JP4481285B2 - 空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、精密空調装置に関し、特に、バイパス空気吸入口を設けた空調装置において、冷却コイルを通過する風量を一定に制御することにより、空調装置の性能の安定化と調整費の削減を行うことができる空調装置に関するものである。

従来、空調装置は、例えば、空気吸入口と空気排出口とが形成された筐体と、空気吸入口に配設された冷却コイルと、冷却コイルの下流側に配設された電気ヒータと、空気排出口から筐体内の空気を排出する送風機と、空気排出口に配設された温度センサとを備え、空気吸入口から冷却コイルにより冷却しながら取り入れた外気を、下流側に配設した電気ヒータによって精密に設定温度に調節し、空気排出口から排出するようにしている。

ところで、このような空調装置において、例えば、風量を２倍にする場合は、冷却コイルやその冷凍機、電気ヒータをそれぞれ２倍の能力に変更している。
しかしながら、この種の空調装置では、冷却コイルで一旦冷却した外気を下流側の電気ヒータで加熱することによって精密に温度調節することから、冷却負荷のない外気条件でも冷却コイルと電気ヒータは作動しており、上記のように風量に合わせて冷却コイルや電気ヒータを大きくすると、過大な冷却能力と再熱能力を搭載することになり、イニシャルコストとランニングコストの両方に無駄が非常に多くなる。
また、外気温度が大きく低下したり、冷凍機への給水温度が大きく低下した場合に、冷却能力が過大になり、冷却コイル部で凍結が生じる場合がある。

そこで、本件出願人は、先に、冷却コイルや冷凍機、電気ヒータを大きくすることなく風量増加に対応するようにした空調装置を発明した。
この空調装置は、図３に示すように、空気吸入口１と空気排出口２とが形成された筐体３と、空気吸入口１に配設された冷却コイル４と、冷却コイル４の下流側に配設された電気ヒータ５と、空気排出口２から筐体３内の空気を排出する送風機６とを備えた空調装置において、冷却コイル４を通さずに筐体３に空気を取り入れるバイパス空気吸入口７と、該バイパス空気吸入口７の開度を調節する流量調節弁８とを設けている。
この空調装置は、冷却コイル４を通過する風量を一定量とし、バイパス空気吸入口７を通る風量を調節することにより、空気排出口２から出る風量を増大させることができ、これにより、冷却コイル４や冷凍機９、電気ヒータ５を大きくすることなく風量増加に対応し、省エネルギ化を図るとともに、空調装置のイニシャルコストやランニングコストを低減することができる。
また、外気温度が大きく低下したり、冷凍機への給水温度が大きく低下した場合にも、バイパス空気吸入口７の風量を少なくするとともに、冷却コイル４を通過する風量を多くすることによって、冷却コイル部で凍結が生じることを防止し、併せて必要風量を一定にすることによって、熱負荷を一定にし、冷凍機９の安定した運転ができる。

ところで、この空調装置では、空気排出口から出る風量の設定は、送風機のインバータ（図示省略）の出力周波数を手動で調整することにより行っている。
それとともに、冷却コイルを通過する風量を設定するために、バイパス空気吸入口の流量調節弁の開度を調節するが、この流量調節弁の開度調節も手動で行われており、前記送風機のインバータの出力調整をしながら、冷却コイルを通過する風量を一定に調整することは非常に困難であった。

本発明は、上記従来の空調装置が有する問題点に鑑み、バイパス空気吸入口を設けた空調装置において、冷却コイルを通過する風量を一定に制御することにより、空調装置の性能の安定化と調整費の削減を行うことができる空調装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の空調装置は、空気吸入口と空気排出口とが形成された筐体と、空気吸入口に配設された冷却コイルと、空気排出口から筐体内の空気を排出する送風機とを備えた空調装置において、冷却コイルを通さずに筐体に空気を取り入れるバイパス空気吸入口と、該バイパス空気吸入口の開度を調節する流量調節弁とを設けるとともに、冷却コイルの上流側流路の圧力と下流側流路の圧力との差圧を検出し、該差圧に基づいて、冷却コイルを通過する風量が一定になるように送風機の出力を制御する送風機制御回路を設けた空調装置であって、空気排出口からの空気排出量を、バイパス弁の開度により調整するようにしたことを特徴とする。

