(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井高さが５ｍ以上ある室内の冷房システムにおいて、冷房機本体内に、圧縮機と凝縮器と減圧装置と蒸発器からなる冷凍サイクルを一体に組み込み、その冷房機本体の上部に凝縮器とコンデンサファンを、下部に蒸発器とサプライファンを配置し、その凝縮器と蒸発器間の冷房機本体に空気吸込口を設け、凝縮器の冷房機本体の上方に排熱空気排出口を設け、蒸発器の冷房機本体の下方に冷気吹出口を設けて冷房機を構成し、その冷房機の空気吸込口が、床上から２．５ｍの高さになるよう冷房機を、天吊り等にて多数配置し、上記空気吸込口より空気を、冷房機本体の熱交換部の凝縮器と蒸発器間に流入させ、その空気の一方をコンデンサファンにて凝縮器を通して排熱空気排出口から上方に排気し、他方の空気をサプライファンにて蒸発器を通して冷気として冷気吹出口より下方に吹き出して、上記空気吸込口より下部の室内を低温領域、上部を高温領域となるように温度成層を形成すると共に天井にベンチュレータ又はルーフファンを設けて高温領域の空気を排気して冷房することを特徴とする温度成層冷房システム。
【請求項２】
コンデンサファンは、凝縮器の上方に形成された排熱空気排気口に設けられ、サプライファンは、蒸発器の下方に形成された冷気吹出口に設けられる請求項１記載の温度成層冷房システム。
【請求項３】
冷房機本体の空気吸込口と冷気吹出口を、凝縮器と蒸発器から十分下方に延出して形成し、その空気吸込口が床上から２．５ｍの高さになるよう冷房機を天吊りした請求項１又は２記載の温度成層冷房システム。
【請求項４】
天井に高温領域に滞留した高温空気を天井から室外に排気する請求項１〜３いずれかに記載の温度成層冷房システム。
【請求項５】
室内の壁面上部に換気口を設け、高温領域を換気しながら冷房する請求項１〜４のいずれかに記載の温度成層冷房システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場等天井が高い室内や天井裏のある室内を冷房する温度成層冷房システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷房システムは、室内に配置した室内機と室外に配置した室外機を冷媒配管や冷水配管で接続し、室内機で、冷媒や冷水で受熱した室内の熱を室外機で排熱して再度室内に戻して冷房するものである。
【０００３】
図５は、平屋の工場等、天井高さが５ｍ以上ある室内の冷房システムを示し、図において、室内５０に室内機５１が設置され、室外に室外機５２が設置され、室内外機５１，５２が冷媒又は冷水配管５３，５４で接続され、室外機５２側で排熱で冷却した冷媒や冷水を、冷媒又は配管５３を介して室内機５１に流して室内空気と熱交換させて、冷媒又は冷水配管５４を介して室外機５２に戻し、室内機５１で生じた冷気は、ダクト５５にて室内５０の適宜箇所に案内し、吹出口５６から吹き出すようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この冷房システムは、室内全体を冷房するには、大容量の室内外機５１，５２を設置し、冷風をダクト５５にて室内全体に案内して冷房を行うようにし、またダクト５５は、床上から約２．５ｍの高さに保持して配置するようにしている。
【０００５】
しかしながら、ダクト５５の取付工事や冷媒又は冷水配管などの設備が必要となるため、設備費用が高くなるほか、長期の工事が必要となる問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ダクトや冷媒配管の取付工事を必要とすることなく工場等の室内を冷房できる温度成層冷房システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、天井高さが５ｍ以上ある室内の冷房システムにおいて、冷房機本体内に、圧縮機と凝縮器と減圧装置と蒸発器からなる冷凍サイクルを一体に組み込み、その冷房機本体の上部に凝縮器とコンデンサファンを、下部に蒸発器とサプライファンを配置し、その凝縮器と蒸発器間の冷房機本体に空気吸込口を設け、凝縮器の冷房機本体の上方に排熱空気排出口を設け、蒸発器の冷房機本体の下方に冷気吹出口を設けて冷房機を構成し、その冷房機の空気吸込口が、床上から約２．５ｍの高さになるよう冷房機を、天吊り等にて多数配置し、上記空気吸込口より空気を、冷房機本体の熱交換部の凝縮器と蒸発器間に流入させ、その空気の一方をコンデンサファンにて凝縮器を通して排熱空気排出口から上方に排気し、他方の空気をサプライファンにて蒸発器を通して冷気として冷気吹出口より下方に吹き出して、上記空気吸込口より下部の室内を低温領域、上部を高温領域となるように温度成層を形成すると共に天井にベンチュレータ又はルーフファンを設けて高温領域の空気を排気して冷房するようにした温度成層冷房システムである。
