JP2003247736A

JP2003247736A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2003247736A
Application number: JP2002049207A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Uchida; 毅内田; Jiro Okajima; 次郎岡島; Hitoshi Iijima; 等飯嶋; Toshiaki Yoshikawa; 利彰吉川; Masato Shinohara; 正人篠原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2003-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】大きな加湿量を確保することができる空気調
和機を提供すること。【解決手段】第1、２の外気吸込み口と、第1の外気吸
込み口とこれに隣接して設けられ室内外ダクトに繋がる
送風ダクト吸込み口とを選択的に開閉する第1の開閉手
段と、第２の外気吸込み口とこれに隣接して設けられ室
外機の送風機に繋がる連通口とを選択的に開閉する第２
の開閉手段と、連通口と送風ダクト吸込み口の間に送風
ダクト吸込み口からみて吸湿材と加熱ヒーターをこの順
番に備え、吸着工程において第1の外気吸込み口を開、
送風ダクト吸込み口を閉とし、第２の外気吸込み口を
閉、連通口を開として室外気を吸湿材に導き、脱着工程
において第1の外気吸込み口を閉、送風ダクト吸込み口
を開とし第２の外気吸込み口を開、連通口を閉とし室外
気を加熱ヒーターを経て吸湿材に導くように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水分を可逆的に吸
脱着する吸湿剤を用いた加湿機能を有する空気調和機に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、例えば特開平８−１２８６８１
号公報に示された従来の加湿機能付き空気調和機の要部
構成図である。図において１は空気調和機の室内機であ
り、室内空気の吸込み口２と吹出し口３を有し内部には
室内機熱交換器４、室内送風機５などが配設されてい
る。また、１１は空気調和機の室外機であり、室外空気
の吸込み口１２と吹出し口１３を有し内部には室外機熱
交換器１４、室外送風機１５、加湿ユニット１６などが
配設されている。

【０００３】図７は、加湿ユニット１６の構成図であ
る。図において６は室内吸気口、７は再生空気排出口、
９は脱着再生用空気通路、１０は再生排出空気通路、１
７は室外吸気口、１８は処理空気排出口、２０は吸気切
換バルブ、２１は吸気通路、２２は送風ファンＡ、２３
は再生用加熱ヒーター、２４はハニカム形状またはコル
ゲート状に成型された吸湿材であり、加熱などにより水
分を可逆的に吸脱着するゼオライト、シリカゲル、活性
炭などから構成されている。また、２６は排気切換バル
ブ、５０は処理用空気通路、５１は処理排出空気通路で
ある。

【０００４】これら図をもとに動作を説明する。まず、
室外空気中の水分を吸湿材２４に吸着させる工程（以
下、吸着工程と称す）について説明する。吸気切換バル
ブ２０と排気切換バルブ２６は、それぞれ処理用空気通
路５０側と処理排出空気通路５１側へ切換えられた状態
にある。この状態で、送風ファンＡ２２が駆動される
と、室外空気が室外吸気口１７から吸気通路２１を通
り、再生用加熱ヒーター２３を通って吸湿材２４へ達す
る。この時、再生用加熱ヒーター２３は通電されておら
ず、水分を含んだ室外空気は吸湿材２４を通過しなが
ら、吸湿材２４により水分を吸着除去され、乾燥空気と
なる。そして、この乾燥空気は処理排出空気通路５１を
通って処理空気排出口１８から排出される。

【０００５】次に吸湿材２４から水分を脱着させる工程
（以下、脱着工程と称す）について説明する。吸着工程
を一定時間行い、吸湿材２４が水分を十分に吸着した
後、吸気切換バルブ２０と排気切換バルブ２６は、それ
ぞれ脱着再生用空気通路９側と再生排出空気通路１０側
へ切換えられる。この状態で、送風ファンＡ２２が駆動
されると、室内空気が室内吸気口６から吸気通路２１を
通って再生用加熱ヒーター２３へ達する。この時、再生
用加熱ヒーター２３は通電されており、室内空気は１０
０〜１４０℃程度に加熱される。この加熱された室内空
気は、吸湿材２４を通過しながら吸湿材２４に吸着して
いた水分を脱着させ、湿り空気となって再生排出空気通
路１０を通って再生空気排出口７から排出される。

