JP2018185137A - 熱源一体型システム空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設備間の隔離距離によるエネルギー損失を防止し、維持保守の便宜性と原価節減、建物空間の効率的な活用性を高めた空調システムを提供する。【解決手段】本発明は冷凍機および冷却塔と暖房のための装置を含んで熱源供給装備まで一体化させて冷房と暖房はもちろん、除湿、加湿、換気を供給できる熱源一体型システム空気調和装置であって、一つのフレームの上側に形成されて建物の外部または屋上に設置して製作と設置および維持保守による時間および費用を節減することができ、建物の内部の空間活用度を高め、配管距離を最小化させて熱損失と設備費用を節減させ、室内を快適な環境に造成できることはもちろん、建物の内部空間の活用度を高めて冷、暖房稼動時にエネルギーの節減を最大化させることができるようにした、熱源一体型システム空気調和装置に関するものである。【選択図】図１

Description

本発明は熱源一体型システム空気調和装置に関するものであって、通常熱源装置である冷凍機および冷水ポンプ、冷却水ポンプ、ボイラーなどは地下または別途の機械室に設置され、室内に冷暖房および換気を供給する空気調和機は地下または各階に設置され、冷却塔は屋上または外部に設置する方式に全体的に分散されているが、本発明は冷凍機および冷却塔と暖房のための装置を含んで熱源供給装備まで一体化させて冷房と暖房はもちろん、除湿、加湿、換気を供給できる熱源一体型システム空気調和装置を一つのフレームの上側に形成させて建物の外部または屋上に設置が可能であるため、製作と設置および維持保守による時間および費用を節減することができ、建物の内部空間の活用度を高め、配管距離を最小化させて熱損失と設備費用を節減させ、室内を快適な環境に造成できることはもちろん、建物の内部空間の活用度を高め、冷／暖房稼動時のエネルギーの節減を最大化させることができるようにした、熱源一体型システム空気調和装置に関するものである。

一般に、各産業現場や電算室、または業務用事務室などに冷房および暖房を目的として設置される空気調和機（Ａｉｒ Ｈａｎｄｌｉｎｇ Ｕｎｉｔ；ＡＨＵ、空調機）は、空気を浄化、冷却、減湿、加熱、加湿をする装置であって、最近使われている空調機は冷暖房兼用に使われるところ、送風機を設置して、夏季の冷房時にはコイルに冷凍機の冷水を送り、冬季の暖房時にはボイラーから蒸気や温水を送ったりガス直火方式を適用して冷風または温風を作る方式によって、各室内に冷暖房を供給する機能を備えている。

従来使われていた空気調和機は、熱源を提供する設備（冷凍機、冷水ポンプ、冷却水、ポンプ、冷却塔）と入口と出口の配管で連結されて室内に冷、暖房を供給する方式であるが、熱源提供設備と別途に設置されるため、使用者に多くの不便さを与える短所がある。

また、冷凍機、冷水ポンプ、冷却水ポンプは地下の機械室に設置され、空気調和機は機械室または各階に別途設置され、冷却塔は屋上階に設置されるのが通常の設置方法である。

このような設置方法により、管理者に点検または維持保守や修理時に不便を与え、前記の設備によって建物の内部の占有空間も要求されるため、建物の空間活用性が低下する問題点がある。

そして、設備間の配管距離と保温などが必要となるため工事費用が掛かり、距離間隔が遠いためエネルギー損失をもたらし、管理的な面においても、時間的、労働力の損失をもたらす問題点が発生する。

ＫＲ１０−０５５６８０９Ｂ１ ＫＲ１０−２０００−００５８６６４Ａ ＫＲ１０−１６３３７９３Ｂ１

本発明は前記のような問題点を解決するために案出された熱源一体型システム空気調和装置であって、冷／暖房および換気、除湿、加湿などの空気調和に必要とされる熱源を一つのフレームユニットに設置することによって、設備間の隔離距離によるエネルギー損失を防止し、維持保守の便宜性と原価節減、建物空間の効率的な活用性を高めた空調システムを提供することにその目的がある。

