JP2010065941A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】高負荷条件では静電霧化装置の運転を停止することで静電霧化装置の信頼性を確保することのできる空気調和機を提供すること。
【解決手段】静電霧化装置９はペルチェ素子３６と放電電極３８と放電電極３８の電源となる高電圧トランス２４とを有し、ペルチェ素子３６は空気調和機の送風路の外の空気から水分を結露させて放電電極３８に水分を供給するように構成し、送風路に配設された熱交換器６を通って調和された空気の流れに静電ミストを供給するようにし、室内温度検出装置５１あるいは室内湿度検出装置５２を用いて、静電霧化装置９の高負荷運転条件であるかを空気調和機が判断し、高負荷条件時には静電霧化装置９の運転を停止して不必要な運転を行わないようにし、静電霧化装置９の信頼性を向上した空気調和機を提供する。
【選択図】図８

Description

本発明は、室内空気を浄化する空気清浄機能を有する室内機を備えた空気調和機に関する。

従来の空気調和機には脱臭機能を備えたものがあり、例えば室内機の吸込口に設けた空気清浄用プレフィルタにより臭気成分を吸着したり、送風路の途中に設けた酸化分解機能を有する脱臭ユニットにより臭気成分を吸着したりしている。

しかしながら、脱臭機能を有する空気調和機は、吸込口から吸い込まれた空気中に含まれる臭気成分を取り除いて脱臭するため、室内の空気中に含まれる臭気成分や、カーテンや壁等に付着した臭気成分を除去することはできなかった。

そこで、室内機の送風路に静電霧化装置を設け、静電霧化装置により発生した粒子径がナノメートルサイズの静電ミストを空気とともに室内に吹き出すことで、室内空気に含まれる臭気成分や、カーテンや壁等に付着した臭気成分を除去するようにした空気調和機も提案されている（例えば、特許文献１または２参照）。
特開２００５−２８２８７３号公報 特開２００６−２３４２４５号公報

ところで、静電霧化装置が静電ミストを発生させるには静電霧化装置内に水を供給する必要があるため、例えば、ペルチェ素子等を用いて空気中の水分を結露させることが必要になる。このとき、結露水が生成困難な状態（低湿度・低温・低露点温度）であった場合、必要量の結露水を確保できず、常に運転を続けることとなるため、静電霧化装置に高い負荷をかけ、信頼性の低下を招いていた。

また、逆に結露水が大量に生成される状態（高温・高湿度）であった場合、静電ミストを発生させる放電電極に必要量以上の水が付着してしまうため、電極部に過電流が流れることとなるため、この場合も静電霧化装置に高い負荷をかけ、信頼性の低下を招いていた。

したがって、信頼性を向上するためには上記高負荷条件時には静電霧化装置の運転を停止し、不必要な運転を行わないようにする必要が有った。

しかしながら、前記従来の構成では静電霧化装置の運転判定は空気調和機が運転しているかのみで判定していたため、上記高負荷時にも運転を行ってしまい、不必要な運転を行ってしまっていた。

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑み、静電霧化装置の運転において高負荷条件であるかを空気調和機が判断し、高負荷条件の場合には静電霧化装置の運転を停止することで静電霧化装置の信頼性を確保することができる空気調和機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、室内空気を浄化
する空気清浄機能を有する室内機を備えた空気調和機であって、空気調和機の運転指示信号に従い静電ミストを発生させる静電霧化装置を備え、前記静電霧化装置はペルチェ素子と放電電極と前記放電電極の電源となる高電圧トランスとを有し、前記ペルチェ素子は空気調和機の送風路の外の空気から水分を結露させて前記放電電極に水分を供給するように構成し、前記送風路に配設された熱交換器を通って調和された空気の流れに静電ミストを供給するようにしたことを特徴とする。

上記構成によって、空気調和機の風路内の空気調和された暖房運転時の高温又は冷房運転時の低温の空気にペルチェ素子がさらされることがなく、水分を結露させるためにペルチェ素子を高負荷状態で運転させることを抑制できる。

本発明によれば、静電霧化装置の高負荷にあたる空調条件の場合、空気調和装置の判断で運転を停止するようにしたので、高負荷状態での運転を回避することができ、静電霧化装置の信頼性を確保することが可能となる。

