(57)【要約】【課題】冷房を行わずにデフロスト運転を行うことができる空調システムを提供する。【解決手段】空調システム１は、ヒートポンプ装置２と、給湯装置３と、制御部と、を備える。制御部は、冷凍サイクル暖房運転と、熱媒暖房運転と、を実行可能である。冷凍サイクル暖房運転は、ヒートポンプ装置２を駆動させると共に給湯装置３を駆動させない。熱媒暖房運転は、ヒートポンプ装置２を駆動させないと共に給湯装置３を駆動させる。ヒートポンプ装置２において冷凍サイクルを構成する冷凍サイクル冷媒流路と、冷凍サイクルを構成しないバイパス冷媒流路とを切り替える冷媒流路切り替え装置２９を有する。給湯装置３の熱媒流路３２とバイパス冷媒流路との間で熱交換を行う冷媒熱媒熱交換器１５を備える。【選択図】図１
2019174006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、室外側冷媒熱交換器と、膨張機構と、室内側冷媒熱交換器と、を有するヒートポンプ装置と、
熱媒流路と、前記熱媒流路の途中に設けられ前記室内流路を流れる空気に熱を付与する室内側熱媒熱交換器と、前記室内側熱媒熱交換器に流す熱媒を加熱する熱源部と、を有する給湯装置と、
前記ヒートポンプ装置及び前記給湯装置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記ヒートポンプ装置を駆動させると共に前記給湯装置を駆動させない冷凍サイクル暖房運転と、
前記ヒートポンプ装置を駆動させないと共に前記給湯装置を駆動させる熱媒暖房運転と、
を実行可能である空調システムであって、
前記ヒートポンプ装置は、
冷媒が前記圧縮機、前記室外側冷媒熱交換器、前記膨張機構及び前記室内側冷媒熱交換器を通流し冷凍サイクルを構成する冷凍サイクル冷媒流路と、
前記冷媒が前記圧縮機、前記室外側冷媒熱交換器及び前記膨張機構を通流し前記室内側冷媒熱交換器を通流しないバイパス冷媒流路と、
を切り替える冷媒流路切り替え装置を有し、
前記バイパス冷媒流路と前記熱媒流路との間で熱交換を行う冷媒熱媒熱交換器を備える
空調システム。
【請求項２】
前記給湯装置は、
前記熱媒が前記熱源部及び前記室内側熱媒熱交換器を通流して循環する、前記熱媒流路としての暖房熱媒流路を通流する状態と、
前記熱媒が前記熱源部及び前記冷媒熱媒熱交換器を通流するが前記室内側熱媒熱交換器を通流しないように循環する、前記熱媒流路としてのバイパス熱媒流路及び前記暖房熱媒流路の両方を通流する状態と、
を切り替える熱媒流路切り替え装置を有し、
前記冷媒熱媒熱交換器は前記バイパス冷媒流路と前記バイパス熱媒流路との間で熱交換を行うように配置されている
請求項１記載の空調システム。
【請求項３】
前記制御部は、
所定のデフロスト判定を行い、
前記デフロスト判定においてデフロスト要と判定されなかった場合に、冷凍サイクル暖房運転を行い、
前記デフロスト判定においてデフロスト要と判定された場合に、
前記バイパス冷媒流路を構成するように前記冷媒流路切り替え装置に切り替えさせて、前記冷媒を前記バイパス冷媒流路に通流させ、
前記暖房熱媒流路及び前記バイパス熱媒流路を構成するように前記熱媒流路切り替え装置に切り替えさせて、前記熱媒を前記暖房熱媒流路及び前記バイパス熱媒流路に通流させる
請求項２に記載の空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システムに関し、更に詳しくは、ヒートポンプ装置及び給湯装置を備えた空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプ装置において、コイルに生じた着霜を解消するため、冷凍サイクルの反転によって除霜する技術が知られている（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２００１−２８０７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された発明にあっては、暖房を行おうとするときに、冷凍サイクルの反転によって冷房が行われてしまう、という問題があった。
【０００５】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、冷房を行わずに除霜を行うデフロスト運転を行うことができる空調システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に係る空調システムは、ヒートポンプ装置と、給湯装置と、制御部と、を備える。前記ヒートポンプ装置は、圧縮機と、室外側冷媒熱交換器と、膨張機構と、室内側冷媒熱交換器と、を有する。前記給湯装置は、熱媒流路と、前記熱媒流路の途中に設けられ前記室内流路を流れる空気に熱を付与する室内側熱媒熱交換器と、前記室内側熱媒熱交換器に流す熱媒を加熱する熱源部と、を有する。前記制御部は、前記ヒートポンプ装置及び前記給湯装置を制御する。前記制御部は、前記ヒートポンプ装置を駆動させると共に前記給湯装置を駆動させない冷凍サイクル暖房運転と、前記ヒートポンプ装置を駆動させないと共に前記給湯装置を駆動させる熱媒暖房運転と、を実行可能である。
【０００７】
