JP4757725B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、空気を清浄化する機能を有する空気調和機に関し、更に詳しくは、空気中の粗塵を捕獲するためのプレフィルタに付着した塵埃を除去するための手段を備えたものに関する。

従来の空気清浄機には、空気吸込口及び空気吹出口を有する本体ケースと、空気吸込口から空気を吸い込んで空気吹出口へ吹き出すためのファンと、このファンを駆動するためのファンモータと、ファンの上流側に配置され、吸い込まれた空気中の塵埃を捕集するためのメインフィルタとを備え、さらに、本体ケース内に、弾性を有し、空気吸込口から吸い込まれてメインフィルタに入る前の空気中の塵埃を捕集するためのプレフィルタと、このプレフィルタの近傍に配設され、所望時にプレフィルタをその弾性を利用して振動させることで、捕集された塵埃をプレフィルタから振るい落とすための振動体と、この振動体を駆動するための駆動部とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−４２３３３号公報（第２頁）

上記従来の空気清浄機では、プレフィルタを振動させることでプレフィルタに付着した塵埃をふるい落とすとしているが、湿気を帯びた塵埃や、プレフィルタの金網に絡み付いた塵埃等は、単にプレフィルタを振動させるだけでふるい落とすのは困難で、十分な塵埃除去効果が得られていないという問題があった。

本発明はこれらの課題を解消するためになされたものであり、プレフィルタに付着した塵埃の除去能力が高い空気調和機を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和機は、空気吸入口から吸入した空気を空気吹出口に導く風路を有する本体内に、プレフィルタ、ファン及びファンを駆動するためのファンモータが配設された空気調和機において、プレフィルタを回転駆動させるための駆動手段と、回転するプレフィルタの表面に接触してプレフィルタに付着した塵埃を除塵する除塵体とを備え、プレフィルタは略円板状に構成されてなり、除塵体は、軸方向がプレフィルタの半径方向に一致するように配設された回転ブラシであり、プレフィルタとの間に相対速度を有するように回転することによりプレフィルタの除塵を行うものである。

本発明によれば、回転するプレフィルタの表面に接触して除塵を行う除塵体を設けたので、除塵体により直接的にプレフィルタの除塵動作を行うことができ、プレフィルタに対して高い塵埃除去効果を得ることが可能である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、空気調和機の一種である空気清浄機に本発明を適用した場合を例に詳細説明を行う。
図１は、本発明に係る一実施の形態の空気清浄機の構成図で、図１（ａ）は、本体から前面パネルを取り外した状態の正面図、図１（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。また、図２は、図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
空気清浄機は、前面に空気吸入口１を有する前面パネル３と、上面に空気吹出口５を有するケース本体７とが着脱自在に装着されて本体９を構成しており、この本体９内に形成された風路内に、大きな塵埃を除去するプレフィルタ１１と、空気中の粉塵の除去を行うメインフィルタ２１と、臭気成分を吸着して脱臭する活性炭フィルタ３１とが、空気吸入口１の背面から下流側方向に順に配設されている。

また、その風路内においてメインフィルタ２１の下流側には、空気吸入口１から外部空気を吸い込んで空気吹出口５から本体９外へ吹き出せるためのファン４１と、ファン４１を回転駆動するためのファンモータ４３とが配設されている。

また、本体９の上面部には、電源スイッチ４５が設けられ、また、本体９内の上部側には、空気清浄機全体の動作制御を行う制御部４７が設けられている。制御部４７は、空気清浄機の運転時間を計時して積算保持する図示しない計時部を備えている。

メインフィルタ２１は、本例では粒径が０．３μｍの粒子に対して９９．９％以上の捕集率を有するＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィルタで構成されている。

プレフィルタ１１は、矩形状の取付パネル５１の円形状の開口内に回動自在且つ着脱自在に装着されており、取付パネル５１に取り付けられた状態で本体９内に組み込まれている。また、プレフィルタ１１のフィルタ面側には、プレフィルタ１１の回動動作に連動してプレフィルタ１１に付着した塵埃の除去動作を行う除塵ユニット６１が着脱自在に装着されている。

