JP4560915B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置、特に、加湿機能を有する空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和装置の一例として、外気処理エアコンが従来より提供されている。この外気処理エアコンは、室内機及び室外機を有しており、室内機には、ファン、熱交換器及び加湿器が設けられている。ここでは、ファンを回転させることによって、本体の吸い込み口から外気が本体内部に導入され、熱交換器で外気と冷媒との間で熱交換が行われ、熱交換された外気が室内に送り込まれる。
【０００３】
このような外気処理エアコンにおける暖房運転時に、室内に吹き出される空気の乾燥を防ぐために加湿処理がなされる。加湿処理は加湿器によって行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような外気処理エアコンにおいて暖房運転を行う場合、冬季における室外の乾燥した外気を吸い込んで加熱し、室内に送り込むので、室内に送り込まれる空気は外気よりもさらに乾燥した状態になる。
【０００５】
したがって、この種の装置においては、加湿処理が必須であるばかりか、加湿能力としても高い能力が求められる。しかし、加湿器のスペースは装置全体のケーシングサイズに大きく影響するため、加湿能力を上げるために加湿器を大型化すると、装置全体が大型化してしまう。したがって、必然的に加湿能力の最大値は装置全体のケーシングサイズ、ひいては加湿器の大きさで決定されてしまう。
【０００６】
なお、加湿量を増加させるためには空気の吹き出し温度を上げればよいが、通常の空気調和装置では、吹き出される空気が所望の温度になるように制御が行われており、空気の吹き出し温度を無視して加湿量を増加させることはできない。
【０００７】
本発明の課題は、加湿機能を備えた空気調和装置において、装置を大型化することなく加湿能力を向上させることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る空気調和装置は、吹き出し空気を所望の温度に制御する空気調和装置であって、本体と、ファンと、熱交換器と、加湿器と、戻し経路とを備えている。本体は空気の吸い込み口と吹き出し口とを有している。ファンは吸い込み口から外気を吸い込み吹き出し口から空気を吹き出す。熱交換器は、少なくとも暖房機能を有し、ファンにより送られる空気との間で熱交換を行う。加湿器は、熱交換器の吹き出し側と吹き出し口との間に設けられ、熱交換器により加熱された空気を加湿する。戻し経路は、加湿器の吹き出し側と吹き出し口との間から、加湿器により加湿された空気の一部を分岐して、分岐された空気を、さらに加湿することなく、熱交換器の吸い込み側に戻す。
【０００９】
この装置では、ファンを回転することによって空気を本体内部に導入し、導入された空気は熱交換器によって熱交換される。熱交換器は暖房機能を有しており、したがって空気は、熱交換器によって加熱され、熱交換前の状態に比較して乾燥している。そこで、熱交換された空気に対して加湿器により加湿し、この加湿された空気を吹き出し口から吹き出す。このとき、加湿された空気の一部を戻し経路を介して熱交換器の吸い込み側に戻す。この戻された空気は、吸い込み口から吸い込まれた空気に比較して温度、湿度ともに高い。したがって、このような空気を吸い込み口から吸い込まれた空気に混合し、熱交換及び加湿処理することにより、加湿能力を向上させることができる。
【００１０】
ここでは、加湿された空気の一部を熱交換器の吸い込み側に戻すことによって、特に加湿器を大型化することなく加湿能力を向上させることができる
請求項２に係る空気調和装置は、請求項１の装置において、戻し経路に設けられ、戻し経路を開放及び遮断するための開閉部材をさらに備えている。
【００１１】
ここでは、加湿器の加湿能力を向上させる必要のない場合は、開閉部材によって戻し経路を遮断する。これにより、加湿能力を向上させる必要のない場合に、ファン及び室外機の圧縮機等の無用な負担が減る。
