JPH0460326A - 加湿機能付空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、暖房運転時、室内の湿度を増加させる機能
をもつ加湿機能付空気調和機に関する。

（従来の技術） 一般に、家庭、事務所などで使用される空気調和機には
、第７図に示されるように室内ａに据付けた室内ユニッ
トｂを室外に据付けた室外ユニットＣとを組合わせる構
造のものが用いられている。

すなわち、第６図にも示されるように室内ユニットｂは
ユニット本体ｄ内に室内ａと連通ずる空気流通路ｅを設
け、この空気流通路ｅに室内側熱交換器ｆおよび室内フ
ァンｇを設けて構成される。

また室外ユニットＣはユニット本体り内に外気と連通ず
る空気流通路材および機械室（図示しない）を設け、上
記空気流通路に内に室外側熱交換器ｉおよび室外ファン
ｋを設け、機械室内に圧縮機ｊ（第６図のみ図示）を設
けて構成される。そして、圧縮機ｊに冷媒配管ｐを介し
て、四方弁ｍ、室内側熱交換器ｆ、キャピラリチューブ
ｎ（減圧装置）、室外側熱交換器１を順次接続して、冷
暖房運転可能なヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成さ
せている。なお、四方弁ｍ１キャピラリチューブｎは室
内ユニットＩ、室外ユニットＣのいずれかに設けられる
。

そして、四方弁ｍの冷房側、暖房側の切換えにより、冷
房サイクル、暖房サイクルを構成して、室内ａを冷暖房
していく。

例えば暖房するときは、四方弁ｍを暖房側に切換えて圧
縮機ｊを作動すれば、圧縮機ｊから圧縮された高温高圧
の冷媒ガスは四方弁ｍを通って室内側熱交換器ｆに流入
する。この冷媒が室内側熱交換器ｆの内部を通過すると
き、室内ファンｇの送風によって空気流通路ｅを流れる
室内空気と熱交換して、冷媒の熱量を室内空気に与えて
いく。

つまり、この室内空気は温風となって室内ａに吹出され
ていく。一方、熱交換後の冷媒は冷却により凝縮（液化
）する。この液化した冷奴はキャピラリチューブｎに導
かれ、そこで減圧され低温低圧の液冷媒となっていく。

そして、この液冷媒が室内側熱交換器ｉを通過するとき
、外気から熱を奪って蒸発し、再び四方弁ｍを経て圧縮
機ｊに戻っていくという暖房サイクルが繰返し行われ、
室内ａを暖房していく。

（発明が解決しようとする課題） ところで、空気調和機の暖房運転により、２℃で相対湿
度８０％ＲＨの部屋の空気を、そのまま加湿しないで２
０℃にまで暖めると、相対湿度は、一般に快適とされる
「６０％ＲＨ〜９０％ＲＨＪをはるかに下回る２５％Ｒ
Ｈとなり、空気が乾燥した状態となることがわかってい
る。

ところが、上述したような従来のヒートポンプ式の空気
調和機には、加湿機能がなく、快適な暖房が維持されな
い。

そこで、空気調和機に別途加湿器を設けることが考えら
れている。このためには、加湿に必要な水を確保しなけ
ればならない。

しかし、加湿器には水を補給する機能がないので、給水
に手間がかかったり、給水のための水道工事か必要にな
ったりする問題があり、管理の点て良いものではなかっ
た。

この発明は、このような事情に着目してなされたもので
、その目的とするところは、加湿に必要な水の補給の手
間ならびに同水道工事を必要とせずに、室内空気を加湿
しながら暖房することのできる加湿機能付空気調和機を
提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明の加湿機能付空気
調和機は、内部が仕切壁部で仕切られた本体の一方の隔
室に室内側熱交換器および当該室内側熱交換器に室内空
気を流通させる手段を設けるとともに他方の隔室に室外
側熱交換器および当該室外側熱交換器に外気を流通させ
る手段を設けて室外設置用のユニットを構成し、このユ
ニットに除霜運転によって前記室外側熱交換器で生じる
ドレンを前記室内側熱交換器側の空気流通路に導く手段
を設け、かつ前記空気流通路に導かれたドレンの水分を
室内空気に含ませる手段を設けたことにある。

