JP3952308B2 - Heat pump air conditioner - Google Patents
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Description
本発明はヒートポンプ式空調機に関するものである。 The present invention relates to a heat pump type air conditioner.
電子工場や農業工場、飼育室、穀物倉庫などの特殊環境の空調では、空調用空気に対して加熱と冷却を所定順序で行い適宜加湿して温湿度調整をする必要がある。そのため、たとえば冷水コイル(冷却コイル)と温水コイル(加熱コイル)や加湿器などを備え、熱源水回路を4管式として冷水コイルと温水コイルに冷水と温水を別々に流して運転する方式があるが、4管式の熱源水回路では配管距離が長くて設備コストがかかり、冷水と温水を同時に作る必要があるため熱源機の運転コストもかかる問題がある。 In air conditioning in special environments such as electronic factories, agricultural factories, breeding rooms, and grain warehouses, it is necessary to adjust the temperature and humidity by heating and cooling the air-conditioning air in a predetermined order and appropriately humidifying it. Therefore, for example, there is a system in which a cold water coil (cooling coil), a hot water coil (heating coil), a humidifier, and the like are provided, and the heat source water circuit is a four-pipe type, and the cold water and the hot water coil are separately supplied with cold water and hot water. However, the four-pipe heat source water circuit has a problem that the piping distance is long and the equipment cost is high, and it is necessary to make cold water and hot water at the same time.
また、冷水コイルと温水コイルの替わりに水冷ヒートポンプを使用するとなると、たとえば水冷ヒートポンプのプレート式水熱交換器などは能力維持のため定期的に分解清掃が必要でメンテナンスに手間がかかる問題がある。また、ヒートポンプは空気加熱温度(冷媒凝縮温度)に上限があるため、所望の給気温湿度(特に高温高湿)に対して空気温湿度が低く加湿量を多く必要とする条件では、気化方式で加湿すると蒸発潜熱により所望の給気温度に達しない場合がある。そのため、空調可能な温湿度範囲が狭くなり、圧縮効率ひいては成績係数(COP)が低下する問題がある。また、寒冷地や暑地では外気などの空調用空気の予熱や予冷を行う場合があるが、空調機とは別個に冷温水コイルなどの加熱器や冷却器が必要となる。 In addition, when a water-cooled heat pump is used instead of the cold-water coil and the hot-water coil, for example, the plate-type water heat exchanger of the water-cooled heat pump has a problem that it requires periodic disassembly and cleaning for maintenance of the capacity and takes time and maintenance. In addition, since the heat pump has an upper limit on the air heating temperature (refrigerant condensation temperature), the vaporization method is used under conditions where the air temperature / humidity is low and a large amount of humidification is required with respect to the desired temperature and humidity (especially high temperature and high humidity). When humidified, the desired supply air temperature may not be reached due to latent heat of vaporization. Therefore, there is a problem that the temperature / humidity range in which air conditioning can be performed becomes narrow, and the compression efficiency and consequently the coefficient of performance (COP) decrease. In cold and hot areas, air conditioning air such as outside air may be preheated or precooled, but a heater or a cooler such as a cold / hot water coil is required separately from the air conditioner.
解決しようとする問題点は、設備コストや運転コストが高くなる点と、水熱交換器のメンテナンスが面倒な点であり、各種の特殊環境の空調に幅広く対応でき、コンパクトでCOPの良いヒートポンプ式空調機を提供する。 The problem to be solved is that the equipment and operating costs are high and the maintenance of the water heat exchanger is troublesome. It can be widely used for air conditioning in various special environments, and it is a compact and good COP heat pump type Provide air conditioners.
本発明は、上記課題を解決するため、第1と第2の圧縮式のヒートポンプを備えたヒートポンプ式空調機において、第3の圧縮式のヒートポンプを付設し、前記第3ヒートポンプの冷媒−空気熱交換用第3蒸発器と前記第1ヒートポンプの冷媒−空気熱交換用第1蒸発器と前記第2ヒートポンプの冷媒−空気熱交換用第2蒸発器とを送風方向へ順に配設すると共に、第1凝縮器を前記第1ヒートポンプと前記第2ヒートポンプにて共用し、前記第1と第2と第3のヒートポンプの各蒸発器を冷媒蒸発・冷媒凝縮切換え自在に構成し、前記第1蒸発器と前記第2蒸発器の間と、前記第2蒸発器の風下の、一方又は両方に加湿器を配設したことを最も主要な特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a heat pump air conditioner including first and second compression heat pumps, and is provided with a third compression heat pump, and the refrigerant-air heat of the third heat pump. The third evaporator for replacement, the first evaporator for refrigerant-air heat exchange of the first heat pump, and the second evaporator for refrigerant-air heat exchange of the second heat pump are sequentially arranged in the blowing direction, and the first 1 condenser is shared by the 1st heat pump and the 2nd heat pump, each evaporator of the 1st, 2nd, and 3rd heat pump is constituted so that change of refrigerant evaporation and refrigerant condensation is possible, and the 1st evaporator The most important feature is that a humidifier is disposed between the second evaporator and one or both of the second evaporator and the lee of the second evaporator.
