JP2005201516A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】室内ユニットが高位置に配置されている場合にも、室内空気を加湿する水を低圧力で凍結することなく室内へ供給することができる加湿機能を有する空気調和機を提供する。
【解決手段】本願発明の空気調和機は、少なくとも空気中から水分を吸着する吸湿体と、吸湿体より脱離した水分を含む高温高湿空気より水分を結露させる結露手段１９と、結露手段で発生した水を貯留する貯留部２１と、減圧手段１０とを具備した室外機１を有し、減圧手段１０の二次側に貯留部より水を導入し、減圧手段１０から吐出した空気と混合し、生成した気液２相を室内機２に導入する供給路２４とを有して構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、室内空気を加湿する機能を備えた空気調和機に関するものである。

従来、この種の空気調和機は、室外空気中の水蒸気を吸着した吸湿体から脱離した水分を含む高温高湿空気を、結露手段により冷却して水分を結露させ、結露手段で結露した水を送水手段により吸入して吐出し、送水通路を通って室内ユニットに送る。そして室内ユニットは、送水通路を通して導入された水を利用して室内を加湿している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３１７９７０号公報

しかしながら、上記従来の構成の空気調和機では、結露手段で結露した水は送水手段より吐出され、送水通路を通って結露手段よりも高い位置に配置された室内ユニットに送られるため、高揚程の送水手段が必要となる。さらに、低流量の水の搬送であるため、室外空気温度が低い場合など、送水通路内を送水する際に水が凍結する可能性があるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、吸着体より放出される高温高湿空気中の水分を結露させ、空気と混合した気液２相の状態で減圧手段により室内機へ搬送することにより、室内ユニットが高位置に配置されている場合にも、室内空気を加湿する水を低圧力で凍結することなく室内へ供給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。

上記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、吸着体より放出される高温高湿空気中の水分を結露させ、空気と混合した気液２相の状態で減圧手段により室内機へ搬送するものである。これによって、室内ユニットが高位置に配置されている場合にも、室内空気を加湿する水を低圧力で凍結することなく室内へ供給することができる。

本発明の空気調和機は、室内ユニットが高位置に配置されている場合にも、室内空気を加湿する水を低圧力で室内へ供給することができるとともに、室外空気温度が低い場合にも、供給路内を搬送する際に水が凍結することを防止することができる。

第１の発明は、吸着体より放出される高温高湿空気中の水分を結露させ、空気と混合した気液２相の状態で減圧手段により室内機へ搬送することにより、室内ユニットが高位置に配置されている場合にも、室内空気を加湿する水を低圧力で室内へ供給することができる。さらに、室外空気温度が低い場合にも、供給路内を搬送する際に水が凍結することを防止することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の水と混合する空気を酸素富化空気とすることにより、室内空気を加湿するとともに、酸素濃度の高い酸素富化空気を室内に供給することにより、室内空気の快適性を向上することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の水と空気の気液２相を高温の室内熱交換器のフィンに噴霧することにより、加熱源を用いずに低入力で水を蒸発させることができる。

第４の発明は、特に、第１の発明の減圧ポンプを真空ポンプとすることにより、水と空気の気液２相状態を低圧力、低流量で高位置に搬送することができる。

第５の発明は、特に、第１の発明の結露手段を室外ファンにより冷却することにより、結露手段内部を通過する高温高湿空気が冷却され、水を結露させることができる。

第６の発明は、結露手段である熱交換器に放熱板を設けて冷却することにより、熱交換器内部を通過する高温高湿空気が冷却され、水を結露させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機断面構成図を示すものである。

図１において、空気調和機は、室外に配置された室外機１と、室内に配置された室内機２とを備えている。また、室内機２は室外機１よりも上方に設置されている。室内機２には、室内熱交換器３と室内ファン（図示せず）と水空気供給部４とが配置されている。また、室外機１は、室外熱交換ユニット５、空気供給ユニット６および加湿ユニット７より構成されている。

