JP2000055444A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冬期など外気温度が低い場合にできるだけ高
効率の省エネルギ運転を行いながら、しかもレヒート機
能による適切な温湿度制御を存分に発揮することができ
る空気調和機を提供する。 【解決手段】 凝縮器１２における冷媒圧力（＝凝縮圧
力）を調節するための三方弁２１（あるいは室外ファン
８）を設け、外気温度の低下などにより、過熱度制御に
基づく膨張弁１３の開度が全開になったとき、または圧
縮機１１の圧縮比が許容最低圧縮比以下になったとき、
または再熱器１６の再熱量が所定値以下になったとき、
凝縮圧力を高める方向に三方弁２１（あるいは室外ファ
ン８）を操作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、吹き出し空気温
度の急激な変動を嫌う部屋たとえば電算機室や通信機室
に設置される年間冷房型の空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】年間冷房型のパッケージ空気調和機で
は、冬期など外気温度が低くなると凝縮器（室外熱交換
器）の熱交換性能が高まり、凝縮器における冷媒圧力い
わゆる凝縮圧力が低くなる。凝縮圧力が低くなると、蒸
発器における冷媒圧力いわゆる蒸発圧力も低下するた
め、そのままでは蒸発器が着霜したり、過除湿運転を招
くなどの不具合を生じてしまう。

【０００３】そこで、例えば特許第２５１７０７１号公
報に示される空気調和機では、冬期など外気温度が低い
場合に、凝縮圧力が低下して、過熱度制御のための膨張
弁開度が全開に達したとき、あるいは圧縮機の圧縮比が
許容最低圧縮比に達したとき、そのときの凝縮圧力を許
容最低値としてそれ以上は凝縮圧力が低下しないよう、
凝縮器を通る冷媒の量と凝縮器をバイパスする冷媒の量
との比率を制御したり、あるいは室外ファンの風量を変
化させるようにしている。

【０００４】結果的に、できるだけ低い凝縮圧力での運
転を継続し、高効率の省エネルギ運転を行うようにして
いる。一方、室内への吹き出し空気温度を調節する手段
として再熱器を設けた空気調和機がある。すなわち、蒸
発器で冷却および除湿された空気を再熱器で温めてから
室内に吹出すようにしている。いわゆるレヒート機能で
ある。

【０００５】このレヒート機能を有する年間冷房型の空
気調和機として、特開平４−３４４０５６号公報（特願
平３−１１５７４５号）に示されるものがある。この空
気調和機では、冬期など外気温度の低下によって再熱器
の再熱量つまりレヒート能力が減少した場合に、室外フ
ァンの送風量を少なくして凝縮温度を高め、レヒート能
力を向上させるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前者（特許第２５１７
０７１号公報）の空気調和機では高効率の省エネルギ運
転を行うが、後者（特開平４−３４４０５６号公報）の
空気調和機のようなレヒート機能による温湿度制御は困
難である。

【０００７】後者の空気調和機では、レヒート機能によ
る温湿度制御がある反面、前者の空気調和機のような省
エネルギ運転への配慮はなされていない。この発明は上
記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、
冬期など外気温度が低い場合にできるだけ高効率の省エ
ネルギ運転を行いながら、しかもレヒート機能による適
切な温湿度制御を存分に発揮することができる空気調和
機を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を順次に配管接続し且
つ圧縮機の吐出側配管から凝縮器と膨張弁との間の配管
にかけて再熱器を接続した冷凍サイクルと、上記蒸発器
での冷媒過熱度を検出する過熱度検出手段と、この過熱
度検出手段の検出結果が一定値となるよう上記膨張弁の
開度を制御する過熱度制御手段と、上記圧縮機の圧縮比
を検出する圧縮比検出手段と、上記再熱器の再熱量を検
出する再熱量検出手段と、上記凝縮器における冷媒圧力
を調節するための圧力調節手段と、上記膨張弁が全開の
とき、または上記圧縮比検出手段の検出結果が許容最低
圧縮比以下のとき、または上記再熱量検出手段の検出結
果が所定値以下のとき、上記凝縮器における冷媒圧力を
高める方向に上記圧力調節手段を操作する制御手段と、
を備える。

