JP3446783B2 - 水熱源型ヒートポンプユニット空調システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空調システムに係り、特
に水熱源型ヒートポンプにより冷暖房を行う水熱源型ヒ
ートポンプユニット空調機を利用した空調システムに関
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、ユニット型ヒートポンプやマルチ方式空気調和機な
どの個別空調システムが提案されている。

【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、上記のようなマルチ方式空
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、配管系の設定、オイル注入量の適正調整などを個別
に行う必要があるため、設計及び施工が煩雑となり、ま
た大きな熱源風量が必要であるという問題があった。

【０００５】また、水熱源型の個別空調システムとし
て、ボイラや冷却塔といった熱源機を用い、これに水熱
源型ヒートポンプユニットを配管を介して接続したシス
テムが提案されている。しかしながら、かかる水熱源型
の個別空調システムでは、セントラル方式で熱源水を供
給する必要があり、ある程度の熱源機の設置スペースが
必要とされ、さらに熱源機と各空調機との間の搬送動力
が大きくなり、または配管長さが長くなると言う問題が
あった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来の個別空調システムの抱える問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、従来は利用
されることなくそのまま排気されていた屋内の排気空気
を熱源として利用し、従って、見かけ上、熱源接続が不
要であるとともに、排熱回収による省エネルギーに優
れ、しかも各個別空調空間の部分負荷に柔軟に対応する
ことで個別分散方式の空調システムの構築に有効であ
り、特に既存の空調室内の冷房能力の増強に有効な、新
規かつ改良された水熱源型ヒートポンプユニット空調シ
ステムおよびその運転方法を提供することである。

【０００７】

【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に記載された水熱源型ヒートポンプユニッ
ト空調システムは、屋内に設置されて空調室内の冷暖房
を行う複数台の水熱源型ヒートポンプユニット空調機
と、屋内に設置されて水熱源型ヒートポンプユニット空
調機に通水される熱源水を少なくとも排気空気で冷却ま
たは加熱する気液直接接触型熱交換器と、気液直接接触
型熱交換器の排気空気を熱源として、屋内に設置されて
水熱源型ヒートポンプユニット空調機に通水される熱源
水を冷却または加熱する空気熱源ヒートポンプユニット
と、熱源水循環手段により複数台の水熱源型ヒートポン
プユニット空調機と気液直接接触型熱交換器とおよび空
気熱源型ヒートポンプユニットとの間で熱源水を循環さ
せる熱源水循環系と、気液直接接触型熱交換器に補給水
を給水する給水系と、屋内に外気を取り入れる外気取り
入れ手段とを備えている。

【０００８】また、請求項２に記載された水熱源型ヒー
トポンプユニット空調システムは、屋内に設置されて空
調室内の冷暖房を行う複数台の水熱源型ヒートポンプユ
ニット空調機と、屋内に設置されて水熱源型ヒートポン
プユニット空調機に通水される熱源水を少なくとも外気
空気で冷却または加熱する気液直接接触型熱交換器と、
気液直接接触型熱交換器の排気空気を熱源として、屋内
に設置されて水熱源型ヒートポンプユニット空調機に通
水される熱源水を冷却または加熱する空気熱源ヒートポ
ンプユニットと、熱源水循環手段により複数台の水熱源
型ヒートポンプユニット空調機と気液直接接触型熱交換
器とおよび空気熱源型ヒートポンプユニットとの間で熱
源水を循環させる熱源水循環系と、この熱源水循環系内
において気液直接接触型熱交換器を迂回する熱源水経路
を形成する熱源水循環路選択手段と、気液直接接触型熱
交換器に補給水を給水する給水系と、屋内に外気を取り
入れる外気取り入れ手段とを備えている。

【０００９】また上記水熱源型ヒートポンプユニット空
調システムを構築する場合に、請求項３に記載のよう
に、インテリアゾーンに複数台の水熱源型ヒートポンプ
ユニット空調機を配置し、ペリメータゾーンに気液直接
接触型熱交換器に加えてさらに空気熱源型ヒートポンプ
ユニット空調機を配置することができる。その際、例え
ば切換ダンパ手段により、気液直接接触型熱交換器の排
気空気を空気熱源型ヒートポンプユニット空調機に選択
的に送気することができるように構成することが好まし
い。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【作用】本発明によれば、外気取り入れ手段により一旦
屋内に取り入れられて利用された後に屋外に排気される
少なくとも排気空気を熱源として使用して、気液直接接
触熱交換器により熱源水を冷却または加熱する。また、
外気取り入れ手段により取り入れられる少なくとも外気
空気を熱源として利用して、気液直接接触熱交換器によ
り熱源水を冷却または加熱することとしてもよい。そし
て、冷却または加熱された熱源水を、ポンプなどの熱源
水循環手段により熱源水循環系を介して、空調空間内の
所定の箇所に設置される各水熱源型ヒートポンプユニッ
ト空調機に通水し、空調機内を循環する熱媒から抜熱す
ることにより、各空調機に対応する各個別空調空間内に
冷気を供給することが可能（冷房運転）となり、あるい
はその熱媒に放熱することにより、各空調機に対応する
各個別空調空間内に暖気を供給することが可能（暖房運
転）となる。なお、蒸発により減じた分の熱源水は給水
系により適宜補うことができる。さらに、単なるウォー
ルスルー型空調機に比較して外気取り入れ量を大幅に
（１／１０程度）軽減することができるので、運転動力
の軽減を図ることができる。

