JP7300577B2 - 駆動軸及びそれを用いたフィルタ掃除ユニット - Google Patents

Description

本発明は空気調和機等に用いられるフィルタ駆動軸及びそれを用いたフィルタ掃除ユニットに関するものである。

特許文献１は、モータ等の駆動源により回転するフィルタ駆動軸を開示する。特許文献１に開示されるフィルタ駆動軸は回転することで、フィルタがスライドするように移動する。このフィルタは、一般に空気調和機や空気清浄機等には吸引した空気から塵埃等を除去するために設けられているものである。

図９は、特許文献１に記載の空気調和機のフィルタ及びフィルタ駆動軸を備えるカセットを示す。フィルタ１０１は、上下方向から挟み込まれ、フィルタ保持枠１０２、１０３で保持される。フィルタ保持枠１０２、１０３は四角形状の形状をしており、４辺のうち１辺が開放している形状となっている。

カセットは吸込み方向に見たとき、四角形状の形状をしている。そして、カセットの一辺にはフィルタ駆動軸１０４が設けられている。フィルタ駆動軸１０４は、フィルタ駆動軸１０４の両側に樹脂製の歯車形状の歯車部１０６と、歯車部１０６を接続する金属製の軸部１０５とを備える。ここで、フィルタ１０１は、その裏面にラックが設けられており、このラックと歯車部１０６の歯とが噛み合わさるように構成されている。

このような構成により、フィルタ駆動部が回転駆動することにより、歯車部１０６が回転する。このとき軸部１０５により、両側の歯車部１０６が連動される。そして、歯車部１０６の歯が、フィルタ１０１の裏面に設けられたラックと噛み合い、フィルタ駆動部１０４の回転に伴ってフィルタ１０１が移動する。このとき、フィルタ保持枠１０２、１０３の開放している位置方向にスライド移動するようにフィルタ１０１が移動する。

そして、スライド移動するフィルタ１０１接触するように設けてあるブラシ等によってフィルタに付着した塵埃等を除去する。

特開２０１８－６６５６３号公報

上記のように構成した空気調和機のフィルタ掃除ユニットのフィルタ駆動軸１０４は、金属製の軸部１０５と樹脂製の歯車部１０６とを備える。軸部１０５の両端にある歯車部１０６は、軸部１０５で連結され、一端側の回転に伴って回転する。

しかしながら、フィルタ保持枠１０２、１０３や歯車部１０６は樹脂で成型することができるが、軸部１０５は金属で成型する必要がある。そのため、金属製の部品と樹脂製の部品との２種類の部品を用意する必要があり、金属性の部品は樹脂製の部品に比べて孔かである。そして、歯車部１０６を軸部１０５にそれぞれ接続する必要があり、その装着時は軸部１０５の両端に設けられた歯車部が互いに揃うように接続する必要がある。そのため製造工程も増加する。

以上のように、上記のフィルタ駆動軸１０４は、その製造面に課題があり高価である。本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、安価に提供できるフィルタ駆動軸とそれを用いたフィルタ掃除ユニットの提供を目的とする。

本発明は、断面が略半円状の第１軸部と、前記第１軸部の一端に設ける第１歯車と、を含む第１駆動軸部材と、断面が略半円状の第２軸部と、前記第２軸部の一端に設ける第２歯車と、を含む第２駆動軸部材と、を備え、前記第１軸部及び前記第２軸部は、略半円状の断面の弧を含む曲面側と略半円状の断面の弦を含む平面側とを有し、前記第１駆動軸部材及び前記第２駆動軸部材が前記平面側で重なることで略円柱状の軸となる構成としてある。

本発明における駆動軸は、金属部品を使用せず樹脂材料で一体成型できる。そのため、駆動軸を安価に生産することができると共に、第１歯車と第２歯車とのねじれを低減することができる。

