JP7086745B2 - フィルタ清掃ユニット及び空気調和機 - Google Patents
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Description
本発明は、フィルタ清掃ユニット及び空気調和機に関するものである。
天井埋込み型空気調和機の室内機には、吸込み口に設置されたフィルタに付着した塵埃を、ブラシによって清掃する塵埃除去ユニットを備えるものがある。ブラシは、フィルタの幅と同等の長さを有し、モータを有する駆動機構によって、フィルタの一方向に沿って移動する。
ブラシは、フィルタに対して常に接触する位置でフィルタの一方向に沿って移動することが望ましい。これにより、ブラシがフィルタに常に到達しているため、フィルタに付着した塵埃を確実に除去できる。
下記の特許文献1では、ブラシに付着したゴミをかき取るゴミかき取り金具が、コイルバネによってブラシに常時付勢されていることが開示されている。また、下記の特許文献2では、清掃ブラシが押しばねによって付勢され、板状フィルタの表面に押し付けられることが開示されている。押しばねの先端には清掃ブラシに付着した塵埃を清掃ブラシから剥ぎ取るための剥ぎ取り部材が取り付けられている。
フィルタ清掃ユニットは、フィルタの変形等に関わらず、ブラシがフィルタから離れずにフィルタに対して常に接触する位置に保持する保持機構を有している。保持機構は、例えば、ばねによってブラシをフィルタの方向に付勢し、ブラシをフィルタの表面に押し付ける。しかし、フィルタの変形方向によっては、ブラシの軸心とフィルタの距離が近くなり過ぎたり、ばねの付勢力の強さによっては、ブラシをフィルタに対して強く押し付け過ぎたりするおそれがある。この場合、ブラシとフィルタとの間に発生する抵抗によって、ブラシがフィルタの一方向に沿ってスムーズに移動できないという問題が生じる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ブラシの軸心とフィルタの距離を適切に維持して、ブラシをフィルタの一方向に沿ってスムーズに移動させることが可能なフィルタ清掃ユニット及び空気調和機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のフィルタ清掃ユニット及び空気調和機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係るフィルタ清掃ユニットは、フィルタの一方向に沿って設置されたブラシと、前記フィルタの前記一方向に沿って設置され、前記ブラシが固定されたブラシ固定部と、前記ブラシ固定部を前記フィルタの表面に沿って、前記フィルタの前記一方向に対して垂直方向に移動させる駆動機構と、前記ブラシを前記フィルタ側へ付勢する付勢部と、前記ブラシ固定部に設置され、前記フィルタと接触可能な当接部とを備え、前記当接部が前記フィルタと接触したとき、前記当接部は前記ブラシの軸心と前記フィルタの距離を一定間隔以上に保持する。
すなわち、本発明に係るフィルタ清掃ユニットは、フィルタの一方向に沿って設置されたブラシと、前記フィルタの前記一方向に沿って設置され、前記ブラシが固定されたブラシ固定部と、前記ブラシ固定部を前記フィルタの表面に沿って、前記フィルタの前記一方向に対して垂直方向に移動させる駆動機構と、前記ブラシを前記フィルタ側へ付勢する付勢部と、前記ブラシ固定部に設置され、前記フィルタと接触可能な当接部とを備え、前記当接部が前記フィルタと接触したとき、前記当接部は前記ブラシの軸心と前記フィルタの距離を一定間隔以上に保持する。
この構成によれば、ブラシと、ブラシが固定されたブラシ固定部とがフィルタの一方向に沿って設置される。また、駆動機構によって、ブラシ固定部がフィルタの表面に沿って、フィルタの一方向に対して垂直方向に移動する。ブラシは、付勢部によってフィルタ側へ付勢されており、ブラシがフィルタの表面に押し付けられる。
