JP2014240718A - 換気システム - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギーである熱源ユニットを使用し、暖気システムと冷気システムを個別に設置することなく、１台で冷気システム機能および暖気システム機能を兼ね備えた換気システムを提供する。【解決手段】外気の温度を加温して室内に加温空気を送風するための熱交換器１と、熱交換器１からの循環水を一時的に貯留するサージタンク４と、サージタンク４の循環水を循環させるために介装した循環ポンプ５と、熱交換器１に循環水を供給して、循環水を排出するように循環させる第１配管系（２ａ〜２ｇ）および第２配管系（３ａ〜３ｇ）と、配管系に配設された循環水を第１配管系（２ａ〜２ｇ）または第２配管系（３ａ〜３ｇ）に切り換える複数のバルブと、循環水を加熱する第１の熱源ユニット７と、循環水を冷却する第２の熱源ユニット８と、第１または第２の熱源ユニットとバルブの切り換えを行う制御装置９とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、換気システムに関するものであり、詳細には、園芸施設や工場等において、外気を加温、冷却して、室内に加温、冷却した空気を送風するための熱交換器に効率的に熱エネルギーを供給する循環配管系を備えた空調設備に関する。

従来から、この種の循環配管系を備えた換気システムは開発され夫々の空調機として役に立っているが、近年、特に大震災以後、省エネルギーに対する要望が増している。

例えば、特許文献１には、ボイラーを利用した暖房装置として、ボイラーにて加熱した温水を熱輻射床パネルなどの放熱機器に循環させて暖房を行うボイラー付き暖房システムが開示されている。この温水を利用したボイラー付き暖房システムは、例えばヒートポンプなどの熱交換器を利用した他の暖房システムと比べて、特に低ランニングコストでの運用が可能であり、快適性に優れている。

しかしながら、上述したボイラー付き暖房システムは暖房にのみしか利用できないため、該ボイラー付き暖房システムを導入した住宅の多くは、暖冷房が可能なエアコンなどの空調システムを前記ボイラー付き暖房システムとは別に設置している。このため、快適な環境を得るための冷暖房システムとして二重に設備投資しており、コスト高を招いている。
また、特に省エネルギーに関する対策が施されていないものも多くあり、重油や灯油等の化石燃料を用いて加熱する従来設備では、化石燃料の運び込みや大きな収納設備を必要としており、多大な労力や施設を必要とするものであった。

特開２００２−２１３７５７号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、省エネルギーである熱源ユニットを使用し、暖気システムと冷気システムを個別に設置することなく、１台で冷気システム機能および暖気システム機能を兼ね備えた換気システムを提供することにある。

本発明は、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の換気システムは、外気の温度を加温して室内に加温空気を送風するための熱交換器と、前記熱交換器からの循環水を一時的に貯留するサージタンクと、前記サージタンクの循環水を循環させるために介装した循環ポンプと、前記熱交換器に前記循環水を供給して、前記循環水を排出するように循環させる第１配管系および第２配管系と、前記配管系に配設された前記循環水を第１配管系または第２配管系に切り換える複数のバルブと、前記循環水を加熱する第１の熱源ユニットと、前記循環水を冷却する第２の熱源ユニットと、前記第１または第２の熱源ユニットと前記バルブの切り換えを行う制御装置とを備えたことを特徴とする。
（２）本発明の換気システムは、（１）の構成において、前記第1の熱源ユニットは、高周波誘導炉とする。
（３）本発明の換気システムは、（１）の構成において、前記高周波誘導炉の発振周波数は２０〜４０ＫＨｚであることを特徴とする。

本発明によれば、省エネルギーである熱源ユニットを使用し、暖気システムと冷気システムを個別に設置することなく、１台で冷気システム機能および暖気システム機能を兼ね備えた換気システムを提供することができる。

本発明の換気システムの実施形態を示すフローシートである。 本発明の第２の熱源ユニットの構成を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態と称する）について、詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

（実施形態）
図１は、本発明の換気システムの実施形態を示すフローシートである。熱交換器１と循環配管系２（以下２ａ〜２ｇよりなる）、３（以下３ａ〜３ｇよりなる）と、サージタンク４と、循環ポンプ５と、バルブ６（以下６ａ〜６ｃよりなる）と、高周波誘導炉７と、チラー８と、制御装置９と、発振器１０と、ファン１１とから構成されている。

