JPH0399138A - 熱交換器および空気調和装置 - 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、熱交換器および空気調和装置に関し、特に
各空気調和機ごとに暖房または冷房運転を個別に制御で
きる、いわゆる４管方式の空気調和装置およびそれに用
いる熱交換器に関する。

〔従来技術〕

第７図に示す従来の４管方式の空気調和装置では、各空
気調和機ｌは冷房用熱交換器２と暖房用熱交換器３とを
備える。各空気調和Ｊａ１の冷房用熱交換器２には、冷
熱源４からの冷水が冷水ボンプ５によって冷水配管６か
ら供給され、暖房用熱交換器３には、温熱源７からの温
水ポンプ８によって温水配管９から温水が供給される。

第７図に示す従来の空気調和装置においては、各空気調
和機１に関連して設けられた制御弁を制御することによ
って、各空気調和機ごとに暖房運転または冷房運転する
ことができる。

〔発明が解決しようとする課題］ ところが、第７図に示す従来の空気調和装置においては
、次のような問題点がある。すなわち、各空気調和機１
ごとに、冷房用熱交換器２と暖房用熱交換器３とをそれ
ぞれ設ける必要があり、したがって空気調和機が大型化
する。また、一般にこの種の空気調和装置においては、
夏期の冷房運転に必要なエネルギによって、その最大負
荷量が決まる。すなわち、その最大負荷量に十分対処可
能なように、冷水ポンプ５や冷水配管６の容量が必要と
なる。したがって、その最大負荷量を考慮すれば、それ
らの容量は必然的に大きくせざるを得ない。さらにまた
、夏期に温熱源７から温水配管９に温水を供給すること
はなく、温水配管９は夏期には通水されない。そのため
に、この温水配管９内の水が腐敗したり、その温水配管
９内に異物が蓄積しやすい。

それゆえに、この発明の主たる目的は、空気調和機をよ
り小型化できる、熱交換器および空気調和装置を提供す
ることである。

この発明の他の目的は、冷水ポンプや冷水配管の容量を
より小さくできる、空気調和装置を提供することである
。

この発明のその他の目的は、配管内の水が腐敗しあるい
はその配管内に異物が蓄積されるのが可及的減少できる
、空気調和装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

第１発明は、簡単にいえば、第１および第２のヘッダと
第ｌおよび第２のヘッダ間に接続されるかつ第１の所定
段数でかつ第１の所定列数の第ｌのチューブとを含む冷
水用回路、および第３および第４のヘッダと第３および
第４のヘッダ間に接続されるかつ第２の所定段数でかつ
第２の所定列数の第２のチューブとを含む冷水または温
水用回路を備える、熱交換器である。

第２発明は、簡単にいえば、冷水用回路および冷水また
は温水用回路の両方を有する熱交換器を含む空気調和機
、冷熱源、冷熱源から熱交換器の冷水用回路に冷水を供
給する冷水配管、温熱源、冷熱源および温熱源から熱交
換器の冷水または温水用回路に冷水または温水を供給す
る冷温水配管、および冷温水配管に冷熱源からの冷水を
供給するか温熱源からの温水を供給するかを切り換える
ための切換手段を備える空気調和装置である。

〔作用〕

熱交換器においては、第１および第２のヘッダに冷水配
管からの冷水を供給することによって、第１のチューブ
の段数および列数（バス数）によって決まる冷房能力が
発揮される。また、第３および第４のヘッダに冷水およ
び温水を供給することにより、第２のチューブの段数お
よび列数（バス数）で決まる冷房能力または暖房能力が
発揮される。

空気調和装置において、冬期には冷水配管に冷水を供給
することによって空気調和機すなわち熱交換器が冷房運
転される。また、冬期に冷温水配管に温水を供給するこ
とによって、暖房運転が可能となる。夏期には、冷水配
管および冷温水配管にともに冷水を供給することによっ
て、空気調和機すなわち熱交換器が冷房運転される。

〔発明の効果］ この発明によれば、熱交換器は冷水回路と冷水または温
水回路の両方を備えるので、各空気調和機に１つの熱交
換器を設けるだけで、従来の４管方式と同じような運転
モードでの運転が可能となる。したがって、空気調和機
を、熱交換器を２個設けていた従来に比べて、より小型
化できる。

