JP4843479B2 - フィルタ清掃装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気中の塵埃を除去するフィルタを清掃するフィルタ清掃装置及びこのフィルタ清掃装置を搭載した空気調和機等の空気調節装置に関するものである。

従来、この種の空気調和機として、特許文献１には、塵埃を除去するブラシを備えたダストボックスをフィルタに接触するように配設し、フィルタを移動させることによりフィルタ全体を除塵するフィルタ清掃装置が開示されている。

また、特許文献２には、フィルタに付着した塵埃を吸入する、移動可能な吸込ノズルを設け、この吸込ノズルに吸込みダクトを接続し、該ダクトを通して吸引排気装置により、吸込んだ塵埃を室外に排気するようにしたフィルタ装置が開示されている。
特開２００５−１８８８０８号公報 特開２００４−２８３７０３号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の空気調和機においては、フィルタに付着した塵埃をブラシで掻き落とすため、ブラシの接触によりフィルタを傷める原因となり、また、ブラシに付いた塵埃がフィルタに再付着するおそれがある。さらに、特許文献１記載のフィルタ清掃装置では、ダストボックス内に塵埃が溜まるたびに塵埃を廃棄しなければならないといった問題があった。

一方、特許文献２記載のフィルタ清掃装置は、ブラシでフィルタに付着した塵埃を除去するのではなく、空気の吸引力によって除去する方式であるために、フィルタを傷めたり、清掃装置に塵埃が溜まるおそれはない。しかし、特許文献２記載のフィルタ清掃装置は、吸入ノズルに形成された吸入口をフィルタ表面に接触させて塵埃を吸込むため、吸入口の面積を大きくして塵埃吸込む範囲を広くすると吸引力が弱くなる。

除塵効率を上げるためには、風量の大きな吸引排気装置が必要となり、逆に吸入口の面積を小さくして吸引力を高めると、フィルタ全体を清掃するのに時間がかかるという問題があった。

本発明は、上記に鑑み、空気などの流体によって塵埃を除去する方式を採用しつつ、一度に広い範囲でフィルタの除塵が可能となり、かつ油汚れやタバコのヤニがフィルタに付着するのを防止できるフィルタ清掃装置及びこれを搭載した空気調節装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、空気中の塵埃を除去するフィルタを清掃するフィルタ清掃装置であって、フィルタを案内する案内路を有し内部に空気流路を発生する除塵ボックスと、該除塵ボックス内でその長さ方向に沿って配置された清掃ブラシと、除塵ボックス内に空気流を発生させる空気流発生手段と、前記フィルタを除塵ボックスに対してその長さ方向と直交する方向に相対的に移動させる移動手段とを備え、前記除塵ボックスは前記フィルタを挟んでその表裏両側に配置されるとともに一体的に形成され、前記フィルタを除塵ボックスの長さ方向と直交する方向に相対的に移動させながら、清掃ブラシによってフィルタの表面に付着した塵埃を強制的に離脱させ、かつ空気流発生手段により、浮き上がらせた塵埃を除塵ボックスから除去することを特徴とする。

上記構成によると、除塵ボックスの案内路に沿ってフィルタを相対的移動させながら、清掃ブラシによってフィルタの表面に付着した塵埃を強制的に離脱させ、かつ空気流発生手段により、離脱して浮き上がった塵埃を空気流発生手段によって発生した空気流によって除塵ボックスから外部に排出させるので、フィルタの表面にこびり付いた頑固な汚れも強制的に浮き上がらせて取り除くことができる。

この場合、除塵ボックスをフィルタを横切るように配置し、空気流発生手段として、除塵ボックスのフィルタ横断方向一端側に形成された吸気口と、他端側に接続されて空気を吸引する吸引手段とから構成することができる。

上記構成によると、除塵ボックスをフィルタを横切るように配置し、除塵ボックスの一端側の吸気口から空気を吸込み、他端側から外部に排出するようにしているので、従来のように大きな吸込口から空気を吸込む必要がなく、空気流発生手段として風量の大きなものを必要とせず、装置の小型化が実現できる。

