JP6774704B2 - 空調システム - Google Patents

Description

本発明は、空調システム、特に、有料道路の料金所に設置されるブースの内部空間の温度調整および換気を行う、空調システムに関する。

高速道路などの有料道路の料金所には、料金徴収のためのブースが設置されている。このブースの内部空間は、従来から、空調システムによって温度調整や換気が行われている。従来のブースの空調システムは、例えば特許文献１（実公昭６２−２４３０号公報）に示されるように、ヒートポンプ式の空気調和機や、新鮮な外気を取り入れるためのダクトなどから構成されている。

上記の特許文献１（実公昭６２−２４３０号公報）に示されている空調システムでは、空気調和機の室内ユニットが、ブースの上に設置されている。この室内ユニットは、熱交換器に入る前の空気から塵埃を除去する集塵器を内蔵している。

しかし、室内ユニットがブースの上に設置されているため、集塵器をメンテナンスするためには、ブースの上に登る必要がある。このような空調システムでは、メンテナンスの人的な管理を厳しく行わなければ、集塵機能が低下した状態で空調システムを動かし続けることになってしまう。

本発明の課題は、有料道路の料金所に設置されるブースにおいて、温度調整および換気に係るフィルタのメンテナンスを容易に行うことが可能な空調システムを提供することにある。

本発明の第１観点に係る空調システムは、有料道路の料金所に設置されるブースの内部空間の温度調整および換気を行うシステムである。この空調システムは、空調室内ユニットと、外気取入ユニットとを備える。空調室内ユニットは、着脱可能な第１フィルタを有している。また、空調室内ユニットは、温度調整後の空気を第１吹出口から吹き出す。外気取入ユニットは、着脱可能な第２フィルタを有している。また、外気取入ユニットは、ブースの外から入ってくる外気を第２吹出口から吹き出す。そして、空調室内ユニットおよび外気取入ユニットは、ともにブースの内部空間に配置されている。

この第１観点に係る空調システムでは、ブースの内部空間に空調室内ユニットも外気取入ユニットも入っており、空調室内ユニットの第１フィルタのメンテナンスも、外気取入ユニットの第２フィルタのメンテナンスも、ブースの中から行うことができる。これにより、空調能力の低下や外気からの集塵能力の低下が生じている状態を、簡易なメンテナンスによって解消することが可能となる。

本発明の第２観点に係る空調システムは、第１観点の空調システムであって、空調室内ユニットは、ブースの天井の近傍に配置されている。また、外気取入ユニットは、その側面に第２吹出口が形成されている。そして、外気取入ユニットは、ブースの天井の近傍に配置されている。

この第２観点に係る空調システムでは、空調室内ユニットおよび外気取入ユニットが、ともにブースの天井の近傍に配置されている。このため、第２フィルタを通って外気取入ユニットの側面の第２吹出口から吹き出された外気の多くが、空調室内ユニットに取り込まれ、温度調整されてから第１吹出口を通ってブースの内部空間に吹き出されることになる。すなわち、外気の多くが、空調室内ユニットにおいて温度調整を受けることになる。したがって、ブースの内部空間の快適性が向上し、空調室内ユニットの運転効率も向上する。

本発明の第３観点に係る空調システムは、第１観点又は第２観点の空調システムであって、空調室内ユニットが、外気取入ユニットの真下に配置されている。

この第３観点に係る空調システムでは、側面に第２吹出口が形成されている外気取入ユニットの真下に、空調室内ユニットが配置されている。このため、外気取入ユニットの第２吹出口から吹き出された外気は、その多くが空調室内ユニットに取り込まれ、温度調整の後に第１吹出口から吹き出される。したがって、ブースの内部空間の快適性が更に向上し、空調室内ユニットの運転効率も向上する。

