JP3811953B2 - 農産業用空気熱源ヒートポンプ式空調機 - Google Patents

Description

本発明は農産業用空気熱源ヒートポンプ式空調機に関するものである。

栽培室や倉庫、工場などの空調を行う農産業用空気熱源ヒートポンプ式空調機は、ケーシングと被空調空間をダクトでつなぎ給排気等をしている。

特開２００２−２６７２８３号公報

そのため、ダクト施工の分、設備コスト高となる問題がある。また、ケーシングが横長のため広い設置面積が必要となり、その分もコストが高くなる。そこで、ダクト無しで容易に設置できてコンパクトで、設備コストがかからず、温度ムラがなく、メンテナンスが容易で、低騒音な空調機を提供する。

本発明は、上記課題を解決するため、ケーシングを正面・背面方向に扁平状に形成し、このケーシングの正面側上端部に給気口を、背面側上端部に排気口を、各々形成すると共に、前記ケーシングの正面側下端部に還気取入口を形成し、かつ前記ケーシングの一側面下端部に第１外気取入口を、他側面下端部に第２外気取入口を、各々形成し、前記給気口と前記還気取入口と前記第１外気取入口に各々連通する給気送風路と、前記排気口と前記還気取入口と前記第２外気取入口とに各々連通する排気送風路と、を前記ケーシング内に並列に立設し、蒸発器を前記給気送風路に設け、凝縮器を前記排気送風路に設け、前記給気送風路と前記排気送風路に各々取入れられる空気の風量制御を行うダンパ機構、を設け、前記排気送風路の上端仕切面を背面側から正面側に向かって下傾させ、前記上端仕切面と前記ケーシング内面にて形成された空間を前記給気送風路として利用したことを最も主要な特徴とする。

請求項１の発明によれば、栽培室や倉庫、工場などの縦壁の通風口に給気口と還気取入口を嵌合して設置するだけで被空調空間を空調できるので、ダクトが不要となり設備コストを低減できる。ケーシングが縦型で正面・背面方向に薄いので設置面積が小さくて済み、壁から外に張り出さず邪魔にならない。農産業用の被空調空間に対して循環空調、換気、外気冷房、外気暖房などの各種パターンの運転を行える。下から吸い込んで上から吹出すので気流分布が良くなり温調ムラを防止できる。ケーシングの両サイドから外気を取入れるようにしてあるので背面側から容易にメンテナンスできる。排気送風路の傾斜状上端仕切面に被さるように給気送風路の上端部が折曲がって拡径するので反射減衰による減音作用が向上し、かつ給気口と排気口の部分が嵩高くならずコンパクトにでき吹出し範囲を幅広くとれ、排気送風路の傾斜状上端仕切面に沿ってスムーズに排気できて圧力損失の減少を図れる。
請求項２の発明によれば、蒸発器と凝縮器の圧力損失が減少して熱交換効率が向上するので小型の送風機を用いることができ騒音低減を図れる。蒸発器と凝縮器も小型化でき空調機をコンパクト化できる。

図１〜図５は、本発明の農産業用空気熱源ヒートポンプ式空調機の一実施例を示しており、実線及び点線の白抜き矢印は送風方向を示す。この空調機は、ケーシング１と、ヒートポンプＣと、を備えており、ケーシング１を正面・背面方向に扁平状に形成し、ケーシング１の正面側上端部に給気口２を、背面側上端部に排気口３を、各々形成すると共に、ケーシング１の正面側下端部に還気取入口４を形成し、かつケーシング１の一側面下端部に第１外気取入口５を、他側面下端部に第２外気取入口６を、各々形成する。栽培室や倉庫、工場などの被空調空間の縦壁に形成した上部通風口と下部通風口に、前記被空調空間内へ給気吹出し自在として給気口２を、前記被空調空間内から還気取入自在として還気取入口４を、各々配置し、前記縦壁の外面にケーシング１をその正面を面対向させて設置する。還気取入口４は、図例のように給気送風路Ａと排気送風路Ｂにまたがって１つ設ける以外に、給気送風路Ａと排気送風路Ｂに別々に１つずつ設けてもよい。

