JP5101070B2

JP5101070B2 - 空気調和装置、および空気調和装置のフィルタ再生制御方法

Info

Publication number: JP5101070B2
Application number: JP2006267917A
Authority: JP
Inventors: 大輔田中; 晋小島
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: EP2068090A4; EP2068090B1; JP2008089209A; EP2068090A1; WO2008041543A1

Description

本発明は、空気調和装置、および空気調和装置のフィルタ再生制御方法に関するものであり、さらに詳しくは、既存の構成を最大限に生かしつつ、効率的にガス吸着フィルタの再生を可能とする空気調和装置、および空気調和装置のフィルタ再生制御方法に関するものである。

従来、空調機には、ガス（臭気、揮発性有機化合物ＶＯＣ（volatile organic compounds）等）を除去するためのガス除去用エアフィルタ、例えば活性炭やゼオライトを担持させたフィルタを搭載するものがある。当該ガス除去用エアフィルタは、吸着材を利用したものが一般的である。これらのフィルタは、ガスの吸着に伴い性能（吸着力）低下がおこるため、フィルタ交換、水洗、または天日干し等の定期的なメンテナンスが必要である。

上記メンテナンスを補い、定期的メンテナンスの作業負荷を低減するために、フィルタを装備する装置内で自動メンテナンスする技術が開示されている。例えば、使用目的は異なるが、トイレの臭気を処理する装置（特許文献１）が提案されている。また、空調機のエアフィルタと類似の効果を期待する空気清浄機において、室内の臭気を処理し、さらにフィルタを再生できる装置（特許文献２）が提案されている。

特開平２−１２８０３０号公報特開平１０−２９０８２９号公報

しかしながら、上記装置は、ガス吸着フィルタの加熱再生、脱離ガスの排出プロセスを整備するために、大がかりな構造体を新たに付加する必要があり、最終的に装置が大がかりになり、コストがかかるという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、空調機の既存の設備を利用して、ガス吸着フィルタの再生を可能とする空気調和装置、および空気調和装置のフィルタ再生制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る空気調和装置は、空気調和装置の室内機内の雰囲気を当該室内機が配置される部屋の外部に排出する排出機構を有する空気調和装置において、前記室内機内に第一の吸気口を通じて吸気する空気中の有害ガス成分を吸着するガス吸着フィルタと、前記第一の吸気口と熱交換器との間で前記フィルタを保持するフィルタ保持体と、前記フィルタに熱を伝達する熱源と、を有し、前記熱源は、熱交換器であり、当該熱交換器を６０℃以上８０℃以下にすると共に、ルーバを閉鎖し、室内機に室内から空気を取り入れるとともに、室内機から室内に熱交換された空気を吹き出させるためのファンを空気調和装置の冷媒システム負荷許容範囲内の最低出力にする制御手段を有するようにしたものである。

空気調和装置の室内機内の雰囲気を当該室内機が配置される部屋の外部に排出する排出機構は、多くの場合、換気機構として用いられている。そのような機構を有する空気調和装置において、室内機で一般的に用いられる第一の吸気口を通じて吸気する空気中の有害ガス成分を吸着するガス吸着フィルタは、熱を加えると吸着したガスの成分が脱離するという性質を有する。したがって、その熱を加える熱源があれば当該成分の脱離を行える。そして、換気機構で脱離したガスを室内から排出することができる。

また、本発明にかかる空気調和装置は、前記空気調和装置において、前記排出機構を構成する部材の表面に第二の吸気口を有するようにしたものである。

第二の吸気口が設けられると、当該吸気口から排出用ファンに向けて強い空気の流れが形成され、効率よく脱離したガスを排出可能となる。

また、本発明にかかる空気調和装置は、前記空気調和装置において、前記排出機構の開口部は、前記室内機内であって前記フィルタの少なくとも前記フィルタの高さ以上の高さに配置されるようにしたものである。

換気装置等の排出機構の開口部（排出機構の吸気口）は、室内機内の雰囲気を外部に排出するという観点からは配置に特に制限を設ける必要はないが、少なくとも当該ガス吸着フィルタの高さよりも高く配置して、ガス吸着フィルタから脱離して上昇するガス分子を効率よく排出する。

また、本発明にかかる空気調和装置は、前記空気調和装置において、前記フィルタは、前記熱源の熱で少なくとも臭気成分が脱離する材料であるようにしたものである。

臭気成分は、人間が比較的敏感に感知でき、違和感、嫌悪感を抱く原因となり易い。したがって、工業製品としても、ガス吸着フィルタは臭気成分を取り除くことが重要となる。そこで、この発明では、上記構成に加え、材料を選択し、少なくとも臭気成分が脱離する材料を用い、そこから当該成分を脱離し、排出する。

