(57)【要約】【課題】冬季などに室外空気の絶対湿度が低下すると、吸着材に吸着される水分量が減少し、必要な加湿量が得られなくなること。【解決手段】室外機１０４には、熱交換器１０５と、熱交換器に凝縮した水分を貯水する貯水器１１３と、貯水器から送られてきた水分を加熱気化させる蒸発装置１１０と、気化した水蒸気を室内機に送る加湿送風機１１２とがあって、貯水器と蒸発装置を合わせた貯水量が、蒸発装置の１時間分の蒸発量よりも多くなるようにすることにより、室外空気の絶対湿度が低くなった場合には、この貯水器内に残った凝縮水も利用することができるため、加湿量の不足が起こる頻度を小さくすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外機と、室内機と、前記室外機の凝縮水を加熱気化させて前記室内機に送る加湿装置を備えた空気調和機であって、前記室外機には、熱交換器と、前記熱交換器に凝縮した水分を貯水する貯水器と、前記貯水器から送られてきた水分をヒータにより加熱気化させる蒸発装置と、気化した水蒸気を前記室内機に送る加湿送風機とを備え、前記貯水器と前記蒸発装置を合わせた貯水量を、前記蒸発装置の１時間分の蒸発量よりも多くすることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
室外機と、室内機と、前記室外機の凝縮水を加熱気化させて前記室内機に送る加湿装置を備えた空気調和機であって、前記室外機には、熱交換器と、前記熱交換器に凝縮した水分を貯水する貯水器と、前記貯水器から送られてきた水分をヒータにより加熱気化させる蒸発装置と、気化した水蒸気を前記室内機に送る加湿送風機とを備え、前記貯水器と前記蒸発装置を合わせた貯水量を、前記熱交換器の平均除霜間隔における前記蒸発装置の蒸発量よりも多くすることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
前記貯水器と前記蒸発装置とを一体としたことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記蒸発装置の所定時間における蒸発量とは、蒸発装置のヒータの最大出力を水の気化熱で除した量であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は室外機熱交換器の凝縮水を加湿装置の加湿水として使用する空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空気調和機は、加湿装置として吸着材を利用することが多かった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、特許文献１に記載された従来の空気調和機を示すものである。図４に示すように、ロータ状の吸着材２０１と、室外の空気を吸着材２０１に導いて、室外空気の水分を吸着材２０１に吸着させる吸着送風機２０４と、吸着材２０１を加熱して吸着した水分を脱着させるヒータ２０６と、脱着した水分を室内機に送り込む加湿送風機２０５が、空気調和機の室外機内部に収納されている。
【特許文献１】特許第３５５９４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、冬季などに室外空気の絶対湿度が低下すると、吸着材に吸着される水分量が減少し、必要な加湿量が得られないという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、冬季などに室外空気の絶対湿度が低下した場合でも、室内への水分供給量が不足する頻度の小さい加湿装置を設けた空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、室外機と、室内機と、前記室外機の凝縮水を加熱気化させて前記室内機に送る加湿装置を備えた空気調和機であって、前記室外機には、熱交換器と、前記熱交換器に凝縮した水分を貯水する貯水器と、前記貯水器から送られてきた水分をヒータにより加熱気化させる蒸発装置と、気化した水蒸気を前記室内機に送る加湿送風機とを備え、前記貯水器と前記蒸発装置を合わせた貯水量が、前記蒸発装置の１時間分の蒸発量よりも多くなるようにしたものである。
【０００７】
