引言

當(dāng)前新冠病毒肆虐全球,細(xì)菌病毒躲藏在人們周圍,隨時可能發(fā)動襲擊,特別是空調(diào)內(nèi)藏細(xì)菌病毒既多且難處理,嚴(yán)重影響用戶健康,其中掛壁空調(diào)由于使用更加廣泛,更是細(xì)菌病毒躲藏的好地方。但由于其掛在高處,空調(diào)濾網(wǎng)不容易清洗,導(dǎo)致大部分空調(diào)長時間在濾網(wǎng)很臟的情況下運(yùn)行,影響用戶的健康。有些用戶會定時清洗,但由于需要登高并打開空調(diào)面板,再取出濾網(wǎng),清洗后再登高把濾網(wǎng)安裝回去,操作較難并有摔倒危險,獨(dú)居老人如要操作就更加不便。有些空調(diào)公司開發(fā)了一些帶自動清洗濾網(wǎng)功能的空調(diào),但由于各種原因,難以推廣。本文對目前市場上常見各品牌帶自動清掃濾網(wǎng)功能的空調(diào)進(jìn)行了分析,以找出問題所在,并結(jié)合實際設(shè)計經(jīng)驗和當(dāng)前前沿技術(shù),提出一種可解決這些問題的新型空調(diào)清掃方案。

1市場上現(xiàn)有典型機(jī)型及自動清掃方案分析

1.1富士通將軍空調(diào)

機(jī)型為諾可力ASQG12KZCA,尺寸（寬×高×厚）為798mm×293mm×378mm。

清掃方式:兩塊濾網(wǎng)和對應(yīng)兩個清掃集塵模塊,設(shè)置在空調(diào)前部和上部。濾網(wǎng)前后運(yùn)動,經(jīng)過集塵模塊的刷子時把灰塵掃下。該方式需在高處手工抽出集塵模塊來清潔。

1.2美的空調(diào)

機(jī)型為天靜星KFR-35GD-DY-P,尺寸（寬×高×厚）為970mm×320mm×400mm。

清掃方式:四塊濾網(wǎng)和一個橫跨左右的清潔滾刷及接塵槽,設(shè)置在空調(diào)前部和上部。先電動升起面板,之后上部兩個濾網(wǎng)和前部兩個濾網(wǎng)交替運(yùn)動至滾動的滾刷上,刷下灰塵至接塵槽后再抽走。該方式濾網(wǎng)交替運(yùn)動導(dǎo)致清掃間隙較大,清掃效果較差。

1.3松下空調(diào)

機(jī)型為J13×KQ20,尺寸（寬×高×厚）為798mm×239mm×295mm。

清掃方式:四塊濾網(wǎng)和一個L形清掃吸風(fēng)口,設(shè)置在空調(diào)前部和上部。濾網(wǎng)不動,吸風(fēng)口左右移動,抽風(fēng)后通過管道排出。該方式吸風(fēng)口需多次長距離從空調(diào)濾網(wǎng)左側(cè)運(yùn)動到右側(cè)。

1.3大金空調(diào)

機(jī)型為Cleanlet,尺寸（寬×高x厚）為866mm×295mm×266mm。

清掃方式:采用雙層濾網(wǎng)和滾動刷子,濾網(wǎng)設(shè)置在空調(diào)前部和上部,在濾網(wǎng)轉(zhuǎn)彎位置清掃。該方式第二層濾網(wǎng)是內(nèi)表面先過濾灰塵,從而導(dǎo)致部分灰塵積聚在濾網(wǎng)內(nèi)表面,而刷子只能刷外表面,內(nèi)表面的灰塵清掃不到。

以上是空調(diào)濾網(wǎng)自動清掃比較典型的技術(shù)措施,是對健康空調(diào)的有益嘗試,取得了部分成效。而且部分空調(diào)也經(jīng)歷了技術(shù)上的更新?lián)Q代,如松下這個機(jī)型是在舊機(jī)型需升降面板的基礎(chǔ)上,取消了升降面板這個復(fù)雜的機(jī)構(gòu):富士通舊機(jī)型清潔時濾網(wǎng)需伸出機(jī)體再收回,新機(jī)型清潔時可做到在機(jī)體內(nèi)部完成,保證了美觀性。

