JP4907687B2 - ヒートポンプ式中温空調システム - Google Patents

Description

本発明は、中温の熱源水を用いて空調を行うシステムに関するものである。

冷温水熱源の輻射パネルなどを用いた輻射式の空調システムや、冷温水熱源のファンコイルユニットなどを用いた強制対流式の空調システムがある。

特開平７−１９５３３号公報

この輻射パネルはファンコイルユニットよりも空調に必要な熱エネルギーが少ない、パネル結露防止などの理由で両者の使用する熱源水温が大きく異なるため、輻射式と強制対流式を併用する空調システムを構築する場合、熱源水の温度調整をするためのボイラーや冷却塔などの装置が多種類必要で、水温調整などの制御機構も複雑となり、設備費、運転費及び保守費がかさみ、熱源装置のために広い設置スペースが必要となる。

しかも、大中規模ビルやホテル客室など多数の被空調空間で冷房運転・暖房運転が混在する環境に対応するには、冷水と温水の２種類の熱源水を同時に流す４管式の熱源水回路が必要となり、単一の熱源装置のみでの高、低温域運転はムリ、ムダを生じ、一層の設備費、運転費及び保守費のアップとなる。

また、輻射パネルは熱放射による熱移動のみのため空調効率が低く、断熱が悪い所や熱負荷が大きな所、空気の出入りが大きな所など空調に不向きな空間が多く利用範囲が限定され、結露対策なども必要でコスト高となる問題がある。さらに、マルチエアコンやファンコイルユニットなどの強制対流式の室内空調機は、冷風又は暖風の風速が速くてドラフト感を与え、温度ムラを生じる問題があった。

本発明は上記課題を解決するため、第１空気熱源ヒートポンプを介して空気で空調用熱源水を熱交換して中温に温度調整する第１熱源装置と、空調用第１冷温水コイルと空調用第１水熱源ヒートポンプの一方又は両方を選択的に介して前記空調用熱源水で被空調空間の還気を熱交換して給気する第１水ＨＰ式の空調機と、第２空気熱源ヒートポンプを介して空気で外調用熱源水を熱交換して中温に温度調整する第２熱源装置と、外調用第１冷温水コイルと外調用第１水熱源ヒートポンプの一方又は両方を選択的に介して前記外調用熱源水で外気のみ又は外気及び還気の混気を熱交換して給気する第１水ＨＰ式の外調機と、前記第１水ＨＰ式空調機又は前記第１水ＨＰ式外調機から給気される調和空気で前記被空調空間の空気を誘引混合して分流拡散し層流状に前記被空調空間へ放出すると共にこの誘引混合空気の熱を蓄熱して前記被空調空間へ熱放射する空気式輻射層流ユニットと、を備えことを最も主要な特徴とする。

請求項１〜６の発明によれば、
（１）ボイラーや冷却塔など多種類の熱源装置が１種類の熱源装置だけで済み、２管式で冷房運転・暖房運転が混在する空調システムを構築でき、設備費、運転費、保守費及びＣＯ２の削減と省スペース化を図れる。
（２）熱源水を中温に温度調整すればよいので、結露や放熱ロスを防げ、制御機構が簡略化されて保守が楽となる。
（３）冷房運転・暖房運転の混在が多いところは、熱源水の相互熱回収により熱源装置を間欠運転または停止状態にできて大幅省エネとなる。
（４）熱源装置の最大能力を超えても空調機側及び／又は外調機側のヒートポンプで能力不足分をカバーし安定した空調運転ができる。
（５）誘引混合輻射ケース及び蓄熱輻射分流器からの熱放射と誘引混合空気の熱伝達でドラフトや温度ムラのない快適空調が行える。

請求項１、３、４の発明によれば、
（１）中間期など空調負荷が少ない場合、空調用第１水熱源ヒートポンプの運転を停止し、空調用第１冷温水コイルのみで空調可能となり、省エネを図ることができる。

請求項１、３の発明によれば、
（１）外調用と空調用の２系統に分けて熱源水の温度調整を行うことができるので水温制御が容易となり、空調用系統において冷房運転・暖房運転が混在する場合や中間期など空調負荷が少ない場合、熱源水の相互熱回収により空調用の第１熱源装置のみを間欠運転または停止状態にでき省エネを図り得る。
（２）外調用と空調用の２系統を連結し同一の熱源水で運転すれば、空調系統で冷房運転し、外調系統で暖房運転する場合、熱源水の相互熱回収により省エネとなる。

請求項１、２、３の発明によれば、
（１）外調用第１冷温水コイルで外気又は外気及び還気の混気を予め冷却又は加熱することで、外調用第１水熱源ヒートポンプの負荷を軽減することができ、加湿効率が良好となって、第１水ＨＰ式外調機の温湿度制御幅が広がる。

請求項２の発明によれば、
（１）空気ＨＰ式空調機の熱回収効果で空調負荷を軽減することができるので、省エネとなり、空調用の第１熱源装置を小型化できる。

請求項３の発明によれば、
（１）空気ＨＰ式空調機の熱回収効果で空調負荷を軽減することができるので、省エネとなり、空調用の第１熱源装置及び／又は外調用の第２熱源装置を小型化できる。

請求項４の発明によれば、
（１）空調機の冷房運転・暖房運転の混在時に熱源水の相互熱回収により熱源装置が間欠運転または停止状態となるはずが、常時定風量給気が必要な外気処理を水熱源式の外調機で行った場合、熱源装置を止めることができず無駄が多いが、空気ＨＰ式外調機は水熱源を使わずに空気熱源で外気処理を行うので、熱源装置を間欠運転または停止状態にできて省エネとなり、ＣＯ２の削減を図れる。
（２）空気ＨＰ式外調機の熱回収効果で空調負荷を軽減することができるので、省エネとなり、空調用の第１熱源装置も小型化できる。

