JP2007225159A - 除湿空調システム及びデシカント空調機 - Google Patents

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Abstract

【課題】省エネルギー化に寄与しながら店舗内空気の除湿空調を行うことができる除湿空調システムを提供する。
【解決手段】ショーケース2が設置された店舗内の空気を吸い込む吸込口、この吸込口から吸い込んだ空気を除湿冷却する冷却器、この冷却器を経て除湿冷却された空気を加熱空調する加熱器、及びこの加熱器で加熱空調された空気を吹き出す吹出口を有したデシカント空調機21と、このデシカント空調機21の吹出口から吹き出される除湿空調された空気を店舗内に送風する送風路7,11とを備えた。
【選択図】図1

Description

本発明は、ショーケースが設置される店舗内の空気を除湿空調するためのシステムに関するものである。
従来よりスーパーマーケットなどの店舗内には商品を冷却しながら陳列販売するためのショーケースが複数台設置されている。このショーケースとしては、商品の陳列効果や取り出し易さを考慮したオープンショーケースが一般的に用いられるものであるが、このようなオープンショーケースでは、店舗内の湿気を含んだ空気の流入によって冷却器への着霜量が増大するため、除霜運転中における商品の鮮度維持が問題となっていた。
そこで、従来より空気中の水分を吸着し、且つ、再生が可能な水分吸着素子を利用した回転型除湿装置を使用したデシカント空調機と称される除湿空調システムが開発されている(例えば、特許文献1参照)。
この除湿システムは、低温再生型の除湿ロータから構成され、この除湿ロータを回転させることにより、処理領域において水分を吸着し、再生領域において当該吸着した水分を放出する回転式除湿装置と、ショーケースの冷媒回路の高圧側冷媒が流れる再生用凝縮器とを備え、店舗内の空気を回転式除湿装置の処理領域に通過させた後、店舗内に戻すと共に、再生用の空気を再生用凝縮器及び回転式除湿装置の再生領域に順次通過させて排出する。
特開2005−233528号公報
しかし、従来の構成では、運転効率を上げるために、大型の複数台の熱交換器を有し、除湿空調システムの構成が大がかりになり、それに伴って設備のイニシャルコストも大きくなり、設置スペースも大きくなっていた。また、前述したオープンショーケースの開口からは庫内冷却に供された冷気が店舗内に流出し易いため、訪れた顧客の足下にどうしても冷気が溜まり(これはコールドアイルと称される。)、店舗内空調を行っているにも拘わらず、顧客に不快感を与えてしまう問題もあり、このコールドアイルの解消も望まれていた。
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、省エネルギー化に寄与しながら店舗内空気の除湿空調を行うことができる除湿空調システム及びデシカント空調機を提供することにある。
ショーケースが設置された店舗内の空気を吸い込む吸込口、この吸込口から吸い込んだ空気を除湿冷却する冷却器、この冷却器を経て除湿冷却された空気を加熱空調する加熱器、及びこの加熱器で加熱空調された空気を吹き出す吹出口を有したデシカント空調機と、このデシカント空調機の吹出口から吹き出される除湿空調された空気を前記店舗内に送風する送風路とを備えたことを特徴とする。
この場合において、前記除湿空調された空気を前記ショーケースの下方領域を経て前記店舗内に送風してもよい。
前記店舗内の空気を前記デシカント空調機に向けて導出する導出路と、この導出路から分岐し、前記店舗内の空気を、前記デシカント空調機をバイパスさせて、当該店舗内に直接戻すバイパス路と、このバイパス路に向かう空気の量と、前記デシカント空調機に向かう空気の量とを調整する空気量調整弁とを備えてもよい。
この場合において、前記空気量調整弁が、前記バイパス路の分岐点に配置されたダンパであってもよい。
