JPH08178358A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目 的】 外気温度が低いときに圧縮機を運転せず、
冷媒の自然循環によって冷房運転を行って、消費電力を
低減する。 【構 成】 水側熱交換器を空気側熱交換器より高い位
置に配置し、水側熱交換器と空気側熱交換器を結ぶ熱交
連絡管とガスバイパス弁と、膨脹弁の前後を結ぶ膨脹弁
バイパス管と液バイパス弁とを設けて、冷媒の循環ルー
プを形成した空気調和機を建物に配置し、水配管系統で
連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数台の水熱源ヒー
トポンプ空気調和機（以下空気調和機という）を使用し
建物の空調をする空気調和装置に関し、特に外気温度が
低いときの消費電力の低減を可能とし、省エネルギーに
寄与するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数台の空気調和機を使用し建物
の空調をする空気調和装置に関しては、水熱源ユニタリ
ーヒートポンプ空調システムが知られており、年間を通
じて冷暖房が自由にできる空調方式として広く使われて
いる。また、省エネルギーを図った例としては、建物内
に冷媒配管を敷設し、冷媒の自然循環を利用した特願昭
６１−２６４３０９などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】建物用途の多様化・イ
ンテリジェント化などによって内部発熱が増大し、冬で
も冷房主体の建物が多くなっている。特に店舗などでは
その傾向が著しい。従来の水熱源ユニタリーヒートポン
プ空調システムにおいては、冬期の冷房運転は可能であ
ったが、圧縮機を稼働するため電力消費が必要であっ
た。

【０００４】また、省エネルギーを図った例として建物
内に冷媒配管を敷設し、冷媒の自然循環を利用したもの
があるが、大量の冷媒を使用するため、また現場施工で
の接続箇所が多く、万一の事故等において冷媒漏れを発
生した場合には窒息によって人命に関わることもある
し、冷媒の種類によってはオゾン層破壊、地球温暖化と
いった環境保全の問題にも発展する可能性があるという
問題点があった。

【０００５】本発明は、冬期などの外気温度の低いとき
に、圧縮機を運転せずに冷房運転を可能とし、大量の冷
媒漏れによる危険を防止しつつ消費電力を低減し、省エ
ネルギーを実現することを目的としている。

【０００６】

【問題を解決するための手段】この発明の空気調和装置
は、圧縮機、四方弁、水側熱交換器、空気側熱交換器膨
脹弁、送風機からなる空気調和機において、水側熱交換
器を空気側熱交換器より高い位置に配置し、水側熱交換
器と空気側熱交換器を結ぶ熱交連絡管とガスバイパス弁
と、膨脹弁の前後を結ぶ膨脹弁バイパス管と液バイパス
弁とを設けた空気調和機を建物に設置し、これらを一系
統の水配管系統で連結したものである。

【０００７】

【作用】冬期などの外気温度の低いとき、水配管系統に
設けられた冷却塔によって低温の水が容易に得られる。
空気調和機内の水側熱交換器に低温の水が供給されると
冷媒は液化する。一方、空気側熱交換器においては送風
機により室内空気が供給され冷媒は蒸発してガス化す
る。このとき、ガスバイパス弁と液バイパス弁を開く
と、水側熱交換器→膨脹弁バイパス管→空気側熱交換器
→熱交連絡管→水側熱交換器を結ぶ一連のループが形成
され、冷媒液とガスとの重量差によって冷媒の循環が生
じて、圧縮機を運転することなく冷房することが可能に
なる。

【０００８】

【実施例】実施例について図を参照して説明する。図１
はこの発明の空気調和機を示す。空気調和機７は、圧縮
機１四方弁２水側熱交換器３空気側熱交換器４膨脹弁５
送風機６によってヒートポンプを形成している。水側熱
交換器３は空気側熱交換器４より高い位置に配置し、水
側熱交換器３と空気側熱交換器４を結ぶ熱交連絡管９と
ガスバイパス弁８と、膨脹弁５の前後を結ぶ膨脹弁バイ
パス管１１と液バイパス弁１０とを設けて、冷媒液とガ
スとの重量差による冷媒の循環ループが形成されてい
る。

