JP2011127864A

JP2011127864A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2011127864A
Application number: JP2009289017A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Takayama; 司高山
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-30

Abstract

【課題】人等の生体の場所を特定し生体が存在する場所にのみ確実に床冷暖房パネルごとに冷暖房を行うことによって、利用者の要求に合った十分な冷暖房効果を提供しつつエネルギー消費を抑えることが可能な空気調和機を提供する。
【解決手段】圧縮機１０、加熱側中間熱交換器１１、熱源側熱交換器１２、冷却側中間熱交換器１３を備える１次側冷媒回路Ａと、加熱側中間熱交換器１１を備える加熱側冷媒回路ＢＨと、冷却側中間熱交換器１３を備える冷却側冷媒回路ＢＣとからなる２次側冷媒回路Ｂと、床冷暖房パネル４１上の生体反応を検出する人感検出部４８と、床冷暖房パネル４１上の温度を検出する温度検出部４９と、これらの情報に基づいて床冷暖房パネル４１内の流量制御部４２の開閉、１次側冷媒回路Ａ、及び２次側冷媒回路Ｂを制御する制御部５０とを備え、制御部５０によって、床冷暖房パネル４１に対して高温または低温の伝熱媒体が供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、床冷暖房パネルを備える空気調和機に関する。

従来より建物の床の冷暖房を行うヒートポンプ式床冷暖房空調装置が利用されている。このヒートポンプ式床冷暖房空調装置は、例えば、以下の特許文献１に示すように、ヒートポンプで熱交換した水等の非圧縮性流体を、室内のパネルに引き回した１経路のみを有する配管内に流通させ、床冷暖房パネル全面を冷却、若しくは加熱することによって冷房、或いは暖房を行うようにしている。

特開２００５−１６８５８号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示されている発明では、床冷暖房空調装置は床の全面を冷却、若しくは加熱することにより、利用者が存在していない場所についても一律に冷却、若しくは加熱される。そのため、利用者の存在しない場所については無駄なエネルギー消費となる。

また、複数人が床冷暖房パネル上に存在する場合には、これら利用者が快適であると感じる温度は、利用者それぞれによって異なる。従って、ある利用者によって設定された温度は必ずしも全ての利用者にとって快適であるとは限らない。

特に、同時に冷房、暖房の需要がある場合には、上述の特許文献１に開示されているヒートポンプ式床冷暖房空調装置では、冷房、或いは暖房のみの運転しかすることができないため、対応することが困難である。従って、利用者の細かな要求に応えることができない。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、人等の生体の場所を正確に特定し生体が存在する場所にのみ確実に床冷暖房パネルごとに冷暖房を行うことによって、利用者の要求に合った十分な冷暖房効果を提供しつつエネルギー消費を抑えることが可能な空気調和機を提供することである。

本発明の実施の形態に係る特徴は、空気調和機において、圧縮機、加熱側中間熱交換器、冷却側中間熱交換器、絞り機構、熱源側熱交換器、電磁弁を備える１次側冷媒回路と、加熱側中間熱交換器に連結され、床冷暖房パネル、加熱側流体ポンプを備える加熱側冷媒回路と、冷却中間熱交換器に連結され、床冷暖房パネル、冷却側流体ポンプを備える冷却側冷媒回路とからなる２次側冷媒回路と、床冷暖房パネルに設けられた床冷暖房パネル上の生体反応を検出する人感検出部と、床冷暖房パネルに設けられた床冷暖房パネル上の温度を検出する温度検出部と、人感検出部、温度検出部からの情報に基づいて床冷暖房パネル内の流量制御部の開閉、１次側冷媒回路、及び２次側冷媒回路を制御する制御部と、制御部による制御に基づいて、床冷暖房パネルに対して同時に加熱用中間熱交換器において熱交換された高温の伝熱媒体が供給され、冷却用中間熱交換器において熱交換された低温の伝熱媒体が供給される。

本発明によれば、人等の生体の場所を特定し生体が存在する場所にのみ確実に床冷暖房パネルごとに冷暖房を行うことによって、利用者の要求に合った十分な冷暖房効果を提供しつつエネルギー消費を抑えることが可能な空気調和機を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和機の全体の構成を示す回路図である。本発明の実施の形態に係る空気調和機の外観構成を示した全体図である。本発明の実施の形態に係る制御部の内部構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る空気調和機の制御の流れを示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る空気調和機の制御の流れを示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る空気調和機、特に１次側冷媒回路の制御の流れを示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る運転状態を示す回路図である。本発明の実施の形態に係る運転状態を示す回路図である。本発明の実施の形態に係る運転状態を示す回路図である。本発明の実施の形態に係る運転状態を示す回路図である。本発明の実施の形態に係る運転状態を示す回路図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和機１の全体の構成を示す回路図である。空気調和機１は、熱源側機器Ｍとこの熱源側機器Ｍに接続される利用側機器Ｎとから構成される。

熱源側機器Ｍにおいては、低温低圧の冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する圧縮機１０と、この圧縮機１０の吐出側に一端が接続された加熱側中間熱交換器１１と、この加熱側中間熱交換器１１の他端に送風ファン１２ａを備える熱源側熱交換器１２が接続される。さらに、加熱側中間熱交換器１１と熱源側熱交換器１２と並列になるように冷却側中間熱交換器１３が接続される。この加熱側中間熱交換器１１の吐出側に直列に第１の絞り機構１４ａが、熱源側熱交換器と直列に第２の絞り機構１４ｂが、冷却側中間熱交換器１３の流入側に直列に第３の絞り機構１４ｃがそれぞれ接続されている。なお、以下、適宜第１の絞り機構１４ａないし第３の絞り機構１４ｃをまとめて「絞り機構１４」と表わす。

