JP5020200B2 - フィルタ清掃装置及びこれを備えた空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、フィルタに付着した塵埃をブラシにより自動的に除去するようにしたフィルタ清掃装置、及びこれを備えた空気調和機に関するものである。

従来の空気調和機に、室内機本体に形成された前部吸込み口及び上部吸込み口にそれぞれ対向して、吸込み口との対向位置から裏面側へ移動する移動機構を備えたエンドレス状の前部エアフィルタと上部エアフィルタとを有し、前部エアフィルタの上端と上部エアフィルタの前端との間に３６０°回転する回転ブラシやダストボックス等からなる清掃ユニットを設けたものがある。

この清掃ユニットは、前部エアフィルタと上部エアフィルタを前部吸込み口と上部吸込み口との対向部から裏面側へ走行駆動し、移動時にこれらエアフィルタに付着した塵埃を回転ブラシで除去してダストボックスに捕集するエアフィルタ清掃装置を備えている。そして、ダストボックスが塵埃で一杯になったときは本体部から取り外し、塵埃を捨てたのち再び本体に取り付けるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−５７２０４号公報（第３−６頁、図１）

特許文献１の空気調和機においては、エンドレスの前部エアフィルタと上部エアフィルタを、それぞれ前部及び上部の駆動源で駆動するようになっており、また、駆動源の反対側には下ローラ、後ローラ及びこれらのテンション機構等が設けられているため、構造がきわめて複雑で製造が面倒で、コストアップになっていた。

また、ダストボックスが回転ブラシで除去された塵埃で一杯になったときは、ダストボックスを本体から取外して塵埃を捨てたのち再び本体に装着するが、その際、回転ブラシの位置を駆動軸のギヤに正確に整合させなければならないので、装着作業がきわめて面倒である。若し、回転ブラシの角度位置を考慮することなく、駆動軸のギヤと連結しようとすると、回転ブラシを３６０°回転させなければならなかった。

一方、回転ブラシを３６０°以下の往復揺動させるためには、キー溝などを設けて回転ブラシを駆動軸に連結する必要があり、使用者による連結が困難であるばかりでなく、連結不良による動作不良が生じ易いという問題があった。また、前述のように回転ブラシをギアで駆動軸に連結する場合は、ダストボックスを本体に固定するための別部品などが必要になり、コスト高になるという問題もあった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、構造が簡単で、エアフィルタを清掃するブラシを本体ケースに装着する際に、ブラシの角度位置を意識することなくその連結軸を駆動軸に連結することのできるフィルタ清掃装置及びこれを備えた空気調和機を提供することを目的としたものである。

本発明に係るフィルタ清掃装置は、空気吸込み口に沿って移動するエアフィルタを駆動するフィルタ駆動部と、一端に連結軸を有し前記エアフィルタに付着した塵埃を除去するブラシと、前記フィルタ駆動部を駆動すると共に、前記ブラシの連結軸が連結される駆動軸を有し前記ブラシをほぼ１８０°の範囲で揺動させる駆動装置とを備え、前記駆動装置の駆動軸の軸方向にスリットを設けると共に、一端が該駆動軸に固定され他端が前記スリットから駆動軸内に位置するばねを設け、前記ブラシに設けられて前記駆動軸に嵌入する連結軸の軸方向に前記ばねが嵌入する凹溝を設けたものである。

また、本発明に係る空気調和機は、上記のフィルタ清掃装置を備えたものである。

本発明によれば、エアフィルタを清掃するブラシを本体ケースに装着する際に、ブラシの角度位置を意識することなく、その連結軸を駆動装置の駆動軸に嵌合して連結することができるので、装着操作が容易なフィルタ清掃装置、及びこれを備えた使い勝手のよい空気調和機を得ることができる。