本発明の第４観点に係る空調システムは、第３観点の空調システムであって、空調室内ユニットは、外気取入ユニットを介して、ブースの天井に支持されている。

この第４観点に係る空調システムでは、空調室内ユニットの真上に位置する外気取入ユニットを介して、空調室内ユニットをブースの天井に支持させている。すなわち、外気取入ユニットが天井に支持され、空調室内ユニットが外気取入ユニットに支持されることで、ブースの天井の近傍に空調室内ユニットおよび外気取入ユニットが配置される。この構成を採ることによって、空調システムの占有スペースを小さくすることができる。また、空調室内ユニットと外気取入ユニットとが各々天井に支持される場合に較べ、両ユニットの相対位置精度を確保することができる。

本発明の第５観点に係る空調システムは、第１観点から第４観点のいずれかの空調システムであって、空調室外ユニットと、外気供給ファンユニットと、をさらに備えている。空調室外ユニットは、ブースの外に設けられ、冷媒配管によって空調室内ユニットと接続される。外気供給ファンユニットは、ブースの外に設けられ、外気取入ユニットに対して外気を供給する。そして、この空調システムでは、空調室外ユニットおよび外気供給ファンユニットが、共通支持部材によって一体化されている。

この第５観点に係る空調システムでは、ブースの外に設けられる空調室外ユニットおよび外気供給ファンが、共通支持部材によって一体化されている。これにより、空調室外ユニットおよび外気供給ファンユニットの設置、例えばブースの天井の上への設置が容易になるとともに、ブースから離れたメンテナンス用の別の場所（例えば、サービス工場）に空調室外ユニットおよび外気供給ファンユニットを運ぶことも容易になる。

本発明によれば、ブースの内部空間の、例えば天井の近傍に、空調室内ユニットおよび外気取入ユニットが配置されるため、空調室内ユニットの第１フィルタのメンテナンスも、外気取入ユニットの第２フィルタのメンテナンスも、ブースの中から容易に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る空調システムが設置された料金所のブースの上面図。 図１のII-II矢視図。 図２のIII-III矢視図。 図１のIV-IV矢視図。 外気取入ユニットの上面図。 外気取入ユニットの右側面図（図５のVI矢視図）。 外気取入ユニットの背面図（図５のVII矢視図）。 外気取入ユニットの上面図。

（１）空調システムおよびその設置対象であるブースの概要
有料道路の料金所に設置されるブース９０に対して設けられる空調システム１０を、図１〜図４に示す。この空調システム１０は、ブース９０の中で有料道路の料金の徴収作業を行う作業者の快適性を保つためのシステムであり、ブース９０の内部空間９０ａの温度調整および換気を行う。

（１−１）料金所のブース
空調システム１０が取り付けられるブース９０は、図１（上面図）におけるブース９０の上側を白抜きの矢印Ａ０で示す方向に走る自動車が一時停車し、ブース９０内の作業者に有料道路の料金を支払うために設けられているボックスである。

ブース９０は、図３および図４に示すように、正面側の各側壁（図３、図４の左側）にガラス窓９６を備え、左側面に、料金受渡用の開口が形成されたスライド式のドア９５を備えている。ブース９０の全長（図１等のＸ方向に沿った長さ）は約２．５ｍ、ブース９０の幅（図１等のＹ方向に沿った長さ）は約１．３ｍ、ブース９０の内部空間９０ａの高さは約２．３ｍである。

ブース９０の左側面の外側上部には、照明８５が設置されている。ブース９０の天井９２の正面側部分には、蛍光灯８６が設置されている。また、ブース９０の外には、図示しないエアーカーテンも設置される。図３に示すように、ブース９０の天井９２の中央には、外から外気を取り入れるための開口９２ａが開いている。

（１−２）ブースに取り付けられる空調システムの全体構成
空調システム１０は、主として、空調室内ユニット２０、空調室外ユニット３０、外気取入ユニット５０および外気供給ファンユニット６０を備えている。

