(57)【要約】【目的】換気・外気処理と冷暖房の全てをヒートポンプで行なうことができ、別個に熱源機などの付帯設備が不要なヒートポンプ空調システムを得る。【構成】外気を屋内空調ゾーンＥへ給気するヒートポンプ式の外調機Ｂと、屋内空調ゾーンＥの空気を循環させて給気すると共に屋内空調ゾーンＥの空気の一部を屋外へ排気するヒートポンプ式の熱回収循環空調機Ａと、を備える。外調機Ｂのケーシング内に、冷媒循環回路Ｄを構成する蒸発器５と凝縮器６と圧縮機と、屋内空調ゾーン給気用外気が通る蒸発器５を設けた蒸発送風路１６と、凝縮用外気が通る凝縮器６を設けた凝縮送風路１７と、を備える。熱回収循環空調機Ａのケーシング内に、冷媒循環回路Ｃを構成する蒸発器２と凝縮器３と圧縮機と、屋内空調ゾーンＥの循環空気が通る蒸発器２を設けた給気送風路１４と、屋内空調ゾーンＥの排気兼熱回収用空気が通る凝縮器３を設けた排気送風路１５と、を備える。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気を屋内空調ゾーンＥへ給気するヒートポンプ式の外調機Ｂと、前記屋内空調ゾーンＥの空気を循環させて給気すると共にこの屋内空調ゾーンＥの空気の一部を屋外へ排気するヒートポンプ式の熱回収循環空調機Ａと、を備え、前記外調機Ｂのケーシング８内に、外調用冷媒循環回路Ｄを構成する蒸発器５と凝縮器６と圧縮機７と、屋内空調ゾーン給気用外気が通る前記外調用蒸発器５を設けた蒸発送風路１６と、凝縮用外気が通る前記外調用凝縮器６を設けた凝縮送風路１７と、を備え、前記熱回収循環空調機Ａのケーシング１内に、空調用冷媒循環回路Ｃを構成する蒸発器２と凝縮器３と圧縮機４と、前記屋内空調ゾーンＥの循環空気が通る前記空調用蒸発器２を設けた給気送風路１４と、前記屋内空調ゾーンＥの排気兼熱回収用空気が通る前記空調用凝縮器３を設けた排気送風路１５と、を備えたことを特徴とするヒートポンプ空調システム。
【請求項２】
外調機Ｂが、熱負荷に応じて凝縮送風路１７の送風機１０の風量制御を行う増補手段を備えた請求項１記載のヒートポンプ空調システム。
【請求項３】
空調用冷媒循環回路Ｃを、熱回収循環空調機Ａのケーシング１に対して取出・収納自在に構成し、外調用冷媒循環回路Ｄを、外調機Ｂのケーシング８に対して取出・収納自在に構成した請求項１又は２記載のヒートポンプ空調システム。
【請求項４】
空調用冷媒循環回路Ｃと外調用冷媒循環回路Ｄのそれぞれの蒸発器２、５と凝縮器３、６のフィンチューブ１９を楕円管で構成した請求項１、２又は３記載のヒートポンプ空調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はヒートポンプ空調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ヒートポンプ式のルームエアコンは、冷暖房運転のみで外気処理は別の機器で行う必要があった。また、還気を室内機の蒸発器で熱交換して給気し、蒸発器で熱交換した冷媒を、室外機の凝縮器へ送風される外気で熱交換している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、外気処理用の機器の設備費が余分にかかり、室内機と室外機をつなぐ配管工事が必要となる。また、外気で凝縮器を熱交換するため効率が悪く、極寒地や酷暑地での使用に制限があった。そこで、これらの問題点を解決するヒートポンプ空調システムを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、外気を屋内空調ゾーンへ給気するヒートポンプ式の外調機と、前記屋内空調ゾーンの空気を循環させて給気すると共にこの屋内空調ゾーンの空気の一部を屋外へ排気するヒートポンプ式の熱回収循環空調機と、を備え、前記外調機のケーシング内に、外調用冷媒循環回路を構成する蒸発器と凝縮器と圧縮機と、屋内空調ゾーン給気用外気が通る前記外調用蒸発器を設けた蒸発送風路と、凝縮用外気が通る前記外調用凝縮器を設けた凝縮送風路と、を備え、前記熱回収循環空調機のケーシング内に、空調用冷媒循環回路を構成する蒸発器と凝縮器と圧縮機と、前記屋内空調ゾーンの循環空気が通る前記空調用蒸発器を設けた給気送風路と、前記屋内空調ゾーンの排気兼熱回収用空気が通る前記空調用凝縮器を設けた排気送風路と、を備えた。外調機が、熱負荷に応じて凝縮送風路の送風機の風量制御を行う増補手段を備えた。