JP3668785B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
前提技術1に係る空気調和装置(10)は、図1及び図2に示すように、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路(20)を備えている。この空気調和装置(10)は、冷媒と空気とが熱交換を行う複数の熱交換器(11,12,13)を有している。また、この冷媒回路(20)は、上記の複数の熱交換器(11,12,13)として、主に空気の顕熱処理を行う2つの空気熱交換器(11,12)と、主に空気の潜熱処理を行う1つの吸着熱交換器(13)とを備えている。この吸着熱交換器(13)は、表面に吸着剤を担持した熱交換器であり、吸着剤により空気の潜熱処理を行うことができる。
次に、この空気調和装置(10)の運転動作について説明する。
冷房除湿運転時、四路切換弁(25)は第1の状態に切り換わり、図1(A)の第1運転(吸湿運転)と図1(B)の第2運転(放湿運転)とを交互に行う。そして、第1運転時は、膨張弁(31)が所定開度に絞られるとともに電磁弁(32b)が開放される。また、第2運転時は、膨張弁(31)が開放されるとともに電磁弁(32b)が閉鎖される。
暖房加湿運転時、四路切換弁(25)は第2の状態に切り換わり、図2(A)の第1運転(放湿運転)と図2(B)の第2運転(吸湿運転)とを交互に行う。そして、第1運転時は、膨張弁(31)が所定開度に絞られるとともに電磁弁(32b)が開放される。また、第2運転時は膨張弁(31)が開放されるとともに電磁弁(32b)が閉鎖される。
この前提技術1によれば、2つの空気熱交換器(11,12)と1つの吸着熱交換器(13)とを備えた冷媒回路(20)により空気調和装置(10)を構成しており、室内機には吸着熱交換器(13)と第2空気熱交換器(12)とを設ければよいので、空調機とデシカント外調機を別々に設置するような場合に比べて装置の大型化を防止でき、コストも抑えられる。
前提技術2に係る空気調和装置は、図3及び図4に示すように、前提技術1とは冷媒回路(20)の構成を変更した例である。この冷媒回路(20)は、冷媒と空気とが熱交換を行う複数の熱交換器(11,13,14)として、1つの空気熱交換器(11)と、2つの吸着熱交換器(13,14)とを備えている。この前提技術2では、吸着熱交換器(13,14)は主に空気の潜熱処理を行うが、顕熱処理も行う。
次に、この空気調和装置(10)の運転動作について説明する。
冷房除湿運転時、第1四路切換弁(25)は第1の状態に切り換わり、図3(A)の第1運転と図3(B)の第2運転とを交互に行う。そして、第1運転時は第2四路切換弁(26)が第1の状態に切り換わり、第2運転時は第2四路切換弁(26)が第2の状態に切り換わる。また、第1運転時と第2運転時のいずれも、膨張弁(23)は所定開度に絞られる。
暖房加湿運転時、第1四路切換弁(25)は第2の状態に切り換わり、図4(A)の第1運転と図4(B)の第2運転とを交互に行う。そして、第1運転時は第2四路切換弁(26)が第1の状態に切り換わり、第2運転時は第2四路切換弁(26)が第2の状態に切り換わる。また、第1運転時と第2運転時のいずれも、膨張弁(23)は所定開度に絞られる。
この前提技術2によれば、前提技術1と同様の効果が得られることに加えて、室内の潜熱負荷と顕熱負荷を連続して処理することができる。したがって、前提技術1と比べて室内の湿度調整をより安定して行うことが可能となる。
前提技術3に係る空気調和装置(10)は、図5及び図6に示すように、前提技術1,2とは冷媒回路(20)の構成を変更した例である。この冷媒回路(20)は、冷媒と空気とが熱交換を行う複数の熱交換器(11,12,13,14)として、主に空気の顕熱処理を行う2つの空気熱交換器(11,12)と、主に空気の潜熱処理を行う2つの吸着熱交換器(13,14)とを備えている。
次に、この空気調和装置(10)の運転動作について説明する。