本発明は前記のような目的を達成するために、内部が内側および外側に区画された本体１０；前記本体１０内部の外側に配置されるものの、互いに管で連結された冷却塔１１；および冷凍機２２；前記本体１０内部の内側に配置されるものの、前記冷凍機２２と管で連結された熱交換器１４；前記本体１０内部の内側の一側に形成されるガスバーナー３２；前記本体１０内部の内側の他側に形成される排気ダンパー２３；および外気ダンパー２５；前記本体１０内部の外側に形成される排気ダンパー２４；および外気ダンパー２６；前記本体１０内部の外側に配置されるコントロール制御部４０；前記ガスバーナー３２および熱交換器１４の間に配置される給気ファン１７；および前記本体１０内部の内側の他側端部に形成される換気ファン１３；を含み、前記冷却塔１１および冷凍機２２の間と、前記冷凍機２２および熱交換器１４の間の管にはそれぞれ冷却水ポンプ（２０、２１、２７、２８）が形成されるものの、前記冷凍機２２および熱交換器の間には流量制御バルブが設置され、前記コントロール制御部４０は前記流量制御バルブを制御するように形成され、前記熱交換器１４は前記ガスバーナー３２と、前記排気ダンパー２３および外気ダンパー２５の間に配置され、前記熱交換器１４と、本体１０内部の内側に配置される前記排気ダンパー２３および外気ダンパー２５の間にはフィルタ１５が形成され、前記排気ダンパー（２３、２４）および外気ダンパー（２５、２６）の間には全熱交換器２９が形成されることを特徴とする。

併せて、前記本体１０内部の内側は、一側端部および他側端部にそれぞれ給気チャンバー１８および換気チャンバー１２が形成されて、空気が換気チャンバー１２から流入して給気チャンバー１８に流動して排出されることを特徴とすることができる。

本発明の熱源一体型システム空気調和装置によると、冷房と暖房はもちろん、除湿および換気を一つの設備で一体に構成できるため、製作と設置、そして維持保守による時間および費用をより節減することができ、快適な環境の造成を便利に達成できる長所がある。

また、本発明は設備間の配管距離も短くなるためエネルギー損失がより減少され得、一切の装備と設備を屋上や屋外の遊休空間に集約して設置することによって建物内の空間を最大限活用できる効果がある。

本発明の要部が組み立てられた状態の正面図。 本発明の要部が組み立てられた状態の平面図。 本発明の要部が組み立てられた状態の背面図。 本発明の要部であるコントロール制御部の作動状態を概略的に示した作業工程図。 本発明の移動組立式空調システムの作動状態を示した工程フローチャート。

以下、添付した図面を参照して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように本発明の実施例を詳細に説明する。しかし、本発明は多様な異なる形態で具現され得、ここで説明する実施例に限定されない。

そして、図面において、本発明を明確に説明するために説明と関係のない部分は省略したのであり、明細書全体を通じて類似する部分については類似する図面符号を付した。

明細書全体において、ある部分がある構成要素を含むとする時、これは特に反対の記載がない限り、他の構成要素を制御するのではなく他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

まず、本発明の空調機の本体１０は冷凍機２２と熱交換器１４、給気ファン１７、換気ファン１３等で構成されて冷房または暖房が行われるようになっている。

ここで、フレーム５０と支持プレート５１の上側に、内部が内側および外側に区画された空調機の本体１０が一体に形成される。

そして、空調機の本体１０内部の外側には冷却塔１１、冷凍機２２およびコントロール制御部４０が構成され、内部の内側には換気ファン１３、熱交換器１４、フィルタ１５、給気ファン１７、およびガスバーナー３２が形成されると共に、前記給気ファン１７、換気ファン１３で発生する空気を循環させる排気ダンパー２３、２４、外気ダンパー（２５、２６）、ミキシングダンパー１９が共に形成されて冷房または暖房が行われる構成である。

これに伴い、前記本体１０内部の外側に配置される構成はガスバーナー３２や加熱した蒸気からの熱が伝達されないように構成されるので、装置の安全性と効率がより増大する効果がある。併せて、前記熱交換器１４は本体内部の外側の冷凍機２２と連結されつつ、本体の内部の内側に配置されるので、空気を冷却させることができるように形成され得る。

前記排気ダンパー（２３、２４）および外気ダンパー（２５、２６）は、それぞれ本体１０内部の内側と外側にすべて形成されて、本体１０の内部に外部の空気が流入するように制御できる基盤を提供することによって、使用者は外側に配置される装備の冷却と共に全熱交換器２９を通じて室内から室外に排出される熱を回収するようにすることができる。

