JP6072543B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

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本発明は、空気の粉塵を除去するフィルタ装置を備えた車両用空気調和装置に関するものである。
列車等において車両天井に車両用空気調和装置が搭載され、空気調和装置本体の吸入口近くに車両用フィルタが設置される。そして、車両用フィルタが車内の粉塵などを吸着し車内環境を快適に保つようになっている。ここで、車両用フィルタに使用されるフィルタとして、難燃性が要求されることから、主に塩化ビニリデン系繊維のフィルタ、金属でハニカム状に加工し積層したフィルタ等が使用されている。上記フィルタは初期の通気性は良いものの、砂、土埃、綿埃、塵埃などが付着しフィルタ内部に堆積するため一定期間使用後の通気性が著しく悪くなる。そのため短い周期(約10日〜30日)で取り外し、水洗洗浄が必要である。
ここで、フィルタ装置のメンテナンス性を向上させるために、種々の手法が提案されている(例えば特許文献1−3参照)。特許文献1には、ロール状に巻かれた濾材を順次巻き取るロールフィルタの下流側に、固定型のユニットフィルタを配置した濾材交換頻度を低減させるフィルタ装置が開示されている。特許文献2には、フィルタに付着した粉塵を吸引装置により吸い込み、排出ホースを介して回収することが開示されている。特許文献3には、粉塵除去装置として吸引式の集塵機もしくはブラシが設けられたフィルタ装置が開示されている。
特開平01−104319号公報 特開2011−140249号公報 特開平03−213919号公報
特許文献1のフィルタ装置においては、ロールフィルタは一方向に向かって順次濾材が巻き取られていくものである。このため、濾材を巻いた状態で収容するためのスペースが必要になり省スペース化を図ることができないという問題がある。一方、予め収容するロールフィルタの巻き数を少なくすると、濾材の交換頻度が多くなるという問題がある。
引用文献2、3のように、ロールフィルタのみを設けた場合、粉塵を付着した状態でロールフィルタが濾材を巻き取るものであるため、第1フィルタに付着した下流側の砂や土埃などはフィルタ自体を通過してしまい、室内熱交換器などの目詰まりを起こす原因となってしまうという問題がある。
本発明は、省スペース化を図りながらフィルタの集塵性能を高めメンテナンス性の向上を図ることができる車両用空気調和装置を得ることを目的とする。
本発明の車両用空気調和装置は、車両内の空気を吸気口から吸い込み空気を調和する装置本体と、吸気口から装置本体へ吸い込まれる空気の粉塵を除去するフィルタ装置とを備えた車両用空気調和装置であって、フィルタ装置は、吸気口に配置され、リング状に形成された濾材と、濾材の内周側に配置されており、吸気口上の濾材を回転することにより移動させる第1ローラ部及び第2ローラ部とを備えた第1フィルタユニットと、第1フィルタユニットの空気流の下流側かつ濾材の内周側であって第1ローラ部及び第2ローラ部の間に配置された第2フィルタと、第1フィルタユニットの濾材に付着した粉塵を回収する集塵ユニットとを備えたことを特徴とする。
本発明の車両用空気調和装置によれば、濾材が第1ローラ部及び第2ローラ部の間を回転しながら移動する際に集塵ユニットが第1フィルタユニットに付着した粉塵を集塵することにより、第1フィルタユニットの大きさを小さくして省スペース化を図りながらメンテナンス性を向上させることができる。また、第1フィルタユニットの空気流の下流側に第2フィルタを設けることにより、集塵性能を向上させて熱交換器における目詰まり等を確実に防止することができる。
本発明の車両用空気調和装置の実施形態1を示す概略構成図である。 図1の車両用空気調和装置が搭載された車両の平面図である。 図1の車両用空気調和装置が搭載された車両の横断面図である。 図1の車両用空気調和装置における装置本体1の一例を示す平面図である。 図1の車両用空気調和装置における装置本体1の一例を示す断面模式図である。 図1の車両用空気調和装置におけるフィルタ装置の一例を示す模式図である。 従来の車両用空気調和装置におけるフィルタ装置の一例を示す模式図である。 本発明の車両用空気調和装置におけるフィルタ装置の実施形態2を示す模式図である。 本発明の車両用空気調和装置におけるフィルタ装置の実施形態3を示す模式図である。 本発明の車両用空気調和装置におけるフィルタ装置の実施形態3を示す模式図である。 本発明の車両用空気調和装置におけるフィルタ装置の実施形態4を示す模式図である。 本発明の車両用空気調和装置におけるフィルタ装置の実施形態4を示す模式図である。 本発明の車両用空気調和装置におけるフィルタ装置の実施形態5を示す模式図である。 図13のフィルタ装置が開閉する様子を示す模式図である。 図13のフィルタ装置が開閉する様子を示す模式図である。 図13のフィルタ装置が開閉する様子を示す模式図である。
実施形態1.
