(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、微細な水滴を部屋の広い範囲へ供給することにある。【解決手段】  上記本発明の目的は、放電電極と、放電電極に対向する対向電極と、の両電極間に高電圧を印加するための高電圧電源と、対向電極を周囲空気の露点温度以下まで冷却するための冷却手段と、を備え、対向電極の表面に、撥水処理を施した放電ユニットを有する冷凍サイクル装置によって達成される。また好ましくは、対向電極における撥水処理を施した面は、０.５μＬの水滴を表面上に静止させた場合の接触角が１７０゜以上であることを特徴とする冷凍サイクル装置とすることができる。【選択図】図１
2009030911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却手段と、
前記冷却手段によって、周囲空気の露点温度以下まで冷却される冷却部とを備えた空気調和機であって、
前記冷却部の表面に撥水処理を施した空気調和機。
【請求項２】
放電電極と、
前記放電電極に対向する対向電極と、
前記の両電極間に高電圧を印加するための高電圧電源と、
前記対向電極を周囲空気の露点温度以下まで冷却するための冷却手段と、を備え、
前記対向電極の表面に、撥水処理を施した放電ユニットを有する冷凍サイクル装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記対向電極における撥水処理を施した面は、０.５μＬの水滴を表面上に静止させた場合の接触角が１７０゜以上であることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項４】
請求項２または３において、
前記対向電極は、内側表面に撥水処理を施した筒状部を有する金属部材であって、その前記筒状部の中心軸近傍に前記放電電極を配置したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記放電ユニットから放出される水滴を室内空間へ吹出すための送風手段を備え、
前記送風手段よりも空気流の下流に前記放電ユニットからの水滴放出部を配設したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項６】
請求項４において、
前記対向電極を、前記冷凍サイクル装置が吹出す空気の通風路の外側へ配置し、かつ前記水滴放出部を前記通風路へ開口させて設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項７】
請求項２において、
前記冷却手段をペルチェ素子とし、
前記ペルチェ素子の冷却面の反対側の放熱面を冷却するための第２の送風手段を有することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記第２の送風手段の吸込側を室外に連通し、吹出し側から吹き出す空気で前記放熱面を冷却することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項９】
請求項２において、
前記冷却手段は、冷凍サイクルを構成する減圧手段と圧縮機吸込口との間に設けた熱交換器であることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電装置を備えた空気調和機，除湿機等の冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＯＨラジカル（ＯＨ-）やオゾン（Ｏ3）を利用して空気中の臭気を除去する技術が知られている。特許文献１には、空気中の水分の結露させて生成した水を保持させた放電電極と対向電極との間に高電圧を印加することで、水を静電霧化させる技術が開示されており、静電ミストを含んだ空気を室内に吹出すことで、室内空気中の臭気成分、特にカーテンや壁等に付着した臭気成分を効率よく除去できるとしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３４２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示される静電霧化装置を用いた場合には、空気中の水分を結露させ水滴を生じさせることができるが、この水滴は径が約２０ｎｍ程度と非常に小さい。特に、暖房運転により加熱され乾燥した空気に混合させて室内空間へ供給すると、途中で蒸発してしまい、所望の脱臭効果が得られなくなる可能性があった。また、暖房運転時の暖められた温風は容易に上昇するので、放出された微細な水滴も風と共に上昇し、床面の付着臭を効率的に除去することが難しかった。
