特許 7663108 空気調和機、熱源モジュールおよび空気調和機の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-08

(45)【発行日】2025-04-16

(54)【発明の名称】空気調和機、熱源モジュールおよび空気調和機の制御方法

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/86 20180101AFI20250409BHJP

   F24F 11/64 20180101ALI20250409BHJP

   F24F 5/00 20060101ALI20250409BHJP

   F24F 110/10 20180101ALN20250409BHJP

   F24F 140/20 20180101ALN20250409BHJP

【ＦＩ】

F24F11/86

F24F11/64

F24F5/00 101Z

F24F110:10

F24F140:20

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023107677

(22)【出願日】2023-06-30

(65)【公開番号】P2025006708

(43)【公開日】2025-01-17

【審査請求日】2024-06-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】須田 和樹

【審査官】安島 智也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３４９２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０２５３６６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２１／０５３９２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２２／０３０７７４７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ １１／００ － １１／８９

Ｆ２４Ｆ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機と室外熱交換器を有する室外機と、冷媒と水を熱交換する水冷媒熱交換器を有し前記室外機と接続される少なくとも１つの中継ユニットとを含み、一次冷媒が循環する一次冷媒回路と、
前記水冷媒熱交換器と接続され水熱交換器を有する室内機と、循環ポンプとを含み、二次冷媒が循環する二次冷媒回路と、
前記圧縮機を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
室内負荷に関する情報に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する室温制御モードと、前記二次冷媒回路の熱負荷に関する情報に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する水温制御モードとのいずれか一方を実行可能であり、
前記室内機から送信される室内負荷に関する情報を受信したときは、前記室温制御モードを実行し、前記室内機から前記室内負荷に関する情報の送信を確認できない前記室内機が一台以上あるときは、前記水温制御モードを実行する
空気調和機。

【請求項2】

請求項１に記載の空気調和機であって、
前記室内機は、室内温度を検出する室温センサをさらに有し、
前記制御装置は、前記室内温度の設定温度を記憶し、前記室内温度と前記設定温度との差に基づいて前記室内負荷を算出する
空気調和機。

【請求項3】

請求項１に記載の空気調和機であって、
前記二次冷媒回路は、前記水冷媒熱交換器の下流側に設けられ前記二次冷媒の温度を検出する水温センサをさらに含み、
前記制御装置は、前記二次冷媒の目標温度を記憶し、前記二次冷媒の温度と前記目標温度との差に基づいて前記熱負荷を算出する
空気調和機。

【請求項4】

請求項１に記載の空気調和機であって、
前記中継ユニットは、ユーザによる入力指示を受信する受信部をさらに有し、
前記制御装置は、前記受信部を介して前記入力指示を受信した場合は、前記水温制御モードを実行する
空気調和機。

【請求項5】

請求項１に記載の空気調和機であって、
前記二次冷媒回路は、前記室内機を複数台有し、
前記制御装置は、前記室内機から送信される前記室内負荷に関する情報を受信することで前記室温制御モードを実行し、前記室内負荷に関する情報の送信を確認できない前記室内機が一台以上あるときは、前記二次冷媒回路の熱負荷に関する情報に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する水温制御モードを実行する
空気調和機。

【請求項6】

圧縮機と室外熱交換器を有する室外機と、冷媒と水を熱交換する水冷媒熱交換器を有し前記室外機と接続される少なくとも１つの中継ユニットとを含み、一次冷媒が循環する一次冷媒回路と、
前記圧縮機を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記水冷媒熱交換器と接続され水熱交換器を有する少なくとも１つの室内機から送信される室内負荷に関する情報に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する室温制御モードと、前記水冷媒熱交換器と接続され水熱交換器を有する室内機を含み二次冷媒が循環する二次冷媒回路の熱負荷に関する情報に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する水温制御モードとのいずれか一方を実行可能であり、
前記室内機から送信される室内負荷に関する情報を受信したときは、前記室温制御モードを実行し、前記室内機から前記室内負荷に関する情報の送信を確認できない前記室内機が一台以上あるときは、前記水温制御モードを実行する
熱源モジュール。

【請求項7】

圧縮機と室外熱交換器を有する室外機と、冷媒と水を熱交換する水冷媒熱交換器を有し前記室外機と接続される少なくとも１つの中継ユニットとを含み、一次冷媒が循環する一次冷媒回路と、
前記水冷媒熱交換器と接続され水熱交換器を有する少なくとも１つの室内機と、循環ポンプとを含み、二次冷媒が循環する二次冷媒回路と、
を備えた空気調和機の制御方法であって、
前記室内機から送信される室内負荷に関する情報を前記室外機が受信したときは、前記室内負荷に関する情報に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する室温制御モードを実行し、
前記室内機から前記室内負荷に関する情報の送信を前記室外機が確認できないときは、前記二次冷媒回路の熱負荷に関する情報に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する水温制御モードを実行する
空気調和機の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷媒回路と水回路とを接続する中継ユニットを備えた空気調和機、熱源モジュール、室内機および空気調和機の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

