特開 2024-129428 空調システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024129428

(43)【公開日】2024-09-27

(54)【発明の名称】空調システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/65 20180101AFI20240919BHJP

   F24F 5/00 20060101ALI20240919BHJP

   F24H 1/00 20220101ALI20240919BHJP

   F24H 4/02 20220101ALI20240919BHJP

   F24D 5/12 20060101ALI20240919BHJP

   F24F 110/12 20180101ALN20240919BHJP

【ＦＩ】

F24F11/65

F24F5/00 Z

F24H1/00 631A

F24H4/02 A

F24D5/12

F24F110:12

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023038637

(22)【出願日】2023-03-13

(71)【出願人】

【識別番号】593063161

【氏名又は名称】株式会社ＮＴＴファシリティーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】二渡 直樹

(72)【発明者】

【氏名】宇田川 陽介

(72)【発明者】

【氏名】白川 拓也

(72)【発明者】

【氏名】舘林 恵介

【テーマコード（参考）】

3L054

3L071

3L122

3L260

【Ｆターム（参考）】

3L054BF10

3L071AC04

3L071AC06

3L122AA23

3L122AA25

3L122AA26

3L122AC13

3L122EA09

3L260AA11

3L260AB02

3L260BA02

3L260BA46

3L260BA74

3L260CA32

3L260CA40

3L260CB62

3L260EA08

3L260FA02

3L260FB54

3L260FB55

3L260FC36

(57)【要約】

【課題】 室内空気温度をヒートポンプ給湯器の温熱源として利用すると、高い効率を得ることが難しい点を考慮した空調システムの一例を開示する。
【解決手段】 冷房運転専用の第１空調装置２と、冷房運転と暖房運転とを切替可能な第２空調装置３と、ヒートポンプ式の給湯器４と、第２空調装置３の室外熱交換器３Ａ及び給湯器４の吸熱器４Ａのうち少なくとも一方に第１空調装置２の廃熱を供給可能な廃熱供給装置５とを備える。これにより、当該空調システムでは、第１空調装置２から排出される高温排気を給湯器４の吸熱器４Ａ及び暖房運転時の第２空調装置３の室外熱交換器３Ａに供給可能であるので、高効率な空調システムを提供できる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷房運転専用の第１空調装置と、
冷房運転と暖房運転とを切替可能な第２空調装置と、
ヒートポンプ式の給湯器と、
前記第２空調装置の室外熱交換器及び前記給湯器の吸熱器のうち少なくとも一方に前記第１空調装置の廃熱を供給可能な廃熱供給装置と
を備える空調システム。

【請求項2】

前記廃熱供給装置は、前記第２空調装置が冷房運転をしているときには、前記室外熱交換器に廃熱を供給することなく、前記吸熱器側に廃熱を供給する運転モードが実行可能である請求項１に記載の空調システム。

【請求項3】

前記廃熱供給装置は、前記第２空調装置が暖房運転をしているときには、前記室外熱交換器又は前記吸熱器に廃熱を供給する運転モードが実行可能である請求項２に記載の空調システム。

【請求項4】

前記廃熱供給装置は、前記第２空調装置が暖房運転をしている場合においては、予め決められたスケジュールに従って前記室外熱交換器又は前記吸熱器に廃熱を供給する運転モードが実行可能である請求項３に記載の空調システム。

【請求項5】

地熱を回収する地熱回収装置を備えており、
前記地熱回収装置は、回収した地熱の温度（以下、地熱温度という。）が外気温度より低い場合であって、前記第２空調装置が冷房運転をし、かつ、前記給湯器が停止している場合には、前記室外熱交換器及び前記第１空調装置の放熱器に地熱を供給する運転モードが実行可能である請求項２ないし４のいずれか１項に記載の空調システム。

【請求項6】

前記地熱回収装置は、地熱温度が外気温度より低い場合であって、前記第２空調装置が冷房運転をし、かつ、前記給湯器が稼働している場合には、前記室外熱交換器に地熱を供給し、かつ、前記放熱器に室外空気を供給する運転モードが実行可能である請求項５に記載の空調システム。

【請求項7】

前記地熱回収装置は、地熱温度が外気温度より高い場合であって、前記第２空調装置が暖房運転をしている場合には、前記放熱器に地熱を供給する運転モードが実行可能である請求項６に記載の空調システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、空調装置の廃熱を給湯器に供給可能な空調システムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１に記載の空調システムは、室内を空調する空調装置と、ヒートポンプ式の給湯装置とが設けられた空調システムであって、空調装置には冷水コイルが設けられ、給湯装置は室内からの空気と熱交換を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－５９０６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般的に、室内空気温度は低温であるので、当該室内空気をヒートポンプ給湯器の温熱源として利用すると、高い効率を得ることが難しい。本開示は、当該点に鑑みた空調システムの一例を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

