JP2014134321A - 複合型空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】外気温度が高い場合でも間接外気冷房機を利用して一般空調機の冷房能力を向上させる。
【解決手段】間接外気冷房機に係る第一配管３１ａに三方弁４１を設け、三方弁４１の流出側に接続すると共に第二配管３１ｂに接続する分岐管４２を設ける。外気温度が高い場合には三方弁４１の弁切替制御によって第１の冷媒を分岐管４２側に流出させることで、第２の凝縮器４４において該分岐管４２内を流れる第１の冷媒と一般空調機に係る第一冷媒管３２ａ内を流れる第２の冷媒との熱交換を行わせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、間接外気冷房機の構成と一般空調機の構成を有する複合型空調システムに関する。

従来、例えば、データセンターや企業のサーバ室等には、多数のサーバ等が設置されている。このようなサーバ室は多数のサーバの発熱によって室温が上昇し、この室温上昇によってサーバが暴走または故障する可能性がある。このため、サーバ室には部屋全体の温度を常に一定に維持しておく空調システムが採用されている。また、このような空調システムは、ほぼ常時稼動され、冬季であっても稼動される。

このようなサーバ室等に対する従来の空調システムは、サーバ室の室温の安定を図るために、空調装置から吹き出されてサーバ室内に供給された低温空気（冷気）が、サーバラック内のサーバに接触しながら流れて該サーバを冷却する。それによってサーバの熱で温められた空気（暖気）は、該サーバ室から上記空調装置内に戻され、該空調装置で冷却されて再び上記冷気となって吹出されてサーバ室内に再び冷気が供給される、等という循環方式が取られている。

例えば、特許文献１に記載の発明が公知となっている。
特許文献１の発明では、一般空調機と間接外気冷房機の２種類の空調装置の構成を一体化した一体型空調システムを提案しており、小型化を図ることができる。また、従来では蒸発器、圧縮機、熱交換器、ファン等が個別に存在していたが、これらを積層させて一体化した積層体としたことにより、更に小型化を図ることができる。

上記一般空調機は、例えば、「蒸発器→圧縮機→凝縮器→膨張弁→蒸発器」という一般的な圧縮式冷凍サイクル（蒸気圧縮式冷凍サイクル等）により構成される空調装置である。

一方、上記間接外気冷房機には圧縮機は存在せず、室内空気（内気）を通過させる熱交換器を建物内に設けると共に、外気を通過させる熱交換器を建物外に設け、これら２つの熱交換器に冷媒（水などの冷却液であってよい）を循環させる構成（ポンプと配管など）を設けた構成となっている。この構成により、間接外気冷房機は、基本的に、外気温度が内気（暖気）温度より低い場合に、有効に機能する。つまりサーバ室等からのリターン空気ＲＡ（暖気）の温度を低下させることができる。

特に冬季のように外気温度が非常に低い状況では、内気（暖気）冷却の効果が高いことになり、それによって省エネ効果が高いことになる。一方、特に夏季の場合には、内気（暖気）冷却の効果が小さい、または効果が無い、あるいは逆効果となる可能性もある。

図５は、特許文献１の一体型空調システムの構成図である。
図５に示す一体型空調システムは、リターン空気ＲＡ（サーバルーム等の冷房対象空間からの暖気）を流入させて、まず間接外気冷房機の機能によって暖気の温度を下げ、続いて、一般空調機の機能によって所定温度の冷気を生成する。一体型空調システムは、図示の内気ユニット６０と外気ユニット７０とから成る。建物の壁１を境にして、室外（建物外）と建物内とに分けられるが、外気ユニット７０は室外側に設置されて外気を通過させ、内気ユニット６０は建物内に設置される。

内気ユニット６０は、積層体６１等を有する。積層体６１は、蒸発器６１ａ、第１の熱交換器６１ｂ、ファン６１ｃ等を有し、これらが図示のように積層されて一体となった構成となっている。

外気ユニット７０は、積層体７１等を有する。積層体７１は、凝縮器７１ａ、第２の熱交換器７１ｂ、ファン７１ｃ等を有し、これらが図示のように積層されて一体となった構成となっている。

第１の熱交換器６１ｂと第２の熱交換器７１ｂには、配管５１と循環ポンプ５３によって第１の冷媒（水などの冷却液などで構わない）が循環している。第１の冷媒は、基本的には（例えば夏季以外であれば）、第１の熱交換器６１ｂにおける内気（暖気）との熱交換によって温度上昇し、第２の熱交換器７１ｂにおける外気との熱交換によって温度低下する。