これによって、室外空気の絶対湿度が低くない通常加湿運転時には貯水器内に凝縮水を貯留し、室外空気の絶対湿度が低くなった場合には、この貯水器内に残った凝縮水も利用することができるため、加湿量の不足が起こる頻度が小さい空気調和機を実現することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の空気調和機は、室外空気の絶対湿度が低くない通常加湿運転時には貯水器内に凝縮水が残り、室外空気の絶対湿度が低くなった場合には、この貯水器内に残った凝縮水も利用することができるため、このような場合の加湿量が従来例より増加し、加湿量の不足が起こる頻度を小さくすることが可能となり、より快適な空調空間を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、室外機と、室内機と、前記室外機の凝縮水を加熱気化させて前記室内機に送る加湿装置を備えた空気調和機であって、前記室外機には、熱交換器と、前記熱交換器に凝縮した水分を貯水する貯水器と、前記貯水器から送られてきた水分をヒータにより
加熱気化させる蒸発装置と、気化した水蒸気を前記室内機に送る加湿送風機とを備え、前記貯水器と前記蒸発装置を合わせた貯水量が、前記蒸発装置の１時間分の蒸発量よりも多くなるようにしたことにより、室外空気の絶対湿度が低くない通常加湿運転時には貯水器内に凝縮水が残り、室外空気の絶対湿度が低くなった場合には、この貯水器内に残った凝縮水も利用することができるため、このような場合の加湿量が従来例より増加し、加湿量の不足が起こる頻度を小さくすることが可能となる。
【００１０】
第２の発明は、室外機と、室内機と、前記室外機の凝縮水を加熱気化させて前記室内機に送る加湿装置を備えた空気調和機であって、前記室外機には、熱交換器と、前記熱交換器に凝縮した水分を貯水する貯水器と、前記貯水器から送られてきた水分をヒータにより加熱気化させる蒸発装置と、気化した水蒸気を前記室内機に送る加湿送風機とを備え、前記貯水器と前記蒸発装置を合わせた貯水量を、前記熱交換器の平均除霜間隔における前記蒸発装置の蒸発量よりも多くなるようにしたことにより、室外空気の絶対湿度が低くない通常加湿運転時には貯水器内に凝縮水が残り、室外空気の絶対湿度が低くなった場合には、この貯水器内に残った凝縮水も利用することができるため、このような場合の加湿量が従来例より増加し、加湿量の不足が起こる頻度を小さくすることが可能となる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の貯水器と蒸発装置とを一体としたことにより、貯水量が比較的少ない場合に、放熱による損失が小さいので、一体化によって加湿装置を小型化することができる。
【００１２】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の貯水量について、所定時間における蒸発量として、蒸発装置のヒータの最大出力を水の気化熱で除した量であると規定したものである。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態における空気調和機の構成、図２、３は動作の概念を示す説明図であり、図２は、貯水器１１３が機能しない場合、図３は、貯水器１１３が機能した場合を示すものである。
【００１５】
まず、図１に沿って、構成を説明する。
【００１６】
図１に示すように、本発明の実施の形態における空気調和機は、室内熱交換手段である室内熱交換器１０２と室内送風手段である室内送風機１０３を備えた室内機１０１と、圧縮機１０７、四方弁１０９、室外熱交換手段である室外熱交換器１０５、室外送風手段である室外送風機１０６、絞り手段である膨張弁１０８、加湿装置２００を備えた室外機１０４で構成されている。
【００１７】
図１において、冷媒サイクル１１７は暖房状態を示しており、矢印１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄ、１１７ｅの方向に流れており、圧縮機１０７で圧縮された高温高圧の冷媒が四方弁１０９を通って室内熱交換器１０２で凝縮し、室内１００を暖房する。室内熱交換器１０２で凝縮した冷媒は、膨張弁１０８で減圧膨張し、室外熱交換器１０５で気化し、四方弁１０９を通って圧縮機１０７に戻る。
【００１８】
除霜運転時や冷房運転時は、四方弁１０９を切換えて、冷媒を四方弁１０９から順に室外熱交換器１０５、室内熱交換器１０２を経て四方弁１０９に戻す向きに流す。
【００１９】