請求項７の発明によれば、
（１）従来の輻射パネルではパネル面からの熱放射のみであるが、本発明では誘引混合輻射ケースからの熱放射に加えて、開口部を介して蓄熱輻射分流器からも被空調空間へ熱放射するので、輻射（放射）エネルギーを高比率で遠距離まで到達させることができる。この遠距離輻射作用と、誘引混合空気が天井近くに滞留しないように被空調空間との温度差を少なくして層流状に放出することで生じる遠距離かつ広範囲な熱伝達作用と、被空調空間空気の誘引により生じるサーキュレーター作用と、による相乗効果で、被空調空間空気温度分布が均一化され、高効率、高能力でドラフトや温度ムラのない快適空調が行える。そのため、熱放射のみの空調と比べて空調に不向きな空間が少なく利用範囲が広い。
（２）従来の輻射パネルは熱放射のために熱源水を用いているが、本発明では調和空気を放射熱源としているので水漏れ事故の心配がなくて設備が簡略化でき、送風動力無しでサーキュレーター効果を得られ、運転コストを低減できる。
（３）調和空気と被空調空間の空気を混合させるので露点制御が可能で、結露対策のためのドレン処理設備が不要となってコストダウンを図れ、調和空気の風量当たりの冷房能力又は暖房能力を大きく（給気温度を通常より低温化又は高温化）して給気風量を少なくすることで、送風動力削減とダクト等の設備の小型化によりコストダウンを図れる。

図１は、本発明のヒートポンプ式中温空調システムの第１の実施例を示しており、このヒートポンプ式中温空調システムは、第１空気熱源ヒートポンプ２１を介して空気で空調用熱源水を熱交換して中温に温度調整する第１熱源装置２０と、空調用第１冷温水コイル４６と空調用第１水熱源ヒートポンプ４１の一方又は両方を選択的に介して空調用熱源水で被空調空間Ｓの還気を熱交換して給気する第１水ＨＰ式の空調機４０と、第２空気熱源ヒートポンプ８１を介して空気で外調用熱源水を熱交換して中温に温度調整する第２熱源装置８０と、外調用第１冷温水コイル５６と外調用第１水熱源ヒートポンプ５１の一方又は両方を選択的に介して外調用熱源水で外気及び還気の混気を熱交換して給気する第１水ＨＰ式の外調機５０と、第１水ＨＰ式空調機４０又は第１水ＨＰ式外調機５０から給気される調和空気で被空調空間Ｓの空気を誘引混合して分流拡散し層流状に被空調空間Ｓへ放出すると共にこの誘引混合空気の熱を蓄熱して被空調空間Ｓへ熱放射する空気式輻射層流ユニット１と、第１熱源装置２０と第１水ＨＰ式空調機４０との間で空調用熱源水を循環させる第１熱源水回路２７と、第２熱源装置８０と第１水ＨＰ式外調機５０との間で外調用熱源水を循環させる第２熱源水回路８７と、を備えている。なお、各図において、空気の流れは太い黒矢印で示し、熱源水の流れは白抜き矢印で示す。空気式輻射層流ユニット１と第１水ＨＰ式外調機５０、被空調空間Ｓと第１水ＨＰ式外調機５０、空気式輻射層流ユニット１と第１水ＨＰ式空調機４０、被空調空間Ｓと第１水ＨＰ式空調機４０は、それぞれ図示省略のダクト等の送風路を介して連通連結される。

第１熱源水回路２７は第１送水ポンプ２８を備え、第１熱源装置２０の第１水熱交換器２２と、第１水ＨＰ式空調機４０の空調用第１水熱交換器４２と、が通水自在に接続され、空調用熱源水は、第１熱源水回路２７の配管を介して、第１水ＨＰ式空調機４０を流れて第１熱源装置２０との間を循環する。第２熱源水回路８７は第２送水ポンプ８８を備え、第２熱源装置８０の第２水熱交換器８２と、第１水ＨＰ式外調機５０の外調用第１水熱交換器５２と、外調用第１冷温水コイル５６と、が通水自在に接続され、外調用熱源水は、第２熱源水回路８７の配管を介して、第１水ＨＰ式外調機５０を流れて第２熱源装置８０との間を循環する。第１水ＨＰ式空調機４０及び第１水ＨＰ式外調機５０の熱源水流量はバルブ等にて制御する。

図２に示すように、第１熱源装置２０は、ケーシング内に、第１空気熱源ヒートポンプ２１と、空気熱交換器用第１ファン２５と、を備えている。第１空気熱源ヒートポンプ２１は、循環冷媒に対して蒸発・圧縮・凝縮・膨張の工程順を繰返し、この循環冷媒と熱交換する空気や熱源水などに対して冷媒蒸発工程で吸熱を冷媒凝縮工程で放熱を各々行うもので、循環冷媒の蒸発工程と凝縮工程であって互いに異なる工程を行う第１空気熱交換器２３及び第１水熱交換器２２と、循環冷媒を圧縮する第１圧縮機２４と、循環冷媒を膨張させる膨張弁等の減圧機構と、第１空気熱交換器２３及び第１水熱交換器２２の蒸発工程と凝縮工程を切換えるバルブ等の切換機構と、を少なくとも備え、これらを冷媒が循環するように配管接続して成る。この第１空気熱交換器２３にて外気などの通風空気と循環冷媒が熱交換され、その循環冷媒と空調用熱源水が第１水熱交換器２２にて熱交換されて、第１熱源装置２０の空調用熱源水出口温度が所定水温範囲になるように、図示省略の制御手段によって制御される。

