JPH06193908A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷媒凝縮器より吹き出される高温の空気への
水分の放湿性能を向上させて、冷媒蒸発器に向かう空気
中の水分の吸湿性能をより向上させ、冷凍サイクルの冷
房能力をより向上させることを可能にする。 【構成】 仕切り板１１により第１送風路８と第２送風
路９とを区画したケーシング２内に、空気中の水分を吸
湿する吸湿剤を含浸させた除湿ロータ５と、第１送風路
８内の除湿ロータ５の吸湿側の風下に空気を冷却する冷
媒蒸発器２６と、第２送風路９内の除湿ロータ５の放湿
側の風上に空気を加熱する冷媒凝縮器２４とを設置し
た。そして、冷媒凝縮器２４内を流れる冷媒が除湿ロー
タ５の回転方向に対して対向流となるように冷媒流路管
を配して、除湿ロータ５の回転が進むにつれて温度が高
くなるようにし、水分の放湿性能を向上させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室内の冷房および除湿
を行う工場用スポットクーラ等に利用される空気調和装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、実開昭５６−２１１３３号公
報においては、図７に示したように、ケーシング１０
１、室内ファン１０２、室外ファン１０３、冷凍サイク
ル１０４および除湿ロータ１０５等により構成される空
気調和装置１００が提案されている。なお、ケーシング
１０１は、室内側室１０６と室外側室１０７とを仕切り
板１０８により仕切られている。また、室内ファン１０
２と室外ファン１０３とは、１個の両軸モータ１０９に
より回転駆動されて空気流を発生させる。さらに、冷凍
サイクル１０４は、冷媒圧縮機１１０、冷媒凝縮器１１
１、減圧装置１１２、冷媒蒸発器１１３およびこれらを
環状に接続する冷媒配管１１４より構成されている。そ
して、除湿ロータ１０５は専用の電動モータ１１５によ
り回転駆動されて、室内側室１０６を流れる空気より吸
湿し、室外側室１０７を流れる空気へ放湿する。これら
によって、空気調和装置１００は、予め吸入空気を除湿
ロータ１０５にて除湿することにより低湿の空気を得る
ことができ、また冷媒蒸発器１１３の働きが空気の潜熱
の低減のみとなることから冷凍サイクル１０４の冷房能
力を向上するようにしている。また、除湿ロータ１０５
で吸湿した空気の水分は、除湿ロータ１０５の回転に伴
って室外側室１０７内に移り、冷媒凝縮器１１１より吹
き出された高温の空気を放湿し、再度室内側室１０６に
移った際の吸湿性能を得るようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の空気
調和装置１００においては、冷媒凝縮器１１１より吹き
出された空気が室外ファン１０３で攪乱されて除湿ロー
タ１０５に導かれる。これによって、除湿ロータ１０５
の室外側室１０７の入口側と出口側とで温度差がなく、
室外側室１０７内を流れる空気への放湿性能が低下して
しまう。このため、室内側室１０６内を流れる冷媒蒸発
器１１３に向かう空気中の水分の吸湿性能も低下してし
まい、期待する程冷凍サイクルの冷房能力が向上しない
という不具合があった。本発明は、冷媒凝縮器より吹き
出される高温の空気への水分の放湿性能を向上させて、
冷媒蒸発器に向かう空気中の水分の吸湿性能をより向上
させ、冷凍サイクルの冷房能力をより向上させることが
可能な空気調和装置の提供を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、室内に空気を
送る第１送風路と室外に空気を送る第２送風路とを区画
する仕切り板を有するケーシングと、前記仕切り板を挟
んで前記第１送風路と前記第２送風路とを移動すると共
に、前記第１送風路内を流れる空気を吸湿し、且つ前記
第２送風路内を流れる空気へ放湿する除湿ロータと、こ
の除湿ロータを回転駆動する駆動手段と、前記除湿ロー
タより風下側の前記第１送風路内に配された冷媒蒸発
器、および前記除湿ロータより風上側の前記第２送風路
内において前記除湿ロータに対向して配され、内部を前
記除湿ロータの回転方向に対して対向流となるように冷
媒が流れる冷媒流路を設けた冷媒凝縮器を有する冷凍サ
イクルとを備えた技術手段を採用した。

