JP2695210B2 - 冷暖房装置 - Google Patents

冷暖房装置

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JP2695210B2
JP2695210B2 JP63305726A JP30572688A JP2695210B2 JP 2695210 B2 JP2695210 B2 JP 2695210B2 JP 63305726 A JP63305726 A JP 63305726A JP 30572688 A JP30572688 A JP 30572688A JP 2695210 B2 JP2695210 B2 JP 2695210B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はビル等に於ける冷暖房装置に関するものであ
る。
(従来の技術) ビル等に於ける従来の冷暖房装置として、各部屋毎に
設置した小型の電動水熱源ヒートポンプを1回路の共通
水配管で熱源と循環可能に接続し、該熱源は夏季に冷却
塔側、冬期にボイラ側へと切換可能として構成したもの
が利用されている。この装置では各部屋等に於ける電動
水熱源ヒートポンプ毎に冷房、暖房運転及び運転停止を
行え、個別分散冷暖房を良好に行うことができる。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、かかる装置では小型の電動ヒートポン
プを多数用いるため、他の受電負荷と併せた全体の受電
容量、そして受電装置が大きなものとなると共に、部屋
毎の空調負荷で機器を選ぶため合計の機器容量も大きめ
になるという欠点があり、50Hz供給地域ではこの欠点が
より顕著である。更に、かかる装置では熱源として冷却
塔とボイラの両者が必須であるという欠点もある。
本発明は以上の課題を解決することを目的とするもの
である。
(課題を解決するための手段) 本発明の構成を実施例に対応する図面の符号を参照し
て説明すると、まず請求項1の冷暖房装置は、エンジン
1で駆動し、その出力周波数を50Hz/60Hz切換可能に構
成した発電装置2と、該発電装置2で発生させた電力に
より運転する適数の水熱源ヒートポンプユニットu
(u1,u2,u3…)とを設け、前記エンジン1の冷却水循
環系統Aと前記水熱源ヒートポンプユニットuの熱源水
循環系統Bを構成すると共に、これらの系統A,B間の暖
房熱源水用熱交換器3を設け、前記冷却水循環系統Aに
は冷却装置4と、そのバイパス経路1を備えた冷却系
統aを構成すると共に、前記熱源水循環系統Bには前記
暖房熱源水用熱交換器3を通る加熱系統bと切換可能
な、冷却装置5を備えた冷却系統cを設けた構成として
いる。
また、本発明の他の構成として、請求項2記載の冷暖
房装置は、エンジン1で駆動し、その出力周波数を50Hz
/60Hz切換可能に構成した発電装置2と、該発電装置2
で発生させた電力により運転する適数の水熱源ヒートポ
ンプユニットu(u1,u2,u3…)と、給湯装置6とを設
け、前記エンジン1の冷却水循環系統Aと前記水熱源ヒ
ートポンプユニットuの熱源水循環系統Bと前記給湯装
置6への給水系統Cを構成すると共に、前記冷却水循環
系統Aに夫々前記熱源水循環系統B、給水系統Cの水と
熱交換する暖房熱源水用、熱回収用熱交換器3,7と、こ
れらの熱交換器3,7の下流側に、冷却装置4とそのバイ
パス経路1を備えた冷却系統aを構成し、また前記熱
源水循環系統Bには前記暖房熱源水用熱交換器3を通る
加熱系統bと切換可能な、冷却装置5を備えた冷却系統
cを設けた構成としている。
次に、請求項3記載の冷暖房装置は、前記請求項1記
載の冷暖房装置において、冷却水循環系統Aには、暖房
熱源水用熱交換器3及び冷却装置4をバイパス可能な冷
却水バイパス経路l2を構成している。
次に、請求項4記載の冷暖房装置は、前記請求項2記
載の冷暖房装置において、冷却水循環系統Aには、暖房
熱源水用、熱回収用熱交換器3,7及び冷却装置4をバイ
パス可能な冷却水バイパス経路l2を構成している。
次に、請求項5記載の冷暖房装置は、前記請求項1又
