JPH11257720A - 躯体蓄熱式空調システム - Google Patents

躯体蓄熱式空調システム

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JPH11257720A
JPH11257720A JP10057288A JP5728898A JPH11257720A JP H11257720 A JPH11257720 A JP H11257720A JP 10057288 A JP10057288 A JP 10057288A JP 5728898 A JP5728898 A JP 5728898A JP H11257720 A JPH11257720 A JP H11257720A
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JP
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cooling
air conditioning
pressure
refrigerant
heat storage
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Application number
JP10057288A
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English (en)
Inventor
Yoshinori Inoue
良則 井上
Nozomi Kusumoto
望 楠本
Yuji Yoshitake
裕二 吉竹
Sumiichi Nishimuta
純市 西牟田
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Shinko Electric Industries Co Ltd
Takenaka Komuten Co Ltd
Sinko Industries Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Industries Co Ltd
Takenaka Komuten Co Ltd
Sinko Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 空調システムをコンパクトに造る。 【解決手段】 昼間の通常冷房運転中には室内の空気を
室内機5の冷房用熱交換器8bへ循環させ、夜間の蓄熱
冷房運転中には天井スペース内の空気を上記の冷房用熱
交換器8bへ循環させる。ビル屋上に配置した室外機2
6の凝縮器31には複数の凝縮室31a・31b・31c
を設けて、これら複数の凝縮室31a・31b・31cを
通過するように冷却路32を配置する。その冷却路32
の入口32aから出口32bへ凝縮用の冷水を供給す
る。これにより、各凝縮室31a・31b・31c内の空
調用冷媒R1・R2・R3を、それぞれ、冷媒液管24と冷
房用熱交換器8bと冷媒ガス管25とを順に経て各凝縮
室31a・31b・31cへ自然循環させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、建物のコンクリ
ートスラブ等を蓄熱媒体として利用する躯体蓄熱式空調
システムに関する。
【0002】
【従来の技術】近時の空調装置においては、夜間電力を
有効利用して昼間のピーク電力をカットできるようにす
るため、躯体蓄熱式空調システムが注目され始めてい
る。従来の躯体蓄熱式空調システムは、昼間の通常冷房
運転中には(一般には8時から18時まで)室内の空気を冷
房用熱交換器へ循環させ、夜間の蓄熱冷房運転中には
(一般には22時から8時まで)天井スペース内の空気を上
記の冷房用熱交換器へ循環させてコンクリートスラブを
冷却するように構成してある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、夜
間に蓄熱された冷熱を翌日の昼間に冷房として利用でき
る点で優れるが、その躯体蓄熱式空調システムをさらに
