JP4997004B2 - 空気調和装置 - Google Patents

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Description

本発明は、圧縮機と熱源側熱交換器とを備える熱源側ユニットと、利用側熱交換器を備える複数台の利用側ユニットとをユニット間配管で接続し、利用側ユニットを同時に冷房運転若しくは暖房運転可能にすると共に、冷房運転と暖房運転とを混在して運転可能にした空気調和装置に関する。
圧縮機と熱源側熱交換器とを備える熱源側ユニットと、利用側熱交換器を備える複数台の利用側ユニットとをユニット間配管で接続し、利用側ユニットを同時に冷房運転若しくは暖房運転可能にすると共に、冷房運転と暖房運転とを混在して運転可能にした空気調和装置が知られている。
この種の空気調和装置には、熱源側ユニット内の熱源側熱交換器として、水と冷媒とを熱交換する水対冷媒熱交換器を配置し、利用側ユニットの暖房運転時に、水対冷媒熱交換器の水側にボイラ(補助熱源)で加熱された水を流してこの熱交換器の蒸発能力を高めるものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開平2−279962号公報
しかし、従来の構成では、熱源側ユニットが屋外に設置され、この熱源側ユニット内に水対冷媒熱交換器が配置されるため、外気温度が低いほど外気により水対冷媒熱交換器や水配管が冷えてしまう。この水対冷媒熱交換器には、暖房運転時、つまり、低外気温度のときにボイラからの温水が供給されるため、温水が外気によって冷やされて熱ロスが生じ、ボイラ(補助熱源)の熱利用効率が低くなってしまう問題があった。
そこで、本発明の目的は、補助熱源の熱利用効率を高めることができる空気調和装置を提供することにある。
上述した課題を解決するため、本発明は、圧縮機と熱源側熱交換器とを備える熱源側ユニットと、利用側熱交換器を備える複数台の利用側ユニットとをユニット間配管で接続し、前記熱源側熱交換器を、前記圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに切換弁を介して分岐接続する一方、前記ユニット間配管を、前記冷媒吐出管に分岐接続された高圧ガス管と、前記冷媒吸込管に分岐接続された低圧ガス管と、前記熱源側熱交換器に接続された液管とで構成し、前記利用側熱交換器を前記高圧ガス管と前記低圧ガス管とに切換弁を介して分岐接続すると共に前記液管には膨張弁を接続して冷媒回路を形成し、前記利用側ユニットを同時に冷房運転若しくは暖房運転可能にすると共に、冷房運転と暖房運転とを混在して運転可能にした空気調和装置において、屋内に配置され、水対冷媒熱交換器を有する補助熱源ユニットを備え、この補助熱源ユニットの水対冷媒熱交換器の冷媒側を第1切換弁および第2切換弁を介して前記高圧ガス管と前記低圧ガス管とに選択的に切換可能に接続すると共に、膨張弁を介して前記液管に接続し、暖房運転を行っている際、要求暖房能力を100%出せる外気温度の最低値である閾値温度を求め、外気温度が前記閾値温度未満でない場合に、前記第1切換弁および第2切換弁を閉じ、外気温度が前記閾値温度未満の場合に、前記第1切換弁を閉じる一方、前記第2切換弁を開け、前記補助熱源ユニットの水対冷媒熱交換器を、水側を熱源とした蒸発器として機能させる制御手段を備えることを特徴とする。
この発明によれば、屋内に配置され、水対冷媒熱交換器を有する補助熱源ユニットを備え、この補助熱源ユニットの水対冷媒熱交換器の冷媒側を第1切換弁および第2切換弁を介して高圧ガス管と低圧ガス管とに選択的に切換可能に接続すると共に、膨張弁を介して液管に接続し、補助熱源ユニットの水対冷媒熱交換器を利用側ユニットの暖房運転時に、水側を熱源とした蒸発器として機能させる制御手段を備えるので、水対冷媒熱交換器が外気で冷やされる事態を回避でき、補助熱源ユニットの熱利用効率を高めることができる。
