(57)【要約】【課題】省エネルギー化された空調システムを提供する。【解決手段】温湿度制御用の空調機２１と、廃熱により熱媒体が加温される別系装置２２とを組み合せた空調システム２０であって、空調機２１は、吸気側に配置された除湿用の冷却コイル３と、冷却コイル３の下流に配置され冷却後の空気を加熱する廃熱媒体コイル２３とを備え、廃熱媒体コイル２３に別系装置２２で加熱された熱媒体を流通させて、廃熱媒体コイル２３を流通する別系装置２２の熱媒体と冷却コイル３で冷却された空気との間で熱交換して、該空気を加熱すると共に別系装置２２の熱媒体を冷却している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温湿度制御用の空調機と、廃熱により熱媒体が加温される別系装置とを組み合せた空調システムであって、
上記空調機は、吸気側に配置された除湿用の冷却コイルと、該冷却コイルの下流に配置され上記冷却後の空気を加熱する廃熱媒体コイルとを備え、
上記廃熱媒体コイルに上記別系装置で加熱された熱媒体を流通させて、該廃熱媒体コイルを流通する別系装置の熱媒体と上記冷却コイルで冷却された空気との間で熱交換して、上記空気を加熱すると共に上記別系装置の熱媒体を冷却する構成としていることを特徴とする空調システム。
【請求項２】
上記空調機は上記別系装置の周囲の空気を循環空調するものとし、
上記空調機の上記廃熱媒体コイルの下流に、蒸気あるいは高温水を流通させる加熱コイルを配置し、該廃熱媒体コイルで加熱された空気をさらに加熱する構成としている請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
上記別系装置は金型装置からなり、該金型装置の金型内を流通し過熱された金型の廃熱で加温された冷却水を上記熱媒体として用い、該金型の冷却水排出経路を上記空調機の廃熱媒体コイルの入口に流通させると共に、該廃熱媒体コイルの出口を上記金型へ冷却水を還流させる経路に連通させている請求項１または請求項２に記載の空調システム。
【請求項４】
上記別系装置で加温された冷却液からなる熱媒体の排出経路を上記廃熱媒体コイルに導かれるコイル流通管と、上記廃熱媒体コイルに導かれないバイパス管とに分岐させると共に、上記廃熱媒体コイルを流通後の熱媒体経路を上記バイパス管に合流させ、該合流位置に流量調整弁を介設し、
上記廃熱媒体コイルで冷却された熱媒体と上記バイパス管の冷却されていない熱媒体とを所要の流量比で混合して、上記別系装置に還流する熱媒体の温度を制御する構成としている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項５】
上記廃熱媒体コイルを流通後の熱媒体を別系装置に還流させる還流経路を備え、該還流経路に上記熱媒体の温度制御用の熱交換器を介設している請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項６】
上記冷却液は冷却水とし、上記別系装置には該冷却水を貯めるタンクを備えており、該タンクに蒸気配管を導入し、該タンク内の水温が設定値よりも低温の場合には、該蒸気配管から水温よりも高温の蒸気を水中に注入してタンク内の冷却水を加熱する構成としている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の空調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調システムに関し、特に、生産装置等の発熱体を冷却するための冷却装置と空調機とを組み合せて協働させることで、互いに省エネルギー化を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図３に示すように、工場内において射出成形機囲い１９の内部に配置された射出成形機６の周囲の湿度と温度とを調節する空調機１と、射出成形機６を直接冷却する冷却装置２とが個別に存在している。各１台の空調機１と冷却装置２からは、複数の射出成形機６の個々に包囲する射出成形機囲い１９にそれぞれ分岐した吸気ダクト３５と吐出ダクト３６を接続している。
