JP2007101058A - 加湿ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ファンを共通化することによって製品コストおよび消費電力を低減することができる加湿ユニットを提供する。
【解決手段】加湿ユニット２は、室外に配置されている。加湿ユニット２は、バッチ式である。加湿ユニット２は、ダクトを介して室内に加湿空気を送る。加湿ユニット２は、吸着材４と、ファン７とを備えている。吸着材４は、空気中の水分を吸着する。ファン７は、吸着材の吸着および脱離のための空気を吸着材４へ供給する。ファン７は、ファンロータ７１と、切換部材７４とを有している。切換部材７４は、第１状態と、第２状態とを切り換える。第１状態は、ファンロータ７１からの遠心方向への送風を許容する状態である。第２状態は、遠心方向への送風を抑える状態である。
【選択図】図１

Description

本発明は、室外に配置され、ダクトを介して室内に加湿空気を送るバッチ式の加湿ユニットに関する。

従来より、吸着材を用いた無給水の加湿装置が知られている。特許文献１記載の加湿装置は、吸着材を含む回転ロータと、吸着ファンと、加湿ファンと、ヒータとを備えている。

回転ロータがその円板状表面の中心回りに回転することによって、円板状表面は除湿側（吸着側）通路および再生側（脱離側）通路を順に通過する。除湿側通路には、吸着ファンが配置され、再生側通路には、加湿ファンが配置されている。

回転ロータの円板状表面の一部が除湿側通路を通過するとき、吸着ファンによって吸着用室外空気が吸着材へ供給される。このとき、吸着用室外空気に含まれる水分は、吸着材に吸着される。

一方、回転ロータの円板状表面の一部が再生側通路を通過するとき、ヒータによって加熱された脱離用室外空気が、加湿ファンによって吸着材に供給される。吸着材が脱離用室外空気の熱によって加熱されることによって、吸着材から水分が脱離する。その結果、脱離用室外空気と吸着材から脱離された水分とが混合されることによって、加湿空気が生成される。加湿空気は、空気ダクトの内部を流れて室内に導かれる。
特許３４３８６７２号公報

しかし、従来の加湿装置では、吸着用空気および脱離用空気を吸着材へ供給するために、吸着ファンおよび加湿ファンがそれぞれ必要である。しかも、吸着ファンおよび加湿ファンは、吸着材の吸着および脱離にそれぞれ適した風量および圧力で空気を供給する必要がある。このため、ファンを共通化することができず、製品コストおよび消費電力を低減することが困難である。

本発明の課題は、ファンを共通化することによって製品コストおよび消費電力を低減することができる加湿ユニットを提供することにある。

第１発明の加湿ユニットは、室外に配置されている。加湿ユニットは、バッチ式である。加湿ユニットは、ダクトを介して室内に加湿空気を送る。加湿ユニットは、吸着材と、ファンとを備えている。吸着材は、空気中の水分を吸着する。ファンは、吸着材の吸着および脱離のための空気を吸着材へ供給する。ファンは、ファンロータと、切換部材とを有している。切換部材は、第１状態と、第２状態とを切り換える。第１状態は、ファンロータからの遠心方向への送風を許容する状態である。第２状態は、遠心方向への送風を抑える状態である。

ここでは、切換部材によってファンロータからの遠心方向への送風を許容する第１状態と遠心方向への送風を抑える第２状態とを切り換えることが可能である。これにより、吸着および脱離にそれぞれ適した圧力および風量の空気流れを１つのファンによって発生させることが可能である。

第２発明の加湿ユニットは、第１発明の加湿ユニットであって、切換部材は、吸着材の吸着時において、第１状態に切り換えることにより、ファンが低静圧で大風量の空気を吸着材へ供給することを可能にする。かつ、切換部材は、吸着材の脱離時において、第２状態に切り換えることにより、ファンが高静圧で小風量の空気を吸着材へ供給することを可能にする。

ここでは、吸着時において、切換部材が第１状態に切り換えることにより、ファンが低静圧で大風量の空気を吸着材へ供給することが可能である。脱離時において、切換部材が第２状態に切り換えることにより、ファンが高静圧で小風量の空気を吸着材へ供給することが可能である。

第３発明の加湿ユニットは、第２発明の加湿ユニットであって、切換部材は、遠心方向に対して交差する方向へ移動することにより、第１状態と第２状態とを切り換える。

ここでは、切換部材を遠心方向に対して交差する方向へ移動することにより、第１状態と第２状態とを容易かつ確実に切り換えることが可能である。

第４発明の加湿ユニットは、第３発明の加湿ユニットであって、ファンケーシングをさらに備えている。ファンケーシングは、ファンロータを収納する。切換部材は、ファンケーシングと接触する接合面にシール材を有している。

