JP4384934B2 - 海洋深層水による空調装置 - Google Patents

Description

本発明は海洋深層水を冷熱源とする空調装置に関する。

海洋深層水は表層の海水温度変化に関わりなくほぼ一定の低温であるので、この海洋深層水の冷熱エネルギーを利用する技術が各種提案されている（特許文献１参照）。

海洋深層水の冷熱を空調（冷房）に利用する場合、海洋深層水を機械室に設けた空調器の空気−水熱交換器に直接供給し、同熱交換器にて冷却された空気をダクトを介して被空調室に供給する全空気方式と、海洋深層水を水−水熱交換器に供給して真水を冷却し、冷却された真水（冷水）を各被空調室に設けた空調器の空気−水熱交換器に供給して各被空調室の空気を冷却する水方式とがある。

上述した全空気方式と水方式のいずれの方式においても、被空調室の温度制御は各空調器における風量を一定に保った状態で空気−水熱交換器に供給する海洋深層水または冷水の量を調節して行っている。

したがって、例えば海洋深層水の温度が高めである場合、空気−水熱交換器に供給される海洋深層水または冷水の温度が高めとなり、空調顕熱負荷が小である場合は空気−水熱交換器に供給される海洋深層水または冷水の量が少なく給気温度も高いので、除湿されず、被空調室の湿度は通常の５０〜６０％ＲＨより高い７０〜９０％ＲＨとなる。
特開２０００−８７５７９（第１〜７頁および図１）

本発明の目的とするところは、除湿器や再熱ヒータを設けなくても被空調室の温湿度制御ができ、省エネルギー化を図ることができて湿度６０％ＲＨ以下の快適な空調を行うことができる空調装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る空調装置は、空調器の空気通路内に空気−水熱交換器と送風機とを備え、海洋深層水または海洋深層水との熱交換により冷却された冷水を前記空気−水熱交換器に供給する水送り管と、空気−水熱交換器を流過した水を戻す水戻し管と、これら水送り管と水戻り管の途中を連通するバイパス管と、前記水送り管からバイパス管へ流入する海洋深層水または冷水の量を調節することにより前記空気−水熱交換器へ供給する海洋深層水または冷水を制御する制御弁機構とを備え、また、前記送風機の送風量を制御する風量制御機構を備え、さらに被空調室内に設けた温度センサと湿度センサにより検出される温度および湿度に基づいて、前記制御弁機構と風量制御機構をコントロールする制御回路を備え、この制御回路は、前記湿度センサにより検出される湿度が予め設定された値以下である場合には送風量を一定に保つが、前記空気−水熱交換器に供給する海洋深層水または冷水の量を前記温度センサにより検出される温度と設定温度との差に基づいて制御して被空調室内の温度が所定の値に調節される温度制御運転が行われ、また、前記湿度センサにより検出される湿度が予め設定された値を超えた場合には、前記制御回路は、温度センサにより検出される温度に関わらず、前記空気−水熱交換器に供給する海洋深層水または冷水の量を予め設定された最大値に保つが、送風量を予め設定された最小値に保って空気通路内の空気温度を低下させることにより除湿する除湿運転が行われ、前記湿度センサにより検出される湿度が前記予め設定された値以下になると再び前記温度制御運転が行われ、被空調室内の温度が所定の値に調節されるとともに湿度も所定の値以下に保たれるように構成し、前記制御回路は、前記除湿運転時間が開始されるとＯＮとなり、予め設定された時間が経過するとＯＦＦとなるタイマを備え、このタイマがＯＦＦになると除湿運転を終了して前記温度制御運転が開始されるように制御が行われ、除湿運転による除湿が所定時間内に終了しなかった場合、温度制御を優先できるように構成したものとしてある。

本発明の請求項２に係る空調装置は、前記送風機における送風量の制御をインバータにより行うことを特徴としている。

本発明によれば、海洋深層水の冷熱を有効に利用することができ、しかも空調器内に再熱ヒータや除湿器を設けなくても被空調室内の除湿を確実に行うことができ、省エネルギーで快適な空調を行うことができる。

