JP6974553B2 - 給排気経路用空調機及び空調システム - Google Patents

Description

本発明は、空調システムに関する。

照明やＯＡ（Office Automation）機器の省エネ化、建物の断熱性能の向上に伴い、オ
フィスの冷暖房に必要な空調の負荷も減少の一途を辿っている。また、人が心地よく感じる温度は各人で異なる。このため、近年は室内全体を空調するという考え方が見直されつつあり、例えば、特許文献１には、個別に空調する技術が開示されている。

特開２００９−１５６５１０号公報 特開２０１０−１９７０２７号公報 特開平０９−２２９５０７号公報

しかし、ビルの空調機械室から引き回したダクトによる空気で個別の空調を実現しようとすると、各人が所望する温度にするための冷暖熱を空気で輸送することになるため、水等の液体で輸送する場合に比べて熱輸送の動力に無駄が多い。そこで、水等の液体を冷却する冷凍機を用いて個別の空調を実現することも考えられるが、人が居る室内空間には一定の換気量が必要なので、外気を室内へ取り入れる経路の省略は難しい。

また、居者毎に個別に用意された小型の各空調機に凝縮水を回収するドレン配管を設けて除湿を図ることも容易でないため、取り入れた外気を除湿する装置の省略も難しい。そして、取り入れた外気中の湿分を凝縮させるのに用いる冷媒と、個別の空調に用いる冷媒とでは温度領域が相違するが、各々の温度領域に対応する機器を個別に用意することも煩わしい。

そこで、本願は、空調システム全体の機器構成を複雑化させずに個別空調を実現する技術の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本願の空調システムは、換気用の給排気経路に設置されており、居室へ給気する外気を空調する第１空調機と、居室に設置されており、居室の空気を取り込んで空調する第２空調機と、を備え、第１空調機は、居室からの排気が通る経路に配置された凝縮器を有する熱源機と、居室へ給気する外気が通る経路に配置されており、熱源機の蒸発器で熱交換された冷水が通る第１コイルと、を有し、第２空調機は、第１コイルを通った冷水又は該冷水と熱交換した他の冷水が通る第２コイルを有する。上記の空調システムによれば、第２空調機の空調に用いる冷水を適切な温度に保つことができ、空調システム全体の機器構成を複雑化せずに個別空調を実現することができる。

上記の空調システムにおいて、第１空調機は、凝縮器及び蒸発器を循環する冷媒が通る第３コイルを有し、第３コイルは、居室へ給気する外気が通る経路に配置されていてもよい。また、上記の空調システムにおいて、第１空調機は、居室の天井裏空間に設置されていてもよい。

また、本願の空調システムは、換気用の給排気経路に設置されており、居室へ給気する外気を空調する第１空調機と、居室に設置されており、居室の空気を取り込んで空調する第２空調機と、凝縮器及び蒸発器を有する熱源機と、を備え、第１空調機は、居室へ給気する外気が通る経路に配置されており、蒸発器で熱交換された冷水が通る第１コイルを有し、第２空調機は、第１コイルを通った冷水又は該冷水と熱交換した他の冷水が通る第２コイルを有する。上記の空調システムによれば、第２空調機の空調に用いる冷水を適切な温度に保つことができ、空調システム全体の機器構成を複雑化せずに個別空調を実現することができる。

上記の空調システムにおいて、第１空調機は、凝縮器及び蒸発器を循環する冷媒が通る第３コイルを有し、第３コイルは、居室へ給気する外気が通る経路に配置されていてもよい。また、上記の空調システムにおいて、第１空調機は、居室の天井裏空間に設置されていてもよい。

また、本願の空調システムは、換気用の給排気経路に設置されており、居室へ給気する外気を空調する第１空調機と、居室に設置されており、居室の空気を取り込んで空調する第２空調機と、を備え、第１空調機は、居室からの排気が通る経路に配置された蒸発器を有する熱源機と、居室へ給気する外気が通る経路に配置されており、熱源機の凝縮器で熱交換された温水が通る第１コイルと、を有し、第２空調機は、第１コイルを通った温水又は該温水と熱交換した他の温水が通る第２コイルを有する。上記の空調システムによれば、第２空調機の空調に用いる温水を適切な温度に保つことができ、空調システム全体の機器構成を複雑化せずに個別空調を実現することができる。

更に、本願の空調システムは、換気用の給排気経路に設置されており、居室へ給気する外気を空調する第１空調機と、居室に設置されており、居室の空気を取り込んで空調する第２空調機と、を備え、第１空調機は、居室からの排気が通る経路に配置された第１熱交換器を有するヒートポンプ熱源機と、居室へ給気する外気が通る経路に配置されており、ヒートポンプ熱源機の第２熱交換機で熱交換された冷媒水が通る第１コイルと、を有し、第２空調機は、前記第１コイルを通った冷媒水又は該冷媒水と熱交換した他の冷媒水が通る第２コイルを有する。上記の空調システムによれば、第２空調機の空調に用いる冷媒水を適切な温度に保つことができ、空調システム全体の機器構成を複雑化せずに、冷房時と暖房時の両方において、個別空調を実現することができる。

