JP2023091401A - 空気調和システム及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対流式空調と輻射式空調とで異なる目標温度を設定することによってユーザの快適性を向上させる空気調和システム及び制御装置を提供する。
【解決手段】空気調和システム１は、空調エリア内へ温度調整された空気を送風する室内機２を有する対流式空調機４１と、空調エリア内へ輻射熱を輻射する輻射パネル３を有する輻射式空調機４２とを備える。判定部５２は、情報取得部５１が取得した操作情報に含まれている空調エリアの目標温度を、対流式空調機４１の目標温度「Ｔ」として設定する。判定部５２は、暖房運転時、輻射パネル３の目標表面温度を「Ｔ＋Ｔ１」に設定し、冷房運転時、輻射パネル３の目標表面温度を「Ｔ－Ｔ２」に設定する。
【選択図】図９

Description

本発明は、空気調和システム及び制御装置に関する。

特許文献１に記載された空気調和機は、ヒートポンプサイクルに対して室内熱交換器と輻射熱交換器とが直列に接続された構成である。空気調和機が対流式空調と輻射式空調とを同時に行う場合、室内熱交換器が空気を温度上昇させ、室内ファンが温風を室内に送風すると共に、輻射熱交換器が熱輻射パネルを温度上昇させ、熱輻射パネルが輻射熱を室内に輻射する。

特開昭６３－１１３２３９号公報

特許文献１に記載された空気調和機は、ヒートポンプサイクルに対して室内熱交換器と輻射熱交換器とが直列に接続された構成であるため、そもそも、対流式空調と輻射式空調とで異なる目標温度を設定することが困難であった。

本発明は、対流式空調と輻射式空調とで異なる目標温度を設定することによってユーザの快適性を向上させる空気調和システム及び制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和システムは、対流式空調機と、輻射式空調機と、制御装置とを備える。前記対流式空調機は、空調エリア内へ温度調整された空気を送風する室内機を有する。前記輻射式空調機は、前記空調エリア内へ輻射熱を輻射する輻射パネルを有する。前記制御装置は、前記対流式空調機と前記輻射式空調機とを制御する制御装置であって、前記対流式空調機の目標温度に比べて前記輻射パネルの表面温度を低く制御する冷房運転と、前記対流式空調機の目標温度に比べて前記輻射パネルの表面温度を高く制御する暖房運転との少なくとも一方を行う。

本発明に係る制御装置は、空調エリア内へ温度調整された空気を送風する室内機を有する対流式空調機と、前記空調エリア内へ輻射熱を輻射する輻射パネルを有する輻射式空調機とを制御する。前記制御装置は、前記対流式空調機の目標温度に比べて前記輻射パネルの表面温度を低く制御する冷房運転と、前記対流式空調機の目標温度に比べて前記輻射パネルの表面温度を高く制御する暖房運転との少なくとも一方を行う。

本発明によれば、対流式空調と輻射式空調とで異なる目標温度を設定することによってユーザの快適性を向上させる空気調和システム及び制御装置を提供することができる。

実施形態１に係る空気調和システムの構成図であり、冷房運転時の様子を示す。 実施形態１に係る空気調和システムの構成図であり、暖房運転時の様子を示す。 実施形態１に係る空気調和システムの構成図であり、輻射式冷房運転時の様子を示す。 実施形態１に係る空気調和システムの構成図であり、対流式冷房運転時の様子を示す。 実施形態２に係る空気調和システムの構成図であり、冷房運転時の様子を示す。 実施形態３に係る空気調和システムの構成図であり、冷房運転時の様子を示す。 実施形態４に係る空気調和システムの構成図であり、冷房運転時の様子を示す。 実施形態５に係る空気調和システムの構成を示すブロック図である。 実施形態５に係る制御装置の基本動作例を示すフローチャートである。 実施形態５に係る制御装置の基本動作の変形例を示すフローチャートである。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

＜実施形態１＞
図１～図４を参照して、実施形態１に係る空気調和システム１の構成について説明する。図１は、実施形態１に係る空気調和システム１の構成図であり、冷房運転時の様子を示す。図２は、実施形態１に係る空気調和システム１の構成図であり、暖房運転時の様子を示す。各図において、配管内を冷媒が流れる方向は、矢印で示される。

空気調和システム１は、主に、室内機２、輻射パネル３、室外機４、熱源ユニット９、第１配管１１、第２配管１２、第３配管１３、第１切替弁２１、及び第２切替弁２２を備える。

室内機２は、空調エリアである室内に設置される。室内機２は、第１配管１１を流れる第１冷媒と空調エリア内の空気との間で熱交換させ、熱交換させた空気を空調エリア内へ吹き出す。室内機２から吹き出された冷風又は温風により、空調エリアが冷房又は暖房される。なお、室内機２は、空調エリア外に設置され、ダクトを介して空調エリアと通じる構成等であってもよい。

室外機４は、空調エリア外である室外に設置される。室外機４は、圧縮機５、室外熱交換器６、第１膨張弁７、及び四方弁８を備える。第１配管１１は、圧縮機５、室外熱交換器６、第１膨張弁７、室内機２、及び四方弁８を環状に接続している。第１配管１１により接続された圧縮機５、室外熱交換器６、第１膨張弁７、室内機２、及び四方弁８によりヒートポンプサイクルが構成される。第１配管１１を第１冷媒が循環する。第１冷媒は、ルームエアコン用の冷媒ガスである。