図１は本発明の一実施の形態に係るフィルタ清掃装置を備えた空気調和機の断面図、図２は一部を省略した図１の正面図、図３は図１のフィルタ清掃装置部分の拡大図である。
図において、本体ケース１の前面側には開閉可能な前面板２が設けられており、上面にはグリル状の空気吸込み口３が設けられている。また、空気吸込み口３の下流側（内側）には熱交換器４が配設され、その下流側には空気吸込み口３から外気を吸引する送風機５が設置されている。そして、送風機５の下流側には、ダクト６を介して空気吹出し口７が設けられている。

８ａ，８ｂは前面板２と空気吸込み口３の内側において、前面側の上部から上面側の後部にかけて、対向して設けられた外側ガイドレールと内側ガイドレールで、前面側から上面側にかけて両者の間に中央ガイド９が設けられて間隔が広く形成され、上面側から後部にかけて両者の間隔が狭くなっている。そして、外側ガイドレール８ａと中間ガイド９との間、及び内側ガイドレール８ｂと中央ガイド９との間には、それぞれフィルタ通路１０ａ，１０ｂが形成され、上面のほぼ中央部において両フィルタ通路１０ａ，１０ｂは一体化されて、外側ガイドレール８ａと内側ガイドレール８ｂとの間にフィルタ通路１０ｃが形成されている。なお、内側ガイドレール８ｂの後端部はほぼＵ字状（以下、溝状部８ｃという）に形成され、その底部近傍には、制御部に接続されたマイクロスイッチの如きリミットスイッチ（共に図示せず）が配設されている。

１１は外側ガイドレール８ａと内側ガイドレール８ｂの前面側先端部の間（中央ガイド９の下方）に設置されたほぼ円弧状の下部ガイドレールである。
１５は可撓性を有する枠に設けられた塵埃除去用のエアフィルタで、幅方向の両側の内側（背面側）にはラック１６が設けられており、先端部は下部ガイドレール１１の付近に位置し、後端部は溝状部８ｃ内に位置して、外側ガイドレール８ａに沿ってフィルタ通路１０ａ，１０ｃ内に移動可能に配設されている。

２０は下部ガイドレール１１の内側（中央ガイド９との間）に回転自在に設けられた歯車状のフィルタ駆動部で、軸２１の両側に設けられて、エアフィルタ１５のラック１６と噛合っている。
２５は本体ケース１に設けられたフィルタ駆動部２０の駆動装置で、後述のブラシ部材５０を駆動する円筒状の駆動軸２６を備えており、フィルタ駆動部２０とブラシ部材５０の駆動軸２６とは、１台のモータにより歯車機構等を介して駆動されるようになっているが、それぞれ別のモータにより駆動するようにしてもよい。

３０は外側ガイドレール８ａと内側ガイドレール８ｂの下方（下部ガイドレール１１の下方）において、本体ケース１に着脱可能に装着されたダストボックスである。このダストボックス３０の左右方向の幅はエアフィルタ１５の幅とほぼ等しく、前後方向の厚みは外側ガイドレール８ａと内側ガイドレール８ｂの間隔とほぼ等しく形成されており、断面ほぼＵ字状の塵埃回収箱３１と、この塵埃回収箱３１に着脱可能に装着された蓋体３２とからなっている。

５０は蓋体３２に着脱可能に装着されたブラシ部材で、ブラシ保持体５１と、これに設けたエアフィルタ１５の幅とほぼ等しい長さのブラシ５２とからなっている（以下の説明では、ブラシ部材５０をブラシと記すことがある）。そして、ブラシ保持体５１の一端には、外周（ブラシ５２の反対側）に突部５４を有する円板状の鍔部５３が設けられており、鍔部５３の外面側には、鍔部５３と同心的に鍔部５３より小径で、駆動装置２５の駆動軸２６に嵌合して連結される柱状の連結軸５５が設けられている。５６はブラシ保持体５１の他端に設けた支持軸である。

