JP6120981B2

JP6120981B2 - 空気調和機

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Publication number: JP6120981B2
Application number: JP2015542527A
Authority: JP
Inventors: 太田　幸治; 幸治太田; 稲永　康隆; 康隆稲永; 谷村　泰宏; 泰宏谷村; 渉岩竹; 潔吉村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2034-06-16
Also published as: WO2015056465A1; JPWO2015056465A1

Description

本発明は、空気調和機に関するものである。

特許文献１には、送風装置とイオン発生装置とを備えたイオン発生機が開示されている。送風装置は、シロッコファンと、このシロッコファンを囲むケーシングと、ケーシングの出口に接続されシロッコファンのファン吹出口をシロッコファンの回転軸に垂直な面内に拡大する送風経路と、を備えている。ケーシングは、シロッコファンを囲む渦巻き部と、この渦巻き部の外周部から接線方向に延設されファン吹出口に至る直線部と内周部に形成されファン吹出口に至るのど部と、を備えるとともに、直線部を、送風経路の流通方向の中心線に対して所定角度傾斜して設置している。また、シロッコファンのファン吹出口に連なる送風経路が、シロッコファンの回転軸に垂直な面内に徐々に拡幅される第一送風経路と拡幅された広幅の第二送風経路とを有し、この第二送風経路にイオン発生装置を配設している。

同文献には、上記構成によると、気流の片寄りを抑制して送風経路内を均一に流通させることが可能な送風装置を得ることができ、さらに、イオン発生装置で発生したイオンを均一に含んだ気流として本体吹出口から送出して効率よく拡散できる送風構造のイオン発生機を得ることができることが記載されている。また、同文献には、従来よりも効率よく空間に正負のイオンを拡散させることができるため、浮遊カビ菌や細菌の殺菌、ウイルスやアレルゲンの不活性化、空間や物品の除電効果が良好に得られることが記載されている。

特開２０１３−９３１７３号公報

しかしながら、上記のようなイオン発生機では、送風装置のファンの回転速度によっては送風経路の風速が均一にならないため、安定した空気清浄効果が得られないという問題点があった。また、上記のようなイオン発生機では、イオン発生装置での気流を均一に流通させる必要があるため、ファンからイオン発生装置までの距離が長くなってしまい、装置全体が大型化してしまうという問題点があった。

本発明は、上述のような問題点の少なくとも１つを解決するためになされたものであり、装置の大型化を回避しつつ安定した空気清浄効果が得られる空気調和機を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和機は、空気を吸い込む吸込口と、吸い込んだ空気を吹き出す吹出口との間に形成される空気流路と、前記空気流路に設けられ、空気中に浮遊する捕捉対象物を帯電させる荷電部と、前記空気流路のうち前記荷電部よりも下流側に設けられ、帯電した前記捕捉対象物を捕捉する捕捉部と、を備え、前記荷電部は、空気の流れに対して並列に設けられた複数の荷電モジュールを有しており、前記複数の荷電モジュールは、印加電圧を互いに独立して可変に調節可能なものである。

本発明によれば、風速の速い第１の部分での捕捉対象物の捕捉効率が風速の遅い第２の部分よりも高められていることにより、風速の速い第１の部分での捕捉対象物の捕捉率を風速の遅い第２の部分での捕捉対象物の捕捉率に近づけることができる。したがって、安定した空気清浄効果を得ることができる。また、本発明によれば、空気流路における風速分布を必ずしも均一にする必要がないため、装置の大型化を回避することができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機１の構成を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１の構成を示す分解斜視図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１の吸込口５１の概略構成を示す下面図である。図３に示す吸込口５１を１６個の領域（１）〜（１６）に区画したときの風速分布を示すグラフである。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１において空気清浄ユニット３０を通過する空気の風速と粒子除去率との関係を示すグラフである。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１において荷電部３２での印加電圧と粒子除去率との関係を示すグラフである。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１における荷電部３２の放電特性を示すグラフである。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１における荷電部３２での消費電力と粒子除去率との関係を示すグラフである。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１における荷電モジュール３４の配置の例を示す下面図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１において、９０％の粒子除去率を得るための消費電力の一例を全面放電と分割とで比較して示すグラフである。本発明の実施の形態１の第１変形例として、吸込口５１における風路の中央部のみに荷電モジュール３４を設置した空気調和機の構成を示す断面図である。図１１に示す空気調和機１の吸込口５１の概略構成を示す下面図である。８５％の粒子除去率を得るために必要な消費電力及びコストを示すグラフである。本発明の実施の形態１の第２変形例に係る空気調和機の構成を示す断面図である。本発明の実施の形態１の第３変形例に係る空気調和機の構成を示す分解斜視図である。本発明の実施の形態１の第３変形例に係る空気調和機の動作を説明するための概略のフローチャートである。本発明の実施の形態１の第４変形例に係る空気調和機の構成を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る空気調和機２の構成を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る空気調和機２において、風速の速い部分の捕捉部３３ａと風速の遅い部分の捕捉部３３ｂとでセル密度の異なる静電フィルタを用いた構成を示す下面図である。本発明の実施の形態２に係る空気調和機２において、風速の速い部分の捕捉部３３ａと風速の遅い部分の捕捉部３３ｂとで厚みの異なる静電フィルタを用いた構成を示す断面図である。捕捉部３３における静電フィルタのセル密度を全て一様な２００セル／平方インチとした構成Ａと、静電フィルタのセル密度を風速の速い中央部で４００セル／平方インチとし、風速の遅い周辺部で２００セル／平方インチとした構成Ｂとの粒子除去率を比較するグラフである。本発明の実施の形態２の変形例に係る空気調和機の構成を示す断面図である。静電フィルタのセル数とセルの壁面面積との関係を示すグラフである。本発明の実施の形態３に係る空気調和機３の構成を示す断面図である。本発明の実施の形態４に係る空気調和機に用いられるプレフィルタ３１の構成を示す平面図である。本発明を壁掛形の空気調和機に適用した構成の一例を示す断面図である。本発明を床置形の空気調和機に適用した構成の一例を示す断面図である。除湿機能を有する床置形の空気調和機に本発明を適用した構成の一例を示す断面図である。除湿機能を有する床置形の空気調和機に本発明を適用した構成の別の例を示す断面図である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る空気調和機について説明する。図１は、本実施の形態に係る空気調和機１の構成を示す断面図である。図２は、本実施の形態に係る空気調和機１の構成を示す分解斜視図である。図１及び図２中の破線矢印は、空気の流れを表している。なお、本実施の形態では、空気調和機１として、４方向吹出し式天井カセット形の室内機を例示している。また、図１及び図２を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係や形状等が実際のものとは異なる場合がある。

図１及び図２に示すように、空気調和機１は、下面が開口されたケース５０（外箱）を有している。ケース５０の下面のうち中央部には室内の空気を吸い込む吸込口５１が設けられており、ケース５０の下面のうち吸込口５１の周囲には室内に空気を吹き出す吹出口５２が設けられている。本例では、吹出口５２は吸込口５１の周囲の４辺に設けられている。ケース５０内における吸込口５１と各吹出口５２との間には、吸込口５１から各吹出口５２に向かって空気を流通させる空気流路が形成されている。図１及び図２では、空気流路の例を破線矢印で示している。

ケース５０内には、吸込口５１から吸い込まれた室内空気を清浄化する空気清浄ユニット３０と、空気清浄ユニット３０で清浄化された室内空気を導入し、導入した室内空気の温度を調節して空調空気を生成する空気調和ユニット１０と、が収容されている。ケース５０に設けられた吹出口５２からは、空気清浄ユニット３０で清浄化されて空気調和ユニット１０で温度調節された空調空気が室内に吹き出される。