（２）空調システムの詳細構成
（２−１）空調室内ユニット
空調室内ユニット２０は、冷媒連絡配管３１（図８を参照）によって後述する空調室外ユニット３０と結ばれ、冷暖房機能を持った１つの空気調和機を構成する。空調室内ユニット２０には、下面の中央に空気吸込口２０ａが形成され、その空気吸込口２０ａを囲うように４つの空調空気吹出口２０ｂが形成されている。空調室内ユニット２０は、その内部に、室内熱交換器、ターボファンなどを有し、空調室外ユニット３０から送られてくる冷媒と、空気吸込口２０ａから取り込んだ空気との間で熱交換を行わせ、温度調整後の空気を各空調空気吹出口２０ｂから室内（ブース９０の内部空間９０ａ）に向けて吹き出す。冷房時には、冷却され冷たくなった空気が空調空気吹出口２０ｂから吹き出され、暖房時には、加熱され熱くなった空気が空調空気吹出口２０ｂから吹き出される。図２、図４において白抜きの矢印Ａ２で示す空気流れは、空調空気吹出口２０ｂから吹き出される温度調整後の空気の流れを表している。図４の白抜きの矢印Ａ３は、空調室内ユニット２０の空気吸込口２０ａに吸い込まれる室内空気の流れを示している。

空調室内ユニット２０の空気吸込口２０ａには、着脱可能な空調フィルタ２１が装着されている。この空調フィルタ２１は、空気吸込口２０ａに吸い込まれる室内空気に含まれる塵埃を捕集する。

また、空調室内ユニット２０は、空気調和機を操作するためのリモコンを含んでいる。このリモコンは、図２に示すブース９０内のコントロールボックス８０に取り付けられている。

なお、後述のように、空調室内ユニット２０は、ブース９０の天井９２の近傍であって、外気取入ユニット５０の真下に配置されている。

（２−２）空調室外ユニット
空調室外ユニット３０は、その内部に、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、四路切換弁、プロペラファンなど（図示せず）を有し、冷房時には、室外熱交換器において外気と熱交換された冷媒を、空調室内ユニット２０に向けて送り出す。また、暖房時には、四路切換弁が切り換わり、圧縮機によって高温、高圧にされた冷媒が、空調室内ユニット２０に向けて送り出される。

空調室外ユニット３０は、後述のように、共通支持部材７０によって外気供給ファンユニット６０と一体化された状態で、ブース９０の上に配置される。

（２−３）外気取入ユニット
外気取入ユニット５０は、空調室内ユニット２０とともにブース９０の内部空間９０ａに配置される構造体である。図５〜図７に示すように、外気取入ユニット５０は、主として、上部に大きな外気取入開口５０ａが開き下部に開口５０ｃが開いたケーシングと、ケーシングに対して着脱自在な集塵フィルタ５２ａ，５２ｂとから構成されている。

外気取入ユニット５０のケーシングは、環状の上フレーム５４、環状の下フレーム５５、正面側壁５６、背面側壁５７、右側壁５８および左側壁５９を有している。環状の上フレーム５４に囲まれる開口が、外気取入開口５０ａである。環状の下フレーム５５で囲まれる開口５０ｃは、上述の空調室内ユニット２０が外気取入ユニット５０に装着されたときに、空調室内ユニット２０の上面によって塞がれる。正面側壁５６、背面側壁５７、右側壁５８および左側壁５９の表面には、ポリエチレン樹脂のシートが貼付されている。また、空調室内ユニット２０の上面にも、ポリエチレン樹脂のシートが貼付されている。

上フレーム５４には、ブース９０の天井９２へのネジ止めのときに用いられるネジ穴５４ａが四隅それぞれに形成されている。下フレーム５５の四隅には、空調室内ユニット２０を外気取入ユニット５０に取り付ける際に用いられる溝が形成されている。

外気取入ユニット５０のケーシングの右側壁５８には、上方からケーシング内に入ってきた外気を側方に吹き出すための２つの外気吹出口５０ｂが形成されている。これらの外気吹出口５０ｂは、右側壁５８の板金の一部を切り起こすことにより形成されている。そして、右側壁５８の板金の一部の切り起こしによって、外気吹出口５０ｂから側方に吹き出された外気を下方に導く２つのガイド部５８１，５８２も同時に形成される（図７の一部拡大部分を参照）。これにより、外気吹出口５０ｂから吹き出された外気は、ガイド部５８１，５８２によって下方に導かれ、その多くが、外気取入ユニット５０の真下に位置する空調室内ユニット２０の空気吸込口２０ａに吸い込まれる（図２の白抜きの矢印Ａ１を参照）。

