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特許7462003加湿エレメントおよびこれを備える空気調和装置
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-27
(45)【発行日】2024-04-04
(54)【発明の名称】加湿エレメントおよびこれを備える空気調和装置
(51)【国際特許分類】
   F24F 6/04 20060101AFI20240328BHJP
   F24F 6/00 20060101ALI20240328BHJP
【FI】
F24F6/04
F24F6/00 A
F24F6/00 H
【請求項の数】 7
(21)【出願番号】P 2022155937
(22)【出願日】2022-09-29
【審査請求日】2022-09-29
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】316011466
【氏名又は名称】日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】朝比奈 陽介
(72)【発明者】
【氏名】津野 博史
(72)【発明者】
【氏名】根岸 晃平
【審査官】杉山 健一
(56)【参考文献】
【文献】特開平04-136641(JP,A)
【文献】国際公開第2020/202563(WO,A1)
【文献】特開平09-096426(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F24F 6/04
F24F 6/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
水を供給する給水配管と、
前記給水配管の下方に配置され、空気を加湿する加湿部とを備え、
前記加湿部における前記給水配管の下方の対向する位置に凹部が設けられ、
前記給水配管と前記加湿部の上面との上下方向距離は水道認証を得るための一定の距離未満であるが、前記凹部を設けることにより前記給水配管と前記凹部との間には前記一定の距離が確保されている
ことを特徴とする加湿エレメント。
【請求項2】
請求項1に記載の加湿エレメントにおいて、
前記加湿部は、
前記加湿部の上面より低く、かつ、前記凹部に連続して形成され、前記凹部内の水を排水する排水路を有している
ことを特徴とする加湿エレメント。
【請求項3】
請求項1に記載の加湿エレメントにおいて、
前記加湿部は、紙材である
ことを特徴とする加湿エレメント。
【請求項4】
請求項1に記載の加湿エレメントにおいて、
前記加湿部の前記凹部の底面が前記加湿部の上面より低い
ことを特徴とする加湿エレメント。
【請求項5】
請求項1に記載の加湿エレメントにおいて、
前記加湿部の延在面は、通風方向に対向して配置され、
前記加湿部の前記凹部の底面が前記加湿部の上面より低い
ことを特徴とする加湿エレメント。
【請求項6】
請求項1に記載の加湿エレメントにおいて、
前記凹部の幅は前記給水配管の直径より長い
ことを特徴とする加湿エレメント。
【請求項7】
熱交換器、送風機、および請求項1から請求項6の何れか一項に記載の加湿エレメントを具備することを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、加湿エレメントおよびこれを備える空気調和装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年の空気調和機に求められる外気導入の機能は、コロナ禍の影響もありの重要度が増している。外気導入は温度、湿度、のコントロールが難しく、適切にコントロールできない場合は快適性を損なうことになる。そのため、温度、湿度、のコントロールは、快適な室内環境の確保や維持の大事なポイントである。
特に冬場の外気導入は、冬場の外気が乾燥しているため、加湿が重要な機能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許3305546号公報(図4、段落0010~0012等)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1には、加湿部(吸収材)の端(下流側)に排水路を配置する構成が記載されている。
一方、空気調和機の加湿用吸水は、室内空気の清浄性から、上水道からの給水の要求がある。上水道からの直接給水は第三者機関の認証が必要である。この認証を得るために給水配管との間に一定の距離を確保しなければならず、加湿エレメントの面積が狭まるという課題がある。
【0005】
