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JP7597587B2 - Outdoor air treatment machine - Google Patents
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Description

本発明は、空調機と併せて使用される室内を換気するための外気処理機に関するものである。 The present invention relates to an outdoor air treatment device that is used in conjunction with an air conditioner to ventilate a room.

従来、病院、老人福祉施設、大型のビル等の大型施設や工場等の生産プロセス用として商品の品質を維持するための空調においては、換気の為の室内からの空気の排気量が外部からの給気量よりも大きいと、室内が負圧となり隙間から汚れた空気が侵入し、室内の空気環境が悪化する恐れがある。このため、大量の換気・排気が必要な大型施設においては、室内への給気量と室内から排気量を調整して施設の用途に応じて室内を正圧や負圧に保つため、室内の温湿度を調整する空調機以外に、新鮮な外気を処理して室内に供給する外気処理機が併用されている。 Conventionally, in air conditioning to maintain the quality of products in large facilities such as hospitals, elderly care facilities, and large buildings, as well as in production processes in factories, if the amount of air exhausted from inside the room for ventilation is greater than the amount of air supplied from outside, the room will become negative pressure and dirty air will enter through gaps, which can cause the indoor air environment to deteriorate. For this reason, in large facilities that require large amounts of ventilation and exhaust, in addition to air conditioners that adjust the temperature and humidity inside the room, outside air processing machines that process fresh outside air and supply it inside the room are used in combination to adjust the amount of air supplied to the room and the amount of air exhausted from the room to maintain positive or negative pressure inside the room depending on the purpose of the facility.

外気処理機は、例えば、夏季であれば外気より低温の温度の空気を室内に給気し、冬季であれば外気より高温の温度の空気を室内に給気することで、空調された室内温度との差がなくなり室内の給気口付近が不快にならないようにする役割があり、更に空調機に余計な負担をかけない機能を備えている。また、近年では、省エネのため電気エネルギー以上の大きな熱エネルギーが得られるヒートポンプの技術を採用した外気処理機が提供されている。 For example, outdoor air treatment units supply air at a lower temperature than the outside air into the room in summer, and air at a higher temperature than the outside air in winter, eliminating the difference in temperature with the conditioned room, preventing discomfort around the air intake vent inside the room, and also have the function of not placing unnecessary strain on the air conditioner. In recent years, outdoor air treatment units have been provided that use heat pump technology to generate greater thermal energy than electrical energy in order to conserve energy.

このような外気処理機(外気処理空調機)としては、同一ケーシング内に、外気取入口と、屋内からの排気を取入れる排気取入口と、外気と熱交換する蒸発器と、排気熱回収兼用の凝縮器と、圧縮機と、外気を蒸発器を介して屋内送風する給気送風機と、凝縮器を介して排気を屋外送風する排気送風機と、屋外から蒸発器への外気風量を調整する外気ダンパと、屋内から凝縮器への排気風量を調整する排気ダンパと、凝縮器への送風量を補助する外気導入ダンパと、を備えた空冷ヒートポンプ式外気処理空調機が開示されている(例えば、特許文献1を参照。)。 As such an outdoor air processing machine (outdoor air processing air conditioner), an air-cooled heat pump type outdoor air processing air conditioner has been disclosed that includes, in the same casing, an outdoor air intake, an exhaust intake that takes in exhaust air from indoors, an evaporator that exchanges heat with outdoor air, a condenser that also serves to recover exhaust heat, a compressor, an air supply fan that blows outdoor air indoors through the evaporator, an exhaust fan that blows exhaust air outdoors through the condenser, an outdoor air damper that adjusts the amount of outdoor air from outdoors to the evaporator, an exhaust damper that adjusts the amount of exhaust air from indoors to the condenser, and an outdoor air intake damper that assists in the amount of air blown to the condenser (see, for example, Patent Document 1).

特開2002-228187号公報JP 2002-228187 A

しかし、特許文献1の外気処理機では、冬季の寒冷地で使用した場合、外気処理機に取り込む外気が低温(0℃以下)のため、暖房能力が不足し低温の空気が室内に供給され室内の給気口付近では寒い。また、加湿能力が不足し湿度が上がらない。寒冷地で使用するヒートポンプは寒冷地仕様といった特殊なヒートポンプが必要になり高価である。また、外気が低温の場合には、頻繁に熱交換器が着霜するためデフロスト(除霜)する必要がある。等の様々な問題があり、特に冬季の寒冷地等においては十分な能力を発揮できなかった。夏季(中間期)においては、外気を冷却し後に冷媒ホットガスで再熱する場合には再熱能力が不足し、目標の温湿度にならない場合があった。
However, when the outdoor air processing machine of Patent Document 1 is used in cold regions in winter, the outdoor air taken into the outdoor air processing machine is low temperature (0°C or lower), so the heating capacity is insufficient and low-temperature air is supplied to the room, making it cold near the air intake port in the room. In addition, the humidification capacity is insufficient and the humidity does not increase. A heat pump used in cold regions requires a special heat pump for cold regions, which is expensive. In addition, when the outdoor air is low temperature, the heat exchanger frequently frosts, so defrosting is necessary. There are various problems such as the above, and the machine could not fully perform its functions, especially in cold regions in winter. In summer (intermediate season), when the outdoor air is cooled and then reheated with refrigerant hot gas, the reheating capacity is insufficient, and the target temperature and humidity may not be achieved.