また、上記蒸発器６１ａと凝縮器７１ａに対して、図示の冷媒管５２、膨張弁５４、圧縮機５５が設けられている。これら各構成自体は、既存の一般空調機の構成と見做してよい。つまり、冷凍機等で用いられる一般的な冷媒（ここでは第２の冷媒と呼ぶものとする）が「蒸発器６１ａ→圧縮機５５→凝縮器７１ａ→膨張弁５４→蒸発器６１ａ」という一般的な圧縮式冷凍サイクル（蒸気圧縮式冷凍サイクル等）で循環している。

上記リターン空気ＲＡ（暖気）が、内気取入口６２を介して内気ユニット６０内に流入すると、まず、この暖気が液−ガス熱交換器６１ｂ内を通過することで、当該暖気と上記第１の冷媒（水など）との間で熱交換が行われ、基本的には暖気の温度が低下する。どの程度低下するのかは、外気温度（第１の冷媒の温度）や暖気の温度に依ることになる。上記温度低下した暖気は、続いて、蒸発器６１ａを通過する。これによって、当該温度低下した暖気は、蒸発器６１ａで冷却されて更に温度低下して冷気となる。

また、例えば特許文献２に記載の従来技術も知られている。
特許文献２には、例えばその図５Ａなどに示すように、内気ユニット内にも凝縮器を設けると共に、三方弁を用いることで、状況に応じて冷媒を内気ユニット内の凝縮器に流入させるようにした構成等が開示されている。

国際公開番号；ＷＯ 2012/073746 A1 国際公開番号；ＷＯ 2012/090850 A1

上記のように、例えば特許文献１における間接外気冷房機は、外気温度が内気（暖気）温度より高い環境下では、逆効果となる。
この為、この様な状況になった場合、間接外気冷房機の運転を停止し（例えば循環ポンプ５３を停止することで冷媒循環をストップする）、一般空調機のみを運転するという対応方法が採られている。

しかしながら、この場合、当然のことながら、間接外気冷房機の機能が活かされないことになる。しかも、間接外気冷房機の構成自体は残っているので、外気は凝縮器７１ａだけでなく液−ガス熱交換器７１ｂも通過する為、それによって無駄な空気損失が生じることになる（損失分のファンの動力が無駄であった）。

また、上記一般空調機のみを運転することになるのは主に夏季であるが、外気温度が高い夏場は凝縮器の能力が低下するため、充分な能力の凝縮器を設置する必要があった。
本発明の課題は、間接外気冷房機の構成と一般空調機の構成を有する複合型空調システムにおいて、外気温度が高い場合でも間接外気冷房機を停止せずにその構成の一部を利用して一般空調機の冷房能力を向上させることができる複合型空調システム等を提供することである。

本発明の複合型空調システムは、内気が通過する内気ユニットと、外気が通過する外気ユニットとを有し、前記内気ユニットは、第１の熱交換器と蒸発器を有し、前記外気ユニットは、第２の熱交換器と凝縮器を有する。

そして、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とに接続する第１の配管を介して前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とに第１の冷媒を循環させる構成の間接外気冷房機と、前記蒸発器と前記凝縮器と膨張弁と圧縮機とに接続する第２の配管を介して該蒸発器、圧縮機、凝縮器、膨張弁の順に第２の冷媒を循環させる構成の一般空調機とを有する。

また、前記第１の配管は、前記第２の熱交換器から前記第１の熱交換器へ前記第１の冷媒を流す復路管と、前記第１の熱交換器から前記第２の熱交換器へ前記第１の冷媒を流す往路管とから成る。

上記構成において、前記復路管上に三方弁を設けると共に、該三方弁と前記往路管とに接続する分岐管を設け、前記第２の配管内の前記第２の冷媒と前記分岐管内の前記第１の冷媒との間で熱交換させるための第２の凝縮器を設ける。

そして、前記外気の温度が所定の条件に該当する状態となったら、前記第１の冷媒を前記分岐管側に流出させるように前記三方弁を制御する切替制御手段を有する。

本発明の一体型空調システム等によれば、間接外気冷房機の構成と一般空調機の構成を有する複合型空調システムにおいて、外気温度が高い場合でも間接外気冷房機を停止せずにその構成の一部を利用して一般空調機の冷房能力を向上させることができる。

