JPH0894126A - ヒートポンプ空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水冷式ヒートポンプ空調装置にあって、室内
ユニットの騒音レベルを下げることができるようにす
る。 【構成】 冷媒を圧縮する圧縮機４、冷却温水の供給を
受けて前記冷媒との間で熱交換を行う水熱交換機６、室
内側に設置されて空気と前記冷媒との間で熱交換を行う
空気熱交換機１１、圧縮機４の出力側の接続先を運転モ
ードに応じて空気熱交換機１１または水熱交換機６のい
ずれかに決定する四方切替弁５の各々を備えて構成され
る水冷式のヒートポンプ空調装置であって、空気熱交換
機１１のみを室内ユニット２に残し、圧縮機４、水熱交
換機６及び四方切替弁５の各々によって独立した１つの
ユニットを構成し、室内の騒音源を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水冷によるセパレート
式のヒートポンプ空調装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ヒートポンプを用いた空調装置には、熱
源の種類や放熱の種類との組み合わせにより、大別して
４種類がある。即ち、「空気対空気」、「空気対水」、
「水対空気」、「水対水」の４タイプであり、家庭用な
どの小規模な空調装置では「空気対空気」方式が用いら
れ、ビル等においては「空気対水」や「水対水」方式が
用いられる。

【０００３】図２は従来の水熱源方式（水冷方式＝上記
水対空気方式に相当）のヒートポンプ空調装置の室内ユ
ニットを示す系統図である。室内ユニット１００は、圧
縮機１０１、この圧縮機１０１に接続される四方切替弁
１０２、この四方切替弁１０２に接続される水熱交換機
１０３、この水熱交換機１０３と四方切替弁１０２の間
に接続される空気熱交換機１０４を主体に構成されてい
る。空気熱交換機１０４は圧縮機１０１等の機器とは隔
離され、空気熱交換機１０４はダクト１０５内に配設さ
れている。ダクト１０５の出側端には吹出口１０６が設
けられ、入側端には取入口１０７が設けられている。こ
の取入口１０７の後段には、取り込んだ空気から粉塵を
除去するためのフィルタ１０８が設置され、このフィル
タ１０８の後段にファン１０９が設置されている。な
お、水熱交換機１０３には、建物の屋上等に設置された
クーリングタワーに水を循環させるための配管１１０が
接続されている。

【０００４】この室内ユニットを用いたヒートポンプ空
調装置によって冷房を行うとき、圧縮機１０１の出力側
が空気熱交換機１０４に接続され、入力側が水熱交換機
１０３に接続されるように四方切替弁１０２を切り替え
られる。また、暖房を行うときには、圧縮機１０１の出
力側が水熱交換機１０３に接続され、入力側が空気熱交
換機１０４に接続されるように四方切替弁１０２を切り
替えればよい。暖房、冷房にかかわらず、ファン１０９
は空調運転時には常時回転しており、取入口１０７から
取り込んだ室内空気を空気熱交換機１０４に通過させ、
吹出口１０６から室内へ排出させている。

【０００５】冷房の場合について説明すると、圧縮され
た冷媒が空気熱交換機１０４を通過する過程で空気熱交
換機１０４を通過する空気との間で熱交換が行われ、フ
ァン１０９からの空気を冷却する。空気熱交換機１０４
を出た冷媒は水熱交換機１０３へ送られ、空気熱交換機
１０４の熱交換によって温度上昇した冷媒を外部から供
給される水により冷却し、冷却した冷媒を圧縮機１０１
へ返送する。以上の操作を繰り返し実行することによ
り、冷房モードが継続される。暖房の場合、冷媒を空気
熱交換機１０４及び水熱交換機１０３へ逆方向に通流さ
せ、空気熱交換機１０４を通過する空気を温め、室内へ
暖気を供給することになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のヒートポンプ空調装置にあっては、室内に設置される
室内ユニットに圧縮機を内蔵しているため、ファンコイ
ルユニットに比べて運転音が大きくなることは避けられ
ない。このため、優れた特長（個別化、省スペース化、
高安全性、省エネ化等）を有する水冷ヒートポンプ空調
装置をホテルの各ルーム、住宅の寝室等に設置しようと
思っても、要求する騒音レベル以下にすることが難しい
という問題がある。

【０００７】騒音の対策を要しないヒートポンプ空調装
置に空冷方式がある。しかし、空冷方式は室内ユニット
と同数の室外機を必要とし、設備コストが高くなると共
に、美観を損なう、設置スペースを広くとる、設計の自
由度が低くなる等、新たな問題を有している。本発明
は、水冷ヒートポンプを用いながら室内ユニットの騒音
レベルを下げることが可能なヒートポンプ空調装置を提
供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷却温水の
供給を受けて前記冷媒との間で熱交換を行う水熱交換機
と、室内側に設置されて空気と前記冷媒との間で熱交換
を行う空気熱交換機と、前記圧縮機の出力側の接続先を
運転モードに応じて前記空気熱交換機または前記水熱交
換機のいずれかに決定する四方切替弁とを備えて構成さ
れる水冷式のヒートポンプ空調装置において、前記空気
熱交換機のみを室内ユニットに残し、前記圧縮機、前記
水熱交換機及び前記四方切替弁を１つの独立したユニッ
トとして構成している。

