JP7089429B2

JP7089429B2 - 飽和空調機

Info

Publication number: JP7089429B2
Application number: JP2018139020A
Authority: JP
Inventors: 一樹山田; 徹也田所; 馨松崎; 太郎渡辺
Original assignee: Tonets Corp
Current assignee: Tonets Corp
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2022-06-22
Anticipated expiration: 2038-07-25
Also published as: JP2020016378A

Description

本発明は、水と空気とを直接接触させた後の飽和状態の空気を利用する飽和空調機用水槽及びこれを用いた飽和空調機に関する。

空気と水とを直接接触させてこれを空調空気として利用する空調機が知られている（例えば特許文献１参照）。ここで空気の冷却に用いられる冷水は、熱交換器により冷却され、合成樹脂材からなる充填材があるエリアにて空気を冷却する。その後、一旦水槽に蓄えられ、再び熱交換器に送られる。このような空調機は、スペースの効率化にも寄与し、さらには省エネ化にも寄与している。

特許第３２０２０４８号明細書

しかしながら、上述したような飽和空調機が大型化された場合、冷水を蓄える水槽も大型化する。水槽が大型化すると、水槽の底面積が大きくなるので、水位コントロールを容易に行うためには大量の水が必要となり、またある程度の水位を保持するために水の使用量が多くなってしまう。蓄える水量も多くなるので、その重量も大きくなり、載置する床の耐荷重に制限が出てしまう。

本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、装置全体が大型化したとしても、使用水量が増加することなく、水槽の底面積を減少させて水位コントロールを容易にすることができる飽和空調機用水槽及びこれを用いた飽和空調機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明では、水槽本体と、該水槽本体を構成する底板及び該底板から鉛直上方に延びている複数の側板と、該複数の側板のうち、いずれかの側板上縁から上方に傾斜して外方に延びている受け板とを備えたことを特徴とする飽和空調機用水槽を提供する。

好ましくは、前記水槽本体は、水と空気とが直接接触して熱交換する直接型熱交換器が設置される熱交換室の下側に載置されるべきものであり、前記受け板が延びている前記いずれかの側板は、前記直接型熱交換器側に配されるべき熱交換器側側板であり、前記受け板は、前記直接型熱交換器の下側に位置する。

好ましくは、前記熱交換室の一の側面である扉側面には開閉可能な扉が形成され、前記水槽本体のうち前記扉側面に最も近接している部位は前記水槽本体の一の側板である扉側側板である。

好ましくは、前記熱交換器側側板以外の側板上縁から上方に傾斜して外方に延び、前記受け板と連続して形成されている傾斜板とをさらに備えている。

好ましくは、前記傾斜板は対向する前記側板の双方に形成されている。

好ましくは、前記底板には、前記水を排水するために前記底板を貫通して形成された排水口が形成され、前記排水口は、前記熱交換器側側板と前記扉側側板との中間、又は前記熱交換器側側板よりも前記扉側側板に近い側に設けられている。

また、本発明では、前記熱交換室と、前記直接型熱交換器と、前記熱交換室内に外気を取り入れる外気導入口と、前記水槽本体と、前記水槽本体から前記水槽本体内の水を取り出し且つ前記直接型熱交換器の上部まで延びる取水配管と、前記水槽本体の内側であって前記熱交換器側側板よりも前記扉側側板に近い側に設けられて前記取水配管に接続されている吸込口とを備えたことを特徴とする飽和空調機を提供する。

また、本発明では、前記熱交換室と、前記直接型熱交換器と、前記熱交換室内に外気を取り入れる外気導入口と、前記水槽本体と、前記水槽本体から前記水槽本体内の水を取り出し且つ前記直接型熱交換器の上部まで延びる取水配管と、前記水槽本体の内側であって前記熱交換器側側板よりも前記扉側側板に近い側に設けられて前記水槽本体内の水位を計測する水位計とを備えたことを特徴とする飽和空調機を提供する。

また、本発明では、前記熱交換室と、前記直接型熱交換器と、前記熱交換室内に外気を取り入れる外気導入口と、前記水槽本体と、前記水槽本体から前記水槽本体内の水を取り出し且つ前記直接型熱交換器の上部まで延びる取水配管と、前記水槽本体の内側であって前記熱交換器側側板よりも前記扉側側板に近い側に設けられて前記水槽本体内の水を電気分解して殺菌するための電解殺菌装置と、該電解殺菌装置を構成する複数の陽極及び陰極からなり且つ前記熱交換器側側板と直交する方向に対して平行に配された長尺の電極とを備えたことを特徴とする飽和空調機を提供する。