【００１２】
請求項３に係る空気調和装置は、請求項２の装置において、熱交換器は冷房機能をさらに備えており、開閉部材は、暖房・加湿運転時に戻し経路を開放し、冷房運転時に戻し経路を遮断する。
【００１３】
冷暖房機能を有している場合、一般的に冷房運転時には加湿の必要はない。したがって、暖房・加湿運転時のみに加湿空気の一部を戻し、それ以外の運転時には加湿空気を戻さないようにしている。この場合も、前記同様に、ファン及び圧縮機等の無用な負担が減る。
【００１４】
請求項４に係る空気調和装置は、請求項１から３のいずれかの装置において、戻し経路は本体内部における熱交換器の一側方に設けられている。
【００１５】
この場合は、戻し経路が熱交換器の側方に設けられているので、装置の高さ方向の寸法が抑えられ、据え付けが容易になる。
【００１６】
請求項５に係る空気調和装置は、請求項１から４のいずれかの装置において、ファンは熱交換器の吸い込み側に配置されている。
【００１７】
この場合は、ファンを加湿器の吹き出し側に配置した場合に比較して、加湿空気の戻しのためのスペースが小さくなり、装置の大型化を避けることができる。
【００１８】
請求項６に係る空気調和装置は、請求項１から５のいずれかの装置において、ファンは、本体の吸い込み口と吹き出し口とを結ぶ空気流路に対して交差する方向に沿って配置された回転軸を有し、回転軸に沿って空気を吸い込むとともに回転軸と交差する方向に空気を吹き出す遠心式ファンである。そして、戻し経路は、遠心式ファンの吸い込み部に加湿された空気の一部を戻すように設けられている。
【００１９】
ここでは、ファンが遠心式のファンである。一般的に、遠心式ファンは回転軸が空気の流路に対して交差する方向に配置される。すなわち、ファンの空気吸い込み口は本体の側部に位置することになる。そこで、この請求項６に係る装置では、戻し経路が、本体側部に位置するファンの吸い込み口に加湿空気の一部が戻されるように配置されている。このため、加湿空気の一部を効率よく吸い込み側に戻すことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の一実施形態としての外気処理エアコンの室内機を示したものであり、図１は部分断面正面図、図２は部分断面平面図である。なお、本実施形態の外気処理エアコンは冷暖房機能を有している。
【００２１】
この外気処理エアコンの室内機は箱状の本体１を有している。そして、本体１の内部には、１対のファン２、熱交換器３及び加湿器４が設けられている。
【００２２】
本体１は、一方の側面に外気を吸い込む吸い込み口１０が設けられ、この吸い込み口１０が設けられた側面と対向する側面には熱交換された空気を吹き出すための吹き出し口１１が設けられている。これらの吸い込み口１０及び吹き出し口１１は、対応する側面のほぼ全面にわたって設けられている。
【００２３】
１対のファン２は、それぞれ多翼形の遠心ファンであり、熱交換器３や吸い込み口１０及び吹き出し口１１と平行に並べて配置されている。各ファン２は、それぞれモータ１２に連結されて駆動され、本体１の吸い込み口１０から外気を本体１の内部に導入し、熱交換された空気を吹き出し口１１から吹き出すために設けられたものである。より詳しくは、各ファン２は、回転軸に沿って外気をファン２の内部に吸い込み、この吸い込んだ外気を外周部の翼部分を介して外周、すなわち回転軸と直交する方向に吹き出す。この吹き出された外気はファン２の外周側に設けられたガイドケーシング２ａによって熱交換器３側に案内される。各駆動用のモータ１２は支持台１２ａにより本体１の底部に支持されている。これらのファン２及びモータ１２は、容量の都合で１対設けられているが、場合によっては１組のみを設けてもよい。
【００２４】
