JP5171445B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、菌や臭いを抑制する空気清浄機能を備えた空気調和機に関する。

空気調和機の室内機は、室内空気を室内熱交換器に循環させて、加熱，冷却または除湿した調和空気を室内に吹出すことにより、室内環境を快適なものにする。室内熱交換器は、アルミニウム製の複数枚のフィンと、これらフィンにあけられた穴に挿入された銅製の冷媒管により形成されている。フィンとフィンの間隔は微小隙間となっており、この微小隙間を室内の空気が通過することで冷媒と空気の熱交換が行われる。この室内熱交換器の空気流下流には送風用の貫流ファンが設けられている。貫流ファンが回転すると、室内空気が室内機に設けられた空気吸込み口から室内機内に吸込まれ、室内熱交換器，貫流ファンを介して空気吹出し口から吹出される。

ここで、塵埃が含まれる室内空気を直接室内熱交換器に導入すると、フィンの先端やフィン間に塵埃が付着して空気の流れを阻害してしまう。このため、室内熱交換器の上流側には、空気中の塵埃を捕集するために集塵フィルタが設けられている。一般的な集塵フィルタは、樹脂繊維網とこの樹脂繊維網を支える樹脂枠とから構成される。

集塵フィルタには常に室内空気が循環しているので、室内空気中の塵埃が徐々に蓄積されていく。このため、適宜な時期に集塵フィルタを清掃する必要がある。蓄積された塵埃の中には、空気中を浮遊する菌やカビ胞子が含まれており、夏場の冷房運転や除湿運転時に室内機が高湿度環境になると、このような環境を好む菌やカビが生育し、菌類から悪臭が生じたり、カビ等の胞子が飛散するなどして、室内の環境を悪化させる。

また、塵埃の一部は、集塵フィルタの網目を通過し空気調和機の内部に入り込む。集塵フィルタを通過した菌やカビ胞子は空気調和機内の風路に面した壁に衝突し、跳ね返されて再び気流中に戻る。気流中に戻った塵埃は空気調和機の吹出し口から室内に吹出される。しかし、風路に面した壁に衝突した塵埃の一部は、静電気的な力，重力の作用，化学的な親和力などの影響で、跳ね返されずに壁に付着する。壁に付着した塵埃は、あるものは比較的短時間に気流などの影響で壁から剥離し、気流に乗って空気調和機の外に運び出されるが、あるものは比較的長時間壁に付着したままとなる。

このように、壁に付着してから長時間経つと、塵埃の種類によっては物理化学的に変化し付着力を増す。また、含まれるカビなどの菌類が成長し、その分泌物や菌糸などにより壁に強固に付着する。このようになると、付着した塵埃により壁面の凹凸が大きくなったり、また、分泌物の粘性などにより、空気中の塵埃が更に壁に付着し易くなる。塵埃が壁に付着すると、菌類から悪臭が生じたり、カビ等の胞子が飛散するなどして、室内の環境が悪化する。

集塵フィルタの清潔性向上や室内空気の清浄化、空気調和機内部のクリーン化を実現する技術として光触媒がある。光触媒では、触媒とカビや菌が接触し、酸化，還元反応をする際に光源が必要となる。しかしながら、空気調和機内部においては光源が少なく、ＬＥＤ等の光源が必要となる。そこで、光や水を必要としない電荷移動型触媒が開発されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

集塵フィルタの清潔性向上として、網戸やエアコンのフィルタに付着した異臭成分などを分解するために、金属網表面にスパッタリングによって酸化チタンを形成するものがある（例えば、特許文献３参照）。

また、室内空気の清浄化として、放電電極と、対向電極と、これらの電極間に高電圧を印加する超音波パルス高電圧印加手段と、水発生手段とを備え、無給水で、電極間に発生させた水と放電を利用し、ラジカルやイオン等を含んだ微細な水粒子を生成して、室内空気の脱臭や除菌を行うものがある（例えば、特許文献４参照）。特許文献４では、また、パルス状の高電圧を印加することにより、人体に有害なオゾンの発生を低減し、火花放電を抑制している。

空気調和機内部のクリーン性向上として、吸気口および吹出し口が形成された外箱と、外箱内に設置された送風手段及びイオン発生器と、外箱内で空気を循環させる空気循環手段とを備え、空気循環手段によって外箱内で空気を循環させながらイオン発生装置を稼働させて外箱内を浄化するものがある（例えば、特許文献５参照）。

