JP2008302283A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】プレフィルタに付着し回転ブラシの傾斜パイルによって除去された塵埃は勿論、回転ブラシと除塵プレートの間に堆積した塵埃も確実に除去することのできる空気調和機を提供する。
【解決手段】空気吸込口から吸込んだ外気を空気吹出口に導く風路を有する本体ケース２の風路内に、本体ケース２の前面側に設けた取付フレーム１２の開口部１３内に回転自在に配設された円形のプレフィルタ２０、電動ファン、及びプレフィルタ２０を回転駆動する除塵用モータを設けると共に、プレフィルタ２０の前面側に、外周に複数の傾斜パイルが設けられてプレフィルタ２０の前面に接触しプレフィルタ２０の回転によって駆動される回転ブラシ、この回転ブラシに接触して付着した塵埃を除去する除塵プレート、及び集塵ボックス４４を備えた自動清掃装置３０を設け、プレフィルタ２０を、プレフィルタ反転機構により時計回り方向又は反時計回り方向に回転しうるように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気清浄化機能を備えた空気調和機に係り、さらに詳しくは、空気中の粗塵を捕獲するためのプレフィルタに付着した塵埃を除去する手段を備えた空気調和機に関するものである。

従来、本体内に設けられて空気吸入口から吸込まれた空気を空気吹出し口に導く風路に、プレフィルタ、メインフィルタ及びファンを駆動するためのファンモータが配設された空気調和機において、プレフィルタを回転駆動させるための除塵用モータと、回転するプレフィルタの表面に接触してプレフィルタに付着した塵埃を除塵する回転ブラシと、回転ブラシに捕集された塵埃を掻き取るヘラ部材とを有し、ヘラ部材で掻き取られた塵埃を集埃収納ボックス内に落下させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−３８２１５号公報（第４−６頁、図１−４）

特許文献１の空気調和機においては、回転ブラシの傾斜パイルによって捕集された塵埃は、ヘラ部材により掻き取られて塵埃収納ボックスに落下するが、長時間の使用により、回転ブラシの傾斜パイルによって捕集された塵埃が、回転ブラシとヘラ部材との間に堆積して塵埃収納ボックスに落下しなくなることがあり、このため、回転ブラシの傾斜パイルが汚れてプレフィルタに付着した塵埃の除去が困難になることがあった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、プレフィルタに付着し、回転ブラシの傾斜パイルによって除去された塵埃は勿論、回転ブラシと除塵プレートとの間に堆積した塵埃も確実に除去することのできる空気調和機を提供することを目的としたものである。

本発明に係る空気調和機は、空気吸込口から吸込んだ外気を空気吹出口に導く風路を有する本体ケースの前記風路内に、前記本体ケースの前面側に設けた取付フレームの開口部内に回転自在に配設された円形のプレフィルタ、電動ファン、及び前記プレフィルタを回転駆動する除塵用モータを設けると共に、前記プレフィルタの前面側に、外周に複数の傾斜パイルが設けられて前記プレフィルタの前面に接触し該プレフィルタの回転によって駆動される回転ブラシ、該回転ブラシに接触して付着した塵埃を除去する除塵プレート、及び集塵ボックスを備えた自動清掃装置を設け、前記プレフィルタを、プレフィルタ反転機構により時計回り方向又は反時計回り方向に回転しうるように構成したものである。

本発明によれば、プレフィルタに付着し、回転ブラシの傾斜パイルによって除去された塵埃は勿論、回転ブラシと除塵プレートとの間に堆積した塵埃も確実に除去することができるので、プレフィルタを常に清浄に保って外気の吸込効率を向上することができると共に、回転ブラシの傾斜パイルの汚れを防止することができる。

図１は本発明の一実施の形態に係る空気調和機の前面パネルを取外した状態の正面図、図２は図１の前面パネルを取付けた状態のＡ−Ａ断面図、図３は一部を省略した図１のＢ−Ｂ断面図である。なお、本実施の形態においては、空気調和機の一種である空気清浄機に本発明を実施した場合について説明する。

図において、空気清浄機１を構成する本体ケース２の前面側には、空気吸込口４を有する前面パネル３が着脱可能に装着されており、本体ケース２内に形成された風路内には、前面側（上流側）から大きな塵埃を除去するプレフィルタ２０、空気中の粉塵を除去するメインフィルタ５、及び臭気成分を吸着して脱臭する活性炭フィルタ６が順次下流側に向って配設されている。７は本体ケース２の上部に設けた空気吹出し口である。なお、メインフィルタ５は、実施例では、粉径０．３μｍの粒子に対して９９．９７％以上の捕集率を有するＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルタで構成した。