この給気口２と還気取入口４と第１外気取入口５に連通する給気送風路Ａと、排気口３と還気取入口４と第２外気取入口６とに連通する排気送風路Ｂと、をケーシング１内に並列に立設し、給気送風路Ａには、第１外気取入口５からの外気と還気取入口４からの還気が通風される蒸発器７と、加湿器１６と、を設け、排気送風路Ｂには、還気取入口４からの還気が通風されずに第２外気取入口６からの外気が通風される凝縮器８を、設け、給気送風路Ａと排気送風路Ｂに各々取入れられる空気（還気と外気）の風量制御を行うダンパ機構Ｄ、を設ける。図例では、ケーシング１には、第１外気取入口５から蒸発器７への外気風量を制御する外気ダンパ１３と、還気取入口４から蒸発器７への還気風量を制御する第１還気ダンパ１４と、還気取入口４から凝縮器８への還気風量を制御する第２還気ダンパ１５と、を設けて、給気送風路Ａに取入れられる外気と還気の風量制御と排気送風路Ｂに取入れられる還気の風量制御を行うダンパ機構Ｄを、構成し、各種の運転制御装置等により風量制御を行う。各ダンパ１３、１４、１５は、全閉・全開切換のみ又は任意風量可変自在の何れの構造であってもよい。凝縮器８は第２外気取入口６に密接させて、第２還気ダンパ全開状態において還気が凝縮器８をバイパスして流れて外気が凝縮器８を流れず第２還気ダンパ全閉状態において外気が凝縮器８を流れ第２還気ダンパ中間開放状態において還気が凝縮器８をバイパスして流れてつつ外気が凝縮器８を流れるようにする。このように第２還気ダンパ１５一つで外気と還気の送風切換えと還気の風量調整ができコンパクト化とコストダウンを図れる。

排気送風路Ｂの上端仕切面１２は背面側から正面側に向かって下傾させ、上端仕切面１２とケーシング１内面にて形成された空間を給気送風路Ａとして利用する。排気口３は斜め下乃至下方に吹出す庇状に形成して、積雪対策を不要とする。給気口３はパンカルーバーとして局所への吹出しも可能とする。ケーシング１の背面は、着脱又は開閉自在なメンテナンス用の外装板にて形成して、障害物のない背面側から内部を容易にメンテナンスできるようにする。なお、排気口３と給気口２は図例以外の形状構造のものに変更するも自由である。

ヒートポンプＣは、熱交換用空気（外気）で循環冷媒の熱交換をする凝縮器８と、循環冷媒で空調用空気（外気と還気）の熱交換をする蒸発器７と、圧縮機１１、膨張弁と、冷媒循環方向の正逆の切換弁（四方弁）と、図示省略の受液器等と、を備え、これらを配管接続して冷媒循環回路を構成しかつ切換弁により凝縮器８と蒸発器７の吸熱と放熱（蒸発機能と凝縮機能）を切換自在に構成する。蒸発器７と凝縮器８のフィンチューブは圧損の少ない楕円管にするのが好ましいが円形管でもよい。

排気送風路Ｂには風量制御自在な吸込み式の凝縮用送風機１０を設け、給気送風路Ａに風量制御自在な蒸発用送風機９を設ける。この空調機は、ヒートポンプＣと送風機９、１０と加湿器１６の各々の容量制御をすると共に給気送風路入口空気温湿度に応じて蒸発器７の冷媒蒸発・冷媒凝縮を切換する制御手段（図示省略）を、備えており、例えば、凝縮器負荷が大きくなると凝縮器面風速を増加させ、凝縮器負荷が小さくなると凝縮器面風速を減少させる。この凝縮器３の面風速を４．０〜６．０ｍ／ｓに設定することにより、圧縮機性能限界以上に熱量を確保でき、ＣＯＰが向上する。このように高風速で凝縮器の熱交換をすることによりＣＯＰが向上して省エネを図れ、小型の凝縮器を使用できて空調機のコンパクト化を図れ、凝縮器面風速制御により細かく空調機の能力調整ができ、圧縮機を大型化せずとも寒冷地から暑地まで広範囲の地域で使用できる。なお、熱負荷が小さくなって圧縮機容量を減少させる場合、定風量の送風機では無駄に送風電力を消費するが、本発明では送風機の風量を減らして省エネ化を図れる。