（作用） この発明の加湿機能付空気調和機によると、除霜運転で
生じたドレンは室内側熱交換器側の空気流通路に導かれ
ていく。この導かれたドレンの水分が暖房運転時に室内
空気中に含まれ、吹出空気を加湿していく。

これにより、外部に捨てられる除霜運転に際に生じたド
レンを、加湿するための水に活用することができ、加湿
器を用いたときのような給水の手間、さらには給水の水
道工事は必要としないですむこととなる。

（実施例） 以下、この発明を第１図ないし第５図に示す一実施例に
もとづいて説明する。第４図はこの発明を適用した空気
調和機の全体の概略構成を示し、第５図は同冷凍サイク
ル回路を示す。この空気調和機は、例えば熱交換系機器
を内蔵した熱交換ユニット１（室外設置用のユニット）
と、熱交換系機器を除く機器を内蔵したコンプレッサユ
ニット３０とを組合わせて構成されている。そして、こ
のうちの熱交換ユニット１の構造が第２図および第３図
に示されている。

熱交換ユニット１について説明すれば、２はユニット本
体となる縦長の１つの略偏平箱形状のケースで構成され
た筐体である。筐体２は、第１図にも示されるように一
側面が室内Ａの壁部Ｂの外面と対面するようにして室外
に据付けられている。

この筐体３内の中段には、内部を上下２分割するよう仕
切壁部３が設けられ、上段の隔室を室外側とし、下段の
隔室を室内側としている。上段の隔室には、後部（壁部
Ｂと反対側）に設けた外気吸込口４と外気吹出口５とを
連通ずる空気流通路６が設けられている。この空気流通
路６には室外側熱交換器７および室外ファン８（シロッ
コファンよりなる）が設けられ（室外熱交換系）、外気
と室外側熱交換器７とを熱交換させることができるよう
になっている。また室外側熱交換器７の下部には、除霜
水受９が設けられている。この除霜水受２０にて、除霜
運転にしたがって室外側熱交換器７から発生する除霜水
（ドレン）を受けることができるようになっている。な
お、除霜水受９は例えば室外側熱交換器７の着霜量の全
てを受けるような容積に設定しである。

下段の隔室には、下部両側に設けた内気吸込口１０と内
気吹出口１１とを連通する空気流通路１２が設けられて
いる。この空気流通路１２には室内側熱交換器１３およ
び内気吹出口１１につながる室内ファン１４（遠心ファ
ンよりなる）が設けられている（室内熱交換系）。また
各内気吸込ロ１０．内気吹出口１１は、それぞれダクト
１５゜１６を介して室内Ａの壁部Ｂに設けた貫通孔（図
示しない）に接続されていて、室内側熱交換器１２で熱
交換した室内空気を室内Ａに吹出すことができるように
なっている。

上記室内側熱交換器１２の吸込側には除霜水蒸発系２０
が設けられている。この除霜水蒸発系２０について説明
すれば、２１は水分の保持が可能で、かつ通気性が有る
部材、例えば布、網等の材料で構成された平板状の基材
（水分を含ませる手段）である。基材２１は、空気流通
路１２を遮るように立位した状態に設けられている。こ
の基材２１の下部には、同下端部を受けるようにして下
部水受２２が設けられている。また基材２１の上部には
、同上端部が貫通するようにして上部水受２３が設けら
れている。そして、上下位置に配置された上部水受２３
と上記除霜水受９とは、例えば常閉形の電磁開閉弁２４
を介装した導入管２５（除霜水導入手段）で連通接続さ
れていて、除霜水受９で受けた除霜水を電磁開閉弁９の
開動作にしたがって上部水受２３に導くことができるよ
うになっている。つまり、除霜水を毛細管現象。

水位差等で、基材２１に含ませることができるようにな
っている。これにより、基材２１を通過する室内空気に
、基材２１に保持した水分を蒸発（気化）で含ませるこ
とができるようになっている。

