JP3873794B2 - 加湿機能付き空気調和機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷房・暖房・除湿機能に加え、冬季の乾燥した室内空気を無給水で加湿する手段をヒートポンプ式空気調和機（以下、空気調和機とする）に設けた、加湿機能付き空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ヒートポンプ式空気調和機は冷房・暖房・除湿といった機能を有しているが、冬季の乾燥した室内空気を無給水で加湿する手段としては、室内機もしくは室外機に、室内もしくは室外の空気中の水分を吸着する吸着材を有し、それにより水分を吸着させることで集水する。吸着材に集水された水分は、吸着材を加熱器などで加熱させることで水分を吸着材から分離、蒸発させ、加湿手段として利用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述した無給水加湿機能を有する室内機集水方式及び室外機集水方式の空気調和機は、
いずれも集水のための吸着材が必要であり、その費用が非常に大きい。
【０００４】
また吸着材を室内機内もしくは室外機内に収納するスペースが必要となる。特に室内機集水方式の場合、室内機内に吸着材を収納するため、従来の室内熱交換器サイズを保つためには室内機寸法が大きくなるため、より室内のスペースを必要とし、従来の室内機寸法を保つためには室内熱交換器サイズを小さくする必要があるため、空気調和機としての性能を悪化させてしまう。
【０００５】
また室外機集水方式では、室外で集水した水分を、室内を加湿するために室外から室内へ湿った空気として搬送する必要があり、その搬送する途中でその湿った空気が露点温度以上になれば結露してしまい、効率よく集水した水分を室内へ搬送できなくなってしまう。
【０００６】
また吸着材にて集水した水分を加熱器などで加熱させることで水分を吸着材から分離、蒸発させるため、加熱に対する樹脂など周囲の材料・部品の温度上昇への信頼性の確保に工夫を要する必要がある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑み、室内空気中に含まれる水分を室内熱交換器により集水し、集水した水分を冬季の乾燥した室内に加湿空気として放出することにより快適な湿度制御を行うことを目的とするものである。
【０００８】
また本発明は、冷房・暖房・除湿機能に加え、面倒な給水作業がなく冬季の乾燥した室内空気の湿度を向上させる加湿機能付き空気調和機を提供することを目的とするものである。
【０００９】
また本発明は無給水加湿手段において、集水に吸着材を用いないことでコストの上昇を抑え、集水した水分の蒸発に加熱器を用いないことで製品の信頼性の確立を容易にすることを目的とするものである。
【００１０】
また本発明は、無給水加湿装置を室内熱交換器の一部とすることで空気調和機の小型化を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は水分を集水するために室内熱交換器の途中に絞り装置を設け、暖房運転時にその絞り装置を絞ることで室内熱交換器の一部を凝縮器から蒸発器とすることが可能であり、その蒸発器において室内空気中の水分を集水し、その絞り装置を開くことで蒸発器となった室内熱交換器の一部を再び凝縮器として集水した水分を蒸発させるということを定期的に行うことで加湿を行う構成とする。
【００１２】
また本発明は、室内熱交換器の途中に設けた絞り装置を再熱除湿運転時に使用される室内熱交換器に設けられる絞り装置と兼用するようにした構成とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
上記構成による作用は、以下の通りである。本発明は空気調和機に、面倒な操作である給水作業が不要となる集水方式の無給水加湿装置を設けることにより、従来の冷房・暖房・除湿機能に加えメンテナンスフリーの加湿機能が加味され、温度と湿度の両方の制御が可能となり、快適な室内空間を実現することができる。
【００１４】
また本発明は集水のために吸着材を用いず室内熱交換器により集水するため、吸着剤を収納するスペースを必要とせず、室内機寸法を大きくする必要なく、また従来の室内機寸
法にするために室内熱交換器の大きさを小さくする必要なく無給水加湿装置を室内機に一体化することができる。
【００１５】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、添付図面を用い説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態１における無給水加湿装置の動作原理を示す空気調和機の各部分を示す略図である。図は暖房時の冷凍サイクル図となっており、通常の暖房運転では、まず圧縮機３で断熱圧縮された高温高圧の冷媒は室内熱交換器１ａ、１ｂに入る。
【００１７】
ここで室内絞り装置２は開いた状態であり、そのため１ａ、１ｂは共に凝縮器となる。そして冷媒は膨張弁５を通過して絞り膨張により低温低圧になり、室外熱交換器４に入る。
【００１８】
したがって４は蒸発器となり、そして圧縮機に吸い込まれサイクルが繰り返される。ここで加湿を行うための水分を集水する方法を説明する。
