JPH0533970A - 個別分散型空調システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 個別分散型空調システムの冷温水配管の簡略
化と小型化及び冷温水の同時供給を可能にする。 【構成】 室外機１から供給管４１、戻り管４３からな
る第１の主配管と、供給管４２、戻り管４４から成る第
２の主配管にともに冷水または温水を送るか、一方に冷
水、他方に温水を送り、供給管５１、５３、戻り管５
２、５４より成る各サブ配管では切り替え弁６１〜６４
で選択した冷水または温水をかく負荷部へ送る。 【効果】 冷温水配管の管長の短縮と配管の小口径化が
でき、かつ冷房と暖房の同時要求にも応じられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は個別分散型空調システム
に係わり、特に室外機より複数の負荷部へ冷水及び温水
の一方または双方を供給して冷暖房を行う個別分散型空
調システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】各負荷部に空調機を設置する個別空調方
式は、事務所ビル、特にテナントビルなどの各負荷部の
冷暖房需要が独立して変化するところでは非常に有利で
あるが、多数の小容量の空調機を設置する必要があり、
設置スペース大でかつ不経済である。それを解消するた
め、例えば実開昭５８ー４６０２６号に記載のシステム
では、大容量の吸収式または圧縮式冷温水機を室外機と
して設置し、そこで温水と冷水を作り、それぞれの供給
管と戻り管の合計４本を用いて各負荷部（室内ユニッ
ト）へ送り、個々に負荷部の冷暖房を行う４管式セント
ラル空調システムが製品化されている。この種のもので
は、特にかく負荷部より室外機の起動停止（発停）がで
きる個別分散型空調システムが注目され、その市場が伸
びている。また特開昭６３ー１８９７２８号には、圧縮
式冷凍機を室外機とした３管式空調システムが示されて
いる。これは室外機から各負荷部への冷熱や温熱の輸送
媒体としてフレオンを用いたもので、この熱媒体は液か
らガスへ相変化するときの潜熱を利用するため、冷房用
の低温媒体の戻りと暖房用の高温媒体を混合しても、そ
の温度変化（顕熱）による熱損失が少ない。そのため媒
体戻り管を冷房と暖房で一緒にできるので３管式が可能
となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術の
内、特開昭５８ー４６０２６号のものは、吸収式冷温水
機を用いているが、この熱媒体は冷水と温水であり、そ
の温度差（顕熱）で熱輸送するので、低温の冷水と高温
の温水の戻り管を一緒にすると熱損失が大きくなってし
まう。このため４本の冷温水配管が必要となり、配管の
工事費とスペースの増大などの問題がる。一方、特開昭
６３ー１８９２７８号のものは、フレオンを用いるが、
これはオゾン層破壊などの環境問題があり、それを用い
た３管式システムの伸びは期待できない。また各負荷部
を一括して冷房または暖房の一方のモードで運転するよ
うにすれば２管式配管ですみ、設備経費上の利点はある
が、冷暖房の個別化、多様化する要求には応じられな
い。

【０００４】本発明の目的は、冷水及び温水の同時供給
が可能で配管の経費が少なくてすみ、環境問題の生じる
ことのない個別分散型空調システムを提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、冷水及び
温水を同時に発生可能な室外機と、該室外機からの冷水
または温水を輸送するための各々が２管式の第１及び第
２の主配管と、該第１あるいは第２の主配管により輸送
されてきた冷水または温水を付加部へ運ぶための２管式
のサブ配管と、該サブ配管を上記第１あるいは第２の主
配管のどちらに接続するかを切り替えるための上記サブ
配管毎に設けられた第１切り替え弁とを備えることによ
り達成される。

