(57)【要約】【課題】施工時の作業を軽減でき、信頼性に優れるとともに、空調機能を安定させることができる空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機１０、冷媒が循環する冷凍回路２１と、被加熱流体が循環する流体回路３１と、冷凍回路２１および流体回路３１に接続され、冷媒と外気との間で熱交換可能に構成されるとともに、冷媒と被加熱流体との間で熱交換可能に構成される熱交換器５１と、流体回路３１を流れる被加熱流体を貯留するタンク３４と、被加熱流体を循環させるポンプ３２と、冷媒の温度を検知する冷媒温度センサ４１と、熱交換器５１に外気を供給するためのファン２６と、ファン２６を駆動する駆動部と、駆動部を制御する制御部と、を備え、制御部は、冷媒温度センサ４１によって検知された冷媒の温度が第１冷媒基準温度を上回った場合に、ファン２６から熱交換器に外気が供給されるように駆動部を制御する。【選択図】図１
2017090004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱流体を加熱する機能を有する空気調和機であって、
ヒートポンプサイクルを構成し、冷媒が循環する冷凍回路と、
被加熱流体が循環する流体回路と、
前記冷凍回路および前記流体回路に接続され、前記冷媒と外気との間で熱交換可能に構成されるとともに、前記冷媒と前記被加熱流体との間で熱交換可能に構成される熱交換器と、
前記流体回路の経路上に設けられ、前記流体回路を流れる前記被加熱流体を貯留するタンクと、
前記流体回路に前記被加熱流体を循環させるポンプと、
前記冷凍回路の経路上に設けられ、前記冷媒の温度を検知する冷媒温度センサと、
前記室外側熱交換器に室外空気を供給するためのファンと、
前記ファンを駆動する駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記冷媒温度センサによって検知された前記冷媒の温度が第１冷媒基準温度を上回った場合に、前記ファンから前記熱交換器に外気が供給されるように前記駆動部を制御する、空気調和機。
【請求項２】
前記ファンが駆動されている状態において、前記冷媒温度センサによって検知された前記冷媒の温度が前記第１冷媒基準温度よりも低い第２冷媒基準温度を下回った場合に、前記制御部は、前記ファンの駆動が停止するように前記駆動部を制御する、請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
被加熱流体を加熱する機能を有する空気調和機であって、
ヒートポンプサイクルを構成し、冷媒が循環する冷凍回路と、
被加熱流体が循環する流体回路と、
前記冷凍回路および前記流体回路に接続され、前記冷媒と外気との間で熱交換可能に構成されるとともに、前記冷媒と前記被加熱流体との間で熱交換可能に構成される熱交換器と、
前記流体回路の経路上に設けられ、前記流体回路を流れる前記被加熱流体を貯留するタンクと、
前記流体回路に前記被加熱流体を循環させるポンプと、
前記冷凍回路の経路上に設けられ、前記冷媒の圧力を検知する圧力センサと、
前記室外側熱交換器に室外空気を供給するためのファンと、
前記ファンを駆動する駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記圧力センサによって検知された前記冷媒の圧力が第１基準圧力を上回った場合に、前記ファンから前記熱交換器に外気が供給されるように前記駆動部を制御する、空気調和機。
【請求項４】
前記ファンが駆動されている状態において、前記圧力センサによって検知された前記冷媒の圧力が前記第１基準圧力よりも低い第２基準圧力を下回った場合に、前記制御部は、前記ファンの駆動が停止するように前記駆動部を制御する、請求項３に記載の空気調和機。
【請求項５】
被加熱流体を加熱する機能を有する空気調和機であって、
ヒートポンプサイクルを構成し、冷媒が循環する冷凍回路と、
被加熱流体が循環する流体回路と、
前記冷凍回路および前記流体回路に接続され、前記冷媒と外気との間で熱交換可能に構成されるとともに、前記冷媒と前記被加熱流体との間で熱交換可能に構成される熱交換器と、
前記流体回路の経路上に設けられ、前記流体回路を流れる前記被加熱流体を貯留するタンクと、
前記流体回路に前記被加熱流体を循環させるポンプと、
前記流体回路の経路上に設けられ、前記被加熱流体の温度を検知する被加熱流体温度センサと、
前記室外側熱交換器に室外空気を供給するためのファンと、
前記ファンを駆動する駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記被加熱流体温度センサによって検知された前記被加熱流体の温度が第１被加熱流体基準温度を上回った場合に、前記ファンから前記熱交換器に外気が供給されるように前記駆動部を制御する、空気調和機。
【請求項６】