【０００９】すなわち、外気温度の低下などにより、過
熱度制御に基づく膨張弁開度が全開になったとき、また
は圧縮機の圧縮比が許容最低圧縮比以下になったとき、
または再熱器の再熱量が所定値以下になったとき、凝縮
圧力を高める方向に圧力調節手段を操作する。

【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明において、圧力調節手段として、凝縮器を通る冷媒の
量と凝縮器をバイパスする冷媒の量との比率を調節する
三方弁を用いる。

【００１１】請求項３に係る発明は、請求項１に係る発
明において、圧力調節手段として、凝縮器に外気を供給
するとともにその外気の供給量を変化させる室外ファン
を用いる。

【００１２】

【発明の実施の形態】（１）以下、この発明の第１実施
例について図面を参照して説明する。図１に示すよう
に、室内機１および室外機２０が配管接続されて本発明
の年間冷房型のパッケージ空気調和機が構成される。

【００１３】室内機１は、圧縮機１１、膨張弁１３、蒸
発器（室内熱交換器）１４、流量調整弁１５、再熱器
（補助室内熱交換器；レヒート熱交換器とも称す）１
６、室内ファン２、冷媒圧力センサ３、冷媒圧力センサ
４、冷媒温度センサ５、制御装置６、および過熱度セン
サ（過熱度検出手段）１０を備える。

【００１４】膨張弁１３は、開度変化が可能である。蒸
発器１４および再熱器１６は、互いに相対向する位置に
設けられている。室内ファン２は、室内空気を吸い込
み、その吸い込み空気を蒸発器１４および再熱器１６に
通して室内に吹き出す。

【００１５】冷媒圧力センサ３は、圧縮機１１から吐出
される媒の圧力を検知する。冷媒圧力センサ４は、圧縮
機１１に吸い込まれる冷媒の圧力を検知する。冷媒温度
センサ５は、再熱器１６に流入する冷媒の温度を検知す
る。過熱度センサ１０は、蒸発器１４での冷媒過熱度を
検出する。

【００１６】室外機２０は、凝縮器（室外熱交換器）１
２および室外ファン８を備える。室外ファン８は、外気
（室外空気）を吸い込み、その吸い込み空気を凝縮器１
２に通して室外に吹き出す圧縮機１１の冷媒吐出口に凝
縮器１２が配管接続され、凝縮器１２に三方弁２１の第
１流路および膨張弁１３を介して蒸発器１４が配管接続
される。蒸発器１４には圧縮機１１の冷媒吸込口が配管
接続される。そして、凝縮器１２の冷媒流入側配管と、
上記第１流路から膨張弁１３につながる配管とが、三方
弁２１の第２流路を通して連通される。第２流路は、凝
縮器１２に対する冷媒のバイパス路となる。

【００１７】三方弁２１は、凝縮器１２における冷媒圧
力（＝凝縮圧力）を調節するための圧力調節手段として
機能するもので、開度が相対的に変化する第１流路と第
２流路を有し、両流路の開度変化により凝縮器１２を通
る冷媒の量と凝縮器１２をバイパスする冷媒の量との比
率を調節することができる。この比率の調節を、従来例
（特許第２５１７０７１号公報）では２つの調節弁によ
って行っているが、本実施例では１つの三方弁２１で行
うことにより、コスト低減が図れる。

【００１８】また、圧縮機１１の冷媒吐出口に流量調整
弁１５を介して再熱器１６が配管接続され、再熱器１６
は凝縮器１２と膨張弁１３との間の配管に接続される。
こうして、冷凍サイクルが構成される。

【００１９】圧縮機１１が運転されると、圧縮機１１か
ら吐出されるガス状の冷媒が室外機２０の凝縮器１２に
供給され、冷媒は外気に熱を放出して液化する。凝縮器
１２で液化した冷媒は三方弁２１の第１流路を通り、膨
張弁１３で減圧されて室内機１の蒸発器１４に流れ、そ
こで室内空気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒は
圧縮機１１に吸い込まれる。