また、加熱側中間熱交換器１１と圧縮機１０との間であって圧縮機１０の吐出側に、加熱側中間熱交換器１１と直列に第１の電磁弁１５ａが接続され、熱源側熱交換器１２と圧縮機１０との間に熱源側熱交換器１２と直列に第２の電磁弁１５ｂが接続される。さらには、圧縮機１０及び熱源側熱交換器１２を接続する配管と圧縮機１０及び冷却側中間熱交換器１３を接続する配管とをバイパスする配管（バイパス管１６）に第３の電磁弁１５ｃが接続される。なお、以下、適宜第１の電磁弁１５ａないし第３の電磁弁１５ｃをまとめて「電磁弁１５」と表わす。

これら圧縮機１０、加熱側中間熱交換器１１、熱源側熱交換器１２、冷却側中間熱交換器１３、絞り機構１４、電磁弁１５は、それぞれが配管１７によって連結され、１次側冷媒回路Ａを構成する。図１においては、破線にて１次側冷媒回路Ａを示している。また、１次側冷媒回路Ａ内を流通する１次側伝熱媒体は、１次側冷媒回路Ａ内に示す矢印の方向に流れる。

なお、圧縮機１０、絞り機構１４、電磁弁１５は、それぞれ後述する制御部５０に接続されており、制御部５０からの指示に基づいて制御される。このように制御部５０には圧縮機１０をはじめとして１次側冷媒回路Ａを構成する各機器が接続されているが、図１においては制御部５０に信号が入力することを示す矢印と制御部５０から各機器へと信号が出力することを示す矢印とのみを記載し、その他の接続を省略している。

加熱側中間熱交換器１１と冷却側中間熱交換器１３にはそれぞれ利用側機器Ｎを構成する機器が連結されて、２次側冷媒回路Ｂが構成されている。さらに２次側冷媒回路Ｂは、加熱側中間熱交換器１１を含む加熱側冷媒回路ＢＨと、冷却側中間熱交換器１３を含む冷却側冷媒回路ＢＣとで構成されている。

加熱側冷媒回路ＢＨにおいては、加熱側中間熱交換器１１の吐出側に加熱側バッファタンク２１が連結され、この加熱側バッファタンク２１の吐出側に、加熱側冷媒回路ＢＨ内に高温の伝熱媒体を循環させるための加熱側流体ポンプ２２が接続されている。さらに加熱側流体ポンプ２２の吐出側には、加熱側熱交換器２３が連結されている。

冷却側冷媒回路ＢＣにおいては、冷却側中間熱交換器１３の吐出側に冷却側熱交換器３３が連結されている。冷却側熱交換器３３を出た冷媒は、冷却側バッファタンク３１に入り、この冷却側バッファタンク３１の吐出側に、さらに冷却側冷媒回路ＢＣ内に低温の伝熱媒体を循環させるための冷却側流体ポンプ３２が接続されている。そして冷却側流体ポンプ３２の吐出側には、冷却側中間熱交換器１３が接続されている。

図１においては、一点鎖線にて加熱側冷媒回路ＢＨを示している。また、加熱側冷媒回路ＢＨ内を流通する２次側伝熱媒体は、加熱側冷媒回路ＢＨ内に示す矢印の方向に流れる。また、図１においては、二点鎖線にて冷却側冷媒回路ＢＣを示している。また、冷却側冷媒回路ＢＣ内を流通する２次側伝熱媒体は、冷却側冷媒回路ＢＣ内に示す矢印の方向に流れる。

加熱側熱交換器２３と冷却側熱交換器３３とは、後述する床冷暖房パネル４１を構成し、冷媒が加熱側熱交換器２３、或いは、冷却側熱交換器３３内を循環することによって、冷暖房が行われる。床冷暖房パネル４１は、さらに加熱側中間熱交換器１１からの２次側伝熱媒体の流通の可否を司る加熱側流量制御部４２ｈと、冷却側中間熱交換器１３からの２次側伝熱媒体の流通の可否を司る冷却側流量制御部４２ｃを備える。流量制御部４２は、例えば全閉から全開までの間で任意に開度制御が可能な電動開閉弁が採用される。なお、加熱側流量制御部４２ｈと冷却側流量制御部４２ｃについては、以下、適宜まとめて流量制御部４２と表わす。

また、床冷暖房パネル４１について、図１では１個、図２では４個、２次側冷媒回路Ｂに連結されているが、連結される個数は使用される状況に応じて任意に設定することができる。

１次側冷媒回路Ａ内を流通する冷媒には、例えば、Ｒ４１０やＣＯ２といった冷媒が好適に使用され、２次側冷媒回路Ｂ内を流通する伝熱媒体には、例えば水等の非圧縮性流体を好適に使用することができる。

また、複数の床冷暖房パネル４１を構成する流量制御部４２は、それぞれ後述する制御部５０に接続されており、制御部５０からの指示に基づいて開度制御される。このように制御部５０には流量制御部４２が接続されているが、図１においてその接続を省略しているのは上述した通りである。

図２は、空気調和機１の外観構成を示した全体図である。図２に示すように、空気調和機１は、複数の床冷暖房パネル４１が連結されて構成される。図２に示す空気調和機１では、縦２枚、横２枚、計４枚の床冷暖房パネル４１が連結されている。

