(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装体の内部に形成された前面側空間及び上面側空間に跨って配置され複数の熱交換部に分割され冷媒を導いて空気を加熱又は冷却する冷媒熱交換器と、熱源機から温水を導いて空気を加熱する温水熱交換器とが設けられ、上記上面側空間では上記冷媒熱交換器を構成する熱交換部と温水熱交換器とがハの字形に配置され、これら熱交換器の内側にクロスフローファンを配置し、このハの字形に配置された熱交換部と温水熱交換器との隙間に気化式加湿器をクロスフローファンに向けて挿入配置し、この気化式加湿器への加湿水配管を上記温水熱交換器に組み込み配置し、上記気化式加湿器には上記熱源機へ供給される給水の一部を導くことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
上記温水熱交換器が、フィンアンドチューブ形熱交換器で構成され、この温水熱交換器が有する複数のパス群の内の、少なくとも一つのパスを、上記気化式加湿器への加湿水配管にあてたことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】
上記気化式加湿器への加湿水配管が、上記温水熱交換器の伝熱管を貫通して、この伝熱管の内壁面に密着したことを特徴とする請求項２記載の空気調和装置。
【請求項４】
上記温水熱交換器の一次側に上記冷媒熱交換器を構成する熱交換部が重ねて配置されたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気化式加湿器を備えた空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、外装体の内部に複数の熱交換部に分割された熱交換器を配置し、この熱交換器の内側にクロスフローファンを配置した壁掛け形空気調和装置が知られている。この種の空気調和装置では、室内の乾燥を抑制するために、特開平９−２６１５２号公報記載の発明のように、暖房運転時に、温水熱交換器と熱源機との間を循環する温水の一部を、温水熱交換器の表面に滴下して自然蒸発させ、室内を加湿するようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報記載の空気調和装置では、温水熱交換器の表面で蒸発した温水中のカルキ分が白粉となって、この温水熱交換器の表面に付着してしまう場合がある。このため、温水熱交換器の熱交換効率が低下して、温水熱交換器が短寿命となってしまう恐れがある。また、温水熱交換器の表面で蒸発させる方式では、十分な加湿量を確保することが困難になるという問題がある。これに対し、気化式加湿器を使用すれば、これら問題は解消される。
【０００４】
この気化式加湿器へ水を供給する場合、その水温を上げることにより加湿量が増加することが知られているが、水温を上昇させるため、ヒータ等を設置したのでは、ランニングコストが上昇する等の問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、ランニングコストを上昇させず、簡単な構成で、十分な加湿量を確保し、加湿性能を増大させることができる空気調和装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、外装体の内部に形成された前面側空間及び上面側空間に跨って配置され複数の熱交換部に分割され冷媒を導いて空気を加熱又は冷却する冷媒熱交換器と、熱源機から温水を導いて空気を加熱する温水熱交換器とが設けられ、上記上面側空間では上記冷媒熱交換器を構成する熱交換部と温水熱交換器とがハの字形に配置され、これら熱交換器の内側にクロスフローファンを配置し、このハの字形に配置された熱交換部と温水熱交換器との隙間に気化式加湿器をクロスフローファンに向けて挿入配置し、この気化式加湿器への加湿水配管を上記温水熱交換器に組み込み配置し、上記気化式加湿器には上記熱源機へ供給される給水の一部を導くことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、上記温水熱交換器が、フィンアンドチューブ形熱交換器で構成され、この温水熱交換器が有する複数のパス群の内の、少なくとも一つのパスを、上記気化式加湿器への加湿水配管にあてたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のものにおいて、上記気化式加湿器への加湿水配管が、上記温水熱交換器の伝熱管を貫通して、この伝熱管の内壁面に密着したことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３いずれか１記載のものにおいて、上記温水熱交換器の一次側に上記冷媒熱交換器を構成する熱交換部が重ねて配置されたことを特徴とする。