【００１９】
暖房運転で室内絞り装置２を絞ることにより、２を通過した冷媒は絞り膨張により低温低圧になり室内熱交換器１ａに入るため、１ａは低温の蒸発器となる。
【００２０】
室内機に吸い込まれる空気のうち、蒸発器１ａを通過する空気は、低温の１ａにより露点温度以下に冷却されると空気中に含まれていた水分は液化され、１ａは結露する。この結露水を集めることで加湿に必要な水分を集水することが出来る。１ａにより熱交換された低温低湿度の空気は室外に放出する。
【００２１】
ここで室内熱交換器１ｂは高温の凝縮器であるため、集水を行っている間も１ｂにより熱交換された空気により暖房運転を行うことができる。
【００２２】
次に、集水した水分を利用して加湿を行う方法を説明する。集水時に絞った室内絞り装置２を再び開くと、室内熱交換器１ａは通常の暖房運転時と同じ蒸発器となり高温となる。
【００２３】
１ａが低温の蒸発器であったときに集水した水分は、１ａが結露するかたちで集水されていて、ここで１ａが低温の蒸発器から高温凝縮器となることで１ａに結露した水分を蒸発させ、室内空気に戻すことで室内を加湿することが出来る。
【００２４】
このように絞り装置２を定期的に絞ることで集水し、定期的に開くことで集水した水分を蒸発させ、加湿を行うことができる。
【００２５】
ここで、加湿手段となる室内絞り装置２であるが、再熱除湿機能を持つ空気調和機についても同様に室内熱交換機途中に絞り装置を有している。したがって再熱除湿手段としての絞り装置と、加湿手段としての絞り装置を同じ絞り装置で共用する。そうすることでコストの上昇を抑えることができる。
【００２６】
本発明による加湿方法では集水時、暖房運転では高温の凝縮器である室内熱交換器の一部を低温の蒸発器とする。そのため暖房を行うための凝縮器面積が減少するために暖房能力が低下してしまう。
【００２７】
それを解決するため、加湿モードに入るときには次の運転制御を行う。室内絞り装置２を絞って集水しているときは圧縮機３の運転周波数を上げて室内凝縮器の暖房能力を上げ
る。
【００２８】
室内絞り装置２を開いて集水した水分を蒸発させるときは運転周波数を元に戻して通常の暖房能力とする。加湿モードに入るときにこのような運転制御を行うことで凝縮器面積が減少した際の暖房能力低下を補うことができる。
【００２９】
また本発明による加湿方法では集水時、暖房運転では高温の凝縮器である室内熱交換器の一部を低温の蒸発器とする。そのため暖房を行うための凝縮器面積が減少し暖房能力が低下してしまうため、室温が低温時に加湿モードに入ったとき集水時においては十分な暖房効果を得られない可能性がある。
【００３０】
室内を快適な空調にするためには早く室温を設定温度にする必要があるため、上記手段による加湿は、室温が設定温度近くに上がった安定領域に入ったときのみ加湿モードに入るものとする。このような運転制御を行うことで室温を素早く設定温度にすることができる。
【００３１】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明は室内熱交換器の途中に絞り装置を設け、暖房運転時にその絞り装置を絞ることで室内熱交換器の一部を凝縮器から蒸発器とすることが可能であり、その蒸発器において室内空気中の水分を集水し、その絞り装置を開くことで蒸発器となった室内熱交換器の一部を再び凝縮器として集水した水分を蒸発させるということを定期的に行うことにより、無給水で冬季の加湿を行うことが可能となるとともに、冷房・暖房・除湿・加湿の制御が空気調和機一台で可能となり、年間を通じてメンテナンスフリーな快適な室内環境をつくることができる。
【００３２】
また本発明は無給水加湿手段において、集水に吸着材を用いないことでコストの上昇を抑え、集水した水分の蒸発に加熱器を用いないことで製品の信頼性の確立を容易にすることができる。
【００３３】
また本発明は、無給水加湿装置を室内熱交換器の一部とすることで空気調和機の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を示す空気調和機の冷凍サイクル図
【符号の説明】
１ａ、１ｂ 室内熱交換器
２ 絞り装置
３ 圧縮機
５ 膨張弁

Claims (4)

1. 冷房・暖房・除湿などの機能を有するヒートポンプ式空気調和機において、室内熱交換器の途中に絞り装置を設け、暖房運転時にその絞り装置を絞ることで室内熱交換器の一部を高温の凝縮器から低温の蒸発器として、蒸発器を通過する空気を露点温度以下に冷却することで室内空気中の水分を集水するとともに、低温の蒸発器となった前記室内熱交換器の一部を、前記絞り装置を再度開くことで高温の凝縮器とし、集水した水分を蒸発させることを特徴とする加湿機能付き空気調和機。
2. 絞り装置を、再熱除湿運転用の絞り装置と兼用する請求項１記載の加湿機能付き空気調和機。
3. 加湿モードでは圧縮機の運転周波数を上げる制御を行う請求項１または２に記載の加湿機能付き空気調和機。
4. 暖房運転時、室温が設定温度近くに上がった安定領域に入ったときのみ加湿モードに入る請求項１〜３のいずれか１項に記載の加湿機能付き空気調和機。

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