JP2013137151A - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機 Download PDF

Info

Publication number
JP2013137151A
JP2013137151A JP2011288322A JP2011288322A JP2013137151A JP 2013137151 A JP2013137151 A JP 2013137151A JP 2011288322 A JP2011288322 A JP 2011288322A JP 2011288322 A JP2011288322 A JP 2011288322A JP 2013137151 A JP2013137151 A JP 2013137151A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
heat exchanger
refrigeration cycle
adsorption heat
evaporator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011288322A
Other languages
English (en)
Inventor
Arashi Ko
嵐 江
Shuji Ikegami
周司 池上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to JP2011288322A priority Critical patent/JP2013137151A/ja
Publication of JP2013137151A publication Critical patent/JP2013137151A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Devices For Blowing Cold Air, Devices For Blowing Warm Air, And Means For Preventing Water Condensation In Air Conditioning Units (AREA)
  • Central Air Conditioning (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

【課題】単純でコンパクトな構成により、蒸発器から室内への凝縮水の飛散を確実に防止できる空気調和機を提供する。
【解決手段】空気調和機(10)は、圧縮機(53)と、放熱器(51,52)と、上下に配列される複数の扁平管(63)の間に伝熱部(65)が形成される蒸発器(52,51)とが接続されて冷凍サイクルが行われる冷媒回路(50)を備える。蒸発器(52,51)には、扁平管(63)及び伝熱部(65)の一方又は両方の表面に、空気中の水分を吸着する吸着剤が担持される。
【選択図】図3

Description

本発明は、室内の少なくとも冷房を行う空気調和機に関するものである。
従来より、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行いながら室内の冷房や暖房を行う空気調和機が知られている。例えば特許文献1に開示の空気調和機は、複数の扁平管が配列され、これらの内部にコルゲートフィン(伝熱部)が形成された熱交換器を備えている。各扁平管は、上下に扁平なチューブを構成し、空気流れに直交する方向に延びている。コルゲートフィンは、上下に蛇行する板状のフィンを構成し、隣り合う扁平管の間に介設される。
この空気調和機では、冷媒回路の冷媒の流路が切り換わることにより、上記の熱交換器が蒸発器又は凝縮器(放熱器)として機能する。冷房時に熱交換器が蒸発器となると、室内空気が熱交換器へ送られる。熱交換器では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発し、この室内空気が冷却される。熱交換器で冷却された室内空気は、室内へ供給される。
このように蒸発器となる熱交換器では、室内空気が冷却されることで、空気中の水蒸気が凝縮して凝縮水が発生することがある。発生した凝縮水が、空気とともに下流側へ流れて室内へ飛散すると、室内の快適性が損なわれてしまう。そこで、特許文献1に開示の空気調和機では、熱交換器の下流端部に、複数のコルゲートフィンに跨るように多数の線状の導水部材を固定し、発生した凝縮水をこの導水部材によって下方へ導くようにしている。
特開2010−255916号公報
特許文献1に開示されている空気調和機では、多数のコルゲートフィンに跨るように、多数の線状の導水部材を固定する必要があり、熱交換器の構造の複雑化や大型化、あるいは熱交換器の加工コストや加工工数の増大を招いてしまう。また、発生した凝縮水が導水部材の隙間から下方へ流れる可能性があり、室内への凝縮水の飛散を確実に防止することができない虞もある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、単純でコンパクトな構成により、蒸発器から室内への凝縮水の飛散を確実に防止できる空気調和機を提供することである。
第1の発明は、圧縮機(53)と、放熱器(51,52)と、複数の扁平管(63)の間に伝熱部(65)が形成される蒸発器(52,51)とが接続されて冷凍サイクルが行われる冷媒回路(50)を備え、該蒸発器(52,51)で冷却した空気を室内へ供給する冷房運転を行う空気調和機を対象とする。そして、この空気調和機は、上記蒸発器(52,51)には、上記扁平管(63)及び伝熱部(65)の一方又は両方の表面に、空気中の水分を吸着する吸着剤が担持されていることを特徴とする。
第1の発明の蒸発器(52,51)は、複数の扁平管(63)と、該扁平管(63)の間に形成される伝熱部(65)とを有する。室内空気が蒸発器(52,51)を通過すると、この蒸発器(52,51)では、室内空気の熱が、伝熱部(65)及び扁平管(63)を介して、扁平管(63)内を流れる冷媒に付与される。その結果、各扁平管(63)を流れる空気が蒸発する一方、この空気が冷却される。冷却された空気は、室内空間へ供給される。
本発明の蒸発器(52,51)には、扁平管(63)と伝熱部(65)のうちのいずれか一方又は両方の表面に、吸着剤が担持される。蒸発器(52,51)において、空気中の水蒸気が吸着剤に吸着される。これにより、蒸発器(52,51)の下流側で凝縮水が発生し、この凝縮水が飛散してしまうことを未然に回避できる。
第2の発明は、第1の発明において、上記冷媒回路(50)には、上記扁平管(63)及び上記伝熱部(65)をそれぞれ有する第1と第2の熱交換器(51,52)と、該第1熱交換器(51)が放熱器となり第2熱交換器(52)が蒸発器となる第1冷凍サイクルと第2熱交換器(52)が放熱器となり第1熱交換器(51)が蒸発器となる第2冷凍サイクルとを切り換えるための冷媒流路切換部(54)とが接続され、上記第2熱交換器(52)を通過した室内空気が室内空間へ供給され且つ上記第1熱交換器(51)を通過した室外空気が室外空間へ排出される第1流路と、上記第1熱交換器(51)を通過した室内空気が室内空間へ供給され且つ上記第2熱交換器(52)を通過した室外空気が室外空間へ排出される第2流路とを切り換える空気流路切換部(40)と、上記冷房運転において、上記第1冷凍サイクルと第2冷凍サイクルとを交互に繰り返し実行させ、且つ第1冷凍サイクル時に第1流路を形成して第2冷凍サイクル時に第2流路を形成するように上記冷媒流路切換部(54)及び空気流路切換部(40)を制御する制御部(90)とを備えていることを特徴とする。
第2の発明の冷媒回路(50)には、第1熱交換器(51)と第2熱交換器(52)が接続される。これらの熱交換器(51,52)では、扁平管(63)と伝熱部(65)の一方又は両方の表面に吸着剤が担持される。
冷房運転において、制御部(90)は、冷媒流路切換部(54)を制御することで、第1冷凍サイクルと第2冷凍サイクルとを交互に繰り返し実行させる。また、制御部(90)は、空気流路切換部(40)を制御することで、第1冷凍サイクル中に空気の流路を第1流路とし、第2冷凍サイクル中に空気の流路を第2流路とする。
第1冷凍サイクル時には、圧縮機(53)で圧縮された冷媒が、第1熱交換器(51)で放熱して減圧された後、第2熱交換器(52)で蒸発する。第1冷凍サイクル中に第1流路が形成されると、室内空気が蒸発器側の第2熱交換器(52)を通過する。第2熱交換器(52)では、室内空気が冷却され、この空気中の水蒸気分圧が高くなる。水蒸気分圧が高くなった空気中の水分は、第2熱交換器(52)の吸着剤に吸着される。第2熱交換器(52)で冷却された空気は、室内空間へ供給される。また、室外空気は、放熱器側の第1熱交換器(51)を通過する。第1熱交換器(51)では、冷媒が室外空気へ放熱し、この冷媒が凝縮する。第1熱交換器(51)を通過した空気は、室外空間へ排出される。
