(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023004097
(43)【公開日】2023-01-17
(54)【発明の名称】空気調和機の熱交換器。
(51)【国際特許分類】
F24F 3/14 20060101AFI20230110BHJP
F24F 3/044 20060101ALI20230110BHJP
F24F 7/06 20060101ALI20230110BHJP
【ＦＩ】
F24F3/14
F24F3/044
F24F7/06 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021105597
(22)【出願日】2021-06-25
(71)【出願人】
【識別番号】390003333
【氏名又は名称】新晃工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110319
【弁理士】
【氏名又は名称】根本 恵司
(74)【代理人】
【識別番号】100150773
【弁理士】
【氏名又は名称】加治 信貴
(72)【発明者】
【氏名】田地野 勝己
【テーマコード（参考）】
3L053
3L058
【Ｆターム（参考）】
3L053BB01
3L053BB05
3L058BE08
(57)【要約】
【課題】
1つの熱交換器で湿度を調節する再熱機能を備え空調環境を形成する空気調和機の熱交換器に関する。
【解決手段】
複数列のコイルからなる冷却用の1つの熱交換器において、一部の領域は複数列のコイルの大部分を冷水が通水して過冷却処理（潜熱処理）ゾーンを形成し、他の一部の領域はコイルの1列或いは数列に冷水を通水するが実質的に過冷却のない顕熱処理ゾーンを形成し、上流からの空気を上記過冷却処理（顕熱処理）ゾーンと顕熱処理ゾーンとに分けて通過させた後に再び混合する再熱機能を備えた空気調和機の熱交換器。
【選択図】図４
1つの熱交換器で湿度を調節する再熱機能を備え空調環境を形成する空気調和機の熱交換器に関する。
【解決手段】
複数列のコイルからなる冷却用の1つの熱交換器において、一部の領域は複数列のコイルの大部分を冷水が通水して過冷却処理（潜熱処理）ゾーンを形成し、他の一部の領域はコイルの1列或いは数列に冷水を通水するが実質的に過冷却のない顕熱処理ゾーンを形成し、上流からの空気を上記過冷却処理（顕熱処理）ゾーンと顕熱処理ゾーンとに分けて通過させた後に再び混合する再熱機能を備えた空気調和機の熱交換器。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数列のコイルからなる冷却用の1つの熱交換器において、
一部の領域は複数列のコイルの大部分を冷水が通水して過冷却処理ゾーンを形成し、他の一部の領域はコイルの1列或いは数列に冷水が通水するが実質的に過冷却のない顕熱処理ゾーンを形成し、
上流からの空気を上記過冷却処理ゾーンと顕熱処理ゾーンとに分けて通過させた後に再び混合して下流に供給することを特徴とする空気調和機の熱交換器。
一部の領域は複数列のコイルの大部分を冷水が通水して過冷却処理ゾーンを形成し、他の一部の領域はコイルの1列或いは数列に冷水が通水するが実質的に過冷却のない顕熱処理ゾーンを形成し、
上流からの空気を上記過冷却処理ゾーンと顕熱処理ゾーンとに分けて通過させた後に再び混合して下流に供給することを特徴とする空気調和機の熱交換器。
【請求項2】
前記熱交換器は４列１６段のコイルを配置したもので、前記過冷却処理ゾーンは４列１０段のコイル主管すべてに導通すると共に下部に露結による水を除去する排水装置を設け、前記顕熱処理ゾーンは1列６段のコイル主管に導通したことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、居室内を適正な温度及び湿度に保つ空調環境を形成する空気調和機の熱交換器であって、1つの熱交換器で過冷却処理（潜熱処理）と顕熱処理をする機能を備えた空気調和機の熱交換器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、空気調和機で冷房する際に、絶対湿度はそのままであると、室内相対湿度は上がってしまうので、一旦露点温度以下まで下げ結露させて絶対湿度を下げてから、再熱器で温度を上げて目標温度にし、居室内を適正な温度及び湿度に保つ空調環境を形成することがなされている。
これを図1で説明すると、空調器Ｕは、外気吸入口ａ、還気取入口ｂ、フィルターｃ、冷却コイルｄ、再熱器ｅ、加湿器ｆ、ファンｇ、給気口ｈの順に配置され、外気ＯＡと還気ＲＡの混合空気は冷却コイルｄで過冷却し、過冷却された空気を再熱器eで設定温度に戻し給気ＳＡとして居室に供給する。これを空気線図で示すと図２のようになる。この際、再熱器は外部の温水等の熱源を利用する。
