JP2023172161A - 空調装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】フィルタ部を効率的に殺菌消毒することが可能な空調装置を提供する。【解決手段】空調装置は、吸込口を有する空調装置本体と、前記吸込口に設けられ、空気中に含まれる塵埃を捕集するフィルタ部と、該フィルタ部に付着した前記塵埃を除去する清掃装置と、を備え、前記清掃装置は、前記フィルタ部の外表面に沿って第1方向に往復動可能な清掃ユニットと、該清掃ユニットに取り付けられ、前記フィルタ部の前記外表面に向かって紫外線を照射する照射部と、を有する。【選択図】図2

Description

本開示は、空調装置に関する。
天井埋込型の空調装置(以下、単に空調装置と呼ぶ。)は、電動機と、電動機によって回転駆動されるターボファンと、ターボファンを外周側から囲む熱交換器と、吸込口及び吹出口を有するパネルと、を主に備えている。吸込口から取り込まれた室内の空気は、ターボファンによって圧送されることで熱交換器に接触する。熱交換器内の冷媒と熱交換することで暖気又は冷気となった空気は、吹出口を通じて室内に送風される。
ここで、上記の吸込口には、室内の空気に含まれる塵埃を捕集するためのフィルタ部が設けられていることが一般的である。フィルタ部に付着した塵埃を自動的に取り除くための装置がこれまでに種々実用化されている。この種の装置の一例として下記特許文献1には、フィルタ部によって捕集された塵埃を回収する機構と、回収された塵埃が貯留されるダストボックスと、このダストボックス内に紫外線を照射する光源と、を備える装置が開示されている。
特開2009-236399号公報
しかしながら、上述のようにダストボックス内部のみに紫外線を照射する場合、フィルタ部自体の殺菌消毒が不十分となってしまう。そのため、フィルタ部を自動的に殺菌消毒することが可能な機構を備える空調装置に対する要請が高まっていた。
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、フィルタ部を効率的に殺菌消毒することが可能な空調装置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、本開示に係る空調装置は、吸込口を有する空調装置本体と、前記吸込口に設けられ、空気中に含まれる塵埃を捕集するフィルタ部と、該フィルタ部に付着した前記塵埃を除去する清掃装置と、を備え、前記清掃装置は、前記フィルタ部の外表面に沿って第1方向に往復動可能な清掃ユニットと、該清掃ユニットに取り付けられ、前記フィルタ部の前記外表面に向かって紫外線を照射する照射部と、を有する。
本開示によれば、フィルタ部を効率的に殺菌消毒することが可能な空調装置を提供することができる。
本開示の実施形態に係る空調装置の構成を示す縦断面図である。 本開示の実施形態に係るフィルタ部、及び清掃装置の構成を示す平面図である。 図2のIII-III線における断面図である。 本開示の実施形態に係る清掃装置の第一変形例を示す断面図である。 本開示の実施形態に係る清掃装置の第二変形例を示す断面図である。
(天井埋込型空調機の構成)
以下、本開示の実施形態に係る天井埋込型空調機1(空調装置)について、図1から図3を参照して説明する。図1に示すように、天井埋込型空調機1は、空調装置本体10と、フィルタ部20と、清掃装置30と、を備えている。
空調装置本体10は、本体ケース11と、モータ12と、ターボファン13と、熱交換器14と、ベルマウス15と、ドレンパン16と、を備えている。
本体ケース11は、建物の天井裏90に埋め込まれている。本体ケース11は、下方から見て矩形をなすとともに、上方に向かって凹没することで内部に空間を形成している。具体的には、本体ケース11は、天井面91に露出するパネル41と、パネル41の上方に設けられた箱状のキャビネット42と、を有している。パネル41は、矩形の枠体であるパネル本体43と、下部中央に設けられたグリル44と、を有している。パネル41は、このグリル44の周囲に吹出口45を形成する。
