JP4815263B2 - 空気調和機用回転ロータと空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機に取着されたエアフィルターに堆積した塵埃を除去する空気調和機用回転ロータとそれを用いた空気調和機に関するものである。

従来の空気調和機用回転ロータについて、図８、９を用いて説明する。図８は、従来の空気調和機用回転ロータを搭載した空気調和機の縦断面図、図９は、同空気調和機用回転ロータの斜視図である。

図８において、空気調和機本体１内には、熱交換器２と、室内の空気を取り入れる吸込口３と、前記熱交換器２と前記吸込口３の間に設けられたベルト状のエアフィルター４と、このエアフィルター４を張架した駆動軸６および従動軸７と、前記駆動軸６を回転駆動するサーボモーター５と、前記フィルター４で捕集された塵埃を除去する空気調和機用回転ロータ８（以下、「回転ロータ８」という）と、前記回転ロータ８を回転駆動する駆動手段（図示せず）と、前記吸込口３と連通し前記回転ロータ８を内設し排出口９を有する排気管１０と、前記排気管１０内に設けられた塵埃排出用ファン１１と、前記吸込口３から室内の空気を吸引し、熱交換器２を通して吹き出し口１２から、熱交換された空気を室内に吹き出すファン１３とを備えている。

回転ロータ８は、図９に示すように、回転自在のロータ８ａと、前記ロータ８ａの外周の長手方向に直線状に植設されたブラシ状の清掃体８ｂから構成されている。

上記構成による回転ロータ８と空気調和機の動作、作用は以下の通りである。

空気調和機本体１を、例えば、冷房運転すると、ファン１３により室内の空気が吸込口３から流入し、エアフィルター４を通って熱交換器２に至り、そこで冷却され、冷たい空気が吹き出し口１２から室内に吹き出される。吸引される室内の空気に含まれる塵埃は、前記エアフィルター４で捕集され、フィルター４の表面に堆積する。エアフィルター４の表面に塵埃が堆積してくると、空気の通気圧損が増加し、熱交換効率が低下してくるので、定期的に或いは、必要に応じて、エアフィルター４上の塵埃の除去運転が必要となる。

塵埃の除去運転は、サーボモーター５を運転して駆動軸６を回転させてベルト状のフィルター４を連続的に移動させ、その間に回転ロータ８を回転させると共に塵埃排出用ファン１１を運転するもので、エアフィルター４上の塵埃が、回転ロータ８の清掃体8ｂで掻き取られ、掻き取られた塵埃は、塵埃排出用ファン１１により吸引され、排出口９より室外に排出されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

また、回転ロータの他の従来例として、空気調和機用ではないが、図１０に示すようなものもある（例えば、特許文献２参照）。
図１０は、電気掃除機の床吸込具等に用いられる従来の回転ロータの断面図を示すもので、回転ロータ１５は、長手方向に、かつ軸対称に一対の螺旋状の溝１６が設けられたロータ１７と、清掃体１８から構成され、前記清掃体１８は、塵埃を掻き上げるブラシ部１８ａと、前記ブラシ部１８ａの下端を固定すると共に前記溝１６に装着される基部１８ｂから構成されている。ブラシ部１８ａは、極細繊維を束ねたものや、不織布或いは塩化ビニール等からなるブレードで構成されている。
特開平６−７４５２１号公報 特開平６−１０５７７１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたような従来の回転ロータ８は、ロータ８ａに清掃体８ｂを植設して構成、すなわちロータ８ａの外周に穴８ｃを設けて、その穴８ｃに清掃体８ｂの端部を埋め込むという構成になっているため、回転ロータ８の回転時の外径すなわち回転直径Ｌ１がどうしても大きくなってしまい、そのため、回転ロータ８を、上記従来例にあるような空気調和機に搭載したとき、回転ロータ８の収納スペースが大きくなり、空気調和機が大型化したり、空気調和機の高さ寸法を所定寸法に維持しようとすると、その分熱交換器２の高さを抑制しなければならず、その結果、空気調和機の空調性能が低下するという課題があった。

また、上記特許文献２に記載されたような従来の回転ロータ１５の構成でも、ロータ１７の必要強度を確保する観点から、１方の溝１６の底面と他方の溝１６の底面との間の距離Ｇを所定の寸法、すなわち所定の肉厚を確保しなければならず、やはり回転ロータ１の径小化に限界があり、仮に、空気調和機に搭載しようとすると、やはり、空気調和機の大型化がさけられない。