本願によれば、空調システム全体の機器構成を複雑化させずに個別空調を実現する技術の提供が可能となる。

図１は、第１実施形態に係る空調システムの概略構成を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る空調機の構成図である。 図３は、タスク空調デスクの構成図である。 図４は、ファンコイルユニットの構成図である。 図５は、床置型のファンコイルユニットの構成図である。 図６は、第２実施形態に係る空調機の構成図である。 図７は、第３実施形態に係る空調システムの概略構成を示す図である。 図８は、第４実施形態に係る空調システムの概略構成を示す図である。 図９は、第４実施形態に係る空調機の構成図である。 図１０は、第１変形例に係る空調システムの概略構成を示す図である。 図１１は、第２変形例に係る空調機の構成図である。

以下、図面を参照して、各実施形態に係る空調システムについて説明する。以下の各実施形態の構成は例示であり、本願の空調システムは、各実施形態の構成には限定されない。また、各実施形態の構成を可能な限り組み合わせてもよい。なお、図中の温度や流量等の数値表記は、冷房時と暖房時の参考数値であり、本発明がこれらの数値に限られるものではない。

＜第１実施形態＞
《空調システム》
図１は、第１実施形態に係る空調システム１の概略構成を示す図である。第１実施形態の空調システム１は、目的空間（被調和室）の空調を行うものであり、例えば、室内の空気の温度、湿度、清浄度の調整を行う。第１実施形態は、空調システム１をオフィスに適用した例であり、図１に示すように、当該オフィスには目的空間としての事務室２及び会議室３が設けられている。事務室２及び会議室３は、居室の一例である。当該オフィスは、事務室２の天井１１及び会議室３の天井１２と天井スラブ１３との間に空間１４が設けられた二重天井構造となっている。天井１１、１２には、複数の吹出口１５及び複数の還気口１６が設けられている。

空調システム１は、空調機４を備えている。空調機４は、換気用の給排気経路に設置されている。空調機４は、事務室２や会議室３等の居室へ給気する外気を空調する。空調機４は、第１空調機の一例である。空調機４に接続された給気ダクト２１を介して空調機４に外気が取り込まれる。空調機４に接続された給気ダクト２２が、天井裏の空間１４に引き込まれており、天井１１、１２に設けられた複数の吹出口１５に給気ダクト２２が繋がっている。天井１１、１２に設けられた吹出口１５を介して、事務室２内及び会議室３内に外気が給気される。

天井１１、１２に設けられた還気口１６を介して、事務室２内の空気及び会議室３内の空気が天井裏の空間１４に戻る。天井１１、１２に設けられた吹出口１５及び還気口１６を介して、事務室２及び会議室３の換気が行われる。空調機４に接続された排気ダクト２３を介して、天井裏の空間１４から空調機４に排気が取り込まれる。空調機４に接続された排気ダクト２４を介して、空調機４から排気が排出される。

空調システム１では、事務室２、会議室３及び空調機４等を冷水が循環している。第１実施形態では、空調機システム１で冷房を行う場合について説明しているため、事務室２、会議室３及び空調機４等を冷水が循環しているが、空調機システム１で暖房を行う場合、事務室２、会議室３及び空調機４等を温水が循環する。したがって、各実施形態において、空調機システム１で暖房を行う場合、冷水を温水と読み替えればよい。また、各実施形態において、空調機システム１で冷暖房を行う場合、事務室２、会議室３及び空調機４等を冷温水が循環する。したがって、各実施形態において、空調機システム１で冷暖房を行う場合、冷水を冷温水と読み替えればよい。空調システム１は、冷水循環配管２５、２６を備えている。冷水循環配管２５は、分岐して空調機４に接続され、冷水循環配管２６は、空調機４に接続されている。冷水循環配管２６に冷水ポンプ２７が設けられている。冷水ポンプ２７が駆動することにより、空調機４から冷水循環配管２５に冷水が流入すると共に、冷水循環配管２６から空調機４に冷水が戻る。

図２は、第１実施形態に係る空調機４の構成図である。空調機４は、給気ファン４１及び排気ファン４２を備える。給気ファン４１が駆動することにより、給気ダクト２１を介して空調機４内に外気が取り込まれる。空調機４内に取り込まれた外気が、給気経路４３を通って給気ダクト２２に導入されることにより、天井裏の空間１４に外気が供給される。排気ファン４２が駆動することにより、排気ダクト２３を介して天井裏の空間１４から
空調機４に排気が取り込まれる。空調機４内に取り込まれた排気が、排気経路４４を通り、排気ダクト２４を介して空調機４から排気が排出される。

