JP6490095B2 - 空気調和システム - Google Patents

Description

本発明は、換気装置を備えた空気調和システムに関するものである。

従来、室外空気を加熱手段で加熱し、加熱した空気を室内に供給して該室内を暖房する換気装置が提案されている。このような換気装置は、例えば、室内の設定温度と室外温度との差に基づいて加熱量が制御される構成となっている（例えば特許文献１参照）。

また、従来、室内空気を加熱する室内機を上記の換気装置と共に室内に設置する空気調和システムも提案されている。

特開２０１０−２４９３７８号公報

従来の空気調和システムは、室内機及び換気装置の双方で室内を暖房する際、室内機及び換気装置が各々単独で動作していた。このため、従来の空気調和システムは、室内機及び換気装置の双方で室内を暖房する際、効率が悪化してしまうという課題があった。

詳しくは、換気装置が設置された室内の暖房負荷は、概略、「室内の暖房負荷＝外気負荷＋その他暖房負荷−内部発熱」となる。外気負荷とは、換気によって発生する暖房負荷である。その他暖房負荷とは、壁、窓等からの熱漏洩、及び、隙間風による熱漏洩等で発生する暖房負荷である。内部発熱とは、人体、機器、照明からの発熱、及び日射熱等である。

例えば、外気負荷が２０［ｋｗ］、その他暖房負荷が８［ｋｗ］、及び、内部発熱が５［ｋｗ］の場合、室内の暖房負荷は、２０［ｋｗ］＋８［ｋｗ］−５［ｋｗ］＝２３［ｋｗ］となる。このとき、換気装置の加熱能力が２０［ｋｗ］あるとした場合、従来の空気調和システムは、室内機及び換気装置が各々単独で動作していたため、換気装置が２０［ｋｗ］の外気負荷を担う。したがって、室内機は、３［ｋｗ］の加熱を行うこととなる。

ここで、一般的に、室内機及び換気装置は、風量が大きい程、加熱能力が大きくなる。また、同一の加熱量を発生させる場合、風量が大きいほど、効率が良くなる。空気を加熱する加熱手段の温度を低減させられるからである。また、一般的に、室内機の方が、換気装置よりも風量が大きい。室外空気が室内に入って、室内温度が低下しすぎることを防止するため、換気装置の風量を必要最小限に抑えたいからである。したがって、上記の例の場合、加熱能力が低い換気装置の方が、加熱能力の高い室内機よりも大きな加熱量を発生することとなり、空気調和システムの効率が悪化してしまう。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、室内機及び換気装置の双方で室内を暖房する際、従来よりも効率を向上させることができる空気調和システムを提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和システムは、第１圧縮機、第１室外熱交換器、第１膨張装置及び第１室内熱交換器を有する第１冷凍サイクル回路と、第１加熱手段として前記第１室内熱交換器を有し、室内の空気を該第１加熱手段で加熱して前記室内へ戻す室内機と、第２加熱手段を有し、室外空気を該第２加熱手段で加熱して前記室内へ供給する換気装置と、前記室内機及び前記換気装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記室内の暖房負荷を推定する空調負荷推定手段と、閾値を記憶する記憶手段と、前記空調負荷推定手段が推定した前記暖房負荷と前記閾値とを比較し、前記室内機及び前記換気装置の加熱量を制御する加熱量制御手段と、を有し、該加熱量制御手段は、前記暖房負荷が前記閾値以上の場合、前記室内機及び前記換気装置のうちで加熱能力が低い方の装置の加熱量を最低凝縮温度以上最高凝縮温度以下かつ非ゼロで一定に制御し、前記室内機及び前記換気装置のうちで加熱能力が高い方の装置の加熱量を可変に制御する構成である。

本発明に係る空気調和システムは、室内機及び換気装置の双方で室内を暖房する際、室内機及び換気装置のうちで加熱能力が低い方の装置の加熱量を一定に制御し、室内機及び換気装置のうちで加熱能力が高い方の装置の加熱量を可変に制御する構成となっている。このため、本発明に係る空気調和システムは、室内機及び換気装置の双方で室内を暖房する際、従来よりも効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和システムの概略図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和システムの冷凍サイクル回路を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和システムの換気装置を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和システムの運転モード決定方法を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和システムにおける低暖房負荷時の運転モードを説明するための説明図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和システムにおける低暖房負荷時の運転モードの別の一例を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和システムにおける高暖房負荷時の運転モードを説明するための説明図である。 本実施の形態に係る空気調和システムにおける暖房運転時の運転モードの切替制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る空気調和システムにおける高暖房負荷時の運転モードの別の一例を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和システムの換気装置の別の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和システムの空調負荷推定手段における暖房負荷推定手段の一例を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和システムの運転モード決定方法の別の一例を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和システム別の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和システムの換気装置のさらに別の一例を示す概略図である。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和システムの概略図である。図２は、この空気調和システムの冷凍サイクル回路を示す冷媒回路図である。また、図３は、この空気調和システムの換気装置を示す概略図である。
以下、図１〜図３を用いて、本実施の形態に係る空気調和システム１００の構成について説明する。なお、図１及び図２では、複数台の室内機１と１台の換気装置３とを有する空気調和システム１００が記載されている。しかしながら、室内機１及び換気装置３の台数はあくまでも一例であり、室内機１を１台にしてもよいし、換気装置３を複数台にしてもよい。