室外熱交換ユニット５には、圧縮機（図示せず）と四方弁（図示せず）と室外熱交換器８と膨張弁（図示せず）と室外ファン９とが配置されている。室内機２と室外機１とは、圧縮機と四方弁と室外熱交換器８と膨張弁と室内熱交換器３とが配管接続され、冷媒が循環する冷媒回路（図示せず）が形成されており、四路切換弁の切り換えにより、冷房運転と暖房運転とが切り換わるよう構成されている。

空気供給ユニット６には、減圧ポンプ１０と、減圧ポンプ１０から吐出される空気が通過する空気供給路１１とが配置されている。

加湿ユニット７は、吸湿体であるロータ１２と、吸湿体の上流側に室外空気を吸い込む吸気口１３とが配置されている。ロータ１２は、吸着部１２ａと脱離部１２ｂとを備え、脱離部１２ｂ上流側に隣接して脱離ヒータ１４が配置されている。吸湿体の下流側には、吸着空気排気口１５と連通する吸着空気通路１６と、脱離空気通路１７とが形成されている。吸着空気通路１６には、吸着用送風手段である吸着ファン１８が配置されている。

脱離空気通路１７には結露手段である熱交換器１９が配置され、熱交換器１９の下流側には、脱離用送風手段である脱離ファン２０が配置されている。また熱交換器１９の下方には、熱交換器１９で結露した水を貯溜する貯留部２１が配置されている。貯留部２１には、結露水供給路２２が設けられており、結露水供給路２２は空気供給路１１と接続している。結露水供給路２２には、電磁弁２３が設置されている。

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。
空気供給ユニット６において、減圧ポンプ１０が運転されると、室外空気が減圧ポンプ１０に吸引され、空気が空気供給路１１へ送出される。

加湿ユニット７において、ロータ１２は駆動モータ（図示せず）により回転する。吸着部１２ａは、吸着空気通路１６上流に位置し、吸着空気通路１６に流入した室外空気に含
まれる水分を吸着する。吸着部１２ａに水分が吸着された空気は、吸着ファン１８により吸着空気排出口より室外へ排出される。脱離部１２ｂは、脱離空気通路１７上流に位置し、脱離ヒータ１４により加熱された室外空気が通過する。

脱離部１２ｂは、脱離ヒータ１４により加熱された室外空気が通過することにより、吸着部１２ａで吸着された水分を脱離させる。脱離部１２ｂを通過した室外空気は、脱離した水分を含む高温高湿空気となり、熱交換器１９に導入される。

熱交換器１９は、ポリプロピレン等の樹脂で成型されており、室外ファン９により高温高湿空気を冷却し空気中の水分を結露させる。熱交換器１９で結露した水は貯留部２１に流入する。

貯留部２１に流入した水は、電磁弁２３を開放することにより結露水供給路２２より空気供給路１１へと導入され、水と空気とを混合して生成した気液２相は、減圧ポンプ１０によって供給路２４より室内機２へと搬送される。

室内機２において、水空気供給部４より送出された水と空気の気液２相は、室内熱交換器３に噴霧されて蒸発することにより、室内熱交換器３の冷媒と熱交換した室内空気を加湿して、室内ファンによって室内に送風される。

以上のように、本実施の形態においては、吸着体より放出される高温高湿空気中の水分を結露させ、空気と混合した気液２相の状態で減圧手段により室内機２へ搬送することにより、室内ユニットが高位置に配置されている場合にも、室内空気を加湿する水を低圧力で室内へ供給することができる。さらに、室外空気温度が低い場合にも、供給路２４内を搬送する際に水が凍結することを防止することができる。
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態における空気調和機断面構成図を示すものである。

図２において、空気調和機は、室外に配置された室外機１と、室内に配置された室内機２とを備えている。また、室内機２は室外機１よりも上方に設置されている。室内機２には、室内熱交換器３と室内ファンと水酸素供給部２５とが配置されている。室外機１は、室外熱交換ユニット５、酸素富化ユニット２６および加湿ユニット７より構成されている。