実施の形態１に係る駆動軸及びそれを用いたフィルタ駆動装置を組み込んだ空気調和機の室内機を示す斜視図 実施の形態１に係る空気調和機の室内機のフィルタ掃除ユニットを示す断面図 実施の形態１に係る空気調和機の室内機のフィルタ掃除ユニットを示す斜視図 実施の形態１に係るフィルタ駆動装置周辺の拡大断面図 実施の形態１に係る駆動軸の正面図 実施の形態１に係る駆動軸の分解斜視図 実施の形態１に係る駆動軸の内部を示す分解斜視図 実施の形態１に係る駆動軸の分解平面図 従来のフィルタ掃除ユニットおよびフィルタ駆動軸を示す分解斜視図

第１の発明は、断面が略半円状の第１軸部と、前記第１軸部の一端に設ける第１歯車と、を含む第１駆動軸部材と、断面が略半円状の第２軸部と、前記第２軸部の一端に設ける第２歯車と、を含む第２駆動軸部材と、を備え、前記第１軸部及び前記第２軸部は、略半円状の断面の弧を含む曲面側と略半円状の断面の弦を含む平面側とを有し、前記第１駆動軸部材及び前記第２駆動軸部材が前記平面側で重なることで略円柱状の軸となる駆動軸である。

これにより、軸部と歯車とを樹脂で構成できる。そのため、金属と樹脂の組み合わせに比べ材料費のコストダウンが可能となる。また、軸部の平面側を重ねることで一体化しているため、組み立て性もよく、安価に提供できる。

第２の発明は、第１の発明において、前記軸が中空形状である構成としてある。

これにより、軸部分の材料費を低減できるとともにフィルタ駆動軸の軽量化をできる。そのため、安価で利便性の高い駆動軸を提供できる。さらに、回転軸の軸に沿った長さが長い場合、中実軸で生じやすいヒケによる軸線たわみ等も低減できる。そのため、軸を樹脂製とした駆動軸でも良好なフィルタ駆動性能を得ることができる。

第３の発明は、第２の発明或いは第２の発明において、前記第１歯車が第１駆動軸部材において円周全域に歯が設けられている構成としてある。

これにより、歯車は各駆動軸部材において完成歯車となる。そのため、歯車に加わるトルクが大きな場合においても、歯車が一体物であるから、分離や損壊を低減できる。さらに、例えばフィルタ駆動装置に組み合わせたときは、歯車とフィルタとの噛み合わせが良好であるため、歯車の位置に対してフィルタが滑る現象を低減できる。

第４の発明は、第１～３のいずれかの発明において、前記第２歯車が第２駆動軸部材において円周全域に歯が設けられている構成としてある。

これにより、第２歯車も完成歯車とすることで、より信頼性の高い駆動軸を提供できる。

第５の発明は、第１～４のいずれかの発明において、前記第１軸部及び前記第２軸部の平面は、凸部と凹部とを備え、第１軸部の凸部と第２軸部の凹部とが嵌合するように構成されている。

これにより、製造過程において、凸部と凹部とに基づいて組み合わせることができる。そのため、製造方法が容易となり、さらに安価に製造することができる。

第６の発明は、第１～５のいずれかの発明の駆動軸と、前記第１歯車と噛み合う突起を一方の面に有するフィルタと、前記フィルタをスライド可能に保持するフィルタ保持部と、を備えるフィルタ駆動装置である。

これにより安価なフィルタ駆動軸を用いたことによってフィルタ掃除ユニットのコストを低減し、安価に提供することができる。

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

（実施の形態１）
以下、図１～図８を用いて、実施の形態１を説明する。

図１は、本発明に係る駆動軸１４を備える空気調和機の室内機１の断面図を示す。室内機１は、本体２と、本体２の前面側で開口している前面開口部２ａと、本体２の上面側で開口している上面開口部２ｂとを備える。前面開口部２ａは前面パネル３に覆われており、前面パネル３は開閉自在である。前面パネル３は、通常は閉じており、メンテナンスする際等に使用者が前面パネル３を開く。