以下、本発明に係る空調装置の実施例を添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
被空調室１に設けた空調器２の空気通路内には、空気入口２ａ側から同出口２ｂ側に向かってエアフィルタ３、送風機４および空気−水熱交換器たる冷却コイル５を備えていて、この冷却コイル５の冷水入口５ａには水−水熱交換器たるプレート熱交換器６からの水送り管７が接続されており、また冷水出口５ａには前記プレート熱交換器に至る水戻り管８が接続されている。

前記プレート熱交換器６は、海洋深層水と水との熱交換を行うものとしてあり、同プレート熱交換器の１次側には海洋深層水の送り管９と同戻り管１０が接続され、２次側には前記水送り管７と水戻り管８が接続されている。

しかして、前記水送り管７と水戻り管８の途中には、これら水送り管と水戻り管を連通するバイパス管１１を接続してあって、このバイパス管の水送り管または水戻り管との分岐部（図１においては水戻り管８側の分岐部）に、制御弁機構１２を設けてある。

上記制御弁機構１２は、例えば三方流量制御弁で構成されていて、第１入口ポート１２ａと出口ポート１２ｃとの間と、第２入口ポート１２ｂと出口ポート１２ｃとの間の流量を制御できるものとしてあり、したがって前記冷却コイル５に送る水の量を任意に制御できるようになっている。

また、前記送風機４はインバータ１３によって送風量を調節できるものとしてあって、空調器２の空気入口２ａから吸入し、冷却コイル経て空気出口２ｂから送出する空気量を任意に制御できるようになっている。

そして、前記制御弁機構１２とインバータ１３は、それぞれ信号線１４、１５によって制御回路１６に接続されていて、この制御回路からの信号に基づいて制御弁機構１２においては冷却コイル５への送水量を、インバータ１３においては送風機の送風量をそれぞれ調節できるようになっている。

また上記制御回路１６には、被空調室１内に設けた温度センサ１７と湿度センサ１８が接続されていて、これら温度センサと湿度センサにより検出される被空調室内の温度および湿度に基づいて前記制御弁機構１２とインバータ１３の制御を行うように構成されている。

具体的には、被空調室１内の湿度が予め設定された所定の湿度、例えば６０％ＲＨ以下である場合には、制御回路はインバータ１３に対して送風機の送風量を予め設定された所定の値に一定に保つよう制御を行い、制御弁機構１２に対しては、温度センサにて検出される温度に基づいて冷却コイル５への冷水供給量を調節する温度制御運転が行われる。

より詳しくは、被空調室１内の温度が設定温度よりもある程度高い場合には制御弁機構１２における水送り管７から冷却コイル５側への冷水供給量を増加し、バイパス管１１側への冷水送り量を小ならしめ、被空調室内の温度が設定温度よりもある程度低い場合には制御弁機構１２における水送り管７から冷却コイル側への冷水供給量を減少し、バイパス管１１側への冷水送り量を大ならしめる。

また、被空調室内の湿度が予め設定された所定の湿度、例えば６０％ＲＨ未満である場合には、制御回路はインバータ１３に対して送風機の送風量を予め設定された最小値に保つよう制御を行い、制御弁機構１２に対しては冷却コイル側へ冷水を全量供給するように制御を行う除湿運転が行われる。

この除湿運転においては、送風量が最小値、冷却コイルへの冷水供給量が最大となるので、空気通路内の空気は露点よりも低温に冷却されて除湿され、被空調室内に供給される。
なお、冷却コイル５の表面にて結露したドレンは図示省略のドレンパンとドレンパイプを経て空調器外に排出される。

ところで、制御回路１６にはタイマ１６ａを設けてあって、上述した除湿運転が開始するとＯＮとなり、予め設定された時間が経過するとＯＦＦとなり、このタイマがＯＦＦとされることによって除湿運転が停止されて除湿運転から前述した温度制御運転が行われるようにしてある。

より詳しくは、被空調室内の空気の空調顕熱負荷が大であって、除湿運転による除湿が所定時間内に終了しなかった場合、被空調室内の温度制御を再開して温度制御を優先できるようにしてある。

上述した実施例においては、１つの被空調室に設けた１つの空調器に冷水を供給する構成としてあるが、実際には複数の被空調室に設けた各空調器に、１つの冷水循環ラインに各空調器を並列に接続して冷水を供給し、各被空調室の温度、湿度を個別に制御する構成とし、この場合、温度センサ１７および湿度センサ１８は各被空調室内に設け、制御回路１６も各被空調器ごとに設けるか、１つの制御回路にて各被空調室に対する個別の制御を集中制御する場合もある。

