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発明の名称 空気調和システム
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−304614(P2001−304614A)
公開日 平成13年10月31日(2001.10.31)
出願番号 特願2000−122140(P2000−122140)
出願日 平成12年4月24日(2000.4.24)
代理人
発明者 木村恵一 / 清滝多門 / 浦野勝博
要約 目的
熱交換コイルの配管と流量制御を簡略化・効率化できる空気調和システムを得る。

構成
空調機本体9に熱交換コイル17を設ける。熱交換コイル17で熱交換した空気を送風するファン10を備えたファンユニット33に、複数の吹出口3を連結する。空調機本体9から吹出口3に空気を分流させて空調ゾーンへ給気するように構成する。空調機本体9に、熱源からの熱媒を熱交換コイル17に送る流量調整自在なポンプユニット19を、設ける。
特許請求の範囲
【請求項1】 空調機本体9に熱交換コイル17を設け、この熱交換コイル17で熱交換した空気を送風するファン10を備えたファンユニット33に、複数の吹出口3を連結し、この空調機本体9からこれらの吹出口3に空気を分流させて空調ゾーンへ給気するように構成し、この空調機本体9に、熱源からの熱媒を前記熱交換コイル17に送る流量調整自在なポンプユニット19を、設けたことを特徴とする空気調和システム。
【請求項2】 空調機本体9に熱交換コイル17を設け、この熱交換コイル17で熱交換した空気を送風するファン10を、複数の吹出ユニット18に、吹出口3と共に一体に設け、この空調機本体9からこれらの吹出ユニット18に空気を分流させて空調ゾーンへ給気するように構成し、この空調機本体9に、熱源からの熱媒を前記熱交換コイル17に送る流量調整自在なポンプユニット19を、設けたことを特徴とする空気調和システム。
【請求項3】 空調機本体9に外気処理用の全熱交換器40を設けた請求項1又は2記載の空気調和システム。
【請求項4】 ポンプユニット19から熱源への熱媒戻り温度とファン10の風量と熱交換コイル17の熱媒流量のうち適宜又は全てを制御するコントローラ22を、備えた請求項1、2又は3記載の空気調和システム。
【請求項5】 各吹出口3の吹出風量信号を数値に置き換えてその合計数値に基づいてファン10の風量と熱交換コイル17の熱媒流量を制御するコントローラ22とした請求項4記載の空気調和システム。
【請求項6】 熱交換コイル17が複数の分岐ヘッダ27を備え、所定の分岐ヘッダ27の熱媒を流通・停止させることによりコイル全体の熱媒流量を調整するように構成した請求項1、2、3、4又は5記載の空気調和システム。
【請求項7】 熱交換コイル17の各伝熱管26を、熱媒が水平乃至上向きに流れるように設けた請求項1、2、3、4、5又は6記載の空気調和システム。
【請求項8】 熱交換コイル17の伝熱管26を楕円管にした請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の空気調和システム。
【請求項9】 ファンユニット33がケーシング34を備え、このケーシング34からファン10を引出し自在に構成した請求項1、3、4、5、6、7又は8記載の空気調和システム。
【請求項10】 吹出ユニット18がケーシング1を備え、このケーシング1の一部を分離・接続又は開閉自在に構成しかつこの一部に吹出口3を分離・接続自在に連通連結し、この吹出口3を分離すると共にこのケーシング1の一部を分離又は開放してファン10を出し入れ自在に構成した請求項2、3、4、5、6、7又は8記載の空気調和システム。
【請求項11】 ファンユニット33のケーシング34の一部乃至全体を風上側から風下側に向かって縮径させた請求項1、3、4、5、6、7、8又は9記載の空気調和システム。
【請求項12】 吹出ユニット18のケーシング1の一部乃至全体を風上側から風下側に向かって縮径させた請求項2、3、4、5、6、7、8又は10記載の空気調和システム。
【請求項13】 ファンユニット33のケーシング34に外気取入口5を設けた請求項1、3、4、5、6、7、8、9又は11記載の空気調和システム。
【請求項14】 吹出ユニット18のケーシング1に外気取入口5を設けた請求項2、3、4、5、6、7、8、10又は12記載の空気調和システム。