また、一般にこの種の空気調和装置においては暖房負荷
よりも夏期の冷房負荷の方が大きく、最大冷水量が最大
温水量の約２倍程度にも達するが、この発明によれば、
冷水配管および冷温水配管にともに冷水を供給すること
によって、その分だけ冷水ポンプや冷水配管の容量を小
さくできる。

すなわち、第７図図示の従来の空気調和装置では、冷水
ポンプや冷水配管の容量を最大冷水量を賄えるだけ大き
くしなければならないが、この発明に従って冷温水配管
に、必要に応して、冷水を供給するようにすれば、冷水
系のポンプなどの容量をその分だけ小さくできる。

さらに、この発明によれば、冷温水配管には冷水または
温水のどちらかが供給されるため、そこに送水されない
ことによる配管内の水の腐敗や異物の蓄積が可及的に滅
しられる。

この発明の上述の目的，その他の目的．特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

（実施例〕 第ＩＡ図および第ＩＢ図を参照して、この実施例の空気
調和装置１０は、各個別の空気調和領域すなわち室に設
けられる空気調和機１２Ａ，１２Ｂ．・・・を含む。各
空気調和機１２Ａ，１２Ｂ，・・・は、それぞれ同一に
構威され、熱交換器１４，その熱交換器１４の上流側に
配置されるフィルタ１６および熱交換器１４の下流側に
配置されるファンｌ８を含む。したがって、各空気調和
機１２Ａ１２Ｂ，・・・において、吸込口２０から吸い
込まれた室内空気がフィルタ１６によって濾過された後
、熱交換器１４によって熱交換され、ファン１８によっ
て吐出口２２から室内に吐出される。したがって、熱交
換器１４に冷水配管２４から冷水が供給されると、その
空気調和機１２は冷房運転される。また、冷温水配管２
６から熱交換器ｌ４に冷水が供給されると冷房運転され
、温水が供給されると暖房運転される。

第ＩＡ図および第ＩＢ図に示す各空気調和機１２Ａ，１
２Ｂ，・・・に用いられる熱交換器１４は、たとえば、
第２図に示すように構威される。第２図において、熱交
換器１４は、冷水用の第１および第２のヘッダ２８ａお
よび２８ｂならびに冷水または温水用の第３および第４
のヘッダ３０ａおよび３０ｂを有する。左側のヘッダ２
８ａおよび３０ａがそれぞれ人口ヘッダとして構威され
、右側のヘッダ２８ｂおよび３０ｂが出口ヘッダとして
構威される。冷水用の人口ヘッダ２８ａおよび出口ヘッ
ダ２８’ｂの間には、パス数（熱媒流体がヘッダ間で往
または復する回数）が「８」のチューブ３２が８列で３
段接続される。同じように、冷水または温水用の入口ヘ
ッダ３０ａおよび出口へッダ３０ｂの間には、パス数が
「８」で８列のチューブ（上述のチューブ３２と同じも
の）が３段接続される。

そして、熱交換器１４の第１および第２のヘッダ２８ａ
および２８ｂは上述の冷水配管２４によって閉ループを
構或するようにこの冷水配管２４に連結される。同しよ
うに、第３および第４のヘッダ３０ａおよび３０ｂは、
冷温水配管２６によって閉ループを構戒するように冷温
水配管２６に連結される。

冷水配管２４には、冷熱源３４が接続され、この冷熱源
３４の下流側には冷水ポンプ３６が設けられる。一方、
温熱源３８は冷温水配管２６に含まれ、この冷温水配管
２６には、さらに、上述の冷熱源３４が連結される。そ
して、温熱源３８（冷熱源３４）の下流側には、冷温水
ポンプ４０が介挿される。冷熱′ａ３４と冷温水ポンプ
４０との間には制御弁４２が介挿され、温熱源３８と冷
温水ポンプ４０および制御弁４２の接続点との間には制
御弁４４が接続される。

また、冷水配管２４内において各空気調和機１２Ａ，１
２Ｂ，・・・の熱交換器１４の冷水用出口ヘッダ２８ｂ
（第２図）の下流側にはそれぞれ制御弁４６Ａ，４６Ｂ
，・・・が接続される。冷温水配管２６において、各空
気調和機１２Ａ，１２Ｂ，・・・の熱交換器１４の冷水
または温水用の出口ヘッダ３０ｂ（第２図）の下流側に
はそれぞれ制御弁４８Ａ，４８Ｂ，・・・が接続される
。その制御弁４日はさらに制御弁５０または５２を介し
て、冷熱源３４または温熱源３８に接続される。なお、
制御弁５０および５２はなくても実質上問題はない。

