JPH09196422A

JPH09196422A - 空気調和ユニット

Info

Publication number: JPH09196422A
Application number: JP8028430A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Takano; 伊之高野; Toshio Aoyama; 寿男青山; Manabu Hiraike; 学平池; Ryoichi Nakagawa; 良一中川; Yoshihiro Inumaru; 義弘犬丸; Kazunao Motoshima; 一修元嶋
Original assignee: NIPPON P MAC KK; NIPPON P-MAC KK
Current assignee: NIPPON P MAC KK; NIPPON P-MAC KK
Priority date: 1996-01-22
Filing date: 1996-01-22
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2016-01-22
Also published as: JP2901911B2

Abstract

(57)【要約】【課題】水熱源ヒートポンプ装置とファンコイルユニ
ットとが一体になった空気調和ユニットにおいて、きめ
細かい運転制御を行って省エネルギー効果を向上させ
る。【解決手段】還気（ＲＡ）を吸込空気としてユニット
ケース２の空気通路内に通流させると共に、通流中に処
理した空気を給気（ＳＡ）として室内に供給する空気調
和ユニット１において、冷媒対空気熱交換器３５と水対
空気熱交換器４１直列に配置する。上流側の水対空気熱
交換器４１と水対冷媒熱交換器３３を熱源水配管で接続
する。一定範囲の熱源水入口温度毎に、室内温度と予め
入力した基準温度とを比較して、圧縮機３１、四方弁３
２、水対空気熱交換器４１と水対冷媒熱交換器３３に対
する熱源水の通水切替を担う三方弁８を、制御装置１６
が行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水熱源ヒートポン
プ装置とファンコイルユニットとが一体になった空気調
和ユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からビル空調などにおいては、水熱
源ヒートポンプ装置やファンコイルユニットを適宜数設
置し、熱源水を循環させて冷房や暖房を行っている場合
が多いが、前者によれば、深夜電力を利用して蓄冷、蓄
熱を行って運転させることが難しく、消費電力の平準化
を図ることが困難であるという問題があり、一方後者に
よれば、冷房と暖房が混在した運転状況を実現する際
に、少なくとも３管路以上の配管を必要とし、設備費、
ランニングコストが嵩むという問題があった。

【０００３】このような問題を解決するための技術とし
て、例えば特公平６−６８３９２号公報、特公平７−１
０４０１９公報においては、水熱源ヒートポンプ装置と
ファンコイルユニットとが一体になった空気調和機器が
開示されている。これら先行開示技術によれば、２管路
で冷房、暖房の混在運転が可能であり、しかも消費電力
の平準化が図れるというメリットがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれら先
行開示技術においては、水熱源ヒートポンプ装置の稼働
及び／又はファンコイルユニットの稼働についての具体
的な制御手段が開示されておらず、そのため、さらなる
省エネルギー運転が可能な空気調和機器が望まれてい
た。また冷媒の飽和圧力の関係から熱源水の高温側温度
での空調機運転の制限があり、改善の余地があった。

【０００５】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、水熱源ヒートポンプ装置とファンコイルユニッ
トとが一体になった空気調和機器において、従来よりも
きめ細かい切替制御を可能としてより一層の省エネルギ
ー運転を実現し、また熱源水の高温側の運転制限を緩和
して、より広範な条件で運転できる空気調和ユニットを
提供することをその目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１によれば、圧縮機、膨脹弁、水対冷媒熱交
換器、冷媒配管に介装される冷房・暖房モード切替用の
四方弁、室内空調用の冷媒対空気熱交換器とが冷媒配管
で接続された構成の水熱源ヒートポンプ装置、及び送風
機を有するユニットケース内に、前記冷媒対空気熱交換
器と室内空調用の水対空気熱交換器とを、前記ユニット
ケースの空気通路内に直列に配置し、前記冷媒対空気熱
交換器と水対空気熱交換器に対していずれか一方あるい
は双方に通水、又は双方への通水を閉止させるための熱
源水通路の切替機能を有する弁と、熱源水入口温度を検
出する第１の温度検出装置と、室内温度を検出する第２
の温度検出装置と、これら第１の温度検出装置及び第２
の温度検出装置の検出結果に基づいて、少なくとも前記
圧縮機の発停、前記四方弁のモード切替、又は前記弁の
切替のいずれかを制御する制御装置とを備えたことを特
徴とする、空気調和ユニットが提供される。