第2冷凍サイクル時には、圧縮機(53)で圧縮された冷媒が、第2熱交換器(52)で放熱して減圧された後、第1熱交換器(51)で蒸発する。第2冷凍サイクル中に第2流路が形成されると、室内空気が蒸発器側の第1熱交換器(51)を通過する。第1熱交換器(51)では、室内空気が冷却され、この空気中の水蒸気分圧が高くなる。水蒸気分圧が高くなった空気中の水分は、第1熱交換器(51)の吸着剤に吸着される。第1熱交換器(51)で冷却された空気は、室内空間へ供給される。また、室外空気は、放熱器側の第2熱交換器(52)を通過する。第2熱交換器(52)では、冷媒が室外空気へ放熱し、この冷媒が凝縮する。また、第2熱交換器(52)の吸着剤に水分が吸着されている状態では、冷媒によって吸着剤が加熱されることにより、この吸着剤から水分が脱離する。脱離した水分は、空気とともに室外空間へ排出される。
その後、再び第1冷凍サイクル中に第1流路が形成されると、蒸発器側の第2熱交換器(52)で空気が冷却され、この空気中の水分が吸着剤に吸着される。また、放熱器側の第1熱交換器(51)で空気が加熱され、この際に吸着剤に吸着された水分が空気中へ脱離する。以上のように、本発明では、蒸発器であった熱交換器(52,51)の吸着剤で吸着した水分が、その後にこの熱交換器(52,51)が放熱器となることで、空気中へ放出されて室外空間へ排出される。このため、上記の動作を繰り返すことで、熱交換器(51,52)における水分の吸着能力が低下してしまうことが回避され、室内空気中の水分を連続的に吸着することができる。
第3の発明は、第2の発明において、上記空気流路切換部(40)は、室内空気が第1熱交換器(51)又は第2熱交換器(52)をバイパスして室内空間へ供給するバイパス流路を形成するように構成され、上記制御部(90)は、上記冷房運転において、上記2つの冷凍サイクルの切換直後において、室内空気が蒸発器側の熱交換器(52,51)をバイパスするように上記空気流路切換部(40)を制御することを特徴とする。
第3の発明では、冷房運転において、室内空気が蒸発器側の熱交換器(52,51)をバイパスするバイパス動作が行われる。このバイパス動作について以下に詳細に説明する。
上述した冷房運転では、第1冷凍サイクルと第2冷凍サイクルとが交互に切り換わることで、それまで放熱器であった熱交換器(51,52)が蒸発器となる。このため、2つの冷凍サイクルの切換直後には、蒸発器に切り換わった熱交換器(52,51)の扁平管(63)や伝熱部(65)の温度は、未だ比較的高温の状態となる。このような状態の熱交換器(52,51)を室内空気が通過すると、この空気の温度が上昇する。その結果、室内空間へ供給される空気の温度も一時的に上昇することになり、室内の快適性が損なわれてしまう。そこで、本発明では、2つの冷凍サイクルの切換直後において、次のようにバイパス動作が行われる。
例えば第2冷凍サイクルから第1冷凍サイクルへ切り換わったとする。この場合、第2冷凍サイクル時に放熱器であった第2熱交換器(52)がその後の第1冷凍サイクルでは、蒸発器となる。この場合、制御部(90)は、空気流路切換部(40)を制御することにより、室内空気が第2熱交換器(52)をバイパスするバイパス流路が形成される。その結果、第2熱交換器(52)の温度が未だ比較的高い状態において、室内空気は、第2熱交換器(52)をバイパスして室内空間へ供給される。よって、室内へ供給される空気の温度が上昇してしまうことが回避される。また、室内空気がバイパスする状態の第2熱交換器(52)では、その扁平管(63)や伝熱部(65)の熱が、内部を流れる冷媒の蒸発熱として利用される。
また、例えば第1冷凍サイクルから第2冷凍サイクルへ切り換わったとする。この場合、第1冷凍サイクル時に放熱器であった第1熱交換器(51)がその後の第2冷凍サイクルでは、蒸発器となる。この場合、制御部(90)は、空気流路切換部(40)を制御することにより、室内空気が第1熱交換器(51)をバイパスするバイパス流路が形成される。その結果、第1熱交換器(51)の温度が未だ比較的高い条件において、室内空気は、第1熱交換器(51)をバイパスして室内空間へ供給される。よって、室内へ供給される空気の温度が上昇してしまうことが回避される。また、室内空気がバイパスする状態の第1熱交換器(51)では、その扁平管(63)や伝熱部(65)の熱が、内部を流れる冷媒の蒸発熱として利用される。
第4の発明は、第2又は第3の発明において、上記制御部(90)は、暖房運転において、上記第1冷凍サイクルと第2冷凍サイクルとを交互に繰り返し実行させ、且つ第1冷凍サイクル時に第2流路を形成して第2冷凍サイクル時に第1流路を形成するように上記冷媒流路切換部(54)及び空気流路切換部(40)を制御することを特徴とする。
第4の発明の空気調和機では、上述した冷房運転に加えて、次のような暖房運転が行われる。
暖房運転において、制御部(90)は、冷媒流路切換部(54)を制御することで、第1冷凍サイクルと第2冷凍サイクルとを交互に繰り返し実行させる。また、制御部(90)は、空気流路切換部(40)を制御することで、第1冷凍サイクル中に空気の流路を第2流路とし、第2冷凍サイクル中に空気の流路を第1流路とする。
第1冷凍サイクル時には、圧縮機(53)で圧縮された冷媒が、第1熱交換器(51)で放熱して減圧された後、第2熱交換器(52)で蒸発する。第1冷凍サイクル中に第2流路が形成されると、室内空気が放熱器側の第1熱交換器(51)を通過する。第1熱交換器(51)では、室内空気が加熱される。第1熱交換器(51)で加熱された空気は、室内空間へ供給される。また、室外空気は、蒸発器側の第2熱交換器(52)を通過する。第2熱交換器(52)では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。この際、室外空気中の水蒸気が第2熱交換器(52)の吸着剤に吸着される。
第2冷凍サイクル時には、圧縮機(53)で圧縮された冷媒が、第2熱交換器(52)で放熱して減圧された後、第1熱交換器(51)で蒸発する。第2冷凍サイクル中に第1流路が形成されると、室内空気が放熱器側の第2熱交換器(52)を通過する。第2熱交換器(52)では、室内空気が加熱される。また、第2熱交換器(52)の吸着剤に水分が吸着されている状態では、冷媒によって吸着剤が加熱されることにより、この吸着剤から水分が脱離する。脱離した水分は、空気とともに室内空間へ供給される。
その後、再び第1冷凍サイクル中に第2流路が形成されると、放熱器側の第1熱交換器(51)で空気が加熱され、且つ吸着剤から脱離した水分が空気中へ放出される。また、蒸発器側の第2熱交換器(52)で空気が冷却され、この際に発生する水分が吸着剤に吸着される。このため、上記の動作を繰り返すことで、放熱器側の熱交換器(51,52)の吸着剤から確実に水分を放出でき、暖房運転において、連続的に室内空間の加湿を行うことができる。
第5の発明は、第4の発明において、上記制御部(90)は、上記暖房運転において、上記2つの冷凍サイクルの切換直後において、室内空気が放熱器側の熱交換器(51,52)をバイパスするように上記空気流路切換部(40)を制御することを特徴とする。
第5の発明では、暖房運転において、室内空気が放熱器側の熱交換器(51,52)をバイパスするバイパス動作が行われる。このバイパス動作について以下に詳細に説明する。
上述した暖房運転では、第1冷凍サイクルと第2冷凍サイクルとが交互に切り換わることで、それまで蒸発器であった熱交換器(52,51)が放熱器となる。このため、2つの冷凍サイクルの切換直後には、放熱器に切り換わった熱交換器(51,52)の扁平管(63)や伝熱部(65)の温度は、未だ比較的低温の状態となる。このような状態の熱交換器(51,52)を室内空気が通過すると、この空気の温度が低下する。その結果、室内空間へ供給される空気の温度も一時的に低下することになり、室内の快適性が損なわれてしまう。そこで、本発明では、2つの冷凍サイクルの切換直後において、次のようにバイパス動作が行われる。
例えば第1冷凍サイクルから第2冷凍サイクルへ切り換わったとする。この場合、第1冷凍サイクル時に蒸発器であった第2熱交換器(52)がその後の第1冷凍サイクルでは、放熱器となる。この場合、制御部(90)は、空気流路切換部(40)を制御することにより、室内空気が第2熱交換器(52)をバイパスするバイパス流路が形成される。その結果、第2熱交換器(52)の温度が未だ比較的低い状態において、室内空気は、第2熱交換器(52)をバイパスして室内空間へ供給される。よって、室内へ供給される空気の温度が低下してしまうことが回避される。また、室内空気がバイパスする状態の第2熱交換器(52)では、冷媒の凝縮熱によって扁平管(63)や伝熱部(65)が加熱される。
また、例えば第2冷凍サイクルから第1冷凍サイクルへ切り換わったとする。この場合、第2冷凍サイクル時に蒸発器であった第1熱交換器(51)がその後の第1冷凍サイクルでは、放熱器となる。この場合、制御部(90)は、空気流路切換部(40)を制御することにより、室内空気が第1熱交換器(51)をバイパスするバイパス流路が形成される。その結果、第1熱交換器(51)の温度が未だ比較的低い条件において、室内空気は、第1熱交換器(51)をバイパスして室内空間へ供給される。よって、室内へ供給される空気の温度が低下してしまうことが回避される。また、室内空気がバイパスする状態の第1熱交換器(51)では、冷媒の凝縮熱によって扁平管(63)や伝熱部(65)が加熱される。
