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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-14
(45)【発行日】2022-06-22
(54)【発明の名称】飽和空調機
(51)【国際特許分類】
   F24F 1/0007 20190101AFI20220615BHJP
   F24F 6/00 20060101ALI20220615BHJP
   F24F 6/14 20060101ALI20220615BHJP
   F24F 13/20 20060101ALI20220615BHJP
【FI】
F24F1/0007
F24F6/00 D
F24F6/00 A
F24F6/00 H
F24F6/14
F24F13/20
【請求項の数】 7
(21)【出願番号】P 2018139020
(22)【出願日】2018-07-25
(65)【公開番号】P2020016378
(43)【公開日】2020-01-30
【審査請求日】2021-04-28
(73)【特許権者】
【識別番号】000222956
【氏名又は名称】東洋熱工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100180415
【弁理士】
【氏名又は名称】荒井 滋人
(72)【発明者】
【氏名】山田 一樹
(72)【発明者】
【氏名】田所 徹也
(72)【発明者】
【氏名】松崎 馨
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 太郎
【審査官】村山 美保
(56)【参考文献】
【文献】特開2012-042150(JP,A)
【文献】特開平08-061687(JP,A)
【文献】特開平05-001829(JP,A)
【文献】実開昭57-079320(JP,U)
【文献】実開平06-002015(JP,U)
【文献】実開昭59-172297(JP,U)
【文献】実開平02-140222(JP,U)
【文献】特開昭55-063334(JP,A)
【文献】実開昭60-159930(JP,U)
【文献】特表2016-522387(JP,A)
【文献】特開2011-012856(JP,A)
【文献】特開2014-190553(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2003/0067086(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F24F 1/0007
F24F 6/00
F24F 6/14
F24F 13/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
水と外気とが直接接触して熱交換する直接型熱交換器と、
該直接型熱交換器が設置される熱交換室と、
該熱交換室内に前記外気を取り入れる外気導入口と、
前記熱交換室の下側に載置されている水槽本体と、
該水槽本体を構成する底板及び該底板から鉛直上方に延びている複数の側板と、
該複数の側板のうち、いずれかの側板上縁から上方に傾斜して外方に延びている受け板とを備え
前記受け板が延びている前記いずれかの側板は、前記直接型熱交換器側に配されるべき熱交換器側側板であり、
前記受け板は、前記直接型熱交換器の下側に位置し、
前記熱交換室の一の側面である扉側面には開閉可能な扉が形成され、
前記水槽本体のうち前記扉側面に最も密接している部位は前記水槽本体の一の側板である扉側側板であり、
前記扉側側板は前記熱交換器側側板と対向していて、
前記直接型熱交換器は前記熱交換室内で前記扉側面と反対側の側面側に配されていることを特徴とする飽和空調機
【請求項2】
前記熱交換器側側板と前記扉側側板以外の側板上縁から上方に傾斜して外方に延び、前記受け板と連続して形成されている傾斜板とをさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の飽和空調機
【請求項3】
前記傾斜板は対向する前記側板の双方に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の飽和空調機
