(57)【要約】【課題】除霜性能を改善でき、除霜時間を短縮して暖房運転時の快適性を向上できる空気調和機を提供する。【解決手段】加湿ロータ１２と、加湿ロータ１２を介して加湿空気を室内に供給するための加湿通路１６Ａ，１６Ｂと、加湿通路１６Ａの加湿ロータ１２の上流側に配置されたヒータ１３とを備える。上記加湿ロータ１２の風下側に配置されたダンパ１５により加湿通路１６Ｂから除霜用通路１７に切り換えて、ヒータ１３に加熱された空気を除霜用通路１７を介して室外熱交換器３３に供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加湿ロータ（１２）と、上記加湿ロータ（１２）を介して加湿空気を室内に供給するための加湿通路（１６Ａ，１６Ｂ）と、上記加湿通路（１６Ａ，１６Ｂ）の上記加湿ロータ（１２）の上流側に配置されたヒータ（１３）とを備えたヒートポンプ方式の空気調和機であって、
除霜運転時に上記ヒータ（１３）を用いて室外熱交換器（３３）を加熱することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和機において、
上記加湿通路（１６Ａ，１６Ｂ）の上記加湿ロータ（１２）の風下側で分岐し、上記室外熱交換器（３３）に上記ヒータ（１３）により加熱された空気を供給するための除霜用通路（１７）と、
上記加湿ロータ（１２）の風下側に配置され、上記加湿通路（１６Ｂ）と上記除霜用通路（１７）とを切り換えるダンパ（１５）とを備えたことを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項２に記載の空気調和機において、
上記室外熱交換器（３３）の冷媒出口近傍に温風を吹き出すことを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項２に記載の空気調和機において、
上記室外熱交換器（３３）の下側に温風を吹き出すことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、加湿機能を有する空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空気調和機としては、圧縮機，凝縮器，膨張機構および蒸発器を介して冷媒が循環する冷媒回路を備えたヒートポンプ方式のものがある（例えば、特許文献１参照）。この空気調和機は、暖房運転時に蒸発器として用いる室外熱交換器に生じた霜を除去するとき、冷媒回路を冷房運転サイクルに切り換えて、室外熱交換器を温めるデフロスト運転を行う。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２８０６６６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記空気調和機において、ヒートポンプ方式の暖房運転の課題は、主に外気温度の低下に伴う暖房能力の低下と室外熱交換器の着霜を取り除くための除霜運転時の能力低下（能力供給停止）であり、暖房能力の低下はインバータ化により改善されて来ているが、除霜運転時の能力低下は依然として大きな問題である。また、除霜の改善策として暖房サイクルのままで除霜を行なう正サイクル除霜もあるが、冷媒回路が複雑で大きなコストアップとなるという欠点がある。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、除霜性能を改善でき、除霜時間を短縮して暖房運転時の快適性を向上できる空気調和機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の空気調和機は、加湿ロータと、上記加湿ロータを介して加湿空気を室内に供給するための加湿通路と、上記加湿通路の上記加湿ロータの上流側に配置されたヒータとを備えたヒートポンプ方式の空気調和機であって、除霜運転時に上記ヒータを用いて室外熱交換器を加熱することを特徴としている。
【０００７】