清掃ブラシは、その形状を特に限定するものではないが、回転軸の周囲に対して螺旋状に配置された複数枚の弾性ブレードを有するものが例示できる。この構成によると、複数枚の弾性ブレードによりフィルタを傷付けることなく、確実にフィルタ表面に塵埃を除去することができる。

また、回転軸の他端側に形成された弾性ブレードが回転軸の軸方向に延設され、該延設部が回転軸の軸受部の周囲に配置される。この構成によると、吸引された塵埃を含んだ空気がブレードの端部から軸受部に侵入するのを防止することができる。

なお、この種のフィルタ清掃装置は、吸込口から吹出口に至る空気通路に介在されて、空気中の塵埃を除去するフィルタを備えた空気調節装置に搭載することで、空気調節装置を大型化することなく、フィルタ清掃機能を付加することができる。

また、空気調節装置は、空気中の塵埃を除去するフィルタを備えているものであれば特に限定されず、例えば、空気調和機、加湿機、除湿機、空気清浄機、暖房機等を挙げることができる。

以上のとおり、本発明によると、除塵ボックスの開口部に沿ってフィルタを相対的移動させながら、清掃ブラシによってフィルタの表面に付着した塵埃を強制的に離脱させ、かつ空気流発生手段により、離脱して浮き上がった塵埃を空気流発生手段によって発生した空気流によって除塵ボックスから外部に排出させるので、フィルタの表面にこびり付いた頑固な汚れも強制的に浮き上がらせて取り除くことができる。

以下、本発明の実施の形態であるフィルタ清掃装置を図面に基づいて説明する。本実施形態においては、空気調節装置として冷暖房機能をメイン機能とするセパレート型空気調和機の室内ユニットを用い、この室内ユニットに本発明に係るフィルタ清掃装置を搭載した例を説明する。図１は空気調和機の室内ユニットの外観斜視図であり、図２はその断面図を示す。

本実施形態の空気調和機は、図１及び図２に示すように、室内ユニット本体１の上部と下部にはそれぞれ吸込口２と吹出口３とが形成されており、ユニット本体１の内部には、吸込口２から吹出口３に至る通風路で、吸込口２側を上流側として、フィルタ４、室内熱交換器５、送風ファン６がこの順に配置され、また、フィルタ４を清掃するフィルタ清掃装置４０が設けられている。

吹出口３には、空気の流れの向きを上下方向に変えるルーバー９が揺動自在に取り付けられている。このルーバー９は冷暖房気流の送風をＯＦＦしたときには速やかに稼働し、図示のごとく、吹出口３を閉じた状態にする。

そして、室内ユニットの運転を開始すると、送風ファン６が稼動して吸込口２から室内空気が吸い込まれ、室内空気はフィルタ４を通過して室内熱交換器５と接触して熱交換され、空気調和された室内空気が吹出口３から室内に放出される。

室内ユニット本体１の前面部分は、前面パネル７によって開閉自在に形成されている。前面パネル７の内側にはフィルタガイド８が形成されており、図３に示すように、前面パネル７を上方に引き上げて開けることにより、これに連動してフィルタガイド８の先端が回動して前方に向き、これによりフィルタ４を着脱自在に挿入することができる。前面パネル７を閉めると、フィルタガイド８の先端も連動して下方に回動し、図２に示すように、フィルタ４が室内機本体１内にセットされるようになっている。

吸込口２は、本体１の上面の左右両側２箇所に形成されており、その下方（下流側近傍）には、図４に示すように、各吸込口２に対応して縦長長方形に形成されたフィルタ４が左右横並びに２枚配置されている。フィルタ４の横方向の長さは、各吸込口２とほぼ同じ長さに形成されている。フィルタ４の縦方向の長さは、吸込口２の縦方向長さよりも長く形成され、フィルタ４の下部は前面パネル７を閉じた状態でフィルタガイド８に沿って屈曲保持されている。

フィルタ４を清掃するフィルタ清掃装置４０は、フィルタ４の表面を覆う表側の除塵ボックス１０（以下、表側ボックス１０という）と、フィルタ４の裏面を覆う裏側の除塵ボックス１１（以下、裏側ボックス１１という）と、表裏のボックス１０、１１内でその長さ方向に沿って配置された清掃ブラシ４１と、表裏のボックス１０、１１内に空気流を発生させる空気流発生手段４２と、フィルタ４を表裏のボックス１０，１１に対してその長さ方向と直交する縦方向に相対的に移動させる移動手段４３とを備えている。

