JP2014122740A - 空調機および手術室の空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で高度の温湿度制御が可能な空調機および空調システムを提供する。
【解決手段】冷熱源装置から冷却・減湿用の冷水が供給される冷水制御弁を備えた冷水コイル４と、温熱源装置から加熱・再熱用の温水が供給される温水制御弁を備えた温水コイル６を具備してなり、冷水コイルをそれぞれが冷水制御弁によって独立に水量制御可能な２台の冷水コイルユニット４ａにより構成して温水コイルの前段に並設する。ケーシング１１内に冷水コイル、温水コイル、送風機１４、加湿器１５を組み込む。ケーシング内の吸込口の近傍位置に温湿度センサー２０を設置する。上記空調機を手術室１に面する位置に配置して還気ＲＡを吸引し、調製した給気ＳＡを手術室に吹き出す。外調機２５により外気ＯＡを処理して手術室に吹き出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、高度の温湿度制御が可能な空調機、およびその空調機を用いて医療施設における手術室を対象として空調を行うための空調システムに関する。

周知のように、医療施設における手術室に適用する空調システムは、手術室内を清浄に維持可能であることはもとより高度の温湿度制御が可能なものであることが必要であり、そのための空調システムとしてたとえば特許文献１に示されるものが提案されている。
また、オフィスビルを対象とするものではあるが、高度の温湿度制御が可能な空調システムとして特許文献２に示されるものが提案されている。

特開２０１１−２２６７７０号公報 特開２０００−１１１１０５号公報

しかし、現時点で実用化されている各種の空調機や空調システム、特に手術室を対象とする空調システムは全体の構成が過度に複雑かつ大がかりであるし、複雑高度な制御が必要なものであるので必然的に多大な設備費と運転費を要するものであり、したがって大規模な医療施設の場合はともかくとしても中小規模の病院に対しては適用し難い場合もあった。

上記事情に鑑み、本発明は簡易な構成でありながら高度の温湿度制御が可能な空調機を提供し、併せてその空調機により手術室に対する空調を行うための有効適切な空調システムを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、冷熱源装置から冷却・減湿用の冷水が供給されるとともに冷水制御弁を備えた冷水コイルと、温熱源装置から加熱・再熱用の温水が供給されるとともに温水制御弁を備えた温水コイルを具備してなる空調機であって、前記冷水コイルをそれぞれが前記冷水制御弁によって独立に水量制御可能な２台の冷水コイルユニットにより構成して、該冷水コイルユニットを前記温水コイルの前段に並設してなることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の空調機であって、還気の吸込口および給気の吹出口を設けたケーシング内に前記冷水コイルおよび前記温水コイルを組み込むとともに、前記ケーシング内に送風機および加湿器を組み込んでなり、前記送風機により前記吸込口から前記ケーシング内に吸い込んだ還気に対して前記冷水コイルによる冷却・減湿処理、前記温水コイルによる加熱・再熱処理、前記加湿器による加湿処理を行って給気を調製し、該給気を前記吹出口から吹き出す構成としたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の空調機であって、前記ケーシング内の前記吸込口の近傍位置に還気の温度および湿度を検出するための温湿度センサーを設置し、該温湿度センサーの検出結果に基づいて前記冷水制御弁、前記温水制御弁、前記加湿器を制御する構成としたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、医療施設における手術室に適用される空調システムであって、請求項１，２または３記載の空調機を前記手術室に面する位置に配置して該手術室からの還気を前記空調機により吸引し、該空調機により調製した給気を前記手術室に吹き出す構成としたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の手術室の空調システムであって、前記手術室に供給するべき外気を処理するための外調機を備え、該外調機により処理した外気を前記手術室に吹き出す構成としたことを特徴とする。

本発明は冷水と温水とが常時供給される４管式の空調機および空調システムであり、しかも冷水コイルを独立に水量制御可能な２台の冷水コイルユニットにより構成しているので、空調機および空調システム全体を比較的簡易に構成可能であるし格別に複雑高度な制御を必要とせず、したがって設備費および運転費を十分に軽減できるものであって、小規模の医療施設における手術室に適用する空調機および空調システムとして好適である。

本発明の空調機および空調システムの実施形態を示す系統図である。 同、空調機における冷水コイルおよび温水コイルの構成例を示す図である。 同、手術室への空調機の設置例を示す配置図である。

以下、本発明の空調機および空調システムの実施形態について図１〜図３を参照して説明する。
本実施形態の空調機および空調システムは病院等の医療施設における手術室、特にたとえば図３に示すように平面形状が略正方形状であるような比較的小規模な手術室１を対象として適用されるものであって、その手術室１の対向する角部にそれぞれ本実施形態の空調機２を手術室１に面して自立状態で対向配置することにより、それら２台の空調機２によってこの手術室１に対する空調を行うことを基本とするものである。
特に、この手術室１においてはその運用状況に応じて厳密な温湿度制御を刻々と行う必要があり、本実施形態の空調機２およびそれによる空調システムはそのような高度の温湿度制御を比較的簡易な構成で確実に実施し得るものとして構成されている。