【０００６】

【作用】寒気または暖気には温水または冷水の一方のみ
を大量に負荷部へ送る必要があるが、中間期（春、秋）
にはある負荷部からは冷房が、別の負荷部からは暖房が
要求される。従って室外機から出る主配管は同時に冷水
と温水を運ぶ必要があり、これを第１の主配管と第２の
主配管で分担する。この中間期の冷房、暖房の熱負荷は
個々にはそんなに大きくないから、各配管もそれに合わ
せて小さくてよい。一方、寒期または暖期における温水
または冷水のみの輸送は第１、第２の主配管の両方を使
って行えるから、大きな熱負荷に対応できる。サブ配管
の方は冷水または温水の一方のみを切り替え弁から取り
込んで１つの負荷部へ送るから、これは小さな２管式の
配管でよく、従って主配管の１つづつは細くても全体と
して配管を有効に使うことで多様な要求に答えることの
できる個別分散空調システムを安い配管経費で実現でき
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の個別分散空調システムを、図
１の実施例を用いて詳しく説明する。本システムは、室
外機１と、冷温水供給管４１、４２と冷温水戻り管４
３、４４からなる２組の主循環ループと、これに切り替
え弁６１〜６４を介して接続され、冷温水供給管５１、
５３と冷温水戻り管５２、５４から成る複数組のサブ循
環ループ（これは１つでもよい）と、このループに枝管
７１〜７５を介して接続された負荷部としてのエアハン
ドリングユニット８１、８２、ファンコイルユニット８
３〜８５とから構成されている。室外機１は、負荷に応
じて、即ち冷温水の戻り温度等の検出値にしたがって冷
温水流量や燃料供給量等を自立制御する機能を持ってい
る。負荷部であるエアハンドリングユニット８１、８２
は冷温風変換部２０と複数の操作機２１、冷温風吹き出
し部２２を持ち、冷温水流入量及び冷温風吹き出し量等
を自立制御する機能を持っており、またファンコイルユ
ニット８３〜８５は、冷温風発生器３０と操作器３１を
持ち、冷温水流入量や送風量で自立制御する機能をもっ
ている。以上の制御の他に、負荷部の各操作器２１、２
３より室外機１へ発停信号を、弁制御器９１、９２へ冷
暖切り替え信号を送り、これによって負荷部からの冷
房、暖房の切り替えや室外機の発停操作を可能にしてい
る。さらに操作器２１、３１からのオン、オフ信号や弁
制御器９１、９２からの冷暖切り替え信号を負荷部へ送
り、これによって負荷部の冷房と暖房の可動台数及びそ
の変化をもとにした予測制御を前記の自立制御に優先し
て行い、負荷部の負荷変化に対する応答性を改善してい
る。

【０００８】次に本実施例の動作を説明する。図６は年
間を通した冷暖房負荷パターンの例を示しており、寒期
はほぼ暖房のみでかつ高負荷（１００〜５０％程度）、
同様に暖期はほぼ冷房のみでかつ高負荷（１００〜５０
％程度）である。一方、中間期は低負荷（０〜５０％程
度）であるが、冷房と暖房とが同時に必要になってい
る。従って春、秋などの冷暖房が双方ともに要求される
中間期には、冷温水供給管４１と戻り管４３を用いて室
外機１からの温水を供給し、冷温水供給管４２と戻り管
４４を用いて室外機１からの冷水を供給する。例えばエ
アハンドリングユニット８１、８２へ温水を送るとき
は、切り替え弁６１、６２を操作し、供給管４１の温水
の一部をサブ循環ループの供給管５１へ流し、枝管７
１、７２を介して各ユニット８１、８２へ温水を送り、
冷温風変換部２０で温風に変え、各吹き出し部２２より
室内へ吹き出し暖房する。使用済みの温水は戻り管５
２、切り替え弁６２を通って主循環ループの戻り管４３
へ戻される。逆に冷水を送るときは、切り替え弁６１、
６２を操作し、供給管４２、の冷水の一部をサブ循環ル
ープの供給管５１経由でユニット８１、８２へ送り、使
用済みの冷水は戻り管５２経由で主循環ループの戻り管
４４へ戻す。ファンコイルユニット８３〜８５でも同様
に、冷暖房の切り替えを切り替え弁６３、６４の操作に
より行い、各冷温風発生器３０より温風または冷風を吹
き出し、室内を暖房または冷房する。

【０００９】寒期には、主循環ループの供給管４１、４
３の双方に室内器１から温水を流し、従ってサブ循環ル
ープの供給管５１、５３にもすべて温水のみを供給す
る。これによって中間期の２倍までの（供給管２本分）
温水供給が可能となり、供給管及びこれらの戻り管の１
本づつの太さは中間期の需要を満たすもので十分であ
る。暖期（夏）における冷房も寒期の場合と同様であ
る。