【０００８】
請求項２の発明は、コンデンサファンは、凝縮器の上方に形成された排熱空気排気口に設けられ、サプライファンは、蒸発器の下方に形成された冷気吹出口に設けられる請求項１記載の温度成層冷房システムである。
【０００９】
請求項３の発明は、冷房機本体の空気吸込口と冷気吹出口を、凝縮器と蒸発器から十分下方に延出して形成し、その空気吸込口が床上から約２．５ｍの高さになるよう冷房機を天吊りした請求項１又は２記載の温度成層冷房システムである。
【００１０】
請求項４の発明は、高温領域に滞留した高温空気を天井から室外に排気する請求項１〜３いずれかに記載の温度成層冷房システムである。
【００１１】
請求項５の発明は、室内の壁面上部に換気口を設け、高温領域を換気しながら冷房する請求項１〜４のいずれかに記載の温度成層冷房システムである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】
先ず、図２により本発明に用いる冷房機１０の構成を説明する。
【００１４】
冷房機本体１１は、凝縮器１２と蒸発器１３とが設置される熱交換部１４と、圧縮機１５と減圧装置１６が設置される機械室部１７とからなり、圧縮機１５の吐出側より吸込側にかけて、凝縮器１２、減圧装置１６、蒸発器１３が順に接続されて冷房機本体１１に一体に組み込まれた冷凍サイクル１８が構成される。
【００１５】
この冷房機本体１１の熱交換部１４の上部に凝縮器１２が配置され、下部に蒸発器１３が配置される。この蒸発器１３は、機械室部１７側が高くなるように斜めに配置され、その最下部には、発生したドレン水を受けるドレン皿１９が設けられる。
【００１６】
ドレン皿１９には、ドレン配管２１が接続され、そのドレン配管２１にてドレン皿１９に溜まったドレン水を室外に排水するようになっている。
【００１７】
凝縮器１２と傾斜した蒸発器１３間の冷房機本体１１の熱交換部１４の周囲には、空気吸込口２０が形成されると共にフィルタ２２が設けられ、凝縮器１２の上方には、排熱空気排出口２３が設けられ、その排熱空気排出口２３にコンデンサファン２４が設けられ、蒸発器１３の下方には冷気吹出口２５が設けられ、その冷気吹出口２５にサプライファン２６が設けられる。
【００１８】
この排熱空気排出口２３と冷気吹出口２５とは、凝縮器１２と蒸発器１３が配置される熱交換部１４の胴部１４ａの口径より面積が約１／２の口径に絞られた絞り部１４ｂ、１４ｃに形成する。またサプライファン２６の下方の冷気吹出口２５には、吹き出される冷風が、矢印Ａ25で示すように斜め下方に吹き出されるようにガイドベーン２８が設けられる。
【００１９】
この図２に示した冷房機１０を、図１に示すように天井３１の高さが５ｍ以上の平屋の工場などの室内３０に、ワイヤやロッド３２等で吊り下げて多数設置する。
【００２０】
この場合、冷房機１０の空気吸込口２０の床Ｆからの高さＨが約２．５ｍとなる位置になるように冷房機１０が取り付けられる。
【００２１】
この天井３１には、室内３０の空気を排気するベンチュレータやルーフファン３３が設けられると共に壁面３４の上部に換気口３５が設けられる。
【００２２】
以上において、冷房機１０の空気吸込口２０から矢印Ａ20のように吸い込まれた空気は、冷房機本体１１の熱交換部１４の凝縮器１２と蒸発器１３間に流入し、一方は、コンデンサファン２４にて凝縮器１２を通って排熱空気排出口２３から矢印Ａ23のように排気され、他方はサプライファン２６にて蒸発器１３を通って冷気とされ、冷気吹出口２５から矢印Ａ25のように吹き出される。
【００２３】
このように、矢印Ａ20のように空気吸込口２０に吸い込まれた空気の一方を凝縮器１２に流し、他方を蒸発器１３に流すことで、空気吸込口２０を境界線Ｌとしてその上方に高温領域３６が形成され、下方に低温領域３７が形成される。
【００２４】
冷房は、一般に人間を対象とする場合には、床Ｆから２〜２．５ｍ以下の低温領域３７が、２４〜２７℃程度の適温になっていればよいので、それより高い高温領域３６が高温になっていても構わない。
【００２５】