本実施の形態に係る空気調和システム１００は、同一の室内２００に設置された室内機１及び換気装置３を備えている。室内機１は、室内２００の空気を第１加熱手段で加熱して室内２００へ戻すものである。また、換気装置３は、室外空気を第２加熱手段で加熱して室内２００へ供給するものである。図３に示すように、換気装置３には、室外空気（ＯＡ）の温度を検知するＯＡ温度検出装置３１、及び、室内２００の空気（ＲＡ）の温度を検知するＲＡ温度検出装置３２が設けられている。
ここで、ＯＡ温度検出装置３１が、本発明の室外温度検出装置に相当する。また、ＲＡ温度検出装置３２が、本発明の室内温度検出装置に相当する。なお、ＯＡ温度検出装置３１及びＲＡ温度検出装置３２の設置位置は任意であり、換気装置３の外部に設けてもよい。

また、詳細は後述するが、本実施の形態に係る空気調和システム１００は、第１冷凍サイクル回路１１及び第２冷凍サイクル回路２１を備えている。そして、第１冷凍サイクル回路１１の室内熱交換器１６を室内機１の第１加熱手段として用い、第２冷凍サイクル回路２１の室内熱交換器２６を換気装置３の第２加熱手段として用いている。このため、本実施の形態１に係る空気調和システム１００は、第１冷凍サイクル回路１１の一部の構成を収納する室外機２を備え、当該室外機２と室内機１とを冷媒配管１０１で接続している。また、本実施の形態に係る空気調和システム１００は、第２冷凍サイクル回路２１の一部の構成を収納する室外機４を備え、当該室外機４と換気装置３とを冷媒配管１０２で接続している。すなわち、本実施の形態では、室内機系統が室内機１及び室外機２で構成され、換気装置系統が換気装置３及び室外機４で構成されている。

図２に示すように、第１冷凍サイクル回路１１は、圧縮機１２、室外熱交換器１４、膨張装置１５、及び、室内熱交換器１６を備えている。また、本実施の形態に係る第１冷凍サイクル回路１１は、室内機１において冷房及び暖房の双方を実現するため、四方弁１３も備えている。
ここで、圧縮機１２が、本発明の第１圧縮機に相当する。室外熱交換器１４が、本発明の第１室外熱交換器に相当する。膨張装置１５が、本発明の第１膨張装置に相当する。また、室内熱交換器１６が、本発明の第１室内熱交換器に相当する。

圧縮機１２は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものである。圧縮機１２の種類は特に限定されるものではなく、例えば、レシプロ、ロータリー、スクロール又はスクリュー等の各種タイプの圧縮機構を用いて圧縮機１２を構成することができる。圧縮機１２は、インバーター等により回転数が可変に制御可能なタイプのもので構成するとよい。この圧縮機１２の吐出口及び吸入口には、四方弁１３が接続されている。

四方弁１３は、圧縮機１２の吐出口の接続先を室外熱交換器１４又は室内熱交換器１６の一方に切り替え、圧縮機１２の吸入口を室外熱交換器１４又は室内熱交換器１６の他方に切り替えるものである。

室外熱交換器１４は、内部を流れる冷媒と室外空気とを熱交換させる空気式熱交換器である。室外熱交換器１４の周辺に、熱交換対象である室外空気を室外熱交換器１４に供給する室外送風機１７を設けるとよい。この室外熱交換器１４は、膨張装置１５を介して、室内熱交換器１６と接続されている。

膨張装置１５は、例えば膨張弁であり、冷媒を減圧して膨張させるものである。

室内熱交換器１６は、内部を流れる冷媒と室内２００の空気とを熱交換させる空気式熱交換器である。室内熱交換器１６の周辺に、熱交換対象である室内２００の空気を室内熱交換器１６に供給する室内送風機１８を設けるとよい。
ここで、室内送風機１８が、本発明の第１送風機に相当する。

上述の第１冷凍サイクル回路１１の各構成要素は、室内機１及び室外機２に収納されている。詳しくは、室内機１には、膨張装置１５、室内熱交換器１６及び室内送風機１８が収納されている。また、室外機２には、圧縮機１２、四方弁１３、室外熱交換器１４、及び室外送風機１７が収納されている。なお、膨張装置１５の設置位置は任意であり、室外機２に収納されてもよい。

また、図２に示すように、第２冷凍サイクル回路２１は、圧縮機２２、室外熱交換器２４、膨張装置２５、及び、室内熱交換器２６を備えている。また、本実施の形態に係る第２冷凍サイクル回路２１は、換気装置３において冷房及び暖房の双方を実現するため、四方弁２３も備えている。
ここで、圧縮機２２が、本発明の第２圧縮機に相当する。室外熱交換器２４が、本発明の第２室外熱交換器に相当する。膨張装置２５が、本発明の第２膨張装置に相当する。また、室内熱交換器２６が、本発明の第２室内熱交換器に相当する。

圧縮機２２は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものである。圧縮機２２の種類は特に限定されるものではなく、例えば、レシプロ、ロータリー、スクロール又はスクリュー等の各種タイプの圧縮機構を用いて圧縮機２２を構成することができる。圧縮機２２は、インバーター等により回転数が可変に制御可能なタイプのもので構成するとよい。この圧縮機２２の吐出口及び吸入口には、四方弁２３が接続されている。

四方弁２３は、圧縮機２２の吐出口の接続先を室外熱交換器２４又は室内熱交換器２６の一方に切り替え、圧縮機２２の吸入口を室外熱交換器２４又は室内熱交換器２６の他方に切り替えるものである。

室外熱交換器２４は、内部を流れる冷媒と室外空気とを熱交換させる空気式熱交換器である。室外熱交換器２４の周辺に、熱交換対象である室外空気を室外熱交換器２４に供給する室外送風機２７を設けるとよい。この室外熱交換器２４は、膨張装置２５を介して、室内熱交換器２６と接続されている。

