JP2007333354A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 風量調整用のバイパスダンパなしで除湿能力を向上し、バイパスダンパ分のスペースを必要としない空調装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 熱交換コイル３に冷媒を供給し、熱交換コイル３に室内空気を通過させることにより、冷媒と室内空気とを熱交換させる空調装置１において、熱交換コイル３は、熱交換コイル３に冷媒が流入する往管３１と、往管３１を分流する分岐点３２と、分岐点３２から分流した一方の冷媒が流入する第１コイル３３と、分岐点３２から分流した他方の冷媒が流入する第２コイル３４と、第１コイル３３の下流に設置した第１制御弁５と、第２コイル３４の下流に設置した第２制御弁６と、第１制御弁５及び第２制御弁６の下流に配置した還管３５と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、除湿能力を有するコイルを備えたバイパス機能付き空調装置に関するものである。

従来、冷温水コイルが内蔵された熱交換器に送風ファンにより室内空気が循環供給され、熱交換器を通過した室内空気が熱交換されることにより暖気又は冷気となって室内に戻される空調装置であり、コイルとは別にバイパスダンパを設けて、コイルを通過しない空気経路を設けることで、本来バイパス空気を冷却すべき熱量を残りのコイル通過空気から除去することで、冷媒温度を下げてコイル表面を露点温度以下とし、除湿能力を確保する空調装置がある（特許文献１）。
特開２００４−１２５３１６号公報

しかしながら、図１０に示すように、バイパスダンパＶＤにより熱交換コイル３への風量を調整する空調装置では、バイパスダンパＶＤ分のスペースが必要となるため、空調装置１が大きくなってしまう。

本発明は上記課題を解決し、風量調整用のバイパスダンパなしで除湿能力を向上し、バイパスダンパ分のスペースを必要としない空調装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するものであって、熱交換コイルに冷媒を供給し、前記熱交換コイルに室内空気を通過させることにより、前記冷媒と前記室内空気とを熱交換させる空調装置において、前記熱交換コイルは、前記熱交換コイルに冷媒が流入する往管と、前記往管を分流する分岐点と、前記分岐点から分流した一方の冷媒が流入する第１コイルと、前記分岐点から分流した他方の冷媒が流入する第２コイルと、前記第１コイルの下流に設置した第１制御弁と、前記第２コイルの下流に設置した第２制御弁と、前記第１制御弁及び前記第２制御弁の下流に配置した還管と、を備えたことを特徴とする。

また、前記空調装置は、前記第１制御弁及び前記第２制御弁を制御する制御装置を備え、前記第１制御弁は、サーモスタットの検出値に応じて開度制御され、前記第２制御弁は、ヒューミディスタットの検出値に応じて開度制御されることを特徴とする。

また、前記制御装置は、前記サーモスタットが室内の高負荷を検知した場合に前記第１制御弁を開き、低負荷を検知した場合に前記第１制御弁を閉じ、前記ヒューミディスタットが、外気の高湿度を検知した場合に前記第２制御弁を開き、低湿度を検知した場合に前記第２制御弁を閉じるように制御することを特徴とする。

また、前記空調装置は、前記往管に流入制御弁を備えたことを特徴とする。

また、前記空調装置は、前記往管の前記分岐点の下流で第１コイルの上流に第１流入制御弁を備え、第２コイルの上流に第２流入制御弁を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、熱交換コイルに冷媒を供給し、前記熱交換コイルに室内空気を通過させることにより、前記冷媒と前記室内空気とを熱交換させる空調装置において、前記熱交換コイルは、前記熱交換コイルに冷媒が流入する往管と、前記往管を分流する分岐点と、前記分岐点から分流した一方の冷媒が流入する第１コイルと、前記分岐点から分流した他方の冷媒が流入する第２コイルと、前記第１コイルの下流に設置した第１制御弁と、前記第２コイルの下流に設置した第２制御弁と、前記第１制御弁及び前記第２制御弁の下流に配置した還管と、を備えたので、風量調整用のバイパスダンパなしで除湿能力を向上し、バイパスダンパ分のスペースを必要としない。また、中程度の負荷の場合に第２コイルのバルブ開度が１００％となっても、さらに第１バルブ開度を大きくすることで、連続的に大負荷へ対応することができる。

また、前記空調装置は、前記第１制御弁及び前記第２制御弁を制御する制御装置を備え、前記第１制御弁は、サーモスタットの検出値に応じて開度制御され、前記第２制御弁は、ヒューミディスタットの検出値に応じて開度制御されるので、第１コイルは、主に冷房のためのコイルとして用い、第２コイルは、主に除湿のためのコイルとして用いることができ、より効率的な制御が可能となる。

