JP2014032006A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】調湿部材に形成された細孔に詰まった塵埃又は臭気物質を清掃し、臭気物質が本体外部に放出されるのを防ぐことと、調湿部材の水分の吸収及び脱離機能が低下することを防ぐことを目的としている。
【解決手段】本体と、吸湿材が担持され、通風経路部と調湿部とに跨るように回転自在に配置されており、回転することで通風経路部に位置する領域と、調湿部に位置する領域とが移動し、調湿部で水分の吸着又は脱離をして通風経路部で取り入れた空気の除湿、または加湿の少なくとも一方を行う調湿部材と、調湿部材に付着している臭気物質を清掃する洗浄部と、通風経路部内及び調湿部の少なくとも一方に備えられ、臭気物質を検知する臭気センサーと、臭気センサーからの情報に基づいて洗浄部を動作させる制御回路と、を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機に関し、吸湿部を担持した調湿部材が空気中の水分を吸着し除湿する機能と、調湿部材が空気中に水分を脱離し加湿する機能を少なくとも有しており、特に、調湿部材に吸着した塵埃又は臭気物質の清掃機能に関するものである。

従来の除湿機能あるいは加湿機能を備えた空気調和機は、円形で厚み方向と平行に通気口を有する調湿部材を備えている。この調湿部材は、空気調和機の吸気口から取り入れた空気に含まれている水分を吸湿する。また、この調湿部材は、例えば高温且つ乾燥している空気に晒すと、水分を放出して調湿部材中の水分が脱離されるという性質を持っている。

つまり、この調湿部材は、湿度の高い空気中の水分を調湿部材内部に吸収することと、調湿部材内部に吸収している水分を放出することの両方の機能が備わっているということである。そこで、空気調和機の吸気口から取り入れた空気を通気する領域（通風経路）と、熱源を有し乾燥した空気が循環する領域と、に跨るように調湿部材を配置する。またその際に、調湿部材の中心に軸を設けて、調湿部材が回転駆動できるようにする（ローター形式）。

これにより空気調和機は、取り入れた空気に含まれる水分を調湿部材で吸着し、一方で加温或いは乾燥された空気に水分を放出するということを交互に繰り返し行い、取り入れた空気を除湿して放出することが連続的に可能となっている（例えば特許文献１）。

特開２０００−７０６５９号公報（２頁、第１図）

しかしながら、特許文献１に記載されているような従来の空気調和機では以下のような課題が存在している。
（１）空気調和機の動作停止時に、調湿部材が室内の臭気物質を吸着するため、空気調和機の動作停止後に、調湿部材に吸着した臭気物質が脱離してしまい、空気調和機のいずれかの部分からこの臭気物質が例えば室内に放出されてしまいユーザーに不快感を与えてしまっていた。
（２）空気中に含まれる塵埃が調湿部材に形成されている細孔を塞いでしまうために、調湿部材の水分保持容量が低下してしまっていた。それにより、少なくとも空気調和機の除湿機能と加湿機能が低下してしまっていた。

以上のように従来の空気調和機の構成では、調湿部材に付着した臭気物質が空気調和機の外部に放出されるのを防ぐことと、調湿部材に塵埃又は臭気物質が詰まり吸湿及び加湿機能を損なうことを防ぐことは困難であった。

本発明では、以上のような課題を解決するためになされたもので、調湿部材に形成された細孔に詰まった塵埃又は臭気物質を清掃し、臭気物質が本体外部に放出されるのを防ぐことと、調湿部材の水分の吸収及び脱離機能が低下することを防ぐことを目的としている。

