JP2002267283A - 空冷ヒートポンプ式農産業用外調機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンパクトで安価な空冷ヒートポンプ式農産
業用外調機を得る。 【構成】 ケーシング１に給気送風路Ａと排気送風路Ｂ
を備える。給気送風路Ａに外気が通風される給気側凝縮
器２、加湿器４及び蒸発器５を送風方向へ順に配設す
る。排気送風路Ｂに排気が通風される排気側凝縮器６を
設ける。給気側凝縮器２と排気側凝縮器６と蒸発器５を
冷媒が循環し個別に冷媒の流量制御自在かつ凝縮・蒸発
切換自在な冷凍回路を、備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空冷ヒートポンプ式
農産業用外調機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷温水を利用する農産業用外気処
理空調機では、冷温水用熱源や全熱交換器などが必要で
あった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そのため、嵩高となり
据付場所に限界があり、また、温室などでは季節に関係
なく給気を所定温度で多湿に維持するために、温水ボイ
ラや加湿水スプレーなど高価な設備が必要であった。そ
こで、これらの問題点を解決する空冷ヒートポンプ式農
産業用外調機を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の空冷ヒートポンプ式農産業用外調機は、ケ
ーシングに給気送風路と排気送風路を備え、給気送風路
に外気が通風される給気側凝縮器、加湿器及び蒸発器を
送風方向へ順に配設すると共に、排気送風路に排気が通
風される排気側凝縮器を設け、給気側凝縮器と排気側凝
縮器と蒸発器を冷媒が循環し個別に冷媒の流量制御自在
かつ凝縮・蒸発切換自在な冷凍回路を、備えた。さら
に、冷凍回路を、給気側凝縮器及び排気側凝縮器にて冷
媒凝縮かつ蒸発器にて冷媒蒸発させるサイクルと、給気
側凝縮器にて冷媒凝縮かつ蒸発器及び排気側凝縮器にて
冷媒蒸発させるサイクルと、に切換自在に構成した。さ
らに、ケーシングを、給気用送風機と排気用送風機を有
する送風ブロックと、給気側凝縮器、蒸発器、排気側凝
縮器及び圧縮機を有する冷凍ブロックと、に分離・接続
自在に構成した。さらに、給気側凝縮器を、第一の給気
側凝縮器と第二の給気側凝縮器に分割した。さらに、排
気側凝縮器を、第一の排気側凝縮器と第二の排気側凝縮
器に分割した。さらに、蒸発器を風上側分割蒸発器と風
下側分割蒸発器に分割し、風上側分割蒸発器と第一の圧
縮機を備えた第一冷凍回路を構成し、風下側分割蒸発器
と第二の圧縮機を備えた第二冷凍回路を構成した。さら
に、２つの圧縮機の能力比を４：６に設定した。さら
に、排気側凝縮器の面風速を４．０〜６．０ｍ／ｓに設
定した。さらに、給気側凝縮器と排気側凝縮器と蒸発器
のフィンチューブを楕円管にした。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の空冷ヒートポン
プ式農産業用外気処理空調機（以下外調機と略す）の一
実施例を示しており、実線及び点線の白抜き矢印は送風
方向を示す。この外調機は、ケーシング１に給気送風路
Ａと排気送風路Ｂを備え、給気送風路Ａに外気が通風さ
れる給気側凝縮器２、加湿器４及び蒸発器５を送風方向
へ順に配設すると共に、排気送風路Ｂに排気が通風され
る排気側凝縮器６を設け、給気側凝縮器２と排気側凝縮
器６と蒸発器５を冷媒が循環し個別に冷媒の流量制御自
在かつ凝縮・蒸発切換自在な冷凍回路を、備えている。
冷凍回路は、給気側凝縮器２、蒸発器５、排気側凝縮器
６、圧縮機１１、受液器、膨張弁、切換弁等から成り、
給気側凝縮器２及び排気側凝縮器６にて冷媒凝縮かつ蒸
発器５にて冷媒蒸発させるサイクルと、給気側凝縮器２
にて冷媒凝縮かつ蒸発器５及び排気側凝縮器６にて冷媒
蒸発させるサイクルと、に切換自在で、冷媒凝縮温度と
冷媒蒸発温度の差が少なくなるように給気側凝縮器２と
排気側凝縮器６の流量比及び蒸発器５と排気側凝縮器６
の流量比を制御自在に構成する。もちろん、これ以外の
サイクルに切換自在とするも自由である。