冷媒を循環させる圧縮機と室外熱交換器を有する冷媒回路と、水冷媒熱交換器と、冷媒と熱交換する水を循環させるポンプを有する水回路と、水回路または水回路および冷媒回路に接続された複数の室内機とを備えた空気調和機が知られている。この種の空気調和機としては、暖房時は室温と設定温度との温度差に基づいて圧縮機の回転数を制御する方法が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－６５５８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、室内温度を検出するセンサ等の室内負荷を検出するための手段を備えた室内ユニットが接続されていることを前提としている。このため、室内負荷を検出するための手段を備えていない室内ユニットが接続された場合や、床暖房ユニット等の自然対流式の暖房ユニットが接続された場合は上記の制御を行うことができない。

【0005】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、室内ユニットの機能に依らずに室内負荷に追従した運転を実施できる空気調和機、熱源モジュール、室内機および空気調和機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】

【0006】

本発明の一形態に係る空気調和機は、
圧縮機と室外熱交換器を有する室外機と、冷媒と水を熱交換する水冷媒熱交換器を有し前記室外機と接続される少なくとも１つの中継ユニットとを含み、一次冷媒が循環する一次冷媒回路と、
前記水冷媒熱交換器と接続され水熱交換器を有する少なくとも１つの室内機と、循環ポンプとを含み、二次冷媒が循環する二次冷媒回路と、
前記圧縮機を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、室内負荷に関する情報に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する室温制御モードと、前記二次冷媒回路の熱負荷に関する情報に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する水温制御モードとのいずれか一方を実行する。

【0007】

前記室内機は、室内温度を検出する室温センサをさらに有し、前記制御装置は、前記室内温度の設定温度を記憶し、前記室内温度と前記設定温度との差に基づいて前記室内負荷を算出してもよい。

【0008】

前記二次冷媒回路は、前記水冷媒熱交換器の下流側に設けられ前記二次冷媒の温度を検出する水温センサをさらに含み、前記制御装置は、前記二次冷媒の目標温度を記憶し、前記二次冷媒の温度と前記目標温度との差に基づいて前記熱負荷を算出してもよい。

【0009】

前記中継ユニットは、ユーザによる入力指示を受信する受信部をさらに有し、前記制御装置は、前記受信部を介して前記入力指示を受信した場合は、前記水温制御モードを実行してもよい。

【0010】

前記二次冷媒回路は、前記室内機を複数台有し、前記制御装置は、前記室内機から送信される前記室内負荷に関する情報を受信することで前記室温制御モードを実行し、前記室内負荷に関する情報の送信を確認できない前記室内機が一台以上あるときは、前記二次冷媒回路の熱負荷に関する情報に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する水温制御モードを実行してもよい。

【0011】

本発明の一形態に係る熱源モジュールは、
圧縮機と室外熱交換器を有する室外機と、冷媒と水を熱交換する水冷媒熱交換器を有し前記室外機と接続される少なくとも１つの中継ユニットとを含み、一次冷媒が循環する一次冷媒回路と、
前記圧縮機を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記水冷媒熱交換器と接続され水熱交換器を有する少なくとも１つの室内機から送信される室内負荷に関する情報に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する室温制御モードと、前記二次冷媒回路の熱負荷に関する情報に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する水温制御モードとのいずれか一方を実行する。

【0012】

本発明の一形態に係る室内機は、前記熱源モジュールに接続され、前記水冷媒熱交換器と接続された水熱交換器を有する室内機であって、
前記制御装置に、室内負荷に関する情報に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する室温制御モードを実行させるための前記室内負荷の検出手段を備える。

【0013】

本発明の一形態に係る空気調和機の制御方法は、
圧縮機と室外熱交換器を有する室外機と、冷媒と水を熱交換する水冷媒熱交換器を有し前記室外機と接続される少なくとも１つの中継ユニットとを含み、一次冷媒が循環する一次冷媒回路と、
前記水冷媒熱交換器と接続され水熱交換器を有する少なくとも１つの室内機と、循環ポンプとを含み、二次冷媒が循環する二次冷媒回路と、
を備えた空気調和機の制御方法であって、
前記室内機から送信される室内負荷に関する情報を前記室外機が受信したときは、前記室内負荷に関する情報に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する室温制御モードを実行し、
前記室内機から前記室内負荷に関する情報の送信を確認できないときは、前記二次冷媒回路の熱負荷に関する情報に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する水温制御モードを実行する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、室内ユニットの機能に依らずに室内負荷に追従した運転を実施できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係る空気調和機の冷媒－水回路図である。

