(57)【要約】【課題】空調冷房運転を行う場合に、冷媒／水熱交換器を有効利用できると共に、この空調冷房運転時の成績係数（ＣＯＰ）を向上させる。【解決手段】圧縮機１８と、室外熱交換器２１と、冷媒／水熱交換器１２と、室内熱交換器１４とを冷媒配管により接続し、冷暖房運転を可能にした空気調和装置において、冷媒／水熱交換器１２の水側配管に、冷房運転時に冷水を循環させて冷媒を冷却する水冷却手段１３と、暖房運転時に冷媒で加熱された温水を受けて放熱する放熱手段１５とを、選択的に稼働可能に接続した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、室外熱交換器と、冷媒／水熱交換器と、室内熱交換器とを冷媒配管により接続し、冷暖房運転を可能にした空気調和装置において、
前記冷媒／水熱交換器の水側配管に、冷房運転時に当該冷媒／水熱交換器に冷水を循環させて冷媒を冷却する水冷却手段と、暖房運転時に当該冷媒／水熱交換器の冷媒で加熱された温水を受けて放熱する放熱手段とを、選択的に稼働可能に接続したことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記冷水、温水を一つの水循環ポンプで循環させることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記室外熱交換器と前記冷媒／水熱交換器とを、暖房運転時に当該冷媒／水熱交換器が上流側に位置するように、直列に接続したことを特徴とする請求項１または２記載の空気調和装置。
【請求項４】
圧縮機と、室外熱交換器と、冷媒／水熱交換器と、室内熱交換器とを冷媒配管により接続し、冷暖房運転を可能にした空気調和装置の制御方法において、冷房運転時には冷媒／水熱交換器の水側配管に水冷却手段で生成される冷水を循環させて冷媒を冷却し、暖房運転時には水配管を流れる水を冷媒で加熱してこの熱を放熱手段で放熱させることを特徴とする空気調和装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置に関し、特に冷媒／水熱交換器を備えている空気調和装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮機と、室外熱交換器と、冷媒／水熱交換器と、室内熱交換器とを冷媒配管により接続し、冷暖房運転を可能にすると共に、冷媒／水熱交換器の水側配管に床暖房パネルを接続した、床暖房システム付き空気調和装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この種の複合機は、空調暖房と床暖房とを、別々のシステムで構築する場合に比べ、安価に簡易に提供される。
【特許文献１】特開２００４−１０８７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１の床暖房システム付き空気調和装置によれば、空調冷房運転を行う場合に、床暖房時に動作する冷媒／水熱交換器の機能を停止するため、この冷媒／水熱交換器が有効利用されない。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、空調冷房運転を行う場合に、冷媒／水熱交換器を有効利用できると共に、この空調冷房運転時の成績係数（ＣＯＰ）を向上させることができる、空気調和装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の空気調和装置は、圧縮機と、室外熱交換器と、冷媒／水熱交換器と、室内熱交換器とを冷媒配管により接続し、冷暖房運転を可能にした空気調和装置において、前記冷媒／水熱交換器の水側配管に、冷房運転時に当該冷媒／水熱交換器に冷水を循環させて冷媒を冷却する水冷却手段と、暖房運転時に当該冷媒／水熱交換器の冷媒で加熱された温水を受けて放熱する放熱手段とを、選択的に稼働可能に接続したことを特徴とする。
【０００６】
上記構成において、冷水、温水を一つの水循環ポンプで循環させることがさらなる特徴であり、また、室外熱交換器と冷媒／水熱交換器とを、暖房運転時に当該冷媒／水熱交換器が上流側に位置するように、直列に接続したことが特徴である。
【０００７】