ここでは、切換部材がファンケーシングと接触する接合面にシール材を有しているので、第２状態において、切換部材がファンロータからの遠心方向への送風を抑えるときに、シール材によって、切換部材とファンケーシングとの接合面からの空気の洩れを抑えることが可能である。

第５発明の加湿ユニットは、第１発明から第４発明のいずれかの加湿ユニットであって、切換部材は、ディフューザである。

ここでは、切換部材がディフューザであるので、第１状態における遠心方向への空気流れを所定の風量および圧力に調整することが可能である。

第１発明によれば、吸着および脱離にそれぞれ適した圧力および風量の空気流れを１つのファンによって発生させることができる。したがって、ファンを共通化することができ、製品コストおよび消費電力を低減することができる。

第２発明によれば、吸着時において吸着材の吸着に適した低静圧で大風量の空気流れを発生することができ、かつ、脱離時において吸着材の脱離に適した高静圧で小風量の空気流れを発生することができる。

第３発明によれば、切換部材を遠心方向に対して交差する方向へ移動することにより、第１状態と第２状態とを容易かつ確実に切り換えることができる。

第４発明によれば、第２状態において切換部材とファンケーシングとの接合面からの空気の洩れを抑えることができる。

第５発明によれば、第１状態における遠心方向への空気流れを所定の風量および圧力に調整することができる。

＜室外機１の全体構成＞
図１に示される空気調和機の室外機１は、室外に配置され、加湿ユニット２と、室外空調ユニット３とから構成されている。加湿ユニット２は、加湿空気を生成する。室外空調ユニット３は、室外熱交換器２１の内部を通る冷媒と室外空気との間で熱交換を行う。
＜加湿ユニット２の構成＞
図１〜図８に示される加湿ユニット２は、室外に配置され、ダクト８（図２参照）を介して室内に加湿空気を送るバッチ式の加湿ユニットである。

加湿ユニット２は、吸着材４と、ヒータ５と、ヒータカバー６と、ファン７と、ルーバダンパ９と、を備えている。

吸着材４は、空気中の水分を吸着する。また、吸着材４は、熱を受けたときに、吸着している水分を脱離する。吸着材４の詳細については、後段の＜吸着材４の構成＞で説明する。

ヒータ５は、吸着材４に吸着される水分を脱離するために吸着材４を加熱する。具体的には、吸着材４は、ヒータ５によって閉空間１１の内部の空気を加熱して吸着材４へ供給することによる加熱、およびヒータ５による直接加熱によって、加熱される。

ヒータ５は、電熱線をセラミックで封止した複数の発熱体と、複数の発熱体を支持するサポート部材とから構成されている。複数の発熱体は、細長い吸着体４の上方に離間して等間隔に配置され、細長い吸着体４の幅方向に対して平行に配置されている。そのため、吸着材４に均一に熱を与えることが可能である。

ヒータ５は、図１および図８に示されるように、閉空間１１の中に位置している。閉空間１１は、閉空間１１を取り囲む閉空間形成部材によって形成されている。閉空間形成部材は、吸着材４と、ヒータカバー６と、フィルタ４ａとから構成されている。

ヒータカバー６は、ヒータ５を覆う。ヒータカバー６は、鋼板等を板金加工することによって製造されている。

ファン７は、吸着材４の吸着および脱離のための空気を吸着材４へ供給する。ファン７の詳細については、後段の＜ファン７の構成＞で説明する。

ルーバダンパ９は、図２および図３に示されるように、ファン７から排出された空気を室内へ向かうダクト８又は室外へ排出するためのケーシング１０側部の排気口１０ａのいずれかに空気流れを切り換える。ルーバダンパ９は、図示されないステッピングモータの回転駆動力によって開閉される。
＜吸着材４の構成＞
吸着材４は、ハニカム状に形成された基材の表面に吸着剤を担持させることによって製造されている。基材としては、比熱の小さい材料、例えば、セラミック紙、ガラス繊維、セルロースを主成分とした有機化合物（例えば、紙）、金属、樹脂等の材料が好適に用いられる。吸着剤は、吸着性能と脱離性能の両方の特性を有する材料、例えば、疎水性ゼオライトなどが好適に用いられる。

吸着材４は、ヒータカバー６とともに閉空間形成部材となる。また、吸着材４は、通気性を有する。吸着材４から脱離された水分は、吸着材４を通過して円滑に閉空間１１の外へ排出される。吸着材４を通過した空気は、空気流路１２を介してファン７へ向かう。

