JP3816782B2

JP3816782B2 - Air conditioner

Info

Publication number: JP3816782B2
Application number: JP2001334839A
Authority: JP
Inventors: 知厚南田; 輝夫藤社
Original assignee: Daikin Industries Ltd; Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd; Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: JP2003139371A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気調和機に関し、より詳しくは、空気調和機の除湿運転時の湿度制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、湿気を取った冷気を再熱器で暖めて送り出す再熱除湿（ドライ）方式と呼ばれる除湿方式を採用した空気調和機が主流になりつつある。
【０００３】
従来のこのような空気調和機では、再熱除湿運転時、湿度センサを用いて湿度制御を行っている。より具体的には、湿度センサからの出力をＡ／Ｄ変換してデジタル値に変え、その値をマイクロコンピュータ（以下、マイコン）による演算によって相対湿度を求め、この相対湿度と設定相対湿度との偏差に基づいて、部屋の相対湿度が設定相対湿度になるように圧縮機の運転周波数を制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、湿度センサを用いた湿度制御においては、相対湿度を求めるためのマイコンによる演算量が多い上、部屋の相対湿度を求めるためだけに使用される湿度センサ自体も高価な電気部品である。こうしたことから、湿度センサを用いた湿度制御は空気調和機の製造コストを高くしている。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、コスト削減を図るために、湿度センサを使用することなく湿度制御を行う空気調和機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機と凝縮器と蒸発器とを備えた空気調和機において、
室内温度検出手段と、
蒸発器温度検出手段と、
上記室内温度検出手段によって検出された部屋の温度から、その部屋の目標相対湿度に相当する目標蒸発器温度を決定する目標蒸発器温度決定手段と、
上記蒸発器温度検出手段によって検出された蒸発器温度と、上記目標蒸発器温度決定手段によって決定された目標蒸発器温度とに基づいて、上記蒸発器の温度が上記目標蒸発器温度になるように上記圧縮機の運転周波数を制御する周波数制御手段と
を備えて、部屋の実際の湿度を検出することなく、部屋の湿度制御を行うようにし、
検出された蒸発器温度と上記目標蒸発器温度とを比較する比較手段をさらに備え
上記目標蒸発器温度は上限と下限を有しており、
上記比較手段は、検出された蒸発器温度と上記目標蒸発器温度の上限および下限とを比較し、
上記周波数制御手段は、上記比較手段による比較結果に基づいて、蒸発器温度が上記目標蒸発器温度の上限と下限の間に入るよう圧縮機の運転周波数を制御し、
上記目標蒸発器温度の上限および下限をそれぞれＫｍ１、Ｋｍ２とし、室温をαとすると、Ｋｍ１、Ｋｍ２はそれぞれ
Ｋｍ１＝α×ａ＋ｂ１（℃）、Ｋｍ２＝α×ａ＋ｂ２（℃）
（但し、１２／１６≦ａ≦３１／３２、−２２≦ｂ１≦−２、ｂ１−４≦ｂ２≦ｂ１−１）
に設定されていることを特徴としている。
【０００７】
室温つまり部屋の温度とその部屋の相対湿度と蒸発器温度の三者には相関関係がある。図４は本願発明者が行った試験結果に基づく室温と蒸発器温度と相対湿度との関係を示している。なお、この試験は、２．８ｋＷクラスの空調機を１０畳の部屋に使用して行ったものである。図４において、破線ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ試験結果から得られた相対湿度（ＲＨ％）４０％，４５％，５０％，５５％のラインである。また、実線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ、試験結果からのＲＨ％ラインａ，ｂ，ｃ，ｄをもとに得られた一次近似式でのラインである。直線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ同じ傾き１５／１６を持つ。この図から、室温と相対湿度が決まれば、蒸発器温度が一義的に決まることが分かる。本発明はこの点に着目してなされたものである。なお、図４ではグラフを見やすくするために、相対湿度４０％，４５％，５０％，５５％以外の試験結果は省略している。
【０００８】
本発明の空気調和機では、通常の冷房運転時あるいは除湿運転時、室内温度検出手段が部屋の温度を検出する一方、蒸発器温度検出手段が蒸発器（室内熱交換器）の温度を検出する。そして、検出された部屋の温度から、目標蒸発器温度決定手段がその部屋の目標相対湿度に相当する目標蒸発器温度の上限と下限を決定する。さらに、比較手段が、上記蒸発器温度検出手段によって検出された蒸発器温度と、上記目標蒸発器温度決定手段によって決定された目標蒸発器温度の上限および下限とを比較する。そして、周波数制御手段が、上記比較手段による比較結果に基づいて、蒸発器の温度が上記目標蒸発器温度の上限と下限の間に入るように上記圧縮機の運転周波数を制御する。このようにして、湿度の制御が行われる。