本発明の空調装置によれば、空気吸入口と空気排出口とが形成された筐体と、空気吸入口に配設された冷却コイルと、空気排出口から筐体内の空気を排出する送風機とを備えた空調装置において、冷却コイルを通さずに筐体に空気を取り入れるバイパス空気吸入口と、該バイパス空気吸入口の開度を調節する流量調節弁とを設けるとともに、冷却コイルの上流側流路の圧力と下流側流路の圧力との差圧を検出し、該差圧に基づいて、冷却コイルを通過する風量が一定になるように送風機の出力を制御する送風機制御回路を設けることから、空気排出口から出る風量を設定する場合に、冷却コイルの上流側流路の圧力と下流側流路の圧力との差圧に基づいて送風機の出力が自動制御され、冷却コイルの通過風量を一定にすることができ、これにより、流量調節弁の開度の調整を容易にし、空調装置の性能の安定化と調整費の削減を行うことができる。

そして、空気排出口からの空気排出量を、流量調節弁の開度で調整することにより、送風機で冷却コイルの通過風量を一定に制御しながら、空調装置の設定風量の調節を行うことができる。

以下、本発明の空調装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の空調装置の一実施例を示す。
この空調装置は、空気吸入口１と空気排出口２とが形成された筐体３と、空気吸入口１に配設された冷却コイル４と、冷却コイル４の下流側に配設された電気ヒータ５と、空気排出口２から筐体３内の空気を排出する送風機６とを備えている。
そして、この空調装置は、冷却コイル４を通さずに筐体３に空気を取り入れるバイパス空気吸入口７と、このバイパス空気吸入口７の開度を調節する流量調節弁８とを設けるとともに、冷却コイル４の上流側流路の圧力Ｐ１と下流側流路の圧力Ｐ２との差圧ΔＰを検出し、この差圧に基づいて、冷却コイルを通過する風量が一定になるように送風機６の出力を制御する送風機制御回路１０を設けている。

空調装置は、筐体３の下側に冷却コイル４を作動させる冷凍機９を設置するとともに、筐体３の下部に空気吸入口１を形成している。

空気吸入口１の下流側には冷却コイル４が配設され、冷却コイル４の下流側には電気ヒータ５が再熱器として配設されている。
この場合、再熱器としての電気ヒータ５に代えて、温水ヒータ、蒸気ヒータ等のヒータや冷媒レヒートコイル方式からなる再熱器を用いることもできる。
なお、この電気ヒータ５等からなる再熱器は、必須のものではなく、図２に示す本発明の空調装置の変形実施例のように、電気ヒータ５等からなる再熱器を設けないようにすることもでき、本発明は、このような空調装置を排除するものでない。

筐体３の上面には空気排出口２が形成され、この空気排出口２には、空気吸入口１から取り入れた空気を排出する送風機６が設置されている。
なお、送風機６の下流側の適宜箇所（図２に示す変形実施例の場合は、空気吸入口１の下流側の適宜箇所）には、温度センサ（図示省略）が設置されており、この温度センサが検出する空気の温度と設定温度に基づいて、冷却コイル４及び再熱器としての電気ヒータ５の出力を制御（図２に示す変形実施例の場合は、冷却コイル４及び冷凍機９の出力を制御）する。

バイパス空気吸入口７は、空気吸入口１と同じ側で筐体３の上部に設置されており、該バイパス空気吸入口７は、その開度を調節する流量調節弁８を備えている。
流量調節弁８は、空調装置の設定風量、すなわち、空気排出口からの空気排出量を設定する際に、この流量調節弁８の開度を手動で任意に調整する。
これにより、送風機６で冷却コイル４の通過風量を一定に制御しながら、空調装置の設定風量の調節を行うことができる。

本実施例では、バイパス空気吸入口７は、空気吸入口１と同じ側で、筐体３の上部に設けるようにしているが、その配設位置は、特にこの位置に限定されるものではなく、空気吸入口１の反対側や手前側等に設けるようにしてもよい。

送風機制御回路１０は、冷却コイル４の上流側流路の圧力Ｐ１と下流側流路の圧力Ｐ２との差圧ΔＰを検出する差圧計４１と、差圧計４１の検出値に基づいて送風機６のインバータ（図示省略）の出力周波数を制御する調節器１１とを備え、冷却コイル４の圧力損失をフィードバックすることにより、冷却コイル４を通過する風量が一定になるように送風機６の出力を自動制御する。
冷却コイル４の通過風量が多い場合は差圧ΔＰが上昇し、逆に、通過風量が少ない場合は差圧ΔＰが低下する。
これにより、空調装置の風量設定を設定したり変更したりする場合でも、冷却コイル４の上流側流路の圧力Ｐ１と下流側流路の圧力Ｐ２との差圧ΔＰに基づいて、冷却コイル４の通過風量が一定になるように送風機６の出力を自動制御で行うことができる。