空調機４は、ヒートポンプ熱源機４５と、コイル４６〜４８とを備える。ヒートポンプ熱源機４５に替えて、空調用冷凍機を用いてもよい。コイル４６〜４８は、コイル４６〜４８を構成する配管を通る冷水と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。コイル４６、４８は、給気経路４３に配置され、給気経路４３を通る外気の温湿度調節を行う。コイル４７は、排気経路４４に配置されている。ヒートポンプ熱源機４５は、蒸発器５１、圧縮機５２、凝縮器５３及び膨張弁５４を有する。蒸発器５１及び凝縮器５３は、熱交換器である。蒸発器５１、圧縮機５２、凝縮器５３及び膨張弁５４を冷媒が循環している。ヒートポンプ熱源機４５は、排気経路４４に配置されている。空調機システム１で冷房を行う場合、凝縮器５３に送られた冷媒が凝縮するとき、排気経路４４を通る排気と凝縮器５３に送られた冷媒との間で熱交換が行われる。排気経路４４を通る排気によって冷媒が冷却されるため、排気経路４４を通る排気の温度が低いことが好ましい。空調機システム１で冷房を行う場合、排気ダクト２３を介して空調機４内に取り込まれた排気の温度は、給気ダクト２１を介して空調機４内に取り込まれた外気の温度よりも低い。ヒートポンプ熱源機４５が排気経路４４に設置されているので熱源の効率を向上させている。空調機４内には、冷水が循環する循環経路が設けられており、冷水循環配管２６を介して空調機４に戻った冷水は、蒸発器５１及びコイル４６〜４８を構成する配管を通って、冷水循環配管２５に流入する。暖房時には、蒸発器５１は凝縮器として機能し、凝縮器５３は蒸発器として機能する。冷房時と暖房時で蒸発器と凝縮器はその機能が逆になる。

冷水循環配管２６を介して蒸発器５１に流入した冷水は、蒸発器５１で熱交換が行われた後、冷水循環配管６１を通ってコイル４６に流入する。詳細には、蒸発器５１に流入した冷水は、蒸発器５１、圧縮機５２、凝縮器５３及び膨張弁５４を循環する冷媒との間で熱交換が行われる。コイル４６を構成する配管を通る冷水は、給気経路４３を通る外気との間で熱交換が行われた後、冷水循環配管６２を通って冷水循環配管２５に流入するとともに、冷水循環配管６３を通ってコイル４７に流入する。コイル４６を通過する外気の温度がコイル４６を構成する配管を通る冷水の温度よりも高い場合、外気がコイル４６を通過する際、外気が除湿される。除湿時の凝縮水は、排気経路４４に排出される。コイル４７を構成する配管を通る冷水は、排気経路４４を通る排気との間で熱交換が行われた後、冷水循環配管６４を通ってコイル４８に流入する。コイル４８を構成する配管を通る冷水は、給気経路４３を通る外気との間で熱交換が行われた後、冷水循環配管２５に流入する。コイル４６、４８は、第１コイルの一例である。

図２に示すように、コイル４６、４８が、給気経路４３に配置されている。したがって、コイル４６を構成する配管を通る冷水を用いて、給気経路４３を通る外気の温湿度調節を行った後、コイル４８を構成する配管を通る冷水を用いて、給気経路４３を通る外気の温度調節を再度行うことができる。給気経路４３に配置されたコイル４６を構成する配管を通った冷水は、排気経路４４に配置されたコイル４７を構成する配管を通った後、給気経路４３に配置されたコイル４８を構成する配管を通る。そのため、コイル４６を構成する配管を通る冷水の温度とコイル４８を構成する配管を通る冷水の温度とが異なっている。このように、異なる温度の冷水を用いて、給気経路４３を通る外気の温湿度調節を行うことができる。空調機システム１で冷房を行う場合、コイル４６を通過する外気は、コイル４６を構成する配管を通る冷水によって冷却される。コイル４６を構成する配管を通る冷水は蒸発器５１から流入している。コイル４６を構成する配管を通る冷水によってコイル４６を通過する外気を冷却した場合、コイル４６を通過する外気の温度はかなり低い温度になり、事務室２や会議室３等の居室へ給気する外気の温度として好ましくない。冷水が排気経路４４に配置されたコイル４７を構成する配管を通るため、コイル４８を構成する配管を通る冷水の温度はコイル４６を構成する配管を通る冷水の温度よりも高くなる。
コイル４８を構成する配管を通る冷水によってコイル４８を通過する外気の温度を上げることで、事務室２や会議室３等の居室へ給気する外気の温度として適切な温度に調節することができる。

事務室２には、複数のタスク空調デスク３１が設置されており、このタスク空調デスク３１が設置された空間が事務作業等を行うタスク空間３２となっている。図３は、タスク空調デスク３１の構成図である。タスク空調デスク３１は、空気を取り込んで空気調節を行う空調機である。タスク空調デスク３１は、第２空調機の一例である。タスク空調デスク３１は、ファン３１１、コイル３１２、吸込口３１３及び吹出口３１４を有する。ファン３１１は、タスク空間３２内に空気を送風する送風機である。コイル３１２は、コイル３１２を構成する配管を通る冷水と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。コイル３１２は、第２コイルの一例である。

ファン３１１が駆動することにより、タスク空間３２内の空気が吸込口３１３から吸い込まれ、コイル３１２によって冷水と熱交換された空気が吹出口３１４から吹き出る。コイル３１２には、冷水循環配管２５、２６が接続されている。冷水循環配管２５からコイル３１２に冷水が供給され、コイル３１２を構成する配管を通った冷水は冷水循環配管２６に戻る。したがって、空調機４から冷水循環配管２５に流入した冷水がコイル３１２を通り、コイル３１２を構成する配管を通った冷水が、冷水循環配管２６を介して空調機４に戻る。

