(57)【要約】【課題】室外機の酸素富化装置の酸素供給配管内の結露やかびを防ぎ、メンテナンス容易で、かつ換気と併用して室内の多目的な空気調和を実施可能にする。【解決手段】酸素富化装置６を室内ユニット１に内蔵し、酸素富化装置からの不要な空気はドレン管１２を利用して排出する。さらに酸素富化装置への外気供給管を利用して室内空気の吸気と排気の機構１０を設け、また、室内ユニット１に酸素濃度や空気の汚れ度合いを検知するセンサ１６を設置した。これらにより、室内に居ながらにしてフィルタの清掃や交換等ができ、吸気や排気の機能により必要に応じて窓を開けずに新鮮空気を供給可能とした。また、センサで室内の酸素濃度や汚染度を検知し適正な酸素濃度や新鮮空気の保持を可能とした。酸素富化装置の余剰空気はドレン管を利用するので従来と同様の設置が可能である。【選択図】　　　　図１
2004108691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内空気を冷暖房するための室外ユニットおよび室内ユニットを備え、該室内ユニットに、外気を酸素富化空気にする酸素富化装置を装着したことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記酸素富化装置は、窒素分子の透過速度に比較して酸素分子の透過速度が速い酸素富化膜を用いたものであることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記酸素富化装置は、窒素分子よりも酸素分子の透過速度が速い酸素富化膜と、該酸素富化膜の外気導入部に設置したフィルタと、該酸素富化膜を介して外気を吸引するための減圧ポンプと、該酸素富化膜を透過しない外気を排出するファンとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記フィルタは着脱可能であることを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記酸素富化装置は、前記酸素富化膜を透過しない空気を排出する排出管を、前記室内ユニットのドレン管と結合したことを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
【請求項６】
前記室内ユニットは外気を導入する吸気管を備え、該吸気管は、前記酸素富化膜へ外気を導入する外気導入路と、該酸素富化膜を経由しないで外気を室内へ導入する分岐路とを有し、該外気導入路と該分岐路との分岐部に流路切り替えダンパを設置したことを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記吸気管は逆回転可能なファンを備え、該吸気管を経由して室内空気の排気を可能としたことを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
【請求項８】
前記吸気管の外気取入口に、防虫網、または、除塵、脱臭、抗菌の少なくともいずれかの機能を有するフィルタを設置したことを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
【請求項９】
前記室内ユニットは、室内に配置したセンサにより検知した室内空気の酸素濃度や汚染度に応じて、室内に酸素富化空気の供給、外気の供給または室内空気の排気を行なうことを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
【請求項１０】
前記センサは、前記室内ユニットに配置されていることを特徴とする請求項９に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気調和機に係り、特に、室内に酸素濃度の高い空気を供給するのに好適なメンテナンス性に優れた空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気調和機は、冷房や暖房という温度コントロールや、除湿もしくは加湿という湿度コントロールを行なうのみであった。
【０００３】
また、特別な仕様で酸素富化装置を有するものでも、これを室外ユニットに内蔵しており、室内へ外気を吸気したり室内空気を排気したりする機能はなく、一定量の酸素富化空気を継続的に室内へ供給するのみである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−９９４５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１に記載された技術では、酸素富化装置への塵埃の混入を防ぐフィルタの清掃や交換等のメンテナンスを行なう際には、室外へわざわざ出て行なわなければならなかった。さらに、空気調和機の配管とは別に、酸素富化空気を供給するための配管が必要であった。また、この酸素供給配管が長いため、管内に結露したり、かびが発生したりするという問題が生じていた。
