JP4175406B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
この発明は、空気調和機に関するもので、特にエアフィルタの自動清掃機能を供えた空気調和機に関するものである。
空気調和機においては、送風ファンにより吸い込んだ室内空気を、熱交換器を通過させることにより冷却または加熱して室内へと返流させるが、空気中に浮遊する塵埃が熱交換器を汚染するのを防止するため、熱交換器の前面側にエアフィルタが設けられている。このフィルタに塵埃が付着して目詰まりが生じて通風抵抗が増大すると、空気調和機の空調能力が低下すると共に、消費電力が増大する。このような不都合を解消するため、フィルタの自動清掃機能を供えた空気調和機が種々提案されている。
フィルタを自動的に清掃する場合、フィルタの全面を清掃ブラシで掃除するため、フィルタと清掃ブラシとの少なくともいずれか一方を移動させる必要がある。エアフィルタを移動させる方法としては、大きく分けて、巻取り方式とループ方式がある。巻取り方式は、特許文献1に開示されているように、一方のローラに巻回されている帯状フィルタを、他方のローラに巻き取ることでフィルタを移動させ、その過程において清掃ブラシによる清掃を行う方式のことである。また、ループ方式は、特許文献2に開示されているように、環状に形成された帯状フィルタを一対のローラで支持し、ローラを回転させることで、帯状フィルタを移動させ、その過程において清掃ブラシによる清掃を行う方式のことである。
特開2001−99479号公報
実開昭62−145019号公報
しかしながら、上記巻取り方式では、巻き取られたフィルタ表面と裏面とが接触することから、表面に付着した、あるいは残存する塵埃が裏面に付着する可能性があり、充分な清掃性能を発揮し得るとはいい難い。また、ループ方式では、風上側と風下側とに2重にフィルタが配置される結果、通風抵抗が増大し、また多くのスペースを必要とするという問題がある。
この発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エアフィルタの自動清掃機能を供えた空気調和機において、充分な清掃機能を保ちつつも、コンパクトに構成可能であり、また通風抵抗の増大を抑制することが可能な空気調和機を提供することにある。
そこで、請求項1の空気調和機の空気調和機は、吸い込んだ室内空気をフィルタ21を通過させた後、調節して室内へと返流させる空気調和機において、フィルタ21を巻き取ることで移動させる巻取り機構30と、この移動過程においてフィルタ21に付着した塵埃を除去する清掃手段70とを備え、上記巻取り機構30は、フィルタ21を巻き付ける巻取部を有し、この巻取部をフィルタ移動方向の寸法がフィルタ厚さ方向の寸法よりも大きくなるよう構成し、さらに上記巻取り機構30を駆動する駆動手段26を有することを特徴としている。
請求項2の空気調和機は、上記巻取り機構40は、フィルタ21の移動方向に間隔を置いて配置された一対のプーリ31、32と、これらプーリ31、32間に巻設された環状ベルト33とから成り、上記環状ベルト33の外周面に上記巻取部が形成されており、上記環状ベルト33には、上記フィルタ21の一端部側を取り付ける取付部34が設けられ、上記プーリ31を回転駆動する駆動手段26を備えたことを特徴としている。
請求項3の空気調和機は、上記巻取部の長さを、上記フィルタ21の長さ以上にしたことを特徴としている。
請求項4の空気調和機は、上記環状ベルト33はフィルタ21の側部21aに配置され、上記環状ベルト33とフィルタ側部21aとのいずれか一方には、嵌合孔34が形成され、他方には、嵌合孔34に嵌入する突起35が形成されていることを特徴としている。
請求項5の空気調和機は、上記環状ベルト33の全周には、所定ピッチで嵌合孔34又は突起35が形成され、フィルタ21の側部21aには、上記同ピッチで突起35又は嵌合孔34が形成されていることを特徴としている。