【０００７】このような構成を有する空気調和ユニット
によれば、熱源水入口温度を検出する第１の温度検出装
置と、室内温度を検出する第２の温度検出装置との検出
結果に基づいて、圧縮機の発停、前記四方弁のモード切
替、又は前記弁の切替の少なくともいずれかが、制御装
置によって制御されるので、目標室内温度に室温を近づ
けるにあたり、熱源水及び処理する空気の温度を考慮し
て、最適な空調運転を実施することができる。例えばフ
ァンコイル運転、ヒートポンプ運転、あるいはファンコ
イル＋ヒートポンプ運転を適宜選択稼働させることが可
能になり、余分な電力を使用せず、負荷に応じた適切な
空調運転を、最小のエネルギーで実施することができ
る。

【０００８】また請求項２によれば、圧縮機、膨脹弁、
水対冷媒熱交換器、冷媒配管に介装される冷房・暖房モ
ード切替用の四方弁、室内空調用の冷媒対空気熱交換器
とが冷媒配管で接続された構成の水熱源ヒートポンプ装
置、及び送風機を有するユニットケース内に、前記冷媒
対空気熱交換器と、室内空調用の水対空気熱交換器とを
前記空気通路内に直列に配置し、前記冷媒対空気熱交換
器と水対空気熱交換器に対していずれか一方あるいは双
方に通水、又は双方への通水を閉止させるための熱源水
通路の切替機能を有する弁と、目的室の設定温度に室温
を近づけるために、前記圧縮機の発停、四方弁のモード
切替、弁の切替を制御する温度調節機構と、熱源水入口
温度検出装置と、室内温度検出装置とを備え、さらに、
設定温度を挟んで任意の温度幅毎に、複数の基準温度値
の入力を受け付ける機能を有すると共に、一定範囲の熱
源水入口温度毎に、室内温度とこれら各基準温度値とを
比較して前記温度調節機構に指示を与える、ＣＰＵを備
えたことを特徴とする、空気調和ユニットが提供され
る。

【０００９】この請求項２の空気調和ユニットによれ
ば、設定温度を挟んで任意の温度幅毎に複数の基準温度
値が受け付けられ、しかも一定範囲の熱源水入口温度毎
に、室内温度とこれら各基準温度値とが比較されて温度
調節機構に指示が与えられるので、基本となる熱源水の
温度毎に、常時室内の空気温度を監視して、無駄のない
最適な運転状況を実現できる。例えばファンコイル冷暖
房、水熱源冷暖房、両者の同時運転、送風運転等、条件
に応じた運転が省エネルギー下で実現できる。より具体
的にいえば、例えばファンコイル冷暖房で対処できる場
合にはヒートポンプを機能させない、送風でまかなえる
環境の場合には、熱源水の通水も閉止させる（即ち無駄
な水、通水のためのポンプを使わない）などの、きめこ
まかい制御を実施して極めて高い省エネルギー効果を実
現できる。

【００１０】また請求項３に記載の空気調和ユニット
は、室内からの還気を吸込空気としてユニットケースの
空気通路内に通流させると共に、通流中に処理した空気
を給気として室内に供給する空気調和のためのユニット
であって、圧縮機、膨脹弁、水対冷媒熱交換器、冷媒配
管に介装される冷房・暖房モード切替用の四方弁、室内
空調用の冷媒対空気熱交換器とが冷媒配管で接続された
構成の水熱源ヒートポンプ装置、及び送風機を有するユ
ニットケース内に、前記冷媒対空気熱交換器と、室内空
調用の水対空気熱交換器とを前記空気通路内に直列に配
置し、前記冷媒対空気熱交換器と水対空気熱交換器に対
していずれか一方あるいは双方に通水、又は双方への通
水を閉止させるための熱源水通路の切替機能を有する弁
と、目的室の設定温度（Ｔｓ）に室温を近づけるため
に、前記圧縮機の発停、四方弁のモード切替、弁の切替
を制御する温度調節機構と、熱源水入口温度検出装置
と、室内温度検出装置とを備え、さらに、温度調節機構
の特性最小値（Ｌ４）＜温度調整最小値（Ｌ３）＜前記
設定温度（Ｔｓ）＜温度調整最大値（Ｌ２）＜温度調節
機構の特性最大値（Ｌ１）の関係を有するこれら、温度
調節機構の特性最小値（Ｌ４）、温度調整最小値（Ｌ
３）、設定温度（Ｔｓ）、温度調整最大値（Ｌ２）、温
度調節機構の特性最大値（Ｌ１）の入力を受け付ける機
能を有すると共に、一定範囲の熱源水入口温度毎に、室
内温度とこれら各入力値とを比較して前記温度調節機構
に指示を与える、ＣＰＵを備えたことを特徴とする、空
気調和ユニットが提供される。