冷房除湿運転時、第1四路切換弁(25)は第1の状態に切り換わり、図5(A)の第1運転と図5(B)の第2運転とを交互に行う。そして、第1運転時は第2四路切換弁(26)が第1の状態に切り換わり、第2運転時は第2四路切換弁(26)が第2の状態に切り換わる。また、第1運転時と第2運転時のいずれも、膨張弁(23)は所定開度に絞られる。
暖房加湿運転時、第1四路切換弁(25)は第2の状態に切り換わり、図6(A)の第1運転と図6(B)の第2運転とを交互に行う。そして、第1運転時は第2四路切換弁(26)が第1の状態に切り換わり、第2運転時は第2四路切換弁(26)が第2の状態に切り換わる。また、第1運転時と第2運転時のいずれも、膨張弁(23)は所定開度に絞られる。
この前提技術3によれば、冷房除湿運転時と暖房加湿運転時のいずれの場合も、第1吸着熱交換器(13)と第2吸着熱交換器(14)とを切り換えて一方を潜熱処理に用いることにより、室内の潜熱負荷を連続的に処理できる。また、室内の顕熱負荷は第2空気熱交換器(12)で連続して処理できる。したがって、前提技術1と比べると室内の湿度調整をより安定して行うことが可能になり、前提技術2と比べると室内の温度調整をより安定して行うことも可能となる。
前提技術4に係る空気調和装置は、図10及び図11に示すように、前提技術1〜3とは冷媒回路(20)の構成を変更した例である。この冷媒回路(20)は、冷媒と空気とが熱交換を行う複数の熱交換器(11,12,13,14)として、前提技術3と同様に、主に空気の顕熱処理を行う2つの空気熱交換器(11,12)と、主に空気の潜熱処理を行う2つの吸着熱交換器(13,14)とを備えている。
次に、この空気調和装置(10)の運転動作について説明する。
冷房除湿運転時、第1四路切換弁(25)は第1の状態に切り換わり、図10(A)の第1運転と図10(B)の第2運転とを交互に行う。そして、第1運転時は第2四路切換弁(26)が第1の状態に切り換わり、第2運転時は第2四路切換弁(26)が第2の状態に切り換わる。また、第1運転時と第2運転時のいずれも、第1膨張弁(31)及び第2膨張弁(32)は所定開度に絞られる。
暖房加湿運転時、第1四路切換弁(25)は第2の状態に切り換わり、図11(A)の第1運転と図11(B)の第2運転とを交互に行う。そして、第1運転時は第2四路切換弁(26)が第1の状態に切り換わり、第2運転時は第2四路切換弁(26)が第2の状態に切り換わる。また、第1運転時と第2運転時のいずれも、膨張弁(23)は所定開度に絞られる。
この前提技術4によれば、冷房除湿運転時と暖房加湿運転時のいずれの場合も、第1吸着熱交換器(13)と第2吸着熱交換器(14)とを切り換えて一方を潜熱処理に用いることにより、室内の潜熱負荷を連続的に処理できる。また、室内の顕熱負荷は第2空気熱交換器(12)で処理できる。したがって、前提技術3と同様に、室内の湿度調整を安定して行うことが可能になるとともに、室内の温度調整も安定して行うことが可能となる。
前提技術5に係る空気調和装置は、図12及び図13に示すように、冷媒回路(20)の構成は前提技術4と同じであるが、第1吸着熱交換器(13)及び第2吸着熱交換器(14)を室外に配置した例である。つまり、この冷媒回路(20)では、室外熱交換器(22)が、第1空気熱交換器(11)、第1吸着熱交換器(13)及び第2吸着熱交換器(14)から構成され、室内熱交換器(24)が第2空気熱交換器(12)のみにより構成されている。また、この空気調和装置(10)は、室外への排気量よりも室内への給気量が多くなる給気扇タイプの装置に構成されている。
次に、この空気調和装置(10)の運転動作について説明する。なお、冷媒回路における冷媒の流れは前提技術4と同じであるため、ここでは主に空気の流れについて説明する。
