JPH09280687A - 空気調和システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加温温と冷却との負荷の大きさが異なる場合
であっても、冷媒負荷の均衡を図ることのできる空気調
和システムを提供する。 【解決手段】 室外ユニット９に熱媒体収容槽１１（蓄
熱槽）を夫々備える加温用ユニット３と冷却用ユニット
５とをつなぎ、加温用ユニット３の熱媒体収容槽１１に
は暖房用室内ユニット７をつなぐと共に、冷却用ユニッ
ト５の熱媒体収容槽１１には冷房用室内ユニット７をつ
ないだ空気調和システムにおいて、加温用ユニット３と
冷却用ユニット５との間には、冷暖房時の冷媒の過冷却
を確保する過冷却用ユニット１２を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室外ユニットに対
して熱媒体（水）収容槽を備える加熱用、又は冷却用の
水熱交換ユニットをつなぎ、夫々の水熱交換ユニットの
熱媒体（水）収容槽（蓄熱槽）には例えば室内ユニッ
ト、又は風呂等をつないで被調和室を空調したり、風呂
に給湯したりする空気調和システムの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、室外ユニットに蓄熱を夫々備え
る加温用ユニットと冷却用ユニットとをつなぎ、前記加
温用ユニットの蓄熱には暖房用室内ユニットをつなぐと
共に、前記冷却用ユニットの蓄熱には冷房用室内ユニッ
トをつないだ空気調和システムは知られている（例え
ば、特公昭６０ー５３８２６号公報参照）。この種の空
気調和システムによれば、前述した一つの室外ユニット
を設けることにより、多数の部屋を備えるビル等の空気
調和を、きわめて効率よく行なうことができるという利
点を有する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術では、加温用ユニットまたは冷却用ユニットに
要求される負荷が著しく異なっていたり、加温用ユニッ
トと冷却用ユニットの稼働台数が異なっている場合、例
えば加温用ユニットは１台が稼働し、冷却用ユニットは
２台が稼働する等の場合には冷媒回路全体を循環する冷
媒負荷の均衡が図れないという問題がある。このように
冷媒負荷の均衡が図れないと例えば各ユニットにおける
十分な過冷却が確保されないので、必要な負荷に応じた
効率的な運転能力を高めることができないという問題が
ある。

【０００４】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する問題点を解消し、加温と冷却との負荷の大
きさが異なる場合であっても、冷媒負荷の均衡を図るこ
とのできる空気調和システムを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、室外ユニットに加温用ユニットと冷却用ユニットと
をつなぎ、これら加温用並びに冷却用ユニットには夫々
蓄熱槽を備え、前記加温用ユニットの蓄熱槽には暖房用
室内ユニットをつなぐと共に、前記冷却用ユニットの蓄
熱槽には冷房用室内ユニットをつないだ空気調和システ
ムにおいて、前記加温用ユニットと前記冷却用ユニット
との間には、冷暖房時の冷媒の過冷却を確保する過冷却
用ユニットを設けたことを特徴とするものである。

【０００６】請求項２に記載の発明は、室外ユニットに
加温用ユニットと冷却用ユニットとをつなぎ、これら加
温用並びに冷却用ユニットには夫々蓄熱槽を備え、前記
加温用ユニットの蓄熱槽には暖房用室内ユニットをつな
ぐと共に、前記冷却用ユニットの蓄熱槽には冷房用室内
ユニットをつないだ空気調和システムにおいて、前記加
温用ユニットと前記冷却用ユニットとの間には第一の過
冷却器、減圧装置、第二の過冷却器をつなぎ、第一の過
冷却器をバイパス可能な第一のバイパス回路、及び第二
の過冷却器をバイパス可能な第二のバイパス回路を設け
たことを特徴とするものである。