空調機１は、空気の吸込口側に冷水が流通する冷却コイル３を設けると共に、空気の吹出口側に高温の蒸気が流通する蒸気コイル４を設けており、ファン５により射出成形機６周辺の空気を吸い込んで冷却コイル３を通過させて結露を発生させて除湿した後、蒸気コイル４を通過させて所定温度へ加熱調節して送風している。
【０００３】
冷却装置２は、タンク８にて所定の温度に調節されている冷却水を送液管１６で射出成形機６へと送液し、射出成形機６を冷却することで加温された冷却水が排水管１７により導出され、熱交換器９で冷却して所定の温度に戻した後、タンク８へと循環させている。
熱交換器９は、冷水管１８が導入されて排水管１７との熱交換により排水管１７内の冷却水を冷却すると共に、冷却管１８には第１開閉弁１３が介設されている。また、タンク８内に貯められた冷却水の中には蒸気管１５を導入して加熱蒸気により冷却水を昇温可能とすると共に、蒸気管１５には第２開閉弁１４が介設されている。
そして、送液管１６の途中に介設された温度センサー部７からの情報により、温度制御部１０が第１・第２開閉弁１３、１４の開閉を制御する第１制御部１１および第２制御部１２に制御情報を送信することにより、タンク８内の冷却水を所定温度に保っている。
【０００４】
その他にも、実用新案登録第３０７０４０７号公報等に開示されているように、空調機内の凝縮器の排水熱を再利用して省エネルギー化を図っている空調機も提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
実用新案登録第３０７０４０７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図３に示す態様では、射出成形機６の冷却装置２と空調機１とは別々の装置であって、空調機１において、冷却コイル３で冷却除湿された空気を加熱して所定温度に戻す工程は、蒸気コイル４による加熱に依存しており、夏場等の除湿のために蒸気コイル４の加熱エネルギーを多量に消費している。一方、冷却装置２においては、射出成形機６の廃熱により加温された冷却水を所定の温度まで冷却する工程は、熱交換器９による冷却に依存しており、廃熱を含んだ加温された冷却水を熱交換器９で冷却するため多くの冷水が必要となっている。
【０００７】
また、実用新案登録第３０７０４０７号公報に開示された空調機では省エネルギー化が図られているものの、空調機内部での排水熱を利用した閉じたシステムであって省エネルギー化の有効度が低く、また、外部システムである生産工程等の省エネルギー化へ寄与することもできない。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、空調機と外部の冷却装置とを協働させて有効に省エネルギー化を図ることを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、温湿度制御用の空調機と、廃熱により熱媒体が加温される別系装置とを組み合せた空調システムであって、
上記空調機は、吸気側に配置された除湿用の冷却コイルと、該冷却コイルの下流に配置され上記冷却後の空気を加熱する廃熱媒体コイルとを備え、
上記廃熱媒体コイルに上記別系装置で加熱された熱媒体を流通させて、該廃熱媒体コイルを流通する別系装置の熱媒体と上記冷却コイルで冷却された空気との間で熱交換して、上記空気を加熱すると共に上記別系装置の熱媒体を冷却する構成としていることを特徴とする空調システムを提供している。
【００１０】
上記構成とすると、上記別系装置の廃熱を含む熱媒体を、上記空調機の上記廃熱媒体コイルに導くことで、空調機の上記冷却コイル通過後の冷やされた空気を加熱する工程のエネルギーとして利用することができるので、空調機の省エネルギー化を図ることができる。かつ、別系装置で加熱された熱媒体は、廃熱媒体コイルを流通することにより、冷却コイル通過後の冷やされた空気により冷却されるので、別系装置において熱媒体を再冷却するエネルギーも節減することができる。
【００１１】
上記空調機は上記別系装置の周囲の空気を循環空調するものとし、
上記空調機の上記廃熱媒体コイルの下流に、蒸気あるいは高温水を流通させる加熱コイルを配置し、該廃熱媒体コイルで加熱された空気をさらに加熱する構成としている。
【００１２】
上記構成とすると、上記廃熱媒体コイルでは冷却コイルで冷却された空気を所定の温度まで加熱しきれない場合には、上記加熱コイルにより冷却された空気の加熱を補助することができる。
