JP4687081B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、室内空気の脱臭や室内壁面等の付着物の脱臭を行うことができる空気浄化装置を用いた空気調和機に関するものである。

従来の、脱臭機能を有する空気浄化装置としては、静電霧化の技術を利用して脱臭を行うようにしたものがある（例えば、特許文献１、２参照）。

ここで、静電霧化とは、水などの液体に高電圧を印加すると液体が霧化するという現象であり、この現象は、古くから知られている。図６は、上記特許文献１に記載された静電霧化式空気浄化装置を示すものである。図６において、汚染空気の中心部に向け、細水柱を噴出せしめる噴水ノズル１８が設けられ、高圧電極１３と前記細水注の間に直流バイアスを付与した交流高電圧１９を印加し、微細水滴を霧状に有する静電霧化雰囲気を形成せしめるものである。

また、図７は、上記特許文献２に開示された空気清浄機を示すもので、９は静電霧化装置であり、水溜め部５と、水溜め部５の水を水溜め部５の外部に位置する先端側へ搬送する搬送部（図示せず）と、搬送部に対向するように配置された電極（図示せず）とを設け、搬送部と電極との間に高電圧を印加することにより搬送部の水が霧化してミストを発生せしめるものである。
特開昭５３−１４１１６７号公報 特開２００４−８５１８５号公報

しかしながら、このような従来の静電霧化により室内空気の脱臭や室内壁面等の付着物の脱臭を行う空気浄化装置を、一般の空気調和機等に搭載する場合、人手あるいは、水道配管により静電霧化に必要な水を供給しなければならないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、無給水で静電霧化による脱臭を実現する空気調和機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、吸込み口と、前記吸込み口の下流側に配され前記吸込み口から流入する空気に含まれる塵埃を捕集するフィルターと、前記フィルターの下流側に配置された空気浄化装置と、前記フィルターで浄化され、熱交換器、クロスフローファンを通ってきた空気を吹き出す吹出し口を備え、前記空気浄化装置は、水生成手段と、ミストを発生させる静電霧化手段からなり、前記水生成手段は、空気中の水分を吸湿・放湿する吸放湿材層と、前記吸放湿材層に空気を送り込む強制送風手段と、前記吸放湿材層に強制通風される空気を加熱する加熱手段と、前記吸放湿材層を通過した加熱空気を放熱冷却する放熱冷却層と、放熱冷却されて凝縮生成される水を貯める第１の貯水部と、前記吸放湿材層に空気中の水分を吸着させる吸湿サイクルと前記吸放湿材層に加熱空気を送り込むことにより前記吸放湿材層に吸着された水分を脱離させる放湿サイクルを交互に動作させる制御手段からなり、前記静電霧化手段は、第２の貯水部と
、前記第１の貯水部に貯められた水を前記第２の貯水部に搬送する連通路と、前記第２の貯水部に設けられた１対の電極からなり、前記１対の電極間に高電圧を印加することにより前記第２の貯水部の水を霧化してミストを発生させるように構成するとともに、前記水生成手段は前記吹出し口以外のフィルターの下流に配置し、かつ、前記静電霧化手段は前記水生成手段から連通路を介して水の搬送を受けるようにして前記吹出し口に配置したもので、無給水で静電霧化による室内空気の脱臭や室内壁面等の付着物の脱臭を行うことができる。

