JP2017020663A - 空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動ギアには、ブラシユニットの相対移動に要する駆動力が伝達される。駆動ベルト75は、駆動ギアと噛み合う歯79が形成されている歯部80及び歯79の形成されていない当接部81を有する。複数のベルトガイド85は、駆動ベルト75が描く所定の軌跡上に配置され、駆動ベルト75を支持する。複数のベルトガイド85は、駆動ベルト75の当接部81に当たって駆動ベルト75を支持する。
【選択図】図13
Description
図1には、空調室内機100を正面右斜め上から見た外観が示されている。図2及び図3は、I−I線で切断した空調室内機100の断面図であって、図2には水平フラップ23aが開いた状態が示され、図3には水平フラップ23aが閉じた状態が示されている。図2には、自動清掃機構70の備えるブラシユニット73が初期位置にある状態が描かれており、図3には、自動清掃機構70の備えるブラシユニット73がフィルタ押え部材300の前側端部301にある状態が描かれている。空調室内機100は、室内の壁面等に取り付けられ、室外に設置されている室外機(図示せず)に冷媒配管(図示せず)を介して接続されている。
空気調和機の空調室内機100は、ケーシング11と、室内熱交換器13と、室内ファン15と、エアフィルタ25と、本体フレーム19と、ガイド部材14と、自動清掃機構70とを備えている(図1乃至図3参照)。
ケーシング11は、横方向(空調室内機100の左右方向(図4参照))に細長くかつ複数の開口を持つ箱のような形状を呈する。ケーシング11は、図2及び図3に示すように、天面部11a、前面板11b、背面板11c、右側板11d及び左側板11eによって囲まれた立体空間を内部に有し、その立体空間内に室内熱交換器13、室内ファン15、本体フレーム19、エアフィルタ25、ガイド部材14、底フレーム17及び自動清掃機構70が収納されている。
室内熱交換器13は、複数のフィンと複数の伝熱管とで構成されている。室内熱交換器13は、ケーシング11内部において、底フレーム17の一部分に取り付けられている。室内熱交換器13は、空調室内機100の運転状態に応じて蒸発器または凝縮器として機能し、伝熱管の中を流れる冷媒と室内熱交換器13を通過する空気との間で熱交換を行わせる。
室内ファン15は、ケーシング11の内部に位置しており、空調室内機100の長手方向(左右方向)に細長い略円筒形状のクロスフローファンである。室内ファン15が稼働することによって、室内空気が天面吸込口21及び下面吸込口22それぞれから吸い込まれて室内熱交換器13を通過した後に、室内熱交換器13を通過することで生成された調和空気が吹出口23から室内へと供給される(図2の破線の矢印A,B,Cを参照)。
底フレーム17は、底部17aと流路形成壁17bとで構成されている。底部17aは、ケーシング11の下面の少なくとも一部を構成する要素であって、底フレーム17のうちの空調室内機100の外部に露出する部分である。
図4は、ケーシング11及び底フレーム17を取り外した状態の空調室内機100の斜視図である。図5は、ガイドフレーム191を内側(図4に示す矢印a方向)から見た図である。なお、図4では、エアフィルタ25の一部、及び室内ファン15を省略して描いている。また、図5では、ダストボックス72及びブラシユニット73が配置された状態を描いている。
図6及び図7は、エアフィルタ25を装着した状態のフィルタ押え部材300が固定された本体フレーム19の一部を斜め方向から見た図である。また、図6及び図7では、空調室内機100の正面視において右側に位置するエアフィルタ25のみがフィルタ押え部材300に装着された状態を描いており、特に、図7では、エアフィルタ25のフィルタ本体251を省略して描いている。
図8は、エアフィルタ25の後側端部25bとガイド部材14との位置関係を説明するための図である。
自動清掃機構70は、空調室内機100の制御装置(図示せず)によって制御される。自動清掃機構70は、ブラシユニット73と、駆動機構71と、塵埃貯留部としてのダストボックス72とを含んでいる。駆動機構71は、制御装置により制御され、ブラシユニット73を所定の軌道上で往復移動させる。ブラシユニット73は、エアフィルタ25に付着した塵埃を除去する。ダストボックス72には、ブラシユニット73がエアフィルタ25から除去した塵埃が溜められる。
