特許 7502156 空調装置

(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】2024-06-10

(45)【発行日】2024-06-18

(54)【発明の名称】空調装置

(51)【国際特許分類】

   F24F 3/153 20060101AFI20240611BHJP

   F24F 1/0038 20190101ALI20240611BHJP

   F24F 1/0083 20190101ALI20240611BHJP

   F24F 11/46 20180101ALI20240611BHJP

   F24F 11/81 20180101ALI20240611BHJP

   F24F 110/12 20180101ALN20240611BHJP

【ＦＩ】

F24F3/153

F24F1/0038 441

F24F1/0083

F24F11/46

F24F11/81

F24F110:12

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020191468

(22)【出願日】2020-11-18

(65)【公開番号】P2022080417

(43)【公開日】2022-05-30

【審査請求日】2023-09-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】100154726

【弁理士】

【氏名又は名称】宮地 正浩

(72)【発明者】

【氏名】正木 雄太

(72)【発明者】

【氏名】村井 絢香

(72)【発明者】

【氏名】篠島 隆司

【審査官】奥隅 隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－８０８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－６２６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２９２２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１１－００００２１１（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ １／００－１３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外気を冷却除湿する冷却除湿部と、
冷却除湿された外気を加熱する再熱部と、
冷却除湿される前の外気と排気とを熱交換させる熱交換部と、
その熱交換部に供給される前の外気の一部を前記再熱部に供給する外気供給部と、
前記外気供給部にて前記再熱部に供給されて前記再熱部を通過した外気を、前記熱交換部に供給される前の外気に対して混合させる第１混合状態と、前記外気供給部にて前記再熱部に供給されて前記再熱部を通過した外気を、前記熱交換部を通過して前記冷却除湿部に供給される前の外気に対して混合させる第２混合状態とに切替自在な外気混合部とが備えられている空調装置。

【請求項2】

前記外気混合部は、前記外気供給部にて前記再熱部に供給されて前記再熱部を通過した外気の温度、及び、前記熱交換部を通過して前記冷却除湿部に供給される前の外気の温度に基づいて、第１混合状態と第２混合状態とに切り替える請求項１に記載の空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、外気を冷却除湿する冷却除湿部と、冷却除湿された外気を加熱する再熱部とが備えられている空調装置に関する。

【背景技術】

【0002】

空調装置として、外気を冷却除湿する冷却除湿部と、冷却除湿された外気を加熱する再熱部とが備えられたものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

【0003】

この特許文献１、２に記載の空調装置では、冷却除湿される前の外気の一部を再熱部に供給し、再熱部を通過した外気を冷却除湿される前の外気に混合させる外気混合部が備えられている。これにより、再熱部の加熱源として外気を用いることができ、省エネルギー化を図ることができる。

【0004】

一方、別の空調装置として、空調対象空間等から外部に排気する排気と冷却除湿される前の外気とを熱交換させる熱交換器が備えられているものもある（例えば、特許文献３参照）。これにより、熱交換器において、排気が有する冷熱を用いて、冷却除湿される前の外気を冷却することができるので、冷却除湿部での必要熱量の削減を図り、省エネルギー化を図ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２０－０８５２６１号公報

【文献】特開２０１４－１５３０１７号公報

【文献】特開２０１１－０５８６７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

省エネルギー化を図るために、特許文献１、２に記載の空調装置では、再熱部の加熱源として外気を用いるのに対して、特許文献３に記載の空調装置では、排気が有する冷熱を用いている。そこで、更なる省エネルギー化を図るために、特許文献１、２に記載の空調装置と特許文献３に記載の空調装置とを組み合わせることが考えられる。

【0007】

しかしながら、単に組み合わせるだけでは、外気が有する熱と、空調対象空間等から外部に排気される排気が有する熱との両方を有効に活用することができず、かえって消費エネルギーの増大を招く等、省エネルギー化を図ることができない可能性がある。

【0008】

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、外気が有する熱だけでなく、空調対象空間等から外部に排気される排気が有する熱も有効に活用して、更なる省エネルギー化を図ることができる空調装置を提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の第１特徴構成は、外気を冷却除湿する冷却除湿部と、
冷却除湿された外気を加熱する再熱部と、
冷却除湿される前の外気と排気とを熱交換させる熱交換部と、
その熱交換部に供給される前の外気の一部を前記再熱部に供給する外気供給部と、
前記外気供給部にて前記再熱部に供給されて前記再熱部を通過した外気を、前記熱交換部に供給される前の外気に対して混合させる第１混合状態と、前記外気供給部にて前記再熱部に供給されて前記再熱部を通過した外気を、前記熱交換部を通過して前記冷却除湿部に供給される前の外気に対して混合させる第２混合状態とに切替自在な外気混合部とが備えられている点にある。