【０００６】そして、一定時間経過して吸湿材２４に吸
着されていた水分がほとんど脱着してしまった後、再び
上記吸着工程に戻る。このようにして、吸着工程と脱着
工程を交互に繰り返して室外空気中の水分を室内空気に
付加し、加湿することができる。

【発明が解決しようとする課題】

【０００７】従来の空気調和機は以上のように構成され
ており、吸着工程と脱着工程における空気流は同じ方向
（以下、並向流と称す）であるため、吸湿材２４に吸着
保持されている水分を充分に脱着させることが出来ず、
大きな加湿量が得られなかった。

【０００８】本発明は、係る課題を解決するためになさ
れたもので、大きな加湿量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する。

【課題を解決するための手段】

【０００９】本発明に係る空気調和機は、可逆的に水分
を吸脱着する吸湿剤からなる固定された吸湿材と加熱ヒ
ーターを備えた加湿ユニットを有する室外機と、室外機
と室内外ダクトで結ばれた室内機と、からなる空気調和
装置において、加湿ユニットが、第1、第２の外気吸込
み口と、第1の外気吸込み口と、これに隣接して設けら
れ室内外ダクトに繋がる送風ダクト吸込み口と、を選択
的に開閉する第1の開閉手段と、第２の外気吸込み口
と、これに隣接して設けられ室外機の送風機に繋がる連
通口と、を選択的に開閉する第２の開閉手段と、連通口
と送風ダクト吸込み口の間に送風ダクト吸込み口からみ
て吸湿材と加熱ヒーターをこの順番に備え、吸着工程に
おいて、第1の開閉手段により第1の外気吸込み口を開、
送風ダクト吸込み口を閉とし、第２の開閉手段により第
２の外気吸込み口を閉、連通口を開として、室外機の送
風機により室外気を吸湿材に導き、脱着工程において、
第1の開閉手段により第1の外気吸込み口を閉、送風ダク
ト吸込み口を開とし、第２の開閉手段により第２の外気
吸込み口を開、連通口を閉として、室内外ダクトに配設
されたファンにより第２の外気吸込み口から吸い込まれ
た室外気を、加熱ヒーターを経て吸湿材に導くように構
成したものである。

【００１０】また、加湿ユニットを二台備え、これら加
湿ユニットが室内外ダクトと室外機を共有するととも
に、稼働時において、二つの加湿ユニットの少なくとも
いずれか一方が、脱着工程にあるように構成したもので
ある。

【００１１】さらにまた、加熱ヒーターの第２の外気吸
込み口側に多孔体金属板を配設するとともに、加熱ヒー
ターの周囲に金属板を配設し、加湿ユニットの風路壁面
との間に空隙を形成したものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本発明の
実施の形態１に係る空気調和機の概略構成図である。従
来例と同一もしくは相当部分には同じ符号を付し、説明
を省略する。図において室外機４２は、室外ファン４
３、室外熱交換器４４を備えており、外気は室外吸込口
４５から吸込まれ、熱交換されて室外吹出口４６から再
び屋外へ排出される。加湿ユニット３１は、ハニカム形
状またはコルゲート状に成型されたゼオライト、シリカ
ゲル、活性炭等からなる吸湿材３２と加熱ヒーター３３
を備えており、室外機４２の上部に設置されている。

【００１３】また、加湿ユニット風路３４の一方の側に
は、ダンパＡ３５と、外気と連通する吸込口Ａ３６と、
送風ダクト３８と連通する送風ダクト吸込口３７が設け
られ、他方の側には、ダンパＢ３９と、外気と連通する
吸込口Ｂ４０と、室外機４２と連通する連通口４１が設
けられている。ダンパＡ３５は吸込口Ａ３６と送風ダク
ト吸込口３７を選択的に開閉し、ダンパＢ３９は吸込口
Ｂ４０と連通口４１を選択的に開閉する。また、図２
は、図１の構成においてダンパＡ３５とダンパＢ３９が
連動し、風路が切り換わった様子を示した概略構成図で
ある。