【００１１】この請求項３の空気調和ユニットでも、請
求項２の空気調和ユニットと同様、例えばファンコイル
による冷暖房、ヒートポンプによる水熱源冷暖房、両者
の同時運転、送風運転等、条件に応じた運転が省エネル
ギー下で実現できる。もちろんファンコイル冷暖房で対
処できる場合にはヒートポンプを機能させなかったり、
送風でまかなえる環境の場合には、熱源水の通水も閉止
させて、無駄な水や、通水のためのポンプを使わないな
どの、きめこまかい制御を実施することが可能できる。

【００１２】さらにまた以上の各空気調和ユニットにお
いて、水熱源ヒートポンプ装置に用いる冷媒を、請求項
４に記載したように、ＨＦＣ−１３４ａにすれば、なお
好ましい成果が得られる。即ちＨＦＣ−１３４ａは、こ
の種のヒートポンプ装置に用いられている従来の代表的
な冷媒であるＲ−２２よりも飽和圧力が低く、例えば６
０℃における飽和圧力は、Ｒ−２２が２５ｋｇｆ／ｃｍ
²であるのに対し、ＨＦＣ−１３４ａは１７ｋｇｆ／ｃ
ｍ²である。従って、例えばＲ−２２を使用する場合、
冷媒配管の肉厚を厚くしたり、圧縮機の耐久性を高くし
なければならなかったが、ＨＦＣ−１３４ａを使用する
ことにより、熱源水が６０℃における圧縮機の稼働が可
能になり、その結果広範囲の熱源水を使用することがで
き、２管式の冷温水配管における冬期の冷房運転も可能
となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき説明すれば、図１は、本実施形態にかかる空気調
和ユニット１の構成の概要を示しており、この空気調和
ユニット１は、ユニットケース２内に、ヒートポンプ部
（ＨＰ）３とファンコイル部（ＦＣ）４を備えている。

【００１４】前記ヒートポンプ部（ＨＰ）３は、冷媒配
管されて冷媒が循環する圧縮機３１、冷房モード・暖房
モードを切り替えるための四方弁３２、熱源水と冷媒と
の熱交換を行う水対冷媒熱交換器３３、膨張弁３４、及
び前記冷媒とユニットケース２内の空気通路内を流れる
空気との熱交換を行う冷媒対空気熱交換器３５によっ
て、可逆式の水熱源ヒートポンプ構成を有している。

【００１５】即ち、冷房運転時に冷媒対空気熱交換器３
５が蒸発器として機能する場合には、四方弁３２の切り
換えによって、圧縮機３１→四方弁３２→水対冷媒熱交
換器３３（凝縮器）→膨張弁３４→冷媒対空気熱交換器
（蒸発器）３５→四方弁３２→圧縮機３１の冷媒循環路
が形成され、暖房運転時に冷媒対空気熱交換器３４が凝
縮器として機能する場合には、四方弁３２の切り換えに
よって、圧縮機３１→四方弁３２→冷媒対空気熱交換器
３５（蒸発器）→膨張弁３４→水対冷媒熱交換器３３
（凝縮器）→四方弁３２→圧縮機３１の冷媒循環器が形
成されるようになっている。

【００１６】一方ファンコイルユニット部（ＦＣＵ）４
は、前記熱源水が流れるコイルを介して、この熱源水と
フィルタ５を通過してユニットケース２内の空気通路内
を流れる空気（例えば還気ＲＡ）とを熱交換する水対空
気熱交換器４１を有している。そしてこの水対空気熱交
換器４１と前記冷媒対空気熱交換器３５とは、空気通路
内で直列に配置されており、空気通路を通過する空気
は、給気ＳＡとして、ファン６によって目的室内に供給
される。また水対空気熱交換器４１と水対冷媒熱交換器
３３とは、水対空気熱交換器４１が上流側に位置するよ
うに、熱源水配管によって接続されている。

【００１７】前記熱源水は、例えば蓄熱槽（図示せず）
から往管７を通じて空気調和ユニット１内へと供給さ
れ、この往管７から三方弁８を介して、前記ファンコイ
ルユニット部（ＦＣＵ）４の水対空気熱交換器４１に供
給されたり、あるいはヒートポンプ部（ＨＰ）３の水対
冷媒熱交換器３３にのみ供給されたり、又はその双方へ
の通水が停止されるようになっている。即ち、三方弁８
の切替によって、水対空気熱交換器４１と水対冷媒熱交
換器３３への双方の供給、水対冷媒熱交換器３３のみへ
の供給、又はその何れにも供給しないことが自在となっ
ている。

