(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱材で断熱されたコンクリート内部に冷水または温水が通水可能な配管を備えた蓄熱手段と、内部に開閉弁を備えた複数の空調機と、熱源機と、前記熱源機は蒸発により冷房し凝縮により暖房し冷水または温水を生成し、この熱源機により生成した冷水または温水を前記熱源機に配管接続された前記蓄熱手段および前記空調機に搬送するポンプと、前記熱源機から前記蓄熱手段への配管の途中に設けた開度調節可能な蓄熱用弁と、前記熱源機が最低限必要な循環水量を確保するように前記蓄熱用弁の開度を決定する蓄熱用弁制御手段とを備え、前記空調機の運転を決める運転スイッチと、前記運転スイッチの指令を受ける空調開始判断手段を備え、前記運転スイッチの操作により前記空調開始判断手段は前記熱源機と前記ポンプと前記空調機を運転し前記開閉弁を開けて冷水または温水を流通し循環させ空調運転を行う空気調和システムにおいて、前記運転スイッチの操作により、前記空調開始判断手段は前記蓄熱用弁制御手段に指令し前記蓄熱用弁制御手段により前記蓄熱用弁の開度が前記空調機と前記蓄熱手段の前記配管に流れる水量の合計が前記熱源機が最低必要とする冷水または温水量となるように前記蓄熱用弁を開けて前記蓄熱手段の前記配管に冷水または温水を流し循環させ、その循環する冷水または温水が前記蓄熱手段の前記配管を循環して前記熱源機に戻ってくるまでの時間が前記熱源機の安定運転に必要な時間よりも長くなるように前記蓄熱手段の前記配管の保有水量を確保した空気調和システム。
【請求項２】
配管に温度センサーを設けて、配管内の温度によって蓄熱用弁の開閉を制御する機能を持たせた請求項１記載の空気調和システム。
【請求項３】
開度調節可能な蓄熱用弁に代えて蓄熱開閉弁と定流量弁を並列に配置した回路とした請求項１記載の空気調和システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱体を用いて暖房や冷房を行なう空気調和システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱源機から複数の空調機に冷水または温水を送り冷暖房をおこなう空気調和システムは、特開平０６−２９４５５５号公報に記載されたものが知られていた。以下にそのシステムについて図４を参照しながら説明する。
【０００３】
図４に示すように、複数の空調機１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃおよびバイパス弁１０２とが、熱源機１０３に対して並列に接続されて、ポンプ１０４で、冷水または温水が空調機１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに供給されるような構成になっていた。空調機にはそれぞれ、開閉弁１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを内蔵していて、空調機の運転に連動して開閉するようになっていた。バイパス弁１０２は空調機の運転台数が少ないときに、熱源機に流通する冷水または温水の循環量を補償するために設けていた。例えば、空調機１０１ａだけが運転しているときには、弁１０５ａが開き、弁１０５ｂ、１０５ｃは閉じているため、バイパス弁１０２を開くことで、ポンプ１０４の吐出圧力によって最低限必要な量の冷水または温水を熱源機１０３内部に循環させ、冷房運転時には冷水温度の過低下を防止し、暖房運転時には温水温度の過上昇を防止するような構成としていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の空気調和システムでは、空調機の運転台数が少ない場合に、冷水または温水の循環量を補償するためバイパス弁を開け、バイパス弁側に冷水または温水を流すようにしている。バイパス回路は保有水量が少なく、熱源機から出てバイパス弁側に回った冷水または温水は、空調機で熱交換されないで、ほとんど温度が変らないまま、熱源機に戻ってくる。そのため、熱源機のサーモ動作によって熱源機は運転を停止することとなる。熱源機がサーモ復帰して再運転しても、前記と同じような原理で、熱源機は運転時間を確保できずに運転、停止を繰り返して、熱源機の性能を発揮できず、熱源機の耐久性が低下するという課題があった。
