JPH0317450A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は高層ビルの各階の部屋を冷暖房する空気調和装
置に関する． （ロ〉従来の技術 高層ビル等を冷暖房する空気調和装置として、例えば実
公昭５２−７０８２号公報で提示されているように圧縮
機と熱源側熱交換器と利用側熱交換器とが一体に内蔵さ
れ各階に設置される一体型空気調和装置や、圧縮機と熱
Ｒ側熱交換器を内蔵した熱源側ユニットをピルの屋上に
、且つ利用側熱交換器を内蔵した利用側ユニットを各階
の部屋に設置した分離型空気調和装置がある。

（ハ〉発明が解決しようとする課題 上記公報で提示の一体型空気調和装置では、ビルの各階
より空気調和装置の一部が露出するため見栄えが悪いと
共に、各空気調和装置の全てに圧縮機の騒音が漏出しな
いように防音手段を施こさなければならなかった。

又、上述の分離型空気調和装置では、熱源側ユニットと
利用側ユニットとの高低差やこの両ユニット間の配管長
により冷房能力が充分発揮されないと共に冷房時に利用
側ユニットから熱源側ユニットへのオイル戻りが悪く、
圧縮機が破損する虞れがあった。

本発明はかかる課題を解決すると共に高層ビルの各階の
部屋を冷暖房するのに適した熱回収型の空気調和装置を
提供することを目的としたものである。

（二）課題を解決するための手段 本発明は、圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源側ユ
ニットと利用側熱交換器を有する利用側ユニットとを冷
媒配管で接続したヒートポンプ式冷凍機と、冷温水を生
成する熱源機を備えた循環水回路とから構成され、前記
圧縮機として能力可変型圧縮機を用いたヒートポンプ式
冷凍機を複数基設けてこれらヒートポンプ式冷凍機の夫
々の熱源側熱交換器に前記循環水回路を分岐接続するよ
うにしたものである。

〈＊）作用 ヒートポンプ式冷凍機を高層ビルの各階の例えば天井空
間に設置すると共に熱源機を高層ピルの例えば屋上に設
置し、各ヒートポンプ式冷凍機の熱源側熱交換器と熱源
機とを循環水回路で接続する。

全てのヒートポンプ式冷凍機が同時冷房運転又辻同時暖
房運転を行なうことにより、利用側熱交換器が蒸発器又
は凝縮器として作用して各階の室内が同時冷房又は同時
暖房される。かかる冷暖房運転時、熱源側ユニットと利
用側ユニットとを接続したユニット間冷媒配管の長さが
短いため冷暖房能力が充分発揮されると共に利用側熱交
換器から圧縮機へオイルが速やかに回収され、且つ熱源
機で冷房時は冷水が、暖房時は温水が生成されて熱源側
熱交換器が冷却又は加熱されて外気から熱源が汲みとら
れる． 又、ヒートポンプ式冷凍機の一方が例えば１０馬力の冷
房能力で、且つ他方が例えば６馬力の暖房能力で同時に
冷暖房運転されている時は冷房能力が４馬力上回ってお
り熱源機は冷却運転されている。かかる運転時、冷房負
荷の変動に応じて一方のヒートポンプ式冷凍機の能力可
変型圧縮機が６馬力から１０馬力の間で能力が可変され
る範囲内では冷房能力が暖房能力を上回っているため熱
源機は冷却運転を続行しており、熱源機が冷房負荷等の
変動により頻繁に冷却運転から加熱運転に切り換わるの
が極力防止される． （へ〉実施例 図面に基づいて説明すると、（ｔａ＞（ｌｂ）は夫々利
用側熱交換器（２ａ）（２ｂ）と送風機（３ａ）（３ｂ
）と電動膨張弁等の主減圧弁（４ａ）（４ｂ）と切換弁
（５ａ）（６ａ）（５ｂ）（６ｂ〉とを内蔵した複数台
の利用側ユニット、（７ａ〉は運転周波数が可変される
能力可変型圧縮機（８ａ〉と水冷式の熱源側熱交換器（
９ａ）と気液分離器（１０ａ〉と電動膨張弁等の補助減
圧弁（１１〉と切換弁（１２〉（１３〉とを内蔵した熱
源側ユニットで、熱源側ユニット（７ａ〉と利用側ユニ
ット（ｌａ）　（ｌｂ）とを建物（１４〉の例えば２階
の部屋（１５ａ）（　１５ｂ）の天井空間（１６）内に
設置して図示の如く高圧ガス管（１７）と低圧ガス管（
１８〉と液管（１９〉とからなる３本のユニット間冷媒
配管（２０〉で接続することによりヒートポンプ式冷凍
機（２１ａ）が構成されている。