圧縮機５は、第１冷媒を圧縮して温度を上げ、四方弁８へ出力する。四方弁８は、空気調和システム１の運転が冷房運転であるか暖房運転であるかに応じて、第１冷媒が流れる方向を切り替える。室外熱交換器６は、第１配管１１を流れる第１冷媒と室外の空気との間で熱交換させ、熱交換させた空気を室外へ吹き出す。第１膨張弁７は、第１冷媒を減圧して温度を下げる。

第１配管１１における第１膨張弁７から室内機２までの間に、第１配管１１から第２配管１２へ分岐する第１分岐点が設けられている。また、第１配管１１における室内機２から四方弁８までの間に、第１配管１１から第２配管１２へ分岐する第２分岐点が設けられている。第２配管１２は、第１分岐点と第２分岐点とを接続している。第２配管１２が設けられたことにより、空気調和システム１は、室外機４に対して室内機２と熱源ユニット９とが並列に接続された構成となる。

第１分岐点には第１切替弁２１が設けられている。第１切替弁２１は、室外機４と室内機２との間の接続及び遮断、並びに室外機４と熱源ユニット９との間の接続及び遮断を切り替える。第２分岐点には第２切替弁２２が設けられている。第２切替弁２２は、室外機４と室内機２との間の接続及び遮断、並びに室外機４と熱源ユニット９との間の接続及び遮断を切り替える。第１切替弁２１及び第２切替弁２２のそれぞれは、三方弁等によって実現される。なお、図示例では、第１切替弁２１及び第２切替弁２２が室外機４に内蔵されるが、第１切替弁２１及び第２切替弁２２の配置は図示例に限定されない。

輻射パネル３は、空調エリア内に設置される。輻射パネル３は、第３配管１３に取り付けられている。第３配管１３は、輻射パネル３及び水熱交換器１０を環状に接続している。第３配管１３を流れる第２冷媒が輻射パネル３を冷却又は加熱することにより、輻射パネル３が空調エリア内へ輻射熱を輻射する。輻射パネル３の輻射熱により、空調エリアが冷房又は暖房される。第２冷媒は、水又は不凍液である。

熱源ユニット９は、水熱交換器１０及びポンプ１４を備える。水熱交換器１０は、第２配管１２を流れる第１冷媒と第３配管１３を流れる第２冷媒との間で水熱交換させる。ポンプ１４は、第３配管１３内で第２冷媒を循環させる。なお、熱源ユニット９は、室外に設置されてもよいし、室内に設置されてもよい。

空気調和システム１は、対流によって空調エリアの冷暖房を行う対流式空調と、輻射によって空調エリアの冷暖房を行う輻射式空調とを実施可能である。対流式空調は、室内機２及び室外機４を含む対流式空調機によって実現される。対流式空調機は、後述する図８に示される対流式空調機４１に相当する。対流式空調機が行う冷房運転を「対流式冷房運転」と記載し、対流式空調機が行う暖房運転を「対流式暖房運転」と記載する場合がある。輻射式空調は、室内機２、輻射パネル３、及び熱源ユニット９を含む輻射式空調機により実現される。輻射式空調機は、後述する図８に示される輻射式空調機４２に相当する。輻射式空調機が行う冷房運転を「輻射式冷房運転」と記載し、輻射式空調機が行う暖房運転を「輻射式暖房運転」と記載する場合がある。

次に、空気調和システム１が対流式冷房運転と輻射式冷房運転とを同時に行う場合について説明する。図１に示されるように、四方弁８は、第１冷媒が圧縮機５から室外熱交換器６へ流れるように、流路を切り替える。第１切替弁２１は、第１冷媒が第１膨張弁７から室内機２へ流れるように、且つ第１膨張弁７から水熱交換器１０へ流れるように、流路を切り替える。第２切替弁２２は、第１冷媒が室内機２から四方弁８へ流れるように、且つ水熱交換器１０から四方弁８へ流れるように、流路を切り替える。

圧縮機５で圧縮された第１冷媒は、室外熱交換器６で室外空気と熱交換し、第１膨張弁７へ流れる。第１膨張弁７へ流れた第１冷媒は、第１膨張弁７で減圧され、第１切替弁２１を経由して室内機２と水熱交換器１０とへ流れる。室内機２へ流れた第１冷媒は、空調エリア内の空気と熱交換する。熱交換により冷却された空気は、室内機２から空調エリア内へ送風される。熱交換後の第１冷媒は、第２切替弁２２を経由して、四方弁８へ流れる。四方弁８へ流れた第１冷媒は、再び圧縮機５へ流れる。

第１切替弁２１を経由して水熱交換器１０へ流れた第１冷媒は、第３配管１３を流れる第２冷媒との間で水熱交換する。水熱交換後の第１冷媒は、第２切替弁２２を経由して、四方弁８へ流れる。四方弁８へ流れた第１冷媒は、再び圧縮機５へ流れる。水熱交換後の第２冷媒は、第３配管１３を通って輻射パネル３へ流れる。輻射パネル３へ流れた第２冷媒は、輻射パネル３を冷却し、再び水熱交換器１０へ流れる。