【００１８】より詳述すれば、往管７における各空気調
和ユニット１への熱源水入口管部分に三方弁８が取り付
けられており、この三方弁８の一方の出口管９を水対空
気熱交換器４１の入口に、他方の出口管１０を水対冷媒
熱交換器３３の入口にそれぞれ接続すると共に、水対空
気熱交換器４１の出口管１１を水対冷媒熱交換器３３の
入口に接続し、水対冷媒熱交換器３３の出口管１２を還
管５に接続してある。かかる構成により、三方弁８を切
換動作することによって、三方弁８→水対空気熱交換器
４１→水対冷媒熱交換器３３へ通水すること、三方弁８
→水対冷媒熱交換器３３へ通水すること、水対空気熱交
換器４１と水対冷媒熱交換器３３のいずれにも熱源水を
通水させないことが任意に形成できる。

【００１９】三方弁８は、図２に示した構成を有してお
り、図示されるようにこの三方弁８は、その中心部から
三方向へと３つの接続管路８ａ、８ｂ、８ｃを有するバ
ルブケース８ｄと、このバルブケース８ｄ内の中心部空
間内に回転自在に設けられた弁体８ｅとを有している。
この弁体８ｅには、アングル形状の通路がその内部に形
成されている。これら３つの接続管路８ａ、８ｂ、８ｃ
は、接続管路８ａ、８ｂが相互に対向しており、接続管
路８ｃ、これら接続管路８ａ、８ｂに対して直交する位
置関係にある。そして接続管路８ａは出口管９と、接続
管路８ｂは出口管１０と、接続管路８ｃは往管７の熱源
水入口管部分とにそれぞれ接続されている。なお、８ｆ
は、前記弁体８ｅを回転させるためのモータである。

【００２０】三方弁８は以上のように構成されており、
前記三方弁８の切り換えによる熱源水の通流路の切り換
えと、圧縮機３１の発停制御との組み合わせによって、
次のような運転モードを選択できる（番号は、部材の引
用番号を表す）。運転モード三方弁８の水路圧縮機３１の発停ＦＣＵだけの運転８ａ→９（図３）ＯＦＦＦＣＵ＋ＨＰの運転８ａ→９（図３）ＯＮＨＰだけの運転８ｂ→１０（図２）ＯＮ温水時の冷房運転８ｂ→１０（図２）ＯＮ送風運転閉止（図４）ＯＦＦ

【００２１】なおここで、温水時の冷房運転とは、暖房
シーズンにおいて温水を蓄熱している状態で、ある空気
調和ユニット１では冷房運転をすることが必要とされる
場合である。最近のビルではＯＡ機器類の発熱によっ
て、暖房シーズンでもある特定の室だけを冷房すること
が求められる場合が多いので、そのような温水時の冷房
運転モードも提供しているのである。また送風運転と
は、空気を加熱または冷却することなく送風だけを必要
とする場合であり、扇風機効果や換気作用を得る場合に
有利となる。なおこの送風運転時においては、弁体８ｅ
の通路の開口部は、接続管路８ａ、８ｂのいずれにもか
からない位置になっている（図４）。

【００２２】従って、例えばメンテナンス等によって、
空気調和ユニット１を停止する場合にも、三方弁８を切
り換えて閉止させるだけでよく、往管７の管路を開閉す
る二方弁を別途設ける必要はないものである。なお送風
運転時においては、前記したように空気調和ユニット１
内への熱源水の供給そのものを停止させず、例えば図２
に示したように、三方弁８において水対冷媒熱交換器３
３側へと流路を開放し、かつ圧縮機３１を停止させれ
ば、加熱、冷却を伴わない送風運転が行えるが、通水さ
せている以上、例えば熱源水を揚水、送水するための適
宜のポンプ（図示せず）を作動させて電力を消費してい
る。従って三方弁８を閉止位置（図４）にして通水その
ものを停止させることにより、余分なエネルギー消費を
抑えることができる。

【００２３】また以上のような三方弁８の切り換えは、
モータ８ｆの作動によって遠隔にて操作でき、しかも弁
体８ｅは略ボール形状をなしているので、そのような操
作、切り換えが容易であって、構成も簡素化されてい
る。