ところで、省エネのため再熱器の熱源に外気を利用することは、特許文献１に開示されている。しかし、特許文献１の図３、図４に図示される外気供給部にはファン等を備えければならない。
これを図1で説明すると、空調器Ｕは、外気吸入口ａ、還気取入口ｂ、フィルターｃ、冷却コイルｄ、再熱器ｅ、加湿器ｆ、ファンｇ、給気口ｈの順に配置され、外気ＯＡと還気ＲＡの混合空気は冷却コイルｄで過冷却し、過冷却された空気を再熱器eで設定温度に戻し給気ＳＡとして居室に供給する。これを空気線図で示すと図２のようになる。この際、再熱器は外部の温水等の熱源を利用する。
ところで、省エネのため再熱器の熱源に外気を利用することは、特許文献１に開示されている。しかし、特許文献１の図３、図４に図示される外気供給部にはファン等を備えければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－８０８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、従来の空気調和機は、再熱器として別途熱交換器ｅが必要であり、さらにその熱交換器の熱源が必要となるが、前掲特許文献１の空気調和機では外気ＯＡを利用するが、外気ＯＡを供給するために外気供給部としてファン等を備えなければならず、特別の送風装置等の外気供給手段が必要である。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、複数列のコイルからなる冷却用の1つの熱交換器において、一部の領域は複数列のコイルの大部分を冷水が通水して過冷却（潜熱処理）ゾーンを形成し、他の一部の領域はコイルの1列或いは数列に冷水を通水するが実質的に過冷却のない顕熱処理ゾーンを形成し、
上流からの空気を上記過冷却処理ゾーンと顕熱処理ゾーンとに分けて通過させた後に再び混合して下流に供給することを特徴とする空気調和機の熱交換器である。
また、前記熱交換器は４列１６段のコイルを配置したもので、前記過冷却処理ゾーンは４列１０段のコイル主管すべてに通水すると共に下部に露結による水を除去する排水装置を設け、前記顕熱処理ゾーンは1列６段のコイル主管に通水したことを特徴とする。
上流からの空気を上記過冷却処理ゾーンと顕熱処理ゾーンとに分けて通過させた後に再び混合して下流に供給することを特徴とする空気調和機の熱交換器である。
また、前記熱交換器は４列１６段のコイルを配置したもので、前記過冷却処理ゾーンは４列１０段のコイル主管すべてに通水すると共に下部に露結による水を除去する排水装置を設け、前記顕熱処理ゾーンは1列６段のコイル主管に通水したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明の空気調和機の熱交換器によれば、別途再熱コイルを用意する必要がなく、また熱源を別途用意する必要もなく、省エネ効果が期待できる。
また、１台の熱交換器を配置するだけでよく、更に従来の熱交換器の接続管の配置を換えるだけで改造できるという利点がある。
また、１台の熱交換器を配置するだけでよく、更に従来の熱交換器の接続管の配置を換えるだけで改造できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】従来の再熱器を備えた空気調和機の側面図、
【図2】従来の再熱を説明する冷房時の空気線図、
【図3】本発明の実施例の再熱器を備えた空気調和機の全体の側面図、
【図7】本発明の熱交換器での冷房時での空気線図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
本発明の空気調和機の熱交換器を用い実施例を、図３～５を参照して説明する。
［実施例］
図３は本発明の熱交換器を備えた空気調和機１の全体の側面図であるが、外気ＯＡを取り入れる側を上流として、外気吸入口３１から外気を取り入れ、フィルター２から外気吸入室３に外気を導入し、居室からの還気ＲＡの取入口４からの還気ＲＡと混合して熱交換器５に送り込み、熱交換器５は、制御弁９１１を介して冷水入口９１から冷水が供給されジグザク状の経路を経て過冷却ゾーン５Ａで過冷却処理を行い、結露した水をドレンパン９３に溜めながら除去して絶対湿度を下げた空気（５Ａ）と、垂直経路によって過冷却せずに顕熱処理ゾーン５Ｂで冷却した空気（５Ｂ）とを作り出し、熱交換した後の冷水は冷水出口９２から排水し、両処理ゾーンからコイル室５５に排出された空気（５Ａ）（５Ｂ）とを混合して目標温度と湿度の空気を作りだす。そして、必要に応じて加湿器６で適度に加湿し、送風のプラグファン７で吸引し送風して、室内給気室８で送り込んで給気口８１から居室に吹き出して給気ＳＡする。
