JP2004205081A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】熱源水の循環および冷凍サイクルの運転による空調を可能とし、しかも室内ユニットに収容する各熱交換器の種類を共通化して室内ユニットの小形化を図りながら必要十分な空調能力を確保することができる空気調和機を提供する。
【解決手段】熱源水を冷凍サイクルの冷媒／水熱交換器９に通してファンコイル５４に導き、そのファンコイル５４から流出する水を冷凍サイクルの冷媒／水熱交換器５に通して排出する。熱源水の一部をファンコイル５３に導き、そのファンコイル５３から流出する水をファンコイル５４から冷媒／水熱交換器５に向かう水の流れに合流させる。そして、空調負荷に応じて冷凍サイクルの運転・停止を制御する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱源水の循環により空調を行う空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビルに設置された熱源水供給装置等で作られる熱源水（冷水または温水）をファンコイル式熱交換器に流すとともに、冷媒／空気熱交換器を有する冷凍サイクルを熱源として設け、室内から吸込んだ空気を上記ファンコイル式熱交換器および上記冷媒／空気熱交換器に通して室内に吹出すことにより、室内を冷房または暖房する空気調和機がある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平６−６８３９２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、構造が互いに異なるファンコイル式熱交換器および冷媒／空気熱交換器を吸込み空気の流路に設けるものでは、両熱交換器が形状面で干渉し合うなどの理由により、両熱交換器の設置に大きなスペースを要してしまう。ひいては、両熱交換器が収容される室内ユニットが大型化してしまう。
【０００５】
この発明は、上記の事情を考慮したもので、熱源水の循環および冷凍サイクルの運転による空調を可能とし、しかも室内ユニットに収容する各熱交換器の種類を共通化して室内ユニットの小形化を図りながら必要十分な空調能力を確保することができる空気調和機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の空気調和機は、室内空気を吸込み、その吸込み空気を第１熱交換器および第２熱交換器に通して室内に吹出す室内ユニットと、圧縮機、第１冷媒／水熱交換器、流量調整弁、第２冷媒／水熱交換器を通して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、を備えている。さらに、熱源水を第２冷媒／水熱交換器に通して第２熱交換器に導き、その第２熱交換器から流出する水を第１冷媒／水熱交換器に通して排出するとともに、熱源水の一部を第１熱交換器に導き、その第１熱交換器から流出する水を第２熱交換器から第１冷媒／水熱交換器に向かう水の流れに合流させる水循環手段を備え、空調負荷に応じて冷凍サイクルの運転・停止を制御する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、圧縮機１から吐出されるガス冷媒が吐出管２を介して四方弁３に供給される。四方弁３は冷房時に通電オフされて図示の状態となり、暖房時に通電オンされて切換作動する。
【０００８】
四方弁３が通電オフのとき、吐出管２内のガス冷媒がガス側管４を介して第１冷媒／水熱交換器５の流路５ｒに流れる。冷媒／水熱交換器５は、小形でしかも熱交換性能が高いプレート式熱交換器で、流路５ｒに流入するガス冷媒と流路５ｗに流入する水との熱交換を行う。流路５ｒに流入するガス冷媒は、流路５ｗに流入する水に放熱して凝縮する。凝縮して流路５ｒから流出する液冷媒は、液側管６、流量調整弁７、および液側管８を通り、第２冷媒／水熱交換器９の流路９ｒに流れる。冷媒／水熱交換器９は、小形でしかも熱交換性能が高いプレート式熱交換器で、流路９ｒに流入する液冷媒と流路９ｗに流入する水との熱交換を行う。流路９ｒに流入する液冷媒が、流路９ｗに流入する水から熱を奪って蒸発することになる。蒸発して流路９ｒから流出するガス冷媒は、ガス側管１０、四方弁３、および吸込管１１を通り、圧縮機１に吸込まれる。
【０００９】
四方弁３が通電オンによって切換作動した場合は、吐出管２内のガス冷媒がガス側管１０を介して冷媒／水熱交換器９の流路９ｒに導かれる。流路９ｒに流入するガス冷媒は、流路９ｗに流入する水に放熱して凝縮する。凝縮して流路９ｒから流出する液冷媒は、液側管８、流量調整弁７、および液側管６を通り、冷媒／水熱交換器５の流路５ｒに流れる。流路５ｒに流入した液冷媒は、流路５ｗに流入する水から熱を奪って蒸発する。蒸発して流路５ｗから流出するガス冷媒は、ガス側管４、四方弁３、および吸込管１１を通り、圧縮機１に吸込まれる。