は2記載の冷暖房装置において、熱源水循環系統Bの加
熱、冷却系統b,cには夫々前記暖房熱源水用熱交換器
3、冷却装置5をバイパス可能な加熱、冷却バイパス経
路l3,l3′を構成している。
次に、請求項6記載の冷暖房装置は、前記請求項5記
載の冷暖房装置において、加熱、冷却バイパス経路l3
l3′は夫々冷却、加熱系統c,bの一部により構成してい
る。
次に、請求項7記載の冷暖房装置は、前記請求項2記
載の冷暖房装置において、給湯装置6への給水系統C
に、熱回収用熱交換器7をバイパスするバイパス経路l4
を構成している。
次に、請求項8記載の冷暖房装置は、前記請求項1又
は2記載の冷暖房装置において、冷却装置4,5は、エン
ジン1駆動の発電装置2の電力により運転する冷却塔と
している。
次に、請求項9記載の冷暖房装置は、前記請求項1又
は2記載の冷暖房装置において、冷却水循環系統A及び
熱源水循環系統Bには、エンジン1駆動の発電装置2の
電力により運転する循環ポンプP1,P2を設けている。
(作用及び実施例) 以上の本発明の作用を、図面に示した実施例の構成に
基づいて説明する。尚、図示の実施例に於いては、熱源
水循環系統Bに於ける加熱系統bと冷却系統cとの切換
動作及び各バイパス経路1,l2,l3,l3′,l4の動作
は、三方弁V1,V2,V3,V4,V5により行う構成としてい
る。
以上の構成に於いて、エンジン1により発電装置2を
動作させて電力を発生させ、かかる電力により循環ポン
プP1,P2を運転して冷却水循環系統A、熱源水循環系統
Bを動作させると共に、該電力により水熱源ヒートポン
プユニットu(u1,u2,u3,u4,…)を運転して各部屋
の冷暖房を行うことができる。
[I]暖房運転 まず、暖房時には、冷却水循環系統Aに於いて、エン
ジン1からの高温冷却水は暖房熱源水用熱交換器3に至
り、熱源水循環系統Bの水と熱交換して、これを昇温す
ると共に、自体は温度が低下して熱回収用熱交換器7に
至る。そして該熱交換器7に於いて給水系統Cの水と熱
交換して、これを昇温すると共に、自体は更に温度が低
下して冷却系統aに至る。この際、冷却水の温度が所定
温度(例えば75℃)以下の場合には、三方弁V3は第2図
(a)にハッチングで示したポート間を連通状態とし、
こうして冷却水は冷却装置4をバイパスし、バイパス経
1を経てエンジン1に還流する。また熱交換器3,7を
経ても冷却水の温度が前記所定温度以上である場合に
は、三方弁V3は、第2図(b)にハッチングで示したポ
ート間を連通状態とし、こうして冷却水は冷却装置4を
経て所定温度以下としてエンジン1に還流する。
一方、熱源水循環系統Bに於いては、三方弁V1,V2
夫々第2図(c)にハッチングで示したポート間を連通
状態として、前記熱交換器3を通る熱源水の循環が行わ
れ、該熱交換器3に於ける熱交換により熱源水の昇温が
行われる。しかして、ヒートポンプユニットuを、前記
発電装置2に於いて発生する電力により動作させること
により、該ヒートポンプユニットuは、熱源として循環
してくる熱源水から熱を奪って所定の暖房を行うことが
できる。この際、ヒートポンプユニットuは、熱源水が
所定温度(例えば40℃)以上に上ったところで運転する
ことにより効率的な運転を行うことができる。また、ヒ
ートポンプユニットuに於ける消費熱量が少ないために
熱源水の温度が次第に上昇してくる場合には、その温度
が所定温度(例えば45℃)以上となった場合に、三方弁
V2を第2図(d)にハッチングで示したポート間を連通
状態とし、熱源水を熱交換器3をバイパスして、加熱バ
イパス経路l3に流して熱交換器3に流れる流量を少なく
することにより、所定温度以上への上昇を防ぐことがで
きる。
一方、給水系統Cに於いては、三方弁V5を第2図
(a)、(c)にハッチングで示したポート間を連通状
態とすることにより、給湯器6への補給水を熱交換器7
に於いて余熱すると同時に冷却水循環系統Aの冷却水の
温度を低下させることができる。また三方弁V5を第2図
(b)にハッチングで示したポート間を連通状態とし
て、前記補給水を熱交換器7のバイパス経路l4に通すこ