【０００５】
本発明の目的は、微細な水滴を部屋の広い範囲へ供給することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記本発明の目的は、
冷却手段と、
前記冷却手段によって、周囲空気の露点温度以下まで冷却される冷却部とを備えた空気調和機であって、
前記冷却部の表面に撥水処理を施した空気調和機
によって達成される。
【０００７】
上記本発明の目的は、
放電電極と、
前記放電電極に対向する対向電極と、
前記の両電極間に高電圧を印加するための高電圧電源と、
前記対向電極を周囲空気の露点温度以下まで冷却するための冷却手段と、を備え、
前記対向電極の表面に、撥水処理を施した放電ユニットを有する冷凍サイクル装置
によって達成される。
【０００８】
また好ましくは、
前記対向電極における撥水処理を施した面は、０.５μＬの水滴を表面上に静止させた場合の接触角が１７０゜以上であることを特徴とする冷凍サイクル装置とすることができる。
【０００９】
また好ましくは、
前記対向電極は、内側表面に撥水処理を施した筒状部を有する金属部材であって、その前記筒状部の中心軸近傍に前記放電電極を配置したことを特徴とする冷凍サイクル装置とすることができる。
【００１０】
また好ましくは、
前記放電ユニットから放出される水滴を室内空間へ吹出すための送風手段を備え、
前記送風手段よりも空気流の下流に前記放電ユニットからの水滴放出部を配設したことを特徴とする冷凍サイクル装置とすることができる。
【００１１】
また好ましくは、
前記対向電極を、前記冷凍サイクル装置が吹出す空気の通風路の外側へ配置し、かつ前記水滴放出部を前記通風路へ開口させて設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置とすることができる。
【００１２】
また好ましくは、
前記冷却手段をペルチェ素子とし、
前記ペルチェ素子の冷却面の反対側の放熱面を冷却するための第２の送風手段を有することを特徴とする冷凍サイクル装置とすることができる。
【００１３】
また好ましくは、
前記第２の送風手段の吸込側を室外に連通し、吹出し側から吹き出す空気で前記放熱面を冷却することを特徴とする冷凍サイクル装置とすることができる。
【００１４】
また好ましくは、
前記冷却手段は、冷凍サイクルを構成する減圧手段と圧縮機吸込口との間に設けた熱交換器であることを特徴とする冷凍サイクル装置とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、微細な水滴を部屋の広い範囲へ供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施形態を、図を用いて説明する。図１は、本発明における放電装置の一実施形態を示す構成断面図である。この放電装置１００（放電ユニットとも言う）は、空気調和機に搭載することを想定している。
【００１８】
本ユニットは、放電電極１と、矩形断面を有する金属製の矩形管である対向電極２と、これら電極に高電圧を印加する高電圧電源３とを備えている。放電電極１は、この矩形管の軸上に針状の先端部を有する。そして、対向電極２をアースへ接続する一方、放電電極１に負の高電圧（例えば、−６ｋＶ）を印加できるようになっている。対向電極２の外表面には、冷却手段としてペルチェ素子４が配置されている。
【００１９】
このペルチェ素子４に電源８から直流電流を流すことによって、対向電極側に冷却面（冷却部とも言う）を形成し、対向電極を冷却することができる。このとき、冷却面の反対側には放熱面（放熱部とも言う）が形成され、冷却面で奪った熱とペルチェ素子４内部で発熱した熱とが放熱される。この放熱面側には放熱フィン５が設けられており、対向電極２を、周囲空気の露点温度よりも低い温度まで冷却するために必要な放熱量を確保するよう設計してある。また、対向電極２の外周部には断熱材６を配置しているので、対向電極２を露点温度以下まで冷却した場合、対向電極２表面への凝縮した微細な水滴１０を対向電極２の内側面にのみ生じさせることができる。
