JP7317687B2 - 空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、外気をコイルに通風させて空調処理を行う空調装置に関する。

空調装置は、外気をコイルに通風させて空調処理を行い、空調処理後の空気を空調対象空間に供給している。このような空調装置では、温度だけでなく湿度も調整可能とする高機能化に伴って、空調処理を行うためのコイルを複数備えることが求められている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に記載の空調装置では、コイルとして、外気を冷却自在な予冷コイルと、外気を冷却自在な冷却コイルと、外気を冷却又は加熱自在な補助コイルと、外気を加熱自在な再熱コイルとを有し、外気の通流方向において、予冷コイル、冷却コイル、補助コイル、再熱コイルの順に配置されている。これにより、予冷コイルでの予冷、冷却コイルでの冷却（冷却除湿）、補助コイルでの加熱、再熱コイルでの再熱等を行い、温度及び湿度を調整した外気を空調対象空間に供給している。

また、特許文献１に記載の空調装置では、予冷コイル、冷却コイル、補助コイル、再熱コイルをバイパスさせて外気を通風させるバイパス路が備えられ、外気の通風状態として、予冷コイル、冷却コイル、補助コイル、再熱コイルの全てのコイルに対して外気を通風させるだけでなく、予冷コイル、冷却コイル、補助コイル、再熱コイルをバイパスさせて外気を通風させることも可能となっている。これにより、暖房運転時や暖房加湿運転時には、予冷コイル、冷却コイル、補助コイル、再熱コイルを休止状態とし、バイパス路を通風させる外気の流量を最大とすることで、各コイルでの圧力損失を抑え、外気を通風させるファンの動力の低減を図っている。

特許第４５８２２４３号公報

しかしながら、空調負荷の状況によっては、予冷コイルでの予冷や再熱コイルでの再熱を行わずに、冷却コイルでの冷却を行い、冷却コイルにて冷却された外気を空調対象空間に供給したい場合もある。この場合に、冷却コイルに外気を通風させるために、冷却コイルだけでなく、予冷コイルや再熱コイルに対しても、外気を通風することになると、コイルでの圧力損失が増大して、外気を通風させるファンの動力が増大してしまう。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、予冷コイルでの予冷や再熱コイルでの再熱を行わずに、冷却コイルでの冷却を行いたいという要望に応えながら、コイルでの圧力損失の低減を図り、外気を通風させるファンの動力を低減して省エネルギー化を図ることができる空調装置を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、外気をコイルに通風させて空調処理を行う空調装置において、
前記コイルは、外気を冷却、冷却除湿又は加熱自在な冷温水コイルと、外気を冷却自在な予冷コイルと、外気を加熱自在な再熱コイルとを有し、外気の通流方向において、予冷コイル、冷温水コイル、再熱コイルの順に配置され、
前記予冷コイルでの冷却及び前記再熱コイルでの加熱を行うために、前記予冷コイルと前記再熱コイルとの間で熱媒体を循環させる熱媒体循環部と、
前記予冷コイル、前記冷温水コイル、前記再熱コイルの順に外気を通風させる第１通風状態と、前記予冷コイル及び前記再熱コイルの少なくとも一方側に外気を通風させずにバイパスさせながら、前記冷温水コイルに外気を通風させる第２通風状態とに切替自在な通風状態切替部と、
前記熱媒体循環部を作動させて前記通風状態切替部を第１通風状態に切り替える再熱モードと、前記熱媒体循環部を作動停止させて前記通風状態切替部を第２通風状態に切り替える非再熱モードとを実行自在な制御部とが備えられている点にある。

本構成によれば、制御部は、再熱モードだけではなく、非再熱モードを実行することができるので、予冷コイルでの予冷、冷温水コイルでの冷却又は加熱、再熱コイルでの再熱により、温度及び湿度を調整した外気を空調対象空間に供給できるだけでなく、予冷コイルでの予冷及び再熱コイルでの再熱を行わずに、冷温水コイルでの冷却又は加熱により空調処理された外気を空調対象空間に供給することができる。

再熱モードと非再熱モードとを切り替えるためには、熱媒体循環部を作動と作動停止とに切り替え、通風状態切替部を第１通風状態と第２通風状態とに切り替えるだけでよく、構成の簡素化を図りながら、冷温水コイルにて冷却又は加熱された外気を空調対象空間に供給したいという要望に応えることができる。

しかも、非再熱モードでは、通風状態切替部を第２通風状態に切り替えるので、予冷コイル及び再熱コイルの少なくとも一方側に外気を通風させずにバイパスさせながら、冷温水コイルに外気を通風させることで、コイルでの圧力損失を低減することができ、外気を通風させるファンの動力を低減して省エネルギー化を図ることができる。

本発明の第２特徴構成は、前記通風状態切替部は、前記第２通風状態において、前記予冷コイル及び前記再熱コイルの両方に外気を通風させずにバイパスさせながら、前記冷温水コイルに外気を通風させる点にある。

本構成によれば、第２通風状態では、予冷コイル及び再熱コイルの両方に外気を通風させずにバイパスさせながら、外気を通風させることで、コイルでの圧力損失を更に低減することができ、更に省エネルギー化を図ることができる。

本発明の第３特徴構成は、外気の通流方向において前記冷温水コイルと前記再熱コイルとの間に、冷水専用コイルが配置され、
前記通風状態切替部は、
前記第１通風状態において、前記予冷コイル、前記冷温水コイル、前記冷水専用コイル、前記再熱コイルの順に外気を通風させ、
前記第２通風状態において、前記予冷コイルに外気を通風させずにバイパスさせながら、前記冷温水コイル、前記冷水専用コイル、前記再熱コイルに外気を通風させる冷房用第２通風状態と、前記予冷コイル、前記冷水専用コイル及び前記再熱コイルに外気を通風させずにバイパスさせながら、前記冷温水コイルに外気を通風させる暖房用第２通風状態とに切替自在に構成されている点にある。