前記ファンが駆動されている状態において、前記被加熱流体温度センサによって検知された前記被加熱流体の温度が前記第１被加熱流体基準温度よりも低い第２被加熱流体基準温度を下回った場合に、前記制御部は、前記ファンの駆動が停止するように前記駆動部を制御する、請求項５に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に関し、特に、給湯機能を有する空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の給湯機能付き空気調和機が開示された文献として、たとえば、特開２００４−３０８９５６号公報（特許文献１）が挙げられる。
【０００３】
特許文献１に開示の空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器を順次、冷媒配管により接続して構成された冷媒回路を備えており、圧縮機と凝縮器との間を接続する冷媒配管の一部で、別途熱交換器を構成し、この熱交換器を用いて、冷媒配管を流れる冷媒と給湯タンク内の水との熱交換を行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０８９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示の空気調和機においては、給湯タンクは、圧縮機および室外熱交換器が内部に配設される室外機から離れて配置される。このため、施工時には、給湯タンクに配設される熱交換器と、圧縮機および熱交換器とを冷媒配管にて接続する作業が必要となり、作業者の負担が増える。
【０００６】
また、室外機から離れた位置にある給湯タンク側の熱交換器と、圧縮機とを施工時に冷媒配管にて接続することにより、冷媒配管が長くなる。このため、空気調和機の出荷時に予め室外機に封入されている冷媒の量では、冷房能力が低下し、配管長さに応じた所要の冷媒を追加で補充する作業が必要となり、作業者の負担が増える。
【０００７】
さらに、施工時に追加で冷媒を封入する場合には、異物等が混入したり、配管の容積の影響を受けて、適量を封入できなかったりすることが懸念される。このような場合には、空気調和機の信頼性が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、施工時の作業を軽減でき、信頼性に優れるとともに、空調機能を安定させることができる空気調和機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の局面に基づく空気調和機は、被加熱流体を加熱する機能を有する空気調和機であって、ヒートポンプサイクルを構成し、冷媒が循環する冷凍回路と、被加熱流体が循環する流体回路と、上記冷凍回路および上記流体回路に接続され、上記冷媒と外気との間で熱交換可能に構成されるとともに、上記冷媒と上記被加熱流体との間で熱交換可能に構成される熱交換器と、上記流体回路の経路上に設けられ、上記流体回路を流れる上記被加熱流体を貯留するタンクと、上記流体回路に上記被加熱流体を循環させるポンプと、上記冷凍回路の経路上に設けられ、上記冷媒の温度を検知する冷媒温度センサと、上記室外側熱交換器に室外空気を供給するためのファンと、上記ファンを駆動する駆動部と、上記駆動部を制御する制御部と、を備え、上記制御部は、上記冷媒温度センサによって検知された上記冷媒の温度が第１冷媒基準温度を上回った場合に、上記ファンから上記熱交換器に外気が供給されるように上記駆動部を制御する。
【００１０】
上記本発明の第１の局面に基づく空気調和機にあっては、上記ファンが駆動されている状態において、上記冷媒温度センサによって検知された上記冷媒の温度が上記第１冷媒基準温度よりも低い第２冷媒基準温度を下回った場合に、上記制御部は、上記ファンの駆動が停止するように上記駆動部を制御することが好ましい。
【００１１】
本発明の第２の局面に基づく空気調和機は、被加熱流体を加熱する機能を有する空気調和機であって、ヒートポンプサイクルを構成し、冷媒が循環する冷凍回路と、被加熱流体が循環する流体回路と、上記冷凍回路および上記流体回路に接続され、上記冷媒と外気との間で熱交換可能に構成されるとともに、上記冷媒と上記被加熱流体との間で熱交換可能に構成される熱交換器と、上記流体回路の経路上に設けられ、上記流体回路を流れる上記被加熱流体を貯留するタンクと、上記流体回路に上記被加熱流体を循環させるポンプと、上記冷凍回路の経路上に設けられ、上記冷媒の圧力を検知する圧力センサと、上記室外側熱交換器に室外空気を供給するためのファンと、上記ファンを駆動する駆動部と、上記駆動部を制御する制御部と、を備え、上記制御部は、上記圧力センサによって検知された上記冷媒の圧力が第１基準圧力を上回った場合に、上記ファンから上記熱交換器に外気が供給されるように上記駆動部を制御する。
【００１２】
上記本発明の第２の局面に基づく空気調和機にあっては、上記ファンが駆動されている状態において、上記制御部は、上記圧力センサによって検知された上記冷媒の圧力が上記第１基準圧力よりも低い第２基準圧力を下回った場合に、上記ファンの駆動が停止するように上記駆動部を制御することが好ましい。
【００１３】