【０００５】

【作用】本発明によれば、ケーシングの第１送風路内を
流れる空気中の水分は除湿ロータを通過する際に吸湿さ
れる。そして、低湿の空気は、冷凍サイクルの冷媒蒸発
器を通過する際に冷却されることにより、室内に低温、
低湿の空気が吹き出される。そして、除湿ロータに吸湿
された空気中の水分は、駆動手段の回転駆動による除湿
ロータの移動により第２送風路側へ移る。また、本発明
によれば、ケーシングの第２送風路内を流れる空気は冷
凍サイクルの冷媒凝縮器を通過する際に加熱され、除湿
ロータを通過する際に第１送風路内で吸湿した空気中の
水分を放湿することにより、室外に高温、高湿の空気が
吹き出される。なお、冷媒凝縮器の冷媒流路内を流れる
冷媒は、除湿ロータの回転方向に対して対向流となって
いるので、除湿ロータの第２送風路の入口部より出口部
の方が高温の空気に晒される。そして、放湿性能は、除
湿ロータに吹き付けられる空気の温度が高ければ高い程
良好となるので、除湿ロータによる空気への水分の放湿
性能がより向上する。これによって、除湿ロータによる
空気中の水分の吸湿性能も向上し、冷媒蒸発器に潜熱の
小さい低湿空気が供給されるので、冷媒蒸発器の冷却能
力が向上する。

【０００６】

【実施例】

〔実施例の構成〕次に、本発明の空気調和装置を図１な
いし図６に示す一実施例に基づいて説明する。図１は空
気調和装置を示した図である。空気調和装置１は、工場
用スポットクーラであって、ケーシング２、室内ファン
３、室外ファン４、除湿ロータ５、両軸モータ６および
冷凍サイクル７等より構成されている。

【０００７】ケーシング２は、例えば工場内の床上を移
動可能なキャスター（図示せず）付の方形状の基台１０
上に取り付けられ、内部に第１送風路８と第２送風路９
とを区画する仕切り板１１を設置している。このケーシ
ング２の図示上側の側壁には、第１送風路８内に室内空
気を吸い込ませるための吸込口１２、および第２送風路
９より空気を吐出するための吐出口１３が開口してい
る。なお、吐出口１３には、空気を室外に導くためのダ
クト１４が取り付けられており、このダクト１４の端部
は室外に突き出すように設けられている。

【０００８】また、ケーシング２の図示左側の側壁に
は、第１送風路８より室内へ空気を吹き出させるための
吹出口１５が開口している。さらに、ケーシング２の図
示下側の側壁には、第２送風路９内に室内空気を吸い込
ませるための吸込口１６が開口している。なお、ケーシ
ング２の各吸込口１２、１６に塵、埃等を除去して吸込
空気を浄化するフィルターを取り付けても良い。また、
ケーシング２の吹出口１５に空気の吹き出し方向に変更
するルーバを取り付けても良い。

【０００９】室内ファン３は、遠心式ファンであって、
ケーシング２の第１送風路８内に回転自在に取り付けら
れている。この室内ファン３は、吸込口１２より第１送
風路８内に吸い込んだ室内空気を吹出口１５より室内へ
送風するものである。室外ファン４は、遠心式ファンで
あって、ケーシング２の第２送風路９内に回転自在に取
り付けられている。この室外ファン４は、吸込口１６よ
り第２送風路９内に吸い込んだ室内空気を吐出口１３よ
りダクト１４を介して室外へ送風するものである。