本構成によれば、第１通風状態及び冷房用第２通風状態では、冷温水コイルに加えて、冷水専用コイルにも外気を通風させるので、冷水専用コイルを用いて、外気を十分に冷却することができ、十分な冷却効果を得ることができる。

暖房用第２通風状態では、予冷コイル及び再熱コイルの両方に加えて、冷水専用コイルに外気を通風させずにバイパスさせるので、コイルでの圧力損失を更に低減することができ、更に省エネルギー化を図ることができる。

しかも、冷房用第２通風状態と暖房用第２通風状態とで、冷水専用コイルに外気を通風させるか否かを切り替えるに当たり、冷水専用コイルの下流側に配置される再熱コイルも冷水専用コイルと合わせて切り替えているので、冷水専用コイルの上流側にて外気の通風状態を切り替えための構成を追加するだけでよく、外気の通風状態を切り替えるための構成の簡素化を図ることができる。

よって、冷水専用コイルを用いた好適な冷房を行うことができながら、外気の通風状態を切り替えるための構成の簡素化を図り、省エネルギー化を効果的に図ることができる。

本発明の第４特徴構成は、前記通風状態切替部は、第１通風状態及び第２通風状態に加えて、前記予冷コイル、前記冷温水コイル、前記再熱コイルに外気を通風させずにバイパスさせながら、外気を通風させる第３通風状態に切替自在に構成され、
前記制御部は、再熱モード及び非再熱モードに加えて、前記熱媒体循環部を作動停止させて前記通風状態切替部を第３通風状態に切り替えるバイパスモードを実行自在に構成されている点にある。

本構成によれば、制御部は、再熱モード及び非再熱モードに加えて、バイパスモードを実行自在であるので、予冷コイルでの予冷、冷温水コイルでの冷却又は加熱、再熱コイルでの再熱の何れも行わずに、外気を空調対象空間に供給して、外気冷房を行うことができる。
しかも、バイパスモードでは、通風状態切替部を第３通風状態に切り替えるので、予冷コイル、冷温水コイル及び再熱コイルに外気を通風させずにバイパスさせながら、外気を通風させることで、コイルでの圧力損失を低減することができ、外気を通風させるファンの動力を低減して省エネルギー化を図ることができる。

本発明の第５特徴構成は、前記予冷コイル、前記冷温水コイル、及び、前記再熱コイルが内蔵され、外気を通風自在なケーシングが備えられ、
そのケーシングには、流入口からの外気を通風させる第１通風路と、その第１通風路の下流側端部にて折り返して反対方向に通風させて流出口に外気を導く第２通風路とが備えられ、
前記通風状態切替部は、前記第１通風路の上流側端部と前記第２通風路の下流側端部とを非連通状態として、第１通風状態又は第２通風状態に切替自在であり、且つ、前記第１通風路の上流側端部と前記第２通風路の下流側端部とを連通状態として、第３通風状態に切替自在に構成されている点にある。

本構成によれば、予冷コイルでの予冷、冷温水コイルでの冷却又は加熱、再熱コイルでの再熱の何れも行わない場合には、通風状態切替部が、ケーシングにおける第１通風路の上流側端部と第２通風路の下流側端部とを連通状態として、第３通風状態に切替自在である。これにより、予冷コイル、冷温水コイル、及び、再熱コイルの何れのコイルにも外気を通風させないだけでなく、外気を通風させる距離を極力短くすることができるので、外気を通風させるファンの動力の低減を効果的に図ることができ、省エネルギー化を効果的に図ることができる。

空調装置において第１実施形態の冷房用の再熱モードでの通風状態を示す図 空調装置において第１実施形態の冷房用の非再熱モードでの通風状態を示す図 空調装置において第１実施形態の暖房モードでの通風状態を示す図 空調装置において第１実施形態のバイパスモードでの通風状態を示す図 空調装置において第２実施形態の冷房用の再熱モードでの通風状態を示す図 空調装置において第２実施形態の冷房用の非再熱モードでの通風状態を示す図 空調装置において第２実施形態の暖房モードでの通風状態を示す図 空調装置において第２実施形態のバイパスモードでの通風状態を示す図 空調装置において第３実施形態の冷房用の再熱モードでの通風状態を示す図 空調装置において第３実施形態の冷房用の非再熱モードでの通風状態を示す図 空調装置において第３実施形態のバイパスモードでの通風状態を示す図

本発明に係る空調装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
この空調装置１は、図１に示すように、外気ＯＡを空調対象の空気として取り入れて、その外気ＯＡをコイル２、３、５、６に通風させて空調処理を行い、空調処理後の空気等を給気ＳＡとして空調対象空間に供給している。

図１～図４では、空気が通風するコイル２、３、５、６等が異なるだけで、空調装置１としては同じ構成を有している。そこで、まずは、図１に基づいて、空調装置１の構成について説明する。ちなみに、図１～図４において、コイル２、３、５、６については、作動しているものを太線にて示し、作動していないものを細線にて示しており、ダンパーＤ１～Ｄ４については、開状態であるものを白抜きにて示し、閉状態であるものをグレーにて示している。

空調装置１は、空気が通風する流路として、第１～第３流路Ｒ１～Ｒ３を備えている。図１では、第１～第３流路Ｒ１～Ｒ３のいずれも直線状の流路とし、第１流路Ｒ１を上下方向の中央に配置し、第２流路Ｒ２を上方側に配置し、第３流路Ｒ３を下方側に配置した状態を示している。

第１流路Ｒ１の上流側端部には、外気ＯＡを取り入れる流入口８が備えられ、第１流路Ｒ１の下流側端部には、空調処理後の給気ＳＡを空調対象空間に供給する流出口９が備えられている。第１流路Ｒ１には、空気の通風方向の上流側から順に、第２ダンパーＤ２、冷温水コイル３、加湿器４、冷水専用コイル５、再熱コイル６、ファン７が備えられている。

