JPS6138061Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は複数台の水熱源ヒートポンプ装置（以
下空調機という）を使用した空気調和装置に関
し、特に冷房COP（成績係数）を向上させた空
気調和装置に関する。

複数台の空調機を使用した空気調和装置は、建
物の各室ごとに必要に応じた数の空調機を配置
し、これら空調機を一連の給水配管系統によつて
並列に接続し、給水ポプによつて該配管系統内の
水を各々の空調機に循環供給するようにしたもの
である。

従来のこの種空気調和装置に使用される空調機
の内部構成を第１図で説明する。図中、１は圧縮
器、２は４方弁、３は水側熱交換器、４は空気側
熱交換器、５は絞り弁で、これらは６の冷媒通路
によつて環状に連結され冷媒回路を構成してい
る。そして、水側熱交換器３は冷媒と、７の給水
管によつて供給された水との熱交換を行ない、空
気側熱交換器４は、冷媒と屋内空気との熱交換を
行なうように構成され、４方弁２の切り換え操作
により、冷媒の流動方向を変えることによつて、
冷房と暖房とを兼用できるようになつている。

すなわち、冷媒を図示実線矢印方向に流し、圧
縮器１、水側熱交換器３、空気側熱交換器４、圧
縮器１の順に循環させると、圧縮器１吐出側の高
圧・高温冷媒の流れる水側熱交換器３は水冷式凝
縮器として機能し、冷却後の低圧・低温冷媒の流
れる空気側熱交換器４は空気冷却器として機能す
るため冷房運転となり、この逆の図示点線方向に
循環させると水側熱交換器３は水冷却器として機
能し、空気側熱交換器４は空気加熱器として機能
するため、暖房運転となる。

したがつて、該水側熱交換器３を循環する水
は、冷房時は冷却水としての役目をなして温度上
昇し、暖房時には熱源としての役目をなして温度
降下する。

かかる空調機を複数台備えた大型の空気調和装
置を使用する百貨店などでは、中間期から冬期に
かけて、客の密集する屋内中央部では発熱量が大
きく、周壁部では壁を通じて外気に発散する熱量
が大きいので、複数台の空調機を屋内中央部では
冷房運転させ、周壁部では暖房運転させている。
このため、空調機の水側熱交換器を循環する水
は、冷房・暖房の両運転に使用可能な20℃〜45℃
に保つ必要がある。

第２図は、かかる従来の空気調和装置の全体構
成を示す。図中、１１は第１図の鎖線部内に示し
た空調機であり、複数の空調機１１の前記水側熱
交換器３を並列に接続する給水管７は環路を形成
している。１２は該給水管７に介装された給水ポ
ンプ、１３および１４は該給水管７の一部に並列
して配設された高温水槽および冷却塔である。１
５は該高温水槽１３と給水管７の一方の連結部に
介装された３方弁、１６は冷却塔１４と給水管７
の一方の連結部に介装された３方弁、１７は給水
管７壁に取り付けられた温度検出器で、３方弁１
５，１６に接続している。そして該温度検出器１
７からの検温信号に対応して、３方弁１５，１６
が弁開度制御され、それぞれ給水管７から高温水
槽１３，冷却塔１４にバイパスする給水量が調整
されるようになつている。

次に、上記空気調和装置の作動について説明す
る。

給水ポンプ１２によつて圧送された給水は、該
温度が20℃〜45℃の範囲内にあるときは、３方弁
１５，１６の弁調整により、高温水槽１３，冷却
塔１４には流れることなく、これらと並列する給
水管７を通つて各空調機１１の水側熱交換器３に
給水される。

一方、冷房始動時の給水温度が20℃を下回ると
きは、温度検出器７の検温信号により、３方弁１
５が高温水槽１３へのバイパス通路を適度に開く
ので給水の一部が該高温水槽１３に流入して加熱
された後、給水管７の水と合流して給水温度を20
℃以上に高めることができる。また、給水温度が
45℃を超えようとする場合には、温度検出器１７
を介して３方弁１６が弁開度調整され、給水の一
部が冷却塔１４に流入して冷却されるので給水温
度を45℃以下に維持する。