空気調和ユニット１０は、ケース５０の天板に取り付けられたファンモータ１１と、ファンモータ１１の出力軸に取り付けられ、吸込口５１から吹出口５２に向かう空気の流れをケース５０内の空気流路に生成する遠心式のファン１２と、を有している。また、空気調和ユニット１０は、ファン１２の外周側に配置され、冷媒との熱交換により室内空気を冷却又は加熱する熱交換器１３と、熱交換器１３の下方に設けられ、熱交換器１３からのドレン水を受けるドレンパン１４と、を有している。熱交換器１３は、不図示の圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張装置等と共に冷凍サイクルを構成するものである。少なくとも冷凍サイクルの圧縮機及び室外熱交換器は、室外熱交換器に外気を送風する室外送風機と共に、不図示の室外機に搭載されている。冷房運転時には、熱交換器１３は蒸発器として機能する。このとき、ファン１２により送風されて熱交換器１３を通過する室内空気は、冷媒との熱交換により冷却される。一方、暖房運転時には、熱交換器１３は、四方弁が切り替えられることにより凝縮器として機能する。このとき、ファン１２により送風されて熱交換器１３を通過する室内空気は、冷媒との熱交換により加熱される。

空気清浄ユニット３０は、空気調和ユニット１０よりも空気流れ上流側（吸込口５１側）に設けられている。空気清浄ユニット３０は、吸込口５１を介して吸い込まれた空気中に浮遊する塵埃などの粒子、微生物及びウイルス等（以下、「捕捉対象物」という場合がある）を捕捉して除去し、空気を清浄化するものである。空気清浄ユニット３０は、空気流れにおいて最も上流側となる吸込口５１付近に設けられたプレフィルタ３１と、プレフィルタ３１の下流側に設けられた荷電部３２（荷電ユニット）と、荷電部３２の下流側に設けられた捕捉部３３（捕捉フィルタ）と、を有している。プレフィルタ３１は、空気中に含まれる粒径の比較的大きい捕捉対象物を取り除くものである。荷電部３２は、プレフィルタ３１で取り除かれずプレフィルタ３１を通過した捕捉対象物を帯電させるものである。捕捉部３３は、荷電部３２により帯電した捕捉対象物を捕捉して取り除くものである。

ここで、ケース５０内において吸込口５１と吹出口５２との間に形成される空気流路には、主に、プレフィルタ３１、荷電部３２、捕捉部３３、ファン１２及び熱交換器１３が、空気の流れ方向においてこの順に配置されている。

荷電部３２は、複数の荷電モジュール３４を備えている。本例では、９個の荷電モジュール３４が縦横３×３のマトリクス状に配置されている。複数の荷電モジュール３４は、高圧電極３５と、高圧電極３５に対向して配置される接地電極３６（対向電極）と、高圧電極３５と接地電極３６との間に電圧を印加する電源３７と、をそれぞれ有している。高圧電極３５は、φ０．１〜１ｍｍ程度のワイヤー線（図１及び図２参照）、長方形状の断面を有するリボン状ワイヤー線、又は、平板を鋸歯状に加工したもの、等により構成されている。接地電極３６は、平板状又はメッシュ状の金属で構成されている。本例では、荷電モジュール３４のそれぞれは、空気の流れ方向に沿って配置されかつ空気の流れ方向と交差（例えば、直交）する面内で互いに並列して配列する複数の平行平板状の接地電極３６と、隣り合う接地電極３６の間に配置された複数のワイヤー線状の高圧電極３５と、を有している。また、荷電モジュール３４毎に電源３７が設けられているため、各荷電モジュール３４は、制御部の制御によって互いに独立して（例えば、単独で）駆動できるようになっている。

捕捉部３３は、表面に静電気を帯びて永久帯電している静電フィルタ等により構成されている。静電フィルタとしては、ハニカム構造等の、厚み０．１〜１ｍｍのろ材隔壁構造を有するものが用いられる。例えば、静電フィルタ内のろ材隔壁のセル数は、１平方インチ当たり１００〜６００個（セル幅が１〜３ｍｍ）となっている。静電フィルタの素材には、例えばポリプロピレンが用いられるが、それ以外の帯電し易い物質（例えば、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂、シリコン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ガラス繊維など）を用いることもできる。また、静電フィルタとしての風の流れ方向の厚みが厚いほど粒子の捕捉率が高くなる。しかし、厚みの増加に伴って圧力損失が増加するため、静電フィルタの厚みは５〜３０ｍｍ程度が望ましい。

この空気調和機１では、ファン１２が駆動することにより吸込口５１から室内空気が吸い込まれる。吸い込まれた室内空気からは、まず最初にプレフィルタ３１によって、粒径の比較的大きい捕捉対象物が捕捉されて取り除かれる。プレフィルタ３１で取り除かれなかった捕捉対象物は、次に荷電部３２を通過する。荷電部３２では、各荷電モジュール３４の高圧電極３５及び接地電極３６の間で発生するイオンが捕捉対象物に付着したり、高圧電極３５及び接地電極３６の間に形成された電界によって捕捉対象物に誘導帯電が生じたりすることによって、プレフィルタ３１で取り除かれなかった捕捉対象物が帯電する。荷電部３２で帯電した捕捉対象物は、捕捉部３３の静電フィルタとの間に働くクーロン力により、静電フィルタに付着して捕捉されることによって取り除かれる。捕捉対象物が取り除かれて清浄化した室内空気は、空気調和ユニット１０に取り込まれ、熱交換器１３での冷媒との熱交換により温度調節され、吹出口５２から再び室内に吹き出される。

ここで、空気調和機１は、一般に羽根を回転駆動することによって送風している。そのため、空気流路（例えば、吸込口５１）における風速は一様ではない。例えば、中心部から空気を吸い込み、空気調和した空気を４方向に吹き出す空気調和機では、ターボファン又はシロッコファン等が用いられる。このときの吸込口５１における風速分布について以下に説明する。

図３は、空気調和機１の吸込口５１の概略構成を示す下面図である。図４は、図３に示す吸込口５１を４行（「１」〜「４」）×４列（「ｓ１」〜「ｓ４」）の１６個の領域（１）〜（１６）に区画したときの風速分布を示すグラフである。グラフの縦軸は風速（ｍ／ｓ）を表している。ここで、図４に示す風速分布は、風量を２０ｍ^３／ｍｉｎとしたときのものである。図３及び図４に示すように、ファン１２によって吸込口５１を介して吸い込まれる空気の風速は、中央部の領域（６）、（７）、（１０）及び（１１）で相対的に速く、周辺部の領域（１）〜（５）、（８）、（９）及び（１２）〜（１６）で相対的に遅くなっている。

図５は、空気調和機１において空気清浄ユニット３０を通過する空気の風速と粒子（捕捉対象物）の除去率との関係を示すグラフである。グラフの横軸は風速（ｍ／ｓ）を表し、縦軸は粒子除去率（％）を表している。ここで、荷電部３２での印加電圧は一定の値とした。また、高圧電極３５には０．０５ｍｍ×０．３ｍｍのタングステンリボンを用い、接地電極３６にはステンレス製の平板電極を用いた。高圧電極３５と接地電極３６との間の距離（間隔）は６ｍｍとした。高圧電極３５には５．７ｋＶの電圧を印加し、そのときに流れる電流は６０μＡであった。捕捉部３３には、厚み１０ｍｍ、セル密度２００セル／平方インチのポリプロピレン製静電フィルタを１種類のみ用いた。

図５に示すように、風速が１．５ｍ／ｓ以下である場合には９０％以上の粒子除去率が得られているが、風速が１．５ｍ／ｓより速くなると粒子除去率は９０％未満となり、風速が速くなるほど粒子除去率が低下している。このように、荷電部３２を通過する空気の風速が速くなると、言い換えれば、荷電部３２での粒子の滞在時間が短くなると、粒子除去率は低下する。これは、風速が速くなると、荷電部３２においてコロナ放電により発生するイオンが粒子に衝突し難くなり、粒子の帯電が不十分になるためであると思われる。

これらのことから、空気調和機１の吸込口５１における中央部では通過風量が多く粒子除去率が低くなっており、吸込口５１における周辺部では通過風量が少なく粒子除去率が高くなっていることが分かる。