本例の一体型空調システムの構成図である。 制御装置の処理フローチャート図である。 （ａ）、（ｂ）は、本例の一体型空調システムによる特性模式図である。 従来の一体型空調システムによる特性模式図である。 特許文献１の一体型空調システムの構成図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本例の一体型空調システムの構成図である。
図示の構成について、まず、上記図５に示す従来構成と略同様の構成について、以下、簡単に説明する。

図１に示す本例の一体型空調システムも、上記図５に示す従来構成と略同様に、図示の内気ユニット１０と外気ユニット２０とから成り、内気ユニット１０にリターン空気ＲＡ（不図示のサーバルーム等の冷房対象空間からの暖気）を流入させて、まず間接外気冷房機の機能によって暖気の温度を下げ、続いて、一般空調機の機能によって所定温度の冷気を生成する。

尚、建物の壁１を境にして、室外（建物外）と建物内とに分けられるが、外気ユニット２０は室外側に設置され、内気ユニット１０は建物内に設置される。
内気ユニット１０は、積層体１１等を有する。積層体１１は、蒸発器１１ａ、第１の熱交換器１１ｂ、ファン１１ｃ等を有し、これらが図示のように積層されて一体となった構成となっている。不図示の冷房対象空間（サーバ室など）からのリターン空気ＲＡ（暖気）は、内気取入口１２から内気ユニット１０内に流入して、第１の熱交換器１１ｂと蒸発器１１ａを通過して冷気となって、内気ユニット１０外へ流出して冷房対象空間に供給される。

外気ユニット２０は、積層体２１等を有する。積層体２１は、第１の凝縮器２１ａ、第２の熱交換器２１ｂ、ファン２１ｃ等を有し、これらが図示のように積層されて一体となった構成となっている。外気（ＯＡ）は、外気取入口２２から外気ユニット２０内に取り込まれ、第２の熱交換器２１ｂ、第１の凝縮器２１ａを通過した後、外気ユニット２０外へ排気される。

尚、図１に示す構成は、一例であり、この例に限るものではない。図１の例は、上記従来の“一般空調機と間接外気冷房機の２種類の空調装置の構成を一体化した一体型空調システム”をベースにした例であるが、この例に限らない。

図１の例では、例えば上記のように蒸発器１１ａと第１の熱交換器１１ｂとファン１１ｃとが一体化されて成る積層体１１を示したが、この様な構成に限らない。蒸発器１１ａと第１の熱交換器１１ｂとファン１１ｃとが、各々、個別に設けられていてもよい。また、これら全てが必ずしも内気ユニット１０内に設けられていなくても構わないが、少なくとも外気を遮断するように設けられており、内気を通過させる構成である必要はある。これは外気ユニット２０の上記構成についても同様であり、基本的に、上記第１の凝縮器２１ａと第２の熱交換器２１ｂとに外気を通過させることができる構成であれば何でもよい。

上記のように、本手法は上記“一体化”は必須ではないが、一般空調機と間接外気冷房機の両方の構成を有することは必要である。ここでは、一般空調機と間接外気冷房機の両方の構成を有する空調システムを、“複合型空調システム”と呼ぶものとする。そして、“複合型空調システム”の一例（上記“一体化”したもの）を、上記“一体型空調システム”と呼ぶものとする。

尚、図１に示す構成を上記“一体化”しない構成とする場合であっても、内気を通過させる順番は、第１の熱交換器１１ｂ→蒸発器１１ａとすることが望ましい。同様に、外気を通過させる順番は、第２の熱交換器２１ｂ→第１の凝縮器２１ａであることが望ましい。

第１の熱交換器１１ｂと第２の熱交換器２１ｂには、配管３１と循環ポンプ３３によって第１の冷媒（例えば水などの第１の冷媒であってよい）が循環している。第１の冷媒は、基本的には（例えば夏季以外であれば）、第１の熱交換器１１ｂにおける内気（暖気）との熱交換によって温度上昇し、第２の熱交換器２１ｂにおける外気との熱交換によって温度低下する。

また、上記蒸発器１１ａと第１の凝縮器２１ａに対して、図示の冷媒管３２、膨張弁３４、圧縮機３５が設けられている。これら各構成自体は、既存の一般空調機の構成と見做してよい。つまり、冷媒管３２を介して第２の冷媒が「蒸発器１１ａ→圧縮機３５→第１の凝縮器２１ａ→膨張弁３４→蒸発器１１ａ」という一般的な圧縮式冷凍サイクル（蒸気圧縮式冷凍サイクル等）で循環している。