以下、図面を参照しながら本発明の車両用空気調和装置の実施形態について説明する。図1は本発明の車両用空気調和装置の実施形態1を示す概略構成図、図2は図1の車両用空気調和装置が搭載された車両の平面図、図3は図1の車両用空気調和装置が搭載された車両の横断面図をそれぞれ示しており、図1から図3を参照して車両用空気調和装置について説明する。車両用空気調和装置は、列車等の車両用の空気調和装置であって装置本体1とフィルタ装置10とを有している。装置本体1は車両2の屋根3に搭載されている。この車両2には車内化粧面である天井4の端部側に吸気口5が形成されており、中央側に吹出口6が形成されている。装置本体1は車両2内の空気を吸気口5から吸い込み空気を調和する。
フィルタ装置10は、吸気口5から装置本体1へ吸い込まれる空気の粉塵を除去するものであり、吸気口5における空気流の上流側に配置されている。一方、屋根3と天井4との間には装置本体1に接続されたダクト7が設けられており、ダクト7は吹出口6に接続されている。そして、フィルタ装置10を通過した空気が吸気口5から装置本体1へ吸い込まれて装置本体1により空気が調和されて冷風もしくは暖かい空気を吹き出し、装置本体1から吹き出された空気がダクト7及び吹出口6を介して車両2内に供給される。
図4は図1の車両用空気調和装置における装置本体1の一例を示す平面図、図5は図1の車両用空気調和装置における装置本体1の一例を示す断面模式図をそれぞれ示しており、図4及び図5を参照して装置本体1について説明する。装置本体1は、冷媒サイクル回路を使用した冷房運転・暖房運転の選択が可能なものであって、圧縮機11、室外熱交換器(熱源側熱交換器)12、室外送風機13、室内熱交換器(利用側熱交換器)14、室内送風機15を備えている。圧縮機11は、冷媒を吸引し圧縮するものであり、室外熱交換器12は、圧縮機11から吐出された冷媒と室外送風機13から送風される外気との熱交換を行うものである。室内熱交換器14は、室内送風機15により取り込んだ車両2内の空気と冷媒との熱交換を行うものである。なお、装置本体1は、屋根3上に設けられたカバー16により覆われており、屋根3とカバー16との間にはシールパッキン17が設けられている。シールパッキン17は雨水の浸入を防止するとともにダクト7を流れる空気の漏れを防止する。
ここで、装置本体1の動作の一例として冷房運転時における冷媒の流れについて説明する。まず、冷媒は圧縮機11において高温・高圧にされ室外熱交換器12に流入する。室外熱交換器12に流入した冷媒は、室外送風機13により取り込まれた外気と熱交換を行い凝縮液化する。そして、凝縮液化した冷媒は、室内熱交換器14に流入する。室内熱交換器14に流入した冷媒は、図示しない膨張弁で減圧されて低圧二相状態の冷媒に変化する。その後、冷媒は室内熱交換器14で車両2内の空気と熱交換して蒸発ガス化する。これにより、車両2内の空気が冷却されることになる。蒸発ガス化した冷媒は、室内熱交換器14から再び圧縮機11に吸入される。
図6は図1の車両用空気調和装置におけるフィルタ装置10の一例を示す模式図であり、図6を参照してフィルタ装置10について説明する。なお、図6(A)はフィルタ装置10のXY平面図、図6(B)はフィルタ装置10のXZ断面図をそれぞれ示している。フィルタ装置10は、吸気口5から装置本体1へ吸い込まれる空気の粉塵を除去するものであって、第1フィルタユニット20、第2フィルタ30、集塵ユニット40を備えている。
第1フィルタユニット20は、濾材21、第1ローラ部22、第2ローラ部23を備えている。濾材21は、吸気口5に配置されるものであって、例えばサラン材からなるメッシュ地をリング状に形成したものからなっている。第1ローラ部22及び第2ローラ部23は、吸気口5上の濾材21を回転することにより移動させるものであって、濾材21の内周側に配置されている。このうち、第1ローラ部22は図示しないモータに接続された駆動軸として機能し、第2ローラ部23は従動軸として機能する。そして、第1ローラ部22が回転することにより、第1ローラ部22の外周に設けられた濾材21が吸気口5上を移動するようになっている。