また、前記デシカント空調機が、圧縮機と室外側熱交換器とを有する室外機と、前記冷却器と前記加熱器とを有する室内機とを、冷媒ユニット間配管により接続して構成され、前記室外熱交換器を、前記圧縮機の吐出管と吸込管とに室外側切換弁を介して分岐接続すると共に、前記冷媒ユニット間配管を、前記吐出管と分岐接続された高圧ガス管と、前記吸込管と分岐接続された低圧ガス管と、前記室外側熱交換器と接続された液管とで構成し、前記冷却器と前記加熱器とを、前記高圧ガス管と前記低圧ガス管とには室内側切換弁を介して分岐接続すると共に、前記液管には冷媒減圧器を介して接続し、前記冷却器で空気を冷却し、この冷却空気を前記加熱器で加熱空調可能としたことを特徴とする。
この場合において、前記デシカント空調機が、一つの筐体内に前記冷却器と前記加熱器とを風路に沿って直列状に備え、前記冷却器の容量が前記加熱器の容量よりも大きく設定されていてもよい。また、前記デシカント空調機が、一つの筐体内に前記冷却器と前記加熱器とを風路に沿って直列状に備え、前記冷却器が前記筐体内に斜めに配置されていてもよい。
前記冷却器と前記加熱器の間、及び当該加熱器の風下に冷却除湿後空気の温度を検知する温度センサを配置し、各センサの検知値から絶対湿度を推定し、湿度コントロールを実現してもよい。また、前記冷却器の風上に吸込み温度センサを備え、このセンサで検知した吸込み温度が所定値よりも高い場合、冷却除湿の運転を選択し、所定値よりも低い場合、冬期の運転を選択してもよい。
また、圧縮機と室外側熱交換器とを有する室外機と、冷却器と加熱器とを有する室内機とを冷媒配管で接続したデシカント空調機であって、前記室内機が一つの筐体内に前記冷却器と前記加熱器とを風路に沿って上流側から順に直列状に配置し、前記冷却器が前記筐体内に斜めに配置されていてもよい。さらに、冷却器の容量が加熱器の容量よりも大きく設定されていてもよい。
本発明では、省エネルギー化に寄与しながら店舗内空気の除湿空調を行うことができ、設備のイニシャルコスト、設置スペース削減が図れる。
以下、図面に基づき本発明の一実施の形態を説明する。
図1は、本実施の形態の除湿空調システム1を示している。この除湿空調システム1は、例えば、スーパーマーケットに設置されて店舗内の空気の除湿空調を行うものである。この図1において、2はスーパーマーケットの店舗内に設置される開放型のショーケース(オープンショーケース)であり、このショーケース2には、店舗内に開口した庫内を冷却するための蒸発器(図示せず)が取り付けられている。この蒸発器には、ショーケース2の庫内冷却用の冷凍機(図示せず)が接続され、この冷凍機は、店舗外の機械室などに設置されており、上記蒸発器と共に冷媒回路を構成する圧縮機と凝縮器などを備えている。
上記店舗の天井3には店舗内の空気の回収口5が形成され、この回収口5には天井裏に形成された導入路7の一端7Aが連通している。
この導入路7は、店舗の天井裏からバックヤード天井裏に向けて延び、店舗とバックヤードの仕切り壁10の上方位置には分岐部7Bが設けられ、この分岐部7Bにはダンパ(空気量調整弁)9が設置されている。このダンパ9は基端にヒンジ部9Aを有し、先端が揺動自在であり、本来の導入路7と、分岐部7Bで分岐したバイパス路11への導入空気量を調整自在である。このバイパス路11は、店舗とバックヤードの仕切り壁10に沿って形成され、このバイパス路11の上方には、送風ファン80が設置されている。
導入路7の他端7Cはダンパ90を介して戻り路13に連通する。この戻り路13は、バックヤード天井裏に形成された導入路7の下方に形成され、この戻り路13の一端には外気導入口8が連通するとともに、その中程には室内機15が配置されている。この室内機15は、後述する3本の配管からなるユニット配管17を介して、室外機19に接続されている。これらはデシカント空調機21を構成する。室内機15は、バックヤードの天井裏に設置され、設置の省スペース化が図られている。