【０００９】
本発明によれば、湿度制御のために検出すべきものは部屋の温度と蒸発器の温度だけであり、検出手段としては、空調機ならば殆ど必ず搭載しているサーミスタ等の室内温度検出手段と蒸発器温度検出手段だけがあればよい。高価な湿度センサは不要である。したがって、本発明の空気調和機は安価に製造できる。
また、この湿度制御では、上記目標蒸発器温度の上限および下限がそれぞれ
Ｋｍ１＝α×ａ＋ｂ１（℃）、Ｋｍ２＝α×ａ＋ｂ２（℃）
（但し、１２／１６≦ａ≦３１／３２、−２２≦ｂ１≦−２、ｂ１−４≦ｂ２≦ｂ１−１）に設定されているので、目標相対湿度を約４０％〜７０％に制御することができる。上述したように、試験結果に基づく図４に示す各直線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの傾きは１５／１６である。そこで、一例では、ａ＝１５／１６、ｂ１＝−１２、ｂ２＝−１４としている。つまり、上記目標蒸発器温度の上限および下限をそれぞれ、α×１５／１６−１２（℃）およびα×１５／１６−１４（℃）に設定している。これにより、部屋の相対湿度を人間にとって快適と感じられる５０％近辺に収束させることができる。
【００１０】
一実施形態においては、上記空気調和機は、再熱除湿機能を有し、再熱除湿運転時に凝縮機として機能する第１室内熱交換器と、蒸発器として機能する第２室内熱交換器とを備え、上記再熱除湿運転時、上記蒸発器温度検出手段は蒸発器として機能する上記第２室内熱交換器の温度を蒸発器温度として検出し、上記周波数制御手段は、上記第２室内熱交換器の温度が上記目標蒸発器温度になるように上記圧縮機の運転周波数を制御する。
【００１１】
通常の冷房運転では、特にその運転初期においては、室内の空気の温度と大きく異なる温度の風が吹き出されるので、室内温度にむらが生じやすく、その分、湿度制御の精度が低下しやすい。これに対して、再熱除湿運転では、室内の空気を吸い込む一方、室温とほぼ同じ温度の除湿された風を吹き出して循環させているので、室温ムラが殆ど生じない。吸い込み空気の温度つまり室温が一定になるので、高精度に湿度制御ができる。
【００１２】
一実施形態において、上記目標蒸発器温度決定手段は、演算によって目標蒸発器温度を求めている。
【００１３】
本発明では、ある室温に対する目標蒸発器温度は、傾きをａとする一次式で定義しているので、少ない計算量で目標蒸発器温度を算出することができる。
【００１４】
演算によって目標蒸発器温度を求める代わりに、室温と、目標相対湿度を得るための蒸発器温度とを１対１に対応付けたルックアップテーブルを空気調和機に搭載しておいてもよい。上記目標蒸発器温度決定手段は、このルックアップテーブルを参照することにより、目標蒸発器温度を得ることができる。
【００１５】
【００１６】
蒸発器温度が上記目標蒸発器温度の上限と下限の間に入るようにするための圧縮機運転周波数の制御の一例として、上記周波数制御手段は、
検出された蒸発器温度が上記目標蒸発器温度の上限以上のときには、所定時間（例えば１０分）毎に上記圧縮機の運転周波数を一定量（例えば、２Ｈｚ）だけ増加させる制御を行い、
検出された蒸発器温度が上記目標蒸発器温度の下限未満のときには、所定時間（例えば１０分）毎に上記圧縮機の運転周波数を一定量（例えば、２Ｈｚ）だけ減少させる制御を行い、
検出された蒸発器温度が上記目標蒸発器温度の下限以上かつ上限未満のときには現在の上記圧縮機の運転周波数を維持する制御を行ってもよい。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図示の実施形態により説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施形態である再熱除湿機能を有する空気調和機の冷凍サイクルブロック図である。図１において、１は圧縮機、２は四方弁、３は室外熱交換器、４は室外ファン、５は室外ファンモータ、６は電動膨張弁、７，８は閉鎖弁である。また、９，１０は第１,第２室内熱交換器、１１は再熱除湿用キャピラリ、１２は二方弁、１３は室内ファン、１４は室内ファンモータである。また、１５は室外機側配管を一括して表し、１６は室内機側配管を一括して表している。１７は室外機側配管１５と室内機側配管１６とを連絡させるための連絡配管である。また、２２は室内温度検出手段としての室内吸込み温度センサ、２３は蒸発器温度検出手段としての室内熱交換器温度センサ、３２は室外吸込み温度センサ、３３は室外熱交換器温度センサである。また、実線矢印は冷房時および再熱除湿運転時における冷媒の流れる方向を表し、破線矢印は暖房運転時における冷媒流れる方向を表している。
【００２１】
通常の冷房運転時には、四方弁２は実線で示す切換位置に切り換えられ、電動膨張弁６は絞られるとともに二方弁１２は全開にされて、室外熱交換器３が凝縮器として機能し、第１，第２室内熱交換器９，１０が蒸発器として機能する。また、再熱除湿運転時には、電動膨張弁６は全開にされるととともに二方弁１２は閉じられて、室外熱交換器３と第１室内熱交換器９が凝縮器として機能し、第２室内熱交換器１０が蒸発器として機能する。一方、暖房運転時には、四方弁２が点線で示す切換位置に切り換えられ、二方弁１２が全開にされ電動膨張弁６が絞られて、第１，第２室内熱交換器９，１０が凝縮器として機能し、室外熱交換器３が蒸発器として機能する。