請求項6の空気調和機は、フィルタ21の通常使用位置からの往動時において移動方向後方に位置するプーリ32の近傍には、環状ベルト33に押圧接触するガイド部材42を配設して成り、上記ガイド部材42は、フィルタ21の往動時において、フィルタ21の環状ベルト33への巻取り始端部がガイド部材42を押し上げて自由通過可能とし、また、フィルタ21の復動時において、フィルタ21の環状ベルト33への巻取り終端部を環状ベルト33の湾曲部から引き剥がす方向にフィルタ21をガイドするよう構成していることを特徴としている。
請求項7の空気調和機は、上記ガイド部材42を環状ベルト側に付勢する付勢手段44を設けたことを特徴としている。
請求項1の空気調和機では、巻取り機構30によって、フィルタ移動方向の寸法がフィルタ厚さ方向の寸法よりも大きい巻取部にフィルタ21を巻取るようにしているので、従来のように軸体にフィルタ21を巻回する場合よりも巻取り長さを長くできる。従って、フィルタ21を巻き取っても表裏の重なり部分が少なくなり、そのため清掃機能の低下を抑制できる。また、従来のループ方式のようにフィルタ機能を奏しない部分が通風経路に存しないので通風抵抗が小となり、良好な空調性能を維持できる。しかも、巻取り機構30は、空気流れ方向にコンパクトに形成されるので、機器全体のコンパクト化を図ることができる。
請求項2の空気調和機では、巻取り機構30が、フィルタ21の移動方向に間隔を置いて配置された一対のプーリ31、32と、これらプーリ31、32間に巻設された環状ベルト33とから構成されているので、巻取り操作を確実に行え、動作確実性を確保できる。
請求項3の空気調和機では、巻取り機構30における巻取部の長さを、上記フィルタ21の長さ以上にしたので、巻き取ったフィルタ21の重なりを確実に回避でき、清掃機能の低下を一段と有効に抑制できる。
請求項4、及び請求項5の空気調和機では、上記環状ベルト33とフィルタ側部21aとが嵌合孔34と突起35とで連結結合されるので、確実な巻取り動作を行うことが可能となる。また、突起35を嵌合孔34に嵌入させるだけで、フィルタ21をベルト33に装着できるので、フィルタ21の着脱作業を容易に行うことができる。
請求項6、及び請求項7の空気調和機では、フィルタ21の復動時において、フィルタ21の環状ベルト33への巻取終端部を環状ベルト33の湾曲部から確実に引き剥がすことができるので、確実な復動動作が行え、清掃動作の確実性が向上する。
次に、この発明の空気調和機の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は空気調和機の全体の分解斜視図であり、図2はその縦断面図である。空気調和機は、本体ユニット10と、フィルタユニット20と、前面グリル50と、前面パネル60と、ダストボックス70とを有している。本体ユニット10は、図2に示すように、底フレーム11を有し、この底フレーム11に室内熱交換器12、送風ファン(クロスフローファン)13、電装品箱14(図1参照)等が装着されたもので、室内空気を吸い込んで、冷房、暖房、調湿等の空調運転を行うようになっている。上記フィルタユニット20は、エアフィルタ21を備え、このフィルタ21を室内熱交換器12の前面側(風上側)に配置することによって、空気中に浮遊する塵埃が室内熱交換器12を汚染するのを防止する。また、このフィルタユニット20は、フィルタ21に付着した塵埃を除去する清掃を行うため、フィルタ21を下方に移動させる巻取り機構30を有している。巻取り機構30については、後述する。上記ダストボックス70は、フィルタ21の清掃を行う機能を有するものである。そして、上記本体ユニット10の底フレーム11に、フィルタユニット20が取り付けられ、フィルタユニット20には、フィルタユニット20を覆うように、前面グリル50が取り付けられている。前面グリル50には、その前面を開閉自在に覆う前面パネル60が取り付けられている。また、前面グリル50の下部には、ダストボックス70が取り付けられるが、このダストボックス70は、清掃手段となるものであって、前面パネル60の下部において、本体ユニット10の吹出口15の上部位置に取り付けられている。このダストボックス70は、前面パネル60が閉じた状態でそのまま、つまり前面パネル60とは干渉することなく、外部から着脱可能な状態で取り付けられている。
