WO2020189682A1 - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、流通路に存在する一般細菌及び真菌を殺菌及び除菌できる空気調和機を提供することにある。　空気調和機（５）は、筐体（５０）と、光触媒層（６０）と、光源部（７０）とを備える。筐体（５０）は、空気が流通する流通路Ｇを有する。光触媒層（６０）は、流通路Ｇに位置する。光源部（７０）は、筐体（５０）に収容されている。光触媒層（６０）は、光触媒を含有する。光源部（７０）は、光触媒層（６０）に対して光を出射する。また、光源部（７０）は、可視光を出射し、光触媒は、可視光によって励起する。空気調和機（５）は、流通路Ｇに設けられたファン（５３）を更に備える。

Description

空気調和機

　本発明は、空気調和機に関する。

　特許文献１に記載された空気調和機は、室内ユニットと、吸込部とを備える。吸込部の表面は、光触媒層からなる。室内の照明灯の光が光触媒層に照射されて、光触媒が励起する。その結果、光触媒が活性化して、臭い成分を分解する。

特開平９－１９６３９９号公報

　しかしながら、特許文献１に記載された空気調和機では、室内の照明灯の光が照射される領域は、吸込部を含む筐体の外面である。よって、筐体内に存在する臭い成分を含む低分子量の成分を分解できなかった。特に、流通路に存在する一般細菌及び真菌を殺菌及び除菌できなかった。

　本発明の目的は、流通路に存在する一般細菌及び真菌を殺菌及び除菌できる空気調和機を提供することにある。

　本発明の一局面によれば、空気調和機は、筐体と、光触媒層と、光源部とを備える。前記筐体は、空気が流通する流通路を有する。前記光触媒層は、前記流通路に位置する。前記光触媒層は、光触媒を含有する。前記光源部は、前記筐体に収容されている。前記光源部は、前記光触媒層に対して光を出射する。

　本発明の空気調和機によれば、流通路に存在する一般細菌及び真菌を殺菌及び除菌できる。

本発明の実施形態１に係る空気調和運転停止時の空気調和機を示す斜視図である。 実施形態１に係る空気調和運転停止時の空気調和機を示す断面図である。 実施形態１に係る空気調和運転時の空気調和機を示す断面図である。 実施形態１に係る細菌及び真菌の殺菌及び除菌作用を示すグラフである。 実施形態１に係る空気調和機を示すブロック図である。 実施形態１に係る空気調和機の殺菌及び除菌動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る一般細菌及び真菌の殺菌及び除菌作用を示すグラフである。 本発明の実施形態３に係る空気調和運転時の空気調和機を示す断面図である。 本発明の実施形態４に係る空気調和運転時の空気調和機を示す断面図である。

　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。また、図中、光触媒層の断面をハッチングで示す。

　（実施形態１）
　図１から図３を参照して、本発明の実施形態１に係る空気調和機５を説明する。図１は、空気調和のための運転（以下、「空気調和運転」と記載する。）停止時の空気調和機５を示す斜視図である。図２は、空気調和運転停止時の空気調和機５を示す断面図である。図３は、空気調和運転時の空気調和機５を示す断面図である。空気調和運転は、例えば、冷房運転、暖房運転、除湿運転、又は、送風運転である。

　図１に示すように、空気調和機５は空気調和を行う。空気調和機５は、建造物の部屋の壁上部に設置される。空気調和機５は室内機である。なお、空気調和機５は、配管によって室外機と接続される。室外機は室外に設置される。そして、配管を通して、空気調和機５と室外機との間で冷媒が循環する。室外機は、ファンと、圧縮機と、熱交換器と、四方弁のような各種部品とを備える。

　図１から図３に示すように、空気調和機５は、キャビネット５０と、フィルター５１と、ファン５３とを含む。キャビネット５０は、筐体の一例である。キャビネット５０の形状は、例えば、直方体である。具体的には、キャビネット５０は、上面と、下面と、前面と、背面と、右側面と、左側面とを有する。背面は、部屋の壁に取付けられる。

　キャビネット５０は、第１吸込口Ｐ１Ａと、第２吸込口Ｐ１Ｂと、吹出口Ｐ２と、流通路Ｇと、送風フラップ５４Ａと、受風フラップ５４Ｂとを有する。

　第１吸込口Ｐ１Ａは、キャビネット５０の上面に形成される。第２吸込口Ｐ１Ｂは、キャビネット５０の前面上部に形成される。吹出口Ｐ２は、キャビネット５０の下面に形成される。そして、キャビネット５０の内部には、第１吸込口Ｐ１Ａ又は第２吸込口Ｐ１Ｂから吹出口Ｐ２に至る流通路Ｇが形成される。