この室内機15は、図2に示すように、一つの筐体22を有し、この筐体22には上記戻り路13に連通して、ショーケース2が設置された店舗内の空気を吸い込む吸込口22Aと、この吸込口22Aから吸い込んだ空気を除湿冷却する冷却器23と、この冷却器23を経て除湿冷却された空気を加熱空調する加熱器25と、この加熱器25で加熱空調された空気を送風する送風機27と、当該加熱空調された空気を吹き出す吹出口22Bとを有して構成されている。
冷却器23と加熱器25とは風路に沿って上流側から順に直列状に配置され、冷却器23は筐体22内に斜めに配置されている。冷却器23の容量は加熱器25の容量よりも大きく設定されている。
吸込口22Aの近傍には吸込み温度センサ70が配置され、冷却器23と加熱器25の間には第1温度センサ71が配置され、加熱器25と送風機27の間には第2温度センサ72が配置され、これら温度センサ70,71,72は、コントローラ73に接続されている。このコントローラ73は、上記デシカント空調機21の動作制御全般を司る。
上記室内機15の吹出口22Bは、図1に示すように、戻り路13の他端に臨み、戻り路13の他端はバイパス路11に連通し、このバイパス路11は店舗の床面近くに終端し、開口31に連通している。
この開口31はショーケース2の下方領域に臨み、開口31から吹き出される空気は、ショーケース2の下方領域に溜まった冷気を店舗内に押し出す。この種のショーケース2では、訪れた顧客の足下にどうしても冷気が溜まり、店舗内空調を行っているにも拘わらず、顧客に不快感を与え気味であったが、本構成では、冷気溜まりが解消され、コールドアイルが解消される。
ショーケース2下の冷気を押し出すのに必要な風量を確保するため、ダンパ9を介して、バイパス路11に導入する空気量が調整される。この調整はダンパ9の開度の制御で実行されるが、本実施の形態では、バイパス路11と戻り路13の空気量が、2:1の関係に設定されている。
また、店舗内の換気が不十分で、外気を導入したい場合には、ダンパ9,90を矢印Pの方向に倒して、導入路7を閉塞し、外気導入口8から十分な外気を取り入れる一方、外気取り入れの必要がない場合には、ダンパ90を矢印Pと反対の方向に倒して、外気導入口8を閉塞して運転する。なお、バイパス路11に設けられた送風ファン80は、室内機15の運転と同期制御される。
図3は、デシカント空調機21の冷媒回路を示す。
このデシカント空調機21は、上記室外機19と、この室外機19に3本配管のユニット間配管17を介して接続された上記室内機15とを有して構成されている。上記室外機19において、並列接続した2台の圧縮機47A,47Bの吐出管42には、切換弁46A,46Bを介して、2台の室外側熱交換器48A,48Bが並列に接続され、これら室外側熱交換器48A,48Bには、それぞれ室外側膨張弁49A,49Bを介して、レシーバタンク50が接続されている。
このレシーバタンク50には、ユニット間配管17の液管17Aを介して、室内側膨張弁52A、及び冷却器(主熱交換器)23が接続されるとともに、室内側膨張弁52B、及び加熱器(再加熱熱交換器)25が接続されている。上記冷却器23は、第1分岐管54A、及び切換弁55を介して、ユニット間配管17の高圧ガス管17Bに接続されるとともに、第2分岐管54B、及び切換弁56を介して、ユニット間配管17の低圧ガス管17Cに接続されている。また、上述した加熱器25は、分岐管57、及び切換弁58を介して、ユニット間配管17の上記高圧ガス管17Bに接続されている。そして、この高圧ガス管17Bは、圧縮機47A,47Bの吐出管42に分岐接続され、低圧ガス管17Cは、圧縮機47A,47Bの吸込管59に分岐接続され、この吸込管59は、切換弁60A,60Bを介して、上記室外側熱交換器48A,48Bに接続されるとともに、アキュムレータ61を介して、圧縮機47A,47Bの各吸込口(図示せず)に接続されている。