さらに、本体１０内部の内側で、空気が他側端部の換気チャンバー１２から流入して一側端部である給気チャンバー１８に流動して排出されるようにすることができ、この時、空気が流れる位置には排気ダンパー２３、外気ダンパー２５、フィルタ１５、熱交換器１４およびガスバーナー３２が順に配置される。

これに伴い、室内に流入する空気は、全熱交換器２９から回収された暖かいまたは冷たい熱の伝達を受け、フィルタ１５を通りながらホコリなどがフィルタリングされた状態で熱交換器１４の冷却またはガスバーナー３２の加熱を通じて室内に流入され得るようになる。したがって、前記のような構成間の配置を通じて、工場のように規模が大きい産業現場でも効率的に稼動できる空気調和装置を提供できるようになるので、より多くの産業群の従事者達が満足できるだけでなく、彼らの健康を増進させることができる効果がある

一方、前記冷凍機２２は通常の冷凍サイクルのように、吸入口を通じて内部に吸入された低温低圧の気相冷媒を圧縮して高温高圧の気体状態に変化させる作用をし、冷凍機２２の入口配管と出口配管を熱交換器１４と連結させて冷房が行われる。

また、熱交換器１４は空調機の本体内部の内側に設置され、前記熱交換器１４は冷水によって冷房作用をするようになり、暖房は間接式ガスバーナー３２により行われる。

そして、給気ファン１７は熱交換器１４の熱交換作用を促進させると共に室内に必要な冷風または温風を発生させる機能を遂行する。

これと共に、交換器１４は周辺の空気と熱交換を行うものであり、前記給気ファン１７は換気ファン１３と同様に熱交換器１４の熱交換を促進させる機能をする。

ここで、熱交換器１４は通常コルゲート状の銅パイプ材質で形成されて内部に冷水が流れるように設けられた配管を、アルミニウム材質で形成された多数の冷却フィンによって一定の間隔で固定および支持するように構成されたフィン−管型熱交換器が適用される構成である。

そして、ミキシングダンパー１９の中心部の一側と他側にはそれぞれ排気ダンパー（２３、２４）と、外気ダンパー（２５、２６）の一端が連通するミキシングダンパー１９が形成される。

前記外気ダンパー（２５、２６）は室外または室内空気を伝達する流動通路として作用し、前記排気ダンパー（２３、２４）は空気が外部に抜け出て室内または室外に排出される通路として作用する。

一方、冷却塔１１で冷たくなった冷却水は、ポンプ（２７、２８）によって加圧されて供給流路を通じて冷凍機と連結され、前記流量制御バルブ（図示されず）は冷凍機２２と熱交換器１４の供給流路に設置され、熱交換器１４に流入する冷水の量を線形に連続制御する。

このように、流量制御バルブによって冷水の供給量が制御されることによって、熱交換器に供給される冷水量は空調機の運転状態に応じて制御され得る。

そして、コントロール制御部４０は本発明の熱源統合型空気調和装置の動作状態を統合して、全体として建物に対する空調システムが制御されるようにする。

例えば、本発明の熱源統合型空気調和装置がフル（ｆｕｌｌ）稼動する際には冷却塔１１がフル稼動するように冷却塔１１の動作状態を制御することができる。

また、コントロール制御部４０は熱交換器１４の動作状態にしたがって流量制御バルブが制御されるようにする。

例えば、熱交換器１４の冷房負荷が大きいため冷凍機２２が多く運転される場合には、流量制御バルブの開度を大きくしてより多くの冷水が熱交換器１４に流入するようにし、冷房負荷が小さいため冷凍機２２が少なく運転される場合には、開度を小さくして少ない量の冷水が流入するように統合制御する。

そして、ガスバーナー３２は暖房の機能を担当する。

その結果、フレーム５０と支持プレート５１の上側に空調機の本体１０を一体に形成することができる。

そして、空調機の本体１０には、冷凍機２２と熱交換器１４、給気ファン１７、換気ファン１３が形成されると共に、前前記給気ファン１７、換気ファン１３で発生する空気を循環させる排気ダンパー（２３、２４）、外気ダンパー（２５、２６）、全熱交換器２９が共に形成されて、冷水による冷房とガスバーナーによる暖房を行うことができる。