図６は、空気調和機１において荷電部３２での印加電圧と粒子除去率との関係を示すグラフである。グラフの横軸は印加電圧（ｋＶ）を表し、縦軸は粒子除去率（％）を表している。図６では、０．８ｍ／ｓ、１．３ｍ／ｓ、１．７ｍ／ｓ、２．５ｍ／ｓの各風速における印加電圧と粒子除去率との関係を示している。図６に示すように、いずれの風速においても、印加電圧が高くなるほど粒子除去率が高くなっている。風速が比較的遅い０．８ｍ／ｓ又は１．３ｍ／ｓのときには、印加電圧を約５．５ｋＶ以上とすることによって９０％以上の粒子除去率が得られる。風速がそれより速い１．７ｍ／ｓのときには、印加電圧を約５．８ｋＶ以上とすることによって９０％以上の粒子除去率が得られる。風速がさらに速い２．５ｍ／ｓのときには、印加電圧を約６．４ｋＶ以上とすることによって９０％以上の粒子除去率が得られる。

図７は、荷電部３２の放電特性を示すグラフである。グラフの横軸は印加電圧（ｋＶ）を表し、縦軸は高圧電極３５と接地電極３６との間に流れる放電電流（μＡ）を表している。図７に示すように、印加電圧が５．０ｋＶになると放電電流が流れ始める。印加電圧が５．０ｋＶを超えると、放電電流は電子なだれの影響により指数関数的に増加する。よって、印加電圧が高くなると流れる電流が大幅に増加し、消費電力が増加することになる。

図８は、荷電部３２での消費電力（放電電力）と粒子除去率との関係を示すグラフである。グラフの横軸は放電電力（ｍＷ）を表し、縦軸は粒子除去率（％）を表している。図８では、０．８ｍ／ｓ、１．３ｍ／ｓ、１．７ｍ／ｓ、２．５ｍ／ｓの各風速における放電電力と粒子除去率との関係を示している。図８に示すように、風速が速い場合には、粒子除去率を向上しようとすると消費電力が大きく増加する。

本実施の形態の構成では、複数の荷電モジュール３４のそれぞれに電源３７が設けられているため、各荷電モジュール３４に対してそれぞれ個別に電圧を印加できるようになっている。したがって、各荷電モジュール３４に対応する領域での風速に応じて印加電圧を設定する。具体的には、風速の遅い部分の荷電モジュール３４では、図５に示したように十分に高い粒子除去率が得られるため、相対的に低い印加電圧に設定する。一方、風速の速い部分の荷電モジュール３４では、風速の遅い部分と同じ印加電圧では高い粒子除去率が得られないため、風速の遅い部分の荷電モジュール３４よりも印加電圧を高く設定する。すなわち、粒子の除去効率（捕捉対象物の捕捉効率）は少なくとも荷電部３２（荷電モジュール３４）の電界強度に基づいて変化するため、風速の速い部分の荷電モジュール３４では、印加電圧を高く設定することによって電界強度を風速の遅い部分よりも高くする。結果として、風速の速い部分での粒子の除去率（捕捉対象物の捕捉率）は、風速の遅い部分と同程度まで高められる。したがって、必要以上の高電圧を印加することなく、吸込口５１の全ての領域で例えば９０％以上の粒子除去率を得ることができる。

図９は、空気調和機１における荷電モジュール３４の配置の例を示す下面図である。図９に示すように、荷電部３２は９個（縦３×横３）の荷電モジュール３４に分割されている。９個の荷電モジュール３４は、吸込口５１の全体に対してほぼ隙間なく配置されている。図９では、９個の荷電モジュール３４の位置を（１）〜（９）で表している。以下の説明では、各位置（１）〜（９）に配置された荷電モジュール３４をそれぞれ荷電モジュール（１）〜（９）と表現する場合がある。複数の荷電モジュール３４がこのように配置されている場合、例えば、中央部の荷電モジュール（５）の印加電圧を６．４ｋＶとし、周辺部の荷電モジュール（１）〜（４）及び（６）〜（９）の印加電圧を５．５ｋＶとする。これにより、全ての荷電モジュール（１）〜（９）、すなわち吸込口５１の全ての領域で９０％以上の粒子除去率を得ることが可能となる。また、周辺部の荷電モジュール（１）〜（４）及び（６）〜（９）の印加電圧を必要以上に高めてしまうこともない。

図１０は、一過（一度の通過）で９０％の粒子除去率を得るための消費電力の一例を、風路全面で一様に放電させた場合（「全面放電」）と、９分割された個々の荷電モジュール３４毎に電圧を制御した場合（「分割」）と、で比較して示すグラフである。グラフの縦軸は消費電力（ｍＷ）を表している。図１０に示すように、各荷電モジュール３４毎に電圧を制御することによって、風路全面で一様に放電させた場合の約４８％まで消費電力を減らすことができる。

このように、本実施の形態では、吸込口５１における風速分布が不均一である場合、風速分布に合わせて荷電部３２（荷電モジュール３４）を分割する。一般に、空気調和機は複数段階の風量設定が可能である。空気調和機の風量設定が異なると、吸込口５１における風速分布も変化する。そのため、荷電モジュール３４を細分化し、風量設定値に基づいて各荷電モジュール３４の印加電圧を調整することによって、無駄に電力を投入することなく、捕捉対象物を効率良く除去することが可能になる。なお、荷電モジュール３４を細かく分割するほど、風速分布に対してより細やかに対応することができる。また、各荷電モジュール３４の外周は樹脂等の絶縁材で覆われており、隣り合う荷電モジュール３４同士は電気的に絶縁されている。さらに、各荷電モジュール３４はそれぞれ個別での着脱が可能になっている。これにより、荷電部３２の組立てが容易になっており、また清掃等のメンテナンスも容易になっている。

なお、荷電モジュール（５）は、他の荷電モジュールより通過風速が速いため、粒子処理量が多くなる。よって、荷電モジュール（１）〜（４）、（６）〜（９）を設置せず荷電モジュール（５）のみを設置することで、低エネルギーで効率良く粒子除去することが可能になる。

図１１は、本実施の形態の第１変形例として、吸込口５１における風路の中央部（中心部）のみに荷電モジュール３４を設置した空気調和機１の構成を示す断面図である。図１２は、図１１に示す空気調和機１の吸込口５１の概略構成を示す下面図である。図１１及び図１２に示すように、本変形例の空気調和機１では、吸込口５１を領域（１）〜（１６）に１６分割したとき、領域（２）、（３）、（５）、（８）、（９）、（１２）、（１４）及び（１５）の中心を通る四角形状の太破線内の位置に、１つの荷電モジュール３４が設置されている。吸込口５１において太破線の内側と外側の面積比は約６：４であり、太破線の内側での風速を２．２ｍ／ｓとし、太破線の外側での風速を０．２ｍ／ｓとした。

図１３は、図９に示した構成の風路全面で一様に放電させた場合（「全面放電」）と、図９に示した構成で個々の荷電モジュール３４毎に電圧を制御した場合（「分割」）と、図１１に示す本変形例の構成で風路の中央部のみに１つの荷電モジュール３４を設置した場合（「中心のみ」）と、のそれぞれについて、一過で８５％の粒子除去率を得るために必要な消費電力及び初期コストを示すグラフである。グラフの縦軸は、「全面放電」の消費電力及び初期コストがそれぞれ１となるように正規化した消費電力比及び初期コスト比を表している。図１３に示すように、「分割」においては、個々の荷電モジュール毎に電圧を制御することによって「全面放電」と比較して消費電力が低下するが、使用する部材は変わらないため初期コストは「全面放電」と同じになる。一方、「中心のみ」においては、一過での粒子除去率が「分割」と比較して若干低下するため、一定の粒子除去率を得るための消費電力は「分割」よりも増加する。しかしながら、「中心のみ」では、荷電部３２（荷電モジュール３４）及び電源を風路の一部のみに用いるため、初期コストが「分割」よりも低下するというメリットが得られる。なお、ここでは中心部のみに１つの荷電モジュール３４を設置する場合について説明したが、中心部のみに複数の荷電モジュール３４を設置してもよい。すなわち、図１２における太破線内の部分を複数の領域に分割し、各領域のそれぞれに荷電モジュール３４を設置し、各荷電モジュール３４に個別の電源を接続してもよい。