本発明によれば、いずれかの側板から受け板が延びているので、底板を狭小化でき、受け板により広く上部からの水分を底板に向けて集めることができる。また、水槽本体を構成する複数の側板のうち、直接型熱交換器側に配されるべき熱交換器側側板の上縁から上方に傾斜して外方に延びて前記直接型熱交換器の下側に位置する受け板が備わっているので、水槽本体の底板の大きさが熱交換室の床面積に比例して大きくなることはなく、受け板を延ばす分だけ底板の面積を小さくすることができる。このため、水槽本体に溜められる水量を減少させることができ、装置全体（熱交換室）が大型化したとしても、使用水量が増加することなく、水槽の底面積を減少させて水位コントロールを容易にすることができる。水量減少は、重量の低減にも寄与でき、飽和空調機全体としての総重量の低減を図ることができる。このため飽和空調機を載置するための架台強度も低減できる。また、受け板の下側にスペースを確保することができるので、飽和空調機の動作に必要な各種配管を配することができ、飽和空調機全体として見栄えよくコンパクトにすることができる。

また、扉側側板が最も熱交換室の扉側面に近接しているため、扉から水槽本体内へのアクセスが容易になり、水槽本体のメンテナンス性が向上する。

また、受け板とは別に傾斜板がさらに設けられているため、さらに水槽本体の底板を小さくすることができる。このため、さらに使用水量を減少させることができ、さらに配管設置のスペースもさらに確保できる。

また、傾斜板を対向する側板の双方に設けることで、底板は水槽本体の平面視にて少なくとも一方向（傾斜板を有する側板に挟まれている方向）に対して中央に配されるため、水槽本体全体としてバランスがよくなる。

また、排水口が熱交換器側側板と扉側側板との中間、又は熱交換器側側板よりも扉側側板に近い側に設けられているため、水が落下してくる熱交換器側で排水するよりも効率よく排水できる。

また、吸込口が熱交換器側側板よりも扉側側板に近い側に設けられているため、水が落下してくる熱交換器側で発生する泡が吸い込まれることを防止し、水を循環させるポンプへの影響を抑制できる。

また、水位計が熱交換器側側板よりも扉側側板に近い側に設けられているため、水が落下してくる熱交換器側より水面の波立ちが小さくなり、安定して水位を計測することができる。

また、長尺の電極が熱交換器側側板と直交する方向に対して平行に配されているため、水槽本体内での熱交換器側側板から扉側側板に向けて流れる水の流れと平行に配されることになり、効率よく電気分解を行うことができる。

本発明に係る飽和空調機用水槽が配された飽和空調機の概略図である。本発明に係る飽和空調機用水槽の概略平面図である。本発明に係る飽和空調機用水槽の上側から見たときの概略斜視図である。本発明に係る飽和空調機用水槽の概略断面図である。本発明に係る飽和空調機用水槽の下側から見たときの概略斜視図である。

図１に示すように、本発明に係る飽和空調機用水槽１が用いられる飽和空調機２は、複数のチャンバ（図の例では４つ）により構成されている。このチャンバのうち、一つは熱交換室３として機能している。この熱交換室３には、水と空気とが直接接触して熱交換する直接型熱交換器４が設置されている。この直接型熱交換器４は、水が下方に向けて散水される散水ノズル５を有し、この散水ノズル５の下側に充填材６が配されている。したがって、散水ノズル５から供給された水は充填材６を通って流下する（矢印Ａ）。

熱交換室３の下側であって、且つ直接型熱交換器４よりも下側には、水槽本体７が載置されている。この水槽本体７内には、上述した水が貯留されている。水槽本体７からは水槽本体７内の水を取り出すための取水配管８が延びている。この取水配管８は、水を循環させるためのポンプ３１が途中に備わり、熱交換室３とは別のチャンバである設置室９を通り、再び熱交換室３に戻って直接型熱交換器４の上部まで延びて散水ノズル５と連続している。設置室９と熱交換室３とは完全に仕切られて隔てられていてもよいし、開口部を設けて連通させてもよい（図では完全に仕切られた例を示している）。また、設置室９は開放された空間であってもよい。設置室９には熱交換器１０が設置されている。設置室９の外側には熱源機１１が配設されていて、この熱源機１１から延びる熱源配管１２は熱交換器１０を通り、再び熱源機１１に戻っている。熱源機１１からは冷却水が熱交換器１０に向けて供給される。したがって、水槽本体７内の水は取水配管８に設置されたポンプ３１により取水配管８を通り（矢印Ｃ）、熱交換器１０にて冷却水又は加熱水と熱交換されて冷却又は加熱される。熱交換器１０にて冷水となった水は散水ノズル５に向かい（矢印Ｄ）、散水ノズル５から散水される。