【００１０】以上のごとく、中間期には主循環ループに
常に温水と冷水を流し、各サブ循環ループ毎に冷水・温
水の選択ができるようにし、寒期または暖期には主循環
ループ全てに温水または冷水のみを流すようにすれば、
個々の配管は小さくてすむから、経費がかからない。

【００１１】次に本実施例の室外機１の各種の実施例を
説明する。図２は、開放型冷却塔１００を持つ通常の吸
収式冷温水機１０を２個用いたときの室外機の実施例を
示す。各吸収式冷温水機毎に供給管４１と戻し管４３か
らなる主循環ループと、供給管４２と戻し管４４からな
る主循環ループが接続され、負荷部の要求に応じて前記
のように温水または冷水の双方または一方を供給する。
本実施例によれば、両方の吸収式冷温水機が独立して運
転できるため、システム構成及び運転制御が簡単になる
という効果がある。

【００１２】図３は密閉型冷却塔１１０をもつ吸収式冷
温水機１１を室外機に用いた実施例を示す。本体１１よ
り冷水または温水を発生するとともに、冷却塔１１０へ
の冷却水を温水として回収利用できるようにしたもので
ある。中間期は、本体１１より冷水を供給管４２へ供給
すると同時に、切り替え弁１１３、１１４の操作によ
り、冷却水の一部または全部を温水として供給管４１へ
供給する。寒期には冷却塔１１０は不要になるため、本
体１１よりの温水を供給管４２へ送るとともに、切り替
え弁１１１、１１２を介して供給管４１へも供給する。
また暖期には、冷却塔１１０からの温水は不要のため、
切り替え弁１１３、１１４を操作して冷却水の全量を冷
却塔１１０で処分し、本体１１からの冷水を供給管４２
へ送るとともに切り替え弁１１１、１１２を介して供給
管４１へ供給する。本実施例は、１個の熱源機（吸収式
冷温水機）で冷温水が同時に発生できるので、装置が小
型化し、かつ省エネルギーの効果がある。

【００１３】図４は通常の吸収式冷温水機１０と温水ボ
イラ１２を室外機に用いた実施例を示す。中間期は吸収
式冷温水機１０より冷水を発生させて供給管４１へ送
り、同時に温水ボイラ１２より温水を発生させて供給管
４２へ供給する。寒期は吸収式冷温水機１０及び温水ボ
イラ１２よりともに温水を発生させて、供給管４１及び
４２へそれぞれ温水を供給する。暖房負荷が小さいとき
は吸収式冷温水機１０を停止し、温水ボイラ１２からの
温水を切り替え弁１１１、１１２を操作して供給管４１
へも送るようにする。暖期には温水ボイラ１２を停止
し、切り替え弁１１１、１１２を操作して吸収式冷温水
機１０よりの冷水を両方の供給管４１、４２へ送る。ま
た吸収式冷温水機１０の代わりに冷水専用機を用いるこ
ともでき、その時は、寒期には冷水専用機を停止し、温
水ボイラ１２よりの温水を切り替え弁１１１、１１２の
操作により両方の供給管４１、４２へ供給する。さらに
吸収式冷温水機１０の代わりに図３の密閉型冷却塔をも
った吸収式冷温水機１１を用いることもできる。この場
合、中間期には温水を温水ボイラ１２と冷却水から得ら
れるため、暖房能力を増大できる。また本実施例は冷房
に比べ暖房能力を大きくとれる長所があり、寒冷地の空
調に適している。