又、建物（ｌ４〉の例えば１階の部屋（１５ｃ）（１５
ｄ）の天井空間（２２〉内には運転周波数が可変される
能力可変型圧縮機（８ｂ〉と四方弁（２３）と水冷式の
熱源側熱交換器（９ｂ〉と気液分離器（１０ｂ）とを内
蔵した別の熱源側ユニット（７ｂ〉と、利用側熱交換器
（２ｃ）（２ｄ）と送風機（３ｃ）（３ｄ）と電動膨張
弁等の減圧弁（４ｃ〉《４ｄ〉とを夫々内蔵した別の利
用側ユニット（ｌｃ）（１ｄ〉とを設置して図示の如く
ガス管〈２４〉と液管（２５）とからなる２本のユニッ
ト間冷媒配管（２６）で接続することにより別のヒート
ポンプ式冷凍機（２ｌｂ）が構成されている． （２７〉は運転周波数が可変される能力可変型圧縮機（
２８〉と空冷式の熱源側熱交換器（２９〉と水冷式の利
用側熱交換器（３０〉と四方弁（３１）と気液分離器（
３２）と電動膨張弁等の減圧弁（３３〉と送風機（３４
〉とを内蔵した熱源機で、建物（１４）の屋上（３５）
に設置して、利用側熱交換器（３０）と熱源側熱交換器
（９ａ）（９ｂ）とを図示の如く循環ポンプ（３６）と
温調三方弁（３７）を介して水配管で接続することによ
り循環水回路（３８）が形成されている。

（３９）（４０）は部屋（１５ａ）（１５ｂ）　，　（
１５ｃ）（１５ｄ）の仕切壁、（４１ａ）（４ｌｂ＞（
４１ｃ）（４１ｄ）は１階及び２階の部屋（１５ａ）（
１５ｂ）（１５ｃ）（１５ｄ）の天井板（４２）（４３
）に設けられ、部屋（１５ａ）（　１５ｂ）（１５ｃ）
（１５ｄ）内の室内空気を利用側ユニット（ｌａ）（ｌ
ｂ）　（ｌｃ）　（ｌｄ）に導入し利用側熱交換器（２
ａ）（２ｂ）（２ｃ）　（２ｄ）で冷房時に冷却され暖
房時に加熱された空気を部屋（１５ａ）（　１５ｂ）（
１５ｃ）（　１５ｄ）内へ導出するための開口である． 本発明の空気調和装置は以上の如く構成されており、部
屋（１５ａ）（１５ｂ）を冷房する場合は、切換弁（１
２）（５ａ）＜５ｂ）を開くと共に切換弁（１３）（６
ｇ）（６ｂ）を閉じ、且つ補助減圧弁（ｌ１）を開放状
態にすることにより、能力可変型圧縮機（８８）から吐
出された冷媒は吐出管（４４）一切換弁（１２）−熱源
側熱交換器（９ａ〉一補助減圧弁（１１）一液管（１９
）一生減圧弁（４ａ）（４ｂ〉一利用側熱交換器（２ａ
）（２ｂ）一切換弁（５ａ）　（５ｂ）低圧ガス管（１
８〉一吸込管（４５〉一気液分離器（１０ａ）一圧縮機
（８８）と循環し、熱源側熱交換器（９ａ）が凝縮器と
して、利用側熱交換器（２ａ）（２ｂ）が蒸発器として
夫々作用して部屋（１５ａ）（１５ｂ）が冷房される。

