JPH0810066B2 - ビル空調システム - Google Patents
ビル空調システムInfo
- Publication number
- JPH0810066B2 JPH0810066B2 JP62276568A JP27656887A JPH0810066B2 JP H0810066 B2 JPH0810066 B2 JP H0810066B2 JP 62276568 A JP62276568 A JP 62276568A JP 27656887 A JP27656887 A JP 27656887A JP H0810066 B2 JPH0810066 B2 JP H0810066B2
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- JP
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- evaporator
- condenser
- refrigerant
- air conditioning
- air
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- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Description
本発明は、ビル空調システムに係り、特に重力式ヒー
トパイプによって熱移動が行なわれるビル空調システム
に関するものである。
トパイプによって熱移動が行なわれるビル空調システム
に関するものである。
一般に、ビル空調システムにおいて熱源側と各空調ユ
ニットの間を循環して熱搬送に寄与する熱媒体として
は、通常は蒸気や温水、あるいは冷水のかたちで水が用
いられる。ところで、この空調ユニットを被空調室であ
る居室側に設置する場合があるが、居室での漏水事故の
恐れがあるため、このような配置はあまり好まれない。
そこで近来のビル空調システムでは、熱媒体としては水
に代わってフロン等の冷媒を用い、この冷媒を熱源側か
ら各空調ユニットの熱交換器へ直接導くシステムが注目
されている。 このようなビル空調システムの一つとして、本件出願
人はすでに重力式ヒートパイプを用いたビル空調システ
ムに関する発明を出願（特願昭61−264309号）してい
る。この重力式ヒートパイプを用いたビル空調システム
では、熱源側と各空調ユニットの間の冷媒循環系を圧縮
機のない自然循環系で構成されている。すなわちこの発
明では、冷房用の第１の重力式ヒートパイプと暖房用の
第２の重力式ヒートパイプが構成されており、被空調室
のある建物内には各空調ユニットが設置され、その空調
ユニット内には暖房用熱交換器として第２の重力式ヒー
トパイプの凝縮部と冷房用熱交換器として第１の重力式
ヒートパイプの蒸発部が設けられている。一方、各空調
ユニットよりも高所には冷房用熱交換器としての蒸発部
に対応して第１の重力式ヒートパイプの凝縮部が、また
各空調ユニットよりも低所には暖房用熱交換器としての
凝縮部に対応して第２の重力式ヒートパイプの蒸発部が
それぞれ設けられている。各重力式ヒートパイプ内には
冷媒が封入されており、その冷媒が各蒸発部および凝縮
部で熱交換とともに気液相変化を生じながら各ヒートパ
イプ内を自然循環することによって熱搬送が行なわれれ
る。
ニットの間を循環して熱搬送に寄与する熱媒体として
は、通常は蒸気や温水、あるいは冷水のかたちで水が用
いられる。ところで、この空調ユニットを被空調室であ
る居室側に設置する場合があるが、居室での漏水事故の
恐れがあるため、このような配置はあまり好まれない。
そこで近来のビル空調システムでは、熱媒体としては水
に代わってフロン等の冷媒を用い、この冷媒を熱源側か
ら各空調ユニットの熱交換器へ直接導くシステムが注目
されている。 このようなビル空調システムの一つとして、本件出願
人はすでに重力式ヒートパイプを用いたビル空調システ
ムに関する発明を出願（特願昭61−264309号）してい
る。この重力式ヒートパイプを用いたビル空調システム
では、熱源側と各空調ユニットの間の冷媒循環系を圧縮
機のない自然循環系で構成されている。すなわちこの発
明では、冷房用の第１の重力式ヒートパイプと暖房用の
第２の重力式ヒートパイプが構成されており、被空調室
のある建物内には各空調ユニットが設置され、その空調
ユニット内には暖房用熱交換器として第２の重力式ヒー
トパイプの凝縮部と冷房用熱交換器として第１の重力式
ヒートパイプの蒸発部が設けられている。一方、各空調
ユニットよりも高所には冷房用熱交換器としての蒸発部
に対応して第１の重力式ヒートパイプの凝縮部が、また
各空調ユニットよりも低所には暖房用熱交換器としての
凝縮部に対応して第２の重力式ヒートパイプの蒸発部が
それぞれ設けられている。各重力式ヒートパイプ内には
冷媒が封入されており、その冷媒が各蒸発部および凝縮
部で熱交換とともに気液相変化を生じながら各ヒートパ
イプ内を自然循環することによって熱搬送が行なわれれ
る。
ところで、上述のような熱搬送系を持つ空調システム
