JP3719118B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【０００１】
【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。
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、この室内ファンに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。
【０００４】
一般的に空気調和機の暖房運転では水分の供給がないまま室温のみが上がるため、室内の相対湿度が大幅に低下する場合がある。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。
【０００５】
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。
【０００６】
【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。
室内機側では、室内ファンを駆動することにより、室内空気を吸い込んで室内熱交換器との間で熱交換させた後、室内へ送風するための空気流を生成する。加湿ユニットから供給される加湿空気の加湿空気吹出口は、通常は、室内ファンによる室内への空気吹出口近傍に設けられる。
【０００７】
この場合、加湿ユニットに設けられた加湿ファンによって加湿量が決定されてしまい、わずかな加湿量を得たい場合であっても加湿ファンを作動させる必要があり、消費電力が大きくなるとともに、騒音が発生するという問題も内包している。
本発明では、加湿ユニットを備えた空気調和機において、運転時の省エネを図るとともに騒音の低減を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る空気調和機は、圧縮機および室外熱交換器を含む室外冷媒回路と、室外熱交換器の内部を通過する冷媒との間で熱交換を行う空気流を生成する室外ファンとを有する室外空調ユニットと、冷媒配管を介して室外冷媒回路に接続される室内熱交換器と、室内熱交換器の内部を通過する冷媒との間で熱交換を行う空気流を生成する室内ファンとを有する室内空調ユニットと、室外空気を取り込んで加湿空気を生成し、室内空調ユニット側に供給する加湿ユニットとを備え、加湿ユニットから供給される加湿空気の室内空調ユニットにおける加湿空気吹出口が、室内ファンによって形成される負圧部に配置されている。
【０００９】
この場合、加湿ユニットから供給される加湿空気の室内空調ユニットにおける加湿空気吹出口が、室内ファンによって形成される負圧部に配置されているため、加湿空気を確実に室内に供給でき、加湿ユニット側のファンを停止した状態であっても加湿空気の供給を行うことを可能とし、消費電力を低減し騒音の発生を極力少なくすることができる。
【００１０】
ここで、加湿空気吹出口は、室内ファンと室内熱交換器との間の空気流中に配置される構成とすることができる。
この場合、加湿ユニットから供給される加湿空気を、室内ファンによる負圧領域に直接送り込むため、加湿量の調整を詳細に行うことが可能となり、室内湿度に応じて加湿量を微調整することができる
また、室内空調ユニットは室内空気を導入するための空気導入口と室内熱交換器との間にエアフィルタを備え、加湿空気吹出口が、室内熱交換器とエアフィルタの間に配置される構成とすることができる。
【００１１】
この場合、空気導入口から吸い込まれてエアフィルタを通過した後の空気に、加湿ユニットから供給される加湿空気を混合して室内に送風することとまり、加湿空気中に含まれる水分がエアフィルタに付着することがなくなり、エアフィルタへの付着によって発生する加湿量のばらつきをなくすことができる。
さらに、室内空調ユニットは室内空気を導入するための空気導入口と室内熱交換器との間にエアフィルタを備え、加湿空気吹出口が、空気導入口とエアフィルタとの間に配置される構成とすることができる。
【００１２】
この場合、加湿ユニットから供給される加湿空気中に万一ほこりなどが含まれている場合であっても、エアフィルタによって除去されるため、室内に不純物が侵入することを防止できる。
【００１３】
【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。
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。
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。
【００１４】
〔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。
【００１５】
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。