【００１４】図３は室外機４２の上部の加湿ユニット３
１と室内機５２が室内外ダクト４８で接続されている様
子を示した説明図である。図において加湿ユニット３１
内部には加湿ファン４７が配され、これと図１に示した
送風ダクト３８は接続されている。そして、加湿ファン
４７によって吸引された空気は、室内外ダクト４８へ送
出される。また５３、５４はそれぞれ室内機５２の室内
熱交換器と室内ファンである。

【００１５】これら図を参照にしながら動作について説
明する。従来例同様、吸着工程と脱着工程に分けられ
る。まず、図１をもとに吸着工程について説明する。こ
の工程では、ダンパＡ３５により送風ダクト吸込口３７
を閉じ、吸入口Ａ３６を開いた状態にし、かつダンパＢ
３９により吸入口Ｂ４０を閉じ、連通口４１を開いた状
態にする。この時、室外ファン４３は稼働しているが、
加熱ヒーター３３はＯＦＦとなっている。

【００１６】室外ファン４３の稼働により外気は吸入口
Ａ３６から吸い込まれ、加湿ユニット風路３４へ流入す
る。ここで空気中の水分は吸湿材３２により吸着され、
外気は乾燥空気となる。この乾燥空気は連通口４１を通
って室外ファン４３に吸引され、室外吸込口４５からの
空気と混合し、室外吹出口４６から排気される。

【００１７】次に、図２、３をもとに脱着工程について
説明する。この工程では、ダンパＡ３５により送風ダク
ト吸込口３７を開け、吸入口Ａ３６を閉じた状態にし、
かつダンパＢ３９により吸入口Ｂ４０を開け、連通口４
１を閉じた状態にする。この時、加湿ファン４７は稼働
しており、加熱ヒーター３３はＯＮとなっている。

【００１８】加湿ファン４７の稼働により外気が吸入口
Ｂ４０から吸入され、加湿ユニット風路３４に流入す
る。この吸入された外気は、加熱ヒーター３３により暖
められ、吸湿材３２が吸着保持していた水分を脱着さ
せ、湿潤空気となる。この湿潤空気は、送風ダクト吸入
口３７より送風ダクト３８に吸い込まれ、加湿ファン４
７によって室内外ダクト４８を通って室内機５２に搬送
され、室内機熱交換器５３に吸入されて室内機ファン５
４により室内へ送出される。

【００１９】そして、一定時間経過し吸湿材３２に吸着
されていた水分がほとんど脱着してしまった後、再び上
記吸着工程に戻る。このようにして吸着工程と脱着工程
を交互に繰り返し、間欠的な加湿が実行される。ところ
でこのように構成された実施の形態１では、吸着工程と
脱着工程における空気流は、従来例とは異なり、逆方向
（以下、対向流と称す）になるように構成されている。

【００２０】ここで、吸着工程と脱着工程における空気
流（並向流、対向流）と加湿量の関係について説明す
る。吸着工程において、吸湿材内では空気流の上流に位
置する吸湿剤は、先に水分を多く含む空気と接触するた
め、吸水量は大きい。逆に下流に位置する吸湿剤は、あ
る程度水分が取り除かれた空気と接触するため、吸水量
は少ない。このため吸着工程を行った後の吸湿材内部で
は、厚み方向に沿って、上流から下流に向かって吸水量
は減少するという分布を示す。

【００２１】一方、吸水量の少ない吸湿剤は吸着サイト
を多数残しているため、吸着能は高く、逆に吸水量の多
い吸湿剤は吸着サイトが少ししか残っていないため、吸
着能は低い。したがって吸着工程の結果、吸湿材内部で
は厚み方向に沿って、上流から下流に向かって吸着能は
高くなるという分布を示す。

