JPH01291028A - 空冷ヒートポンプ式空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、大規模ビルディングなどに用いられる各階
設置形の空冷ヒートポンプ式空気調和装置に関するもの
である。

【従来の技術】

ビルディング（以下ビルという）の空気調和装置は、個
別制御性２個別運転性の有利さから、ヒートポンプパッ
ケージエアコンと呼ばれる各階設置形の空気調和装置を
利用した個別分散形の空気調和装置に集中空気調和装置
から移行しており、延面積が３０００ｒｎ’を越えるビ
ルにも適用されている。すなわち、高層ビルでは、室外
機（被利用側機器）と室内機（利用側機器）との間の冷
媒配管長や高低差の制限や室外機の置き場所難から、最
近各階設置形の空冷と−Ｉ・ポンプ式空気調和装置を採
用している。この空気調和装置はビルとのマツチング良
好であり、省スペース性にすぐれ、ビルの意匠面に露出
せず、さらにレイアウトが自由であるなどの理由で、第
３図に示すような天井埋め込み形式のスプリット型と−
トポンプパッケージ空気調和装置が多く採用されるよう
になって来ている。また、この空気調和装置は、室外機
、室内機とは別に第４図に示すような全熱交換器を備え
た外気処理ユニットを各階の天井部に設置することによ
り、換気のみではな（換気用室内空気の熱回収による空
気調和装置全体としての運転効率アップおよび導入され
る外気の除塵、加湿を行っている。 すなわち、第３図において、１は室外機（被利用側機り
　、２は室内［１（利用側機ｖＪ）である。 室外機１の内部には圧縮機３、凝縮器または蒸発器とな
る被利用側熱交換器４、被利用側熱交換器４の送風機５
、およびその他の冷媒制御器、電気制御器（いずれも図
示せず）が組み込まれている。 室内機２の内部には蒸発器または凝縮器となる利用側熱
交換器６、利用側熱交換器６の送風機７、フィルタ８お
よびその他の冷媒温Ｎ器、電気制御Ｎ（いずれも図示せ
ず）が組み込まれている。室外機１は外気吸気口９と外
気排気口１０とが被利用側熱交換器４の入口側と出口側
とに設けられ、上記吸気口９．排気口１０が外気導入、
排出ダクト１１，１２を通じてピルの外壁５１外に開口
されている。また、室内機２は、利用側熱交換Ｗ１６の
両側に室内空気吸込口１３と吹田口１４とを有し、これ
らが天井材１６を貫通して室内に開口されている。そし
て、室外８１１．室内機２などの機留は、ピルのコンク
リートスラブ５２に固定された吊りボルト１５によって
吊り下げられ、天井材１６によって天井内に隠蔽されて
いる。さらに、室外機１と室内機２との冷媒回路が冷媒
配管１７゜１８で接続されている。 第２図について、第３図に示す空気調和機の冷媒回路を
説明する。室外機１の内部では、アキュームレータ１９
、圧縮機３、四方弁２０、被利用側熱交換器４、絞り装
置２１が接続されている。 室内機２の内部では絞り装置２２、利用側熱交換ｗｒ６
が接続されている。そして、絞り装置２１゜２２と並列
に逆止弁２１ａ、２１ｂが設けられており、室外機１と
室内機２、すなわち四方弁２０と利用側熱交換器６、絞
り装置２１と絞り装置２２が冷媒間ｗ１８，１７で接続
されている。 第４図は外気処理ユニットを示す◎このユニットの本体
３０内部には、全熱交換器３４、これの両側方に配置さ
れた給気用、排気用送風機３１゜３２、外気除塵用フィ
ルタ３３、加湿器３５が組み込まれている。上記本体３
０に設けた外気取入口３６は全熱交換ｗ３４の一方の入
口に外気除塵用フィルター３３を介して接続され、室内
空気排気口３７は全熱交換器３４の一方の出口に排気用
ファン３２を介して接続され、外気取入口３６゜室内空
気排気口３７は、外気取入ダクｌ−３８、室１空気排出
ダクト３９を通じてピルの外壁５１外開口されている。 上記本体３０に設けた給気口０は給気用送風機３１を介
して全熱交換器３４他方の出口に接続され、吸気口４３
は全熱交換３４の他方の入口に接続され、給気口４０．
吸コ４３は、給気ダクト４１゜室内空気換気ダク４を通
