(57)【要約】【課題】暖房運転時に発生した結露水を室内加湿用の水として利用する空気調和装置において、暖房性能を低下させることなく加湿用の水を充足する空気調和装置を提供する。【解決手段】空気調和装置１は、第１冷媒回路１０と加湿手段２１と第２冷媒回路１１０とを備えている。第１冷媒回路１０は室内空調に使用され、第２冷媒回路１１０は結露水を発生させるために使用される。第２冷媒回路１１０は、凝縮器である放熱用熱交換器１１３と蒸発器である結露熱交換器１１５とを有しており、結露熱交換器で発生した結露水は、加湿手段２１へ搬送されて加湿用の水として使用される。【選択図】図１
2008190744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内空調に使用される第１冷媒回路（１０）と、
前記室内を加湿する加湿手段（２１）と、
結露水を発生させるために使用される第２冷媒回路（１１０）と、
を備え、
前記第２冷媒回路（１１０）は、凝縮器である放熱用熱交換器（１１３）と蒸発器である結露熱交換器（１１５）とを有し、
前記結露熱交換器（１１５）で発生した結露水は、前記加湿手段（２１）へ搬送されて加湿用の水として使用される、
空気調和装置（１，２０１）。
【請求項２】
前記結露水を貯留するタンク（２３）をさらに備え、
前記第２冷媒回路（１１０）の前記放熱用熱交換器（１１３）の放熱で前記タンク（２３）内の水が加温される、
請求項１に記載の空気調和装置（１）。
【請求項３】
前記第１冷媒回路（１０）は、暖房運転時に蒸発器となる室外熱交換器（１３）と暖房運転時に凝縮器となる室内熱交換器（１５）とを有し、
前記第２冷媒回路（１１０）の前記放熱用熱交換器（１１３）が、前記室外熱交換器（１３）の近傍に配置される、
請求項１に記載の空気調和装置（２０１）。
【請求項４】
前記第１冷媒回路（１０）は、暖房運転時に蒸発器となる室外熱交換器（１３）と暖房運転時に凝縮器となる室内熱交換器（１５）とを有し、
前記第２冷媒回路（１１０）の前記放熱用熱交換器（１１３）が、前記室外熱交換器（１３）と熱交換する空気流に対して、前記室外熱交換器（１３）よりも上流側に位置する、
請求項１に記載の空気調和装置（２０１）。
【請求項５】
空気中の水分を吸着して高温時に水分を脱離する吸着剤が、前記放熱用熱交換器（１１３）の表面に担持されている、
請求項１に記載の空気調和装置（１，２０１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置に関し、特に、暖房運転時に室内を加湿することができる空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、暖房運転時に室外熱交換器で発生した結露水を室内加湿に利用する空気調和装置が広く普及している（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の空気調和装置は、圧縮機、室内熱交換器、第１膨張弁、第１室外熱交換器、第２膨張弁および第２室外熱交換器の順に冷媒が循環する冷媒回路を備えている。冷媒が第１膨張弁で減圧された後さらに第２膨張弁で減圧されることによって、第２室外熱交換器の温度が常に氷点下となり結露水が確実に発生する。外気の露点温度が高い場合には第１室外熱交換器でも結露する。第１室外熱交換器および第２室外熱交換器で発生する結露水は、加湿用の水として貯留され浄化された後にポンプによって加湿手段へ搬送される。
【特許文献１】特開２００２−２１３７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の空気調和装置では、第２室外熱交換器が第１室外熱交換器よりも早く着霜するので、第２室外熱交換器の除霜のために暖房運転を休止させなければならない。これは、結露水の不足を招くだけでなく暖房能力を低下させる。
【０００４】
本発明の課題は、暖房性能を低下させることなく加湿用の水を充足する空気調和装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明に係る空気調和装置は、第１冷媒回路と加湿手段と第２冷媒回路とを備えている。第１冷媒回路は、室内空調に使用される。加湿手段は、室内を加湿する。第２冷媒回路は、結露水を発生させるために使用される。第２冷媒回路は、凝縮器である放熱用熱交換器と蒸発器である結露熱交換器とを有している。結露熱交換器で発生した結露水は、加湿手段へ搬送されて加湿用の水として使用される。
【０００６】
この空気調和装置では、第２冷媒回路は、室内空調に使用される第１冷媒回路から独立しており、第２冷媒回路の結露熱交換器で結露水が常に生成される。その結果、暖房性能を低下させることなく加湿用の水が充足される。
【０００７】