また、風路内において、メインフィルタ５の下流側には、空気吸込口４から吸込んだ外気を、プレフィルタ２０、メインフィルタ５及び活性炭フィルタ６を経て、空気吹出し口７から本体ケース２外へ吹出すためのファン９と、このファン９を駆動するモータ９ａからなる電動ファン８が設けられている。
１０は本体ケース２の上面に設けられた電源スイッチ、１１は本体ケース２内において、風路の上方に設けられて空気清浄機１の全体の動作制御を行う制御部である。なお、この制御部１１は、空気清浄機１の運転時間を計時して積算保持する時計部を備えている。

１２はプレフィルタ２０が回転自在、着脱可能に装着されて、本体ケース２の前面開口部に取付けられた四角形状の取付フレームで、円形の開口部１３が設けられている。そして、開口部１３の背面側には、径方向に延設された支持体１４が十字状に設けられており、その交点（中心部）には、先端部にねじ穴を有する支持軸１５が立設されている。

１６は取付フレーム１２の一方の側に取付けられた除塵用モータである。この除塵用モータ１６は、例えばステッピングモータの如く回転方向を規制できるモータが望ましいが、プレフィルタ２０を回転させるためには、１ｋｇ・ｃｍ程度の回転トルクが必要なため、ステッピングモータを使用する場合は、トルクアップするための歯車機構が必要であり、このため構造が複雑でコストアップになる。
このため、本発明においては、除塵モータ１６に上記の回転トルクを容易に得ることのできる回転子に永久磁石を用いたＡＣシンクロナスモータを使用した。この除塵モータ１６は一定の回転数により正逆いずれかに回転しうるように構成されており、起動時の回転方向は規制されず、回転中に一定以上の負荷がかかると反転するようになっている。１７は除塵用モータ１６の出力歯車である。

プレフィルタ２０は、図４に示すように、取付フレーム１２の開口部１３に回転自在、着脱可能に挿入しうる大きさのリング状の枠体２１を有し、この枠体２１には、嵌合穴２３を有し中心部に設けられたボス２２、枠体２１とボス２２との間にほぼ等間隔で設けられた複数本の放射リブ２４、及び枠体２１と同心的に形成されて放射リブ２４を連結する円形リブ２５が設けられている。

また、枠体２１の前面側から外周の一部にかけて、平面ほぼ三角形状の切欠き部２６が９０°間隔で４か所に設けられており、この切欠き部２６はプレフィルタ２０の時計回り方向の側が中心部に向ってほぼ垂直に形成され（以下、当接部２６ａという）、これから反時計回り方向に向って緩やかな傾斜面となっている。なお、この切欠き部２６は４か所に限定するものではなく、周方向にほぼ等間隔で、２か所以上の複数か所であればよい。

さらに、枠体２１の背面側には、全周にわたって中間歯車１８を介して除塵用モータ１６の出力歯車１７に連結される歯車２７（以下、第１の歯車という）が設けられており、ボス２２の下部外周には歯車２８（以下、第２の歯車という）が設けられている。
そして、枠体２１で囲まれた全領域の前面側には、枠体２１、放射リブ２４及び円形リブ２５に接着されたフィルタ用のネット２９が張られている。

このように構成したプレフィルタ２０は、ボス２２に設けた嵌合穴２３を取付フレーム１２の支持軸１５に嵌合して軸支され、開口部１３内に収容されて開口部１３の外周に回動可能に設けた複数のプレフィルタ押え１８によって保持され、取付フレーム１２に回転自在、着脱可能に支持される。
そして、プレフィルタ２０が装着された取付フレーム１２は、本体ケース２の前面開口部内に挿入され、固定される。このとき、プレフィルタ２０の枠体２１の前面側は取付フレーム１２の前面より若干突出しており、プレフィルタ２０の枠体２１に設けた第１の歯車２７は、中間歯車１８を介して除塵モータ１６の出力歯車１７に連結される。なお、取付フレーム１２を本体ケース２に取付けたのち、プレフィルタ２０を装着してもよい。

