JPS5829791Y2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は空気調和装置、詳しくは再熱器を設けて蒸発器
で冷却した空気を再熱し、吹出空気温度を高精度に制御
するごとくした空気調和装置に関するもので、電子計算
機などの電子機器を装備した電子機器室の空調に好適な
空気調和装置を提供せんとするものである。

一般に前記した電子機器は、その動作において大きな発
熱を伴なうと共に、周囲温度の変動に影響を受け、誤動
作や焼損などが生ずるのであって、電子機器室の空調は
、高精度にまた故障なく行なう必要があり、従ってこの
電子機器室に用いる空気調和装置としては、精度上にも
耐久性上にも高い信頼性が要求されるのである。

しかして従来、吹出空気温度を高精度に制御する方法と
して再熱器を用いているのであるが、この再熱器の熱源
としては主として電気ヒータを利用しているのである。

従ってこの電気ヒータにより吹出空気温度を段階的に制
御できるのであるが、電気設備容量が大きく、計装が複
雑となってコスト高となるばかりか、特に冬期などにお
いて再熱量を多く要する場合には、ランニングコストが
高くなる問題があった。

又前記再熱器として冷媒回路中の吐出ガスを熱源とし、
再熱器に流れる吐出ガス冷媒流量を制御弁により調節し
て、吹出空気温度を制御するものも提案されているが、
前記制御弁として、空気温度により動作するベローズ式
制御弁を用いているため弁体の移動量が非常に小さく、
従って精度が悪く、また制御性に乏しい問題点があり、
その上強度的にも、又耐久性にも問題があった。

そこで本願出願人は、前記した吐出ガスを熱源とする再
熱器を用い、前記電気ヒータを熱源とする場合の問題点
を解決しながら、前記再熱器による以上の問題を解決す
べく、次の空気調和装置を提案した。

即ち吐出ガス管を流れる吐出ガスを受入れる人口と再熱
器を介装した分岐回路に通ずる出口とをもった弁箱内に
、差圧作動形弁体を移動自由に内装し、該弁体の移動に
より分岐回路へ分流する吐出ガスの分流量を制御するご
とくした流量調整弁を形成して、前記吐出ガス管と分岐
回路との間に介装すると共に、前記弁体の差圧室を、冷
凍サイクルを構成する主回路の吸入ガス管に接続して、
該接続回路に、蒸発器の出口側空気温度により開閉する
パイロット弁を介装し、前記分流量を、蒸発器出口側空
気温度に逆比例的に制御するごとくしたのである。

即ちこの空気調和装置は、前記分岐回路に分流する冷媒
量を制御する流量調整弁と、蒸発器の出口側空気温度に
より作動するパイロット弁とを設け、このパイロット弁
により冷媒量を制御する主弁の機能をもつ流量調整弁を
操作するごとくして、この流量調整弁により再熱量を前
記温度に対しリニヤ−に制御できるようにしたのであっ
て、前記調整弁に主弁としての機能を充分発揮させて、
その制御性を向上し、吹出空気温度の高精度な制御を可
能にしたのである。

所が以上の如き空気調和装置においては、前記パイロッ
ト弁が正常に動作している際には問題はないが、故障し
たり誤動作した場合など、吹出空気温度がその許容範囲
から逸脱した場合、再熱量の修正が行なえない問題があ
った。

そこで本考案は、先に提案した前記空気調和装置の問題
点を解消すべく考案したもので、冷凍サイクルにおける
主回路の吐出ガス管に、凝縮器の入口又は出口側に至る
分岐回路を設けて、該分岐回路に再熱器を介装した空気
調和装置において、弁箱内に差圧作動形弁体を設けた流
量調整弁を形成して前記吐出ガス管と分岐回路との間に
介装すると共に、前記弁箱の圧力平衡室を、前記主回路
の吸入ガス管に接続して、該接続回路に、前記再熱器を
附設する蒸発器の出口側であって、再熱器の入口側又は
再熱器の出口側の空気温度により開閉するパイロット弁
を介装し、前記分岐回路への分流量を蒸発器の出口側で
あって再熱器の入口側又は再熱器の出口側の空気温度に
逆比例的に制御するごとく威す一方、前記圧力平衡室と
吸入ガス管との間に補助回路を設けて、前記接続回路と
補助回路とにそれぞれ前記再熱器の出口側空気温度によ
り開閉する開閉弁を設ける如く威し、蒸発器の出口側で
あって再熱器の入口側又は再熱器の出口側の空気温度に
より動作する前記パイロット弁によって流量調整弁を制
御し、これによって再熱器への冷媒の分流量を前記空気
温度に逆比例的に制御し、吹出空気温度を高精度に調整
可能そすると共に前記パイロット弁が故障したり誤動作
したりして、蒸発器の吹出空気温度がその上限又は下限
に対し逸脱したとき、前記開閉弁を開閉動作し、パイロ
ット弁が動作しないが誤動作しても再熱量を正常な状態
に修正することができるようにしたのである。