一方、コンプレッサユニット３０について説明すれば、
３１はユニット本体となる筐体である。

この筐体３１内には圧縮機３２が設けられている。

そして、第５図に示されるようにこの圧縮機３２に冷媒
配管３３を介して、例えば筐体３１に内蔵した四方弁３
４、上記室外側熱交換器７、例えば上記筐体２内に内蔵
したキャピラリチューブ３５（減圧装置）、上記室内側
熱交換器１３が順に接続され、ヒートポンプ式の冷凍サ
イクルを構成している。なお、四方弁３４は筐体３１で
なく、筐体２に内蔵する構造でもよい。

そして、例えば筐体３１．内に内蔵された制御部４０に
て、上記冷凍サイクルおよび上記除霜水蒸発系２０を制
御するようにしている。すなわち、制御部４０は例えば
マイクロコンピュータおよびその周辺機器から構成され
ている。制御部４０には、第５図に示すように室温セン
サ４１および冷房運転に必要な情報を入力する操作部４
２が接続されていて、操作部４２から人力される冷暖房
切替にしたがって四方弁３４を冷房あるいは暖房側に切
換えるようにしている。また制御部４０は、上記室温セ
ンサ４１で検知された室温と上記操作部４２から入力さ
れた設定温度との偏差に応じて、圧縮機３２の能力を制
御するようにしている。さらに制御部４０には、室外側
熱交換器７に設けた着霜および除霜を検知するセンサ４
３が接続されている。そして、制御部４０はセンサ４３
から着霜したこと示す信号が出力されるにしたかって除
霜開始信号を出力して、暖房運転から除霜運転（暖房サ
イクルと反対のサイクル）に切換え、同じくセンサ４３
から除霜されたことを示す信号が出力されるにしたがっ
て除霜終了信号を出力して、暖房運転に復帰させるよう
にしている。なお、制御部４０の指令により、室外ファ
ン８のファンモル夕８ａは冷暖房運転開始にしたがって
所定の回転数で作動し、室内ファン１４のファンモータ
１４ａは室内側熱交換器１３の温度に応じた数種類のモ
ードの回転数で作動するようにしである。

さらに制御部４０は、上記除霜開始信号、除霜終了信号
にしたがって上記電磁開閉弁２４を制御させる機能を有
している。すなわち、制御部４０は、内蔵の遅延回路４
４により、除霜開始信号から所定時間遅延して電磁開閉
弁２４の駆動回路（図示しない）に開信号を出力し、ま
た除霜終了信号にしたがって同駆動回路に閉信号を出力
するように設定しである。これにより、実際上、除霜運
転の開始から遅れる室外側熱交換器７からの除霜水発生
時期に対応させて、電磁開閉弁２４を開作動させるよう
にしている。なお、遅延時間には例えば３０秒程度か設
定しである。

また除霜水蒸発系２０には、除霜水か不足したとき補給
できるようにした機能が設けられている。

すなわち、制御部４０には上記基材２１に設けた当該基
材２１の湿り度を検知する湿りセンサ４５が接続されて
いる。また制御部４０は、暖房運転時、上記湿りセンサ
４５から基材２１か湿っていないことを示す信号が出力
されると、同暖房運転時のファンモータ３ａ（室外ファ
ン８）に同モータ８ａの回転数を下げる制御信号を出力
するように設定されていて、暖房運転中、基材２１に加
湿に必要な水分が無くなると、室外側熱交換器７を着霜
しやすい状態、すなわち蒸発圧力および温度か低下（送
風量の減少による）する状態を作りたすようにしている
。つまり、除霜水か無くなると、大気中の水分を積極的
に室外側熱交換器７に着霜させ、このとき発生する除霜
水を基材２１に供給する構造となっている。

また制御部４０には、操作部４２に設けた加湿量増加用
の例えば操作ノブから信号か入力されると、上記室外フ
ァン８の回転数を下げる機能も設定されている。これに
より、手動操作で除霜水を増加させることができるよう
にもなっている。