プレフィルタ１１が取り付けられる取付パネル５１には、プレフィルタ１１を回動自在に支持するための軸部５２が、円形支持枠とその中心から半径方向に延びる４本の支持棒とによって形成された支持体５３によってプレフィルタ取付用の開口の中心部分に配置されており、この軸部５２にプレフィルタ１１の後述の枠体１２の中心部に設けられた挿通孔１７が回動自在に挿入されることで、プレフィルタ１１がこの軸部５２を中心軸として回動自在となっている。また、取付パネル５１の開口周囲には、パネル面に垂直な方向を軸として回動自在なプレフィルタ外周押さえ５４が複数形成されており、このプレフィルタ外周押さえによってプレフィルタ１１の前面外周が押さえられて開口内にプレフィルタ１１が支持されている。

以下、プレフィルタ１１及び除塵ユニット６１の詳細構成について順に説明する。
図３は、プレフィルタの斜視図で、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は背面図である。
プレフィルタ１１は、円形状の枠体１２と、枠体１２で囲まれる領域全体を覆う網目状のネット部１３とから構成されている。また、枠体１２のネット部１３とは反対側の面全体には、除塵用モータ４９のモータ軸４９ａに設けられた第１歯車４９ｂに噛合する第２歯車１４が設けられており、除塵用モータ４９の回転によりプレフィルタ１１が軸部５２に軸支された状態で取付パネル５１の開口内を回転するようになっている。この第１歯車４９ｂと第２歯車１４により除塵用モータ４９の回転を減速してプレフィルタ１１に伝達する本発明の第１の動力伝達機構が構成されている。

また、枠体１２には、プレフィルタ１１の回転を、除塵ユニット６１に伝達するための第３歯車１５が一体形成されており、第３歯車１５は、同心円状に配置された径の異なる複数の円形支持枠と、その中心部から外方に延びる複数の支持棒とが一体形成されてなる支持体１６によって枠体１２の中心部に支持されている。また、第３歯車１５の中心に、取付パネル５１の軸部５２が挿入される挿通孔１７が形成されている。

以下、除塵ユニット６１について説明する。

図４は、除塵ユニット内の構成を説明するための概略斜視図、図５は、除塵ユニットの動作説明図である。なお、図４において、ユニットケース６２の図示は省略している。
除塵ユニット６１は、ユニットケース６２内に、プレフィルタ１１の表面に接触してプレフィルタ１１に付着した塵埃を除塵する除塵体としての回転ブラシ６３と、回転ブラシ６３に付着した塵埃を除塵する除塵手段としてのヘラ部材６４と、回転ブラシ６３又はヘラ部材６４によって除塵された塵埃を収納する塵埃収納ボックス６５とを備えた構成となっている。

ユニットケース６２は、プレフィルタ１１側に開口を有する空間部６２ａを備えており、この空間部６２ａ内に、開口を臨み、且つ軸方向がプレフィルタ１１の半径方向に一致するように回転ブラシ６３が回動自在に収納されている。

回転ブラシ６３は、軸部６３ａを有し、軸部６３ａの外周面に、複数の傾斜パイル６３ｂが固着された領域と、形成されていない領域とが周方向に並設され、傾斜パイル６３ｂがプレフィルタ１１のフィルタ表面に接触して塵埃を捕集することで除去するものである。また、回転ブラシ６３の外周面の傾斜パイル６３ｂが形成されてない領域には、軸方向に延びる塵埃押し出し用凸条部６３ｃが複数並設されている。この塵埃押し出し用凸条部６３ｃは、その先端が後述のヘラ部材６４に接触するように構成されている。この塵埃押し出し用凸条部６３ｃの作用については後述する。