【００２２】
図２はこの空気調和機の制御系を表すブロック図である。図２に示すように、空気調和機は、室内機に搭載されたマイコンによって構成される室内制御部２０と、室外機に搭載されたマイコンによって構成される室外制御部３０とを備えている。上記室内制御部２０は、目標蒸発器温度を決定する目標蒸発器温度決定手段と、検出された蒸発器温度と目標蒸発器温度とを比較する比較手段と、比較結果に基づいて上記蒸発器の温度が上記目標蒸発器温度になるように圧縮機１の運転周波数を制御する周波数制御手段を有するとともに、室外制御部３０は、室内制御部２０の周波数制御手段と共同して圧縮機１の運転周波数を制御する周波数制御手段を有する。室内制御部２０と室外制御部３０は互いにデータおよび制御信号のやり取りをしている。
【００２３】
さらに、室内制御部２０には、室内吸込み温度センサ２２からの室温（室内機による吸い込み空気の温度）を表す信号、室内熱交換器温度センサ２３からの蒸発器温度（冷房および再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第２室内熱交換器１０の温度）を表す信号、リモートコントローラ（以下、リモコン）２１からの制御信号が入力される。
【００２４】
一方、室外制御部３０には、室外機吸込み温度センサ３２からの外気温（室外機による吸い込み空気の温度）を表す信号、室外熱交換器温度センサ３３からの室外熱交換器温度を表す信号、およびＣＴ（変流器)センサ３４からの信号が入力される。
【００２５】
室内制御部２０は入力された信号に応じて、速度制御回路２５を介して室内ファンモータ１４の回転速度を制御すると共に、異常運転である旨の表示を行う異常運転表示回路１８を制御する。一方、室外制御部３０は入力された信号に応じて、速度制御回路３５を介して室外ファンモータ５の回転速度を制御すると共に、運転モードに応じた四方弁２の切換および電動膨張弁６の開閉を制御する。さらに、インバータ回路１９の制御を介して圧縮機１の運転周波数を制御する。
【００２６】
この空気調和機では、再熱除湿運転時、圧縮機の回転数つまり運転周波数の制御を、図５に示すように、蒸発器温度に応じて３つの湿度ゾーンに分けて行うようにしている。図５において、ＲＣゾーンは周波数アップゾーン、ＲＡゾーンは周波数ダウンゾーン、そして蒸発器温度Ｋｍ１，Ｋｍ２の間にあるＲＢゾーンが周波数現状維持ゾーンである。制御の一例として、この実施形態では、ＲＣゾーンでは１０分毎に１ステップ（Ｆ１＝２Ｈｚ）づつ周波数を増加させ、ＲＡゾーンでは１０分毎に１ステップ（Ｆ２＝２Ｈｚ）づつ周波数を減少させる制御を行う。運転開始時は周波数アップゾーンの制御が行われる。また、ここでは、目標相対湿度を５０％付近に設定している。
【００２７】
次に、再熱除湿運転時の湿度制御プログラムを図３を用いて説明する。
【００２８】
まず、ステップＳ１で、室内吸い込み温度センサ２２によって吸い込み空気の温度つまり室温αの検出が行われると共に、室内熱交換器温度センサ２３によって第２室内熱交換器１０の温度つまり蒸発器温度βが検出される。
【００２９】
次に、ステップＳ２において、室内制御部２０によって、目標蒸発器温度の範囲つまり上限Ｋｍ１と下限Ｋｍ２とが次の一次式（１）,（２）を用いて算出される。
【００３０】
Ｋｍ１＝α×ａ＋ｂ１（℃）．．．（１）
Ｋｍ２＝α×ａ＋ｂ２（℃）．．．（２）
【００３１】
ここで、ｂ１およびｂ２は目標相対湿度や室内熱交換器温度センサ２３の設置位置等に応じて変化する値であり、目標相対湿度が決まれば決まる値である。また、ａは１２／１６から３１／３２の範囲内の値を取る。また、ｂ２はｂ１よりも１〜４℃低い温度に設定する。この実施形態においては、目標相対湿度を５０％付近に設定するため、ａは１５／１６、ｂ１は−１２℃、ｂ２は−１４℃と設定されている。それ故、目標蒸発器温度の上限Ｋｍ１および下限Ｋｍ２はそれぞれ式（１）’,（２）’
Ｋｍ１＝α×１５／１６−１２（℃）．．．（１）’
Ｋｍ２＝α×１５／１６−１４（℃）．．．（２）’
のαにステップ１で検出された室温の値を代入することにより求められる。
【００３２】
次に、ステップＳ３において、検出された蒸発器温度βと目標蒸発器温度の上限Ｋｍ１とが比較される。比較の結果、蒸発器温度βが目標蒸発器温度の上限Ｋｍ１以上であると、図５に示すＲＣゾーン（周波数アップゾーン）の制御を行うために、ステップＳ７に進んでＲＡゾーン（周波数ダウンゾーン）での所定時間を計時するためのタイマーＴ２をクリアすると共に、ステップＳ８にてＲＣゾーンでの所定時間（ここでは１０分）を計時するためのタイマーＴ１がクリアされているかどうかを判断し、クリアされていると、ステップＳ９にてタイマーＴ１をセットして所定時間１０分のカウントを開始し、ステップＳ１に戻る。
【００３３】
上記と同様にしてステッＳ８まで進むと、今度はタイマーＴ１はクリアされていないのでステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、タイマーＴ１がカウントを終了したかどうかが判断される。１０分が経過しないあいだは、プログラムはステップＳ１１に進んでタイマーＴ１によるカウントが継続される。
【００３４】
そして、所定時間である１０分が経過すると、ステップＳ１０からステップＳ１２に進んで、圧縮機の運転周波数を１ステップ（Ｆ１＝２Ｈｚ）分アップする指令を室外制御部３０に対して出す。そして、次のステップＳ１３で、再度タイマーＴ１をセットして、所定時間１０分の計時を開始し、ステップＳ１に戻る。圧縮機の運転周波数を１ステップ（Ｆ１）分アップする指令を受けた室外制御部３０は、インバータ回路１９に制御信号を送って周波数を増加させ、圧縮機１の回転数を上げる。以上の処理を繰り返すことによって、湿度が次第に低下することになる。
