JP2006112725A

JP2006112725A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2006112725A
Application number: JP2004301166A
Authority: JP
Inventors: Shiho Furuya; 志保古谷; Daisuke Tabata; 大輔田畑
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】放熱損失を低下させ、加熱手段の入力を低減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。
【解決手段】少なくとも空気中から水分を吸着する静止式吸湿体１３と、前記静止式吸湿体１３を加熱する加熱手段１４と、送風手段（１５、１７）とを備え、前記送風手段（１５、１７）は、前記静止式吸湿１３体に空気が流れるように送風するとともに、前記静止式吸湿体１３は複数個に分割され、少なくとも前記分割された静止式吸湿体間（１３ａ、１３ｂ）に前記加熱手段１４ｂが配設される構成としたもので、吸湿体１３の温度分布を均一化することができるため、放熱損失を低下させ、加熱手段１４の入力を低減し、さらには脱離効率を高めることができる。
【選択図】図３

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、この種の湿度調節装置は、吸湿体上方に加熱手段を設け、脱離動作時、吸湿体の上方より下方へと送風することにより、空気を加湿している（例えば、特許文献１参照）。あるいは、吸湿体上流側の側面に加熱手段を配設し、脱離動作時、吸湿体側面を水平方向に送風することにより、空気を加湿している（例えば、特許文献２参照）。
特許第１９４８３０８号公報特開２００１−１９０９２５号公報

しかしながら、前記従来の吸湿体上方より下方へと送風する構成では、加熱空気は自然気化上昇するため、放熱損失が大きいという課題を有していた。また、前記従来の吸湿体側面を水平方向に送風する構成では、加熱空気の自然気化上昇による放熱損失が大きく、吸湿体側面方向の温度分布が均一にならない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、放熱損失を低下させ、加熱手段の入力を低減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。

前記従来の課題を解決するために、本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静止式吸湿体と、前記静止式吸湿体を加熱する加熱手段と、送風手段とを備え、前記送風手段は、前記静止式吸湿体に空気が流れるように送風するとともに、前記静止式吸湿体は複数個に分割され、少なくとも前記分割された静止式吸湿体間に前記加熱手段が配設される構成としたもので、加熱手段により加熱昇温された高温風、および脱離した水分を含んだ高温高湿空気は、吸湿体下流側へと送風されるとともに、加熱手段を水平方向に分割した吸湿体間にも挟持する構成とすることから、脱離動作時、加熱手段より下流側の吸湿体は、高温風により加熱され、吸湿体間に挟持された加熱手段により、上流側の吸湿体は輻射熱により加熱されるため、吸湿体の温度分布を均一化することができるため、放熱損失を低下させ、加熱手段の入力を低減し、さらには脱離効率を高めることができる。

本発明によれば、放熱損失を低下させ、加熱手段の入力を低減することができる空気調和機を提供できる。

第１の発明は、少なくとも空気中から水分を吸着する静止式吸湿体と、前記静止式吸湿体を加熱する加熱手段と、送風手段とを備え、前記送風手段は、前記静止式吸湿体に空気が流れるように送風するとともに、前記静止式吸湿体は複数個に分割され、少なくとも前記分割された静止式吸湿体間に前記加熱手段が配設される構成としたもので、加熱手段により加熱昇温された高温風、および脱離した水分を含んだ高温高湿空気は、吸湿体下流側へと送風されるとともに、加熱手段を水平方向に分割した吸湿体間にも挟持する構成とすることから、脱離動作時、加熱手段より下流側の吸湿体は、高温風により加熱され、吸湿体間に挟持された加熱手段により、上流側の吸湿体は輻射熱により加熱されるため、吸湿
体の温度分布を均一化することができるため、放熱損失を低下させ、加熱手段の入力を低減し、さらには脱離効率を高めることができる。

第２の発明は、加熱手段は複数配設され、静止式吸湿体に空気が流れる上流側から作動するようにしたもので、脱離動作開始時、加熱手段を上流側より順次作動させることにより、上流側および下流側の吸湿体に、より高温低湿の温風を送風することができるので、各吸湿体の脱離効率を高めることができるとともに、下流側の吸湿体は上流側の吸湿体の余熱により加熱することができるため、放熱損失を低下させ、加熱手段の入力を低減することができる。