上記フィルタユニット20は、図1のように、左右一対の枠ユニット22a、22bを有し、各枠ユニット22(以下、左右を特に区別しない場合には、枠ユニットを符号22で示す)にそれぞれエアフィルタ21が移動可能に支持されている。正面から見て右側に位置する枠ユニット22aの詳細を、図3に示している。枠ユニット22は、下部に位置する本体部23と、本体部23から斜め上方に延びるガイドアーム24とを有している。本体部23には、後述するフィルタ21の巻取り機構30が装着され、また、上記ガイドフレーム24は、その内側に溝状のガイド部25(図2参照)が形成されたものであって、通常の使用時には所定位置にフィルタ21を保持し、フィルタ21が移動する際にはその両側部をガイドする機能を有している。上記本体部23の向かって右側方には、上下一対のモータ26、27が取り付けられている。これら各モータ26、27はいずれも巻取り機構30の駆動手段となるもので、下側のモータ26は、図示した右側枠ユニット22aのフィルタ21を駆動し、上側のモータ27は、図1に示す左側の枠ユニット22bのフィルタ21を駆動するためのものである。このモータ27から左側フィルタ21を駆動するための動力伝達経路については、後述する。なお、図3に示すように、各枠ユニット22においては、本体部23の前面側は、扉部41となされており、その上部を支点として、その下部が前後方向に回動可能となっている。
図2に示すように、枠ユニット22の本体部23には、フィルタ21を移動させるための巻取り機構30が取り付けられている。巻取り機構30は、図2及び図4に示しているように、フィルタ21よりも空気流通方向後方に配置され、上下一対の歯付ベルト用プーリ31、32と、両プーリ31、32間に巻設された環状の歯付ベルト33とを有している。上記両プーリ31、32は、その回転軸が水平方向、すなわちフィルタ21の移動方向とは直交し、かつフィルタ平面に沿う方向に延びるように、かつ所定の間隔を置いて、互いに平行に配置されている。この結果、巻取り機構30においては、フィルタ21の移動方向の寸法がフィルタ21の厚さ方向の寸法よりも大きくなる巻取部が形成されることになる。フィルタ21の移動方向とは、図においては、上下方向(フィルタ21の前面の移動方向)であり、空気流れをもとにいえば、空気流通方向と直交する方向であって、フィルタ21の移動経路に沿う方向のことである。また、フィルタ21の厚さ方向とは、図においては、左右方向であり、空気流通方向のことである。そして、このような巻取り機構30は、各枠ユニット22において、左右一対のものとして、2個ずつ配置されている。上記環状ベルト33には、図4に示しているように、その全周にわたって、所定の間隔(等ピッチ)で、取付部としての嵌合孔34が形成されている。
図5に示すように、エアフィルタ21は帯状のものであって、その裏面側において、両側部の枠体21aに、上記嵌合孔34に嵌入する突起35が、嵌合孔34と同一ピッチで突設されている。そして、フィルタ21が環状ベルト33に対して、突起35を嵌合孔34に嵌入させて取り付けられる。この場合、図2、及び図6に示すように、初期位置(通常の使用位置)として、フィルタ21の下端部が下側プーリ31の近傍に位置するように取り付けるものとする。そして、この状態では、フィルタ21の上側は、その両側から、枠ユニット22のガイドフレーム24のガイド部25にガイドされ、支持されている。また、フィルタ21の下側は、その前面側から扉部41の裏面によってガイドされ、支持されている。そして、フィルタ21は、従来の空気調和機と同様に、室内熱交換器12の風上側のほぼ全域を覆うようになっている。
