JP4468265B2 - フィルターユニットおよび空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、外気を取り入れて室内の温度調整をする空調装置に適したフィルターユニットに関するものである。

特許文献１には、コンデンサやエバポレータなどを含む空調システムの少なくとも一部をバスの車体の天井（屋根上）に設置する車両用空気調和装置が開示されている。
特開２００１−７１７３８号公報

空調システムを屋根上に配置することにより、それらの維持および管理に必要な作業を屋根上において行うことが要求される。例えば、車外から外気を導入する系統には、塵、ゴミといった異物の侵入を防止するために外気フィルターが設置され、この外気フィルターの点検および交換を含むメンテナンスを、屋根に登って行う必要がある。さらに、外気フィルターのメンテナンスのために、天井搭載型の空調システムの外側を覆うエアコンカバーを外す必要があると、メンテナンスに費やされる時間はさらに増大する。

本発明の一形態は、板状のフィルターと、この板状のフィルターを抜き差しするためのスリットを備えたケースとを有するフィルターユニットである。スリットの外側には、当該ケースの外側に広がる断面形状のスリット側のシール面が形成され、スリットの内側には、当該ケースの内側に広がる断面形状のスリット側のストッパ面が形成されている。フィルターは、先端からスリットに差し込んだときに、スリットと噛み合う基端側のフレームを備え、このフレームの抜き側には、スリット側のシール面に接するように先端の側に狭まる断面形状のフィルター側のシール面が形成され、フレームの差込側には、スリット側のストッパ面に当たるように山形に突き出たストッパが断続的に、当該フィルターの両面に互い違いに形成されている。

空調システムにおいて、ファンの吸気側のフィルターを設ける場合、フィルターの入力側に対して出力側が負圧になる。ファンの吸気側のケースにフィルターを抜き差しできるようにセットする場合、ファンの吸気圧によりフィルターがケースに吸引されるので、フィルターを抜き差しするための開口をシールする必要はない。

室外（屋外）に設置されている外気フィルターに対し、室内（屋内）からアクセスできれば室外、特に屋根上などのアクセスの困難な場所に作業員が乗り降りする必要がなくなる。ところで、室外に対して室内が負圧になることがある。したがって、外気フィルターにアクセスするために開口を設けると、その開口を介して外気がバイパスして室内に侵入する可能性が発生してしまう。このため、外気フィルターを抜き差しするための開口を蓋などにより塞ぐ必要があり、天井搭載型の空調システムであると天井の開口に室内側から蓋を着脱できるようにする必要がある。

本発明のフィルターユニットにおいては、フィルターをスリットに差し込むと、基端側のフレームの抜き側に設けられたシール面が、スリット側のシール面に接してスリットがシールされる。したがって、スリットにフィルターを差し込むだけでスリットをシールでき、フィルターの他に蓋を付けたりする必要はない。

さらに、フィルターのフレームの差込側には、スリット側のストッパ面に当たるように山形に突き出たストッパが断続的に、フィルターの両面に互い違いに形成されている。このフィルターを差し込むときは、スリット側のシール面により、フィルターのフレームの差込側の山形のストッパが導かれ、フレームが変形してストッパが直線的に並んでスリットを通過する。その後、フレームの弾性によりストッパがフィルターの両面に突き出てスリット側のストッパ面に当たり、フレームの抜き側に設けられたフィルター側のシール面をケースの内側に引き付ける。この結果、フィルター側のシール面がスリット側のシール面に密着し、フィルターを差し込むことにより、スリットは効率よくシールされる。

また、フィルターを抜くときは、フィルターを引くことにより、スリット側のストッパ面により、フレームの山形のストッパが導かれ、フレームが変形してストッパが直線的に並んでスリットを通過する。したがって、スリットを介してフィルターを抜き差しでき、フィルターを差し込むだけでスリットをシールできる。

したがって、このフィルターユニットは、室外から室内に導かれる外気をフィルタリングするための外気フィルターをセットするのに適しており、スリットは室内に向いて開いていてもスリットから外気が侵入するのを抑制できる。このため、外気フィルターを室内（屋内）側からメンテナンスすることが可能となる。