本発明の第３の局面に基づく空気調和機は、被加熱流体を加熱する機能を有する空気調和機であって、ヒートポンプサイクルを構成し、冷媒が循環する冷凍回路と、被加熱流体が循環する流体回路と、上記冷凍回路および上記流体回路に接続され、上記冷媒と外気との間で熱交換可能に構成されるとともに、上記冷媒と上記被加熱流体との間で熱交換可能に構成される熱交換器と、上記流体回路の経路上に設けられ、上記流体回路を流れる上記被加熱流体を貯留するタンクと、上記流体回路に上記被加熱流体を循環させるポンプと、上記流体回路の経路上に設けられ、上記被加熱流体の温度を検知する被加熱流体温度センサと、上記室外側熱交換器に室外空気を供給するためのファンと、上記ファンを駆動する駆動部と、上記駆動部を制御する制御部と、を備え、上記制御部は、上記被加熱流体温度センサによって検知された上記被加熱流体の温度が第１被加熱流体基準温度を上回った場合に、上記ファンから上記熱交換器に外気が供給されるように上記駆動部を制御する。
【００１４】
上記本発明の第３の局面に基づく空気調和機にあっては、上記ファンが駆動されている状態において、上記被加熱流体温度センサによって検知された上記被加熱流体の温度が上記第１被加熱流体基準温度よりも低い第２被加熱流体基準温度を下回った場合に、上記制御部は、上記ファンの駆動が停止するように上記駆動部を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、施工時の接続作業を軽減でき、信頼性に優れるとともに空調機能を安定させることができる空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１に係る空気調和機の回路構成を示す図である。
【図２】図１中に示す空気調和機の室外機を示す斜視図である。
【図３】図１中に示す空気調和機の水熱交換器を部分的に示す斜視図である。
【図４】図３中に示す水熱交換器を示す正面図である。
【図５】図３中に示す水熱交換器の変形例を示す斜視図である。
【図６】図１中の空気調和機の構成要素の一部を示すブロック図である。
【図７】実施の形態２に係る空気調和機の回路構成を示す図である。
【図８】図７に示す空気調和機の構成要素の一部を示すブロック図である。
【図９】実施の形態３に係る空気調和機の回路構成を示す図である。
【図１０】図９に示す空気調和機の構成要素の一部を示すブロック図である。
【図１１】実施の形態４に係る空気調和機の回路構成を示す図である。
【図１２】図１１に示す空気調和機の構成要素の一部を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る空気調和機の回路構成を示す図である。図２は、図１中に示す空気調和機の室外機を示す斜視図である。図１および図２を参照して、実施の形態１に係る空気調和機１０について説明する。
【００１９】
図１および図２に示すように、空気調和機１０は、給湯機能を有する。空気調和機１０は、冷房専用の空気調和機である。空気調和機１０は、その回路構成として、冷凍回路２１と、流体回路としての給湯回路３１と、熱交換器としての水熱交換器５１とを備える。
【００２０】
冷凍回路２１は、ヒートポンプサイクルを構成する。冷凍回路２１には、室内空間を冷却するための冷媒が循環する。冷媒としては、たとえば、ＨＣ（ハイドロカーボン）やＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）が利用されている。
【００２１】
冷凍回路２１の経路上には、室内側熱交換器（空気−冷媒熱交換器）２５、水熱交換器５１（水−冷媒熱交換器）、圧縮機２２および膨張弁２４が設けられている。これら、室内側熱交換器２５、水熱交換器５１、圧縮機２２および膨張弁２４は、冷媒配管によって接続されている。冷媒配管は、循環路を構成する。冷媒は、冷房時において、図１中の矢印ＡＲ１に示すように、冷凍回路２１を流れる。
【００２２】
室内側熱交換器２５は、冷凍回路２１を循環する冷媒と、室内空間の空気との間で熱交換を行なう。室内側熱交換器２５は、室内に設置される室内機１４に設けられている。室内機１４には、室内側熱交換器２５に室内空気を供給するためのファン２７がさらに設けられている。一例として、ファン２７はクロスフローファンである。
【００２３】
水熱交換器５１は、室外に設置される室外機１２に設けられている。室外機１２には、水熱交換器５１に室外空気を供給するためのファン２６がさらに設けられている。ファン２６は、水熱交換器５１と対面して配置されている。一例として、ファン２６はプロペラファンである。
【００２４】
冷凍回路２１の経路上において、圧縮機２２は、室内側熱交換器２５と水熱交換器５１との間に配置されている。圧縮機２２は、室内側熱交換器２５から送られる冷媒を圧縮する。冷凍回路２１の経路上において、膨張弁２４は、水熱交換器５１と室内側熱交換器２５との間に配置されている。膨張弁２４は、室内側熱交換器２５および水熱交換器５１を挟んで、圧縮機２２の反対側に配置されている。膨張弁２４は、水熱交換器５１から送られる冷媒を減圧する。圧縮機２２および膨張弁２４は、水熱交換器５１とともに室外機１２に設けられている。
【００２５】
また、冷凍回路２１の経路上には、冷凍回路２１を循環する冷媒の温度を検知する冷媒温度センサとしての温度センサ４１が設けられている。温度センサ４１は、たとえば圧縮機２２と水熱交換器５１との間に設けられている。具体的には、温度センサ４１は、圧縮機２２の吐出口近傍に設けられている。