熱交換器３は、内部を冷媒が循環する構造となっており、上部が吹き出し口１１側に傾斜するように配置されている。このように、熱交換器３を傾斜して配置することにより、熱交換面積を広く確保しながら、縦（上下）方向の寸法を抑えることができる。また、熱交換器３の一側方には、冷媒配管１３が接続されている。この冷媒配管１３はガス管接続口１４及び液管接続口１５を介して図示しない室外機に接続されている。なお、室内機内に設けられた冷媒配管１３の途中には、膨張弁等が設けられている。
【００２５】
熱交換器３の吹き出し側、すなわち空気流路の下流側には、加湿器４が設けられている。この加湿器４は、加湿用の水を蒸発させて、熱交換器３によって加熱された外気を加湿するためのものである。
【００２６】
そして、加湿器４のさらに吹き出し側には、戻し経路２０の入口部２１が設けられている。戻し経路２０は、本体１の内部において、熱交換器３の配管類が設けられていない側の側方に設けられている。この戻し経路２０の出口部２２は、１対のファン２のうちの一方のファンの吸い込み口近傍に配置されている。このような戻し経路２０によって、加湿された空気の一部を熱交換器３の外気吸い込み側に戻すことができる。また、この戻し経路２０の出口部２２には、開閉部材としてのダンパ２３が開閉自在に設けられており、このダンパ２３の開閉により、戻し経路２０の遮断及び開放が可能になっている。なお、戻し経路２０を熱交換器３の側方に配置することによって、上下方向の寸法が従来装置に比較して拡大するのを防ぐことができる。
【００２７】
次に動作について説明する。
【００２８】
まず、前提として、この空気調和装置では、冷暖房運転時において、吹き出し温度が一定になるような制御が行われる。
【００２９】
冷房運転時には、熱交換器３は蒸発器として機能する。したがって、ファン２によって吸い込み口１０から導入された外気は、熱交換器３によって冷却され、吹き出し口１１から吹き出されて室内に送り込まれる。
【００３０】
なお、この冷房運転時においては加湿は不要である。したがって、加湿器４は作動しないし、戻し経路２０のダンパ２３は閉じられている。したがって、熱交換された空気の一部が吸い込み側に戻ることはなく、冷房運転時におけるファン２や室外機側（圧縮機）の負担が増えることはない。
【００３１】
一方、暖房運転時には、熱交換器３は凝縮器として機能する。したがって、ファン２によって吸い込み口１０から導入された外気は、熱交換器３によって加熱され、加湿器４で加湿されて吹き出し口１１から室内に送り込まれる。
【００３２】
この暖房運転時においては、外気が加熱されて乾燥する。しかし、暖房運転される冬季においては、一般的に外気自体も乾燥しており、さらにその外気を加熱すると乾燥しすぎてしまい、加湿器４による従来の加湿のみでは適度な湿度を保つことができない場合がある。
【００３３】
そこで、暖房運転時には、加熱された空気を加湿器４により加湿するとともに、戻し経路２０のダンパ２３を開けて戻し経路２０を開放し、加湿器４の吹き出し側（下流側）と外気吸い込み側とを連通させる。このような状態では、吸い込み側は負圧になっているので、加湿器４の下流側の加湿された空気の一部が戻し経路２０を通って再びファン２に吸い込まれる。そして、この加熱及び加湿された空気と外気とが混合されて熱交換器３に送られる。
【００３４】
この場合の各位置における空気の状態を、図３の空気線図を用いて詳細に説明する。
【００３５】
まず、戻し経路２０によって戻される空気を無視して考えると、外気が状態Ａの場合、外気は熱交換器３により加熱されて状態Ｂになる。そして、この加熱された空気は加湿器４を通過することによって、温度が下がるとともに加湿されて状態Ｃとなる。
【００３６】
本実施形態では、いったん加湿器４を通過した状態Ｃの空気の一部を、戻し経路２０を通してファン２に戻すので、熱交換器３の吸い込み側の外気（戻された空気と混合されたもの）の状態は、状態Ａからシフトして状態Ａ’となる。この状態Ａ’の空気が前記同様に熱交換器３により加熱されると状態Ｂ’となり、さらに加湿器４を通過することによって状態Ｃ’となる。
【００３７】