コンパクト化することが要望されていた。本発明の目的
は、上記の要望を満足できる装置を提案することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1の発明は、例えば、図1から図3に示すよ
うに、躯体蓄熱式空調システムを次のように構成した。
昼間の通常冷房運転中には室内1の空気を室内機5の冷
房用熱交換器8bへ循環させ、夜間の蓄熱冷房運転中に
は蓄熱スペース3内の空気を上記の冷房用熱交換器8b
へ循環させるように構成した、躯体蓄熱式空調システム
において、複数の凝縮室31a・31b・31cを備えた
凝縮器31を室外機26に設け、これら複数の凝縮室3
1a・31b・31cを通過するように冷却路32を配置
して、その冷却路32の入口32aから出口32bへ凝
縮用冷媒を供給することにより、上記の各凝縮室31a
・31b・31c内の空調用冷媒R1・R2・R3を、それぞ
れ、冷媒液管24と前記の冷房用熱交換器8bと冷媒ガ
ス管25とを順に経て各凝縮室31a・31b・31cへ
自然循環させるように構成したものである。
【0005】上記の請求項1の発明は、冷房用熱交換器
ごとに凝縮器を設けた従来の躯体蓄熱式空調システムと
は異なり、複数の冷房用熱交換器に対して凝縮器を一つ
だけ設ければよい。このため、複数の凝縮器を配置した
従来のシステムと比べると、凝縮器の設置平面積が小さ
くなり、躯体蓄熱式空調システム全体をコンパクトに造
れる。
【0006】この発明においては、請求項2に示すよう
に、次のように構成することが好ましい。前記の空調用
冷媒R1・R2・R3の各ガス圧力を圧力検出器36a・
36b・36cによって検出し、その圧力検出信号に基
づいて調節手段41によって前記の冷却路32への凝縮
用冷媒の供給量を調節することにより、上記の空調用冷
媒R1・R2・R3の各ガス圧力P1・P2・P3の平均圧力Pa
を設定圧力範囲に制御可能に構成したものである。上記
の請求項2の発明によれば、複数の凝縮室の圧力差を小
さくできるので、各室内機へ空調用冷媒をほぼ一様に供
給できる。
【0007】また、請求項3の発明に示すように、上記
の請求項2の発明においては、前記の室内1を冷房する
通常冷房運転から前記の蓄熱スペース3を冷房する蓄熱
冷房運転へ切換えたときには、その蓄熱運転用の設定圧
力Dを通常運転用の設定圧力Stよりも低下させるよう
に構成することが好ましい。
【0008】上記の請求項3の発明は次の作用効果を奏
する。蓄熱冷房運転時には通常運転用の設定圧力よりも
低い設定圧力で空調用冷媒を制御できるので、通常運転
中よりも蓄熱運転中の空調用冷媒の温度が低くなる。こ
のため、その蓄熱冷房運転中に蓄熱スペースへ吹き付け
る空気の温度を十分に低くしてコンクリートスラブ等を
強力に冷却でき、夜間における冷熱の蓄熱量が大きくな
る。このように夜間蓄熱量が大きくなるので、昼間の通
常運転中に室内機に要求される空調負荷が小さくなり、
その室内機をコンパクトに造れる。
【0009】さらに、請求項4の発明に示すように、前
記の請求項1の発明において、次のように構成すること
が好ましい。前記の空調用冷媒R1・R2・R3の各ガス
圧力を圧力検出器36a・36b・36cによって検出
し、その圧力検出信号に基づいて調節手段41によって
前記の冷却路32への凝縮用冷媒の供給量を調節するこ
とにより、上記の空調用冷媒R1・R2・R3の各ガス圧力
1・P2・P3のいずれかを設定最大圧力に保つように構
成したものである。
【0010】上記の請求項4の発明は次の作用効果を奏
する。空調システムの運転開始の初期状態では、調節手
段41によって凝縮用冷媒の供給量を少なくしておく。
これにより、各凝縮室31a・31b・31cの空調用冷
媒R1・R2・R3の凝縮量が少なくなって、各凝縮室31a
・31b・31cのガス圧力P1・P2・P3が上昇してい
く。そして、凝縮室31aのガス圧力P1 が設定最大圧
力(例えば、約3kgf/cm2(約0.29MPa))へ上昇した場合に
は、その凝縮室31aの圧力P1 を上記の設定最大圧力