【００１４】図５は通常の吸収式冷温水機１０と密閉型
冷却塔１１０を用いる吸収式冷温水機１１を組み合わせ
た実施例を示す。寒期には、両方の吸収式冷温水機１
０、１１より温水を供給管４１、４２へ供給し、暖房負
荷が小さいときにはどちらか一方の吸収式冷温水機を停
止し、切り替え弁１１１、１１２を介して運転している
方の吸収式冷温水機から両方の供給管４１、４２へ温水
を供給する。暖期には、冷却水は冷却塔１１０で処理
し、両方の吸収式冷温水機１０、１１からの冷水を供給
管４１、４２へ供給し、冷房負荷が小さいときはどちら
かの吸収式冷温水機を停止し、切り替え弁１１１、１１
２を介して運転している方の吸収式冷温水機から両方の
供給管４１、４２へ冷水を供給する。中間期の冷房と暖
房負荷がほぼ等しいときは、吸収式冷温水機１１のみ運
転し、これの出力する冷水を供給管４２へ供給し、冷却
水の一部または全部を温水として切り替え弁１１３、１
１４を介して供給管４１へ供給する。暖房負荷を大きく
したいときは、吸収式冷温水機１０も運転し、この吸収
式冷温水機１０からの温水を上記冷却水と併せて供給管
４１へ供給する。反対に冷房負荷を大きくしたいときは
両方の吸収式冷温水機１０、１１で冷水を作り、切り替
え弁１１１、１１２を介して供給管４２へ大量の冷水を
供給し、一方の吸収式冷温水機１１の冷却水を温水とし
て切り替え弁１１３、１１４を介して供給管４１へ供給
する。本実施例は、省エネルギーでかつ冷暖房負荷を大
幅に変化できる効果を持つ。

【００１５】なお、以上の室外機の実施例では、２個ま
たは１個の熱源機を持つものとしたが、本発明はそれに
限定されるものではなく、３個またはそれ以上の熱源機
の組合せでも同様の作用効果が得られる。また、吸収式
冷温水機の代わりに吸収式ヒートポンプを用いてもよ
く、この場合は冷却塔１００、１１０は外部の熱を回収
するヒーテイングタワーとして運転し、より多くの温水
を得ることができる。また熱源機としては、フレオンを
用いずに冷水と温水を発生する圧縮式のものでもよい。
また冷熱、温熱の輸送媒体としては水に限るものではな
く、顕熱（温度差）を利用したエチレングリコール等の
ブラインを用いてもよい。また図１の実施例では、負荷
部として複数のエアハンドリングユニットやファンコイ
ルユニットを用いているが、それに限定されるものでは
なく、負荷部の種々の接続方法に対しても本発明を適用
できることは言うまでもない。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、冷水または温水を供給
するための４管式の主循環ループと２管式のサブ循環ル
ープとを組み合わせることにより、配管長の削減と配管
径の低減を可能とし、かつ冷温水を効率的に供給できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステムの一実施例を示すブロック図
である。