すなわち、本実施形態の空調機２は、図１および図２に示すように、冷熱源装置（図示略）から冷却・減湿用の冷水が供給されるとともに冷水制御弁３（図２参照）を備えた冷水コイル４と、温熱源装置（図示せず）から加熱・再熱用の温水が供給されるとともに温水制御弁５（図２参照）を備えた温水コイル６を具備しているものであるが、特に、冷水コイル４をそれぞれが冷水制御弁３によって独立に水量制御可能な２台の冷水コイルユニット４ａにより構成しており、それら２台の冷水コイルユニット４ａを温水コイル６の前段（処理空気の流通方向の上流側）に並設したことを特徴とするものである。

具体的には、図２に示すように１台の温水コイル６に対して温水往管７が温水制御弁５を介して接続されているとともに温水還管８が接続されている。これにより、温熱源装置から設計入口水温がたとえば47℃程度に設定された温水が温水往管７を通して温水コイル６に常時供給され、かつ温水コイル６から設計出口水温40℃程度の温水が温水還管８を通して温熱源装置に常時返送されて循環するようになっている。
一方、その温水コイル６の前段には冷水コイル４を構成している２台の冷水コイルユニット４ａが並設されていて、それら２台の冷水コイルユニット４ａには冷水往管９がそれぞれ冷水制御弁３を介して接続されているとともに冷水還管１０が接続されている。これにより、冷熱源装置から設計入口水温がたとえば7℃程度に設定された冷水が冷水往管９を通して各冷水コイルユニット４ａに常時供給され、かつ各冷水コイルユニット４ａから設計出口水温14℃程度の冷水が冷水還管１０を通して冷熱源装置に常時返送されて循環するようになっている。
なお、図示例では冷水制御弁３および温水制御弁５としていずれも２方弁を用いているが、少なくとも水量を比例制御（ＰＩＤ制御）可能なものであれば３方弁あるいは他の形式の制御弁を用いることでも良い。

本実施形態の空調機２は、図１に示すように、上記の温水コイル６および冷水コイル４を、底部側面に還気ＲＡの吸込口１２を有するとともに頂部に給気ＳＡの吹出口１３を有する自立縦型のケーシング１１内に組み込み、そのケーシング１１内には送風機１４および加湿器１５も組み込んだ構成とされている。
なお、加湿器１５としてはたとえば給水管１６から給水されるパン型加湿器あるいは水噴霧式加湿器が好適に採用可能であるが、蒸気加湿器を採用することもできる。
また、冷水コイル４による冷却減湿処理により発生するドレンは、ケーシング１１内の底部に設けられたドレンパン１７により受けられ、ドレントラップ１８を介してドレン管１９により排水されるようになっている。

上記構成に基づき、本実施形態の空調機２は、送風機１４により吸込口１２からケーシング１１内に吸い込んだ還気ＲＡに対して冷水コイル４による冷却・減湿処理と、温水コイル６による加熱・再熱処理と、加湿器１５による加湿処理とを、手術室１のその時点での温湿度に応じて同時にあるいは選択的に行うことにより、所望の温湿度の給気ＳＡを効率的かつ精度良く調製可能なものである。
そして、そのような処理を自動的かつ精度良く迅速に行うために、ケーシング１１内の吸込口１２の近傍位置に還気ＲＡの温度および湿度を検出するための温湿度センサー２０が設置されており、その温湿度センサー２０の検出結果に基づいて冷水制御弁３、温水制御弁５、加湿器１５を公知の比例制御（ＰＩＤ制御）によるアルゴリズムによって制御することにより、手術室１の温湿度を精度良く刻々と制御可能とされている。

以上のように、本実施形態の空調機２は、温水コイル６と冷水コイル４を独立に備えていて温水と冷水とが常時供給される４管式の空調システムに適用されるものであり、しかも冷水コイル４を独立に水量制御可能な２台の冷水コイルユニット４ａにより構成したことにより、それら２台の冷水コイルユニット４ａを同時にあるいは選択的に使用することによる冷却・除湿処理と、その後段の温水コイル６による加熱・再熱処理と、加湿器１５による加湿処理とを有機的に様々に組み合わせることで、高度の温湿度制御が可能なものである。