第２流路Ｒ２及び第３流路Ｒ３は、第１流路Ｒ１から分岐して空気を通風させたのち、第１流路Ｒ１に合流させる分岐合流流路として備えられている。第２流路Ｒ２の上流側端部は、第１連通部Ｂ１を通して、第１流路Ｒ１において第２ダンパーＤ２の上流側部位に連通接続されている。第２流路Ｒ２の下流側端部は、第２連通部Ｂ２を通して、第１流路Ｒ１において第２ダンパーＤ２と冷温水コイル３との間の部位に連通接続されている。第２流路Ｒ２には、空気の通風方向の上流側から順に、第１ダンパーＤ１、予冷コイル２が備えられている。

第３流路Ｒ３の上流側端部は、第３連通部Ｂ３を通して、第１流路Ｒ１において第２ダンパーＤ２の上流側部位に連通接続されている。第３流路Ｒ３の途中部位は、第４連通部Ｂ４（図３参照）を通して、第１流路Ｒ１において加湿器４と冷水専用コイル５の間の部位が連通接続されている。第３流路Ｒ３の下流側端部は、第５連通部Ｂ５を通して、第１流路Ｒ１においてファン７の配設部位に連通接続されている。第３流路Ｒ３の上流側端部には、第３ダンパーＤ３が備えられている。

予冷コイル２は、熱媒体循環路２２にて供給される熱媒体（例えば、冷水）と通風される空気とを熱交換させて、通風される空気を冷却（予冷）させるように構成されている。熱媒体循環路２２には、予冷コイル２に熱媒体を循環供給して、予冷コイル２への熱媒体の供給量を調整自在な循環ポンプ２３が備えられている。

冷温水コイル３は、外部の熱源機等から冷温水用循環路３１にて供給される熱媒体（例えば、冷水又は温水）と通風される空気とを熱交換させて、通風される空気を冷却又は加熱させるように構成されている。冷温水用循環路３１には、冷温水コイル３への熱媒体の供給を断続自在であり、且つ、冷温水コイル３への熱媒体の供給量を調整自在な冷温水用調整弁３２が備えられている。冷温水コイル３は、冷温水用循環路３１にて供給する熱媒体を冷却用熱媒体（例えば、冷水）と加熱用熱媒体（例えば、温水）とに切り替えることで、通風される空気を冷却する状態と加熱する状態とに切り替えられる。

加湿器４は、例えば、加湿用供給路４１にて供給される加湿用媒体を用いて、通風される空気を加湿する水気化式に構成されている。加湿用供給路４１には、加湿器４への加湿用媒体の供給を断続自在であり、且つ、加湿器４への加湿用媒体の供給量を調整自在な加湿用調整弁４２が備えられている。

冷水専用コイル５は、外部の熱源機等から冷水専用循環路５１にて供給される熱媒体（例えば、冷水）と通風される空気とを熱交換させて、通風される空気を冷却させるように構成されている。冷水専用循環路５１には、冷水専用コイル５への熱媒体の供給を断続自在であり、且つ、冷水専用コイル５への熱媒体の供給量を調整自在な冷水専用調整弁５２が備えられている。

再熱コイル６は、熱媒体循環路２２にて供給される熱媒体（例えば、温水）と通風される空気とを熱交換させて、通風される空気を加熱させるように構成されている。熱媒体循環路２２は、予冷コイル２と再熱コイル６とに接続されており、予冷コイル２と再熱コイル６との間で熱媒体を循環自在に構成されている。これにより、熱媒体循環部２１が、熱媒体循環路２２、及び、循環ポンプ２３にて構成されている。熱媒体循環部２１は、予冷コイル２における冷却により温度上昇した熱媒体を再熱コイル６に供給して、再熱コイル６における加熱を行うことができ、更に、再熱コイル６における加熱により温度低下した熱媒体を予冷コイル２に供給して、予冷コイル２における冷却を行うことができる。熱媒体循環部２１は、予冷コイル２と再熱コイル６との間で熱媒体を循環して熱の授受を行い、省エネルギー化を図りながら、予冷コイル２での冷却及び再熱コイル６での加熱の両者を行うことができる。予冷コイル２における冷却も、再熱コイル６における加熱も、それほど大きな負荷が求められないので、熱媒体の循環により予冷コイル２での冷却及び再熱コイル６での加熱の両者を効果的に行うことができる。

ダンパーＤ１～Ｄ４は、開状態と閉状態とに切り替えることで、空気を通風させる状態と通風させない状態とに切り替えるようにしている。第１ダンパーＤ１は、第２流路Ｒ２において予冷コイル２の上流側に配置されており、予冷コイル２に対して空気を通風させる状態と通風させない状態とに切り替えている。第２ダンパーＤ２は、第１流路Ｒ１において冷温水コイル３の上流側に配置されており、第１流路Ｒ１においてその設置箇所よりも下流側に空気を通風させる状態と通風させない状態とに切り替えている。第３ダンパーＤ３は、第３流路Ｒ３の上流側端部に配置されており、第３流路Ｒ３に対して空気を通風させる状態と通風させない状態に切り替えている。第４ダンパーＤ４は、第４連通部Ｂ４に対して空気を通風させる状態と通風させない状態とに切り替えている。第４連通部Ｂ４は、第１流路Ｒ１における加湿器４と冷水専用コイル５との間の部位と第３流路Ｒ３の途中部位とを連通接続するように備えられている。

このように、ダンパーＤ１～Ｄ４を開状態と閉状態とに切り替えることで、どのコイル２、３、５、６に空気を通風させるかを切り替えており、第１～第３流路Ｒ１～Ｒ３、及び、第１ダンパーＤ１～第４ダンパーＤ４により通風状態切替部１１が構成されている。図１～図４に基づいて、通風状態切替部１１による通風状態の切り替えについて説明する。