膨張装置２５は、例えば膨張弁であり、冷媒を減圧して膨張させるものである。

室内熱交換器２６は、内部を流れる冷媒と室外空気とを熱交換させる空気式熱交換器である。室内熱交換器２６の周辺に、熱交換対象である室外空気を換気装置３内に取り込んで室内熱交換器２６に供給する給気用送風機２８を設けるとよい。
ここで、給気用送風機２８が、本発明の第２送風機に相当する。

上述の第２冷凍サイクル回路２１の各構成要素は、換気装置３及び室外機４に収納されている。詳しくは、換気装置３には、膨張装置２５、室内熱交換器２６及び給気用送風機２８が収納されている。また、室外機４には、圧縮機２２、四方弁２３、室外熱交換器２４、及び室外送風機２７が収納されている。なお、膨張装置２５の設置位置は任意であり、室外機４に収納されてもよい。

また、図１に示すように、本実施の形態に係る空気調和システム１００は、室内機１及び換気装置３を制御する制御装置４０を備えている。この制御装置４０は、例えばマイコンであり、記憶手段４１、空調負荷推定手段４２及び凝縮温度制御手段４３を備えている。

記憶手段４１は、室内２００の目標温度である設定温度、及び、凝縮温度制御手段４３の加熱量制御に用いる閾値等を記憶するものである。

空調負荷推定手段４２は、室内２００の暖房負荷を推定するものである。ここで、室内２００の暖房負荷は、概略、「室内２００の暖房負荷＝外気負荷＋その他暖房負荷−内部発熱」となる。外気負荷とは、換気によって発生する暖房負荷である。その他暖房負荷とは、壁、窓等からの熱漏洩、及び、隙間風による熱漏洩等で発生する暖房負荷である。内部発熱とは、人体、機器、照明からの発熱、及び日射熱等である。暖房負荷がマイナスの場合は、冷房負荷ということになる。

凝縮温度制御手段４３は、空調負荷推定手段４２が推定した暖房負荷と記憶手段４１に記憶された閾値Ｌ０とを比較し、室内機１及び換気装置３の加熱量を制御するものである。詳しくは、凝縮温度制御手段４３は、暖房負荷が閾値Ｌ０以上の場合、室内機１及び換気装置３のうちで加熱能力が低い方の装置の加熱量を一定に制御し、室内機１及び換気装置３のうちで加熱能力が高い方の装置の加熱量を可変に制御するものである。また、凝縮温度制御手段４３は、暖房負荷が閾値Ｌ０よりも小さい場合、室内機１及び換気装置３の一方の加熱を停止させ、室内機１及び換気装置３の他方の加熱量を可変に制御するものである。
ここで、凝縮温度制御手段４３が、本発明の加熱量制御手段に相当する。

なお、上述のように、本実施の形態に係る空気調和システム１００は、第１冷凍サイクル回路１１の室内熱交換器１６を室内機１の第１加熱手段として用い、第２冷凍サイクル回路２１の室内熱交換器２６を換気装置３の第２加熱手段として用いている。このため、本実施の形態に係る凝縮温度制御手段４３は、第１冷凍サイクル回路１１の凝縮温度を制御することにより、室内機１の加熱量を制御する。具体的には、凝縮温度制御手段４３は、圧縮機１２の回転数、膨張装置１５の開度及び室内送風機１８の回転数のうち、少なくとも１つを制御することにより、第１冷凍サイクル回路１１の凝縮温度を制御する。また、凝縮温度制御手段４３は、第２冷凍サイクル回路２１の凝縮温度を制御することにより、換気装置３の加熱量を制御する。具体的には、凝縮温度制御手段４３は、圧縮機２２の回転数、膨張装置２５の開度及び給気用送風機２８の回転数のうち、少なくとも１つを制御することにより、第２冷凍サイクル回路２１の凝縮温度を制御する。なお、凝縮温度制御手段４３は、圧縮機１２、室内送風機１８、圧縮機２２及び給気用送風機２８の駆動及び停止も制御できる構成となっている。

ここで、一般的に、室内機及び換気装置は、風量が大きい程、加熱能力が大きくなる。また、同一の加熱量を発生させる場合、風量が大きいほど、効率が良くなる。空気を加熱する加熱手段の温度を低減させられるからである。そして、本実施の形態に係る空気調和システム１００は、室内機１の方が、換気装置３よりも風量が大きい。室外空気が室内２００に入って、室内２００の室温が低下しすぎることを防止するためである。したがって本実施の形態に係る凝縮温度制御手段４３は、室内機１の方が換気装置３よりも加熱能力が高い装置であるとして、室内機１及び換気装置３の加熱量を制御している。どちらの装置の方が加熱能力が高いかという情報は、記憶手段４１に記憶されている。

また、本実施の形態に係る凝縮温度制御手段４３は、室内機１及び換気装置３の加熱量を可変に制御する際、設定温度とＲＡ温度検出装置３２の検出値（換言すると、室内２００の室内温度）との差に基づいて加熱量を制御する構成となっている。

続いて、本実施の形態に係る空気調和システム１００の動作について説明する。

室内機１で室内２００を冷房する場合、第１冷凍サイクル回路１１は次のように動作する。
圧縮機１２で圧縮された冷媒は、高温高圧のガス冷媒となり、室外熱交換器１４に送り込まれる。室外熱交換器１４に流れ込んだ冷媒は、室外空気に熱を放出することで液化する。液化した冷媒は、膨張装置１５で減圧されて気液二相状態となる。膨張装置１５で減圧されて気液二相状態となった冷媒は、室内熱交換器１６に流入し、室内２００の空気から熱を吸収することで（室内２００の空気を冷却することで）ガス化する。ガス化した冷媒は圧縮機１２に戻る。一方、室内熱交換器１６で冷却された空気は、再び室内２００へ戻る。これにより、室内機１で室内２００を冷房することが可能となる。

