JPH08159525A - 空気熱源型空調システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多様な空調負荷に対応可能な個別熱源型空調
システムを提供する。 【構成】 本熱源ユニットは、個別蓄熱槽ＳＴと、蓄熱
用水と給気の熱交換用の第２熱交換器ＥＸ２と、蓄熱槽
内に設置され蓄熱用水と冷媒の熱交換用の第３熱交換器
ＥＸ３とから成る蓄熱槽回路Ａと、第３熱交換器ＥＸ３
と、冷媒と給気の熱交換用の第４熱交換器ＥＸ４と、冷
媒と冷却水の熱交換用の第５熱交換器ＥＸ５と、蓄熱槽
外に設置されて蓄熱用水と冷媒との熱交換用の第６熱交
換器ＥＸ６から成るヒートポンプ回路Ｂと、気液接触型
の第１熱交換器ＥＸ１と第５熱交換器ＥＸ５とから成る
排熱回路を備え、ヒートポンプ回路を構成する各熱交換
器を熱負荷に応じて凝縮器又は蒸発器として選択的に機
能させて様々な空調負荷に対応させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気熱源型空調システ
ムにかかり、特に個別空間ごとの空調負荷要求に柔軟に
対応することが可能であり、かつ省エネルギー、省スペ
ース、施工性に優れた空気熱源型空調システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビル機能のインテリジェント化に
よる冷房負荷が増大し、またオフィス環境の快適化要求
が高まるにつれて、オフィスビルなどの空調設備の方式
は、セントラル方式から個別分散方式に変遷しつつあ
る。このような個別分散型ビル空調方式に対応する空調
設備として、パッケージ型ヒートポンプや、マルチ方式
空気調和機や、ウォールスルー型空気調和機などが開発
されている。

【０００３】たとえば典型的なマルチ方式空調設備は、
１台の室外ユニットに複数の室内ユニットが接続され、
各室内ユニットごとに個別に運転停止や室温設定などの
制御ができるように構成されている。このようなマルチ
方式空調設備は個別運転制御特性に優れているため個別
分散方式に最適であり、しかも中央式空調と比べ熱搬送
動力を軽減することが可能なため、消費エネルギーを大
幅に迎えることができる点でも注目されている。

【０００４】しかしながら、マルチ方式空調設備の設置
にあたっては、室内ユニットと室外ユニットとを連絡す
る冷媒配管の長さや高低差が設置場所によって多様であ
り、さらに設置現場に応じて冷却能力の予測、配管径の
選定、オイル注入量の適正調整などを行う必要がある。

【０００５】また典型的なウォールスルー型空気調和機
は室内ユニットと室外ユニットとが一体に構成され、要
求される空調負荷に応じて空調空間のペリメータゾーン
に設置されるウォールスルー型空気調和機の台数を加減
することにより、各空調空間の個別分散要求に細やかに
対応することが可能である。このようなウォールスルー
型空気調和機は、マルチ方式空調設備とは異なり、冷媒
配管などを省略することが可能であるが、必要とする熱
源用空気量が非常に多く、システムのＣＯＰ（成績係
数）が低下する上、外気温度によっては十分な空調能力
を得ることができず、その設置場所や容量が限定され、
さらにダクト接続なども困難であり、したがって空気質
制御や温熱環境制御にも限界があった。

【０００６】そこで、本願発明者らは、上記のような技
術的立脚点に立ち、鋭意努力の結果、従来に無い新規な
空気熱源型空調システムに想到した。かかるシステムに
ついては、例えば、本願出願人にかかる特願平５−３４
９８４７号明細書、特願平６−２３９４８７号明細書に
開示されている。そして、上記空気熱源型空調システム
によれば、空調機に温熱制御機能と空気質制御機能を集
約することにより、各個別空調ゾーンで要求される温熱
環境や空気質環境を個別に制御することが可能となっ
た。また、熱搬送動力、熱源装置や電力設備の容量を従
来のシステムよりも軽減することにより、省エネルギー
であり、かつイニシャルコスト、ランニングコスト、ラ
イフサイクルコストに優れたシステムを提供することが
可能となった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記空
気熱源型空調システムの装置構成は、未だ複雑であり、
機械要素点数をさらに削減し簡素化を図ることにより、
より個別分散型の空調システムに適した構成にする余地
があった。また、さらに蓄熱槽からの熱取り出し能力に
関して改善を加える余地があった。

【０００８】従って、本発明は、上記空気熱源型空調シ
ステムに改良を加え、より一層装置構成が単純であり、
かつ熱回収効率に優れた、個別蓄熱方式の空気熱源型空
調システムを提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第１及び第２の給気経路（ＳＡ１、ＳＡ
２）を備えるとともに、少なくとも、個別蓄熱槽（Ｓ
Ｔ）を備え第１の熱媒が循環する蓄熱槽回路（Ａ）と、
圧縮機（ＣＯＭＰ）及び膨張弁（ＥＶ）を備え第２の熱
媒が循環するヒートポンプ回路（Ｂ）と、気液接触型の
第１の熱交換器（ＥＸ１）を備え第３の熱媒が循環する
排熱回路（Ｃ）とが一体に構成されて成る熱源ユニット
（１）を備えた空気熱源型空調システムを提供する。こ
のシステムの蓄熱槽回路（Ａ）は、少なくとも、個別蓄
熱槽（ＳＴ）と、第１の熱媒と第１の給気経路（ＳＡ
１）内を流通する給気との熱交換を行う第２の熱交換器
（ＥＸ２）と、蓄熱槽内に設置されて第１の熱媒と第２
の熱媒との熱交換を行う第３の熱交換器（ＥＸ３）とか
ら構成される。またヒートポンプ回路（Ｂ）は、少なく
とも、第３の熱交換器（ＥＸ３）と、第２の熱媒と前記
第２の給気経路（ＳＡ２）内を流通する給気との熱交換
を行う第４の熱交換器（ＥＸ４）と、第２の熱媒と前記
第３の熱媒との熱交換を行う第５の熱交換器（ＥＸ５）
とから構成される。また排熱回路（Ｃ）は、少なくと
も、第１の熱交換器（ＥＸ１）と第５の熱交換器（ＥＸ
５）とから構成されている。そして、ヒートポンプ回路
（Ｂ）を構成する各熱交換器（ＥＸ３、ＥＸ４、ＥＸ
５）は、運転モードに応じて凝縮器又は蒸発器として選
択的に機能させることができる。

