JP3575418B2 - 空調システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空調運転及び床暖房運転が可能な空調システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
弱冷房による除湿運転が可能な空気調和ユニットと、床暖房機器を有する床暖房ユニットとを備えた空調システムが従来から知られている。すなわち、空気調和ユニットにて室内の冷房・暖房・除湿を行う一方、床暖房ユニットにて床暖房を行うのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、梅雨どき等に除湿運転を行えば、除湿運転中は弱冷房状態であるので、室内の床面が冷やされ不快感を生じるおそれがある。また、室内熱交換器を有する室内機に電磁弁や電動弁等を設けて室温を下げずに除湿運転を行うことも可能ではあるが、この場合、室内機が大型化したり複雑化したりし、さらには、これらの電磁弁や電動弁等を冷媒が通過する際に雑音が発生するという問題もあった。
【０００４】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、除湿運転中の室温の低下を防止して、室内を快適空間とすることが可能な空調システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の空調システムは、弱冷房による除湿運転が可能な空気調和ユニット１と、床暖房機器２を有する床暖房ユニット３とを備えた空調システムにおいて、上記空気調和ユニット１は、冷媒系統回路の冷媒が循環する室内熱交換器７と室外熱交換器５とを有し、また上記床暖房ユニット３は、上記空気調和ユニット１の冷媒系統回路の冷媒が循環する水熱交換器２０を有し、各熱交換器５、７、２０の機能を切換えることで、弱冷房による除湿運転と、床暖房運転と、弱冷房による除湿運転中の床暖房運転との切換を可能とし、弱冷房による除湿運転中の床暖房運転においては、室内熱交換器７を蒸発器として、また水熱交換器２０を凝縮器としてそれぞれ機能させ、上記床暖房ユニット３の床暖房機器２を循環している温水を、上記水熱交換器２０にて加熱することを特徴としている。
【０００６】
上記請求項１の空調システムでは、空気調和ユニット１の弱冷房による除湿運転中に、床暖房ユニット３による床暖房運転を行うことができ、これによって、床面を温めることができ、室温の低下を防止することが可能となる。また、上記空調システムでは、空気調和ユニット１の冷媒系統回路の冷媒が循環して凝縮器として機能する水熱交換器２０にて、床暖房ユニット３の床暖房機器２を循環している温水を加熱するので、床暖房は、空気調和ユニット１の弱冷房による除湿運転の排熱を利用することになる。さらに、上記空調システムでは、各種の運転の切換が可能であり、使用者の好みに応じた運転が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の空調システムの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は空調システムの簡略回路図である。この空調システムは、弱冷房による除湿運転が可能な空気調和ユニット１と、床暖房機器２を有する床暖房ユニット３とを備える。
【００１２】
空気調和ユニット１は、圧縮機４と、室外熱交換器５と、減圧機構６と、室内熱交換器７と、四路切換弁８とを備える。すなわち、四路切換弁８の一方の１次ポートが圧縮機４の吐出配管９に接続され、四路切換弁８の他方の１次ポートが圧縮機４の吸込配管１０に接続されている。また、吐出配管９には、開閉弁１１が介設され、吸込配管１０には、アキュームレータ１２が介設されている。四路切換弁８の一方の２次ポートが室内熱交換器７に第１ガス管１３にて接続され、四路切換弁８の他方の２次ポートが室外熱交換器５に第２ガス管１４にて接続されている。さらに、減圧機構６を構成する電動膨張弁と、室内熱交換器７とが第１液管１５にて接続され、この減圧機構６と、室外熱交換器５とが第２液管１６にて接続されている。また、室外熱交換器５及び室内熱交換器７は、それぞれファン１７、１８が付設されている。
