JP2010181036A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、加湿水を搬送する水配管中での凍結を防止でき、火災などのリスクが少ない空気調和機を提供すること。
【解決手段】室内の空気を加湿する加湿手段１２３と、加湿に使用する水を水配管１２５を介して加湿手段１２３に送る搬送手段１２２と、搬送手段１２２に水を供給する給水手段１２１とを有し、水配管１２５を、液側冷媒配管１３１あるいはガス側冷媒配管１３３の近傍に配設して断熱部材１３２で被覆するとしたことにより、簡単な構成で、ヒータなどの発熱体を使用せずに火災などの危険性が低く、確実に水配管内での凍結を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は冷媒を用いヒートポンプを構成して暖房をおこなうとともに、室外の熱交換器で生じた凝縮水などを室内に供給し、加湿をおこなうことのできる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数多くの発明が考案されている。

図３は、従来の空気調和機の加湿装置を搭載した空気調和機の構成を示すものである。

図３に示すように、室内熱交換器１１７と室内送風機１１８を備えた室内機１０２と、圧縮機１１３、四方弁１１５、室外熱交換器１１１、室外送風機１１２、膨張弁１１４を備えた室外機１０１を接続し、冷媒を矢印１１６の向きに循環させてヒートポンプサイクルを構成し、室内１０３の暖房をおこなう。四方弁１１５を切換えると、冷媒の流れる向きは矢印１１６とは逆になり冷房をおこなうことができる。

そして、室内１０３の加湿をおこなうために、室外機１０１には、室外熱交換器１１１で生じた凝縮水を貯める室外ドレン受１２１とポンプ１２２が備えられ、室内機１０２には非多孔性の透湿膜を用いた加湿ユニット１２３が備えられている。

加湿をおこなう場合には、室外ドレン受１２１の水が配管１２４を経てポンプ１２２によって、配管１２５を矢印１３６の向きに加湿ユニット１２３へ送られ、加湿ユニット１２３で蒸発して室内１０３に拡散する。ドレンホース１２８は、冷房運転時などにドレンパン１２６に落ちてきた凝縮水を排出する。

室外ドレン受１２１には、加湿用に貯めた水が凍結するのを防ぐため、凍結防止ヒータ１３０が設けられている（例えば、特許文献１参照）。これは、構成が容易で制御も簡単なことから、凍結防止の手段としてよく用いられている。

また、凍結防止の加熱手段としては、ヒータではなく冷媒により貯水タンクを加熱するものもある（例えば、特許文献２参照）。

また、配管中の水の凍結防止策としては、水道管などにおいて、配管にヒータを設けるなどの技術もある（例えば、特許文献３参照）。
特許第３０７１０７４号公報 特開２００８−１８０４２７号公報 特許第２９３５０１４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、貯水タンクを加熱する方法では、ポンプから加湿ユニットまでの配管中における凍結を確実に防止することはできない。また、水配管にヒータを設ける方法では、機器の構成上、水道管などと違って水配管が壁内部や天井裏など建物の内部に設置されることが数多くあり、火災などのリスクの観点から好ましいとは言え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、加湿水を搬送する水配管中での凍結を防
止でき、火災などのリスクが少ない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、室内の空気を加湿する加湿手段と、加湿に使用する水を水配管を介して前記加湿手段に送る搬送手段と、前記搬送手段に水を供給する給水手段とを有し、前記水配管を、前記液側冷媒配管あるいは前記ガス側冷媒配管の近傍に配設して断熱部材で被覆するとしたものである。

これによって、簡単な構成で、ヒータなどの発熱体を使用せずに火災などの危険性が低く、確実に水配管内での凍結を防止することができる。

本発明の空気調和機は、簡単な構成で、ヒータなどの発熱体を使用せずに火災などの危険性が低く、確実に水配管内での凍結を防止することができ、簡単で安全性に優れた空気調和機を提供することができる。

第１の発明は室内熱交換手段と室内送風手段とを有する室内機と、室外熱交換手段と室外送風手段と圧縮機と絞り手段を有する室外機とを、液側冷媒配管とガス側冷媒配管により接続してヒートポンプサイクルを構成し、室内の空気を加湿する加湿手段と、加湿に使用する水を水配管を介して前記加湿手段に送る搬送手段と、前記搬送手段に水を供給する給水手段とを有し、前記水配管を、前記液側冷媒配管あるいは前記ガス側冷媒配管の近傍に配設して断熱部材で被覆することにより、簡単な構成で、ヒータなどの発熱体を使用せずに火災などの危険性が低く、確実に水配管内での凍結を防止することができ、簡単で安全性に優れた空気調和機を提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の外気温が所定値以下の場合には、水配管の近傍に配設された冷媒配管の温度が所定の温度まで上昇した後、搬送手段が水を前記水配管を介して加湿手段へ送ることにより、水配管内で水が凍結しない状態を確保することができ、装置の信頼性をさらに高めることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の室外熱交換手段の除霜運転中は搬送手段が水を水配管を介して加湿手段へ送るのを停止し、除霜運転終了後、暖房運転が再開されて前記水配管の近傍に配設された冷媒配管温度が所定の温度まで上昇した後、前記搬送手段が前記水配管を介して前記加湿手段へ水を送ることにより、冷媒配管の温度が低下し凍結の危険性のある除霜運転中に水を送るのを避け、凍結の危険性を回避することができ、装置の信頼性をさらに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、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の構成図を示すものである。