【００１０】さらに本発明によれば、蓄熱槽外に設置さ
れて第１の熱媒と第２の熱媒との熱交換を行う第６の熱
交換器（ＥＸ６）を、上記蓄熱回路（Ａ）及び上記ヒー
トポンプ回路（Ｂ）に付加することが好ましい。そし
て、この第６の熱交換器（ＥＸ６）は、第２の熱交換器
（ＥＸ２）による熱交換後の第１の熱媒と第２の熱媒と
の熱交換を行うように構成することが好ましい。

【００１１】また本発明によれば、空調空間を所定の容
積を有する１又は２以上の空調単位に分割し、上記のよ
うに構成された熱源ユニットを、空調単位ごとに設置す
ることが好ましい。そして、その場合に、蓄熱槽回路の
第２の熱交換器は、それのみで各空調単位において要求
される全熱負荷に対応できる容量を備えていることが好
ましい。また空調単位をさらに１又は２以上の個別空調
ゾーンに分割して各個別空調ゾーンごとに送風ユニット
を設置し、各熱源ユニットから各送風ユニットに空調用
空気を選択的に給気する構成とすることもできる。その
場合に、各送風ユニットは、第１の給気経路及び第２の
給気経路を介して熱源ユニットより空調用空気を供給可
能であり、各送風ユニットには第１の給気経路及び第２
の給気経路から供給される空調用空気を切り換えるため
の切換手段を設けることが好ましい。さらに各送風ユニ
ットに可変風量制御手段を設ける構成を採用することも
可能である。

【００１２】

【作用】本発明によれば、特願平５−３４９８４７号明
細書に開示されているような従来の装置に比較して、弁
類などの機械要素点数を削減したより簡単な構成であっ
ても、ヒートポンプ回路の熱交換器を運転モードに応じ
て蒸発器又は凝縮器として選択的に機能させるととも
に、蓄熱槽から熱を取り出すことにより、暖房負荷、冷
房負荷、冷暖房同時負荷など個々の空調空間において要
求される熱負荷の種類及び大小にかかわらず、あらゆる
熱負荷要求に柔軟に対応することが可能である。また空
気質制御のために空調空間内に導入した外気量以下の排
気のみを熱源ユニットの熱源または熱搬送体として利用
することができるので、外気処理用空調機などの別体装
置を省略可能な完全分散型の見かけ上熱源を必要としな
い空気熱源型空調システムを構築することが可能であ
る。また蓄熱槽水を冷熱源又は温熱源として利用するこ
とが可能なので、冷暖房能力及びＣＯＰの向上を図るこ
とが可能である。また蓄熱槽に余剰熱を回収することが
できるので、省エネルギー運転が可能である。

【００１３】さらに第６の熱交換器を設けたことによ
り、蓄熱槽からの熱取り出しを、第２の熱交換器よる空
気／水（第１の熱媒）熱交換のみならず、第６の熱交換
器による水（第１の熱媒）／冷媒（第２の熱媒）熱交換
によっても行うことが可能となり、熱取り出し能力の向
上が図れる。その場合に、第２の熱交換器による熱取り
出し後に、第６の熱交換器による熱取り出しを行うこと
により、ヒートポンプ回路の熱交換効率が向上する。

【００１４】また空調空間を所定の容積、例えば外壁面
を含め、約７ｍ×１４ｍ（１００ｍ２）を有する１また
は２以上の空調単位に分割し、各空調単位ごとに、上記
のように構成された熱源ユニットを設置することによ
り、各空調単位内で、個別に熱負荷制御および空気質制
御が完結するので、熱媒および空気の搬送距離が制限さ
れ、熱搬送動力を大幅に低減することが可能である。ま
た所定の容積の空調区間内で空調システムを構成するの
で、温熱環境および空気質環境の個別性を達成しながら
同時に、機器や施工の標準化を図ることが可能である。
その場合に、第２の熱交換器の容量を各空調単位の全熱
負荷に対応できるほど十分に大きくとることにより、個
別制御性に優れ、かつ蓄熱の利用効率の高いシステムを
構築できる。

【００１５】上記のように分割された空調単位をさらに
１または２以上の個別空調ゾーンに分割し、各個別空調
ゾーンごとに、冷風／温風の切換手段および／または可
変風量制御手段を備えた送風ユニットを設置することに
より、上記切換手段により各個別空調ゾーンごとに独立
に冷風または温風を選択的に供給することが可能になる
とともに、適切な熱環境を維持するに足だけの給気量の
みを可変風量制御手段により送気して送風機動力を低減
させることが可能なので、省エネルギー運転で各個別空
調ゾーンごとの熱負荷要求に細やかに対応することが可
能なシステムを構築することができる。

【００１６】

【実施例】以下に添付図面を参照しながら、本発明に基
づいて構成された空気熱源型空調システムの好適な実施
例について説明する。

【００１７】図１は、本発明に基づいて構成された空気
熱源型空調システムの熱源ユニット１の概略を示す構成
図である。この熱源ユニット１は、蓄熱用水などの第１
の熱媒が循環する蓄熱回路Ａと、冷媒などの第２の熱媒
が循環するヒートポンプ回路Ｂと、冷却水などの第３の
熱媒が循環する排熱回路Ｃと、第１及び第２の給気経路
ＳＡ１、ＳＡ２を備えた空調部Ｄとから主に構成されて
おり、これらの機器がケーシング２内に一体的に収容さ
れている。なお、図示の例では、このケーシング２の上
面に外気取入口ＯＡと、第１及び第２の給気口ＳＡ１、
ＳＡ２が設けられ、側面には還気口ＲＡと排気口ＥＡが
設けられているが、本発明はかかる実施例に限定されな
いことは言うまでもない。