請求項1と2の発明によれば、空調用空気に対して加熱と冷却が必要な特殊環境の空調運転が冷温水コイルを使わずにヒートポンプのみででき、設備コストと運転コストの削減を図り得る。動物飼育室や病院治療室等の外気処理、農業工場や美術館等での恒温恒湿空調運転、食品売場でのコールドエイル解消やレストランでのドライ厨房などの除湿乾燥空調運転、穀物倉庫での保存や電子工場での静電気防止等のための低温加湿空調運転ができる。第1と第2のヒートポンプの凝縮器を共用しているので部品点数の削減とコンパクト化を図れる。第1蒸発器と第2蒸発器の間と第2蒸発器の風下の両方に加湿器を配設すれば、二段階に分けて加熱と加湿を行えるので、空調可能な温湿度範囲(特に高温高湿側)が広がり、圧縮効率ひいてはCOPが良くなる。第1と第2のヒートポンプを主として空調運転し、第3ヒートポンプで予冷や予熱ができるので、温湿度制御幅が広がり、特に外気処理をして給気する場合に有効で、空調機と別個の予冷・予熱用機器が不要となる。
請求項1の発明によれば、空調用空気を第1蒸発器と第2蒸発器により加熱する場合、第1凝縮器に着霜が発生するような空気条件でも第1と第2のヒートポンプの運転を停止することなく、凝縮器除霜回路により第1凝縮器の着霜を防止でき、快適な空調を行える。第1と第2の凝縮器の熱交換用空気が還気の場合、熱回収によりCOPの向上を図れる。第1凝縮器はフィン群を共用してあるので伝熱面積が大きくなって第1と第2のヒートポンプの一方のみの運転でも熱交換能力が高くなる。共用の第1凝縮器において冷媒の一方が蒸発で他方が凝縮する場合、冷媒同士の熱交換も行えてCOPが高まり省エネとなる。
請求項2の発明によれば、第1と第2の凝縮器がいわゆる水冷式のため熱交換能力とCOPが高く性能が安定するので、生外気を温湿度調整して給気する場合でも気象・気候に影響されず精度良く空調が行えて、寒冷地から暑地まで広範囲の地域で使用できる。共用の第1凝縮器において冷媒の一方が蒸発で他方が凝縮する場合、冷媒同士の熱交換も行えてCOPが高まり省エネとなる。プレート式の冷媒−熱源水熱交換器を分解せずに洗浄による清掃ができメンテナンスが容易となる。部品が少なく簡単な構造で通水機構を構成でき、製作が容易でコスト節減を図れ、スペースをとらなくて済み、洗浄流路への熱源水の流入を遮断して薬品洗浄でき、洗浄効果が大となる。ストレーナを熱源流路と洗浄流路の異物除去に兼用でき、個別にストレーナを設ける必要がなくコストダウンを図れる。
請求項3の発明によれば、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。冷媒−空気熱交換用熱交換器も小型化でき空調機をコンパクト化できる。
According to the first and second aspects of the present invention, air conditioning operation in a special environment that requires heating and cooling of air conditioning air can be performed only by a heat pump without using a cold / hot water coil, thereby reducing equipment costs and operating costs. obtain. Outdoor air treatment in animal breeding rooms and hospital treatment rooms, constant temperature and humidity air conditioning operation in agricultural factories and museums, cold air elimination in food departments, dehumidification drying air conditioning operation in dry kitchens in restaurants, storage in grain warehouses And low-temperature humidification air conditioning operation to prevent static electricity at electronic factories. Since the condensers of the first and second heat pumps are shared, the number of parts can be reduced and the size can be reduced. If a humidifier is provided between the first evaporator and the second evaporator and on the leeward side of the second evaporator, heating and humidification can be performed in two stages. The high humidity side) spreads, and the compression efficiency and thus COP are improved. The first and second heat pumps are mainly air-conditioned, and the third heat pump can be pre-cooled and pre-heated, so the temperature and humidity control range is widened. Pre-cooling and pre-heating equipment is not required.
According to the present invention, when heating the air-conditioning air by the first evaporator and the second evaporator, in the air condition as frost in the first condenser occurs first and the second heat pump Without stopping the operation, the condenser defrosting circuit can prevent the first condenser from frosting and can perform comfortable air conditioning. When the heat exchange air of the first and second condensers is return air, the COP can be improved by heat recovery. Since the first condenser shares the fin group, the heat transfer area is increased, and the heat exchanging capacity is increased even when only one of the first and second heat pumps is operated. When one of the refrigerants evaporates and the other condenses in the shared first condenser, heat exchange between the refrigerants can also be performed, resulting in an increase in COP and energy saving.