(3−1)ブラシユニット73
図9(a)及び図9(b)には、斜め上から見たブラシユニット73の左側端部付近が描かれている。図9(a)は、近接状態を採るブラシユニット73の斜視図であり、図9(b)は、離反状態を採るブラシユニット73の斜視図である。図10(a)は、ブラシユニット73をブラシユニット73の長手方向に対して直交する方向で切断した断面を描いた図である。図10(a)には、ブラシユニット73が離反し且つエアフィルタ25が間にある状態のブラシユニット73の断面が描かれている。図10(b)には、後述する近接状態と離反状態にある左右の風上部741、及び風下部731の断面が示されている。なお、図10(b)に示されている状態は説明を分かり易くするためのものであって、実際の動作中のものではない。図11(a)は、図9(a)に示されているブラシユニット73のII−II線矢視断面図である。図11(b)は、図9(b)に示されているブラシユニット73のIII−III線矢視断面図である。
風下部731は、空調室内機100の長手方向に沿った細長い部材である(図9参照)。風下部731は、ローラ733と、風下側ブラシ734とを有する。
風上部741は、風下部731と同様に、空調室内機100の長手方向に沿った細長い形状を成している(図9参照)。風上部741は、ブラシユニット73の近接状態においてエアフィルタ25の風上側面25f2に接触する除去ブラシ742を有する。
ブラシユニット73は、風下側ブラシ734と除去ブラシ742とが近接している近接状態(図9(a)参照)と、風下側ブラシ734と除去ブラシ742とが離反している離反状態(図9(b)参照)とを採ることができるように構成されている。
図12には、駆動機構71が拡大して示されている。図4及び図12に示されている駆動機構71は、エアフィルタ25の風上側面25f2及び風下側面25f1に沿わせながら、ブラシユニット73を、移動経路195の一方の端部と他方の端部との間を往復して移動させる。駆動機構71は、例えば、駆動モータ74と、駆動モータ74の回転力をブラシユニット73に伝達する駆動ベルト75とを有している。
駆動モータ74は、ガイドフレーム191,193の外側面に設けられており、専用のギアケース内に収納されている。駆動モータ74は、1又は複数のギアを介して駆動ベルト75近傍に位置する駆動ギア77を回転させる。この駆動ギア77は例えばピニオンギアである。
図13(a)及び図13(b)には、駆動ベルト75がベルトガイド85に支持されている状態が示されている。図13(c)には、駆動ベルト75が部分的に示され、駆動ベルト75の表側と裏側が見えるように描かれている。なお、図13(a)及び図13(b)においてベルトガイド85を支持する回転軸及び回転軸が挿入される軸穴の記載は省略されている。駆動ベルト75は、ガイドフレーム191,193の前側端部に設けられた前側プーリ76と、ガイドフレーム191,193の後側端部に設けられた後側プーリ(図示せず)との間に掛け回された環状のベルトである。
複数のベルトガイド85は、それぞれ、駆動ベルト75の当接部81に当接して駆動ベルト75を支持する支持リング部87と、駆動ベルト75の歯79に当接しないようにして歯79を逃がすための凹部86と、駆動ベルト75の端部に当接して駆動ベルト75がベルトガイド85から外れないように規制する鍔部88とを有している。ベルトガイド85において、鍔部88の半径が最も大きく、次いで支持リング部87の半径が大きく、凹部86の半径が最も小さい。
周長調整機構90は、周長調整機構90は、本体フレーム19の固定部91に固定された一端と前側プーリ76に他端を固定された弾性部材を有している。弾性部材としては、例えばバネやゴムがある。周長調整機構90は、弾性部材が伸びようとする弾性変形の力によって、前側プーリ76を弾性部材で駆動ベルト75の周の外側に押出すように付勢する。その結果、駆動ベルト75に安定したテンションが与えられ、駆動ベルト75は、駆動ギア77、後側プーリ及び複数のベルトガイド85に安定した圧力で押し付けられる。