第２熱源装置８０は第１熱源装置２０と同じ構成なので図２を流用して説明する。第２熱源装置８０は、ケーシング内に、第２空気熱源ヒートポンプ８１と、空気熱交換器用第２ファン８５と、を備えている。第１空気熱源ヒートポンプ８１は、循環冷媒に対して蒸発・圧縮・凝縮・膨張の工程順を繰返し、この循環冷媒と熱交換する空気や熱源水などに対して冷媒蒸発工程で吸熱を冷媒凝縮工程で放熱を各々行うもので、循環冷媒の蒸発工程と凝縮工程であって互いに異なる工程を行う第２空気熱交換器８３及び第２水熱交換器８２と、循環冷媒を圧縮する第２圧縮機８４と、循環冷媒を膨張させる膨張弁等の減圧機構と、第２空気熱交換器８３及び第２水熱交換器８２の蒸発工程と凝縮工程を切換えるバルブ等の切換機構と、を少なくとも備え、これらを冷媒が循環するように配管接続して成る。この第２空気熱交換器８３にて外気などの通風空気と循環冷媒が熱交換され、その循環冷媒と外調用熱源水が第２水熱交換器８２にて熱交換されて、第２熱源装置８０の外調用熱源水出口温度が所定水温範囲になるように、図示省略の制御手段によって制御される。

この空調用熱源水及び外調用熱源水の前記出口水温範囲は１３℃〜４０℃の中温に設定し、例えば冷房運転時１３〜１８℃で暖房運転時３５〜４０℃が適温であるが変更は自由である。なお、１３℃〜４０℃の範囲外では第１・第２熱源水回路２７、８７の配管の断熱処理が必要な分高くつき保守が面倒となったり、各々のヒートポンプの圧縮比とＣＯＰが低下したりする。第１水熱交換器２２と第２水熱交換器８２は密閉式とするのが望ましく、熱源水の蒸発ロスがなく水質保持ができ保守が容易となるが、他方式でもよい。

図３に示すように、第１水ＨＰ式空調機４０は、ケーシング内に、空調用第１冷温水コイル４６と、空調用第１水熱源ヒートポンプ４１と、空調用第１給気ファン４５と、を備えている。空調用第１水熱源ヒートポンプ４１は、循環冷媒に対して蒸発・圧縮・凝縮・膨張の工程順を繰返し、この循環冷媒と熱交換する空気や熱源水などに対して冷媒蒸発工程で吸熱を冷媒凝縮工程で放熱を各々行うもので、循環冷媒の蒸発工程と凝縮工程であって互いに異なる工程を行う空調用第１空気熱交換器４３及び空調用第１水熱交換器４２と、循環冷媒を圧縮する空調用第１圧縮機４４と、循環冷媒を膨張させる膨張弁等の減圧機構と、空調用第１空気熱交換器４３及び空調用第１水熱交換器４２の蒸発工程と凝縮工程を切換えるバルブ等の切換機構と、を少なくとも備え、これらを冷媒が循環するように配管接続して成る。第１水ＨＰ式空調機４０には、空調用第１冷温水コイル４６への熱源水の一部又は全部をバイパスさせて空調用第１冷温水コイル４６の熱源水流量を制御する空調用流量制御機構４９を、設ける。図例では空調用流量制御機構４９は、三方弁やバイパス流路などにて構成しているが構成の変更は自由である。

第１水ＨＰ式空調機４０は、予め設定された給気温度となるように、図示省略の制御手段によって、空調用第１冷温水コイル４６と空調用第１空気熱交換器４３の一方又は両方で還気を冷却又は加熱し、冷房運転と暖房運転を切換自在として空気式輻射層流ユニット１に調和空気を給気する。なお、第１水ＨＰ式空調機４０において空調用第１水熱源ヒートポンプ４１の冷房・暖房運転の混在が多いところでは冷排水と温排水の混合による相互熱回収運転となって、第１熱源装置２０を運転せずに空調用熱源水の循環のみで空調ができる。

図４に示すように、第１水ＨＰ式外調機５０は、ケーシング内に、外調用第１冷温水コイル５６と、外調用第１水熱源ヒートポンプ５１と、外調用第１給気ファン５５と、外調用第１加湿器５７と、を備えている。外調用第１水熱源ヒートポンプ５１は、循環冷媒に対して蒸発・圧縮・凝縮・膨張の工程順を繰返し、この循環冷媒と熱交換する空気や熱源水などに対して冷媒蒸発工程で吸熱を冷媒凝縮工程で放熱を各々行うもので、循環冷媒の蒸発工程と凝縮工程であって互いに異なる工程を行う外調用第１空気熱交換器５３及び外調用第１水熱交換器５２と、循環冷媒を圧縮する外調用第１圧縮機５４と、循環冷媒を膨張させる膨張弁等の減圧機構と、外調用第１空気熱交換器５３及び外調用第１水熱交換器５２の蒸発工程と凝縮工程を切換えるバルブ等の切換機構と、外調用第１圧縮機５４からのホットガスを再熱媒体に用いた冷媒−空気熱交換用の再熱器５８と、を少なくとも備え、これらを冷媒が循環するように配管接続して成る。第１水ＨＰ式外調機５０には、外調用第１冷温水コイル５６への熱源水の一部又は全部をバイパスさせて外調用第１冷温水コイル５６の熱源水流量を制御する外調用流量制御機構５９を、設ける。図例では外調用流量制御機構５９は、三方弁やバイパス流路などにて構成しているが構成の変更は自由である。

