JP7330671B2 - フィルタ清掃ユニット及び空気調和機 - Google Patents

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フィルタ清掃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。

下記の特許文献１には、清掃ユニットがフィルタに沿って移動してフィルタの清掃を行うブラシユニットと、ブラシユニットを駆動する駆動部を備え、清掃ユニットがフィルタに付着した塵埃を除去する技術が開示されている。

特開２０１６－８７５４号公報

従来、ブラシを移動させる駆動機構は、ブラシの両側に１セットずつ設置され、各セットは、ブラシ側に固定されたナットと、ナットと噛み合うシャフトと、シャフトを軸周りに回転させるモータを備える。モータによってシャフトが回転することによって、ブラシ側に固定されたナットがシャフトの軸方向に沿って移動する。このような駆動機構は、ブラシを安定して移動させるため、ブラシの両側に１セットずつ合計２セット設置される必要がある。そのため、両側のモータが同じ動きをしない場合、ナットが同位置とならずにブラシが斜めに移動する可能性がある。その結果、フィルタに付着した塵埃を適切に除去できずに清掃不良となったり、ブラシが移動せずに動作不良となったりするおそれがある。

また、上記特許文献１では、可動モータによって回転される推進軸と、推進軸の左右両側に設けられ、それぞれラックギアと噛み合う二つのピニオンギアとを備える駆動部が開示されている。二つのピニオンギアは、推進軸を介して可動モータから回転力が伝達される。すなわち、特許文献１に開示された駆動部は、ピニオンギアを駆動するための推進軸が必須の構成要素である。ピニオンギアに回転力を伝達するための強固な推進軸を設ける必要がある。

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、簡易な構造で確実にブラシを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、モータと、軸方向が前記フィルタの前記一方向に対して垂直方向となるように設置され、前記モータと接続されて、前記モータによって軸周りに回転するシャフトと、前記シャフトと結合され、前記シャフトの軸周りの回転によって前記シャフトの軸方向に沿って移動するナットと、前記フィルタの前記一方向に沿って設置され、前記ナットと接続されつつ、前記ブラシが固定されたブラシ固定部と、長手方向が前記フィルタの前記一方向に対して垂直方向となるように、前記フィルタの前記一方向の両側にそれぞれ設置された二つのラックギアと、前記ブラシ固定部に回転可能に設置され、各前記ラックギアと噛み合う二つのピニオンギアとを備える。

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、シャフトが、シャフトの軸方向がフィルタの一方向に対して垂直方向となるように設置される。

モータが回転することによってシャフトが軸周りに回転し、シャフトと結合されたナットが、シャフトの軸周りの回転によってシャフトの軸方向に沿って移動する。これにより、ナットが固定されたブラシ固定部が、シャフトの軸方向に沿って、フィルタの一方向に対して垂直方向に移動する。

ブラシ固定部には、二つのピニオンギアが回転可能に設置されており、各ピニオンギアは、フィルタの一方向の両側にそれぞれ設置された二つのラックギアと噛み合う。ブラシ固定部が、フィルタの一方向に対して垂直方向に移動する際、ピニオンギアがラックギア上を移動して、従動的に回転する。ブラシ固定部は、フィルタの一方向の両側でピニオンギアとラックギアによって支持されているため、ブラシ固定部とブラシが確実に移動する。

モータは一つのみ設置すればよく、簡易な構造でブラシを移動させることができる。また、ブラシを移動させるための駆動力を発生させる駆動機構と、ブラシを支持する支持機構が別であるため、駆動機構と支持機構を別々にメンテナンスすることが可能になる。駆動機構は、モータ、シャフト及びナットから構成され、支持機構は、ブラシ固定部、ラックギア及びピニオンギアから構成される。

上記発明において、前記ブラシは軸状部材であり、前記ブラシは、両端部のそれぞれにブラシ回転用ギアが設置され、前記ブラシ回転用ギアは、前記ピニオンギアと噛み合ってもよい。

この構成によれば、ピニオンギアが回転することによって、ブラシ回転用ギアがピニオンギアから伝達された力によって従動的に回転する。その結果、ブラシ回転用ギアに設置されたブラシが回転し、ブラシの移動と共にブラシが回転する。ピニオンギアの回転方向とブラシ回転用ギアの回転方向は逆である。

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、簡易な構造で確実にブラシを移動させることができる。

本発明の一実施形態に係る天井埋込み型空気調和機の室内ユニットを示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る天井埋込み型空気調和機の室内ユニットを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタ及びフィルタ清掃ユニットを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタ及びフィルタ清掃ユニットを示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタ清掃ユニットを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタ清掃ユニットを示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタ清掃ユニットを示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタ清掃ユニットを示す側面図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタ清掃ユニットを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタ清掃ユニットを示す斜視図である。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (2)

1. フィルタの一方向に沿って設置されたブラシと、
   モータと、
   軸方向が前記フィルタの前記一方向に対して垂直方向となるように設置され、前記モータと接続されて、前記モータによって軸周りに回転するシャフトと、
   前記シャフトと結合され、前記シャフトの軸周りの回転によって前記シャフトの軸方向に沿って移動するナットと、
   前記フィルタの前記一方向に沿って設置され、前記ナットと接続されつつ、前記ブラシが固定され、内側に前記ブラシを収容するブラシ固定部と、
   長手方向が前記フィルタの前記一方向に対して垂直方向となるように、前記フィルタの前記一方向の両側にそれぞれ設置された二つのラックギアと、
   前記ブラシ固定部に回転可能に設置され、各前記ラックギアと噛み合う二つのピニオンギアと、
   を備え、
   前記ブラシは軸状部材であり、
   前記ブラシは、両端部のそれぞれにブラシ回転用ギアが設置され、
   前記ブラシ回転用ギアは、前記ピニオンギアと噛み合うフィルタ清掃ユニット。
2. 請求項１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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