JPH0443263A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気調和装置に係り、特に複数の利用側熱交換
器により、ビル内のインテリア部とペリメータ部とを個
別に冷房または暖房できるようにした空気調和装置に関
する。

〔従来の技術〕

一般に、ビルの室内は中央のインテリア部と外壁に面し
たペリメータ部とに区分されている。そして、近年では
中央のインテリア部に配置されるＯＡ機器などの増加に
ともない、インテリア部の冷房の期間が増大しており、
例えば中間期などには外壁に面したペリメータ部を暖房
しながら中央のインテリア部は冷房するようになってい
る。

このような状況下で使用される従来の空気調和装置は、
熱源側ユニットに複数の利用側ユニットを接続するとと
もに、これら利用側ユニットをビルのインテリア部やペ
リメータ部にそれぞれ分けて配置し、かつ利用側ユニッ
ト内の利用側熱交換器を凝縮器または蒸発器として作用
させるための冷媒流路切換用の切換弁を配設し、この切
換弁の切換によりインテリア部やペリメータ部を個別に
冷房または暖房するようにしている（特開昭６３−２７
９０６３号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のものでは、熱源側ユニット内の熱
源側熱交換器が空冷タイプなので、外気と熱交換させる
ために、熱源側ユニットは屋外に設置しなければならず
、例えば、建屋内の機械室には設置することができず、
その設置場所に制約を受けるという問題がある。

また、従来のものでは、利用側熱交換器の蒸発量（冷房
負荷）と凝縮量（暖房負荷）との間にアンバランスが生
じたときに、そのバランスをとるのが難しいという問題
がある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する
問題点を解消し、蒸発量（冷房負荷）と凝縮量（暖房負
荷）とのアンバランスを充分に補うことができるととも
に、熱源側ユニットを、どのような場所にも設置するこ
とができるようにした空気調和装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機及び熱源
側熱交換器が設けられた熱源側ユニットと、利用側熱交
換器が設けられた利用側ユニットと、両ユニット間を接
続する高圧ガス管と低圧ガス管と液管とからなるユニッ
ト間配管と、高圧ガス管と低圧ガス管に設けられ、熱源
側熱交換器と利用側熱交換器を凝縮器または蒸発器とし
て作用させる冷媒流路切換用の切換弁とを備えた空気調
和装置において、前記熱源側熱交換器を冷媒が水と熱交
換する水冷式熱交換器とするとともに、この熱源側熱交
換器に流れる水の流量を調節する流水量制御弁と、前記
利用側熱交換器における凝縮量または蒸発量に応じて前
記流水量制御弁の弁開度を制御する制御装置とを備えた
ことを特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明によれば、利用側熱交換器の蒸発量（冷房負荷）
と凝縮量（暖房負荷）との間にアンバランスが生じると
、このアンバランスに応じて流水量制御弁の弁開度が自
動的に制御されることにより、熱源側熱交換器の蒸発量
または凝縮量が増減してアンバランスの差分が自動的に
補われる。また、熱源側熱交換器を水冷タイプにしてい
るので、この熱源側熱交換器は外気と熱交換させる必要
がなくなり、よって、これを従来のように必ずしも屋外
に設置する必要もなくなり、この熱源側ユニットをどの
ような場所にも設置できるようになる。

〔実施例〕

以下、本発明による空気調和装置の一実施例を添付図面
を参照して説明する。

第１図において、符号１は熱源側ユニットを示しており
、この熱源側ユニット１には、ユニット間配管３を介し
て利用側ユニット５Ａ−Ｄが接続されている。熱源側ユ
ニット１には、圧縮機２１と、気液分離器２２と、熱源
側熱交換器２３（後述する）とが組み込まれ、この熱源
側熱交換器２３の一端には第１の切換弁２５ａと第２の
切換弁２５ｂとが接続されている。第１の切換弁２５ａ
は圧縮機２１の冷媒吐出管２７に接続され、第２の切換
弁２５ｂは冷媒吸込管２８に接続されている。