第２発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、結露水を貯留するタンクをさらに備えている。第２冷媒回路の放熱用熱交換器の放熱でタンク内の水が加温される。
【０００８】
この空気調和装置では、タンクが低温雰囲気に置かれていても、タンク内の水が凍結することがない。
【０００９】
第３発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、第１冷媒回路が、暖房運転時に蒸発器となる室外熱交換器と暖房運転時に凝縮器となる室内熱交換器とを有している。第２冷媒回路の放熱用熱交換器が、室外熱交換器の近傍に配置されている。
【００１０】
この空気調和装置では、放熱用熱交換器の放熱で室外熱交換器の着霜が抑制され、除霜回数が減少し暖房能力が向上する。また、除霜時に、通常の除霜手段に加えて、放熱用熱交換器の放熱を利用することができるので、除霜時間が短縮される。
【００１１】
第４発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、第１冷媒回路が、暖房運転時に蒸発器となる室外熱交換器と暖房運転時に凝縮器となる室内熱交換器とを有している。第２冷媒回路の放熱用熱交換器が、室外熱交換器と熱交換する空気流に対して、室外熱交換器よりも上流側に位置している。
【００１２】
この空気調和装置では、暖房運転時に、室外熱交換器に暖かい空気が通過するので、室外熱交換器での冷媒の吸熱量が増加し、暖房性能が向上する。
【００１３】
第５発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、空気中の水分を吸着して高温時に水分を脱離する吸着剤が、放熱用熱交換器の表面に担持されている。
【００１４】
この空気調和装置では、結露熱交換器で結露水を発生させているときは、放熱用熱交換器は冷媒からの放熱で高温になり吸着剤が空気中に水分を脱離する。その水分を含んだ空気が対流によって結露熱交換器表面を通過し結露熱交換器での結露水の発生を助長する。また、暖房運転の停止時又は結露熱交換器の除霜時には、放熱用熱交換器の温度が低下するので、吸着剤が空気中の水分を吸着する。このため、空気中の水分が効率よく捕獲される。
【発明の効果】
【００１５】
第１発明に係る空気調和装置では、暖房性能を低下させることなく加湿用の水が充足される。
【００１６】
第２発明に係る空気調和装置では、タンクが低温雰囲気に置かれていても、タンク内の水が凍結することがない。
【００１７】
第３発明に係る空気調和装置では、除霜回数が減少し暖房能力が向上する。また、除霜時間が短縮される。
【００１８】
第４発明に係る空気調和装置では、室外熱交換器での冷媒の吸熱量が増加し、暖房性能が向上する。
【００１９】
第５発明に係る空気調和装置では、結露熱交換器での結露水の発生が助長される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２１】
〔第１実施形態〕
＜空気調和機の概略構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の構成図である。図１において、空気調和装置１は、２つの独立した冷媒回路１０，１１０を備えている。第１冷媒回路１０は、第１圧縮機１１、第１四路切換弁１２、室外熱交換器１３、第１膨張弁１４、室内熱交換器１５及び第１アキュームレータ２０などの機器が接続されることによって形成されている。
【００２２】
第２冷媒回路１１０は、第２圧縮機１１１、第２四路切換弁１１２、放熱用熱交換器１１３、第２膨張弁１１４、結露熱交換器１１５及び第２アキュームレータ１２０などの機器が接続されることによって形成されている。第１冷媒回路１０は室内空調用として使用され、第２冷媒回路１１０は結露水生成用として使用される。
【００２３】
室内熱交換器１５の近傍には加湿手段２１が配置されており、加湿手段２１は、室内熱交換器１５を通過して室内に吹出される空気に適度の水分を与えている。加湿手段２１に供給される水は、タンク２３に貯留されている。タンク２３内の水は、結露熱交換器１１５で発生した結露水を浄化した水であり、その水は、ポンプ２５でくみ上げられホース２２を通って加湿手段２１に搬送される。加湿手段２１は、超音波式加湿器、加熱式加湿器および噴霧式加湿器などから選定される。
【００２４】
タンク２３の近傍には放熱用熱交換器１１３が配置されている。タンク２３の水は、放熱用熱交換器１１３の放熱によって加温されており、冬季に室外が氷点下になってもタンク２３内の水が凍結することはない。本実施形態では、室内熱交換器１５と加湿手段２１とは室内ユニット３側にあり、その他は、室外ユニット２側にある。
【００２５】
＜室外ユニット２＞