ここで、前記全熱交換器２９を通じて外気空気を流入する時、内部空気の全熱（顕熱＋潜熱）をローターの回転によって外気に伝達することによって、捨てられる空気の廃熱を回収する役割をする。

このような構成からなる本発明の作動を、図面を参照して説明する。

図１は本発明の要部が組み立てられた状態の正面図である。

内部が内側および外側に区画された空調機の本体１０はその中央に全熱交換器２９が形成され、前記全熱交換器２９の上側には排気ダンパー２４と外気ダンパー２６が形成される。

そして、前記本体１０内部の外側に配置されて互いに管で連結された冷却塔１１および冷凍機２２が構成される。また、前記本体１０内部の内側に配置されるものの、前記冷凍機２２と管で連結される冷房のための熱交換器１４と、本体内部の内側の一側に形成される暖房のためのガスバーナー３２が構成され、前記本体１０内部の外側に配置されるコントロール制御部４０はこのすべての部品の状態を最適化させるために連動される。

図２は、本発明の要部が組み立てられた状態の平面図である。

ここで、空調機の本体１０上部の中央には排気ダンパー（２３、２４）と外気ダンパー（２５、２６）が形成され、その一側には熱交換器１４と連結される冷水ポンプ（２０、２１）とガスバーナー３２が形成される。

そして、換気ファン１３と給気ファン１７、冷却水ポンプ（２７、２８）、冷凍機２２、冷却塔１１が一体に形成される。

また、本発明のシステムを制御するためのコントロール制御部４０が一体に構成される構成である。

図３は、本発明の要部が組み立てられた状態の背面図である。

ここで、図３は空調機の本体１０の背面であって、ミキシングダンパー１９を中心として排気ダンパー２３、外気ダンパー２５と換気ファン１３、給気ファン１７が左、右側にそれぞれ形成されている。

また、前記本体１０内部の内側の一側端部および他側端部にそれぞれ換気チャンバー１２と給気チャンバー１８が形成されて、空気が換気チャンバー１２から流入して給気チャンバー１８に流動して排出されるようにし、前記換気ファン１３、給気ファン１７と互いに連結される構成である。

そして、熱交換器１４と、本体１０内部の内側に配置される前記排気ダンパー２３および外気ダンパー２５の間にはフィルタ１５が形成され、また、エリミネーター１６が付加的に形成されて熱交換器１４と連動される構成である。

図４は、本発明の要部であるコントロール制御部の作動状態を概略的に示した作業工程図である。

ここで、コントロール制御部４０は通信モジュールを通じて統合的にコントロールされた後にディスプレイされる。

ここで、コントロール制御部４０は熱源制御部を通じて、ガスバーナー３２、冷却塔ファン１１´、冷水ポンプ（２０、２１）、冷却水ポンプ（２７、２８）、冷凍機２２を自動制御することができる。

また、熱源制御部はコントロール制御部４０の統合コントローラーを通じて、熱交換器１４、換気ファン１３、給気ファン１７、排気ダンパー（２３、２４）、外気ダンパー（２５、２６）、ミキシングダンパー１９、全熱交換器２９、コントロールバルブ３０、凍結破損防止ヒーター３１、ガスバーナー３１を自動で制御することができる。

図５は、本発明の熱源統合型空気調和装置の作動状態を示した工程フローチャートである。

ここで、コントロール制御部４０と連結された冷凍機２２がＯＮ位置に来ると、冷水／冷却水ポンプ（２０、２１、２７、２８）は作動する。

ここで、前記冷水／冷却水ポンプ（２０、２１、２７、２８）で供給される流量の温度を検出して冷却塔１１に形成された冷却塔ファン１１´を運転させると共に冷凍機２２を駆動させるようになる。

ここで、冷凍機２２の作動と共に空調機が作動され、外気ダンパー２５、２６がオープンとなる。

これと共に換気ファン１３と給気ファン１７が作動され、この時、換気される空気の温度を検出した後、冷房時にはコントロールバルブを作動させて暖房時にはバーナーを作動させる構成である。

すなわち、空調機の本体１０はフレーム５０と支持プレート５１の上側に一体に形成され、前記本体１０の上部には冷凍機２２と熱交換器１４、給気ファン１７、換気ファン１３が形成されると共に、前記給気ファン１７、換気ファン１３で発生する空気を循環させる排気ダンパー（２３、２４）、外気ダンパー（２５、２６）、ミキシングダンパー１９が共に形成されて冷房または暖房が行われ得る。