上記構成において、前記補助熱源ユニットの水対冷媒熱交換器の水側に熱交換ユニットを接続し、水側の熱源を前記熱交換ユニットの熱源として機能させることが好ましい。この構成によれば、水対冷媒熱交換器の水側の熱源を熱交換ユニットの熱源として利用するので、空気熱源では熱源不足が生じる状況でも熱交換ユニットによる暖房を行うことができる。
また、上記構成によれば、外気温度が低い温度でも要求暖房能力を出すことができる。また、上記構成において、前記補助熱源側ユニットの水対冷媒熱交換器の水側には、屋外に設置されたボイラが接続されることが好ましい。
本発明は、屋内に配置され、水対冷媒熱交換器を有する補助熱源ユニットを備え、この補助熱源ユニットの水対冷媒熱交換器の冷媒側を第1切換弁および第2切換弁を介して高圧ガス管と低圧ガス管とに選択的に切換可能に接続すると共に、膨張弁を介して液管に接続し、補助熱源ユニットの水対冷媒熱交換器を利用側ユニットの暖房運転時に、水側を熱源とした蒸発器として機能させる制御手段を備えるので、補助熱源ユニットの熱利用効率を高めることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る空気調和装置1の構成を示す図である。
この空気調和装置1は、屋外に設置される熱源側ユニット11と、屋内に設置される複数台の利用側ユニット22A、22B、…とをユニット間配管31で接続すると共に、このユニット間配管31に補助熱源ユニット40を接続して構成されている。
熱源側ユニット11は、圧縮機2と熱源側熱交換器3と気液分離器4とを備え、熱源側熱交換器3の一端を圧縮機2の冷媒吐出管7と冷媒吸込管8とに切換弁9A、9Bを介して分岐接続する一方、ユニット間配管31を、冷媒吐出管7に分岐接続された高圧ガス管32と、冷媒吸込管8に分岐接続された低圧ガス管33と、熱源側熱交換器3の他端に電動式の膨張弁13を介して接続された液管34とで構成している。
利用側ユニット22A、22B、…は、室内空調を行う利用側ユニットであり、電磁弁キット25と利用側熱交換器26とを備え、これら利用側熱交換器26の一端を高圧ガス管32と低圧ガス管33とに各々電磁弁キット25に配設された切換弁25A、25Bを介して分岐接続すると共に、これら利用側熱交換器26の他端を電動式の膨張弁27を介して液管34に接続している。これにより、後段に詳述するが、圧縮機2から吐出された冷媒を熱源側熱交換器3と利用側熱交換器26とに循環させる冷媒回路が構成される。
上述の熱源側熱交換器3は、冷媒と空気とを熱交換する空気対冷媒熱交換器であり、この熱源側熱交換器3には、送風ファン5が隣接して配置され、この送風ファン5により熱源側熱交換器3に外気(屋外空気)を流して冷媒と外気との熱交換が促進される。
また、上述の利用側熱交換器26は、冷媒と空気(室内空気)とを熱交換する空気対冷媒熱交換器であり、これら利用側熱交換器26にも、送風ファン28が隣接して配置され、各送風ファン28により各利用側熱交換器26に室内空気を流して冷媒と室内空気との熱交換が促進される。
補助熱源ユニット40は、電磁弁キット41と、水対冷媒熱交換器42と、この水対冷媒熱交換器42の水側に接続される水回路43とを備えている。この水対冷媒熱交換器42の冷媒側の一端は、高圧ガス管32と低圧ガス管33とに電磁弁キット41に配設された切換弁(第1切換弁および第2切換弁)41A、41Bを介して分岐接続され、水対冷媒熱交換器42の他端は電動式の膨張弁45を介して液管34に接続される。また、上述の水回路43にはポンプ46とボイラ47とが接続される。このため、この補助熱源ユニット40は、ポンプ46とボイラ47とが運転されることにより、ボイラ47で加熱した水を水対冷媒熱交換器42に流し、この熱交換器42にて水の熱で冷媒を蒸発させ、つまり、冷媒に蒸発熱を供与する補助熱源として機能する。