床冷暖房パネル４１は、２次側冷媒回路Ｂにおいて複数が並列に接続されており、２次側冷媒回路Ｂ内を流通する伝熱媒体が供給され吐出される。

詳しくは、各床冷暖房パネル４１に高温の２次側伝熱媒体を供給する加熱側供給ヘッダー４３ｈが連結されており、加熱側中間熱交換器１１から加熱側流体ポンプ２２を介して高温の２次側伝熱媒体が供給される。図２に示すように、加熱側供給ヘッダー４３ｈから各床冷暖房パネル４１へ加熱側供給管４４ｈが蛇行状に引き回されており、加熱側中間熱交換器１１からの高温の２次側伝熱媒体の温度がなるべく変化しないような構成とされている。各床冷暖房パネル４１において、引き回された加熱側供給管４４ｈの各床冷暖房パネル４１に入った所には加熱側流量制御部４２ｈが設けられており、制御部５０からの指示に基づいて各床冷暖房パネル４１への高温の２次側伝熱媒体の供給がなされる。各床冷暖房パネル４１内を流通した高温の２次側伝熱媒体は、加熱側排出管４５ｈを通って加熱側排出ヘッダー４６ｈへと集められ、配管を介して加熱側中間熱交換器１１へと送られる。

一方、冷却側については、各床冷暖房パネル４１に低温の２次側伝熱媒体を供給する冷却側供給ヘッダー４３ｃが連結されており、冷却側中間熱交換器１３から低温の２次側伝熱媒体が供給される。図２に示すように、冷却側供給ヘッダー４３ｃから各床冷暖房パネル４１へ冷却側供給管４４ｃが加熱側供給管４４ｈと同様に蛇行状に引き回されており、冷却側中間熱交換器１３からの低温の２次側伝熱媒体の温度がなるべく変化しないような構成とされている。各床冷暖房パネル４１において、引き回された冷却側供給管４４ｃの各床冷暖房パネル４１に入った所には冷却側流量制御部４２ｃが設けられており、制御部５０からの指示に基づいて各床冷暖房パネル４１への低温の２次側伝熱媒体の供給がなされる。各床冷暖房パネル４１内を流通した低温の２次側伝熱媒体は、冷却側排出管４５ｃを通って冷却側排出ヘッダー４６ｃへと集められ、配管を介して冷却側流体ポンプ３２へと送られる。

このように、加熱側も冷却側も供給ヘッダーに接続される供給管及び排出ヘッダーに接続される排出管を用いて各床冷暖房パネル４１への２次側伝熱媒体を流通させる構成を採用することによって、各床冷暖房パネル４１への配管を簡素化することが可能となる。さらに、各床冷暖房パネル４１の加熱側、冷却側それぞれに流量制御部４２を設けることによって、床冷暖房パネル４１ごとに細かく冷暖それぞれの２次側伝熱媒体の供給を制御することが可能となる。

床冷暖房パネル４１の運転において人や動物といった生体と接触する部分が表面４７である。表面４７の表面近傍には、人感検出部４８及び温度検出部４９が設けられている。この人感検出部４８は、床冷暖房パネル４１上の生体の存在を検出するための装置であり、例えば、圧力検出装置や温度検出装置であったり、或いは、圧力と温度のいずれも検出する検出装置である。この人感検出部４８は、床冷暖房パネル４１上の生体の存在を検出することができるのであれば、例に挙げた方式の検出装置以外の検出装置であっても構わない。温度検出部４９は表面４７の温度を検出する装置である。

人感検出部４８は、図２に示す本発明の実施の形態においては、表面４７の表面上に設けられているが、床冷暖房パネル４１上の生体の存在の有無を検出することができるのであれば床冷暖房パネル４１のどの位置に設けられていても良い。一方、温度検出部４９については、その機能から表面４７の表面上に設けられている。なお、床冷暖房パネル４１に設けられる人感検出部４８、温度検出部４９の個数は任意に定めることが可能である。

人感検出部４８は、操作パネル６０に接続されており、検出した床冷暖房パネル４１上の生体の有無についての情報を送信する。また、温度検出部４９も操作パネル６０に接続されており、床冷暖房パネル４１上の温度を計測して送信する。

操作パネル６０は、家の壁面等に取り付けられ、空気調和機１の駆動を操作するためのいわゆる遠隔制御装置（リモコン）である。図２に示されているように、操作パネル６０には、空気調和機１へ運転、或いは停止の指示を行うボタン、温度設定ボタン、冷暖房の状態を示すマップが設けられている。このマップは、例えば、縦がＡ行及びＢ行、横が１列及び２列に区切られており、この升目は空気調和機１を構成する各床冷暖房パネル４１の１つ１つを示している。このマップは、液晶表示部上に表示されるようになっており、パネルの接続数が異なる場合のみ表示ができるようドットマトリクス方式の液晶表示部が望ましい。

操作パネル６０の内部には、空気調和機１の駆動を制御する制御部５０が設けられている。制御部５０は、図３に示す構成ブロック図に明らかなように、受信部５１と、判断部５２と、記憶部５３と、カウンタ５４と、指示作成部５５と、送信部５６とから構成される。

受信部５１は、人感検出部４８が検出した床冷暖房パネル４１上の生体の有無に関する情報や温度検出部４９が検出した温度に関する情報を受信する。判断部５２では、この情報からどの床冷暖房パネル４１上に生体が存在するかを確認し、いずれの床冷暖房パネル４１の運転を行うかを判断する。この判断に当たっては、記憶部５３に予め記憶されている情報を参照したり、或いは、カウンタ５４に対して運転制御の対象となる床冷暖房パネル４１のカウントを指示する。判断部５２は、指示作成部５５に対して、例えば、その判断結果に基づく各流量制御部４２への開閉の指示を作成させる。指示作成部５５において作成された指示は、送信部５６を介して例えば各流量制御部４２へと送信され、その指示に基づいて各流量制御部４２が開閉動作を行う。

以下、図３のブロック図及び図４、図５のフローチャートを使用しつつ、人感検出部４８が圧力検出装置であった場合を例に挙げて、空気調和機１の運転制御方法を説明する。なお、本発明の実施の形態における空気調和機１に設けられている複数の床冷暖房パネル４１には予め個々に番号等が付与されており、この番号によっていずれの床冷暖房パネル４１であるかが識別されるものとする。

