自动清扫空调问题分析及改善方案探讨

引言

当前新冠病毒肆虐全球,细菌病毒躲藏在人们周围,随时可能发动袭击,特别是空调内藏细菌病毒既多且难处理,严重影响用户健康,其中挂壁空调由于使用更加广泛,更是细菌病毒躲藏的好地方。但由于其挂在高处,空调滤网不容易清洗,导致大部分空调长时间在滤网很脏的情况下运行,影响用户的健康。有些用户会定时清洗,但由于需要登高并打开空调面板,再取出滤网,清洗后再登高把滤网安装回去,操作较难并有摔倒危险,独居老人如要操作就更加不便。有些空调公司开发了一些带自动清洗滤网功能的空调,但由于各种原因,难以推广。本文对目前市场上常见各品牌带自动清扫滤网功能的空调进行了分析,以找出问题所在,并结合实际设计经验和当前前沿技术,提出一种可解决这些问题的新型空调清扫方案。

1市场上现有典型机型及自动清扫方案分析

1.1富士通将军空调

机型为诺可力ASQG12KZCA,尺寸（宽×高×厚）为798mm×293mm×378mm。

清扫方式:两块滤网和对应两个清扫集尘模块,设置在空调前部和上部。滤网前后运动,经过集尘模块的刷子时把灰尘扫下。该方式需在高处手工抽出集尘模块来清洁。

1.2美的空调

机型为天静星KFR-35GD-DY-P,尺寸（宽×高×厚）为970mm×320mm×400mm。

清扫方式:四块滤网和一个横跨左右的清洁滚刷及接尘槽,设置在空调前部和上部。先电动升起面板,之后上部两个滤网和前部两个滤网交替运动至滚动的滚刷上,刷下灰尘至接尘槽后再抽走。该方式滤网交替运动导致清扫间隙较大,清扫效果较差。

1.3松下空调

机型为J13×KQ20,尺寸（宽×高×厚）为798mm×239mm×295mm。

清扫方式:四块滤网和一个L形清扫吸风口,设置在空调前部和上部。滤网不动,吸风口左右移动,抽风后通过管道排出。该方式吸风口需多次长距离从空调滤网左侧运动到右侧。

1.3大金空调

机型为Cleanlet,尺寸（宽×高x厚）为866mm×295mm×266mm。

清扫方式:采用双层滤网和滚动刷子,滤网设置在空调前部和上部,在滤网转弯位置清扫。该方式第二层滤网是内表面先过滤灰尘,从而导致部分灰尘积聚在滤网内表面,而刷子只能刷外表面,内表面的灰尘清扫不到。

以上是空调滤网自动清扫比较典型的技术措施,是对健康空调的有益尝试,取得了部分成效。而且部分空调也经历了技术上的更新换代,如松下这个机型是在旧机型需升降面板的基础上,取消了升降面板这个复杂的机构:富士通旧机型清洁时滤网需伸出机体再收回,新机型清洁时可做到在机体内部完成,保证了美观性。

2 自动清扫空调的主要共性问题

上面各自指出的单个型号产品的缺点仍存在,还有一些比较主要的难以克服的共性问题。其他技术人员也做了探讨[3],相关论文和专利也不少,但以下主要问题都没有提供很好的解决办法。

（1）都不能彻底地清扫干净滤网,也没有为彻底清洗的手动方案提供便利,反而由于空调在高处和结构复杂性的增加,导致手工拆下滤网清洗的难度增大,日积月累,滤网上积尘更多,造成消费者信心不足。

（2）在空调上部或前部扫尘,非常容易导致灰尘掉落在空调机体内各个位置甚至清洗死角,从而对机体造成二次污染,增加了消费者的顾虑。

（3）空调尺寸都比较大,特别是厚度比普通空调约220mm的厚度明显增加,一方面提高了空调成本,另一方面影响了空调的美观性,提不起消费者购买欲望,故相关产品在市场上都是昙花一现,目前都难以推广。

2便捷可彻底清洁滤网的空调方案探讨

基于上述分析,针对以上各厂家空调存在的问题,提出了一种能自动下降滤网方便手工彻底清洗,自动清扫时可避免灰尘掉落在机体内,并且机体较薄的新型空调。

2.1整体结构布局

如图1所示,将普通空调前面下部出风改为前面上部出风,顶部进风改为下部进风,出风方向可由导风条调节,空调可以安装得更高,冷风可以吹得更远。同时将蒸发器置于下部位置,接水盘置于蒸发器中间下部。滤网组件和清扫组件置于最下部,当自动清扫滤网时,可有效防止灰尘掉落在空调内部,还可方便使用家中吸尘器直接对滤网组件进行吸尘。