【００３５】
一方、ステップＳ３で蒸発器温度βが目標蒸発器温度の上限Ｋｍ１以上でないと判断されると、今度はステップＳ４で蒸発器温度βが目標蒸発器温度の下限Ｋｍ２と比較される。比較の結果、蒸発器温度βが目標蒸発器温度の下限Ｋｍ２よりも低いと判断されると、図５に示すＲＡゾーン（周波数ダウンゾーン）の制御を行うために、ステップＳ１４に進んで上記タイマーＴ１をクリアすると共に、ステップＳ８にてＲＡゾーンでの所定時間（ここでは１０分）を計時するためのタイマーＴ２がクリアされているかどうかを判断し、クリアされていると、ステップＳ１６にてタイマーＴ２をセットして所定時間１０分のカウントを開始し、ステップＳ１に戻る。
【００３６】
上記と同様にしてステップＳ１５まで進むと、今度はタイマーＴ２はクリアされていないのでステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、タイマーＴ２がカウントを終了したかどうかが判断される。１０分が経過しないあいだは、プログラムはステップＳ１８に進んでタイマーＴ２によるカウントが継続される。
【００３７】
そして、所定時間である１０分が経過すると、ステップＳ１７からステップＳ１９に進んで、圧縮機の運転周波数を１ステップ（Ｆ２＝２Ｈｚ）分ダウンする指令を室外制御部３０に対して出す。そして、次のステップＳ２０で、再度タイマーＴ２をセットして、所定時間１０分の計時を開始し、ステップＳ１に戻る。圧縮機の運転周波数を１ステップ（Ｆ２）分ダウンする指令を受けた室外制御部３０は、インバータ回路１９に制御信号を送って周波数を減少させ、圧縮機１の回転数を下げる。以上の処理を繰り返すことによって、湿度が次第に上昇することになる。
【００３８】
一方、ステップＳ４にて蒸発器温度βが目標蒸発器温度の下限Ｋｍ２よりも低くないと判断されると、ステップＳ５に進む。この場合、蒸発器温度βは目標蒸発器温度の範囲内（Ｋｍ２≦β＜Ｋｍ１）にあるため、両方のタイマーＴ１，Ｔ２ともクリアされ、Ｓ６で、圧縮機の運転周波数を現状のまま維持する指令を室外制御部３０に対して出す。この指令を受けた室外制御部３０は、インバータ回路１９を介して圧縮機１の回転数を維持する制御を行う。
【００３９】
以上の処理を行うことにより、室内の相対湿度は目標相対湿度である５０％付近に収束される。
【００４０】
なお、本実施の形態においては、図３に記載した各ステップはすべて室内制御部２０にて行うようにしたが、ステップＳ１で検出された温度α、βを表す信号を室内制御部２０から室外制御部３０に送ることにより、ステップＳ２以降の処理を室外制御部３０にて行うことも可能である。その場合には、ステップＳ１２,Ｓ１９,Ｓ６での圧縮機周波数指令は直接にインバータ回路１９に対して出力されることになる。
【００４１】
また、本実施の形態においては、目標蒸発器温度に幅を持たせた制御を行った。目標蒸発器温度には必ずしも幅を持たせなくてもよいが、幅を持たせた方がゆとりのある制御が行える。
【００４２】
また、本実施の形態においては、室内の目標相対湿度を５０％近辺としているが、それ以外の数値を設定してもよい。目標相対湿度を違う数値に設定した場合には、上記一次式（１），（２）におけるａ、ｂ１、ｂ２をその目標相対湿度に対応した値とすればよい。なお、約４０％〜７０％ＲＨを目標相対湿度とする場合には、１２／１６≦ａ≦３１／３２、−２２≦ｂ１≦−２、ｂ１−４≦ｂ２≦ｂ１−１を満たすように、目標蒸発器温度の上限Ｋｍ１と下限Ｋｍ２を設定すればよい。
【００４３】
また、本実施の形態においては、目標蒸発器温度を計算によって求めたが、室温と、目標相対湿度を得るための蒸発器温度とを１対１に対応付けたルックアップテーブルを空気調和機に搭載しておいてもよい。その場合、図３のステップＳ２は、このルックアップテーブルを参照するステップとなる。
【００４４】
また、本実施の形態の空気調和機は第１，第２の室内熱交換器を備えて再熱除湿機能を有するものであったが、本発明は再熱除湿機能を持たない空気調和機にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した空気調和機の一例における冷凍サイクルブロック図である。
【図２】図１の空気調和機の制御系を示すブロック図である。
【図３】図２に示した制御系によって実行される湿度制御のフロチャートである。
【図４】室温と蒸発器温度と相対湿度との関係を表すグラフである。
【図５】図１の空気調和機における圧縮機周波数の３つの制御ゾーンを説明する図である
【符号の説明】
１圧縮機
２四方弁
３室外熱交換器
４室外ファン
５ファンモータ
６電動膨張弁
７、８閉鎖弁
９第１室内熱交換器
１０第２室内熱交換器
１１再熱除湿用キャピラリ
１２二方弁
１３室内ファン
１４ファンモータ
１５室外機側配管
１６室内機側配管
１７連絡配管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air conditioner, and more particularly to humidity control during a dehumidifying operation of an air conditioner.