【０００９】空気調和機は、設置される位置あるいは用
途によって、天井吊り型、床置型、天井隠蔽ダクト型な
ど、異なった形状になる。

【００１０】また、四方弁２を持たない冷房専用のもの
にあっても、同様の機能は持たせることができる。

【００１１】膨脹弁の替わりにキャピラリチューブを使
ったものでも、全く同様の効果が得られる。

【００１２】図２は空気調和装置を構成する空気調和機
の配置系統を示す。空気調和機７は建物に分散配置さ
れ、水配管系統１２に接続されている。水配管系統１２
には、循環ポンプ１５冷却塔１３電動三方弁１４補助熱
源１６電動三方弁１７が配置され、制御システム２０に
寄せられる水温検知センサ１８外気温湿度センサ１９の
状態と各空気調和機の運転状況とによって、最適な水温
にコントロールしている。

【００１３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する。

【００１４】圧縮機、四方弁、水側熱交換器、空気側熱
交換器、膨脹弁、送風機によって形成されるヒートポン
プ空気調和機において、水側熱交換器を空気側熱交換器
より高い位置に配置し、水側熱交換器と空気側熱交換器
を結ぶ熱交連絡管とガスバイパス弁と、膨脹弁の前後を
結ぶ膨脹弁バイパス管と液バイパス弁とを設けて、ルー
プを形成することにより、若干の費用の増加をすること
で、冷媒液とガスとの重量差による冷媒の循環によっ
て、圧縮機を運転することなく冷房運転ができる。

【００１５】この効果は、冬期などの外気温度の低いと
きに実現できる。一般に、外気温度の低い時期は、冷房
能力としても内部発熱のみが対象になるため、この自然
循環によって得られる能力で十分対応できる。この時の
消費電力は、循環ポンプ、冷却塔送風機、空調機の送風
機が主となり、通常の圧縮機による冷房運転に比べれば
格段に少なくなる。

【００１６】この空気調和機の冷媒充填量は、一体型の
ヒートポンプ空調器と同程度であり、建物全体を自然循
環方式にするのに比べてはるかに少なく、万一の冷媒漏
れ発生の際に、人命に影響を及ぼす心配もなく、地球環
境保全の観点からも効果を有するものである。

【００１７】春・秋などの外気温度の低い時間帯が朝夕
に存在する季節においても、自然循環で対応できる間は
それで対応し、負荷が増えて能力が不足するようなら、
両バイパス弁を閉め圧縮機を稼働して通常の冷房運転を
行い、室内状態を維持する。

【００１８】これらの機能は、四方弁を持たない冷房専
用機種においても他の構成を同じようにすれば同様に得
られる。

【００１９】暖房運転の要求があれば、両バイパス弁を
閉め、四方弁を切り替えることによって暖房運転が可能
であり、この時、他の冷房運転中の空気調和機より循環
水に捨てられた廃熱が有効利用される。

【００２０】制御システムは、外気の温度、湿度の状態
と、空気調和機の冷房、暖房運転比率などの運転状況を
把握しながら、その状態におけるシステム全体の効率が
最大となるように水温をコントロールする。

【００２１】このように、自然循環運転による消費電力
の低減、廃熱の有効利用、システム効率の最大運転によ
って省エネルギーとなり、安全で、経済的で、環境に対
する影響も少ない空機調和装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】空機調和機の内部構成図である。

【図２】空気調和装置の系統図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 四方弁 ３ 水側熱交換器 ４ 空気側熱交換器 ５ 膨脹弁 ７ 空気調和機 ８ ガスバイパス弁 ９ 熱交連絡管 １０ 液バイパス弁 １１ 膨脹弁バイパス管 １２ 水配管系統 １３ 冷却塔 １９ 外気温湿度センサ ２０ 制御システム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１）四方弁（２）水側熱交換器
   （３）空気側熱交換器（４）膨脹弁（５）送風機（６）
   からなる空気調和機において、水側熱交換器（３）を空
   気側熱交換器（４）より高い位置に配置し、水側熱交換
   器（３）と空気側熱交換器（４）を結ぶ熱交連絡管
   （９）とガスバイパス弁（８）と、膨脹弁（５）の前後
   を結ぶ膨脹弁バイパス管（１１）と液バイパス弁（１
   ０）とを設けた空気調和機（７）を建物に設置し、これ
   らを連結する一系統の水配管系統（１２）と、制御シス
   テム（２０）を備えていることを特徴とする空気調和装
   置。