一方で、熱交換室３の側面（側壁）の一部は、熱交換室３に外気を取り入れるための外気導入口１３として開口している。なお、図で示す外気導入口１３の位置は一例であり、例えば設置室９側に外気導入口１３を設けてもよい。熱交換室３の上側には別のチャンバであるフィルタ室１４が配され、さらにこのフィルタ室１４の隣には別のチャンバであるファン室１５が配されている。熱交換室３とフィルタ室１４とは連通し、フィルタ室１４とファン室１５とは連通している。なお、フィルタ室１４とファン室１５とは同一のチャンバとしてもよい。熱交換室３は、外気導入口１３以外は直接型熱交換器４の上部に配された連通口１６のみが開口している。したがって、外気導入口１３からファン室１５に配されたファン１７により誘引された外気は、直接型熱交換器４を必ず通過してフィルタ室１４内に流入する。このため、熱交換室３にて連通口１６に通じる外気の通路は、垂れ壁１８で仕切られていて、直接型熱交換器４はこの仕切られた空間内に配設されている。外気は直接型熱交換器４にて水と直接接触して所定の露点温度の飽和空気状態になる。このため、充填材６は水と外気との接触面積を広げるため、例えばプラスチックのメッシュ材や、球体、筒体、チップ材等からなる。

熱交換室３からフィルタ室１４に流入する外気は、フィルタ室１４内に配されたフィルタ１９を通過し、水切りをされ、さらに不純物も除去される。そしてファン室１５内に配されたコイル２０を通り、ファン室１５の側壁の一部が開口した外気吐出口２１から所望の部屋へと供給される。コイル２０を通過する際、外気は暖められる。これにより、直接型熱交換器４にて飽和状態となっている外気を加熱し所定の乾球温度にして供給する。なお、図において外気の流れは白抜き矢印にて示している。

熱交換器にて循環水を加熱するか冷却するかについては、外気吐出口２１から供給すべき空気の露点温度と外気の露点温度との関係で決定される。供給先の露点温度が外気の露点温度より低い場合は加熱となり、高い場合は冷却となる。また、「外気」とは、熱交換室３に流入する全ての空気を意味し、それが建物外部から取り入れた空気であっても、供給先から戻ってくる空気であっても全て含まれる。

図２～図５に示すように、水槽本体７は、底部に配された底板２２、及びこの底板２２の外周から鉛直上方に延びている複数の側板２３で構成されている（図では４枚の側板）。なお、水槽本体７はＦＲＰ製でもよいし、ＳＵＳ製でもよい。水槽本体７が熱交換室３内に載置された際、底板２２は直接型熱交換器４の鉛直下方には位置せず、ずれた位置に配される。複数の側板２３のうち、直接型熱交換器４側に配されている側板２３は熱交換器側側板２３ａとなる。熱交換器側側板２３ａの上縁からは受け板２４が連続して延びている。受け板２４は、直接型熱交換器４に向けて上方に傾斜し、水槽本体７の外方に延びて直接型熱交換器４の下側に位置している。上述した直接型熱交換器４を通って流下（矢印Ａ）する水は、受け板２４に落下し、受け板２４の傾斜に沿って水槽本体７内に流れていく（矢印Ｂ）。そして、水槽本体７内に貯留されて再び取水配管８を経由して直接型熱交換器４に散水される。

このように底板２２を直接型熱交換器４の下方まで延ばさずに、受け板２４として延ばすことで、水槽本体７の底板２２の大きさが熱交換室３の床面積に比例して大きくなることはなく、受け板２４を延ばす分だけ底板２２の面積を小さくすることができる。底板２２が大きいと水位を確保するためには大量の水が必要となってしまうため、底板２２の面積を小さくすることで水槽本体７に溜められる水量を減少させることができ、装置全体（熱交換室３）が大型化したとしても、使用水量が増加することはない。底板２２の面積減少は、容易な水位コントロールにも寄与できる。また、受け板２４の下側にスペースを確保することができるので、飽和空調機２の動作に必要な各種配管や機器を配して収納することができ、飽和空調機２全体として見栄えよくコンパクトにすることができる。