【００１８】そして、第１の熱媒である蓄熱用水が循環
する蓄熱槽回路Ａは、ケーシング１２の下方に配置され
た個別蓄熱槽ＳＴと、第１の給気口ＳＡ１の下方に設け
られて第１の給気経路内を流通する給気と蓄熱用水との
熱交換を行うファインコイルなどの第２の熱交換器ＥＸ
２と、個別蓄熱槽ＳＴ内に配置されて蓄熱用水と冷媒と
の熱交換を行う製氷（温水）コイルなどの第３の熱交換
器ＥＸ３と、個別蓄熱槽ＳＴの上方に配置されて蓄熱用
水と冷媒との熱交換を行う熱交換器ＥＸ６とから構成さ
れている。また蓄熱槽回路ＡにはポンプＰ１、切換バル
ブＶ１、Ｖ２が介装されており、後述するように各種運
転モードに応じて、切換弁Ｖ１、Ｖ２を開閉するととも
にポンプＰ１を運転／停止することにより、個別蓄熱槽
ＳＴ内に蓄熱された熱を取り出すことが可能である。

【００１９】また第２の熱媒である冷媒が循環するヒー
トポンプ回路Ｂは、個別蓄熱槽ＳＴ内に設置されて蓄熱
用水と冷媒との熱交換を行う第３の熱交換器ＥＸ３と、
個別蓄熱槽ＳＴ外に設置された蓄熱用水と冷媒との熱交
換を行う第６の熱交換器ＥＸ６と、第２の給気口ＳＡ２
の下方に配置されて第２の給気経路内を流通する給気と
冷媒との熱交換を行う第４の熱交換器ＥＸ４と、さらに
冷媒と冷却用水との熱交換を行う水側熱交換器である第
５の熱交換器ＥＸ５と、圧縮機ＣＯＭＰと、膨張弁ＥＶ
とから構成されている。またヒートポンプ回路Ｂには、
切換弁Ｖ３と、第１及び第２の四方弁ＲＶ１、ＲＶ２が
介装されており、後述するように各種運転モードに応じ
て、各弁を開閉するとともに、各熱交換器を凝縮器又は
蒸発器として駆動することにより、各種ヒートポンプ回
路を構成することが可能である。さらにヒートポンプ回
路Ｂには、ヒータＳＨが介装されており、ヒートポンプ
回路Ｂ内を循環する冷媒を過熱操作することにより、熱
交換器出口の冷媒状態を飽和又は湿り状態側に移動させ
ることができる。一般に、湿り冷媒が圧縮機に流入する
と液圧縮が生じるため、冷媒は乾き状態で圧縮機に供給
される。しかし、熱交換器の伝熱面を有効に利用し、Ｃ
ＯＰなどの性能向上を図るには、熱交換器内の冷媒は湿
り状態にある方が伝熱性能が向上し好ましい。そこで、
これら両者の要求を満たすために、本実施例では、ヒー
トポンプ回路Ｂ中に、ヒータＳＨを介装することによ
り、運転モードに応じて冷媒に過熱操作を加え、冷媒状
態を最適に制御することができるようにしたものであ
る。

【００２０】さらに第３の熱媒である冷却用水が循環す
る排熱回路Ｃは、例えば小型の冷却塔使用の気液接触型
熱交換器である第１の熱交換器ＥＸ１と、冷媒と冷却用
水との熱交換を行う第５の熱交換器ＥＸ５とから構成さ
れている。またこの排熱回路ＣにはポンプＰ２が介装さ
れており、後述するように運転モードに応じて、ポンプ
Ｐ２を運転／停止することにより、ヒートポンプ回路Ｂ
から回収された熱を排気中に排熱することが可能であ
る。

【００２１】次に空調部Ｄを構成する空気経路について
説明する。まず、外気取入口ＯＡには外気用ファンＯＡ
Ｆが設けられており、外気を強制吸気することが可能で
ある。取り入れられた外気は、フィルタＦにより塵埃な
どを濾過された後、還気口ＲＡより吸気された室内から
の還気とともに、空調部Ｄ及び排熱回路Ｃの第１の熱交
換器ＥＸ１に送られる。空調部Ｄには、第２の熱交換器
ＥＸ２と吸気ファンＳＡＦ１、及び第４の熱交換器ＥＸ
４と吸気ファンＳＡＦ２が、それぞれ空気の流れに対し
て直列に配置されている。そして、吸気ファンＳＡＦ１
により第２の熱交換器ＥＸ２を通過した吸気は、ダンパ
ＶＤ１を介して第１の吸気経路ＳＡ１に送られ、ダンパ
ＶＤ２を介して第２の吸気経路ＳＡ２に送られる。同様
に、吸気ファンＳＡＦ２により第４の熱交換器ＥＸ４を
通過した吸気は、ダンパＶＤ３を介して第１の吸気経路
ＳＡ１に送られ、ダンパＶＤ４を介して第２の吸気経路
ＳＡ２に送られる。また第２の熱交換器ＥＸ２及び第４
の熱交換器ＥＸ４を通過した空気の一部は、ダンパＶＤ
５を介して排気口ＥＡに送られる。他方、外気及び還気
の一部は、第１の熱交換器ＥＸ１を通過して、ダンパＶ
Ｄ６を介して排気口ＥＡに送られる。そして、排気口Ｅ
Ａには排気用ファンＥＡＦが設置されており、ダンパＶ
Ｄ５及びＶＤ６を通過した空気を排気することが可能で
ある。

【００２２】上記のように構成された熱源ユニット１
は、図２に示す各運転モードで運転することが可能であ
る。次に各運転モードについて図面を参照しながら説明
する。なお各運転モードの動作の理解を助けるために、
図中、動作オフ状態の構成機器については斜線を付し、
熱媒の循環方向には矢印を付している。