また、室内機１で室内２００を暖房する場合、第１冷凍サイクル回路１１は次のように動作する。
圧縮機１２で圧縮された冷媒は、高温高圧のガス冷媒となる。圧縮機１２で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器１６に送り込まれる。室内熱交換器１６に流れ込んだ冷媒は、室内２００の空気に熱を放出することで（室内２００の空気を加熱することで）液化する。液化した冷媒は、膨張装置１５で減圧されて気液二相状態となり、室外熱交換器１４にて室外空気から熱を吸収することでガス化する。ガス化した冷媒は圧縮機１２に戻る。一方、室内熱交換器１６で加熱された空気は、再び室内２００へ戻る。これにより、室内機１で室内２００を暖房することが可能となる。

また、換気装置３で室内２００を冷房する場合、第２冷凍サイクル回路２１は次のように動作する。
圧縮機２２で圧縮された冷媒は、高温高圧のガス冷媒となり、室外熱交換器２４に送り込まれる。室外熱交換器２４に流れ込んだ冷媒は、室外空気に熱を放出することで液化する。液化した冷媒は、膨張装置２５で減圧されて気液二相状態となる。膨張装置２５で減圧されて気液二相状態となった冷媒は、室内熱交換器２６に流入し、換気装置３内に取り込まれた室外空気から熱を吸収することで（室外空気を冷却することで）ガス化する。ガス化した冷媒は圧縮機２２に戻る。一方、室内熱交換器２６で冷却された室外空気は、室内２００に供給される。これにより、換気装置３で室内２００を冷房することが可能となる。

また、換気装置３で室内２００を暖房する場合、第２冷凍サイクル回路２１は次のように動作する。
圧縮機２２で圧縮された冷媒は、高温高圧のガス冷媒となる。圧縮機２２で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器２６に送り込まれる。室内熱交換器２６に流れ込んだ冷媒は、換気装置３内に取り込まれた室外空気に熱を放出することで（室外空気を加熱することで）液化する。液化した冷媒は、膨張装置２５で減圧されて気液二相状態となり、室外熱交換器２４にて室外空気から熱を吸収することでガス化する。ガス化した冷媒は圧縮機２２に戻る。一方、室内熱交換器２６で加熱された室外空気は、室内２００に供給される。これにより、換気装置３で室内２００を暖房することが可能となる。

ここで、上述のように、本実施の形態に係る空気調和システム１００は、室内２００を暖房する際、室内２００の暖房負荷に基づいて、運転モードを異ならせている。

具体的には、制御装置４０の空調負荷推定手段４２は、室内２００の暖房負荷を推定する。そして、制御装置４０の凝縮温度制御手段４３は、空調負荷推定手段４２が推定した暖房負荷と記憶手段４１に記憶された閾値Ｌ０とを比較する。

そして、図４に示すように、室内２００の暖房負荷が閾値Ｌ０よりも小さいゾーン１の場合、凝縮温度制御手段４３は図５に示す運転モードで室内機１及び換気装置３を制御する。また、室内２００の暖房負荷が閾値Ｌ０以上となるゾーン２の場合、凝縮温度制御手段４３は図７に示す運転モードで室内機１及び換気装置３を制御する。

具体的には、低暖房負荷時のゾーン１の場合、図５に示すように、室内２００の暖房を行う際、凝縮温度制御手段４３は、室内機１の加熱を停止させ、換気装置３の加熱量を可変に制御して、室内２００を暖房する。詳しくは、凝縮温度制御手段４３は、設定温度とＲＡ温度検出装置３２の検出値との差ΔＴ（＝設定温度−ＲＡ温度検出装置３２の検出値）を算出する。そして、凝縮温度制御手段４３は、ΔＴがΔＴ＞Ｔ１［Ｋ］の場合、第２冷凍サイクル回路２１の凝縮温度がＣＴｍａｘとなるように、第２冷凍サイクル回路２１を動作させる。また、凝縮温度制御手段４３は、ΔＴが０［Ｋ］≦ΔＴ≦Ｔ１［Ｋ］の場合、ΔＴの大きさに応じて第２冷凍サイクル回路２１の凝縮温度を変化させて、第２冷凍サイクル回路２１を動作させる。詳しくは、凝縮温度制御手段４３は、ΔＴが大きくなる程第２冷凍サイクル回路２１の凝縮温度を大きくして、第２冷凍サイクル回路２１を動作させる。また、凝縮温度制御手段４３は、ΔＴがＴ２［Ｋ］≦ΔＴ＜０［Ｋ］の場合、第２冷凍サイクル回路２１の凝縮温度がＣＴｍｉｎとなるように、第２冷凍サイクル回路２１を動作させる。また、凝縮温度制御手段４３は、ΔＴがΔＴ＜Ｔ２［Ｋ］の場合、換気装置３の加熱を停止させる。つまり、第２冷凍サイクル回路２１の少なくとも圧縮機２２を停止させる。また、ΔＴがΔＴ＜Ｔ２［Ｋ］の場合、室内２００の室温が設定温度に対して高くなりすぎているということで、室内機１で室内２００の冷房運転を行う。

ここで、図５に示すＣＴｍａｘは、第２冷凍サイクル回路２１が動作可能な最高凝縮温度である。このＣＴｍａｘは耐圧等で決定される。また、図５に示すＣＴｍｉｎは、第２冷凍サイクル回路２１が動作可能な最低凝縮温度である。このＣＴｍｉｎは、換気装置３から吹き出される空気の温度の下限値、及び、第２冷凍サイクル回路２１の動作時に許容される冷媒の最小高低圧差等から決定される。また、Ｔ１は、快適性上許容される温度差であり、例えば１［Ｋ］に設定される。Ｔ２は、換気装置３の加熱を停止する温度差ΔＴであり、サーモＯＦＦ点にあたる。Ｔ２も、快適性上許容される温度差であり、例えば１［Ｋ］に設定される。