上記リターン空気ＲＡ（暖気）が、内気取入口１２を介して内気ユニット１０内に流入すると、まず、この暖気が第１の熱交換器１１ｂ内を通過することで、当該暖気と上記第１の冷媒（水など）との間で熱交換が行われ、暖気の温度が低下する。どの程度低下するのかは、外気温度（第１の冷媒の温度）や暖気の温度に依ることになる。上記温度低下した暖気は、続いて、蒸発器１１ａを通過する。これによって、当該温度低下した暖気は、蒸発器１１ａで冷却されて更に温度低下して冷気となる。

そして、本例の一体型空調システムでは、上記構成に対して更に以下に説明する構成を備えている。ここで、説明を分かり易くする為に、上記配管３１と冷媒管３２について細分化して図示の記号を付すものとする。

すなわち、まず、配管３１は、上記外気ユニット２０の第２の熱交換器２１ｂから内気ユニット１０の第１の熱交換器１１ｂへ第１の冷媒が流れる第一配管３１ａと、上記内気ユニット１０の第１の熱交換器１１ｂから外気ユニット２０の第２の熱交換器２１ｂへ第１の冷媒が流れる第二配管３１ｂとから成るものとする。

外気温度が暖気温度より低い場合、第一配管３１ａ内の第１の冷媒の温度は、暖気温度よりも低くなり、第１の熱交換器１１ｂによって暖気を冷却することができる。尚、これに伴って当然、第１の冷媒の温度は上昇する。従って、第二配管３１ｂ内の第１の冷媒の温度は、第一配管３１ａ内の第１の冷媒の温度よりも高くなる。

一方、外気温度が暖気温度より高い場合、第一配管３１ａ内の第１の冷媒の温度は、暖気温度よりも高くなり、第１の熱交換器１１ｂによって暖気を冷却できない（かえって温度上昇させる）ことになる。

また、冷媒管３２は、外気ユニット２０の第１の凝縮器２１ａから内気ユニット１０の蒸発器１１ａへ冷媒が流れる第一冷媒管３２ａと、蒸発器１１ａから第１の凝縮器２１ａへ冷媒が流れる第二冷媒管３２ｂとから成るものとする。更に、第一冷媒管３２ａに関して、第１の凝縮器２１ａと膨張弁３４との間の部分を、特に、膨張弁前冷媒管３２ａ’と記すものとする。

そして、本例の構成では、まず、上記間接外気冷房機に係る上記第一配管３１ａ上の任意の箇所に三方弁４１を設けると共に、この三方弁４１の流出側に接続すると共に上記第二配管３１ｂ上の任意の箇所（但し、後述する逆止弁４３より下流側）に接続する分岐管４２を設けている。第二配管３１ｂ上には更に逆止弁４３が設けられている。更に、非接触式の液−液熱交換器で構成される第２の凝縮器４４が設けられている。第２の凝縮器４４内には分岐管４２と上記第一冷媒管３２ａ（３２ａ’）とを通過させる。

尚、三方弁４１は、特に図示しない一般的な構成を有しており、例えば１つの流入口と２つの流出口を有し、２つの流出口それぞれに弁が設けられている。そして、例えば後述する制御装置４５によって、例えば、２つの流出口の弁の何れか一方を“閉状態”、他方を“開状態”とすることで、他方からのみ流出させるように制御される。

上記構成において、三方弁４１の２つの流出側の弁を開閉制御することで、第１の冷媒を（従来通り）内気ユニット１０の第１の熱交換器１１ｂに供給する場合と、分岐管４２側に流すことで第１の熱交換器１１ｂをバイパスさせる場合とがある。第１の冷媒を分岐管４２側に流す場合には、第２の凝縮器４４において、分岐管４２内を流れる第１の冷媒と第一冷媒管３２ａ（３２ａ’）内を流れる冷媒との熱交換を行わせる。

尚、第１の熱交換器１１ｂをバイパスさせる場合、第１の冷媒が流れる実質的な配管長が短くなるので、ポンプ動力が減少し、省エネ効果が得られる。
基本的には、外気温度が高い為に第１の熱交換器１１ｂにおいて第１の冷媒で暖気を冷却できない（かえって温度上昇させる）状況になった場合には、第１の冷媒を分岐管４２側に流出させるように三方弁４１の弁開閉制御を行う。