【００１１】
これらの発明では、熱交換器の二次側であって、冷媒熱交換器の熱交換部と温水熱交換器との間に気化式加湿器が挿入配置され、この気化式加湿器が各熱交換部及び温水熱交換器を経た後の暖気の合流部に位置し、気化式加湿器に水を供給する配管が上記温水熱交換器を貫通するため、温水熱交換器に流れる温水の熱が気化式加湿器に供給される水を加熱し、温水熱交換器で暖められた温水が気化式加湿器へ供給されるため、十分な加湿量が確保され、熱交換器で暖められた空気の加湿効率を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る空気調和装置の一実施の形態を示す回路図である。
【００１４】
この図１に示すように、空気調和装置１０は室外ユニット１１、室内ユニット１２及び給湯ユニット１３を有してなり、室外ユニット１１の室外冷媒配管１４と室内ユニット１２の室内冷媒配管１５とが、連結配管１６及び１７を介して連結されている。
【００１５】
上記室外ユニット１１は室外に配置され、室外冷媒配管１４に圧縮機１８が配設され、この室外冷媒配管１４における圧縮機１８の吸込側にアキュムレータ１９及びマフラ２０が、圧縮機１８の側から順次配設され、また、室外冷媒配管１４における圧縮機１８の吐出側に室外熱交換器２１及び電動膨張弁２２が、圧縮機１８の側から順次配設されて構成される。
【００１６】
室外熱交換器２１には、この室外熱交換器２１へ向かって送風する室外ファン（不図示）が隣接して配置されている。
【００１７】
上記室内ユニット１２は室内に設置され、室内冷媒配管１５に室内冷媒熱交換器２３が配設されるとともに、室内温水熱交換器２４を有して構成される。これらの室内冷媒熱交換器２３及び室内温水熱交換器２４により室内熱交換器２５が構成される。また、室内ユニット１２内では、室内熱交換器２５近傍に、この室内熱交換器２５へ室内空気を送風する、クロスフローファン２６が配置されている（図２参照）。
【００１８】
前記給湯ユニット１３は熱源機２７を有し、この熱源機２７は、熱源機給水配管２８から供給された給水を加熱して温水を作る。この温水は、図示しない蛇口から外部へ放出可能とされるとともに、室内ユニット１２の室内温水熱交換器２４と熱源機２７との間で循環可能とされる。
【００１９】
つまり、熱源機２７と室内温水熱交換器２４は、熱源機２７から室内温水熱交換器２４へ温水を送る温水往き配管２９と、室内温水熱交換器２４から熱源機２７へ温水を戻す温水戻り配管３０とによって接続される。そして、温水往き配管２９に、この温水往き配管２９内を流れる温水の流量を調整する流量可変弁３１が配設されている。熱源機２７から室内温水熱交換器２４へ温水が供給されることによって、この室内温水熱交換器２４を通過する室内空気が熱交換により加熱される。
【００２０】
図示しない制御装置は、同じく図示しないリモートコントローラ等により冷房運転が選択して指令された場合には、流量可変弁３１を閉弁操作させるとともに、室外ユニット１１の圧縮機１８、室外ファン及びクロスフローファン２６を起動させる。これにより、室内ユニット１２の室内冷媒熱交換器２３が蒸発器として機能し、この室内冷媒熱交換器２３により、室内ユニット１２内へ導かれた室内空気が冷却されて室内を冷房する。
【００２１】
また、リモートコントローラ等により暖房運転が選択して指令された場合には、室外ユニット１１の圧縮機１８、室外ファン及びクロスフローファン２６を停止させるとともに、流量可変弁３１を開弁操作させて、熱源機２７からの温水を室内温水熱交換器２４との間で循環させる。この室内温水熱交換器２４により、クロスフローファン２６によって室内ユニット１２内に導かれた室内空気が加熱されて室内を暖房する。
【００２２】
ここで、制御装置は、上述の冷房運転または暖房運転において、室内ユニット１２に設置された室温センサ３２により検出された室内温度が、リモートコントローラ等により設定された設定温度とほぼ一致するように、上記冷房運転または暖房運転を制御する。
【００２３】