【００２３】１．蓄熱運転モード （１）製氷運転モード 製氷運転モード時には、図３に示すように、ポンプＰ１
は停止して蓄熱槽回路Ａの運転は行わない。そしてバル
ブＶ１、Ｖ２をオフとし、バルブＶ３をオンとするとと
もに、四方弁ＲＶ１、ＲＶ２を冷房モードに切り換え
て、冷媒を圧縮機ＣＯＭＰ→第１四方弁ＲＶ１→第４熱
交換器ＥＸ４（通過のみ）→第２四方弁ＲＶ２→第５熱
交換器ＥＸ５→スーパーヒータＳＨ→膨張弁ＥＶ→第３
熱交換器ＥＸ３→バルブＶ３→第１四方弁ＲＶ１→圧縮
機ＣＯＭＰと順次循環させ、第３熱交換器ＥＸ３を蒸発
器として機能させ、第５熱交換器ＥＸ５を凝縮器として
機能させるヒートポンプ回路Ｂを構成するとともに、ポ
ンプＰ２を駆動し、排熱回路Ｃに冷却水を循環させる。
さらに外気ファンＯＡＦ及び排気ファンＥＡＦを駆動す
るとともに、ダンパＶＤ１、ＶＤ２、ＶＤ３、ＶＤ４、
ＶＤ５を閉止し、ダンパＶＤ６を開放することにより、
外気ＯＡ及び／又は還気ＲＡを熱源ユニット内に取り入
れ、蓄熱槽ＳＴ内の蓄熱用水から抜熱した熱を第５熱交
換器ＥＸ５及び気液接触型の第１熱交換器ＥＸ１を介し
て、排気中に放熱することにより、例えば夜間の安価な
電力を利用して蓄熱槽ＳＴ内に冷熱を氷又は冷水として
蓄熱することが可能である。

【００２４】（２）温水蓄熱モード 温水蓄熱モード時には、図４に示すように、ポンプＰ
１、Ｐ２を停止して蓄熱槽回路Ａ及び排熱回路Ｃの双方
とも運転を行わない。そして、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３
を閉止して、四方弁ＲＶ１、ＲＶ２を暖房モードに切り
換えて、冷媒を圧縮機ＣＯＭＰ→第１四方弁ＲＶ１→第
６熱交換器ＥＸ６（通過のみ）→第３熱交換器ＥＸ３→
第２四方弁ＲＶ２→第５熱交換器（通過のみ）→スーパ
ーヒータＳＨ→膨張弁ＥＶ→第２四方弁ＲＶ２→第４熱
交換器ＥＸ４→第１四方弁ＲＶ１→圧縮機ＣＯＭＰと順
次循環させ、第４熱交換器ＥＸ４を蒸発器として機能さ
せ、第３熱交換器ＥＸ３を凝縮器として機能させるヒー
トポンプ回路Ｂを構成する。さらに外気ファンＯＡＦ及
び排気ファンＥＡＦを駆動するとともに、ダンパＶＤ
１、ＶＤ２、ＶＤ３、ＶＤ４、ＶＤ６を閉止し、ダンパ
ＶＤ５を開放することにより、外気ＯＡ及び／又は還気
ＲＡを熱源ユニット内に取り入れ、取り入れ外気ＯＡ及
び／又は還気ＲＡから第４熱交換器ＥＸ４により抜熱し
た熱を第３熱交換器ＥＸ３を介して蓄熱槽ＳＴ内の蓄熱
用水に放熱することにより、例えば夜間の安価な電力を
利用して蓄熱槽ＳＴ内に温熱を温水として蓄熱すること
が可能である。

【００２５】２．空調運転モード 本発明によれば、要求される熱負荷の種類、蓄熱モー
ド、熱回収を行うかに応じて、図２示すような各種運転
モードに従って熱源ユニット１を空調運転することが可
能である。以下に、各空調運転モードについて説明す
る。

【００２６】（１）冷房負荷（ａ、ｂモード） 蓄熱槽ＳＴ内に冷熱が氷又は冷水として蓄熱されてお
り、各空調ゾーンにおいて要求される空調負荷が冷房負
荷である場合には、図５に示すようなａモード又はｂモ
ードで熱源ユニット１を駆動することが可能である。こ
の冷房負荷モード時には、ポンプＰ１及びＰ２を駆動す
ることにより、蓄熱槽回路Ａ及び排熱回路Ｃを運転す
る。そしてバルブＶ１、Ｖ３を閉止して、バルブＶ２を
開放するとともに、四方弁ＲＶ１、ＲＶ２を冷房モード
に切り換えて、冷媒を圧縮機ＣＯＭＰ→第１四方弁ＲＶ
１→第４熱交換器ＥＸ４（通過のみ）→第２四方弁ＲＶ
２→第５熱交換器ＥＸ５→スーパーヒータＳＨ→膨張弁
ＥＶ→第２四方弁ＲＶ２→第３熱交換器ＥＸ３→第６熱
交換器ＥＸ６→第１四方弁ＲＶ１→圧縮機ＣＯＭＰと順
次循環させ、第３熱交換器ＥＸ３及び第６熱交換器ＥＸ
６を蒸発器として機能させるとともに、第５熱交換器Ｅ
Ｘ５を凝縮器として機能させるヒートポンプ回路Ｂを構
成する。さらに、外気用ファンＯＡＦ、第１給気ファン
ＳＡＦ１及び排気ファンＥＡＦを駆動するとともに、ダ
ンパＶＤ１、ＶＤ２、ＶＤ６を開放し、ダンパＶＤ３、
ＶＤ４、ＶＤ５を閉止することにより、外気ＯＡ及び／
又は還気ＲＡを熱源ユニット内に取り入れ、第２熱交換
器ＥＸ２により蓄熱槽ＳＴから温熱を汲み出して給気の
温調を行うとともに、蓄熱槽ＳＴ内の蓄熱用水から抜熱
した熱を第５熱交換器ＥＸ５及び気液接触型の第１熱交
換器ＥＸ１を介して排気中に放熱することができる。そ
して、要求される冷房負荷が小さい場合（ｂモード）に
は、第２熱交換器ＥＸ２により蓄熱槽に蓄熱された冷熱
を汲み出して、ダンパＶＤ１、ＶＤ２を介して第１及び
第２の給気経路ＳＡ１及びＳＡ２に供給することにより
対応する。また要求される冷房負荷が大きい場合（ａモ
ード）には、ヒートポンプ回路Ｂにより蓄熱槽ＳＴ内に
冷熱を供給することにより対応する。なお、その際に、
本実施例によれば、第６熱交換器ＥＸ６により、第２熱
交換器ＥＸ２による熱交換後の冷水からヒートポンプ回
路Ｂ内に熱回収を行うのでヒートポンプ回路Ｂの熱交換
効率を高めることができる。