特許第３５１４７０２号 特許第４０２４２５１号 特開平９−７５６３３号公報 特開２００６−１１０４０３号公報 特開２００６−２５０４４７号公報

特許文献３においては、集塵フィルタを構成する金属製網の線材に直接酸化チタンをスパッタリングしており、付着した埃を取り去る際、網の段差に埃が引っかかり拭き残りが発生する。また、拭き残した塵埃に含まれる菌やカビ胞子が繁殖し、室内の環境が悪化する可能性もある。

特許文献４では、脱臭や除菌に有効なＯＨラジカルやイオンを発生させるために４〜７ｋＶの高電圧を必要とするため、オゾンが発生する。オゾンは脱臭や除菌に有効な物質とされ、空気清浄装置への応用もされている。しかし、高濃度のオゾンは人体に有害であり、オゾン濃度暴露と生理作用として、０.１ppmで鼻やのどに刺激を感じ、更に高濃度になれば、強い毒性を出現させる。このため、殆どの国は、作業環境におけるオゾンの許容濃度を０.０５ppm又は０.１ppm程度としている（日本でのオゾンの許容濃度は産業衛生学会許容濃度委員会が定めており、０.１ppmである。）。このため、人体に有害なオゾンの発生をできる限り抑制する必要がある。

また、特許文献５でも同様にオゾン発生の問題が生じる。また、空気調和機を密閉し、空気調和機内部にイオンを循環させる方式であることから、室内空気は循環されないため、室内空気を積極的に清浄化するものではない。

本発明は、フィルタに付着した埃や汚れが落ちやすく、さらに、付着した埃からの菌の繁殖を抑制する空気調和機を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る空気調和機は、熱交換器と、熱交換器の上流に配置されたフィルタと、フィルタを通過した空気を熱交換器で熱交換するように送風する送風ファンと、を備え、このフィルタは、フォトエッチング加工によりメッシュが形成された第１金属板と、電荷移動型触媒が室内空気通過方向上流側及び下流側の両面に塗布された抗菌脱臭樹脂と、フォトエッチング加工によりメッシュが形成された第２金属板と、を備え、第１金属板及び第２金属板により室内空気通過方向上流側及び下流側から抗菌脱臭樹脂を挟み込む。

本発明によれば、フィルタに付着した埃や汚れが落ちやすく、さらに、付着した埃からの菌の繁殖を抑制する空気調和機を提供することができる。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

本発明における空気調和機の実施例を図１−図１３を用いて説明する。

本実施例では、熱交換器の上流に配置されたフィルタは、フォトエッチング加工によりメッシュが形成された金属板と、この金属板の通過空気下流側に配置され、電荷移動型触媒が塗布された抗菌脱臭樹脂と、を備える。これにより、フィルタに付着した埃や汚れが落ちやすく、さらに、付着した埃からの菌の繁殖を抑制する空気調和機を提供することができる。

まず、本実施例における空気調和機１の全体構成を図１−図３を用いて説明する。図１は本実施例の空気調和機１の構成図、図２は図１の室内機２の側断面図、図３は室内機２の斜視図である。図１において、空気調和機１は、室内機２と室外機３とを接続配管５で繋いで構成され、室内を空気調和する。室内機２の筐体９には、送風のための貫流ファン１４，フィルタ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，熱交換器１６，露受皿１７，上下風向板１８，左右風向板１９等の基本的な内部構造体が取付けられる。そして、筐体９の内側に取付けられた貫流ファン１４等の基本的な内部構造体は、化粧枠８を取付けることにより室内機２内に内包される。化粧枠８の前面には前面パネル７が取付けられている。前面パネル７の下方には運転状況を表示する表示部１１と、別体のリモコン１２からの赤外線の操作信号を受ける受光部１０とが配置されている。

図２において、送風ファン１４を作動することにより空気は白抜き矢印のように流れ、通過する空気中の塵埃はフィルタ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに捕集される。送風ファン１４は、室内空気を空気吸込み口６から吸込んで空気吹出し口１３から吹出すように室内機２内の中央に配置されている。熱交換器１６は送風ファン１４の吸込側に配置され、略逆Ｖ字状に形成されている。

空気調和機１は、室内空気を熱交換器１６に循環させて、加熱，冷却または除湿した調和空気を室内に吹出すことにより、室内環境を快適なものにする。このとき、循環空気中の塵埃を除去するフィルタ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを熱交換器１６の吸込み側に配置しているので、大半の塵埃はフィルタ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄにより捕集される。しかし、空気中の塵埃の一部はフィルタ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの網目を通って空気調和機１の内部に入り込む。空気調和機１の内部に入り込んだ塵埃は、空気調和機１内の風路に面した内壁に衝突し、再び気流中に戻る。気流中に戻った塵埃は空気調和機１の吹出し口から室内に吹出される。このため、循環空気経路に除菌，脱臭装置がない場合は、悪臭や菌をそのまま室内空間で循環することになる。