次に、空気調和システム１が対流式暖房運転と輻射式暖房運転とを同時に行う場合について説明する。図２に示されるように、四方弁８は、第１冷媒が室外熱交換器６から圧縮機５へ流れるように、流路を切り替える。第１切替弁２１は、第１冷媒が室内機２から第１膨張弁７へ流れるように、且つ水熱交換器１０から第１膨張弁７へ流れるように、流路を切り替える。第２切替弁２２は、第１冷媒が四方弁８から室内機２へ流れるように、且つ四方弁８から水熱交換器１０へ流れるように、流路を切り替える。

圧縮機５で圧縮された第１冷媒は、四方弁８及び第２切替弁２２を経由して、室内機２と水熱交換器１０とへ流れる。室内機２へ流れた第１冷媒は、空調エリア内の空気と熱交換する。熱交換により加熱された空気は、室内機２から空調エリア内へ送風される。熱交換後の第１冷媒は、第１切替弁２１を経由して、第１膨張弁７へ流れる。第１膨張弁７へ流れた第１冷媒は、第１膨張弁７で減圧され、室外熱交換器６へ流れる。室外熱交換器６へ流れた第１冷媒は、室外熱交換器６で室外空気と熱交換し、四方弁８へ流れる。四方弁８へ流れた第１冷媒は、再び圧縮機５へ流れる。

第２切替弁２２を経由して水熱交換器１０へ流れた第１冷媒は、第３配管１３を流れる第２冷媒との間で水熱交換する。水熱交換後の第１冷媒は、第１切替弁２１を経由して、第１膨張弁７へ流れる。水熱交換後の第２冷媒は、第３配管１３を通って輻射パネル３へ流れる。輻射パネル３へ流れた第２冷媒は、輻射パネル３を加熱し、再び水熱交換器１０へ流れる。

次に、図３を参照して、空気調和システム１が輻射式冷房運転のみを行う場合について説明する。図３は、実施形態１に係る空気調和システム１の構成図であり、輻射式冷房運転時の様子を示す。四方弁８は、第１冷媒が圧縮機５から室外熱交換器６へ流れるように、流路を切り替える。第１切替弁２１は、第１冷媒が第１膨張弁７から水熱交換器１０へ流れるように、流路を切り替える。第２切替弁２２は、第１冷媒が水熱交換器１０から四方弁８へ流れるように、流路を切り替える。よって、第１配管１１のうち、図３に破線矢印で示される配管部分は遮断され、この配管部分に第１冷媒が流れない。また、室内機２は運転を停止する。これにより、空気調和システム１は、輻射式冷房運転のみを行うことができる。

空気調和システム１が輻射式暖房運転のみを行う場合、四方弁８が、暖房運転用の流路に切り替え、第１冷媒の流れる方向を冷房運転時とは逆にする。

次に、図４を参照して、空気調和システム１が対流式冷房運転のみを行う場合について説明する。図４は、実施形態１に係る空気調和システム１の構成図であり、対流式冷房運転時の様子を示す。四方弁８は、第１冷媒が圧縮機５から室外熱交換器６へ流れるように、流路を切り替える。第１切替弁２１は、第１冷媒が第１膨張弁７から室内機２へ流れるように、流路を切り替える。第２切替弁２２は、第１冷媒が室内機２から四方弁８へ流れるように、流路を切り替える。よって、図４に破線矢印で示される第２配管１２は遮断され、第２配管１２に第１冷媒が流れない。また、熱源ユニット９は運転を停止する。これにより、空気調和システム１は、対流式冷房運転のみを行うことができる。

空気調和システム１が対流式冷房運転のみを行う場合、四方弁８が、暖房運転用の流路に切り替え、第１冷媒の流れる方向を冷房運転時とは逆にする。

以上、図１～図４を参照して実施形態１について説明した。実施形態１によれば、空気調和システム１は、室内機２と、輻射パネル３と、室外機４と、第１配管１１と、第２配管１２と、第３配管１３と、熱源ユニット９と、第１切替弁２１と、第２切替弁２２とを備える。室内機２は、空調エリア内へ温度調整された空気を送風する。輻射パネル３は、空調エリア内へ輻射熱を輻射する。室外機４は、圧縮機５、室外熱交換器６、第１膨張弁７、及び四方弁８を有する。第１配管１１は、圧縮機５、室外熱交換器６、第１膨張弁７、室内機２、及び四方弁８へ第１冷媒を循環させる。第２配管１２は、第１配管１１における第１膨張弁７から室内機２までの間に設けられた第１分岐点と室内機２から四方弁８までの間に設けられた第２分岐点との間を接続する。第３配管１３は、輻射パネル３へ第２冷媒を循環させる。熱源ユニット９は、第２配管１２を流れる第１冷媒と第３配管１３を流れる第２冷媒との間で水熱交換を行う水熱交換器１０を有する。第１切替弁２１は、第１分岐点に設けられ、室外機４と室内機２との間の接続及び遮断、並びに室外機４と熱源ユニット９との間の接続及び遮断を切り替える。第２切替弁２２は、第２分岐点に設けられ、室外機４と室内機２との間の接続及び遮断、並びに室外機４と熱源ユニット９との間の接続及び遮断を切り替える。これにより、１つの室外機４に対して、室内機２と熱源ユニット９とが並列に接続された構成となる。この構成において、第１切替弁２１及び第２切替弁２２が流路を切り替えることにより、第１冷媒を室内機２のみ、熱源ユニット９のみ、又は室内機２と熱源ユニット９の両方へ流すことができる。よって、空気調和システム１は、対流式空調と輻射式空調の個別動作及び併用動作が可能である。