【０００７】請求項３に記載の発明は、室外ユニットに
加温用ユニットと冷却用ユニットとをつなぎ、これら加
温用並びに冷却用ユニットには夫々蓄熱槽を備え、前記
加温用ユニットの蓄熱槽には暖房用室内ユニットをつな
ぐと共に、前記冷却用ユニットの蓄熱槽には冷房用室内
ユニットをつないだ空気調和システムにおいて、前記加
温用ユニットと前記冷却用ユニットとの間には単一の過
冷却器、及び単一の減圧装置をつなぎ、冷暖房時のいず
れにおいても過冷却器、及び減圧装置の順に冷媒を流す
ための手段を設けたことを特徴とするものである。

【０００８】これらの発明によれば、過冷却用ユニット
に冷媒を流すことにより、過冷却が確保されるので、冷
却用ユニットと加温用ユニットとに要求される負荷の均
衡に応じて、その過冷却度を制御すれば、冷媒回路にお
ける冷媒負荷の均衡が十分に図られる。また、過冷却
器、減圧装置の順に冷媒を流し、冷却用ユニットと加温
用ユニットを流れる冷媒の過冷却度を制御すれば、冷媒
回路における冷媒負荷の均衡が十分に図られる。なお、
冷却用ユニットと加温用ユニットとが同負荷で運転され
る場合には、前述した過冷却器には冷媒を流さずにバイ
パス回路に冷媒を流すことにより、冷媒回路全体として
の均衡が図られる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明による一実施の形態
を図面を参照して説明する。

【００１０】図１において、参照符号１は空気調和シス
テムを示す。この空気調和システム１はビル用の空気調
和システムであり、ビルの屋上には室外ユニット９が配
置される。この室外ユニット９には、二本の冷媒回路１
０を介して３台の加温用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃと、
５台の冷却用ユニット５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅと
がつながれ、これらは各階に配置される。各階の部屋に
は複数の室内ユニット７が夫々配置され、これら複数の
室内ユニット７は、後述するように、加温用ユニット３
ａ〜３ｃの熱媒体収容槽１１（蓄熱槽）（図２）、及び
冷却用ユニット５ａ〜５ｅの熱媒体収容槽１１につなが
れる。

【００１１】室外ユニット９には、図２、及び図３に示
すように、圧縮機２３、四方弁２５、第１熱交換器２
７、及び第２熱交換器２９が収納される。これらの第１
熱交換器２７、及び第２熱交換器２７、２９は空冷式で
あり、夫々の熱交換器２７、２９には室外ファン３１、
３３が設けられる。第１熱交換器２７、及び第２熱交換
器２９にはバイパス管３５、３７が設けられ、このバイ
パス管３５、３７には電動弁３９、４１が夫々設けら
れ、これらの電動弁３９、４１の制御により、各熱交換
器２７、２９への冷媒流入量が制御される。

【００１２】室外ユニット９には、既述のように、冷媒
回路１０を介して３台の加温用ユニット３ａ〜３ｃと、
５台の冷却用ユニット５ａ〜５ｅがつながれる。ただ
し、図２においては、２台の加温用ユニット３ａ、３ｂ
と、３台の冷却用ユニット５ａ〜５ｃとを図示し、残り
のユニットの図示は省略する。加温用ユニット３ａ〜３
ｃと、冷却用ユニット５ａ〜５ｅとは、水やブライン等
の熱媒体を貯留する熱媒体収容槽（以下、「蓄熱槽」と
いう。）１１を備え、夫々の蓄熱槽１１には冷媒回路１
０につながる熱交換器１３が収納される。

【００１３】また、夫々の熱交換器１３の入口と出口間
には、熱交換器１３をバイパスするバイパス管１５が夫
々設けられ、このバイパス管１５には制御弁１７が夫々
設けられる。この制御弁１７は、熱交換器１３への冷媒
の流入を許可し、またはバイパスするほか、冷媒流入量
を調節している。

