JP3239918B2 - 空気熱源型個別空調システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気熱源型空調システ
ムにかかり、特に個別空調空間毎の空調負荷要求に柔軟
に対応することが可能であり、かつ省エネルギー、省ス
ペースに優れた空気熱源型空調システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、オフィスビルなどの空調設備の方
式は、ビル機能のインテリジェント化による冷房負荷の
増大への対応やオフィス環境の快適化要求に応じて、セ
ントラル方式から個別分散方式に変遷しつつある。この
ような個別分散型ビル空調方式に対応する空調設備とし
て、パッケージ型ヒートポンプや、マルチ方式空気調和
機や、ウォールスルー型空気調和器などが開発されてい
る。

【０００３】たとえば典型的なマルチ方式空調設備は、
１台の室外ユニットに複数の室内ユニットが接続され、
各室内ユニットごとに個別に運転停止や室温設定などの
制御ができるように構成されている。このようなマルチ
方式空調設備は個別運転制御特性に優れているため個別
分散方式に最適であり、しかも熱搬送動力を軽減するこ
とが可能なため、消費エネルギーを大幅に抑えることが
できる点でも注目されている。

【０００４】しかしながら、マルチ方式空調設備の設置
にあたっては、室内ユニットと室外ユニットとを連絡す
る冷媒配管の長さや高低差が設置場所によって多様であ
り、さらに設置現場に応じて冷却能力の予測、配管径の
選定、オイル注入量の適正調整などを行う必要があるた
め、各設備のユニット化、モジュール化、プレハブ化な
どにより施工の標準化が要求される。

【０００５】また典型的なウォールスルー型空気調和器
は室内ユニットと室外ユニットとから構成され、要求さ
れる空調負荷に応じて空調空間のペリメータゾーンに設
置されるウォールスルー型空気調和器の台数を加減する
ことにより、各空調空間の個別分散要求に細やかに対応
することが可能である。このような、ウォールスルー型
空気調和器は、マルチ方式空調設備とは異なり、冷媒配
管などを省略することが可能であるが、一般に、熱源用
空気取入口が建築物の意匠上制約され、熱源用空気を取
り入れる場合の圧力損失が高く、システムのＣＯＰ（成
績係数）が低下する上、その設置場所や容量が限定さ
れ、さらにダクト接続なども困難であり、したがって空
気室制御や室内温度分布にも限界があり問題であった。

【０００６】ところで最近では、省エネルギーおよびピ
ーク電力分散の観点より、夜間電力設備を有効利用した
水蓄熱システムや氷蓄熱システムなどが提案されてい
る。このような空調熱源の一部を低廉な深夜電力により
賄う蓄熱方式は、ランニングコストを低減できる上、装
置の利用率の向上によるイニシャルコストの低減も期待
できるため注目されている。さらに、かかる蓄熱方式の
課題である熱搬送動力の削減を図るために、これらの蓄
熱方式と上述のマルチ方式やパッケージ方式やウォール
スルー方式を組み合わせた空調設備、たとえばパッケー
ジ型氷蓄熱システムやマルチ方式氷蓄熱システムについ
ても開発が進められている。

【０００７】しかしながら、上記のような従来の蓄熱方
式を組み入れた空調システムであっても、たとえば空気
質制御を行うためには加湿器やフィルタなどの外気処理
用空調機を別途用意する必要があるが、そのため設置場
所が限定されるうえ、システムによってはメンテナンス
が困難であった。また室内温度分布の調整を行うために
は小容量のパッケージ型空調機を分散配置する必要があ
るが、それでも全空気方式のような室内温度分布を得る
ことができないなど解決すべき課題が多く、その解決が
希求されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な技術的立脚点に立ちなされたものであり、熱搬送動力
を軽減することにより消費エネルギーの低減が図れる
上、夜間電力を利用することにより高い稼働率を有し、
さらに熱源装置の容量や電力設備容量を削減することが
可能なので、従来の設備に比較してイニシャルコスト、
ランニングコスト、ライフサイクルコストに関して有利
であり、各個別空調ゾーンで要求される温熱環境や空気
質環境を良好に保持することが可能であり、したがって
各個別空調空間ごとの個別制御性に優れているので個別
分散方式に最適であり、特に床置き型ビルトイン個別方
式を採用した場合にはシステムの保全性にも優れ、さら
に多様の設置条件にもかかわらず現場工事の省略、簡素
化、標準化を図ることが可能な新規かつ改良された空気
熱源型空調システムを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に空気熱源型個別空調システムは、インテ
リアゾーンに設置される熱源ユニットとペリメータゾー
ンに設置される熱交換ユニットとから構成され、そのイ
ンテリア側熱源ユニットが、熱源機手段を備えたヒート
ポンプ回路を循環する第１の熱媒とインテリアゾーン内
の室内空気との熱交換を行うための第１の熱交換器と、
ポンプ手段を備えた蓄熱回収回路を循環する第２の熱媒
とインテリアゾーン内の室内空気との熱交換を行うため
の第２の熱交換器と、第１の熱媒と第２の熱媒との熱交
換を行うことにより蓄熱槽内に蓄熱を行うための第３の
熱交換器とを備え、そのペリメータ側熱交換ユニット
が、第１の熱媒と外気との熱交換を行うための第４の熱
交換器と、第１の熱媒とペリメータゾーン内の室内空気
との熱交換を行うための第５の熱交換器とを備え、イン
テリア側熱源ユニットとペリメータ側熱交換器との間で
第１の熱媒を循環させる冷媒配管を設置し、さらに第
１、第３、第４および第５の熱交換器が運転モードに応
じてヒートポンプ回路の凝縮器または蒸発器として選択
的に機能するように構成したことを特徴としている。

