JP2002213780A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖房時に室内の加湿を行うとき、室外の絶対
湿度が低いときでも暖房感を損ねることなく無給水で加
湿を行う空気調和機を実現する。 【解決手段】 室内熱交換手段２と第１減圧手段３と室
外第１熱交換手段４と室外第２熱交換手段６と圧縮機１
とを冷媒配管で接続した冷凍サイクルに、前記室内熱交
手段２に通風を行う室内送風手段１１と前記室外第１熱
交換手段４及び前記室外第２熱交換手段６に通風を行う
室外送風手段１２と前記室外第２熱交換手段６の上流側
に少なくとも一つ以上の第２減圧手段５と前記室外第２
熱交換手段６から暖房時に発生する水を捕集する第１捕
集手段７と前記第１捕集手段７で捕集した水を室内ユニ
ット側に搬送する搬送手段８と室内側に搬送した水を使
用して被空調空間側において加湿を行うことができる構
成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冬季の暖房時に室内
を給水作業無しに加湿することができる空気調和機に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ヒートポンプ式の空気調和機では冬季の
暖房時に室内の相対湿度が低下し、のどの痛みや肌の痒
みまた風邪にかかりやすくなる等の問題が発生している
ため室内の加湿が必要である。そこで従来の加湿手段と
しては、超音波やヒーターを用いた加湿器を用いる方法
や、特開平８−２７０９８０号公報に示されるように、
室内から排出される水分を吸着剤を用いて室内に戻す方
法や、室外の水分を吸着剤を用いて捕捉し、その水分を
室内に供給する方法や、特開平７−１０３５５３号公報
に示されるように暖房時に外気によって室外熱交換器か
ら発生するドレン水を室内に供給するものなどが知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような加湿手段では空気調和機とは別の製品が必要であ
ったり、吸着剤を用いる方法では必要入力が大きく不経
済であったり、ドレン水を得る方法では空気中に含まれ
る水分条件と空気調和機の運転状態により必要な水分量
が確保できなかったり、特に絶対湿度が低い空気状態で
は、水でなく霜として熱交換器に着霜したものを暖房運
転を一旦停止し冷房運転をおこない除霜を行うため室内
の温度が低下し快適感がそこなわれる等の課題があっ
た。

【０００４】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、快適性を損なわずに低入力で加湿を行うこ
とができる空気調和機を実現することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、室外ユニットにおいて通常より低い温度で
空気中の水分を凝縮あるいは着霜させる作用をする除湿
用熱交換手段を設けることとしたものである。そして上
記除湿熱交換手段により、室外空気の水分を回収し室内
へ搬送して室内を加湿することにより、暖房時の室内相
対湿度の低下を防ぐことができ、室内における居住者の
湿度環境の快適性を維持することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の目的は、各請求項に記載
した構成を実施の形態とすることにより達成することが
できるので、以下には各請求項記載の構成に作用効果を
併記して実施の形態の意義を説明することとする。

【０００７】上記課題を解決するために請求項１記載の
発明は、室内熱交換手段と第１減圧手段と室外第１熱交
換手段と室外第２熱交換手段と圧縮機とを冷媒配管で接
続した冷凍サイクルに、前記室内熱交換手段に通風を行
う第１送風手段と、前記室外第１熱交換手段及び前記室
外第２熱交換手段に通風を行う第２送風手段と、前記室
外第２熱交換手段の上流側に少なくとも一つ以上の第２
減圧手段と、前記第２熱交換手段から暖房時に発生する
水を捕集する第１捕集手段と、前記第１補集手段で捕集
した水を室内ユニット側に搬送する搬送手段と、室内側
に搬送した水を使用して被空調空間側において加湿を行
う加湿手段を設けたものである。

【０００８】そしてこの実施の形態により水分を給水す
ることなく室内の湿度を保持することができる。

【０００９】また請求項２記載の発明は、室外第２熱交
換手段または室外第１熱交換手段に独立で通風を行う第
３送風手段を設けたものである。そしてこの実施の形態
により室外第２熱交換手段への風量分配を調整すること
ができる。