［実施例］
図３は本発明の熱交換器を備えた空気調和機１の全体の側面図であるが、外気ＯＡを取り入れる側を上流として、外気吸入口３１から外気を取り入れ、フィルター２から外気吸入室３に外気を導入し、居室からの還気ＲＡの取入口４からの還気ＲＡと混合して熱交換器５に送り込み、熱交換器５は、制御弁９１１を介して冷水入口９１から冷水が供給されジグザク状の経路を経て過冷却ゾーン５Ａで過冷却処理を行い、結露した水をドレンパン９３に溜めながら除去して絶対湿度を下げた空気（５Ａ）と、垂直経路によって過冷却せずに顕熱処理ゾーン５Ｂで冷却した空気（５Ｂ）とを作り出し、熱交換した後の冷水は冷水出口９２から排水し、両処理ゾーンからコイル室５５に排出された空気（５Ａ）（５Ｂ）とを混合して目標温度と湿度の空気を作りだす。そして、必要に応じて加湿器６で適度に加湿し、送風のプラグファン７で吸引し送風して、室内給気室８で送り込んで給気口８１から居室に吹き出して給気ＳＡする。
【0009】
ここで、更に好適な実施例の熱交換器５について、図４～６に沿って詳細に説明する。
実施例の熱交換器(コイル)５は、一対のコイル枠体５２の間に、コイル主管５１を水平に４列１６段に配置し、コイル主管の両端をヘッダー管５３で接続したものであり、図４、図５に示すように１列１段から４列１０段までの過冷却処理ゾーン５Ａは全てのコイル主管５１には冷水が通水するようにヘッダー管５３でジグザグに接続している。
しかし、１列１１段から１５段、及び、２列１０段から１６段、３列１１段から１５段の範囲はコイル未接続ゾーンでコイル主管５１はヘッダー管（接続管）５３では接続していないため冷水は通水しておらず熱交換に関与していないが、４列１０段から４列１６段までは図４及び図５に示すように、垂直の３本のヘッダー管５３１で接続され顕熱処理ゾーン５Ｂが形成され、過冷却処理ゾーン５Ａのコイル主管であるヘッダー管５３２からの冷水は４列１０段からの顕熱処理ゾーン５Ｂのコイル主管５１を通過する空気を顕熱処理して４列１６段のコイル主管５３１及び冷水出口９２から排水される。
このコイル主管５３１は上下に短い距離の配置で、ほとんど冷却には関与することがなく、かつ、冷却を終えた処理水であるので、実質的に過冷却のない顕熱処理ゾーンを形成している。
実施例の熱交換器(コイル)５は、一対のコイル枠体５２の間に、コイル主管５１を水平に４列１６段に配置し、コイル主管の両端をヘッダー管５３で接続したものであり、図４、図５に示すように１列１段から４列１０段までの過冷却処理ゾーン５Ａは全てのコイル主管５１には冷水が通水するようにヘッダー管５３でジグザグに接続している。
しかし、１列１１段から１５段、及び、２列１０段から１６段、３列１１段から１５段の範囲はコイル未接続ゾーンでコイル主管５１はヘッダー管（接続管）５３では接続していないため冷水は通水しておらず熱交換に関与していないが、４列１０段から４列１６段までは図４及び図５に示すように、垂直の３本のヘッダー管５３１で接続され顕熱処理ゾーン５Ｂが形成され、過冷却処理ゾーン５Ａのコイル主管であるヘッダー管５３２からの冷水は４列１０段からの顕熱処理ゾーン５Ｂのコイル主管５１を通過する空気を顕熱処理して４列１６段のコイル主管５３１及び冷水出口９２から排水される。
このコイル主管５３１は上下に短い距離の配置で、ほとんど冷却には関与することがなく、かつ、冷却を終えた処理水であるので、実質的に過冷却のない顕熱処理ゾーンを形成している。
【0010】
この実施例では、最初のコイル主管５１ついて、冷水入口９１は１列１段のコイル主管５１の一方の端部に接続され、他方の端部は水平のヘッダー管５３４(図５)で３列１段のコイル主管５１の端部に接続され他方の端部は１段上の４列２段のコイル主管５１に斜行するヘッダー管５３３（図４）によって接続され、このコイル主管５１は水平のヘッダー管５３４（図５）によって２列２段のコイル主管５１に接続される。こうしてヘッダー管５３によって、過冷却処理ゾーン内ではジグザクにより上のコイル主管５１に接続される。そうして、上述したように４列１０段からの顕熱処理ゾーン５Ｂのコイル主管５１は顕熱処理をして４列１６段のコイル主管５３１及び冷水出口９２から排水される。
【0011】
[作動]
以上のような構成の熱交換器５を通過する空気の状態を図７の空気線図で説明する。