【００１０】
これら圧縮機１から吸込管１１にかけての構成により、四方弁３の通電オン，オフによって冷房回路と暖房回路の選択的な形成が可能なヒートポンプ式冷凍サイクルが構成されている。
【００１１】
圧縮機１の駆動用としてインバータ１２が設けられている。インバータ１２は、商用交流電源１３の電圧を整流し、整流後の直流電圧を制御部６０の指令に応じた周波数の交流電圧に変換し、出力する。この出力により、圧縮機１が駆動される。インバータ１２の出力周波数が変化すると、圧縮機１の容量（能力）が変化する。
【００１２】
一方、ビル等に設置されている熱源水供給装置２０で作られる熱源水（冷水または温水）は、水管３１に供給される。水管３１に供給された熱源水は、水／水熱交換器３２の第１流路３２ａ、水管３３、冷媒／水熱交換器９の流路９ｗ、および水管３４により、第２熱交換器たとえばファンコイル式熱交換器（以下、ファンコイルという）５４に導かれる。このファンコイル５４は、室内ユニット５０に収容されており、水管３４から供給される水と室内ファン５２により吸込まれる室内空気との熱交換を行う。
【００１３】
ファンコイル５４から流出する水は、水管３５および二方弁（開閉弁ともいう）３６を通り、上記冷媒／水熱交換器５の流路５ｗに導かれる。流路５ｗから流出する水は、水管３７により上記熱源水供給装置２０に導かれる（排出される）。
【００１４】
水／水熱交換器３２の流路３２ａを経た水管３３内の水の一部（ほぼ５０％の量）が、水管３８に分流して第１熱交換器たとえばファンコイル式熱交換器（以下、ファンコイルという）５３に導かれる。このファンコイル５３は、上記ファンコイル５４と共に室内ユニット５０に収容されており、水管３８から供給される水と室内ファン５２により吸込まれる室内空気との熱交換を行う。ファンコイル５３から流出する水は、水管３９により、ファンコイル５４から二方弁３６および冷媒／水熱交換器５に向かう水管３５の水の流れに合流する。そして、この合流後の水管３５内の水の一部が、水管４０に分流して水／水熱交換器３２の流路３２ｂ、水管４１、流量絞り機構たとえば流量絞り弁４２を通り、二方弁３６から冷媒／水熱交換器５に向かう水管３５の水の流れに戻される。
【００１５】
熱源水供給装置２０で作られた熱源水が上記のように流れる経路のことを第１水循環路と称する。
【００１６】
この第１水循環路は二方弁３６の開放により形成されるもので、二方弁３６が閉成された場合は次の第２水循環路が形成される。
【００１７】
すなわち、第２水循環路では、熱源水供給装置２０で作られた熱源水が、水管３１、水／水熱交換器３２の流路３２ａ、水管３３、冷媒／水熱交換器９の流路９ｗ、および水管３４を通り、ファンコイル５４に導かれる。ファンコイル５４から流出する水は、水管３５、水管４０、水／水熱交換器３２の流路３２ｂ、水管４１、および流量絞り弁４２を通り、冷媒／水熱交換器５の流路５ｗに導かれる。流路５ｗから流出する水は、水管３７により熱源水供給装置２０に導かれる。また、水／水熱交換器３２の流路３２ａを経た水管３３内の水の一部が、水管３８に分流してファンコイル５３に導かれる。ファンコイル５３から流出する水は、水管３９により、ファンコイル５４から水／水熱交換器３２に向かう水管３５内の水の流れに合流される。
【００１８】
上記室内ユニット５０は、室内空気の吸気口５０ａ、この吸気口５０ａに設けられたフィルタ５１、この吸込口５０ａおよびフィルタ５１を通して室内空気を吸込むための室内ファン５２、この室内ファン５２の吸込み空気を室内に吹出す吹出口５０ｂ、吸込口５０ａと室内ファン５２との間の通風路に設けられた上記ファンコイル５３，５４、吸込口５０ａとファンコイル５３との間の通風路に設けられた室内温度センサ５５を有している。吸込み空気の流れ方向に沿う上流側にファンコイル５３が配置され、下流側にファンコイル５４が配置される関係となっている。室内温度センサ５５は、吸込み空気の温度を室内温度Ｔａとして検知する。
【００１９】
６０は当該空気調和機を制御する制御部である。この制御部６０に、上記四方弁３、流量調整弁７、インバータ１２、室内温度センサ５５、リモートコントロール式の操作部（以下、リモコンという）６１、および水温センサ６２が接続されている。水温センサ６２は、上記水管３１に供給される熱源水の温度Ｔｉを検知する。
【００２０】
制御部６０は、主要な機能として、次の（Ａ）〜（Ｊ）の手段を備えている。
（Ａ）熱源水の温度Ｔｉが設定値２５℃未満で、冷房負荷ΔＴが所定値ΔＴ１未満のとき、第１水循環路を形成し、冷凍サイクルを停止する第１の冷房運転手段。