【請求項15】 空調ゾーンから空調機本体9への逆流を防止するダンパ機構6を設けた請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13又は14記載の空気調和システム。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は空気調和システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の空調機は、熱交換コイルとファンが同じ機体内に一体に設けられており、この熱交換コイルへ熱媒を送るポンプ類は、外部に設置されていた。また、熱交換コイルの熱媒流量(水量)制御はバルブによって行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そのため、ファンの騒音が高くなり、ポンプ類を外部に設置しているため配管や流量制御が複雑であった。しかも、大温度差少水量運転の場合、バルブの構造上所定量以下に水量を制御することができず、バルブ制御はコスト高になる問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決するために、空調機本体に熱交換コイルを設け、この熱交換コイルで熱交換した空気を送風するファンを備えたファンユニットに、複数の吹出口を連結し、この空調機本体からこれらの吹出口に空気を分流させて空調ゾーンへ給気するように構成し、この空調機本体に、熱源からの熱媒を前記熱交換コイルに送る流量調整自在なポンプユニットを、設けた。また、空調機本体に熱交換コイルを設け、この熱交換コイルで熱交換した空気を送風するファンを、複数の吹出ユニットに、吹出口と共に一体に設け、この空調機本体からこれらの吹出ユニットに空気を分流させて空調ゾーンへ給気するように構成し、この空調機本体に、熱源からの熱媒を前記熱交換コイルに送る流量調整自在なポンプユニットを、設けた。さらに、空調機本体に外気処理用の全熱交換器を設けた。さらに、ポンプユニットから熱源への熱媒戻り温度とファンの風量と熱交換コイルの熱媒流量のうち適宜又は全てを制御するコントローラを、備えた。さらに、各吹出口の吹出風量信号を数値に置き換えてその合計数値に基づいてファンの風量と熱交換コイルの熱媒流量を制御するコントローラとした。さらに、熱交換コイルが複数の分岐ヘッダを備え、所定の分岐ヘッダの熱媒を流通・停止させることによりコイル全体の熱媒流量を調整するように構成した。さらに、熱交換コイルの各伝熱管を、熱媒が水平乃至上向きに流れるように設けた。さらに、熱交換コイルの伝熱管を楕円管にした。さらに、ファンユニットがケーシングを備え、このケーシングからファンを引出し自在に構成した。さらに、吹出ユニットがケーシングを備え、このケーシングの一部を分離・接続又は開閉自在に構成しかつこの一部に吹出口を分離・接続自在に連通連結し、この吹出口を分離すると共にこのケーシングの一部を分離又は開放してファンを出し入れ自在に構成した。さらに、ファンユニットのケーシングの一部乃至全体を風上側から風下側に向かって縮径させた。吹出ユニットのケーシングの一部乃至全体を風上側から風下側に向かって縮径させた。さらに、ファンユニットのケーシングに外気取入口を設けた。さらに、吹出ユニットのケーシングに外気取入口を設けた。さらに、空調ゾーンから空調機本体への逆流を防止するダンパ機構を設けた。
【0005】
【実施例】図1〜図2は本発明の空気調和システムを例示し、この空気調和システムは、空調機本体9に熱交換コイル17を設け、この熱交換コイル17で熱交換した空気を送風するファン10を備えたファンユニット33に、複数の吹出口3をダクト7を介して連結し、この空調機本体9からこれらの吹出口3に空気を分流させて空調ゾーンへ給気するように構成し、この空調機本体9に、熱源からの熱媒を熱交換コイル17に送る流量調整自在なポンプユニット19を、設け、ポンプユニット19から熱源への熱媒戻り温度とファン10の風量と熱交換コイル17の熱媒流量のうち適宜(どれかひとつもしくはふたつ)又は全てを制御するコントローラ22と、ポンプユニット19から熱源への熱媒戻り温度を検出する温度センサー30と、を備えている。このシステムは、例えば階層毎に設け、中央制御装置にて集中制御する。
【0006】図示省略するが、熱源側には空調機本体9へ熱媒を送る一次ポンプユニットと蓄熱槽、又は、吸収式冷凍機、又は、ヒートポンプなどを設ける。空調機本体9内には、熱交換コイル17、流量調整自在なインバータ式又は多段階制御式のポンプユニット19、加湿器23、ドレンパンなどを、一体的に設ける。ポンプユニット19は、例えば、ポンプ、バルブ、各種ゲージや配管類にて構成する。空調機本体9の空気取入口24は天井チャンバなどに接続し、還気、又は、還気及び外気を空調機本体9内に取入れる。空調機本体9内の空気は、給気口45に連通連結された分岐チャンバ8とダクト7を介して、ファンユニット33に導入される。