【０００５】
また、従来の空気調和システムでは、暖房運転を開始する場合、冬の朝において、空調機や熱源機および接続配管内の保有水は屋内であっても１０℃を下まわっているので、熱源機が加熱運転を開始してから、循環水が暖房可能な４０℃程度になるまで１０分程度の時間要していて、暖房立ち上がりが悪いという課題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は空調機の運転台数が少ない場合でも、冷水または温水の循環水量を確保したうえさらに、水回路の保有水量を保つことにより熱源機の運転時間を確保してその性能を発揮させ、耐久性を低下させない空気調和システムを提供するために、断熱材で断熱されたコンクリート内部に冷水または温水が通水可能な配管を備えた蓄熱手段と、内部に開閉弁を備えた複数の空調機と、熱源機と、前記熱源機は蒸発により冷房し凝縮により暖房し冷水または温水を生成し、この熱源機により生成した冷水または温水を前記熱源機に配管接続された前記蓄熱手段と前記空調機とに搬送するポンプと、前記熱源機から前記蓄熱手段への配管の途中に設けた開度調節可能な蓄熱用弁と、前記熱源機が最低限必要な循環水量を確保するように前記蓄熱用弁の開度を決定する蓄熱用弁制御手段とを備え、前記空調機の運転を決める運転スイッチと、前記運転スイッチの指令を受ける空調開始判断手段を備え、前記運転スイッチの操作により前記空調開始判断手段は前記熱源機と前記ポンプと前記空調機を運転し前記開閉弁を開けて冷水または温水を流通し循環させ空調運転を行う空気調和システムにおいて、前記運転スイッチの操作により、前記空調開始判断手段は前記蓄熱用弁制御手段に指令し前記蓄熱用弁制御手段により前記蓄熱用弁の開度が前記空調機と前記蓄熱手段の前記配管に流れる水量の合計が前記熱源機が最低必要とする冷水または温水量となるように前記蓄熱用弁を開けて前記蓄熱手段の前記配管に冷水または温水を流し循環させ、その循環する冷水または温水が前記蓄熱手段の前記配管を循環して前記熱源機に戻ってくるまでの時間が前記熱源機の安定運転に必要な時間よりも長くなるように前記蓄熱手段の前記配管の保有水量を確保した空気調和システムを構成した。
【０００７】
請求項１の発明によれば、空調機の運転台数が少ないときには、たとえば、１台の空調機だけを運転するように前記運転スイッチを操作した場合には、蓄熱用弁制御手段によって、蓄熱用弁の開度を中間開度で開き、空調機と蓄熱手段の配管に流れる水量の合計が熱源機が最低必要とする冷水または温水量となるように蓄熱用弁を開けて蓄熱手段の配管に冷水または温水を流し循環させて熱源機が最低必要量とする冷水または温水量が流れるようにするとともに、循環する冷水または温水が蓄熱手段の配管を循環して熱源機に戻ってくるまでの時間が熱源機の安定運転に必要な時間よりも長くなるように蓄熱手段の配管の保有水量を確保することにより熱源機は安定して運転でき、熱源機の運転時間を確保し、熱源機の性能を発揮し、熱源機の耐久性を保つ空気調和システムを提供できる。
【０００８】
請求項２の発明は、熱源機が加熱運転を開始してから、循環水が暖房可能な温度となるまでの時間を短くして、暖房立ち上がりをよくする空気調和システムを提供するために、請求項１の空気調和システムに対して、熱源機と空調機を接続する配管に温度センサーを設けて空気調和システムを構成した。
【０００９】