本発明の空気調和機は、無給水で静電霧化による室内空気の脱臭や室内壁面等の付着物の脱臭を行うことができる。

第１の発明は、吸込み口と、前記吸込み口の下流側に配され前記吸込み口から流入する空気に含まれる塵埃を捕集するフィルターと、前記フィルターの下流側に配置された空気浄化装置と、前記フィルターで浄化され、熱交換器、クロスフローファンを通ってきた空気を吹き出す吹出し口を備え、前記空気浄化装置は、水生成手段と、ミストを発生させる静電霧化手段からなり、前記水生成手段は、空気中の水分を吸湿・放湿する吸放湿材層と、前記吸放湿材層に空気を送り込む強制送風手段と、前記吸放湿材層に強制通風される空気を加熱する加熱手段と、前記吸放湿材層を通過した加熱空気を放熱冷却する放熱冷却層と、放熱冷却されて凝縮生成される水を貯める第１の貯水部と、前記吸放湿材層に空気中の水分を吸着させる吸湿サイクルと前記吸放湿材層に加熱空気を送り込むことにより前記吸放湿材層に吸着された水分を脱離させる放湿サイクルを交互に動作させる制御手段からなり、前記静電霧化手段は、第２の貯水部と、前記第１の貯水部に貯められた水を前記第２の貯水部に搬送する連通路と、前記第２の貯水部に設けられた１対の電極からなり、前記１対の電極間に高電圧を印加することにより前記第２の貯水部の水を霧化してミストを発生させるように構成するとともに、前記水生成手段は前記吹出し口以外のフィルターの下流に配置し、かつ、前記静電霧化手段は前記水生成手段から連通路を介して水の搬送を受けるようにして前記吹出し口に配置したもので、無給水で静電霧化による室内空気の脱臭や室内壁面等の付着物の脱臭を行うことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の吸放湿材層と加熱手段を組み合わせた吸・放湿ユニットを少なくとも２つ以上有し、前記吸・放湿ユニットを、吸湿サイクルと放湿サイクルを交互に分担動作させるようにしたもので、連続的に静電霧化に必要な水を生成することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の吸放湿材層を円筒状に形成し、前記吸放湿材層を回転駆動させる駆動装置を設け、加熱手段で、前記吸放湿材層の一部に強制送風される空気を加熱するようにしたもので、簡単な構成で、吸放湿材層を回転させる事で連続的に吸・放湿サイクルが行なわれ、静電霧化に必要な水を平均して生成することができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の吸放湿材層に白金（Ｐｔ）を主成分とした触媒を坦持させたもので、吸放湿材層に吸着された水分を脱離させる際の加熱空気と触媒との反応により臭い成分を酸化させることが可能となり、室内空気の脱臭については、放電霧化との相乗効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気浄化装置を搭載した空気調和機の断面図、図２は、同空気浄化装置の断面図である。

図１、２において、空気調和機２の前面に吸込み口２ａが配され、吸込み口２ａの下流側に吸込み口２ａから流入する空気に含まれる塵埃を捕集するフィルター３が設けられ、そのフィルター３の下流側に室内空気や室内壁面等の付着物の脱臭を行う空気浄化装置１が配されている。４は、空気の熱交換を行なう熱交換器で、４８は、熱交換器４に空気を通すためのクロスフローファンである。

空気調和機２の吸込み口２ａから吸込まれた空気３４の一部は、フィルター３で浄化された後、空気浄化装置１の内部を通過し、乾燥空気６となって、熱交換器４、クロスフローファン４８を通って、吹出し口２ｂから室内に吐き出される。また、空気清浄装置１の静電霧化手段２０によって、発生したミスト８は、空気調和機１の吹出し口２ｂからの流れ７に沿って、室内空間に広がっていくことになる。

次に、空気浄化装置１の構成について、図２を用いて説明する。

空気浄化装置１は、ゼオライトなどの多孔質材料で構成され、空気中の水分を吸放湿すると共に白金（Ｐｔ）を主成分とした触媒を坦持した吸放湿材層３３と、前記吸放湿材層３３に空気を送り込む強制送風手段１０と、吸放湿材層３３に強制通風される空気を加熱するための加熱手段１１と、吸放湿材層３３を通過してきた加熱空気を放熱冷却する放熱冷却層１２と、放熱冷却されて凝縮生成される水３０を貯める第１の貯水部１４と、吸放湿材層３３に空気中の水分を吸着させる吸湿サイクルと吸放湿材層３３に加熱空気を送り込むことによって、吸放湿材層３３に吸着された水分を脱離させる放湿サイクルを交互に動作させる制御手段（図示せず）からなる水生成手段１５と、第１の貯水部１４に貯められた水を第２の貯水部１７に搬送する連通路１６と、第２の貯水部１７に設けられた１対の電極、即ち第１の電極３１と前記第１の電極３１に対向する第２の電極３２を設け、第１の電極３１と第２の電極３２の間に高電圧を印加することにより第２の貯水部１７の水を霧化してミスト８を発生させる静電霧化手段２０から構成されている。