この場合、冷風は、密度が大きいので、冷気吹出口２５から矢印Ａ25のように吹き出されると低温領域３７に滞留し、排熱空気排出口２３から矢印Ａ23のように排気される温風は、密度が小さく天井３１まで上昇して滞留する性質があるため、冷房機２０で、室内３０の空気を、高温領域３６の空気（暖気）と低温領域３７の空気（冷気）に分離することで、換言すれば室内３０を温度成層を形成することで、冷房負荷を低減できると共に冷房機器の容量を減らし、かつ運転電力費の削減も可能となる。
【００２６】
この場合、圧縮機１５の仕事量分、室内３０の熱は上昇するため、ルーフファン３３から高温領域３６の空気（暖気）を排気して換気口３５から外気を導入することで低温領域３７を適温（２４〜２７℃）に保つことができる。
【００２７】
また、排熱空気排出口２３と冷気吹出口２７とは、その熱交換部１４の胴部１４ａより絞られた絞り部１４ｂ，１４ｃに形成することで、各吹き出し風で高温領域３６の空気が巻き込まれて低温領域３７に、低温領域３７の空気が巻き込まれて高温領域３６に、それぞれ流れて高温領域３６と低温領域３７の空気が対流を起こさないようにしている。また、冷気吹出口２５から吹き出す冷風を矢印Ａ25のように斜め下方に流すことで、冷気吹出口２５の直下で作業等をしている作業者にコールドドラフトを与えず、冷気を広範囲拡散させることができる。また、より対流を防止して温度成層を保つことが可能となる。
【００２８】
図３は、本発明における冷房機１０の他の実施の形態を示したものである。
【００２９】
この図３の形態においては、冷房機本体１１の熱交換部１４の胴部１４ａの下部にサプライダクト４０を接続し、そのサプライダクト４０の下部に絞り部１４ｃを介して冷気吹出口２７を形成し、その冷気吹出口２７にサプライファン２６とリターンベンド２８を設け、更に胴部１４ａの吸入口４１に、サプライダクト４０と一体に下方に延びる吸込ダクト４２を接続し、その下端に空気吸込口４３を形成したものである。この場合、吸い込み流が矢印Ａ43のように流入するように空気吸込口４３を斜めに切り欠いて形成される。また、胴部１４ａの吸入口４３には、フィルタ４４が設けられる。
【００３０】
この図３の形態においては、低温領域３７は、床から２．５ｍもあれば十分であるので、冷気吹出口２５と空気吸込口４３は、その高さになるようにし、排熱空気排出口２３は、逆に天井３１の近くにあればより都合がよいため、熱交換部１４の胴部１４ａにサプライダクト４０と吸込ダクト４２を立ち下げて接続することで、排熱空気排出口２３の位置を天井の近くに配置することが可能となり、高温領域と低温領域間の対流を防止して温度成層を確実に形成できる。
【００３１】
なお、上述実施の形態では、冷房機１０を天井３１からワイヤやロッド３２で吊り下げる例で説明したが、冷房機１０の空気吸込口２０，４３を床から約２．５ｍの高さに設置できるのであれば、室内３０に配置してある柱や梁などに取り付けて設置してもよいことは勿論である。
【００３２】
また、排熱空気排出口２３と冷気吹出口２５に、それぞれコンデンサファン２４とサプライファン２６を設ける例で説明したが、空気吸込口２０，４２側にファンを設けても、或いはファンを省略して、凝縮器１２での熱交換による温風と、蒸発器１３での熱交換による冷風による空気循環で、高温領域と低温領域を形成するようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、冷凍サイクルを一体に組み込んだ冷房機で室内に高温領域と低温領域を形成して床面から約２．５ｍの高さを冷房することで、冷房負荷を低減できると共に、冷房機器の容量を減らし、しかも運転電力費の削減が可能となり、さらに冷房設備費用の低減と工期短縮が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態を示す全体図である。
【図２】  図１の冷房機の詳細を示す図である。
【図３】  図２の冷房機の他の例を示す図である。
【図４】  従来例を示す図である。
【符号の説明】
１０  冷房機
１１  冷房機本体
１２  凝縮器
１３  蒸発器
１５  圧縮機
１６  減圧装置
１８  冷凍サイクル
２０  空気吸込口
２３  排熱空気排出口
２５  冷気吹出口
３０  室内
３６  高温領域
３７  低温領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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