(57)【要約】【課題】温度または湿度を好適に調整することができる空調機を提供する。【解決手段】圧縮機２と、四方弁３ａ、３ｂと、外部熱源熱交換器４ａ、４ｂと、膨張弁５ａ、５ｂと、空調用熱交換器７ａ、７ｂと、圧縮機２後段および圧縮機２前段に接続された冷媒配管１０と、圧縮機１２後段で冷媒配管１０から複数に分岐し、圧縮機２前段で冷媒配管１０に合流した複数の分岐配管１１と、を備える。各分岐配管１１は、一の四方弁３と、一の外部熱源熱交換器と、少なくとも一の空調用熱交換器と、少なくとも一の膨張弁とを接続した。【選択図】図１
2018025337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、
冷媒の流路を切り替える複数の四方弁と、
外部の熱源と前記冷媒との間で熱交換する複数の外部熱源熱交換器と、
前記冷媒を膨張させる複数の膨張弁と、
前記冷媒と空調対象の空気との間で熱交換する複数の空調用熱交換器と、
前記圧縮機後段および前記圧縮機前段に接続された冷媒配管と、
前記圧縮機後段で前記冷媒配管から複数に分岐し、前記圧縮機前段で前記冷媒配管に合流した複数の分岐配管と、を備え、
各前記分岐配管は、一の前記四方弁と、一の前記外部熱源熱交換器と、少なくとも一の前記空調用熱交換器と、少なくとも一の前記膨張弁とを接続した空調機。
【請求項２】
室内側筐体をさらに備え、
前記各分岐配管は、前記四方弁、前記外部熱源熱交換器、前記膨張弁、および前記空調用熱交換器を順次環状に接続し、
前記室内側筐体は、前記圧縮機、前記複数の四方弁、前記複数の外部熱源熱交換器、前記複数の膨張弁、および前記複数の空調用熱交換器を収納した請求項１記載の空調機。
【請求項３】
熱源側筐体と、
少なくとも一の室内側筐体と、をさらに備え、
前記各分岐配管は、前記四方弁、前記外部熱源熱交換器、熱源側の前記膨張弁、室内側の前記膨張弁、および前記空調用熱交換器を順次環状に接続し、
前記熱源側筐体は、前記圧縮機、前記各分岐配管に接続された複数の前記四方弁、複数の前記外部熱源熱交換器、および複数の前記熱源側の膨張弁を収納し、
前記室内側筐体は、少なくとも一の前記室内側の膨張弁、および少なくとも一の前記空調用熱交換器を収納した請求項１の空調機。
【請求項４】
前記分岐配管から複数に分岐し、分岐した後再び前記分岐配管に合流した複数の室内側分岐配管をさらに備え、
各前記室内側分岐配管は、前記室内側の膨張弁および前記空調用熱交換器を接続し、
前記各室内側分岐配管に接続された前記室内側の膨張弁および前記空調用熱交換器は、それぞれ一の前記室内側筐体に収納された請求項３記載の空調機。
【請求項５】
前記室内側筐体は、前記分岐配管により順次接続された前記空調用熱交換器、前記室内側の膨張弁および前記空調用熱交換器を収納した請求項３記載の空調機。
【請求項６】
前記分岐配管から複数に分岐し、分岐した後再び前記分岐配管に合流した複数の室内側分岐配管をさらに備え、
各前記室内側分岐配管は、前記室内側の膨張弁および前記空調用熱交換器を接続し、
前記各室内側分岐配管に接続された前記室内側の膨張弁および前記空調用熱交換器は、共通の前記室内側筐体に収納された請求項３記載の空調機。
【請求項７】
前記室内側筐体は、空調対象空気を室内から吸い込む吸込口と空調された空気を室内に吹き出す吹出口と、前記吸込口から前記吹出口への通風路と、を有し、
前記室内側筐体が複数の前記空調用熱交換器を収納する場合、前記通風路は、前記吸込口から取り込まれた前記空気が前記複数の空調用熱交換器を並列に通過し、前記空調用熱交換器を通過した空気が混合されて前記吹出口から吹き出されるように形成された請求項２または５記載の空調機。
【請求項８】
前記室内側筐体は、空調対象空気を室内から吸い込む吸込口と空調された空気を室内に吹き出す吹出口と、前記吸込口から前記吹出口への通風路と、を有し、
前記室内側筐体が複数の前記空調用熱交換器を収納する場合、前記通風路は、前記吸込口から取り込まれた前記空気が前記複数の空調用熱交換器を順次通過し、前記空調用熱交換器を通過した空気が前記吹出口から吹き出されるように形成された請求項２または６記載の空調機。
【請求項９】
前記外部熱源熱交換器は、熱源が水であり、
各前記外部熱源熱交換器で前記冷媒と熱交換した前記水は、互いに熱交換する請求項１に記載の空調機。
【請求項１０】
前記外部熱源熱交換器は、熱源が空気であり、
前記外部熱交換器を流れる前記冷媒は、互いに熱交換する請求項１記載の空調機。
【請求項１１】
室内から吸い込まれた空調対象空気の温度および湿度を計測する吸込側センサと、
室内に吹き出される空調された空気の温度および湿度を計測する吹出側センサと、
前記吸込側センサおよび前記吹出側センサにより計測された温度および湿度と、ユーザにより設定された温度および湿度との比較結果に基づいて、各前記四方弁を切り替えることにより冷房、暖房、または送風して温度および湿度を調整する制御部とをさらに備えた請求項１記載の空調機。
【請求項１２】
前記空調用熱交換器の吹出側に設けられた自然蒸発加湿器をさらに備えた請求項１記載の空調機。
【請求項１３】
前記冷媒と熱交換した放射パネル用冷媒を熱源として用い、放射空調方式により空調する放射パネルをさらに備え、
前記放射パネルは前記分岐配管に接続され、前記室内側筐体に収納された請求項１記載の空調機。
【請求項１４】