以下本考案空気調和装置の実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図に示したものは、電子計算機を装備した電算機室
用の空気調和装置であって、冷凍サイクルを構成する主
回路は、２系統備えている。

この第１主回路は、第１圧縮機１．第１凝縮器２、受液
器３、第１膨張機構４及び第１蒸発器５を有し、これら
各機器を第１吐出ガス管６、第１高圧液管７．第１低圧
液管８及び第１吸入ガス管９によって順次接続して構成
すると共に、第２主回路は、第２圧縮機１１．第２凝縮
器１２．第２膨張機構１４゜及び第２蒸発器１５を有し
、これら各機器を第１主回路と同様、第２吐出、ゲス管
１６、第２高圧液管１７゜第２低圧液管１８．及び第２
吸入ガス管１９によって順次接続して構成している。

尚以上のごとく主回路を２系統にすれば、１台の圧縮機
を停止することにより再熱容量を小さくできる点で、有
利となるが、１系統であっても良いことは云うまでもな
い。

しかして以上の如く構成する主回路のうち、第１主回路
の吐出ガス管６に前記凝縮器２の入口又は出口（第１図
では人口）に至る分岐回路１０を設けると共に、この分
岐回路１０に、前記蒸発器５及び第２蒸発器１５で冷却
された空気を再熱する再熱器２０及び逆止弁２１を介装
するのであり、この分岐回路１０と前記吐出ガス管６と
の間に次に説明する流量調整弁３０を設けるのである。

この流量調整弁３０は、後記するパイロット弁５０と対
をなし、該パイロット弁５０の働らきで弁体を動作させ
て前記吐出ガス管６から分岐回路１０に分流する吐出ガ
ス冷媒の分流量を制御するものであって、第２図に示し
たごとく、弁箱３４を筒形として、該弁箱３４の中間に
前記吐出ガス管６を流れる圧縮機１からの吐出ガスを受
入れるための入口管３１と、凝縮器２へ吐出ガスを導く
第一出口管３２及び分岐回路１０に通ずる第二出口管３
３をそれぞれ取付けると共に、長さ方向両端に蓋３４ａ
、３４ｂを取付け、この弁箱３４内に、前記出口管３２
．３３を開閉する差圧作動形弁体３５を移動自由に内装
して構成したものである。

更らに詳記すると、前記入口管３１及び出口管３２．３
３は、前記弁箱３４内で、シート３６を介して同一面上
で開口しており、前記弁体３５をこのシート３６の開口
面上を密接状に摺動させ、前記出口管３２．３３の開閉
を行ない、人口管３１から流入する吐出ガスの出口管３
２．３３への分流量を制御するごとく威すのである。

前記弁体３５は、前記弁箱３４の内面に沿って長さ方向
に移動する１対のガイド板３７．３８間に固定した保持
板３９の中間部に保持するのであり、前記ガイド板３７
、３８のうち一方のガイド板３８には、前記弁箱３４
の内周面に密接する皿形パツキン４０を取付けて弁箱内
室を区画し、前記入口管３１及び出口管３２．３３を開
口した内室部分を圧力室Ａとし、該圧力室Ａに対し圧力
平衡室Ｂを形成するのである。

又前記ガイド板３８とパツキン４０とには、中心に細穴
４１ ａをもった穴ビス４１を、穴ナツト４２を介して
取付けて、前記穴ビス４１の細穴４１ ａにより、前記
圧力室Ａと圧力平衡室Ｂとを互に連通ずるごとく威すの
である。

そして前記ガイド板３８を、弁箱３４の前記圧力平衡室
Ｂの端部に位置する蓋３４ ｂの内面との間には、コイ
ルスプリング４３を介装して、前記弁体３５を第２図に
おいて左方向に押圧し、常時は前記第二出口管３３の開
口部を閉鎖するごとく威すのであり、又前記圧力平衡室
Ｂの端部に位置する蓋３４ ｂには、この圧力平衡室Ｂ
を前記主回路の吸入ガス管９に接続する接続回路２２の
継手４４を設けるのである。