ユニット間配管３は、液管３１と高圧ガス管３２と低圧
ガス管３３とからなり、液管３１は、電動式膨張弁等の
冷媒減圧器２９を介して熱源側熱交換器２３の他端に接
続されている。高圧ガス管３２は冷媒吐出管２７に接続
されるとともに、低圧ガス管３３は冷媒吸込管２８に接
続されている。また、液管３１は分岐され、各分岐液管
３１ａ−ｄは、電動式膨張弁等の冷媒減圧器３５Ａ−Ｄ
を介して４つの利用側熱交換器５ｉＡ〜Ｄにそれぞれ接
続されている。

４つの利用側熱交換器５１Ａ−Ｄは上述の各利用側ユニ
ット５Ａ〜Ｄ内に組み込まれている。それぞれの利用側
熱交換器５１Ａ−Ｄには、低圧ガス用切換弁３７Ａ〜Ｄ
と高圧ガス用切換弁３８Ａ〜Ｄとが接続され、低圧ガス
用切換弁３７Ａ−Ｄは、低圧ガス管３３から分岐した分
岐低圧ガス管３３ａ−ｄに接続されている。高圧ガス用
切換弁３８Ａ−Ｄは、高圧ガス管３２から分岐した分岐
高圧ガス管３２ａ−ｄに接続されている。ここまでの構
成は従来のものとほぼ同じである。

しかして、この実施例によれば、熱源側ユニット１内に
配置された熱源側熱交換器２３は、冷媒が水と熱交換す
る水冷式熱交換器である。すなわち、熱源側熱交換器２
３には水熱交換器６０が組み込まれ、この水熱交換器６
０の入口バイブ６１には、熱源側熱交換器２３に流れる
水の流量を調節する流水量制御弁６２が設けられている
。この流水量制御弁６２として電動式の三方弁を用いて
おり、この流水量制御弁６２は、バイパスパイプ６３を
通じて、水熱交換器６０の出口バイブ６５に接続されて
いる。

また、利用側ユニット５Ａ−Ｄ内に配置された利用側熱
交換器５１Ａ−Ｄには、それぞれの蒸発温度または凝縮
温度を検出するためのセンサ６７Ａ−Ｄが付設され、こ
のセンサ６７Ａ−Ｄにはマイクロコンピュータ等からな
る制御装置６８が接続されている。この制御装置６８は
、センサ６７Ａ−Ｄでの検出結果を演算して、この演算
結果に基づいて流水量制御弁６２のアクチュエータ６４
を制御する。このアクチュエータ６４は、流水量制御弁
６２の弁開度を制御してその内部を流れる流量を制御す
るものであり、具体的には、バイパスパイプ６３内を流
れる水量を調整して水熱交換器６０への流入量を調節す
るようになっている。

次に、この実施例の作用を説明する。

全ての利用側熱交換器５］、Ａ−Ｄにより同時冷房する
場合には、熱源側熱交換器２３に接続された第１の切換
弁２５ａを開にし、第２の切換弁２５ｂを閉にする。ま
た利用側熱交換器５１Ａ〜Ｄに接続された低圧ガス用切
換弁３７Ａ−Ｄを開にし、高圧ガス用切換弁３８Ａ−Ｄ
を閉にする。

このように切換弁を開閉操作すると、圧縮機２１から吐
出された冷媒は、冷媒吐出管２７、第１の切換弁２５ａ
１熱源側熱交換器２３と順次流れて、ここで凝縮液化し
たのち、液管３１及び分岐液管３１ａ−ｄを経て、それ
ぞれの冷媒減圧器３５Ａ−Ｄに分配されて減圧される。

その後、それぞれの利用側熱交換器５１Ａ−Ｄで蒸発気
化し、低圧ガス用切換弁３７Ａ−Ｄ、分岐低圧ガス管３
３ａ−ｄ、低圧ガス管３３、冷媒吸込管２８及び気液分
離器２２を順次経て圧縮機２１に吸入される。すなわち
同時に冷房する場合には、全ての利用側熱交換器５１Ａ
−Ｄが蒸発器として作用し、そこから冷気が送出される
。

これに対して、全ての利用側熱交換器５１Ａ〜Ｄにより
同時暖房する場合には、弁の開閉操作を上述の同時冷房
の場合とは逆にする。すなわち熱源側熱交換器２３に接
続された第１の切換弁２５ａを閉にし、第２の切換弁２
５ｂを開にする。