とにより、冷却水の必要以上の温度低下を防止すること
ができる。
尚、前記冷却水循環系統Aに於いて、エンジン1の起
動時に於いては、三方弁V4を第2図(f)にハッチング
で示したポート間を連通状態として、冷却水を、暖房熱
源水用、熱回収用熱交換器3,7及び冷却装置4をバイパ
スして冷却水バイパス経路l2に流すようにすれば、循環
冷却水を短時間で所定温度(例えば75℃)以上に昇温す
ることができ、しかる後該三方弁V4を第2図(a)、
(b)にハッチングで示したポート間を連通状態とする
ことにより、前述した所定の運転を即座に行うことがで
きる。
[II]冷房運転 次に冷房時には、冷却水循環系統A及び給水系統Cは
前述した暖房時と同様に動作させると共に、熱源水循環
系統Bに於いては、三方弁V1、V2は夫々第2図(e)に
ハッチングで示したポート間を連通状態として、前記熱
交換器3を通らずに冷却装置5を通る熱源水の循環が行
われ、温度を低下させた熱源水をヒートポンプユニット
uに送ることができる。しかして該ヒートポンプユニッ
トuは循環してくる熱源水を冷却水として利用し所定の
冷房を行うことができる。ヒートポンプユニットuに於
ける冷房負荷が小さく、熱源水の温度が所定温度(例え
ば32℃)よりも低くなってきた場合には、三方弁V1を第
2図(d)と同様にハッチングで示したポート間を連通
状態とし、熱源水を、冷却装置5をバイパスさせてバイ
パス経路l3′を経て循環させることにより、所定温度以
下への下降を防ぐことができる。
以上の冷暖房運転に於いて、発電装置2は、通常は50
Hzの電力を発生させてヒートポンプユニットu及び冷却
塔等の冷却装置4,5、循環ポンプP1,P2等を運転する。
しかして、冷暖房負荷が大きくなって、50Hz運転では
全体としての冷暖房能力が不足する時には、60Hzに切換
えて運転することにより該冷暖房能力を容易に上昇する
ことができ、以って所定の冷暖房を行うことができる。
冷暖房負荷の不足は、例えばレームサーモ等で室温を検
出し、50Hzに於ける最大能力運転にもかかわらず所定の
室温に上昇(または下降)しない状態として検出するこ
とができるが、この他適宜の方法を適用することができ
る。このようにして、本発明に於いては、電動水熱源ヒ
ートポンプユニットu等の各電動機器を、50Hz供給地域
に於いても60Hzに於ける能力を最大能力として選定を行
うことができる。
尚、以上に説明した実施例に於いては、給湯装置6を
構成要素とし、該給湯装置6への給水系統Cを構成する
と共に、該給水系統Cと冷却水循環系統A間で熱交換す
る熱交換器7を設けることにより、冷房時に発生する熱
量並びに暖房時の余剰熱量を、該給湯装置6への補給水
の昇温として回収しているが、かかる熱量の回収は他の
適宜の方法で行うこともできるし、場合によっては回収
を省略する構成としても良い。また、前記エンジンは都
市ガスを燃料とする、いわゆるガスエンジン等、適宜の
エンジンを用いることができる。尚、図中符号8,9は夫
々吸気、排気用ブロワー、10はビルを示すものである。
(発明の効果) 本発明は以上の通り、エンジン駆動の発電装置と適数
の電動水熱源ヒートポンプユニットと冷却装置等とを組
み合わせ、該ヒートポンプユニット等を該発電装置で発
生させた電力により運転するので、ビル等の、全体とし
ての受電容量、そして受電設備を小さくすることができ
ると共に、前記エンジンの冷却排熱を暖房時に於けるヒ
ートポンプユニットの熱源としているので、熱源水をボ
イラにより作る必要もなく、熱を有効利用することがで
きるという効果がある。特に、前記発電装置は、50Hz/6
0Hz切換可能な構成としているので、前記ヒートポンプ
ユニット等の各電動機器を、50Hz供給地域に於いても、
60Hzに於ける能力を最大能力として選定を行えるので、
50Hz供給地域に於いては、これら電動機器の駆動を供給
電力で行う場合と比較して、より小型の機器を選定する
ことができ、設備費用を低減し得るという効果がある。
更に、前記エンジンの冷却排熱を給湯装置への補給水の
余熱に利用することにより、暖房時に於ける余剰熱量の