なお、回転ロータ８や１５の回転直径Ｌ１を小さくするために、清掃体８ｂや清掃体１８のブラシ部１８ａを短くする方法も考えられるが、例えば、清掃体８ｂやブラシ部１８ａを極細の繊維で形成した場合、その繊維のこしが強くなり、空気調和機のエアフィルターの清掃用に用いた場合、エアフィルターが早期に磨耗するという問題が生じる。又、清掃体８ｂやブラシ部１８ａを、塩化ビニール等からなるブレードで形成した場合、その清掃体８ｂやブラシ部１８ａを短くすると撓み性能が低下して、清掃体８ｂやブラシ部１８ａ側が早期に劣化するという問題がある。従って、清掃体８ｂやブラシ部１８ａを単に短くすることは、好ましくない。

また、上記のような回転ロータ８、１５を、エアフィルターの前方に配置しようとすると、空気調和機用回転ロータ８、回転ロータ１５の回転直径Ｌ１が大きいため、空気調和機の奥行き寸法が大きくなり、空気調和機が一層大型化するという課題もある。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、エアフィルターに堆積した塵埃の掻き取り性能を低下させることなく、しかも回転ロータとしての必要な強度を確保しながら、より回転直径が小さい空気調和機用回転ロータを提供し、ひいては、小型の空気調和機を提供することを目的とするものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機用回転ロータは、空気調和機に取着されたエアフィルターに堆積した塵埃を除去する空気調和機用回転ロータであって、長手方向に少なくとも１条の溝を有するロータと、清掃体とを備え、前記清掃体は、前記エアフィルター上の塵埃を掻き取るブラシ部と、前記ブラシ部の下端が固着されると共に前記溝に装着される基部からなり、前記ブラシ部を前記溝の開口より突出させながら前記基部を前記溝に装着した時、前記ブラシ部の根元部が、前記溝の開口よりも溝の底部側に位置し、且つ前記ロータの回転中心を通ると共に前記ブラシ部の長手方向に垂直である中心線を境界として、一方側に前記ブラシ部の先端部が位置し、他方側に前記ブラシ部の根元部が位置するようにしたもので、ブラシ部の根元部が、ロータの回転中心より前記開口と反対側に位置することにより、ブラシ部の溝の開口部からの必要な突出代を確保して塵埃掻き取り性能を維持しながら回転ロータの回転直径を小さくすることができ、ひいては、その回転ロータが搭載される空気調和機を小型化することが出来る。

また、本発明の空気調和機は、空気を熱交換する熱交換器と、前記熱交換器の上流側に配され流入する空気中に含まれる塵埃を捕獲するエアフィルターと、請求項1に記載の空気調和機用回転ロータとを備えたもので、空気調和機用回転ロータの回転直径が小さいので、空気調和機の薄型化或いは、小型化を容易に図ることができる。

本発明の空気調和機用回転ロータは、エアフィルターに堆積した塵埃の掻き取り性能を低下させることなく、しかも回転ロータとしての必要な強度を確保しながら、回転直径が小さく、また、この空気調和機用回転ロータを使用することにより、小型の空気調和機を提供することができる。

第１の発明は、空気調和機に取着されたエアフィルターに堆積した塵埃を除去する空気調和機用回転ロータであって、長手方向に少なくとも１条の溝を有するロータと、清掃体とを備え、前記清掃体は、前記エアフィルター上の塵埃を掻き取るブラシ部と、前記ブラシ部の下端が固着されると共に前記溝に装着される基部からなり、前記ブラシ部を前記溝の開口より突出させながら前記基部を前記溝に装着した時、前記ブラシ部の根元部が、前記溝の開口よりも溝の底部側に位置し、且つ前記ロータの回転中心を通ると共に前記ブラシ部の長手方向に垂直である中心線を境界として、一方側に前記ブラシ部の先端部が位置し、他方側に前記ブラシ部の根元部が位置するようにしたもので、ブラシ部の根元部が、ロータの回転中心より前記開口と反対側に位置することにより、ブラシ部の溝の開口部からの必要な突出代を確保して塵埃掻き取り性能を維持しながら回転ロータの回転直径を小さくすることができ、ひいては、その回転ロータが搭載される空気調和機を小型化することが出来る。