前記室内側筐体は、前記分岐配管により順次接続された前記空調用熱交換器、前記放射パネルおよび前記室内側の膨張弁を収納した請求項１３記載の空調機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空調システムとして、取り込んだ室内の空気を少なくともその温度を調節してから室内へ供給する空気調和機と、取り込んだ室外空気をその温度および湿度を調節してから室内へ供給する外気処理機とを備えるシステムが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２１９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した空調システムは、空気調和機により温度を調節し、外気処理機により温度および湿度を調節することにより省エネルギー化を図るものである。よって、空気調和機および外気処理機が協働することにより、快適な空調を実現するものであった。このため、空調システムが空調負荷（顕熱、潜熱）を最適に調整するためには、空気調和機と外気処理機とが連携した制御が必要であり、制御が複雑になるという課題があった。
【０００５】
また、従来の空調機は、空調負荷が各室、または同一室内において異なっている場合であっても、冷房、暖房および送風を切り替え、温度または湿度を調節することはできなかった。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、温度または湿度を好適に調整することができる空調機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る空調機は、上述した課題を解決するために、圧縮機と、冷媒の流路を切り替える複数の四方弁と、外部の熱源と前記冷媒との間で熱交換する複数の外部熱源熱交換器と、前記冷媒を膨張させる複数の膨張弁と、前記冷媒と空調対象の空気との間で熱交換する複数の空調用熱交換器と、前記圧縮機後段および前記圧縮機前段に接続された冷媒配管と、前記圧縮機後段で前記冷媒配管から複数に分岐し、前記圧縮機前段で前記冷媒配管に合流した複数の分岐配管と、を備え、各前記分岐配管は、一の前記四方弁と、一の前記外部熱源熱交換器と、少なくとも一の前記空調用熱交換器と、少なくとも一の前記膨張弁とを接続した。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る空調機においては、温度または湿度を好適に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る空調機の第１実施形態を示す概略構成図。
【図２】第１の運転モードで制御されている空調機を説明する構成図。
【図３】第２の運転モードで制御されている空調機を説明する構成図。
【図４】第３の運転モードで制御されている空調機を説明する構成図。
【図５】第４の運転モードで制御されている空調機を説明する構成図。
【図６】第５の運転モードで制御されている空調機を説明する構成図。
【図７】第６の運転モードで制御されている空調機を説明する構成図。
【図８】第１実施形態に係る空調機の変形例としての空調機を示す概略構成図。
【図９】本発明に係る空調機の第２実施形態を示す概略構成図。
【図１０】本発明に係る空調機の第３実施形態を示す概略構成図。
【図１１】第３実施形態における空調機の変形例としての空調機を示す概略構成図。
【図１２】本発明に係る空調機の第４実施形態を示す概略構成図。
【図１３】第３および第４実施形態に係る空調機の変形例であり、特に室内機を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る空調機の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
［第１実施形態］
図１は、本発明に係る空調機の第１実施形態を示す概略構成図である。
【００１２】
空調機１は、外部熱源としての熱源水の供給を受けて冷媒の温度調節を行う、水熱源ヒートポンプ式の空調機である。熱源水は、例えば、ビルの屋上などに設置された冷却塔（クーリングタワー）の冷却水温度調節装置や、ボイラーなどで温度制御された水である。
【００１３】
空調機１は、圧縮機２と、複数の四方弁３ａ、３ｂと、複数の水熱交換器４ａ、４ｂと、複数の膨張弁５ａ、５ｂと、複数の空調用熱交換器７ａ、７ｂと、を有する。
【００１４】
圧縮機２は、冷媒を圧縮する。圧縮機２は、インバータ制御可能な能力可変の圧縮機２である。なお、圧縮機２は、インバータ制御などの能力可変でない、定速の圧縮機を用いてもよい。四方弁３ａ、３ｂ（以下、区別しない場合は単に四方弁３という。）は、冷媒の流路を切り替えることで冷房運転と暖房運転とを切り替える。水熱交換器４ａ、４ｂ（水熱交換器４）は、外部熱源交換器として設けられ、外部の熱源として供給された熱源水と冷媒との間で熱交換する。膨張弁５ａ、５ｂ（膨張弁５）は、電子膨張弁であり、冷媒を膨張させる。また、膨張弁５は、開閉し（開度を調整し）、冷媒が流れないようにすることもできる。空調用熱交換器７ａ、７ｂ（空調用熱交換器７）は、空調対象熱交換器として設けられ、冷媒と空調対象の空気との間で熱交換する。
【００１５】
圧縮機２は、１台設けられる。これに対して、四方弁３、水熱交換器４、膨張弁５、空調用熱交換器７は、複数設けられる。本実施形態においては、これらは、それぞれ２つずつ設けられる。また、四方弁３ａ、３ｂ、水熱交換器４ａ、４ｂ、膨張弁５ａ、５ｂおよび空調用熱交換器７ａ、７ｂは、同一のものである。例えば、水熱交換器４ａ、４ｂおよび空調用熱交換器７ａ、７ｂは、容量が同一である。
【００１６】
空調機１は、冷媒配管１０および分岐配管１１を有する。冷媒配管１０は、圧縮機２後段および圧縮機２前段に接続されている。分岐配管１１は、圧縮機２後段で冷媒配管１０から複数に分岐し、圧縮機２前段で冷媒配管１０に合流している。
