JP3595446B2 - 加湿・換気・除湿ユニットおよび空気調和機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷暖運転に加えて加湿・換気・除湿運転の行える空気調和機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、冷暖運転に加えて加湿、換気および除湿運転のできる空気調和機として、特開昭63−41743号公報、および特開平2−21137号公報に開示されたものが知られている。
前者の空気調和機は、図4に示すように、本体1の内部に仕切板2を設けて空調室3および換気室4を区画形成したもので、この空調室3には室内熱交換器5及び空気循環用ファン6が設けられている。
【0003】
また、換気室4の後部には、図5に示すように、壁7を貫通するスリーブ8が設けられ、このスリーブ8の中には全熱交換器9が配置されている。
さらに、換気室4の内部に第2の仕切板10を設けることで全熱交換器9を通る排気流路11および吸気流路12が形成されていて、排気流路11には排気用ファン13が、吸気流路12には吸気用ファン14が設けられている。
【0004】
この空気調和機においては、空調室3を作動させれば、通常の冷房・除湿・暖房を行うことができるし、また、換気室4を作動させれば、排気用ファン13および吸気用ファン14が作動して換気が可能であり、この換気運転の際には、全熱交換器9の作用によって排気の顕熱および潜熱が吸気に伝達されるため、室温と湿度のあまり変わらない空気を吹き出させて快適な換気を行うことが可能である。
【0005】
他方、後者の空気調和機は、図6および図7に示すように、図示しない圧縮機,室外熱交換器,キャビラリーチューブおよび室内熱交換器等に冷媒配管で接続されることで冷凍サイクルを形成する室内機21に、吸排気を可能とする換気扇22,23と全熱交換素子24とが内蔵されたものである。
【0006】
この空気調和機においては、室内空気を全熱交換素子24に経由させて室外へと放出するとともに(排気)、この全熱交換素子25に室外から取り込んだ空気を経由させ、これに排気の顕熱と潜熱を伝達させて室内へと吹き出せることで、室外から室内に取り込む空気の温度および湿度が室内空気のそれらとあまり差のない、快適な換気を行うことが可能である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の空気調和機では加湿ができないうえに、給排気用のファンとして排気用ファン13および吸気用ファン14の2つが必要になるため、高価になる等の問題がある。
また、後者の空気調和機においても、加湿ができないこと、および給排気用のファンとして換気扇22,23の2つが必要なことは前者の空気調和機と同様で、高価になる等の問題がある。
【0008】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、加湿・換気・除湿運転を低コストにて実現することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
すなわち、請求項1記載の加湿・換気・除湿ユニットは、室内から吸入した空気をそのまま室外へと排出させたり、加湿・除湿したうえで室内へと吹き出させる加湿・換気・除湿ユニットであって、
室内に面した吸込口から室内空気を吸入するファンと、吸入した空気の一部を暖めるヒータと、飽和状態になるまで空気を吸湿する一方でこの吸湿した水分を前記ヒータで暖めた空気に放出し加湿する全熱交換器と、該全熱交換器をそのまま又は加湿・除湿されながら通過した空気を室内に面した吹出口または室外に面した吹出口へと選択的に導くダンパとを備えることを特徴とするものである。
【0010】
この加湿・換気・除湿ユニットでは、まず、ファンによって吸い込まれた室内空気の一部は全熱交換器を通る間に吸湿されてダンパへと送られる。一方、他の空気はヒータによって暖められ、全熱交換器を通る間に加湿されてダンパへと送られる。そして、除湿運転時には、全熱交換機に吸湿された空気のみが選択的に室内へと吹き出され、また、加湿運転時には、全熱交換機に加湿された空気のみが選択的に室内へと吹き出される。
【0011】
また、換気運転時には、ヒータの通電を停止させて少し経てば、全熱交換器での吸湿量が飽和するため、新たに吸入された室内空気は吸湿されずにそのままの状態でダンパへと送り込まれ、加湿も除湿もなされていない空気が室内へと吹き出される。
【0012】
請求項2記載の空気調和機は、冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器と、吸入したガス冷媒を圧縮して吐出する圧縮機とを具備してなる室外機と、