３０はプレフィルタ２０の自動清掃装置で、図５、図６に示すように、プレフィルタ２０の半径より若干長いユニットケース３１と、このユニットケース３１に着脱可能に装着され、後述の回転ブラシ３６によってプレフィルタ２０から除去された塵埃を捕集する集塵ボックス４４とからなっている。
ユニットケース３１は、プレフィルタ２０側（背面側）が開口されたブラシ室３２と、その下部において前面側が開口された集塵ボックス収容部３３が設けられている。３４は集塵ボックス４４のガイドレールである。３５はブラシ室３２の一端（プレフィルタ２０の中心部側）に設けられ、プレフィルタ２０のボス２２に嵌合する嵌合部で、取付フレーム１２の支持軸１５に嵌合する円筒部３８が設けられている。

また、ブラシ室３２内には、プレフィルタ２０の半径、実質的にはネット２９の半径方向の幅とほぼ等しい長さで、外周に複数の傾斜パイル３６ａ（図９参照）が設けられ、両端部がユニットケース３１に回転自在に支持されて、プレフィルタ２０のネット２９の表面に付着した塵埃を除去する回転ブラシ３６が配設されている。３７は嵌合部３５内において回転ブラシ３６の軸の一端に設けられ、プレフィルタ２０の第２の歯車２８と噛合う第３の歯車である。

３９はブラシ室３２の背面側において回転ブラシ３６に近接して取付けられた回転ブラシ３６とほぼ同じ長さの除塵プレートで、図７に示すように、ほぼＬ字状に形成され、上部に設けられて先端部が波状に形成された掻き取り部４１は、取付部４０に対して所定の角度θで斜め上方に折曲げられており、回転ブラシ３６の傾斜パイル３６ａと接触することにより、回転ブラシ３６に付着した塵埃を掻き落す。
４２はユニットケース３１の他方の側に設けた取付腕で、背面側には取付フレーム１２に設けた位置決め穴（図示せず）に係止する係止部４３が設けられている。

上記のように構成した自動清掃装置３０は、図３に示すように、ユニットケース３１の嵌合部３５の円筒部３８を、プレフィルタ２０の前面側からボス２２に嵌合し、回転ブラシ３６の第３の歯車３７をプレフィルタ２０の第２の歯車２８と噛合わせる。そして、取付腕４２の係止部４３を取付フレーム１２の位置決め穴に係止させて固定し、嵌合部３５の頂部に設けたねじ挿通穴に挿通したねじ４５を、支持軸１５のねじ穴に螺入して固定する。
これにより、自動清掃装置３０は、プレフィルタ２０の前面側の一方の側にほぼ水平に固定され、回転ブラシ３６の傾斜パイル３６ａはプレフィルタ２０のネット２９に接触する。

５０は取付フレーム１２の開口部１３の近傍において、軸５２により回動自在に支持された回転ストッパで、図８に示すように（図８はストッパガイド５１を取外した状態を示す）、先端部５３が重く形成されており、軸５２を中心に自重により時計回り方向に回動し、常時プレフィルタ２０の枠体２１の外周面に摺接している。なお、この回転ストッパ５０とプレフィルタ２０の枠体２１に設けた切欠き部２６とにより、プレフィルタ反転機構を構成する。

次に、上記のように構成した本発明の作用を説明する。
電源スイッチ１０をＯＮすると、電動ファン８のファンモータ９ａに通電し、ファン９が回転する。ファン９の回転により空気吸込口４から外気が吸引され、これに含まれた大きな塵埃がプレフィルタ２０によって捕捉され、ついでメインフィルタ５により粉塵が除去されて、活性炭フィルタ６により臭気成分が吸着された清浄な空気が、空気吹出口７から外部へ吹き出される。

一方、制御部１１により、定期的又は任意の時期に除塵用モータ１６に通電する。これによって回転駆動された除塵モータ１６の出力歯車１７の回転は、中間歯車１８を介してプレフィルタ２０の枠体２１に設けた第１の歯車２７に伝達され、図１に示すように、プレフィルタ２０を例えば矢印ａ方向（時計回り方向）に回転させる。このとき、回転ストッパ５０の先端部５３は、枠体２１の外周面に摺接する。同時に、プレフィルタ２０の回転が第２の歯車２８から第３の歯車３７に伝達され、図９に示すように、回転ブラシ３６を矢印ｃ方向（プレフィルタ２０と同方向）に回転させる。