そしてこの接続回路２２の途中には後記する開閉弁２３
と、パイロット弁５０とを介装すると共に、前記圧力平
衡室Ｂと吸入ガス管９との間換言すると、前記接続回路
２２の前記開閉弁２３人口側と吸入ガス管９との間に前
記接続回路２２とは別の補助回路２４を設け、この補助
回路２４に後記する開閉弁２５を介装するのである。

しかしてパイロット弁５０又は開閉弁２３．２５の開閉
により前記圧力平衡室Ｂは、主回路の吸入ガス管９即ち
低圧側に連通遮断することになり、この連通により圧力
平衡室Ｂが圧力室Ａに対し低圧となり、圧力室Ａとの差
圧により前記弁体３５を前記スプリング４３に抗して移
動させ、前記第二出口管３３の開口部を開くのであって
、前記開閉弁２３が開いている状態で開閉弁２５が閉じ
ている場合には、前記パイロット弁５０の弁開度のみに
比例して第二出口管３３を開放し、この開度に応じて圧
力室Ａの吐出ガスが分岐回路１０へ分流することになる
のであり、この状態で前記開閉弁２５が開く場合には、
パイロット弁５０の弁開度如何に拘わらずこの開閉弁２
５の弁開度で吐出ガスを分岐回路１０へ分流させられる
のである。

そして前記開閉弁２５が閉じている状態で、開閉弁２３
が閉じる場合は、パイロット弁５０の弁開度如何に拘わ
らず吐出ガスの分岐回路１０への分流を断つのである。

先ず前記パイロット弁５０の実施例について説明する。

このパイロット弁５０は、蒸発器５，１５の出口側空気
温度を検出する感温筒５１をもち、この感温筒５１によ
り前記空気温度が設定温度以上になると閉じ、設定温度
以下になると開くように構成するもので、このパイロッ
ト弁５０により前記流量調整弁３０の弁体３５を制御し
、前記したごとく分岐回路１０へ分流する吐出ガスの分
流量を蒸発器５，１５の出口側空気温度と逆比例的に制
御するのである。

なお、６４は感温筒５１用の連絡管である。しかしてこ
のパイロット弁５０は以上の如く感温筒５１により検出
する温度が設定温度以下になると開き、設定温度以上に
なると閉じるように構成してもよいが、既存の感温膨張
弁をそのまま用いてもよいし、その他電気的に比例動作
させ得る電動弁を用いてもよい。

前記した既知の感温膨張弁を用いる場合前記動作は逆に
、設定温度以下になると閉じ、設定温度以上になると開
くので、前記流量調整弁３０における前記第一出口管３
２に分岐回路１０を、また第二出口管３３に凝縮器２へ
吐出ガスを導く吐出ガス管６を接続するのである。

しかして以上のパイロット弁５０は、電動弁とした場合
を除き、何れの構成においても、既存の感温膨張弁と同
様ダイヤフラムを用いて弁体（図示せず）を開閉するの
であって、その人口５２を前記圧力平衡室Ｂ側に、また
出口５３を前記吸入ガス管９への接続側にそれぞれ接続
するのである。

そして前記感温筒５１は、前記両蒸発器５，１５の出口
側であって再熱器２０の入口側又は両蒸発器５，１５の
出口側であって、前記再熱器２０の出口側に設けるので
ある。

以下、前記感温筒５１を蒸発器５，１５の出口側であっ
て前記再熱器２０の出口側に設けた場合の説明を行う。

しかして前記した既存の感温膨張弁と逆動作する構造の
パイロット弁５０を用いる場合、蒸発器５．１５の出口
側であって、再熱器２０の出口側の空気温度が設定温度
以上になると、感温筒５１内の制御流体が膨張してダイ
ヤフラムを押圧し、弁棒を介して弁体を弁シートに圧着
し、前記出入口５２゜５３間の通路を閉じるのであり、
設定温度以下になると前記制御流体が収縮して、スプリ
ングの復元力で弁棒を動かし、弁体を弁シートから離開
させ、前記出入口５２．５３間の通路を開くのである。

なおパイロット弁５０として電動弁を用いる場合は、前
記した機械的に動作する弁と比較してさらに精度の高い
開度制御が可能となる。

次に前記開閉弁２３．２５について説明する。

これら開閉弁２３．２５は何れも電磁弁又は電動弁を用
いるのであって、前記感温筒５１の設置位置に設ける温
度検出器Ｔ １． Ｔ ２により開閉制御するのである
。

以下説明の都合上開閉弁２３．２５として電磁弁を用い
、またパイロット弁５０として既知の感温膨張弁に対し
逆動作する構造のものを用いた例について説明する。

しかして前記開閉弁２３．２５のうち開閉弁２３は、通
電閉型の電磁弁を、また開閉弁２５は通電開型の電磁弁
を用い、前記温度検出器Ｔ１．Ｔ２の切換接点に対しそ
れぞれ第３図の如くブザーＢＺ及び警報ランプＰＬと共
に直列に接続するのである。