本発明の一形態は、上記のフィルターユニットと、このフィルターユニットを介して吸い込まれた空気を温度調整して室内に供給する熱交換ユニットとを有する空調装置である。特に、フィルターユニットと熱交換ユニットとを含んで車両の屋根に搭載するためのエアコンカバーを有する車載空調装置は、本発明の好適な一形態であり、外気フィルターをメンテナンスするために屋根上に作業員が乗ったり、エアコンカバーを取り外す手間を省くことができる。

また、本発明の一形態は、室内外を区切る仕切り壁の室外側に装着される空調装置であって、外気フィルターと、その外気フィルターを室内側から抜き差しするためのスリットとを有する。スリットにより室内（屋内）側に外気フィルターを引き出すことができるので、外気フィルターをメンテナンスするために室外から作業員が作業したり、エアコンカバーを取り外す手間を省くことができる。

図１に、バスの屋根上（天井）に空調装置が搭載された状態を示してある。この空調装置１０は、コンデンサを含んだコンデンサユニット１１と、エバポレータを含んだエバポレータユニット１２とを備えており、これらのユニット１１および１２がバス１の屋根（天井）２の上の前後に配置された天井搭載タイプのバスエアコンと称されるシステムである。コンデンサおよびエバポレータを含めた冷凍サイクルに冷媒を循環するためのコンプレッサ（不図示）は、エンジン駆動されるために車体後方のエンジン部分に搭載される。屋根２の上に搭載されるユニット１１および１２は、エアコンカバー１４により覆われることによりパッケージ化されており、この空調装置１０は、車載のパッケージ型エアコンでもある。エアコンカバー１４は、さらに、屋根カバー１５により覆われたり、あるいは屋根カバー１５と繋がることにより、屋根２の上部構造として一体感のある見栄えが得られるようになっている。以下において、屋根２とは、空調装置１０、屋根カバー１５などを含めた屋根上の構造物を支持することができる壁体であって、室内との境界を形成する天井を兼ねた部材あるいは構造体を示す。

図２に、バス１の屋根２に搭載された空調装置１０により温度調整した空気をバス１の車内４に供給する様子を示してある。この空調装置１０は、エバポレータユニット１２に含まれるエバポレータ１３を熱交換ユニットとし、室外５から吸い込んだ外気Ａおよび／または室内４から吸い込んだ内気Ｂを、エバポレータ１３により温度調節して室内４に供給する。温度調節された空気Ｃは、まず、車内４の両側の窓際に沿って車両の前後方向に延びた供給ダクト６に供給され、ダクト６を通って複数の吹出口６ａから車内４に吹き出される。したがって、エバポレータユニット１２は、左右対称な位置に配置された複数のエバポレータ１３を備えており、エバポレータユニット１２は、左右対称な配置のユニットに分けてデザインされている。

図３に、バス１の前方から見て左側のエバポレータユニット１２の概略構成を断面図により示してある。エバポレータユニット１２は、ダンパー２３により吸気の方向を室外（屋外）と室内（屋内）とに切り換えるためのダンパーユニット２０と、外気Ａおよび／または内気Ｂを温度調整するためのエバポレータ（熱交換ユニット）１３と、温度調整された空気Ｃを吹出口１８を介して室内４の供給ダクト６に供給するための送風機１７とを備えている。これらダンパーユニット２０、エバポレータ１３および送風機１７は、断熱材１６が内張りされたエアコンカバー１４により覆われており、室内４または室外５から吸気した空気を冷却して室内４に戻すための空気経路１９が形成されている。

図４に、ダンパーユニット２０およびその近傍の構成を拡大して示してある。図３は、ダンパー２３により外気Ａが選択された様子を示しているのに対し、図４は、ダンパー２３により内気Ｂが選択された様子を示してある。ダンパーユニット２０は、室内外を区切る仕切り壁である屋根２の上に設置されるアウトドアタイプのダンパーユニットである。ダンパーユニット２０は、内部に断面が略逆三角形の空間２９が形成される形状のダンパーケース２６を備えており、屋根２を貫通するように設けられた内気吸込口２１の近傍に設置される。このダンパーケース２６の内気吸込口２１の側に面する部分が、室外５に連通した外気吸込口２２となり、外気Ａと内気Ｂとを切り換えるダンパー２３がアーム２７を介してシャフト２８の回りに旋回するように設置されている。ダンパーケース２６の室外５に面した側には、板状の外気フィルター５０が設置され、ダンパー２３により外気Ａが選択されると、外気フィルター５０を通った外気Ａが空調装置（エアコンユニット）１０の空気経路１９に供給され、熱交換ユニット１３により温度調整された後に室内４に放出される。したがって、ダンパーケース２６は、室外５から室内４に導かれる外気をフィルタリングするための外気フィルター５０を支持するフィルターケースとしての機能を兼ねており、さらに、ダンパーユニット２０は、外気フィルター５０を備えたフィルターユニットを兼ねている。