【図2】上記空気調和機における制御装置の構成を示すブロック図である。

【図3】上記御装置において実行される圧縮機の制御モードの決定手順の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

【0017】

＜第１の実施形態＞
［空気調和機の構成］
図１は本発明の一実施形態に係る空気調和機１００の冷媒－水回路図である。本実施形態の空気調和機１００は、室外機２と、複数（本実施形態では３台）の室内機３ａ，３ｂ，３ｃ（以下、個別に説明する場合を除き室内機３と総称する）と、中継ユニット５０と、制御装置９０とを備える。また、室外機２と中継ユニット５０により、空気調和機１００における熱源モジュール５５が構成される。

【0018】

（室外機）
室外機２は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、膨張弁２４と、アキュムレータ２５とを有する。これら各装置と中継ユニット５０が配管で相互に接続されることで、空気調和機１００の冷媒－水回路における冷媒回路２０（一次冷媒回路）が形成される。なお中継ユニット５０については後述する。

【0019】

圧縮機２１は、図示しないインバータにより回転数が制御されることで、運転容量を可変できる容量可変型圧縮機である。圧縮機２１の冷媒吐出側は、四方弁２２のポートａに吐出管６１で接続されている。また、圧縮機２１の冷媒吸入側は、アキュムレータ２５の冷媒流出側に吸入管６５で接続されている。

【0020】

四方弁２２は、冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、上述したように圧縮機２１の冷媒吐出側に吐出管６１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と冷媒配管６２で接続されている。ポートｃは、アキュムレータ２５の冷媒流入側と冷媒配管６６で接続されている。そして、ポートｄは、後述する中継ユニット５０における水冷媒熱交換器５１のガス冷媒出入口５１ｂと室外機ガス管６４で接続されている。

【0021】

室外熱交換器２３は、冷媒と、後述する室外ファン２９の回転により室外機２内部に取り込まれた外気を熱交換する。室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口は、上述したように四方弁２２のポートｂに冷媒配管６２で接続され、他方の冷媒出入口は、後述する中継ユニット５０における水冷媒熱交換器５１の液冷媒出入口５１ａと室外機液管６３で接続されている。

【0022】

膨張弁２４は、例えば電子膨張弁である。膨張弁２４は、室外機液管６３に配置されており、その開度を調整することが可能で、通過する冷媒を減圧する。

【0023】

室外ファン２９は樹脂製であり、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外ファン２９は、図示しないファンモータによって駆動され、室外機２の図示しない吸込口から外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換した外気を室外機２の図示しない吹出口から室外機２の外部に放出する。

【0024】

（室内機）
室内機３は、室内熱交換器３１と、室内ファン３２と、開閉弁３３とをそれぞれ有する。各室内機３ａ～３ｃは同一の構成を有しており、中継ユニット５０に接続されることで、空気調和機１００の冷媒－水回路における水回路３０（二次冷媒回路）が形成される。水回路３０は、中継ユニットと各室内機３ａ～３ｃとの間で二次冷媒としての水を循環させる循環ポンプ３４を有する。

【0025】

室内熱交換器３１は、水と、室内ファン３２の回転により室内機３内部に取り込まれた外気とを熱交換する水熱交換器である。室内熱交換器３１の入口側は、中継ユニット５０の水冷媒熱交換器５１の出水口５１ｄと第１水配管１１および第１水配管１１から分岐する第１水分岐配管１１１で接続されている。室内熱交換器３１の出口側は、水冷媒熱交換器５１の入水口５１ｃと第２水配管１２および第２水配管１２から分岐する第２水分岐配管１２１で接続されている。循環ポンプ３４は、第２水配管１２に配置される。

【0026】

室内ファン３２は、樹脂製であり、室内熱交換器３１の近傍に配置されている。室内ファン３２は、図示しないファンモータによって駆動され、室内機３の図示しない吸込口から室内空気を取り込み、室内熱交換器３１において水と熱交換した空気を室内機３の図示しない吹出口から室内に吹き出す。室内ファン３２は室内熱交換器３１とともにファンコイルユニット（ＦＣＵ）を構成する。

【0027】

開閉弁３３は、第１水分岐配管１１１に配置され、水冷媒熱交換器５１の出水口５１ｄから室内熱交換器３１へ向かう水の流れを遮断可能な遮断弁である。開閉弁３３の開閉は各室内機３ａ～３ｃについて個別に制御され、運転が停止している（又は運転を停止させる）室内機３の開閉弁３３は閉状態に切り替えられる。

【0028】

なお、開閉弁３３に代えて、開度を任意に調整することができる流量調整弁が用いられてもよい。この場合、流量調整弁の開度に応じて室内熱交換器３１を流れる水の流量を制御することができる。これにより、室内機３毎に室内熱交換器３１に流入する水の流量を調整できるため、要求能力への追従性が改善され、快適性が向上する。

