JP4677658B2 - 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、室外機に併設された加湿ユニットにより、室内機側に加湿空気を搬送して、室内空気の湿度調整を行うことを可能とした空気調和機に関する。
【0002】
【従来の技術】
セパレート型の空気調和機では、室外機内に配置される室外熱交換器と、室内機内に配置される室内熱交換器とが冷媒配管で接続され、各熱交換器が冷媒の凝縮器および蒸発器として作用するように制御することにより冷房運転または暖房運転を行うように構成されている。
【0003】
室外機内には、空気流を生成するための室外ファンが配置されており、この室外ファンによって外気を導入し、室外熱交換器の内部を通過する冷媒と空気との間で熱交換を行う。
【0004】
同様に、室内機にも室内機ケーシング内部に空気流を生成する室内ファンが配置されており、この室内ファンのよって室内空気を吸い込んで、室内熱交換器の内部を通過する冷媒と空気との間で熱交換を行う。
【0005】
一般的に空気調和機の暖房運転では、水分が供給されないまま室温だけが上がるため、室内の相対湿度が大幅に低下する場合が多い。このため、空気調和機に加湿ユニットを設けて室内に加湿空気を供給することが提案されている。加湿ユニットは、たとえば、空気中の水分を吸着し、加熱することにより吸着された水分を離脱するようなゼオライトなどの多孔質の吸湿材料で円盤形状のロータを構成し、これを回転可能に支持する。空気中の水分をロータに吸着させるために外気を導入してロータの一部を通過する空気流を生成するための吸湿ファンと、ロータから離脱した水分を含む加湿空気を室内機側に搬送するための空気流を生成する加湿ファンとを備えている。吸湿ファンによる空気流と加湿ファンによる空気流は、それぞれロータの回転方向に異なる位置でロータを通過するように構成されており、加湿ファンによる空気流が通過する位置には、ロータを加熱するヒータが配置される。
【0006】
吸湿ファンによる空気流中に含まれる水分はロータの吸湿材料に吸着される。ロータはモータにより回転駆動されており、ヒータによる加熱位置では吸着された水分が離脱し、加湿ファンによる空気流中に水分を与えることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような加湿ユニットは、室外機に重ねて設置されるか、あるいは室外機近傍に設置され、吸湿ファンにより室外から取り込まれた空気中の水分をロータに吸着し、吸着した水分を再度分離して加湿空気として室内機側に搬送する。
【0008】
ここで、室外機に設けられた室外ファンは、室外熱交換器の内部を通過する冷媒との熱交換を行うための空気流を生成している。また、加湿ユニットの吸湿ファンは、ロータによる水分の吸着を行うための空気流を生成している。室外ファンおよび吸湿ファンは、いずれも室外空気をケーシング内部に導入して、室外熱交換器または吸湿ロータを通過後にケーシング外に排気している。
【0009】
このような室外空調ユニットと加湿ユニットとを1つの室外機ケーシングに収納し、室外ファンおよび吸湿ファンを共通のものにすることができれば、部品点数が少なくなってコスト削減をはかることができ、運転時の省エネおよび室外機の小型化を図ることも可能となる。
【0010】
本発明の目的は、加湿ユニットを備えた空気調和機において、運転時の省エネ、室外機の小型化およびコスト削減を図ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る空気調和機は、室外機ケーシングと、室外機ケーシング内に収納される室外熱交換器と、室外機ケーシング内に収納され、室外熱交換器との間で熱交換を行う空気流を発生するための室外ファンとを含む室外空調ユニットと、室内に設置される室内機ケーシングと、室内ケーシング内に収納される室内熱交換器を含む室内空調ユニットと、室外機ケーシング内に回動可能に収納され、空気中の水分を吸着し加熱