第１水ＨＰ式外調機５０は、予め設定された給気温湿度となるように、図示省略の制御手段によって、外調用第１冷温水コイル５６と外調用第１空気熱交換器５３の一方又は両方で外気と還気の混合空気を冷却・再熱又は加熱・加湿し、冷房運転と暖房運転を切換自在として空気式輻射層流ユニット１に調和空気を給気する。被空調空間Ｓの温湿度は図示省略の検出器で検出し、前記制御手段で設定値と比較演算し、第１水ＨＰ式外調機５０と第１水ＨＰ式空調機４０の運転を制御する。

図５〜図１１に示すように、空気式輻射層流ユニット１は、天井Ｃ内に埋設されると共に空調機から給気される調和空気を送り出す送気部材１１と、被空調空間Ｓに露出させて天井Ｃ内に埋設されると共に送気部材１１の調和空気が上面の誘引口１０に吹き込まれることで被空調空間Ｓの空気を誘引混合して下面の多数の開孔部９から被空調空間Ｓへ向かって下方へ放出する誘引混合輻射ケース１６と、下方が開口する箱形で上下に扁平な矩形状のフード１３と、保守点検用パネル１７と、を備えている。調和空気は空調機及び外調機からダクト等の送風路（図示省略）を介して給気される。

誘引混合輻射ケース１６の内部には、誘引混合空気を横並びに分流させて層流状にして開孔部９を介して被空調空間Ｓへ案内すると共に誘引混合空気の熱を蓄熱して誘引混合輻射ケース１６に熱伝導させて被空調空間Ｓへ熱放射させかつ開孔部９を通して被空調空間Ｓへ熱放射させる蓄熱輻射分流器２を、設ける。蓄熱輻射分流器２は、全体が上下に扁平な矩形状で誘引混合輻射ケース１６の少なくとも底面と熱伝導自在に接触させる。

蓄熱輻射分流器２は、蓄熱自在で熱伝導及び熱放射率の高いアルミ等の材質であって横長帯状の多数の伝熱板８…を所定ピッチで面対向させて横並びに設けると共に誘引混合空気が分流して伝熱板８、８の隙間を熱伝達しながら上から下へ層流状に通過するように構成する。各伝熱板８…には、法線方向から複数の楕円状直管９９を間隔をあけて挿着し、この楕円状直管９９の楕円長軸を上下（重力）方向に向くようにする。この楕円状直管９９にて蓄熱輻射分流器２の反りや撓みなどの変形を防止し補強できて安全性が高く、低圧損で誘引混合空気をスムーズに放出させることができる。

誘引混合空気は、蓄熱輻射分流器２及び誘引混合輻射ケース１６の部材抵抗により分流拡散しながら風速を落として伝熱板８、８の隙間を通過しながら層流状となり、誘引混合空気の熱を蓄熱輻射分流器２全域に均一に熱伝達する。開孔部９は、誘引混合輻射ケース１６の下面の略全域に互いに間隔をあけて形成する。このように伝熱板８にて誘引混合空気の熱を効率良く確実に蓄熱輻射分流器２全域に熱伝達させて蓄熱し、誘引混合輻射ケース１６に均一に熱伝導させることができ、常時安定した熱放射が行える。さらに、伝熱板８にて誘引混合空気を層流状に放出でき、空調空気温度分布の均等化を図れる。図例では開孔部９は長孔状となっているが、丸や他の形状とするも自由である。被空調空間Ｓへの蓄熱輻射分流器２及び誘引混合輻射ケース１６の熱放射作用及び誘引混合空気放出による熱伝達作用を最大限に引き出すために、誘引混合輻射ケース１６の下面全体に対する開孔部９全体の総面積比は３割以上に設定するのが好ましいが変更は自由である。

また、誘引混合空気の分流拡散作用と層流通過作用と熱伝達作用を最適に機能させるために蓄熱輻射分流器２の空気入口側に対して空気出口側の風速が半分以下、好ましくは２０％〜３０％にダウンするように伝熱板８や開孔部９の形状や数、ピッチ等を設定構成する。図例では直管９９は楕円状となっているが真円状としたり、伝熱板８の直管９９を挿着していない部分の穴を省略してもよく、蓄熱輻射分流器２の形状、構造等の変更は自由である。

フード１３は、これの下方開口部１４を被空調空間Ｓに露出させて天井Ｃ内に埋設する。フード１３の内部には上下に扁平な矩形状の誘引混合輻射ケース１６を、これの周側面のうちのすくなくとも対向する二側面から上面全体の範囲とフード１３の内面との間に誘引空気路用の間隔部１５を設けて、設置する。誘引混合輻射ケース１６はフード１３に対して開閉又は着脱自在に構成する。図例では、誘引混合輻射ケース１６の長辺（長手）方向の両横から上面に回り込むように間隔部１５を設けているが、短辺方向の両横からも上面に回り込むようにし、四側面（全周）全部に間隔部を設けるなど変更は自由である。

フード１３の下面側には、誘引混合輻射ケース１６の一端側に隣接する保守点検用パネル１７を開閉又は着脱自在に設けると共に、フード１３の上面側には、点検口１９を設け、それをカバーで開閉又は着脱自在に蓋をする。送気部材１１の空気入口１８は点検口１９の近傍に設ける。これにより、輻射層流ユニット１全体を天井Ｃから取外したり、天井Ｃに別個に点検口１９を設けることなく、パネル１７から簡単にメンテナンスができ、しかも、送気部材１１の空気入口１８が点検口１９の傍にあるので、パネル１７と点検口１９から調和空気の送風ダクト（図示省略）の施工や保守ができ作業性が良好となる。なお、パネル１７と点検口１９を省略するも自由である。