以上のように本発明は、冷凍機、冷却塔の各種ポンプなどを調節できる統合コントロール制御部が形成されて、冷房と暖房はもちろん、除湿および換気を一つの装備ですることができるため快適な環境を造成することができるだけでなく、製作と設置および維持保守による時間および費用を節減できる長所がある。

また、本発明は内気を利用した除湿を通じて、保管された物品を乾燥させるか室内を快適な環境に造成することができるだけでなく、排気ダンパーおよび外気ダンパーを通じての外気の供給と内気の排出によって、相対湿度が低い時にも除湿が円滑に行われ得るようにして迅速に室内を所望の状態にすることができる効果がある。

また、全熱交換器を通じて廃熱を回収するため、エネルギーを大きく節減できる効果がある。

前述した本発明の説明は例示のためのものであって、本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や必須の特徴を変更することなく他の具体的な形態に容易に変形できることが理解できるはずである。したがって、前述した実施例はすべての面において例示的なものであって、限定的ではないものと理解されるべきである。

例えば、単一型と説明されている各構成要素は分散して実施され得、同様に分散したものと説明されている構成要素も結合された形態で実施され得る。

本発明の範囲は詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲、そしてその均等概念から導き出されるすべての変更または変形された形態も本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

１０： 空調機の本体
１１： 冷却塔
１１´：冷却塔ファン
１２： 換気チャンバー
１３： 換気ファン
１４： 熱交換器
１５： フィルタ
１６： エリミネーター
１７： 給気ファン
１８： 給気チャンバー
１９： ミキシングダンパー
２０、２１： 冷水ポンプ
２２： 冷凍機
２３： 排気ダンパー
２４： 排気ダンパー
２５： 外気ダンパー
２６： 外気ダンパー
２７、２８： 冷却水ポンプ
２９： 全熱交換器
３０： コントロールバルブ
３１： 凍結破損防止ヒーター
３２： ガスバーナー
４０： コントロール制御部
５０： フレーム
５１： 支持プレート

Claims (2)

1. 内部が内側および外側に区画された本体（１０）；
   前記本体（１０）内部の外側に配置されるものの、互いに管で連結された冷却塔（１１）；および冷凍機（２２）；
   前記本体（１０）内部の内側に配置されるものの、前記冷凍機（２２）と管で連結された熱交換器（１４）；
   前記本体（１０）内部の内側の一側に形成されるガスバーナー（３２）；
   前記本体（１０）内部の内側の他側に形成される排気ダンパー（２３）；および外気ダンパー（２５）；
   前記本体（１０）内部の外側に形成される排気ダンパー（２４）；および外気ダンパー（２６）；
   前記本体（１０）内部の外側に配置されるコントロール制御部（４０）；
   前記ガスバーナー（３２）および熱交換器（１４）の間に配置される給気ファン（１７）；および
   前記本体（１０）内部の内側の他側端部に形成される換気ファン（１３）；
   を含み、
   前記冷却塔（１１）および冷凍機（２２）の間と、前記冷凍機（２２）および熱交換器（１４）の間の管にはそれぞれ冷却水ポンプ（２０、２１、２７、２８）が形成されるものの、
   前記冷凍機（２２）および熱交換器の間には流量制御バルブが設置され、
   前記コントロール制御部（４０）は前記流量制御バルブを制御するように形成され、
   前記熱交換器（１４）は前記ガスバーナー（３２）と、前記排気ダンパー（２３）および外気ダンパー（２５）の間に配置され、
   前記熱交換器（１４）と、本体（１０）内部の内側に配置される前記排気ダンパー（２３）および外気ダンパー（２５）の間にはフィルタ（１５）が形成され、
   前記排気ダンパー（２３、２４）および外気ダンパー（２５、２６）の間には全熱交換器（２９）が形成される
   ことを特徴とする熱源一体型システム空気調和装置。
2. 前記本体（１０）内部の内側は、一側端部および他側端部にそれぞれ給気チャンバー（１８）および換気チャンバー（１２）が形成されて、空気が換気チャンバー（１２）から流入して給気チャンバー（１８）に流動して排出される
   ことを特徴とする熱源一体型システム空気調和装置。

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