JP2023049803A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】硝酸塩の潮解を抑制できる空気調和機を提案する。【解決手段】空気調和機(１)は、放電部(８２)と、放電部(８２)が配置された風通路(Ｐ０)を形成する部材(８１)と、風通路(Ｐ０)における空気の流れ方向に対して放電部(８２)の上流側に設けられ、風通路(Ｐ０)を形成する部材(８１)を加熱する加熱部(１１０)と、放電部(８２)および加熱部(１１０)を制御する制御部を備える。【選択図】図３

Description

本開示は、空気調和機に関する。

従来、空気調和機として、コロナ放電素子のコロナ放電域を流れる空気流中の酸素をオゾンに変化させることによりオゾンを発生するオゾン脱臭装置がある(例えば、特開平８－２１７４１１号公報(特許文献１)参照)。

上記オゾン脱臭装置は、空気流のコロナ放電域よりも下流側の装置構成部分を硝酸アンモニウムの析出付着温度以上に加熱する加熱手段を備えている。上記オゾン脱臭装置は、空気流のコロナ放電域よりも下流側の装置構成部分を加熱手段により加熱することにより、装置構成部分に硝酸アンモニウムが析出するのを抑えて、コロナ放電素子の電極の絶縁低下を抑制している。

特開平８－２１７４１１号公報

上記オゾン脱臭装置では、装置構成部分に析出した硝酸アンモニウムが場合によって潮解が生じ、コロナ放電素子の出力が低下するという問題がある。

本開示では、硝酸塩の潮解を抑制できる空気調和機を提案する。

本開示の空気調和機は、
放電部と、
上記放電部が配置された風通路を形成する部材と、
上記風通路における空気の流れ方向に対して上記放電部の上流側に設けられ、上記風通路を形成する部材を加熱する加熱部と、
上記放電部および上記加熱部を制御する制御部と
を備える。

本開示によれば、風通路における空気の流れ方向に対して放電部の上流側に設けられた加熱部で、放電部が配置された風通路を形成する部材を例えば４０℃ほどに加熱することによって、当該部材における硝酸塩の潮解を抑制できる。

また、本開示の１つの態様に係る空気調和機では、
上記風通路に吸い込まれる空気の湿度を検出する湿度センサを備え、
上記制御部は、上記湿度センサにより検出された空気の湿度が所定湿度以上のときに上記加熱部を作動させる。

本開示によれば、湿度センサにより検出された空気の湿度が、例えば硝酸塩の潮解が生じる可能性が高くなる所定湿度以上のとき、加熱部を作動させることにより、硝酸塩の潮解が生じて絶縁性が低下するリスクを低減できる。

また、本開示の１つの態様に係る空気調和機では、
上記制御部は、上記放電部が作動している期間において、上記湿度センサにより検出された空気の湿度が上記所定湿度未満のときに上記加熱部を停止する。

本開示によれば、放電部が作動している期間において、湿度センサにより検出された空気の湿度が所定湿度未満のときに加熱部を停止すので、エネルギー消費を低減できる。

また、本開示の１つの態様に係る空気調和機では、
上記放電部が作動している期間の全部または一部が、上記加熱部が作動している期間と重なる。

本開示によれば、放電部の作動中における硝酸塩の潮解発生を抑制できる。

また、本開示の１つの態様に係る空気調和機では、
上記制御部は、上記放電部の停止期間において上記加熱部を停止状態にする。

本開示によれば、エネルギー消費を低減できる。

また、本開示の１つの態様に係る空気調和機では、
上記風通路を形成する部材は、樹脂材料からなり、
上記加熱部が作動している状態において上記風通路を形成する部材が所定温度以上かつ上記樹脂材料の耐熱温度以下になるように、上記風通路を形成する部材と上記加熱部との間の熱伝導経路の最短距離が設定されている。

本開示によれば、風通路を形成する部材を加熱しつつ熱による樹脂材料の劣化を抑制できる。

また、本開示の１つの態様に係る空気調和機では、
上記風通路を形成する部材は、上記放電部を収容するケーシングであり、
上記ケーシングは、上記風通路の流入口を有し、
上記ケーシングの上記流入口または上記流入口近傍に上記加熱部が配置されている。