【００２２】次に、吸着工程により水分を吸着保持して
いる吸湿材を、並向流によって脱着させた場合と、対向
流によって脱着させた場合の違いについて説明する。加
熱によって暖められ空気により水分子は脱着され、吸湿
材内部を上流から下流に向かって拡散しながら進行す
る。

【００２３】まず並向流で脱着させた場合、上流で一旦
脱着した水分子は、吸着能の高い吸湿剤に向かって拡散
することになるため、再捕捉される確率は高い。これに
対し、対向流で脱着させた場合は、吸着能の低い吸湿剤
に向かって拡散することになるので、再捕捉される確率
は低い。この結果、並向流と対向流では、加湿量に大き
な差が出てくる。一例として同じ条件もとで加湿量を比
較すると、対向流の方が並向流の方より〜２割程大きな
値を示す。

【００２４】このように本実施の形態では吸着工程と脱
着工程における空気流が対向するように構成したので、
従来例より大きな加湿量を確保することが出来る。

【００２５】次に、上記加湿ユニットを用いて連続加湿
を実現するための構成と動作について説明する。図４
（ａ）、（ｂ）は上記加湿ユニットを２台用い、連続加
湿を実現するための構成と動作を示したものである。な
お図１、２では加湿ユニットを側面から見ているのに対
し、本図では加湿ユニットを真上から見ている。図にお
いて加湿ユニット３１１は吸湿材３２１、加熱ヒーター
３３１、加湿ユニット風路３４１、ダンパＡ３５１、吸
込口Ａ３６１、送風ダクト吸込口３７１、ダンパＢ３９
１、吸込口Ｂ４０１、連通口４１１を備えており、加湿
ユニット３１２は吸湿材３２２、加熱ヒーター３３２、
加湿ユニット風路３４２、ダンパＡ３５２、吸込口Ａ３
６２、送風ダクト吸込口３７２、ダンパＢ３９２、吸込
口Ｂ４０２、連通口４１２を備えている。また二つの加
湿ユニット３１１、３１２は室内機５２に湿潤空気を供
給する室内外ダクト４８に繋がる送風ダクト３８１と室
外機（図示せず）を共有している。それぞれの加湿ユニ
ットの基本動作は、間欠加湿で説明した加湿ユニットの
基本動作と同じであるので、説明を省略する。

【００２６】また、同図（ａ）では、加湿ユニット３１
１が脱着工程、加湿ユニット３１２が吸着工程にあり、
同図（ｂ）では、加湿ユニット３１１が吸着工程、加湿
ユニット３１２が脱着工程にある。以下、同図（ａ）、
（ｂ）を参照にしながら連続加湿の動作を説明する。ま
ず、（ａ）では、加湿ユニット３１１が脱着工程となる
ように、送風ダクト吸込口３７１が選択的に開となるよ
うにダンパＡ３５１、吸込口Ｂ４０１が選択的に開とな
るようにダンパＢ３９１、加熱ヒーター３３１がＯＮと
なるように制御されると同時に、加湿ユニット３１２が
吸着工程となるように吸込口Ａ３６２が選択的に開とな
るようにダンパＡ３５２、連通口４１２が選択的に開と
なるようにダンパＢ３９２、加熱ヒーター３３２がＯＦ
Ｆとなるように制御されている。これにより送風ダクト
３８１には加湿ユニット３１１から湿潤空気が供給され
る。そして（ａ）の動作を所定時間維持した後、（ｂ）
の動作へ移行する。