【００２０】
ここで、対向電極２内側の撥水面７は、図２に示すように０.５μＬの水滴を表面に静止させた場合の接触角が１７０゜以上となるような撥水面である。なお、一般的に撥水性があるとは、接触角が９０°以上であることをいう。従って、この撥水面７には、高度な撥水処理が施されていると言える。具体的には、対向電極２の材質をアルミニウムもしくはアルミニウム合金とし、図３に示すような、アルカリ脱脂，エッチング処理，水和酸化処理を施すことにより、表面にナノオーダーからサブミクロンオーダーの凹凸面を形成し、さらに化学蒸着処理により表面に撥水性のフッ素化合物の単分子膜を形成している。
【００２１】
このような撥水処理を施すことにより径が１μｍ程度の微細な水滴に対しても高い撥水性を有する撥水面７を得ることができる。そして、水滴が大きくなると撥水面７の拘束から自由になる。つまり、水滴が飛散する。このような撥水面７上では、隣同士または近場の水滴１０が互いに合体して水滴が大きくなることで、水滴１０が表面から飛散する現象を生じさせることができる。
【００２２】
これをもう少し詳細に説明すると、撥水面に結露した水分、すなわち水滴は撥水面上の核となるものを切っ掛けとして生成される。結露した水滴が大きくなっていくと、隣の水滴と接触し、合体することになる。合体した１の水滴は、合体前の２の水滴と体積は変わらないが、表面積が小さくなる。するとその分だけ、表面積に関するエネルギーが余ることになる。この余ったエネルギーと撥水面が水滴を拘束している拘束力とを比較して余ったエネルギーの方が大きい場合、水滴は撥水面の拘束力に打ち勝って飛散することになる。撥水性が高いと、この拘束力が小さいので、水滴が飛散し易い。一方、撥水性が低いと拘束力が大きく、水滴は飛散し難くなる。
【００２３】
このとき、撥水面７から飛散した微細な水滴１１の径は接触し合体した際の、互いの水滴１０の径に依存するので、周囲に存在する凝縮水との距離や冷却速度等に応じてバラツキを持つことになる。本実施例における撥水処理を施した場合、撥水処理面から飛散する水滴を観察したところ、ほとんどの水滴は径が３０μｍ以下の状態で表面から飛散し、５０μｍ以上の径の水滴は観察されなかった。従って、水滴径がミリメートルオーダまで成長することはないので、撥水面７上の水滴１０が成長し滴下することによって、空気調和機を家具等の上方に設置する場合であっても家具等を濡らすといった不具合を回避することができる。
【００２４】
また、静電霧化で生じる水滴（その径は約２０ｎｍ程度）に対して径を大きくできる（例えば５０μｍ程度以下）ので、室内空間へ供給する際に蒸発しにくくなるというメリットがある。更に、質量が大きく重力の影響も大きくなるので、暖房風の上昇流れの影響を比較的受けにくくなり、床面へ早期に到達させることができるというメリットが得られる。
【００２５】
本実施例では、対向電極２の撥水面７で空気中の水分を凝縮させ、飛散させた微細な水滴１１に、放電電極１から高速で飛散する電子を衝突させることによって、ＯＨラジカルを発生させる。このＯＨラジカルが微細な水滴と合体する。飛散した微細な水滴１１（５０μｍ程度以下）は、ＯＨラジカルを有することとなり、このＯＨラジカルの強い酸化力を利用して脱臭効果を奏する。前述のように撥水面７から放出される微細な水滴１１は、静電霧化により生じる水滴よりも径が大きいので、ＯＨラジカルを含んだ微細な水滴１１は蒸発し難くなり、より遠くまで飛散することができる。従って、静電霧化により生じる水滴よりも広い空間へ供給されることになる。
【００２６】
本実施例ではさらに、対向電極２を筒状とし、またその中心軸近傍に放電電極１を配置している。対向電極２が平面であれば、開空間への水滴の放出となるが、筒状の対向電極２なので四方八方から閉空間への水滴の放出となり、平面のみの対向電極２の場合と比べて、凝縮した水滴１０や撥水面７から飛散した水滴１１と、放電電極から放出される電子との衝突確率を高めて、ＯＨラジカルの発生量，ＯＨラジカルを含んだ水滴の発生量を増加させることができる。
