JP4636990B2 - 空気調和機用プレフィルターおよびそれを用いた空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、空気を吸引する際に含まれる塵埃を捕集する集塵用プレフィルターを有する空気調和機に関する。

空気調和機の室内機には室内空気を調和するために室内熱交換器が設けられている。室内熱交換器は、アルミニウム製の複数枚のフィンと、これらフィンにあけられた穴に挿入された銅製の冷媒管により形成されている。フィンとフィンの間隔は微小隙間となっており、この間を室内の空気流が通風することで冷媒と空気との間で熱交換が行われる。この室内熱交換器の空気流下流には送風用の貫流ファンが設けられている。貫流ファンが回転すると室内空気が室内機に設けられた空気吸込み口から熱交換器、貫流ファンを介して空気吹出し口から吹出される。

ところで、塵埃が含まれる室内空気を直接熱交換器に導入すると、フィンの先端やフィン間に塵埃が付着して空気の流れを阻害してしまう。このため、熱交換器の上流側には、空気中の塵埃を捕集するためにフィルター（プレフィルター）が設けられている。一般的なフィルターは、樹脂繊維網と樹脂繊維網を支える樹脂枠で構成されている。

ところが、このフィルターに付着した塵埃はフィルターの網目に絡まり除去するために手間がかかるという問題があった。また、特に油分を含んだ汚れは落としにくいといった問題がある。

特許文献１には、線材間に形成した隙間を介して空気等を流通せしめる網戸やエアコンのフィルターに付着した異臭成分や汚れを分解するために、酸化チタンを線材の表面に形成することが記載されている。ただし、線材自体が酸化チタンの光触媒作用により劣化してしまうため、金属網の表面に酸化チタンをスパッタリングによって酸化チタン膜を形成している。

一方、掃除機の吸気フィルターに付着した繊維質の塵埃の剥離性を向上させる技術が特許文献２及び特許文献３に開示されている。すなわち、特許文献２には、掃除機の吸気フィルターの樹脂繊維の表面に真空中でステンレス鋼をスパッタリングさせることで、吸気フィルターに付着した塵埃の剥離性を向上させることが記載されている。また、特許文献３には、アルミニウムをスパッタリングした紡績布を微塵フィルターの下流側に配置させることが記載されている。

なお、特許文献２には、吸気フィルターのメッシュサイズ（１インチ四方におけるメッシュの数）を２００〜３５０とし、フィルター全面積におけるメッシュの開口率を２０〜５０％とすることで、微細な細塵が吸気フィルターから電動送風機側へ侵入することを防ぐことが記載されている。

特開平9-75633号公報 特開2003-325398号公報 特許03587192号公報

上記特許文献１においては、網を形成する樹脂製の線材に直接酸化チタンをスパッタリングすると光触媒作用により線材が劣化してしまうため、線材を金属製としなければならず、高価になるという問題がある。

また、上記特許文献２には、上記したように、フィルターの１インチ四方におけるメッシュの数であるメッシュサイズを２００〜３００とし、かつフィルター全面積におけるメッシュの開口率を２０〜５０％と設定することで微細な細塵が電動送風機へ進入するのを防ぐフィルターにスパッタリングを施している。

これは、特許文献２におけるフィルターは掃除機用であり、このフィルタの特性として、吸い口、ホースを介して吸込まれた塵埃をしっかりと捕集しなければならない。このようなフィルターをそのまま空気調和機用のプレフィルターとして搭載すると空気調和機の冷凍サイクルの能力が低下するという問題があった。

一方、空気調和機の室内機用のプレフィルターは、室内機の前面パネルを開けると露出する位置に設けられているが、金属を網にスパッタリングしているにもかかわらず、金属光沢がでずデザイン性が悪いという問題があった。

本発明の目的は、付着した埃、汚れが剥離しやすく、空気調和機の冷凍サイクル能力の低下を抑制し、かつデザイン面でも優れた空気調和機用のフィルターを提供することにある。

本発明の目的は、付着した埃、汚れが剥離しやすく、空気調和機の冷凍サイクル能力の低下を抑制し、かつデザイン面でも優れたフィルターを搭載した空気調和機を提供することにある。