図14は、自動清掃機構70の前側端部に位置するダストボックス72及びその近傍に移動してきたブラシユニット73の断面図である。ダストボックス72は、ブラシユニット73とは別体として、ケーシング11の正面側において、ブラシユニット73の移動方向(ブラシユニット73の移動方向)の延長線上に配置されている。より詳しくは、ダストボックス72は、ケーシング11においてフィルタ押え部材300の前側端部301よりも下方に、すなわち、エアフィルタ25の前側端部25aの下方に固定されている。
ダストボックス72の本体721は、空調室内機100の長手方向に沿った細長い部材である。本体721は、図14に示すように、上方に開口した箱状を呈している。また、本体721は、風下側ブラシ734及び除去ブラシ742が保持している塵埃を剥離させて回収するための塵埃回収ブラシとしての第1剥離ブラシ725及び第2剥離ブラシ726を有している。
ダストボックス72の蓋722は、空調室内機100の長手方向に沿った細長い板状の部材であって、本体721の開口721aを覆うことができる。蓋722は、中央で前後に分かれており、開口721aのうちの後部を覆う第1蓋部723と開口721aのうちの前部を覆う第2蓋部724とからなる。
図15は、エアフィルタ25の前側端部25aに位置するブラシユニット73を側面から見た図である。図16は、エアフィルタ25の前側端部25aよりも下方に位置するブラシユニット73を側面から見た図であって、図15のブラシユニット73が矢印X2の方向にさらに移動した状態を描いている。図17は、エアフィルタ25の後側端部25b近傍に位置するブラシユニット73を側面から見た図である。図18は、エアフィルタ25の後側端部25bよりも後方に位置するブラシユニット73を側面から見た図であって、図17のブラシユニット73が矢印Y2の方向にさらに移動した状態を描いている。
風下側ブラシ734は、エアフィルタ25の空気流れ下流側(風下側)に配置されており、ブラシユニット73のエアフィルタ25に対する往復移動動作時には常に、すなわちブラシユニット73の往路移動動作時及び復路移動動作時共に、毛材734cの毛先がエアフィルタ25の風下側面25f1に接触している。これに対して、エアフィルタ25の空気流れ上流側(風上側)に配置されている除去ブラシ742は、ブラシユニット73の往復移動動作時において、一方向移動動作時(ここでは、ブラシユニット73の往路移動動作時)には、毛材742c(織物基布のパイル糸)がエアフィルタ25の風上側面25f2に接触し、他方向移動動作時(ここでは、ブラシユニット73の復路移動動作時)には、毛材742cがエアフィルタ25の風上側面25f2には接触しない。つまり、除去ブラシ742を有する風上部741は、ブラシユニット73の離反状態のときにエアフィルタ25の表面から離反し、近接状態のときにエアフィルタ25の表面に接触する。
図19は、風下側ブラシ734及び除去ブラシ742とエアフィルタ25の表面との関係を説明するための図である。図19に示すように、除去ブラシ742の毛材742cがエアフィルタ25の風上側面25f2に向かって延びる方向と、エアフィルタ25の風上側面25f2とによって形成される角度である第2角度θ2は、90度より小さい角度であり、例えば15度≦θ2≦75度の範囲で設定され、本実施形態では第2角度θ2が約40度となるように除去ブラシ742が設計されている。したがって、除去ブラシ742の毛材742cの延びる向きは、エアフィルタ25の風上側面25f2に対して傾斜している、いわゆる傾斜ブラシといえる。なお、第2角度θ2は、除去ブラシ742の毛材742cがエアフィルタ25の風上側面25f2に向かって延びる方向と、エアフィルタ25の風上側面25f2において除去ブラシ742によって塵埃が取り除かれた後の部分であって除去ブラシ742の毛材742cの接触部分近傍の部分とによって形成される角度である。換言すると、除去ブラシ742の毛材742cは、ブラシユニット73の往路移動動作時にブラシユニット73の移動方向に逆らう方向を向くようにエアフィルタ25の風上側面25f2に対して傾斜している。
図20(a)及び図20(b)は、塵埃回収動作時のブラシユニット73とダストボックス72との位置関係を示す概念図である。
