JPS63503080A - 空調装置 - Google Patents

空調装置

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JPS63503080A
JPS63503080A JP62502936A JP50293687A JPS63503080A JP S63503080 A JPS63503080 A JP S63503080A JP 62502936 A JP62502936 A JP 62502936A JP 50293687 A JP50293687 A JP 50293687A JP S63503080 A JPS63503080 A JP S63503080A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 空調装置 発明の背景 発明の分野 本発明は空調装置および該装置を作動する方法に関する。この装置はスプリンク ラ装置、電気格子またはこれら両方を有する建物によく適している。簡単に述べ ると、一実施例では、この装置はエアハンドラと、複数の誘導型混合ボックスと 、空気循環装置と、エアハンドラを通して循環された空気を除湿したり、除湿し かつ冷却したりす、る装置と、空調処理量の一部を運ぶ熱伝達装置と、熱伝達流 体から熱を伝達する冷却装置と、熱を熱伝達手段から冷却手段に伝達するために 好ましくは建物のスプリンクラ装置の一部を有する循環装置と、本装置を制御す る少なくとも1つの調湿器とを備えている。第2実施例では、本装置はスプリン クラ装置であり、第3実施例では、本装置は圧縮/吸収冷凍装置、コシエネレー タ、除湿器、除湿器用熱交換器、貯蔵タンク、空気循環装置、および氷貯蔵装置 を備えている。
従来技王 スプリンクラ装置を有し、かつエアハンドラと、複数の誘導型混合ボックスと、 空気循環装置と、エアハンドラを通して循環された空気を除湿する装置と、空調 処理量の一部を運ぶ熱伝達装置と、熱伝達流体から熱を伝達する冷却装置と、熱 を熱伝達装置から冷却装置に伝達するために建物のスプリンクラ装置の一部を有 する循環装置とを備えている空調装置が「ウェステンホファおよびメクラ−」の 米国特許第4,826,667号(1981年)に提案されている(また、「メ クラ−」の米国特許第4,033,740号(1977年)および米国特許第3 ,918,525号(1975年)を参照せよ)、かかる装置はソシアル・セキ ュリティ・アトミニステーションによってそのメトロ・ウェスト・フプシリティ (パルティモア、メイランド州)8よびモンロー地方裁判所庁舎(ストロウズバ ーグ・ペンシルバニア州)に据え付けられた〔スベシファイニング・エンジニア (]、9986年1参照)。
室内空気を誘発して一次空調済み空気を調質したり、プレナム空気を誘発して一 次空調済み空気を再加熱したりする可変空気量誘発型混合ボックスが米国特許第 3,883,071号(メクラ−11975年)に提案されている。
シャフトワークおよび熱の両方を生じるのにコシエネレータを使用することは、 例えば、米国特許第2,242,588号(マクグラス、1941年);米国特 許第2,284,914号(ミラー、1942年);米国特許第3,247,6 79号(メクラ−11966年);米国特許第3.401,530号(メクラ− 11968年);および米国特許第4.304,955号(メクラ−11981 年)に提案された。
上記米国特許第3,247.679号(メクラ−)および第3,401,530 号(メクラ−)の両方は圧縮冷凍装置のコンプレフサを駆動するように作動的に 連結された内燃エンジンと、化学乾燥剤を再生するためにエンジンから熱を伝え る装置を存する装置を開示している。
上記米国特許第2,242,588号(マクグラス)は、共に内燃エンジンによ り駆動され、周囲空気から熱を2段階で建物に送るための2つのコンプレフサを 有する加熱装置を開示している。内燃エンジンはまた発電機を駆動し、かつ熱を ヒートポンプの冷媒に供給する。内燃エンジンの排ガスおよび冷却ジャケットの 両方がら熱を冷媒に伝達する。
上記米国特許第2,284,914号(ミラー)は、内燃エンジンのシャフトが 発電機および圧縮冷凍装置のコンプレフサの両方を駆動する装置を開示している 。この装置はまた、内燃エンジンからの排熱を化学除湿剤の再生器の乾燥剤に伝 達して乾燥剤の再生に必要な熱を与える装置を有している。
上記米国特許第4.304,955号(メクラ−)は、化学乾燥剤の再生に熱を 付与するために必要に応じて太陽集熱剤を補給するのに内燃エンジンおよびその 作動によって駆動される発ti機を有する装置を開示しており;エンジンを作動 するときに発生される電気は空調装置のポンプ、ブロワ−等のエネルギをなす。
低温の水から熱を送ることによって家を暖房し、かつその後の冷却用の氷を作る 装置が米国特許第1.969,137号(シュフト、1934)で開示されてい る。
調湿器が含湿空気弁を制御する空調装置が英国特許第1,077.372号(オ ゾナイア)に開示されている。
日のrパな蓋′H 本発明はスプリンクラ装置、電気格子、または両方を有する建物によ(適した空 調装置に関する。一実施例では、この装置は複数の空気出口と、空気を除湿する 装置と、除湿空気を空気出口に循環する装置と、除湿空気が湿度制御に必要とさ れる流量では最大の設計冷却負荷で所望の空間温度を保つことができないように 除湿空気の含湿量および温度を制御するように作動できる装置と、空気出口が機 能する空間の絶対湿度または相対湿度を測定するセンサと、酸センサに応答し、 かつ除湿空気を上記空気出口の各々によって、これが機能する空間に送り出す流 量を制御してこの空間の含湿量を制御限度内に保つように作動できる装置と、除 湿空気が空気出口の各々で時々必要とされる流量で利用できるように除湿空気を 空気出口に送り出す流量を制御するように作動できる装置とを備えている。
他の実施例では、この装置は空気出口であり、この空気出口は、除湿空気用入口 と、この入口に供給された除湿空気を空調すべき空間に送り出す装置と、空気出 口が機能する空間の絶対湿度または相対湿度を測定するセンサと、酸センサに応 答し、かつ除湿空気を空気出口によってこれが含湿量を制御限度内に保つように 機能する空間に送り出す流量を制御するように作動できる装置とを備えている。
好適な実施例では、上記のセンサに応答する装置は入口に供給された除湿空気の 圧力にも応答する。
更らに他の実施例では、この空調装置は空調すべき複数の空間の各々に機能する 混合ボックスを備え、これらの混合ボックスの各々は出口および空調空気入口を 有していて、空気を出口から送り出してこの出口が機能する空間を空調し、かつ 空調空気入口に導入された空気を出口から空間へ流すように作動でき、また混合 ボックスの各々は熱伝達装置と、空気を熱伝達装置と熱交換関係で空間から流し 、次いで出口を経て空間へ流すように作動できるファンとを有している。また、 この空調装置は空気を除湿する装置と、除湿空気が湿度制御に必要とされる流量 では最大の設計冷却負荷で所望の空間湿度を保つことができないように除湿空気 の含湿量および温度を制御するように作動できる装置と、除湿空気を混合ボック ス各々の空調空気入口に送り出す装置と、除湿空気を混合ボックスの各々に送り 出す流量を必要に応じて増派して所定の湿度を保つように作動できる調湿器を有 する装置と、熱伝達装置の各々により熱を循環された空気にまたはこの空気がら 熱交換関係で伝達する流量を増減して空間の各々で所定の温度を保つように作動 できるサーモスタットを有する装置とを備えている。
皿皿坐旦皇髪脱貝 第り図は本発明による空調装置の概略図である。
第2図は第1図の装置の重要部分であるスプリンクラ装置を示す部分平面図であ る。
第3図は第1図の装置に使用することができるスプリンクラ装置の他の実施例を 示す部分平面図である。
第4図は主として成る構成要素を付は加えた点で異なる第1図に示す装置と同様 の装置の概略図である。
第5図はガスタービンで駆動される発t19以外、絶対的には不可欠でないすべ ての構成要素を省いた点で異なる第1図および第4図に示す装置と同様の装置の 概略図である。
第6図は冷却プレナムを生じるために第1図、第4図、第5図、第12図、第1 4図、第15図、第16図、第17図、第19図ないし第26図および第33図 ないし第35図の装置に使用することができるスプリンクラ装置を示す部分平面 図である。
第7図は簡単な混合ボックスおよび冷却灯を更らに有する第6図のものの同様の スプリンクラ装置を示す部分平面図である。
第8図は第7図の筒車な混合ボックスの垂直断面図である。
第9図は第7図の冷却灯の垂直断面図である。
第10図は第1図、第4図および第5図の装置の重要部分であって、改良制御装 置を更らに有する混合ボックスの部分概略図である。
第11図は熱交換器を更らに有する第10図のものと同様の混合ボックスの部分 概略図である。
第12図は装置のエネルギ効率を高める混合ボックスを更らに有する第5図の装 置と同様の装置の概略図である。
第13図は第1図、第4図、第5図、第12図、第14図、第15図、第16図 、第17図、第19図ないし第26図および第33図ないし第35回の装置に使 用することができるスプリンクラ装置の他の実施例を示す部分平面図である。
第14図は流入空気を加熱するため連結部を示す第4図の装置の部分図である。
第15図は共再生器からの熱を使用して液状乾燥剤を再生し、乾燥剤を化学除湿 の2段階で使用して空調すべき空間に循環された空気を除湿すること以外は、第 4図および第14図の装置と機能が同じである装置の概略図である。
第16図は化学除湿の第1段階が固形乾燥剤を使用する以外は・第15図の装置 と同様の装置の概略図である。
第17図は熱エンジンが発電機を駆動し、そして化学乾燥剤を再生するためにか つ吸収冷凍装置用のエネルギ源として熱を供給する装置の概略図である。
第18図は第1図、第4図、第50、第12図、第14図、第19図ないし第2 8図および第33図ないし第35図の装置の要素として特に有利なエアハンドラ の部分概略図である。
第19図は主として異なる2種の混合ボックスを有するという点で異なる第1図 の装置と同様の装置を示す概略図である。
第20図は異なる2種の混合ボックスを有するが、これらの混合ボックスが異な るため、第19図の装置と異なる第19図の装置と同様の装置の概略図である。
第21図は圧縮冷凍装置を省き、吸収冷却器/加熱器を付は加えたという点で異 なる以外、第5図および第12図の装置と同様の装置を示す概略図である。
第22図は圧縮冷凍装置を省き、閉回路蒸発′Q縮器を付は加えたという点で異 なる以外は第5図および第12図の装置と同様の装置を示す概略図である。
第23図は主として第1図に示す混合ボックスの代わりに異なる混合ボックスを 使用したという点で異なる第1図の装置と同様の装置を示す概略図である。
第24図はガスエンジンにより駆動される圧縮冷凍装置と化学除湿器とよりなる 組合せを圧縮冷凍装置の代わりに使用したという点で異なる以外は、第21図の 装置と同様の装置を示す概略図である。
第25図は再加熱コイルを装置の不可欠部分である混合ボックスに付設したとい う点で異なる以外は、第4図の装置と同様の装置を示す概略図である。
第26図は冷却コイルを装置の不可欠部分である混合ボックスから省いたという 点で異なる以外は、第25図の装置と同様の装置を示す概略図である。
第27図は混合ボックスの冷却コイルを加熱管に取替えたという点で異なる以外 は、第25図の装置と同様の装置を示す概略図である。
第28図は加熱管のうちの1つを混合ボックスから省いたという点で異なる以外 は、第27図の装置と同様の装置を示す概略図である。
第29図は第19図の装置の混合ボックスのうちの1つの細部を示す概略立面図 である。
第30図は第29図の混合ボックスのなお一層の細部を示す概略平面である。
第31図は第29図のものと同様の混合ボックスの他の具体例を示す概略立面図 である。
第32図は第31図の混合ボックスのなお一層の細部を示す概略図である。
異なる以外は、第 図の装置と同様の装置を示す概略図である。
第34は冷却/再加熱コイルを装置の一部である双ダクト型混合ボックスに付設 したという点で異なる以外は、第20図の装置と同様の装置を示す概略図である 。
第35図は戻り空気の含湿量を測定する調湿器を省き、いくつかの混合ボックス の各々と関連したサーモスタット/調湿器制御装置を付は加えたという点で異な る以外は、第25図の装置と同様の装置を示す概略図である。
・−な の量゛1 第1図に示す本発明による好適な装置はエアハンドラ30、複数の混合ボックス 31(それらのうち1つを第1図に示しである)、および冷凍装置を備えており 、この冷凍装置はコンプレッサ32、蒸発凝縮器33および2つの異なる蒸発器 を有しており、これらの蒸発器のうちの一方が氷貯蔵タンク34用として機能し 、他方が水冷却器35用として機能する。氷貯蔵タンク34用として機能する暴 発器はその作動が、例えば本装置が作動される建物に人がいない夜間サイクルで 必要量を増さないときには氷を生じるように作動し、水冷却器35用として機能 する蒸発器は例えば日中サイクルで必要とされるときに作動する。
外気を、エアハンドラ30で空調する前に矢°印37.3日で示すように間接暴 発クーラ36を通しであるいは迂回させて差し向け、起立管(図示せず)および ダクト(それらのうちの1つを第1図に39で示しである)を介して建物に送出 すことができる。
エアハンドラ30では、空気をコイルとの接触によりほぼ6℃(42” F)の 乾球温度まで空調する0例えば3℃(38°F)の氷貯蔵タンク34からの氷水 がポンプ41によって循環され、管路42、ポンプ41、管路43、コイル40 および管路44を通って流れてタンク34に戻る。コイル40を通る氷水の流れ はエアハンドラ30を出る空調済み空気の温度6℃(42°F)を保つように調 整される0周囲空気が低い含湿量を有するときにはいつでも、間接蒸発クーラ3 6を使用し、それによりコイル中の氷水の必要を減らすことが経済上望ましい。
ダクト39からの空調済み空気は、各々サーモスタット制御器46で作動される 個々のダンパ45の設定値により変わる流量で混合ボックス31に送り出される 。混合ボックス31は定速ファン47およびコイル48を有するファン/コイル 型のものである。
ファン47はダン°バ45がそれらの全開位置にあるときには混合ボックス31 への空調済み空気の最大流量より大きい容量を有しており、その結果、空気はこ れが占める空間から混合ボックスの各々に流入されて空調済みの空気と混合し、 空調済み空気と混合された状態でファン吐出部から上記空間に戻される。混合ボ ックス31が機能する空間は天井49より下であり、ボックス31は天井49よ り上である。上記空気の流れは、空調済み空気と混合ボックス31からの再循環 空気との混合物の流れを表わす頭部50と、空間から混合ボックス31への空気 の流れを表わす尾部51とを有する矢印で第1図に示しである。
冷却された水はコイル48を通って流れ、ポンプ52によって循環されて管路5 3、水冷却器35、管路54、主ヘッダー55、供給管路56、第1スプリンク ラグリツドのヘングー57、第1スプリンクラグリツドのい(つかのスプリンタ ラ導管58のうちの1つ、供給管路、コイル48、戻り管路60、第2スプリン クラグリツドのいくつかのスプリンタラ導管61のうちの1つ、第2スプリンタ ラグリントのヘングー62、戻り管路63、主戻り管路64および管路65を通 ってポンプ52に戻る。コイル48に循環された冷却水は比較的高温であり、十 分に高いその水分は設計条件の室内空気がコイル48上を流れるときには凝縮さ れない0代表例では、コイル48中の水は14℃(58℃)であり、室内空気は 24℃(75” F)および50%の相対湿度である。
本発明の一実施例では、ファン47各々の容量は、空調処理量が最大の設計処理 量であり、関連したダンパ45がその全開位置にあり、冷却された水がその最大 流量C後で詳細に説明する)で関連コイル48を流れており、空調処理量の40 〜60%が空調済み空気で運ばれ、残りがコイル48で運ばれるような容量であ る。
この装置がこれらの設計パラメータを有するとき、著しい節約が可能であること がわかった。何故なら、空調済み空気を循環するのに必要とされるダクトおよび ブロワ−の大きさを最小にすることができるからである。代表的な設置では、ダ クトおよびブロワ−の大きさを最小にすることによって実現することができる節 約は、混合ボックス31と、氷を作って貯えることができかつ必要のときに冷却 された水を供給することができるコンプレッサ32を有する冷凍装置との余分の コストを補うのにほぼ十分である。
後で詳細に説明するように、サーモスタット制御器46はダンパ45および弁6 6を必要に応じて調整してこれらが占める空間に望まれる湿度および温度を保つ ことによって混合ボックス31の作動を制御する。通常、空調すべき空間への換 気空気の成る最小の流量を保つことが必要であり、その結果、ダンパ45各々の 最小の設定値は最小の換気空気を供給する設定値、通常、所定の混合ボックスが 機能する空間の平方フィートあたり0.10〜0.15立方フイートである。従 って、装置は、混合ボックス31の少なくともいくつかにより送り出される空気 に熱を加えるのに成る手段(図示せず)を使用しないかぎり、換気に必要とされ る最小流量で空間に送り出すべきダクトからの空気が受入れることができる最小 の空調処理量用に設計されている0例えば後でより詳細に述べるように個々のヒ ートポンプによって、あるいは温水を第2Wi環装置(図示せず)を通して第1 図の位置のコイル48のすべてまたはいくつかに循環することによって熱を加え ることができる。
上述のように、冷凍装置はコンプレフサ32、蒸発凝縮器33および2つの異な る蒸発器を有しており、これらの蒸発器のうちの一方は氷貯蔵タンク34用とし て機能し、他方は水冷却器35用として機能する0日中サイクルでは、氷貯蔵タ ンク34は、氷貯蔵タンク34用として機能する蒸発器が再び作動されるまで、 コイルが必要とする冷却水すべてを供給するのに十分な供給量の氷を収容してい る。水冷却H2S用として機能する蒸発器のみを作動し、冷媒はコンプレッサ3 2から管路67、蒸発凝縮器33、管路68、高圧受は部69、管路70、低圧 受は部71、管路72、管路73、水冷却器35、管路74.75、低圧受は部 71および管路75を通って流れてコンプレフサ32の吸入側に戻る。水冷却器 35用として機能する蒸発器を制御して混合ボックス31のコイル48内の冷却 水の必要温度を保つ。
また、冷凍装置は、水冷却器35がアイドル状態であるが、氷を作るときに作動 される。冷媒の流れはコンプレフサがら管路67、蒸発凝縮器33、管路68、 高温量は部69、管路70゜低圧受は部71、管路72、管路77、氷貯蔵タン ク34、管路78、管路7°5、低圧受は部71及び管路76を通ってコンプレ ッサ32の吸入側に戻る。水冷却器35がアイドル状態である間、水冷却器35 の次の作動中にコイル4が必要とする冷却水すべてを供給するのに十分な氷が作 られる。