通風状態切替部１１は、図１に示す第１通風状態と、図２に示す冷房用第２通風状態と、図３に示す暖房用第２通風状態と、図４に示す第３通風状態とに切替自在に構成されている。冷房用第２通風状態と暖房用第２通風状態とが、予冷コイル２及び再熱コイル６の少なくとも一方側に外気ＯＡを通風させずにバイパスさせながら、冷温水コイル３に外気ＯＡを通風させる第２通風状態に相当する。

第１通風状態では、図１に示すように、通風状態切替部１１が、第１ダンパーＤ１を開状態とし、第２～第４ダンパーＤ２～Ｄ４を閉状態として、予冷コイル２、冷温水コイル３、加湿器４、冷水専用コイル５、再熱コイル６の順に外気ＯＡを通風させている。

冷房用第２通風状態では、図２に示すように、通風状態切替部１１が、第２ダンパーＤ２を開状態とし、第１ダンパーＤ１、第３ダンパーＤ３及び第４ダンパーＤ４を閉状態として、予冷コイル２に外気ＯＡを通風させずにバイパスさせながら、冷温水コイル３、加湿器４、冷水専用コイル５、再熱コイル６の順に外気ＯＡを通風させている。

暖房用第２通風状態では、図３に示すように、通風状態切替部１１が、第２ダンパーＤ２及び第４ダンパーＤ４を開状態とし、第１ダンパーＤ１及び第３ダンパーＤ３を閉状態として、予冷コイル２、冷水専用コイル５、及び、再熱コイル６に外気ＯＡを通風させずにバイパスさせながら、冷温水コイル３、加湿器４に外気ＯＡを通風させている。

第３通風状態では、図４に示すように、通風状態切替部１１が、第３ダンパーＤ３を開状態とし、第１ダンパーＤ１、第２ダンパーＤ２及び第４ダンパーＤ４を閉状態として、予冷コイル２、冷温水コイル３、加湿器４、冷水専用コイル５、再熱コイル６の全てのコイルに外気ＯＡを通風させずにバイパスさせながら、外気ＯＡをそのまま通風させている。

空調装置１は、図１に示すように、空調装置１の運転を制御する制御部１０が備えられている。制御部１０は、ファン７、通風状態切替部１１、熱媒体循環部２１、冷温水用調整弁３２、加湿用調整弁４２、冷水専用調整弁５２等の作動状態を制御することで、空調装置１を複数の運転モードに切り替えている。制御部１０は、流出口９から供給される給気ＳＡや空調対象空間の空気における温度を検出する温度センサ及び湿度を検出する湿度センサの検出情報に基づいて、給気ＳＡの温度及び湿度を調整している。制御部１０は、複数の運転モードの夫々において、温度センサの検出温度が目標温度となり、且つ、湿度センサの検出湿度が目標湿度となるように、ファン７の回転速度、熱媒体循環部２１における循環ポンプ２３の回転速度、冷温水用調整弁３２の開度、加湿用調整弁４２の開度、冷水専用調整弁５２の開度等を制御している。

空調装置１は、運転モードとして、再熱モードと非再熱モードとバイパスモードとを備えているので、各運転モードについて説明する。運転モードの切り替えは、例えば、ユーザがリモコンを操作することで、運転モードを人為操作に基づいて切り替えたり、空調対象空間の負荷状況や季節等に応じて、運転モードを自動的に切り替えることもできる。

冷房用の再熱モードでは、図１に示すように、制御部１０が、ファン７を作動させ、熱媒体循環部２１を作動させ、冷却用熱媒体を供給する状態にて冷温水用調整弁３２を開状態とし、冷水専用調整弁５２を開状態とし、通風状態切替部１１を第１通風状態に切り替えている。図１の矢印にて示すように、冷房用の再熱モードでは、取り入れた外気ＯＡが、第１連通部Ｂ１を通して第１流路Ｒ１から第２流路Ｒ２に通風して予冷コイル２に通風され、予冷コイル２にて冷却（予冷）される。予冷コイル２を通過した外気ＯＡは、第２連通部Ｂ２を通して第２流路Ｒ２から第１流路Ｒ１に通風して冷温水コイル３に通風され、冷温水コイル３にて冷却（冷却除湿）される。冷温水コイル３を通過した外気ＯＡは、加湿器４を通過したのち、冷水専用コイル５に通風され、冷水専用コイル５にて冷却（冷却除湿）される。冷水専用コイル５を通過した外気ＯＡは、再熱コイル６に通風され、再熱コイル６にて加熱（再熱）され、給気ＳＡとして流出口９から空調対象空間に供給される。

冷房用の再熱モードでは、予冷コイル２、冷温水コイル３、加湿器４、冷水専用コイル５、再熱コイル６の順に外気ＯＡが通風されている。外気ＯＡは、予冷コイル２における冷却（予冷）、冷温水コイル３における冷却（冷却除湿）、冷水専用コイル５における冷却（冷却除湿）、再熱コイル６における加熱（再熱）等の複数の空調処理を経て、給気ＳＡの温度及び湿度が目標温度及び目標湿度になるように調整されている。よって、給気ＳＡの温度を目標温度にするだけでなく、給気ＳＡの湿度を目標湿度に調整することができ、空調対象空間の快適性の向上を図ることができる。

冷房用の非再熱モードでは、図２に示すように、制御部１０が、ファン７を作動させ、熱媒体循環部２１を作動停止させ、冷却用熱媒体を供給する状態にて冷温水用調整弁３２を開状態とし、冷水専用調整弁５２を開状態とし、通風状態切替部１１を冷房用第２通風状態に切り替えている。図２の矢印にて示すように、冷房用の非再熱モードでは、取り入れた外気ＯＡが、第１流路Ｒ１を通風して予冷コイル２をバイパスする状態で冷温水コイル３に通風され、冷温水コイル３にて冷却（冷却除湿）される。冷温水コイル３を通過した外気ＯＡは、加湿器４を通過したのち、冷水専用コイル５に通風され、冷水専用コイル５にて冷却（冷却除湿）される。冷水専用コイル５を通過した外気ＯＡは、再熱コイル６をそのまま通過して、給気ＳＡとして流出口９から空調対象空間に供給される。

