JP2023000450A - 空気調和機 - Google Patents

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Koichi Sakai
昭彦 清水
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Abstract

Figure 2023000450000001
【課題】本開示は、送風路を切換える機構を有する除加湿ユニットにおいて、室内へ通じるダクトへの除加湿空気の漏れを回避する除加湿ユニットを提供する。
【解決手段】本開示における除加湿ユニットは、室内除湿時には、吸着脱離材からの水分の離脱をし、ダンパを介して吸着離脱材から離脱された水分を含む加湿空気が室外に放出されるようダンパが作動し、吸着脱離材への水分の吸着をし、ダンパを介して吸着離脱材を通過した除湿空気が室内への前記ダクトに搬送されるようダンパが作動する除加湿ユニットであって、ダンパへ負荷される空気の風圧が、前記ダンパと前記ダンパの周囲部分との密閉性を助長するように働くよう構成されている。
【選択図】図6

Description

本開示は、除加湿ユニットに関する。
特許文献1において、ファン7は、図11~図13に示されるように、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。当該背景技術で述べる番号は図11~図13の中のみに適用されるもので、先行技術文献として引用した特開2007-101058号公報に記載のものと同一である。
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へ供給することを可能にする。
一方、吸着材の脱離時において、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12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。
特開2007-101058号公報
本開示は、ダンパの周囲部の密閉性を強化し、除加湿した空気の漏れを減少し除湿性能または加湿性能あるいはこの両性能を向上することができる除加湿ユニットを提供する。
本開示における除加湿ユニットは、加湿空気及び除湿空気を室内に送るダクトと、室外の空気の水分を吸着及び脱離する吸着脱離材と、吸着脱離材の吸着および脱離のための空気を供給する送風装置と、脱離のために空気を加温するためのヒータと、水分の吸着モードと脱離モードとを切換えるダンパとを有し、室内除湿時には、吸着脱離材からの水分の離脱をし、ダンパを介して吸着離脱材から離脱された水分を含む加湿空気が室外に放出されるようダンパが作動し、吸着脱離材への水分の吸着をし、ダンパを介して吸着離脱材を通過した除湿空気が室内へのダクトに搬送されるようダンパが作動する除加湿ユニットであって、ダンパへ負荷される空気の風圧が、ダンパとダンパの周囲部分との密閉性を助長するように働くよう構成されている。
本開示における除加湿ユニットは、ダンパの周囲部の密閉性を強化し、除加湿した空気の漏れを減少し、除湿性能または加湿性能あるいはこの両性能を向上することができる。
実施の形態に係る空気調和機の概略構成図 室外機の斜視図 除加湿ユニットの内部構成を示す斜視図 除加湿ユニットの構成要素の一部を示す上面図 除加湿ユニットの構成要素の一部を示す断面図 実施の形態1における、室外空気を室内に搬送する状態を示す3面図 実施の形態1における、加湿室外空気を室外に放出する状態を示す3面図 実施の形態2における、室外空気を室内に搬送する状態示す3面図 実施の形態3における正面図 同、A-A断面図 同、円Cの拡大図 実施の形態4における正面図 同、A-A断面図 従来技術の外観を表す斜視図 従来技術の正面図 従来技術の側断面図
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機の概略的構成図である。
同図に示すように、本実施の形態に係る空気調和機10は、空気調和対象の室内Rinに配置される室内機20と、室外Routに配置される室外機30とを備える。