According to the second aspect of the present invention, since the first and second condensers are so-called water-cooled, the heat exchange capacity and COP are high and the performance is stable. -Air conditioning can be performed accurately without being affected by the climate, and it can be used in a wide range of areas from cold to hot. When one of the refrigerants evaporates and the other condenses in the shared first condenser, heat exchange between the refrigerants can be performed, resulting in an increase in COP and energy saving. The plate-type refrigerant-heat source water heat exchanger can be cleaned by washing without disassembling, and maintenance is facilitated. The water flow mechanism can be configured with a simple structure with few parts, making it easy and cost-saving, eliminating the need for space, and cleaning the chemicals by blocking the flow of heat source water into the cleaning flow path. Become big. The strainer can also be used to remove foreign matter from the heat source flow path and the cleaning flow path, and it is not necessary to provide a separate strainer, thereby reducing costs.
According to the invention of claim 3 , since the pressure loss is reduced and the heat exchange efficiency is improved, a small blower can be used and noise can be reduced. The heat exchanger for refrigerant-air heat exchange can also be miniaturized and the air conditioner can be made compact.
図1と図2は、本発明のヒートポンプ式空調機の一実施例を示しており、実線及び点線の白抜き矢印は送風方向を示す。この空調機は、ケーシング1内に、給気送風路9と、第1と第2の圧縮式のヒートポンプA、Bと、加湿器5、5と、空調用空気を被空調空間へ給気する送風機6と、送風路8と、外気や還気あるいはその混合空気などの熱交換用空気を送風する凝縮用送風機7と、を備えており、第3の圧縮式のヒートポンプCを付設してある。この第3ヒートポンプCの冷媒−空気熱交換用第3蒸発器2cと第1ヒートポンプAの冷媒−空気熱交換用第1蒸発器2aと第2ヒートポンプBの冷媒−空気熱交換用第2蒸発器2bとを送風方向へ順に配設すると共に、第1凝縮器3aを第1ヒートポンプAと第2ヒートポンプBにて共用し、第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの間と、第2蒸発器2bの風下の、両方に加湿器5を配設する。
1 and 2 show an embodiment of the heat pump type air conditioner of the present invention, and the solid and dotted white arrows indicate the blowing direction. This air conditioner supplies air to the air-conditioned space in the casing 1 with an air supply air passage 9, first and second compression heat pumps A and B,
第1と第2と第3のヒートポンプA、B、Cの各蒸発器2a、2b、2cは冷媒蒸発・冷媒凝縮切換え自在に構成し、たとえば、第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて冷媒蒸発させるサイクルと第1蒸発器2aで冷媒蒸発かつ第2蒸発器2bにて冷媒凝縮させるサイクルと第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて冷媒凝縮させるサイクルとにすくなくとも切換自在、又は、第1蒸発器2aにて冷媒蒸発かつ第2蒸発器2bにて冷媒凝縮させるサイクルと第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて冷媒凝縮させるサイクルとにすくなくとも切換自在、又は、第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて冷媒蒸発させるサイクルと第1蒸発器2aにて冷媒凝縮かつ第2蒸発器2bにて冷媒蒸発させるサイクルとにすくなくとも切換自在、に構成する。通常は上記サイクルにて空調し、寒冷地や暑地などのように熱負荷が大きい場合には、第3蒸発器2cにて冷媒蒸発又は冷媒凝縮させるサイクルを付加する。たとえば、第3蒸発器2cと第1蒸発器2aと第2蒸発器2bにて冷媒蒸発させるサイクルと第3蒸発器2cと第1蒸発器2aにて冷媒蒸発かつ第2蒸発器2bにて冷媒凝縮させるサイクルと第3蒸発器2cと第1蒸発器2aと第2蒸発器2bにて冷媒凝縮させるサイクルとにすくなくとも切換自在、又は、第3蒸発器2cと第1蒸発器2aにて冷媒蒸発かつ第2蒸発器2bにて冷媒凝縮させるサイクルと第3蒸発器2cと第1蒸発器2aと第2蒸発器2bにて冷媒凝縮させるサイクルとにすくなくとも切換自在、又は、第3蒸発器2cと第1蒸発器2aと第2蒸発器2bにて冷媒蒸発させるサイクルと第3蒸発器2cと第1蒸発器2aで冷媒凝縮かつ第2蒸発器2bにて冷媒蒸発させるサイクルとにすくなくとも切換自在、に構成する。
