JP5136310B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、室内空気を浄化する空気清浄機能を有する室内機を備えた空気調和機に関する。

従来の空気調和機には、室内機の送風路に静電霧化装置を設け、静電霧化装置により発生した粒子径がナノメートルサイズの静電ミストを空気とともに室内に吹き出すことで、室内空気に含まれる臭気成分や、カーテンや壁等に付着した臭気成分を除去するようにした空気調和機も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２３４２４５号公報

ところで、この静電ミストは粒子径がナノメートルサイズであり、また無色無臭であることから、その発生の有無を視覚、嗅覚で確認することは不可能である。実際には、臭気成分が除去された効果をもってしか静電ミスト発生の有無を確認できないのが実状であり、市場においてこれら静電霧化装置の効果を広くユーザーに示すには、何らかの目に見えるかたちでの静電ミストの発生を確認できる手段が必要である。

しかしながら、従来の空気調和機には、上記課題に対する効果的な解決策は考慮されていないのが実状である。

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑み、静電ミストの発生の有無を視覚的に確認することが可能な空気調和機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、空気調和機の運転中に静電ミストを発生させる静電霧化装置を備え、所定の操作がなされた場合、静電ミストの発生の有無を確認するための確認制御動作を行う制御手段を備えたことを特徴とする。

これにより、静電霧化装置の運転状態を視覚的に確認したり、試薬等により静電霧化装置からの静電ミストの発生を確認したりすることが可能となる。

本発明の空気調和機によれば、運転中に所定の操作がなされた場合、静電ミストの発生の有無を確認するため通常運転時とは異なる確認制御動作を行うことにより、静電霧化装置の運転状態を視覚的に確認したり、試薬等により静電霧化装置からの静電ミストの発生を確認したりすることが可能となる。

第１の発明は、室内機に、吸込口から吸い込まれた室内空気と熱交換するための熱交換器と、前記熱交換器で熱交換した空気を搬送するための室内ファンと、前記室内ファンから送出された空気を室内に吹き出す吹出口と、静電ミストを発生させて室内空気を浄化するための静電霧化装置とを備えた空気調和機において、前記空気調和機の運転中に所定の
操作がなされた場合、前記静電霧化装置の出力を最大出力に固定して運転し、前記静電霧化装置を構成するペルチェ素子に流しうる最大値の電流を流し、放電電極に静電ミストを発生させる運転を行った後、前記室内ファンを所定時間停止し、静電ミストに反応する試薬を静電ミストが放出される放出口に近づけて、発生の有無を確認するための確認制御動作を行う制御手段を備えたことを特徴とする。これにより、試薬等により静電霧化装置からの静電ミストの発生を確認したりすることが可能となる。

第２の発明は、確認制御動作時に静電霧化装置を運転して静電ミストを発生させ、その状態を示す表示手段を備えたことを特徴とする。

第３の発明は、確認制御動作時に静電霧化装置の周囲環境を検知し、前記周囲環境が霧化範囲外にあれば、その旨を表示する表示手段を備えたことを特徴とする。

第４の発明は、確認制御動作時に静電霧化装置が故障していた場合は、その旨を表示する表示手段を備えたことを特徴とする。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
空気調和機は、通常冷媒配管で互いに接続された室外機と室内機とで構成されており、図１、図２及び図３は、本発明にかかる空気調和機の室内機を示している。図１は室内機の正面図、図２は室内機本体のカバー類を外した状態の斜視図、図３は室内機の断面図で静電霧化装置を引き出した状態である。

図１、図２及び図３に示されるように、室内機は、本体２と、本体２の前面吸込口２ａを開閉自在の前面パネル４を有しており、前面パネル４には、静電ミストの発生を表示する表示部３が設けられている。

本体２の内部には、前面吸込口２ａ及び上面吸込口２ｂの下流側に設けられ空気中に含まれる塵埃を除去するためのプレフィルタ５と、このプレフィルタ５の下流側に設けられ前面吸込口２ａ及び上面吸込口２ｂから吸い込まれた室内空気と熱交換するための熱交換器６と、熱交換器６で熱交換した空気を搬送するための室内ファン８と、室内ファン８から送出された空気を室内に吹き出す吹出口１０を開閉するとともに空気の吹き出し方向を上下に変更する上下羽根１２と、空気の吹き出し方向を左右に変更する左右羽根１４とを備えている。室内機の一方の端部（室内機正面から見て左側端部）には、室内空気を換気するための換気ファン１６が設けられており、換気ファン１６の後方には、静電ミストを発生させて室内空気を浄化するための静電霧化装置１８が設けられている。