また、本発明の空気調和装置の制御方法は、圧縮機と、室外熱交換器と、冷媒／水熱交換器と、室内熱交換器とを冷媒配管により接続し、冷暖房運転を可能にした空気調和装置の制御方法において、冷房運転時には冷媒／水熱交換器の水側配管に水冷却手段で生成される冷水を循環させて冷媒を冷却し、暖房運転時には水配管を流れる水を冷媒で加熱してこの熱を放熱手段で放熱させることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、暖房運転に設定した場合、室内熱交換器が室内暖房を行うとともに、冷媒／水熱交換器で加熱された温水が例えば温水空調ユニットにて放熱して室内床暖房を行う。冷房運転に設定した場合は、水冷却手段で放熱される冷水を通流させる冷媒／水熱交換器に室外熱交換器で冷却された冷媒を冷水を通流させるから過冷却となり、冷房能力が高められる。
本発明では、冷媒／水熱交換器を、暖房運転と冷房運転時のいずれも使用でき、また、水循環ポンプを共用できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、冷媒／水熱交換器の水側配管に、冷房運転時に冷水を循環させて冷媒を冷却する当該冷水を冷却する水冷却手段と、暖房運転時に冷媒で加熱された温水を受けて放熱する放熱手段とを、選択的に稼働可能に接続したから、冷房運転時には、冷媒が過冷却される分だけ冷房時のＣＯＰが向上する。また、暖房運転時には、空調暖房と放熱手段による暖房との併用が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係るエンジン駆動式空気調和装置の暖房時の配管系統回路図である。図２は、同冷房時の配管系統回路図である。
図１に示すように、このエンジン駆動式空気調和装置１０は、室外に設置される室外機１１と冷媒／水熱交換器１２とクーリングタワー（冷却塔）等の水冷却手段１３を備えるとともに、室内に設置される室内熱交換器１４と放熱手段としての温水空調ユニット１５を備え、並びに制御手段１６を備えて構成される。
【００１１】
室外機１１は、ガス等の燃料を燃焼させて駆動力を発生するエンジン１７と、このエンジン１７により駆動される圧縮機１８と、冷媒の気液分離を行うアキュムレータ１９と、冷媒の循環方向を切り換える四方弁２０と、冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器２１と、この室外熱交換器２１に向かって送風するファン２２とを収納している。冷媒／水熱交換器１２が室外機１１に収納されることもある。
室外機１１は、室外冷媒管Ｐ１が、アキュムレータ１９の気体出口と圧縮機１８の気体入口との間、圧縮機１８の気体出口と四方弁２０のａポートとの間、アキュムレータ１９の液体入口と四方弁２０のｂポートとの間、四方弁２０のｄポートと室外熱交換器２１の一方の管接続口２１ａとの間、をそれぞれ接続して構成される。
【００１２】
室外冷媒管Ｐ１の室外熱交換器２１側の端は、冷媒／水熱交換器１２の一方の冷媒管接続口に接続され、さらに室外冷媒管Ｐ１は、冷媒／水熱交換器１２の他方の冷媒管接続口から膨張弁２３の手前まで伸びて室内冷媒管Ｐ２となる。
この室内冷媒管Ｐ２が、膨張弁２３を接続し、そして膨張弁２３と室内熱交換器１４の一方の冷媒管接続口とを接続し、さらに室内熱交換器１４の他方の冷媒管接続口から四方弁２０に向かって延びて、室外冷媒管Ｐ１となり、この室外冷媒管Ｐ１が四方弁２０のｃポートを接続している。
【００１３】
室内熱交換器１４は、冷媒と室内空気との間で熱交換を行わせる熱交換器であり、この室内熱交換器１４に向かって送風するファン２５が備えられる。
【００１４】
冷媒／水熱交換器１２は、冷媒と水との間で熱交換を行わせる熱交換器であり、熱交換コイルを使用した熱交換器やプレート式熱交換器等がある。冷媒／水熱交換器１２の水管コイルの水出口と水入口からそれぞれ伸びる共用管から先の配管部分が、水側配管（温水配管）２６と水側配管（冷水配管）２８とが並列に二重にループする配管となっていて、温水配管２６には、放熱手段である温水空調ユニット１５及びこの温水空調ユニット１５の上流側と下流側に第１電動弁２９，第２電動弁３０が配設され、また冷水配管２８には、クーリングタワー等の水冷却手段１３及びこの水冷却手段１３の上流側と下流側に第３電動弁３１，第４電動弁３２が配設され、さらに冷媒／水熱交換器１２の水管コイルの水出口に接続された温水配管２６と冷水配管２７と共用管部分に水循環ポンプ２４が配設されている。
【００１５】
制御装置１６は、室外機１１に設置され、室外機１１におけるガスエンジン１７（即ち圧縮機１８）、四方弁２０、室外ファン２２、膨張弁２３、室内ファン２５、第１電動弁２９、第２電動弁３０、第３電動弁３１及び第４電動弁３２をそれぞれ制御する。
制御装置１６は、四方弁１８を切り換えることにより、空気調和装置１０を暖房運転又は冷房運転に設定する。
【００１６】
次に図１を参照して暖房運転時の動作を説明する。