【００２６】
給湯回路３１には、被加熱流体としての水が循環する。給湯回路３１を循環する水は、水熱交換器５１を通過する際に、冷媒との間で熱交換されることにより、加熱される。
【００２７】
給湯回路３１の経路上には、ポンプ３２、水熱交換器５１、および貯湯タンク３４が設けられている。これらポンプ３２、水熱交換器５１、および貯湯タンク３４は、配管にて接続されている。当該配管は、循環路を構成する。水は、図１中の矢印ＡＲ２に示すように、給湯回路３１を流れる。
【００２８】
給湯回路３１の経路上において、水熱交換器５１は、ポンプ３２と貯湯タンク３４との間に配置されている。ポンプ３２は、給湯回路３１に水を循環させる。貯湯タンク３４は、水熱交換器５１によって加熱された水を貯留する。貯湯タンク３４には、加熱された水（お湯）を外部に供給するための供給経路が接続されていてもよい。
【００２９】
貯湯タンク３４からポンプ３２に向かう給湯回路３１の経路３１ａには、水を給湯回路３１に導入する導入管３５が接続されている。給湯回路３１に接続されている側と反対側に位置する導入管３５の端部は、水の供給源に接続されている。導入管３５には、逆止弁３６が設けられている。逆止弁３６は、給湯回路３１側から導入管３５側への水の逆流を防止する。
【００３０】
水熱交換器５１は、冷凍回路２１および給湯回路３１に接続されている。水熱交換器５１は、冷凍回路２１の一部を構成する冷媒用流路２３および給湯回路３１の一部を構成する水用流路３３を有する。
【００３１】
冷媒用流路２３には、冷媒が流れる。水用流路３３には、水が流れる。冷媒用流路２３および水用流路３３が、熱的に接続されることにより、水熱交換器５１は、冷媒と水との間で熱交換を行なう。
【００３２】
水熱交換器５１の冷媒用流路２３側には、ファン２６が配置されている。ファン２６が駆動され、室外空気が冷媒用流路２３に供給されることにより、水熱交換器５１は、冷媒と室外空気との間で熱交換を行なう。
【００３３】
図３は、図１中に示す空気調和機の水熱交換器を部分的に示す斜視図である。図４は、図３中に示す水熱交換器を示す正面図である。図３および図４を参照して、水熱交換器５１の詳細な構成について説明する。
【００３４】
図３および図４に示すように、水熱交換器５１は、フィンアンドチューブ型の熱交換器であり、複数枚のフィン５２および多列配管５３を有する。
【００３５】
フィン５２は、平板形状を有する。フィン５２は、薄板形状を有する。フィン５２は、熱伝導性に優れた板材、たとえば、アルミニウム板から形成されている。複数枚のフィン５２が、図３中の矢印１０１に示す一方向に並んで配列されている。複数枚のフィン５２は、互いに間隔を隔てて配置されている。複数枚のフィン５２は、等間隔に配置されている。
【００３６】
フィン５２は、矩形形状の平板形状を有する。矢印１０１に示す配列方向から見た場合に、フィン５２は、矢印１０１に示す方向に直交する矢印１０３に示す方向に長辺を有し、矢印１０１に示す方向および矢印１０３に示す方向に直交する矢印１０２に示す方向（水熱交換器５１の奥行き方向）に短辺を有する矩形形状を有する。
【００３７】
多列配管５３は、熱伝導性に優れた管部材から形成されている。多列配管５３は、複数枚のフィン５２を貫きながら延びている。フィン５２に直交し、互いに平行に並ぶ仮想平面２１０および仮想平面２２０を想定した場合に、多列配管５３は、仮想平面２１０および仮想平面２２０内で延伸するように配索されている。仮想平面２１０および仮想平面２２０は、矢印１０２に示す水熱交換器５１の奥行き方向に互いに間隔を隔てて配置されている。本実施の形態では、多列配管５３が、水熱交換器５１の奥行き方向に２列に渡って設けられている。
【００３８】
多列配管５３は、冷凍回路２１を流れる冷媒が供給される冷媒用流路２３と、給湯回路３１を流れる水が供給される水用流路３３とから構成されている。冷媒用流路２３の両端（図１中、入口部２３ａおよび出口部２３ｂ）は、冷凍回路２１を構成する冷媒配管に接続されている。水用流路３３の両端は、給湯回路３１を構成する配管に接続されている。冷媒用流路２３と水用流路３３とは、互いに独立した配管として設けられている。
【００３９】
冷媒用流路２３は仮想平面２１０内に配索され、水用流路３３は仮想平面２２０内に配索されている。図４に示すように、冷媒用流路２３は、仮想平面２１０内において、複数枚のフィン５２を貫きながら一方向に延びる区間５６と、Ｕ字状に反転する区画５７と、複数枚のフィン５２を貫きながら反対方向に延びる区間５８とが繰り返すように配索されている。水用流路３３は、仮想平面２２０内において、冷媒用流路２３と同様の形態により配索されている。
【００４０】
本実施の形態における水熱交換器５１においては、各フィン５２が、仮想平面２１０および仮想平面２２０の並び方向において一体物の板材から形成されている。言い換えれば、フィン５２には、水熱交換器５１の奥行き方向において１列目の冷媒用流路２３と２列目の水用流路３３とを分離させるスリットが形成されておらず、１枚物のフィン５２が複数枚、矢印１０１に示す方向に配列されている。