本体２の内部には、ファン５が設けられている。ファン５が回転することで、室内の空気が上面開口部２ｂから吸い込まれ、通風路９を通って、本体２の下方に設けられた吹出口６から吹き出される。

略コの字の熱交換器４がファン５の周辺に設けられており、吹出口６側の通風路の部分には熱交換器が設けられていない。上面開口部２ｂから吸い込まれた空気は、熱交換器４により冷媒と熱交換される。そして、熱交換された空気がファン５により、吹出口６から吹き出すことにより、空気調和を行う。

吹出口６には、室内に空気を吹き出すように設けられている。そして、本体２の吹出口６の周辺には、吹出口６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風向変更羽根７と、空気の吹き出し方向を左右に変更する左右風向変更羽根８とが設けられている。

空気調和機が空調運転を開始すると、上下風向変更羽根７が開制御されて吹出口６が開放される。この状態でファン５が駆動されることで、室内空気が上面開口部２ｂを介して室内機の内部に取り入れられる。取り入れられた室内空気は、熱交換器４で熱交換され、ファン５を通過し、ファン５の送風方向の下流側に形成された通風路９を通過して、吹出口６より吹き出される。

また、上面開口部２ｂと熱交換器４との間には、前面開口部２ａ及び上面開口部２ｂから取り入られた室内空気に含まれる塵埃を除去するためのフィルタ１０が設けられている。フィルタ１０は、枠体部分と、当該枠体部分に保持された網部分とを備えている。本実施形態にかかる空気調和機は、フィルタ１０の網部分に付着した塵埃を自動的に清掃するフィルタ掃除ユニット１１を備えている。

フィルタ掃除ユニット１１は、図２～図４に示すように、フィルタ１０をスライド自在に保持するフィルタ保持部１２と、前記フィルタ１０をスライド搬送する駆動軸１４と、前記フィルタ１０に付着した塵埃等を掻き落とし除去するブラシ１５と、前記ブラシ１５で除去した塵埃等を受け止めて溜めておく塵受け部材１６と、塵受け部材１６に溜まっている塵埃等を所定の場所に排出するファン等の排気装置（図示せず）とからなる。

フィルタ保持部１２は、図２に示すように、フィルタ１０を保持するための通常ガイド部１２Ａと折返しガイド部１２Ｂとを備えており、フィルタ１０を通常ガイド部１２Ａから折返しガイド部１２Ｂ及びその逆向きにスライド搬送可能としている。

駆動軸１４は、図５に示すように、室内機の幅方向（図１では奥行き方向）に延在する軸１７と、軸１７の両端に設けた第１歯車１８ａ及び第２歯車１８ｂとを備えている。軸１７と第１歯車１８ａ及び第２歯車１８ｂとは略同径にしてある。そのため、軸１７にフィルタ１０を架け回し、第１歯車１８ａ及び第２歯車１８ｂをフィルタ１０の裏面側のラック歯１９に係合させてある。この駆動軸１４の詳細構成は後述する。

ブラシ１５は、駆動軸１４の下方部に駆動軸１４に沿って室内機の幅方向に設けてあり、上下反転自在となっていて、フィルタ掃除時にはフィルタ１０に接する上向きになってフィルタ表面に付着している塵埃を掻き落とし除去する。

塵受け部材１６は、ブラシ１５の下方を覆うようにブラシ１５に沿って室内機の幅方向に設けてあり、図示しない排気装置に連通していて内部に溜まっている塵埃等を所定の場所に排出させることができるようになっている。

なお、塵受け部材１６内にはブラシ１５の下方部分にゴムなど弾性体等からなるブレード２０が設けてあり、下向きに反転させたブラシ１５からブラシ１５に付着している塵埃等を除去するようになっている。

以上のように構成されたフィルタ掃除ユニット１１におけるフィル掃除動作を簡単に説明しておく。まず、フィルタ１０は、通常、通常ガイド部１２Ａ内に位置し、上面開口部２ｂから取り入れられた室内空気に含まれる塵埃を除去している。