本発明では、蒸発器(52,51)において、扁平管(63)と伝熱部(65)のいずれか一方又は両方の表面に、空気中の水分を吸着する吸着剤を担持させている。このため、冷房運転において、空気中の水分を吸着剤に吸着させることができ、扁平管(63)や伝熱部(65)の近傍での凝縮水の発生を防ぐことができる。その結果、凝縮水が空気とともに室内空間へ飛散してしまうことを回避でき、この空気調和機の信頼性を確保できる。
また、本発明の蒸発器(52,51)は、扁平管(63)や伝熱部(65)の表面に吸着剤を担持させるだけの構造である。従って、蒸発器(52,51)の簡素化、小型化を図ることができ、且つ蒸発器(52,51)の加工コストや加工工数を低減できる。
第2の発明では、冷房運転において、一方の熱交換器(51,52)の吸着剤で吸着した水分を、他方の熱交換器(52,51)で放出して室外空間へ排出できる。その結果、蒸発器(52,51)の近傍の水分を連続的に吸着しながら、室内の冷房を行うことができる。
特に第3の発明では、2つの冷凍サイクルの切換直後において、室内へ供給される空気の温度が一時的に上昇してしまうのを防止できる。その結果、冷房運転時における、室内の快適性を向上できる。
第4の発明では、暖房運転において、一方の熱交換器(51,52)の吸着剤で吸着した水分を、他方の熱交換器(52,51)で放出して室内空間へ供給できる。その結果、室内の加湿と暖房とを同時且つ連続的に行うことができる。
特に第5の発明では、2つの冷凍サイクルの切換直後において、室内へ供給される空気の温度が一時的に低下してしまうのを防止できる。その結果、暖房運転時における、室内の快適性を向上できる。
図1は、実施形態の空気調和機の概略構造を示す平面図、右側面図、及び左側面図である。 図2は、実施形態に係る空気調和機の吸着熱交換器の立面図である。 図3は、実施形態に係る空気調和機の吸着熱交換器における図2のIII-III線断面図である。 図4は、実施形態に係る空気調和機の冷房運転時の動作を示す概略構成図であり、図4(A)は第1バッチ動作を、図4(B)は第1バイパス動作を、図4(C)は第2バッチ動作を、図4(D)は第2バイパス動作を表したものである。 図5は、実施形態に係る空気調和機の暖房運転時の動作を示す概略構成図であり、図5(A)は第1バッチ動作を、図5(B)は第1バイパス動作を、図5(C)は第2バッチ動作を、図5(D)が第2バイパス動作を表したものである。 図6は、その他の実施形態に係る空気調和機の吸着熱交換器における図3相当図である。
本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態および変形例は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
本実施形態の空気調和機(10)は、室内の冷房と暖房とを切り換えて行うものである。空気調和機(10)は、取り込んだ室内空気(RA)を供給空気(SA)として室内へ供給する。同時に、空気調和機(10)は、取り込んだ室外空気(OA)を排出空気(EA)として室外へ排出する。
〈空気調和機の全体構成〉
空気調和機(10)について、図1を参照しながら説明する。なお、ここでの説明で用いる「上」「下」「左」「右」「前」「後」「手前」「奥」は、特にことわらない限り、空気調和機(10)を前面側から見た場合の方向を意味している。
空気調和機(10)は、ケーシング(11)を備えている。また、ケーシング(11)内には、冷媒回路(50)が収容されている。この冷媒回路(50)には、第1吸着熱交換器(51)、第2吸着熱交換器(52)、圧縮機(53)、四方切換弁(54)、及び電動膨張弁(55)が接続されている。冷媒回路(50)の詳細は後述する。
ケーシング(11)は、やや扁平で高さが比較的低い直方体状に形成されている。このケーシング(11)には、外気吸込口(24)と、内気吸込口(23)と、給気口(22)と、排気口(21)とが形成されている。
外気吸込口(24)及び内気吸込口(23)は、ケーシング(11)の背面パネル部(13)に設けられている。外気吸込口(24)は、背面パネル部(13)の下側部分に設けられている。内気吸込口(23)は、背面パネル部(13)の上側部分に設けられている。給気口(22)は、ケーシング(11)の第1側面パネル部(14)に設けられている。第1側面パネル部(14)において、給気口(22)は、ケーシング(11)の前面パネル部(12)側の端部付近に配置されている。排気口(21)は、ケーシング(11)の第2側面パネル部(15)に設けられている。第2側面パネル部(15)において、排気口(21)は、前面パネル部(12)側の端部付近に配置されている。
ケーシング(11)の内部空間には、上流側仕切板(71)と、下流側仕切板(72)と、中央仕切板(73)と、側方仕切板(74)が設けられている。これらの仕切板(71〜74)は、何れもケーシング(11)の底板に起立した状態で設置されており、ケーシング(11)の内部空間をケーシング(11)の底板から天板に亘って区画している。
上流側仕切板(71)及び下流側仕切板(72)は、前面パネル部(12)及び背面パネル部(13)と平行な姿勢で、ケーシング(11)の前後方向に所定の間隔をおいて配置されている。上流側仕切板(71)は、背面パネル部(13)寄りに配置されている。下流側仕切板(72)は、前面パネル部(12)寄りに配置されている。
ケーシング(11)内において、上流側仕切板(71)と背面パネル部(13)の間の空間は、上下二つの空間に仕切られており、上側の空間が内気側通路(32)を構成し、下側の空間が外気側通路(34)を構成している。内気側通路(32)は、内気吸込口(23)に接続するダクトを介して室内空間と連通している。外気側通路(34)は、外気吸込口(24)に接続するダクトを介して室外空間と連通している。
ケーシング(11)内における上流側仕切板(71)と下流側仕切板(72)の間には、中央仕切板(73)の右側の第1熱交換器室(37)と、中央仕切板(73)の左側の第2熱交換器室(38)とが形成されている。第1熱交換器室(37)は、上流側仕切板(71)、下流側仕切板(72)、中央仕切板(73)、及び側方仕切板(74)の間に区画されている。第2熱交換器室(38)は、上流側仕切板(71)、下流側仕切板(72)、中央仕切板(73)、及び第2側面パネル部(15)の間に区画されている。第1熱交換器室(37)には、第1熱交換器である第1吸着熱交換器(51)が収容されている。第2熱交換器室(38)には、第2熱交換器である第2吸着熱交換器(52)が収容されている。また、図示しないが、第1熱交換器室(37)には、冷媒回路(50)の電動膨張弁(55)が収容されている。各吸着熱交換器(51,52)の詳細は、後述する。
ケーシング(11)の内部空間において、下流側仕切板(72)の前面に沿った空間は、上下に仕切られており、この上下に仕切られた空間のうち、上側の部分が給気側通路(31)を構成し、下側の部分が排気側通路(33)を構成している。
上流側仕切板(71)には、開閉式のダンパ(41〜44)が四つ設けられている。各ダンパ(41〜44)は、概ね横長の長方形状に形成されている。具体的に、上流側仕切板(71)のうち内気側通路(32)に面する部分(上側部分)では、中央仕切板(73)よりも右側に第1内気側ダンパ(41)が取り付けられ、中央仕切板(73)よりも左側に第2内気側ダンパ(42)が取り付けられる。また、上流側仕切板(71)のうち外気側通路(34)に面する部分(下側部分)では、中央仕切板(73)よりも右側に第1外気側ダンパ(43)が取り付けられ、中央仕切板(73)よりも左側に第2外気側ダンパ(44)が取り付けられる。
下流側仕切板(72)には、開閉式のダンパ(45〜48)が四つ設けられている。各ダンパ(45〜48)は、概ね横長の長方形状に形成されている。具体的に、下流側仕切板(72)のうち給気側通路(31)に面する部分(上側部分)では、中央仕切板(73)よりも右側に第1給気側ダンパ(45)が取り付けられ、中央仕切板(73)よりも左側に第2給気側ダンパ(46)が取り付けられる。また、下流側仕切板(72)のうち排気側通路(33)に面する部分(下側部分)では、中央仕切板(73)よりも右側に第1排気側ダンパ(47)が取り付けられ、中央仕切板(73)よりも左側に第2排気側ダンパ(48)が取り付けられる。
ケーシング(11)内において、給気側通路(31)及び排気側通路(33)と前面パネル部(12)との間の空間は、仕切板(77)によって左右に仕切られており、仕切板(77)の右側の空間が給気ファン室(36)を構成し、仕切板(77)の左側の空間が排気ファン室(35)を構成している。