上記問題点を解決するために、外気処理機の前または後ろに電気ヒータユニットや加熱コイルユニットを配置して、外気処理機に取り込む外気を予熱することが考えられるが、大掛かりな設備工事が必要となるばかりか、追加した機器を含めた最適な制御を構築できない場合がある。 To solve the above problems, it is possible to place an electric heater unit or a heating coil unit in front of or behind the outdoor air processor to preheat the outdoor air to be taken into the outdoor air processor, but not only would this require extensive installation work, it may not be possible to achieve optimal control including the added equipment.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、外気処理機にヒートポンプの技術だけではなく、所定温度の温水や不凍液等(以下、熱媒水)を循環させるボイラーユニットを一体に構成し、それらを同時に最適制御することで、冬季の寒冷地で使用可能な外気処理機を提供することを目的としている。また、寒冷地でなくても冬季の病院や老人福祉施設、工場等で生産プロセス用として商品の品質を維持するために高温で高湿の給気が必要とされる施設に最適な外気処理機を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide an outdoor air treatment machine that can be used in cold regions in winter by integrating not only heat pump technology into the outdoor air treatment machine but also a boiler unit that circulates hot water or antifreeze liquid (hereinafter referred to as heat transfer water) at a specified temperature and optimally controlling them simultaneously. It also aims to provide an outdoor air treatment machine that is ideal for facilities that need high-temperature, high-humidity air supply in winter for production processes such as hospitals, elderly care facilities, and factories, even in non-cold regions, in order to maintain product quality.

本発明は、室内に温湿度を調整した外気を供給する外気処理機であって、省エネルギーのためのヒートポンプユニットと、所定温度の熱媒水を循環させるボイラーユニットとを一体にパッケージ化したことを特徴とする外気処理機とした。 The present invention is an outdoor air treatment machine that supplies outdoor air with adjusted temperature and humidity to the room, characterized by the fact that it is an integrated package of a heat pump unit for energy saving and a boiler unit for circulating heat transfer water at a predetermined temperature.

また、前記ヒートポンプユニットの出力と、前記ボイラーユニットとの出力を同時に制御することで、熱交換器のデフロストを抑制することを特徴とする。 The system is also characterized by suppressing defrosting of the heat exchanger by simultaneously controlling the output of the heat pump unit and the output of the boiler unit.

本発明の外気処理機は、省エネルギーのためのヒートポンプユニットと、所定温度の熱媒水を循環させるボイラーユニットとを一体にパッケージ化しものである。これにより、冬季の寒冷地において外気処理機に取り込む外気の温度が低い場合でも、室内に供給する外気の温度をボイラーユニットで予熱することで、安定した温湿度の外気を室内に供給することができる。 The outdoor air treatment machine of the present invention is an integrated package of a heat pump unit for saving energy and a boiler unit for circulating heat transfer water at a predetermined temperature. As a result, even in cold regions in winter when the temperature of the outdoor air taken into the outdoor air treatment machine is low, the temperature of the outdoor air to be supplied indoors can be preheated by the boiler unit, so that outdoor air with a stable temperature and humidity can be supplied indoors.

また、ヒートポンプユニットの出力と、ボイラーユニットとの出力を同時に制御することで、外気処理機の熱交換器のデフロストを抑制することができる。すなわち、ヒートポンプユニットとボイラーユニットとを一体に構成するとともに、連動して同時に最適な制御をすることで、外気処理機内の蒸発器への着霜を制御することができるので、デフロスト(徐霜)による能力低下や室内の冷風感等の不快を解消することができる。 In addition, by simultaneously controlling the output of the heat pump unit and the output of the boiler unit, it is possible to suppress defrosting of the heat exchanger of the outdoor air processing unit. In other words, by configuring the heat pump unit and the boiler unit as an integrated unit and optimally controlling them simultaneously in conjunction with each other, it is possible to control frost formation on the evaporator in the outdoor air processing unit, thereby eliminating discomfort such as reduced performance due to defrosting and the feeling of cold air indoors.

本発明の一実施形態の外気処理機の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an outside air processing machine according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の冬季の外気処理機内における外気の温度変化を説明する空気線図である。FIG. 2 is a psychrometric chart illustrating changes in temperature of outside air in an outside air processing device in winter according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の冬季の外気処理機内におけるデフロスト抑制制御の概要を説明するフローチャートである。5 is a flowchart for explaining an outline of defrost suppression control in the outdoor air processing device in winter according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の夏季(中間期)の外気処理機内における外気の温度変化を説明する空気線図である。FIG. 2 is a psychrometric chart illustrating changes in temperature of outside air in an outside air processing device in summer (intermediate season) according to one embodiment of the present invention.