【００１０】また請求項３記載の発明は、室外第２熱交
換手段または第１熱交換手段を通る空気量を可変させる
風量可変手段を設けたものである。そしてこの実施の形
態により室外第２熱交換手段での除湿量を独立して調整
することができる。

【００１１】また請求項４記載の発明は、室外第２熱交
換手段の通風方向上流に前記室外第２熱交換手段を加熱
する加熱手段を設けたものである。そしてこの実施の形
態により室外第２熱交換手段に着霜した水分を除霜する
ことができる。

【００１２】また請求項５記載の発明は、室外第１熱交
換手段より発生する水を捕集する第２捕集手段を設け搬
送手段あるいは第１捕集手段と前記搬送手段とをつなぐ
配管に前記第２捕集手段を接続したものである。そして
この実施の形態により少ないスペースで水を搬送するこ
とができる。

【００１３】また請求項６記載の発明は、少なくとも室
外第２熱交換手段あるいは室外第１熱交換手段から発生
する水を貯留しておく貯留手段を捕集手段と加湿手段の
間に設けたものである。そしてこの実施の形態により運
転開始時すぐに加湿が行える。

【００１４】また請求項７記載の発明は、少なくとも室
外第２熱交換手段あるいは室外第１熱交換手段から発生
する水を浄化する浄化手段を捕集手段と加湿手段の間に
設けたものである。そしてこの実施の形態により室内に
清浄な水分を搬送することができる。

【００１５】また請求項８記載の発明は、圧縮機と室外
第２熱交換手段との間に第１切替手段を設け前記第１切
替手段と、第２減圧手段と室外第１熱交換手段の間をつ
なぐ第１冷媒回路と、前記第１切替手段と、室内熱交換
手段と第１減圧手段の間をつなぐ第２冷媒回路と、前記
圧縮機と前記室内熱交換手段の間と、前記第２減圧手段
と室外第２熱交換手段との間をつなぐ第３冷媒回路と、
前記第２冷媒回路中に回路を分断する分断手段と前記第
３冷媒回路に冷媒を分流し回路を分断することもできる
分流分断手段を設けたものである。そしてこの実施の形
態により、より少ない入力で室外第２熱交換手段の除霜
をおこなうことができる。

【００１６】また請求項９記載の発明は、圧縮機と室外
第２熱交換手段との間に第１切替手段と、室内熱交換手
段と第１減圧手段との間に第２切替手段を設け、前記第
１切替手段と、第２減圧手段と室外熱交換手段との間を
つなぐ第１冷媒回路と、前記第１切替手段と前記第２切
替手段をつなぐ第４冷媒回路と、前記第２切替手段と、
前記第２減圧手段と室外第２熱交換手段との間をつなぐ
第５冷媒回路と、前記第１冷媒回路中に回路を分断する
第２分断手段を設けたものである。そしてこの実施の形
態により小さい圧力変動で除霜を行うことができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１８】（実施例１）本実施例１は請求項１に係る
ものである。

【００１９】図１において、１は圧縮機、２は室内熱交
換手段、３は第１減圧手段で膨張弁やキャピラリーチュ
ーブなどを用いる。４は室外第１熱交換手段、５は第２
減圧手段で膨張弁やキャピラリーチューブなどを用い
る。６は室外第２熱交換手段、７は第１捕集手段でドレ
ンパン等を用いる。８は搬送手段で電磁ポンプ、ペリス
タポンプ等を用いる。９は加湿手段で超音波加湿方式や
加熱加湿方式、自然気化式等、液体状の水を使う手段で
あればよい。１０は４方弁で冷暖房を切り替えるときに
用いるが本実施例では暖房運転回路になっている場合に
ついて説明する。１１は室内送風手段でシロッコファン
やクロスフローファン等を用い、１２は室外送風手段で
プロペラファンなどを用いる。