暖房運転の設定は、制御装置１６が、第３電動弁３１及び第４電動弁３２を閉弁させ、第１電動弁２９及び第２電動弁３０を開弁して水循環ポンプ２４を運転させ、ファン２２，２５を駆動させ、膨張弁２３の開弁状態を制御し、四方弁１８を暖房側に切り換えてガスエンジン１７を駆動させるものである。
【００１７】
冷媒は、図１中の矢印の如く流れる。すなわち、アキュムレータ１９から圧縮機１８で圧縮される冷媒は、四方弁１８を通り、凝縮器として機能する室内熱交換器１４、膨張弁２３、冷媒／水熱交換器１２、蒸発器として機能する室外熱交換器２１を順に通流して四方弁１８を介してアキュムレータ１９に戻る。
従って、室内熱交換器１４は、凝縮器として機能し、ファン２５と協働して凝縮熱を放熱して室内暖房を行う。
ここで、冷媒／水熱交換器１２は、液冷媒の熱を水コイルを通流する水に与え、これにより、温水配管２６を通流する温水は温水空調ユニット１５にて放熱して室内床暖房を行う。室外熱交換器２１は、蒸発器として機能し、ファン２２と協働して蒸発潜熱を外気から冷媒に取り込むこととなる。
【００１８】
次に図２を参照して冷房運転時の動作を説明する。
冷房運転の設定は、制御装置１６が、第１電動弁２９及び第２電動弁３０を閉弁させ、第３電動弁３１及び第４電動弁３２を開弁して水循環ポンプ２４を運転させ、ファン２２，２５を駆動させ、膨張弁２３の開弁状態を制御し、四方弁１８を冷房側に切り換えてガスエンジン１７を駆動させるものである。
【００１９】
冷媒は、図２中の矢印の如く流れる。すなわち、アキュムレータ１９から圧縮機１８で圧縮される冷媒は、四方弁１８を通り、凝縮器として機能する室外熱交換器２１、冷媒／水熱交換器１２、膨張弁２３、蒸発器として機能する室内熱交換器１４を順に通流して四方弁１８を介してアキュムレータ１９に戻る。
【００２０】
室外熱交換器２１は、凝縮器として機能し、ファン２２と協働して冷媒の凝縮熱を外気へ放熱する。冷媒／水熱交換器１２は、冷媒の凝縮熱を水コイルを通流する水に与え、これにより、冷水配管２７を通流する水は、クーリングタワー等の水冷却手段１３で放熱して冷媒／水熱交換器１２に戻る。
室内熱交換器１４は、蒸発器として機能し、蒸発潜熱を室内空気から奪いファン２５が冷風を室内へ送風して室内冷房を行う。
そして、制御装置１６は、膨張弁２３の弁開度を制御して、室内熱交換器１４による室内冷房時の温度調整を行う。
【００２１】
従って、本実施形態によれば、冷媒／水熱交換器１２の水側配管に、冷房運転時に冷水を循環させて冷媒を冷却する当該冷水を冷却する水冷却手段１３と、暖房運転時に冷媒で加熱された温水を受けて放熱する温水空調ユニット１５とを、選択的に稼働可能に接続しているので、冷房運転時には、冷媒が過冷却される分だけ冷房時の成績係数（ＣＯＰ）を向上させることができる。また、暖房運転時には、空調暖房と放熱手段による暖房との併用が可能になる。
【００２２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態を詳述してきたが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲の種々の設計変更を含むものである。
例えば、圧縮機１８を駆動するエンジン１７に代えて、電気モータを使用したヒートポンプ装置にも適用が可能である。また、冷媒／水熱交換器１２と室外熱交換器２１とを直列に接続しているが、これに限定されるものではなく、それらを並列に接続したものでもよい。冷媒／水熱交換器１２に選択的に接続される水冷却手段１３はクーリングタワーの他に、例えば氷蓄熱槽等であってもよい。また、冷媒／水熱交換器１２に選択的に接続される放熱手段１５は、床暖房に限定されるものではなく、ファンコイルユニットであってもよい。室内熱交換器１４が一台接続であったが、複数台接続であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る空気調和装置の暖房運転時の配管系統回路図である。
【図２】本発明に係る空気調和装置の冷房運転時の配管系統回路図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  エンジン駆動式空気調和装置
１２  冷媒／水熱交換器
１３  水冷却手段
１４  室内熱交換器
１５  温水空調ユニット（放熱手段）
１７  エンジン
１８  圧縮機
２０  四方弁
２１  室外熱交換器
【図１】
2007263455.tif 000003
【図２】
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