前記ヒートポンプ装置は、冷凍サイクル冷媒流路と、バイパス冷媒流路と、を切り替える冷媒流路切り替え装置を有する。前記冷凍サイクル冷媒流路は、冷媒が前記圧縮機、前記室外側冷媒熱交換器、前記膨張機構及び前記室内側冷媒熱交換器を通流し、冷凍サイクルを構成する。前記バイパス冷媒流路は、前記冷媒が前記圧縮機、前記室外側冷媒熱交換器及び前記膨張機構を通流し前記室内側冷媒熱交換器を通流しない。前記空調システムは、前記バイパス冷媒流路と前記熱媒流路との間で熱交換を行う冷媒熱媒熱交換器を備える。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記給湯装置は、前記熱媒が前記熱媒流路としての暖房熱媒流路を通流する状態と、前記熱媒が前記熱媒流路としてのバイパス熱媒流路及び前記暖房熱媒流路の両方を通流する状態と、を切り替える熱媒流路切り替え装置を有する。前記暖房熱媒流路は、前記熱媒が前記熱源部及び前記室内側熱媒熱交換器を通流して循環する。前記バイパス冷媒流路は、前記熱媒が前記熱源部及び前記冷媒熱媒熱交換器を通流するが前記室内側熱媒熱交換器を通流しないように循環する。前記冷媒熱媒熱交換器は前記バイパス冷媒流路と前記バイパス熱媒流路との間で熱交換を行うように配置されている。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記制御部は、所定のデフロスト判定を行う。前記制御部は、前記デフロスト判定においてデフロスト要と判定されなかった場合に、冷凍サイクル暖房運転を行う。前記制御部は、前記デフロスト判定においてデフロスト要と判定された場合に、前記バイパス冷媒流路を構成するように前記冷媒流路切り替え装置に切り替えさせて、前記冷媒を前記バイパス冷媒流路に通流させ、前記暖房熱媒流路及び前記バイパス熱媒流路を構成するように前記熱媒流路切り替え装置に切り替えさせて、前記熱媒を前記暖房熱媒流路及び前記バイパス熱媒流路に通流させる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明にあっては、熱媒を用いた暖房運転を行いながら、バイパス冷媒流路と熱媒流路との間で熱交換を行うことができる。このとき、バイパス冷媒流路を流れる冷媒は室内側冷媒熱交換器を通流しないため、室内側冷媒熱交換器が蒸発器となって空調対象空間が冷房されることを阻止することができ、しかも、簡単な構成により達成される。
【００１１】
請求項２に係る発明にあっては、暖房熱媒流路に熱媒を通流させて暖房運転を行いながら、バイパス熱媒流路に熱媒を通流させてデフロストに必要な熱を効率よく供給することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明にあっては、デフロスト判定においてデフロスト要と判定された場合にのみ、バイパス冷媒流路に冷媒を通流させ、暖房熱媒流路及びバイパス熱媒流路に熱媒を通流させるデフロスト運転を行う。これにより、不要なデフロスト運転が行われない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一実施形態に係る空調システムの全体を概略的に示す構成図である。
【図２】同上の空調システムの制御系を示すブロック図である。
【図３】同上の空調システムにおける冷凍サイクル暖房運転のフロー図である。
【図４】同上の空調システムにおける冷凍サイクルにおける成績係数と暖房負荷との関係を示す図である。
【図５】同上の空調システムにおける熱媒暖房運転のヒートポンプ装置側におけるフロー図である。
【図６】同上の空調システムにおける熱媒暖房運転の給湯装置側におけるフロー図である。
【図７】同上の空調システムにおける暖房運転のフロー図である。
【図８】同上の空調システムにおけるデフロスト運転制御フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示は、空調システムに関し、更に詳しくは、ヒートポンプ装置及び給湯装置を備えた空調システムに関するものである。以下、本開示に係る空調システムの第一実施形態について、図１〜図８に基づいて説明する。
【００１５】
図１に示すように、空調システム１は、ヒートポンプ装置２と、給湯装置３と、制御部１０と（図２参照）、を備える。
【００１６】
図１に示すように、ヒートポンプ装置２は、圧縮機２１と、室外側冷媒熱交換器２２と、膨張機構２３と、室内側冷媒熱交換器２４と、を有し、冷凍サイクルを構成する。
【００１７】
ヒートポンプ装置２は、室外機２０１と室内機２０２とを有する。室外機２０１は、ケーシング（不図示）と、ケーシング内に収容される、圧縮機２１と、室外側冷媒熱交換器２２と、膨張機構２３と、四方弁２５と、送風装置２６等の機器を有する。
【００１８】
膨張機構２３は、キャピラリチューブや電子膨張弁等により構成される。膨張機構２３の流路の一端は、冷媒流路２７を介して室外側冷媒熱交換器２２の流路の一端に接続される。室外側冷媒熱交換器２２は、室外機２０１内の外気流路（不図示）の途中に配置される。室外機２０１のケーシングは、外気の取込み口（不図示）と吹出し口（不図示）を有し、これら取込み口と吹出し口との間に外気流路が形成される。外気流路の途中には更に、送風装置２６としてのファンが配置される。
【００１９】
室外側冷媒熱交換器２２の流路の他端は、冷媒流路２７を介して四方弁２５の第１のポート２５１に接続される。四方弁２５の第２のポート２５２は、冷媒流路２７を介して圧縮機２１の流路の一端に接続される。圧縮機２１の流路の他端は、冷媒流路２７を介して四方弁２５の第３のポート２５３に接続される。膨張機構２３の流路の他端に接続される冷媒流路２７と、四方弁２５の第４のポート２５４に接続される冷媒流路２７とは、室外機２０１より導出され、室内機２０２に導入される。