つぎに、このように構成された加湿機能付空気調和機の
作用について説明する。

操作部４２を暖房に設定する。これにより、四方弁３４
が暖房側に切換わり、圧縮機３２、室外ファン８が作動
していく。これにより、圧縮機３２て圧縮された冷媒ガ
スが、四方弁３４．室内側熱交換器１３．キャピラリチ
ューブ３５．室外側熱交換器７を順に流れる暖房サイク
ルが構成されていく。

一方、室内ファン１４は暖房運転にしたがって作動して
いて、吸込側のダクト１５から室内空気を空気流通路１
２に取入れている。そして、この室内空気が基材２１を
通過するときに、同基材２１に保持されている除霜運転
で得た除霜水が蒸発して、同室内空気に湿気が含まれて
いく（加湿）。

ここで、上記除霜水は、つぎのようにして得られたもの
である。

すなわち、上記暖房サイクルが継続していくと、大気か
ら熱を奪うために、蒸発器として機能している室外側熱
交換器７には大気中の水分が霜となって看き始める。こ
こで、着霜はセンサ４３で検知されていて、暖房能力の
低下をきたすような着霜量になると、制御部４０は除霜
開始信号を出力していく。すると、四方弁３４が切換わ
り、暖房運転から除霜運転に代っていく。すなわち、除
霜運転は暖房運転とは逆のサイクルとなり、今度は圧縮
機３２で圧縮された冷媒ガスは、四方弁３４゜室外側熱
交換器７．キャピラリチューブ３５．室内側熱交換器１
３を順に流れていく。これにより、室外側熱交換器７に
着いた霜は、同室外側熱交換器７を流れる高温の冷媒に
より溶解されて水となり、除霜水受９に溜っていく。

ここで、遅延制御により電磁開閉弁２４は、霜が溶解す
る時期に対応して、開作動していく。すると、除霜水は
除霜水受９から導入管２５、上部水受２２を経て基材２
１に導かれていく。

これにより、除霜水は毛細管現象、水位差などで基材２
１に拡散して、同基材２１に水分が保持されていき、過
多の水量が下部水受２２に溜まっていく。なお、この除
霜水回収の工程は、センサ４３の検知信号にしたがって
除霜運転から暖房運転に復帰するまで続く。なお、除霜
運転時は室外ファン８は停止している。

そして、上記のようにして加湿された室内空気が、凝縮
器として機能している室内側熱交換器１３を通過すると
きに、冷媒と熱交換して室内空気を暖めていく。この室
内空気が温風となってダクト１６から室内空間に吹出さ
れ、室内Ａを暖房していく。

一方、こうした暖房運転中、大気の温度が高いことが原
因で着霜する状態が少なくなる場合、基材２１に保持さ
れている水分がほとんど無くなるときがある。

このような場合、基材２１の水分が無いことが湿すセン
サ４５で検知されていく。これにより、制御部４０は室
外ファン８の回転数を下げる制御信号を出力していく。

すると、室外ファン８のファンモータ８ａの回転数は下
がり、送風量の低下にしたがい、室外側熱交換器７を通
過する冷媒の蒸発圧力および蒸発温度は低下していく。

これにより、室外側熱交換器７は着霜しやすい状態とな
り、上記の暖房運転の条件下において着霜しにくかった
大気中の水分が室外側熱交換器７に着いていく。そして
、このとき発生する除霜水が上記した工程にしたがって
上記基材２１に供給されていくことになる。つまり、加
湿不足を生じない。

したがって、室内空気を加湿しながら暖房を行うことが
できることとなる。実験によれば、通常の暖房運転（室
外温度２℃、室内温度２０℃のＪＩＳ試験相当の運転）
においては、１時間当たりの着霜量はｒ８００ｇ〜１０
００ｇ程度」であり、これが暖房対象空間に空気が与え
られることで、室内空気の相対湿度は７５％ＲＨ（８畳
の部屋、換気回数１．水分利用率５０％）となった。