冷房用の非再熱モードでは、予冷コイル２がバイパスされて、冷温水コイル３、加湿器４、冷水専用コイル５、再熱コイル６の順に外気ＯＡが通風されている。外気ＯＡは、冷温水コイル３における冷却（冷却除湿）、冷水専用コイル５における冷却（冷却除湿）の複数の空調処理を経て、給気ＳＡの温度や湿度が目標温度や目標湿度になるように調整されている。冷房用の非再熱モードでは、外気ＯＡが予冷コイル２に通風されずにバイパスされるので、それだけ圧力損失の低減を図ることができ、ファン７の動力を低減して省エネルギー化を図ることができる。ちなみに、冷房用の非再熱モードにおいて、冷温水コイル３での冷却（冷却除湿）だけで給気ＳＡの温度や湿度を目標温度や目標湿度とすることができる場合には、制御部１０が、冷水専用調整弁５２を閉状態として、冷水専用コイル５を非作動状態に切り替えることもできる。

暖房モード（非再熱モードに相当する）では、図３に示すように、制御部１０が、ファン７を作動させ、熱媒体循環部２１を作動停止させ、加熱用熱媒体を供給する状態にて冷温水用調整弁３２を開状態とし、加湿用調整弁４２を開状態とし、通風状態切替部１１を暖房用第２通風状態に切り替えている。図３の矢印にて示すように、暖房モードでは、取り入れた外気ＯＡが、第１流路Ｒ１を通風して予冷コイル２をバイパスする状態で冷温水コイル３に通風され、冷温水コイル３にて加熱される。冷温水コイル３を通過した外気ＯＡは、加湿器４に通風され、加湿器４にて加湿される。加湿器４を通過した外気ＯＡは、第４連通部Ｂ４を通して第１流路Ｒ１から第３流路Ｒ３に通風され、冷水専用コイル５及び再熱コイル６をバイパスして、給気ＳＡとして流出口９から空調対象空間に供給される。

暖房モードでは、予冷コイル２、冷水専用コイル５及び再熱コイル６がバイパスされて、冷温水コイル３、加湿器４の順に外気ＯＡが通風されている。外気ＯＡは、冷温水コイル３における加熱、加湿器４における加湿の空調処理を経て、給気ＳＡの温度及び湿度が目標温度及び目標湿度になるように調整されている。暖房モードでは、外気ＯＡが、予冷コイル２、冷水専用コイル５、再熱コイル６の３つのコイルに通風されずにバイパスされるので、それだけ圧力損失の低減を図ることができ、ファン７の動力を低減して省エネルギー化を図ることができる。ちなみに、図３では、加湿器４を作動させる状態を示しているが、例えば、給気ＳＡの湿度が目標湿度以上であれば、加湿器４を作動させない状態とすることもできる。

バイパスモードでは、図４に示すように、制御部１０が、ファン７を作動させ、熱媒体循環部２１を作動停止させ、通風状態切替部１１を第３通風状態に切り替えている。図４の矢印にて示すように、バイパスモードでは、取り入れた外気ＯＡが、第３連通部Ｂ３を通して第１流路Ｒ１から第３流路Ｒ３に通風して、そのまま第３流路Ｒ３を通風され、給気ＳＡとして流出口９から空調対象空間に供給される。

バイパスモードでは、いずれのコイル２、３、５、６にも外気ＯＡが通風されずにバイパスされて、空調処理されることなく、外気ＯＡがそのまま給気ＳＡとして空調対象空間に供給され、空調対象空間が外気冷房される。バイパスモードでは、外気ＯＡが、予冷コイル２、冷温水コイル３、冷水専用コイル５、再熱コイル６の全てのコイルに通風されずにバイパスされるので、それだけ圧力損失の低減を図ることができ、ファン７の動力を低減して省エネルギー化を図ることができる。

〔第２実施形態〕
この第２実施形態は、図５～図８に示すように、第１実施形態における空調装置１をケーシングＫに内蔵させた場合を示している。よって、基本的な構成については、第１実施形態と同様であるので、同符号を記す等により説明は省略し、第１実施形態と異なる構成を中心に説明する。

制御部１０は、第１実施形態と同様に、運転モードとして、再熱モードと非再熱モードとバイパスモードとに切替自在に構成されている。図５は、冷房用の再熱モードを示しており、図６は、冷房用の非再熱モードを示しており、図７は、暖房モードを示しており、図８は、バイパスモードを示している。

図５～図８では、ファン７等を省略して図示しており、コイル２、３、５、６への空気の通風状態がどのような状態であるかが分かるように示している。図５～図８において、空気が通風するコイル２、３、５、６等が異なるだけで、空調装置１としては同じ構成を有している。そこで、まずは、図５に基づいて、空調装置１の構成について説明する。ちなみに、図５～図８において、コイル２、３、５、６については、作動しているものを太線にて示し、作動していないものを細線にて示しており、ダンパーＤ５～Ｄ８については、開状態であるものを白抜きにて示し、閉状態であるものをグレーにて示している。

図５に示すように、空調装置１は、例えば、矩形状のケーシングＫが備えられ、そのケーシングＫに、予冷コイル２、冷温水コイル３、加湿器４、冷水専用コイル５、再熱コイル６が内蔵されている。ケーシングＫには、空気を通風させる流路として、第４流路Ｒ４と第５流路Ｒ５とが備えられている。第４流路Ｒ４（第１通風路に相当する）は、流入口８からの外気ＯＡを、図５において左側から右側に通風させる直線状の流路となっている。第５流路Ｒ５（第２通風路に相当する）は、第４流路Ｒ４の下流側端部にて折り返して反対方向（図５において右側から左側に向かう方向）に通風させて流出口９に外気ＯＡを導く直線状の流路となっている。