【００１３】
具体的には、上記別系装置は金型装置からなり、該金型装置の金型内を流通し過熱された金型の廃熱で加温された冷却水を上記熱媒体として用い、該金型の冷却水排出経路を上記空調機の廃熱媒体コイルの入口に流通させると共に、該廃熱媒体コイルの出口を上記金型へ冷却水を還流させる経路に連通させている構成とすると好適である。
【００１４】
上記別系装置で加温された冷却液からなる熱媒体の排出経路を上記廃熱媒体コイルに導かれるコイル流通管と、上記廃熱媒体コイルに導かれないバイパス管とに分岐させると共に、上記廃熱媒体コイルを流通後の熱媒体経路を上記バイパス管に合流させ、該合流位置に流量調整弁を介設し、
上記廃熱媒体コイルで冷却された熱媒体と上記バイパス管の冷却されていない熱媒体とを所要の流量比で混合して、上記別系装置に還流する熱媒体の温度を制御する構成としている。
【００１５】
上記構成とすると、上記流量比を調節することにより、上記廃熱媒体コイルを流通して冷却された熱媒体の温度と、上記バイパス管を流通した冷却されていない熱媒体の温度との間の温度範囲内で任意の温度に調節することが可能となり、温度調節のための別エネルギーを不要とすることができ、さらに省エネルギー化に貢献することができる。
【００１６】
上記廃熱媒体コイルを流通後の熱媒体を別系装置に還流させる還流経路を備え、該還流経路に上記熱媒体の温度制御用の熱交換器を介設している。
【００１７】
上記構成とすると、上記別系装置の加温された熱媒体を上記廃熱媒体コイルを流通するだけでは十分に冷却し切れなった場合でも、上記熱交換器により所定の温度に冷却することが可能となる。
【００１８】
上記冷却液は冷却水とし、上記冷却装置には該冷却水を貯めるタンクを備えており、該タンクに蒸気配管を導入し、該タンク内の水温が設定値よりも低温の場合には、該蒸気配管から加熱蒸気を水中に注入してタンク内の冷却水を加熱する構成としている。
【００１９】
上記構成とすると、例えば冬季等において上記タンクに貯められた冷却水が過度に低温な場合に、装置始動時に冷却水を所定の温度まで加温することができ好適である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、空調機２１と冷却装置（別系装置）２２とを組み合せた空調システム２０を示し、廃熱を生じる射出成形機６が配置された工場等に設置されるものであり、空調機２１は、射出成形機６が配置された射出成形機囲い１９の内部の空気の湿度・温度を調節するものである。各１台の空調機１と冷却装置２からは、複数の射出成形機６の個々に包囲する射出成形機囲い１９にそれぞれ分岐した吸気ダクト３５と吐出ダクト３６を接続している。（図３に示す従来例と同様の箇所は同一の符号を付している。）
【００２１】
空調機２１は、射出成形機６の周囲の湿度と雰囲気温度とを調節するものであって、空気の吸込口側に配置され冷水が流通する冷却コイル３と、冷却コイル３の下流側に配置され後述する冷却装置２２の加温された冷却水（熱媒体）が流通する廃熱媒体コイル２３と、廃熱媒体コイル２３の下流側に配置され蒸気が流通する蒸気コイル（加熱コイル）４と、蒸気コイル４の下流側に配置され空気の吸気・吐出を促すファン５とを備えている。
【００２２】
冷却装置２２は、所定の温度に調節されている冷却水が貯められたタンク８と、タンク８内の冷却水を吸い出すポンプ３２と、射出成形機６へ該冷却水を供給する送液管１６と、送液管１６の途中に介設された温度センサー部７と、射出成形機６を冷却した廃熱を含む加温された冷却水を導出する第１排水管２４と、第１排水管２４から分岐して空調機１の廃熱媒体コイル２３を流通し第２バルブ２９を介在したコイル流通管２７と、排水管２４から分岐し空調機１を介さない第１バイパス管２５と、排水管２４から分岐し空調機１を介さずに第１バルブ２８を介在した第２バイパス管２６と、第１バイパス管２５と第２バイパス管２６とコイル流通管２７とが合流する三方弁３０と、三方弁から１本の流路に集結された第２排水管３１と、第２排水管３１の加温された冷却水を冷却して所定の温度に戻す熱交換器９とを備えている。
【００２３】
第１バルブ２８はノーマルクローズとし、第２バルブ２９はノーマルオープンとしている。