本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、加湿機能が適切に得られる加湿エレメントおよびこれを備える空気調和装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題を解決するため、本願発明の加湿エレメントは、水を供給する給水配管と、前記給水配管の下方に配置され、空気を加湿する加湿部とを備え、前記加湿部における前記給水配管の下方の対向する位置に凹部が設けられ、前記給水配管と前記加湿部の上面との上下方向距離は水道認証を得るための一定の距離未満であるが、前記凹部を設けることにより前記給水配管と前記凹部との間には前記一定の距離が確保されている。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、加湿機能が適切に得られる加湿エレメントおよびこれを備える空気調和装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本発明の実施形態1に係る空気調和機の外観図。
図2】実施形態に係る空気調和機の全熱換気時の模式的機能図。
図3】実施形態に係る空気調和機の普通換気時の模式的機能図。
図4】空気調和機における加湿エレメントとドレンパンとの斜視図。
図5A図4のI-I線断面斜視図。
図5B図5AのII部拡大図。
図6】実施例の加湿エレメントの図4のI-I線断面斜視相当図。
図7図4の加湿エレメントの型枠を透視したII方向矢視図。
図8】変形例1の加湿エレメントの図4のI-I線断面斜視相当図。
図9】変形例2の加湿エレメントの図4のI-I線断面斜視相当図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
<<実施形態1>>
図1に、本発明の実施形態1に係る空気調和機Kの外観図を示す。なお、図1では、筐体の天板を省略して示している。
実施形態1の空気調和機Kは、室内の給排気を強制的に行う強制給排気送風機と、排気される室内の空気から熱を回収して新しく取り入れた外気に熱を移す機能とを有している。
【0010】
空気調和機Kは、室内の天井Tの上に設置されている。
空気調和機Kは、全熱交換器1、熱交換器2、加湿エレメント3、給気送風機4、および排気送風機5を備えている。
全熱交換器1は、屋外への排気の熱を室内への給気の熱として回収する。
【0011】
熱交換器2は、室内への給気を加熱または冷却する。
加湿エレメント3は、後記の風路(図2の矢印α12)内に水分を供給する。
具体的には、加湿エレメント3の風路内を空気が流れることで、水が蒸発して空気が加湿される。加湿エレメント3は、室内への給気を相対湿度40~70%の設定湿度に加湿する。
【0012】
給気送風機4は、外気を室内に送る。
排気送風機5は、還気のために室内の空気を屋外に排出する。
【0013】
図1に示すように、空気調和機Kの一方側に位置する天井Tには、作業員が身を乗り出してメンテナンスする開口であるメンテナンススペースt1、t2が設けられている。空気調和機Kのメンテナンススペースt1、t2の側には、筐体kの一部のメンテナンスパネルk1、k2が設けられている。メンテナンスパネルk1、k2は取り付け、取り外し自在に構成されている。
【0014】
<空気調和機Kの換気>
図2に、実施形態に係る空気調和機Kの全熱換気時の模式的機能図を示す。
「OA」は外気の取り込みを表す。「SA」は室内への給気を表す。「RA」は還気のために室内の空気の排出を表す。「EA」は室内の空気の屋外への排気を表す。
空気調和機Kの換気は、全熱換気と普通換気とがある。ダンパー装置6(図2参照)で還気(RA)の風路が切り換えられる。
【0015】
<全熱換気>
全熱換気は、ダンパー装置6(図2参照)で風路切替しない。
空気調和機Kの換気に際しては、給気送風機4を稼働して、屋外から外気(OA)を取り込み(図2の矢印α11)、室内に給気(SA)する(図2の矢印α12)。また、排気送風機5を稼働して、室内から還気(RA)を取り込み(図2の矢印α21)、屋外に排気(EA)する(図2の矢印α22)。
【0016】
詳細には、全熱換気は、屋外から取り込んだ外気(OA)(図2の矢印α11)と、室内から排出する還気(RA)(図2の矢印α21)とを全熱交換器1で熱交換して、還気(RA)の熱を外気(OA)に回収する。その後、還気(RA)は屋外に排気(EA)する(図2の矢印α22)。外気(OA)は室内に給気(SA)される(図2の矢印α12)。
【0017】
<普通換気>
図3に、実施形態に係る空気調和機Kの普通換気時の模式的機能図を示す。
普通換気は、ダンパー装置6で風路切替する。普通換気は、全熱換気と同様、給気送風機4と排気送風機5とが稼働される。
普通換気は、図3に示すように、屋外から取り込んだ外気(OA)(図3の矢印α31)を全熱交換器1を通さず、室内に給気(SA)する(図3の矢印α32)。室内から排出する還気(RA)(図3の矢印α41)は全熱交換器1で熱交換が行われることなく、屋外に排気(EA)される(図3の矢印α42)。
【0018】
図1に示すように、空気調和機Kの室内側には、還気(RA)のための還気口8aと給気(SA)のための給気口8bとが設けられている。