【００２０】圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒は４
方弁１０を通過して室内熱交換手段２で室内送風手段１
１により空気を供給されて放熱を行い、第１減圧手段３
で低温低圧にされ、室外第１熱交換手段４で吸熱を行
う。その後第２減圧手段５によってより低温低圧にさ
れ、室外第２熱交換手段６で吸熱を行い圧縮機１へ戻っ
ていくが、このとき室外送風手段１２より送風される空
気中に含まれる水分が室外第２熱交換手段６で結露す
る。この結露した水を第１捕集手段７で捕集し搬送手段
８で室内に搬送し、加湿手段９で室内に供給する。この
とき加湿手段９を用いず、暖房中の室内熱交換手段２に
水をかけ、室内熱交換手段２の温度により気化させる手
段もある。

【００２１】このように本実施例では室外第２熱交換手
段６で発生した水を室内加湿用に用いることができる。

【００２２】（実施例２）以下図１と同一構成部分には
同一符号を付して詳細な説明を省略する。本実施例２は
請求項２に係るものである。図２において１３は第３送
風手段で、１４は絶対湿度検出手段で、１５は風量制御
手段である。

【００２３】第３送風手段１３は室外第２熱交換手段６
に独立して通風を行う。冷凍サイクルにおいて熱交換手
段内の冷媒の温度または圧力は吸熱と放熱の熱バランス
により自ずと決まってくるが、その一因となるものが熱
交換手段を通過する風量である。ここで室外第２熱交換
手段６の通過風量を多くすると吸熱量が増加し冷媒の温
度または圧力は高くなり、風量を低減するとその逆とな
る。また、通過空気側から考えると風量が大きくなると
空気の温度低下が少なく単位通過風量あたりの結露量は
低下し、風量を少なくするとその逆となる。従って効率
よく水分を結露させるための最適風量が存在する。従っ
て室外第２熱交換手段６を通過した後の空気の絶対湿度
が最も低くなるように風量制御手段１５により第３送風
手段１３の風量を調整する。このように本実施によれば
室外第２熱交換手段６に独立で送風を行うことができ、
より効果的に水を得ることができる。

【００２４】（実施例３）本実施例３は請求項３に係る
ものである。

【００２５】以下図１と同一構成部分には同一符号を付
して詳細な説明を省略する。図３において１６は風量可
変手段でダンパーやシャッター等を用い室外第２熱交換
手段の上流下流のどちらに位置してもよい。

【００２６】本実施例では第２送風手段１２より送られ
る風を風量可変手段１６を開閉することで可変すること
ができる。これにより一つの送風手段で室外第２熱交換
手段６を通過する風量を可変することができる。従って
室外第２熱交換手段６を通過した後の空気の絶対湿度が
最も低くなるように風量制御手段１５により風量可変手
段１６で風量を調整する。

【００２７】なおこの風量可変手段１６は室外第１熱交
換手段４の側に用いられても送風手段の風量との組み合
わせで同じ効果をえることができる。

【００２８】（実施例４）本実施例４は請求項４に係る
ものである。

【００２９】以下図１と同一構成部分には同一符号を付
して詳細な説明を省略する。図４において１７は加熱手
段でヒーター等を用いる。

【００３０】結露を行う際、室外の絶対湿度が低い場合
には、必要な水分量を得るためには室外第２熱交換手段
６の温度を氷点下にする必要があり、必然的に結露では
なく着霜となり室外第２熱交換手段６が凍ってしまう。
このとき加熱手段１７を経由して送風をおこなうことで
氷になった水分を解かすことができ水として回収するこ
とができる。また室外第２熱交換手段６の近傍あるは接
して加熱手段１７を設置することで、室外第２熱交換手
段６が着霜で目詰まりなどをおこし、風が通らないとき
でも熱伝導や熱輻射により除霜することができるため同
じ効果が得られる。