【００２０】
室内機２０２は、ケーシング（不図示）と、ケーシング内に収容される、室内側冷媒熱交換器２４と、室内側熱媒熱交換器３３と、送風装置２８等の機器を有する。但し、室内側熱媒熱交換器３３は、空調システム１を構成する要素であるが、ヒートポンプ装置２を構成する要素ではない。
【００２１】
室内機２０２のケーシングは、室内の空気の取込み口（不図示）と吹出し口（不図示）を有し、これら取込み口と吹出し口との間に室内流路（不図示）が形成される。室内流路の途中には、取込み口側から吹出し口側にかけて、送風装置２８としてのファンと、室内側熱媒熱交換器３３と、室内側冷媒熱交換器２４と、がこの順に配置される。
【００２２】
室内側冷媒熱交換器２４の流路の一端は、冷媒流路２７を介して四方弁２５の第４のポート２５４に接続される。室内側冷媒熱交換器２４の流路の他端は、冷媒流路２７を介して膨張機構２３の流路の他端に接続される。
【００２３】
四方弁２５は、第１のポート２５１と第２のポート２５２とが通じると共に第３のポート２５３と第４のポート２５４とが通じる状態と、第１のポート２５１と第３のポート２５３とが通じると共に第２のポート２５２と第４のポート２５４とが通じる状態のいずれかに任意に切り替えることができる。
【００２４】
また、冷媒流路２７の膨張機構２３と室内側冷媒熱交換器２４との間の部分に、三方弁２９１が配置される。また、冷媒流路２７の室内側冷媒熱交換器２４と四方弁２５との間の部分に、三方弁２９２及び冷媒熱媒熱交換器１５が配置される。
【００２５】
三方弁２９１の三つのポートは、それぞれ冷媒流路２７を介して、膨張機構２３と、室内側冷媒熱交換器２４と、三方弁２９２とに通じるように接続される。三方弁２９２の三つのポートは、それぞれ冷媒流路２７を介して、室内側冷媒熱交換器２４と、冷媒熱媒熱交換器１５と、三方弁２９１とに通じるように接続される。
【００２６】
三方弁２９１及び三方弁２９２を切り替えることにより、冷媒が、圧縮機２１、四方弁２５、室外側冷媒熱交換器２２、膨張機構２３、三方弁２９１、室内側冷媒熱交換器２４、三方弁２９２、冷媒熱媒熱交換器１５、四方弁２５、圧縮機２１をこの順又はこの逆の順に通流する冷凍サイクル冷媒流路を構成することができる。
【００２７】
また、三方弁２９１及び三方弁２９２を切り替えることにより、冷媒が、圧縮機２１、四方弁２５、室外側冷媒熱交換器２２、膨張機構２３、三方弁２９１、三方弁２９２、冷媒熱媒熱交換器１５、四方弁２５、圧縮機２１をこの順又はこの逆の順に通流し、室内側冷媒熱交換器２４を通流しないバイパス冷媒流路を構成することができる。
【００２８】
三方弁２９１及び三方弁２９２により、冷凍サイクル冷媒流路とバイパス冷媒流路のいずれかに切り替える冷媒流路切り替え装置２９が構成される。
【００２９】
図２に示すように、制御部１０は、ヒートポンプ装置２を制御する。制御部１０は、例えばマイクロコンピュータを有し、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体に記憶されたプログラムを実行することで、各要素の動作を制御する。制御部１０は、具体的には、圧縮機２１により搬送される冷媒の単位時間当たりの搬送量（ｌ／ｓ）、室外機２０１及び室内機２０２に配置された送風装置２６，２８による単位時間当たりの風量（ｍ３／ｓ）、四方弁２５の切り替えを制御することができる。
【００３０】
このヒートポンプ装置２により、冷房運転と暖房運転とが選択的に運転可能である。図１に示すように、冷房運転時には、四方弁２５を、第１のポート２５１と第２のポート２５２とが通じると共に第３のポート２５３と第４のポート２５４とが通じる状態とする。これにより、圧縮機２１、室外側冷媒熱交換器２２（凝縮器）、膨張機構２３、室内側冷媒熱交換器２４（蒸発器）、再び圧縮機２１へと到る冷凍サイクル冷媒流路が形成され、冷凍サイクルによる冷房運転が行われる。
【００３１】
また、暖房運転時には、四方弁２５を、第１のポート２５１と第３のポート２５３とが通じると共に第２のポート２５２と第４のポート２５４とが通じる状態とする。これにより、圧縮機２１、室内側冷媒熱交換器２４（凝縮器）、膨張機構２３、室外側冷媒熱交換器２２（蒸発器）、再び圧縮機２１へと到る冷凍サイクル冷媒流路が形成され、冷凍サイクルによる暖房運転が行われる。ヒートポンプ装置２では、制御部１０に制御されて、冷凍サイクルによる冷房運転及び暖房運転が行われる。
【００３２】
このようなヒートポンプ装置２は、従来広く知られており、様々なものが適宜利用可能であって特に限定されない。例えば、ヒートポンプ装置２が適宜アキュミュレータ等の機器を有してもよい。
【００３３】
第一実施形態においては、空調システム１は、給湯装置３を備える。給湯装置３は、熱源部３１と、熱媒と、熱媒流路３２と、室内側熱媒熱交換器３３と、熱源制御部３０（図２参照）と、を有する。
【００３４】
熱源部３１は、熱媒を加熱する。第一実施形態においては、燃料電池により、熱源部３１が構成される。燃料電池は、貯湯式のいわゆるコージェネレーションシステムを構成するものであってもよいし、単体で用いられるものでもよい。燃料電池において発生する熱が、熱交換器（不図示）を介して熱媒に付与される。なお、燃料電池がコージェネレーションシステムを構成するものである場合、エネルギー効率が高い。このため、コージェネレーションシステムを構成する燃料電池により、熱源部３１が構成されることが好ましい。