【００１０】また請求項２によれば、請求項１に記載の
空気熱源型空調システムのインテリア側熱源ユニットに
対して外気を取り入れるためのダクト手段を設けた構成
が示され、請求項３によれば、上記構成に加え、インテ
リア側熱源ユニットにフィルタ手段を設けた構成が示さ
れ、また請求項４によれば、上記構成に加え、インテリ
ア側熱源ユニットに加湿手段を設けた構成が提供され
る。

【００１１】また、請求項５によれば、建築空間の使い
勝手から空調空間を所定の容積を有する１または２以上
の空調単位に分割し、各空調単位ごとに、請求項１、
２、３または４に基づいて構成された空気熱源型空調シ
ステムのインテリア側熱源ユニットとペリメータ側熱交
換ユニットをペアで設置する構成が提供される。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、１つのシステ
ムでインテリアゾーンとペリメータゾーンでそれぞれの
熱負荷に応じて、個別に空調を行うことが可能であり、
ヒートポンプ回路を後述するような様々な運転モードで
運転することにより、各空調ゾーンに存在する熱負荷に
応じて最適な運転を行うことが可能となり、温熱環境、
空気質環境の個別性を達成できるとともに、次のような
優れた作用効果を奏することが可能である。

【００１３】インテリア側熱源ユニットの蓄熱槽にて蓄
熱を行うことにより、熱負荷の発生場所近傍で蓄熱を行
うので、熱搬送動力が低減される。また、夜間電力を利
用して蓄熱を行うので、低コスト、省エネルギー運転が
可能となる。またヒートポンプ回路に対する負荷を軽減
することが可能となるので、圧縮機の容量を低減でき
る。また、蓄熱槽をヒートポンプ回路の熱的バッファタ
ンクとして機能させることにより、冷暖同時熱負荷発生
時にも対応することが可能である。また、室内に蓄熱槽
を設置するので、断熱仕様を簡略化することが可能であ
る。

【００１４】インテリア側熱源ユニットの第１の熱交換
器によりヒートポンプ回路中の第１の熱媒とインテリア
ゾーン内の室内空気との熱交換を行うことにより、イン
テリアゾーンの顕熱処理を行うことができるとともに、
インテリアゾーンとペリメータゾーンの熱負荷が異なる
場合に、インテリアゾーンの熱負荷に対応するととも
に、その熱を回収し、蓄熱またはペリメータ側熱交換ユ
ニットに送ることが可能となる。

【００１５】インテリア側熱源ユニットの第２の熱交換
器により、蓄熱槽に蓄熱した冷熱または温熱を取り出す
ことにより、熱負荷が小さい場合には、ヒートポンプ回
路を駆動せずとも、空調に必要な熱量を確保することが
可能となる。また熱負荷が大きい場合には、この第２の
熱交換器による冷熱または温熱の取り出しとともにヒー
トポンプ回路を駆動することにより、空調に必要な熱量
を確保することが可能となる。

【００１６】ペリメータ側熱交換ユニットの第４の熱交
換器によりウォールスルー型熱交換器を構成することが
できるので、ペリメータゾーンを有効に活用することが
できる。また熱の移動を冷媒により行うので、熱搬送動
力を低減することができるとともに、冷媒配管について
は第５の熱交換器と兼用できるので、装置構成の簡略化
および低コスト化を図ることができる。また、単なる熱
交換ユニットの一部として構成しているので、インテリ
ア側熱源ユニットの制御装置により同時制御が可能とな
り、装置構成を簡略化することができる。

【００１７】ペリメータ型熱交換ユニットの第５の熱交
換器により、ペリメータゾーンの熱負荷をインテリアゾ
ーンの熱負荷とは独立して除去することが可能である。
また熱の移動を冷媒により行うので、熱搬送動力を低減
することができるとともに、冷媒配管については第４の
熱交換器と兼用できるので、装置構成の簡略化および低
コスト化を図ることができる。また、単なる熱交換ユニ
ットの一部として構成しているので、インテリア側熱源
ユニットの制御装置により同時制御が可能となり、装置
構成を簡略化することができる。またインテリアゾーン
とペリメータゾーンの熱負荷が異なる場合に、ペリメー
タゾーンの熱負荷に対応するとともに、その熱を回収
し、インテリア側熱源ユニットに送ることが可能とな
る。

【００１８】また請求項２によれば、インテリア側熱源
ユニットに外気を送ることが可能なので、インテリア側
熱源ユニットにおいても、外気から熱回収または外気へ
の排熱が可能となるとともに、取り入れ外気を潜熱処理
することにより、低露点空気を供給することが可能とな
る。

【００１９】また請求項３によれば、インテリア側熱源
ユニットにフィルタ手段を設けることにより、循環空気
の空気清浄を行うことが可能となる。

【００２０】さらに請求項４によれば、インテリア側熱
源ユニットに加湿手段を設けることにより、循環空気の
湿度を調整し、より快適な温湿度環境を構築することが
可能となる。