The
第1凝縮器3a及び第3ヒートポンプCの第2凝縮器3cは冷媒−空気熱交換器とすると共に、すくなくとも第3ヒートポンプCにホットガス方式の凝縮器除霜回路Gを設ける。第1凝縮器3a内の第1ヒートポンプAの冷媒流通路と第2ヒートポンプBの冷媒流通路とを互いに熱交換自在として配設し、第1凝縮器3aにおいて第1ヒートポンプAの冷媒と第2ヒートポンプBの冷媒の一方が蒸発で他方が凝縮する状態でこの異なる両冷媒が対向状に流通するように構成し、カウンタフローによる熱伝達の均一化と効率化を図る。さらに第1凝縮器3aを、フィンチューブ1列毎、フィンチューブ1段毎又はフィンチューブ1本毎に、流れる冷媒が異なるように構成し、空気との熱交換ムラをなくし性能の安定化を図る。第1ヒートポンプAは、熱交換用空気で循環冷媒の熱交換をする共用の第1凝縮器3aと、循環冷媒で空調用空気の熱交換をする第1蒸発器2aと、第1の圧縮機4aと、膨張弁と、冷媒循環方向の正逆の切換弁(四方弁)と、図示省略の受液器等と、を備え、これらを配管接続して冷媒循環回路を構成しかつ切換弁により第1凝縮器3aと第1蒸発器2aの吸熱と放熱(蒸発機能と凝縮機能)を切換自在に構成する。第2ヒートポンプBは、共用の第1凝縮器3aと、循環冷媒で空調用空気の熱交換をする第2蒸発器2bと、第2の圧縮機4bと、膨張弁と、冷媒循環方向の正逆の切換弁(四方弁)と、図示省略の受液器等と、を備え、これらを配管接続して冷媒循環回路を構成しかつ切換弁により第1凝縮器3aと第2蒸発器2bの吸熱と放熱(蒸発機能と凝縮機能)を切換自在に構成する。第3ヒートポンプCは、熱交換用空気で循環冷媒の熱交換をする第2凝縮器3cと、循環冷媒で空調用空気の熱交換をする第3蒸発器2cと、圧縮機4cと、膨張弁と、冷媒循環方向の正逆の切換弁(四方弁)と、図示省略の受液器等と、を備え、これらを配管接続して冷媒循環回路を構成しかつ切換弁により第2凝縮器3cと第3蒸発器2cの吸熱と放熱(蒸発機能と凝縮機能)を切換自在に構成する。第3ヒートポンプCには、三方弁10により第3蒸発器2cへの冷媒循環を停止して第2凝縮器3cのみに圧縮機4cのホットガスを循環させ除霜させる凝縮器除霜回路Gを設けているが、この凝縮器除霜回路Gを、他のヒートポンプA、Bに設けるも自由である。加湿器5は、気化方式や蒸気吹出し方式など各種方式のものを用いることができるが、蒸気吹出し方式とすれば、温度降下せず無段階制御が可能で精度良く温湿度制御を行えて、蒸発器の負荷を少なくできる。
The
給気送風路9の空調用空気入口と空調用空気出口はケーシング1に設け、空調用空気入口は還気取入用や外気取入用あるいは還気と外気の混合空気取入用としてダクトなどを介して室内などの被空調空間や屋外と連通させ、空調用空気出口は給気用としてダクトなどを介して室内などの被空調空間に連通させる。送風路8の熱交換用空気入口と熱交換用空気出口はケーシング1に設け、熱交換用空気入口は還気取入用や外気取入用あるいは還気と外気の混合空気取入用としてダクトなどを介して室内などの被空調空間や屋外と連通させ、熱交換用空気出口は排気用としてダクトなどを介して屋外などに連通させる。この第1凝縮器3aと第2凝縮器3cに送風すると共に、送風機6で送風することにより第3蒸発器2cと第1蒸発器2aと第2蒸発器2bにて空調用空気を熱交換(冷却・加熱)して被空調空間に給気し、各種環境に応じた空調運転を行う。第1蒸発器2aと第2蒸発器2bと第3蒸発器2cと第1凝縮器3aと第2凝縮器3cのフィンチューブは圧損の少ない楕円管にするのが好ましいが円形管でもよい。
The air-conditioning air inlet and air-conditioning air outlet of the air supply air passage 9 are provided in the casing 1, and the air-conditioning air inlet is used for intake of return air, intake of outside air or mixed air intake of return air and outside air, etc. The air-conditioning air outlet is communicated with the air-conditioned space such as the room via the duct and the air-conditioned air outlet is communicated with the air-conditioned space such as the room via the duct. An air inlet for heat exchange and an air outlet for heat exchange in the air passage 8 are provided in the casing 1, and the air inlet for heat exchange is a duct for intake of return air, intake of outside air, or intake of mixed air of return air and outside air. The air outlet for heat exchange is communicated with an air-conditioned space such as a room or the outside via a duct, and the air outlet for heat exchange is communicated with the outside via a duct or the like for exhaust. While air is blown to the