また、上述した実施例においては海洋深層水を水と熱交換して空調器の冷却コイルに供給する構成としてあるが、海洋深層水を直接空調器へ供給する場合もあるし、図２に示されるように冷水と海洋深層水の両方を用いる構成とする場合もある。

具体的には、空調器１９の空気通路内に、エアフィルタ２０、第１冷却コイル２１、第２冷却コイル２２および送風機２３を空気の流れ方向上流側からこの順に設け、第１冷却コイル２１には図１に示した実施例のものと同様に冷水を供給し、第２冷却コイル２２には海洋深層水を直接供給する。

しかして、第１冷却コイル２１への冷水供給と、送風機２３に対する風量制御は第１実施例と同様に行われるが、第２冷却コイル２２への海洋深層水の送り管２４と同戻り管２５との間にも第１冷却コイルにおける水送り管７と同戻り管８における場合と同様に、バイパス管２６および制御弁機構２７を設け、この制御弁機構２７も第１実施例のものと同様に制御される。

上述した第２実施例のものは、各被空調室へダクト２８によって冷却空気を供給する全空気方式に好適である。

本発明に係る装置の実施例を示す構成図。 本発明に係る装置の他の実施例を示す構成図。

符号の説明

１ 被空調室 ２ 空調器
３ エアフィルタ ４ 送風機
５ 冷却コイル ６ プレート熱交換器
７ 水送り管 ８ 水戻り管
９ 海洋深層水の送り管 １０ 海洋深層水の戻り管
１１ バイパス管 １２ 制御弁機構
１３ インバータ １４ 信号線
１５ 信号線 １６ 制御回路
１７ 温度センサ １８ 湿度センサ
１９ 空調器 ２０ エアフィルタ
２１ 第１冷却コイル ２２ 第２冷却コイル
２３ 送風機 ２４ 海洋深層水の送り管
２５ 海洋深層水の戻り管 ２６ バイパス管
２７ 制御弁機構 ２８ ダクト

Claims (2)

1. 空調器の空気通路内に空気−水熱交換器と送風機とを備え、海洋深層水または海洋深層水との熱交換により冷却された冷水を前記空気−水熱交換器に供給する水送り管と、空気−水熱交換器を流過した水を戻す水戻し管と、これら水送り管と水戻り管の途中を連通するバイパス管と、前記水送り管からバイパス管へ流入する海洋深層水または冷水の量を調節することにより前記空気−水熱交換器へ供給する海洋深層水または冷水を制御する制御弁機構とを備え、また、前記送風機の送風量を制御する風量制御機構を備え、さらに被空調室内に設けた温度センサと湿度センサにより検出される温度および湿度に基づいて、前記制御弁機構と風量制御機構をコントロールする制御回路を備え、
   この制御回路は、前記湿度センサにより検出される湿度が予め設定された値以下である場合には送風量を一定に保つが、前記空気−水熱交換器に供給する海洋深層水または冷水の量を前記温度センサにより検出される温度と設定温度との差に基づいて制御して被空調室内の温度が所定の値に調節される温度制御運転が行われ、
   また、前記湿度センサにより検出される湿度が予め設定された値を超えた場合には、前記制御回路は、温度センサにより検出される温度に関わらず、前記空気−水熱交換器に供給する海洋深層水または冷水の量を予め設定された最大値に保つが、送風量を予め設定された最小値に保って空気通路内の空気温度を低下させることにより除湿する除湿運転が行われ、前記湿度センサにより検出される湿度が前記予め設定された値以下になると再び前記温度制御運転が行われ、被空調室内の温度が所定の値に調節されるとともに湿度も所定の値以下に保たれるように構成し、前記制御回路は、前記除湿運転時間が開始されるとＯＮとなり、予め設定された時間が経過するとＯＦＦとなるタイマを備え、このタイマがＯＦＦになると除湿運転を終了して前記温度制御運転が開始されるように制御が行われ、除湿運転による除湿が所定時間内に終了しなかった場合、温度制御を優先できるように構成してなる海洋深層水による空調装置。
2. 前記送風機における送風量の制御をインバータにより行うことを特徴とする請求項１に記載の海洋深層水による空調装置。

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