(57)【要約】【課題】冷房運転時に室内を加湿することができる空気調和装置を提供する。【解決手段】空気調和装置１は、室内ユニット３と、水供給部２６と、制御部４とを備えている。水供給部２６は、室内ユニット３に水を供給する。制御部４は、水の蒸発を利用した加湿制御を行なう。室内ユニット３は、第１室内熱交換器１５ａと、第２室内熱交換器１５ｂと、第２膨張弁１１５とを有している。第２膨張弁１１５は、第１室内熱交換器１５ａと第２室内熱交換器１５ｂとの間に配置されている。制御部４は、加湿制御時に、第２膨張弁１１５で冷媒を減圧し、第１室内熱交換器１５ａを凝縮器に、第２室内熱交換器１５ｂを蒸発器にして、第１室内熱交換器１５ａの放熱で水を蒸発させる。【選択図】図１
2008190793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内ユニット（３）と、
前記室内ユニット（３）に水を供給する水供給部（２６）と、
前記水の蒸発を利用した加湿制御を行なう制御部（４）と、
を備え、
前記室内ユニット（３）は、
第１室内熱交換器（１５ａ）と、
第２室内熱交換器（１５ｂ）と、
前記第１室内熱交換器（１５ａ）と前記第２室内熱交換器（１５ｂ）との間に配置される膨張機構（１１５）と、
を有し、
前記制御部（４）は、前記加湿制御時に、前記膨張機構（１１５）で冷媒を減圧し、前記第１室内熱交換器（１５ａ）を高圧側熱交換器に、前記第２室内熱交換器（１５ｂ）を低圧側熱交換器にして、前記第１室内熱交換器（１５ａ）の放熱で前記水を蒸発させる、
空気調和装置（１）。
【請求項２】
室内ユニット（３）と、
前記室内ユニット（３）に水を供給する水供給部（２６）と、
前記水の蒸発を利用した加湿制御を行なう制御部（４）と、
を備え、
前記室内ユニット（３）は、
第１室内熱交換器（１５ａ）と、
第２室内熱交換器（１５ｂ）と、
前記第１室内熱交換器（１５ａ）と前記第２室内熱交換器（１５ｂ）との間に配置される膨張機構（１１５）と、
を有し、
前記制御部（４）は、前記加湿制御時に、前記膨張機構（１１５）で冷媒を減圧し、前記第１室内熱交換器（１５ａ）を凝縮器に、前記第２室内熱交換器（１５ｂ）を蒸発器にして、前記第１室内熱交換器（１５ａ）の放熱で前記水を蒸発させる、
空気調和装置（１）。
【請求項３】
前記室内ユニット（３）は、前記水供給部（２６）から供給される前記水を溜め込む容器（２１ａ）をさらに有し、
前記容器（２１ａ）が、前記第１室内熱交換器（１５ａ）の近傍に配置されている、
請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置（１）。
【請求項４】
前記容器（２１ａ）が、水蒸気のみを通過させる透湿膜で成形されている、
請求項３に記載の空気調和装置（１）。
【請求項５】
前記容器（２１ａ）に供給される水が、前記加湿制御時に前記第２室内熱交換器（１５ｂ）で発生する結露水を含んでいる、
請求項３に記載の空気調和装置（１）。
【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、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、加湿手段を備えた空気調和装置が広く普及している。この空気調和装置では、予め容器に水が貯留され、その水が室内に搬送され加湿手段によって室内空気中に拡散する。（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、室内熱交換器、加湿手段、ポンプ、第１室外熱交換器および第２室外熱交換器を備えており、暖房運転時に、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が、ポンプによって室内熱交換器の近傍に配置された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は、暖房運転時の室内加湿を想定したものであり、冷房運転時の室内加湿については、何ら開示されていない。