【請求項4】
前記底板には、前記水を排水するために前記底板を貫通して形成された排水口が形成され、
前記排水口は、前記熱交換器側側板と前記扉側側板との中間、又は前記熱交換器側側板よりも前記扉側側板に近い側に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の飽和空調機
【請求項5】
前記水槽本体から前記水槽本体内の水を取り出し且つ前記直接型熱交換器の上部まで延びる取水配管と、
前記水槽本体の内側であって前記熱交換器側側板よりも前記扉側側板に近い側に設けられて前記取水配管に接続されている吸込口とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の飽和空調機。
【請求項6】
前記水槽本体から前記水槽本体内の水を取り出し且つ前記直接型熱交換器の上部まで延びる取水配管と、
前記水槽本体の内側であって前記熱交換器側側板よりも前記扉側側板に近い側に設けられて前記水槽本体内の水位を計測する水位計とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の飽和空調機。
【請求項7】
前記水槽本体から前記水槽本体内の水を取り出し且つ前記直接型熱交換器の上部まで延びる取水配管と、
前記水槽本体の内側であって前記熱交換器側側板よりも前記扉側側板に近い側に設けられて前記水槽本体内の水を電気分解して殺菌するための電解殺菌装置と、
該電解殺菌装置を構成する複数の陽極及び陰極からなり且つ前記熱交換器側側板と直交する方向に対して平行に配された長尺の電極とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の飽和空調機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水と空気とを直接接触させた後の飽和状態の空気を利用する飽和空調機用水槽及びこれを用いた飽和空調機に関する。
【背景技術】
【0002】
空気と水とを直接接触させてこれを空調空気として利用する空調機が知られている(例えば特許文献1参照)。ここで空気の冷却に用いられる冷水は、熱交換器により冷却され、合成樹脂材からなる充填材があるエリアにて空気を冷却する。その後、一旦水槽に蓄えられ、再び熱交換器に送られる。このような空調機は、スペースの効率化にも寄与し、さらには省エネ化にも寄与している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第3202048号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述したような飽和空調機が大型化された場合、冷水を蓄える水槽も大型化する。水槽が大型化すると、水槽の底面積が大きくなるので、水位コントロールを容易に行うためには大量の水が必要となり、またある程度の水位を保持するために水の使用量が多くなってしまう。蓄える水量も多くなるので、その重量も大きくなり、載置する床の耐荷重に制限が出てしまう。
【0005】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、装置全体が大型化したとしても、使用水量が増加することなく、水槽の底面積を減少させて水位コントロールを容易にすることができる飽和空調機用水槽及びこれを用いた飽和空調機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記目的を達成するため、本発明では、水槽本体と、該水槽本体を構成する底板及び該底板から鉛直上方に延びている複数の側板と、該複数の側板のうち、いずれかの側板上縁から上方に傾斜して外方に延びている受け板とを備えたことを特徴とする飽和空調機用水槽を提供する。
【0007】
好ましくは、前記水槽本体は、水と空気とが直接接触して熱交換する直接型熱交換器が設置される熱交換室の下側に載置されるべきものであり、前記受け板が延びている前記いずれかの側板は、前記直接型熱交換器側に配されるべき熱交換器側側板であり、前記受け板は、前記直接型熱交換器の下側に位置する。
【0008】