また、利用側熱交換器５１Ａ−Ｄに接続された低圧ガス
用切換弁３７Ａ−Ｄを閉にし、高圧ガス用切換弁３８Ａ
〜Ｄを開にする。

このように切換弁を開閉操作すると、圧縮機２１から吐
出された冷媒は、冷媒吐出管２７、高圧ガス管３２、分
岐高圧ガス管３２ａ−ｄ、高圧ガス用切換弁３８Ａ−Ｄ
を順次経て、それぞれの利用側熱交換器５１．Ａ−Ｄに
分配される。ここで凝縮液化したのち、冷媒減圧器３５
Ａ−Ｄで減圧され、分岐液管３１ａ−ｄを経て液管３１
で合流され、その後、熱源側熱交換器２３で蒸発気化し
たのち、第２の切換弁２５ｂ１冷媒吸込管２８及び気液
分離器２２を順次経て圧縮機２１に吸入される。すなわ
ち、同時に暖房の場合には、全ての利用側熱交換器５１
Ａ−Ｄが凝縮器として作用し、そこから暖気が送出され
る。

かかる全冷房、及び全暖房では、水熱交換器６０に最大
流量の水が流れるように流水量制御弁６２が調節されで
ある。しかして、この実施例によれば、切換弁の開閉操
作により、利用側熱交換器５１Ａ〜Ｄを個別に蒸発器ま
たは凝縮器として作用させ、個別に冷房、及び暖房を行
うこともできる。

例えば、利用側熱交換器５１Ａ−Ｄのうち、右端の利用
側熱交換器５１Ｄだけを冷房にし、残りを暖房にする場
合には、熱源側熱交換器２３に接続された第１の切換弁
２５ａを閉にし、第２の切換弁２５ｂを開にする。また
、利用側熱交換器５１Ａ−Ｄに接続された低圧ガス用切
換弁３７Ｄ及び高圧ガス用切換弁３８Ａ−Ｃを開にする
とともに、低圧ガス用切換弁３７Ａ−Ｃ及び高圧ガス用
切換弁３８Ｄを閉にする。

これによれば圧縮機２１から吐出された冷媒は、冷媒吐
出管２７、高圧ガス管３２、分岐高圧ガス管３２ａ−Ｃ
％高圧ガス用切換弁３８Ａ−Ｃ，利用側熱交換器５１Ａ
−Ｃと順次流れ、それぞれの熱交換器５１Ａ−Ｃで凝縮
液化される。利用側熱交換器５１Ａ−Ｃで液化された冷
媒は、液管３１で合流して、その一部の冷媒が冷媒減圧
器２９に、残りの冷媒が冷媒減圧器３５Ｄに分配され、
ここで夫々減圧される。その後、熱源側熱交換器２３で
蒸発気化した冷媒は切換弁２５ｂを経て、且つ、利用側
熱交換器５１Ｄで蒸発気化した冷媒は低圧ガス用切換弁
３７Ｄ１分岐低圧ガス管３３ｂ１低圧ガス管３３を順次
経て、さらには冷媒吸込管２８及び気液分離器２２を経
て圧縮機２１に吸入される。

すなわち、右端だけを冷房にし、残りを暖房にする場合
には、利用側熱交換器５１Ａ−Ｃを凝縮器として作用さ
せて、そこから暖気を送出しながら、利用側熱交換器５
１Ｄを蒸発器として作用させて、そこから冷気を送出す
る。

かかる運転時に、全ての利用側熱交換器５１Ａ〜Ｄの所
要馬力を同等とすれば、１つを蒸発器として作用させ、
残りの３つを凝縮器として作用させるのであるから、蒸
発量（冷房負荷）が凝縮量（暖房負荷）よりも少なくな
り、蒸発量（冷房負荷）と凝縮量（暖房負荷）との間に
はアンバランスが生じる。

このような場合に、本実施例によれば、蒸発量（冷房負
荷）の少ないことが自動的に検出され、この検出結果に
基づき、蒸発量の不足分を補うように熱源側熱交換器２
３の水熱交換器６０への流入水量が増大されるので、そ
こでの蒸発量が増大して、蒸発量（冷房負荷）と凝縮量
（暖房負荷）とのバランスがとられる。