また、本例の構成では、吸込口５１における風路の中央部の風速が相対的に速いため、風路の中央部のみに荷電モジュール３４を設置しているが、風路の中央部以外の風速が相対的に速い場合には、その風速の速い部分のみに荷電モジュール３４を設置してもよい。

図１４は、本実施の形態の第２変形例に係る空気調和機の構成を示す断面図である。図１４に示すように、本変形例の空気調和機１は、ファン１２の吸込部（例えば、捕捉部３３よりも下流側でファン１２よりも上流側）にベルマウス構造７０を有している。ベルマウス構造７０を備えることにより、風の広がりを抑えて、荷電部３２に積極的に風を集めることができる。このため、荷電部３２（荷電モジュール３４）を設置する領域をより小さく絞ることが可能になる。また、ベルマウス構造７０を備えることにより、圧力損失の増加を抑えつつ、一過での粒子除去率を向上することが可能となる。

図１５は、本実施の形態の第３変形例に係る空気調和機の構成を示す分解斜視図である。図１５に示すように、本変形例の空気調和機には、粒子センサ６０が設けられている。粒子センサ６０は、室内空気（例えば、空気清浄ユニット３０を通過した空気）の粒子濃度を検出し、制御部１００に検出信号を出力するようになっている。粒子センサ６０は、空気の流れにおいて空気清浄ユニット３０（プレフィルタ３１、荷電部３２、捕捉部３３）よりも下流側で熱交換器１３よりも上流側に配置されている。

また、本変形例では、荷電部３２が２つの荷電モジュール３４ａ、３４ｂに分割されている。荷電モジュール３４ａは風速が速い部分（例えば、吸込口５１の中央部）に設けられており、荷電モジュール３４ｂは風速が遅い部分（例えば、吸込口５１の周辺部）に設けられている。すなわち、荷電モジュール３４ｂの中央部には空間（開口部）が形成されており、当該空間には荷電モジュール３４ａが配置されている。荷電モジュール３４ａ、３４ｂにはそれぞれ電源３７ａ、３７ｂが設けられているため、各荷電モジュール３４ａ、３４ｂは、制御部１００の制御によって互いに独立して駆動できるようになっている。制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマー、入出力ポート等を備えたマイコンである。

図１６は、本変形例の空気調和機の動作を説明するための概略のフローチャートである。図１６に示すように、空気調和機がオン状態となり（ステップＳ１）、ファン１２が作動すると（ステップＳ２）、同時に、制御部１００に設けられたタイマーが作動し、時間Ｔの計測を開始する（ステップＳ３）。また、ファン１２が作動することにより、粒子センサ６０によって室内空気の粒子濃度が検出される（ステップＳ４）。次に、制御部１００は、検出された粒子濃度に基づき、予めＲＯＭに記憶されているＮ個の制御パターン１〜Ｎのうちのいずれかを選択する（ステップＳ５、Ｓ６）。各制御パターンは、例えば、荷電モジュール３４ａ、３４ｂの印加電圧の情報を含んでいる。制御部１００は、選択した制御パターンに従って荷電モジュール３４ａ、３４ｂのそれぞれの印加電圧を決定し、決定した電圧を荷電モジュール３４ａ、３４ｂに印加する（ステップＳ７、Ｓ８）。これにより、荷電モジュール３４ａ、３４ｂのそれぞれの出力が調整される。

その後、空気調和機がまだオン状態であれば（ステップＳ９）、粒子センサ６０によって室内空気の粒子濃度を再度検出し、粒子濃度に基づいて制御パターンを選択し、選択した制御パターンに従って荷電モジュール３４ａ、３４ｂに電圧を印加する。これらの制御は、空気調和機がオフ状態になるまで所定の時間間隔で繰り返して実行される。

なお、タイマーにより計測される時間Ｔにおける粒子濃度をＣ_Ｔとし、時間０における粒子濃度をＣ_０としたとき、制御パターンは、粒子濃度の減衰比Ｃ_Ｔ／Ｃ_０と、時間Ｔと、により決定される。制御部１００のＲＯＭには、時間Ｔと、基準となる減衰比Ｃ_Ｔ／Ｃ_０との関係が予め記憶されている。時間Ｔ_Ｎにおける粒子濃度Ｃ_ＴＮが基準となる粒子濃度Ｃ_Ｔよりも高い場合には減衰比に応じて電圧を上げ、粒子濃度Ｃ_Ｔよりも低い場合には減衰比に応じて電圧を下げる制御を行う。例えば、時間Ｔにおいて、印加電圧がＶであり、減衰比Ｃ_Ｔ／Ｃ_０が基準となる値η１よりも小さい値η２であった場合には、印加電圧をＶ×α×η１／η２（αは任意に設定可能な変数。ただし、α＞０）に上げる制御を行う。また、時間Ｔにおいて、印加電圧がＶであり、減衰比Ｃ_Ｔ／Ｃ_０が基準となる値η１よりも大きい値η３であった場合には、印加電圧をＶ×α×η１／η３（αは任意に設定可能な変数。ただし、α＞０）に下げる制御を行う。これにより、安定かつ省エネルギーで、室内空気の粒子濃度を目標濃度まで低下させることが可能になる。

上記の例では、各荷電モジュール３４の印加電圧を調整することで、全体的な捕捉対象物の捕捉率を向上させている。しかしながら、吸込口５１における風速分布が一定であること（例えば、空気調和機の風量設定等の条件に関わらず風速の速い部分と風速の遅い部分とが大きく変動しないこと）が予め分かっている場合には、空気調和機を下記の第４変形例のような構成にすることもできる。

図１７は、本実施の形態の第４変形例に係る空気調和機の構成を示す断面図である。図１７に示すように、本変形例の空気調和機では、高圧電極３５と接地電極３６との間の距離を風速分布に応じて異ならせている。風速の速い部分（例えば、吸込口５１の中央部）では、高圧電極３５と接地電極３６との間の距離を短く設定する。これにより、高圧電極３５と接地電極３６との間の電界強度が高められるため、高圧電極３５と接地電極３６との間を通過する捕捉対象物の帯電率が向上する。一方、風速の遅い部分（例えば、吸込口５１の周辺部）では、高圧電極３５と接地電極３６との間の距離を長く設定する。これにより、高圧電極３５と接地電極３６との間の電界強度が低められるため、高圧電極３５と接地電極３６との間を通過する捕捉対象物の帯電率が低下する。これにより、結果として、風速の速い部分での捕捉対象物の捕捉率は、風速の遅い部分と同程度まで高められる。したがって、吸込口５１の全体において捕捉対象物を効率良く除去することが可能となる。また、本変形例の構成では、同一の印加電圧で電界強度を変化させることができるため、１台の高圧電源で複数の荷電モジュール３４に電圧を印加することができる。また、荷電部３２の全体を１つの荷電モジュールとすることができる。

図１７に示す構成では、空気流路の全体に荷電部３２を設けているが、風速の速い部分（例えば、吸込口５１の中央部）のみに荷電部３２を設けるようにしてもよい。この構成によれば、空気調和機の構成が簡素化するとともに、無駄に電力を投入することなく捕捉対象物を効率良く除去することが可能になる。

本実施の形態では、捕捉部３３として静電フィルタを用いた例を説明したが、捕捉部３３は、帯電した捕捉対象物を捕捉できるものであれば静電フィルタには限られない。例えば、捕捉部３３には、図２４を用いて後述するように、平行平板に電圧を印加して電界を形成し、この電界によって帯電した捕捉対象物を捕捉する方式を用いても同様の効果を得ることができる。