このような動作にすることで、室内２００暖房負荷が小さい場合（低暖房負荷の場合）、換気装置３の暖房しすぎによる室内機１の冷房負荷増大を防止し、空気調和システム１００の消費電力量を低減することが可能となる。

近年、建物の断熱性能が向上している。このため、従来の空気調和システムの場合、外気から導入される空気のエンタルピーが低い冬期においても、室内は冷房負荷となるケースが多い。つまり、従来の空気調和システムの場合、換気装置で室内を暖房すると、室内を逆に暖め過ぎて室内機側の冷房負荷を増やしてしまうといった課題があった。例えば、外気負荷が１０［ｋｗ］、内部発熱が５［ｋｗ］の場合を想定する。また、建物の断熱性能の向上により、その他暖房負荷が２［ｋｗ］であったとする。この場合、室内の暖房負荷（＝外気負荷＋その他暖房負荷−内部発熱）は、１０［ｋｗ］＋２［ｋｗ］−５［ｋｗ］＝７［ｋｗ］となる。このとき、従来の空気調和システムにおいては、室内機及び換気装置が各々単独で動作していたため、室内の設定温度と室外温度との差に基づいて加熱量が制御される換気装置は、換気によって発生する暖房負荷である外気負荷の全てを担う。このため、室内の暖房負荷（＝外気負荷＋その他暖房負荷−内部発熱）は、０［ｋｗ］＋２［ｋｗ］−５［ｋｗ］＝−３［ｋｗ］となり、室内機で室内を冷房しなければならない。

これに対して、本実施の形態に係る空気調和システム１００は、上述のように、室内２００の設定温度と室内２００の室内温度との差に基づいて、換気装置３の加熱量が制御される。このため、外気負荷の一部を担うように換気装置３を動作させることができる（例えば７［ｋｗ］の加熱）。このため、本実施の形態に係る空気調和システム１００においては、室内２００の暖房負荷（＝外気負荷＋その他暖房負荷−内部発熱）を３［ｋｗ］＋２［ｋｗ］−５［ｋｗ］＝０［ｋｗ］とでき、室内機１での室内２００の冷房を回避できる。したがって、空気調和システム１００の消費電力量を低減することが可能となる。

なお、図５に示した運転モードにおいては、ΔＴがΔＴ＜Ｔ２［Ｋ］の場合、換気装置３の加熱を停止させる。この場合、温度の低い外気が直接室内２００に供給され、室内２００の快適性が低下するというということがあるかもしれない。このような場合、図６に示すように、ΔＴがΔＴ＜Ｔ２［Ｋ］の場合でも、第２冷凍サイクル回路２１の凝縮温度がＣＴｍｉｎとなるように、第２冷凍サイクル回路２１を動作させてもよい。

一方、高暖房負荷時のゾーン２の場合、図７に示すように、室内２００の暖房を行う際、凝縮温度制御手段４３は、室内機１及び換気装置３の双方の加熱量を制御する。

詳しくは、加熱能力が低い換気装置３は、図７（Ａ）に示すように、一定の加熱量に制御される。つまり、凝縮温度制御手段４３は、第２冷凍サイクル回路２１の凝縮温度がＣＴｍｉｎで一定となるように第２冷凍サイクル回路２１を動作させる。なお、換気装置３の加熱量を一定にする当該動作では、第２冷凍サイクル回路２１の凝縮温度は、必ずしもＣＴｍｉｎである必要はなく、ＣＴｍａｘとＣＴｍｉｎとの間の凝縮温度であればよい。

また、加熱能力が高い室内機１は、加熱量が可変に制御される。つまり、凝縮温度制御手段４３は、設定温度とＲＡ温度検出装置３２の検出値との差ΔＴｉ（＝設定温度−ＲＡ温度検出装置３２の検出値）を算出する。そして、凝縮温度制御手段４３は、ΔＴｉがΔＴｉ＞Ｔ１ｉ［Ｋ］の場合、第１冷凍サイクル回路１１の凝縮温度がＣＴｍａｘｉとなるように、第１冷凍サイクル回路１１を動作させる。また、凝縮温度制御手段４３は、ΔＴｉが０［Ｋ］≦ΔＴｉ≦Ｔ１ｉ［Ｋ］の場合、ΔＴｉの大きさに応じて第１冷凍サイクル回路１１の凝縮温度を変化させて、第１冷凍サイクル回路１１を動作させる。詳しくは、凝縮温度制御手段４３は、ΔＴｉが大きくなる程第１冷凍サイクル回路１１の凝縮温度を大きくして、第１冷凍サイクル回路１１を動作させる。また、凝縮温度制御手段４３は、ΔＴｉがＴ２ｉ［Ｋ］≦ΔＴｉ＜０［Ｋ］の場合、第１冷凍サイクル回路１１の凝縮温度がＣＴｍｉｎｉとなるように、第１冷凍サイクル回路１１を動作させる。また、凝縮温度制御手段４３は、ΔＴｉがΔＴｉ＜Ｔ２ｉ［Ｋ］の場合、室内機１の加熱を停止させる。つまり、第１冷凍サイクル回路１１の少なくとも圧縮機１２を停止させる。