にあっては、各被空調室での熱負荷に対応して各運転モ
ードにおける暖房能力および冷房能力を制御する場合に
は、それぞれの冷媒自然循環系での冷媒循環流量を制御
することになる。しかしながら、実際に冷媒の流量制御
を行なうとすれば種々の問題が生じ、例えば各空調ユニ
ットの設置高さ位置が異なった場合には、それぞれの空
調ユニットに作用する冷媒液の水頭圧が異なり、各空調
ユニットで同等の熱交換条件を満たせなくなる。また、
各被空調室の熱負荷が異なっていれば、それぞれの被空
調室の熱負荷に応じて冷房能力あるいは暖房能力を調整
制御しなければならないが、例えば冷房モードで運転さ
れる場合には、冷房負荷の大きな空調ユニットほど熱交
換量が大きいため冷媒の熱発量も多くなり、したがって
冷媒ガス管内での抵抗が大きくなってしまう。すなわ
ち、冷媒の流量を多く必要とする系ほど抵抗が大きくな
るため、実際には負荷がさほど大きくなくて冷媒流量も
さほど必要としない系への多量の冷媒が供給されるとい
う冷媒の偏流を生じる。 本発明は上述のごとき問題点を鑑み、これらを有効に
解決すべく創案されたものである。したがってその目的
は、重力式ヒートパイプを用いて熱搬送を行なうビル空
調システムをより具体的に実現化する上で、その能力制
御を可能ならしめ得るビル空調システムを提供すること
にある。
にあっては、各被空調室での熱負荷に対応して各運転モ
ードにおける暖房能力および冷房能力を制御する場合に
は、それぞれの冷媒自然循環系での冷媒循環流量を制御
することになる。しかしながら、実際に冷媒の流量制御
を行なうとすれば種々の問題が生じ、例えば各空調ユニ
ットの設置高さ位置が異なった場合には、それぞれの空
調ユニットに作用する冷媒液の水頭圧が異なり、各空調
ユニットで同等の熱交換条件を満たせなくなる。また、
各被空調室の熱負荷が異なっていれば、それぞれの被空
調室の熱負荷に応じて冷房能力あるいは暖房能力を調整
制御しなければならないが、例えば冷房モードで運転さ
れる場合には、冷房負荷の大きな空調ユニットほど熱交
換量が大きいため冷媒の熱発量も多くなり、したがって
冷媒ガス管内での抵抗が大きくなってしまう。すなわ
ち、冷媒の流量を多く必要とする系ほど抵抗が大きくな
るため、実際には負荷がさほど大きくなくて冷媒流量も
さほど必要としない系への多量の冷媒が供給されるとい
う冷媒の偏流を生じる。 本発明は上述のごとき問題点を鑑み、これらを有効に
解決すべく創案されたものである。したがってその目的
は、重力式ヒートパイプを用いて熱搬送を行なうビル空
調システムをより具体的に実現化する上で、その能力制
御を可能ならしめ得るビル空調システムを提供すること
にある。
本発明に係るビル空調システムは、従来技術の問題点
を解決し、その目的を達成するために以下のような構成
を備えている。 すなわち、室内空気加熱用熱交換器としての第１凝縮
器と、室内空気冷却用熱交換器としての第１蒸発器とを
有する空調ユニットを備え、前記空調ユニットよりも下
方に設置され、前記第１凝縮器に対応する温熱源用熱交
換器としての第２蒸発器を備え、前記空調ユニットより
も上方に設置され、前記第１蒸発器に対応する冷熱源用
熱交換器としての第２凝縮器を備え、前記第１凝縮器と
前記第２蒸発器とを、且つ前記第１蒸発器と前記第２凝
縮器とを、それぞれ冷媒液管および冷媒ガス管で連結
し、それぞれに冷媒自然循環系を形成してなるビル空調
システムにして、前記第１凝縮器および第１蒸発器の各
冷媒流入口には、設定された室温の目標値と前記空調ユ
ニットへの還流空気温度との差を縮小すべく、それぞれ
の開度が相互に連携して制御される流量制御弁がそれぞ
れ設けられ、前記第１蒸発器は、該蒸発器内の冷媒液位
が所定の高さ位置であることを検知するとともにその検
知信号を出力する液位検知手段を備え、前記流量制御弁
のうち前記第１蒸発器の冷媒流入口に設けられる流量制
御弁は、前記液位検知手段からの検知信号により閉じら
れるように構成されている。
を解決し、その目的を達成するために以下のような構成
を備えている。 すなわち、室内空気加熱用熱交換器としての第１凝縮
器と、室内空気冷却用熱交換器としての第１蒸発器とを
有する空調ユニットを備え、前記空調ユニットよりも下
方に設置され、前記第１凝縮器に対応する温熱源用熱交
換器としての第２蒸発器を備え、前記空調ユニットより
も上方に設置され、前記第１蒸発器に対応する冷熱源用
熱交換器としての第２凝縮器を備え、前記第１凝縮器と
前記第２蒸発器とを、且つ前記第１蒸発器と前記第２凝
縮器とを、それぞれ冷媒液管および冷媒ガス管で連結
し、それぞれに冷媒自然循環系を形成してなるビル空調
システムにして、前記第１凝縮器および第１蒸発器の各
冷媒流入口には、設定された室温の目標値と前記空調ユ
ニットへの還流空気温度との差を縮小すべく、それぞれ
の開度が相互に連携して制御される流量制御弁がそれぞ
れ設けられ、前記第１蒸発器は、該蒸発器内の冷媒液位
が所定の高さ位置であることを検知するとともにその検
知信号を出力する液位検知手段を備え、前記流量制御弁
のうち前記第１蒸発器の冷媒流入口に設けられる流量制