好ましくは、前記熱交換室の一の側面である扉側面には開閉可能な扉が形成され、前記水槽本体のうち前記扉側面に最も近接している部位は前記水槽本体の一の側板である扉側側板である。
【0009】
好ましくは、前記熱交換器側側板以外の側板上縁から上方に傾斜して外方に延び、前記受け板と連続して形成されている傾斜板とをさらに備えている。
【0010】
好ましくは、前記傾斜板は対向する前記側板の双方に形成されている。
【0011】
好ましくは、前記底板には、前記水を排水するために前記底板を貫通して形成された排水口が形成され、前記排水口は、前記熱交換器側側板と前記扉側側板との中間、又は前記熱交換器側側板よりも前記扉側側板に近い側に設けられている。
【0012】
また、本発明では、前記熱交換室と、前記直接型熱交換器と、前記熱交換室内に外気を取り入れる外気導入口と、前記水槽本体と、前記水槽本体から前記水槽本体内の水を取り出し且つ前記直接型熱交換器の上部まで延びる取水配管と、前記水槽本体の内側であって前記熱交換器側側板よりも前記扉側側板に近い側に設けられて前記取水配管に接続されている吸込口とを備えたことを特徴とする飽和空調機を提供する。
【0013】
また、本発明では、前記熱交換室と、前記直接型熱交換器と、前記熱交換室内に外気を取り入れる外気導入口と、前記水槽本体と、前記水槽本体から前記水槽本体内の水を取り出し且つ前記直接型熱交換器の上部まで延びる取水配管と、前記水槽本体の内側であって前記熱交換器側側板よりも前記扉側側板に近い側に設けられて前記水槽本体内の水位を計測する水位計とを備えたことを特徴とする飽和空調機を提供する。
【0014】
また、本発明では、前記熱交換室と、前記直接型熱交換器と、前記熱交換室内に外気を取り入れる外気導入口と、前記水槽本体と、前記水槽本体から前記水槽本体内の水を取り出し且つ前記直接型熱交換器の上部まで延びる取水配管と、前記水槽本体の内側であって前記熱交換器側側板よりも前記扉側側板に近い側に設けられて前記水槽本体内の水を電気分解して殺菌するための電解殺菌装置と、該電解殺菌装置を構成する複数の陽極及び陰極からなり且つ前記熱交換器側側板と直交する方向に対して平行に配された長尺の電極とを備えたことを特徴とする飽和空調機を提供する。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、いずれかの側板から受け板が延びているので、底板を狭小化でき、受け板により広く上部からの水分を底板に向けて集めることができる。また、水槽本体を構成する複数の側板のうち、直接型熱交換器側に配されるべき熱交換器側側板の上縁から上方に傾斜して外方に延びて前記直接型熱交換器の下側に位置する受け板が備わっているので、水槽本体の底板の大きさが熱交換室の床面積に比例して大きくなることはなく、受け板を延ばす分だけ底板の面積を小さくすることができる。このため、水槽本体に溜められる水量を減少させることができ、装置全体(熱交換室)が大型化したとしても、使用水量が増加することなく、水槽の底面積を減少させて水位コントロールを容易にすることができる。水量減少は、重量の低減にも寄与でき、飽和空調機全体としての総重量の低減を図ることができる。このため飽和空調機を載置するための架台強度も低減できる。また、受け板の下側にスペースを確保することができるので、飽和空調機の動作に必要な各種配管を配することができ、飽和空調機全体として見栄えよくコンパクトにすることができる。
【0016】
また、扉側側板が最も熱交換室の扉側面に近接しているため、扉から水槽本体内へのアクセスが容易になり、水槽本体のメンテナンス性が向上する。
【0017】
また、受け板とは別に傾斜板がさらに設けられているため、さらに水槽本体の底板を小さくすることができる。このため、さらに使用水量を減少させることができ、さらに配管設置のスペースもさらに確保できる。
【0018】
また、傾斜板を対向する側板の双方に設けることで、底板は水槽本体の平面視にて少なくとも一方向(傾斜板を有する側板に挟まれている方向)に対して中央に配されるため、水槽本体全体としてバランスがよくなる。
【0019】
また、排水口が熱交換器側側板と扉側側板との中間、又は熱交換器側側板よりも扉側側板に近い側に設けられているため、水が落下してくる熱交換器側で排水するよりも効率よく排水できる。