本開示によれば、ケーシングを効率よく加熱することができ、エネルギー消費を低減できる。

本開示の第１実施形態の空気清浄機の前方かつ斜め上方から見た外観斜視図である。 図１のII－II線から見た断面の斜視図である。 第１実施形態の空気清浄機の放電ユニットの空気流れの上流側から見た斜視図である。 第１実施形態の空気清浄機の放電ユニットの空気流れの下流側から見た斜視図である。 図１のII－II線から見た断面図である。 図５のVI－VI線から見た断面図である。 図５のVII－VII線から見た断面図である。 第１実施形態の空気清浄機の制御ブロック図である。 第１実施形態の空気清浄機の動作を説明する図である。 本開示の第２実施形態の空気清浄機の制御ブロック図である。

以下、実施形態を説明する。なお、図面において、同一の参照番号は、同一部分または相当部分を表わすものである。また、長さ、幅、厚さ、深さ等の図面上の寸法は、図面の明瞭化と簡略化のために実際の尺度から適宜変更されており、実際の相対寸法を表してはいない。図面において、左右方向をＸ軸方向、前後方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。

〔第１実施形態〕
図１は、本開示の第１実施形態の空気清浄機１の前方かつ斜め上方から見た外観斜視図であり、図２は、図１のII－II線から見た断面の斜視図である。この実施形態の空気清浄機１は、空気調和機の一例である。

この空気清浄機１は、図１,図２に示すように、右吸込口２１,左吸込口２２と吹出口２３とを有する第１風通路Ｐ１が設けられた直方体形状の本体ケーシング１０と、第１風通路Ｐ１に配置され、右吸込口２１,左吸込口２２から吸い込んだ空気を吹出口２３を介して吹き出す送風ファンＦと、第１風通路Ｐ１に配置された集塵フィルタ３０を備えている。

また、空気清浄機１は、第１風通路Ｐ１の集塵フィルタ３０の上流に配置された放電ユニット８０を備えている。

本体ケーシング１０は、前面パネル１１と、左右に設けられた側面パネル１２と、天面パネル１３と、背面パネル１４(図６に示す)、右の側面パネル１２の下方に着脱可能に取り付けられた右吸込グリル１５と、左の側面パネル１２の下方に着脱可能に取り付けられた左吸込グリル１６と、天面パネル１３に着脱可能に取り付けられた吹出グリル１７とを備えている。

右吸込口２１は、格子状の右吸込グリル１５によって通気可能に覆われている。左吹出口２２は、格子状の左吸込グリル１６によって通気可能に覆われている。吹出口２３は、格子状の吹出グリル１７によって通気可能に覆われている。

本体ケーシング１０には、樹脂ケース４０が本体ケーシング１０に着脱可能に取り付けられている。さらに、本体ケーシング１０の樹脂ケース４０上には、上部フレーム５０が嵌め込まれている。

送風ファンＦは、軸方向両側から空気を吸い込んで径方向外側に吹き出すシロッコファンである。送風ファンＦは、左右の吸込口１８ａ,１８ｂ(図５に示す)とスクロール１８ｃとを有するファンハウジング１８内に収納されている。ファンハウジング１８には、吸込口１８ａ,１８ｂから吸い込まれた空気を上方に吹き出す吹出口１８ｄが設けられている。また、送風ファンＦの左側に回転軸１９(図５に示す)を介して連結されたモータＭを備えている。

本体ケーシング１０内には、ファンハウジング１８よりも上側に、上方が開口した箱状の下部フレーム６０を配置している。下部フレーム６０と上部フレーム５０とで樹脂ケース４０を収納する空間を形成している。

集塵フィルタ３０は、プリーツ構造のフィルタであり、細かい粒子を捕集するフィルタである。例えば、ＨＥＰＡ(High Efficiency Particulate Air)フィルタや中高性能フィルタであってもよい。