空調用冷媒循環回路を、熱回収循環空調機のケーシングに対して取出・収納自在に構成し、外調用冷媒循環回路を、外調機のケーシングに対して取出・収納自在に構成した。空調用冷媒循環回路と外調用冷媒循環回路のそれぞれの蒸発器と凝縮器のフィンチューブを楕円管で構成した。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、本発明のヒートポンプ空調システムの一実施例を示しており、外気を屋内空調ゾーンＥへ給気するヒートポンプ式の外調機Ｂと、前記屋内空調ゾーンＥの空気を循環させて給気すると共にこの屋内空調ゾーンＥの空気の一部を屋外へ排気するヒートポンプ式の熱回収循環空調機Ａと、を備え、前記外調機Ｂのケーシング８内に、外調用冷媒循環回路Ｄを構成する蒸発器５と凝縮器６と圧縮機７と、屋内空調ゾーン給気用外気が通る前記外調用蒸発器５を設けた蒸発送風路１６と、凝縮用外気が通る前記外調用凝縮器６を設けた凝縮送風路１７と、を備え、前記熱回収循環空調機Ａのケーシング１内に、空調用冷媒循環回路Ｃを構成する蒸発器２と凝縮器３と圧縮機４と、前記屋内空調ゾーンＥの循環空気が通る前記空調用蒸発器２を設けた給気送風路１４と、前記屋内空調ゾーンＥの排気兼熱回収用空気が通る前記空調用凝縮器３を設けた排気送風路１５と、を備えている。オフィスや厨房などの屋内空調ゾーンＥのうち、厨房には局所排気用の排気口や排気ファン、換気扇２０などを設ける。実線及び点線の白抜き矢印は送風方向を示す。
【０００６】
熱回収循環空調機Ａの給気送風路１４には給気用送風機１１を設け、排気送風路１５には排気用送風機１２を設ける。この給気送風路１４の空気入口と空気出口を屋内空調ゾーンＥに通じさせる。排気送風路１５の空気入口は屋内空調ゾーンＥに通じさせ、排気送風路１５の空気出口は屋外に通じさせる。外調機Ｂの蒸発送風路１６には蒸発用送風機９を設け、凝縮送風路１７には凝縮用送風機１０を設ける。この蒸発送風路１６の空気入口を屋外に通じさせ、蒸発送風路１６の空気出口を屋内空調ゾーンＥに通じさせる。凝縮送風路１７の空気入口と空気出口は屋外に通じさせる
【０００７】
熱回収循環空調機Ａの冷媒循環回路Ｃは、蒸発器２、凝縮器３、圧縮機４、図示省略の受液器、膨張弁及び冷媒循環方向の切換弁等を配管接続して成り、蒸発器２及び凝縮器３の吸熱と放熱を切換自在に構成する。外調機Ｂの冷媒循環回路Ｄは、蒸発器５、凝縮器６、圧縮機７、図示省略の受液器、膨張弁及び冷媒循環方向の切換弁等を配管接続して成り、蒸発器５及び凝縮器６の吸熱と放熱を切換自在に構成する。凝縮器３、６と蒸発器２、５のフィンチューブ１９は低圧損の楕円管で構成する（図５参照）のが好ましいが円形管でもよい。この冷媒循環回路Ｃ、Ｄは、それぞれ、ケーシング１、８に対して取出・収納自在に構成する。例えば、熱回収循環空調機Ａでは、ケーシング１内に着脱自在に取付けられるフレーム１３に、冷媒循環回路Ｃを固定して一体化し、ケーシング１の一面に開口部を形成し、この開口部に対して冷媒循環回路付フレーム１３を取出・収納自在に構成する。開口部には、着脱又は開閉自在な外装板を設ける。同様にして外調機Ｂもフレーム１８などを用いて取出・収納自在に構成する。なお、前述以外の構成で冷媒循環回路Ｃ、Ｄを取出・収納自在に設けるも自由である。熱回収循環空調機Ａと外調機Ｂは、内部構造が同じにできるため部品の共通化が可能で、送風路出入口に対しての通気場所を変更するだけで熱回収循環空調機と外調機の何れにもなる。
【０００８】
熱回収循環空調機Ａと外調機Ｂの送風機１１、１２、９、１０は風量（翼回転数）制御自在に構成し、圧縮機４、７も容量制御自在に構成する。熱回収循環空調機Ａは、熱負荷の変動に応じて凝縮用送風機１２と蒸発用送風機１１の風量制御と圧縮機４の容量制御を段階的又は比例的に行う。例えば、冷房負荷又は暖房負荷が大きくなると凝縮器風量と蒸発器風量と圧縮機容量を適宜増加させ、冷房負荷又は暖房負荷が小さくなると凝縮器風量と蒸発器風量と圧縮機容量を適宜減少させる。熱回収循環空調機Ａでは、給気送風路１４へ取入れた屋内空調ゾーンＥの空気（還気）を蒸発器２の流通冷媒で熱交換し、屋内空調ゾーンＥへ給気して循環させ、同時に排気送風路１５へ取入れた屋内空調ゾーンＥの空気（還気）で凝縮器３の流通冷媒を熱交換して吸熱又は放熱し屋外へ排気する。このようにして還気熱を利用して凝縮器３の熱交換負荷を下げることができ、あたかも全熱交換器を用いたような効果を凝縮器３で得ることができる。
