JP2022027687A - 空気調和機用ユニット、空気調和機、および、空気調和機用ユニットの設置方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1~図19を参照して、空気調和機用ユニット1を説明する。
空気調和機用ユニット1は、気流によって、対象空間STを空調する。具体的には、空気調和機用ユニット1は、気流によって、室内または室外を空調する。ここで、空調は、快適な気流を形成することを含む。対象空間STは、室内であってもよいし、室外であってもよい。室外において、対象空間STは、仕切部7によって囲まれた空間であってもよいし、開放された空間であってもよい。仕切部7によって囲まれた空間として、住宅の居住空間SA、工場や倉庫内の空間、オフィスの空間が挙げられる。開放された空間の例として、テラスまたはバルコニーのような屋根の下の空間、日陰棚下の空間のような空間、または、庭やゴルフ場に設けられる東屋111(あずまや)が挙げられる。開放された空間は、式部7を有する場合もある。後述の外気温度TAは、対象空間STの外側領域の空気の温度を示す。
本実施形態では、建物の敷地内において、室外と室内との境界に熱交換器10が配置される。具体的には、熱交換器10は、建物の窓4に設けられる。熱交換器10は、窓ガラスと同様に、窓枠をガイドとして移動可能に窓4に設けられてもよい。熱交換器10は、窓4に固定されてもよい。熱交換器10は、開閉可能な窓ガラスの1つと重なるように設けられてもよい。この場合、窓ガラスを開けると、室外の風が熱交換器10を通って室内に入る。
熱交換器10は、間隔をあけて配列される複数の配管21と、配管21を支持する支持部22とを備える。熱交換器10は、複数の配管21によって構成される第1面23と、第1面23の反対側の第2面24とを有する。熱交換器10は、第1面23および第2面24を貫通する複数の通路25を有する。通路25は、気流が通るように構成される。通路25は、複数の配管21の間の隙間SBとして構成されてもよい。通路25は、後述のフィン40に設けられる貫通孔41として構成されてもよい。
図20~図29を参照して、各種の空気調和機2について説明する。空気調和機2は、空気調和機用ユニット1を備える。空気調和機2は、2種類の形態に区分される。
第2カテゴリの空気調和機2の第1例は、空気調和機用ユニット1と、環状流路100と、流体を冷却する冷却装置71と、を備える。流体は環状流路100を循環する。環状流路100は、空気調和機用ユニット1と冷却装置71とを通る。冷却装置71として、冷凍サイクルによって冷却される熱交換器、流体供給装置75から水が補充される水槽、氷および水を貯蔵できる容器、クーリングタワー、または、送風機が挙げられる。
図21を参照して、空気調和機2の例を説明する。空気調和機2は、空気調和機用ユニット1と、空気調和機用ユニット1に接続される冷却装置71と、冷却装置71を制御する制御部72とを備える。冷却装置71は、流体を冷却し、冷却した流体を熱交換器10に供給する。
図22を参照して、空気調和機2の他の例を説明する。図22に示されるように、流体供給装置75は、水を供給する水供給部74であってもよい。水供給部74の例は、水道である。水供給部74の他の例は、井戸または川から水を汲み上げるポンプである。図22に示される例では、熱交換器10に流通した水は下水道76に排水される。
図23を参照して、空気調和機2の他の例を説明する。空気調和機2は、対象空間STを空調する。本実施例では、対象空間STは室内である。空気調和機2は、室外から室内に入る気流を利用して、室内を空調する。空気調和機2は、冷媒回路80を備える。具体的には、冷媒回路80は、第1熱交換器81と、第2熱交換器82と、圧縮機84と、膨張弁85と、制御部72と、を備える。さらに、冷媒回路80は、切換弁86を備える。冷媒回路80には、流体としての冷媒が流れる。