空調システムは、例えば、冷房運転専用の第１空調装置（２）と、冷房運転と暖房運転とを切替可能な第２空調装置（３）と、ヒートポンプ式の給湯器（４）と、第２空調装置（３）の室外熱交換器（３Ａ）及び給湯器（４）の吸熱器（４Ａ）のうち少なくとも一方に第１空調装置（２）の廃熱を供給可能な廃熱供給装置（５）とを備えることが望ましい。

【0006】

これにより、当該空調システムでは、第１空調装置（２）から排出される高温排気を給湯器（４）の吸熱器（４Ａ）及び暖房運転時の第２空調装置（３）の室外熱交換器（３Ａ）に供給可能であるので、高効率な空調システムを提供できる。

【0007】

因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本開示は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されない。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る空調システムを示す図である。

【図2】第１運転モードを示す図である。

【図3】第３運転モードを示す図である。

【図4】第４運転モードを示す図である。

【図5】第５運転モードを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下の「発明の実施形態」は、本開示の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されない。

【0010】

少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位は、「１つの」等の断りがされた場合を除き、少なくとも１つ設けられている。つまり、「１つの」等の断りがない場合には、当該部材は２以上設けられていてもよい。

【0011】

（第１実施形態）
＜１．空調システムの概要＞
空調システム１は、図１に示されるように、第１空調装置２、第２空調装置３、給湯器４、廃熱供給装置５及び地熱回収装置６等少なくとも備える。

【0012】

＜第１空調装置＞
第１空調装置２は、冷房運転専用の空調装置である。本実施形態に係る第１空調装置２は、サーバ室内を冷房する。サーバ室内には、少なくとも１つの情報通信技術用機器（図示せず。）が設置されている。

【0013】

情報通信技術用機器は、少なくとも情報処理を実行する情報処理ユニット（例えば、ＣＰＵやＧＰＵ等）を有する。このため、第１空調装置２は、サーバ室内の室温が予め決められた温度範囲となるように、当該サーバ室を冷房する。

【0014】

当該第１空調装置２は、冷却器（図示せず。）、放熱器２Ａ、圧縮機（図示せず。）及び減圧器（図示せず。）等を有する蒸気圧縮式冷凍機を利用した熱源機である。冷却器は、サーバ室に供給する空気を冷却する。放熱器２Ａは、冷却器で吸熱された熱を放熱する熱交換器である。

【0015】

＜第２空調装置＞
第２空調装置３は、冷房運転と暖房運転とを切替可能な空調装置である。なお、本実施形態に係る第２空調装置３は、例えば、集合住宅の各住戸に設置されて当該住戸の空調を行う、いわゆる「エアコン」である。

【0016】

当該第２空調装置３は、室内熱交換器（図示せず。）、室外熱交換器３Ａ、圧縮機（図示せず。）及び減圧器（図示せず。）等を有する蒸気圧縮式冷凍機を利用したエアコンである。

【0017】

室内熱交換器は、住戸内に供給する空気と冷媒とを熱交換する。室外熱交換器３Ａは、当該室外熱交換器３Ａに供給された空気と冷媒とを熱交換する。そして、第２空調装置３が冷房運転する際には、室内熱交換器は冷却器として機能し、室外熱交換器３Ａは放熱器として機能する。

【0018】

第２空調装置３が暖房運転する際には、室内熱交換器は放熱器として機能し、室外熱交換器３Ａは冷却器として機能する。したがって、暖房時に室外熱交換器３Ａ（以下、室外器３Ａという。）にて吸熱された熱は、室内熱交換器から室内に供給される。

【0019】

＜給湯器＞
給湯器４は、ヒートポンプ式の給湯器である。当該給湯器４は、吸熱器４Ａ、圧縮機（図示せず。）、加熱用熱交換器（図示せず。）及び減圧器（図示せず。）等を少なくとも有する。

【0020】

そして、当該給湯器４では、吸熱器４Ａにて吸熱された熱が、圧縮機の圧縮仕事相当の熱と共に加熱用熱交換器で給湯用の水に供給される。なお、給湯器４にて生成された湯は、貯湯タンク４Ｃに蓄えられる。

【0021】

＜廃熱供給装置＞
廃熱供給装置５は、第２空調装置３の室外器３Ａ及び給湯器４の吸熱器４Ａのうち少なくとも一方に第１空調装置２の廃熱を供給する供給装置である。当該廃熱供給装置５は、第１空気弁５Ａ、第２空気弁５Ｂ及び制御部７等を少なくとも有して構成されている。