第2フィルタ30は、第1フィルタユニット20の空気流の下流側に配置されたものであって、たとえば不織布等からなる濾材・ろ紙を波形状に折り曲げた形状を有している。このように、不織布等を波形状に折り曲げることにより、単位断面積当たりの濾材の濾過面積を大きくし、濾過性能が高い第2フィルタ30を得ることができる。特に、第2フィルタ30は、濾材21の内周側であって第1ローラ部22及び第2ローラ部23の間に配置されている。そして、第2フィルタ30はリング状の濾材21の一面側において粉塵が除去された空気をさらに濾過する。このように、第2フィルタ30を濾材21の内周側に配置することにより、省スペース化を図ることができる。
集塵ユニット40は、第1フィルタユニット20の濾材21に付着した粉塵を回収するものであって、吸引ノズル41、吸引手段42、ダストパック43を備えている。吸引ノズル41は、第1ローラ部22の外周における濾材21の表面上に配置されており、濾材21に付着した粉塵を吸い込む吸引手段42に接続されている。吸引手段42は、濾材21に付着した粉塵を吸引ノズル41から吸引するものであって、吸引ノズル41に吸引力を与える吸込ファンを有している。ダストパック43は吸引手段42に接続されており、吸引手段42により吸引された粉塵を収容するものである。そして、吸引手段42の駆動により吸引ノズル41から濾材21の表面の粉塵が吸引手段42側に吸い込まれ、吸い込まれた粉塵はダストパック43に収容される。
図5及び図6を参照して、車両用空気調和装置におけるフィルタ装置10のメンテナンス時における動作例について説明する。まず、フィルタ装置10に電源が投入されると、第1フィルタユニット20の第1ローラ部22が回転するとともに、集塵ユニット40の吸引手段42が駆動する。すると、濾材21が回転して第1ローラ部22と第2ローラ部23との間を矢印X方向に回転しながら吸気口5上を移動する。濾材21が矢印X方向に平行移動していく際に、第1ローラ部22の外周側において、吸引ノズル41により濾材21に付着した粉塵が吸い込まれダストパック43に収容される。その後、集塵ユニット40により粉塵が除去された状態の濾材21が第1ローラ部22から第2ローラ部23へ送られていく。その後、第1フィルタユニット20により粉塵が除去された空気は、第2フィルタ30によりさらに細かい粉塵が除去され、装置本体1に吸い込まれていく。なお、上述した濾材21のクリーニング動作は、濾材21が半周もしくは1周した後に停止する。
このように、フィルタ装置10は、メンテナンス時において、第1フィルタユニット20の濾材21が吸気口5上を移動しながら集塵ユニット40が濾材21に付着した粉塵を回収する構成にするとともに、第1フィルタユニット20を通過した空気を第2フィルタ30によりさらに粉塵を除去する構成を有している。このため、第1フィルタユニット20を小さくして省スペース化を図りながらメンテナンス性を向上させながら集塵性能を向上させて、室外熱交換器12における目詰まり等を確実に防止することができる。
すなわち、図7に示すような従来のフィルタ装置の場合、濾材として目の粗いメッシュ状のものを使用しているため、綿埃等は捕集しやすく集塵ユニット40の駆動により濾材を常時きれいな状態に保つことができる。しかし、砂や土埃などはフィルタを通過してしまい、室内熱交換器などの目詰まりを起こす原因となってしまう。一方で、フィルタを目の細かいものにする、もしくは2層構造にすれば細かい埃などを捕捉することができるようになる。しかし、フィルタが厚くなりすぎて、フィルタを洗浄・吸引しても塵埃が除去できないという問題もある。さらに、フィルタを常時新しいものを使用するために、集塵ユニット40を配置せずに、長尺の濾材21をあらかじめローラ部に巻きつけておく巻取方式が存在するが、長尺の濾材21をローラ部に巻きつけておくだけのスペースが必要になり、省スペース化を図ることができない。
一方、図6のフィルタ装置10において、第1フィルタユニット20の濾材21が吸気口5上を移動しながら集塵ユニット40が濾材21に付着した粉塵を回収する構成であるため、長尺の濾材21を予めローラ部に巻きつけておく必要がなく、省スペース化を図ることができる。特に、第2フィルタ30を濾材21の内周側に収容することにより省スペース化を促進することができる。さらに、第1フィルタユニット20を通過した空気を第2フィルタ30によりさらに粉塵を除去する構成を有しているため、第1フィルタユニット20のメンテナンス性及び集塵性能を向上させることができる。
実施形態2.