に保つことにより、他の凝縮室31b・31cの各ガス
圧力P2・P3を上記の最大設定圧力よりも小さい圧力に
保つことが可能となる。これにより、空調負荷が小さい
室内機への空調用冷媒の供給量を少なくして空調システ
ムを効率良く運転できる。
【0011】また、請求項5の発明に示すように、同上
の請求項1の発明において、次のように構成することが
好ましい。前記の空調用冷媒R1 ・R2 ・R3 の各ガス
圧力を圧力検出器36a・36b・36cによって検出
し、その圧力検出信号に基づいて調節手段41によって
前記の冷却路32への凝縮用冷媒の供給量を調節するこ
とにより、上記の空調用冷媒R1・R2・R3の各ガス圧力
1・P2・P3のいずれかを設定最小圧力に保つように構
成したものである。
【0012】上記の請求項5の発明は次の作用効果を奏
する。空調システムの運転開始の初期状態では、調節手
段41によって凝縮用冷媒の供給量を多くしておく。こ
れにより、各凝縮室31a・31b・31cの空調用冷媒
1・R2・R3の凝縮量が多くなって、各凝縮室31a・3
1b・31cのガス圧力P1・P2・P3が下降していく。そ
して、凝縮室31aのガス圧力P1 が設定最小圧力(例
えば、約2.5kgf/cm2(約0.29MPa))へ下降した場合には、
その凝縮室31aの圧力P1 を上記の設定最小圧力に保
つことにより、他の凝縮室31b・31cの各ガス圧力
2・P3を上記の最小設定圧力よりも大きい圧力に保つ
ことが可能となる。これにより、空調負荷が大きい室内
機への空調用冷媒の供給量を多くして強力に空調でき
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
から図3によって説明する。図1は、躯体蓄熱式空調シ
ステムの全体系統図である。図2は、その空調システム
の凝縮器の圧力制御用フローチャートである。図3は、
上記の空調システムの室内機の系統図である。
【0014】まず、図3の系統図によって室内機の概略
構造を説明する。その図3において、符号1はビルの室
内を示し、符号2は天井部材を示し、符号3は、蓄熱ス
ペースである天井スペースを示し、符号4はコンクリー
トスラブを示している。
【0015】上記の天井部材2には、複数の吸入口2a
(ここでは1つだけ図示してある)と複数の吐出口2b
(同様に1つだけ図示してある)とが開口されている。上
記の天井スペース3内には、室内機であるファンコイル
ユニット5が配置され、そのファンコイルユニット5
は、可変速のファン7と熱交換ユニット8とを備える。
その熱交換ユニット8は、暖房用熱交換器8aと冷房用
熱交換器8bとを備える。
【0016】上記の暖房用熱交換器8aへ供給される高
温の冷媒ガスの流量は、電磁開閉弁9によって調節され
る。その冷媒ガスは、冷媒ガス管22と冷媒液管23と
によって、ビルの地下に配置した暖房用室外機(図示せ
ず)へ自然循環される。また、上記の冷房用熱交換器8
bへ供給される低温の冷媒液の流量は、電子膨張弁10
によって調節される。なお、その冷媒液は、後述するよ
うに、冷媒液管24と冷媒ガス管25とによって、ビル
の屋上に配置した冷媒用室外機26(図1参照)へ自然循
環される。
【0017】上記ファンコイルユニット5のケーシング
6から前記の吐出口2bへ送風ダクト13が導出され、
その送風ダクト13の途中部に送風方向切換え手段14
が設けられる。その切換え手段14は、電動式の第1ダ
ンパAおよび第2ダンパBを備える。上記ケーシング6
の入口6aの近傍に還気温度センサ16が設けられ、上
記ダンパA・Bの上流側に給気温度センサ17が設けら
れる。上記の空調システムの制御手段Cは、ローカル制
御盤19と中央監視盤20とを備え、そのローカル制御
盤19に前記ファン7と二つの弁9・10と二つのダン
パA・Bと二つのセンサ16・17とが接続されてい
る。
【0018】室内1を空調する通常運転時には、上記の
第1ダンパAを全開するとともに第2ダンパBを全閉す
る。これにより、ファン7を運転すると、室内1の空気
が、前記の天井部材2の吸込口2a・ケーシング6の入