【0007】コントローラ22はマイコンスイッチなどにて構成し、ポンプユニット19のポンプモータ20とファンユニット33のファンモータ21の回転速度を制御する。コントローラ22は、各ファンモータ21、21…に別個に回転速度の指令を出して風量を無段階又は段階的に制御しかつポンプモータ20に回転速度の指令を出して流量を無段階又は段階的に制御する。これにより、ファン自体で風量調節してきめ細かく空調でき、VAVユニットが不要で圧力損失がなくファン10の小型化を図れ低騒音となる。さらに、無段階で回転制御する場合は、風量や湿度の調節、間欠運転、極微風運転なども容易となる。また、風量変化や熱負荷変化に応じて熱媒流量が自動的に変化するように制御することにより省エネ化を図り得る。さらにコントローラ22は、温度センサー30の検出値が所定温度(例えば17℃)となるようにポンプユニット19のポンプモータ20の回転速度を制御する。また、各吹出口3の吹出風量信号を数値(ポイント)に置き換えてその合計数値に基づいてファン10の風量と熱交換コイル17の熱媒流量を制御するコントローラ22と、することもできる。たとえば、各吹出口3に図示省略のセンサーを設け、そのセンサーの吹出風量信号の合計数値(ポイント)の変動に応じて、ファン10の風量と熱交換コイル17の熱媒流量を増減制御する。
【0008】熱交換コイル17は、フィン群25に多数の伝熱管26を挿着し、これら伝熱管26を分岐ヘッダ27と合流ヘッダ28に連通連結して成る。ポンプユニット19から送られてきた冷水や温水その他各種の熱媒は、分岐ヘッダ27から入って分流し、多数の伝熱管26を通って、合流ヘッダ28に合流し、ポンプユニット19に還るが、その際、コイル通風空気と熱媒は、フィン群25と伝熱管26を介して熱交換される。
【0009】図3は、熱交換コイル17が複数の分岐ヘッダ27を備え、所定の分岐ヘッダ27の熱媒を流通・停止させることによりコイル全体の熱媒流量を調整するように構成したもので、分岐ヘッダ27…と同数のポンプユニット19…を、設け、各々のポンプユニット19のコイル熱媒送出管29を、夫々異なる分岐ヘッダ27に連通連結したものである。この場合、熱負荷の変化に応じて、適宜のポンプユニット19を止めることにより、流通している熱媒流速を落とさずに、コイル全体の熱媒流量を増減調整できる。また、これに代えて図4のようにポンプユニット19とバルブ35…を用いて、所定の分岐ヘッダ27の熱媒を流通・停止させることによりコイル全体の熱媒流量を調整するように構成してもよい。なお、分岐ヘッダ27とポンプユニット19の数は図例に限定されるものではなく変更自由である。
【0010】熱交換コイル17は、多数のプレートフィン16を所定間隔で平行に並設して成るフィン群25と、途中の管部32が複数段・複数列でこのフィン群25に挿着され通風方向たる管部列方向へ向かいつつ蛇行する多数の伝熱管26…と、これら伝熱管26…の一端部に連通連結される複数の熱媒流入側の分岐ヘッダ27…と、これら伝熱管26…の他端部に連通連結される1つ又は複数の熱媒流出側の合流ヘッダ28と、を備える。なお、各図中の白抜き矢印はプレートフィン16、16の間を通るコイル通風空気の風向を示している。
【0011】図5は、フィン群25の伝熱管挿着面方向(管部32の軸心方向)から見たもので、白丸で示す管部32、32の間の線は、管部32、32を連通連結する反転部を示し、実線が手前側、点線が奥側のもので、熱交換コイル17の各伝熱管26を、熱媒が水平乃至上向きに流れるように設ける。この例では、さらに、フィン群25の伝熱管挿着面方向から見て、伝熱管26がその途中で管部段方向乃至熱媒上流側に(好ましくは複数回)向かうように、かつ互いに異なる分岐ヘッダ27に連結された伝熱管26の管部32が少なくとも1つずつ(図5の二点鎖線で囲んだゾーンの如く)一段乃至二段毎に含まれるように、構成する。これにより、コイルのパスが増して伝熱管有効長を長くとることができ、一つの分岐ヘッダ27の熱媒流通のみでもほぼ全段にわたって熱媒の流れる管部32が含まれるので、バイパス空気が少なくてコイル通風空気との交換熱量を多くとれ、熱交換能力が高い。さらに、互いに異なる分岐ヘッダ27に連結された伝熱管26の管部32が少なくとも1つずつ、管部段方向の端部近傍段を除いて、一段毎に含まれるように構成することにより、コイル内の風量・風速分布に合わせた無駄の少ない一層効率的な熱交換を行える。