【００２１】
（Ｂ）熱源水の温度Ｔｉが設定値２５℃未満で、冷房負荷ΔＴが所定値ΔＴ１以上のとき、第１水循環路を形成し、冷凍サイクルを冷房回路運転する第２の冷房運転手段。
【００２２】
（Ｃ）熱源水の温度Ｔｉが設定値２５℃以上で、冷房負荷ΔＴが所定値ΔＴ１以上のとき、第２水循環路を形成し、冷凍サイクルを冷房回路運転する第３の冷房運転手段。
【００２３】
（Ｄ）熱源水の温度Ｔｉが設定値２５℃以上で、暖房負荷ΔＴが所定値ΔＴ１未満のとき、第１水循環路を形成し、冷凍サイクルを停止する第１の暖房運転手段。
【００２４】
（Ｅ）熱源水の温度Ｔｉが設定値２５℃以上で、暖房負荷ΔＴが所定値ΔＴ１以上のとき、第１水循環路を形成し、冷凍サイクルを暖房回路運転する第２の暖房運転手段。
【００２５】
（Ｆ）熱源水の温度Ｔｉが設定値２５℃未満で、暖房負荷ΔＴが所定値ΔＴ１以上のとき、第２水循環路を形成し、冷凍サイクルを暖房回路運転する第３の暖房運転手段。
【００２６】
（Ｇ）第１の冷房運転手段および第３の冷房運転手段による冷房運転時、冷房負荷ΔＴに応じて室内ユニット５０の吸込み空気量（室内ファン５２の風量）を制御する制御手段。
【００２７】
（Ｈ）第１の暖房運転手段および第３の暖房運転手段による暖房運転時、暖房負荷ΔＴに応じて室内ユニット５０の吸込み空気量（室内ファン５２の風量）を制御する制御手段。
【００２８】
（Ｉ）第２の冷房運転手段および第４の冷房運転手段による冷房運転時、冷房負荷ΔＴに応じて圧縮機１の容量（インバータ１２の出力周波数）を制御する制御手段。
【００２９】
（Ｊ）第２の暖房運転手段および第４の暖房運転手段による暖房運転時、暖房負荷ΔＴに応じて圧縮機１の容量（インバータ１２の出力周波数）を制御する制御手段。
【００３０】
つぎに、図２のフローチャートを参照しながら作用について説明する。
【００３１】
（１）通常冷房モード
室内温度センサ５５により室内温度Ｔａが検知され（ステップ１０１）、その検知温度Ｔａとリモコン６１で設定される室内設定温度Ｔｓとの差ΔＴ（＝Ｔａ−Ｔｓ）が冷房負荷として検出される（ステップ１０２）。さらに、熱源水供給装置２０から水管３１に供給される熱源水の温度Ｔｉが、水温センサ６２により検知される（ステップ１０３）。
【００３２】
この冷房に際しては（ステップ１０４のＹＥＳ）、熱源水の温度Ｔｉが２５℃未満で（ステップ１０５のＹＥＳ；熱源水が冷水）、冷房負荷ΔＴが所定値ΔＴ１未満で（ステップ１０６のＹＥＳ）、かつ冷房負荷ΔＴが零（ΔＴ＝０）でなければ（ステップ１０７のＮＯ）、圧縮機１が停止され（ステップ１０８）、二方弁３６が開放され（ステップ１０９）、室内ファン５２が運転される（ステップ１１０）。そして、冷房負荷ΔＴが大きいほど、室内ファン５２の風量が増大方向に制御される（ステップ１１１）。
【００３３】
二方弁３６が開放すると、第１水循環路が形成される。第１水循環路では、冷水が水／水熱交換器３２の流路３２ａおよび冷媒／水熱交換器９を通ってファンコイル５４に流れる。このとき、圧縮機１が停止（冷凍サイクルが停止）しているので、冷媒／水熱交換器９は単なる水路となる。
【００３４】
ファンコイル５４に供給された冷水は、室内からの吸込み空気を冷却する。この冷却後の水は、ファンコイル５４から二方弁３６および冷媒／水熱交換器５を経て、熱源水供給装置２０に戻る。冷媒／水熱交換器５は、圧縮機１が停止（冷凍サイクルが停止）していることにより、単なる水路となる。
【００３５】
水／水熱交換器３２の流路３２ａから流出する冷水の一部が分流し、ファンコイル５３に導かれる。ファンコイル５３に供給された冷水は、室内からの吸込み空気を冷却する。この冷却後の水は、ファンコイル５３から二方弁３６および冷媒／水熱交換器５に向かう水の流れに合流する。
【００３６】
ファンコイル５３，５４から流出して二方弁３６および冷媒／水熱交換器５に向かう水の一部が、水／水熱交換器３２側に分流し、その水／水熱交換器３２の流路３２ｂおよび流量絞り弁４２を通って、二方弁３６から冷媒／水熱交換器５に向かう水の流れに戻る。こうして、少量の水が水／水熱交換器３２の流路３２ｂを通ることにより、流路３２ｂおよびその周辺部に水が滞留しなくなる。水が滞留しないことにより、管路の腐食や水の変質を防ぐことができる。
【００３７】
以上のように、冷水を２つのファンコイル５３，５４に通して循環させることにより、室内を効率良く冷房することができる。冷房負荷ΔＴに応じて室内ファン５２の風量を制御するので、冷房負荷ΔＴに応じた最適な冷房能力を確保することができる。冷水の循環だけで、冷凍サイクルを運転しないので、省エネルギ効果を得ることができる。
【００３８】
