JP4719775B2 - 除湿再熱空調装置 - Google Patents

Description

本発明は除湿再熱空調装置に関するものであり、特に、低露点除湿運転が可能な除湿再熱空調装置に関するものである。

従来、１台の室外機と接続された複数台の室内機を備え、該１台の室外機で該複数台の室内機の冷房・暖房運転をそれぞれ独立に行うことができる空気調和装置として、いわゆる冷暖房フリーマルチエアコンが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、医療機関やクリーンルーム、電算室、半導体工場の室内空調においては、一年を通して一定の温度で、かつ、一定湿度の空気に調整し、その室内空気状態を維持する温調空気を供給する必要がある。その際に、室内機と室外機に温調処理を分割することが多い。また、取り入れられる外気は、温度と共に湿度も一年を通じて大きく変化する。例えば、夏季には外気が高温、多湿で、冬季には外気が低温で乾燥している。このために、従来は外気調整空調機として、温調範囲の自由度を確保するために、及び、湿度の安定性をより向上させるために、除湿再熱制御方式が採用されている。

さらに、室内目標空気の必要とする空気状態を示す一定温湿度(温度と湿度)は比較的低温で乾いた空気(例えば、温度が２３℃、相対湿度４５％で、この場合の露点温度は１０℃)状態である。したがって、外気調整空調機は、夏季の外気をこの露点温度(１０℃)まで冷却除湿する必要があり、また、冷却コイルに必要な冷媒の温度は６〜７℃にする必要がある。

しかし、一般に市販されている冷房運転と暖房運転が可能な空気調和装置における冷却コイルの出口空気温度の下限値は、その性能から約１０℃である。したがって、例えば露点温度１０℃以下で運転をしたいときには、冷却専用機(冷凍機)を使用することになるが、冷却専用機の室外機は冷却専用のため、加熱運転、または除湿再熱運転をするには別に電気ヒータや蒸気、温水コイル等が必要になる。
特開平９−３１０９３１号公報。

上述したように、従来の除湿再熱空調装置では、露点温度１０℃以下で運転をしたいときには冷却専用機を使用し、また加熱運転、除湿再熱運転をするには別に電気ヒータや蒸気、温水コイル等が必要になっていた。これは特殊に設計して制作する必要があり、そのためコストが高くなるという問題点があった。

そこで、安価な構造で、また、低いランニングコストで露点温度１０℃以下での低温冷房運転と加熱運転、及び、除湿再熱運転を可能にする除湿再熱空調装置を得るために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、吸気口と排気口を有する空調ハウジング内に前記吸気口から被処理空気を取り入れ、該被処理空気を除湿再熱して前記排気口より排出する除湿再熱空気装置において、
室内側熱交換機をそれぞれ設けて前記空調ハウジング内に配設された第１と第２の空調用室内機と室外側熱交換器を設けて前記空調ハウジング外に配設された空調用室外機と前記第１と第２の空調用室内機と前記空調用室外機との間に配設された分流コントローラとを有し、該分流コントローラの切り替えにより前記第１と第２の空調用室内機をそれぞれ冷房・暖房運転を同時に行い得るヒートポンプ式第１の空気調和機と、室内側熱交換機を設けた低温用室内機と室外側熱交換器を設けた低温用室外機を有し、前記低温用室内機を前記第１と第２の空調用室内機よりも低温に調整可能な空気を露点温度１０℃以下にできる冷却専用の第２空気調和機とを備え、かつ、前記空調ハウジング内に前記吸気口から前記排気口に向かって順に前記第１の空調用室内機、前記低温用室内機、前記第２の空調用室内機を配置してなる除湿再熱空調装置を提供する。

この構成によれば、１台の空調用室外機で第１の空調用室内機と第２の空調用室内機の冷房と暖房運転をそれぞれ独立に行うことができる第１空気調和機と、低温用室内機と低温用室外機とでなる第２空気調和機とで、除湿再熱運転及び低露点除湿運転並びに冷暖房運転を行うことができる。すなわち、冷房運転と暖房運転を行う時は第１空気調和機の第１の空調用室内機と第２の空調用室内機をそれぞれ独立に運転させて行うことができる。また、例えば露点温度１０℃以下での低露点除湿運転をしたいときには第２空気調和機を冷房運転することで可能であり、さらに、除湿再熱運転をしたいときには、低温用室内機の下流側に配設されている第２の空調用室内機を暖房運転することにより可能になる。