【００３１】なおこのとき室外第２熱交換手段６と並行
してバイパス回路を設け、加熱手段１７で除霜している
間は冷媒はバイパス回路を通るようにするとより効果的
に除霜できる。

【００３２】（実施例５）本実施例５は請求項５，６，
７に係るものである。

【００３３】以下図１と同一構成部分には同一符号を付
して詳細な説明を省略する。図５において１８は第２捕
集手段でドレンパンなどを用い、１９は貯留手段で２０
は浄化手段でフィルタや逆浸透膜など用いた濾過や蒸留
やイオン交換などの手段を単独あるいは組み合わせで用
いる。

【００３４】室外第１熱交換手段４及び室外第２熱交換
手段６でそれぞれ得られた水はそれぞれ第２捕集手段１
８と第１捕集手段７とで捕集され、搬送手段８の搬送力
により配管を通って貯留手段１９と浄化手段２０を経由
して室内の加湿手段９に運ばれる。

【００３５】室外空気の絶対湿度が比較的高い時には室
外第１熱交換手段４でも結露が発生することがある。こ
のとき本実施例によるとその結露水も回収し室内の加湿
を行うことができる。

【００３６】また、加湿が必要ないときや得られた水の
余剰分を貯留手段１９に貯留しておく。本発明の加湿手
段では運転開始時などには加湿に供する水が無いため運
転初期に加湿能力不足が生じる可能性があるが、貯留手
段１９に水を予め貯めておくことによりこれを回避する
ことができる。

【００３７】また、搬送手段９により室内に搬送される
水は室外機より回収される性質上、どうしても不純物が
混入する可能性があるが、浄化手段２０において不純物
を除去することにより清浄な加湿を行うことができる。

【００３８】なお、浄化手段２０が貯留手段１９より上
流であると貯留手段１９に浄化された水が貯留されるの
で衛生上好ましい。また、浄化手段２０及び貯留手段１
９についてはその位置は特に規定する必要はない。

【００３９】（実施例６）本実施例６は請求項８に係る
ものである。

【００４０】以下図１と同一構成部分には同一符号を付
して詳細な説明を省略する。図６において２１は第１切
替手段で４方弁などを用い、２２は第１冷媒回路で、２
３は第２冷媒回路で２４は第３冷媒回路で、２５は分断
手段で２方弁などを用い２６は分流分断手段で２方弁や
ニードルバルブ、膨張弁などを用いる。

【００４１】室外第２熱交換手段６に着霜を行うとき分
断手段２５は閉じており、また分流分断手段２６も閉じ
ている。第１切替手段２１では室外第２熱交換手段６か
ら出てきた冷媒は圧縮機１に流れ込むようにつながれて
おり、また第１冷媒回路２２は第２冷媒回路２３とつな
がれている。室外第２熱交換手段６が着霜した後第１切
替手段２１を切替え室外第２熱交換手段６からでてきた
冷媒は第２冷媒回路２３に流れ込むようにつながれ、第
１冷媒回路２２は圧縮機１につながれる。また同時に第
２減圧手段５を全閉にし冷媒回路をたつ。そして分断手
段２５を開く。このような回路状態にすることにより分
流分断手段２６で圧縮機より高温の冷媒を分流して着霜
した室外第２熱交換手段６に流すことができ、着霜した
水分を水として回収することができる。

【００４２】（実施例７）本実施例７は請求項９に係る
ものである。

【００４３】以下図１と同一構成部分には同一符号を付
して詳細な説明を省略する。図７において２７は第２切
替手段で４方弁などを用い、２８は第４冷媒回路で、２
９は第５冷媒回路で３０は第２分断手段で２方弁などを
用いる。