第1図の装置は作動に必要とされるエネルギ(電気)のコストの観点から非常に 有利である。この装置は、周囲空気と戻り空気との混合物を13℃(55”F) の乾球温度まで冷却し、冷却空気を怒熱制御に必要とされるときに循環する空調 装置を有する商店街に付設して使用するように設計されている。既存の装置と比 較して、上述のように、ダクトおよびブロワ−の大きさを最小にすることによっ て実現することができる節約は混合ボックス31の余分コスト、および氷を作っ て貯えることができかつ冷却水を供給することができるコンプレフサ32を有す る冷凍装置のコストの可成りの部分を補うのに十分である。既存の商店街では、 エネルギコスI・は照明の必要量HVAC装置の必要量とにほぼ均等に分けられ る。エネルギの最大使用率に基づく均一な月間材である需要電気料はHVAC装 置用のエネルギコストの可成りの部分であり;もちろん、この需要電気料は新し い発電設備の高いコストに反映し、国家の公益事業にとって、電気を出来るだけ 低く使用する最高率を保つことが非常に望ましくなる。第1図の装置は、需要材 がないとき(商店街や、公益事業がなす共同体によるエネルギの使用量が低いた め)、氷を作り、日中にその氷を使用してピークの空調処理量の約2分の1を運 ぶ。冷凍装置は、これが使用する電気が需要電気料に寄与する間、作動するが、 この間のそのエネルギ必要量はHV A CW置の全必要量の半分以下である。
さらに、この装置は矢印80で示すように建物(図示せず)の電気格子に供給す べき電気を発生したり、矢印81で示すように非常用電力を供給したりするため に、あるいはこれら両方のために作動することができるガスエンジン発電機79 を有している。既存の設備と同様のものを使用する代わりに第1図の装置を使用 することによってHV A C装置が必要とするエネルギコストの半分を節約す ることができると評価された。ガスエンジン発IgL機を作動させるのは、この ような作動により必要量の増大を防ぐときには常に非常に有利である。
また、第1図の装置は冷却塔82と、塔水を冷却塔82から管路84、プレート /フレーム型熱交換器85および管路86を通して循環して冷却塔82に戻すた めのポンプ83とを有している。
周囲湿分が価値のあるほどに十分に低いときには、塔82を作動し、冷却水を上 記のように塔82から熱交換器85に循環して、ポンプ52から吐出され、かつ 前述のように水冷却器35およびコイル48までの流れるための管路53に入る 前に、3方弁87によって管路88、熱交換器85、管路89、プレート/フレ ーム型熱交換器90および管路91を通って流れるように差し向けられjこ熱伝 達流体により熱伝達するのがよい。塔からの水が十分に低温であるなら、水冷却 器を作動する必要がなく;そうでなければ、軽減操作で十分である。また、本装 置は3方弁92を有しており、この3方弁92を使用して管路44(コイル4か ら氷貯蔵タンク34まで戻る)内の熱伝達流体の向きを変えて管路93、熱交換 器90および管路94を経て管路44に戻し、氷貯蔵タンク34に戻すことがで きる。熱伝達流体を上述したように熱交換器90を通って流れるように差し向け るとき、弁87および弁95を使用してポンプ52により吐出された熱伝達流体 の流れを熱交換器90の中へ直接差し向け、管路44から差し向けられた流体に 熱を伝達して管路91.53を流れて水冷却器35に達する。かかる作動は、氷 貯蔵タンク34中の氷が作動日中の残りの間、6℃(42’ F)の空気を供給 するのにコイル40が必要とする以上の過度の熱吸収容量を有するときには有利 である。上述のように、2種の流体間の熱交換は、コイル48に機能するために 14℃(58°F)の水の供給するのに冷凍の必要を滅じ、また氷が十分過度の 容量を存しているなら、上記の必要を全くなくすことができる。
また、第1図の装置は熱回収ユニット96を有しており、この熱回収ユニット9 6を夜間サイクルで使用して必要のときに温かい熱伝達流体を供給し、コイル4 8に循環することができる。これは、コンブレフす32からの温冷媒が管路67 から管路98を通ってユニット96まで流れ、このユニット96を去って管路9 9を通り、そして管路100を流れて管路675に戻るが、あるいは管路68の 中へ直接流れるように弁97を少なくとも部分的に閉じることによってなされる 。上記のいずれの場合にも、ユニット96には温冷媒が存在しており、熱をこの 温冷媒からポンプ52により循環された流体に伝達することができる。これは、 ポンプ52により吐出された熱伝達流体を方向度えして管路102を通ってユニ ット96まで流れるように弁101を設定することによって行なわれる。熱をユ ニット96中の冷媒から上記流体に伝達した後、この流体は管路103を通って 主ヘフダー55まで流れ、次いで熱を必要とする空間に役立つコイル48のどれ をも通って前述のようにポンプ52に戻る。
第1図の装置のスプリンクラ装置のなお一層の細部を第2図に示してあり、第2 図では、このスプリンクラ装置は104で示されている。ヘッダー57、これと 対向したヘッダー105およびスプリンクラ導管58が第1スプリンタラ格子を 構成し、ヘッダー62、これと対向したヘッダー106およびスプリンクラ導管 61が第2スプリンタラ格子を構成している。前述のように、管路56は熱伝達 流体をヘッダー57に吐出するように連結されており、管路63は熱伝達流体を ヘッダー62から受入れるように連結されている。スプリンクラ導管58および スプリンクラ導管61には、スプリンクラ装置グ−107が互いに3.05m( 10フイート)であるのがよい一定の間隔をへだてて設けられている。
スプリンクラ導管58は互いに6.1m(20フイート)であるのがよい一定の 間隔をへだでており、スプリンクラ導管61は互いに上記と同じ間隔をへだてて いる。スプリンクラ導管の各々は格子におけるその位置によりスプリンクラ導管 61のうちの1つまたは2つから上記一定の間隔の2だけへだてでいる。従って 、2つの格子が共同してスプリンクラ装置を構成し、このスプリンクラ装置では 、導管が互いに例えば3.05m(10フイート)だけ間隔をへだてでおり、所 定の導管中のスプリンクラヘンダーは互いに例えば3.05m(10フイート) だけ間隔をへたてている。
しかしながら、各格子は、後で詳述するように点火の場合に使用すべき水源に別 個に連結されており、第1格子は管路108によって水をヘッダー57に導入す るように作動的に連結されており、第2格子は管路109によって水をヘッダー 62に導入するように作動的に連結されている。尚、これらの両格子は、一方に 導入された水すなわち熱伝達流体が混合ボックス31 (1つを第2に示しであ る)を通る以外は他方に流れることができないという意味で互いに全く無関係で あり、第1格子のスプリンクラ導管58のうちの一つに供給管路59が連結され ており、第2格子のスプリンクラ導管61のうちの1つに戻り管路60が連結さ れている。
再び第1図を参照して説明すると、管路108.109は管路110に作動的に 連結されており、この管路110は点火の場合に使用すべき水源(図示せず)に 連結されている。第1図の装置が通常作動状態にあるとき、警報逆止弁111が 管路110から管路108.1′09への水の流れを防ぎ、逆止弁112がヘッ ダ−57から管路108を通って管路109.110のいずれかまでの熱伝達流 体の流れを防ぐ、熱伝達流体が第1格子に供給されてヘッダー57に入り、そし て第2格子から戻ってヘッダー62を去るので、ヘッダー57および管路108 内の圧力はヘッダー62および管路109内の圧力を越えており;この圧力差に より管路109から管路108への逆止弁112を通る熱伝達流体の流れを防ぐ 。
また、本装置は熱伝達流体の補給管路113を有しており、熱伝達流体は源(図 示せず)からこの管路113、弁114およびオリフィス115を通って戻り管 路65まで流れる。弁114は管路113.65がつながる箇所で一定の圧力を 保つように制御される0例えば、スプリンクラ装置ドが開いているため、系から の熱伝達流体の過度の損失があるときには常に、オリフィス1150前後に圧力 降下が存在する。この圧力降下は任意の適当な装置で検知され、本装置は警報逆 止弁111を開きかつ弁114および管63の弁116を閉じることによって点 火モードにされる。警報逆止弁111を開くことにより、火災のための水を管1 10から管路108.109の両方の中へ流すことができる。この水は、熱伝達 流体からの逆圧がまだ弁に存在しても、逆止弁112を流れるのに十分高い圧力 である。その結果、水は管108.1090両方を通って第1及び第2スプリン クラ格子まで流れ、また必要に応じてこれらの格子を通って、スプリンクラ装置 ド107のうち、熱伝達流体が流れ始めたものまで流れる。
弁114.116を閉じると、ポンプ52への戻りを止ることによってコイル4 8への熱伝達流体の流れを防ぐ。
本発明による他のスプリンクラ装置を第3図に117で示しである。この装置は ループ118およびスプリンクラ導管119、120で構成された第1格子、お よびループ121およびスプリンクラ導管122.123で構成された第2格子 を備えている。
ルー1118は4つの導管124.125.126.127で構成されており、 これらの導管は液体がルー1118を回って流れることができるように作動的に 連結されている。スプリンクラ導管119は導管124に作動的に連結されてお り、スプリンクラ導管120は導管126に作動的に連結されている。また、ル ープ121は4つの導管128.129.130.131で構成されており、こ れらの導管は互いに作動的に連結されている。スプリンクラ導管12・2は導管 128に作動的に連結され、スプリンクラ導管123は導管130に作動的に連 結されている。スプリンクラ導管119.120.122.123には、スプリ ンクラヘフド132が設けられている。これらのへフド132は導管の各々にお いて一定の距離例えば3.05m(10フイート)、互いに間隔をへだでており 、各格子のスプリンクラ導管は一定距離例えば3.1m(20フイート)、互い に間隔をへだでている。第1格子のスプリンクラ導管の各々は格子におけるその 位置により第2格子のスプリンクラ導管のうちの1つまたは2つから上記距離の 21間隔をへだてている。従って、両格子は共同してスプリンクラ装置を構成し 、このスプリンクラ装置では、導管は例えば3.05m(10フイート)だけ互 いから間隔をへだてており、所定の導管およびこれと整合した導管におけるスプ リンクラヘツドは例えば3.05m(10フイート)だけ宜いがら間隔をへたて ている。しかしながら、第1格子は点火の場合に使用すべき水源としての管路1 08に連結されており、第2格子は管路109に連結されている。同様に、管路 56は熱伝達流体を第1格子の中へ吐出するように連結されており、管路63は 熱伝達媒体を第2格子から受入れるように連結されている。これらの両格子は、 一方に導入された水すなわち熱伝達流体が混合ボックス31(1つを第3図に示 しである)を通る以外は他方に流れることができないという意味で全く無関係で あり、第1格子のスプリンクラ導管119のうちの1つに供給管路59が連結さ れており・第2格子のスプリンクラ導管122のうちの1つに戻り管路60が取 付ケられている。
第4図の装置は、すべて同じ参照番号で示す第1図の要素すべてを有し、さらに 廃熱回収ユニット133、吸収冷凍装置134、管135.136および弁13 7.138.139.140を有している。ユニソ)133は熱を供給して装置 134を付勢するように作動的に連結されている。建物を空調するのにガスエン ジン発電機79が作動しておりかつ第4図の装置を使用しているとき、弁137 .138は開いており、弁139.140は、ポンプ52から吐出された熱伝達 流体が管路に差し向けられ、吸収器W134を流れ、そして冷却されて管路13 5を通って主ヘンダー55まで流れ、それから前述のようにコイル48を通って ポンプ52に送るように設定されている。この作動モードでは、コイル48に必 要とされる冷却水が吸収冷凍装置134によって供給され、必要なら、前述のよ うに熱交換器90における熱伝達流体から熱伝達によって補給されるときにコン プレツク32が作動する必要がない。装置134の吸収器および凝縮器(図示せ ず)からの熱を冷却塔82に伝達することができる。
第5図の装置は第1図の装置の諸要素のうちのいくつか、詳細には、エアハンド ラ30、混合ボックス31 (それらのうち1つを第5図に示しである)、ヘッ ダー57.62とスプリンクラ導管58.61とよりなるスプリンクラ装置、冷 却水をスプリンクラ装置を通して混合ボックス31のコイル48に循環する供給 /戻り管路56.63、装置が点火モードであるときに水をスプリンクラ装置に 供給する管路108.109を有している。冷却は、コンプレッサ141を有す る圧縮冷凍装置によって、またコンプレッサ142を有する圧縮冷凍装置によっ て行われる。コンブレフす141.142は両方とも日中サイクルで作動し:コ ンプレフサ141からの冷媒は熱交換141、W発器144へ流れてコンプレッ サ141に戻るが、この流れは管路145.146.147を通る。熱交換器1 43では、熱が冷媒から、冷却塔148から管路149を経て熱交換器143に 循環され、そして管路150を通って冷却塔148に戻される水に伝達される。
この冷媒は必要に応じて蒸発器144で膨張されて例えば14℃(58′″F) の冷却水をなし、上記のように主ヘフダー55から混合ボックス31のコイル4 8に循環され、そして主戻り管路64および蒸発器144に戻される。冷媒はコ ンブレフす142から管路151を経て蒸発凝縮器33まで流れ、それから管路 152を経てコイル40まで流れ、このコイル40で膨張されてエアハンドラ3 0を去ってダクト39に入る空気を例えば6℃(42’ F)の温度に保ち、管 路153を経てコンプレッサ142に戻る。
夏の日中サイクルでは、第5図の装置は、エアハンドラ30及び混合ボックス3 1の作動に関する限り、第1図の装置と同じであることはわかるであろう。しか しながら、コンプレフサ141およびコンプレッサ142の両方とも処理量がピ ークであるときに作動する;その結果、このピーク処理量およびこれと関連した 需要電気料;よ先に述べた既存の設備の場合とほぼ同し位高いが、唯一のエネル ギ節約は循環する必要のあるより低温の空気のより少ない量に基因する節約であ る。しかしながら、第1のコストは既存の設備に比敵するコストの75パーセン ト以下であり;この低下コストは循環すべき空調済み空気の量が少ないために可 能である導管系および空気移動装置(ファンおよびモーフ)の節約に基因してい る。後で第12図を参照してより詳細に説明するように、エアハンドラ30を変 更することによって、詳細には、第2のコイルを付設し、戻り空気と外気との混 合物からの熱を蒸発器144からこのコイルを通して循環された14℃(58″ ″F)の水に伝達することによって第5図の装置のエネルギ効率を著しく向上さ せることができる。これは、エネルギ必要量が14℃(58″′F)の水を生じ るには1トンの冷凍あたり約0.5KWであるが、空気を6℃(42°F)まで 冷却するには約0.85KW/)ンであるためにそのとおりである。従って、エ アハンドラ30における処理量の3分の1を14℃(58’ F)の水に変える ことによりこのエアハンドラ30における冷凍について約15%のエネルギ節約 をもたらす。このようなエアハンドラを有するが、他の点では第5図の装置と実 質的に同じである装置が第12図に示されており、第12図を参照してこの装置 を以下に説明する。
第1図、第4図および第5図の装置ならびに第12図の装置では、スプリンクラ 装置を使用して冷却プレナムを与えたり、局部冷却を行ったりすることが可能で ある。必要であることはスプリンクラ導管58.61またはこれらのうちのいく つかを制御弁を有する管路(第1図、第4図、第5図および第12図に図示せず )によって連結することである。これらの弁を閉じると、この装置は先に述べた ように冷却水を混合ボックス31のみに送出す。しかしながら、冷却水は、適切 な弁が開いているときには、各管路を通り、また関連したスプリンクラ導管58 .61を通って流れる。冷却水のこの流れはスプリンクラ装置を収容するプレナ ムから、あるいはその所定部分から熱を伝達するように作用できる。
かかる管路および弁を有しているスプリンクラ装置が第6図に154で示されて いる。このスプリンクラ装置154はヘッダー155.156、およびこれらの ヘッダー155.156に夫々作動的に関連したスプリンクラ導管157.15 8を有している。
導管159がスプリンクラ導管157.158の相隣る同志を連結している。弁 160は導管159を通る熱伝達流体の流れを制御する。望むなら、導管159 を通る熱伝達流体の流れを必要に応じて調整して関連プレナムにおける所望温度 を保つように諸サーモスタット制御装置または単一のサーモスタット制御装置( 図示せず)によって制御することができる。例えば、弁160を調節してプレナ ムを160℃(60”F)の温度に保つことができ;そのとき、プレナムには、 これに隣接した空間から熱が伝達され、それにより混合ボックス31のコイル4 8(第1図、第4図、第5図および第12図))によっておよびエアハンドラ3 08のコイル40によって運ばれなければならない処理量を滅しる。望むなら、 フィン(図示せず)をスプリンクラ導管157.158(第6図)および導管1 59に付設してプレナムからの熱伝達を高めることができる。熱伝達流体は供給 管路161から装置154に送り出され、そして戻り管路162を通って去り、 その間、点火用の水を導管163を通してヘッダー155.156の両方に供給 することができる。
第7図に164で示す装置もまたスプリンクラ装置であり、このスプリンクラ装 置はヘッダー165.166と、これらと作動的に関連したスプリンクラ導管1 67.168と、導管167のうちの1つと導管168のうちの1つとの間に作 動的に連結された混合ボックス31とを備え、また簡単な混合ボックスと、冷却 光源170とを備え、これらの両者には、隣接したスプリンクラ導管167.1 68からの冷却水が供給される。この冷却水はスプリンクラ導管167から導管 171を通って混合ボックス169および光源170まで流れ、次いで弁173 の制御下で導管480ヲ通ってスプリンクラ導管168まで流れる。また、装置 164は熱伝達流体用の供給管路174および戻り管路175と・点火用の水を へンダー】65.166に供給することができる導管176とを有している。
混合ボックス169のうちの1つが第8図により詳細に示されており、この混合 ボックスは、その底部がこの混合ボックスの機能する空間の天井と同一高さであ り、2速電動モータ179を取けたハウジング178がプレナム180の天井よ り上を延びるように設けられている。フィン18】を支持する導管172のうち の1つはハウジング178の一部であるカラー182を通って延びている。モー タ179を付勢すると、ファン183が空気をハウジング178から下方に吐出 し、空気の流れをハウジングの中へ誘発する。誘発された空気は(1)直接、空 間から天井の開口部184およびハウジング178の壁部の開口部185を通っ て流れ、(2)直接、プレナムからハウジング178の頂部から上方に延びるカ ラー182を通って流れ、あるいは(3)一部は空間から天井177の開口部1 86を通り、一部はプレナムからタンバー189.190の位置により2つの開 口部187.188のうちの一方または両方の中へ流れることができる。
