JP2004093012A - Heat pump air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はヒートポンプ空調システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、建物の高断熱化により屋内に熱がこもりやすく、OA機器などによる内部発熱が多い場合、冬季でも冷房が必要となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、余分にランニングコストがかかる問題があった。そこで、これらの問題点を解決するヒートポンプ空調システムを提供することを目的とする。
【0004】
【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、天井チャンバの天井内空気で室内の室内空気を熱交換するヒートポンプ式の室内用空調機を、複数台設け、外気で前記天井内空気を熱交換するヒートポンプ式の天井用空調機を、設けた。また、天井チャンバの天井内空気で室内の室内空気を熱交換するヒートポンプ式の室内用空調機を、複数台設け、前記天井内空気の一部を屋外へ排気すると共にこの天井内空気の一部で外気を熱交換して前記天井チャンバへ給気するヒートポンプ式の外調機を、設けた。さらに、外調機を、天井内空気の一部と室内空気の一部を屋外へ排気すると共にこの天井内・室内空気の一部で外気を熱交換して天井チャンバと室内へ給気するように構成した。さらに、室内用空調機を、熱交換する室内空気に天井内空気の一部を混合するように構成した。さらに、室内用空調機が、ケーシングに対して取出・収納自在な室内用冷媒循環回路を一体に備え、天井用空調機が、ケーシングに対して取出・収納自在な天井用冷媒循環回路を一体に備えた。さらに、室内用空調機が、ケーシングに対して取出・収納自在な室内用冷媒循環回路を一体に備え、外調機が、ケーシングに対して取出・収納自在な外調用冷媒循環回路を一体に備えた。さらに、容量と風量の一方又は両方を制御自在な室内用空調機とした。さらに、室内用冷媒循環回路と天井用冷媒循環回路のそれぞれの蒸発器と凝縮器のフィンチューブを楕円管で構成した。さらに、室内用冷媒循環回路と外調用冷媒循環回路とのそれぞれの蒸発器と凝縮器のフィンチューブを楕円管で構成した。
【0005】
【発明の実施の形態】
図1〜図4は、本発明のヒートポンプ空調システムの一実施例を示しており、このヒートポンプ空調システムは、天井チャンバFの天井内空気で室内Eの室内空気を熱交換するヒートポンプ式の室内用空調機Aを、複数台設け、外気で天井内空気を熱交換するヒートポンプ式の天井用空調機Bと、室内空気の一部を屋外へ排気すると共にこの室内空気の一部で外気を熱交換して室内Eへ給気するヒートポンプ式の室内用外調機Dと、を設けてある。実線及び点線の白抜き矢印は風向を示す。
【0006】
室内用空調機Aは、ケーシング1に対して取出・収納自在な室内用冷媒循環回路20を一体に備え、天井用空調機Bは、ケーシング8に対して取出・収納自在な天井用冷媒循環回路21を一体に備え、室内用外調機Dは、ケーシング29に対して取出・収納自在な室内外調用冷媒循環回路23を一体に備えている。例えば、室内用空調機Aでは、冷媒循環回路付のフレーム18を、ケーシング1内部に設けた伸縮自在なダンパーにて、吊持状として着脱自在に連結し、ケーシング1の底面に、冷媒循環回路付のフレーム18を上下に出し入れする開口部を、形成し、この開口部を、着脱又は開閉自在な外装板にて施蓋し、冷媒循環回路付フレーム18を取出・収納自在に構成する。天井用空調機Bでは、ケーシング8内に着脱自在に取付けられるフレーム13に、冷媒循環回路21を固定して一体化し、ケーシング8の一面に開口部を形成し、この開口部に対して冷媒循環回路付フレーム13を取出・収納自在に構成する。開口部には、着脱又は開閉自在な外装板を設ける。室内用外調機Dについてもフレーム33に室内外調用冷媒循環回路23を固定して一体化し、天井用空調機Bと同様にしてケーシング29に対して取出・収納自在に構成する。なお、前述以外の構成で冷媒循環回路20、21、23を取出・収納自在に設けるも自由である。
【0007】