本発明は、室内に温湿度を調整した外気を供給する処理機であって、省エネルギーのためのヒートポンプユニットと、所定温度の熱媒水を循環させるボイラーユニットとを一体にパッケージ化したことを特徴とする外気処理機に関する。 The present invention relates to an outdoor air treatment machine that supplies outdoor air with adjusted temperature and humidity to a room, characterized by the fact that it is an integrated package of a heat pump unit for energy conservation and a boiler unit for circulating heat transfer water at a specified temperature.

以下、本発明の実施形態に係る外気処理機について、図面を参照しながら具体的に説明する。図1は、本発明の一実施形態の外気処理機の構成を示す図である。図2は、本発明の一実施形態の冬季の外気処理機内における外気の温度変化を説明する空気線図である。図3は、本発明の一実施形態の冬季の外気処理機内におけるデフロスト抑制制御の概要を説明するフローチャートである。図4は、本発明の一実施形態の夏季(中間期)の外気処理機内における外気の温度変化を説明する空気線図である。 Below, an outdoor air treatment machine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an outdoor air treatment machine according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an psychrometric chart explaining the temperature change of outdoor air in an outdoor air treatment machine in winter according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flow chart explaining an overview of defrost suppression control in an outdoor air treatment machine in winter according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is an psychrometric chart explaining the temperature change of outdoor air in an outdoor air treatment machine in summer (intermediate season) according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施形態の外気処理機1は、金属製(例えば、鉄、アルミ)の上中下の箱型の上段ケーシングKH、中段ケーシングKM、下段ケーシングKL内に各種機器をユニット化して構成されている。最上段の上段ケーシングKHは左右開口部を有してして構成されており、上部に設けられた排気ファン30を稼働することにより、左右開口部から外気OAを吸い込んで上部に排出する。上段ケーシングKHの左右開口部近傍には、凝縮器20がそれぞれ設置されている。この凝縮器20は、夏季運転時は内部の高圧・高温の冷媒ガスを外気OAにより冷却し、凝縮液化させるための熱交換器である。ここで凝縮液化された冷媒ガスは、冷媒配管25を経由して、後述の蒸発器21、再熱器22に循環される。 As shown in FIG. 1, the outdoor air processing machine 1 of this embodiment is configured by unitizing various devices in the upper casing KH, middle casing KM, and lower casing KL, which are box-shaped and made of metal (e.g., iron or aluminum). The uppermost upper casing KH has left and right openings, and by operating the exhaust fan 30 installed at the top, it draws in outdoor air OA from the left and right openings and exhausts it to the top. Condensers 20 are installed near the left and right openings of the upper casing KH. During summer operation, the condenser 20 is a heat exchanger that cools the high-pressure, high-temperature refrigerant gas inside with the outside air OA and condenses and liquefies it. The condensed and liquefied refrigerant gas is circulated to the evaporator 21 and reheater 22 described below via the refrigerant piping 25.

中段ケーシングKMは、上段ケーシングKHと同様に左右開口部を有して構成されている。中段ケーシングKMの右開口部は外気OAの取り入れ口であり、取り入れた外気OAの温湿度を調整して、中段ケーシングKMの左開口部から給気SAとして室内に供給する。中段ケーシングKMの左右開口部近傍には、熱媒水コイル13がそれぞれ設置されている。熱媒水コイル13は、熱媒水配管12を循環する熱媒水を内部で循環させる複数の熱媒水流通パイプで構成されており、中段ケーシングKMの右開口部から取り入れた外気OAの温度調整(冬季の予熱)を行う。 The middle casing KM is configured with left and right openings, just like the upper casing KH. The right opening of the middle casing KM is an intake for outside air OA, which is adjusted in temperature and humidity and supplied to the room as supply air SA from the left opening of the middle casing KM. Heat transfer water coils 13 are installed near the left and right openings of the middle casing KM. The heat transfer water coils 13 are composed of multiple heat transfer water circulation pipes that circulate the heat transfer water circulating through the heat transfer water piping 12 inside, and adjust the temperature of the outside air OA taken in from the right opening of the middle casing KM (pre-heating in winter).

中段ケーシングKMの右開口部近傍の熱媒水コイル13の左側には、蒸発器21が配設されている。蒸発器21は、内部を循環する凝縮液化された冷媒の蒸発潜熱を利用して容器の外を中段ケーシングKMの右から左に流通する外気OAに熱交換する熱交換器である。このため、冷媒配管25により凝縮器20と連結され、凝縮液化された冷媒が凝縮器20から供給される構成としている。 An evaporator 21 is disposed to the left of the heat transfer water coil 13 near the right opening of the middle casing KM. The evaporator 21 is a heat exchanger that uses the latent heat of evaporation of the condensed and liquefied refrigerant circulating inside to exchange heat with the outside air OA that flows outside the container from the right to the left of the middle casing KM. For this reason, it is connected to the condenser 20 by refrigerant piping 25, and the condensed and liquefied refrigerant is supplied from the condenser 20.