一方、部屋（１５ｃ）（１５ｄ）を冷房する場合は、四
方弁（２３）を実線状態に設定することにより、能力可
変型圧縮機（８ｂ）から吐出された冷媒は四方弁（２３
）一熱源側熱交換器（９ｂ）一液管（２５）一減圧弁（
４ｃ）（４ｄ）一利用側熱交換器（２ｃ）（２ｄ）一ガ
ス管（２４）一四方弁（２３）一気液分離器（１０ｂ）
一圧縮機（８ｂ）と循環し、熱源側熱交換器（９ｂ〉が
凝縮器として、利用側熱交換器（２ｃ）（２ｄ）が蒸発
器として夫々作用して部屋（１５ｃ）（１５ｄ）が冷房
される。

このようにヒートポンプ式冷凍ｍ（２１ａ）（２ｌｂ）
が何れも冷房運転している時は熱源機（２７）は四方弁
（３ｌ〉が実線状態に設定されて冷却運転しており、能
力可変型圧縮機（２８〉から吐出された冷媒は四方弁（
３１）一熱源側熱交換器（２９〉一減圧弁（３３〉一利
用側熱交換器（３０）一四方弁（３１）一気液分離器（
３２）一圧縮機（２８〉と循環し、熱源側熱交換器（２
９）が凝縮器として、利用側熱交換器（３０）が蒸発器
として夫々作用することにより、利用側熱交換器〈３０
）で冷却された循環水が循環ボンプ（３６〉により熱源
側熱交換器（９ａ）（９ｂ）に流れてこれら熱交換器（
９ａ）（９ｂ）が冷却されている。即ち、各利用側ユニ
ット（ｌａ）　（ｌｂ）　（ｌｃ）　（ｌｄ）は外気か
ら熱源機（２７〉で汲みとった冷房熱源が各熱Ｓ側ユニ
ット（７ａ）（７ｂ）に循環水回路（３８〉を介して供
給されることにより冷房運転されており、ヒートポンプ
式冷凍機（２１ａ）（２ｌｂ）のユニット間冷媒配管（
２０）（２６）の長さが短い為、冷房能力が充分発揮さ
れると共に利用側熱交換器（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）（
２ｄ）から圧縮機（８ｇ）（８ｂ）ヘ夫々オイルが速や
かに回収される。

又、部屋（１５ａ）（１５ｂ）を暖房する場合は、切換
弁（１２）　（５ａ）（５ｂ）を閉じると共に切換弁（
１３）（６ａ）（６ｂ）を開き、且つ補助減圧弁（ｌ１
〉を開放状態にすることにより、能力可変型圧縮機（８
ａ）から吐出された冷媒は吐出管（４４）一切換弁（６
ａ）　（６ｂ）一利用側熱交換器（２ａ）（２ｂ）一主
減圧弁（４ａ）（　４ｂ）一液管（１９）一補助減圧弁
（１１）一熱源側熱交換器（９ａ）一切換弁（１３）一
吸込管（４５）一気液分離器（１０ａ）一圧縮機（８ａ
〉と循環し、熱源側熱交換器（９ａ｝が蒸発器として、
利用側熱交換器（２ａ）（２ｂ）が凝縮器として夫々作
用して部屋（１５ｌ１）（１５ｂ）が暖房される。

一方、部屋（１５ｃ）（１５ｄ）を暖房する場合は、四
方弁（２３）を破線状態に設定することにより、能力可
変型圧縮機（８ｂ）から吐出された冷媒は四方弁（２３
）一ガス管（２４）一利用側熱交換器（２ｃ）（２ｄ）
一減圧弁（４ｃ）（４ｄ）一液管（２５）一熱源側熱交
換器（９ｂ）一四方弁〈２３〉一気液分離器（１０ｂ）
一圧縮機（８ｂ）と循環し、熱源側熱交換器（９ｂ）が
蒸発器として、利用側熱交換器（２ｃ）（２ｄ）が凝縮
器として夫々作用して部屋（１５ｃ）（１５ｄ）が暖房
される。