【０００９】この独立させたユニットは、シャフトまた
はパイプシャフトに設置することができる。更に、前記
水熱交換機に冷却温水を供給する配管系に止水バルブを
配設することができる。

【００１０】

【作用】上記した手段によれば、騒音源の１つである圧
縮機を室内ユニットから室外の別のユニットに移し、室
内ユニットにはファンのみが唯一の回転機器として存在
するのみとなる。この結果、空調対象の室内騒音を問題
にならないレベルに低減でき、静粛性が要求される場所
への設置が可能になる。

【００１１】圧縮機等のユニットは、室内以外であれ
ば、何処に設置してもよいわけであるが、空冷式のヒー
トポンプ空調装置における屋外機と同じ扱いをしたので
は、美観を損なうし、新たに設置スペースを確保しなけ
ればならない。そこで、本発明では、シャフトまたはパ
イプシャフトに設置することで、美観上の問題及びスペ
ース上の問題を解決している。

【００１２】また、水熱交換機を含むユニットが運転を
休止しているとき、冷却温水の供給を行って水熱交換機
内のコイルを循環させることは、ポンプ等の動力を無駄
に消費することになり不経済である。そこで、本発明で
は、水熱交換機に冷却温水を供給する配管系に止水バル
ブを配設して、その搬送動力を軽減し、省エネ化を図っ
ている。設置対象がホテル等の場合、使用状態の変動が
大きいことから、止水バルブを設けた場合の省エネ効果
は大きい。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明によるヒートポンプ空調装置の一実
施例を示す系統図である。本発明によるヒートポンプ空
調装置はセパレート型であり、外部ユニット１と室内に
設置される室内ユニット２から成り、さらに不図示のク
ーリングタワー等を備えて構成される。外部ユニット１
は個別のシャフト（或いはパイプシャフト）部３内に設
置される。

【００１４】外部ユニット１は、圧縮機４（コンプレッ
サ）、この圧縮機４の入，出力間に接続される四方切替
弁５、この四方切替弁５に一端が接続される水熱交換機
６（コンデンサ）から構成されている。水熱交換機６と
不図示のクーリングタワーとの間には配管７が接続さ
れ、その途中には冷却温水自動止水バルブ８が設けられ
ている。この冷却温水自動止水バルブ８を制御するため
に制御装置９（このほか、四方切替弁５の切替制御、圧
縮機４及びファン１４のオン／オフ制御も実行する）が
設けられている。

【００１５】一方、室内ユニット２は、冷媒配管１０を
通して外部ユニット１側の四方切替弁５及び水熱交換機
６に接続される空気熱交換機１１（エバポレータ）を主
体に構成され、この空気熱交換機１１はダクト状に空気
流路が形成された筐体内に設置され、その一方の側面に
は空気取入口１２が設けられ、反対側の側面に吹出口１
３が設けられている。更に、空気熱交換機１１と空気取
入口１２の間には、ファン１４が設けられている。冷媒
配管１０及び、これに連通する通路内には冷媒が満たさ
れ、圧縮機４の運転によって循環（但し、循環方向は冷
房と暖房とでは異なる）する。

【００１６】なお、図１ではエアフィルタを省略してい
るが、必要に応じて空気取入口１２の直後の位置に設置
することができる。また、室内温度を把握するために温
度センサが必要であるが、図１では図示を省略してい
る。この温度センサは室内ユニット２に設けられ、冷媒
配管１０と並設される配電線を用いて検出温度情報を制
御装置９へ送出する。更に、室内ユニット２には、温度
調節やモード設定を行うための操作パネル、運転状態を
示す表示器などが設けられているが、ここでは全て図示
を省略している。

【００１７】次に、以上の構成によるヒートポンプ空調
装置の動作を説明する。ヒートポンプ空調装置において
は、モードとして冷房モードと暖房モードがあり、いず
れの場合も圧縮機４とファン１４は運転される。まず、
冷房運転の場合について説明する。このモードにおいて
は、圧縮機４の出力側が空気熱交換機１１に接続され、
入側が水熱交換機６に接続されるように四方切替弁５が
制御装置９によって切り替えられる。

【００１８】圧縮機４で圧縮された冷たい冷媒は、四方
切替弁５及び冷媒配管１０を通って空気熱交換機１１に
供給され、この空気熱交換機１１でファン１４より供給
される温かい空気と熱交換され、通過する空気を冷却す
る。この冷却された空気は吹出口１３を通して室内へ放
出される。一方、空気との熱交換によって温められた冷
媒は、冷媒配管１０を通して水熱交換機６へ送り込ま
れ、水熱交換機６に供給されている水との間で熱交換が
行われ、冷却される。水熱交換機６における水は熱交換
によって温められ、クリーングタワーに運ばれて外気と
触れる過程で冷却が行われる。