以上のように、本実施の形態では、荷電部３２において、風速の速い部分での捕捉対象物の捕捉効率が風速の遅い部分よりも高められている。これにより、風速の速い部分での捕捉対象物の捕捉率を風速の遅い部分での捕捉対象物の捕捉率に近づけることができる。したがって、安定した空気清浄効果を得ることができる。また、本実施の形態によれば、空気流路における風速分布を必ずしも均一にする必要がないため、装置の大型化を回避することができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る空気調和機について説明する。上記実施の形態１では、各荷電モジュール３４の印加電圧、又は高圧電極３５と接地電極３６との間の距離を風速分布に応じて変更することで、不均一な風速分布を有する空気の流れにおいても効率よく捕捉対象物を捕捉できる構成について説明した。本実施の形態では、荷電部３２を一様な構成とし、捕捉部３３の構成を風速分布に応じて変更した空気調和機について説明する。本実施の形態のように、風速の速い部分と風速の遅い部分とで捕捉部３３の構成を変更しても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

図１８は、本実施の形態に係る空気調和機２の構成を示す断面図である。なお、実施の形態１と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施の形態では、風速の速い部分（例えば、吸込口５１の中央部）には捕捉部３３ａが設けられており、風速の遅い部分（例えば、吸込口５１の周辺部）には、帯電量又は形状等が捕捉部３３ａとは異なる捕捉部３３ｂが設けられている。

捕捉部３３（捕捉部３３ａ、３３ｂ）では、荷電部３２で帯電した捕捉対象物がクーロン力により引き寄せられて捕捉される。すなわち、捕捉対象物の捕捉効率は、少なくとも捕捉部３３の静電フィルタの帯電量によって変化する。よって、捕捉部３３に静電フィルタを用いる場合、風速の速い部分の捕捉部３３ａには帯電量の大きい静電フィルタを用い、風速の遅い部分の捕捉部３３ｂには帯電量の小さい静電フィルタを用いる。これにより、結果として、風速の速い部分での捕捉対象物の捕捉率は、風速の遅い部分と同程度まで高められる。したがって、捕捉対象物の捕捉率が捕捉部３３ａと捕捉部３３ｂとの間で均一化し、捕捉部３３の全体での捕捉対象物の捕捉率が向上する。

静電フィルタの帯電率の大小だけでなく、風速分布に合わせて静電フィルタの形状を変えることでも、風速分布に起因する捕捉対象物の捕捉率低下を防ぐことが可能になる。図１９は、本実施の形態に係る空気調和機２において、風速の速い部分の捕捉部３３ａと風速の遅い部分の捕捉部３３ｂとで、セル密度（穴径）が異なる静電フィルタを用いた構成を示す下面図である。図１９に示すように、風速の速い部分の捕捉部３３ａには、セル数が多くセルの目が細かい静電フィルタ（すなわち、セル密度が高く穴径の小さい静電フィルタ）が用いられている。一方、風速の遅い部分の捕捉部３３ｂには、セル数が少なくセルの目が粗い静電フィルタ（すなわち、セル密度が低く穴径の大きい静電フィルタ）が用いられている。

静電フィルタのセルの目が細かい場合、セルを通過する帯電した捕捉対象物と、電荷を持つセル壁との距離が短くなる。そのため、（１／４πε_０）ｑ_１ｑ_２／ｒ^２（ここで、ε_０は真空中の誘電率、ｑ_１は捕捉対象物の電荷量、ｑ_２はセル壁の電荷量、ｒは捕捉対象物とセル壁との距離）で表されるクーロン力が大きくなる。すなわち、捕捉対象物の捕捉効率は、少なくとも捕捉部３３の静電フィルタのセル密度によって変化する。したがって、風速の速い部分の捕捉部３３ａにセル密度の高い静電フィルタ（セルの目が細かい静電フィルタ）を用いることにより、風速の速い部分での捕捉対象物の捕捉率が高められる。

図２０は、本実施の形態に係る空気調和機２において、風速の速い部分の捕捉部３３ａと風速の遅い部分の捕捉部３３ｂとで、厚みが異なる静電フィルタを用いた構成を示す断面図である。図２０に示すように、風速の速い部分の捕捉部３３ａには、厚みの大きい静電フィルタが用いられている。一方、風速の遅い部分の捕捉部３３ｂには、厚みの小さい静電フィルタが用いられている。

静電フィルタの厚みを大きくすると、帯電した捕捉対象物の通過距離が長くなり、捕捉対象物とセル壁との衝突回数が増加するため、捕捉対象物が捕捉されやすくなる。すなわち、捕捉対象物の捕捉効率は、少なくとも静電フィルタの厚みによって変化する。したがって、風速の速い部分の捕捉部３３ａに厚みの大きい静電フィルタを用いることにより、風速の速い部分での捕捉対象物の捕捉率が高められる。捕捉部３３ａの静電フィルタの厚みを捕捉部３３ｂの静電フィルタの厚みよりも大きくする方法としては、捕捉部３３ａと捕捉部３３ｂとで厚みの異なる静電フィルタを用いてもよいし、捕捉部３３ａで複数枚の静電フィルタを重ねるようにしてもよい。

なお、上記のように静電フィルタのセル密度（セルの目の細かさ）又は厚みを変えると、静電フィルタの圧力損失が変化する。この場合、風速の速い部分にセル密度の高い静電フィルタ又は厚みの大きい静電フィルタを設けることによって、風速の速い部分の静電フィルタの圧力損失が増加する。そのため、風速の速い部分よりも風速の遅い部分の方が風が流れやすくなる。これにより、全体的に風量が均一化することにより、捕捉対象物の捕捉率が向上する効果も得られる。

図２１は、捕捉部３３における静電フィルタのセル密度を全て一様な２００セル／平方インチとした構成Ａと、静電フィルタのセル密度を風速の速い中央部で４００セル／平方インチとし、風速の遅い周辺部で２００セル／平方インチとした構成Ｂとの粒子除去率を比較するグラフである。図２１に示すように、構成Ａでは粒子除去率が７０％弱であるが、中央部のセル密度を高くした構成Ｂでは、粒子除去率を９０％程度まで向上させることができた。

図２２は、本実施の形態の変形例に係る空気調和機の構成を示す断面図である。図２２に示すように、本変形例の構成では、吸込口５１の中央部の捕捉部３３ａには、セルの隔壁６１が吸込口５１に対して垂直に形成された静電フィルタが用いられており、吸込口５１の周辺部の捕捉部３３ｂには、セルの隔壁６１が傾斜して形成された静電フィルタが用いられている。捕捉部３３ｂの静電フィルタの隔壁６１は、それぞれの空気流れ下流側が吸込口５１の中央部（ファン１２の中心部）寄りに傾くように形成されている。これにより、周辺部の捕捉部３３ｂの静電フィルタには、ファン１２の中心部に向かってセルの風路が形成される。吸込口５１ではファン１２の中心部に向かって空気が流れるため、上記のように構成することによって、風の乱れを少なくすることができ、圧力損失の低減を図ることができる。

一定の断面積を通過する空気の風量は、風速に比例する。図２３は、静電フィルタのセル数（セル密度）とセルの壁面面積との関係を示すグラフである。グラフの横軸は単位面積当たりのセル数（セル／平方インチ）を表し、縦軸は静電フィルタの単位厚み当たりのセルの壁面面積（壁面面積／厚みｔ）（ｃｍ^２／ｃｍ）を表している。図２３に示すように、単位面積当たりのセル数をｘとし、単位厚み当たりのセルの壁面面積をｙとすると、ｘ及びｙの関係はｙ＝１０．１６ｘ^０．５となる。すなわち、セルの壁面面積はセル数の１／２乗に比例する。捕捉対象物は静電フィルタのセル壁面との衝突により捕捉されるため、捕捉対象物の捕捉率はセルの壁面面積に比例する。そのため、風速の速い部分と風速の遅い部分とでセルの壁面面積を同等にすればよい。壁面面積はセル数の１／２乗に比例するため、風速の速い部分では風速比の２乗のセル数が必要となる。