空気調和機2の他の例を説明する。空気調和機2の構成は第3実施例と同じである。第3実施例で説明した構成要素については、同じ符号を付して、図23を参照して簡単に説明する。本実施例の空気調和機2は、空調制御の点で、第3実施例と異なる。
制御部72は、気流検出装置90から気流の向きを取得する。制御部72は、温度センサ94から第1熱交換器81の熱交換器温度TCを取得する。
制御部72は、対象空間ST内から対象空間ST外に向く気流(以下、第2方向DBの気流)が形成される場合の熱交換器温度TCが、対象空間ST外から対象空間ST内に向く気流(以下、第1方向DAの気流)が形成される場合の熱交換器温度TCの目標温度TXよりも高い温度となるように、流体の流量または温度を制御する。
制御部72は、第2方向DBの気流が形成される場合の熱交換器温度TCが、対象空間ST外から対象空間内に向く気流が形成される場合の熱交換器温度TCの目標温度TXよりも低い温度となるように、流体の流量または温度を制御する。
図26~図28を参照して、空気調和機2の他の例を説明する。上記実施例で説明した構成要素については、同じ符号を付して、その説明を省略する。
第1風向状態は、第1熱交換器81から対象空間STに入って第2熱交換器82を抜ける気流が形成される状態である。第2風向状態は、第2熱交換器82から対象空間STに入って第1熱交換器81を抜ける気流が形成される状態である。制御部72は、2個の気流検出装置90から取得される気流の向きに基づいて風向状態を判定する。
制御部72は、第1風向状態の場合の第1熱交換器81の熱交換器温度TCが対象空間STの温度TYよりも低い温度となり、かつ、第1風向状態の場合の第2熱交換器82の熱交換器温度TCが対象空間STの温度TYよりも高い温度となるように、流体の温度を調整する。
制御部72は、第1風向状態の場合の第1熱交換器81の熱交換器温度TCが対象空間STの温度TYよりも高い温度となり、かつ、第1風向状態の場合の第2熱交換器82の熱交換器温度TCが対象空間STの温度TYよりも低い温度となるように、流体の温度を調整する。
図29を参照して、空気調和機2の他の例を説明する。上記実施例で説明した構成要素については、同じ符号を付して、その説明を省略する。
空気調和機2は、対象空間STを空調する。本実施例では、対象空間STは室内である。空気調和機2は、室外から室内に入る気流を利用して、室内を空調する。空気調和機2は、冷凍サイクルを行う回路(冷媒回路80)を備える。冷媒回路80は、第1熱交換器81と、第2熱交換器82と、圧縮機84と、膨張弁85と、切換弁86と、を備える。切換弁86は、流体の流れの向きを切り換える。空気調和機2は、制御部72を備える。
気流の内向き状態は、第1熱交換器81または第2熱交換器82を通って対象空間ST外から対象空間ST内に気流が形成されるときの状態を示す。気流の外向き状態は、第1熱交換器81または第2熱交換器82を通って対象空間ST内から対象空間ST外に気流が形成されるときの状態を示す。制御部72は、気流検出装置90から取得される情報きに基づいて、気流の向きを判定する。
第1向きは、流体が圧縮機84を通過した後に第2熱交換器82、膨張弁85、第1熱交換器81の順に流れるときの流体の向きと定義する。第2向きは、流体が圧縮機84を通過した後に第1熱交換器81、膨張弁85、第2熱交換器82の順に流れるときの流体の向きと定義する。
空気調和機用ユニット1は、熱交換器10を備える。空気調和機用ユニット1は、熱交換器10に空気を強制的に通過させる装置を備えない。熱交換器10は、熱交換器10に触れる気流が通過できるように構成される。例えば、熱交換器10には、冷却された流体が流される。熱交換器10が流体によって冷やされる。熱交換器10の近くに気流が生じ、熱交換器10を通る気流が形成されると、気流が熱交換器10によって冷やされる。このようにして、熱交換器10の周囲が冷却される。また、熱交換器10が流体によって冷やされることによって、熱交換器10の近辺と、熱交換器10の近辺を囲む領域との間に温度差が生じ、対流が生じる。そうすると、熱交換器10を通る気流が形成されて、気流が冷やされる。