したがって、本実施形態では、戻し経路２０によって加湿された空気の一部を吸い込み側に戻すことによって、吹き出し空気は、状態Ｃから状態Ｃ’に変化したことになる。すなわち、加湿量が、（状態Ｃ’−状態Ｃ）分だけ増加したことになり、見かけ上、加湿器４の能力が向上したことになる。
【００３８】
なお、暖房運転時において加湿能力を向上させる必要がないような環境の場合は、ダンパ２３を閉じる。これにより、前記同様に、ファン２や圧縮機の負担を軽減することができる。
【００３９】
このような実施形態では、いったん加湿された空気の一部を熱交換器３の吸い込み側に戻すことにより、加湿器４のサイズを変更することなく加湿能力を向上させることができる。
【００４０】
［他の実施形態］
（ａ）前記実施形態では、ダンパ２３は、「開」又は「閉」の２状態のみを取り得るように構成したが、ダンパ２３の開度を任意に制御できるようにして、加湿能力を適宜調整できるようにしてもよい。
【００４１】
（ｂ）前記実施形態では、ファンが熱交換器の吸い込み側に配置された例を示したが、ファンを熱交換器及び加湿器よりさらに吹き出し側に配置してもよい。
【００４２】
（ｃ）前記実施形態では、戻し経路を熱交換器の側方に配置したが、戻し経路の配置については、前記実施形態に限定されない。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、加湿された空気の一部を熱交換器の吸い込み側に戻すので、加湿器のサイズを大きくすることなく加湿能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による外気処理エアコンの部分断面正面図。
【図２】 前記外気処理エアコンの部分断面平面図。
【図３】 本実施形態の作用効果を説明するための空気線図。
【符号の説明】
１ 本体
２ ファン
３ 熱交換器
４ 加湿器
１０ 吸い込み口
１１ 吹き出し口
２０ 戻し経路
２３ ダンパ（開閉部材）

Claims (6)

1. 吹き出し空気を所望の温度に制御する空気調和装置であって、
   空気の吸い込み口と吹き出し口とを有する本体と、
   前記吸い込み口から外気を吸い込み前記吹き出し口から空気を吹き出すためのファンと、
   少なくとも暖房機能を有し、前記ファンにより送られる空気との間で熱交換を行う熱交換器と、
   前記熱交換器の吹き出し側と前記吹き出し口との間に設けられ、前記熱交換器により加熱された空気を加湿するための加湿器と、
   前記加湿器の吹き出し側と前記吹き出し口との間から、前記加湿器により加湿された空気の一部を分岐して、前記分岐された空気を、さらに加湿することなく、前記熱交換器の吸い込み側に戻す戻し経路と、
   を備えた空気調和装置。
2. 前記戻し経路に設けられ、前記戻し経路を開放及び遮断するための開閉部材をさらに備えた、請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記熱交換器は冷房機能をさらに備えており、
   前記開閉部材は、暖房・加湿運転時に前記戻し経路を開放し、冷房運転時に前記戻し経路を遮断する、
   請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記戻し経路は前記本体内部における前記熱交換器の一側方に設けられている、請求項１から３のいずれかに記載の空気調和装置。
5. 前記ファンは前記熱交換器の吸い込み側に配置されている、請求項１から４のいずれかに記載の空気調和装置。
6. 前記ファンは、前記本体の吸い込み口と吹き出し口とを結ぶ空気流路に対して交差する方向に沿って配置された回転軸を有し、前記回転軸に沿って空気を吸い込むとともに前記回転軸と交差する方向に空気を吹き出す遠心式ファンであり、
   前記戻し経路は、前記遠心式ファンの吸い込み部に加湿された空気の一部を戻すように設けられている、
   請求項１から５のいずれかに記載の空気調和装置。

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