本発明に係る空気調和機は、空気を取り入れる吸気口、空気を排出する排気口、前記吸気口と前記排気口とを連通する通風経路部、及び、通風経路部とは独立した位置に設けられた調湿部が形成された本体と、吸湿材が担持され、前記通風経路部と調湿部とに跨るように回転自在に配置されており、回転することで通風経路部に位置する領域と、調湿部に位置する領域とが移動し、調湿部で水分の吸着又は脱離をして通風経路部で取り入れた空気の除湿、または加湿の少なくとも一方を行う調湿部材と、調湿部材に付着している臭気物質を清掃する洗浄部と、通風経路部内及び調湿部の少なくとも一方に備えられ、臭気物質を検知する臭気センサーと、臭気センサーからの情報に基づいて洗浄部を動作させる制御回路と、を備えたものである。

本発明に係る空気調和機によれば、運転時に調湿部材に吸着した臭気物質を清掃して運転停止後に空気調和機本体から外部に臭気物質が放出されることを防ぎ、また、調湿部材の水分の吸収及び脱離機能の低下を防ぐ。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機の概要図である。 図１に記載されている点線ａ−ａの断面を通風面方向から平面視した図である。 図２に記載されている洗浄部の詳細図である。 空気調和機に備えられている制御回路についてブロック図を用いて説明したものである。 図４に記載されている洗浄動作制御部の制御をフローチャートを用いて説明したものである。 調湿部材の洗浄を行わなかった場合に、調湿部材から放出される水分量が、時間経過と、調湿部材を通過させた回数と、によって変化することを説明したものである。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機の概要図である。
本実施の形態１に係る空気調和機は、空気調和機本体１、調湿部材２、中心軸２ａ、通風経路部３、調湿部４、通風経路ファン５、吸気口６、排気口７、調湿部ヒーター８、調湿部熱交換器９、調湿部タンク１０、調湿部ファン１１、表示部１２、洗浄部２０、制御回路５０を少なくとも備えている。

空気調和機本体１は、調湿部材２と、通風経路部３と、調湿部４と、通風経路ファン５と吸気口６と、排気口７と、で構成されている。

調湿部材２は、空気の通り抜けが可能な隙間を有し、例えばハニカム構造の円板（円板に限定される必要はない）とされ、モーター（図示なし）により回転駆動する中心軸２ａによって回転自在となっている。また、調湿部材２の基板となる部分は、例えばセラミック又は紙といった基材からハニカム構造を有する形状に形成されている。

ここで、ハニカム構造の代表的な例としては、例えばコルゲート型、亀甲型、格子型がある。いずれの型においても、軸方向に隙間が形成され、空気が通り抜け可能となっている。そして、上記基板の表面に吸湿材を付着させる。例えば、その吸湿材としてシリカゲル又はゼオライトといった多孔質の材料が使用される。以上のようにして、調湿部材２は形成される。またこの調湿部材２は、通風面と直交する面を軸として、モーター（図示なし）により回転自在となるような中心軸２ａを備えている。

通風経路部３は、空気調和機本体１の外部からとりいれた空気に含まれる水分を吸収又は、外部から取り入れた空気に水分を脱離する部分である。また通風経路部３のいずれかの位置に、臭気を発生しユーザーに不快感を与えてしまう臭気物質を検知する臭気センサー１７が備えられている（図４参照）。臭気センサー１７は、少なくとも通風経路部３又は調湿部４に設けられている必要がある。

調湿部４は、調湿部材２を加温し調湿部材２に含まれる水分を、蒸気として気化させて脱離させる調湿部ヒーター８と、蒸気を水に戻す調湿部熱交換器９と、調湿部熱交換器９で液化された水を蓄える調湿部タンク１０と、調湿部材２と調湿部ヒーター８と調湿部熱交換器９とに空気を循環させる調湿部ファン１１と、を備えている。

その他に、空気調和機本体１は、調湿する空気を強制的に取り入れる通風経路ファン５と、調湿する空気の吸気口６と、調湿した空気を排出する排気口７を備えている。

また空気調和機本体１には、空気調和機の動作状態を表示する表示部１２と空気調和機の制御をつかさどる制御回路５０が備えられている。その他に、図示はしていないが、空気調和機はコンセントと、主電源と、調湿機能起動スイッチとを備えている。