請求項２の発明によれば、暖房運転開始時に温度センサーの検知温度があらかじめ設定した温度をに達するまでの間、蓄熱用弁を全開または中間開度で開き、蓄熱手段内の配管にある温水を熱源機と空調機側の配管側に流入混合させて、熱源機の加熱能力を補助し、空調機を循環する温水の温度を速やかに暖房可能な温度まで上昇させることにより、暖房の立ち上がりを早くする空気調和システムを提供できる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１の開度調節可能な蓄熱用弁に代えて開閉弁と定流量弁を並列に配置した回路として空気調和システムを構成した。
【００１１】
請求項３の発明によれば、空調機の運転中は、定流量弁側から、蓄熱手段に最低必要量の冷水または温水量が流れるようにするとともに、蓄熱手段の大きな保有水量を、熱源機に循環させることにより、熱源機の運転時間を確保し、熱源機の性能を発揮し、熱源機の耐久性を保つ空気調和システムを提供できる。
【００１２】
また、請求項３の発明によれば、暖房運転開始時に定流量から蓄熱手段内の配管にある温水を熱源機と空調機側の配管側に流入混合させて、熱源機の加熱能力を補助し、空調機を循環する温水の温度を速やかに暖房可能な温度まで上昇させることにより、暖房の立ち上がりを早くする空気調和システムを提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
請求項１の発明は、断熱材で断熱されたコンクリート内部に冷水または温水が通水可能な配管を備えた蓄熱手段と、内部に開閉弁を備えた複数の空調機と、熱源機と、前記熱源機は蒸発により冷房し凝縮により暖房し冷水または温水を生成し、この熱源機により生成した冷水または温水を前記熱源機に配管接続された前記蓄熱手段と前記空調機とに搬送するポンプと、前記熱源機から前記蓄熱手段への配管の途中に設けた開度調節可能な蓄熱用弁と、前記熱源機が最低限必要な循環水量を確保するように前記蓄熱用弁の開度を決定する蓄熱用弁制御手段とを備え、前記空調機の運転を決める運転スイッチと、前記運転スイッチの指令を受ける空調開始判断手段を備え、前記運転スイッチの操作により前記空調開始判断手段は前記熱源機と前記ポンプと前記空調機を運転し前記開閉弁を開けて冷水または温水を流通し循環させ空調運転を行う空気調和システムにおいて、前記運転スイッチの操作により、前記空調開始判断手段は前記蓄熱用弁制御手段に指令し前記蓄熱用弁制御手段により前記蓄熱用弁の開度が前記空調機と前記蓄熱手段の前記配管に流れる水量の合計が前記熱源機が最低必要とする冷水または温水量となるように前記蓄熱用弁を開けて前記蓄熱手段の前記配管に冷水または温水を流し循環させ、その循環する冷水または温水が前記蓄熱手段の前記配管を循環して前記熱源機に戻ってくるまでの時間が前記熱源機の安定運転に必要な時間よりも長くなるように前記蓄熱手段の前記配管の保有水量を確保した空気調和システムを構成したことにより、空調機の運転中は、空調機の運転台数が少ないときでも、たとえば、１台の空調機だけを運転するように前記運転スイッチを操作した場合には、空調機と蓄熱手段の配管に流れる水量の合計が熱源機が最低必要とする冷水または温水量となるように開度調節可能な蓄熱用弁を開けて蓄熱手段の配管に冷水または温水を流し循環させて熱源機は最低限必要な循環水量を確保するとともに、循環する冷水または温水が蓄熱手段の配管を循環して熱源機に戻ってくるまでの時間が熱源機の安定運転に必要な時間よりも長くなるように蓄熱手段の配管の保有水量を確保することにより熱源機は安定して運転できるという作用を有する。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の空気調和システムに対して、熱源機と空調機を接続する配管に温度センサーを設けて空気調和システムを構成したことにより、暖房運転開始時に温度センサーの検知温度があらかじめ設定した温度をに達するまでの間、蓄熱用弁を全開または中間開度で開き、蓄熱手段内の配管にある温水を熱源機と空調機側の配管側に流入混合させるという作用を有する。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１の開度調節可能な蓄熱用弁に代えて蓄熱開閉弁と定流量弁を並列に配置した回路として空気調和システムを構成にしたことにより、空調機の運転中は、定流量弁側から、蓄熱手段に熱源機が最低必要とする量の冷水または温水量が流れるようにするとともに、蓄熱手段の大きな保有水量を、熱源機に循環させるという作用を有する。