まず、操作パネル６０を介して運転開始指令が空気調和機１に対して出されたか否かが判断される（ＳＴ１）。これは、図２に示す操作パネル６０に現われている「運転ボタン」が押し下げられたか否かを判断部５２が判断する。

運転開始指令が出された場合には（ＳＴ１のＹＥＳ）、個々の床冷暖房パネル４１（２次媒体）の目標温度Ｔｆｎの設定が受け付けられる（ＳＴ２）。これは空気調和機１の利用者が操作パネル６０の温度設定ボタンを操作して設定した温度の読み込みである。具体的には、図２に示す操作パネル６０には、個々の床冷暖房パネル４１を升目で示している。そこで例えばタッチパネル方式であれば、その升目（例えば、「Ａ−１」）に触れることで温度を設定する対象となる床冷暖房パネル４１を特定することができる。温度設定を行う床冷暖房パネル４１を特定した後に温度設定ボタンを操作して目標温度Ｔｆｎを設定する。設定された温度に関する情報は、記憶部５３に記憶されるとともに、設定された温度は操作パネル６０上に表示される。

判断部５２は、全ての床冷暖房パネル４１について温度設定がなされたか否かを確認する（ＳＴ３）。継続して温度設定がなされている場合には未だ全ての床冷暖房パネル４１について温度設定がなされていないと判断し（ＳＴ３のＮＯ）、上述の温度設定を受け付ける。

全ての床冷暖房パネル４１について温度設定がなされたと判断した場合には（ＳＴ３のＹＥＳ）、判断部５２は、温度設定がなされた床冷暖房パネル４１について、カウンタ５４に対してナンバーＮをｎ＝０と設定するように指示する（ＳＴ４）。

なお、ステップＳＴ３における温度設定操作待ちの状態で、判断部５２は、最後に温度設定がなされてから所定の時間が経過したことをもって全ての床冷暖房パネル４１について温度設定がなされたと判断するようにしてもよい。また、本発明の実施の形態における空気調和機１では、床冷暖房パネル４１ごとに個々に細かく温度設定を行うことができる。従って、接続されている床冷暖房パネル４１の数をチェックするための床冷暖房パネルナンバーＮをカウントしながら、以下に説明する各床冷暖房パネル４１の流量制御部４２の開閉状態を調整していく。

判断部５２は、床冷暖房パネルナンバーＮをｎ＝０と設定するとともに併せて、暖房用（加熱用）流量制御弁４２ｈ、冷房用（冷却用）流量制御弁４２ｃのいずれも閉止する（ＳＴ５）。これは、流量制御部４２を一旦閉止してイニシャライズを行ってから設定温度に応じた開閉制御を行うためである。なお、図４及び図５に示すフローチャートでは、流量制御部を「流量制御弁」と表わしている。

判断部５２は、操作パネル６０を介して動作指令があったか否かを確認し（ＳＴ６）、動作指令があった場合には（ＳＴ６のＹＥＳ）、判断部５２は床冷暖房パネル４１上に生体が存在するか否か、人感検出部４８から送信される情報を基に判断する（ＳＴ７）。ここで床冷暖房パネル４１上の生体の有無を判断するのは、生体が存在しない床冷暖房パネル４１を加熱、或いは冷却しないことが省エネに資するからである。

具体的には、制御部５０は、各人感検出部（圧力検出装置）４８に対して、それぞれが複数設置される床冷暖房パネル４１に生体が存在するか否かについて検出した結果を送信するように指示を出す。人感検出部４８から送られてくる情報には、いずれの床冷暖房パネル４１の人感検出部４８からの情報であるかを示す床冷暖房パネルごとに付与されている番号等に関する情報が含まれている。制御部５０では、まず判断部５２が床冷暖房パネル４１の番号Ｎとして「ｎ＝０」が付与されている床冷暖房パネルを確認し、順番に生体の存在の有無を確認していく（ＳＴ５）。

従って、床冷暖房パネル４１上に生体の存在を検出しない場合は（ＳＴ７のＮＯ）、その床冷暖房パネル４１に関しては加熱、或いは冷却を行わず、床冷暖房パネルナンバーＮをＮ＝ｎ＋１として次の床冷暖房パネル４１の設定へと進む（ＳＴ８）。

床冷暖房パネル４１上に生体の存在を検出した場合は（ＳＴ７のＹＥＳ）、判断部５２は温度検出部４９に指示し、床冷暖房パネル４１上の温度（以下、「床冷暖房パネル温度」と表わす）Ｓｆｎを検出する（ＳＴ９）。温度検出部４９が検出した床冷暖房パネル温度Ｓｆｎの情報を受信した判断部５２は、記憶部５３に記憶されている目標温度Ｔｆｎと比較を行う（ＳＴ１０）。

もし目標温度Ｔｆｎが床冷暖房パネル温度Ｓｆｎよりも高い場合には（ＳＴ１０のＹＥＳ）、判断部５２は指示作成部５５に対してその床冷暖房パネル４１の暖房用（加熱用）流量制御弁４２ｈを開く旨の指示作成を指令し、送信部５６を介して暖房用（加熱用）流量制御弁４２ｈが所定の開度開く（ＳＴ１１）。なお、暖房用（加熱用）流量制御弁４２ｈの開度は、目標温度Ｔｆｎと床冷暖房パネル温度Ｓｆｎとの温度差によって決定される。また、開度と温度差との関係は、記憶部５３に予め記憶されている。

