JPH0692831B2 - マルチヒートポンプ空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビル空調の空気調和装置に関する。

〔従来の技術〕

ビルにおける空気調和装置の方式は、中央方式と個別方
式とに大きく分かれる。

このうち、中央方式は第３図に示すように、ヒートポン
プチラー１等の熱源とエアハン２などの空調機を集中的
に設け、ダクト３にて所定の各室に送風し、冷暖房を行
う方式である。この方式は送風量が多く、外気冷房や中
間期の換気に適している。

ただし、熱源や空調機が１台の集中方式であるため、運
転性や制御性において各室ごとの個別制御ができない。

図中、４はヒートポンプチラー１とエアハン２とを結ぶ
冷温水配管、５はダクト３からの吹出口、６はダクト
３′への吸込口を示す。

一方、個別方式は第４図に示すように個別に熱源を持つ
空調機７を各フロアーまたは室毎に設置し、室内の使用
状態及び負荷状態により運転を行う方式である。また、
換気についても各室毎に換気装置を設けることが多く、
各室ごとに運転を行っている。図中、８はこのような換
気装置の換気ダクト中に配設する全熱交換器であり、ま
た、前記空調機７の熱源はマルチ屋外機９に冷媒管10で
接続される。

この個別方式は、運転性や制御性において各室ごとの個
別制御が可能なことから、中小規模のビルに適したもの
とされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように中小規模のビルを対象とした場合、個別方式
が多く採用されているが、外気取入れ及び加湿について
は、各階毎に全熱交換器８や加湿器を設置することにな
り、天井裏に多くの配管やフィルターが配設されてこれ
らのメンテナンスが大変であり、また施工性も良くな
い。

さらに下階部分では、外気取入れ位置が外部環境の悪い
下方となるため、室内環境にとって好ましくない。ま
た、室内機に換気負荷を負担させることになり、換気負
荷を見込んだ冷房能力が必要で、それに伴い機器が大き
くなる。

なお、個別方式でヒートポンプ式空調機を用い、室内か
ら屋外に排気される空気の全部または一部が屋外側コイ
ルを通過するようにして、通過の際の熱交換で省エネル
ギー化を図ることは、特開昭60−105844号公報に示され
ている。

この特開昭60−105844号公報の空気調和機も個別方式な
ので、前記のごときメンテナンス性や環境性、施工性で
難がある。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、特開昭60
−105844号公報のごときヒートポンプ式空調機を用いて
省エネルギーを図れるとともに、１台のユニット型空調
機の集中方式を採用してメンテナンス面や環境面、施工
面に優れるものでありながら、個別制御を可能として中
小規模のビルに最適なマルチヒートポンプ空気調和装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するため、閉鎖形ハウジング内
を、一方に外気取入口を有し、反対側が送風ダクトに接
続する吸気部と、一方に排気口を有し反対側が排気ダク
トに接続する排気部とに区画し、吸気部では外気取入口
側から排気ゾーンとに跨がる全熱交換器と、ヒートポン
プの室内側エバポレータ・コンデンサコイルと加湿器と
インバータ送風機とを並べて配設し、排気部では排気ダ
クト側からインバータ送風機と、前記全熱交換器と、室
外側エバポレータ・コンデンサコイルと排気ファンとを
並べて配設し、さらに吸気部の外気取入口と全熱交換器
間と排気部の全熱交換器と室外側エバポレータ・コンデ
ンサコイル間とを連通するバイパス路を形成したユニッ
ト型空調機を屋上等のビルの一個所に設置し、この空調
機に接続する前記送風ダクトと排気ダクトとはビル内の
各ゾーンに到り、ゾーン毎に全閉型の定風量装置又は可
変風量装置と送風ダクトと排気ダクトとにそれぞれ設け
たこと、及び必要に応じてユニット型空調機の排気部の
インバータ送風機と全熱交換器間と吸気部の全熱交換器
と室内側エバポレータ・コンデンサコイル間にもバイパ
ス路を設けることを要旨とするものである。

〔作用〕

請求項第１項記載の本発明によれば、外気はユニット型
空調機の外気取入口から吸気部に導入され、全熱交換器
を通り、室内側エバポレータ・コンデンサコイルで冷却
（夏季）または加温（冬季）され、必要に応じて（冬季
に多い）加湿器で適宜な湿気を与えられ、送風機により
送風ダクトへ送り出され、該送風ダクト端の吹出口から
室内に吹出される。

一方、室内の空気は排気ダクト端の吸込口からこの排気
ダクトを経て、ユニット型空調機の排気部に入り、送風
機、全熱交換器、室外側エバポレータ・コンデンサコイ
ルを通過して排気口から屋外へ排出される。

このような吸気と排気の流れにおいて、吸気は全熱交換
器で室内からの排気と熱交換され、その分だけ室内側エ
バポレータ・コンデンサコイルにかかる負荷を軽減でき
る。

また、排気は全熱交換器を通過し、バイパス路を経て全
熱交換器に到らずに排気部へ流れる外気（吸気）と混合
され、室外側エバポレータ・コンデンサコイルの熱源と
して利用されてから排気口から屋外へ排出される。