室内機20には、室内Rinの室内空気Ainと熱交換を行う熱交換器22と、室内空気Ainを室内機20内に誘引するとともに熱交換器22と熱交換した空気を室内Rinに吹き出すためのファン24とが設けられている。
室外機30には、室外Routの室外空気Aoutと熱交換を行う熱交換器32と、熱交換器32を通過する室外空気Aoutの流れを発生させるファン34と、圧縮機36と、膨張弁38とが設けられている。
室内機20の熱交換器22、室外機30の熱交換器32、圧縮機36、および膨張弁38が、冷媒配管40によって接続されることにより、空気調和機10の冷凍サイクルが構成されている。この冷凍サイクルにより、加熱された室内空気Ainを室内Rinに吹き出す暖房運転、冷却された室内空気Ainを室内Rinに吹き出す冷房運転、および除湿した室内空気Ainを室内Rinに吹き出す除湿運転を、空気調和機10は実行する。
なお、本実施の形態の場合、暖房運転、冷房運転、除湿運転などの空気調和機10の運転の選択や設定温度などの運転に必要なパラメータ等の設定をユーザが行うためのコントローラ42を、空気調和機10は備える。
さらに、空気調和機10は、室外空気Aoutを室内Rinに供給する、すなわち室内Rinを換気する除加湿ユニット50を有する。
図2は、室外機30の斜視図である。また、図3は、除加湿装置の内部構成を示す斜視図である。さらに、図4および図5は、除加湿ユニットの構成要素の一部を取り外した状態の上面図および概略の断面図である。
本実施の形態の場合、除加湿装置50は、図2および図3に示すように、上方が開いた筺体52と、筺体52に蓋をする天板54とを有する。換気装置50の筺体52には、室外空気Aoutを筺体52内に取り込むための複数の吸気口52a、52b、52cと、筺体52内に取り込んだ室外空気Aoutを外部に排出するための排気口52d、52e、52fが設けられている。排気口52dには、図2に示すように、室外機30の側面に取り付けられ、室内機20に連通する換気ホースと連結する導管56が接続される。残りの排気口52e、52fは室外Routに連通する。
除加湿ユニット50は、図1、2および3に示すように、筺体52内の中央に、室外空気Aoutの水分を吸収する吸着脱離材58を有する。
吸着脱離材58は、空気が通過可能な部材であって、通過する空気から水分を捕集するまたは通過する空気に水分を与える部材である。本実施の形態の場合、吸収材は、鉛直方向(Z軸方向)に空気が通過可能であって、鉛直方向に延在する回転中心線C1を中心にして回転する円盤状の部材である。その吸収材58は、円筒状のホルダによって保持され、そのホルダの外歯に係合するギアを備える吸収材用モータによって回転される。換気装置50の運転中、吸収材58は、一定の回転速度で回転し続ける。
なお、吸収材58は、空気中の水分を収着する高分子収着材が好ましい。高分子収着材は、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム架橋体から構成される。高分子収着材は、シリカゲルやゼオライトなどの吸着材に比べて、水分を吸収する速度が高く、低い加熱温度で保持する水分を脱離することができ、そして水分を長時間保持することができる。
換気装置50はまた、図6、7、8、9および10に示すように、室外空気Aoutを換気装置50内に誘引して吸収材58を通過させ、吸収材58を通過した室外空気Aoutを室内機20に向かって送風する第1のファン66を備える。(第2のファンについては、本発明とは関係しないため、説明を省略する。)
第1のファン66は、吸収材58に対して換気装置50の長手方向(Y軸方向)の一方側に配置され、例えばシロッコファンである。第1のファン66は、吸収材58に対して長手方向の一方側の空間を上下に二分割する隔壁板68に設けられた円筒状部68a内に収容されている。この隔壁板68により、図5に示すように、吸収材58の上面58aの一部分が接する上側空間S1と、吸収材58の下面58bの一部分が接する下側空間S2とが形成されている。
隔壁板68の円筒状部68aには、排気口52dに接続する開口68bと、排気口52eと接続する開口68cとが形成されている。また、隔壁板68には、円筒状部68a内の第1のファン66に空気を取り込むための貫通穴68dが形成されている。
