JP2017089950A - 空気調和システム - Google Patents

Abstract

【課題】冷房運転時の快適性と省エネ性を両立できる空気調和システムを提供する。【解決手段】水冷媒熱交換ユニットに流入した冷媒は、水冷媒熱交換ユニット冷媒配管を流れて第２膨張弁を通過する際に中間圧Ｐｍから低圧Ｐｌまで減圧される（点Ｅ→点Ｆ）。ここで、第２膨張弁の開度は、水冷媒熱交換ユニットに流入した冷媒の圧力を低圧Ｐｌまで減圧させる開度となっており、前述したように、低圧Ｐｌは水冷媒熱交換器における第１蒸発温度Ｔｅ１に対応する圧力である。そして、第１蒸発温度Ｔｅ１は、着霜発生温度Ｔｄｆ以上第１露点温度Ｔｄ１以下の温度に設定されるものであり、例えば、第１蒸発温度Ｔｅ１は着霜発生温度Ｔｄｆと第１露点温度Ｔｄ１の平均値とされる。【選択図】図３

Description

本発明は、複数の利用側ユニットを連携運転する空気調和システムに関する。

従来、熱源側ユニット（室外機）に、室内機や床暖房装置等といった利用側ユニットを複数台接続した空気調和システムが知られている。そして、このような空気調和システムにおいて、複数の利用側ユニット毎に最適な運転条件を選択して運転することで、使用者の快適性を高めるものが提案されている。

特許文献１に記載されているのは、空気調和システムの一種である冷暖房システムであって、１台の室外機と、エアコンディショナー（室内機）や床暖房装置、送風機、熱交換器（スポット冷房／暖房が行える機器）といった複数の利用側ユニットを有する。１つの部屋にエアコンディショナーと床暖房装置と送風機と熱交換器が配置され、室外機とエアコンディショナーの間で冷媒が循環し、室外機と床暖房装置および熱交換器の間で温水あるいは冷水が循環するよう構成されている。

上記の冷暖房システムには、季節に応じた複数の運転モードが設けられている。各運転モードにおいて、エアコンディショナーの運転状態（冷房／暖房／停止）、床暖房装置の運転状態（冷房／暖房／停止）、送風機の運転状態（微風／ＯＦＦ）、および、熱交換器の運転状態（送風／冷房／暖房／ＯＦＦ）が定められている。

使用者が運転モードを選択すると、冷暖房システムは選択された運転モードに定められた運転状態で各利用側ユニットを運転する。例えば、夏季に冷房運転を行う場合は、エアコンディショナーと床暖房装置と熱交換器が冷房運転、送風機が微風での送風運転と定められている運転モードが選択される。

特開２００４−２８４３８号公報

特許文献１に記載の冷暖房システムでは、床暖房装置を冷房運転とする場合は、室外機から床暖房装置に冷水を流して床の温度を低下させることで部屋の冷房を行う。このため、床暖房装置で除湿が行えず、除湿はエアコンディショナーによって行われる。エアコンディショナーでは、例えば、冷房運転の開始時といった冷房負荷が高い場合のように設定温度に対応する蒸発温度が部屋の空気の露点温度より低いときは除湿が行われるが、部屋の温度が設定温度に近づき蒸発温度が上昇して露点温度以上となって除湿が行われなくなると、使用者が蒸し暑く感じるため快適性が損なわれる。この場合、使用者が快適性を求めて設定温度を下げると、下げられた設定温度に対応する蒸発温度が露点温度より低くなって除湿が行われる反面、蒸発温度を下げるために圧縮機の回転数を上げることとなって省エネ性が低下するという問題があった。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、冷房運転時の快適性と省エネ性を両立できる空気調和システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の空気調和システムは、圧縮機と流路切替手段と室外熱交換器と第１膨張弁を有する室外機と、第１室内熱交換器を有する第１室内機と、第２室内熱交換器を有する第２室内機と、冷媒と水を熱交換させる水冷媒熱交換器と循環ポンプを有し水冷媒熱交換器で冷媒と熱交換した水を循環ポンプの駆動により第１室内熱交換器に供給する水冷媒熱交換ユニットとを有するものであって、第１室内機と第２室内機は同じ空調空間に設置され、水冷媒熱交換器は、冷媒が流れる冷媒側流路と水が流れる水側流路を有し、水冷媒熱交換器の冷媒側流路と第２室内機の第２室内熱交換器が、室外機に直列に接続されるとともに、冷媒側流路と第２室内熱交換器の間に第２膨張弁が配置される。この空気調和システムが冷房運転を行うとき、第２膨張弁の開度を調整することによって、第１室内機あるいは第２室内機のいずれか一方で、第２膨張弁から流出した冷媒が流入する水冷媒熱交換器あるいは第２室内熱交換器における蒸発温度を露点温度より低くする潜熱冷房運転を行う。

上記のように構成した本発明の空気調和システムによれば、直列に接続された２台の室内機のうち、第２膨張弁から流出した冷媒が流れる室内熱交換器を有する室内機で潜熱冷房運転を行うので、冷房運転時の快適性と省エネ性を両立することができる。

本発明の第１の実施形態における空気調和機の説明図であり、（Ａ）は冷媒回路図、（Ｂ）は室外機制御手段のブロック図である。 本発明の第１の実施形態における空気調和システムの設置状態図である。 本発明の第１の実施形態における、除湿冷房運転時の冷凍サイクルを表すモリエル線図である。 本発明の第１の実施形態における露点温度テーブルである。 本発明の第１の実施形態における、除湿冷房運転時の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態における空気調和機の説明図であり、（Ａ）は冷媒回路図、（Ｂ）は室外機制御手段のブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、１台の室外機と２台の室内機を有する空気調和システムを例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

図１（Ａ）および図２に示すように、本実施例における空気調和システム１は、屋外に設置される室外機２と、屋外に設置される水冷媒熱交換ユニット５と、空調空間である部屋３００に設置される第１室内機３および第２室内機４を有する。第１室内機３は、部屋３００の床面に設置されている。第２室内機４は、部屋３００の壁面上部に設置されている。第１室内機３は、水冷媒熱交換ユニット５と水配管９で接続されている。第２室内機４は、室外機２と液管７で接続されるとともに、水冷媒熱交換ユニット５を介して室外機２とガス管８で接続されている。以上により、空気調和システム１の冷媒−水回路１０が構成されている。

まず、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２１と、流路切替手段である四方弁２２と、室外熱交換器２３と、第１膨張弁２４と、バイパス開閉弁２５と、逆止弁２６と、液管７の一端が接続された閉鎖弁２７と、ガス管８の一端が接続された閉鎖弁２８と、室外ファン２９を備えている。そして、室外ファン２９を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒−水回路１０の一部をなす室外機冷媒回路２０を構成している。

圧縮機２１は、図示しないインバータにより回転数が制御されることで、運転容量を可変できる容量可変型圧縮機である。圧縮機２１の冷媒吐出側は、四方弁２２のポートａに吐出管６１で接続されている。また、圧縮機２１の冷媒吸入側は、四方弁２２のポートｃに吸入管６５で接続されている。

四方弁２２は、冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、上述したように圧縮機２１の冷媒吐出側に吐出管６１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と冷媒配管６２で接続されている。ポートｃは、上述したように圧縮機２１の冷媒吸入側と吸入管６５で接続されている。そして、ポートｄは、閉鎖弁２８と室外機ガス管６４で接続されている。

室外熱交換器２３は、冷媒と、後述する室外ファン２９の回転により室外機２内部に取り込まれた外気を熱交換させる。室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口は、上述したように四方弁２２のポートｂに冷媒配管６２で接続され、他方の冷媒出入口は室外機液管６３で閉鎖弁２７に接続されている。

第１膨張弁２４は、例えば電子膨張弁である。第１膨張弁２４は、その開度が調整されることで、室外熱交換器２３を流れる冷媒量を調節する。バイパス開閉弁２５と逆止弁２６は、室外機液管６３における第１膨張弁２４と閉鎖弁２７の間と吸入管６５を接続するバイパス管６６に設けられている。バイパス開閉弁２５を開くとバイパス管６６に冷媒が流れ、バイパス開閉弁２５を閉じるとバイパス管６６における冷媒の流れが遮断される。逆止弁２６は、バイパス管６６における冷媒の流れ方向を、吸入管６５に向かう方向のみに制限するように配置される。