この弁開閉制御は、制御装置４５が行う。
制御装置４５は、演算部４５ａ、入力部４５ｂ、出力部４５ｃ等を有する。
ここで、内気ユニット１０、外気ユニット２０の各所に、図示のように温度計が備えられている。温度計４６は、外気温度Ｔｏ（外気ユニット２０に流入する外気の温度）を測定する温度計である。温度計４７と温度計４８は、何れも、内気の温度を計測する温度計であるが、温度計４７は暖気の温度（暖気温度）Ｔｒを計測し、温度計４８は冷気の温度Ｔｓを計測する。換言すれば、温度計４７は内気ユニット１０に流入する内気の温度Ｔｒ（内気取入口空気温度Ｔｒ）、温度計４８は内気ユニット１０から流出する内気の温度Ｔｓを、それぞれ計測するものと言うこともできる。

制御装置４５の入力部４５ｂは、例えばこれらの各温度計４６，４７，４８に接続しており、これらの温度計の上記各計測温度Ｔｏ、Ｔｒ、Ｔｓを入力するものである。また、出力部４５ｃは、例えば三方弁４１や循環ポンプなどに接続している。演算部４５ｂは、入力部４５ｂを介して入力される上記各種計測温度等に基づいて、所定の演算を行い、演算結果によっては出力部４５ｃを介して循環ポンプの起動／停止制御や、三方弁４１の弁切替制御等を行う。

尚、冷気温度Ｔｓを計測する温度計４８は、冷気温度を設定温度近辺に維持する為の従来の一般的な制御で必要な構成であり、よって当然、従来から存在した構成であるが、本手法には直接的には関係しない。

図２に、特に上記三方弁４１の弁切替制御に係わる制御装置４５（その演算部４５ａ）の処理フローチャート図を示す。
尚、ここでは、上述した「第１の冷媒を（従来通り）内気ユニット１０の第１の熱交換器１１ｂに供給する状態」をモードＡ、「第１の冷媒を分岐管４２側に流すことで第２の凝縮器４４において冷媒との熱交換を行わせる状態」をモードＢと呼ぶものとする。モードＡとモードＢとの切替は、三方弁４１の弁開閉状態を切り替えることで制御する。

図２において、現状が上記モードＡとなっている場合には、演算部４５ａは、例えば定期的に、上記入力部４５ｂを介して、上記内気取入口空気温度Ｔｒと外気温度Ｔｏを取得する（ステップＳ１１）。そして、内気取入口空気温度Ｔｒと外気温度Ｔｏとに基づいて、モードＢに切り替えるか否かを判定する（ステップＳ１２）。一例としては、外気温度Ｔｏが暖気温度Ｔｒ以上となったか否かを判定する。外気温度Ｔｏが暖気温度Ｔｒ以上となった場合（Ｔｒ≦Ｔｏ）には（ステップＳ１２，ＹＥＳ）、上記モードＢの状態となるように三方弁４１の弁開閉状態を切り替える（ステップＳ１３）。尚、ステップＳ１２の判定がＮＯの場合、ステップＳ１１に戻る（当然、モードＡが維持される）。

尚、ステップＳ１２の判定方法は、上記の例に限らないが、基本的には間接外気冷房機がほぼ機能しない状態となったか否かを判定することになる（ステップＳ１５はその逆）。間接外気冷房機がほぼ機能しない状態となったか否かの判定方法は、例えば上記「Ｔｒ≦Ｔｏ」等である。勿論、この例に限らないが、基本的には、上記Ｔｒ、Ｔｏや、あるいは冷媒の温度・流量等に基づいて、判定することになる。

現状が上記モードＢとなっている場合には、演算部４５ａは、例えば定期的に、上記入力部４５ｂを介して、上記内気取入口空気温度Ｔｒと外気温度Ｔｏを取得する（ステップＳ１４）。そして、内気取入口空気温度Ｔｒと外気温度Ｔｏとに基づいて、モードＡに切り替えるか否かを判定する（ステップＳ１５）。一例としては、外気温度Ｔｏが暖気温度Ｔｒ未満となったか否かを判定する。外気温度Ｔｏが暖気温度Ｔｒ未満となった場合（Ｔｒ＞Ｔｏ）には（ステップＳ１５，ＹＥＳ）、上記モードＡの状態となるように三方弁４１の弁開閉状態を切り替える（ステップＳ１６）。尚、ステップＳ１５の判定がＮＯの場合、ステップＳ１４に戻る（当然、モードＢが維持される）。