【００１３】
そして、圧縮機４、室外熱交換器５と、減圧機構６と、室内熱交換器７と、及び四路切換弁８等にて冷媒が循環する冷媒系統回路が構成され、さらにこの冷媒系統回路に、水熱交換器２０を有する冷媒循環路２１が接続される。すなわち、水熱交換器２０と、吐出配管９とが第３ガス管２２にて接続され、水熱交換器２０と、第２液管１６とが第３液管２３にて接続されている。この場合、第３ガス管２２は、開閉弁１１より圧縮機４側で吐出配管９に接続されている。また、この第３液管２３には、減圧機構２４を構成する電動膨張弁が介設されている。
【００１４】
また、床暖房ユニット３は、その床暖房機器２が循環パイプ１９を有する床暖房パネルからなる。この循環パイプ１９は、その入口２４が往き配管２５に接続され、その出口２６が戻り配管２７に接続されている。そして、この往き配管２５と戻り配管２７とが、上記水熱交換器２０の一部を構成する熱交換路２８を介して接続され、この熱交換路２８で、凝縮冷媒と熱交換され、床暖房ユニット３を循環する温水は加熱される。また、往き配管２５には、ポンプＰ及び図示省略の膨張タンク等が介設されている。
【００１５】
次に、上記のように構成された空調システムによる空調運転について説明する。まず、冷房単独運転するには、開閉弁１１を開状態とすると共に、四路切換弁８を図１の状態に切り換え、さらに、各減圧機構６、２４による減圧制御が可能な状態とする。この状態で、圧縮機４を駆動すると、冷媒が、室外熱交換器５、減圧機構６、室内熱交換器７へと流れ、室外熱交換器５が凝縮器として機能し、室内熱交換器７が蒸発器として機能して、冷房単独運転を行うことができる。この際、室外熱交換器５のファン（外ファン）１７は回転駆動される。また、冷媒の水熱交換器２０への流通はほとんどなく、しかも、床暖房ユニット３のポンプＰの駆動を停止しており、床暖房は行われない。
【００１６】
また、暖房単独運転を行う場合は、開閉弁１１を開状態とすると共に、四路切換弁８を図１の状態から各１次ポートを他の２次ポートに切り換え、さらに、各減圧機構６、２４による減圧制御が可能な状態として、外ファン１７の運転を行う。この状態で、圧縮機４を駆動すると、冷媒が、室内熱交換器７、減圧機構６、室外熱交換器５へと流れ、室内熱交換器７が凝縮器として機能し、室外熱交換器５が蒸発器として機能して、暖房単独運転を行うことができる。この場合も、水熱交換器２０に冷媒が流れるが、減圧機構２４を小開度としており、また、床暖房ユニット３のポンプＰの駆動を停止している。そのため、床暖房は行なわれない。
【００１７】
そして、床暖房運転を行う場合は、減圧機構６を小開度、減圧機構２４を制御開度として、上記暖房単独運転を行いながら、床暖房ユニット３のポンプＰを駆動させればよい。すなわち、この状態で圧縮機４を駆動すると、冷媒が水熱交換器２０、減圧機構２４、室外熱交換器５へと流れ、水熱交換器２０が凝縮器として機能し、室外熱交換器５が蒸発器として機能する。そして、ポンプＰを駆動することによって、膨張タンクの温水（水）が往き配管２５を介して床暖房パネルの循環パイプ１９に流れ込み、この循環パイプ１９を循環し、この循環パイプ１９から戻り配管２７を介して熱交換路２８に流れ、この熱交換路２８で、上記水熱交換器２０と熱交換され、この熱交換路２８を流れる温水は加熱され、再び膨張タンクに戻る。これによって、床暖房機器２の循環パイプ１９が温められ、床面が暖房される。
【００１８】