熱交換器９は、ノーマルクローズの第１開閉弁１３を介した冷水管１８が導入されて第２排水管３１との熱交換により第２排水管３１内の加温された冷却水を冷却する。
タンク８内に貯められた冷却水の中にはノーマルクローズの第２開閉弁１４を介した蒸気管１５を導入して加熱蒸気により冷やしすぎた冷却水を昇温可能とする。
【００２４】
送液管１６の途中に介設された温度センサー部７からの情報は主として三方弁３０の第３制御部３３に与えられて、第１バイパス管２５の流量とコイル流通管２７の流量とを調節し、その混合比により第２排水管３１を流通する冷却水の温度調節を図っている。
また、サブ温度調節機能として、温度センサー部７からの情報が熱交換器９側の温度制御部１０にも与えられて、温度制御部１０からの指令が第１制御部１１あるいは第２制御部１２に送信されて、第１開閉弁１３と第２開閉弁１４の開閉を制御している。
【００２５】
次に、空調機２１と冷却装置２２の協働させた空調システム２０の作用を説明する。
先ず、冷却装置２２では、所定温度に調整されたタンク８の冷却水をポンプ３２で送液管１６に吸い出して射出成形機６を冷却する。射出成形機６からの廃熱を含んだ加温された冷却水は第１排水管２４を介してコイル流通管２７へと流れて廃熱媒体コイル２３を流通する。
【００２６】
一方、空調機１では、吸気された空気が冷却コイル３を通過して冷やされることで該空気が露点温度に達して結露を発生し除湿が為される。ここで、廃熱媒体コイル２３を流通する冷却水は、射出成形機６の廃熱を含み加温されて上記冷やされた空気よりも温度が高いため、その空気が廃熱媒体コイル２３を通過することで空気が加熱されると共に、加温されていた冷却水が冷却される。
そして、廃熱媒体コイル２３を通過して加熱された空気が蒸気コイル４を通過することで、所定温度までさらに加熱されてファン５により外部へ送風される。
【００２７】
また、冷却装置２２では、廃熱媒体コイル２３を流通して冷却された冷却水が三方弁３０に送液される。この際、温度センサー部７で計測された水温が所定の温度よりも高い場合は、第３制御部３０により三方弁３０を調整し、第１バイパス管２５からの流量に対するコイル流通管２７からの流量の比を大きくして第２排水管３１へと送液する。逆に、所定の水温よりも低い場合には、第１バイパス管２５からの流量に対するコイル流通管２７からの流量の比を小さくする。
【００２８】
第２排水管３１は熱交換器９を通過しているが、通常は、この時点で冷却水は所定温度に冷却されており、第１開閉弁１３は閉状態としているので、熱交換を行わずにそのままタンク８へと戻される。
しかし、温度センサー部７で計測された水温が設定すべき温度よりも大幅に高く、三方弁３０での調整だけでは冷却しきれない場合には、温度制御部１０により第１制御部１１を経て第１開閉弁１３が開状態とされることにより、熱交換器９において第２排水管３１と冷水管１８との間で熱交換を行って第２排水管３１の冷却水を冷却し、タンク８内の冷却水を所定温度に保っている。
【００２９】
また、冬季等に、温度センサー部７で計測された水温が設定すべき温度よりも大幅に低く、三方弁３０での調整だけでは昇温できない場合には、温度制御部１０により第２制御部１２を経て第２開閉弁１４が開状態とされることにより、加熱蒸気が蒸気管１５を介してタンク８内の冷却水に供給されて冷却水が所定温度に昇温される。
【００３０】
上記構成とすると、冷却装置２２の射出成形機６を冷却した後の加温された冷却水を空調機１の廃熱媒体コイル２３に導いて、該冷却水に含まれる廃熱を、空調機１の冷却コイル３通過後の冷やされた空気を加熱する工程のエネルギーとして利用することができるので、空調機１の省エネルギー化を図ることができる。しかも、同時に、射出成形機６を冷却した後の加温された冷却水は、廃熱媒体コイル２３を流通することで、空調機１の冷却コイル３通過後の冷やされた空気により冷却されるので、冷却装置２２において加温された冷却水を冷却する必要が無くなり、冷却用の熱交換器９は通常は未使用とすることができ冷却エネルギーも節減可能となる。
なお、上記冷却水の代わりの熱媒体として、蒸気ドレンや室内冷房用空気などを使用してもよい。
【００３１】
（実施例）
次に、上記実施形態について具体例を挙げて説明する。
冷却装置２２では、タンク８内の冷却水の温度を１４℃とし、射出成形機６を冷却した後の廃熱を含む加温された冷却水は１８℃となっており、該冷却水は空調機１の廃熱媒体コイル２３へと流通される。