上記請求項１の空気調和機によれば、加湿ロータと、その加湿ロータを介して加湿空気が室内に供給される加湿通路と、加湿通路の加湿ロータの上流側に配置されたヒータとを備えた所謂加湿ユニットを搭載した空気調和機において、暖房運転により室外熱交換器に生じる霜を除去するための除霜運転時に、ヒータにより室外熱交換器を加熱する。この場合、ヒータにより加熱された空気をダクトなどを介して室外熱交換器に供給してもよいし、ヒータの熱エネルギーをヒートパイプなどにより伝達して室外熱交換器を加熱してもよく、また、室外熱交換器の冷媒配管の一部をヒータ近傍に配置して加熱してもよい。
【０００８】
それによって、暖房運転時とは逆の冷凍サイクルによる除霜とヒータ加熱による除霜との相乗効果によって除霜性能を向上でき、除霜時間すなわち暖房停止時間を短縮して暖房運転時の快適性を向上できる。また、加湿ユニットを利用することでヒータやファンなどの新たな部品を追加することなくより安価で実現可能となる。
【０００９】
また、請求項２の空気調和機は、請求項１の空気調和機において、上記加湿通路の上記加湿ロータの風下側で分岐し、室外熱交換器を加熱するための除霜用通路と、上記加湿ロータの風下側に配置され、上記加湿通路と上記除霜用通路とを切り換えるダンパとを備えたことを特徴としている。
【００１０】
上記請求項２の空気調和機によれば、暖房運転により室外熱交換器に生じる霜を除去するための除霜運転時に、室外熱交換器を加熱するための除霜用通路に加湿ロータ側からの空気が流れるようにダンパを切り換えて、ヒータにより加熱されて加湿ロータを介して送り出される温風を上記除霜用通路を介して室外熱交換器側に供給する。このような除霜用通路とダンパを用いた簡単な構成で、暖房運転時とは逆の冷凍サイクルによる除霜とヒータにより加熱された温風による除霜との相乗効果によって除霜性能を向上できる。
【００１１】
また、請求項３の空気調和機は、請求項２の空気調和機において、上記室外熱交換器の冷媒出口近傍に温風を吹き出すことを特徴としている。
【００１２】
上記請求項３の空気調和機によれば、除霜時の冷媒流れ方向において上流に対して冷媒温度が低くなる上記室外熱交換器の冷媒出口近傍に温風を当てることによって、除霜時に融け残りが発生し易い部分（霜が融けるのが相対的に遅い部分）に温風を集中的に当てる。
【００１３】
また、請求項４の空気調和機は、請求項２の空気調和機において、上記室外熱交換器の下側に温風を吹き出すことを特徴としている。
【００１４】
上記請求項４の空気調和機によれば、除霜時の冷媒流れ方向において上流に対して冷媒温度が低くなる上記室外熱交換器の下側に温風を当てることによって、除霜時に融け残りが発生し易い部分（霜が融けるのが相対的に遅い部分）に温風を集中的に当てる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の空気調和機を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１６】
図１（Ａ）はこの発明の実施の一形態の空気調和機の加湿ユニットの概略構成を示す模式図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す加湿ユニットが上部に取り付けられた室外ユニットの概略構成を示す模式図である。
【００１７】
上記加湿ユニット１は、図１（Ａ）に示すように、吸湿ファン１１と、加湿ロータ１２と、ヒータ１３と、加湿ファン１４と、ダンパ１５と、加湿通路１６Ａ，１６Ｂと、除霜用通路１７と、換気通路１８とを備えている。上記加湿通路１６Ａ，１６Ｂの加湿ロータ１２の風下側で除霜用通路１７と換気通路１８の２つに分岐し、加湿通路１６Ａ，加湿通路１６Ｂ，除霜用通路１７および換気通路１８の各通路は、ダンパ１５の切り換えにより経路が変わる（図１（Ａ）のダンパ１５の右側に模式図を示す）。すなわち、加湿時は、加湿通路１６Ａ，加湿ファン１４および加湿通路１６Ｂを介して室内に空気が流れ、換気時は、換気通路１８，加湿ファン１４および加湿通路１６Ｂを介して空気が流れる。また、除霜時は、加湿通路１６Ａ，加湿ファン１４および除霜通路１７を介して室外熱交換器３３に空気が流れる。