第３の発明は、加熱手段は複数配設され、静止式吸湿体に空気が流れる上流側から停止するようにしたもので、下流側の吸湿体は上流側の吸湿体の余熱により加熱することができるため、放熱損失を低下させ、加熱手段の入力を低減することができるとともに、放熱作用により上流側の吸湿体は吸着作用が開始されるため、吸着時間を短縮することができる。

第４の発明は、加熱手段は複数配設され、前記加熱手段の発生熱量は、静止式吸湿体に空気が流れる上流側になるにしたがって、大きくなるよう構成したもので、下流側の吸湿体は上流側の吸湿体の余熱により加熱することができるため、放熱損失を低下させ、加熱手段の入力を低減することができる。

第５の発明は、加熱手段は面状であることを特徴とするもので、吸湿体全面を均一に加熱することができるとともに、コンパクト化することができる。

第６の発明は、加熱手段はメッシュ形状であることを特徴とするもので、脱離動作時、加熱手段の上流側より下流側へ、メッシュにより形成された微細空間に空気を通過させて加熱昇温させることができるため、熱交換効率を高めることができる。

第７の発明は、加熱手段に複数の開口部を設けることを特徴とするもので、脱離動作時、加熱手段下方より上方へ、開口部により形成された小空間に空気を通過させて加熱昇温させることができるため、熱交換効率を高めることができる。

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、本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。室内機２には、室内熱交換器３と室内ファン（図示せず）と加湿空気供給路４とが配置されている。室外機１には、室外熱交換ユニット５および加湿ユニット６より構成されている。

室外熱交換ユニット５には、圧縮機７と四方弁８と室外熱交換器９と膨張弁１０と室外ファン１１とが配置されている。圧縮機７と四方弁８と室内熱交換器３と膨張弁１０と室外熱交換器９とは、冷媒配管１２により接続され冷媒が循環する冷媒回路が形成されており、四方弁８の切り換えにより冷房運転と暖房運転とが切り換わる。暖房運転時には、圧縮機７より吐出された高温ガス冷媒が四方弁８を介して室内熱交換器３に送られ、凝縮された高圧液冷媒は膨張弁１０を介して減圧されて室外熱交換器９に送られ、四方弁８を介して圧縮機７に戻される。

加湿ユニット６には、静止式の吸湿体１３と、脱離ヒータ１４とが配置されている。吸湿体１３は、一般に静止式および回転式に分類される。静止式は、吸湿体１３は固定して配置され、吸着動作時は空気に含まれる水分を吸着し、脱離動作時は脱離ヒータ１４により吸湿体１３を加熱して、吸着動作時に吸着された水分を脱離させる。一方、回転式は、吸湿体１３が回転することにより吸着部および脱離部を交互に通過し、吸着部では空気に含まれる水分を吸着し、脱離部では脱離ヒータ１４により加熱された空気が通過することにより、吸着部で吸着された水分を脱離させる。

本実施の形態では、静止式の吸湿体１３を用い、吸湿体１３はゼオライトやシリカゲル等の吸湿材を担持した構成とされている。吸湿体１３の上方（下流側）には脱離用送風手段である脱離ファン１５の吸込側が配置され、脱離ファン１５の吹出側には加湿空気供給路４が設けられている。吸湿体１３の下方（上流側）には、室外空気を吸い込む吸気口１６が配置されている。また、吸湿体１３の下流側には、吸着用送風手段である吸着ファン１７と排気口１８が配置されている。

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。

図２は、本発明の第１の実施の形態における静止式吸湿体および加熱手段斜視構成図を示すものである。また、図３は、本発明の第１の実施の形態における加湿ユニット斜視構成図を示すものである。

図２において、静止式の吸湿体１３は水平方向に２分割されており、下部吸湿体１３ａの下方に下部脱離ヒータ１４ａを、下部吸湿体１３ａと上部吸湿体１３ｂとの間に上部脱離ヒータ１４ｂを設ける。