[0002]
[Prior art]
Recently, air conditioners employing a dehumidification method called a reheat dehumidification (dry) method in which cold air that has been dampened is heated by a reheater and sent out are becoming mainstream.
[0003]
In such a conventional air conditioner, humidity control is performed using a humidity sensor during the reheat dehumidifying operation. More specifically, the output from the humidity sensor is converted into a digital value by A / D conversion, and the relative humidity is obtained by calculation with a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer), and the relative humidity and the set relative humidity are calculated. Based on the deviation, the operation frequency of the compressor is controlled so that the relative humidity of the room becomes the set relative humidity.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in humidity control using a humidity sensor, the amount of computation by a microcomputer for obtaining the relative humidity is large, and the humidity sensor itself used only for obtaining the relative humidity of the room is an expensive electrical component. For these reasons, humidity control using a humidity sensor increases the manufacturing cost of the air conditioner.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide an air conditioner that performs humidity control without using a humidity sensor in order to reduce costs.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an air conditioner including a compressor, a condenser, and an evaporator.
Indoor temperature detection means;
Evaporator temperature detection means;
Target evaporator temperature determining means for determining a target evaporator temperature corresponding to the target relative humidity of the room from the room temperature detected by the room temperature detecting means;
Based on the evaporator temperature detected by the evaporator temperature detecting means and the target evaporator temperature determined by the target evaporator temperature determining means, the temperature of the evaporator becomes the target evaporator temperature. Including a frequency control means for controlling the operating frequency of the compressor, so as to control the humidity of the room without detecting the actual humidity of the room ,
Comparing means for comparing the detected evaporator temperature with the target evaporator temperature is further provided.
The target evaporator temperature has an upper limit and a lower limit,
The comparison means compares the detected evaporator temperature with the upper limit and lower limit of the target evaporator temperature,
The frequency control means controls the operating frequency of the compressor based on the comparison result by the comparison means so that the evaporator temperature falls between the upper limit and the lower limit of the target evaporator temperature,
When the upper and lower limits of the target evaporator temperature are Km1 and Km2, respectively, and the room temperature is α, Km1 and Km2 are respectively
Km1 = α × a + b1 (° C.), Km2 = α × a + b2 (° C.)
(However, 12/16 ≦ a ≦ 31/32, −22 ≦ b1 ≦ −2, b1-4 ≦ b2 ≦ b1-1)
It is characterized by being set to .
[0007]
There is a correlation between the room temperature, that is, the room temperature, the relative humidity of the room, and the evaporator temperature. FIG. 4 shows the relationship among room temperature, evaporator temperature, and relative humidity based on the results of tests conducted by the inventors. This test was conducted using a 2.8 kW class air conditioner in a 10 tatami room. In FIG. 4, broken lines a, b, c, and d are lines of relative humidity (RH%) 40%, 45%, 50%, and 55% obtained from the test results, respectively. Also, solid lines A, B, C, and D are lines in the primary approximation formula obtained based on the RH% lines a, b, c, and d from the test results, respectively. The straight lines A, B, C, and D have the same slope 15/16. From this figure, it can be seen that if the room temperature and relative humidity are determined, the evaporator temperature is uniquely determined. The present invention has been made paying attention to this point. In FIG. 4, test results other than relative humidity of 40%, 45%, 50%, and 55% are omitted for easy viewing of the graph.
[0008]
In the air conditioner of the present invention, during normal cooling operation or dehumidifying operation, the room temperature detecting means detects the temperature of the room, while the evaporator temperature detecting means detects the temperature of the evaporator (indoor heat exchanger). . Then, from the detected room temperature, the target evaporator temperature determining means determines the upper limit and the lower limit of the target evaporator temperature corresponding to the target relative humidity of the room. Further, the comparing means compares the evaporator temperature detected by the evaporator temperature detecting means with the upper limit and the lower limit of the target evaporator temperature determined by the target evaporator temperature determining means. The frequency control means controls the operation frequency of the compressor so that the evaporator temperature falls between the upper limit and the lower limit of the target evaporator temperature based on the comparison result by the comparison means . In this way, the humidity is controlled.
[0009]
According to the present invention, only the temperature of the room and the temperature of the evaporator should be detected for humidity control, and the detection means is an indoor temperature detection means such as a thermistor that is almost always installed in an air conditioner. Only the evaporator temperature detection means is required. An expensive humidity sensor is unnecessary. Therefore, the air conditioner of the present invention can be manufactured at low cost.
In this humidity control, the upper and lower limits of the target evaporator temperature are
Km1 = α × a + b1 (° C.), Km2 = α × a + b2 (° C.)
(However, 12/16 ≦ a ≦ 31/32, −22 ≦ b1 ≦ −2, b1-4 ≦ b2 ≦ b1-1), the target relative humidity is controlled to about 40% to 70%. can do. As described above, the slopes of the straight lines A, B, C, and D shown in FIG. 4 based on the test results are 15/16. Therefore, in one example, a = 15/16, b1 = −12, and b2 = −14. That is, the upper limit and the lower limit of the target evaporator temperature are set to α × 15 / 16-12 (° C.) and α × 15 / 16-14 (° C.), respectively. As a result, the relative humidity of the room can be converged to around 50% which is comfortable for human beings.
[0010]
In one embodiment, the air conditioner has a reheat dehumidifying function, a first indoor heat exchanger that functions as a condenser during a reheat dehumidifying operation, and a second indoor heat exchanger that functions as an evaporator. In the reheat dehumidifying operation, the evaporator temperature detecting means detects the temperature of the second indoor heat exchanger functioning as an evaporator as the evaporator temperature, and the frequency control means is configured to detect the second indoor heat. The operation frequency of the compressor is controlled so that the temperature of the exchanger becomes the target evaporator temperature.