ダストボックス３０の蓋体３２は、図３、図４に示すように、前面板３３と後面板３４を有し、両者の間には下部ガイドレール１１に対応した円弧状の底部３５が形成され、底部３５の中央部の長手方向には開口部３６が設けられている。３７ａ，３７ｂは底部３５の開口部３６の両側の長手方向に下方に向って設けられ、ブラシ５２に付着した塵埃を掻き落す多数の爪部である。なお、下部ガイドレール１１と底部３５との間には、ほぼＵ字状のフィルタ通路１０ｄが形成される。

３８ａ，３８ｂは前面板３３の両側に設けられたフィルタガイド、３９ａ，３９ｂは前面板３３から後面板３４にかけて、その両側に設けられた塵埃回収箱３１の取付部である。４０は一方の固定腕３８ｂの近傍に設けられた取付けストッパで、本体ケース１に設けた係止部１ａ（図６参照）に係止するストッパ軸４０ａを備えている。

４１は一方の取付部３９ａに設けられ、ブラシ部材５０の連結軸５５が挿通されて鍔部５３が保持される軸受機能を有する保持穴で、その両側にはブラシ部材４０の回動範囲を規制するストッパ４２ａ，４２ｂが設けられている。４３は他方の取付部３９ｂに設けられて、ブラシ部材５０の支持軸５６が支持される軸受部である。なお、この軸受部４３はダストボックス３０を本体ケース１に取付ける際の位置決めの役割も有する。

次に、駆動装置２５の駆動軸２６と、ブラシ部材５０の連結軸５５との連結構造について、図５により説明する。
図５（ａ）に示すように、円筒状の駆動軸２６には軸方向にスリット２７が設けられており、また、基部が駆動軸２６の外周に固定され、先端部（自由端）がほぼ逆山形状に形成されて、スリット２７から駆動軸２６内（円筒部内）に挿入されたばね２８が設けられている。
また、図５（ｂ）に示すように、柱状の連結軸５５の軸方向には凹溝５７が設けられている。

いま、連結軸５５を任意の角度で（凹溝５７の位置を意識しないで）駆動軸２６に嵌入すると、図５（ｂ）に示すように、駆動軸２６内に位置するばね２８は、連結軸５５によりスリット２７内に押し出される。
この状態で、図５（ｃ）に示すように、駆動装置２５により駆動軸２６を駆動すると、駆動軸２６は連結軸５５の外周を例えば矢印ａ方向に回転し、突部５４がストッパ４２ａ，４２ｂに当って停止すると共にばね２８が凹溝５７の位置に達し、その弾性により凹溝５７に嵌合する。
これにより、図５（ｄ）に示すように、連結軸５５、したがってブラシ部材５０はばね２８を介して駆動軸２６に自動的に連結され、駆動装置２５に駆動されて矢印ａ又はｂ方向に揺動する。

上記のようにして、塵埃回収箱３１に、ブラシ部材５０が設けられた蓋体３２が装着されたダストボックス３０は、図６（ａ）に示すように、本体ケース１と駆動装置２５との間に挿入され、矢印Ｘ方向に斜めに押圧してブラシ部材５０の連結軸５５を、凹溝５７の位置を意識することなく駆動軸２６に嵌入する。ついで、図６（ｂ）に示すように、ダストボックス３０の反対側（図の右側）を矢印Ｙ方向に押し上げ、取付けストッパ４０のストッパ軸４０ａを本体ケース１の係止部１ａに係止させれば、ダストボックス３０は本体ケース１の所定の位置に保持され、取付けが完了する。なお必要に応じて、上蓋３２を本体ケース１に固定するようにしてもよい。

このとき、ブラシ部材５０の一端に設けた連結軸５５が蓋体３２の保持穴４１を通過し、連結軸５５と一体に設けられた鍔部５３が軸受機能を有する保持穴４１に保持され、他端に設けた支持軸５６が軸受４３に支持されるので、ダストボックス３０の取付けの際の位置決めが容易であり、その上、ブラシ部材５０は特別な部品等を設けることなく、蓋体３２に回転自在に支持される。