給気ファン室(36)には、給気ファン(26)が収容されている。また、排気ファン室(35)には排気ファン(25)が収容されている。給気ファン(26)及び排気ファン(25)は、何れも遠心型の多翼ファン(いわゆるシロッコファン)である。給気ファン(26)は、下流側仕切板(72)側から吸い込んだ空気を給気口(22)へ吹き出す。排気ファン(25)は、下流側仕切板(72)側から吸い込んだ空気を排気口(21)へ吹き出す。
給気ファン室(36)には、冷媒回路(50)の圧縮機(53)と四方切換弁(54)とが収容されている。圧縮機(53)及び四方切換弁(54)は、給気ファン室(36)における給気ファン(26)と仕切板(77)との間に配置されている。
ケーシング(11)内において、側方仕切板(14)と第1側面パネル部(14)との間には、内気バイパス路(39)が形成されている。内気バイパス路(39)の流出端は、給気側通路(31)と接続している。上流側仕切板(71)には、内気バイパス路(39)の背面側にバイパスダンパ(49)が取り付けられる。バイパスダンパ(49)は、内気側通路(32)と給気側通路(31)とを断続する開閉ダンパを構成する。以上のような9つのダンパ(41〜49)は、ケーシング(11)内の空気の流路を切り換える空気流路切換部を構成する。
〈冷媒回路の構成〉
図4に示すように、冷媒回路(50)は、第1吸着熱交換器(51)、第2吸着熱交換器(52)、圧縮機(53)、四方切換弁(54)、及び電動膨張弁(55)が設けられた閉回路である。この冷媒回路(50)は、充填された冷媒を循環させることによって、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う。また、図示しないが、冷媒回路(50)には、複数の温度センサ及び圧力センサが取り付けられている。
冷媒回路(50)において、圧縮機(53)は、その吐出側が四方切換弁(54)の第1のポートに、その吸入側が四方切換弁(54)の第2のポートにそれぞれ接続されている。また、冷媒回路(50)では、四方切換弁(54)の第3のポートから第4のポートへ向かって順に、第1吸着熱交換器(51)と、電動膨張弁(55)と、第2吸着熱交換器(52)とが配置されている。
四方切換弁(54)は、第1のポートと第3のポートが連通して第2のポートと第4のポートが連通する第1状態(例えば図4(A)に示す状態)と、第1のポートと第4のポートが連通して第2のポートと第3のポートが連通する第2状態(図4(C)に示す状態)とに切り換え可能となっている。四方切換弁(54)は、第1吸着熱交換器(51)が放熱器(凝縮器)となり第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる第1冷凍サイクルと、第2吸着熱交換器(52)が放熱器(凝縮器)となり第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となる第2冷凍サイクルとを切り換えるための冷媒流路切換部を構成している。
圧縮機(53)は、圧縮機構とそれを駆動する電動機とが一つのケーシングに収容された全密閉型の圧縮機である。この圧縮機(53)の電動機には、インバータを介して交流が供給される。インバータの出力周波数(即ち、圧縮機の運転周波数)を変更すると、電動機とそれによって駆動される圧縮機構の回転速度が変化し、圧縮機(53)の運転容量が変化する。
〈コントローラの構成〉
図1に示すように、空気調和機(10)には、制御器であるコントローラ(90)が設けられている。コントローラ(90)は、空気調和機(10)の運転を、冷房運転と暖房運転とに切り換える。コントローラ(90)は、各ダンパ(41〜49)、各ファン(25,26)、圧縮機(53)、電動膨張弁(55)、及び四方切換弁(54)をそれぞれ制御する制御部を構成している(制御部の動作の詳細は後述する)。
〈吸着熱交換器の構成〉
図3に示すように、各吸着熱交換器(51,52)は、一つの第1ヘッダ集合管(61)と、一つの第2ヘッダ集合管(62)と、多数の扁平管(63)と、多数のフィン(64)とを備えている。第1ヘッダ集合管(61)、第2ヘッダ集合管(62)、扁平管(63)、及びフィン(64)は、何れもアルミニウム合金製の部材であって、互いにロウ付けによって接合されている。
第1ヘッダ集合管(61)と第2ヘッダ集合管(62)は、中空の細長い管状に形成されている。各吸着熱交換器(51,52)では、扁平管(63)の一端側に第1ヘッダ集合管(61)が立設され、扁平管(63)の他端側に第2ヘッダ集合管(62)が立設されている。つまり、第1ヘッダ集合管(61)と第2ヘッダ集合管(62)は、それぞれの軸方向が鉛直方向となるように上下に延びている。第1ヘッダ集合管(61)の上端部には、第1接続管(61a)が接続されている。第1ヘッダ集合管(61)は、第1接続管(61a)を介して冷媒回路(50)のガスラインと連通している。第2ヘッダ集合管(62)の下端部には、第2接続管(62a)が接続されている。第2ヘッダ集合管(62)は、第2接続管(62a)を介して冷媒回路(50)の液ライン(膨張弁(55)側のライン)と連通している。
扁平管(63)は、上下に扁平な長円形ないし矩形状の軸直角断面を有するチューブである。各扁平管(63)は、それぞれの平坦な側面が上下に向かい合うように、上下方向に配列されている。各扁平管(63)は、その一端部が第1ヘッダ集合管(61)に挿入され、その他端部が第2ヘッダ集合管(62)に挿入されている。
図4に示すように、各扁平管(63)の内部には、複数の冷媒通路(63a)が形成されている。各冷媒通路(63a)は、扁平管(63)の伸長方向に延びる通路である。各扁平管(63)において、複数の冷媒通路(63a)は、扁平管(63)の伸長方向と直交する幅方向に一列に並んでいる。各扁平管(63)の冷媒通路(63a)は、その一端が第1ヘッダ集合管(61)の内部空間に連通し、その他端が第2ヘッダ集合管(62)の内部空間に連通している。
フィン(64)は、上下に蛇行する波板状のコルゲートフィンであって、上下に隣り合う扁平管(63)の間に配置されている。フィン(64)には、扁平管(63)の伸長方向に配列される複数の伝熱部(65)が形成されている。伝熱部(65)は、隣り合う扁平管(63)の一方から他方に亘る板状に形成されている。伝熱部(65)には、該伝熱部(65)の一部を切り起こして形成される複数のルーバ(65a)が設けられている。これらのルーバ(65a)は、伝熱部(65)の前縁(即ち、風上側の端部)と実質的に平行となるように、上下に延びている。伝熱部(65)では、各ルーバ(65a)が風上側から風下側に向かって並んで形成されている。
伝熱部(65)の風下側端部には、更に風下側に突出する突出板部(65b)が連接している。突出板部(65b)は、伝熱部(65)よりも上下に張り出した台形板状に形成されている。吸着熱交換器(61,62)では、上下に隣り合う突出板部(65b,65b)が厚さ方向に重複し、実質的に接触している。
本実施形態の吸着熱交換器(51,52)には、扁平管(63)及びフィン(64)の表面に吸着剤が担持されている。吸着熱交換器(51,52)に担持される吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル、親水性の官能基を有する給気高分子材料など、空気中の水分を吸着できるものが用いられる。この吸着剤は、蒸発器となる吸着熱交換器(51,52)を通過する空気中の水蒸気を吸着する。
−運転動作−
本実施形態の空気調和機(10)は、冷房運転と暖房運転とを選択的に行う。冷房運転と暖房運転とでは、給気ファン(26)、排気ファン(25)、及び圧縮機(53)が運転される。また、空気調和機(10)は、取り込んだ室内空気(RA)を供給空気(SA)として室内空間へ供給し、取り込んだ室外空気(OA)を排出空気(EA)として室外空間へ排出する。
〈冷房運転〉
冷房運転では、第1冷凍サイクルと第2冷凍サイクルとが交互に繰り返し行われる。また、冷房運転では、第1バッチ動作、第1バイパス動作、第2バッチ動作、及び第2バイパス動作が順に繰り返し行われる。
〈冷房運転時のバッチ動作〉
まず、冷房運転時の第1バッチ動作及び第2バッチ動作について説明する。第1バッチ動作と第2バッチ動作の実行時間は、数分程度(例えば15分)に設定される。
[冷房運転時の第1バッチ動作]
冷房運転時の第1バッチ動作では、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第2給気側ダンパ(46)、及び第1排気側ダンパ(47)が開状態となり、第1内気側ダンパ(41)、第2外気側ダンパ(44)、第1給気側ダンパ(45)、第2排気側ダンパ(48)、及びバイパスダンパ(49)が閉状態となる。その結果、ケーシング(11)の内部には、室内空気が第2吸着熱交換器(52)を通過して室内空間へ供給され且つ室外空気が第1吸着熱交換器(51)を通過して室外空間へ排出される第1流路が形成される。また、冷房運転時の第1バッチ動作では、四方切換弁(54)が第1状態となり、第1吸着熱交換器(51)が放熱器となり第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる第1冷凍サイクルが行われる。