すなわち、利用側熱交換器５１Ａ〜Ｄに付設されたセン
サ６７Ａ−Ｄが、それぞれの蒸発温度または凝縮温度を
検出すると、これら検出結果は、マイクロコンピュータ
等からなる制御装置６８に送信される。この制御装置６
８は、センサ６７Ａ〜Ｄでの検出結果を演算し、この演
算結果に基づいて流水量制御弁６２のアクチュエータ６
４を制御する。具体的には、バイパスパイプ６３内に流
入する流量を減少させて、水熱交換器６０への流入量を
増大させる。これにより、熱源側熱交換器２３での蒸発
量が増大し、空調システム全体の熱バランス、すなわち
冷凍サイクルの吸排熱のバランスがとられる。

以上は、１つを冷房にし、残りの３つを暖房にした例で
あり、この場合には、蒸発量（冷房負荷）が凝縮量（暖
房負荷）よりも少なくなるが、例えば、右端の利用側熱
交換器５１Ｄだけを暖房にし、残りの３つを冷房するよ
うな場合には、反対に、凝縮量（暖房負荷）が蒸発量（
冷房負荷）よりも少なくなる。このような場合には、熱
源側熱交換器２３の水熱交換器６０への流入量を増大さ
せ、そこでの凝縮量を増大させる。凝縮量（暖房負荷）
が蒸発量（冷房負荷）よりも少ない場合に、この実施例
では、熱源側熱交換器２３は凝縮器として作用している
ので、ここでの凝縮量を増大させることにより、少ない
凝縮量（暖房負荷）を充分に補うことができる。

これらから明らかなように、本実施例によれば、たとえ
利用側熱交換器５１Ａ−Ｄにおける蒸発量（冷房負荷）
と凝縮量（暖房負荷）との間にアンバランスが生じても
、この差分け、熱源側熱交換器２３により自動的に補わ
れるので、きわめて安定した空調システムを構築するこ
とができる。また、熱源側熱交換器２３をいわゆる水冷
タイプにしたので、この熱源側熱交換器２３は外気と熱
交換させる必要がなく、そのためには熱源側ユニット５
を必ずしも屋外に設置する必要もなくなり、設置場所に
節約を受けることはない、などの効果を得ることができ
る。

第２図は他の実施例を示している。同図（ａ）は、熱源
側熱交換器２３の水熱交換器６０への流大量を調節する
流水量制御弁７０として電動式の三方弁を用いたもので
ある。この流水量制御弁７０には、いわゆる比例制御用
コントロールバルブが用いられ、制御装置６８によりア
クチュエータ７１が制御されると、流水量制御弁７０は
、弁開度を徐々に、かつ直線的に増大させるよう構成さ
れている。

同図（ｂ）は、流水量制御弁７２に、比例制御用コント
ロールバルブ７２ａと、電磁弁７２ｂとの組み合わせを
用いたものである。先ず、比例制御用コントロールバル
ブ７２ａにより徐々に流入量を増大させ、これが全開と
なったら、電磁弁７２ｂを全開にするとともに、−旦、
比例制御用コントロールバルブ７２ａを全閉にし、次に
、再び比例制御用コントロールバルブ７２ａにより徐々
に流入量を増大させる。これによれば、同図（ａ）のも
のと比べて、容量の小さな比例制御用コントロールバル
ブ７２ａを用いることができ、しかも水熱交換器６０に
流入する水量を直線的に増大させることができる。

同図（ｅ）は、流水量制御弁７３に、比例制御用コント
ロールバルブ７３ａと、２つの電磁弁７３ｂ、７３ｃと
の組み合わせを用いたものである。これによれば、同図
（ｂ）のものと比べて、さらに容量の小さな比例制御用
コントロールバルブ７３ａを用いることができる。