本発明のうちで請求項１に記載の発明は、室内空気を浄化する空気清浄機能を有する室内機を備えた空気調和機であって、空気調和機の運転指示信号に従い静電ミストを発生させる静電霧化装置を備え、前記静電霧化装置はペルチェ素子と放電電極と前記放電電極の電源となる高電圧トランスとを有し、前記ペルチェ素子は空気調和機の送風路の外の空気から水分を結露させて前記放電電極に水分を供給するように構成し、前記風路に配設された熱交換器を通って調和された空気の流れに静電ミストを供給するようにしたことを特徴とする。これによって、空気調和機の送風路内の空気調和された暖房運転時の高温又は冷房運転時の低温の空気にペルチェ素子がさらされることがなく、水分を結露させるためにペルチェ素子を高負荷状態で運転させることを抑制できる。

また、請求項２に記載の発明は、室内湿度を検出する湿度検出装置を備え、検出した湿度が所定の湿度以下、または所定の湿度以上の場合に静電霧化装置の運転を停止することを特徴とするもので、高負荷条件の場合には静電霧化装置の運転を停止して静電霧化装置の信頼性を確保することができる。

また、請求項３に記載の発明は、室内温度を検出する温度検出装置を備え、検出した温度が所定の温度以下、または所定の温度以上の場合に静電霧化装置の運転を停止することを特徴とするもので、高負荷条件の場合には静電霧化装置の運転を停止して静電霧化装置の信頼性を確保することができる。

また、請求項４に記載の発明は、上記温度検出装置と上記湿度検出装置の検出結果より露点温度を算出して、算出した露点温度が所定の温度以下の場合に静電霧化装置の運転を停止することを特徴とするもので、高負荷条件の場合には静電霧化装置の運転を停止して静電霧化装置の信頼性を確保することができる。

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）
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。空気調和機は、通常冷媒配管で互いに接続された室外機と室内機とで構成されており、図１、図２及び図３は、本発明にかかる空気調和機の室内機を示している。図１は室内機の正面図、図２は室内機本体のカバー類を外した状態の斜視図、図３は室内機の断面図で静電霧化装置を引き
出した状態である。

図１、図２及び図３に示されるように、室内機は、本体２と、本体２の前面吸込口２ａを開閉自在の前面パネル４を有しており、前面パネル４には、静電ミストの発生を表示する表示部３が設けられている。

本体２の内部には、前面吸込口２ａ及び上面吸込口２ｂの下流側に設けられ空気中に含まれる塵埃を除去するためのプレフィルタ５と、このプレフィルタ５の下流側に設けられ前面吸込口２ａ及び上面吸込口２ｂから吸い込まれた室内空気と熱交換するための熱交換器６と、熱交換器６で熱交換した空気を搬送するための室内ファン８と、室内ファン８から送出された空気を室内に吹き出す吹出口１０を開閉するとともに空気の吹き出し方向を上下に変更する上下羽根１２と、空気の吹き出し方向を左右に変更する左右羽根１４とを備えている。室内機の一方の端部（室内機正面から見て左側端部）には、室内空気を換気するための換気ファン１６が設けられており、換気ファン１６の後方には、静電ミストを発生させて室内空気を浄化するための静電霧化装置１８が設けられている。

なお、図２は前面パネル４及び本体２の一部を取り除いた状態を示しており、図３は室内機本体２と静電霧化装置１８との接続位置を明確にするために本体２の内部に収容されている静電霧化装置１８を本体２とは分離した状態を示している。静電霧化装置１８は実際には図４に示される形状を呈し、図２あるいは図５に示されるように、本体２の左側部に取り付けられている。また、室内ファン８や風向羽根１２，１４及び室内機全体を制御する空調制御部は、図示はしないが室内機正面から見て右側端部に備えられている。

図２〜図５に示されるように、静電霧化装置１８は、前面吸込口２ａ及び上面吸込口２ｂから熱交換器６、室内ファン８等を経由して吹出口１０に至る送風路（主流路あるいは第１の流路）２０をバイパスするバイパス流路（第２の流路）２２の途中に設けられており、バイパス流路２２の上流側に高電圧トランス（高電圧電源）２４とバイパス送風ファン２６が設けられ、バイパス流路２２の下流側に放熱部（ヒートシンク）２８を有する静電霧化ユニット３０とサイレンサ３２が設けられている。したがって、上流側から順に高電圧トランス２４、バイパス送風ファン２６、静電霧化ユニット３０、及びサイレンサ３２が配置された状態で、バイパス流路２２の一部を構成するケーシング３４に収容されている。