前記室外機から供給された冷媒と室内から吸入した空気との間で熱交換を行わせる室内熱交換器と、室内から吸入した空気をそのまま室外へと排出させたり、加湿・除湿したうえで室内へと吹き出させる加湿・換気・除湿ユニットとを具備してなる室内機とを備えた空気調和機であって、
前記加湿・換気・除湿ユニットは、室内に面した吸込口から室内空気を吸入するファンと、吸入した空気の一部を暖めるヒータと、飽和状態になるまで空気を吸湿する一方でこの吸湿した水分を前記ヒータで暖めた空気に放出し加湿する全熱交換器と、該全熱交換器をそのまま又は加湿・除湿されながら通過した空気を室内に面した吹出口または室外に面した吹出口へと選択的に導くダンパとを備えることを特徴とするものである。
【0013】
この空気調和機では、従来からの冷暖房・換気・除湿運転に加えて加湿運転が可能になるとともに、加湿され、除湿されあるいは加湿も除湿もされなかった空気の吹き出し先がダンパによって選択的に切り換えられるため、加湿・換気・除湿運転時に使用する給排気用のファンを1つで済ますことができる。
【0014】
請求項1記載の加湿・換気・除湿ユニットおよび請求項2記載の空気調和機は、上記構成に加えてさらに、以下の点を特徴としている。
すなわち、前記ダンパは、前記全熱交換器の下流側流路を遮断するように配される円盤状の切換ダンパと、該切換ダンパの下流側に配され周方向に回転可能な円盤状の回転ダンパとを備えてなり、
前記切換ダンパには、前記ヒータおよび前記全熱交換器を通過した一部の吸入空気を通す2つの加湿側通風孔と、前記ヒータを通過せずに前記全熱交換器を通過した他の吸入空気を通す2つの除湿側通風孔とが周方向に等しい間隔をおいて形成され、
前記回転ダンパには、その周方向回転により、前記加湿側通風孔の1つ及び該加湿側通風孔に対し径方向反対側に位置する前記除湿側通風孔の1つに連通可能な2つの連通切換孔が形成されるとともに、この連通時において当該回転ダンパの下流側流路を、前記一方の吹出口を介して室内に連通する流路と、他方の吹出口を介して室外に連通する流路とに区画する仕切壁が設けられていることを特徴としている。
【0015】
この構成では、回転ダンパを切換ダンパに対して周方向に相対回転させ、切換ダンパ側の一方の加湿側通風孔に回転ダンパ側の一方の連通切換孔を対応させれば、ヒータを通らずに全熱交換器に吸湿された空気が吹出口から室内へと排出され、除湿運転がなされる。
【0016】
また、この状態から回転ダンパをさらに90゜回転させ、切換ダンパ側の他方の加湿側通風孔に回転ダンパ側の他方の連通切換孔を対応させれば、ヒータを通って全熱交換器で加湿された空気が吹出口から室内へと排出され、除湿運転がなされる。
さらに、これらいずれの状態からも、ヒータへの通電を停止させれば、換気運転がなされる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施形態について、図1および図2を参照しながら説明する。
図1(a)は加湿又は換気運転時における空気の流れを示す加湿・換気・除湿ユニット(以下、単にユニットという。)31の断面図、図1(b)は図1(a)に示すダンパ32のA−A断面矢視図、図1(c)は図1(a)に示すダンパ32のA−A断面図である。
【0018】
また、図2(a)は除湿又は換気運転時おける空気の流れを示すユニット31の断面図、図2(b)は図2(a)に示すダンパ32のB−B断面矢視図、図2(c)は図2(a)に示すダンパ32のB−B断面図であって、切換ダンパ32aに対して回転ダンパ32bが図1(c)の状態から90゜左に回転した状態を示している。
【0019】
ユニット31には、室内側に面して駆動モータ付シロッコファン33が設けられ、室内の空気はこのファン33によって吸込口34から吸入される。
このファン33の下流側には、ヒータ35,駆動モータ付全熱交換器36およびダンパ32が、吸入空気の流方向に沿ってこの順に配設されている。
【0020】
ヒータ35は、吸入空気の流方向上流側から下流側を見たときに、全熱交換器36の略半分と重なるように配置されている。
ダンパ32は、ともに円盤状をなす切換ダンパ32aと回転ダンパ32bとが、互いの軸線を一致させた状態で、全熱交換器36の下流側流路を遮断するように配されている。
【0021】
切換ダンパ32aには、図1(b)に示すように、周方向に等しい間隔をおいて4つの通風孔41,42,43,44が形成されている。
これらのうち、通風孔(除湿側通風孔)41,43は、ヒータ35を通ることなく全熱交換器36を通過した空気が通り得る位置に形成され、通風孔(加湿側通風孔)42,44は、ヒータ35および全熱交換器36を通過した空気が通り得る位置に形成されている。