【0010】

本構成によれば、外気混合部は、第１混合状態と第２混合状態とに切替自在であるので、例えば、外気供給部にて再熱部に供給されて再熱部にて温度低下した外気の温度が比較的高温であれば、外気混合部が第１混合状態に切り替え、再熱部にて温度低下した外気の温度が比較的低温であれば、外気混合部が第２混合状態に切り替えることができる。

【0011】

外気混合部が第１混合状態に切り替えた場合には、熱交換部に供給される前の外気に対して、再熱部にて温度低下した比較的高温の外気を混合させても、熱交換部に供給される前の外気を、冷却し過ぎるのを防止しながら冷却することができる。よって、熱交換部において外気と排気との間に十分な温度を確保することができ、再熱部の加熱源として外気を有効に活用できることは勿論、再熱部にて温度低下した外気の混合と熱交換部との２段階で外気を冷却することができるので、冷却除湿部での必要熱量の削減を図ることができる。

【0012】

外気混合部が第２混合状態に切り替えた場合には、熱交換部において排気が有する冷熱を活用して外気を冷却できるだけでなく、熱交換部を通過して冷却除湿部に供給される前の外気に対して、再熱部にて温度低下した比較的低温の外気を混合させることで、更に外気を冷却することができる。よって、再熱部の加熱源として外気を有効に活用できることは勿論、熱交換部と再熱部にて温度低下した外気の混合との２段階で外気を冷却することができるので、冷却除湿部での必要熱量の削減を図ることができる。

【0013】

このように、外気混合部を各種の条件に応じて第１混合状態と第２混合状態とに切り替えることで、外気が有する熱だけでなく、空調対象空間等から外部に排気される排気が有する熱も有効に活用して、更なる省エネルギー化を図ることができる。

【0014】

本発明の第２特徴構成は、前記外気混合部は、前記外気供給部にて前記再熱部に供給されて前記再熱部を通過した外気の温度、及び、前記熱交換部を通過して前記冷却除湿部に供給される前の外気の温度に基づいて、第１混合状態と第２混合状態とに切り替える点にある。

【0015】

本構成によれば、外気供給部にて再熱部に供給されて再熱部を通過した外気の温度が熱交換部を通過して冷却除湿部に供給される前の外気の温度よりも高いと、外気混合部が第１混合状態に切り替え、外気供給部にて再熱部に供給されて再熱部を通過した外気の温度が熱交換部を通過して冷却除湿部に供給される前の外気の温度よりも低いと、外気混合部が第２混合状態に切り替えることができる。このように、外気供給部にて再熱部に供給されて再熱部を通過した外気の温度、及び、熱交換部を通過して冷却除湿部に供給される前の熱交換部を通過した外気の温度を用いることで、外気混合部による第１混合状態と第２混合状態との切替を適切に行うことができ、省エネルギー化を効率よく図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】空調装置の概略構成を示す図

【図2】空調装置の概略構成を示す図

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明に係る空調装置の実施形態について図面に基づいて説明する。
この空調装置１は、図１及び図２に示すように、空気を流通させる系統として、外気Ａ１を流通させて空調対象空間５に供給する給気系統２と、空調対象空間５の空気を流通させて外部に排気する排気系統３と、給気系統２の外気Ａ１から一部の外気Ａ２を分岐させて流通させたのち、給気系統２に戻す循環系統４との３つの系統が備えられている。３つの系統の夫々には、空気を流通させるためのファン等の空気流通手段（図示省略）が備えられている。ちなみに、図１と図２は、いずれも空調装置１の概略構成を示すものであるが、空気が流通する部位が異なっており、空気が流通する部位を黒塗りの太線にて示している。

【0018】

空調装置１は、空気の空調処理を行う機器として、外気Ａ１を冷却除湿する冷却除湿部６と、冷却除湿された外気Ａ１を加熱する再熱部７と、冷却除湿される前の外気Ａ１と排気Ｂ（空調対象空間５の空気）とを熱交換させる熱交換部８とが備えられている。ちなみに、図示は省略するが、冷却除湿部６には、冷却除湿用の熱媒体が循環供給されている。