室外ファン２９は樹脂材で形成されており、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外ファン２９は、図示しないファンモータによって回転することで室外機２の図示しない吸込口から室外機２内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換した外気を室外機２の図示しない吹出口から室外機２外部へ放出する。

以上説明した構成の他に、室外機２には各種のセンサが設けられている。図１（Ａ）に示すように、吐出管６１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力を検出する高圧センサ１０１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段である吐出温度センサ１１１が設けられている。吸入管６５には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する低圧センサ１０２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ１１２とが設けられている。

室外機液管６３における室外熱交換器２３と第１膨張弁２４の間には、室外熱交換器２３から流出、または、室外熱交換器２３に流入する冷媒の温度を検知するための熱交温度センサ１１３が設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ１１４が備えられている。

また、室外機２には、室外機制御手段２００が備えられている。室外機制御手段２００は、室外機２の図示しない電装品箱に格納されている制御基板に搭載されている。図１（Ｂ）に示すように、室外機制御手段２００は、ＣＰＵ２０１と、記憶部２０２と、通信部２０３と、センサ入力部２０４を備えている。

記憶部２０２は、ＲＯＭやＲＡＭで構成されており、室外機２の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２１や室外ファン２９の制御状態等を記憶している。通信部２０３は、第１室内機３、第２室内機４、および水冷媒熱交換ユニット５と通信を行うためのインターフェイスである。センサ入力部２０４は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ２０１に出力する。

ＣＰＵ２０１は、前述した室外機２の各センサでの検出結果をセンサ入力部２０４を介して取り込む。また、ＣＰＵ２０１は、第１室内機３および第２室内機４から送信される制御に関わる信号を通信部２０３を介して取り込む。ＣＰＵ２０１は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、圧縮機２１や室外ファン２９の駆動制御、四方弁２２の切り換え制御や第１膨張弁２４の開度制御、およびバイパス開閉弁２５の開閉制御を行う。また、ＣＰＵ２０１は、通信部２０３を介して後述する水冷媒熱交換ユニット５に備えられている往き温度センサ１１５や戻り温度センサ１１６の検出値を取り込むと共に、循環ポンプ５３の駆動制御や第２膨張弁５５の開度制御を行う。

次に、水冷媒熱交換ユニット５について説明する。水冷媒熱交換ユニット５は、水冷媒熱交換器５１と、第２膨張弁５２と、循環ポンプ５３と、第１ガス管接続部５４と、第２ガス管接続部５５と、第１水配管接続部５６と、第２水配管接続部５７を備えている。そして、これら各装置が以下で詳述する冷媒配管や水配管で相互に接続されて、冷媒−水回路１０の一部をなす水冷媒熱交換ユニット回路５０を構成している。

水冷媒熱交換器５１は、例えば二重管熱交換器であり、冷媒側流路５１ａと水側流路５１ｂを有している。冷媒側流路５１ａは、水冷媒熱交換ユニット冷媒配管５８に設けられている。水冷媒熱交換ユニット冷媒配管５８は、一端が第１ガス管接続部５４を介して室外機２側のガス管８に接続され、他端が第２ガス管接続部５５を介して第２室内機４側のガス管８に接続されている。また、水側流路５１ｂは、水冷媒熱交換ユニット水配管５９に設けられている。水冷媒熱交換ユニット水配管５９は、一端が第１水配管接続部５６を介して、また、他端が第２水配管接続部５７を介して水配管９に接続されている。水冷媒熱交換器５１では、冷媒側流路５１ａを流れる冷媒と水側流路５１ｂを流れる水とが熱交換する。

第２膨張弁５２は、例えば電子膨張弁である。第２膨張弁５２は、その開度が調整されることで、水冷媒熱交換器５１の冷媒側流路５１ａを流れる冷媒量を調節する。循環ポンプ５３は、能力可変型のポンプである。循環ポンプ５３が駆動することにより、第２水配管接続部５７を介して水冷媒熱交換ユニット５から水配管９に水が流出し、第１室内機３から第１水配管接続部５６を介して水冷媒熱交換ユニット５に水が流入するように、水が循環する。

以上説明した構成の他に、水冷媒熱交換ユニット５には２つの水温センサが設けられている。図１（Ａ）に示すように、水冷媒熱交換ユニット水配管５９における水冷媒熱交換器５１と第１水配管接続部５６の間には、水冷媒熱交換器５１の水側流路５１ｂに流入する水温を検出する戻り温度センサ１１６が設けられている。また、水冷媒熱交換ユニット水配管５９における水冷媒熱交換器５１と第２水配管接続部５７の間には、水冷媒熱交換器５１の水側流路５１ｂから流出する水温を検出する往き温度センサ１１５が設けられている。

次に、第１室内機３について説明する。第１室内機３は、第１室内熱交換器３１と、入水側接続部３２と、出水側接続部３３と、第１室内ファン３４を備えている。そして、第１室内ファン３４を除くこれら各装置が第１室内機水配管３５で接続されて、冷媒−水回路１０の一部をなす第１室内機回路３０を構成している。

第１室内熱交換器３１は、第１室内機水配管３５に設けられている。第１室内機水配管３５は、一端が入水側接続部３２を介して、また、他端が出水側接続部３３を介して水配管９に接続されている。第１室内熱交換器３１は、入水側接続部３２および第１室内機水配管３５を介して水配管９から第１室内熱交換器３１に流入する水と、後述する第１室内ファン３４の回転により第１室内機３の内部に取り込まれた部屋３００の空気を熱交換させる。

第１室内ファン３４は樹脂材で形成されており、第１室内熱交換器３１の近傍に配置されている。第１室内ファン３４は、図示しないファンモータによって回転することで、第１室内機３の図示しない吸込口から第１室内機３内部に部屋３００の空気を取り込み、第１室内熱交換器３１において水と熱交換した空気を第１室内機３の図示しない吹出口から部屋３００へ吹き出す。

以上説明した構成の他に、第１室内機３の図示しない吸込口付近には、第１室内機３に流入する部屋３００の後述する室内下部３００ａの空気の温度である第１室内機吸込温度を検出する第１吸込温度センサ１１７と、室内下部３００ａの空気の湿度を検出する第１湿度センサ１３０が備えられている。

次に、第２室内機４について説明する。第２室内機４は、第２室内熱交換器４１と、ガス側接続部４２と、液側接続部４３と、第２室内ファン４４を備えている。そして、第２室内ファン４４を除くこれら各装置が第２室内機冷媒配管４５で接続されて、冷媒−水回路１０の一部をなす第２室内機冷媒回路４０を構成している。

第２室内熱交換器４１は、第２室内機冷媒配管４５に設けられている。第２室内機冷媒配管４５は、一端がガス側接続部４２を介してガス管８に接続され、また、他端が液側接続部４３を介して液管７に接続されている。第２室内熱交換器４１は、冷媒と、後述する第２室内ファン４４の回転により第２室内機４の内部に取り込まれた部屋３００の空気を熱交換させる。

第２室内ファン４４は樹脂材で形成されており、第２室内熱交換器４１の近傍に配置されている。第２室内ファン４４は、図示しないファンモータによって回転することで、第２室内機４の図示しない吸込口から第２室内機４内部に部屋３００の空気を取り込み、第２室内熱交換器４１において冷媒と熱交換した空気を第２室内機４の図示しない吹出口から部屋３００へ吹き出す。

以上説明した構成の他に、第２室内機４には、各種センサが備えられている。第２室内機冷媒配管４５におけるガス側接続部４２と第２室内熱交換器４１の間には、第２室内熱交換器４１に流入あるいは第２室内熱交換器４１から流出する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ１１８が設けられている。また、第２室内機冷媒配管４５における液側接続部４３と第２室内熱交換器４１の間には、第２室内熱交換器４１から流出あるいは第２室内熱交換器４１に流入する冷媒の温度を検出する液側温度センサ１１９が設けられている。さらには、第２室内機４の図示しない吸込口付近には、第２室内機４に流入する部屋３００の後述する室内上部３００ｂの空気の温度である第２室内機吸込温度を検出する第２吸込温度センサ１２０と、室内上部３００ｂの空気の湿度を検出する第２湿度センサ１３１が備えられている。