【0020】
また、吸込口が熱交換器側側板よりも扉側側板に近い側に設けられているため、水が落下してくる熱交換器側で発生する泡が吸い込まれることを防止し、水を循環させるポンプへの影響を抑制できる。
【0021】
また、水位計が熱交換器側側板よりも扉側側板に近い側に設けられているため、水が落下してくる熱交換器側より水面の波立ちが小さくなり、安定して水位を計測することができる。
【0022】
また、長尺の電極が熱交換器側側板と直交する方向に対して平行に配されているため、水槽本体内での熱交換器側側板から扉側側板に向けて流れる水の流れと平行に配されることになり、効率よく電気分解を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
図1】本発明に係る飽和空調機用水槽が配された飽和空調機の概略図である。
図2】本発明に係る飽和空調機用水槽の概略平面図である。
図3】本発明に係る飽和空調機用水槽の上側から見たときの概略斜視図である。
図4】本発明に係る飽和空調機用水槽の概略断面図である。
図5】本発明に係る飽和空調機用水槽の下側から見たときの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
図1に示すように、本発明に係る飽和空調機用水槽1が用いられる飽和空調機2は、複数のチャンバ(図の例では4つ)により構成されている。このチャンバのうち、一つは熱交換室3として機能している。この熱交換室3には、水と空気とが直接接触して熱交換する直接型熱交換器4が設置されている。この直接型熱交換器4は、水が下方に向けて散水される散水ノズル5を有し、この散水ノズル5の下側に充填材6が配されている。したがって、散水ノズル5から供給された水は充填材6を通って流下する(矢印A)。
【0025】
熱交換室3の下側であって、且つ直接型熱交換器4よりも下側には、水槽本体7が載置されている。この水槽本体7内には、上述した水が貯留されている。水槽本体7からは水槽本体7内の水を取り出すための取水配管8が延びている。この取水配管8は、水を循環させるためのポンプ31が途中に備わり、熱交換室3とは別のチャンバである設置室9を通り、再び熱交換室3に戻って直接型熱交換器4の上部まで延びて散水ノズル5と連続している。設置室9と熱交換室3とは完全に仕切られて隔てられていてもよいし、開口部を設けて連通させてもよい(図では完全に仕切られた例を示している)。また、設置室9は開放された空間であってもよい。設置室9には熱交換器10が設置されている。設置室9の外側には熱源機11が配設されていて、この熱源機11から延びる熱源配管12は熱交換器10を通り、再び熱源機11に戻っている。熱源機11からは冷却水が熱交換器10に向けて供給される。したがって、水槽本体7内の水は取水配管8に設置されたポンプ31により取水配管8を通り(矢印C)、熱交換器10にて冷却水又は加熱水と熱交換されて冷却又は加熱される。熱交換器10にて冷水となった水は散水ノズル5に向かい(矢印D)、散水ノズル5から散水される。
【0026】
一方で、熱交換室3の側面(側壁)の一部は、熱交換室3に外気を取り入れるための外気導入口13として開口している。なお、図で示す外気導入口13の位置は一例であり、例えば設置室9側に外気導入口13を設けてもよい。熱交換室3の上側には別のチャンバであるフィルタ室14が配され、さらにこのフィルタ室14の隣には別のチャンバであるファン室15が配されている。熱交換室3とフィルタ室14とは連通し、フィルタ室14とファン室15とは連通している。なお、フィルタ室14とファン室15とは同一のチャンバとしてもよい。熱交換室3は、外気導入口13以外は直接型熱交換器4の上部に配された連通口16のみが開口している。したがって、外気導入口13からファン室15に配されたファン17により誘引された外気は、直接型熱交換器4を必ず通過してフィルタ室14内に流入する。このため、熱交換室3にて連通口16に通じる外気の通路は、垂れ壁18で仕切られていて、直接型熱交換器4はこの仕切られた空間内に配設されている。外気は直接型熱交換器4にて水と直接接触して所定の露点温度の飽和空気状態になる。このため、充填材6は水と外気との接触面積を広げるため、例えばプラスチックのメッシュ材や、球体、筒体、チップ材等からなる。