御弁は、前記液位検知手段からの検知信号により閉じら
れるように構成されている。
本発明に係るビル空調システムよれば、第１凝縮器と
第２蒸発器と、これらの間を連結する冷媒液管および冷
媒ガス管とによって構成される冷媒自然循環系で暖房運
転が行なわれる。一方、第１蒸発器と第２凝縮器と、こ
れらの間を連結する冷媒液管および冷媒ガス管とによっ
て構成される冷媒自然循環系によって冷房運転が行なわ
れる。 空調ユニット内の第１凝縮器および第１蒸発器に供給
される冷媒の流量は、それぞれの各冷媒流入口に設けら
れた流量制御弁によって制御される。その制御は、空調
ユニットへ還流する被空調室内の空気温度が、その被空
調室に設定されている室温の目標値に近付くように弁開
度が相互に関連して調整され、例えば、還流空気温度が
目標値よりも高い場合には冷房運転を行なうべく第１蒸
発器の流量制御弁が開かれる。あるいは開度が大きくさ
れる。したがって第１凝縮器の流量制御弁は全閉にされ
る。また、還流空気温度が目標値よりも低い場合には暖
房運転を行なうべく第１凝縮器の流量制御弁が開かれ、
あるいは開度が大きくされる。したがって第１蒸発器の
流量制御弁は全閉にされる。このように、各空調ユニッ
トにおける負荷に応じて弁開度が制御されて冷媒供給量
が制御されるので、熱交換量すなわち蒸発量の多少によ
る冷媒の偏流を抑制できる。なお、各流量制御弁の開度
制御は、開閉だけの２値制御でもよく、あるいは開度を
段階的あるいは無段階に制御してもよい。 また、第１蒸発器の流量制御弁は、第１蒸発器内に満
たされる冷媒の液位が所定の高さを超えないようにも制
御される。すなわち、第１蒸発器の流量制御弁が開かれ
て冷媒液がこの蒸発器内に流入するとき、蒸発器内での
冷媒液位は冷媒液管内の液位に等しくなろうとして蒸発
器の最上部よりも高い位置にまで流入しようとするが、
この第１蒸発器に設けられた液位検知手段が第１蒸発器
内の冷媒液位を監視しており、この液位検知手段が流量
制御弁を閉じさせる検知信号を出力する液位を、例えば
最も熱交換効率の高くなる液位に設定しておけば、流入
した冷媒がその液位に達したときに流量制御弁が閉じら
れる。したがって、第１蒸発器への冷媒供給量は還流空
気温度と室温目標値との差に基づいて制御されつつ、さ
らに第１蒸発器内での液位が所定の高さを超えないよう
にも規制される。 さらには、第１凝縮器および第１蒸発器を通過する風
量とともに上記各流量制御弁を制御することも可能であ
る。
第２蒸発器と、これらの間を連結する冷媒液管および冷
媒ガス管とによって構成される冷媒自然循環系で暖房運
転が行なわれる。一方、第１蒸発器と第２凝縮器と、こ
れらの間を連結する冷媒液管および冷媒ガス管とによっ
て構成される冷媒自然循環系によって冷房運転が行なわ
れる。 空調ユニット内の第１凝縮器および第１蒸発器に供給
される冷媒の流量は、それぞれの各冷媒流入口に設けら
れた流量制御弁によって制御される。その制御は、空調
ユニットへ還流する被空調室内の空気温度が、その被空
調室に設定されている室温の目標値に近付くように弁開
度が相互に関連して調整され、例えば、還流空気温度が
目標値よりも高い場合には冷房運転を行なうべく第１蒸
発器の流量制御弁が開かれる。あるいは開度が大きくさ
れる。したがって第１凝縮器の流量制御弁は全閉にされ
る。また、還流空気温度が目標値よりも低い場合には暖
房運転を行なうべく第１凝縮器の流量制御弁が開かれ、
あるいは開度が大きくされる。したがって第１蒸発器の
流量制御弁は全閉にされる。このように、各空調ユニッ
トにおける負荷に応じて弁開度が制御されて冷媒供給量
が制御されるので、熱交換量すなわち蒸発量の多少によ
る冷媒の偏流を抑制できる。なお、各流量制御弁の開度
制御は、開閉だけの２値制御でもよく、あるいは開度を
段階的あるいは無段階に制御してもよい。 また、第１蒸発器の流量制御弁は、第１蒸発器内に満
たされる冷媒の液位が所定の高さを超えないようにも制
御される。すなわち、第１蒸発器の流量制御弁が開かれ
て冷媒液がこの蒸発器内に流入するとき、蒸発器内での
冷媒液位は冷媒液管内の液位に等しくなろうとして蒸発
器の最上部よりも高い位置にまで流入しようとするが、
この第１蒸発器に設けられた液位検知手段が第１蒸発器
内の冷媒液位を監視しており、この液位検知手段が流量
制御弁を閉じさせる検知信号を出力する液位を、例えば
最も熱交換効率の高くなる液位に設定しておけば、流入
した冷媒がその液位に達したときに流量制御弁が閉じら
れる。したがって、第１蒸発器への冷媒供給量は還流空
気温度と室温目標値との差に基づいて制御されつつ、さ
らに第１蒸発器内での液位が所定の高さを超えないよう
にも規制される。 さらには、第１凝縮器および第１蒸発器を通過する風
量とともに上記各流量制御弁を制御することも可能であ
る。
以上の説明より明らかなように、本発明によれば次の
ごとき優れた効果が発揮される。 すなわち、重力式ヒートパイプを用いて熱搬送を行な
うビル空調システムをより具体的に実用化する上で、被
空調室の負荷に応じてその能力制御を可能ならしめ得