【００１４】また、本発明によれば、請求項３に記載し
たように、インテリアゾーンについては、各水熱源型ヒ
ートポンプユニット空調機により定常負荷を担わせ、時
刻や季節に応じて負荷変動の大きなペリメータゾーンに
ついては、空気熱源型ヒートポンプユニット空調機によ
り対応することができる。このように、請求項３によれ
ば、負荷特性の異なるインテリアゾーン、ペリメータゾ
ーンに応じた空調を実現できる。

【００１５】さらに、空気熱源型ヒートポンプユニット
空調機を運転する際には、例えばダンパを切り換えるこ
とにより、気液直接接触型熱交換器の排気空気を空気熱
源型ヒートポンプユニット空調機の熱源空気として利用
し、熱回収を図ることができるので、より省エネルギー
の空調システムを構築できる。

【００１６】また、本発明の請求項１に記載の空調シス
テムは、熱源水循環手段により複数台の水熱源型ヒート
ポンプユニット空調機、気液直接接触型熱交換器および
空気熱源型ヒートポンプユニットとの間で熱源水を循環
させる熱源水循環系を備えているので、たとえば熱源水
の温度に応じて空気熱源型ヒートポンプユニット空調機
を熱源のブースタとして利用することが可能となり、冷
暖房能力の増大を図ることができる。

【００１７】また、請求項２に記載の空調システムで
は、さらに熱源水循環系内に気液直接接触型熱交換器を
迂回する熱源水経路を形成する熱源水循環路選択手段を
設けているので、たとえば冬季など気液直接接触熱交換
器による熱交換の効率が悪い場合には、気液直接接触熱
交換器を迂回して空気熱源型ヒートポンプユニット空調
機に送り、そこで排気空気および／または外気空気を熱
源として、熱源水を加温して利用することが可能であ
る。

【００１８】さらに本発明によれば、上記のように構成
された水熱源型ヒートポンプ空調システムが所定の空調
空間（例えば、約１００平方メートル程度の柱間隔）ご
とに自己完結的に設置されるので、個別分散型空調シス
テムの施工および管理を容易に行うことができる。

【００１９】

【実施例】以下に添付図面を参照しながら本発明にかか
る水熱源型ヒートポンプユニット空調システムの好適な
実施例について詳細に説明する。

【００２０】図１には、本発明の第１実施例にかかる水
熱源型ヒートポンプユニット空調システム１００の概略
構成が示されており、図１（ａ）はその略平面図、図１
（ｂ）はその略側面図を示している。この水熱源型ヒー
トポンプユニット空調システム１００は、例えば約１０
０平方メートル程度の柱間隔ごとに個別に施工され管理
される。この水熱源型ヒートポンプユニット空調システ
ム１００は、空調空間（屋内）のインテリアゾーンの所
定箇所（例えば、図１（ｂ）に示すように天井裏）に配
置される複数台（図示の例では４台）の水熱源型ヒート
ポンプユニット空調機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、
１０２ｄと、空調空間のペリメータゾーンの所定箇所
（例えば、図１（ｂ）に示すように天井裏）に配置され
る１台の気液直接接触型熱交換器１０４とから構成され
ている。

【００２１】これらの水熱源型ヒートポンプユニット空
調機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄと気液直
接接触型熱交換器１０４とは、熱源水循環系を成す管路
１０６（例えば、往路１０６ａおよび復路１０６ｂから
構成される。）により並列に接続されており、管路途中
に介装される循環ポンプ１０８により気液直接接触型熱
交換器１０４により加熱または冷却された熱源水を各水
熱源型ヒートポンプユニット空調機１０２ａ、１０２
ｂ、１０２ｃ、１０２ｄに通水させることができる。ま
た熱源水循環系１０６には、切換弁（三方弁）１１０に
より流路切り換えが可能なバイパス路１０６ｃも形成さ
れており、必要に応じて（例えば、不図示の温度センサ
により還水温度を検出し、南側に配置された空調機から
の還水温度と北側に配置された空調機からの還水温度に
十分な温度差があり、還水をそのまま熱源水として利用
することができるような場合）、熱源水に気液直接接触
型熱交換器１０４を迂回させて、水熱源型ヒートポンプ
ユニット空調機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２
ｄ内のみを循環させることができる。