【００１７】
各分岐配管１１は、四方弁３、水熱交換器４、膨張弁５、および空調用熱交換器７を順次環状に接続する。これにより、空調機１は、一つの圧縮機２で、２つのヒートポンプサイクル１５ａ、１５ｂ（ヒートポンプサイクル１５）を有する。
【００１８】
空調機１は、四方弁３の切換により、空調用熱交換器７において冷房時には冷媒を蒸発させ、暖房時には冷媒を凝縮させる。冷媒は、冷房運転時には、圧縮機２、水熱交換器４、膨張弁５、空調用熱交換器７の順に循環する。冷媒は、暖房運転時には、圧縮機２、空調用熱交換器７、膨張弁５、水熱交換器４の順に循環する。
【００１９】
また、空調機１は、送風機１７を有している。送風機１７は、空調対象空気をフィルタを介して室内から空調機１に吸い込む。また、送風機１７は、空調された空気を室内に吹き出す。送風機１７は、空気熱交換器７ａ、７ｂに対して１機設けられている。なお、送風機１７は、空気熱交換器７ａ、７ｂに対して１機ずつ、すなわち２機設けられていてもよい。
【００２０】
空調機１は、吸込側センサ１８と、吹出側センサ１９と、制御装置２０と、を有する。吸込側センサ１８は、室内から吸い込まれた空調対象空気の温度および湿度を計測する。吹出側センサ１９は、室内に吹き出される空調された空気の温度および湿度を計測する。制御装置２０は、空調機１の各部を電気的に制御する。
【００２１】
空調機１は、室内側筐体２１を有する。室内側筐体２１は、圧縮機２、四方弁３、水熱交換器４、膨張弁５、空調用熱交換器７および送風機１７を主に収納している。これにより、空調機１は、すべての構成要素が一つの筐体に収納された、一体型の装置（ユニット）として構成されている。すなわち、空調機１は、熱源機（室外機）および室内機に分割されていない。
【００２２】
室内側筐体２１は、空調対象空気を室内から吸い込む吸込口２５と、空調された空気を室内に吹き出す吹出口２６と、吸込口から吹出口への通風路２７と、を有する。通風路２７は、吸込口２５から取り込まれた空気が空調用熱交換器７を並列に通過し、空調用熱交換器７を通過した空気が混合されて吹出口２６から吹き出されるように形成されている。
【００２３】
すなわち、取り込まれた空気２７ａ、２７ｂが空調用熱交換器７ａ、７ｂにほぼ均等（１／２ずつ）に導かれて熱交換し、熱交換した空気２７ｃ、２７ｄが混合されて空気２７ｅとして送られるように、空調用熱交換器７および送風機１７は配置されている。
【００２４】
ここで、制御装置２０は、四方弁３を切り替えることにより後述する運転モードを切り替える。具体的には、制御装置２０は、吸込側センサ１８および吹出側センサ１９により計測された温度および湿度と、ユーザにより設定された温度および湿度との比較結果を取得する。制御装置２０は、比較結果に基づいて、予め登録されたプログラムに従って各四方弁３を切り替えることにより冷房、暖房、または送風して温度および湿度を調整する。これにより、制御装置２０は、ユーザにより設定された温度および湿度になるように空調機１の運転モードを自動的に制御する。なお、制御装置２０は、冷房、暖房および送風の切替をユーザの操作に基づいて実行してもよい。
【００２５】
以下、制御装置２０により制御される運転モードについて、具体的に説明する。一例として第１から第６の運転モードについて、説明する。
【００２６】
図２は、第１の運転モードで制御されている空調機１を説明する構成図である。図２から図８においては、室内側筐体２１、送風機１７、制御装置２０、吸込側センサ１８および吹出側センサ１９などの図示は省略されている。
【００２７】
第１の運転モードは、ヒートポンプサイクル１５ａ、１５ｂがともに冷房運転をする高顕熱冷房運転モードである。
【００２８】
制御装置２０は、四方弁３ａ、３ｂを制御し、ヒートポンプサイクル１５ａ、１５ｂを冷房運転に切り替える。また、制御装置２０は、圧縮機２を定格運転周波数で稼働する。送風機１７から吸い込まれた空調対象空気２７ａ、２７ｂ（２７℃ＤＢ（乾球温度）／１９℃ＷＢ（湿球温度））は、空調用熱交換器７ａ、７ｂで熱交換する。空調対象空気２７ａ、２７ｂの風量は、それぞれ０．８Ｑである。空調対象空気２７ａ、２７ｂは空調用熱交換器７ａ、７ｂで並列に空調される。空調された空気２７ｃ、２７ｄ（１７℃ＤＢ／１５．５℃ＷＢ）は混合されて、空気２７ｅ（１７℃ＤＢ／１５．５℃ＷＢ）として室内に吹き出される。
【００２９】
このような第１の運転モードは、ヒートポンプサイクル１５ａ、１５ｂをともに冷房運転するため、高い顕熱処理能力が必要な場合に用いることができる。例えば、ユーザにより設定された湿度に対して室内の湿度が低い場合には、第１の運転モードに切り替えて高顕熱処理される。
【００３０】
図３は、第２の運転モードで制御されている空調機１を説明する構成図である。
【００３１】
第２の運転モードは、ヒートポンプサイクル１５ａが暖房運転をし、ヒートポンプサイクル１５ｂが冷房運転をする除湿再熱冷房運転モードである。
【００３２】
制御装置２０は、四方弁３ａを制御し、ヒートポンプサイクル１５ａを暖房運転に切り替える。また、制御装置２０は、四方弁３ｂを制御し、ヒートポンプサイクル１５ｂを冷房運転に切り替える。また、制御装置２０は、圧縮機２を定格運転周波数で稼働する。
【００３３】