じ、天井材１６を貫通して室内に開口室内に開口する室
内給俄ロ４２．換気口４５続されている。そして、大体
３０はアンカート１５によってコンクリートスラブ′５
２から吊り下げられて、天井内に配置されている。 次に、以上のように構成された従来の空気調和装置の動
作について説明する。 冷房運転時には、圧縮８１３によって圧縮された高温、
高圧の冷媒ガスは、四方弁２０を通り被利用側熱交換器
４に導かれる。この熱交換器４に導かれた冷媒ガスは、
送風機５によって外気導入ダクト１１を通じて被利用側
熱交換器４に導入された外気と熱交換して凝縮し高圧の
冷媒液となる。 被利用熱交換器４に導入された外気は、冷媒の凝縮熱を
奪って高温となり、外気排出ダクト１２を通じて室外に
排出される。高圧の冷媒液は、絞り装置２１と並列に設
けた逆止弁２１ａを素通りし、冷媒間’１ｌ１７を経て
室内機２の絞り装置２２に導かれ、ここで減圧されて蒸
発しやすい低圧の気液２相流となり、利用側熱交換器６
に導かれろ。この熱交換器６に導かれた気液２相流の冷
媒は、送風機７によって吸込口１３から利用側熱交換器
６に導入された室内空気と熱交換ｊ・て低圧の冷媒ガス
となる。また、利用側熱交換器６に導入されな室内空気
は、冷媒に蒸発熱を奪われ、低温となって吹田口１４か
ら吹き出されて再び室内に戻り、冷房を行う。低圧にな
った冷媒ガスは、冷媒配管１８を経て四方弁２０を介し
アキュームレータ１９内に入り、ここから圧縮機３に戻
る。以上のサイクルを繰り返すことで、室内の冷房が行
われる。 この場合に、被利用側熱交換器４は凝縮器となり、利用
側熱交換器６は、蒸発器となる。また、吸込口１３から
室内機２に導入された室内空気はフィルタ８によって除
塵され、清浄な空気となって送風機７に吸い込まれ、利
用側熱交換器６を通って室内に戻される。暖房運転時に
は、四方弁２０を切り換え、圧ｉｓ機３によって圧縮さ
れた冷媒ガスを利用側熱交換器６で凝縮し、凝縮した冷
媒液を逆止弁２２ａを経゛Ｃ減圧装置２１に通して被利
用側熱交換器４で蒸発させ、さらに四方弁２０．アキュ
ームレータ１９を経て圧縮機３に戻すことによって室内
の暖房を行う。 また、外気処理ユニットは、給気用送風機３１の運転に
より、外気取入ダクト３８を経て、外気取入口３６から
本体３０内に取り入れられた外気は、外気除塵用フィル
ター３３によって除塵され、）ｎ浄な空気となって全熱
交換器３４に導入される。 一方、排気用送風機３２の運転により、換気口４５から
換気ダクト４４を経て吸気口４３から本体３０内に吸い
込まれた換気用室内空気も全熱交換ＰＪ３４に導入され
ろ。全熱交換器３４は、導入された外気と換気用室内空
気との通路が多層に交互に重り合い、これらの通路が特
殊な膜によって隔離されていることで、導入された外気
と換気用室内空気とが互いに混合することなく、これら
の間で温度と温度の受は渡しを行う。（なお、このよう
な全熱交換器は、一般に１止形全熱交換器と呼ばれてい
るが、全熱交換器の構成などは、この発明には直接関係
しないので、これ以上の説明はしない。）全熱交換器３
４から出た室内空気は排気口３７から室内空気排出ダク
ト３９を経てビル外に排出される。全熱交換器３４によ
って室内空気が持つ熱エネルギーは導入された外気に与
えられ、この外気は加湿器３５によって適正な温度に加
湿され、給気口４０、給気ダクト４１を通って室内給気
口４２から室内に供給される。これらの動作によって、
室内空気の換気と、換気用室内空気が持つ熱エネルギー
の回収による空気調和装置全体としての運転効率アップ
および室内に導入される外気の除湿、加湿などが行われ
る。

【発明が解決しようとする課題】 従来の空気調和装置は、以上のように構成されているの
で次にような問題点があった。 第１に、換気、熱回収および導入される外気への加湿を
行うために外気処理ユニツ１−を使用しており、上記外
気処理ユニットが全熱交換器３４の制限によって大形化
し、スペースを大きく必要とし、これはビルの天井内が