このようにして、冷水配管２４は、冷熱？ＪｆＡ３４お
よび各空気調和機１２Ａ，１２Ｂ，・・・の熱交換器１
４の冷水回路（入口ヘッダ２８ａおよび出口ヘッダ２８
ｂとその間に接続されたチューブ）とともに冷水系を構
戒し、冷温水配管２６は冷熱源３４または温熱源３８お
よび各空気調和機１２Ａ１２Ｂ，・・・の熱交換器１４
の冷温水回路（人口へッダ３０ａおよび出口ヘッダ３０
ｂとその間に接続されたチューブ）とともに冷温水（冷
水または温水）系を構威する。このとき、制御弁４２，
４４．５０および５２が冷水または温水すなわち冷熱源
３４または温熱源３６の切換手段として作用する。

第ＩＡ図は冬期運転の一例を示し、上側の空気調和機１
２Ａを暖房運転し、下側の空気調和機１２Ｂを冷房運転
する場合を考える。

この場合、制御弁４４および５２が開かれ、制御弁４２
および５０が閉じられる。そして、空気調和機１２Ａの
冷温水ヘッダ３０ａおよび３０ｂ（第２図）には温熱源
３８からの温水を供給する。そのために、制御弁４６Ａ
が閉じられ、制御弁４８Ａが開かれ（制御され）る。し
かしながら、下側の空気調和機１２Ｂは冷房運転するの
で、冷水を第１および第２のヘッダ２８ａおよび２８ｂ
（第２図）に供給する必要がある。そのために、制御弁
４８Ｂが閉じられ、制御弁４６Ｂが開かれ（制御され）
る。

このようにして、上側の空気調和機１２Ａの熱交換器１
４の冷温水回路には、温熱源３８からの温水が供給され
るため、上側の空気調和機１２Ａは暖房運転される。他
方、下側の空気調和機１２Ｂの熱交換器ｌ４の冷水回路
には、冷熱源３４からの冷水が供給されるため、この下
側の空気調和機ｌ２は冷房運転される。

なお、冬期の冷房運転であるので、この実施例では、下
側の空気調和機１２Ｂの熱交換器ｌ４の冷水回路にのみ
冷水を供給するので、たとえば第２図に示す熱交換器１
４では半分程度の熱交換能力で冷房運転されることにな
る。しかしながら、冬期における冷房負荷は夏期と比較
してそんなに大きくなく、一般には、第２図に示す熱交
換器１４で十分対応できる。冬期における冷房負荷と暖
房負荷とが大きく異なる場合は後述する。

次に、第ＩＢ図に示す夏期運転であって、両方の空気調
和機１２をともに冷房運転する場合を考える。

この場合、制御弁４２および５０が開かれ、制御弁４４
および５２が閉じられる。したがって、温熱源３８から
の温水はいずれの空気調和［１２Ａ，１２Ｂ，・・・の
熱交換器１４にも供給されない。また、制御弁４６Ａ．
４８Ａ，４６Ｂおよび４８Ｂは開かれ（制御され）る。

したがって、冷温水ポンプ４０が冷水ポンプとして機能
し、各空気調和機１２Ａ，１２Ｂ，・・・の熱交換器１
４の冷水回路および冷温水回路にともに冷熱源３４から
の冷水が供給される。したがって、この場合には、各空
気調和機１２Ａ，１２Ｂ，・・・がともに最大能力で冷
房運転されることになる。

このように、各空気調和機１２Ａ，１２Ｂ，・・・の熱
交換器１４に冷水回路と冷温水回路とを構戒するように
しているため、冬期の運転状態では、或る空気調和機で
は冷水回路に冷水を供給し、他の空気調和機では冷温水
回路に温水を供給することによって、個々の空気調和機
１２Ａ，１２Ｂ，・・・を冷房または暖房のいずれかで
運転することができる。また、夏期においては、熱交換
器１４の冷水回路および冷温水回路の両方に冷水を流し
、全ての空気調和機１２Ａ，１２Ｂ，・・・を最大能力
で冷房運転することができる。

そして、夏期運転において、必要に応じて、冷房負荷に
応じて、各熱交換器の冷水回路の制御弁４８Ａ，４８Ｂ
，・・・が全開になってから冷温水回路の制御弁４６Ａ
，４６Ｂ，・・・を開くようにでき、制御性がよくなる
。