【0022】
回転ダンパ32bには、切換ダンパ32a側の通風孔41〜44のうち、径方向反対側に位置する2つの通風孔43,44(あるいは通風孔41,42)に対応して、2つの通風孔(連通切換孔)51,52が形成されているとともに、切換ダンパ32aに対し周方向に相対回転可能となっている。
【0023】
さらに、回転ダンパ32bには、図1(c)に示すように、流方向下流側に面した円形面から起立する仕切壁53が、当該回転ダンパ32bの下流側流路を2分割すべく直径方向に延びるように設けられていて、これにより、通風孔51,52は仕切壁53を挟んで別々の流路に開口するようになっている。
【0024】
また、この仕切壁53は、回転ダンパ32bの周方向回転によって、その下流側流路を図1(c)に示すように縦分割したり、図2(c)に示すように横分割することができ、これにより、各通風孔51,52を通過した空気は、吹出口61,62からそれぞれ選択的に吹き出されるようになっている。
【0025】
このようにして構成されたユニット31に吸入された空気の一部は、全熱交換器36を通過した後、ダンパ32を介して、室外に面した吹出口61または室内に面した吹出口62のいずれか一方から吹き出され、また、他の空気はヒータ35を通って暖められた後、全熱交換器36を通過し、ダンパ32を介して他方の吹出口61,62から吹き出される。
【0026】
以下、図1(a)〜図1(c)を参照しながら、加湿運転時の作用について詳細に説明する。
ファン33によって吸込口34から吸い込まれた室内空気の一部は、駆動モータによって周方向に回転駆動される全熱交換器36を通る間に、この全熱交換器36を構成する多孔質媒体(例えば、塩化カルシウム,シリカゲル,ゼオライト等のいずれかがハニカム形状をなす材料の表面に形成されたもの)に吸湿され、ダンパ32を通って吹出口61から室外へと排出される。
【0027】
すなわち、回転ダンパ32bを切換ダンパ32aに対して周方向に相対回転させ、切換ダンパ32a側の通風孔41〜44のうち、通風孔43に通風孔51を合わせることによって、これらの通風孔43,51が連通し、全熱交換器36に吸湿され乾燥状態となった空気は通風孔43と51を通って下流側へと送られて、吹出口61から室外へと排出される。
このとき、回転ダンパ32bの下流側流路は、仕切壁53によって間仕切りされた状態であるため、前記乾燥状態の空気が吹出口62側から室内へと吹き出されることはない。
【0028】
一方、他の吸入空気はヒータ35によって暖められ、全熱交換器36を通る間に、上述のようにして吸湿した水分を全熱交換器36から放出させることで加湿され、連通状態にある切換ダンパ32a側の通風孔44および回転ダンパ32b側の通風孔52を通って吹出口62から室内へと放出されることで、室内空気を加湿する。
このとき、回転ダンパ32bの下流側流路は、仕切壁53によって間仕切りされた状態であるため、前記加湿された空気が吹出口61側から室外へと吹き出されることはない。
【0029】
なお、換気運転の場合には、ヒータ35の通電を停止させ、あとは上述の加湿運転と同じ動作を行わせればよい。
すなわち、吸込口34から吸い込まれた室内空気は全熱交換器36を通るときに吸湿されるが、少し時間がたつと全熱交換器36での吸湿量が飽和する。
【0030】
この状態になると、全熱交換器36での吸湿が行われなくなるため、新たに吸入された室内空気は吸湿されずにそのままの状態でダンパ32へと送り込まれ、加湿も除湿もされなかった空気の一部は吹出口62から室内へと排出され、これにより室内空気の換気が行われる。
【0031】
次に、図2(a)〜図2(c)を参照しながら、除湿運転時の作用について詳細に説明する。
除湿運転の場合、図2(a)に示すように、ファン33によって室内空気が吸込口34から吸入され、一部の空気は全熱交換器36で吸湿され、切換ダンパ32aに入る。
【0032】
このとき、あらかじめ回転ダンパ32bを切換ダンパ32aに対して図1(c)の状態から90゜左に回転させて図2(c)の状態にしておけば、通風孔51と切換ダンパ32aの通風孔41とが、図2(b)に示すように連通するため、全熱交換器36によって除湿され乾燥状態となった空気は吹出口62から室内へと吹き出される。
【0033】
他方、ヒータ35によって暖められた空気は、全熱交換器36を通る間に、上述のようにして吸湿した水分を全熱交換器36から放出させることで加湿され、連通状態にある切換ダンパ32a側の通風孔42および回転ダンパ32b側の通風孔52を通って吹出口61から室外へと放出され、除湿運転が行われる。
【0034】