【００４１】
図５は、図３中に示す水熱交換器の変形例を示す斜視図である。図５を参照して、本変形例では、冷媒用流路２３が、仮想平面２１０および仮想平面２２０内に配索され、水用流路３３が、仮想平面２１０および仮想平面２２０内に配索されている。仮想平面２１０および仮想平面２２０の各平面において、冷媒用流路２３と水用流路３３とは交互に並んで配置されている。
【００４２】
なお、以上に説明した水熱交換器５１内の多列配管５３の構造は一例であり、水熱交換器５１の奥行き方向における多列配管５３の配列数や、各仮想平面内における配管の取り回しなどは、適宜変更される。
【００４３】
このように、配管が水熱交換器５１の奥行き方向に複数列に渡って設けられる多列式熱交換器においては、フィン５２が複数列間で繋がった形態で設けられている。このような構成により、冷媒用流路２３を流れる冷媒と水用流路３３を流れる水との間で効率よく熱交換させることができる。
【００４４】
図６は、図１中の空気調和機の構成要素の一部を示すブロック図である。図１および図６を参照して、冷房運転中におけるファン２６の制御について説明する。
【００４５】
図６に示すように、空気調和機１０は、制御部６１およびファン２６を駆動させるファン駆動部７１を備える。制御部６１は、ファン駆動部７１等の空気調和機１０に搭載された各種装置の駆動を制御する。
【００４６】
制御部６１には、温度センサ４１によって検知された冷媒の温度が入力される。制御部６１は、温度センサ４１によって検知された冷媒の温度に基づいて、ファン駆動部７１の動作を制御する。
【００４７】
図１および図６に示すように、空気調和機１０が起動されると、制御部６１は、圧縮機２２およびポンプ３２を駆動させる。ポンプ３２が駆動されると、貯湯タンク３４内に貯留されていた水が給湯回路３１内を循環する。貯湯タンク３４内に所望量の水が貯留されていない場合には、導入管３５から水が、給湯回路３１に導入される。
【００４８】
圧縮機２２が駆動されると、圧縮機２２によって冷媒が断熱圧縮される。冷媒が圧縮されるに従って冷媒の圧力と温度とが上昇し、冷媒は、高温高圧の過熱蒸気になって、圧縮機２２から吐出される。
【００４９】
圧縮機２２から吐出された冷媒は、水熱交換器５１の冷媒用流路２３に流入する。冷媒用流路２３に流入された冷媒は、水熱交換器５１の水用流路３３を流れる水に放熱し、冷却されることによって凝縮（液化）する。水熱交換器５１の冷媒用流路２３から流出した冷媒は、膨張弁２４に向かう。
【００５０】
膨張弁２４において、過冷却液状態の冷媒は絞り膨張され、温度と圧力とが低下して、低温低圧の気液混合状態の湿り蒸気となる。膨張弁２４から流出した冷媒は、室内側熱交換器２５に向かう。膨張弁２４から送られた気液混合状態の冷媒は、室内側熱交換器２５において室内空間の空気から吸熱することによって、蒸発する。その後、気相の冷媒は、圧縮機２２において再び断熱圧縮される。
【００５１】
空気調和機１０が稼働している間、冷媒はこのようなサイクルに従って、圧縮、凝縮、絞り膨張、蒸発の状態変化を連続的に繰り返す。一方、給湯回路３１を循環する水は、冷媒との熱交換を繰り返すことにより、お湯となる。
【００５２】
空気調和機１０が長時間連続して稼働され、給湯回路３１を循環する水に十分な熱が与えられた場合には、水熱交換器５１において冷媒は、十分に冷却されず、冷凍回路２１を循環する冷媒の温度が上昇する。
【００５３】
このため、温度センサ４１によって検知された冷媒の温度が、第１冷媒基準温度を上回る場合には、制御部６１は、ファン２６から水熱交換器５１に室外空気が供給されるようにファン駆動部７１を制御する。これにより、水熱交換器５１において、冷媒を十分に冷却させることができ、室内側における空気調和機１０の冷房機能を安定させることができる。
【００５４】
一方で、ファン２６が駆動されると、水熱交換器５１において冷媒と室外空気との間で熱交換が行われる。ファン２６が相当時間駆動される場合には、冷媒の温度が相当程度低下する。冷媒の温度が第１冷媒基準温度よりも低い第２冷媒基準温度を下回った場合には、水熱交換器５１において、冷凍回路２１を流れる冷媒と、給湯回路３１を流れる水との間での熱交換率が低下する。
【００５５】
このため、温度センサ４１によって検知された冷媒の温度が、第２冷媒基準温度を下回った場合には、制御部６１は、ファン２６の駆動が停止するようにファン駆動部７１を制御する。これにより、水熱交換器５１において、冷媒と水との間で熱交換を効率よく行なうことができる。
【００５６】
以上に説明した、この発明の実施の形態１における水熱交換器５１の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態におけるフィンアンドチューブ型熱交換器としての水熱交換器５１は、冷媒と被加熱流体としての水との間で熱交換を行なうことによって水を加熱する。水熱交換器５１は、平板形状を有し、互いに間隔を隔てて配列される複数枚のフィン５２と、複数枚のフィン５２を貫きながら延伸し、フィン５２に直交し、互いに平行に並ぶ複数の仮想平面２１０，２２０内に配索される多列配管５３とを備える。多列配管５３は、水が流れる流体用配管としての水用流路３３と、冷媒が流れる冷媒用配管としての冷媒用流路２３とを含む。各フィン５２は、仮想平面２１０，２２０の並び方向において一体物の板材から形成されている。