図例の空調機は、第1と第2と第3のヒートポンプA、B、Cと送風機6、7と風上側と風下側の加湿器5、5の各々の容量制御をすると共に給気送風路入口空気温湿度に応じて第3蒸発器2cと第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの冷媒蒸発・冷媒凝縮を切換する制御手段(図示省略)を、備える。被空調空間の外気処理を行うには、たとえば、所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気温湿度が高い場合は、第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて冷却減湿、又は、第1蒸発器2aで冷却減湿してから第2蒸発器2bにて加熱して温調し、所定の給気温湿度に制御する。所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気の温度が低く湿度が高い場合は、第1蒸発器2aで冷却減湿してから第2蒸発器2bにて加熱して温調し、所定の給気温湿度に制御する。所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気温湿度が低い場合は、第1蒸発器2aにて加熱してから風上側加湿器5にて加湿し、さらに、第2蒸発器2bにて加熱してから風下側加湿器5にて加湿し、所定の給気温湿度に制御する。この場合、所望の給気温湿度にするのに必要な加熱量と加湿量に応じて、第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて加熱し風上側加湿器5と風下側加湿器5のいずれか一方のみで加湿して所定の給気温湿度に制御することもできる。所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気の温度が高く湿度が低い場合は第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて乾き冷却し、風上側加湿器5と風下側加湿器5の両方又は一方にて加湿し、所定の給気温湿度に制御する。熱負荷が大きい場合には、第3蒸発器2cにて予冷又は予熱を行ってから上述のごとく所定の給気温湿度に制御する。前記の制御手段は凝縮器負荷に応じて送風機7による凝縮器面風速制御も行う。たとえば、凝縮器負荷が大きくなると凝縮器面風速を増加させ、凝縮器負荷が小さくなると凝縮器面風速を減少させる。この凝縮器3の面風速を4.0〜6.0m/sに設定することにより、圧縮機性能限界以上に熱量を確保でき、COPが向上する。このように高風速で凝縮器の熱交換をすることによりCOPが向上して省エネを図れ、小型の凝縮器を使用できて空調機のコンパクト化を図れ、凝縮器面風速制御により細かく空調機の能力調整ができ、圧縮機を大型化せずとも寒冷地から暑地まで広範囲の地域で使用できる。
The illustrated air conditioner controls the capacity of the first, second, and third heat pumps A, B, and C, the
また、被空調空間を恒温恒湿に空調するには、たとえば、風下側加湿器5を蒸気吹出し方式とした場合を例示すると、所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気温湿度が高い場合と所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気の温度が低く湿度が高い場合は、第1蒸発器2aで冷却減湿してから第2蒸発器2bにて加熱して温調、又は、第1蒸発器2aで冷却減湿してから第2蒸発器2bにて加熱して温調したのち風下側加湿器5にて蒸気により温度を下げずに加湿し、所定の給気温湿度に制御する。所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気温湿度が低い場合は、第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて加熱して温調したのち風下側加湿器5にて蒸気により温度を下げずに加湿し、所定の給気温湿度に制御する。この場合、第1蒸発器2aにて加熱してから風上側加湿器5にて加湿し、さらに、第2蒸発器2bにて加熱してから風下側加湿器5にて蒸気により温度を下げずに加湿し、所定の給気温湿度に制御することもできる。所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気の温度が高く湿度が低い場合は第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて乾き冷却して温調したのち風下側加湿器5にて蒸気により温度を下げずに加湿し、所定の給気温湿度に制御する。熱負荷が大きい場合には、第3蒸発器2cにて予冷又は予熱を行ってから上述のごとく所定の給気温湿度に制御する。
In order to air-condition the air-conditioned space at a constant temperature and humidity, for example, when the
この場合、風上側と風下側の加湿器5、5を止めて加湿せずに被空調空間を除湿乾燥することができる。たとえば、所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気温湿度が高い場合と所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気の温度が低く湿度が高い場合は第1蒸発器2aで冷却減湿してから第2蒸発器2bにて加熱し、所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気温湿度が低い場合は第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて加熱し、所定の給気温湿度に制御する。熱負荷が大きい場合には、第3蒸発器2cにて予冷又は予熱を行ってから上述のごとく所定の給気温湿度に制御する。
In this case, the air-conditioned space can be dehumidified and dried without stopping the
また、被空調空間を低温加湿するには、たとえば、所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気温湿度が高い場合は第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて冷却減湿し、所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気温湿度が低い場合は第1蒸発器2aで加熱してから風上側加湿器5にて加湿しそののち第2蒸発器2bにて乾き冷却し、所定の給気温湿度に制御する。所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気の温度が高く湿度が低い場合は風上側加湿器5にて加湿してから第2蒸発器2bのみにて乾き冷却し、所定の給気温湿度に制御する。熱負荷が大きい場合には、第3蒸発器2cにて予冷又は予熱を行ってから上述のごとく所定の給気温湿度に制御する。また、上述の各空調例において、第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの一方又は両方で加熱し第1凝縮器3aに着霜が発生するような場合、第3蒸発器2cへの冷媒循環を停止して第2凝縮器3cのみにホットガスを循環させ、第2凝縮器3cにて加熱された空気で、第1と第2のヒートポンプA、Bの運転を止めることなく第1凝縮器3aの除霜を行なうことができる。なお、加湿器5は、第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの間と、第2蒸発器2bの風下の、いずれか一方に配設するも自由である。