【００２２】インテリアゾーンの天井部に設置される各
水熱源型ヒートポンプユニット１０２ａ〜１０２ｄは、
例えば、圧縮機、凝縮器、蒸発器、膨張弁が同体のユニ
ット内に一体的に収容されて構成されたものであり、冷
房運転時には、凝縮器として機能する水−熱媒熱交換器
（不図示）に冷却された熱源水を通水することにより熱
媒から抜熱し、蒸発器として機能する熱媒−空気熱交換
器（不図示）より冷気を室内に供給することができる。
また、暖房運転時には、加熱された熱源水を同ヒートポ
ンプに送り、冷房時とは逆サイクルでヒートポンプを運
転し、凝縮器として機能する熱媒−空気熱交換器より暖
気を室内に供給することができる。

【００２３】ペリメータゾーンの天井部に設置される気
液直接接触型熱交換器１０４は、例えば、充填材、エリ
ミネータ、散水管、水槽から構成される小型の冷却塔仕
様のものを使用することが可能であり、散水管から熱源
水を散水しながら排気空気と接触させて熱交換し、冷却
または加熱して回収することができる。また気液直接接
触型熱交換器１０４には、給水系１０４ａが接続されて
おり、蒸発などにより減じた分の熱源用の補給水を適宜
給水することが可能である。なお、図示はしていない
が、排気ファンなどを備えた排気ダクトを設置して、室
内の所定箇所（例えば、厨房やトイレなど）からの排気
を気液直接接触型熱交換器１０４に強制的に送気するよ
うに構成しても良い。

【００２４】さらに空調空間のペリメータゾーンには給
気ファン１１２などを備えた外気取り入れ手段が設けら
れており、屋内に新鮮な外気空気を適宜取り入れて循環
させることが可能である。そして、室内において利用さ
れて汚れた排気空気の一部が、本実施例によれば、気液
直接接触型熱交換器１０４において熱源として利用され
るので、見かけ上熱源を必要としない自己完結的な空調
システムを構築することができる。

【００２５】次に、上記のように構成された水熱源型ヒ
ートポンプユニット空調システムの動作を冷房運転時を
例に挙げて説明する。

【００２６】なお、給気ファン（外気取り入れ手段）１
１２は必要に応じて運転され、新鮮な外気空気は適宜屋
内に供給され、屋内を循環しているものとする。まず、
不図示の温度センサにより還水温度を検出し、例えば、
南側に配置された空調機からの還水温度と北側に配置さ
れた空調機からの還水温度に十分な温度差があり、還水
をそのまま熱源水として利用することができるような場
合には、切換弁１１０により熱源水を水熱源型ヒートポ
ンプユニット空調機１０２ａ〜１０２ｄのみを循環させ
る。

【００２７】これに対して、還水の冷却を行う必要があ
る場合には、切換弁１１０を切り換えて、熱源水を気液
直接接触型熱交換器１０４に通水する。気液直接接触型
熱交換器１０４には排気空気が送気され、排気空気を熱
源として利用して散水管から散水される熱源水が冷却さ
れる。適当な温度に冷却された熱源水は、往路１０６ａ
を介して各水熱源型ヒートポンプユニット空調機１０２
ａ〜１０２ｄの各凝縮器（不図示）に送られる。熱源水
は各凝縮器において各水熱源型ヒートポンプユニット空
調機１０２ａ〜１０２ｄ内を循環する熱媒を冷却し、冷
却された熱媒は、不図示の熱媒−空気熱交換器を通して
空調室内に給気される空気より抜熱し、空調室内には所
望の温度に冷却された冷風が供給される。

【００２８】なお、暖房運転を行う場合には、気液直接
接触型熱交換器１０４において排気空気により熱源水を
加熱し、加熱された熱源水を各水熱源型ヒートポンプユ
ニット空調機１０２ａ〜１０２ｄに送り、各水熱源型ヒ
ートポンプユニット空調機１０２ａ〜１０２ｄを冷房運
転時とは逆サイクルで運転させることにより、空調室内
に所望の温度に暖められた温風を供給することができ
る。もちろん、循環する熱源水をそのまま利用できる場
合には、冷房運転時と同様に、熱源水に気液直接接触型
熱交換器１０４を迂回させ、各水熱源型ヒートポンプユ
ニット空調機１０２ａ〜１０２ｄのみを循環させること
もできる。