対流式空調は、室内機２から空調エリア内へ冷風又は温風を送風するため、効率的に空調エリア内の気温を目標温度にすることができる。一方、室内機２から送風される冷風又は温風をユーザが不快に感じる場合がある。これに対して、輻射式空調は、輻射パネル３から輻射熱を輻射するため、快適性が高い。しかし、輻射熱は、空調エリアを冷やしたり暖めたりする能力が低いため、効率が悪い。空気調和システム１は、対流式空調と輻射式空調の個別動作及び併用動作が可能なであるため、省エネ性及び快適性等に応じて対流式空調と輻射式空調とを使い分けることが可能となる。

＜実施形態２＞
図５は、実施形態２に係る空気調和システム１の構成図であり、冷房運転時の様子を示す。図５において図１～図４と同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

実施形態２に係る空気調和システム１は、図１～図４に示された実施形態１の空気調和システム１に対して、第２膨張弁３１が追加された構成である。第２膨張弁３１は、第２配管１２における第１切替弁２１よりも輻射パネル３に近い位置に設けられる。

実施形態２において、第１膨張弁７の開度は、一次的に、対流式空調の運転負荷に応じて制御される。第２膨張弁３１の開度は、二次的に、輻射式空調の運転負荷に応じて制御される。これにより、空気調和システム１は、対流式空調と輻射式空調とを同時に行う場合に、対流式空調と輻射式空調の運転負荷率を変更できる。

＜実施形態３＞
図６は、実施形態３に係る空気調和システム１の構成図であり、冷房運転時の様子を示す。図６において図１～図５と同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

実施形態３に係る空気調和システム１は、図５に示された実施形態２の空気調和システム１に対して、第３膨張弁３２が追加された構成である。第３膨張弁３２は、第１配管１１における第１切替弁２１よりも室内機２に近い位置に設けられる。

実施形態３において、第１膨張弁７の開度は、一次的に、対流式空調の運転負荷に応じて制御される。第２膨張弁３１の開度は、二次的に、輻射式空調の運転負荷に応じて制御される。第３膨張弁３２の開度は、二次的に、対流式空調の運転負荷に応じて制御される。これにより、空気調和システム１は、対流式空調と輻射式空調とを同時に行う場合に、対流式空調の運転負荷と輻射式空調の運転負荷とを独立制御できる。

＜実施形態４＞
図７は、実施形態４に係る空気調和システム１の構成図であり、冷房運転時の様子を示す。図７において図１～図６と同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

実施形態４に係る空気調和システム１は、主に、室内機２、輻射パネル３、室外機４、第１配管１１、第２配管１２、第１切替弁２１、及び第２切替弁２２を備える。実施形態４に係る空気調和システム１は、第２配管１２が設けられたことにより、室外機４に対して室内機２と輻射パネル３とが並列に接続された構成となる。

第１配管１１から分岐した第２配管１２は、輻射パネル３へ第１冷媒を供給する。第１切替弁２１は、室外機４と室内機２との間の接続及び遮断、並びに室外機４と輻射パネル３との間の接続及び遮断を切り替える。第２切替弁２２は、室外機４と室内機２との間の接続及び遮断、並びに室外機４と輻射パネル３との間の接続及び遮断を切り替える。

輻射パネル３は、第２配管１２に取り付けられている。第２配管１２を流れる第１冷媒が輻射パネル３を冷却又は加熱することにより、輻射パネル３が空調エリア内へ輻射熱を輻射する。実施形態４において、輻射式空調機は、室外機４と輻射パネル３とによって実現される。

空気調和システム１が暖房運転を行う場合、四方弁８が、暖房運転用の流路に切り替え、第１冷媒の流れる方向を冷房運転時とは逆にする。

実施形態４によれば、空気調和システム１は、室内機２と、輻射パネル３と、室外機４と、第１配管１１と、第２配管１２と、第１切替弁２１と、第２切替弁２２とを備える。室内機２は、空調エリア内へ温度調整された空気を送風する。輻射パネル３は、空調エリア内へ輻射熱を輻射する。室外機４は、圧縮機５、室外熱交換器６、第１膨張弁７、及び四方弁８を有する。第１配管１１は、圧縮機５、室外熱交換器６、第１膨張弁７、室内機２、及び四方弁８へ第１冷媒を循環させる。第２配管１２は、第１配管１１における第１膨張弁７から室内機２までの間に設けられた第１分岐点と室内機２から四方弁８までの間に設けられた第２分岐点との間を接続し、輻射パネル３へ第１冷媒を供給する。第１切替弁２１は、第１分岐点に設けられ、室外機４と室内機２との間の接続及び遮断、並びに室外機４と輻射パネル３との間の接続及び遮断を切り替える。第２切替弁２２は、第２分岐点に設けられ、室外機４と室内機２との間の接続及び遮断、並びに室外機４と輻射パネル３との間の接続及び遮断を切り替える。これにより、１つの室外機４に対して、室内機２と輻射パネル３とが並列に接続された構成となる。この構成において、第１切替弁２１及び第２切替弁２２が流路を切り替えることにより、第１冷媒を室内機２のみ、輻射パネル３のみ、又は室内機２と輻射パネル３の両方へ流すことができる。よって、空気調和システム１は、対流式空調と輻射式空調の個別動作及び併用動作が可能である。