【0019】

給気系統２には、外気Ａ１の流通方向の上流側から順に、熱交換部８、冷却除湿部６、再熱部７が備えられている。給気系統２は、外気Ａ１を熱交換部８に供給する第１給気路２１と、熱交換部８を通過した外気Ａ１を冷却除湿部６に供給する第２給気路２２と、冷却除湿部６を通過した外気Ａ１を再熱部７に供給する第３給気路２３と、再熱部７を通過した外気Ａ１を空調対象空間５に供給する第４給気路２４とが備えられている。給気系統２では、外気Ａ１が、まず、熱交換部８にて排気Ｂとの熱交換により冷却され、その冷却された外気Ａ１が、冷却除湿部６にて冷却除湿用の熱媒体との熱交換により冷却除湿される。その後、その冷却除湿された外気Ａ１が、再熱部７にて外気Ａ２との熱交換により再熱され、その再熱された外気Ａ１が、空調対象空間５に供給されている。

【0020】

排気系統３には、その途中部位に熱交換部８が備えられている。排気系統３は、排気Ｂ（空調対象空間５の空気）を熱交換部８に供給する第１排気路３１と、熱交換部８を通過した排気Ｂを外部に排気する第２排気路３２とが備えられている。排気系統３では、排気Ｂが、熱交換部８において外気Ａ１との熱交換により加熱され、その加熱された排気Ｂが外部に排気されている。

【0021】

循環系統４には、その途中部位に再熱部７が備えられている。循環系統４は、第１給気路２１の外気Ａ１から分岐された一部の外気Ａ２を再熱部７に供給する第１循環路４１（外気供給部に相当する）と、再熱部７を通過した外気Ａ２を第１給気路２１に戻して熱交換部８に供給される前の外気Ａ１に対して混合させる第２循環路４２と、再熱部７を通過した外気Ａ２を第２給気路２２に戻して熱交換部８を通過して冷却除湿部６に供給される前の外気Ａ１に対して混合させる第３循環路４３とが備えられている。第２循環路４２と第３循環路４３とは、その上流側部位が共通の流路として備えられ、その下流側部位が分岐されて第１給気路２１と第２給気路２２とに接続されている。循環系統４では、第１給気路２１の外気Ａ１から分岐された外気Ａ２が、再熱部７にて外気Ａ１との熱交換により冷却され、その冷却された外気Ａ２が給気系統２の外気Ａ１に混合されている。

【0022】

循環系統４では、第２循環路４２を開閉する第１開閉弁４４が第２循環路４２に備えられ、第３循環路４３を開閉する第２開閉弁４５が第３循環路４３に備えられ、第１開閉弁４４及び第２開閉弁４５の開閉状態を制御する開閉制御部４６が備えられている。開閉制御部４６が、第１開閉弁４４及び第２開閉弁４５の開閉状態を制御することで、再熱部７を通過した外気Ａ２を給気系統２の外気Ａ１に混合させる混合状態について、第１混合状態と第２混合状態とに切替自在に構成されている。このようにして、第１循環路４１（外気供給部）にて再熱部７に供給されて再熱部７を通過した外気Ａ２を給気系統２の外気Ａ１に混合させる外気混合部が、第２循環路４２、第３循環路４３、第１開閉弁４４、第２開閉弁４５、開閉制御部４６等から構成されている。

【0023】

第１混合状態では、図１に示すように、開閉制御部４６が、第１開閉弁４４を開状態とし且つ第２開閉弁４５を閉状態として、再熱部７を通過した外気Ａ２を、第２循環路４２にて熱交換部８に供給される前の第１給気路２１の外気Ａ１に対して混合させている。第２混合状態では、図２に示すように、開閉制御部４６が、第１開閉弁４４を閉状態とし且つ第２開閉弁４５を開状態として、再熱部７を通過した外気Ａ２を、第３循環路４３にて熱交換部８を通過して冷却除湿部６に供給される前の外気Ａ１に対して混合させている。ちなみに、図１及び図２において、第１開閉弁４４及び第２開閉弁４５について、開状態のものを黒塗りとし、閉状態のものを白抜きとしている。

【0024】

第２給気路２２には、熱交換部８を通過して冷却除湿部６に供給される前の外気Ａ１の温度を検出する第１温度検出部Ｔ１が備えられ、第２循環路４２と第３循環路４３との共通部位には、第１循環路４１にて再熱部７に供給されて再熱部７を通過した外気Ａ２の温度を検出する第２温度検出部Ｔ２が備えられている。