口6a・熱交換ユニット8・第1ダンパA・吐出口2b
を順に通って、同上の室内1へ戻される。これに対し
て、夜間の躯体蓄熱運転時には、上記の第1ダンパAを
全閉するとともに第2ダンパBを全開する。これによ
り、ファン7を運転すると、天井スペース3の空気が、
ケーシング6の入口6a・熱交換ユニット8・第2ダン
パBを順に通って、同上の天井スペース3へ戻される。
【0019】次に、図1の全体系統図によって冷房用室
外機26の構造を説明する。符号30は、冷熱源装置で
ある氷蓄熱装置である。凝縮器31は、互いに隣り合わ
せて配置した三つの凝縮室31a・31b・31cを備
えており、これら複数の凝縮室31a・31b・31c
を通過するように一本の冷却路32が配置される。上記
の氷蓄熱装置30内の冷水(凝縮用冷媒)は、循環ポンプ
33と電動式三方弁34とを経て上記の冷却路32の入
口32aへ供給され、その冷却路32の出口32bから
同上の氷蓄熱装置30へ戻される。上記の三方弁34に
よって上記の冷却路32とバイパス路35への分流割合
を調節することにより、同上の冷却路32への冷水の供
給量を制御している。
【0020】上記の各凝縮室31a・31b・31c内で
上記の冷却路32の冷熱によって凝縮された空調用冷媒
1・R2・R3は、それぞれ、前記の冷媒液管24と前記
の電子膨張弁10を通って前記の冷房用熱交換器8bへ
供給され、ここで吸熱して蒸発し、その後、前記の冷媒
ガス管25を通って各凝縮室31a・31b・31cへ
自然循環される。
【0021】上記の各空調用冷媒R1・R2・R3の各ガス
圧力が圧力検出器36a・36b・36cによって検出さ
れる。凝縮器制御盤40は、上記の圧力検出信号に基づ
いて前記の電動式三方弁34の分流割合を調節して前記
の冷却路32への冷水の供給量を調節し、これにより、
上記の空調用冷媒R1・R2・R3の各ガス圧力P1・P2・P3
の平均圧力Paを設定圧力範囲に調節している。なお、
ここでは、上記の平均圧力Paは、(P1+P2+P3)/3
の値を選定してあるが、その相加平均値に代えて他の種
類の平均値であってもよい。上記の三方弁34と前記バ
イパス路35によって、冷却路32への冷水供給量の調
節手段41が構成されている。
【0022】上記の凝縮器制御盤40の作動を、図2の
制御フローチャートに基づいて上記の図1を参照しなが
ら説明する。前記の中央監視盤20は、昼間の通常運転
時には(一般には8時から18時まで)通常運転信号を出力
し、夜間の躯体蓄熱運転時には(一般には22時から8時
まで)蓄熱運転信号を出力するようになっており(ステッ
プ51)、その運転信号が上記の凝縮器制御盤40によっ
て区別される(ステップ52)。
【0023】その運転信号が「通常運転」信号の場合に
は、前記の平均圧力Paと通常運転用の設定圧力St
(ここでは、約2.5から4kgf/cm2(約0.24から0.39MPa)の
範囲内の値)とを比較し(ステップ53)、その平均圧力P
aが上記の設定圧力St以下の場合には、各凝縮室31
a・31b・31cで各空調用冷媒R1・R2・R3がスムー
ズに凝縮されてガス圧力が低くなった正常状態であると
判断して、前記の電動式三方弁34を比例制御する(ス
テップ54)。
【0024】これに対して、上記ステップ53において、
平均圧力Paが上記の設定圧力Stよりも高い場合に
は、何らかの異常原因によって冷房用熱交換器8bで蒸
発した空調用冷媒R1・R2・R3が凝縮器31でスムーズ
に凝縮されてないと判断して、凝縮用の冷水の全量をバ
イパス路35へ流すように上記の三方弁34を制御する
(ステップ55)。
【0025】前記ステップ52において、「蓄熱運転」信
号が入力されている場合には、「冬モード(暖房運転)」
であるか「夏モード(冷房運転)」であるかを区別し(ス
テップ56)、「冬モード」の場合には、凝縮用の冷水の
全量をバイパス路35へ流すように上記の三方弁34を
制御する(ステップ57)。
【0026】上記ステップ56において、「夏モード」の
場合には、前記の凝縮器31の設定圧力を、前述の通常
運転用の設定圧力St(ここでは、前述の約2.5から4kgf