【００５７】
また、本実施の形態における空気調和機１０は、フィンアンドチューブ型熱交換器としての水熱交換器５１と、ヒートポンプサイクルを構成する冷凍回路２１と、被加熱流体としての水が流れる流体回路としての給湯回路３１とを備える。冷凍回路２１から冷媒用配管としての冷媒用流路２３に冷媒が供給され、給湯回路３１から流体用配管としての水用流路３３に水が供給される。
【００５８】
このように構成された、この発明の実施の形態１における水熱交換器５１および空気調和機１０によれば、水熱交換器５１の製造に、従来から空気調和機に搭載しているフィンアンドチューブ式の熱交換器の生産設備を流用することができる。これにより、水熱交換器５１が生産し易くなり、製造コストを下げることができる。結果、給湯機能を備えた空気調和機１０を広く普及させることができる。
【００５９】
一般的に、冷凍回路上に配置された貯湯タンク内に水熱交換器が収容される給湯システムを想定した場合、貯湯タンクが設置される現場において、圧縮機から延びる冷媒配管を、貯湯タンク内の水熱交換器に接続または溶接する作業が必要となる。
【００６０】
ここで、実施の形態１に係る空気調和機１０においては、水熱交換器５１が貯湯タンクから離れた室外機１２に組み込まれるため、空気調和機１０の生産工程で冷媒封入まで実施することができる。このため、空気調和機の施工時に、圧縮機と水熱交換器５１とを冷媒配管にて接続する作用が不要となる。
【００６１】
また、水熱交換機が室外機の外部に設けられる構成と比較して、貯湯タンクの設置位置によって冷媒配管の長さが変動することがなくなる。このため、施工時に、冷媒配管の長さに応じて冷媒を追加で封入する作業が不要となる。これにより、施工時の作業が軽減されるとともに、異物の混入を防止でき、信頼性を向上させることができる。また、施工時の作業が軽減されることにより、施工費用を安価にすることもできる。
【００６２】
さらに、空気調和機１０の生産工程で冷媒封入まで実施することができるため、空気調和機１０の出荷検査として、冷房運転の動作確認のみならず給湯の沸き上げ動作まで確認することが可能となる。これにより、給湯機能付きの空気調和機１０の商品としての信頼性を向上させることができる。また、空気調和機１０の施工時に冷媒封入の作業が不要となるため、生産工程で封入された適量の冷媒を維持することができるため、このことによっても信頼性を向上させることができる。
【００６３】
また、上述のように、温度センサ４１に検知された冷媒の温度が第１冷媒基準温度よりも高い場合に、ファン２６から水熱交換器５１に室外空気が供給されるようにファン駆動部７１を制御することにより、冷媒を十分に冷却させることができ、室内側における空気調和機１０の冷房機能を安定させることができる。加えて、ファン２６の駆動状態において、温度センサ４１によって検知された冷媒の温度が、第２冷媒基準温度を下回った場合には、ファン２６の駆動が停止するようにファン駆動部７１を制御することにより、水熱交換器５１において、冷媒と水との間で熱交換を効率よく行なうことができる。
【００６４】
（実施の形態２）
図７は、実施の形態２に係る空気調和機の回路構成を示す図である。図７を参照して、実施の形態２に係る空気調和機１０Ａについて説明する。
【００６５】
図７に示すように、実施の形態２に係る空気調和機１０Ａは、実施の形態１に係る空気調和機１０と比較して、温度センサに代えて圧力センサ４２が設けられている点において相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【００６６】
圧力センサ４２は、冷凍回路２１上に設けられている。圧力センサ４２は、冷凍回路２１を流れる冷媒の圧力を検知する。圧力センサ４２は、たとえば圧縮機２２と水熱交換器５１との間に設けられている。具体的には、圧力センサ４２は、圧縮機２２の吐出口近傍に設けられている。
【００６７】
図８は、図７に示す空気調和機の構成要素の一部を示すブロック図である。図７および図８を参照して、冷房運転中におけるファン２６の制御について説明する。
【００６８】
図８に示すように、制御部６１には、圧力センサ４２によって検知された冷媒の圧力が入力される。制御部６１は、圧力センサ４２によって検知された冷媒の圧力に基づいて、ファン駆動部７１を制御する。
【００６９】
図７および図８に示すように、実施の形態１と同様に、空気調和機１０Ａが稼働している間、冷媒は冷凍サイクルに従って、圧縮、凝縮、絞り膨張、蒸発の状態変化を連続的に繰り返す。一方、給湯回路３１を循環する水は、冷媒との熱交換を繰り返すことにより、お湯となる。
【００７０】
空気調和機１０Ａが長時間連続して稼働され、給湯回路３１を循環する水に十分な熱が与えられた場合には、水熱交換器５１において冷媒は、十分に冷却されず、冷凍回路２１を循環する冷媒の温度が上昇する。これに伴って、冷媒の圧力も上昇する。