請求項１記載の発明は、１台の空調用室外機で第１の空調用室内機と第２の空調用室内機の冷房と暖房運転をそれぞれ独立に行うことができる第１空気調和機と、低温用室内機と低温用室外機とでなる第２空気調和機とで、除湿再熱運転及び低露点除湿運転並びに冷暖房運転を行うことができ、しかも第１空気調和機は既存の冷暖房フリーマルチエアコン等を用いることが可能であるので除湿再熱空調システムを安価に構築できる。また、低いランニングコストで実現できるので経済性が向上する。

本発明は、安価な構造で、また、低いランニングコストで露点温度１０℃以下での低温冷房運転と加熱運転、及び、除湿再熱運転を可能にする除湿再熱空調装置を得るという目的を達成するために、吸気口と排気口を有する空調ハウジング内に前記吸気口から被処理空気を取り入れ、該被処理空気を除湿再熱して前記排気口より排出する除湿再熱空調装置において、室内側熱交換器をそれぞれ設けて前記空調ハウジング内に配設された第１と第２の空調用室内機と室外側熱交換器を設けて前記空調ハウジング外に配設された空調用室外機と前記第１と第２の空調用室内機と前記空調用室外機との間に配設された分流コントローラとを有し、該分流コントローラの切り替えにより前記第１と第２の空調用室内機をそれぞれ冷房・暖房運転を同時に行い得るヒートポンプ式の第１空気調和機と、室内側熱交換器を設けた低温用室内機と室外側熱交換器を設けた低温用室外機を有し、前記低温用室内機を前記第１と第２の空調用室内機よりも低温に調整可能な冷却専用の第２空気調和機とを備え、かつ、前記空調ハウジング内に前記吸気口から前記排気口に向かって順に前記第１の空調用室内機、前記低温用室内機、前記第２の空調用室内機を配置したことにより実現した。

以下、本発明の除湿再熱空調装置について、好適な実施例をあげて説明する。図１は本発明に係る除湿再熱空調装置の概略構成を示す配置図である。同図において、空調ハウジング１には外気(被処理空気)を取り入れる吸気口２と処理済みの被処理空気を図示しない部屋、あるいは環境試験室等に送り出す排気口３を設けている。

また、前記空調ハウジング１内には吸気口２側(上流側)から排気口３側(下流側)に向かって順に、第１空調用室内機１１ａ、低温用室内機２１、第２空調用室内機１１ｂ、送風機３０が設けられ、前記空調ハウジング１の外側には空調用室外機１１ｃと低温用室外機２２が設けられている。なお、図示しないが、第１空調用室内機１１ａと第２空調用室内機１１ｂ及び低温用室内機２１にはそれぞれ室内側熱交換器が内蔵され、空調用室外機１１ｃと低温用室外機２２にはそれぞれ室外側熱交換器が設けられている。

そして、前記空調ハウジング１内では、送風機３０が駆動されると外気が吸気口２から空調ハウジング１内に被処理空気として取り入れられ、該被処理空気が前記第１空調用室内機１１ａ、前記低温用室内機２１、前記第２空調用室内機１１ｂ、前記送風機３０、の各風路内を順に通り、さらに排気口３から外部に給気として強制排出されるようになっている。

前記空調用室外機１１ｃは分流コントローラ１２を介して前記第１空調用室内機１１ａ及び前記第２空調用室内機１１ｂに接続されており、該第１空調用室内機１１ａと該第２空調用室内機１１ｂと該空調用室外機１１ｃ及び該分流コントローラ１２とでヒートポンプ式の第１空気調和機１３を構成している。該第１空気調和機１３は、１台の空調用室外機１１ｃで第１空調用室内機１１ａと第２空調用室内機１１ｂの冷房・暖房運転をそれぞれ独立して行うことができるようになった、いわゆる冷暖房フリーマルチエアコンであり、分流コントローラ１２の切り替えにより第１の空調用室内機１１ａの冷房・暖房(冷却または加熱)運転と第２の空調用室内機１１ｂの暖房(加熱)運転を同時に行うことができるようになっている。

前記低温用室外機２２は前記低温用室内機２１に接続されており、該低温用室外機２２と該低温用室内機２１で第２空気調和機２３を構成している。該第２空気調和機２３は冷却専用の空調機(冷凍機)で、第１空気調和機１３の冷却温度(１０℃程度)よりも低い温度(例えば、−１５℃)まで冷却できるようになっている。