【図２】室外機の第１の実施例を示す図である。

【図３】室外機の第２の実施例を示す図である。

【図４】室外機の第３の実施例を示す図である。

【図５】室外機の第４の実施例を示す図である。

【図６】冷暖房の年間需要パターンを示す図である。

【符号の説明】

１ 室外機 １０ 吸収式冷温水機 １１ 吸収式冷温水機 １２ 温水ボイラ ２１ 操作器 ３１ 操作器 ４１ 冷温水供給管 ４２ 冷温水供給管 ４３ 冷温水戻り管 ４４ 冷温水戻り管 ５１ 冷温水供給管 ５２ 冷温水戻り管 ５３ 冷温水供給管 ５４ 冷温水戻り管 ６１ 切り替え弁 ６２ 切り替え弁 ６３ 切り替え弁 ６４ 切り替え弁 ９１ 弁制御器 ９２ 弁制御器 １００ 開放型冷却塔 １１０ 密閉型冷却塔 １１１ 切り替え弁 １１２ 切り替え弁 １１３ 切り替え弁 １１４ 切り替え弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 滋郎 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内 (72)発明者 壁田 昭 東京都千代田区神田和泉町１ 日立ビル施 設エンジニアリング株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷水及び温水を同時に発生可能な室外機
   と、該室外機からの冷水または温水を輸送するための各
   々が２管式の第１及び第２の主配管と、該第１あるいは
   第２の主配管により輸送されてきた冷水または温水を負
   荷部へ運ぶための２管式のサブ配管と、該サブ配管を上
   記第１あるいは第２の主配管のどちらに接続するかを切
   り替えるための上記サブ配管毎に設けられた第１切り替
   え弁とを備えたことを特徴とする個別分散型空調システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記負荷部の各々に、前記室外機の運転
   制御及び当該負荷部対応に設けられた前記切り替え弁の
   制御を行うための操作手段を設けたことを特徴とする請
   求項１記載の個別分散型空調システム。
3. 【請求項３】 前記室外機は、それぞれが開放型冷却塔
   を備え、かつ一方の出力が前記第１の主配管に他方の出
   力が前記第２の主配管に接続された２台の吸収式冷温水
   機からなり、該吸収式冷温水機は、冷房のみの需要期に
   はともに冷水を発生し、暖房のみの需要期にはともに温
   水を発生し、冷房・暖房の同時需要期には一方が冷水を
   他方が温水を発生するとともに、前記負荷部では、その
   需要に応じて前記第１切り替え弁を操作することによ
   り、上記第１または第２の主配管から冷水または温水を
   当該負荷部に接続された前記サブ配管へ取り込むことを
   特徴とする請求項１または２記載の個別分散型空調シス
   テム。
4. 【請求項４】 前記室外機は、密閉型冷却塔を備えその
   出力が前記第１の主配管に接続された吸収式冷温水機
   と、該冷温水機の冷却水を前記第２の主配管へ取り出し
   て循環させるための第２切り替え弁と、上記第１の主配
   管内の冷水または温水の一部を上記第２の主配管へ取り
   出すための第３切り替え弁とからなり、冷房のみまたは
   暖房のみの需要期には上記吸収式冷温水機で発生させた
   冷水または温水を上記第１の主配管と上記第３切り替え
   弁を介して上記第２の主配管へ供給し、冷房・暖房の同
   時需要期には上記吸収式冷温水機で発生させた冷水を上
   記第１の主配管へ供給しかつ上記冷却水を上記第２切り
   替え弁を介して上記第２の主配管へ供給するとともに、
   前記負荷部では、その需要に応じて前記第１切り替え弁
   を操作することにより、上記第１または第２の主配管か
   ら冷水または温水を当該負荷部に接続された前記サブ配
   管へ取り込むことを特徴とする請求項１または２記載の
   個別分散型空調システム。
5. 【請求項５】 前記室外機は、開放型冷却塔を備えその
   出力が前記第１の主配管に接続された吸収式冷温水機
   と、その出力が前記第２の主配管に接続された温水ボイ
   ラと、上記吸収式冷温水機の出力部と上記温水ボイラの
   出力部との間を結ぶための第４切り替え弁とから成り、
   冷房のみの需要期には上記温水ボイラを停止して上記吸
   収式冷温水機で発生させた冷水を上記第１の主配管と上
   記第４切り替え弁を介して上記第２の主配管へ供給し、
   暖房のみの需要期で大きな暖房能力を要するときには上
   記吸収式冷温水機及び温水ボイラで発生させた温水を上
   記第１及び第２の主配管へそれぞれ供給し、暖房のみの
   需要期で小さい暖房能力でよいときには上記吸収式冷温
   水機を停止して上記温水ボイラで発生させた温水を上記
   第２の主配管と上記第４切り替え弁を介して上記第１の