【００２９】図１に示す第１実施例では、１台の気液直
接接触型熱交換器１０４に対して複数台（４台）の水熱
源型ヒートポンプユニット空調機１０２ａ〜１０２ｄを
並列に接続しているが、図２に示すように、１台の気液
直接接触型熱交換器１０４に対して複数台（４台）の水
熱源型ヒートポンプユニット空調機１０２ａ〜１０２ｄ
を直列に接続して水熱源型ヒートポンプユニット空調シ
ステム１２０を構成することも可能である。なお、図２
に示す第２実施例の構成および機能は、上記配管構成を
除いて図１に示す第１実施例と実質的に変わらないの
で、同一の構成および機能を有する構成部材について
は、同一の参照番号を付することにより重複説明を省略
することにする。同様に、本明細書の以下の説明におい
ても、特に断らない限り、同一の構成および機能を有す
る構成部材については、同一の参照番号を付することに
より重複説明を省略することにする。

【００３０】図２に示すように複数台の水熱源型ヒート
ポンプユニット空調機１０２ａ〜１０２ｄを直列に配管
接続した構成の場合には、上流の水熱源型ヒートポンプ
ユニット空調機（例えば、空調機１０２ａ）の能力に比
較して下流の水熱源型ヒートポンプユニット空調機（例
えば、空調機１０２ｄ）の能力が弱くなるが、図１に示
す並列の配管接続に比較して、同一の管径の配管により
接続することができるので施工が容易になるとともに、
流量も少なくできるので省エネルギー運転を行うことが
可能である。

【００３１】次に図３を参照しながら本発明の第３実施
例にかかる水熱源型ヒートポンプユニット空調システム
１３０について説明する。本実施例の場合にも、水熱源
型ヒートポンプユニット空調システム１３０は、インテ
リアゾーンの天井部に設置される複数台（４台）の水熱
源型ヒートポンプユニット空調機１０２ａ〜１０２ｄ
と、ペリメータゾーンの天井部に設置される１台の気液
直接接触型熱交換器１０４を備えている。そして、この
第３実施例の場合には、ペリメータゾーンの室内にさら
に床置き型の空気熱源型ヒートポンプユニット空調機１
３２が設置されている。

【００３２】さらに、本実施例の場合には、外気取り入
れ経路１３４は空気熱源型ヒートポンプユニット空調機
１３２を通過するように構成されている。従って、外気
空気の一部は外気取り入れ経路１３４を介して空気熱源
型ヒートポンプユニット空調機１３２に送気され、外気
空気の残余部分は屋内に送られて循環される。この空気
熱源型ヒートポンプユニット空調機１３２は、例えば、
圧縮機、凝縮器、蒸発器、膨張弁が同体のユニット内に
一体的に収容されて構成されたものであり、室内からの
排気空気および／または外気空気を熱源として、空調空
間内に所定の空調空気を供給することができるものであ
る。

【００３３】この第３実施例の動作について冷房負荷の
場合を例に挙げて説明する。まず１台の気液直接接触型
熱交換器１０４およびそれに接続された水熱源型ヒート
ポンプユニット空調機１０２ａ〜１０２ｄにより空調負
荷に対応できる場合には、空気熱源型ヒートポンプユニ
ット空調機１３２の運転は行わない。しかしながら、水
熱源型ヒートポンプユニット空調機１０２ａ〜１０２ｄ
だけでは、ペリメータゾーンで要求される空調負荷に十
分に対応できない場合には、空気熱源型ヒートポンプユ
ニット空調機１３２を運転して、室内からの排気空気お
よび／または外気空気を熱源として、空調空間内に所定
の空調空気（暖気または冷気）を供給することが可能で
ある。このように、本実施例によれば、ペリメータゾー
ンとインテリアゾーンとの空調負荷の相違にも柔軟に対
応することが可能な空調システムを構築できる。

【００３４】次に図４を参照しながら本発明の第４実施
例にかかる水熱源型ヒートポンプユニット空調システム
１４０について説明する。先の実施例と同様に、複数台
（４台）の水熱源型ヒートポンプユニット空調機１０２
ａ〜１０２ｄはインテリアゾーンの天井部に設置されて
いるが、本実施例の場合には、１台の気液直接接触型熱
交換器１４２はペリメータゾーンの床部に設置されてい
る。さらに、ペリメータゾーンの床部には、図３に示す
第３実施例と同様に、空気熱源型ヒートポンプユニット
空調機１４４が設置されており、そしてこの空気熱源型
ヒートポンプユニット空調機１４４と気液直接接触型熱
交換器１４２とは切換ダンパ１４６により相互に接続さ
れている。なお、図中１４２ａは、上記気液直接接触型
熱交換器１４２に不足分の熱源水を供給する補給水給水
系であり、１４８は、上記空気熱源型ヒートポンプユニ
ット空調機１４４の熱源用空気であり、取り入れ外気は
給気ファン１１２により供給される。