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、冷房運転時に室内を加湿することができ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、室内ユニットと、水供給部と、制御部とを備えている。水供給部は、室内ユニットに水を供給する。制御部は、水の蒸発を利用した加湿制御を行なう。室内ユニットは、第１室内熱交換器と、第２室内熱交換器と、膨張機構とを有している。膨張機構は、第１室内熱交換器と第２室内熱交換器との間に配置されている。制御部は、加湿制御時に、膨張機構で冷媒を減圧し、第１室内熱交換器を高圧側熱交換器に、第２室内熱交換器を低圧側熱交換器にして、第１室内熱交換器の放熱で水を蒸発させる。
【０００６】
この空気調和装置は、室内を加湿しながら冷房することができるので、冷房運転時の室内乾燥が防止される。また、第１室内熱交換器の放熱で水が蒸発するので、水を加熱する他の加熱手段が不要となり、室内ユニットの大型化が抑制される。
【０００７】
第２発明に係る空気調和装置は、室内ユニットと、水供給部と、制御部とを備えている。水供給部は、室内ユニットに水を供給する。制御部は、水の蒸発を利用した加湿制御を行なう。室内ユニットは、第１室内熱交換器と、第２室内熱交換器と、膨張機構とを有している。膨張機構は、第１室内熱交換器と第２室内熱交換器との間に配置されている。制御部は、加湿制御時に、膨張機構で冷媒を減圧し、第１室内熱交換器を凝縮器に、第２室内熱交換器を蒸発器にして、第１室内熱交換器の放熱で水を蒸発させる。
【０００８】
この空気調和装置は、室内を加湿しながら冷房することができるので、冷房運転時の室内乾燥が防止される。また、凝縮器となった第１室内熱交換器から高温が得られるので、水蒸気が生成され易く、水を加熱する他の加熱手段が不要となり、室内ユニットの大型化が抑制される。
【０００９】
第３発明に係る空気調和装置は、第１発明または第２発明に係る空気調和装置であって、室内ユニットが、水供給部から供給される水を溜め込む容器をさらに有している。その容器は、第１室内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、水を容器に溜めるだけで室内が加湿されるので、構成が簡素で安価である。
【００１１】
第４発明に係る空気調和装置は、第３発明に係る空気調和装置であって、容器が、水蒸気のみを通過させる透湿膜で成形されている。
【００１２】
この空気調和装置では、容器を薄型にして室内熱交換器に近づけることができるので、水の吸熱性が高まり効率よく水蒸気が生成される。また、室内ユニットの大型化が抑制される。
【００１３】
第５発明に係る空気調和装置は、第３発明に係る空気調和装置であって、容器に供給される水が、加湿制御時に第２室内熱交換器で発生する結露水を含んでいる。
【００１４】
この空気調和装置では、結露水が加湿用水として補充されるので、加湿用水が不足しない。
【発明の効果】
【００１５】
第１発明と第２発明に係る空気調和装置は、室内を加湿しながら冷房することができるので、冷房運転時の室内乾燥が防止される。また、水を加熱する他の加熱手段が不要となり、室内ユニットの大型化が抑制される。
【００１６】
第３発明に係る空気調和装置では、水を容器に溜めるだけで室内が加湿されるので、構成が簡素で安価である。
【００１７】
第４発明に係る空気調和装置では、容器を薄型にして室内熱交換器に近づけることができるので、水の吸熱性が高まり効率よく水蒸気が生成される。また、室内ユニットの大型化が抑制される。
【００１８】
第５発明に係る空気調和装置では、加湿用水が不足しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
＜空気調和装置の概略構成＞