【００２４】そして往管７と三方弁８との間には、熱源
水の入口温度を検出する温度検出装置１４が設けられ、
またユニットケース２の空気通路には、この空気通路を
流れる空気の入口温度を検出する温度検出装置１５が設
けられている。そしてこれら各温度検出装置１４、１５
の信号は、制御装置１６へと入力されるようになってい
る。

【００２５】制御装置１６は、図５に示したように、圧
縮機３１の発停、四方弁３２のモード切替、及び三方弁
８の切替を制御するＣＰＵ１７を備えており、前記温度
検出装置１４、１５の信号と、目的室の室温の設定温度
（Ｔｓ）と、前記温度調節機構の特性最小値（Ｌ４）、
温度調整最小値（Ｌ３）、温度調整最大値（Ｌ２）、温
度調節機構の特性最大値（Ｌ１）の入力を受け付ける機
能を有している。但し、Ｌ４＜Ｌ３＜Ｔｓ＜Ｌ２＜Ｌ１
である。

【００２６】ここで温度調節機構の特性最小値（Ｌ４）
と特性最大値（Ｌ１）は、運転モード切換点となるもの
であり、熱源水の温度条件により、目的室の室温の設定
温度（Ｔｓ）に合わせるために適した運転モードで温度
制御を行って運転させるが、当該モードで制御しきれず
に、室内温度が特性最小値（Ｌ４）又は特性最大値（Ｌ
１）に達した場合に、運転モード自体を切り換えて対応
させるようになっている。

【００２７】また温度調整最小値（Ｌ３）、温度調整最
大値（Ｌ２）は、温度制御許容範囲を定めるものであ
り、熱源水の温度条件により、目的室の室温の設定温度
（Ｔｓ）に合わせるために適した運転モードで空調機を
運転している際に、この許容範囲の温度を室内から検出
した場合、設定温度（Ｔｓ）に近づけるために圧縮機３
１の運転・停止、又は熱源水の閉止等を行う、運転モー
ド内での温度制御許容範囲となる。

【００２８】そして前記したように、前記制御装置１６
では、例えば、入力された目的室の設定温度（Ｔｓ）に
室温を近づけるために、前記温度検出装置１４、１５の
信号に基づいて、圧縮機３１の発停、冷媒回路における
四方弁３２のモード切替、熱源水回路における三方弁８
の切替を、ＣＰＵ１７が行う。

【００２９】本実施形態にかかる空気調和ユニット１
は、以上のように構成されており、次にその制御の例に
ついて説明する。

【００３０】１）５℃≦熱源水入口温度≦７℃のときモード：空気調和ユニットの吸込み温度、即ち空気通
路内に導入される還気（ＲＡ）が、設定温度Ｔｓより高
く、更に温度調節機構（サーモスタット）特性値の最大
値Ｌ１より高いと、水対空気熱交換器４１側に熱源水を
通水するように三方弁８を制御して、ファンコイルユニ
ット部（ＦＣＵ）４を冷房運転させ、同時に圧縮機３１
を稼働させてヒートポンプ部（ＨＰ）３も冷房運転させ
る。そしてて室温が温度調整最小値Ｌ３まで低下する
と、圧縮機３１を停止させてファンコイルユニット部
（ＦＣＵ）４のみを運転させる。ここで室温が上昇して
温度調整最大値Ｌ２に達した際には、再び圧縮機３１が
稼働されてファンコイルユニット部（ＦＣＵ）４とヒー
トポンプ部（ＨＰ）３の双方による冷房運転となり、以
後、Ｌ２とＬ３との間でヒートポンプ・ファンコイル冷
房運転とファンコイル冷房運転とを繰り返す。この制御
の様子を図６に示した。

【００３１】モード：ファンコイル冷房運転中に室内
負荷が減り、空気調和ユニットの吸込み温度が、温度調
節機構（サーモスタット）特性最小値Ｌ４に達した場合
は、熱源水を閉止させて、送風運転とする。そして室温
が上昇し、温度調整最大値Ｌ２に達した際には、三方弁
８を水対空気熱交換器４１側に熱源水を通水するように
制御して、ファンコイルユニット部（ＦＣＵ）４を冷房
運転させる。その時は圧縮機３１は稼働してないのでヒ
ートポンプは機能してない。以後、Ｌ２とＬ３との間
で、ファンコイル冷房運転と送風運転を繰り返す。この
制御の様子を図７に示した。