されることにより吸着した水分を放出する吸湿材料で構成される吸湿部材と、吸湿部材を回転駆動するための駆動手段と、吸湿部材の一部を加熱する加熱手段と、吸湿部材の加熱手段により加熱された部分から離脱した水分を空気と混合して室内機ケーシング側に搬送する加湿空気搬送手段とを含み、空調室外ユニットの上側に配置される加湿ユニットとを備え、吸湿部材は、その上部が加熱手段によって加熱されることで吸着した水分を放出し、加熱手段によって加熱されていない位置であるその下部が室外ファンによる空気流中に配置されていることで空気中の水分を吸着することを特徴とする。
【0012】
この場合、室外空調ユニットに設けられた室外ファンの空気流中に吸湿部材の一部が位置するようにしており、加湿ユニットに吸着ファンを設ける場合に比して騒音を少なくすることが可能となる。また、モータなどの部品点数を少なくして小型化を図ることが可能となるとともに、コストダウンを図ることが可能となる。
【0013】
ここで、室外機ケーシング内に室外空調ユニットと加湿ユニットとを仕切る仕切板を備え、吸湿部材の一部が仕切板に設けられた開口部から突出された構成とすることができる。
【0014】
この場合、簡単な構成で吸湿部材の一部を室外ファンの空気流中に位置させることができ、導入された空気中の水分を吸湿部材に吸着させることが可能となる。
【0015】
また、室外ファンおよび吸湿部材は、水平方向に支持される回転軸を中心に回転駆動される構成とすることができる。
【0016】
この場合、室外ファンの回転軸と吸湿部材の回転軸を平行に設定することができ、簡単な構成で確実に加湿ユニットを構成することができる。
【0017】
さらに、吸湿部材の下部が、室外熱交換器を通過した後の空気流中に配置される構成とすることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
〔空気調和機の外観〕
本発明の1実施形態が採用される空気調和機の外観を図1に示す。
【0019】
この空気調和機1は、室内の壁面などに取り付けられる室内機2と、室外に設置される室外機3と備えている。室外機3は、室外熱交換器や室外ファンなどを収納する室外空調ユニット5と、加湿空気を室内機2に搬送する加湿ユニット4とを備えている。
【0020】
室内機2内には室内熱交換器が収納され、室外機3内には室外熱交換器が収納されており、各熱交換器が冷媒配管6により接続されることにより冷媒回路を構成している。また、加湿ユニット4と室内機2との間には、加湿ユニット4からの加湿空気を室内機2側に供給するための加湿空気用配管7が設けられている。
【0021】
〔冷媒回路の概略構成〕
空気調和機1で用いられる冷媒回路の一例を、図2に示す。
【0022】
室内機2内には、室内熱交換器11が設けられている。この室内熱交換器11は、長さ方向両端で複数回折り返されてなる伝熱管と、伝熱管が挿通される複数のフィンとからなり、接触する空気との間で熱交換を行う。
【0023】
また、室内機2内には、室内空気を吸い込んで室内熱交換器11との間で熱交換を行った後の空気を室内に排出するためのクロスフローファン12が設けられている。クロスフローファン12は、円筒形状に構成され、周面には回転軸方向に羽根が設けられているものであり、回転軸と交わる方向に空気流を生成する。このクロスフローファン12は、室内機2内に設けられるファンモータ13によって回転駆動される。
【0024】
室外空調ユニット5には、圧縮機21と、圧縮機21の吐出側に接続される四路切換弁22と、圧縮機21の吸入側に接続されるアキュムレータ23と、四路切換弁22に接続された室外熱交換器24と、室外熱交換器24に接続された電動膨張弁でなる減圧器25とが設けられている。減圧器25は、フィルタ26および液閉鎖弁27を介して現地配管31に接続されており、この現地配管31を介して室内熱交換器11の一端と接続される。また、四路切換弁22は、ガス閉鎖弁28を介して現地配管32に接続されており、この現地配管32を介して室内熱交換器11の他端と接続されている。この現地配管31,32は図1の冷媒配管6に相当する。