空調室内機100の運転停止時や通常運転(暖房運転や冷房運転)時には、ブラシユニット73は、図8に示すように、エアフィルタ25の後側端部25bよりも背面側のガイド部材14の主部142に位置しており、ここが清掃運転開始時の初期位置となっている。このため、ブラシユニット73が初期位置にある場合、風下側ブラシ734及び除去ブラシ742は、エアフィルタ25の後側端部25bよりも背面側に位置しており、かつブラシユニット73がエアフィルタ25とは重ならないようになっている。さらに、ブラシユニット73が初期位置にある場合、ブラシユニット73は風下部731と風上部741とが近接した近接状態を採っている。したがって、本実施形態では、自動清掃機構70による清掃運転の開始とほぼ同時にエアフィルタ25の塵埃除去動作が開始されることになる。
フィルタ押え部材300の前側端部301まで移動したブラシユニット73は、離反状態を採った状態のまま塵埃回収動作を行う。塵埃回収動作では、第1剥離ブラシ725及び第2剥離ブラシ726の近傍でブラシユニット73が複数回往復移動される。ここでは、風下側ブラシ734及び除去ブラシ742が第1剥離ブラシ725及び第2剥離ブラシ726に対して直線に沿った軌道を描くように複数回(例えば、3回)往復移動する。ここでいう直線に沿った軌道とは、直線に対して全く湾曲していない軌道であってもよく、大きな曲線の軌道であってもよい。
塵埃回収動作の終了後、フィルタ押え部材300の前側端部301に位置するブラシユニット73が往路移動動作時とは反対方向に移動する復路移動動作(矢印Y1,Y2の方向への移動動作)が行われる。往路移動動作開始時には、ブラシユニット73は離反状態を採っているため、風下側ブラシ734はエアフィルタ25の風下側面25f1に接触しているが、除去ブラシ742はエアフィルタ25の風上側面25f2には接触していない。このため、復路移動動作の際にも、エアフィルタ25の風下側面25f1から風上側面25f2へと塵埃が押し出される。一方で、エアフィルタ25の風上側面25f2には除去ブラシ742が接触していないので、ダストボックス72に捨てきれなかった塵埃が除去ブラシ742に残っていたとしても、エアフィルタ25の風上側面25f2への塵埃の付着を防止することができる。
(6−1)変形例A
上記実施形態では、ベルトガイド85が凹部86と支持リング部87を有しており、この凹部86の外周から支持リング部87の外周までの距離(半径の差)が、駆動ベルト75の歯79の高さよりも高くなるように設定されている。しかし、ベルトガイド85から歯79に掛かる力を低減させる構成は、上記実施形態の構成に限られない。
上記実施形態及び変形例Aでは、当接部81,81Aが駆動ベルト75,75Aの片側に形成されている場合について説明したが、当接部は駆動ベルトの両側に形成されていてもよい。また、当接部は、駆動ベルトの中央に形成され、当接部の両側に歯が形成されるように構成することもできる。
(7−1)
本実施形態の空気調和機の空調室内機100で、自動清掃機構70は、ブラシユニット73がエアフィルタ25に対して相対的に移動するのに要する駆動力を駆動モータ74から駆動ギア77に伝達する。駆動ベルト75,75Aは、駆動ギア77に噛み合う歯79が形成されている歯部80及び歯79の形成されていない当接部81,81Aを有する。複数のベルトガイド85,85Aの支持リング部87,87Aが駆動ベルト75,75Aの当接部81,81Aに当たって駆動ベルト75,75Aを支持することから、ベルトガイド85,85Aに支持されている当接部81,81Aには歯79が形成されていないので、歯部80がベルトガイド85,85Aによって支持されないので、ベルトガイド85,85Aから歯部80に掛かる応力が緩和される。歯部80のように凹凸があって応力が集中し易い部分に対してベルトガイド85,85Aから掛かる応力が緩和されることで、駆動ベルト75,75Aの損傷を抑制して駆動ベルト75,75Aの寿命を延ばすことができる。
空調室内機100で、駆動ベルト75は、当接部81と同一面から歯部80の歯79が突出し、複数のベルトガイド85は、それぞれ歯79との接触を避けるために歯79の通過する部分に凹部86が形成されている。このように構成された空気調和機では、複数のベルトガイド85の凹部86によって、ベルトガイド85と駆動ベルト75の歯79が接触しなくなっている。その結果、駆動ベルト75にアーチ状の所定の軌跡を描かせるために複数のベルトガイド85で駆動ベルト75の軌道を変えるときの応力が当接部81に掛かり、歯部80にはベルトガイド85からの応力が掛からなくなり、形状の複雑な歯部80に応力が集中するのを避けて駆動ベルト75の破損を抑制できる。
