JPH0792249B2 - 空気調和設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電算室等の冷房及び建築物の部屋の冷暖房が
可能な空気調和設備に関する。

〔従来の技術〕

最近、例えば、電算室のような内部発熱が高く、しかも
温湿度条件，空気清浄度等を満足する室に対して省エネ
ルギ等を図った空気調和設備が要求されている。この要
求に沿ったもののひとつとして、低温外気を利用して室
内側の熱を室外側に移動する冷媒自然循環回路を、冷暖
房装置に併設し、電算室等を冷房するとともに建築物の
部屋を冷暖房する空気調和設備が開発されている。な
お、ここで、冷媒自然循環回路は、サーモサイフォンと
も称せられており、室内外に設けられた熱交換器を冷媒
配管で環状に接続し、内部に低沸点冷媒を封入したもの
で、冷媒自然循環により間接的に対象となる空気を冷房
する。

かかる空気調和設備として、例えば、実開昭61−46350
号公報に示すものが知られている（第５図図示）。

図示のように、この空気調和設備は、室内空調機101及
び室外ユニット102を冷媒配管107,108にて接続せしめた
ものである。

前記室内空調機101には蒸発器103,104が併用されてい
る。該蒸発器103は冷媒自然循環回路105の一構成機器で
あり、前記蒸発器104は圧縮式冷凍回路106の一構成機器
である。

この室内空調機101により、蒸発機103,104で発生した蒸
発熱を利用して図示しない電算室を間接的に冷却でき
る。

前記室外ユニット102には凝縮器111,112が併設されてい
る。該凝縮器111は冷媒自然循環回路105の一構成機器で
あり、前記凝縮器112は圧縮式冷凍回路106の一構成機器
である。

この室外ユニット102により、凝縮器111,112で発生した
凝縮熱を放熱する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の空気調和設備にあっては、冷媒自然循環回路105
の蒸発器103と凝縮器111の高低差が大きくても、冷媒自
然循環回路105の冷媒は循環する。これに対して、圧縮
式冷凍回路106の蒸発器104と凝縮器112の高低差が大き
いと、圧縮機110はこの高低差のエネルギーをカバーし
た状態で冷媒の排出作用を営む必要がある。従って、こ
の高低差が所定値以上あると、圧縮機110の負荷に対す
る制限から冷媒が循環しないことになる。

上述のように、冷媒自然循環回路105と圧縮式冷凍回路1
06とを併設して空気調和設備を構成した場合には、圧縮
式冷凍回路106を設置するのに高低差に制限があるた
め、室外ユニット102と室内空調機101とを建築物に設置
するのにそれらの高低差の制限が必要となる。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもの
で、その目的は、室外ユニットと室内空調機を建築物に
設置するのにそれらの高低差の制限を解消する空気調和
設備を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、温水を温熱源と
する加熱コイル及び冷水を冷熱源とする冷却コイルのう
ち少なくともいずれかを一方を有し、これらにより加熱
または冷却された外気を第１室に供給する室外ユニット
と、冷水を冷熱源とする冷却コイルを有し、この冷却コ
イルにより第２室からの還気を冷却して第２室に循環・
供給する室内空調機と、室外ユニットに内設された凝縮
器及びこの凝縮器より低い位置にあって室内空調機に内
設された蒸発器を有する冷媒自然循環回路とを備えてい
るものである。

〔作 用〕

本発明においては、室外ユニットの加熱コイルまたは冷
却コイルと室内空調機の冷却コイルとは、大きな高低差
があっても独立に熱交換の機能を有している。そして、
冷媒自然循環回路内の冷媒は、室外ユニットでの外気と
室内空調機での還気の温度差が所定の温度差以上あると
いう条件の下で、自然循環しており、室外ユニット内で
は凝縮器により熱が放出され、室内空調機では蒸発器に
より熱が吸収される。従って、冷媒自然循環回路が、室
外ユニットでの外気と室内空調機での還気の温度差が所
定の温度差以上あるか否により、運転する場合としない
場合に分けられる。

第１に、室外ユニットでの外気と室内空調機での還気の
温度差が所定の温度差以下のとき、冷媒自然循環回路は
運転されない。この場合、室外ユニットでの外気は冷却
コイルにより冷却される一方、第２室から室内空調機に
循環した還気は、冷却コイルにより冷却される。

第２に、室外ユニットでの外気と室内空調機での還気の
温度差が所定の温度差以上あるとき、冷媒自然循環回路
は運転される。

この場合、室外ユニットに取り入れられた外気は、その
加熱コイルにより加熱されると同時に、冷媒自然循環回
路を構成する凝縮器の凝縮熱により加熱される。一方、
第２室から室内空調機に循環した還気は、冷却コイル及
び冷媒自然循環回路を構成する蒸発器の蒸発熱により冷
却される。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の実施例について説明する。