【００２７】
また放電電極１と、対向電極２が接近し過ぎると、両電極間で火花放電という不具合が生じ得るので、印加する電圧に応じて適切な距離を保つ必要がある。本実施例では筒状の対向電極２の中心軸近傍に放電電極１を配置しているので、両電極間の距離がほぼ均等になり、限定されたサイズの中では火花放電の抑制に資することとなる。
【００２８】
また、放電電極１と対向電極２との間には高電圧を印加しているので、放電電極１から対向電極２の方向に向かってイオン風が生じる。このイオン風は電子が飛ぶことによって、その電子の周囲の空気が引っ張られることで引き起こされる風である。従って、撥水面７から飛び出した微細な水滴１１を、このイオン風を利用して室内空間へ放出させることができる。
【００２９】
また、イオン風によって、撥水面７上における水滴１０同士の合体を促進するという効果も得られる。撥水面７上では水滴１０はほぼ球形であり転がり易いからである。従って、この合体により水滴１０の径の大型化を誘起し、飛散を促進させることで、放出される水滴１１の量を増加させることが可能となる。
【００３０】
また、撥水面７で空気中の水分が凝縮すると、その近場の空気は水分量が低下し絶対湿度が低下する。このままであると凝縮し難くなり、水滴が生成され難くなるが、イオン風により絶対湿度の高い新しい空気が撥水面７近傍に供給され、新たに水分の凝縮を行うことができる。なお、イオン風のみに限らず、上述の風による効果を高めるためにファン等の送風手段を別途設けても良い。
【００３１】
図４に、図１に示した放電装置を空気調和機に組み込んだ場合の構成図を示す。本実施例では空気調和機として、ルームエアコンの室内ユニットを例に説明する。室内ユニット２０は上面の吸込口２２から吸込んだ室内空気を、送風手段を用いて下方の吹出口２３から吹出す構成となっており、送風手段２５よりも下流側となる吹出口２３近傍に放電装置１００を配置している。
【００３２】
このように、対向電極２を送風手段２５よりも下流側の吹出口２３近傍に配置しているので、放電装置１００から放出される微細な水滴１１が送風手段２５や空気調和器の壁面等に付着することを防止できる。また、その水滴に他の水滴が合体することによって大径化し滴下するということを防止できる。つまり、壁面等に邪魔されることなく、確実に水滴を室内空間へ放出することが可能となる。
【００３３】
また、対向電極２は、その開口を吹出口２３に臨ませてはいるが、吹出口２３の側壁外側に配置されている。これは、暖房運転により送風手段２５から吹出される高温の空気が対向電極２を加熱すると、ペルチェ素子４の冷却能力が不足し、対向電極２の撥水面７上に凝縮水を生成し難くなることを防止するためである。このように、暖房による温風が通る通風路（吹出口２３）の側壁外側に対向電極２を配置することによって、安定して凝縮水を生成し、室内空間へＯＨラジカルを含んだ微細な水滴を供給することが可能となる。
【００３４】
また、放熱フィン５に対しては第２の送風手段３１から風を送ることにより放熱を促進可能としている。放熱フィン５により加熱された空気は、図示しない前面側開口部から吸込口２２近傍へ排出するようにしている。暖房運転時であれば、このまま室内へ加熱された空気を吹出しても特に問題は生じないが、冷房運転時には、そのまま吹出すと冷房効果を減殺することとなる。従って、冷房運転時には、その空気を吸込口２２から室内機内に吸い込んで室内熱交換器で冷却して冷房風として吹出口２３から吹出すことができるようにしている。これにより、冷房運転時に加熱された空気が室内空間へ供給されることによる不快感を防止することが可能となる。
【００３５】
また、第２の送風手段３１から吹出される風は、一部は図４中右側の通路を通って放熱フィン５を冷却し（図では真下に吹出している）、一部は図４中左側の通路を通って対向電極２の内側を通るように配置している。従って、対向電極２の内側を通すための送風手段を備える必要がなく、コストを低減することが可能となる。また、撥水面７上で空気を流すことによって水滴１０同士の合体を促進することができる。水滴１１の蒸発に対しては、冷房運転時よりも暖房運転時に、水滴が大径化する方が望ましい。水滴１１の径は、対向電極２側への空気風量を調整することで、或る程度調整することができる。従って、対向電極２側への空気風量を可変とする機構を備えても良い。