そして、加湿装置２００は、ヒータ１１４を備えた水蒸気発生手段である蒸発装置１１０、ヒータ１１５を備えた空気加熱手段である空気加熱器１１１、加湿空気搬送手段である加湿送風機１１２、加湿制御ユニット１３０で構成されている。
【００２０】
そして、室外熱交換器１０５で凝縮した水分が貯水器１１３に貯められ、そこから必要な水分が蒸発装置１１０に供給され、ヒータ１１４で加熱されて水蒸気となり、矢印１１８ａの方向に流れていく。一方で加湿送風機１１２により矢印１１８ｂの方向から外気が取り込まれ、空気加熱ユニット１１１で加熱され、矢印１１８ｃの方向へ流れ、水蒸気と混合して、加湿送風機１１２を通過して、加湿空気搬送路１１８を矢印１１８ｄの方向に流れ室内機１０１から室内１００に放出される。
【００２１】
さらに、室内機１０１には室内温湿度センサ１１９が、室外機１０４には室外温湿度センサ１２１が備えられており、それぞれ温湿度信号１２０、１２２が加湿制御ユニット１３０に送られる。加湿制御ユニット１３０は、加湿運転の入切、室内の目標湿度、温湿度信号１２０、１２２などからヒータ１１４、１１５、加湿送風機１１２の出力１２３、１２４、１２５を決定する。
【００２２】
次に、図２、３に沿って、動作を説明する。
【００２３】
図２、３において、上段のグラフは、２００７年１月２３日から２７日の東京の気温と露点温度の変化を示す。この期間は、年間で最も気温が低い時期であり、地域の東京は人口が多いだけでなく、冬季の露点温度が低い地域であるという点も考慮して選んでいる。
【００２４】
下段のグラフにおいて、実線は室外熱交換器１０５に凝縮する凝縮水量（単位は時間当たりに換算した瞬時凝縮水量）、一点鎖線は貯水器１１３内の貯水量（単位は水量）、破線は室内を相対湿度４０％に維持するための必要加湿量（単位は時間当たりに換算した瞬時加湿量）である。
【００２５】
対象となる部屋は１４畳（換気量０．５回）であり、これに適合する冷房定格能力４．０ｋＷクラスの能力可変式空気調和機で、室温が２０℃になるように暖房運転している状態を示す。なお、これらの条件は、以下の説明を分かりやすくするための例として選んだものに過ぎない。また説明を簡略化するため、実際には着霜する条件でも、水の形で凝縮するという前提でモデル化している。
【００２６】
なお、凝縮水量は気温が低いと暖房負荷が増加して運転暖房能力が上昇するため増加し、露点温度が低下すると低下する。
【００２７】
また、図３の貯水量は、凝縮水量から必要加湿量を減じた分が蓄積されるが、本実施の形態では貯水量の８００ｍＬを超えるとオーバーフローして、ドレン水として外部に排出する。
【００２８】
さらに、必要加湿量はおおまかには、露点温度によって定まり、露点温度が下がると増加する。これは、露点温度が下がると、換気によって室内から室外に漏れ出る水分量が増加するためである。
【００２９】
なお、この例では加湿水分を凝縮水から得ているが、従来例のように吸着材によって得る場合でも、得られる水量は露点温度の低下にともなって低下し、凝縮水量の変化とよく似ており、以下の説明の内容は変わらない。
【００３０】
従来例のように貯水できない場合や、貯水器１１３が機能しない場合、図２にハッチン
グで示したような量で水分が不足する時間帯ができる。これは、凝縮水分量が必要加湿量を下回った状態を示している。
【００３１】
図３は同一の条件で、貯水器１１３が機能した場合で、同様に図３にハッチングで示した部分が水分の不足する時間帯とその不足量である。図２の貯水器１１３がない場合に比べて明らかに、不足量や不足時間帯が減少していることが分かる。
【００３２】
次に、具体的な貯水器１１３の貯水量について説明する。
【００３３】
図２、３の例の条件においては、必要加湿量は最大で３００ｍＬ／ｈであることがわかる。ここから、蒸発装置１１０のヒータ１１４の最大出力は最低３００ｍＬ／ｈの気化熱分の約１６２ｋｃａｌ（１８８Ｗ）が必要であることが分かる。
【００３４】
ところで、実際の運転においては、相当の頻度で凝縮水の取得は除霜によって行われ、この場合、連続的に凝縮水が得られるわけではない。除霜の頻度が１時間に１回起こる典型的な例で考えると、除霜運転と除霜運転の間にヒータ１１４が蒸発させる可能性のある水量３００ｍＬを蒸発装置１１０および貯水器１１３双方の合計容積の中に貯水しておかなければ、除霜と除霜の間に加湿水が枯渇して、加湿が中断することになる。これを防ぐ意味の最小貯水量として、３００ｍＬが定まる。ここで、厳密には水を蒸発させる以前に、水温を上昇させるための顕熱能力の影響もあるが、影響は小さいため説明を省略する。
