JP2004184008A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外気・還気・給気・排気の分配混合の操作が可能な空気調和装置で、ダンパの構成が簡単であって、組み立て製作が容易で、保守が容易であり、且つ、安価である空気調和装置を提供しようとするものであり、また、ヒートポンプ空調システムにおける給気の温度の小刻みな変動を緩和した空気調和装置を提供する。
【解決手段】外気を給気と排気との空気量を分配するダンパと、還気を給気と排気との空気量を分配するダンパとを単一のダンパとし、該ダンパで外気、還気、給気、排気の空気量を同時に制御する空気調和装置で、排気側と給気側には熱交換コイルを配置し、これらのコイルをヒートポンプで稼働する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気調和装置において、外気、還気、給気、排気を空気量を分配するダンパの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空気調和装置、特に、ヒートポンプ式空気調和装置においては、例えば、室外機を空気調和機内に組み込んで一体化した装置は知られている（特許文献１参照）。
これらの装置は、熱源が空気調和機内に設けられているため、電気配線やダクトの配置が簡単となり、室内空気を室外機に通すことによって熱回収が可能となり、ヒートポンプ式空気調和装置においては外気処理も簡単となり、給気の温度制御が簡単となるという利点がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６０−１０５８４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の特許文献１の空気調和機においては、外気、還気、給気、排気を空気量を制御するために、４つのダンパを用いていた。これを図７を用いて説明すると、外気ＯＡダクトと給気ＳＡダクトとの間にダンパＸを、還気ＲＡダクトと排気ＥＡダクトとの間にダンパＹを設け、更に、外気ＯＡダクトと排気ＥＡダクトとの間にダンパＺ１を、還気ＲＡダクトと給気ＳＡダクトとの間にダンパＺ２を設ける必要があった。
また、ヒートポンプ式空気調和装置においては、コンプレッサー（圧縮機）の動作がＯＮ／ＯＦＦで稼働するため、室内側コイル３３の温度変化もＯＮ／ＯＦＦとなり、給気ＳＡの温度も小刻みな変動をするという不都合があった。
さらに、熱交換のためのコイルにはドレン水が溜まるが、このドレン水の処理は厄介なものであった。
本発明は、上記の課題にに鑑み、外気・還気・給気・排気の分配混合の操作が可能な空気調和装置で、ダンパの構成が簡単であって、組み立て製作が容易で、保守が容易であり、且つ、安価である空気調和装置を提供しようとするものであり、また、ヒートポンプ空調システムにおける給気の温度の小刻みな変動を緩和した空気調和装置を提供しようとするものであり、更に、ドレン水の処理を簡便にし、ドレン水の送水ポンプ等を不要にした空気調和装置を提供しようとするものであり、全体としても空気調和装置を一体化して、分散していた部材を一箇所に集約して、組み立てが容易であり、保守が容易であり、安価でありスペース的に有利となる空気調和装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、外気を給気と排気との空気量を分配するダンパと、還気を給気と排気との空気量を分配するダンパとを単一のダンパとし、該ダンパで外気、還気、給気、排気の空気量を同時に制御することを特徴とする空気調和装置。
請求項２の発明は、排気側と給気側には熱交換コイルを配置し、これらのコイルをヒートポンプで稼働することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置である。