図１は、本発明の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、冷媒が流通できるように、圧縮機１１、四路切換弁１２、室外熱交換器１３、第１膨張弁１４、第１室内熱交換器１５ａ、第２膨張弁１１５、第２室内熱交換器１５ｂ及びアキュームレータ２０などの機器が接続されて冷媒回路が形成されている。第２膨張弁１１５は、後述する加湿制御時に使用される膨張弁である。
【００２１】
第１室内熱交換器１５ａの近傍には加湿手段２１が配置されている。加湿手段２１は、第１室内熱交換器１５ａを通過して室内に吹出される空気に適度の水分を与える。加湿手段２１で使用される水は、水供給部２６から供給される。水供給部２６は、ホース２２とタンク２３とポンプ２５を含んでいる。水はタンク２３に貯留されており、タンク２３内の水はポンプ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。
【００２２】
加湿手段２１は、複数の透湿膜製の容器２１ａ（以後、透湿膜容器２１ａとよぶ）を有しており、その透湿膜容器２１ａにタンク２３内の水が供給される。透湿膜容器２１ａが外部から加温されて内部で水蒸気が発生すると、水蒸気のみが透湿膜を通過して外部に放出される。
【００２３】
本実施形態では、第１室内熱交換器１５ａ、第２室内熱交換器１５ｂ、第２膨張弁１１５及び加湿手段２１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。制御部４は、ＣＰＵとメモリを内蔵しており、空気調和装置１の各機器を制御する。
【００２４】
＜室内ユニット＞
図２は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の室内ユニットの断面図である。室内ユニット３は、室内の壁面に取り付けられる壁掛け型の室内ユニットであり、図２に示すように、ケーシング６０と、フレーム６１、第１室内熱交換器１５ａ、第２室内熱交換器１５ｂ、ファン６３及びフィルタ部７１等を有している。
【００２５】
ケーシング６０は、グリル６０ａと前面パネル６０ｂと背面板６０ｃとを含む。グリル６０ａはフィルタ部７１を覆うように配置されている。また、前面パネル６０ｂは、グリル６０ａの前面を覆うように取付けられている。フィルタ部７１は、ファン６３によって吸込まれる空気に含まれる塵埃を除去するフィルタ及びそのフィルタを支持する枠などから成る。
【００２６】
第１室内熱交換器１５ａ、第２室内熱交換器１５ｂ及びファン６３は、フレーム６１に取り付けられている。第１室内熱交換器１５ａと第２室内熱交換器１５ｂとは、第２膨張弁１１５を挟んで接続されている（図１参照）。第１室内熱交換器１５ａは、逆Ｖ字状に曲がった状態でファン６３の上方に位置している。第２室内熱交換器１５ｂは、第１室内熱交換器１５ａの下方で且つファン６３の前方に位置している。図１において、第２膨張弁１１５が冷媒を減圧すると、第１室内熱交換器１５ａと第２室内熱交換器１５ｂのいずれか一方が凝縮器となり、他方が蒸発器となる。例えば、冷房運転時は、冷媒が第１室内熱交換器１５ａ側から第２室内熱交換器１５ｂ側へ流れるので、この際に第２膨張弁１１５が冷媒を減圧すると、第１室内熱交換器１５ａが凝縮器となり、第２室内熱交換器１５ｂが蒸発器となる。
【００２７】
ファン６３は、室内から取り込んだ空気を、第１室内熱交換器１５ａ、第２室内熱交換器１５ｂに当てて通過させた後、室内に吹き出す。フレーム６１の前面下部には、吹出口６５が設けられており、吹出口６５から吹き出される空気を案内する水平フラップ６７が、吹出口６５に設けられている。水平フラップ６７は、空気の案内方向を変更したり、吹出口６５を開閉したりすることができる。
【００２８】
（加湿手段）