【００３２】２）７℃＜熱源水入口温度≦Ｔｓ−３℃の
ときモード：空気調和ユニット１の吸込み温度が、設定温
度Ｔｓより低く、温度調節機構（サーモスタット）特性
値の最小値Ｌ４に達すると、三方弁８を水対冷媒熱交換
器３３側に熱源水を通水するように切替えて、四方弁３
２をＯＮにして暖房モードにセットし、ヒートポンプ部
（ＨＰ）３を暖房モードに切換え、ヒートポンプ暖房運
転を行う。その後、室温が上昇して温度調整最大値Ｌ２
に達すると、三方弁８を熱源水を閉止させるように切換
えて送風運転させる。以後、Ｌ２とＬ３との間で、ヒー
トポンプ暖房運転と送風運転を繰り返す。ここで送風運
転のままで室温がＬ１まで上昇した場合は前記モード
で制御すし、Ｌ２とＬ３との間でファンコイル冷房運転
と送風運転とを繰り返す（図７）。

【００３３】負荷が増大し、モードで制御しても室温
が上昇し、Ｌ１に達した場合は、前記モードに切換
え、Ｌ２とＬ３との間でヒートポンプ・ファンコイル冷
房運転とファンコイル冷房運転とを繰り返す（図７）。

【００３４】３）Ｔｓ−３℃＜熱源水入口温度≦Ｔｓ＋
３℃のとき熱源入口水温が上記条件で、室温が低下し、温度調節機
構（サーモスタット）最小特性値Ｌ４以下になった際に
は、前記モードで制御し、Ｌ２とＬ３との間で、ヒー
トポンプ暖房運転と送風運転を繰り返す（図８）。

【００３５】モード：負荷が減少し、モード制御し
ても室温が上昇し、Ｌ１に達した場合には、熱源水を水
対冷媒熱交換器３３に通水するように三方弁８を切換え
て、四方弁３２を冷房モードに切換えて、ヒートポンプ
冷房運転とする。ここで室温が温度調整最小値Ｌ３に達
した場合は、三方弁８を切換えて熱源水の通水を閉止さ
せると共に、圧縮機３１も止めて送風運転となる。以
後、Ｌ２とＬ３との間でヒートポンプ冷房運転と送風運
転との繰返し運転となる（図８）。

【００３６】４）Ｔｓ＋３℃＜熱源水入口温度≦５０℃
のときモード：室温が温度調節機構（サーモスタット）最小
特性値Ｌ４より低いと、三方弁８を水対空気熱交換器４
１に通水するように切替えし、更に四方弁３２もＯＮに
して暖房モードに制御して、ヒートポンプ・ファンコイ
ル暖房運転とする（図９）。室温が温度調整最大値Ｌ２
に達した際には圧縮機３１を止めてファンコイル暖房運
転とする。以後、Ｌ２とＬ３との間で、ヒートポンプ・
ファンコイル暖房運転とファンコイル暖房運転との繰返
し運転となる。

【００３７】モード：負荷が減少し、ファンコイル暖
房運転で室温が上昇して、温度調節機構（サーモスタッ
ト）特性最大値Ｌ１に達した際には、熱源水を閉止して
送風運転とする。室温が下がりＬ３に達すると、熱源水
を水対空気熱交換器に通水してファンコイル暖房運転に
切り換える。以後、Ｌ２とＬ３との間でファンコイル暖
房運転と送風運転との繰返し運転となる（図９）。

【００３８】暖房時期において内部発熱の増大によって
室温がＬ１まで上昇すると、三方弁８を水対冷媒空気熱
交換器３３に通水し、四方弁３２をＯＦＦにして冷房モ
ードに切換えてヒートポンプ冷房運転とすることによ
り、前記モードの運転となる（図９）。この時には熱
回収が行われている。

【００３９】５）５０℃＜熱源水入口温度≦６０℃のと
き熱源水温度条件が上記の時に、室温が低くＬ４に達した
際には、モードの運転を行うため熱源水を水対空気熱
交換器４１に通水するように三方弁８を切換えてファン
コイル暖房運転を行い、室温がＬ２に達した場合は、熱
源水を閉止して送風運転とし、Ｌ２とＬ３との間でファ
ンコイル暖房運転と送風運転との繰返し運転とする（図
１０）。

【００４０】暖房時期において内部発熱の増大によって
室温がＬ１まで上昇すると、三方弁８を水対冷媒空気熱
交換器３３に通水し、四方弁３２を冷房モードに切換え
てヒートポンプ冷房運転とすることで、前記モードの
運転となる（図１０）。この時に熱回収が行われてい
る。そして送風運転時に室温が下がり、Ｌ４に達した場
合は前記モードの運転を行う（図１０）。