上記一対のプーリ31、32と環状ベルト33とによって、巻取り機構30が構成され、また、モータ26によって駆動手段が構成されるが、ここで留意する点は、巻取り機構30において形成される巻取部の長さ、すなわち環状ベルト33の周長を、フィルタ21の全長よりもやや長くしてあることである。これは、フィルタ21の全長を環状ベルト33に巻き取る際に、重なり部分を生じることなく巻取るためである。
また、上記上側プーリ32の上方には、ガイド部材42が配設されている。ガイド部材42は、支軸43の周りに回動可能に枢支されたものであって、支軸43の近傍に配置された弾性部材44によって、その先端部が下方へと付勢されている。すなわち、通常の状態では、ガイド部材42の先端部が上側プーリ32の上部に位置する環状ベルト33の表面に摺接している。
上記した右側の枠ユニット22aにおいては、図2に示す下側のモータ26によって下側プーリ31が回転駆動される。次に、この駆動機構、及び左側枠ユニット22bにおいて、左側フィルタ21を駆動するための動力伝達経路について説明する。その概略構成を、図8〜図10に示している。図8、及び図9に示すように、下側モータ26の出力軸40は、右側枠ユニット22aの2個のギアから成るギア群36を介して、右側枠ユニット22aの下側プーリ31を回転駆動する。図8に示すように、上側モータ27の出力軸38に連結された伝達軸38aは、右側枠ユニット22aを貫通して左方へと延びて、その先端が右側枠ユニット22aの左側に突出する。そして、図10に示すように、4個のギアから成るギア群37を介して、左側枠ユニット22bの下側プーリ31を回転駆動する。また、図8に示すように、各枠ユニット22a、22bにおいて、上側プーリ32同士は、連動軸39によって連動連結されており、下側プーリ32のうちの1個が回転駆動されると、環状ベルト33、連動軸39を介して、全てのプーリ31、32が同期して回転する。
そして、上記のように、エアフィルタ21と巻取り機構30とを内蔵した左右一対の枠ユニット22a、22bを連結すると共に、右側の枠ユニット22aに駆動手段としてのモータ26、27を付設し、連動機構(下側モータ26の出力軸40、ギア群36、上側モータの出力軸38、伝達軸38a、ギア群37)を介して各巻取り機構30を駆動可能にすることによって、フィルタユニット20が構成される。そして、図2に示すように、フィルタユニット20は、底フレーム11に対して取り付けられている。各枠ユニット22の先端部に設けた係合爪片28が、底フレーム11の上端部に係止され、また各枠フィルタ22の下部に突設された取付片29が底フレーム11の吹出口15の近傍にビス止め固定されている。
上記フィルタユニット20に対して、前面グリル50が取り付けられ、さらに前面グリル50の下部位置であって、吹出口15の上部位置に、ダストボックス70が取り付けられる。このダストボックス70について説明する。このダストボックス70は、フィルタ20に付着した塵埃を除去する機能を有し、清掃手段を構成するものである。図2に示しているように、フィルタユニット20の下部の位置においては、各枠ユニット22はその下部位置(すなわち、下側プーリ31と対応する位置)が開放されており、この位置に移動してくるエアフィルタ21の表面を清掃するようになっている。そのため、ダストボックス70には、回転ブラシ71が配設されており、この回転ブラシ71がフィルタユニット20の下側から、この部分に移動してくるフィルタ21に押圧接触する。そして、清掃時においては、図示しないモータ等の駆動手段によって回転駆動される。