【００２０】三方弁２１の第１流路が全開の場合は、第
２流路が全閉して凝縮器１２に対するバイパス路が遮断
された状態となる。このとき、凝縮器１２を流れる冷媒
の量が多くなり、凝縮器１２における冷媒圧力（＝凝縮
圧力）は低くなる。

【００２１】三方弁２１の第１流路の開度が縮小される
と、第２流路の開度は増大する。このとき、凝縮器１２
を流れる冷媒の量が減少し、凝縮器１２における冷媒圧
力は上昇方向に変化する。

【００２２】また、流量調整弁１５が開くと、圧縮機１
１の吐出冷媒の一部が流量調整弁１５を通って再熱器１
６に流入し、その冷媒は蒸発器１４を経た冷却用空気に
熱を放出して液化する。この放熱により冷却用空気の温
度が上昇する。流量調整弁１５の開度が変わると再熱器
１６への冷媒流入量が変化し、それに伴って冷却用空気
に対する再熱量いわゆるレヒート能力が変化する。再熱
器１６で液化した冷媒は膨張弁１３への冷媒流に合流す
る。

【００２３】一方、制御装置６に、上記膨張弁１３、冷
媒圧力センサ３，４、冷媒温度センサ５、過熱度センサ
１０、および運転条件設定用の操作器７が接続される。
制御装置６は、主要な機能手段として次の［１］〜
［４］を備える。

【００２４】［１］過熱度センサ１０の検出結果が一定
値となるよう膨張弁１３の開度を制御する過熱度制御手
段。 ［２］圧力センサ４の検知圧力（吸い込み冷媒圧力）と
圧力センサ３の検知圧力（吐出冷媒圧力）との比を圧縮
機１１の圧縮比として検出する圧縮比検出手段。

【００２５】［３］冷媒温度センサ５の検知温度から再
熱器１６の再熱量を検出する再熱量検出手段。 ［４］膨張弁１３が全開のとき、または圧縮比検出手段
の検出結果が許容最低圧縮比以下のとき、または再熱量
検出手段の検出結果が所定値以下のとき、凝縮器１２に
おける冷媒圧力を高める方向に三方弁２１を操作する制
御手段。

【００２６】つぎに、上記の構成の作用を図２のフロー
チャートを参照して説明する。運転中、蒸発器１４にお
ける冷媒過熱度が検出され、その過熱度が予め定めた一
定値となるよう、膨張弁１３の開度が制御される。

【００２７】たとえば、過熱度が一定値より高い場合
は、膨張弁１３の開度が増大されて蒸発器１４への冷媒
流量が増える。過熱度が一定値より低い場合は、膨張弁
１３の開度が縮小されて蒸発器１４への冷媒流量が減
る。これにより、過熱度が一定値に維持され、冷凍サイ
クルの安定運転が実行される。

【００２８】ところで、冬期など外気温度が低くなる
と、その低下に伴って凝縮圧力が低下していき、その影
響で蒸発圧力も低下していく。この場合、過熱度が上昇
し、それを補うべく膨張弁１３の開度が増大される。凝
縮圧力の低下が続いて膨張弁１３が全開すると、三方弁
２１の第１流路の開度が絞られて第２流路の開度が増大
される。つまり、凝縮器１２を通る冷媒の量が減り、凝
縮器１２をバイパスする冷媒の量が増える。これによ
り、凝縮圧力が上昇方向に変化する。

【００２９】こうして、凝縮圧力が上昇方向に変化する
ことにより、蒸発圧力も上昇方向に変化するようにな
り、蒸発器１４の着霜や過除湿運転が防止される。その
後、膨張弁１３の開度が縮小方向に変化すると、三方弁
２１の第１流路の開度が増大されて第２流路の開度が絞
られる。つまり、凝縮器１２を通る冷媒の量が増えて、
凝縮器１２をバイパスする冷媒の量が減る。これによ
り、凝縮圧力は低下する。

【００３０】このように、膨張弁１３の全開に対処した
凝縮圧力の上昇操作を除けば、結果的に、できるだけ低
い凝縮圧力での運転が継続されることになり、よって高
効率の省エネルギ運転を行うことができる。