ここで、加湿無しの場合のときは室内空気の相対湿度は
２５％ＲＨなので、加湿無しに比へ、相対湿度は５０％
ＲＨ上昇するので、適当な湿度をもつ暖房か実現できる
ものであった。

しかも、外部に捨てられる除霜運転で生じた除霜水を加
湿のだめの水に活用しているので、加湿器のような給水
（補給）の手間、さらには給水のための水道工事は必要
としない。そのうえ、除霜水を空気流通路１２に導く電
磁開閉弁２４は、発生する除霜水の流出時期に応して作
動するので、無駄な電磁開閉弁２４の通電時間はなく、
その分、消費電力の減少させることができる。

さらに、暖房運転中、加湿能力が不足することが起きて
も、自動的に大気中の水分を室外側熱交換器７に着霜さ
せる運転に代って、このとき発生する除霜水を基材２１
に供給するので、速やかに加湿で必要となる水量を補充
てきる利点もある。

加えて、居住者か現在の加湿では足りなく、加湿量を増
大させたいときは、操作部４２の加湿量増加用操作ノブ
を操作すれば、先に述べた除霜水の不足を解消したとき
と同様、室外ファン８が作動して加湿量を増やすことが
でき、所望とする加湿量が確保できる。

なお、上述した一実施例では基材を室内側熱交換器の吸
込側に設けたが、むろん吹出側に設けてもよい。

また、上述した一実施例では基材に水分を保持させて除
霜水を蒸発させる装置を採用したが、これに限らず他の
装置を用いて、除霜水を室内空気に含ませるようにして
もよい。例えば室内側熱交換器が設置された空気流通路
に除霜水を集溜する受容器を設け、この受容器にヒータ
ーを設け、ヒター熱により受容器内の除霜水を蒸発させ
るようにしても、また超音波振動子を受容器に設けて、
超音波振動により受容器内の除霜水を霧化させるように
してもよい。

また一実施例では、水位差を利用して室外側熱交換器の
除霜水を室内側熱交換器が設置された空気流通路に導い
たが、ポンプを用いて強制的に除霧水を室内側熱交換器
が設置された空気流通路に導くようにしてもよい。

［発明の効果コ 以上説明したようにこの発明によれば、加湿に必要な水
の補給の手間ならびに同水道工事を必要とせずに、室内
空気を加湿しながら暖房することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はこの発明の一実施例を示し、ｍ１
図はこの発明を適用した熱交換ユニットを示す斜視図、
第２図は熱交換ユニットの除霜水蒸発系の部分正断面図
、第３図は熱交換ユニットの除霜水蒸発系の側断面図、
第４図は据付けた加湿機能付空気調和機を示す断面図、
第５図は冷凍サイクルを制御系と共に示す図、第６図は
従来の空気調和機の冷凍サイクルを示す図、第７図は据
付けた加湿機能付空気調和機を示す断面図である。 １・・・熱交換ユニット（室外設置用のユニット）、２
・・・筐体（本体）　３・・・仕切壁部、６・・・空気
流通路、７・・・室外側熱交換器、８・・・室外ファン
、９・・・除霜水受、１２・・・空気流通路、１３・・
・室内側熱交換器、１４・・・室内ファン、１５．１６
・・・ダクト、２０・・・除霜水蒸発系、２１・・・基
材、２２・・・下部水受、２３・・・上部水受、２４・
・・電磁開閉弁、２５・・・導入管、４０・・・制御部
、４５・・・湿すセンサ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部が仕切壁部で仕切られた本体の一方の隔室に室内側
   熱交換器および当該室内側熱交換器に室内空気を流通さ
   せる手段を設けるとともに他方の隔室に室外側熱交換器
   および当該室外側熱交換器に外気を流通させる手段を設
   けて室外設置用のユニットを構成し、このユニットに除
   霜運転によって前記室外側熱交換器で生じるドレンを前
   記室内側熱交換器側の空気流通路に導く手段を設け、か
   つ前記空気流通路に導かれたドレンの水分を室内空気に
   含ませる手段を設けたことを特徴とする加湿機能付空気
   調和機。