JPS595803B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空気調和装置、詳しくは再熱器を設けて蒸発器
で冷却した空気を再熱し、吹出空気温度を高精度に制御
するごと（した空気調和装置に関するもので、電子計算
機などの電子機器を装備した電子機器室の空調に好適な
空気調和装置を提供せんとするものである。

一般に前記した電子機器はその動作において大きな発熱
を伴なうと共に周囲温度の変動に影響を受け、誤作動や
焼損などが生ずるのであって、電子機器室の空調は、高
精度にまた故障なく行なう必要があり、従ってこの電子
機器室に用いる空気調和装置としては、精度上にも耐久
性上にも高い信頼性が要求されるのである。

しかして従来、吹出空気温度を高精度に制御する方法と
して再熱器を用いているのであるが、この再熱器の熱源
としては主として電気ヒータを利用しているのである。

従ってこの電気ヒータにより吹出空気温度を段階的に制
御できるのであるが、電気設備容量が大きく、計装が複
雑となってコスト高となるばかりか、特に冬期などにお
いて再熱量を多く要する場合にはランニングコストが高
くなる問題があった。

又前記再熱器として冷媒回路中の吐出ガスを熱源とし、
再熱器に流れる吐出ガス冷媒流量を制御弁により調節し
て、吹出空気温度を制御するものも提案されている（特
開昭５１−９３５３４号公報参照）が、前記制御弁とし
て空気温度により動作するベローズ弐制御弁を用いてい
るため弁体の移動量が非常に小さく、従って精度が悪く
、また制御性に乏しい問題点があり、その上強度的にも
、又耐久性にも問題があった。

そこで本発明は、前記した吐出ガスを熱源とする再熱器
を用い、前記電気ヒータを熱源とする場合の問題点を解
決しながら前記再熱器による以上の問題を解決すべく発
明したもので、吐出ガス管を流れる吐出ガスを受入れる
入口と再熱器を介装した分岐回路に通ずる出口とをもっ
た弁箱内に差圧作動形弁体な移動自由に内装し、該弁体
の移動により分岐回路へ分流する吐出ガスの分流量を制
御するごとくした流量調整弁を形成して、前記吐出ガス
管と分岐回路との間に介装すると共に、前記弁体の差圧
室を冷凍サイクルを構成する主回路の吸入ガス管に接続
して、該接続回路に、蒸発器の出口側であって再熱器の
入口側又は出口側の空気温度により開閉するパイロット
弁を介装し、前記分流量を蒸発器の出口側であって再熱
器の入口側又は出口側の空気温度に逆比例的に制御する
ごとくしたことを特徴とするものである。

即ち本発明は、前記分岐回路に分流する冷媒量を制御す
る流量調整弁と、蒸発器の出口側空気温度により作動す
るパイロット弁とを設け、このパイロット弁により冷媒
量を制御する主弁の機能をもつ流量調整弁を操作するご
とくして、この流量調整弁により再熱量を前記温度に対
しリニヤ−に制御できるようにしたのであって、前記調
整弁に主弁としての機能を充分発揮させてその節脂性を
向上し、吹出空気温度の高精度な制御を可能にしたので
ある。

以下本発明空気調和装置の実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図に示したものは、電子計算機を装備した電算機室
用の空気調和装置であって、冷凍サイクルを構成する主
回路は、２系統備えている。

この第１主回路は、第１圧縮機１、第１凝縮器２、受液
器３、第１膨張機構４及び第１蒸発器５を有し、これら
各機器を第１吐出ガス管６、第１高圧液管７、第１低圧
液管８及び第１吸入ガス管９によって順次接続して構成
すると共に、第２主回路は第２圧縮機１１、第２凝縮器
１２、第２膨張機構１４及び第２蒸発器１５を有し、こ
れら各機器を第１主回路と同様、第２吐出ガス管１６、
第２高圧液管１７、第２低圧液管１８及び第２吸入ガス
管１９によって順次接続して構成している。

尚以上のごとく主回路を２系統にすれば、１台の圧縮機
を停止することにより再熱容量を小さくできる点で有利
となるが、■系統であっても良いことは云うまでもない
。

しかして以上の如く構成する主回路のうち、第１主回路
の吐出ガス管６に前記凝縮器２０入口又は出口（第１図
では入口）に至る分岐回路１０を設けると共にこの分岐
回路１０に、前記蒸発器５及び第２蒸発器１５で冷却さ
れた空気を再熱する再熱器２０及び逆止弁２１を介装す
るのであり、この分岐回路１０と前記吐出ガス管６との
間に次に説明する流量調整弁３０を設けるのである。