このようにヒートポンプ式冷凍機（２１ａ）（２ｌｂ）
が何れも暖房運転している時は熱源機（２７）ｉｔ四方
弁（３１）が破線状態に切換わって加熱運転しており、
能力可変型圧縮機（２８）から吐出された冷媒は四方弁
（３１）一利用側熱交換器（３０〉一減圧弁（３３）一
熱源側熱交換器《２９〉一四方弁〈３１〉一気液分離器
（３２）圧縮機（２８）と循環し、熱源側熱交換器（２
９〉が蒸発器として、利用側熱交換器〈３０〉が凝縮器
として夫々作用することにより、利用側熱交換器（３０
〉で加熱された循環水が循環ボンプ（３６〉により熱源
側熱交換器（９ｇ＞（９ｂ）に流れてこれら熱交換器（
９ａ）（９ｂ〉が加熱されている。即ち、各利用側ユニ
ット（ｌａ）　（ｌｂ）（ｌｃ）　（ｌｄ）４ｔ外気か
ら熱源機（２７）で汲みとった暖房熱源が各熱源側ユニ
ット（７ａ）（７ｂ）に循環水回路〈３８〉を介して供
給されることにより暖房運転されており、ヒートポンプ
式冷凍機（２１ａ）（　２ｌｂ）のユニット間冷媒配管
（２０）（２６）の長さが短い為、暖房能力が充分発揮
されると共に利用側熱交換器（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）
　（２ｄ）から圧縮機（８ａ）（８ｂ）ヘ夫々オイルが
速やかに回収される。

又、一方のヒートポンプ式冷凍機（２１ａ）が例えば１
０馬力の冷房能力で、且つ他方のヒートポンプ式冷凍機
（２ｌｂ）が例えば６馬力の暖房能力で同時に冷暖房運
転されている時は冷房能力が４馬力上回っており熱源機
（２７）は冷却運転されている。

かかる運転時、冷房負荷の変動に応じて一方のヒートポ
ンプ式冷凍機（２１ａ）の能力可変型圧縮機（８ａ〉が
６馬力か・ら１０馬力の間で能力が可変される範囲内で
は冷房能力が暖房能力を上回っているため熱源機（２７
）は冷却運転を続行しており、熱源機（２７〉が冷房負
荷等の変動により頻繁に冷却運転から加熱運転に切り換
わることはない．併せて、冷房能力と暖房能力との差が
小さくなるに従って熱源機（２７）の能力可変型圧縮機
（２８〉は能力が減少され、効率の良い運転が行なわれ
ると共に、循環水温度をセンサ（４６）で検出して温調
三方弁（３７）の開度が制御されることによりバイパス
路（４７）を流れる流量が調節される。

そして、冷房能力が更に低下し、冷房運転しているヒー
トポンプ式冷凍機（２１ａ）の熱源側熱交換器（９ａ〉
による放熱量と暖房運転しているヒートポンプ式冷凍機
（２ｌｂ）の熱源側熱交換器（９ｂ）による吸熱量とが
バランスすると互いの熱の授受により熱源がまかなわれ
る為、熱源機（２７）が運転を停止すると共に温調三方
弁（３７）が切り換わってバイパス路（４７）を全て流
れるようになる。