【０００６】ケーシング１には、給気送風路Ａの出入口
に連通する給気口１４及び外気取入口１５と、排気送風
路Ｂの出入口に連通する排気口１６及び排気取入口１７
と、を夫々形成し、ケーシング１を、給気用送風機８と
排気用送風機９を有する送風ブロック１０と、給気側凝
縮器２、蒸発器５、排気側凝縮器６及び圧縮機１１を有
する冷凍ブロック１２と、に分離・接続自在に構成す
る。排気取入口１７はダクトや吸込口等を介して屋内と
連通連結し、給気口１４はダクトや吹出口等を介して屋
内と連通連結する。給気送風路Ａと排気送風路Ｂは並列
に隣接させて送風方向が同じになるように構成し、ダク
ト施工を容易にするのがよいが、排気送風路Ｂは逆であ
ってもよい。

【０００７】給気側凝縮器２は、第一の給気側凝縮器２
ａと第二の給気側凝縮器２ｂに分割し、排気側凝縮器６
は、第一の排気側凝縮器６ａと第二の排気側凝縮器６ｂ
に分割し、蒸発器５は風上側分割蒸発器５ａと風下側分
割蒸発器５ｂに分割し、風上側分割蒸発器５ａと第一の
圧縮機１１を備えた第一冷凍回路を構成し、風下側分割
蒸発器５ｂと第二の圧縮機１１を備えた第二冷凍回路を
構成する。２つの圧縮機１１、１１の能力比は４：６に
設定する。蒸発器５及び凝縮器２、３の面風速は３．５
〜４．０ｍ／ｓに設定し、排気側凝縮器６の面風速を
４．０〜６．０ｍ／ｓに設定するのが最適であるが、こ
れ以外の範囲であってもよい。給気側凝縮器２と排気側
凝縮器６と蒸発器５のフィンチューブ１３を楕円管（図
２参照）にするのが好ましいが円形管でもよい。

【０００８】この外調機では、温室などのように外気の
温湿度に関係なく定温で多湿の給気(外気処理空気)が必
要な場合に最適で、例えば、外気取入口１５から取入れ
た外気を、給気側凝縮器２で加熱（循環冷媒放熱）して
から加湿器４で加湿し、その後、蒸発器５で冷却（循環
冷媒吸熱）して所定の温湿度に外気処理をして給気口７
から屋内へ給気し、同時に排気取入口１７から取入れた
屋内からの排気（還気）を排気側凝縮器６にて排気熱を
回収（循環冷媒放熱又は循環冷媒吸熱）して排気口１６
から屋外へ排気する。たとえば、給気をＤＢ＝２０℃、
ＲＨ＝９５％にする場合、生外気のままでは（たとえば
冬季でＤＢ＝０℃、ＲＨ＝３０％、夏季でＤＢ＝３３
℃、ＲＨ＝６０％）ＲＨ＝９５％まで加湿困難となる。
そのため生外気をＤＢ＝４０℃まで加熱して相対湿度を
下げて加湿効率を上げてから加湿してＲＨ＝６５％に
し、その後、その加湿空気をＤＢ＝２０℃まで冷却して
ＲＨ＝９５％にすることができる。このとき給気側凝縮
器２及び排気側凝縮器６にて冷媒凝縮かつ蒸発器５にて
冷媒蒸発するサイクルとし、給気側凝縮器２と排気側凝
縮器６の冷媒流量比を変えて、外気の温度が高い場合
は、給気側凝縮器２での冷媒凝縮を少なくし排気側凝縮
器６の冷媒凝縮を相対的に多くして排熱回収する。逆に
外気の温度が低い場合は、給気側凝縮器２での冷媒凝縮
を多くし排気側凝縮器６の冷媒凝縮を相対的に少なくし
て排熱回収する。また、中間期などでは、給気側凝縮器
２にて冷媒凝縮かつ蒸発器５及び排気側凝縮器６にて冷
媒蒸発するサイクルとし、蒸発器５と排気側凝縮器６の
冷媒流量比を変えて、排気側凝縮器６で排熱回収する。
このように、必要な温度調整と加湿と（全熱交換器の如
く）熱回収が同時に行えて省エネ効果が大となる。