In order to humidify the air-conditioned space at a low temperature, for example, when the air supply / airway inlet air temperature / humidity is higher than the desired air supply / humidity, either or both of the
図3〜図5は、他の実施例を示しており、実線及び点線の白抜き矢印は送風方向を示す。この空調機は、ケーシング1内に、給気送風路9と、第1と第2の圧縮式のヒートポンプA、Bと、加湿器5、5と、空調用空気を被空調空間へ給気する送風機6と、を備えており、第3の圧縮式のヒートポンプCを付設してある。この第3ヒートポンプCの冷媒−空気熱交換用第3蒸発器2cと第1ヒートポンプAの冷媒−空気熱交換用第1蒸発器2aと第2ヒートポンプBの冷媒−空気熱交換用第2蒸発器2bとを送風方向へ順に配設すると共に、第1凝縮器3aを第1ヒートポンプAと第2ヒートポンプBにて共用し、第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの間と、第2蒸発器2bの風下の、両方に加湿器5を配設する。
3-5 has shown the other Example, The solid line and the dotted white arrow show the ventilation direction. This air conditioner supplies air to the air-conditioned space in the casing 1 with an air supply air passage 9, first and second compression heat pumps A and B,
第1と第2と第3のヒートポンプA、B、Cの各蒸発器2a、2b、2cは冷媒蒸発・冷媒凝縮切換え自在に構成し、たとえば、第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて冷媒蒸発させるサイクルと第1蒸発器2aで冷媒蒸発かつ第2蒸発器2bにて冷媒凝縮させるサイクルと第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて冷媒凝縮させるサイクルとにすくなくとも切換自在、又は、第1蒸発器2aにて冷媒蒸発かつ第2蒸発器2bにて冷媒凝縮させるサイクルと第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて冷媒凝縮させるサイクルとにすくなくとも切換自在、又は、第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて冷媒蒸発させるサイクルと第1蒸発器2aにて冷媒凝縮かつ第2蒸発器2bにて冷媒蒸発させるサイクルとにすくなくとも切換自在、に構成する。通常は上記サイクルにて空調し、寒冷地や暑地などのように熱負荷が大きい場合には、第3蒸発器2cにて冷媒蒸発又は冷媒凝縮させるサイクルを付加する。たとえば、第3蒸発器2cと第1蒸発器2aと第2蒸発器2bにて冷媒蒸発させるサイクルと第3蒸発器2cと第1蒸発器2aにて冷媒蒸発かつ第2蒸発器2bにて冷媒凝縮させるサイクルと第3蒸発器2cと第1蒸発器2aと第2蒸発器2bにて冷媒凝縮させるサイクルとにすくなくとも切換自在、又は、第3蒸発器2cと第1蒸発器2aにて冷媒蒸発かつ第2蒸発器2bにて冷媒凝縮させるサイクルと第3蒸発器2cと第1蒸発器2aと第2蒸発器2bにて冷媒凝縮させるサイクルとにすくなくとも切換自在、又は、第3蒸発器2cと第1蒸発器2aと第2蒸発器2bにて冷媒蒸発させるサイクルと第3蒸発器2cと第1蒸発器2aで冷媒凝縮かつ第2蒸発器2bにて冷媒蒸発させるサイクルとにすくなくとも切換自在、に構成する。
The
第1凝縮器3a及び第3ヒートポンプCの第2凝縮器3cはプレート式の冷媒−熱源水熱交換器とし、第1凝縮器3a内の第1ヒートポンプAの冷媒流通路と第2ヒートポンプBの冷媒流通路と熱源水流通路とを互いに熱交換自在として配設する。プレート式の第1凝縮器3a及び第2凝縮器3cは、たとえば幾枚もの伝熱板(プレート)を重ねその伝熱板と伝熱板の間を熱源水と2つの冷媒が交互に流れて互いに熱交換するように構成する。第1凝縮器3a及び第2凝縮器3cは、熱源機11で温度調整された熱源水が流れる熱源水回路12に接続される。(図5参照)第1ヒートポンプAは、熱源水で循環冷媒の熱交換をする共用の第1凝縮器3aと、循環冷媒で空調用空気の熱交換をする第1蒸発器2aと、第1の圧縮機4aと、膨張弁と、冷媒循環方向の正逆の切換弁(四方弁)と、図示省略の受液器等と、を備え、これらを配管接続して冷媒循環回路を構成しかつ切換弁により第1凝縮器3aと第1蒸発器2aでの吸熱と放熱(蒸発機能と凝縮機能)を切換自在に構成する。第2ヒートポンプBは、共用の第1凝縮器3aと、循環冷媒で空調用空気の熱交換をする第2蒸発器2bと、第2の圧縮機4bと、膨張弁と、冷媒循環方向の正逆の切換弁(四方弁)と、図示省略の受液器等と、を備え、これらを配管接続して冷媒循環回路を構成しかつ切換弁により第1凝縮器3aと第2蒸発器2bでの吸熱と放熱(蒸発機能と凝縮機能)を切換自在に構成する。第3ヒートポンプCは、熱源水で循環冷媒の熱交換をする第2凝縮器3cと、循環冷媒で空調用空気の熱交換をする第3蒸発器2cと、圧縮機4cと、膨張弁と、冷媒循環方向の正逆の切換弁(四方弁)と、図示省略の受液器等と、を備え、これらを配管接続して冷媒循環回路を構成しかつ切換弁により第2凝縮器3cと第3蒸発器2cの吸熱と放熱(蒸発機能と凝縮機能)を切換自在に構成する。加湿器5は、気化方式や蒸気吹出し方式など各種方式のものを用いることができるが、蒸気吹出し方式とすれば、温度降下せず無段階制御が可能で精度良く温湿度制御を行えて、蒸発器の負荷を少なくできる。
The
