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公開番号2024111446
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-19
出願番号2023015963
出願日2023-02-06
発明の名称空調システム
出願人株式会社竹中工務店
代理人個人
主分類F24F 3/044 20060101AFI20240809BHJP(加熱;レンジ;換気)
要約【課題】屋外から導入された外気を熱交換部で熱媒体との熱交換により加熱して当該加熱後の外気を給気として空調対象空間へ供給する形態で暖房運転を行う空調装置を備えた空調システムにおいて、暖房運転時に熱交換部での凍結を防止するための凍結防止処理を実行可能な凍結防止手段を備えるにあたり、熱源の省エネルギー性や暖房運転の快適性や構成の合理性の悪化を防止するための技術を提供する。
【解決手段】凍結防止手段として、給気風路2を通流する給気SAの一部を外気導入風路1に再循環させる第1凍結防止処理を凍結防止処理として実行可能な第1凍結防止手段55を備えた。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
屋外へ通じる外気導入風路及び空調対象空間へ通じる給気風路が接続されて、暖房運転時に前記外気導入風路から前記給気風路へ給気として送風される外気を熱媒体との熱交換により加熱する熱交換部を有する空調装置と、
暖房運転時に前記熱交換部での凍結を防止するための凍結防止処理を実行可能な凍結防止手段と、を備えた空調システムであって、
前記凍結防止手段として、前記給気風路を通流する給気の一部を前記外気導入風路に再循環させる第１凍結防止処理を前記凍結防止処理として実行可能な第１凍結防止手段を備えた空調システム。
続きを表示（約 470 文字）【請求項２】
前記給気風路と前記外気導入風路とを連通させる給気再循環風路と、当該給気再循環風路に設けられて開度変更可能な給気再循環ダンパとを備え、
前記第１凍結防止手段が、前記給気再循環ダンパを開放させる形態で前記第１凍結防止処理を実行する手段である請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記熱交換部を通流する前記熱媒体の流量を調整可能な熱媒体流量調整弁を備え、
前記凍結防止手段として、前記熱媒体流量調整弁の開度を拡大させる形態で第２凍結防止処理を前記凍結防止処理として実行可能な第２凍結防止手段を備えた請求項１又は２に記載の空調システム。
【請求項４】
前記熱交換部での凍結の発生状態を判定する凍結発生状態判定手段と、
前記凍結発生状態判定手段の判定結果に基づいて前記第１凍結防止手段及び前記第２凍結防止手段の作動を制御する作動制御手段を備え、
前記作動制御手段が、前記第１凍結防止手段を前記第２凍結防止手段よりも優先して作動させる請求項３に記載の空調システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外へ通じる外気導入風路及び空調対象空間へ通じる給気風路が接続されて、暖房運転時に前記外気導入風路から前記給気風路へ給気として送風される外気を熱媒体との熱交換により加熱する熱交換部を有する空調装置と、暖房運転時に前記熱交換部での凍結を防止するための凍結防止処理を実行可能な凍結防止手段と、を備えた空調システムに関する。
続きを表示（約 3,700 文字）【背景技術】
【０００２】
屋外から導入された外気を熱交換部で熱媒体との熱交換により加熱して当該加熱後の外気を給気として空調対象空間へ供給する形態で暖房運転を行う空調装置を備えた空調システムでは、暖房運転時に非常に低温の外気が空調装置の熱交換部に導入されることで、当該熱交換部での特に外気入口部分において熱媒体の凍結（本願では単に「凍結」と称す場合がある。）が発生する虞があり、このような凍結は運転停止や故障の要因となる。そこで、従来の空調システムとして、暖房運転時に熱交換部での凍結を防止するための凍結防止処理を実行可能な凍結防止手段を備えたものがある（例えば特許文献１，２を参照。）。
特許文献１記載の空調システムが備える凍結防止手段は、暖房運転時において空調対象空間から排出された比較的温暖な室内空気を熱交換部に導入することで、当該熱交換部での凍結を防止するものとして構成されている。
一方、特許文献２記載の空調システムが備える凍結防止手段は、暖房運転時において熱交換部を通流する熱媒体の流量を通常暖房運転時よりも増加させて当該熱交換部を昇温させることで、当該熱交換部での凍結を防止するものとして構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－０８５５９１号公報
特開２０１５－２２７７５０号公報
【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、これら従来の空調システムが備える凍結防止手段は、熱源の省エネルギー性や暖房運転の快適性や構成の合理性などの点で課題がある。
例えば、特許文献１記載の空調システムが備える凍結防止手段では、暖房運転時において空調対象空間から排出された室内空気が再度熱交換部を通過して空調対象空間へ供給されるので、空調対象空間の二酸化炭素濃度等の汚染度の上昇を招く恐れがある。また、暖房運転開始直後では、室内空気が未だ温暖な状態に到達しておらず低温であるため、その低温の室内空気を熱交換部に導入するだけでは十分な凍結防止効果を得ることがでないという問題がある。更に、空調装置が例えば外気処理空調装置のように空調対象空間に対して比較的遠隔に設置されている場合には、空調対象空間の室内空気を空調装置の熱交換部へ導入するための比較的長尺のダクトを追加して敷設する必要があるので、構造の煩雑化や高コスト化が問題となる。
一方、特許文献２記載の空調システムが備える凍結防止手段では、熱交換部を通流する熱媒体の流量を通常暖房運転時よりも増加させるので、熱源の省エネルギー性が損なわれるという問題がある。更に、熱交換部において熱媒体との熱交換により加熱された給気の温度が通常暖房運転時よりも上昇するので、空調対象空間の過剰な室温上昇を招いて快適性が損なわれるという問題がある。