室内用空調機Aの冷媒循環回路20は、蒸発器2、凝縮器3、圧縮機4、図示省略の受液器、膨張弁及び冷媒循環方向の切換弁等を配管接続して成り、蒸発器2及び凝縮器3の吸熱と放熱を切換自在に構成する。天井用外調機Bの冷媒循環回路21は、蒸発器5、凝縮器6、圧縮機7、図示省略の受液器、膨張弁及び冷媒循環方向の切換弁等を配管接続して成り、蒸発器5及び凝縮器6の吸熱と放熱を切換自在に構成する。室内用外調機Dの冷媒循環回路23は、蒸発器30、凝縮器31、圧縮機32、図示省略の受液器、膨張弁及び冷媒循環方向の切換弁等を配管接続して成り、蒸発器30及び凝縮器31の吸熱と放熱を切換自在に構成する。蒸発器2、5、30と凝縮器3、6、31のフィンチューブ19は低圧損の楕円管で構成する(図5参照)のが好ましいが円形管でもよい。
【0008】
室内用空調機Aは、ケーシング1内に、送風機11と蒸発器2を設けた蒸発送風路14と、送風機12と凝縮器3を設けた凝縮送風路15と、を備えている。この蒸発送風路14の空気入口と空気出口に、室内吸込口と室内吹出口を、それぞれ接続する。凝縮送風路15の空気入口と空気出口は、天井チャンバFに通じさせる。天井用空調機Bは、ケーシング8内に、送風機9と蒸発器5を設けた蒸発送風路16と、送風機10と凝縮器6を設けた凝縮送風路17と、を備えている。この蒸発送風路16の空気入口と空気出口を天井チャンバFに通じさせ、凝縮送風路17の空気入口と空気出口は屋外に通じさせる。室内用外調機Dは、ケーシング29内に、送風機40と蒸発器30を設けた蒸発送風路36と、送風機41と凝縮器31を設けた凝縮送風路37と、を備えている。この蒸発送風路36の空気出口を室内Eに通じさせ、蒸発送風路36の空気入口を屋外に通じさせる。凝縮送風路37の空気入口は室内Eに通じさせ、凝縮送風路37の空気出口は屋外に通じさせる。室内用空調機Aの圧縮機4を容量制御自在又は送風機11、12を風量制御自在に構成したり、その両方を制御自在に構成して、容量と風量の一方又は両方を制御自在な室内用空調機Aとする。
【0009】
室内用空調機Aでは、蒸発送風路14に取入れた室内空気を蒸発器2の流通冷媒で熱交換し、蒸発送風路14と室内Eとの間で空気循環させ、同時に凝縮送風路15に取入れた天井内空気で凝縮器3の流通冷媒を熱交換して吸熱又は放熱し、凝縮送風路15と天井チャンバFとの間で空気循環させる。天井用空調機Bでは、蒸発送風路16に取入れた天井内空気を蒸発器5の流通冷媒で熱交換し、蒸発送風路16と天井チャンバFとの間で空気循環させ、同時に凝縮送風路17に取入れた外気で凝縮器6の流通冷媒を熱交換して吸熱又は放熱し、凝縮送風路17と屋外との間で空気循環させる。室内用外調機Dは、蒸発送風路36に取入れた外気を蒸発器30の流通冷媒で熱交換して室内Eへ給気し、同時に凝縮送風路37に取入れた室内空気で凝縮器31の流通冷媒を熱交換して吸熱又は放熱し、屋外に排気する。室内用空調機Aは、ゾーン毎に循環空調を行ったり室毎に循環空調を行う。天井用空調機Bは、天井チャンバFの空気温度制御を行う。室内用外調機Dは熱回収しながら室内Eの換気を行う。なお、室内用空調機Aの台数の増減は自由である。
【0010】
図6と図7は他の実施例で、前記実施例において天井用空調機Bを外調機Cに代えたもので、他の構成は同様である。すなわち、天井チャンバFの天井内空気で室内Eの室内空気を熱交換するヒートポンプ式の室内用空調機Aを、複数台設け、天井内空気の一部を屋外へ排気すると共にこの天井内空気の一部で外気を熱交換して天井チャンバFへ給気するヒートポンプ式の外調機Cと、室内空気の一部を屋外へ排気すると共にこの室内空気の一部で外気を熱交換して室内Eへ給気するヒートポンプ式の室内用外調機Dと、を設ける。外調機Cは、ケーシング24に対して取出・収納自在な外調用冷媒循環回路22を一体に備える。
【0011】
天井用外調機Cは、ケーシング24内に、送風機38と蒸発器25を設けた蒸発送風路34と、送風機39と凝縮器26を設けた凝縮送風路35と、を備えている。この蒸発送風路34の空気出口を天井チャンバFに通じさせ、蒸発送風路34の空気入口を屋外に通じさせる。凝縮送風路35の空気入口は天井チャンバFに通じさせ、凝縮送風路35の空気出口は屋外に通じさせる。外調機Cの冷媒循環回路22は、蒸発器25、凝縮器26、圧縮機27、図示省略の受液器、膨張弁及び冷媒循環方向の切換弁等を配管接続して成り、蒸発器25及び凝縮器26の吸熱と放熱を切換自在に構成する。凝縮器26と蒸発器25のフィンチューブ19は低圧損の楕円管で構成する(図5参照)のが好ましいが円形管でもよい。前述の天井用空調機Bと同様にして外調用冷媒循環回路22は、ケーシング24に対して取出・収納自在に構成するが、前述以外の構成で外調用冷媒循環回路22を取出・収納自在に設けるも自由である。
【0012】