除塵ボックス１０，１１は、図４に示すように、吸込口２よりもやや前方、すなわち、吸込口２が形成された上面パネル１３と、前面パネル７との境界付近のフィルタ４部分を挟んで対向配置されており、これにより吸込口２から吸込んだ空気がフィルタ４を通過するのを妨げないようにしている。

表側ボックス１０および裏側ボックス１１は、図５に示すように、細長い半割状の筒体から構成され、左右に並べて配置された２枚のフィルタ４を横切るように長手方向をフィルタ横方向に配向させて設置され、また、フィルタ４を挟んで両者の開口端面同士１０ａ及び１１ａが対向するように間隔Ｘをあけて配置され、その隙間１８がフィルタ４の案内路とされている。

また、表側ボックス１０及び裏側ボックス１１の長手方向一端側には吸気口１５が形成され、他端側は両者の間に間隔Ｘを保持した状態で吸引配管１４に嵌合保持され、吸引配管管１４の他端側には吸引手段としての吸引ファン１２に接続され、これらにより空気流発生手段４２が構成されている。

すなわち、表裏のボックス１０、１１は、互いに対向配置されることにより、一端側に吸気口１５が形成され、他端側に吸引ファン１２が接続されたボックス体１６を構成し、内部空間が空気流路１７とされる。この空気流路１７は、ボックス体１６の吸気口１５を入口とし、この入口から吸引ファン１２まで空気を吸引することで空気流を発生させる構成とされている。

また、除塵ボックス１０の開口端縁部には、断面半円筒状の弾性シール材４６が取り付けられ、フィルタ４と弾性的に接触してフィルタ４を縦方向にスムーズに案内できるようにしている。

なお、本実施形態では、図２に示すように、清掃ブラシ４１を上下で対向する表側ボックス１０と裏側ボックス１１の両方に配置した例について説明したが、表裏のボックス１０，１１のうち、フィルタが汚れやすいフィルタ表面側と接触する表側ボックス１０のみに清掃ブラシ４１を配置する構成であってもよい。

また、ボックス体１６は、表側ボックス１０と、裏側ボックス１１とを別体として形成し、これを対向配置するようにしているが、筒状体の長手方向に２つのスリットを設けることにより、表側ボックスと裏側ボックスとを一体的に形成することも可能である。

清掃ブラシ４１は、回転軸４１ａと、その周囲に螺旋状に配置された複数枚（本実施形態では２枚）の弾性ブレード４１ｂとから構成され、吸引配管１４側に設けられた電動モータ４７により回転駆動される。

回転軸４１ａは、一端の吸気口１５側と他端の吸引配管１４側で共に軸受４４，４５に回転自在に支持されているが、吸引側の軸受４５部分は吸引配管１４に連通され、除塵ボックス１０，１１から空気と共に吸引された塵埃は、他端の軸受４５の周囲を通って吸引配管１４に流出するように設定されている。

一方、弾性ブレード４１ｂは、フィルタ４の表面に弾性的に接触するように配置され、フィルタ４の表面に付着した塵埃を掻き上げ浮き上がらせるように作用する。この弾性ブレード４１ｂは、図６に示すように、回転軸４１ａの一端吸気口１５側から他端側まで、回転軸４１ａの軸方向に沿って２周巻き程度の螺旋巻きに形成されるが、その他端の吸引配管１４側の端部では、弾性ブレード４１ｂが回転軸４１ａの軸方向で外端側に延設され、該延設部４１ｃが回転軸４１ａの軸受部４５の周囲に位置するように設定され、軸受部４５に堆積しやすい塵埃を吸引配管１４側へ流出するように設定されている。

なお、除塵ボックス１０，１１は、左右両側の吸込口２に亘って左右方向に長く形成されるが、図６に示すように、ボックス１０，１１の中間位置で補強材４８を差渡して補強する構造であってもよい。この場合、清掃ブラシ４１の弾性ブレード４１ｂが補強材４８に擦れて異音を発生するのを防止するために、弾性ブレード４１ｂの軸方向で中央部分を切欠いて凹部４９を形成し、回転時に補強材４８を回避できるようにしてもよい。