また、外気取入ユニット５０のケーシングは、正面側から背面側に向かって延びる（図５のＸ方向に延びる）フィルタレール５１を含んでいる。

外気取入ユニット５０の集塵フィルタ５２ａ，５２ｂは、ケーシングに装着されているときにはフィルタレール５１によって上部および下部が拘束される。これらの集塵フィルタ５２ａ，５２ｂは、外気吹出口５０ｂへと流れる外気から塵埃を捕集する。集塵フィルタ５２ａ，５２ｂは、フィルタレール５１に沿って背面側（図５の右側）に引き抜くことが可能で、汚れを取り除くメンテナンス時には、引き抜かれて別の場所で洗浄される。

（２−４）外気供給ファンユニット
外気供給ファンユニット６０は、主として、角筒ケーシングと、その角筒ケーシングの中に配置される軸流ファン６５とを備えるユニットである。角筒ケーシングの上部からは、その上に位置する給気ダクト６８を接続するための接続部６０ａが突き出ている。

軸流ファン６５は、上から下へと外気を送り出す送風機であって、その上下に接続管が接続され、上方の給気ダクト６８からブース９０内の外気取入ユニット５０へと流れる外気の流れを生成する。軸流ファン６５は、角筒ケーシングに固定され、角筒ケーシングに覆われている。

（３）空調システムの取り付け方法
空調システム１０は、新設の料金所のブースにも、既設のブースにも取り付けることができる。ここでは、特許文献１（実公昭６２−２４３０号公報）のようなブースの天井の上に旧型の空調室内機が取り付けられ空調空気をダクトでブース内に送り込む既設ブースから、旧型の空調機を撤去して、上述の空調システム１０を設置する方法について説明する。なお、新設ブースへの空調システムの取り付けは、下記の説明から既設の空調機の撤去を除いた方法で行うことができる。

まず、ブース９０から既設の旧型の空調機を撤去する。すると、ブース９０の天井９２には、既設のダクトが貫通していた開口９２ａが残る。また、地上５ｍ以上の料金所のコンクリート製の屋根の上から下方に延びる給気ダクト６８が、その下端がフリーになった状態で残る。また、ブース９０の天井９２の上には、既設の旧型の空調室内機を載せていた鉄骨架台が残る。

この状態のブース９０に対して、天井９２の上の鉄骨架台に、新設の共通支持部材７０が取り付けられる。共通支持部材７０は、空調室外ユニット３０と外気供給ファンユニット６０とを一体化させる鉄骨部材である。共通支持部材７０が取り付けられると、その上に、天井９２の開口９２ａや上方の給気ダクト６８との相対位置を調整しながら、外気供給ファンユニット６０が固定される。一方、空調室外ユニット３０も、外気供給ファンユニット６０よりも正面側において、共通支持部材７０に取り付けられる。その後、空調室外ユニット３０と外気供給ファンユニット６０とは、それらの上部同士が軽量の鉄骨部材（例えばアングル材）によって結ばれ、両ユニット３０，６０の間の空間が金網で覆われる。

外気供給ファンユニット６０が正規の位置にセットされると、軸流ファン６５から下に延びる円筒管の下端開口が、ブース９０の天井９２の下面近傍に位置する状態となる。また、空調室外ユニット３０から延びる冷媒連絡配管３１等が、天井９２の開口９２ａから垂れ下がった状態となる。この状態において、まず外気取入ユニット５０の上フレーム５４が天井９２にネジ止めされる。次に、外気取入ユニット５０の真下に空調室内ユニット２０を持ってきて、空調室内ユニット２０を外気取入ユニット５０の下フレーム５５に取り付ける。具体的には、吊りボルトによって、空調室内ユニット２０を外気取入ユニット５０の下フレーム５５から吊す。これにより、空調室内ユニット２０が、外気取入ユニット５０を介してブース９０の天井９２に支持された状態となる。

その後、空調室外ユニット３０から延びる冷媒連絡配管３１等を空調室内ユニット２０に接続し、配線工事も行って空調室内ユニット２０および空調室外ユニット３０から成る空気調和機を完成させる。真空引きを行い、図示しない空調室外ユニット３０の冷媒閉鎖弁を開けることで、空気調和機の冷媒回路に冷媒が行き渡る。

