JP2020008181A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレンパンの劣化を招くことなく、ドレンパンにおける菌類等の微生物の発生を抑制できる空気調和機を提供する。【解決手段】この発明に係る空気調和機は、凝縮水を受けるドレンパン１７と、ドレンパン１７の少なくとも一部に向けて光を照射する発光部２０と、を備える。そして、発光部２０が照射する光は、４４０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の波長帯の放射エネルギーの総和が、４４０ｎｍ以下の波長領域の放射エネルギーの総和よりも大きい。【選択図】図１

Description

この発明は、空気調和機に関するものである。

空気調和機に内蔵された熱交換器の上流側に配され、熱交換器に可視光もしくは紫外線を照射する光発生ユニットを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３２１１２８号公報

特許文献１に示されるような技術においては、光発生ユニットから可視光又は紫外線領域の短波長の光を照射することで、主に熱交換器に発生する菌、カビを抑えることを目的としている。しかしながら、空気調和機においては、熱交換器で生じた凝縮水を受けるドレンパンにおいても、菌、カビ等が発生しやすい。ここで、熱交換器は金属製である一方、ドレンパンは樹脂材料を含むことが多い。このため、特許文献１に示されるような光発生ユニットでドレンパンに可視光又は紫外線領域の短波長の光を照射した場合、樹脂材料を含むドレンパンの劣化を招いてしまう。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものである。その目的は、ドレンパンの劣化を招くことなく、ドレンパンにおける菌類等の微生物の発生を抑制できる空気調和機を得ることにある。

この発明に係る空気調和機は、凝縮水を受けるドレンパンと、前記ドレンパンの少なくとも一部に向けて光を照射する発光部と、を備え、前記発光部が照射する光は、４４０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の波長帯の放射エネルギーの総和が、４４０ｎｍ以下の波長領域の放射エネルギーの総和よりも大きい。

この発明に係る空気調和機によれば、ドレンパンの劣化を招くことなく、ドレンパンにおける菌類等の微生物の発生を抑制できるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る空気調和機の構成を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る空気調和機が備える発光部の構成を模式的に示す正面図である。 この発明の実施の形態１に係る空気調和機が備える発光部から照射する光の分光スペクトルの一例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る空気調和機が備える発光部から照射する光の分光スペクトルの別例を示す図である。 波長の異なる光を照射したときにおける菌数の時間変化の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る空気調和機の制御系統の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る空気調和機が備える発光部から光を照射する動作の一例を示す図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化又は省略する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

実施の形態１．
図１から図７は、この発明の実施の形態１に係るものである。図１は空気調和機の構成を模式的に示す断面図である。図２は空気調和機が備える発光部の構成を模式的に示す正面図である。図３は空気調和機が備える発光部から照射する光の分光スペクトルの一例を示す図である。図４は空気調和機が備える発光部から照射する光の分光スペクトルの別例を示す図である。図５は波長の異なる光を照射したときにおける菌数の時間変化の一例を示す図である。図６は空気調和機の制御系統の構成を示すブロック図である。そして、図７は空気調和機が備える発光部から光を照射する動作の一例を示す図である。

この実施の形態に係る空気調和機１０は、空気調和装置の室内機である。図１に示すように、空気調和機１０は、筐体１１を備えている。筐体１１は、中空箱状の部材である。筐体１１は、横長で前面から下面にかけて斜めに切り欠かれた略直方体状に形成されている。

筐体１１の上面部には、吸込口１２が形成されている。吸込口１２は、外部から筐体１１の内部に空気を取り込むための開口である。空気調和機１０の下面には、吹出口１３が形成されている。吹出口１３は、筐体１１の内部から外部へと空気を排出するための開口である。筐体１１の前面側は、前面パネル１９で覆われている。

筐体１１の内部には、吸込口１２から吹出口１３へと通じる風路が形成されている。吸込口１２には、プレフィルタ１８が設置されている。プレフィルタ１８は、吸込口１２から空気調和機１０の内部へと入る空気から、比較的大きなごみ、塵、埃等を取り除くためのものである。