フィルタ４は、図９及び図１０に示すように、メッシュフィルタ１９と、メッシュフィルタ１９を補強すべく、その周囲に設けられた合成樹脂製の枠体３１とを備えており、枠体３１は、縦枠３２及び横枠３３から構成されている。さらに、フィルタ４は、縦リブ２０及び横リブ２１で補強されている。

縦リブ２０及び横リブ２１は、合成樹脂製でそれぞれメッシュフィルタ１９の表面に等間隔に複数形成されている。横枠３３及び横リブ２１がフィルタ４の反りや波うちを防止するために突状に、すなわち、厚肉に形成されているのに対して、縦枠３２及び縦リブ２０は、横枠３３及び横リブ２１に比べて薄肉に形成されている。これにより、フィルタ４は、横方向の剛性を維持しつつ、縦方向には容易に屈曲可能とされている。

縦枠２の外縁部には縦方向にラック部２２が設けられている。ラック部２２は、後述する移動手段４３であるピニオン２８に噛合してフィルタ４を縦方向に往復移動させるものであり、帯状材を波形に成形した形状を有し、この山部がラックとして機能するようになっている。

また、ラック部２２は、図１１に示すように、隣接する横リブ２１とは分離して形成されている。このように、ラック部２２を波形に形成し、かつ隣接する横リブ２１と分離することにより、フィルタ４の縦方向の屈曲性を維持するようにしている。

フィルタ４の上部には、上述のごとく、吸込口２から吸込まれた空気を通過させるメッシュフィルタ１９が張設されており、フィルタ下部はメッシュフィルタ１９の代わりに薄い樹脂製シート２３が使用され、フィルタ下部は空気が通過しない構造とされている。なお、樹脂製シート２３は、縦リブ２０と同様に薄肉に形成されており、これによりフィルタ４全体にわたって縦方向の屈曲性が確保されている。

フィルタ４を縦方向に往復移動させる移動手段４３は、図１２に示すように、フィルタ４を保持するフィルタ保持手段２４と、モータ２５によってフィルタ４を移動させる駆動手段２６とを備えている。

フィルタ保持手段２４は、図２に示すように、フィルタ４の左右両端部を挿入可能な左右一対の案内路から構成されている。この案内路は、図２に示すように、側面視で略Ｕ字型に形成される。図２において黒塗り部分及び網掛け部分が案内路である。

また、フィルタ保持手段２４は、図２に示すように、吸込口２に沿って設けられており、吸込口２よりも前方側ではゆるやかに下方に傾斜しつつ、表側ボックス１０及び裏側ボックス１１の間を通過し、そこから前面パネル７に沿ってほぼ垂直に下降した後に、内側にＵターンして吸込口に向って上昇するＵ字形経路２４ａが形成されている。なお、前述したフィルタガイド８は、前面パネル７を閉じた状態でフィルタ保持手段２４の一部を構成するようになっている。

駆動手段２６は、図２に示すように、モータ２５と、モータ２５に連結された駆動ギヤ２７と、駆動ギヤ２７に噛合するピニオン２８及びゴムローラ２９とから構成されている。ゴムローラ２９の回転軸には図示しないピニオンと同形のギヤが取り付けられており、これによりピニオン２８とゴムローラ２９とは同じ方向に回転するようになっている。

ピニオン２８は、ボックス体１６の近くのフィルタ保持手段２４から一部露出して、フィルタ４に設けられたラック部２２の裏面側に噛合するように配置される。ゴムローラ２９は、Ｕ字形案内路２４ａに一部露出するように配置され、Ｕ字形案内路２４ａ中のフィルタ４の裏面側に当接して回転することにより、その摩擦力によって屈曲状態のフィルタ４の移動がスムーズに行なえるような構成とされている。

なお、モータ２５は、図１２に示すように、２組の駆動手段２６に対して１台とし、左右に配された各駆動ギヤ２７がモータ２５に連結された同一の回転軸３０に固定され、左右同期して回転駆動する。