また、回転ブラシ６３は、軸部６３ａの一方の先端に、プレフィルタ１１の枠部の中心部に設けられた第３歯車１５に噛合する第４歯車６３ｄが設けられており、プレフィルタ１１が回転することによりその回転が第２歯車１４から第３歯車１５へと伝達され、プレフィルタ１１と同一方向に回転する。ここで、第３歯車１５と第４歯車６３ｄとにより本発明の第２の動力伝達機構が構成されている。

かかる構成の回転ブラシ６３は、プレフィルタ１１の半径と略同じ長さを有し、プレフィルタ１１の一回転によりフィルタ面全体の除塵を行うことが可能となっている。

ヘラ部材６４は、回転ブラシ６３と略同じ長さの幅を有する板状の弾性板で構成され、ユニットケース６２内にねじ固定されている。ヘラ部材６４は、先端部が回転ブラシ６３の傾斜パイル６３ｂに接触することで回転ブラシ６３に付着した塵埃を掻き落とすもので、ヘラ部材６４によって掻き落とされた塵埃は、その下方に配設された塵埃収納ボックス６５内に収納される。

塵埃収納ボックス６５は、除塵ユニット６１がプレフィルタ１１に取り付けられた状態でユニットケース６２に対して着脱自在（引き出し自在）に構成され、除塵ユニット６１をプレフィルタ１１から取り外すことなく内部の塵埃を捨てることが可能となっている。

このように構成された除塵ユニット６１は、プレフィルタ１１を間に挟んだ状態で取付パネル５１に着脱自在に装着されている。具体的には、図２に示すように、ユニットケース６２に設けられた挿入用空間部６２ｂに取付パネル５１の軸部５２が挿入され、ユニットケース６２の外側から、ボルト６２ｃを軸部５２の先端部のねじ部に螺号して締め付けられることによりユニットケース６２の一方の端部が装着され、他方の端部が、ユニットケース６２においてプレフィルタ１１の外周部に対向する部分に設けられた図示しない係止部に係止されることで取付パネル５１に着脱自在に装着されている。

ここで、以上のように構成された除塵ユニット６１による除塵動作を説明する。
除塵用モータ４９が回転すると、その回転がモータ軸４９ａに設けられた第１歯車４９ｂから第２歯車１４へと伝えられ、プレフィルタ１１が取付パネル５１の軸部５２を中心軸として回転する。プレフィルタ１１の回転は、プレフィルタ１１と一体に回転する第３歯車１５から回転ブラシ６３の第３歯車１５へと伝えられ、これにより回転ブラシ６３が回転する。

ここで、回転ブラシ６３はプレフィルタ１１との接触面においてプレフィルタ１１と同一方向に回転するが、プレフィルタ１１との間に相対速度を有するように回転している。すなわち、本例では、回転ブラシ６３の速度Ｖ₂ は、プレフィルタ１１の速度Ｖ₁ よりも遅い。この相対速度差により、プレフィルタ１１に付着した塵埃が回転ブラシ６３の傾斜パイル６３ｂによって捕集されて除去される。ここで、回転ブラシ６３の傾斜パイル６３ｂは、回転ブラシ６３の回転方向とは逆向きに傾斜するように軸部５２に固着され、プレフィルタ１１に対して順目で接触しているが、Ｖ₁ ＞Ｖ₂ により、プレフィルタ１１に対して相対的には逆目で接触することにより塵埃捕集機能を発揮している。そして、回転ブラシ６３に捕集された塵埃は、ヘラ部材６４によって掻き取られ、塵埃収納ボックス６５に落下して収納される。

ここで、回転ブラシ６３に捕集された塵埃は、ヘラ部材６４によって掻き取られて落下するものもあれば、ヘラ部材６４との間に堆積してしまうものもある。このように堆積した塵埃は、回転ブラシ６３が回転して図５（ｂ）に示すように回転ブラシ６３の塵埃押し出し用凸条部６３ｃがヘラ部材６４先端に接触してその先端を湾曲させることで外方に押し出された後、矢印ｃ方向に落下する。