前述した風路におけるプレフィルタ１８の風下側には、熱交換器１４が設置されている。熱交換器１４は、前述の風路を流れる空気と熱交換を行って、前述の風路を流れる空気を加熱又は冷却する。空気を加熱するか冷却するかは、空気調和機１０が暖房運転であるか冷房運転であるかによる。

筐体１１の内部には、ドレンパン１７が設けられている。ドレンパン１７は、熱交換器１４の下方に配置されている。ドレンパン１７は、熱交換器１４のフィンの表面で生じた凝縮水を受けるためのものである。ドレンパン１７は、例えば、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂、ＰＳ（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂、ＰＰ（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）樹脂等からなる。

前述した風路における熱交換器１４の風下側には、送風ファン１５が設置されている。送風ファン１５は、吸込口１２から吹出口１３へと向かう空気流を、前述の風路中に生成するためのものである。

吹出口１３には、ルーバ１６が設けられている。ルーバ１６は、吹出口１３から吹き出す空気の吹き出し角度を調整するためのものである。図１の断面図では、ルーバ１６として、上下風向板が表れている。ルーバ１６の上下風向板は、筐体１１の前面側から見て、手前側と奥側とに設置されている。また、手前側と奥側の各上下風向板は、それぞれ左右に分割されている。そして、ルーバ１６の上下風向板の向きを変えることで、空気調和機１０は、送風方向を上下に変更可能である。

また、ここでは図示が省略されているが、ルーバ１６は、左右風向板も備えている。左右風向板は、吹出口１３から吹き出す空気の左右方向の吹き出し角度を調整するためのものである。

送風ファン１５が動作すると、吸込口１２から吹出口１３へと向かう空気流が前述の風路中に生成され、吸込口１２から空気が吸い込まれ、吹出口１３から空気が吹き出される。吸込口１２から吸い込まれた空気は、筐体１１内部の前述した風路を、プレフィルタ１８、熱交換器１４、送風ファン１５の順に通過する空気流となり、吹出口１３から吹き出す。この際、送風ファン１５の風下側に配置されたルーバ１６の上下風向板及び左右風向板により、吹出口１３から吹き出される風の方向すなわち送風方向が調整される。

筐体１１の内部には、発光部２０が設けられている。発光部２０は、ドレンパン１７の少なくとも一部に向けて光を照射する。発光部２０から照射される光は、ドレンパン１７の特に凝縮水が溜まりやすい部分に当たるようになっている。図２に示すように、発光部２０は、ＬＥＤ２１すなわち発光ダイオードを備えている。ＬＥＤ２１は、発光部２０の光源である。発光部２０から照射される光の特性は、主にＬＥＤ２１の性能によって決まる。

ＬＥＤ２１から照射される光の分光スペクトルの一例を図３に示す。この図３の横軸は波長を示し、縦軸は相対発光強度（相対エネルギー強度）を示している。この例では、ＬＥＤ２１から照射される光の分光スペクトルは、波長Ａにおいて１つのピークを有している。このピーク波長Ａは、４４０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下である。また、望ましくは、ピーク波長Ａは、４５０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下である。すなわち、発光部２０から照射される光は、可視光領域を含み、その色は青である。このような光は、ＬＥＤ２１として青色ＬＥＤを用いることで実現できる。

また、ＬＥＤ２１から照射される光の分光スペクトルの別例を図４に示す。この図４においても、図３と同様に、横軸は波長を示し、縦軸は相対発光強度（相対エネルギー強度）を示している。この例では、ＬＥＤ２１から照射される光の分光スペクトルは、波長Ａにおけるピークの他に、波長Ｂにおいて、もう１つのピークを有している。図３の例と同じく、この図４の例でも、ピーク波長Ａは、４４０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下である。また、望ましくは、ピーク波長Ａは、４５０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下である。ピーク波長Ｂは、ピーク波長Ａよりも長い。具体的に例えば、ピーク波長Ｂは、５６０ｎｍ前後である。以上のような図４の例では、発光部２０から照射される光は、可視光領域を含み、その色は白である。このような光は、ＬＥＤ２１として白色ＬＥＤを用いることで実現できる。