図２に示すように、室内ユニット１２は部屋の壁等に取り付けられる。この室内ユニット１２は、主に背面側をリア外装体３５が覆い、主に前面側をフロント外装体３６が覆う。これらのリア外装体３５とフロント外装体３６とが外装体を構成し、この外装体に囲まれた空間内に室内冷媒熱交換器２３、室内温水熱交換器２４及びクロスフローファン２６等が収納される。
【００２４】
フロント外装体３６には空気吸込口３７Ａ、３７Ｂ及び３７Ｃが形成されるとともに、このフロント外装体３６は、リア外装体３５に対し着脱または開閉可能に構成される。また、リア外装体３５とフロント外装体３６との間に空気吹出口３８が形成される。
【００２５】
室内冷媒熱交換器２３は、３つの熱交換部２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃに分割されている。外装体の内部に形成された前面側空間Ａには、第一熱交換部２３Ａが配置され、上面側空間Ｂには、図中でハの字形に第二熱交換部２３Ｂ、温水熱交換器２４が配置され、、温水熱交換器２４の一次側には、第三熱交換部２３Ｃが重ねて配置されている。そして、これら熱交換器２３，２４の内側にクロスフローファン２６が配置されている。
【００２６】
第一熱交換部２３Ａと第二熱交換部２３Ｂのドレンは前面ドレン受け４１で受けられ、第三熱交換部２３Ｃと室内温水熱交換器２４のドレンは背面ドレン受け４３で受けられる。
【００２７】
図２に示すように、ハの字形に配置された第二、第三熱交換部２３Ｂ，２３Ｃの間に隙間が形成され、この隙間には、上記クロスフローファン２６で吸引される空気の流れ方向に沿って、気化式加湿器４５が挿入配置されている。この気化式加湿器４５は、図４に示すように、第二熱交換部２３Ｂの幅一杯に延在するケース４６と、このケース４６内に着脱自在に挿入される加湿エレメント４７とを備えて構成される。
【００２８】
このケース４６は、第二熱交換部２３Ｂ，温水熱交換器２４の上縁に係止されるフランジ（隙間シール部）５１，５２を備え、このフランジ５１，５２は例えば軟質樹脂で構成され、このフランジ５１，５２により第二熱交換部２３Ｂ，温水熱交換器２４の隙間が密閉シールされる。よって、第二熱交換部２３Ｂ，温水熱交換器２４の隙間からの空気漏れはない。
【００２９】
上記ケース４６には、図２及び図３に示すように、ドーム状頭部４６Ａが形成され、このドーム状頭部４６Ａ内に散水管４６Ｂが配設されている。この散水管４６Ｂには、図４に示すように、加湿水配管５３が接続され、この加湿水配管５３には、熱源機２７へ供給される給水の一部を導く加湿給水配管４０（図１）が接続され、この加湿給水配管４０には熱動弁４４が接続されている。この加湿給水配管４０は、熱源機２７から温水熱交換器２４へ温水を送る温水往き配管２９と、温水熱交換器２４から熱源機２７へ温水を戻す温水戻し配管３０との少なくとも一方に接触して配設されることが望ましい。
【００３０】
上記加湿水配管５３は、図５に示すように、室内温水熱交換器２４に組み込み配置されている。本実施形態に係る熱交換器２４は、フィンアンドチューブ形熱交換器であり、積層に重ねられたフィン群２４Ｃと、これらフィン群２４Ｃに伝熱管（チューブ）２４Ａ，２４Ｂが挿通して構成されている。温水暖房用チューブ２４Ａは、下部の多段パスで構成され、パス間をＵベント管で溶接或いは蝋付けし、一連した流路を形成するものであって、この温水暖房用チューブ２４Ａには、熱源機２７から温水往き配管２９を介して温水が流入する。
【００３１】
加湿用チューブ２４Ｂは、上記室内温水熱交換器２４の上部に設けられた一本のパスであり、この加湿用チューブ２４Ｂの内部に上記した加湿水配管５３が圧入されている。この加湿水配管５３は加湿用チューブ２４Ｂを貫通し、図２に示すように、散水管４６Ｂに接続されている。この散水管４６Ｂに流れ込む水は熱源機２７へ供給される給水の一部であり（図１）、熱源機２７へ供給される前の清浄な水（給水）である。
【００３２】
本実施形態では、上記温水暖房用チューブ２４Ａを流れる温水の熱が、フィン２４Ｃを介して上記加湿用チューブ２４Ｂに伝わり、この加湿用チューブ２４Ｂと加湿水配管５３とは接触しているため、この加湿水配管５３を流れる水または温水は暖められる。上記温水暖房用チューブ２４Ａの入口には、熱源機２７から例えば、約８０℃の温水が流れ込み、温水暖房用チューブ２４Ａの出口付近の温水の温度は約５０〜６０℃になる。この温水熱交換器２４の温度帯中に加湿水を流すと約１０℃の水が約３０〜４０℃になる。従って、温水熱交換器２４で暖められた温水が気化式加湿器４５へ供給されるため、そこでは十分な加湿量が確保され、熱交換器２３Ｂ，２４Ｂ，２３Ｃで暖められた空気の加湿効率を格段に向上させることができる。