以上の構成で本実施の形態の動作を説明する。
(1)夏期、中間期(梅雨期含む)の運転
店舗の開店前の所定時刻(例えば、2時間前)から閉店後の所定時刻(例えば、1時間後)まで、デシカント空調機21では、コントローラ73(図2)の制御下で、室内機15の冷却器23を蒸発器として動作し、加熱器25を凝縮器として動作させる。すなわち、図3を参照し、室外機19側の切換弁60A,60Bを閉じ、室内機15側の切換弁55を閉じ、その他の切換弁46A,46B,49A,49B,56,58を開いて、上記圧縮機47A,47Bを起動する。すると、圧縮機47A,47Bから吐出された冷媒が、実線矢印で示すように、吐出管42、及び切換弁46A,46Bを介して、室外側熱交換器48A,48Bに流入し、ここで凝縮して、室外側膨張弁49A,49B、レシーバタンク50を介してユニット間配管17の液管17Aに流入し、この液管17Aから、室内側膨張弁52A、及び冷却器23に循環し、ここで蒸発する。
蒸発したガス冷媒は、第2分岐管54B、及び切換弁56を介して、ユニット間配管17の低圧ガス管17Cに流入し、アキュムレータ61を経て、圧縮機47A,47Bの各吸込口に戻される。
一方、圧縮機47A,47Bからの冷媒の一部が、高圧ガス管17Bに流入し、分岐管57、及び切換弁58を経て、加熱器25に流入し、ここで凝縮した後、室内側膨張弁52Bに流入し、ここを経た後に合流点Aで、液管17Aを流れる冷媒と合流し、上記冷却器23に循環する。
以上の運転状態で、図1に示すように、店舗内の回収空気を循環させると、室内機15を循環する空気は、冷却器23で冷却除湿され、その下流に位置する加熱器25で再加熱され、ショーケース2の下方領域から店舗床面に沿って吹き出される。この吹き出される空気は、除湿した後に再加熱された空気である。このサイクルにより、店舗内の空気が徐々に除湿され、ショーケース2の冷却器への着霜量が抑制されるため、除霜運転時間が短縮される。したがって、従来における商品の鮮度維持の問題が解消される。また、除湿空気をショーケース2の下方領域から吹き出すため、ショーケース2の下方領域に溜まった冷気が、店舗内に押し出され、これにより、いわゆるコールドアイルが解消される。
上記構成では、第1温度センサ71及び第2温度センサ72(図2参照)を利用して、いわゆる除湿センサ無しで、湿度コントロールが実行される。冷却除湿後空気の状態が飽和空気に近くなる特徴を利用し、第1温度センサ71及び第2温度センサ72の検知値(冷却除湿後空気の温度)から絶対湿度を推定し、この推定値を利用して、湿度コントロールが実行される。これにより、湿度センサが結露し易い高湿度条件下でも、安定した湿度コントロールが実現される。また、吸込み温度センサ70での検出温度に基づいて、上述の冷却除湿もしくは後述する冬期の運転が選択的に決定され、吸込み温度が所定値よりも高い場合、冷却除湿の運転が選択され、所定値よりも低い場合、冬期の運転が自動的に選択される。
本実施の形態では、デシカント空調機21に冷凍サイクルを用いたため、従来のものと比較して、運転効率を上げるために、大型の複数台の熱交換器を有するようなことがなく、除湿空調システムの構成を簡素化できる。
したがって、設備のイニシャルコストを大幅に低減でき、しかも、室内機15、並びに送風路をすべて店舗の天井裏、バックヤード天井裏に配置し、屋外には室外機19を設置できるスペースだけを確保すればよく、従来のものと比較した場合に、屋外での設置スペースの削減が図れる。
また、バックヤードの天井裏に配置されたダンパ9の開度を制御することにより、ショーケース2下部の冷気を押し出すのに必要な風量を調整できる。本構成では、バイパス路11と戻り路13の空気量が2:1に設定されているが、バイパス路11の風量割合を減少させれば、除湿効果が高められ、それを増加させれば、いわゆるコールドアイルの解消効果が高められる。
