(57)【要約】【課題】従来の、吸着式加湿方法では、加湿量に比べて多くの湿り空気を搬送する必要があり、ダクトの大型が避けられないという課題があった。【解決手段】本発明の空気調和機は、室外機３に過熱水蒸気発生手段である、気化筒９と過熱筒１０を備え、過熱水蒸気１９を流通路１１ｂから室内機４に供給してダクトを小型化する。さらに、送風手段であるブロアー２５が、逆流防止手段である空気用開閉弁２６、空気搬送路２８を介して流通路１１ａに接続され、加湿の前後に加熱空気を流通路１１ｂに搬送し、結露防止、乾燥を行い、衛生的で信頼性の高い装置を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内機と室外機とを有し、前記室外機に水供給手段と前記水供給手段から供給される水から過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気発生手段を設け、発生した過熱水蒸気を前記室外機と前記室内機を連通する搬送手段によって室内へ搬送し、前記室内機に設けられた蒸気放出口より放出して室内空気を加湿することのできる空気調和機であって、前記過熱水蒸気発生手段に空気を送ることのできる送風手段を備えたことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
過熱水蒸気発生手段は、水供給手段によって供給された水を加熱し気化させることで飽和水蒸気を生成する気化用ヒータと前記飽和水蒸気を加熱することで過熱水蒸気を生成する過熱用ヒータを備え、送風手段は前記気化用ヒータと前記過熱用ヒータの間に空気を導入搬送するよう配備されたことを特徴する請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
送風手段の出口に、水蒸気の逆流を防止する逆流防止手段を有することを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
加湿をする前あるいは、加湿した後に加熱空気を搬送手段に送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５】
過熱水蒸気発生手段の後に第１の温度検出手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項６】
蒸気放出口に第２の温度検出手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項７】
加湿する前に加熱空気を搬送手段に流す場合に、蒸気放出口の空気温度が第１の設定温度に達するまで加熱空気を搬送手段に流すことを継続する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】
加湿した後に加熱空気を搬送手段に流す場合に、蒸気放出口の空気温度が第１の設定温度よりも高温の第２の設定温度に達するまで加熱空気を搬送手段に流すことを継続することを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加湿機能を有する空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空気調和機は、特許文献１に示されるように、室外機に設けられた送風装置が作動すると室外空気が加湿装置内に吸入され、空気流が吸着材の一部を通過するとき空気流中の水分は吸着材に吸着され、乾燥空気として室外に排気される。また、別の空気流はヒータで加熱され吸着材の一部分を通過して、吸着材を加熱する。吸着材は回転しているため吸着材の水分を含んだ部分は加熱され水分が蒸発し加湿空気として室内に送られる加湿装置を設けている。
【０００３】
図２は、特許文献１に記載された従来の空気調和機の加湿装置を示すものである。図２に示すように、吸着材１０１と、駆動ベルト１０２と、駆動モータ１０３と、送風装置１０４，１０５と、ヒータ１０６と流通路１０７，１０８とから構成されている。なお、１は室外、２は室内を示し、Ａ，Ｂは空気流を示すものである。
【特許文献１】特許第３５５９４２１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、前記従来の構成では、室内２に送られる水分は湿り空気として搬送されるため、本来、室内空気の加湿に寄与しない空気を水分とともに搬送しているので、必要な加湿量を確保するためには、多くの体積流量の湿り空気を搬送することが必要となり、その結果、室内へ水分供給するための流通路の断面積を大きくしないと、送風装置１０４，１０５の出力や騒音が大きくなってしまうというという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、室内へ水分供給するための流通路の断面積が小さくても十分な加湿量を確保できる加湿機能を有する空気調和機を提供するなかで、流通路内での結露発生や水滴残留を防ぎ、衛生的で信頼性の高い空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、過熱水蒸気を室外機から室内機へ誘導する搬送手段に空気を送ることのできる送風手段を備えるものである。