【００１４】各蓄熱槽１１内の水やブライン等の熱媒体
は、図４に示すように、ポンプ１９を通じて、室内ユニ
ット７に送られる。各室内ユニット７は２つの室内コイ
ル４１、４３を備えたダブルコイル型である。このダブ
ルコイル型の一方の室内コイル４１は、冷水回路４５を
介して、冷却用ユニット３ａ〜３ｃの冷水搬送回路（熱
媒体搬送回路）２１に接続され、ポンプ１９により圧送
された冷水を導入する。尚、一方の室内コイル４１には
流量制御弁４７が設けられており、コイルに流入される
冷水流量が制御される。また、ダブルコイル型の他方の
室内コイル４３は、温水回路４９を介して加温用ユニッ
ト５ａ〜５ｅの温水搬送回路（熱媒体搬送回路）２２に
接続され、ポンプ１９により圧送された温水を導入す
る。この他方の室内コイル４３にも流量制御弁４８が設
けられ、この流量制御弁４８により室内コイル４３に流
入する冷水流量が制御される。

【００１５】冷水搬送回路２１及び温水搬送回路２２に
は、流路制御部５１が設けられる。この流路制御部５１
には、冷水搬送回路２１と温水搬送回路２２とを相互に
接続する二対の連絡管５３、５５が設けられ、各管５
３、５５には流路を開閉する電磁弁５７が合計８個設け
られる。これによれば、要求される熱容量に応じて、室
内ユニット７のコイル４１、４３の両方に、温水または
冷水を流し、室内ユニット７の調温効果を高めたり、除
湿機能を持たせたりする。なお、四方弁２５は、冷媒の
流路を切り換えるもので、この四方弁２５を点線の位置
（図３）に切り換えると、加温用ユニット３ａ〜３ｃが
冷却用ユニットとして機能する一方、冷却用ユニット５
ａ〜５ｅが加温用ユニットとして機能する。

【００１６】この実施の形態によれば、図２に示すよう
に、一群の加温用ユニット３ａ〜３ｃと、一群の冷却用
ユニット５ａ〜５ｅとの間に、冷暖房時の冷媒の過冷却
を確保するための過冷却用ユニット１２が設けられる。

【００１７】この過冷却用ユニット１２は、図５に示す
ように、第一の過冷却器１０１と、第一の三方弁１０２
と、減圧装置１０３と、第二の三方弁１０４と、第二の
過冷却器１０５と、第一の過冷却器１０１をバイパス可
能な第一のバイパス回路１０６と、第二の過冷却器１０
５をバイパス可能な第二のバイパス回路１０７と、第一
のファン１０８と、第二のファン１０９とからなる。

【００１８】次に、この実施の形態の動作について説明
する。

【００１９】室外ユニット９の圧縮機２３により圧送さ
れる冷媒は、図２に実線で示すように、四方弁２５、室
外ユニット９の第１熱交換器２９、冷媒回路１０、加温
用ユニット３ａ〜３ｃの熱交換器１３、冷媒制御弁１
２、冷却用ユニット５ａ〜５ｅの順に流れ、室外ユニッ
ト９の第２熱交換器２７を経て圧縮機２３に戻る。

【００２０】ここで、加温用ユニット３ａ〜３ｃ、及び
冷却用ユニット５ａ〜５ｅの夫々は、空調負荷に応じて
運転したり、運転しなかったりの制御が行なわれる。こ
のような制御において、運転しない加温用ユニット３ａ
〜３ｃ、又は冷却用ユニット５ａ〜５ｅでは、制御弁１
７が開かれ、冷媒はバイパス管１５に流される。

【００２１】このような運転制御において、例えば２台
の冷却用ユニット５ａ、５ｂと、３台の加温用ユニット
３ａ、３ｂ、３ｃとにだけ冷媒が流れるとすると、冷媒
回路全体における加温用ユニットと冷却用ユニットとの
熱容量のバランスが崩れる。この場合には、まず、凝縮
器として作用する室外ユニット９の第２熱交換器２９に
冷媒を流さずにバイパス管３５に冷媒を流し、蒸発器と
して作用する室外ユニット９の第１熱交換器２７に冷媒
を流すように制御する。これによれば、見掛け上の加温
用ユニット３の稼働台数と、冷却用ユニット５の稼働台
数とが等しくなるので、熱容量のバランスが保たれる。