また、隔壁板68の円筒状部68aには、第1のファン66を覆うファンカバー70が取り付けられている。そのファンカバー70に、第1のファン66を回転させるモータ72が設けられている。また、ファンカバー70には、隔壁板68の開口68b、68cの一方を閉じるダンパ装置74が設けられている。ダンパ装置74は、旋回可能なダンパ74aを備え、そのダンパ74aを旋回させることによって隔壁板68の開口68b、68cの一方を閉じるように構成されている。
モータ72が第1のファン66を回転させると、図4に示すように、筺体52の吸気口52a、52bを介して、室外空気Aoutが筺体52内に流入する。具体的には、吸気口52a、52bそれぞれを介して流入した室外空気Aoutは、隔壁板68の上方の上側空間S1に流入し、吸収材58の上方に向かって流れる。次に、室外空気Aoutは、吸収材58の上面58aから下面58bに向かって吸収材58を通過する。そして、吸収材58を通過した室外空気Aoutは、隔壁板68の下方の下側空間S2内を移動し、隔壁板68の貫通穴68dを通過して第1のファン66に取り込まれる。第1のファン66に取り込まれた室外空気Aoutは、開口68b、68cにおいてダンパ装置74のダンパ74aによって閉じられていない方の開口を通過する。すなわち、室外空気Aoutは、排気口52dを通過して最終的に室内機20内に到達する、または排気口52eを介して室外Routに排出される。図4および図5に示すように、筺体52の吸気口52a、52bとの間には、ファンカバー70とモータ72とが存在する。そのため、吸収材58を通過し、室外Routと室内機20内とを接続し、室外空気Aoutが流れる流路が実質的に2つ存在する。
本実施の形態1を、図6のダンパ装置74が除湿空気Aout及び加湿空気Aoutを室内Rinに搬送する状態を表した3面図で説明する。ダンパ74aは、回転軸74cを中心に回転稼働でき、室外に放出する領域が閉じた状態である。ダンパ74aの凸部74d、エッジ部74eに、第1のファン66によって吹き出された空気の風圧を受け、左上方向(矢印方向)に力が働き閉る傾向にある。すなわち、この状態で風速が上がれば上がるほど、風圧が上昇して締まり、室外に放出する領域が閉じた状態の密閉性が強化される。
図7は、吸収材58から脱離した加湿空気Aoutを室外Routに放出するために、ダンパ装置74において室外に開放した状態の3面図である。ダンパ74aは、回転軸74cを中心に回転して室外に空気を吹き出すように開口する。ダンパ74aの凸部74d、エッジ部74eは、送風路面に密着して室内方向に流れるのを防止する。また、ダンパ74aに働く力は、左下方向(矢印方向)で室内に通じる部分を閉める傾向にある。すなわち、風速が上がれば上がるほど、風圧が上昇して室内に通じる部分が締まり、室内に通じる部分を閉めた状態の密閉性が強化される。
(実施の形態2)
本実施の形態2を、図8のダンパ装置74が除湿空気Aout及び加湿空気Aoutを室内Rinに搬送する状態を表した3面図で説明する。ダンパ74aは、回転軸74cを中心に回転稼働でき、室外に放出する領域が閉じた状態である。ダンパ74aの上流部のダクト断面積S3、下流部のダクト断面積S4とすると、S4<S3の関係にあり下流に流れるに従って増速する傾向にある。すなわち、風圧が増加する傾向にあり、ダンパが締まる方向に力が働き密閉性が強化される。
(実施の形態3)
本実施の形態3を、ダンパ装置74が除湿空気Aout及び加湿空気Aoutを室内Rinに搬送する状態を表した正面図9-1、A-A断面図9-2、円Cの拡大図9-3を用いて説明する。ダンパ74aは、回転軸74cを中心に回転稼働でき、室外に放出する領域が閉じた状態である。すなわち、除湿空気Aout及び加湿空気Aoutを室内Rinに搬送する状態を表したものである。図9-2、図9-3に示すように、ダンパ74aの裏面周囲に凸部74fが設けられており、送風路側に凹部74g設けられており、凸部74fが嵌まり込む。これによって、ダンパ74aと送風路との接触面積が大きくなり密閉性が強化される。
(実施の形態4)