フィルタ４を室内ユニット本体１にセットする場合は、フィルタ上部を先頭にして、フィルタガイド８からフィルタ保持手段２４内に挿入し、フィルタ４を吸込口２の下方に配置する。このとき、両ボックス１０及び１１の隙間１８の間隔Ｘは、横リブ２１の厚さとフィルタの厚さを合せた厚さＹよりも若干大きくなるように設定しておくことにより、フィルタ４と両ボックス１０及び１１との間で大きな摩擦を生じることなく、スムーズにフィルタ４をセットすることが可能となる。

図５は、室内ユニット本体１にフィルタ４をセットしたときの両ボックス１０，１１とフィルタ４の関係を示す概略断面図である。フィルタ４には、ボックス１０及び１１の幅（塵埃除去ボックスの開口端面１０ａ及び１１ａ間の距離）とほぼ同じ間隔で横リブ２１が形成されている。これにより、ボックス体１６に形成される２ヶ所の隙間１８に横リブ２１を位置させて隙間１８を塞ぐようにしている。このように、表側ボックス１０、裏側ボックス１１及びその間に介在する横リブ２１とで隙間のない筒状のボックス体１６を形成することが可能となる。

なお、本実施形態では、間隔１８は、横リブ２１の厚さとフィルタの厚さを合せた厚さよりも若干大きくなるように設定しているが、これはフィルタの反り等を考慮してフィルタ４の挿入をスムーズにするためであり、吸引ファン１２を稼動させると、流路１７内が負圧になり、除塵ボックス同士が密着するため、実質的にはＸとＹとをほぼ同じに設定した場合と同じ吸引力を得ることができる。

上記構成において、空気調和機の運転を行なうと、室内ユニット本体１の吸込口２から空気が吸い込まれ、メッシュフィルタ１９の表面に空気中の塵埃Ａが付着する。室内機ユニット１内には、入力回路、ＣＰＵ、メモリ、出力回路を備えた制御手段が設けられており、例えば、空気調和機の運転時間が所定時間に達したと判断した場合や、光センサ等の汚れ検出手段の検出結果等に基づいてフィルタ４表面が汚れていると判断した場合に、吸引ファン１２や移動手段等の稼動を制御してフィルタ４の清掃が行なわれる。

まず、移動手段４３が稼動し、フィルタ４を縦方向に横リブ２１間の間隔ｚだけ移動させて停止する。この状態で、吸引ファン１２を稼動し、流路１７の入口である吸気口１５から吸引ファン１２まで空気を吸引する。同時に、清掃ブラシ４１を回転させて弾性ブレード４１ｂによりフィルタ４の表面に付着した塵埃を掻き上げ浮き上がらせて、吸引ファン１２による空気流によって塵埃を吹き飛ばして除塵する。

吸引ファン１２によって除去された塵埃は、流路１７と吸引ファン１２との間に集塵パックを設置してそこに捕集したり、吸引ファン１２から屋外に排気することができる。以後、上記動作を繰り返すことにより、フィルタ４の清掃を行なうことができる。

また、フィルタ４を縦方向に移動させてフィルタ４を最後まで清掃した場合、フィルタ４はフィルタ保持手段２４内に屈曲保持されるため、フィルタ４が室内機の外部に露出することがなく、美感を損ねるおそれがない。また、清掃が終了すると、フィルタ４は移動手段４３によって元の位置まで移動される。

このように、本実施形態では、除塵ボックス１０，１１の案内路１８に沿ってフィルタ４を移動させながら、清掃ブラシ４１を回転駆動させてフィルタ４の表面に付着した塵埃を強制的に離脱させ、かつ、離脱して浮き上がった塵埃を空気流発生手段によって発生した空気流によって除塵ボックス１０，１１から吸引ファン１２側に排出させるので、フィルタ４の表面にこびり付いた頑固な汚れも強制的に浮き上がらせて取り除くことができる。また、回転軸の吸引ファン側に形成された弾性ブレード４１ｂの延設部４１ｃが回転軸４１ａの軸受部４５の周囲に配置されるので、吸引された塵埃を含んだ空気が弾性ブレード４１ｂの端部から軸受部４５に侵入するのを防止することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正・変更を加えることができるのは勿論である。例えば、本実施形態においては、表側ボックス１０と裏側ボックス１１とで構成されるボックス体１６の長手方向の一端側は全面開放された吸気口１５としているが、吸気口１５の開口面積を小さくすることも可能である。この場合、流路１７を流れる空気の流速を速めることができ、フィルタ表面に付着した塵埃を効率よく除去することが可能となる。さらに、フィルタ４の表面に形成される横リブ２１は、両ボックス１０及び１１の幅とほぼ同じ間隔で形成されているが、間隔Ｚを等分割する間隔で形成することもできる。また、上記実施形態では、フィルタを縦方向に移動させているが、これに代わり、除塵ボックスおよび清掃ブラシをフィルタに対して移動する方式であってもよい。