【００２２】また、この実施の形態によれば、前述の制
御のほかに、或いは前述の制御を行なわずに、図５を参
照し、第一の三方弁１０２と第二の三方弁１０４とを切
り換えて、第一の過冷却器１０１と、減圧装置１０３と
に冷媒を流し、第二の過冷却器１０５には冷媒を流さ
ず、第二のバイパス回路１０７に冷媒を流して過冷却を
確保する。これによれば熱容量のバランスが保たれるの
で、加温用ユニット及び冷却用ユニットの稼働負荷に応
じた空調能力を得ることができる。

【００２３】なお、冷媒が逆方向に流れる場合には、図
５を参照し、第一の三方弁１０２と第二の三方弁１０４
とを切り換えて、第二の過冷却器１０５と、減圧装置１
０３とに冷媒を流し、第一の過冷却器１０１には冷媒を
流さず、第一のバイパス回路１０６に冷媒を流して過冷
却を確保すればよい。これによれば、前述とほぼ同様に
して、熱容量のバランスが保たれるので、加温用ユニッ
ト及び冷却用ユニットの稼働負荷に応じた空調能力を得
ることができる。

【００２４】要するに、この実施の形態によれば、冷媒
回路全体における加温用ユニットと冷却用ユニットとの
熱容量のバランスが崩れた時、室外ユニット９だけでな
く、過冷却用ユニット１２を用いても、熱容量のバラン
スが保たれるので、過冷却が十分に確保され、安定した
性能を得ることができる。

【００２５】図６は別の実施の形態を示す。

【００２６】この実施の形態によれば、過冷却用ユニッ
ト１２は、二つの三方弁１１０、１１１と、単一の過冷
却器１１２と、単一の減圧装置１１３と、単一のファン
１１４とからなる。二つの三方弁１１０、１１１が切り
換えられると、冷暖房時のいずれにおいても過冷却器１
１２、減圧装置１１３の順に冷媒が流される。これによ
れば、加温用ユニットと冷却用ユニットの熱容量のバラ
ンスが崩れた時、室外ユニット９だけでなく、過冷却用
ユニット１２を用いても、熱容量のバランスが保たれる
ので、過冷却が十分に確保され、安定した性能が得られ
る。なお、二つの三方弁１１０、１１１は、冷暖房時の
いずれにおいても過冷却器１１２、減圧装置１１３の順
に冷媒を流すための手段を構成する。

【００２７】以上の各実施の形態において、加温用ユニ
ットと冷却用ユニットの稼働台数が一致する場合には、
室外ユニット９に設けられる第１熱交換器２７、及び第
２熱交換器２９、更には、過冷却器１０１、１０５（１
１２）のいずれにも冷媒を流さないで、共にバイパスさ
せることは言うまでもない。また、室内ユニット７にお
いては、流量制御弁４７、４８を開いて一方の室内コイ
ル４１に冷水を導入し、他方の室内コイル４３に温水を
供給して、室内空気の温度調節をすることは言うまでも
ない。尚、高負荷の暖房や冷房のみをおこなう場合に
は、流路制御部５１の必要な電磁弁５７を開閉して、両
方の室内コイル４１、４３に温水または冷水を流すよう
に制御することは言うまでもない。

【００２８】本実施の形態によれば、加温と冷却との負
荷の大きさが異なる場合に、冷媒負荷の均衡を図ると共
に、省エネルギー化を図りつつ、必要な負荷に応じて適
切に空気調和能力を高めることができる。

【００２９】本発明は上述した実施の形態に限らず、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例
えば、室内ユニット７は、図７に示すように、一方及び
他方の室内コイル４１、４３の入口側と出口側とに三方
弁５９を設ける構成としてもよい。この場合には、流路
制御部５１の複雑な回路を必要とせず、流路制御部５１
では８個必要としていた電磁弁５７を、室内コイル４
１、４３の前後で合計４個にすませることができる。更
に、室内ユニット７は二つの室内コイルを有するいわゆ
るダブルコイルに限らず、図８に示すように、一つの室
内コイル６１を有する構成であってもよい。また、図９
に示すように、四方弁２５は圧縮機２３の吐出側に設け
ることに限らず、第２熱交換器２７の出口側に設けても
よい。この場合には、室外ユニット９内における冷媒の
流れを、四方弁２５の切換え位置にかかわらず、常に一
方向にすることができる。

