(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成で、特にスペースを必要とせずに酸素富化機能を備えられ、快適な居住空間を形成できる空気調和機を提供する。【解決手段】室内機本体１に、室内空気を導いて室内熱交換器１１と熱交換させ再び室内へ送風する室内循環送風路３０および室内空気を排気ファン２６を介して室外へ排出する排気送風路３５を備え、室内循環送風路と排気送風路との双方に接する位置に室内空気中に含まれる水分を電気分解して酸素と水素イオンとに分離するイオン交換膜２０を配置し、イオン交換膜の室内循環送風路と接する側に酸素を分離する酸素放散部２２を配置し、イオン交換膜の排気送風路と接する側に水素イオンを分離して取込まれた室内空気中の酸素と反応させ水に換える水素イオン放散部２３を配置した。【選択図】      図１
2005069631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内機と室外機から構成される空気調和機において、
室内熱交換器を収容配置する室内機本体と、
この室内機本体に設けられ、被空調室内空気を室内機本体内に導いて上記室内熱交換器と熱交換させ、熱交換した室内空気を再び室内へ送風する室内循環送風路および室内空気を室内機本体内に導き排気ファンを介して室外へ排出する排気送風路と、
上記室内機本体内の上記室内循環送風路および上記排気送風路との双方に接する位置に配置され、室内空気中に含まれる水分（Ｈ２Ｏ）を電気分解して、酸素（Ｏ２）と水素イオン（Ｈ＋）とに分離するイオン交換膜とを具備し、
上記イオン交換膜の上記室内循環送風路と接する側に、室内空気中に含まれる水分から酸素を分離する酸素放散部を配置し、
上記イオン交換膜の上記排気送風路と接する側に、室内空気中に含まれる水分から水素イオンを分離して、排気送風路に取込まれた室内空気中の酸素と反応させ水に換える水素イオン放散部を配置したことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
室内機と室外機から構成される空気調和機において、
室外熱交換器を収容配置する室外機本体と、
この室外機本体に設けられ、外部空気を室外機本体内に導いて上記室外熱交換器と熱交換させ、熱交換した外部空気を再び外部へ排出する外気排出路と、
上記室外機本体内と被空調室内とを連通して設けられ、室外機本体内に導いた外部空気を被空調室内へ導入する外気導入用送風路と、
上記室外機本体内の上記外気排出路と上記外気導入用送風路との双方に接する位置に配置され、外部空気中に含まれる水分（Ｈ２Ｏ）を電気分解して、酸素（Ｏ２）と水素イオン（Ｈ＋）とに分離するイオン交換膜とを具備し、
上記イオン交換膜の外気導入用送風路と接する側に、外部空気中に含まれる水分から酸素を分離する酸素放散部を配置し、
上記イオン交換膜の外気排出路と接する側に、外部空気中に含まれる水分から水素イオンを分離して、外気排出路に取込まれた外部空気中の酸素と反応させ水に換える水素イオン放散部を配置したことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内の酸素（Ｏ２）濃度を高める機能を備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
［特許文献１］には、陽極と陰極との間に水素イオン交換膜となる固体高分子電解質膜を挟持する電気化学的素子を備え、陽極を被除湿空間の内部に向けて被除湿空間内の水を酸素と水素イオンに電気分解し、陰極を外部に向けた状態で配設して運ばれてきた水素イオンを外部の酸素と反応させて水を生成し、被除湿空間内の空気を陽極の電極面上で滞らせないよう送風するファンを備えた除湿装置が開示されている。
【０００３】