ここで、上記ステップＳ１２、Ｓ１５の判定方法は、一例を示しただけであり、この例に限らない。例えば、上記一例では、モードＡからモードＢへの切替え判定の為の閾値と、モードＢからモードＡへの切替え判定の為の閾値とが、同じと見做せる。つまり、Ｔｒを基準とした場合、Ｔｏが閾値と見做せる。そして、ＴｒがＴｏより大きいか小さいかによってモードが決定される。この為、ＴｒとＴｏとが近い温度域ではハンチングが生じる可能性がある。

これより、モードＡからモードＢへの切替え判定の為の閾値と、モードＢからモードＡへの切替え判定の為の閾値とが、ある程度異なるようにしてもよい。この例の場合、上記ステップＳ１２、Ｓ１５の判定方法は、例えば下記のようになる。
・ステップＳ１２；Ｔｒ＜Ｔｏ＋αであるか否かを判定する。
・ステップＳ１５；Ｔｒ＞Ｔｏ＋βであるか否かを判定する。

ここで、上記α、βは予め任意に設定される値であるが、例えばα＜βの条件を満たすように設定されることが望ましい。これより、ここで一例としては、α＝１Ｋ（ケルビン）、β＝３Ｋ（ケルビン）等とする例を挙げるが、この例に限るものではない。

また、上記説明は、三方弁４１の弁開閉制御として、上記２つの流出口の２つの弁の弁開度を、どちらか一方を１００％、他方を０％とすることを想定したものであったが、この例に限らない。２つの弁の弁開度は、どちらも０％〜１００％の間の任意の値となるように制御可能であり、例えば両方とも５０％などとすることもできる（この場合、第１の冷媒は、半々に分流されることになる）。これより、例えば、温度変化に応じて、三方弁４１の弁開度を調整するようにしてもよい。

図１には、外気温度Ｔｏが暖気温度Ｔｒ以上となっている状態における第１の冷媒と第２の冷媒の各所における温度の具体例を示している。尚、これは具体的イメージを示すことで本発明の特徴を分かり易くする為のものであり、実際に各温度が図示のようになるとは限らない。

この例では、外気温度Ｔｏは３７℃、内気の暖気温度Ｔｒは３５℃となっており、これによって上記ステップＳ１２の判定がＹＥＳとなることから、現状は上記モードＢになっている。

外気ユニット２０内に流入した外気は、まず、第２の熱交換器２１ｂにおいて第１の冷媒と熱交換されて温度上昇した後、更に第１の凝縮器２１ａにおいて第２の冷媒と熱交換されて更に温度上昇した後、外気ユニット２０の外へと排気される。

第２の冷媒は、圧縮機３５によって圧縮されて高温高圧状態（図示の例では８０℃）となって第１の凝縮器２１ａに流入するので、上記３７℃から更に温度上昇した外気であっても充分に第２の冷媒を冷却することができる。図示の例では外気によって第２の冷媒は上記８０℃から４５℃まで冷却されて、これが膨張弁３４に流入するが、その前に第２の凝縮器４４内を通過する際に、上記のように第１の冷媒との熱交換が行われて冷却されることになる。

ここで図示の例では、第１の冷媒は第２の熱交換器２１ｂにおいて上記３７℃の外気によって冷却されることで、３８℃になっている。よって、第２の凝縮器４４内において、この３８℃の第１の冷媒と上記４５℃の第２の冷媒との熱交換が行われることになる。これより、第２の冷媒は第１の冷媒によって冷却されて４０℃になって膨張弁３４に流入する。一方、これによって第１の冷媒は温度上昇して４２℃となって第２の熱交換器２１ｂに戻り、再び外気によって冷却されて３８℃となる。

上記４０℃となった第２の冷媒は、膨張弁３４において低圧低温（１５℃）の液体冷媒となって蒸発器１１ａに流入し、蒸発器１１ａにおいて上記３５℃の暖気を冷却することで２０℃に温度上昇して圧縮機３５に流入し、上記のように再び８０℃となる。