室外熱交換ユニット５には、圧縮機（図示せず）と四方弁（図示せず）と室外熱交換器８と膨張弁（図示せず）と室外ファン９とが配置されている。室内機２と室外機１とは、圧縮機と四方弁と室外熱交換器８と膨張弁と室内熱交換器３とが配管接続され、冷媒が循環する冷媒回路（図示せず）が形成されており、四路切換弁の切り換えにより、冷房運転と暖房運転とが切り換わるよう構成されている。

酸素富化ユニット２６には、酸素富化膜２７と、減圧ポンプ１０と、酸素富化膜２７と酸素富化膜２７の二次側と減圧ポンプ１０とを通気可能に連結する酸素富化空気導出路２８と、減圧ポンプ１０から吐出される酸素富化空気が通過する酸素富化空気供給路２９とが配置されている。

加湿ユニット７は、吸湿体であるロータ１２と、吸湿体の上流側に室外空気を吸い込む吸気口１３とが配置されている。ロータ１２は、吸着部１２ａと脱離部１２ｂとを備え、脱離部１２ｂ上流側に隣接して脱離ヒータ１４が配置されている。吸湿体の下流側には、吸着空気排気口１５と連通する吸着空気通路１６と、脱離空気通路１７とが形成されている。吸着空気通路１６には、吸着用送風手段である吸着ファン１８が配置されている。

脱離空気通路１７には結露手段である熱交換器１９が配置され、熱交換器１９の下流側には、脱離用送風手段である脱離ファン２０が配置されている。また熱交換器１９の下方には、熱交換器１９で結露した水を貯溜する貯留部２１が配置されている。貯留部２１には、結露水供給路２２が設けられており、結露水供給路２２は酸素富化空気供給路２９と接続している。結露水供給路２２には、電磁弁２３が設置されている。

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。
酸素富化ユニット２６において、減圧ポンプ１０が運転されると、室外空気が酸素富化膜２７を透過し、酸素富化空気導出路２８を通過して減圧ポンプ１０に吸引され、酸素富化空気が酸素富化空気供給路２９へ送出される。

加湿ユニット７において、ロータ１２は駆動モータ（図示せず）により回転する。吸着部１２ａは、吸着空気通路１６上流に位置し、吸着空気通路１６に流入した室外空気に含まれる水分を吸着する。吸着部１２ａに水分が吸着された空気は、吸着ファン１８により吸着空気排出口より室外へ排出される。脱離部１２ｂは、脱離空気通路１７上流に位置し、脱離ヒータ１４により加熱された室外空気が通過する。脱離部１２ｂは、脱離ヒータ１４により加熱された室外空気が通過することにより、吸着部１２ａで吸着された水分を脱離させる。

脱離部１２ｂを通過した室外空気は、脱離した水分を含む高温高湿空気となり、熱交換器１９に導入される。熱交換器１９は、ポリプロピレン等の樹脂で成型されており、室外ファン９により高温高湿空気を冷却し空気中の水分を結露させる。熱交換器１９で結露した水は貯留部２１に流入する。貯留部２１に流入した水は、電磁弁２３を開放することにより結露水供給路２２より酸素富化空気供給路２９へと導入され、水と酸素富化空気とを混合して生成した気液２相は、減圧ポンプ１０によって供給路２４より室内機２へと搬送される。

室内機２において、水酸素供給部２５より送出された水と酸素富化空気の気液２相は、室内熱交換器３に噴霧されて蒸発することにより、室内熱交換器３の冷媒と熱交換した室内空気を加湿して、室内ファンによって室内に送風される。

以上のように、本実施の形態においては、吸着体より放出される高温高湿空気中の水分を結露させ、酸素富化空気と混合した気液２相の状態で減圧手段により室内機２へ搬送することにより、室内ユニットが高位置に配置されている場合にも、室内空気を加湿する水を低圧力で室内へ供給することができる。また、室外空気温度が低い場合にも、供給路２４内を搬送する際に水が凍結することを防止することができる。さらに、室内空気を加湿するとともに、酸素濃度の高い酸素富化空気を室内に供給することにより、室内空気の快適性を向上することができる。
（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態における空気調和機の室内熱交換器３と水空気供給部４との構成を示す正面構成図を示すものである。
水空気供給部４は、室外機１の結露水供給路２２（図示せず）および空気供給路１１（図示せず）と接続した水空気供給路１１と接続され、室内熱交換器３の上方に配置されている。