【0025】
室外空調ユニット5内には、室外熱交換器24での熱交換後の空気を外部に排出するためのプロペラファン29が設けられている。このプロペラファン29は、ファンモータ30によって回転駆動される。
【0026】
〔室外機の構成〕
室外機3の構成を図3に示す分解斜視図を用いて説明する。
【0027】
室外機3は、底板41、右側板42、左側板43、前板44、保護金網46、天板47、加湿ユニットケーシング48などを含む室外機ケーシングを備えている。
【0028】
前板44の後方には、ファン吸込口45と仕切板49が取り付けられる。また、室外機ケーシングの後面に位置する保護金網46の前面には平面視略L次形状でなる室外熱交換器24が取り付けられる。
【0029】
室外熱交換器24の前面にはファンモータ台50が取り付けられており、このファンモータ台には室外ファンモータ30が固定される。この室外ファンモータ30には室外ファン29が取り付けられる。室外ファン29は、室外ファンモータ30により駆動されることで、ファン吸込口45、仕切板49、左側板43、室外熱交換器24および加湿ユニットケーシング48の底板によって形成される空間内に負圧を形成し、後面および左側面から導入した空気を室外熱交換器24と接触させた後、前板44の前面に排気する。
【0030】
仕切板49と右側板42との間には、圧縮機21、四路切換弁22、電動弁25、液管閉鎖弁27、ガス管閉鎖弁28などの冷媒回路構成部品と、各部の温度を検出するためのサーミスタ51などが配置されている。右側板42の右側方には、液管閉鎖弁27、ガス管閉鎖弁28を保護するための閉鎖弁カバー52が取り付けられる。
【0031】
室外ファン29の上方には、電装品箱53が取り付けられる、この電装品箱53には、各部を制御するための回路部品を搭載したプリント基板54が収納され、回路部品で生じた熱を放熱するための放熱フィン55が取り付けられている。
【0032】
また、圧縮機21などの冷媒回路部品が収納されている空間の上部には、万一発火した際に延焼を防止するための防炎板56および加湿ユニット側からの水滴の侵入を防止する防滴板57が設けられている。
【0033】
加湿ユニットケーシング48内には、加湿ロータ58が配置されている。加湿ロータ58は、接触する空気中の水分を吸着し、加熱されることによって吸着した水分を離脱する性質を有する多孔質のゼオライトなどを円盤形状にしたものであり、加湿ユニットケーシング48側に設けられるロータ駆動モータ61の駆動軸に取り付けられている。ロータ駆動モータ61の回転軸は水平方向に支持されており、これに伴って加湿ロータ58は水平方向の回転軸を中心に回転する。
【0034】
加湿ロータ58の前面のうち上半分をほぼ覆うようにヒータ組立体64が配置されている。ヒータ組立体64は、ヒータ本体66と、ヒータ本体66をカバーする前部カバー65と、空気を吸入するための吸入口67およびヒータ本体66で加熱された空気を排出する排出口68を有する後部カバー69とからなり、ヒータ固定板63を介して加湿ロータ58の前面に取り付けられる。
【0035】
加湿ロータ58の後方であってヒータ組立体64に対応する位置に、加湿ファン70が配置されている。加湿ファン70は、加湿側連絡ダクト72に連なるケーシング内に配置される遠心ファンであり、加湿ロータ58下方に取り付けられる加湿ファン吸込口71に一体的に設けられる。加湿ファン70は、加湿ロータ58を通過した空気を加湿側連絡ダクト72側に排気し、加湿ホース73および加湿空気用配管7を介して室内機2側に加湿空気を送出する。
【0036】
この加湿ロータ58は、下半分が室外ファン29により生成される空気流中に位置するように、室外空調ユニット5と加湿ユニット4とを仕切る仕切板より室外ファン29の設置空間側に突出して配置されている。したがって、加湿ロータ58は、室外ファン29が生成する空気流中に位置する部分により、外部から導入された空気中の水分を吸着し、ヒータ組立体64の位置する部分により吸着した水分を分離して、加湿ファン70によって加湿空気として室外機側に搬送されることとなる。