［特許文献２］には、空気調和手段とともに空気中の酸素と窒素等を分離する空気分離手段を備え、この空気分離手段は、酸素と窒素等を分離して酸素を透過する側に圧力差を発生させるためのポンプと、機能膜の酸素の透過しない側には窒素等を排気する送風手段を備えた空気調和機が開示されている。
【特許文献１】特開平  ９−５２０１８号公報
【特許文献２】特公平  ７−３０９２７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、［特許文献１］における技術は除湿を目的としていて、被除湿空間内の水分を電気分解することで酸素を得られるが、この得られた酸素を被除湿空間内の水に置換させて除湿作用をなすので、被除湿空間容量に対して提供される酸素量はほとんど期待できない。また、被空調室内に居住する人の健康に適した高濃度酸素環境を得るという考えはない。
【０００５】
［特許文献２］の技術は、酸素濃度の高い空気を室内に供給することで、より快適な空間を作り出すことを目的としていて、最も理想に近い環境が得られるが、その反面、酸素濃度を高めるためにポンプを用いて加圧し、空気を分子の大きさにもとづいて物理的に選別するようになっている。
【０００６】
すなわち、空気加圧手段としてポンプが必要であり、構造的に複雑となるとともに、運転騒音が大であるので、実質的に室内機に備えることは不可能であって、ほとんど室外機専用となってしまう。そして、ポンプの配置スペースが大であるので、室外機にポンプを備えた場合は、室外機の大型化を招いてしまう等の不具合がある。
【０００７】
本発明は上記事情にもとづいてなされたものであり、その目的とするところは、比較的簡素な構成で、特にスペースを必要とせずに酸素富化機能を備えられ、快適な居住空間を形成できる空気調和機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の空気調和機は、室内熱交換器を収容配置する室内機本体に、室内空気を導いて室内熱交換器と熱交換させ再び室内へ送風する室内循環送風路および室内空気を排気ファンを介して室外へ排出する排気送風路を備え、室内循環送風路と排気送風路との双方に接する位置に室内空気中に含まれる水分を電気分解して酸素と水素イオンとに分離するイオン交換膜を配置し、イオン交換膜の室内循環送風路と接する側に酸素を分離する酸素放散部を配置し、イオン交換膜の排気送風路と接する側に水素イオンを分離して取込まれた室内空気中の酸素と反応させ水に換える水素イオン放散部を配置した。
【０００９】
さらに本発明の空気調和機は、室外熱交換器を収容配置する室外機本体に、外部空気を室外熱交換器と熱交換させ再び外部へ排出する外気排出路を設け、室外機本体内と被空調室内とを連通し室外機本体内に導いた外部空気を被空調室内へ導入する外気導入用送風路を設け、外気排出路と外気導入用送風路との双方に接する位置に外部空気中に含まれる水分を電気分解して酸素と水素イオンとに分離するイオン交換膜を配置し、イオン交換膜の外気導入用送風路と接する側に酸素を分離する酸素放散部を配置し、イオン交換膜の外気排出路と接する側に外部空気中に含まれる水分から水素イオンを分離して取込まれた外部空気中の酸素と反応させ水に換える水素イオン放散部を配置した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電圧を印加するだけの簡単な操作と低い差圧条件下で酸素富化機能が得られて室内を快適空間に換えられるとともに、比較的簡素な構成でスペース的に無理がなく、装置の大型化を抑制できるなどの効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［実施例１］  図１は、室内機Ａと室外機Ｂとから構成される空気調和機を概略的に示す図である。  