送風機１７により吸い込まれた空調対象空気２７ａ、２７ｂ（２７℃ＤＢ／１９℃ＷＢ）は、空調用熱交換器７ａ、７ｂで熱交換する。空調対象空気２７ａ、２７ｂの風量は、それぞれ１／２Ｑである。空調対象空気２７ａ、２７ｂは空調用熱交換器７ａ、７ｂで並列に空調される。暖房運転をしている空調用熱交換器７ａで空調された空気２７ｃ（４０℃ＤＢ／２２．９℃ＷＢ）と、冷房運転をしている空調用熱交換器７ｂで空調された空気２７ｄ（１３．６℃ＤＢ／１２．７℃ＷＢ）とは混合されて、空気２７ｅ（２６．７℃ＤＢ／１８．２℃ＷＢ）として室内に吹き出される。
【００３４】
このような第２の運転モードは、ヒートポンプサイクル１５ａが暖房運転し、ヒートポンプサイクル１５ｂが冷房運転するため、結果的には１つのユニットである空調機１においては過冷却された空気を加熱する除湿再熱運転を実現することができる。例えば、冷房運転中、ユーザにより設定された湿度に対して室内の湿度が高い場合には、制御装置２０は運転モードを第２の運転モードに切り替えて除湿再熱する。
【００３５】
また、水熱交換器４ａ、４ｂで冷媒と熱交換した熱源水は、熱交換後熱回収（熱交換）をすることができる。すなわち、水熱交換器４ａを流れる熱源水は、暖房運転をするヒートポンプサイクル１５ａを流れる冷媒と熱交換する。例えば、熱源水は、入口側温度が３２℃であり、出口側温度が２９℃である。一方、水熱交換器４ｂを流れる熱源水は、冷房運転をするヒートポンプサイクル１５ｂを流れる冷媒と熱交換する。例えば、熱源水は、入口側温度が３２℃であり、出口側温度が３７℃である。このような温度差のある熱源水は合流された結果、水熱交換器４ｂを流れた熱源水が水熱交換器４ａを流れた熱源水の熱源となる。結果的には熱源水の出口温度（合流後温度）は入口温度（分岐前温度）に近い３３℃とすることができる。ゆえに、暖房運転と冷房運転とが混在する運転モードにおいては、熱回収を効率的に行うことができ、冷却塔やボイラーの負荷を軽減することができる。
【００３６】
図４は、第３の運転モードで制御されている空調機１を説明する構成図である。
【００３７】
第３の運転モードは、ヒートポンプサイクル１５ａが送風運転をし、ヒートポンプサイクル１５ｂが圧縮機２を定格の１／３の運転周波数で稼働させた状態で冷房運転をする低負荷（部分負荷）冷房運転モードである。
【００３８】
制御装置２０は、四方弁３ａを制御し、ヒートポンプサイクル１５ａを送風運転に切り替える。このとき、膨張弁５ａは、閉じており、冷媒はヒートポンプサイクル１５ａには流れていない。制御装置２０は、四方弁３ｂを制御し、ヒートポンプサイクル１５ｂを冷房運転に切り替える。また、制御装置２０は、圧縮機２を定格の１／３の運転周波数で稼働する。
【００３９】
送風機１７から吸い込まれた空調対象空気２７ｂ（２７℃ＤＢ／１９℃ＷＢ）は、空調用熱交換器７ｂで熱交換する。一方、空調用熱交換器７ａには冷媒が流れていないため、空調対象空気２７ａ（２７℃ＤＢ／１９℃ＷＢ）は熱交換することなく空調用熱交換器７ａを通過する。空調対象空気２７ａ、２７ｂの風量は、それぞれ１／２Ｑである。単に送風された空気２７ｃ（２７℃ＤＢ／１９℃ＷＢ）と、冷房運転をしている空調用熱交換器７ｂにより空調された空気２７ｄ（１４．８℃ＤＢ／１３．６℃ＷＢ）とは混合されて、空気２７ｅ（２０．９℃ＤＢ／１５．３℃ＷＢ）として室内に吹き出される。
【００４０】
図５は、第４の運転モードで制御されている空調機１を説明する構成図である。
【００４１】
第４の運転モードは、ヒートポンプサイクル１５ａが送風運転をし、ヒートポンプサイクル１５ｂが圧縮機２を定格の１／４の運転周波数で稼働させた状態で冷房運転をする低負荷（部分負荷）冷房運転モードである。
【００４２】
制御装置２０は、四方弁３ａを制御し、ヒートポンプサイクル１５ａを送風運転に切り替える。このとき、膨張弁５ａは、閉じている。制御装置２０は、四方弁３ｂを制御し、ヒートポンプサイクル１５ｂを冷房運転に切り替える。また、制御装置２０は、圧縮機２を定格の１／４の運転周波数で稼働する。
【００４３】
送風機１７から取り込まれた空調対象空気２７ｂ（２７℃ＤＢ／１９℃ＷＢ）は、空調用熱交換器７ｂで熱交換する。一方、空調用熱交換器７ａには冷媒が流れていないため、空調対象空気２７ａ（２７℃ＤＢ／１９℃ＷＢ）は熱交換することなく空調用熱交換器７ａを通過する。空調対象空気２７ａ、２７ｂの風量は、それぞれ１／２Ｑである。単に送風された空気２７ｃ（２７℃ＤＢ／１９℃ＷＢ）と、冷房運転をしている空調用熱交換器７ｂにより空調された空気２７ｄ（１５．８℃ＤＢ／１４．８℃ＷＢ）とは混合されて、空気２７ｅ（２１．５℃ＤＢ／１７℃ＷＢ）として室内に送られる。
【００４４】
このような第３および第４の運転モードは、夏季や冬季を除く中間期において発生しやすい、空調負荷に対する空調能力が過大である部分負荷状態において、圧縮機２をインバータ制御し、かつ運転するヒートポンプサイクル１５ａ、１５ｂを選択することができる。空調機１は、空調負荷に応じてきめ細かな運転を行うことができ、結果的には部分負荷時のＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）の向上を図ることができると同時に年間の効率を向上できる。
【００４５】
図６は、第５の運転モードで制御されている空調機１を説明する構成図である。
【００４６】
第５の運転モードは、ヒートポンプサイクル１５ａ、１５ｂがともに暖房運転をする暖房運転モードである。
【００４７】
制御装置２０は、四方弁３ａ、３ｂを制御し、ヒートポンプサイクル１５ａ、１５ｂを暖房運転に切り替える。また、制御装置２０は、圧縮機２を定格周波数で稼働する。送風機１７から吸い込まれた空調対象空気２７ａ、２７ｂ（２０℃ＤＢ）は、空調用熱交換器７ａ、７ｂで熱交換する。空調対象空気２７ａ、２７ｂの風量は、それぞれ１／２Ｑである。空調対象空気２７ａ、２７ｂは空調用熱交換器７ａ、７ｂで並列に空調される。空調された空気２７ｃ、２７ｄ（３８℃ＤＢ）は混合されて、空気２７ｅ（３８℃ＤＢ）として室内に吹き出される。