図２は室外ユニットの背面図である。図２において、室外ユニット２の上部には、室外熱交換器１３、ドレンパン３１が配置されている。また、図２では図示されていない放熱用熱交換器１１３及び結露熱交換器１１５なども、室外ユニット２の上部に配置されている。ドレンパン３１は、室外熱交換器１３及び結露熱交換器１１５で発生した結露水を受けて、その結露水を室外ユニット２の下部に配置された浄水槽３２に導く。
【００２６】
図３は、タンクの斜視図である。図３において、結露水は、浄水槽３２の入口３２ａから内部に流入する。浄水槽３２で浄化された水は第２電磁弁３４を通ってタンク２３に流入する。タンク２３内の水は、タンク２３の底面からポンプ２５によってくみ上げられて加湿手段２１へ搬送される。
【００２７】
浄水槽３２の下方には、第１電磁弁３３と第２電磁弁３４が接続されている。第１電磁弁３３を通過した水は排水口５１から排出される。第２電磁弁３４を通過した水はタンク２３に入る。タンク２３の底面には、第３電磁弁３５が接続されており、第３電磁弁３５を通過した水は排水口５１から排出される。ポンプ２５は、タンク２３の底面側から水をくみ上げて三方弁３６に送り、三方弁３６から適量の水が加湿手段２１へ供給される。
【００２８】
タンク２３内の水は、殺菌のために紫外線ランプ３７から紫外線が照射されている。紫外線ランプ３７は、タンク２３の上部に取付けられるが、設置が容易であるので作業性がよい。殺菌手段は、紫外線ランプ３７に限定されるものではなく、例えば、オゾン発生器でもよい。
【００２９】
＜水の循環経路＞
図４は、水の循環経路を示す回路図である。図４において、浄水槽３２の内部は、浄水フィルタ３２３によって第１槽３２１と第２槽３２２とに仕切られており、ドレンパン３１から浄水槽３２に入った水は、先ず、第１槽３２１に貯留され、その後、浄水フィルタ３２３を通過して第２槽３２２に貯留される。水が浄水フィルタ３２３を通過する際には、水中に含まれる不純物が浄水フィルタ３２３によって除去される。このような浄水手段は、大型化せず設置し易い。
【００３０】
第１槽３２１内が満水状態になったときは、第１電磁弁３３が流路を開き排水する。第２槽３２２内の水は、第２電磁弁３４が流路を開いたときにタンク２３内へ流れる。タンク２３が満水状態になったときは、第２電磁弁３４が流路を閉じる。タンク２３内の水が不要になったときは、第３電磁弁３５が流路を開けて排水する。
【００３１】
三方弁３６は、ポンプ２５から送られてくる水を加湿手段２１に供給するだけでなく、必要に応じてその水を浄水槽３２の第２槽３２２へ戻している。水が第２槽３２２に戻されることによって、浄水後の水が、浄水フィルタ３２３を通して浄水前の水側へ強制的に流されるので、浄水フィルタ３２３が清掃される。即ち、第２槽３２２から第１槽３２１へ水が逆流し、浄水フィルタ３２３の表面に堆積した不純物が第１槽３２１に戻される。このとき、第１電磁弁３３が流路を開けることによって、浄水フィルタ３２３に堆積した不純物を除去しながら第１槽３２１内の水を排出することができる。
【００３２】
＜水の加熱＞
タンク２３は室外に置かれているので、冬季にタンク２３内の水が凍結する可能性がある。本実施形態では、凍結防止の手段として、放熱用熱交換器１１３をタンク２３の底面に接触させて冷媒とタンク２３内の水との間で熱交換させている。図３に示すように、放熱用熱交換器１１３は、蛇行するように曲げ加工された銅管であり、タンク２３の外底面に接触している。
【００３３】
＜空気調和装置の動作＞
空気調和装置１は、第１四路切換弁１２で冷媒の流路を変更することによって冷房運転と暖房運転とを切り替えることができる。本実施形態では、冷媒回路が暖房運転用の回路になっている場合について説明する。
【００３４】
暖房運転時の第１冷媒回路１０において、第１四路切換弁１２は、図１の実線で示す流路を成し、第１圧縮機１１と室内熱交換器１５とが連通し、室内熱交換器１５および室外熱交換器１３はそれぞれ凝縮器および蒸発器として機能する。すなわち、第１圧縮機１１より吐出された高温・高圧の冷媒が室内熱交換器１５に導入され、室内空気と熱交換して温度が低下し、中温・高圧の状態になる。室内熱交換器１５を出た冷媒は、第１膨張弁１４で減圧されて室外熱交換器１３に導入される。ここで室外空気と熱交換が行われ、再び第１圧縮機１１に吸入される。
【００３５】
第２冷媒回路１１０おいて、第２四路切換弁１１２は、図１の実線で示す流路を成し、第２圧縮機１１１と放熱用熱交換器１１３とが連通する。すなわち、第２圧縮機１１１より吐出された高温・高圧の冷媒が放熱用熱交換器１１３に導入され、室外空気と熱交換して温度が低下し、中温・高圧の状態になる。放熱用熱交換器１１３を出た冷媒は、第２膨張弁１１４で減圧されて結露熱交換器１１５に導入される。ここで室外空気と熱交換が行われ、再び第２圧縮機１１１に吸入される。
【００３６】
結露熱交換器１１５の蒸発温度は、外気から水分を結露させるために外気の露点温度以下となるように設定されている。そして、結露熱交換器１１５で発生した結露水はタンク２３に貯留される。タンク２３の外底面には放熱用熱交換器１１３が配置されているので、放熱用熱交換器１１３の放熱によってタンク２３内の水が加温されるので、室外が氷点下になっても水が凍結することはない。