上記目的は、室内空気の塵埃を捕集する樹脂繊維網と、この樹脂繊維網を支持固定する樹脂枠とを備えた空気調和機用プレフィルターにおいて、前記樹脂繊維網の両面の表面または片面の表面にステンレスをスパッタリングによって付着させ、前記樹脂繊維網の開口率を５５％〜６０％とし、前記樹脂繊維網を構成する線材の線径を１５０μｍ〜２２０μｍとした空気調和機用プレフィルターとすることにより達成される。

上記目的は、上部に吸込み口下部に吹出し口を有する室内機と、この室内機内に設けられた室内熱交換器と、この室内熱交換器と前記空気吹出し口との間に設けられたファンと、前記室内熱交換器の空気流上流に設けられたプレフィルターとを備えた空気調和機において、前記プレフィルターは、樹脂繊維網の両面の表面または片面の表面にステンレスをスパッタリングによって付着させ、前記樹脂繊維網の開口率を５５％〜６０％とし、前記樹脂繊維網を構成する線材の線径を１５０μｍ〜２２０μｍとしたものである空気調和機とすることにより達成される。

本発明によれば、付着した埃、汚れが剥離しやすく、空気調和機の冷凍サイクル能力の低下を抑制し、かつデザイン面でも優れた空気調和機用のフィルターを提供することにある。本発明の目的は、付着した埃、汚れが剥離しやすい空気調和機用のフィルターを提供することができる。

さらに本発明によれば、付着した埃、汚れが剥離しやすく、空気調和機の冷凍サイクル能力を低下を抑制し、かつデザイン面でも優れたフィルターを搭載した空気調和機を提供することができる。

以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。まず、本実施例に係るプレフィルターを適用した空気調和機を図１を参照しながら説明する。図１は、本実施例のプレフィルターを適用した空気調和機の室内ユニットの縦断面図である。

空気調和機の室内ユニット１０は、筐体１、熱交換器５及び通風ファン６を主要構成要素として構成されている。

筐体１は、化粧枠２と台枠３とから構成され、上部に吸込み口１ａ、下部に吹出し口１ｂを有している。通風ファン６（貫流ファン）は筐体１内の中央部に配置され、室内空気の気流が白抜き矢印で示すように、室内空気を吸込み口１ａから吸込んで吹出し口１ｂから吹出すように動作する。熱交換器５は、室内空気と熱交換するように通風ファン６の吸込み側に配置されている。この熱交換器５は、室内空気を冷却または加熱するための冷媒が内部を流れる。熱交換器５は概略逆Ｖ字状に形成され、熱交換器５の前後両下端部には露受け皿４ａ、４ｂが設置されている。

エアフィルター７及びプレフィルター８は、室内空気の除塵や空気清浄を行うためのものであり熱交換器５の吸込み側に設置されている。空気調和された室内空気は吹出し口１ｂから室内へ吹出される。風向羽根９は冷房時と暖房時でその吹出し方向を変更するものである。空気調和機の冷房運転時には、室内空気は、吸込み口１ａより筐体１内に吸込まれ、プレフィルター８及びエアフィルター７で除塵及び空気清浄され、さらには熱交換器５で冷却された後、通風ファン６から吹出し口１ｂを通して室内へ吹出される。

本実施例に係るプレフィルター８は、空気調和機の構造上、ラウンドしている空気調和機正面の吸込み口全面を塞ぐように取り付けてある。埃が多く付着すると空気の流れの抵抗となり熱交換器の熱交換性能が低下するため冷凍サイクルの能力が低下してしまう。このため、使用者は定期的にプレフィルター８を洗浄する必要がある。このプレフィルター８の洗浄のため使用者はプレフィルター８の着脱を行う。この際、空気調和機室内ユニット１０の正面はラウンドしているためプレフィルターを室内ユニット１０に設けられた取付ガイドを滑らせるようにして着脱する。従来の樹脂が露出したプレフィルター８の表面はガイドと接触するため傷つきやすいという問題があった。