蒸発器21の左側には、再熱器22が配設されている。再熱器22は蒸発器21を通過して温度が低下した外気OAを暖めるものである。つまり、熱交換器として機能することで、冷ました空気を再度加熱するため「再熱器」と呼称される。この再熱器22も冷媒配管25により凝縮器20と連結され、凝縮液化された冷媒が凝縮器20から供給される。そして、再熱器22の熱源として凝縮器20から供給された凝縮液化された冷媒ホットガスを使用する構成としている。 The reheater 22 is disposed to the left of the evaporator 21. The reheater 22 warms the outside air OA, whose temperature has been reduced by passing through the evaporator 21. In other words, it is called a "reheater" because it functions as a heat exchanger to reheat the cooled air. This reheater 22 is also connected to the condenser 20 by refrigerant piping 25, and condensed and liquefied refrigerant is supplied from the condenser 20. The reheater 22 is configured to use the condensed and liquefied refrigerant hot gas supplied from the condenser 20 as its heat source.

すなわち、上段ケーシングKHの左右開口部近傍にそれぞれ設置された凝縮器20と、中段ケーシングKMに設置された蒸発器21、再熱器22及びそれらを連結した冷媒配管25により、本実施形態におけるヒートポンプユニットが構成されている。なお、ヒートポンプユニットを構成する凝縮器20及び蒸発器21は、冬季の暖房運転時と夏季の冷房運転時とでは、その機能を逆転させて動作する。つまり、凝縮器20は、冬季の暖房運転時は蒸発器20として機能し、蒸発器21は、冬季の暖房運転時は凝縮器21として機能する。このため、以下の説明では、符号を同じくした凝縮器20、蒸発器20又は、蒸発器21、凝縮器21として記載される場合がある。 That is, the heat pump unit in this embodiment is composed of the condenser 20 installed near the left and right openings of the upper casing KH, the evaporator 21 and reheater 22 installed in the middle casing KM, and the refrigerant piping 25 connecting them. The condenser 20 and evaporator 21 that constitute the heat pump unit operate with their functions reversed during heating operation in winter and cooling operation in summer. That is, the condenser 20 functions as the evaporator 20 during heating operation in winter, and the evaporator 21 functions as the condenser 21 during heating operation in winter. For this reason, in the following description, the same symbols may be used to refer to the condenser 20, evaporator 20, or evaporator 21, condenser 21.

再熱器22の左側には、加湿器23が配設されている。この加湿器23は、上段ケーシングKHを左から右に流通する外気OAに所定の湿度を付与するものである。加湿器23の左側であり、中段ケーシングKMの左開口部近傍には熱媒水コイル14が配設されている。熱媒水コイル14は、熱媒水配管12を循環する熱媒水を内部に循環させることにより、中段ケーシングKMの右開口部から取り入れた外気OAの最終的な温度調整を行い、中段ケーシングKMの左開口部から所定温度の空気を給気SAとして室内に供給する。 A humidifier 23 is disposed to the left of the reheater 22. This humidifier 23 imparts a predetermined humidity to the outside air OA flowing from left to right through the upper casing KH. A heat transfer water coil 14 is disposed to the left of the humidifier 23, near the left opening of the middle casing KM. The heat transfer water coil 14 circulates the heat transfer water circulating through the heat transfer water piping 12 inside, thereby performing final temperature adjustment of the outside air OA taken in from the right opening of the middle casing KM, and supplies air at a predetermined temperature from the left opening of the middle casing KM to the room as supply air SA.

下段ケーシングKLは、上段ケーシングKH、中段ケーシングKMとは異なり、各種装置を内部に設置して構成されている。下段ケーシングKLの右側には、貯湯槽10、ボイラ11が設置されており、常に一定温度の熱媒水が貯湯槽10に貯湯される構成としている。貯湯槽10に貯留された熱媒水は熱媒水配管12の途中に設置されたポンプ(図中P)により、熱媒水配管12で連結された貯湯槽10と熱媒水コイル13及び14との間を循環することになる。 The lower casing KL, unlike the upper casing KH and the middle casing KM, is constructed with various devices installed inside. A hot water tank 10 and a boiler 11 are installed on the right side of the lower casing KL, and heat transfer water at a constant temperature is always stored in the hot water tank 10. The heat transfer water stored in the hot water tank 10 is circulated between the hot water tank 10 and the heat transfer water coils 13 and 14, which are connected by the heat transfer water pipe 12, by a pump (P in the figure) installed midway in the heat transfer water pipe 12.

すなわち、中段ケーシングKMの左右開口部近傍にそれぞれ設置された熱媒水コイル13及び14と、下段ケーシングKLに設置された貯湯槽10、ボイラ11及びそれらを連結した熱媒水配管12により、本実施形態におけるボイラーユニットが構成されている。 That is, the boiler unit in this embodiment is composed of the heat transfer water coils 13 and 14 installed near the left and right openings of the middle casing KM, the hot water tank 10 installed in the lower casing KL, the boiler 11, and the heat transfer water piping 12 connecting them.