【0029】

（中継ユニット）
中継ユニット５０は、水冷媒熱交換器５１を有し、室外機２と接続される。なお本実施形態では図１に示すように、中継ユニット５０が室外機２の外部に設置される場合を例に挙げて説明するが、中継ユニット５０は室外機２の内部に設置されてもよい。

【0030】

水冷媒熱交換器５１は、例えば二重管熱交換器であり、冷媒側流路５１１と、水側流路５１２と、液冷媒出入口５１ａと、ガス冷媒出入口５１ｂと、入水口５１ｃと、出水口５１ｄとを有している。

【0031】

冷媒側流路５１１は、一端が液冷媒出入口５１ａに接続され、他端がガス冷媒出入口５１ｂに接続されている。また、水側流路５１２は、一端が入水口５１ｃに接続され、他端が出水口５１ｄに接続されている。水冷媒熱交換器５１では、冷媒側流路５１１を流れる冷媒と水側流路５１２を流れる水とが熱交換する。

【0032】

液冷媒出入口５１ａは、室外熱交換器２３の他方の冷媒出入口と室外機液管６３で接続されている。ガス冷媒出入口５１ｂは、四方弁２２のポートｄと室外機ガス管６４で接続されている。入水口５１ｃは、各室内機３の室内熱交換器３１と第２水配管１２および第２水分岐配管１２１で接続されている。出水口５１ｄは、各室内機３の室内熱交換器３１と第１水配管１１および第１水分岐配管１１１で接続されている。

【0033】

循環ポンプ３４は、図示しないモータによって駆動される能力可変型のポンプである。循環ポンプ３４が駆動することにより、水冷媒熱交換ユニット５１の出水口５１ｄから第１水配管１１に水が流出し、第１水分岐配管１１１、室内熱交換器３１、第２水分岐配管１２１および第２水配管１２を介して水冷媒熱交換ユニット５１の入水口５１ｃに水が流入するように、水が循環する。

【0034】

中継ユニット５０は、ユーザによる入力指示を受信する受信部５３をさらに有する。受信部５３は、ユーザによる入力指示を受け付ける入力操作部であってもよいし、当該入力操作部により生成された上記入力指示に対応する入力信号を受信する受信装置であってもよい。上記入力指示は、例えば、室内機３が設置される各室内空間の設定温度、あるいは水回路３０を循環する水の温度（水冷媒熱交換器５１から流出する水の温度）に関する指示値を含む。中継ユニット５０は、受信部５３が上記入力指示を受信したときは、その旨を制御装置９０へ送信する。

【0035】

循環ポンプ３４の駆動により循環する水の流量は、上記モータの回転数で制御される。これにより各室内機３に対して水が同一の流量で供給される。図１に示す例では循環ポンプ３４が第２水配管１２に配置されているが、これに代えて、第１水配管１１に配置されてもよく、また、中継ユニット５０の内部に配置されてもよい。

【0036】

（センサ類）
空気調和機１００には各種センサが設けられている。室外機２において、吐出管６１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力を検出する高圧センサ７１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ７２が設けられている。吸入管６５には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する低圧センサ７３と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ７４とが設けられている。

【0037】

室外熱交換器２３には、室外熱交換器２３を流れる冷媒の温度を検出するための熱交温度センサ７５が設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ７６が設けられている。

【0038】

室内機３には、室内機３に流入する空気の温度（室内温度）を検出する室温センサ７７が設けられていてもよい。室温センサ７７は、室内負荷を検出するための検出手段に相当する。室内負荷は、室内機３が設置される室内の温度（室内温度）と室内機３の設定温度（室内の目標温度）との差分に基づいて算出される。なお室温センサ７７は、室内機３ａ～３ｃの一部にのみ設けられていてもよいし、いずれの室内機３ａ～３ｃにも設けられていなくてもよい。

【0039】

水冷媒熱交換器５１の下流側である水回路３０には第１水温センサ７８と第２水温センサ７９が設けられている。第１水温センサ７８は、水冷媒熱交換器５１の出水口５１ｄに接続される第１水配管１１に設けられ、水冷媒熱交換器５１から流出する水の温度を検出する。第２水温センサ７９は、水冷媒熱交換器５１の入水口５１ｃに接続される第２水配管１２に設けられ、水冷媒熱交換器５１へ流入する水の温度を検出する。

【0040】

（制御装置）
制御装置９０は、例えば、室外機２に備えられた室外機制御装置であり、室外機２の図示しない電装品箱に格納された制御基板に搭載されている。

【0041】

図２は、制御装置９０の構成を示すブロック図である。同図に示すように、制御装置９０は、ＣＰＵ９１、記憶部９２、通信部９３、センサ入力部９４および回転数検出部９５を有する。

