JPH0926186A - 冷媒循環式空調システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷房時、暖房時の如何に拘わらず各階のファ
ンコイルユニットへの冷媒の供給バランスを良くする。 【解決手段】 ファンコイルユニット２の熱交換器への
冷媒の入口側及び出口側の温度を測定し、その温度差に
よって熱交換器への冷媒の供給を制御する膨張弁２１の
開度を調節して各部屋の温度調節を行う各部屋のファン
コイルユニット２毎に設けられたコントローラー９に、
冷房時には上層階から下層階に行くに従って各階のファ
ンコイルユニット２の膨張弁２１の最大開度を小さくす
るように設定し、暖房時には上層階から下層階に行くに
従って各階のファンコイルユニット２の膨張弁２１の最
大開度を大きくするように設定して各階における冷媒の
圧力差を修正し、各ファンコイルユニット２の熱交換器
への冷媒の供給バランスを良好ならしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒の搬送管を共
用して多層階の建物の冷暖房を行う冷媒循環式空調シス
テムにおいて、階違いにあるファンコイルユニットの熱
交換器への冷媒の供給バランスを保つことができる冷媒
循環式空調システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、図３の如く、建物の上部位置
に室外機の熱交換器を設置し、同熱交換器と建物内の各
部屋に設置のファンコイルユニットとの間を冷媒の搬送
管で連結して冷媒が循環する閉回路を構成し、冷房時に
は室外機の熱交換器内の冷媒液を複数のファンコイルユ
ニットに重力の作用と気化した冷媒ガスの圧力により自
然循環させることにより各部屋を冷房し、暖房時には室
外機の熱交換器で気化した冷媒ガスを、そのガスの圧力
と液化した冷媒液を熱交換器に戻すための建物の下部位
置に設けたポンプによってファンコイルユニットに循環
させることにより各部屋を暖房するようにした冷媒循環
式空調システムがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このシステムにあって
は、冷媒の搬送管を冷房、暖房用に共用することができ
るため、配管数を削減でき、配管工事のための費用も削
減できて従来システムに比べてイニシャルコストを大幅
に軽減できるだけでなく、冷房運転時には冷媒の搬送動
力を必要としないため、冷房運転時のランニングコスト
を大幅に軽減することができる利点を有する反面、吸収
式冷凍機等の熱交換器を建物の最上部に設置し、冷媒液
のポテンシャルエネルギーとガス圧によって冷媒を循環
させるようにしたものであるから、ファンコイルユニッ
トの設置場所に大きな高低差がある場合、冷房時には冷
媒液の圧力が最も高い最下階のファンコイルユニットに
供給される冷媒液の供給量が最も多く、上層階に行くに
従ってその供給量は少なくなり、三、四階ある多層階の
建物にあっては最下階のファンコイルユニットと最上階
のファンコイルユニットとでは冷媒液の供給量が極端に
異なって冷媒の供給バランスが悪く、逆に、暖房時には
冷媒ガスの圧力が最も高い最上階のファンコイルユニッ
トに供給される冷媒ガスの供給量が最も多く、下層階に
行くに従ってその供給量は少なくなり、同じく最上階の
ファンコイルユニットと最下階のファンコイルユニット
とでは冷媒の供給バランスが悪いという問題点があっ
た。