上述した構成の外気処理機1によれば、夏季においては、高温の外気OAをヒートポンプユニットの蒸発器21で冷却し、再加熱が必要な場合には再熱器22で再熱する。再熱量が不足する場合にはボイラーユニットの貯湯槽の熱媒水を熱媒水コイル14に供給し再熱を補うことで、適切な温度及び湿度の給気SAを室内に提供することができる。また、冬季においては、低温の外気OAの温度をヒートポンプユニットの凝縮器21で加熱し、加湿が必要な場合には加湿器23で加湿する。加湿器で気化冷却した温度が低い場合にはボイラーユニットの貯湯槽の熱媒水を熱媒水コイル14に供給し加熱することで、適切な温度及び湿度の給気SAを室内に提供することができる。 According to the outdoor air treatment device 1 configured as described above, in summer, high-temperature outdoor air OA is cooled by the evaporator 21 of the heat pump unit, and if reheating is required, it is reheated by the reheater 22. If the amount of reheating is insufficient, heat transfer water in the hot water tank of the boiler unit is supplied to the heat transfer water coil 14 to supplement the reheating, so that supply air SA of an appropriate temperature and humidity can be provided to the room. Also, in winter, the temperature of low-temperature outdoor air OA is heated by the condenser 21 of the heat pump unit, and if humidification is required, it is humidified by the humidifier 23. If the temperature cooled by evaporation in the humidifier is low, heat transfer water in the hot water tank of the boiler unit is supplied to the heat transfer water coil 14 and heated, so that supply air SA of an appropriate temperature and humidity can be provided to the room.

以下、図2を参照して、冬季の外気処理機1内における外気OAの温度変化の一例を説明する。図2に示す例は、冬季の寒冷地に設置された外気処理機1内における外気OAの温度変化を示している。 Below, an example of the temperature change of the outdoor air OA in the outdoor air processing machine 1 in winter will be described with reference to FIG. 2. The example shown in FIG. 2 shows the temperature change of the outdoor air OA in the outdoor air processing machine 1 installed in a cold region in winter.

図2に示すように、中段ケーシングKMの右開口部から取り入れた外気OAの温度は―15℃である(図中〇の1)。中段ケーシングKMの右開口部から左開口部に流通する外気OAの温度は、中段ケーシングKMの右開口部近傍のボイラーユニットを構成する熱媒水コイル13で予熱されて35℃まで上昇する(図中〇の2)。中段ケーシングKMの熱媒水コイル13の左に設置されたヒートポンプユニットの凝縮器20で外気OAの温度は45℃まで上昇する(図中〇の3)。 As shown in Figure 2, the temperature of the outside air OA taken in from the right opening of the middle casing KM is -15°C (circle 1 in the figure). The temperature of the outside air OA flowing from the right opening to the left opening of the middle casing KM is preheated in the heat transfer water coil 13 that constitutes the boiler unit near the right opening of the middle casing KM and rises to 35°C (circle 2 in the figure). The temperature of the outside air OA rises to 45°C in the condenser 20 of the heat pump unit installed to the left of the heat transfer water coil 13 of the middle casing KM (circle 3 in the figure).

加湿器23で湿度調整された外気OAの温度は、加湿による水分の蒸発により30.7℃まで気化冷却され下降する(図中〇の4)。最終的に、中段ケーシングKMの右開口部から左開口部に流通する外気OAの温度は、中段ケーシングKMの左開口部近傍のボイラーユニットを構成する熱媒水コイル14で加熱されて40℃まで上昇する(図中〇の5)。そして、中段ケーシングKMの左開口部から熱媒水コイル14で加熱された外気OAは、給気SAとして室内に供給される。 The temperature of the outside air OA, which has been humidity-adjusted by the humidifier 23, drops to 30.7°C as the moisture evaporates from the humidification (circle 4 in the figure). Finally, the temperature of the outside air OA flowing from the right opening to the left opening of the middle casing KM is heated by the heat transfer water coil 14 that constitutes the boiler unit near the left opening of the middle casing KM and rises to 40°C (circle 5 in the figure). Then, the outside air OA heated by the heat transfer water coil 14 from the left opening of the middle casing KM is supplied to the room as supply air SA.

上述してきたように、本実施形態に外気処理機1は、ヒートポンプユニットだけではなく、所定温度の熱媒水を循環させるボイラーユニットを一体に構成することで、冬季の寒冷地で使用可能な外気処理機1を提供することができる。 As described above, in this embodiment, the outdoor air treatment machine 1 is configured integrally with not only a heat pump unit but also a boiler unit that circulates heat transfer water at a predetermined temperature, making it possible to provide an outdoor air treatment machine 1 that can be used in cold regions in winter.