多目的に開用される昨今のビルでは大きな問題となる。 第２に、春秋のような中間期などに外気による冷房を行
う場合に全熱交換器３４をバイパスさせる必要が生じ、
外気処理ユニットがｙＬ雑化する。第３に、冷房運転時
に、室外機１の外気排気口１０から抽出された外気は、
冷媒の凝ＩＩ熱による加熱で高温になっているので、ビ
ル外に排出された後、強い上昇気流となって上昇しやす
（、高層ビルでは下層階の高温になっている排気が上層
階の外気吸気口から吸気され、上層階の空気調和装置の
吸気温度が高（なり、これに伴って凝縮器となる被利用
側熱交換器での冷媒の凝縮圧力が高くなり、圧縮機の運
転効率が悪くなるだけではなく、空気調和装置の安全装
置が動作し、高圧カット停止に至るという問題点があっ
た。 この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たものであり、外気処理ユニットや全熱交換器を使用せ
ずに換気ができ、また導入される外気の除塵、加湿、お
よび換気用室内空気の熱エネルギーの回収による空気調
和装置の運転効率アップができ、中間期などの外気によ
る冷房が容易に行えるとともに、冷房運転時に空気調和
装置からの排気温度を下げて上層階に設置された空気調
和装置へのショートサーキットを防止できる各階設置形
の空冷ヒートポンプ式空気調和装置を得ることを目的と
している。

【課題を解決するための手段】

この発明に係る空冷ヒートポンプ式空気調和装置は、外
気導入ダクトから導入風路と給気風路とを分岐させ、上
記外気導入ダクトから導入された外気の大部分を被利用
側熱交換器に導入するとともに、導入された外気の一部
分を給気用送風機によって室内に供給するように構成し
、上記導入風路に換気風路を合流させ、この換気風路か
ら換気用室内空気を外気に混合させて上記被利用側熱交
換器に導入するように構成したものである。

【作　　用】

この発明における空気調和装置は、換気用室内空気が被
利用側熱交換器に導入される外気と混合されることによ
り、冷房運転時には外気の温度を下げることになり、こ
の外気と室内空気との混合空気が凝縮器となる被利用側
熱交換器に導かれるため、凝縮圧力が低（抑えられ、ま
た暖房運転時には外気の温度が上げられてこの外気と室
内空気の混合空気が蒸発器となる被利用側熱交換器に導
かれるため蒸発圧力が高くなる。 また、この発明における空気調和装置は、外気処理ユニ
ットや全熱交換器を用いる必要がなく、しかも上記換気
風路に外気除塵用フィルター、加湿器を設けることが容
易にでき、中間期の冷気冷房も圧縮機を停止するだけで
行うことができる。 さらに、この発明における空気調和装置は、上述したよ
うに、冷房運転時に被利用側熱交換器に導かれる混合空
気の温度が下げられるので、ビル外に排気される空気の
温度を低（抑え、上昇気流の発生を少なくすることがで
きる。 【実施例］ 以下、この発明の一実施例を第１図について説明する。 第１図において、第２図、第３図、第４図と同一符号は
相当部分を示し、４６は室外機であり、室外機４６の内
部には、導入風路４７．給気風路４８および換気風！ｌ
ｌ５４９が設けられている。導入風路４７の上流端に設
けた外気吸入口９部と給気風路４８の上流端に設けた外
気取入口３６部とが仕切り５０で仕切られて、導入風路
４７と給気風＄４８が外気導入ダクト１１の下流端に分
岐接続されており、導入風路４７上流端部の断面積は給
気風路４８の上流端部の断面積より大きく形成されてい
る。給気風路４８には外気除塵用フィルター３３、給気
用送風機３１および加湿器３５が上流から下流に向って
、この順に設けられ、下流端に給気口４０が設けられて
いる。給気口４０には給気ダクト４１が接続され、給気
ダクト４１は室内給気口４２に接続されている。上記換
気風路４９は、下流端が導入風路４７の下流端部に合流
接続され、導入風Ｆｅｔ４７の下流端が室外機４６の内
部に設けた被利用側熱交換器４の送風機５吸込側に接続
されている。上記被利用側熱交換Ｗｊ４の出口側に設け