誘引混合輻射ケース１６の上面であって間隔部１５を形成する対向二側面の中間の中央線Ｌ沿いに、送気部材１１の調和空気を吹込むライン状の誘引口１０を形成し、横長筒状の送気部材１１の長手方向に、誘引口１０に沿って調和空気を吹出すライン状の吹出口１２を、形成する。送気部材１１の内部空間は、吹出口１２の長辺方向の風上側から風下側へ向かって縮径させ、送気部材１１に風向を調整する整流機構Ｇを設ける。図例では、送気部材１１の内部を傾斜板１１ａで仕切って内部空間を縮径させているが、送気部材１１自体を縮径させたり、その他の方法で縮径させてもよい。また、空気入口１８の真下には調和空気を送気部材１１の長手方向へ案内する仕切板７ａを設ける。仕切板７ａは送気部材１１の内部幅よりも狭くして両脇から下へ調和空気の一部が流れるようにする。なお、空気入口１８の下に吹出口１２が位置しないように構成することで仕切板７ａを省略してもよく、また、送気部材１１を上部を広く下部を細く絞った漏斗形断面に形成しているが、形状、構造等の変更は自由である。

このように誘引混合空気を、誘引混合輻射ケース１６の中央線Ｌ沿いに下へ送り、蓄熱輻射分流器２を通して被空調空間Ｓへ出すので、蓄熱輻射分流器２全域に誘引混合空気を、偏在やバイパスなしに確実に分流拡散して層流状に流しかつ輻射カバー７全域に均一に熱伝導させることができ、ユニット当りの有効空調範囲が広く空調効率の向上を図れる。また、上下に扁平状なので狭い天井内にも空気式輻射層流ユニット１を容易に設置できる。さらに、送気部材１１の吹出口１２が一つで済み、構造を簡素化でき製作が容易である。そして、送気部材１１の内部空間を吹出口１２の長辺方向の風上側から風下側へ向かって縮径させてあるので、吹出口１２の長辺方向全域で風速を均一化できてバラツキを生じない。そのため、誘引ムラが無くてサーキュレーター効果が高く、均等に誘引空気を混合できて、誘引混合輻射ケースから放出される空気の温度ムラがなく、安定した快適空調が行える。

整流機構Ｇは、調和空気の気流方向と交わる方向に伸びる複数の小壁条部７を間隔をあけて設けて成る。整流機構Ｇがない場合、調和空気が斜め下に流れるが、整流機構Ｇの抵抗により真下に風向きを調整することができる。この小壁条部７の幅と高さは変更自由であるが、小壁条部７が低すぎると風向きを調整できず、高すぎると調和空気が図８の点線の太矢印のように小壁条部７の風下部に回りきらず、点線太矢印と実線太矢印の間の空間に、空気の流れのない部分が断続的に発生する。この気流の途切れを防止して温度ムラを無くすためには、小壁条部７の高さを、送気部材１１の内部空間の最大断面積の１０〜３０％に設定するのが好ましい。

図１０に示すように、ライン状の吹出口１２の短辺側の間隙幅ＨＡを調整して吹出風速を変更自在な吹出幅調整機構Ａ、及び、ライン状の誘引口１０の短辺側の間隙幅ＨＢを調整して誘引風速を調整自在な誘引幅調整機構Ｂを、設ける。吹出幅調整機構Ａは、吹出口１２の短辺側の間隙幅ＨＡを増減させる吹出口幅調整部材３と、吹出口幅調整部材３を着脱又はスライド自在に取付ける固定手段４と、を備え、誘引幅調整機構Ｂは、誘引口１０の短辺側の間隙幅ＨＢを増減させる誘引口幅調整部材５と、誘引口幅調整部材５を着脱又はスライド自在に取付ける固定手段６と、を備える。固定手段４、６は、一点鎖線で略して示すネジ等の公知の螺着部材等にて成る。図例では吹出口幅調整部材３と誘引口幅調整部材５は一対の折曲片を用いて構成しているが、形状、構造等の変更は自由である。空調に最適な誘引空気混合比の例をあげると、調和空気吹出風量：誘引風量が約６：４であるが、設定変更は自由である。このように吹出風速及び／又は誘引風速を任意に変更でき、空調に最適な誘引空気混合比を選択でき、空調効率の向上をさらに図れる。なお、吹出幅調整機構Ａと誘引幅調整機構Ｂの一方又は両方を省略するも自由である。

図９に示すように、調和空気は、実線の太矢印のように送気部材１１から吹出されて誘引混合輻射ケース１６内に入ると吹出口１２と誘引口１０の間隙部が負圧となって、短い点線の太矢印のように被空調空間Ｓの空気を間隔部１５を介して誘引し、長い点線の太矢印のように誘引混合輻射ケース１６内で混合しながら分流拡散して被空調空間Ｓへ層流状に放出される。これらを繰り返して被空調空間Ｓと空気式輻射層流ユニット１との間で空気が対流循環し撹拌される。冷房時は被空調空間よりも温度が低い誘引混合空気と冷熱放射により空調し、暖房時は被空調空間よりも温度が高い誘引混合空気と温熱放射により空調する。調和空気は、例えば結露防止や空調効率化のために、誘引混合された時点で被空調空間の露点温度より高温で絶対湿度が低くなるように設定するが、変更は自由である。

なお、図１の第１実施例において、第１水ＨＰ式外調機５０で外気のみを熱交換して調和空気を給気するも自由である。また、図例では外気処理及び循環空調のシステムに構成しているが、第２熱源装置８０、第１水ＨＰ式外調機５０及び第２熱源水回路８７を省略して、循環空調のみのシステムに構成するも自由である。