【００３５】本実施例の動作は、基本的には図３に示す
第３実施例と同様であり、インテリアゾーンとは異なる
負荷特性をもった窓際の空調負荷を、ペリメータゾーン
に設置された空気熱源型ヒートポンプユニット空調機１
４４に担わせるものである。ただし、本実施例の場合に
は、気液接触型熱交換器１４２と空気熱源型ヒートポン
プユニット空調機１４４とが切換ダンパ１４６を介して
相互に接続されているので、空気熱源型ヒートポンプユ
ニット空調機１４４を運転する際に、気液接触型熱交換
器１４２の排気空気を熱源として利用することが可能と
なり、より効果的な熱回収が可能となり、省エネルギー
に優れた空調システムを構築できる。

【００３６】なお、空気熱源型ヒートポンプユニット空
調機１４４を運転する場合には、排気空気は空気熱源型
ヒートポンプユニット空調機１４４を介して排気経路１
４９ａから室外に排気される。これに対して、空気熱源
型ヒートポンプユニット空調機１４４を運転しない場合
には、切換ダンパ１４６が切り換えられ、排気空気は空
気熱源型ヒートポンプユニット空調機１４４を迂回して
排気経路１４９ｂから室外に排気される。

【００３７】次に図５を参照しながら本発明の第５実施
例にかかる水熱源型ヒートポンプユニット空調システム
１５０について説明する。本実施例の場合にも、水熱源
型ヒートポンプユニット空調システム１５０は、インテ
リアゾーンの天井部に設置される複数台（４台）の水熱
源型ヒートポンプユニット空調機１０２ａ〜１０２ｄ
と、ペリメータゾーンの天井部に設置される１台の気液
直接接触型熱交換器１０４を備えている。そして、図３
に関連して説明した第３実施例の場合と同様に、ペリメ
ータゾーンの室内にさらに床置き型の空気熱源型ヒート
ポンプユニット１５２が設置されている。

【００３８】さらに、本実施例の場合には、空気熱源型
ヒートポンプユニット１５２が管路１５６ａ、１５６ｂ
により切換弁１５８ａ、１５８ｂを介して熱源水循環系
１０６に接続されており、空気熱源型ヒートポンプユニ
ット１５２により加熱または冷却された熱源水を、切換
弁１５８ａ、１５８ｂを切り換えることにより、各空調
機１０２ａ〜１０２ｄに送水することができる。また、
本実施例の場合には、外気取り入れ経路１５４は空気熱
源型ヒートポンプユニット１５２を通過するように構成
されている。従って、外気空気の一部は外気取り入れ経
路１５４を介して空気熱源型ヒートポンプユニット１５
２に送気され、外気空気の残余部分は屋内に送られて循
環される。この空気熱源型ヒートポンプユニット１５２
は、例えば、圧縮機、凝縮器、蒸発器、膨張弁が同体の
ユニット内に一体的に収容されて構成されたものであ
り、室内からの排気空気および／または外気空気を熱源
として、熱源水を冷却または加熱して、各空調機１０２
ａ〜１０２ｄに送水することができるものである。

【００３９】この第５実施例の動作について暖房負荷の
場合を例に挙げて説明する。例えば、冬期など暖房負荷
が主の場合には、気液直接接触型熱交換器１０４を利用
した熱交換よりも、空気熱源型ヒートポンプユニット１
５２による熱交換の方が効率的である。従って、本実施
例によれば、冬期などには、気液直接接触型熱交換器１
０４を熱源水循環系１０６から切り離し、空気熱源型ヒ
ートポンプ１５２を熱源水循環系１０６に接続して、こ
の空気熱源型ヒートポンプ１５２により排気空気および
／または外気空気を熱源として、熱源水を加温して利用
することが可能である。これに対して、冷房運転時に
は、熱源水循環系１０６を気液直接接触型熱交換器１０
４に接続して、図１に示す第１実施例と同様の運転を行
うことができる。

【００４０】図６には、本発明の第６実施例にかかる水
熱源型ヒートポンプユニット空調システム２００の概略
構成が示されている。この水熱源型ヒートポンプユニッ
ト空調システム２００は、インテリアゾーンの天井部に
設置される複数台（３台）の水熱源型ヒートポンプユニ
ット空調機２０２ａ〜２０２ｃと、ペリメータゾーンの
天井部に設置される気液直接接触型熱交換器２０４と、
ペリメータゾーンの床部に設置される空気熱源型ヒート
ポンプユニット空調機２０６とから主に構成されてい
る。