ここで、熱交換室３の一の側面（図では外気導入口１３が設けられた側面と同じ側面）は扉側面３ａとなり、この扉側面３ａには開閉可能な扉２５が形成されている。熱交換室３に水槽本体７が載置された際、扉側面３ａに最も近接している側の側板は扉側側板２３ｂとなる。この扉側側板２３ｂには上述したような上縁から外方に延びる受け板２４のような板は形成されていない。したがって、扉側側板２３ｂは鉛直上方に延びていて、扉側に突出する部分はない。このため、扉側側板２３ｂは扉側面３ａに密接（近接）させることもできる。このような形状を有する扉側側板２３ｂが最も熱交換室３の扉側面３ａに密接（近接）しているため、扉２５から水槽本体７内へのアクセスが容易になり、水槽本体７のメンテナンス性が向上する。

また、熱交換器側側板２３ａ以外の側板である左右側板２３ｃ（図の例では熱交換器側側板２３ａと扉側側板２３ｂ以外の側板）には、その上縁から上方に傾斜して外方に延びる傾斜板２６が備わっている。この傾斜板２６は、受け板２４と連続して形成されている。このように、水槽本体７に受け板２４とは別に傾斜板２６をさらに設けることで、さらに受け板２４のみを設けることに比べてさらに水槽本体７の底板２２を小さくすることができる。このため、さらに使用水量を減少させることができ、傾斜板２６の下側に配管や機器等の設置のスペースも確保できる。

この傾斜板２６は一方の左右側板２３ｃのみに形成してもよいが、対向する双方の左右側板２３ｃに設けることが好ましい。このようにすれば、底板２２は水槽本体７の平面視にて少なくとも一方向（傾斜板２６を有する左右側板２３ｃに挟まれている方向）に対して中央に配されるため、水槽本体７の全体としてバランスがよくなる。

また、底板２２には、水を排水するために底板２２を貫通して形成された排水口２７が形成されている。この排水口２７は、熱交換器側側板２３ａと扉側側板２３ｂとの中間、又は熱交換器側側板２３ａよりも扉側側板２３ｂに近い側に設けられている（図では中間に設けた例を示す）。このような位置に排水口２７を設けることで、水が落下してくる直接型熱交換器４側で排水するよりも効率よく排水できる。熱交換器側側板２３ａの近傍は受け板２４から落下してくる水があるために水流が乱れているので、こちら側に排水口２７を設けても効率よく排水することができないためである。排水口２７からの効率よい排水のため、底板２２の表面に、排水口２７に向けて傾斜面を設けてもよい。なお、排水口２７は底板２２に設けてもいいし、左右側板２３ｃに設けてもよい。左右側板２３ｃに設けると配管の取り回しが容易となる。図示はしないが、許容水量を超えた場合の水を排水するためのオーバーフローを水槽本体７内に配設してもよい。なお、「熱交換器側側板２３ａよりも扉側側板２３ｂに近い側」とは、左右側板２３ｃの中間地点から扉側側板２３ｂ側ということである。

水槽本体７を熱交換室３に設置した際、上述したように取水配管８が水槽本体７から延びているが、この取水配管８は水槽本体７内に入り込み、吸込口２８と接続されている。この吸込口２８は、水槽本体７の内側に位置し、熱交換器側側板２３ａよりも扉側側板２３ｂに近い側に設けられている。吸込口２８をこのような位置に設けることで、水が落下してくる直接型熱交換器４側で発生する泡が吸い込まれることを防止し、水を吸い込んで循環させるポンプへの影響を抑制できる。吸込口２８は例えばメッシュ形状を有する有底の筒体にて形成できる。

水槽本体７内には水位を計測するための水位計２９を設置してもよい。この水位計２９は、水槽本体７の内側に位置し、熱交換器側側板２３ａよりも扉側側板２３ｂに近い側に設けられている。このような位置に水位計２９を設けることで、水が落下してくる直接型熱交換器４側のように水面の波立ちが小さくなり、安定して水位を計測することができる。