【0042】

記憶部９２は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、室外機２の制御プログラムや制御パラメータ、各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２１や室外ファン２９等の制御状態、通信部９３を介して取得した室内ファン３２の回転数、使用者によって入力された運転モード等を含む各室内機３ａ～３ｃの制御状態等を記憶している。

【0043】

通信部９３は、室内機３および中継ユニット５０との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部９４は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ９１に出力する。回転数検出部９５は、圧縮機２１のモータの回転数を検出してＣＰＵ９１に出力する。回転数検出部９５は、モータの駆動軸に取り付けられたエンコーダ等でモータの回転数を直接検出するように構成されてもよいし、モータに供給される駆動電流からモータの回転数を検出するように構成されてもよい。以下の説明において、圧縮機２１の回転数とは、モータの回転数をいう。

【0044】

ＣＰＵ９１は、記憶部９２に格納されたプログラムを実行することで、圧縮機２１を含む室外機２の各部の運転を制御する制御部である。プログラムは、例えば種々の記憶媒体を介して制御装置９０にインストールされる。あるいは、インターネット等を介してプログラムのインストールが実行されてもよい。

【0045】

ＣＰＵ９１は、上述した室外機２の各センサでの検出結果を、センサ入力部９４を介して取り込む。さらには、ＣＰＵ９１は、室内機３から送信される制御信号を、通信部９３を介して取り込む。室内機３から送信される制御信号には、室内機３から要求される必要運転能力（室内機３ａ～３ｃの室内負荷の合計）などが含まれる。ＣＰＵ９１は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、圧縮機２１や室外ファン２９、室内ファン３２、循環ポンプ３４の駆動制御、例えば、これらを駆動させる回転数である指示回転数の設定を行う。また、ＣＰＵ９１は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、四方弁２２の切り替え制御を行う。さらには、ＣＰＵ９１は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、膨張弁２４の開度制御および開閉弁３３の開閉制御などを行う。

【0046】

そしてＣＰＵ９１は、室内負荷に関する情報に基づいて圧縮機２１の回転数を制御する室温制御モードと、水回路３０の熱負荷に関する情報に基づいて圧縮機２１の回転数を制御する水温制御モードとのいずれか一方を実行するように構成される。これら室温制御モードと水温制御モードの詳細については後述する。ここで、「室内負荷」とは、室内機３ａ～３ｃの各種センサでの検出結果に基づき算出された負荷を示す。また、「熱負荷」とは、水回路３０の各種センサでの検出結果に基づき算出された負荷を示す。

【0047】

［空気調和機の基本的な動作］
続いて、空気調和機１００の基本的な動作について説明する。以下、冷房運転時と暖房運転時における空気調和機１００の動作について説明する。

【0048】

（冷房運転）
空気調和機１００が冷房運転を行うときは、四方弁２２は図１において実線で示す状態、すなわちポートａとポートｂが連通し、ポートｃとポートｄが連通する状態に切り替えられた状態で、圧縮機２１および循環ポンプ３４を駆動させる。圧縮機２１の駆動により冷媒回路２０を冷媒が循環し、循環ポンプ３４の駆動により水回路３０を水が循環する。これにより、室外熱交換器２３が凝縮器として機能するとともに、水冷媒熱交換器５１が蒸発器として機能する。

【0049】

圧縮機２１の回転数および循環ポンプ３４の流量は、室内負荷に関する情報あるいは水回路３０の熱負荷に関する情報に応じて決定される。ここでは、すべての室内機３が室内の冷房を行う場合を例に挙げて説明する。

【0050】

圧縮機２１によって圧縮されて高温かつ高圧となった冷媒は、圧縮機２１から吐出されて吐出管６１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から冷媒配管６２へと流れて室外熱交換器２３に流入する。室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２９の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。

【0051】

室外熱交換器２３から流出した冷媒は室外機液管６３を流れ、膨張弁２４を通過する際に減圧される。ここで、膨張弁２４の開度は、室内機３が設置される室内の冷房運転時の設定温度を実現するための、水冷媒熱交換器５１における蒸発温度に対応する蒸発圧力となるような開度となっており、より具体的には、水冷媒熱交換器５１における蒸発温度および水冷媒熱交換器５１から流出する水の温度が、室内機３に設定される空調温度（設定温度）の最低値より低くなるような開度となっている。

【0052】

膨張弁２４を通過し室外機液管６３を流れる冷媒は、水冷媒熱交換器５１の液冷媒出入口５１ａに流入する。液冷媒出入口５１ａに流入した冷媒は、冷媒側流路５１１を通過して水側流路５１２を流れる水と熱交換を行って蒸発し、水冷媒熱交換器５１のガス冷媒出入口５１ｂから室外機ガス管６４へ流入する。室外機ガス管６４に流入した冷媒は、四方弁２２、冷媒配管６６、アキュムレータ２５および吸入管６５を流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