また、ケーシング３４は、送風路２０を通過する空気流に平行に配置されており、室内機本体２の正面から見て換気ファン１６と重なる位置に隣接配置されることで省スペース化を達成している。なお、高電圧トランス２４は必ずしもケーシング３４内に収容する必要はないが、温度上昇の抑制あるいは省スペース化の点で、ケーシング３４内に収容するのが好ましい。

ここで、従来公知の静電霧化ユニット３０について図５及び図６を参照しながら説明する。図５は静電霧化装置の概略構成図で、図６は静電霧化装置のブロック図である。図５に示されるように、静電霧化ユニット３０は、放熱面３６ａと冷却面３６ｂとを有する複数のペルチェ素子３６と、放熱面３６ａに接続された上述した放熱部（例えば、放熱フィン）２８と、冷却面３６ｂ上に立設された放電電極３８と、この放電電極３８に対し所定距離だけ離隔して配置された対向電極４０とで構成されている。

また、図６に示されるように、換気ファン１６の近傍に配置された制御部４２（図２参照）に、ペルチェ駆動電源４４と高電圧トランス２４は電気的に接続されており、ペルチェ素子３６及び放電電極３８はペルチェ駆動電源４４及び高電圧トランス２４にそれぞれ電気的に接続されている。また、図７に示されるように、運転状態判定制御部５０に、室
内温度検出手段５１と室内湿度検出手段５２とが電気的に接続されている。なお、室内温度検出手段５１と室内湿度検出手段５２とは、ペルチェ素子３６の周囲に供給される空気の状態をほぼ検知できればよく、特に配設位置を限定するものではない。

上記構成の静電霧化ユニット３０において、制御部４２によりペルチェ駆動電源４４を制御してペルチェ素子３６に電流を流すと、冷却面３６ｂから放熱面３６ａに向かって熱が移動し、放電電極３８の温度が低下することで放電電極３８に結露する。さらに、制御部４２により高電圧トランス２４を制御して、結露水が付着した放電電極３８に高電圧を印可すると、結露水に放電現象が発生して粒子径がナノメートルサイズの静電ミストが発生する。なお、本実施の形態においては、高電圧トランス２４としてマイナス高電圧電源を用いているので、静電ミストは負に帯電している。

上記の動作により静電ミストを発生させるが、放電極３８が結露するためには、放電極３８の温度が周囲の空気の露点温度以下に低下する必要があり、周囲の状況によっては結露しない状態もありえる。つまりペルチェ素子３６が十分に能力を発揮できるとともに、放電極３８が空気の露点温度以下になって静電ミストを発生することができる温湿度条件（霧化範囲）があり、それ以外の温湿度条件（霧化範囲外）では静電ミストは発生しない。

すなわち、結露水が生成困難な状態（低湿度・低温・低露点温度）であった場合、必要量の結露水を確保できず、常に運転を続けることとなるため静電霧化装置９に高い負荷をかけることになってしまう。また、逆に結露水が大量に生成される状態（高温・高湿度）であった場合、静電ミストを発生させる放電電極に必要量以上の水が付着してしまうため、電極部に過電流が流れることとなるため、この場合も静電霧化装置９に高い負荷をかけることになってしまう。

したがって、信頼性を向上するために高負荷条件時には静電霧化装置９の運転を停止し、不必要な運転を行わないようにする。

運転状態判定制御部１０により高負荷条件とならずに静電霧化装置９が運転可能であると判断された場合、静電霧化装置９に電源が供給され、上記構成の静電霧化ユニットが運転を開始する。