水と空気の熱交換を行う同じ種類のファンコイル５３，５４を採用したことにより、ファンコイル５３，５４を形状面での干渉などを生じることなく設置して室内ユニット５０内に収容することができる。これにより、室内ユニット５０の小形化が図れる。
【００３９】
その後、室内温度Ｔａが設定室内温度Ｔｓまで低下して冷房負荷ΔＴが零になると（ステップ１０７のＹＥＳ）、二方弁３６が閉成される（ステップ１１２）。
【００４０】
二方弁３６が閉成すると、第２水循環路が形成される。第２水循環路では、ファンコイル５３，５４から流出する水の全てが水／水熱交換器３２の流路３２ａに流入するようになり、その流路３２ａから流出する水が流量絞り弁４２および空気／水熱交換器５を通って熱源水供給装置２０に流れる。
【００４１】
ファンコイル５３，５４から流出して水／水熱交換器３２の流路３２ｂに流入する水は、吸込み空気と熱交換した後であるため温度上昇しており、その上昇値は室内温度Ｔａに近い２５℃程度となる。この２５℃程度の水が水／水熱交換器３２の流路３２ｂに流れて流路３２ａの冷水と熱交換することにより、水／水熱交換器３２の流路３２ａから流出してファンコイル５３，５４へ流れる冷水の温度も室内温度Ｔａに近い温度となる。しかも、流路３２ｂから流出して空気／水熱交換器５へと流れる水の流路には流量絞り弁４２の流路抵抗が存在するので、冷水の循環流量が少なくなる。
【００４２】
このように、冷房負荷ΔＴが零の場合は、室内温度Ｔａに近い温度の少量の水がファンコイル５３，５４を通して循環することにより、冷房能力がほぼ零となる。室内ファン５２の運転による送風のみ継続する。
【００４３】
（２）高能力冷房モード
上記の通常冷房が実施されているとき、冷房負荷ΔＴが増大し、ファンコイル５３，５４の熱交換のみでは能力不足となった場合、以下の高能力冷房が実施される。
【００４４】
すなわち、冷房時（ステップ１０４のＹＥＳ）、熱源水の温度Ｔｉが２５℃未満で（ステップ１０５のＹＥＳ；熱源水が冷水）、冷房負荷ΔＴが所定値ΔＴ１以上になると（ステップ１０６のＮＯ）、四方弁３が通電オフされ（ステップ１１３のＹＥＳ、ステップ１１４）、二方弁３６が開放され（ステップ１１６）、圧縮機１が運転され（ステップ１１７）、室内ファン５２が運転される（ステップ１１８）。そして、冷房負荷ΔＴが大きいほど、圧縮機１の容量が増大方向に制御される（ステップ１１９）。
【００４５】
この場合も二方弁３６の開放により、第１水循環路が形成される。通常冷房モードと異なるのは、圧縮機１が冷房回路運転されて、冷媒／水熱交換器９が蒸発器として機能し、冷媒／水熱交換器５が凝縮器として機能する点である。冷媒／水熱交換器９が蒸発器として機能することにより、ファンコイル５４に供給される冷水が冷却される。この冷却作用によって冷水から奪われる熱は、冷媒／水熱交換器５を通る水に排出される。
【００４６】
このように、冷水を２つのファンコイル５３，５４に通して循環させながら、ファンコイル５４に供給される冷水を冷凍サイクルの運転によってさらに冷却することにより、冷房負荷ΔＴの増大にかかわらず、室内を効率良く冷房することができる。冷房負荷ΔＴに応じて圧縮機１の容量を制御するので、冷房負荷ΔＴに応じた最適な冷房能力を確保することができる。
【００４７】
とくに、吸込み空気の流れ方向に沿う上流側にファンコイル５３を配置し、下流側にファンコイル５４を配置していることにより、吸込み空気は先ずファンコイル５３の冷水で冷却され、続くファンコイル５４ではさらに低温度の冷水で冷却される。このように、冷却温度域が順に低くなる２段構えの冷却を行うことにより、吸込み空気に対する冷却効率が大幅に向上する。
【００４８】
しかも、水／水熱交換器３２の流路３２ａから流出する冷水は、ほぼ半分の量が冷媒／水熱交換器９の流路９ｗを通してファンコイル５４に供給され、残りのほぼ半分の量がファンコイル５３に供給される。冷媒／水熱交換器９の流路９ｗに供給される冷水量が全量のほぼ半分に抑えられることにより、冷水に対する冷媒／水熱交換器９の冷却効率が向上し、冷媒／水熱交換器９の冷却作用を存分に受けて温度低下した冷水をファンコイル５４に供給することができる。
【００４９】
なお、ファンコイル５３，５４から流出して水／水熱交換器３２の流路３２ｂに流入する水は、室内空気との熱交換によって温度上昇した状態にある。この温度上昇した水により、水／水熱交換器３２の流路３２ａ側を通る冷水（冷媒／水熱交換器９に向かう冷水）の温度が不要に上がってしまうのではないかという心配が生じる。しかしながら、ファンコイル５４に供給される冷水が冷凍サイクルの冷媒／水熱交換器９で十分に冷却された状態にあるため、流路３２ｂに流入する水の温度は流路３２ａ側を流れる冷水の温度に対してそれほど高くはならない。流路３２ａ側の冷水の温度がいくらか上昇しても、その温度上昇分は次段の冷媒／水熱交換器９の冷却作用によって十分に吸収される。よって、上記の心配は不要である。