作動中、混合ボックス169は、これが機能する空間の中へ空気をモータ179 の速度による流量で吐出する。この空気のいくらかは空間から開口部184.1 85を通って流れるように誘発され;いくらかはプレナムからカラー182を通 って流れるように誘発され;またいくらかはダンパ189.190の位置により 開口部187.188のうちの一方または両方を通って流れるように誘発し得る 。前述のように混合ボックス31を使用して空調済みの6℃(42@F)の空気 を混合ボックス31および複数の混合ボックス169が機能する帯域に導入する が、空調空気の送出流量は全帯域の湿度制御を行うのに十分である。混合ボック ス169のモータ179(第8図)の各々は、高速であるいは低速で作動するこ とができ、また帯域における空調処理量によりかつ帯域またはその一部に人がい るかどうかにより消勢することができる。例えば、第7図の装置は多階デパート に役立つ場合、混合ボックス31を営業日の開店時に付勢し、作動して先に述べ たように6℃(42°F)の−次空気と再循環空気との混合物を送出すことがで き、混合ボックス169のモータ179(第8図)はこれらの混合ボックスが機 能する帯域に人がいることを動作センサが指示するまで消勢したままであること ができる。この動作センサは、例えば、米国特許第4.485,864号に開示 された種類のものであることができ、この動作センサを作動可能に連結して動作 が検知された空間に機能する混合ボックス169のモータ179を付勢し、そし て動作が検知され続けるかぎり、これらのモータ179を付勢状態に存続させる ことができる。モータ179を付勢する間、混合ボックス169および弁173  (第7図)の作動をサーモスタットで作動される制?11装置(図示せず)に より制御することができる。制御温度より可成り高い温度が人のいる帯域で検知 されれば、その帯域に機能する弁173のいくつかあるいはすべてを開いて混合 ボックス169のうちの関連したものに機を通る14℃(5B’F)の熱伝達流 体の流れを可能する。スプリンクラ装置の関連部分における弁173のすべてを 開けば、プレナムのその部分が冷却され、次いで空気の最大の流れをプレナムか ら混合ボックス169の中へ誘発することによって混合ボックス169の最大の 冷却を達成することができる。導管171.172のうち関連した混合ボックス 169に機能するものを通る熱伝達流体の流れを制御する弁173のみを開けば 、空気の最大の流れを、熱伝達流体が流れている導管171.172のうちの一 方または両方と熱伝達関係で混合ボックス169の中へ誘発することによって、 最大の冷却を達成することができる。検知された温度が制?11温度に近づくと 、開弁された弁173のうちの関連したものを調節すなわち閉弁することができ 、ダンパ189.190 (第8図)を制御して循環流体への熱伝達を弱めるこ とができる。一般に、ダンパ189が開いていて、ダンパ190を閉じると、プ レナム180からの誘発空気の最大の流が起り、ダンパ189.182の両方を 閉じると、カラー182を通る誘発空気の最大の流れが起る。プレナム180の 温度は光源170、空間内の他の光源および電子設備等に基因する熱利得と、ス プリンクラ装置164(第7図)を通して循環された流体にとっての熱損失との 関数である。従って、熱を装置164’、6−ら空間に伝達したり、熱を空間か ら装置164に伝達するように装置164を制御することができ、そのように伝 達された熱量を簡単な方法で制御して所望の空間温度を保つことができる。また 、そのうよに伝達された熱量はモータ179の速度を変えることによって変える ことができ、最大の伝達は高速度で達成され、それ以下の伝達は低速度で達成さ れる。
一般に、スプリンクラ装置164を通る熱伝達流体の流れを制御して全ブレナム 180 (第8図)または混合ボックス169のうちの任意の1つまたは任意の 所望の群近傍のブレナム部分を16℃((60’″F)〜27℃(80°F)の 範囲に及ぶのがよい所望の温度に保つことができる。混合ボックス31からの空 調済み空気の流れを後で詳述するように調湿器/制御装置(第7図および第8図 に図示せず)によって制御して空間の湿度制御を行うことができ、また空間から 混合ボックス31の中への空気の流れが存在するため、ブレナムの湿度制御を行 うことができる。へ7ダー、スプリンクラ導管および例えば14℃(58′″F )の熱伝達流体を循環し得る他の導管を含む上記のように温度を制御するのに使 用する熱伝達装置での凝縮を防ぐために、ブレナムでは湿度制御が必要である。
空間の所定帯域に機能する混合ボックス169は、単一のサーモスタンドからの 信号に応答して共に制御することができ、または個々にそのように制御して単一 の混合ボックス31が湿度制御を行う帯域におけるいくつかの湿度の異なる帯域 をもたらすことができる。
光源170 (第7図)は第9図により詳細に示してあり、ソケット192に受 入れられた高輝度の電球191を備えており、ソケット192はハウジング19 3に設けられている。導管172には、金属織物のシート194が掛けられてお り、このシートは電球191の両側で下方に延びており、これが奪う熱エネルギ によって、また放射エネルギによって加熱される。シート194が相当な伝熱体 であって、導管172と熱的接触しているので、熱がこのシートから導管172 に、そして導管172を循環している熱伝達流体に伝達され、かくして建物構造 体における電球191からの熱の蓄積を最小にし、最大の空調処理量のときの蓄 積された熱の極限の放出を最小にする。
また、米国特許第3,828.180号に開示されている照明器具オヨび他の水 冷照明器具を導管167.168間に接続することができ、そして照明熱を再加 熱に使用するか、あるい・は大部分熱伝達流体に伝達するように導管167.1 68を通る熱伝達流体の流れを制御することができる。混合ボックス31のうち の1つまたは複数が機能する空間の空調処理量が加熱を必要とするほどのもので あるときには、必要とされる程度の照明熱が空間に得られるようにその帯域に機 能する照明器具への熱伝達流体の流れを加減すればよい。詳細には、上記米国特 許第3,828.180号の照明器具はダンパを有しており、これらのダンパは 空間に照明熱を必要とするときに開くことができ、これらのダンパを開くと、空 気は空間から照明器具の中へ流れ、そして照明器具の開口部を通ってブレナムの 中へ流れることができ、混合ボックス31がこのブレナムから空気の流れを誘発 する。ダンパを閉じると、照明器具を通るかかる流れが阻止される。この種の照 明器具を後で詳述する第15図なしい第17図の装置と共に使用することもでき る。
第1図、第4図、第5図および第12図の混合ボックス31用の特に有利な制御 装置を第10図にいくらか概略的に示しである。
この装置はダンパ45および弁66用の制御器195を備えている。調湿器また はサーモスタフ)196、調湿器197およびサーモスタット198からの信号 を制御器195に入力すると、この制御器195はダンパ198および弁66を 制御する。tA湿器197およびサーモスタット198は混合ボックス31が機 能する空間199における状態を検知し、調湿器またはサーモスタンド196は 混合ボックス31の内側、詳細には、空間199から混合ボックス31の中へ流 れるように誘発されかつコイル48との熱交換により冷却された空気の状態を検 知する。センサと制御器195とのこの組合せは、混合ボックス31のうちの異 なる1つずつが機能する異なる空間を異なる湿度に保とうとするとき、あるいは これらの異なる空間が実質的に異なる温度の処理量を有するときに使用するのに よく通している。空気を70%またはそれ以上の相対湿度まで冷却するときには 常に起るコイル48での凝縮を防ぐことは重要である。制御器195がかかる凝 縮を防ぎ;まず混合ボックス31を付勢すると、この制御器は弁66を閉じ、サ ーモスタットまたは調湿器196から入力される信号が70%より低い相対湿度 を示すまで弁66を閉鎖状態に保ち、その後、必要なら弁66を制御して70% より低い相対湿度を保つ。このモードでの制御器195の機能はリミットスイッ チと同種である。
また、制御器195は、初めに、混合ボックス31をまず付勢すると、ダンパ4 5を開閉して必要とするときにサーモスタンド198により検知された制御温度 を設定してこれを維持し、その後、必要とするときに調湿器197で検知された 制御湿度を設定してこれを維持する。制御器195は、後者のモードであるとき には、調温器197により検知された制御湿度を維持するようにダンパ45を制 御するが、またサーモスタット198により検知された制御温度を維持するよう に弁66を制御し、この弁の開口の限度は調湿器またはサーモスタットからの信 号が上記のように70%の相対湿度を指示す位置である。
tA湿器またはサーモスタット196からの信号はその器具が調湿器であるとき にのみの相対湿度の直接指示であり、この信号と、器具がサーモスタットである ときの相対湿度の所望の指示のための調湿器からの信号とを比較しなければなら ない。
また、制御器195は他の方法で作動することができ、空間における空調処理量 が比較的軽いときにダンパ45を加減してm yW器197により検知された絶 対湿度を設定点、例えば、乾燥空気1ポンドあたり水蒸気4.15g(64グレ ン)に保ち、そして(111fi湿器196が例えば70パーセントより大きく ない相対湿度を検知するかぎり、弁66を加減してサーモスタット198により 検知された空間温度を設定点、例えば、26℃(78°F)に保ち、あるいは (2)調湿器196が70パーセントより大きい相対湿度を検知するかぎり、弁 66を、これが開いているなら閉じ、あるいはすでに閉じられているなら閉弁状 態に保ち、そしてダンパ45を開いて相対湿度を下げる。また、この作動モード はコイル48での凝縮を防ぐ。
第10図の装置を上記モードのうちのいずれかのモードで作動し、そして弁66 がその全開位置にありかつサーモスタット198により検知された温度が現在の 設定点より高いほどに、空調処理量が十分高いとき、調湿器197の設定点を下 げ、そしてサーモスタフ)19Bの設定点を上げるのがよい、弁66が再び全開 位置に達すれば、これらの設定点を再び設定し直すのがよい。他の適当な設定点 は次の如くである。
調湿器197 サーモスタット198 60” 2’7℃(80” F) 56” 28℃(82°F) 通常、本発明による装置は、空調処理量が重いときにのみ、調湿田197の設定 点を変えることが必要であるように設定するのが望ましい、このことは、6℃( 42”F)の−次空調済み空気の使用がコイル48中の14℃(58°F)の水 の使用の場合より著しく高価な方法であって検知できる熱利得に反作用するため にそうである。従って、制御器195は調湿器197の次のより高い湿度設定点 、およびサーモスタット198が任意の所定の低湿度設定点で例えば30分間作 動した後のサーモスタット198の相応の設定点に戻る。弁66がその全開位置 にある状態でサーモスタット198があまりにも高い温度を検知すれば、低湿度 および高温度設定点が上記のように復帰され、そして、一方、弁66がその全開 位置にある状態でサーモスタット198があまりにも高い温度を検知しないかぎ り、上記の低湿度および高温度設定点はもう短時間、例えば30分間、効力を生 じている。処理量が再び下が゛ると、元の設定点が今述べたばかりの方法で復帰 される。
また、弁66をその閉鎖位置または全開と全閉との間の任意の所望の位置まで絞 るときには常に制御器195が調温器196の次のより低い湿度設定点に戻るこ とも可能であるが、経過時間乙ご基づいて戻るのが好ましい。制御器195を作 動している場合についてここで述べている方法のうちのいずれでも作動するよう にプログラミングすることができる1lltW器/サーモスタツト制御器をパイ サラ社(VA I 5ALA、 Lnc、) (ワーバン、メイン〕から購入す ることができる。
本発明による空調装置が機能する空間のすべてにおいてほぼ同じ相対湿度、例え ば、50%を維持しようとするような設備では、湿度荷重の大きな変動がなけれ ば、第10図に示すものより簡単な制御装置を夏季の運転に使用することができ る。詳細には、調湿器またはサーモスタット196および調湿器197を取除く ことができ、調湿器200(第1図、第4図、第5図および第12図)からの信 号を使用して後述のように混合ボックス31の各々を制御することができる。調 湿器200はダクト201を流れるときに空調される空間のすべてから戻り空気 の絶対湿度を検知する。本装置を始動すると、調湿器200からの信号がポンプ 52用の制御器202に入力され、これらのポンプ52は、ダクト201内の戻 り空気の絶対湿度が設定点、例えば、乾燥空気1ボンドあたり水蒸気4.15g (64グレン)であるかあるいはそれより低いことを上記信号が指示するときに のみ付勢される。調湿器200からの信号は制御器195(第10図)の各々に も入力され、この調湿器200と関連したサーモスタット198からの信号も同 様である。制御器195の各々は、これと関連したダンパ45を作動して空調す る空間の設定温度、例えば、26℃(78℃)を保ち、そしてコイル48が冷却 することができる最も低い温度かつ制御器195(第1回、第4図、第5図およ び第12図)により検知された絶対湿度で、混合ボックス31内の再循環室内空 気の相対湿度が70%より低いときには常にこの制御器195と関連した弁66 を開く0本装置を今述べたように制御すると、朝の始動の初期の間、混合ボック ス31の各々が機能する空間の温度を下げるのに、ダクト39からの空気のみが 役立つ、この空気は6℃(42’F)で飽和されて低い温度を存するので、ダン パ45を乾球温度に基づいてのみ制御しても、上記空間の各々は除湿される。し かしながら、調湿器200が湿度制御を達成したことを指示するのに十分低い湿 度を検知するやいなや、ポンプ52を付勢して冷却水を水冷却器35から循環し 、弁66を開いてこの冷却水を混合ボックス31の各々が機能する空間から熱を 除去するのに役立たせる。サーモスタット198(第10図)のうちの1つから の信号が、混合ボックス31のうちの関連した1つにより空調される空間が設定 温度に達したことを指示するやいなや、制御器195はダンパ45(第1図、第 4図、第5図および第12図)を絞り、次いで加減して設定温度を保つ、エアハ ンドラ30はダクト39の成る箇所で所定の静圧力を保つように作動されるので 、ダンパ45を今述べたように絞ると、空調済み空気をダクト39に送出す流量 および氷を使用して空調済み空気を生じる速度はともに低下される。弁66のう ちの1つが機能する空間の温度が、最小の換気空気のみを供給し続ける程度まで 関連したダンパを閉じた状態で設定点より低くないかぎり、これらの弁66はそ れらの全開位置にとどまっており、次いで弁66のうちの上記の1つを制御器1 95によって加減して温度制御を行い、必要なら、抵抗ヒータ203を付勢する 。また、ヒートポンプ(図示せず)を混合ボックス31に付設してスプリンタラ 装置(第1図、第4図、第5図および第12図参照)を通して循環される熱伝達 流体からの熱を混合ボックス31のコイル(図示せず)にそこを通して循環され る空気と熱伝達量系で送ることもでき;好ましくは、このコイル(図示せず)は 再循環空気と空調済み空気との混合物と熱交換関係にあり、従って空調処理量が 高いとき、熱を空気から熱伝達流体に送ることができ、この混合物は低い湿度を 有するのため、凝縮の恐れはほんの最小である。
第10図の制御器195を備えた混合ボックス31は熱交換器204を付設して 第11図に示されている。ダクト39からの一次空気〔6℃(42@F))は熱 交換器204の一方の側に入り、ダクト205を通り去り、このダクト205か ら混合ボックスらの再循環空気とダクト205からの一次空気との混合物はコイ ル48と熱的接触で流れ、次いで熱交換器204の第2の側を通る。熱交換器2 04において、熱が一次空気と再循環空気との混合物から流入−次空気に伝えら れ、そしてコイル48と熱伝達関係で流れる空気は第1図、第4図、第5図、第 10図および第12図の混合ボックス31におけるよりも冷たくかつ乾燥してお り、他のファクターも同等であり;その結果、コイル48での凝縮の可能性が薄 くなる。
第12図の装置は、エアハンドラ30を第12図の装置のエアハンドラ206に 取替えた以外は、同じ参照番を使用して示すように第5図の装置の要素をすべて 有している。エアハンドラ206は循環される空気を6℃(42’F)まで冷却 するコイル40を有し、さらにコイル207を有しており、例えば14℃(58 °F)の水が管路208.209を経てこのコイル207に循環される。
コイル40によって運ばれなければならない処理量はコイル207への熱伝達の 結果、低下され;上述のように、処理量をコイル40からコイル207に移すこ とによりエネルギが節約される。
何故なら、空気を6℃(42°F)まで冷却するのに1トンの冷凍あたり約0. 85KWを必要とする代わりに、14℃(58°F)本発明による他のスプリン タラ装置を第13図に210で示しである。このスプリンタラ装置210は水冷 却器211と、水加熱W212と、ファンコイル混合ボックス213と、スプリ ンクラ導管214と、スプリンクラ装置内215と、通常の作動においてスプリ ンクラ装置内の熱伝達流体の一定圧力を保つための補給装置216と、点火用の 水をこの装置に導入するための装置217と、通常の作動において熱伝達流体を 混合ボックス213に循環し、また点火モードで点火用の水をスプリングラヘッ ド215のうちの影響を受けたものに導入するためのポンプ218および配管、 弁、オリフィス等とを備えている。
装置216は多階建物に役立ち;この装置の成る1階用の部分を、他の階用の部 分とともに作動を説明するのに十分に破線内に囲んで示しである。すべての階に ついて同じである通常の作動中、ポンプ21Bにより熱伝達流体は、供給管路2 19、弁220、オリフィス221、ヘッダー222、導管223、供給管22 4、混合ボックス21°3、戻り管225、オリフィス226、導管227、戻 りヘッダー228、逆止弁230を内蔵する管229、戻り管路231、管23 2および加熱器212または冷却器211を通って流れてポンプ218に戻る。
逆止弁233がヘッダー222から管路234を通って戻りヘッダー228への 熱伝達流体の流れを阻止し、その代り、この流れを上記のように混合ボックス2 13に通す。