【００１８】
また、上記室外ユニット２は、ケーシング内に配置されたＬ字形状に屈曲する室外熱交換器３３と、上記加湿ユニット１からの温風を除霜用通路１７を介して室外熱交換器３３に供給するＬ型ダクト２０とを有している。上記Ｌ型ダクト２０には、室外熱交換器３３側の所定の領域に吹き出すための吹出口２１を設けている。
【００１９】
また、図２は上記空気調和機の冷媒回路を示しており、この冷媒回路は、図２に示すように、圧縮機３１と、上記圧縮機３１の吐出側に一端が接続された四路切換弁３２と、上記四路切換弁３２の他端に一端が接続された室外熱交換器３３と、上記室外熱交換器３３の他端に一端が接続された電動膨張弁３４と、上記電動膨張弁３４の他端に一端が接続された室内熱交換器３５と、上記室内熱交換器３５の他端と四路切換弁３２を介して一端が接続され、他端が圧縮機３１の吸込側に接続されたアキュムレータ３６とを備えている。
【００２０】
上記室内熱交換器３５は、２段構成をしており、上側のパス４１と下側のパス４２に冷媒が分流し、冷房運転サイクル（除霜運転）時の各パス４１，４２では、冷媒は上側から流入して下方から流出する。
【００２１】
したがって、図３の室外熱交換器３３の概略図に示すように、冷媒流れ方向において上流に対して冷媒温度が低くなる冷媒出口近傍の領域Ａ１（上側パス）および領域Ａ２（下側パス）が除霜時に融け残りが発生しやすい（霜が融けるのが相対的に遅い）。図３において、５１は分流器、５２は上側パスの第１入口冷媒管、５３は下側パスの第２入口冷媒管、５４は上側パスの第１出口冷媒管、５５は下側パスの第２出口冷媒管である。
【００２２】
上記構成の空気調和機は、暖房運転時、四路切換弁３２を点線の切り換え位置に切り換えて、圧縮機３１から吐出された冷媒を、室内熱交換器３５，電動膨張弁３４，室外熱交換器３３およびアキュムレータ３６を介して循環させる。
【００２３】
この暖房運転と同時に加湿運転を行う場合は、ダクト１５を加湿通路１６Ｂ側に切り換えた状態で、吸湿ファン１１により室外からの空気を加湿ロータ１２の吸湿領域を通過させて、その吸湿領域に室外空気に含まれる水分を吸湿させる。そして、ヒータ１３により加熱された空気を加湿ロータ１２の加湿領域を通過させて、その空気中に吸湿されていた水分を放出させて加湿し、加湿された空気を加湿ファン１４により加湿通路１６Ａ，１６Ｂを介して室内に供給する。
【００２４】
上記暖房運転において室外熱交換器３３に付着した霜を除去する除霜運転を行う場合は、四路切換弁３２を実線の切り換え位置に切り換えて、圧縮機３１から吐出された冷媒を、室外熱交換器３３，電動膨張弁３４，室内熱交換器３５およびアキュムレータ３６を介して循環させる。そうして、高温ガス冷媒を室外熱交換器３３に供給して加熱し、室外熱交換器３３に付着した霜を解かして除霜する。
【００２５】
このとき、図１（Ａ）に示すダンパ１５を加湿通路１６Ｂから除霜用通路１７に切り換えて、除霜用通路１７に加湿ロータ１２側からの空気が流れるようにして、ヒータ１３により加熱された温風を、加湿ロータ１２，除霜用通路１７，Ｌ型ダクト２０を介して室外熱交換器３３側に供給する。そして、上記Ｌ型ダクト２０の吹出口２１から吹き出した温風は、室外熱交換器３３の領域Ａ１（図３に示す上側パスの冷媒出口近傍）および領域Ａ２（図３に示す下側パスの冷媒出口近傍）の冷媒温度が低く除霜時に融け残りが発生しやすい領域を温める。このとき、上記加湿運転は行わないので、加湿ロータ１２の回転を停止し、吸湿ファン１１の運転も停止する。
【００２６】
このように、上記実施の形態の空気調和機によれば、除霜用通路とダンパを用いた簡単な構成で、暖房運転時とは逆の冷凍サイクルによる除霜とヒータ加熱による除霜との相乗効果によって除霜性能を向上でき、除霜時間すなわち暖房停止時間を短縮して暖房運転時の快適性を向上できる。また、加湿ユニットを利用することでヒータやファンなどの新たな部品を追加することなくより安価で実現可能となる。
【００２７】
なお、上記空気調和機では、ダンパ１５を切り換えて、加湿ファン１４によって換気通路１８を介して吸い込んだ室内空気を室外に排気して換気を行うことができる。