【００４１】６）６０℃＜熱源水入口温度＜７０℃のと
き熱源水温度条件が上記の時に、室温が低くＬ４に達した
際には、モードの運転を行うため熱源水を水対空気熱
交換器４１に通水するように三方弁８を切換えてファン
コイル暖房運転を行い、室温がＬ２に達した場合は、熱
源水を閉止して送風運転とし、Ｌ２とＬ３との間でファ
ンコイル暖房運転と送風運転との繰返し運転となる（図
１１）。なおヒートポンプ冷房運転は、特に水対冷媒熱
交換器３３は高温となるため、機能部品を保護するため
ヒートポンプ運転はさせないようにした）。

【００４２】７）その他、熱源水＜５℃、熱源水≧７０
℃の時は適宜の保護装置を働かせ、空気調和ユニット１
本体に水が流れないように、三方弁８で閉止させて空調
機は送風運転のままとなる。

【００４３】以上説明したように、本実施形態にかかる
空気調和ユニット１によれば、一定幅の熱源水の温度毎
に、きめ細かい制御が行え、ヒートポンプ部（ＨＰ）３
とファンコイルユニット部（ＦＣＵ）４のいずれか一
方、あるいは双方の冷房、暖房運転と、通水を閉止して
の送風運転とを巧みに切替えることで、無駄なエネルギ
ーを行わず、最適な空調が実施できる。なお以上説明し
た熱源水の温度幅毎の運転状況、及びそのときの三方弁
８の状態をまとめると、次の表１に示したようになる。

【００４４】

【表１】

【００４５】しかも本実施形態においては、冷媒として
ＨＦＣ−１３４ａを用いているので、熱源水が６０℃の
ときでも、圧縮機３１の稼働が可能であるから、従来よ
りも制御できる温度幅が大きくなっている。なお前記実
施形態では、熱源水温度の幅を、例えば設定温度「Ｔｓ
−３℃」のように設定していたが、この温度範囲は任意
に変更、設定できるものである。

【００４６】

【発明の効果】本願請求項１〜４に記載の空気調和ユニ
ットによれば、余分な電力を使用せず、負荷に応じた適
切な空調運転を、最小のエネルギーで実施することがで
きる。例えばファンコイル冷暖房、水熱源冷暖房、両者
の同時運転、送風のみの運転等、条件に応じた運転が省
エネルギー下で実現できる。特に請求項２、３の空気調
和ユニットでは、複数の基準温度の入力によって、きめ
細かい制御運転が可能である。また請求項４によれば、
従前の機器等を用いてユニットを構成しても、熱源水が
６０℃における圧縮機の稼働がそのまま可能になり、広
範囲の熱源水を使用することができ、２管式の冷温水配
管における冬期の冷房運転も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態にかかる空気調和ユニットの内部構造
を示す説明図である。

【図２】図１の空気調和ユニットに用いた三方弁におい
てヒートポンプ部側に通水しているときの状態を示す断
面図である。

【図３】図１の空気調和ユニットに用いた三方弁におい
てファンコイル部側に通水しているときの状態を示す断
面図である。

【図４】図１の空気調和ユニットに用いた三方弁におい
て通水を閉止しているときの状態を示す断面図である。

【図５】図１の空気調和ユニットにおける制御装置の構
成を示す説明図である。

【図６】５℃≦熱源水入口温度≦７℃の時の温度調節機
構等の特性を示すグラフである。

【図７】７℃＜熱源水入口温度≦Ｔｓ−３℃の時の温度
調節機構等の特性を示すグラフである。

【図８】Ｔｓ−３℃＜熱源水入口温度≦Ｔｓ＋３の時温
度調節機構等の特性を示すグラフである。

【図９】Ｔｓ＋３℃＜熱源水入口温度≦５０℃の時の温
度調節機構等の特性を示すグラフである。

【図１０】５０℃＜熱源水入口温度≦６０℃の時の温度
調節機構等の特性を示すグラフである。

【図１１】６０℃＜熱源水入口温度＜７０℃の時の温度
調節機構等の特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１空気調和ユニット２ユニットケース３ヒートポンプ部（ＨＰ）４ファンコイルユニット部（ＦＣＵ）６ファン７往管８三方弁１３還管１４、１５温度検出装置１６制御装置１７ＣＰＵ３１圧縮機３２四方弁３３水対冷媒熱交換器３４膨張弁３５冷媒対空気熱交換器４１水対空気熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者犬丸義弘神奈川県厚木市南町13−19 聖マンション 306 (72)発明者元嶋一修神奈川県厚木市戸田483−９