【００１０】除湿ロータ５は、セラミックや不織布等の
素材をハニカム状、渦巻き状、同心状等の通気性のある
形状に成形した円板部材よりなり、その円板部材に潮解
性つまり吸湿性に非常に優れたシリカゲル、塩化リチウ
ム、臭化リチウム等の吸湿剤（図示せず）を含浸させた
ものである。この除湿ロータ５は、第１送風路８に臨む
吸湿側で空気中の水分を吸湿し、第２送風路９に臨む放
湿側で空気に吸湿した水分を放湿する。

【００１１】両軸モータ６は、本発明の駆動手段であっ
て、一方側の駆動軸１７に室内ファン３が固定され、他
方の駆動軸１８に室外ファン４が固定されている。ま
た、駆動軸１７の外周には、プーリ１９が取り付けられ
ている。このプーリ１９は、除湿ロータ５の駆動軸２０
に固定されたプーリ２１にベルト２２を介して駆動連結
している。したがって、両軸モータ６は、室内ファン
３、室外ファン４および除湿ロータ５を全て回転駆動す
る。なお、駆動軸１７、２０間に適当なギア比を用いた
歯車変速機構を取り付けて駆動軸１７、２０の回転速度
を変えるようにしても良い。

【００１２】冷凍サイクル７は、冷媒圧縮機２３、冷媒
凝縮器２４、減圧装置２５、冷媒蒸発器２６、およびこ
れらを順次環状に接続する冷媒配管２７等より構成され
ている。冷媒圧縮機２３は、周知の構成で、第２送風路
９内に取り付けられている。この冷媒圧縮機２３は、図
示しない電動モータにより回転駆動されて吸入した冷媒
を圧縮して高温、高圧のガス冷媒を吐出するものであ
る。

【００１３】冷媒凝縮器２４は、図２に示したように、
除湿ロータ５の風上側の第２送風路９内において除湿ロ
ータ５の放湿側に対向し、且つ除湿ロータ５の径方向に
並行して設置されている。この冷媒凝縮器２４は、冷媒
が流入する冷媒入口２８、冷媒が除湿ロータ５の回転方
向に対向流となるように上下方向に蛇行する冷媒流路管
２９、およびこの冷媒流路管２９より冷媒を流出させる
冷媒出口３０等よりなる。なお、冷媒流路管２９は、複
数の円筒管部３１と、上下に隣設する円筒管部３１を連
結するＵ字管部３２とからなり、冷媒圧縮機２３より吐
出した冷媒と第２送風路９内を流れる室内空気を熱交換
させて空気を加熱すると共に冷媒を凝縮させる。

【００１４】減圧装置２５は、例えばキャピラリチュー
ブ等の固定絞りが用いられ、第１送風路８内に取り付け
られ、冷媒凝縮器２４より流入した冷媒を断熱膨張させ
て気液二相状態の冷媒にする。冷媒蒸発器２６は、除湿
ロータ５の風下側の第１送風路８内において除湿ロータ
５の吸湿側に対向して設置され、さらに冷媒凝縮器２４
と並列して設置されている。この冷媒蒸発器２６は、減
圧装置２５より流入した気液二相状態の冷媒と第１送風
路８内を流れる室内空気を熱交換させて空気を冷却する
と共に冷媒を蒸発させる。

【００１５】〔実施例の作用〕次に、この実施例の空気
調和装置１の作動を図１ないし図６に基づいて簡単に説
明する。冷媒圧縮機２３が電動モータ（図示せず）によ
り駆動されると、冷媒圧縮機２３は吸入した冷媒を圧縮
して高温、高圧のガス冷媒を吐出する。そして、冷媒圧
縮機２３より吐出された高温、高圧のガス冷媒は、冷媒
凝縮器２４の冷媒流路管２９を通過する際に凝縮液化さ
れて液冷媒になる。液冷媒は、減圧装置２５を通過する
際に断熱膨張されて低温、低圧の霧状冷媒になり、冷媒
蒸発器２６で蒸発気化された後に冷媒圧縮機２３に吸入
される。