【００２７】（２）冷房運転時冷暖同時負荷（ｃモー
ド） 氷蓄熱が行われている冷房運転時に冷房とともに暖房も
必要になった場合には、図６に示すようなｃモードで熱
源ユニット１を運転することが可能である。このｃモー
ド運転時には、ポンプＰ１及びＰ２を駆動することによ
り、蓄熱槽回路Ａ及び排熱回路Ｃを運転する。そしてバ
ルブＶ１、Ｖ３を閉止して、バルブＶ２を開放するとと
もに、四方弁ＲＶ１、ＲＶ２を冷房モードに切り換え
て、冷媒を圧縮機ＣＯＭＰ→第１四方弁ＲＶ１→第４熱
交換器ＥＸ４→第２四方弁ＲＶ２→第５熱交換器ＥＸ５
→スーパーヒータＳＨ→膨張弁ＥＶ→第２四方弁ＲＶ２
→第３熱交換器ＥＸ３→第６熱交換器ＥＸ６→第１四方
弁ＲＶ１→圧縮機ＣＯＭＰと順次循環させ、第３熱交換
器ＥＸ３及び第６熱交換器ＥＸ６を蒸発器として機能さ
せるとともに、第４熱交換器ＥＸ４及び第５熱交換器Ｅ
Ｘ５を凝縮器として機能させるヒートポンプ回路Ｂを構
成する。さらに、外気用ファンＯＡＦ、第１及び第２給
気ファンＳＡＦ１、ＳＡＦ２及び排気ファンＥＡＦを駆
動するとともに、ダンパＶＤ６を開放し、ダンパＶＤ５
を閉止する。なお、ダンパＶＤ１、ＶＤ２、ＶＤ３、Ｖ
Ｄ４は各個別空調空間において要求される空調負荷に応
じて開閉する。そして、冷房負荷に対しては、第２熱交
換器ＥＸ２により蓄熱槽ＳＴから冷熱を汲み出すことに
より対応する。また暖房負荷に対しては、第４熱交換器
ＥＸ４をヒートポンプ回路Ｂの凝縮器として機能させる
ことにより対応する。すなわち、このモードでは、蓄熱
槽ＳＴ内の蓄熱用水から抜熱した熱を、第４熱交換器Ｅ
Ｘ４により給気中に放熱するとともに、第５熱交換器Ｅ
Ｘ５及び気液接触型の第１熱交換器ＥＸ１を介して排気
中に放熱することができる。またこの場合にも、第６熱
交換器ＥＸ６により、第２熱交換器ＥＸ２による熱交換
後の冷水からヒートポンプ回路Ｂ内に熱回収を行うので
ヒートポンプ回路Ｂの熱交換効率を高めることができ
る。

【００２８】（３）冷房運転時暖房小負荷（ｄモード） 氷蓄熱が行われている冷房運転時に暖房小負荷が生じた
場合には、図７に示すようなｄモードで熱源ユニット１
を運転することが可能である。このｄモード運転時に
は、ポンプＰ１及びＰ２を停止して、蓄熱槽回路Ａ及び
排熱回路Ｃの運転は行わない。そしてバルブＶ１、Ｖ２
を閉止して、バルブＶ３を開放するとともに、四方弁Ｒ
Ｖ１、ＲＶ２を冷房モードに切り換えて、冷媒を圧縮機
ＣＯＭＰ→第１四方弁ＲＶ１→第４熱交換器ＥＸ４→第
２四方弁ＲＶ２→第５熱交換器ＥＸ５（通過のみ）→ス
ーパーヒータＳＨ→膨張弁ＥＶ→第２四方弁ＲＶ２→第
３熱交換器ＥＸ３→バルブＶ３→第１四方弁ＲＶ１→圧
縮機ＣＯＭＰと順次循環させ、第３熱交換器ＥＸ３を蒸
発器として機能させるとともに、第４熱交換器ＥＸ４を
凝縮器として機能させるヒートポンプ回路Ｂを構成す
る。さらに、外気用ファンＯＡＦ、第２給気ファンＳＡ
Ｆ２及び排気ファンＥＡＦを駆動するとともに、ダンパ
ＶＤ３、ＶＤ４、ＶＤ６を開放し、ダンパＶＤ１、ＶＤ
２、ＶＤ５を閉止する。そして、要求される暖房小負荷
に対しては、蓄熱槽ＳＴ内の蓄熱用水から抜熱した熱
を、第４熱交換器ＥＸ４により給気中に放熱することに
より対応する。

【００２９】（４）暖房運転時冷房小負荷（ｅモード） 温水蓄熱が行われている暖房運転時に冷房小負荷が生じ
た場合には、図８に示すようなｄモードで熱源ユニット
１を運転することが可能である。このｄモード運転時に
は、ポンプＰ１を停止して蓄熱槽回路Ａは運転しない
が、ポンプＰ２を駆動して排熱回路Ｃの運転は行う。そ
してバルブＶ１、Ｖ２を閉止して、バルブＶ３を開放す
るとともに、四方弁ＲＶ１、ＲＶ２を暖房モードに切り
換えて、冷媒を圧縮機ＣＯＭＰ→第１四方弁ＲＶ１→第
６熱交換器ＥＸ６（通過のみ）→第３熱交換器ＥＸ３→
第２四方弁ＲＶ２→第５熱交換器ＥＸ５→スーパーヒー
タＳＨ→膨張弁ＥＶ→第２四方弁ＲＶ２→第４熱交換器
ＥＸ４→第１四方弁ＲＶ１→圧縮機ＣＯＭＰと順次循環
させ、第３熱交換器ＥＸ３を凝縮器として機能させると
ともに、第４熱交換器ＥＸ４を蒸発器として機能させる
ヒートポンプ回路Ｂを構成する。さらに、外気用ファン
ＯＡＦ、第２給気ファンＳＡＦ２及び排気ファンＥＡＦ
を駆動するとともに、ダンパＶＤ３、ＶＤ４、ＶＤ６を
開放し、ダンパＶＤ１、ＶＤ２、ＶＤ５を閉止する。そ
して、要求される冷房小負荷に対しては、第４熱交換器
ＥＸ４により給気中から抜熱することにより対応する。
給気中から抜熱した熱の一部は凝縮器として機能する第
３熱交換器ＥＸ３により蓄熱用水中に放熱され、その残
余の熱は第５熱交換器ＥＸ５及び気液接触型の第１熱交
換器ＥＸ１を介して排気中に放熱される。