　流通路Ｇには、空気が流通する。ファン５３は、流通路Ｇに配置される。

　ファン５３は、空気調和運転時に、第１吸込口Ｐ１Ａ又は第２吸込口Ｐ１Ｂを通して外部から流通路Ｇに空気を吸い込み、吸い込んだ空気を、吹出口Ｐ２を通して流通路Ｇから外部に吹き出す。ファン５３は、例えば、クロスフローファンである。クロスフローファンは、例えば、略円筒体の羽根車である。

　フィルター５１は、第１吸込口Ｐ１Ａ及び第２吸込口Ｐ１Ｂに配置される。フィルター５１は室内の空気中の塵埃を集塵する。具体的には、フィルター５１は、第１吸込口Ｐ１Ａ及び第２吸込口Ｐ１Ｂを通過する空気から塵埃を集塵する。

　送風フラップ５４Ａは、吹出口Ｐ２を開閉する。詳細には、送風フラップ５４Ａは、移動して、吹出口Ｐ２を開く開状態と、吹出口Ｐ２を閉める閉状態とのうちのいずれかの状態となる。具体的には、送風フラップ５４Ａは、空気調和運転時に開状態となる。一方、送風フラップ５４Ａは、空気調和運転停止時に閉状態となる。

　受風フラップ５４Ｂは、第２吸込口Ｐ１Ｂを開閉する。詳細には、受風フラップ５４Ｂは、移動して、第２吸込口Ｐ１Ｂを開く開状態と、第２吸込口Ｐ１Ｂを閉める閉状態とのうちのいずれかの状態となる。具体的には、受風フラップ５４Ｂは、空気調和運転時に開状態となる。一方、受風フラップ５４Ｂは、空気調和運転停止時に閉状態となる。

　ここで、流通路Ｇを詳細に説明する。空気調和機５は、流通路Ｇを形成するガイド５５を更に備える。流通路Ｇは、第１流通路Ｇ１と第２流通路Ｇ２とを含む。

　第１流通路Ｇ１は、キャビネット５０の上部で、キャビネット５０の第１吸込口Ｐ１Ａ及び第２吸込口Ｐ１Ｂから、キャビネット５０の背面側まで延びている。

　第２流通路Ｇ２は、キャビネット５０の背面側で第１流通路Ｇ１に接続され、キャビネット５０の下部で、キャビネット５０の吹出口Ｐ２に向かって延びる。第２流通路Ｇ２は、ガイド５５によって形成される。

　ファン５３は、第１流通路Ｇ１と第２流通路Ｇ２とを接続する接続部に配置されている。

　空気調和機５は、熱交換器５２を更に備える。熱交換器５２は、第１流通路Ｇ１に配置されている。熱交換器５２は、熱交換を行う。具体的には、熱交換器５２は、第１流通路Ｇ１を流通する空気と、室外機から供給された冷媒との間で、熱エネルギーを伝達する。

　空気調和機５は、光触媒層６０と、光源部７０とを更に含む。

　光触媒層６０は、流通路Ｇに位置する。光触媒層６０は、第１光触媒層６０ａと、第２光触媒層６０ｂとを有する。例えば、第１光触媒層６０ａは、第２流通路Ｇ２に位置する。具体的には、第１光触媒層６０ａは、ガイド５５の内面に形成されている。更に、第２光触媒層６０ｂは、ファン５３の表面に位置する。

　光触媒層６０は、光触媒を含有する。光触媒は、可視光によって励起することが好ましい。光触媒としては、可視光応答型光触媒が挙げられ、例えば、タングステン等、光増感作用を有するものを担持させた酸化チタン粒子が挙げられる。

　第１光触媒層６０ａは、例えば、トップコート層６１ａとアンダーコート層６２ａとを含む。また、第２光触媒層６０ｂは、例えば、トップコート層６１ｂとアンダーコート層６２ｂとを含む。光触媒は、トップコート層６１ａ及びトップコート層６１ｂに含有されている。

　アンダーコート層６２ａは、トップコート層６１ａとガイド５５との間に位置する。また、アンダーコート層６２ｂは、トップコート層６１ｂとファン５３の表面との間に位置する。アンダーコート層６２ａ及びアンダーコート層６２ｂは、例えば、シリコーン樹脂を含有する。

　光源部７０は、キャビネット５０に収容されている。光源部７０は、例えば、送風フラップ５４Ａの内面に設けられている。詳細には、送風フラップ５４Ａが閉状態であるときに、送風フラップ５４Ａの内面は吹出口Ｐ２付近の第２流通路Ｇ２に対向する。その結果、光源部７０は、吹出口Ｐ２付近の第２流通路Ｇ２及びファン５３に対向するように、キャビネット５０に収容される。