図５に示すのは、蛍光菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）を寒天培地に塗布し、ＬＥＤからの光を照射した試験結果である。ＬＥＤは、青色ＬＥＤ、白色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤ（ピーク波長６６０ｎｍ）の３種類を用いた。そして、それぞれのＬＥＤだけからの光を照射した場合の、コロニー数の時間変化を確認した。なお、ＬＥＤから寒天培地までの距離とＬＥＤの発光エネルギーとは、後述する（１）式の関係を満たすようにした。

この試験で用いた青色ＬＥＤから照射される光の分光スペクトルは、図３に示すものと実質的に同じである。この試験で用いた青色ＬＥＤから照射される光の分光スペクトルにおけるピーク波長Ａは４７０ｎｍである。この試験で用いた白色ＬＥＤから照射される光の分光スペクトルは、図４に示すものと実質的に同じである。この試験で用いた赤色ＬＥＤの分光スペクトルにおけるピーク波長は、６６０ｎｍである。

また、蛍光菌を塗布してからＬＥＤからの光を照射せずに６０分間放置する空試験（ブランク）も行った。同図に「ブランク」で示すグラフのように、ＬＥＤから光を照射しない場合には、コロニー数が減少しないことを確認した。

青色ＬＥＤの光を照射した場合、開始時にあった１０＾６個のコロニーが、６０分後には１０個程度にまで減少した。また、白色ＬＥＤの光を照射した場合、開始時にあった１０＾６個のコロニーが、６０分後には１０＾３個程度にまで減少した。一方、赤色ＬＥＤの光を照射した場合には、６０分経過後にもブランクと同様に、コロニー数の減少は見られなかった。

この試験結果から分かるように、この実施の形態に係る空気調和機１０によれば、図３の分光スペクトルを持つ光を発光部２０からドレンパン１７に照射することで、ドレンパン１７における菌類等の微生物の発生を大きく抑制できる。また、この実施の形態に係る空気調和機１０によれば、図４の分光スペクトルを持つ光を発光部２０からドレンパン１７に照射することで、ドレンパン１７における菌類等の微生物の発生を抑制できる。

この実施の形態に係る空気調和機１０においては、ＬＥＤ２１として図３の分光スペクトルを持つ光を照射する青色ＬＥＤを用いた場合、及び、ＬＥＤ２１として図４の分光スペクトルを持つ光を照射する白色ＬＥＤを用いた場合のいずれにおいても、発光部２０が照射する光は、４４０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の波長帯の放射エネルギーの総和が、４４０ｎｍ以下の波長領域の放射エネルギーの総和よりも大きい。すなわち、紫色の可視光及び紫外光領域を含む４４０ｎｍ以下の短波長の光の放射エネルギーよりも、青色の可視光を中心とする波長の光の放射エネルギーの方が大きい。

紫外線等の短波長の光は、ドレンパン１７の素材である樹脂の劣化を招く。この実施の形態に係る空気調和機１０によれば、発光部２０が照射する光は、４４０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の波長帯の放射エネルギーの総和が、４４０ｎｍ以下の波長領域の放射エネルギーの総和よりも大きいため、樹脂からなるドレンパン１７の劣化を招くことなく、ドレンパン１７における菌類等の微生物の発生を抑制できる。

また、特に図３のＬＥＤ２１として青色ＬＥＤを用いた場合においては、発光部２０が照射する光は、４４０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の波長帯の放射エネルギーの総和が、５１０ｎｍ以上の波長領域の放射エネルギーの総和よりも大きい。すなわち、緑から赤色の可視光及び赤外光領域を含む５１０ｎｍ以上の長波長の光の放射エネルギーよりも、青色の可視光を中心とする波長の光の放射エネルギーの方が大きい。