従来のプレフィルター８の清掃は、掃除機等を使用して埃を除去した後、スポンジややわらかいブラシなどに洗剤等を付け、吸引しきれなかった埃や汚れを洗い落としていた。しかし、線材が樹脂繊維でできた網は、線径が細く、こすった際に傷つきやすい。また、従来のプレフィルターの網は、ＰＰ、ＰＥＴ、ＡＢＳ等樹脂が露出した表面である。このフィルターを構成する網の成型方法は、溶解した樹脂をノズルから射出し、冷却硬化する手法である。このため、樹脂が露出した網表面は、平滑に見えても細孔がたくさんある。これらの細孔に空気中を浮遊する粉塵やタバコの煙等が付着し、細孔に入り込むため、プレフィルターを定期的に洗浄しても細孔に入ってしまった粉塵等の汚れは容易に落とすことができない。また、近年、清潔志向が高まる中、ハンドモップなど手軽に掃除できるツールが発売され、ハンドモップを使って汚れをサッと拭き取りたいというニーズが出てきた。また、自動でプレフィルターについた汚れを吸い取るお掃除機構が開発されてきている。このお掃除機構の吸引力は床面を掃除する掃除機と比較して格段に弱い。このような弱い吸引力でもプレフィルター８についた汚れを剥離させる必要がある。また、お掃除機構を使用しなくとも手間をかけずに汚れを落とすことができるプレフィルター８が求められている。

また、このような清潔志向に加え、安全志向も高まっており、その中でも抗菌機能をもつ抗菌加工製品の市場は年々拡大している。近年では住宅の高気密化に伴い湿気の増大や換気不足などの原因によって、細菌が繁殖しやすい生活環境となってきている。快適で衛生的な生活環境を実現するため、空気調和機による抗菌ニーズも増加している。

さらに、プレフィルター８は、空気調和機の室内機１０の前部全面に配されており、比較的目に付きやすく、空気調和機の意匠性、高級感を左右する部品の一つである。高級感を持たせたフィルターを採用することは空気調和機のデザイン性、高級感を向上させるものとなる。

本実施例のプレフィルター８の構成は、図２に示す通り、樹脂繊維網１１と樹脂繊維網１１を支持固定するための樹脂枠１２で構成される。従来のプレフィルターの樹脂繊維網１１は、ＰＰ、ＰＥＴ、ＡＢＳ等樹脂が露出した表面であり、繊維の成型方法が溶解した樹脂をノズルから射出し、冷却され硬化する手法のため、樹脂が露出した表面は、平滑に見えても細孔がたくさんある。これらの穴に空気中を浮遊する粉塵やタバコの煙等が付着し細孔に入り込むため、プレフィルター８を定期的に洗浄しても細孔に入ってしまった粉塵等の汚れは落とすことができない。

そこで、図３に示す樹脂繊維網１１の断面図のとおり、真空中にイオン化したアルゴンガスなどの不活性ガスをステンレスなどの金属に衝突させ、はじき飛ばされた金属粒子を樹脂繊維網１１に成膜させるスパッタリング加工により、樹脂繊維網１１表面にステンレスなどの金属皮膜１３を形成する。これにより樹脂繊維網１１表面の細孔を埋め、表面をナノサイズで平滑化することで、埃、汚れが剥離しやすく、汚れの浸透を防ぐことができる。

ここで、スパッタリング加工を施す面は、室内空気の吸気気流に対し、上流、下流の両面となる樹脂繊維網１１表面全体に施すことで、より埃の剥離性向上、汚れの浸透性を抑えることができるが、室内空気の吸気気流に対し上流側への加工のみでも充分に効果を得ることができ、低コスト化することも可能となる。

さらに図４のように、樹脂繊維網１１に熱をかけながらローラでつぶすカレンダーロール加工を施すことにより、縦繊維１４と横繊維１５の交差部分に平面部を形成することができ、樹脂繊維網１１をさらに平滑にすることで埃の剥離をしやすくさせることができる。