【００２７】次に（ｂ）では、逆に加湿ユニット３１１
が吸着工程となるように吸込口Ａ３６１が選択的に開と
なるようにダンパＡ３５１、連通口４１１が選択的に開
となるようにダンパＢ３９１、加熱ヒーター３３１がＯ
ＦＦとなるように制御されると同時に、加湿ユニット３
１２が脱着工程となるように、送風ダクト吸込口３７２
が選択的に開となるようにダンパＡ３５２、吸込口Ｂ４
０２が選択的に開となるようにダンパＢ３９２、加熱ヒ
ーター３３２がＯＮとなるように制御される。これによ
り送風ダクト３８１には加湿ユニット３１２から湿潤空
気が供給される。そして（ｂ）の動作を所定時間維持し
た後、再び（ａ）の動作へ戻る。

【００２８】以上の説明したように（ａ）と（ｂ）の動
作を所定の時間間隔で交互に繰り返し、二つの加湿ユニ
ットの一方が必ず脱着工程であるように構成されている
ので、連続的に大きな加湿量で加湿することができる。

【００２９】実施の形態２．図５は、本発明の実施の形
態２における空気調和機の概略構成図である。この空気
調和機は、実施の形態１で示した図１の構成に対し、加
熱ヒーター３３の効率及び、異物の侵入に対して改善を
加えたものである。実施の形態１と同一もしくは相当部
分には同じ符号を付し、説明を省略する。図において５
６は加熱ヒーター３３の吸込口Ｂ４０側に配設された多
孔体金属である。また加熱ヒーター３３と、これをぐる
りと囲んでいる風路壁面との間には、断熱空気層５８を
介し、金属ダクト５７が配設されている。

【００３０】次に動作について説明する。大きな加湿量
を確保するためには、加熱ヒーター３３の熱を、吸湿材
３２に効率良く伝えることが重要である。加熱ヒーター
３３として例えばニクロム線を用いた場合、ニクロム線
の表面が高温になって輻射熱が吸湿材３２に作用し、水
分を脱着させる。しかしながら図１の構成では、輻射熱
は加湿ダクト風路３４に沿った方向や、加熱ヒーター３
３を囲んでいる風路壁面にも及び、これらは放熱ロスと
なって有効に活用されていない。本実施の形態では、図
５に示すように、まず加湿ダクト３４の流れ方向には多
孔体金属５６を配設するようにした。これによって送風
の障害にならず、輻射熱の漏洩を抑えることができる。

【００３１】また、加熱ヒーター３３と、これをぐるり
と囲んでいる風路壁面との間に、断熱空気層５８を介
し、金属ダクト５７を配設するようにしたので、放熱ロ
スを抑えることができる。そして、これらの多孔体金属
５６と金属ダクト５７の加熱ヒーター３３に対向する面
を反射率の高い表面形状、コーティングを施しておけば
放熱ロスは一層低減できる。さらに、これらの多孔体金
属５６は加熱ヒーター３３を室外から侵入する異物から
保護する。

【００３２】以上のように、加熱ヒーター３３の吸込口
Ｂ４０側に多孔体金属５６を配設し、加熱ヒーター３３
と、これをぐるりと囲んでいる風路壁面との間に、断熱
空気層５８を介して金属ダクト５７を配設するようにし
たので、輻射熱の漏洩を抑えることができ、少ないエネ
ルギで大きな加湿量を確保することができる。また、加
熱ヒーター３を室外から侵入する異物から保護するので
安全性も高まる。

【００３３】

【発明の効果】第１の発明によれば、吸着工程と脱着工
程における空気流の向きが逆（対向流）になるので、吸
湿剤に吸着した水分が脱着し易くなり、大きな加湿量を
確保することができる。

【００３４】第２の発明によれば、室内機に繋がる室内
外ダクトを共有し、吸着工程と脱着工程における空気流
の向きが逆である２台の加湿ユニットが、それぞれ吸着
工程と脱着工程を繰り返すとともに、常にどちらか一方
の加湿ユニットが脱着工程となるように構成したので、
連続的に大きな加湿量を確保することができる。