天井１１、１２には、複数のファンコイルユニット３３が設置されている。ファンコイルユニット３３は、空気を取り込んで空気調節を行う空調機である。ファンコイルユニット３３は、第２空調機の一例である。図４は、ファンコイルユニット３３の構成図である。ファンコイルユニット３３は、ファン３３１、コイル３３２及び吹出口３３３を有する。ファン３３１は、空気を送風する送風機であり、サーモスタットが内蔵されている。コイル３３２は、供給される冷水と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。コイル３３２は、第２コイルの一例である。

ファン３３１が駆動することにより、ファン３３１から空気が取り込まれ、コイル３３２によって冷水と熱交換された空気が吹出口３３３から吹き出る。コイル３３２には、冷水循環配管２５、２６が接続されている。冷水循環配管２５からコイル３３２に冷水が供給され、コイル３３２を構成する配管を通った冷水は冷水循環配管２６に戻る。したがって、空調機４から冷水循環配管２５に流入した冷水がコイル３３２を通り、コイル３３２を構成する配管を通った冷水が、冷水循環配管２６を介して空調機４に戻る。

会議室３には、床置型のファンコイルユニット３４が設置されている。ファンコイルユニット３４は、空気を取り込んで空気調節を行う空調機である。ファンコイルユニット３４は、第２空調機の一例である。図５は、床置型のファンコイルユニット３４の構成図である。ファンコイルユニット３４は、ファン３４１、コイル３４２及び吹出口３４３を有する。ファン３４１は、空気を送風する送風機であり、サーモスタットが内蔵されている。コイル３４２は、供給される冷水と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。コイル３４２は、第２コイルの一例である。

ファン３４１が駆動することにより、ファン３４１から空気が取り込まれ、コイル３４２によって冷水と熱交換された空気が吹出口３４３から吹き出る。コイル３４２には、冷水循環配管２５、２６が接続されている。冷水循環配管２５からコイル３４２に冷水が供給され、コイル３４２を構成する配管を通った冷水は冷水循環配管２６に戻る。したがって、空調機４から冷水循環配管２５に流入した冷水がコイル３４２を通り、コイル３４２を構成する配管を通った冷水が、冷水循環配管２６を介して空調機４に戻る。

第１実施形態に係る空調システム１によれば、事務室２、会議室３及び空調機４等を循環する冷水は、蒸発器５１で熱交換が行われた後、コイル４６〜４８を通る。コイル４６、４８を構成する配管を通る冷水は、給気経路４３を通る外気との間で熱交換が行われ、コイル４７を構成する配管を通る冷水は、排気経路４４を通る排気との間で熱交換が行われる。これにより、個別の空調に用いる冷水を適切な温度に保つことができる。したがって、第１実施形態に係る空調システム１によれば、空調システム全体の機器構成を複雑化せずに個別空調を実現することができる。

例えば、冷水循環配管２６を通る冷水の温度が１９℃であり、蒸発器５１で熱交換が行われた後の冷水の温度が１１℃である場合、個別空調に１１℃の温度の冷水を用いると個別空調機で冷水の温度を適切な温度に調節する必要がある。そのため、個別空調に１１℃の温度の冷水を用いるのは好ましくない。第１実施形態に係る空調システム１によれば、蒸発器５１で熱交換が行われた後の冷水がコイル４６を構成する配管を通ることにより、冷水と給気経路４３を通る外気との間で熱交換が行われるため、蒸発器５１で熱交換が行われた後の冷水の温度よりもコイル４６を構成する配管を通った後の冷水の温度が高い。例えば、コイル４６を構成する配管を通った後の冷水の温度が１６℃である場合、空調デスク３１において、コイル３１２によって１６℃の冷水と吸込口３１３から吸い込まれた空気との間で熱交換が行われ、吹出口３３３から２０℃の空気が供給される。このように、個別空調に１６℃の温度の冷水を用いることにより、空調デスク３１、ファンコイルユニット３３、３４等の個別空調機で冷水の温度を適切な温度に調節する必要がない。ここでは、個別空調に冷水を用いる場合について説明したが、個別空調に温水を用いる場合についても同様に、個別空調機で温水の温度を適切な温度に調節する必要がない。空調機４から事務室２や会議室３等の居室に低い温度の冷水や高い温度の温水を供給し、個別空調機で冷水を加熱したり温水を冷却したりすることで冷水や温水の温度を適切な温度に調節する場合、加熱器や冷却器を個別空調機に別途設ける必要がある。また、空調機４から事務室２や会議室３等の居室に低い温度の冷水が供給されることにより、事務室２や会議室３等の居室内で結露が発生する可能性が高くなる。空調機４から事務室２や会議室３等の居室に適切な温度の冷水や温水を供給することにより、加熱器や冷却器を個別空調機に別途設ける必要がなくなると共に、事務室２や会議室３等の居室内における結露を抑止することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る空調システム１について説明する。図６は、第２実施形態に係る空調機４の構成図である。図６に示すように、第２実施形態に係る空調システム１は、第１実施形態に係る空調システム１と比較して、空調機４の構成が異なっている。空調機４の構成以外の点について、第２実施形態に係る空調システム１の構成は、第１実施形態に係る空調システム１の構成と同様である。第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素については、第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。第２実施形態に係る空調機４では、蒸発器５１、圧縮機５２、凝縮器５３及び膨張弁５４を循環する冷媒を用いて、給気経路４３を通る外気の温湿度調節を行う。