【００３６】
また、第２の送風手段３１の吸込口は図示しないダクトを介して室外と連通させても良い。こうすれば、室外空気を放熱フィン５に当てることができる。冬期であれば室内空気よりも温度の低い空気によって放熱フィン５の放熱を促進できる。暖房運転時は室内空気の相対湿度が低く、露点温度が低くなる傾向があるので放熱性能を向上させて、ペルチェ素子４放熱面の温度を低く保ち、冷却面の温度を露点以下へ下げる必要がある。このため外気を導入し、低温の外気へ放熱することによって、ペルチェ素子４の放熱性能を向上させ、冷却面温度を低く保ち、確実に撥水面７表面に凝縮水１０を生成することが可能となる。
【００３７】
室内空間に放出された微細な水滴１１のうち、径の小さい水滴は、風とともに室内ユニットから離れた空間まで飛散し、例えば壁面やカーテン等まで到達する。微細な水滴１１にはＯＨラジカルが含まれているので、壁面等に付着した臭気成分を分解し脱臭作用を奏する。また、比較的径の大きな水滴は重力の影響を受けて、カーペット等部屋の下方へ到達することになるので、床面における脱臭作用も奏することが可能である。
【００３８】
なお暖房運転時は、室内ユニット２０の吹出口２３から室内空気より高温の空気を吹出すことになるので、静電霧化により得られるような微細な水滴（例えば径が２０ｎｍ程度）を吹出口２３で混合させても、直ぐに蒸発してしまい、所望の脱臭性能が得られなくなる可能性がある。しかし、本実施例における微細な水滴１１の径は１〜３０μｍ程度と比較的大きいので、蒸発し難く、脱臭効果を奏するものである。また、静電霧化により得られるような微細な水滴（例えば径が２０ｎｍ程度）は、温風の上昇流に乗ってしまい、部屋の下方へ到達しない場合が考えられるが、比較的径の大きな水滴１１は、重力の影響を受け下方へ到達しやすいので、床面に対する脱臭効果を奏するものである。従って、ＯＨラジカルを含んだ微細な水滴１１を室内空間の広い範囲へ供給することができる。
【実施例２】
【００３９】
本発明の第二の実施例である放電装置２００を図５に示す。本実施例は、対向電極２として矩形管ではなく、上面を有する円筒部材を用いた点が図１に示す実施例とは異なっている。円筒部材側面は曲面となっており、平面のペルチェ素子４との熱交換がし難いため、本実施例では対向電極２上面の平面部をペルチェ素子４で冷却している。
【００４０】
これにより、撥水面７の表面積を拡大することができるので、微細な水滴１０の生成量を増大させることが可能となる。また、上面があることにより、撥水面７の表面に埃等が堆積・付着し、撥水性を低下させることがない。また、開口側は下方に向けているので、内部に水が溜まることもない。従って、安定してＯＨラジカルを含んだ微細な水滴１１を生成・放出することが可能となる。
【００４１】
図６は、この放電装置２００を空気調和機の室内ユニットに配置した場合の構成図である。図４で示した実施例１では、対向電極２の開口部を吹出口２３に臨ませていたが、本実施例では吹出口２３とは異なる微細水滴吹出口２６を有する点が実施例１とは異なる。
【００４２】
本実施例においても、対向電極２吹出し空気の通風路は、冷暖房等による風とは壁で区切られているので、吹出し空気によって冷却もしくは加熱されることを防止することができる。従って、暖房運転時であっても対向電極２に確実に凝縮水を生成し、微細な水滴１１を発生させることにより、所望の脱臭効果を得ることが可能となっている。
【００４３】
また、対向電極２表面から放出される微細な水滴１１は、吹出口２３から吹出す風の影響を受け、室内空間へ運ばれるので、広い空間における脱臭効果を得ることができる。
【００４４】
また対向電極２は、開口部が下側を向くように円筒軸を略垂直とし、上面を閉じているので、撥水面７上の埃等が堆積することはなく、埃等による撥水性の低下を防止している。
【実施例３】
【００４５】
図７に本発明の第三の実施例である放電装置３００を示す。本実施例では冷却手段４として、ペルチェ素子の代わりに、冷凍サイクル配管を用いた点が他の実施例とは異なっている。ペルチェ素子を用いた場合には、冷凍サイクルを停止した状態であっても、微細な水滴を供給することができるというメリットがあるが、冷却能力を高めようとする場合には、ペルチェ素子へ投入する電流が大きくなることや、放熱部を冷却するためのファンを用いる必要があるというデメリットがある。更には、そのファンが騒音源となりうる。