空気調和機Kにおいて還気口8a内には、室内の還気(RA)の空気が流れるRA風路9が形成されている。
【0019】
図4に、空気調和機Kにおける加湿エレメント3とドレンパン10との斜視図を示す。
加湿エレメント3は、ドレンパン10の上に配置されている。ドレンパン10は、加湿エレメント3に供給される水のうち余分となった水を受ける。
ドレンパン10は、上部に開口10aをもつ矩形の略皿状の形状を有し、金属、プラスチック等で形成されている。ドレンパン10で受けた水は、排水口10bから外部に排出される。
【0020】
図5Aに、図4のI-I線断面斜視図を示す。
図5Bに、図5AのII部拡大図を示す。
加湿エレメント3は、加湿部11と型枠12と給水配管13とを有している。
加湿部11は通風方向(図5Aの矢印β11)に面するように配置されている。
【0021】
図5Aに示す加湿エレメント3の加湿部11の延在面11eは、通風方向(図5A図5Bの矢印β11)に対向して配置されている。これにより、加湿部11に付着する水を効果的に蒸発させ、空気に湿気(水分)を付与する。
加湿部11は、紙(吸収紙)である。紙とは、「植物繊維を膠着(固定)」させて製造したもの」であり、広義には「素材として合成高分子を用いて製造した合成紙のほか、繊維状無機材料を配合した紙も含む」。
【0022】
加湿部11は、紙(吸水紙)材で水分を保持し、空気に湿気を付与する水の分配を行う
図5Bに示す加湿部11は、ポリエステル繊維とアクリル繊維とで形成され、抗菌剤と親水剤を含ませて構成されている。加湿部11は、図5Bの矢印β11に示すように、繊維11s間の隙間から風を通すことができる。
【0023】
図5Aに示す給水配管13は、下部に複数の小孔13aが形成されている。複数の小孔13aから加湿に使用する水が供給される。
加湿部11は、給水配管13(小孔13a)から供給される水を保持し、給気送風機4による風(図5A図5Bの矢印β11)(空気)に湿気を付与する。つまり、加湿部11は、給水配管13から供給される水を保持し、給気送風機4による風で蒸発させて、給室内への給気(SA)を所望する湿度になるように加湿する。
【0024】
図5Aに示す加湿部11の上面11aのうち、少なくとも給水配管13に対向する位置の近傍(給水配管13の下方位置近傍)に凹部11bが設けられる。凹部11bは、矩形の横断面を有している。図5Aに示す凹部11bの幅s1は給水配管13の直径s2より長く形成されている。これにより、給水配管13から供給される水を、凹部11bで確実に受けることができる。
給水配管13に、下方で対向する位置近傍に凹部11bを設けることにより、給水配管13との一定の距離を確保しつつ、加湿部11の面積(蒸発面積)を増やすことができる。加湿部11の凹部11bの底面11b1は、加湿部11の上面11aより低いことで、給気送風機4による風で発生する水飛びを抑制できる(小孔13aからの加湿用の水は凹部11bの範囲内に供給される)。
型枠12は、加湿部11を外側から覆い、加湿エレメント3の形状を形作っている。型枠12は、防錆処理が施された金属で形成されている。
【0025】
<実施例>
図6に、実施例の加湿エレメント103の図4のI-I線断面斜視相当図を示す。
実施例の図6に示すように、給水配管113の小孔113aからの給水量が多い場合、加湿部111で保持する水w100以外の余分な水w101が凹部111bをオーバーフローし(凹部111bの窪み部分からあふれて上面111aを乗り越え)、加湿部111の外側に付着する場合がある。即ち、給水配管113の小孔113aから凹部111bに供給された水は加湿部111の内部に浸透していくが、加湿部111の内部に浸透していく水の量よりも多くの量の水が小孔113aから凹部111bへと供給されると、オーバフローを生じる。
すると、給気送風機からの風(図6の矢印β101)で水飛びが発生し、余計な(意図せぬ)湿気(水分)が室内に供給されてしまう。図6は、本発明の実施形態に属するものではあるが、13aからの水量が多くなると、オーバフローが生じるので、図7の変形例のような構成とするとよい。
【0026】
<排水路11c>
そこで、本実施形態の加湿エレメント3は、図7に示すように、加湿部(吸収材)11の端に余分な水が流出する排水路11cを配置する構成としている。例えば、加湿部(吸収材)11の低い位置(下流側)となる箇所に余分な水が流出する排水路11cを配置する構成としている。図7に、図4の加湿エレメント3の型枠12を透視したII方向矢視図を示す。なお、図7では、上側の型枠12と給水配管13を省略して示している。
【0027】
加湿エレメント3の加湿部11の凹部11bの一方の側(一方の下流側)には、開口をもつ排水路11cが設けられている。
排水路11cは、凹部11b内の水が適量を超えた場合に排水されるように形成されている。換言すれば、排水路11cは、加湿部11から水飛びがせず、空気に与える加湿部11で保持する水分が適切になるように形成されている。