右吸込グリル１５の風下側の面に、比較的大きな塵埃を取り除くための網状のプレフィルタ２４が取り付けられている。左吸込グリル１６の風下側の面に、比較的大きな塵埃を取り除くための網状のプレフィルタ２５が取り付けられている。プレフィルタ２４,２５は、第１風通路Ｐ１の集塵フィルタ３０の上流に配置されている。プレフィルタ２４,２５は、集塵フィルタ３０で捉える粒子より大きい塵埃を捕集する。

第１風通路Ｐ１は、右吸込口２１,左吸込口２２から吸い込まれた空気が、送風ファンＦと集塵フィルタ３０とを介して吹出口２３から吹き出すように、本体ケーシング１０内に形成されている。

図１において、７０は電源ボタンなどを有する操作部であり、７１は空気清浄機１の動作状態などを表示する表示部である。

図３は、空気清浄機１の放電ユニット８０の空気流れの上流側から見た斜視図であり、図４は、空気清浄機１の放電ユニット８０の空気流れの下流側から見た斜視図である。

図３,図４に示すように、放電ユニット８０は、直方体形状のケーシング８１と、ケーシング８１内に配置された放電部８２とを備える。ケーシング８１は、対向する側面に夫々形成された第１通気口８１ａと第２通気口８１ｂとを有する。ケーシング８１内の第１通気口８１ａと第２通気口８１ｂとの間に風通路Ｐ０が形成されている。ケーシング８１の風通路Ｐ０内に放電部８２が配置されている。放電部８２を収容するケーシング８１は、風通路Ｐ０を形成する部材の一例であり、樹脂材料からなる。

この実施形態では、第１通気口８１ａから空気が風通路Ｐ０に流入し、風通路Ｐ０を通って第２通気口８１ｂから空気が流出する。第１通気口８１ａは、流入口の一例である。なお、放電ユニット８０の取付位置や取付方向によっては、第２通気口８１ｂから空気が風通路Ｐ０に流入し、風通路Ｐ０を通って第１通気口８１ａから空気が流出する場合もある。

放電ユニット８０の放電部８２でストリーマ放電を行うことにより低温プラズマを生成し、これに伴って空気中で反応性の高い活性種を生成する。活性種とは、例えば高速電子、イオン、ラジカル、オゾンなどである。

ケーシング８１の第１通気口８１ａが設けられた側面かつ第１通気口８１ａの近傍にヒータ１１０が取り付けられている。ヒータ１１０は、ケーシング８１の風通路Ｐ０における空気の流れ方向に対して放電部８２より上流側に設けられている。ヒータ１１０は、加熱部の一例である。

図５は、図１のII－II線から見た断面図である。図５において、矢印は第１風通路Ｐ１の空気の流れを示している。

図５に示すように、モータＭにより送風ファンＦが駆動されると、右吸込口２１,左吸込口２２から送風ファンＦにより吸い込まれた空気は、送風ファンＦから上方に吹き出し、集塵フィルタ３０とを通って吹出口２３から上方に吹き出す。

図６は、図５のVI－VI線から見た断面図を示しており、図６において、送風ファンＦは時計方向(矢印Ｒ１)に回転することにより、紙面に対して垂直方向の両方から吸い込まれた空気が、送風ファンＦの径方向外側に向かって吹き出して、ファンハウジング１８のスクロール１８ｃにより整流されて吹出口１８ｄから上方に吹き出す。

図７は、図５のVII－VII線から見た断面図を示しており、下部フレーム６０の側面の外側に、上下方向に沿って第２風通路Ｐ２を形成している。第２風通路Ｐ２の上端は、第１風通路Ｐ１の集塵フィルタ３０の下流側に連なり、第２風通路Ｐ２の下端は、放電ユニット８０の放電部８２に連なる。

第１風通路Ｐ１の集塵フィルタ３０の下流側からの清浄な空気は、第２風通路Ｐ２を介して放電ユニット８０に供給され、放電ユニット８０の放電部８２で発生した活性種と共に送風ファンＦに吸い込まれる。この活性種により、右吸込口２１,左吸込口２２から吸い込まれた空気中のウィルスや菌類を殺菌したり、アレルゲン物質や臭い成分を分解できる。放電ユニット８０の放電部８２に清浄な空気が供給されるので、放電部８２の針に不純物が付着するのを抑制でき、放電ユニット８０の活性種の生成能力の低下を抑えることができる。