補給装置216は管236により戻り管路231に連結されている加圧タンク2 35を備えている。通常の作動中、タンク235の圧力が戻り管路231内の熱 伝達流体に課せられ、タンク235から戻り管路231への、あるいはその逆の 流体のわずかな流れが存在していてこの装置からの熱伝達流体のわずかな損失、 この装置における熱伝達流体の膨張および収縮等に配慮する。スプリンタラヘン ド215のうちの1つを点火により融解されれば、熱伝達流体がそのヘッド21 5から比較的高速で流れ、そして補給としてタンク235から管236およびそ の絞りオリフィス237を通って流れる。このオリフィス237前後の圧力降下 がセンサ/制御器(図示せず)によって検知され、次いでこのセンサ/制御器は 次のようにして装置210を点火モードにする。すなわち、弁220を閉じ、ポ ンプ218を消勢し、点火ポンプ238を付勢し、そして装置217の弁を設定 して、木管2゛39からの点火用水を戻り管路231に送り出され、そしてこの 水はこの戻り管路から戻りヘッダー238のうちの1つおよびその逆止弁240 を通って融解ヘッド215まで流れる。逆止弁233は戻り管路231の側から 管路234を通る点火用水の流れを防げない、また、点火用の水をサイアミーズ 241またはサイアミーズ242を通して装置210に導入することができる。
第4図から省かれた特徴を示す第4図の装置の概略図であり、かつ新しい特徴を 示し易くするために成る特徴を省いた第14図を参照して説明すると、エンジン 発電機79からの排ガスおよびジャケット水の両方からの熱を吸収冷凍装W13 4に伝達することができる。排ガスはエンジン発電機79から煙道243を通し て吐出され、そしてダンパ246の設定値により排出部244を通して排出され るか、あるいは分岐管路245を通して吸収冷凍装置134と熱交換関係に差し 向けられる0分岐管路245に差し向けられた排気ガスは、熱を供給して装置1 34を付勢してから、煙道247の中へ流れ、この煙道から排出される。ジャケ ット水はエンジン発電機から出て管路248を通り、弁251の設定により管路 249の中または管路250の中へ差し向けられる。
吸収装置134からの冷却水を必要とする夏李のサイクルでは、この水は管路2 50、熱交換器252、管路253、装置134の熱交換ジャケット254、管 路255、熱交換器252および管路256を通して循環されてエンジン発電機 79に戻り、エネルギを装置134に供給する。エアハンドラ30に熱を必要と するときには常に、弁251はエンジン発電機79からのジャケット水を管路2 49、シート/管型熱交換器257、管路258を経て管路250へ循環し、次 いで先に述べたように熱交換器252、熱交換ジャケット254、熱交換器25 2に通してエンジン発電機79に戻すように設定される。必要に応じて弁259 を調整して所望の温度を保ち;一方の位置では、弁259は循環シャケ。
ト水を熱交換器257に流し、他方の位置では、弁259は水を熱交換器257 を迂回して管路260に流す、熱交換器257をに流れるジャケット水は熱伝達 流体、例えば、エチレングリコールを加熱し、この熱伝達流体は熱交換器257 から循環され、管路261、エアハンドラ30のコイル262および管路263 を通って熱交換器257に戻る。
第15図に示す装置は第1図の装置と同様であり、主な相違は点は次の如くであ る。エアハンドラ30は第15図の装置には設けられておらず、除湿空気の機能 を果すために除湿器264.265を付は加えてあり;日中サイクルでは、氷貯 蔵タンク34からの氷を使用して混合ボックス266(それらの1つを第15図 に示しである)用の冷却水を得る。第1図の装置の下記の要素、すなわち、コン プレフサ32、蒸発凝縮器33、氷貯蔵タンク34、水冷却器35、高圧受は器 69、低圧受は器71および熱回収ユニット96を設けており、これらの要素の すべては後述の点を除いて第1図の装置におけると同し機能を果す。
周囲空気をブロワ−267によって第15図の装置に導入し、この空気はフィル ター268、ダクト269および除湿器264を通り、次いでブロワ−267の 中へ流れ、このブロワ−267によりダクト270の中へ吐出され、このダクト 270から除湿器265を通り、次いでダクト271を通り混合ボックスへ流れ る。
また、この装置は冷却塔272を有しており、蒸発冷却水はこの冷却器272か ら管路273を通して熱交換器に循環され、次いで管路275を通して冷却器2 72に戻される。水冷却器35からの冷却水は管路276.277.278を通 して熱交換器279に循環され、次いで管路280.281.282を通して水 冷却器35に戻される。
作動中、乾燥剤、例えば、塩化リチウム水溶液は溜め部283から管路284、 熱交換器274および管路285に循環され、この管路285から除湿器264 にそこを通れる空気と接触状態で噴霧され、重力により管路286を通って溜め 部283に戻る。
同様に、この乾燥剤は溜め部283から管路287、熱交換器279および管路 288を通して循環され、この管路288から除湿器265にそこを流れる空気 と接触状態で噴霧され、重力で管路289を通つ管路287に戻る。
溜め部283内の乾燥剤は再生器290により所定の濃度、例えば、塩化リチウ ム40〜42重量%に保たれる。乾燥剤は溜め部283から管路291Z熱交換 器292および管路293を通って再生器290に流れ、そして濃縮された乾燥 剤はこの再生器290から溜め部283に戻され、管路294、熱交換器292 および管路295を通って流れる。
代表的には、除湿器264.265は、33℃(91” F)の乾球温度および 乾燥空気1ボンドあたり水蒸気8.035 g (124グレーン)の含湿量を 有する周囲空気を空調するように作動してダクト269中の空気が34℃(94 ” F)の乾球温度および乾燥空気1ボンドあたり水蒸気0.272g(42グ レーン)の含湿量を有する一方、ダクト271中の空気が24℃(75”F)の 乾球温度および乾燥空気1ボンドあたり水蒸気2.009g(31ブレーン)の 含湿量を有するようにすることができる。ダクト271からの空気を装置が空調 する空間の各々(1つの空間を第15図に296で示しである)に送出す流量を 制御して湿度を保ちかつダクト271からの空気と再循環空気との混合物を空間 に送出す温度を後述のように制御することによって、例えば24℃(76” F )の乾球温度および50%の相対湿度(乾燥空気1ポンドあたり水蒸気4.34 g(67グレーン)の空間状態が保たれる。サーモスタット/調理器制御器29 7はダンパ298を制御してダクト271からの空気を空間296の各々に送出 す流量を変える。この流量は所定の帯域で0.1と0.2ないし0.3立方フィ ート/分/空間の平方フィートとの間で変化し得る。制御器297は、湿度が高 すぎるときには常にダンパ298を増分的に開け、また流量が換気に必要とされ る最小限以上でありかつ湿度が低すぎるときには常にダンパ298を増分的に閉 しる。
混合ボックス266の各々はブロワ−299を有しており、このブロワ−299 は空気の流れを矢印300で示すようにプレナムから誘発し、そしてこの誘発空 気とダクト271からの空調済み空気との混合物を空調する空間296に送り出 す。混合ボックス266の中へのプレナムからの誘発空気の流れは空間296か らプレナムへの空気の流れを引起こし;2つの矢印301は誘発空気と空調済み 空気との混合物の空間296への送出および空間296からプレナムへの空気の 流れを示している。混合ボックス266内では、空調済み空気と誘発空気との混 合物はコイル302との熱交換関係で流れる。装置が冷却モードであるとき、冷 却水は後で詳細に述べるようにスプリンクラ導管303に循環される。
この水は管路304、制御弁305、コイル302および管路306を通ってス プリンクラ導管307に戻る。また、制御器297は弁305を調整し、空間温 度が制御温度より低いときには常に弁305を増分的に閉じ、また空間温度が制 御温度より高いときには常に弁305を増分的に開ける。
管路277およびスプリンクラ導管303には、スプリンクラ本管308が連結 されており、管路281およびスプリンクラ導管307にはスプリンクラ本管3 09が連結されている。その結果、水冷却器35からの例えば14℃(58°F )の冷却水はコイル302に送り出されて温度制御を行う、コイル302および 熱交換器279から戻る管路281中の水は、弁310によって管路311を通 って熱交換器312へ流れるように差し向けられ、管路313を通って熱交換器 314に戻り、そして管路315および弁310を通って管路282に戻ること ができる。状態が適切であるときには、熱交換器312で熱を冷却塔271から の蒸発冷却水に伝達することができ、またもっと高い熱を熱交換器314で氷貯 蔵タンク34の氷に伝達することができる。従って、コンプレッサ32を夏季の 夜間サイクルで作動して氷を作ることができ、この氷を夏季の日中サイクルで使 用して顕荷重のすべてまたは任意の一部をコイル302で、またこの荷重のすべ てまたは任意の一部を熱交換器279で支える。
また、第15図の装置はエンジン発電機316を有しており、この発電機は電気 を317で示しすようにこの装置のポンプ、ブロワ−等、空調する建物の電気引 込線、またはこれら両方に供給する。エンジン発電機316の冷却ジャケット( 図示せず)からの熱は、ポンプ318によって管路319、熱交換器320、管 路321.320、熱交換器323および管路324を通して循環されてエンジ ン発電機316の冷却ジャケットに戻された水に伝達される。熱交換器320で は、エンジン発電機316の排ガスから熱がそこを循環される水に伝達される。
熱交換器323では、ポンプ318によって循環された水から熱が熱交換器32 5に、また冬季のサイクルでは、熱交換器326および加熱コイル327に循環 された水に伝達される。
夏季の日中サイクルでは、管路294中を流れる乾燥剤水溶液の一部は方向度え されて管路328、熱交換器325および管路329を通って噴射ノズル330 へ流れ、このノズルから再生器に噴射されてこの再生器中の乾燥剤から水を除去 し、非常に濃縮された乾燥剤水溶液は再生器290の底部から管路331を通っ て溜め部332へ流れる。希釈乾燥剤は管路293を通って溜め部332へ流れ 、ポンプ333により比較的濃縮された乾燥剤水溶液を上記のように溜め部33 2から管路294に送り出す、装置が空調する建物からの除去空気はダクト33 4を通してブロワ−335に送り出され、このブロワ−335から吐出され、熱 交換器336を通って再生器290に入り、ダクト337および熱交換器338 を通って去っていく、熱伝達流体は熱交換器338から管路339を通って熱交 換器336に圧送され、そして管路340を通って熱交換器338に戻されて再 生器290から出る空気から熱を回収し、この熱を再生器290に入る空気に伝 達する。
管路294を通って溜め部283に戻された濃縮された乾燥剤は塩化リチウム4 2重量%の濃度を有するのがよく、また溜め部283で40重量%の濃度を保つ のがよい、ポンプ341が乾燥剤を溜め部283から直接、管路284に送出す ので、除湿器264に噴出される乾燥剤の温度もまた40重量%である。ポンプ 342が管路287から乾燥剤を受入れるが、この乾燥剤は溜め部283からの 乾燥剤と除湿剤265からのより希い乾燥剤との混合物である。その結果、管路 288に送出される乾燥剤は塩化リチウム38重量%を含有するのがよく;この 乾燥剤の一部が先に述べたように除湿器265に噴霧され、残りは溜め部283 に戻され、管路343および管路286を通って流れる。
前述のように第15図の装置が使用した熱以上のエンジン発電機からのいずれの 余分の熱を屋根付きファンラジェータ344により除去することができ、ポンプ 31Bにより循環された水は管路345を通ってファンラジェータ344に流れ ることができ、管路346を通って戻る。このようにして行う熱の除去を弁34 7により制御することができ、この弁347を必要に応じて加減して水の温度を 過度に高くならないようにする。
第15図の装置を上記のように作動するときに混合ボックス266に送出された 空調済み空気が温度制御に関するかぎり本質的に中立の空気である。すなわち、 この空気温度は空調する空間で保つべき温度とほぼ同じである。従って、空調済 み空気を空間のうちの任意の所定の空間に送出する流量を湿度荷重の変化のため 変えるとき、この変化はコイル302中の循環空気から熱伝達流体に伝達しなけ ればならない顕荷重を増減しない、この理由は、混合ボックス266に入る空気 のすべてが温度制御に関するかぎり中立であるためであり;空調済み空気を混合 °ボックス266のうちの任意の所定の1つに送出す流量が増大すると、プレナ ム空気をその混合ボックスに送出す流量がそれに相応して減小し、従って混合ボ ックス266の中への空気の全体の流れは一定のままである。第15図の装置は この点で第1図、第4図、第5図および第14図と著しく異なっており、第1図 、第4図、第5図および第14図では、空調済み空気は低温かつ乾燥しており、 従って空調済み空気を所定の空間に送り出す流量は循環空気(本発明のこれらの 実施例では再循環空気である)からの熱交換により支持しなければならない顕荷 重を変化させる。しかしながら、後でより詳細に説明するように、第15図の装 置ならびに第17図の装置は、ダクト271を通して混合ボックス266に循環 される除湿空気の温度が空間296で保たれる温度より高く、例えば、この保持 温度から32℃(90°F)までであるように作動することができる。
第15図の装置により送出される空調済み空気が比較的温かいので、この空調済 み空気の循環には断熱ダクトを必要としなく;空気は凝縮を引起すことがない。
実際は、空調済み空気を多階建物の上昇管から各階のヘソグーへ送出すことがで き、次いで所定の階に必要とされるときに例えば米国特許第3,013,397 号および第3,148,727号に示す種類の気泡デエフキを通して循環するこ とができる。
また、第15[iJの装置は混合ボックス266は単一ヒートポンプ348を有 し、このポンプはコイル302とブロワ−299との間の熱交換器(分離しては 図示せず)、コンプレッサ(分離しては図示せず)、および凝縮器または蒸発器 (分離しては図示せず)を有している。2つの管349がヒートポンプ348の 凝縮器または蒸発器を管路304.306に連結しており;弁350を制御器2 97によって開くと、管路249を流れる水はヒートポンプ348の凝縮器また は藤発器用の熱源またはヒートシンクを構成し、ヒートポンプ348でその目的 を果たした後、管路306に戻る。冷却塔272が第15図の装置により空調さ れる建物のほとんどの帯域が必要とするが、帯域のうちの少数には全く適切でな い冷却のすべてを行う時がある。これらの時には、冷却塔272によって熱を伝 達した水を混合ボックス266に循環することができ、そしてサーモスタット/ 調湿田制御器297のII IB 下で、ヒートポンプ348を付勢して、冷却 を更らに必要とする帯域を空調するヒートポンプ348の熱交換・コイルから熱 ヲ送る。このように更らに冷却することを必要とするとき、ヒートポンプ348 の蒸発器での凝縮を防ぐことが重要である。その目的で・サーモスタット/調湿 田制御器397がヒートポンプ348とブロワ−299との間の空気の湿度を検 知する調湿器(図示せず)を有し、その相対湿度が70パーセントを越えるとき には常に、この調湿器がヒートポンプ348を消勢したり、ダンパ298を開い たり、あるいは両方を行ったりすることが望ましい。
コンプレッサ32が作動していて貯蔵タンク34に氷を作っていて、かつ第15 図の装置により空調される建物が熱を必要とするとき、熱回収ユニット96から の熱により加熱された水を管路351を通して管路277に循環し、次いで上記 のようにコイル302に循環して管路281から管路352を通して熱回収ユニ ットに戻せばよい。この作動モードでは、管路281中を戻る流体のすべてを管 路352の中へ差し向けるように弁353が位置決めされ;その結果、管路31 1または管路282中には流体の流れがなく、そして循環系から水冷却器35、 貯蔵タンク34または冷却塔272への熱伝達がない、この作動モードでは、混 合ボックス266のうちのいくつかが機能する帯域で加熱をさらに必要とするな ら、ヒートポンプ348を作動して管路349を通してこれらのヒートポンプに 循環された流体から熱を送ればよい。
第16図の装置は第15図の装置とほとんどの点で同じであり、主な相違点とし ては、第16図の装置では、第15図の除湿器264を固形乾燥剤除湿器354 に取替えた。この除湿器354は2つの乾燥剤ホイール355.356.2つの ブロワ−357,358、および熱交換器359.360.361.362を備 えている。作動中、乾燥剤ホイール355.356はゆっくり回転し、除湿すべ き空気は導管363に入り、乾燥剤ホイール355のセグメント、導管364、 乾燥剤ホイール356のセグメント、導管365を通ってブロワ−357および 導管270の中へ流れる。この空気は、今述べたようにホイール355.356 の各々を流れるときに、固形乾燥剤、例えば、活性アルミナ、シリカゲルまたは 紙担体上の塩化リチウムとの接触により除湿される0例えば、周囲空気は34℃ (93°F)の乾球温度および乾燥空気1ボンドあたり水蒸気6.8g(105 グレーン)の含湿量で導管363に入り、40℃(104”F)の乾球温度およ び乾燥空気1ボンドあたり水蒸気3.83g(56グレーン)の含湿量で乾燥剤 ホイール356を去り、熱交換器359により含湿量の無変化で33℃(91° F)の乾球温度まで冷却され、そして24℃(75°F)の乾球温度および乾燥 空気1ボンドあたり水蒸気2.008g(31グレーン)の含湿量で除湿器26 5がら出ていく、熱交換器359では、熱が除湿空気から、冷却塔272がら管 路273を通して熱交換器359に循環された蒸発冷却水に伝達され、この冷却 水は管路275を通って冷却塔272に戻される。
除湿器354が機能する建物からの除去空気は再生に使用され、導管366から ブロワ−358に入り、乾燥剤ホイール355のセグメント、導管367、乾燥 剤ホイール356のセグメント、および導管368を通って流れ、この導管36 8から大気に排出される。熱伝達流体はポンプ369により熱交換器362から 熱交換器361に循環され、そして戻されるが、この流れは管路370.371 を通り;その結果、除湿器の再生側から出る空気から熱がホイール356の乾燥 剤と再生関係で流れようとしている空気に伝達される。また、熱伝達流体は熱交 換器361に循環され、熱交換器323から管路372.373を通って熱交換 器361へ流れ、そして管路374.375を通って熱交換器に戻る。このよう に、ポンプ318により循環された加熱水はホイール356の再生に必要とされ る熱を供給する。
第17図の装置は、第15図の装置と同様であるが、以下の点で異なる。すなわ ち、第15図の装置の蒸発凝縮器33、氷貯蔵タンク34、水冷却器35、高圧 受は器69、低圧受は器71および熱回収ユニット96をすべて第17図の装置 から省き、吸収冷凍装置376を付は加えた。エンジン発電機376からの排ガ スは、ダンパ378.379の位置により、煙道377から排出されるか、ある いは吸収装置376に循環されて付勢熱を供給するかのいずれかである。夏季の サイクルでは、吸収袋W376からの熱は冷却塔272で、管路380.381 をとおして装置376に循環された水により冷却塔272に伝達されて除去され 、その一方、装置376からの冷却水は管路276に送出され、前述のように使 用され、そして管路282を通して装置376に戻される。