第２の発明は、空気調和機に、空気を熱交換する熱交換器と、前記熱交換器の上流側に配され流入する空気中に含まれる塵埃を捕獲するエアフィルターと、請求項1に記載の空気調和機用回転ロータとを備えたもので、空気調和機用回転ロータの回転直径が小さいので、空気調和機の薄型化或いは、小型化を容易に図ることができる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、下記実施例で本発明が限定されるものではない。

以下に、本発明の第１の実施例における空気調和機用回転ロータについて、図１〜５を用いて説明する。
図１は、本実施例における空気調和機用回転ロータを搭載した空気調和機の縦断面図、図２は、同空気調和機の内部構成の概略を示す斜視図、図３は、同空気調和機用回転ロータの斜視図、同空気調和機用回転ロータの清掃体の斜視図、図５は、同空気調和機用回転ロータの側面図である。

図１、２において、空気調和機本体２０は、熱交換器２１と、室内の空気を取り入れる吸込口２２と、前記熱交換器２１と前記吸込口２２の間に配され、前記吸込口２２から流入する空気中に含まれる塵埃を捕獲するエアフィルター２３と、前記エアフィルター２３の上流側に配されると共に、前記エアフィルター２３で捕獲された塵埃を除去する空気調和機用回転ロータ２５（以下、「回転ロータ２５」という）と、前記回転ロータ２５を回転駆動する回転駆動手段（図示せず）と、前記回転ロータ２５を前記エアフィルター２３の上流側の表面に沿って上下方向に移動させる上下移動手段（図示せず）と、前記吸込口２２から室内の空気を吸引し、エアフィルター２３、熱交換器２１を通して、吹き出し口２６から、熱交換された空気を室内に吹き出すファン２７とを備えている。

本実施例では、エアフィルター２３は、左右に分割されて２個配されると共に、清掃を容易にするため空気調和機本体２０に対し着脱自在である。また、回転ロータ２５は、それぞれのエアフィルター２３に対向して設けられている。

次に、本実施例における回転ロータ２５の詳細な構成について、図３〜５を用いて説明する。図３は、回転ロータの斜視図、図４は、回転ロータの清掃体の斜視図、図５は、同回転ロータの側面図である。

図３〜５において、回転ロータ２５は、アルミニウムなどの金属材料から形成され、その長手方向に、螺旋状の溝３１を軸対称に一対設けたロータ３０と、ロータ３０に着脱自在に装着されると共にエアフィルター２３の塵埃を掻き取る清掃体３２と、清掃体３２の抜け止め用のキャップ３３から構成されている。なお、溝３１は、必ずしも、螺旋状にする必要が無く直線状であっても良い。なお、本実施例では、回転ロータ２５の有効清掃幅Ｌ３（清掃体３２の全幅寸法）を、一般的な空気調和機用のエアフィルター２３の幅寸法に合わせて、３００ｍｍ以上としている。

また、本実施例では回転ロータ２５を、横方向に並列に配置した２個のエアフィルター２３に合わせて２分割しているが、並列する２個のエアフィルター２３を跨いで、連続する１本の長尺の回転ロータ２５を設け、２個のエアフィルター２３の清掃を同時に行うようにしても良い。

清掃体３２は、図４に示すように、多数の極細繊維などからなるブラシ部３２ａと、ブラシ部３２ａの下端を固定すると共に、ロータ３０に設けた溝３１に着脱自在に装着される基部３２ｂから構成されている。尚、ブラシ部３２ａは、繊維などに限らず、塩化ビニールなどの軟質材からなるブレード状のもの、或いは不織布で形成しても良い。またブラシ部３２ａと基部３２ｂとの固定は、ブラシ部３２ａを基部３２ｂに植設したり、両者を接着したり、或いは、一方を他方で挟むようにするなどその方法は特に限定しない。

本実施例では、ブラシ部３２ａを前記溝３１の開口３１ａより突出させながら基部３２ｂを溝３１に装着した時、図５に示すように、ブラシ部３２ａの根元部３２ｃが、前記ロータ３０の回転中心Ｃを通ると共に前記ブラシ部３２ａの長手方向に垂直である中心線ＣＬを超えて、開口３１ａと反対側に位置するようにしている。