そして、例えばフィルタ清掃装置の運転時に、駆動装置２５により駆動軸２６が駆動されると、前述のように、ブラシ部材５０の連結軸５５がばね２８を介して駆動軸２６と一体化され、ブラシ部材５０は駆動軸２６に連結される。

次に、上記のようなフィルタ清掃装置を備えた空気調和機の作用を説明する。
フィルタ清掃装置は、初期状態においては、図１〜図３に示すように、エアフィルタ１５は空気吸込み口３の内側（下流側）から前部側の上部においてフィルタ通路１０ｃ，１０ａ内に位置し、前部側の先端部近傍のラック１６はフィルタ駆動部２０と噛合っている。また、ダストボックス３０は下部ガイドレール１１の下方において本体ケース１に装着され、ブラシ部材５０のブラシ５２の先端部は、ダストボックス３０の蓋体３２の開口部３６からフィルタ通路１０ｄ内に位置している。

上記のような空気調和機において、送風機５によって空気吸込み口３から吸引された空気は、これに含まれた塵埃がエアフィルタ１５に捕捉されて清浄化され、熱交換器４により冷却又は加熱されて冷風又は温風となり、空気吹出し口７から室内に吹き出される。

一定時間経過すると、制御部（図示せず）の指令により送風機５が停止し、ついで、駆動装置２５によりフィルタ駆動部２０が駆動されて矢印ｃ方向（図３）に回転する。これにより、フィルタ駆動部２０と噛合うエアフィルタ１５は、フィルタ通路１０ａ，１０ｃ内を矢印ｅ方向に移動し（以下、前進ということがある）、図７に示すように、下部ガイドレール１１とダストボックス３０の蓋体３２の底部３５との間に形成されたＵ字状のフィルタ通路１０ｄを経て、フィルタ通路１０ｂ，１０ｃへ送られる。

この間、ブラシ部材５０のブラシ５２は、図７に示すように、エアフィルタ１５の表面に接触して、これに付着した塵埃６０を掻き落して塵埃回収箱３１内に落下させると共に、駆動装置２５の駆動軸２６に駆動されて、図８、図９に示すように、常時又は間欠的に、矢印ａ方向又は矢印ｂ方向に交互にほぼ１８０°の範囲で回動（以下、この作用を揺動という）する。

これにより、ブラシ５２に付着した塵埃６０が、蓋体３２に設けた爪部３７ａ又は３７ｂによって掻き落され、塵埃回収箱３１内に落下して集積される。このときのブラシ部材５０の揺動範囲は、鍔部５３に設けた突部５４が、蓋体３２に設けたストッパ４２ａ又は４２ｂに当接することにより規制される。

エアフィルタ１５がフィルタ通路１０ｃ内を移動し、その先端部が溝部８ｃに達してリミットスイッチに接触すると、制御部の指令により駆動装置２５が停止し、これに伴ってエアフィルタ１５の移動も停止する。
ついで、制御部の指令により、図９に示すように、フィルタ駆動部２０が反対方向（矢印ｄ方向）に回転駆動され、エアフィルタ１５を前回とは逆に矢印ｆ方向に移動（以下、後退ということがある）させる。そして、その先端部がフィルタ通路１０ｃの溝部８ｃに達してリミットスイッチに接触すると、フィルタ駆動部２０は再び停止する。

この間、前進時と同様に、ブラシ部材５０のブラシ５２がエアフィルタ１５の表面に接触し、エアフィルタ１５に残っている塵埃を掻き落すと共に、矢印ａ方向又はｂ方向に揺動して爪部３７ａ，３７ｂにより、ブラシ５２に付着した塵埃が掻き落される。これにより、塵埃が除去された清浄なエアフィルタ１５が図１の状態に戻り、空気吸込み口３の下流側に位置する。

ダストボックス３０の塵埃回収箱３１内に堆積した塵埃を捨てる場合は、図６（ｂ）に示すように、取付ストッパ４０のストッパ軸４０ａを移動させて係止部１ａから外し、図６（ａ）に示すように、取付ストッパ４０を下方に移動させながらダストボックス３０を反矢印Ｘ方向に斜めに移動させて、ブラシ部材５０の連結軸５５を駆動軸２６から引き抜き、ダストボックス３０を下方に取り出す。