回収を行えると共に、冷房時に於ける発生熱量の有効利
用を計ることができ、全体として省エネルギのシステム
を構成し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
全図共、本発明の実施例に対応するもので、第1図は全
体構成を示す系統説明図、第2図(a)、(b)、
(c)、(d)、(e)、(f)は要部の動作を示す系
統説明図である。 符号A…冷却水循環系統、B…熱源水循環系統、C…給
水系統、 1…エンジン、2…発電装置、3…暖房熱源水用熱交換
器、4,5…冷却装置、6…給湯装置、7…熱回収用熱交
換器、8…吸気ブロワー、9…排気ブロワ、10…ビル、 a…冷却系統、b…加熱系統、c…冷却系統、1
l2,l3,l3′,l4…バイパス経路、V1,V2,V3,V4,V5
…三方弁。

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンで駆動し、その出力周波数を50Hz
    /60Hz切換可能に構成した発電装置と、該発電装置で発
    生させた電力により運転する適数の水熱源ヒートポンプ
    ユニットとを設け、前記エンジンの冷却水循環系統と前
    記水熱源ヒートポンプユニットの熱源水循環系統を構成
    すると共に、これらの系統間の暖房熱源水用熱交換器を
    設け、前記冷却水循環系統には冷却装置及びそのバイパ
    ス経路を備えた冷却系統を構成すると共に、前記熱源水
    循環系統には前記暖房熱源水用熱交換器を通る加熱系統
    と切換可能な、冷却装置を備えた冷却系統を構成したこ
    とを特徴とする冷暖房装置
  2. 【請求項2】エンジンで駆動し、その出力周波数を50Hz
    /60Hz切換可能に構成した発電装置と、該発電装置で発
    生させた電力により運転する適数の水熱源ヒートポンプ
    ユニットと、給湯装置とを設け、前記エンジンの冷却水
    循環系統と前記水熱源ヒートポンプユニットの熱源水循
    環系統と前記給湯装置への給水系統を構成すると共に、
    前記冷却水循環系統に夫々前記熱源水循環系統、給水系
    統の水と熱交換する暖房熱源水用、熱回収用熱交換器
    と、これらの熱交換器の下流側に、冷却装置とそのバイ
    パス経路を備えた冷却系統を構成し、また前記熱源水循
    環系統には前記暖房熱源水用熱交換器を通る加熱系統と
    切換可能な、冷却装置を備えた冷却系統を構成したこと
    を特徴とする冷暖房装置
  3. 【請求項3】冷却水循環系統には、暖房熱源水用熱交換
    器及び冷却装置をバイパス可能な冷却水バイパス経路を
    構成したことを特徴とする請求項1記載の冷暖房装置
  4. 【請求項4】冷却水循環系統には、暖房熱源水用、熱回
    収用熱交換器及び冷却装置をバイパス可能な冷却水バイ
    パス経路を構成したことを特徴とする請求項2記載の冷
    暖房装置
  5. 【請求項5】熱源水循環系統の加熱、冷却系統には、夫
    々前記暖房熱源水用熱交換器、冷却装置をバイパス可能
    な加熱、冷却バイパス経路を構成したことを特徴とする
    請求項1又は2記載の冷暖房装置
  6. 【請求項6】加熱、冷却バイパス経路は夫々冷却、加熱
    系統の一部により構成したことを特徴とする請求項5記
    載の冷暖房装置
  7. 【請求項7】給湯装置への給水系統に、熱回収用熱交換
    器をバイパスするバイパス経路を構成したことを特徴と
    する請求項2記載の冷暖房装置
  8. 【請求項8】冷却装置は、エンジン駆動の発電装置の電
    力により運転する冷却塔としたことを特徴とする請求項
    1又は2記載の冷暖房装置
  9. 【請求項9】冷却水循環系統及び熱源水循環系統には、
    エンジン駆動の発電装置の電力により運転する循環ポン
    プを設けていることを特徴とする請求項1又は2記載の
    冷暖房装置
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