上記空気調和機においては、フィルタ21を図2、及び図6に示す通常位置に位置させて空調運転を行う。そして、運転終了時あるいは所定時間運転を行った後の運転終了時等に、フィルタ21に付着している塵埃の除去作業を行う。以下、この手順について、図6、及び図7を参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、図6の状態(通常運転時の状態)においてフィルタ21の下側部分を巻取り始端部と呼び、フィルタ21の上側先端部分を巻取り終端部と呼ぶ。まず、図6の状態から、各モータ26、27を駆動し、環状ベルト33を移動させると共に、ダストボックス70の回転ブラシ71を回転駆動する。そうすると、ベルト33と共に、フィルタ21は下降し、巻取り始端部は下側プーリ31の周囲を通って裏面側(空気流通方向の後側)を上昇していく。この際、回転ブラシ71は、下側プーリ31とは逆方向に回転し、フィルタ21表面の塵埃を掻き落とす。またこのとき、フィルタ21に中途部分では、突起35が順次、ベルト33の嵌合孔34に嵌合していく。そして、巻取り始端部がガイド部材42の位置に達する前に、巻取り終端部が環状ベルト33に捲き付けられる。そして、巻取り始端部がガイド部材42の位置に達すると、弾性部材44の押圧力に抗してガイド部材42を押し上げ、その下側を通過し、次いで、ベルト33と共に下降する。この状態では、ガイド部材42は、フィルタ21の表面に押圧接触している。そして、図7のように、巻取り終端部が回転ブラシ71に接触し、この部分の清掃が完了すると、環状ベルト33の移動、及び回転ブラシ71の回転駆動を停止し、往路の清掃作業を終了する。
次に、復路の清掃作業を行うが、この際には、環状ベルト33の移動方向、及び回転ブラシ71の回転方向を上記往路とは逆にする。この場合、環状ベルト33の移動によって、巻取り始端部がガイド部材42の位置を通過し、ガイド部材は弾性部材44の弾性力によって、ベルト33の表面に押圧接触する状態となる。次いで、巻取り終端部が、環状ベルト33から離脱する。これは、環状ベルト33は、上側プーリ32によって、裏面側へと湾曲していくが、フィルタ21は、それ自体の剛性によって、直立状態を維持しようとするので、両者の間隔が次第に広がり、この結果、フィルタ21の突起35が嵌合孔34から離脱していくことによる。このとき、巻取り終端部の環状ベルト33からの完全な離脱が行われず、巻取り終端部が環状ベルト33の湾曲に追従しようとしても、環状ベルト33の表面にはガイド部材42が押圧接触しているから、巻取り終端部には、ガイド部材42から、これをベルト33から引き剥がす方向への引き剥がし力が作用し、これにより、巻取り終端部は、確実に環状ベルトから離脱する。そして、フィルタ21が、図6に示す通常使用位置にまで復帰したときに復路の清掃作業を完了する。
上記実施形態の空気調和機によれば、巻取り機構30によって、フィルタ移動方向の寸法がフィルタ厚さ方向の寸法よりも大きい巻取部、すなわち環状ベルト33にフィルタ21を巻取るようにしているので、従来のように軸体にフィルタ21を巻回する場合よりも巻取り長さを長くできる。従って、フィルタ21を巻き取っても表裏の重なり部分が少なくなり、そのため清掃機能の低下を抑制できる。また、従来のループ方式のようにフィルタ機能を奏しない部分が通風経路に存しないので通風抵抗が小となり、良好な空調性能を維持できる。しかも、巻取り機構30は、空気流れ方向にコンパクトに形成されるので、機器全体のコンパクト化を図ることができる。また、巻取り機構30における巻取部の長さ、すなわち環状ベルト33の長さを、上記フィルタ21の長さ以上にしたので、巻き取ったフィルタ21の重なりを確実に回避でき、清掃機能の低下を一段と有効に抑制できる。さらに、上記環状ベルト33とフィルタ側部21aとが嵌合孔34と突起35とで連結結合されるので、確実な巻取り動作を行うことが可能となる。また、突起35を嵌合孔34に嵌入させるだけで、フィルタ21をベルト33に着脱できるので、フィルタ21の着脱作業を容易に行うことができる。また、フィルタ21の復動時において、フィルタ21の環状ベルト33への巻取終端部を環状ベルト33の湾曲部から確実に引き剥がすことができるので、確実な復動動作が行え、清掃動作の確実性が向上する。さらに、フィルタ清掃を全て機内で行うことができるので、清掃時にフィルタ21が室内へ突出するようなことはなく、そのため、外観品質を向上できる。また、フィルタ21から除去した塵埃を本体下部に配置したダストボックスに溜めておくので、捕集した塵埃が機内で再飛散する虞が少ない。