【０００９】また、給気側凝縮器２を第一給気側凝縮器
２ａと第二給気側凝縮器２ｂに分割し、排気側凝縮器６
を第一排気側凝縮器６ａと第二排気側凝縮器６ｂに分割
してあるので、細かく所定の温湿度に外気処理できる。
さらに、蒸発器５を風上側分割蒸発器５ａと風下側分割
蒸発器５ｂに分割してあるので、２つの分割蒸発器５
ａ、５ｂ（２つの冷凍回路）の一方のみ又は両方を運転
するように適宜切り替えて容易に屋内給気温度を調整す
ることができる。蒸発器５と給気側凝縮器２と排気側凝
縮器６は流量調整弁などで冷媒流量制御するも自由であ
るが、切換弁などで第一給気側凝縮器２ａ、第二給気側
凝縮器２ｂ、第一排気側凝縮器６ａ、第二排気側凝縮器
６ｂ、風上側分割蒸発器５ａ及び風下側分割蒸発器５ｂ
のうちから所定のものに選択的に冷媒循環するように経
路切換自在とすれば、冷媒流量制御が容易である。例え
ば、第一給気側凝縮器２ａ、第二給気側凝縮器２ｂ、第
一排気側凝縮器６ａ、第二排気側凝縮器６ｂ、風上側分
割蒸発器５ａ及び風下側分割蒸発器５ｂのうち第二給気
側凝縮器２ｂを除いて冷媒循環する経路や、第一給気側
凝縮器２ａを除いて冷媒循環する経路、あるいは第一排
気側凝縮器６ａを除いて冷媒循環する経路などに適宜切
換える。

【００１０】なお、図示省略するが、前記実施例におい
て、第一給気側凝縮器２ａ、第二給気側凝縮器２ｂ、第
一排気側凝縮器６ａ、第二排気側凝縮器６ｂの位置変更
は自由である。また、蒸発器５、給気側凝縮器２、排気
側凝縮器６を分割せずに１つとし、圧縮機１１と冷凍回
路も１つとして外調機を構成してもよい。また、本外調
機は図例のように給気送風路Ａと排気送風路Ｂが水平状
であって上下にある場合のみならず、水平状であって左
右にある場合、垂直状であって左右にある場合、などに
構成するも自由である。

【００１１】

【発明の効果】請求項１の発明では、加湿器と蒸発器と
凝縮器を備えた安価な外調機だけで、たとえば温室栽培
などの特殊な環境の外気処理に対応でき、このような農
業用だけでなく、工場などの産業用、ビルなどの居住空
間の一般的な外気処理にも幅広く対応できる。効率が良
く熱交換能力が高いので省エネを図れ、冷温水用熱源や
全熱交換器などが不要となり、外調機全体をコンパクト
化でき、設置スペースが少なくて済み、設備コスト及び
ランニングコストの低減を図れる。請求項２の発明で
は、冬季や夏季のみならず中間期などにも対応できて給
気温度調整が容易で、ＣＯＰが向上する。請求項３の発
明では、各ブロックに分離することにより、製作や設置
場所への搬入が容易となり作業性の向上を図れる。冷媒
回収作業やメンテナンスを容易に行え、また、単一のブ
ロックだけ交換することにより、リニューアル時のコス
トダウンも図れる。請求項４と５の発明では、冷媒流量
を適宜変えることにより、効率を落とさずに一層精度良
く所定の温湿度に外気処理でき、省エネを図れる。請求
項６の発明では、任意の圧縮機を運転・停止させるだけ
で能力調整でき、制御が容易で、制御機構の簡素化を図
れ、故障が少なく、無駄の少ない省エネ運転を行える。
請求項７の発明では、外気の熱負荷に応じて無駄無く圧
縮機を運転しつつ蒸発器の能力調整ができて省エネ化を
図れる。請求項８の発明では、高風速で小型の凝縮器を
使用でき外調機をコンパクト化できる。請求項９の発明
では、高風速で使用しても圧力損失が増加せずかつ熱交
換能力も低下しないので小型の蒸発器と凝縮器を使用で
き外調機を大幅にコンパクト化できる。また、通常風速
では圧力損失が減少して熱交換効率が向上するので小型
の送風機を用いることができ騒音低減を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す正面図である。