【０００４】そこで、各階のファンコイルユニットへの
冷媒の供給バランスを良くするようにするため、膨張弁
のサイズを各階毎に変える方法が考えられたが、冷房時
に適するように膨張弁のサイズを選定すれば、暖房時に
は膨張弁のサイズを変えないときよりも冷媒の供給バラ
ンスが悪くなり、逆に、暖房時に適するように膨張弁の
サイズを選定すれば、冷房時には膨張弁のサイズを変え
ないときよりも冷媒の供給バランスが悪くなるという問
題点が生じ、３階以上の建物では実施が困難であった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、各階のファンコイルユニット
に設けられた熱交換器への冷媒の供給量を制御する膨張
弁の最大開度を調節することによって冷房時、暖房時の
如何に拘わらず各階のファンコイルユニットへの冷媒の
供給バランスを良くするようにすることができる冷媒循
環式空調システムを提供することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る冷媒循環式
空調システムは、建物の上部位置に室外機の熱交換器を
設置し、同熱交換器と建物内の各部屋に設置のファンコ
イルユニットとの間を冷媒の搬送管で連結して冷媒が循
環する閉回路を構成し、冷房時には室外機の熱交換器内
の冷媒液を複数のファンコイルユニットに重力の作用と
気化した冷媒ガスの圧力により自然循環させることによ
り各部屋を冷房し、暖房時には室外機の熱交換器で気化
した冷媒ガスを、そのガスの圧力と液化した冷媒液を熱
交換器に戻すための建物の下部位置に設けたポンプによ
りファンコイルユニットに循環させることにより各部屋
を暖房するようにした冷媒循環式空調システムにおい
て、ファンコイルユニットの熱交換器への冷媒の入口側
及び出口側の温度を測定し、その温度差によって熱交換
器への冷媒の供給を制御する膨張弁の開度を調節して各
部屋の温度調節を行う各部屋のファンコイルユニット毎
に設けられたコントローラーに冷房時には上層階から下
層階に行くに従って各階のファンコイルユニットの膨張
弁の最大開度を小さくするように設定し、暖房時には上
層階から下層階に行くに従って各階のファンコイルユニ
ットの膨張弁の最大開度を大きくするように設定して各
階における冷媒の圧力差を修正し、各ファンコイルユニ
ットの熱交換器への冷媒の供給バランスを良好ならしめ
るようにしたことを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の作用】冷、暖房運転の切替え毎に各階のファン
コイルユニットのコントローラーが膨張弁の最大開度を
変え、各階における冷媒の圧力差を修正して各階のファ
ンコイルユニットへの冷媒の供給バランスを良くする。

【０００８】

【実施例】本発明システムの実施例を図面について具体
的に説明する。図１は、本発明システムの概略構成図
で、１は、建物の屋上にある機械室内に設置された室外
機たる吸収式冷凍機、蒸発器等の熱交換器で、冷房時に
は冷水等により、暖房時には温水等によって内部の熱交
換コイルを通過する冷媒が冷却または加熱される。２
は、各部屋に設置されたファンコイルユニットで、部屋
の大きさによってファンコイルユニットの容量も変わ
り、後述する膨張弁のサイズも変わるが、本実施例では
説明を簡単にするため全てのファンコイルユニットは同
一容量のものとする。２１は、各部屋のファンコイルユ
ニット２の運転停止時自動的に閉鎖して上記ファンコイ
ルユニット２の熱交換器（図示せず）への冷媒の供給を
遮断する比例制御が可能な電子膨張弁、３は、暖房時に
は室外機の熱交換器１で加熱されて気化した冷媒ガスを
各ファンコイルユニット２に供給し、冷房時には各ファ
ンコイルユニット２の熱交換器を通過して気化した冷媒
ガスを熱交換器１に戻すための冷媒ガス搬送管、４は、
暖房時にはファンコイルユニット２の熱交換器を通過し
て液化した冷媒液を熱交換器１に戻し、冷房時には熱交
換器１で冷却されて液化した冷媒を熱交換器１から各部
屋のファンコイルユニット２の熱交換器に供給する冷媒
液搬送管、５は、暖房時各部屋のファンコイルユニット
２の熱交換器を通過して液化した冷媒液を熱交換器１に
戻すためのポンプ、６は、冷房時と暖房時に交互に開閉
して冷媒の流れを制御するバルブである。７は、各部屋
のファンコイルユニット２の熱交換器への冷媒ガスの入
口側の温度を常時測定する温度センサー、８は、同熱交
換器への冷媒液の入口側の温度を常時測定する温度セン
サー、９は、冷、暖房運転の切替え毎に機能が切替えら
れ、冷房時と暖房時に両温度センサー７、８が測定した
温度の差を監視し、その温度差により各部屋の熱負荷に
対応するようにファンコイルユニット２の膨張弁２１の
弁体の開度を調節するコントローラーで、上述の機能以
外に冷房運転時には最上階にあるファンコイルユニット
２の膨張弁２１の弁体の最大開度を大きく、下層階に行
くに従い最大開度を順次小さくするように、暖房運転時
には最上階にあるファンコイルユニット２の膨張弁２１
の弁体の最大開度を小さく、下層階に行くに従い最大開
度を順次大きくするように膨張弁２１に信号を送るよう
に設定してある。