【００３５】
熱媒流路３２の途中に、熱源部３１と、ポンプ等からなる搬送装置３４と、流量調整弁又は電磁弁等からなる弁３５と、冷媒熱媒熱交換器１５と、三方弁３６１と、室内側熱媒熱交換器３３と、三方弁３６２と、が配置されている。室内側熱媒熱交換器３３は、上述したように、室内機２０２のケーシング内の室内流路に配置されている。この室内側熱媒熱交換器３３を含む給湯装置３が、室内機２０２のケーシング内の室内流路を流れる空気に熱を付与する熱付与装置１２を構成する。熱付与装置１２として給湯装置３が用いられることにより、追従性が向上する。
【００３６】
図２に示すように、熱源制御部３０は、熱源部３１、搬送装置３４、弁３５、熱媒流路切り替え装置３６（三方弁３６１及び三方弁３６２）を制御する。熱源制御部３０は、例えばマイクロコンピュータを有し、ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶されたプログラムを実行することで、各要素の動作を制御する。熱源制御部３０は、具体的には、熱源部３１により発生して熱媒流路３２を通流する熱媒に付与される、単位時間当たりの熱量を制御することができる。
【００３７】
三方弁３６１の三つのポートは、それぞれ熱媒流路３２を介して、冷媒熱媒熱交換器１５と、室内側熱媒熱交換器３３と、三方弁３６２とに通じるように接続される。三方弁３６２の三つのポートは、それぞれ熱媒流路３２を介して、室内側熱媒熱交換器３３と、弁３５と、三方弁３６１とに通じるように接続される。
【００３８】
三方弁３６１及び三方弁３６２を切り替えることにより、熱媒が、熱源部３１、搬送装置３４、弁３５、三方弁３６２、室内側熱媒熱交換器３３、三方弁３６１、冷媒熱媒熱交換器１５、熱源部３１をこの順に通流する暖房熱媒流路を構成することができる。
【００３９】
三方弁３６１及び三方弁３６２を切り替えることにより、熱媒が、熱源部３１、搬送装置３４、弁３５、三方弁３６２、三方弁３６１、冷媒熱媒熱交換器１５、熱源部３１をこの順に通流し、室内側熱媒熱交換器３３を通流しないバイパス熱媒流路及び、暖房熱媒流路の両方を構成することができる。すなわち、この状態においては、三方弁３６２においては、上流側より通流してきた熱媒が、室内側熱媒熱交換器３３と三方弁３６１の両方に向けて分岐する。また、三方弁３６１においては、上流側の三方弁３６２及び室内側熱媒熱交換器３３よりそれぞれ通流してきた熱媒が、合流する。
【００４０】
三方弁３６１及び三方弁３６２が、熱媒が暖房熱媒流路を通流する状態と、熱媒が暖房熱媒流路及びバイパス熱媒流路の両方を通流する状態と、を切り替える熱媒流路切り替え装置３６を構成する。
【００４１】
冷媒熱媒熱交換器１５は、バイパス冷媒流路と熱媒流路との間で熱交換を行う。具体的には、冷媒熱媒熱交換器１５の一次側流路は、冷媒流路２７の四方弁２５と三方弁２９２の間に配置される。冷媒熱媒熱交換器１５の二次側流路は、熱媒流路３２の熱源部３１と三方弁３６１の間に配置される。
【００４２】
第一実施形態においては、空調システム１は、制御部１０と熱源制御部３０との間で通信を行う通信装置（不図示）を更に備える。通信装置により、制御部１０と熱源制御部３０は、無線又は有線により相互に送受信を行うことができる。制御部１０は、通信装置を介して熱源制御部３０と通信を行い、給湯装置３を制御することができる。
【００４３】
なお、このような通信装置は、従来広く知られており、様々なものが適宜利用可能であって特に限定されない。
【００４４】
吸込み温度検知部１１は、ヒートポンプ装置２における室内側の吸込み温度Ｔｓ（℃）（すなわち空調対象空間の空気の温度）を検知する。吸込み温度検知部１１は、室内機２０２のケーシング内の室内流路の取込み口近傍に配置されている。吸込み温度検知部１１により検知された吸込み温度Ｔｓ情報は、制御部１０に受信される。
【００４５】
また、第一実施形態においては、室外機２０１のケーシング内の外気流路の取込み口近傍に外気温度Ｔｏ（℃）を検知する外気温度検知部１４が配置されている。外気温度検知部１４により検知された外気温度Ｔｏ情報は、制御部１０に受信される。なお、吸込み温度検知部１１及び外気温度検知部１４は、主にサーミスタにより構成されるが、サーミスタ以外にも各種の温度センサが適宜利用可能であって特に限定されない。
【００４６】
制御部１０は、ヒートポンプ装置２を制御して暖房運転を行う。暖房運転においては、制御部１０は、吸込み温度Ｔｓが室内目標温度Ｔａ（℃）となるように、制御する。室内目標温度Ｔａは、例えば１８℃等の一般的に快適となる温度である。第一実施形態においては、空調システム１は操作部１３を備えている。使用者は、操作部１３を操作して、室内目標温度Ｔａと、室内機２０２の吹出し口から吹き出す風量Ｑａ（ｍ３／ｓ）とを任意に設定することができる。操作部１３より入力された室内目標温度Ｔａと風量Ｑａの情報は、制御部１０に受信される。
【００４７】
第一実施形態においては、暖房運転において、制御部１０は、吸込み温度Ｔｓが室内目標温度Ｔａを含む所定の温度範囲に入るように、フィードバック制御を行っている。所定の温度範囲は、室内目標温度Ｔａ以上の温度である許容上限温度Ｔｕ（℃）と、許容下限温度Ｔｌ（℃）との間の温度範囲である。
【００４８】