【００１６】一方、両軸モータ６が駆動軸１７、１８を
回転させると室内ファン３と室外ファン４が回転して室
内空気が吸込口１２、１６より第１送風路８内と第２送
風路９内にそれぞれ吸い込まれる。また、駆動軸１７の
回転に伴ってプーリ１９、ベルト２２、プーリ２１を介
して駆動軸２０にも回転が伝えられるので、除湿ロータ
５も回転する。

【００１７】よって、吸込口１２より第１送風路８内に
吸い込まれた室内空気は、除湿ロータ５の吸湿側を通過
する際に空気中の水分が除湿ロータ５の吸湿剤に吸湿さ
れ、その後に冷媒蒸発器２６を通過する際に低温、低圧
の霧状冷媒と熱交換して冷却される。このため、吹出口
１５より室内に向かって低温、低湿の空気（図１の実線
矢印）が吹き出されることによって室内の冷房がなされ
る。また、除湿ロータ５の吸湿剤に吸湿された空気中の
水分は、除湿ロータ５の回転に伴って放湿側に移動す
る。これによって、冷媒凝縮器２４を通過する際に高
温、高圧の冷媒と熱交換して冷媒凝縮器２４より吹き出
された高温の空気に吸湿剤に吸湿された水分を放湿す
る。このように、除湿ロータ５の移動に伴って吸湿側と
放湿側とが繰り返されることによって連続的な水分の吸
湿性能が得られる。

【００１８】〔実施例の効果〕ここで、図２に示したよ
うに、冷媒凝縮器２４内、つまり上下方向に蛇行した冷
媒流路管２９内を流れる冷媒の流れ方向と除湿ロータ５
の回転方向とが互いに交差するように、除湿ロータ５と
冷媒凝縮器２４とを対向配置している。そして、冷媒凝
縮器２４内、つまり冷媒流路管２９内の冷媒の温度は、
冷媒入口２８側の方が冷媒出口３０側と比較して高温に
なっているので、冷媒凝縮器２４を通過した空気は除湿
ロータ５の前面で図３に示した温度分布となる。一方、
図４に示したように、除湿ロータ５内に含浸された吸湿
剤の一般的な特性として、温度の上昇と共にその吸湿剤
表面の飽和水蒸気分圧は低下するため、冷媒蒸発器２６
に向かう空気中の水分を吸湿している除湿ロータ５の吸
湿剤は温度上昇と共に放湿に転じる。このことからも判
るように、除湿ロータ５の回転が進むにつれて温度がよ
り高くなっていく方が、温度が変化しないものと比較し
て、空気に水分を放湿させる放湿性能が向上すると言え
る。

【００１９】図５は除湿ロータ５の回転角と除湿ロータ
５内の水分含有率について、冷媒凝縮器２４内の冷媒の
流れ方向とが並行した並行流の場合と対向した対向流の
場合とを比較したグラフである。この図５のグラフより
判るように、除湿ロータ５の回転角がθ＝１８０°の放
湿側の出口部分では、対向流の場合（発明品）の方が並
行流の場合（従来品）よりも空気に水分を放湿する放湿
量が大きい。また、除湿ロータ５の回転角がθ＝１８０
°の放湿側の出口部分で除湿ロータ５の吸湿剤に吸湿さ
れていた水分がより放湿されている方が吸湿側での水分
の吸湿量を増大させることができるので、除湿ロータ５
の吸湿剤に水分が吸湿する吸湿性能をより向上すること
ができ、連続的に低湿の空気を得ることができる。この
ため、冷媒蒸発器２６の潜熱負荷を減少できるので、冷
媒蒸発器２６の顕熱比が増大する。これにより、冷媒の
蒸発温度を上昇できるので、冷媒圧縮機２３に吸入され
る冷媒の吸入圧力を上昇させることができる。このた
め、高低圧力差を減少させることができるので、冷凍サ
イクル７の成績係数を向上でき、且つ冷媒圧縮機２３の
省動力運転を達成できるため、冷媒圧縮機２３を駆動す
る電動モータの消費電力を抑えることができる。