冷房除湿運転時、図12(A)の第1運転と図12(B)の第2運転とを交互に行う。第1運転時は、第1空気熱交換器(11)と第1吸着熱交換器(13)が凝縮器となり、第2空気熱交換器(12)と第2吸着熱交換器(14)が蒸発器となる。そして、第1空気熱交換器(11)と第1吸着熱交換器(13)を通過した室外空気(OA)が排出空気(EA)として室外に排出されるとともに、第2吸着熱交換器(14)を通過した室外空気(OA)は供給空気(SA)として供給され、第2空気熱交換器(12)を通過した室内空気(RA)は供給空気(SA)として室内に戻る。
暖房加湿運転時、図13(A)の第1運転と図13(B)の第2運転とを交互に行う。第1運転時は、第2空気熱交換器(12)と第2吸着熱交換器(14)が凝縮器となり、第1空気熱交換器(11)と第1吸着熱交換器(13)が蒸発器となる。そして、第1空気熱交換器(11)と第1吸着熱交換器(13)を通過した室外空気(OA)が排出空気(EA)として室外に排出されるとともに、第2吸着熱交換器(14)を通過した室外空気(OA)は供給空気(SA)として室内に供給され、第2空気熱交換器(12)を通過した室内空気(RA)は供給空気(SA)として室内に戻る。
前提技術6に係る空気調和装置は、図15及び図16に示すように、前提技術4と冷媒回路の構成は同じである。この空気調和装置(10)は、室内への給気量と室外への排気量がバランスする換気扇タイプの装置に構成されている。
この空気調和装置(10)の運転動作について説明する。なお、冷媒回路における冷媒の流れは前提技術4と同じであるため、ここでは主に空気の流れについて説明する。
冷房除湿運転時、図15(A)の第1運転と図15(B)の第2運転とを交互に行う。第1運転時は、第1空気熱交換器(11)と第1吸着熱交換器(13)が凝縮器となり、第2空気熱交換器(12)と第2吸着熱交換器(14)が蒸発器となる。そして、第1空気熱交換器(11)を通過した室外空気(OA)が排出空気(EA)として室外に排出されるとともに、第2空気熱交換器(12)を通過した室内空気(RA)が供給空気(SA)として室内に戻る。また、第1吸着熱交換器(13)を通過した室内空気(RA)は排出空気(EA)として室外に排出され、第2吸着熱交換器(14)を通過した室外空気(OA)は供給空気(SA)として室内に供給される。
暖房加湿運転時、図16(A)の第1運転と図16(B)の第2運転とを交互に行う。第1運転時は、第2空気熱交換器(12)と第2吸着熱交換器(14)が凝縮器となり、第1空気熱交換器(11)と第1吸着熱交換器(13)が蒸発器となる。そして、第1空気熱交換器(11)を通過した室外空気(OA)が排出空気(EA)として室外に排出されるとともに、第2空気熱交換器(12)を通過した室内空気(RA)が供給空気(SA)として室内に戻る。また、第1吸着熱交換器(13)を通過した室内空気(RA)が排出空気(EA)として室外に排出され、第2吸着熱交換器(14)を通過した室外空気(OA)が供給空気(SA)として室内に供給される。
図15〜図17の例では、2つの吸着熱交換器(13,14)を室内に設置しているが、これらの吸着熱交換器(13,14)は、図18に示すように室外に設置してもよい。この場合、室外ユニット(110)において、第1吸着熱交換器(13)及び第2吸着熱交換器(14)の一方を通過した室外空気(OA)が室内に供給され、その他方を通過した室内空気(RA)が室外に排出される。また、第2空気熱交換器(12)を通過した室内空気(RA)は室内を循環する。さらに、室外ユニット(110)において、室外空気(OA)は第1空気熱交換器(11)を通過して室外を循環する。
前提技術7に係る空気調和装置(10)は、図19及び図20に示すように、2つの空気熱交換器(11,12)と2つの吸着熱交換器(13,14)を1つのケーシング(150)内に収納し、一体型にして天井裏に設置した例である。この前提技術7は、空気調和装置(10)を全換気タイプとして構成する場合の1つの構成例である。また、図19は、この空気調和装置(10)の設置状態と運転時の空気の流れを示す概念図であり、図20は、(A)図が平面構造図、(B)図が左側面構造図、(C)図が右側面構造図である。