【０００７】
これによって、室内へ水分供給するための流通路の断面積が小さくても十分な加湿量を確保できる加湿機能を有する空気調和機を提供するなかで、結露を生じないよう搬送手段の予熱を行なったり、水滴の残留をなくすために搬送手段の加熱乾燥を行なったりすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の空気調和機は、室内へ水分供給するための流通路の断面積が小さくても十分な加湿量を確保できる加湿機能を有する空気調和機を提供するなかで、搬送手段内での結露発生や水滴残留を防ぎ、衛生的で信頼性の高い空気調和機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、室内機と室外機とを有し、前記室外機に水供給手段と前記水供給手段から供給される水から過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気発生手段を設け、発生した過熱水蒸
気を前記室外機と前記室内機を連通する搬送手段によって室内へ搬送し、前記室内機に設けられた蒸気放出口より放出して室内空気を加湿することのできる空気調和機であって、前記過熱水蒸気発生手段に空気を送ることのできる送風手段を備えたものである。これにより、加湿のとき前記搬送手段の内部に結露を生じないよう加熱したり、水滴の残留をなくすために前記搬送手段の加熱乾燥を行なったりすることができる。したがって、休止中にカビや菌が繁殖するのを防ぎ、室内への水滴の飛び出しや前記搬送手段の材質劣化を抑え、衛生的で信頼性の高い空気調和機を提供することができる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記過熱水蒸気発生手段を、飽和水蒸気を生成する気化用ヒータと前記飽和水蒸気を加熱することで過熱水蒸気を生成する過熱用ヒータで構成し、前記送風手段は、前記気化用ヒータと前記過熱用ヒータの間に空気を導入搬送するよう配備するものである。これにより、加熱空気を作るための専用ヒータを設けることなく、前記過熱用ヒータを利用して加熱空気を作ることができる。したがって、安価な構成で装置を提供することができる。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明において、前記送風手段の出口に、水蒸気の逆流を防止する逆流防止手段を有するものである。これにより、加湿している場合に空気と連通している前記送風手段を水蒸気の系統から切り離し、前記送風手段へ水蒸気が漏れるのを防止することができる。したがって、効率の良い加湿を行なうことができ、前記送風手段が水蒸気に直接ふれて不具合を起こすのも防ぐことができる。
【００１２】
第４の発明は、第１の発明において、加湿をする前あるいは、加湿した後に加熱空気を前記搬送手段に送るもので、これにより、加湿と連続して前記搬送手段の加熱や乾燥を行ない、熱損失を最小にすることができるので、効率の良い運転をすることができる。
【００１３】
第５の発明は、第１の発明において、前記過熱水蒸気発生手段の後に第１の温度検出手段を備えたもので、これにより、前記第１の温度検出手段の出力に応じて前記過熱用ヒータの出力を調整して、前記過熱水蒸気の最高温度を抑制し、前記搬送手段の信頼性を向上させることができる。
【００１４】
第６の発明は、第１の発明において、前記蒸気放出口に第２の温度検出手段を備えたもので、これにより、前記搬送手段の加熱具合や乾燥具合を識別し、精度の高い前記搬送手段の加熱や乾燥を行なうことができる。
【００１５】
第７の発明は、第６の発明において、加湿する前に加熱空気を前記搬送手段に流す場合に、前記蒸気放出口の空気温度が第１の設定温度に達するまで加熱空気を搬送手段に流すことを継続するもので、加湿開始時に前記搬送手段内で結露が発生するのを確実に防止し、室内への水滴の飛び出しや前記搬送手段の材質劣化を抑え、休止中にカビや菌が繁殖するのを防ぎ、衛生的で信頼性の高い空気調和機を提供することができる。
【００１６】
第８の発明は、第６の発明において、加湿した後に加熱空気を前記搬送手段に流す場合に、前記蒸気放出口の空気温度が前記第１の設定温度よりも高温の第２の設定温度に達するまで加熱空気を前記搬送手段に流すことを継続するもので、確実に前記搬送手段の内部が乾燥した状態で停止し、前記搬送手段の材質劣化を抑え、休止中にカビや菌が繁殖するのを防ぎ、衛生的で信頼性の高い空気調和機を提供することができる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機の模式図を示すものである。
【００１９】