【００４１】インテリアゾーンの天井部に設置される各
水熱源型ヒートポンプユニット空調機２０２ａ〜２０２
ｃは先の実施例と同様のものであり、例えば、圧縮機、
凝縮器、蒸発器、膨張弁が同体のユニット内に一体的に
収容されて構成されたものであり、冷房運転時には、凝
縮器として機能する水−熱媒熱交換器（不図示）に冷却
された熱源水を通水することにより熱媒から抜熱し、蒸
発器として機能する熱媒−空気熱交換器（不図示）より
冷気を室内に供給することができる。また、暖房運転時
には、加熱された熱源水を同ヒートポンプに送り、冷房
時とは逆サイクルでヒートポンプを運転し、凝縮器とし
て機能する熱媒−空気熱交換器より暖気を室内に供給す
ることができる。

【００４２】ペリメータゾーンの天井部に設置される気
液直接接触型熱交換器２０４についても、先の実施例と
同様に、例えば、充填材、エリミネータ、散水管、水槽
から構成される小型の冷却塔仕様のものを使用すること
が可能であり、散水管から熱源水を散水しながら排気空
気と接触させて熱交換し、冷却または加熱して回収する
ことができる。また気液直接接触型熱交換器２０４に
は、補給水給水系２０４ａが接続されており、蒸発など
により減じた分の熱源水を適宜給水することが可能であ
る。

【００４３】ペリメータゾーンの床部に設置される空気
熱源型ヒートポンプユニット空調機２０６は、例えば、
ケーシング２０６ａ内に、圧縮機２０６ｂ、空気−熱媒
熱交換器２０６ｃ、膨張弁２０６ｄ、熱媒−熱源水熱交
換器２０６ｅが一体的に収容されたものであり、四方弁
２０６ｆを切り換えることにより、熱媒の循環方向を換
えヒートポンプサイクルを切り換えることができるもの
である。なお、図中２０６ｇは排気ファンであり、外気
空気および／または室内からの排気空気を空気−熱媒熱
交換器２０６ｃに送気するためのものである。

【００４４】次に、熱源水循環経路２０８について説明
すると、上記気液直接接触型熱交換器２０４の出口と上
記空気熱源型ヒートポンプユニット空調機２０６の熱媒
−熱源水熱交換器２０６ｅの入口とが途中循環ポンプ２
１０を介して管路２０８ａにより直列に接続されてい
る。そして、管路２０８ｂにより、空気熱源型ヒートポ
ンプユニット空調機２０６の熱媒−熱源水熱交換器２０
６ｅの出口と気液直接接触型熱交換器２０４の入口との
間に、複数台（３台）の水熱源型ヒートポンプユニット
空調機２０２ａ〜２０２ｃが並列に接続されている。ま
た、この熱源水循環経路２０８には切換弁２１０ａが介
装されており、不図示の温度センサにより検出される熱
源水の温度に応じて、これらの切換弁２１０ａを切り換
えることにより、熱源水にバイパス路２０６ｃを通水さ
せ、気液直接接触型熱交換器２０４を迂回させることが
可能である。

【００４５】また図中２１４は気液直接接触型熱交換器
２０４に室内からの排気空気を送気するための送気ファ
ンであり、２１６は新鮮な外気を屋内に導入するための
給気ファンである。なお図示は省略しているが、これら
の空気経路中にフィルタを設けて循環する空気の清浄化
を図るように構成したり、あるいは空気経路が長い場合
には途中に中間ファンを設置する構成を採用することも
可能であることは言うまでもない。

【００４６】次に上記のように構成された第６実施例に
かかる水熱源型ヒートポンプユニット空調システム２０
０の動作について説明する。

【００４７】通常の冷房運転時には、三方弁２１０ａを
切り換えて、各水熱源型ヒートポンプユニット空調機２
０２ａ〜２０２ｃの排熱を気液直接接触熱交換器２０４
に送り、そこで室内からの排気または外気中に捨てる。
その際に、空気熱源型ヒートポンプユニット２０６の運
転は行わない。しかし、冷房負荷が大きくなった場合に
は、空気熱源型ヒートポンプユニット２０６を冷房運転
モードで運転して、熱媒−熱源水熱交換器（蒸発器）２
０６ｅを熱的ブースタとして利用して、熱源水を２段冷
却することにより対応することができる。もちろん、気
液直接接触型熱交換器２０４を迂回させて、空気熱源型
ヒートポンプユニット２０６のみを熱源として利用する
こともできる。