【００４４】室外第２熱交換手段６で着霜を行うとき第
１切替手段２１では室外第２熱交換手段６から出てくる
冷媒が圧縮機１に流れ込むようにつながれており、第１
冷媒回路２２と第４冷媒回路２８がつながれており第２
分断手段３０は閉じられている。また第２切替手段２７
では室内熱交換手段２からでてきた冷媒が第１減圧手段
３に流入するようにつながれており、第４冷媒回路２８
と第５冷媒回路２９がつながれている。室外第２熱交換
手段６が着霜した後第１切替手段２１を切替えて室外第
２熱交換手段６から出てきた冷媒を第４冷媒回路２８に
流れ込むようにし、また第１冷媒回路２２から出てきた
冷媒を圧縮機１に流れ込むようにする。同時に第２分断
手段３０を開く。また、第２切替手段２７では室内熱交
換手段２よりでてきた冷媒が第５冷媒回路２９とつなが
るようにし、一方第４冷媒回路２８は第１減圧手段３に
つながるように切り替える。また第２減圧手段５は全閉
にする。このような回路状態にすることにより室内熱交
換手段２からでてくるまだ暖かい冷媒を着霜した室外第
２熱交換手段６に流すことができ、着霜した水分を水と
して得ることができる。

【００４５】

【発明の効果】上記の説明より明らかなように請求項１
記載の発明によると暖房時に室外熱交換手段より水を得
ることができ、その水を室内の加湿に用いることができ
る。その結果、快適な室内環境を提供することができ
る。

【００４６】また請求項２の発明のように独立で室外第
２熱交換手段または室外第１熱交換手段に送風すること
により効果的に水をえることができ、加湿量を多くする
ことができる。その結果より快適な室内環境を提供する
ことができる。

【００４７】また請求項３の発明のように風量可変手段
を用いることにより一つの送風手段で風量を可変するこ
とができ、よりコンパクトな構成にすることができる。

【００４８】また請求項４の発明のように加熱手段で着
霜した熱交換手段を加熱して除霜する事で水を得ること
ができ、より絶対湿度の低い室外条件でも加湿を行うこ
とができる。

【００４９】また請求項５の発明のように室外第１熱交
換手段に第２捕集手段をもうけることにより室外第１熱
交換手段に結露した水分も回収できるためより低い入力
で多い水分を得ることができる。

【００５０】また請求項６記載の発明のように室外第２
または第１熱交換手段より回収した水分を貯留しておく
ことにより、暖房立ち上がり時の加湿水が十分に足りな
い状態でも加湿を行うことができ、立ち上がり時にも快
適な環境を提供できる。

【００５１】また請求項７記載の発明のように室内に搬
送する水分を浄化することにより室外第２または第１熱
交換手段より得られた水にふくまれる爽雑物を除くこと
ができ、清潔な加湿を行うことができる。

【００５２】また請求項８記載の発明のように各回路の
切替により、着霜した熱交換手段を圧縮機よりの高温の
冷媒で除霜することができ、これを繰り返すことで加湿
に必要な水を低い絶対湿度の外気でも比較的低入力で得
ることができる。

【００５３】また請求項９記載の発明のように室内熱交
換手段を通過した冷媒を着霜した室外第２熱交換手段に
流すことにより、切替時に各冷媒回路の圧力変動が比較
的小さくなり、静かにサイクルを繰り返すことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す冷凍サイクルの模式図

【図２】本発明の実施例２を示す冷凍サイクルの模式図

【図３】本発明の実施例３を示す冷凍サイクルの模式図

【図４】本発明の実施例４を示す冷凍サイクルの模式図

【図５】本発明の実施例５を示す冷凍サイクルの模式図

【図６】本発明の実施例６を示す冷凍サイクルの模式図

【図７】本発明の実施例７を示す冷凍サイクルの模式図

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 室内熱交換手段 ３ 第１減圧手段 ４ 室外第１熱交換手段 ５ 第２減圧手段 ６ 室外第２熱交換手段 ７ 第１捕集手段 ８ 搬送手段 ９ 加湿手段 １０ ４方弁 １１ 室内送風手段 １２ 室外送風手段 １３ 第３送風手段 １４ 絶対湿度検出手段 １５ 風量制御手段 １６ 風量可変手段 １７ 加熱手段 １８ 第２捕集手段 １９ 貯留手段 ２０ 浄化手段 ２１ 第１切替手段 ２２ 第１冷媒回路 ２３ 第２冷媒回路 ２４ 第３冷媒回路 ２５ 分断手段 ２６ 分流分断手段 ２７ 第２切替手段 ２８ 第４冷媒回路 ２９ 第５冷媒回路 ３０ 第２分断手段