【図２】フィンチューブ群の断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 給気側凝縮器 ４ 加湿器 ５ 蒸発器 ６ 排気側凝縮器 ８ 給気用送風機 ９ 排気用送風機 １０ 送風ブロック １１ 圧縮機 １２ 冷凍ブロック １３ フィンチューブ Ａ 給気送風路 Ｂ 排気送風路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング１に給気送風路Ａと排気送風
   路Ｂを備え、給気送風路Ａに外気が通風される給気側凝
   縮器２、加湿器４及び蒸発器５を送風方向へ順に配設す
   ると共に、排気送風路Ｂに排気が通風される排気側凝縮
   器６を設け、給気側凝縮器２と排気側凝縮器６と蒸発器
   ５を冷媒が循環し個別に冷媒の流量制御自在かつ凝縮・
   蒸発切換自在な冷凍回路を、備えたことを特徴とする空
   冷ヒートポンプ式農産業用外調機。
2. 【請求項２】 冷凍回路を、給気側凝縮器２及び排気側
   凝縮器６にて冷媒凝縮かつ蒸発器５にて冷媒蒸発させる
   サイクルと、給気側凝縮器２にて冷媒凝縮かつ蒸発器５
   及び排気側凝縮器６にて冷媒蒸発させるサイクルと、に
   切換自在に構成した請求項１記載の空冷ヒートポンプ式
   農産業用外調機。
3. 【請求項３】 ケーシング１を、給気用送風機８と排気
   用送風機９を有する送風ブロック１０と、給気側凝縮器
   ２、蒸発器５、排気側凝縮器６及び圧縮機１１を有する
   冷凍ブロック１２と、に分離・接続自在に構成した請求
   項１又は２記載の空冷ヒートポンプ式農産業用外調機。
4. 【請求項４】 給気側凝縮器２を、第一の給気側凝縮器
   ２ａと第二の給気側凝縮器２ｂに分割した請求項１、２
   又は３記載の空冷ヒートポンプ式農産業用外調機。
5. 【請求項５】 排気側凝縮器６を、第一の排気側凝縮器
   ６ａと第二の排気側凝縮器６ｂに分割した請求項１、
   ２、３又は４記載の空冷ヒートポンプ式農産業用外調
   機。
6. 【請求項６】 蒸発器５を風上側分割蒸発器５ａと風下
   側分割蒸発器５ｂに分割し、風上側分割蒸発器５ａと第
   一の圧縮機１１を備えた第一冷凍回路を構成し、風下側
   分割蒸発器５ｂと第二の圧縮機１１を備えた第二冷凍回
   路を構成した請求項１、２、３、４又は５記載の空冷ヒ
   ートポンプ式農産業用外調機。
7. 【請求項７】 ２つの圧縮機１１の能力比を４：６に設
   定した請求項６記載の空冷ヒートポンプ式農産業用外調
   機。
8. 【請求項８】 排気側凝縮器６の面風速を４．０〜６．
   ０ｍ／ｓに設定した請求項１、２、３、４、５、６又は
   ７記載の空冷ヒートポンプ式農産業用外調機。
9. 【請求項９】 給気側凝縮器２と排気側凝縮器６と蒸発
   器５のフィンチューブ１３を楕円管にした請求項１、
   ２、３、４、５、６、７又は８記載の空冷ヒートポンプ
   式農産業用外調機。