/cm2(約0.24から0.39MPa)の範囲内の値)よりも低い蓄熱
運転用の設定圧力D(ここでは、約2から3kgf/cm2(約0.1
9から0.29MPa)の範囲内の値)へ切換えるとともに、前記
の平均圧力Paと上記の設定圧力Dとを比較する(ステ
ップ58)。
【0027】その平均圧力Paが上記の設定圧力Dより
も高い場合には、前記の冷房用熱交換器8bの蒸発量が
多くて前記コンクリートスラブ4への蓄熱が引き続いて
要求されていると判断して、前記の三方弁34を比例制
御する(ステップ59)。
【0028】上記ステップ58において、上記の平均圧力
Paが設定圧力D以下の場合には、上記の冷房用熱交換
器8bの蒸発量が少なくて上記コンクリートスラブ4が
十分に蓄熱されていると判断して、前記の三方弁34か
ら前記の冷却路32へ供給される冷水の分流割合が0か
ら30%となるように同上の三方弁34の開度を制御す
る。これにより、凝縮器31での冷熱消費量が少なくな
って前記の氷蓄熱装置30に多量の冷熱を蓄積しておけ
る。
【0029】上記の実施形態は次のように変更可能であ
る。前記の空調用冷媒R1・R2・R3の各ガス圧力P1・P2
・P3の平均圧力Paを設定圧力範囲に制御することに代
えて、上記の各ガス圧力P1 ・P2 ・P3 のいずれかを設
定最大圧力に保つように制御したり、又は、同上の各ガス
圧力P1 ・P2 ・P3のいずれかを設定最小圧力に保つよ
うに制御してもよい。
【0030】上記の図2中のステップ59において、電動
式三方弁34は、比例制御することに代えて設定最大開
度以下で制御するように構成してもよい。より具体的に
いえば、その三方弁34から前記の冷却路32へ供給さ
れる冷水の分流割合が例えば最大で30%となるように上
記の三方弁34の開度を制限するのである。これによ
り、凝縮器31での冷熱消費量が少なくなって前記の氷
蓄熱装置30に多量の冷熱を蓄積しておける。
【0031】前記の送風方向切換え手段14は、ファン
7の吐出風を室内1と天井スペース3とのいずれかへ切
換えるものであればよく、二つのダンパA・Bを備える
ものに代えて、一つの切換弁によって構成することも可
能である。躯体の蓄熱スペースは、前記の天井スペース
3に代えて、床下スペースや壁際スペースなどを利用す
ることも可能である。前記の冷房用熱交換器8bの冷媒
の流量を調節する手段は、例示したように電子膨張弁1
0を採用することが好ましいが、これに代えて、電磁開
閉弁や電動弁などを利用することも可能である。
【0032】前記の冷却路32への冷水流量の調節手段
41は、例示した三方弁34とバイパス路35との両者
によって構成することに代えて、これら両者を省略して
前記の循環ポンプ33を可変流量式に構成したものであ
ってもよい。上記の冷水路32へ供給される凝縮用冷媒
は、例示した冷水に代えて、氷水等の他の種類の冷媒で
あってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】躯体蓄熱式空調システムの全体系統図である。
【図2】上記の空調システムの凝縮器の圧力制御用フロ
ーチャートである。
【図3】同上の空調システムの室内機の系統図である。
【符号の説明】
1…室内、3…蓄熱スペース(天井スペース)、5…室内
機(ファンフィルタユニット)、24…冷媒液管、25…
冷媒ガス管、26…室外機、8b…冷房用熱交換器、3
1…凝縮器、31a・31b・31c…凝縮室、32…冷
却路、32a…入口、32b…出口、36a・36b・3
6c…圧力検出器、41…調節手段(三方弁34とバイ
パス路35)、D…蓄熱運転用の設定圧力、P1・P2・P3
…ガス圧力、Pa…平均圧力、R1・R2・R3…空調用冷
媒、St…通常運転用の設定圧力。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉竹 裕二 大阪市中央区本町4丁目1番13号 株式会 社竹中工務店大阪本店内 (72)発明者 西牟田 純市 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 (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 昼間の通常冷房運転中には室内(1)の空