【0022】

第１空気弁５Ａは、吸熱器４Ａに供給する高温排気の量を調節可能なバルブである。第２空気弁５Ｂは、室外器３Ａに供給する高温排気の量を調節可能なバルブである。高温排気とは、放熱器２Ａを冷却して温度が上昇した空気をいう。

【0023】

なお、仕切り板８は、第１空気弁５Ａから吸熱器４Ａに至る高温排気の通路４Ｂと第２空気弁５Ｂから室外器３Ａに至る高温排気の通路３Ｂとを区画する区画部材である。制御部７には、第２空調装置３及び給湯器４の運転状態を示す信号が入力されている。

【0024】

制御部７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有するコンピュータにより構成されている。そして、当該制御部７は、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部（図示せず。）に予め記憶されているソフトウェアに従って第１空気弁５Ａ及び第２空気弁５Ｂ等の作動を制御する。

【0025】

＜地熱回収装置＞
地熱回収装置６は、地熱を回収する。具体的には、当該地熱回収装置６は、地熱を吸収した空気（以下、地熱利用空気という。）を生成する。なお、地熱利用空気は、例えば、クールチューブ、クールピット、トンネル等の地中内の管に室外空気を流通させることにより得られる。

【0026】

そして、地熱利用空気は、通常、年間を通して温度変化が小さい。このため、一般的には、夏場における地熱利用空気の温度は、室外空気の温度より低く、冬場における地熱利用空気の温度は、室外空気の温度より高い。

【0027】

当該地熱回収装置６は、第３空気弁６Ａ、第４空気弁６Ｂ、第５空気弁６Ｃ、第１温度センサ６Ｄ、第２温度センサ６Ｅ及び制御部７等を少なくとも有して構成されている。第３空気弁６Ａは、放熱器２Ａに供給する室外空気の量を調節可能なバルブである。

【0028】

第４空気弁６Ｂは、放熱器２Ａに供給する地熱利用空気の量を調節可能なバルブである。第５空気弁６Ｃは、室外器３Ａに供給する地熱利用空気の量を調節可能なバルブである。第１温度センサ６Ｄは、室外空気の温度（以下、外気温度という。）を検出する。

【0029】

第２温度センサ６Ｅは、地熱利用空気の温度（以下、地熱温度という。）を検出する。第１温度センサ６Ｄの検出信号及び第２温度センサ６Ｅの検出信号は、制御部７に入力されている。そして、制御部７は、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部（図示せず。）に予め記憶されているソフトウェアに従って第３空気弁６Ａ～第５空気弁６Ｃ等の作動を制御する。

【0030】

＜２．空調システムの作動及びその特徴＞
本実施形態に係る空調システム１は、第１運転モード～第５運転モードのいずれかの運転モードが実行可能である。

【0031】

＜第１運転モード（図２参照）＞
第１運転モードは、夏場等の第２空調装置３が冷房運転を実行しているときに実行される運転モードである。なお、放熱器２Ａには、例えば、第３運転モード又は第４運転モード従って冷却用の空気が供給される。

【0032】

制御部７は、第２空調装置３が冷房運転を実行していると判断すると、第１空気弁５Ａを開き、かつ、第２空気弁５Ｂを閉じる。これにより、放熱器２Ａから排出された高温排気は、室外器３Ａに供給されることなく、吸熱器４Ａ側、つまり通路４Ｂに供給される。なお、室外器３Ａは、当該室外器３Ａ周囲の空気、つまり室外空気により冷却される。

【0033】

したがって、第１運転モードでは、室外器３Ａが高温排気に晒されることが防止されるので、第２空調装置３の効率が低下してしまうことが抑制される。さらに、吸熱器４Ａに高温排気が供給され得るので、給湯器４の効率が向上し得る。

【0034】

＜第２運転モード＞
第２運転モードは、冬場等の第２空調装置３が暖房運転を実行しているときに実行される運転モードである。なお、放熱器２Ａには、第５運転モード従って冷却用の空気が供給される。

【0035】

制御部７は、第２空調装置３が暖房運転を実行していると判断すると、予め決められたスケジュールに従って、高温排気を室外器３Ａ又は吸熱器４Ａに供給する。具体的には、制御部７は、例えば、０時～６時まで高温排気を吸熱器４Ａに供給し、６時～２４時まで高温排気を室外器３Ａに供給する。