【００５０】
（３）温水による冷房モード（いわゆる逆冷房モード）
冷房時（ステップ１０４のＹＥＳ）、熱源水の温度Ｔｉが２５℃以上であれば（ステップ１０５のＮＯ）、熱源水が温水になったとの判断の下に、四方弁３が通電オフされ（ステップ１２０のＹＥＳ、ステップ１２１）、二方弁３６が閉成され（ステップ１２３）、圧縮機１が運転され（ステップ１２４）、室内ファン５２が運転される（ステップ１２５）。そして、冷房負荷ΔＴが大きいほど、圧縮機１の容量が増大方向に制御される（ステップ１２６）。
【００５１】
二方弁３６が閉成すると、第２水循環路が形成されて、ファンコイル５３，５４から流出する水の全てが水／水熱交換器３２の流路３２ａに流入するようになり、その流路３２ａから流出する水が流量絞り弁４２および空気／水熱交換器５を通って熱源水供給装置２０に流れる。
【００５２】
ファンコイル５３，５４から流出して水／水熱交換器３２の流路３２ｂに流入する水は、室内空気と熱交換した後であるため温度上昇するが、その上昇値は室内温度Ｔａに近い２５℃程度である。この２５℃程度の水が水／水熱交換器３２の流路３２ｂに流れて流路３２ａ側の温水と熱交換することにより、流路３２ａから流出する温水の温度が低下する。たとえば、流路３２ａに流入する温水の温度が４５℃〜５０℃の場合、流路３２ａから流出する温水の温度は３０℃程度まで低下する。この温度低下した温水は、冷媒／水熱交換器９によって冷房に十分な１０℃程度まで冷却され、ファンコイル５４に供給される。
【００５３】
水／水熱交換器３２の流路３２ａから流出する３０℃程度の温水の一部が分流してファンコイル５３にも流れるが、そのファンコイル５３に流れる温水の温度と室内温度Ｔａとの差は小さく、しかも二方弁３６の閉成に基づく流量絞り弁４２の投入によって温水の全体流量が減少することから、ファンコイル５３を通過する吸込み空気の温度上昇分はごくわずかである。しかも、このわずかな温度上昇分は、次段のファンコイル５４の冷却作用によって十分に吸収される。よって、温水の一部がファンコイル５３に流れることによる冷房能力への悪影響は生じない。
【００５４】
以上のように、熱源水が温水であっても、その温水を冷凍サイクルの運転によって冷却してからファンコイル５４に供給することにより、室内を確実に冷房することができる。冷房負荷ΔＴに応じて圧縮機１の容量を制御するので、冷房負荷ΔＴに応じた最適な冷房能力を確保することができる。
【００５５】
温水を水／水熱交換器３２の熱交換によって予め温度低下させてから冷媒／水熱交換器９に導くようにしているので、その温度低下分だけ、冷凍サイクルの運転能力（圧縮機１の容量）を節減できる。これは、省エネルギ効果の向上につながる。
【００５６】
（４）通常暖房モード
室内温度センサ５５により室内温度Ｔａが検知され（ステップ１０１）、その検知温度Ｔａとリモコン６１で設定される室内設定温度Ｔｓとの差ΔＴ（＝Ｔｓ−Ｔａ）が暖房負荷として検出される（ステップ１０２）。さらに、熱源水供給装置２０から水管３１に供給される熱源水の温度Ｔｉが、水温センサ６２により検知される（ステップ１０３）。
【００５７】
この暖房に際し（ステップ１０４のＮＯ）、熱源水の温度Ｔｉが２５℃以上で（ステップ１２７のＹＥＳ；熱源水が温水）、暖房負荷ΔＴが所定値ΔＴ１未満で（ステップ１０６のＹＥＳ）、かつ暖房負荷ΔＴが零（ΔＴ＝０）でなければ（ステップ１０７のＮＯ）、圧縮機１が停止され（ステップ１０８）、二方弁３６が開放され（ステップ１０９）、室内ファン５２が運転される（ステップ１１０）。そして、暖房負荷ΔＴが大きいほど、室内ファン５２の風量が増大方向に制御される（ステップ１１１）。
【００５８】
二方弁３６が開放すると、第１水循環路が形成されて、温水がファンコイル５３，５４に流れる。第１水循環路での温水の流れについては、通常冷房モードの冷水の流れと同じなので、その説明は省略する。
【００５９】
このように、温水を２つのファンコイル５３，５４に通して循環させることにより、室内を効率良く暖房することができる。暖房負荷ΔＴに応じて室内ファン５２の風量を制御するので、暖房負荷ΔＴに応じた最適な暖房能力を確保することができる。温水の循環だけで、冷凍サイクルを運転しないので、省エネルギ効果を得ることができる。
【００６０】
その後、室内温度Ｔａが設定室内温度Ｔｓまで上昇して暖房負荷ΔＴが零になると（ステップ１０７のＹＥＳ）、二方弁３６が閉成される（ステップ１１２）。
【００６１】