ここで、図５の試験結果からも分かるように、赤色等の波長の長い光では、微生物の発生を抑制する効果が得られない。このため、発光部２０から放射された光のエネルギーのうち５１０ｎｍ以上の波長領域の放射エネルギーの多くは熱に転化してしまう。この実施の形態に係る空気調和機１０によれば、発光部２０が照射する光は、４４０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の波長帯の放射エネルギーの総和が、５１０ｎｍ以上の波長領域の放射エネルギーの総和よりも大きいため、発光部２０から放射するエネルギーのうち、熱に転化して無駄になってしまうエネルギー量を少なく抑え、効率よくドレンパン１７における菌類等の微生物の発生を抑制できる。

ドレンパン１７とＬＥＤ２１との距離Ｈ［ｃｍ］、ＬＥＤ２１の発光エネルギーＥ［Ｗ］は、次に示す（１）式の関係を満たすようにするのがよい。（１）式の関係を満たすようにすることで、発光部２０からの光の照射によりドレンパン１７上での菌類、真菌類等の微生物の発生を、より確実に抑制できる。

Ｅ/（Ｈ＾２）≧０．０２７・・・（１）

また、図２に示すように、発光部２０は、複数のＬＥＤ２１を備えている。複数のＬＥＤ２１は、例えば、一定間隔Ｌで直線状に並んで配置されている。複数のＬＥＤ２１が並ぶ方向は、ドレンパン１７の長手方向に沿っている。複数のＬＥＤ２１の間隔Ｌ［ｃｍ］は、ドレンパン１７とＬＥＤ２１との距離Ｈ［ｃｍ］に対して、次に示す（２）式の関係を満たすようにするのが望ましい。（２）式の関係を満たすようにすることで、発光部２０から光を照射する範面に隙間を生じることなく、すなわち、ドレンパン１７の一定範囲内において隙間を生じることなく、微生物の発生を抑制できる。

Ｌ≦Ｈ ・・・（２）

図６に示すように、空気調和機１０は、制御装置３０及び湿度センサ３１を備えている。湿度センサ３１は、室内機である空気調和機１０が設置された室内の空気の湿度を検出する。制御装置３０には、空気調和機１０の運転動作全般を制御するための制御回路が搭載されている。制御装置３０は、空調制御部３２及び発光制御部３３を備えている。空調制御部３２は、湿度センサ３１の検出結果、図示しない温度センサの検出結果、図示しないリモコンへの操作内容等に応じて、熱交換器１４、送風ファン１５及びルーバ１６等を制御し、空気調和機１０の空調動作を制御する。

なお、熱交換器１４は、室内機である空気調和機１０と図示しない室外機とからなる空気調和装置が備える冷凍サイクル回路の一部である。そして、ここでいう熱交換器１４の制御とは、冷凍サイクル回路の圧縮機及び各種の弁等を制御することにより、熱交換器１４における熱交換を制御することを指している。

空調制御部３２は、空気調和機１０が冷房運転を停止した後に、空気調和機１０にクリーン運転を行わせる。冷房運転では、熱交換器１４で空気を冷却する際に凝縮水が発生する。クリーン運転は、この凝縮水を乾燥させるための運転である。クリーン運転では、空調制御部３２は、送風乾燥運転又は加温乾燥運転、もしくは、これらを組み合わせた運転を空気調和機１０に行わせる。

送風乾燥運転は、送風ファン１５のみを動作させ、熱交換器１４及びドレンパン１７の周囲に空気を流通させることで、熱交換器１４及びドレンパン１７の凝縮水を乾燥させる運転である。この意味で、送風乾燥運転における送風ファン１５は、ドレンパン１７の凝縮水を乾燥させる乾燥手段を構成している。

