JP2005195221A

JP2005195221A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2005195221A
Application number: JP2004000958A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Uchida; 好昭内田; Yoshinori Kobayashi; 義典小林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-01-06
Filing date: 2004-01-06
Publication date: 2005-07-21
Also published as: CN1637353A; CN100535538C

Abstract

【課題】酸素富化ユニットが低温になった場合の酸素富化膜の空気透過量の減少を極力防止し、ユーザの所望する酸素富化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】空気調和機の室外機１０に所定のガス成分の濃度を高める機能を有する酸素富化ユニット３１と、酸素富化ユニットに差圧を発生させる減圧ポンプ３２とを有し、この酸素富化ユニット３１に圧縮機１１を設置した空間側から空気を供給する通風路を設け、送風ファン１３の運転により、圧縮機室から酸素富化ユニット３１の空気吸い込み部に加温された空気が導かれるように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気の酸素濃度を高めて被空調空間等に供給する機能を備えた空気調和機に関するものである。

従来、酸素富化膜を用いて空気中の酸素濃度を窒素に対して相対的に向上させる装置として医療用の酸素富化装置、空気調和機、空気清浄機などの機器が提案されている。

一般に酸素富化膜を用いた酸素富化装置では酸素富化膜の温度により、酸素富化空気の透過量が大きく変化する特徴を有している。酸素富化膜の温度は周囲の環境温度、特に酸素富化膜を透過する前の空気（以降、「１次側空気」と称す）の温度に影響を受ける。例えば酸素富化膜を透過する酸素富化空気量は、酸素富化膜温度が常温と同等程度の約２３℃に対し、約４０℃ではおよそ倍の量まで増加することが知られている。

以上述べたように、選択性ガス透過膜の温度が下がれば、空気の透過量が低下し、特に酸素富化膜では酸素供給量が低下し、ユーザが所望する酸素富化空気量を実現することが困難となる可能性がある。

上記酸素供給量が温度の影響により変化することを改善するため、、供給する空気をあらかじめ加熱のためのヒータ具備した管に通し、所定の温度に加熱してから酸素富化膜に透過させるという発明がかいじされている（特許文献１）。
特開昭５５−０４１８０９号公報

しかしながら、上記従来の技術では、酸素富化膜に供給する１次側空気の温度を高めるため、ヒータをあらかじめ管の中に設け、その中に空気を通し加熱しなければならず、ヒータなどの部品を必要とするとともに、そこに加熱源として電源が必要であり、更には当然のことながら加熱のための入力、即ちエネルギーが別途必要となるという課題がある。

上記課題に鑑み本願発明は、機体に具備する発熱部での発熱を利用して酸素富化膜を通過する空気を加熱し、酸素富化膜で十分な空気透過量を確保した空気調和機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明の空気調和機は、通過する空気の酸素濃度を高める機能を有する酸素富化ユニットと、周囲空気に放熱する発熱部と、発熱部の空気を流動させるとともに発熱部で加熱された空気を酸素富化ユニットの空気吸い込み部に導く送風手段とを有することを特徴とする。

以上のように本発明によれば、酸素富化ユニットの使用環境温度が低温の場合でもその影響を低減して、酸素富化膜での空気透過量の減少を抑えることができる空気調和機を提供することができる。

以下、本発明の酸素富化機能を有する空気調和機における実施の形態について図を用い
、特に室外機と室内機から構成される分離型空気調和機に適用した場合について説明する。

（実施の形態１）
まず最初に本願発明の実施の形態１における酸素富化機能を有する空気調和機の構成について図１の構成模式図、図２（ａ）の室外機を上面から見た場合の構成模式図を用いて説明する。なお、図２（ｂ）は（ａ）図の楕円二重線で示した要部Ａの拡大図であり、隔壁３７を圧縮機１１側から見たときの隔壁開口部３７ａの構造及び酸素富化ユニット３１の空気吸い込み部３１ａとの構造的関係を示したものである。