（４）空調システムの動作
空調室内ユニット２０および空調室外ユニット３０から成る空気調和機を作動させ、外気供給ファンユニット６０の軸流ファン６５を回すと、ブース９０の内部空間９０ａの温度調整および換気が行われ、ブース９０内の作業者の快適性が保たれるようになる。

図２の白抜きの矢印Ａ１で示すように、外気は、天井９２の開口９２ａ（図３，図４参照）から外気取入ユニット５０の中へと流れ、向きを水平方向に変えて、外気取入ユニット５０の右側壁５８の外気吹出口５０ｂから吹き出される。外気吹出口５０ｂから吹き出される前に、外気が集塵フィルタ５２ａ，５２ｂを通り、外気から塵埃が取り除かれる。外気吹出口５０ｂから吹き出された外気は、ガイド部５８１，５８２によって向きが斜め下向きに変わり、ブース９０の側壁に沿って空調室内ユニット２０の下へと流れていく。空調室内ユニット２０では、その下面の中央に形成されている空気吸込口２０ａが空気を吸引しており、空調室内ユニット２０の下に流れた外気も、その多くは空気吸込口２０ａに吸い込まれる。

空調室内ユニット２０では、図４の白抜きの矢印Ａ２で示すように温度調整後の冷気あるいは暖気を各空調空気吹出口２０ｂからブース９０内に吹き出すとともに、図４の白抜きの矢印Ａ３で示すように、上述の外気およびブース９０内の空気を空気吸込口２０ａから吸い込んでいる。空気吸込口２０ａから吸い込まれた空気は、空調室内ユニット２０の内部で冷媒と熱交換し、冷やされ或いは暖められて空調空気吹出口２０ｂから吹き出される。なお、空気吸込口２０ａに吸い込まれる空気は、空調フィルタ２１を通過するときに塵埃が取り除かれる。

（５）空調システムの特徴
（５―１）
空調システム１０は、空調室内ユニット２０および外気取入ユニット５０の両方がブース９０の内部空間９０ａに配置されるシステムとなっている。このため、空調室内ユニット２０の空調フィルタ２１のメンテナンスも、外気取入ユニット５０の集塵フィルタ５２ａ，５２ｂのメンテナンスも、ブース９０の中から行うことができる。これにより、空調フィルタ２１が詰まって空調能力が低下すること、集塵フィルタ５２ａ，５２ｂが詰まって集塵能力が低下すること、集塵フィルタ５２ａ，５２ｂが詰まって軸流ファン６５の消費電力が増大すること、などの不具合を、フィルタ清掃といったメンテナンスによって予防することが容易となる。

（５―２）
空調システム１０では、空調室内ユニット２０も、外気取入ユニット５０も、ブース９０の天井９２の近傍に配置されている。そして、外気取入ユニット５０の外気吹出口５０ｂは、外気取入ユニット５０のケーシングの右側壁５８に形成されている。

このため、集塵フィルタ５２ａ，５２ｂを通って外気取入ユニット５０の外気吹出口５０ｂから吹き出された外気の多くが、空調室内ユニット２０に取り込まれ、温度調整されて空調空気吹出口２０ｂからブース９０内に吹き出されることになる。すなわち、外気の多くが、空調室内ユニット２０において温度調整を受けることになる。したがって、ブース９０の内部空間９０ａの快適性が向上し、空調室内ユニット２０の運転効率も向上する。例えば設定温度が２７℃の冷房運転時、空調室内ユニット２０は、既に２８〜２９℃に冷やされているブース９０内の空気を吸い込むよりも、３５℃の外気を吸い込むほうが、効率よく熱交換を行うことができる。

（５―３）
空調システム１０では、側面に外気吹出口５０が形成されている外気取入ユニット５０の真下に、空調室内ユニット２０を配置している。このため、図２の白抜きの矢印Ａ１で示すように、外気取入ユニット５０の外気吹出口５０ｂから吹き出された外気は、その多くが空調室内ユニット２０に取り込まれ、温度調整の後に空調空気吹出口２０ｂから吹き出される。したがって、ブース９０の内部空間９０ａの快適性がより向上し、空調室内ユニット２０の運転効率も向上する。