次に、本実施形態の空気調和システム１が行う冷房運転について説明する。本発明の空気調和システム１は、第１室内機３および第２室内機４が共に部屋３００の空気を除湿・冷却する潜熱冷房運転を行う通常冷房運転、あるいは、第１室内機３で部屋３００（室内下部３００ａ）の空気を除湿・冷却する潜熱冷房運転を行うとともに第２室内機４で部屋３００（室内上部３００ｂ）の空気を冷却する顕熱冷房運転を行う除湿冷房運転を選択して行えるようになっている。そして、上記通常冷房運転と除湿冷房運転は、使用者が図２に示すリモコン４００を操作して、いずれかの冷房運転を選択できるようになっている。

以下の説明では、まず、図１および図２を用いて、通常冷房運転を行う場合の冷媒回路１０における冷媒や水の流れ、および、各構成装置の動作について説明し、次に、図１乃至図４を用いて、除湿冷房運転を行う場合の冷媒回路１０における冷媒や水の流れ、および、各構成装置の動作について説明する。尚、本発明における潜熱冷房運転とは、蒸発器として機能する室内熱交換器における蒸発温度を部屋３００の空気の露点温度以下とすることによって、部屋３００の空気を冷却及び除湿する運転を表す。また、顕熱冷房運転とは、蒸発器として機能する室内熱交換器における蒸発温度を部屋３００の空気の露点温度より高くすることによって、部屋３００の空気の冷却のみを行う運転を表す。
＜通常冷房運転＞

通常冷房運転を行う場合、図１（Ａ）に示すように、四方弁２２は実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｂとが連通するよう、また、ポートｃとポートｄとが連通するよう切り換えられる。また、バイパス開閉弁２５が閉とされる。また、水冷媒熱交換ユニット５の第２膨張弁５２が全開とされるとともに、循環ポンプ５３が起動される。これにより、室外熱交換器２３が凝縮器として機能するとともに、第２室内熱交換器４１および水冷媒熱交換器５１が蒸発器として機能し、冷媒−水回路１０において矢印で示す方向に冷媒および水が循環する。

圧縮機２１によって圧縮されて高温かつ高圧となった冷媒は、圧縮機２１から吐出されて吐出管６１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から冷媒配管６２へと流れて室外熱交換器２３に流入する。室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２９の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。

室外熱交換器２３から流出した冷媒は室外機液管６３を流れ、第１膨張弁２４を通過する際に減圧される。ここで、第１膨張弁２４の開度は、使用者がリモコン４００を操作して設定する通常冷房運転時の設定温度を実現するための、第２室内熱交換器４１や水冷媒熱交換器５１における蒸発温度に対応する蒸発圧力となるような開度となっており、より具体的には、第２室内機４の第２室内熱交換器４１における蒸発温度や、第１室内機３の水冷媒熱交換器５１における蒸発温度および水冷媒熱交換器５１から流出する水の温度が、設定温度や部屋３００の露点温度より低くなるような開度となっている。尚、露点温度の求め方については、後述する除湿冷房運転の説明の際に図４を用いて説明する。

第１膨張弁２４を通過し室外機液管６３を流れる冷媒は、閉鎖弁２７を介して液管７に流出し、液側接続部４３を介して第２室内機４に流入する。第２室内機４に流入した冷媒は、第２室内機冷媒配管４５を流れて第２室内熱交換器４１に流入し、第２室内ファン４４の回転によって第２室内機４の内部に流入した部屋３００の空気と熱交換して蒸発する。このとき、冷媒と熱交換を行った部屋３００の空気は除湿・冷却される。

第２室内熱交換器４１から流出した冷媒は、第２室内機冷媒配管４５を流れてガス側接続部４２を介してガス管８に流出し、第２ガス側接続部５５を介して水冷媒熱交換ユニット５に流入する。水冷媒熱交換ユニット５に流入した冷媒は、水冷媒熱交換ユニット冷媒配管５８を流れて全開とされている第２膨張弁５２を通過して水冷媒熱交換器５１の冷媒側流路５１ａに流入し、水側流路５１ｂを流れる水を冷却する。

水側流路５１ｂを流れる際に冷却されて水冷媒熱交換器５１から水冷媒熱交換ユニット水配管５９に流出し、第２水配管接続部５７を介して水配管９に流出した水は、入水側接続部３２を介して第１室内機３に流入する。第１室内機３に流入した水は、第１室内機水配管３５を介して第１室内熱交換器３１に流入し、第１室内ファン３４の回転によって第１室内機３の内部に流入した部屋３００の空気を冷却する。そして、第１室内熱交換器３１で冷却された部屋３００の空気が図示しない第１室内機３の吹出口から部屋３００に吹き出される。このように、第１室内機３と第２室内機４の各々が潜熱冷房運転を行い、部屋３００の空気を除湿・冷却することによって、部屋３００の冷房が行われる。

第１室内熱交換器３１から第１室内機水配管３５に流出した水は、出水側接続部３３を介して第１室内機３から水配管９に流出し、第１水配管接続部５６を介して水冷媒熱交換ユニット５に流入し、水冷媒熱交換ユニット水配管５９を流れて再び水冷媒熱交換器５１に流入する。

一方、水冷媒熱交換器５１の冷媒側流路５１ａから水冷媒熱交換ユニット冷媒配管５８に流出した冷媒は、第１ガス側接続部５４を介してガス管８に流出し、ガス管８から閉鎖弁２８を介して室外機２に流入する。室外機２に流入した冷媒は、室外機ガス管６４、四方弁２２、吸入管６５を流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。
＜除湿冷房運転＞

除湿冷房運転を行う場合の冷媒回路１０の状態は、上述した通常冷房運転の場合と同じであるため、詳細な説明を省略する。通常冷房運転を行う場合と異なる点は、通常冷房運転時は設定温度に応じた開度とされていた第１膨張弁２４の開度制御、および、通常冷房運転時は全開とされていた第２膨張弁５２の開度制御である。

以下の説明では、図２に示すように部屋３００を上下領域に区分するとともに、下の領域（以下、室内下部３００ａと記載）に第１室内機３が、上の領域（以下、室内上部３００ｂと記載）に第２室内機４が各々配置されるよう、仮想の境界線ＢＬを設定する。また、各室内機で別個に設定温度が設定できるものとする。

また、第１室内機３の第１吸込温度センサ１１７で検出した温度つまり室内下部３００ａの温度を第１室内機吸込温度Ｔｓ１、第２室内機４の第２吸込温度センサ１２０で検出した温度つまり室内上部３００ｂの温度を第２室内機吸込温度Ｔｓ２、室内下部３００ａの設定温度を室内下部設定温度Ｔｐｄ、室内上部３００ｂの設定温度を室内上部設定温度Ｔｐｕ、第１室内機３の第１湿度センサ１３０で検出した湿度つまり室内下部３００ａの湿度を室内下部湿度Ｈｄ、第２室内機４の第２湿度センサ１３１で検出した湿度つまり室内上部３００ｂの湿度を室内上部湿度Ｈｕとする。

図３は、空気調和システム１が除湿冷房運転を行うときの冷媒回路１０における冷凍サイクルをモリエル線図により示したものである。図３に示すモリエル線図では、上述した室内上部設定温度Ｔｐｕと室内下部設定温度Ｔｐｄに加えて、水冷媒熱交換器５１における蒸発温度を第１蒸発温度Ｔｅ１、第２室内熱交換器４１における蒸発温度を第２蒸発温度Ｔｅ２、第１室内機吸込温度Ｔｓ１と室内下部湿度Ｈｄを用いて求める露点温度を第１露点温度Ｔｄ１、第２室内機吸込温度Ｔｓ２と室内上部湿度Ｈｕを用いて求める露点温度を第２露点温度Ｔｄ２、水冷媒熱交換器５１や第２室内熱交換器４１で着霜が発生する恐れがある蒸発温度を着霜発生温度Ｔｄｆ、室外熱交換器２３における凝縮温度に対応する圧力を高圧Ｐｈ、第１蒸発温度Ｔｅ１に対応する圧力を低圧Ｐｌ、第２蒸発温度Ｔｅ２に対応する圧力を中間圧Ｐｍとする。