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
〔加湿ユニット〕
加湿ユニット４の構成を図３の分解斜視図に基づいて説明する。
【００１８】
加湿ユニット４は、室外機３の上部に位置する加湿ユニットケーシング４８を備えている。この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、前述したように、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側に設けられた支持軸５９にロータガイド６０を介して回動可能に支持される。加湿ロータ５８の周面には、ギヤが形成されており、ロータ駆動モータ６１の駆動軸に取り付けられるロータ駆動ギヤ６２と歯合している。
【００１９】
加湿ロータ５８の上面を略半分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をカバーする上部カバー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を有する下部カバー６９とからなり、ヒータ固定板６３を介して加湿ロータ５８の上方に取り付けられる。
【００２０】
加湿ロータ５８の下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。
【００２１】
加湿ロータ５８の上面であってヒータ組立体６４が位置しない部分を覆うように、吸着側連絡ダクト７４が設けられている。この吸着側連絡ダクト７４は、加湿ロータ５８の下部から加湿ロータ５８を通過して、加湿ロータ５８の収納部に隣接する吸着ファン収納部７５に至る空気流路を形成する。
吸着ファン収納部７５の上方には、吸着側連絡ダクト７４によって形成される空気流路に接続する開口部８５を有する吸着側ベルマウス８４が設けられている。吸着ファン収納部７５には、吸着ファン８１が回動自在に収納されている。この吸着ファン８１は、上部に配置される吸着側ベルマウス８４から吸気して、吸着ファン収納部７５の後方に向けて排気するように構成された遠心ファンである。
【００２２】
吸着ファン８１は、吸着ファンモータ８３によって回転駆動される。吸着ファンモータ８３はモータ固定台８２によって加湿ユニットケーシング４８内に固定される。
このようにした加湿ユニット４では、吸着ファン８１を回転駆動することによって、外部からの空気を取り入れ、加湿ロータ５８の一部を通過して吸着側連絡ダクトおよび吸着ファン８１を介して外方に排出される空気流を生成する。外部から取り入れられた空気が加湿ロータ５８を通過する際に、加湿ロータ５８は空気中に含まれている水分を吸着する。
【００２３】
また、加湿ファン７０を回転駆動することによって、外部から空気を取り入れ、加湿ロータ５８を下方から上方に向けて通過し、下部カバー６９の吸入口６７から上部カバー６５内に導入され、排出口６８から排出されて加湿ロータ５８を上方から下方に再度通過して、加湿ファン７０を介して加湿側連絡ダクト７２側に排気される空気流を生成する。このとき、外部から導入された空気流は、ヒータ組立体６４の上部カバー６５内に位置するヒータ本体６６に接触して加熱される。したがって、加湿ファン７０が生成する空気流によって、加湿ロータ５８に吸着されている水分を離脱して、加湿空気として室内機２側に供給することが可能となる。
【００２４】
〔室内空調ユニット〕
室内機２の分解斜視図を図４に示す。
図４において、室内機２は、前面グリル組立体１０１と、前面グリル組立体１０１の正面に装着される前面パネル１０２とを有している。前面グリル組立体１０１は、その上面に多数のスリット状開口部を形成する上部吸込口１０３を備えている。また、前面パネル１０２は上方および側方に開口する前面吸込口１０４が形成されている。
【００２５】
前面グリル組立体１０１の上部吸込口１０３内方および前面パネル１０２の前面吸込口１０４内方に位置して、空気清浄用のエアフィルタ１０５が挿入される。
前面グリル組立体１０１は、後方に位置する底フレーム組立体１０６に取り付けられて、内部部品を内装するケーシングを構成することとなる。この前面グリル組立体１０２よおび底フレーム組立体１０６で構成されるケーシングは、室内の壁面に固定される据付板１０７に係止されて室内に取り付けられる。
【００２６】
底フレーム組立体１０６には、クロスフローファン１２を収納するファン収納部１０９が設けられている。このファン収納部１０９には、クロスフローファン１２が軸受部材１１０を介して回動自在に取り付けられ、軸受部材１１０と対向する側面には室内ファンモータ１３が設けられる。室内ファンモータ１３のさらに外方には側板１１１が取り付けられる。
【００２７】