以上のように構成された空気浄化装置について、以下その動作、作用を説明する。

強制送風手段１０により空気浄化装置１内に吸込まれた空気３４は、ゼオライトなど多孔質の吸放湿材層３３に吸着され、乾燥空気６となって吐き出される（吸湿サイクル）。吸放湿材層３３に吸着される水分の量は、強制送風手段１０の風量あるいは、強制送風時間により異なる。強制送風手段１０を動作させたまま、加熱手段１１を動作させると吸放湿材層３３に送り込まれる空気の温度が上昇し、吸放湿材層３３の温度が上昇する。ゼオライトなど吸放湿材層３３の温度が上昇すると、吸着されていた水分が脱離し、強制送風手段１０により送り込まれた空気は、加湿空気となって、ヒートシンクやヒートパイプ等からなる放熱冷却層１２により冷却される（放湿サイクル）。つまり、温度の高い加湿空気が放熱冷却層１２で冷やされることにより、空気中の水分は飽和状態となり、放熱冷却層１２に水滴が発生する。

上記吸湿サイクル及び放湿サイクルの繰返しにより、水生成手段１５で発生した水は、第１の貯水部１４に貯まり、連通路１６を通って第２の貯水部１７に搬送される。第２の貯水部１７には、先端の鋭い第１の電極３１が少なくとも１つ配設されており、前記第１の電極３１に対向する第２の電極３２との間に高電圧を印加することにより第２の貯水部１７の水を霧化してミスト８が発生することになる。

以上のように本実施の形態によれば、無給水で静電霧化による室内空気の脱臭や室内壁
面等の付着物の脱臭を行うことができる。

また、吸放湿材層３３に吸着された水分を脱離するために、加熱手段１１の表面温度は、１００℃を超える高温となるので、高温の加熱手段１１表面付近を通過する空気中の黴やウィルスを死滅させることが可能となると同時に臭い成分を酸化し、脱臭することもできる。

また、ゼオライトなどの多孔質材料で構成され、空気中の水分を吸放湿する吸放湿材層３３に強制送風手段１０に空気を送り込むと、吸放湿材層３３には、空気中の水分と共に空気中の臭気成分も吸着するとともに、加熱手段１１による加熱空気を送り込むと吸着された水や臭気成分が脱離され、臭気成分は空気調和機２を通って室内に戻されることになるが、吸放湿材層３３は白金（Ｐｔ）を主成分とした触媒を坦持させることにより、加熱白金（Ｐｔ）を主成分とした触媒と接触している臭気成分は、加熱空気が送り込まれることで前記触媒の作用により酸化分解されることになる。

これにより、静電霧化による室内空気の脱臭や室内壁面等の付着物の脱臭に加えて、触媒反応による室内空気の脱臭効果も得ることができる。

次に、フィルター３の構成について、図３を用いて説明する。

図３は、フィルター３の斜視図で、フィルター３は、フィルター枠４０と、エアフィルター４１と、移動可能な吸入ノズル４２と、伸縮自在で一端が吸入ノズル４２に接続された吸引ホース４３と、吸引ホース４３の他端が連結される吸引排気装置４４と、一端が吸引排気装置４４の排出側と連結されると共に他端が室外に開口した排気ダクト４５と、吸入ノズル４２を左右に移動させる駆動手段４６を有し、図示しない制御装置で、定期的に吸引排気装置４４と駆動手段４６を運転する事により、吸入ノズル４２が右方向又は左方向に移動しながら、エアフィルター４１で捕集された塵埃を吸引し、排気ダクト４５より室外に自動的に排出されるようになっている。すなわち、移動可能な吸入ノズル４２と吸引排気装置４４とで、エアフィルター４１の自動清掃手段を構成したものである。

以上のように、エアフィルター４１に絡み付いた塵や埃は、定期的に自動的に清掃されるため、エアフィルター４１の通風抵抗は常に低い状態で保たれる。

また、空気浄化装置１がフィルター３の下流側に配設されているので、吸込み口２ａから流入した空気に混じった塵や埃は、空気浄化装置１に侵入することがなく、従って空気浄化装置１の水生成手段１５の加熱手段１１による発火・発煙の危険性がなく、空気調和機２の安全性も確保できる。さらに、フィルター３の自動清掃機能により塵埃によるエアフィルター４１の目詰まりが防止でき、エアフィルター４１の通風抵抗が常に低い状態で保たれるため、安定した水生成能力を発揮できる。