この場合、外調機Cは、蒸発送風路34に取入れた外気を蒸発器25の流通冷媒で熱交換して天井チャンバFへ給気し、同時に凝縮送風路35に取入れた天井内空気で凝縮器26の流通冷媒を熱交換して吸熱又は放熱し、屋外へ排気する。天井用外調機Cは、天井チャンバFの空気温度制御及び換気、又は、天井チャンバFの換気のみを行う。なお、室内用空調機Aにおいて、図2において仮想線で示すように蒸発送風路14に連通する外気取入口42を設けて、室内用空調機Aを、熱交換する室内空気に天井内空気の一部を混合するように構成し、室内用外調機Dの代わりに排気用のファンや換気扇を設けて、室内Eの換気を行ってもよい。
【0013】
図8は別の実施例で、図6の実施例において室内用外調機Dを省略し、外調機Cを、天井内空気の一部と室内空気の一部を屋外へ排気すると共にこの天井内・室内空気の一部で外気を熱交換して天井チャンバFと室内Eへ給気するように構成したもので、他の構成は同様である。外調機Cの蒸発送風路34の空気出口は天井チャンバFと室内Eに通じさせ、凝縮送風路35の空気入口は天井チャンバFと室内Eに通じさせる。この場合の外調機Cは、天井チャンバFの空気温度制御及び/又は換気と、室内Eの換気と、を行う。
【0014】
なお、前記各実施例において、室内用外調機Dとしては本実施例以外に、生外気を室内給気し、室内空気を排気するだけの機能をもったものや、換気ユニットなど、構成の変更は自由である。
【0015】
【発明の効果】
請求項1と2の発明では、熱がこもりやすい天井内から排熱し、その温度調整された天井内空気にて室内を空調することにより、冬季に冷房するような無駄を無くすことができる。また天井内の熱を利用して暖房運転開始時では外気で室内空気を熱交換するより早く設定温度にすることができる。室内用空調機ごとに給排気温度が異なる場合、ミキシングにより天井内空気の温度が平準化され、天井内の温度調整のための空調機・外調機負荷を減らすことができ省エネとなる。ヒートポンプ式なので別個に熱源機などの付帯設備が不要で設備コストの低減を図れる。送風ダクトが短かくてすみ、送風動力費を削減できる。
請求項2の発明では、外気温に応じて天井内空気の換気のみで熱交換せずに天井内の温度調整を行うこともでき、省エネ化を図れる。
請求項3の発明では、室内用の外調機が不要となり、1台の外調機で天井内と室内を換気して温度制御でき、設備コストの削減を図れる。室内用空調機と外調機により外気処理・換気・冷暖房などの全ての空調が行える。
請求項4の発明では、室内用の外調機が不要となり、室内排気用の換気扇などを設けるだけで室内を換気して温度制御でき、設備コストの削減を図れる。
請求項5と6の発明では、冷媒循環回路を一体に設けたヒートポンプ式の空調機と外調機なので、設置後の冷媒配管工事が不要となり施工が簡単で屋内設置も容易である。ケーシング全体を取り外すことなく冷媒循環回路のみをケーシングから取出して冷媒回収作業やメンテナンスを容易に行え、取付け収納にも手間がかからない。また、冷媒循環回路だけ交換することにより、リニューアル時のコストダウンも図れる。
請求項7の発明では、室内用空調機ごとに給気温度が異なるようなゾーン空調や個別空調などの各種方式に対応でき、送風ダクトやVAVが不要で、施工が容易となる。
請求項8と9の発明では、高風速で使用しても圧力損失が増加せずかつ熱交換能力も低下しないので小型の蒸発器と凝縮器を使用でき空調機と外調機をコンパクト化できる。また、通常風速では圧力損失が減少して熱交換効率が向上するので小型の送風機を用いることができ騒音低減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を一部を破断して示す斜視図である。
【図2】室内用空調機の平面図である。
【図3】天井用空調機の正面断面図である。
【図4】室内用外調機の正面断面図である。
【図5】フィンチューブの断面図である。
【図6】他の実施例を一部を破断して示す斜視図である。
【図7】外調機の正面断面図である。
【図8】別の実施例を一部を破断して示す斜視図である。
【符号の説明】
2 蒸発器
3 凝縮器
5 蒸発器
6 凝縮器
19 フィンチューブ
20 冷媒循環回路
21 冷媒循環回路
22 冷媒循環回路
25 蒸発器
26 凝縮器
A 室内用空調機
B 天井用空調機
C 外調機
E 室内
F 天井チャンバ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pump air conditioning system.