上述の水対冷媒熱交換器42には、図2に示すように、複数の伝熱プレート42A間に2系統の流路(水流路42Bと冷媒流路42C)を構成したプレート式熱交換器が適用され、この伝熱プレート42Aを介して流路42B、42Cを流れる流体間で熱を移動させる。このため、この水対冷媒熱交換器42は、伝熱プレート42Aの枚数を増減することによって容量の増減を容易に行うことができる。また、本構成の補助熱源ユニット40は、図1に示すように、ボイラ47とボイラ47につながる水回路43の一部のみが屋外に設置され、それ以外の部分(電磁弁キット41、水対冷媒熱交換器42、膨張弁45、ポンプ46および水回路43の殆ど)が屋内に設置され、屋外に配置される部分を最小限にしている。
また、この空気調和装置1の熱源側ユニット11には、制御装置50が配置されると共に、該制御装置50に配線接続された外気温度センサ51が配置され、この制御装置50が、空気調和装置1の各部、つまり、熱源側ユニット11および利用側ユニット21、22A、22B、…(補助熱源ユニットを含む)の各部を制御すると共に、外気温度センサ51により外気温度を測定する。
次に、空調運転の動作を説明する。利用側ユニット22A、22B、…で全室を同時に冷房運転する場合は、熱源側熱交換器3の一方の切換弁9Aを開くと共に他方の切換弁9Bを閉じ、且つ、利用側熱交換器26の一方の切換弁25Aを閉じると共に他方の切換弁25Bを開いて送風ファン5、28を運転することにより、圧縮機2から吐出された冷媒は冷媒吐出管7、切換弁9A、熱源側熱交換器3、膨張弁13を順次流れてここで凝縮液化した後、液管34を経て各利用側ユニット22A、22B、…の膨張弁27に分配され、ここで減圧される。然る後、各利用側熱交換器26で蒸発気化した後、夫々切換弁25B、低圧ガス管33、冷媒吸込管8、気液分離器4を順次経て圧縮機2に吸入される。このように熱源側熱交換器3が空冷凝縮器として作用する一方、空冷蒸発器として作用する複数の利用側熱交換器26によって全室が冷房される。
なお、この冷房運転時(全ての利用側ユニット22A、22B、…の冷房運転時)、切換弁(第1切換弁および第2切換弁)41A、41Bが閉じられると共に、ポンプ46とボイラ47とが停止され、補助熱源ユニット40は停止状態に保持される。
一方、全室を同時に暖房する場合は、熱源側熱交換器3の一方の切換弁9Aを閉じると共に他方の切換弁9Bを開き、且つ、利用側熱交換器26の一方の切換弁25Aを開くと共に他方の切換弁25Bを閉じることにより、圧縮機2から吐出された冷媒は冷媒吐出管7、高圧ガス管32を順次経て切換弁25A、利用側熱交換器26へと分配され、ここで各々凝縮液化した後、各膨張弁27で減圧されて液管34で合流され、然る後、熱源側熱交換器3で蒸発気化した後、切換弁9B、冷媒吸込管8、気液分離器4を順次経て圧縮機2に吸入される。このように、熱源側熱交換器3が空冷蒸発器として作用する一方、空冷凝縮器として作用する複数の利用側熱交換器26によって全室が暖房される。
また、冷房運転と暖房運転とを混在して運転する場合、例えば、利用側ユニット22Aで冷房運転、利用側ユニット22Bで暖房運転する場合、熱源側熱交換器3の一方の切換弁9Aを開くと共に他方の切換弁9Bを閉じ、且つ、冷房する利用側ユニット22Aの一方の切換弁25Aを閉じると共に他方の切換弁25Bを開き、且つ、暖房する利用側ユニット22Bの一方の切換弁25Aを開くと共に他方の切換弁25Bを閉じると、圧縮機2から吐出された冷媒の一部が冷媒吐出管7、切換弁9Aを順次経て熱源側熱交換器3に流れると共に、残りの冷媒が高圧ガス管32を経て暖房する利用側ユニット22Bの切換弁25A、利用側熱交換器26へと流れ、この利用側熱交換器26と熱源側熱交換器3とで凝縮液化される。