   主配管へ供給し、冷房・暖房の同時需要期には上記吸収
   式冷温水機で発生させた冷水を上記第１の主配管へ、上
   記温水ボイラで発生させた温水を上記第２の主配管へ供
   給するとともに、前記負荷部ではその需要に応じて上記
   第１または第２の主配管から冷水または温水を当該負荷
   部に接続された前記サブ配管へ取り込むことを特徴とす
   る請求項１または２記載の個別分散型空調システム。
6. 【請求項６】 前記室外機は、その出力が前記第１の主
   配管に接続された冷水専用機と、その出力が前記第２の
   主配管に接続された温水ボイラと、上記冷水専用機の出
   力部と上記温水ボイラの出力部との間を結ぶための第５
   切り替え弁とから成り、冷房のみの需要期には上記温水
   ボイラを停止して上記冷水専用機で発生させた冷水を上
   記第１の主配管と上記第５切り替え弁を介して上記第２
   の主配管へ供給し、暖房のみの需要期には上記冷水専用
   機を停止させ温水ボイラで発生させた温水を上記第２の
   主配管と上記第５切り替え弁を介して上記第１の主配管
   へ供給し、冷房・暖房の同時需要期には上記冷水専用機
   で発生させた冷水を上記第１の主配管へ、上記温水ボイ
   ラで発生させた温水を上記第２の主配管へ供給するとと
   もに、前記負荷部ではその需要に応じて上記第１または
   第２の主配管から冷水または温水を当該負荷部に接続さ
   れた前記サブ配管へ取り込むことを特徴とする請求項１
   または２記載の個別分散型空調システム。
7. 【請求項７】 前記室外機は、密閉型冷却塔を備えその
   出力が前記第１の主配管に接続された吸収式冷温水機
   と、その出力が前記第２の主配管に接続された温水ボイ
   ラと、上記吸収式冷温水機の出力部と上記温水ボイラの
   出力部との間を結ぶための第６切り替え弁とから成り、
   冷房のみの需要期には上記温水ボイラを停止して上記吸
   収式冷温水機で発生させた冷水を上記第１の主配管と上
   記第６切り替え弁を介して上記第２の主配管へ供給し、
   暖房のみの需要期で大きな暖房能力を要するときには上
   記吸収式冷温水機及び温水ボイラで発生させた温水を上
   記第１及び第２の主配管へそれぞれ供給し、暖房のみの
   需要期で小さい暖房能力でよいときには上記吸収式冷温
   水機を停止して上記温水ボイラで発生させた温水を上記
   第２の主配管と上記第６切り替え弁を介して上記第１の
   主配管へ供給し、冷房・暖房の同時需要期には上記吸収
   式冷温水機で発生させた冷水を上記第１の主配管へ、上
   記温水ボイラで発生させた温水及び上記吸収式冷温水機
   の冷却水を上記第２の主配管へ供給するとともに、前記
   負荷部ではその需要に応じて上記第１または第２の主配
   管から冷水または温水を当該負荷部に接続された前記サ
   ブ配管へ取り込むことを特徴とする請求項１または２記
   載の個別分散型空調システム。
8. 【請求項８】 前記室外機は、密閉型冷却塔を備えその
   出力が前記第１の主配管に接続された第１の吸収式冷温
   水機と、その出力が前記第２の主配管に接続された第２
   の吸収式冷温水機と、上記２つの吸収式冷温水機の出力
   部の間を結ぶための第７切り替え弁と、上記第１の吸収
   式冷温水機の冷却水を上記第２の主配管へ取り出して循
   環させるための第８切り替え弁とから成り、冷房のみの
   需要期には上記第１の吸収式冷温水機の冷却水は冷却塔
   で処理し、冷房需要が大きいときは上記第１及び第２の
   吸収式冷温水機で発生させた冷水を上記第１及び第２の
   主配管へそれぞれ供給し、冷房需要が小さいときは一方
   の吸収式冷温水機を停止してもう一方の吸収式冷温水機
   で発生させた冷水を上記第７切り替え弁を用いて上記第
   １及び第２の主配管へ供給し、暖房のみの需要期で大き
   な暖房能力を要するときには上記第１及び第２の吸収式
   冷温水機で発生させた温水を上記第１及び第２の主配管
   へそれぞれ供給し、暖房のみの需要期で小さい暖房能力
   でよいときには一方の吸収式冷温水機を停止しもう一方
   の吸収式冷温水機で発生させた温水を上記第７切り替え
   弁を用いて上記第１及び第２の主配管へ供給し、冷房・
   暖房の同時需要期には上記第１の吸収式冷温水機で発生
   させた冷水を上記第１の主配管へ供給し、上記第１の吸
   収式冷温水機の冷却水を上記第８切り替え弁を介して上
   記第２の主配管へ供給し、該供給で温水が不足なときに
   はさらに上記第２の吸収式冷温水機で発生させた温水を
   上記第２の主配管へ供給するとともに、前記負荷部では
   その需要に応じて上記第１または第２の主配管から冷水
   または温水を当該負荷部に接続された前記サブ配管へ取
   り込むことを特徴とする請求項１または２記載の個別分
   散型空調システム。