フィルタ１０の掃除開始が指示されると、ブラシ１５が上向きになり、フィルタ１０の表面に接する。そして、駆動軸１４がモータ等の駆動源により駆動されて第１歯車１８ａ及び第２歯車１８ｂが正方向（図２では反時計回り）に回転し、フィルタ１０を、通常ガイド部１２Ａから折返しガイド部１２Ｂへスライド搬送する。フィルタ１０が折返しガイド部１２Ｂと通常ガイド部１２Ａとの合流部分を通過して、通常ガイド部１２Ａの最終端に到達すると、第１歯車１８ａ及び第２歯車１８ｂが逆方向（図２では時計回り）に回転し、フィルタ１０は、折返しガイド部１２Ｂから通常ガイド部１２Ａへとスライド搬送される。

通常ガイド部１２Ａと折返しガイド部２０Ｂとの間をスライド搬送される間にフィルタ１０はブラシ１５により塵埃等を掻き落とし除去され、その塵埃等は塵受け部材１６に受け止められ、例えば所定時間ごとに駆動する排気装置により所定の場所へと排出される。

次に、フィルタ１０をスライド搬送する駆動軸１４の構成について図５～図８を用いて説明する。

図５～図８において、駆動軸１４は、既述したように軸１７と軸１７の両端に設けた第１歯車１８ａ及び第２歯車１８ｂとからなる。なお、軸１７は、第１軸部１７ａと第２軸部１７ｂとが重ね合わせて構成されている。そして、第１軸部１７ａと第１歯車１８ａとはＡＢＳ等の樹脂で一体成型されており、第１軸部１７ａを構成する。また、第２軸部１７ｂと第２歯車１８ｂとはＡＢＳ等の樹脂で一体成型しており、第２駆動軸部材１４ｂを構成する。そして、駆動軸１４は図６～図８に示すように軸１７を半割にした一対の半割一体部品である第１駆動軸部材１４ａと第２駆動軸部材１４ｂとを接合して構成してある。

詳述すると、第１駆動軸部材１４ａ及び第２駆動軸部材１４ｂとは、軸１７が半割され、それぞれ、第１軸部１７ａと第２軸部１７ｂとを有する形状となっている。第１軸部１７ａと、第１軸部１７ａの一端に一体成型した完成歯車状態の第１歯車１８ａとからなる。第１軸部１７ａは回転方向に平行な断面が半円状の形状である。したがって、第１軸部１７ａは上記断面における弧を含む曲面側と、弦を含む平面側とを有する。第１軸部１７ａは、第１軸部１７ａの平面側から突き出るように複数の凸部２１を備え、平面側から曲面側へ食い込むように複数の凹部２２を備える。第２軸部１７ｂも同様に平面側から突き出るように複数の凸部２１を備え、平面側から曲面側へ食い込むように複数の凹部２２を備える。

第１軸部１７ａの凸部２１と第２軸部１７ｂの凹部２２とに嵌合させて第１軸部１７ａと第２軸部１７ｂとが接合し一体化する。なお、第１軸部１７ａの凹部２２と第２軸部１７ｂの凸部２１とに嵌合させてもよい。また、図５～８には、第１軸部１７ａの凸部２１が第２軸部１７ｂの凹部２２に、第２軸部１７ｂの凸部２１が第１軸部１７ａの凹部２２に嵌合されるものを示している。このように嵌合されることで第１歯車１８ａ及び第２歯車１８ｂを両端に含む軸１７を備える駆動軸１４が構成される。

第１駆動軸部材１４ａには第１軸部１７ａの長手方向略中心を境として第１歯車１８ａを有する側に複数の凹部２２を設けるとともに、長手方向略中心を境として第１歯車１８ａを有さない側に複数の凸部２１を設けている。同様に、第２駆動軸部材１４ｂには第２軸部１７ｂの長手方向略中心を境として第１歯車１８ａを有する側に複数の凹部２２を設けるとともに、長手方向略中心を境として第１歯車１８ａを有さない側に複数の凸部２１を設けている。