空調機４は、ヒートポンプ熱源機４５と、コイル７１、７２とを備える。コイル７１は、コイル７１を構成する配管を通る冷水と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。コイル７１は、第１コイルの一例である。コイル７２は、コイル７２を通る冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。コイル７２は、第３コイルの一例である。コイル７１、７２は、給気経路４３に配置され、給気経路４３を通る外気の温湿度調節を行う。ヒートポンプ熱源機４５は、蒸発器５１、圧縮機５２、凝縮器５３及び膨張弁５４を有する。ヒートポンプ熱源機４５は、排気経路４４に配置されている。空調機システム１で冷房を行う場合、凝縮器５３に送られた冷媒が凝縮するとき、排気経路４４を通る排気と凝縮器
５３に送られた冷媒との間で熱交換が行われる。排気経路４４を通る排気によって冷媒が冷却されるため、排気経路４４を通る排気の温度が低いことが好ましい。空調機システム１で冷房を行う場合、排気ダクト２３を介して空調機４内に取り込まれた排気の温度は、給気ダクト２１を介して空調機４内に取り込まれた外気の温度よりも低い。ヒートポンプ熱源機４５が排気経路４４に設置されているので熱源の効率を向上させている。空調機４内には、冷水が循環する循環経路が設けられており、冷水循環配管２６を介して空調機４に戻った冷水は、蒸発器５１及びコイル７１を構成する配管を通って、冷水循環配管２５に流入する。暖房時には、蒸発器５１は凝縮器として機能し、凝縮器５３は蒸発器として機能する。冷房時と暖房時で蒸発器と凝縮器はその機能が逆になる。

冷水循環配管２６を介して蒸発器５１に流入した冷水は、蒸発器５１で熱交換が行われた後、冷水循環配管７３を通ってコイル７１に流入する。詳細には、蒸発器５１に流入した冷水は、蒸発器５１、圧縮機５２、凝縮器５３及び膨張弁５４を循環する冷媒との間で熱交換が行われる。コイル７１を構成する配管を通る冷水は、給気経路４３を通る外気との間で熱交換が行われた後、冷水循環配管２５に流入する。コイル７１を通過する外気の温度がコイル７１を構成する配管を通る冷水の温度よりも高い場合、外気がコイル７１を通過する際、外気が除湿される。除湿時の凝縮水は、排気経路４４に排出される。冷媒が、冷媒配管７４、７５を介してコイル７２に流入することで、冷媒は、蒸発器５１、圧縮機５２、凝縮器５３、膨張弁５４及びコイル７２を循環する。コイル７２を通る冷媒は、給気経路４３を通る外気との間で熱交換が行われる。

図６に示すように、コイル７１、７２が、給気経路４３に配置されている。したがって、コイル７１を構成する配管を通る冷水を用いて、給気経路４３を通る外気の温湿度調節を行った後、コイル７２を通る冷媒を用いて、給気経路４３を通る外気の温度調節を再度行うことができる。空調機システム１で冷房を行う場合、コイル７１を通過する外気は、コイル７１を構成する配管を通る冷水によって冷却される。コイル７１を構成する配管を通る冷水は蒸発器５１から流入している。コイル７１を構成する配管を通る冷水によってコイル７１を通過する外気を冷却した場合、コイル７１を通過する外気の温度はかなり低い温度になり、事務室２や会議室３等の居室へ給気する外気の温度として好ましくない。コイル７２を通る冷媒（ホットガス）よってコイル７２を通過する外気の温度を上げることで、事務室２や会議室３等の居室へ給気する外気の温度として適切な温度に調節することができる。

第２実施形態に係る空調システム１によれば、事務室２、会議室３及び空調機４等を循環する冷水は、蒸発器５１で熱交換が行われた後、コイル７１を構成する配管を通る。コイル７１を構成する配管を通る冷水は、給気経路４３を通る外気との間で熱交換が行われる。これにより、個別の空調に用いる冷水を適切な温度に保つことができる。したがって、第２実施形態に係る空調システム１によれば、空調システム全体の機器構成を複雑化せずに個別空調を実現することができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る空調システム１について説明する。図７は、第３実施形態に係る空調システム１の概略構成を示す図である。図７に示すように、第３実施形態に係る空調システム１は、第１実施形態に係る空調システム１と比較して、空調機４の設置位置が異なっている。空調機４の設置位置以外の点について、第３実施形態に係る空調システム１の構成は、第１実施形態に係る空調システム１の構成と同様である。第３実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素については、第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。

図７に示すように、空調システム１は、空調機４を備えており、天井裏の空間１４に空
調機４が設置されている。空調機４は、換気用の給排気経路に設置されている。図７に示す空調機４の構成は、第１実施形態に係る空調システム１が備える空調機４の構成と同一であってもよいし、第２実施形態に係る空調システム１が備える空調機４の構成と同一であってもよい。空調機４に接続された給気ダクト２１を介して空調機４に外気が取り込まれる。空調機４に接続された給気ダクト２２は、天井裏の空間１４に設置されており、天井１１、１２に設けられた複数の吹出口１５に給気ダクト２２が繋がっている。天井１１、１２に設けられた吹出口１５を介して、事務室２内及び会議室３内に外気が給気される。