モータ12は、キャビネット42内部で下方を向く底面46の中央部に設けられている。モータ12は、コイルや磁石等を収容するモータ本体51と、モータ本体51から鉛直下方に突出する出力軸52と、を有している。出力軸52は、鉛直方向に延びる軸線O回りに回転駆動される。
出力軸52には、ターボファン13が取り付けられている。ターボファン13は、径方向外側に広がるとともに軸線Oを中心とする円盤状の主板61と、周方向に間隔をあけて配列された複数の主翼62と、これら主翼62を下方から覆う円環状のシュラウド63と、を有している。出力軸52の回転に伴って、主板61で出力軸52に固定されたターボファン13が回転して、グリル44から吸い込まれた空気がベルマウス15(後述)を通り、ターボファン13により、径方向外側に送られる。
ターボファン13の径方向外側には、当該ターボファン13を囲む環状の熱交換器14が設けられている。熱交換器14は、冷凍サイクルを有する冷媒回路の一部である。
ターボファン13によって熱交換器14に送られた空気は、当該熱交換器14を通過する際に冷媒と熱交換する。これにより、熱交換器14の外周側に流れ出た空気は冷気、又は暖気となる。この空気は、キャビネット42の側面に沿って下方に流れ、吹出口45から室内に供給される。
熱交換器14の下方に設けられたドレンパン16は、熱交換器14の表面で生じた凝縮水を受け止めるための皿状の部材である。ドレンパン16には、熱交換器14を通過した空気を吹出口45に導くための開口部が複数形成されている。これら開口部を除く部分は、軸線O方向から見て熱交換器14を下方から覆っている。
ドレンパン16の中央にはベルマウス15が配置されている。ベルマウス15は、グリル44から導入された空気を案内してターボファン13に送るために設けられている。ベルマウス15は、下方から上方に向かうに従って次第に縮径することで円錐形状をなしている。ベルマウス15の軸線O方向一方側(上側)の端部は、上述のシュラウド63によって外周側から囲まれている。ベルマウス15の軸線O方向他方側(下側)の開口は、グリル44に連通する吸込口70とされている。
(フィルタ部の構成)
グリル44とベルマウス15との間には、フィルタ部20が設けられている。フィルタ部20は、グリル44を通じて空調装置本体10内に導かれる空気に含まれる塵埃を捕集するために設けられている。図2に示すように、フィルタ部20は、吸込口70を下側から覆う矩形状をなしている。フィルタ部20は、後述する清掃装置30のフレーム部31に下方から着脱可能に取り付けられている。フィルタ部20は、樹脂や金属で形成された繊維素材であり、薄い膜状をなしている。また、フィルタ部20は、光触媒を含む材料によって形成されている。光触媒とは、紫外線又はその他の可視光を含む光が照射されることによって光化学反応を示して、付着した菌やウイルスを死滅させる効果を奏する物質である。フィルタ部20には、多数の孔が形成されており、フィルタ部20を通じて空気は流通する一方で、塵埃や異物は当該フィルタ部20における下側を向く面(外表面21)によって捕捉される。
(清掃装置の構成)
清掃装置30は、上記のフィルタ部20の外表面21に付着した塵埃を除去するために設けられている。図2に示すように、清掃装置30は、フレーム部31と、清掃ユニット32と、照射部33と、を有する。フレーム部31は、上記の吸込口70を下方から覆う矩形状をなすとともに、清掃ユニット32と、照射部33とを保持するために設けられている。
清掃ユニット32は、駆動機構81と、ブラシ機構82と、台座部83と、ブラシ部84と、ブラシ機構移動用ナット85と、ブラシ回転機構87と、ダストボックス88と、を有する。
駆動機構81は、ブラシ機構82、及びブラシ部84を、フィルタ部20の外表面21に沿って往復動させるための機構である。なお、以下の説明では、この往復動方向を「第1方向D1」と呼び、第1方向D1に直交する水平方向を「第2方向D2」と呼ぶ。