【００２１】さらにまた請求項５によれば、空調空間を
所定の容積、たとえば外壁面を含め、約７ｍ×１４ｍ
（１００ｍ²）を有する１または２以上の空調単位に分
割し、各空調単位ごとに、インテリア側熱源ユニットと
ペリメータ側熱交換ユニットをペアで設置することによ
り、各空調単位内で、個別に熱負荷制御および空気質制
御が完結するので、熱媒および空気の搬送距離が制限さ
れ、熱搬送動力を大幅に低減することが可能である。ま
た所定の容積の空調区間内で空調システムを構成するの
で、温熱環境および空気質環境の個別性を達成しながら
同時に、機器や施工の標準化を図ることが可能である。
また蓄熱槽に関して云えば、分散蓄熱を行うので、蓄熱
槽構造の簡素化を図ることが可能である。

【００２２】

【実施例】以下に添付図面を参照しながら、本発明に基
づいて構成された個別蓄熱型冷暖房装置の好適な実施例
について詳細に説明する。

【００２３】図１に示すように、本発明に基づいて構成
された空気熱源型個別空調システムは、所定の容積、た
とえば外壁面を含め、約７ｍ×１４ｍ（１００ｍ²）を
有する１空調空間を１つの空調単位（Ｕ）として、その
インテリアゾーン（Ｉ）に蓄熱機能を有する熱源ユニッ
ト１００を設置するとともに、そのペリメータゾーン
（Ｐ）に熱交換ユニット２００を設置して、これらの熱
源ユニット１００と熱交換ユニット２００をペアとして
個別空調を実現することにより、省エネルギー、省スペ
ースのシステムを構築すると同時に、温熱環境および空
気質環境の個別性と装置および施工の標準化という、一
見相克する課題を同時に実現することに、１つの大きな
特徴をおいている。

【００２４】熱源ユニット１００は、第１の熱交換器１
０１と、第２の熱交換器１０２と、蓄熱槽１０３内に設
置される第３の熱交換器１０４とから構成される。そし
て、第１の熱交換器１０１は、圧縮機１０５、１０６に
よりインテリアゾーン内の室内空気とヒートポンプ回路
を循環する第１の熱媒との熱交換を行い、ダクト１０７
および天井に設けられた空気吹出口１０８を介して、空
調空気をインテリアゾーンに給気するためのもので、第
２の熱交換器１０２は、ポンプ１１０を駆動することに
より、第３の熱交換器１０４により蓄熱槽１０３内に蓄
熱された冷熱または温熱を取り出し、送風機１０６によ
り、ダクト１０７および空気吹出口１０７を介して、空
調空気をインテリアゾーンに給気するためのものであ
る。

【００２５】また熱交換ユニット２００は、第４の熱交
換器２０１と第５の熱交換器２０２とによりウォールス
ルー型熱交換ユニットを構成し、第４の熱交換器２０１
は、送風機２０３により外気を取り入れ、ヒートポンプ
回路を循環する第１の熱媒との熱交換を行い、ヒートポ
ンプの熱源として機能するものであり、第５の熱交換器
２０２は、送風機２０４によりペリメータゾーン内の室
内空気と第１の熱媒との熱交換を行い、熱交換ユニット
２００の上部に設けられた空気吹出口２０５から空調空
気をペリメータゾーンに給気するためのものである。

【００２６】そしてインテリア側熱源ユニット１００と
ペリメータ側熱交換ユニット２００とは天井裏に配管さ
れた冷媒配管により接続され、後述する運転モードに応
じて、配管経路を切り替えて、熱源ユニット１００の第
１の熱交換器１０１、第２の熱交換器１０２、および熱
交換ユニット２００の第４の熱交換器２０１、第５の熱
交換器２０２を、ヒートポンプ回路の凝縮器または蒸発
器として選択的に機能させることにより、各種熱負荷お
よび蓄熱運転に対応することが可能である。

【００２７】図２〜図１０には、図１に示す空気熱源型
個別空調システムの熱媒配管および空気経路の系統図を
示しており、冷媒などの第１の熱媒が循環するヒートポ
ンプ回路を実線で、水などの第２の熱媒が循環する蓄熱
回収回路を点線で、さらに空気経路を中抜き線で示して
いる。いずれの系統図も、熱媒の循環方向は異なってい
るが、機器の配置構成は同じであり、同一の機器につい
ては同一の参照番号を付することにより詳細な説明は省
略している。

【００２８】これらの図において、まず蓄熱回収回路
は、第２の熱交換器１０２と、蓄熱槽１０３内に設置さ
れた第３の熱交換器１０４と、循環ポンプ１０８とから
構成され、第３の熱交換器１０３により、後述するヒー
トポンプ回路により蓄熱槽１０３内に蓄熱された冷熱ま
たは温熱を取り出すことが可能である。