図１において、加湿手段２１は、第１室内熱交換器１５ａの近傍に配置されている。加湿手段２１は、複数の透湿膜容器２１ａから成る。透湿膜は、液体の水を透過させずに水蒸気のみを透過させる性質を有する膜である。図３（ａ）は、透湿膜容器の正面図であり、図３（ａ）において、透湿膜容器２１ａは、底を有する扁平な筒であり、入口２１ｂは、給排水口２１ｃを挟んだ状態でシール加工されている。給排水口２１ｃは、ポンプ２５から供給されてくる水を透湿膜容器２１ａ内へ通し、ポンプ２５が逆動作すると水を透湿膜容器２１ａ内から外側へ通す。透湿膜容器２１ａ内で供給された水は、透湿膜を通過することができないのでその内部に留まるが、その内部で発生した水蒸気は透湿膜を通過して拡散する。
【００２９】
＜空気調和装置の動作＞
空気調和装置１は、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。
【００３０】
（暖房運転）
暖房運転時、四路切換弁１２は図１の点線で示す流路を成し、圧縮機１１と第２室内熱交換器１５ｂとが連通し、第２室内熱交換器１５ｂ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。暖房運転時、第２膨張弁１１５は全開になっており、第２室内熱交換器１５ｂと第１室内熱交換器１５ａとは１つの凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機１１より吐出された高温・高圧の冷媒が第２室内熱交換器１５ｂ、第１室内熱交換器１５ａに導入される。ここで冷媒と室内空気とが熱交換され、冷媒は温度が低下し中温・高圧の状態になる。第１室内熱交換器１５ａを出た冷媒は、第１膨張弁１４に入る。
【００３１】
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。このとき、室外熱交換器１３で冷媒と室外空気との熱交換が行われ、冷媒は吸熱して蒸発し室外熱交換器１３は低温になる。室外熱交換器１３を出た冷媒は、再び圧縮機１１に吸入される。
【００３２】
暖房運転時、透湿膜容器２１ａに水が供給されると、透湿膜容器２１ａが第１室内熱交換器１５ａの放熱によって加温されるので、透湿膜容器２１ａ内で発生した水蒸気が透湿膜を通過して放出され、室内が加湿される。
【００３３】
（冷房運転）
冷房運転時、四路切換弁１２は図１の実線で示す流路を成し、圧縮機１１と室外熱交換器１３とが連通し、室外熱交換器１３および第１室内熱交換器１５ａはそれぞれ凝縮器および蒸発器として機能する。通常の冷房運転の場合、第２膨張弁１１５は全開になっており、第１室内熱交換器１５ａと第２室内熱交換器１５ｂとは１つの蒸発器として機能する。すなわち、圧縮機１１より吐出された高温・高圧の冷媒が室外熱交換器１３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。室外熱交換器１３を出た冷媒は、第１膨張弁１４で減圧されて第１室内熱交換器１５ａ、第２室内熱交換器１５ｂに導入される。第１室内熱交換器１５ａと第２室内熱交換器１５ｂとで、冷媒と室内空気との熱交換が行われ、冷媒は吸熱して蒸発し室内空気は冷却される。
【００３４】
（冷房運転時の加湿制御）
冷房運転時は、第１室内熱交換器１５ａの温度が低いため、透湿膜容器２１ａに水が供給されても水蒸気が発生せず室内は加湿されない。室内を加湿しながら冷房したい場合は、制御部４が加湿制御を行う。加湿制御時、制御部４は、第１膨張弁１４の冷媒流路を全開にし、且つ第２膨張弁１１５の冷媒流路を絞る。これによって、高温・高圧の冷媒が、第１室内熱交換器１５ａに導入されて放熱するため、冷媒は中温・高圧の状態となる。このときの放熱によって透湿膜容器２１ａが加温され、透湿膜容器２１ａ内で水蒸気が発生し、透湿膜を通過した水蒸気が空気中に放出される。
【００３５】
第１室内熱交換器１５ａを出た冷媒は、第２膨張弁１１５で減圧されて第２室内熱交換器１５ｂへ導入される。第２室内熱交換器１５ｂで冷媒と室内空気との熱交換が行われ、冷媒は吸熱して蒸発し室内空気は冷却される。したがって、透湿膜容器２１ａから透過した水蒸気と第２室内熱交換器１５ｂで冷却された空気とが室内に吹出されるので、室内は、冷房と加湿が同時に行われる。第２室内熱交換器１５ｂを出た冷媒は、再び圧縮機１１に吸入される。