さらに、図2を参照し、一つの筐体22内に、その風路に沿って冷却器23と加熱器25とを上流側から順に直列状に配置し、しかも、容量の大きい方の冷却器23を筐体22内に斜めに配置したから、これを斜めに配置せずに鉛直方向に立てて配置した場合に比べ、筐体22の高さを低くできる。したがって、天井裏の高さが低い場合などに設置スペースを容易に確保できる。また、冷却器23を筐体22内に斜めに配置したから、この熱交換器に対し多くの風があたり、有効面積が増大し、熱交換効率を向上させることができる。
(2)冬期の運転
デシカント空調機21では、室内機15の冷却器23、及び加熱器25を共に凝縮器として動作させる。すなわち、図4を参照し、室外機19側の切換弁46A,46Bを閉じ、室内機15側の切換弁56を閉じ、その他の切換弁60A,60B,49A,49B,55,58を開いて、上記圧縮機47A,47Bを起動する。すると、圧縮機47A,47Bから吐出された冷媒が、実線の矢印で示すように、吐出管42、高圧ガス管17Bに流入し、切換弁55,58を経て、冷却器23、加熱器25にそれぞれ流入し、ここで凝縮した後、室内側膨張弁52A,52Bに流入する。ここを経た冷媒は、液管17Aに流入し、レシーバタンク50、室外側膨張弁49A,49B、室外側熱交換器48A,48Bに順に流入し、ここで蒸発して、切換弁60A,60Bを経て吸込管59に流入し、アキュムレータ61を介して、圧縮機47A,47Bの各吸込口に戻される。
この状態で、図1に示すように、店舗内の回収空気を循環させると、室内機15を循環する空気は、冷却器23、及び加熱器25で共に加熱され、この加熱した空気が、ショーケース2下部から店舗床面に沿って吹き出される。
すなわち、空気は、冷却器23、及び加熱器25で暖められた後、ショーケース2の下部から店舗内に戻されるため、冬期におけるショーケース2下部のコールドアイルの解消が図られる。なお、店舗内の除湿は行われないが、冬期は空気も乾燥しているので支障はない。
本実施の形態では、切換弁55,58を共に開くため、最大の加熱状態となる。中程度の加熱量でよい場合には、容量の小さい加熱器25側の切換弁58を閉じ、容量の大きい冷却器23側の切換弁55を開いて運転し、小の加熱量でよい場合には、容量の大きい冷却器23側の切換弁55を閉じ、容量の小さい加熱器25側の切換弁58を開いて運転すればよい。
尚、上記実施の形態で示した時刻などはそれに限られず、店舗の運営状況や機器の容量・機能に応じて適宜設定するとよい。また、夏期や中間期において再生用の熱量が不足する場合には、別途熱源(ガスバーナや電気ヒータ)を設けてもよい。本実施の形態では、ガスバーナや電気ヒータに比較して、新たに投入されるエネルギーを大幅に削減でき、省エネ化に寄与できる。
また、本デシカント空調機21の使用で、従来の電気式デシカント空調機の1/2のイニシャルコストの低減、1/6の設置スペースの実現、十分な除湿能力19.5kg/hの確保が可能になった。
本発明の一実施の形態の構成図である。 室内機の概略構成図である。 除湿空調システムの夏期における冷媒の流れを示す図である。 除湿空調システムの冬期における冷媒の流れを示す図である。
符号の説明
1 除湿空調システム
2 ショーケース
7 導入路
9 ダンパ(空気量調整弁)
11 バイパス路
13 戻り路
15 室内機
17 ユニット配管
17A 液管
17B 高圧ガス管
17C 低圧ガス管
19 室外機
21 デシカント空調機
22 筐体
23 冷却器
25 加熱器
47A,47B 圧縮機
48A,48B 室外側熱交換器
49A,49B 室外側膨張弁
50 レシーバタンク

Claims (11)

  1. ショーケースが設置された店舗内の空気を吸い込む吸込口、この吸込口から吸い込んだ空気を除湿冷却する冷却器、この冷却器を経て除湿冷却された空気を加熱空調する加熱器、及びこの加熱器で加熱空調された空気を吹き出す吹出口を有したデシカント空調機と、このデシカント空調機の吹出口から吹き出される除湿空調された空気を前記店舗内に送風する送風路とを備えたことを特徴とする除湿空調システム。