【0025】

開閉制御部４６は、第１温度検出部Ｔ１及び第２温度検出部Ｔ２の検出温度に基づいて、第１開閉弁４４及び第２開閉弁４５の開閉制御を行っている。第２温度検出部Ｔ２の検出温度が第１温度検出部Ｔ１の検出温度以上である場合には、図１に示すように、開閉制御部４６が、第１開閉弁４４を開状態とし且つ第２開閉弁４５を閉状態として、第１混合状態に切り替えている。第２温度検出部Ｔ２の検出温度が第１温度検出部Ｔ１の検出温度よりも低い場合には、図２に示すように、開閉制御部４６が、第１開閉弁４４を閉状態とし且つ第２開閉弁４５を開状態として、第２混合状態に切り替えている。

【0026】

図１に示すように、第１混合状態では、熱交換部８に供給される前の外気Ａ１（例えば、３６℃）に対して、再熱部７を通過した外気Ａ２（例えば、３２℃）が混合されて、外気Ａ１が冷却される。このとき、再熱部７を通過して温度低下した外気Ａ２は、熱交換部８に供給される前の外気Ａ１よりも低温であるものの、第２温度検出部Ｔ２の検出温度が第１温度検出部Ｔ１の検出温度以上であるので、熱交換部８を通過した外気Ａ１よりも低温とはなっていない。よって、外気Ａ２の混合により、熱交換部８に供給される前の外気Ａ１を、冷却し過ぎるのを防止しながら冷却することができる。

【0027】

外気Ａ２の混合により冷却された外気Ａ１は、熱交換部８に供給され、熱交換部８にて排気Ｂ（例えば、２６℃）との熱交換により冷却される。熱交換部８に供給される外気Ａ１は、外気Ａ２の混合により冷却されているものの、冷却し過ぎるのが防止されているので、熱交換部８において外気Ａ１と排気Ｂとの間に十分な温度差を確保することができ、熱交換部８においても外気Ａ１を効果的に冷却することができる。よって、冷却除湿部６に供給される前に、再熱部７にて温度低下した外気Ａ２の混合と熱交換部８での熱交換との２段階で外気Ａ１を効果的に冷却することができる。

【0028】

２段階で冷却された外気Ａ１は、冷却除湿部６に供給され、冷却除湿部６にて冷却除湿され（例えば、１２℃）、再熱部７に供給される。そして、外気Ａ１は、再熱部７にて外気Ａ２との熱交換により再熱されて（例えば、１６℃）、空調対象空間５に供給されている。

【0029】

図２に示すように、第２混合状態では、第１混合状態とは異なり、熱交換部８に供給される前の外気Ａ１が、外気Ａ２の混合を受けることなく、熱交換部８に供給され、熱交換部８にて排気Ｂとの熱交換により冷却される。その冷却された外気Ａ１に対して、冷却除湿部６に供給される前に、再熱部７を通過した外気Ａ２が混合されて、外気Ａ１が冷却される。このとき、第２温度検出部Ｔ２の検出温度が第１温度検出部Ｔ１の検出温度よりも低いので、再熱部７を通過して温度低下した外気Ａ２は、熱交換部８を通過した外気Ａ１よりも低温となっている。よって、外気Ａ２の混合により、熱交換部８を通過した外気Ａ１を効果的に冷却することができるので、冷却除湿部６に供給される前に、熱交換部８での熱交換と再熱部７にて温度低下した外気Ａ２の混合との２段階で外気Ａ１を効果的に冷却することができる。

【0030】

２段階で冷却された外気Ａ１は、冷却除湿部６に供給され、冷却除湿部６にて冷却除湿され、再熱部７に供給される。そして、外気Ａ１は、再熱部７にて外気Ａ２との熱交換により再熱されて、空調対象空間５に供給されている。

【0031】

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、開閉制御部４６が、熱交換部８を通過して冷却除湿部６に供給される前の外気Ａ１の温度（第１温度検出部Ｔ１の検出温度）、及び、再熱部７を通過した外気Ａ２の温度（第２温度検出部Ｔ２の検出温度）に基づいて、第１混合状態と第２混合状態とに切り替えているが、例えば、熱交換部８に供給される前の外気の温度に基づいて、第１混合状態と第２混合状態とに切り替えることも可能であり、第１混合状態と第２混合状態とに切り替えるための条件は適宜変更が可能である。

【符号の説明】

【0032】

１ 空調装置
６ 冷却除湿部
７ 再熱部
８ 熱交換部
４１ 第１循環路（外気供給部）
４２ 第２循環路（外気混合部）
４３ 第３循環路（外気混合部）
４４ 第１開閉弁（外気混合部）
４５ 第２開閉弁（外気混合部）
４６ 開閉制御部（外気混合部）

【図1】

【図2】