【００３３】
なお、加湿用チューブ２４Ｂ内に加湿水配管５３を挿入せず、加湿用チューブ２４Ｂ自体を加湿水配管としてもよい。
【００３４】
ただし、本熱交換器の製造時において、加湿用チューブ２４Ｂをフィン群の孔に挿通する場合、いわゆるボール拡管式が採用されている。この場合、チューブとボール（金属球等）との摩擦による摩耗防止に潤滑油が使用されるため、チューブ内に油等が残存する恐れがある。加湿水を流す場合、このチューブ内を洗浄することが重要である。
【００３５】
温水用熱交換器２４は、図２に示すように、室内冷媒用熱交換器２３の第三熱交換部２３Ｃと重ねて配設されており、第三熱交換部２３Ｃが保有する温度は約６０℃である。この第三熱交換部２３Ｃの熱容量も、加湿水配管５３を流れる温水の加温化に加えられ、温水の温度はさらに上昇し保持できる。
【００３６】
上記散水管４６Ｂからの温水は、ドーム状頭部４６Ａのドーム形状内壁に衝突した後、このドーム形状に沿って流出し、傾斜して配置された加湿エレメント４７に滴下される。これにより、加湿エレメント４７への確実な滴下が確保される。ここに滴下された温水は、熱交換器２３，２４を経た暖気を加湿し、残留水は、残留水受け部４６Ｃに受けられる。この残留水受け部４６Ｃに集められた残留水は、残留水水路４６Ｄを通じて、第三熱交換部２３Ｃの背面ドレン受け４３に回収される。なお、残留水水路４６Ｄは、図４からも明らかなように、風路内に突出しないように、上記ケース４６の両端部に形成される。
【００３７】
上記加湿エレメント４７は、エレメントホルダー４８に収納され、このエレメントホルダー４８には把手４８Ａが形成される。そして、図３に示すように、フロント外装体３６を開いた場合、外装体の前面にはこの加湿エレメント４７がエレメントホルダー４８ごと取出し可能に臨んでいる。
【００３８】
加湿エレメント４７は、スポンジ等のように水分を含みやすい材質から構成される。この加湿エレメント４７を空気が通過する時に、加湿エレメント４７内の水が自然蒸発されて、空気吹出口３８から室内へ吹き出される空気が加湿される。この加湿は、主に空気調和装置１０の暖房運転時に実施される。
【００３９】
この加湿エレメント４７へ給水する前記加湿給水配管４０は、図１に示すように、熱源機給水配管２８から分岐されたものであり、熱源機給水配管２８へ供給される前の清浄な給水を、加湿配管５３を介し、加湿エレメント４７へ導く。また、この加湿給水配管４０には、この加湿給水配管４０内を流れる水の流量を調整する熱動弁４４が配設されている。この熱動弁４４の開度調整により、加湿エレメント４７へ供給される水の供給量が制御される。
【００４０】
図示しない制御装置は、同じく図示しないリモートコントローラ等により加湿運転が選択して指令されたときに、熱動弁４４を開弁操作する。そして、制御装置は、室内ユニット１２に設置された湿度センサ４２にて検出された室内湿度が、リモートコントローラ等に設定された設定湿度とほぼ一致するように、熱動弁４４の開度を調整する。
【００４１】
上述のように構成されたことから、上記実施の形態によれば次の効果▲１▼〜▲８▼を奏する。
【００４２】
▲１▼熱交換器２３の二次側であって、この熱交換器２３とクロスフローファン２６との間に気化式加湿器４５が配置されるため、熱交換器２３で暖められた空気に例えば３００ｃｃ／ｈ以上の十分な加湿量を与えることができる。特に、第二、第三熱交換部２３Ｂ，２３Ｃの間に気化式加湿器４５が挿入配置されたため、この気化式加湿器４５が各熱交換部２３Ｂ，２３Ｃを経た後の暖気の合流部に位置することになるため、加湿効率がさらに向上する。
【００４３】
▲２▼加湿用の水が加湿エレメント４７に供給されて蒸発されることから、蒸発される水中のカルキ分は加湿エレメント４７に付着し、室内温水熱交換器２４の表面に付着することがない。この結果、付着したカルキ分により室内温水熱交換器２４の熱交換効率が低下する事態が発生しないので、この室内温水熱交換器２４の寿命を良好に確保できる。
【００４４】
▲３▼カルキ分が付着した加湿エレメント４７は、後述の▲６▼の如く適宜交換することにより、水の蒸発性能を良好に確保できる。
【００４５】
▲４▼加湿エレメント４７へ供給される水が、熱源機２７へ供給される給水の一部であることから、加湿エレメント４７にて蒸発される水は、熱源機２７と室内温水熱交換器２４との間を循環した汚れた水ではなく、熱源機２７へ供給される前の清浄な水（給水）である。このため、加湿エレメント４７による室内の加湿によっても、室内の空気の清浄度を良好に保つことができる。