そして前記温度検出器Ｔ１は、吹出空気温度の許容上限
温度を、また前記温度検出器Ｔ２は同じく吹出空気温度
の許容下限温度をそれぞれ予め設定し、前記蒸発器５，
１５の出口側であって、再熱器２０の出口側の空気温度
が許容上限温度たとえば１８℃より高くなれば、前記開
閉弁２３は通電され、該開閉弁２３を閉じるごとくする
と共に、許容下限温度たとえば１３℃より低くなれば、
前記開閉弁２５は通電され、該開閉弁２５を開くごとく
威すのである。

従って前記許容範囲内においては、前記開閉弁２３．２
５は通電されず、前記開閉弁２３は開き、開閉弁２５は
閉じることになる。

尚前記開閉弁２３が閉じるときは、開閉弁２５も閉じ、
開閉弁２５が開くときは、開閉弁２３も開くのである。

以上説明した構成において圧縮器１，１１を駆動して運
転する場合、前記パイロット弁５０の働らきで、蒸発器
５，１５の出口側であって、再熱器２０の出口側の空気
温度が、その設定温度より低くなると弁体を開いて出入
口５２．５３を連通し、前記調整弁３０の圧力平衡室Ｂ
を接続回路２２を介して吸入ガス管９に連通させ、前記
調整弁３０の圧力平衡室Ｂと圧力室Ａとに差圧を発生さ
せるのであって、その差圧相当分前記調整弁３０の弁体
３５がスプリング４３に抗して移動し、分岐回路１０に
通ずる第二出口管３３を所定の弁開度で開くのである。

この出口管３３の開放はパイロット弁５０における前記
弁体の開動作が続く限り継続するのであり、その弁開度
は、前記パイロット弁５０の開度換言すれば蒸発器５，
１５の出口側であって、再熱器２０の出口側の空気温度
に対し逆比例的に制御される。

即ち蒸発器５，１５の出口側であって、再熱器２０の出
口側の空気温度がその設定値に対し低くなる度合いが大
きい程前記弁開度も大きくなり、再熱量も大きくなるよ
うに制御されるのである。

又蒸発器５，１５の出口側であって、再熱器２０の出口
側の空気温度が高くなり設定値に近づくと、漸次前記パ
イロット弁５０の開度が小さくなり、前記差圧も減少す
るのであり、設定値に至るとパイロット弁５０が閉じ、
圧力平衡室Ｂ内は前記穴ビス４１の細穴４１ ａにより
直ちに昇圧し、圧力室Ａと圧力的にバランスし、前記ス
プリング４３の力で弁体３５は元位置に戻り、前記第二
出口管３３の開口部を閉じるのである。

以上の如くして蒸発器５，１５の出口側であって、再熱
器２０の出口側の空気温度によりパイロット弁５０を動
作させ、このパイロット弁５０の動作により流量調整弁
３０の弁体３５を制御し、吐出ガス管６から分岐回路１
０へ分流する吐出ガスの分流量を制御して再熱量をコン
トロールするのであるから制御性能を向上でき、高精度
に再熱器出口側空気温度すなわち吹出空気温度を一定温
度又は一定温度範囲に保持させられるのであるが、今前
記パイロット弁５０が故障したり誤動作したりして蒸発
器５，１５の出口側であって、再熱器２０の出口側の空
気温度が前記許容上限温度を越えたにも拘わらず、パイ
ロット弁５０が閉じない場合、前記温度検出器Ｔ１の働
らきで、ブザーＢＺが警報を発し、警報ランプＰＬが点
灯すると共に開閉弁２３が閉じるのである。

尚このとき開閉弁２５は閉じている。従って前記接続回
路２２及び補助回路２４に冷媒が全く流れなくなり、前
記調整弁３０はスプリング４３の働らきで、第二出口管
３３を閉じ、分岐回路１０への分流を遮断するのである
。

又前記蒸発器５，１５の出口側であって、再熱器２０の
出口側の温度が許容下限より低下したにも拘わらず、前
記パイロット弁５０が開かない場合も同様で、前記温度
検出器Ｔ２の働らきで、ブザーＢＺにより警報を発し、
警報ランプＰＬを点灯すると共に前記開閉弁２５が開く
のであり、パイロット弁５０の全開時と同程度の冷媒を
補助回路２４を介して吸入ガス管９へ流すのであって、
この冷媒の流れにより、前記調整弁３０を動作させ、前
記第二出口管３３を開いて、分岐回路１０へ所定の冷媒
ガスを分流させ、全量再熱運転を行なうのである。