そして、塵埃回収箱３１からブラシ部材５０を有する蓋体３２を回転して開いて塵埃回収箱３１内の塵埃を廃棄し、再び蓋体３２を装着する。なお、必要に応じて蓋体３２を取外してもよく、また蓋体３２からブラシ部材５２を取り外して、洗浄等により清掃してもよい。
ケース本体１からダストボックス３０を取り外す際、駆動軸２６とこれに取付けられた変形し易いばね２８は本体ケース１側に残り、取り出したダストボックス３０にはばね２８が存在しないので、塵埃の廃棄時やブラシ部材５０の清掃時などに、ばね２８が変形したり破損したりすることがなく、紛失することもない。

塵埃を廃棄したときは、ダストボックス３０を再びケース本体１へ装着する。ダストボックス３０の本体ケース１への装着手順は前述の通りであり、この場合、ブラシ部材５０の連結軸５５の角度位置を気にすることなく駆動軸２６に嵌入すればよいので、ダストボックス３０のケース本体１への装着がきわめて容易である。

上記の説明では、フィルタ清掃装置の駆動装置２５に設けた駆動軸２６を円筒状に形成し、これに嵌合するブラシ部材５０の連結軸５５を柱状に形成した場合を示したが、駆動軸２６を柱状に形成してスリット２７（凹溝）及びばね２８を設け、連結軸５５を駆動軸２６の外周に嵌合する円筒状に形成して、スリット状の凹溝５７を設けてもよい。なお、あまり好ましくないが、駆動軸２６に凹溝を設け、連結軸５５にスリット及びばねを設けてもよい。

また、上記の説明では、空気調和機を運転して一定時間経過すると、運転を停止してフィルタ清掃装置を稼動させる場合を示したが、空気調和機の運転停止中においても、例えばリモコンに組み込んだフィルタ清掃モードを操作することによりフィルタ清掃装置を稼動させ、エアフィルタ１５を清掃するようにしてもよい。

さらに、図示の空気調和機に本発明に係るフィルタ清掃装置を組み込んだ場合を示したが、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組み込むことができる。また、例えば空気清浄装置など、他の機器にも本発明に係るフィルタ清掃装置を組み込むことができる。

上記のように構成した本発明によれば、エアフィルタ１５を清掃するブラシ部材５０を備えたダストボックス３０を本体ケース１に装着する際に、ブラシ部材５０の角度位置を意識することなく、その連結軸５５を駆動装置２５の駆動軸２６に嵌合して連結することができるので、装着操作がきわめて容易である。

また、ブラシ部材５０を装着するダストボックス３０の上蓋３２に、ブラシ部材５０に設けた鍔部５３を保持する軸受機能を兼ねた保持穴４１を設けたので、連結部５５を駆動軸２６に嵌合する際の位置決めが容易であり、他の固定部品等を用いることなく、鍔部５３と支持軸５６により、ブラシ部材５０を確実に支持することができる。

さらに、ブラシ部材５０のブラシ５２によりエアフィルタ１５に付着した塵埃を除去するにあたり、ブラシ５２を常時又は間欠的にほぼ１８０°の範囲に揺動させて、爪部３７ａ，３７ｂによりブラシ５２に付着した塵埃を除去するようにしたので、ブラシ５２を常に清潔に保つことができ、これによりエアフィルタ１５の清掃能力を高めることができる。

また、上記のようなフィルタ清掃装置を備えた空気調和機によれば、エアフィルタ１５に付着した塵埃を確実に除去することができるので、エアフィルタ１５の塵埃による空気抵抗の増加を防止することができ、これにより省エネルギー性を向上することができる。
また、空気抵抗の少ないエアフィルタ１５が得られるため、熱交換器４への流入空気量を増大させることができるので、熱交換性能の向上、ひいては空気調和機の性能を向上することができる。