[0002]
[Prior art]
In recent years, when a building is highly insulated, heat is likely to be trapped indoors, and when there is a large amount of internal heat generated by OA equipment or the like, cooling is required even in winter.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, there is a problem that extra running cost is required. Then, it aims at providing the heat pump air conditioning system which solves these problems.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of indoor air conditioners of a heat pump type for exchanging indoor air in a room with air in the ceiling of a ceiling chamber, and exchanging heat in the ceiling with outside air. A heat pump type ceiling air conditioner was provided. In addition, a plurality of heat pump type indoor air conditioners for exchanging indoor air with the ceiling air of the ceiling chamber are provided, a part of the ceiling air is exhausted to the outside, and a part of the ceiling air is exhausted. And a heat pump type external conditioner for supplying heat to the ceiling chamber by heat exchange with outside air. Further, the air conditioner is configured to exhaust a part of the air in the ceiling and a part of the indoor air to the outside and to exchange heat with the air in the ceiling and a part of the indoor air to supply air to the ceiling chamber and the room. Configured. Further, the indoor air conditioner is configured to mix a part of the air in the ceiling with the indoor air for heat exchange. Furthermore, the indoor air conditioner is provided with an indoor refrigerant circulation circuit that can be taken out and stored in the casing, and the ceiling air conditioner is integrated with a ceiling refrigerant circuit that can be taken out and stored in the casing. Equipped. Furthermore, the indoor air conditioner is integrally provided with an indoor refrigerant circulation circuit that can be taken out and stored in the casing, and the outside air conditioner is integrally provided with an external refrigerant circulation circuit that can be taken out and stored in the casing. Was. Further, an indoor air conditioner in which one or both of the capacity and the air volume can be controlled is used. Furthermore, the fin tubes of the evaporator and the condenser of the indoor refrigerant circulation circuit and the ceiling refrigerant circulation circuit were configured by elliptic tubes. Further, the fin tubes of the evaporator and the condenser of the indoor refrigerant circulation circuit and the external conditioning refrigerant circulation circuit were configured by elliptic tubes.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 4 show an embodiment of a heat pump air conditioning system according to the present invention. This heat pump air conditioning system is a heat pump type indoor heat exchanger that exchanges indoor air in a room E with air in a ceiling of a ceiling chamber F. A plurality of air conditioners A are provided, and a heat pump type ceiling air conditioner B for exchanging heat in the ceiling with outside air, and a part of the room air is exhausted to the outside and a part of the room air exchanges heat with the outside air. And a heat pump type indoor / outdoor air conditioner D for supplying air to the room E. Solid and dotted outline arrows indicate the wind direction.