一方、もし目標温度Ｔｆｎが床冷暖房パネル温度Ｓｆｎよりも低い場合には（ＳＴ１０のＮＯ）、判断部５２は指示作成部５５に対してその床冷暖房パネル４１の冷房用（冷却用）流量制御弁４２ｃを開く旨の指示作成を指令し、送信部５６を介して冷房用（冷却用）流量制御弁４２ｃが所定の開度開く（ＳＴ１２）。暖房時と同様に、冷房用（冷却用）流量制御弁４２ｃの開度は、目標温度Ｔｆｎと床冷暖房パネル温度Ｓｆｎとの温度差によって決定される。

判断部５２は、床冷暖房パネルナンバーＮがｎ＝ｍとなっているかを確認する（ＳＴ１３）。ここで「ｍ」は、床冷暖房パネル４１の全数を示している。すなわち、全ての床冷暖房パネル４１について上述した判断を行い流量制御部４２の制御を行ったかを確認する。その結果、まだ制御されていない床冷暖房パネル４１が存在する場合には、判断部５２はカウンタ５４に対してＮ＝ｎ＋１となるように指示し（ＳＴ８）、新たな床冷暖房パネル４１の流量制御部４２の制御を行う。

全ての床冷暖房パネル４１についての流量制御部４２の制御を終了すると（ＳＴ１３のＹＥＳ）、１次側冷媒回路Ａにおける冷凍サイクル制御が行われる（ＳＴ１４）。これによって、各床冷暖房パネル４１ごとに目標温度Ｔｆｎとなるよう空気調和機１が運転制御される。なお、詳細な１次側冷媒回路Ａを構成する圧縮機１０等の運転制御については、場合を分けて後述する。

例えば、判断部５２の指示によりカウンタ５４が冷凍サイクル制御が開始された時に計測を開始し、所定の時間経過した場合には、判断部５２は、カウンタ５４に対して床冷暖房パネルナンバーＮをｎ＝０と設定するように指示する（ＳＴ１５）。これは、一旦冷凍サイクル制御が開始された後、一定の時間経過後に改めて目標温度Ｔｆｎに床冷暖房パネル温度Ｓｆｎが達しているか否かを確認するために行われる。従って、上述したように一定の周期ごとに確認が行われる。

そこで、判断部５２は、再度人感検出部４８に対して床冷暖房パネル４１上に生体が存在するか否かを検知させる（ＳＴ１６）。人感検出部４８からの情報によって、既にその床冷暖房パネル４１上には生体が存在していないと判断した場合には（ＳＴ１６のＮＯ）、暖房用（加熱用）流量制御弁４２ｈ、冷房用（冷却用）流量制御弁４２ｃのいずれも閉止する（ＳＴ１７）。そしてその床冷暖房パネル４１における冷暖房は終了する。一方で、床冷暖房パネルナンバーＮをｎ＋１として（ＳＴ１８）、次の床冷暖房パネル４１の制御を行う。

対象となる床冷暖房パネル４１上に生体が存在する場合には（ＳＴ１６のＹＥＳ）、判断部５２は、温度検出部４９に対して床冷暖房パネル４１上の温度Ｓｆｎを検出するように指示する。この指示に基づいて温度検出部４９は床冷暖房パネル温度Ｓｆｎを検出して判断部５２へと送信する（ＳＴ１９）。

判断部５２において送信されてきた床冷暖房パネル温度Ｓｆｎと、記憶部５３に記憶されている目標温度Ｔｆｎと比較する（ＳＴ２０）。その結果、床冷暖房パネル温度Ｓｆｎと目標温度Ｔｆｎとが異なる温度である場合、すなわち、床冷暖房パネル温度Ｓｆｎはまだ目標温度Ｔｆｎに到達していない場合、或いは、目標温度Ｔｆｎを超えてしまっている場合には（ＳＴ２０のＮＯ）、流量制御部４２の開度を制御する（ＳＴ２１）。例えば、暖房運転時に床冷暖房パネル温度Ｓｆｎが目標温度Ｔｆｎを超えてしまっている場合には、加熱側流量制御部４２ｈを絞る制御を行う。

判断部５２は、床冷暖房パネルナンバーＮがｎ＝ｍとなっているかを確認する（ＳＴ２２）。そして、全ての床冷暖房パネル４１について上述した判断を行い流量制御部４２の制御を行ったかを確認する。その結果、まだ制御されていない床冷暖房パネル４１が存在する場合には、判断部５２はカウンタ５４に対してＮ＝ｎ＋１となるように指示し（ＳＴ１８）、新たな床冷暖房パネル４１の流量制御部４２の制御を行う。

全ての床冷暖房パネル４１について制御が終了した場合、操作パネル６０を介して運転終了の指令が届いているか否かを確認し（ＳＴ２３）、指令が届いていた場合には、空気調和機１の運転を終了する。

次に、上述したステップＳＴ１４における１次側冷媒回路Ａにおける冷凍サイクル制御について、以下、図６に示すフローチャート、及び運転状態に応じて示す回路図（図７ないし図１１）を使用して説明する。

なお、図７ないし図１１においては、運転制御に必要のない１次側冷媒回路Ａの構成機器およびそれらを繋ぐ配管１７については、破線で示している。

判断部５２が温度設定された全ての床冷暖房パネル４１に関する流量制御部４２の開度を決定すると（ＳＴ１３）、さらに床冷暖房パネル４１の各パネルがどのような運転状態、すなわち、暖房運転か冷房運転か等を確認する。

まずは判断部５２が全ての床冷暖房パネル４１が冷房運転を選択しているか否かを確認する（ＳＴ１４１）。その結果、全ての床冷暖房パネル４１が冷房運転を行う場合には、冷房運転へと移行する（ＳＴ１４２）。空気調和機１が冷房運転を行う場合、１次側冷媒回路Ａは、図７に示すように各構成機器が運転制御される。