【００２９】またヒートポンプ回路は、インテリア側熱
源ユニット１００内に設置された第１の熱交換器１０
１、第２の熱交換器１０２、圧縮機などの熱源機１０９
と、ペリメータ側熱源ユニット２００内に設置された第
４の熱交換器２０１と、第５の熱交換器２０２とから構
成されている。そして第１の熱交換器１０１の一方端
（ａ）と第４の熱交換器の一方端（ａ）とは、三方弁３
０１、膨張弁３０２、三方弁３０３を介して接続されて
おり、第１の熱交換器１０１の他方端（ｂ）と第５の熱
交換器２０２の一方端（ａ）とは、三方弁３０４、三方
弁３０５を介して接続されている。そして圧縮機１０９
の吐出口は、三方弁３０１を介して第１の熱交換器１０
１の一方端（ａ）に、三方弁３０６を介して第４の熱交
換器２０１の他方端（ｂ）に、三方弁３０７を介して第
５の熱交換器２０２の他方端（ｂ）に、それぞれ接続さ
れており、三方弁３０５、３０６、３０７を切り替える
ことにより、第１の熱媒を第１の熱交換器１０９、第４
の熱交換器２０１または第５の熱交換器２０２方向に選
択的に循環させることが可能である。また第１の熱交換
器１０１の他方端（ｂ）は、三方弁３０４、膨張弁３０
８、三方弁３０６を介して第４の熱交換器２０１の他方
端（ｂ）に接続しており、また同時に、この第１の熱交
換器１０１の他方端（ｂ）は、三方弁３０４、膨張弁３
０９、三方弁３１０を介して第５の熱交換器２０２の他
方端（ｂ）に接続されている。さらにまた、圧縮機１０
９の吸込側には、第１の熱交換器１０１の他方端（ｂ）
が三方弁３０４を介して、第４の熱交換器の一方端
（ａ）が三方弁３０３を介して、そして第５の熱交換器
の一方端（ａ）が三方弁３０５を介して、それぞれ接続
されている。また、蓄熱槽１０３内に設置された第３の
熱交換器１０４の一方端（ａ）は三方弁３１０、膨張弁
３１１、三方弁３０５を介して第５の熱交換器２０２の
一方端（ａ）に接続されており、第３の熱交換器１０４
の他方端（ｂ）は三方弁３１２を介して圧縮機１０９の
吸込側に接続されている。

【００３０】また空気流通経路に関して、外気（ＯＡ）
は、ペリメータ側熱交換ユニット２００の第４の熱交換
器２０１を通ってヒートポンプ回路中の第１の熱媒と熱
交換後、排気（ＥＡ）されるとともに、インテリア側熱
源ユニット１００の第１の熱交換器１０１および第２の
熱交換器１０２に送られて、たとえば、第２の熱交換器
１０２により潜熱処理された後、低露点空気としてイン
テリアゾーン内に給気（ＳＡ）される。またインテリア
ゾーンまたはペリメータゾーンからの換気（ＲＡ）につ
いては、ペリメータ側熱交換ユニット２００の第５の熱
交換器２０２により熱交換後、ペリメータゾーン内に給
気（ＳＡ）される他、インテリア側熱源ユニット１００
の第１の熱交換器１０１および第２の熱交換器１０２に
送られて、熱交換後、インテリアゾーン内に給気（Ｓ
Ａ）される。

【００３１】以上、本発明に基づいて構成された空気熱
源型個別空調システムの熱媒配管および空気流通経路の
一実施例について説明したが、本発明は、かかる実施例
に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した技術
思想の範疇で、さまざまに配置、配管することが可能で
あり、それらの変形例および修正例についても、当然に
本発明の権利範囲に属するものと了解されたい。

【００３２】次に以上のように、本発明に基づいて構成
された空気熱源個別空調システムの代表的な運転モード
について、図２〜図１０を参照しながら説明する。

【００３３】（１）氷蓄熱運転モード 図２に示す冷熱（氷）蓄熱運転モードでは、図示のよう
に、各三方弁を切り替えて、第１の熱媒を、圧縮機１０
９→三方弁３０６→第４の熱交換器２０１→三方弁３０
３→膨張弁３１１→三方弁３１０→第３の熱交換器１０
４→三方弁３１２→圧縮機１０９の順に循環させ、第４
の熱交換器２０１を凝縮器として機能させ、第３の熱交
換器１０４を蒸発器として機能させることが可能であ
る。すなわち、インテリア側熱源ユニット１００内おい
て、第３の熱交換器１０４により蓄熱槽１０３内の第２
の熱媒、たとえば水から抜熱して蒸発した第１の熱媒
は、天井裏に配管された冷媒配管３００を通ってペリメ
ータ側熱交換ユニット２００に送られ、そこで第４の熱
交換器２０１により外気中に放熱して凝縮する。このよ
うにして、冷熱蓄熱運転モードでは、夜間の安価な電力
を利用して、蓄熱槽１０４内に氷または冷水を蓄熱し、
昼間の空調運転時に冷熱源として使用することが可能と
なる。