周囲の状態が、冷却塔272が18℃(64°F)またはそれ以下の温度の水を 供給することが可能であるような状態であるとき、第15図および第17図の除 湿器264は32℃(90° F)の乾燥温度および乾燥空気1ボンドあたり水 蒸気2.008g(31グレーン)の含湿量を有する空気を生じることが可能で あり;その結果、除湿器264から吐出される空気を除湿器265で空調するこ とが必要でない、この状態を利用するために、この装置はダクト382を有して おり、このダクト382は除湿器265を迂回してダクト270およびダクト2 71を連結している。ダクト382中のダンパ383.384は除湿器264か ら出る空気のすべてまたは任意の一部をダクト382の中へ差し向けるように設 定することができる。除湿と関連した熱が除湿器264から冷却塔の水に伝達さ れかつ除湿器265から冷却水に伝達されるので、出来るだけ除湿を行うのに除 湿器264を使用し、そして除湿器265の使用を最小にするのが通常、経済上 有利である。
第15図および第17図の装置の除湿空気の顕冷却も可能であり、この顕冷却は しばしば有利である。この冷却は、ダクト269.270.271.382のう ちの少なくとも1つの中の空気と熱伝達関係で位置決めされた冷却コイル(図示 せず)によってなすことができる、熱を冷却コイルから管路275.273中を 冷却塔272へまたこの冷却塔から流れる水へ、あるいは管路278.280中 を流れている冷却水へ伝達することができる。しかしながら、上記のように凝縮 を防ぐのに断熱ダクトを必要としないから、比較的高温の除湿空気が望ましい。
従って、通常は、ダクト271中の空気の温度が14℃(58°F)〜約32℃ (約90゜F)であることが好ましい。
第15図ないし第17図の装置は第1図、第4図、第5図および第14図の装置 には欠けている利点を有することはわがるであろう。すなわち、−次空気は除湿 されるが、比較的温かいので、その分布には断熱ダクトの使用を必要としないこ とがわかるであろう、逆に、第1図、第4図、第5図および第14図の装置は第 15図ないし第17図には欠けている利点を存しており;その利点は第5図の装 置の場合、最小の主コストであり、そして第1図、第4図および第14図の場合 、低コストエネルギで夜間に氷を作り、日中にこの水を使用して空調処理量のか なりの部分を達成することができることである。第18図に385で示すエアハ ンドラにより、氷または直接膨張冷凍を使用して非断熱ダクトで分布することが できる十分に高い温度の極めて乾燥した空気を生じることができる。
エアハンドラ385が機能する装置からの戻り空気は戻りダクト386および戻 りブロワ−387を通って流れる一方、周囲空気はダクト388およびルーパー 389を通ってエアハンドラ385の中へ流れる。ブロワ−387からの空気の いくらかは出口390から去って除去空気として排出することができ、残りは羽 根391を通って流れて周囲空気と混合される。この混合物はエアハンドラをコ イル392.393と熱交換関係で流れ、供給ブロワ−394をコイル395と 熱交換関係で流れ、次いでダクト396中を出ていく、ポンプ397により、熱 伝達流体を流して管路398、コイル392、管路399およびコイル395を 通してポンプ397に戻す。コイル395は低温、例えば2℃(36°F)まで 冷却され;その結果、ポンプ397により循環された熱伝達流体は、コイル39 5で冷却されてダクト396に入る空調済み空気に熱を伝達し、そしてコイル3 92で加温されるが、この熱伝達媒体には、戻り空気と周囲空気との混合物から 熱が伝達される。ダクト396中の空気は少なくとも14℃(58°F)の温度 であるべきであるので、これを分布させる上昇管、ヘソグー、ダクト等を必要と しない。ダクト396中の空気の温度が周囲空気と戻り空気との混合物の温度、 例えば、30℃(86°F)と、ブロワ−394から出ていく空気の温度、例え ば7℃(45° F)とのほぼ中間であるように装置を寸法法めすることによっ て、安全温度を達成することができる。コイル393は、第1図および第4図の 装置と同様に熱伝達によって貯蔵米に冷却された熱伝達流体を通すか、あるいは コイル393が第5図の装置におけるように直接膨張コイルである場合には冷媒 をそのように通すことができる管路400.401によって機能が果される。
管路398.399の3方弁402.403を使用して冷却剤を、コイル392 に通さないで管路404を通って他の装置(第18図には図示せず)へ流れ、こ の他の装置での熱伝達後、管路405および弁403を通って管路399および コイル395へ流れるように差し向けることができる。例えば、管路404.4 05を連結して、第1図、第4図、第14図の装置のコイル48中を流れる水か ら熱をこれらの管路404.405中を循環される熱伝達流体に伝達するように することができる。
冬季のサイクルでは、乾燥剤を再生する必要がないので、第15図ないし第17 図の装置の熱交換器625では管路372.375中の加熱された流体を必要と しない。従って、弁406を閉じることができ、熱伝達流体は管路407.40 8を通って熱交換器326に機能し、そして管路409.410を通って加熱器 327に機能することができる。熱交換器326からの加熱された流体は管路4 11.412を通って管路281.277へ流れ、またこれらの管路281.2 77から管路411.412を通って流れて混合ボックス266における熱交換 コイル302、ユニー/ トヒートポンプ348等に機能するが、この流れは先 に述べたとおりである。
管路281には弁413が設けられていることは認められるであろう。スプリン タラ本管308.309、導管303.307、コイル302等での凝縮のいず れの可能性をも防ぐには、湿度が17回に図示せず)からの信号が指示するとき を除いて、弁413を閉鎖状態に保てばよい。先に述べたように単一の調湿器を 全建物または建物の各湿度帯域に使用することができる。
第15図および第17図の装置は、化学除湿器264.265およびダク)、2 71を省き、これらの要素の代わりにコンプレフサ142を有する第5図の直接 膨張圧縮冷凍装置および関連設備を使用することによって変更することができ、 この関連設備としては、管路151、蒸発凝縮器33、管路152、コイル、エ アハンドラ30、管路153およびダクト39を含む、この変更装置は低温除湿 空気をダクト39に供給する。
以上で指摘したように、第15図ないし第17図の装置では、ダクト334から の戻り空気はブロワ−335に入り、このブロワ−から再生用空気を再生器29 0の中へ吐出する。たった1つの空間を示しであるが、ダクト334中の戻り空 気が空調装置により空調される空間のすべてからのものであることはわかるであ ろう。同様に、戻り空気の一部のみが通常、除去空気として再生器290を通っ て流れ、一部は再循空気として使用される。第15図および第17図の装置では 、再循環空気はダクト414を通ってブロワ−267の吸入側でダクト269の 中へ流れる。第16図の装置では、再循環空気はダクト414を通ってブロワ− 357の吸入側で導管365の中へ流れる。ダクト414を通る再循環空気の流 量はダンパ415により制御される6代表的には、部分的に除湿された外気と再 循環空気との混合物は夫々0.13および0.12立法フィート/分/階空間平 方フィートまでの流量でブロワ−267に入る。0.13立法フィート/分/階 空間平方フィート(部分的に除湿された外気がブロワ−267に入るのと同じ流 量)の除去空気は再生器290を通して吐出され、また第16図の装置の場合、 再生器290および導管368を通して吐出される。
第19図の装置は同じ参照番号を使用して示すように第1図の装置の要素をほと んど存しており、すなわち、エアハンドラ30、およびコンプレッサ32と、蒸 発凝縮器33と、氷貯蔵タンク34用として機能する蒸発器とを備えている冷凍 装置を有しており;この蒸発器は通常、本装置により空調される建物に人がいな い夜間のサイクルで氷を作るように作動するが、第2蒸発器は後で詳細に説明す るように電気設備が需要電気料をかけないときの日中のサイクルで作動する。
外気を矢印37.38で示すように間接蒸発冷却器36を通るように差し向けた り、この冷却器を迂回させたりすることができ、その後エアハンドラ30で空調 し、上昇管(図示せず)およびダクト39(それらの1つを第19図に示しであ る)を通して建物に送出す。エアハンドラ30では、成る作動モードで空気はコ イル40との接触によりほぼ6℃(42° F)の乾球温度まで空調される。例 えば3℃(38°F)の氷貯蔵タンク34からの氷水はポンプ41により循環さ れ、管路42、ポンプ41、管路43、コイル40および管路44を通ってタン ク34に戻る。コイル40を通る氷水の流れはエアハンドラ30から出ていく空 調済み空気の温度6℃(42° F)を保つように調整される。周囲空気が低い 含湿量を有するときには常に、間接蒸発冷却器36を使用し、それによりコイル 40中の氷水の必要量を減じることが経済上望ましい。
ダクト39からの空調済み空気は、混合ボックス416.417が機能する空間 の空調処理量により必要とされるように変化される流量で周囲の混合ボックス4 16および内部の混合ボックス417に送出される。混合ボックス416は定速 ファン418.419を有するファン/コイル型のものであり;また第1ヒート ポンプの凝縮器421から熱が送られるコイル420と・熱を第2ヒートポンプ の凝縮器423に送ることができるコイル422とを有するユニットヒートポン プ型である。管路424が凝縮器421および蒸発器423を管路50.60に 連結している。混合ボックス417は複数の誘発ノズル425(それらの1つを 第19図に示しである)を有する誘発型のものであり、ダクト39からの空調済 み空気は誘発ノズル425を通って流れて矢印で示すように空間又はプレナムか ら誘発空気入口426を通る再循環空気を誘発する。この再循環空気は混合ボッ クス417の混合部分427で空調済み空気と混合してダクト39からの空調済 み空気と再循環空気との混合物となり、この混合物は混合ボックス417の吐出 端428から空間に送出される。
混合ボックス416のファン418は混合ボックス416への空調済み空気の最 大の流量より大きい容量を存しており;その結果、空気はこれが占める空間から 混合ボックスの各々の中へ流され、そこで空調済み空気と混合される。空間から の空気と空調済み空気との混合物はファン吐出部から空間に戻される。混合ボッ クス416が機能する空間は天井429より下であり、混合ボックス416は天 井429より上にある。上記の空気の流れは第19図に矢印430.431で示 してあり、矢印431は空調済み空気と混合ボンクス416のうちの1つからの 再循環空気との混合物の流れを表わしており、矢印430は空間から混合ボック ス416中への空気の流れを表わしている。
冷却された熱伝達流体または蒸発冷却された熱伝達流体のいずれかが混合ボンク ス416に送り出され、ポンプ52によって循環され、管路54、主ヘフダー5 5、供給管路56、第1スプリンクラ格子のへ7ダー57、第1スプリンクラ格 子のいくつかのスプリンクラ導管58のうちの1つおよび供給管路59を通って 混合ボックス416に達し、そして戻り管路60、第2スプリンタラ格子のいく つかのスプリンクラ導管61のうちの1つ、第2スプリンタラ格子のヘッダー6 2、戻り管路63、主戻り管64および管路65を通ってポンプ52に戻る。今 述べたように循環された熱伝達流体は熱交換器90で管路44中をコイル40か ら氷貯蔵タンク34へ流れている流体に熱伝達することにより冷却されるか、あ るいは熱交換器85で蒸発冷却器82で冷却された水に熱伝達することによって 蒸発冷却されるかのいずれかである。
冷却水は、混合ボックス416に送出されると、コイル419を通して循環され 、そして設計条件の室内空気がコイル419上を流れるときに湿分が凝縮されな いほど十分高い比較的高い温度である。代表例では、コイル419中の水は14 ℃(58°F)であり、室内空気は24℃(75”F)および50%の相対湿度 である。この作動モードでは、所望に応じてダンパ432を調整してダクト39 から混合ボックス416の各々の中への空調済み空気の流れを制御することがで き、弁433を制御器434によって調整してサーモスタット435で検知され た温度を制御限度内に保つことができる。混合ボックス416を今述べたように 作動している間、l!物の成る周囲帯域では冷房をしばしば必要とし、他の帯域 では暖房を必要とする。これは、2.3の可能性を挙げると、日中の異なるとき に異なる周囲帯域に課せられる太陽荷重のため、占有率の差のため、あるいは光 源または発熱電子装置の使用の差のため、起ってしまう、混合ボックス416は この状況に凝縮器421と関連したヒートポンプを付勢することができ、そして 14℃(58°F)の水が関連したコイル419を迂回するように弁を設定する ことができるからであり:この場合、熱伝達流体は凝縮器421から管路43H ’!環され、管路436、コイル420および管路437を通して凝縮器421 に戻され、従つて必要とされる場合にこの循環熱伝達流体から熱が再循環空気に 送られる0周囲条件が蒸発冷却された熱伝達流体を14℃(58°F)で利用で きるような条件であるとき、混合ボックス416を同じようにして作動すること ができる。
周囲条件が蒸発冷却された熱伝達流体の温度が14℃(58゜F)より高いよう な条件であるときでも、この蒸発冷却された熱伝達流体を混合ボックス416に 循環するのが時々望ましい9例えば、電気設備が需要電気料をかけない時間の一 部の間、第19図により空調される建物に人がいないなら、空調荷重を支えるの に、その間、貯蔵された氷を使用するよりも電気を使用するのがコスト安である 。これは、蒸発冷却された熱伝達流体を混合ボックス416に循環し、そして凝 縮器421と関連したヒートポンプまたは蒸発器423と関連したヒートポンプ を使用して熱を再循環空気にまたはこの空気から送ることによって行うことがで きる。電気設備が需要電気料をかけないときに建物に人がいるときには常に、冷 媒を低圧受は器71から管路438を通してエアハンドラ30のDXコイル43 9に循環し、そして管路440を通して低圧受は器71に戻すことも、この目的 で氷を使用するときと比較するとエネルギ効率が高い、この作動モードでは、ダ クト39を通して送出される6℃(42° F)の空気がDXコイル439との 接触により生しる。需要電気料があるときの間、夜間のサイクルで作られた氷を 使用して3℃(38° F)の熱伝達流体を供給し、この熱伝達流体は氷貯蔵タ ンク34から管路43を通してエアハンドラ30のコイル40に循環されて管路 44および熱交換器90を通って氷貯蔵タンク34に戻り;熱交換器90で熱を ポンプ52により循環された流体から伝達してこの流体の温度をほぼ14℃(5 8°F)に保つ。氷の使用の結果、正味のエネルギ節約があるかどうかを確認す る際に、DXコイル439により装置に導入された余分の摩擦を考慮しなければ ならなず;DXコイルを使用することによりエネルギを節約するのではなく、摩 擦を解消するのに必要なエネルギを節約することがしばしば好ましい。
温度センサおよび制御器441がダンパ442を制御して、イ4要に応じてダク ト39からの空調済み空気が内部混合ボックス417の各々に入る流量を変え; それにより内部空間の各々内の所望温度を保つが、ダンパの最小位置は最小の換 気空気をもたらす位置である。混合ボックス417の中への、またこの混合ボッ クスを通る空調済み空気の流量が十分に高いかぎり、ブロワ−443を付勢する ことを必要とせずに再循環空気の適切な流れが誘発される。空調済み空気の流れ が混合ボックス417のいずれかで必要とする誘発を引起すのに不適当であると きには常に、ブロワ−443を付勢して不快を引起さないほどに十分高い温度の 空気の適切な循環を行なう。後でより詳細に説明するように、ブロワ−443か らの空気は混合ボックス417の誘発ノズル425を迂回するが、他の機能の同 等な混合ボックスでは、ブロワ−が誘発ノズルを通して吐出するのがよく;逆勾 配ダンパ(第19図に図示せず)が上記の場合を除いて空気の流れを阻止する。
第20図の装置は同じ参照番号の使用して示すように第1図の装置の要素のいく つかを有しており、すなわち、エアハンドラ30、およびコンプレフサ32と、 蒸発凝縮器33と、氷貯蔵タンク34用として機能する蒸発器とを備えている冷 凍装置を有しており;この蒸発器は夜間のサイクルで、あるいは電気設備が需要 電気料をかけないときに常に氷を作るように作動する。
外気を矢印37.38で示ずように間接蒸発冷却器36を通るように差し向けた り、この冷却器を迂回させたりすることができ、その後エアハンドラ30で空調 し、上昇管(図示せず)およびダクト(それらの1つを第20図に39で示しで ある)を通して建物に送り出す。エアハンドラ30では、第1図を参照して述べ たように空気をコイル40との接触によりほぼ6℃(42”F)の乾球温度まで 空調する。
第20図の装置は複数の第2エアハンドラ444を備えており、これらのエアハ ンドラの各々は第1図、第4図、第5図、第12図および第14図ないし第17 図の前記混合ボックス31と実質的に同じであるが、建物の複数の帯域、しばし ば成る1階全体に機能するように寸法法めされている。第2エアハンドラ444 の各々はブロワ−445を有しており、このブロワ−445は矢印の頭部446 で示すように空気を吐出し、それにより矢印の尾部447で示すように空気を隣 接した空間から流れるように誘発する。第2エアハンドラ444からの空気を吐 出するのは関連したダクト448の中へであって、このダクト448からダクト 449を経て双ダクト型の複数の混合ボックス450の各々まで送ることができ る。ダクト39からの空調済み空気はダクト451.452を経て混合ボックス 450に送出される。ダクト39からの空調済み空気およびダクト449からの 空気が混合ボックス450に入る割合は夫々ダクト452のダンパ453および ダクト453のダンパ454によって制御される。混合ボックス450の各々に 機能するダンパ453.454は、空気の実質的に定量の可変温度の流れを空気 入口456からこれらの各々が機能する建物の帯域に送り出すようにサーモスタ ット/制御器455の制御下で対向して働く。
すぐ上で述べたように作動される第20図の装置は湿度制御に必要であるよりも 温度制御に多くの除湿空気を必要とし、従って、湿度制御に必要とされる量の除 湿空気のみを使用するように作動される同じ位置と比較して作動コストの不利な 条件がある。しかしながら、約13℃(55° F)まで冷却された空気を必要 に応して温度制御に送出すような上記の在来の装置と比較して主コストおよび作 動コストの両方の利点がある。
第2エアハンドラ444にはコイル457が設けられている。
冬季のサイクルでは、温かい熱伝達流体をコイル457を通して循環することが できるので、暖房に必要とするときに温かい空気が混合ボックス450に利用で きる。この温かい熱伝達媒体をボイラ(図示せず)が必要に応じて機能する熱交 換器から建物のスプリンクラ装置を通してコイル457の各々に循環し、この熱 交換器に戻すことができる。