この空調機では、例えば、循環冷暖房、換気冷暖房、換気、外気冷房、外気暖房などの各種パターンの運転を行える。循環冷暖房運転では、外気ダンパ１３と第２還気ダンパ１５を全閉し、第１還気ダンパ１４を開放して、還気取入口４から取入れた被空調空間の還気を蒸発器７の循環冷媒で熱交換し、必要に応じて加湿器１６を作動させて温湿度調整して給気口２から被空調空間へ給気し、第２外気取入口６から取入れた外気で凝縮器８の循環冷媒を熱交換して吸熱又は放熱し排気口３から屋外へ排気する。換気冷暖房運転では、外気ダンパ１３と第２還気ダンパ１５と第１還気ダンパ１４を開放して、還気取入口４から取入れた還気と第１外気取入口５から取入れた外気を所定割合で混合して蒸発器７で熱交換し、必要に応じて加湿器１６を作動させて温湿度調整して給気口２から被空調空間へ給気し、第２外気取入口６から取入れた外気で凝縮器８の循環冷媒を熱交換し還気取入口４から還気を所定量取入れて排気口３から外気と共に屋外へ排気する。換気、外気冷房及び外気暖房運転では、ヒートポンプＣを止めて、第１還気ダンパ１４を全閉し、外気ダンパ１３と第２還気ダンパ１５を開放して、第１外気取入口５から外気を取入れ、必要に応じて加湿器１６を作動させて湿度調整して被空調空間に給気し、還気取入口４から取入れた還気を排気口３から屋外へ排気する。

なお、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更自由で、たとえばヒートポンプＣの構成変更は自由である。また、熱負荷に応じて凝縮用送風機１０と蒸発用送風機９の風量制御のみを行う制御手段としたり、凝縮用送風機１０の風量制御のみを行う制御手段として、能力調整するも自由である。送風機９、１０は吸込み式でなく押込み式とするも自由である。また、加湿器１６を省略するも自由である。

本発明の実施例を示す正面図。 図１の側面図。 図１の平面図。 一部を破断して示す上部の斜視図。 ヒートポンプの簡略説明図。

符号の説明

１ ケーシング
２ 給気口
３ 排気口
４ 還気取入口
５ 第１外気取入口
６ 第２外気取入口
７ 蒸発器
８ 凝縮器
１２ 上端仕切面
Ａ 給気送風路
Ｂ 排気送風路
Ｄ ダンパ機構

Claims (2)

1. ケーシング１を正面・背面方向に扁平状に形成し、このケーシング１の正面側上端部に給気口２を、背面側上端部に排気口３を、各々形成すると共に、前記ケーシング１の正面側下端部に還気取入口４を形成し、かつ前記ケーシング１の一側面下端部に第１外気取入口５を、他側面下端部に第２外気取入口６を、各々形成し、前記給気口２と前記還気取入口４と前記第１外気取入口５に各々連通する給気送風路Ａと、前記排気口３と前記還気取入口４と前記第２外気取入口６とに各々連通する排気送風路Ｂと、を前記ケーシング１内に並列に立設し、蒸発器７を前記給気送風路Ａに設け、凝縮器８を前記排気送風路Ｂに設け、前記給気送風路Ａと前記排気送風路Ｂに各々取入れられる空気の風量制御を行うダンパ機構Ｄ、を設け、前記排気送風路Ｂの上端仕切面１２を背面側から正面側に向かって下傾させ、前記上端仕切面１２と前記ケーシング１内面にて形成された空間を前記給気送風路Ａとして利用したことを特徴とする農産業用空気熱源ヒートポンプ式空調機。
2. 蒸発器７と凝縮器８のフィンチューブを楕円管にした請求項１記載の農産業用空気熱源ヒートポンプ式空調機。

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