図３において、加湿ユニット６は、吸着動作時（吸着経路ａ）、下部吸湿体１３ａおよび上部吸湿体１３ｂは吸気口１６より流入した室外空気に含まれる水分を吸着する。下部吸湿体１３ａおよび上部吸湿体１３ｂに水分が吸着された空気は、吸着ファン１７により排気口１８より室外へ排出される。脱離動作時（脱離経路ｂ）、下部脱離ヒータ１４ａ、上部脱離ヒータ１４ｂの順に順次作動させ、室外空気は下部脱離ヒータ１４ａ、上部脱離ヒータ１４ｂにより加熱されて高温空気となり、脱離ファン１５によって下部吸湿体１３ａおよび上部吸湿体１３ｂの下方から上方へと高温空気を通過させるとともに、下部吸湿体１３ａの上面を上部脱離ヒータ１４ｂの輻射熱により加熱することにより、吸着動作時に吸着された水分を下部吸湿体１３ａおよび上部吸湿体１３ｂより脱離させる。

下部吸湿体１３ａおよび上部吸湿体１３ｂを通過した空気は、脱離した水分を含む高温高湿空気となり、下部吸湿体１３ａおよび上部吸湿体１３ｂ上方へと自然気化上昇するとともに、脱離ファン１５によって加湿空気供給路４へと導入される。なお、加湿空気供給路４は、内部を通過する高温高湿空気が冷却されて水分が結露しないよう、断熱されている。

以上のように、本実施の形態においては、静止式の吸湿体１３を鉛直方向に分割し、下部吸湿体１３ａの下方、および下部吸湿体１３ａと上部吸湿体１３ｂとの間に、それぞれ下部脱離ヒータ１４ａおよび上部脱離ヒータ１４ｂを設けることにより、脱離動作時、下部吸湿体１３ａは下部脱離ヒータ１４ａ、上部吸湿体１３ｂは上部脱離ヒータ１４ｂにより加熱昇温された高温風により加熱するとともに、下部吸湿体１３ａの上面は上部脱離ヒータ１４ｂの輻射熱により加熱することにより、放熱損失を低下させ、吸湿体１３の垂直方向の温度分布を均一化することができるため、下部脱離ヒータ１４ａおよび上部脱離ヒータ１４ｂの入力を低減し、脱離効率を高めることができる。

また、下部吸湿体１３ａの下方、および下部吸湿体１３ａと上部吸湿体１３ｂとの間に、それぞれ下部脱離ヒータ１４ａおよび上部脱離ヒータ１４ｂを設け、脱離動作時、脱離ファン１５によって下部吸湿体１３ａおよび上部吸湿体１３ｂ下方より上方へと送風することにより、下部脱離ヒータ１４ａおよび上部脱離ヒータ１４ｂにより加熱昇温された高温風、および脱離した水分を含んだ高温高湿空気は、下部吸湿体１３ａおよび上部吸湿体１３ｂ上方へと送風されるとともに、自然気化上昇するため、放熱損失を低下させ、下部吸湿体１３ａおよび上部吸湿体１３ｂ水平方向を均一加熱して脱離効率を高めることができる。

さらに、脱離動作開始時、下部脱離ヒータ１４ａ、上部脱離ヒータ１４ｂの順に順次作動させることにより、下部吸湿体１３ａおよび上部吸湿体１３ｂに、より高温低湿の温風を送風することができるので、各吸湿体の脱離効率を高めることができるとともに、上部吸湿体１３ｂは下部吸湿体１３ａの余熱により加熱することができるため、放熱損失を低下させ、加熱手段の入力を低減することができる。

本実施の形態においては、脱離動作終了時、下部脱離ヒータ１４ａ、上部脱離ヒータ１４ｂの順に順次停止させることにより、上部吸湿体１３ｂは下部吸湿体１３ａの余熱により加熱することができるため、放熱損失を低下させ、加熱手段の入力を低減することができるとともに、放熱作用により下部吸湿体１３ａは吸着作用が開始されるため、吸着時間を短縮することができる。

また、本実施の形態においては、下部脱離ヒータ１４ａの発生熱量よりも、上部脱離ヒータ１４ｂの発生熱量を少なくしても、上部吸湿体１３ｂは下部吸湿体１３ａの余熱により加熱することができるため、放熱損失を低下させ、加熱手段の入力を低減することができる。