上述のように、第19図のダンパ432は任意の適当な方法で制御することがで きる。これらのダンパを制御するのに特に望ましい方法は調湿器459により検 知される湿度を制御限度内に保持するためにダンパ432を調整する制御器45 8による;ダン、バがそのように制御されると、混合ボックス416の各々が機 能する空間の温度は前述のように、即ち、必要に応じてコイル419を通る冷却 水の流量を調整したり、コイル420に熱を送ったり、或いは熱をコイル422 から送ったりすることにより制御することができる。
第20図のエアハンドラ30はコイル460を有しており、このコイル460に 比較的高温、例えば14℃(58°F)の熱伝達流体が熱交換器463から管路 461.462を通って循環することができる。熱交換器463にはスプリンク ラグリッドから管路464.465を通って流れる熱伝達流体が機能する。他の 要因が同等であると、コイル460を使用するのは有利である。
何故なら、比較的高温の冷却剤は、コイル40を通って循環する低温の冷却剤よ りもトン当りの冷凍が安価であるからである。
第19図及び第20図は第1図の装置の2つの変更例を示している。また第4. 5.12図及び第14−17図の装置の類似の変更も行うことができ、第10図 の制御装置は第19−35図の装置に、調湿が適切である場合に調湿器200を 使うようにして使用することができる。
第5図及び第12図の装置は、コンプレフサ141を有する冷凍装置を他の装置 と取替えることにより変更することができる。
そのような取替えを行なった装置の一例が第21図及び22図に示しである。第 21図の装置では、主ヘッダー55、スプリンクラグリッド、冷却コイル48、 主戻り路64を通って循環し主ヘッダー55に戻る冷却水または温水は、ヒータ ー467と蒸発器468を有する吸収冷凍装置とより成る全体を466で示す吸 収冷却/加熱器により調整される。ガスは吸収冷却/加熱器466に矢印469 に示されるように入って燃焼し、熱を発生させる。
この熱は、管路64から管路470を通って冷却/加熱器466まで送り出され 、管路471を通って管路55まで戻される水に伝達されるか、あるいは蒸発器 468を有する吸収冷凍装置を付勢するのに使用される。熱は、管路64から管 路472を通って送り出され管路473を通って主ヘッダー55まで戻される水 からこの蒸発器468に伝達される。冷却/加熱器466の吸収冷凍装置が用い られるときは、吸収器から、及びその凝縮器からの熱は冷却塔474に伝達され る。
第22図の装置では、閉回路蒸発冷却器475からの水が、管路55、スプリン クラグリッド及び管路64を通って循環し管路55まで戻る水から熱を除去する 唯一の手段である。しかしながら、この水は冷却コイル419、凝縮器421ま たは混合ボックス416の蒸発器423に供給されて、熱はコイル420へある いはコイル422から加熱即ち再循環空気の追加冷却が必要とされる所へ送られ る。これらはすべて第19図と関連して先に述べたとおりである。
第18図のエアハンドラ385及び混合ボックス476を有する以外は第1図の 装置と同様の装置が第23図に示されている。
混合ボックス476はファン/コイル型のものであって、定速ファン477及び コイル478を有する。それらもまた単一ヒートポンプ型のものであって、コイ ル479及びコイル481を有しており、コイル479へは熱が第1ヒートポン プの凝縮器480から送られ、コイル481からは熱が第2ヒートポンプの蒸発 器482に送られることができる。
混合ボックス476のファン477は混合ボックス476へ流れる空調済み空気 の最大流量よりも大きい容量を有している;その結果、空気はそれが機能する空 間から混合ボックスの各々に流され、そこで空調済み空気と混合する。空間から の空気と空調済み空気との混合物はファン吐出し口から空間に戻される。混合ボ ックス4760機能する空間は天井483より下であり、ボックス476は天井 483より上である。上述の空気の流れが第23図に矢印484及び485で示 しである。矢印485は空調済み空気と混合ボックス476の1つからの再循環 空気との混合物の流れを表わし、矢印484は空間から混合ボックス476へノ 空気の流れを表わしている。
冷却情熱伝達流体または蒸発冷却情熱伝達流体のいずれかが混合ボックス476 に送り出され、ポンプ52により、管路54、主へ7グー55、供給管路56、 第1スプリンクラグリツドのへンダー57、第1スプリンクラグリツドのいくつ かのスプリンクラ導管58のうちの1つ、供給管路59、を通って混合ボックス 476へと循環し、戻り管路6o、第2スプリンクラグリンドのいくつかのスプ リンクラ導管61のうちの1つ、第2スプリンタ −ラグリッドのヘッダー62 、戻り管路63、主戻り管路64及び管路65を通ってポンプ52に戻る。ここ に述べたように循環された熱伝達流体は、熱交換器90で、コイル4oがら氷貯 蔵タンク34へ管路44を流れる流体への熱伝達によって冷却されるが、或いは 熱交換器85で、蒸発冷却器82で冷却された水への熱伝達によって冷却される 。冷却水が混合ボックス476に送り出されるとき、冷却水はコイル478を通 って循環され、比較的高温状態にある。即ち設計条件の室内空気がコイル478 上を流れるとき湿分が凝縮されないほど充分高温である。代表例では、コイル4 78中の水は14℃(58°F)であり、室内空気は24℃(75°F)および 50%の相対湿度である。この作動モードでは、空調済み空気のダクト39から 混合ボックス476の各々への流れを制御するために必要に応じてダンパ486 を調整することができ、サーモスタット489により検知される温度を制御限度 内に保つために弁487を制御器488により調整することができる。混合ボッ クス476が上述のように作動している間、しばしば建て物の成る区域では冷却 が必要であり、他の区域では加熱が必要である。これは、いくつかの可能性を述 べれば、異なる区域に1日の異なる時間帯に賦課される太陽熱、居住者数の相異 、照明または発熱性電気装置の使用の相異のために生じ得る。混合ボックス47 6はこの状況を取り扱うのによく適している。何故なら、凝縮器480と関連し ているヒートポンプは熱が必要とされるところで付勢されることができ、弁48 7は14℃(58゜F)の水が関連するコイル478を迂回するように設定する ことができるからである;熱伝達流体は次いで循環され凝縮器480から管路4 90、コイル479及び管路491を通って凝縮器480に戻り、従って熱は循 環される熱伝達流体から必要なところで再循環空気に送られる。混合ボックス4 76は周囲条件が、蒸発冷却された熱伝達流体が14℃(58°F)で利用可能 であるようなときに同じ方法で操作することができる。
また混合ボックス476は誘発型のものであって、複数の誘導ノズル492(1 つを第23図に示しである)を有しており、このノズルを通してダクト39かも の空調済み空気またはそのような空気とファン477により吐出される空気との 混合物が流れ、再循環空気の流れを空間から、即ちブレナムから、矢印により示 されるように、誘発空気人口493を通して誘発する。制御器494がダンパ4 86を調整して調湿器495により検知される湿度を制御限度内に保つのが有利 である。調湿器495は誘発空気人口493に位置決めされており、そこで調湿 器はそれらが機能する空間から流れるように誘発される空気の湿度を検出する。
ファン477が付勢されていてもいな(ても空間の空気は入口493に流れ込む ように誘発されるから、ファン477がそれらが冷却または加熱の仕事をする必 要があるときだけ付勢されるのに対して、湿度制御は装置が作動しているときは 常に維持することができる。例えば、動作センサ(図示せず)を混合ボックス4 76と共に用いることができる;即ち混合ボックス476の与えられた1つが機 能する空間に動きがないときはいつも、ファン477及び凝縮器480とその中 の蒸発器482とに機能するヒートポンプは動力源を断つことができ、また弁4 87はコイル478を通る水の流れがないように設定することができる。混合ボ ックス476の与えられた1つが機能する空間に人が居ないときでも、制御器4 94はダンパ486を調整して望ましい湿度を保ち続ける。その結果、それまで 人が居なかった空間に動きが検知されるとすぐに、その空間を空調する混合ボッ クス476のファン477は付勢されることができ、また混合ボックス416の 操作に関して第19図と共に先に述べたように、冷却された水を目的の加熱また は冷却を行うために使用することができる。
建物内の空間にはしばしば、その建物を空調する空調装置が作動していないとき に人が居ることがある。第23図の装置はそのような時に人が居る空間のために 空柵を行うのによく通している。
エアハンドラ385は人が居る空間の換気と湿度制御の必要上循環されている空 気を除湿するように操作することができ、熱伝達流体はエアハンドラ385のコ イル392と313との間を循環させることができ、従って除湿された空気は本 質的に温度が中位、例えば21℃(70”F)である、ファン477は次いで人 が居る空間用として機能する混合ボックス476内で付勢されることができ、熱 は温度制御のために必要に応じてこれらのボックスのコイル481から送られる ことができる。熱伝達流体はこの操作モード中スプリンタラ装置を通して循環さ れることができ、凝縮器熱用のヒートシンクとして作用する。
尚、成る場合には、混合ボックス476のコイル479及び481用として機能 するヒートポンプの両方を操作することは必要ではない0例えば、装置が冷却モ ードであるとき、コイル778を通る冷却された水の流れを調整することにより 、空調する空間内の熱利得が最大から最小まで変化するにつれて混合ボックス4 76が所望の温度を維持できるようにするように装置を設計することがしばしば 可能である。他の場合には、コイル478を通る冷却された水の流れを調整し、 熱をコイル479に送るかあるいは熱をコイル481から送ることによりボック ス476が所望の温度を保つことを可能にする。従って、コイル479及び48 1の一方または両方、及び関連するヒートポンプは、時として混合ボックス47 6から省くことができる。
他の点は第21図の装置と同様であるが、コンプレッサ142を有する圧縮冷凍 装置が化学的除湿器496、コンプレッサ497を有する圧縮冷凍装置及び関連 する設備により置き換えられた装置が第24図に示しである。冷媒はガスエンジ ン498により駆動されるコンプレッサ497から蒸発凝縮器499、DXコイ ル500、DXコイル501に流れ、コンプレッサ497に戻る。
この流れは管路502.503.504及び505を通ってなされる。DXコイ ル500及び501は装置の空気処理部分の一部であり、DXコイル500は第 1エアハンドラ506中にあり、501は第2エアハンドラ507中にある。戻 り空気はダクト201から第1エアハンドラ506に入り、一部は出口508を 通って吐出され、残りは入口509を通って流れ外気と混合する、この外気は、 矢印37及び38で示されるように、蒸発冷却器36を通って差し向けられるか あるいは間接蒸発冷却器36のまわりを迂回されたものである。外気と再循環空 気との混合物は次いでDXコイル500と熱交換関係で、ダクト510を通り、 除湿器496を通り、ダクト511、第2のエアハンドラ507、ダクト512 、洗浄器513を通ってダクト39に流入する。第2エア7、ンドラ507中で は、空気は最初にコイル514と次いでDXコイル501と熱交換関係にある。
空気は除湿器496で濃縮吸湿性液、例えば塩化リチウムを含浸したアルミナ、 シリカ又は紙との接触により除湿され、最初にコイル514と次いでコイル50 1との熱交換により冷却される。冷却器515からの蒸発冷却された水はコイル 514を通って循環される。除湿器496は矢印516で示すように回転するホ イールであり、除湿されつつある空気はホイールの連続したセグメントをそれら が回転により前進するにつれて通過し、再生空気は後で述べるように、異なる連 続セグメントをそれらの前進に従って通過する。
第24図の装置の操作の一例として、35℃(95°F)の乾球温度を有し乾燥 空気1ポンド当り99グレーンの水蒸気を含む外気を戻り空気と混合して32℃ (90’F)の乾球温度を有し乾燥空気1ポンド当り90グレーンの水電気を含 む混合物を製造することができる。次いでこの混合物をコイル500との接触に より11℃(31”F)の乾球温度まで冷却し乾燥空気1ポンド当り51グレー ンの水蒸気含量の含湿量まで除湿することができる。除湿器496で、この空気 は乾燥空気1ポンド当りIOグレーンの水蒸気含量の含湿量まで除湿され38℃ (100’F)の乾球温度まで加熱することができる。次にこの空気はコイル5 14との接触により35℃(95° F)の乾球温度まで、またコイル501と の接触により14℃(57° F)の乾球温度まで冷却することができ、いずれ の場合も、その含湿量は影響されない。最後に、空気は洗浄器513で断熱的に 洗浄することができ、それによって空気は4℃(40°F)の乾球温度で、乾燥 空気1ポンド当り約37グレーンの水蒸気を含んでダクト39に入る。
前述の操作例かられかるように第24図の装置は、本発明による空調装置の初期 架設コストにかなりの節約ができるように、上述の如く少量で循環することがで きる低温で乾燥した空気を製造するのに使用することができる。第24図の装置 は先に述べた装置と異なっている。何故なら、この装置はガスをエネルギー源と して用い、公益業からの電気や、氷または乾燥剤の貯蔵を必要とすることなくこ の成果を達成するからである。矢印517で示されているように、ガスはエンジ ン498に燃料として入る;ガスはエンジン498によりシャフトワークに転換 され、このシャフトワークはコンプレッサ497及び熱を熱ガスの形態で駆動す る。
熱ガスは熱交換器518のセグメントを通って流れ吐出され、一方ブロワ519 は空気を熱交換器518の他の側を通し、除湿機496のセグメントを通して差 し向けそのセグメントを再生させる。除湿機の回転によりその連続したセグメン トはそれ自身で再生される。尚、ディーゼルまたは他の燃焼エンジンをガスエン ジン498の代りに用いることができ、またガスタービン、ディーゼルまたは他 のエンジンを、コンプレフサ497を駆動する電気モータに動力を供給する発電 機を駆動するのに用いることもできる。冷却ジャケットを有する燃焼エンジンを 用いる場合は、ジャケットからの熱は燃焼生成物からの熱に加えて利用可能であ る。
更に、ガスタービンまたは他のエンジンは吸収冷却/加熱器466が必要とする 熱を得るように寸法を定めることができる。
混合ボックス31を混合ボックス519に取り替えた以外は第4図の装置と同様 の装置が第25図に示されている。ダクト39からの空調済み空気は、個々のダ ンパ520の設定値により変わる流量で混合ボックス519に送り出される。ダ クト520の各々はサーモスタット/調湿田制御装置521により作動される。
混合ボックス519はファン/コイル型のものであって、定速ファン522、コ イル523及びコイル524を有する。ファン522はダンパ520がそれらの 全開位置にあるときの空調済み空気の混合ボックス519への最大流量よりも大 きい容量を有している;その結果、先に述べたように、また頭部50及び尾部5 1を有する矢印で示すように、ファンを通る再循環空気の流れがある。
サーモスタット/調湿田制御装置521はダンパ520を作動して混合ボックス 519の各々が機能する空間に所望の湿度を確立しそれを保つ。即ち、湿度が高 すぎるときはダンパを開放し、湿度が低すぎるときはダンパを閉じる。最小のダ ンパ設定値は混合ボックス519の各々が最小の換気空気を供給するところであ る。湿度制御が確立され、所望の湿度を保つのに必要とされる流量での空調済み 空気の流れが混合ボックス51901つが機能する空間の熱利得を打消すのに不 充分であるときは、サーモスタット/調湿田制御装置521により三方弁525 をセントすることによって、前述のようにポンプ52によって循環される冷却水 をボックス中のコイル523を通して流し、所望の温度を保つためにサーモスタ ット/調湿田制御装置521により必要に応してセントされる弁66によって流 量を調整する。湿度制御に必要とされる流量での空調済み空気の流れが混合ボッ クス519の1つが機能する空間の熱利得を打消すのに充分過ぎるときは、サー モスク、ト/調湿田制御装置521が三方弁525をセントすることにより冷却 水をボックス中のコイル524を通して流し、ボックス中の弁66を作動して、 コイル524を通る冷却水の流量を調整し、設定温度を保つ。即ち温度が低すぎ るときは流量を増大させる、逆もまた同様である。冷却された水はコイル523 を通し524を通して循環されるときは再加熱用に用いられる。これが可能であ るのは水が約14℃(58°F)であるのに対してコイル523と熱交換関係で 流れる室内空気は約24℃(75°F)であり、コイル524と熱交換関係で流 れる空調済み空気は約4℃(40°F)であるためである。
また混合ボックス519はそこを流れるようにされた空間からの空気と熱交換す るように位置決めされた電気ヒータ526を有している。ヒータ526は再加熱 が必要であるときコイル5240代りに、あるいはコイル524を補助して使用 することができる。同様に、混合ボックス519は空調済み空気または空調済み 空気と再循環空気との混合物と熱交換するように位置決めされた電気ヒータ(図 示せず)を有することができ、任意のヒータ、またはヒータの任意の組合せは再 加熱用にコイル524の代りに、あるいはコイル524を補助して使用すること ができる。また温水を混合ボックス519のコイル523に、あるいは混合ボッ クス31のコイル48 (例えば第1図参照)に再加熱用に必要に応じて循環さ せることも可能である。しかしこれには第2の循環装置が必要であり、従って、 通常は経済的に望ましくない。
混合ボックス519が混合ボックス527に取り替えられている以外は第25図 の装置と同しである装置が第26図に示しである。混合ボックス5゛27はファ ン/コイル型のものであって、ファン522及びコイル524を有する。しかし それらの混合ボックスはサーモスタット制御装置528により制御されており、 この制御装置は温度制御用のダンパ520を最小の換気空気をもたらす位置と全 開位置との間で調整する:最小の換気空気をもたらす設定値が所定の空間におけ る熱利得を打ち消す以上であるときはいつも、その空間用として機能する混合ボ ックス5270制御装置528がボックスの弁66を必要に応じて調整し必要な 再加熱をもたらす。
混合ボックス519が混合ボックス529に取り替えられている以外は第25図 の装置と同じである装置が第27図に示されている・混合ボックス529は(後 でより詳細に説明する)、サーモスタット/調湿層制御装置530により制御さ れており、全体を531及び532で示すヒートバイブを存している。ヒートバ イブ531は凝縮部分533、蒸発部分534、蒸気管535、液体戻り管路5 36を有し、ポンプ537を液体戻り管路536に有している。ポンプ537は 凝縮液を凝縮部分533がら蒸発部分534に圧送するように操作し得る。弁5 38はヒートバイブ531の操作を制御する。ヒートバイブ532は凝縮部分5 39、蒸発部分540、蒸気管541、液体戻り管路542を存し、ポンプ54 3を液体戻り管路542に有している。ポンプ543は凝縮液を凝縮部分539 から蒸発部分540に圧送するように操作し得る。弁544はヒートバイブ53 2の操作を制御する。