請求項３の発明は、排気側の排気ファン吹出口の近傍にドレン排水用の配管の排出口を設けて、ドレン水を噴霧状にして排出することを特徴とする請求項１および請求項２に記載の空気調和装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な空気調和装置をヒートポンプ式空気調和装置に適用した１実施例を図面に沿って説明する。
図１は本実施例の空気調和装置を用いた空調機システムの全体の概略を示したもので、Ｒは空調すべき居室であり、居室Ｒを空調する空気調和装置１は一体型のヒートポンプ空調システム３であって、空気調和装置１自体は戸外から外気ＯＡを取り入れ、空調した給気ＳＡを給気ダクト２１によって居室Ｒに供給し、居室での還気ＲＡを還気ダクト２２によって吸引して、戸外に排気ＥＡを排出する。
ここで、図２から図５に沿って、空気調和装置１の詳細を説明するが、空気調和装置１の外枠１１は閉鎖されており、この装置外枠１１の内部にはヒートポンプ空調システム３が設けられ、圧縮機３１、切替弁３２、室内側コイル３３、室外側コイル３４が設けられている。
【０００７】
室内側コイル３３は給気室４に設けられ、給気室４の側面は仕切壁１２と制御系が格納された制御室１３の外壁１３１からなり、給気室４には各居室（図１のＲ）に空調された空気を供給する給気口４１が設けられており、室内側コイル３３を挟んで上流側にはエアフィルタ４２、下流側にはアクキュームレータ４３が設けられ、給気口４１の近傍には給気ファン４４およびファンを駆動する駆動モータ４５が設けられている。そして、給気室４に隣接して仕切壁１２を介して居室からの還気を受け入れる還気室５および還気口５１が設けられ、給気口４１は給気ダクト２１（図１）に、還気口５１は還気ダクト２２（図１）に連通している。
一方、戸外に面する側には、仕切壁１４を隔てて外気室６及び外気口６１と、排気室７および排気口７１が設けられ、排気室７の側面は仕切壁１４と圧縮機３１が格納された駆動室１５の外壁１５１からなり、排気室７には室外側コイル３４と排気口７１の近傍には排気ファン７２およびファンを駆動する駆動モータ７３が設けられている。そして、仕切壁１２によって形成された還気室５を介して居室Ｒからの還気を導入する
空気調和装置１の中央部で前記の給気室４、還気室５、外気室６、排気室７に隣接して空気切替室８が設けられ、これらの室の仕切壁１２、１４と外壁１３１，１５１の端部の接するように単一のダンパ８１が設けられている。このダンパ８１の作動は後述するが、図３に示されるように、回動軸８２を中心として回動し、回動軸８２にはダンパ操作機構８３が連設され、手動またはアクチエータ或いはステップモータを制御することにより駆動される。
【０００８】
本実施例でのヒートポンプ空調システム３は、冷房時と暖房時とを切替弁３２によって切り替える。先ず、冷房時には室内側コイル３３が蒸発器として働き新鮮な外気や還気の一部（或いは全部）を冷やし、室外側コイル３４は凝縮器として働き室内からの還気を通風して、熱交換して戸外に排気する。そして、暖房時には、切替弁３２によって室内側コイル３３が凝縮器として働き新鮮な外気や還気の一部（或いは全部）を暖め、室外側コイル３４は蒸発器として働き室内からの還気を通風して、熱交換して戸外に排気する。
このように、ヒートポンプ空調システム３を用いたのは、室内の還気を室外側コイル３４を通過させることによって熱回収ができるからである。
【０００９】
［アクキュームレータ４３の動作］
給気室４には、室内側コイル３３の下流側にはアクキュームレータ４３が設けられいるが、アクキュームレータ４３の作用・動作を説明する。
本実施例のアクキュームレータ４３は水などの蓄熱剤が封入された熱交換コイルである。これは、ヒートポンプ空調システム３においては、圧縮機３１の動作がＯＮ／ＯＦＦで稼働するため、室内側コイル３３の温度変化もＯＮ／ＯＦＦとなり、給気ＳＡの温度も小刻みな変動となっていたが、アクキュームレータ４３が室内側コイル３３の温度変化に追従して蓄熱し、例えば、室内側コイル３３の冷房作用が停止しても、それまでにアクキュームレータ４３が冷やされており、これによりしばらくは給気ＳＡも冷房されて、結果として、給気ＳＡの温度の小刻みな変動を緩和する。