【００４８】
図７は、第６の運転モードで制御されている空調機１を説明する構成図である。
【００４９】
第６の運転モードは、送風機の風量を２／３に減じ、ヒートポンプサイクル１５ａ、１５ｂがともに圧縮機２を定格の２／３の運転周波数で稼働させた状態で暖房運転をする低負荷暖房運転モードである。
【００５０】
第６の運転モードが第５の運転モードと異なる点は、部分負荷の状態で稼働している点と、空調対象空気２７ａ、２７ｂの風量がそれぞれ１／３Ｑである点である。制御装置２０は、圧縮機２を定格の２／３の運転周波数で稼働する。その他については、第５運転モードとほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５１】
このような第５および第６の運転モードは、ヒートポンプサイクル１５ａ、１５ｂをともに暖房運転し、空調負荷に応じて圧縮機の運転周波数や送風機の風量を減じることによりきめ細かな運転を行うことができ、結果的にはＣＯＰの向上を図ることができる。
【００５２】
なお、第１実施形態における空調機１は、空調用熱交換器７の吹出側（二次側）に自然蒸発加湿器をさらに有することで、冷房加湿運転を行うこともできる。
【００５３】
図８は、第１実施形態に係る空調機１の変形例としての空調機３１を示す概略構成図である。
【００５４】
空調機３１は、空調用熱交換器７の吹出側に、自然蒸発加湿器３２を有している。自然蒸発加湿器３２は、供給された水分を保持し、自然蒸発加湿器３２を通る空気を加湿する。
【００５５】
図８に示す空調機３１は、第７の運転モードで制御されている。第７の運転モードは、ヒートポンプサイクル１５ａが暖房運転をし、ヒートポンプサイクル１５ｂが冷房運転をする冷房加湿運転モードである。
【００５６】
制御装置２０は、四方弁３ａを制御し、ヒートポンプサイクル１５ａを暖房運転に切り替える。制御装置２０は、四方弁３ｂを制御し、ヒートポンプサイクル１５ｂを冷房運転に切り替える。また、制御装置２０は、圧縮機２を定格周波数で稼働する。
【００５７】
送風機１７から取り込まれた空調対象空気２７ａ、２７ｂ（２７℃ＤＢ／１９℃ＷＢ）は、空調用熱交換器７ａ、７ｂで熱交換する。空調対象空気２７ａ、２７ｂの風量は、それぞれ１／２Ｑである。空調対象空気２７ａ、２７ｂは空調用熱交換器７ａ、７ｂで並列に空調される。空調された空気は、空調用熱交換器７ａ吹出側に設置された自然蒸発加湿器３２を通ることにより加湿される。暖房により空調された空気２７ｃ（３８℃ＤＢ／２２．１℃ＷＢ）と、冷房により空調された空気２７ｄ（２１．５℃ＤＢ／１７．２℃ＷＢ）とは混合されて、空気２７ｅ（２６℃ＤＢ／１９．７℃ＷＢ）として室内に送られる。
【００５８】
空調機３１が自然蒸発加湿器３２を有することにより、冷房運転中に加湿処理も行うことができ、空調機３１は、よりきめ細やかな空調を実現することができる。
【００５９】
このような第１実施形態における空調機１、３１は、冷房運転、暖房運転および送風運転の組み合わせにより、温度のみならず湿度も調節することができる。また、空調機１、３１は、部分負荷状態においても、きめ細やかに対応することができる。このため、空調機１、３１は、自在に顕熱処理、潜熱処理および部分負荷に対応した運転ができる。
【００６０】
また、従来湿度を処理するために必要であった外気処理機を不要とし、空調機１、３１のみで快適な空調ができる。また、空調機１、３１は、温度および湿度を調節するための、空調機と外気処理機との間の複雑な連携制御も不要とすることができる。
【００６１】
さらに、１台の空調機１、３１において水熱交換器４が２つ設けられ（２つに分けられ）、各水熱交換器４を流れる１台あたりの水の流量が小さくなる。熱交換量を維持するためには、水熱交換器４ａ、４ｂの配管径を小さくする必要が生じる。この結果、配管径が大きいことにより生じる機器コストを、水熱交換器が１つの場合に比べて低減することができる。
【００６２】
また、圧縮機２前段において分岐配管１１は合流し、２つのヒートポンプサイクル１５ａ、１５ｂを流れる冷媒が混合されるため、低圧圧力の平均化を図ることができる。これにより、圧縮機２の運転効率を向上させることもできる。
【００６３】
［第２実施形態］
図９は、本発明に係る空調機の第２実施形態を示す概略構成図である。
【００６４】
第２実施形態に係る空調機４１が第１実施形態における空調機１と異なる点は、外部熱源熱交換器が空気熱交換器４４ａ、４４ｂ（空気熱交換器４４）である点と、空調用熱交換器７ａ、７ｂの配置である。その他、第１実施形態と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、説明に必要な構成のみ図示し、第１実施形態と共通するその他の構成（送風機、制御装置、吸込側センサ、吹出側センサなど）については、図示を省略する。
【００６５】
図９においては、空調機４１は、ヒートポンプサイクル４５ａが冷房運転をし、ヒートポンプサイクル４５ｂが暖房運転をする除湿再熱冷房運転モードで運転している例を代表例として示す。なお、第２実施形態における空調機４１も、第１実施形態と同様に、第１〜第７の運転モードで運転し、ほぼ同様の作用効果を奏するが、ここでは説明および図示を省略する。
【００６６】