[0011]
In normal cooling operation, particularly at the initial stage of the operation, wind having a temperature significantly different from the temperature of the indoor air is blown out, so that the indoor temperature is likely to be uneven, and the accuracy of humidity control is likely to be reduced accordingly. On the other hand, in the reheat dehumidifying operation, the room air is sucked and the dehumidified air having the same temperature as that of the room temperature is blown out and circulated. Since the temperature of the intake air, that is, the room temperature is constant, humidity control can be performed with high accuracy.
[0012]
In one embodiment, the target evaporator temperature determining means obtains the target evaporator temperature by calculation.
[0013]
In the present invention, the target evaporator temperature with respect to a certain room temperature is defined by a linear expression having a slope a, so that the target evaporator temperature can be calculated with a small amount of calculation.
[0014]
Instead of obtaining the target evaporator temperature by calculation, a look-up table in which the room temperature and the evaporator temperature for obtaining the target relative humidity are associated one-to-one may be mounted on the air conditioner. The target evaporator temperature determining means can obtain the target evaporator temperature by referring to the lookup table.
[0015]
[0016]
As an example of the control of the compressor operating frequency so that the evaporator temperature falls between the upper limit and the lower limit of the target evaporator temperature , the frequency control means,
When the detected evaporator temperature is equal to or higher than the upper limit of the target evaporator temperature, the operation frequency of the compressor is increased by a certain amount (for example, 2 Hz) every predetermined time (for example, 10 minutes),
When the detected evaporator temperature is less than the lower limit of the target evaporator temperature, the operation frequency of the compressor is decreased by a certain amount (for example, 2 Hz) every predetermined time (for example, 10 minutes),
When the detected evaporator temperature is equal to or higher than the lower limit and lower than the upper limit of the target evaporator temperature, control for maintaining the current operating frequency of the compressor may be performed.
[0017]
[0018]
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described with reference to the illustrated embodiments.
[0020]
FIG. 1 is a refrigeration cycle block diagram of an air conditioner having a reheat dehumidification function according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a compressor, 2 is a four-way valve, 3 is an outdoor heat exchanger, 4 is an outdoor fan, 5 is an outdoor fan motor, 6 is an electric expansion valve, and 7 and 8 are closing valves. Reference numerals 9 and 10 denote first and second indoor heat exchangers, 11 a reheat dehumidification capillary, 12 a two-way valve, 13 an indoor fan, and 14 an indoor fan motor. Further, 15 represents the outdoor unit side piping collectively, and 16 represents the indoor unit side piping collectively. Reference numeral 17 denotes a connection pipe for connecting the outdoor unit side pipe 15 and the indoor unit side pipe 16. Reference numeral 22 denotes an indoor suction temperature sensor as indoor temperature detection means, 23 denotes an indoor heat exchanger temperature sensor as evaporator temperature detection means, 32 denotes an outdoor suction temperature sensor, and 33 denotes an outdoor heat exchanger temperature sensor. A solid line arrow indicates the direction of refrigerant flow during cooling and reheat dehumidification operation, and a broken line arrow indicates the direction of refrigerant flow during heating operation.
[0021]
During normal cooling operation, the four-way valve 2 is switched to a switching position indicated by a solid line, the electric expansion valve 6 is throttled, the two-way valve 12 is fully opened, and the outdoor heat exchanger 3 functions as a condenser. 1 and 2nd indoor heat exchangers 9 and 10 function as an evaporator. In the reheat dehumidifying operation, the electric expansion valve 6 is fully opened and the two-way valve 12 is closed, so that the outdoor heat exchanger 3 and the first indoor heat exchanger 9 function as a condenser. The indoor heat exchanger 10 functions as an evaporator. On the other hand, during the heating operation, the four-way valve 2 is switched to the switching position indicated by the dotted line, the two-way valve 12 is fully opened, the electric expansion valve 6 is throttled, and the first and second indoor heat exchangers 9 and 10 are condensed. The outdoor heat exchanger 3 functions as an evaporator.
[0022]
FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the air conditioner. As shown in FIG. 2, the air conditioner includes an indoor control unit 20 configured by a microcomputer mounted on the indoor unit and an outdoor control unit 30 configured by a microcomputer mounted on the outdoor unit. The indoor control unit 20 includes a target evaporator temperature determination unit that determines a target evaporator temperature, a comparison unit that compares the detected evaporator temperature and the target evaporator temperature, and the evaporator based on the comparison result. In addition to having frequency control means for controlling the operating frequency of the compressor 1 so that the temperature becomes the target evaporator temperature, the outdoor control unit 30 operates the compressor 1 in cooperation with the frequency control means of the indoor control unit 20. Frequency control means for controlling the frequency is provided. The indoor control unit 20 and the outdoor control unit 30 exchange data and control signals with each other.
[0023]
Further, the indoor control unit 20 receives a signal indicating the room temperature (temperature of the intake air by the indoor unit) from the indoor suction temperature sensor 22, and the evaporator temperature (cooling and reheat dehumidifying operation) from the indoor heat exchanger temperature sensor 23. A signal indicating the temperature of the second indoor heat exchanger 10 functioning as an evaporator) and a control signal from a remote controller (hereinafter referred to as remote controller) 21 are input.