具体的には、一方の冷水コイルユニット４ａを主として冷却用コイルとして機能せしめてそれに付設した冷水制御弁３を比例制御（ＰＩＤ制御）するとともに、他方の冷水コイルユニット４ａは主として除湿用コイルとして機能せしめてそれに付設した冷水制御弁３を２位置制御（ON-OFF制御）するようにし、かつそれら各冷水コイルユニット４ａの制御状況に応じてその後段の温水コイル６を温水制御弁５により比例制御（ＰＩＤ制御）して適切な加熱・再熱処理を行う、といった制御手法が考えられる。
したがって本実施形態の空調機２によれば、単一の冷温水コイルのみで全てを処理し制御する直膨式パッケージタイプの空調機や従来一般的な２管式の空調機に比べて制御性が格段に向上し、簡易な構成でありながら手術室１に要求されるような高度の温湿度制御が可能なものである。

以上で本実施形態の空調機２について説明したが、次にその空調機２による手術室の空調システムの実施形態について説明する。

本実施形態の空調システムは、図１に示すように、上記実施形態の空調機２を手術室１に面する位置に配置して手術室１からの還気ＲＡをレタンガラリ２１を通して空調機２に吸引し、その空調機２により調製した給気ＳＡを給気ダクト２２により手術室１の天井部に設置したＨＥＰＡフィルターユニット２３に供給し、ＨＥＰＡフィルターユニット２３からその下方に配置した手術台２４に向けて給気ＳＡを吹き出す構成としたことを特徴とするものである。
また、本実施形態の空調システムでは、手術室１に供給するべき外気ＯＡを処理するための外調機２５を備えており、その外調機２５により処理した外気ＯＡを外気ダクト２６によりＨＥＰＡフィルターユニット２３に供給する構成とされている。すなわち、空調機２からの給気ＳＡと外調機２５からの外気ＯＡとがＨＥＰＡフィルターユニット２３において混合されて手術室１に吹き出されるようになっている。
なお、以上の各要素に加えて、必要であれば手術室１に供給する外気ＯＡの導入量に応じて手術室１から排気を行うための排気設備を設置しても良く、以上の各構成要素の全てを制御盤２７（図３参照）により相互に関連づけて制御するように構成すると良い。

本実施形態の空調システムは、基本的には冷水と温水とが常時供給される４管式の空調システムであり、しかも既に述べたように冷水コイル４を独立に水量制御可能な２台の冷水コイルユニット４ａにより構成した空調機２を主体とするものであるから、システム全体を比較的簡易に構成可能であるし格別に複雑高度な制御を必要とせず、したがって設備費および運転費を十分に軽減できるものであって比較的小規模の医療施設における手術室１に適用する空調システムとして好適である。

以上で本発明の空調機および空調システムの実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例であって本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であればたとえば以下に列挙するように適宜の設計的変更や応用が可能である。

本発明の空調機の要旨は１台の温水コイルの前段に並設した２台の冷水コイルユニットを独立に水量制御可能に構成した点にあり、したがってその限りにおいて本発明の空調機の具体的な構成は上記実施形態に限定されることなく任意であって、上記実施形態として例示した各構成要素を省略したり変更することはもとより、さらに他の構成要素を付加することは任意である。
また、本発明の空調機は上記実施形態のように手術室の空調システムを構成するための要素として用いることが好ましいが、本発明の空調機は手術室に限らずそれ以外の任意の用途の諸室を対象として空調を行う場合全般に広く適用可能なものであり、その用途や目的に応じて空調機の具体的な構成は任意に変更可能である。

本発明の空調システムの要旨は、上記の空調機を手術室に面する位置に配置してその空調機により調製した給気を手術室に吹き出す点にあり、その限りにおいて本発明の空調システムの具体的な構成は上記実施形態に限定されることなく任意である。
たとえば、上記実施形態の空調システムでは、図１に示したように温湿度センサー２０を２台の空調機２の一方（図１では右側に図示したもの）にのみ設置して、その１台の温湿度センサー２０により双方の空調機２における２台の冷水コイル４（つまり、全４台の冷水コイルユニット４ａ）、２台の温水コイル６、２台の加湿器１５の全てを制御するようにしているが、手術室１がより大規模で手術室１内の温湿度分布が問題となるような場合には各空調機２にそれぞれ温湿度センサー２０を設けて、各空調機２が備える冷水コイル４、温水コイル６、加湿器１５を他の空調機２とは独立に制御することでも良い。
逆に、上記実施形態の空調システムでは２台の空調機２の双方にそれぞれ加湿器１５を設けているが、手術室１が小規模で加湿負荷が小さいような場合には一方の加湿器１５を省略して１台の加湿器１５のみで手術室１全体に対する加湿を行うことでも良い。