また、空気調和機１の内部に入り込んだ塵埃は、静電気的な力，重力の作用，化学的な親和力などの影響で室内機２の内壁に付着する。壁に付着した塵埃は、あるものは比較的短時間に気流などの影響で壁から剥離し、気流に乗って空気調和機の外に運び出されるが、あるものは比較的長時間壁に付着したままとなる。このように、壁に付着してから長時間経つと、塵埃の種類によっては物理化学的に変化し付着力を増す。また、含まれるカビなどの菌類が成長し、その分泌物や菌糸などにより壁に強固に付着する。このようになると、付着した塵埃により壁面の凹凸が大きくなったり、また、分泌物の粘性などにより、空気中の塵埃が更に壁に付着し易くなる。塵埃が壁に付着すると、菌類から悪臭が生じたり、カビ等の胞子が飛散するなどして、室内の環境が悪化する。

従って、循環空気経路の最上流、つまりフィルタ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに除菌機能を持たせ、フィルタを通過するときに空気に含まれる悪臭，菌を分解，除去すれば、室内機２内部を清潔に保つことができ、室内空気も清浄化することができる。

図４は除菌，脱臭機能を持たせた除菌脱臭フィルタ４０の構成図、図５は除菌脱臭フィルタの断面図である。除菌脱臭フィルタ４０は、金属板２０ａにフォトエッチング加工を施してメッシュを形成し、通過空気の下流に電荷移動型触媒２８を塗布した抗菌脱臭樹脂２１を配して集塵捕集部とし、樹脂枠２６成型時にインサート成型により塵埃捕集部を一体成型したものである。吸引した室内空気は図示矢印のように金属板２０ａを通過後、電荷移動型触媒２８を塗布した抗菌脱臭樹脂２１の表面に接触して通過する。室内空気が電荷移動型触媒２８を塗布した抗菌脱臭樹脂２１の表面に接触することで、光源の少ない空気調和機内部においても、電荷移動型触媒による酸化，還元反応により、抗菌，脱臭効率を高めることができる。

図６は除菌脱臭フィルタ４０の脱臭試験結果である。試験方法は、４０Ｌボックス内に２５０mm×４０mmの除菌脱臭フィルタ４０を設置し、アンモニアガスを充填し、４０Ｌボックス内濃度１５ppmを初期とし、３０分経過後のアンモニアガス残存濃度を検知管により測定し、４０Ｌボックス内のアンモニア残存率を算出した。自然減衰のアンモニア残存率８２％に対し、除菌脱臭フィルタ４０のアンモニア残存率は５７％であり、この結果から、除菌脱臭フィルタ４０が脱臭効果を有することがわかる。

図７は除菌脱臭フィルタ４０の除菌試験結果である。電荷移動型触媒２８を塗布した樹脂板（縦５cm，横５cm）の抗菌試験結果を示している。電荷移動型触媒を塗布した樹脂板は、抗菌活性値が２.０以上（大腸菌で６.３，黄色ブドウ球菌で５.０）であり、抗菌効果があることがわかる。また、除菌脱臭フィルタは、電荷移動型触媒２８を塗布した抗菌脱臭樹脂２１で除菌脱臭をおこなうものであり、オゾンなどの発生がなく、人体への影響がない安全なフィルタである。

図８は除菌脱臭フィルタ４０の他の形状を示す図である。２枚の金属板２０ａ，２０ｂの間に電荷移動型触媒２８を室内空気通過方向上流側及び下流側の両面に塗布し、抗菌脱臭樹脂２１を挟み込む構造とする。これにより、通過空気が図示矢印のように流れ、抗菌脱臭樹脂２１と通過空気の接触面積が増加し、除菌，脱臭効果をさらに高めることができる。

図９は除菌脱臭フィルタ４０を室内機に搭載した斜視図である。室内機２は、４枚のフィルタを備えるが、少なくともその１枚を除菌脱臭フィルタ４０とすることでエアコン内部を清潔に保ち、室内空気を清浄化することができる。また、図示しないが、吸気全面部の２枚を１枚化または吸気上面部の２枚を１枚化して除菌脱臭フィルタ４０として搭載してもよい。