従来の構成（第２の凝縮器４４等が無い）であれば、上記４５℃の第２の冷媒が膨張弁３４に流入することになるので、蒸発器１１ａにおける暖気の冷却能力は低下することになる。蒸発器１１ａにおける暖気の冷却能力を低下させない為には、例えば第１の凝縮器２１ａの能力を増強する必要があった。本手法では、この様な対処の必要なく、第２の凝縮器４４等を設けることで、例えば夏季等であっても間接外気冷房機を一部有効利用することができ、以って一般空調機の冷房能力を向上（または維持）させることができるができる。

図３（ａ）、（ｂ）に、本例の一体型空調システムによる特性模式図を示す。
また、比較の為、図４（ａ）、（ｂ）に、従来の一体型空調システムによる特性模式図を示す。

まず、図３（ａ）と図４（ａ）には、凝縮器の最大能力と外気温度Ｔｏとの関係を示す。横軸が外気温度Ｔｏである。
図４（ａ）に示すように、基本的には、外気温度Ｔｏが高くなるに従って凝縮器の最大能力は徐々に低下していく。これは本例でも基本的には略同様であるが、上記ステップＳ１３の切替制御が実行されモードＢになると、第１の凝縮器２１ａの能力に第２の凝縮器４４の能力も加わるので、図３（ａ）に示すように凝縮器の最大能力（第１の凝縮器２１ａの最大能力＋第２の凝縮器４４の最大能力にほぼ等しい）が増強される。尚、増強後であっても、外気温度Ｔｏが高くなるに従って凝縮器の最大能力は徐々に低下していく。

尚、言うまでもなく、凝縮器の最大能力が高くなれば、その一般空調機の冷房能力は向上することになる。
すなわち、図４（ｂ）に示すように、従来では、上記凝縮器の最大能力の低下に伴って、冷凍機（一般空調機）の最大冷房能力も低下していく。勿論、これによって、一体型空調システム全体の最大冷房能力（図示のユニット最大冷房能力）も低下していく。

これに対して、本手法によれば、例えば上記ステップＳ１３の切替制御が実行されることで、凝縮器の最大能力が増強されるので（第１の凝縮器２１ａの最大能力に、第２の凝縮器４４の最大能力が加わる）、図３（ｂ）に示すように、冷凍機（一般空調機）の最大冷房能力が向上し、以ってユニット最大冷房能力も向上する。

以上、図３と図４とを比較すると明らかなように、従来の手法である図4はモードＡのみで制御しており、本手法である図３は、モードＡ及びモードＢを用いている。
勿論、図示のように、増強後であっても、外気温度Ｔｏが高くなるに従って凝縮器の最大能力（第１の凝縮器２１ａの最大能力＋第２の凝縮器４４の最大能力）は徐々に低下していく。

上記のように、第２の凝縮器４４の能力分だけ（全体としての）凝縮器の能力が上がるので、膨張弁３４手前の冷媒温度が低下する。これは、凝縮圧力が下がることを意味し、故に圧縮機３５の圧縮仕事が低下するので、圧縮機３５の省エネ効果が得られ、以って全体としての省エネ効果も得られる。 尚、上記三方弁４１の弁開閉制御を含む図２のフローチャートの処理は、制御装置４５が行う。尚、制御装置４５は、この処理以外にも、例えば特許文献１におけるコントローラ８０と略同様の処理も行うようにしてよい。

制御装置４５は、演算部４５ａには不図示のＣＰＵ／ＭＰＵや記憶部（メモリ等）が含まれており、この記憶部には予め所定のアプリケーションプログラムが記憶されている。ＣＰＵ／ＭＰＵがこのアプリケーションプログラムを実行することにより、制御装置４５の上述した各種処理が実現される。

１０ 内気ユニット
１１ 積層体
１１ａ 蒸発器
１１ｂ 第１の熱交換器
１１ｃ ファン
１２ 内気取入口
２０ 外気ユニット
２１ 積層体
２１ａ 第１の凝縮器
２１ｂ 第２の熱交換器
２１ｃ ファン
３１ 配管
３１ａ 第一配管
３１ｂ 第二配管
３２ 冷媒管
３２ａ 第一冷媒管
３２ｂ 第二冷媒管
３３ 循環ポンプ
３４ 膨張弁
３５ 圧縮機
４１ 三方弁
４２ 分岐管
４３ 逆止弁
４４ 第２の凝縮器
４５ 制御装置
４５ａ 演算部
４５ｂ 入力部
４５ｃ 出力部
４６ 温度計（外気）
４７ 温度計（内気；暖気）
４８ 温度計（内気；冷気）

Claims (8)