図３のような、空気調和機１において、まず、外気ＯＡと居室から還気ＲＡを外気吸入室３で混合するが、図７に示すように、温度３５℃、湿度５７％（相対湿度、以下湿度は相対湿度）の外気ＯＡの風量比３０％（Ａ点）と、温度２８℃、湿度５０％の還気ＲＡの風量比７０％（Ｂ点）を外気吸入室３で混合して、温度３０℃、湿度５４％（Ｃ点）の空気として、熱交換器５に供給する。
この外気吸入室３のＣ点での空気は、熱交換器５の下部の過冷却処理ゾーン５Ａと上部の顕熱処理ゾーン５Ｂに分かれる。
以上のような構成の熱交換器５を通過する空気の状態を図７の空気線図で説明する。
図３のような、空気調和機１において、まず、外気ＯＡと居室から還気ＲＡを外気吸入室３で混合するが、図７に示すように、温度３５℃、湿度５７％（相対湿度、以下湿度は相対湿度）の外気ＯＡの風量比３０％（Ａ点）と、温度２８℃、湿度５０％の還気ＲＡの風量比７０％（Ｂ点）を外気吸入室３で混合して、温度３０℃、湿度５４％（Ｃ点）の空気として、熱交換器５に供給する。
この外気吸入室３のＣ点での空気は、熱交換器５の下部の過冷却処理ゾーン５Ａと上部の顕熱処理ゾーン５Ｂに分かれる。
【0012】
上部の顕熱処理ゾーン５Ｂではコイル主管は４列４段で熱交換し、Ｄ点の２６℃６８％で熱交換器５からコイル室５５に排出され、下部の過冷却処理ゾーン５Ａでは、４列９段のコイル主管５１全てで冷却されるので、Ｅ点の露点温度近くまで下げられ、以降飽和線に沿ってF点まで冷却される。このとき結露が発生するが、この結露水は熱交換器５下方に設置したドレンパン９３から外部に排出される。したがって、Ｆ点では１３℃、湿度約９８％で熱交換器５からコイル室５５に排出される。
コイル室５５では、Ｄ点の顕熱処理ゾーン５Ｂからの２６℃６８％の空気と、Ｆ点の過冷却処理ゾーン５Ａからの１３℃、湿度約９８％が混合され、実質的に再熱機能を備えた温度１８℃、湿度８７％程度の空気が得られ、室内給気室８から居室に給気ＳＡされることとなり、実質的に再熱機能を備えた空気調和機を形成する。
以上のように、前記実施例は1例にすぎず、最終出口Ｇ点の温度及び湿度は、過冷却処理ゾーン５Ａと顕熱処理ゾーン５Ｂの冷却の程度を調整することによって、調整することができる。
コイル室５５では、Ｄ点の顕熱処理ゾーン５Ｂからの２６℃６８％の空気と、Ｆ点の過冷却処理ゾーン５Ａからの１３℃、湿度約９８％が混合され、実質的に再熱機能を備えた温度１８℃、湿度８７％程度の空気が得られ、室内給気室８から居室に給気ＳＡされることとなり、実質的に再熱機能を備えた空気調和機を形成する。
以上のように、前記実施例は1例にすぎず、最終出口Ｇ点の温度及び湿度は、過冷却処理ゾーン５Ａと顕熱処理ゾーン５Ｂの冷却の程度を調整することによって、調整することができる。
【0013】
以上のように、本発明の実施例の空気調和機の熱交換器によれば、別途再熱コイルを用意する必要がなく、またヒーター等の熱源を別途用意する必要もないので、省エネ効果が期待できる。
また、１台の熱交換器を配置するだけでよく、更に従来の熱交換器の接続管の配置を換えるだけで改造できるという利点があり、保守も容易である。
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論である。
また、１台の熱交換器を配置するだけでよく、更に従来の熱交換器の接続管の配置を換えるだけで改造できるという利点があり、保守も容易である。
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論である。
【符号の説明】
【0014】
１・・空気調和機、２・・フィルター 、
３・・外気吸入室、３１・・外気(ＯＡ)吸入口、
４・・還気（ＲＡ）取入口
５・・熱交換器、５Ａ・・過冷却処理（潜熱）ゾーン、５Ｂ・・顕熱処理ゾーン、
５Ｃ・・コイル未接続ゾーン、
５１・・コイル主管、５２・・コイル枠体、
５３,５３１,５３２,５３３,５３４・・ヘッダー管（接続管）、
５５・・コイル室、
６・・加湿器、７・・プラグファン、
８・・室内給気（ＳＡ）室、８１・・給気（ＳＡ)口、
９１・・冷水入口、９１１・・制御弁、９２・・冷水出口、
９３・・ドレンパン.
３・・外気吸入室、３１・・外気(ＯＡ)吸入口、
４・・還気（ＲＡ）取入口
５・・熱交換器、５Ａ・・過冷却処理（潜熱）ゾーン、５Ｂ・・顕熱処理ゾーン、
５Ｃ・・コイル未接続ゾーン、
５１・・コイル主管、５２・・コイル枠体、
５３,５３１,５３２,５３３,５３４・・ヘッダー管（接続管）、
５５・・コイル室、
６・・加湿器、７・・プラグファン、
８・・室内給気（ＳＡ）室、８１・・給気（ＳＡ)口、
９１・・冷水入口、９１１・・制御弁、９２・・冷水出口、
９３・・ドレンパン.
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】