駆動機構81は、駆動用モータ81aと、駆動棒81bと、を有している。駆動用モータ81aは、第1方向D1に延びる回転軸を有している。この回転軸には、駆動棒81bが連結されている。駆動棒81bは、第1方向D1に延びる棒状をなし、その外周面には第1方向D1を中心として螺旋状に旋回するように延びるスパイラルワイヤ81cが固定されている。つまり、駆動棒81bは、雄ネジと同様の形状を有している。駆動用モータ81aに電力を供給することで、この駆動棒81bが第1方向D1に延びる回動軸X回りに回転駆動される。
ブラシ機構82は、ブラシ部84を保持するための枠体である。ブラシ機構82は、矩形のフィルタ部20の一辺に沿って第2方向D2に延びている。ブラシ機構82の第1方向D1における一方側には台座部83が設けられている。台座部83は、後述する照射部33を支持するために設けられている。台座部83は、ブラシ機構82から第1方向D1に突出している。
ブラシ部84は、第2方向D2に延びる中心軸C回りに回転可能な状態で、その両端がブラシ機構82に支持されている。ブラシ部84は、この中心軸Cを中心とする円柱状をなしている。ブラシ部84は、不図示の軸部の外周面から中心軸Cの径方向外側に向かって延びる多数の繊維材料を有している。ブラシ部84の外周面の少なくとも一部がフィルタ部20の外表面21に対して下方から当接するように、当該フィルタ部20が配置されている。
ブラシ機構82の第2方向D2における一端には、ブラシ機構移動用ナット85が取り付けられている。ブラシ機構移動用ナット85は、第2方向D2において、上述の駆動棒81bと重なる位置に設けられている。ブラシ機構移動用ナット85には、駆動棒81bが挿通される雌ネジ孔(図示省略)が形成されている。つまり、ブラシ機構移動用ナット85の雌ネジが駆動棒81bのスパイラルワイヤ81cと螺合する。駆動棒81bが回転すると、これらネジによって案内されて、ブラシ機構移動用ナット85、ブラシ機構82、及びブラシ部84が第1方向D1に移動する。駆動棒81bの回転方向を正逆入れ替えることによって、これらブラシ機構移動用ナット85、ブラシ機構82、及びブラシ部84の移動方向も逆転し、第1方向D1に往復動することが可能とされている。
ブラシ回転機構87は、ブラシ部84を中心軸C回りに自転させるために設けられている。ブラシ回転機構87は、フィルタ部20を挟んでフレーム部31の第2方向D2両側の端縁に設けられた一対のラックギア87aと、ブラシ機構82に設けられた一対のシャフト87b、及びピニオンギア87cと、を有する。ラックギア87aは、第1方向D1に延びている。ラックギア87aは、第1方向D1に配列された複数の歯を有している。ピニオンギア87cは、ブラシ部84の第2方向D2における両端部から延びる一対のシャフト87bによって支持されている。シャフト87bは、ブラシ部84の中心軸Cに沿って延びている。ピニオンギア87cは、中心軸Cを中心とする円形をなし、その外周面には、ラックギア87aの歯とかみ合う複数の歯が形成されている。
駆動機構81によってブラシ機構82が第1方向D1に移動すると、ピニオンギア87cがラックギア87aにかみ合うことによって中心軸C回りに回転する。この回転に伴ってブラシ部84も中心軸C回りに自転する。ブラシ部84は回転しながら、フィルタ部20の外表面21に当接する。これにより、外表面21に付着していた塵埃が除去される。
図3に示すように、ブラシ機構82の下方には、ダストボックス88が取り付けられている。ダストボックス88は、ブラシ部84が除去した塵埃を貯留するための容器である。ダストボックス88は、ブラシ機構82に対して着脱自在に取り付けられている。つまり、ダストボックス88が塵埃で満たされた場合には、ユーザーが当該ダストボックス88を取り外してこれら塵埃を取り除き、再びブラシ機構82に取り付ける。なお、ダストボックス88は、ブラシ機構82ではなく、グリル44に取り付けられていてもよい。この場合、例えばグリル44を上下方向に昇降させる機構を設けることで、当該グリル44の下降時にダストボックス88から塵埃を取り除くことができる。