次に、この空気調和装置(10)の運転動作について説明する。
冷房除湿運転時は、第1運転(図15(A)参照)と第2運転(図15(B)参照)とを交互に行う。第1運転時は、第1空気熱交換器(11)と第1吸着熱交換器(13)が凝縮器となり、第2空気熱交換器(12)と第2吸着熱交換器(14)が蒸発器となる。また、第1ダンパ(181)、第4ダンパ(184)、第6ダンパ(186)、第7ダンパ(187)が開口し、第2ダンパ(182)、第3ダンパ(183)、第5ダンパ(185)、第8ダンパ(188)が閉鎖される。
暖房加湿運転時は、第1運転(図16(A)参照)と第2運転(図16(B)参照)とを交互に行う。第1運転時は、第2空気熱交換器(12)と第2吸着熱交換器(14)が凝縮器となり、第1空気熱交換器(11)と第1吸着熱交換器(13)が蒸発器となる。また、第1ダンパ(181)、第4ダンパ(184)、第6ダンパ(186)、第7ダンパ(187)が開口し、第2ダンパ(182)、第3ダンパ(183)、第5ダンパ(185)、第8ダンパ(188)が閉鎖される。
実施形態1に係る空気調和装置は、図21及び図22に示すように、上記各前提技術における冷媒回路(20)の代わりに、冷温水が流れる冷温水回路(40)を備えている。この冷温水回路(40)は、冷温水と空気とが熱交換を行う複数の熱交換器(11,12,13,14)を有している。また、この冷温水回路(40)は、上記の複数の熱交換器(11,12,13,14)として、主に空気の顕熱処理を行う2つの空気熱交換器(11,12)と、主に空気の潜熱処理を行う2つの吸着熱交換器(13,14)とを備えている。
次に、この空気調和装置(10)の運転動作について説明する。
冷房除湿運転時、図21(A)の第1運転と図21(B)の第2運転とを交互に行う。第1運転時は、各三方弁(A1〜D2)において図21(A)の実線で示したポートが開かれ、破線で示したポートが閉じられることで、第1空気熱交換器(11)と第2吸着熱交換器(14)が加熱器となり、第2空気熱交換器(12)と第1吸着熱交換器(13)が冷却器となる。そして、第1空気熱交換器(11)を通過した室外空気(OA)が排出空気(EA)として室外に排出されるとともに、第2空気熱交換器(12)を通過した室内空気(RA)が供給空気(SA)として室内に戻る。また、第1吸着熱交換器(13)を通過した室外空気(OA)は供給空気(SA)として室内に供給され、第2吸着熱交換器(14)を通過した室内空気(RA)は排出空気(EA)として室外に排出される。
暖房加湿運転時、図22(A)の第1運転と図22(B)の第2運転とを交互に行う。第1運転時は、各三方弁(A1〜D2)において図22(A)の実線で示したポートが開かれ、破線で示したポートが閉じられることで、第2空気熱交換器(12)と第2吸着熱交換器(14)が加熱器となり、第1空気熱交換器(11)と第1吸着熱交換器(13)が冷却器となる。そして、第1空気熱交換器(11)を通過した室外空気(OA)が排出空気(EA)として室外に排出されるとともに、第2空気熱交換器(12)を通過した室内空気(RA)が供給空気(SA)として室内に戻る。また、第1吸着熱交換器(13)を通過した室内空気(RA)は排出空気(EA)として室外に排出され、第2吸着熱交換器(14)を通過した室外空気(OA)は供給空気(SA)として室内に供給される。
この実施形態1では、空気調和装置(10)を前提技術1〜6のようなセパレート型と考えて、4つの熱交換器(11,12,13,14)を室外熱交換器(43)と室内熱交換器(44)に分けて説明したが、前提技術7のような一体型で室外熱交換器(43)と室内熱交換器(44)の区別のない構成にすることも可能である。
実施形態2に係る空気調和装置は、図23及び図24に示すように、実施形態1とは冷温水回路(40)の構成を変更した例である。
(冷房除湿運転)