【００３１】なお、三方弁２１によって、凝縮器１２を
通る冷媒の量と凝縮器１２をバイパスする冷媒の量との
比率を制御することにより、冷凍サイクル全体での冷媒
循環量の変動を生じることなく、凝縮圧力を上昇させる
ことができる。すなわち、凝縮器１２への冷媒流量のみ
を制御したのでは、冷凍サイクル全体の冷媒循環量が変
動して過熱度制御等に悪影響を与えてしまうという不具
合があり、それを避けるために三方弁２１を採用してい
る。

【００３２】一方、外気温度の低下により凝縮圧力が低
下すると、圧縮機１１の吸込み冷媒圧力と吐出冷媒圧力
との比である圧縮比が低下方向に変化する。この低下が
進んで、圧縮比が許容最低圧縮比以下になると、上記同
様、三方弁２１の第１流路の開度が絞られて第２流路の
開度が増大される。これにより、凝縮圧力が上昇方向に
変化する。

【００３３】こうして、凝縮圧力が上昇方向に変化する
ことにより、蒸発圧力も上昇方向に変化するようにな
り、蒸発器１４の着霜や過除湿運転が防止される。その
後、圧縮比が許容最低圧縮比より大きくなると、三方弁
２１の第１流路の開度が増大されて第２流路の開度が絞
られる。これにより、凝縮圧力が低下する。

【００３４】このように、圧縮比の低下に対処した凝縮
圧力の上昇操作を除けば、結果的に、できるだけ低い凝
縮圧力での運転が継続されることになり、よって高効率
の省エネルギ運転を行うことができる。

【００３５】また、外気温度の低下により凝縮圧力が低
下すると、再熱器１６の再熱量が減少方向に変化する。
この再熱量は冷媒温度センサ５の検知温度として検出さ
れており、その再熱量が所定値以下たとえばレヒート機
能として不十分な状態まで減少すると、上記同様、三方
弁２１の第１流路の開度が絞られて第２流路の開度が増
大される。これにより、凝縮圧力が上昇方向に変化す
る。

【００３６】こうして、凝縮圧力が上昇方向に変化する
ことにより、再熱量も増大方向に変化するようになり、
十分なレヒート機能が確保されて適切な温湿度制御を存
分に発揮することができる。

【００３７】その後、再熱量が所定値より大きくなる
と、三方弁２１の第１流路の開度が増大されて第２流路
の開度が絞られる。これにより、凝縮圧力は低下する。 （２）次に、この発明の第２実施例について図３により
説明する。

【００３８】第２実施例では、凝縮圧力を高めるための
圧力調節手段として、三方弁２１に代わり、室外ファン
８を用いる。他の構成は第１実施例と同じである。作用
を図２のフローチャートを参照して説明する。

【００３９】冬期など外気温度が低くなると、その低下
に伴って凝縮圧力が低下していき、その影響で蒸発圧力
も低下していく。この場合、過熱度が上昇し、それを補
うべく膨張弁１３の開度が増大される。凝縮圧力の低下
が続いて膨張弁１３が全開すると、室外ファン８の風量
が低減される。この風量低減によって凝縮器１２におけ
る冷媒の熱交換量が減少し、凝縮圧力が上昇方向に変化
する。

【００４０】こうして、凝縮圧力が上昇方向に変化する
ことにより、蒸発圧力も上昇方向に変化するようにな
り、蒸発器１４の着霜や過除湿運転が防止される。その
後、膨張弁１３の開度が縮小方向に変化すると、室外フ
ァン８の風量が増大される。これにより、凝縮圧力は低
下する。

【００４１】このように、膨張弁１３の全開に対処した
凝縮圧力の上昇操作を除けば、結果的に、できるだけ低
い凝縮圧力での運転が継続されることになり、よって高
効率の省エネルギ運転を行うことができる。

【００４２】一方、外気温度の低下により凝縮圧力が低
下すると、圧縮機１１の吸込み冷媒圧力と吐出冷媒圧力
との比である圧縮比が低下方向に変化する。この低下が
進んで、圧縮比が許容最低圧縮機以下になると、上記同
様、室外ファン８の風量が低減される。これにより、凝
縮圧力が上昇方向に変化する。