以上の説明では感温筒５１を各蒸発器５，１５の出口側
であって再熱器２０の出口側に設けたが、前記感温筒５
１は前記再熱器２０の入口側に設けても全く同様の作用
効果が得られるのである。

尚以上の実施例において、流量調整弁３０は、吐出ガス
管６と分岐回路１０との接続点に介装したが、吐出ガス
管６からは分岐回路１０への接続管を設け、前記調整弁
３０にはこの接続管を接続する吐出ガスの入口管３１と
、前記分岐回路１０を接続する出口管３３とを設け、す
なわち前記出口管３２を取除いた２方形流量調整弁とし
てこの調整弁を、前記接続管と分岐回路１０との間に介
装してもよい。

この構成は前記接続管を分岐回路１０の１部と見た場合
実質的には分岐回路１０の途中に介装したものとなる。

又前記パイロット弁５０を既存の感温膨張弁を用いた場
合には、前記したごとく分岐回路１０の接続を第一出口
管３２に変更する他、前記開閉弁２３゜２５は接続回路
２２及び補助回路２４に対し、前記した構成と逆に介装
するのである。

又前記補助回路２４の圧力平衡室Ｂへの接続は接続回路
２２を介して行なっているが逆の場合でもよいし、二叉
接続管を用いて同一個所に接続してもよい。

以上の如く本考案によれば、冷凍サイクルにおける主回
路の吐出ガス管に、凝縮器の入口又は出口側に至る分岐
回路を設けて、該分岐回路に再熱器を介装した空気調和
装置において、弁箱内に差圧作動形弁体を設けた流量調
整弁を形成して前記吐出ガス管と分岐回路との間に介装
すると共に、前記弁箱の圧力平衡室を、前記主回路の吸
入ガス管に接続して、該接続回路に、前記再熱器を附設
する蒸発器の出口側であって再熱器の入口側又は出口側
の空気温度により開閉するパイロット弁を介装し、前記
分岐回路への分流量を蒸発器の出口側であって再熱器の
入口側又は出口側の空気温度に逆比例的に制御するごと
く威す一方、前記圧力平衡室と吸入ガス管との間に補助
回路を設けて、前記接続回路と補助回路とにそれぞれ前
記再熱器の出口側空気温度により開閉する開閉弁を設け
、再熱器の出口側空気温度により再熱量をコントロール
するようにしたから、リニヤ−なコントロールが行なえ
ながらその制御性能も向上でき、高精度に空気調和装置
の吹出空気温度を一定又は一定範囲に保持できるのであ
り、しかも前記パイロット弁が故障したり、誤動作して
も、再熱量の修正が確実に行なえるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案空気調和装置の実施例を示す冷凍サイク
ル図、第２図は流量調整弁の実施例を示す断面図、第３
図は開閉弁の電気回路を示す概略図である。 ２・・・・・・凝縮器、６・・・・・・吐出ガス管、５
，１５・・・・・・蒸発器、９・・・・・・吸入ガス管
、１０・・・・・・分岐回路、２０・・・・・・再熱器
、２２・・・・・・接続回路、２３．２５・・・・・・
開閉弁、２４・・・・・・補助回路、５０・・・・・・
パイロット弁、Ａ・・・・・・圧力室、Ｂ・・・・・・
圧力平衡室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 冷凍サイクルにおける主回路の吐出ガス管に、凝縮器の
   入口又は出口側に至る分岐回路を設けて、該分岐回路に
   再熱器を介装した空気調和装置において、弁箱内に差圧
   作動形弁体を設けた流量調整弁を形成して、前記吐出ガ
   ス管と分岐回路との間に介装すると共に、前記弁箱の圧
   力平衡室を、前記主回路の吸入ガス管に接続して、該接
   続回路に、前記再熱器を附設する蒸発器の出口側であっ
   て再熱器の入口側又は再熱器の出口側の空気温度により
   開閉するパイロット弁を介装し、前記分岐回路への分流
   量を蒸発器の出口側であって再熱器の入口側又は再熱器
   の出口側の空気温度に逆比例的に制御するごとく威す一
   方、前記圧力平衡室と吸入ガス管との間に補助回路を設
   けて、前記接続回路と補助回路とにそれぞれ前記再熱器
   の出口側空気温度により開閉する開閉弁を設けたことを
   特徴とする空気調和装置。