家屋の外部に面した壁ａで、被空調室内Ｒにおける壁面高所に上記室内機Ａが取付けられる。上記室外機Ｂは、室内機Ａが取付けられる壁ａの外部側で、かつ室内機Ａに可能な限り近い位置に据付けるとよい。室内機Ａに接続される冷媒管および電源ケーブルＰ等は壁ａから外部Ｇへ突出し、かつ室外機Ｂに連通される。室内機Ａから後述する排気管１０が突出され、壁ａを貫通して室外機Ｂの据付け面近傍まで延出され端部は開口される。
【００１２】
図２は、室内機Ａの構成を概略的に示す図である。  
被空調室Ｒの壁ａに筐体である室内機本体１が取付けられていて、いわゆる壁掛け式をなしている。この室内機本体１の前面には、開閉式の化粧板２を備えた前部吸込み口３が設けられ、上面には吸込みグリル４を備えた上部吸込み口５が設けられる。前部吸込み口３の下部側には後板６により構成される吹出し口７が設けられていて、この吹出し口７にはルーバーである風向案内装置８が取付けられている。
【００１３】
室内機本体１内における前部吸込み口３および上部吸込み口５に対向して、プレフィルタ９が脱着自在に取付けられる。上記プレフィルタ９とは間隙を存する位置に室内熱交換器１１が配置される。この室内熱交換器１１は、前側熱交換器部１１Ａと後側熱交換器部１１Ｂとから略逆Ｖ字状に形成される。前側熱交換器部１１Ａは室内機本体１の前面側に対向して湾曲成され、後側熱交換器部１１Ｂは前側熱交換器部１１Ａの上端から斜め直状をなす。特に、前側熱交換器部１１Ａの前面には空気清浄機１２と、図示しない脱臭フィルタが取付けられる。
【００１４】
室内熱交換器１１を構成する前側熱交換器部１１Ａと後側熱交換器部１１Ｂとで覆われる位置に、室内送風機１３が配置される。上記室内送風機１３は、横流ファンと、この横流ファンを回転駆動するファンモータとからなっている。
【００１５】
上記後板６は、室内機本体１を構成する背面板１ａとはある程度の間隙を存して設けられていて、上部吸込み口５の前端側から室内熱交換器１１の後側熱交換器部１１Ｂ背面側に延出され、後側熱交換器部１１Ｂ下端において後部ドレン皿１４が形成される第１のケーシング部１５と、室内送風機１３近傍部位でノーズが形成され、前側熱交換器部１１Ａ下端で前部ドレン皿１６が形成されて室内機本体１の前面下部に接する第２のケーシング部１７と、上記第１のケーシング部１５下端と所定間隙を存し上記第２のケーシング部１７とで上記吹出し口７を形成する第３のケーシング部１８を備えている。
【００１６】
第１のケーシング部１５と第２のケーシング部１７とは、それぞれの両側部において図示しない樋部で連結されていて、後部ドレン皿１４が受けたドレン水を樋部を介して前部ドレン皿１６に導くようになっている。前部ドレン皿１６には図示しないドレンホースが接続されていて、このドレンホースは上記冷媒管等Ｐとともに壁ａを貫通して外部に延出される。第１のケーシング部１５と第３のケーシング部１８は、その両側部を図示しない連結板を介して一体に連結されている。したがって、第１のケーシング部１５と第３のケーシング部１８および連結板とで矩形状の開口部１９が形成される。
【００１７】
この開口部１９にイオン交換膜２０が嵌め込まれている。イオン交換膜２０は第１のケーシング部１５と第３のケーシング部１８上端に沿って嵌め込まれるところから、室内機本体１の背面板１ａとは所定の間隙を存していて、これら相互間に空間部ｂが形成される。イオン交換膜２０は、イオン交換膜本体２１を間に介在させた酸素放散部２２および水素イオン放散部２３から構成される。すなわち、イオン交換膜本体２１は固体高分子電解質膜からなり、酸素放散部２２は陽極、水素イオン放散部２３は陰極をなしている。
【００１８】
酸素放散部２２と水素イオン放散部２３のそれぞれの電極面に、外部電源に接続される図示しない給電体が装着される。これら給電体に給電することにより、イオン交換膜２０は室内空気中に含まれる水分（Ｈ２Ｏ）を電気分解して、酸素（Ｏ２）と水素イオン（Ｈ＋）とに分離する。具体的には、陽極である酸素放散部２２において酸素が分離され周囲に放散される。水素イオンのみが固体高分子電解質膜であるイオン交換膜本体２１を介して陰極である水素イオン放散部２３に運ばれ、ここに接する空気中の酸素が反応して水が生成される。