【0012】また、図6の熱交換コイル17は、所定の分岐ヘッダ27に連結された管部32を少なくとも2つ、その他の互いに異なる分岐ヘッダ27に連結された管部32を少なくとも1つずつ一段乃至二段毎に含まれるようにしたものである。なお、前記実施例において熱媒が下向きにも流れるようにしてもよい。また、前記各実施例において、伝熱管26は、図7のように楕円管に形成し楕円長軸を風向と略平行にするのが好ましいが、円形管でもよい。フィン群25の伝熱管挿着面方向から見て管部32の配列を千鳥状や格子状等に変更するも自由であり、風向の変更も自由である。また、熱媒とコイル通風空気が向流でなく並流となるようにしてもよい。
【0013】図1と図8に示すように、ファンユニット33は、ケーシング34を備え、このケーシング34からファン10を引出し・収納自在に構成する。さらに、ファンユニット33のケーシング34には外気取入口5を必要に応じて設け、空調ゾーンから空調機本体9への空気の逆流を防止するダンパ機構6を、ダクト接続口4と外気取入口5に設ける。このダンパ機構6は後述の実施例(図12参照)と同様のものである。また、ファンユニット33のケーシング34の一部乃至全体を風上側から風下側でかつ吹出口3側のダクト接続口46に向かって縮径させる。なお、縮径部無しのケーシング34としてもよい。
【0014】図9は、図1の実施例において、熱交換コイル17で熱交換した空気を送風するファン10を、複数の吹出ユニット18に、吹出口3と共に一体に設け、この空調機本体9からこれらの吹出ユニット18に空気を分流させて空調ゾーンへ給気するように構成した空気調和システムで、他の構成は図1の実施例と同様である。
【0015】図9〜図14に示すように、吹出ユニット18はケーシング1を備え、このケーシング1の一部を分離・接続又は開閉自在に構成しかつこの一部に吹出口3を分離・接続自在に連通連結し、この吹出口3を分離すると共にこのケーシング1の一部を分離又は開放してファン10を出し入れ自在に構成する。図10〜図13の実施例では、天井内部に設置される中空状のケーシング1と、空調ゾーンから天井内部に通じる開口部2に設けられるアネモ形の吹出口3と、を備え、このケーシング1に、空調機本体9からの空気を取入れるダクト接続口4と、外気を取入れる外気取入口5と、空調ゾーンから空調機本体9への空気の逆流を防止するダンパ機構6と、を設ける。ダンパ機構6はダクト接続口4と外気取入口5に設ける。ケーシング1の一端側空室部Aには、電装品や制御器などの内装部品Dを、組込自在とする。
【0016】ケーシング1は、吊金具などを介して天井コンクリート等の固体部に取付けする。ダクト接続口4は、ダクト7を介して、空調機本体9に連通連結された分岐チャンバ8に接続する。この空調機本体9の熱交換コイル17で熱交換されて冷気又は暖気となった空気を、分岐チャンバ8で分流し、ダクト7を介して、各々のケーシング1内へファン10にて導入し、吹出口3から空調ゾーンへ給気する。外気取入口5は、ダクト12を介して、図示省略の換気ユニットや外気処理空調機などに接続し、換気ユニットや外気処理空調機などのファンや吹出ユニットのファン10にて、外気をケーシング1内に必要に応じて導入する。
【0017】ダンパ機構6は、ファン10による送風にて揺動開放して通気状態とする開閉板11を、ダクト接続口4及び外気取入口5に設けて、構成する。開閉板11は、その一端縁部を軸にして揺動するように懸垂状に設け、非送風状態では自重でダクト接続口4及び外気取入口5を密閉状に遮断し、送風状態では風圧により揺動してダクト接続口4及び外気取入口5を開放するように、構成する。これにより、吹出口3、ダクト接続口4及び外気取入口5を通じて空調ゾーンの空気が、空調機本体9と、前述の換気ユニットや外気処理空調機などに、逆流するのを防止する。
【0018】図10と図13に示すように、ケーシング1の一端側空室部Aの底面外装板13を着脱又は開閉自在に構成すると共に、ケーシング1の底面外装板13と吹出口3を分離・接続自在に連通連結し、ケーシング1の他端側空室部Bに、独立駆動する複数のファン10を、ケーシング1の一端側空室部Aへ各々別個に取出し自在として設け、このファン10を開口部2を介して出し入れ自在に構成する。したがって、このように複数のファン10を設けた場合でも、吹出口3と外装板13を取外し、天井板などの開口部2と、外装板13を取り外した後のケーシング1の開口部と、を介してケーシング1内のファン10を室内などの空調ゾーンへ容易に取り外すことができる。