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記実施形態では、巻取り機構30を、一対のプーリ31、32と環状ベルト33とで構成しているが、環状ベルト33を使用せず、一対のギアを上記プーリと略同様に配置し、フィルタ21の側部21aに設けた凹凸を利用して、ギアの回転によって移動させると共に、枠ユニット22の両側部でフィルタ21をガイドしながら、フィルタ21そのものをベルト状に巻き取っていく方式もこの発明に属する方式である。また、上記においては、フィルタ21の両側に環状ベルト33を配置しているが、巻取り機構30を片側にだけ配置してもよいし、さらには、フィルタ21の中央部に巻取り機構30を配置して、両側部をガイドするようにしてもよい。また、ガイド部材42についていえば、弾性部材44を省略し、自重によって下方へ付勢するようにしてもよい。さらに、空気調和機として、冷房、暖房、調湿を行うものについて説明しているが、空気清浄を行うものもこの発明の対象である。
21・・フィルタ、26、27・・モータ(駆動手段)、30・・巻取り機構、31、32・・プーリ、33・・環状ベルト、34・・嵌合孔、35・・突起、42・・ガイド部材、44・・弾性部材
Claims (7)
- 吸い込んだ室内空気をフィルタ(21)を通過させた後、調節して室内へと返流させる空気調和機において、フィルタ(21)を巻き取ることで移動させる巻取り機構(30)と、この移動過程においてフィルタ(21)に付着した塵埃を除去する清掃手段(70)とを備え、上記巻取り機構(30)は、フィルタ(21)を巻き付ける巻取部を有し、この巻取部をフィルタ移動方向の寸法がフィルタ厚さ方向の寸法よりも大きくなるよう構成し、さらに上記巻取り機構(30)を駆動する駆動手段(26)を有することを特徴とする空気調和機。
- 上記巻取り機構(30)は、フィルタ(21)の移動方向に間隔を置いて配置された一対のプーリ(31)(32)と、これらプーリ(31)(32)間に巻設された環状ベルト(33)とから成り、上記環状ベルト(33)の外周面に上記巻取部が形成されており、上記環状ベルト(33)には、上記フィルタ(21)の一端部側を取り付ける取付部(34)が設けられ、上記プーリ(31)を回転駆動する駆動手段(26)を備えたことを特徴とする請求項1の空気調和機。
- 上記巻取部の長さを、上記フィルタ(21)の長さ以上にしたことを特徴とする請求項1又は請求項2の空気調和機。
- 上記環状ベルト33はフィルタ(21)の側部(21a)に配置され、上記環状ベルト(33)とフィルタ側部(21a)とのいずれか一方には、嵌合孔(34)が形成され、他方には、嵌合孔(34)に嵌入する突起(35)が形成されていることを特徴とする請求項2又は請求項3の空気調和機。
- 上記環状ベルト(33)の全周には、所定ピッチで嵌合孔(34)又は突起(35)が形成され、フィルタ(21)の側部(21a)には、上記同ピッチで突起(35)又は嵌合孔(34)が形成されていることを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれかの空気調和機。
- 上記フィルタ(21)の通常使用位置からの往動時において移動方向後方に位置するプーリ(32)の近傍には、環状ベルト(33)に押圧接触するガイド部材(42)を配設して成り、上記ガイド部材(42)は、フィルタ(21)の往動時において、フィルタ(21)の環状ベルト33への巻取り始端部がガイド部材(42)を押し上げて自由通過可能とし、また、フィルタ(21)の復動時において、フィルタ(21)の環状ベルト(33)への巻取り終端部を環状ベルト(33)の湾曲部から引き剥がす方向にフィルタ(21)をガイドするよう構成していることを特徴とする請求項2〜請求項5のいずれかの空気調和機。
- 上記ガイド部材(42)を環状ベルト側に付勢する付勢手段(44)を設けたことを特徴とする請求項6の空気調和機。
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