なお、この場合冷房運転であることから、冷却側冷媒回路ＢＣのみが使用され、加熱側冷媒回路ＢＨは使用されない。従って、図７では加熱側冷媒回路ＢＨを構成する機器等は全て破線で示されている。

図７において、圧縮機１０で圧縮された１次側伝熱媒体は、第２の電磁弁１５ｂを通って熱源側熱交換器１２に流入する。ここで第１の電磁弁１５ａは閉止されており、加熱側中間熱交換器１１へ１次側伝熱媒体が吐出されることはない。従って、加熱側冷媒回路ＢＨが使用されることはない。また、併せて第３の電磁弁１５ｃも閉止されていることから１次側伝熱媒体は、熱源側熱交換器１２に流入する。

熱源側熱交換器１２に流入した１次側伝熱媒体は、送風ファン１２ａからの風を受けて放熱した後、第２の絞り機構１４ｂで減圧される。第２の絞り機構１４ｂで減圧されることによって低温低圧になった１次側伝熱媒体は、第３の絞り機構１４ｃを通過し冷却側中間熱交換器１３において２次側伝熱媒体との間で熱交換を行う。熱交換が終わった１次側伝熱媒体は圧縮機１０に戻ってこれまでの冷凍サイクルを繰り返す。

冷却側中間熱交換器１３に流入した１次側伝熱媒体は、冷却側冷媒回路ＢＣ内を流れる２次側伝熱媒体との間で熱交換を行う。冷却された２次側伝熱媒体は冷却側冷媒回路ＢＣ内を流通して冷却側流量制御部４２ｃを介して冷却側熱交換器３３に流入し、床冷暖房パネル４１を冷却する。その後、冷却側バッファタンク３１、冷却側流体ポンプ３２を介して冷却側中間熱交換器１３へと戻り、再び冷却側冷媒回路ＢＣ内を循環する。

なお、熱源側熱交換器１２から吐出された１次側伝熱媒体は第３の絞り機構１４ｃを通過するが、第２の絞り機構１４ｂで減圧されているため、第３の絞り機構１４ｃでの減圧は不要である。従って、この場合、第３の絞り機構１４ｃは全開となるように制御される。

次に、判断部５２が全ての床冷暖房パネル４１が冷房運転を選択しているか否かを確認した結果、いずれの床冷暖房パネル４１も冷房運転を行わない場合には（ＳＴ１４１のＮＯ）、全ての床冷暖房パネル４１が暖房運転を行うか否かを確認する（ＳＴ１４３）。全ての床冷暖房パネル４１が暖房運転を行う場合は（ＳＴ１４３のＹＥＳ）、暖房運転へと移行する（ＳＴ１４４）。空気調和機１が暖房運転を行う場合、１次側冷媒回路Ａは、図８に示すように各構成機器が運転制御される。

この場合、暖房運転であることから、加熱側冷媒回路ＢＨのみが使用され、冷却側冷媒回路ＢＣは使用されない。従って、図８では冷却側冷媒回路ＢＣを構成する機器等は全て破線で示されている。

図８において、圧縮機１０で圧縮された１次側伝熱媒体は、第１の電磁弁１５ａを通って加熱側中間熱交換器１１に流入する。ここで第２の電磁弁１５ｂは閉止されており、熱源側熱交換器１２へ１次側伝熱媒体が吐出されることはない。

加熱側中間熱交換器１１に流入した１次側伝熱媒体は、加熱側冷媒回路ＢＨ内を流れる２次側伝熱媒体との間で熱交換を行い、高温となった２次側伝熱媒体は加熱側冷媒回路ＢＨ内を流通して加熱側バッファタンク２１、加熱側流体ポンプ２２、加熱側流量制御部４２ｈを介して加熱側熱交換器２３に流入し、床冷暖房パネル４１を加熱する。

加熱側中間熱交換器１１において熱交換された１次側伝熱媒体は、加熱側中間熱交換器１１と直列に接続された第１の絞り機構１４ａで減圧される。第１の絞り機構１４ａで減圧されて低温低圧となった１次側伝熱媒体は、第２の絞り機構１４ｂを通過して熱源側熱交換器１２に流入する。熱源側熱交換器１２に流入した１次側伝熱媒体は、大気から吸熱した後、第３の電磁弁１５ｃを備えるバイパス管１６を通って圧縮機１０へと戻りこれまでの冷凍サイクルを繰り返す。

なお、加熱側中間熱交換器１１から吐出された１次側伝熱媒体は第２の絞り機構１４ｂを通過するが、第１の絞り機構１４ａで減圧されているため、第２の絞り機構１４ｂでの減圧は不要である。従って、この場合、第２の絞り機構１４ｂは全開となるように制御される。

次に、判断部５２が全ての床冷暖房パネル４１が暖房運転を選択しているか否かを確認した結果、いずれの床冷暖房パネル４１も暖房運転を行わない場合には（ＳＴ１４３のＮＯ）、空気調和機１は暖房運転及び冷房運転を同時に行うということになる。但し、暖房運転及び冷房運転を同時に行うにしてもどのような割合で１次側冷媒回路Ａの運転制御を行うかを決める必要がある。本発明の実施の形態においては、暖房運転を行う床冷暖房パネル４１の枚数と冷房運転を行う床冷暖房パネル４１の枚数とを基に決定する。そこで、暖房運転を行う床冷暖房パネル４１の枚数と冷房運転を行う床冷暖房パネル４１の枚数とを比較する（ＳＴ１４５）。