図２は、図１に記載されている点線ａ−ａの断面を通風面方向から平面視したもので、調湿部材２周辺の概略構成を示している。図２に示すように、調湿部材２の近傍には、調湿部材回転動作検知部１６と洗浄部２０が備えられている。

調湿部材回転動作検知部１６は調湿部材２の回転回数を検知するセンサー１６ａを備えている。例えば、調湿部材回転動作検知部１６が光を発し、回転部材に取り付けられた反射板からの反射光をセンシングすることで、回転回数の測定するという方法が考えられる。
いずれにせよ、上記の方法に限定されるわけではないが、この調湿部材回転動作検知部１６は、少なくとも、調湿部材２の回転回数の累計を検知できるような信号を制御回路５０に送信できるような構成となっている。

図３は、図２に記載されている洗浄部２０の詳細図である。洗浄部２０はケース２１で覆われて密閉された構成となっている。ケース２１内部には洗浄用ファン２２とオゾン分解触媒２３が少なくとも設けられている。また、例えば調湿部材２の一部を挟み込むように、洗浄用ファン２２の送風方向に向かって、突起電極２４と対向電極２５を配置する。

この突起電極２４と対向電極２５には、直流高圧電源２６が接続されており、両電極間に直流高電圧（例えば３〜１０ｋＶ）を印可することができるようになっており、これにより両電極間に放電を起こすことが可能となっている。また上記電極の正負は、どちらでも本実施の形態１において適用できる。

次に、本実施の形態１の空気調和機の制御について説明する。
図４は、制御回路５０の制御の流れを説明したブロック図である。図４に示すように、制御回路５０は、検知部５１と洗浄動作制御部５２から構成されている。検知部５１は、コンセント１３の通電、主電源１４の起動／停止、調湿機能の起動／停止を検知する。そして制御回路５０は、検知部５１が検知するいずれかの情報に基づいて、洗浄部２０を動作させるために、上記洗浄動作制御部５２に信号を送信する。洗浄動作制御部５２は検知部５１からの信号を受け、表示部１２に洗浄動作実施中の表示を行う。例えば、制御回路５０が調湿部材回転動作検知部１６を制御することに関し以下にフローチャートを用いて記載する。

図５は、図４に記載する洗浄動作制御部５２の調湿部材回転動作検知部１６に関する制御フローチャートを示している。前述するように、洗浄動作制御部５２は検知部５１の信号を受け、洗浄動作を開始する（Ｓ１）。まずはじめに、検知部５１は、洗浄部２０に信号を送信し、洗浄部２０内の直流高圧電源２６を動作させ、突起電極２４と対向電極２５の間で放電を起こしプラズマを発生させる（Ｓ２）。放電を起こした後、調湿部材２の軸回転を開始する（Ｓ３）。そして、調湿部材回転動作検知部１６によって送信された信号を検知し、回転回数を検知し（Ｓ４）、回転回数が規定の回数を上回ったら（Ｓ５）、直流高圧電源２６を停止して放電を停止し（Ｓ６）、次に洗浄動作を停止する（Ｓ７）。なお、洗浄動作時には通風経路部３にて調湿部材２から水分を脱離するような処理は行わないものとする。

なお、図５においては、調湿部材回転動作検知部１６の出力に基づいて洗浄動作を開始／停止することを説明したが、以下では、臭気センサーの出力に基づいて洗浄動作を開始／停止する例を説明する。臭気センサー１７で検知された臭気物質によって、臭気センサー１７から洗浄動作制御回路に信号が送信される。洗浄動作制御部５２は検知部５１の信号を受け、洗浄動作を開始する。まずはじめに検知部５１は、洗浄部２０に信号を送信し、洗浄部２０内の直流高圧電源２６を動作させ、突起電極２４と対向電極２５の間で放電を起こしプラズマを発生させる。放電を起こした後、調湿部材２の回転を開始する。それにより調湿部材２に付着している臭気物質が除去される。通風経路部３の臭気物質の量が一定量より減少したら、直流高圧電源２６を停止して放電を停止し、次に洗浄を停止する。なお、洗浄動作時には通風経路部３にて調湿部材２から水分を脱離するような処理は行わないものとする。