図4(A)に示す冷房運転時の第1バッチ動作では、室内空気が内気吸込口(23)、内気側通路(32)を順に通過して第2熱交換器室(38)へ流入し、第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(52)では、空気の熱が冷媒の蒸発熱として奪われ、この空気が冷却される。この空気が冷却されると、この空気中の水蒸気の分圧が高くなる。このため、この空気中の水分が、第2吸着熱交換器(52)の吸着剤に吸着される。第2吸着熱交換器(52)で冷却された空気は、給気側通路(31)、給気口(22)を順に通過して、室内空間へ供給される。
一方、室外空気は、外気吸込口(24)、外気側通路(34)を順に通過して第1熱交換器室(37)へ流入し、第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(51)では、冷媒の凝縮熱が空気へ放出される。また、第2バッチ動作(詳細は後述する)において、第1吸着熱交換器(51)の吸着剤に水分が吸着されている場合には、冷媒によって加熱された吸着剤から水分が脱離し、この水分が空気へ放出される。第1吸着熱交換器(51)を通過した空気は、排気側通路(33)、排気口(21)を順に通過して、室外空間へ排出される。
[冷房運転時の第2バッチ動作]
冷房運転時の第2バッチ動作では、第1内気側ダンパ(41)、第2外気側ダンパ(44)、第1給気側ダンパ(45)、及び第2排気側ダンパ(48)が開状態となり、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第2給気側ダンパ(46)、第1排気側ダンパ(47)、及びバイパスダンパ(49)が閉状態となる。その結果、ケーシング(11)の内部には、室内空気が第1吸着熱交換器(51)を通過して室内空間へ供給され且つ室外空気が第2吸着熱交換器(52)を通過して室外空間へ排出される第2流路が形成される。また、冷房運転時の第2バッチ動作では、四方切換弁(54)が第2状態となり、第2吸着熱交換器(52)が放熱器となり第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となる第2冷凍サイクルが行われる。
図4(C)に示す冷房運転時の第2バッチ動作では、室内空気が内気吸込口(23)、内気側通路(32)を順に通過して第1熱交換器室(37)へ流入し、第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(51)では、空気の熱が冷媒の蒸発熱として奪われ、この空気が冷却される。この空気が冷却されると、空気中の水蒸気分圧が高くなる。このため、空気中の水蒸気が第1吸着熱交換器(51)の吸着剤に吸着される。第1吸着熱交換器(51)で冷却された空気は、給気側通路(31)、給気口(22)を順に通過して、室内空間へ供給される。
一方、室外空気は、外気吸込口(24)、外気側通路(34)を順に通過して第2熱交換器室(38)へ流入し、第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(52)では、冷媒の凝縮熱が空気へ放出される。また、上述のように第1バッチ動作において、第2吸着熱交換器(52)の吸着剤に水分が吸着されている場合には、冷媒によって加熱された吸着剤から水分が脱離し、この水分が空気へ放出される。第2吸着熱交換器(52)を通過した空気は、排気側通路(33)、排気口(21)を順に通過して、室外空間へ排出される。
〈冷房運転時のバイパス動作〉
冷房運転において、上述の第1バッチ動作と第2バッチ動作とを直ぐに切り換えるようにすると、供給空気(SA)の温度が急上昇して冷房運転時の室内の快適性が損なわれてしまう。この点について具体例を挙げながら詳細に説明する。
冷房運転の第1バッチ動作(図4(A)を参照)では、比較的高温の室外空気が第1吸着熱交換器(51)を通過している。また、第1吸着熱交換器(51)の内部には、高温高圧の冷媒が流れている。従って、第1吸着熱交換器(51)では、扁平管(63)やフィン(64)、あるいはこれらの表面に担持された吸着剤の温度が比較的高温となっている。この状態から、上記の第2バッチ動作(図4(C)を参照)へ直ぐに切り換わると、室内空気は、未だ高温状態の第1吸着熱交換器(51)を通過して室内へ供給される。そうなると、第2バッチ動作の開始直後には、第1吸着熱交換器(51)で加熱されて高温となった空気が室内へ供給されてしまう。同様に、冷房運転の第2バッチ動作から第1バッチ動作へ直ぐに切り換わると、室内空気は、未だ高温状態の第2吸着熱交換器(52)を通過して室内へ供給される。そうなると、第1バッチ動作の開始直後にも、第2吸着熱交換器(52)で加熱されて高温となった空気が室内へ供給されてしまう。そこで、本実施形態では、冷房運転時において、供給空気(SA)の温度が上昇しないように、各バッチ動作の間にバイパス動作を実行する。
[冷房運転時の第1バイパス動作]
第1バッチ動作が終了すると、図4(B)に示す第1バイパス動作が実行される。第1バイパス動作が実行されると、冷媒回路(50)では、四方切換弁(54)が第2状態に設定され、第1冷凍サイクルから第2冷凍サイクルへと切り換わる。また、冷房運転時の第1バイパス動作では、第2外気側ダンパ(44)、第2排気側ダンパ(48)、及びバイパスダンパ(49)が開状態となり、第1内気側ダンパ(41)、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第1給気側ダンパ(45)、第2給気側ダンパ(46)、及び第1排気側ダンパ(47)が閉状態となる。その結果、ケーシング(11)の内部には、室外空気が第2吸着熱交換器(52)を通過して室外空間へ排出される排気流路と、室内空気が第1吸着熱交換器(51)をバイパスして室内へ供給されるバイパス流路とが形成される。
図4(B)に示す冷房運転時の第1バイパス動作では、室外空気が外気吸込口(24)、外気側通路(34)を順に通過して第2熱交換器室(38)へ流入し、第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(52)では、冷媒の凝縮熱が空気へ放出される。また、上述のように第1バッチ動作において、第2吸着熱交換器(52)の吸着剤に水分が吸着されている場合には、冷媒によって加熱された吸着剤から水分が脱離し、この水分が空気へ放出される。第2吸着熱交換器(52)を通過した空気は、排気側通路(33)、排気口(21)を順に通過して、室外空間へ排出される。
一方、室内空気は、内気吸込口(23)、内気側通路(32)を順に通過して内気バイパス流路(39)へ流入する。つまり、第1バイパス動作では、室内空気が第1吸着熱交換器(51)をバイパスし、給気側通路(31)、給気口(22)を順に通過して、室内空間へ供給される。このため、室内空気が、比較的高温の第1吸着熱交換器(51)によって加熱されることがなく、室内空間に高温の空気が供給されることもない。
また、この第1バイパス動作では、第1吸着熱交換器(51)の温度が速やかに低下していく。即ち、第1バイパス動作が実行されると、上述の第1バッチ動作において放熱器であった第1吸着熱交換器(51)が蒸発器に切り換わる。このため、第1バイパス動作の開始時には、第1吸着熱交換器(51)の温度は比較的高温となっている。一方、第1バイパス動作が実行されると、第1吸着熱交換器(51)の内部の冷媒は、扁平管(63)やフィン(64)等の熱を奪って蒸発していく。第1熱交換器室(37)は、各ダンパ(41,43,45,47)によって閉じきられるため、第1吸着熱交換器(51)は速やかに冷却されて温度が低くなる。
第1バイパス動作が実行されてから所定時間が経過すると、上述した第2バッチ動作が実行される。すると、室内空気は、第1吸着熱交換器(51)を通過して室内空間へ供給される。しかしながら、第1吸着熱交換器(51)は、その直前に実行された第1バイパス動作において冷却されている。このため、冷房運転の第2バッチ動作の切換直後において、第1吸着熱交換器(51)を通過する空気が加熱され、比較的高温の空気が室内空間へ供給されることが回避される。
[冷房運転時の第2バイパス動作]
第2バッチ動作が終了すると、図4(D)に示す第2バイパス動作が実行される。第2バイパス動作が実行されると、冷媒回路(50)では、四方切換弁(54)が第1状態に設定され、第2冷凍サイクルから第1冷凍サイクルへと切り換わる。また、冷房運転時の第2バイパス動作では、第1外気側ダンパ(43)、第1排気側ダンパ(47)、及びバイパスダンパ(49)が開状態となり、第1内気側ダンパ(41)、第2内気側ダンパ(42)、第2外気側ダンパ(44)、第1給気側ダンパ(45)、第2給気側ダンパ(46)、及び第2排気側ダンパ(48)が閉状態となる。その結果、ケーシング(11)の内部には、室外空気が第1吸着熱交換器(51)を通過して室外空間へ排出される排気流路と、室内空気が第2吸着熱交換器(52)をバイパスして室内へ供給されるバイパス流路とが形成される。