空調室内機100では、ベルトガイド85Aの形状が歯79の通過する部分と歯79の先端面との間に隙間ができるものであるから、駆動ベルト75Aに所定の軌跡を描かせるために複数のベルトガイド85Aで駆動ベルト75Aの軌道を変えるときの応力が当接部81Aに掛かり、歯部80にはベルトガイド85Aからの応力が掛からなくなる。その結果、形状の複雑な歯部80に応力が集中するのを避けて駆動ベルト75の破損を抑制できる。
本実施形態の空気調和機の空調室内機100で、複数のベルトガイド85,85Aは、回動可能に本体フレーム19に取り付けられている。これら複数のベルトガイド85,85Aが回転することによって、当接部81,81Aを摺動させないように駆動ベルト75,75Aを案内するように構成されている。このように構成された空気調和機では、駆動ベルト75,75Aの当接部81,81Aが摺動しないことから、駆動ベルト75,75Aを案内するときの摩擦抵抗を低下させることができるので、ブラシユニット73を駆動するときに駆動ギア77に掛かる駆動トルクを低減することができる。その結果、駆動ベルト75,75Aに掛かる力が小さくなって駆動ベルト75,75Aの寿命が延びる。また、駆動ギア77を駆動する駆動モータ74に必要なトルクを小さくすることができる。
本実施形態の空気調和機の空調室内機100では、周長調整機構90の弾性部材によって駆動ベルト75,75Aにテンションを掛けながら駆動ベルト75,75Aの周長を周長調整機構90によって調整することができる。その結果、駆動ギア77に対して駆動ベルト75,75Aが安定した圧力で押し付けられる状態が安定的に保たれ、駆動ギア77と駆動ベルト75,75Aの歯79との噛み合いの確実性が増して駆動ベルト75,75Aの駆動の信頼性が向上する。
25 エアフィルタ
70 自動清掃機構
72 ダストボックス
73 ブラシユニット
74 駆動モータ
75,75A 駆動ベルト
77 駆動ギア
79 歯
80 歯部
81,81A 当接部
85,85A ベルトガイド
86 凹部
90 周長調整機構
100 空調室内機
Claims (5)
- 機内に取り入れられる室内空気が通過するときに、通過する室内空気から塵埃を除去するエアフィルタ(25)と、
前記エアフィルタに対して相対移動可能なブラシユニット(73)を有し、前記ブラシユニットを前記エアフィルタに対して相対移動させて前記エアフィルタから塵埃を自動的に除去する自動清掃機構(70)と、
を備え、
前記自動清掃機構は、
前記ブラシユニットの相対移動に要する駆動力が伝達される駆動ギア(77)と、
前記駆動ギアと噛み合う歯(79)が形成されている歯部(80)及び前記歯の形成されていない当接部(81,81A)を持つ駆動ベルト(75,75A)と、
前記駆動ベルトが描く所定の軌跡上に配置され、前記駆動ベルトを支持する複数のベルトガイド(85,85A)と
を有し、
複数の前記ベルトガイドは、前記駆動ベルトの前記当接部に当たって前記駆動ベルトを支持する、空気調和機。 - 前記駆動ベルト(75)は、前記当接部と同一面から前記歯部の前記歯が突出し、
複数の前記ベルトガイド(85)は、それぞれ前記歯との接触を避けるために前記歯の通過する部分に凹部(86)が形成されている、
請求項1に記載の空気調和機。 - 前記駆動ベルト(75A)は、前記当接部の表面が前記歯の先端面と同じか又は前記歯の先端面よりも突出した位置に配置され、
複数の前記ベルトガイド(85A)は、それぞれ前記歯の通過する部分と前記歯の前記先端面との間に隙間ができる形状に加工されている、
請求項1に記載の空気調和機。 - 複数の前記ベルトガイドは、回動可能に構成され、回転することによって前記当接部を摺動させないように前記駆動ベルトを案内する、
請求項1から3のいずれか一項に記載の空気調和機。 - 前記駆動ベルトにテンションを掛ける弾性部材を有し、前記駆動ベルトの周長を調整する周長調整機構(90)をさらに備える、
請求項1から4のいずれか一項に記載の空気調和機。
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