【0019】また、図14の実施例では、ケーシング1を一端側箱体14と他端側箱体15に分離・接続自在に構成すると共に、このケーシング1の一端側箱体14と吹出口3を分離・接続自在に連通連結し、ケーシング1の他端側箱体15内に、独立駆動する複数のファン10を、ケーシング1の一端側へ各々別個に取出し自在として設け、ファン10を開口部2を介して取し入れ自在に構成したもので、その他の構成は図10の実施例と同様である。このように複数のファン10を設けた場合でも、吹出口3と一端側箱体14を取外し、天井板などの開口部2を介して他端側箱体15内のファン10を空調ゾーンへ容易に取り外すことができる。
【0020】図15と図16の実施例は、図10〜図14の実施例において、吹出ユニット18のケーシング1の一部乃至全体を風上側から風下側に向かって縮径させたものである。具体的には、ケーシング1を、少なくとも吹出口3が連結された周辺部を含むようにして風上側から風下側に向かって順次縮径させる。
【0021】なお、前記各実施例において、ダクト接続口4、外気取入口5及びダクト7、12の形状や数の変更は自由であり、外気取入口5を省略してもよい。吹出口3とダンパ機構6は図例以外の構造のものであってもよい。また、ファン10の数の増減は自由である。また、図8、図15、図16の実施例におけるケーシング34、1の縮径部は、ケーシング34、1のいずれの面を用いて縮径させるも自由である。さらに、ダンパ機構6は、ケーシング34、1でなく、ダクト7やダクト同士を連結する図示省略のチャンバあるいは分岐チャンバ8など任意の部位に設けるも自由である。
【0022】図17は、前記各実施例において、空調機本体9に外気処理用の全熱交換器40を設けたものである。この場合、空調機本体9の内部に第一風路41と第二風路42を設け、空調機本体9に、空調ゾーンからの還気を取入れる空気取入口24を2つと、外気口43と、排気口44と、給気口45と、を夫々形成する。第二風路42は空気取入口24の一方と排気口44に連通連結し、第一風路41は外気口43と給気口45に連通連結する。全熱交換器40は、その内部において第二風路42の還気と第一風路41の外気が交叉状に通過して熱交換(排熱利用)するように、第二風路42と第一風路41にまたがるように設け、全熱交換器40の風下側において第一風路41に空気取入口24の他方を連通連結し、さらにその風下側において第一風路41に加湿器23と熱交換コイル17を設ける。空気取入口24の一方からの還気は、全熱交換器40を通って排気口44から出、外気口43からの外気は、全熱交換器40を通り、空気取入口24の他方からの還気とともに熱交換コイル17を通って給気口45へ出る。
【0023】
【発明の効果】請求項1、2の発明では、熱交換コイル17とポンプユニット19を一体的に空調機本体9に設けることにより、熱交換コイル17の配管と流量制御を簡略化・効率化でき、コスト低減を図れる。ファン10が空調機本体9と別に設けてあるので低騒音となり、空調機本体9の空ファンスペースをポンプユニット19の設置スペースに有効利用して空調機本体9の大型化を防止でき、設置面積を大きくとらずに済む。請求項2の発明では、ファン10が分散されて騒音が少なくなり、空調ゾーンの直近にファン10があるので気流分布の均一化を図れる。請求項3の発明では、外気処理用の空調機や換気ユニットが不要となって設備コストを削減でき、熱交換コイル17の負荷を減らすことができる。請求項4の発明では、一定温度で熱媒を熱源に還すことができ熱源側の負荷の安定を図れ、風量と熱媒流量も制御できる。請求項5の発明では、ファン10の風量と熱交換コイル17の熱媒流量の制御が一層容易となり、風量の絞りすぎをなくすことができて、空調ゾーンでの気流が均一となって温度むらがでない。請求項6の発明では、微少な流量制御が可能で、大温度差少水量運転での少負荷時の温度差を保証でき、省水量、省エネを図れる。請求項7の発明では、伝熱管26のエアー抜きと水抜きが簡単にできる。請求項8の発明では、圧力損失が減少して小型のファン10を用いることができ騒音低減とコンパクト化を図れる。請求項9、10の発明では、ケーシング1を設置したままでファン10のメンテナンスが容易に行える。請求項11、12の発明では、空気の滞留をなくしスムーズに送風又は吹出しでき騒音を減少できる。請求項13、14の発明では、一台で冷・暖気の吹出しと外気吹出しを行えるので他に外気専用吹出口が不要となりコスト削減を図れる。請求項15の発明では、運転中に適宜の吹出口3の吹出しを止めた場合でも、その吹出口3からの空気の逆流を防止でき、安定した空調運転を行える。




 

 


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