【０００６】
また、在室人数が多く、酸素富化装置では酸素の供給が追いつかない場合や室内の空気が汚染された場合には、窓を開けるしか方法がなく、室内との温度差の大きい外気が一度に大量に流入するため、室内温度の大幅な変化を伴った。しかも、外気が粉塵や悪臭等で汚染されている場合などは、この空気がそのまま室内へ流入して室内を汚染するという問題もあった。
【０００７】
本発明の課題は、酸素富化装置を備えた空気調和機の問題点を解消し、室内空気の酸素濃度を適正に保つことができ、必要に応じて窓を開けずに新鮮な空気の供給可能な空気調和機を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、室内空気を冷暖房するための室外ユニットおよび室内ユニットを備え、該室内ユニットに、外気を酸素富化空気にする酸素富化装置を装着したことを特徴とする空気調和機によって解決される。本発明によれば、酸素富化装置のメンテナンスを室内から行うことができるとともに、以下のように室内環境の健全な保持ができる。
【０００９】
具体的には、前記酸素富化装置は、窒素分子の透過速度に比較して酸素分子の透過速度が速い酸素富化膜を用いたものであり、この酸素富化膜と、該酸素富化膜の外気導入部に設置したフィルタと、該酸素富化膜を介して外気を吸引するための減圧ポンプと、該酸素富化膜を透過しない外気を排出するファンとを備えていることを特徴とする。これにより、フィルタを通過した新鮮な外気を酸素リッチな空気にして室内に供給し、酸素の減少した不要な外気は外部に放出される。
【００１０】
また、前記フィルタを着脱可能とすることにより、該フィルタの交換が室内から容易に行える。また、前記酸素富化装置は、前記酸素富化膜を透過しない空気の排出管を、前記室内ユニットのドレン管と結合したことにより、不要な空気をドレン管を経由して放出できるので、新たな排出管を増設する必要がない。
【００１１】
また、前記室内ユニットは外気を導入する吸気管を備え、該吸気管は、前記酸素富化膜へ外気を導入する外気導入路と、該酸素富化膜を経由しないで外気を室内へ導入する分岐路とを有し、該外気導入路と該分岐路との分岐部に流路切り替えダンパを設置した。また、前記吸気管は逆回転可能なファンを備え、該吸気管を経由して室内空気の排気を可能とした。これにより、室内に酸素富化空気の供給だけでなく、外気の直接供給、または室内空気の直接排気が可能となる。
【００１２】
また、前記吸気管の外気取り入れ口に、防虫網、または、除塵、脱臭、抗菌の少なくともいずれかの機能を有するフィルタを設置することにより、これらの問題点を有する外気の流入を防止できる。
【００１３】
さらに、前記室内ユニットは、室内に配置したセンサにより検知した室内空気の酸素濃度や汚染度に応じて、室内に酸素富化空気の供給、外気の供給または室内空気の排気を行なうことを特徴とする。前記センサは、前記室内ユニットに配置できる。酸素富化空気の供給、外気の供給または室内空気の排気などを、室内条件に応じて行うことにより、健全な室内環境を任意に維持できる。
【００１４】
以上のとおり本発明によれば、酸素富化装置を空気調和機の室内ユニットに内蔵することにより、フィルタの定期的なメンテナンスを室内に居ながらにして可能とした。また、酸素富化装置からの不要な空気を排出する排出管がドレン管と結合して一本の管とすることにより、空気調和機用および酸素富化装置用という二重配管が不要で設置が容易となる。さらに、酸素富化装置から室内に酸素を供給する配管は室内ユニット内のみで短いため、容易に乾燥し、かび等の発生を抑制できる。また、吸気や排気の機能を付加することにより、必要に応じて窓を開けずに新鮮な空気の供給が可能となる。そして、センサにより室内の酸素濃度に応じて適正な酸素濃度を保つことおよび空気を清浄に保つことが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の概要は、図１に示すように、酸素富化装置６を室内ユニット１に装着し、酸素富化装置に必要な新鮮空気は、室内の換気にも利用できる給排気管１０から取り入れるようにした。なお、酸素富化装置で酸素を取り込まれた後の窒素富化空気は、ドレン管１２を利用して排出する。
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。図１に示すように、空気調和機は、室内ユニット１、室外ユニット２およびスリーブ３より構成される。室内ユニット１は、熱交換器４のほかに、本発明における酸素富化装置６および酸素富化空気を供給するためのファン５を備えている。また、室外ユニット２は、熱交換器７、ファン８および圧縮機９を備え、室内ユニット１と室外ユニット２との間にはスリーブ３が配置され、スリーブ３には吸排気管１０、冷媒管１１、ドレン管１２などが通っている。
