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

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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