これにより、第１駆動軸部材１４ａ及び第２駆動軸部材１４ｂは同一形状に形成してあり、一方の第１駆動軸部材１４ａの凸部２１を第２駆動軸部材１４ｂの凹部２２に嵌合させて接合することにより駆動軸１４が構成され軸１７の両端に第１歯車１８ａ及び第２歯車１８ｂが設けられる構成となる。そして、軸１７を中空形状としており、第１軸部１７ａ及び第２軸部１７ｂは、平面側から曲面側にかけて開口している。そして、第１駆動軸部材１４ａの第１軸部１７ａにはその内面軸線方向に第一補強リブ２３を設けるとともに、第一補強リブ２３と交差する方向に複数の第二補強リブ２４を設けてある。同様に、第２駆動軸部材１４ｂの第２軸部１７ｂにはその内面軸線方向に第一補強リブ２３を設けるとともに、第一補強リブ２３と交差する方向に複数の第二補強リブ２４を設けてある。

上記のように構成した駆動軸１４は、第１軸部１７ａ及び第１歯車１８ａとが樹脂で一体成型されて第１駆動軸部材１４ａを構成しており、第２駆動軸部材１４ｂも同様でに構成されている。このため、従来の金属と樹脂の組み合わせに比べ材料費のコストダウンが可能となる。しかも、上記駆動軸１４は軸１７を半割形状とした部品である第１駆動軸部材１４ａ，及び第２駆動軸部材１４ｂの半割面に設けた凸部２１と凹部２２を嵌合させるだけで一体化できるので、組み立て性もよく、安価に提供できる。

したがって、この駆動軸１４を用いて構成した前記フィルタ掃除ユニット１１も安価に提供することができる。

また、軸１７は中空の第１軸部１７ａ及び第２軸部１７ｂを接合して中空形状としているから、軸１７の樹脂材料費を低減でき、更に安価に提供できる。加えて駆動軸１４を軽量化することができ、部品としての取り扱いに対する利便性を向上させることもできる。

しかも、駆動軸１４を構成する一対の第１駆動軸部材１４ａ及び第２駆動軸部材１４ｂは、第１歯車１８ａ及び第２歯車１８ｂ並びに凹部２２及び凸部２１を左右対象に設けて同一形状品としてあるから、部品管理が容易になるとともに、組み立て間違い等による問題も防止でき、加えて金型は一種類でよくなり、生産コストを大きく低減して更に安価に提供することができる。

また、駆動軸１４の軸１７は、中空形状としているので、回転軸方向に従った長さが長い柱状の中実軸の場合よりも、その肉厚が厚いことで生じるヒケによる軸線たわみ等も低減できる。そのため、軸１７を樹脂製としたフィルタ駆動軸でも軸線を直線状の安定したものとすることができる。

そして更に中空状の軸１７を構成する第１軸部１７ａは、その内面軸線方向に第一補強リブ２３を設けるとともに、第一補強リブ２３と交差する方向に複数の第二補強リブ２４を設けている。このため、中空形状であっても柱状の中実軸と同程度の剛性を持たせることができる。よって、軸線のたわみを効果的に抑制できる。

さらに、第１駆動軸部材１４ａと第２駆動軸部材１４ｂとは、回転駆動する際に第１軸部１７ａ及び第２軸部１７ｂの平面側でトルクが伝達される。そのため、第１歯車１８ａ側に駆動用のモータを設けて駆動する場合でも、力が第１軸部１７ａ及び第２軸部１７ｂの平面側で確実に伝達されて第２歯車にもトルクが伝わる。これにより、駆動軸１４をフィルタ駆動に用いた場合でも、第１歯車１８ａと第２歯車１８ｂとで撓むことやずれること低減することが出来る。