しかしながら、中間期から冬期にかけては、外
気温度は20℃を下回ることが多いにもかかわら
ず、20℃〜45℃の給水温度で熱交換器３を冷却す
るときの冷房COPは、該20℃以下の外気で冷却
するときに比べて低下し、省エネルギ，経済的見
地からして非常に不合理な構成となつている。

本考案はかかる欠点を解消するものとして、上
記従来の構成に加えて、空調機の冷媒回路の一部
を並列構成し、その一方に冷却水回路に連結した
補助水側熱交換器を介装し、冷房運転時、該並列
構成された冷媒回路のいずれかに選択的に冷媒を
流通するようするとともに、過冷却を防止した空
気調和装置を提供するものである。

以下に本考案を第３図および第４図に示す実施
例に基づいて説明する。第３図は本実施例に使用
する空調機の内部構成を示し、２１は補助水側熱
交換器で、水側熱交換器３，絞り弁５間の冷媒通
路に並列に介装される。２２ａおよび２２ｂはそ
れぞれ該補助水側熱交換器２１を循環する冷却水
の入口側通路および出口側通路、２３は水側熱交
換器３の冷媒吐出口（冷房運転時）と補助水側熱
交換器２１の冷媒入口との連結部に介装された３
方弁、２４は水側熱交換器３の冷媒吐出口（冷房
運転時）に取り付けられ、該冷媒温度を検出する
温度検出器、２５は補助水側熱交換器２１の入口
側冷却水通路２２ａ壁に取り付けられ、該冷却水
温度を検出する温度検出器で、ともに２６の制御
器を介して前記３方弁２３に接続されている。

そして、制御器２６が上記温度検出器２４およ
び温度検出器２５からの検温信号を受けて冷媒温
度と冷却水温度との高低を比較し、冷媒温度の方
が高いときには冷媒を補助水側熱交換器２１へ流
し、冷却水温度の方が高いときには冷媒を該補助
水側熱交換器２１と並列する冷媒通路６へ流すよ
う３方弁２３を切り換えるようになつている。

かかる空調機を第４図のように給水配管構成し
て空気調和装置の全体を構成する。１１′〜１７
は第２図に示す従来の構成と同様である。３１，
３２は上記空調機１１′の補助水側熱交換器２１
の入口側冷却水通路２２ａ、出口側冷却水通路２
２ｂをそれぞれ並列に接続する冷却水通路、３３
は該冷却水通路３１，３２の間に介装された補助
冷却塔、３４は該補助冷却塔３３に並列して冷却
水通路３１，３２間を接続するバイパス通路、３
５は補助冷却塔３３の冷却水出口、バイパス通路
３４下流端部および冷却水通路３２端部の分岐点
に介装された３方弁、３６は冷却水通路３１に取
り付けられ、補助水側熱交換器２１上流の冷却水
温度を検出する温度検出器、３７は該温度検出器
３６からの検温信号を受信し、該冷却水温度が冷
房運転の可能な温度以下のとき３方弁を操作して
冷却水回路を補助冷却塔３３からバイパス通路３
４に切り換える制御器、３８は補助水側熱交換器
２１に冷却水を循環供給するポンプ、３９は補助
冷却塔３３内の熱交換器外壁を冷却する冷却水を
散水するポンプであり、この冷却水は外気温度に
ほぼ等しくされている。

以上のように構成された空気調和装置では、中
間期から冬期にかけて補助水側熱交換器２１の冷
却水温度は外気によつてほとんど20℃以下になつ
ており、この状態で冷房運転を開始すると、該冷
却水温度は水側熱交換器３の冷媒吐出温度を下回
る。