【００１７】
通常の冷房の場合、室内ユニット１の熱交換器４の液冷媒は室内空気の熱を回収してガス化し、室外ユニット２の圧縮機９を経由して熱交換器７で凝縮され放熱して液化し、再び室内ユニット１へ送られる。暖房の場合は、その逆で、室内ユニット１の熱交換器４では、冷媒はガス状の熱媒として室内空気に放熱して液化し、室外ユニット２の熱交換器７で膨張してガス化し、圧縮機９で圧縮されてガス熱媒として室内ユニット１へ送られる。ドレン管１２は結露水を排出する。
【００１８】
本実施形態では、給排気管１０を設置し、室内の酸素濃度が低下した場合には、吸排気管１０より外気を取り込んで、酸素富化装置６に送り込み、これによって酸素濃度を高めた空気を吹出口１５より室内へ供給する。
【００１９】
図２に示すように、室内ユニット１は酸素富化装置６を内蔵している。吸排気管１０より取り込んだ外気は、酸素富化装置６を介して酸素濃度を高め、導管２９を経由して吹出口１５へ送り込まれ、ファン５より室内へ供給される。
【００２０】
在室人数が多い場合等、室内の酸素濃度が低下し酸素富化装置６のみでは酸素の供給が追い付かない場合には、吸排気管１０のファン１３を正回転させて吸引する外気量を増やし、室内に直接供給可能にする。室内に喫煙者が存在したり焼肉をする等して、粉塵や臭気がこもった場合には、吸排気管１０のファン１３を逆回転させることにより、室内空気を排気する。その後ファン１３を正回転させることにより、室外の新鮮な空気を室内に供給することが可能である。
【００２１】
給排気管１０の外気取入口には、フィルタ１４が配管内径面との隙間の無いように取り付けられている。フィルタ１４は、帯電することにより除塵性能を高めたり、ゼオライト等の脱臭剤を練り込んで臭気を除去したり、抗菌剤等を用いたものであれば、なお良い。
【００２２】
これにより外気を清浄な空気にして室内に供給することが可能である。但し、取り付けるフィルタ１４についてはこのような仕様に限定するものではない。さらなる効果として、フィルタ１４を設置することにより、外からの虫等の侵入を防ぐことができる。虫等の侵入を防ぐことのみが目的であれば、フィルタの代りに防虫網を用いても良い。
【００２３】
図３に示すように、酸素富化装置６は、酸素富化膜１８、減圧ポンプ１９、排気ファン２０、フィルタ２１などから構成されている。酸素富化膜１８はシリコン系またはフッ素系等の高分子を用いた膜である。
【００２４】
図４に示すように、空気中の気体分子の分離は酸素富化膜１８への気体分子の種類による溶解速度の差を利用して行う。図中のＣ拡大図に示すように、酸素分子２３の酸素富化膜１８への溶解速度は窒素分子２４の約２．５倍であり、空気中の酸素分子を窒素分子よりも優先的に通すため、減圧ポンプ１９により強制的に吸引して膜を通過させることで、出口より酸素含有率を高めた気体を得ることができる。一方、窒素分子２４は膜への溶解速度が遅いため膜の外に滞留する。
【００２５】
図３に示すように、酸素富化膜１８の外側に滞留した窒素含有率の高い空気はファン２０により吸引され、排出管１７へ排出される。排出管１７はドレン管１２と結合しているため、この不要な空気は、その後ドレン管１２を通り、室外へ排出される。
【００２６】
酸素富化装置６では、酸素濃度が約２５〜４０％の空気を得ることができる。得られる空気の酸素濃度は、ポンプ１９の真空度により調節可能である。また、酸素富化空気の排出流量はポンプ１９の真空度および酸素富化膜１８の枚数により設定可能である。
【００２７】
減圧ポンプ１９が作動すると、吸排気管１０より外気が酸素富化装置６に引き込まれる。酸素富化膜１８を通るとき、気体分子の酸素富化膜１８への溶解速度の差により窒素分子２４よりも酸素分子２３が優先的に通過し、膜の出口からは酸素濃度の高められた空気が排出される。この空気は導管２９により図２に示す室内機の吹出口１５に導かれ、ファン５により室内へ供給される。減圧ポンプ１９は酸素富化膜１８の出口に接続し、空気を吸引して酸素富化膜１８を通過させる役割をする。減圧ポンプ１９は真空度−５０ｋＰａ以上のものが望ましい。
【００２８】
図３のＢ拡大図に示すように、外気を導入する管（給排気管１０）には、ダンパ２２を設けており、ダンパ２２が「ａ」の位置では、外気を酸素富化装置６に送り込んで、酸素濃度を高めた空気を室内へ供給し、「ｂ」の位置では、外気を酸素富化装置を通過させずにそのまま室内へ供給する。「ｂ」の位置では、酸素富化膜による通風抵抗がないため、酸素富化時よりも多くの流量の外気を室内へ供給する。
【００２９】
酸素富化空気の供給、室内への外気の取り込み、室外への室内空気の排気は手動により行うことが可能であるが、室内ユニットに具備したセンサ１６により、室内の酸素濃度や、粉塵、臭気などを検知し、室内空気の状況に応じて自動で行うことも可能である。
【００３０】