【００１９】
上記空間部ｂにおける室内機本体１の上面部に補助吸込み口２５が開口されている。空間部ｂの下部には排気ファン２６が配置されていて、このファン２６に備えられる吸込み部２６ａは空間部ｂにおいて開口され、吹出し部２６ｂには壁ａを貫通して外部に突出する上記排気管１０が接続される。
【００２０】
上記室内送風機１３が駆動されると、前部吸込み口３と上部吸込み口５から室内空気が室内機本体１内に吸込まれ、室内熱交換器１１を流通したあと、第１のケーシング部１５とイオン交換膜２０および第３のケーシング部１８とからなる連設体に沿い、ついには吹出し口７から吹出される、室内循環通風路３０が形成される。
【００２１】
そして、上記排気ファン２６が駆動されることにより、室内空気が補助吸込み口２５を介して空間部ｂに導かれ、第１のケーシング部１５とイオン交換膜２０および第３のケーシング部１８とからなる連設体に沿い、ついには排気ファン２６から排気管１０を介して外部へ排出される排気送風路３５が形成される。
【００２２】
上記イオン交換膜２０は、酸素放散部２２が室内循環送風路３０に面していて、この送風路３０に導かれる空気と接するようになっている。水素イオン放散部２３は排気送風路３５に面していて、この送風路３５に導かれる空気と接するようになっている。
【００２３】
なお、上記室外機Ｂは、室外機本体内に室外熱交換器と、室外送風機と、圧縮機および弁・配管類等が収容配置されている。室外機本体の背面部と側面部に吸込みグリル（側面部の吸込みグリルは図示しない）が、かつ前面部にファンガードが取付けられる。
【００２４】
このようにして構成される空気調和機において、運転信号を受けると室外機Ｂ内の圧縮機が駆動され、冷凍サイクル運転が行われる。室内機Ａでは、図２に示す停止状態から前面の化粧板２が移動して前部吸込み口３が開放されるとともに、風向案内装置８が指定の方向に向いて吹出し口７が開口される。
【００２５】
室内送風機１３が駆動され、室内循環送風路３０に沿って室内空気が導かれ、室内熱交換器１３を流通して熱交換される。熱交換したあとの室内空気は室内送風機１３から吹出し口７に導かれ、再び室内へ吹出されて冷房作用もしくは暖房作用をなす。
【００２６】
室内空気が室内循環送風路３０に沿って導かれるとき、室内循環送風路３０に面して配置されるイオン交換膜２０の酸素放散部２２では、室内空気中の水分を電気分解して酸素を放散する。吹出し口７から吹出される状態では、熱交換した室内空気に酸素放散部２２から放散される酸素が混合して酸素濃度が高まる。すなわち、高濃度化した酸素を含有する熱交換空気が室内に供給されることになり、居住人にとって最適環境を得られる。
【００２７】
一方、排気ファン２６も同時に駆動され、室内空気が補助吸込み口２５から排気送風路３５を介して空間部ｂに導かれ、イオン交換膜２０の水素イオン放散部２３に接する。交換膜本体２１を介して水素イオン放散部２３には水から電気分解した水素イオンのみが運ばれ、排気送風路３５に導かれる室内空気中の酸素が反応し水が生成される。この水は水蒸気の状態で排気ファン２６を介して排気管１０に導かれ、排気管１０から外部に放出される。
【００２８】
このようにして、イオン交換膜２０の酸素放散部２２を室内循環送風路３０と接する側に配置し、水素イオン放散部２３を排気送風路３５と接する側に配置するだけの比較的簡素な構成であるとともに、イオン交換膜２０へ電圧を印加するだけの簡単な操作をなせば、低い差圧で外気を導入でき、確実に酸素富化機能を備えられて快適な居住空間が得られる。
【００２９】
［実施例２］  図３は、室内機Ａａと室外機Ｂａとから構成される空気調和機を概略的に示す図である。  