(照射部の構成)
図2と図3に示すように、ブラシ機構82の台座部83には、複数の照射部33が設けられている。照射部33は、例えば深紫外線を発する発光ダイオード(LED)である。より具体的には、照射部33は、UVC-LEDである。なお、ここで言う深紫外線とは、波長50~200nm程度の短波長の紫外線を指す。照射部33は、台座部83におけるフィルタ部20の外表面21側を向く面に取り付けられている。照射部33は、第2方向D2に間隔をあけて複数(一例として3つ)設けられている。また、照射部33、及び台座部83は、第2方向D2から見て、ブラシ機構82における駆動用モータ81aが位置する側とは反対側の端縁に隣接して設けられている。なお、コストを重視する場合には、UVC-LEDに代えてUVA-LEDを照射部33として用いることも可能である。
照射部33は、不図示のケーブルを介して電源と接続されており、清掃ユニット32の第1方向D1への移動中、連続的、又は断続的にフィルタ部20の外表面21に紫外線を照射する。また、詳しくは図示しないが、照射部33は、光源としてのLEDチップと、このLEDチップを覆う拡散レンズと、を有する。LEDチップから発せられた紫外線は、拡散レンズを通じて散乱することで、フィルタ部20の外表面21のより広い範囲に照射される。つまり、上述のように3つの照射部33によって、フィルタ部20の第2方向D2における全域に深紫外線が照射される。これにより、フィルタ部20や塵埃に付着した菌・ウイルスが死滅する(殺菌消毒される)。
(作用効果)
上述の天井埋込型空調機1の動作について説明する。空調装置本体10を運転すると、グリル44を通じて室内の空気がベルマウス15の吸込口70に吸い込まれる。この時、空気に含まれる塵埃は、吸込口70を覆うフィルタ部20によって捕集される。これにより、空調装置本体10内部を通じて吹出口45から送風される空気には、塵埃が含まれていないか、又は極微量のみ含まれている状態となる。
ここで、天井埋込型空調機1を長期にわたって運転した場合、フィルタ部20に塵埃が堆積し、当該フィルタ部20が目詰まりを起こす可能性がある。そこで、清掃装置30による塵埃の除去が行われる。清掃装置30の稼働周期はユーザーが決定してもよいし、又は制御装置によって自動的に決定されてもよい。
清掃装置30を駆動すると、上記のブラシ部84が回転しながら第1方向D1に移動することで、フィルタ部20の外表面21の塵埃を除去していく。ブラシ部84は、第1方向D1に少なくとも1回、往復動する。ブラシ部84が第1方向D1に移動するに伴って、上述の照射部33が、フィルタ部20の外表面21に深紫外線を照射する。これにより、フィルタ部20に付着していた菌やウイルスが死滅する(フィルタ部20が殺菌消毒される。)。その結果、空調装置本体10内部を通じて吹出口45から送風される空気は、菌やウイルスが含まれていない清浄な状態となる。このように、清掃装置30の駆動に合わせて、フィルタ部20を効率的に殺菌消毒することができる。
さらに、上記構成によれば、フィルタ部20は光触媒フィルタである。フィルタ部20が光触媒フィルタであることによって、室内の照明等から発せられる可視光に加えて、照射部33が照射する紫外線が当たることによって、時間経過とともに当該フィルタ部20を自律的に殺菌消毒することができる。つまり、照射部33によるフィルタ部20の殺菌消毒と、フィルタ部20自身の光触媒効果に基づく自浄作用とを両立させることができる。その結果、フィルタ部20をさらに清浄な状態で維持することが可能となる。