天井１１、１２に設けられた還気口１６を介して、事務室２内の空気及び会議室３内の空気が天井裏の空間１４に戻る。天井１１、１２に設けられた吹出口１５及び還気口１６を介して、事務室２及び会議室３の換気が行われる。空調機４に接続された排気ダクト２３を介して、天井裏の空間１４から空調機４に排気が取り込まれる。空調機４に接続された排気ダクト２４を介して、空調機４から排気が排出される。第３実施形態に係る空調システム１によれば、空調機４を天井裏の空間１４に設置することが可能であると共に、空調システム全体の機器構成を複雑化せずに個別空調を実現することができる。

＜第４実施形態＞
第４実施形態に係る空調システム１について説明する。図８は、第４実施形態に係る空調システム１の概略構成を示す図である。図９は、第４実施形態に係る空調機４の構成図である。図８及び図９に示すように、第４実施形態に係る空調システム１は、第１実施形態に係る空調システム１と比較して、空調機４と冷水ポンプ２７との間に空冷チラー８１が設置されており、空調機４がヒートポンプ熱源機４５を備えていない点が異なっている。第４実施形態に係る空調システム１におけるその他の構成は、第１実施形態に係る空調システム１の構成と同様である。第４実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素については、第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。

空冷チラー８１は、蒸発器、圧縮機、凝縮器、膨張弁及びファンを備える。空冷チラー８１は、冷凍機等の熱源機である。冷水循環配管２６は、空冷チラー８１に接続されている。冷水ポンプ２７が駆動することにより、空調機４から冷水循環配管２５に冷水が流入すると共に、冷水循環配管２６から空冷チラー８１を通って、空調機４に冷水が戻る。冷水循環配管２６を介して空冷チラー８１に流入した冷水は、空冷チラー８１の蒸発器で熱交換された後、空調機４と空冷チラー８１との間に設けられた冷水循環配管８２を通ってコイル４６に流入する。詳細には、空冷チラー８１の蒸発器に流入した冷水は、空冷チラー８１の蒸発器、圧縮機、凝縮器及び膨張弁を循環する冷媒との間で熱交換が行われる。図９に示す空調機４のその他の構成は、第１実施形態に係る空調システム１が備える空調機４の構成と同一である。

第２実施形態に係る空調システム１のように、第４実施形態に係る空調機４は、給気経路４３に配置されたコイル７２と、冷媒配管７４、７５とを備えていてもよい。この場合、空冷チラー８１の蒸発器、圧縮機、凝縮器及び膨張弁を循環する冷媒が、冷媒配管７４、７５を介してコイル７２に流入する。これにより、コイル７２を通る冷媒を用いて、給気経路４３を通る外気の温度調節を再度行うことができる。また、第３実施形態に係る空調システム１のように、天井裏の空間１４に空調機４が設置されていてもよい。

第４実施形態に係る空調システム１によれば、ヒートポンプ熱源機４５に替えて空冷チラー８１を用いることにより、空調機４と熱源機とを分離することが可能である。したがって、第４実施形態に係る空調システム１によれば、冷水との熱交換を行う蒸発器を空調機４の外部に設置することが可能であると共に、空調システム全体の機器構成を複雑化せずに個別空調を実現することができる。

＜第１変形例＞
上記各実施形態に係る空調システム１では、事務室２の天井裏と会議室３の天井裏とが繋がり、一つの空間１４が形成されている例を示しているが、図１０に示すように、事務室２の天井裏と会議室３の天井裏とが繋がっていなくてもよい。図１０は、変形例に係る空調システム１の概略構成を示す図である。図１０に示す空調システム１では、事務室２の天井裏と会議室３の天井裏との間に壁９１が設けられており、事務室２の天井１１と天井スラブ１３との間に空間９２が設けられ、会議室３の天井１２と天井スラブ１３との間に空間９３が設けられている。

図１０に示すように、空調機４に接続された給気ダクト２２が、事務室２の天井裏の空間９２に引き込まれており、天井１１に設けられた複数の吹出口１５に給気ダクト２２が繋がっている。図１０には図示していないが、空調機４に接続された給気ダクト２２が、会議室３の天井裏の空間９３に引き込まれており、天井１２に設けられた吹出口１５に給気ダクト２２が繋がっている。空調機４に接続された排気ダクト２３を介して、事務室２の天井裏の空間９２から空調機４に排気が取り込まれる。図１０には図示していないが、空調機４に接続された排気ダクト２３を介して、会議室３の天井裏の空間９３から空調機４に排気が取り込まれる。また、第３実施形態に係る空調システム１のように、事務室２の天井裏の空間９２に空調機４が設置されていてもよいし、会議室３の天井裏の空間９３に空調機４が設置されていてもよい。これらに限定されず、変形例と各実施形態とを可能な限り組み合わせてもよい。

＜第２変形例＞
上記各実施形態や第１変形例に係る空調システム１では、基本的に給気経路４３を通る外気と熱交換した冷水が冷水循環配管２５を経てタスク空調デスク３１やファンコイルユニット３１、３４へ供給されていた。しかし、上記空調システム１は、給気経路４３を通る外気と熱交換した冷水と熱交換する他の冷水が、タスク空調デスク３１やファンコイルユニット３１、３４へ供給してもよい。また、上記各実施形態や第１変形例に係る空調システム１の説明では、流量調整弁等による冷水や冷媒の流量制御について触れられていないが、上記空調システム１は、適宜の箇所に配置された流量調整弁等により、冷水や冷媒の流量調整を行ってもよい。