加湿運転は、通常、暖房運転時に行われ、室内熱交換器３に流れる高温の冷媒により、室内熱交換器３のフィンは約５０℃まで上昇する。水空気供給部４より送出される水と空気の気液２相は、室内熱交換器３のフィンに噴霧され、水が蒸発する。蒸発した水は、室内ファン（図示せず）により室内熱交換器３で加熱された空気とともに室内に吹出され、
室内空気を加湿する。

以上のように、本実施の形態においては、水と空気の気液２相状態で高温の室内熱交換器３のフィンに噴霧することにより、加熱源を用いずに低入力で水を蒸発させることができる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、減圧ポンプ１０を真空ポンプとすることにより、水と空気の気液２相状態を低圧力、低流量で高位置に搬送することができる。
（実施の形態５）
本実施の形態では、室外ファン９により結露手段である熱交換器１９を冷却することにより、熱交換器１９内部を通過する高温高湿空気が冷却され、水を結露させることができる。
（実施の形態６）
本実施の形態では、結露手段である熱交換器１９に放熱板を設けて冷却することにより、熱交換器１９内部を通過する高温高湿空気が冷却され、水を結露させることができる。なお、実施例ではロータ方式の吸湿体を用いているが、この方式に限定したものではなく、バッチ方式の吸湿体を用いてもよい。

本願発明は、屋外から水分を捕集して室内空気を加湿することができるので空気調和機の分野において広く利用することができる・
水を低圧力で室内へ供給することができるとともに、室外空気温度が低い場合にも、供給路内を搬送する際に水が凍結することを防止することができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の断面構成図 本発明の実施の形態２における空気調和機の断面構成図 本発明の実施の形態３における空気調和機の室内熱交換器と水空気供給部との構成を示す正面構成図

符号の説明

１ 室外機
２ 室内機
３ 室内熱交換器
４ 水空気供給部
５ 室外熱交換ユニット
６ 空気供給ユニット
７ 加湿ユニット
８ 室外熱交換器
９ 室外ファン
１０ 減圧ポンプ
１１ 空気供給路
１２ ロータ
１２ａ 吸着部
１２ｂ 脱離部
１３ 吸気口
１４ 脱離ヒータ
１５ 吸着空気排気口
１６ 吸着空気通路
１７ 脱離空気通路
１８ 吸着ファン
１９ 熱交換器
２０ 脱離ファン
２１ 貯留部
２２ 結露水供給路
２３ 電磁弁
２４ 供給路
２５ 水酸素供給部
２６ 酸素富化ユニット
２７ 酸素富化膜
２８ 酸素富化空気導出路
２９ 酸素富化空気供給路

Claims (6)

1. 少なくとも空気中から水分を吸着する吸湿体と、前記吸湿体より脱離した水分を含む高温高湿空気より水分を結露させる結露手段と、前記結露手段で発生した水を貯留する貯留部と、減圧手段とを具備した室外機を有し、前記減圧手段の二次側に前記貯留部より水を導入し、前記減圧手段から吐出した空気と混合し、生成した気液２相を室内機に導入する供給路とを配設したことを特徴とする空気調和機。
2. 前記室外機には酸素富化膜を設け、前記酸素富化膜の二次側を前記減圧手段により減圧させて吸引し、前記貯留部より導入した水と前記減圧手段から吐出した酸素富化空気とを混合させて室内気に導入する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記室内機には吸込み口から吹出し口に至る通風路内に熱交換器と、風を室内へ吹出すための室内送風送風機とを設け、前記供給路を通って搬送される前記気液２相を前記熱交換器に噴霧することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
4. 前記減圧手段は、真空ポンプであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 前記結露手段は前記室外機に設けられた室外送風機の運転により通風して冷却されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。
6. 前記結露手段は放熱のための放熱板を設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。
   
   

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