本実施の形態１の空気調和機の動作について説明する。
上記構成の空気調和機では、調湿部材２を軸回転させることで、調湿部材２は、通風経路部３及び調湿部４、洗浄部２０を交互に連続的に通過する。そして、通風経路ファン５によって吸気口６から強制的に空気を取り込み、軸回転している調湿部材２に通気させる。これにより取り入れた空気に含まれる水分を吸湿、又は取り入れた空気に含まれる空気中に水分を脱離し（調湿）、排気口７から調湿した空気を排出する。

空気調和機が動作を開始するとともに、まず、洗浄部２０のみが動作した状態で、調湿部材２が少なくとも１回転する。これにより、調湿部材２の洗浄が完了した後、洗浄部２０を停止し、通風経路部３及び調湿部４の動作を開始する。

なお、洗浄動作開始後に洗浄部２０を停止する必要は必ずしもないが、洗浄部２０の長時間動作は、突起電極２４と対向電極２５の劣化の劣化を招き、洗浄効果が小さくなってしまう。また、長時間動作により消費電力が増大してしまう。以上のような理由から、洗浄部２０の長時間動作は、避けることが望ましい。

洗浄部２０の洗浄動作について説明する。
上記構成の洗浄部２０は、突起電極２４と対向電極２５に高電圧を印可することにより、例えばストリーマ放電又はコロナ放電が起きる。この放電により調湿部材２は清掃される。放電を起こすことで、プラズマが発生し、調湿部材２に付着している臭気物質を分解するとともに、放電により生じた電子が、調湿部材２に付着している塵埃をたたき出すことが可能となっている。

ただし、これらの洗浄動作によって、洗浄部２０からオゾンが生成される。洗浄部２０はケース２１により仕切られているので、オゾンを処理する対策をしなければオゾンがケース内に蓄積されていき、ケース２１内のオゾン濃度が高くなってしまう。ケース２１内のオゾンの濃度が高くなると、オゾンの強力な化学反応性によって周囲の機材が劣化してしまう。

そのため、洗浄用ファン２２によりケース２１内の内部空気を循環させて、オゾン分解触媒２３に通気する。ケース２１内のオゾンが高濃度になることを防止する。それによって周囲の機材の劣化を防ぐことができる。

なお、本実施の形態１では直流電圧を印加しているが、それに限定されるものではない。
また洗浄部２０の放電方法として、上記ではストリーマ放電とコロナ放電をあげたが、側面放電やバリア放電を用いるような形態をとってもよい。
また、洗浄部２０の形状は、図２に示しているような形状に限定されるものではない。

図６は、調湿部材２の洗浄を行わずに空気を通気させて、どれだけ水分が調湿部材２から脱離されるかを試験した結果を示したものである。取り入れる空気は、３回に分けて調湿部材２を通気するようにする。そして、１回目の通気と、２回目の通気と、３回目の通気と、通気回数を重ねる度に、調湿部材２からどれだけ水分が放出されるかを測定した。図６の横軸は経過時間を、縦軸は水分脱離量を示している。

１回目の通気では、あまり調湿部材２から水分が脱離しないということがわかる。これは、調湿部材２が担持している吸湿材（例えばゼオライトとシリカゲル）は、空気中の水分だけでなく、塵埃又は臭気物質も吸着してしまうことを意味している。つまり、調湿部材２に形成されている細孔が塵埃又は臭気物質により詰まってしまい、本来なら水分が保持される細孔が塞がれてしまっている。従って調湿部材２は充分に水分を保持することができなくなってしまっていることがわかる。

２回目以降の通気では、１回目の通気によって調湿部材２の細孔から塵埃及び臭気物質が放出されているので、調湿部材２は本来の性能を取り戻して、水分を脱離することが可能となっている。