【００４８】また暖房運転が主の冬季などには、気液直
接接触型熱交換器２０４を利用した熱交換よりも、空気
熱源型ヒートポンプユニット２０６による熱交換の方が
効率的である。従って、本実施例によれば、冬季などに
は、気液直接接触型熱交換器２０４を熱源水循環系２０
８から切り離し、空気熱源型ヒートポンプ２０６を熱源
水循環系に接続して、この空気熱源型ヒートポンプ２０
６の熱媒−熱源水熱交換器（凝縮器）２０６ｅにより排
気空気および／または外気空気を熱源として、熱源水を
加温して利用することが可能である。また熱負荷が大き
い場合には、熱源水を気液直接接触型熱交換器２０４に
通水して、熱源水の２段加熱を行うこともできる。

【００４９】以上、本発明の好適ないくつかの実施例に
ついて添付図面を参照しながら説明したが、本発明はこ
れらの実施例の記載に限定されないことは言うまでもな
い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術
的思想の範疇内において各種の変更および修正に想到す
ることが可能であり、これらについても当然に本発明の
技術的範囲に属するものと了解される。

【００５０】例えば、上記実施例においては、各水熱源
型ヒートポンプユニット空調機を天井裏に設置される天
井隠蔽型の空調システムとして示したが、本発明はかか
る例に限定されず、水熱源型ヒートポンプユニットを、
ウォールスルー型として、あるいは床置隠蔽型として、
あるいは天吊カセット型としてさまざまな態様で構成す
ることも可能である。また同様に、気液直接接触型熱交
換器についても、天井設置型、床置型いずれのタイプの
ものを採用することも可能であり、さらにまた、空気熱
源型ヒートポンプユニット空調機についても、天井隠蔽
型、ウォールスルー型、床置型などさまざまなタイプの
ものを採用することができる。

【００５１】さらにまた、上記実施例においては、１台
の気液直接接触型熱交換器に対して４台の水熱源型ヒー
トポンプユニット空調機を接続する構成を示したが、本
発明はかかる例に限定されず、１台の気液直接接触型熱
交換器に対して任意の数の水熱源型ヒートポンプユニッ
ト空調機を、並列にまたは直列に、あるいは並列と直列
とを組み合わせて配置した場合についても、本発明の技
術的範囲に含まれることは言うまでもない。

【００５２】本発明の要旨は、屋内に気液直接接触型熱
交換器を配置し、そこで排気空気を熱源として熱源水を
加熱または冷却して（必要な場合には空気熱源型ヒート
ポンプによりさらに熱源水を加熱または冷却して）、複
数台の水熱源型ヒートポンプユニットへ温調された熱源
水を供給することにより、見かけ上熱源を必要としない
自己完結的な空調システムを構築することにあるので、
かかる目的を達成できる構造であれば、空調システムの
設置場所に応じていかなる構成をも採用することができ
る。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１によれ
ば、従来は利用されることなくそのまま排気されていた
屋内の排気空気を熱源として利用して空調を行うので、
熱源接続が不要であるとともに、排熱回収による省エネ
ルギーに優れた空調システムを構築することができる。
また１台の気液直接接触型熱交換器と複数台の水熱源型
ヒートポンプユニット空調機で自己完結的な空調システ
ムを構築するので個別分散方式に適したシステムを提供
できる。

【００５４】また請求項２によれば、従来のウォールス
ルー型の空調システムに比較して遥かに少ない外気取り
入れ量でシステムを稼働させることができるので、省エ
ネルギーに優れた空調システムを構築することができ
る。また請求項１と同様に、１台の気液直接接触型熱交
換器と複数台の水熱源型ヒートポンプユニット空調機で
自己完結的な空調システムを構築するので個別分散方式
に適したシステムを提供できる。

【００５５】請求項３によれば、請求項１または２の構
成に加えて、インテリアゾーンについては、各水熱源型
ヒートポンプユニット空調機により定常負荷を担わせ、
時刻や季節に応じて負荷変動の大きなペリメータゾーン
については、空気熱源型ヒートポンプユニット空調機に
より対応することができる。このように、請求項３によ
れば、負荷特性の異なるインテリアゾーン、ペリメータ
ゾーンに応じた空調を実現できる。

【００５６】請求項４によれば、空気熱源ヒートポンプ
ユニット空調機を運転する際には、例えばダンパを切り
換えることにより、気液直接接触型熱交換器の排気空気
を空気熱源ヒートポンプユニット空調機の熱源空気とし
て利用し、熱回収を図ることができるのでより省エネル
ギーの空調システムを構築できる。

【００５７】請求項５によれば、熱源水の温度に応じて
空気熱源型ヒートポンプユニット空調機を熱源のブース
タとして利用することが可能となり、冷暖房能力の増大
を図ることができる。