以上、本発明の実施形態１～４について、図面（図１～図７）を参照しながら説明した。但し、空気調和システム１の構成は、上記の実施形態１～４に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。下記に変形例１～３を説明する。

＜変形例１＞
変形例１では、空気調和システム１が、第１膨張弁７及び第３膨張弁３２の２つの膨張弁を備え、第２膨張弁３１は無い。第１膨張弁７の開度は、一次的に、輻射式空調の運転負荷に応じて制御される。第３膨張弁３２の開度は、二次的に、対流式空調の運転負荷に応じて制御される。これにより、空気調和システム１は、対流式空調と輻射式空調とを同時に行う場合に、対流式空調と輻射式空調の運転負荷率を変更できる。

＜変形例２＞
変形例２では、空気調和システム１が、第２膨張弁３１及び第３膨張弁３２の２つの膨張弁を備え、第１膨張弁７は無い。第２膨張弁３１の開度は、輻射式空調の運転負荷に応じて制御される。第３膨張弁３２の開度は、対流式空調の運転負荷に応じて制御される。これにより、空気調和システム１は、対流式空調と輻射式空調とを同時に行う場合に、対流式空調の運転負荷と輻射式空調の運転負荷とを独立制御できる。なお、実施形態３のように第１膨張弁７がある場合、第１膨張弁７が一次的に第１冷媒の圧力を下げるため、第１切替弁２１に加わる圧力負荷が低減し、第１切替弁２１の耐久性が向上するというメリットがある。

＜変形例３＞
実施形態４に係る空気調和システム１に対して、第２膨張弁３１又は第３膨張弁３２の少なくとも一方が追加された構成であってもよい。また、実施形態４に係る空気調和システム１に対して、第２膨張弁３１及び第３膨張弁３２の両方が追加された構成において、第１膨張弁７が省略されてもよい。

＜実施形態５＞
実施形態５では、実施形態１～４に係る空気調和システム１の動作について説明する。

図８は、実施形態５に係る空気調和システム１の構成を示すブロック図である。空気調和システム１は、主に、対流式空調機４１、輻射式空調機４２、制御装置５０、操作端末６１、温度センサ６２、湿度センサ６３、及び人感センサ６４を備える。制御装置５０は、情報取得部５１、判定部５２、及び制御部５３を備える。

対流式空調機４１は、図１～図７に示される室内機２及び室外機４により構成される。輻射式空調機４２は、図１～図６に示される輻射パネル３、室外機４及び熱源ユニット９により構成される。または、輻射式空調機４２は、図７に示される輻射パネル３及び室外機４により構成される。以下では、輻射式空調機４２が輻射パネル３、室外機４及び熱源ユニット９により構成されているものとする。

情報取得部５１は、操作端末６１、温度センサ６２、湿度センサ６３、及び人感センサ６４のうちの少なくとも１つから情報を取得する。情報取得部５１は、取得した情報を、判定部５２へ出力する。判定部５２は、情報取得部５１が取得した情報に基づいて、対流式空調機４１及び輻射式空調機４２の運転内容を判定する。判定部５２は、例えば、冷房運転時に対流式空調機４１の目標温度に比べて輻射パネル３の表面温度を低くすると判定し、暖房運転時に対流式空調機４１の目標温度に比べて輻射パネル３の表面温度を高くすると判定する。また、判定部５２は、例えば、空調エリア内に人が存在する場合に輻射式空調機４２を運転させ、人が存在しない場合に輻射式空調機４２を停止させると判定する。なお、判定部５２は、空調エリア内に人が存在しない場合に、人が存在する場合と比べて輻射式空調機４２の運転を弱めると判定してもよい。判定部５２は、判定結果を制御部５３へ出力する。制御部５３は、判定部５２の判定結果に従い、対流式空調機４１及び輻射式空調機４２を制御する。

情報取得部５１は、情報が入力されるインタフェースである。判定部５２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のようなプロセッサと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のようなメモリとを有する。例えば、判定部５２は、メモリに予め記憶されたコンピュータプログラムをプロセッサが実行することにより、コンピュータプログラムで規定された各種処理を実行する。制御部５３は、対流式空調機４１及び輻射式空調機４２が有する各種機器を駆動する回路である。