図4(D)に示す冷房運転時の第2バイパス動作では、室外空気が外気吸込口(24)、外気側通路(34)を順に通過して第1熱交換器室(37)へ流入し、第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(51)では、冷媒の凝縮熱が空気へ放出される。また、上述のように第2バッチ動作において、第1吸着熱交換器(51)の吸着剤に水分が吸着されている場合には、冷媒によって加熱された吸着剤から水分が脱離し、この水分が空気へ放出される。第1吸着熱交換器(51)を通過した空気は、排気側通路(33)、排気口(21)を順に通過して、室外空間へ排出される。
一方、室内空気は、内気吸込口(23)、内気側通路(32)を順に通過して内気バイパス流路(39)へ流入する。つまり、第2バイパス動作では、室内空気が第2吸着熱交換器(52)をバイパスし、給気側通路(31)、給気口(22)を順に通過して、室内空間へ供給される。このため、室内空気が、比較的高温の第2吸着熱交換器(52)によって加熱されることがなく、室内空間に高温の空気が供給されることもない。
また、この第2バイパス動作では、第2吸着熱交換器(52)の温度が速やかに低下していく。即ち、第2バイパス動作が実行されると、上述の第2バッチ動作において放熱器であった第2吸着熱交換器(52)が蒸発器に切り換わる。このため、第2バイパス動作の開始時には、第2吸着熱交換器(52)の温度は比較的高温となっている。一方、第2バイパス動作が実行されると、第2吸着熱交換器(52)の内部の冷媒は、扁平管(63)やフィン(64)等の熱を奪って蒸発していく。第2熱交換器室(38)は、各ダンパ(42,44,46,48)によって閉じきられるため、第2吸着熱交換器(52)は速やかに冷却されて温度が低くなる。
第2バイパス動作が実行されてから所定時間が経過すると、上述した第1バッチ動作が実行される。すると、室内空気は、第2吸着熱交換器(52)を通過して室内空間へ供給される。しかしながら、第2吸着熱交換器(52)は、その直前に実行された第2バイパス動作において冷却されている。このため、冷房運転の第2バッチ動作の切換直後において、第2吸着熱交換器(52)を通過する空気が加熱され、比較的高温の空気が室内空間へ供給されることが回避される。
〈暖房運転〉
暖房運転では、第1冷凍サイクルと第2冷凍サイクルとが交互に繰り返し行われる。また、暖房運転では、第1バッチ動作、第1バイパス動作、第2バッチ動作、及び第2バイパス動作が順に繰り返し行われる。
〈暖房運転時のバッチ動作〉
まず、暖房運転時の第1バッチ動作及び第2バッチ動作について説明する。第1バッチ動作と第2バッチ動作の実行時間は、数分程度(例えば15分)に設定される。
[暖房運転時の第1バッチ動作]
暖房運転時の第1バッチ動作では、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第2給気側ダンパ(46)、及び第1排気側ダンパ(47)が開状態となり、第1内気側ダンパ(41)、第2外気側ダンパ(44)、第1給気側ダンパ(45)、第2排気側ダンパ(48)、及びバイパスダンパ(49)が閉状態となる。その結果、ケーシング(11)の内部には、室内空気が第2吸着熱交換器(52)を通過して室内空間へ供給され且つ室外空気が第1吸着熱交換器(51)を通過して室外空間へ排出される第1流路が形成される。また、暖房運転時の第1バッチ動作では、四方切換弁(54)が第2状態となり、第2吸着熱交換器(52)が放熱器となり第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となる第2冷凍サイクルが行われる。
図5(A)に示す暖房運転時の第1バッチ動作では、室内空気が内気吸込口(23)、内気側通路(32)を順に通過して第2熱交換器室(38)へ流入し、第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(52)では、冷媒の凝縮熱が空気中へ放出され、この空気が加熱される。また、第2バッチ動作(詳細は後述する)において、第2吸着熱交換器(52)の吸着剤に水分が吸着されている場合には、冷媒によって加熱された吸着剤から水分が脱離し、この水分が空気へ放出される。以上のようにして第2吸着熱交換器(52)で加熱及び加湿された空気は、給気側通路(31)、給気口(22)を順に通過して、室内空間へ供給される。
一方、室外空気は、外気吸込口(24)、外気側通路(34)を順に通過して第1熱交換器室(37)へ流入し、第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(51)では、空気の熱が冷媒の蒸発熱として奪われ、この空気が冷却される。この空気が露点温度以下まで冷却されると、空気中の水蒸気分圧が高くなる。このため、この空気中の水蒸気が、第2吸着熱交換器(52)の吸着剤に吸着される。第2吸着熱交換器(52)を通過した空気は、排気側通路(33)、排気口(21)を順に通過して、室外空間へ排出される。
[暖房運転時の第2バッチ動作]
暖房運転時の第2バッチ動作では、第1内気側ダンパ(41)、第2外気側ダンパ(44)、第1給気側ダンパ(45)、及び第2排気側ダンパ(48)が開状態となり、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第2給気側ダンパ(46)、第1排気側ダンパ(47)、及びバイパスダンパ(49)が閉状態となる。その結果、ケーシング(11)の内部には、室内空気が第1吸着熱交換器(51)を通過して室内空間へ供給され且つ室外空気が第2吸着熱交換器(52)を通過して室外空間へ排出される第2流路が形成される。また、暖房運転時の第2バッチ動作では、四方切換弁(54)が第1状態となり、第1吸着熱交換器(51)が放熱器となり第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる第1冷凍サイクルが行われる。
図5(C)に示す暖房運転時の第2バッチ動作では、室内空気が内気吸込口(23)、内気側通路(32)を順に通過して第1熱交換器室(37)へ流入し、第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(51)では、冷媒の凝縮熱が空気中へ放出され、この空気が加熱される。また、上述した第1バッチ動作において、第1吸着熱交換器(51)の吸着剤に凝縮水が吸着されている場合には、冷媒によって加熱された吸着剤から水分が脱離し、この水分が空気へ放出される。以上のようにして第1吸着熱交換器(51)で加熱及び加湿された空気は、給気側通路(31)、給気口(22)を順に通過して、室内空間へ供給される。
一方、室外空気は、外気吸込口(24)、外気側通路(34)を順に通過して第2熱交換器室(38)へ流入し、第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(52)では、空気の熱が冷媒の蒸発熱として奪われ、この空気が冷却される。この空気が露点温度以下まで冷却されると、空気中の水蒸気が凝縮して凝縮水が発生する。この凝縮水は、第2吸着熱交換器(52)の吸着剤に吸着される。第2吸着熱交換器(52)を通過した空気は、排気側通路(33)、排気口(21)を順に通過して、室外空間へ排出される。
〈暖房運転時のバイパス動作〉
暖房運転において、上述の第1バッチ動作と第2バッチ動作とを直ぐに切り換えるようにすると、供給空気(SA)の温度が急低下して暖房運転時の室内の快適性が損なわれてしまう。この点について具体例を挙げながら詳細に説明する。
暖房運転の第1バッチ動作(図5(A)を参照)では、比較的低温の室外空気が第1吸着熱交換器(51)を通過している。また、第1吸着熱交換器(51)の内部には、低温低圧の冷媒が流れている。従って、第1吸着熱交換器(51)では、扁平管(63)やフィン(64)、あるいはこれらの表面に担持された吸着剤の温度が比較的低温となっている。この状態から、上記の第2バッチ動作(図5(C)を参照)へ直ぐに切り換わると、室内空気は、未だ低温状態の第1吸着熱交換器(51)を通過して室内へ供給される。そうなると、第2バッチ動作の開始直後には、第1吸着熱交換器(51)で冷却されて低温となった空気が室内へ供給されてしまう。同様に、暖房運転の第2バッチ動作から第1バッチ動作へ直ぐに切り換わると、室内空気は、未だ低温状態の第2吸着熱交換器(52)を通過して室内へ供給される。そうなると、第1バッチ動作の開始直後にも、第2吸着熱交換器(52)で冷却されて低温となった空気が室内へ供給されてしまう。そこで、本実施形態では、暖房運転時において、供給空気(SA)の温度が低下しないように、各バッチ動作の間にバイパス動作を実行する。
[暖房運転時の第1バイパス動作]