そして、吸気及び排気を行うインバータ送風機は、ゾー
ン毎に設けた定風量装置又は可変風量装置の開または全
閉に応じてファン性能を無段階にコントロールされ、そ
の結果各ゾーン毎の状態に応じた個別制御を行うことが
できる。

請求項第２項記載の本発明によれば、前記作用に加えて
排気部における排気で送風機から全熱交換器へ送られる
ものの一部は、バイパス路から吸気部へ入り、室内側エ
バポレータ・コンデンサコイルに行く外気と混合され
て、この室内側エバポレータ・コンデンサコイルにかか
る負荷をさらに軽減できる。

〔実施例〕 以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明のマルチヒートポンプ空気調和装置の１
実施例を示す説明図、第２図は本発明で使用するユニッ
ト型空調機の詳細を示す回路図である。

先ず、このユニット型空調機11から説明すると、閉鎖形
ハウジング12内を、一方に外気取入口13を形成し、反対
側に送風ダクト14を接続する吸気部15と、一方に排気口
16を形成し、反対側に排気ダクト17を接続する排気部18
とに区画した。

そして、吸気部15では外気取入口13側から排気部18とに
跨がる全熱交換器19と、ヒートポンプの室内側エバポレ
ータ・コンデンサコイル20と加湿器21とインバータ送風
機22とを並べて配設し、排気部18では排気ダクト17側か
らインバータ送風機23と、前記全熱交換器19と、室外側
エバポレータ・コンデンサコイル24と排気ファン25とを
並べて配設する。

さらに、吸気部15では外気取入口13の近傍に温度センサ
ー26と湿度センサー27を設け、排気部18では排気ダクト
17の接続部付近に温度センサー28と湿度センサー29を設
けた。

また、吸気部15の外気取入口13と全熱交換器19間と排気
部18の全熱交換器19と室外側エバポレータ・コンデンサ
コイル24間とを連通するガラリ状のバイパス路30を形成
し、さらに粗フィルター31と吸気部15と排気部18の適宜
個所に、またメインフィルター32を吸気部15の全熱交換
器19と室内側エバポレータ・コンデンサコイル20との間
に配設し、その前後に差圧スイッチ33を取付ける。

この他に、センサーとしてインバータ送風機22,23の風
下側に風速センサー34を設け、温度センサー35もさらに
追加する。

このようなユニット型空調機11は屋上等のビルの一個所
に設置され、該空調機11に接続する前記送風ダクト14と
排気ダクト17はビル内に伸びて、各フロアまたは各室の
ゾーンに到り、ゾーン毎に全閉型の定風量装置又は可変
風量装置36,37を送風ダクト14と排気ダクト17とにそれ
ぞれ設ける。

送風ダクト14の定風量装置又は可変風量装置36から先の
先端に吹出口38を形成し、排気ダクト17の定風量装置又
は可変風量装置37から先の端部に吸込口39を形成した。

なお、他の実施例として第１図に示すように前記ユニッ
ト型空調機11は、排気部18のインバータ送風機23と全熱
交換器19間と吸気部15の全熱交換器19と室内側エバポレ
ータ・コンデンサコイル20間にもバイパス路40を設ける
ようにしてもよい。

次に、使用法について説明する。

夏期においては、インバータ送風機22の吸引力で外気取
入口13から空調機11内に導入された外気の大部分が全熱
交換器19を通過して、室内からの排気と熱交換し、冷や
され、さらにエバポレータ・コンデンサコイル20によっ
て冷却され、送風機22にて送風ダクト14に送り込まれ
る。

この冷風は送風ダクト14を通り、吹出口38から室内に吹
出される。

その場合に、送風機22の吐出部の温度センサー35を利用
して、給気温度がその設定値になるようにコンプレッサ
制御を行い、エバポレータ・コンデンサコイル20内の冷
媒流量を制御する。

一方、室内からの排気は吸込口39から排気ダクト17内に
入り、空調機11のインバータ送風機23にて集められ、全
熱交換器19を通過して、外気と熱交換され放熱し、さら
にバイパス路30から排気部18に入る外気と混合して、エ
バポレータ・コンデンサコイル24の冷却用として使用さ
れた後、排気口16より排出される。

なお、このバイパス路30を介して排気部18に外気を入れ
るには、排気ファン25の吸引力が必要不可欠なものとな
る。

ところで、外気冷房を行う場合は、温度センサー26や湿
度センサー27及び温度センサー28、湿度センサー29を利
用して各々のエンタルピ比較演算を行い、環気のエンタ
ルピより外気エンタルピが低い場合は、前記全熱交換器
19の運転は間欠運転とする。

これに対して、送風機22の吐出部の設定温度に満たない
場合は、コンプレッサ制御を行い、エバポレータ・コン
デンサコイル20内の冷媒流量制御を行い、バックアップ
する。

そして、吸気及び排気を行うインバータ送風機22,23
は、ゾーン毎に設けた定風量装置又は可変風量装置36,3
7の開または全閉に応じてファン性能を無段階にコント
ロールされ、その結果各ゾーン毎の状態に応じた個別制
御を行うことができる。