また、第１実施形態の吸着材４は、細長い矩形形状を呈している。吸着材４は、図７に示されるように、空気流れの下流側に位置する第１の端部４ｂ、および第１の端部４ｂに対向する第２の端部４ｃを有している。ファン７の吸気口７ａは、空気流路１２に接続されている。吸気口７ａは、吸着材４の第１の端部４ｂの近傍に配置されている。吸着材４は、ファン７から吸着材４の第２の端部４ｃまでの距離に基づいて吸気具合を変えるように製造されている。
＜フィルタ４ａの構成＞
図１および図８に示されるように、吸着材４の一部は、閉空間１１に導入される空気を濾過するフィルタ４ａになっている。フィルタ４ａは、図８に示されるように、吸着材４のうち、空気流路１２よりも両側にはみ出ている部分である。したがって、フィルタ４ａは、ヒータカバー６および吸着材４とともに閉空間形成部材となっている。これにより、閉空間１１に導入される空気の清浄度を上げることができる。
＜ファン７の構成＞
ファン７は、図３〜図５に示されるように、吸着材４の吸着および脱離のための空気を吸着材４へ供給する。

ファン７は、ファンロータ７１と、ファンモータ７２と、ファンケーシング７３と、ディフューザ７４と、ディフューザ駆動部７５とを備えている。

ファンロータ７１は、ファンモータ７２の回転軸７２ａに固定されている。ファンロータ７１は、リング状の主板７１ａの内周縁部に多数のフィン７１ｂが立設されたターボファン（具体的には、遠心＋斜流の複合ファン）である。

ファンケーシング７３は、スクロール形状を有するスクロールケーシングであり、下面側にファン７の吸気口７ａが形成され、側部にファン７の排気口７ｂが形成されている。また、ファンケーシング７３の上面側には、ディフューザ７４によって開閉される開口７ｃが形成されている。

ディフューザ７４は、ファンロータ７１からの遠心方向への送風である吸着排気Ｆ３（図４〜図７参照）を許容する第１状態と、吸着排気Ｆ３を抑える第２状態とを切り換える切換部材である。

ディフューザ７４によって開閉される開口７ｃは、第１状態における遠心方向への空気流れである吸着排気Ｆ３の吹出口となっている。開口７ｃ近傍のファンケーシング７３内側の空気流路は、ディフューザ７４の内面とファンケーシング７３の内面によって形成されている。したがって、ディフューザ７４は、第１状態における遠心方向への空気流れである吸着排気Ｆ３を所定の風量および圧力に調整することが可能である。

ディフューザ７４は、ファンケーシング７３の上面側の開口７ｃを覆うように設けられている。ディフューザ７４は、ディフューザ駆動部７５によって、ファンロータ７１の遠心方向（吸着排気Ｆ３の向き）に対して交差する方向、例えば回転軸７２ａの延びる方向Ｄ１に沿って往復移動することにより、開口７ｃを開閉することが可能である。これにより、ディフューザ７４は、吸着材４の吸着時において、上方へ移動して開口７ｃを開放させて第１状態に切り換える。これにより、ファン７が低静圧で大風量の空気を吸着材４へ供給することを可能にする。一方、吸着材４の脱離時において、ディフューザ７４は、下方へ移動して開口７ｃを閉じて第２状態に切り換えることにより、ファン７が高静圧で小風量の空気を吸着材４へ供給することを可能にする。

ディフューザ駆動部７５は、図５に示されるように、駆動用モータ７７と、駆動用ギア７８と、ギア受け部７９とを有している。駆動用モータ７７は、駆動用ギア７８を回転駆動するステッピングモータである。駆動用ギア７８は、丸棒状の形態を有しており、その表面におねじ７８ａが形成されている。駆動用ギア７８の下端部は、ファンケーシング７３の中央固定部８０に回転自在に支持されている。駆動用ギア７８の上端部は、駆動用モータ７７の駆動軸７７ａと連結されている。ギア受け部７９は、円筒状の形態を有しており、その内面に駆動用ギア７８のおねじ７８ａと螺合するめねじが形成されている。ギア受け部７９は、ディフューザ７４と一体に形成されている。

ディフューザ駆動部７５では、駆動用モータ７７が駆動用ギア７８を正転または逆転させることにより、駆動用ギア７８に螺合しているギア受け部７９、およびギア受け部７９と一体になっているディフューザ７４を回転軸７２ａの延びる方向Ｄ１に沿って往復移動させることが可能である。これによって、ディフューザ７４は、上記の第１状態と第２状態とを切り換えることが可能である。