【００３５】第３の発明によれば、多孔体金属５６を配
設し、加熱ヒーター３３と、これをぐるりと囲んでいる
風路壁面との間に、断熱空気層５８を介し金属ダクト５
７を配設するようにしたので、輻射熱の漏洩を抑え、少
ないエネルギで大きな加湿量を確保することができる。
また、加熱ヒーター３３を室外から侵入する異物から保
護するので安全性も高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の加湿
ユニットの吸着工程を説明するための概略構成図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の加湿
ユニットの脱着工程を説明するための概略の説明図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の全体
構成を説明するための説明図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係る空気調和機加湿ユ
ニットによる連続加湿を実現するための構成と動作を示
したものである。

【図５】本発明の実施の形態２に係る空気調和機の加湿
ユニットの概略構成図である。

【図６】従来の空気調和機の全体構成を説明するための
説明図である。

【図７】従来の空気調和機の加湿ユニットを説明するた
めの概略構成図である。

【符号の説明】

３１加湿ユニット、３２吸湿剤、３３加熱ヒーター、３４加湿ユニット風路、３５ダンパＡ、３６吸込口Ａ、３７送風ダクト吸込口、３８送風ダクト、３９ダンパＢ、４０吸込口Ｂ、４１連通口、４２室外機、４３室外ファン、４４室外熱交換器、４５室外吸込口、４６室外吹出口、４７加湿ファン、４８室内外ダクト、３１１、３１２加湿ユニット３２１、３２２加湿フィルタ３３１、３３２加熱ヒーター３４１、３４２加湿ユニット風路３５１、３５２ダンパＡ３６１、３６２吸込口Ａ３７１、３７２送風ダクト吸込口３８１送風ダクト３９１、３９２ダンパＢ４０１、４０２吸込口Ｂ４１１、４１２連通口５２室内機、５３室内熱交換器、５４室内ファン、５６多孔体金属、５７金属ダクト、５８断熱空気層

フロントページの続き (72)発明者飯嶋等東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者吉川利彰東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者篠原正人東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 3L055 BA01 CA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可逆的に水分を吸脱着する吸湿剤からな
る固定された吸湿材と加熱ヒーターを備えた加湿ユニッ
トを有する室外機と、該室外機と室内外ダクトで結ばれ
た室内機と、からなる空気調和装置において、前記加湿
ユニットが、第1、第２の外気吸込み口と、該第1の外気
吸込み口と、これに隣接して設けられ前記室内外ダクト
に繋がる送風ダクト吸込み口と、を選択的に開閉する第
1の開閉手段と、前記第２の外気吸込み口と、これに隣
接して設けられ前記室外機の送風機に繋がる連通口と、
を選択的に開閉する第２の開閉手段と、該連通口と前記
送風ダクト吸込み口の間に前記送風ダクト吸込み口から
みて前記吸湿材と前記加熱ヒーターをこの順番に備え、
吸着工程において、前記第1の開閉手段により前記第1の
外気吸込み口を開、前記送風ダクト吸込み口を閉とし、
前記第２の開閉手段により前記第２の外気吸込み口を
閉、前記連通口を開として、前記室外機の送風機により
室外気を前記吸湿材に導き、脱着工程において、前記第
1の開閉手段により前記第1の外気吸込み口を閉、前記送
風ダクト吸込み口を開とし、前記第２の開閉手段により
前記第２の外気吸込み口を開、前記連通口を閉として、
前記室内外ダクトに配設されたファンにより第２の外気
吸込み口から吸い込まれた室外気を、前記加熱ヒーター
を経て前記吸湿材に導くように構成されたことを特徴と
する空気調和機。
【請求項２】前記加湿ユニットを二台備え、これら加
湿ユニットが前記室内外ダクトと前記室外機を共有する
とともに、稼働時において、二つの加湿ユニットの少な
くともいずれか一方が、脱着工程にあるように構成され
たことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】前記加熱ヒーターの第２の外気吸込み口
側に多孔体金属板を配設するとともに、前記加熱ヒータ
ーの周囲に金属板を配設し、前記加湿ユニットの風路壁
面との間に空隙を形成したことを特徴とする請求項１も
しくは２記載の空気調和機。