第４流路Ｒ４の途中部位には、第１区画体Ｅ１が備えられ、その第１区画体Ｅ１にて上流側の第１空間Ｃ１と下流側の第２空間Ｃ２とに区画されている。第１空間Ｃ１の上流側端部に流入口８が備えられ、第２空間Ｃ２内に予冷コイル２が配置されている。第１区画体Ｅ１には、第１空間Ｃ１と第２空間Ｃ２とを連通する第６連通部Ｂ６と第７連通部Ｂ７とが備えられている。第６連通部Ｂ６は、予冷コイル２から外れた位置に配置され、第７連通部Ｂ７は、予冷コイル２と対向する位置に配置されている。第１空間Ｃ１と第２空間Ｃ２との連通状態を切り替えるダンパーとして、第７連通部Ｂ７を開状態と閉状態とに切り替える第５ダンパーＤ５と、第６連通部Ｂ６を開状態と閉状態とに切り替える第６ダンパーＤ６とが備えられている。

第５流路Ｒ５の途中部位には、第２区画体Ｅ２が備えられ、その第２区画体Ｅ２にて上流側の第３空間Ｃ３と下流側の第４空間Ｃ４とに区画されている。第３空間Ｃ３内に冷温水コイル３及び加湿器４が隣接する状態で配置されており、第４空間Ｃ４内に冷水専用コイル５及び再熱コイル６が間隔を隔てる状態で配置されている。第２空間Ｃ２と第３空間Ｃ３とは、第８連通部Ｂ８により第２空間Ｃ２（第４流路Ｒ４）の下流側端部と第３空間Ｃ３（第５流路Ｒ５）の上流側端部とが連通されている。第２区画体Ｅ２には、第３空間Ｃ３と第４空間Ｃ４とを連通する第９連通部Ｂ９と第１０連通部Ｂ１０とが備えられている。第９連通部Ｂ９は、冷水専用コイル５から外れた位置に配置され、第１０連通部Ｂ１０は、冷水専用コイル５と対向する位置に配置されている。第３空間Ｃ３と第４空間Ｃ４との連通状態を切り替えるダンパーとして、第９連通部Ｂ９を開状態と閉状態とに切り替える第７ダンパーＤ７が備えられており、第１０連通部Ｂ１０は常時開状態とされている。

第４流路Ｒ４と第５流路Ｒ５とを区画する第３区画体Ｅ３が備えられている。第３区画体Ｅ３において第１空間Ｃ１と第４空間Ｃ４とが隣接する部位には、第１空間Ｃ１と第４空間Ｃ４とを連通する第１１連通部Ｂ１１が備えられている。第１空間Ｃ１と第４空間Ｃ４との連通状態を切り替えるダンパーとして、第１１連通部Ｂ１１を開状態と閉状態とに切り替える第８ダンパーＤ８が備えられている。

通風状態切替部１１は、第４流路Ｒ４及び第５流路Ｒ５と第５～第８ダンパーＤ５～Ｄ８とから構成されており、第５～第８ダンパーＤ５～Ｄ８の夫々を開状態と閉状態とに切り替えることで、図５に示す第１通風状態と、図６に示す冷房用第２通風状態と、図７に示す暖房用第２通風状態と、図８に示す第３通風状態とに切替自在に構成されている。

冷房用の再熱モードでは、図５に示すように、制御部１０が、第５ダンパーＤ５を開状態とし、第６～第８ダンパーＤ６～Ｄ８を閉状態として、通風状態切替部１１を第１通風状態に切り替えている。冷房用の再熱モードでは、予冷コイル２、冷温水コイル３、加湿器４、冷水専用コイル５、再熱コイル６の順に外気ＯＡが通風されている。外気ＯＡは、予冷コイル２における予冷、冷温水コイル３における冷却除湿、冷水専用コイル５における冷却、再熱コイル６における加熱等の複数の空調処理を経て、給気ＳＡとして空調対象空間に供給される。

冷房用の非再熱モードでは、図６に示すように、制御部１０が、第６ダンパーＤ６を開状態とし、第５ダンパーＤ５、第７ダンパーＤ７及び第８ダンパーＤ８を閉状態として、通風状態切替部１１を冷房用第２通風状態に切り替えている。冷房用の非再熱モードでは、第６連通部Ｂ６を通して外気ＯＡが通風されて予冷コイル２がバイパスされ、冷温水コイル３、加湿器４、冷水専用コイル５、再熱コイル６の順に外気ＯＡが通風されている。第６連通部Ｂ６は、予冷コイル２から外れた位置に配置されており、第２空間Ｃ２では、予冷コイル２が大きな圧力損失（通気抵抗）となる。よって、第６連通部Ｂ６を通して通風された外気ＯＡは、予冷コイル２を外れた位置を通風することになり、予冷コイル２をバイパスすることができる。外気ＯＡは、冷温水コイル３における冷却、冷水専用コイル５における冷却の複数の空調処理を経て、給気ＳＡとして空調対象空間に供給される。