た外気排気口１０が外気排出ダクト１２を通じてビルの
外壁５１外に開口されている。 換気風路４９の上流端には吸気口４３が設けられ、吸気
口４３に室内空気換気ダクト４４が接続され、この換気
グクト４４は室内に開口する換気口４５に接続されてい
る。室外機４６の内部には、圧縮機３が冷媒制ｍ器、電
気制御器（いずれも図示せず）とともに設けられている
。また、室内機２は第３図に示す従来のものと同様であ
り、冷媒回路も第２図に示す従来のものと同様である。 さらに、室外機４６と室内機２は、冷媒配管１７．１８
で接続され、吊りボルト１５でそれぞれビルのコンクリ
ートスラブ５２から吊り下げられて天井内に設置されて
いることも、上述した従来のものと同様である。 次に、以上のように構成された実施例の空気調和装置の
動作について説明する。 冷房運転時には、圧縮機３によって圧縮された高温、高
圧の冷媒ガスは、四方弁２０を通り被利用側熱交換ｗ４
に導かれろ。一方、送風機５によって外気導入ダクト１
１を通じて導入された外気の大部分と、換気口４４から
吸気され換気ダクト４４、吸気口４３および換気風路４
９を通じて導入された換気用室内空気とが導入風路４７
で混合された混合空気が被利用側熱交換器４に導かれる
。 被利用側熱交換器４で冷媒ガスと上記混合空気とが熱交
換され、冷媒ガスは高圧の冷媒液となる。 この際、換気用室内空気は冷房中であるため、外気より
も温度が低いことにより、これらの混合空気も外気より
温度が低くなり、したがって、被利用側熱交換器４で凝
縮される冷媒の圧力が低（抑えられ、圧縮機３の運転効
率が高められる。すなわち、換気用室内空気が持つ熱エ
ネルギーを回収（７て空気調和装置の運転効率が高めら
れることになる。また、混合空気は冷媒から凝縮熱を奪
って温度上昇し、排気口１０から外気排出ダクト１２を
通じてビル外に、排出される。この際、混合空気は、外
気より温度が低かったので、被利用側熱交換器４を通過
した後でも外気より著しく高温にはならず、したがって
ビル外に排出された後に、強い上昇気流になりにくり、
高層ビルでも下層階の排気が上層階の空気調和装置の外
気吸入口から吸気されるショートサイクル現象が起こり
にくい。 したがって、上層階の空気調和装置の運転効率の悪化や
高圧カット停止などの異常が起こりにくい。 まｔ′、：、外気導入ダクト１１を通じて導入された外
気の一部は、給気送風機３１の運転により、外気取入口
３６から給気風路４８に入り、外気除塵用フィルター３
３、加湿器３５を通り、除塵されて清浄となり適正な温
度にされ、さらに給気口４０、給気ダクト４１を経て室
内給気口４２から室内に供給される。 暖房運転時には、四方弁２０を切り換えて、波利用側、
利用側熱交換器４，６の作用を逆にして、暖房を行うが
、この際に換気用室内空気は暖房中であるため、外気よ
りも温度が高いことにより、外気と換気用室内空気との
混合空気も外気より温度が高くなり、蒸発器として働く
被利用側熱交換器４での冷媒の蒸発圧力が高くなり、圧
縮機３の運転効率が高められる。すなわち、暖房運転時
にも換気用室内空気が持つ熱エネルギーを回収して空気
調和装置の運転効率が高められることになる。 さらに、春、秋のような中間期の外気導入による冷房は
、圧縮機３を停止させるだけで、給気用送風機３１の運
転によって外気の室内への供給ができ、従来のもののよ
うに、全熱交換器をバイパスさせる特殊な構成や操作を
必要としない。 なお、上記実施例では、室内への外気の導入は室内給気
口４２から行うようにしたが、この発明は、給気ダクト
４１を室内機２内部の風路に接続し、冷、暖房運転時に
室内機２から吹き出す冷。 温風と混合して外気を室内に供給するようにしてもよく
、この場合に、利用＃熱交換器６の送風機７に外気の給
気用送風機を兼用させることにより、独立した専用の給
気用送風機を廃止することもできる。また、上記実施例
では室外機４６と室内機２とを分離したものについて説
明したが、この発明は一体形とした空気調和装置にも適