図１２は、第１実施例に、空調用空気熱源ヒートポンプ６１で被空調空間Ｓの空気から熱回収しながら還気を熱交換して給気する空気ＨＰ式の空調機６０を、設けた第２実施例である。図１３に示すように、空気ＨＰ式空調機６０は、ケーシング内に、空調用空気熱源ヒートポンプ６１と、空調用給気ファン６５と、空調用排気ファン６６と、空調用加湿器６７と、を備えている。空調用空気熱源ヒートポンプ６１は、循環冷媒に対して蒸発・圧縮・凝縮・膨張の工程順を繰返し、この循環冷媒と熱交換する空気に対して冷媒蒸発工程で吸熱を冷媒凝縮工程で放熱を各々行うもので、循環冷媒の蒸発工程と凝縮工程であって互いに異なる工程を行う空調用給気側空気熱交換器６２及び空調用排気側空気熱交換器６３と、循環冷媒を圧縮する空調用圧縮機６４と、循環冷媒を膨張させる膨張弁等の減圧機構と、空調用給気側空気熱交換器６２及び空調用排気側空気熱交換器６３の蒸発工程と凝縮工程を切換えるバルブ等の切換機構と、空調用圧縮機６４からのホットガスを再熱媒体に用いた冷媒−空気熱交換用の再熱器６８と、を少なくとも備え、これらを冷媒が循環するように配管接続して成る。

空気式輻射層流ユニット１と空気ＨＰ式空調機６０と被空調空間Ｓは、それぞれ図示省略のダクト等の送風路を介して連通連結される。空気ＨＰ式空調機６０は、空調用排気側空気熱交換器６３で被空調空間Ｓの空気から熱回収しながら屋外などに排気すると共に、予め設定された給気温湿度となるように、図示省略の制御手段によって、空調用給気側空気熱交換器６２で還気を冷却・再熱又は加熱・加湿し、冷房運転と暖房運転を切換自在として空気式輻射層流ユニット１に調和空気を給気する。被空調空間Ｓの温湿度は図示省略の検出器で検出し、前記制御手段で設定値と比較演算し、空気ＨＰ式空調機６０の運転を制御する。その他の構成は同様なので説明は省略する。なお、第２実施例において第１熱源装置２０、第１水ＨＰ式空調機４０及び第１熱源水回路２７を省略したシステムに構成するも自由である。

図１４は、第１実施例において、第１水ＨＰ式外調機５０に替えて空気ＨＰ式外調機７０を設けた第３実施例である。図１５に示すように、空気ＨＰ式外調機７０は、ケーシング内に、外調用空気熱源ヒートポンプ７１と、外調用給気ファン７５と、外調用排気ファン７６と、外調用加湿器７７と、を備えている。外調用空気熱源ヒートポンプ７１は、循環冷媒に対して蒸発・圧縮・凝縮・膨張の工程順を繰返し、この循環冷媒と熱交換する空気に対して冷媒蒸発工程で吸熱を冷媒凝縮工程で放熱を各々行うもので、循環冷媒の蒸発工程と凝縮工程であって互いに異なる工程を行う外調用給気側空気熱交換器７２及び外調用排気側空気熱交換器７３と、循環冷媒を圧縮する外調用圧縮機７４と、循環冷媒を膨張させる膨張弁等の減圧機構と、外調用給気側空気熱交換器７２及び外調用排気側空気熱交換器７３の蒸発工程と凝縮工程を切換えるバルブ等の切換機構と、外調用圧縮機７４からのホットガスを再熱媒体に用いた冷媒−空気熱交換用の再熱器７８と、を少なくとも備え、これらを冷媒が循環するように配管接続して成る。

空気式輻射層流ユニット１と空気ＨＰ式外調機７０と被空調空間Ｓは、それぞれ図示省略のダクト等の送風路を介して連通連結される。空気ＨＰ式外調機７０は、外調用排気側空気熱交換器７３で被空調空間Ｓの空気から熱回収しながら屋外などに排気すると共に、予め設定された給気温湿度となるように、図示省略の制御手段によって、外調用給気側空気熱交換器７２で外気を冷却・再熱又は加熱・加湿し、冷房運転と暖房運転を切換自在として空気式輻射層流ユニット１に調和空気を給気する。被空調空間Ｓの温湿度は図示省略の検出器で検出し、前記制御手段で設定値と比較演算し、空気ＨＰ式外調機７０の運転を制御する。その他の構成は同様なので説明は省略する。空気ＨＰ式外調機７０は熱源水を使わずに空気の熱エネルギーで外気処理をするため、第１熱源装置２０を無駄に運転する必要がない。例えば、第１水ＨＰ式空調機４０の冷房・暖房運転の混在が多いところでは冷排水と温排水の混合による相互熱回収運転となって、第１熱源装置２０を運転せずに熱源水の循環のみで空調ができる。

図１６は、空調用第２水熱源ヒートポンプ９１を介して空調用熱源水で還気を熱交換して給気する第２水ＨＰ式の空調機９０で、図３の第１水ＨＰ式空調機４０において空調用第１冷温水コイル４６と空調用流量制御機構４９を省略したものと同様構成である。この第２水ＨＰ式空調機９０は、ケーシング内に、空調用第２水熱源ヒートポンプ９１と、空調用第２給気ファン９５と、を備えている。空調用第２水熱源ヒートポンプ９１は、循環冷媒の蒸発工程と凝縮工程であって互いに異なる工程を行う空調用第２空気熱交換器９３及び空調用第２水熱交換器９２と、循環冷媒を圧縮する空調用第２圧縮機９４と、循環冷媒を膨張させる膨張弁等の減圧機構と、空調用第２空気熱交換器９３及び空調用第２水熱交換器９２の蒸発工程と凝縮工程を切換えるバルブ等の切換機構と、を少なくとも備え、これらを冷媒が循環するように配管接続して成る。