図１に示すように、第１の実施の形態における空気調和機は、室内熱交換手段である室内熱交換器１１７と室内送風手段である室内送風機１１８を備えた室内機１０２と、圧縮機１１３、四方弁１１５、室外熱交換手段である室外熱交換器１１１、室外送風手段である室外送風機１１２、絞り手段である膨張弁１１４を備えた室外機１０１で、冷凍あるいはヒートポンプサイクルを構成している。図１において、冷媒サイクルは暖房状態を示しており、冷媒は矢印１１６の方向に流れている。圧縮機１１３で圧縮された高温高圧の冷
媒が四方弁１１５を通って、ガス側冷媒配管１３３を経由して室内機１０２へ送られ、室内熱交換器１１７で凝縮し、室内１０３を暖房する。室内熱交換器１１７で凝縮した冷媒は、液側冷媒配管１３１を経由して室外機１０１へ戻り、膨張弁１１４で減圧膨張し、室外熱交換器１１１で気化し、四方弁１１５を通って圧縮機１１３に戻る。

除霜運転時や冷房運転時は、四方弁１１５を切換えて、冷媒を四方弁１１５から順に室外熱交換器１１１、室内熱交換器１１７を経て四方弁１１５に戻す向きに流す。室内熱交換器１１７に生じた凝縮水はドレンパン１２６で受けられ、ドレンホース１２８から排出される。

一方、加湿をおこなうための装備として、室内機１０２には加湿手段である加湿ユニット１２３が配備されている。また、加湿ユニット１２３は透湿性の膜を用いて構成されており、水蒸気のみが放出される。

そして、室外機１０１には、給水手段である室外ドレン受１２１、搬送手段である搬送ポンプ１２２が備えられている。さらに、室外ドレン受１２１には凍結防止用のヒータ１３０が配備されている。

暖房運転時には、室外熱交換器１１１は蒸発器となり、室外の空気から熱を吸収して冷媒を蒸発させる。その結果、室外熱交換器１１１を室外の空気が通過するときに、露点以下の温度になると室外熱交換器１１１に結露を生じる。
ただし、条件によっては結露を得ることが困難な場合もある。室外送風機１１２や圧縮機１１３の運転を制御して、意図的に結露させ凝縮水を得ることは可能であるが、エネルギー効率は悪化することになる。したがって、凝縮水が得られたらできるだけ室外ドレン受１２１などに蓄積しておくと良い。

図１の実施例では、この凝縮水を加湿用の水として使用しており、加湿時には凝縮水は搬送ポンプ１２２により矢印１３６のように水配管１２５を通り、室内機１０２へ適宜送られる。

そして、水配管１２５は液側冷媒配管１３１と接触あるいは近接して配備され、液冷媒側断熱材１３２で一つに覆われている。ガス側冷媒配管１３３は単独でガス冷媒側断熱材１３４で覆われている。

暖房運転が行われている間は、液冷媒側配管１３２は１０〜３０℃を、ガス側冷媒配管１３３は除霜運転時を除けば２０℃以上を維持している。したがって、特別な加熱装置などを使用しなくてもこれらを凍結防止装置として利用することができる
図１では、水配管１２５を液側冷媒配管１３１と接触あるいは近接して配備し、液冷媒側断熱材１３２で一つに覆うことで、水配管１２５の凍結防止装置として機能させ、運転中は水配管１２５内での凍結を防ぐことができる。

また、加湿を開始するときも、外気温が低く例えば５℃を下回り、水配管１２５が凍結の危険があるような場合には、先に暖房運転を開始し、図１の実施例であれば、液側冷媒配管１３１が温まってきた時点で、搬送ポンプ１２２の送水を開始するとよい。冷えた水配管１２５内に水を送水して凍らせたり、水配管１２５がすでに凍結した状態で搬送ポンプ１２２を運転させたりするのを、防ぐことができるからである。

水配管１２５を液側冷媒配管１３１あるいはガス側冷媒配管１３３のどちらと近接させるかについては一長一短がある。

ガス側冷媒配管１３３は、暖房運転中は液側冷媒配管１３１よりも温度が高く、その間は凍結防止の効果が大きい。ただし、室外熱交換器１１１の除霜運転中は氷点下になることがあるため、そのとき凍結の危険性は高くなる。また、ガス側冷媒配管１３３で凍結防止を行うと、暖房能力に回るはずの熱量が凍結防止に使われてしまう可能性もある。