図６は、本実施の形態の空気清浄機の運転動作を示すフローチャート、図７は、図６の除塵動作を示すフローチャートである。以下、本実施の形態の空気清浄機の動作を説明する。
空気清浄機の運転スイッチがＯＮされ（Ｓ１）、空気清浄機が運転を開始すると、制御部４７はファンモータ４３を駆動させ（Ｓ２）、ファンモータ４３によりファン４１が回転し、空気吸込口体から室内の空気が吸い込まれる。空気吸込口から吸い込まれた空気は、プレフィルタ１１により大きな埃が除去され、メインフィルタ２１により細かな塵埃が高効率で捕集される。そして、活性炭フィルタ３１により臭気が除去される。このようにして空気中の埃や塵埃が除去され、脱臭された清浄空気が、空気吹出口５から室内に吹き出されるようになっている。

また、制御部４７は、運転スイッチがＯＮされた後、計時部を駆動させ運転時間を計時して積算している（Ｓ３）。この積算処理を、運転スイッチがＯＦＦされるか、計時部により積算された積算時間が予め設定された規定積算時間に到達するまで繰り返し行い（Ｓ４）、計時部により積算された積算時間が予め設定された規定積算時間に到達すると（Ｓ５）、プレフィルタ除塵動作を実施する（Ｓ６）。すなわち、図６に示すように、除塵用モータ４９を駆動して（Ｓ１１）上述したように除塵ユニット６１を駆動してプレフィルタ１１の除塵動作を行わせ、そして、その除塵用モータ４９の駆動時間が規定時間に到達するか、又は除塵用モータ４９の回転数が規定回転数に到達すると（Ｓ１２）、除塵用モータ４９を停止させて（Ｓ１３）除塵動作を終了させる。

以上のプレフィルタ除塵動作が終了後、制御部４７は、計時部において積算された運転時間をリセットして（Ｓ７）ステップＳ３に戻り、新たに運転時間の積算を開始する。そして、運転スイッチがＯＦＦされた場合（Ｓ４）、ファンモータ４３を停止し（Ｓ８）、計時部により積算運転時間を積算保持させ（Ｓ９）、空気清浄機の動作を停止する。

なお、ここでは、運転時間が予め設定された積算時間に到達した場合にプレフィルタ除塵動作を行うようにしたが、除塵動作を行うタイミングはこのタイミングに限られたものではなく、電源スイッチ４５がＯＮ（又はＯＦＦ）される度に行っても良いし、両方を組み合わせて行うようにしてもよい。

図８は、運転時間が予め設定された積算時間に到達した場合と、電源スイッチＯＮ時とにプレフィルタ除塵動作を行うようにした場合の空気清浄機の動作を示すフローチャートである。図８において図７と同一処理部分には、同一ステップ番号を付し、説明を省略する。
この場合、空気清浄機の運転スイッチがＯＮ（Ｓ１）された後、図６と同様のプレフィルタ除塵動作を実施させ（Ｓ１ａ）、その後は、図６と同様のステップＳ２〜Ｓ９の動作を行う。

図９は、運転時間が予め設定された積算時間に到達した場合と、電源スイッチＯＦＦ時とにプレフィルタ除塵動作を行うようにした場合の空気清浄機の動作を示すフローチャートである。図９において図６と同一処理部分には、同一ステップ番号を付し、説明を省略する。
この場合、ステップＳ４で運転スイッチのＯＦＦが検出された場合に、図６と同様のプレフィルタ除塵動作を実施させる（Ｓ４ａ）ようにしており、その他の処理の流れは図６と同様である。

このように本実施の形態によれば、プレフィルタ１１の表面に回転ブラシ６３が接触して除塵するので、従来のプレフィルタを振動させてふるい落とす構成に比べ、直接的且つ積極的に除塵動作が行われ、フィルタ表面に絡み付いた塵埃等も除去でき、プレフィルタ１１に対する高い除塵効果を備えた空気清浄機を得ることができる。これにより、常に安定した空気清浄化能力を発揮できる空気清浄機を得ることができる。