　光源部７０は、光触媒層６０に対して光を出射する。光源部７０は、例えば、可視光を出射する。光源部７０は、例えば、複数のＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ　ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｄｉｏｄｅ）素子である。光源部７０として、可視光で光触媒を活性化させる点で、１０ｋｌｘ以上１００ｋｌｘ以下の照度があることが好ましい。例えば、ＬＥＤ素子は、蛍光体と、青色光源とを含む。そして、青色光源が蛍光体に対し４５０ｎｍの励起光を出射して、白色光を出射する。また、ＬＥＤ素子は、３０００ｌｍ以上５０００ｌｍ以下の白色光を出射する。

　従って、実施形態１によれば、光源部７０がキャビネット５０に収容されているため、流通路Ｇに光を照射できる。その結果、流通路Ｇに位置する光触媒層６０に含有される光触媒を励起できる。よって、励起状態の光触媒によって、流通路Ｇに存在する水分子からＯＨラジカルを発生させる。その結果、ＯＨラジカルによって、流通路Ｇに存在する細菌及び真菌を殺菌及び除菌できる。

　ここで、図４を参照して、実施形態１に係る黒カビの殺菌及び除菌作用について説明する。図４は、クラドスポリウムの殺菌及び除菌作用を示すグラフである。図４において、縦軸は残留菌率を示し、横軸は照射時間を示す。なお、黒カビは結露など水回りに生育する真菌の代表格であり、家庭内における黒カビの殆どは、クラドスポリウムである。

　図４では、励起光源として、蛍光体と、蛍光体に対して励起光として４５０ｎｍの光を出射する青色光源とを含むＬＥＤ光源を用いた。図４に示すように、全光束５０００ｌｍの白色光を、距離１０ｃｍ（照度１０ｋｌｘ以上１００ｋｌｘ以下）にて６０分から１２０分、照射することにより、３乗オーダーの除菌効果（除菌率９９．９％以上）があることを確認できた。

　また、実施形態１によれば、可視光によって光触媒を励起させて、ＯＨラジカルを発生させる。その結果、ファン５３及びガイド５５を形成する合成樹脂及びヒトの眼に影響を与えず、一般細菌及び真菌を殺菌及び除菌できる。

　そして、実施形態１によれば、光源部７０は送風フラップ５４Ａの内面に設けられているため、吹出口Ｐ２付近の第２流通路Ｇ２に存在する細菌及び真菌を殺菌及び除菌できる。

　更に、実施形態１によれば、ガイド５５とトップコート層６１ａとの間にアンダーコート層６２ａが位置するため、ガイド５５とトップコート層６１ａとの密着性を高めることができる。また、ファン５３とトップコート層６１ｂとの間にアンダーコート層６２ｂが位置するため、ファン５３とトップコート層６１ｂとの密着性を高めることができる。更に、励起状態の光触媒によって、ファン５３及びガイド５５を形成する合成樹脂に影響を与えることを防止できる。

　続けて、図５を参照して、実施形態１に係る空気調和機５を説明する。図５は、空気調和機５を示すブロック図である。図５に示すように、空気調和機５は、制御部５６と、記憶部５７と、駆動部５８とを更に含む。記憶部５７は、記憶装置であり、データ及びコンピュータープログラムを記憶する。記憶装置は、半導体メモリーのような主記憶装置と、半導体メモリー及び／又はハードディスクドライブのような補助記憶装置とを含む。

　駆動部５８は、受風フラップ５４Ｂ及び送風フラップ５４Ａを駆動する。具体的には、受風フラップ５４Ｂ及び送風フラップ５４Ａは、空気調和運転時に開状態となる。一方、受風フラップ５４Ｂ及び送風フラップ５４Ａは、空気調和運転停止時に閉状態となる。

　制御部５６は、熱交換器５２、ファン５３、駆動部５８及び光源部７０を制御する。制御部５６はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）のようなプロセッサーを含む。制御部５６のプロセッサーは、記憶部５７の記憶装置が記憶しているコンピュータープログラムを実行して、各種制御を実行する。

　詳細には、制御部５６は、空気調和運転を実行する実行信号を受け付けたときに、熱交換器５２、ファン５３及び駆動部５８を制御する。具体的には、制御部５６は、ファン５３を作動させたときに、受風フラップ５４Ｂ及び送風フラップ５４Ａが開くように、駆動部５８を制御する。