許容上限温度Ｔｕは、例えば、Ｔｕ＝室内目標温度Ｔａ＋５としたりする等により、適宜決められる温度である。また、許容下限温度Ｔｌは、例えば室内目標温度Ｔａ−５としたり、室内目標温度Ｔａとしたりする等により、適宜決められる温度である。なお、許容上限温度Ｔｕ及び許容下限温度Ｔｌは、室内目標温度Ｔａに対してどのような値となるかは特に限定されないが、Ｔｌ＜Ｔｕを満たす。
【００４９】
制御部１０は、圧縮機２１が有するモータの単位時間当たりの回転数を調節して、冷媒の搬送量を制御する。また、制御部１０は、室内機２０２に配置された送風装置２８が有するモータの単位時間当たりの回転数を調節して、室内機２０２のケーシングの吹出し口から吹き出す風量Ｑａを制御する。また、制御部１０は、室外機２０１に配置された送風装置２６が有するモータの単位時間当たりの回転数を調節して、室外機２０１の外気流路を通流する風量を制御する。
【００５０】
制御部１０は、暖房運転として、冷凍サイクル暖房運転と、熱媒暖房運転と、を選択的に実行可能である。冷凍サイクル暖房運転においては、制御部１０は、ヒートポンプ装置２を駆動させると共に給湯装置３を駆動させない。すなわち、冷凍サイクル暖房運転においては、制御部１０は、ヒートポンプ装置２を駆動させるが、給湯装置３の搬送装置３４を停止させて、室内側熱媒熱交換器３３が室内機２０２のケーシング内の室内流路を流れる空気に熱を付与しないようにする。熱媒暖房運転については後述する。まず、冷凍サイクル暖房運転について、図３に基づいて説明する。
【００５１】
冷凍サイクル暖房運転が開始されると、制御部１０は、（Ｓ１）において、操作部１３より入力された室内目標温度Ｔａ及び風量Ｑａを読み込んで設定する。
【００５２】
（Ｓ２）において、制御部１０は、室内目標温度Ｔａに基づいて許容上限温度Ｔｕ及び許容下限温度Ｔｌを設定する。
【００５３】
（Ｓ３）において、制御部１０は、吸込み温度検知部１１による吸込み温度Ｔｓの検知を開始する。
【００５４】
（Ｓ４）において、制御部１０は、圧縮機２１と、室外機２０１の送風装置２６と、室内機２０２の送風装置２８とを駆動させる。圧縮機２１及び送風装置２６，２８が駆動すると、冷凍サイクルが成立してヒートポンプ装置２の駆動となり、吸込み温度Ｔｓが上昇していく。
【００５５】
（Ｓ５）において、制御部１０は、吸込み温度Ｔｓが許容上限温度Ｔｕを超えているか否かを判定する。吸込み温度Ｔｓが許容上限温度Ｔｕを超えていなければ、（Ｓ５）に戻る。吸込み温度Ｔｓが許容上限温度Ｔｕを超えていれば、（Ｓ６）に移行する。
【００５６】
（Ｓ６）において、制御部１０は、圧縮機２１及び送風装置２６，２８を停止させ、冷凍サイクル暖房運転を終了する。
【００５７】
なお、暖房運転（冷凍サイクル暖房運転及び熱媒暖房運転を含む全ての暖房運転）の停止は、常時受け付けられており、操作部１３により暖房運転の停止が入力されると、制御部１０は、暖房運転を停止する。
【００５８】
ところで、ヒートポンプ装置２による冷凍サイクル暖房運転においては、暖房負荷Ｗ（Ｗ）は、風量Ｑａ、室内目標温度Ｔａ、吸込み温度Ｔｓに基づいて、
Ｗ＝Ｑａ×（Ｔａ−Ｔｓ）×Ａ・・・（式１）
と求められる。（式１）におけるＡは、ヒートポンプ装置２毎に決まる定数である。
【００５９】
この暖房負荷Ｗと、冷凍サイクルにおける成績係数（Coefficient Of Performance、以下ＣＯＰとする）との間には、図４に示す関係が存在する。ここで、Ｗｍｉｎ（Ｗ）は暖房負荷Ｗの最小値であり、主に、圧縮機２１により搬送される冷媒の最小限界搬送量と、外気温度Ｔｏと、に基づいて定まる最小絞り負荷である。最小限界搬送量は、主に、圧縮機２１が有するモータの単位時間当たりの回転数の下限値により決まる。
【００６０】
また、Ｗｍａｘ（Ｗ）は暖房負荷Ｗの最大値であり、主に、圧縮機２１により搬送される冷媒の最大限界搬送量と、外気温度Ｔｏと、に基づいて定まる。最大限界搬送量は、主に、圧縮機２１が有するモータの単位時間当たりの回転数の上限値により決まる。
【００６１】
なお、図４に示す関係において、暖房負荷Ｗ及びＣＯＰの具体的な値は、ヒートポンプ装置２毎に定まるため、具体的な値についての説明は省略する。
【００６２】
図４に示すように、ＣＯＰが最大となる暖房負荷をＷｃｍａｘ（Ｗ）としたとき、上限をＷｃｍａｘ＋α１（Ｗ）とすると共に下限をＷｃｍａｘ−α２（Ｗ）とする範囲を、冷凍サイクル用負荷範囲Ｚ１とする。ここで、α１及びα２は、ＣＯＰ及びエネルギー効率等の観点から各種の許容範囲をどの位広くとるか等により、適宜決められる。
【００６３】
冷凍サイクル暖房運転は、暖房負荷Ｗが冷凍サイクル用負荷範囲Ｚ１内にある場合に行われると、ＣＯＰ及びエネルギー効率が高く好ましい。また、冷凍サイクル暖房運転は、暖房負荷Ｗが冷凍サイクル用負荷範囲Ｚ１外である場合に行われると、ＣＯＰ及びエネルギー効率が低く好ましくない。
【００６４】
そこで、空調システムにおいては、冷凍サイクル用負荷範囲Ｚ１外の範囲を熱媒暖房用負荷範囲Ｚ２とし、暖房負荷Ｗが熱媒暖房用負荷範囲Ｚ２内にある場合に、熱媒暖房運転を行う。制御部１０は、冷凍サイクル用負荷範囲Ｚ１及び熱媒暖房用負荷範囲Ｚ２を予め把握している。
【００６５】
熱媒暖房運転においては、制御部１０は、ヒートポンプ装置２を駆動させないと共に給湯装置３を駆動させる。すなわち、熱媒暖房運転においては、制御部１０は、ヒートポンプ装置２の圧縮機２１及び送風装置２８を駆動させないと共に給湯装置３を駆動させて、室内側熱媒熱交換器３３が室内機２０２のケーシング内の室内流路を流れる空気に熱を付与するように制御する。