図１１は、第２変形例に係る空調機の構成図である。図１１に示すように、第２変形例に係る空調機４は、上記実施形態に係る空調機４と比較して、冷水循環配管２６が蒸発器５１ではなく熱交換器ＨＸに繋がっており、熱交換器ＨＸを通った冷水循環配管２６の冷水が冷水循環配管２５へ流れるようになっている。そして、熱交換器ＨＸにおいて冷水循環配管２５，２６の冷水と熱交換を行う冷水は、蒸発器５１から冷水循環配管７３を経てコイル７１を通った冷水であり、熱交換器ＨＸを通った後はポンプＰで昇圧されて再び蒸発器５１へ送られる。蒸発器５１から冷水循環配管７３、コイル７１、熱交換器ＨＸ、ポンプＰを経て再び蒸発器５１へ至る循環経路には、コイル７１の出口側に設置される弁ＶＡ、コイル７１のバイパス経路に設置される弁ＶＢ、熱交換器ＨＸの出口側に設置される弁ＶＣ、熱交換器ＨＸのバイパス経路に設置される弁ＶＤが備わっている。弁ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ，ＶＤは何れも電動の流量調整弁であり、図示しない制御装置からの制御信号に従って弁の開度調整を行う。

弁ＶＡは、空調システム１で冷房を行う場合には、コイル７１を通過した外気の温度が例えば１２℃となるように弁の開度を調整し、空調システム１で暖房を行う場合には、コイル７２の下流側にある加湿器を通過した外気の温度が例えば２３℃となるように弁の開度を調整する。弁ＶＢは、弁ＶＡと逆動作することにより、弁ＶＡの開閉動作に伴う循環経路の流量変動を抑制する。冷房を行う夏期において、外気温度が高く負荷が大きい場合
、弁ＶＡを開く方向に制御するとともに、弁ＶＢを閉じる方向に制御することで、コイル７１に流す冷媒水である冷水を多くする。夏期に外気温度が低い場合、弁ＶＡを閉じる方向に制御するとともに、弁ＶＢを開く方向に制御することで、コイル７１に流す冷媒水である冷水を少なくする。一方、暖房を行う冬季において、外気温度が低く負荷が大きい場合、弁ＶＡを開く方向に制御するとともに、弁ＶＢを閉じる方向に制御することで、コイル７１に流す温水を多くする。冬季に外気温度が高い場合、弁ＶＡを閉じる方向に制御するとともに、弁ＶＢを開く方向に制御することで、コイル７１に流す温水を少なくする。

弁ＶＣは、空調システム１で冷房を行う場合には、熱交換器ＨＸから冷水循環配管２５へ流れる冷水の温度が例えば１６℃となるように弁の開度を調整し、空調システム１で暖房を行う場合には、熱交換器ＨＸから冷水循環配管２５へ流れる冷水（冷温水）の温度が例えば４０℃となるように弁の開度を調整する。弁ＶＤは、弁ＶＣと逆動作することにより、弁ＶＣの開閉動作に伴う循環経路の流量変動を抑制する。

また、本第２変形例において、冷媒配管７４には弁ＶＥが備わっている。弁ＶＥは電動の流量調整弁であり、図示しない制御装置からの制御信号に従って弁の開度調整を行う。弁ＶＥは、コイル７２を通過した外気の温度が例えば１９℃となるように弁の開度を調整する。

本第２変形例において、ヒートポンプ熱源機４５は、空調システム１で冷房を行う場合には、蒸発器５１からコイル７１へ流れる冷水循環配管７３の冷水の温度が例えば９℃となるように膨張弁５４の開度調整や圧縮機５２の動力調整が行われ、空調システム１で暖房を行う場合には、蒸発器５１（凝縮器）からコイル７１へ流れる冷水循環配管７３の冷水（冷温水）の温度が例えば４７℃となるように膨張弁５４の開度調整や圧縮機５２の動力調整が行われる。ヒートポンプ熱源機４５がこのように動作することにより、弁ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ，ＶＤの開度調整による適正な温度制御が実現される。

本第２変形例によれば、冷房時や暖房時における熱負荷の変動があっても、各弁ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ，ＶＤ，ＶＥの開度調整により室内の温度や湿度の変動が可及的に抑制されることになる。つまり、外気温度が夏期に高い又は冬季に低いといった負荷が大きい場合や、外気温度が夏期に低い又は又は冬季に高いといった負荷が少ない場合に対応して、冷媒水の供給を制御することができる。なお、図１１では熱交換器ＨＸが空調機４内に図示されているが、熱交換器ＨＸは空調機４の外側に設置されていてもよい。