また、本発明にかかる空気調和装置のフィルタ再生制御方法は、空気調和装置の室内機内の雰囲気を当該室内機が配置される部屋の外部に排出する排出機構を有し、前記室内機内に第一の吸気口を通じて吸気する空気中の有害ガス成分を吸着するガス吸着フィルタが、当該第一の吸気口と熱交換器との間でフィルタ保持体に保持される空気調和装置のフィルタ再生制御方法であって、前記室内機に室内から空気を取り入れるとともに、前記室内機から室内に熱交換された空気を吹き出させるためのファンを空気調和装置の冷媒システム負荷許容範囲内の最低出力にする制御工程と、前記排出機構を稼動させる制御工程と、前記熱交換器を６０℃以上８０℃以下にする制御工程と、を含むようにしたものである。

本発明にかかる空気調和装置、および空気調和装置のフィルタ再生制御方法は、空気調和装置の室内機内の雰囲気を当該室内機が配置される部屋の外部に排出する排出機構を有する空気調和装置において、構造の変更なし、あるいは、大がかりな構造の付加をせずに、ガス吸着フィルタのフィルタ再生機能、脱離ガス排出機能を付与することができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる空気調和装置、および空気調和装置のフィルタ再生制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明にかかる空気調和装置の室内機の構造を示す斜視図である。また、図２は、当該室内機の内部構造を示す断面図である。図１または図２に示すように、この空気調和装置の室内機１は、室内の空気を取り入れるための第一の吸気口１８と、この第一の吸気口１８から取り入れられた室内の空気を冷却または加熱するための室内熱交換器２、４、１２を有する。

また、当該室内機１は、熱交換器２、４、１２で熱交換された空気を室内に戻すための吹出口１０と、第一の吸気口１８から空気を取り入れるとともに、吹出口１０から室内に熱交換された空気を吹き出させるためのファン１５と、室内熱交換器１２の空気流路上流側の近傍で、第一の吸気口１８との間に配置されたガス吸着フィルタ１１と、室内機１の一側部に設けられた換気装置１３と、室内機１の内部前面から内部上面にかけて配置されるとともに、第一の吸気口１８を通過して室内熱交換器１２、２、４に導かれる空気中から塵・ゴミ等の不純物を取り除くプレフィルタ３とを主たる要素として構成されている。なお、第一の吸気口１８、室内熱交換器１２、２、４、吹出口１０、ファン１５、およびプレフィルタ３については従来周知のものであるので、ここではその説明は省略する。

図３は、換気装置の構成を示す正面図である。当該換気装置１３は、ガス吸着フィルタ１１の上部で水平方向に長く開口部９が形成され、端部に排出用ファン５を有するダクト２０で構成される。排出用ファン５の下流は、室内機１が配置される部屋の外部の外気に通じるようにしている。当該換気装置１３は、空気調和装置の室内機１内の雰囲気を当該外部に排出する排出機構としての機能を有する。

また、上記ガス吸着フィルタ１１は、保持体としてのケース（枠）に保持され、吸気した空気に含まれる臭気成分やＶＯＣ等の有毒成分を吸着させ除去する機能を有する。なお、上記換気装置１３は、室内機１内の雰囲気を外部に排出するという観点からは配置に特に制限を設ける必要はないが、フィルタ再生機能の一端を担うという点では、ガス吸着フィルタ１１から脱離して上昇するガス分子を効率よく排出すべく、少なくとも当該ガス吸着フィルタ１１の高さよりも高く開口部９を配置しておくことが好ましい。

この発明の実施例では、上記熱交換器１２、２、４をガス吸着フィルタ１１に熱を伝熱させる熱源として利用する。したがって、ガス吸着フィルタ１１は、その機能から第一の吸気口１８の内側に配置されることはもちろん、当該熱交換器１２、２、４のできるだけ近傍に配置することが好ましい。

そして、熱源によって熱交換器１２、２、４を高温にするに先立って、吹出口１０のルーバ１９を閉鎖し、ファン１５を低速で回転させる。ルーバ１９の閉鎖は、必ずしなくてはならないというものではないが、その後に脱離し、室内機１内部に濃縮されるガス成分が漏れないようにするためと、室内機１内の密閉性を高め、室内機内部を負圧にすることにより、当該ガス成分の排出を円滑に行うために行うことが好ましい。