る。特に、各空調ユニットの設置される高さ位置がそれ
ぞれ異なっていても、それぞれの第１蒸発器内において
適切な冷媒液位を確保でき、且つ負荷に対する冷媒の偏
流を防止できる。
ごとき優れた効果が発揮される。 すなわち、重力式ヒートパイプを用いて熱搬送を行な
うビル空調システムをより具体的に実用化する上で、被
空調室の負荷に応じてその能力制御を可能ならしめ得
る。特に、各空調ユニットの設置される高さ位置がそれ
ぞれ異なっていても、それぞれの第１蒸発器内において
適切な冷媒液位を確保でき、且つ負荷に対する冷媒の偏
流を防止できる。
以下に本発明の好適一実施例について第１図ないし第
３図を参照して説明する。 第１図は本発明に係るビル空調システムを示す概略構
成図である。本システムでは、各構成の位置が高さ位置
に関して特定されている。すなわち、建物内の各被空調
室に各空調ユニット１が設置され、この空調ユニット１
内には暖房運転用すなわち室内空気加熱用の熱交換器と
して第１凝縮器２と、冷房運転用すなわち室内空気冷却
用の熱交換器として第１蒸発器３とが設けられているの
に対して、第１凝縮器２とともに暖房用冷媒循環系を構
成する第２蒸発器５が空調ユニット１よりも低い位置に
設けられ、一方、第１蒸発器３とともに冷房用冷媒循環
系を構成する第２凝縮器４が空調ユニット１よりも高い
位置に設けられ、それぞれの冷媒循環系において蒸発器
と凝縮器との間が冷媒液管6,7および冷媒ガス管8,9で連
結されている。第２凝縮器４は例えば建物の屋上等に設
置された冷熱源側としての氷蓄熱槽10内に設けられ、第
２蒸発器５は建物の地下等に設置された温熱源側として
の温水蓄熱槽11内に設けられている。各蓄熱槽10,11に
蓄冷ないし蓄熱するための熱源装置は、製氷器12および
温水器13を内蔵したヒートポンプチラー14である。氷蓄
熱槽10と製氷器12の間には、製氷器12で作られた氷を氷
蓄熱槽10へ圧送するスラリーポンプ15が介設されてい
る。また、温水蓄熱槽11と温水器13の間には、温水器13
で作られた温水を温水蓄熱槽11へ圧送する温水ポンプ16
が介設されている。なお、図中17はアキュムレータ、18
は膨張弁、19は空気熱交換器、20は圧縮機である。 各空調ユニット１は、上述の第１凝縮器２および第１
蒸発器３の他の主な構成として送風機21と、この送風機
21へ吸入される還流室内空気の温度を検知するサーミス
タ22とを備えている。その他、第１蒸発器３の冷媒液流
入口および第１凝縮器２の冷媒流出口のそれぞれには、
流量制御弁23,24が設けられ、特に第１蒸発器３の上端
部には液位置検知手段としての液面検知センサ26が取り
付けられている。サーミスタ22および液面検知センサ26
からは、それぞれの検知信号が出力されて制御器25に入
力される。制御器25は、これらの信号に基づいて演算処
理し、各流量制御弁23,24のそれぞれの開度および送風
機21の回転数を算出して、各流量制御弁23,24および送
風機21に各開度および回転数を指示する操作命令信号を
出力する。 第２図は、本実施例における第１凝縮器２および第１
蒸発器３のそれぞれの弁開度と、送風機21の回転数とに
ついて、還流室内空気温度に関する制御状態を示すグラ
フ図である。図中、上段が第１凝縮器２の流量制御弁24
の開度、中段が第１蒸発器３の流量制御弁23の開度、下
段が送風機21の回転数をそれぞれ示している。本実施例
では、設定された室温目標値を設定ポイントSPとし、大
略的に見て還流室内空気温度が設定ポイントよりも低く
なった場合には暖房運転を行ない、高くなった場合には
冷房運転を行なうように制御される。 まず弁開度について、本実施例では各流量制御弁23,2
4はオン・オフだけで全開もしくは全閉の２値制御がな
され、設定された室温目標値を設定ポイントSPとして、
還流室内空気温度が設定ポイントよりも高い場合には冷
房運転を行なうべく第１凝縮器２の流量制御弁24が閉じ
られ、第１蒸発器３の流量制御弁23が開かれる。また逆
に還流室内空気温度が設定ポイントよりも低い場合に
は、暖房運転を行なうべく第１凝縮器２の流量制御弁24
が開かれて第１蒸発器３の流量制御弁23が閉じられる。
すなわち、設定ポイントを中心として暖房運転と冷房運
転とが切り替えられる。この切り替えには、それぞれの
流量制御弁23,24が開かれる温度差と閉じられる温度差
とに幅が持たされており、冷房運転から暖房運転に切り
替えられる場合には、グラフ図中に実線で示されるよう
に還流室内空気温度が設定ポイントを僅かに下回ったと
きに第１蒸発器３の流量制御弁23が閉じられ、さらに還
流室内空気温度が下がったときに第１凝縮器２の流量制
御弁24が開かれる。また、暖房運転から冷房運転に切り
替えられる場合には、グラフ図中に２点鎖線で示される
ように還流室内空気温度が設定ポイントを僅かに上回っ
たときに第１凝縮器２の流量制御弁24が閉じられ、さら
に還流室内空気温度が上がったときに第１蒸発器３の流
量制御弁23が開かれる。ただし、冷房運転中で第１蒸発
器３の流量制御弁23が開かれるような還流室内空気温度
であっても、第１蒸発器３内の冷媒が器内を満たしてい