ここで、図７に示すＣＴｍａｘｉは、第１冷凍サイクル回路１１が動作可能な最高凝縮温度である。このＣＴｍａｘｉは耐圧等で決定される。また、図７に示すＣＴｍｉｎｉは、第１冷凍サイクル回路１１が動作可能な最低凝縮温度である。このＣＴｍｉｎｉは、室内機１から吹き出される空気の温度の下限値、及び、第１冷凍サイクル回路１１の動作時に許容される冷媒の最小高低圧差等から決定される。また、Ｔ１ｉは、快適性上許容される温度差であり、例えば１［Ｋ］に設定される。Ｔ２ｉは、室内機１の加熱を停止する温度差ΔＴｉであり、サーモＯＦＦ点にあたる。Ｔ２ｉも、快適性上許容される温度差であり、例えば１［Ｋ］に設定される。

最後に、本実施の形態に係る空気調和システム１００における暖房運転時の運転モード切替制御フローを説明する。

図８は、本実施の形態に係る空気調和システムにおける暖房運転時の運転モードの切替制御を示すフローチャートである。
空気調和システム１００において室内２００の暖房運転が開始されると、（ステップＳ１）、ステップＳ２において、制御装置４０の空調負荷推定手段４２は、室内２００の暖房負荷を推定する。また、ステップＳ２において、制御装置４０の凝縮温度制御手段４３は、空調負荷推定手段４２が推定した暖房負荷と記憶手段４１に記憶された閾値Ｌ０とを比較する。

ステップＳ２において室内２００の暖房負荷が閾値Ｌ０よりも小さいと判断された場合、ステップＳ３において、凝縮温度制御手段４３は、図５又は図６で示した換気装置３側の凝縮温度可変制御（ＣＴ可変制御）を実施する。その後、ステップＳ４に進み、凝縮温度制御手段４３は、設定温度とＲＡ温度検出装置３２の検出値との差ΔＴがＴ２［Ｋ］より小さいかどうかを判定する。

ステップＳ４においてΔＴがΔＴ＜Ｔ２［Ｋ］の場合、凝縮温度制御手段４３は、ステップＳ５で室内機１による室内２００の冷房運転を実施し、ステップＳ４に戻る。また、ステップＳ４においてＴ２［Ｋ］≦ΔＴの場合、凝縮温度制御手段４３は、ステップＳ２に戻る。

一方、ステップＳ２において室内２００の暖房負荷が閾値Ｌ０以上と判断された場合、ステップＳ６において、凝縮温度制御手段４３は、図７に示すように換気装置３側は凝縮温度一定制御（ＣＴ一定制御）、室内機１側は凝縮温度可変制御（ＣＴ可変制御）を実施する。その後、ステップＳ２に戻る。

このような動作にすることで、室内２００暖房負荷が大きい場合（高暖房負荷の場合）、空気調和システム１００の効率を従来よりも向上させることができる。

例えば、外気負荷が２０［ｋｗ］、その他暖房負荷が８［ｋｗ］、及び、内部発熱が５［ｋｗ］の場合を想定する。この場合、室内の暖房負荷（＝外気負荷＋その他暖房負荷−内部発熱）は、２０［ｋｗ］＋８［ｋｗ］−５［ｋｗ］＝２３［ｋｗ］となる。このとき、従来の空気調和システムにおいては、室内機及び換気装置が各々単独で動作していたため、室内の設定温度と室外温度との差に基づいて加熱量が制御される換気装置は、換気によって発生する暖房負荷である外気負荷の全てを担う。このため、室内の暖房負荷（＝外気負荷＋その他暖房負荷−内部発熱）は、０［ｋｗ］＋８［ｋｗ］−５［ｋｗ］＝３［ｋｗ］となり、加熱能力の高い室内機は僅か３［ｋｗ］の加熱を行うこととなる。したがって、加熱能力が低い換気装置の方が、加熱能力の高い室内機よりも大きな加熱量を発生することとなり、空気調和システムの効率が悪化してしまう。

これに対して、本実施の形態に係る空気調和システム１００は、上述のように、換気装置３側は凝縮温度一定制御（ＣＴ一定制御）となる。このため、外気負荷の一部を担うように換気装置３を動作させることができる（例えば５［ｋｗ］の加熱）。このため、本実施の形態に係る空気調和システム１００においては、室内２００の暖房負荷（＝外気負荷＋その他暖房負荷−内部発熱）を１５［ｋｗ］＋８［ｋｗ］−５［ｋｗ］＝１８［ｋｗ］とでき、加熱能力の高い室内機１が１８［ｋｗ］の加熱を行うこととなる。したがって、空気調和システム１００の効率を従来よりも向上させることができる。

なお、ステップＳ６において、凝縮温度制御手段４３は、室内機１側の凝縮温度（第１冷凍サイクル回路１１の凝縮温度）に応じて、換気装置３側の凝縮温度（第２冷凍サイクル回路２１の凝縮温度）を変化させ、その後に換気装置３の凝縮温度一定制御（ＣＴ一定制御）を行ってもよい。例えば、室内機１側の凝縮温度がＣＴｍａｘｉに近い場合は、図９（Ａ）に示すように換気装置３の凝縮温度を上昇させ、図９（Ｂ）に示すように室内機１側の凝縮温度を低下させてもよい。これにより、空気調和システム１００を高効率化させてもよい。また例えば、ステップＳ６で換気装置３側の凝縮温度がＣＴｍａｘとＣＴｍｉｎの間で一定運転している際に、室内機１の圧縮機１２が停止及び駆動を繰り返すような場合（例えば室内機１側の凝縮温度がＣＴｍｉｎｉに近い場合等）、換気装置３側の凝縮温度を下げてもよい。