【0053】

一方、水側流路５１２を流れる際に冷却された水は、水冷媒熱交換器５１の出水口５１ｄから第１水配管１１に流出し、第１水配管１１に流入した水は、第１水分岐配管１１１および開放状態にある開閉弁３３を介して各室内機３の室内熱交換器３１に流入し、室内ファン３２の回転によって室内熱交換器３１を通過する室内の空気を冷却する。これにより、室内機３が設置された室内の冷房が行われる。

【0054】

各室内機３の室内熱交換器３１から流出した水は、第２水分岐配管１２１を介して第２水配管１２に合流し、循環ポンプ３４に吸入される。循環ポンプ３４に吸入された水は、水冷媒熱交換器５１の入水口５１ｃに送出され、水側流路５１２を通過して冷媒側流路５１１を流れる冷媒により再び冷却された後、出水口５１ｄから室内機３へ向けて流出する。

【0055】

（暖房運転）
空気調和機１００が暖房運転を行うときは、四方弁２２は図１において破線で示す状態、すなわちポートａとポートｄが連通し、ポートｂとポートｃが連通する状態に切り替えられた状態で、圧縮機２１および循環ポンプ３４を駆動させる。圧縮機２１の駆動により冷媒回路２０を冷媒が循環し、循環ポンプ３４の駆動により水回路３０を水が循環する。これにより、室外熱交換器２３が蒸発器として機能するとともに、水冷媒熱交換器５１が凝縮器として機能する。

【0056】

圧縮機２１の回転数および循環ポンプ３４の流量は、室内負荷に関する情報あるいは水回路３０の熱負荷に関する情報に応じて決定される。ここでは、すべての室内機３が室内の暖房を行う場合を例に挙げて説明する。

【0057】

圧縮機２１によって圧縮されて高温かつ高圧となった冷媒は、圧縮機２１から吐出されて吐出管６１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から室外機ガス管６４へと流れて水冷媒熱交換器５１のガス冷媒出入口５１ｂに流入する。ガス冷媒出入口５１ｂに流入した冷媒は、冷媒側流路５１１を通過して水側流路５１２を流れる水を加温する。水側流路５１２を流れる水との熱交換により凝縮した冷媒は、水冷媒熱交換器５１の液側出入口５１ａから室外機液管６３に流出する。

【0058】

室外機液管６３に流出した冷媒は、膨張弁２４を通過する際に減圧される。ここで、膨張弁２４の開度は、室内機３が設置される室内の暖房運転時の設定温度を実現するための、水冷媒熱交換器５１から流出する冷媒のサブクール（過冷却度）が目標サブクールとなるような開度となっており、より具体的には、水冷媒熱交換器５１における凝縮温度および水冷媒熱交換器５１から流出する水の温度が、室内機３に設定される空調温度（設定温度）の最高値より高くなるような開度となっている。

【0059】

膨張弁２４を通過し室外機液管６３を流れる冷媒は、室外熱交換器２３に流入する。室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２９の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器２３から流出した冷媒は冷媒配管６２を流れ、四方弁２２、冷媒配管６６、アキュムレータ２５および吸入管６５を介して圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

【0060】

一方、水側流路５１２を流れる際に加温された水は、水冷媒熱交換器５１の出水口５１ｄから第１水配管１１に流出し、第１水配管１１に流入した水は、第１水分岐配管１１１および開放状態にある開閉弁３３を介して室内熱交換器３１に流入し、室内ファン３２の回転によって室内熱交換器３１を通過する室内の空気を加温する。これにより、室内機３が設置された室内の暖房が行われる。

【0061】

室内熱交換器３１から流出した水は、第２水分岐配管１２１を介して第２水配管１２に合流し、循環ポンプ３４に吸入される。循環ポンプ３４に吸入された水は、水冷媒熱交換器５１の入水口５１ｃに送出され、水側流路５１２を通過して冷媒側流路５１１を流れる冷媒により再び加温された後、出水口５１ｄから室内機３へ向けて流出する。

【0062】

［制御装置の詳細］
上述のように圧縮機２１の回転数および循環ポンプ３４の流量は、室内負荷に関する情報あるいは水回路３０の熱負荷に関する情報に応じて決定される。

【0063】

室内負荷に関する情報には、室温センサ７７の検出値である室内温度と、当該室温センサ７７を備えた室内機３の設定温度（室内温度の目標値）とが含まれる。室内負荷は、これら室内温度と設定温度との差に基づいて算出される。