このように構成された除湿再熱空調装置の一動作例を次に説明する。例えば、露点温度１０℃以下での除湿再熱運転をして、排気口３から２０℃に処理した被処理空気を吹き出す場合とする。今、吸気口２から取り込まれた外気(被処理空気)温度が１０℃よりも高く、例えば夏季で外気温度が３５℃のとき、第１空調用室内機１１ａと低温用室内機２１は冷房運転、第２の空調用室外機１１ｂは暖房運転にそれぞれ設定される。この場合、第１空調用室内機１１ａには空調用室外機１１ｃから冷媒液が実線で示す矢印方向に流れ、第２空調用室内機１１ｂには空調用室外機１１ｃから高圧高温冷媒ガスが点線で示す矢印方向に流れる。また、低温用室内機２１には低温用室外機２２から冷媒液が実線で示す矢印方向に流れる。

そして、第１空調用室内機１１ａでは該第１空調用室内機１１ａの風路を通過し終えた被処理空気温度がほぼ１８℃まで下げるように冷房運転され、低温用室内機２１では該低温用室内機２１の風路を通過し終えた被処理空気温度が露点温度１０℃まで下げて該被処理空気の除湿が行われるように冷房運転される。また、第２空調用室内機１１ｂでは該第２空調用室内機１１ｂの風路を通過し終えた被処理空気温度がほぼ２０℃まで加温されるように再熱運転(暖房運転)される。これにより、除湿された２０℃の空気を排気口３から吹き出すことができる。

他方、吸気口２から取り込まれた外気(被処理空気)温度が１０℃よりも低く、例えば冬季で外気が−３℃のとき、第１空調用室内機１１ａは暖房運転、低温用室内機２１は冷房運転、第２の空調用室外機１１ｂは暖房運転にそれぞれ設定される。この場合、第１空調用室内機１１ａと第２空調用室内機１１ｂにはそれぞれ空調用室外機１１ｃから高圧高温冷媒ガスが流れ、低温用室内機２１には低温用室外機２２から冷媒液が実線で示す矢印方向に流れる。

したがって、本実施例の除湿再熱空調装置では、１台の空調用室外機１１ｃで第１の空調用室内機１１ａと第２の空調用室内機１１ｂの冷房と暖房運転をそれぞれ独立に行うことができる第１空気調和機１３と、低温用室内機２１と低温用室外機２２とでなる第２空気調和機２３とで、暖房運転、冷房運転、除湿再熱運転及び低露点除湿運転を行うことができる。すなわち、冷房運転と暖房運転は第１空気調和機１３の第１の空調用室内機１１ａと第２の空調用室内機１１ｂをそれぞれ独立運転させて行うことができる。また、例えば露点温度１０℃以下での低露点除湿運転をしたいときには第２空気調和機２３を冷房運転することで可能であり、さらに、除湿再熱運転をしたいときには、低温用室内機２１の下流側に配設されている第２の空調用室内機１１ｂを暖房運転することにより可能になる。そして、第１空気調和機１３は既存の冷暖房フリーマルチエアコン等を用いることが可能であるので除湿再熱空調システムを安価に構築できる。また、低いランニングコストで実現できるので経済性が向上する。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明に係る除湿再熱空調装置の概略構成を示す配置図。

符号の説明

１ 空調ハウジング
２ 吸気口
３ 排気口
１１ａ 第１空調用室内機
１１ｂ 第２空調用室内機
１１ｃ 空調用室外機
１２ 分流コントローラ
１３ 第１空気調和機
２１ 低温用室内機
２２ 低温用室外機
２３ 第２空気調和機
３０ 送風機

Claims (1)

1. 吸気口と排気口を有する空調ハウジング内に前記吸気口から被処理空気を取り入れ、該被処理空気を除湿再熱して前記排気口より排出する除湿再熱空気装置において、
   室内側熱交換機をそれぞれ設けて前記空調ハウジング内に配設された第１と第２の空調用室内機と室外側熱交換器を設けて前記空調ハウジング外に配設された空調用室外機と前記第１と第２の空調用室内機と前記空調用室外機との間に配設された分流コントローラとを有し、該分流コントローラの切り替えにより前記第１と第２の空調用室内機をそれぞれ冷房・暖房運転を同時に行い得るヒートポンプ式第１の空気調和機と、室内側熱交換機を設けた低温用室内機と室外側熱交換器を設けた低温用室外機を有し、前記低温用室内機を前記第１と第２の空調用室内機よりも低温に調整可能な空気を露点温度１０℃以下にできる冷却専用の第２空気調和機とを備え、かつ、前記空調ハウジング内に前記吸気口から前記排気口に向かって順に前記第１の空調用室内機、前記低温用室内機、前記第２の空調用室内機を配置してなることを特徴とする除湿再熱空調装置。

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