次に、除菌脱臭フィルタ４０の上流側の金属板２０ａに付着した塵埃の除去について説明する。図１０は従来のフィルタの断面図、図１１は本実施例の図９におけるＡ−Ａ断面図、図１２は本実施の図９におけるＢ−Ｂ断面図である。除菌脱臭フィルタ４０，フィルタ１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、空気調和機の正面の吸込み口と上面の吸込み口の全面を塞ぐように熱交換器１６の吸込み側に取付けられる。除菌脱臭フィルタ４０，フィルタ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに埃が付着し、空気の流れの抵抗となり、熱交換される空気流量が低下する。その結果、熱交換器１６の熱交換性能が低下し、冷凍サイクルの能力が低下してしまう。また、堆積した塵埃中に含まれる菌などが繁殖し、室内空気を悪化させる。更に、除菌脱臭フィルタ４０は通過する空気の上流側に埃が付着すると除菌，脱臭能力が低下するため、付着した埃の除去が必要である。このため、可動式ブラシ２５を電解除菌フィルタ４０，フィルタ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、の塵埃付着面に往復させて塵埃を拭き取り、定期的な自動清掃を行う。

ここで、従来のフィルタは、樹脂繊維網２７ａおよび２７ｂを縦横に編み込んでメッシュを形成することにより塵埃捕集部２３としている。樹脂枠２６成型時に塵埃捕集部２３をインサート成型してフィルタとなる。樹脂繊維網２７ａ，２７ｂはＰＰ，ＰＥＴ，ＡＢＳ等樹脂が露出した表面である。このフィルタを構成する樹脂繊維網２７ａ，２７ｂは、溶解した樹脂をノズルから射出し冷却硬化することにより成型される。このため、樹脂が露出した網表面は、平滑に見えても細孔が多数存在する。これらの細孔に空気中を浮遊する粉塵やタバコの煙等が付着し、細孔に入り込むため、フィルタを定期的に洗浄しても細孔に入ってしまった粉塵等の汚れは容易には落とすことができない。

また、縦横に編み込んだ樹脂繊維網２７ａ，２７ｂは交点部に段差ができ、その段差に空気中の塵埃が引っかかり、可動式ブラシ２５を往復させて塵埃を掃き寄せても塵埃が残る。残った塵埃には、空気中を浮遊する菌やカビ胞子が含まれており、夏場の冷房運転や除湿運転時に室内機が高湿度環境になると、高湿度環境を好む菌やカビが生育する。菌やカビが生育すると、菌類から悪臭が生じたりカビ等の胞子が飛散するなどして、室内の環境が悪化する。このような清潔志向や安全志向はますます高まっており、その中でも抗菌機能をもつ抗菌加工製品の市場は年々拡大している。近年では住宅の高気密化に伴い湿気の増大や換気不足などの原因によって、細菌が繁殖しやすい生活環境となってきており、快適で衛生的な生活環境を実現するため、空気調和機による抗菌ニーズが増加している。

本実施例では、除菌脱臭フィルタ４０の金属板２０ａとフィルタ１５ａ，１５ｃ，１５ｄの塵埃捕集部２３は、金属板にフォトエッチング加工により穴明け加工し、メッシュを形成したものとする。金属板をフォトエッチング加工によりメッシュを形成することで、段差がなくなり、平滑化されるため、可動式ブラシ２５の往復で塵埃が残ることがなくなる。また、塵埃が残ることがなくなることで、フィルタ菌やカビ胞子の数も減り、除菌脱臭フィルタ４０，フィルタ１５ａ，１５ｃ，１５ｄを清潔に保つことができる。

また、図１２は金属板２０ａの他の形状を示しており、図１２に示すように、メッシュを構成するステンレス線の室内空気通過方向の上流側をＲ面取り加工することもできる。ステンレス線をＲ面取加工することにより、塵埃を掃き寄せる際にも、ステンレス線のエッジに塵埃が引っかかり難くなるため、除菌脱臭フィルタ４０，フィルタ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの清潔性を向上させることができる。Ｒ面取り加工には電解研磨による方法やブラシ研磨などの方法がある。

また、金属板２０ａ，２０ｂをステンレスにすることで金属イオン溶出による抗菌効果を得ることができる。図１３はＪＩＳＺ２８０１の規定に基づくステンレス金属板の抗菌性能評価結果である。この結果によれば、黄色ブドウ球菌及び大腸菌の抗菌活性値である基準値２.０以上を満たし、菌の繁殖を抑制する効果が得られることが分かった。これにより、ステンレス板にフォトエッチング加工を施してメッシュを形成したものを金属板２０ａ，２０ｂとすることで、除菌脱臭フィルタ４０，フィルタ１５ａ，１５ｃ，１５ｄを清潔に保つことができる。