【0064】

一方、水回路３０の熱負荷に関する情報には、水回路３０における第１水温センサ７８の検出値である水温度と、第２水温センサ７９の検出値である水温度と、中継ユニット５０の受信部５３において受信されるユーザからの入力指示値（温度設定値）が含まれる。水回路３０の熱負荷は、これら水温度と入力指示値とに基づいて算出される。

【0065】

制御装置９０は、室内負荷に関する情報に基づいて圧縮機２１の回転数を制御する室温制御モードと、水回路３０の熱負荷に関する情報に基づいて圧縮機２１の回転数を制御する水温制御モードとのいずれか一方を実行する。

【0066】

熱源モジュール５５に接続された室内機３は、取得した室内負荷に関する情報を常時制御装置９０に送信する。

【0067】

室温制御モードと水温制御モードのいずれを実行するかは、運転指示を受けた室内機３の仕様あるいは機種等に応じて決定される。例えば、運転指示を受けた各室内機３が室温センサ７７を備える場合には、制御装置９０は室温制御モードを実行することで、各室内機３が設置される室内空間が各室内機３に設定された設定温度となるように個別に制御する。一方、いずれか１つの室内機３が室温センサ７７を備えていない場合には、制御装置９０は水温制御モードを実行することで、各室内機３が設置される室内空間を受信部５３で受信されたユーザからの入力指示に対応する設定温度となるように共通に制御する。

【0068】

図３は、制御装置９０において実行される圧縮機２１の制御モードの決定手順の一例を示すフローチャートである。

【0069】

空気調和機１００（熱源モジュール５５）の起動時、制御装置９０は、運転指示がある室内機３を特定する（ＳＴ１０１）。続いて制御装置９０は、運転指示があると特定されたすべての室内機３から室内負荷に関する情報を受信したか否かを判定する（ＳＴ１０２）。

【0070】

本実施形態において制御装置９０は、運転指示があると特定されたすべての室内機３から室内負荷に関する情報を受信したときは室温制御モードを実行し（ＳＴ１０２においてＹｅｓ）、運転指示があると特定されたすべての室内機３から室内負荷に関する情報の受信を確認できないときは水温制御モードを実行する（ＳＴ１０２においてＮｏ）。

【0071】

本実施形態では、中継ユニット５０に接続されるすべての室内機３に室温センサ７７が設けられている場合、あるいは運転を開始するすべての室内機３に室温センサ７７が設けられている場合は、各室内機３から送信される室内負荷に関する情報を受信できるため、各室内機３から送信される室内負荷に関する情報に基づいて室温制御モードが実行される。

【0072】

一方、中継ユニット５０に接続される室内機３のうち少なくとも１つに室温センサ７７が設けられていない場合、あるいは運転を開始する室内機３のうち少なくとも１つに室温センサが設けられていない場合は、これらの室内機３のすべてについて室内情報の受信を確認できないため、水温制御モードが実行される。この場合、中継ユニット５０の受信部５３において受信される入力指示に基づいて水温制御モードが実行される。なお、制御装置９０は、受信部５３を介してユーザからの入力指示を受信したときは、室温制御モードの実行中であっても水温制御モードを実行するようにしてもよい。

【0073】

このように中継ユニット５０に接続されたすべての室内機３のうち、室温センサ７７を備えていない室内機が含まれていたとしても、運転指示がある室内機３のすべてが室温センサ７７を備えていれば室温制御モードを選択する。本実施形態によれば空気調和機１００の運転開始の都度、運転指示されたすべての室内機３から室内負荷に関する情報を受信したか否かに基づいて制御モードを決定するようにしているため、中継ユニット５０に接続された室内機３の室温センサ７７の有無を考慮することなく、適切な制御モードを自動的に選択することができる。また、ＳＴ１０２の判定処理を所定周期で繰り返し実行するようにすることで、室温制御モードの実行中に一部の室内機３において室温センサ７７の故障等により室内負荷に関する情報が送信不能となる事象が生じたとしても、室温制御モードから水温制御モードへの切り替えを自動的に行うことができる。

【0074】

（室温制御モード）
室温制御モードでは、制御装置９０は、予め記憶された室内温度の設定温度を用い、室内温度と設定温度との差に基づいて室内負荷を算出する（ＳＴ１０３）。

【0075】

室内温度の設定温度は、各室内機３に設置された操作盤（操作リモコン）を介してユーザにより入力される。室内温度は、各室内機３に設置された室温センサ７７の検出値である。入力された設定温度および検出された室内温度は、室内機３ごとに制御装置９０の記憶部９２に記憶される。制御装置９０は、所定周期で上記設定温度および室内温度を取得し、記憶部９２に記憶された設定温度および室内温度を最新の設定温度および検出温度にそれぞれ更新する。

【0076】

制御装置９０は、室内機３ごとに設定温度と室内温度との差である室内負荷を算出し、これら室内機３の室内負荷の合計値に基づいて圧縮機２１の回転数を制御する室温制御モードを実行する（ＳＴ１０４）。