  2. 請求項1に記載の除湿空調システムにおいて、
    前記除湿空調された空気を前記ショーケースの下方領域を経て前記店舗内に送風することを特徴とする除湿空調システム。
  3. 請求項1または2に記載の除湿空調システムにおいて、
    前記店舗内の空気を前記デシカント空調機に向けて導出する導出路と、この導出路から分岐し、前記店舗内の空気を、前記デシカント空調機をバイパスさせて、当該店舗内に直接戻すバイパス路と、このバイパス路に向かう空気の量と、前記デシカント空調機に向かう空気の量とを調整する空気量調整弁とを備えたことを特徴とする除湿空調システム。
  4. 請求項3に記載の除湿空調システムにおいて、
    前記空気量調整弁が、前記バイパス路の分岐部に配置されたダンパであることを特徴とする除湿空調システム。
  5. 請求項1ないし4のいずれか一項に記載の除湿空調システムにおいて、
    前記デシカント空調機が、圧縮機と室外側熱交換器とを有する室外機と、前記冷却器と前記加熱器とを有する室内機とを、冷媒ユニット間配管により接続して構成され、前記室外熱交換器を、前記圧縮機の吐出管と吸込管とに室外側切換弁を介して分岐接続すると共に、前記冷媒ユニット間配管を、前記吐出管と分岐接続された高圧ガス管と、前記吸込管と分岐接続された低圧ガス管と、前記室外側熱交換器と接続された液管とで構成し、前記冷却器と前記加熱器とを、前記高圧ガス管と前記低圧ガス管とには室内側切換弁を介して分岐接続すると共に、前記液管には冷媒減圧器を介して接続し、前記冷却器で空気を冷却し、この冷却空気を前記加熱器で加熱空調可能としたことを特徴とする除湿空調システム。
  6. 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の除湿空調システムにおいて、
    前記デシカント空調機が、一つの筐体内に前記冷却器と前記加熱器とを風路に沿って直列状に備え、前記冷却器の容量が前記加熱器の容量よりも大きく設定されていることを特徴とする除湿空調システム。
  7. 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の除湿空調システムにおいて、
    前記デシカント空調機が、一つの筐体内に前記冷却器と前記加熱器とを風路に沿って直列状に備え、前記冷却器が前記筐体内に斜めに配置されていることを特徴とする除湿空調システム。
  8. 請求項1ないし7のいずれか一項に記載の除湿空調システムにおいて、
    前記冷却器と前記加熱器の間、及び当該加熱器の風下に冷却除湿後空気の温度を検知する温度センサを配置し、各センサの検知値から絶対湿度を推定し、湿度コントロールを実現することを特徴とする除湿空調システム。
  9. 請求項1ないし8のいずれか一項に記載の除湿空調システムにおいて、
    前記冷却器の風上に吸込み温度センサを備え、このセンサで検知した吸込み温度が所定値よりも高い場合、冷却除湿の運転を選択し、所定値よりも低い場合、冬期の運転を選択することを特徴とする除湿空調システム。
  10. 圧縮機と室外側熱交換器とを有する室外機と、冷却器と加熱器とを有する室内機とを冷媒配管で接続したデシカント空調機であって、
    前記室内機が一つの筐体内に前記冷却器と前記加熱器とを風路に沿って上流側から順に直列状に配置し、前記冷却器が前記筐体内に斜めに配置されていることを特徴とするデシカント空調機。
  11. 請求項10に記載のデシカント空調機において、
    前記冷却器の容量が前記加熱器の容量よりも大きく設定されていることを特徴とするデシカント空調機。
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