1. 内気が通過する内気ユニットと、外気が通過する外気ユニットとを有し、
   前記内気ユニットは、第１の熱交換器と蒸発器を有し、
   前記外気ユニットは、第２の熱交換器と凝縮器を有し、
   前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とに接続する第１の配管を介して前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とに第１の冷媒を循環させる構成の間接外気冷房機と、
   前記蒸発器と前記凝縮器と膨張弁と圧縮機とに接続する第２の配管を介して該蒸発器、圧縮機、凝縮器、膨張弁の順に第２の冷媒を循環させる構成の一般空調機とを有し、
   前記第１の配管は、前記第２の熱交換器から前記第１の熱交換器へ前記第１の冷媒を流す復路管と、前記第１の熱交換器から前記第２の熱交換器へ前記第１の冷媒を流す往路管とから成り、
   前記復路管上に三方弁を設けると共に、該三方弁と前記往路管とに接続する分岐管を設け、
   前記第２の配管内の前記第２の冷媒と前記分岐管内の前記第１の冷媒との間で熱交換させるための第２の凝縮器を設け、
   前記外気の温度が所定の条件に該当する状態となったら、前記第１の冷媒を前記分岐管側に流出させるように前記三方弁を制御する切替制御手段を有することを特徴とする複合型空調システム。
2. 前記切替制御手段は、前記外気の温度が前記所定の条件に該当しない状態となったら、前記第１の冷媒を前記第１の熱交換器側に流出させるように前記三方弁を制御することを特徴とする請求項１記載の複合型空調システム。
3. 前記切替制御手段は、前記外気の温度が、前記内気ユニットに流入する前記内気の温度以上となった場合に、前記所定の条件に該当する状態と判定することを特徴とする請求項１記載の複合型空調システム。
4. 前記第２の配管は、前記蒸発器から流出する前記第２の冷媒を前記圧縮機を介して前記凝縮器に流入させるための往路冷媒管と、前記凝縮器から流出する前記第２の冷媒を前記膨張弁を介して前記蒸発器に流入させるための復路冷媒管とから成り、
   前記第２の凝縮器は、前記分岐管と前記復路冷媒管の前記凝縮器−膨張弁間の部分をその内部に通過させた構成により、前記復路冷媒管内の前記第２の冷媒と前記分岐管内の前記第１の冷媒との間で熱交換させることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の複合型空調システム。
5. 前記外気の温度が、前記内気ユニットに流入する前記内気の温度以上の状態において、
   前記第１の冷媒は、前記第２の熱交換器において前記外気との熱交換によって温度上昇した後、前記三方弁を介して前記分岐管に流入し、
   前記第２の冷媒は、前記圧縮機によって高温高圧状態となって前記凝縮器において前記外気との熱交換によって温度低下した後、前記第２の凝縮器において前記分岐管内の第１の冷媒との熱交換によって更に温度低下することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の複合型空調システム。
6. 前記内気ユニット内を通過する前記内気の流れの上流側に前記第１の熱交換器が設けられ、下流側に前記蒸発器が設けられることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の複合型空調システム。
7. 前記外気ユニット内を通過する前記外気の流れの上流側に前記第２の熱交換器が設けられ、下流側に前記凝縮器が設けられることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の複合型空調システム。
8. 建物内側に内気を通過させる第１の熱交換器と蒸発器を設け、建物外側に外気を通過させる第２の熱交換器と凝縮器を設け、
   前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とに接続する第１の配管を介して前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とに第１の冷媒を循環させる構成の間接外気冷房機と、
   前記蒸発器と前記凝縮器と膨張弁と圧縮機とに接続する第２の配管を介して該蒸発器、圧縮機、凝縮器、膨張弁の順に第２の冷媒を循環させる構成の一般空調機とを有し、
   前記第１の配管は、前記第２の熱交換器から前記第１の熱交換器へ前記第１の冷媒を流す復路管と、前記第１の熱交換器から前記第２の熱交換器へ前記第１の冷媒を流す往路管とから成り、
   前記復路管上に三方弁を設けると共に、該三方弁と前記往路管とに接続する分岐管を設け、
   前記第２の配管内の前記第２の冷媒と前記分岐管内の前記第１の冷媒との間で熱交換させるための第２の凝縮器を設け、
   前記外気の温度が所定の条件に該当する状態となったら、前記第１の冷媒を前記分岐管側に流出させるように前記三方弁を制御する切替制御手段を有することを特徴とする複合型空調システム。
   
   

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