また、図１に示すように、空気浄化装置１の水生成手段１５を、熱交換器４の凝縮水を受ける水受け皿４７の上方に配設する構成としている。

夏など非常に湿度の高い場合、空気中の水分から水生成手段１５により水が大量に生成され、第１の貯水部１４から水が溢れ出す可能性があるが、下方に水受け皿４７が配されているので、空気調和機２のドレイン水とともに室外へ運び出される。

これにより、空気調和機２の内部・外部への水落ちを防止でき、空気調和機２の充電部（図示せず）に対する安全性の確保や需要家からのクレーム発生を防止できる。

さらに、図１に示すように、第２の貯水部１７の水を霧化してミストを発生させる静電霧化手段２０を空気調和機２の吹き出し口２ｂに配設する構成としている。

上記構成により、第１の電極３１と第２の電極３２間に高電圧を印可し、第２の貯水部１７の水を霧化してミストを発生させても、空気調和機２内部の熱交換器４やクロスフローファン４８にミストが衝突し、空気調和機２の吹出し口２ｂから拡散されるミストの量が激減するということがなく、効率良く、吹き出し口２ｂからミストを拡散させることができる。

これにより、帯電したミストは、空気調和機２の熱交換器４やクロスフローファン４８などの影響を受けることなく吹き出し口から出て行くため、効果的に室内空気の脱臭や室内壁面等の付着物の脱臭を行うことができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における空気浄化装置の断面図である。なお、上記第１の実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態は、吸放湿材層と加熱手段からなる吸・放湿ユニットを複数設けそれらを交互に運転して、静電霧化により室内空気及び室内壁面等の付着物の脱臭を行うのに必要な水を連続的に生成するようにしたものである。

図４において、放熱冷却層１２の上流側に、吸・放湿ユニット２１、２１ａが配され、吸・放湿ユニット２１は、空気中の水分を吸湿・放湿する放湿材層３３と吸・放湿材層３３に強制送風される空気を加熱するための加熱手段１１からなり、吸・放湿ユニット２１ａは空気中の水分を吸湿・放湿する放湿材層３３ａと吸・放湿材層３３ａに強制送風される空気を加熱するための加熱手段１１ａから構成されている。

吸・放湿ユニット２１、２１ａの上流側には、吸・放湿ユニット２１、２１ａに強制的に空気を送り込む強制送風手段１０が設けられ、下流側には、加熱空気を冷却する放熱冷却層１２が配され、加熱空気を放熱冷却することで凝縮生成される水を貯める第１の貯水部１４と併せて水生成手段１５が構成されている。

以上のように構成された空気浄化装置の水生成について、以下その動作、作用を説明する。

吸・放湿ユニット２１、２１ａにおいて、加熱手段１１、１１ａの動作・停止による吸湿サイクルと放湿サイクルを交互に行うように制御することによって、静電霧化に必要な水を連続的に生成することができる。

これにより、静電霧化により室内空気及び室内壁面等の付着物の脱臭を行うのに必要な水を連続的に生成することができる。上記実施の形態では、２組の吸・放湿ユニットの構成で説明したが、吸・放湿ユニットは２つ以上であってもよい。

（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態における空気浄化装置の断面図である。なお、上記実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態における空気浄化装置１の水生成手段１５は、図５に示すように、円筒状の吸放湿材層２２と、前記吸放湿材層２２を、ベルト２４を介して回転駆動させる駆動装置２３と、吸放湿材層２２に強制的に空気を送り込む強制送風手段１０と、吸放湿材層２
２の一部に対して強制送風される空気を加熱するための加熱手段１１と、加熱手段１１で加熱された空気を冷却する放熱冷却層１２と、加熱された空気を放熱冷却することで凝縮生成される水を貯める第１の貯水部１４から構成されている。