加温乾燥運転は、熱交換器１４で空気を加熱する暖房運転を行い、筐体１１内の温度を上昇させることで、熱交換器１４及びドレンパン１７の凝縮水を乾燥させる運転である。この意味で、加温乾燥運転における送風ファン１５及び熱交換器１４は、ドレンパン１７の凝縮水を乾燥させる乾燥手段を構成している。

このように、冷房運転後にクリーン運転を行って凝縮水を乾燥させることで、運転停止後に筐体１１内部の湿度が上昇することを抑制でき、クリーン運転の効果を持続させることが可能である。

発光制御部３３は、発光部２０の動作を制御する。例えば、発光制御部３３は、前述したクリーン運転の終了後に、発光部２０から光を照射させる。すなわち、発光部２０は、前述した乾燥手段がドレンパン１７を乾燥させた後に光を照射する。発光部２０から照射される光の一部は、水により吸収又は散乱されてしまう。前述したクリーン運転によりドレンパン１７の凝縮水を除去した上で光を照射することで、微生物の発生を効率よく抑制できる。

また、例えば、発光制御部３３は、空気調和機１０が冷房運転を停止している間に、発光部２０から一定の時間間隔で光を照射させる。すなわち、発光部２０は、空気調和機１０が冷房運転を停止している間に一定の時間間隔で光を照射する。空気調和機１０の未使用時つまり運転停止時には、その間に筐体１１内に侵入した塵、埃等がドレンパン１７等に付着する。そして、特にこの付着箇所において微生物が増殖し、異臭等の原因となる可能性がある。そこで、空気調和機１０が冷房運転を停止している間に発光部２０からドレンパン１７に一定の時間間隔で光を照射することで、このような微生物の増殖を抑制し、異臭等の発生を抑制できる。

図７に示すのは、以上で説明したクリーン運転と発光部２０からの光の照射の動作例である。この例では、空気調和機１０が冷房運転を終了した後、まず、クリーン運転を行う。そして、クリーン運転の終了後に、一定の時間間隔で発光部２０からドレンパン１７へと光を照射する。そして、空気調和機１０が冷房運転を再開したら、発光部２０からの光の照射を停止する。

なお、一定の時間間隔で発光部２０からドレンパン１７へと光を照射する際、発光部２０からの光の照射前に、その都度クリーン運転を行うようにしてもよい。このようにすることで、より筐体１１内の湿度を低下させ、ドレンパン１７への光の照射の効果をより確実に得ることができる。

一方、図７の例のように、最初だけクリーン運転を行い、その後は、発光部２０からの光の照射だけを行うようにしてもよい。このようにすることで、送風乾燥運転又は加温乾燥運転を行わない分だけ、消費エネルギー量を削減できる。また、加熱乾燥運転を行うと室内の温度が上昇し、特に空気調和機１０の周辺が高温高湿の不快指数が高い空気となる場合がある。加熱乾燥運転を行わずに発光部２０から光を照射することで、ユーザに不快感を与えることなく空気調和機１０の筐体１１内部の衛生性を向上させることができる。

なお、発光部２０から光を照射する際に、クリーン運転すなわち乾燥運転を伴うか否かを、湿度センサ３１の検出結果に応じて決定してもよい。例えば、湿度センサ３１の検出結果が予め設定された基準湿度以上である場合には、クリーン運転を伴って発光部２０から光を照射する。すなわち、まず、空調制御部３２はクリーン運転を行うように制御する。そして、クリーン運転の終了後に、発光制御部３３は発光部２０から光を照射させる。

一方、湿度センサ３１の検出結果が前述の基準湿度未満である場合、クリーン運転を伴わずに発光部２０からの光の照射のみを行う。この基準湿度は、具体的に例えば相対湿度９０％とする。このようにすることで、室内又は筐体１１内の空気の湿度が高い場合だけ、ドレンパン１７等を乾燥させた後に光を照射できるため、消費エネルギー量を削減しつつ、光照射による微生物の発生抑制効果も最大限に得ることができる。