そこで、排水路11cは、加湿部11の上面11aより低く、かつ、凹部11bと連続するように形成されている。これにより、排水路11cは、加湿部11の吸水量を、給水配管13からの供給水量が適量(加湿部11が保持できる水量)を超えた場合に水飛びしないように排水する。
【0028】
図5Aに示す給水配管13の小孔13aから供給される水が、加湿部11の凹部11bをオーバーフローする場合、図7の矢印γ11に示すように、オーバーフローする水を排水路11cから排出する。
排水路11cからの排水により、給水配管13の小孔13aから供給される水が加湿部11の凹部11bをオーバーフローすること(加湿部11の上面11aを乗り越えること)を抑制できる。これにより、水が加湿部11の凹部11bをオーバーフローすることで室内に水飛びが生じることを回避できる。
【0029】
つまり、所定以上の水が供給された場合、加湿部11から通風方向と交差する方向に水が排水路11cから排出され、水飛び発生の原因を除去できる。
加湿部11を前記の紙材で形成し、凹部11bを設けることにより水道認証を得るために、給水配管13と加湿エレメント3との間の距離を確保し、加湿エレメント3の面積(蒸発面積)の拡大を同時に実現できる。
【0030】
<変形例1>
図8に、変形例1の加湿エレメント3Aの図4のI-I線断面斜視相当図を示す。
変形例1の加湿エレメント3Aは、実施形態の加湿部11の凹部11b(図4A参照)を、加湿部21の横断面略V字形状の凹部21bとしたものである。これ以外の構成は、実施形態と同様であるので、同様な構成要素には同一の符号を付して示し、説明は省略する。
【0031】
加湿部21の横断面略V字形状の凹部21bの底面21b1は、加湿部21の上面21aより低い。これにより、給気送風機4(図1参照)による風で発生する水飛びの原因を抑制できる。
凹部21bの端部または一部には、実施形態と同様(図7参照)、凹部21bをオーバーフローする水を排水する排水路21cが設けられている。
変形例1によれば、加湿部21への余分な水の分配による水飛びを抑制できる。
【0032】
<変形例2>
図9に、変形例2の加湿エレメント3Bの図4のI-I線断面斜視相当図を示す。
変形例2の加湿エレメント3Bは、実施形態の加湿部1の凹部11b(図4A参照)を、加湿部31の横断面が単数または複数の略W字形状の凹部31bとしたものである。これ以外の構成は、実施形態と同様であるので、同様な構成要素には同一の符号を付して示し、説明は省略する。
【0033】
加湿部31の凹部31bの底面31b1は、加湿部31の上面31aより低い。これにより、給気送風機4による風で発生する水飛びの原因を抑制できる。
凹部31bの端部または一部には、実施形態と同様(図7参照)、凹部31bをオーバーフローする水を排水する排水路31cが設けられている。
変形例2によれば、加湿部31への余分な水の分配による水飛びを抑制できる。加湿部31は、単数または複数の略W字形状の凹部31bをもつので、蒸発面積を広くできる。
【0034】
<<その他の実施形態>>
1.なお、前記実施形態、変形例では、凹部11b、21b、31bが横断面略矩形状、略V字形状、単数または複数の略W字形状の場合を例示したが、凹部であればその形状は適宜任意に選択できる。
【0035】
2.なお、前記実施形態、変形例では、排水路11c、21c、31cを、それぞれ凹部11b、21b、31bの端部側に設ける場合を例示したが、各排水路11c、21c、31cは排水路11c、21c、31cをオーバーフローする水を排水できれば他の位置に設けてもよい。
【0036】
3.本発明は、前記した実施形態、変形例の構成に限られることなく、添付の特許請求の範囲内で様々な変形形態、具体的形態が可能である。
【符号の説明】
【0037】
1 全熱交換器(熱交換器)
2 熱交換器(熱交換器)
3、3A、3B 加湿エレメント
4 給気送風機(送風機)
5 排気送風機(送風機)
11,21、31 加湿部
11a、21a、31a 加湿部の上面
11b、21b、31b 凹部
11b1、21b1、31b1 凹部の底面
11c、21c、31c 排水路
13 給水配管
s1 凹部の幅
s2 給水配管の直径
K 空気調和機(空気調和装置)
【要約】
【課題】面積が狭まることなく加湿機能が充分に得られる加湿エレメントおよびこれを備える空気調和装置を提供する。
【解決手段】本発明の加湿エレメント3は、水を供給する給水配管13と、給水配管13の下方に配置され、空気を加湿する加湿部11とを備え、加湿部11における給水配管13の下方の対向する位置に凹部11bが設けられている。
好ましくは、加湿エレメント3は、加湿部11の上面11aより低く、かつ、凹部11bに連続して形成され、凹部11b内の水を排水する排水路11cを有しているとよい。
【選択図】図5A
図1
図2
図3
図4
図5A
図5B
図6
図7
図8
図9