そして、これら熱交換器26、3で凝縮液化された冷媒は液管34を経て利用側ユニット22Aの膨張弁27で減圧された後、利用側熱交換器26で蒸発気化され、然る後、各切換弁25Bを経て低圧ガス管33に流れ、冷媒吸込管8、気液分離器4を順次経て圧縮機2に吸入される。このように凝縮器として作用する利用側熱交換器26によって一室が暖房され、蒸発器として作用する他の利用側熱交換器26で他室が冷房される。かかる冷暖房同時運転時、利用側ユニット22Bの膨張弁27が全開して冷媒圧力損失が生じないようにすると共に、液管34内の液冷媒圧力がアンバランスにならないように熱源側ユニット11の膨張弁13で圧力調整している。
また、上述の空調運転の場合、制御装置50は、利用側ユニット22A、22B、…が空調する室内温度と目標温度とを取得し、これらの温度差に基づいて要求能力(要求冷房能力、要求暖房能力)を算出し、この要求能力を満足するように、圧縮機2の回転周波数を制御している。
ところが、暖房運転の場合、熱源側ユニット11周辺の外気温度T1が低ければ低い程、熱源側熱交換器3でくみ上げられる熱量が減るため、外気温度T1によっては、圧縮機2を上限回転周波数で駆動したとしても、要求暖房能力(以下、要求暖房能力P1という)を出せない事態が生じてしまう。具体的には、図3に示すように、外気温度T1がx℃以上であればその要求暖房能力P1を100%出せるのに対し、外気温度T1がy℃(y℃はx℃未満の温度を示す)になると、その要求暖房能力P1のz%(z%<100%)しか出せなくなる。また、図3の例では、外気温度T1が−20℃のときは60%程度しか出せない場合を示している。ここで、上述の理由から、閾値温度x℃は、要求暖房能力P1によって異なる値となり、要求暖房能力P1が高い程、高い温度となる。
そこで、本実施形態では、外気温度T1が利用側ユニット22A、22B、…からの要求暖房能力P1を確保できない閾値温度x℃未満になったか否かを判別可能な判定情報を予め保持しておき、この情報に基づいて、要求暖房能力P1を出せない事態が生じると、補助熱源ユニット40を運転して熱源不足を解消するようにしている。
図4は、上述の判定情報の一例を示す図である。この図では、要求暖房能力P1と閾値温度x℃との対応関係を示したテーブルデータD1を用いた場合を示している。このテーブルデータD1においては、要求暖房能力P1A、P1B、P1C、…に対応する閾値温度をxA、xB、xC、…として示している。但し、このテーブルデータD1に限らず、例えば、要求暖房能力P1と外気温度T1との組み合わせから、その外気温度T1が閾値温度x℃未満の温度か否かを判別可能な他のテーブルデータを使用してもよいし、或いは、要求暖房能力P1と閾値温度x℃との対応関係を数式化し、この数式に現在の要求暖房能力P1を代入して閾値温度x℃を特定するようにしてもよい。
次に、補助熱源ユニット40の制御を説明する。図5はこの場合の制御フローを示す図であり、この制御フローは、いずれかの利用側ユニット22A、22B、…で暖房運転を開始した場合に実行される(ステップS1)。
まず、制御装置50は、外気温度センサにより外気温度T1の検出を行い(ステップS2)、次に、制御装置50は、上記情報を参照して現在の要求暖房能力P1に対応する閾値温度x℃を特定し、検出した外気温度T1が閾値温度x℃未満か否かを判定する(ステップS3)。
この場合、外気温度T1が閾値温度x℃未満でない場合(ステップS3:NO)、制御装置50は、切換弁41A、41Bを閉じると共に、ポンプ46とボイラ47とを停止した状態に保持し、つまり、補助熱源ユニット40を停止した状態に保持し、熱源側ユニット11による空気熱源のみの暖房を継続させる(ステップS4)。