次に、弱冷房による除湿運転する場合を説明すれば、開閉弁１１を閉状態とすると共に、四路切換弁８を冷房運転状態に切換え、さらに、減圧機構２４を減圧制御が可能な状態とすると共に、減圧機構６を全開状態とし、しかも、外ファン５の運転を停止した状態とする。この状態で、圧縮機４を駆動すると、冷媒が、水熱交換器２０、減圧機構２４、減圧機構６、室内熱交換器７へと流れ、水熱交換器２０が凝縮器として機能し、室内熱交換器７が蒸発器として機能して弱冷房による除湿運転を行うことができる。この際、ポンプＰが駆動して、床暖房を行っている。これによって、除湿運転中に、床面が冷たくならず、梅雨時等において床面が冷たいことによる不快感を解消することが可能となる。つまり、室内が「頭寒足熱」状態となって、快適性を得ることが可能となる。
【００１９】
ところで、この空調システムでは、冷房ぎみ（弱冷房より強い冷房状態）の除湿運転が可能であり、この場、開閉弁１１を開状態とすると共に、四路切換弁８を冷房運転状態に切換え、さらに、減圧機構６、２４を減圧制御が可能な状態とする。この状態で、圧縮機４を駆動すると、冷媒が、冷房運転中と同様に流れ、室外熱交換器５が凝縮器として機能し、室内熱交換器７が蒸発器として機能して、室内を冷房するが、この際、室外熱交換器５のファン（外ファン）５の回転を制御する（つまり、低回転とする）ことによって、凝縮量を制御している。また、冷媒は、第３ガス管２２を介して水熱交換器２０へも流れ、この水熱交換器２０が凝縮器として機能し、ポンプＰを駆動することによって、床暖房が行われる。このように、室外熱交換器５と水熱交換器２０との両者で凝縮作用を行わせているので、それに応じて蒸発熱量も大となり、上記冷房ぎみ除湿運転を行うことができる。
【００２０】
また、この空調システムで、暖房気ぎみの除湿運転も行うことが可能であって、この場合、上記冷房ぎみの除湿運転と、床暖房運転とを交互に行えばよい。すなわち、床暖房を行っている状態では、冷房ぎみの除湿運転を停止し、冷房ぎみの除湿運転を行っている状態では、床暖房を停止するものである。この際、床暖房にて室内は僅かに暖房され、しかも、床暖房はその熱容量が比較的大であるので、冷房ぎみの除湿運転を行っている間にこの床暖房を停止しても、冷房ぎみの運転によって室内を冷却したり床面を冷やしたりすることがない。このため、「暖房気ぎみの除湿運転」を行うことができ、室内の温度を下げることなく除湿運転を行うことが可能となる。ところで、この交互の運転切換は、この空調システムの各種の制御を行う制御手段にて行うことができる。そして、この制御手段は、ＣＰＵ等を有するマイクロコンピュータ等から構成される。また、冷房ぎみの除湿運転時間と、床暖房運転時間とは任意に設定できると共に、一方の運転終了後直ちに他方の運転を行うようにしても、所定時間をおいた後に行うようにするもどちらでもよい。さらに、この所定時間としても任意に設定できる。
【００２１】
上記のように、この空調システムによれば、空気調和ユニット１の弱冷房による除湿運転中に、上記床暖房ユニット３の床暖房機器２を循環している温水を、上記水熱交換器２０にて加熱するものであって、これは、弱冷房の排熱を利用して、ヒートポンプで床暖房を行うものであって、省エネ化を図ることが可能である。また、弱冷房による除湿運転と、床暖房運転と、弱冷房による除湿運転中の床暖房運転等の各種の運転が可能であるが、これらの各種の運転を切り換えることができる切換スイッチを、室内熱交換器７を有する室内機等に設ければ、利用者が好みの運転を選択して、簡単にその運転を行わせることが可能となり、至便である。
【００２２】