【００４６】
冷凍サイクルの冷熱を用いることで、ペルチェ素子を用いることなく対向電極２の表面に凝縮水を生成することが可能となるので、消費電力を増大させることもなく、ファンも不要で、騒音という不具合もない。
【００４７】
図８に除湿機に本実施例の放電装置４００を搭載した場合の構成図を示す。除湿機４０の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機４１と、高温の冷媒を凝縮する凝縮器４２と、液化した高圧冷媒を減圧する減圧手段４３と、減圧された低温の冷媒を蒸発させる蒸発器４４とを環状に接続した冷凍サイクルが構成されており、送風手段４５によって吸込口５０から吸込まれた室内空気は、露点温度より低温の蒸発器４４を通って冷却・除湿された後、凝縮器４２で加熱され、吸込口５０の状態に対して乾燥した状態となって吹出口５１から流出する構成となっている。本実施例では、減圧手段４３と蒸発器４４との間に熱交換器４６を配置している。
【００４８】
除湿機４０は、吸い込み空気の露点温度よりも低い温度となるまで冷媒を減圧して動作するものである。除湿機では、冷房・暖房のように冷媒の流れを切換えることがない。従って、熱交換器４６には常に減圧された冷たい冷媒が流れることになる。また、除湿するために上記冷たい冷媒が、空気の露点温度以下となるように除湿機は設計されており、対向電極２をこの熱交換器４６と接触させることで対向電極２を冷却し、表面に結露を生じさせることが可能となる。上記の通り、熱交換器４６には常に減圧された冷たい冷媒が流れるので、安定して対向電極２の表面へ結露水を生成させることが可能となる。
【００４９】
また、第３の送風手段４７を備えているので、送風手段４５から吐出される空気が対向電極２内部を逆流し、図面で右から左方向へ流れることを防止することができ、確実に室内へ微細な水滴を供給することが可能となっている。
【００５０】
従って、ＯＨラジカルを含んだ微細な水滴を確実に室内空間へ供給することができる。また水滴の径を静電霧化による水滴径に対して大きくしているため、除湿機の吹出口から吹出される乾燥した空気に混合させて室内空間へ吹出した場合であっても、蒸発しにくくなり、脱臭効果を得ることが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態における放電装置。
【図２】本実施例における撥水状態を示す画像。
【図３】本実施例における撥水処理のフロー図。
【図４】本発明の第１の実施形態を、ルームエアコンの室内ユニットに搭載した場合の構成図。
【図５】本発明の第２の実施形態における放電装置。
【図６】本発明の第２の実施形態を、ルームエアコンの室内ユニットに搭載した場合の構成図。
【図７】本発明の第３の実施形態における放電装置。
【図８】本発明の第２の実施形態を、除湿機に搭載した場合の構成図。
【符号の説明】
【００５２】
１  放電電極
２  対向電極
３  高電圧電源
４  ペルチェ素子
５  放熱フィン
６  断熱材
７  撥水面
８  ペルチェ用電源
１０  凝縮した微細な水滴
１１  飛散した微細な水滴
２０  ルームエアコンの室内ユニット
２２，５０  吸込口
２３，５１  吹出口
２５，４５  送風手段
２６  第２の吹出口
３１  第２の送風手段
４０  除湿機
４１  圧縮機
４２  凝縮器
４３  減圧手段
４４  蒸発器
４６  熱交換器
４７  第３の送風手段
５２  第２の吸込口
【図１】
2009030911.tif 000003
【図２】
2009030911.tif 000004
【図３】
2009030911.tif 000005
【図４】
2009030911.tif 000006
【図５】
2009030911.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009030911.tif 000009
【図８】
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