混合ボックス529が作動しているとき、ダンパ520はサーモスタット/調湿 層制御装置530により必要に応じて調整されて湿度を制御する。湿度を制御す るのに必要とされる流量での冷 ゛−次空気が混合ボックス52901つが機能 する空間の熱利得を打ち消すのに不十分であるときは、関連したサーモスタット /調湿層制御装置530は設定点以上の温度を検知し、それに応じて、ポンプ5 37を付勢しその弁538を開くことにより関連したヒートバイブ531を作動 する0次いでヒートバイブ531の液体は蒸発部分533に圧送され、そこでこ の液体は空間から混合ボックスを通って流れている空気からそこに伝達された熱 により蒸発する。生じた蒸気は蒸気管を通って凝縮部分533に流れ、そこでこ の蒸気が熱交換関係にあるプレナムの空気への熱伝達によって凝縮される。尚、 ヒートバイブ531は、上述のように熱を再循環空気から伝達可能にするには冷 却されたプレナム中に置かれていなければならない:先に述べたように、第6図 及び第7図のスプリンタラ装置を、ヒートバイブ531を操作可能にするために プレナムを冷却するのに用いることができる。ヒートバイブ531の1つが付勢 されていないとき、関連したサーモスタンド/調fA器制御装置530は、検知 された設定点以下の温度に応じて、ポンプ543を付勢し弁544を開くことに よりヒートバイブ532の関連する1つを作動する。次いでヒートバイブ532 の液体は、蒸発部分540に圧送され、そこでプレナム中の空気からそこに伝達 された熱により蒸発する。得られた蒸気は蒸気管を通って凝縮部分539に流れ 、そこでこの蒸気と熱交換関係で流れる冷−次空気への熱伝達によって凝縮され る。ヒートバイブ532は冷却されたプレナム中あるいは空間温度の何度か上の 温度まで加熱されたプレナム中のどちらでも操作が可能である。何故ならヒート バイブは冷−次空気に熱を伝達しているからである。
第28図の装置は、混合ボックス529が全体を546で示すヒートバイブを有 する混合ボックス545に取り替えられている以外は第27図の装置と同じであ る。ヒートバイブ546は凝縮部分547、蒸発部分548、医気管549、液 体戻り管路550を有し、この液体戻り管路550にポンプ551を有する。ポ ンプ551は凝縮液を凝縮部分547から蒸発部分548へ圧送するように操作 可能である。弁552はヒートバイブ546の操作を制御する。
第25−28図の装置のエアハンドラ30は管路554及び555によってヘッ ダー57及び62に連結されたコイル553を有している。コイル553中の比 較的高温の水は空調処理量のかなりの割合を、氷貯蔵タンク34からのより低温 の水が使用されるときのコストと比較して低いトン当り冷凍コストで維持するこ とができる。但しこれは高温の水を生産するのに用いられた電気が、例えば、水 を冷却するのに吸収装置134が用いられるため、エンジン発ii機79からの 電気が用いられるため、あるいは公益事業からの電気がその使用が需要電気料に 寄与しない時間に用いられるためなどの理由で需要電気料に寄与しなければのこ とである。第27図及び第28図の装置は混合ボックス529及び545を通っ て循環される空気から熱を除くのに高温の水を使用しない;その結果、これらの 図の装置で高温の水の唯一の用途はコイル553にある。
第19図の装置の混合ボックス417の1つが第29図及び第30図により詳細 に示しである。空調済み空気はダンパ442の設定値に依存する流量で入口55 6を通って混合ボックス417に入りノズル425を通して吐出される。ノズル 425を通る空調済み空気の流量が十分高いときは、再循環空気は誘発されてか なりの流量で誘発空気人口426を通って流れ、混合部分427で空調済み空気 と混合する。この操作モードでは、逆勾配ダンパ557がノズル425から第2 9図で見て右方向への空気入口558を通る空気の流れを妨げ、誘発空気入口4 26を通る空気の流れは逆勾配ダンパ559を開く、混合ボックス417への空 調済み空気の流れが、ノズル425を通るその流れが入口426を通る再循環空 気の適切な流れを誘発することが不可能であるような程度まで絞られるときは、 ブロワ443が付勢され、空気を誘発して入口558を通りブロワ443の吸入 側に流す;この空気はノズル425を迂回する通路560に吐出され、逆勾配ダ ンパ559を閉位置に動かし、空調済み空気と混合部分427で混合する。従っ て、ブロワ443が付勢されていてもいなくても、混合ボックス417からそれ が機能する空間に吐出されるのは空調済み空気と再循環空気との混合物である。
混合ボックス417と機能的に同等である混合ボックスが第31図及び第32図 に示しである。混合ボックス561は空調済み空気入口562、誘発ノズル56 3、混合部分564、空気人口565、ブロワ566、逆勾配ダンパ567、空 調済み空気ダンパ568(第32回)並びに誘発空気入口569(第31図)を 有している。空調済み空気はダンパ568の設定値に依存する流量で混合ボック ス561に入口562を通って入り、ノズル563を通して吐出される。ノズル 563を通る空調済み空気の流量が十分高いときは、この流れは再循環空気を誘 発し相当な流量で誘発空気入口569を通って流れさせ、混合部分564で空調 済み空気と混合する。この操作モードでは、逆勾配ダンパ567はノズル563 から空気入口565を通り第31図で見て右方向へ向う空気の流れを妨げる。混 合ボックス561への空調済み空気の流れが、ノズル563を通るその流れが入 口569を通る再循環空気の適切な流れを誘発することが不可能であるような程 度まで絞られるときは、ブロワ566が旬勢され、空気を誘発して入口565を 通りブロワ566の吸入側に流す;この空気は室570に吐出され、そこからノ ズル563を通って流れ、逆勾配ダンパ567を開位置に動かし、室570で空 調済み空気と、また混合部分564で入口569を通って流れるように誘発され た空気と混合する。従って、ブロワ566が付勢されてもされなくても、空気は 誘発されて入口569を通って流れ、混合ボックス561からそれが機能する空 間へ吐出されるのは空調済み空気と再循環空気との混合物である。
混合ボックス39が混合ボックス570に取替えられている以外は第21図の装 置と同様の装置が第33図に示しである。混合ボックス570は定速ファン57 1及びコイル572を有するファン/コイル型のものである;またそれらの混合 ボックスは単一ヒートポンプ型のものであって、第1ヒートポンプの凝縮器57 4から熱が送られるコイル573とコイル575を有しており、コイル575か ら熱が第2ヒートポンプの蒸発器576に送られることができる;最後に、それ らの混合ボックスは誘発型のものであり、複数の誘発ノズル577 (その1つ が第33図に示しである)を有し、このノズルを通ってダクト39からの空調済 み空気が流れ、誘発空気入口578を通して、矢印で示されるように、空間から またはブレナムからの再循環空気の流れを誘発する。誘発空気入口578を通っ て混合ボックス570に入る空気は誘発ノズル577から吐出される空気と混合 ボックス570の混合部分579で混合する、従って混合ボックス570の吐出 端部580がら空間に送出されるのはこれらの流れの混合物である。
混合ボックス570のファン571は空調済み空気の混合ボックス570への最 大流量よりも大きい容量を有している;その結果、ファン571が作動している とき、空気はそれが機能する空間から空気入口581を通って混合ボックスの各 々に流され、そこで空調済み空気と混合される。空間からの空気と空調済み空気 との混合物は誘発ノズル577を通って流れ、誘発空気人口578を通る再循環 空気の一層の流れを誘発する;空間に送出される空気はノズル577を通って流 れる空気とその流れが誘発する空気との混合物である。矢印582は空気入口5 81を通る空気の流れを示し、矢印583は混合ポンクス570からそれらが機 能する空間への空気混合物の流れを示している。
蒸発冷却された熱伝達流体は混合ボックス570に送出され、先に述べたように 閉回路蒸発冷却器475からそこに循環されている。この水は必要に応じて冷却 コイル572、凝縮器574または蒸発器576に供給される、従って必要とさ れる冷却はコイル572またはコイル575により行うことができるかあるいは 必要とされる加熱はコイル573により行うことができる。また、この装置はコ イル584を有しており、このコイル584は空調済み空気がノズル577を通 って流れる前にこの空調済み空気と熱伝達するように位置決めされている。この コイルからの熱伝達によりしばしば必要な再加熱のすべてが得られる。この場合 にはコイル573、凝縮器574及び第1ヒートポンプは省くことができる。同 様に、冷却水は先に述べたようにコイル572に循環させて用いることができ、 しばしばダクト39からの空調済み空気によって行われる冷却の範囲を越えて、 必要とされる補足的な冷却のすべてが得られる。
混合ボックス570は、ダンパ585が調理器制御装置586によりそれが機能 する空間の温度を所定のレベルに保つように制御され、機能する空間に人が居る ことを示す信号と協同するサーモスタット制御器587によりファン571、コ イル572.584及び第1、第2ヒートポンプ(存在すれば)の操作が制御さ れているとき、目的の冷却によく適している。信号は動作センサ(図示せず)か ら、あるいは機能する空間に居る人が、例えばライトをつけることにより、ある いは別のスイッチをオンの位置す信号がないときは、ファン571は付勢されず また第1、第2ヒートポンプ(存在すれば)も付勢されない:その結果、コイル 572.573及び575は空間の熱利得または熱損失を打ち消すのに本質的に 無効である。しかしながら空間の温度が設定点より低ければ、前述のように制御 器587によりコイル584が操作されて再加熱される。機能する空間に人が居 ることを示す信号があるときは常に、ファン571が作動されて冷却水または渾 発冷却水がコイル572にまた第1、第2ヒートポンプが使用されていれば凝縮 器574及び蒸発器576に利用可能にされる。
混合ボックス417 (第29.30図)はコイル588を有し、混合ボックス 561 (第31.32図)はコイル589を有している:これらの混合ボック スのどちらかは混合ボックス570(第33図)に取替えることができ、そのコ イル(588または589)が管路357と368の間に連結されているとき先 の項で述べたように操作されることができ、冷却された14℃(58゜F)の熱 伝達流体が前述のようにスプリンタラ装置に供給される。
第1図の装置の要素の多くを有しく但し水冷却器35と関連装置は除<)、付加 的に第2のエアハンドラ590及び混合ボックス591を有する装置が第34図 に示しである。第2のエアハンドラ590は再循環空気用の入口592及びブロ ワ593を有し、ブロワ593は空気を誘発しハンドラ590が機能する領域か ら入口592を通して流し、この空気をダクト594に吐出し、ここから空気は 混合ポンクス591に送り出され、ダクト595を通り、ダンパ59Gの設定値 により定められる2JR量で流れる。また、ダクト3901つからの空調済み空 気も混合ボックス591に送出され、ダクト597を通りダンパ598の設定値 に依存する流量で流れる。
混合ボックス591はダクト597から入る冷−次空気との熱交換用に配置され たコイル599並びにダクト595からの再循環空気との熱交換用に配置された コイル600を有している。コイル599及びコイル600へ流れる熱伝達流体 の流量は、それぞれ弁601及び弁602の位置によって定められる。
ダンパ596.598及び弁601.602は調湿器制御装置603及びサーモ スタット制御装置604により制御される。操作の際、ダンパ598は必要に応 じて混合ボックス591の各々が機能する空間の設定湿度を保つように調整され 、ダンパ596は対立して混合ボックス591の各々が機能する空間への全空気 の実質的に一定の流量を保つように調整される。サーモスタット制御装置604 01つが設定点より上の空間温度を検知すると、制御装置は弁602の関連した 1つを開き約14℃(58° F)の熱伝達流体を関連したコイル600を通っ て流れることができるようにし、その弁を必要に応じて設定温度を保つように調 整する。空間温度が、関連した弁60を全開位置にして設定点より上を維持して いれば、サーモスフ7)制?l装置6α4は関連した調湿器制御装置603に優 先し、ダンパ596及び598を反対に調整し設定温度を保つ;この期間中、弁 602はその全開位置に保持される。サーモスタット制御装置の1つが設定点よ り下の空間温度を検知すると、制御装置は弁601の関連した1つを開き、その 弁を必要に応して調整して設定温度を保つ。弁602は関連する弁601が再加 熱のために調整されている間閉じられる。
また、第34図の装置は目的の冷却によく適している。空調される空間に人が居 ることを示す信号が出ていないときはいつも、その空間用として機能するダンパ 596は閉しられ、関連するダンパ598は調湿器制御装置603により必要に 応じて湿度制御のために調整される。もしサーモスタット制御装置604が設定 点より下の温度を検知すれば、制御装置は弁を再加熱に必要とされるように調整 する。空間に人が居ることを示す信号があると直ちに上述の操作が再開される。
調湿器200及び制御装置202を省き、サーモスタット制御袋W521を調湿 器/サーモスタット制御装置605に取替えた以外は第25図の装置と同じであ る装置が第35図に示しである。
調湿器/サーモスタット制御装置605の各々は関連するダンパ45を前述のよ うに制御して空調される空間の湿度を制御限度内に保ち、コイル526を必要に 応して制御し湿度制御に必要とされる空調済み空気の量が熱利得を打ち消すのに は小さすぎるとき温度を保ち、またコイル524を必要に応じて制御し、湿度制 御に必要とされる空調済み空気の量が熱利得を打ち消す以上のとき温度を保つ。
第35図の装置は混合ボックス519が置かれている建物の全体即ち平均の湿度 を測定する調湿器を持っていないから、装置を制御するために1つの湿度示数を 使用するオプションは利用できない。
与えられた設備にどの装置が最適であるかは温度および湿度を含むその土地の気 候、その土地の電気、ガス及び燃料油の割合構成のような要因に依存する。この 割合構成は単位エネルギ当りのコストだけではなく需要電気料及び奨励金も含む 。一般に、空調済み空気を充分低い湿度で提供しその少量だけが湿度制御に必要 とされるようにすること、低湿度空調済み空気の少量だけを送出すこと、並びに 熱伝達流体を、好ましくは、はとんどの場合、スプリンタラ装置の少なくとも一 部を通して、使用場所に、即ち設備室よりも空調されている空間内または隣接す るところを循環させて顕熱を除去することが必要である。湿度制御が達成され、 しかも過剰除湿が避けられるように低湿度空気が送出される流1kを変えること が通常重要である。低湿度空調済み空気は化学的除湿により行うことができ、夜 間サイクルに製造された氷を用いるか、あるいは低温コイルを用いる。この低温 コイルから熱は冷凍ユニットの冷媒に直接伝達される。同様に、熱は顕熱負荷を 運ぶために循環されている水から吸収冷凍装置により、圧縮冷凍により、あるい は氷で除去することができる。廃熱発電が用いられるときは、シャフトワークも 熱もむだにしないことが重要である;熱は冬期サイクルには加熱に用いることが でき、夏期サイクルには乾燥剤を再生するために、あるいは吸収冷凍装置用のエ ネルギー源として用いることができる。一方シャフトワークは、夏期及び冬期と も発電に、またはコンプレッサ、ポンプ、ブロワ等の駆動に用いることができる 。
添付の図面に示しである装置の大部分は熱を蒸発冷却された水に伝達する。これ は熱を冷凍により冷却された水に伝達するよりも有利である。何故ならかなりの エネルギー節約があるからである。しかしながら、例えば坑井からの地下水も、 利用できれば、少なくとも同等に有利であり、特に高い湿度が蒸発冷却の使用を 制限している循環では有利である。使用されるときは、地下水は通常熱交換器を 通して循環され地下に戻されるべきである。適切に処理された熱伝達流体は次い で地下水との熱交換により冷却され上述の蒸発冷却された水の代りに用いられる ことができる。例えば、第17図の装置を変更して除湿器264及び冷却塔27 2を省き、地下水を熱交換器312及び管路380.381に連結することがで きる。
空調装置は充分な新気即ち換気空気を建物に取り入れて、ラドンのような不活性 ガスの過度の:a縮を防ぐことが重要である。そのような不活性ガスの濃度を測 定しそれらの濃度を安全限度内に保持するように換気空気を制御する装置は今の 所入手できない;居住者はこれらのガスの危険な高濃度を検出することができな い。
従って、今のところ、建物内の換気が適切であるかどうかを測定するための変数 を監視する機構は存在しない。本発明の装置は建物に居る人を換気の不適性を検 出するセンサにしている;これは−次の、空調済み空気が湿度の制御に依存して おり、少なくとも換気に通した流量でまた同じく湿度制御をもたらすほど十分低 い含湿量で循環されるため生ずることである。装置が正しく設計されていれば、 またそれが湿度制御を行っていれば、適切な換気も行なわれる。装置が湿度制御 を行なわなければ、換気は不適切であるが、居住者の苦情を鎮めるために問題は 解決されるであろう。
尚、添付の図面に示されかつそれに関して述べられた本発明の特定の細部から種 々の変形及び変更を、添付の特許請求の範囲に規定された発明の精神と範囲を逸 脱することなく行うことができる。
例えば、塩化リチウム溶液が水性乾燥剤として述べられているが、他のハロゲン 化リチウム、塩化カルシウム、及びグリコール溶液を含む他の溶液も使用可能で ある。ある観点では、本発明は空調装置を用いて日中サイクルにある機能を果た し夜間サイクルに異なる機能を果す、また冬期操作中にある機能を果し夏期操作 中に別の機能を果すことを意味しており、1つの操作モード中に作られたものを 異なる時期の異なる操作モードの用途に貯蔵することによって必要とされる設備 の大きさを最小にしている。例えば、夏期の操作では、氷が夜間サイクル中に製 造され、これが日中サイクルに使用されてエネルギー需要を最小にし、他の場合 に必要とされるよりも小さな設備で所定の空調の仕事がなしとげられるようにし ている、同様に、冬期夜間サイクルには、熱が貯蔵されかつ氷が作られる;これ らはともに日中サイクルに使用される。
第21の装置はコンプレ、す32を駆動するヒートエンジン(図示せず)を付設 することにより変更することができ、エンジンからの熱は蒸発器468を含む吸 収装置を付勢するために、あるいは管路470.471を通って流れる水を加熱 するために供給することができる。同様に、廃熱発電機79からの熱は蒸発器4 68を含む吸収装置を付勢するために、あるいは管路470.471を通って流 れる水を加熱するために供給することができる7また、コンプレツサ32を含む 冷凍装置はグリコール、例えば30〜50重量パーセントのエチレングリコール を循環させる遠心パッケージ冷却器に取り替えることができる。