ここで、本実施形態における外気処理機1は、一体に構成したヒートポンプユニット及びボイラーユニットを制御部(図示しない)において連動させて制御する構成としている。すなわち、ヒートポンプユニットを構成する凝縮器20、蒸発器21及び再熱器22の制御と、ボイラーユニットを構成する貯湯槽10と循環ポンプP、ボイラ11による温度制御とを同時に行うことで、運転効率の良いヒートポンプユニットを優先的に運転させ、ボイラーユニットの稼働は必要最小運転にすることで、無駄のない最適な制御を行うことができ、省エネルギーを図ることが可能となる。 The outdoor air processing device 1 in this embodiment is configured to control the integrated heat pump unit and boiler unit in conjunction with each other using a control unit (not shown). That is, by simultaneously controlling the condenser 20, evaporator 21, and reheater 22 that make up the heat pump unit and controlling the temperature using the hot water tank 10, circulation pump P, and boiler 11 that make up the boiler unit, the heat pump unit with the best operating efficiency is operated preferentially, and the boiler unit is operated only when necessary, allowing for optimal control without waste and enabling energy savings.

また、冬季の寒冷地等においては、外気処理機1が取込む外気OAは、予めボイラーユニットを構成する熱媒水コイル13で予熱された状態で、熱交換器であるヒートポンプユニットを構成する凝縮器21を流通する。これにより、外気処理機1が取込む低温(例えば、-15℃)の外気OAが、低温のまま熱交換器であるヒートポンプユニットを構成する凝縮器21を流通することを防ぎ、加熱能力不足を補う。また、ヒートポンプユニットの蒸発器20の蒸発温度が低下し、デフロスト検知温度になった場合は、ヒートポンプユニットの出力を下げ蒸発温度を上昇させ、次にボイラーユニットの出力を上げ加熱能力不足を補うことで、蒸発器20は着霜しにくい状態になりデフロスト(除霜)を抑制し、冬季の寒冷地等においても十分な能力を発揮することができる。 In addition, in cold regions in winter, the outdoor air OA taken in by the outdoor air processing unit 1 is preheated in advance by the heat transfer water coil 13 constituting the boiler unit, and flows through the condenser 21 constituting the heat pump unit, which is a heat exchanger. This prevents the low-temperature (for example, -15°C) outdoor air OA taken in by the outdoor air processing unit 1 from flowing through the condenser 21 constituting the heat pump unit, which is a heat exchanger, at a low temperature, and compensates for the lack of heating capacity. In addition, when the evaporation temperature of the evaporator 20 of the heat pump unit drops and reaches the defrost detection temperature, the output of the heat pump unit is reduced to raise the evaporation temperature, and then the output of the boiler unit is increased to compensate for the lack of heating capacity, so that the evaporator 20 is less likely to frost, suppressing defrosting, and allowing the system to demonstrate sufficient capacity even in cold regions in winter.

以下、図3を参照して本実施形態の外気処理機1で制御されるデフロスト抑制制御方法の一例を説明する。なお、以下の制御処理は、外気処理機1に付設されている制御部(図示せず)に記憶されている制御プログラムにより実行される冬季の暖房運転時を一例として説明する。 Below, an example of a defrost suppression control method controlled by the outdoor air processing unit 1 of this embodiment will be described with reference to FIG. 3. Note that the following control process will be described as an example of winter heating operation executed by a control program stored in a control unit (not shown) attached to the outdoor air processing unit 1.

図3に示す暖房運転処理では、外気温度と蒸発器20の蒸発温度のデフロスト設定条件を監視しながら、条件が揃わない時にはヒートポンプユニットの出力のアップとダウンで給気設定温度に向かって制御し、条件が揃う時にはヒートポンプユニットの出力をダウンさせ蒸発温度を上げる制御を行い蒸発器20に着霜しないように抑制する。その際、ヒートポンプユニットの熱媒水コイル出力のアップとダウンで給気設定温度に向かって制御し、ヒートポンプユニットのデフロスト抑制を行う。 In the heating operation process shown in FIG. 3, the defrost setting conditions of the outside air temperature and the evaporation temperature of the evaporator 20 are monitored, and when the conditions are not met, the heat pump unit output is increased or decreased to control toward the supply air set temperature, and when the conditions are met, the heat pump unit output is decreased and the evaporation temperature is increased to prevent frost formation on the evaporator 20. At that time, the heat pump unit's heat transfer water coil output is increased or decreased to control toward the supply air set temperature, and defrosting of the heat pump unit is suppressed.

図3に示すように、制御部は、外気OAの温度が設定給気温度以下か否かを判別する(ステップS1)。制御部は、外気OAの温度が設定給気温度以下ではないと判別した場合(ステップS1:No)は、ヒートポンプユニットの出力をダウン(ステップS2)させて、ステップS1に処理を移す。一方、外気OAの温度が設定給気温度以下であると判別した場合(ステップS1:Yes)は、ステップS3に処理を移す。 As shown in FIG. 3, the control unit determines whether the temperature of the outdoor air OA is equal to or lower than the set supply air temperature (step S1). If the control unit determines that the temperature of the outdoor air OA is not equal to or lower than the set supply air temperature (step S1: No), it reduces the output of the heat pump unit (step S2) and proceeds to step S1. On the other hand, if the control unit determines that the temperature of the outdoor air OA is equal to or lower than the set supply air temperature (step S1: Yes), it proceeds to step S3.