また、前記制御装置は、前記サーモスタットが室内の高負荷を検知した場合に前記第１制御弁を開き、低負荷を検知した場合に前記第１制御弁を閉じ、前記ヒューミディスタットが、外気の高湿度を検知した場合に前記第２制御弁を開き、低湿度を検知した場合に前記第２制御弁を閉じるように制御するので、より精密な制御が可能となる。

また、前記空調装置は、前記往管に流入制御弁を備えたので、熱交換コイル内に流入する水量を制御できるので、精密な温湿度制御が可能となると共に、熱交換コイル内のメンテナンス等を行う際に利用することができる。

また、前記空調装置は、前記往管の前記分岐点の下流で第１コイルの上流に第１流入制御弁を備え、第２コイルの上流に第２流入制御弁を備えたので、第１コイル及び第２コイルへの流入水量をそれぞれ別々に制御することができるので、より精密な温湿度制御が可能となると共に、第１コイル及び第２コイル内のメンテナンス等を別々に行うことができるようになる。

以下、図面を参照して空調装置の一実施形態を説明する。図１は空調装置１の概略図を示している。図１において、１は空調装置、２はエアフィルタ、３は熱交換コイル、４は送風ファンである。この空調装置１では、吸入した空気からエアフィルタ２を通過させることにより埃塵を除去し、熱交換コイル３を通過することで熱交換され、熱交換された空気が送風ファン４から室内に送風される。

図２は、熱交換コイル３の概略図を示している。図２において、５は第１制御弁、６は第２制御弁、３１は往管、３２は分岐点、３３は第１コイル、３４は第２コイル、３５は還管、Ｔはサーモスタット、Ｈはヒューミディスタットである。

熱交換コイル３は、往管３１を略中間に接続し、分岐点３２から枝分かれして第１コイル３３及び第２コイル３４を形成する。第１コイル３３の下流には第１制御弁５を配置し、第２コイル３４の下流には第２制御弁６が配置される。そして、第１コイル３３は第１制御弁５を介して、第２コイル３４は第２制御弁６を介して、それぞれ還管３５に接続される。第１制御弁５は、サーモスタットＴの検出温度が所定温度となるように、図示しない制御装置により弁の開度を調整され、第２制御弁６は、ヒューミディスタットＨの検出湿度が所定湿度となるように、図示しない制御装置により弁の開度を調整される。

このような構造の熱交換コイル３の作用を説明する。図３は、冷房モード運転時の熱交換コイル３内の水の流れを示す。高負荷であるとサーモスタットＴが検知し、冷房モードを運転する場合、図示しない制御装置からの指令により第１制御弁５及び第２制御弁６を共に開き、往管３１から流入した水は、分岐点３２で分かれて第１コイル３３及び第２コイル３４をそれぞれ通過し、還管３５から流出する。この時、図示しない制御装置が第１制御弁５及び第２制御弁６の開度を制御することで、顕熱除去を行うように第１コイル３３及び第２コイル３４内を通過する水の量を調整する。

図４は、除湿モード運転時の熱交換コイル３内の水の流れを示す。低負荷で外気は高湿度であるとサーモスタットＴ及びヒューミディスタットＨが検知し、除湿モードを運転する場合、図示しない制御装置からの指令により、第１制御弁５は閉じられ、第２制御弁６のみ開く。往管３１から流入した水は、分岐点３２で第２コイル３４のみを通過し、還管３５から流出する。この時、第１制御弁５が閉じていることで冷水の通過しない第１コイル３３では、熱交換が行われずほとんど温湿度変化のない状態で送風される。また、冷水の通過する第２コイル３４では、第２制御弁６の開度を制御することで、潜熱除去を行うように第２コイル３４内を通過する水の量を調整する。この時、第２コイル３４を通過する空気が、除湿され、コイル表面の結露水抵抗により風量を減少させることで、第２コイル３４は、除湿用コイルとして作用される。その後、第１コイル３３通過した空気と、第２コイル３４を通過した空気とが、混ざることにより、温度変化の少ない除湿された空気が流出することになる。

図５は、図３で示した冷却モードと図４で示した除湿モードの中間的なモードを示す。この中間モードでは、冷水は、第１コイル３３及び第２コイル３４を分流して流れるが、第１制御弁５の開度を、サーモスタットＴにより温度を検知することで求まる顕熱除去量に応じて図示しない制御装置からの指令により制御し、第２制御弁６を、ヒューミディスタットＨにより湿度を検知することで求まる潜熱除去量に応じて図示しない制御装置からの指令により制御する。このように、第１コイル３３及び第２コイル３４を通過する水の量を増減制御することで、第１コイル３３は、主に冷房のためのコイルとして用い、第２コイル３４は、主に除湿のためのコイルとして用いる。