また、放電ユニット８０で発生した活性種は、第１風通路Ｐ１全体に行き渡るので、第１風通路Ｐ１内において集塵フィルタ３０よりも上流側の送風ファンＦなどの構成部材を除菌できる。また、放電ユニット８０で発生した活性種は、集塵フィルタ３０全体に供給されるので、集塵フィルタ３０全体を除菌できる。

図８は、空気清浄機１の制御ブロック図であり、図８に示すように、空気清浄機１は、湿度センサ１２０と操作部７０からの信号を受ける制御部１００を備えている。制御部１００は、湿度センサ１２０や操作部７０からの信号などに基づいて、表示部７１と放電ユニット８０とヒータ１１０とモータＭなどを制御する。この実施形態では、湿度センサ１２０は、送風ファンＦの上流側かつ右吸込口２１または左吸込口２２のいずれか一方に配置している。湿度センサ１２０によって、第１風通路Ｐ１,第２風通路Ｐ２を介して放電ユニット８０の風通路Ｐ０に吸い込まれる空気の湿度が検出される。

図９は、空気清浄機１の動作を説明する図である。図９では、上から順に放電ユニット８０の動作、湿度センサ１２０により検出された湿度、ヒータ１１０の動作を示している。

図９に示すように、制御部１００は、湿度センサ１２０により検出された湿度が所定湿度以上のときにヒータ１１０(加熱部)を作動させる。ここで、湿度は相対湿度である。所定湿度としては、例えば６５％ＲＨ以上が好ましい。

また、制御部１００は、放電ユニット８０の放電部８２が作動している期間(図９の作動期間)において、湿度センサ１２０により検出された空気の湿度が所定湿度未満のときにヒータ１１０を停止する。

ここで、放電ユニット８０の放電部８２が作動している期間(図９の作動期間)の一部が、ヒータ１１０が作動している期間と重なる。なお、放電ユニット８０の放電部８２が作動している期間の全部が、ヒータ１１０が作動している期間と重なるようにしてもよい。

また、制御部１００は、放電ユニット８０の放電部８２の停止期間においてヒータ１１０を停止状態にする。

なお、制御部１００は、ヒータ１１０が作動している状態において放電ユニット８０のケーシング８１(風通路を形成する部材)が所定温度以上かつ樹脂材料の耐熱温度以下になるように、ヒータ１１０のオンオフやヒータ１１０の投入電力を制御するようにしてもよい。これによって、ケーシング８１を加熱しつつ熱による樹脂材料の劣化を抑制できる。この実施形態では、所定温度を４０℃とし、耐熱温度を８０℃としている。

従来の放電ユニットでは、放電により発生したオゾンによって酸化された窒素酸化物と空気中の水分が反応して硝酸塩(硝酸アンモニウムなど)が合成され、合成された硝酸塩の粒子が放電部の電極などに付着するものと考えられる。

このような放電ユニットの放電部の電極などに付着した硝酸塩は、固体では導電性が低いが、空気中の水分を吸収して潮解すると導電性が高くなるために、電極の絶縁低下が生じて放電が不安定な状態または放電不能な状態に陥り、放電部の出力が低下してしまうという問題がある。そこで、本発明者は、このような問題を解決するために、本開示の空気調和機を考えた。

本開示の空気調和機の一例としての第１実施形態の空気清浄機１では、風通路Ｐ０における空気の流れ方向に対して放電部８２の上流側に設けられたヒータ１１０(加熱部)により、放電部８２が配置された風通路Ｐ０を形成するケーシング８１(部材)を４０℃程度に加熱することによって、ケーシング８１内の雰囲気の湿度を硝酸塩の潮解が起きにくい所定湿度未満にすることができる。これにより、放電ユニット８０のケーシング８１内を乾燥させて、ケーシング８１などに付着した硝酸塩の潮解を抑制できる。ここで、硝酸塩は、硝酸アンモニウムなどを含む。所定湿度としては、例えば６５％ＲＨ以上が好ましい。