これに対し、外気温度T1が閾値温度x℃未満であった場合(ステップS3:YES)、制御装置50は、切換弁(第1切換弁)41Aを閉じる一方、切換弁(第2切換弁)41Bを開け、且つ、ポンプ46とボイラ47とを運転する(ステップS5)。このため、図6に冷媒の流れを実線矢印で示すように、圧縮機2から吐出された冷媒は、暖房する利用側ユニット(22A、22B、…のいずれか)を通って液化凝縮して液管34へ流れ、この液管34へ流れた液冷媒の一部が、膨張弁45を介して水対冷媒熱交換器42へと流れると共に、図6に水の流れを破線矢印で示すように、ボイラ47で加熱された水が水対冷媒熱交換器42へと流れ、液冷媒が水対冷媒熱交換器42で蒸発気化され、切換弁41B、低圧ガス管33、冷媒吸込管8および気液分離器4を経て圧縮機2に吸入される。
このように、水対冷媒熱交換器42を蒸発器として機能させて補助熱源ユニット40の熱を冷媒熱として回収するので、この空気調和装置1の暖房能力を向上させることができる。しかも、この水対冷媒熱交換器42および水回路43の殆どが屋内に配置されるので、これらが冷たい外気によって冷やされることがなく、外気による熱ロスを低減することができる。従って、これらにより補助熱源(ボイラ47)の熱利用効率が向上し、外気温度T1が、要求暖房能力P1を確保できない閾値温度x℃未満であっても、要求暖房能力P1を出力することが可能になる。
続いて、制御装置50は、暖房運転が停止されたか否かを判定し(ステップS6)、暖房運転が継続する場合は(ステップS6:NO)、上述のステップS1〜S5(又はS4)の処理を繰り返し実行し、暖房運転が停止した場合は(ステップS6:YES)、切換弁(第1切換弁および第2切換弁)41A、41Bを閉じ、且つ、ポンプ46とボイラ47とを停止した状態に保持して当該処理を終了する。
また、この空気調和装置1では、熱源側熱交換器3の除霜運転時、つまり、切換弁9Aを開くと共に他方の切換弁9Bを閉じて、図6に冷媒の流れを一点鎖線矢印で示すように、熱源側熱交換器3に高圧ガス管32内の高圧冷媒を流す場合にも、切換弁(第1切換弁)41Aを閉じる一方、切換弁(第2切換弁)41B、膨張弁45を開けると共に、ポンプ46とボイラ47とを運転し、ボイラ47で加熱された水を水対冷媒熱交換器42へ流し、液冷媒を水対冷媒熱交換器42で蒸発気化させる。このように、除霜運転時にも水対冷媒熱交換器42を水側を熱源とした蒸発器として機能させることにより、冷媒温度を高めて除霜能力を向上させることができ、除霜時間を短縮することができる。
以上説明したように、本実施の形態の空気調和装置1は、屋内に配置され、水対冷媒熱交換器42を有する補助熱源ユニット40を有し、利用側ユニット22A、22Bの暖房運転時に、水対冷媒熱交換器42を水側を熱源とした蒸発器として機能させるので、水対冷媒熱交換器42などが外気で冷やされる事態を回避して熱ロスを低減することができる。従って、外気温度に左右されず、補助熱源ユニット40の熱利用効率を高めることができる。この結果、要求暖房能力P1を得られる温度範囲をより低い温度範囲まで拡げることができ、冬期の外気温低下時における暖房能力の低下を防止することができ、言い換えると、外気温度T1が低いために空気熱源では熱源不足が生じやすい寒冷地用に適した空気調和装置1を実現することができる。
しかも、本構成では、外気温度T1が要求暖房能力P1を確保できない低い温度(閾値温度x℃)以下になった場合にのみ、補助熱源ユニット40を利用するので、補助熱源ユニット40を無駄に運転する事態を回避することができる。
<第2実施形態>
図7は第2実施形態に係る空気調和装置1の構成を示す図である。この第2実施形態では、水回路43に床暖房パネル44を配置している。以下、第1実施形態と略同様の構成は同一符号を付して重複する説明を省略し、異なる部分を詳細に説明する。