図8は本発明の車両用空気調和装置におけるフィルタ装置の実施形態2を示す模式図であり、図8を参照してフィルタ装置110について説明する。なお、図8(A)はフィルタ装置110のXY平面図、図8(B)はフィルタ装置110のXZ断面図をそれぞれ示している。また、図8のフィルタ装置110において図6のフィルタ装置10と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその構成の説明を省略する。図8のフィルタ装置110が図6のフィルタ装置10と異なる点は、第1フィルタユニット120の構造である。
図8の第1フィルタユニット120において、濾材121は帯状に形成されたものであり、第1ローラ部122及び第2ローラ部123は、それぞれ濾材121の端部を保持している。また、第1ローラ部122及び第2ローラ部123がそれぞれ図示しないモータ等の駆動手段に接続されており、第1ローラ部122から第2ローラ部123及び第2ローラ部123から第1ローラ部122へ巻き取ることにより、濾材121が吸気口5上の濾材121を移動するようになっている。
したがって、第1フィルタユニット120のメンテナンス時において、第1ローラ部122から第2ローラ部123(もしくは第2ローラ部123から第1ローラ部122)へ向かって濾材121が矢印X方向に移動する。この際、集塵ユニット40により濾材121に付着した粉塵が集塵される。
図8のようなフィルタ装置110であっても、メンテナンス時において、第1フィルタユニット120の濾材121が吸気口5上を移動しながら集塵ユニット40が濾材121に付着した粉塵を回収する構成にするとともに、第1フィルタユニット120を通過した空気を第2フィルタ30によりさらに粉塵を除去する構成を有している。このため、第1フィルタユニット120の大きさを小さくして省スペース化を図りながらメンテナンス性を向上させながら集塵性能を向上させて、室外熱交換器12における目詰まり等を確実に防止することができる。
実施形態3.
図9は本発明の車両用空気調和装置におけるフィルタ装置の実施形態3を示す模式図であり、図9を参照してフィルタ装置310について説明する。なお、図9(A)はフィルタ装置310のXY平面図、図9(B)はフィルタ装置310のXZ断面図をそれぞれ示している。なお、図9のフィルタ装置310において図6のフィルタ装置10と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその構成の説明を省略する。図9のフィルタ装置310が図6のフィルタ装置10と異なる点は集塵ユニット340の構造である。
図9の集塵ユニット340において、ダストパック343は、吸引ノズル41と吸引手段42との間に配置されている。ダストパック343は吸引手段42により濾材21の表面から吸引された粉塵をフィルタリングし回収するようになっている。なお、図9において、第1フィルタユニット20がリング状の濾材21を有する場合について例示しているが、図10(A)、(B)に示すように、帯状の濾材121を有する第1フィルタユニット120(図8参照)についても適用することができる。
図9及び図10のようなフィルタ装置310であっても、メンテナンス時において、第1フィルタユニット20、120の濾材21、121が吸気口5上を移動しながら集塵ユニット340が濾材21、121に付着した粉塵を回収する構成にするとともに、第1フィルタユニット20、120を通過した空気を第2フィルタ30によりさらに粉塵を除去する構成を有している。このため、第1フィルタユニット20、120の大きさを小さくして省スペース化及びメンテナンス性を向上させながら集塵性能を向上させて、室外熱交換器12における目詰まり等を確実に防止することができる。さらに、吸引ノズル41と吸引手段42との間にダストパック343を設けることにより、吸引したゴミ、粉塵等を確実にダストパック343内に回収することができる。
実施形態4.