【００３５】
以上の説明から分かるように、ここにおける最小貯水量の３００ｍＬは、蒸発装置の所定時間における蒸発量であり、ヒータ１１４の最大出力を水の気化熱で除した量である。
【００３６】
なお、除霜の頻度に関しては、一般的には３０分から１時間前後で除霜を行うのが最も暖房性能が得られる。これより短い場合、室外熱交換器１０５への着霜が十分成長しておらず、暖房性能がまだ高い状態であり、この状態で除霜運転を行うと、除霜運転の運転率が高くなって、暖房積算能力が低下してしまう。またこれより長くなれば、室外熱交換器１０５への着霜が十分成長して、暖房能力がなくなった状態で長時間運転することになり、やはり暖房積算能力が低下する。
【００３７】
これらのことから、最小貯水量は、一般的な除霜間隔である３０分から１時間分の蒸発量と考えられ、熱交換器の平均除霜間隔または、上記で選定した１時間分を下回ることは少ないと考えられる。
【００３８】
本発明では、貯水量をこのヒータ出力から定まる最小貯水量を上回るように、貯水器容積を設計することで、前述のように気象条件の厳しい（露点温度の低い）ときにも、加湿量の不足が起こる頻度を減らす効果を有するものである。
【００３９】
なお、本実施の形態では貯水器１１３と蒸発装置１１０を別にすることで、ヒータ１１４の熱の損失を少なくしているが、貯水器１１３の容積が比較的小さく熱の損失の影響が小さい場合には、両者を一体化しても良いし、その場合でも本発明の効果を何ら減じるものではない。
【００４０】
以上のように、本実施の形態においては、室外機と、室内機と、室外機の凝縮水を加熱気化させて室内機に送る加湿装置を備えた空気調和機であって、室外機には、熱交換器と、熱交換器に凝縮した水分を貯水する貯水器と、貯水器から送られてきた水分をヒータにより加熱気化させる蒸発装置と、気化した水蒸気を室内機に送る加湿送風機とを備え、貯水器と蒸発装置を合わせた貯水量が、蒸発装置の１時間分の蒸発量よりも多くなるようにしたことにより、室外空気の絶対湿度が低くない通常加湿運転時には貯水器内に凝縮水が
残り、室外空気の絶対湿度が低くなった場合には、この貯水器内に残った凝縮水も利用することができるため、このような場合の加湿量が従来例より増加し、加湿量の不足が起こる頻度を小さくすることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明にかかる空気調和機は、室外空気の絶対湿度が低くない通常加湿運転時には貯水器内に凝縮水が残り、室外空気の絶対湿度が低くなった場合には、この貯水器内に残った凝縮水も利用することができるため、このような場合の加湿量が従来例より増加し、加湿量の不足が起こる頻度を小さくすることが可能で、空気調和機全般に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態における空気調和機の構成を示す説明図
【図２】本発明の実施の形態における空気調和機の動作の概念を示す説明図（貯水器が機能しない場合）
【図３】本発明の実施の形態における空気調和機の動作の概念を示す説明図（貯水器１１３が機能した場合）
【図４】従来の空気調和機の構成を示す説明図
【符号の説明】
【００４３】
１００  室内
１０１  室内機
１０２  室内熱交換器
１０３  室内送風機
１０４  室外機
１０５  室外熱交換器
１０６  室外送風機
１０７  圧縮機
１０８  膨張弁
１０９  四方弁
１１０  蒸発装置
１１１  空気加熱器
１１２  加湿送風機
１１３  貯水器
１１４  ヒータ
１１５  ヒータ
１１６  弁
１１７  冷媒サイクル
１１８  加湿空気搬送路
１１９  室内温湿度センサ
１２０  室内温湿度信号
１２１  室外温湿度センサ
１２２  室外温湿度信号
１２３  ヒータ出力
１２４  ヒータ出力
１２５  加湿送風機出力
１３０  加湿制御ユニット
２００  加湿装置
２０１  吸着材
２０４  吸着送風機
２０５  加湿送風機
２０６  ヒータ
【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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