    気を室内機(5)の冷房用熱交換器(8b)へ循環させ、夜
    間の蓄熱冷房運転中には蓄熱スペース(3)内の空気を上
    記の冷房用熱交換器(8b)へ循環させるように構成し
    た、躯体蓄熱式空調システムにおいて、 複数の凝縮室(31a)(31b)(31c)を備えた凝縮器
    (31)を室外機(26)に設け、これら複数の凝縮室(3
    1a)(31b)(31c)を通過するように冷却路(32)
    を配置し、 その冷却路(32)の入口(32a)から出口(32b)へ凝
    縮用冷媒を供給することにより、上記の各凝縮室(31
    a)(31b)(31c)内の空調用冷媒(R1)(R2)(R3)
    を、それぞれ、冷媒液管(24)と前記の冷房用熱交換器
    (8b)と冷媒ガス管(25)とを順に経て各凝縮室(31
    a)(31b)(31c)へ自然循環させるように構成し
    た、ことを特徴とする躯体蓄熱式空調システム。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載した躯体蓄熱式空調シス
    テムにおいて、 前記の空調用冷媒(R1)(R2)(R3)の各ガス圧力を圧力
    検出器(36a)(36b)(36c)によって検出し、その
    圧力検出信号に基づいて調節手段(41)によって前記の
    冷却路(32)への凝縮用冷媒の供給量を調節することに
    より、上記の空調用冷媒(R1)(R2)(R3)の各ガス圧力
    (P1)(P2)(P3)の平均圧力(Pa)を設定圧力範囲に制
    御可能に構成した、ことを特徴とする躯体蓄熱式空調シ
    ステム。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載した躯体蓄熱式空調シス
    テムにおいて、 前記の室内(1)を冷房する通常冷房運転から前記の蓄熱
    スペース(3)を冷房する蓄熱冷房運転へ切換えたときに
    は、その蓄熱運転用の設定圧力(D)を通常運転用の設定
    圧力(St)よりも低下させるように構成した、ことを特
    徴とする躯体蓄熱式空調システム。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載した躯体蓄熱式空調シス
    テムにおいて、 前記の空調用冷媒(R1)(R2)(R3)の各ガス圧力を圧力
    検出器(36a)(36b)(36c)によって検出し、その
    圧力検出信号に基づいて調節手段(41)によって前記の
    冷却路(32)への凝縮用冷媒の供給量を調節することに
    より、上記の空調用冷媒(R1)(R2)(R3)の各ガス圧力
    (P1)(P2)(P3)のいずれかを設定最大圧力に保つよう
    に構成した、ことを特徴とする躯体蓄熱式空調システ
    ム。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載した躯体蓄熱式空調シス
    テムにおいて、 前記の空調用冷媒(R1)(R2)(R3)の各ガス圧力を圧力
    検出器(36a)(36b)(36c)によって検出し、その
    圧力検出信号に基づいて調節手段(41)によって前記の
    冷却路(32)への凝縮用冷媒の供給量を調節することに
    より、上記の空調用冷媒(R1)(R2)(R3)の各ガス圧力
    (P1)(P2)(P3)のいずれかを設定最小圧力に保つよう
    に構成した、ことを特徴とする躯体蓄熱式空調システ
    ム。
JP10057288A 1998-03-10 1998-03-10 躯体蓄熱式空調システム Pending JPH11257720A (ja)

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