図１において、熱交換器１は、例えば暖房時には外気Ａを１０℃から３０℃に加温して加温空気Ｂとして室内に送風するものである。即ち加温空気Ｂをファン１１により室内に送風することにより、外気Ａを熱交換により加熱する。

第１配管系２にはサージタンク４と、循環ポンプ５と、バルブ６と、高周波誘導炉７と、発振器１０が配設され、第１配管系２の管内には循環水が流れており、この循環水を熱交換器１に供給し、更にこの熱交換器１を通して排出し、循環水を循環させるための配管である。

サージタンク４は、第１配管系２に設けているもので、熱交換器１で熱交換を終えた循環水を一時的に貯留させるものであり、また、循環前の初期状態において、循環させるための冷水をサージタンク４内に予め貯留する。そして、内部に設けてある高周波誘導炉７により、循環状態の温度まで加熱する。この循環水の温度は略８０℃である。

循環ポンプ５は、サージタンク４の循環水を第１配管系２に循環させるために
第２のバルブ６ｂと第３のバルブ６ｃの間に設けられる。これにより循環水は、暖房の場合は、高周波誘導炉７、及び、熱交換器１、サージタンク４内を循環させる。

バルブ６は、例えば三方弁であり、暖房時に使用する第１配管系２と冷房時に使用する第２配管系３を切換えるものである。本実施形態では、図１に示すように３つ（６ａ〜６ｃ）のバルブを持っている。それぞれ３つのポート（弁）からなる。暖房時には、表１に示すとおり、バルブ６ａから２ａ、２ｂ方向の第１ポートと第２ポートを開とし、３ｂ方向の第３ポートを閉とし、バルブ６ｂから２ｂ、２ｃ方向の第１ポートと第２ポートを開とし、３ｃ方向の第３ポートを閉とし、バルブ６ｃから２ｅ、２ｆ方向の第１ポートと第２ポートを開とし、３ｆ方向の第３ポートを閉とする。これにより第１配管系２が形成される。

高周波誘導炉７は、循環ポンプ５で循環させる低温循環水を高温循環水に加熱するものであり、その発振周波数は２０〜４０ＫＨｚが好適である。また、加熱効率を上げるため、循環ポンプ５で循環される循環水は、サビの発生を防止するため純水に不凍液を使用するのが好適である。

制御装置９は、温度センサ（図示せず）により外気の温度を監視し、外気の温度が低い場合において、暖気運転指示を行う。また、外気の温度が高い場合に冷気運転を指示するとともに、前記バルブ６の切替えを行う。

ここで、暖房時における循環水の流れを説明する。

先ず、循環ポンプ５から出た循環水は流路２ｅを流れ、三方弁６ｃにより分岐され、流路２ｆを流れる。続いて、高周波誘導炉７で加熱され、流路２ｇを流れて、熱交換器１に供給される。
ここで、外気Ａは、ファン１１により熱交換器１に吸い込まれ通過する。その際、外気Ａと循環水が熱交換され、加温空気Ｂが室内に排出される。
一方、熱交換器１から排出された循環水は、流路２ａを流れ、三方弁６ａ並びに６ｂにより分岐されサージタンク４に供給される。サージタンク４から排出された循環水は、流路２ｄから循環ポンプに戻る。なお、循環水は、サージタンク４を通過する際、加熱誘導器により略８０℃に保たれる。
このようにして、外気Ａは熱交換器１で熱交換され、加温空気Ｂとなって室内に排出される。

第１配管系２を循環する循環水は７５℃以上〜９５℃以下であり、実施例では、０℃の外気を加温して３０℃の加温空気を室内に送風するように設定し、循環ポンプ５を駆動させ第１配管系２を循環させる循環水は略８０℃であり、高周波誘導炉７で加熱した後の循環水は略９０℃程度のものが好適である。

続いて図１、図２に示されるように冷房時の構成について説明する。
熱交換器１は、例えば、外気Ａを３０℃から１０℃に加温して加温空気Ｂとして室内に送風するものある。即ち加温空気Ｂをファン１１により室内に送風することにより、外気Ａを熱交換により冷却する。

第２配管系３には循環ポンプ５と、バルブ６と、チラー８から配設され、第２配管系３の管内には循環水が流れており、循環水を熱交換器１に供給し、更にこの熱交換器１を通して排出するための配管である。