以上、本実施の形態に係る空気調和システム１００は、室内機１及び換気装置３の双方で室内２００を暖房する際、加熱能力が低い換気装置３の加熱量を一定に制御し、加熱能力が高い室内機１の加熱量を可変に制御する構成となっている。このため、本実施の形態に係る空気調和システム１００は、室内機１及び換気装置３の双方で室内２００を暖房する際、従来よりも効率を向上させることができる。

なお、ホール等のような人が密集する室内に換気装置３が設けられる場合、大きな換気量が必要となるため、換気装置３の方が室内機１よりも風量が大きくなる場合がある。つまり、換気装置３の加熱能力の方が、室内機１の加熱能力よりも高くなる場合がある。このような場合には、室内機１及び換気装置３の双方で室内２００を暖房する際、つまり上述のステップＳ６において、加熱能力が低い室内機１の加熱量を一定に制御し、加熱能力が高い換気装置３の加熱量を可変に制御すればよい。このようにすることで、空気調和システム１００の効率を従来よりも向上させることができる。

また、本実施の形態に係る換気装置３は、図３に示した構成に限定されるものではなく、例えば図１０のように構成してもよい。

図１０は、本発明の実施の形態に係る空気調和システムの換気装置の別の一例を示す概略図である。
図１０に示す換気装置３は、排気用送風機２９及び全熱交換器３０を備えている。つまり、図１０に示す換気装置３は、排気用送風機２９を駆動させることにより、室内２００の空気を戻り空気ＲＡとして換気装置３内に取り込み、全熱交換器３０を通過させた後に排出空気ＥＡとして室外へ排出する構成となっている。そして、図１０に示す換気装置３は、換気装置３に取り込まれた室外空気を全熱交換器３０へ流入させ、戻り空気ＲＡと熱交換させた後に室内熱交換器２６へ流入させる構成となっている。図１０に示す換気装置３を用いることにより、室内２００の空気に貯えられた熱を有効活用できる。

また、本実施の形態に係る空調負荷推定手段４２は、室内２００の暖房負荷の推定方法を特に限定するものではないが、例えば、ＲＡ温度検出装置３２の検出値とＯＡ温度検出装置３１の検出値との差（ＲＡ温度検出装置３２の検出値−ＯＡ温度検出装置３１の検出値）、つまり、室内温度と室外温度との差に基づいて暖房負荷を推定してもよい。この場合、図１１に示すように、室内温度−室外温度の値が大きいほど、暖房負荷が大きいこととなる。そして、室内温度−室外温度の値が閾値Ｌ０よりも小さい場合にはゾーン１となり、室内温度−室外温度の値が閾値Ｌ０以上の場合にはゾーン２となる。

また、本実施の形態では、１つの閾値Ｌ０を用いて空気調和システム１００の運転モードを決定したが、複数の閾値を用いて空気調和システム１００の運転モードを決定してもよい。詳しくは、複数の閾値を記憶手段４１に記憶させ、空調負荷推定手段４２は、時間帯に応じて異なる閾値を用いて運転モードを決定してもよい。例えば、図１２に示すように日射熱を考慮して、２つの閾値Ｌ０，Ｌ１を記憶手段４１に記憶させてもよい。そして、日中は日射による暖房負荷低減効果があるので、空調負荷推定手段４２は、日射熱分だけＬ０よりも大きな値のＬ１を用いて運転モードを決定してもよい。このようにすることで、日射有り無しにおける負荷変動分を考慮することが可能となる。

また、本実施の形態では、凝縮温度を制御することにより室内機１及び換気装置３の加熱量を制御する構成を説明したが、室内機１及び換気装置３の加熱量の制御方法はこれに限定されるものではない。

図１３は、本発明の実施の形態に係る空気調和システム別の一例を示す概略図である。図１３に示す空気調和システム１００において、室内機１は、該室内機１から吹き出される空気の温度を検出する吹出温度検出装置３３を備えている。また、換気装置３は、該換気装置３から吹き出される空気の温度を検出する吹出温度検出装置３４を備えている。そして、図１３に示す空気調和システム１００は、制御装置４０の加熱量制御手段４４（上記の凝縮温度制御手段４３に相当）によって、室内機１及び換気装置３から吹き出される空気の温度を制御することにより、室内機１及び換気装置３の加熱量を制御している。室内機１から吹き出される空気の温度を高くすることにより、第１冷凍サイクル回路１１の凝縮温度が高くなり、室内機１から吹き出される空気の温度を低くすることにより、第１冷凍サイクル回路１１の凝縮温度が低くなる。また、換気装置３から吹き出される空気の温度を高くすることにより、第２冷凍サイクル回路２１の凝縮温度が高くなり、換気装置３から吹き出される空気の温度を低くすることにより、第２冷凍サイクル回路２１の凝縮温度が低くなる。このため、室内機１及び換気装置３から吹き出される空気の温度を制御することにより、室内機１及び換気装置３の加熱量を制御することができる。
ここで、吹出温度検出装置３３が本発明の第１温度検出装置に相当し、吹出温度検出装置３４が本発明の第２温度検出装置に相当する。

また、換気装置３に設ける第２加熱手段は、第２冷凍サイクル回路２１の室内熱交換器２６以外でもよい。

図１４は、本発明の実施の形態に係る空気調和システムの換気装置のさらに別の一例を示す概略図である。
図１４に示す換気装置３は、第２加熱手段として室内熱交換器３５を備えている。この室内熱交換器３５は、ガス等を燃焼させた熱により、換気装置３に取り込まれた室外空気を加熱するものである。図１４に示す換気装置３を用いる場合には、図１３で説明したように、換気装置３から吹き出される空気の温度を制御することにより、換気装置３の加熱量を制御できる。なお、図１４に示す換気装置３に第２冷凍サイクル回路２１の室内熱交換器２６が設けられているのは、換気装置３で室内２００を冷房するためである。換気装置３で室内２００を冷房しない場合には、換気装置３に室内熱交換器２６を設ける必要（つまり、空気調和システム１００に第２冷凍サイクル回路２１を設ける必要）はない。