[0024]
On the other hand, the outdoor control unit 30 has a signal indicating the outside air temperature from the outdoor unit suction temperature sensor 32 (the temperature of the intake air by the outdoor unit), a signal indicating the outdoor heat exchanger temperature from the outdoor heat exchanger temperature sensor 33, And the signal from CT (current transformer) sensor 34 is inputted.
[0025]
The indoor control unit 20 controls the rotational speed of the indoor fan motor 14 via the speed control circuit 25 according to the input signal, and also controls the abnormal operation display circuit 18 that displays that the operation is abnormal. On the other hand, the outdoor control unit 30 controls the rotational speed of the outdoor fan motor 5 through the speed control circuit 35 according to the input signal, and switches the four-way valve 2 according to the operation mode and the electric expansion valve 6. Controls opening and closing. Further, the operation frequency of the compressor 1 is controlled through the control of the inverter circuit 19.
[0026]
In this air conditioner, during the reheat dehumidifying operation, the rotation speed of the compressor, that is, the operation frequency is controlled in three humidity zones according to the evaporator temperature as shown in FIG. In FIG. 5, the RC zone is the frequency up zone, the RA zone is the frequency down zone, and the RB zone between the evaporator temperatures Km1 and Km2 is the frequency status maintenance zone. As an example of control, in this embodiment, in the RC zone, the frequency is increased by one step (F1 = 2 Hz) every 10 minutes, and in the RA zone, the frequency is decreased by one step (F2 = 2 Hz) every 10 minutes. I do. At the start of operation, the frequency up zone is controlled. Here, the target relative humidity is set to around 50%.
[0027]
Next, a humidity control program during the reheat dehumidifying operation will be described with reference to FIG.
[0028]
First, in step S1, the temperature of the intake air, that is, the room temperature α is detected by the indoor intake temperature sensor 22, and the temperature of the second indoor heat exchanger 10, that is, the evaporator temperature β is detected by the indoor heat exchanger temperature sensor 23. Is done.
[0029]
Next, in step S2, the range of the target evaporator temperature, that is, the upper limit Km1 and the lower limit Km2 are calculated by the indoor control unit 20 using the following linear expressions (1) and (2).
[0030]
Km1 = α × a + b1 (° C.). . . (1)
Km2 = α × a + b2 (° C.). . . (2)
[0031]
Here, b1 and b2 are values that change according to the target relative humidity, the installation position of the indoor heat exchanger temperature sensor 23, and the like, and are values that are determined when the target relative humidity is determined. A takes a value in the range of 12/16 to 31/32. Further, b2 is set to a temperature 1 to 4 ° C. lower than b1. In this embodiment, in order to set the target relative humidity in the vicinity of 50%, a is set to 15/16, b1 is set to -12 ° C, and b2 is set to -14 ° C. Therefore, the upper limit Km1 and the lower limit Km2 of the target evaporator temperature are expressed by the equations (1) ′ and (2) ′, respectively.
Km1 = α × 15 / 16-12 (° C.). . . (1) '
Km2 = α × 15 / 16-14 (° C.). . . (2) '
Is obtained by substituting the room temperature value detected in step 1 for α.
[0032]
Next, in step S3, the detected evaporator temperature β is compared with the upper limit Km1 of the target evaporator temperature. As a result of the comparison, if the evaporator temperature β is equal to or higher than the upper limit Km1 of the target evaporator temperature, in order to control the RC zone (frequency up zone) shown in FIG. ) To clear the timer T2 for measuring the predetermined time in step S8, and to determine whether or not the timer T1 for measuring the predetermined time in the RC zone (here, 10 minutes) is cleared in step S8. If cleared, the timer T1 is set in step S9 to start counting for a predetermined time of 10 minutes, and the process returns to step S1.
[0033]
When the process proceeds to step S8 in the same manner as described above, since the timer T1 is not cleared this time, the process proceeds to step S10. In step S10, it is determined whether the timer T1 has finished counting. While 10 minutes have not elapsed, the program proceeds to step S11 and the counting by the timer T1 is continued.
[0034]
And when 10 minutes which are predetermined time passes, it will progress to step S12 from step S10, and the command which raises the operating frequency of a compressor by 1 step (F1 = 2Hz) will be given with respect to the outdoor control part 30. FIG. Then, in the next step S13, the timer T1 is set again, the time measurement for a predetermined time of 10 minutes is started, and the process returns to step S1. Receiving a command to increase the operating frequency of the compressor by one step (F1), the outdoor control unit 30 sends a control signal to the inverter circuit 19 to increase the frequency and increase the rotational speed of the compressor 1. By repeating the above process, the humidity gradually decreases.
[0035]
On the other hand, if it is determined in step S3 that the evaporator temperature β is not equal to or higher than the upper limit Km1 of the target evaporator temperature, the evaporator temperature β is compared with the lower limit Km2 of the target evaporator temperature in step S4. As a result of the comparison, if it is determined that the evaporator temperature β is lower than the lower limit Km2 of the target evaporator temperature, the routine proceeds to step S14 to control the RA zone (frequency down zone) shown in FIG. In addition to clearing T1, it is determined in step S8 whether or not the timer T2 for measuring a predetermined time (here, 10 minutes) in the RA zone has been cleared. T2 is set to start counting for a predetermined time of 10 minutes, and the process returns to step S1.
[0036]
When the process proceeds to step S15 in the same manner as described above, since the timer T2 is not cleared this time, the process proceeds to step S17. In step S17, it is determined whether the timer T2 has finished counting. While 10 minutes have not elapsed, the program proceeds to step S18 and the counting by the timer T2 is continued.