【００４６】
▲５▼加湿エレメント４７へ水を供給する加湿給水配管４０が、室内温水熱交換器２４に接続された温水往き配管２９及び温水戻り配管３０に接触して配設されたことから、加湿エレメント４７へ供給される水は、温水往き配管２９及び温水戻り配管３０の温水により熱交換されて温度が上昇する。この結果、加湿エレメント４７へ供給された水の自然蒸発が促進されて、加湿エレメント４７による室内の加湿を迅速に実施できる。
【００４７】
▲６▼加湿給水配管４０から加湿エレメント４７へ温水を供給する加湿水配管５３が、室内温水熱交換器２４の加湿用チューブ２４Ｂの内部を貫通し、加湿用チューブ２４Ｂと接触して配設されたことから、加湿エレメント４７へ供給される水は、室内温水熱交換器２４の温水暖房用チューブ２４Ａを流れる温水の熱が伝わり、加湿給水配管４０を流れる温水よりさらに温度が上昇する。この結果、加湿エレメント４７へ供給された水の自然蒸発が促進されて、加湿エレメント４７による室内の加湿を迅速に実施できる。
【００４８】
▲７▼室内温水熱交換器２４に室内冷媒熱交換器２３の第三熱交換部２３Ｃが重ねて配置していることから、第三熱交換部２３Ｃの熱量が室内温水熱交換器２４の加湿用チューブ２４Ｂに伝わり、加湿用チューブの内部を貫通している加湿水配管５３を流れる温水の温度がさらに上昇し、温度を保持する。この結果、加湿エレメント４７へ供給された水の自然蒸発が促進されて、加湿エレメント４７による室内の加湿を迅速に実施できる。
【００４９】
▲８▼室内冷媒熱交換器２３の前方には、開閉または着脱自在なフロント外装体３６が設けられているので、フロント外装体３６を開閉または離脱させることによって、室内冷媒熱交換器２３の前面に臨む加湿エレメント４７を容易に交換することができる。
【００５０】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５１】
例えば、第一熱交換部２３Ａと第二熱交換部２３Ｂとの間に隙間を形成し、そこに気化式加湿器４５を挿入配置してもよい。
【００５２】
加湿給水配管４０は、温水往き配管２９及び温水戻り配管３０の両者に接触されるものを述べたが、これら温水往き配管２９と温水戻り配管３０のいずれか一方に接触されてもよい。また、上記空気調和装置１０では、給湯ユニット１３は室外ユニット１１と別体に設置されたものを述べたが、室外ユニット１１内に配置されてもよい。更に、熱動弁４４は、制御装置により開度が調整される通常の制御弁であってもよい。
【００５３】
【発明の効果】
これらの発明では、熱交換器の二次側であって、この熱交換器とクロスフローファンとの間に気化式加湿器が配置されるため、熱交換器で暖められた空気に十分な加湿量を与えることができる。また、熱交換部同士の間に気化式加湿器が挿入配置された場合、この気化式加湿器が各熱交換部を経た後の暖気の合流部に位置することになるため、加湿効率を向上させることができる。さらに、気化式加湿器に流れる水が、熱交換器を貫通し、この熱交換器の熱が気化式加湿器に流れる水に作用し、熱交換器で暖められた温水が気化式加湿器に流れ込むことにより、加湿効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】図１の空気調和装置の室内ユニットを示す断面図である。
【図３】図１の空気調和装置の室内ユニットを示す断面図である。
【図４】気化式加湿器へ供給される加湿水の流れを示す図である。
【図５】室内温水熱交換器を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０  空気調和装置
１１  室外ユニット
１３  給湯ユニット
２３  室内冷媒熱交換器
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ  熱交換部
２４  室内温水熱交換器
２４Ａ  温水熱交換用チューブ
２４Ｂ  加湿用チューブ
２４Ｃ  フィン群
２６  クロスフローファン
２７  熱源機
２８  熱源機給水配管
２９  温水往き配管
３０  温水戻り配管
３６  フロント外装体
４０  加湿給水配管
４５  気化式加湿器
４６  ケース
４７  加湿エレメント
５３  加湿水配管
【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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