空調用空気入口と空調用空気出口はケーシング1に設け、空調用空気入口は還気取入用や外気取入用あるいは還気と外気の混合空気取入用としてダクトなどを介して室内などの被空調空間や屋外と連通させ、空調用空気出口は給気用としてダクトなどを介して室内などの被空調空間に連通させる。第1凝縮器3a及び第2凝縮器3cに熱源水を流し、送風機6で送風することにより第3蒸発器2cと第1蒸発器2aと第2蒸発器2bにて空調用空気を熱交換(冷却・加熱)して被空調空間に給気し、各種環境に応じた空調運転を行う。第1と第2と第3のヒートポンプA、B、Cで冷却と加熱を行うときの熱源水の使用限界水温範囲はたとえば10℃〜45℃なので、エアハンなどの冷温水コイルでは冷却・加熱できないような温度の熱源水を用いて、第1と第2と第3のヒートポンプA、B、Cで冷却と加熱を切換自在に行え、熱源水回路12が2管式ですむ。第1蒸発器2aと第2蒸発器2bと第3蒸発器2cのフィンチューブは圧損の少ない楕円管にするのが好ましいが円形管でもよい。
The air conditioning air inlet and the air conditioning air outlet are provided in the casing 1, and the air conditioning air inlet is used for returning air, for taking outside air, or for taking mixed air of returning air and outside air through a duct or the like. The air-conditioned air outlet is connected to an air-conditioned space such as a room through a duct or the like for air supply. Heat source water is passed through the
ケーシング1内には、熱源水回路12からの熱源水と洗浄装置13からの洗浄液とを選択的に第1凝縮器3aに流通自在とする第1の通水機構D1と、熱源水回路12からの熱源水と洗浄装置13からの洗浄液とを選択的に第2凝縮器3cに流通自在とする第2の通水機構D2と、を設ける。この第1と第2の通水機構D1、D2は同様の構成なので図5においてあわせて説明する。図5(b)は、第1凝縮器3a(第2凝縮器3c)を清掃する洗浄装置13を接続した状態を示し、図5(a)は洗浄装置13を外した状態を示している。通水機構D1(通水機構D2)は、熱源水回路12と第1凝縮器3a(第2凝縮器3c)を接続する熱源水入口路16a及び熱源水出口路16bと、熱源水入口路16aと熱源水出口路16bに個別に設けられて洗浄装置13の洗浄液入口路20a及び洗浄液出口路20bを接続・分離自在なプラグ付接続口17、17と、洗浄装置13と第1凝縮器3a(第2凝縮器3c)を洗浄液入口路20a及び洗浄液出口路20bで接続することにより構成される洗浄流路Eへの熱源水の流入を遮断する開閉弁18、18と、を備えている。このように、部品が少なく簡単な構造で通水機構D1(通水機構D2)を構成でき、製作が容易でコスト節減を図れ、スペースをとらなくて済み、洗浄流路Eへの熱源水の流入を遮断して薬品洗浄でき、洗浄効果が大となる。熱源水回路12と第1凝縮器3a(第2凝縮器3c)を熱源水入口路16a及び熱源水出口路16bで接続して成る熱源流路Fと、洗浄流路Eとの共用部にはストレーナ19を設ける。これにより、ストレーナ19を熱源流路Fと洗浄流路Eの異物除去に兼用でき、個別にストレーナを設ける必要がなくコストダウンを図れる。空調運転時は図5(a)の状態で接続口17、17のプラグを閉め、開閉弁18、18を開いて熱源水を流し、ストレーナ19は適宜清掃する。第1凝縮器3a(第2凝縮器3c)の清掃時はケーシング1内を露出させ、図5(b)のように接続口17、17のプラグを外して洗浄装置13の洗浄液入口路20a及び洗浄液出口路20bを接続し、開閉弁18、18を閉じて第1凝縮器3a(第2凝縮器3c)に洗浄液を流して洗浄し、洗浄後にストレーナ19を清掃する。なお、ストレーナ19は図例以外の位置に変更自由である。また、通水機構D1(通水機構D2)は、ケーシング1内でなく、全て外部に設けたり、一部を外部に設けるも自由である。
In the casing 1, there are a first water flow mechanism D 1 that allows the heat source water from the heat
図3の空調機は、第1と第2と第3のヒートポンプA、B、Cと送風機6と風上側と風下側の加湿器5、5の各々の容量制御をすると共に給気送風路入口空気温湿度に応じて第3蒸発器2cと第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの冷媒蒸発・冷媒凝縮を切換する制御手段(図示省略)を、備える。被空調空間の外気処理を行うには、たとえば、所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気温湿度が高い場合は、第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて冷却減湿、又は、第1蒸発器2aで冷却減湿してから第2蒸発器2bにて加熱して温調し、所定の給気温湿度に制御する。所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気の温度が低く湿度が高い場合は、第1蒸発器2aで冷却減湿してから第2蒸発器2bにて加熱して温調し、所定の給気温湿度に制御する。所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気温湿度が低い場合は、第1蒸発器2aにて加熱してから風上側加湿器5にて加湿し、さらに、第2蒸発器2bにて加熱してから風下側加湿器5にて加湿し、所定の給気温湿度に制御する。この場合、所望の給気温湿度にするのに必要な加熱量と加湿量に応じて、第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて加熱し風上側加湿器5と風下側加湿器5のいずれか一方のみで加湿して所定の給気温湿度に制御することもできる。所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気の温度が高く湿度が低い場合は第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて乾き冷却し、風上側加湿器5と風下側加湿器5の両方又は一方にて加湿し、所定の給気温湿度に制御する。熱負荷が大きい場合には、第3蒸発器2cにて予冷又は予熱を行ってから上述のごとく所定の給気温湿度に制御する。