【００５８】請求項６によれば、冬季など気液直接接触
熱交換器による熱交換の効率が悪い場合には、気液直接
接触熱交換器を迂回して空気熱源型ヒートポンプユニッ
ト空調機に送り、そこで排気空気および／または外気空
気を熱源として、熱源水を加温して利用することが可能
である。

【００５９】請求項７によれば、上記のように構成され
た水熱源型ヒートポンプ空調システムが所定の空調空間
（例えば、約１００平方メートル程度の柱間隔）ごとに
自己完結的に設置されるので、個別分散型空調システム
の施工および管理を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる水熱源型ヒートポンプユニット
空調機の第１実施例の概略構成を示しており、（ａ）は
その略平面図、（ｂ）その略側面図である。

【図２】本発明にかかる水熱源型ヒートポンプユニット
空調機の第２実施例の概略構成を示しており、（ａ）は
その略平面図、（ｂ）その略側面図である。

【図３】本発明にかかる水熱源型ヒートポンプユニット
空調機の第３実施例の概略構成を示しており、（ａ）は
その略平面図、（ｂ）その略側面図である。

【図４】本発明にかかる水熱源型ヒートポンプユニット
空調機の第４実施例の概略構成を示しており、（ａ）は
その略平面図、（ｂ）その略側面図である。

【図５】本発明にかかる水熱源型ヒートポンプユニット
空調機の第５実施例の概略構成を示しており、（ａ）は
その略平面図、（ｂ）その略側面図である。

【図６】本発明にかかる水熱源型ヒートポンプユニット
空調機の第６実施例の概略構成を示しす構成図である。

【符号の説明】

１００ 水熱源型ヒートポンプユニット空調システム １０２ａ〜１０２ｃ 水熱源型ヒートポンプユニット空
調機 １０４ 気液直接接触型熱交換器 １０４ａ 熱源水給水系 １０６ 熱源水循環系 １０８ 循環ポンプ １１０ 切換バルブ １１２ 給気ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎本 均 神奈川県藤沢市亀井野３−９−12 メイ プルタウン六会103 (56)参考文献 特開 昭60−16256（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−113965（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−302926（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−53129（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 3/00 - 3/16

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屋内に設置されて空調室内の冷暖房を行
   う複数台の水熱源型ヒートポンプユニット空調機と、 屋内に設置されて前記水熱源型ヒートポンプユニット空
   調機に通水される熱源水を少なくとも排気空気で冷却ま
   たは加熱する気液直接接触型熱交換器と、前記気液直接接触型熱交換器の排気空気を熱源として、
   屋内に設置されて前記水熱源型ヒートポンプユニット空
   調機に通水される熱源水を冷却または加熱する空気熱源
   ヒートポンプユニットと、 熱源水循環手段により前記複数台の水熱源型ヒートポン
   プユニット空調機、前記気液直接接触型熱交換器および
   前記空気熱源型ヒートポンプユニットとの間で熱源水を
   循環させる熱源水循環系と、 前記気液直接接触型熱交換器に補給水を給水する給水系
   と、 屋内に外気を取り入れる外気取り入れ手段と、を備えた
   ことを特徴とする、水熱源型ヒートポンプユニット空調
   システム。
2. 【請求項２】 屋内に設置されて空調室内の冷暖房を行
   う複数台の水熱源型ヒートポンプユニット空調機と、 屋内に設置されて前記水熱源型ヒートポンプユニット空
   調機に通水される熱源水を少なくとも排気空気で冷却ま
   たは加熱する気液直接接触型熱交換器と、前記気液直接接触型熱交換器の排気空気を熱源として、
   屋内に設置されて前記水熱源型ヒートポンプユニット空
   調機に通水される熱源水を冷却または加熱する空気熱源
   ヒートポンプユニットと、 熱源水循環手段により前記複数台の水熱源型ヒートポン
   プユニット空調機、前記気液直接接触型熱交換器および
   前記空気熱源型ヒートポンプユニットとの間で熱源水を
   循環させる熱源水循環系と、前記熱源水循環系内において前記気液直接接触型熱交換
   器を迂回する前記熱源水経路を形成する熱源水循環路選
   択手段と、 前記気液直接接触型熱交換器に補給水を給水する給水系
   と、 屋内に外気を取り入れる外気取り入れ手段と、を備えた
   ことを特徴とする、水熱源型ヒートポンプユニット空調
   システム。
3. 【請求項３】 前記複数台の水熱源型ヒートポンプユニ
   ット空調機をインテリアゾーンに配置するとともに、前
   記気液直接接触型熱交換器をペリメータゾーンに配置
   し、さらに空気熱源型ヒートポンプユニット空調機をペ
   リメータゾーンに配置することを特徴とする、請求項１
   または２に記載の水熱源型ヒートポンプユニット空調シ
   ステム。