【0036】

したがって、第２運転モードでは、第２空調装置３の稼働率の低い時間帯では、高温排気を吸熱器４Ａに供給して給湯器４にて効率的に温水を生成することができるとともに、第２空調装置３の稼働率の高い時間帯では、高温排気を室外器３Ａに供給することにより効率的に暖房運転をすることが可能となる。

【0037】

なお、高温排気が吸熱器４Ａに供給される場合には、第１空気弁５Ａが開かれ、第２空気弁５Ｂが閉じられる。高温排気が室外器３Ａに供給される場合には、第１空気弁５Ａが閉じられ、第２空気弁５Ｂが開かれる。

【0038】

＜第３運転モード（図３参照）＞
第３運転モードは、地熱温度が外気温度より低い場合であって、第２空調装置３が冷房運転を実行し、かつ、給湯器４が停止している場合に実行される運転モードである。当該運転モードでは、制御部７は、室外器３Ａ及び放熱器２Ａに地熱利用空気を供給する。

【0039】

具体的には、制御部７は、第１空気弁５Ａを開き、第２空気弁５Ｂを閉じるとともに、第３空気弁６Ａを閉じ、第４空気弁６Ｂ及び第５空気弁６Ｃを開く。これにより、地熱利用空気が室外器３Ａ及び放熱器２Ａに供給され、放熱器２Ａを冷却した空気が通路４Ｂから室外に排出される。

【0040】

したがって、第３運転モードでは、室外空気より温度が低い地熱利用空気が室外器３Ａ及び放熱器２Ａに供給されるので、第１空調装置２及び第２空調装置３の冷房効率が向上し得る。

【0041】

＜第４運転モード（図４参照）＞
第４運転モードは、地熱温度が外気温度より低い場合であって、第２空調装置３が冷房運転を実行し、かつ、給湯器４が稼働している場合に実行される運転モードである。当該運転モードでは、制御部７は、室外器３Ａに地熱利用空気を供給し、かつ、放熱器２Ａに室外空気を供給する。

【0042】

具体的には、制御部７は、第１空気弁５Ａを開き、第２空気弁５Ｂを閉じると共に、第３空気弁６Ａを開き、第４空気弁６Ｂを閉じ、第５空気弁６Ｃを開く。これにより、地熱利用空気が室外器３Ａに供給され、放熱器２Ａに室外空気が供給され、放熱器２Ａにて加熱された室外空気が吸熱器４Ａに供給される。

【0043】

したがって、第４運転モードでは、室外器３Ａに地熱利用空気が供給されるので、第２空調装置３の冷房効率が向上するとともに、放熱器２Ａに室外空気が供給され、放熱器２Ａにて加熱された室外空気が吸熱器４Ａに供給されるので、給湯器４の効率が向上する。

【0044】

＜第５運転モード（図５参照）＞
第５運転モードは、地熱温度が外気温度より高い場合であって、第２空調装置３が暖房運転を実行している場合に実行される運転モードである。当該運転モードでは、制御部７は、第２空気弁５Ｂ及び第３空気弁６Ａを開き、第４空気弁６Ｂ及び第５空気弁６Ｃを閉じる。

【0045】

これにより、地熱利用空気が放熱器２Ａに供給される。放熱器２Ａを冷却して温度が上昇した地熱利用空気、つまり高温排気は、少なくとも室外器３Ａに供給される。したがって、第２空調装置３の暖房効率が向上する。なお、第１空気弁５Ａは、給湯器４が稼働している場合には開かれ、給湯器４が停止している場合は閉じられる。

【0046】

（その他の実施形態）
上述の実施形態に係る第１空調装置２は、サーバ室の冷房を行う空調装置であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、冷蔵倉庫の冷房を行う空調装置であってもよい。

【0047】

上述の実施形態に係る第２空調装置３は、集合住宅の住戸用のエアコンであった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、商業施設の空調を行うエアコンであってもよい。

【0048】

さらに、本開示は、上述の実施形態に記載された開示の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態が組み合わせられた構成、又は上述の実施形態において、図示された構成要件もしくは符号を付して説明された構成要件のうちいずれかが廃止された構成であってもよい。

【符号の説明】

【0049】

１… 空調システム ２…第１空調装置 ２Ａ… 放熱器
３… 第２空調装置 ３Ａ…室外熱交換器 ４… 給湯器
４Ａ… 吸熱器 ５…廃熱供給装置 ５Ａ… 第１空気弁
５Ｂ… 第２空気弁 ６…地熱回収装置 ６Ａ… 第３空気弁
６Ｂ… 第４空気弁 ６Ｃ…第５空気弁 ６Ｄ… 第１温度センサ
６Ｅ… 第２温度センサ ７…制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】