(1)空気調和機用ユニット1は、熱交換器10を備え、熱交換器10に空気を強制的に通過させる装置を備えない。熱交換器10は、対象空間STと対象空間ST外とを区切る仕切部7に設置可能に構成される。熱交換器10は、熱交換器10に触れる気流が通過できるように構成される。熱交換器10は、流体を内部に流通させることが可能に構成される。熱交換器10は、外気温度TAと異なる温度の流体が熱交換器10に流されることによって、対象空間ST外から対象空間ST内に流入する気流の温度を変化させて、温度を変化させられた気流によって対象空間ST内を空調する。例えば、熱交換器10は、冷却装置71から供給される流体を内部に流通させることが可能に構成されてもよい。熱交換器10は、ポンプまたは水道などの流体供給装置75から供給される流体を内部に流通させることが可能に構成されてもよい。熱交換器10は、冷媒回路80の構成要素であって他方の熱交換器10から供給される流体を内部に流通させることが可能に構成されてもよい。この構成によれば、室内または室外で発生する気流を利用することによって、空調を行うことができる。
制御部72は、冷房運転時において、対象空間ST内から対象空間ST外に向く気流が形成される場合の熱交換器温度TCが、対象空間ST外から対象空間ST内に向く気流が形成される場合の熱交換器温度TCの目標温度TXよりも高い温度となるように、流体の流量または温度を制御する。制御部72は、暖房運転時において、対象空間ST内から対象空間ST外に向く気流が形成される場合の熱交換器温度TCが、対象空間ST外から対象空間ST内に向く気流が形成される場合の熱交換器温度TCの目標温度TXよりも低い温度となるように、流体の流量または温度を制御する。この構成によれば、資源を節約できる。例えば、熱交換器10に流す流体の流量を少なくできる。また、流体の温度調整のために使用する消費エネルギーを少なくできる。
制御部72は、冷房運転時において、気流が形成される内向き状態の場合の熱交換器温度TCが対象空間STの温度よりも低い温度となるように、切換弁86の制御によって流体を第1向きに流し、外向きに気流の向きが切り換わることに基づいて、熱交換器温度TCが対象空間STの温度よりも高い温度となるように、切換弁86の制御によって流体の向きを第2向きに切り換える。
本開示の空気調和機用ユニット1および空気調和機2は、上記各実施の形態以外に、例えば以下に示される変形例、及び相互に矛盾しない少なくとも二つの変形例を組み合わせた形態としてもよい。
DTB…温度差
SA…居住空間
ST…対象空間
TA…外気温度
TC…熱交換器温度
1…空気調和機用ユニット
2…空気調和機
7…仕切部
7A…第1仕切部
7B…第2仕切部
8…開口部
8A…第1開口部
8B…第2開口部
10…熱交換器
21…配管
22…支持部
23…第1面
24…第2面
26…溝
40…フィン
44…撥水膜
51…貯水部
52…排出部
61…流体供給管
62…流体流出管
63…回転可能ジョイント
64…フレキシブル継手
71…冷却装置
72…制御部
80…冷媒回路
81…第1熱交換器
82…第2熱交換器
83…第3熱交換器
84…圧縮機
85…膨張弁
86…切換弁
87…制御部
90…気流検出装置
Claims (16)
- 熱交換器(10)に空気を強制的に通過させる装置を備えず、熱交換器(10)を備える空気調和機用ユニット(1)であって、
前記熱交換器(10)は、
対象空間(ST)と前記対象空間(ST)外とを区切る仕切部(7)に設置可能であり、前記熱交換器(10)に触れる気流が通過できるように構成され、