【００６６】
熱媒暖房運転について、図５及び図６に基づいて説明する。熱媒暖房運転は、熱媒が上述した暖房熱媒流路、すなわち、熱源部３１、搬送装置３４、弁３５、冷媒熱媒熱交換器１５、三方弁３６２、室内側熱媒熱交換器３３、三方弁３６１、熱源部３１を順に通流することにより行われる（図１参照）。
【００６７】
図５に示すように、熱媒暖房運転が開始されると、制御部１０は、（Ｓ１１）において、操作部１３より入力された室内目標温度Ｔａ及び風量Ｑａを読み込んで設定する。
【００６８】
（Ｓ１２）において、制御部１０は、室内目標温度Ｔａに基づいて許容上限温度Ｔｕ及び許容下限温度Ｔｌを設定する。
【００６９】
（Ｓ１３）において、制御部１０は、吸込み温度検知部１１による吸込み温度Ｔｓの検知を開始する。
【００７０】
（Ｓ１４）において、制御部１０は、室内機２０２の送風装置２８を駆動させる。なお、送風装置２８が駆動しても、圧縮機２１及び室外機２０１の送風装置２６が駆動しないため冷凍サイクルは成立せず、ヒートポンプ装置２の駆動とはならない。
【００７１】
（Ｓ１５）において、制御部１０は、Ｑａ、Ｔｓ、Ｔａ及び（式１）に基づいて暖房負荷Ｗを求める。
【００７２】
（Ｓ１６）において、制御部１０は、暖房負荷Ｗ分の熱を室内流路を流れる空気に付与する熱媒を要求する信号を、通信装置を介して熱源制御部３０に送信する。これにより、室内流路を流れる空気に付与される熱が不足したり過剰となったりせず、適量とすることができる。
【００７３】
（Ｓ１６）を受けて、図６に示すように、給湯装置３側の熱源制御部３０による制御が開始する。
【００７４】
（Ｓ２１）において、熱源制御部３０は、室内側熱媒熱交換器３３に向けて通流させる熱媒の温度及び量と、室内側熱媒熱交換器３３より戻る熱媒の温度とに基づいて、熱媒が室内流路を流れる空気に暖房負荷Ｗ分の熱を付与するために必要な補充熱量ΔＪ（Ｗ）を求める。
【００７５】
熱源制御部３０は、室内側熱媒熱交換器３３に向けて通流させる熱媒の温度及び量に対する、室内側熱媒熱交換器３３より戻る熱媒の温度の関係を、データとして有するかあるいは計算することにより、把握している。熱源制御部３０は、室内側熱媒熱交換器３３に向けて通流させる熱媒の温度及び量と、室内側熱媒熱交換器３３より室内流路を流れる空気に付与する熱量との関係を把握している。主にこの関係により、熱媒が室内側冷媒熱交換器２４に暖房負荷Ｗ分の熱を付与するようにするため、熱源部３１において熱媒に付与する補充熱量ΔＪが求められる。
【００７６】
（Ｓ２２）において、熱源制御部３０は、熱源部３１で加熱して補充熱量ΔＪ分の熱を付与した熱媒を室内側熱媒熱交換器３３に向けて通流させる。
【００７７】
熱源制御部３０は、弁３５の開度を調整したり、弁３５の開閉（デューティ制御）を行ったりすることにより、熱媒流路３２に通流する熱媒の流量及び補充熱量ΔＪを調整する。
【００７８】
給湯装置３においては、弁３５の開度を最大としたとき（開閉弁からなる弁３５の場合には開としたとき）、熱媒流路３２に通流する熱媒に熱を付与する熱量には最小値が存在する。この熱量の最小値は、熱源部３１における発生熱量を一定とした場合、主に、搬送装置３４としてのポンプが有するモータの単位時間当たりの回転数の下限値により決まる。補充熱量ΔＪが熱量の最小値未満である場合でも、熱源制御部３０は、デューティ制御により、最小値未満である補充熱量ΔＪ分の熱を熱媒に付与することができる。
【００７９】
（Ｓ２２）において熱媒が室内側熱媒熱交換器３３に向けて通流されると、吸込み温度Ｔｓ（空調対象空間の空気の温度）が上昇する。
【００８０】
図５に示すように、（Ｓ１７）において、制御部１０は、吸込み温度Ｔｓが許容上限温度Ｔｕ−ΔＴを超えているか否かを判定する。
【００８１】
ここで、ΔＴは、熱媒暖房運転において吸込み温度Ｔｓ（空調対象空間の空気の温度）の上昇のオーバーシュートを考慮した補正値である。すなわち、熱媒暖房運転においては、給湯装置３を停止しても、室内側熱媒熱交換器３３からの放熱は直ちには停止しない。このため、空調対象空間の空気の温度が、給湯装置３を停止した時点の温度より上昇してしまい、オーバーシュートが発生する。補正値ΔＴにより許容上限温度Ｔｕに補正をかけることにより、オーバーシュートの発生を抑制あるいは阻止することができる。なお、オーバーシュートを考慮しない場合には、ΔＴを０とすればよい。
【００８２】
（Ｓ１７）において吸込み温度Ｔｓが許容上限温度Ｔｕ−ΔＴを超えていなければ、（Ｓ１７）に戻る。（Ｓ１７）において吸込み温度Ｔｓが許容上限温度Ｔｕ−ΔＴを超えていれば、（Ｓ１８）に移行する。
【００８３】
（Ｓ１８）において、制御部１０は、送風装置２８を停止させ、給湯装置３の停止を要求する信号を、通信装置を介して熱源制御部３０に送信し、熱媒暖房運転を終了する。
【００８４】
図６に示すように、（Ｓ２３）において、熱源制御部３０は、（Ｓ１８）において制御部１０より送信された給湯装置３の停止を要求する信号を受けると、（Ｓ２４）において給湯装置３を停止させ、終了する。
【００８５】
以下、総合的な暖房運転について、図７に基づいて説明する。暖房運転が開始されると、制御部１０は、（Ｓ３１）において、操作部１３より入力された室内目標温度Ｔａ及び風量Ｑａを読み込んで設定する。