同図に示すように、空気調和機は室外機１０と室内機２０とが冷媒ガスが循環するように接続配管（図示せず）で接続されて構成されている。室外機１０は、圧縮機１１、熱交換器１２、及び送風ファン１３を有するとともに、圧縮機１１や送風ファン１３など空気調和機の室外機の動作をコントロールし、また圧縮機の運転のための電力を供給するためのキャパシタやパワートランジスタ、リアクタなどの部品を備えた電装部５０を有している。一方、室内機２０は熱交換器２２と、これに空気を通風させる送風ファン２１を有している。

酸素富化を行うための構成としては、まず室外機１０には酸素富化ユニット３１と、この酸素富化ユニット３１の通気２次側を減圧して酸素富化を行わせるための減圧ポンプ３２と、酸素富化ユニット３１と減圧ポンプ３２とを通気可能に連結する酸素供給主管３４と、減圧ポンプ３２の吐出側に連結された吐出主管３６を備えている。送風管４０は、吐出主管３６と吐出口３３とを接続する配管であり、室外機１０から導き出し、室内機２０内に導入されている。室内機２０には吐出口３３が空気調和機の送風路に面して設けられており、送風ファン２１の稼働によって吐出口３３から吹き出される酸素富化空気が被空調空間に拡散放出されるようになっている。また送風管４０の一部は室外機内でＵ字状のトラップ構成をし、送風管内で発生した結露水が容易に減圧ポンプに逆流しないように構成されている。

ここで、酸素富化ユニットは例えばシリコン系の薄膜で構成された酸素富化膜を平板状の枠体に塗布したり、貼り付けたりして保持させて構成されている。また、酸素富化膜の１次側とは酸素富化膜を通過する前の、酸素富化膜ユニットに導かれる酸素富化されていない空気が流動する側であり、一方酸素富化膜の２次側とは酸素富化膜を通過した酸素富化された空気が流れる側を意味している。

次に以上のような構成で、酸素富化ユニットの1次側に発熱部を通過して加温された空気が導かれるようにされた構成について説明する。なお、本実施の形態では、発熱部は圧縮機１１としている。

図２に示すように、室外機１０において圧縮機１１は熱交換器１２に通風させる送風ファン１３の配置されている空間Ｙとで室を隔するようにして配置されている。また酸素富化ユニット３１は隔壁３７の空間Ｙ側に固定して設けられているとともに、その空気吸い込み部３１ａに対して圧縮機１１の配置されている空間Ｘ（以降、「圧縮機室」と称す）を通過する空気を通気できるように、隔壁３７の一部が図２（ｂ）に示すように隔壁面開口部３７ａが形成されており、その空間Ｙ側がガイド部３７ｂを有して酸素富化ユニット３１の空気吸い込み部３１ａを覆うように構成されている。

一方、圧縮機室Ｘには吸気部３８が設けられており、送風ファン１３の運転によりこの吸気部３８から吸い込まれた空気が主に圧縮機１１から発せられる熱で加温され、その加温された空気が酸素富化ユニット３１に導かれるので、容易な構成で室外が低温の場合に
でも酸素富化ユニット３１での空気透過量の減少を防ぐことができる。なお、吸気部３８は圧縮機室Ｘを構成する側板にスリットのようなものを設けて構成してもよいが、通常空気調和機室外機の側面部に設けられている室内外接続線（図示せず）を接続する端子の開口部でもよい。特に、吸気部３８から隔壁面開口部３７ａへの空気流動経路に圧縮機１１が存在するように構成することが望ましい。但し、送風ファンの回転により酸素富化ユニットに十分な空気が供給されるように空気の流通抵抗には配慮する必要がある。

なお、本実施の形態では室外機の送風ファン１３を用いて酸素富化ユニット３１に導く空気を流動させる形態を示したが、別途に送風ファンを設けて圧縮機室の暖気を酸素富化ユニットに送るように構成してもよい。また、発熱部として圧縮機を設定して実施の形態を示してきたが、減圧ポンプ３２でもよい。