図１７は、外調用第２水熱源ヒートポンプ３１を介して外調用熱源水で外気のみ又は外気及び還気の混気を熱交換して給気する第２水ＨＰ式の外調機３０であって、図４の第１水ＨＰ式外調機５０において外調用第１冷温水コイル５６と外調用流量制御機構５９を省略したものと同様構成である。この第２水ＨＰ式外調機３０は、ケーシング内に、外調用第２水熱源ヒートポンプ３１と、外調用第２給気ファン３５と、外調用第２加湿器３６と、を備えている。外調用第２水熱源ヒートポンプ３１は、循環冷媒の蒸発工程と凝縮工程であって互いに異なる工程を行う外調用第２空気熱交換器３３及び外調用第２水熱交換器３２と、循環冷媒を圧縮する外調用第２圧縮機３４と、循環冷媒を膨張させる膨張弁等の減圧機構と、外調用第２空気熱交換器３３及び外調用第２水熱交換器３２の蒸発工程と凝縮工程を切換えるバルブ等の切換機構と、外調用第２圧縮機３４からのホットガスを再熱媒体に用いた冷媒−空気熱交換用の再熱器３７と、を少なくとも備え、これらを冷媒が循環するように配管接続して成る。

以後図示省略するが、前記各実施例において、第１水ＨＰ式空調機４０に替えて第２水ＨＰ式空調機９０を設けたり、第１水ＨＰ式外調機５０に替えて第２水ＨＰ式外調機３０を設けてシステムを構成するも自由である。さらに、第１熱源装置２０、第２熱源装置８０、空気式輻射層流ユニット１、第１水ＨＰ式空調機４０、第２水ＨＰ式空調機９０、第１水ＨＰ式外調機５０、第２水ＨＰ式外調機３０、空気ＨＰ式空調機６０及び空気ＨＰ式外調機７０の数の増減は自由である。あるいは、図１の第１実施例と図１２の第２実施例において第１熱源水回路２７と第２熱源水回路８７を連通連結して同一の熱源水を、第１熱源装置２０と第２熱源装置８０の両方、一方のみ、又は、一方を省略して他方のみ、にて温度調整するも自由で、冬でも冷房するような被空調空間において空調機で冷房運転、外調機で暖房運転すると熱源水の相互熱回収により省エネとなる。また、第１・第２熱源水回路２７、８７はダイレクトレターン方式、リバースレターン方式やこれらの併用方式など各種の方式に変更自由である。さらに、各ヒートポンプ２１、８１、４１、９１、５１、３１は電気駆動式とするのが好ましく、深夜電力で活用することにより運転コストを大幅削減でき、ＣＯ２の削減を図ることが可能となるが、他駆動方式でもよい。

本発明の第１実施例の全体簡略説明図である。 熱源装置の簡略説明図である。 第１水ＨＰ式空調機の簡略説明図である。 第１水ＨＰ式外調機の簡略説明図である。 空気式輻射層流ユニットの底面側から見た斜視図である。 空気式輻射層流ユニットの平面図である。 誘引混合輻射ケースの上面の一部を破断させた平面図である。 送気部材と誘引混合輻射ケースの側面断面図である。 図６のＥ方向から見た全体の断面図である。 図８のＦ方向から見た送気部材と誘引混合輻射ケースの要部断面図である。 送気部材の上面の一部を破断させた斜視図である。 本発明の第２実施例の全体簡略説明図である。 空気ＨＰ式空調機の簡略説明図である。 本発明の第３実施例の全体簡略説明図である。 空気ＨＰ式外調機の簡略説明図である。 第２水ＨＰ式空調機の簡略説明図である。 第２水ＨＰ式外調機の簡略説明図である。

１ 空気式輻射層流ユニット
２ 蓄熱輻射分流器
９ 開孔部
１０ 誘引口
１１ 送気部材
１６ 誘引混合輻射ケース
２０ 第１熱源装置
２１ 第１空気熱源ヒートポンプ
３０ 第２水ＨＰ式外調機
３１ 外調用第２水熱源ヒートポンプ
４０ 第１水ＨＰ式空調機
４１ 空調用第１水熱源ヒートポンプ
４６ 空調用第１冷温水コイル
５０ 第１水ＨＰ式外調機
５１ 外調用第１水熱源ヒートポンプ
５６ 外調用第１冷温水コイル
６０ 空気ＨＰ式空調機
６１ 空調用空気熱源ヒートポンプ
７０ 空気ＨＰ式外調機
７１ 外調用空気熱源ヒートポンプ
８０ 第２熱源装置
８１ 第２空気熱源ヒートポンプ
９０ 第２水ＨＰ式空調機
９１ 空調用第２水熱源ヒートポンプ
Ｃ 天井
Ｓ 被空調空間

Claims (7)