床暖房パネル44は、輻射熱によって床面付近の空気(室内空気)を加温することにより暖房を行うものであり、この床暖房パネル44と一方の利用側ユニット22Aは同一の室に設置されている。
詳述すると、床暖房パネル44は、水回路43を流れる水と室内空気とを熱交換する水対空気熱交換ユニットとして機能するものであり、水回路43には、ボイラ47と水対冷媒熱交換器42との間に水を循環させる補助熱源用循環経路(第1循環経路)43Aと、この補助熱源用循環経路43Aから分岐して床暖房パネル44と水対冷媒熱交換器42との間に水を循環させる床暖房用循環経路(第2循環経路)43Bと、補助熱源用循環経路43Aへの循環を許可/禁止する切換弁48と、床暖房用循環経路43Bへの循環を許可/禁止する切換弁49とが設けられている。
図8は、暖房運転の制御フローの概略を示す図である。なお、この制御フローでは、床暖房パネル44と利用側ユニット22Aとが設定された室(以下、第1室という)の暖房運転の制御フローを示しており、利用側ユニット22Bが設置された他の室(以下、第2室)では、この利用側ユニット22Bの暖房運転が指示された場合に、第1実施形態と同様に、利用側ユニット22Bによる暖房運転を行い、第2室を暖房する。また、前提として、圧縮機2は運転されているものとする。
まず、制御装置50は、第1室に設置された操作装置により床暖房パネル44の運転指示(第1室の暖房運転指示)が入力されたか否かを検出する(ステップS1A)。そして、制御装置50は、床暖房パネル44のオン指示(運転指示)を検出すると(ステップS2A:YES)、切換弁49を開くと共にポンプ46を運転し、床暖房パネル44と水対冷媒熱交換器42との間をつなぐ補助熱源用循環経路43Aに水を循環させて床暖房パネル44のみの暖房運転を行う(ステップS3A)。
続いて、制御装置50は、所定時間経過後に利用側ユニット22Aから通知される室温(室内温度)を検出し(ステップS4A)、この室温が目標温度と略一致しない場合は(ステップS5A:NO)、利用側ユニット22Aの一方の切換弁25Aを開くと共に他方の切換弁25Bを閉じることにより、利用側ユニット22Aを追加した暖房運転を行う(ステップS6A)。一方、室温が目標温度と略一致している場合(ステップS5A:YES)、床暖房パネル44のみの暖房運転を行っている際はその暖房運転を継続して続くステップS7Aの処理に移行する一方、床暖房パネル44および利用側ユニット22Aの両方を利用した暖房運転を行っていれば、床暖房パネル44のみの暖房運転に変更した後(ステップS6B)、続くステップS7Aの処理へ移行する。
また、制御装置50は、床暖房パネル44のオフ指示(運転停止指示)が入力されたか否かを判定し、オフ指示が入力されない場合には(ステップS7A:NO)、ステップS4Aの処理に移行してステップS4A〜S7Aの処理を繰り返し、オフ指示が入力された場合に(ステップS7A:YES)、暖房運転を終了する。すなわち、床暖房パネル44および利用側ユニット22Aが設けられた室の暖房運転は、床暖房、つまり、輻射熱による暖房が主で、利用側ユニット22Aによる暖房、つまり、温風による暖房が従であり、床暖房だけでは暖房能力が不足する場合に限って利用側ユニット22Aによる暖房を更に行う。このように床暖房(輻射熱による暖房)を主にしたのは、輻射熱の方は自然対流で室内を暖房するため、空気の強制対流で室内を暖房する温風暖房よりもユーザにとって風を感じさせない暖房環境を提供できるからである。
次に、上述の暖房運転時に外気温度T1が閾値温度x℃以上の場合と、閾値温度x℃未満の場合の制御および冷媒および水の流れを詳述する。