　そして、制御部５６は、空気調和運転停止を実行する停止信号を受け付けたときに、熱交換器５２、ファン５３、駆動部５８及び光源部７０を制御する。具体的には、制御部５６は、ファン５３の作動を停止したときに、受風フラップ５４Ｂ及び送風フラップ５４Ａが閉じるように、駆動部５８を制御する。更に、制御部５６は、光源部７０から光を所定時間、出射させる。所定時間は、例えば、６０分から１２０分である。

　従って、実施形態１によれば、空気調和運転停止時に送風フラップ５４Ａが閉じる。送風フラップ５４Ａが閉じた状態で、光源部７０から光を出射させる。その結果、光は、吹出口Ｐ２付近の第２流通路Ｇ２及びファン５３に照射される。よって、空気調和運転停止後に細菌及び真菌が第２流通路Ｇ２及びファン５３に繁殖することを防止できる。

　次に、図６を参照して、空気調和機５が細菌及び真菌を殺菌及び除菌するときの処理を説明する。図６は、空気調和機５の殺菌及び除菌動作を示すフローチャートである。図６に示すように、制御部５６の処理は、ステップＳ１０１～ステップＳ１０６を含む。

　ステップＳ１０１において、制御部５６は、実行信号を受信したか否かを判定する。

　ステップＳ１０１で否定判定（ステップＳ１０１でＮｏ）がされた場合は、処理がステップＳ１０１に戻る。

　一方、ステップＳ１０１で肯定判定（ステップＳ１０１でＹｅｓ）がされた場合は、処理がステップＳ１０２に進む。

　ステップＳ１０２において、制御部５６は、ファン５３を作動させたときに、受風フラップ５４Ｂ及び送風フラップ５４Ａが開くように、駆動部５８を制御する。

　ステップＳ１０３において、制御部５６は、停止信号を受信したか否かを判定する。

　ステップＳ１０３で否定判定（ステップＳ１０３でＮｏ）がされた場合は、処理がステップＳ１０３に戻る。

　一方、ステップＳ１０３で肯定判定（ステップＳ１０３でＹｅｓ）がされた場合は、処理がステップＳ１０４に進む。

　ステップＳ１０４において、制御部５６は、ファン５３の作動を停止したときに、受風フラップ５４Ｂ及び送風フラップ５４Ａが閉じるように、駆動部５８を制御する。

　ステップＳ１０５において、制御部５６は、光源部７０から光を出射させる。

　ステップＳ１０６において、制御部５６は、所定時間が経過したか否かを判定する。

　ステップＳ１０６で否定判定（ステップＳ１０６でＮｏ）がされた場合は、処理がステップＳ１０６に戻る。

　一方、ステップＳ１０６で肯定判定（ステップＳ１０６でＹｅｓ）がされた場合は、処理が終了する。

　（実施形態２）
　次に、図１から図５を参照して、本発明の実施形態２に係る空気調和機５を説明する。実施形態２が、光源部７０は紫外光を出射する点で、実施形態２は実施形態１と主に異なる。以下、実施形態２が実施形態１と異なる点を主に説明する。

　光触媒層６０は、光触媒を含有する。光触媒は、紫外光によって励起することが好ましい。光触媒としては、例えば、複数の酸化チタン粒子が挙げられる。

　光源部７０は、光触媒層６０に対して光を出射する。光源部７０は、例えば、紫外光を出射する。光源部７０は、例えば、複数のＬＥＤ素子である。

　従って、実施形態２によれば、強いエネルギーを有する紫外光によって光触媒を励起できる。よって、励起状態の光触媒によって、多量のＯＨラジカルを短時間に発生させる。その結果、多量のＯＨラジカルによって、短時間で流通路Ｇに存在する一般細菌及び真菌を殺菌及び除菌できる。

　ここで、図７を参照して、実施形態２に係る黒カビの殺菌及び除菌作用について説明する。図７は、クラドスポリウムの殺菌及び除菌作用を示すグラフである。図７において、縦軸は残留菌率を示し、横軸は照射時間を示す。

　図７では、励起光源として、２６０ｎｍの光を出射する近紫外光源を用いた。図７に示すように、照度５００ｃｄ／ｃｍ²、距離１０ｃｍにて５分から１０分の光照射により、３乗オーダーの除菌効果（除菌率９９．９％以上）があることを確認できた。

　（実施形態３）
　次に、図８を参照して、本発明の実施形態３に係る空気調和機５を説明する。実施形態３が、光源部７０の表面は、略球面加工されている点で、実施形態３は実施形態１と主に異なる。以下、実施形態３が実施形態１と異なる点を主に説明する。