また、本実施の形態では、脱離ヒータ１４を面状ヒータとする。面状ヒータは、例えば、金属箔を絶縁体で挟持し、厚さ約５ｍｍとしたヒータであり、吸湿体１３下方の全面に設けることができるため、吸湿体１３全面を均一に加熱することができる。さらに、厚さが薄いため、コンパクト化することができる。

さらに、脱離ヒータ１４を開口部を設けた面状ヒータとしてもよい。開口部を設けた面状ヒータは、例えば、金属箔を絶縁体で挟持し、φ３ｍｍ、中心間距離５ｍｍの開口部を全面に設けたヒータであり、脱離動作時、開口部を設けた面状ヒータの下方より上方へ、開口部により形成された小空間に空気を通過させて加熱昇温させることができるため、熱交換効率を高めることができる。

また、別の形態として、脱離ヒータ１４をメッシュヒータとする。メッシュヒータは、例えば、構成材料をＳＵＳ３０４、線径０．１ｍｍ、メッシュ数は５０メッシュとしたヒータであり、脱離動作時、メッシュヒータの下方より上方へ、メッシュにより形成された微細空間に空気を通過させて加熱昇温させることができるため、熱交換効率を高めることができる。

以上、吸湿体下方に加熱手段を設け、脱離動作時、吸湿体下方より上方へと送風することにより、加熱手段により加熱昇温された高温風、および脱離した水分を含んだ高温高湿空気は、吸湿体上方へと送風されるとともに、自然気化上昇するため、放熱損失を低下させ、吸湿体水平方向を均一加熱して脱離効率を高めることができる。また、加熱手段を鉛直方向に分割した吸湿体間にも挟持する構成とすることにより、脱離動作時、加熱手段より上方（下流側）の吸湿体は高温風により加熱し、吸湿体間に挟持された加熱手段より下方（上流側）の吸湿体は輻射熱により加熱することにより、放熱損失を低下させ、吸湿体
垂直方向の温度分布を均一化することができるため、加熱手段の入力を低減し、脱離効率を高めることができる。

さらに、脱離動作開始時、全加熱手段を同時に作動させる場合と比較して、加熱手段を下方（上流側）より順次作動させることにより、下方（上流側）および上方（下流側）の吸湿体に、より高温低湿の温風を送風することができるので、各吸湿体の脱離効率を高めることができるとともに、上方（下流側）の吸湿体は下方（上流側）の吸湿体の余熱により加熱することができるため、放熱損失を低下させ、加熱手段の入力を低減することができる空気調和機を提供できる。

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同静止式吸湿体および加熱手段の斜視構成図同加湿ユニットの斜視構成図

符号の説明

１室外機
２室内機
３室内熱交換器
４加湿空気供給路
５室外熱交換ユニット
６加湿ユニット
７圧縮機
８四方弁
９室外熱交換器
１０膨張弁
１１室外ファン
１２冷媒配管
１３吸湿体
１３ａ下部吸湿体
１３ｂ上部吸湿体
１４脱離ヒータ
１４ａ下部脱離ヒータ
１４ｂ上部脱離ヒータ
１５脱離ファン
１６吸気口
１７吸着ファン
１８排気口

Claims

少なくとも空気中から水分を吸着する静止式吸湿体と、前記静止式吸湿体を加熱する加熱手段と、送風手段とを備え、前記送風手段は、前記静止式吸湿体に空気が流れるように送風するとともに、前記静止式吸湿体は複数個に分割され、少なくとも前記分割された静止式吸湿体間に前記加熱手段が配設される構成とした空気調和機。
加熱手段は複数配設され、静止式吸湿体に空気が流れる上流側から作動するようにした請求項１記載の空気調和機。
加熱手段は複数配設され、静止式吸湿体に空気が流れる上流側から停止するようにした請求項１または２記載の空気調和機。
加熱手段は複数配設され、前記加熱手段の発生熱量は、静止式吸湿体に空気が流れる上流側になるにしたがって、大きくなるよう構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。
加熱手段は面状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和機。
加熱手段はメッシュ形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和機。
加熱手段に複数の開口部を設けることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和機。