以上のように構成された空気浄化装置について、以下その動作、作用を説明する。

円筒状の吸放湿材層２２は、ベルト２４を介して駆動装置２３によりゆっくりと回転する。強制送風手段１０により円筒状の吸放湿材層２２全体に空気が送られており、吸放湿材層２２の加熱手段１１と対向していない部分、すなわち高温空気に曝されない箇所は、吸湿サイクルを成している。一方、加熱手段１１により高温空気に曝される箇所は、放湿サイクルを成しており、吸放湿材層２２の１回転において、吸湿サイクル及び放湿サイクルが形成されている。

これにより、静電霧化により室内空気及び室内壁面等の付着物の脱臭を行うのに必要な水を連続的に生成することができる。さらに、上記第１、第２の実施の形態のように加熱手段１１の動作と停止により吸湿サイクルや放湿サイクルをおこなう必要がないため、比較的簡単な構成及び制御系で実現することができる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、無給水で静電霧化による脱臭を実現することが可能であり、居室やトイレや車室内などの空間の脱臭用途に適用できる。また、生ゴミ処理機や洗濯機や掃除機など機器から発生する臭気の脱臭の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における空気浄化装置を搭載した空気調和機の断面図 同空気浄化装置の断面図 同空気調和機のフィルターの斜視図 本発明の実施の形態２における空気浄化装置の断面図 本発明の実施の形態３における空気浄化装置の断面図 従来の静電霧化式空気浄化装置の断面図 従来の空気清浄機の断面図

１ 空気浄化装置
２ 空気調和機
３ フィルター
４ 熱交換器
１０ 強制送風手段
１１ 加熱手段
１２ 加熱冷却層
１４ 第１の貯水部
１５ 水生成手段
１７ 第２の貯水部
２０ 静電霧化手段
２１、２１ａ 吸・放湿ユニット
２２、３３ 吸放湿材層
３１ 第１の電極（電極）
３２ 第２の電極（電極）
３３ 吸放湿材層

Claims (4)

1. 吸込み口と、前記吸込み口の下流側に配され前記吸込み口から流入する空気に含まれる塵埃を捕集するフィルターと、前記フィルターの下流側に配置された空気浄化装置と、前記フィルターで浄化され、熱交換器、クロスフローファンを通ってきた空気を吹き出す吹出し口を備え、前記空気浄化装置は、水生成手段と、ミストを発生させる静電霧化手段からなり、前記水生成手段は、空気中の水分を吸湿・放湿する吸放湿材層と、前記吸放湿材層に空気を送り込む強制送風手段と、前記吸放湿材層に強制通風される空気を加熱する加熱手段と、前記吸放湿材層を通過した加熱空気を放熱冷却する放熱冷却層と、放熱冷却されて凝縮生成される水を貯める第１の貯水部と、前記吸放湿材層に空気中の水分を吸着させる吸湿サイクルと前記吸放湿材層に加熱空気を送り込むことにより前記吸放湿材層に吸着された水分を脱離させる放湿サイクルを交互に動作させる制御手段からなり、前記静電霧化手段は、第２の貯水部と、前記第１の貯水部に貯められた水を前記第２の貯水部に搬送する連通路と、前記第２の貯水部に設けられた１対の電極からなり、前記１対の電極間に高電圧を印加することにより前記第２の貯水部の水を霧化してミストを発生させるように構成するとともに、前記水生成手段は前記吹出し口以外のフィルターの下流に配置し、かつ、前記静電霧化手段は前記水生成手段から連通路を介して水の搬送を受けるようにして前記吹出し口に配置したことを特徴とする空気調和機。
2. 吸放湿材層と加熱手段を組み合わせた吸・放湿ユニットを少なくとも２つ以上有し、前記吸・放湿ユニットを、吸湿サイクルと放湿サイクルを交互に分担動作させるようにした請求項１に記載の空気調和機。
3. 吸放湿材層を円筒状に形成し、前記吸放湿材層を回転駆動させる駆動装置を設け、加熱手段で、前記吸放湿材層の一部に強制送風される空気を加熱するようにした請求項１に記載の空気調和機。
4. 吸放湿材層に白金（Ｐｔ）を主成分とした触媒を坦持させた請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。

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