（５―４）
空調システム１０では、空調室内ユニット２０が、その真上にある外気取入ユニット５０を介して、ブース９０の天井９２に支持されている。すなわち、外気取入ユニット５０が天井９２に支持され、空調室内ユニット２０が外気取入ユニット５０に支持されることで、ブース９０の天井９２の近傍に空調室内ユニット２０および外気取入ユニット５０が固定された状態となっている。これにより、空調システム１０の占有スペースが小さくなっている。また、空調室内ユニット２０と外気取入ユニット５０とが各々天井９２に支持される構造を採る場合に較べ、両ユニット２０，５０の相対位置精度を高くなっている。

（５―５）
空調システム１０では、ブース９０の外に設けられる空調室外ユニット３０および外気供給ファンユニット６０を、共通支持部材７０によって一体化している。これにより、空調室外ユニット３０および外気供給ファンユニット６０のメンテナンスを行うときに、これらをブース９０から離れたメンテナンス用のサービス工場に運ぶことが容易になっている。また、新設のブースに空調システムを設置する場合、空調室外ユニットと外気供給ファンユニットとが工場において一体化されていれば、現地で据え付ける工数を減らすことができる。

１０ 空調システム
２０ 空調室内ユニット
２０ａ 空気吸込口
２０ｂ 空調空気吹出口（第１吹出口）
２１ 空調フィルタ（第１フィルタ）
３０ 空調室外ユニット
３１ 冷媒連絡配管（冷媒配管）
５０ 外気取入ユニット
５０ａ 外気取入開口
５０ｂ 外気吹出口（第２吹出口）
５２ａ 集塵フィルタ（第２フィルタ）
５２ｂ 集塵フィルタ（第２フィルタ）
５８ 外気取入ユニットのケーシングの右側壁（外気取入ユニットの側面）
６０ 外気供給ファンユニット
６５ 軸流ファン
７０ 共通支持部材
９０ ブース
９０ａ ブースの内部空間
９２ ブースの天井

実公昭６２−２４３０号公報

Claims (3)

1. 有料道路の料金所に設置されるブース（９０）の内部空間（９０ａ）の温度調整および換気を行う、空調システム（１０）であって、
   着脱可能な第１フィルタ（２１）を有し、温度調整後の空気を第１吹出口（２０ｂ）から吹き出す、空調室内ユニット（２０）と、
   着脱可能な第２フィルタ（５２ａ，５２ｂ）を有し、前記ブース（９０）の外から入ってくる外気を第２吹出口（５０ｂ）から吹き出す、外気取入ユニット（５０）と、
   を備え、
   前記空調室内ユニット（２０）および前記外気取入ユニット（５０）が、ともに前記ブース（９０）の内部空間（９０ａ）に配置され、
   前記空調室内ユニット（２０）が、前記外気取入ユニット（５０）の真下に配置されており、
   前記空調室内ユニット（２０）は、前記外気取入ユニット（５０）を介して、前記ブース（９０）の天井（９２）に支持されている、
   空調システム（１０）。
2. 前記空調室内ユニット（２０）は、前記ブース（９０）の天井（９２）の近傍に配置されており、
   前記外気取入ユニット（５０）は、その側面（５８）に前記第２吹出口（５０ｂ）が形成され、前記ブース（９０）の天井（９２）の近傍に配置されている、
   請求項１に記載の空調システム（１０）。
3. 前記ブース（９０）の外に設けられ、冷媒配管（３１）によって前記空調室内ユニット（２０）と接続される、空調室外ユニット（３０）と、
   前記ブース（９０）の外に設けられ、前記外気取入ユニット（５０）に対して外気を供給する、外気供給ファンユニット（６０）と、
   をさらに備え、
   前記空調室外ユニット（３０）および前記外気供給ファンユニット（６０）が、共通支持部材（７０）によって一体化されている、
   請求項１または２に記載の空調システム（１０）。

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