2 自動清掃空調(diào)的主要共性問題

上面各自指出的單個型號產(chǎn)品的缺點(diǎn)仍存在,還有一些比較主要的難以克服的共性問題。其他技術(shù)人員也做了探討[3],相關(guān)論文和專利也不少,但以下主要問題都沒有提供很好的解決辦法。

（1）都不能徹底地清掃干凈濾網(wǎng),也沒有為徹底清洗的手動方案提供便利,反而由于空調(diào)在高處和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的增加,導(dǎo)致手工拆下濾網(wǎng)清洗的難度增大,日積月累,濾網(wǎng)上積塵更多,造成消費(fèi)者信心不足。

（2）在空調(diào)上部或前部掃塵,非常容易導(dǎo)致灰塵掉落在空調(diào)機(jī)體內(nèi)各個位置甚至清洗死角,從而對機(jī)體造成二次污染,增加了消費(fèi)者的顧慮。

（3）空調(diào)尺寸都比較大,特別是厚度比普通空調(diào)約220mm的厚度明顯增加,一方面提高了空調(diào)成本,另一方面影響了空調(diào)的美觀性,提不起消費(fèi)者購買欲望,故相關(guān)產(chǎn)品在市場上都是曇花一現(xiàn),目前都難以推廣。

2便捷可徹底清潔濾網(wǎng)的空調(diào)方案探討

基于上述分析,針對以上各廠家空調(diào)存在的問題,提出了一種能自動下降濾網(wǎng)方便手工徹底清洗,自動清掃時可避免灰塵掉落在機(jī)體內(nèi),并且機(jī)體較薄的新型空調(diào)。

2.1整體結(jié)構(gòu)布局

如圖1所示,將普通空調(diào)前面下部出風(fēng)改為前面上部出風(fēng),頂部進(jìn)風(fēng)改為下部進(jìn)風(fēng),出風(fēng)方向可由導(dǎo)風(fēng)條調(diào)節(jié),空調(diào)可以安裝得更高,冷風(fēng)可以吹得更遠(yuǎn)。同時將蒸發(fā)器置于下部位置,接水盤置于蒸發(fā)器中間下部。濾網(wǎng)組件和清掃組件置于最下部,當(dāng)自動清掃濾網(wǎng)時,可有效防止灰塵掉落在空調(diào)內(nèi)部,還可方便使用家中吸塵器直接對濾網(wǎng)組件進(jìn)行吸塵。

圖1新方案整體結(jié)構(gòu)布局

此方案空調(diào)的高×厚約為292mm×200mm,如圖1所示,總尺寸比前述各空調(diào)都小了很多,特別是厚度,甚至可以做到比一般空調(diào)厚度還小。因為厚度過厚會導(dǎo)致外觀臃腫,同時安裝時重心偏外,容易掛不住,掉落傷人,這樣調(diào)整后就使空調(diào)尺寸比例合理、美觀,同時重心靠墻,安裝牢固可靠。

3.2濾網(wǎng)組件的升降系統(tǒng)

如圖2所示,機(jī)體下部設(shè)計有固定在空調(diào)機(jī)體上的傳動部件,包括升降電機(jī)、滾輪、連桿和升降繩。滾輪固定在連桿上,兩端各有一個,升降繩上部固定在滾輪上,下部連接在濾網(wǎng)架上的卡鉤上,通過卡鉤可以拉緊其下面的濾網(wǎng)組件。這套升降結(jié)構(gòu)為兩套,在濾網(wǎng)組件的兩端各有一套。

圖2新方案局部結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)需要徹底手工清洗濾網(wǎng)時,升降電機(jī)轉(zhuǎn)動,通過連桿帶動兩邊的滾輪同時轉(zhuǎn)動,從而釋放升降繩,使其下的濾網(wǎng)組件下降到用戶容易觸碰的高度,如圖3所示,用戶即可將濾網(wǎng)組件從卡鉤處取出,再用水等徹底清洗。也可不用拆下濾網(wǎng),直接用吸塵器吸塵清洗。清洗完畢用戶把濾網(wǎng)組件安裝在升降繩上則可自動升到空調(diào)原來位置。