図８は本発明の実施の形態における運転条件判定制御のフローチャートである。まず、空調運転が行われると、ＳＴＥＰ１において現在の室内温度を温度検出装置により検出し、ＳＴＥＰ２に進む。ＳＴＥＰ２では検出した室内温度とあらかじめ設定された温度ｔｄ１、ｔｄ２との比較を行い、検出した温度がｔｄ１以上、またはｔｄ２未満であればＳＴＥＰ８に進み静電霧化装置を停止し、それ以外であればＳＴＥＰ３へ進む。ＳＴＥＰ３では現在の室内湿度を湿度検出装置により検出し、ＳＴＥＰ４に進む。ＳＴＥＰ４では検出した室内湿度とあらかじめ設定された湿度ｒｈ１、ｒｈ２との比較を行い、検出した湿度がｒｈ１以上、またはｒｈ２未満であればＳＴＥＰ８に進み静電霧化装置を停止し、それ以外であればＳＴＥＰ５へ進む。ＳＴＥＰ５において現在の室内温度、室内湿度を元に露点温度を算出し、ＳＴＥＰ６に進む。ＳＴＥＰ６では算出した露点温度とあらかじめ設定された温度ｄｐとの比較を行い、算出した露点温度がｄｐ未満であればＳＴＥＰ８に進み静電霧化装置を停止し、それ以外であればＳＴＥＰ７へ進む。ＳＴＥＰ７に到達した場合、静電霧化装置の運転可能条件であると判断し、電源を供給する。

また、上記ＳＴＥＰ７、ＳＴＥＰ８においては短時間の間にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことを避けるためにＯＮ／ＯＦＦ指示に遅延時間を設けてもよい。

本発明に係る空気調和機は、高負荷条件であるかを空気調和機が判断し、静電霧化装置の運転を停止することで静電霧化装置の信頼性、安全性を確保し、長期が可能となることから一般家庭用の空気調和機を含む様々な空気調和機として有用である。

一部を取り除いた状態を示す本発明に係る空気調和機の室内機の斜視図 図１の室内機の概略縦断面図 図１の室内機に設けられた静電霧化装置の斜視図 図１の室内機の枠体の一部と静電霧化装置を示す正面図 静電霧化装置の概略構成図 静電霧化装置のブロック図 静電霧化装置と室内機の運転条件判定制御部の信号の授受を示すブロック図 運転条件判定制御のフローチャート

符号の説明

２ 室内機本体、 ２ａ 前面吸込口、２ｂ 上面吸込口、 ４ 前面パネル、
５ プレフィルタ、 ６ 熱交換器、 ８ 室内ファン、 １０ 吹出口、
１２ 上下羽根、 １４ 左右羽根、 １６ 換気ファンユニット、
１８，１８Ａ 静電霧化装置、 ２０ 主流路、 ２２ バイパス流路、
２２ａ バイパス吸入口、 ２２ｂ バイパス吹出口、 ２２ｃ バイパス吸入管、
２２ｄ バイパス吹出管、 ２２ｅ 収容部、 ２４ 高電圧トランス、
２６ バイパス送風ファン、 ２８ 放熱部、 ３０ 静電霧化ユニット、
３２ サイレンサ、 ３４ ケーシング、 ３６ ペルチェ素子、 ３６ａ放熱面、
３６ｂ 冷却面、 ３８ 放電電極、 ４０ 対向電極、 ４２ 制御部、
４４ ペルチェ駆動電源、 ４６ 台枠、 ５０ 運転状態判定制御部、
５１ 室内温度検出手段、 ５２ 室内湿度検出手段。

Claims (4)

1. 室内空気を浄化する空気清浄機能を有する室内機を備えた空気調和機であって、空気調和機の運転中に静電ミストを発生させる静電霧化装置を備え、前記静電霧化装置はペルチェ素子と放電電極と前記放電電極の電源となる高電圧トランスとを有し、前記ペルチェ素子は空気調和機の送風路の外の空気から水分を結露させて前記放電電極に水分を供給するように構成し、前記送風路に配設された熱交換器を通って調和された空気の流れに静電ミストを供給するようにしたことを特徴とする空気調和機。
2. 室内湿度を検出する湿度検出装置を備え、検出した湿度が所定の湿度以下、または所定の湿度以上の場合に静電霧化装置の運転を停止することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 室内温度を検出する温度検出装置を備え、検出した温度が所定の温度以下、または所定の温度以上の場合に静電霧化装置の運転を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 温度検出装置と湿度検出装置の検出結果より露点温度を算出して、算出した露点温度が所定の温度以下の場合に静電霧化装置の運転を停止することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の空気調和機。

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