空調システム１に用いられる冷水は、通常の雑用水であってもよいし、ブライン、薬液が注入された水、その他各種の水であってもよい。通常の雑用水であれば容易に得ることができるため、微少漏えいや気散による減少分の補給等も容易である。例えば、フロンを熱輸送媒体として循環させることも考えられるが、ガス化しやすく、温度制御が難しい。このため、第２空調機で必ずフロンの圧力（供給量）を制御する弁装置が必要となり、第２空調機とフロンを供給する熱源側の機器は必ず何かの通信手段でつなぐ必要がある。また、フロンの蒸発温度の下限値等を制御できない限り第２空調機（室内機）に結露（除湿）の心配が出てしまうためドレンパンとドレン排水管の設置が必要となり、図３及び図４に示すような簡易な空調機（簡易なファンコイル）の設置が困難となる。一方、水は制御性が良い熱輸送媒体であり、供給する温度を一定に保てるため第２空調機に供給した場合でも供給されている水の量を制御する装置（弁等）を設置しなくともある程度想定した範囲内で空気を制御できる。更に、１６℃の高温冷水を使用しているので、冷水管の結露の心配もなく断熱も不要である。特に、天井裏の配管に断熱処理が施されていない場合、天井内で配管の回りの空気が冷やされることになるが、二次側の室内（例えば事務室２）の熱は天井内で吸収されて事務室２に戻ることから、エネルギーロスを心配する必要がない。特に図７のように空調機４を天井裏に配置する場合は、冷媒として水を用いることは、
本空調システム１のような複雑な制御を行いたくないシステムにおいて特に有用である。また、水は、環境への影響が無く、必要な冷温水を部屋ごとに製造したり供給したりすることも容易にできるので、所謂、マルチシステムを簡単に実現できるという利点を本空調システム１に持たせることができる。

１ 空調システム
２ 事務室
３ 会議室
４ 空調機
１１、１２ 天井
１３ 天井スラブ
１４、９２、９３ 空間
１５ 吹出口
１６ 還気口
２１、２３ 給気ダクト
２２、２４ 排気ダクト
２５、２６、６１、６２、６３、６４、７３ 冷水循環配管
２７ 冷水ポンプ
３１ タスク空調デスク
３２ タスク空間
３３、３４、 ファンコイルユニット
４１ 給気ファン
４２ 排気ファン
４３ 給気経路
４４ 排気経路
４５ ヒートポンプ熱源機
４６、４７、４８、７１、７２ コイル
５１ 蒸発器
５２ 圧縮機
５３ 凝縮器
５４ 膨張弁
７４、７５ 冷媒配管
８１ 空冷チラー
３１１、３３１、３４１ ファン
３１２、３３２、３４２ コイル
３１３ 吸込口
３１４、３３３、３４３ 吹出口
Ｐ ポンプ
ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ，ＶＤ，ＶＥ 弁
ＨＸ 熱交換器

Claims (6)

1. 換気用の給排気経路に設置されており、居室へ給気する外気を空調する給排気経路用空調機であって、
   前記居室からの排気が通る経路に配置された凝縮器を有する熱源機と、
   前記居室へ給気する前記外気が通る経路に配置されており、前記熱源機の蒸発器で熱交換された冷水が通る第１コイルと、を備え、
   前記第１コイルは、前記第１コイルの冷水の出口が、前記居室の空気を取り込んで空調する居室用空調機の第２コイル、又は、当該冷水と熱交換した他の冷水を前記第２コイルに通すためのコイルへ接続される、
   給排気経路用空調機。
2. 前記凝縮器及び前記蒸発器を循環する冷媒が通る第３コイルを備え、
   前記第３コイルは、前記居室へ給気する前記外気が通る経路に配置されている、
   請求項１に記載の給排気経路用空調機。
3. 換気用の給排気経路に設置されており、居室へ給気する外気を空調する給排気経路用空調機であって、
   前記居室からの排気が通る経路に配置された蒸発器を有する熱源機と、
   前記居室へ給気する前記外気が通る経路に配置されており、前記熱源機の凝縮器で熱交換された温水が通る第１コイルと、を備え、
   前記第１コイルは、前記第１コイルの温水の出口が、前記居室の空気を取り込んで空調する居室用空調機の第２コイル、又は、当該温水と熱交換した他の温水を前記第２コイルに通すためのコイルへ接続される、
   給排気経路用空調機。
4. 換気用の給排気経路に設置されており、居室へ給気する外気を空調する給排気経路用空調機であって、
   前記居室からの排気が通る経路に配置された第１熱交換器を有するヒートポンプ熱源機
   と、
   前記居室へ給気する前記外気が通る経路に配置されており、前記ヒートポンプ熱源機の第２熱交換機で熱交換された冷媒水が通る第１コイルと、を備え、
   前記第１コイルは、前記第１コイルの冷媒水の出口が、前記居室の空気を取り込んで空調する居室用空調機の第２コイル、又は、当該冷媒水と熱交換した他の冷媒水を前記第２コイルに通すためのコイルへ接続される、
   給排気経路用空調機。
5. 前記外気は、前記居室からの排気で凝縮された冷媒により、前記居室で結露が生ずる温度に冷やされた冷水が流される前記第１コイルで熱交換された後に、前記居室に送られ、
   前記居室で結露が生ずる温度に冷やされた冷水は、前記居室で結露が生じない温度に熱交換されてから前記第２のコイルに送られる、
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の給排気経路用空調機。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の給排気経路用空調機を備え、
   前記第２コイルで前記居室を空調する空調システム。

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