この場合、回転ブラシ３６の速度Ｖ₂は、第２、第３の歯車２８，３７によって減速され、プレフィルタ２０の速度Ｖ₁より遅くＶ₂＜Ｖ₁となっているので、この相対速度差によりプレフィルタ２０に付着した塵埃が、回転ブラシ３６の傾斜パイル３６ａにより捕集されて除去される。このとき、回転ブラシ３６の傾斜パイル３６ａは回転ブラシ３６の回転方向と逆方向に傾斜しているので、プレフィルタ２０に対しては順目方向で接触しており、Ｖ₁＞Ｖ₂によりプレフィルタ２０に対しては相対的に逆目で接触するため、塵埃捕集機能を発揮することができる。

このようにして、プレフィルタ２０から除去された塵埃の一部は、回転ブラシ３６から集塵ボックス４４内に落下し、一部は回転ブラシ３６に付着しているが、この付着した塵埃は、除塵プレート３９の波形状の掻き取り部４１により掻き取られ、集塵ボックス４４内に落下する。集塵ボックス４４に塵埃が溜ったときは、ユニットケース３１から引き出して捨てる。

上記のような自動除塵装置３０を備えた空気清浄機１において、長時間の使用によって、回転ブラシ３６の傾斜パイル３６ａによって捕集された塵埃が、図９に示すように、回転ブラシ３６と除塵プレート３９との間に堆積し（符号５５で示す）、集塵ボックス４４内に落下しなくなってしまうことがある。そのため、回転ブラシ３６の傾斜パイル３６ａが塵埃５５で汚れてしまい、プレフィルタ２０の除塵ができなくなる。

ところで、本発明においては、除塵用モータ１６にＡＣシンクロナスモータを用いているが、この除塵モータ１６は前述のように起動時の回転方向が規制されていないため、起動の際に、正方向又は逆方向のいずれに回転するかわからない。
いま、起動時に除塵用モータ１６が正方向に回転してプレフィルタ２０が矢印ａ方向（時計回り方向）に回転すると、回転ストッパ５０の先端部５３はプレフィルタ２０の枠体２１の外周面に沿って摺接するため、除塵用モータ１６及びこれに駆動されるプレフィルタ２０は同方向に回転を続け、回転ブラシ３６によりネット２９に付着した塵埃を除去する。

起動時に、除塵用モータ１６が逆方向に回転すると、プレフィルタ２０は矢印ｂ方向（反時計回り方向）に回転するが、最大でも４分の１回転すると、回転ストッパ５０の先端部５３がプレフィルタ２０の枠体２１の切欠き部２６に落ち込み、当接部２６ａに当接して除塵用モータ１６に大きな負荷がかかるため、除塵モータ１６が反転して正方向に回転する。これによりプレフィルタ２０も矢印ａ方向（時計回り方向）に回転し、回転ブラシ３６によりプレフィルタ２０のネット２９に付着した塵埃を除去する。

除塵用モータ１６が逆方向に回転して回転ストッパ５０の先端部５３が切欠き部２６に落下するまでの間、すなわち、本実施の形態においては、最大でプレフィルタ２０が４分の１回転する間は、図１０に示すように、回転ブラシ３６は矢印ｄ方向に回転するため、プレフィルタ２０の除塵は行われない。しかし、回転ブラシ３６と除塵プレート３９との間に堆積した塵埃５５が、傾斜パイル３６ａによって掻き出され、集塵ボックス４４内に落下する。

上記のように構成した本発明によれば、自動清掃装置３０の回転ブラシ３６により、プレフィルタ２０に付着した塵埃を容易に除去することができ、さらに、回転ブラシ３６に付着した塵埃を除塵プレート３９により除去するようにしたので、プレフィルタ２０を常に清浄に保つことができるので、外気の吸込効率を大幅に向上することができる。

また、除塵用モータ１６により、プレフィルタ２０を時計回り方向と反時計回り方向に回転しうるようにしたので、プレフィルタ２０を反時計回り方向に回転させると共に、これと連動する回転ブラシ３６を反対方向に回転させることにより、回転ブラシ３６と除塵プレート３９との間に堆積した塵埃５５を回転ブラシ３６に設けた傾斜パイル３６ａにより確実に除去することができるため、回転ブラシ３６の傾斜パイル３９の汚れを防止することができる。