流体を内部に流通させることが可能に構成され、
外気温度と異なる温度の流体が前記熱交換器(10)に流されることによって、前記対象空間(ST)外から前記対象空間(ST)内に流入する気流の温度を変化させ、前記温度を変化させられた気流によって前記対象空間(ST)内を空調する
空気調和機用ユニット。 - 前記熱交換器(10)で結露する水を溜める貯水部(51)、または、前記熱交換器(10)で結露する水を排出する排出部(52)を備える
請求項1に記載の空気調和機用ユニット。 - 前記貯水部(51)および前記排出部(52)は、可動または伸縮可能に構成される
請求項2に記載の空気調和機用ユニット。 - 前記熱交換器(10)は、居住空間(SA)を仕切るように構成される
請求項1~3のいずれか一項に記載の空気調和機用ユニット。 - 前記熱交換器(10)は、パネル形状、または、折り畳み可能なパネル形状に構成される
請求項1~4のいずれか一項に記載の空気調和機用ユニット。 - 前記熱交換器(10)は、間隔をあけて配列される複数の配管(21)と、前記配管(21)に設けられる複数のフィン(40)と、前記配管(21)を支持する支持部(22)とを備え、
前記支持部(22)は、前記複数の配管(21)によって構成される第1面(23)および前記第1面(23)の反対側の第2面(24)が露出するように、前記複数の配管(21)を支持する
請求項1~5のいずれか一項に記載の空気調和機用ユニット。 - 前記配管(21)は、前記配管(21)の長手方向に沿うように延びる溝(26)を有する
請求項6に記載の空気調和機用ユニット。 - 前記配管(21)または前記フィン(40)は、表面に撥水膜(44)を有する
請求項6または7に記載の空気調和機用ユニット。 - 前記流体を前記熱交換器(10)に供給する流体供給管(61)および前記流体を前記熱交換器(10)から流出させる流体流出管(62)を備え、
前記流体供給管(61)および前記流体流出管(62)は、回転可能ジョイント(63)またはフレキシブル継手(64)を介して前記熱交換器(10)に接続される
請求項1~8のいずれか一項に記載の空気調和機用ユニット。 - 請求項1~9のいずれか一項に記載の空気調和機用ユニット(1)を備える、空気調和機。
- 制御部(72)をさらに備え、
前記制御部(72)は、前記対象空間(ST)の温度、前記熱交換器(10)を通過する気流の向き、前記熱交換器(10)を通過する気流の風速、または外気温度に基づいて、前記流体の流量または温度を制御する
請求項10に記載の空気調和機。 - 前記気流の向きを検出する気流検出装置(92)をさらに備え、
前記制御部(72)は、
前記気流検出装置(92)から前記気流の向きと、前記熱交換器(81)の熱交換器温度(TC)とを取得し、
冷房運転時において、前記対象空間(ST)内から前記対象空間(ST)外に向く気流が形成される場合の前記熱交換器温度(TC)が、前記対象空間(ST)外から前記対象空間(ST)内に向く気流が形成される場合の前記熱交換器温度(TC)の目標温度(TX)よりも高い温度となるように、前記流体の流量または温度を制御し、
暖房運転時において、前記対象空間(ST)内から前記対象空間(ST)外に向く気流が形成される場合の前記熱交換器温度(TC)が、前記対象空間(ST)外から前記対象空間(ST)内に向く気流が形成される場合の前記熱交換器温度(TC)の目標温度(TX)よりも低い温度となるように、前記流体の流量または温度を制御する
請求項11に記載の空気調和機。 - 前記空気調和機用ユニット(1)としての第1熱交換器(81)と、追加の前記空気調和機用ユニット(1)としての第2熱交換器(82)と、前記第1熱交換器(81)と前記第2熱交換器(82)とを接続する第1流体通路(101)と、前記第1熱交換器(81)と前記第2熱交換器(82)とを接続する第2流体通路(102)と、を備え、