ブラシ固定部に設置された当接部は、フィルタと接触可能であり、当接部がフィルタと接触したとき、当接部はブラシの軸心とフィルタの距離を一定間隔以上に保持する。これにより、ブラシの軸心とフィルタの距離が近くなり過ぎたり、ブラシをフィルタに対して強く押し付け過ぎたりすることを防止できる。
上記発明において、前記付勢部は、前記ブラシをフィルタ側に付勢する圧縮ばねと、フィルタ清掃ユニットフレームに支持され、前記フィルタの前記一方向に対して垂直方向に移動するローラと、前記圧縮ばね及び前記ローラが設置されるばね保持部とを有してもよい。
この構成によれば、ばね保持部は、ローラを介してフィルタ清掃ユニットフレームに支持され、ブラシの移動と共にフィルタの一方向に対して垂直方向に移動する。また、圧縮ばねは、ばね保持部に設置され、ブラシをばね保持部に対してフィルタ側に付勢する。
上記発明において、前記当接部は、前記ブラシ固定部において回転可能に設置された当接ローラを有してもよい。
この構成によれば、ブラシ固定部が移動する場合において、当接ローラがフィルタと接触しているとき、当接ローラは、フィルタとの摩擦で従動的に回転する。当接ローラは、フィルタと接触可能であり、フィルタ側の面に関してフィルタとブラシ固定部の距離が一定になるような位置に設置される。当接ローラがフィルタと接触したとき、当接ローラはブラシの軸心とフィルタの距離を一定間隔以上に保持する。
本発明に係る空気調和機は、上記のフィルタ清掃ユニットを備える。
本発明によれば、ブラシの軸心とフィルタの距離を適切に維持して、ブラシをフィルタの一方向に沿ってスムーズに移動させることができる。
以下に、本発明の一実施形態に係る天井埋込み型空気調和機について、図面を参照して説明する。
天井埋込み型空気調和機(以下「空気調和機」という。)は、室内ユニット1と、室外ユニット(図示せず。)と、室内ユニット1及び室外ユニットとを結ぶ冷媒配管(図示せず。)などを備える。
室内ユニット1は、ケース本体2が天井に埋込まれて設置される。ケース本体2の内部には、図1に示すように、熱交換器7、ドレンパン10、モータ5、送風機6、ベルマウス12等が内蔵され、このケース本体2の下部には天井面に露出する天井パネル8が装着される。
天井埋込み型空気調和機(以下「空気調和機」という。)は、室内ユニット1と、室外ユニット(図示せず。)と、室内ユニット1及び室外ユニットとを結ぶ冷媒配管(図示せず。)などを備える。
室内ユニット1は、ケース本体2が天井に埋込まれて設置される。ケース本体2の内部には、図1に示すように、熱交換器7、ドレンパン10、モータ5、送風機6、ベルマウス12等が内蔵され、このケース本体2の下部には天井面に露出する天井パネル8が装着される。
図1及び図2に示すように、室内ユニット1の下面中央部には吸込み口3が形成され、この吸込み口3に隣接した位置に、室内ユニット1の下面外周部に沿って一方向に長い吹出し口4が形成される。吸込み口3には、吸込みグリル11と、吸込みグリル11の上方にフィルタ13とが設置される。ドレンパン10は、熱交換器7の下部に設けられ、熱交換器7から滴下するドレン水を受ける。ベルマウス12は、ドレンパン10の下部に設けられる。
空気調和機が運転すると、図示しない室外ユニットからの冷媒が熱交換器7を循環し、モータ5によって送風機6が駆動される。送風機6の駆動によって、室内空気が吸込み口3から吸込みグリル11、フィルタ13を通り、ベルマウス12に案内されて送風機6へ吸入される。そして、送風機6から吹き出された空気は、熱交換器7を通過することで、冷却又は加熱され、その後、吹出し口4から室内へ吹き出される。
ルーバ14は、吹出し口4の形状に合わせて一方向に長く、ルーバ14は、長手方向に対して平行な軸周りに回動する。これにより、ルーバ14の向きが変更されることによって、吹出し口4から吹き出される空気流が上向きとなったり又は下向きとなったりする。
フィルタ13は、吸入される空気に含まれる塵埃等を除去する。フィルタ13は、吸込み口3と同様に四角形状を有し、吸込み口3の中央付近に配置される。また、吸込みグリル11の枠部の四隅には、吸込みグリル11を昇降させるワイヤ15が配置されている。