上記室内機Ａａは、被空調室Ｒ内における外部に面した壁ａの高所に取付けられる。上記室外機Ｂａは、室内機Ａａが取付けられる壁ａの外部側に、かつ室内機Ａａに可能な限り近い位置に据付けるとよい。室内機Ａａに接続される冷媒管および電源ケーブル等Ｐは、壁ａから外部へ突出し、かつ室外機Ｂａに連通される。室内機Ａａと室外機Ｂａとに亘って後述する排気ダクト４０が接続される。
【００３０】
図４は室外機Ｂａの構成を概略的に示す断面図、図５は室外機Ｂａの概略の横断平面図、図６は室外機Ｂａの内部を一部省略して示す斜視図である。  
筐体である室外機本体５０内は仕切り板５１により熱交換室５２と機械室５３とに区画される。上記熱交換室５２には、室外機本体５０の背面部と側面部とに狭小の間隙を存して平面視で略Ｌ字状に形成される室外熱交換器５５が配置される。さらに、室外熱交換器５５を吸込み側にして、吹出し側を本体前面部に向けた室外送風機５６が配置される。この室外送風機５６は、架台に支持されるファンモータと、このファンモータの回転軸に取付けられるプロペラファンとからなる、いわゆる軸流送風機が採用される。
【００３１】
室外熱交換器５５と対向する室外機本体５０の背面部と側面部には外気吸込み口５７，５８が設けられ、室外送風機５６の吹出し側に対向する室外機本体５０の前面部には外気吹出し口５９が開口される。外気吸込み口５７，５８はグリル構成であり、外気吹出し口５９にはファンガードが嵌め込まれているが、いずれも概略的に示す。
【００３２】
上記機械室５３には圧縮機６０と、気液分離器６１および図示しない弁類および配管類が収容配置される。上記圧縮機６０は運転にともなってある程度の運転騒音と熱気の放散があるが、上記仕切り板５１と室外機本体５０がこれら運転騒音と熱気の外部放散を極力阻止できる。
【００３３】
このような室外機Ｂａにおいて、熱交換室５２の上部にイオン交換膜２０が配置されている。イオン交換膜２０は、イオン交換膜本体２１を間に介在させた酸素放散部２２と水素イオン放散部２３から構成される。ここでは、上部側に酸素放散部２２が位置し、イオン交換膜本体２１を介して下部側に水素イオン放散部２３が位置している。
【００３４】
イオン交換膜２０は室内空気中に含まれる水分（Ｈ２Ｏ）を電気分解して、酸素（Ｏ２）と水素イオン（Ｈ＋）とに分離する。具体的には、陽極である酸素放散部２２において酸素を発生し放散する。水素イオンのみが固体高分子電解質膜であるイオン交換膜本体２１を介して陰極である水素イオン放散部２３に運ばれ、これに接する空気中の酸素が反応して水が生成されることも変りがない。
【００３５】
イオン交換膜２０の酸素放散部２２上面から室外機本体５０上面部に至る間の、室外機本体５０背面部と側面部には補助外気吸込み口７０が設けられる。また、室外機本体５０の熱交換室５２におけるイオン交換膜２０の酸素放散部２２上面から室外機本体５０の上面部に至る間の空間部ｆに排気ファン８０が配置されている。排気ファン８０の吸込み部８０ａは空間部ｆにおいて開口され、吹出し部８０ｂは室外機本体５０を貫通して外部に突出する。この吹出し部８０ｂには上記排気ダクト４０が接続されていて、排気ダクト４０は室内機Ａａ内に延出され、図示しない吹出し口の直前位置で開口している。
【００３６】
上記室外送風機５６が駆動されると、外部空気が背面部吸込み口５７および側部吸込み口５８から室外機本体５０内に吸込まれ、室外熱交換器５５を流通したあと室外送風機５６を介して前部吹出し口５９から外部へ吹出される、外気排出路８５が形成される。
【００３７】
上記排気ファン８０が駆動されると、外部空気が補助吸込み口７０を介して室外機本体５０内の上面部とイオン交換膜２０との間の空間部ｆに導かれ、排気ファン８０から排気ダクト４０へ吹出される外気導入用送風路９０が形成される。この外気導入用送風路９０における排気ダクト４０は室内機Ａａ内の吹出し口近傍まで延出されるので、外気導入用送風路９０に導かれる外部空気は室内機Ａａを介して被空調室Ｇ内へ放出されるようになっている。