上記空気清浄機１では、放電部８２が配置された風通路Ｐ０を形成するケーシング８１に付着した硝酸塩の導電性が高くなるのを抑えることができる。これによって、放電部８２の絶縁低下を抑制して、放電部８２の出力低下を最小限にでき、放電ユニット８０の寿命を延ばすことができる。また、風通路Ｐ０を形成するケーシング８１を、硝酸塩が析出しないように６０℃以上に加熱する必要がないので、エネルギー消費を低減できる。

本発明者は、温度３２℃で湿度８０％ＲＨの雰囲気の条件では、ケーシング８１を４０℃に加熱することで、ケーシング８１の風通路Ｐ０内の湿度が６５％ＲＨ未満に低下することを計算上で確認した。このようにして、風通路Ｐ０内の湿度を６５％ＲＨ未満にすることで、硝酸塩の潮解を効果的に抑制できる。

また、湿度センサ１２０により検出された空気の湿度が、例えば硝酸塩の潮解が生じる可能性が高くなる所定湿度以上のとき、ヒータ１１０を作動させることにより、硝酸塩の潮解が生じて絶縁性が低下するリスクを低減できる。

また、放電ユニット８０の放電部８２が作動している期間において、湿度センサ１２０により検出された空気の湿度が所定湿度未満のときにヒータ１１０を停止するので、エネルギー消費を低減できる。

また、放電ユニット８０の放電部８２が作動している期間の全部または一部が、ヒータ１１０が作動している期間と重なることによって、放電部８２の作動中における硝酸塩の潮解発生を抑制できる。

また、放電ユニット８０の放電部８２の停止期間においてヒータ１１０を停止状態することで、エネルギー消費を低減できる。

また、放電ユニット８０の第１通気口８１ａ(吸込口)近傍にヒータ１１０を配置することによって、ケーシング８１を効率よく加熱することができ、エネルギー消費を低減できる。なお、放電ユニット８０の第１通気口８１ａ(吸込口)近傍でなく、ケーシング８１の風通路Ｐ０の第１通気口８１ａにヒータ１１０を配置してもよい。

〔第２実施形態〕
図１０は、本開示の第２実施形態の空気清浄機の制御ブロック図である。この第２実施形態の空気清浄機は、ヒータの代わりに臭いセンサ１３０を設けている点を除いて第１実施形態の空気清浄機１と同一の構成をしている。

この第２実施形態の空気清浄機は、図１０に示すように、送風ファンＦにより吸い込まれる空気の臭い成分を検出する臭いセンサ１３０を備えている。臭いセンサ１３０は、検出部を加熱するヒータを内蔵している。

この空気清浄機では、臭いセンサ１３０に内蔵されたヒータにより発生する熱を、放電ユニット８０のケーシング８１の加熱に利用する。臭いセンサ１３０のヒータは、加熱部の一例である。

上記第２実施形態の空気清浄機は、第１実施形態の空気清浄機１と同様の効果を有する。

上記第１,第２実施形態では、空気調和機として空気清浄機１を説明したが、換気装置、加湿装置、加湿機能を有する空気清浄機、エアコンなどの他の空気調和機に本開示を適用してもよい。

上記第１,第２実施形態では、放電ユニット８０において、放電部８２が配置されたケーシング８１(風通路を形成する部材)をヒータ１１０(加熱部)により加熱したが、これに限らず、風通路を形成する部材の上流側にダクトが接続され、当該ダクトに加熱部を設けることによって、すなわち風通路における空気の流れ方向に対して放電部の上流側に加熱部を設けることによって、ダクト自体やダクト内を流れる空気を加熱するようにしてもよい。

なお、上記ダクトの内周面または外周面に接するように加熱部を配置して、風通路における空気の流れ方向に対して放電部の上流側に加熱部を設けることによって、ダクトを加熱すると同時にダクト内を流れる空気を加熱するようにしてもよい。

上記ダクトの内周面または外周面に接するように加熱部が設けられている場合、風通路を形成する部材が所定温度以上かつ樹脂材料の耐熱温度以下になるように、風通路を形成する部材と加熱部との間のダクトの熱伝導経路の最短距離を設定する。