本実施形態に係る室内ユニット1は、図2~図4に示すように、フィルタ清掃ユニット16を備える。フィルタ清掃ユニット16は、フィルタ13の下面においてケース本体2に設置されており、フィルタ13における一方向の1辺の長さと同等又はそれよりも長いブラシ17を有する。フィルタ清掃ユニット16のブラシ17がフィルタ13の一端側の辺から他端側の辺へフィルタ13の表面に接触ながら移動することで、フィルタ13に付着した塵埃を除去する。フィルタ清掃ユニット16は、運転制御に関する制御信号に基づいて運転を開始する。
フィルタ清掃ユニット16は、天井パネル8に着脱可能に設置されるフィルタ清掃ユニットフレーム9と、フィルタ清掃ユニットフレーム9に設置されたブラシ17、ブラシ固定部21及びモータ24等を備える。
フィルタ清掃ユニットフレーム9は、吸込み口3と同様に四角形状を有し、吸込み口3の中央付近に配置される。フィルタ清掃ユニットフレーム9には、フィルタ13が設置され、フィルタ清掃ユニットフレーム9は、天井パネル8に取り付けられたり、天井パネル8から取り外されたりすることができる。
ブラシ17は、一方向に長い軸材を有し、軸材の外周面において軸方向の一端から他端にかけて多数の毛が配置される。ブラシ17は、両端部のそれぞれに、ピニオンギア23と噛み合うブラシ回転用ギア20が設置されている。また、ブラシ17は、両端部おいてブラシ固定部21によって支持される。
図2、図5~図8に示すように、ブラシ固定部21は、ブラシ17の軸方向と平行な方向に長い部材であり、内側にブラシ17を収容する。ブラシ固定部21は、ブラシ17を囲む形状を有しており、フィルタ13側にてブラシ17を露出させる。ブラシ固定部21には、両端部に一つずつ合計二つのピニオンギア23が回転可能に設置されている。ブラシ固定部21は、ピニオンギア23を介してラックギア22に支持される。ブラシ固定部21がラックギア22に沿って移動することによって、ブラシ固定部21及びブラシ17がフィルタ13の表面に沿ってフィルタ13の一端側の辺から他端側の辺にかけて移動する。
ブラシ固定部21は、フィルタ13の一方向の両側でピニオンギア23とラックギア22によって支持されているため、ブラシ固定部21とブラシ17が確実に移動する。
ピニオンギア23は、ブラシ固定部21の両端部にそれぞれ設置されている。ピニオンギア23は、ラックギア22と噛み合う。ブラシ固定部21が移動することによって、ピニオンギア23は、ラックギア22上を移動してラックギア22から伝達された力によって従動的に回転する。ラックギア22は、フィルタ13の外側において、軸方向がブラシ17の軸方向とは垂直方向になるように設置される。ラックギア22の長さは、フィルタ13の1辺の長さと同等又はそれよりも長い。
ブラシ回転用ギア20は、各ピニオンギア23に対応して一つずつ設けられ、ピニオンギア23に噛み合っている。ピニオンギア23が回転することによって、ブラシ回転用ギア20がピニオンギア23から伝達された力によって従動的に回転する。その結果、ブラシ回転用ギア20に設置されたブラシ17が回転し、ブラシ17の移動と共にブラシ17が回転する。ピニオンギア23の回転方向とブラシ回転用ギア20の回転方向は逆である。ピニオンギア23にブラシ17が設置されるのではなく、ブラシ回転用ギア20にブラシ17が設置されるため、ブラシ17及びブラシ固定部21の進行方向に対して後方から前方へブラシ17の毛が移動する。その結果、ブラシ17及びブラシ固定部21の進行方向に対して前方から後方へブラシ17の毛が移動して、フィルタ13の移動方向と同一方向となる場合と異なり、フィルタ13に対抗するようにブラシ17の毛が移動する。そのため、フィルタ13に付着した塵埃をより確実に除去できる。
また、ピニオンギア23は、モータ24と連結されておらず、従動的に動作する部材である。本実施形態では、ピニオンギア23がブラシ固定部21に設置されているため、特許文献1と異なり、二つのピニオンギア23を連結する推進軸が不要である。