空調機４１は、外部熱源としての空気の供給を受けて冷媒の温度調節を行う、空気熱源ヒートポンプ式の空調機である。空気は、空調機４１が設置された部屋の外壁面に設けられた給排気口より外気を取り込む。このため、空調機４１は、空調用熱交換器７用の送風機１７（図１参照）に加えて、さらに空気熱交換器４４用の送風機４７を有している。送風機４７は、空気熱交換器４４に外気を取り込み、取り込まれた外気は、空気熱交換器４４を通過する冷媒を凝縮または蒸発させる。
【００６７】
室内側筐体２１は、空調対象空気を室内から吸い込む吸込口５５と空調された空気を室内に吹き出す吹出口５６と、吸込口５５から吹出口５６への通風路５７と、を有している。通風路５７は、吸込口５５から吸い込まれた空気５７ａが空調用熱交換器７ａ、７ｂを順次通過し、空気５７ｂとして吹出口５６から吹き出されるように形成されている。
【００６８】
第２実施形態における空調機４１は、空気熱交換器４４ａ、４４ｂを流れる冷媒が互いに熱交換するように流路が形成されている。これにより、空調機４１は、外気を熱源とする空気熱交換器４４のためのデフロスト運転を不要とすることができるという効果を有する。
【００６９】
すなわち、例えば、空気熱交換器４４の熱源温度である外気温が０℃以下である場合、暖房運転をする空気熱交換器４４ａに霜がつき、デフロスト運転が必要になる場合がある。ここで、暖房運転をするヒートポンプサイクル４５ａの空気熱交換器４４ａは、蒸発器として機能し、低圧ガスの冷媒と熱交換する。冷房運転をするヒートポンプサイクル４５ｂの空気熱交換器４４ｂは、凝縮器として機能し、高圧ガスの冷媒と熱交換する。これら低圧ガスと高圧ガスとは、熱源が共通する空気熱交換器４４ａ、４４ｂを通過するため互いに熱交換するようになっている。高圧ガスの熱は低圧ガスに移動し、低圧ガスの蒸発温度は上昇するため、空気熱交換器４４に霜がつきにくくすることができる。これにより、空調機４１は、空気熱交換器４４のためのデフロスト運転を不要とすることができる。また、熱交換により、低圧ガスの冷媒の蒸発温度および圧力を上昇させることができるため、圧縮機２の運転効率も向上することができる。
【００７０】
このような第２実施形態における空調機４１は、第１実施形態と同様、冷房運転、暖房運転および送風運転の組み合わせにより、温度のみならず湿度も調節することができる。また、空調機４１は、部分負荷状態においても、きめ細やかに対応することができる。このため、空調機４１は、自在に顕熱処理、潜熱処理および部分負荷に対応した運転ができる。
【００７１】
なお、第１実施形態と同様、通風路５７は、吸込口５５から吸い込まれた空気が空調用熱交換器７を並列に通過し、空調用熱交換器７を通過した空気が混合されて吹出口５６から吹き出されるように形成されてもよい
【００７２】
［第３実施形態］
図１０は、本発明に係る空調機の第３実施形態を示す概略構成図である。
【００７３】
第３実施形態に係る空調機６１が第１実施形態における空調機１と異なる点は、外部熱源熱交換器が空気熱交換器４４ａ、４４ｂである点と、空調機６１が熱源機と複数の室内機を有する点である。その他、第１および第２実施形態と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、説明に必要な構成のみ図示し、第１および第２実施形態と共通するその他の構成（送風機、制御装置、吸込側センサ、吹出側センサなど）については、図示を省略する。
【００７４】
図１０においては、空調機６１は、ヒートポンプサイクル７５ａが暖房運転をし、ヒートポンプサイクル７５ｂが冷房運転をしている例を代表例として示す。
【００７５】
各分岐配管１１は、四方弁３ａ、３ｂ、空気熱交換器４４ａ、４４ｂ（空気熱交換器４４）、熱源側の膨張弁６５ａ、６５ｂ（熱源側の膨張弁６５）、室内側の膨張弁６６ａ、６６ｂ（室内側の膨張弁６６）、および空調用熱交換器７ａ、７ｂ（空調用熱交換器７）を順次環状に接続する。空気熱交換器４４は、例えば空調機室から伸びたダクトから供給される空気を熱源とする。
【００７６】
空調機６１は、熱源側筐体７１と、２つの室内側筐体７２ａ、７２ｂ（室内側筐体７２）と、を有する。熱源側筐体７１は、圧縮機２と、各分岐配管１１に接続された四方弁３、空気熱交換器４４、および熱源側の膨張弁６５とを主に収納している。また、室内側筐体７２ａは、室内側の膨張弁６６ａおよび空調用熱交換器７ａを収納している。室内側筐体７２ｂは、室内側の膨張弁６６ｂおよび空調用熱交換器７ｂを収納している。室内側筐体７２は、各サービスバルブ７３を介して分岐配管１１と接続されている。
【００７７】
このような構成により、空調機６１は、熱源側筐体７１に収納された熱源機と、室内側筐体７２に収納された２つの室内機とを有している。
【００７８】
室内側筐体７２で一体化された２つの室内機は、独立して設置される。例えば、ヒートポンプサイクル７５ａの１つの室内機（室内側筐体７２ａ）はペリメータゾーンの床に設置され、ヒートポンプサイクル７５ｂの室内機（室内側筐体７２ｂ）は同一室内のインテリアゾーンの天井に設置される。また、熱源機（熱源側筐体７１）は、外気と空気の流通ができるようにした窓側または天井裏などに設置される。
【００７９】
このような空調機６１においては、制御装置２０が四方弁３ａ、３ｂを制御し、ヒートポンプサイクル７５ａを暖房運転に、ヒートポンプサイクル７５ｂを冷房運転に切り替える。また、制御装置２０は、圧縮機２を定格周波数や定格周波数の１／２などで稼働する。送風機から吸い込まれた空調対象空気７７ａ（２０℃ＤＢ）は、空調用熱交換器７ａで熱交換する。また、送風機から吸い込まれた空調対象空気７７ｂ（２７℃ＤＢ／１９℃ＷＢ）は、空調用熱交換器７ｂで熱交換する。暖房運転をしている空調用熱交換器７ａで空調された空気７７ｃ（３８℃ＤＢ）、および冷房運転をしている空調用熱交換器７ｂで空調された空気７７ｄ（１０〜１５℃ＤＢ）は、室内に吹き出される。