【０００９】例えば、建物の階数を４とし、弁体の全開
放状態のときの弁体の開度を１００％とした場合、冷房
運転時には冷媒液が最も流れ難い最上階にあるファンコ
イルユニット２の膨張弁２１の弁体の最大開度を１００
％、その下の階の膨張弁２１の弁体の最大開度を７０
％、更にその下の階の膨張弁２１の弁体の最大開度を５
０％、最下層階の膨張弁２１の弁体の最大開度を３０％
とするようにし、暖房運転時には冷媒ガスが最も流れ難
い最下階にあるファンコイルユニット２の膨張弁２１の
弁体の最大開度を１００％、その上の階の膨張弁２１の
弁体の最大開度を７０％、その上の階の膨張弁２１の弁
体の最大開度を５０％、最上層階の膨張弁２１の弁体の
最大開度が３０％となるように設定するものである。図
中、１０は、暖房時にポンプ５により受液器５１に溜ま
った冷媒液を熱交換器１に戻すための冷媒液戻し管であ
る。

【００１０】システムを冷房運転にしたとき、各ファン
コイルユニット２のコントローラー９は、熱交換器への
冷媒の入口温度から判断して冷房運転監視用に機能を切
り替え、ファンコイルユニット２の膨張弁２１に信号を
送って弁体の最大開度を前述したような設定値にする。
運転中、各階の複数のファンコイルユニット２…２に送
られる冷媒液の圧力は、最上階から下層階に行くに従い
高くなっていくが、最下階にあるファンコイルユニット
２の膨張弁２１の最大開度が最も小さくつまり抵抗が大
きい状態であり、上層階に行くに従って膨張弁２１の最
大開度が次第に大きくつまり抵抗が小さくなっているの
で、最大負荷運転時、各階のファンコイルユニット２の
熱交換器に供給される冷媒液の量にあまり大きな差は生
じず、冷媒液の供給バランスは良好である。

【００１１】システムを暖房運転にしたとき、同じく各
ファンコイルユニット２のコントローラー９は、熱交換
器への冷媒の入口温度から判断して暖房運転監視用に機
能を切り替え、ファンコイルユニット２の膨張弁２１に
信号を送って弁体の最大開度を前述したような設定値に
する。運転中、各階の複数のファンコイルユニット２…
２に送られる冷媒ガスの圧力は、最上階から下層階に行
くに従い低くなっていくが、最上階にあるファンコイル
ユニット２の膨張弁２１の最大開度が最も小さくつまり
抵抗が大きい状態であり、下層階に行くに従って膨張弁
２１の最大開度が次第に大きくつまり抵抗が小さくなっ
ているので、最大負荷運転時、各階のファンコイルユニ
ット２の熱交換器に供給される冷媒ガスの量にあまり大
きな差は生じず、冷媒ガスの供給バランスは良好であ
る。

【００１２】また、冷、暖房運転時の温度調節のための
膨張弁２１の開度調節は、各膨張弁の最大開度を基準と
して設定してあるので、熱負荷の変動に対する対応速度
も最上階のファンコイルユニット２と最下階のファンコ
イルユニット２とで差が生じることがない。