【００２０】図６は除湿ロータ５を持つ発明品と除湿ロ
ータを持たない従来品との各性能を比較したグラフであ
る。このグラフは除湿ロータ５の除湿量（吸湿量）に対
する冷凍サイクル７の冷房能力、冷凍サイクル７の成績
係数（ｃｏｐ）、顕熱比（ＳＨＦ）を示したものであ
る。なお、除湿量が０のものが従来品の値を示す。例え
ば顕熱比（ＳＨＦ）が０．９を達成する場合には、除湿
ロータ５の除湿量が６．５kg／ｈである。このときの冷
凍サイクル７の冷房能力（除湿分も含む）は従来品と比
較して６５％も増大し、冷凍サイクル７の成績係数（ｃ
ｏｐ）は従来品と比較して７０％も増大する。これらよ
り、発明品は従来品より冷房能力、成績係数が飛躍的に
向上すると言える。

【００２１】また、図１に示したように、１個の両軸モ
ータ６で室内ファン３と室外ファン４を回転させ、さら
にその両軸モータ６でプーリ１９、２１およびベルト２
２を介して除湿ロータ５を回転させるようにしているの
で、従来技術と比較してモータを１個廃止することがで
きるので、騒音を低減でき、空気調和装置１全体のコス
トを低減できる。

【００２２】〔変形例〕本実施例では、本発明を工場用
スポットクーラに用いたが、本発明を建物の室内と室外
とを区画する側壁に取り付られる定置式の空気調和装置
に用いても良い。冷媒蒸発器２６を除湿ロータ５の径方
向に対して直交する方向に配置しても良い。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、冷媒凝縮器より吹き出される
高温の空気への水分の放湿性能を向上させることができ
るため、冷媒蒸発器に向かう空気中の水分の吸湿性能を
より向上させることができ、それによって冷媒蒸発器の
冷却能力が向上するので、冷凍サイクルの冷房能力をよ
り向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に用いた空気調和装置を示し
た断面図である。

【図２】図１の空気調和装置を示した概略図である。

【図３】冷媒凝縮器の温度分布を示した説明図である。

【図４】飽和水蒸気分圧と温度との関係を示したグラフ
である。

【図５】除湿ロータ内の水分含有率と除湿ロータの回転
角との関係を示したグラフである。

【図６】除湿ロータの除湿量に対する冷凍サイクルの冷
房能力、冷凍サイクルの成績係数、顕熱比との関係を示
したグラフである。

【図７】従来の空気調和装置を示した断面図である。

【符号の説明】

１ 空気調和装置 ２ ケーシング ３ 室内ファン ４ 室外ファン ５ 除湿ロータ ６ 両軸モータ（駆動手段） ７ 冷凍サイクル ８ 第１送風路 ９ 第２送風路 １１ 仕切り板 ２４ 冷媒凝縮器 ２６ 冷媒蒸発器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）室内に空気を送る第１送風路と室
   外に空気を送る第２送風路とを区画する仕切り板を有す
   るケーシングと、 （ｂ）前記仕切り板を挟んで前記第１送風路と前記第２
   送風路とを移動すると共に、前記第１送風路内を流れる
   空気を吸湿し、且つ前記第２送風路内を流れる空気へ放
   湿する除湿ロータと、 （ｃ）この除湿ロータを回転駆動する駆動手段と、 （ｄ）前記除湿ロータより風下側の前記第１送風路内に
   配された冷媒蒸発器、および前記除湿ロータより風上側
   の前記第２送風路内において前記除湿ロータに対向して
   配され、内部を前記除湿ロータの回転方向に対して対向
   流となるように冷媒が流れる冷媒流路を設けた冷媒凝縮
   器を有する冷凍サイクルとを備えた空気調和装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の空気調和装置におい
   て、 前記駆動手段は、前記第１送風路内において室内に向か
   う空気流を発生させる室内ファン、および前記第２送風
   路内において室外に向かう空気流を発生させる室外ファ
   ンも回転駆動する１個のモータであることを特徴とする
   空気調和装置。