逆に暖房能力が冷房能力を上回わると熱源機（２７）が
冷却運転から加熱運転に切り換わること辻言う迄もない
。

又、ヒートポンプ式冷凍機（２１ａ）で一方の部屋（１
５ａ）を冷房し、他方の部屋（１５ｂ）を暖房する場合
は、切換弁（１２）（５ａ）（６ｂ）を開くと共に切換
弁（ｌ３）（６ａ）（５ｂ）を閉じることにより、能力
可変型圧縮機（８８）から吐出された冷媒の一部が吐出
管（４４）より分岐して切換弁（１２〉を経て熱源側熱
交換器〈９ａ〉に流れると共に残りの吐出冷媒が高圧ガ
ス管（１７）−切換弁（６ｂ〉を経て利用側熱交換器（
２ｂ）に流れ、この利用側熱交換器（２ｂ）と熱源側熱
交換器（９ａ〉とで凝縮液化される。そして、これら熱
交換器で凝縮液化された冷媒は補助減圧弁（１１）、主
減圧弁〈４ｂ〉を経て液管（１９〉で合流した後、主減
圧弁（４ａ）で減圧され、利用側熱交換器（２８）で蒸
発気化した後、切換弁（５ａ〉、低圧ガス管（ｌ８〉、
吸込管（４５）、気液分離器（１０ａ）を経て圧縮機（
８ａ）に吸入される。このように蒸発器として作用する
一方の利用側熱交換器（２ａ）で部屋（１５ａ）が冷房
され、凝縮器として作用する他方の利用側熱交換器（２
ｂ）で部屋（１５ｂ）が暖房される。かかる冷暖房同時
運転時において、補助減圧弁〈ｌ１〉を閉じ気味にし、
主減圧弁（４ｂ〉を開き気味にすることにより利用側熱
交換器（２ｂ）が主凝縮器として、熱源側熱交換器（９
ａ〉が補助凝縮器として作用し、この一方の利用側熱交
換器（２ｂ）及び蒸発器として作用する他力の利用側熱
交換器（２ａ〉で熱回収されるため、能力可変型圧縮機
（８ａ）は低能力運転となり運転効率が向上する。併せ
て、熱源側熱交換器（９ａ〉による放熱量が減少するた
め、他方のヒートポンプ式冷凍機（２ｌｂ）が冷房運転
している時は熱源機（２７）の能力可変型圧縮機（３８
）が低能力運転となり冷却運転効率が向上する。

（ト）発明の効果 本発明によれば、複数基のヒートポンプ式冷凍機の熱源
側熱交換器を熱源機と循環水回路で接続すると共に各ヒ
ートポンプ式冷凍機の圧縮機として能力可変型圧縮機を
用いたので、各ヒートポンブ式冷凍機のユニット間冷媒
配管の長さを短くでき、冷暖房能力を充分発揮できると
共に利用側熱交換器から能力可変型圧縮機へオイルが速
やかに回収されるため能力可変型圧縮機の破損を防１ｌ
：．でき、且つ冷暖房同時運転時にＩ′ｉ循環水回路を
介して熱回収され効率の良い運転が行なえると共に冷暖
房負荷に応じて能力可変型圧縮機の能力が制御されるた
め熱源機が冷暖房負荷の変動により頻繁に冷却運転と加
熱運転とを繰り返すのが極力抑えられ、熱源機の耐久性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す空気調和装置の冷媒回路図
である。 （ｌａ）（ｌｂ）・・・利用側ユニット、　（２ａ）（
２ｂ）−・・利用側熱交換器、　（７ａ）（７ｂ）・・
・熱源側ユニット、　（８ａ）（８ｂ）・・・能力可変
型圧縮機、　（９ａ）（９ｂ）・・・熱源側熱交換器、
　（２０）（２６）・・・ユニット間冷媒配管、（２１
ａ）（２ｌｂ）・・・ヒートポンプ式冷凍機、　（２７
）・・・熱源機、　〈３８〉・・・循環水回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源側ユニッ
   トと利用側熱交換器を有する利用側ユニットとを冷媒配
   管で接続したヒートポンプ式冷凍機と、冷温水を生成す
   る熱源機を備えた循環水回路とから構成され、前記圧縮
   機として能力可変型圧縮機を用いたヒートポンプ式冷凍
   機を複数基設けてこれらヒートポンプ式冷凍機の夫々の
   熱源側熱交換器に前記循環水回路を分岐接続したことを
   特徴とする空気調和装置。