尚、再加熱コイル、例えば第25図の再加熱コイル524、又は熱が再加熱のた めに送られるコイル、例えば第19図の混合ボックス416のコイル420と冷 却コイルとを有する装置は、冷却コイルと再加熱コイルが同時に作動しないよう に操作しなければならない。それらは本質的に互いに対立するからである。冷却 が必要とされるときは、再加熱は必要とされず、逆もまた同様である。
第18図の装置は、コイル393との熱交換により冷却された空気からの熱を入 ってくる空気に伝達するヒートパイプを用いることにより変更することができる 。例えば、ヒートパイプの凝縮部分はコイル3950代りとすることができ、ヒ ートパイプの蒸発部分はコイル3920代りとすることができる;次いで液体戻 り管路中のポンプが凝縮液を凝縮部分から蒸発部分に圧送し、蒸気管中の弁がヒ ートパイプの操作を制御する。
図示の目的で、一部の再加熱コイル(例えば第25図のコイ、し524)一部の ダンパ(例えば第23図のダンパ486)及び一部のヒートパイプの凝縮部分( 例えば第27図の凝縮部分539)は関連する混合ポンクスに機能するダクト内 にあるように表わしである・通常は・ダンノ(、再加熱コイル及び凝縮部分4よ すべてそれらが機能する混合ボックスの一部分である。但しそれらは関連するダ クト中に吸収されることも可能である。
ここに参照されている種々の廃熱発電機はディーゼルエンジン、オツトーサイク ル、またはガスタービン(プレイトンサイクル)エンジンとすることができる。
またスターリングエンジンも使用することができ、そのシャフトは直接発電機に 連結するか、あるいは第2のスターリングリエンジンに連結し、次いでこの第2 のスターリングエンジンはヒートポンプとして作用する。
FIG、3 FIG、8 FIG、9 FIG、13 昭和 年 月 日 1.事件の表示 PCT/US 871006262、発明の名称 空 調 装  置 3、補正をする者 事件との関係 出願人 5、補正命令の日付 自 発 国際調査報告 +、、、I%I1.mIambt−+ −m、 PCT/US 8710062 6kn<a+wnal^eolt+s+1aII〜t PCT/lls8710 0626

Claims (44)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.複数の空気出口と、空気を除湿する装置と、除湿空気を上記空気出口に循環 させる装置と、除湿空気がこれを湿度制御に必要とする流量では最大の設計冷却 負荷で所望の空間温度を保つことができないように除湿空気の含湿量および温度 を制御するように作動できる装置と、上記空気出口が機能する空間の絶対湿度ま たは相対湿度を測定するセンサと、該センサに応答し、かつ除湿空気を上記空気 出口の各々によってこれが機能する空間に送り出す流量を制御してこの空間の含 湿量を制御限度内に保つように作動できる装置と、除湿空気が上記空気出口の各 々で時々必要とされる流量で利用できるように除湿空気を空気出口に送り出す流 量を制御するように作動できる装置とを備えている空調装置。
  2. 2.上記空気出口のうちの少なくともいくつかが混合ボックスであり、これらの 混合ボックスは、空間から再循環空気の流れを引起し、そして除湿空気を上記混 合ボックスに送出すとき、除湿空気と再循環空気との混合物を上記混合ボックス が機能する空間に送り出すように作動できる装置をさらに有することを特徴とす る請求の範囲第1項に記載の空調装置。
  3. 3.上記混合ボックスにより再循環された空気、上記混合ボックスに送出された 除湿空気、または上記混合ボックスにより空間に送出す前の上記2種の空気の混 合物を冷却する装置を更らに備えていることを特徴とする請求の範囲第2項に記 載の空調装置。
  4. 4.上記の空気冷却装置は上記混合ボックスにより再循環された空気、上記混合 ボックスに送出された除湿空気、または上記2種の空気の混合物で熱伝達可能に 位置決めされたコイルよりなり;更らに、循環された熱伝達流体からの熱を熱交 換関係で伝達する冷却装置と、上記コイルおよび上記冷却装置と作動的に関連し 、熱伝達液体を上記コイルヘ、またこのコイルから、そして上記冷却装置へ、ま たこの冷却装置から循環する循環装置とを備え、上記冷却装置は熱伝達流体を、 空調装置を設計して建物で保つべき乾球温度より低いが、露点より高い温度まで 冷却するように作動できることを特徴とする請求の範囲第3項に記載の空調装置 。
  5. 5.上記空気冷却装置は上記混合ボックスにより再循環された空気、上記混合ボ ックスに送出された除湿空気、または上記2種の空気の混合物で熱伝達可能に位 置決めされたコイルよりなり;更らに、熱を上記コイルからヒートシンクに送る 装置を備えていることを特徴とする請求の範囲第3項に記載の空調装置。
  6. 6.熱を上記コイルからヒートシンクに送る上記装置はまた熱をヒートシンクか ら上記コイルに送るように作動できることを特徴とする請求の範囲第5項に記載 の装置。
  7. 7.上記混合ボックスにより再循環された空気、上記混合ボックスに送出された 除湿空気、または上記混合ボックスにより空気に送出される前の上記2種空気の 混合物を加熱する装置を更らに備えていることを特徴とする請求の範囲第2項に 記載の装置。
  8. 8.上記空気加熱装置は上記混合ボックスにより再循環された空気、上記混合ボ ックスに送出された除湿空気、または上記2種空気の混合物で熱伝達可能に位置 決めされたコイルよりなり;更らに、熱を循環された熱伝達流体に熱交換関係で 伝達する加熱装置と、上記コイルおよび上記加熱装置と作動的に関連し、熱伝達 流体を上記コイルにまたはコイルから、そして上記加熱装置に、また加熱装置か ら循環する循環装置とを備えていることを特徴とする請求の範囲第7項に記載の 装置。
  9. 9.上記空気加熱装置は上記混合ボックスにより再循環された空気、上記混合ボ ックスに送出された除湿空気、または上記2種空気の混合物で熱伝達可能に位置 決めされたコイルよりなり;更らに、熱をヒートシンクから上記コイルに送る装 置を備えていることを特徴とする請求の範囲第7項に記載の装置。
  10. 10.上記空気除湿装置はコイルと、除湿すべき空気を上記コイルと熱交換関係 で流す装置と、上記コイルと熱交換関係で流れている空気を除湿するために上記 コイルからの熱を伝達する装置とよりなることを特徴とする請求の範囲第1項に 記載の装置。
  11. 11.熱を上記コイルから伝達する装置は上記コイルと熱交換関係で流れている 空気から熱を除去したりこの空気を除湿したりするために低凝固点を有する液体 を上記コイルを通して循環させる装置よりなることを特徴とする請求の範囲第1 0項に記載の装置。
  12. 12.水と混和性であって、水とともに低凝固点を有する液体を形成する液体を 上記コイル上に流して上記コイル上の結霜の蓄積を防ぐように作動できる装置を 更らに備えていることを特徴とする請求の範囲第11項に記載の装置。
  13. 13.上記コイルから熱を伝達する上記装置は、上記コイルから熱を冷媒に伝達 して上記コイルと熱交換関係で流れる空気を冷却しかつ除湿するように作動的に 連結された直接膨張圧縮冷凍装置よりなることを特徴とする請求の範囲第10項 に記載の装置。
  14. 14.上記空気除湿装置は乾燥剤を用いる除湿器と、除湿すべき空気を上記除湿 器と除湿関係で流す装置とを有していることを特徴とする請求の範囲第1項に記 載の装置。
  15. 15.上記空気除湿装置は乾燥剤を用いる除湿器を有しており;更らに、前冷却 コイルと、後冷却コイルと、これらの前冷却および後冷却コイルから熱を伝達す る装置と、除湿すべき空気を上記前冷却コイルと熱交換関係、上記除湿器と除湿 関係で、次いで上記後冷却コイルと熱交換関係で流す装置とを有していることを 特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置。
  16. 16.上記前冷却および後冷却コイルから熱を伝達する装置は圧縮冷凍装置より なり;更らに、燃焼エンジンと、該燃焼エンジンを上記圧縮冷凍装置のコンプレ ッサと駆動関係で作動的に連結する装置と、上記燃焼エンジンから熱を上記除湿 器の乾燥剤にその再生を可能にするように伝達する装置とを備えていることを特 徴とする請求の範囲第15項に記載の装置。
  17. 17.上記燃焼エンジンはガスタービンであることを特徴とする請求の範囲第1 6項に記載の装置。
  18. 18.上記燃焼エンジンはディーゼルであることを特徴とする請求の範囲第16 項に記載の装置。
  19. 19.上記空気除湿装置は乾燥剤を用いる除湿器を有しており;更らに、前冷却 コイルと、後冷却コイルと、ワッシャと、上記前冷却および後冷却コイルから熱 を伝達する装置と、除湿すべき空気を上記前冷却コイルと熱交換関係、上記除湿 器と除湿関係、上記後冷却コイルと熱交換関係で、次いで上記ワッシャを通して 流す装置とを備えていることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置。
  20. 20.上記前冷却および後冷却コイルから熱を伝達する装置は圧縮冷凍装置より なり;更らに、燃焼エンジンと、該燃焼エンジンを上記圧縮冷凍装置のコンプレ ッサと駆動関係で作動的に連結する装置と、上記燃焼エンジンから熱を上記除湿 器の乾燥剤にその再生を可能にするように伝達する装置とを備えていることを特 徴とする請求の範囲第19項に記載の装置。
  21. 21.上記燃焼エンジンはガスタービンであることを特徴とする請求の範囲第2 0項に記載の装置。
  22. 22.上記燃焼エンジンはディーゼルであることを特徴とする請求の範囲第20 項に記載の装置。
  23. 23.上記空気出口の各々は混合ボックスであり;更らに、空間からの再循環空 気の流れを引起し、そして除湿空気を混合ボックスに送り出すとき、除湿空気と 再循環空気との混合物を混合ボックスが機能する空間に送り出すように作動でき る装置と、上記混合ボックスにより再循環される空気、上記混合ボックスに循環 される除湿空気、または上記混合ボックスにより空間に送り出される前の上記2 種空気の混合物で熱伝達可能に位置決めされた冷却コイルと、該冷却コイルから 熱を伝達する装置と、上記混合ボックスが機能する空間の温度を検知し、そして 上記コイルからの熱の伝達を制御して上記混合ボックスが機能する空間の制御温 度を保つように作動的に連結されたサーモスタット制御器とを備えていることを 特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置。
  24. 24.発電機と、該発電機と駆動関係で作動的に連結されたヒートエンジンと、 電気を建物に機能する電気格子に導入するように上記発電機を作動的に連結する 装置とをさらに備えていることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置。
  25. 25.上記混合ボックスの各々は除湿空気と再循環空気との混合物を複数の第2 混合ボックスの各々に送り出すように作動的に連結されており、上記第2混合ボ ックスの各々は除湿空気と再循環空気との混合物を空調すべき空間に送り出すよ うに作動的に連結されており、上記第2混合ボックスの各々はこれが機能する空 間に除湿空気と再循環空気との混合物を送り出す流量を変える装置を有している ことを特徴とする請求の範囲第2項に記載の装置。
  26. 26.上記混合ボックスの各々は除湿空気と再循環空気との混合物を複数の第2 混合ボックスの各々に送り出すように作動的に連結されており、上記第2混合ボ ックスの各々は除湿空気を受け入れ、そして除湿空気と除湿空気/再循環空気混 合物との混合物を上記第2混合ボックスが機能する空間に送り出すように作動的 に連結されており、上記第2混合ボックスの各々は(1)除湿空気および(2) 除湿空気と再循環空気との混合物を受け入れる流量を変える装置を有しているこ とを特徴とする請求の範囲第10項に記載の装置。
  27. 27.除湿空気用入口と、該入口に供給された除湿空気を空調すべき空間に送り 出す装置と、空調すべき空間の絶対湿度または相対湿度を測定するセンサと、該 センサに応答しかつ上記入口に供給された除湿空気の圧力に応答し、そして除湿 空気を空調すべき空間に送り出す流量を制御して空間の含湿量を制御限度内に保 つように作動できる装置とを備えている空気出口。
  28. 28.空調すべき複数の空間の各々に機能する混合ボックスを備え、該混合ボッ クスの各々は出口および空調済み空気入口を有していて、空気を上記出口から送 り出して各混合ボックスが機能する空間を空調し、そして上記空調済み空気入口 に導入された空気を上記出口から空間に流すように作動でき、また上記混合ボッ クスの各々は熱伝達装置と、空気を空間から上記熱伝達装置と熱交換関係で、次 いで出口から空間へ流れるように誘発するために作動できるファンとを有してお り;また、空気を除湿する装置と、除湿空気が、湿度制御に必要とされる流量で は、最大の設計冷却負荷で所望の空間温度を保つことができないように除湿空気 の含湿量および温度を制御するために作動できる装置と、除湿空気を上記混合ボ ックス各々の空調済み空気入口に送り出す装置と、除湿空気を上記混合ボックス の各々に送り出す流量を必要に応じて増減して所定の湿度を保つように作動でき る調湿器を有する装置と、上記熱伝達装置の各々により熱を循環された空気にま たはこの空気から熱交換関係で伝達する流量を増減して空間の各々で所定の温度 を保つように作動できるサーモスタットを有する装置とを備えていることを特徴 とする空調装置。
  29. 29.空間の各々から空気を吸入しかつ吸入空気の一部を排出する装置を更らに 備えており、調湿器を有する上記装置は吸入空気の湿度を検知し、そして除湿空 気を上記混合ボックスの各々に送り出す流量を必要に応じて増減して吸入空気を 所定の湿度に保つように作動できることを特徴とする請求の範囲第28項に記載 の装置。
  30. 30.上記熱伝達装置はコイルであり;更らに水を冷却する装置と、冷却された 水を上記コイルに循環する装置と、該循環装置用の制御装置を備えており、該制 御装置は上記コイルヘの冷却水の循環を阻止するのに第1位置で効力を生じてお り、第2位置で効力を生じていないことを特徴とする請求の範囲第28項に記載 の装置。
  31. 31.上記制御装置は調湿器からの信号に応答するものであって、検知湿度が所 定のレベルより低いことを示すこのような信号に応答して第2位置をとることを 特徴とする請求の範囲第30項に記載の装置。
  32. 32.空間の各々から空気を吸入し、そして吸入空気の一部を排出する装置を更 らに備えており、調湿器を有する上記装置は(1)吸入空気の湿度を検知し、そ して除湿空気を上記混合ボックスに送り出す流量を必要に応じて増減して吸入空 気を所定の湿度に保ったり、(2)上記調湿器からの信号を上記制御装置に伝送 したりするように作動できることを特徴とする請求の範囲第31項に記載の装置 。
  33. 33.上記ファン用の制御装置を更らに備えており、該制御装置は上記ファンの 作動を止めるのに第1位置で効力を生じており、第2位直で効力を生じていない ことを特徴とする請求の範囲第28項に記載の装置。
  34. 34.上記制御装置は調湿器からの信号に応答するものであって、検知湿度が所 定のレベルより低いことを示すこのような信号に応答して第2位置をとることを 特徴とする請求の範囲第33項に記載の装置。
  35. 35.空間の各々から空気を吸入し、そこから吸入空気の一部を排出する装置を 更らに備えており;調湿器を有する上記装置は(1)吸入空気の湿度を検知し、 そして除湿空気を上記混合ボックスの各々に送り出す流量を必要に応じて増減し て吸入空気を所定の湿度に保ったり、(2)上記調湿器からの信号を上記制御装 置に伝送したりするように作動できることを特徴とする請求の範囲第34項に記 載の装置。
  36. 36.上記熱伝達装置はコイルであり;更らに、水を冷却する装置と、冷却され た水を上記コイルに循環する装置と、上記コイルの各々用の制御装置とを備えて おり、上記制御装置の各々は上記コイルのうちの関連したものへの冷却水の循環 を阻止するのに第1位置で効力を生じており、第2位置で効力を生じていないこ とを特徴とする請求の範囲第28項に記載の装置。
  37. 37.上記制御装置の各々は動作センサからの信号に応答するものであって、上 記コイルのうちの関連したものが機能する空間で動作があることを指示するこの ような信号に応答して第2位置をとることを特徴とする請求の範囲第36項に記 載の装置。
  38. 38.上記ファンの各々用の制御装置をさらに備えており、該制御装置は上記フ ァンのうちの関連したものの作動を止めるのに第1位置で効力を生じており、第 2位置で効力を生じていないことを特徴とする請求の範囲第28項に記載の装置 。
  39. 39.上記制御装置の各々は動作センサからの信号に応答するものであって、上 記ファンのうちの関連したものが機能する空間に動作があることを指示するこの ような信号に応答して第2位置をとることを特徴とする請求の範囲第38項に記 載の装置。
  40. 40.上記熱伝達装置はコイルであり;更らに、水を冷却する装置と、冷却され た水を上記コイルに循環する装置と、混合ボックスの各々用の制御装置を備えて おり、該制御装置の各々はファンの作動を止めかつ上記制御装置が関連した混合 ボックスのコイルヘの冷却水の循環を防止するのに第1位置で効力を生じており 、第2位置で効力を生じていないことを特徴とする請求の範囲第28項に記載の 装置。
  41. 41.上記制御装置の各々は動作センサからの信号に応答するものであって、上 記コイルのうちの関連したものが機能する空間に動作があることを指示するこの ような信号に応答してして第2位置をとることを特徴とする請求の範囲第40項 に記載の装置。
  42. 42.上記混合ボックスは更らに誘発装置を有していて、上記空調済み空気入口 に入る除湿空気を上記誘発装置を通って流すとともに、空間から混合ボックスの 中への空気の流れを誘発し、誘発空気と除湿空気を混合し、そして誘発空気と除 湿空気との混合物を空間に送り出すように作動できることを特徴とする請求の範 囲第28項に記載の装置。
  43. 43.上記前冷却および後冷却コイルから熱を伝達する上記装置は電気モータに より駆動されるコンプレッサを有する圧縮冷凍装置よりなり;更らに、発電機と 駆動関係で作動的に連結された燃焼エンジンと、電気を建物に機能する電気格子 に導入するように上記発電機を作動的に連結する装置とを備えていることを特徴 とする請求の範囲第15項に記載の装置。
  44. 44.上記前冷却および後冷却コイルから熱を伝達する上記装置は電気モータに より駆動されるコンプレッサを有する圧縮冷凍装置よりなり;更らに、発電機と 駆動関係で作動的に連結された燃焼エンジンと、電気を建物に機能する電気格子 に導入するように上記発電機を作動的に連結する装置とを備えていることを特徴 とする請求の範囲第19項に記載の装置。
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