図３において、第１蒸発温度Ｔｅ１と第２蒸発温度Ｔｓ２は、それぞれ実線の細線で示している。また、第１露点温度Ｔｄ１と第２露点温度Ｔｄ２は、それぞれ破線で示している。さらに、室内上部設定温度Ｔｐｕと室内下部設定温度Ｔｐｄと着霜発生温度Ｔｄｆは、それぞれ二点鎖線で示している。

上述した各値のうち、室内上部設定温度Ｔｐｕと室内下部設定温度Ｔｐｄは、第１室内機３と第２室内機４から通信部２０３を介して取り込まれて記憶部２０２に記憶される。また、第１室内機３の第１吸込温度センサ１１７で検出される第１室内機吸込温度Ｔｓ１と、第２室内機４の第２吸込温度センサ１２０で検出される第２室内機吸込温度Ｔｓ２と、第１湿度センサ１３０で検出される室内下部湿度Ｈｄと、第２湿度センサ１３１で検出される室内上部湿度Ｈｕは、通信部２０３を介して定期的に取り込まれて時系列で記憶部２０２に記憶する。また、着霜発生温度Ｔｄｆは、予め試験等を行うことで求められて記憶部２０２に記憶されている温度であり、冷媒−水回路１０における冷媒の圧力損失や実際に着霜が発生する温度（０℃）からの余裕度も考慮した温度、例えば２℃である。

また、第１露点温度Ｔｄ１および第２露点温度Ｔｄ２は、室外機制御手段２００の記憶部２０２に予め記憶されている露点温度テーブル４００を用いて求める。この露点温度テーブル４００は、飽和水蒸気量曲線を元に作成されており、図４に示すように、部屋３００の温度である吸込温度（単位：℃）と部屋３００の湿度である相対湿度（単位：％）に応じた露点温度が規定されているものである。

具体的には、吸込温度は空気調和システム１の冷房運転時の設定温度範囲に応じてその範囲が定められており、本実施形態では吸込温度の範囲を１８℃〜３２℃としている。また、相対湿度は１０％〜８０％の範囲とし１％刻みで吸込温度に対応する露点温度を規定している。尚、図４に示す露点温度テーブル４００では、相対湿度は１０％毎の値のみ記載しており、その間（例えば、１５％や３６％等）の値の記載は省略している。

第１露点温度Ｔｄ１を求める場合は、第１吸込温度センサ１１７で検出した第１室内機吸込温度Ｔｓ１と、第１湿度センサ１３０で検出した室内下部湿度Ｈｄに対応する露点温度を露点温度テーブル４００から抽出してこれを第１露点温度Ｔｄ１とする。

また、第２露点温度Ｔｄ２を求める場合は、第２吸込温度センサ１２０で検出した第２室内機吸込温度Ｔｓ２と、第２湿度センサ１３１で検出した室内上部湿度Ｈｕに対応する露点温度を露点温度テーブル４００から抽出してこれを第２露点温度Ｔｄ２とする。

尚、前述した通常冷房運転の場合は、第１室内機３あるいは第２室内機４のうちのいずれかで検出した吸込温度と湿度を用い、検出した吸込温度および湿度に対応する露点温度を露点温度テーブル４００から抽出し、第１室内機３あるいは第２室内機４における蒸発温度が抽出した露点温度より低くなるように、第１膨張弁２４を調整している。

以下、主に図３に示すモリエル線図を用いて、除湿冷房運転時の冷媒−水回路１０における冷媒や水の流れ、および、各構成装置の動作について説明する。圧縮機２１によって圧縮されて高温かつ高圧Ｐｈとなった冷媒（図３の点Ａ→点Ｂ）は、圧縮機２１から吐出され吐出管６１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から冷媒配管６２へと流れて室外熱交換器２３に流入する。室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２９の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮し、低温かつ高圧Ｐｈの冷媒となる（図３の点Ｂ→点Ｃ）。

室外熱交換器２３から流出した冷媒は室外機液管６３を流れ、第１膨張弁２４を通過する際に高圧Ｐｈから中間圧Ｐｍまで減圧される（図３の点Ｃ→点Ｄ）。ここで、第１膨張弁２４の開度は、室外熱交換器２３から流出した冷媒の圧力を中間圧Ｐｍまで減圧させる開度とされており、前述したように、中間圧Ｐｍは第２室内熱交換器４１における第２蒸発温度Ｔｅ２に対応する圧力である。そして、第２蒸発温度Ｔｅ２は、図３に示すように、第２露点温度Ｔｄ２以上室内上部設定温度Ｔｐｕ以下の温度とされるものであり、例えば、第２蒸発温度Ｔｅ２は第２露点温度Ｔｄ２と室内上部設定温度Ｔｐｕの平均値とされる。

第１膨張弁２４を通過して中間圧Ｐｍとなった冷媒は、室外機液管６３を流れて閉鎖弁２７を介して液管７に流出し、液側接続部４３を介して第２室内機４に流入する。第２室内機４に流入した冷媒は、第２室内機冷媒配管４５を流れて第２室内熱交換器４１に流入し、第２室内ファン４４の回転によって第２室内機４の内部に流入した室内上部３００ｂの空気と熱交換して蒸発する（図３の点Ｄ→点Ｅ）。このとき、第２蒸発温度Ｔｅ２は、上述したように第２露点温度Ｔｄ２以上の温度となっているので、第２室内機４は顕熱冷房運転となって室内上部３００ｂの空気を冷却する。

第２室内熱交換器４１から流出した冷媒は、第２室内機冷媒配管４５を流れてガス側接続部４２を介してガス管８に流出し、第２ガス側接続部５５を介して水冷媒熱交換ユニット５に流入する。水冷媒熱交換ユニット５に流入した冷媒は、水冷媒熱交換ユニット冷媒配管５８を流れて第２膨張弁５２を通過する際に中間圧Ｐｍから低圧Ｐｌまで減圧される（図３の点Ｅ→点Ｆ）。ここで、第２膨張弁５２の開度は、水冷媒熱交換ユニット５に流入した冷媒の圧力を低圧Ｐｌまで減圧させる開度とされており、前述したように、低圧Ｐｌは水冷媒熱交換器５１における第１蒸発温度Ｔｅ１に対応する圧力である。そして、第１蒸発温度Ｔｅ１は、図３に示すように、着霜発生温度Ｔｄｆ以上第１露点温度Ｔｄ１以下の温度とされるものであり、例えば、第１蒸発温度Ｔｅ１は着霜発生温度Ｔｄｆと第１露点温度Ｔｄ１の平均値とされる。

第２膨張弁５２を通過して低温かつ低圧Ｐｌとなった冷媒は、水冷媒熱交換器５１の冷媒側流路５１ａに流入し、水側流路５１ｂを流れる水を冷却する（図３の点Ｆ→点Ａ）。水側流路５１ｂを流れる際に冷却されて水冷媒熱交換器５１から水冷媒熱交換ユニット水配管５９に流出し、第２水配管接続部５７を介して水配管９に流出した水は、入水側接続部３２を介して第１室内機３に流入する。第１室内機３に流入した水は、第１室内機水配管３５を介して第１室内熱交換器３１に流入し、第１室内ファン３４の回転によって第１室内機３の内部に流入した室内下部３００ａの空気を冷却する。そして、第１室内熱交換器３１で冷却された室内下部３００ａの空気が図示しない第１室内機３の吹出口から室内下部３００ａに吹き出される。このとき、第１蒸発温度Ｔｅ１は上述したように第１露点温度Ｔｄ２以下の温度となっているので、第１室内機３は潜熱冷房運転となって室内下部３００ａの空気を除湿・冷却する。