[0037]
And when 10 minutes which are predetermined time passes, it will progress to step S19 from step S17, and the command which decreases the operating frequency of a compressor by 1 step (F2 = 2Hz) will be given with respect to the outdoor control part 30. FIG. Then, in the next step S20, the timer T2 is set again, the time measurement for a predetermined time of 10 minutes is started, and the process returns to step S1. The outdoor control unit 30 that has received a command to reduce the operating frequency of the compressor by one step (F2) sends a control signal to the inverter circuit 19 to reduce the frequency and reduce the rotational speed of the compressor 1. By repeating the above process, the humidity gradually increases.
[0038]
On the other hand, if it is determined in step S4 that the evaporator temperature β is not lower than the lower limit Km2 of the target evaporator temperature, the process proceeds to step S5. In this case, since the evaporator temperature β is within the target evaporator temperature range (Km2 ≦ β <Km1), both timers T1 and T2 are cleared, and the operation frequency of the compressor is maintained as it is in S6. A command is issued to the outdoor control unit 30. Receiving this command, the outdoor control unit 30 performs control to maintain the rotational speed of the compressor 1 via the inverter circuit 19.
[0039]
By performing the above processing, the indoor relative humidity is converged to around 50%, which is the target relative humidity.
[0040]
In this embodiment, all the steps described in FIG. 3 are performed by the indoor control unit 20, but signals representing the temperatures α and β detected in step S1 are transmitted from the indoor control unit 20 to the outdoor. By sending it to the control unit 30, the outdoor control unit 30 can perform the processing after step S2. In that case, the compressor frequency command in steps S12, S19, and S6 is directly output to the inverter circuit 19.
[0041]
Further, in the present embodiment, control is performed so that the target evaporator temperature has a range. The target evaporator temperature does not necessarily have a width, but a wider control can be performed with a wider width.
[0042]
In the present embodiment, the target relative humidity in the room is around 50%, but other numerical values may be set. When the target relative humidity is set to a different value, a, b1, and b2 in the above linear expressions (1) and (2) may be set to values corresponding to the target relative humidity. When the target relative humidity is about 40% to 70% RH, 12/16 ≦ a ≦ 31/32, −22 ≦ b1 ≦ −2, and b1-4 ≦ b2 ≦ b1-1 are satisfied. The upper limit Km1 and the lower limit Km2 of the target evaporator temperature may be set.
[0043]
Further, in the present embodiment, the target evaporator temperature is obtained by calculation, but a look-up table in which the room temperature and the evaporator temperature for obtaining the target relative humidity are associated one-to-one is used for the air conditioner. It may be installed. In that case, step S2 in FIG. 3 is a step of referring to this lookup table.
[0044]
Moreover, although the air conditioner of this Embodiment was equipped with the 1st, 2nd indoor heat exchanger and had a reheat dehumidification function, this invention is an air conditioner which does not have a reheat dehumidification function. Can also be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a refrigeration cycle in an example of an air conditioner to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a control system of the air conditioner of FIG.
FIG. 3 is a flowchart of humidity control executed by the control system shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a graph showing the relationship between room temperature, evaporator temperature, and relative humidity.
FIG. 5 is a diagram for explaining three control zones of the compressor frequency in the air conditioner of FIG. 1;
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Four-way valve 3 Outdoor heat exchanger 4 Outdoor fan 5 Fan motor 6 Electric expansion valve 7, 8 Closure valve 9 1st indoor heat exchanger 10 2nd indoor heat exchanger 11 Reheat dehumidification capillary 12 Two-way valve 13 Indoor Fan 14 Fan Motor 15 Outdoor Unit Side Piping 16 Indoor Unit Side Piping 17 Communication Piping

Claims

In an air conditioner equipped with a compressor (1), a condenser and an evaporator,
Indoor temperature detection means (22);
An evaporator temperature detecting means (23);
Target evaporator temperature determining means (20, S2) for determining a target evaporator temperature (Km1, Km2) corresponding to the target relative humidity of the room from the room temperature detected by the room temperature detecting means (22). ,
Based on the evaporator temperature (β) detected by the evaporator temperature detecting means (23) and the target evaporator temperature determined by the target evaporator temperature determining means, the temperature of the evaporator is changed to the target evaporation. Frequency control means (20, 30, S6, S12, S19) for controlling the operating frequency of the compressor (1) so as to reach the chamber temperature, without detecting the actual humidity of the room. To control the humidity ,
Comparing means (20, S3, S4) for comparing the detected evaporator temperature (β) with the target evaporator temperature (Km1, Km2) is further provided. The target evaporator temperature has an upper limit (Km1) and a lower limit (Km2). )
The comparison means compares the detected evaporator temperature with the upper limit and lower limit of the target evaporator temperature,
The frequency control means controls the operating frequency of the compressor based on the comparison result by the comparison means so that the evaporator temperature falls between the upper limit and the lower limit of the target evaporator temperature ,
When the upper and lower limits of the target evaporator temperature are Km1 and Km2, respectively, and the room temperature is α, Km1 and Km2 are Km1 = α × a + b1 (° C.) and Km2 = α × a + b2 (° C.), respectively.
(However, 12/16 ≦ a ≦ 31/32, −22 ≦ b1 ≦ −2, b1-4 ≦ b2 ≦ b1-1)
An air conditioner characterized by being set to.