JP5453823B2 - ドレンレス空気調和装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態について説明する。本実施形態の空気調和装置10は、室内の空気調和として室内空気RAの顕熱処理および潜熱処理と、外気OAと室内空気RAとの入れ換え(すなわち換気)を行うものであり、取り込んだ外気OAを湿度調整および温度調整して室内へ供給すると同時に、取り込んだ室内空気RAの一部(還気空気RA1)を室外に排出する。顕熱処理は空気調和装置10に搭載される空気熱交換器60(後述参照)により行われ、潜熱処理は空気調和装置10に搭載される冷媒回路50(後述参照により行われている。空気熱交換器60は、ビル等の建物に設置される冷凍機やボイラーなどの熱源により生成される冷水配管および温水配管と接続され、冷温水回路70を形成している。
空気調和装置10について、図1〜3を参照しながら説明する。図1は空気調和装置10の下側面図(平面図)、図2は空気調和装置10の左側断面図、図3は空気調和装置10の右側断面図である。下側断面図は、図2および図3における下側を水平な面(I−I断面)により割った場合の図である。左側断面図は、図1における中心より左側を垂直な断面(II−II断面)により割った場合の図である。右側断面図は、図1における中心より右側を垂直な面(III−III断面)で割った場合の図である。なお、図1における下側を「前」、上側を「後」とし、これを基準に左側を「左」、右側を「右」とする。また、図2における下側を「前」、上側を「後」、左側を「下」、右側を「上」とする。また、図3における下側を「前」、上側を「後」、左側を「上」、右側を「下」とする。
冷媒回路50について、図4を参照しながら説明する。
次に冷温水回路70について図5に基づいて説明する。図5は、冷温水回路70の概略図である。冷温水回路70は、冷水を生成する冷凍機または温水を生成するボイラーなどの熱源71と空気熱交換器60とを接続してなる回路である。冷温水回路70は、冷温水ポンプ72と、三方弁73と、冷温水入口温度センサ74と、冷温水往管75と、冷温水還管76と、バイパス配管77とを有する。
空気調和装置10には、制御部90が設けられている。図7に示すように、制御部90には、排気ファン25および給気ファン26の風量を制御するファン制御部91と、空気調和装置10の調湿能力を調整するために冷媒回路50の冷凍サイクルの状態を制御する調湿制御部92と、バイパスダンパ41の開度を調整して第2空間S2から第1空間S1へ流入する空気の風量を調整するバイパス風量調整部93と、空気熱交換器60に流入する冷水の温度を14℃以上である約15℃になるように三方弁73の開度を調整する冷水流量調整部94とを備える。なお、空気調和装置10には、室外へ排出する空気の風量(排気風量)を検出できる排気風量センサ80が備えられており、制御部90と制御線により接続されている。また、給気ファン35、還気ファン36、およびバイパスダンパ41も制御部90と制御線により接続されている。さらに、制御部90には、圧縮機53、膨張弁55、四路切換弁54、各ダンパ42〜45、三方弁73、および冷温水入口温度センサ74が制御線により接続されており、後述する冷房除湿運転および暖房加湿運転における種々の制御が行われている。
本実施形態の空気調和装置10では、冷房除湿運転または暖房加湿運転を行うものである。冷房除湿運転中や暖房加湿運転中の空気調和装置10は、取り込んだ外気OAの調湿処理を第1吸着熱交換器51または第2吸着熱交換器52により行って、調湿処理後の外気OAと取り込んだ室内空気RAの一部とを混合させた混合空気の顕熱処理を空気熱交換器60により行い、給気SAとして室内へ供給すると同時に、取り込んだ混合空気として外気OAと混合させた室内空気RA以外の室内空気RAを排気EAとして室外へ排出する。
冷房除湿運転中の空気調和装置10では、後述する第1動作と第2動作が所定の時間間隔例えば3分間隔で交互に繰り返される。このとき空気熱交換器60には、熱源から約15℃の冷水が供給されている状態となっている。