また、本実施の形態では酸素富化膜を用いた酸素富化ユニットを用いて説明したが、例えば中空糸膜などの酸素富化を実現できる機能を有すればよく、この場合には、減圧ポンプに代えて加圧ポンプを用い、又は送風装置をポンプとして用いることもできる。

（実施の形態２）
次に本願発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態では発熱部は電装部とする。電装部は通電により必然的に発熱する電気部品を具備しており、それは例えば室外機ではトランス、リアクタ、インバータ制御用のパワートランジスタなどである。室内機でも発熱量は小さいが電圧変換用のトランスなどがある。

そして、酸素富化運転においては実施の形態１と同様に、これらの発熱部で発生する熱により加温された周囲空気を酸素富化ユニットの吸い込み部に導けば同様の効果が得られる。特に電装部での発熱は空気調和機の運転上、廃熱でしかないため、これを利用することは圧縮機を発熱部として利用する場合よりも効率的である。

従って、リアクタやトランスの配置された空間を酸素富化ユニットの吸い込み部に隣接させて、送風ファンを設けて空気を流動させるようにすればよい。しかしながらこのような電子部品は極力水分が降りかからないように配慮されていることに鑑み、流動する空気の経路において防水のための措置も必要である。例えば注水試験などでも水分が直接これらに降りかからないように、吸気部に邪魔板を設けたりする。更に好適なのは、圧縮機の可変速駆動のためのパワートランジスタに接して設けられたアルミなどで構成された放熱板を酸素富化ユニットの吸い込み部上流側に例えば隣接して配置するようにし、ここでの放熱を有効利用することである。そうすれば、酸素富化ユニットは室外機１０の送風ファン１２が配置された空間Ｙに配設しておき、電装部５０の配置されている空間とは隔壁３７により隔絶していたとしても、放熱板のみを空間Ｙに露出させて配置するようにすれば、電装部に特段の防水のための工夫を施さなくてもよくなる。

以上のように本願発明は、酸素富化機能を有するとともに、筐体内に圧縮機などの発熱部を具備した空気調和機に対して広く利用できる。

本発明の一実施の形態による空気調和機の構成模式図（ａ）本発明の一実施の形態による空気調和機室外機の上方から見た構成模式図（ｂ）（ａ）図におけるＡ部拡大構成模式図

符号の説明

１０室外機
１１圧縮機
１２熱交換器
１３送風ファン
２０室内機
２１送風ファン
２２熱交換器
３１酸素富化ユニット
３２減圧ポンプ
３７隔壁
４０送風管
５０電装品

Claims

通過する空気の酸素濃度を高める機能を有する酸素富化ユニットと、周囲空気に放熱する発熱部と、前記発熱部の空気を流動させるとともに前記発熱部で加熱された空気を前記酸素富化ユニットの空気吸い込み部に導く送風手段とを有することを特徴とする空気調和機。
前記発熱部は冷凍サイクルに付帯して設けられた圧縮機であることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
前記発熱部は空気調和機の運転に用いられる電装部であることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
前記発熱部と前記酸素富化ユニットは空気調和機の室内機に具備されているとともに、前記送風手段は、前記室内機に配設された熱交換器に空気を通風する送風ファンであることを特徴とする請求項１または３のいずれか一項に記載の空気調和機。
前記発熱部と前記酸素富化ユニットは空気調和機の室外機に具備されているとともに、前記送風手段は、前記室外機に配設された熱交換器に空気を通風する送風ファンであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の空気調和機。
前記空気吸い込み部は前記発熱部を通過した空気を導入されるように構成されているとともに、前記空気吹出し部は前記室外機の送風路に連通して室外送風ファンの稼働により、前記発熱部で加熱された空気が前記酸素富化ユニットに導かれるよう構成されていることを特徴とする請求項５に記載の空気調和機。
前記酸素富化ユニットは空気吸い込み部と空気吹出し部を有し、また電装部はパワートランジスタを具備し、前記パワートランジスタにはこれに接して放熱部が設けられており、前記放熱部が前記酸素富化ユニットの空気吸い込み部の通風上流側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。