また、上記構成によれば、清掃ユニット32の往復動方向である第1方向D1に直交する第2方向D2に間隔をあけて複数の照射部33が配列されている。これにより、第1方向D1、及び第2方向D2におけるより広い範囲にかけてフィルタ部20を殺菌消毒することができる。特に、上述のような深紫外線を発するUVC-LEDは一般的に高価である。そこで、このように第2方向D2に間隔をあけて複数(一例として3つ)の照射部33のみを配置することで、必要となるUVC-LEDの個数を削減することができる。その結果、装置の製造コストやメンテナンスコストを削減することが可能となる。
加えて、上記構成によれば、照射部33として波長の短い深紫外線を発するUVC-LEDを用いている。この深紫外線がフィルタ部20に照射されることによって、当該フィルタ部20をさらに効果的に殺菌消毒することが可能となる。特に、深紫外線は、菌やウイルスの遺伝子を破壊することで、根本的にこれらを死滅させる効果があることが知られている。したがって、フィルタ部20を極めて清浄な状態で維持することが可能となる。
また、上記構成によれば、清掃ユニット32の往復動方向である第1方向D1に隣接して照射部33が設けられている。これにより、清掃ユニット32の往復動に伴って、往路ではまず、フィルタ部20に付着した塵埃に対する殺菌消毒が行われつつ、塵埃がブラシ部84によって除去される。つまり、ダストボックス88に貯留される塵埃は既に殺菌消毒された状態となる。さらに、復路では、塵埃が除去された後のフィルタ部20を照射部33が発する紫外線によって直接的に殺菌消毒することができ、同時に光触媒の効果も得られる。これにより、ユーザーが菌やウイルスに接触してしまう可能性を低減することが可能となる。
(その他の実施形態)
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記実施形態では、照射部33、及び台座部83が、ブラシ機構82における駆動用モータ81aが位置する側とは反対側に設けられている例について説明した。しかしながら、第一変形例として図4に示すように、照射部33、及び台座部83が、ブラシ機構82における駆動用モータ81aが位置する側に設けられていてもよい。この構成によっても、ブラシ機構82の第1方向D1における往復動に伴って、上述したものと同様の作用効果を得ることができる。なお、照射部33、及び台座部83をブラシ機構82のいずれの側に設けるかは、駆動用モータ81aとの干渉が生じない限りにおいて適宜選択されてよい。
さらに、第二変形例として図5に示すように、台座部83を備えない構成を採ることも可能である。この場合、照射部33はブラシ機構82における第1方向D1を向く端面に直接固定される。さらに、照射部33による照射方向をフィルタ部20に向けるために、プリズム100をさらに備えている。この構成によっても、上述したものと同様の作用効果を得ることができる。さらに、第1方向D1における突出長さを小さく抑えることができるため、ブラシ機構82の第1方向D1における可動範囲をさらに大きくすることも可能となる。
また、上記実施形態では、フィルタ部20が光触媒フィルタである例について説明した。しかしながら、照射部33として上記の深紫外線を照射可能なUVC-LEDを用いる場合には、当該照射部33単体によって一定の殺菌消毒効果が得られることから、必ずしもフィルタ部20を光触媒によって構成しなくてもよい。
<付記>
各実施形態に記載の空調装置は、例えば以下のように把握される。
(1)第1の態様に係る空調装置は、吸込口70を有する空調装置本体10と、前記吸込口70に設けられ、空気中に含まれる塵埃を捕集するフィルタ部20と、該フィルタ部20に付着した前記塵埃を除去する清掃装置30と、を備え、前記清掃装置30は、前記フィルタ部20の外表面21に沿って第1方向D1に往復動可能な清掃ユニット32と、該清掃ユニット32に取り付けられ、前記フィルタ部20の前記外表面21に向かって紫外線を照射する照射部33と、を有する。