クロスフローファン１２の前方、上方および後部上方を取り囲むように室内熱交換器１１が取り付けられる。この室内熱交換器１１は、左右両端で複数回折り返された伝熱管に多数の放熱フィンが取り付けられたものであり、クロスフローファン１２の駆動により上部吸込口１０３および前面吸込口１０４から吸い込まれた空気をクロスフローファン１２側に通過させ、伝熱管内部を通過する冷媒との間で熱交換を行わせる。この室内熱交換器１１は、室外熱交換器１１から延設された冷媒配管１０８を介して室外機３からの冷媒配管と接続される。
【００２８】
室内熱交換器１１の下方には、熱交換時に発生する凝縮水を受け取るためのドレンパン１１２が設けられている。このドレンパン１１２には、受け取った凝縮水を外部に排出するためのドレンホース１１３が取り付けられている。冷房運転時には、室内熱交換器１１は蒸発器として作用するため、室内熱交換器１１と接触する空気中に含まれる水分が凝縮して滴下する。このような凝縮水をドレンパン１１２で受け取ってドレンホース１１３によって排水するように構成されている。
【００２９】
前面グリル組立体１０１の前面下部には制御回路などを搭載するプリント基板が収納される電装品箱１１４と、電装品箱１１４の前面をカバーする電装品蓋１１５が設けられている。さらに、電装品箱１１４の下方にはクロスフローファン１２によって生成される空気流の吹出口が設けられている。この吹出口には、水平羽根１１６，１１６と、垂直羽根連結棒１１８で連結された複数の垂直羽根１１７，１１７とが揺動可能に設けられている。この水平羽根１１６，１１６は水平羽根作動モータ１１９によって回転駆動され、垂直羽根１１７，１１７は垂直羽根作動モータ１２０によって回転駆動されるように構成されている。
【００３０】
底フレーム組立体１０６の一方の側面には、ダクト組立体１２１が取り付けられている。ダクト組立体１２１は、下方に位置する加湿ホース接続部１２２と、中間に位置する流路形成部１２３と、上方に位置する加湿空気吹出口１２４とを備えている。このダクト組立体１２１の加湿ホース接続部１２２には、加湿空気用配管７（図１参照）が接続され、加湿ユニット４から供給される加湿空気を導入する。中間部に位置する流路形成部１２３は、加湿空気を通過させるための中空部を構成しており、加湿ホース接続部１２２から導入された加湿空気を先端方向に搬送し、加湿空気吹出口１２４からクロスフローファン１２によって生成された空気流中に放出する。
【００３１】
〔加湿空気吹出口〕
加湿空気吹出口１２４は、クロスフローファン１２による負圧側に配置することが好ましく、その取付位置について図５に基づいて説明する。
（Ａ）加湿空気吹出口１２４を、エアフィルタ１０５より上流側の第１取付位置１３１に配置することが考えられる。
【００３２】
この場合、前面グリル組立体１０１の上部吸込口１０３および前面パネル１０２の前面吸込口１０４と、エアフィルタ１０５との間に加湿空気吹出口１２４が配置されることとなる。
したがって、上部吸込口１０３および前面吸込口１０４から吸い込まれた空気中に加湿ユニット４からの加湿空気を混合して、室内へ供給することができる。
【００３３】
空調ユニットの運転中には、上部吸込口１０３および前面吸込口１０４から吸い込まれた空気中に加湿空気が混合された空気は、室内熱交換器１１と接触して熱交換が行われるが、日本では冬期の乾燥時に加湿運転を行う場合が多く、通常は暖房運転を行っているため、室内熱交換器１１との熱交換により空気中の水分が凝縮されることは少ないと考えられる。
【００３４】
また、加湿ユニット４から供給される加湿空気中に万一ほこりなどが含まれている場合であっても、エアフィルタ１０５によって除去されるため、室内に不純物が侵入することを防止できる。
（Ｂ）加湿空気吹出口１２４を、エアフィルタ１０５と室内交換器１１の間に位置する第２取付位置１３２に配置することが考えられる。
【００３５】
この場合、前面グリル組立体１０１の上部吸込口１０３および前面パネル１０２の前面吸込口１０４から吸い込まれてエアフィルタ１０５を通過した後の空気に、加湿ユニット４から供給される加湿空気を混合して室内に送風することとなる。
したがって、加湿空気中に含まれる水分がエアフィルタ１０５に付着することがなくなり、エアフィルタ１０５への付着によって発生する加湿量のばらつきをなくすことができる。
（Ｃ）加湿空気吹出口１２４を、クロスフローファン１２の上流側と室内熱交換器１１との間に位置する第３取付位置１３３に配置することが考えられる。
【００３６】
この場合、加湿ユニット４から供給される加湿空気を、クロスフローファン１２による負圧領域に直接送り込むため、加湿量の調整を詳細に行うことが可能となり、室内湿度に応じて加湿量を微調整することができる。
（Ｄ）以上のように、加湿空気吹出口１２４の配置をクロスフローファン１２の負圧領域に設定することによって、クロスフローファン１２が生成する空気流中に確実に加湿空気を混合して、室内空気の湿度調整を行うことができる。