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内熱交換手段と第１減圧手段と室外第
   １熱交換手段と室外第２熱交換手段と圧縮機とを冷媒配
   管で接続した冷凍サイクルに、前記室内熱交換手段に通
   風を行う第１送風手段と、前記室外第１熱交換手段及び
   前記室外第２熱交換手段に通風を行う第２送風手段と、
   前記室外第２熱交換手段の上流側に少なくとも一つ以上
   の第２減圧手段と前記室外第２熱交換手段から暖房時に
   発生する水を捕集する第１捕集手段と前記第１捕集手段
   で捕集した水を室内ユニット側に搬送する搬送手段と室
   内側に搬送した水を使用して被空調空間側において加湿
   を行う加湿手段を設けた空気調和機。
2. 【請求項２】 室外第２熱交換手段または室外第１熱交
   換手段に独立で通風を行う第３送風手段を設けた請求項
   １記載空気調和機。
3. 【請求項３】 室外第２熱交換手段または第１熱交換手
   段を通る空気量を可変させる風量可変手段を設けた請求
   項１または請求項２のいずれか一項に記載の空気調和
   機。
4. 【請求項４】 室外第２熱交換手段の通風方向上流に前
   記室外第２熱交換手段を加熱する加熱手段を設けた請求
   項１から３のいずれか一項に記載の空気調和機。
5. 【請求項５】 室外第１熱交換手段より発生する水を捕
   集する第２捕集手段を設け、搬送手段あるいは第１捕集
   手段と前記搬送手段とをつなぐ配管に前記第２捕集手段
   を接続した請求項１から４のいずれか一項に記載の空気
   調和機。
6. 【請求項６】 少なくとも室外第２熱交換手段あるいは
   室外第１熱交換手段から発生する水を貯留しておく貯留
   手段を捕集手段と加湿手段の間に設けた請求項１から５
   のいずれか一項に記載の空気調和機。
7. 【請求項７】 少なくとも室外第２熱交換手段あるいは
   室外第１熱交換手段から発生する水を浄化する浄化手段
   を捕集手段と加湿手段の間に設けた請求項１から６のい
   ずれか一項に記載の空気調和機。
8. 【請求項８】 圧縮機と室外第２熱交換手段との間に第
   １切替手段を設け前記第１切替手段と、第２減圧手段と
   室外第１熱交換手段の間をつなぐ第１冷媒回路と、前記
   第１切替手段と、室内熱交換手段と第１減圧手段の間を
   つなぐ第２冷媒回路と、前記圧縮機と前記室内熱交換手
   段の間と、前記第２減圧手段と室外第２熱交換手段との
   間をつなぐ第３冷媒回路と、前記第２冷媒回路中に回路
   を分断する分断手段と前記第３冷媒回路に冷媒を分流し
   回路を分断することもできる分流分断手段を設けた請求
   項１から７のいずれか一項に記載の空気調和機。
9. 【請求項９】 圧縮機と室外第２熱交換手段との間に第
   １切替手段と、室内熱交換手段と第１減圧手段との間に
   第２切替手段を設け、前記第１切替手段と、第２減圧手
   段と第１室外熱交換手段との間をつなぐ第１冷媒回路
   と、前記第１切替手段と前記第２切替手段をつなぐ第４
   冷媒回路と、前記第２切替手段と、前記第２減圧手段と
   室外第２熱交換手段との間をつなぐ第５冷媒回路と、前
   記第１冷媒回路中に回路を分断する第２分断手段を設け
   た請求項１から７のいずれか一項に記載の空気調和機。