JP6429998B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
《風路構成》
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の構成図である。
空気調和装置は、吸込口11aから吹出口11bに至る風路11が内部に形成された筐体12を有し、風路11内を除湿対象空気が送風装置4を用いて通過するようになっている。そして、除湿対象空気は、風路11に配置された熱交換器(第3の熱交換器)3、デシカントブロック5、熱交換器(第2の熱交換器)2、熱交換器(第1の熱交換器)1を通過後、除湿対象空間に放出される。ここで、図1では送風装置4を風路11の最下流に配置しているが、目標の風量が熱交換器3、熱交換器2及び熱交換器1を通過すれば風路11の最上流に配置しても良く、配置位置を限定するものではない。
次に図1を用いて、本発明の実施の形態1に関わる空気調和装置の冷媒回路構成と動作とを説明する。冷媒回路は冷媒を圧縮する圧縮機6、冷媒を凝縮させる凝縮器もしくは冷媒を蒸発させる蒸発器となる熱交換器1〜3、凝縮された冷媒を減圧する減圧装置8、凝縮器と蒸発器とを入れ替えるために熱交換器2、3に流れる冷媒の流れを反転する流路切替装置である四方弁7を備えている。そして、冷媒回路は、圧縮機6、熱交換器1、四方弁7、熱交換器2、減圧装置8、熱交換器3が順次冷媒配管で接続されて構成されている。
(圧縮機6)
圧縮機6は、回転数が固定の容量一定のものでもよいし、回転数が制御され、容量制御が行われるタイプのものでもよい。なお、本発明は圧縮機6の台数を1台に限定するものではなく、2台以上の圧縮機6が並列もしくは直列に接続されたものであってもよい。
熱交換器1〜3は、例えば、複数のフィンと内部に冷媒が流れる伝熱管とを備えたクロスフィン式のフィンアンドチューブ型熱交換器で構成される。
送風装置4は、空気調和装置内の風路11を通過する空気の流量を可変することが可能なファンであり、DCファンモータなどのモータによって駆動される遠心ファン、多翼ファン等である。
減圧装置8は、冷媒を減圧させるものであり、冷媒回路内を流れる冷媒の流量の調節等を行うことが可能なものである。減圧装置8は、ステッピングモータ(図示せず)により絞りの開度を調整することが可能な電子膨張弁又は受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁又はキャピラリーチューブである。
四方弁7は、冷媒回路における冷媒の流れ方向を切り替えるものである。流路切替装置としてここでは四方弁7を示したが、冷媒回路における冷媒の流れ方向の切り替えが実施できればよく、他に例えば電磁弁と逆止弁の組み合わせで同様の効果が得られる構成としてもよく、構成を限定するものではない。
空気調和装置に用いられる冷媒は例えば、R410A、R407C、R404AなどのHFC冷媒、R22、R134aなどのHCFC冷媒、もしくは炭化水素、ヘリウムのような自然冷媒などがある。
デシカントブロック5は、風路断面に沿った多角形の多孔質平板などになっており、厚さ方向に空気が通過できるように紙で構成したものである。また、前記多孔質平板には、その表面に、高分子吸着剤等のような相対的に湿度の高い空気から吸湿して相対的に湿度の低い空気に対して放湿する特性を有する吸着剤を塗布、表面処理あるいは含浸されたものを使用する。
平衡吸着量は一般に空気相対湿度が高くなると増加する。本実施の形態1で使用する吸着剤は、相対湿度が80%以上の平衡吸着量と相対湿度が40〜60%での平衡吸着量との差が大きい吸着剤であり、この吸着剤を使用することによってデシカントブロック5の吸脱着能力を上昇させることが可能となっている。また、このデシカントブロック5は水滴が付着すると、デシカントブロック5を形成している紙が高分子吸着剤で吸着しきれない水分を吸ってしまい、除湿能力の低下や吸着剤の破壊につながる。本実施の形態1ではこの課題に対する改善策が取られており、この点については後述する。
本実施の形態1の空気調和装置は更に、空気調和装置全体を制御する制御装置20を備えている。制御装置20は、例えばCPU(Central Processing Unit)及びROM(Read Only Memory)等を備えている。そして、CPUとROMに記憶された制御プログラムとにより水滴付着判定部21と、除湿制御部22と、乾燥制御部23とが機能的に構成されている。
以下、図3及び図4を参照して吸着モード及び脱着モードのそれぞれにおける冷媒の流れについて説明する。なお、乾燥モードにおける冷媒の流れは脱着モードと同様である。
図3は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の吸着モード時の冷媒の流れを示す図である。 図3の矢印は冷媒の流れを示している。
吸着モードでは、冷媒が圧縮機6、熱交換器1、四方弁7、熱交換器2、減圧装置8、熱交換器3、四方弁7の順に流れ、再び圧縮機6に流入する冷媒流路を形成する。吸着モードでは、熱交換器1及び熱交換器2が凝縮器、熱交換器3が蒸発器の機能を果たし、後述するようにデシカントブロック5に水分を吸着させる動作が行われる。
図4は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の脱着モード時の冷媒の流れを示す図である。 図4の矢印は冷媒の流れを示している。