二方弁３６が閉成すると、第２水循環路が形成される。この場合、ファンコイル５３，５４から流出する水の全てが水／水熱交換器３２の流路３２ａに流入するようになり、その流路３２ａから流出する水が流量絞り弁４２および空気／水熱交換器５を通って熱源水供給装置２０に流れる。
【００６２】
ファンコイル５３，５４から流出して水／水熱交換器３２の流路３２ｂに流入する水は、吸込み空気と熱交換した後であるため温度低下しており、その低下値は室内温度Ｔａに近い２０℃程度となる。この２０℃程度の水が水／水熱交換器３２の流路３２ｂに流れて流路３２ａの温水と熱交換することにより、水／水熱交換器３２の流路３２ａから流出してファンコイル５３，５４へ流れる温水の温度も室内温度Ｔａに近い温度となる。しかも、流路３２ｂから流出して空気／水熱交換器５へと流れる水の流路に流量絞り弁４２の流路抵抗が存在しているので、温水の循環流量が少なくなる。
【００６３】
このように、暖房負荷ΔＴが零の場合は、室内温度Ｔａに近い温度の少量の水がファンコイル５３，５４を通して循環することにより、暖房能力がほぼ零となる。
【００６４】
（５）高能力暖房モード
上記の通常暖房が実施されているとき、暖房負荷ΔＴが増大し、ファンコイル５３，５４の熱交換のみでは能力不足となった場合、以下の高能力暖房が実施される。
【００６５】
すなわち、暖房時（ステップ１０４のＹＥＳ）、熱源水の温度Ｔｉが２５℃以上で（ステップ１０５のＹＥＳ；熱源水が温水）、暖房負荷ΔＴが所定値ΔＴ１以上になると（ステップ１０６のＮＯ）、四方弁３が通電オンされ（ステップ１１３のＮＯ、ステップ１１５）、二方弁３６が開放され（ステップ１１６）、圧縮機１が運転され（ステップ１１７）、室内ファン５２が運転される（ステップ１１８）。そして、暖房負荷ΔＴが大きいほど、圧縮機１の容量が増大方向に制御される（ステップ１１９）。
【００６６】
この場合も二方弁３６の開放により、第１水循環路が形成される。通常暖房モードと異なるのは、圧縮機１が暖房回路運転されて、冷媒／水熱交換器９が凝縮器として機能し、冷媒／水熱交換器５が蒸発器として機能する点である。冷媒／水熱交換器９が凝縮器として機能することにより、ファンコイル５４に供給される温水が加熱される。この加熱用の熱が、冷媒／水熱交換器５を通る水から汲み上げられる。
【００６７】
このように、温水を２つのファンコイル５３，５４に通して循環させながら、ファンコイル５４に供給される温水を冷凍サイクルの運転によってさらに加熱することにより、暖房負荷ΔＴの増大にかかわらず、室内を効率良く暖房することができる。暖房負荷ΔＴに応じて圧縮機１の容量を制御するので、暖房負荷ΔＴに応じた最適な暖房能力を確保することができる。
【００６８】
とくに、吸込み空気の流れ方向に沿う上流側にファンコイル５３を配置し、下流側にファンコイル５４を配置していることにより、吸込み空気は先ずファンコイル５３の温水で加熱され、続くファンコイル５４ではさらに高温度の温水で加熱される。このように、加熱温度域が順に高くなる２段構えの加熱を行うことにより、吸込み空気に対する加熱効率が大幅に向上する。
【００６９】
しかも、水／水熱交換器３２の流路３２ａから流出する温水は、ほぼ半分の量が冷媒／水熱交換器９の流路３２ａを通してファンコイル５４に供給され、残りのほぼ半分の量がファンコイル５３に供給される。冷媒／水熱交換器９の流路３２ａに供給される温水量が全量のほぼ半分に抑えられることにより、温水に対する冷媒／水熱交換器９の加熱効率が向上し、冷媒／水熱交換器９の加熱作用を存分に受けて温度上昇した温水をファンコイル５４に供給することができる。
【００７０】
なお、ファンコイル５３，５４から流出して水／水熱交換器３２の流路３２ｂに流入する水は、室内空気との熱交換によって温度低下した状態にある。この温度低下した水により、水／水熱交換器３２の流路３２ａ側を通る温水（冷媒／水熱交換器９に向かう温水）の温度が不要に下がってしまうのではないかという心配が生じる。しかしながら、ファンコイル５４に供給される温水が冷凍サイクルの冷媒／水熱交換器９で十分に加熱された状態にあるため、流路３２ｂに流入する水の温度は流路３２ａ側を流れる温水の温度に対してそれほど低くはならない。流路３２ａ側の温水の温度がいくらか低下しても、その温度低下分は次段の冷媒／水熱交換器９の加熱作用によって十分に吸収される。よって、上記の心配は不要である。
【００７１】
（６）冷水による暖房モード（いわゆる逆暖房モード）
暖房時（ステップ１０４のＮＯ）、熱源水の温度Ｔｉが２５℃未満であれば（ステップ１２７のＮＯ）、熱源水が冷水になったとの判断の下に、四方弁３が通電オンされ（ステップ１２０のＮＯ、ステップ１２２）、二方弁３６が閉成され（ステップ１２３）、圧縮機１が運転され（ステップ１２４）、室内ファン５２が運転される（ステップ１２５）。そして、暖房負荷ΔＴが大きいほど、圧縮機１の容量が増大方向に制御される（ステップ１２６）。