【００１６】
また、請求項３の発明は、暖房運転開始時に定流量から蓄熱手段内の配管にある温水を熱源機と空調機側の配管側に流入混合させるという作用も有する。
【００１７】
以下、本発明の実施例について図１〜図３を参照しながら説明する。
【００１８】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１について、図１を参照しながら説明する。
【００１９】
図１において、蓄熱手段１は建物の床下に断熱材で断熱されたコンクリート内部に冷水または温水が通水可能な配管２と開度調節可能な蓄熱用弁３を備え、熱源機４により生成された冷水または温水がポンプ５によって通水されるように配管接続されている。複数の空調機６ａ、６ｂ、６ｃは建物内に設置され、蓄熱手段１と同様に熱源機４により生成された冷水または温水がポンプ５によって通水されるように、それぞれ内蔵の開閉弁７ａ、７ｂ、７ｃを介して配管接続されている。
【００２０】
制御装置８は蓄熱開始判断手段９、蓄熱用弁制御手段１０、熱源機制御手段１１、空調開始判断手段１２、空調機制御手段１３によって構成され、空調開始判断手段１２は運転スイッチ１４の指令を受けるようになっている。
【００２１】
上記構成において、蓄熱開始判断手段９は電気料金の安価な夜間に蓄熱の運転開始を自動で判断し、熱源機制御手段１１を介して熱源機４とポンプ５を運転するとともに、蓄熱用弁制御手段１０を介して開度調節可能な蓄熱用弁３を全開し、蓄熱手段１の配管２に冷水または温水を流通するようにして蓄熱運転をおこなう。
【００２２】
また、運転スイッチ１４の操作によって空調開始判断手段１２は、熱源機制御手段１１を介して熱源機４とポンプ５を運転し、空調機制御手段１３を介して空調機６ａ、６ｂ、６ｃを運転すると同時に開閉弁７ａ、７ｂ、７ｃを開けて冷水または温水を流通し、空調運転をおこなう。空調機６ａ、６ｂ、６ｃのいずれを運転するかは、運転スイッチ１４の任意の操作によって決まる。蓄熱運転は夜間におこなうので、空調運転の時間とは通常は重なりあわない。
【００２３】
熱源機４を循環する水量が少ないと熱源機４の運転に悪影響が出る。すなわち、冷房運転では熱源機４に内蔵される熱交換器（図示せず）の蒸発温度が下がりすぎて氷結する恐れが生じ、暖房時には熱交換器（図示せず）の凝縮温度が上がりすぎて、高圧保護装置が動作する。したがって、熱源機４は最低限必要な循環水量を確保する必要がある。
【００２４】
運転する空調機の台数が少ないとき、たとえば、空調機６ａだけを運転するように運転スイッチ１４を操作した場合には、空調開始判断手段１２は、熱源機制御手段１１を介して熱源機４とポンプ５を運転し、空調機制御手段１３を介して空調機６ａを運転すると同時に開閉弁７ａを運転して空調運転をおこなうことになる。このとき、空調開始判断手段は運転台数が少ないことを察知しているので、蓄熱用弁制御手段１０に指令して、開度調節可能な蓄熱用弁３の開度が、あらかじめ空調機１台と配管２に流れる水量の合計が、熱源機が最低必要とする冷水または温水量となるように決められた中間開度になるようにして開けて、蓄熱手段１の配管２にも冷水または温水を流すようにする。たとえば、熱源機４の最低限必要な循環水量が仮に１０Ｌ／ｍｉｎであり、空調機１台あたりの循環水量が６Ｌ／ｍｉｎであるとすると、配管２に４Ｌ／ｍｉｎ流れるように蓄熱用弁３を開けるようにして、熱源機４の最低限必要な循環水量を確保するようにする。
【００２５】
ここで、配管２は蓄熱するために十分長い配管経路で構成されているので、その保有水量は配管２に流れる流量に対して十分に大きく、配管２に入った冷水または温水がふたたび熱源機４に戻ってくるまでの時間は熱源機４の安定運転に必要な時間よりも長いこととなる。
【００２６】