また、スパッタリング加工により金属皮膜１３を形成した金属感により、プレフィルター８の意匠性を向上させ、空気調和機の高級感を向上させることが可能となる。

しかし、この金属感、特に光沢度は、条件によって現れたり現れなかったりすることが種々の実験によって判った。ここで、図５に樹脂繊維網１１にステンレス材を金属皮膜１３として、スパッタリング加工を施した時の樹脂繊維網１１の線径とスパッタリング面表面光沢度の関係を示す。この光沢度の測定は光沢度計を用いた。線径を太くすればスパッタリングされる面が増大するため光沢度が上がる。プレフィルター８の意匠性、高級感を向上させるための金属感を与えるには光沢度１０以上が必要であり、線径は１５０μｍ以上でなければならない。

また、樹脂繊維網１１全面積におけるメッシュの開口率は空気調和機の圧力損失を確保するためには、５５％〜６０％としなければならない。これは、掃除機が微細な埃をも吸込まなければならないのに対して、空気調和機用のプレフィルター８は、室内熱交換器５を目詰まりさせる比較的大きな埃を取り除くことを主目的としているためである。従って、室内熱交換器５の能力を落とすような開口率には設定することができない。開口率が決まっている場合、線材の線径を太くするとオープニング（樹脂繊維網１１の糸と糸の距離、網目の大きさ）が広くなり、大きな埃が通過してしまうこととなる。この開口率６０％における線径とオープニングの関係を図６に示す。

図５及び図６から次のことがわかる。線径を太くすれば金属感は向上するが、オープニングが大きくなり、大きな埃が通過してしまう。反対に線形を細くすればオープニングは小さくなるものの、今度は光沢度が低下して意匠性が悪くなる。

例えば、線径が２３０μｍではプレフィルター８の表面の光沢度は良好であるが、オープニングが約８００μｍとなり塵埃の捕集効率が低下する。通常、空気清浄機は、電気集塵機もしくは帯電フィルターを備えており、５０μｍ以下の塵埃は、これらで除去することができる。このような電気集塵機若しくは帯電フィルターをエアフィルター７として室内機１０に取り付ければ５０μｍ以下の塵埃を除去することができる。

一方、プレフィルター８の線径を２３０μｍに設定すると、５０μｍ〜８００μｍ以下の塵埃は、原理的にプレフィルター８のメッシュを通過してしまう。しかし、プレフィルター８には、８００μｍ以上の長繊維（糸くず）などが付着し、付着した糸くずに微細な塵埃もついて捕集することができるが、８００μｍ以上の塵埃を通過させることは好ましくない。これは、一般的に室内熱交換器５のフィン間の距離は１．２ｍｍ前後であり、８００μｍはフィン間の隙間の６５％よりも大きい６７％の寸法の塵埃となる。このように大きな埃が同時に２個フィン間を通過することは困難であり、熱交換器の目詰まりの原因となってしまう。そこで、本実施例では、線径の上限を２２０μｍとした。このときのオープニングの距離は７６６μｍであり、フィン間距離の６４％である。

これらのことから、線径１５０μｍ〜２２０μｍ、メッシュサイズを２４〜４０、開口率５５〜６０％とすることで、光沢度を良好に保持しつつ、大きな塵埃を通過させない、塵離れ汚れ落ちのよいプレフィルター８を提供することができる。

なお、上記スパッタリング加工及びカレンダーロール加工は、樹脂繊維網１１の一般的な構造であるハニカム織り、平織りどちらに施してもよい。ただし、従来のプレフィルター８の清掃は、掃除機等を使用して埃を除去した後、スポンジややわらかいブラシなどに洗剤等を付け、吸引しきれなかった埃や汚れを洗い落としていた。前述の如く、近年、清潔志向が高まる中、ハンドモップなど手軽に掃除できるツールが発売され、ハンドモップを使って汚れをサッと拭き取りたいというニーズが出てきた。また、自動でプレフィルターについた汚れを吸い取る吸引力の弱いお掃除機構でもプレフィルター８についた汚れが剥離するようにさせる必要がある。

従来は、樹脂繊維網１１の構造が、立体的に織ったハニカム構造であり、埃が樹脂繊維にぶつかりやすく埃の捕集効率が高いが、平滑ではないためハンドモップで汚れを拭き取っても凹凸の凹の部分に埃が残ってしまう。また、弱い吸引力のお掃除機構でプレフィルター８表面の埃を吸い取りながら移動させても凹凸に埃が残る。

