動するナットと、
   前記フィルタの前記一方向に沿って設置され、前記ナットと接続されつつ、前記ブラシが固定されたブラシ固定部と、
   を備え、
   前記ナットは、
   内周面にて前記シャフトの軸心方向に向かって突出して設けられ、前記シャフトの径方向に移動可能であり、かつ、前記シャフトと噛み合い可能である突起部と、
   前記突起部を前記シャフト側へ付勢する付勢部と、
   を有するフィルタ清掃ユニット。
2. 前記シャフトは、
   軸部材と、
   前記軸部材の外周面に螺旋状に巻回された線状部材と、
   を有し、
   前記突起部は、前記線状部材のピッチ間に配置される請求項１に記載のフィルタ清掃ユニット。
3. 前記突起部は、前記シャフトの軸方向に沿って複数設けられている請求項１又は２に記載のフィルタ清掃ユニット。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のフィルタ清掃ユニットを備える空気調和機。
   

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