【００２８】
上記実施の形態では、２パス構成の室外熱交換器を備えた空気調和機について説明したが、この空気調和機の室内熱交換器の構成はこれに限らず、他の形態の室外熱交換器を有する空気調和機にこの発明を適用してもよい。
【００２９】
また、上記実施の形態では、ヒータ１３の熱エネルギーは空気搬送に限らず、ヒートパイプなどの他の熱伝達手段を用いたものでもよい。また、室外熱交換器の冷媒管の一部をヒータ付近に配置して加熱を行なうような構造でもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の空気調和機は、加湿ロータと、上記加湿ロータを介して加湿空気を室内に供給するための加湿通路と、上記加湿通路の加湿ロータの上流側に配置されたヒータとを備えたヒートポンプ方式の空気調和機であって、除霜運転時に上記ヒータを用いて室外熱交換器を加熱するものである。
【００３１】
したがって、請求項１の発明の空気調和機によれば、暖房運転により室外熱交換器に生じる霜を除去するための除霜運転時に、ヒータにより室外熱交換器を加熱することによって、暖房運転時とは逆の冷凍サイクルによる除霜とヒータ加熱による除霜との相乗効果によって除霜性能を向上でき、除霜時間すなわち暖房停止時間を短縮して暖房運転時の快適性を向上できる。また、加湿ユニットを利用することでヒータやファンなどの新たな部品を追加することなくより安価で実現可能となる。
【００３２】
また、請求項２の発明の空気調和機は、請求項１の空気調和機において、暖房運転により室外熱交換器に生じる霜を除去するための除霜運転時に、室外熱交換器を加熱するための除霜用通路に加湿ロータ側からの空気が流れるようにダンパを切り換えて、ヒータにより加熱されて加湿ロータを介して送り出される温風を上記除霜用通路を介して室外熱交換器側に供給するので、除霜用通路とダンパを用いた簡単な構成で、暖房運転時とは逆の冷凍サイクルによる除霜とヒータにより加熱された温風による除霜との相乗効果によって除霜性能を向上できる。
【００３３】
また、請求項３の発明の空気調和機は、請求項２の空気調和機において、除霜時の冷媒流れ方向において上流に対して冷媒温度が低くなる上記室外熱交換器の冷媒出口近傍に温風を当てることによって、除霜時に融け残りが発生し易い部分（霜が融けるのが相対的に遅い部分）に温風を集中的に当てて効果的な除霜ができる。
【００３４】
また、請求項４の発明の空気調和機は、請求項２の空気調和機において、除霜時の冷媒流れ方向において上流に対して冷媒温度が低くなる上記室外熱交換器の下側に温風を当てることによって、除霜時に融け残りが発生し易い部分（霜が融けるのが相対的に遅い部分）に温風を集中的に当てて効果的な除霜ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）はこの発明の実施の一形態の空気調和機の加湿ユニットの概略構成を示す模式図であり、図１（Ｂ）は上記空気調和機の加湿ユニットが上部に取り付けられた室外ユニットの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は上記空気調和機の冷媒回路の回路図である。
【図３】図３は上記空気調和機の室外熱交換器の概略図である。
【符号の説明】
１…加湿ユニット、
２…室外ユニット、
１１…吸湿ファン、
１２…加湿ロータ、
１３…ヒータ、
１４…加湿ファン、
１５…ダンパ、
１６…加湿通路、
１７…除霜用通路、
１８…換気通路、
２０…Ｌ型ダクト、
２１…吹出口、
３１…圧縮機、
３２…四路切換弁、
３３…室外熱交換器、
３４…電動膨張弁、
３５…室内熱交換器、
３６…アキュムレータ、
５１…分流器、
５２…第１入口冷媒管、
５３…第２入口冷媒管、
５４…第１出口冷媒管、
５５…第２出口冷媒管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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