【００３０】（５）暖房運転時冷暖同時負荷（ｆモー
ド） 温水蓄熱が行われている暖房運転時に暖房とともに冷房
も必要になった場合には、図９に示すようなｆモードで
熱源ユニット１を運転することが可能である。このｆモ
ード運転時には、ポンプＰ１を駆動することにより蓄熱
槽回路Ａは運転するが、ポンプＰ２は停止し排熱回路Ｃ
は運転しない。そしてバルブＶ２、Ｖ３を閉止して、バ
ルブＶ１を開放するとともに、四方弁ＲＶ１、ＲＶ２を
暖房モードに切り換えて、冷媒を圧縮機ＣＯＭＰ→第１
四方弁ＲＶ１→第６熱交換器ＥＸ６→第３熱交換器ＥＸ
３→第２四方弁ＲＶ２→第５熱交換器ＥＸ５（通過の
み）→スーパーヒータＳＨ→膨張弁ＥＶ→第２四方弁Ｒ
Ｖ２→第４熱交換器ＥＸ４→第１四方弁ＲＶ１→圧縮機
ＣＯＭＰと順次循環させ、第３熱交換器ＥＸ３及び第６
熱交換器ＥＸ６を凝縮器として機能させるとともに、第
４熱交換器ＥＸ４を蒸発器として機能させるヒートポン
プ回路Ｂを構成する。さらに、外気用ファンＯＡＦ、第
１及び第２給気ファンＳＡＦ１、ＳＡＦ２及び排気ファ
ンＥＡＦを駆動するとともに、ダンパＶＤ５を開放し、
ダンパＶＤ６を閉止する。なお、ダンパＶＤ１、ＶＤ
２、ＶＤ３、ＶＤ４は各個別空調空間において要求され
る空調負荷に応じて開閉する。そして、暖房負荷に対し
ては、第２熱交換器ＥＸ２により蓄熱槽ＳＴから温熱を
汲み出すことにより対応する。また冷房負荷に対して
は、第４熱交換器ＥＸ４をヒートポンプ回路Ｂの蒸発器
として機能させることにより対応する。すなわち、この
モードでは、第４の熱交換器ＥＸ４により給気中から抜
熱した熱を、第６の熱交換器ＥＸ６により冷媒中に、そ
して第３の熱交換器ＥＸ３により蓄熱槽ＳＴ内の蓄熱用
水に放熱することができる。またこの場合には、第６熱
交換器ＥＸ６により、第２熱交換器ＥＸ２による熱交換
後の温水からもヒートポンプ回路Ｂ内に熱回収を行うの
でヒートポンプ回路Ｂの熱交換効率を高めることができ
る。

【００３１】（６）暖房負荷（ｇ、ｈモード） 蓄熱槽ＳＴ内に温熱が温水として蓄熱されており、各空
調ゾーンにおいて要求される空調負荷が暖房負荷である
場合には、図１０に示すようなｇモード又はｈモードで
熱源ユニット１を駆動することが可能である。この暖房
負荷モード時には、ポンプＰ１を駆動することにより蓄
熱槽回路Ａは運転するが、ポンプＰ２は停止して排熱回
路Ｃの運転は行わない。そしてバルブＶ２、Ｖ３を閉止
して、バルブＶ１を開放するとともに、四方弁ＲＶ１、
ＲＶ２を暖房モードに切り換えて、冷媒を圧縮機ＣＯＭ
Ｐ→第１四方弁ＲＶ１→第６熱交換器ＥＸ６→→第３熱
交換器ＥＸ３→第２四方弁ＲＶ２→第５熱交換器ＥＸ５
（通過のみ）→スーパーヒータＳＨ→膨張弁ＥＶ→→第
４熱交換器ＥＸ４→第１四方弁ＲＶ１→圧縮機ＣＯＭＰ
と順次循環させ、第３熱交換器ＥＸ３及び第６熱交換器
ＥＸ６を凝縮器として機能させるとともに、第４熱交換
器ＥＸ４を蒸発器として機能させるヒートポンプ回路Ｂ
を構成する。さらに、外気用ファンＯＡＦ、第１給気フ
ァンＳＡＦ１及び排気ファンＥＡＦを駆動するととも
に、ダンパＶＤ１、ＶＤ２、ＶＤ５を開放し、ダンパＶ
Ｄ３、ＶＤ４、ＶＤ６を閉止することにより、外気ＯＡ
及び／又は還気ＲＡを熱源ユニット内に取り入れ、第２
熱交換器ＥＸ２により蓄熱槽ＳＴから温熱を汲み出して
給気の温調を行うとともに、第４熱交換器ＥＸ４により
排気空気中から抜熱した熱を、第６の熱交換器ＥＸ６に
より冷媒中に、そして第３の熱交換器ＥＸ３により蓄熱
槽ＳＴ内の蓄熱用水に放熱することができる。蓄熱槽Ｓ
Ｔ内の蓄熱用水から抜熱した熱を第５熱交換器ＥＸ５及
び気液接触型の第１熱交換器ＥＸ１を介して排気中に放
熱することができる。そして、要求される暖房負荷が小
さい場合（ｇモード）には、第２熱交換器ＥＸ２により
蓄熱槽に蓄熱された温熱を汲み出して、ダンパＶＤ１、
ＶＤ２を介して第１及び第２の給気経路ＳＡ１及びＳＡ
２に供給することにより対応する。また要求される暖房
負荷が大きい場合（ｈモード）には、第４熱交換器ＥＸ
により排気中より抜熱し、蓄熱槽ＳＴ内に温熱を供給す
ることにより対応する。なおその際に、本実施例によれ
ば、またこの場合には、第６熱交換器ＥＸ６により、第
２熱交換器ＥＸ２による熱交換後の温水からもヒートポ
ンプ回路Ｂ内に熱回収を行うのでヒートポンプ回路Ｂの
熱交換効率を高めることができる。