まず、判断部５２は、床冷暖房パネル４１に対する暖房運転の枚数と冷房運転の枚数とが同数であるか否かについて判断する（ＳＴ１４６）。判断の結果、冷房運転を行う床冷暖房パネル４１の枚数と、暖房運転を行う床冷暖房パネル４１の枚数とが同数である場合には（ＳＴ１４６のＹＥＳ）、暖房運転と冷房運転とを均等に行う運転へと移行する（なお、以下、このような運転を「冷暖均等運転」と表わす）（ＳＴ１４７）。空気調和機１が冷暖均等運転を行う場合、１次側冷媒回路Ａは、図９に示すように各構成機器が運転制御される。

すなわち、圧縮機１０で圧縮された１次側伝熱媒体は、第１の電磁弁１５ａを介して加熱側中間熱交換器１１に流入する。加熱側中間熱交換器１１では、この１次側伝熱媒体が加熱側冷媒回路ＢＨ内を循環する２次側伝熱媒体との間で熱交換を行う。暖められた２次側伝熱媒体は、加熱側冷媒回路ＢＨ内を流れ加熱側熱交換器２３に流入し、床冷暖房パネル４１を暖める。

加熱側中間熱交換器１１において放熱した１次側伝熱媒体は、第１の絞り機構１４ａで減圧され、低温低圧な状態で冷却側中間熱交換器１３へと流入する。ここでも上述したように、第１の絞り機構１４ａで減圧されているので、第３の絞り機構１４ｃは開放状態に制御され、１次側伝熱媒体は第３の絞り機構１４ｃを通過するのみである。冷却側中間熱交換器１３では、冷却側冷媒回路ＢＣ内を流通する２次側伝熱媒体と熱交換が行われる。冷却された２次側伝熱媒体は、冷却側冷媒回路ＢＣ内を流れ冷却側熱交換器３３に流入し、床冷暖房パネル４１を冷却する。

冷却側中間熱交換器１３における熱交換によって吸熱した１次側伝熱媒体は圧縮機１０へと戻り、再びこれまでの冷凍サイクルを繰り返す。

なお、ここでは、第２の絞り機構１４ｂが全閉されているので、熱源側熱交換器１２への１次側伝熱媒体の流入はない。また、同時に第２の電磁弁１５ｂ及び第３の電磁弁１５ｃも閉止されていることから、１次側伝熱媒体が熱源側熱交換器１２へ流入すること、或いは、熱源側熱交換器１２から流出することはない。

次に判断部５２は、暖房運転を行う床冷暖房パネル４１の枚数と、冷房運転を行う床冷暖房パネル４１の枚数とが同数ではない場合（ＳＴ１４６のＮＯ）、暖房運転を行う床冷暖房パネル４１の枚数が冷房運転を行う床冷暖房パネル４１の枚数よりも多いか否かについて判断する（ＳＴ１４８）。判断の結果、暖房運転を行う床冷暖房パネル４１の枚数が冷房運転を行う床冷暖房パネル４１の枚数よりも多い場合（ＳＴ１４８のＹＥＳ）、暖房運転と冷房運転とを並列して行うが、暖房運転の負荷の方が冷房運転の負荷よりも大きな状態で行う運転へと移行する（なお、以下、このような運転を「冷＜暖運転」と表わす）（ＳＴ１４９）。空気調和機１が冷＜暖運転を行う場合、１次側冷媒回路Ａは、図１０に示すように各構成機器が運転制御される。

加熱側中間熱交換器１１において放熱した１次側伝熱媒体は、低温となり熱源側熱交換器１２及び冷却側中間熱交換器１３へと流入する。この際、加熱側中間熱交換器１１から吐出された１次側伝熱媒体は、第２の絞り機構１４ｂ及び第３の絞り機構１４ｃとで減圧される。

なお、ここでは、第２の絞り機構１４ｂ及び第３の絞り機構１４ｃにおいて減圧されるように制御されるため、第１の絞り機構１４ａは開放状態に制御され、１次側伝熱媒体は第１の絞り機構１４ａを通過するのみである。

冷却側中間熱交換器１３では、冷却側冷媒回路ＢＣ内を流通する２次側伝熱媒体と熱交換が行われる。冷却された２次側伝熱媒体は、冷却側冷媒回路ＢＣ内を流れ冷却側熱交換器３３に流入し、床冷暖房パネル４１を冷却する。冷却側中間熱交換器１３における熱交換によって吸熱した１次側伝熱媒体は圧縮機１０へと戻る。

一方、熱源側熱交換器１２に流入した１次側伝熱媒体は、大気から吸熱して第３の電磁弁１５ｃが設けられたバイパス管１６を通って圧縮機１０へと戻る。従って、冷＜暖運転における熱源側熱交換器１２は、吸熱用の補助熱交換器として働く。

なお、第２の電磁弁１５ｂが全閉されているので、１次側伝熱媒体が圧縮機１０から熱源側熱交換器１２へ吐出されることはない。

最後に判断部５２は、暖房運転を行う床冷暖房パネル４１の枚数が冷房運転を行う床冷暖房パネル４１の枚数よりも多いか否かについての判断の結果、暖房運転を行う床冷暖房パネル４１の枚数が冷房運転を行う床冷暖房パネル４１の枚数よりも少ない場合には（ＳＴ１４８のＮＯ）、暖房運転と冷房運転とを並列して行うが、暖房運転の負荷の方が冷房運転の負荷よりも小さな状態で行う運転へと移行する（なお、以下、このような運転を「冷＞暖運転」と表わす）（ＳＴ１５０）。空気調和機１が冷＞暖運転を行う場合、１次側冷媒回路Ａは、図１１に示すように各構成機器が運転制御される。

併せて、圧縮機１０で圧縮された１次側伝熱媒体は、第２の電磁弁１５ｂを介して熱源側熱交換器１２に流入する。熱源側熱交換器１２に流入した１次側伝熱媒体は、大気に放熱する。従って、冷＞暖運転における熱源側熱交換器１２は、放熱用の補助熱交換器として働く。