また、ディフューザ７４の周縁部には、ディフューザ７４を閉めたときにディフューザ７４とファンケーシング７３との隙間から空気が洩れないように、発泡ゴムなどからなるシール材７６が設けられている。

ファン７は、吸着材４の吸着時および脱離時それぞれにおいて回転数が異なるようにファンロータ７１が回転するように設定されている。
＜室外空調ユニット３の構成＞
室外空調ユニット３は、図１に示されるように、室外熱交換器２１と、室外熱交換器２１に空気を供給する室外ファン２２と、室外ファン２２と加湿ユニット２の閉空間１１との間を連通する空気流路２３と、空気流路を開閉する開閉部２４とを備えている。これにより、室外ファン２２と加湿ユニット２の閉空間１１との間を連通する空気流路２３における空気流れによって、加湿ユニット２における空気流れを補助することが可能である。また、開閉部２４を閉じることによって、空気流路２３における空気流れを停止することも可能である。
＜加湿ユニット２の動作手順＞
図６のタイムチャートおよび図７の空気流れを示す図を用いて説明する。加湿ユニット２は、吸着動作および加湿動作を交互に行うバッチ運転を行う。
○吸着動作
吸着動作のときには、ファン７で室外空気を取り込み、水分を吸着材４に吸着させる。この吸着動作のときには、加湿ユニット２は、図６の状態Ｉになる。すなわち、
・吸加湿用のファン７の回転は、水分を吸着材４に吸着させるのに適した低静圧大風量を得るために低回転である。
・ヒータ５は、停止している。
・ディフューザ７４は、低静圧大風量を得るために開口７ｃ（図３参照）を開放するために開いている。したがって、開放された開口７ｃから出た吸着排気Ｆ３（図７参照）の大部分は、遠心方向に吹き出す。
・ルーバダンパ９は、吸着材４を通過した吸着排気Ｆ３の残りである残存排気Ｆ３３を排気口１０ａ（図２参照）から室外へ排出するために開いている。
・ディフューザ用のステッピングモータ（ＳＴモータ）である駆動用モータ７７は、ディフューザ７４を開くために逆転する。
・ルーバダンパ用のステッピングモータ（ＳＴモータ）は、ルーバダンパ９を開くために逆転する。
○加湿動作
加湿動作のときには、吸着材４をヒータ５で加熱して水分を脱離させ、脱離された水分と室外空気を混合して生成された加湿空気をファン７によって吸い込む。加湿空気は、ファン７によってダクト８を介して空気調和機の室内機（図示せず）へ送り込まれる。この加湿動作のときには、加湿ユニット２は、図６の状態IIになる。すなわち、
・ファン７の回転は、水分を吸着材４から脱離させるのに適した高静圧小風量を得るために高回転である。
・ヒータ５は、通電されている。したがって、吸着材４はヒータ５によって加熱される。
・ディフューザ７４は、高静圧小風量を得るために閉じている。
・ルーバダンパ９は、加湿空気Ｆ４（図７参照）をダクト８を介して室内へ導入するために閉じている。
・ディフューザ用のステッピングモータである駆動用モータ７７は、ディフューザ７４を閉じるために正転する。
・ルーバダンパ用のステッピングモータは、ルーバダンパ９を閉じるために正転する。
＜図７および図８を用いた空気流れの説明＞
図７および図８に示されるように、ケーシング１０の内部に導入される空気である吸気Ｆ１は、まず、吸着材４の両端部であるフィルタ４ａから閉空間１１の内部に下方から導入される。

ついで、閉空間１１に導入された空気は、通気性を有する吸着材４を通過して空気流路１２に進む（吸着材通過空気Ｆ２参照）。

そののち、吸着材通過空気Ｆ２は、空気流路１２を通って吸着材４の下流側の第１の端部４ｂに配置されたファン７の吸気口７ａを通してファン７の内部に導入される。

そののち、吸着動作の場合には、ディフューザ７４およびルーバダンパ９が開いているので、吸着排気Ｆ３として開口７ｃから遠心方向に外部へ吹き出すとともに残存排気Ｆ３３が排気口７ｂから室外へ吹き出す。