【００４３】こうして、凝縮圧力が上昇方向に変化する
ことにより、蒸発圧力も上昇方向に変化するようにな
り、蒸発器１４の着霜や過除湿運転が防止される。その
後、圧縮比が許容最低圧縮比より大きくなると、室外フ
ァン８の風量が増大される。これにより、凝縮圧力は低
下する。

【００４４】このように、圧縮比の低下に対処した凝縮
圧力の上昇操作を除けば、結果的に、できるだけ低い凝
縮圧力での運転が継続されることになり、よって高効率
の省エネルギ運転を行うことができる。

【００４５】また、外気温度の低下により凝縮圧力が低
下すると、再熱器１６の再熱量が減少方向に変化する。
この再熱量は冷媒温度センサ５の検知温度として検出さ
れており、その再熱量が所定値以下たとえばレヒート機
能として不十分な状態まで減少すると、上記同様、室外
ファン８の風量が低減される。これにより、凝縮圧力が
上昇方向に変化する。

【００４６】こうして、凝縮圧力が上昇方向に変化する
ことにより、再熱量も増大方向に変化するようになり、
十分なレヒート機能が確保されて適切な温湿度制御を存
分に発揮することができる。その後、再熱量が所定値よ
り大きくなると、室外ファン８の風量が増大される。こ
れにより、凝縮圧力は低下する。

【００４７】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、凝
縮器における冷媒圧力を調節するための圧力調節手段を
設け、外気温度の低下などにより、過熱度制御に基づく
膨張弁開度が全開になったとき、または圧縮機の圧縮比
が許容最低圧縮比以下になったとき、または再熱器の再
熱量が所定値以下になったとき、凝縮器における冷媒圧
力を高める方向に圧力調節手段を操作する構成としたの
で、冬期など外気温度が低い場合にできるだけ高効率の
省エネルギ運転を行いながら、しかもレヒート機能によ
る適切な温湿度制御を存分に発揮することができる空気
調和機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の構成を示す図。

【図２】各実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。

【図３】第２実施例の構成を示す図。

【符号の説明】

１…室内機 ２…室内ファン ３…冷媒圧力センサ ４…冷媒圧力センサ ５…冷媒温度センサ ６…制御装置 ８…室外ファン（圧力調節手段） １０…過熱度センサ １１…圧縮機 １２…凝縮器 １３…膨張弁 １４…蒸発器 １５…流量調整弁 １６…再熱器 ２１…三方弁（圧力調節手段）

フロントページの続き (72)発明者 藁谷 至誠 東京都港区芝浦三丁目４番１号 株式会社 エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 (72)発明者 千葉 和夫 東京都港区芝浦三丁目４番１号 株式会社 エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 (72)発明者 佐々木 晃 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 3L060 AA03 AA06 AA07 CC04 CC17 DD02 DD05 EE06 EE09

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を順次
   に配管接続し且つ圧縮機の吐出側配管から凝縮器と膨張
   弁との間の配管にかけて再熱器を接続した冷凍サイクル
   と、 前記蒸発器での冷媒過熱度を検出する過熱度検出手段
   と、 この過熱度検出手段の検出結果が一定値となるよう前記
   膨張弁の開度を制御する過熱度制御手段と、 前記圧縮機の圧縮比を検出する圧縮比検出手段と、 前記再熱器の再熱量を検出する再熱量検出手段と、 前記凝縮器における冷媒圧力を調節するための圧力調節
   手段と、 前記膨張弁が全開のとき、または前記圧縮比検出手段の
   検出結果が許容最低圧縮比以下のとき、または前記再熱
   量検出手段の検出結果が所定値以下のとき、前記凝縮器
   における冷媒圧力を高める方向に前記圧力調節手段を操
   作する制御手段と、 を具備したことを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 前記圧力調節手段は、凝縮器を通る冷媒
   の量と凝縮器をバイパスする冷媒の量との比率を調節す
   る三方弁であることを特徴とする空気調和機。
3. 【請求項３】 前記圧力調節手段は、凝縮器に外気を供
   給するとともにその外気の供給量を変化させる室外ファ
   ンであることを特徴とする空気調和機。