【００７１】
このため、圧力センサ４２によって検知された冷媒の圧力が、第１基準圧力を上回る場合には、制御部６１は、ファン２６から水熱交換器５１に室外空気が供給されるようにファン駆動部７１を制御する。これにより、水熱交換器５１において、冷媒を十分に冷却させることができ、室内側における空気調和機１０Ａの冷房機能を安定させることができる。
【００７２】
一方で、ファン２６が駆動されると、水熱交換器５１において冷媒と室外空気との間で熱交換が行われる。ファン２６が相当時間駆動される場合には、冷媒の温度が相当程度低下する。これに伴って冷媒の圧力も低下する。
【００７３】
冷媒の圧力が第１基準圧力よりも低い第２基準圧力を下回った場合には、水熱交換器５１において、冷凍回路２１を流れる冷媒と、給湯回路３１を流れる水との間での熱交換率が低下する。
【００７４】
このため、圧力センサ４２によって検知された冷媒の圧力が、第２基準圧力を下回った場合には、制御部６１は、ファン２６の駆動が停止するようにファン駆動部７１を制御する。これにより、水熱交換器５１において、冷媒と水との間で熱交換を効率よく行なうことができる。
【００７５】
以上のような構成を有することにより、実施の形態２に係る空気調和機１０Ａは、実施の形態１に係る空気調和機１０とほぼ同様の効果が得られる。
【００７６】
（実施の形態３）
図９は、実施の形態３に係る空気調和機の回路構成を示す図である。図９を参照して、実施の形態３に係る空気調和機１０Ｂについて説明する。
【００７７】
図９に示すように、実施の形態３に係る空気調和機１０Ｂは、実施の形態１に係る空気調和機１０と比較して、給湯回路３１上に被加熱流体温度センサとしての温度センサ４３が設けられている点において相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【００７８】
温度センサ４３は、給湯回路３１を循環する水の温度を検知する。温度センサ４３は、たとえば、貯湯タンク３４からポンプ３２に向かう給湯回路３１の経路３１ａ上に設けられている。具体的には、温度センサ４３は、ポンプ３２の入口近傍に設けられている。
【００７９】
図１０は、図９に示す空気調和機の構成要素の一部を示すブロック図である。図９および図１０を参照して、冷房運転中におけるファン２６の制御について説明する。
【００８０】
図１０に示すように、制御部６１には、温度センサ４３によって検知された水の温度が入力される。制御部６１は、温度センサ４３によって検知された水の温度に基づいて、ファン駆動部７１を制御する。
【００８１】
図９および図１０に示すように、実施の形態１と同様に、空気調和機１０Ｂが稼働している間、冷媒は冷凍サイクルに従って、圧縮、凝縮、絞り膨張、蒸発の状態変化を連続的に繰り返す。一方、給湯回路３１を循環する水は、冷媒との熱交換を繰り返すことにより、お湯となる。
【００８２】
空気調和機１０Ｂが長時間連続して稼働され、給湯回路３１を循環する水に十分な熱が与えられた場合には、水熱交換器５１において冷媒は、十分に冷却されず、冷凍回路２１を循環する冷媒の温度が上昇する。
【００８３】
制御部６１は、予め測定された給湯回路３１を循環する水の温度と冷凍回路２１を循環する冷媒の温度（より特定的には、圧縮機２２から吐出される冷媒の温度）との相関関係に基づき、給湯回路３１を循環する水の温度を測定することにより、冷凍回路２１の循環する冷媒の温度を判断することができる。
【００８４】
このため、温度センサ４３によって検知された水の温度が、第１被加熱流体基準温度としての第１基準温度を上回る場合には、制御部６１は、ファン２６から水熱交換器５１に室外空気が供給されるようにファン駆動部７１を制御する。これにより、水熱交換器５１において、冷媒を十分に冷却させることができ、室内側における空気調和機１０Ｂの冷房機能を安定させることができる。
【００８５】
一方で、ファン２６が駆動されると、水熱交換器５１において冷媒と室外空気との間で熱交換が行われる。ファン２６が相当時間駆動される場合には、冷媒の温度が相当程度低下するとともに、冷媒から水に放熱される熱量が低下する。これに伴って、給湯回路３１を流れる水の温度も低下する。
【００８６】
このため、温度センサ４３によって検知された水の温度が、第２被加熱流体基準温度としての第２基準温度を下回った場合には、制御部６１は、ファン２６の駆動が停止するようにファン駆動部７１を制御する。これにより、冷媒から水に放熱される熱量が増加し、水の温度を上昇させることができる。このように、水熱交換器５１において、冷媒と水との間で熱交換を効率よく行なうことができる。
【００８７】
以上のような構成を有することにより、実施の形態３に係る空気調和機１０Ｂは、実施の形態１に係る空気調和機１０とほぼ同様の効果が得られる。
【００８８】
（実施の形態４）
図１１は、実施の形態４に係る空気調和機の回路構成を示す図である。図１１を参照して、実施の形態４に係る空気調和機１０Ｃについて説明する。
【００８９】