図11は本発明の車両用空気調和装置におけるフィルタ装置の実施形態4を示す模式図であり、図11を参照してフィルタ装置410について説明する。なお、図11(A)はフィルタ装置410のXY平面図、図11(B)はフィルタ装置410のXZ断面図をそれぞれ示している。また、図11のフィルタ装置410において図6のフィルタ装置10と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその構成の説明を省略する。図11のフィルタ装置410が図6のフィルタ装置10と異なる点は集塵ユニット440の構造である。
図11の集塵ユニット440は、濾材21に接触して濾材21に付着した粉塵を掃き取るブラシ441と、ブラシ441の直下に配置されており、ブラシ441により掃き取られた粉塵を回収する回収箱442とを有している。ブラシ441は第1ローラ部22の外周側に回転可能に配置されたものであって、ブラシ441の外周側が濾材21に接触することにより、図11(C)のように濾材21に付着した粉塵を掃き落とす。そして、回収箱442には、ブラシ441により掃き取られ落下してくる粉塵が収容されることになる。なお、図11において、第1フィルタユニット20がリング状の濾材21を有する場合について例示しているが、図12(A)、(B)に示すように、帯状の濾材121を有する第1フィルタユニット120(図8参照)についても適用することができる。
図11及び図12のようなフィルタ装置410であっても、第1フィルタユニット20、120の大きさを小さくして省スペース化及びメンテナンス性を向上させながら集塵性能を向上させて、室外熱交換器12における目詰まり等を確実に防止することができる。
実施形態5.
図13〜図16は本発明の車両用空気調和装置におけるフィルタ装置の実施形態5を示す模式図であり、図13〜図16を参照してフィルタ装置510について説明する。なお、図13〜図16のフィルタ装置510において図5のフィルタ装置10と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその構成の説明を省略する。図13〜図16のフィルタ装置510が図5のフィルタ装置10と異なる点は天井4上における取付構造である。なお、図14はフィルタ装置510のYZ平面の模式図、図15、図16はフィルタ装置510のXZ平面の模式図を示すものであって、さらに図14(A)〜図16(A)は開閉板4aが閉じた状態を示す模式図、図14(B)〜図16(B)は開閉板4aが閉じた状態を示す模式図を示している。また、図13〜図16において、実施形態1の図6に示す第1フィルタユニット20を用いた場合について例示するが、実施形態2の図8に示す第1フィルタユニット120を搭載したものであってもよい。
図13、図14(A)〜図16(A)のフィルタ装置510において、第1フィルタユニット20及び第2フィルタ30は筐体501内に収容されており、筐体501は、車両2内において開閉可能な開閉板4a上に取り付けられている。なお、集塵ユニット40は筐体501内の天井4上に設置されており、筐体501は各フィルタユニット20、30側と集塵ユニット20側とに分割可能な構造を有している。開閉板4aは、一端側が蝶番4bにより天井4に固定されており、他端側がネジ等の固定部材4cにより開閉可能に取り付けられている。筐体501は、開閉板4aの天井裏側に固定されており、一面側(固定部材4c側)がキャッチクリップ502等により開閉可能な構造を有している。ここで、蝶番4bは、図14(B)〜図16(B)に示すように、開閉板4aが開いた際に第1ローラ部22及び第2ローラ部23の軸方向がほぼ鉛直方向(矢印Z方向)を向いた状態になるように取り付けられている。
したがって、第2フィルタ30の交換時に開閉板4aが開き、キャッチクリップ502を操作した際、第1ローラ部22と第2ローラ部23との間の空間が上下方向に位置することになる。この状態で、図15(B)に示すように、第2フィルタ30が筐体501のたとえば下側から抜き出し可能な状態になるとともに、図16(B)に示すように、第1フィルタユニット20における濾材21が筐体501から抜き出し可能な状態になる。