【0037】
加湿ユニットケーシング75内には、プリント基板78を内部に収納する電装品箱76と電装品箱蓋77でなる電装品ケーシングおよび電源基板79などが配置される。
【0038】
〔加湿ユニットの空気流路〕
図4及び図5に室外機3の簡略化した断面図を示す。
【0039】
加湿ユニット4は、室外空調ユニット5の上部に配置されており、室外機ケーシング80内に一体的に収納されている。室外機ケーシング80の内部には、加湿ユニット4と室外空調ユニット5とを仕切る仕切板81を備えている。
【0040】
加湿ロータ58は、回転軸が水平方向にとなるように固定されたロータ駆動モータ61によって回転駆動されるように配置されており、下半分が仕切板81に設けられた開口部91より下方に突出するように構成されている。
【0041】
室外ファン29は、室外熱交換器24と接触する空気流を生成するように配置されており、この空気流と室外熱交換器24内部を通過する冷媒との間で熱交換が行われる。加湿ロータ58の下半分は、室外ファン29が生成する空気流中に位置しており、空気中に含まれる水分を吸着することとなる。
【0042】
また、加湿ファン70は、ヒータ組立体64によって加熱されて加湿ロータ58から離脱した水分を含む空気流を生成し、室内機2側にこの加湿空気を搬送することとなる。
【0043】
図示した例では、室外熱交換器24を通過した空気流が、加湿ロータ58の下半分に接触するように構成されているが、室外熱交換器24を加湿ロータ58よりも前面に位置するように構成することも可能である。この場合には、暖房運転時において蒸発器として作用する室外熱交換器24により空気中に含まれる水分が凝縮される前に、加湿ロータ58に空気を接触させることができるので、水分の吸着を効率よく行うことが可能となる。
【0044】
また、加湿ファン70を加湿ロータ58の前面に配置して、加湿側の空気流を後方から前方に向けて生成させるように構成することも可能である。
【0045】
〔加湿運転制御〕
加湿運転モードにおいて、外気の湿度に応じて室外ファン29の回転数を制御し、導入した空気からの水分の吸着量を調整することが考えられる。この場合のフローチャートを図6に示す。
【0046】
ステップS11では外気湿度の検出を行う。室外機3に湿度センサが設けられている場合にはこの湿度センサにより外気湿度を検出することが可能である。また、外気温度を検出するための外気温度センサおよび加湿ロータ通過後の空気温度を検出するためのロータ通過後温度センサが設けられているような場合には、外気温度センサおよびロータ通過後温度センサの検出値から外気湿度を検出するように構成することができる。
【0047】
ステップS12では、外気湿度が第1の所定値よりも低いか否かを判別する。外気湿度が第1の所定値よりも低いと判断した場合にはステップS13に移行する。ステップS13では、室外ファン29の回転数を高く設定する。ここでは、室外ファン29を駆動する室外ファンモータ30をDCモータで構成し、この室外ファンモータ30に供給される電源周波数を高くすることで回転数を高く設定することが可能となる。
【0048】
ステップS14では、外気湿度が第2の所定値よりも高いか否かを判別する。この第2の所定値は第1の所定値よりも大きい値に設定されており、検出された外気湿度が第2の所定値よりも高い場合にはステップS15に移行する。ステップS15では、室外ファン29の回転数を低く設定する。ここでは、室外ファンモータ30に供給される電源周波数を低く設定することで回転数を低く設定することが可能となる。
【0049】
〔トルマリン〕