图1新方案整体结构布局

此方案空调的高×厚约为292mm×200mm,如图1所示,总尺寸比前述各空调都小了很多,特别是厚度,甚至可以做到比一般空调厚度还小。因为厚度过厚会导致外观臃肿,同时安装时重心偏外,容易挂不住,掉落伤人,这样调整后就使空调尺寸比例合理、美观,同时重心靠墙,安装牢固可靠。

3.2滤网组件的升降系统

如图2所示,机体下部设计有固定在空调机体上的传动部件,包括升降电机、滚轮、连杆和升降绳。滚轮固定在连杆上,两端各有一个,升降绳上部固定在滚轮上,下部连接在滤网架上的卡钩上,通过卡钩可以拉紧其下面的滤网组件。这套升降结构为两套,在滤网组件的两端各有一套。

图2新方案局部结构示意图

当需要彻底手工清洗滤网时,升降电机转动,通过连杆带动两边的滚轮同时转动,从而释放升降绳,使其下的滤网组件下降到用户容易触碰的高度,如图3所示,用户即可将滤网组件从卡钩处取出,再用水等彻底清洗。也可不用拆下滤网,直接用吸尘器吸尘清洗。清洗完毕用户把滤网组件安装在升降绳上则可自动升到空调原来位置。

3.3滤网组件的清扫系统

如图2所示,清扫系统包括清扫组件、清扫区和轨道。清扫组件包括无线微型清扫机器人和无线充电模块。清扫区由上部的滤网和下部的进风格栅组成,可由清扫机器人在其内自由运动。运行轨道与长度方向的进风格栅布局一致,其截面由长度方向的格栅向上凸出一个凸台构成,首尾相互弧形连接成一条连贯的曲线轨道,运动轨迹如图4所示,机器人可沿轨道运行并覆盖滤网所在的所有区域。

图3滤网组件下降示意图

图4清扫轨迹示意图

滤网清扫机器人底部设计有轮子,上部有清扫刷、吸尘口,内部有运动电机及齿轮传动机构、吸尘电机、清扫电机、传感器、蓝牙控制模块、可充电电池、集尘盒和清扫电控板。机器人的轮子外形与火车轮子类似,与进风格栅上方的轨道相匹配,轮子至少有4个,能平衡行驶,其由运动电机和齿轮传动机构带动:在一侧终点(滤网区域外）设置有充电位置,该位置与空调的无线充电位置靠近。

机器人为无线形式,可独立运动,不受通信线和电源线的限制。机器人活动由清扫电控板控制,并通过电控板上的蓝牙模块发送和接收信号,与空调主控板进行通信,并通过传感器感知位置,所用传感器包括三轴陀螺仪传感器及三轴加速度传感器,能感知自身的运动位置,同时带有灰尘传感器,能感知灰尘清除情况,确定是否要增加或减少清除时间。机器人的可充电电池位于与无线充电模块对应的一侧,每次清扫完成即自动回到充电位置,即可无线感应充电。

清扫刷清扫灰尘的同时,灰尘掉落并被清扫刷附近的吸尘口吸进集尘盒中,吸尘电机提供吸引力,这样可防止灰尘进入空调蒸发器、风轮、风道内壳等位置,防止产生二次污染。机器人每次清扫完成,即回到无线充电模块处进行充电,不影响空调正常运行。灰尘传感器可计算集尘器的灰尘量,当达到需要倾倒的数量时,或长时间没有清理时,机器人可进入清扫区一起下降,并让用户取出集尘盒,倒掉收集的灰尘并清洗。

4结语

本文客观分析了各款自动清扫空调的不足,从消费者角度指出了存在的主要问题,并针对这些问题提出了新的解决方案,能自动清扫,使滤网易取易装,可彻底清洁,防止空调二次污染,并改善了外观尺寸。新方案降低了空调自动清洗的难度,并结合了清扫机器人技术、自动无线充电技术等前沿技术 ,独特、新颖,为自动清扫健康产品的设计和制造提供了一种新的思路。