The air conditioner of FIG. 3 controls the capacities of the first, second, and third heat pumps A, B, and C, the
また、被空調空間を恒温恒湿に空調するには、たとえば、風下側加湿器5を蒸気吹出し方式とした場合を例示すると、所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気温湿度が高い場合と所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気の温度が低く湿度が高い場合は、第1蒸発器2aで冷却減湿してから第2蒸発器2bにて加熱して温調、又は、第1蒸発器2aで冷却減湿してから第2蒸発器2bにて加熱して温調したのち風下側加湿器5にて蒸気により温度を下げずに加湿し、所定の給気温湿度に制御する。所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気温湿度が低い場合は、第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて加熱して温調したのち風下側加湿器5にて蒸気により温度を下げずに加湿し、所定の給気温湿度に制御する。この場合、第1蒸発器2aにて加熱してから風上側加湿器5にて加湿し、さらに、第2蒸発器2bにて加熱してから風下側加湿器5にて蒸気により温度を下げずに加湿し、所定の給気温湿度に制御することもできる。所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気の温度が高く湿度が低い場合は第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて乾き冷却して温調したのち風下側加湿器5にて蒸気により温度を下げずに加湿し、所定の給気温湿度に制御する。熱負荷が大きい場合には、第3蒸発器2cにて予冷又は予熱を行ってから上述のごとく所定の給気温湿度に制御する。
In order to air-condition the air-conditioned space at a constant temperature and humidity, for example, when the
この場合、風上側と風下側の加湿器5、5を止めて加湿せずに被空調空間を除湿乾燥することができる。たとえば、所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気温湿度が高い場合と所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気の温度が低く湿度が高い場合は第1蒸発器2aで冷却減湿してから第2蒸発器2bにて加熱し、所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気温湿度が低い場合は第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて加熱し、所定の給気温湿度に制御する。熱負荷が大きい場合には、第3蒸発器2cにて予冷又は予熱を行ってから上述のごとく所定の給気温湿度に制御する。
In this case, the air-conditioned space can be dehumidified and dried without stopping the
また、被空調空間を低温加湿するには、たとえば、所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気温湿度が高い場合は第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの両方又は一方にて冷却減湿し、所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気温湿度が低い場合は第1蒸発器2aで加熱してから風上側加湿器5にて加湿しそののち第2蒸発器2bにて乾き冷却し、所定の給気温湿度に制御する。所望の給気温湿度に対して給気送風路入口空気の温度が高く湿度が低い場合は風上側加湿器5にて加湿してから第2蒸発器2bのみにて乾き冷却し、所定の給気温湿度に制御する。熱負荷が大きい場合には、第3蒸発器2cにて予冷又は予熱を行ってから上述のごとく所定の給気温湿度に制御する。なお、加湿器5は、第1蒸発器2aと第2蒸発器2bの間と、第2蒸発器2bの風下の、いずれか一方に配設するも自由である。
In order to humidify the air-conditioned space at a low temperature, for example, when the air supply / airway inlet air temperature / humidity is higher than the desired air supply / humidity, either or both of the
なお、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更自由であり、たとえば、第1と第2と第3のヒートポンプA、B、Cや制御手段の構成、第1蒸発器2aと第2蒸発器2bと第3蒸発器2cの冷媒蒸発と冷媒凝縮のサイクルの変更や増減は自由である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be freely changed in design without departing from the gist of the present invention. For example, the first, second, and third heat pumps A, B, C and the configuration of the control means The cycle of refrigerant evaporation and refrigerant condensation of the
1 ケーシング
2a 第1蒸発器
2b 第2蒸発器
2c 第3蒸発器
3a 第1凝縮器
5 加湿器
12 熱源水回路
13 洗浄装置
A 第1ヒートポンプ
B 第2ヒートポンプ
C 第3ヒートポンプ
D1 第1通水機構
D2 第2通水機構
G 凝縮器除霜回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
D1 1st water flow mechanism
D2 Second water flow mechanism G Condenser defrost circuit
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