上記構成によれば、清掃ユニット32の第1方向D1への往復動に伴って、当該清掃ユニット32に取り付けられた照射部33が紫外線をフィルタ部20に照射する。これにより、フィルタ部20をその全域にわたって殺菌消毒することができる。
(2)第2の態様に係る空調装置は、(1)の空調装置であって、前記フィルタ部20は、光触媒フィルタである。
上記構成によれば、フィルタ部20が光触媒フィルタであることによって、室内の照明等から発せられる光が当たることによって、時間経過とともに当該フィルタ部20を自律的に殺菌消毒することができる。
(3)第3の態様に係る空調装置は、(1)又は(2)の空調装置であって、前記照射部33は、前記第1方向D1に直交する水平方向である第2方向D2に間隔をあけて複数配列されている。
上記構成によれば、清掃ユニット32の往復動方向である第1方向D1に直交する第2方向D2に間隔をあけて複数の照射部33が配列されている。これにより、第1方向D1、及び第2方向D2におけるより広い範囲にかけてフィルタ部20を殺菌消毒することができる。
(4)第4の態様に係る空調装置は、(1)又は(2)の空調装置であって、前記照射部33は、深紫外線を照射する発光ダイオードである。
上記構成によれば、照射部33が波長の短い深紫外線をフィルタ部20に照射することによって、当該フィルタ部20をさらに効果的に殺菌消毒することが可能となる。
(5)第5の態様に係る空調装置は、(1)又は(2)の空調装置であって、前記照射部33は、前記清掃ユニット32に対して前記第1方向D1に隣接して設けられている。
上記構成によれば、清掃ユニット32の往復動方向である第1方向D1に隣接して照射部33が設けられている。これにより、清掃ユニット32の往復動に伴って、往路及び復路のいずれか一方では、フィルタ部20に付着した塵埃に対する殺菌消毒が行われる。往路及び復路のいずれか他方では、塵埃が除去された後のフィルタ部20を直接的に殺菌消毒することができる。
1…天井埋込型空調機
10…空調装置本体
11…本体ケース
12…モータ
13…ターボファン
14…熱交換器
15…ベルマウス
16…ドレンパン
20…フィルタ部
21…外表面
30…清掃装置
31…フレーム部
32…清掃ユニット
33…照射部
41…パネル
42…キャビネット
43…パネル本体
44…グリル
45…吹出口
46…底面
51…モータ本体
52…出力軸
61…主板
62…主翼
63…シュラウド
70…吸込口
81…駆動機構
81a…駆動用モータ
81b…駆動棒
81c…スパイラルワイヤ
82…ブラシ機構
83…台座部
84…ブラシ部
85…ブラシ機構移動用ナット
87…ブラシ回転機構
87a…ラックギア
87b…シャフト
87c…ピニオンギア
88…ダストボックス
90…天井裏
91…天井面
100…プリズム
C…中心軸
D1…第1方向
D2…第2方向
O…軸線
X…回動軸

Claims (5)

  1. 吸込口を有する空調装置本体と、
    前記吸込口に設けられ、空気中に含まれる塵埃を捕集するフィルタ部と、
    該フィルタ部に付着した前記塵埃を除去する清掃装置と、
    を備え、
    前記清掃装置は、
    前記フィルタ部の外表面に沿って第1方向に往復動可能な清掃ユニットと、
    該清掃ユニットに取り付けられ、前記フィルタ部の前記外表面に向かって紫外線を照射する照射部と、
    を有する空調装置。
  2. 前記フィルタ部は、光触媒フィルタである請求項1に記載の空調装置。
  3. 前記照射部は、前記第1方向に直交する水平方向である第2方向に間隔をあけて複数配列されている請求項1又は2に記載の空調装置。
  4. 前記照射部は、深紫外線を照射する発光ダイオードである請求項1又は2に記載の空調装置。
  5. 前記照射部は、前記清掃ユニットに対して前記第1方向に隣接して設けられている請求項1又は2に記載の空調装置。
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