しかし、実際は、セル数の違いにより生じる圧力損失によって風速の均一化が図られるため、風速の速い部分のセル数は、風速の遅い部分のセル数の（風速比×１／２）倍〜（風速比×２）倍の範囲で設定すればよい。例えば、図４に示したように、風速が速い部分の風速が約２．５ｍ／ｓであり、風速が遅い部分の風速が約０．５ｍ／ｓであるものとする。このとき、風速比は約５である。したがって、風速が遅い部分のセル数を１００セル／平方インチとした場合には、風速が速い部分のセル数を２５０〜１０００セル／平方インチ（風速が遅い部分のセル数の２．５倍〜１０倍）の範囲で設定すればよい。

以上のように、本実施の形態では、捕捉部３３において、風速の速い部分での捕捉対象物の捕捉効率が風速の遅い部分よりも高められている。これにより、風速の速い部分での捕捉対象物の捕捉率を風速の遅い部分での捕捉対象物の捕捉率に近づけることができる。したがって、安定した空気清浄効果を得ることができる。また、本実施の形態によれば、空気流路における風速分布を必ずしも均一にする必要がないため、装置の大型化を回避することができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る空気調和機について説明する。上記実施の形態１及び２では、捕捉部３３に静電フィルタを用いた構成について述べた。本実施の形態では、捕捉部３３を金属製の平行平板電極で形成し、外部から電源で電圧を印加する構成について述べる。

図２４は、本実施の形態に係る空気調和機３の構成を示す断面図である。図２４に示すように、本実施の形態は、捕捉部３３が複数の捕捉部モジュール３８ａ、３８ｂを備えている点に特徴を有している。例えば、捕捉部３３は、風速の速い部分に設けられた捕捉部モジュール３８ａと、風速の遅い部分に設けられた捕捉部モジュール３８ｂと、の２つの捕捉部モジュールを備えている。捕捉部モジュール３８ａには電源３９ａが設けられており、捕捉部モジュール３８ｂには電源３９ｂが設けられている。これにより、捕捉部モジュール３８ａ、３８ｂは、制御部の制御によって互いに独立して駆動できるようになっている。また、捕捉部モジュール３８ａ、３８ｂのそれぞれは、高圧電極４０と、高圧電極４０に対向して配置される接地電極４１（対向電極）と、を有している。高圧電極４０及び接地電極４１は、空気の流れ方向に沿って配置されかつ空気の流れ方向と交差（例えば、直交）する面内で交互に配列した平行平板電極である。隣り合う高圧電極４０及び接地電極４１の間には、平行電界が形成される。荷電部３２で帯電した捕捉対象物は、高圧電極４０及び接地電極４１の間に入り込むと、クーロン力により一方の平板電極に引き寄せられて捕捉される。すなわち、捕捉対象物の捕捉効率は、少なくとも捕捉部モジュール３８ａ、３８ｂの電界強度によって変化する。なお、荷電部３２は、複数の荷電モジュールに細分化した方が細やかな制御ができて捕捉効率が向上するが、必ずしも複数の荷電モジュールに分割する必要はない。

このような構成において、捕捉部モジュール３８ａの高圧電極４０と接地電極４１との間には電源３９ａによって所定の電圧が印加され、捕捉部モジュール３８ｂの高圧電極４０と接地電極４１との間には電源３９ｂによって捕捉部モジュール３８ａの印加電圧とは独立した所定の電圧が印加される。風速の速い部分に設けられた捕捉部モジュール３８ａの印加電圧は、風速の遅い部分に設けられた捕捉部モジュール３８ｂの印加電圧よりも大きくする。これにより、風速の速い部分での捕捉対象物の捕捉率を向上させることができる。

なお、捕捉部モジュール３８ａの高圧電極４０と接地電極４１との距離（電極間隔）を、捕捉部モジュール３８ｂの高圧電極４０と接地電極４１との距離よりも短くしてもよい。これにより、捕捉部モジュール３８ａ、３８ｂの印加電圧を共通にしても、捕捉部モジュール３８ａの電界強度を捕捉部モジュール３８ｂの電界強度よりも高めることができるため、捕捉部モジュール３８ａ、３８ｂを１台の高圧電源で駆動することができる。また、実施の形態２で説明した静電フィルタのセル数と同様の考え方に基づき、捕捉部モジュール３８ａの電極間隔に対する捕捉部モジュール３８ｂの電極間隔の比は、（風速比×１／２）〜（風速比×２）の範囲で設定するようにしてもよい。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る空気調和機について説明する。上記実施の形態１〜３では、風速のばらつきによって捕捉対象物の捕捉率が変わることを示した。本実施の形態では、空気調和機に整流板等を設けて風速のばらつきを抑えることにより、捕捉対象物の捕捉率を向上させる。図２５は、本実施の形態に係る空気調和機に用いられるプレフィルタ３１の構成を示す平面図である。プレフィルタ３１は、荷電部３２及び捕捉部３３よりも上流側に設けられており、荷電部３２及び捕捉部３３を流れる空気の風速ばらつきを抑制する整流板を兼ねている。プレフィルタ３１は、平板状の部材に複数の円形の貫通孔６２ａ、６２ｂが形成された構成を有している。各貫通孔６２ａ、６２ｂは空気の通過を許容するが、貫通孔６２ａ、６２ｂ以外の部分は空気を実質的に通過させないようになっている。各貫通孔６２ａ、６２ｂには、粒径の比較的大きい捕捉対象物を捕捉して取り除くメッシュ等が貼られている。

プレフィルタ３１のうちの中央部には、相対的に径の小さい複数の貫通孔６２ａが形成されている。プレフィルタ３１のうちの中央部以外の周辺部には、貫通孔６２ａよりも径の大きい複数の貫通孔６２ｂが形成されている。中央部における貫通孔６２ａの面積密度（単位面積当たりの貫通孔６２ａの面積）は、周辺部における貫通孔６２ｂの面積密度（単位面積当たりの貫通孔６２ｂの面積）よりも小さくなっている。これにより、プレフィルタ３１の中央部を通過する空気の風速を低下させることができるため、荷電部３２及び捕捉部３３での風速のばらつきを抑制することができる。したがって、捕捉部３３での捕捉対象物の捕捉率を改善することができる。

以上説明したように、上記の各実施の形態に係る空気調和機は、以下のようにまとめられる。
上記実施の形態に係る空気調和機は、空気を吸い込む吸込口５１と、吸い込んだ空気を吹き出す吹出口５２との間に形成される空気流路と、空気流路（例えば、吸込口５１）に設けられ、空気中に浮遊する捕捉対象物を帯電させる荷電部３２と、空気流路のうち荷電部３２よりも下流側に設けられ、帯電した捕捉対象物を捕捉する捕捉部３３と、を備え、空気流路には、風速の速い第１の部分（例えば、風路の中央部）と、第１の部分よりも風速の遅い第２の部分（例えば、風路の周辺部）と、が形成されており、第１の部分では、荷電部３２及び捕捉部３３の少なくとも一方における捕捉対象物の捕捉効率が第２の部分よりも高められている。

また、上記実施の形態に係る空気調和機は、荷電部３２は、第１の高圧電極３５と、第１の高圧電極３５に対向して配置される第１の接地電極３６とを有しており、捕捉効率は、少なくとも第１の高圧電極３５及び第１の接地電極３６の間の電界強度に基づいて変化するものであり、第１の部分では、第１の高圧電極３５及び第１の接地電極３６の間の電界強度が第２の部分よりも高い。

また、上記実施の形態に係る空気調和機は、第１の部分では、第１の高圧電極３５及び第１の接地電極３６の間の印加電圧が第２の部分よりも高い。

また、上記実施の形態に係る空気調和機は、第１の部分では、第１の高圧電極３５及び第１の接地電極３６の間の距離が第２の部分よりも短い。

また、上記実施の形態に係る空気調和機は、荷電部３２は、第１の部分及び第２の部分のうち第１の部分のみに設けられている。

また、上記実施の形態に係る空気調和機は、捕捉部３３は、静電フィルタを有しており、捕捉効率は、少なくとも静電フィルタの帯電量に基づいて変化するものであり、第１の部分では、静電フィルタの帯電量が第２の部分よりも大きい。