図１において、室外１に設置された室外機３には空調用の熱交換器５、熱交換送風機６が設けられている。また、室外機３には水供給手段を構成する、水搬送路７、貯留槽８と二方弁１７が設けられ、水搬送路７は気化筒９に接続されている。室外機３に収納されている過熱水蒸気発生手段は、気化筒９とその上部に配備された過熱筒１０で構成されており、気化筒９内には気化用ヒータ１２が設けられ、過熱筒１０内には過熱用ヒータ１３が配備されている。気化筒９と過熱筒１０および室内２に設置された室内機４は各々、搬送手段である流通路１１ａ、１１ｂにて連通されている。気化用ヒータ１２および過熱用ヒータ１３は各々ヒータ電源１４ａ、１４ｂに接続されている。
【００２０】
貯留槽８の水１５は、暖房運転などの際に熱交換器５で生じた凝縮水を貯め必要に応じて使用すれば、給水作業を行わずに加湿することができる。雨水を利用することでも同様の効果が期待できる。
【００２１】
また、給水を行ってもかまわないのであれば、水道水などの給水配管を接続してもよいし、人が給水作業を行ってもかまわない。室内機は大半が高いところに取り付けられるので、室外機のほうが容易に給水できる場合も少なくない。水を貯める部分が室外であるので水漏れなどによるトラブルも回避しやすい。
【００２２】
流通路１１ａには、送風手段であるブロアー２５が、逆流防止手段である空気用開閉弁２６、空気搬送路２８を介して接続され、空気２７を過熱水蒸気発生手段に搬送できるように構成されている。空気用開閉弁２６は、ブロアー２５の出口に配され、加湿を行なっているときには、水蒸気が逆流してブロアー２５に進入しないように閉じ、空気を送るときのみ開くよう制御される。
【００２３】
流通路１１ｂの、過熱筒１０の出口には第１の温度検出手段であるサーミスタ３０が、蒸気放出口２０には第２の温度検出手段であるサーミスタ３１が配備され、流通路１１ｂを流れる流体、つまり水蒸気や加熱空気の温度を検出する。
【００２４】
以上のように構成された空気調和機についてその動作、作用を説明する。
【００２５】
まず、加湿をする場合には、貯留槽８に供給された水１５は、水搬送路７および二方弁１７を介し、加湿量に応じて二方弁１７の開閉時間を制御することで、必要な水量が気化筒９に供給される。水が確実に供給されるためには、貯留槽８の給水部と気化筒９の受水部との間に、十分な水頭差が得られるよう設計が必要である。
【００２６】
そして、気化筒９に供給された水１５は、気化用ヒータ１２によって加熱され、沸騰して気化し１気圧においては１００℃の温度の飽和水蒸気１８となる。飽和水蒸気１８の発生量は気化用ヒータ１２の出力で決まるので、要求加湿量に応じて気化用ヒータ１２の出力を制御し調整されることになる。
【００２７】
発生した飽和水蒸気１８は、気化筒９の上部の蒸気流出口２３から流通路１１ａを介して過熱筒１０に搬送され、過熱用ヒータ１３によって加熱され、１気圧においては１００℃を超える温度の過熱水蒸気１９が生成される。そして、過熱筒１０をでた過熱水蒸気１９は、搬送手段である流通路１１ｂを介して室内機４に設置された蒸気放出口２０から放出され、室内２の空気を加湿する。
【００２８】
この際、定常状態においては、蒸気放出口２０から放出される直前の水蒸気が過熱水蒸気（たとえば１気圧においては１００℃を超える温度の水蒸気）となるように、つまりサ
ーミスタ３１の検出温度が１００℃を超えるように過熱用ヒータ１３の発熱量を調整することで、大気圧下における沸点である１００℃を超えることとなり、流通路１１ｂ内に結露を生じることはない。また、水の蒸発による体積膨張の結果生じる圧力を搬送動力源として、送風手段を用いずとも水蒸気流れ２１を発生させることができ、過熱水蒸気状態で水分の搬送を効率的に行なうことができる。
【００２９】
しかし、実際には加湿を開始したばかりの過渡的な状態においては、流通路１１ｂの温度が低いために、結露を生じることは免れない。そして、結露した水が室内２へ水滴として噴出したり、設置の状態によっては流通路１１ｂ自体を塞いでしまいトラブルとなる可能性がある。
【００３０】
また、加湿を終わる場合にも、ただ単に気化用ヒータ１２や過熱用ヒータ１３への通電を停止しただけでは、流通路１１ｂ内の水蒸気は冷やされ結露を生じる。特に、加湿を開始して安定するまでに停止した場合など、多量の水が流通路１１ｂ内に取り残され、そのまま休止状態が続けば、カビや菌が繁殖する可能性が高く、流通路１１ｂ自体の劣化も助長促進される。
【００３１】
そこで、加湿を開始したばかりの過渡的な状態の対策として、先ず、加湿を行う前に、つまり、二方弁１７を開とする前に、空気用開閉弁２６を開き、ブロアー２５を駆動して、空気２７を空気搬送路２８を経て、過熱筒１０で過熱用ヒータ１３への通電を開始し、空気２７を過熱用ヒータ１３によって加熱空気にしてサーミスタ３１の検出温度が１００℃を超えるよう流通路１１ｂへ送り込む。その後、サーミスタ３１の検出温度が１００℃を超えたことを確認後、前述の加湿をする場合の動作を開始する。ここで、加湿を開始した時、流通路１１ｂの温度が１００℃（水の飽和温度）より高くなっているので、流通路１１ｂで結露は生じないものである。
【００３２】