また、上記実施形態の空調システムは平面形状が略正方形状の比較的小規模な手術室を対象としてその角部に対して２台の空調機２を対向配置した場合の例であるが、本発明の空調システムは手術室の平面形状や面積、規模は任意であって様々な手術室全般に広く適用できることは当然である。そして、空調機２の設置台数は各空調機２の容量と手術室１の規模（負荷）に応じて適宜増減すれば良く、１台の空調機２で十分な場合にはそのようにすれば良いし、上記実施形態の場合において２台で不足する場合にはたとえば図２に破線で示すごとく各角部に全４台の空調機２を配置したり、必要であればさらに多数の空調機２を所望位置に配置すれば良く、さらには上記の空調機２や外調機２５に加えて他の形式の空調機や加湿・除湿・換気・空気清浄化のための適宜の設備を併用しても良い。

いずれにしても、本発明の空調システムでは、システム全体を可及的に簡易に構成するために上記の空調機２を手術室１に面する位置に配置して手術室１からの還気ＲＡを直接的に吸い込みかつ給気ダクト２２の所要長さを最短とすることが好ましく、そのためには手術室１に隣接する空調機械室を設けてそこに空調機２を隠蔽状態で設置することが好ましく現実的であるが、可能であれば空調機２を手術室１内に露出自立状態で設置することでも良く、さらに可能であれば空調機２を床置き型ではなく天井吊り型として構成して天井内に隠蔽あるいは天井面に露出状態で設置することも考えられ、その場合は空調機２とＨＥＰＡフィルターユニット２３との一体化を図ることも可能である。
また、本発明の空調システムでは上記実施形態のように給気を天井面から引き出すことに限るものではなく、給気を壁面から吹き出すようにしても良い。
勿論、ＨＥＰＡフィルターユニットや外調機の仕様や設置位置については、手術室の清浄度を他の手段で維持できるような場合にはそれらを省略することも含めて適宜の変更が可能である。

さらに、本発明の空調システムは基本的には空調機２に対して冷水と温水を常時供給する４管式のシステムであるので、当然に冷熱源装置と温熱源装置とを独立に備える必要があり、かつそれら冷熱源装置と温熱源装置と空調機２との間で循環させる冷水および温水の水温と水量をそれぞれ独立に制御可能なものである必要があるが、その限りにおいてそれら熱源装置の形式や具体的な構成、制御方式その他の仕様は任意である。

１ 手術室
２ 空調機
３ 冷水制御弁
４ 冷水コイル
４ａ 冷水コイルユニット
５ 温水制御弁
６ 温水コイル
７ 温水往管
８ 温水還管
９ 冷水往管
１０ 冷水還管
１１ ケーシング
１２ 吸込口
１３ 吹出口
１４ 送風機
１５ 加湿器
１６ 給水管
１７ ドレンパン
１８ ドレントラップ
１９ ドレン管
２０ 温湿度センサー
２１ レタンガラリ
２２ 給気ダクト
２３ ＨＥＰＡフィルターユニット
２４ 手術台
２５ 外調機
２６ 外気ダクト
２７ 制御盤

Claims (5)

1. 冷熱源装置から冷却・減湿用の冷水が供給されるとともに冷水制御弁を備えた冷水コイルと、温熱源装置から加熱・再熱用の温水が供給されるとともに温水制御弁を備えた温水コイルを具備してなる空調機であって、
   前記冷水コイルをそれぞれが前記冷水制御弁によって独立に水量制御可能な２台の冷水コイルユニットにより構成して、該冷水コイルユニットを前記温水コイルの前段に並設してなることを特徴とする空調機。
2. 請求項１記載の空調機であって、
   還気の吸込口および給気の吹出口を設けたケーシング内に前記冷水コイルおよび前記温水コイルを組み込むとともに、前記ケーシング内に送風機および加湿器を組み込んでなり、前記送風機により前記吸込口から前記ケーシング内に吸い込んだ還気に対して前記冷水コイルによる冷却・減湿処理、前記温水コイルによる加熱・再熱処理、前記加湿器による加湿処理を行って給気を調製し、該給気を前記吹出口から吹き出す構成としたことを特徴とする空調機。
3. 請求項２記載の空調機であって、
   前記ケーシング内の前記吸込口の近傍位置に還気の温度および湿度を検出するための温湿度センサーを設置し、該温湿度センサーの検出結果に基づいて前記冷水制御弁、前記温水制御弁、前記加湿器を制御する構成としたことを特徴とする空調機。
4. 医療施設における手術室に適用される空調システムであって、
   請求項１，２または３記載の空調機を前記手術室に面する位置に配置して該手術室からの還気を前記空調機により吸引し、該空調機により調製した給気を前記手術室に吹き出す構成としたことを特徴とする手術室の空調システム。
5. 請求項４記載の手術室の空調システムであって、
   前記手術室に供給するべき外気を処理するための外調機を備え、該外調機により処理した外気を前記手術室に吹き出す構成としたことを特徴とする手術室の空調システム。

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