たとえば、配管２の保有水量は２８Ｌ程度なのに対して、配管２の流量が４Ｌ／ｍｉｎなので、配管２を循環して、熱源機４に戻ってくるまでの時間は８分間あり、熱源機４の安定運転に必要な時間３分よりも長いので、配管２を循環する冷水または温水がほとんど温度変化なしで熱源機４に戻り熱源機４がサーモ停止したとしても、熱源機４は安定して運転できる。
【００２７】
このように、空調機６ａ、６ｂ、６ｃの運転台数が少ないときに、開度調節可能な蓄熱用弁３を中間開度で開くことにより、熱源機４が最低必要とする冷水または温水量を循環させるとともに、蓄熱手段の大きな保有水量を、熱源機に循環させることにより、熱源機の運転時間を確保し、熱源機の性能を発揮し、熱源機の耐久性を保つことができる。
【００２８】
（実施例２）
次に本発明の実施例２について、図２を参照しながら説明する。なお、実施例１と同一部分は同一番号とし、同一の作用効果を有するものとし、詳細な説明は省略する。
【００２９】
図２において、熱源機４と空調機６ａ、６ｂ、６ｃを接続する戻り管１５に温度センサー１６を設け、検知温度は蓄熱用弁制御手段１０Ａに通信するようになっている。
【００３０】
上記構成において、運転スイッチ１４の操作で暖房にすると、空調開始判断手段１２は、熱源機制御手段１１を介して熱源機４を加熱運転し、ポンプ５を運転し、空調機制御手段１３を介して空調機６ａ、６ｂ、６ｃを運転すると同時に開閉弁７ａ、７ｂ、７ｃを運転して暖房運転を開始する。冬の早朝などでに暖房運転開始した直後は、熱源機４と空調機６ａ、６ｂ、６ｃを接続する配管内の水温は通常１０℃を下回っているので、温度センサー１６の検知温度があらかじめ設定された温度（仮にこれを２０℃と設定する）になるまでの間、蓄熱用弁制御手段１０Ａの指令によって、蓄熱用弁３を全開または中間開度で開けておく。
【００３１】
ここで、蓄熱手段１のコンクリート（図示せず）は夜間に蓄熱されており、配管２内の温水は空調機６ａ、６ｂ、６ｃ側の配管に流入、混合し、熱源機の加熱４の加熱能力を補助し、熱源機４と空調機６ａ、６ｂ、６ｃを循環する温水の温度を速やかに暖房可能な４０℃程度まで上昇させることができる。
【００３２】
（実施例３）
次に本発明の実施例３について、図３を参照しながら説明する。なお、実施例１と同一部分は同一番号とし、同一の作用効果を有するものとし、詳細な説明は省略する。
【００３３】
図３において、蓄熱手段１Ａは配管２と蓄熱開閉弁１７と、蓄熱開閉弁１７に対して並列に設けられた定流量弁１８を備え、熱源機４に配管接続されている。複数の空調機６ａ、６ｂ、６ｃは熱源機４に、それぞれ開閉弁７ａ、７ｂ、７ｃを介して配管接続されている。制御装置８は蓄熱開始判断手段９、蓄熱開閉弁制御手段１９、熱源機制御手段１１、空調開始判断手段１２、空調機制御手段１３によって構成され、空調開始判断手段は運転スイッチ１４の指令を受けるようになっている。
【００３４】
上記構成において、蓄熱開始判断手段９は電気料金の安価な夜間に蓄熱の運転開始を自動で判断し、熱源機制御手段１１を介して熱源機４とポンプ５を運転するとともに、蓄熱開閉弁制御手段１９を介して蓄熱開閉弁１７を開にし、蓄熱手段１Ａの配管２に冷水または温水を流通するようにして蓄熱運転をおこなう。蓄熱運転をおこなわないときには蓄熱開閉弁１５は閉じているが、蓄熱開閉弁１７と並列に設けられた定流量弁１８によって熱源機４と蓄熱手段１Ａの配管２は通じている。
【００３５】
また、運転スイッチ１４の操作によって空調開始判断手段１２は、熱源機制御手段１１を介して熱源機４とポンプ５を運転し、空調機制御手段１３を介して空調機６ａ、６ｂ、６ｃを運転すると同時に開閉弁７ａ、７ｂ、７ｃを運転して空調運転をおこなう。空調機６ａ、６ｂ、６ｃのいずれを運転するかは、運転スイッチ１４の任意の操作によって決まる。
【００３６】
空調機の運転台数が最も少ないとき、たとえば、空調機６ａだけを運転するときには、開閉弁７ａだけが開となり、空調機系の冷水または温水循環水量は少ないけれども、定流量弁１８によって熱源機４と蓄熱手段１Ａの配管２は常時通じている。