暖房運転時に外気温度T1が閾値温度x℃以上の場合、制御装置50は、切換弁48を閉じ、且つ、ボイラ47を停止状態に保持する。この場合、制御装置50は、床暖房パネル44がオフ(運転停止)であれば、切換弁49を閉じた状態に保持する一方、床暖房パネル44がオン(運転中)であれば、切換弁49を開くと共にポンプ46を運転し、且つ、切換弁(第1切換弁)41Aおよび膨張弁45を開ける一方、切換弁(第2切換弁)41Bを閉じ、図9に水の流れを破線矢印で示すように、床暖房用循環経路43Bに水を流して床暖房パネル44に水を循環させる。
この場合、図9に冷媒の流れを実線矢印で示すように、高圧ガス管32を流れるガス冷媒が、切換弁41Aを通って水対冷媒熱交換器42へと流れるので、ガス冷媒が水対冷媒熱交換器42で凝縮され、この凝縮熱で水が加熱され、凝縮されて液化した冷媒は、膨張弁45を通って液管34で合流され、然る後、熱源側熱交換器3で蒸発気化した後、切換弁9B、冷媒吸込管8、気液分離器4を順次経て圧縮機2に吸入される。このように、水対冷媒熱交換器42を凝縮器として機能させることにより、冷媒凝縮熱で水を加熱し、床暖房パネル44で暖房を行うことができる。また、利用側ユニット22A、22B、…を運転している場合は、第1実施形態と同様に、各利用側ユニット22A、22B、…の一方の切換弁25Aを開くと共に他方の切換弁25Bを閉じることにより、各利用側ユニット22A、22B、…を用いて暖房を行う。
これに対し、暖房運転時に外気温度T1が閾値温度x℃未満の場合、制御装置50は、図5中のステップS5の処理を実行し、切換弁(第1切換弁)41Aを閉じる一方、切換弁(第2切換弁)41Bを開け、図10に冷媒の流れを実線矢印で示すように、液管34を流れた液冷媒を、膨張弁45を介して水対冷媒熱交換器42へと流す。
この場合、制御装置50は、切換弁48を開けると共に、ポンプ46とボイラ47とを運転し、床暖房パネル44がオフ(運転停止)であれば、切換弁49を閉じた状態に保持し、図10に水の流れを破線矢印で示すように、補助熱源用循環経路43Aにボイラ47で加熱された水を流し、この水を水対冷媒熱交換器42へと流す。これによって、第1実施形態と同様に、液冷媒が水対冷媒熱交換器42で蒸発気化され、切換弁41B、低圧ガス管33、冷媒吸込管8、気液分離器4を経て圧縮機2に吸入され、水側の熱源により運転中の利用側ユニット22B、…による空気調和装置1の暖房能力が向上する。
また、外気温度T1が閾値温度x℃未満の場合に、床暖房パネル44がオン(運転開始)であれば、制御装置50は、切換弁48を開けると共に、ポンプ46とボイラ47とを運転することに加え、更に、切換弁49を開ける。このため、図11に水の流れを破線矢印で示すように、ボイラ47で加熱された水を補助熱源用循環経路43Aと、この経路43Aから分岐する床暖房用循環経路43Bとに流し、水対冷媒熱交換器42と床暖房パネル44とに水を循環させる。これにより、水側の熱源により床暖房パネル44で暖房を行うことができる。
この場合も、液冷媒が水対冷媒熱交換器42で蒸発気化され、切換弁41B、低圧ガス管33、冷媒吸込管8、気液分離器4を経て圧縮機2に吸入されるので、水側の熱源により運転中の利用側ユニット22A、22B、…による空気調和装置1の暖房能力が向上する。これによって、空気熱源だけでは暖房能力が低下する低外気温度時であっても、補助熱源ユニット40によって利用側ユニット22A、22B、…による暖房能力の低下を防止すると共に、この補助熱源ユニット40を利用して床暖房も行うことが可能になる。
以上説明したように、本実施の形態では、屋内に配置され、水対冷媒熱交換器42を有する補助熱源ユニット40の水回路43に床暖房パネル44(水と室内空気とを熱交換する水対空気熱交換ユニットに相当)を接続し、この補助熱源ユニット40の熱源の一部を、床暖房パネル44の熱源として機能させたので、第1実施形態の効果に加え、空気熱源では熱源不足が生じる状況でも床暖房パネル44による暖房を行うことができ、寒冷地用に適した床暖房機能付きの空気調和装置1を実現することができる。