第１室内熱交換器３１から第１室内機水配管３５に流出した水は、出水側接続部３３を介して第１室内機３から水配管９に流出し、第１水配管接続部５６を介して水冷媒熱交換ユニット５に流入し、水冷媒熱交換ユニット水配管５９を流れて再び水冷媒熱交換器５１に流入する。

一方、水冷媒熱交換器５１の冷媒側流路５１ａから水冷媒熱交換ユニット冷媒配管５８に流出した冷媒は、第１ガス側接続部５４を介してガス管８に流出し、閉鎖弁２８を介して室外機２に流入する。室外機２に流入した冷媒は、室外機ガス管６４、四方弁２２、吸入管６５を流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

次に、本実施形態の空気調和システム１に関わる処理について、図５を用いて説明する。図５は、空気調和システム１の室外機制御手段２００のＣＰＵ２０１が主に冷房運転を行う際に実行する処理の流れを示している。図５において、ＳＴはステップを表し、これに続く数字はステップ番号を表している。尚、図５では、本発明に関わる処理を中心に説明しており、これ以外の処理、例えば、設定温度と室温の差に応じた圧縮機の回転数制御や設定風量に応じた第１室内ファン３４や第２室内ファン４４の回転数制御等といった、空気調和システム１に関わる一般的な処理については、説明を省略する。

空気調和システム１が運転を開始すると、ＣＰＵ２０１は、使用者によって冷房運転が指示されたか否かを判断する（ＳＴ１）。冷房運転指示であれば（ＳＴ１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２０１は、冷房運転開始処理を実行する（ＳＴ２）。ここで、冷房運転開始処理とは、空気調和システム１が起動して最初に冷房運転を行うときに、ＣＰＵ２０１が行う処理である。具体的には、ＣＰＵ２０１は、四方弁２２を操作して冷媒−水回路１０を図１（Ａ）に示す状態つまり冷房サイクルとするとともに、圧縮機２１や室外ファン２９を起動し、また、通信部２０３を介して循環ポンプ５３を起動して冷房運転制御を開始する。

次に、ＣＰＵ２０１は、使用者によって除湿冷房運転が指示されたか否かを判断する（ＳＴ３）。除湿冷房運転が指示されていなければ（ＳＴ３−Ｎｏ）、つまり、使用者によって通常冷房運転が指示されていれば、ＣＰＵ２０１は、通常冷房運転制御を実行し（ＳＴ１３）、ＳＴ１０に処理を進める。尚、通常冷房運転制御とは、前述したように、第２室内機４の第２室内熱交換器４１や第１室内機３の水冷媒熱交換器５１における蒸発温度が露点温度以下となるように第１膨張弁２４の開度を調整することで、第１室内機３と第２室内機４が共に潜熱冷房運転となるようにする制御である。

ＳＴ３において、除湿冷房運転が指示されていれば（ＳＴ３−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２０１は、室内上部設定温度Ｔｐｕと、室内下部設定温度Ｔｐｄと、第１室内機吸込温度Ｔｓ１と、第２室内機吸込温度Ｔｓ２と、着霜発生温度Ｔｄｆと、室内上部湿度Ｈｕと、室内下部湿度Ｈｄを、記憶部２０２から読み出す（ＳＴ４）。尚、ＣＰＵ２０１は、室内上部設定温度Ｔｐｕや室内下部設定温度Ｔｐｄを冷房運転開始時に各室内機から取り込んで記憶部２０１に記憶しており、これ以降使用者の指示により室内上部設定温度Ｔｐｕや室内下部設定温度Ｔｐｄが変更される度に新たな室内上部設定温度Ｔｐｕや室内下部設定温度Ｔｐｄを取り込んで記憶部２０１に上書き記憶する。また、第１室内機吸込温度Ｔｓ１と第２室内機吸込温度Ｔｓ２と室内上部湿度Ｈｕと室内下部湿度Ｈｄは、各室内機から通信部２０３を介して定期的に取り込んで記憶部２０２に記憶している。

次に、ＣＰＵ２０１は、ＳＴ４で読み込んだ値のうち、第１室内機吸込温度Ｔｓ１と室内下部湿度Ｈｄを用い記憶部２０２に記憶している露点温度テーブル４００を参照して第１露点温度Ｔｄ１を求めるとともに、第２室内機吸込温度Ｔｓ２と室内上部湿度Ｈｕを用い露点温度テーブル４００を参照して第２露点温度Ｔｄ２を求める（ＳＴ５）。

次に、ＣＰＵ２０１は、ＳＴ４で読み込んだ着霜発生温度Ｔｄｆと、ＳＴ５で求めた第１露点温度Ｔｄ１の平均値を求めこれを第１蒸発温度Ｔｅ１とする（ＳＴ６）。次に、ＣＰＵ２０１は、ＳＴ４で読み込んだ室内上部設定温度Ｔｐｕと、ＳＴ５で求めた第２露点温度Ｔｄ２の平均値を求めこれを第２蒸発温度Ｔｅ２とする（ＳＴ７）。

次に、ＣＰＵ２０１は、水冷媒熱交換器５１における蒸発温度がＳＴ６で求めた第１蒸発温度Ｔｅ１となるように、第２膨張弁５２の開度を調整する（ＳＴ８）。具体的には、ＣＰＵ２０１は、水冷媒熱交換器５１に流入する冷媒の圧力が、図３に示す第１蒸発温度Ｔｅ１に対応する低圧Ｐｌとなるように、第２膨張弁５２の開度を調整する。

次に、ＣＰＵ２０１は、第２室内熱交換器４１における蒸発温度がＳＴ７で求めた第２蒸発温度Ｔｅ２となるように、第１膨張弁２４の開度を調整する（ＳＴ９）。具体的には、ＣＰＵ２０１は、第２室内熱交換器４１に流入する冷媒の圧力が、図３に示す第２蒸発温度Ｔｅ２に対応する中間圧Ｐｍとなるように、第１膨張弁２４の開度を調整する。

ＳＴ１０において、ＣＰＵ２０１は、使用者による運転切替指示があるか否かを判断する。ここで、運転切替指示とは、暖房運転から冷房運転へ切り替える、あるいは、冷房運転から暖房運転へ切り替えることである。運転切替指示があれば（ＳＴ１０−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２０１は、ＳＴ１に処理を戻す。運転切替指示がなければ（ＳＴ１０−Ｎｏ）、ＣＰＵ２０１は、使用者による運転停止指示があるか否かを判断する（ＳＴ１１）。

運転停止指示があれば（ＳＴ１１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２０１は、運転停止処理を行い（ＳＴ１２）、処理を終了する。ここで、運転停止処理とは、圧縮機２１と室外ファン２９を停止するとともに第１膨張弁２４を全閉とし、通信部２０３を介して循環ポンプ５３を停止するとともに第２膨張弁５２を全閉とし、通信部２０３を介して第１室内機３および第２室内機４に対して各々の室内ファンを停止させるよう指示して、空気調和システム１を停止させる処理である。

運転停止指示がなければ（ＳＴ１１−Ｎｏ）、ＣＰＵ２０１は、現在の運転が冷房運転であるか否かを判断する（ＳＴ１４）。現在の運転が冷房運転であれば（ＳＴ１４−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２０１は、ＳＴ３に処理を戻し、現在の運転が冷房運転でなければ（ＳＴ１４−Ｎｏ）、ＣＰＵ２０１は、ＳＴ１６に処理を戻す。

尚、ＳＴ１において、冷房運転指示でなければ（ＳＴ１−Ｎｏ）、つまり、使用者の指示が暖房運転指示である場合は、ＣＰＵ２０１は、暖房運転開始処理を実行する（ＳＴ１５）。ここで、暖房運転開始処理とは、空気調和システム１が起動して最初に暖房運転を行うときに、ＣＰＵ２０１が行う処理である。具体的には、ＣＰＵ２０１は、四方弁２２を操作して図１（Ａ）に示す破線の状態に切り換えて、冷媒−水回路１０を暖房サイクルとする。そして、ＣＰＵ２０１は、圧縮機２１や室外ファン２９を起動するとともに、通信部２０３を介して循環ポンプ５３を起動し、第１膨張弁２４を設定温度に応じた開度とするとともに第２膨張弁５２の開度を全開として、暖房運転制御を開始し（ＳＴ１６）、ＳＴ１０に処理を進める。