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、屋外から導入された外気を熱交換部で熱媒体との熱交換により加熱して当該加熱後の外気を給気として空調対象空間へ供給する形態で暖房運転を行う空調装置を備えた空調システムにおいて、暖房運転時に熱交換部での凍結を防止するための凍結防止処理を実行可能な凍結防止手段を備えるにあたり、熱源の省エネルギー性や暖房運転の快適性や構成の合理性の悪化を防止するための技術を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１特徴構成は、屋外へ通じる外気導入風路及び空調対象空間へ通じる給気風路が接続されて、暖房運転時に前記外気導入風路から前記給気風路へ給気として送風される外気を熱媒体との熱交換により加熱する熱交換部を有する空調装置と、
暖房運転時に前記熱交換部での凍結を防止するための凍結防止処理を実行可能な凍結防止手段と、を備えた空調システムであって、
前記凍結防止手段として、前記給気風路を通流する給気の一部を前記外気導入風路に再循環させる第１凍結防止処理を前記凍結防止処理として実行可能な第１凍結防止手段を備えた点にある。
【０００６】
本構成によれば、暖房運転時に熱交換部での凍結を防止するための第１凍結防止処理を実行可能な第１凍結防止手段を備える。この第１凍結防止手段が実行する第１凍結防止処理では、熱交換部において熱媒体との熱交換により加熱された後に給気風路へ送風された直後の給気の一部が空調対象空間に供給される前に温暖に保たれた状態で取り出されて外気導入風路に再循環される。すると、外気導入風路から熱交換部へ導入される外気が上記再循環された温暖な給気との混合により昇温して、その昇温した外気が熱交換部に導入される。このことで、暖房運転開始直後においても、熱交換部での特に外気入口部分における凍結を好適に防止することができる。
更に、外気導入風路から熱交換部へ導入される外気に対して混合される給気は、外気導入風路から給気風路へ給気として送風された二酸化炭素濃度が比較的低い外気の一部であることから、空調対象空間へ供給される給気の二酸化炭素濃度が低く抑えられる。このことで、空調対象空間の二酸化炭素濃度等の汚染度の上昇を回避することができる。
また、上記第１凍結防止処理では、熱交換部を通流する熱媒体の流量を増加させる必要がないため、当該熱媒体の流量増加による省エネルギー性の悪化を回避することができる。更には、熱交換部による加熱後に空調対象空間へ供給される給気の温度が暖房運転時において適切な設定温度を超えることを抑制して空調対象空間の過剰な室温上昇を回避することができる。
従って、本発明により、屋外から導入された外気を熱交換部で熱媒体との熱交換により加熱して当該加熱後の外気を給気として空調対象空間へ供給する形態で暖房運転を行う空調装置を備えた空調システムにおいて、暖房運転時に熱交換部での凍結を防止するための凍結防止処理を実行可能な凍結防止手段を備えるにあたり、熱源の省エネルギー性や暖房運転の快適性や構成の合理性の悪化を防止するための技術を提供することができる。
【０００７】
本発明の第２特徴構成は、前記給気風路と前記外気導入風路とを連通させる給気再循環風路と、当該給気再循環風路に設けられて開度変更可能な給気再循環ダンパとを備え、
前記第１凍結防止手段が、前記給気再循環ダンパを開放させる形態で前記第１凍結防止処理を実行する手段である点にある。
【０００８】
本構成によれば、上述した第１凍結防止手段が実行する第１凍結防止処理において、当該第１凍結防止処理の停止時には閉鎖されている上記給気再循環ダンパを開放させることで、上記給気再循環風路を通じて給気風路の給気の一部を外気導入風路に再循環させることができる。
また、給気風路及び外気導入風路に対する給気再循環風路の接続箇所については、何れも空調装置に近接した位置とすることで、当該給気再循環風路を非常に短尺なものにできる。このことで、当該給気再循環風路を構成するために非常に短尺なダクトを敷設するだけでよく、構造の簡素化及び低コスト化に寄与することができる。更に、給気再循環風路を短尺なものとすることで、当該給気再循環風路を通流する給気の熱損失を最小限に抑えることができる。このことで、給気再循環風路から外気導入風路に対してできるだけ高温の給気を再循環させることができるので、外気導入風路から熱交換部へ導入される外気をできるだけ高温に昇温させて、熱交換部での凍結を一層好適に防止することができる。
【０００９】
本発明の第３特徴構成は、前記熱交換部を通流する前記熱媒体の流量を調整可能な熱媒体流量調整弁を備え、
前記凍結防止手段として、前記熱媒体流量調整弁の開度を拡大させる形態で第２凍結防止処理を前記凍結防止処理として実行可能な第２凍結防止手段を備えた点にある。
【００１０】
本構成によれば、上記熱媒体流量調整弁を備えることで、熱交換部を通流する熱媒体の流量を調整して、当該熱交換部において熱媒体との熱交換により加熱後の給気温度を所望の設定温度に維持することができる。この熱媒体流量調整弁の開度は、第１凍結防止処理の停止時には設定給気温度維持用の目標開度に維持されている。
そして、上述した第１凍結防止手段とは別に、暖房運転時に熱交換部での凍結を防止するための第２凍結防止処理を実行可能な第２凍結防止手段を備える。この第２凍結防止手段が実行する第２凍結防止処理では、上記熱媒体流量調整弁の開度が上記第２凍結防止処理の停止時よりも拡大し、熱交換部を通流する熱媒体の流量が上記第２凍結防止処理の停止時よりも増加されるので、熱交換部の昇温が強制的に促進される。このことで、熱交換部の特に外気入口部分における凍結を略確実に防止することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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