センサ１６が酸素濃度の低下を検知した場合は、まずダンパ２２が「ａ」に位置し、外気が酸素富化装置６へ送り込まれ、酸素濃度を高めた空気を室内へ供給する。さらに必要に応じて、ダンパ２２を「ｂ」の位置に切り替え、また吸排気管１０のファン１３が正回転して、酸素富化装置６を通過することなく、外気を室内へ直接供給する。前述したように、この場合では酸素濃度は外気よりも高められてはいないが、多量の外気を室内へ供給する。
【００３１】
センサ１６が室内の酸素濃度の回復を検知すると、その時点で酸素富化空気あるいは外気の供給を停止する。酸素富化空気の供給および外気の供給は、交互に短時間ずつ繰り返し行う制御としても良い。
【００３２】
センサ１６が室内の粉塵や臭気の増加を検知した場合には、ダンパ２２が「ｂ」の位置に切り替わり、また吸排気管１０のファン１３が逆回転を始め、室内汚染空気の室外への排気を行う。センサ１６が室内空気の清浄度の回復を検知すると、吸排気管１０のファン１３の回転が正回転へ切り替わり、排気量と等量の外気を室内へ供給する。排気と外気の供給は、交互に少量ずつ繰り返し行っても良い。
【００３３】
酸素富化装置６の外気取入口には、酸素富化膜１８への塵埃の付着を防止するためフィルタ２１が設置されている。フィルタ２１は、空気中の塵埃を捕集し汚れが付着する。フィルタの汚れはポンプ１９が空気を吸引する際の抵抗となり、導管２９への排出流量が減少するため、定期的な洗浄または交換が必要である。
【００３４】
図５に示すように、フィルタ２１ははめ込み式になっており、室内ユニット１の前面カバー２５を開け、フィルタ枠の取っ手２６を持ちながら引き下げるだけで取り外すことができる。これにより、フィルタ２１の洗浄や交換が室内に居ながらにして容易に行うことが可能である。
【００３５】
図６に示すように、ドレン管１２は熱交換器４から露受け皿２７に落ちた水を室外へ排出する管である。一方、排出管１７は酸素富化膜１８の外側に滞留した窒素富化空気を室外へ排出する管である。本例では、この排出管１７をドレン管１２に連結し、二本で行うべき機能を一本の管で行うことにより、省スペース化を図っている。
【００３６】
図７に示すように、吸排気管１０は、冷媒管１１、窒素富化空気排出兼用のドレン管１２、および電気ケーブル２８などが占める以外の余ったスペースを利用すればよいので、従来の空気調和機の配管スリーブ３を、形状および大きさを変えることなく、そのまま使用することが可能である。
【００３７】
本発明の実施形態によれば、酸素富化装置を空気調和機の室内ユニットに内蔵することにより、呼吸等により消費した酸素を補給し、一定の酸素濃度を維持すると共に、定期的に必要なフィルタの清掃や交換などを、室内に居ながらにして可能にした。
【００３８】
また、吸気や排気の機能により、必要に応じて窓を開けずに新鮮な空気を供給し、室温の大幅な変化や外気からの室内の汚染を防止できる。また、センサより室内の酸素濃度や汚染度に応じて適正な酸素濃度や新鮮空気を保つことを可能とした。
【００３９】
また、酸素富化装置からの不要な空気を排出する排出管がドレン管と合流し一本の管となっているため、空気調和機用および酸素富化装置用という二重配管が不要で、従来の空気調和機と同様の設置が可能である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、酸素富化装置を室内ユニットに装着することにより、カビなどに汚染されていない酸素富化空気を供給でき、メンテナンスが容易で、しかも酸素富化装置の外気供給管を利用して室内の吸気や排気を必要に応じて実施できるので、健全な室内環境を保持できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の基本説明図である。
【図２】室内ユニットの酸素富化機構の説明図である。
【図３】酸素富化装置の構造説明図である。
【図４】酸素富化膜の機構説明図である。
【図５】フィルタ取り出し機構の説明図である。
【図６】室内ユニットのドレンの機構説明図である。
【図７】空気調和機の配管の構造図である。
【符号の説明】
１　室内ユニット
２　室外ユニット
３　スリーブ
４　室内熱交換器
５　ファン
６　酸素富化装置
７　室外熱交換器
８　ファン
９　圧縮機
１０　吸排気管
１１　冷媒管
１２　ドレン管
１３　ファン
１４　フィルタ
１５　吹出口
１６　センサ
１７　排出管
１８　酸素富化膜
１９　ポンプ
２０　ファン
２１　フィルタ
２２　ダンパ
２３　酸素分子
２４　窒素分子
２５　前面カバー
２６　取っ手
２７　露受け皿
２８　電気ケーブル
２９　導管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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