第１図ないし第３図は本発明の実施例に係る空気調和設
備の内容である。

第１図に示すように、室外ユニット１は、室内空調機２
より高い位置に設置されている。室外ユニット１と室内
空調機２には、冷媒自然循環回路３が連結している。以
下、詳細に説明する。

室外ユニット１には、加熱コイル４と、冷却コイル５
と、冷媒自然循環回路３を構成する凝縮器６と、水噴霧
器７と、フィルタ８と、加湿器９と、第１送風機10とが
内蔵されており、加熱または冷却処理された外気は第１
送風機10により第１室（図示せず）に供給される。

加熱コイル４には、第１配管11を介してボイラ12が接続
しており、温水が供給される。

冷却コイル５には、第２配管13の端部13Aにおいて熱交
換する圧縮冷凍器14が接続しており、この圧縮冷凍器14
により冷却された冷水が供給される。

水噴霧器７及び加湿器９には、第３配管15が接続してお
り、水道水が供給される。

一方、室内空調機２には、冷却コイル16と、冷媒自然循
環回路３を構成する蒸発器17と、フィルタ18と、第２送
風機19とが内蔵されており、冷却処理された外気は第２
送風機19により電算室（第２室）20に供給される。

冷却コイル16には、第４配管21の端部21Aと熱交換する
圧縮冷凍器22が接続しており、この圧縮冷凍器22により
冷却された冷水が供給される。

そして、冷媒自然循環回路３は、室外ユニット１に収納
された凝縮器6,この凝縮器６より低い位置にあって室内
空調機２に収納された蒸発機17と、蒸発機17の出口17B
と凝縮器６の入口6Aとを接続するガス側冷媒配管23と、
蒸発器17の入口17Aと凝縮器６の出口6Bとを接続する液
側冷媒配管24とを構成要素とし、蒸発器17,凝縮器6,ガ
ス側冷媒配管23,液側冷媒配管24の間に冷媒を循環させ
て、電算室20からの還気の温度と外気との温度との温度
差により還気の熱を室外ユニット１に移動させる。

次に、本実施例の作用を説明する。

夏期には、室外ユニット１での外気の温度が室内空調機
２での還気の温度より高いか或いはそれらの温度差が所
定の温度差より少なくなっており、冷媒自然循環回路３
は運転されず、凝縮器６で熱が放出されず、蒸発器17で
蒸発熱も環気に吸熱されない。

この場合、室外ユニット１の冷却コイル５には、第２配
管13から冷水が供給されている。この冷却コイル５によ
り外気が冷却され、第１送風機10の作用で第１室に供給
され、第１室は冷房される。

一方、室内空調機２の冷却コイル16には、第４配管21か
ら冷水が供給されている。この冷却コイル16により電算
室20からの還気が冷却され、第２送風機19の作用で電算
室20再び供給され、電算室20は冷房される。

そして、冬期には、室外ユニット１での外気の温度が低
く、室内空調機２での還気の温度が高く、所定の温度差
以上の温度差がある。従って、冷媒自然循環回路３は運
転される。

この場合、室外ユニット１に取り入れられた外気は、第
１配管11から温水が供給された加熱コイル４により加熱
されるとともに、冷媒自然循環回路３を構成する凝縮器
６の凝縮熱により加熱される。この加熱された外気は、
第１送風機10の作用で第１室に供給され、第１室は暖房
される。一方、電算室20内から室内空調機２に循環した
還気は、冷却コイル16及び冷媒自然循環回路３を構成す
る蒸発器17により冷却される。この冷却された還気は電
算室20に供給され、冷房される。

以上の如き構成によれば、室外ユニット１と室内空調機
２とは独立に設置されており、大きな高低差があって
も、独立に熱交換の機能を有している。しかも、室外ユ
ニット１の加熱コイル４と冷媒自然循環回路３の凝縮器
６とが協同して機能し、室内空調機２の冷却コイル16と
冷媒自然循環回路３の蒸発器17とが協同して機能する。

従って、従来例の圧縮式冷凍回路を冷媒自然循環回路３
に併設したのと同等の機能を有しつつ、室外ユニット１
と室内空調機２を建築物に設置するのにそれらの高低差
の制限を解消し、ひいては、設置の自由度を増すことが
できる。