次に、本実施例の空調装置の動作を説明する。
設定温度と風量を設定し、空調装置をＯＮにすると、送風機６が駆動するとともに、送風機制御回路１０が冷却コイル４の圧力損失をフィードバックすることにより、冷却コイル４の通過風量が一定になるように送風機６の出力を自動制御する。
この場合、空気排出口２からの空気排出量は、流量調節弁８の開度を手動調整することにより、送風機６で冷却コイル４の通過風量を一定に制御しながら、空調装置の設定風量の調節を行うようにする。

実際の運転に際しては、バイパス空気吸入口７から導入された外気はそのままの温度であり、空気吸入口１から導入された外気は、冷却コイル４と電気ヒータ５によって温度調節される。
これら空気吸入口１とバイパス空気吸入口７から導入された空気は、筐体３内で混合され、空気排出口２を介してクリーンブース等に送られるが、空気排出口２の温度センサ（図示省略）によって、この混合された空気の温度が検出される。
そして、この温度センサの検出温度が設定温度になるように、電気ヒータ５の制御が行われる。

かくして、本実施例の空調装置は、空気吸入口１と空気排出口２とが形成された筐体３と、空気吸入口１に配設された冷却コイル４と、冷却コイル４の下流側に配設された電気ヒータ５と、空気排出口２から筐体３内の空気を排出する送風機６とを備えた空調装置において、冷却コイル４を通さずに筐体３に空気を取り入れるバイパス空気吸入口７と、該バイパス空気吸入口７の開度を調節する流量調節弁８とを設けるとともに、冷却コイル４の上流側流路の圧力Ｐ１と下流側流路の圧力Ｐ２との差圧ΔＰを検出し、この差圧ΔＰに基づいて、冷却コイル４を通過する風量が一定になるように送風機６の出力を制御する送風機制御回路１０を設けることから、空気排出口２から出る風量を設定する場合に、冷却コイル４の上流側流路の圧力Ｐ１と下流側流路の圧力Ｐ２との差圧ΔＰに基づいて送風機６の出力が自動制御され、冷却コイル４の通過風量を一定にすることができ、これにより、流量調節弁８の開度の調整を容易にし、空調装置の性能の安定化と調整費の削減を行うことができる。

この場合、空気排出口２からの空気排出量を、流量調節弁８の開度を調整することにより、送風機６で冷却コイル４の通過風量を一定に制御しながら、空調装置の設定風量の調節を行うことができる。

以上、本発明の空調装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

本発明の空調装置は、バイパス空気吸入口を設けた空調装置において、冷却コイルを通過する風量を一定に制御することにより、空調装置の性能の安定化と調整費の削減を行えることから、小型で低コスト、省エネルギな精密空調装置として好適に用いることができる。

本発明の空調装置の一実施例を示す断面図である。 本発明の空調装置の変形実施例を示す断面図である。 本件出願人の発明に係る空調装置の一例を示す断面図である。

１ 空気吸入口
２ 空気排出口
３ 筐体
４ 冷却コイル
４１ 差圧計
５ 電気ヒータ
６ 送風機
７ バイパス空気吸入口
８ 流量調節弁
９ 冷凍機
１０ 送風機制御回路
１１ 調節器

Claims (1)

1. 空気吸入口と空気排出口とが形成された筐体と、空気吸入口に配設された冷却コイルと、空気排出口から筐体内の空気を排出する送風機とを備えた空調装置において、冷却コイルを通さずに筐体に空気を取り入れるバイパス空気吸入口と、該バイパス空気吸入口の開度を調節するバイパス弁とを設けるとともに、冷却コイルの上流側流路の圧力と下流側流路の圧力との差圧を検出し、該差圧に基づいて、冷却コイルを通過する風量が一定になるように送風機の出力を制御する送風機制御回路を設けた空調装置であって、空気排出口からの空気排出量を、バイパス弁の開度により調整するようにしたことを特徴とする空調装置。

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