なお、図２は前面パネル４及び本体２の一部を取り除いた状態を示しており、図３は室内機本体２と静電霧化装置１８との接続位置を明確にするために本体２の内部に収容されている静電霧化装置１８を本体２とは分離した状態を示している。静電霧化装置１８は実際には図４に示される形状を呈し、図２あるいは図５に示されるように、本体２の左側部に取り付けられている。また、室内ファン８や風向羽根１２，１４及び室内機全体を制御する空調制御部は、図示はしないが室内機正面から見て右側端部に備えられている。

図２〜図５に示されるように、静電霧化装置１８は、前面吸込口２ａ及び上面吸込口２ｂから熱交換器６、室内ファン８等を経由して吹出口１０に至る送風路（主流路あるいは第１の流路）２０をバイパスするバイパス流路（第２の流路）２２の途中に設けられており、バイパス流路２２の上流側に高電圧トランス（高電圧電源）２４とバイパス送風ファン２６が設けられ、バイパス流路２２の下流側に放熱部（ヒートシンク）２８を有する静
電霧化ユニット３０とサイレンサ３２が設けられている。したがって、上流側から順に高電圧トランス２４、バイパス送風ファン２６、静電霧化ユニット３０、及びサイレンサ３２が配置された状態で、バイパス流路２２の一部を構成するケーシング３４に収容されている。

また、ケーシング３４は、送風路２０を通過する空気流に平行に配置されており、室内機本体２の正面から見て換気ファン１６と重なる位置に隣接配置されることで省スペース化を達成している。なお、高電圧トランス２４は必ずしもケーシング３４内に収容する必要はないが、温度上昇の抑制あるいは省スペース化の点で、ケーシング３４内に収容するのが好ましい。

ここで、従来公知の静電霧化ユニット３０について図６及び図７を参照しながら説明する。図６は静電霧化装置の概略構成図で、図７は静電霧化装置のブロック図である。図６に示されるように、静電霧化ユニット３０は、放熱面３６ａと冷却面３６ｂとを有する複数のペルチェ素子３６と、放熱面３６ａに接続された上述した放熱部（例えば、放熱フィン）２８と、冷却面３６ｂ上に立設された放電電極３８と、この放電電極３８に対し所定距離だけ離隔して配置された対向電極４０とで構成されている。

また、図７に示されるように、換気ファン１６の近傍に配置された制御部４２（図２参照）に、ペルチェ駆動電源４４と高電圧トランス２４は電気的に接続されており、ペルチェ素子３６及び放電電極３８はペルチェ駆動電源４４及び高電圧トランス２４にそれぞれ電気的に接続されている。

なお、静電霧化ユニット３０として放電電極３８から高電圧放電させて静電ミストを発生させるためには、対向電極４０を設けなくても可能である。例えば、放電電極３８に高電圧電源の一方の端子を接続し、他方の端子をフレーム接続するようにしておけば、フレーム接続された構造体の放電電極３８に近接した部分と放電電極３８との間で放電することとなる。そのような構成の場合には、そのフレーム接続された構造体を対向電極４０と見なすことができる。

上記構成の静電霧化ユニット３０において、制御部４２によりペルチェ駆動電源４４を制御してペルチェ素子３６に電流を流すと、冷却面３６ｂから放熱面３６ａに向かって熱が移動し、放電電極３８の温度が低下することで放電電極３８に結露する。さらに、制御部４２により高電圧トランス２４を制御して、結露水が付着した放電電極３８に高電圧を印可すると、結露水に放電現象が発生して粒子径がナノメートルサイズの静電ミストが発生する。なお、本実施の形態においては、高電圧トランス２４としてマイナス高電圧電源を用いているので、静電ミストは負に帯電している。