前記制御部は、
冷房運転時において、前記第1熱交換器(81)から前記対象空間(ST)に入って前記第2熱交換器(82)を抜ける気流が形成される風向状態の場合の前記第1熱交換器(81)の熱交換器温度(TC)が前記対象空間(ST)の温度よりも低い温度となり、かつ、前記風向状態の場合の前記第2熱交換器(82)の熱交換器温度(TC)が前記対象空間(ST)の温度よりも高い温度となるように、前記流体の温度を制御し、
暖房運転時において、前記風向状態の場合の前記第1熱交換器(81)の熱交換器温度(TC)が前記対象空間(ST)の温度よりも高い温度となり、かつ、前記風向状態の場合の前記第2熱交換器(82)の熱交換器温度(TC)が前記対象空間(ST)の温度よりも低い温度となるように、前記流体の温度を制御する
請求項11に記載の空気調和機。 - 冷凍サイクルによって前記対象空間(ST)を空調する空気調和機であって、
冷凍サイクルの熱交換器として、請求項1~9のいずれか一項に記載の空気調和機用ユニット(1)を備える
空気調和機。 - 前記空気調和機用ユニット(1)としての第1熱交換器(81)と、追加の前記空気調和機用ユニット(1)としての第2熱交換器(82)と、前記第1熱交換器(81)と前記第2熱交換器(82)とを接続する第1流体通路(101)に配置される膨張弁(85)と、前記第1熱交換器(81)と前記第2熱交換器(82)とを接続する第2流体通路(102)に配置される圧縮機(84)と、制御部と、を備え、
前記制御部は、
冷房運転時において、前記第1熱交換器(81)から前記対象空間(ST)に入って前記第2熱交換器(82)を抜ける気流が形成される風向状態の場合の前記第1熱交換器(81)の熱交換器温度(TC)が前記対象空間(ST)の温度よりも低い温度となり、かつ、前記風向状態の場合の前記第2熱交換器(82)の熱交換器温度(TC)が前記対象空間(ST)の温度よりも高い温度となるように、前記圧縮機(84)または前記膨張弁(85)の動作によって前記流体の温度を制御し、
暖房運転時において、前記風向状態の場合の前記第1熱交換器(81)の熱交換器温度(TC)が前記対象空間(ST)の温度よりも高い温度となり、かつ、前記風向状態の場合の前記第2熱交換器(82)の熱交換器温度(TC)が前記対象空間(ST)の温度よりも低い温度となるように、前記圧縮機(84)または前記膨張弁(85)の動作によって前記流体の温度を制御する
請求項14に記載の空気調和機。 - 前記流体の流れの向きを切り換える切換弁(86)を備え、
冷房運転時において、前記対象空間(ST)外から前記対象空間(ST)内に気流が形成される内向き状態の場合の熱交換器温度(TC)が前記対象空間(ST)の温度よりも低い温度となるように、前記切換弁(86)の制御によって前記流体を第1向きに流し、前記対象空間(ST)内から前記対象空間(ST)外に気流の向きが切り換わることに基づいて、熱交換器温度(TC)が前記対象空間(ST)の温度よりも高い温度となるように、前記切換弁(86)の制御によって前記流体の向きを前記第1向きと反対の第2向きに切り換え、
暖房運転時において、前記対象空間(ST)外から前記対象空間(ST)内に気流が形成される内向き状態の場合の熱交換器温度(TC)が前記対象空間(ST)の温度よりも高い温度となるように、前記切換弁(86)の制御によって前記流体を前記第2向きに流し、前記対象空間(ST)内から前記対象空間(ST)外に気流の向きが切り換わることに基づいて、熱交換器温度(TC)が前記対象空間(ST)の温度よりも低い温度となるように、前記切換弁(86)の制御によって前記流体の向きを前記第1向きに切り換える
請求項14または15に記載の空気調和機。
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