また、加湿動作の場合には、ディフューザ７４およびルーバダンパ９が閉じているので、加湿空気Ｆ４として排気口７ｂからダクト８を介して室内へ送られる。
＜特徴＞
（１）
上記実施形態の加湿ユニット２では、切換部材であるディフューザ７４によって、ファンロータ７１からの遠心方向への送風である吸着排気Ｆ３を許容する第１状態と吸着排気Ｆ３を抑える第２状態とを切り換えることが可能である。これにより、吸着および脱離にそれぞれ適した圧力および風量の空気流れを１つのファン７によって発生させることが可能である。その結果、吸着用ファンおよび脱離用ファンを共通化することができ、製品コストおよび消費電力を低減することが可能である。
（２）
上記実施形態の加湿ユニット２では、吸着時において、ディフューザ７４が第１状態に切り換えることにより、ファン７が低静圧で大風量の空気を吸着材４へ供給することが可能である。脱離時において、ディフューザ７４が第２状態に切り換えることにより、ファン７が高静圧で小風量の空気を吸着材４へ供給することが可能である。
（３）
上記実施形態の加湿ユニット２では、ディフューザ７４を遠心方向（吸着排気Ｆ３の向き）に対して交差する方向である、回転軸７２ａの延びる方向Ｄ１へ移動することにより、第１状態と第２状態とを容易かつ確実に切り換えることが可能である。
（４）
上記実施形態の加湿ユニット２では、ディフューザ７４がファンケーシング７３と接触する接合面にシール材７６を有しているので、第２状態において、ディフューザ７４がファンロータ７１からの遠心方向への送風である吸着排気Ｆ３を抑えるときに、シール材７６によって、ディフューザ７４とファンケーシングとの接合面からの空気の洩れを抑えることが可能である。
（５）
上記実施形態の加湿ユニット２では、切換部材としてディフューザ７４が採用されているので、第１状態における遠心方向への空気流れである吸着排気Ｆ３を所定の風量および圧力に調整することが可能である。
＜変形例＞
（Ａ）
上記実施形態では、ディフューザ７４を回転軸７２ａの延びる方向Ｄ１へ移動する態様を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ディフューザ７４を遠心方向（吸着排気Ｆ３の向き）に対して交差する方向へ移動するのであれば、いずれの交差方向においても第１状態と第２状態とを容易かつ確実に切り換えることが可能である。

本発明は、バッチ式の加湿ユニット、およびそれを用いた空気調和機の室外機に利用することが可能である。

本発明の第１実施形態に係わる加湿ユニットを有する空気調和機の室外機の構成図。 図１の加湿ユニットの拡大斜視図。 図１のファンの拡大斜視図。 図１のファンの平面図。 図４のファンのＡ−Ａ線断面図。 図１の加湿ユニットの吸着動作および加湿動作を交互に行うバッチ運転を示すタイムチャート。 図１の加湿ユニットにおける空気の流れを示す平面図。 図１の加湿ユニットにおける空気の流れを示す縦断面図。

符号の説明

１ 室外機
２ 加湿ユニット
３ 室外空調ユニット
４ 吸着材
５ ヒータ
６ ヒータカバー
７ ファン
１１ 閉空間
２１ 室外熱交換器
２２ 室外ファン
７１ ファンロータ
７３ ファンケーシング
７４ ディフューザ
７６ シール材

Claims (5)

1. 室外に配置され、ダクトを介して室内に加湿空気を送るバッチ式の加湿ユニット（２）であって、
   空気中の水分を吸着する吸着材（４）と、
   前記吸着材（４）の吸着および脱離のための空気を前記吸着材（４）へ供給するファン（７）と
   を備えており、
   前記ファン（７）は、
   ファンロータ（７１）と、
   前記ファンロータ（７１）からの遠心方向への送風を許容する第１状態と、前記遠心方向への送風を抑える第２状態とを切り換える切換部材（７４）と
   を有している、
   加湿ユニット（２）。
2. 前記切換部材（７４）は、前記吸着材（４）の吸着時において、前記第１状態に切り換えることにより、前記ファン（７）が低静圧で大風量の空気を前記吸着材（４）へ供給することを可能にし、かつ、前記吸着材（４）の脱離時において、前記第２状態に切り換えることにより、前記ファン（７）が高静圧で小風量の空気を前記吸着材（４）へ供給することを可能にする、
   請求項１に記載の加湿ユニット（２）。
3. 前記切換部材（７４）は、前記遠心方向に対して交差する方向へ移動することにより、前記第１状態と前記第２状態とを切り換える、
   請求項２に記載の加湿ユニット（２）。
4. 前記ファンロータ（７１）を収納するファンケーシング（７３）をさらに備え、
   前記切換部材（７４）は、前記ファンケーシング（７３）と接触する接合面にシール材（７６）を有している、
   請求項３に記載の加湿ユニット（２）。
5. 前記切換部材（７４）は、ディフューザである、
   請求項１から４のいずれかに記載の加湿ユニット（２）。
   

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