図6,図8~図10に示すように、モータ24、シャフト25及びナット26などからなる駆動機構は、フィルタ13の1辺に沿って1組のみ設置されればよい。
モータ24は、フィルタ清掃ユニット16のフィルタ清掃ユニットフレーム9に固定設置される。モータ24は、シャフト25と連結されており、モータ24が駆動することによってシャフト25が軸周りに回転する。シャフト25は、一方向に長い軸材であり、軸材の外周面に雄ねじが形成され、ナット26が噛み合わされている。シャフト25は、軸方向がブラシ17の軸方向に対して垂直方向となるように、すなわち、ラックギア22と平行方向に設置される。シャフト25は、フィルタ13における一方向の1辺の長さと同等又はそれよりも長い。
ナット26は、内周面にシャフト25の雄ねじと噛み合う雌ねじが形成されている。ナット26は、シャフト25の軸周りに回転しないようにブラシ固定部21と接続されている。ナット26は、ブラシ固定部21に対して固定されていないが、ナット26はブラシ固定部21を押すことができるようにブラシ固定部21と接続されている。これにより、シャフト25が回転することによって、ナット26が移動し、ナット26がブラシ固定部21を押し、シャフト25の軸方向に沿って移動する。シャフト25の回転方向を変更することによって、ナット26及びブラシ固定部21の進行方向を変更できる。
なお、上述した例では、シャフト25に雄ねじが形成され、ナット26に雌ねじが形成されて組み合わされた例について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、シャフト25とナット26の組み合わせによってボールねじ機構となるように、シャフト25とナット26が構成されてもよい。
本実施形態に係る駆動機構において、モータ24は一つのみ設置すればよく、簡易な構造でブラシ17を移動させることができる。
<ブラシ固定部21とナット26の接続>
図9及び図10に示すように、ナット26とブラシ固定部21の接続部分において、ナット26は、ブラシ固定部21に対して、シャフト25の軸方向、及び、軸方向に対して垂直な面内方向への移動が制限されていない。
図9及び図10に示すように、ナット26とブラシ固定部21の接続部分において、ナット26は、ブラシ固定部21に対して、シャフト25の軸方向、及び、軸方向に対して垂直な面内方向への移動が制限されていない。
ナット26とブラシ固定部21の接続部分の構成について一実施例を説明する。
ナット26の外周面には、シャフト25の軸方向に対して垂直方向に平行な板面を有するフランジ27が設置される。また、ブラシ固定部21には、ナット26に設けられたフランジ27に対応する切欠き溝28が形成されている。フランジ27は、切欠き溝28に挿入されている。ブラシ固定部21の切欠き溝28の幅は、ナット26のフランジ27の板厚よりも僅かに大きく、切欠き溝28の内部でフランジ27が移動可能である。フランジ27におけるシャフト25の軸方向端面は、切欠き溝28の内面に当接可能である。なお、本実施形態では切欠き溝28にフランジ27が挿入されるとしたが、フランジ27が設けられずナット26自体が切欠き溝に挿入される構成でもよい。
ナット26の外周面には、シャフト25の軸方向に対して垂直方向に平行な板面を有するフランジ27が設置される。また、ブラシ固定部21には、ナット26に設けられたフランジ27に対応する切欠き溝28が形成されている。フランジ27は、切欠き溝28に挿入されている。ブラシ固定部21の切欠き溝28の幅は、ナット26のフランジ27の板厚よりも僅かに大きく、切欠き溝28の内部でフランジ27が移動可能である。フランジ27におけるシャフト25の軸方向端面は、切欠き溝28の内面に当接可能である。なお、本実施形態では切欠き溝28にフランジ27が挿入されるとしたが、フランジ27が設けられずナット26自体が切欠き溝に挿入される構成でもよい。