【００８６】
（Ｓ３２）において、制御部１０は、室内目標温度Ｔａに基づいて許容上限温度Ｔｕ及び許容下限温度Ｔｌを設定する。
【００８７】
（Ｓ３３）において、制御部１０は、吸込み温度検知部１１による吸込み温度Ｔｓ及び外気温度検知部１４による外気温度Ｔｏの検知を開始する。
【００８８】
（Ｓ３４）において、制御部１０は、吸込み温度Ｔｓが許容下限温度Ｔｌ未満であるか否かを判定する。吸込み温度Ｔｓが許容下限温度Ｔｌ未満でなければ、（Ｓ３４）に戻る。吸込み温度Ｔｓが許容下限温度Ｔｌ未満であれば、（Ｓ３５）に移行する。
【００８９】
（Ｓ３５）において、制御部１０は、Ｑａ、Ｔｓ、Ｔａ及び（式１）に基づいて暖房負荷Ｗを求める。
【００９０】
（Ｓ３６）において、制御部１０は、暖房負荷Ｗが熱媒暖房用負荷範囲Ｚ２内にあるか否かを判定する。（Ｓ３６）において、暖房負荷Ｗが熱媒暖房用負荷範囲Ｚ２内にあれば、（Ｓ３７）において熱媒暖房運転に移行し（図５及び図６参照）、熱媒暖房運転が終了すると、（Ｓ３４）に戻る。
【００９１】
（Ｓ３６）において、暖房負荷Ｗが熱媒暖房用負荷範囲Ｚ２内になければ、（Ｓ３８）において冷凍サイクル暖房運転に移行し（図３参照）、冷凍サイクル暖房運転が終了すると、（Ｓ３４）に戻る。
【００９２】
なお、（Ｓ３１）において設定された室内目標温度Ｔａ及び風量Ｑａが、冷凍サイクル暖房運転における（Ｓ１）や、熱媒暖房運転における（Ｓ１１）において利用されてもよい。また、（Ｓ３２）において設定された許容上限温度Ｔｕ及び許容下限温度Ｔｌが、冷凍サイクル暖房運転における（Ｓ２）や、熱媒暖房運転における（Ｓ１２）において利用されてもよい。また、（Ｓ３３）において検知される吸込み温度Ｔｓが、冷凍サイクル暖房運転における（Ｓ３）や、熱媒暖房運転における（Ｓ１３）において利用されてもよい。また、（Ｓ３５）において求められた暖房負荷Ｗが、熱媒暖房運転における（Ｓ１５）において利用されてもよい。
【００９３】
次に、室外側冷媒熱交換器２２又はその近傍に付着した霜を除去（デフロスト）するデフロスト運転について説明する。制御部１０は、図７に示す暖房運転（冷凍サイクル暖房運転及び熱媒暖房運転を含む）を行っているときに、図８に示すデフロスト運転制御フローを実行する。デフロスト運転制御フローは、図７に示す暖房運転の開始後、暖房運転と並行して実行される。
【００９４】
（Ｓ４１）において、制御部１０は、デフロスト運転が要か否かを判定するデフロスト判定を行う。（Ｓ４１）において、デフロスト要と判定された場合には、（Ｓ４２）に移行する。（Ｓ４１）において、デフロスト要と判定されなかった場合には、（Ｓ４１）に戻る。（Ｓ４１）においてデフロスト要と判定されない場合には、図７に示す暖房運転が継続される。
【００９５】
なお、（Ｓ４１）のデフロスト判定においては、制御部１０は、例えば外気温度Ｔｏが所定温度範囲にある場合にデフロスト要と判定したり、室内側冷媒熱交換器２４に戻る冷媒の温度が氷点下の場合にデフロスト要と判定したりする。（Ｓ４１）においてデフロスト要と判定する条件は、適宜決められるものであり、限定されない。
【００９６】
（Ｓ４２）において、制御部１０は、冷凍サイクル暖房運転が行われているか否かを判定する。（Ｓ４２）において、冷凍サイクル暖房運転が行われていると判定されなかった場合には、（Ｓ４１）に戻る。（Ｓ４２）において、冷凍サイクル暖房運転が行われていると判定された場合には、（Ｓ４３）に移行する。
【００９７】
（Ｓ４３）において、制御部１０は、冷凍サイクル暖房運転に替えて熱媒による暖房を行うにあたって暖房負荷Ｗ分の熱を付与するために必要な補充熱量ΔＪと、デフロストに必要な熱量ΔＪ１を求める。補充熱量ΔＪは、熱媒暖房運転の（Ｓ２１）において補充熱量ΔＪを求めるのと同様にして求められる。
【００９８】
また、制御部１０は、外気温度Ｔｏあるいは室内側冷媒熱交換器２４に戻る冷媒の温度等と、熱量ΔＪ１との関係について、データとして有するかあるいは計算することにより、把握している。これにより、制御部１０は、熱媒に付与する、デフロストに必要な熱量ΔＪ１を求めることができる。
【００９９】
（Ｓ４４）において、制御部１０は、冷媒流路切り替え装置２９にバイパス冷媒流路を構成するように切り替えさせる。更に、制御部１０は、四方弁２５を、第１のポート２５１と第２のポート２５２とが通じると共に第３のポート２５３と第４のポート２５４とが通じる状態とする。これにより、圧縮機２１、室外側冷媒熱交換器２２、膨張機構２３、再び圧縮機２１へと到るバイパス冷媒流路が構成される。
【０１００】
更に制御部１０は、熱媒流路切り替え装置３６に、暖房熱媒流路及びバイパス熱媒流路を構成するように切り替えさせる。
【０１０１】
更に制御部１０は、補充熱量ΔＪ＋熱量ΔＪ１分の熱を熱媒に付与することを要求する信号を、通信装置を介して熱源制御部３０に送信する。熱源制御部３０は、これを受けて、熱媒に補充熱量ΔＪ＋熱量ΔＪ１分の熱を付与するように制御する。
【０１０２】
（Ｓ４５）において、制御部１０は、デフロスト運転が不要か否かを判定する。（Ｓ４５）において、デフロスト不要と判定されなかった場合には、（Ｓ４５）に戻ってデフロスト運転を継続する。（Ｓ４５）において、デフロスト不要と判定された場合には、（Ｓ４６）に移行する。（Ｓ４５）において、例えば、室外機２０１に戻る冷媒と室外機２０１から出る冷媒の温度が等しくなると、デフロスト不要と判定する。なお、（Ｓ４５）においてデフロスト不要と判定する条件は、適宜決められるものであり、限定されない。