すなわち、ヒートポンプ空調システム３の能力制御は圧縮機のＯＮ／ＯＦＦ制御による吐出温度が小刻みに変化（バタツキ）したが、室内側コイルの下流側にアクキュームレータを設置し給気温度の変化を緩慢して制御性を向上させたものである。
【００１０】
［ドレンの動作］
室内側コイル３３と室外側コイル３４にはドレン水処理手段９が設けられているが、図２に示すように、室内側コイル３３と室外側コイル３４の下部にはそれぞれドレンパン９１、９２がパッキン９１１、９２１を介して固着され、各ドレンパン９１、９２にはドレン水を汲み出すホース９４、９５の一端の開口９４１、９５１が設けられ、ホース９４、９５の他端の開口９４２、９５２は、排気口７１の近傍で排気ファン７２の吐出風速が大きな箇所に設けた噴霧ノズル９６、９７に接続させ、噴霧ノズル９６、９７から霧吹きの原理を用いて戸外に噴霧状にして排出する。
すなわち、ドレン水を排気側ファンの吐出風速を利用して、噴霧状にして外部に排出するので、従来のようなドレン配管が不要になり、特別の送水ポンプとうの動力や、ドレントラップが不要となるばかりか、天井設置ユニットにおいては、ドレン排水用の排水勾配が不必要となるので、天井高さが低い場合でもドレンアップポンプ等の設備が不要となる。
【００１１】
［ダンパの動作］
次に、空気切替室８には回動する単一のダンパ８１が設けられているが、このダンパ８１の動作をダンパ８１の状態毎に図６を用いて説明する。なお、空気が流れる方向や風量は冷房時も暖房時も共通であるので、特に限定して説明はしない。
（１）図６（ａ）は、外気ＯＡの全部が空調されて給気ＳＡされ、還気ＲＡの全部が排気ＥＡされる場合である。
具体的には、図２に示したように、ダンパ８１をダンパ操作機構８３によって反時計方向に制限位置にまで回動させ、ダンパ８１の上端部８１１が仕切壁１４の端部１４１と密接し、ダンパ８１の上端部８１１と制御室１３の外壁１３１の角部１３２との間に空間を形成し、外気室６と給気室４の全部が連通し、一方、ダンパ８１の下端部８１２が仕切壁１２の端部１２１と密接して、ダンパ８１の下端部８１２と駆動室１５の外壁１５１の角部１５２との間に空間を形成し、還気室５と排気室７の全部が連通している。
したがって、図の空気の流れの矢印のように、外気ＯＡの全部が空調されて給気ＳＡされ、還気ＲＡの全部が排気ＥＡされる。
【００１２】
（２）図６（ｂ）は、外気ＯＡを取り入れること無く、外気ＯＡの全部が排気ＥＡされ、還気ＲＡの全部が再び給気ＳＡされる場合である。
具体的には、図２において、ダンパ８１をダンパ操作機構８３によって時計方向に制限位置にまで回動させ、ダンパ８１の上端部８１１が制御室１３の外壁１３１の角部１３２と密接し、ダンパ８１の上端部８１１と仕切壁１４の端部１４１との間に空間を形成し、外気室６と排気室７の全部が連通し、一方、ダンパ８１の下端部８１２が駆動室１５の外壁１５１の角部１５２と密接して、ダンパ８１の下端部８１２と仕切壁１２の端部１２１との間に空間を形成して、還気室５と給気室４の全部が連通している。
したがって、外気ＯＡを取り入れること無く、外気ＯＡの全部が排気ＥＡされ、還気ＲＡの全部が再び給気ＳＡされる。
【００１３】
（３）図６（ｃ）は、外気ＯＡの一部と還気ＲＡの一部が空調されて給気ＳＡされ、還気ＲＡの一部と外気ＯＡの一部が排気ＥＡされる場合である。
具体的には、図２に示したように、ダンパ８１をダンパ操作機構８３によってダンパ８１の上端部８１１を、仕切壁１４の端部１４１と制御室１３の外壁１３１の角部１３２の間の任意の位置に停止させ、この際に、単一のダンパ８１であることからダンパ８１の下端部８１２が仕切壁１２の端部１２１と駆動室１５の外壁１５１の角部１５２との任意の位置に停止した状態である。
したがって、外気ＯＡの一部と還気ＲＡの一部が空調されて給気ＳＡされ、還気ＲＡの一部と外気ＯＡの一部が排気ＥＡされる。
この場合には、ダンパ８１の回動角度によって、外気ＯＡと還気ＲＡとの分配混合の割合、それに伴って還気ＲＡにおける排気（ＥＡ）の割合を任意に制御できる。
【００１４】