【００７２】
二方弁３６が閉成すると、第２水循環路が形成されて、ファンコイル５３，５４から流出する水の全てが水／水熱交換器３２の流路３２ａに流入するようになり、その流路３２ａから流出する水が流量絞り弁４２および空気／水熱交換器５を通って熱源水供給装置２０に流れる。
【００７３】
ファンコイル５３，５４から流出して水／水熱交換器３２の流路３２ｂに流入する水は、室内空気と熱交換した後であるため温度低下するが、その低下値は室内温度Ｔａに近い２０℃程度である。この２０℃程度の水が水／水熱交換器３２の流路３２ｂに流れて流路３２ａ側の冷水（たとえば１７℃）と熱交換することにより、流路３２ａから流出する冷水の温度が２０℃程度まで上昇する。この温度上昇した冷水は、冷媒／水熱交換器９によって暖房に十分な４０℃程度まで加熱され、ファンコイル５４に供給される。
【００７４】
水／水熱交換器３２の流路３２ａから流出する２０℃程度の冷水の一部が分流してファンコイル５３にも流れるが、そのファンコイル５３に流れる冷水の温度と室内温度Ｔａとの差は小さく、しかも二方弁３６の閉成に基づく流量絞り弁４２の投入によって冷水の全体流量が減少することから、ファンコイル５３を通過する吸込み空気の温度低下分はごくわずかである。しかも、このわずかな温度低下分は、次段のファンコイル５４の加熱作用によって十分に吸収される。よって、冷水の一部がファンコイル５３に流れることによる暖房能力への悪影響は生じない。
【００７５】
以上のように、熱源水が冷水であっても、その冷水を冷凍サイクルの運転によって加熱してからファンコイル５４に供給することにより、室内を確実に暖房することができる。暖房負荷ΔＴに応じて圧縮機１の容量を制御するので、暖房負荷ΔＴに応じた最適な暖房能力を確保することができる。
【００７６】
冷水を水／水熱交換器３２の熱交換によって予め温度上昇させてから冷媒／水熱交換器９に導くようにしているので、その温度上昇分だけ、冷凍サイクルの運転能力（圧縮機１の容量）を節減できる。これは、省エネルギ効果の向上につながる。
【００７７】
各運転モードの動作パターンを図３にまとめて示している。
【００７８】
なお、上記実施形態において、二方弁３６に代えて、水管３５と水管４０との接続部に三方弁を設け、ファンコイル５３，５４から流出する水を水管３５（冷媒／水熱交換器５の流路５ｗ）側に導く第１の流路、およびファンコイル５３，５４から流出する水を水管４０（水／水熱交換器３２の流路３２ｂ）側に導く第２の流路のいずれか一方を、選択的に形成する構成としてもよい。
【００７９】
冷房能力および暖房能力を制御するために圧縮機１の容量を変化させたが、水の循環経路にポンプまたは流量調整弁を設け、ポンプの容量変化あるいは流量調整弁の開度変化に基づく水循環量の調節によって冷房能力および暖房能力を制御する構成としてもよい。
【００８０】
その他、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【００８１】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、熱源水の循環および冷凍サイクルの運転による空調を可能とし、しかも室内ユニットに収容する各熱交換器の種類を共通化して室内ユニットの小形化を図りながら必要十分な空調能力を確保することができる空気調和機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の構成を示す図。
【図２】一実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図３】一実施形態の各運転モードにおける動作パターンを示す図。
【符号の説明】
１…圧縮機、３…四方弁、５…冷媒／水熱交換器、９…冷媒／水熱交換器、２０…熱源水供給装置、３２…水／水熱交換器、３６…二方弁、４２…流量絞り弁（流量絞り機構）、５０…室内ユニット、５０ａ…吸込口、５０ｂ…吹出口、５２…室内ファン、５３…ファンコイル式熱交換器（第２熱交換器）、５４…ファンコイル式熱交換器（第１熱交換器）、５５…室内温度センサ、６０…制御部、６２…水温センサ

Claims (6)

1. 室内空気を吸込み、その吸込み空気を第１熱交換器および第２熱交換器に通して室内に吹出す室内ユニットと、
   圧縮機、第１冷媒／水熱交換器、流量調整弁、第２冷媒／水熱交換器を通して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、