[0006]
The indoor air conditioner A is integrally provided with an
[0007]
The
[0008]
The indoor air conditioner A includes an evaporating
[0009]
In the indoor air conditioner A, the indoor air taken into the
[0010]
FIGS. 6 and 7 show another embodiment, in which the ceiling air conditioner B is replaced with an external air conditioner C in the above embodiment, and other configurations are the same. That is, a plurality of heat pump type indoor air conditioners A for exchanging the indoor air in the room E with the air in the ceiling of the ceiling chamber F are provided, a part of the air in the ceiling is exhausted to the outside, and the air in the ceiling is exhausted. A heat pump type external conditioner C for partially exchanging heat with the outside air and supplying air to the ceiling chamber F; a part of the room air is exhausted to the outside; And a heat pump type indoor / outdoor air conditioner D for supplying air to E. The external conditioner C is integrally provided with an external control refrigerant circulation circuit 22 that can be taken out and stored in the
[0011]
The ceiling air conditioner C includes, inside the
[0012]
In this case, the air conditioner C exchanges heat of the outside air taken in the
[0013]
FIG. 8 shows another embodiment. In the embodiment shown in FIG. 6, the indoor air conditioner D is omitted, and the air conditioner C is configured to exhaust a part of the air in the ceiling and a part of the indoor air to the outside, and It is configured to exchange heat with outside air by a part of the ceiling / room air to supply air to the ceiling chamber F and the room E, and the other configurations are the same. The air outlet of the
[0014]
In each of the above embodiments, in addition to the present embodiment, as the indoor / outdoor air conditioner D, a device having a function of merely supplying fresh outside air to a room and exhausting room air, a ventilation unit, and the like are provided. Changes are free.
[0015]
【The invention's effect】
According to the first and second aspects of the present invention, heat is exhausted from the ceiling where heat is likely to accumulate, and the room is air-conditioned by the temperature-adjusted air inside the ceiling, thereby eliminating waste such as cooling in winter. In addition, at the start of the heating operation using the heat in the ceiling, the set temperature can be set earlier than when the indoor air is heat-exchanged with the outside air. When the supply / exhaust air temperature is different for each indoor air conditioner, the temperature of the air in the ceiling is leveled by mixing, and the load on the air conditioner and the external controller for adjusting the temperature in the ceiling can be reduced, thereby saving energy. Since it is a heat pump type, additional equipment such as a heat source unit is not required, and equipment cost can be reduced. The length of the air duct is short, and the cost of the air power can be reduced.
According to the second aspect of the present invention, it is also possible to adjust the temperature in the ceiling according to the outside air temperature only by ventilating the air in the ceiling without performing heat exchange, thereby achieving energy saving.
According to the third aspect of the present invention, an external air conditioner for the room is not required, and the temperature of the ceiling and the room can be controlled by ventilating the inside and the room with one external air conditioner, so that the equipment cost can be reduced. All air conditioning such as outside air processing, ventilation, cooling and heating can be performed by the indoor air conditioner and the outside air conditioner.
According to the fourth aspect of the present invention, an external air conditioner for the room becomes unnecessary, and the temperature can be controlled by ventilating the room only by providing a ventilation fan or the like for exhausting the room, thereby reducing the equipment cost.
According to the fifth and sixth aspects of the present invention, since the heat pump type air conditioner and the air conditioner are integrally provided with the refrigerant circulation circuit, the refrigerant piping work after the installation is unnecessary, the installation is simple, and the indoor installation is easy. Only the refrigerant circulation circuit is taken out of the casing without removing the entire casing, so that the refrigerant recovery operation and maintenance can be easily performed, and installation and storage are not troublesome. Further, by replacing only the refrigerant circuit, the cost can be reduced at the time of renewal.
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to cope with various systems such as zone air conditioning and individual air conditioning in which the supply air temperature differs for each indoor air conditioner, and there is no need for a ventilation duct or VAV, thereby facilitating construction.
According to the eighth and ninth aspects of the present invention, the pressure loss does not increase and the heat exchange capacity does not decrease even when used at a high wind speed, so that a small-sized evaporator and a condenser can be used, and the air conditioner and the air conditioner can be made compact. . At normal wind speeds, pressure loss is reduced and heat exchange efficiency is improved, so that a small blower can be used and noise can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention with a part thereof broken away.
FIG. 2 is a plan view of the indoor air conditioner.
FIG. 3 is a front sectional view of the ceiling air conditioner.
FIG. 4 is a front sectional view of the indoor outdoor air conditioner.
FIG. 5 is a sectional view of a fin tube.
FIG. 6 is a perspective view showing another embodiment with a part thereof broken away.
FIG. 7 is a front sectional view of the external controller.
FIG. 8 is a perspective view showing another embodiment with a part thereof broken away.
[Explanation of symbols]
2 evaporator 3 condenser 5
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