第1バッチ動作が終了すると、図5(B)に示す第1バイパス動作が実行される。第1バイパス動作が実行されると、冷媒回路(50)では、四方切換弁(54)が第1状態に設定され、第2冷凍サイクルから第1冷凍サイクルへと切り換わる。また、暖房運転時の第1バイパス動作では、第2外気側ダンパ(44)、第2排気側ダンパ(48)、及びバイパスダンパ(49)が開状態となり、第1内気側ダンパ(41)、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第1給気側ダンパ(45)、第2給気側ダンパ(46)、及び第1排気側ダンパ(47)が閉状態となる。その結果、ケーシング(11)の内部には、室外空気が第2吸着熱交換器(52)を通過して室外空間へ排出される排気流路と、室内空気が第1吸着熱交換器(51)をバイパスして室内へ供給されるバイパス流路とが形成される。
図5(B)に示す暖房運転時の第1バイパス動作では、室外空気が外気吸込口(24)、外気側通路(34)を順に通過して第2熱交換器室(38)へ流入し、第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(52)では、空気の熱が冷媒の蒸発熱として奪われ、この空気が冷却される。この空気が冷却されると、空気中の水蒸気が分圧が高くなる。このため、この空気中の水蒸気が、第2吸着熱交換器(52)の吸着剤に吸着される。第2吸着熱交換器(52)を通過した空気は、排気側通路(33)、排気口(21)を順に通過して、室外空間へ排出される。
一方、室内空気は、内気吸込口(23)、内気側通路(32)を順に通過して内気バイパス流路(39)へ流入する。つまり、第1バイパス動作では、室内空気が第1吸着熱交換器(51)をバイパスし、給気側通路(31)、給気口(22)を順に通過して、室内空間へ供給される。このため、室内空気が、比較的低温の第1吸着熱交換器(51)によって冷却されることがなく、室内空間に低温の空気が供給されることもない。
また、この第1バイパス動作では、第1吸着熱交換器(51)の温度が速やかに上昇していく。即ち、第1バイパス動作が実行されると、上述の第1バッチ動作において蒸発器であった第1吸着熱交換器(51)が放熱器に切り換わる。このため、第1バイパス動作の開始時には、第1吸着熱交換器(51)の温度は比較的低温となっている。一方、第1バイパス動作が実行されると、第1吸着熱交換器(51)の内部の冷媒は、扁平管(63)やフィン(64)へ放熱して凝縮していく。第1熱交換器室(37)は、各ダンパ(41,43,45,47)によって閉じきられるため、第1吸着熱交換器(51)は速やかに加熱されて温度が高くなる。
第1バイパス動作が実行されてから所定時間が経過すると、上述した第2バッチ動作が実行される。すると、室内空気は、第1吸着熱交換器(51)を通過して室内空間へ供給される。しかしながら、第1吸着熱交換器(51)は、その直前に実行された第1バイパス動作において加熱されている。このため、暖房運転の第2バッチ動作の切換直後において、第1吸着熱交換器(51)を通過する空気が冷却され、比較的低温の空気が室内空間へ供給されることが回避される。
[暖房運転時の第2バイパス動作]
第2バッチ動作が終了すると、図5(D)に示す第2バイパス動作が実行される。第2バイパス動作が実行されると、冷媒回路(50)では、四方切換弁(54)が第2状態に設定され、第1冷凍サイクルから第2冷凍サイクルへと切り換わる。また、暖房運転時の第2バイパス動作では、第1外気側ダンパ(43)、第1排気側ダンパ(47)、及びバイパスダンパ(49)が開状態となり、第1内気側ダンパ(41)、第2内気側ダンパ(42)、第2外気側ダンパ(44)、第1給気側ダンパ(45)、第2給気側ダンパ(46)、及び第2排気側ダンパ(48)が閉状態となる。その結果、ケーシング(11)の内部には、室外空気が第1吸着熱交換器(51)を通過して室外空間へ排出される排気流路と、室内空気が第2吸着熱交換器(52)をバイパスして室内へ供給されるバイパス流路とが形成される。
図5(D)に示す暖房運転時の第2バイパス動作では、室外空気が外気吸込口(24)、外気側通路(34)を順に通過して第1熱交換器室(37)へ流入し、第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(51)では、空気の熱が冷媒の蒸発熱として奪われ、この空気が冷却される。この空気が冷却されると、この空気中の水蒸気分圧が高くなる。このため、この空気中の水蒸気が、第1吸着熱交換器(51)の吸着剤に吸着される。第1吸着熱交換器(51)を通過した空気は、排気側通路(33)、排気口(21)を順に通過して、室外空間へ排出される。
一方、室内空気は、内気吸込口(23)、内気側通路(32)を順に通過して内気バイパス流路(39)へ流入する。つまり、第2バイパス動作では、室内空気が第2吸着熱交換器(52)をバイパスし、給気側通路(31)、給気口(22)を順に通過して、室内空間へ供給される。このため、室内空気が、比較的低温の第2吸着熱交換器(52)によって冷却されることがなく、室内空間に低温の空気が供給されることもない。
また、この第2バイパス動作では、第2吸着熱交換器(52)の温度が速やかに上昇していく。即ち、第2バイパス動作が実行されると、上述の第2バッチ動作において蒸発器であった第2吸着熱交換器(52)が放熱器に切り換わる。このため、第2バイパス動作の開始時には、第2吸着熱交換器(52)の温度は比較的低温となっている。一方、第2バイパス動作が実行されると、第2吸着熱交換器(52)の内部の冷媒は、扁平管(63)やフィン(64)へ放熱して凝縮していく。第2熱交換器室(38)は、各ダンパ(42,44,46,48)によって閉じきられるため、第2吸着熱交換器(52)は速やかに冷却されて温度が低くなる。
第2バイパス動作が実行されてから所定時間が経過すると、上述した第1バッチ動作が実行される。すると、室内空気は、第2吸着熱交換器(52)を通過して室内空間へ供給される。しかしながら、第2吸着熱交換器(52)は、その直前に実行された第2バイパス動作において加熱されている。このため、暖房運転の第2バッチ動作の切換直後において、第2吸着熱交換器(52)を通過する空気が冷却され、比較的低温の空気が室内空間へ供給されることが回避される。
−実施形態の効果−
本実施形態の空気調和機(10)では、2つの吸着熱交換器(51,52)の扁平管(63)及びフィン(64)の表面に、それぞれ空気中の水分を吸着する吸着剤を担持させている。このため、各吸着熱交換器(51,52)で冷却された空気中の水分を吸着剤で予め吸着除去することが可能となり、扁平管(63)やフィン(64)の近傍での凝縮水の発生を防ぐことができる。その結果、冷房運転時に発生した凝縮水が空気とともに室内空間へ供給されるのを回避できる。また、暖房運転時に発生した凝縮水が室外へ飛散してしまうことも回避できる。従って、この空気調和機(10)の信頼性を確保できる。
また、これらの吸着熱交換器(51,52)は、扁平管(63)やフィン(64)の表面に吸着剤を担持させるだけの比較的単純な構造である。このため、これらの吸着熱交換器(51,52)の簡素化、小型化を図ることができる。また、これらの吸着熱交換器(51,52)の加工コストや加工工数も低減できる。
また、冷房運転では、2つのバッチ動作の間に、室内空気が、蒸発器となる吸着熱交換器(51,52)をバイパスして室内空間へ供給されるバイパス動作を行うようにしている。このため、冷房運転時において、室内空間へ供給される空気が一時的に上昇してしまうことを防止でき、室内の快適性を確保できる。
また、暖房運転では、2つのバッチ動作の間に、室内空気が、放熱器となる吸着熱交換器(51,52)をバイパスして室内空間へ供給されるバイパス動作を行うようにしている。このため、暖房運転時において、室内空間へ供給される空気が一時的に低下してしまうことを防止でき、室内の快適性を確保できる。
《その他の実施形態》
上述した実施形態においては、以下のような構成としてもよい。
上記実施形態の吸着熱交換器(51,52)のフィンは、上下に配列される扁平管(63)の間に配置される波板状のコルゲートフィン(64)である。しかしながら、吸着熱交換器(51,52)のフィンとして、図6に示すような形状のフィン(80)を採用してもよい。
このフィン(80)は、各扁平管(63)の間に配置されて上下に配列される複数の伝熱部(65)を一体に連結した縦長状のフィンである。具体的に、フィン(80)には、扁平管(63)よりも風下側(図6における右側)に連結板部(81)が形成されている。連結板部(81)は、上下に配列される複数の伝熱部(65)の風下側端部に連結するように上下に延びている。各伝熱部(65)と連結板部(81)との間には、扁平管(63)が挿入される切り欠き部(82)が形成される。フィン(80)と扁平管(63)とは、切り欠き部(82)に扁平管(63)を挿入した状態で、ロウ付けによって互いに接合される。
フィン(80)の伝熱部(65)には、上述した実施形態のルーバ(65a)に代わって、伝熱を促進させるための複数のワッフル部(83)が形成されている。各ワッフル部(83)は、通風路側に向かって膨出し、且つ上下に縦長に形成された膨出部を構成している。この例のフィン(80)では、4つのワッフル部(83)が通風路の通風方向に配列されている。ワッフル部(83)は、伝熱部(65)の一部をプレス加工等により塑性変形させることで成形される。