暖房モード（非再熱モードに相当する）では、図７に示すように、制御部１０が、第６ダンパーＤ６及び第７ダンパーＤ７を開状態とし、第５ダンパーＤ５及び第８ダンパーＤ８を閉状態として、通風状態切替部１１を暖房用第２通風状態に切り替えている。暖房モードでは、予冷コイル２、冷水専用コイル５及び再熱コイル６がバイパスされて、冷温水コイル３、加湿器４の順に外気ＯＡが通風されている。第１０連通部Ｂ１０が冷水専用コイル５に対向する位置に配置され、且つ、第１０連通部Ｂ１０と冷水専用コイル５とが通風方向で隣接して備えられている。これにより、第１０連通部Ｂ１０は常時開状態であるが、冷水専用コイル５が大きな圧力損失（通気抵抗）となるので、この圧力バランスによって、第７ダンパーＤ７を開状態とするだけで、第９連通部Ｂ９を通して空気（外気ＯＡ）を通風させることができる。また、第４空間Ｃ４では、冷水専用コイル５及び再熱コイル６が大きな圧力損失（通気抵抗）となっているので、第９連通部Ｂ９を通して通風された外気ＯＡは、冷水専用コイル５及び再熱コイル６から外れた位置を通風することになり、冷水専用コイル５及び再熱コイル６をバイパスすることができる。予冷コイル２のバイパスは、冷房用の非再熱モードと同様であるので、説明は省略する。外気ＯＡは、冷温水コイル３における加熱、加湿器４における加湿の空調処理を経て、給気ＳＡとして空調対象空間に供給される。

バイパスモードでは、図８に示すように、制御部１０が、第８ダンパーＤ８を開状態とし、第５～第７ダンパーＤ５～Ｄ７を閉状態として、通風状態切替部１１を第３通風状態に切り替えている。バイパスモードでは、全てのコイル２、３、５、６がバイパスされて、空調処理されることなく、外気ＯＡがそのまま給気ＳＡとして空調対象空間に供給されている。第１１連通部Ｂ１１は、第４流路Ｒ４の上流側端部と第５流路Ｒ５の下流側端部とを連通しているので、第１１連通部Ｂ１１を通して外気ＯＡを通風させることで、外気ＯＡを通風させる距離を極力短くすることができる。よって、外気ＯＡを通風させるファン７の動力の低減を効果的に図ることができ、省エネルギー化を効果的に図ることができる。

〔第３実施形態〕
この第３実施形態は、第１実施形態において冷水専用コイル５等を省略した別実施形態であり、図９～図１１に基づいて、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

制御部１０は、第１実施形態と同様に、運転モードとして、再熱モードと非再熱モードとバイパスモードとに切替自在に構成されている。図９は、冷房用の再熱モードを示しており、図１０は、非再熱モードを示しており、図１１は、バイパスモードを示している。

図９～図１１において、空気が通風するコイル２、３、６等が異なるだけで、空調装置１としては同じ構成を有している。そこで、まずは、図９に基づいて、空調装置１の構成について説明する。ちなみに、図９～図１１において、コイル２、３、６については、作動しているものを太線にて示し、作動していないものを細線にて示しており、ダンパーＤ９～Ｄ１２については、開状態であるものを白抜きにて示し、閉状態であるものをグレーにて示している。

図９に示すように、空気が通風する流路として、第６流路Ｒ６及び第７流路Ｒ７が備えられている。第６流路Ｒ６には、空気の通風方向の上流側から順に、第９ダンパーＤ９、予冷コイル２、冷温水コイル３、加湿器４、再熱コイル６、ファン７が備えられている。

第７流路Ｒ７の上流側端部は、第１２連通部Ｂ１２を通して、第６流路Ｒ６において第９ダンパーＤ９の上流側部位に連通接続されている。第７流路Ｒ７の下流側端部は、第１５連通部Ｂ１５を通して、第６流路Ｒ６においてファン７の配設部位に連通接続されている。第７流路Ｒ７の途中部位には、空気の通風方向の上流側から順に、図１０に示すように、第１３連通部Ｂ１３、第１４連通部Ｂ１４が備えられ、第６流路Ｒ６の途中部位に連通接続されている。第１３連通部Ｂ１３は、第６流路Ｒ６において予冷コイル２と冷温水コイル３との間の部位に配置されており、第１４連通部Ｂ１４は、第６流路Ｒ６において加湿器４と再熱コイル６との間の部位に配置されている。

ダンパーとして、図９に示すように、第６流路Ｒ６の第９ダンパーＤ９に加えて、第１３連通部Ｂ１３を開状態と閉状態とに切り替える第１０ダンパーＤ１０と、第１４連通部Ｂ１４を開状態と閉状態とに切り替える第１１ダンパーＤ１１と、第７流路Ｒ７の途中部位を開状態と閉状態とに切り替える第１２ダンパーＤ１２とが備えられている。第１２ダンパーＤ１２は、第６流路Ｒ６において冷温水コイル３と加湿器４との間の部位に相当する位置に配置されている。

通風状態切替部１１は、第６流路Ｒ６及び第７流路Ｒ７と第９～第１２ダンパーＤ９～Ｄ１２とから構成されており、第９～第１２ダンパーＤ９～Ｄ１２の夫々を開状態と閉状態とに切り替えることで、図９に示す第１通風状態と、図１０に示す第２通風状態と、図１１に示す第３通風状態とに切替自在に構成されている。

冷房用の再熱モードでは、図９に示すように、制御部１０が、第９ダンパーＤ９を開状態とし、第１０～第１２ダンパーＤ１０～Ｄ１２を閉状態として、通風状態切替部１１を第１通風状態に切り替えている。冷房用の再熱モードでは、予冷コイル２、冷温水コイル３、加湿器４、再熱コイル６の順に外気ＯＡが通風されている。外気ＯＡは、予冷コイル２における予冷、冷温水コイル３における冷却除湿、再熱コイル６における加熱等の複数の空調処理を経て、給気ＳＡとして空調対象空間に供給される。