【0027】
熱交換室3からフィルタ室14に流入する外気は、フィルタ室14内に配されたフィルタ19を通過し、水切りをされ、さらに不純物も除去される。そしてファン室15内に配されたコイル20を通り、ファン室15の側壁の一部が開口した外気吐出口21から所望の部屋へと供給される。コイル20を通過する際、外気は暖められる。これにより、直接型熱交換器4にて飽和状態となっている外気を加熱し所定の乾球温度にして供給する。なお、図において外気の流れは白抜き矢印にて示している。
【0028】
熱交換器にて循環水を加熱するか冷却するかについては、外気吐出口21から供給すべき空気の露点温度と外気の露点温度との関係で決定される。供給先の露点温度が外気の露点温度より低い場合は加熱となり、高い場合は冷却となる。また、「外気」とは、熱交換室3に流入する全ての空気を意味し、それが建物外部から取り入れた空気であっても、供給先から戻ってくる空気であっても全て含まれる。
【0029】
図2図5に示すように、水槽本体7は、底部に配された底板22、及びこの底板22の外周から鉛直上方に延びている複数の側板23で構成されている(図では4枚の側板)。なお、水槽本体7はFRP製でもよいし、SUS製でもよい。水槽本体7が熱交換室3内に載置された際、底板22は直接型熱交換器4の鉛直下方には位置せず、ずれた位置に配される。複数の側板23のうち、直接型熱交換器4側に配されている側板23は熱交換器側側板23aとなる。熱交換器側側板23aの上縁からは受け板24が連続して延びている。受け板24は、直接型熱交換器4に向けて上方に傾斜し、水槽本体7の外方に延びて直接型熱交換器4の下側に位置している。上述した直接型熱交換器4を通って流下(矢印A)する水は、受け板24に落下し、受け板24の傾斜に沿って水槽本体7内に流れていく(矢印B)。そして、水槽本体7内に貯留されて再び取水配管8を経由して直接型熱交換器4に散水される。
【0030】
このように底板22を直接型熱交換器4の下方まで延ばさずに、受け板24として延ばすことで、水槽本体7の底板22の大きさが熱交換室3の床面積に比例して大きくなることはなく、受け板24を延ばす分だけ底板22の面積を小さくすることができる。底板22が大きいと水位を確保するためには大量の水が必要となってしまうため、底板22の面積を小さくすることで水槽本体7に溜められる水量を減少させることができ、装置全体(熱交換室3)が大型化したとしても、使用水量が増加することはない。底板22の面積減少は、容易な水位コントロールにも寄与できる。また、受け板24の下側にスペースを確保することができるので、飽和空調機2の動作に必要な各種配管や機器を配して収納することができ、飽和空調機2全体として見栄えよくコンパクトにすることができる。
【0031】
ここで、熱交換室3の一の側面(図では外気導入口13が設けられた側面と同じ側面)は扉側面3aとなり、この扉側面3aには開閉可能な扉25が形成されている。熱交換室3に水槽本体7が載置された際、扉側面3aに最も近接している側の側板は扉側側板23bとなる。この扉側側板23bには上述したような上縁から外方に延びる受け板24のような板は形成されていない。したがって、扉側側板23bは鉛直上方に延びていて、扉側に突出する部分はない。このため、扉側側板23bは扉側面3aに密接(近接)させることもできる。このような形状を有する扉側側板23bが最も熱交換室3の扉側面3aに密接(近接)しているため、扉25から水槽本体7内へのアクセスが容易になり、水槽本体7のメンテナンス性が向上する。
【0032】
また、熱交換器側側板23a以外の側板である左右側板23c(図の例では熱交換器側側板23aと扉側側板23b以外の側板)には、その上縁から上方に傾斜して外方に延びる傾斜板26が備わっている。この傾斜板26は、受け板24と連続して形成されている。このように、水槽本体7に受け板24とは別に傾斜板26をさらに設けることで、さらに受け板24のみを設けることに比べてさらに水槽本体7の底板22を小さくすることができる。このため、さらに使用水量を減少させることができ、傾斜板26の下側に配管や機器等の設置のスペースも確保できる。
【0033】