図１１に示すように、実施の形態４に係る空気調和機１０Ｃは、実施の形態１に係る空気調和機１０と比較して、水熱交換器５１に冷媒温度センサとしての温度センサ４４が設けられている点において相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【００９０】
温度センサ４４は、冷媒用流路２３に設けられている。温度センサ４４は、冷媒用流路２３の入口部と出口部の中間部分近傍に設けられていることが好ましい。温度センサ４４は、冷媒用流路２３を流れる冷媒の温度を検知する。
【００９１】
図１２は、図１１に示す空気調和機の構成要素の一部を示すブロック図である。図１１および図１２を参照して、冷房運転中におけるファン２６の制御について説明する。
【００９２】
図１２に示すように、制御部６１には、温度センサ４４によって検知された冷媒の温度が入力される。制御部６１は、温度センサ４４によって検知された冷媒の温度に基づいて、ファン駆動部７１を制御する。
【００９３】
図１１および図１２に示すように、実施の形態１と同様に、空気調和機１０Ｃが稼働している間、冷媒は冷凍サイクルに従って、圧縮、凝縮、絞り膨張、蒸発の状態変化を連続的に繰り返す。一方、給湯回路３１を循環する水は、冷媒との熱交換を繰り返すことにより、お湯となる。
【００９４】
空気調和機１０Ｃが長時間連続して稼働され、給湯回路３１を循環する水に十分な熱が与えられた場合には、水熱交換器５１において冷媒は、十分に冷却されず、冷凍回路２１を循環する冷媒の温度が上昇する。
【００９５】
このため、温度センサ４４によって検知された冷媒の温度が、第１冷媒基準温度を上回る場合には、制御部６１は、ファン２６から水熱交換器５１に室外空気が供給されるようにファン駆動部７１を制御する。これにより、水熱交換器５１において、冷媒を十分に冷却させることができ、室内側における空気調和機１０の冷房機能を安定させることができる。
【００９６】
一方で、ファン２６が駆動されると、水熱交換器５１において冷媒と室外空気との間で熱交換が行われる。ファン２６が相当時間駆動される場合には、冷媒の温度が相当程度低下する。冷媒の温度が第１冷媒基準温度よりも低い第２冷媒基準温度を下回った場合には、水熱交換器５１において、冷凍回路２１を流れる冷媒と、給湯回路３１を流れる水との間での熱交換率が低下する。
【００９７】
このため、温度センサ４４によって検知された冷媒の温度が、第２冷媒基準温度を下回った場合には、制御部６１は、ファン２６の駆動が停止するようにファン駆動部７１を制御する。これにより、水熱交換器５１において、冷媒と水との間で熱交換を効率よく行なうことができる。
【００９８】
以上のような構成を有することにより、実施の形態４に係る空気調和機１０Ｃは、実施の形態１に係る空気調和機１０とほぼ同様の効果が得られる。
【００９９】
なお、上述した実施の形態４に係る第１冷媒基準温度および第２冷媒基準温度と、実施の形態１に係る第１冷媒基準温度および第２冷媒基準温度とは、異なっていてもよい。
【０１００】
上述した実施の形態１から４においては、水熱交換器５１が、多列配管と複数のフィンを含むフィンアンドチューブ型の熱交換器である場合を例示したがこれに限定されず、冷媒用流路２３および水用流路３３が直接接触するように設けられていてもよい。
【０１０１】
上述した実施の形態１から４においては、ファン２６を駆動する際に、ポンプ３２の駆動を維持する場合を例示して説明したが、これに限定されず、ファン２６を駆動する際にポンプ３２を停止させてもよい。この場合には、その後にファン２６を停止させる際に、ポンプ３２を駆動させる。このようにすることにより、貯湯タンク３４のお湯の温度が下がりにくくなる。
【０１０２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  空気調和機、１２  室外機、１４  室内機、２１  冷凍回路、２２  圧縮機、２３  冷媒用流路、２３ａ  入口部、２３ｂ  出口部、２４  膨張弁、２５  室内側熱交換器、２６，２７  ファン、３１  給湯回路、３２  ポンプ、３３  水用流路、３４  貯湯タンク、３５  導入管、３６  逆止弁、４１，４３，４４  温度センサ、４２  圧力センサ、５１  水熱交換器、５２  フィン、５３  多列配管、６１  制御部、７１  ファン駆動部。
【図１】
2017090004.tif 000003
【図２】
2017090004.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017090004.tif 000006
【図５】
2017090004.tif 000007
【図６】
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【図７】
2017090004.tif 000009
【図８】
2017090004.tif 000010
【図９】
2017090004.tif 000011
【図１０】
2017090004.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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