　図８に示すように、光源部７０の表面の形状は、球面である。より好ましくは、光源部７０の表面は、なだらかな略球面加工されている。光源部７０は、可視光を出射する光源７１と、光源７１を収容する透明なカバー７２とを備える。光源７１は、例えば、複数のＬＥＤ素子である。

　従って、実施形態３によれば、光源部７０の表面の形状は、球面であるため、空気調和運転時に空気が流通路Ｇを流通することを、光源部７０が阻害しない。

　（実施形態４）
　次に、図９を参照して、本発明の実施形態４に係る空気調和機５を説明する。実施形態４が、イオン発生器３００を備える点で、実施形態４は実施形態１と主に異なる。以下、実施形態４が実施形態１と異なる点を主に説明する。

　図９に示すように、空気調和機５は、イオン発生器３００を更に備える。

　イオン発生器３００は、放電電極と、誘導電極と、高電圧を印加する高電圧発生回路とを備える。高電圧発生回路が高電圧を印加すると、放電電極と誘導電極との間に放電が生じる。放電によって、水分子からＯＨラジカルを発生させる。

　かかるイオン発生器３００から発生されるイオン種（ＯＨラジカル）は、水分と接触すると即時に失活するため、空気調和機５の空気調和運転によりガイド５５に付着した水分は予め低減しておくことが好ましいが、ガイド５５等に塗布した光触媒層６０に対し光を照射することで、光触媒層６０の表面に撥水作用を起こして速乾性を上げるという効果を期待できる。

　従って、除菌効果を最大化させる場合、イオン発生器３００は、光触媒にて一定時間除菌を行った後に、可動されることが望ましいが、順番としては必ずしもそれに限定されるものではない。

　従って、実施形態４によれば、イオン発生器３００からのＯＨラジカルによっても一般細菌及び真菌を殺菌及び除菌できる。

　以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

　実施形態１と実施形態２と実施形態３と実施形態４とのうちの２以上の特徴を組み合わせてもよい。

　本発明は、空気調和機を提供するものであり、産業上の利用可能性を有する。

　５　　空気調和機
　５０　　キャビネット
　５２　　熱交換器
　５３　　ファン
　５４Ａ　　送風フラップ
　５５　　ガイド
　５６　　制御部
　５８　　駆動部
　６０　　光触媒層
　６０ａ　　第１光触媒層
　６０ｂ　　第２光触媒層
　７０　　光源部
　７１　　光源
　７２　　カバー
　３００　　イオン発生器
　Ｇ　　流通路
　Ｇ１　　第１流通路
　Ｇ２　　第２流通路
　Ｐ１Ａ　　第１吸込口
　Ｐ１Ｂ　　第２吸込口
　Ｐ２　　吹出口

Claims (7)

1. 　空気が流通する流通路を有する筐体と、
   　前記流通路に位置し、光触媒を含有する光触媒層と、
   　前記筐体に収容され、前記光触媒層に対して光を出射する光源部と
   を備える、空気調和機。
2. 　前記光源部は、可視光を出射し、
   　前記光触媒は、前記可視光によって励起する、請求項１に記載の空気調和機。
3. 　前記光源部は、紫外光を出射し、
   　前記光触媒は、前記紫外光によって励起する、請求項１又は請求項２に記載の空気調和機。
4. 　前記流通路に設けられたファンを更に備え、
   　前記筐体は、
   　前記ファンによって前記流通路に前記空気を吸込む吸込口と、
   　前記ファンによって前記流通路から前記空気を吹出す吹出口と、
   　前記吹出口を開閉する送風フラップと
   を更に有し、
   　前記光触媒層は、第１光触媒層と第２光触媒層とを有し、
   　前記第１光触媒層は、前記流通路を形成するガイドの表面に位置し、
   　前記第２光触媒層は、前記ファンの表面に位置し、
   　前記光源部は、前記送風フラップの内面に設けられている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 　前記光源部の表面が、略球面加工されている、請求項４に記載の空気調和機。
6. 　前記送風フラップを駆動する駆動部と、
   　前記ファン、前記駆動部及び前記光源部を制御する制御部と
   を更に備え、
   　前記制御部は、
   　前記ファンを作動させたときに、前記送風フラップが開くように、前記駆動部を制御し、
   　前記ファンの作動を停止したときに、前記送風フラップが閉じるように、前記駆動部を制御するとともに、前記光源部から前記光を出射させる、請求項４又は請求項５に記載の空気調和機。
7. 　前記筐体内に設けられ、イオンを発生させるイオン発生器を更に備える、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の空気調和機。

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