空気調和システム１が対流式冷房運転と輻射式冷房運転とを同時に行う場合、制御部５３は、圧縮機５から室外熱交換器６へ第１冷媒が流れるように四方弁８の流路を切り替える。また、制御部５３は、第１膨張弁７から室内機２と水熱交換器１０とへ第１冷媒が流れるように第１切替弁２１の流路を切り替えると共に、室内機２と水熱交換器１０とから四方弁８へ第１冷媒が流れるように第２切替弁２２の流路を切り替える。制御部５３は、第１膨張弁７を開き、圧縮機５、室外熱交換器６、室内機２、水熱交換器１０、及びポンプ１４を駆動する。なお、空気調和システム１が対流式暖房運転と輻射式暖房運転とを同時に行う場合、制御部５３は、四方弁８の流路を冷房運転時の流路とは逆にする。

空気調和システム１が対流式冷房運転のみを行う場合、制御部５３は、圧縮機５から室外熱交換器６へ第１冷媒が流れるように四方弁８の流路を切り替える。また、制御部５３は、第１膨張弁７から室内機２へ第１冷媒が流れるように第１切替弁２１の流路を切り替えると共に、室内機２から四方弁８へ第１冷媒が流れるように第２切替弁２２の流路を切り替える。制御部５３は、第１膨張弁７を開き、圧縮機５、室外熱交換器６、及び室内機２を駆動する。なお、空気調和システム１が対流式暖房運転のみを行う場合、制御部５３は、四方弁８の流路を冷房運転時の流路とは逆にする。

空気調和システム１が輻射式冷房運転のみを行う場合、制御部５３は、圧縮機５から室外熱交換器６へ第１冷媒が流れるように四方弁８の流路を切り替える。また、制御部５３は、第１膨張弁７から水熱交換器１０へ第１冷媒が流れるように第１切替弁２１の流路を切り替えると共に、水熱交換器１０から四方弁８へ第１冷媒が流れるように第２切替弁２２の流路を切り替える。制御部５３は、第１膨張弁７を開き、圧縮機５、室外熱交換器６、水熱交換器１０、及びポンプ１４を駆動する。なお、空気調和システム１が輻射式暖房運転のみを行う場合、制御部５３は、四方弁８の流路を冷房運転時の流路とは逆にする。

制御部５３は、圧縮機５の回転数（即ち、第１冷媒の循環量）の制御、第１膨張弁７の開度の制御、及び室内機２の送風量の制御のうちの少なくとも１つを行うことにより、対流式空調機４１の運転負荷を制御する。また、制御部５３は、第１配管１１に第３膨張弁３２が設けられている場合、第３膨張弁３２の開度を制御することにより、対流式空調機４１の運転負荷を制御できる。

制御部５３は、ポンプ１４の流量を制御することにより、輻射式空調機４２の運転負荷を制御する。また、制御部５３は、第２配管１２に第２膨張弁３１が設けられている場合、第２膨張弁３１の開度を制御することにより、輻射式空調機４２の運転負荷を制御できる。また、制御部５３は、第３配管１３にリザーバタンク（不図示）が接続されている場合、リザーバタンク（不図示）への第２冷媒入出量を制御することにより、輻射式空調機４２の運転負荷を制御できる。このように、制御装置５０は、対流式空調機４１の運転負荷と輻射式空調機４２の運転負荷を個別に制御できるため、対流式空調機４１の目標温度と輻射式空調機４２の目標温度を個別に設定できる。

操作端末６１は、ユーザが空気調和システム１を操作するための端末である。操作端末６１は、制御装置５０と無線通信するリモートコントローラ、又は空調エリアの壁面に取り付けられて制御装置５０と有線通信するコントローラ等である。なお、対流式空調機４１に対する操作を受け付ける操作端末６１と、輻射式空調機４２に対する操作を受け付ける操作端末６１とが独立して構成されてもよいし、１つの操作端末６１が対流式空調機４１に対する操作と輻射式空調機４２に対する操作とを受け付ける構成であってもよい。操作端末６１に対して、空気調和システム１の冷房運転を開始又は停止する操作、空気調和システム１の暖房運転を開始又は停止する操作、及び空調エリアの目標温度を設定する操作等が行われる。操作端末６１は、ユーザによって行われた操作内容を示す操作情報を、情報取得部５１へ出力する。制御装置５０は、ユーザが行った空気調和システム１に対する操作を実現するために、対流式空調機４１と輻射式空調機４２の運転を制御する。

温度センサ６２は、例えば、空調エリア内の気温を測定するセンサである。また、温度センサ６２は、空調エリア外の気温を測定するセンサであってもよい。また、温度センサ６２は、輻射パネル３の表面温度を測定するセンサであってもよい。温度センサ６２は、測定した温度を示す温度情報を、情報取得部５１へ出力する。

湿度センサ６３は、空調エリア内の相対湿度を測定するセンサである。湿度センサ６３は、測定した相対湿度を示す湿度情報を、情報取得部５１へ出力する。

人感センサ６４は、空調エリア内にいる人、即ち在室者を検知するセンサである。人感センサ６４は、サーモグラフィ、空調エリアの撮像画像から人を検知する画像処理装置、超音波センサ、又は赤外線センサ等である。人感センサ６４は、在室者の有無を示す人感情報を、情報取得部５１へ出力する。

次に、図９及び図１０を参照して、制御装置５０の動作について説明する。図９は、実施形態５に係る制御装置５０の基本動作例を示すフローチャートである。判定部５２は、情報取得部５１が取得した操作情報に基づいて、空気調和システム１の運転を開始する操作、又は目標温度を設定若しくは変更する操作が行われた場合に、図９に示されるフローチャートの動作を行う。