制御部は、外気OAの温度がA(設定値)℃かつ蒸発温度X(設定値)℃以下か否かを判別する(ステップS3)。制御部は、外気OAの温度がA(設定値)℃かつ蒸発温度X(設定値)℃以下ではないと判別した場合(ステップS3:No)は、ヒートポンプユニットの出力をアップ(ステップS4)させて、ステップS1に処理を移す。一方、外気OAの温度がA(設定値)℃かつ蒸発温度X(設定値)℃以下であると判別した場合(ステップS3:Yes)は、ヒートポンプユニットの出力をダウン(ステップS5)させて、ステップS6に処理を移す。 The control unit determines whether the temperature of the outside air OA is A (set value) °C and the evaporation temperature is equal to or lower than X (set value) °C (step S3). If the control unit determines that the temperature of the outside air OA is not equal to or lower than A (set value) °C and the evaporation temperature is not equal to or lower than X (set value) °C (step S3: No), it increases the output of the heat pump unit (step S4) and moves the process to step S1. On the other hand, if the control unit determines that the temperature of the outside air OA is equal to or lower than A (set value) °C and the evaporation temperature is not equal to or lower than X (set value) °C (step S3: Yes), it decreases the output of the heat pump unit (step S5) and moves the process to step S6.

制御部は、外気OAの温度が設定給気温度以下か否かを判別する(ステップS6)。制御部は、外気OAの温度が設定給気温度以下ではないと判別した場合(ステップS6:No)は、ステップS1に処理を移す。一方、外気OAの温度が設定給気温度以下であると判別した場合(ステップS6:Yes)は、熱媒水コイル13及び14の出力をアップ(ステップS7)させて、ステップS8に処理を移す。 The control unit determines whether the temperature of the outside air OA is equal to or lower than the set supply air temperature (step S6). If the control unit determines that the temperature of the outside air OA is not equal to or lower than the set supply air temperature (step S6: No), the process proceeds to step S1. On the other hand, if the control unit determines that the temperature of the outside air OA is equal to or lower than the set supply air temperature (step S6: Yes), the control unit increases the output of the heat transfer water coils 13 and 14 (step S7) and proceeds to step S8.

制御部は、外気OAの温度が設定給気温度以下か否かを判別する(ステップS8)。制御部は、外気OAの温度が設定給気温度以下ではないと判別した場合(ステップS8:No)は、熱媒水コイル13及び14の出力をダウン(ステップS9)させて、ステップS8に処理を移す。一方、外気OAの温度が設定給気温度以下であると判別した場合(ステップS8:Yes)は、ステップS10に処理を移す。 The control unit determines whether the temperature of the outside air OA is equal to or lower than the set supply air temperature (step S8). If the control unit determines that the temperature of the outside air OA is not equal to or lower than the set supply air temperature (step S8: No), it reduces the output of the heat transfer water coils 13 and 14 (step S9) and proceeds to step S8. On the other hand, if the control unit determines that the temperature of the outside air OA is equal to or lower than the set supply air temperature (step S8: Yes), it proceeds to step S10.

制御部は、外気OAの温度がA(設定値)℃かつ蒸発温度X(設定値)℃以下か否かを判別する(ステップS10)。制御部は、外気OAの温度がA(設定値)℃かつ蒸発温度X(設定値)℃以下であると判別した場合(ステップS10:Yes)は、ヒートポンプユニットの出力をダウン(ステップS11)させて、ステップS10に処理を移す。一方、外気OAの温度がA(設定値)℃かつ蒸発温度X(設定値)℃以下ではないと判別した場合(ステップS10:No)は、熱媒水コイル13及び14の出力をアップ(ステップS12)させて、ステップS13に処理を移す。 The control unit determines whether the temperature of the outside air OA is A (set value) °C and the evaporation temperature is equal to or lower than X (set value) °C (step S10). If the control unit determines that the temperature of the outside air OA is A (set value) °C and the evaporation temperature is equal to or lower than X (set value) °C (step S10: Yes), it reduces the output of the heat pump unit (step S11) and moves the process to step S10. On the other hand, if the control unit determines that the temperature of the outside air OA is not equal to or lower than A (set value) °C and the evaporation temperature is not equal to or lower than X (set value) °C (step S10: No), it increases the output of the heat transfer water coils 13 and 14 (step S12) and moves the process to step S13.

制御部は、暖房運転を継続するか否かを判別する(ステップS13)。制御部は、暖房運転を継続すると判別した場合(ステップS13:Yes)は、ステップS1に処理を移す。一方、暖房運転を継続しないと判別した場合(ステップS13:No)は、本処理を終了する。 The control unit determines whether or not to continue the heating operation (step S13). If the control unit determines that the heating operation should be continued (step S13: Yes), the process proceeds to step S1. On the other hand, if the control unit determines that the heating operation should not be continued (step S13: No), the process ends.

以下、図4を参照して、夏季(中間期)の外気処理機1内における外気OAの温度変化の一例を説明する。 Below, an example of the temperature change of the outdoor air OA in the outdoor air processing unit 1 during the summer (intermediate season) will be described with reference to Figure 4.