また、上記実施の形態に係る空気調和機は、捕捉部３３は、ろ材隔壁構造を備えた静電フィルタを有しており、捕捉効率は、少なくとも静電フィルタのセル密度に基づいて変化するものであり、第１の部分では、静電フィルタのセル密度が第２の部分よりも高い。

また、上記実施の形態に係る空気調和機は、捕捉部３３は、静電フィルタを有しており、捕捉効率は、少なくとも静電フィルタの厚みに基づいて変化するものであり、第１の部分では、静電フィルタの厚みが第２の部分よりも大きい。

また、上記実施の形態に係る空気調和機は、捕捉部３３は、第２の高圧電極４０と、第２の高圧電極４０に対向して配置される第２の接地電極４１とを有しており、捕捉効率は、少なくとも第２の高圧電極４０及び第２の接地電極４１の間の電界強度に基づいて変化するものであり、第１の部分では、第２の高圧電極４０及び第２の接地電極４１の間の電界強度が第２の部分よりも高い。

その他の実施の形態．
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、空気調和機１として天井カセット形の室内機を例に挙げたが、本発明は、天吊形、壁掛形、床置形等の他の構造の室内機にも適用できる。また、本発明は、空気調和ユニットを有しない空気調和機（例えば、空気清浄機）にも適用できる。

図２６は、本発明を壁掛形の空気調和機（室内機）に適用した構成の一例を示す断面図である。図中において左側は室内側（前面側）を示しており、右側は壁側を示している。図２６では、空気の流れの例を破線矢印で示している。図２６に示すように、本例の空気調和機は、天面及び下面（又は前面下部）が開口されたケース５０を有している。ケース５０の天面には、室内の空気を吸い込む吸込口５１が設けられている。ケース５０の下面（又は前面下部）には、室内に空気を吹き出す吹出口５２が設けられている。吹出口５２には、風向を変えるための可動式のベーン５２ａが設けられている。ケース５０内における吸込口５１と吹出口５２との間には、吸込口５１から吹出口５２に向かって空気を流通させる空気流路が形成されている。

空気調和ユニット１０は、ファンモータ１１と、ファンモータ１１の出力軸に取り付けられ、吸込口５１から吹出口５２に向かう空気の流れをケース５０内の空気流路に生成する軸流式のファン１２（羽根車）と、を有している。本例では、ケース５０の長手方向（図２６の奥行方向）に沿って複数のファン１２が並列配置されている。また、空気調和ユニット１０は、ファン１２の下方（下流側）に配置され、冷媒との熱交換により室内空気を冷却又は加熱する熱交換器１３と、熱交換器１３の下方に設けられ、熱交換器１３からのドレン水を受けるドレンパン１４と、を有している。本例の熱交換器１３は、側面視でＶ字型の形状を有している。熱交換器１３は、不図示の圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張装置等と共に冷凍サイクルを構成するものである。少なくとも冷凍サイクルの圧縮機及び室外熱交換器は、室外熱交換器に外気を送風する室外送風機と共に、不図示の室外機に搭載されている。冷房運転時には、熱交換器１３は蒸発器として機能する。このとき、ファン１２により送風されて熱交換器１３を通過する室内空気は、冷媒との熱交換により冷却される。一方、暖房運転時には、熱交換器１３は、四方弁が切り替えられることにより凝縮器として機能する。このとき、ファン１２により送風されて熱交換器１３を通過する室内空気は、冷媒との熱交換により加熱される。

空気清浄ユニット３０は、空気調和ユニット１０よりも空気流れ上流側（吸込口５１側）に設けられている。空気清浄ユニット３０は、吸込口５１を介して吸い込まれた空気中の捕捉対象物を捕捉して除去し、空気を清浄化するものである。空気清浄ユニット３０は、空気流れにおいて最も上流側となる吸込口５１付近に設けられたプレフィルタ３１と、プレフィルタ３１の下流側に設けられたフィルタ３１ａと、フィルタ３１ａの下流側に設けられた荷電部３２と、荷電部３２の下流側に設けられた捕捉部３３と、を有している。プレフィルタ３１及びフィルタ３１ａは、空気中に含まれる粒径の比較的大きい捕捉対象物を取り除くものである。荷電部３２は、プレフィルタ３１及びフィルタ３１ａで取り除かれずプレフィルタ３１及びフィルタ３１ａを通過した捕捉対象物を帯電させるものである。本例の荷電部３２は、図１、図２及び図９等に示した構成と同様に、複数の荷電モジュール３４を備えている。捕捉部３３は、荷電部３２により帯電した捕捉対象物を捕捉して取り除くものである。

ここで、ケース５０内において吸込口５１と吹出口５２との間に形成される空気流路には、主に、プレフィルタ３１、フィルタ３１ａ、荷電部３２、捕捉部３３、ファン１２及び熱交換器１３が、空気の流れ方向においてこの順に配置されている。

このように、壁掛形の空気調和機（室内機）においても、上記実施の形態と同様の構成とすることが可能である。なお、軸流式のファンに代えて遠心式のファンを用いてもよいし、ファン１２を熱交換器１３の空気流れ下流側に配置してもよい。

図２７は、本発明を床置形の空気調和機（例えば、空気清浄機）に適用した構成の一例を示す断面図である。図中において右側は室内側（前面側）を示している。図２７に示すように、本例の空気調和機は、前面及び天面が開口されたケース５０を有している。ケース５０の前面のうち下部には、室内の空気を吸い込む吸込口５１が設けられている。ケース５０の天面には、室内に空気を吹き出す吹出口５２が設けられている。ケース５０内における吸込口５１と吹出口５２との間には、吸込口５１から吹出口５２に向かって空気を流通させる空気流路が形成されている。

ケース５０内には、吸込口５１から吸い込まれた室内空気を清浄化する空気清浄ユニット３０と、空気清浄ユニット３０の下流側に配置された高い捕捉率をもつフィルタと、空気の流れを生成するファンユニット１０ａと、が収容されている。本例では、空気清浄ユニット３０の下流側に配置されるフィルタとして、０．３μｍの粒子を９９．９７％以上捕捉可能なＨＥＰＡ（ＨｉｇｈＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＡｉｒ）フィルタ８０が用いられている。ケース５０に設けられた吹出口５２からは、空気清浄ユニット３０及びＨＥＰＡフィルタ８０で清浄化された空気が室内に吹き出される。

ファンユニット１０ａは、ファンモータ１１と、ファンモータ１１の出力軸に取り付けられ、吸込口５１から吹出口５２に向かう空気の流れをケース５０内の空気流路に生成する遠心式のファン１２と、を有している。

空気清浄ユニット３０は、ＨＥＰＡフィルタ８０よりも空気流れ上流側（吸込口５１側）に設けられている。空気清浄ユニット３０は、吸込口５１を介して吸い込まれた空気中の捕捉対象物を捕捉して除去し、空気を清浄化するものである。空気清浄ユニット３０は、空気流れにおいて最も上流側となる吸込口５１付近に設けられたプレフィルタ３１と、プレフィルタ３１の下流側に設けられた荷電部３２と、荷電部３２の下流側に設けられた捕捉部３３と、を有している。プレフィルタ３１は、空気中に含まれる粒径の比較的大きい捕捉対象物を取り除くものである。荷電部３２は、プレフィルタ３１で取り除かれずプレフィルタ３１を通過した捕捉対象物を帯電させるものである。本例の荷電部３２は、図１、図２及び図９等に示した構成と同様に、複数の荷電モジュール３４を備えている。捕捉部３３は、荷電部３２により帯電した捕捉対象物を捕捉して取り除くものである。