【０１０３】
（Ｓ４６）において、制御部１０は、冷媒流路切り替え装置２９に冷凍サイクル冷媒流路を構成するように切り替えさせる。更に、制御部１０は、四方弁２５を、第１のポート２５１と第３のポート２５３とが通じると共に第２のポート２５２と第４のポート２５４とが通じる状態とする。これにより、圧縮機２１、室内側冷媒熱交換器２４（凝縮器）、膨張機構２３、室外側冷媒熱交換器２２（蒸発器）、再び圧縮機２１へと到る冷凍サイクル冷媒流路が構成される。
【０１０４】
更に制御部１０は、熱媒流路切り替え装置３６に、暖房熱媒流路を構成するように切り替えさせる。
【０１０５】
更に制御部１０は、熱媒への熱の付与の停止を要求する信号を、通信装置を介して熱源制御部３０に送信し、デフロスト運転を終了して、（Ｓ４１）に戻る。熱源制御部３０は、これを受けて、搬送装置３４を停止して、熱媒への熱の付与を停止し、デフロスト運転を終了する。
【０１０６】
上述した空調システム１にあっては、暖房負荷Ｗが冷凍サイクル用負荷範囲Ｚ１内にある場合には、冷凍サイクル暖房運転を行う。また、暖房負荷Ｗが熱媒暖房用負荷範囲Ｚ２にある場合には、熱媒暖房運転を行う。
【０１０７】
暖房負荷Ｗが冷凍サイクル用負荷範囲Ｚ１内にある場合、ＣＯＰが高いため、冷凍サイクル暖房運転を行う方が熱媒暖房運転を行うよりもエネルギー効率が高い。また、暖房負荷Ｗが熱媒暖房用負荷範囲Ｚ２内にある場合、ＣＯＰが低いため、熱媒暖房運転を行う方が冷凍サイクル暖房運転を行うよりもエネルギー効率が高い。
【０１０８】
また、熱媒を用いた暖房運転（熱媒暖房運転）を行いながらデフロスト運転を行うことができる。これにより、従来のように、デフロスト運転を行うために、冷凍サイクルにおいて室外側冷媒熱交換器２２を凝縮器とすると共に室内側冷媒熱交換器２４を蒸発器として、冷房が行われてしまうことを阻止することができる。しかも、簡単な構成により、熱媒暖房運転を行いながらのデフロスト運転を行うことが可能となる。
【０１０９】
また、空調対象空間の暖房に必要な熱媒は、暖房熱媒流路を通流させて室内側熱媒熱交換器３３に供給する。また、デフロストに必要な熱媒は、室内側熱媒熱交換器３３を通流しないバイパス熱媒流路により冷媒熱媒熱交換器１５に供給される。このため、空調対象空間の暖房とデフロストに必要な熱を効率よく供給することができる。
【０１１０】
次に、第一実施形態の変形例について説明する。
【０１１１】
ヒートポンプ装置２は、第一実施形態においては四方弁２５を有し、冷房運転と暖房運転の両方が可能であったが、四方弁２５を有さず暖房専用機を構成してもよい。
【０１１２】
空調システム１は、第一実施形態においては制御部１０とは別に熱源制御部３０を有していたが、制御部１０とは別の熱源制御部３０を有さず、制御部１０が熱源制御部３０の機能を併せ持つものであってもよい。
【０１１３】
空調システム１は、第一実施形態においては通信装置を備えていたが、通信装置を備えなくてもよい。
【０１１４】
室内目標温度Ｔａ及び風量Ｑａは、第一実施形態においては使用者が任意に設定可能であったが、使用者が任意に設定可能でなくてもよい。
【０１１５】
制御部１０は、第一実施形態においては、暖房運転においてフィードバック制御により吸込み温度Ｔｓが室内目標温度Ｔａとなるように制御していたが、必ずしもフィードバック制御によらなくてもよい。
【０１１６】
外気温度検知部１４が、室外機２０１ではなく給湯装置３の室外に位置する部分に設けられてもよい。
【０１１７】
三方弁２９１及び三方弁２９２は、室外機２０１内に収容されてもよいし、室内機２０２内に収容されてもよいし、室外機２０１及び室内機２０２のいずれにも収容されなくてもよい。
【０１１８】
冷媒流路切り替え装置２９は、三方弁２９１及び三方弁２９２により構成されるのではなく、四方弁等により構成されてもよく、限定されない。
【０１１９】
三方弁３６１及び三方弁３６２は、室外機２０１内に収容されてもよいし、室内機２０２内に収容されてもよいし、室外機２０１及び室内機２０２のいずれにも収容されなくてもよい。
【０１２０】
熱媒流路切り替え装置３６は、三方弁３６１及び三方弁３６２により構成されるのではなく、四方弁等により構成されてもよく、限定されない。また、空調システム１は、熱媒流路切り替え装置３６を必ずしも要しない。
【符号の説明】
【０１２１】
１    空調システム
１０  制御部
１５  冷媒熱媒熱交換器
２    ヒートポンプ装置
２１  圧縮機
２２  室外側冷媒熱交換器
２３  膨張機構
２４  室内側冷媒熱交換器
２９  冷媒流路切り替え装置
３    給湯装置
３１  熱源部
３２  熱媒流路
３３  室内側熱媒熱交換器
３６  熱媒流路切り替え装置
【図１】
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【図２】
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【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】
2019174006.tif 000009
【図８】
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