第３図は他の実施例を示している。ここでは、利用側ユ
ニット５Ａ−Ｅ内に５つの利用側熱交換器５１Ａ−Ｅを
配設するとともに、熱源側ユニット１内に、２つの熱源
側熱交換器２３を配設している。これら熱源側熱交換器
２３は、ともに水冷タイプであり、この実施例の作用及
び効果は、第１図のそれと同じであるので同一符号を付
してその説明を省略する。しかして、図示のように、多
くの利用側熱交換器５１Ａ−Ｅを連設する場合には、蒸
発量（冷房負荷）と凝縮量（暖房負荷）との間のアンバ
ランスを効率よく補うために、複数の熱源側熱交換器２
３を並設してこれら熱源側熱交換器を単独及び同時に作
用させることが望ましく、このように構成することによ
り、より一層効果的な空調システムを構築することがで
きる。

第４図は他の実施例である。同図（ａ）は、２つの熱源
側熱交換器２３を並設したときの、水熱交換器６０への
流水量制御弁８０を示している。

この例では、双方ともに、いわゆる比例制御用コントロ
ールバルブ８１を用いている。同図（ｂ）は、流入量制
御弁８２のうち、一方が比例制御用コントロールバルブ
８３であり、他方が電磁弁８５である。いずれの作用及
び効果も第２図のそれと同じであるのでその説明は省略
する。

第５図は３つの熱源側熱交換器２３を並設したときの実
施例である。同図（ａ）は、流水量制御弁９０を、３つ
の比例制御用コントロールバルブ９１で構成したもので
ある。また、同図（ｂ）は、流水量制御弁９３を、１つ
の比例制御用コントロールバルブ９５と１．２つの電磁
弁９６により構成したものである。これらの作用及び効
果も第２図のそれと同しであるのでその説明は省略する
。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、熱源
側熱交換器を、水冷式熱交換器とするとともに、この熱
源側熱交換器に流れる水の流量を調節する流水量制御弁
の弁開度を、利用側熱交換器における凝縮量または蒸発
量に応じて制御するようにしたから、利用側熱交換器に
おける蒸発量（冷房負荷）と凝縮量（暖房負荷）との間
にアンバランスが生じても、この差分は、水冷タイプの
熱源側熱交換器により自動的に補われるので、きわめて
安定した空調システムとなる。また、熱源側熱交換器を
いわゆる水冷タイプにしたので、この熱源側熱交換器は
外気と熱交換させる必要がなく、そのために熱源側ユニ
ットを必ずしも屋外に設置する必要もなくなり、その設
置場所に節約を受けることもない、などの種々の効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による空気調和装置の一実施例を示す冷
媒回路図、第２図（ａ）乃至第２図（Ｃ）は流水量制御
弁の他の実施例を示す冷媒回路図、第３図は本発明によ
る空気調和装置の他の実施例を示す冷媒回路図、第４図
（ａ）及び第４図（ｂ）は流水量制御弁の他の実施例を
示す冷媒回路図、第５図（ａ）及び第５図（ｂ）は同じ
く流水量制御弁の他の実施例を示す冷媒回路図である。 １・・・熱源側ユニット、３・・・ユニット間配管、５
・・・利用側ユニット、２１・・・圧縮機、２３・・・
熱源側熱交換器、２５ａ、２５ｂ・・・切換弁、２７・
・・冷媒吐出管、２８・・・冷媒吸込管、３１・・・液
管、３２・・・高圧ガス管、３３・・・低圧ガス管、３
５・・・冷媒減圧器、３７・・・低圧ガス用切換弁、３
８・・・高圧ガス用切換弁、５１・・・利用側熱交換器
、６０・・・水熱交換器、６４．７０．７２，７３，８
０，８２，９０゜９３・・・流水量制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機及び熱源側熱交換器が設けられた熱源側ユニット
   と、利用側熱交換器が設けられた利用側ユニットと、両
   ユニット間を接続する高圧ガス管と低圧ガス管と液管と
   からなるユニット間配管と、高圧ガス管と低圧ガス管に
   設けられ、前記熱源側熱交換器と利用側熱交換器を凝縮
   器または蒸発器として作用させる冷媒流路切換用の切換
   弁とを備えた空気調和装置において、前記熱源側熱交換
   器を冷媒が水と熱交換する水冷式熱交換器とするととも
   に、この熱源側熱交換器に流れる水の流量を調節する流
   水量制御弁と、前記利用側熱交換器における凝縮量また
   は蒸発量に応じて前記流水量制御弁の弁開度を制御する
   制御装置とを備えたことを特徴とする空気調和装置。