【００３２】以上のように、本発明によれば、二次側に
おいて要求される負荷の種類に応じて、また蓄熱槽に蓄
熱されている蓄熱用冷媒の温度に応じて、様々な運転モ
ードで熱源ユニットを駆動することにより、要求される
熱負荷に最適であり、かつ熱効率に優れた空調空気を二
次側に供給することが可能である。

【００３３】さて上記熱源ユニットを実際に設置するあ
たっては、オフィスビルなどの空調空間を所定の容積を
有する１又は２以上の空調単位に分割してモジュール化
し、各空調単位ごとに熱源ユニット設置することにより
完全個別分散型の空調システムを構築することが可能で
ある。この空調単位は任意の容積に設定することが可能
であるが、例えばオフィスビルなどにおいては、柱間隔
に規定される空間とすることが可能であり、最近のビル
では、例えば７×１４ｍが標準とされているため、これ
に適用する空調単位として、外壁面に７ｍ幅接する役１
００ｍ２と設定することが可能である。従ってビルなど
の空調空間全体の空調システムは、この空調単位の反復
により構築することができる。

【００３４】そして各空調単位には、図１１に示すよう
に、熱源ユニット１が適当な場所に配置され、さらに各
空調単位を構成する各空調ゾーンに給気調整ユニット２
ａ、２ｂ、２ｃ、…２ｎが配置され、熱源ユニット１０
から各空調ゾーンに対して、冷風及び温風をそれぞれ独
立に送風することが可能なように第１の給気経路３及び
第２の給気経路４が併設される。さらに必要な場合に
は、各空調ゾーンにそのゾーン内の温湿度環境を検出す
るためのセンサ５ａ、５ｂ、５ｃ、…５ｎを設置し、そ
のセンサからの信号に応じて、熱源ユニット及び／又は
給気調整ユニットの運転を行うように構成することも可
能である。

【００３５】各空調ゾーンに設置される給気調整ユニッ
ト２は、例えば図１２に示すような、冷風及び／又は温
風の冷暖切換機構（冷暖切換部）１０と、可変風量機構
（可変風量部）１１（ＶＡＶ）とから主に構成されてい
る。そして、この冷暖切換機構１０は、図１２に示すよ
うに、駆動部（アクチュエータ）１９と、駆動軸と、駆
動軸の運転が伝達される開閉子１４とからなり、可変風
量機構１１は駆動部（アクチュエータ）２０と、中子１
６と、中子１６の水平移動と相俟って給気量を調整しう
る絞り口１７とから構成されている。さらに給気調整ユ
ニット２は熱源ユニット１よりそれぞれ独立に構成さ
れ、冷風給気経路３および温風給気経路４を介して各給
気調整ユニット２内に独立に構成された冷風チャンバ１
２および温風チャンバ１３にそれぞれ供給された冷風お
よび／または温風は、それぞれのチャンバの出口に設置
された開閉子１４、１５の開閉により、選択的な切り換
えを行うことができる。そしてこの冷暖切換機構１０に
おいて選択された冷風または温風は可変風量機構１１に
おいて中子１６の移動により絞り口１７から給気される
空気の送風量を変えることにより送気口１８より各空調
ゾーンに送風される空気量を調整し、室内温度を最適値
に調整することが可能である。

【００３６】なお上記給気調整ユニット２の開閉子１
４、１５および中子１６は、各空調ゾーンに設置された
センサ５からの温度信号に基づいて制御ボックスを介し
て駆動部１９、２０により、機械的にあるいは電気的に
駆動させることが可能である。また図１２に示す実施例
においては、冷暖切換機構１０と可変風量機構１１とを
ユニットとして一体的に構成しているが本発明はかかる
構成に限定されない。たとえば、冷暖切換機構１０と可
変風量機構１１とを別体として構成し、冷暖切換機構１
０を熱源ユニット１の近傍に設置するとともに、可変風
量機構１１を各空調ゾーンの近傍に設置する構成を採用
することも可能である。

【００３７】以上が本発明に基づいて構成された空気熱
源空調システムの一実施例に関する詳細な説明である。
しかしながら、本発明システムは、上記実施例に限定さ
れることなく、特許請求の範囲に記載された構成の範囲
内で、要求される様々な環境条件に応じて様々な運転モ
ードで駆動することが可能であることは言うまでもな
い。

【００３８】図１３には、本発明に基づく熱源ユニット
の第２実施例が示されている。この実施例の基本的構成
は、図１に示す第１実施例と変わらないので、同一の機
能効果を奏する部材については、同一の参照番号を付す
ることにより重複説明は省略する。ただし、この実施例
によれば、第６の熱交換器ＥＸ６が省略され、さらに装
置構成の簡略化が図られている。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の装置に比較して、弁類などの機械要素点数を削減
したより簡単な構成であっても、ヒートポンプ回路の熱
交換器を運転モードに応じて蒸発器又は凝縮器として選
択的に機能させるとともに、蓄熱槽から熱を取り出すこ
とにより、暖房負荷、冷房負荷、冷暖房同時負荷など個
々の空調空間において要求される熱負荷の種類及び大小
にかかわらず、あらゆる熱負荷要求に柔軟に対応するこ
とが可能である。