【００３６】
＜変形例＞
本実施形態では、透湿膜容器２１ａ内の水が第１室内熱交換器１５ａの放熱によって加温されているが、これに限定されるものではない。図３（ｂ）はＵ字型の冷媒配管を含んだ透湿膜容器の正面図であり、図３（ｃ）は冷媒配管が貫通した透湿膜容器の正面図である。図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すような透湿膜容器２１ａは、その内部で水を加温することができるので、水蒸気の発生が促進され加湿能力が向上する。
【００３７】
また、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すような透湿膜容器２１ａが、吹出し空気の下流側に配置されてもよい。図４は、冷媒配管を含んだ透湿膜容器が吹出口近傍に配置された室内ユニットの断面図である。図４において、透湿膜容器２１ａは、ファン６３から吹出口６５に至る吹出通路の中間に配置されている。圧縮機１１を出た高温冷媒は、第１室内熱交換器１５ａに入る前に透湿膜容器２１ａの冷媒配管１６を通過するので、透湿膜容器２１ａ内の水が高温冷媒によって加温され水蒸気を発生する。この水蒸気は透湿膜を透過して吹出通路に拡散し、ファン６３から流れてくる空気と共に室内に吹出される。
【００３８】
＜特徴＞
（１）
空気調和装置１では、室内ユニット３が、第１室内熱交換器１５ａと第２室内熱交換器１５ｂと第２膨張弁１１５とを有している。第２膨張弁１１５は、第１室内熱交換器１５ａと第２室内熱交換器１５ｂとの間に配置されている。冷房運転時の加湿制御では、制御部４が、第２膨張弁１１５を制御して冷媒を減圧するので、第１室内熱交換器１５ａが凝縮器に、第２室内熱交換器１５ｂが蒸発器になる。第１室内熱交換器１５ａの近傍には、内部に水を含んだ透湿膜容器２１ａが配置されており、第１室内熱交換器１５ａの放熱によって、透湿膜容器２１ａ内の水が加温されて水蒸気が発生し、その水蒸気が透湿膜を通過して空気中に拡散する。
【００３９】
このため、室内を冷房しながら加湿することができるので、冷房運転時の室内乾燥が防止される。また、第１室内熱交換器１５ａの高温雰囲気で水を蒸発させるので、水を加熱する他の加熱手段が不要となり、室内ユニットの大型化が抑制される。
【００４０】
（２）
空気調和装置１では、透湿膜容器２１ａが薄型筒状に成形され、第１室内熱交換器１５ａに近づけられるので、水の吸熱性が高まり効率よく水蒸気が生成される。また、室内ユニット３の大型化が抑制される。
【００４１】
（３）
空気調和装置１では、透湿膜容器２１ａに供給される水として、加湿制御時に第２室内熱交換器１５ｂで発生する結露水が補充されるので、加湿用水が不足しない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明は、加湿しながら冷房運転することができる空気調和装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る空気調和装置の構成図。
【図２】同実施形態に係る空気調和装置の室内ユニットの断面図。
【図３】（ａ）透湿膜容器の正面図。（ｂ）Ｕ字型の冷媒配管を含んだ透湿膜容器の正面図。（ｃ）冷媒配管が貫通する透湿膜容器の正面図。
【図４】冷媒配管を含んだ透湿膜容器が吹出口近傍に配置された室内ユニットの断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１  空気調和装置
３  室内ユニット
４  制御部
１５ａ  第１室内熱交換器
１５ｂ  第２室内熱交換器
２１ａ  透湿膜容器
２６  水供給部
１１５  第２膨張弁（膨張機構）
【図１】
2008190793.tif 000003
【図２】
2008190793.tif 000004
【図３】
2008190793.tif 000005
【図４】
2008190793.tif 000006