ステップＳ１１において、判定部５２は、情報取得部５１が取得した操作情報に含まれている空調エリアの目標温度を、対流式空調機４１の目標温度「Ｔ」として設定する。なお、対流式空調機４１の操作端末６１と輻射式空調機４２の操作端末６１とが個別に存在する場合等であって、ユーザが対流式空調機４１の目標温度を直接設定可能である場合、判定部５２は、情報取得部５１が取得した操作情報に含まれている対流式空調機４１の目標温度をそのまま「Ｔ」として設定すればよい。

ステップＳ１２において、判定部５２は、情報取得部５１が取得した操作情報に基づき、暖房運転を開始するか否か、又は暖房運転中であるか否かを判定する。暖房運転を開始する場合又は暖房運転中である場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、判定部５２の処理はステップＳ１３へ進む。冷房運転を開始する場合又は冷房運転中である場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、判定部５２の処理はステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１３において、判定部５２は、輻射パネル３の目標温度を「Ｔ＋Ｔ１」に設定する。例えば、輻射パネル３の目標温度は、輻射パネル３の表面温度である。以下では、輻射パネル３の目標温度を、輻射パネル３の表面目標温度と記載する。温度補正値「Ｔ１」は、予め定められた正の数である。判定部５２は、対流式空調機４１の目標温度「Ｔ」及び輻射式空調機４２の目標表面温度「Ｔ＋Ｔ１」で暖房運転するよう、制御部５３に指示する。よって、暖房運転時、対流式空調機４１の目標温度に比べて輻射パネル３の表面温度が高く制御される。

ステップＳ１４において、判定部５２は、輻射パネル３の目標表面温度を「Ｔ－Ｔ２」に設定する。温度補正値「Ｔ２」は、予め定められた正の数であり、「Ｔ１」と同じであってもよいし異なってもよい。判定部５２は、対流式空調機４１の目標温度「Ｔ」及び輻射式空調機４２の目標表面温度「Ｔ＋Ｔ２」で冷房運転するよう、制御部５３に指示する。よって、冷房運転時、対流式空調機４１の目標温度に比べて輻射パネル３の表面温度が低く制御される。

なお、判定部５２は、ステップＳ１３，Ｓ１４における温度補正値「Ｔ１」、「Ｔ２」を、空調エリア内の相対湿度で補正して「Ｔ１ａ」、「Ｔ２ａ」を求めてもよい。空調エリア内の相対湿度は、情報取得部５１が湿度センサ６３から取得した湿度情報である。そして、判定部５２は、輻射パネル３の目標表面温度として、「Ｔ＋Ｔ１」、「Ｔ－Ｔ２」の代わりに、在室者の輻射熱体感温度「Ｔ＋Ｔ１ａ」、「Ｔ－Ｔ２ａ」を用いてもよい。判定部５２が輻射パネル３の目標表面温度として在室者の輻射熱体感温度を用いることにより、空気調和システム１は、ユーザの快適性をより向上させることができる。

図１０は、実施形態５に係る制御装置５０の基本動作の変形例を示すフローチャートである。図１０に示されるステップＳ１１～Ｓ１３の処理は、図９に示されるステップＳ１１～Ｓ１３の処理と同じである。

ステップＳ２１において、判定部５２は、情報取得部５１が取得した人感情報に基づいて、空調エリア内に人が存在するか否かを判定する。空調エリア内に人が存在する場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、判定部５２の処理はステップＳ１２へ進む。空調エリア内に人が存在しない場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）、判定部５２の処理はステップＳ２２へ進む。

ステップＳ２２において、判定部５２は、輻射式空調機４２を低負荷運転させると判定する。第３配管１３を流れる第２冷媒及び輻射パネル３は、冷房運転中にいったん温度が上がってしまうと再び温度が下がるまでに時間がかかる。そのため、判定部５２は、輻射式空調機４２の運転を停止させるのではなく、在室者がいる場合と比べて弱く運転させる。同様に、第２冷媒及び輻射パネル３は、暖房運転中にいったん温度が下がってしまうと再び温度が上がるまでに時間がかかる。そのため、判定部５２は、輻射式空調機４２の運転を停止させるのではなく、在室者がいる場合と比べて弱く運転させる。また、輻射式空調機４２の低負荷運転時、判定部５２は、輻射パネル３の目標表面温度を、対流式空調機４１の目標温度「Ｔ」と同じ値等に変更してもよい。

以上、図８～図１０を参照して実施形態５について説明した。実施形態５によれば、空気調和システム１は、対流式空調機４１と、輻射式空調機４２と、制御装置５０とを備える。対流式空調機４１は、空調エリア内へ温度調整された空気を送風する室内機２を有する。輻射式空調機４２は、空調エリア内へ輻射熱を輻射する輻射パネル３を有する。制御装置５０は、対流式空調機４１と輻射式空調機４２とを制御する。制御装置５０は、対流式空調機４１の目標温度に比べて輻射パネル３の表面温度を低く制御する冷房運転を行う。制御装置５０は、対流式空調機４１の目標温度に比べて輻射パネル３の表面温度を高く制御する暖房運転を行う。これにより、空気調和システム１は、対流式空調と輻射式空調とで異なる目標温度を設定できる。輻射パネル３の表面温度を、対流式空調機４１の目標温度に比べて冷房運転時に低く、暖房運転時に高くすることにより、対流式空調機４１が空調エリアを目標温度にするまでの間、対流式空調機４１の冷暖房効果を輻射熱で補うことができる。従って、ユーザの快適性が向上する。