1. 第１空気熱源ヒートポンプ（２１）を介して空気で空調用熱源水を熱交換して中温に温度調整する第１熱源装置（２０）と、空調用第１冷温水コイル（４６）と空調用第１水熱源ヒートポンプ（４１）の一方又は両方を選択的に介して前記空調用熱源水で被空調空間（Ｓ）の還気を熱交換して給気する第１水ＨＰ式の空調機（４０）と、第２空気熱源ヒートポンプ（８１）を介して空気で外調用熱源水を熱交換して中温に温度調整する第２熱源装置（８０）と、外調用第１冷温水コイル（５６）と外調用第１水熱源ヒートポンプ（５１）の一方又は両方を選択的に介して前記外調用熱源水で外気のみ又は外気及び還気の混気を熱交換して給気する第１水ＨＰ式の外調機（５０）と、前記第１水ＨＰ式空調機（４０）又は前記第１水ＨＰ式外調機（５０）から給気される調和空気で前記被空調空間（Ｓ）の空気を誘引混合して分流拡散し層流状に前記被空調空間（Ｓ）へ放出すると共にこの誘引混合空気の熱を蓄熱して前記被空調空間（Ｓ）へ熱放射する空気式輻射層流ユニット（１）と、を備えたことを特徴とするヒートポンプ式中温空調システム。
2. 第２空気熱源ヒートポンプ（８１）を介して空気で外調用熱源水を熱交換して中温に温度調整する第２熱源装置（８０）と、外調用第１冷温水コイル（５６）と外調用第１水熱源ヒートポンプ（５１）の一方又は両方を選択的に介して前記外調用熱源水で外気のみ又は外気及び還気の混気を熱交換して給気する第１水ＨＰ式の外調機（５０）と、空調用空気熱源ヒートポンプ（６１）で被空調空間（Ｓ）の空気から熱回収しながら還気を熱交換して給気する空気ＨＰ式の空調機（６０）と、前記第１水ＨＰ式外調機（５０）又は前記空気ＨＰ式空調機（６０）から給気される調和空気で前記被空調空間（Ｓ）の空気を誘引混合して分流拡散し層流状に前記被空調空間（Ｓ）へ放出すると共にこの誘引混合空気の熱を蓄熱して前記被空調空間（Ｓ）へ熱放射する空気式輻射層流ユニット（１）と、を備えたことを特徴とするヒートポンプ式中温空調システム。
3. 第１空気熱源ヒートポンプ（２１）を介して空気で空調用熱源水を熱交換して中温に温度調整する第１熱源装置（２０）と、空調用第１冷温水コイル（４６）と空調用第１水熱源ヒートポンプ（４１）の一方又は両方を選択的に介して前記空調用熱源水で被空調空間（Ｓ）の還気を熱交換して給気する第１水ＨＰ式の空調機（４０）と、第２空気熱源ヒートポンプ（８１）を介して空気で外調用熱源水を熱交換して中温に温度調整する第２熱源装置（８０）と、外調用第１冷温水コイル（５６）と外調用第１水熱源ヒートポンプ（５１）の一方又は両方を選択的に介して前記外調用熱源水で外気のみ又は外気及び還気の混気を熱交換して給気する第１水ＨＰ式の外調機（５０）と、空調用空気熱源ヒートポンプ（６１）で前記被空調空間（Ｓ）の空気から熱回収しながら還気を熱交換して給気する空気ＨＰ式の空調機（６０）と、前記第１水ＨＰ式空調機（４０）又は前記第１水ＨＰ式外調機（５０）又は前記空気ＨＰ式空調機（６０）から給気される調和空気で前記被空調空間（Ｓ）の空気を誘引混合して分流拡散し層流状に前記被空調空間（Ｓ）へ放出すると共にこの誘引混合空気の熱を蓄熱して前記被空調空間（Ｓ）へ熱放射する空気式輻射層流ユニット（１）と、を備えたことを特徴とするヒートポンプ式中温空調システム。
4. 第１空気熱源ヒートポンプ（２１）を介して空気で空調用熱源水を熱交換して中温に温度調整する第１熱源装置（２０）と、空調用第１冷温水コイル（４６）と空調用第１水熱源ヒートポンプ（４１）の一方又は両方を選択的に介して前記空調用熱源水で被空調空間（Ｓ）の還気を熱交換して給気する第１水ＨＰ式の空調機（４０）と、外調用空気熱源ヒートポンプ（７１）で前記被空調空間（Ｓ）の空気から熱回収しながら外気を熱交換して給気する空気ＨＰ式の外調機（７０）と、前記第１水ＨＰ式空調機（４０）又は前記空気ＨＰ式外調機（７０）から給気される調和空気で前記被空調空間（Ｓ）の空気を誘引混合して分流拡散し層流状に前記被空調空間（Ｓ）へ放出すると共にこの誘引混合空気の熱を蓄熱して前記被空調空間（Ｓ）へ熱放射する空気式輻射層流ユニット（１）と、を備えたことを特徴とするヒートポンプ式中温空調システム。
5. 第１水ＨＰ式空調機（４０）に替えて、空調用第２水熱源ヒートポンプ（９１）を介して空調用熱源水で還気を熱交換して給気する第２水ＨＰ式の空調機（９０）を、備えた請求項１、３又は４記載のヒートポンプ式中温空調システム。
6. 第１水ＨＰ式外調機（５０）に替えて、外調用第２水熱源ヒートポンプ（３１）を介して外調用熱源水で外気のみ又は外気及び還気の混気を熱交換して給気する第２水ＨＰ式の外調機（３０）を、備えた請求項１、２又は３記載のヒートポンプ式中温空調システム。
7. 空気式輻射層流ユニット（１）は、空調機から給気される調和空気を送り出す送気部材（１１）と、誘引口（１０）を有すると共に前記送気部材（１１）の調和空気が前記誘引口（１０）に吹き込まれることで被空調空間（Ｓ）の空気を誘引混合して多数の開孔部（９）から前記被空調空間（Ｓ）へ向かって放出する誘引混合輻射ケース（１６）と、を備え、前記誘引混合輻射ケース（１６）の内部に、前記誘引混合空気を分流させて前記開孔部（９）を介して前記被空調空間（Ｓ）へ案内すると共に前記誘引混合空気の熱を前記誘引混合輻射ケース（１６）に熱伝導させて前記被空調空間（Ｓ）へ熱放射させかつ前記開孔部（９）を通して前記被空調空間（Ｓ）へ熱放射させる蓄熱輻射分流器（２）を、設けた請求項１、２、３、４、５又は６記載のヒートポンプ式中温空調システム。

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