【0077】

制御装置９０は、室温制御モードの実行中は、室内機３から要求される運転能力（各室内機３における室内負荷の合計値）に応じて圧縮機２１の回転数を制御する。したがって、全室内機３ａ～３ｃが運転を開始した後、例えば室内機３ａがサーモオフにより運転を停止したとき、制御装置９０は、室内機３の運転台数の減少に伴う室内負荷に応じて圧縮機２１の回転数を制御する。圧縮機２１の回転数の決定に際しては、室内負荷の大きさに応じてあらかじめ決定されたテーブル等が参照されてもよい。室内機３の運転およびその停止は、各室内機３に対応して設けられた開閉弁３３の開閉操作によって切り替えられる。

【0078】

（水温制御モード）
一方、水温制御モードでは、制御装置９０は、水回路３０の水温の目標温度を記憶し、水回路３０の水温と上記目標温度との差に基づいて水回路３０の熱負荷を算出する（ＳＴ１０５）。

【0079】

水回路３０の水温の目標温度は、水冷媒熱交換器５１から流出する水の温度の目標値であり、中継ユニット５０の受信部５３が受信するユーザからの入力指示に基づいて設定される。水回路３０の水温は、水冷媒熱交換器５１から流出する水の温度を検出する第１水温センサ７８の検出値である。設定された目標温度および検出された水回路３０の水温は、制御装置９０の記憶部９２に記憶される。制御装置９０は、所定周期で上記目標温度および水回路３０の水温を取得し、記憶部９２に記憶された目標温度および水温を最新の目標温度および水温にそれぞれ更新する。なお、水回路３０の熱負荷の算出方法は、第１水温センサ７８の検出値と第２水温センサ７９の検出値の差に基づいて推定しても良い。具体的には、当該差が大きいほど水回路３０の熱負荷が高いと推定する。

【0080】

制御装置９０は、水回路３０の水温と上記目標温度との差に基づいて水回路３０の熱負荷を算出し、その熱負荷に基づいて圧縮機２１の回転数を制御する水温制御モードを実行する（ＳＴ１０６）。

【0081】

制御装置９０は、水温制御モードの実行中は、算出された水回路３０の熱負荷に応じて圧縮機２１の回転数を制御する。したがって、全室内機３ａ～３ｃが運転を開始した後、例えば室内機３ａがサーモオフにより運転を停止したとき、制御装置９０は、室内機３の運転台数の減少に伴う水回路３０の熱負荷に応じて圧縮機２１の回転数を制御する。圧縮機２１の回転数の決定に際しては、水回路３０の熱負荷の大きさに応じてあらかじめ決定されたテーブル等が参照されてもよい。室内機３の運転およびその停止は、各室内機３に対応して設けられた開閉弁３３の開閉操作によって切り替えられる。

【0082】

以上のように本実施形態によれば、制御装置９０は、室内負荷に関する情報に基づいて圧縮機２１の回転数を制御する室温制御モードと、水回路３０の熱負荷に関する情報に基づいて圧縮機２１の回転数を制御する水温制御モードとのいずれか一方を実行するため、中継ユニット５０に接続される室内機３の仕様あるいは機種に応じて適切に圧縮機２１の回転数制御を行うことができる。また、室温センサ７７を備えた室内機と室温センサ７７を備えていない室内機とが混在する場合においても、各室内機が設置される室内空間を所望とする空調温度に制御できる。

【0083】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。

【0084】

例えば以上の実施形態では、室外機２に接続される中継ユニット５０の台数を１台としたが、２台以上であってもよい。また、中継ユニットに接続される室内機３の台数を３台としたが、これに限られず、少なくとも１台の室内機が接続されていればよい。

【0085】

さらに以上の実施形態では、室内熱交換器として水熱交換器を備えた室内機３（第１室内機）を備えた空気調和機を例に挙げて説明したが、これに限られず、上記室内機３に加えて、一次冷媒回路１０を流れる冷媒が流出入する冷媒熱交換器を備えた室内機（第２室内機）をさらに備えた空気調和機にも本発明は適用可能である。

【符号の説明】

【0086】

２…室外機
３（３ａ，３ｂ，３ｃ）…室内機
２０…一次冷媒回路
２１…圧縮機
２２…四方弁
２３…室外熱交換器
２４…膨張弁
３０…水回路（二次冷媒回路）
３１…室内熱交換器
３２…室内ファン
３４…循環ポンプ
３３…開閉弁
５０…中継ユニット
５１…水冷媒熱交換器
５３…受信部
５５…熱源モジュール
７８…第１水温センサ
７９…第２水温センサ
９０…制御装置
１００…空気調和機

【図1】

【図2】

【図3】