脱着モードでは、冷媒が圧縮機6、熱交換器1、四方弁7、熱交換器2、減圧装置8、熱交換器3、四方弁7の順に流れ、再び圧縮機6に流入する冷媒流路を形成する。脱着モードでは、熱交換器1及び熱交換器2が凝縮器、熱交換器3が蒸発器の機能を果たし、後述するようにデシカントブロック5の水分を脱着(放出)させる動作が行われる。
次に、図5及び図6を用いて空気調和装置各モードでの空気動作を説明する。
図5は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の吸着モード時の空気温湿度推移を示した湿り空気線図である。図5の空気状態を示す(1−1)〜(1−5)は吸着モードにおける熱交換器3の通過前(1−1)、熱交換器3を通過後(1−2)、デシカントブロック5を通過後(1−3)、熱交換器2を通過後(1−4)、熱交換器1を通過後(1−5)を示す。なお、吸着モードでは、風量調整装置9は図1の実線で示す「開」の状態となっている。
図6は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の脱着モード時の空気温湿度推移を示した湿り空気線図である。図6の空気状態を示す(2−1)〜(2−5)は脱着モードにおける熱交換器3を通過前(2−1)、熱交換器3を通過後(2−2)、デシカントブロック5を通過後(2−3)、熱交換器2を通過後(2−4)、熱交換器1を通過後(2−5)を示す。なお、脱着モードでは、風量調整装置9は吸着モードと同様に図1の実線で示す「開」の状態となっている。
次に、乾燥モードについて説明する。乾燥モードにおける冷媒の流れは、図4の脱着モードの冷媒の流れと同じである。そして、風量調整装置9が「閉」(図4の点線)の状態で行われる点が脱着モードと異なる。以下、まずは乾燥モードにおける風量調整装置9の役割について説明する。
風量調整装置9は、水滴付着判定部21でデシカントブロック5に水滴付着有りと判定された場合に「閉」となり、風路上部を塞ぐ。このように風量調整装置9で風路上部を塞ぎ、凝縮器として機能する熱交換器1に流入する空気の風量を低下させる。これにより、熱交換器1における熱交換能力が低下し、凝縮温度が上昇する。その結果、熱交換器3に高温の冷媒が送り込まれ、デシカントブロック5の入口空気温度が上昇し、デシカントブロック5の乾燥を促すことが可能となる。
除湿制御部22は、矢印S1に示すように、任意の切替時間で運転モードを吸着モードから脱着モードに切り替える。具体的には除湿制御部22は、四方弁7を切り替えて冷媒の流れを吸着モード時の流れから脱着モード時の流れに変更すると共に、風量調整装置9を吸着モード時と同様に「開」のままとする。そして、除湿制御部22は、任意の切替時間で矢印S2に示すように脱着モードから吸着モードに切り替える。具体的には除湿制御部22は、四方弁7を切り替えて冷媒の流れを脱着モード時の流れから吸着モード時の流れに変更する。
このように構成された空気調和装置は、デシカントブロック5に水滴が付着した場合でも早期の乾燥が可能となり、除湿能力の低下を防ぐことができる。
Claims (6)
- 圧縮機、第1の熱交換器、流路切替装置、第2の熱交換器、減圧装置及び第3の熱交換器が冷媒配管で接続された冷媒回路と、
空気に含まれている水分の吸着及び空気に水分を脱着するデシカントブロックと、
吸込口から吹出口に至る風路が内部に形成され、前記風路内に、空気上流側から順に前記第3の熱交換器、前記デシカントブロック、前記第2の熱交換器、前記第1の熱交換器が配置された筐体と、
前記筐体外の空気を前記風路に送り込む送風装置と、
前記第1の熱交換器に流入する空気の風量を調整する風量調整装置と、
前記デシカントブロックに対する水滴付着の有無を判定する水滴付着判定部と、
前記流路切替装置を切り替えて、前記第1の熱交換器及び前記第2の熱交換器が凝縮器、前記第3の熱交換器が蒸発器として機能する第1の運転モードと、前記第1の熱交換器が凝縮器、前記第2の熱交換器が蒸発器、前記第3の熱交換器が凝縮器として機能する第2の運転モードとを交互に実施する除湿制御部と、
前記第2の運転モードから前記第1の運転モードに切り替えた際の前記水滴付着判定部の判定結果が水滴付着有りの場合に、前記第1の運転モードから前記第2の運転モードへの切り替えを行い、且つ、前記第1の熱交換器に流入する空気の風量を減らすように前記風量調整装置を制御する乾燥モードを実施する乾燥制御部と
を備えた空気調和装置。 - 前記風量調整装置は、前記第1の熱交換器の空気上流に配置され、前記風路の一部を遮断又は開放する請求項1記載の空気調和装置。
- 前記風量調整装置は、前記風路の一部として、前記風路の上部を遮断又は開放する請求項2記載の空気調和装置。
- 前記水滴付着判定部は、前記デシカントブロックの流入前の空気温度である入口空気温度と、前記デシカントブロックの流出後の空気温度である出口空気温度との温度差に基づいて前記デシカントブロックの水滴付着の有無を判定する請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の空気調和装置。
- 前記水滴付着判定部は、前記出口空気温度から前記入口空気温度を引いた温度差が予め設定された閾値超の場合、水滴付着無し、前記閾値以下の場合、水滴付着有りと判定する請求項4記載の空気調和装置。
- 前記乾燥モードの終了タイミングが時間で規定される請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の空気調和装置。
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