   熱源水を前記第２冷媒／水熱交換器に通して前記第２熱交換器に導き、その第２熱交換器から流出する水を前記第１冷媒／水熱交換器に通して排出するとともに、前記熱源水の一部を前記第１熱交換器に導き、その第１熱交換器から流出する水を前記第２熱交換器から前記第１冷媒／水熱交換器に向かう水の流れに合流させる水循環手段と、
   空調負荷に応じて前記冷凍サイクルの運転・停止を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする空気調和機。
2. 室内空気を吸込み、その吸込み空気を第１熱交換器および第２熱交換器に通して室内に供給する室内ユニットと、
   圧縮機から吐出される冷媒が第１冷媒／水熱交換器、流量調整弁、第２冷媒／水熱交換器を通って前記圧縮機に戻る冷房回路、および前記圧縮機から吐出される冷媒が前記第２冷媒／水熱交換器、前記流量調整弁、前記第１冷媒／水熱交換器を通って前記圧縮機に戻る暖房回路を選択的に形成する冷凍サイクルと、
   前記熱源水を水／水熱交換器の第１流路および前記第２冷媒／水熱交換器に通して前記第２熱交換器に導き、その第２熱交換器から流出する水を前記第１冷媒／水熱交換器に通して排出するとともに、前記水／水熱交換器の第１流路から流出する水の一部を分流して前記第１熱交換器に導き、その第１熱交換器から流出する水を前記第２熱交換器から前記水／水熱交換器の第２流路に向かう水の流れに合流し、その合流後の水の一部を分流し前記水／水熱交換器および流量絞り機構に通して前記第２熱交換器から前記第１冷媒／水熱交換器に向かう水の流れに戻す第１水循環手段と、
   熱源水を前記水／水熱交換器の第１流路および前記第２冷媒／水熱交換器に通して前記第２熱交換器に導き、その第２熱交換器から流出する水を前記水／水熱交換器の第２流路、前記流量絞り機構、および前記第１冷媒／水熱交換器に通して排出するとともに、前記水／水熱交換器の第１流路から流出する水の一部を分流して前記第１熱交換器に導き、その第１熱交換器から流出する水を前記第２熱交換器から前記水／水熱交換器の第２流路に向かう水の流れに合流させる第２水循環手段と、
   前記熱源水の温度および空調負荷に応じて、前記各水循環路の選択的な形成および前記冷凍サイクルの冷房回路運転・暖房回路運転・停止を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする空気調和機。（全て有り）
3. 請求項２に記載の空気調和機において、
   前記制御手段は、
   前記熱源水の温度が設定値未満で、冷房負荷が所定値未満のとき、前記第１水循環路を形成し、前記冷凍サイクルを停止する第１冷房運転手段と、
   前記熱源水の温度が設定値未満で、冷房負荷が所定値以上のとき、前記第１水循環路を形成し、前記冷凍サイクルを冷房回路運転する第２冷房運転手段と、
   前記熱源水の温度が設定値以上で、冷房負荷が所定値以上のとき、前記第２水循環路を形成し、前記冷凍サイクルを冷房回路運転する第３冷房運転手段と、
   前記熱源水の温度が設定値以上で、暖房負荷が所定値未満のとき、前記第１水循環路を形成し、前記冷凍サイクルを停止する第１暖房運転手段と、
   前記熱源水の温度が設定値以上で、暖房負荷が所定値以上のとき、前記第１水循環路を形成し、前記冷凍サイクルを暖房回路にて運転する第２暖房運転手段と、
   前記熱源水の温度が設定値未満で、暖房負荷が所定値以上のとき、前記第２水循環路を形成し、前記冷凍サイクルを暖房回路にて運転する第３暖房運転手段と、
   をさらに備えていることを特徴とする空気調和機。
4. 請求項３に記載の空気調和機において、
   前記第１冷房運転手段および前記第３の冷房運転手段による冷房運転時、冷房負荷に応じて前記室内ユニットの吸込み空気量を制御する制御手段と、
   前記第１の暖房運転手段および前記第３の暖房運転手段による暖房運転時、暖房負荷に応じて前記室内ユニットの吸込み空気量を制御する制御手段と、
   前記第２の冷房運転手段および前記第４の冷房運転手段による冷房運転時、冷房負荷に応じて前記圧縮機の容量を制御する制御手段と、
   前記第２の暖房運転手段および前記第４の暖房運転手段による暖房運転時、暖房負荷に応じて前記圧縮機の容量を制御する制御手段と、
   をさらに備えていることを特徴とする空気調和機。
5. 請求項１または請求項２に記載の空気調和機において、
   前記室内ユニットは、吸込み空気の流れ方向に沿う上流側に前記第１熱交換器を有し下流側に前記第２熱交換器を有することを特徴とする空気調和機。
6. 請求項１に記載の空気調和機において、
   前記冷凍サイクルは、四方弁により冷房回路と暖房回路を切換えるヒートポンプ式冷凍サイクルであることを特徴とする空気調和機。

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