切欠き溝28は、ブラシ固定部21においてブラシ17側とは反対側の面において、フランジ27が移動可能に開口している。また、切欠き溝28は、ブラシ固定部21においてブラシ17の軸に対して上側の面又は下側の面において、フランジ27が移動可能に開口している。以上より、ナット26とブラシ固定部21の接続部分において、シャフト25の軸方向、及び、軸方向に対して垂直な面内方向への移動は制限されていない。そのため、ナット26がブラシ固定部21を押す場合、フランジ27が切欠き溝28に当接するが、ナット26は、ブラシ固定部21に対して、シャフト25の軸方向、及び軸方向に対して垂直な面内方向の動きが許容される。
ナット26が噛み合ったシャフト25が設けられた合成樹脂製のフィルタ清掃ユニットフレーム9の据付時の変形、シャフト25等の各種部品の成形精度、組立精度又は据付精度などによって、シャフト25が撓んだり傾斜したりする可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、シャフト25が撓んだり傾斜したりした場合でも、ナット26は、ブラシ固定部21に対してシャフト25の軸方向、及び、軸方向に対して垂直な面内方向に動くことができナット26の位置が変更される。そのため、シャフト25の軸周りの回転や、ナット26のシャフト25の軸方向に沿った移動がスムーズに行われる。
<ブラシ17の付勢について>
図11~図13に示すように、ブラシ固定部21には、ブラシ17の軸心とフィルタ13との距離を調整するブラシ位置調整機構29が設けられる。
ブラシ位置調整機構29は、ブラシ17をフィルタ13側に押し付ける付勢部30と、ブラシ17とフィルタ13との間隔を一定以上に保つ当接部31などを有する。
図11~図13に示すように、ブラシ固定部21には、ブラシ17の軸心とフィルタ13との距離を調整するブラシ位置調整機構29が設けられる。
ブラシ位置調整機構29は、ブラシ17をフィルタ13側に押し付ける付勢部30と、ブラシ17とフィルタ13との間隔を一定以上に保つ当接部31などを有する。
付勢部30は、ばね保持部32と、レール33と、ローラ34と、圧縮ばね35などを有する。
ばね保持部32は、ブラシ固定部21の両端部において一つずつ合計二つ設置される。ばね保持部32には、ローラ34と、圧縮ばね35が設置される。ばね保持部32は、ローラ34を介してフィルタ清掃ユニットフレーム9に支持される。ローラ34の回転軸方向は、ブラシ17の軸方向に対して平行である。圧縮ばね35の軸方向は、ブラシ17の軸方向に対して垂直方向、かつ、ブラシ17とフィルタ13を結ぶ方向に対して平行方向である。ばね保持部32には、圧縮ばね35の下面を支持する支持面32aが設けられる。
レール33は、長手方向がブラシ17の軸方向に対して垂直方向となるように、すなわち、ラックギア22と平行方向にフィルタ清掃ユニットフレーム9に設置される。レール33は、フィルタ13における一方向の1辺の長さと同等又はそれよりも長い。レール33上では、ローラ34が走行可能である。レール33は、ローラ34を介してばね保持部32を支持する。
ローラ34は、ばね保持部32に回転可能にレール33上に設置される。ローラ34は、ブラシ固定部21が移動するとき、レール33上を移動して従動的に回転する。
圧縮ばね35は、一端がばね保持部32の支持面と接触し、他端がブラシ固定部21と接触するように配置される。ブラシ固定部21の側面部には、圧縮ばね35の軸心を貫通する棒状部材37が形成される。棒状部材37によって圧縮ばね35が支持されることで、圧縮ばね35の倒れを防止できる。なお、図11及び図12に示す例では、棒状部材37はブラシ固定部21に形成されるとしたが、図13に示すように、ばね保持部32に形成されてもよい。
圧縮ばね35は、ばね保持部32の支持面32aに対して上方に付勢力を発生させる。その結果、ブラシ固定部21が、付勢部30によって、上方、すなわち、フィルタ13側に付勢され、ブラシ固定部21がフィルタ13に押し付けられる。