本実施の形態4を、ダンパ装置74が除湿空気Aout及び加湿空気Aoutを室内Rinに搬送する状態を表した正面図10-1、A-A断面図10-2を用いて説明する。ダンパ74aは、回転軸74cを中心に回転稼働でき、室外に放出する領域が閉じた状態である。すなわち、除湿空気Aout及び加湿空気Aoutを室内Rinに搬送する状態を表したものである。図10-1、図10-2に示すように、ダンパ74aの裏面に弾性体部材74hが貼り付けてある。これによって、ダンパ74aと送風路とが密着接触して密閉性が強化される。
なお、上記各実施の形態では、除加湿ユニットを室外機に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限られない。すなわち、除加湿ユニットを室内機に設けても良いし、室内機でも室外機でもない、別ユニットとして設けても良いことは言うまでもない。
本開示は、室内機と室外機を備える空気調和機で、室内外のいずれかに設置される無給水加湿ユニットあるいは無給水加湿・除湿ユニットに適用可能である。
10 空気調和機
20 室内機
22 (室内機)熱交換器
24 (室内機)ファン
30 室外機
32 (室外機)熱交換器
34 (室外機)ファン
36 圧縮機
38 膨張弁
40 冷媒配管
42 コントローラ
50 除加湿ユニット(換気装置)
52 筐体
52a、52b、52c 吸気口
52d、52e、52f 排気口
54 天板
56 導管
Rin 室内
Rout 室外
Ain 室内空気
Aout 室外空気
58 吸着脱離材(吸収材)
58a 上面
58b 下面
C1 回転中心線
66 第1のファン(除加湿ユニット・換気装置)
68 隔離壁
68a 円筒状部
68b、68c 開口
68d 貫通穴
S1 上側空間
S2 下側空間
70 ファンカバー
72 モータ
74 ダンパ装置
74a ダンパ
74c (ダンパ)回転軸
74d 凸部
74e エッジ部
S3 上流部・ダクト断面積
S4 下流部・ダクト断面積
74g 凹部
74f 凸部
74h 弾性体部材

Claims (5)

  1. 除加湿ユニットにおいて、前記除加湿ユニットは、加湿空気及び除湿空気を室内に送るダクトと、室外の空気の水分を吸着及び脱離する吸着脱離材と、前記吸着脱離材の吸着および脱離のための空気を供給する送風装置と、前記脱離のために空気を加温するためのヒータと、水分の吸着モードと脱離モードとを切換えるダンパとを有し、室内除湿時には、前記吸着脱離材からの水分の離脱をし、前記ダンパを介して前記吸着離脱材から離脱された水分を含む加湿空気が室外に放出されるよう前記ダンパが作動し、前記吸着脱離材への水分の吸着をし、前記ダンパを介して前記吸着離脱材を通過した除湿空気が室内への前記ダクトに搬送されるよう前記ダンパが作動する除加湿ユニットであって、前記ダンパへ負荷される空気の風圧が、前記ダンパと前記ダンパの周囲部分との密閉性を助長するように働くよう構成されていることを特徴とする除加湿ユニット。
  2. 室内加湿時には、前記吸着脱離材からの水分の脱離をし、前記ダンパを介して前記吸着離脱材から離脱された水分を含む加湿空気が室内に搬送されるよう前記ダンパが作動し、前記ダンパへ負荷される空気の風圧が、前記ダンパと前記ダンパの周囲部分との密閉性を助長するように働くことを特徴とする請求項1記載の除加湿ユニット。
  3. 前記ダンパの周囲部分は空気の流路が漸減する縮流部を有する構造になっており、前記除湿時あるいは前記加湿時に、除湿空気または加湿空気が室内に搬送されるように前記ダンパが切換ると、前記縮流部にある前記ダンパに風圧が掛かり、前記ダンパと前記ダンパの周囲部分との密閉性を助長するように働くことを特徴とする請求項1または2に記載の除加湿ユニット。
  4. 前記ダンパと前記ダンパの周囲部分とが当接する部分の一方あるいは両方に、凹部または凸部を設け、前記ダンパによる密閉時に前記凹部または凸部が、前記ダンパの密閉性を増大することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の除加湿ユニット。
  5. 前記ダンパと前記ダンパの周囲部分とが当接する部分に、弾性体を具備することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の除加湿ユニット。
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