【００３７】
＜第１実施形態の特徴＞
（１）
空気調和装置１では、第２冷媒回路１１０が、凝縮器である放熱用熱交換器１１３と、蒸発器である結露熱交換器１１５とを有しており、結露水を発生させるために使用される。結露熱交換器１１５で発生した結露水は、加湿手段２１へ搬送されて加湿用の水として使用される。第２冷媒回路１１０は、室内空調に使用される第１冷媒回路１０から独立しており、結露熱交換器１１５で結露水が常に発生するので、暖房性能を低下させることなく加湿用の水が充足される。
【００３８】
（２）
空気調和装置１では、タンク２３内の水が、第２冷媒回路１１０の放熱用熱交換器１１３の放熱によって加温される。このため、タンク２３が低温雰囲気に置かれていても、タンク２３内の水が凍結することがない。
【００３９】
〔第２実施形態〕
図５は、本発明の第２実施形態に係る空気調和装置の構成図である。第１実施形態と同様の部品については同様の符号を付し説明を省略する。図５において、空気調和装置２０１では、第１冷媒回路１０の室外熱交換器１３の近傍に、第２冷媒回路１１０の放熱用熱交換器１１３が配置されている。放熱用熱交換器１１３は、室外熱交換器１３に対して空気流の上流側に位置しており、放熱用熱交換器１１３の放熱で室外熱交換器１３の周囲温度が上昇するので、暖房運転時の室外熱交換器１３の着霜が減る。また、室外熱交換器１３の周囲温度が上昇することによって、暖房運転時、室外熱交換器１３での冷媒の蒸発能力が上がるので、室内の暖房能力が向上する。
【００４０】
＜第２実施形態の特徴＞
（１）
空気調和装置２０１では、第２冷媒回路１１０の放熱用熱交換器１１３が、第１冷媒回路１０の室外熱交換器１３の近傍に配置されている。放熱用熱交換器１１３の放熱で室外熱交換器１３の着霜が抑制されるので、除霜回数が減少し暖房能力が向上する。また、除霜時に通常の除霜手段に加えて、放熱用熱交換器１１３の放熱を利用することができるので、除霜時間が短縮される。
【００４１】
（２）
空気調和装置２０１では、放熱用熱交換器１１３が、室外熱交換器１３と熱交換する空気流に対して、室外熱交換器１３よりも上流側に位置している。暖房運転時には、放熱用熱交換器１１３を通過した暖かい空気が室外熱交換器１３を通過するので、室外熱交換器１３での冷媒の吸熱量が増加し、暖房性能が向上する。
【００４２】
〔変形例〕
第１実施形態および第２実施形態で使用する放熱用熱交換器１１３に、吸着剤を担持させてもよい。吸着剤は、冷却されると水分を吸収し加熱されると水分を脱離する特性を有し、ゼオライト、シリカゲル、活性炭および親水性の官能基を有する有機高分子材料などから選定される。放熱用熱交換器１１３に担持された吸着剤は、第２圧縮機１１１から吐出された高温冷媒の放熱で加熱されて水分を脱離する。その水分は、空気の対流に乗って結露熱交換器１１５へ至り、結露水の発生を助長する。
【００４３】
一方、結露熱交換器１１５が着霜したときは、第２四路切換弁１１２が図１、図５の点線で示す流路に切り換えられ、第２圧縮機１１１から吐出された高温冷媒が結露熱交換器１１５に流れ、結露熱交換器１１５は除霜される。その除霜によって一部は水となってドレンパン３１に流れ、一部は水蒸気となって対流する。このとき、放熱用熱交換器１１３の温度が低下しているので、対流してきた水蒸気が放熱用熱交換器１１３の吸着剤に吸着される。このように空気中の水分が効率よく捕獲されて、結露水生成のために使用される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明によれば、結露熱交換器で結露水が常に発生しているので、結露水を加湿用の水として使用する加湿手段を備えた空気調和装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の構成図。
【図２】同空気調和装置の室外ユニットの背面図。
【図３】タンクの斜視図。
【図４】水の循環経路を示す回路図。
【図５】本発明の第２実施形態に係る空気調和装置の構成図。
【符号の説明】
【００４６】
１，２０１  空気調和装置
１０  第１冷媒回路
１３  室外熱交換器
１５  室内熱交換器
２１  加湿手段
２３  タンク
１１０  第２冷媒回路
１１３  放熱用熱交換器
１１５  結露熱交換器
【図１】
2008190744.tif 000003
【図２】
2008190744.tif 000004
【図３】
2008190744.tif 000005
【図４】
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【図５】
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