図６は、熱交換コイル３の上流に流入制御弁７を設置した第２実施形態を示す。これにより、熱交換コイル３内に流入する水量を制御できるので、精密な温湿度制御が可能となる。また、熱交換コイル３内のメンテナンス等を行う際に利用することができる。

図７は、熱交換コイル３の第１制御弁をサーモスタットＴ、第２制御弁６をサーモスタットＴ及びヒューミディスタットＨにより制御する第３実施形態を示す。ただし、第２制御弁６は、ヒューミディスタットＨによる制御を優先する。このような構造とすることにより、高負荷の場合、第１コイル３３及び第２コイル３４は同一の制御が行われ、通常のコイルと同様の制御が実行される。また、低負荷で外気が高湿度の場合、サーモスタットＴにより第１制御弁５を制御し、ヒューミディスタットＨにより第２制御弁６を制御する。この場合、第１制御弁５は絞られ、第１コイル３３を通過する冷媒の流量が少なくなり、第１コイル３３の表面が露点温度に達しないため、通過する空気は除湿されず、顕熱のみが奪われる。しかしながら、外気の湿度が高いため（潜熱負荷が大きい）、第２制御弁６の開度が大きくなり、第２コイル３４を通過する冷媒の流量が多くなり、第２コイル３４の表面が露点温度に達し、通過する空気は除湿される。この時、第２コイル３４の表面の結露水抵抗により、通過風量は少なくなる。したがって、低負荷でも除湿することができる。

図８は、熱交換コイル３を３つに分流させた第４実施形態を示す。熱交換コイル３は、コイル面積の比率により、顕熱除去量と除湿量の比率が決定するので、第４実施形態で示した３つの分流に限らず、いくつにでも分けて使用することができる。この時、ヒューミディスタットＨを設ける数によって除湿能力を調整することができる。なお、図９は、熱交換コイル３を縦型に配置した第５実施形態を示す。

このように、熱交換コイル３を第１コイル３３及び第２コイル３４に分流することにより、風量調整用のバイパスダンパなしで除湿能力を向上し、バイパスダンパ分のスペースを必要としない空調装置１が実現される。

本実施形態の空調装置を示す図 本実施形態の熱交換コイルを示す図 冷房モード時の熱交換コイルを示す図 除湿モード時の熱交換コイルを示す図 中間モード時の熱交換コイルを示す図 第２実施形態の熱交換コイルを示す図 第３実施形態の熱交換コイルを示す図 第４実施形態の熱交換コイルを示す図 第５実施形態の熱交換コイルを示す図 従来の空調装置を示す図

符号の説明

１…空調装置、２…エアフィルタ、３…熱交換コイル、４…送風ファン、５…第１制御弁、６…第２制御弁、７…流入制御弁、８…第１流入制御弁、９…第２流入制御弁、３１…往管、３２…分岐点、３３…第１コイル、３４…第２コイル、３５…還管、Ｔ…サーモスタット、Ｈ…ヒューミディスタット

Claims (5)

1. 熱交換コイルに冷媒を供給し、前記熱交換コイルに室内空気を通過させることにより、前記冷媒と前記室内空気とを熱交換させる空調装置において、前記熱交換コイルは、前記熱交換コイルに冷媒が流入する往管と、前記往管を分流する分岐点と、前記分岐点から分流した一方の冷媒が流入する第１コイルと、前記分岐点から分流した他方の冷媒が流入する第２コイルと、前記第１コイルの下流に設置した第１制御弁と、前記第２コイルの下流に設置した第２制御弁と、前記第１制御弁及び前記第２制御弁の下流に配置した還管と、を備えたことを特徴とする空調装置。
2. 前記空調装置は、前記第１制御弁及び前記第２制御弁を制御する制御装置を備え、前記第１制御弁は、サーモスタットの検出値に応じて開度制御され、前記第２制御弁は、ヒューミディスタットの検出値に応じて開度制御されることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
3. 前記制御装置は、前記サーモスタットが室内の高負荷を検知した場合に前記第１制御弁を開き、低負荷を検知した場合に前記第１制御弁を閉じ、前記ヒューミディスタットが、外気の高湿度を検知した場合に前記第２制御弁を開き、低湿度を検知した場合に前記第２制御弁を閉じるように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空調装置。
4. 前記空調装置は、前記往管に流入制御弁を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の空調装置。
5. 前記空調装置は、前記往管の前記分岐点の下流で第１コイルの上流に第１流入制御弁を備え、第２コイルの上流に第２流入制御弁を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空調装置。
   
   

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