また、風通路を形成する部材がダクトそのものであってもよい。ダクト内に放電部を配置して、ダクト内の空気の流れ方向に対して放電部の上流側に加熱部を設けるようにしてもよい。加熱部によりダクト内の空気を暖めて、暖められた空気を放電部が配置された下流側のダクト部分を加熱するようにしてもよい。

本開示の具体的な実施の形態について説明したが、本開示は上記第１,第２実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内で種々変更して実施することができる。

１…空気清浄機
１０…本体ケーシング
１１…前面パネル
１２…側面パネル
１３…天面パネル
１４…背面パネル
１５…右吸込グリル
１６…左吸込グリル
１７…吹出グリル
１８…ファンハウジング
１８ａ,１８ｂ…吸込口
１８ｃ…スクロール
１８ｄ…吹出口
１９…回転軸
２１…右吸込口
２２…左吸込口
２３…吹出口
２４,２５…プレフィルタ
３０…集塵フィルタ
４０…樹脂ケース
５０…上部フレーム
６０…下部フレーム
６１…底部
７０…操作部
７１…表示部
８０…放電ユニット
８１…ケーシング
８１ａ…第１通気口(流入口)
８１ｂ…第２通気口
８２…放電部
１００…制御部
１１０…ヒータ(加熱部)
１２０…湿度センサ
１３０…臭いセンサ
Ｆ…送風ファン
Ｍ…モータ
Ｐ０…風通路
Ｐ１…第１風通路
Ｐ２…第２風通路

Claims (7)

1. 放電部(８２)と、
   上記放電部(８２)が配置された風通路(Ｐ０)を形成する部材(８１)と、
   上記風通路(Ｐ０)における空気の流れ方向に対して上記放電部(８２)の上流側に設けられ、上記風通路(Ｐ０)を形成する部材(８１)を加熱する加熱部(１１０)と、
   上記放電部(８２)および上記加熱部(１１０)を制御する制御部(１００)と
   を備える、空気調和機。
2. 請求項１に記載の空気調和機において、
   上記風通路(Ｐ０)に吸い込まれる空気の湿度を検出する湿度センサ(１２０)を備え、
   上記制御部(１００)は、上記湿度センサ(１２０)により検出された空気の湿度が所定湿度以上のときに上記加熱部(１１０)を作動させる、空気調和機。
3. 請求項２に記載の空気調和機において、
   上記制御部(１００)は、上記放電部(８２)が作動している期間において、上記湿度センサ(１２０)により検出された空気の湿度が上記所定湿度未満のときに上記加熱部(１１０)を停止する、空気調和機。
4. 請求項１から３までのいずれか１つに記載の空気調和機において、
   上記放電部(８２)が作動している期間の全部または一部が、上記加熱部(１１０)が作動している期間と重なる、空気調和機。
5. 請求項１から４までのいずれか１つに記載の空気調和機において、
   上記制御部(１００)は、上記放電部(８２)の停止期間において上記加熱部(１１０)を停止状態にする、空気調和機。
6. 請求項１から５までのいずれか１つに記載の空気調和機において、
   上記風通路(Ｐ０)を形成する部材(８１)は、樹脂材料からなり、
   上記加熱部(１１０)が作動している状態において上記風通路(Ｐ０)を形成する部材(８１)が所定温度以上かつ上記樹脂材料の耐熱温度以下になるように、上記風通路(Ｐ０)を形成する部材(８１)と上記加熱部(１１０)との間の熱伝導経路の最短距離が設定されている、空気調和機。
7. 請求項１から６までのいずれか１つに記載の空気調和機において、
   上記風通路(Ｐ０)を形成する部材(８１)は、上記放電部(８２)を収容するケーシング(８１)であり、
   上記ケーシング(８１)は、上記風通路(Ｐ０)の流入口(８１ａ)を有し、
   上記ケーシング(８１)の上記流入口(８１ａ)または上記流入口(８１ａ)近傍に上記加熱部(１１０)が配置されている、空気調和機。

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