上記したように、調湿部材２を洗浄部２０で清掃しないと、調湿部材２に塵埃又は臭気物質が長期間詰まったままとなってしまい、調湿部材２の水分の吸着及び脱離性能を低下させてしまう。つまり、空気調和機の吸湿性能と加湿性能が低下する。しかし本実施の形態１の洗浄部２０による清掃により、その吸湿性能と加湿性能の低下を防ぐことが可能になる。

また、洗浄部２０で調湿部材２を清掃しないと、一回目の通気の際に、調湿部材２に付着している塵埃及び臭気物質が空気調和機外部に排出されてしまう。つまり、外部に塵埃及び臭気物質が外部に飛散してしまうのでユーザーに対して不快感を与える要因となる。しかし本実施の形態１の洗浄部２０による清掃により、そのユーザーに対して不快感を与えることを避けることが可能になる。

以上のように、本実施の形態１に係る空気調和機は、調湿部材２に付着した塵埃又は臭気物質を、洗浄部２０で清掃する。これにより、調湿部材２に形成された細孔に塵埃又は臭気物質が詰まることを防ぎ、調湿部材２の性能劣化を防ぐことが可能となる。また、常に、空気調和機から外部に臭気物質が飛散されることを防ぎ、ユーザーに不快感を与えることを避けることができる。

１ 空気調和機本体、２ 調湿部材、２ａ 中心軸、３ 通風経路部 、４ 調湿部、５ 通風経路ファン、６ 吸気口、７ 排気口、８ 調湿部ヒーター、９ 調湿部熱交換器、１０ 調湿部タンク、１１ 調湿部ファン、１２ 表示部、１３ コンセント、１４ 主電源、１５ 調湿機能起動スイッチ、１６ 調湿部材回転動作検知部、１６ａ センサー、１７ 臭気センサー、２０ 洗浄部、２１ ケース、２２ 洗浄用ファン、２３ オゾン分解触媒、２４ 突起電極、２５ 対向電極、２６ 直流高圧電源、５０ 制御回路、５１ 検知部、５２ 洗浄動作制御部。

Claims (7)

1. 空気を取り入れる吸気口、空気を排出する排気口、前記吸気口と前記排気口とを連通する通風経路部、及び、前記通風経路部とは独立した位置に設けられた調湿部が形成された本体と、
   吸湿材が担持され、前記通風経路部と前記調湿部とに跨るように回転自在に配置されており、回転することで前記通風経路部に位置する領域と、前記調湿部に位置する領域とが移動し、前記調湿部で水分の吸着又は脱離をして前記通風経路部で取り入れた空気の除湿、または加湿の少なくとも一方を行う調湿部材と、
   前記調湿部材に付着している臭気物質を清掃する洗浄部と、
   前記通風経路部内及び前記調湿部の少なくとも一方に備えられ、前記臭気物質を検知する臭気センサーと、
   前記臭気センサーからの情報に基づいて前記洗浄部を動作させる制御回路と、
   を備えた
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 前記洗浄部は、
   前記調湿部材の通風面のどちらか一方又は両方に、前記調湿部材の一部を覆うようにして設けられた
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記空気調和機への通電、主電源の起動／停止、及び調湿機能の起動／停止の少なくとも１つ以上を検知する検知部と、
   前記検知部からの情報に基づいて前記洗浄部を動作させる制御回路と、
   を備えた
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の空気調和機。
4. 前記調湿部材の回転回数の累計を求める検知部と、
   前記検知部からの情報に基づいて前記洗浄部を停止させる制御回路と、
   を備えた
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和機。
5. 前記洗浄部が洗浄動作している間は、前記調湿部による加湿処理を停止させる
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気調和機。
6. 前記洗浄部は、
   前記調湿部材を挟み込むように配置された放電電極及び対向電極を備えた
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気調和機。
7. 前記放電電極及び前記対向電極の少なくとも一方に突起を備え、
   前記放電電極と前記対向電極とに電圧を印加し、前記突起からプラズマを発生させる
   ことを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。

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