また、ファン１５を回転させるのは、熱交換器１２、２、４を高温にしたときに、ほとんど熱交換させないと、膨張弁に多量の液相冷媒が流れ込み、異音発生等の不具合が生じる可能性があるので、多少は熱交換をさせ、空調システムの故障を防止するために行うことが好ましい。具体的にファン１５は、空気調和装置の冷媒システム負荷許容範囲内の最低出力とするのが好ましい。

ルーバ１９を閉鎖させ、ファン１５を回転させた後、熱交換器１２、２、４に高温の冷媒ガスを流し、かつ空気調和装置が有する圧縮機（図示省略）と膨張弁の制御許容範囲内で当該熱交換器１２、２、４を高温、例えば、７０℃プラスマイナス１０℃程度の温度にする。ガス吸着フィルタ１１に熱が加わると、吸着されていたガス成分が脱離し、当該ガス吸着フィルタ１１が再生される。なお、上記温度は、フィルタ再生温度としてリモコン等で室内機１に通常設定できる温度でも効果は得られるが、空調システムとして許容される限りの高温にしておくと、ガス吸着フィルタからより多くのガス分子が脱離しやすくなるので好ましい。

図８は、具体的なフィルタ再生制御の流れを示すフローチャートである。まず、空気調和装置（エアコン）の運転を開始し（ステップＳ１０１）、その後停止したとする（ステップＳ１０２）。続いて、多くは制御装置のコンピュータで稼動させられるプログラムに組み込まれたタイマーで前回のフィルタ再生制御運転からの積算運転時間をチェックする。そして、積算時間が一定の時間、例えば、１２５時間以上経過しているかどうかを判断し（ステップＳ１０３）、経過していなければ、再生制御は不要と判断し、終了する。

上記一定の時間以上経過していれば、室内機のファンを低速で回転運転させると共に、換気装置の排気ファンを運転する（ステップＳ１０４）。その後、熱交換器を高温にするために昇温制御し（ステップＳ１０５）、できれば、室内機内温度とフィルタ再生制御の継続時間を測定し（ステップＳ１０６）、一定時間、例えば１時間経過していれば、十分にフィルタ再生を行えたと判断して制御を終了する。なお、上記前回のフィルタ再生運転からの積算運転時間とは無関係に強制的にフィルタ再生を行いたいときは、上記制御流れとは別に強制的にフィルタ再生を行うモードを設定すればよい（ステップＳ１０７）。

これらのフィルタ再生制御は、空気調和装置が通常有する制御用コンピュータのプログラムに上記工程を追加することで実行可能となる。

上記のような制御を行えば、換気装置を有する空気調和装置において、構造の変更なしにガス吸着フィルタのフィルタ再生機能を付与することができる。

（変形例１）
この発明の変形例１では、上記実施例の構成に加え、換気装置１３を構成するダクト２０の正面部分に第二の吸気口７（図１、図３、図４参照）を設けることが特徴である。また、当該第二の吸気口７にダンパ（回動開閉扉）２１を設ける。ダンパ２１の開時は、開いたときに形成される第二の吸気口７からも吸気して、圧損が小さく、大風量で排気できる通常の換気装置として機能する。また、ダンパ２１閉時は、ガス吸着フィルタ１１から脱離して室内機１内で濃縮されるガス分子を効率よく排出するために、当該ガス吸着フィルタ１１の上方に設けられる開口部２２から吸気する。

ここでは図示しなかったが、第二に吸気口７と排出用ファン５との間にガス吸着フィルタ１１を配置するようにすると、第二の吸気口７と排出用ファン５との間に強い空気の流れが形成され、脱離したガス分子を効率よく排出できるようになる。逆に言えば、第二の吸気口７は、このような流れが形成されるような配置とする。

換気装置を有する空気調和装置において、上記のように第二の吸気口７やダンパ２１を設けるようにすると、通常の大風量の換気モードか、濃縮汚染された脱離ガス分子を円滑に外部に排出するモードかを選択することができる。したがって、大がかりな構造の変更なしにガス吸着フィルタのフィルタ再生および排出機能を付与することができる。

（変形例２）
この変形例２では、ガス吸着フィルタ１１へ熱を伝達する熱源としてヒータを利用する。具体的には、図５に示したガス吸着フィルタ３２とフィルタ保持体（ケース）において、当該フィルタ保持体３１に各種ヒータを付設する。この発明に好適な例としては、図６に示すように、フィルタ保持体３３の表面にニクロム線、カンタル線等の電熱線（抵抗線）３４を張り巡らせる例が挙げられる。また、図７に示すように、フィルタ保持体３３にＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient正温度係数）ヒータや、エラストマーヒータ、その他のヒータを貼設するようにしてもよい。