図５に、外気フィルター５０をダンパーケース２６から引き抜いた状態を示してある。ダンパーケース２６は、内気吸込口２１に向いた下端側に、外気フィルター５０を抜き差しするためのスリット３０を備えている。さらに、ダンパーケース２６の側壁には、スリット３０から差し込まれた外気フィルター５０を支持するための溝３９が形成されている。したがって、ダンパー２３が内気吸込口２１を開けている内気モードのときに、内気吸込口２１を介して、室内４から、外気フィルター５０を、ダンパーケース２６に着脱できる。外気フィルター５０はプレートタイプであり、スリット３０を通してケース２６の溝３９にはめ込むように挿入することにより、溝３９を介してフィルター５０はダンパーケース２６に支持される。そして、ダンパーケース２６のスリット３０と対面する側には、ゴムなどの柔軟な部材によるシール材３８が設けられており、フィルター５０の先端５１がシール材３８に届いて押し付けられることによりケース２６の内部にフィルター５０がセットされる。一方、外気フィルター５０の反対側、すなわち、基端５２には、外気フィルター５０がダンパーケース２６に装着された状態で下側に突き出る、操作用のノブ５９が設けられている。したがって、ノブ５９を引っ張ることにより、外気フィルター５０をダンパーケース２６から取り外しできる。したがって、外気フィルター５０のメンテナンスは室内４から行うことができ、メンテナンスのために作業員が屋根２に上がり、屋根カバー１５およびエアコンカバー１４を外す必要はない。

図６に、外気フィルター５０の概略構成を示している。図６（ａ）は、外気フィルター５０の平面図であり、図６（ｂ）は、外気フィルター５０を先端５１の側から見た様子を示す図であり、図６（ｃ）および（ｄ）は断面図である。外気フィルター５０は、フィルター５０の周囲を構成するプラスチック製のフレーム５４と、それに支持された、適当なメッシュ構造のフィルターメディア５３とを備えている。また、フレーム５４の基端側５５には、フィルター５０を抜き差しするためのノブ５９が取り付けられている。基端側のフレーム５５は、抜き側、すなわちノブ５９の側に、ケース２６のスリット３０のシール面に接するように先端５１の側に狭まる断面形状のフィルター側のシール面５６が形成され、フレーム５５の差込側、すなわち、先端側５１に、ケース２６のスリット３０のストッパ面に当たるように山形に突き出たストッパ５７が断続的に形成されている。このストッパ５７は、フィルター５０の両面、すなわち、外側５０ａと、内側５０ｂとに互い違いに形成されている。

図７に、ケース２６のスリット３０に、フィルター５０の基端部５５が噛み合って、ユニット２０にフィルター５０が係止する様子を、幾つかの段階に分けて拡大して示してある。図７（ａ）に示すように、スリット３０の外側には、ケース２６の外側に広がる断面形状のスリット側のシール面３１が形成され、スリット３０の内側には、ケース２６の内側に広がる断面形状のスリット側のストッパ面３２が形成されている。

図７（ｂ）に示すように、スリット３０にフィルター５０を差し込むと、フィルター５０の基端のフレーム５５の差込側に設けられた山形のストッパ５７の先端５１の側が、スリット側のシール面３１に当たる。この状態で、さらにフィルター５０をケース２６の内部に押し込むと、フィルター５０のストッパ５７は、ケース２６の内側に狭くなるように両テーパになったシール面３１により外側と内側から押される。ストッパ５７は、フィルター５０の両面、すなわち、外側５０ａと、内側５０ｂとに互い違いに形成されている。このため、ストッパ５７がシール面３１により両側から押されると、基端側のフレーム５５は、その長手方向に沿って波のように歪む。その結果、図７（ｃ）に示すように、外側５０ａと、内側５０ｂとに互い違いに形成されているストッパ５７が、直線状に並び、スリット３０のシール面３１とストッパ面３２の間の最も細くなった部分３３を通過する。