【００３８】
上記イオン交換膜２０は、酸素放散部２２が上部側にあって外気導入用送風路９０に面しており、ここを導かれる外部空気と接するようになっている。水素イオン放散部２３は下部側にあって外気排出路９０に面していて、ここを導かれる外部空気と接するようになっている。  
上記室内機Ａａにおいては、筐体である室内機本体内に室内熱交換器と室内送風機とが収容配置される。
【００３９】
このようにして構成される空気調和機において、運転信号を受けると室外機本体Ｂａ内の圧縮機６０が駆動され、冷凍サイクル運転が行われる。室内機Ａａにおいては、室内送風機が駆動され室内空気が室内熱交換器を流通して熱交換される。熱交換したあとの室内空気は再び室内へ吹出されて冷房作用もしくは暖房作用をなす。
【００４０】
室外機Ｂａにおいて、室外送風機５６が駆動され外部空気が外気排出路８５に沿って導かれる。室外熱交換器５５を流通して熱交換をなし、熱交換したあとの外部空気は再び外部Ｇへ排出される。同時に排気ファン８０が駆動され外部空気が外気導入用送風路９０に沿って導かれる。この送風路９０に面して配置されるイオン交換膜２０の酸素放散部２２では、導かれた室内空気中の水分を電気分解して酸素を放散する。
【００４１】
酸素放散部２２から放散される酸素は排気ダクト４０を介して室内機Ａａ内へ導かれる。室内熱交換器と熱交換したあとの熱交換空気中に高濃度の酸素が混合して吹出し口から吹出される。すなわち、高濃度化した酸素を含有する熱交換空気が室内に供給されることになり、居住人にとって最適環境を得られる。
【００４２】
外気排出路８５に沿って導かれる外部空気はイオン交換膜２０の水素イオン放散部２３に接する。交換膜本体２１を介して水素イオン放散部２３には水から電気分解した水素イオンのみが運ばれてきて、外気排出路８５に導かれる外部空気中の酸素が反応し水が生成される。この水は水蒸気の状態となり、外部空気に混合してほとんど大気中に放出され気化される。
【００４３】
このようにして、イオン交換膜２０の酸素放散部２２を外気導入用送風路９０と接する側に配置し、水素イオン放散部２３を外気排出路８５と接する側に配置するだけの比較的簡単な構成で、特にスペースを必要とせずに酸素富化機能を備えられ、快適な居住空間を形成できる。
【００４４】
なお、上述の実施例１においては室内機Ａにイオン交換膜２０を配置し、室外機Ｂには配置せず、実施例２においては室外機Ｂａにイオン交換膜２０を配置し、室内機Ａａには配置しない例を説明したが、これに限定されるものではなく、室内機および室外機のいずれにおいてもイオン交換膜を備える構成であってもよい。
【００４５】
さらに、本発明は前記実施例の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１に係る、空気調和機の概略構成図。
【図２】同実施例１に係る、室内機の概略の断面図。
【図３】本発明の同実施例２に係る、空気調和機の概略構成図。
【図４】同実施例２に係る、室外機の概略構成図。
【図５】同実施例２に係る、室外機の概略の横断平面図。
【図６】同実施例２に係る、室外機の一部を省略した概略の斜視図。
【符号の説明】
【００４７】
１１…室内熱交換器、１…室内機本体、３０…室内循環送風路、２６…排気ファン、３５…排気送風路、２０…イオン交換膜、２２…酸素放散部、２３…水素イオン放散部、５５…室外熱交換器、５０…室外機本体、８５…外気排出路、９０…外気導入送風路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005069631.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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