この流量調整弁３０は後記するパイロット弁５０と対を
なし、該パイロット弁５０の働らきで弁体を動作させて
前記吐出ガス管６から分岐回路１０に分流する吐出ガス
冷媒の分流量を制御するものであって、第２図に示した
ごとく、弁箱３４を筒形として、該弁箱３４の中間に前
記吐出ガス管６を流れる圧縮機１からの吐出ガスを受入
れるための入口管３１と、凝縮器２へ吐出ガスを導く第
一出口管３２及び分岐回路１０に通ずる第二出口管３３
をそれぞれ取付けると共に、長さ方向両端に蓋３４ ａ
、３４ ｂを取付け、この弁箱３４内に、前記出口管
３２，３３を開閉する差圧作動形弁体３５を移動自由に
内装して構成したものである。

更らに詳記すると、前記入口管３１及び出口管３２．３
３は、前記弁箱３４内で、シート３６を介して同一面上
で開口しており、前記弁体３５をこのシート３６の開口
面上を密接状に摺動させ、前記出口管３２，３３０開閉
を行ない、入口管３１から流入する吐出ガスの出口管３
２．３３への分流量を制御するごとく成すのである。

前記弁体３５は、前記弁箱３４の内面に沿って長さ方向
に移動する１対のガイ、ド板３７，３８間に固定した保
持板３９の中間部に保持するのであり、前記ガイド板３
７，３Ｂのうち一方のガイド板３８には、前記弁箱３４
の内周面に密接する皿形パツキン４Ｄを取付けて弁箱内
室を区画し、前記入口管３１及び出口管３２，３３を開
口した内室部分を圧力室Ａとし、該圧力室Ａに対し圧力
平衡室Ｂを形成するのである。

又前記ガイド板３８とパツキン４０とには、中心に細穴
４１ａをもった穴ビス４１を、穴ナツト４２を介して取
付けて、前記穴ビス４１の細穴４１ａにより、前記圧力
室Ａと圧力平衡室Ｂとを互に連通ずるとと（成すのであ
る。

そして前記ガイド板３８と、弁箱３４の前記圧力平衡室
Ｂの端部に位置する蓋３４ｂの内面との間には、コイル
スプリング４３を介装して、前記弁体３５を第２図にお
いて左方向に押圧し、常時は前記第二出口管３３の開口
部を閉鎖するごとく成すのであり、又前記圧力平衡室Ｂ
の端部に位置する蓋３４ｂには、この圧力平衡室Ｂを前
記主回路の吸入ガス管９に接続する接続回路２２の継手
４４を設げるのである。

この継手４４に接続する前記接続回路２２の途中には、
次に説明するパイロット弁５０を介装するのであって、
該パイロット弁５０の開閉により前記圧力平衡室Ｂは、
主回路の吸入ガス管９即ち低圧側に連通遮断することに
なり、この連通により圧力平衡室Ｂが圧力室Ａに対し低
圧となり、圧力室Ａとの差圧により前記弁体３５を前記
スプリング４３に抗して移動させ一前記第二出ロ管３３
の開口部を開くのである。

従って前記パイロット弁５０の弁開度に比例して第二出
口管３３が開き、この開度に応じて圧力室Ａ内の吐出ガ
スが分岐回路１０へ分流することになる。

次に前記パイロット弁５０の実施例について説明する。

このパイロット弁５０しζ蒸発器５，１５の出口側空気
温度を検出する感温筒５１をもち、この感温筒５１によ
り前記空気温度が設定温度以上になると閉じ、設定温度
以下になると開（ように構成するもので、このパイロッ
ト弁５０により前記流量調整弁３０の弁体３５を制御し
、前記したごと（分岐回路１０へ分流する吐出ガスの分
流量を蒸発器５，１５０出口側空気温度と逆比例的に制
御するのである。

しかしてこのパイロット弁５０は第３図に示したごとく
、既存の感温膨張弁と良く似た構造で、感温部の温度低
下により開くよう感温膨張弁とは逆動作するものを用い
るのであって、入口通路５２と出口通路５３とを形成し
た弁本体５４に、弁シート５５を備えた弁支持体５６を
設けて、該支持体に弁体５７を取付けた弁棒５８を摺動
自由に支持すると共にこの弁棒５８の端部に調節ナツト
５９を介して円板状の当金６０を取付け、更らに前記弁
本体５４に固定する１対の蓋６Ｌ６２間にダイヤフラム
６３の周縁を固定し、このダイヤフラム６３の中間部を
前記当金６０に取付け、このダイヤフラム６３で区画形
成したダイヤフラム室Ｃに前記感温筒５１を信号通路６
４を介して連通ずるのである。

そして前記調節ナツト５９には、ばね受６５を取付ける
と共に、前記支持体５６には前記ばね受６５に対向する
ばね受６６を取付け、これら両ばね受６５．６６間に、
スプリング６７を介装するのである。