空気清浄ユニット３０がなく、ＨＥＰＡフィルタ８０だけでも捕捉対象物の捕捉は可能である。しかし、ファン１２が停止したときや、ＨＥＰＡフィルタ８０の捕捉容量を超えたときには、ＨＥＰＡフィルタ８０で捕捉したウイルスや菌が再度、室内に放出される可能性がある。そのため、空気清浄ユニット３０を設けることによって、捕捉部３３（静電フィルタ）の電荷により、捕捉したウイルスや菌がファン停止時などに室内に放出されるのを防ぐことができる。また、荷電部３２で発生するオゾンによって、捕捉したウイルスや菌を不活化することもできる。したがって、本例の構成によれば、より清浄な室内空間を得ることができる。

図２８は、除湿機能を有する床置形の空気調和機に本発明を適用した構成の一例を示す断面図である。図中において右側は室内側（前面側）を示している。図２８に示すように、本例の空気調和機は、前面及び天面が開口されたケース５０を有している。ケース５０の前面のうち下部には、室内の空気を吸い込む吸込口５１が設けられている。ケース５０の天面には、室内に空気を吹き出す吹出口５２が設けられている。ケース５０内における吸込口５１と吹出口５２との間には、吸込口５１から吹出口５２に向かって空気を流通させる空気流路が形成されている。

ケース５０内には、吸込口５１から吸い込まれた室内空気を清浄化する空気清浄ユニット３０と、空気清浄ユニット３０で清浄化された室内空気を導入し、導入した室内空気の温度を調節して空調空気を生成する空気調和ユニット１０と、が収容されている。ケース５０に設けられた吹出口５２からは、空気清浄ユニット３０で清浄化されて空気調和ユニット１０で湿度調節された空調空気が室内に吹き出される。

空気調和ユニット１０は、ファンモータ１１と、ファンモータ１１の出力軸に取り付けられ、吸込口５１から吹出口５２に向かう空気の流れをケース５０内の空気流路に生成する遠心式のファン１２と、を有している。また、空気調和ユニット１０は、ファン１２の前方（上流側）に配置され、冷媒との熱交換により室内空気を冷却する蒸発器１３ａ（熱交換器）と、蒸発器１３ａの下流側でファン１２の上流側に配置され、蒸発器１３ａで冷却した空気を冷媒との熱交換により加熱する凝縮器１３ｂ（熱交換器）と、蒸発器１３ａの下方に設けられ、蒸発器１３ａからのドレン水を受けるドレンパン１４と、ドレンパン１４で受けたドレン水を貯めておくドレンタンク１４ａと、を有している。蒸発器１３ａ及び凝縮器１３ｂは、不図示の圧縮機、膨張装置等と共に冷凍サイクルを構成するものである。空気調和ユニット１０に流入した室内空気は、まず蒸発器１３ａにより冷却される。これにより、空気の飽和蒸気圧が低下し、空気中に含まれる水分が蒸発器１３ａの表面で凝縮する。蒸発器１３ａで凝縮したドレン水は、ドレンパン１４に滴下し、ドレンタンク１４ａに貯留される。蒸発器１３ａで冷却された空気は、凝縮器１３ｂで加熱されてから室内に吹き出される。これにより、室内空気の温度を維持したまま除湿することができる。

空気清浄ユニット３０は、空気調和ユニット１０よりも空気流れ上流側（吸込口５１側）に設けられている。空気清浄ユニット３０は、吸込口５１を介して吸い込まれた空気中の捕捉対象物を捕捉して除去し、空気を清浄化するものである。空気清浄ユニット３０は、空気流れにおいて最も上流側となる吸込口５１付近に設けられたプレフィルタ３１と、プレフィルタ３１の下流側に設けられた荷電部３２と、荷電部３２の下流側に設けられた捕捉部３３と、を有している。プレフィルタ３１は、空気中に含まれる粒径の比較的大きい捕捉対象物を取り除くものである。荷電部３２は、プレフィルタ３１で取り除かれずプレフィルタ３１を通過した捕捉対象物を帯電させるものである。本例の荷電部３２は、図１、図２及び図９等に示した構成と同様に、複数の荷電モジュール３４を備えている。捕捉部３３は、荷電部３２により帯電した捕捉対象物を捕捉して取り除くものである。

ここで、ケース５０内において吸込口５１と吹出口５２との間に形成される空気流路には、主に、プレフィルタ３１、荷電部３２、捕捉部３３、蒸発器１３ａ、凝縮器１３ｂ及びファン１２が、空気の流れ方向においてこの順に配置されている。

このように、除湿機能を有する空気調和機においても、上記実施の形態と同様の構成とすることが可能である。

図２９は、除湿機能を有する床置形の空気調和機に本発明を適用した構成の別の例を示す断面図である。図２９に示す例では、空気清浄ユニット３０がファン１２の下流側（例えば、吹出口５２付近）に配置されている。この構成によれば、ドレンタンク１４ａ内で菌が生じた場合であっても、その菌が室内に飛散してしまうことを防ぐことができる。なお、空気清浄ユニット３０の位置は、空気流れにおいて蒸発器１３ａ及びドレンパン１４の下流側であれば、ファン１２の上流側であってもよい。また、図２９では図示を省略しているが、空気清浄ユニット３０のうちのプレフィルタ３１は、蒸発器１３ａよりも上流側（例えば、吸込口５１付近）に設けられていてもよい。

図２８及び図２９では、除湿機能を有する空気調和機を例に挙げたが、加湿機能を有する空気調和機においても同様に構成することにより、同様の効果を得ることができる。例えば、加湿機能を有する空気調和機において、空気清浄ユニット３０を加湿器の下流側（例えば、ファン１２の下流側）に配置すれば、加湿水に菌が生じた場合であってもその菌が室内に飛散してしまうことを防ぐことができる。

また、上記の各実施の形態や変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。

１、２、３空気調和機、１０空気調和ユニット、１０ａファンユニット、１１ファンモータ、１２ファン、１３熱交換器、１３ａ蒸発器、１３ｂ凝縮器、１４ドレンパン、１４ａドレンタンク、３０空気清浄ユニット、３１プレフィルタ、３１ａフィルタ、３２荷電部、３３、３３ａ、３３ｂ捕捉部、３４、３４ａ、３４ｂ荷電モジュール、３５高圧電極、３６接地電極、３７、３７ａ、３７ｂ電源、３８ａ、３８ｂ捕捉部モジュール、３９ａ、３９ｂ電源、４０高圧電極、４１接地電極、５０ケース、５１吸込口、５２吹出口、５２ａベーン、６０粒子センサ、６１隔壁、６２ａ、６２ｂ貫通孔、７０ベルマウス構造、８０ＨＥＰＡフィルタ、１００制御部。

Claims

空気を吸い込む吸込口と、吸い込んだ空気を吹き出す吹出口との間に形成される空気流路と、
前記空気流路に設けられ、空気中に浮遊する捕捉対象物を帯電させる荷電部と、
前記空気流路のうち前記荷電部よりも下流側に設けられ、帯電した前記捕捉対象物を捕捉する捕捉部と、を備え、
前記荷電部は、空気の流れに対して並列に設けられた複数の荷電モジュールを有しており、
前記複数の荷電モジュールは、印加電圧を互いに独立して可変に調節可能なものである空気調和機。
前記複数の荷電モジュールは、高圧電極と、前記高圧電極に対向して配置される接地電極と、前記高圧電極と前記接地電極との間に電圧を印加する電源と、をそれぞれ有している請求項１に記載の空気調和機。
前記複数の荷電モジュールは、マトリクス状に配置されている請求項１又は請求項２に記載の空気調和機。
前記複数の荷電モジュールは、個別に着脱可能である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の空気調和機。
前記複数の荷電モジュールは、前記吸込口の全体に対して隙間なく配置されている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の空気調和機。
前記空気流路には、風が流れる方向に対する垂直断面において、風速の速い第１の部分と、前記第１の部分よりも風速の遅い第２の部分と、が形成されており、
前記荷電部は、前記第１の部分及び前記第２の部分のうち前記第１の部分のみに設けられている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の空気調和機。