【００３４】（２）インテリア冷房・ペリメータ冷房運
転モード 図２に示すインテリアゾーン冷房・ペリメータゾーン冷
房運転モードでは、図示のように、各三方弁を切り替え
て、第１の熱媒を、圧縮機１０９→三方弁３０６→第４
の熱交換器２０１→三方弁３０３→膨張弁３０２→三方
弁３０１→第１の熱交換器１０１→三方弁３０４→圧縮
機１０９と循環させるとともに、圧縮機１０９→三方弁
３０６→第４の熱交換器２０１→三方弁３０３→膨張弁
３０９→三方弁３０７→第５の熱交換器２０２→三方弁
３０５→圧縮機１０９と循環させることにより、第１熱
交換器１０１および第５の熱交換器２０２を蒸発器とし
て機能させ、第４の熱交換器２０１を凝縮器として機能
させ、２つのヒートポンプ回路を構成することが可能で
ある。すなわち、第１のヒートポンプ回路においては、
インテリア側熱源ユニット１００内において、第１の熱
交換器１０１によりインテリアゾーンへ給気される空気
より抜熱して蒸発した第１の熱媒は、天井裏に配管され
た冷媒配管３００を通って、ペリメータ側熱交換ユニッ
ト２００に送られ、そこで第４の熱交換器２０１により
外気中に放熱して凝縮する。他方、第２のヒートポンプ
回路においては、ペリメータ側熱交換ユニット２００内
において、第５の熱交換器２０２によりペリメータゾー
ンへ給気される空気より抜熱して蒸発した第１の熱媒
は、同じペリメータ側熱交換ユニット２００内に設置さ
れている第４の熱交換器２０１により外気中に放熱して
凝縮する。このようにして、この運転モードでは、イン
テリアゾーンおよびペリメータゾーン双方に冷風を供給
することが可能である。なお、インテリアゾーンにおい
て要求される熱負荷が高い場合には、ポンプ１０８を駆
動して蓄熱回収回路を駆動し、第２の熱交換器１０２に
より冷熱を給気に供給することも可能である。

【００３５】（３）インテリア暖房・ペリメータ冷房運
転モード 図４に示すインテリアゾーン暖房・ペリメータゾーン冷
房運転モードでは、図示のように、各三方弁を切り替え
て、第１の熱媒を、圧縮機１０９→三方弁３０１→第１
の熱交換器３０１→三方弁３０４→膨張弁３０９→三方
弁３０７→第５の熱交換器２０２→三方弁３０５と循環
させ、第１の熱交換器１０１を凝縮器として機能させ、
第５の熱交換器２０２を蒸発器として機能させることが
可能である。すなわち、ペリメータ側熱交換ユニット２
００において、第５の熱交換器２０２によりペリメータ
ゾーンに送られる空気より抜熱して蒸発した第１の熱媒
は、天井裏に配管された冷媒配管３００を通って、イン
テリア側熱源ユニット１００に送られ、そこで第１の熱
交換器１０１によりインテリアゾーンに送られる空気に
放熱して凝縮する。このようにして、インテリアゾーン
において暖房負荷が要求され、ペリメータゾーンにおい
て冷房負荷が要求された場合であっても、本発明によれ
ば良好な熱効率で対処することが可能である。また、イ
ンテリアゾーンにおいて要求される暖房負荷が大きな場
合には、循環ポンプ１０３により蓄熱回収回路駆動し、
夜間に蓄熱槽１０３内に蓄熱された温水を第２の熱交換
器１０２により汲み上げ、インテリアゾーンの暖房負荷
に対応することも可能である。

【００３６】（４）インテリア冷房・ペリメータ暖房運
転モード 図４に示す場合とは逆に、インテリアゾーンで冷房負荷
が要求され、ペリメータゾーンで暖房負荷要求される場
合には、図５に示すように、各三方弁を切り替えて、第
１の熱媒を、圧縮機１０９→三方弁３０７→第５の熱交
換器２０２→三方弁３０５→膨張弁３０２→三方弁３０
１→第１の熱交換器１０１→三方弁３０４→圧縮機１０
９の順に循環させ、第１の熱交換器１０１を蒸発器とし
て機能させ、第５の熱交換器２０２を凝縮器として機能
させることが可能である。すなわち、インテリア側熱交
換器１００において第１の熱交換器１０１によりインテ
リアゾーンに送られる空気より抜熱して蒸発した第１の
熱媒は、天井裏に配管された冷媒配管３００を通って、
ペリメータ側熱交換ユニット２００に送られ、そこで第
５の熱交換器２０２によりペリメータゾーンに送られる
空気に放熱して凝縮する。このようにして、インテリア
ゾーンにおいて冷房負荷が要求され、ペリメータゾーン
において暖房負荷が要求された場合であっても、本発明
によれば良好な熱効率で対処することが可能である。そ
して、インテリアゾーンにおいて要求される冷房負荷が
高い場合には、ポンプ１０８を駆動して蓄熱回収回路を
駆動し、第２の熱交換器１０２により冷熱を給気に供給
することも可能である。