るような所定の高さの液位にある場合には、液位面検知
センサ26から検知信号が出力され、この流量制御弁23が
閉じられる。 次に送風器の回転数について、本実施例では低・中・
高の３段階に制御され、暖房運転の場合も冷房運転の場
合も、還流室内空気温度が設定ポイントSPから離れるほ
ど回転数が高くされている。また、冷房運転から暖房運
転に切り替えられる場合は実線で、暖房運転から冷房運
転に切り替えられる場合は２点鎖線で示しているよう
に、回転数が低から方へ切り替えられる場合よりも回転
数が高い方へ切り替えられる場合の方が、還流空気室内
温度は設定ポイントから離れるように設定されており、
特に、回転数が低から中へ切り替えられるときは、暖房
運転および冷房運転のそれぞれの場合において、第１凝
縮器２の流量制御弁24が開かれるとき、および第１蒸発
器３の流量制御弁23がひらかれるときと大略同時に設定
されている。 また、送風機21の回転数は一定とし、第３図のグラフ
図に示すように、第１凝縮器２および第１蒸発器３のそ
れぞれの流量制御弁23,24の開度だけについて、還流室
内空気温度が設定ポイントSPから離れるほど弁開度が大
きくなるように比例制御してもよい。なお図中、実線は
流量制御弁23の弁開度、破線は流量制御弁24の弁開度を
それぞれ示す。 上述の実施例では、液位検知手段として液面検知セン
サ26を用いられているが、例えば、第１蒸発器３の冷媒
流入口および冷媒流出口のそれぞれに温度センサ（図示
せず）を取り付け、双方の温度センサが検知する温度に
よって第１蒸発器３内の冷媒液位を検知することも可能
である。すなわち、第１蒸発器３内で熱交換されて蒸発
した冷媒は幾分スーパーヒートされた状態となっている
ので、もし第１蒸発器３内の冷媒液位が低く、冷媒流入
口に取り付けられた温度センサは浸漬していても冷媒流
出口に取り付けられた温度センサの高さ位置まで冷媒液
面が達していない場合には、流入口の温度センサよりも
流出口の温度センサの方が高い温度を計測することにな
る。逆に、第１蒸発器３内の冷媒液位が十分に高く、流
入口および流出口に取り付けられた双方の温度センサを
浸漬している状態では、いずれの温度センサも同じ温度
を計測することになる。したがって、双方の温度センサ
の計測値を比較することによって第１蒸発器３内の冷媒
液位を検知することができ、上述の液面検知センサ26と
同様に液位検知手段として利用できる。 以上のように、弁開度を還流室内空気温度と室温目標
値との差に基づいて制御すれば、特に第１蒸発器３内で
の熱交換量すなわち蒸発量に依存して冷媒循環系内の抵
抗が変動するよりも、むしろ流量制御弁23,24の開度に
依存してその抵抗が変動するかたちとなって冷媒の流量
が制御されるので、冷媒の供給を必要としている空気ユ
ニット１へ必要量の冷媒を供給できる。また、それぞれ
の空調ユニット１の設置高さ位置が異なっていっても、
各空調ユニット１内の第１蒸発器３に満たされる冷媒液
位の上限が液面検知センサ26と流量制御弁23とによって
制御されるので、低位置に設置された空調ユニットが高
位置に設置される空調ユニットの影響を受けることはな
く、それぞれの空調ユニット１で適切な冷媒液位が得ら
れる。 なお、第１蒸発器３で過冷却除湿を行ない、第１凝縮
器２の再熱器として用いれば除湿運転を行うことも可能
である。この場合には、両方の流量制御弁23,24がそれ
ぞれ開かれる。
３図を参照して説明する。 第１図は本発明に係るビル空調システムを示す概略構
成図である。本システムでは、各構成の位置が高さ位置
に関して特定されている。すなわち、建物内の各被空調
室に各空調ユニット１が設置され、この空調ユニット１
内には暖房運転用すなわち室内空気加熱用の熱交換器と
して第１凝縮器２と、冷房運転用すなわち室内空気冷却
用の熱交換器として第１蒸発器３とが設けられているの
に対して、第１凝縮器２とともに暖房用冷媒循環系を構
成する第２蒸発器５が空調ユニット１よりも低い位置に
設けられ、一方、第１蒸発器３とともに冷房用冷媒循環
系を構成する第２凝縮器４が空調ユニット１よりも高い
位置に設けられ、それぞれの冷媒循環系において蒸発器
と凝縮器との間が冷媒液管6,7および冷媒ガス管8,9で連
結されている。第２凝縮器４は例えば建物の屋上等に設
置された冷熱源側としての氷蓄熱槽10内に設けられ、第
２蒸発器５は建物の地下等に設置された温熱源側として
の温水蓄熱槽11内に設けられている。各蓄熱槽10,11に
蓄冷ないし蓄熱するための熱源装置は、製氷器12および
温水器13を内蔵したヒートポンプチラー14である。氷蓄
熱槽10と製氷器12の間には、製氷器12で作られた氷を氷
蓄熱槽10へ圧送するスラリーポンプ15が介設されてい
る。また、温水蓄熱槽11と温水器13の間には、温水器13
で作られた温水を温水蓄熱槽11へ圧送する温水ポンプ16
が介設されている。なお、図中17はアキュムレータ、18
は膨張弁、19は空気熱交換器、20は圧縮機である。 各空調ユニット１は、上述の第１凝縮器２および第１
蒸発器３の他の主な構成として送風機21と、この送風機