【００３０】

【発明の効果】これらの発明によれば、冷却用ユニット
と加温用ユニットに要求される負荷にアンバランスが生
じても過冷却用ユニットを用いて熱容量のバランスを保
つことができるので、過冷却が十分に確保され、安定性
能が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による空気調和機における
各ユニットの配置を概略的に示す図である。

【図２】空気調和機の冷媒回路を示す図である。

【図３】室外ユニットの回路図である。

【図４】加温用及び冷却用ユニットと室内ユニットとの
回路図である。

【図５】過冷却用ユニットを示す図である。

【図６】別の実施の形態を示す図５相当図である。

【図７】他の実施の形態による室内ユニットの回路を示
す回路図である。

【図８】他の実施の形態による室内ユニットの回路を示
す回路図である。

【図９】他の実施の形態による室外機の回路を示す回路
図である。

【符号の説明】

１ 空気調和機 ３ａ、３ｂ、３ｃ 加温用ユニット ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ 冷却用ユニット ７ 室内ユニット ９ 室外ユニット １１ 熱媒体収容槽（蓄熱槽） １２ 過冷却用ユニット ２３ 圧縮機 ２７ 第１熱交換器 ２９ 第２熱交換器 ３５、３７ バイパス管 １０１ 第一の過冷却器 １０２ 第一の三方弁 １０３ 減圧装置 １０４ 第二の三方弁 １０５ 第二の過冷却器 １０６ 第一のバイパス回路 １０７ 第二のバイパス １０８ 第一のファン １０９ 第二のファン１０９

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室外ユニットに加温用ユニットと冷却用
   ユニットとをつなぎ、これら加温用並びに冷却用ユニッ
   トには夫々蓄熱槽を備え、前記加温用ユニットの蓄熱槽
   には暖房用室内ユニットをつなぐと共に、前記冷却用ユ
   ニットの蓄熱槽には冷房用室内ユニットをつないだ空気
   調和システムにおいて、前記加温用ユニットと前記冷却
   用ユニットとの間には、冷暖房時の冷媒の過冷却を確保
   する過冷却用ユニットを設けたことを特徴とする空気調
   和システム。
2. 【請求項２】 室外ユニットに加温用ユニットと冷却用
   ユニットとをつなぎ、これら加温用並びに冷却用ユニッ
   トには夫々蓄熱槽を備え、前記加温用ユニットの蓄熱槽
   には暖房用室内ユニットをつなぐと共に、前記冷却用ユ
   ニットの蓄熱槽には冷房用室内ユニットをつないだ空気
   調和システムにおいて、前記加温用ユニットと前記冷却
   用ユニットとの間には第一の過冷却器、減圧装置、第二
   の過冷却器をつなぎ、第一の過冷却器をバイパス可能な
   第一のバイパス回路、及び第二の過冷却器をバイパス可
   能な第二のバイパス回路を設けたことを特徴とする空気
   調和システム。
3. 【請求項３】 室外ユニットに加温用ユニットと冷却用
   ユニットとをつなぎ、これら加温用並びに冷却用ユニッ
   トには夫々蓄熱槽を備え、前記加温用ユニットの蓄熱槽
   には暖房用室内ユニットをつなぐと共に、前記冷却用ユ
   ニットの蓄熱槽には冷房用室内ユニットをつないだ空気
   調和システムにおいて、前記加温用ユニットと前記冷却
   用ユニットとの間には単一の過冷却器、及び単一の減圧
   装置をつなぎ、冷暖房時のいずれにおいても前記過冷却
   器、前記減圧装置の順に冷媒を流すための手段を設けた
   ことを特徴とする空気調和システム。