逆に液側冷媒配管１３１は、暖房運転中あまり温度が高くない代わりに、除霜運転時の凍結の危険性は低くなる。

また、除霜運転時に凍結の危険性があることを述べたが、この回避方法としては、除霜運転を行う前に、搬送ポンプ１２２の送水運転を止め、この状態で室外熱交換器１１１の除霜を行う。除霜が終了し暖房運転に復帰してからもすぐには搬送ポンプ１２２による送水は行わずに、液側冷媒配管１３１あるいはガス側冷媒配管１３３の温度が上昇するのを待ってから送水すると良い。搬送ポンプ１２２の送水運転を止める際、水配管１２５内の水を排出あるいは回収するのが理想的である。

以上説明したように、本発明の実施例は、水配管１２５に対して凍結防止手段を備え、凍結しない状態にして、搬送ポンプ１２２により送水するので、水配管内での凍結を回避し、信頼性の高い加湿機能付き空気調和機を提供することができる。

また、本発明の実施例である加湿機能付き空気調和機は、水配管１２５の凍結防止手段として、水配管１２５を液側冷媒配管１３１あるいはガス側冷媒配管１３３を水配管１２５に接触あるいは近接させ、同一の断熱材で覆う構造を採るので、簡単に構成でき、加熱用ヒータも不要で火災の危険性も低い。

したがって、簡単に構成でき、安価で安全性に優れた装置を提供することができる。
また、本発明の実施例である加湿機能付き空気調和機は、外気温が低く凍結が懸念されるような場合には、暖房運転を先に行い、液側冷媒配管１３１あるいはガス側冷媒配管１３３の温度が上昇してから、搬送ポンプ１２２により加湿ユニット１２３へ送水するので、さらに高い信頼性を得ることができる。

また、室外熱交換器１１１の除霜運転に伴い、凍結の危険がある場合には、搬送ポンプ１２２による加湿ユニット１２３への送水を中止して、除霜運転が終了し暖房運転を再開し、液側冷媒配管１３１あるいはガス側冷媒配管１３３の温度が上昇してから送水を再開する。これにより、凍結の危険性を回避することができ、さらに高い信頼性を得ることができる。

（実施の形態２）
図２に、本発明の第２の実施の形態における空気調和機の構成図を示すものである。
第２の実施の形態では、水配管１２５をガス側冷媒配管１３３と接触あるいは近接させ、ガス冷媒側断熱材１３４で一つに覆うことで、水配管１２５の凍結防止装置として機能させている。
先にも述べたように、実施の形態１とは多少の違いがあるものの基本的な効果はおなじである。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、水を室外より持ち込む加湿機能を有し、衛生的で信頼性の高い加湿機能を安価に実現することが可能となるので、能力や室内機の形態などに影響されることなく加湿を行う分離型空気調和機全般の用途に広く適用することができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の構成図 本発明の実施の形態２における空気調和機の構成図 従来の空気調和機の構成図

１０１ 室外機
１０２ 室内機
１０３ 室内
１１１ 室外熱交換器
１１２ 室外送風機
１１３ 圧縮機
１１４ 膨張弁
１１５ 四方弁
１１７ 室内熱交換器
１１８ 室内送風機
１２１ 室外ドレン受
１２２ 搬送ポンプ
１２３ 加湿ユニット
１２５ 水配管
１２６ ドレンパン
１２８ ドレンホース
１３０ ヒータ
１３１ 液側冷媒配管
１３２ 液冷媒側断熱材
１３３ ガス側冷媒配管
１３４ ガス冷媒側断熱材

Claims (3)

1. 室内熱交換手段と室内送風手段とを有する室内機と、室外熱交換手段と室外送風手段と圧縮機と絞り手段を有する室外機とを、液側冷媒配管とガス側冷媒配管により接続してヒートポンプサイクルを構成し、室内の空気を加湿する加湿手段と、加湿に使用する水を水配管を介して前記加湿手段に送る搬送手段と、前記搬送手段に水を供給する給水手段とを有し、前記水配管を、前記液側冷媒配管あるいは前記ガス側冷媒配管の近傍に配設して断熱部材で被覆することを特徴とする空気調和機。
2. 室外気温が所定値以下の場合には、水配管の近傍に配設された冷媒配管の温度が所定の温度まで上昇した後、搬送手段が水を前記水配管を介して加湿手段へ送ることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 室外熱交換手段の除霜運転中は搬送手段が水を水配管を介して加湿手段へ送るのを停止し、除霜運転終了後、暖房運転が再開されて前記水配管の近傍に配設された冷媒配管温度が所定の温度まで上昇した後、前記搬送手段が前記水配管を介して前記加湿手段へ水を送ることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。