【００１３】尚、同じ階においては、部屋の大きさの違
いで一部の部屋のファンコイルユニット２の容量つまり
膨張弁２１のサイズが変わっても、これら同じ階のファ
ンコイルユニット２同士では従来と同様に冷媒の入口圧
力が同じであるので冷媒の供給バランスが崩れることが
なく、上述の最大開度の設定は変える必要はない。

【００１４】

【発明の効果】本発明に係る冷媒循環式空調システムに
よれば、冷房時には上層階から下層階にいく従って各階
のファンコイルユニットの膨張弁の最大開度を小さくす
るようにし、暖房時には上層階から下層階にいく従って
各階のファンコイルユニットの膨張弁の最大開度を大き
くするようにして各階における冷媒の圧力差を修正する
ようにしたものであるから、冷房時、暖房時の如何に拘
わらず各階のファンコイルユニットへの冷媒の供給バラ
ンスを良好ならしめることができ、３階以上の多層階の
建物であっても冷媒循環式空調システムの利点を生かし
て実施することができるようになったものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明システムの概略説明図である。

【図２】各ファンコイルユニットとコントローラーの概
略図である。

【図３】従来システムの概略説明図である。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ２ ファンコイルユニット ２１ 膨張弁 ３ 冷媒ガス搬送管 ４ 冷媒液搬送管 ５ ポンプ ６ バルブ ７ 温度センサー ８ 温度センサー ９ コントローラー １０ 冷媒液戻し管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000003621 株式会社竹中工務店 大阪府大阪市中央区本町４丁目１番13号 (71)出願人 390003333 新晃工業株式会社 大阪府大阪市北区南森町１丁目４番５号 (72)発明者 小林 昇 大阪市中央区平野町４丁目１番２号大阪瓦 斯株式会社内 (72)発明者 藤巻 誠一郎 東京都港区海岸１丁目５番20号東京瓦斯株 式会社内 (72)発明者 松原 光治 愛知県東海市新宝町507−２ 東邦瓦斯株 式会社総合技術研究所内 (72)発明者 曽根 清春 東京都港区三田１丁目４番28号矢崎総業株 式会社内 (72)発明者 楠本 望 大阪市中央区本町４丁目１番13号株式会社 竹中工務店内 (72)発明者 吉田 康敏 大阪市北区南森町１丁目４番５号新晃工業 株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物の上部位置に室外機の熱交換器を設
   置し、同熱交換器と建物内の各部屋に設置のファンコイ
   ルユニットとの間を冷媒の搬送管で連結して冷媒が循環
   する閉回路を構成し、冷房時には室外機の熱交換器内の
   冷媒液を複数のファンコイルユニットに重力の作用と気
   化した冷媒ガスの圧力により自然循環させることにより
   各部屋を冷房し、暖房時には室外機の熱交換器で気化し
   た冷媒ガスを、そのガスの圧力と液化した冷媒液を室外
   機の熱交換器に戻すための建物の下部位置に設けたポン
   プによりファンコイルユニットに循環させることにより
   各部屋を暖房するようにした冷媒循環式空調システムに
   おいて、ファンコイルユニットの熱交換器への冷媒の入
   口側及び出口側の温度を測定し、その温度差によって熱
   交換器への冷媒の供給を制御する膨張弁の開度を調節し
   て各部屋の温度調節を行う各部屋のファンコイルユニッ
   ト毎に設けられたコントローラーに、冷房時には上層階
   から下層階に行くに従って各階のファンコイルユニット
   の膨張弁の最大開度を小さくするように設定し、暖房時
   には上層階から下層階に行くに従って各階のファンコイ
   ルユニットの膨張弁の最大開度を大きくするように設定
   して各階における冷媒の圧力差を修正し、各ファンコイ
   ルユニットの熱交換器への冷媒の供給バランスを良好な
   らしめるようにしたことを特徴とする冷媒循環式空調シ
   ステム。