したがって、この駆動軸１４を用いて構成した前記フィルタ掃除ユニット１１は、軸１７に架け回したフィルタ１０の平面度を上げてフィルタ幅全域に対するブラシ１５の接触を良好なものとすることができ、フィルタ掃除性能を向上させることができる。

また、駆動軸１４はその軸１７を半割状としているが、歯車部１８は半割することなく完成歯車とした構成としてある。したがって、フィルタ等を駆動している時に何らかの原因で歯車部１８に過大なトルクが加わったとしても、歯車部１８が分離損壊するようなことがない。

即ち、第１歯車１８ａ及び第２歯車１８ｂも軸１７と同様に半割形状として接合一体化していると、歯車部に過大なトルクが加わった場合、過大なトルクによって歯車が半割状態に分離損壊することが懸念されるが、本実施の形態のように第１歯車１８ａ及び第２歯車１８ｂをそれぞれ一体物の完成品としておけば、半割のものを組み合わせた歯車の場合のような分離損壊等を防止でき、信頼性の高いものとすることができる。

したがって、この駆動軸１４を用いて構成した前記フィルタ掃除ユニット１１は、駆動軸１４の分離損壊等の心配がなくなるので、その信頼性を高いものとすることができる。

以上、本発明に係るフィルタ駆動軸及びそれを用いたフィルタ掃除ユニットについて、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、フィルタ駆動軸及びフィルタ掃除ユニットを用いた機器として空気調和機の場合を例示したが、これは空気清浄機であってもよく、フィルタを用いる機器であればどのような機器であってもよいものである。

以上のように、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれるものである。

本発明は、上記のように、フィルタ駆動軸を安価に提供することができるとともに、これを用いたフィルタ掃除ユニットも安価に提供することができる。よって、家庭用及び業務用の空気調和機に広く適用することができる。

１ 室内機
２ 本体
２ａ 前面開口部
２ｂ 上面開口部
３ 前面パネル
４ 熱交換器
５ ファン
６ 吹出口
７ 上下風向変更羽根
８ 左右風向変更羽根
９ 通風路
１０ フィルタ
１１ フィルタ掃除ユニット
１２ フィルタ保持部
１４ 駆動軸
１４ａ 第１駆動軸部材
１４ｂ 第２駆動軸部材
１５ ブラシ
１６ 塵受け部材
１７ 軸
１７ａ 第１軸部
１７ｂ 第２軸部
１８ａ 第１歯車
１８ｂ 第２歯車
１９ ラック歯
２０ ブレード
２１ 凸部
２２ 凹部
２３ 第一補強リブ
２４ 第二補強リブ

Claims (5)

1. 断面が略半円状の第１軸部と、前記第１軸部の一端に設ける第１歯車と、を含む樹脂製の第１駆動軸部材と、
   断面が略半円状の第２軸部と、前記第２軸部の一端に設ける第２歯車と、を含む樹脂製の第２駆動軸部材と、を備え、
   前記第１歯車は、第１駆動軸部材において円周全域に歯が設けられており、
   前記第１軸部及び前記第２軸部は、略半円状の断面の弧を含む曲面側と略半円状の断面の弦を含む平面側とを有し、前記第１駆動軸部材及び前記第２駆動軸部材が前記平面側で重なることで略円柱状の軸となる駆動軸。
2. 前記軸は、中空形状である請求項１に記載の駆動軸。
3. 前記第２歯車は、第２駆動軸部材において円周全域に歯が設けられている請求項１または２に記載の駆動軸。
4. 前記第１軸部及び前記第２軸部の平面は、凸部と凹部とを備え、
   第１軸部の凸部と第２軸部の凹部とが嵌合する請求項１～３のいずれか１項に記載の駆動軸。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の駆動軸と、
   前記第１歯車と噛み合う突起を一方の面に有するフィルタと、
   前記フィルタをスライド可能に保持するフィルタ保持部と、を備えるフィルタ駆動装置。

Images