室内機2の空気吹出口周辺のケーシング部材や各構成部材を、トルマリン粉末が混合された合成樹脂で構成することができる。また、トルマリン粉末を含有する塗料をケーシング部材や各構成部材に塗布するように構成することもできる。さらに、加湿ユニット4から室内機2に至る加湿空気用配管7内部や、加湿ユニット4の各構成部品をトルマリン粉末含有の合成樹脂で構成したり、トルマリン粉末含有の塗料を塗布したものを用いる構成とすることができる。
【0050】
トルマリンは、水分に触れることにより放電してマイナスイオンを発生する。このため、室内機2の室内機2より吹き出される空気中に大量にマイナスイオンを含ませることができ、人体に有害な活性酸素の発生を少なくし、高血圧症などの成人病の予防を行うことができる。
【0051】
【発明の効果】
本発明の請求項1に係る空気調和機では、室外空調ユニットに設けられた室外ファンの空気流中に吸湿部材の一部が位置するようにしており、加湿ユニットに吸着ファンを設ける場合に比して騒音を少なくすることが可能となる。また、モータなどの部品点数を少なくして小型化を図ることが可能となるとともに、コストダウンを図ることが可能となる。
【0052】
請求項2に係る空気調和機では、簡単な構成で吸湿部材の一部を室外ファンの空気流中に位置させることができ、導入された空気中の水分を吸湿部材に吸着させることが可能となる。
【0053】
請求項3に係る空気調和機では、室外ファンの回転軸と吸湿部材の回転軸を平行に設定することができ、簡単な構成で確実に加湿ユニットを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の1実施形態が採用される空気調和機の外観構成を示す斜視図。
【図2】 冷媒回路の説明図。
【図3】 室外機の分解斜視図。
【図4】 室外機の概略を示す断面図。
【図5】 室外機の概略を示す断面図。
【図6】 室外ファン制御による加湿運転制御のフローチャート。
【符号の説明】
3 室外機
4 加湿ユニット
5 室外空調ユニット
58 加湿ロータ
64 ヒータ組立体
70 加湿ファン
81 仕切板
Claims (4)
- 室外機ケーシング(80)と、
前記室外機ケーシング(80)内に収納される室外熱交換器(24)と、前記室外機ケーシング(80)内に収納され、前記室外熱交換器(24)との間で熱交換を行う空気流を発生するための室外ファン(29)とを含む室外空調ユニット(5)と、
室内に設置される室内機ケーシングと、
前記室内ケーシング内に収納される室内熱交換器(11)を含む室内空調ユニット(2)と、
前記室外機ケーシング(80)内に回動可能に収納され、前記空気中の水分を吸着し加熱されることにより吸着した水分を放出する吸湿材料で構成される吸湿部材(58)と、前記吸湿部材(58)を回転駆動するための駆動手段(61)と、前記吸湿部材(58)の一部を加熱する加熱手段(64)と、前記吸湿部材(58)の加熱手段(64)により加熱された部分から離脱した水分を空気と混合して前記室内機ケーシング側に搬送する加湿空気搬送手段(70,72,73)とを含み、前記空調室外ユニット(5)の上側に配置される加湿ユニット(4)と、
を備え、前記吸湿部材(58)は、その上部が前記加熱手段(64)によって加熱されることで吸着した水分を放出し、前記加熱手段(64)によって加熱されていない位置であるその下部が前記室外ファンによる空気流中に配置されていることで空気中の水分を吸着することを特徴とする空気調和機。 - 前記室外機ケーシング(80)内に前記室外空調ユニット(5)と前記加湿ユニット(4)とを仕切る仕切板を備え、前記吸湿部材(58)の一部が前記仕切板に設けられた開口部から突出されてなる、請求項1に記載の空気調和機。
- 前記室外ファン(29)および吸湿部材(58)は、水平方向に支持される回転軸を中心に回転駆動される、請求項1または2に記載の空気調和機。
- 前記吸湿部材(58)の下部は、前記室外熱交換器(24)を通過した後の空気流中に配置されている、請求項1から3のいずれか1項に記載の空気調和機。
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