図6に示す例においても、扁平管(63)及びフィン(80)の表面に凝縮水を吸着する吸着剤が担持される。これにより、蒸発器となった吸着熱交換器(51,52)で発生した凝縮水を吸着剤で吸着でき、この凝縮水が室内や室外へ飛散してしまうのを防止できる。
また、図3や図6に示す吸着熱交換器(51,52)において、複数の扁平管(63)を上下に起立する姿勢とし、これらの扁平管(63)を水平方向に配列する構成としてもよい。この場合にも、扁平管(63)や伝熱部(65)に吸着剤を担持することで、室内や室外への凝縮水の飛散を防止できる。
また、上述した各実施形態では、扁平管(63)と伝熱部(65)(フィン(64,80))の表面に吸着剤を担持しているが、扁平管(63)と伝熱部(65)のうちのいずれか一方のみに吸着剤を担持してもよい。
以上説明したように、本発明は、蒸発器で空気を冷却する冷房運転を行う空気調和機について有用である。
10 空気調和機
25 排気ファン
26 給気ファン
40 空気流路切換部
50 冷媒回路
51 第1吸着熱交換器(放熱器、蒸発器、第1熱交換器)
52 第2吸着熱交換器(蒸発器、放熱器、第2熱交換器)
53 圧縮機
54 四方切換弁(冷媒流路切換部)
63 扁平管
64 伝熱部
90 コントローラ(制御部)

Claims (5)

  1. 圧縮機(53)と、放熱器(51,52)と、複数の扁平管(63)の間に伝熱部(65)が形成される蒸発器(52,51)とが接続されて冷凍サイクルが行われる冷媒回路(50)を備え、該蒸発器(52,51)で冷却した空気を室内へ供給する冷房運転を行う空気調和機であって、
    上記蒸発器(52,51)には、上記扁平管(63)及び伝熱部(65)の一方又は両方の表面に、空気中の水分を吸着する吸着剤が担持されていることを特徴とする空気調和機。
  2. 請求項1において、
    上記冷媒回路(50)には、上記扁平管(63)及び上記伝熱部(65)をそれぞれ有する第1と第2の熱交換器(51,52)と、該第1熱交換器(51)が放熱器となり第2熱交換器(52)が蒸発器となる第1冷凍サイクルと第2熱交換器(52)が放熱器となり第1熱交換器(51)が蒸発器となる第2冷凍サイクルとを切り換えるための冷媒流路切換部(54)とが接続され、
    上記第2熱交換器(52)を通過した室内空気が室内空間へ供給され且つ上記第1熱交換器(51)を通過した室外空気が室外空間へ排出される第1流路と、上記第1熱交換器(51)を通過した室内空気が室内空間へ供給され且つ上記第2熱交換器(52)を通過した室外空気が室外空間へ排出される第2流路とを切り換える空気流路切換部(40)と、
    上記冷房運転において、上記第1冷凍サイクルと第2冷凍サイクルとを交互に繰り返し実行させ、且つ第1冷凍サイクル時に第1流路を形成して第2冷凍サイクル時に第2流路を形成するように上記冷媒流路切換部(54)及び空気流路切換部(40)を制御する制御部(90)とを備えていることを特徴とする空気調和機。
  3. 請求項2において、
    上記空気流路切換部(40)は、室内空気が第1熱交換器(51)又は第2熱交換器(52)をバイパスして室内空間へ供給するバイパス流路を形成するように構成され、
    上記制御部(90)は、上記冷房運転において、上記2つの冷凍サイクルの切換直後において、室内空気が蒸発器側の熱交換器(52,51)をバイパスするように上記空気流路切換部(40)を制御することを特徴とする空気調和機。
  4. 請求項2又は3において、
    上記制御部(90)は、暖房運転において、上記第1冷凍サイクルと第2冷凍サイクルとを交互に繰り返し実行させ、且つ第1冷凍サイクル時に第2流路を形成して第2冷凍サイクル時に第1流路を形成するように上記冷媒流路切換部(54)及び空気流路切換部(40)を制御することを特徴とする空気調和機。
  5. 請求項4において、
    上記制御部(90)は、上記暖房運転において、上記2つの冷凍サイクルの切換直後において、室内空気が放熱器側の熱交換器(51,52)をバイパスするように上記空気流路切換部(40)を制御することを特徴とする空気調和機。
JP2011288322A 2011-12-28 2011-12-28 空気調和機 Pending JP2013137151A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011288322A JP2013137151A (ja) 2011-12-28 2011-12-28 空気調和機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011288322A JP2013137151A (ja) 2011-12-28 2011-12-28 空気調和機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013137151A true JP2013137151A (ja) 2013-07-11

Family

ID=48913012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011288322A Pending JP2013137151A (ja) 2011-12-28 2011-12-28 空気調和機

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013137151A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104764353A (zh) * 2015-04-24 2015-07-08 珠海格力电器股份有限公司 换热器翅片及换热器
WO2017050237A1 (zh) * 2015-09-21 2017-03-30 杭州三花微通道换热器有限公司 翅片和具有它的换热器
CN110486836A (zh) * 2019-08-22 2019-11-22 青岛海尔空调器有限总公司 柜式空调室内机
CN110603419A (zh) * 2017-05-11 2019-12-20 三菱电机株式会社 热交换器及制冷循环装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104764353A (zh) * 2015-04-24 2015-07-08 珠海格力电器股份有限公司 换热器翅片及换热器
WO2017050237A1 (zh) * 2015-09-21 2017-03-30 杭州三花微通道换热器有限公司 翅片和具有它的换热器
US10578375B2 (en) 2015-09-21 2020-03-03 Sanhua (Hangzhou) Micro Channel Heat Exchanger Co., Ltd. Fin and heat exchanger having same
CN110603419A (zh) * 2017-05-11 2019-12-20 三菱电机株式会社 热交换器及制冷循环装置
CN110486836A (zh) * 2019-08-22 2019-11-22 青岛海尔空调器有限总公司 柜式空调室内机
CN110486836B (zh) * 2019-08-22 2022-12-23 青岛海尔空调器有限总公司 柜式空调室内机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4466774B2 (ja) 調湿装置
JP4311490B2 (ja) 調湿装置
JP5396705B2 (ja) 調湿装置
JP2010151376A (ja) 空気調和装置、空調システム
JP4946800B2 (ja) 調湿装置
JP2009109091A (ja) 調湿装置
JP4311488B2 (ja) 調湿装置
JP4306780B2 (ja) 調湿装置
JP5594030B2 (ja) コントローラ、調湿用制御部および空調処理システム
JP2013137151A (ja) 空気調和機
WO2005095868A1 (ja) 調湿装置
JP3891207B2 (ja) 調湿装置
JP3807409B2 (ja) 調湿装置
JP5402213B2 (ja) 調湿装置
JP2010065936A (ja) 調湿システム
JP4341358B2 (ja) 空気調和装置
JP5417866B2 (ja) 調湿装置
JP2010145024A (ja) 空調システム
JP5906708B2 (ja) 調湿装置
JP3815485B2 (ja) 調湿装置
JP5195216B2 (ja) 調湿システム
JP2010281502A (ja) 調湿装置
JP2004353889A (ja) 調湿装置
WO2006103968A1 (ja) 調湿装置
JP2013064590A (ja) 調湿装置