また、水回路43の屋内配置部分に床暖房パネル44が接続されるので、外気による熱ロスを低減することができ、また、上記床暖房パネル44以外にも、壁などに設置する輻射パネルなどの屋内に配置される他の熱交換ユニットを容易に追加することが可能である。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更実施が可能である。
第1実施形態に係る空気調和装置の構成を示す図である。 水対冷媒熱交換器の斜視図である。 要求暖房能力を出せない事態の説明に供する図である。 要求暖房能力を確保できない閾値温度を特定可能な判定情報の一例を示す図である。 補助熱源ユニットの制御フローを示す図である。 外気温度が閾値温度未満の冷媒および水の流れを示す図である。 第2実施形態に係る空気調和装置の構成を示す図である。 床暖房パネルの制御フローを示す図である。 外気温度が閾値温度以上で床暖房パネルがオンの場合の冷媒および水の流れを示す図である。 外気温度が閾値温度未満で床暖房パネルがオフの場合の冷媒および水の流れを示す図である。 外気温度が閾値温度未満で床暖房パネルがオンの場合の冷媒および水の流れを示す図である。
符号の説明
1 空気調和装置
3 熱源側熱交換器(空気対冷媒熱交換器)
11 熱源側ユニット
22A、22B、… 利用側ユニット
26 利用側熱交換器(空気対冷媒熱交換器)
31 ユニット間配管
32 高圧ガス管
33 低圧ガス管
34 液管
40 補助熱源ユニット
41A、41B 切換弁(第1切換弁、第2切換弁)
42 水対冷媒熱交換器
43 水回路
43A 補助熱源用循環経路(第1循環経路)
43B 床暖房用循環経路(第2循環経路)
44 床暖房パネル(熱交換ユニット)
46 ポンプ
47 ボイラ
50 制御装置

Claims (2)

  1. 圧縮機と熱源側熱交換器とを備える熱源側ユニットと、利用側熱交換器を備える複数台の利用側ユニットとをユニット間配管で接続し、前記熱源側熱交換器を、前記圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに切換弁を介して分岐接続する一方、前記ユニット間配管を、前記冷媒吐出管に分岐接続された高圧ガス管と、前記冷媒吸込管に分岐接続された低圧ガス管と、前記熱源側熱交換器に接続された液管とで構成し、前記利用側熱交換器を前記高圧ガス管と前記低圧ガス管とに切換弁を介して分岐接続すると共に前記液管には膨張弁を接続して冷媒回路を形成し、前記利用側ユニットを同時に冷房運転若しくは暖房運転可能にすると共に、冷房運転と暖房運転とを混在して運転可能にした空気調和装置において、
    屋内に配置され、水対冷媒熱交換器を有する補助熱源ユニットを備え、
    この補助熱源ユニットの水対冷媒熱交換器の冷媒側を第1切換弁および第2切換弁を介して前記高圧ガス管と前記低圧ガス管とに選択的に切換可能に接続すると共に、膨張弁を介して前記液管に接続し、
    暖房運転を行っている際、要求暖房能力を100%出せる外気温度の最低値である閾値温度を求め、外気温度が前記閾値温度未満でない場合に、前記第1切換弁および第2切換弁を閉じ、外気温度が前記閾値温度未満の場合に、前記第1切換弁を閉じる一方、前記第2切換弁を開け、前記補助熱源ユニットの水対冷媒熱交換器を、水側を熱源とした蒸発器として機能させる制御手段を備えることを特徴とする空気調和装置。
  2. 請求項1に記載の空気調和装置において、
    前記補助熱源側ユニットの水対冷媒熱交換器の水側には、屋外に設置されたボイラが接続されることを特徴とする空気調和装置。
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