尚前記支持体５６に取付けるばね受６６は、支持体５６
に回転のみ自由に取付けたねじ筒６８に回転不能に螺着
されており、前記ねじ筒６８の回転により軸方向に移動
でき、前記スプリング６７の力を調節できるように即ち
前記パイロット弁５０が動作する温度を任意に設定でき
るようになっている。

又このねじ筒６８はその軸方向一端部に歯が設けられて
ギヤ６９と噛合っており、このギヤ６９は前記支持体５
６の軸心を中心に回転する回転ギヤ７０と一体に回転す
るのであり、この回転ギヤ７０は前記弁本体５４に取付
けるピニオンギヤ７１に噛合っていて、このピニオンギ
ヤ７１の操作杆７２による回転操作により回動させられ
、弁本体５４の外部から前記スプリング６γの調整が行
なえるようになっている。

しかして以上のパイロット弁５０は、前記調整弁の継手
４４に接続し圧力平衡室Ｂと吸入ガス管９とを連通ずる
接続回路２２の途中に介装するのであって、前記圧力平
衡室Ｂ側を前記入口通路５２に、また吸入ガス管９への
接続側を前記出口通路５３にそれぞれ接続するのであり
、感温筒５１は前記画然発器５，１５０出口側であって
再熱器２０の入口側或いは画然発器５，１５０出口側で
あって再熱器２０の出口側に設けるのである。

このように感温筒５１を再熱器２０の入口側と出口側と
のいずれに設けるかは、次の如く決める。

すなわち、感温筒５１を再熱器２００Å口側に設けた場
合、風量が一定であれば再熱器２０によって後記するご
とく所要再熱量を得ることができ、再熱器２０の出口側
空気温度（空気調和装置の吹出空気温度）を一定に制御
できるが、ダンパーにより風量を可変としたり或いは除
湿制御のために蒸発器及び再熱器をエアバイパスすると
再熱器２０のバイパスして合流した後の出口側空気温度
は一定とならない。

これに対し、感温筒５１を再熱器２０の出口側に設けた
場合、再熱器２０の出口側空気温度は、前記パイロット
弁５０の比例帯幅内のある値となり、一定温度範囲に制
御されることになる。

そしてこの場合風量を可変としても、エアバイパスをし
ても常に一定温度範囲に再熱器２０の出口側空気温度を
制御できる。

しかして蒸発器出口側空気温度が設定温度以上になると
、感温筒５１内の制御流体が膨張してダイヤフラム６３
を押圧し、弁棒５８を介して弁体５７を弁シート５５に
圧着し、前記出入口通路５２．５３を閉じるのであり、
設定温度以下になると前記制御流体が収縮して前記スプ
リング６７の復元力で弁棒５８を動かし弁体５７を弁シ
ート５５から離間させ、前記出入口通路５２．５３を開
（のである。

尚第２図において４５はテフロンガイド、４６は当金、
４７はばね受であり、また第３図において７３は前記ス
プリング６７を内装した内室りを大気に開放するための
開放通路であり、不使用時は防塵キャップ７４を介して
ナツト７５で閉鎖しである。

又７６はＶ型パツキン、７７は座金、７８は密塞ナツト
である。

本発明空気調和装置は、以上の如く構成するもので、圧
縮機１，１１の駆動により冷媒を第１図実線矢印のごと
く循環させ、蒸発器５，１５で室内空気を冷却するので
あり、この室内空気の冷却度合即ち前記蒸発器５，１５
０出口側空気温度に応じて吐出ガスの一部を再熱器２０
に送り、前記蒸発器５，１５で冷却した室内空気を再熱
し、再熱器２０出口側空気温度を一定又は一定範囲に保
つのである。

次にとの再熱能力制御について説明する。

この能力制御は、前記流量調整弁３０の弁体３５によっ
て行なうのであり、この調整弁３０の操作を蒸発器出口
側空気温度の変化により動作するパイロット弁５０によ
って行なうのである。

しかしてこのパイロット弁５０は、前記した操作杆７２
の操作により前記スプリング６７の反発力を調節し、蒸
発器出口側空気温度の設定値を予め所定の値にセットし
ておくのであって、蒸発器出口側空気温度がこの設定値
より低くなると、前記スプリング６７の反発力により弁
棒５８を動作させて弁体５７を開き、高（なると弁体５
７を閉じるのである。

そしてこの弁体５７の開動作により前記入口通路５２と
出口通路５３とが連通ずると、前記調整弁３０と圧力平
衡室Ｂが接続回路２２を介して吸入ガス管９に通ずるこ
とになり、この連通により圧力平衡室Ｂの圧力が圧力室
Ａの圧力より低くなってその差圧分前記調整弁３０の弁
体３５がスプリング４３に抗して移動し、分岐回路１０
に通ずる第二出口管３３を所定の弁開度で開（のである
。