【００３７】（５）インテリア暖房・ペリメータ暖房運
転モード インテリアゾーンとペリメータゾーンの双方において暖
房負荷が要求されている場合には、図６に示すように各
三方弁を切り替えることにより、第１の熱媒を、圧縮機
１０９→三方弁３０１→第１の熱交換器１０１→三方弁
３０４→膨張弁３０８→三方弁３０６→第４の熱交換器
２０１→三方弁３０３→圧縮機１０９と循環させるとと
もに、圧縮機１０９→三方弁３０７→第５の熱交換器２
０２→三方弁３０５→圧縮機１０９と循環させ、第１の
熱交換器１０１および第５の熱交換器２０２を凝縮器と
して機能させ、第４の熱交換器２０１を蒸発器として機
能させることにより、２つのヒートポンプ回路を構成す
ることが可能である。すなわち、第１のヒートポンプ回
路においては、ペリメータ側熱交換ユニット２００の第
４の熱交換器２０１により外気中より抜熱して蒸発した
第１の熱媒が、天井裏に配管された冷媒配管３００を通
って、インテリア側熱源ユニット１００に送られ、そこ
で第１の熱交換器１０１によりインテリアゾーンに送ら
れる空気中に放熱して凝縮する。他方、第２のヒートポ
ンプ回路においては、ペリメータ側熱交換ユニット２０
０の第４の熱交換器２０１により外気中より抜熱して蒸
発した第１の熱媒が、同じくペリメータ側熱交換ユニッ
ト２００に設置された第５の熱交換器２０２によりペリ
メータゾーンに送られる空気中に放熱して凝縮する。こ
のように、インテリアゾーンおよびペリメータゾーンの
双方において暖房負荷が要求された場合でも、本発明に
よれば、各ゾーン個別に必要なだけの熱量を供給するこ
とが可能である。また、インテリアゾーンにおいて要求
される暖房負荷が大きな場合には、循環ポンプ１０３に
より蓄熱回収回路駆動し、夜間に蓄熱槽１０３内に蓄熱
された温水を第２の熱交換器１０２により汲み上げ、イ
ンテリアゾーンの暖房負荷に対応することも可能であ
る。

【００３８】（６）インテリア暖房モード インテリアゾーンにおいてのみ暖房負荷が要求される場
合には、図７に示すように各三方弁を切り替えて、第１
の熱媒を、圧縮機１０９→三方弁３０１→第１の熱交換
器１０１→三方弁３０４→膨張弁３０８→三方弁３０６
→第４の熱交換器２０１→三方弁３０３→圧縮機１０９
の順に循環させ、第１の熱交換器１０１を凝縮器として
機能させ、第４の熱交換器２０１を蒸発器として機能さ
せることが可能である。すなわち、ペリメータ側熱交換
ユニット２００の第４の熱交換器２０１により外気から
抜熱して蒸発した第１の熱媒は、天井裏に配管された冷
媒配管３００を通って、インテリア側熱源ユニット１０
０に送られ、そこで第１の熱交換器１０１によりインテ
リアゾーンに送られる空気中に放熱して凝縮する。この
ようにして、本発明システムは、インテリアゾーンにお
いてのみ暖房負荷が要求される場合にも対応することが
可能である。なお、インテリアゾーンにおいて要求され
る暖房負荷が大きな場合には、循環ポンプ１０３により
蓄熱回収回路駆動し、夜間に蓄熱槽１０３内に蓄熱され
た温水を第２の熱交換器１０２により汲み上げ、インテ
リアゾーンの暖房負荷に対応することも可能である。

【００３９】（７）インテリア冷房運転モード これに対して、インテリアゾーンにおいて冷房負荷が要
求されている場合には、図８に示すように各三方弁を切
り替えて、第１の熱媒を、圧縮機１０９→三方弁３０６
→第４の熱交換器２０１→三方弁３０３→膨張弁３０２
→三方弁３０１→第１の熱交換器１０１→三方弁３０４
→圧縮機１０９の順に循環させ、第１の熱交換器１０１
を蒸発器として機能させるとともに、第４の熱交換器２
０１を凝縮器として機能させることが可能である。すな
わち、インテリア側熱源ユニット１００の第１の熱交換
器１０１においてインテリアゾーンに送られる空気より
抜熱して蒸発した第１の熱媒は、天井裏に配管された冷
媒配管３００を通って、ペリメータ側熱交換ユニット２
００に送られ、そこで第４の熱交換器２０１により外気
中に放熱する。このように、本発明によれば、インテリ
アゾーンのみおいて冷房負荷が要求されている場合にも
対応することが可能である。なお、インテリアゾーンに
おいて要求される冷房負荷が大きい場合には、循環ポン
プ１０８により蓄熱回収回路を動かし、第２の熱交換器
１０２により、夜間に蓄熱槽１０４に蓄熱された冷熱を
取り出してインテリアゾーンに供給される空気に熱交換
することも可能である。

【００４０】（８）ペリメータ冷房運転モード またペリメータゾーンにおいてのみ冷房負荷が要求され
る場合には、図９に示すように各三方弁を切り替えて、
第１の熱媒を、圧縮機１０９→三方弁３０６→第４の熱
交換器２０１→三方弁３０３→膨張弁３０９→三方弁３
０７→第５の熱交換器２０２→三方弁３０５→圧縮機１
０９の順に循環させ、第５の熱交換器２０２を蒸発器と
して機能させ、第４の熱交換器２０１を凝縮器として機
能させることが可能である。すなわち、ペリメータ側熱
交換ユニット２００内において、第５の熱交換器２０２
によりペリメータゾーンに送られる空気から抜熱して蒸
発した第１の熱媒は第４の熱交換器２０１において、外
気中に放熱して凝縮する。このようなヒートポンプ回路
を構成することにより、ペリメータゾーンにおいてのみ
冷房負荷が要求される場合にも対応することが可能であ
る。