本発明の一実施の形態に係るフィルタ清掃装置を備えた空気調和機の断面図である。 一部を省略した図１の正面図である。 図１のフィルタ清掃装置部分の拡大図である。 図３のダストボックスの蓋体の斜視図である。 駆動装置の駆動軸とブラシ部材の連結部の構造及び連結状態の説明図である。 ダストボックスの本体ケースへの取付手順の説明図である。 フィルタ清掃装置の作用説明図である。 フィルタ清掃装置の作用説明図である。 フィルタ清掃装置の作用説明図である。

符号の説明

１ 本体ケース、２ 前面板、３ 空気吸込み口、４ 熱交換器、５ 送風機、７ 空気吹出し口、８ａ 外側ガイドレール、８ｂ 内側ガイドレール、９ 中央ガイド、１０ａ〜１０ｄ フィルタ通路、１１ 下部ガイドレール、１５ エアフィルタ、１６ ラック、２０ フィルタ駆動部、２５ 駆動装置、２６ 駆動軸、２７ スリット、２８ ばね、３０ ダストボックス、３１ 塵埃回収箱、３２ 蓋体、３５ 底部、３６ 開口部、３７ａ，３７ｂ 爪部、４０ 取付けストッパ、４１ 保持穴、４２ａ，４２ｂ ストッパ、４３ 軸受、５０ ブラシ部材、５２ ブラシ、５３ 鍔部、５４ 突部、５５ 連結軸、５６ 支持軸、５７ 凹溝。

Claims (8)

1. 空気吸込み口に沿って移動するエアフィルタを駆動するフィルタ駆動部と、一端に連結軸を有し前記エアフィルタに付着した塵埃を除去するブラシと、前記フィルタ駆動部を駆動すると共に、前記ブラシの連結軸が連結される駆動軸を有し前記ブラシをほぼ１８０°の範囲で揺動させる駆動装置とを備え、
   前記駆動装置の駆動軸の軸方向にスリットを設けると共に、一端が該駆動軸に固定され他端が前記スリットから駆動軸内に位置するばねを設け、前記ブラシに設けられて前記駆動軸に嵌入する連結軸の軸方向に前記ばねが嵌入する凹溝を設けたことを特徴とするフィルタ清掃装置。
2. 前記駆動軸に設けたばねが、前記連結軸に設けた凹溝に嵌入することにより前記ブラシが前記駆動軸に連結されることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ清掃装置。
3. 前記駆動軸に嵌入した連結軸が前記ばねを外方に押圧した状態で、該連結軸が軸方向に着脱可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタ清掃装置。
4. 前記フィルタ清掃装置は、本体ケースに取付けられるものであって、
   上面が開口された塵埃回収箱と、前記ブラシを有し前記塵埃回収箱に装着される蓋体とを有し、前記ブラシが前記エアフィルタに接触しうる位置において前記本体ケースに着脱可能に取付けられるダストボックスを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルタ清掃装置。
5. 前記ダストボックスの蓋体の一方に、前記ブラシの一端に設けた連結軸が挿入され該連結軸と一体に設けた鍔部が保持される保持穴を設けると共に、他方に前記ブラシの他端に設けた支持部を支持する軸受を設けたことを特徴とする請求項４に記載のフィルタ清掃装置。
6. 前記蓋体に、前記ブラシの長手方向の両側に沿って、揺動するブラシに付着した塵埃を除去する爪部を設けたことを特徴とする請求項４又は５に記載のフィルタ清掃装置。
7. 前記ダストボックスの蓋体に設けたブラシの連結軸が前記駆動装置の駆動軸に連結され、前記蓋体の前記連結軸と反対側に設けた取付けストッパが前記本体ケースに係止されることにより、前記ダストボックスが前記本体ケースに取付けられることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載のフィルタ清掃装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルタ清掃装置を備えたことを特徴とする空気調和機。

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