【００８０】
例えば、外気温が低い時期においては、外気温の影響を受けやすいペリメータゾーンの空調対象空気の温度は低く、ＯＡ機器の影響を受けやすいインテリアゾーンの空調対象空気の温度は相対的に高い。このような場合、第３実施形態における空調機６１は、１台の熱源機と接続された複数台の室内機を、異なるモード（冷房、暖房、送風）で運転することができる。また、空調機６１は、１台の圧縮機２で複数の室内機を設置できるため、従来のように室外機と室内機とが別体型の空調機を２台設置することに比べて、室外機の設置スペースを低減することができる。
なお、第３実施形態における空調機６１は、空調用熱交換器７に代えて放射パネルを有していてもよい。
【００８１】
図１１は、第３実施形態における空調機１の変形例としての空調機８１を示す概略構成図である。
【００８２】
図１１に示す空調機８１は、空調用熱交換器７ａに代えて放射パネル８７を有している。放射パネル８７は、ヒートポンプサイクル７５ａを流れる冷媒と熱交換した放射パネル用冷媒を熱源として用い、放射空調方式により空調する。放射パネル８７については、公知の技術を適用することができるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８３】
このように、空調機８１は、１台の熱源機と接続された複数の室内機に異なる空調方式を採用することができ、ユーザの設置環境に応じた装置構成が可能である。
また、放射パネル８７を窓側（ペリメータゾーン）に設置した場合、冬場の窓ガラスの冷輻射および夏場の窓ガラスの温輻射による不快感を防止することができる。
【００８４】
［第４実施形態］
図１２は、本発明に係る空調機の第４実施形態を示す概略構成図である。
【００８５】
第４実施形態に係る空調機９１が第１実施形態における空調機１と異なる点は、空調機９１が熱源機および複数の室内機を有する点と、１つのヒートポンプサイクルに複数の室内機が設けられている点である。その他、第１から第３実施形態と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、説明に必要な構成のみ図示し、第１から第３実施形態と共通するその他の構成（送風機、制御装置、吸込側センサ、吹出側センサなど）については、図示を省略する。
【００８６】
図１２においては、空調機９１は、ヒートポンプサイクル９５ａが冷房運転をし、ヒートポンプサイクル９５ｂが暖房運転している例を代表例として示す。
【００８７】
空調機９１は、分岐配管１１から複数に分岐し、分岐した後再び分岐配管１１に合流した複数の室内側分岐配管９２ａ、９２ｂ、９２ｃ（室内側分岐配管９２）をさらに有している。各室内側分岐配管９２は、一の室内側の膨張弁９６ａ、９６ｂ、９６ｃ（室内側の膨張弁９６）、および一の空調用熱交換器９７ａ、９７ｂ、９７ｃ（空調用熱交換器９７）を接続する。
【００８８】
すなわち、四方弁３ａ、３ｂ、水熱交換器４ａ、４ｂ、熱源側の膨張弁６５ａ、６５ｂ、室内側の膨張弁６６ｂ、９６、および空調用熱交換器７ｂ、９７は、分岐配管１１により順次環状に接続されている。このうち、室内側の膨張弁９６および空調用熱交換器９７は、室内側分岐配管９２により接続されている。
【００８９】
空調機９１は、熱源側筐体１０１と、４つの室内側筐体１０２ｂ、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ（室内側筐体１０３）と、を有する。熱源側筐体１０１は、圧縮機２と、各分岐配管１１に接続された四方弁３、水熱交換器４、および熱源側の膨張弁６５とを主に収納している。また、室内側筐体１０２ｂは、ヒートポンプサイクル９５ｂにおける室内側の膨張弁６６ｂおよび空調用熱交換器７ｂを収納している。各室内側筐体１０３は、ヒートポンプサイクル９５ａにおいて共通の室内側分岐配管９２で接続された室内側の膨張弁９６および空調用熱交換器９７をそれぞれ収納している。
【００９０】
このような構成により、空調機９１は、熱源側筐体１０１に収納された熱源機と、室内側筐体１０２ｂ、１０３に収納された４つの室内機とを有している。
【００９１】
第４実施形態においては、例えばヒートポンプサイクル９５ａの３つの室内機（室内側筐体１０３）は、ペリメータゾーンの床にそれぞれ設置される。また、ヒートポンプサイクル９５ｂの室内機（室内側筐体１０２ｂ）は、インテリアゾーンの天井に設置される。また、熱源機（熱源側筐体１０１）は、廊下などに設置される。
【００９２】
このような第４実施形態における空調機９１は、図１０に示す空調機６１以上に、インテリアゾーンとペリメータゾーンとの間の空調負荷の偏在に対応することができる。また、第１実施形態で説明したとおり、空調機９１は、水熱交換器４ａ、４ｂにおいて熱交換後の熱原水の熱回収を行うことができる。
【００９３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００９４】
例えば、圧縮機２後段に接続された冷媒配管１０は、少なくとも２つに分岐していればよく、四方弁の設置数に応じて、３つ以上に分岐していてもよい。
【００９５】
一の空調機に設けられた各空調用熱交換器の容量は、異なっていてもよい。これにより、空調負荷に応じて運転するヒートポンプサイクルを選択することもでき、効率よく快適な空調を行うことができる。