【００４０】さらに第６の熱交換器を設けたことによ
り、蓄熱槽からの熱取り出しを、第２の熱交換器よる空
気／水（第１の熱媒）熱交換のみならず、第６の熱交換
器による水（第１の熱媒）／冷媒（第２の熱媒）熱交換
によっても行うことが可能となり、熱取り出し能力の向
上が図れる。その場合に、第２の熱交換器による熱取り
出し後に、第６の熱交換器による熱取り出しを行うこと
により、ヒートポンプ回路の熱交換効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づいて構成された空気熱源型空調シ
ステムの熱源ユニットの概略的な装置構成を示す構成図
である。

【図２】本発明に基づいて構成された空気熱源型空調シ
ステムの熱源ユニットの運転モードを示す説明図であ
る。

【図３】本発明に基づいて構成された空気熱源システム
の熱源ユニットの氷蓄熱運転モード時の配管系統図を示
している。

【図４】本発明に基づいて構成された空気熱源システム
の熱源ユニットの温水蓄熱運転モード時の配管系統図を
示している。

【図５】本発明に基づいて構成された空気熱源システム
の熱源ユニットのａ、ｂモード運転時の配管系統図を示
している。

【図６】本発明に基づいて構成された空気熱源システム
の熱源ユニットのｃモード運転時の配管系統図を示して
いる。

【図７】本発明に基づいて構成された空気熱源システム
の熱源ユニットのｄモード運転時の配管系統図を示して
いる。

【図８】本発明に基づいて構成された空気熱源システム
の熱源ユニットのｅモード運転時の配管系統図を示して
いる。

【図９】本発明に基づいて構成された空気熱源システム
の熱源ユニットのｆモード運転時の配管系統図を示して
いる。

【図１０】本発明に基づいて構成された空気熱源システ
ムの熱源ユニットのｇ、ｈモード運転時の配管系統図を
示している。

【図１１】本発明に基づいて構成された空気熱源型個別
空調システムに適用可能な熱源ユニットと送風ユニット
の配置を示す構成図である。

【図１２】本発明に基づいて構成された空気熱源型個別
空調システムに適用可能な熱源ユニットと送風ユニット
の配置を示す構成図である。

【図１３】本発明に基づいて構成された空気熱源型空調
システムの熱源ユニットの第２実施例の概略的な装置構
成を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 熱源ユニット Ａ 蓄熱槽回路 Ｂ ヒートポンプ回路 Ｃ 排熱回路 Ｄ 空調部 ＥＸ１ 気液接触型の第１熱交換器 ＥＸ２ 第２熱交換器 ＥＸ３ 第３熱交換器 ＥＸ４ 第４熱交換器 ＥＸ５ 第５熱交換器 ＥＸ６ 第６熱交換器 ＳＴ 蓄熱槽 ＣＯＭＰ 圧縮機 ＥＶ 膨張弁

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第２の給気経路を備えるととも
   に、少なくとも、個別蓄熱槽を備え第１の熱媒が循環す
   る蓄熱槽回路と、圧縮機及び膨張弁を備え第２の熱媒が
   循環するヒートポンプ回路と、気液接触型の第１の熱交
   換器を備え第３の熱媒が循環する排熱回路とが一体に構
   成されて成る熱源ユニットを備えた空気熱源型空調シス
   テムであって、 前記蓄熱槽回路は、少なくとも、前記個別蓄熱槽と、前
   記第１の熱媒と前記第１の給気経路内を流通する給気と
   の熱交換を行う第２の熱交換器と、前記蓄熱槽内に設置
   されて前記第１の熱媒と前記第２の熱媒との熱交換を行
   う第３の熱交換器とから構成され、 前記ヒートポンプ回路は、少なくとも、前記第３の熱交
   換器と、前記第２の熱媒と前記第２の給気経路内を流通
   する給気との熱交換を行う第４の熱交換器と、前記第２
   の熱媒と前記第３の熱媒との熱交換を行う第５の熱交換
   器とから構成され、 前記排熱回路は、少なくとも、前記第１の熱交換器と前
   記第５の熱交換器とから構成されており、 前記ヒートポンプ回路を構成する各熱交換器は、運転モ
   ードに応じて凝縮器又は蒸発器として選択的に機能する
   ように構成したことを特徴とする、空気熱源型空調シス
   テム。
2. 【請求項２】 前記蓄熱回路及び前記ヒートポンプ回路
   は、前記蓄熱槽外に設置されて前記第１の熱媒と前記第
   ２の熱媒との熱交換を行う第６の熱交換器をさらに含む
   ことを特徴とする、請求項１に記載の空気熱源型空調シ
   ステム。
3. 【請求項３】 前記第６の熱交換器は、前記第２の熱交
   換器による熱交換後の第１の熱媒と第２の熱媒との熱交
   換を行うことを特徴とする、請求項２に記載の空気熱源
   型空調システム。
4. 【請求項４】 空調空間を所定の容積を有する１又は２
   以上の空調単位に分割し、前記空調単位ごとに前記熱源
   ユニットを設置することを特徴とする、請求項１、２又
   は３のいずれかに記載の空気熱源型空調システム。
5. 【請求項５】 前記第２の熱交換器は、それのみで前記
   空調単位において要求される全熱負荷に対応できる容量
   を備えていることを特徴とする、請求項４に記載の空気
   熱源型空調システム。
6. 【請求項６】 前記空調単位をさらに１又は２以上の個
   別空調ゾーンに分割して各個別空調ゾーンごとに送風ユ
   ニットを設置し、各熱源ユニットから前記各送風ユニッ
   トに空調用空気を選択的に給気することが可能であるこ
   とを特徴とする、請求項４又は５に記載の空気熱源型空
   調システム。
7. 【請求項７】 前記各送風ユニットは、前記第１の給気
   経路及び前記第２の給気経路を介して前記熱源ユニット
   より空調用空気を供給可能であり、さらに前記各送風ユ
   ニットは前記第１の給気経路及び前記第２の給気経路か
   ら供給される空調用空気を切り換えるための切換手段を
   備えていることを特徴とする、請求項６に記載の空気熱
   源型空調システム。
8. 【請求項８】 前記各送風ユニットに可変風量制御手段
   が設けられていることを特徴とする、請求項７に記載の
   空気熱源型空調システム。