さらに、除塵用モータ１６に、起動時の回転方向が規制されないが、回転中に一定以上の負荷がかかると回転方向が反転するシンクロナスモータを用い、また、プレフィルタ２０の枠体２１の外周にほぼ等間隔で複数の切欠き部２６を設けると共に、プレフィルタ２０が時計回り方向に回転するときはその外周面に摺接し、反時計回り方向に回転しこれと連動する回転ブラシ３６が反対方向に回転すると、切欠き部２６に落下してプレフィルタ２０の回転に大きな負荷を与える回転ストッパ５０を設け、プレフィルタ２０に大きな負荷が生じたときは除塵用モータ１６の回転方向が反転して、プレフィルタ２０を時計回り方向に回転させるようにしたので、除塵用モータに減速機構などを設けることなく、簡単かつ安価な構造で回転ブラシ３６と傾斜パイル３９の間に堆積した塵埃５５を除去することができる。

また、プレフィルタ２０の枠体２１にほぼ等間隔で複数（ｎ個）の切欠き部２６を設けることにより、プレフィルタ２０の反時計方向の回転を１／ｎ回転に規制したので、僅かな回転で回転ブラシ３６と除塵プレート３９の間に堆積した塵埃５５を除去することができるため、プレフィルタ２０の時計回り方向の回転ブラシ３６による除塵作用を妨げることがない。

上記の説明では、空気調和機の一種である空気清浄機に本発明を実施した場合を示したが、これに限定するものではなく、他の構造の空気調和機にも本発明を実施することができる。

本発明の一実施の形態に係る空気調和機の前面パネルを取外した状態の正面図である。 図１の前面パネルを取付けた状態のＡ−Ａ断面図である。 図１の一部を省略したＢ−Ｂ断面図である。 図１のプレフィルタの斜視図である。 図１の自動清掃装置の前面斜視図である。 図５の背面斜視図である。 図６の除塵プレートの斜視図である。 図１の要部拡大図である。 自動清掃装置の作用説明図である。 自動清掃装置の作用説明図である。

符号の説明

１ 空気洗浄機、２ 本体ケース、３ 前面パネル、４ 空気吸込口、７ 空気吹出口、８ 電動ファン、１２ 取付フレーム、１３ 開口部、１６ 除塵用モータ、２０ プレフィルタ、２１ 枠体、２６ 切欠き部、２６ａ 当接部、２７ 第１の歯車、２８ 第２の歯車、２９ ネット、３０ 自動清掃装置、３１ ユニットケース、３６ 回転ブラシ、３６ａ 傾斜パイル、３７ 第３の歯車、３９ 除塵プレート、５０ 回転ストッパ、５３ 先端部。

Claims (4)

1. 空気吸込口から吸込んだ外気を空気吹出口に導く風路を有する本体ケースの前記風路内に、前記本体ケースの前面側に設けた取付フレームの開口部内に回転自在に配設された円形のプレフィルタ、電動ファン、及び前記プレフィルタを回転駆動する除塵用モータを設けると共に、前記プレフィルタの前面側に、外周に複数の傾斜パイルが設けられて前記プレフィルタの前面に接触し該プレフィルタの回転によって駆動される回転ブラシ、該回転ブラシに接触して付着した塵埃を除去する除塵プレート、及び集塵ボックスを備えた自動清掃装置を設け、
   前記プレフィルタを、プレフィルタ反転機構により時計回り方向又は反時計回り方向に回転しうるように構成したことを特徴とする空気調和機。
2. 前記除塵用モータに、起動時の回転方向が規制されず、回転中に一定以上の負荷がかかると回転方向が反転するシンクロナスモータを用いたことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 前記プレフィルタ反転機構を、前記プレフィルタの外周にほぼ等間隔で設けた複数の切欠き部と、一端が前記取付フレームに回動自在に軸支され他端が前記プレフィルタの外周に摺接する回転ストッパとによって構成し、前記切欠き部を、前記プレフィルタの時計回り方向の側を中心部に向うほぼ垂直な当接部とし、反時計回り方向の側を傾斜面としたほぼ三角形状に形成し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. 前記プレフィルタ反転機構の切欠き部をｎ個設けた場合、前記プレフィルタの反時計回り方向の回転範囲が最大で１／ｎ回転であることを特徴とする請求項３記載の空気調和機。

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