暖房加湿運転中の空気調和装置10では、後述する第1動作と第2動作が所定の時間間隔例えば3分間隔で交互に繰り返される。このとき空気熱交換器60には、熱源から約45℃の温水が供給されている状態となっている。
(1)
本実施形態に係る空気調和装置10では、調湿処理を行った後の外気OAと、室内空気RAの一部である還気空気RA1とを混合させた混合空気を空気熱交換器により熱源からの熱処理が行われた流体と熱交換させることにより、外気OAの潜熱処理および顕熱処理と室内空気RAの顕熱処理とを行っている。
本実施形態に係る空気調和装置10では、ビル等の建物に導入されている空調設備を改修する場合に、空調設備が熱源から供給される冷温水を各階(または各部屋)に循環させてファンコイル等により熱交換させて空調を行っているようなものである場合(特に人が利用中の建物の場合に)、一気に全ての空調設備を改修することは、空調設備を全て停止させることになるため、長期間および多くの人々を不快にさせてしまうおそれがあるため、一般的に部分的に順次改修を行っていく。このような場合に、夏季に本実施形態の空気調和装置10を導入することにより、空気調和装置10が導入された階(または部屋)には、循環させる冷水の量を少なく済ませることができるため、消費エネルギーを抑えることができる。そして、建物の空調設備を全て空気調和装置10に改修し終えた場合には、三方弁73によるバイパス配管77からの冷水を混合させることを停止させ、冷凍機などにより生成される冷水の温度を約5〜7℃の設定から約15℃(14度以上)の設定にすることにより十分に冷房を行うことができるため、建物全体における消費エネルギーを抑えることができる。
本実施形態に係る空気調和装置10では、空気熱交換器に凝縮水を発生しにくいように、外気OAの調湿処理を予め行うため、空気熱交換器を伝熱管が延びる方向および複数本の伝熱管が並ぶ列方向が、水平方向になるように配置している。
本実施形態に係る空気調和装置10では、ケーシング11に、外気OAを導入したり、排気EAを室外へ排出したりできる第1内外流出入口21および第2内外流出入口22と、室内空気RAを導入できる室内空気導入口24と、空気調和した後の混合空気を室内へ供給できる給気口23とがある。第1内外流出入口21および第2内外流出入口22は、ケーシング11内部と室外とを連通させており、室内空気導入口24および給気口23は、ケーシング11内部と室内とを連通させている。
本実施形態に係る空気調和装置10では、ケーシング11の内部に、外気OAをケーシング11に取り入れて室内へ送るための第1流路AW1と、室内空気RAをケーシング11に取り入れた後に室内へ送る第2流路AW2と、室内空気RAをケーシング11に取り入れた後に排気EAを室外へ送る第3流路AW3との3つの空気の流路がある。そして、給気ファン35、還気ファン36、およびバイパスダンパ41により、これらの3つの流路を形成している。
(1)
上記実施形態に係る空気調和装置10では、冷水の温度設定を15℃(14℃以上)に設定しており、この温度になるように三方弁73が冷温水往管75から流入する冷温水とバイパス配管77から流入する熱交換された後の冷温水とを混合させるが、冷水の温度設定は15℃(14℃以上)と固定せずに、空気熱交換器60において冷水と熱交換された後の混合空気の温度および/または湿度を検出して、その時の露点温度を演算し、空気熱交換器60に流入する冷水の温度を演算された露点温度以上となるように三方弁73の開度を調整するようにしても良い。
上記実施形態に係る空気調和装置10では、空気熱交換器60に冷温水を流通させることにより冷暖房を行っているが、空気熱交換器60に流通させるのは冷温水に限らず、ブラインなどであっても構わない。
50 冷媒回路(乾燥装置)
51 第1吸着熱交換器
52 第2吸着熱交換器
53 圧縮機
54 四路切換弁(切換機構)
55 膨張弁(膨張機構)
60 空気熱交換器
61 伝熱管
62 伝熱フィン
71 熱源(冷熱源)
73 三方弁(流量調整機構)
74 冷温水入口温度センサ(流体温度センサ)
80 排気風量センサ(排気風量検出手段)
OA 外気
Claims (7)
- 流体を冷却する冷熱源(71)に接続されており、室内の空調を行うドレンレス空気調和装置(10)であって、