本発明の実施形態を示す空気調和機の室内ユニットの斜視図 室内ユニットの断面図 室内ユニットの前面パネル開放状態を示す一部断面図 室内ユニットのパネルを外した状態を示す斜視図 フィルタ清掃装置における除塵ボックスを示す側面断面図 除塵ボックスの分解斜視図 除塵ボックスの断面図 除塵ボックスの清掃ブラシを示す斜視図 （ａ）は室内ユニットで使用されるフィルタの平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面図 フィルタの斜視図 図１０の一部拡大斜視図 室内ユニットのフィルタを取り外した状態を示す斜視図

符号の説明

１ 室内機本体
２ 吸込口
３ 吹出口
４ フィルタ
５ 室内熱交換器
６ 送風ファン
７ 前面パネル
８ フィルタガイド
９ ルーバー
１０ 表側の除塵ボックス
１１ 裏側の除塵ボックス
１２ 吸引ファン
１３ 上面パネル
１４ 配管
１５ 通気口
１６ ボックス体
１７ 流路
１８ スリット
１９ メッシュフィルタ
２０ 縦リブ
２１ 横リブ
２２ ラック部
２３ 樹脂製シート
２４ フィルタ保持手段
２５ モータ
２６ 駆動手段
２７ 駆動ギヤ
２８ ピニオン
２９ ゴムローラ
３０ 回転軸
３１ 枠体
３２ 縦枠
３３ 横枠
４１ 清掃ブラシ
４１ａ 回転軸
４１ｂ 弾性ブレード
４１ｃ 延設部
４４，４５ 軸受
４７ 電動モータ

Claims (4)

1. 空気中の塵埃を除去するフィルタを清掃するフィルタ清掃装置であって、フィルタを案内する案内路を有し内部に空気流路を発生する除塵ボックスと、該除塵ボックス内でその長さ方向に沿って配置された清掃ブラシと、除塵ボックス内に空気流を発生させる空気流発生手段と、前記フィルタを除塵ボックスに対してその長さ方向と直交する方向に相対的に移動させる移動手段とを備え、前記除塵ボックスは前記フィルタを挟んでその表裏両側に配置されるとともに一体的に形成され、
   前記清掃ブラシは、回転して前記フィルタの表面に付着した塵埃を強制的に離脱させるものであって、回転軸の周囲に対して螺旋状に配置された複数枚の弾性ブレードから構成され、
   前記回転軸の他端側に形成された前記弾性ブレードが、回転軸の軸方向に延設され、該延設部が回転軸の軸受部の周囲に配置されてなり、
   前記フィルタを除塵ボックスの長さ方向と直交する方向に相対的に移動させながら、清掃ブラシによってフィルタの表面に付着した塵埃を強制的に離脱させ、かつ空気流発生手段により、浮き上がらせた塵埃を除塵ボックスから除去することを特徴とするフィルタ清掃装置。
2. 除塵ボックスがフィルタを横切るように配置され、前記空気流発生手段は、除塵ボックスのフィルタ横断方向一端側に形成された吸気口と、他端側に接続されて空気を吸引する吸引手段とから構成されたことを特徴とする請求項１記載のフィルタ清掃装置。
3. 除塵ボックスのフィルタとの接触面に弾性部材が配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタ清掃装置。
4. 装置本体の吸込口から吹出口に至る空気通路に空気中の塵埃を除去するフィルタを備えた空気調節装置において、前記フィルタを清掃する請求項１〜３のいずれかに記載の清掃装置が搭載されたことを特徴とする空気調節装置。

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