このように、フィルタ装置510において、客室側の特定の方向に開閉板4aが開閉可能に配置されていることにより、たとえば屋根上に作業者が上がることなく、また空調装置本体の中に交換のためのスペースを確保することなく、容易に濾材21及び第2フィルタ20の交換作業を行うことができる。このため、フィルタ装置510のメンテナンス性をさらに向上させることができる。また、フィルタ装置510のような構成の場合であっても、上記実施形態1〜4と同様、第1フィルタユニット20の濾材21及び第2フィルタ30、さらにはダストパック43等を容易に取り出すことができ、省スペース化を図りながらメンテナンス性を向上させることができる。
本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されない。たとえば、上記各実施形態において、集塵ユニット40が第1ローラ部22側に配置された場合について例示しているが、第2ローラ部23側に配置されたものであってもよいし、双方に配置されたものであってもよい。また、上記各実施形態において、第1ローラ部22及び第2ローラ部23は水平に配置された場合について例示しているが、第1ローラ部22が第2ローラ部23よりも高い位置に設置され、濾紙が傾斜しもしくは鉛直に配置されるものであってもよい。
また、上記各実施形態1〜5において、濾材21、121が回転もしくは往復運動する場合について例示しているが、一方向に移動するものであってもよい。この場合であっても、第1フィルタユニットの大きさを小さくして省スペース化及びメンテナンス性を向上させながら集塵性能を向上させて、室外熱交換器12における目詰まり等を確実に防止することができる。
1 装置本体、2 車両、3 屋根、4 天井、4a 開閉板、4b 蝶番、4c 固定部材、5 吸気口、6 吹出口、7 ダクト、10、110、310、410、510 フィルタ装置、11 圧縮機、12 室外熱交換器、13 室外送風機、14 室内熱交換器、15 室内送風機、16 カバー、17 シールパッキン、20、120 第1フィルタユニット、21、121 濾材、22、122 第1ローラ部、23、123 第2ローラ部、30 第2フィルタ、40、340 集塵ユニット、41 吸引ノズル、42 吸引手段、43、343 ダストパック、440 集塵ユニット、441 ブラシ、442 回収箱、501 筐体、502 キャッチクリップ。

Claims (5)

  1. 車両内の空気を吸気口から吸い込み空気を調和する装置本体と、前記吸気口から前記装置本体へ吸い込まれる空気の粉塵を除去するフィルタ装置とを備えた車両用空気調和装置であって、
    前記フィルタ装置は、
    前記吸気口に配置され、リング状に形成された濾材と、前記濾材の内周側に配置されており、前記吸気口上の前記濾材を回転することにより移動させる第1ローラ部及び第2ローラ部とを備えた第1フィルタユニットと、
    前記第1フィルタユニットの空気流の下流側かつ前記濾材の内周側であって前記第1ローラ部及び前記第2ローラ部の間に配置された第2フィルタと、
    前記第1フィルタユニットの前記濾材に付着した粉塵を回収する集塵ユニットと
    を備えたことを特徴とする車両用空気調和装置。
  2. 前記集塵ユニットは、
    前記濾材の表面上に配置された吸引ノズルと、
    前記濾材に付着した粉塵を前記吸引ノズルから吸引する吸引手段と、
    前記吸引手段により吸引された前記粉塵を収容するダストパックと、
    を備えたことを特徴とする請求項に記載の車両用空気調和装置。
  3. 前記ダストパックは、前記吸引ノズルと吸引手段との間に配置されたことを特徴とする請求項に記載の車両用空気調和装置。
  4. 前記集塵ユニットは、
    前記濾材に付着した粉塵を掃き取るブラシと、
    前記ブラシの直下に配置されており、前記ブラシにより掃き取られた前記粉塵を回収する回収箱と
    を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の車両用空気調和装置。
  5. 前記第1フィルタユニット及び前記第2フィルタは、筐体内に収容されたものであり、
    前記筐体は、前記車両内において開閉可能な開閉板に取り付けられており、
    前記第1ローラ部及び前記第2ローラ部の軸方向は、前記開閉板が開いた際に鉛直方向を向くことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の車両用空気調和装置。
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