また、除塵用モータ４９の回転を第１歯車及び第２歯車１４によって減速してプレフィルタ１１を回転させるようにしているので、除塵用モータ４９を小型モータで構成できる。

また、除塵ユニット６１に、プレフィルタ１１から除塵された塵埃を収納する塵埃収納ボックス６５を引き出し自在に設けたので、塵埃が溜まった場合には塵埃収納ボックス６５を引き出して捨てることができて便利である。

また、回転ブラシ６３は、複数の傾斜パイル６３ｂを外周面に固着した構成であるので、プレフィルタ１１に付着した塵埃を傾斜パイル６３ｂによって捕集することにより除去することができる。なお、回転ブラシ６３には、このようにプレフィルタ１１に付着した塵埃を捕集することでプレフィルタ１１から塵埃を除塵するタイプに限られたものではなく、例えば硬質な植毛を固着して塵埃を掻き落とすことで除塵するタイプのものを用いても良い。

また、回転ブラシ６３は、プレフィルタ１１の回転に連動して回転するので、回転ブラシ６３を駆動させるための駆動手段を別途設ける必要がない。

また、ヘラ部材６４によって回転ブラシ６３に付着した塵埃を自動的に除去できる構成としたので、回転ブラシ６３の除塵能力を長時間維持することが可能となる。

また、回転ブラシ６３の軸部６３ａに設けた塵埃押し出し用凸条部６３ｃによって、ヘラ部材６４と回転ブラシ６３との間に堆積した塵埃を押し出して塵埃収納ボックス６５に収納させることを可能としたので、回転ブラシ６３の除塵能力をより確実に長時間維持することが可能となる。

また、プレフィルタ１１の除塵動作を適宜タイミングで自動的に行うようにしたので、ユーザが特に意識してプレフィルタ１１の除塵動作の実行を指示する必要が無く、利便性が高い。ここで、プレフィルタ１１の除塵動作を実行するタイミングとしては、任意のタイミングとすることができ、例えば、空気清浄機の運転ＯＮ時及び／又はＯＦＦ時としてもよいし、運転積算時間が予め設定された規定積算時間に達した場合としてもよいし、その両方のタイミングとしてもよい。また、例えば、プレフィルタ１１の目詰まりを検出する目詰まり検出手段を設け、目詰まり検出手段によりプレフィルタ１１の目詰まりが検出された場合に除塵用モータ４９を駆動するようにしてもよい。目詰まり検出手段としては、具体的には例えばプレフィルタ１１の上流側及び下流側の差圧を検出する差圧センサなどを用いることができる。

なお、本実施の形態では、除塵動作時に塵埃が舞い散るのを防止するためにファンモータ４３を駆動したまま除塵用モータ４９を駆動するようにしているが、除塵用モータ４９駆動時には、一旦ファンモータ４３の駆動を停止させるようにしてもよい。この場合、除塵効果をより高めることができる。

また、本例では除塵ユニット６１を１台設けた場合を例示したが、複数設けても良い。

なお、本例では、空気調和機の一種である空気清浄機に本発明を適用した場合を例に説明したが、エアコンに本発明を適用してももちろんよい。

本発明に係る一実施の形態の空気清浄機の構成図で、（ａ）は、本体から前面パネル３を取り外した状態の正面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 プレフィルタの斜視図である。 除塵ユニット内の構成を説明するための概略斜視図である。 除塵ユニットの動作説明図である。 本実施の形態の空気清浄機の運転動作を示すフローチャートである。 図６の除塵動作を示すフローチャートである。 運転時間が予め設定された積算時間に到達した場合と、電源スイッチＯＮ時とにプレフィルタ除塵動作を行う場合のフローチャートである。 運転時間が予め設定された積算時間に到達した場合と、電源スイッチＯＦＦ時とにプレフィルタ除塵動作を行う場合のフローチャートである。