この傾斜板26は一方の左右側板23cのみに形成してもよいが、対向する双方の左右側板23cに設けることが好ましい。このようにすれば、底板22は水槽本体7の平面視にて少なくとも一方向(傾斜板26を有する左右側板23cに挟まれている方向)に対して中央に配されるため、水槽本体7の全体としてバランスがよくなる。
【0034】
また、底板22には、水を排水するために底板22を貫通して形成された排水口27が形成されている。この排水口27は、熱交換器側側板23aと扉側側板23bとの中間、又は熱交換器側側板23aよりも扉側側板23bに近い側に設けられている(図では中間に設けた例を示す)。このような位置に排水口27を設けることで、水が落下してくる直接型熱交換器4側で排水するよりも効率よく排水できる。熱交換器側側板23aの近傍は受け板24から落下してくる水があるために水流が乱れているので、こちら側に排水口27を設けても効率よく排水することができないためである。排水口27からの効率よい排水のため、底板22の表面に、排水口27に向けて傾斜面を設けてもよい。なお、排水口27は底板22に設けてもいいし、左右側板23cに設けてもよい。左右側板23cに設けると配管の取り回しが容易となる。図示はしないが、許容水量を超えた場合の水を排水するためのオーバーフローを水槽本体7内に配設してもよい。なお、「熱交換器側側板23aよりも扉側側板23bに近い側」とは、左右側板23cの中間地点から扉側側板23b側ということである。
【0035】
水槽本体7を熱交換室3に設置した際、上述したように取水配管8が水槽本体7から延びているが、この取水配管8は水槽本体7内に入り込み、吸込口28と接続されている。この吸込口28は、水槽本体7の内側に位置し、熱交換器側側板23aよりも扉側側板23bに近い側に設けられている。吸込口28をこのような位置に設けることで、水が落下してくる直接型熱交換器4側で発生する泡が吸い込まれることを防止し、水を吸い込んで循環させるポンプへの影響を抑制できる。吸込口28は例えばメッシュ形状を有する有底の筒体にて形成できる。
【0036】
水槽本体7内には水位を計測するための水位計29を設置してもよい。この水位計29は、水槽本体7の内側に位置し、熱交換器側側板23aよりも扉側側板23bに近い側に設けられている。このような位置に水位計29を設けることで、水が落下してくる直接型熱交換器4側のように水面の波立ちが小さくなり、安定して水位を計測することができる。
【0037】
水槽本体7内には、水を電気分解して殺菌するための電解殺菌装置30が配されている。この電解殺菌装置30は、水槽本体7の内側に位置し、熱交換器側側板23aよりも扉側側板23bに近い側に設けられている。この電解殺菌装置30は複数の長尺の陽極30a及び陰極30bからなる電極を有している。これら複数の陽極30a及び陰極30bは、熱交換器側側板23aと直交する方向に対して平行にそれぞれ間隔を存して配されている(左右側板23cと平行となるように陽極30a及び陰極30bは配されている)。水槽本体7内の水は、陽極30aと陰極30bとの間を通る際に電気分解され、次亜塩素酸イオンを発生する。この次亜塩素酸イオンが殺菌作用に寄与する。水槽本体7内の水の流れは、受け板24を設けることで熱交換器側側板23aから扉側側板23cの方向に向かっている。このような位置に電解殺菌装置30を設けることで、陽極30a及び陰極30bを水槽本体7内での水の流れと平行に配することになり、長尺である電極形状を活かして効率よく電気分解を行うことができる。
【符号の説明】
【0038】
1:飽和空調機用水槽、2:飽和空調機、3:熱交換室、3a:扉側面、4:直接型熱交換器、5:散水ノズル、6:充填材、7:水槽本体、8:取水配管、9:設置室、10:熱交換器、11:熱源機、12:熱源配管、13:外気導入口、14:フィルタ室、15:ファン室、16:連通口、17:ファン、18:垂れ壁、19:フィルタ、20:コイル、21:外気吐出口、22:底板、23:側板、23a:熱交換器側側板、23b:扉側側板、23c:左右側板、24:受け板、25:扉、26:傾斜板、27:排水口、28:吸込口、29:水位計、30:電解殺菌装置、30a:陽極、30b:陰極、31:ポンプ
図1
図2
図3
図4
図5