一方、空調機２１では、冷却コイル３を流通する冷水は約９℃で、蒸気コイル４を流通する蒸気は約１３２℃である。
以下、図２の湿り空気線図および表１を参照しながら空調機１の動作を説明する。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
射出成形機６は樹脂板等を用いた射出成形機囲い１９の内部に配置され、空調機２１は、射出成形機囲い１９の内部の空気を循環空調する専用の空調機である。
図２の▲４▼は、射出成形機囲い１９の外部の工場内空気の状態を示し、射出成形機囲い１９内部への流入空気▲４▼と空調機２１からの吐出空気▲３▼との混合および射出成形機６等の熱により、射出成形機囲い１９の内部の空気は▲１▼の状態となる。なお、▲１▼の空気状態である射出成形機６周囲の空気は２４．２℃、相対湿度４８％、絶対湿度（水分量）０．００９ｋｇ／ｋｇとなっている。
上記▲１▼の空気が空調機１に吸い込まれて冷却コイル３を通過することで、▲２▼の状態（温度１０℃、相対湿度４８％、絶対湿度０．００６９ｋｇ／ｋｇ）に急冷されて結露を生じて除湿される。この際、図２の湿り空気線図において、相対湿度１００％のラインに達するまでに絶対湿度が０．００９ｋｇ／ｋｇ→０．００６９ｋｇ／ｋｇへと減少しているのは、冷却コイル３表面で結露を生じて空気中の水分量が直ちに減少するためである。
【００３４】
次いで、▲２▼の状態の空気が廃熱媒体コイル２３を通過することで、▲２▼’の状態（温度１６℃、相対湿度６４％、絶対湿度０．００７２ｋｇ／ｋｇ）へと加熱された後、蒸気コイル４を通過することで、▲３▼の状態（温度２３℃、相対湿度４５％、絶対湿度０．００７８ｋｇ／ｋｇ）へとさらに加熱される。そして、空調機２１は、射出成形機６へ空調された空気▲３▼を吐出する。
即ち、▲１▼→▲２▼→▲２▼’→▲３▼のサイクルを循環することにより除湿と温度管理とを行うことができる。ここで、冷却コイル３で除湿のために急冷された空気を加熱する際に、蒸気コイル４にのみ頼るのではなく、射出成形機６を冷却した際に生じた廃熱を利用して廃熱媒体コイル２３で加熱しているので、蒸気コイル４に必要なエネルギーを低減することができる。かつ、廃熱媒体コイル２３内の冷却水は冷却されるので、冷却装置２２側の冷却水の冷却エネルギーも低減することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、上記装置の廃熱を含む熱媒体を上記空調機の上記廃熱媒体コイルに導くことで、空調機における上記冷却コイル通過後の冷やされた空気を加熱するエネルギーとして利用でき、空調機の省エネルギー化を図ることができる。また、上記装置を上記熱媒体となる冷却液で発熱体を冷却する冷却装置とすれば、発熱体を冷却した後の加温された冷却液は、廃熱媒体コイルを流通することにより、冷却コイル通過後の冷やされた空気により冷却されるので、冷却装置における冷却水の冷却エネルギーも節減することができる。
【００３６】
また、上記廃熱媒体コイルを流通して冷却された冷却液と、上記バイパス管を流通して冷却されていない冷却液との混合比を調節することにより、温度調節することができ、温度調節のための別エネルギーを不要あるいは低減することができ、さらに省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】湿り空気線図である。
【図３】従来例の概略構成図である。
【符号の説明】
３          冷却コイル
４          蒸気コイル（加熱コイル）
５          ファン
６          射出成形機
７          温度センサー部
８          タンク
９          熱交換器
１５        蒸気管
１９        射出成形機囲い
２０        空調システム
２１        空調機
２２        冷却装置（別系装置）
２３        廃熱媒体コイル
３０        三方弁
３２        ポンプ
【図１】
2004198070.tif 000004
【図２】
2004198070.tif 000005
【図３】
2004198070.tif 000006