冷房用の非再熱モードでは、図１０に示すように、制御部１０が、第１０ダンパーＤ１０及び第１１ダンパーＤ１１を開状態とし、第９ダンパーＤ９及び第１２ダンパーＤ１２を閉状態として、通風状態切替部１１を第２通風状態に切り替えている。冷房用の非再熱モードでは、第１２連通部Ｂ１２を通して外気ＯＡが第７流路Ｒ７に通風されて予冷コイル２がバイパスされたのち、第１３連通部Ｂ１３を通して第６流路Ｒ６に戻り、冷温水コイル３、加湿器４の順に外気ＯＡが通風されている。加湿器４を通過した外気ＯＡは、第１４連通部Ｂ１４を通して第７流路Ｒ７に通風されて再熱コイル６をバイパスしている。再熱コイル６は大きな圧力損失（通気抵抗）となるので、第１１ダンパーＤ１１を開状態とするだけで、加湿器４を通過した外気ＯＡが、第１４連通部Ｂ１４を通して第７流路Ｒ７に通風されることになり、再熱コイル６をバイパスすることができる。冷房用の非再熱モードでは、予冷コイル２及び再熱コイル６をバイパスさせて、冷温水コイル３、加湿器４の順に外気ＯＡが通風されている。外気ＯＡは、冷温水コイル３における冷却の空調処理を経て、給気ＳＡとして空調対象空間に供給される。

バイパスモードでは、図１１に示すように、制御部１０が、第１２ダンパーＤ１２を開状態とし、第９～第１１ダンパーＤ９～Ｄ１１を閉状態として、通風状態切替部１１を第３通風状態に切り替えている。バイパスモードでは、第１２連通部Ｂ１２を通して外気ＯＡが第７流路Ｒ７に通風されて、全てのコイル２、３、６がバイパスされて、空調処理されることなく、第１５連通部Ｂ１５を通して第６流路Ｒ６に戻り、外気ＯＡがそのまま給気ＳＡとして空調対象空間に供給されている。

この第３実施形態では、暖房モードについて、図示はしていないが、例えば、冷房用の非再熱モードと同様に、図１０に示すように、制御部１０が、第１０ダンパーＤ１０及び第１１ダンパーＤ１１を開状態とし、第９ダンパーＤ９及び第１２ダンパーＤ１２を閉状態として、通風状態切替部１１を第２通風状態に切り替えることができる。これにより、暖房モードでは、冷房用の非再熱モードと同様に、予冷コイル２及び再熱コイル６をバイパスさせて、冷温水コイル３、加湿器４の順に外気ＯＡが通風されている。外気ＯＡは、冷温水コイル３における加熱、加湿器４における加湿の空調処理を経て、給気ＳＡとして空調対象空間に供給される。

１ 空調装置
２ 予冷コイル
３ 冷温水コイル
５ 冷水専用コイル
６ 再熱コイル
８ 流入口
９ 流出口
１０ 制御部
１１ 通風状態切替部
２１ 熱媒体循環部
Ｋ ケーシング
Ｒ４ 第４流路（第１通風路）
Ｒ５ 第５流路（第２通風路）

Claims (5)

1. 外気をコイルに通風させて空調処理を行う空調装置において、
   前記コイルは、外気を冷却、冷却除湿又は加熱自在な冷温水コイルと、外気を冷却自在な予冷コイルと、外気を加熱自在な再熱コイルとを有し、外気の通流方向において、予冷コイル、冷温水コイル、再熱コイルの順に配置され、
   前記予冷コイルでの冷却及び前記再熱コイルでの加熱を行うために、前記予冷コイルと前記再熱コイルとの間で熱媒体を循環させる熱媒体循環部と、
   前記予冷コイル、前記冷温水コイル、前記再熱コイルの順に外気を通風させる第１通風状態と、前記予冷コイル及び前記再熱コイルの少なくとも一方側に外気を通風させずにバイパスさせながら、前記冷温水コイルに外気を通風させる第２通風状態とに切替自在な通風状態切替部と、
   前記熱媒体循環部を作動させて前記通風状態切替部を第１通風状態に切り替える再熱モードと、前記熱媒体循環部を作動停止させて前記通風状態切替部を第２通風状態に切り替える非再熱モードとを実行自在な制御部とが備えられている空調装置。
2. 前記通風状態切替部は、前記第２通風状態において、前記予冷コイル及び前記再熱コイルの両方に外気を通風させずにバイパスさせながら、前記冷温水コイルに外気を通風させる請求項１に記載の空調装置。
3. 外気の通流方向において前記冷温水コイルと前記再熱コイルとの間に、冷水専用コイルが配置され、
   前記通風状態切替部は、
   前記第１通風状態において、前記予冷コイル、前記冷温水コイル、前記冷水専用コイル、前記再熱コイルの順に外気を通風させ、
   前記第２通風状態において、前記予冷コイルに外気を通風させずにバイパスさせながら、前記冷温水コイル、前記冷水専用コイル、前記再熱コイルに外気を通風させる冷房用第２通風状態と、前記予冷コイル、前記冷水専用コイル及び前記再熱コイルに外気を通風させずにバイパスさせながら、前記冷温水コイルに外気を通風させる暖房用第２通風状態とに切替自在に構成されている請求項２に記載の空調装置。
4. 前記通風状態切替部は、第１通風状態及び第２通風状態に加えて、前記予冷コイル、前記冷温水コイル、前記再熱コイルに外気を通風させずにバイパスさせながら、外気を通風させる第３通風状態に切替自在に構成され、
   前記制御部は、再熱モード及び非再熱モードに加えて、前記熱媒体循環部を作動停止させて前記通風状態切替部を第３通風状態に切り替えるバイパスモードを実行自在に構成されている請求項１～３の何れか１項に記載の空調装置。
5. 前記予冷コイル、前記冷温水コイル、及び、前記再熱コイルが内蔵され、外気を通風自在なケーシングが備えられ、
   そのケーシングには、流入口からの外気を通風させる第１通風路と、その第１通風路の下流側端部にて折り返して反対方向に通風させて流出口に外気を導く第２通風路とが備えられ、
   前記通風状態切替部は、前記第１通風路の上流側端部と前記第２通風路の下流側端部とを非連通状態として、第１通風状態又は第２通風状態に切替自在であり、且つ、前記第１通風路の上流側端部と前記第２通風路の下流側端部とを連通状態として、第３通風状態に切替自在に構成されている請求項４に記載の空調装置。