以上のように構成された空気調和機用回転ロータを搭載した空気調和機の動作、作用は、以下の通りである。
空気調和機本体２０を例えば、冷房運転すると、ファン２７の運転により室内の空気が吸込口２２から流入し、エアフィルター２３を通って熱交換器２１に至り、そこで冷却され、冷たい空気が吹き出し口２６から室内に吹き出される。吸込口２２から吸引される室内の空気に含まれる塵埃は、エアフィルター２３で捕獲され、そのエアフィルター２３の表面に次第に堆積していく。エアフィルター２３の表面に塵埃が堆積してくると、空気の通気圧損が増加し、熱交換器２１での熱交換効率が低下してくるので、定期的に或いは、必要に応じて、エアフィルター２３に堆積した塵埃の除去運転が必要となる。

そこで、本実施例では、塵埃の除去運転を開始すると、図２に示すように、エアフィルター２３の下端に位置していた回転ロータ２５が、回転駆動手段（図示せず）により矢印方向（時計方向）に回転しながら、上下移動手段（図示せず）で、エアフィルター２３の表面に沿って上方に移動する。この間に、清掃体３２のブラシ部３２ａの先端で、エアフィルター２３の上流側表面に付着堆積した塵埃が掻き落とされる。掻き落とされた塵埃は、図示しない塵埃吸引手段で吸引されると共に、屋外に排出されるようになっている。

なお、上下移動手段により、回転ロータ２５が、エアフィルター２３の上端まで達すると、自動的に下降し、次回の塵埃の除去運転用に、エアフィルター２３の下端で停止するようになっている。また、回転ロータ２５の回転方向は、矢印方向と反対方向（反時計方向）であっても良く、その回転方向は、清掃性能等を考慮しながら適宜決定すればよい。

以上のように、本実施例によれば、ブラシ部３２ａの根元部３２ｃが、ロータ３０の回転中心Ｃを通ると共に前記ブラシ部３２ａの長手方向に垂直である中心線ＣＬを超えて、溝３１の開口３１ａと反対側に位置しているので、ブラシ部３２ａの、溝３１の開口３１ａからの必要な突出代を確保して塵埃掻き取り性能を維持しながら、回転ロータ２５の回転直径Ｌ２を、従来の回転直径Ｌ１に比べ大幅に小さくすることができる。従って、本実施例における回転ロータ２５を、空気調和機本体２０に搭載しても、回転ロータ２５の収納スペースが小さくて済むので、空気調和機本体２０の薄型化、小型化を図ることができる。

又、ロータ３０に、溝３１を軸対称に一対設けたことにより、回転ロータ２５の回転バランスが取れやすくなり、それにより、回転ロータ２５の回転時の振動や騒音が小さく、又、回転時にロータ３０に加わるストレスが小さいので、回転ロータ２５の耐久性が向上する。

又、清掃体３２の基部３２ｂが、ロータ３０の溝３１に対し挿脱自在なので、回転ロータ２５の組み立てが容易である。また、清掃体３２は、網目状のエアフィルター２３上の塵埃を掻き取るため、消耗が激しいが、その基部３２ｂが、ロータ３０の溝３１に挿脱自在なので、清掃体３２が消耗したときに、回転ロータ２５全体を交換する必要が無く、清掃体３２のみの交換で済むので、空気調和機の維持費用が安価である。

又、溝３１が、ロータ３０の外周長手方向に螺旋状に形成されているので、その溝３１に、清掃体３２の基部３２ｂを挿入することで、清掃体３２のブラシ部３２ａが螺旋状に配置され、それによってブラシ部３２ａの先端がエアフィルター２３に部分的に接して、摺動抵抗が分散されるので、回転ロータ２５を回転駆動する回転駆動手段を小型化することが出来ると共に、エアフィルター２３をむら無く、均一に清掃することができる。

又、ロータ３０を金属材で形成することにより、強度が高まり、その分、ロータ３０をより小径に形成することができ、省スペース化となる。特に、横長の空気調和機本体２０においては、エアフィルター２３が横長になるため、回転ロータ２５も長尺にする必要があるが、ロータ３０を金属材で形成することで、必要な強度の確保が容易になる。また、反り等の変形も発生しにくくなり、仕上がり精度の良い回転ロータ２５で掃除効率も向上する。