この出口管３３の開放はパイロット弁５０における前記
弁体５７の開動作が続く限り継続するのであり、その弁
開度は、前記弁体５７の開度換言すれば蒸発器出口側空
気温度に対し逆比例的に制御される。

即ち蒸発器出口側空気温度がその設定値に対し低くなる
度合いが大きい程前記弁開度も大きくなり、再熱量も大
きくなるように制御されるのである。

又蒸発型出ロ側空気温度力不高くなり、設定値に近づく
と漸次前記弁体５７の開度が小さくなり、前記差圧も減
少するのであり、設定値に至ると弁体５７が閉じ、圧力
平衡室Ｂ内は前記穴ビス４１の細穴４１ａにより直ちに
昇圧し、圧力室Ａと圧力的にバランスし、前記スプリン
グ４３０力で弁体３５は元位置に戻り、前記第二出口管
３３の開口部を開しるのである。

以上の如くして蒸発器出口側空気温度によりパイロット
弁５０を動作させ、このパイロット弁５０の動作により
流量調整弁３０の弁体３５を制御し、吐出ガス管６から
分岐回路１０へ分流する吐出ガスの分流量を制御して再
熱量をコントロールするのであるから、制御性能を向上
でき高精度に再熱器出口側空気温度すなわち吹出空気温
度を一定温度又は一定温度範囲に保持させられるのであ
る。

尚以上の実施例において、流量調整弁３０は、吐出ガス
管６と分岐回路１０との接続点に介装したが、吐出ガス
管６からは分岐回路１０への接続管を設け、前記調整弁
３０にはこの接続管を接続する吐出ガスの入口管３１と
、前記分岐回路１０を接続する出口管３３とを設け、す
なわち前記出口管３２を取除いた２方形流量調整弁とし
てこの調整弁を、前記接続管と分離回路１０との間に介
装してもよい。

この構成は前記接続管を分岐回路１００１部と見た場合
実質的には分均回路１０の途中に介装したものとなる。

以上の如（本発明は、吐出ガスの分流量を調整する調整
弁と、蒸発器の出口側であって再熱器の入口側又は出口
側の空気温度により作動するパイロット弁とを対にする
と共に前記調整弁として差圧作動形弁体を用い、蒸発器
の出口側であって再熱器の入口側又は出口側の空気温度
により作動するパイロット弁の働らきで前記弁体を動作
させて再熱量をコントロールするごとくしたから、リニ
ヤ−なコントロールが行なえながらその制御性能を向上
でき、高精度に空気調和装置の吹出空気温度を一定又は
一定範囲に保持できるのである。

更らには再熱器として電気ヒータを用いる場合に比しラ
ンニングコストを大幅に低減できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明空気調和装置の実施例を示す冷凍ザイク
ル図、第２図は流量調整弁の実施例を示す断面図、第３
図はパイロット弁の実施例を示す断面図である。 ２・・・・・・凝縮器、６・・・・・・吐出ガス管、５
，１５・・・・・・蒸発器、９・・・・・・吸入ガス管
、１０・・・・・・分岐回路、２０・・・・・・再熱器
、２２・・・・・・接続回路、３０・・・・・・流量調
整弁、３１・・・・・・入口管、３３・・・・・・出口
管、３４・・・・・・弁箱、３５・・・・・・弁体、５
０・・・・・・パイロット弁、５１・・・・・・感温筒
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冷凍サイクルを構成する主回路の吐出ガス管に凝縮
   器の入口又は出口側へ至る分岐回路を設けると共に、該
   分岐回路に再熱器を介装し、吐出ガスの１部を再熱器に
   流して蒸発器で冷却した空気を再熱するごとくした空気
   調和装置において、前記吐出ガス管を流れる吐出ガスを
   受入れる入口と分岐回路に通ずる出口とをもった弁箱内
   に差圧作動形弁体を移動自由に内装し、該弁体の移動に
   より分岐回路へ分流する吐出ガスの分流量を制御するご
   とくした流量調整弁を形成して、前記吐出ガス管と分岐
   回路との間に介装すると共に、前記弁箱の圧力平衡室を
   、前記主回路の吸入ガス管に接続して該接続回路に前記
   蒸発器の出口側であって再熱器の入口側又は出口側の空
   気温度により開閉するパイロット弁を介装し、前記分流
   量を、蒸発器の出口側であって再熱器の入口側又は出口
   側の空気温度に逆比例的に制御するごと（したことを特
   徴とする空気調和装置。