図７（ｄ）に示すように、フィルター５０がスリット３０に差し込まれて、基端側のフレーム５５のストッパ５７が、スリット３０のストッパ面３２に達すると、フレーム５５は弾性により、その形状は直線状に復帰する。その結果、山形のストッパ５７が両側に突き出て、それらの抜き側の面がスリット３０のストッパ面３２に当たり、フィルター５０をケース２６の内部に自律的に引き込む力が発生する。フレーム５５の抜き側には、スリット３０のシール面３１に接するように、先端５１からノブ５９の方向に両テーパ状に広がったシール面５６が形成されている。このため、フィルター５０がケース２６の内部に引き込まれると、スリット３０のシール面３１と、フィルター５０のフレーム５５のシール面５６とが密着し、スリット３０はシールされる。

一方、フィルター５０は、室内４からノブ５９を掴んで引っ張ると、上記と逆の手順により、ストッパ５７がスリットの最も狭い部分３３を通過し、室内４の側に取り外すことができる。

このように、フィルター５０を室内側から抜き差しするためのスリット３０は、フィルター５０を設置することにより、そのシール面５６によりシールされる。このため、室外５に繋がるケース２６の内部の圧力が、風圧などにより、室内４より高い状態になっても、スリット３０から外気が室内４に漏れ出すことが防止される。さらに、フィルター５０は、スリット３０のシール面３１およびストッパ面３２のそれぞれを、シール面５６およびストッパ５７とで挟みこんだ状態でケース２６にセットされる。このため、風や、車体の振動などが、ケース２６あるいはフィルター５０に加わっても、ケース２６とフィルター５０との間でがたつくことは殆どなく、フィルター５０が振動や騒音の発生要因となることを回避できる。

また、フィルター５０をスリット３０に装着することにより、スリット３０がシールされるので、スリット３０を閉じ忘れるということがない。すなわち、フィルター５０を装着した後に、開口であるスリットに対してシールプレートなどを装着して開口を塞ぐことも可能ではある。しかしながら、シールプレートの着脱に手間がかかり、また、シールプレートの装着を忘れると開口からリークすることになる。これに対し、上記のフィルター５０によりスリット３０をシールする構造は、そのような手間もなく、ミスの発生も未然に防止できる。さらにシールプレートが不要なので経済的である。

さらに、外気フィルター５０に対して風圧が急激に増加したり、差圧が増加したりして外気フィルター５０が歪んだりすると、フィルター５０のシール面５６はケース２６の内部にさらに引き込まれる状態になり、スリット３０のシール面３１に対してさらに強く押し付けられる。したがって、室外５と室内４との圧力差が大きくなり、スリット３０からのリークが発生しやすい条件になっても、本例の構造を採用することにより、スリット３０から外気のリークを防止できる。

このように、本例のバスエアコン１０は、内気吸込口２１を通して室内４の側から外気フィルター５０にアクセスできるので、天候に関わらず、安全に、室外に配置された外気フィルター５０の点検、交換および清掃などを含めたメンテナンスを行なうことができる。そして、フィルターユニット２０のケース２６の内部の圧力が、スリット３０の外側、すなわち、室内４の圧力よりも高いような状況が発生しても、スリット３０はフィルター５０により自律的にシールされているので、スリット３０からの外気のリークを防止できる。

なお、フィルター５０を抜き差しするためのスリット３０を、室内４と室外５とを仕切る天井２に配置することも可能であり、ダンパー２３の位置に関わらず、室内４からフィルター５０が抜き差しできるようにしても良い。このバスエアコン１０において、外気フィルター５０に風圧が作用して差圧が生じるのは、ダンパー２３が内気取入口２１を閉じた外気モードのときであり、室内４からスリット３０へアクセスする経路はダンパー２３により閉じられてしまう。したがって、外気モードにおいて、万一、スリット３０からのリークがあっても室内４への影響は小さい。さらに、車両や建物の構造体である天井２に、内気取入口２１に加えて、スリットを開ける必要がないというメリットも備えている。

また、上述したフィルターによりスリットをシールする構成は、空調装置に限らず、フィルターを抜き差しするスリットからのリークを防止することが望ましい装置の全てに適用できる。また、空調装置も、バスの屋根に搭載される空調装置に限らず、列車、乗用車、トラックなどの車両の屋根に搭載されるエアコンに対し、上述した構成を適用できる。さらに、車両に限らず、コンテナや、住居の屋根あるいは外壁に取り付ける空調装置にも、上記の構成を適用可能である。