空気調和機用フィルタには、前述の掃除性，清潔性の問題のほかに、意匠性の問題もある。空気調和機の室内機２は、停止状態の意匠性は、前面パネル７表面の光沢塗装などでデザイン性向上が図られている。しかしながら、動作時の意匠性は考慮されておらず、動作時に前面パネル７が開いた状態では樹脂製のフィルタが露出し、デザイン性が低下する。しかし、前面パネル７が開いた状態のとき、つまり運転時に、ステンレス板にフォトエッチング加工を施した除菌脱臭フィルタ４０，フィルタ１５ａ，１５ｃ，１５ｄが見えれば、金属による光沢で高級感を得ることができ、運転時の意匠性の問題を解決することができる。

なお、本実施例においては、除菌脱臭フィルタ４０，フィルタ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに付着した塵埃を自動で清掃するフィルタ自動掃除機構付空気調和機について説明したが、自動掃除機構の付いていない空気調和機用フィルタにも適用することができる。この場合、従来は、フィルタを空気調和機室内機から取り出し、掃除機などを使用して埃を除去した後、スポンジなどに洗剤をつけ、吸引しきれなかった埃や汚れを洗い落としていた。しかしながら、前述の通り、ステンレス板材にフォトエッチング加工を施してメッシュを形成した空気調和機用フィルタを用いることで、段差がなくなり、平滑化されるため、ハンドモップなどで拭取るだけで塵埃を除去することができる。したがって、フィルタ自動掃除機構付空気調和機と同様に、清潔性，抗菌性を有し高級感のあるフィルタを提供することができる。

本実施例では、熱交換器の上流に配置されたフィルタは、フォトエッチング加工によりメッシュが形成された金属板と、この金属板の室内空気通過方向下流に配置され、電荷移動型触媒が塗布された抗菌脱臭樹脂と、を備える。これにより、フィルタに付着した埃や汚れが落ちやすく、さらに、付着した埃からの菌の繁殖を抑制する空気調和機を提供することができる。また、意匠性が高く高級感のある空気調和機を提供することができる。

空気調和機の構成図。 室内機の側断面図。 室内機の斜視図。 除菌脱臭フィルタの構成図。 除菌脱臭フィルタの断面図。 除菌脱臭フィルタの脱臭試験結果。 除菌脱臭フィルタの除菌試験結果。 除菌脱臭フィルタの他の形状を示す図。 除菌脱臭フィルタを搭載した室内機の斜視図。 従来のフィルタの断面図。 図９のＡ−Ａ断面図。 図９のＢ−Ｂ断面図。 ステンレス金属板の抗菌性能評価結果。

符号の説明

１ 空気調和機
２ 室内機
３ 室外機
５ 接続配管
６ 空気吸込み口
７ 前面パネル
８ 化粧枠
９ 筐体
１０ 受光部
１１ 表示部
１２ リモコン
１３ 空気吹出し口
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ フィルタ
１６ 熱交換器
１７ 露受皿
１８ 上下風向板
１９ 左右風向板
２０ａ，２０ｂ 金属板
２１ 抗菌脱臭樹脂
２３ 塵埃捕集部
２５ 可動式ブラシ
２６ 樹脂枠
２７ａ，２７ｂ 樹脂繊維網
２８ 電荷移動型触媒
４０ 除菌脱臭フィルタ

Claims (5)

1. 熱交換器と、前記熱交換器の上流に配置されたフィルタと、前記フィルタを通過した空気を前記熱交換器で熱交換するように送風する送風ファンと、を備える空気調和機において、
   前記フィルタは、フォトエッチング加工によりメッシュが形成された第１金属板と、電荷移動型触媒が室内空気通過方向上流側及び下流側の両面に塗布された抗菌脱臭樹脂と、フォトエッチング加工によりメッシュが形成された第２金属板と、を備え、
   前記第１金属板及び前記第２金属板により室内空気通過方向上流側及び下流側から前記抗菌脱臭樹脂を挟み込むことを特徴とする空気調和機。
2. 請求項１において、前記第１金属板の前記メッシュを構成するステンレス線の室内空気通過方向上流側をＲ面取加工したことを特徴とする空気調和機用フィルタ。
3. 請求項１又は２において、前記第１金属板としてステンレス材を用いたことを特徴とする空気調和機。
4. 請求項１乃至３の何れかにおいて、前記第２金属板としてステンレス材を用いたことを特徴とする空気調和機。
5. 請求項３又は４において、前記ステンレス材はＳＵＳ４１０，４３０，３０１，３０４，３０５，３１６Ｌの少なくとも何れかであることを特徴とする空気調和機。

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