実施形態１～５に係る空気調和システム１では、室内機２と輻射パネル３とが１つの室外機４を共有する構成であったが、この構成に限定されない。例えば、空気調和システム１が室外機を２つ備え、一方の室外機が室内機２へ冷媒を供給し、もう一方の室外機が熱源ユニット９へ（熱源ユニット９がない図７の構成の場合には輻射パネル３へ）冷媒を供給する構成でもよい。この構成においても、制御装置５０は、対流式空調機４１の運転負荷と輻射式空調機４２の運転負荷を個別に制御できるため、対流式空調機４１の目標温度と輻射式空調機４２の目標温度を個別に設定できる。

また、実施形態１～５に係る空気調和システム１は、冷房運転と暖房運転の両方を実施可能に構成されたが、冷房運転と暖房運転との少なくとも一方を実施可能に構成されてもよい。この構成の空気調和システム１において、制御装置５０は、冷房運転と暖房運転との少なくとも一方を制御するよう構成される。

また、実施形態１～５に係る空気調和システム１において、制御装置５０は、冷房運転時のみ、対流式空調機４１の目標温度と輻射式空調機４２の目標温度を個別に設定し、暖房運転時には対流式空調機４１の目標温度と輻射式空調機４２の目標温度を同じに設定するなどしてもよい。反対に、制御装置５０は、暖房運転時のみ、対流式空調機４１の目標温度と輻射式空調機４２の目標温度を個別に設定し、冷房運転時には対流式空調機４１の目標温度と輻射式空調機４２の目標温度を同じに設定するなどしてもよい。

本発明は、建物内の冷暖房に好適に用いられる。

１ 空気調和システム
２ 室内機
３ 輻射パネル
４ 室外機
５ 圧縮機
６ 室外熱交換器
７ 第１膨張弁
８ 四方弁
９ 熱源ユニット
１０ 水熱交換器
１１ 第１配管
１２ 第２配管
１３ 第３配管
１４ ポンプ
２１ 第１切替弁
２２ 第２切替弁
３１ 第２膨張弁
３２ 第３膨張弁
４１ 対流式空調機
４２ 輻射式空調機
５０ 制御装置
５１ 情報取得部
５２ 判定部
５３ 制御部
６１ 操作端末
６２ 温度センサ
６３ 湿度センサ
６４ 人感センサ

Claims (4)

1. 空調エリア内へ温度調整された空気を送風する室内機を有する対流式空調機と、
   前記空調エリア内へ輻射熱を輻射する輻射パネルを有する輻射式空調機と、
   前記対流式空調機と前記輻射式空調機とを制御する制御装置であって、前記対流式空調機の目標温度に比べて前記輻射パネルの表面温度を低く制御する冷房運転と、前記対流式空調機の目標温度に比べて前記輻射パネルの表面温度を高く制御する暖房運転との少なくとも一方を行う制御装置と
   を備える空気調和システム。
2. 前記制御装置は、前記空調エリア内に人が存在する場合、前記輻射式空調機を運転させ、前記空調エリア内に人が存在しない場合、前記輻射式空調機を停止させる又は前記空調エリア内に人が存在する場合と比べて運転を弱める、請求項１に記載の空気調和システム。
3. 圧縮機、室外熱交換器、第１膨張弁、及び四方弁を有する室外機と、
   前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記第１膨張弁、前記室内機、及び前記四方弁へ第１冷媒を循環させる第１配管と、
   前記第１配管における前記第１膨張弁から前記室内機までの間に設けられた第１分岐点と前記室内機から前記四方弁までの間に設けられた第２分岐点との間を接続し、前記輻射パネルへ前記第１冷媒を供給する第２配管と、
   前記第１分岐点に設けられ、前記室外機と前記室内機との間の接続及び遮断、並びに前記室外機と前記輻射パネルとの間の接続及び遮断を切り替える第１切替弁と、
   前記第２分岐点に設けられ、前記室外機と前記室内機との間の接続及び遮断、並びに前記室外機と前記輻射パネルとの間の接続及び遮断を切り替える第２切替弁と
   を備え、
   前記室外機から前記室内機及び前記輻射パネルへ前記第１冷媒が供給される、請求項１又は２に記載の空気調和システム。
4. 空調エリア内へ温度調整された空気を送風する室内機を有する対流式空調機と、前記空調エリア内へ輻射熱を輻射する輻射パネルを有する輻射式空調機とを制御する制御装置であって、
   前記対流式空調機の目標温度に比べて前記輻射パネルの表面温度を低く制御する冷房運転と、前記対流式空調機の目標温度に比べて前記輻射パネルの表面温度を高く制御する暖房運転との少なくとも一方を行う制御装置。

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