3.3濾網(wǎng)組件的清掃系統(tǒng)

如圖2所示,清掃系統(tǒng)包括清掃組件、清掃區(qū)和軌道。清掃組件包括無線微型清掃機(jī)器人和無線充電模塊。清掃區(qū)由上部的濾網(wǎng)和下部的進(jìn)風(fēng)格柵組成,可由清掃機(jī)器人在其內(nèi)自由運(yùn)動。運(yùn)行軌道與長度方向的進(jìn)風(fēng)格柵布局一致,其截面由長度方向的格柵向上凸出一個凸臺構(gòu)成,首尾相互弧形連接成一條連貫的曲線軌道,運(yùn)動軌跡如圖4所示,機(jī)器人可沿軌道運(yùn)行并覆蓋濾網(wǎng)所在的所有區(qū)域。

圖3濾網(wǎng)組件下降示意圖

圖4清掃軌跡示意圖

濾網(wǎng)清掃機(jī)器人底部設(shè)計有輪子,上部有清掃刷、吸塵口,內(nèi)部有運(yùn)動電機(jī)及齒輪傳動機(jī)構(gòu)、吸塵電機(jī)、清掃電機(jī)、傳感器、藍(lán)牙控制模塊、可充電電池、集塵盒和清掃電控板。機(jī)器人的輪子外形與火車輪子類似,與進(jìn)風(fēng)格柵上方的軌道相匹配,輪子至少有4個,能平衡行駛,其由運(yùn)動電機(jī)和齒輪傳動機(jī)構(gòu)帶動:在一側(cè)終點(diǎn)(濾網(wǎng)區(qū)域外）設(shè)置有充電位置,該位置與空調(diào)的無線充電位置靠近。

機(jī)器人為無線形式,可獨(dú)立運(yùn)動,不受通信線和電源線的限制。機(jī)器人活動由清掃電控板控制,并通過電控板上的藍(lán)牙模塊發(fā)送和接收信號,與空調(diào)主控板進(jìn)行通信,并通過傳感器感知位置,所用傳感器包括三軸陀螺儀傳感器及三軸加速度傳感器,能感知自身的運(yùn)動位置,同時帶有灰塵傳感器,能感知灰塵清除情況,確定是否要增加或減少清除時間。機(jī)器人的可充電電池位于與無線充電模塊對應(yīng)的一側(cè),每次清掃完成即自動回到充電位置,即可無線感應(yīng)充電。

清掃刷清掃灰塵的同時,灰塵掉落并被清掃刷附近的吸塵口吸進(jìn)集塵盒中,吸塵電機(jī)提供吸引力,這樣可防止灰塵進(jìn)入空調(diào)蒸發(fā)器、風(fēng)輪、風(fēng)道內(nèi)殼等位置,防止產(chǎn)生二次污染。機(jī)器人每次清掃完成,即回到無線充電模塊處進(jìn)行充電,不影響空調(diào)正常運(yùn)行?；覊m傳感器可計算集塵器的灰塵量,當(dāng)達(dá)到需要傾倒的數(shù)量時,或長時間沒有清理時,機(jī)器人可進(jìn)入清掃區(qū)一起下降,并讓用戶取出集塵盒,倒掉收集的灰塵并清洗。

4結(jié)語

本文客觀分析了各款自動清掃空調(diào)的不足,從消費(fèi)者角度指出了存在的主要問題,并針對這些問題提出了新的解決方案,能自動清掃,使濾網(wǎng)易取易裝,可徹底清潔,防止空調(diào)二次污染,并改善了外觀尺寸。新方案降低了空調(diào)自動清洗的難度,并結(jié)合了清掃機(jī)器人技術(shù)、自動無線充電技術(shù)等前沿技術(shù) ,獨(dú)特、新穎,為自動清掃健康產(chǎn)品的設(shè)計和制造提供了一種新的思路。