用でき、この場合でも実施例のものと同様な効果が得ら
れる。 【発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、換気用室内空気
と導入された外気の大部分とを空気調和装置内の導入風
路で混合し、混合した空気を凝縮器また＋：、ｔＢＩ器
となる被利用側熱交換器に導入して冷媒を熱交換させ、
また導入された外気の一部は給気風路を通し給気用送風
機によって室内に供給するようにし。なので、冷、＠房
運転時に換気用室内空気が持つ熱エネルギーを回収して
空気調和装置の運転効率を高めることができ、全熱交換
器を必要としないことにより、空気調和装置を小形化し
て設置に大きなスペースを必要とせず、また、中間期な
どの外気冷房が圧縮機を停止するだけで容易に実現でき
、さらに冷房運転時に、被利用側熱交換器からビル外へ
換気する空気の温度を低く抑えて上昇気流の発生を少な
くし、上層階に設置された空気調和装置へのショーＩ・
サイクルを防止し、これに起因する運転効率の悪化や高
圧カット停止をなくすことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による空冷と−ｊ・ポンプ
式空気調和装置の構成および設置状況を示す縦断側面図
、第２図はこの発明および従来例に共通ずる冷媒回路構
成図、第３図は従来の空冷ヒの外気処理ユニットを示す
縦断側面図である。 ２　室外機、３　圧ｗＪ機、４−・・被利用側熱交換器
、５，７・・送風機、６・・利用側熱交換器、９・・・
外気吸入口、１０・・・排気口、１１・・・外気導入ダ
クト、１２・・・外気排出ダクト、３１・・・給気用送
風機、４１・・・給気ダクト、４４・・・換気ダクト、
４６・・・室外機、４７・・導入風路、４８・・・給気
風路、４９・・換気風路。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　　大　岩　増　雄（夕１２糸）ｍ渋 一４！・。 硝　　　　　　　　　　　★ 命 硝　　　　　　　　　　　　些晴 ！ 手続補正書（自発） 昭和　６承　１１月２６日 特許庁長官殿　　　　　　　　　　　　　　　　≦ハ１
、事件の表示　　　特願昭６３−１１８７５３号２、発
明の名称 空冷ヒートポンプ式空気調和装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号。 名　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者志岐守哉 ４、代理人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三
菱電機株式会社内 氏名　（７３７５）弁理士大岩増雄 （連絡先０３（２１３）　３４２１特許部）５、補正の
対象 （１）明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細書第１２頁４〜５行目に「容易に・・・・冷
気冷房も」とあるを、「容易にでき中間期の外気冷房も
」と補正する。 （２）同第１６頁第３行目に「温度にされ」とあるを、
「湿度にされ」と補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、四方弁、凝縮器または蒸発器となる被利用側熱
   交換器、絞り装置、および蒸発器または凝縮器となる利
   用側熱交換器などを接続して冷媒回路を構成し、被利用
   側熱交換器に外気を導いて冷媒と熱交換する各階設置形
   の空冷ヒートポンプ式空気調和装置において、外気導入
   ダクトから導入された外気の大部分を上記被利用側熱交
   換器に導入する導入風路と、上記外気導入ダクトから導
   入された外気の一部分を給気用送風機によって室内に供
   給する給気風路とを、上記外気導入ダクトから分岐させ
   、換気用室内空気を被利用側熱交換器に導入させる換気
   風路を上記導入風路に合流させたことを特徴とする空冷
   ヒートポンプ式空気調和装置。