さらに、各空気調和機１２Ａ，１２Ｂ，・・・に用いら
れる上述の熱交換器１４は、さらに、第３図ないし第６
図に示すように変形されてもよい。

第３図に示す熱交換器１４は、冷水用の第１および第２
のヘッダ２８ａおよび２８ｂに、パス数が「４」のチュ
ーブ５４を接続する。他方、冷水または温水用の第３お
よび第４のヘッダ３０ａおよび３０ｂの間には、同じバ
ス数のチューブ５６が接続される。ただし、この第３図
実施例では、第２図実施例と異なり、段数はいずれも「
６ｊである。第３図の例は、第２図よりも大水量が要求
される場合に有効である。

第２図および第３図に示す実施例では、いずれも、冷水
回路を構或するのチューブの合計バス数と冷温水回路を
構戒するのチューブの合計パス数とを同じにした。すな
わち、熱交換器１４の交換能力を冷水回路と冷温水回路
とにそれぞれ５０％ずつ振り分けた。しかしながら、こ
のような割合は、任意に変更できる。

すなわち、第４図実施例の熱交換器１４では、第２図実
施例を変形し、ヘッダ２８ａおよび２８ｂの間に４段に
パス数が「８」のチューブ３２を取り付け、ヘッダ３０
ａおよび３０ｂの間には同しパス数のチューブを２段に
取り付けた。したがって、この実施例の場合には、冷水
回路の交換能力の割合が２／３となり、冷温水回路の割
合がｌ／３となる。

同じように、第５図実施例の熱交換器ｌ４は第３図実施
例を変形したものである。第３図実施例では冷温水用チ
ューブとして構或されたチューブ５６を冷水用チューブ
としてヘッダ２８ａおよび２８ｂの間に接続する。した
がって、第５図実施例では、冷水回路の割合は３／４と
なり、冷温水回路の割合は１／４となる。

なお、第６図に示す熱交換器ｌ４では、冷水回路と冷温
水回路とを被調和空気の流路に対して直列に配置する。

すなわち、空気の上流側にパス数が「４」の冷温水チュ
ーブを、そして下流側に同じバス数のチューブをそれぞ
れ配置した。この場合は、夏期の冷房時の熱交換効率が
先の第２図または第３図などに図示する熱交換器に比べ
て多少小さくなるが、冷水回路および冷温水回路の能力
の割合はいずれも５０％となっている。

【図面の簡単な説明】

第ＩＡ図および第ＩＢ図はそれぞれこの発明の一実施例
の空気調和装置を示す回路図であり、第ＩＡ図が冬期運
転の一例を示し、第ＩＢ図が夏期運転の一例を示す。 第２図〜第６図は、それぞれ、この発明の熱交換器の異
なる実施例を示す図解図である。 第７図は従来の４管方式の空気調和装置の一例を示す回
路図である。 図において、１０は空気調和装置、１２Ａ，１２Ｂ，・
・・は空気調和機、ｌ４は熱交換器、２４は冷水配管、
２６は冷温水配管、２８ａ，２８ｂは冷水用（第１およ
び第２）ヘッダ、３０ａおよび３０ｂは冷温水用（第３
および第４）ヘッダ、３２，５４．５６はチューブ、３
４は冷熱源、３６は冷水ポンプ、３８は温熱源、４０は
冷温水ポンプ、４２，４４．４６Ａ，４６Ｂ，４８Ａ，
４８Ｂ，５０．５２は制御弁を示す。 第１Ａ図 な大

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　第１および第２のヘッダと前記第１および第２のヘ
   ッダ間に接続されるかつ第１の所定段数でかつ第１の所
   定列数の第１のチューブとを含む冷水用回路、および 第３および第４のヘッダと前記第３および第４のヘッダ
   間に接続されるかつ第２の所定段数でかつ第２の所定列
   数の第２のチューブとを含む冷水または温水用回路を備
   える、熱交換器。 ２　冷水用回路および冷水または温水用回路の両方を有
   する熱交換器を含む空気調和機、 冷熱源、 前記冷熱源から前記熱交換器の前記冷水用回路に冷水を
   供給する冷水配管、 温熱源、 前記冷熱源および前記温熱源から前記熱交換器の前記冷
   水または温水用回路に冷水または温水を供給する冷温水
   配管、および 前記冷温水配管に前記冷熱源からの冷水を供給するか前
   記温熱源からの温水を供給するかを切り換えるための切
   換手段を備える、空気調和装置。