【００４１】（９）ペリメータ暖房運転モード これに対してペリメータゾーンにおいてのみ暖房負荷が
要求される場合には、図１０に示すように各三方弁を切
り替えて、第１の熱媒を、圧縮機１０９→三方弁３０７
→第５の熱交換器２０２→三方弁３０５→膨張弁３０８
→三方弁３０６→第４の熱交換器２０１→三方弁３０３
→圧縮機１０９の順に循環させ、第５の熱交換器２０２
を凝縮器として機能させ、第４の熱交換器２０１を蒸発
器として機能させることが可能である。すなわち、ペリ
メータ側熱交換ユニット２００内において、第４の熱交
換器２０１により外気から抜熱して蒸発した第１の熱媒
は第５の熱交換器よりペリメータゾーンに送られる空気
中に放熱して凝縮する。このようヒートポンプ回路を構
成することにより、ペリメータゾーンにおいてのみ冷房
負荷が要求される場合にも対応することが可能である。

【００４２】（１０）温水蓄熱運転モード 図１１に示す温水蓄熱運転モードでは、図示のように、
各三方弁を切り替えて、第１の熱媒を、圧縮機１０９→
三方弁３１０→第３の熱交換器１０４→三方弁３１２→
膨張弁３０８→三方弁３０６→第４の熱交換器２０１→
三方弁３０３→膨張弁１０９の順に循環させ、第３の熱
交換器１０４を凝縮器として機能させ、第４の熱交換器
２０１を蒸発器として機能させることが可能である。す
なわち、ペリメータ側熱交換ユニット２００において、
第４の熱交換器２０１により外気より抜熱して蒸発した
第１の熱媒は、天井裏に配管された冷媒配管３００を通
って、インテリア側熱源ユニット１００に送られ、そこ
で第３の熱交換器１０４により蓄熱槽１０３内の第２の
熱媒、たとえば水に放熱して凝縮する。このようにし
て、温水蓄熱モードでは、夜間の安価な電力を利用し
て、蓄熱槽１０４内に温水を蓄熱し、昼間の空調運転時
に温熱源として使用することが可能となる。

【００４３】以上説明したように、本発明に基づいて構
成された空気熱源型個別空調システムによれば、電力料
金の安い夜間に圧縮機１０９を運転し、蓄熱槽１０４内
に氷（冷水）または温水を蓄熱することが可能である。
この場合に、本発明によれば、ペリメータ側熱交換ユニ
ット２００により、外気と冷媒との熱交換が行われる。
また空調運転時には、ヒートポンプ回路の圧縮機１０９
を運転し、ペリメータゾーンあるいはインテリアゾーン
に存在する各種顕熱負荷を処理することが可能である。
また同時に、蓄熱槽１０４から熱を取り出し、外気処理
を含め、冷房運転または暖房運転を行うことが可能であ
る。なお、上記実施例においては、まずヒートポンプの
運転を行い、負荷が大きい場合に、蓄熱回収回路の運転
により対応する構成を採用しているが、本発明はかかる
実施例に限定されない。まず、蓄熱回収回路により蓄熱
槽から熱を取り出し、蓄熱槽からの熱供給が不十分にな
った場合に、ヒートポンプ回路を駆動する構成を採用す
ることも可能である。

【００４４】さらにまた、上記実施例においては、イン
テリア側熱源ユニット１００およびペリメータ側熱交換
ユニット２００のいずれにも、フィルタあるいは加湿器
が設置されていないが、より快適な温熱環境を達成する
ためには、フィルタおよび／または加湿器を各ユニット
にセットし、循環空気の清浄化および湿度調整を行うこ
とも可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
個別熱源ユニットごとに蓄熱槽装置を取り付け、ペリメ
ータ・インテリアにそれぞれ熱交換器を設置することに
より、蓄熱方式、熱回収方式、個別方式のそれぞれの特
徴を兼ね備え、熱搬送動力が少なく、夜間電力を有効活
用可能な省エネルギーかつ簡単な構造のシステムが提供
され、各空調空間ごとに個別に温熱環境および空気質環
境を最適化することができるとともに、所定の容積を有
する空調単位を設定することにより、機器および施工の
標準化を図ることが可能である。

【００４６】すなわち、請求項１に記載の発明によれ
ば、１つのシステムでインテリアゾーンとペリメータゾ
ーンでそれぞれの熱負荷に応じて、個別に空調を行うこ
とが可能であり、ヒートポンプ回路を様々な運転モード
で運転することにより、各空調ゾーンに存在する熱負荷
に応じて最適な運転を行うことが可能となり、温熱環
境、空気質環境の個別性を達成できる。また夜間の安価
な電力を利用して個別蓄熱を行うので、簡単な構成で省
エネルギーなシステムを構築できる。

【００４７】また請求項２によれば、インテリア側熱源
ユニットに外気を送ることが可能なので、インテリア側
熱源ユニットにおいても、外気から熱回収または外気へ
の排熱が可能となるとともに、取り入れ外気を潜熱処理
することにより、低露点空気を供給することが可能とな
る。

【００４８】また請求項３によれば、インテリア側熱源
ユニットにフィルタ手段を設けることにより、循環空気
の空気清浄を行うことが可能となる。

【００４９】さらに請求項４によれば、インテリア側熱
源ユニットに加湿手段を設けることにより、循環空気の
湿度を調整し、より快適な温湿度環境を構築することが
可能となる。