符号の説明

１ 空気吸入口、５ 空気吹出口、９ 本体、１１ プレフィルタ、１４ 第２歯車、１５ 第３歯車、２１ メインフィルタ、４１ ファン、４３ ファンモータ、４７ 制御部、４９ 除塵用モータ（駆動手段）、４９ａ モータ軸、４９ｂ 第１歯車、６１ 除塵ユニット、６２ ユニットケース、６３ 回転ブラシ、６３ａ 軸部、６３ｂ 傾斜パイル、６３ｃ 塵埃押し出し用凸条部、６３ｄ 第４歯車、６４ ヘラ部材、６５ 塵埃収納ボックス。

Claims (13)

1. 空気吸入口から吸入した空気を空気吹出口に導く風路を有する本体内に、プレフィルタ、ファン及びファンを駆動するためのファンモータが配設された空気調和機において、
   前記プレフィルタを回転駆動させるための駆動手段と、
   回転する前記プレフィルタの表面に接触して前記プレフィルタに付着した塵埃を除塵する除塵体とを備え、
   前記プレフィルタは略円板状に構成されてなり、
   前記除塵体は、軸方向が前記プレフィルタの半径方向に一致するように配設された回転ブラシであり、前記プレフィルタとの間に相対速度を有するように回転することによりプレフィルタの除塵を行うことを特徴とする空気調和機。
2. 前記回転ブラシは、軸部の外周面に複数の傾斜パイルが固着されたものであることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 前記駆動手段はモータであり、前記プレフィルタは、前記モータの回転を減速して伝達する第１の動力伝達機構を介して回転することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気調和機。
4. 前記第１の動力伝達機構は、前記モータのモータ軸に設けられた第１歯車と、前記プレフィルタの外周全体に形成され、前記第１歯車に噛合する第２歯車とから構成されてなることを特徴とする請求項３記載の空気調和機。
5. 前記プレフィルタのフィルタ面側に、除塵ユニットを着脱自在に配設し、該除塵ユニットのユニットケース内に、前記除塵体と、該除塵体で除塵された塵埃を収納する塵埃収納ボックスとを設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の空気調和機。
6. 前記塵埃収納ボックスを、前記ユニットケースに対して着脱自在としたことを特徴とする請求項５記載の空気調和機。
7. 前記回転ブラシは、前記プレフィルタの回転を伝達する第２の動力伝達機構を介して回転することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の空気調和機。
8. 前記第２の動力伝達機構は、前記プレフィルタの中心部に設けられ、前記プレフィルタと一体的に回転する第３歯車と、前記回転ブラシの軸部の端部に設けられ、前記第３歯車に噛合する第４歯車とから構成されてなることを特徴とする請求項７記載の空気調和機。
9. 前記ユニットケース内に、更に、前記除塵体に付着した塵埃を除塵する除塵手段を設けたことを特徴とする請求項５乃至請求項８の何れかに記載の空気調和機。
10. 前記除塵手段は、前記回転ブラシと略同じ幅を有し、先端部が前記回転ブラシの傾斜パイルに当接する弾性板状のヘラ部材であることを特徴とする請求項９記載の空気調和機。
11. 前記回転ブラシの外周面には、傾斜パイルが形成された領域と、形成されていない領域とが周方向に並設され、該傾斜パイル形成されてない領域には、軸方向に延びる凸条部が複数並設されており、前記回転ブラシが回転して前記凸条部が前記ヘラ部材先端を湾曲させることにより、前記ヘラ部材と前記回転ブラシとの間に堆積した塵埃を押し出すことを特徴とする請求項１０記載の空気調和機。
12. 前記駆動手段の駆動を制御する制御部を備え、該制御部は、空気調和機の運転ＯＮ時及び／又はＯＦＦ時に前記駆動手段を駆動することを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の空気調和機。
13. 空気調和機の運転時間を計時し積算する計時部と、該計時部の出力に基づいて前記駆動手段の駆動を制御する制御部とを備え、該制御部は、前記計時部で計時された運転積算時間が予め設定された規定積算時間に達した場合に前記駆動手段を駆動することを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の空気調和機。

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