【００１９】水熱交換機６を出た冷却状態の冷媒は、四
方切替弁５を通して圧縮機４へ送られ、再び圧縮された
後、室内ユニット２へ送られる。このように冷媒が循環
する過程で空気熱交換機１１を通過する空気は連続的に
冷却され、冷房運転が続行される。制御装置９は、室内
の温度値（温度センサによる検出値）と設定値（操作パ
ネルにより設定）とが等しくなるように、ファン１４の
回転数や運転状態の制御を実行する。

【００２０】次に、暖房運転について説明する。暖房運
転においては、圧縮機４の出力側が水熱交換機６に接続
され、入側が空気熱交換機１１に接続されるように四方
切替弁５が切り替えられる。これにより、圧縮機４を出
た冷媒は四方切替弁５を通して水熱交換機６へ送られ、
冷媒の熱を配管７を通して供給される温水（その供給源
はボイラ等）に移す形で熱交換が行われる。水熱交換機
６を出た冷媒の温度は、水熱交換機６に入る前よりも温
度が高くなっており、この加熱された冷媒は、冷媒配管
１０を通して室内ユニット２の空気熱交換機１１へ送ら
れ、ここで２度目の熱交換が行われる。

【００２１】この場合の熱交換は、空気熱交換機１１を
通過する空気が温められ、冷媒が冷却される熱交換であ
り、吹出口１３からは温かい空気が吹き出される。空気
熱交換機１１を出た冷媒は冷媒配管１０を通り、更に四
方切替弁５を経て圧縮機４に戻される。以後、冷媒が上
記した様にして繰り返し循環することにより、暖房運転
が継続される。

【００２２】なお、上記実施例においては、一般的な空
冷セパレートヒートポンプ空調装置と同様に、水熱交換
機と他の主要機器が１対１で対応するため、雰囲気温度
に応じた冷暖房自動切替運転が可能である。したがっ
て、高級ホテル等で用いられているファンコイル４パイ
プ方式の空調装置における冷暖房自動切替運転と同等の
機能を有しており、本発明によるヒートポンプ空調装置
を代替として用いることが可能である。

【００２３】また、ユニットの不使用時に配管７からの
冷却温水を冷却温水自動止水バルブ８を制御して止める
ことにより、配管７側における水の搬送動力を軽減する
ことができる。特に、ホテル等では使用状態の変動率が
大きいため、冷却温水自動止水バルブ８を制御すること
による省エネ効果は大きい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明は、冷媒を圧
縮する圧縮機と、冷却温水の供給を受けて前記冷媒との
間で熱交換を行う水熱交換機と、室内側に設置されて空
気と前記冷媒との間で熱交換を行う空気熱交換機と、前
記圧縮機の出力側の接続先を運転モードに応じて前記空
気熱交換機または前記水熱交換機のいずれかに決定する
四方切替弁とを備えて構成される水冷式のヒートポンプ
空調装置において、前記空気熱交換機のみを室内ユニッ
トに残し、前記圧縮機、前記水熱交換機及び前記四方切
替弁を１つの独立したユニットとして構成したので、室
内騒音レベルを低減でき、静粛性が要求される場所への
設置が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるヒートポンプ空調装置の一実施例
を示す系統図である。

【図２】従来の水冷方式（水熱源方式）のヒートポンプ
空調装置の室内ユニットを示す系統図である。

【符号の説明】

１ 外部ユニット ２ 室内ユニット ３ シャフト ４ 圧縮機 ５ 四方切替弁 ６ 水熱交換機 ７ 配管 ８ 冷却温水自動止水バルブ １０ 空気熱交換機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を圧縮する圧縮機と、冷却温水の供
   給を受けて前記冷媒との間で熱交換を行う水熱交換機
   と、室内側に設置されて空気と前記冷媒との間で熱交換
   を行う空気熱交換機と、前記圧縮機の出力側の接続先を
   運転モードに応じて前記空気熱交換機または前記水熱交
   換機のいずれかに決定する四方切替弁とを備えて構成さ
   れる水冷式のヒートポンプ空調装置において、 前記空気熱交換機のみを室内ユニットに残し、前記圧縮
   機、前記水熱交換機及び前記四方切替弁を１つの独立し
   たユニットとして構成することを特徴とするヒートポン
   プ空調装置。
2. 【請求項２】 前記圧縮機、前記水熱交換機及び前記四
   方切替弁から成るユニットは、シャフトまたはパイプシ
   ャフトに設置することを特徴とする請求項１記載のヒー
   トポンプ空調装置。
3. 【請求項３】 前記水熱交換機に冷却温水を供給する配
   管系に止水バルブを配設することを特徴とする請求項１
   または２記載のヒートポンプ空調装置。