そこで、プレフィルター８の構造を平織り構造にすることでプレフィルター８の表面をより平滑にすることができ、また、使用者が洗浄しやすいといったメリットがある。

また、樹脂枠１２に対する樹脂繊維網１１の取付面は、室内空気の吸気気流に対し上流側、下流側のどちら側に取り付けてもよい。ただし、プレフィルター８は一般的にラウンドしている空気調和機正面及び上面の吸込み口１ａの全面を塞ぐように取り付けてあり、定期的な洗浄を必要とするため使用者の着脱作業が頻繁に行われる。この際、空気調和機への取付けガイドに沿って滑らせるように着脱するがプレフィルター８の表面がガイドに接触し傷付きやすいため、室内空気の吸気気流の上流側に樹脂枠１２を取り付け樹脂繊維網の傷付を防止していた。

しかし、少なくともガイドと接触する樹脂繊維網１１の摺動部分にスパッタリング加工を施すことで金属皮膜１３で保護することができ、樹脂繊維網１１の傷付きを防止することができ、さらには、樹脂枠１２を室内空気の吸気気流の下流側に配置することができるため、埃が付着する面に樹脂枠１２による凹凸がなくなり掃除がしやすくなるというメリットがある。

図７は、ＪＩＳＺ２８０１の規定に基づきステンレス材をスパッタリング加工した樹脂繊維網１１とスパッタリング加工なしの樹脂繊維網１１の抗菌性能評価の結果である。この測定は、公的な機関に依頼して行った。

この結果によれば、黄色ブドウ球菌及び大腸菌の抗菌活性値である基準値２．０以上を満たし、前記菌の繁殖を抑制する効果が得られることが分かった。これにより、樹脂繊維網１１の表面にステンレス材の金属皮膜１３をスパッタリング加工で形成することで抗菌効果を得ることができ、近年の安全志向に対する抗菌ニーズに対応し快適で衛生的な生活環境を実現するため空気調和機を提供することができる。

本発明の一実施例を示す空気調和機の要部構成図である。 本発明の一実施例を示すプレフィルターの構成図である。 樹脂繊維網にスパッタリング加工を施した状態を表す図である。 樹脂繊維網にスパッタリング加工を施し、さらにカレンダーロー加工を施した状態を説明する図である。 線径と光沢度の関係を示したグラフである。 線径とオープニングの関係を示したグラフである。 スパッタリング加工を施した樹脂繊維網の抗菌試験結果である。

符号の説明

１…筐体、１ａ…吸込み口、１ｂ…吹出し口、２…化粧枠、３…台枠、４…露受け皿、５…熱交換器、６…通風ファン、７…エアフィルター、８…プレフィルター、９…風向羽根、１０…室内ユニット、１１…プレフィルター枠、１２…プレフィルター網、１３…金属皮膜、１４…縦樹脂繊維、１５…横樹脂繊維。

Claims (2)

1. 室内空気の塵埃を捕集する樹脂繊維網と、この樹脂繊維網を支持固定する樹脂枠とを備えた空気調和機用プレフィルターにおいて、前記樹脂繊維網の両面の表面または片面の表面にステンレスをスパッタリングによって付着させ、前記樹脂繊維網の開口率を５５％〜６０％とし、前記樹脂繊維網を構成する線材の線径を１５０μｍ〜２２０μｍとした空気調和機用プレフィルター。
2. 上部に吸込み口下部に吹出し口を有する室内機と、この室内機内に設けられた室内熱交換器と、この室内熱交換器と前記空気吹出し口との間に設けられたファンと、前記室内熱交換器の空気流上流に設けられたプレフィルターとを備えた空気調和機において、前記プレフィルターは、樹脂繊維網の両面の表面または片面の表面にステンレスをスパッタリングによって付着させ、前記樹脂繊維網の開口率を５５％〜６０％とし、前記樹脂繊維網を構成する線材の線径を１５０μｍ〜２２０μｍとした空気調和機。

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