次に、図２は他の実施の形態を示し、この場合、四路切換弁８が省略され、これに代えて、開閉弁３０、３１、３２、３３、３４、３５等が設けられている。すなわち、吐出配管９と室外熱交換器５とを接続する第２ガス管１４に、開閉弁３０が介設され、吸込配管１０と室内熱交換器７とを接続する第１ガス管１３に、開閉弁３３が介設され、吐出配管９と水熱交換器２０とを接続する第３ガス管２２に、開閉弁３４が介設されている。また、吸込配管１０と室外熱交換器５とは、開閉弁３１が介設された連結管３６にて接続され、吐出配管９と水熱交換器２０とを接続する第３ガス管２２と、室内熱交換器７とは、開閉弁３２が介設された分岐管３７にて接続され、第１ガス管１３と水熱交換器２０とは、開閉弁３５が介設された分岐管３８にて接続されている。また、第２液管１６には、減圧機構３９を構成する例えば電動膨張弁が介設されている。従って、この空調システムでも、室外熱交換器５と、減圧機構６と、室内熱交換器７等にて冷媒系統回路が構成され、この冷媒系統回路に、水熱交換器２０を有する冷媒循環路２１が接続される。なお、図１の実施の形態の構成部と同一の構成部は同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
この空調システムにおいても、上記の空調システムと同様の各種の運転を行うことが可能であり、まず、冷房単独運転について説明すれば、開閉弁３１、３２、３４を閉状態とすると共に、他の開閉弁３０、３３、３５を開状態とし、さらに、減圧機構２４を閉状態とすると共に、他の減圧機構６、３９を減圧制御可能状態として、外ファン１７の運転を行う。この状態で、圧縮機４を駆動すると、冷媒が、室外熱交換器５、減圧機構３９、減圧機構６、室内熱交換器７へと流れ、室外熱交換器５が凝縮器として機能し、室内熱交換器７が蒸発器として機能して、冷房単独運転を行うことができる。
【００２４】
また、暖房単独運転を行う場合は、開閉弁３０、３３、３４を閉状態とすると共に、他の開閉弁３１、３２、３５を開状態とし、さらに、減圧機構２４を閉状態とすると共に、他の減圧機構６、３９を減圧制御可能状態として、外ファン１７の運転を行う。この状態で、圧縮機４を駆動すると、冷媒が、室内熱交換器７、減圧機構６、減圧機構３９、室外熱交換器５へと流れ、室内熱交換器７が凝縮器として機能し、室外熱交換器５が蒸発器として機能して、暖房単独運転を行うことができる。
【００２５】
次に、床暖房運転を行う場合は、開閉弁３０、３２、３５を閉状態とすると共に、他の開閉弁３１、３３、３４を開状態とし、さらに、減圧機構６を閉状態とすると共に、他の減圧機構２４、３９を減圧制御可能状態として、外ファン１７の運転を行う。この状態で、圧縮機４を駆動すると、冷媒が、水熱交換器２０、減圧機構２４、３９、室外熱交換器５へと流れ、水熱交換器２０が凝縮器として機能し、室外熱交換器５が蒸発器として機能し、この際、ポンプＰが駆動され、床暖房が行なわれる。
【００２６】
また、弱冷房による除湿運転を行う場合は、開閉弁３０、３２、３５を閉状態とすると共に、他の開閉弁３１、３３、３４を開状態とし、さらに、減圧機構３９を閉状態とすると共に、他の減圧機構６、２４を減圧制御可能状態として、外ファン１７の運転を停止した状態とする。この状態で、圧縮機４を駆動すると、冷媒が、水熱交換器２０、減圧機構２４、６、室内熱交換器７へと流れ、水熱交換器２０が凝縮器として機能し、室内熱交換器７が蒸発器として機能して、弱冷房による除湿運転を行うことできる。
【００２７】
さらに、冷房ぎみの除湿運転を行う場合は、開閉弁３１、３２、３５を閉状態とすると共に、他の開閉弁３０、３３、３４を開状態とし、さらに、減圧機構６、２４、３９を減圧制御可能状態とする。この状態で、圧縮機４を駆動すると、冷媒が、室外熱交換器５、減圧機構３９、６、室内熱交換器７へと流れると共に、水熱交換器２０、減圧機構２４、６、室内熱交換器７へと流れ、室外熱交換器５及び水熱交換器２０が凝縮器として機能し、室内熱交換器７が蒸発器として機能して、室内が冷房される。この際、図１で示した上記実施の形態のように、外ファン５が低回転とされ、室外熱交換器５と水熱交換器２０との両者で凝縮作用を行わせることで、冷房ぎみの除湿運転を行うことができる。そして、この状態で、ポンプＰが駆動されて、床暖房が行われる。