バスの天井に搭載されたエアコンの概要を示す図。 図１のバスエアコンにより、温度調整された空気が供給される様子を示す図。 バスエアコンのエバポレータユニットの概略構成を示す断面図。 ダンパーユニットの概略構成を示す断面図であり、内気を導入して空調する室内モードを示す図。 ダンパーユニットの概略構成を示す断面図であり、外気フィルターを抜き差しする様子を示す図。 外気フィルターの概略構成を示す図。 外気フィルターを装着する様子を示す図。

符号の説明

１ バス（車両）、 ２ 屋根、 ４ 室内、 ５ 室外
１０ 空調装置（バスエアコン）
１２ エバポレータユニット、 １３ エバポレータ（熱交換ユニット）
１４ エアコンカバー、 １５ 屋根カバー
２０ ダンパーユニット（フィルターユニット）
２１ 内気吸込口、 ２２ 外気吸込口
２３ ダンパー、 ２６ ダンパーケース（フィルターケース）
３０ 外気フィルターの着脱用のスリット
３１ シール面、 ３２ ストッパ面
５０ 外気フィルター
５５ 基端側のフレーム、 ５６ シール面、 ５７ ストッパ

Claims (6)

1. 板状のフィルターと、この板状のフィルターを抜き差しするためのスリットを備えたケースとを有し、
   前記スリットの外側には、当該ケースの外側に広がる断面形状のスリット側のシール面が形成され、前記スリットの内側には、当該ケースの内側に広がる断面形状のスリット側のストッパ面が形成されており、
   前記フィルターは、先端から前記スリットに差し込んだときに、前記スリットと噛み合う基端側のフレームを備え、このフレームの抜き側には、前記スリット側のシール面に接するように前記先端の側に狭まる断面形状のフィルター側のシール面が形成され、前記フレームの差込側には、前記スリット側のストッパ面に当たるように山形に突き出たストッパが断続的に、当該フィルターの両面に互い違いに形成されている、フィルターユニット。
2. 請求項１において、前記フィルターは、室外から室内に導かれる外気をフィルタリングするための外気フィルターであり、前記スリットは室内に向いて開いている、フィルターユニット。
3. 請求項２に記載のフィルターユニットと、
   このフィルターユニットを介して吸い込まれた空気を温度調整して室内に供給する熱交換ユニットとを有する空調装置。
4. 請求項２に記載のフィルターユニットと、
   このフィルターユニットを介して吸い込まれた空気を温度調整して室内に供給する熱交換ユニットと、
   前記フィルターユニットと前記熱交換ユニットとを含んで車両の屋根に搭載するためのエアコンカバーとを有する車載空調装置。
5. 室内外を区切る仕切り壁の室外側に装着される空調装置であって、
   外気を取り入れるための外気フィルターと、その外気フィルターを室内側から抜き差しするためのスリットとを有し、
   前記スリットの外側には、室内側に広がる断面形状のスリット側のシール面が形成され、前記スリットの内側には、室外側に広がる断面形状のスリット側のストッパ面が形成されており、
   前記外気フィルターは、先端から前記スリットに差し込んだときに、前記スリットと噛み合う基端側のフレームを備え、このフレームの抜き側には、前記スリット側のシール面に接するように前記先端の側に狭まる断面形状のフィルター側のシール面が形成され、前記フレームの差込側には、前記スリット側のストッパ面に当たるように山形に突き出たストッパが断続的に、当該フィルターの両面に互い違いに形成されている、空調装置。
6. スリットを介してケースに抜き差しされる板状のフィルターであって、
   前記スリットの外側には、前記ケースの外側に広がる断面形状のスリット側のシール面が形成され、前記スリットの内側には、前記ケースの内側に広がる断面形状のスリット側のストッパ面が形成されており、
   先端から前記スリットに差し込んだときに、前記スリットと噛み合う基端側のフレームを有し、このフレームの抜き側には、前記スリット側のシール面に接するように前記先端の側に狭まる断面形状のフィルター側のシール面が形成され、前記フレームの差込側には、前記スリット側のストッパ面に当たるように山形に突き出たストッパが断続的に、当該フィルターの両面に互い違いに形成されている、フィルター。

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