【００３７】
また、定流量弁１８の設定流量は、空調機を１台、たとえば空調機６ａを運転したときの空調機側の流量と定流量弁の合計が、熱源機４が最低限必要とする流量以上になるようにあらかじめ設定しておく。
【００３８】
そのため、空調機の運転台数が最も少ないときであっても、熱源機４を循環する流量は、熱源機４が最低限必要とする流量以上となる。
【００３９】
たとえば、熱源機４の最低限必要な循環水量が仮に１０Ｌ／ｍｉｎであり、空調機１台あたりの循環水量が６Ｌ／ｍｉｎであるとすると、定流量弁１６の設定流量を４Ｌ／ｍｉｎにして、熱源機４の最低限必要な循環水量を確保するようにする。
【００４０】
ここで、配管２は蓄熱するために十分長い配管経路で構成されているので、その保有水量は配管２に流れる流量に対して十分に大きく、配管２に入った冷水または温水がふたたび熱源機４に戻ってくるまでの時間は熱源機４の安定運転に必要な時間よりも長いこととなる。
【００４１】
このように、空調機６ａ、６ｂ、６ｃの運転台数が少ないときであっても、定流量弁１８によって熱源機４と配管２は常時通じているので、熱源機４が最低必要とする冷水または温水量を循環させるとともに、配管２の大きな保有水量を、熱源機に循環させることにより、熱源機の運転時間を確保し、熱源機の性能を発揮し、熱源機の耐久性を保つことができる。
【００４２】
また、冬期の早朝などに暖房運転を始める前には、熱源機４、空調機６ａ、６ｂ、６ｃ、およびそれらを接続する配管の水温は通常１０℃を下まわっているが、熱源機４を加熱運転すれば、定流量弁１８から夜間に蓄熱で暖められた配管２の温水と混ざり合うことによって、速やかに暖房可能な４０℃程度まで上昇させることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明の請求項１によれば、空調機の運転台数が少ないときでも、たとえば、１台の空調機だけを運転するように前記運転スイッチを操作した場合には、冷水または温水の循環水量を確保したうえさらに、循環する水回路の保有水量を熱源機の安定運転に必要なだけ確保し、熱源機を安定して運転させ、熱源機の性能を発揮させ、耐久性を低下させない空気調和システムを提供できる。
【００４４】
また、請求項２によれば、熱源機や空調機を循環する水温が暖房可能な水温に達する時間が短くなり、早く暖房効果が発揮できる空気調和機を提供できる。
【００４５】
また、請求項３によれば、請求項１および請求項２とは別の手段で、空調機の運転台数が少ないときでも、冷水または温水の循環水量を確保したうえさらに、循環する水回路の保有水量を熱源機の安定運転に必要なだけ確保し、熱源機の性能を発揮させ、耐久性を低下させない空気調和システムを提供できるとともに、熱源機や空調機を循環する水温が暖房可能な水温に達する時間が短くなり、早く暖房効果が発揮できる空気調和機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の空気調和システムの概略図
【図２】本発明の実施例２の空気調和システムの概略図
【図３】本発明の実施例３の空気調和システムの概略図
【図４】従来の空気調和システムの概略図
【符号の説明】
１          蓄熱手段
２          配管
３          蓄熱用弁
４          熱源機
５          ポンプ
６ａ        空調機
６ｂ        空調機
６ｃ        空調機
７ａ        開閉弁
７ｂ        開閉弁
７ｃ        開閉弁
１０        蓄熱用弁制御手段
１６        温度センサー
１７        蓄熱開閉弁
１８        定流量弁
【図１】
0004412523.tif 000002
【図２】
0004412523.tif 000003
【図３】
0004412523.tif 000004
【図４】
0004412523.tif 000005