【００５０】さらにまた請求項５によれば、空調空間を
所定の容積を有する１または２以上の空調単位に分割
し、各空調単位ごとに、インテリア側熱源ユニットとペ
リメータ側熱交換ユニットをペアで設置することによ
り、各空調単位内で、個別に熱負荷制御および空気質制
御が完結するので、熱媒および空気の搬送距離が制限さ
れ、熱搬送動力を大幅に低減することが可能である。ま
た所定の容積の空調区間内で空調システムを構成するの
で、温熱環境および空気質環境の個別性を達成しながら
同時に、機器や施工の標準化を図ることが可能である。
また蓄熱槽に関して云えば、分散蓄熱を行うので、蓄熱
槽構造の簡素化を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づいて構成された空気熱源型個別空
調システムの概略的な説明図である。

【図２】本発明に基づいて構成された空気熱源型個別空
調システムの機器配置と熱媒回路を示す図であり、冷熱
蓄熱運転時の状態を示している。

【図３】本発明に基づいて構成された空気熱源型個別空
調システムの機器配置と熱媒回路を示す図であり、イン
テリア冷房・ペリメータ冷房運転時の状態を示してい
る。

【図４】本発明に基づいて構成された空気熱源型個別空
調システムの機器配置と熱媒回路を示す図であり、イン
テリア暖房・ペリメータ冷房運転時の状態を示してい
る。

【図５】本発明に基づいて構成された空気熱源型個別空
調システムの機器配置と熱媒回路を示す図であり、イン
テリア冷房・ペリメータ暖房運転時の状態を示してい
る。

【図６】本発明に基づいて構成された空気熱源型個別空
調システムの機器配置と熱媒回路を示す図であり、イン
テリア暖房・ペリメータ暖房運転時の状態を示してい
る。

【図７】本発明に基づいて構成された空気熱源型個別空
調システムの機器配置と熱媒回路を示す図であり、イン
テリア暖房運転時の状態を示している。

【図８】本発明に基づいて構成された空気熱源型個別空
調システムの機器配置と熱媒回路を示す図であり、イン
テリア冷房運転時の状態を示している。

【図９】本発明に基づいて構成された空気熱源型個別空
調システムの機器配置と熱媒回路を示す図であり、ペリ
メータ冷房運転時の状態を示している。

【図１０】本発明に基づいて構成された空気熱源型個別
空調システムの機器配置と熱媒回路を示す図であり、ペ
リメータ暖房運転時の状態を示している。

【図１１】本発明に基づいて構成された空気熱源型個別
空調システムの機器配置と熱媒回路を示す図であり、温
熱蓄熱運転時の状態を示している。

【符号の説明】

Ｕ 空調単位 Ｐ ペリメータゾーン Ｉ インテリアゾーン １００ 熱源ユニット １０１ 第１の熱交換器 １０２ 第２の熱交換器 １０３ 蓄熱槽 １０４ 第３の熱交換器 １０９ 圧縮機 １１０ ポンプ １１０ 圧縮機 ２００ 熱交換ユニット ２０１ 第４の熱交換器 ２０２ 第５の熱交換器 ３００ 冷媒回路 ３０２ 膨張弁 ３０８ 膨張弁 ３０９ 膨張弁 ３１１ 膨張弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 5/00 F24F 3/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インテリアゾーンに設置される熱源ユニ
   ットとペリメータゾーンに設置される熱交換ユニットと
   から構成される空気熱源型個別空調システムであって、 前記インテリア側熱源ユニットが、熱源機手段を備えた
   ヒートポンプ回路を循環する第１の熱媒とインテリアゾ
   ーン内の室内空気との熱交換を行うための第１の熱交換
   器と、ポンプ手段を備えた蓄熱回収回路を循環する第２
   の熱媒とインテリアゾーン内の室内空気との熱交換を行
   うための第２の熱交換器と、前記第１の熱媒と前記第２
   の熱媒との熱交換を行うことにより蓄熱槽内に蓄熱を行
   うための第３の熱交換器とを備え、 前記ペリメータ側熱交換ユニットが、前記第１の熱媒と
   外気との熱交換を行うための第４の熱交換器と、前記第
   １の熱媒とペリメータゾーン内の室内空気との熱交換を
   行うための第５の熱交換器とを備え、 前記インテリア側熱源ユニットと前記ペリメータ側熱交
   換器との間で前記第１の熱媒を循環させる冷媒配管を設
   置し、さらに前記第１、第３、第４および第５の熱交換
   器が運転モードに応じて前記ヒートポンプ回路の凝縮器
   または蒸発器として選択的に機能するように構成したこ
   とを特徴とする、空気熱源型空調システム。
2. 【請求項２】 さらに、前記インテリア側熱源ユニット
   に外気を取り入れるためのダクト手段を設けたことを特
   徴とする、請求項１に記載の空気熱源型空調システム。
3. 【請求項３】 さらに、前記インテリア側熱源ユニット
   にフィルタ手段を設けたことを特徴とする、請求項１ま
   たは２に記載の空気熱源型空調システム。
4. 【請求項４】 さらに、前記インテリア側熱源ユニット
   に加湿手段を設けたことを特徴とする、請求項１、２ま
   たは３のいずれかに記載の空気熱源型空調システム。
5. 【請求項５】 空調空間を所定の容積を有する１または
   ２以上の空調単位に分割し、前記各空調単位ごとに、前
   記インテリア側熱源ユニットと前記ペリメータ側熱交換
   ユニットをペアで設置することを特徴とする、請求項
   １、２、３または４のいずれかに記載の空気熱源型空調
   システム。