水槽本体７内には、水を電気分解して殺菌するための電解殺菌装置３０が配されている。この電解殺菌装置３０は、水槽本体７の内側に位置し、熱交換器側側板２３ａよりも扉側側板２３ｂに近い側に設けられている。この電解殺菌装置３０は複数の長尺の陽極３０ａ及び陰極３０ｂからなる電極を有している。これら複数の陽極３０ａ及び陰極３０ｂは、熱交換器側側板２３ａと直交する方向に対して平行にそれぞれ間隔を存して配されている（左右側板２３ｃと平行となるように陽極３０ａ及び陰極３０ｂは配されている）。水槽本体７内の水は、陽極３０ａと陰極３０ｂとの間を通る際に電気分解され、次亜塩素酸イオンを発生する。この次亜塩素酸イオンが殺菌作用に寄与する。水槽本体７内の水の流れは、受け板２４を設けることで熱交換器側側板２３ａから扉側側板２３ｃの方向に向かっている。このような位置に電解殺菌装置３０を設けることで、陽極３０ａ及び陰極３０ｂを水槽本体７内での水の流れと平行に配することになり、長尺である電極形状を活かして効率よく電気分解を行うことができる。

１：飽和空調機用水槽、２：飽和空調機、３：熱交換室、３ａ：扉側面、４：直接型熱交換器、５：散水ノズル、６：充填材、７：水槽本体、８：取水配管、９：設置室、１０：熱交換器、１１：熱源機、１２：熱源配管、１３：外気導入口、１４：フィルタ室、１５：ファン室、１６：連通口、１７：ファン、１８：垂れ壁、１９：フィルタ、２０：コイル、２１：外気吐出口、２２：底板、２３：側板、２３ａ：熱交換器側側板、２３ｂ：扉側側板、２３ｃ：左右側板、２４：受け板、２５：扉、２６：傾斜板、２７：排水口、２８：吸込口、２９：水位計、３０：電解殺菌装置、３０ａ：陽極、３０ｂ：陰極、３１：ポンプ

Claims

水と外気とが直接接触して熱交換する直接型熱交換器と、
該直接型熱交換器が設置される熱交換室と、
該熱交換室内に前記外気を取り入れる外気導入口と、
前記熱交換室の下側に載置されている水槽本体と、
該水槽本体を構成する底板及び該底板から鉛直上方に延びている複数の側板と、
該複数の側板のうち、いずれかの側板上縁から上方に傾斜して外方に延びている受け板とを備え、
前記受け板が延びている前記いずれかの側板は、前記直接型熱交換器側に配されるべき熱交換器側側板であり、
前記受け板は、前記直接型熱交換器の下側に位置し、
前記熱交換室の一の側面である扉側面には開閉可能な扉が形成され、
前記水槽本体のうち前記扉側面に最も密接している部位は前記水槽本体の一の側板である扉側側板であり、
前記扉側側板は前記熱交換器側側板と対向していて、
前記直接型熱交換器は前記熱交換室内で前記扉側面と反対側の側面側に配されていることを特徴とする飽和空調機。
前記熱交換器側側板と前記扉側側板以外の側板上縁から上方に傾斜して外方に延び、前記受け板と連続して形成されている傾斜板とをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の飽和空調機。
前記傾斜板は対向する前記側板の双方に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の飽和空調機。
前記底板には、前記水を排水するために前記底板を貫通して形成された排水口が形成され、
前記排水口は、前記熱交換器側側板と前記扉側側板との中間、又は前記熱交換器側側板よりも前記扉側側板に近い側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の飽和空調機。
前記水槽本体から前記水槽本体内の水を取り出し且つ前記直接型熱交換器の上部まで延びる取水配管と、
前記水槽本体の内側であって前記熱交換器側側板よりも前記扉側側板に近い側に設けられて前記取水配管に接続されている吸込口とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の飽和空調機。
前記水槽本体から前記水槽本体内の水を取り出し且つ前記直接型熱交換器の上部まで延びる取水配管と、
前記水槽本体の内側であって前記熱交換器側側板よりも前記扉側側板に近い側に設けられて前記水槽本体内の水位を計測する水位計とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の飽和空調機。
前記水槽本体から前記水槽本体内の水を取り出し且つ前記直接型熱交換器の上部まで延びる取水配管と、
前記水槽本体の内側であって前記熱交換器側側板よりも前記扉側側板に近い側に設けられて前記水槽本体内の水を電気分解して殺菌するための電解殺菌装置と、
該電解殺菌装置を構成する複数の陽極及び陰極からなり且つ前記熱交換器側側板と直交する方向に対して平行に配された長尺の電極とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の飽和空調機。