以上説明したように、空気調和システム１では、冷房運転時に通常冷房運転と除湿冷房運転が選択できるようになっており、除湿冷房運転が選択された場合は、第１室内機３で潜熱冷房運転を行うとともに第２室内機４で顕熱冷房運転が行われる。通常冷房運転のように第１室内機３と第２室内機４が共に潜熱冷房運転となる場合や、部屋３００に室内機が１台しか設置されていない場合は、部屋３００の温度が設定温度に近づくと露点温度が蒸発温度以下となって除湿が行われなくなるが、除湿冷房運転では常に第１室内機３が潜熱冷房運転となるように第２膨張弁５２の開度が調整されて部屋３００の除湿が行われるので、冷房運転時の快適性が向上する。

また、通常冷房運転のように第１室内機３と第２室内機４が共に潜熱冷房運転となる場合や、部屋３００に室内機が１台しか設置されていない場合は、部屋３００の温度が設定温度に近づくと露点温度が蒸発温度以下となって除湿が行われなくなったときに、使用者が設定温度を下げこれに対応して圧縮機２１の回転数が上昇して省エネ性が悪化する場合があるが、除湿冷房運転では上述したように常に第１室内機３が潜熱冷房運転を行って部屋３００の除湿を行うので、設定温度を下げる必要がなくひいては省エネ性が向上する。このとき、設定温度が高めであっても、第１室内機３によって十分に除湿されているので（例えば、部屋３００の湿度が４０％となっている）、部屋３００の空気が冷え過ぎずに快適な冷房運転が可能となる。

尚、以上説明した実施形態では、第１室内機３が部屋３００の床面に設置され、第２室内機４が部屋３００の壁面上部に設置される場合について説明したが、第２室内機４が部屋３００の床面に設置され、第１室内機３が部屋３００の壁面上部に設置されてもよい。但し、この場合は、水冷媒熱交換ユニット５から水配管９を介して第１室内機３に水を送る際に重力に逆らって水を流す必要があるため、循環ポンプ５３の消費電力が大きくなる。従って、本実施形態のように、第１室内機３を部屋３００の床面に設置する方が、第１室内機３を部屋３００の壁面上部に設置する場合より省エネ性が高くなる。

次に、本発明の空気調和システムの第２の実施形態について、図６および図２を用いて説明する。本発明の第２の実施形態における空気調和システム１ａの構成のうち、室外機２と第２室内機４については図１を用いて説明した第１実施形態における空気調和システム１と同じであるため、その構成や動作について詳細な説明を省略する。また、通常冷房運転や除湿冷房運転を行う際の、室外機制御手段２００のＣＰＵ２０１で行う処理については、第１実施形態で説明した処理と同じであるため、詳細な説明を省略する。

本実施形態が第１実施形態と異なるのは、第１の実施形態の空気調和システム１における水冷媒熱交換ユニット５が本実施形態における空気調和システム１ａには設けられていないこと、第１室内機３ａも第２室内機４と同様に冷媒と部屋３００の空気を熱交換する第１室内熱交換器３１ａを有すること、および、水冷媒熱交換ユニット５に設けられていた第２膨張弁５２が第１室内機３ａに設けられて室内膨張弁３６ａとされていることである。

図６（Ａ）に示すように、本発明の第２の実施形態における空気調和システム１ａは、屋外に設置される室外機２と、部屋３００に設置される第１室内機３ａおよび第２室内機４を有する。第１室内機３ａは、部屋３００の床面に設置されることで室内下部３００ａに配置される。第２室内機４は、部屋３００の壁面上部に設置されて室内上部３００ｂに配置される。第１室内機３ａは、室外機２と第１ガス管８ａで接続されるとともに、第２室内機４と第２ガス管８ｂで接続されている。第２室内機４は、室外機２と液管７で接続されるとともに、上述したように第１室内機３ａと第２ガス管８ｂで接続されている。以上により、空気調和システム１ａの冷媒回路１０ａが構成されている。

第１室内機３ａは、第１室内熱交換器３１ａと、室外機側接続部３２ａと、第２室内機側接続部３３ａと、第１室内ファン３４ａと、第２膨張弁である室内膨張弁３６ａを備えている。そして、第２室内ファン３４ａを除くこれら各装置が第１室内機冷媒配管３５ａで接続されて、冷媒回路１０ａの一部をなす第１室内機冷媒回路３０ａを構成している。

第１室内熱交換器３１ａは、第１室内機冷媒配管３５ａに設けられている。第１室内機冷媒配管３５ａは、一端が室外機側接続部３２ａを介して第１ガス管８ａに接続され、また、他端が第２室内機側接続部３３ａを介して第２ガス管８ｂに接続されている。第１室内熱交換器３１ａは、冷媒と、後述する第１室内ファン３４ａの回転により第１室内機３ａ内部に取り込まれた室内下部３００ａの空気を熱交換させる。

室内膨張弁３６ａは、例えば電子膨張弁である。室内膨張弁３６ａは、図示しないステッピングモータにパルスが加えられて開度が調整されることで、第１室内熱交換器３１ａを流れる冷媒量を調節する。

第１室内ファン３４ａは樹脂材で形成されており、第１室内熱交換器３１ａの近傍に配置されている。第１室内ファン３４ａは、図示しないファンモータによって回転することで、第１室内機３ａの図示しない吸込口から第１室内機３ａ内部に室内下部３００ａの空気を取り込み、第１室内熱交換器３１ａにおいて冷媒と熱交換した室内下部３００ａの空気を第１室内機３ａの図示しない吹出口から室内下部３００ａへ吹き出す。

以上説明した構成の他に、第１室内機３ａには、各種センサが備えられている。第１室内機冷媒配管３５ａにおける室外機側接続部３２ａと第１室内熱交換器３１ａの間には、第１室内熱交換器３１ａに流入あるいは第１室内熱交換器３１ａから流出する冷媒の温度を検出する第１冷媒温度センサ１１５ａが設けられている。また、第１室内機冷媒配管３５ａにおける室内膨張弁３６ａと第１室内熱交換器３１ａの間には、第１室内熱交換器３１ａから流出あるいは第１室内熱交換器３１ａに流入する冷媒の温度を検出する第２冷媒温度センサ１１６ａが設けられている。さらには、第１室内機３ａの図示しない吸込口付近には、第１室内機３に流入する室内下部３００ａの空気の温度である第１室内機吸込温度を検出する第１吸込温度センサ１１７ａと、室内下部３００ａの空気の湿度を検出する第１湿度センサ１３０ａが備えられている。

次に、本実施形態の空気調和システム１ａにおける空調運転時の冷媒回路１０ａの冷媒の流れや各部の動作について、図６および図２および図３を用いて説明する。尚、以下の説明では、第１の実施形態で説明した除湿冷房運転を行う場合のみ例に挙げて説明する。また、部屋３００の区分や各センサで検出した値に付与する符号、図３に記載する各値に付与する符号等については、第１の実施形態と同じである。さらには、各センサから取り込んだ値を記憶部２０２に記憶することや、第１露点温度Ｔｄ１および第２露点温度Ｔｄ２の求め方についても、第１の実施形態と同じである。

除湿冷房運転を行う場合、図６（Ａ）に示すように、四方弁２２は実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｂとが連通するよう、ポートｃとポートｄとが連通するよう切り換えられる。また、バイパス開閉弁２５が閉とされる。これにより、室外熱交換器２３が凝縮器として機能するとともに、第１室内熱交換器３１ａと第２室内熱交換器４１が蒸発器として機能する。

圧縮機２１によって圧縮されて高温かつ高圧Ｐｈとなった冷媒（図３の点Ａ→点Ｂ）は、圧縮機２１から吐出され吐出管６１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から冷媒配管６２へと流れて室外熱交換器２３に流入する。室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２９の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮し、低温かつ高圧Ｐｈの冷媒となる（図３の点Ｂ→点Ｃ）。