図２は、本発明の第２の熱源ユニット８（チラーと称する）の構成を示すブロック図である。チラー８は、少なくとも、冷凍装置１２と、温度コントローラ１３と、サージタンク１４を有している。

冷凍装置１２は、循環水を冷却するためのものであり、温度コントローラ１３は、温度センサ（図示せず）の出力される情報を管理し、冷凍装置１２に供給すべき温度を制御する。サージタンク１４は、熱交換器１で熱交換を終えた循環水を一時的に貯留させるものである。

循環ポンプ５は、チラー８に内蔵されているサージタンク１４の循環水を第２配管系３に循環させるために、第２のバルブ６ｂと第３のバルブ６ｃの間に設けられる。

バルブ６は、例えば三方弁であり、暖房時に使用する第１配管系２と冷房時に使用する第２配管系３に切換えるものである。この切り替えは制御装置９により行う。本実施形態では、図１に示すように３つ（６ａ〜６ｃ）のバルブを持っている。それぞれ３つのポート（弁）からなる。
冷房時には、表２に示すとおり、バルブ６ａから３ａ、３ｂ方向の第１ポートと第３ポートを開とし、２ｂ方向の第２ポートを閉とし、バルブ６ｂから３ｃ、３ｄ方向の第２ポートと第３ポートを開とし、２ｂ方向の第１ポートを閉とし、バルブ６ｃから３ｆ、３ｇ方向の第１ポートと第３ポートを開とし、２ｆ方向の第２ポートを閉とする。これにより第２配管系３が形成される。

次に、冷房時における循環水の流れを説明する。

先ず、循環ポンプ５から出た循環水は流路３ｅを流れ、三方弁６ｃにより分岐され、流路３ｆを流れて、熱交換器１に供給される。ここで外気Ａは、ファン１１により熱交換器１に吸い込まれ通過する。その際、外気Ａと循環水が熱交換され、加温空気Ｂが室内に排出される。一方、熱交換器１から排出された循環水は、流路３ａを流れ、三方弁６ａにより分岐され、チラー８内部にあるサージタンク１４に供給される。サージタンク１４から排出された循環水は、冷凍装置１２で冷却され流路３ｃより三方弁６ｂにより分岐され、流路３ｄから循環ポンプに戻る。
このようにして、外気Ａは熱交換器１で熱交換され、加温空気Ｂとなって室内に排出される。

冬季、または寒冷地においては、循環水に不凍液を含有させてもよく、不凍液はブライン（エチレングリコール、プロピレングリコール、塩化カルシウム水溶液等）が好適である。

以上説明したように本発明によれば、省エネルギーである熱源ユニットを使用し、暖房装置と冷房装置を個別に設置することなく、１台で冷暖房機能を兼ね備えた換気システムを提供することができる。

暖気運転または冷気運転を切替える場合に、温度センサで外気を検知するほかに、タイマー等の制御機能を制御装置に設け、広域的な暖気または冷気の流れを確保し、園芸施設または工場の運転等において均等に前記暖気または冷気が拡充する効果を生じる。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

Ａ 外気
Ｂ 加温空気
１ 熱交換器
２：２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ 第１配管系
３：３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、 第２配管系
４、１４ サージタンク
５ 循環ポンプ
６ａ 第１のバルブ
６ｂ 第２のバルブ
６ｃ 第３のバルブ
７ 高周波誘導炉（第１の熱源ユニット）
８ チラー（第２の熱源ユニット）
９ 制御装置
１０ 発振器
１１ ファン
１２ 冷凍装置
１３ 温度コントローラ

Claims (3)

1. 外気の温度を加温して室内に加温空気を送風するための熱交換器と、
   前記熱交換器からの循環水を一時的に貯留するサージタンクと、
   前記サージタンクの循環水を循環させるために介装した循環ポンプと、
   前記熱交換器に前記循環水を供給して、前記循環水を排出するように循環させる第１配管系および第２配管系と、
   前記配管系に配設された前記循環水を第１配管系または第２配管系に切り換える複数のバルブと、
   前記循環水を加熱する第１の熱源ユニットと、
   前記循環水を冷却する第２の熱源ユニットと、
   前記第１または第２の熱源ユニットと前記バルブの切り換えを行う制御装置とを備えたことを特徴とする換気システム。
2. 前記第1の熱源ユニットは、高周波誘導炉とする請求項１記載の換気システム。
3. 前記高周波誘導炉の発信周波数は２０〜４０ＫＨｚであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の換気システム。

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