このため、温度検出器２４，２５を通じて制御
器２６が方弁を切り換え操作し、冷媒を補助水側
熱交換器２１に流通させ該冷媒温度をさらに降下
させる。このとき補助水側熱交換器２１から吸熱
した冷却水は、補助冷却塔３３内の熱交換器で放
熱して冷却された後、再び補助水側熱交換器２１
に流入して冷媒を冷却する。この場合、外気温度
すなわち冷却水温度が著しく低下して冷房運転に
支障を来たす温度にまで低下したときは、前記し
たように冷却水回路は補助冷却塔３３からバイパ
ス通路３４に切り換えられると同時に補助冷却塔
の運転は停止されるので冷却水温度の異常低下を
抑制できる。

尚、本実施例では総ての空調機に補助水側熱交
換器を取り付けたものを示したが、中間期から冬
期にかけて冷房運転を行なうことのない空調機、
例えばデパートの屋内中央部以外に配設された空
調機等には該補助水側熱交換器を取り付けず従来
同様の空調機を使用したものであつてもよい。

本考案は以上のように冷・暖房を兼用する空調
機を備えた空気調和装置において、中間期から冬
期にかけての冷房運転時、冷媒温度をほぼ外気温
度で冷却することができるように構成したので冷
房COPが向上し、また他の暖房運転する空調機
には影響を与えることはないから、省エネルギ
化、経済化につながるものである。然も外気温度
が著しく低下して冷房運転に支障を来たす温度に
まで低下したときは補助冷却塔を遮断するように
したので、過冷却を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の冷・暖房を兼用できる空調機
の内部構成回路図、第２図は該空調機を複数台備
えた空気調和装置の回路図、第３図は本考案にか
かる空気調和装置の空調機の内部構成回路図、第
４図は上記空気調和装置の全体構成を示す回路図
である。 ３……水側熱交換器、４……空気側熱交換器、
６……冷媒通路、７……給水管、１１……水熱源
ヒートポンプ装置、１３……高温水槽、１４……
冷却塔、２１……補助水側熱交換器、２２ａ，２
２ｂ，３１，３２……冷却水通路、３３……補助
冷却塔、３４……バイパス通路、３５……３方
弁、３７……制御器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 空気側熱交換器と水側熱交換器とを含む冷媒回
   路の冷媒流動方向を換えて冷・暖房運転を兼用で
   きる水熱源ヒートポンプ装置を複数備え、これら
   水熱源ヒートポンプ装置の水側熱交換器に給水す
   る給水管回路に、給水温度に応じて給水の一部が
   バイパスされる高温水槽と冷却塔とが並列接続さ
   れた空気調和装置において、前記冷媒回路の一部
   に並列に配設された補助水側熱交換器と、水側熱
   交換器の冷房運転時における冷媒吐出口と補助水
   側熱交換器の冷媒入口との連結部に介装された３
   方弁と、前記補助水側熱交換器に給水し、補助冷
   却塔を有する冷却水回路と、前記補助水側熱交換
   器の上流側冷却水温度を検出する温度検出器と、
   水側熱交換器の冷媒吐出口における冷媒温度を検
   出する温度検出器と、両温度検出器による検出温
   度を比較して冷房運転時３方弁を操作し、前記測
   定冷却水温度が前記測定冷媒温度より高いとき、
   補助水側熱交換器を配設した冷媒回路側に切り換
   え、測定冷却水温度が測定冷媒温度以下のとき、
   補助水側熱交換器に切り換える制御器とを備える
   一方、前記冷却水回路は、補助冷却塔に並列接続
   するバイパス通路と、該補助冷却塔およびバイパ
   ス通路の上流側連結部に介装された３方弁と、冷
   却水温度を検出する温度検出器と、該検出温度の
   一定値以下で、３方弁をバイパス通路側に切り換
   え操作する制御器と、を備えたことを特徴とする
   空気調和装置。