なお、ロータ３０の製造、加工方法として、捩り押出し金型にて、ロータ３０の材料を捩りながら押出す方法、ロータ３０の材料を金型で捩りながら押出して、一旦目的の捩り角度より小さな角度のロータ３０を作り、このロータ３０を後加工にて、目的の捩り角度まで捩って仕上げる方法、ロータ３０の材料をまっすぐに押出して、後加工で、目的の捩り角度まで捩って仕上げる方法、同一ライン上に捩り方向に回転する可動盤等の設備を設けて、金型で、ロータ３０の材料を押出しながら、同時に捩り加工も行い、目的の捩り角度に仕上げる方法など各種方法があるが、ロータ３０の断面形状、材質、厚み、強度、捩り角度、必要な精度等を勘案し、製造方法、加工方法を適宜決定するようにすると良い。

また、上記実施例では、ロータ３０に溝３１を一対設けたが、図６に示すように、溝３１を１個だけ設け、そこに、清掃体３２を装着してもよい。従来の回転ロータの場合は、回転時のバランスの関係で一個のみの清掃体３２を設けることは困難であったが、本実施例では、ブラシ部３２ａの根元部３２ｃが、ロータ３０の回転中心Ｃを通ると共にブラシ部３２ａの長手方向に垂直である中心線ＣＬを超えて、開口３１ａと反対側に位置するようにしているので、すなわち、重い基部３２ｂが、ロータ３０の回転中心Ｃより開口３１ａと反対側に位置するようになり、比較的バランスが取りやすいものである。

さらに、図７（ａ）に示すように、ロータ３０に４条の溝３１を設け、それらの溝３１に清掃体３２を設けるようにしても良い。この場合も、同一寸法の清掃体３２を使用する場合、図７（ｂ）に示す従来の回転ロータに比べ、回転直径Ｌ２を確実に小さくすることができる。

以上のように、本発明の空気調和機用回転ロータは、エアフィルターに堆積した塵埃の掻き取り性能を低下させることなく、しかも回転ロータとしての必要な強度を確保しながら、回転直径が小さいので、家庭用、業務用の各種空気調和機は勿論、空気清浄機、換気装置などエアフィルターを有する各種機器に応用できるものである。

本発明の実施例１の空気調和機用回転ロータを搭載した空気調和機の縦断面図 同空気調和機の内部構成の概略を示す斜視図 同空気調和機用回転ロータの斜視図 同空気調和機用回転ロータの清掃体の斜視図 同空気調和機用回転ロータの側面図 他の例を示す空気調和機用回転ロータの側面図 （ａ）他の例を示す空気調和機用回転ロータの側面図、（ｂ）従来の空気調和機用回転ロータの断面図 従来の空気調和機用回転ロータを搭載した空気調和機の断面図 同空気調和機用回転ロータの斜視図 他の従来例を示す回転ロータの側面図

符号の説明

２０ 空気調和機本体
２１ 熱交換器
２２ 吸込口
２３ エアフィルター
２５ 空気調和機用回転ロータ（回転ロータ）
２６ 吹き出し口
２７ ファン
３０ ロータ
３１ 溝
３１ａ 開口
３２ 清掃体
３２ａ ブラシ部
３２ｂ 基部
３２ｃ 根元部

Claims (2)

1. 空気調和機に取着されたエアフィルターに堆積した塵埃を除去する空気調和機用回転ロータであって、長手方向に少なくとも１条の溝を有するロータと、清掃体とを備え、前記清掃体は、前記エアフィルター上の塵埃を掻き取るブラシ部と、前記ブラシ部の下端が固着されると共に前記溝に装着される基部からなり、前記ブラシ部を前記溝の開口より突出させながら前記基部を前記溝に装着した時、前記ブラシ部の根元部が、前記溝の開口よりも溝の底部側に位置し、且つ前記ロータの回転中心を通ると共に前記ブラシ部の長手方向に垂直である中心線を境界として、一方側に前記ブラシ部の先端部が位置し、他方側に前記ブラシ部の根元部が位置するようにした空気調和機用回転ロータ。
2. 空気を熱交換する熱交換器と、前記熱交換器の上流側に配され流入する空気中に含まれる塵埃を捕獲するエアフィルターと、請求項1に記載の空気調和機用回転ロータとを備えた空気調和機。

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