上記の動作により静電ミストを発生させるが、放電極３８が結露するためには、放電極３８の温度が周囲の空気の露点温度以下に低下する必要があり、周囲の状況によっては結露しない状態もありえる。つまりペルチェ素子３６が十分に能力を発揮できるとともに、放電極３８が空気の露点温度以下になって静電ミストを発生することができる温湿度条件（霧化範囲）があり、それ以外の温湿度条件（霧化範囲外）では静電ミストは発生しない。

また、図８に示されるように、送風路２０は、本体２を構成する台枠４６の後部壁４６ａと、この後部壁４６ａの両端部より前方に延びる両側壁（図８では左側壁のみ示す）４６ｂと、台枠４６の下方に形成されたリヤガイダ（送風ガイド）４８の後部壁４８ａと、この後部壁４８ａの両端部より前方に延びる両側壁（図８では左側壁のみ示す）４８ｂとで形成されており、台枠４６の一方の側壁（左側壁）４６ｂとリヤガイダ４８の一方の側
壁（左側壁）４８ｂとで送風路２０とバイパス流路２２を分離する隔壁を構成している。さらに、台枠４６の一方の側壁４６ｂにバイパス流路２２の吸入口２２ａが形成される一方、リヤガイダ４８の一方の側壁４８ｂにバイパス流路２２の吹出口２２ｂが形成されている。

バイパス流路２２は、バイパス吸入管２２ｃとケーシング３４とバイパス吹出管２２ｄから構成されており、台枠側壁４６ｂに形成された吸入口２２ａに一端が接続されたバイパス吸入管２２ｃは左方（左側壁４６ｂに略直交し、前面パネル４に略平行な方向）に延びて、その他端はケーシング３４の一端に接続され、さらにケーシング３４の他端に一端が接続されたバイパス吹出管２２ｄは下方に延びて右方に折曲され、その他端はバイパス流路２２の吹出口２２ｂに接続されている。また、このようにバイパス流路２２の一部をケーシング３４で構成することで、省スペース化を達成している。

吸入口２２ａはプレフィルタ５の下流側で熱交換器６の上流側に位置しており、前面吸込口２ａ及び上面吸込口２ｂより吸い込まれた空気に含まれる塵埃はプレフィルタ５により除去されるので、静電霧化装置１８に塵埃が侵入することはない。

一方、吹出口２２ｂは熱交換器６及び室内ファン８の下流側で吹出口１０の近傍に位置しており、吹出口２２ｂから吐出された静電ミストが送風路２０の気流に乗って拡散し部屋全体に充満するように構成されている。また、吹出口２２ｂを熱交換器６の下流側に配置したのは、熱交換器６の上流側に配置すると、熱交換器６は金属製のため、荷電粒子である静電ミストは熱交換器６にその大部分（約８〜９割以上）が吸収されるからである。さらに、吹出口２２ｂを室内ファン８の下流側に配置したのは、室内ファン８の上流側に配置すると、室内ファン８の内部には乱流が存在し、室内ファン８の内部を通過する空気が室内ファン８の様々な部位に衝突する過程で静電ミストの一部（約５割程度）が吸収されるからである。

また、吹出口２２ｂの送風路２０側は、室内ファン８により気流に所定の速度が付与されることで、エジェクタ効果により負圧となっており、バイパス流路２２から送風路２０に向かって空気が誘引される。したがって、バイパス送風ファン２６は小容量のもので済み、場合によってはバイパス送風ファン２６を設けなくてもよい。

さらに、バイパス吹出管２２ｄは、送風路２０との合流点（吹出口２２ｂ）において送風路２０内の気流に対し略直交する方向に指向するように隔壁（リヤガイダ４８の側壁４８ｂ）に接続されている。これは、静電霧化ユニット３０は、上述したように放電現象を利用して静電ミストを発生させていることから、必然的に放電音を伴い、放電音には指向性があるからである。したがって、バイパス流路２２と送風路２０の合流点（吹出口２２ｂ）において、バイパス流路２２を前面パネル４に略平行に接続することで、室内機の前方あるいは斜め前方にいる人に対して、放電音が極力指向しないように構成している。