以上説明したように、本ユニット31によれば、従来の空気調和機ではなし得なかった加湿運転が可能になる。
また、全熱交換器36によって加湿され、除湿されあるいは加湿も除湿もされなかった空気の吹き出し先を上述のように簡単に構成されたダンパ32によって選択的に切り換えることで、加湿・換気・除湿運転時における給排気用のファンを1つの駆動モータ付シロッコファン33のみで済ますことができるため、低コスト化を図ることもできる。
【0035】
次に、本発明の第二の実施形態について、図3(a)および図3(b)を参照しながら説明する。
図3(a)は本実施形態に係る空気調和機を構成する室内機71の断面図、図3(b)は図3(a)に示す室内機71のC−C断面矢視図である。
【0036】
本実施形態の室内機71は、図3(a)に示すように、仕切壁72を介在させてその左側に室内熱交換器73,駆動モータ付ファン74,制御用のコントローラ75が配置されるとともに、その右側に上述の第一実施形態に係るユニット31が一体に構成されてなるものである。
よって、以下では、図1および図2に示した要素と同一の構成要素については同一の符号を付すとともにその説明を省略する。
【0037】
この室内機71は、室外に設置された室外機(図示略)と冷媒配管によって接続されている。
この室外機には、吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機,冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器,外気を吸入するファン等が設けられている。
【0038】
室内機71は、図3(a)に示すように、室内機本体の右側面に吸込口34が形成され、その左側には駆動モータ付ファン33,ヒータ35,全熱交換器36,ダンパ32がこの順に配置されている。
また、室外に面した吹出口61は、図3(a)に示すように、壁81に穿孔された排気孔82を介して室外に連通している。
【0039】
そして、吸込口34からユニット31内へと吸い込まれた空気は、そのままの状態あるいは加湿・除湿されたうえでダンパ32内に導入され、吹出口61から室外へ、あるいは吹出口62から室内へと選択的に吹き出されるようになっている。
【0040】
このように構成された空気調和機によれば、ファン74,室内熱交換器73および室外機を作動させることによって、室内空気を冷却,除湿または加熱することができる。
また、仕切壁72の右側にユニット31が一体に構成されているため、右側面の吸込口34から室内の空気を吸入し、ユニット31内で全熱交換器36とヒータ35とによって一部の空気を吸湿するとともに残りの空気に水分を放出させ、回転ダンパ32bを切換ダンパ32aに対して相対回転させることで、吹出口62から室内へと加湿または除湿した空気を選択的に吹き出させることが可能である。
さらに、ヒータ35の通電を停止することによって、換気運転も可能である。
【0041】
以上説明したように、本実施形態の空気調和機は、1つの駆動モータ付シロッコファン33のみで加湿・換気・除湿運転を可能にするものであるから、室内空気を換気しながらの冷暖運転や、加湿しながらの暖房運転が低コストにて可能になる。
【0042】
なお、本実施形態では、ユニット31を仕切壁72の右側に配置したものについて説明したが、左右逆にして左側に取り付けることも可能であることはもちろんであり、かかる場合には、室内空気の吸込口34は室内機本体の左側面に形成されることになる。
【0043】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
(a)請求項1記載の発明によれば、全熱交換器によって加湿され、除湿されあるいは加湿も除湿もされなかった空気の吹き出し先をダンパによって選択的に切り換えることで、1つの給排気用ファンで換気・除湿運転だけでなく加湿運転も可能な加湿・換気・除湿ユニットを低コストにて提供することができる。
さらに、1つの給排気用ファンで加湿・換気・除湿運転を可能にするダンパを簡単な構造にて構成したため、冷暖・除湿に加えて加湿も行える加湿・換気・除湿ユニットをより一層低コストにて提供することができる。
【0044】
(b)請求項2記載の発明によれば、冷暖房・換気・除湿運転に加えて加湿運転が可能になるとともに、加湿・換気・除湿運転時に使用する給排気用のファンを1つで済ますことができるため、室内空気を換気しながらの冷暖運転や、加湿しながらの暖房運転が可能な空気調和機を低コストにて提供することができる。