【００２８】
次に、暖房ぎみの除湿運転を行う場合は、開閉弁３０、３２、３５を閉状態とすると共に、他の開閉弁３１、３３、３４を閉状態とし、さらに、減圧機構６、２４、３９を減圧制御可能状態とする。この状態で、圧縮機４を駆動すると、冷媒が、水熱交換器２０、減圧機構２４、３９、室外熱交換器５へと流れると共に、水熱交換器２０、減圧機構２４、６、室内熱交換器７へと流れ、水熱交換器２０が凝縮器として機能し、室外熱交換器５と室内熱交換器７とが蒸発器として機能する。この際、外ファン１７は低回転とされる。すなわち、蒸発器が２個あることになって、その増加分だけ室内冷房能力が低下し、除湿を行ないつつ床暖房を行って室内の暖房を行う暖房ぎみの除湿運転が行われる。
【００２９】
従って、この図２に示す空調システムにおいても、上記図１の空調システムと同様の各種の運転を行うことができる。ところで、上記図１の空調システムでは、冷房ぎみの除湿運転と、床暖房運転とを交互に行うことによって、暖房ぎみの除湿運転を行っているが、この図２に示す空調システムにおいては、このような切換運転を行うことなく、上記のように除湿運転中の弱暖房運転を行うことができ、快適空間の形成維持がより確実となる。
【００３０】
以上にこの発明の空調システムの具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態においては、弱冷房の排熱を利用しているが、この排熱を利用することなく、弱冷房による除湿運転と、床暖房運転とをそれぞれの別の運転機構とし、これらの運転を併用するようにしてもよい。さらに、上記実施の形態では、床暖房をヒートポンプ式としたが、ヒータ等の他の熱源を利用した電気式であってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１の空調システムによれば、弱冷房による除湿運転中に、床面を温めることができ、室温の低下を防止することが可能となる。これによって、いわゆる「頭寒足熱」の快適空間の形成が可能となる。また、上記空調システムによれば、空気調和ユニットの弱冷房による除湿運転の排熱を利用することになり、省エネ化を図ることができる。さらに、上記空調システムによれば、各種の運転の切換が可能であり、使用者の好みに応じた運転が可能となる。これによって、使用者が希望する好みの快適空間の形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の空調システムの実施の形態を示す簡略図である。
【図２】この発明の空調システムの他の実施の形態を示す簡略図である。
【符号の説明】
１ 空気調和ユニット
２ 床暖房機器
３ 床暖房ユニット
２０ 水熱交換器

Claims (1)

1. 弱冷房による除湿運転が可能な空気調和ユニット（１）と、床暖房機器（２）を有する床暖房ユニット（３）とを備えた空調システムにおいて、上記空気調和ユニット（１）は、冷媒系統回路の冷媒が循環する室内熱交換器（７）と室外熱交換器（５）とを有し、また上記床暖房ユニット（３）は、上記空気調和ユニット（１）の冷媒系統回路の冷媒が循環する水熱交換器（２０）を有し、各熱交換器（５）（７）（２０）の機能を切換えることで、弱冷房による除湿運転と、床暖房運転と、弱冷房による除湿運転中の床暖房運転との切換を可能とし、弱冷房による除湿運転中の床暖房運転においては、室内熱交換器（７）を蒸発器として、また水熱交換器（２０）を凝縮器としてそれぞれ機能させ、上記床暖房ユニット（３）の床暖房機器（２）を循環している温水を、上記水熱交換器（２０）にて加熱することを特徴とするの空調システム。

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