室外熱交換器２３から流出した冷媒は室外機液管６３を流れ、第１膨張弁２４を通過する際に高圧Ｐｈから中間圧Ｐｍまで減圧される（図３の点Ｃ→点Ｄ）。ここで、第１膨張弁２４の開度は、室外熱交換器２３から流出した冷媒の圧力を中間圧Ｐｍまで減圧させる開度とされており、中間圧Ｐｍは第２室内熱交換器４１における第２蒸発温度Ｔｅ２に対応する圧力である。そして、第２蒸発温度Ｔｅ２は、図３に示すように、第２露点温度Ｔｄ２以上室内上部設定温度Ｔｐｕ以下の温度に設定されるものであり、例えば、第２蒸発温度Ｔｅ２は、第１の実施形態で説明したように第２露点温度Ｔｄ２と室内上部設定温度Ｔｐｕの平均値とされる。

第１膨張弁２４を通過して中間圧Ｐｍとなった冷媒は、室外機液管６３を流れて閉鎖弁２７を介して液管７に流出し、液側接続部４３を介して第２室内機４に流入する。第２室内機４に流入した冷媒は、第２室内機冷媒配管４５を流れて第２室内熱交換器４１に流入し、第２室内ファン４４の回転によって第２室内機４内部に流入した部屋３００の空気と熱交換して蒸発する（図３の点Ｄ→点Ｅ）。このとき、第２蒸発温度Ｔｅ２は上述したように第２露点温度Ｔｄ２以上の温度となっているので、第２室内機４は顕熱冷房運転となって室内上部３００ｂの空気を冷却する。

第２室内熱交換器４１から流出した冷媒は、第２室内機冷媒配管４５を流れてガス側接続部４２を介して第２ガス管８ｂに流出し、第２室内機側接続部３３ａを介して第１室内機３ａに流入する。第１室内機３ａに流入した冷媒は、第１室内機冷媒配管３５ａを流れて室内膨張弁３６ａを通過する際に中間圧Ｐｍから低圧Ｐｌまで減圧される（図３の点Ｅ→点Ｆ）。ここで、室内膨張弁３６ａの開度は、第１室内機３ａに流入した冷媒の圧力を低圧Ｐｌまで減圧させる開度となっており、低圧Ｐｌは第１室内熱交換器３１ａにおける第１蒸発温度Ｔｅ１に対応する圧力である。そして、第１蒸発温度Ｔｅ１は、図３に示すように、着霜発生温度Ｔｄｆ以上第１露点温度Ｔｄ１以下の温度に設定されるものであり、例えば、第１蒸発温度Ｔｅ１は、第１の実施形態で説明したように着霜発生温度Ｔｄｆと第１露点温度Ｔｄ１の平均値とされる。

室内膨張弁３６ａを通過して低温かつ低圧Ｐｌとなった冷媒は、第１室内熱交換器３１ａに流入し、第１室内ファン３４ａの回転によって第１室内機３ａ内部に流入した部屋３００の空気と熱交換して蒸発する（図３の点Ｆ→点Ａ）。このとき、第１蒸発温度Ｔｅ１は上述したように第１露点温度Ｔｄ２以下の温度となっているので、第１室内機３ａは潜熱冷房運転となって室内下部３００ａの空気を除湿・冷却する。

第１室内熱交換器３１ａから第１室内機冷媒配管３５ａに流出した冷媒は、第２室外機側接続部３２ａを介して第１ガス管８ａに流出し、閉鎖弁２８を介して室外機２に流入する。室外機２に流入した冷媒は、室外機ガス管６４、四方弁２２、吸入管６５を流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

以上説明したように、空気調和システム１では、冷房運転時に通常冷房運転と除湿冷房運転が選択できるようになっており、除湿冷房運転が選択された場合は、第１室内機３ａで潜熱冷房運転を行うとともに第２室内機４で顕熱冷房運転が行われる。通常冷房運転のように第１室内機３ａと第２室内機４が共に潜熱冷房運転となる場合や、部屋３００に室内機が１台しか設置されていない場合は、部屋３００の温度が設定温度に近づくと露点温度が蒸発温度以下となって除湿が行われなくなるが、除湿冷房運転では常に第１室内機３ａが潜熱冷房運転となるように第２膨張弁５２の開度が調整されて部屋３００の除湿が行われるので、冷房運転時の快適性が向上する。

また、通常冷房運転のように第１室内機３ａと第２室内機４が共に潜熱冷房運転となる場合や、部屋３００に室内機が１台しか設置されていない場合は、部屋３００の温度が設定温度に近づくと露点温度が蒸発温度以下となって除湿が行われなくなったときに、使用者が設定温度を下げこれに対応して圧縮機２１の回転数が上昇して省エネ性が悪化する場合があるが、除湿冷房運転では上述したように常に第１室内機３ａが潜熱冷房運転を行って部屋３００の除湿を行うので、設定温度を下げる必要がなくひいては省エネ性が向上する。このとき、設定温度が高めであっても、第１室内機３によって十分に除湿されているので（例えば、部屋３００の湿度が４０％となっている）、部屋３００の空気が冷え過ぎずに快適な冷房運転が可能となる。

次に、本発明の空気調和システムの第３の実施形態について、図１乃至３および図６を用いて説明する。第３の実施形態では、図１に示す冷媒−水回路１０を有する空気調和システム１、あるいは、図６に示す冷媒回路１０ａを有する空気調和システム１ａにおいて、これまでの実施形態で説明した、全ての室内機が潜熱冷房運転を行う通常冷房運転と、第１室内機３あるいは３ａで潜熱冷房運転を行い第２室内機４で潜熱冷房運転を行う除湿冷房運転を選択できるようにするのではなく、第１室内機３あるいは３ａで常に潜熱冷房運転を行い、第２室内機４で常に顕熱冷房運転を行うものである。

具体的には、図３を用いてこれまでの実施形態で説明したように、第１膨張弁２４の開度を室外熱交換器２３から流出した冷媒の圧力を中間圧Ｐｍまで減圧させる開度として、第２蒸発温度Ｔｅ２を第２露点温度Ｔｄ２以上の温度とすることで、第２室内機４が常に顕熱冷房運転となるようにする。また、第２膨張弁５２あるいは室内膨張弁３６ａの開度を第１室内機３あるいは３ａに流入した冷媒の圧力を低圧Ｐｌまで減圧させる開度として、第１蒸発温度Ｔｅ１を第１露点温度Ｔｄ１以下の温度とすることで、第１室内機３あるいは３ａが常に潜熱冷房運転となるようにする。

以上説明したように第１膨張弁２４や第２膨張弁５２あるいは室内膨張弁３６ａの開度を調整して、第１室内機３あるいは３ａで常に潜熱冷房運転を行い、第２室内機４で常に顕熱冷房運転を行うときの冷媒−水回路１０あるいは冷媒回路１０ａの動作は以下のようになる。

まず、冷房運転開始時で使用者が定めた設定温度と部屋３００の温度（＝第１室内機３あるいは第１室内機３ａの吸込温度、もしくは、第２室内機３の吸込温度）との温度差が大きいときは、第１蒸発温度Ｔｅ１が第１露点温度Ｔｄ１より大きく低下した温度となるように、第２膨張弁５２あるいは室内膨張弁３６ａの開度が調整される。これにより、水冷媒熱交換器５１あるいは第１室内熱交換器３１ａにおける蒸発能力が大きくなって（図３における点Ｆ−点Ａ間の比エンタルピ差が大きくなって）、部屋３００の湿度や温度が素早く低下する。このとき、顕熱冷房運転を行っている第２室内機４では、第２室内熱交換器４１における蒸発能力が、水冷媒熱交換器５１あるいは第１室内熱交換器３１ａにおける蒸発能力が大きくなることに伴って小さくなる（図３における点Ｄ−点Ｅ間の比エンタルピ差が小さくなる）が、第１室内機３あるいは第１室内機３ａの潜熱冷房運転により部屋３００の湿度が低下しているので、第２室内熱交換器４１における蒸発能力が小さくても、第２室内機４の顕熱冷房運転による涼風感が得られる。