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機、膨脹弁、水対冷媒熱交換器、冷
媒配管に介装される冷房・暖房モード切替用の四方弁、
室内空調用の冷媒対空気熱交換器とが冷媒配管で接続さ
れた構成の水熱源ヒートポンプ装置、及び送風機を有す
るユニットケース内に、前記冷媒対空気熱交換器と室内
空調用の水対空気熱交換器とを、前記ユニットケースの
空気通路内に直列に配置し、前記水対冷媒気熱交換器と
水対空気熱交換器に対していずれか一方あるいは双方に
通水、又は双方への通水を閉止させるための熱源水通路
の切替機能を有する弁と、熱源水入口温度を検出する第
１の温度検出装置と、室内温度を検出する第２の温度検
出装置と、これら第１の温度検出装置及び第２の温度検
出装置の検出結果に基づいて、少なくとも前記圧縮機の
発停、前記四方弁のモード切替、又は前記弁の切替のい
ずれかを制御する制御装置とを備えたことを特徴とす
る、空気調和ユニット。
【請求項２】圧縮機、膨脹弁、水対冷媒熱交換器、冷
媒配管に介装される冷房・暖房モード切替用の四方弁、
室内空調用の冷媒対空気熱交換器とが冷媒配管で接続さ
れた構成の水熱源ヒートポンプ装置、及び送風機を有す
るユニットケース内に、前記冷媒対空気熱交換器と、室
内空調用の水対空気熱交換器とを前記空気通路内に直列
に配置し、前記水対冷媒気熱交換器と水対空気熱交換器
に対していずれか一方あるいは双方に通水、又は双方へ
の通水を閉止させるための熱源水通路の切替機能を有す
る弁と、目的室の設定温度に室温を近づけるために、前
記圧縮機の発停、四方弁のモード切替、弁の切替を制御
する温度調節機構と、熱源水入口温度検出装置と、室内
温度検出装置とを備え、さらに、設定温度を挟んで任意
の温度幅毎に、複数の基準温度値の入力を受け付ける機
能を有すると共に、一定範囲の熱源水入口温度毎に、室
内温度とこれら各基準温度値とを比較して前記温度調節
機構に指示を与える、ＣＰＵを備えたことを特徴とす
る、空気調和ユニット。
【請求項３】室内からの還気を吸込空気としてユニッ
トケースの空気通路内に通流させると共に、通流中に処
理した空気を給気として室内に供給する空気調和のため
のユニットであって、圧縮機、膨脹弁、水対冷媒熱交換
器、冷媒配管に介装される冷房・暖房モード切替用の四
方弁、室内空調用の冷媒対空気熱交換器とが冷媒配管で
接続された構成の水熱源ヒートポンプ装置、及び送風機
を有するユニットケース内に、前記冷媒対空気熱交換器
と、室内空調用の水対空気熱交換器とを前記空気通路内
に直列に配置し、前記水対冷媒気熱交換器と水対空気熱
交換器に対していずれか一方あるいは双方に通水、又は
双方への通水を閉止させるための熱源水通路の切替機能
を有する弁と、目的室の設定温度（Ｔｓ）に室温を近づ
けるために、前記圧縮機の発停、四方弁のモード切替、
弁の切替を制御する温度調節機構と、熱源水入口温度検
出装置と、室内温度検出装置とを備え、さらに、温度調
節機構の特性最小値（Ｌ４）＜温度調整最小値（Ｌ３）
＜前記設定温度（Ｔｓ）＜温度調整最大値（Ｌ２）＜温
度調節機構の特性最大値（Ｌ１）の関係を有するこれ
ら、温度調節機構の特性最小値（Ｌ４）、温度調整最小
値（Ｌ３）、設定温度（Ｔｓ）、温度調整最大値（Ｌ
２）、温度調節機構の特性最大値（Ｌ１）の入力を受け
付ける機能を有すると共に、一定範囲の熱源水入口温度
毎に、室内温度とこれら各入力値とを比較して前記温度
調節機構に指示を与える、ＣＰＵを備えたことを特徴と
する、空気調和ユニット。
【請求項４】水熱源ヒートポンプ装置に用いられる冷
媒は、ＨＦＣ−１３４ａであることを特徴とする、請求
項１、２又は３に記載の空気調和ユニット。