加熱側中間熱交換器１１において放熱した１次側伝熱媒体は、第１の絞り機構１４ａで減圧されて低温低圧な状態となる。また熱源側熱交換器１２において放熱した１次側伝熱媒体は、第２の絞り機構１４ｂで減圧されて低温低圧な状態となる。この状態の１次側伝熱媒体が冷却側中間熱交換器１３へと流入する。

なお、ここでは、第１の絞り機構１４ａ及び第２の絞り機構１４ｂにおいて減圧されるように制御されるため、第３の絞り機構１４ｃは開放状態に制御され、１次側伝熱媒体は第３の絞り機構１４ｃを通過するのみである。

なお、第３の電磁弁１５ｃが全閉されているので、１次側伝熱媒体がバイパス管１６を通って圧縮機１０へと戻って循環することはない。

また、加熱側流体ポンプ２２は、運転停止中及び暖房を行う床冷暖房パネル４１がない場合には停止し、１台でも床冷暖房パネル４１が暖房運転中の場合は運転を行う。逆に、冷却側流体ポンプ３２は、運転停止中及び冷房を行う床冷暖房パネル４１がない場合には停止し、１台でも床冷暖房パネル４１が冷房運転中の場合は運転を行う。なお、いずれのポンプ２２、３２も運転中の床冷暖房パネル４１の台数に応じて流量を制御してもよい。

以上説明したような構成を採用するとともに制御を行うことで、人等の生体の場所を特定し生体が存在する場所にのみ確実に床冷暖房パネルごとに冷暖房を行うことによって、利用者の要求に合った十分な冷暖房効果を提供しつつエネルギー消費を抑えることが可能な空気調和機を提供することができる。

また、加熱用中間熱交換器、冷却側中間熱交換器とは別に並列に熱源側熱交換器を設けて、吸熱、或いは放熱のための補助熱交換器として用いることができるので、吸熱用熱交換器と排熱（放熱）用熱交換器とを別々に設置する必要がなく、省エネに資するとともに、機器の省スペース化を図ることが可能となる。

なお、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…空気調和機、１０…圧縮機、１１…加熱側中間熱交換器、１２…熱源側熱交換器、１３…冷却側中間熱交換器、１４…絞り機構、１５…電磁弁、１６…バイパス管、１７…配管、２１…加熱側バッファタンク、２２…加熱側流体ポンプ、２３…加熱側熱交換器、３１…加熱側バッファタンク、３２…加熱側流体ポンプ、３３…加熱側熱交換器、４１…床冷暖房パネル、４２…流量制御部、４３…供給ヘッダー、４４…供給管、４５…排出ヘッダー、４６…排出管、４７…表面、４８…人感検出部、４９…温度検出部、５０…制御部、５１…受信部、５２…判断部、５３…記憶部、５４…カウンタ、５５…指示作成部、５６…送信部、６０…操作パネル、Ａ…１次側冷媒回路、Ｂ…２次側冷媒回路、ＢＣ…冷却側冷媒回路、ＢＨ…加熱側冷媒回路、Ｍ…熱源側機器、Ｎ…利用側機器

Claims

圧縮機、加熱側中間熱交換器、冷却側中間熱交換器、絞り機構、熱源側熱交換器、電磁弁を備える１次側冷媒回路と、
前記加熱側中間熱交換器に連結され、床冷暖房パネル、加熱側流体ポンプを備える加熱側冷媒回路と、前記冷却中間熱交換器に連結され、前記床冷暖房パネル、冷却側流体ポンプを備える冷却側冷媒回路とからなる２次側冷媒回路と、
前記床冷暖房パネルに設けられた前記床冷暖房パネル上の生体反応を検出する人感検出部と、
前記床冷暖房パネルに設けられた前記床冷暖房パネル上の温度を検出する温度検出部と、
前記人感検出部、前記温度検出部からの情報に基づいて前記床冷暖房パネル内の流量制御部の開閉、前記１次側冷媒回路、及び前記２次側冷媒回路を制御する制御部と、
前記制御部による制御に基づいて、同時に前記床冷暖房パネルに対して前記加熱用中間熱交換器において熱交換された高温の伝熱媒体が供給され、前記冷却用中間熱交換器において熱交換された低温の伝熱媒体が供給されることを特徴とする空気調和機。
前記１次側冷媒回路において前記熱源側熱交換器は、前記加熱側中間熱交換器、前記冷却側中間熱交換器と並列に接続されるとともに、前記絞り機構は、前記加熱側中間熱交換器の吐出側、前記熱源側熱交換器、前記冷却側中間熱交換器の流入側にそれぞれ直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記加熱側中間熱交換器と前記圧縮機との間に、前記加熱側中間熱交換器と直列に接続される第１の電磁弁と、前記熱源側熱交換器と前記圧縮機との間に、前記熱源側熱交換器と直列に接続される第２の電磁弁と、前記圧縮機及び前記熱源側熱交換器を接続する配管と前記圧縮機及び前記冷却側中間熱交換器を接続する配管とをバイパスする配管に接続される第３の電磁弁とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
前記床冷暖房パネルは、前記加熱側中間熱交換器から供給される高温の伝熱媒体の流通を管理する加熱側流量制御部を介して熱交換を行う利用側加熱用熱交換器と、前記冷却側中間熱交換器から供給される低温の伝熱媒体の流通を管理する冷却側流量制御部を介して熱交換を行う利用側冷却用熱交換器と、から構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の空気調和機。
前記床冷暖房パネルは、前記２次側冷媒回路に複数並列に連結されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の空気調和機。