部屋３００の温度が設定温度に近づく（例えば、部屋３００と設定温度の温度差が２℃以内）と、冷房運転開始時の第１蒸発温度Ｔｅ１より高く第１露点温度Ｔｄ１より低い新たな第１蒸発温度Ｔｅ１となるように第２膨張弁５２あるいは室内膨張弁３６ａの開度が調整され、これまでの実施形態で説明した、快適性と省エネ性が両立する冷房運転（除湿冷房運転）に移行する。

以上説明したように、第２室内機４で常に顕熱冷房運転が行われるようにすれば、第２室内熱交換器４１で凝縮水が生成されないため、第２室内熱交換器４１として冷媒流路が偏平管で形成されるパラレルフロー型熱交換器やマイクロチャネル熱交換器等といった、排水性は悪いが熱交換効率の高い熱交換器を使用できる。

また、第１室内機３あるいは第１室内機３ａで常に潜熱冷房運転を行うため、第１室内熱交換器３１あるいは第１室内熱交換器３１ａで生成される凝縮水に起因してカビが発生する恐れがあるが、図２に示すように、第１室内機３あるいは第１室内機３ａは部屋３００の床面に設置するので、第１室内熱交換器３１あるいは第１室内熱交換器３１ａの清掃がしやすく、カビの発生を抑制できる。

さらには、第１室内機３あるいは第１室内機３ａで常に潜熱冷房運転を行い、第２室内機４で常に顕熱冷房運転を行うので、１台の室内機で除湿・冷房を行う場合に比べて各室内機を低〜中能力の運転とできる。これにより、各室内熱交換器を小型化できるので、各室内機の小型化が図れる。また、各室内機を低〜中能力の運転とできることによって各室内熱交換器のフィンピッチを広げることができ、各室内熱交換器を空気が通過する際の風切音を抑制でき、室内機の静音性が向上する。

尚、本実施形態では、第２膨張弁が第１室内機３ａに設けられている室内膨張弁３６ａである場合について説明したが、これに限るものではなく、第２膨張弁が第２ガス管８ｂに設けられていてもよく、また、第２室内機４の第２室内機冷媒配管４５に設けられていてもよい。尚、第２膨張弁が第２ガス管８ｂに設けられた場合は、第２膨張弁を冷媒が通過する際に発生する冷媒音等の第２膨張弁に起因する騒音が目立ちにくくなるという効果がある。

１、１ａ 空気調和システム
２ 室外機
３、３ａ 第１室内機
４ 第２室内機
５ 水冷媒熱交換ユニット
１０ 冷媒−水回路
１０ａ 冷媒回路
２１ 圧縮機
２２ 四方弁
２３ 室外熱交換器
２４ 第１膨張弁
３１、３１ａ 第１室内熱交換器
３６ａ 室内膨張弁
４１ 第２室内熱交換器
５１ 水冷媒熱交換器
５２ 第２膨張弁
１１７、１１７ａ 第１吸込温度センサ
１２０ 第２吸込温度センサ
１３０，１３０ａ 第１湿度センサ
１３１ 第２湿度センサ
２００ 室外機制御手段
２０１ ＣＰＵ
２０２ 記憶部
３００ 部屋
３００ａ 室内下部
３００ｂ 室内上部
４００ 露点温度テーブル
Ｔｅ１ 第１蒸発温度
Ｔｅ２ 第２蒸発温度
Ｔｐｕ 室内上部設定温度
Ｔｐｄ 室内下部設定温度
Ｔｓ１ 第１室内機吸込温度
Ｔｓ２ 第２室内機吸込温度
Ｔｄ１ 第１露点温度
Ｔｄ２ 第２露点温度
Ｔｄｆ 着霜発生温度
Ｈｕ 室内上部湿度
Ｈｄ 室内下部湿度
Ｐｈ 高圧
Ｐｍ 中間圧
Ｐｌ 低圧

Claims (7)

1. 圧縮機と、流路切替手段と、室外熱交換器と、第１膨張弁を有する室外機と、
   第１室内熱交換器を有する第１室内機と、
   第２室内熱交換器を有する第２室内機と、
   冷媒と水を熱交換させる水冷媒熱交換器と、循環ポンプを有し、前記水冷媒熱交換器で冷媒と熱交換した水を前記循環ポンプの駆動により前記第１室内熱交換器に供給する水冷媒熱交換ユニットと、
   を有する空気調和システムであって、
   前記第１室内機と前記第２室内機は同じ空調空間に設置され、
   前記水冷媒熱交換器は、冷媒が流れる冷媒側流路と、水が流れる水側流路を有し、
   前記水冷媒熱交換器の前記冷媒側流路と前記第２室内機の前記第２室内熱交換器が、前記室外機に直列に接続されるとともに、前記冷媒側流路と前記第２室内熱交換器の間に第２膨張弁が配置され、
   前記空気調和システムが冷房運転を行うとき、前記第２膨張弁の開度を調整することによって、前記第１室内機あるいは前記第２室内機のいずれか一方で、前記第２膨張弁から流出した冷媒が流入する前記水冷媒熱交換器あるいは前記第２室内熱交換器における蒸発温度を露点温度より低くする潜熱冷房運転を行う、
   ことを特徴とする空気調和システム。
2. 前記空調空間において、前記第１室内機と前記第２室内機が上下に配置される場合は、下方に配置される室内機で前記潜熱冷房運転を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和システム。
3. 下方に配置されて前記潜熱冷房運転を行う室内機は、前記第２室内機である、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和システム。
4. 前記第１室内機あるいは前記第２室内機のいずれか一方で前記潜熱冷房運転を行うとき、他方の前記第１室内機あるいは前記第２室内機は、前記第１膨張弁の開度を調整することによって、同第１膨張弁から流出した冷媒が前記水冷媒熱交換器あるいは前記第２室内熱交換器における蒸発温度を露点温度より高くすることで顕熱冷房運転を行い、
   前記顕熱冷房運転を行う室内機の室内熱交換器は、パラレルフロー型熱交換器あるいはマイクロチャネル熱交換器である、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の空気調和システム。
5. 圧縮機と、流路切替手段と、室外熱交換器と、第１膨張弁と、外気温度を検出する外気温度センサを有する室外機と、
   第１室内熱交換器と、第１室内ファンと、室温を検出する第１吸込温度センサを有する第１室内機と、
   第２室内熱交換器と、第２室内ファンと、室温を検出する第２吸込温度センサを有する第２室内機と、
   を有する空気調和システムであって、
   前記第１室内機と前記第２室内機は同じ空調空間に設置され、
   前記第１室内機の前記第１室内熱交換器と前記第２室内機の前記第２室内熱交換器が、前記室外機に直列に接続されるとともに、第１室内熱交換器と前記第２室内熱交換器の間に第２膨張弁が配置され、
   前記空気調和システムが冷房運転を行うとき、前記第２膨張弁の開度を調整することによって、同第２膨張弁から流出した冷媒が流入する前記第１室内熱交換器あるいは前記第２室内熱交換器における蒸発温度を露点温度より低くすることで、前記第１室内機あるいは前記第２室内機のいずれか一方で潜熱冷房運転を行う、
   ことを特徴とする空気調和システム。
6. 前記空調空間において、前記第１室内機と前記第２室内機が上下に配置される場合は、下方に配置される室内機で前記潜熱冷房運転を行う、
   ことを特徴とする請求項５に記載の空気調和システム。
7. 前記第１室内機あるいは前記第２室内機のいずれか一方で前記潜熱冷房運転を行うとき、他方の前記第１室内機あるいは前記第２室内機は、前記第１膨張弁の開度を調整することによって、同第１膨張弁から流出した冷媒が前記第１室内熱交換器あるいは前記第２室内熱交換器における蒸発温度を露点温度より高くすることで顕熱冷房運転を行い、
   前記顕熱冷房運転を行う室内機の室内熱交換器は、パラレルフロー型熱交換器あるいはマイクロチャネル熱交換器である、
   ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の空気調和システム。

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