また、図９に示されるように、バイパス吹出管２２ｄを送風路２０との合流点において隔壁に対し傾斜させ、送風路２０内の気流に対し上流側に指向するように接続すると、より一層放電音の低減に効果がある。

次に、図１０を参照しながら換気ファン１６を説明すると、換気ファン１６は換気専用のファンであっても、プレフィルタ自動清掃装置を有する室内機に設けられた吸引装置のファンであってもよい。図９に示される換気ファン１６は、プレフィルタ自動清掃装置の吸引装置に組み込まれているが、プレフィルタ自動清掃装置は既に公知なので説明は省略する。

（静電霧化装置の運転制御）
次に、上記構成の静電霧化装置１８，１８Ａからの静電ミストの発生の有無を確認する確認制御動作を行うための運転制御について説明する。図１１は確認制御動作を行うための運転制御のフローチャートである。特に順序に制約がない項目については、これに限定されるものではない。

確認制御動作は通常運転とは異なり、空気調和機に所定の操作を行うことにより開始する。この実施例においては一例として、近年の空気調和機に標準的に備えられている遠隔操作機（図示せず）に設けられた、静電ミストを発生させる運転を開始するためのボタンを一定時間（例えば、３秒間）以上押し続けることを用いる。上記の操作がなされた場合、まず静電霧化装置１８の出力を一定値、例えば最大出力に固定して運転する。つまり、最大出力であればペルチェ素子３６に流しうる最大値の電流を流し、放電電極３８に最大量の結露を発生する様に運転制御を行う。その状態で結露水が付着した放電電極３８に高電圧を印可し静電ミストを発生させる。なお、上述したように、本実施の形態においては、静電霧化装置１８の制御は制御部４２（図２参照）で行っているが、その他の空調制御や遠隔操作機からの信号に基づく処理、及び確認制御動作などは、図示しない空調制御部で制御している。

この時、静電霧化ユニット３０の周囲の温湿度条件が霧化範囲内にあれば、静電ミストが発生している旨を表示部３のＬＥＤを点灯することで表示する。基本的に静電霧化装置は、温湿度条件が霧化範囲にあれば確実に静電ミストを発生させることが可能なため、その状態でＬＥＤ等を用いて静電ミストを発生していることを表示する。また、静電霧化ユニット３０の周囲の温湿度条件が霧化範囲外であれば、静電ミストが発生していない旨を表示部３のＬＥＤを点滅することで表示する。なお、本実施の形態のような構成であれば、静電霧化ユニット３０の周囲の温湿度条件は、室内機の吸込口付近の温湿度条件でも代用できる。

さらに、制御部４２とペルチェ駆動電源４４、ペルチェ素子３６の間と、制御部４２と放電電極３８、高電圧トランス２４の間の何処かで断線するなど何らかの故障が生じた場合は、一連の静電ミストを発生する動作が不可能になり、制御部４２で行う制御が不可能になる。このように故障が生じたり、何らかの不具合を検知したりした場合は、空気調和機本体の表示部のＬＥＤを用いて静電霧化ユニット３０の故障の旨を表示する。

このように確認制御動作により静電ミストの発生の有無、静電霧化装置の故障をＬＥＤ等の表示装置を用いて表示することにより、静電霧化装置の効果を視覚的にユーザーに示すことが可能となる。なお、これらの表示の方法は点灯や点滅に限るものではなく、表示色で区別したり、文字で表示したりするなど、視覚的にユーザーに示すことができればどのような表示手段でも構わない。もちろん、音を発生させることによって聴覚的に示すことを組み合わせればより好適である。

さらに静電ミストが事実として発生していることを確認するためには、静電霧化装置から発生する静電ミストが弱酸性であることを利用し、ＢＴＢ溶液を用いてその反応を確認することが最も簡単でありまた有効である。ＢＴＢ溶液は、アルカリ性では青色、中性では緑色、酸性では黄色を示す試薬であり、それらの中間ではそれらに応じた中間色を示すもので、弱酸性では黄緑色を示す。すなわち、静電ミストが放出されるバイパス吹出管２２ｄの付近にＢＴＢ溶液を付けた綿棒等を近づけて、その反応が中性の緑色から弱酸性を示す黄緑色に変化すれば静電ミストが発生しており、黄緑色への変化がなければ静電ミストが発生していないことになる。