このように、ガス吸着フィルタ１１を再生させるための熱源としてフィルタ保持体３１、３３にヒータを設けると、直接的にガス吸着フィルタ１１が昇温され、効率よくガス分子の脱離が促せる。また、従来から装備されるフィルタ保持体３１、３３にヒータを装備するだけなので、大がかりな構造体が不要となり、コストも抑えることができる。また、ガス吸着フィルタ１１の通気抵抗の増大もないため、これにかかる設計変更（ファンやモータの大型化等）を不要とすることができる。なお、高温にした熱交換器１２、２、４と共にヒータを用いるようにしてもよい。

ガス吸着フィルタ１１の形状は、シート状、プリーツ状、ハニカム状、コルゲート状等さまざまな形状を用いることができる。また、フィルタの材料は、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン等の合成繊維、セルロース、レーヨン等の天然繊維をベースとし、活性炭、ゼオライト等の吸着剤を担持したものや、活性炭素繊維やポリアクリル酸等、それ自体が高い吸着作用を有するもの、さらにはコージェライト、セピオライト等粘土鉱物の無機多孔体を直接上記形状に成形したものを使用することができるが、熱源の熱で少なくとも臭気成分が脱離する材料であることが好ましい。ガス吸着フィルタ１１は臭気成分を取り除くことがまず第一に要望されるものだからである。

以上のように、本発明にかかる空気調和装置、および空気調和装置のフィルタ再生制御方法は、空気調和装置の室内機内の雰囲気を当該室内機が配置される部屋の外部に排出する排出機構を有する空気調和装置、およびその制御に有用である。

本発明にかかる空気調和装置の室内機の構造を示す斜視図である。室内機の内部構造を示す断面図である。換気装置の構成を示す正面図である。換気装置のダクトを示す斜視図である。フィルタおよびフィルタ保持体を示す説明図である。ヒータの貼設例を示す説明図である。ヒータの貼設例を示す説明図である。具体的なフィルタ再生制御の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１室内機
２、４、１２熱交換器
３プレフィルタ
５排出用ファン
７第二の吸気口
９開口部
１０吹出口
１１、３２ガス吸着フィルタ
１３換気装置
１５ファン
１８第一の吸気口
１９ルーバ
２０ダクト
２１ダンパ
２２開口部
３１、３３フィルタ保持体

Claims

空気調和装置の室内機内の雰囲気を当該室内機が配置される部屋の外部に排出する排出機構を有する空気調和装置において、
前記室内機内に第一の吸気口を通じて吸気する空気中の有害ガス成分を吸着するガス吸着フィルタと、
前記第一の吸気口と熱交換器との間で前記フィルタを保持するフィルタ保持体と、
前記フィルタに熱を伝達する熱源と、
を有し、
前記熱源は、熱交換器であり、当該熱交換器を６０℃以上８０℃以下にすると共に、ルーバを閉鎖し、室内機に室内から空気を取り入れるとともに、室内機から室内に熱交換された空気を吹き出させるためのファンを空気調和装置の冷媒システム負荷許容範囲内の最低出力にする制御手段を有することを特徴とする空気調和装置。
前記排出機構を構成する部材の表面に第二の吸気口を有する請求項１に記載の空気調和装置。
前記排出機構の開口部は、前記室内機内であって前記フィルタの少なくとも前記フィルタの高さ以上の高さに配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。
前記フィルタは、前記熱源の熱で少なくとも臭気成分が脱離する材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の空気調和装置。
空気調和装置の室内機内の雰囲気を当該室内機が配置される部屋の外部に排出する排出機構を有し、前記室内機内に第一の吸気口を通じて吸気する空気中の有害ガス成分を吸着するガス吸着フィルタが、当該第一の吸気口と熱交換器との間でフィルタ保持体に保持される空気調和装置のフィルタ再生制御方法であって、
前記室内機に室内から空気を取り入れるとともに、前記室内機から室内に熱交換された空気を吹き出させるためのファンを空気調和装置の冷媒システム負荷許容範囲内の最低出力にする制御工程と、
前記排出機構を稼動させる制御工程と、
前記熱交換器を６０℃以上８０℃以下にする制御工程と、
を含むことを特徴とする空気調和装置のフィルタ再生制御方法。