当接部31は、ブラシ固定部21に対して回転可能に設置された当接ローラ36を有する。ブラシ固定部21が移動する場合において、当接ローラ36がフィルタ13と接触しているとき、当接ローラ36は、フィルタ13との摩擦で従動的に回転する。当接ローラ36は、フィルタ13と接触可能であり、フィルタ13側の面に関してフィルタ13とブラシ固定部21の距離が一定になるような位置に設置される。当接ローラ36がフィルタ13と接触したとき、当接ローラ36はブラシ17の軸心とフィルタ13の距離を一定間隔以上に保持する。これにより、フィルタ13がブラシ17側に変形したとしても、ブラシ17の軸心とフィルタ13の距離が近くなり過ぎることがない。また、圧縮ばね35の付勢によって、ブラシ17をフィルタ13に対して強く押し付け過ぎたりすることを防止できる。
なお、フィルタ13と当接部との摩擦が小さければ、当接部は必ずしも回転可能な当接ローラ36ではなくてもよい。例えば、ブラシ固定部21に固定され、フィルタ13と接触する面に曲面を有する部材でもよい。
1 :室内ユニット
2 :ケース本体
3 :吸込み口
4 :吹出し口
5 :モータ
6 :送風機
7 :熱交換器
8 :天井パネル
9 :フィルタ清掃ユニットフレーム
10 :ドレンパン
11 :吸込みグリル
12 :ベルマウス
13 :フィルタ
14 :ルーバ
15 :ワイヤ
16 :フィルタ清掃ユニット
17 :ブラシ
20 :ブラシ回転用ギア
21 :ブラシ固定部
22 :ラックギア
23 :ピニオンギア
24 :モータ
25 :シャフト
26 :ナット
27 :フランジ
28 :切欠き溝
29 :ブラシ位置調整機構
30 :付勢部
31 :当接部
32 :ばね保持部
32a :支持面
33 :レール
34 :ローラ
35 :圧縮ばね
36 :当接ローラ
37 :棒状部材
2 :ケース本体
3 :吸込み口
4 :吹出し口
5 :モータ
6 :送風機
7 :熱交換器
8 :天井パネル
9 :フィルタ清掃ユニットフレーム
10 :ドレンパン
11 :吸込みグリル
12 :ベルマウス
13 :フィルタ
14 :ルーバ
15 :ワイヤ
16 :フィルタ清掃ユニット
17 :ブラシ
20 :ブラシ回転用ギア
21 :ブラシ固定部
22 :ラックギア
23 :ピニオンギア
24 :モータ
25 :シャフト
26 :ナット
27 :フランジ
28 :切欠き溝
29 :ブラシ位置調整機構
30 :付勢部
31 :当接部
32 :ばね保持部
32a :支持面
33 :レール
34 :ローラ
35 :圧縮ばね
36 :当接ローラ
37 :棒状部材
Claims (4)
- フィルタの一方向に沿って設置されたブラシと、
前記フィルタの前記一方向に沿って設置され、前記ブラシが固定されたブラシ固定部と、
前記ブラシ固定部を前記フィルタの表面に沿って、前記フィルタの前記一方向に対して垂直方向に移動させる駆動機構と、
前記ブラシを前記フィルタ側へ付勢する付勢部と、
前記ブラシ固定部に設置され、前記フィルタと接触可能な当接部と、
を備え、
前記当接部が前記フィルタと接触したとき、前記当接部は前記ブラシの軸心と前記フィルタの距離を一定間隔以上に保持するフィルタ清掃ユニット。 - 前記付勢部は、
前記ブラシを前記フィルタ側に付勢する圧縮ばねと、
フィルタ清掃ユニットフレームに支持され、前記フィルタの前記一方向に対して垂直方向に移動するローラと、
前記圧縮ばね及び前記ローラが設置されるばね保持部と、
を有する請求項1に記載のフィルタ清掃ユニット。 - 前記当接部は、前記ブラシ固定部において回転可能に設置された当接ローラを有する請求項1又は2に記載のフィルタ清掃ユニット。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載のフィルタ清掃ユニットを備える空気調和機。
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