そして、加湿開始時の結露防止には、サーミスタ３１の検出温度が１００℃になるまで、つまり、サーミスタ３１における結露防止のための目標温度である第１の設定温度を１００℃として、その温度に達するまで加熱空気を流通路１１ｂへ搬送してから加湿を開始することで、結露の発生を確実に防ぐとともに必要以上に加熱空気の搬送を継続することも避けられる。実用的にはサーミスタ３１の精度のばらつきなども考慮すると１０５℃から１１０℃程度に設定すると良い。
【００３３】
次に、加湿を終わる場合の対策として、先ず、加湿終了の指示が有った時には、二方弁１７を閉じ気化筒９への水１５の供給を遮断し、空気用開閉弁２６を開きブロアー２５を駆動して、空気２７が空気搬送路２８を介して過熱筒１０に供給される。この時、過熱筒１０の過熱用ヒータ１３は通電されているため、空気２７を過熱用ヒータ１３によって加熱空気にして流通路１１ｂへ送り込む。ここで、加湿時と同様にサーミスタ３１の検出温度が１００℃を超えるよう流通路１１ｂへ加熱空気を送り込むこととなり、流通路１１ｂ内に有る水蒸気が乾燥することとなる。従って、以上の制御を所定時間、継続させる事により流通路１１ｂ内の水蒸気は乾燥し結露を生じることはなく、カビや菌が繁殖することがなく流通路１１ｂ自体が劣化することもない。よって、衛生的で信頼性の高い装置を実現することができる。
【００３４】
加湿終了時の乾燥には、サーミスタ３１の検出温度として１００℃を目安にすると飽和温度の水が残留する可能性がある。そこで、１００℃よりも高い温度を目標にすれば、確実に乾燥ができた状態で装置を停止することができる。具体的には、サーミスタ３１における乾燥のための加熱空気搬送を終了すべき目標温度、すなわち第２の設定温度を１０５℃から１１５℃程度にすると、流通路１１ｂの内部を確実に乾燥できる。実用的にはサーミスタの精度のばらつきなども考慮すると１１０℃から１２０℃程度に設定すると良い。
従って、第２の設定温度は第１の設定温度よりも高温に設定すると良い。
【００３５】
ここで、空気搬送路２８は、流通路１１ａに接続しているので、過熱用ヒータ１３を空気加熱に利用することができ、装置を安価に製造することができる。
【００３６】
また、加湿時は、空気用開閉弁２６によりブロアー２５への水蒸気逆流が阻止されているので、水蒸気漏れによる加湿効率の低下やブロアー２５の損傷を防ぐことができる。
【００３７】
また、流通路１１ｂへの加熱空気搬送は、加湿開始時の結露予防と加湿終了時の乾燥を目的としているので、加湿直前あるいは加湿直後に行えば、熱損失を減らし効率の良い経済的な運転ができる。
【００３８】
ここで、逆流防止手段として空気用開閉弁２６を使用しているが、機械的な逆止弁でも構成可能である。ただ、開閉弁を用いたほうがブロアー２５の動力損失を小さくすることができる。
【００３９】
また、本実施の形態は、過熱水蒸気１９を流通路１１ｂに送るため、流通路１１ｂ内部は高温に曝されることとなる。したがって、最も水蒸気温度の高くなる過熱筒１０の直後にサーミスタ３０を配備し、サーミスタ３０の検出値が所定の温度に抑えられるよう、過熱用ヒータ１３の出力を調整する。これにより、流通路１１ｂを高温から保護することができる。
【００４０】
高温に耐える材料という観点では、価格や使い易さを考えると、四フッ化エチレン樹脂やシリコンなどが耐えられるように、サーミスタ３０の検出値における所定の温度を２００℃以下にすることが望ましい。さらに、サーミスタ３０の検出値における所定の温度を１２０℃以下にすれば、空気調和機などで大量に使用されている安価な材料を使用することができる。
【００４１】
また、先にも述べたが、結露を防止するという観点では、水蒸気や加熱空気などの搬送流体の温度が最も低くなる可能性のある蒸気放出口２０の流体温度を１００℃以上に保つのが望ましく、サーミスタ３１を配備することで精度の高い過熱用ヒータ１３の発熱量調整が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかる空気調和機は、室内へ水分供給するための流通路の断面積が小さくても十分な加湿量を確保しつつ、加湿機能を提供することができるものであり、空気の乾燥が問題となる暖房運転時の加湿を、室内機と室外機の間の細いダクト配管で実現するもので、空気調和機全般に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１における空気調和機の模式図
【図２】従来の空気調和機の加湿装置を示す模式図
【符号の説明】
【００４４】
１  室外
２  室内
３  室外機
４  室内機
５  熱交換器
６  熱交換送風機
７  水搬送路
８  貯留槽
９  気化筒
１０  過熱筒
１１ａ、１１ｂ  流通路
１２  気化用ヒータ
１３  過熱用ヒータ
１４ａ、１４ｂ  ヒータ電源
１５  水
１７  二方弁
１８  飽和水蒸気
１９  過熱水蒸気
２０  蒸気放出口
２１  蒸気流れ
２３  蒸気流出口
２５  ブロアー
２６  空気用開閉弁
２７  空気
２８  空気搬送路
３０、３１  サーミスタ
【図１】
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【図２】
2009103375.tif 000004