さらに、1つの給排気用ファンで加湿・換気・除湿運転を可能にするダンパを簡単な構造にて構成したため、冷暖・除湿に加えて加湿も行える空気調和機をより一層低コストにて提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の第一実施形態を示す加湿・換気・除湿ユニットにおいて加湿又は換気運転が行われている際の空気の流れを示す断面図、(b)は(a)のA−A断面矢視図、(c)は(a)のA−A断面図である。
【図2】(a)は図1に示す加湿・換気・除湿ユニットにおいて除湿又は換気運転が行われている際の空気の流れを示す断面図、(b)は(a)に示すダンパのB−B断面矢視図、(c)は(a)に示すダンパのB−B断面図である。
【図3】(a)は本実施形態の第二実施形態を示す空気調和機を構成している室内機の断面図、(b)は(a)に示す室内機のC−C断面矢視図である。
【図4】室内機の従来例を示す一部を断面にした斜視図である。
【図5】図4に示す室内機に形成された換気室の断面図である。
【図6】室内機の他の従来例を示す斜視図である。
【図7】図6に示す室内機の断面図である。
【符号の説明】
31 ユニット(加湿・換気・除湿ユニット)
32 ダンパ
32a 切換ダンパ
32b 回転ダンパ
33 ファン
34 吸込口
35 ヒータ
36 全熱交換器
41、43 通風孔(加湿側通風孔)
42、44 通風孔(除湿側通風孔)
51、52 通風孔(連通切換孔)
61、62 吹出口
71 室内機
73 室内熱交換器
Claims (2)
- 室内から吸入した空気をそのまま室外へと排出させたり、加湿・除湿したうえで室内へと吹き出させる加湿・換気・除湿ユニットであって、
室内に面した吸込口から室内空気を吸入するファンと、吸入した空気の一部を暖めるヒータと、飽和状態になるまで空気を吸湿する一方でこの吸湿した水分を前記ヒータで暖めた空気に放出し加湿する全熱交換器と、該全熱交換器をそのまま又は加湿・除湿されながら通過した空気を室内に面した吹出口または室外に面した吹出口へと選択的に導くダンパとを備え、
前記ダンパは、前記全熱交換器の下流側流路を遮断するように配される円盤状の切換ダンパと、該切換ダンパの下流側に配され周方向に回転可能な円盤状の回転ダンパとを備えてなり、
前記切換ダンパには、前記ヒータおよび前記全熱交換器を通過した一部の吸入空気を通す2つの加湿側通風孔と、前記ヒータを通過せずに前記全熱交換器を通過した他の吸入空気を通す2つの除湿側通風孔とが周方向に等しい間隔をおいて形成され、
前記回転ダンパには、その周方向回転により、前記加湿側通風孔の1つ及び該加湿側通風孔に対し径方向反対側に位置する前記除湿側通風孔の1つに連通可能な2つの連通切換孔が形成されるとともに、この連通時において当該回転ダンパの下流側流路を、前記一方の吹出口を介して室内に連通する流路と、他方の吹出口を介して室外に連通する流路とに区画する仕切壁が設けられていることを特徴とする加湿・換気・除湿ユニット。 - 冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器と、吸入したガス冷媒を圧縮して吐出する圧縮機とを具備してなる室外機と、
前記室外機から供給された冷媒と室内から吸入した空気との間で熱交換を行わせる室内熱交換器と、室内から吸入した空気をそのまま室外へと排出させたり、加湿・除湿したうえで室内へと吹き出させる加湿・換気・除湿ユニットとを具備してなる室内機とを備えた空気調和機であって、
前記加湿・換気・除湿ユニットは、室内に面した吸込口から室内空気を吸入するファンと、吸入した空気の一部を暖めるヒータと、飽和状態になるまで空気を吸湿する一方でこの吸湿した水分を前記ヒータで暖めた空気に放出し加湿する全熱交換器と、該全熱交換器をそのまま又は加湿・除湿されながら通過した空気を室内に面した吹出口または室外に面した吹出口へと選択的に導くダンパとを備え、
前記ダンパは、前記全熱交換器の下流側流路を遮断するように配される円盤状の切換ダンパと、該切換ダンパの下流側に配され周方向に回転可能な円盤状の回転ダンパとを備えてなり、
前記切換ダンパには、前記ヒータおよび前記全熱交換器を通過した一部の吸入空気を通す2つの加湿側通風孔と、前記ヒータを通過せずに前記全熱交換器を通過した他の吸入空気を通す2つの除湿側通風孔とが周方向に等しい間隔をおいて形成され、
前記回転ダンパには、その周方向回転により、前記加湿側通風孔の1つ及び該加湿側通風孔に対し径方向反対側に位置する前記除湿側通風孔の1つに連通可能な2つの連通切換孔が形成されるとともに、この連通時において当該回転ダンパの下流側流路を、前記一方の吹出口を介して室内に連通する流路と、他方の吹出口を介して室外に連通する流路とに区画する仕切壁が設けられていることを特徴とする空気調和機。
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