導入した外気(OA)に乾燥処理を施して乾燥空気を生じさせる乾燥装置(50)と、
前記冷熱源(71)で冷却された前記流体と、前記乾燥空気であって前記室内に供給される前の空気を含む供給空気と、の間で熱交換を行わせる熱交換器(60)と、
前記熱交換器(60)の入口の前記流体の温度を検出可能な流体温度センサ(74)と、
前記流体温度センサ(74)が検出する温度が前記熱交換器(60)の外表面に結露が生じない温度以上になるように、前記流体の流量を調整可能な流量調整機構(73)と、
を備え、
前記熱交換器(60)の外表面に結露が生じない温度は、前記供給空気の前記熱交換器(60)通過後の温度および湿度に基づいて定められる、
ドレンレス空気調和装置(10)。 - 前記熱交換器(60)における前記流体と前記供給空気の熱交換では、実質的に前記供給空気の顕熱処理のみが行われている、
請求項1に記載のドレンレス空気調和装置。 - 前記乾燥装置(50)は、空気中の水分を吸脱着できる吸着剤を有し、前記水分を吸着する吸着器または吸着した水分を空気中に再生する再生器として機能し、空気の調湿処理を行うことが可能な第1吸着熱交換器(51)および第2吸着熱交換器(52)を有しており、
冷媒を圧縮する圧縮機(53)と、
前記第1吸着熱交換器(51)または前記第2吸着熱交換器(52)により凝縮された前記冷媒を減圧させる膨張機構(55)と、
をさらに備え、
前記圧縮機(53)、前記第1吸着熱交換器(51)、前記膨張機構(55)、および前記第2吸着熱交換器(52)は、蒸気圧縮式サイクルを行う冷媒回路(50)を形成しており、
前記第1吸着熱交換器(51)が冷媒の蒸発器として機能することで吸着器として機能すると、前記第2吸着熱交換器(52)は冷媒の凝縮器として機能することで再生器として機能し、
前記第1吸着熱交換器(51)が冷媒の凝縮器として機能することで再生器として機能すると、前記第2吸着熱交換器(52)は冷媒の蒸発器として機能することで吸着器として機能し、
前記乾燥装置(50)における前記乾燥処理は、前記第1吸着熱交換器(51)または前記第2吸着熱交換器(52)を冷媒の蒸発器として機能させることで吸着器として機能させて、前記導入した前記外気(OA)を除湿する処理であり、
前記乾燥装置(50)における前記乾燥処理によって前記第1吸着熱交換器(51)または前記第2吸着熱交換器(52)が吸着することで保持している水分を、前記第1吸着熱交換器(51)または前記第2吸着熱交換器(52)のうち当該水分を吸着している方を冷媒の凝縮器として機能させることで再生器として機能させて、室外に排出させる、
請求項1または2に記載のドレンレス空気調和装置(10)。 - 前記冷媒回路(50)は、
前記第1吸着熱交換器(51)を凝縮器として機能させ、かつ、前記第2吸着熱交換器(52)を蒸発器として機能させる第1状態と、前記第1吸着熱交換器(51)を蒸発器として機能させ、かつ、前記第2吸着熱交換器(52)を凝縮器として機能させる第2状態と、の切り換えが可能な切換機構(54)をさらに有し、
前記切換機構(54)は、定期的に前記第1状態と前記第2状態との切り換えを行う、
請求項3に記載のドレンレス空気調和装置(10)。 - 前記流量調整機構(73)は、前記熱交換器により前記供給空気と熱交換された後の流体と前記熱交換器により前記供給空気と熱交換される前の流体とを混合する混合弁である、
請求項1から4のいずれか1項に記載のドレンレス空気調和装置(10)。 - 前記熱交換器の外表面に結露を生じさせないための温度は、14度である、
請求項1から5のいずれか1項に記載のドレンレス空気調和装置(10)。 - 前記熱交換器(60)は、
内部を前記流体が流通し、少なくとも1列以上に並ぶ複数本の伝熱管(61)と、
前記複数本の伝熱管に貫通される複数枚の伝熱フィン(62)と、
を有しており、
前記伝熱管(61)が延びる方向および前記複数本の伝熱管(61)が並ぶ列方向が、水平方向になるように配置される、
請求項1から6のいずれかに記載のドレンレス空気調和装置(10)。
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