21へ吸入される還流室内空気の温度を検知するサーミス
タ22とを備えている。その他、第１蒸発器３の冷媒液流
入口および第１凝縮器２の冷媒流出口のそれぞれには、
流量制御弁23,24が設けられ、特に第１蒸発器３の上端
部には液位置検知手段としての液面検知センサ26が取り
付けられている。サーミスタ22および液面検知センサ26
からは、それぞれの検知信号が出力されて制御器25に入
力される。制御器25は、これらの信号に基づいて演算処
理し、各流量制御弁23,24のそれぞれの開度および送風
機21の回転数を算出して、各流量制御弁23,24および送
風機21に各開度および回転数を指示する操作命令信号を
出力する。 第２図は、本実施例における第１凝縮器２および第１
蒸発器３のそれぞれの弁開度と、送風機21の回転数とに
ついて、還流室内空気温度に関する制御状態を示すグラ
フ図である。図中、上段が第１凝縮器２の流量制御弁24
の開度、中段が第１蒸発器３の流量制御弁23の開度、下
段が送風機21の回転数をそれぞれ示している。本実施例
では、設定された室温目標値を設定ポイントSPとし、大
略的に見て還流室内空気温度が設定ポイントよりも低く
なった場合には暖房運転を行ない、高くなった場合には
冷房運転を行なうように制御される。 まず弁開度について、本実施例では各流量制御弁23,2
4はオン・オフだけで全開もしくは全閉の２値制御がな
され、設定された室温目標値を設定ポイントSPとして、
還流室内空気温度が設定ポイントよりも高い場合には冷
房運転を行なうべく第１凝縮器２の流量制御弁24が閉じ
られ、第１蒸発器３の流量制御弁23が開かれる。また逆
に還流室内空気温度が設定ポイントよりも低い場合に
は、暖房運転を行なうべく第１凝縮器２の流量制御弁24
が開かれて第１蒸発器３の流量制御弁23が閉じられる。
すなわち、設定ポイントを中心として暖房運転と冷房運
転とが切り替えられる。この切り替えには、それぞれの
流量制御弁23,24が開かれる温度差と閉じられる温度差
とに幅が持たされており、冷房運転から暖房運転に切り
替えられる場合には、グラフ図中に実線で示されるよう
に還流室内空気温度が設定ポイントを僅かに下回ったと
きに第１蒸発器３の流量制御弁23が閉じられ、さらに還
流室内空気温度が下がったときに第１凝縮器２の流量制
御弁24が開かれる。また、暖房運転から冷房運転に切り
替えられる場合には、グラフ図中に２点鎖線で示される
ように還流室内空気温度が設定ポイントを僅かに上回っ
たときに第１凝縮器２の流量制御弁24が閉じられ、さら
に還流室内空気温度が上がったときに第１蒸発器３の流
量制御弁23が開かれる。ただし、冷房運転中で第１蒸発
器３の流量制御弁23が開かれるような還流室内空気温度
であっても、第１蒸発器３内の冷媒が器内を満たしてい
るような所定の高さの液位にある場合には、液位面検知
センサ26から検知信号が出力され、この流量制御弁23が
閉じられる。 次に送風器の回転数について、本実施例では低・中・
高の３段階に制御され、暖房運転の場合も冷房運転の場
合も、還流室内空気温度が設定ポイントSPから離れるほ
ど回転数が高くされている。また、冷房運転から暖房運
転に切り替えられる場合は実線で、暖房運転から冷房運
転に切り替えられる場合は２点鎖線で示しているよう
に、回転数が低から方へ切り替えられる場合よりも回転
数が高い方へ切り替えられる場合の方が、還流空気室内
温度は設定ポイントから離れるように設定されており、
特に、回転数が低から中へ切り替えられるときは、暖房
運転および冷房運転のそれぞれの場合において、第１凝
縮器２の流量制御弁24が開かれるとき、および第１蒸発
器３の流量制御弁23がひらかれるときと大略同時に設定
されている。 また、送風機21の回転数は一定とし、第３図のグラフ
図に示すように、第１凝縮器２および第１蒸発器３のそ
れぞれの流量制御弁23,24の開度だけについて、還流室
内空気温度が設定ポイントSPから離れるほど弁開度が大
きくなるように比例制御してもよい。なお図中、実線は
流量制御弁23の弁開度、破線は流量制御弁24の弁開度を
それぞれ示す。 上述の実施例では、液位検知手段として液面検知セン
サ26を用いられているが、例えば、第１蒸発器３の冷媒
流入口および冷媒流出口のそれぞれに温度センサ（図示
せず）を取り付け、双方の温度センサが検知する温度に
よって第１蒸発器３内の冷媒液位を検知することも可能
である。すなわち、第１蒸発器３内で熱交換されて蒸発
した冷媒は幾分スーパーヒートされた状態となっている
ので、もし第１蒸発器３内の冷媒液位が低く、冷媒流入
口に取り付けられた温度センサは浸漬していても冷媒流
出口に取り付けられた温度センサの高さ位置まで冷媒液
面が達していない場合には、流入口の温度センサよりも
流出口の温度センサの方が高い温度を計測することにな
る。逆に、第１蒸発器３内の冷媒液位が十分に高く、流
入口および流出口に取り付けられた双方の温度センサを
浸漬している状態では、いずれの温度センサも同じ温度
を計測することになる。したがって、双方の温度センサ