１ 室内機、２ 室外機（室内機系統）、３ 換気装置、４ 室外機（換気装置系統）、１１ 第１冷凍サイクル回路、１２ 圧縮機、１３ 四方弁、１４ 室外熱交換器、１５ 膨張装置、１６ 室内熱交換器、１７ 室外送風機、１８ 室内送風機、２１ 第２冷凍サイクル回路、２２ 圧縮機、２３ 四方弁、２４ 室外熱交換器、２５ 膨張装置、２６ 室内熱交換器、２７ 室外送風機、２８ 給気用送風機、２９ 排気用送風機、３０ 全熱交換器、３１ ＯＡ温度検出装置、３２ ＲＡ温度検出装置、３３ 吹出温度検出装置、３４ 吹出温度検出装置、３５ 室内熱交換器、４０ 制御装置、４１ 記憶手段、４２ 空調負荷推定手段、４３ 凝縮温度制御手段、４４ 加熱量制御手段、１００ 空気調和システム、１０１ 冷媒配管、１０２ 冷媒配管、２００ 室内。

Claims (13)

1. 第１圧縮機、第１室外熱交換器、第１膨張装置及び第１室内熱交換器を有する第１冷凍サイクル回路と、
   第１加熱手段として前記第１室内熱交換器を有し、室内の空気を該第１加熱手段で加熱して前記室内へ戻す室内機と、
   第２加熱手段を有し、室外空気を該第２加熱手段で加熱して前記室内へ供給する換気装置と、
   前記室内機及び前記換気装置を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記室内の暖房負荷を推定する空調負荷推定手段と、
   閾値を記憶する記憶手段と、
   前記空調負荷推定手段が推定した前記暖房負荷と前記閾値とを比較し、前記室内機及び前記換気装置の加熱量を制御する加熱量制御手段と、
   を有し、
   該加熱量制御手段は、
   前記暖房負荷が前記閾値以上の場合、前記室内機及び前記換気装置のうちで加熱能力が低い方の装置の加熱量を最低凝縮温度以上最高凝縮温度以下かつ非ゼロで一定に制御し、前記室内機及び前記換気装置のうちで加熱能力が高い方の装置の加熱量を可変に制御する構成である空気調和システム。
2. 前記加熱量制御手段は、
   前記暖房負荷が前記閾値よりも小さい場合、前記室内機及び前記換気装置の一方の加熱を停止させ、前記室内機及び前記換気装置の他方の加熱量を可変に制御する構成である請求項１に記載の空気調和システム。
3. 前記加熱量制御手段は、前記第１冷凍サイクル回路の凝縮温度を制御することにより、前記室内機の加熱量を制御する構成である請求項１又は請求項２に記載の空気調和システム。
4. 前記室内機は、該室内機から吹き出される空気の温度を検出する第１温度検出装置を備え、
   前記加熱量制御手段は、該室内機から吹き出される空気の温度を制御することにより、前記室内機の加熱量を制御する構成である請求項１又は請求項２に記載の空気調和システム。
5. 第２圧縮機、第２室外熱交換器、第２膨張装置及び第２室内熱交換器を有する第２冷凍サイクル回路を備え、
   前記第２加熱手段として前記第２室内熱交換器を用いた請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の空気調和システム。
6. 前記換気装置は、該換気装置から吹き出される空気の温度を検出する第２温度検出装置を備え、
   前記加熱量制御手段は、該換気装置から吹き出される空気の温度を制御することにより、前記換気装置の加熱量を制御する構成である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の空気調和システム。
7. 前記加熱量制御手段は、前記第２冷凍サイクル回路の凝縮温度を制御することにより、前記換気装置の加熱量を制御する構成である請求項５に記載の空気調和システム。
8. 前記室内機は第１送風機を備え、
   前記換気装置は第２送風機を備え、
   前記室内機及び前記換気装置は、
   前記第１送風機及び前記第２送風機のうちで風量が大きい方の送風機を有する側が、前記加熱能力が高い方の装置であり、
   前記第１送風機及び前記第２送風機のうちで風量が小さい方の送風機を有する側が、前記加熱能力が低い方の装置である請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の空気調和システム。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の空気調和システムであって、
   当該空気調和システムは、前記室内の温度を検出する室内温度検出装置を備え、
   前記記憶手段は、前記室内の設定温度を記憶する構成であり、
   前記加熱量制御手段は、
   前記室内機及び前記換気装置の加熱量を可変に制御する際、前記設定温度と前記室内温度検出装置の検出値との差に基づいて当該加熱量を制御する構成である空気調和システム。
10. 該加熱量制御手段は、前記加熱能力が低い方の装置の加熱量を一定に制御する際、当該装置が運転可能な最低加熱量で当該装置を運転する構成である請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の空気調和システム。
11. 請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の空気調和システムであって、
    当該空気調和システムは、前記室内の温度を検出する室内温度検出装置と、室外空気の温度を検出する室外温度検出装置と、を備え、
    前記空調負荷推定手段は、前記室内温度検出装置の検出値と前記室外温度検出装置の検出値との差に基づいて、前記暖房負荷を推定する構成である空気調和システム。
12. 前記記憶手段は複数の前記閾値を記憶する構成であり、
    前記加熱量制御手段は、時間帯に応じて異なる前記閾値を用いる構成である請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の空気調和システム。
13. 前記閾値を時間帯に応じて変更する請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の空気調和システム。

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