その際には、送風機22,23の風量を風速センサー34で検
出し、この送風機22,23が適正風量になるように送風機2
2,23のインバータを制御する。

冬期においては、外気取入口13から空調機11内に導入さ
れた外気の大部分が全熱交換器19を通過して、室内空気
と熱交換し、温められ、さらにエバポレータ・コンデン
サコイル20によって加温され、加湿器21により加湿さ
れ、送風機22にて送風ダクト14に送り込まれ、吹出口38
から室内に吹出される。

また、室内からの排気は吸入口39から排気ダクト17内に
入り、空調機11のインバータ送風機23にて集められ、全
熱交換器19を通過して、外気と熱交換され放熱し、さら
にバイパス路30から排気部18に入る外気と混合して、エ
バポレータ・コンデンサコイル24の加温用として使用さ
れた後、排気口16より排出される。

各ゾーン毎の制御については、前記夏期の場合と同じで
あり、定風量装置又は可変風量装置36,37の開または全
閉で行う。

中間期においては、エバポレータ・コンデンサコイル2
0,24は作用せず、外気取入口13から空調機11内に導入さ
れた外気は全熱交換器19（間欠運転）を通過して、送風
機22にて送風ダクト14に送り込まれ、吹出口38から室内
に吹出される。

一方、室内からの排気は、吸込口39から排気ダクト17内
に入り、空調機11のインバータ送風機23にて集められ、
全熱交換器19を通過して排気口16より排出される。

さらに、バイパス路40を設けた場合には、排気部18にお
ける排気で送風機23から全熱交換器19へ送られるものの
一部は、該パイパス路40から吸気部15へ入り、室内側エ
バポレータ・コンデンサコイル20に行く外気と混合され
て、この室内側エバポレータ・コンデンサコイル20にか
かる負荷をさらに軽減できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明のマルチヒートポンプ空気調和
装置は、熱源の集中化により運転管理が容易で、さらに
機器の集中化によりメンテナンス及び施工が簡単なもの
である。

さらに、建物上層部よりのみ外気を取入れるので室内環
境に優れ、室内に機器がほとんどないので室内での騒音
も少ない。

また、湿度コントロールが容易であり、外気冷房及び中
間期の換気も可能なものとなる。

さらに、運転性及び制御性においてゾーン毎の個別対応
が可能なので、中小規模のビルにも適するものとなり、
室内からの排気を冷房時にはコンデンサーの冷却用と
し、暖房用には熱源として利用するので、省エネルギー
化が図れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマルチヒートポンプ空気調和装置の１
実施例を示す説明図、第２図は本発明で使用するユニッ
ト型空調機の詳細を示す回路図、第３図、第４図はそれ
ぞれ従来例を示す説明図である。 １…ヒートポンプチラー ２…エアハン、３…送風ダクト ３′…排風ダクト、４…冷温水配管 ５…吹出口 ６…吸込口、７…空調機 ８…全熱交換器、９…マルチ屋外機 10…冷媒管、11…ユニット型空調機 12…ハウジング、13…外気取入口 14…送風ダクト、15…吸気部 16…排気口、17…排気ダクト 18…排気部、19…全熱交換器 20,24…エバポレータ・コンデンサコイル 21…加湿器、22,23…インバータ送風機 25…排気ファン、26,28…温度センサー 27,29…湿度センサー 30…バイパス路、31…粗フィルター 32…メインフィルター 33…差圧スイッチ、34…風速センサー 35…温度センサー 36,37…定風量装置又は可変風量装置 38…吹出口、39…吸込口 40…バイパス路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木戸 正典 東京都中央区日本橋室町３丁目１番３号 久保田鉄工株式会社東京本社内クボタトレ ーン株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】閉鎖形ハウジング内を、一方に外気取入口
   を有し、反対側が送風ダクトに接続する吸気部と、一方
   に排気口を有し反対側が排気ダクトに接続する排気部と
   に区画し、吸気部では外気取入口側から排気ゾーンとに
   跨がる全熱交換器と、ヒートポンプの室内側エバポレー
   タ・コンデンサコイルと加湿器とインバータ送風機とを
   並べて配設し、排気部では排気ダクト側からインバータ
   送風機と、前記全熱交換器と、室外側エバポレータ・コ
   ンデンサコイルと排気ファンとを並べて配設し、さらに
   吸気部の外気取入口と全熱交換器間と排気部の全熱交換
   器と室外側エバポレータ・コンデンサコイル間とを連通
   するバイパス路を形成したユニット型空調機を屋上等の
   ビルの一個所に設置し、この空調機に接続する前記送風
   ダクトと排気ダクトとはビル内の各ゾーンに到り、ゾー
   ン毎に全閉型の定風量装置又は可変風量装置と送風ダク
   トと排気ダクトとにそれぞれ設けたことを特徴とするマ
   ルチヒートポンプ空気調和装置。
2. 【請求項２】ユニット型空調機は、排気部のインバータ
   送風機と全熱交換器間と吸気部の全熱交換器と室内側エ
   バポレータ・コンデンサコイル間にもバイパス路を設け
   る請求項第１項記載のマルチヒートポンプ空気調和装
   置。