この確認が行えるように、遠隔操作機の静電ミストを発生させる運転を開始するための
ボタンを一定時間押し続けた以降、静電ミストを安定して発生するに必要な時間、この時間は静電霧化装置１８の仕様によりそれぞれ異なるため、例えば５分間静電霧化装置１８を最大出力にて運転する。この間に上記の表示部に発生状況を表示する動作を行い、さらにその後ＢＴＢ溶液で反応をみるために必要な時間、例えば３分間、室内ファン８を停止する。これは室内ファン８が回転していると危険を伴うために停止するものであるから、特に時間を設定せずにボタンの再操作で、静電ミストの確認制御動作を終了するようにしても良い。

なお、本実施の形態においては試薬にＢＴＢ溶液を用いたが、静電ミストの弱酸性を判定することができるものであればこれに限るものではない。

本発明に係る空気調和機は、静電霧化装置の運転で発生する目で見ることの不可能な静電ミストの発生の有無を視覚的に確認可能にすることができるので、市場でその効果を広くユーザーに示すには非常に有用な手段となる。

本発明に係る空気調和機の室内機の正面図 一部を取り除いた状態を示す図１の室内機の斜視図 図１の室内機の概略縦断面図 図１の室内機に設けられた静電霧化装置の斜視図 図１の室内機の枠体の一部と静電霧化装置を示す正面図 静電霧化装置の概略構成図 静電霧化装置のブロック図 室内機本体に対する静電霧化装置の取付状態を示す斜視図 室内機本体に対する静電霧化装置の取付状態を示す変形例の斜視図 静電霧化装置と換気ファンとの位置関係を示す図１の室内機の側面図 静電霧化装置の確認制御動作を行うための運転制御のフローチャート

符号の説明

２ 室内機本体、 ２ａ 前面吸込口、 ２ｂ 上面吸込口、 ３表示部、
４ 前面パネル、 ５ プレフィルタ、 ６ 熱交換器、 ８ 室内ファン、
１０ 吹出口、 １２ 上下羽根、 １４ 左右羽根、 １６ 換気ファン、
１８，１８Ａ 静電霧化装置、 ２０ 送風路、 ２２ バイパス流路、
２２ａ 吸入口、 ２２ｂ 吹出口、 ２２ｃ バイパス吸入管、
２２ｄ バイパス吹出管、 ２４ 高電圧トランス、 ２６ バイパス送風ファン、
２８ 放熱部、 ３０ 静電霧化ユニット、 ３２ サイレンサ、 ３４ ケーシング、３６ ペルチェ素子、 ３６ａ 放熱面、 ３６ｂ 冷却面、 ３８ 放電電極、
４０ 対向電極、 ４２ 制御部、 ４４ ペルチェ駆動電源、 ４６ 台枠、
４６ａ 後部壁、 ４６ｂ 側壁、 ４８ リヤガイダ、 ４８ａ 後部壁、
４８ｂ 側壁。

Claims (4)

1. 室内機に、吸込口から吸い込まれた室内空気と熱交換するための熱交換器と、前記熱交換器で熱交換した空気を搬送するための室内ファンと、前記室内ファンから送出された空気を室内に吹き出す吹出口と、静電ミストを発生させて室内空気を浄化するための静電霧化装置とを備えた空気調和機において、前記空気調和機の運転中に所定の操作がなされた場合、前記静電霧化装置の出力を最大出力に固定して運転し、前記静電霧化装置を構成するペルチェ素子に流しうる最大値の電流を流し、放電電極に静電ミストを発生させる運転を行った後、前記室内ファンを所定時間停止し、静電ミストに反応する試薬を静電ミストが放出される放出口に近づけて、発生の有無を確認するための確認制御動作を行う制御手段を備えたことを特徴とする空気調和機。
2. 確認制御動作時に、静電霧化装置を運転して静電ミストを発生させ、その状態を示す表示手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 確認制御動作時に静電霧化装置の周囲環境を検知し、前記周囲環境が霧化範囲外にあればその旨を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 確認制御動作時に静電霧化装置が故障していた場合は、その旨を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の空気調和機。