の計測値を比較することによって第１蒸発器３内の冷媒
液位を検知することができ、上述の液面検知センサ26と
同様に液位検知手段として利用できる。 以上のように、弁開度を還流室内空気温度と室温目標
値との差に基づいて制御すれば、特に第１蒸発器３内で
の熱交換量すなわち蒸発量に依存して冷媒循環系内の抵
抗が変動するよりも、むしろ流量制御弁23,24の開度に
依存してその抵抗が変動するかたちとなって冷媒の流量
が制御されるので、冷媒の供給を必要としている空気ユ
ニット１へ必要量の冷媒を供給できる。また、それぞれ
の空調ユニット１の設置高さ位置が異なっていっても、
各空調ユニット１内の第１蒸発器３に満たされる冷媒液
位の上限が液面検知センサ26と流量制御弁23とによって
制御されるので、低位置に設置された空調ユニットが高
位置に設置される空調ユニットの影響を受けることはな
く、それぞれの空調ユニット１で適切な冷媒液位が得ら
れる。 なお、第１蒸発器３で過冷却除湿を行ない、第１凝縮
器２の再熱器として用いれば除湿運転を行うことも可能
である。この場合には、両方の流量制御弁23,24がそれ
ぞれ開かれる。
第１図は本発明に係るビル空調システムを示す概略構成
図である。第２図は、本発明に係るビル空調システムの
一実施例において、第１凝縮器および第１蒸発器のそれ
ぞれの弁開度と、送風機の回転数とについて、還流室内
空気温度に関する制御の一実施例を示すグラフ図であ
る。第３図は、本発明に係るビル空調システムの一実施
例において、第１凝縮器および第１蒸発器のそれぞれの
弁開度について還流室内空気温度に関する制御の他の実
施例を示すグラフ図である。 １…空調ユニット、２…第１凝縮器、３…第１蒸発器、
４…第２凝縮器、５…第２蒸発器、6,7…冷媒液管、8,9
…冷媒ガス管、10…氷蓄熱槽、11…温水蓄熱槽、12…製
氷器、13…温水器、14…ヒートポンプチラー、15…スラ
リーポンプ、16…温水ポンプ、17…アキュムレータ、18
…膨張弁、19…空気熱交換器、20…圧縮機、21…送風
機、22…サーミスタ、23,24…流量制御弁、25…制御
器、26…液位検知手段としての液面検知センサ
図である。第２図は、本発明に係るビル空調システムの
一実施例において、第１凝縮器および第１蒸発器のそれ
ぞれの弁開度と、送風機の回転数とについて、還流室内
空気温度に関する制御の一実施例を示すグラフ図であ
る。第３図は、本発明に係るビル空調システムの一実施
例において、第１凝縮器および第１蒸発器のそれぞれの
弁開度について還流室内空気温度に関する制御の他の実
施例を示すグラフ図である。 １…空調ユニット、２…第１凝縮器、３…第１蒸発器、
４…第２凝縮器、５…第２蒸発器、6,7…冷媒液管、8,9
…冷媒ガス管、10…氷蓄熱槽、11…温水蓄熱槽、12…製
氷器、13…温水器、14…ヒートポンプチラー、15…スラ
リーポンプ、16…温水ポンプ、17…アキュムレータ、18
…膨張弁、19…空気熱交換器、20…圧縮機、21…送風
機、22…サーミスタ、23,24…流量制御弁、25…制御
器、26…液位検知手段としての液面検知センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福永 忠裕 大阪府大阪市東区本町４丁目27番地 株式 会社竹中工務店内 (72)発明者 吉田 康敏 大阪府大阪市東区大川町１番地 日土地淀 屋橋ビル 新晃工業株式会社内 (72)発明者 兼田 節夫 大阪府大阪市東区大川町１番地 日土地淀 屋橋ビル 新晃工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−3447（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−118546（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】室内空気加熱用熱交換器としての第１凝縮
器（２）と、室内空気冷却用熱交換器としての第１蒸発
器（３）とを有する空調ユニット（１）を備え、 前記空調ユニット（１）よりも下方に設置され、前記第
１凝縮器（２）に対応する温熱源用熱交換器としての第
２蒸発器（５）を備え、 前記空調ユニット（１）よりも上方に設置され、前記第
１蒸発器（３）に対応する冷熱源用熱交換器としての第
２凝縮器（４）を備え、 前記第１凝縮器（２）と前記第２蒸発器（５）とを、且
つ前記第１蒸発器（３）と前記第２凝縮器（４）とを、
それぞれ冷媒液管（6,7）および冷媒ガス管（8,9）で連
結し、それぞれに冷媒自然循環系を形成してなるビル空
調システムにして、 前記第１凝縮器（２）および第１蒸発器（３）の各冷媒
流入口には、設定された室温の目標値と前記空調ユニッ
ト（１）への還流空気温度との差を縮小すべく、それぞ
れの開度が相互に連携して制御される流量制御弁（23お
よび24）がそれぞれ設けられ、 前記第１蒸発器（３）は、該蒸発器（３）内の冷媒液位
が所定の高さ位置であることを検知するとともにその検
知信号を出力する液位検知手段（26）を備え、 前記流量制御弁のうち前記第１蒸発器（３）の冷媒流入