冷房除湿運転時、図23(A)の第1運転と図23(B)の第2運転とを交互に行う。第1運転時は、各三方弁(A1〜D2)において図23(A)の実線で示したポートが開かれ、破線で示したポートが閉じられることで、第1空気熱交換器(11)と第2吸着熱交換器(14)が加熱器となり、第2空気熱交換器(12)と第1吸着熱交換器(13)が冷却器となる。また、第2運転時は、各三方弁(A1〜D2)において図23(B)の実線で示したポートが開かれ、破線で示したポートが閉じられることで、第1空気熱交換器(11)と第1吸着熱交換器(13)が加熱器となり、第2空気熱交換器(12)と第2吸着熱交換器(14)が冷却器となる。
暖房加湿運転時、図24(A)の第1運転と図24(B)の第2運転とを交互に行う。第1運転時は、各三方弁(A1〜D2)において図24(A)の実線で示したポートが開かれ、破線で示したポートが閉じられることで、第2空気熱交換器(12)と第2吸着熱交換器(14)が加熱器となり、第1空気熱交換器(11)と第1吸着熱交換器(13)が冷却器となる。また、第2運転時は、各三方弁(A1〜D2)において図24(B)の実線で示したポートが開かれ、破線で示したポートが閉じられることで、第2空気熱交換器(12)と第1吸着熱交換器(13)が加熱器となり、第1空気熱交換器(11)と第2吸着熱交換器(14)が冷却器となる。
実施形態3に係る空気調和装置(10)は、実施形態1において冷温水回路(40)が冷温水の循環する閉サイクルの回路であるのに対して、図25及び図26に示すように、冷温水回路(40)が冷温水の排水される開放サイクルの回路に構成された例である。
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
(11) 第1空気熱交換器
(12) 第2空気熱交換器
(13) 第1吸着熱交換器
(14) 第2吸着熱交換器
(15) コントローラ(制御手段)
(16) タイマ(切換間隔設定手段)
(20) 冷媒回路(熱媒体回路)
(40) 冷温水回路(熱媒体回路)
Claims (4)
- 冷温水が流れる冷温水回路(40)を備え、該冷温水回路(40)内に、冷温水と空気とが熱交換を行う4つの熱交換器(11,12,13,14)を有する空気調和装置であって、
上記4つの熱交換器(11,12,13,14)のうち2つの熱交換器(11,12)は、主に空気の顕熱処理を行う空気熱交換器(11,12)により構成され、他の2つの熱交換器(13,14)は、表面に吸着剤を担持して主に空気の潜熱処理を行う吸着熱交換器(13,14)により構成され、
上記冷温水回路(40)は、2つの吸着熱交換器(13,14)の一方に温水を流すとともに他方に冷水を流すように冷温水の流れ方向を切り換える第1切換機構(45)と、2つの空気熱交換器(11,12)の一方に温水を流すとともに他方に冷水を流すように冷温水の流れ方向を切り換える第2切換機構(46)とを備えていることを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1に記載の空気調和装置において、
吸着熱交換器(13,14)で吸着剤を冷却しながら該吸着熱交換器(13,14)を流れる空気の水分を吸着剤で吸着する吸湿運転と、吸着熱交換器(13,14)で吸着剤を加熱しながら該吸着熱交換器(13,14)を流れる空気に水分を放出させて吸着剤を再生する放湿運転とを、冷温水回路(40)における冷温水の流れと空気の流通とを切り換えて行う制御手段(15)を備えていることを特徴とする空気調和装置。 - 請求項2に記載の空気調和装置において、
制御手段(15)には、吸湿運転と放湿運転を切り換える時間間隔を潜熱負荷に応じて設定する切換間隔設定手段(16)が設けられていることを特徴とする空気調和装置。 - 請求項3に記載の空気調和装置において、
切換間隔設定手段(16)は、潜熱負荷が大きくなるほど吸湿運転と放湿運転を切り換える時間間隔の設定値を小さくするように構成されていることを特徴とする空気調和装置。
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