なお、ドレンパン１７は、発光部２０が照射した４４０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の波長帯の光を反射する性質を有するようにするとよい。具体的に例えば、ドレンパン１７の表面を白色又は青色の樹脂で形成する。または、樹脂性のドレンパン１７の表面に、金属メッキ等により金属膜を形成する。このようにすることで、発光部２０から照射された４４０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の波長帯の光がドレンパン１７に吸収されてしまうことを抑制し、ドレンパン１７で反射された光もドレンパン１７上の微生物に当てることができる。したがって、より良好なエネルギー効率で、微生物の発生を抑制できる。

また、ドレンパン１７は、光増感作用を持つ物質を有するようにしてもよい。光増感作用を持つ物質とは、光増感剤である。光増感剤は、光のエネルギーを吸収して励起し、励起後速やかに三重項遷移し基底状態へ戻る物質の総称である。吸光して励起された光増感剤が基底状態に戻る際に、別の励起しづらい物質を基底状態から励起状態へ遷移させることができる。

光増感作用を持つ物質としては、具体的に例えば、メチレンブルー、クリスタルバイオレット、ルブレン、テトラサイクリン、エオシンＹ、ローズベンガル、プロトポルフィリンＩＸ、アクリジン等が挙げられる。このような、光増感作用を持つ物質を、ドレンパン１７を構成する樹脂に練り込んでもよいし、ドレンパン１７の表面に塗布してもよい。

このようにすることで、発光部２０から照射され、ドレンパン１７上の微生物に当たらずにドレンパン１７に当たった光のエネルギーで、ドレンパン１７に含まれる光増感剤を励起させ、この光増感剤が基底状態に戻る際に放出されるエネルギーも活用して、微生物の発生を抑制できる。したがって、より良好なエネルギー効率で、微生物の発生を抑制できる。

なお、以上のようにして構成された発光部２０は、凝縮水を受けるドレンパンを有する機器であれば、空気調和機１０に限らずに適用できる。具体的に例えば、除湿機、冷蔵庫、食品用ショーケース等にも適用可能である。

１０ 空気調和機
１１ 筐体
１２ 吸込口
１３ 吹出口
１４ 熱交換器
１５ 送風ファン
１６ ルーバ
１７ ドレンパン
１８ プレフィルタ
１９ 前面パネル
２０ 発光部
２１ ＬＥＤ
３０ 制御装置
３１ 湿度センサ
３２ 空調制御部
３３ 発光制御部

Claims (8)

1. 凝縮水を受けるドレンパンと、
   前記ドレンパンの少なくとも一部に向けて光を照射する発光部と、を備え、
   前記発光部が照射する光は、４４０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の波長帯の放射エネルギーの総和が、４４０ｎｍ以下の波長領域の放射エネルギーの総和よりも大きい空気調和機。
2. 前記発光部が照射する光は、４４０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の波長帯の放射エネルギーの総和が、５１０ｎｍ以上の波長領域の放射エネルギーの総和よりも大きい請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記発光部が照射する光の分光スペクトルは、４４０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の波長にピークを有する請求項１又は請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記発光部が照射する光の分光スペクトルは、４５０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長にピークを有する請求項１又は請求項２に記載の空気調和機。
5. 前記ドレンパンは、前記発光部が照射した４４０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の波長帯の光を反射する性質を有する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の空気調和機。
6. 前記ドレンパンは、光増感作用を持つ物質を有する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の空気調和機。
7. 前記ドレンパンの凝縮水を乾燥させる乾燥手段をさらに備え、
   前記発光部は、前記乾燥手段が前記ドレンパンを乾燥させた後に光を照射する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の空気調和機。
8. 前記発光部は、空気調和機が冷房運転を停止している間に一定の時間間隔で光を照射する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の空気調和機。

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