口に設けられる流量制御弁（23）は、前記液位検知手段
（26）からの検知信号により閉じられることを特徴とす
るビル空調システム。 - 【請求項２】前記空調ユニット（１）は、前記設定され
た室温の目標値と前記空調ユニット（１）への還流空気
温度との差によりその送風量が制御される特許請求の範
囲第１項記載のビル空調システム。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62276568A JPH0810066B2 (ja) | 1987-10-31 | 1987-10-31 | ビル空調システム |
| EP88101622A EP0281762B1 (en) | 1987-03-12 | 1988-02-04 | Air conditioning system for buildings |
| DE8888101622T DE3871995T2 (de) | 1987-03-12 | 1988-02-04 | Klimaanlage fuer gebaeude. |
| ES198888101622T ES2033348T3 (es) | 1987-03-12 | 1988-02-04 | Sistema de aire acondicionado para edificios. |
| US07/152,427 US4843832A (en) | 1987-03-12 | 1988-02-04 | Air conditioning system for buildings |
| KR1019880001612A KR950003786B1 (ko) | 1987-03-12 | 1988-02-16 | 공기조화장치 |
| CA000559610A CA1295129C (en) | 1987-03-12 | 1988-02-23 | Air conditioning system for buildings |
| MX1053388A MX167565B (es) | 1987-03-12 | 1988-02-24 | Sistema de acondicionamiento de aire para edificios |
| AU12746/88A AU599760B2 (en) | 1987-03-12 | 1988-03-07 | Air conditioning system for buildings |
| CN88101287A CN1009858B (zh) | 1987-03-12 | 1988-03-09 | 建筑物空调系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62276568A JPH0810066B2 (ja) | 1987-10-31 | 1987-10-31 | ビル空調システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01121641A JPH01121641A (ja) | 1989-05-15 |
| JPH0810066B2 true JPH0810066B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=17571294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62276568A Expired - Lifetime JPH0810066B2 (ja) | 1987-03-12 | 1987-10-31 | ビル空調システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810066B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG171566A1 (en) | 2009-12-01 | 2011-06-29 | Hitachi Plant Technologies Ltd | Cooling method and cooling system of electronic device |
| JP5351097B2 (ja) * | 2010-06-18 | 2013-11-27 | 株式会社日立製作所 | 冷媒循環装置 |
| US10760828B2 (en) | 2017-01-26 | 2020-09-01 | Trane International Inc. | Chiller plant with ice storage |
-
1987
- 1987-10-31 JP JP62276568A patent/JPH0810066B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01121641A (ja) | 1989-05-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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