以上（１）乃至（３）で述べたように、本実施例では、従来は通常４つのダンパが必要であったが、単一のダンパ８１によって、外気、還気、給気、排気の分配混合の操作が可能であり、ヒートポンプ空調システム３を用いたことと相俟って一体化でき、いままで分散していた部材が一箇所に集約され、スペース的に有利となる。
なお、本発明の特徴を損うものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論であり、例えば、ヒートポンプ空調システム以外の空調システムに用いてもよいことは勿論である。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、空気調和装置において、極めて簡単なダンパの構成で、外気・還気・給気・排気の分配混合の制御が可能であり、分散していた部材を一箇所に集約し組み立て製作が容易で、保守が容易であり、安価であるという効果が得られる。
請求項２の発明によれば、ヒートポンプ空調システムにおける給気の温度の小刻みな変動を緩和し、温度制御性が向上するという効果が得られる。
請求項３の発明によれば、ドレン水を排気側ファンの吐出風速を利用して、噴霧状にして外部に排出するので、従来のようなドレン配管が不要になり、特別の送水ポンプ等の動力や、ドレントラップが不要となるばかりか、天井設置ユニットにおいては、ドレン排水用の排水勾配が不必要となるので、天井高さが低い場合でもドレンアップポンプ等の設備が不要となるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の空調機システムの全体の概略を示した図である。
【図２】実施例の空気調和装置の内部を説明した平面図である。
【図３】図２の底面図である。
【図４】図２の左側面図である。
【図５】図２の右側面図である。
【図６】本実施例の空気切替室８の回動する単一のダンパ８１の作動を説明する図で、図６（ａ）は外気の全部が空調されて給気され、還気の全部が排気される状態を説明する説明図であり、図６（ｂ）は外気を取り入れること無く外気の全部が排気され、還気の全部が再び給気される状態を説明する説明図であり、図６（ｃ）は外気の一部と還気の一部が空調されて給気され、還気の一部と外気の一部が排気される状態を説明する説明図である。
【図７】従来の空調機システムのダンパの作動を説明する説明図である。
【符号の説明】
ＯＡ…外気、ＥＡ…排気、ＳＡ…給気、ＲＡ…還気
Ｒ…居室、
１…空気調和装置、１１…装置外枠、１２…仕切壁、１２１…端部、１３…制御室、
１３１…外壁、１３２…隅部、１４…仕切壁、１４１…端部、１５…駆動室、１５１…外壁、
１５２…隅部、
２１…給気ダクト、２２…還気ダクト
３…ヒートポンプ空調システム、３１…圧縮機、３２…切替弁、
３３…室内側コイル、３４…室外側コイル、
４…給気室、４１…給気口、４２…フィルター、４３…アクキュームレータ、
４４…給気ファン、４５…駆動モータ、
５…還気室、５１…給気口、
６…外気室、６１…外気口、
７…排気室、７１…外気口、７２…排気ファン、７３…駆動モータ、
８…空気切替室、８１…ダンパ、８２…回動軸、８３…ダンパ操作機構、
９１，９２…ドレンパン、９１１，９２１…パッキン、９４，９５…ホース、
９４１，９５１，９４２，９５２…開口、９６，９７…噴霧ノズル

Claims (3)

1. 外気を給気と排気との空気量を分配するダンパと、還気を給気と排気との空気量を分配するダンパとを単一のダンパとし、該ダンパで外気、還気、給気、排気の空気量を同時に制御することを特徴とする空気調和装置。
2. 排気側と給気側には熱交換コイルを配置し、これらのコイルをヒートポンプで稼働することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 排気側の排気ファン吹出口の近傍にドレン排水用の配管の排出口を設けて、ドレン水を噴霧状にして排出することを特徴とする請求項１および請求項２に記載の空気調和装置。

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