また、冬期には、室外ユニット１に取り入れられた外気
を、凝縮器６の凝縮熱により予熱できるので、冷却コイ
ル５の凍結を防止できる。

さらに、室外ユニット１には水噴霧器７が内蔵されてい
るので、水噴霧器７からの水噴霧と凝縮器６からの予熱
により、室外ユニット１に取り入れられた外気を加湿で
きるとともに、その外気が高温度でも冷媒自然循環回路
３が運転され、その運転期間を延長することができる。
以下、この理由を第２図，第３図により説明する。

先ず、冷媒自然循環回路３が運転されるには、室外ユニ
ット１に取り入れられた外気の温度が室内空調機２に循
環した還気の温度より所定の温度差だけ低いことが必要
であるが、第２図に示すように、冷媒自然循環回路３が
運転されるための外気の最高温度を例えば15℃とした場
合には、15℃以下の外気の頻度（斜線領域の運転範囲
Ａ）は49％となっている。水噴霧をすると、第３図に示
すように、15℃以上の入口外気は加湿，冷却され、第２
図の格子模様領域Ｂの範囲まで冷媒自然循環回路３の運
転が可能となる。従って、15℃以上の格子模様領域Ｂの
運転拡張範囲（外気頻度は13％）が追加され、冷媒自然
循環回路３は外気頻度が62％の年間の運転範囲が確保さ
れる。

なお、本実施例においては、室外ユニット１には、加熱
コイル４及び冷却コイル５が内蔵されているが、これら
のうちいずれか一方を内蔵することもできる。

第４図は本発明の他の実施例に係る空気調和設備を示
す。

図示のように、２つの室外ユニット31,31と、２つの室
内空調機32,32が設置され、これら室外ユニット31,31と
室内空調機32,32には、冷媒自然循環回路33が連結して
いる。冷媒自然循環回路33は、各室外ユニット31に収納
された凝縮器34と、各室内空調機32に収納された蒸発器
35と、ガス側冷媒配管36と、ヘッダーガス側冷媒配管37
と、液側冷媒配管38と、ヘッダー液側冷媒配管39とを有
している。即ち、ヘッダーガス側冷媒配管37及びヘッダ
ー液側冷媒配管39を介して、２つの室外ユニット31,31
と、２つの室内空調機32,32が同時に接続されている。

従って、前述の実施例の効果に加えて、１台の室内空調
機と１台の室外ユニットの組合せ、または、数台の室内
空調機と１台の室外ユニットの組合せのみ設置可能の従
来に比して、室外ユニットと室内空調機とをそれぞれ２
個組み合せて設置できる効果を奏する。

なお、本実施例においては、室外ユニットの個数が２個
の場合について説明しているが、室外ユニットの個数を
３個以上とすることもできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明に係る空気調和設備によれ
ば、室外ユニットと室内空調機とは独立に設置されてお
り、大きな高低差があっても、独立に熱交換の機能を有
している。しかも、室外ユニットの加熱コイルと冷媒自
然循環回路を構成する凝縮器とが協同して機能し、室内
空調機の冷却コイルと冷媒自然循環回路を構成する蒸発
器とが協同して機能する。

従って、従来例の圧縮式冷凍回路を冷媒自然循環回路に
併設したのと同等の機能を有しつつ、室外ユニットと室
内空調機を建築物に設置するのにそれらの高低差の制限
を解消し、ひいては、設置の自由度を増すことができる
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る空気調和設備の配管図で
ある。 第２図は湿り空気線図上における水噴霧による冷媒自然
循環回路の運転延長可能範囲の説明図である。 第３図は湿り空気線図上における水噴霧による外気の変
化の説明図である。 第４図は本発明の他の実施例に係る空気調和設備の配管
図である。 第５図は従来における空気調和設備の配管図である。 〔主要な部分の符号の説明〕 １……室外ユニット ２……室内空調機 ３……冷媒自然循環回路 ４……加熱コイル ５……冷却コイル ６……凝縮器 ７……水噴霧器 16……冷却コイル 17……蒸発器 20……電算室（第２室）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】温水を温熱源とする加熱コイル及び冷水を
   冷熱源とする冷却コイルのうち少なくともいずれか一方
   を有し、これらにより加熱または冷却された外気を第１
   室に供給する室外ユニットと、冷水を冷熱源とする冷却
   コイルを有し、この冷却コイルにより第２室からの還気
   を冷却して第２室に循環・供給する室内空調機と、室外
   ユニットに内設された凝縮器及びこの凝縮器より低い位
   置にあって室内空調器に内設された蒸発器を有する冷媒
   自然循環回路とを備えていることを特徴とする空気調和
   設備。