図4に示すように、中段ケーシングKMの右開口部から取り入れた外気OAの温度は23℃である(図中の〇の1)。中段ケーシングKMの右開口部から左開口部に流通する外気OAの温度は、ヒートポンプユニットの蒸発器21で11.3℃まで冷却され(図中の〇の2)、再熱器22で22℃まで加熱される(図中の〇の3)。給気設定温度が25℃になっている場合、冷媒ホットガスだけでは再熱能力が不足するため、ボイラーユニットを構成する熱媒水コイル14にて25℃まで加熱する(図中の〇の4)。そして、中段ケーシングKMの左開口部から熱媒水コイル14で加熱された外気OAは、給気SAとして室内に供給される。 As shown in FIG. 4, the temperature of the outside air OA taken in from the right opening of the middle casing KM is 23°C (circle 1 in the figure). The temperature of the outside air OA flowing from the right opening to the left opening of the middle casing KM is cooled to 11.3°C by the evaporator 21 of the heat pump unit (circle 2 in the figure), and heated to 22°C by the reheater 22 (circle 3 in the figure). When the supply air set temperature is 25°C, the reheating capacity is insufficient with the refrigerant hot gas alone, so the outside air is heated to 25°C by the heat transfer water coil 14 that constitutes the boiler unit (circle 4 in the figure). The outside air OA heated by the heat transfer water coil 14 from the left opening of the middle casing KM is then supplied to the room as supply air SA.

以上、本発明における実施形態の一例を説明してきたが、本発明の具体的な構成は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。 Although an example of an embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration of the present invention is not limited to the above embodiment, and design changes that do not deviate from the gist of the invention are also included in the present invention.

1 外気処理機
10 貯湯槽
11 ボイラ
12 熱媒水配管
13 熱媒水コイル
14 熱媒水コイル
20 凝縮器(冬季は蒸発器)
21 蒸発器(冬季は凝縮器)
22 再熱器
23 加湿器
25 冷媒配管
30 排気ファン
KH 上段ケーシング
KM 中段ケーシング
KL 下段ケーシング
OA 外気
SA 給気
1 Outdoor air treatment machine 10 Hot water tank 11 Boiler 12 Heat transfer water piping 13 Heat transfer water coil 14 Heat transfer water coil 20 Condenser (evaporator in winter)
21 Evaporator (condenser in winter)
22 Reheater 23 Humidifier 25 Refrigerant piping 30 Exhaust fan KH Upper casing KM Middle casing KL Lower casing OA Outside air SA Supply air

Claims (2)

取り入れた外気の温湿度を調整して給として室内に供給する外気処理機であって、
ケーシングの内部に設置されるとともに、制御部により互いに連動して制御される省エネルギーのためのヒートポンプユニットと、所定温度の熱媒水を循環させるボイラーユニットと、を備え、
前記ヒートポンプユニットは、
前記ケーシング内を流通する外気を用いて内部を循環する冷媒に熱交換をさせる第1の熱交換器と、
内部を循環する冷媒を用いて前記ケーシング内を流通する外気に熱交換をさせる第2の熱交換器と、
前記第2の熱交換器により熱交換された外気を再度加熱するための再熱器と、
前記第1の熱交換器、前記第2の熱交換器および前記再熱器を互いに連結する冷媒配管と、を有し、
前記ボイラーユニットは、
前記ケーシングが外気を取り入れるために有する開口部、および前記ケーシングが室内に給気を供給するために有する開口部の各開口部の近傍に配設された熱媒水コイルと、
各前記熱媒水コイルとの間で循環する熱媒水を貯留した貯湯槽と、
前記貯湯槽に接続されたボイラと、を有する
ことを特徴とする外気処理機
An outdoor air treatment machine that adjusts the temperature and humidity of the outdoor air taken in and supplies it to the room as intake air,
The heat pump unit is installed inside the casing and is controlled by a control unit in cooperation with each other to save energy. The boiler unit circulates heat transfer water at a predetermined temperature .
The heat pump unit comprises:
a first heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant circulating inside the casing using outside air flowing inside the casing;
a second heat exchanger that exchanges heat with outside air flowing through the casing by using a refrigerant circulating therein;
a reheater for reheating the outside air that has been heat exchanged by the second heat exchanger;
a refrigerant pipe connecting the first heat exchanger, the second heat exchanger, and the reheater to each other;
The boiler unit includes:
a heat transfer water coil disposed near each of an opening of the casing for taking in outside air and an opening of the casing for supplying supply air to the room;
A hot water storage tank storing heat transfer water that circulates between each of the heat transfer water coils;
a boiler connected to the hot water tank;
An outdoor air treatment machine characterized by :
前記制御部は、外気の温度が設定値以下となった場合、前記ヒートポンプユニットの出力を下げるとともに、前記ボイラーユニットの出力を上げる制御することで、前記第1の熱交換器のデフロストを抑制することを特徴とする請求項1に記載の外気処理機。
The outdoor air treatment machine according to claim 1 , characterized in that, when the outdoor air temperature falls below a set value, the control unit suppresses defrosting of the first heat exchanger by controlling the output of the heat pump unit to be lowered and the output of the boiler unit to be increased .
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