【００３７】
また、クロスフローファン１２の負圧によって加湿ユニット４側からの加湿空気を吸い込むことができるので、少ない加湿量である場合には加湿ユニット４内の加湿ファン７０を停止した状態で、加湿空気を得ることができる。この場合には、クロスフローファン１２による風量を調整することで、室内への加湿量を制御することができる。また、加湿ファン７０を停止することによって消費電力を低減することができるとともに、室外機３で発生する音を少なくすることができる。
【００３８】
クロスフローファン１２による風量と室内への加湿量の関係を図６に示す。ここでは、加湿空気吹出口１２４の配置を第１取付位置１３１〜第３取付位置１３３とした場合をそれぞれＡ〜Ｃとして示す。
この図から明らかなように、第３取付位置１３３、第２取付位置１３２、第１取付位置１３１の順で加湿量が多くなることがわかる。また、クロスフローファン１２の風量に伴って、加湿量が増加することがわかる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る空気調和機では、加湿ユニットから供給される加湿空気の室内空調ユニットにおける加湿空気吹出口が、室内ファンによって形成される負圧部に配置されているため、加湿空気を確実に室内に供給でき、加湿ユニット側のファンを停止した状態であっても加湿空気の供給を行うことを可能とし、消費電力を低減し騒音の発生を極力少なくすることができる。
【００４０】
請求項２に係る空気調和機では、加湿ユニットから供給される加湿空気を、室内ファンによる負圧領域に直接送り込むため、加湿量の調整を詳細に行うことが可能となり、室内湿度に応じて加湿量を微調整することができる
請求項３に係る空気調和機では、空気導入口から吸い込まれてエアフィルタを通過した後の空気に、加湿ユニットから供給される加湿空気を混合して室内に送風することとまり、加湿空気中に含まれる水分がエアフィルタに付着することがなくなり、エアフィルタへの付着によって発生する加湿量のばらつきをなくすことができる。
【００４１】
請求項４に係る空気調和機では、加湿ユニットから供給される加湿空気中に万一ほこりなどが含まれている場合であっても、エアフィルタによって除去されるため、室内に不純物が侵入することを防止できる。
【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】 加湿ユニットの分解斜視図。
【図４】 室内機の分解斜視図。
【図５】 室内機の断面図。
【図６】 室内機風量と加湿量の関係を示す特性図。
【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
１１ 室内熱交換器
１２ クロスフローファン
１０５ エアフィルタ
１２１ ダクト組立体
１２４ 加湿空気吹出口

Claims (4)

1. 圧縮機（２１）および室外熱交換器（２４）を含む室外冷媒回路と、前記室外熱交換器（２４）の内部を通過する冷媒との間で熱交換を行う空気流を生成する室外ファン（２９）とを有する室外空調ユニット（５）と、
   冷媒配管（６）を介して前記室外冷媒回路に接続される室内熱交換器（１１）と、前記室内熱交換器（１１）の内部を通過する冷媒との間で熱交換を行う空気流を生成する室内ファン（１２）とを有する室内空調ユニット（２）と、
   室外空気を取り込んで加湿空気を生成し、室内空調ユニット（２）側に供給する加湿ユニット（４）と、
   を備え、前記加湿ユニット（４）から供給される加湿空気の前記室内空調ユニット（２）における加湿空気吹出口（１２４）が、前記室内ファン（１２）によって形成される負圧部（１３１，１３２，１３３）に配置され、負圧のみを利用して加湿ユニット（４）で生成した加湿空気を吸引して加湿を行うことが可能である空気調和機。
2. 前記加湿空気吹出口（１２４）は、前記室内ファン（１２）と前記室内熱交換器（１１）との間の空気流中に配置される、請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記室内空調ユニット（２）は室内空気を導入するための空気導入口（１０３，１０４）と前記室内熱交換器（１１）との間にエアフィルタ（１０５）を備え、前記加湿空気吹出口（１２４）は、前記室内熱交換器（１１）と前記エアフィルタ（１０５）の間に配置される、請求項１に記載の空気調和機。
4. 前記室内空調ユニット（２）は室内空気を導入するための空気導入口（１０３，１０４）と前記室内熱交換器（１１）との間にエアフィルタ（１０５）を備え、前記加湿空気吹出口（１２４）は、前記空気導入口（１０３，１０４）と前記エアフィルタ（１０５）との間に配置される、請求項１に記載の空気調和機。

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