【０００９】
外調機Ｂでは、蒸発送風路１６に取入れた屋外の空気（外気）を蒸発器５の流通冷媒で熱交換して屋内空調ゾーンＥへ給気し、同時に凝縮送風路１７に取入れた屋外の空気（外気）で凝縮器６の流通冷媒を熱交換して吸熱又は放熱し屋外に排気する。このとき厨房へ給気した空気は、換気扇２０などにて局所排気する。外調機Ｂは、熱負荷の変動に応じて凝縮送風路１７の送風機１０の風量制御を行う増補手段を備えており、凝縮器風量を増加させることにより圧縮機７の性能限界以上の熱量を得ることができ、成績係数（ＣＯＰ）が向上する。なお、熱負荷が小さくなって圧縮機容量を減少させる場合、定風量の送風機では無駄に送風電力を消費するが、本発明では送風機の風量を減らして省エネ化を図れる。また、複数の送風機を運転・停止することにより風量制御する場合と比べて安価で細かく能力調整できる。
【００１０】
さらに、熱回収循環空調機Ａにおいて、蒸発器２の風下に再熱器２０を設け、凝縮器３に流れる冷媒（ホットガス）の一部を再熱器２０にバイパスさせて過冷却・除湿・再熱自在な空調用冷媒循環回路Ｃに構成するも自由で、これにより作られるいわゆるドライエアーを給気することにより、冷え過ぎによる不快感の防止や厨房のキープドライに効果を発揮する。しかも別個に加熱源が不要でかつ凝縮器負荷が下がり省エネとなる。外調機Ｂにおいても、蒸発器５の風下に再熱器２１を設け、凝縮器６に流れる冷媒（ホットガス）の一部を再熱器２１にバイパスさせて過冷却・除湿・再熱自在な外調用冷媒循環回路Ｄに構成するも自由である。なお、図例では外調機Ｂは屋内設置形としているが、図４のように屋外設置形とすることも自由である。また、熱回収循環空調機Ａと外調機Ｂの給気を床下から行うアンダーフロアー形とするも自由である。これ以外の構成は前記実施例と同様であるので説明は省略する。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１の発明では、屋内空調ゾーンに対する換気・外気処理と冷暖房の全てをヒートポンプで行なうことができ、別個に熱源機などの付帯設備が不要で設備コストの低減を図れる。熱回収循環空調機と外調機は、いずれもケーシング内に冷媒循環回路を一体に設けてあるため設置後の冷媒配管工事が不要となり施工が簡単で屋内設置も容易である。熱回収循環空調機で排気するので、中央ダクト式の空調機と比べて排気ダクトが短くて済む。熱回収循環空調機は、排気熱（還気熱）を利用して空調機を運転できるので熱交換能力が高く、冷媒循環回路を小型化できて省エネを図れ、全熱交換器と比べてメンテナンスが容易である。外調機により換気・外気処理だけでなく局所排気にも対応でき、局所排気専用機器が不要となる。
請求項２の発明では、凝縮器の風量を増すことにより成績係数が向上して省エネとなり、圧縮機を大型化せずとも極寒地から酷暑地まで広範囲の地域で使用できる。
請求項３の発明では、ケーシング全体を取り外すことなく冷媒循環回路のみをケーシングから取出して冷媒回収作業やメンテナンスを容易に行え、取付け収納にも手間がかからない。また、冷媒循環回路だけ交換することにより、リニューアル時のコストダウンも図れる。
請求項４の発明では、高風速で使用しても圧力損失が増加せずかつ熱交換能力も低下しないので小型の蒸発器と凝縮器を使用でき空調機と外調機を大幅にコンパクト化できる。また、通常風速では圧力損失が減少して熱交換効率が向上するので小型の送風機を用いることができ騒音低減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す正面図である。
【図２】熱回収循環空調機の断面図である。
【図３】外調機の断面図である。
【図４】他の実施例を示す正面図である。
【図５】フィンチューブの断面図である。
【符号の説明】
１　　ケーシング
２　　蒸発器
３　　凝縮器
４　　圧縮機
５　　蒸発器
６　　凝縮器
７　　圧縮機
８　　ケーシング
１４　　給気送風路
１５　　排気送風路
１６　　蒸発送風路
１７　　凝縮送風路
１９　フィンチューブ
Ａ　　熱回収循環空調機
Ｂ　　外調機
Ｃ　　冷媒循環回路
Ｄ　　冷媒循環回路
Ｅ　　屋内空調ゾーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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