【００９６】
本発明に係る空調機は、ビルマルチ用の空調機に適用してもよい。ビルマルチ用の空調機は、空気熱源によって冷媒の温度調整を行う室外機と、この室外機に接続された複数の室内機によって空調を行うものである。
【００９７】
また、第３および第４実施形態に係る空調機は、一の室内側筐体に複数の空調用熱交換器を収納するようにしてもよい。
図１３は、第３および第４実施形態に係る空調機の変形例であり、特に室内機を示す概略構成図である。
【００９８】
図１３（ａ）に示すように、一のヒートポンプサイクル１１０に接続された室内側筐体１１１は、２つの空調用熱交換器１１２ａ、１１２ｂと、室内側の膨張弁１１３と、送風機１１４とを収納している。分岐配管１１５は、空調用熱交換器１１２ａ、膨張弁１１３、および空調用熱交換器１１２ｂを順次接続している。これにより、室内側筐体１１１には、複数の空調用熱交換器１１２ａ、１１２ｂが直列に接続されている。なお、送風機１１４は、空調用熱交換器１１２ａ、１１２ｂに対してそれぞれ設けられていてもよい。
【００９９】
このような室内機を有する空調機は、例えば、一方の空調用熱交換器１１２ａで暖房運転し、膨張弁１１３で冷媒を減圧させた後、他方の空調用熱交換器１１２ｂで冷房運転することができる。これにより、空調機は、１つの室内機により除湿再熱冷房運転を行うことができる。
【０１００】
また、図１３（ｂ）に示すように、空調機は、一の室内側筐体１１１に、空調用熱交換器１１２ａと、放射パネル１１６とを有していてもよい。放射パネル１１６は、ヒートポンプサイクル１１０を流れる冷媒と熱交換した放射パネル用冷媒を熱源として用い、放射空調方式により空調する。分岐配管１１５は、空調用熱交換器１１２ａ、放射パネル１１６、および膨張弁１１３を順次接続している。これにより、室内側筐体１１１には、空調用熱交換器１１２ａと放射パネル１１６とが直列に接続されている。このような室内機を有する空調機は、例えば、放射パネル１１６で冷房運転（顕熱処理）し、空調用熱交換器１１２ａで除湿運転（潜熱処理）することができる。
【０１０１】
さらなる変形例として、図１３（ｃ）に示すように、一のヒートポンプサイクル１１０に接続された室内側筐体１１１は、２つの空調用熱交換器１１２ａ、１１２ｂと、２つの膨張弁１１３ａ、１１３ｂと、送風機１１４とを収納してもよい。空調機は、分岐配管１１５から複数に分岐し、分岐した後再び分岐配管１１５に合流した複数の室内側分岐配管１１７ａ、１１７ｂをさらに有している。各室内側分岐配管１１７ａ、１１７ｂは、一の空調用熱交換器１１２ａ、１１２ｂ、および一の室内側の膨張弁１１３ａ、１１３ｂを接続する。図１３（ａ）に示す室内機においては、空調用熱交換器１１２ａ、１１２ｂは直列に接続されているのに対して、図１３（ｃ）に示す室内機においては、空調用熱交換器１１２ａ、１１２ｂは並列に接続されている。空調用熱交換器１１２ａ、１１２ｂおよび室内側の膨張弁１１３ａ、１１３ｂは、共通の室内側筐体１１１に収納されている。これにより、送風機１１４により吸い込まれた空気は、空調用熱交換器１１２ａ、１１２ｂを並列に通過する。
【０１０２】
このような室内機を有する空調機は、例えば、一方の室内側の膨張弁１１３ａを制御して一方の空調用熱交換器１１２ａで冷房運転し、他方の室内側の膨張弁１１３ｂは開放して他方の空調用熱交換器１１２ｂで暖房運転することができる。これにより、空調機は、１つの室内機により除湿再熱冷房運転をすることができる。
【０１０３】
このような図１３（ａ）〜（ｃ）に示す変形例としての室内機は、適宜第３または第４実施形態の各室内機と置き換えることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１、３１、４１、６１、８１、９１  空調機
２  圧縮機
３、３ａ、３ｂ  四方弁
４、４ａ、４ｂ  水熱交換器
５、５ａ、５ｂ  膨張弁
７、７ａ、７ｂ、４７、４７ａ、４７ｂ、９７、９７ａ、９７ｂ、９７ｃ、１１２ａ、１１２ｂ  空調用熱交換器
１０  冷媒配管
１１、１１５  分岐配管
１５ａ、１５ｂ、４５ａ、４５ｂ、７５ａ、７５ｂ、９５ａ、９５ｂ  ヒートポンプサイクル
１７、４７、１１４  送風機
１８  吸込側センサ
１９  吹出側センサ
２０  制御装置
２１、７２、７２ａ、７２ｂ、１０２ｂ、１０３、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１１１  室内側筐体
２５、５５  吸込口
２６、５６  吹出口
２７、５７  通風路
３２  自然蒸発加湿器
４４、４４ａ、４４ｂ  空気熱交換器
６５、６５ａ、６５ｂ  熱源側の膨張弁
６６、６６ａ、６６ｂ、９６、９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、１１３、１１３ａ、１１３ｂ  室内側の膨張弁
７１、１０１  熱源側筐体
８７、１１６  放射パネル
９２、９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、１１７ａ、１１７ｂ  室内側分岐配管
【図１】
2018025337.tif 000003
【図２】
2018025337.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2018025337.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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