JP2003106606A - 空気調和機の結露防止制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 再熱除湿運転を行なう空気調和機において、
除湿量を確保しつつ正確に顕熱を制御する。 【解決手段】 室内の蒸発熱交換器に配管温度センサを
取付け、設定された温度となるように圧縮機運転周波数
を制御し、室内の凝縮熱交換器に配管温度センサを取り
付け、設定された配管温度となるように室外送風機送風
量と室外減圧装置開度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機の再熱
除湿運転における結露を防止する結露防止制御方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般家庭用の空気調和装置は、室
内機と室外機が分割され、互いの装置は冷媒管や電線で
接続される構成になっている。また、ヒートポンプ式の
冷凍サイクルを備え、冷房運転と暖房運転の切換が可能
であり、除湿運転の切換も可能である。一般的な空気調
和機には、圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、室内
熱交換器と、減圧装置が冷媒配管を介して接続されてお
り、ヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成している。

【０００３】その中で、再熱除湿機能を有する空気調和
機においては、室内熱交換器は、第一の熱交換器と、第
二の熱交換器が、補助減圧装置を介して接続されてお
り、冷房・暖房時は補助減圧装置を全開にして第一の熱
交換器と第二の熱交換器に同一状態の冷媒を流通し、除
湿運転時には補助減圧装置を絞って、第一の熱交換器は
冷媒を凝縮する再熱器とし、第二の熱交換器は冷媒を蒸
発する冷却器となる。このとき室内空気は、第二の熱交
換器を通ると冷却され、除湿された冷気となる一方、第
一の熱交換器を通った室内空気は凝縮器により加熱さ
れ、それぞれの空気が混合され吹出し口より除湿され
た、より室温に近い空気が吹出される。再熱除湿時は、
蒸発熱交換器によって冷却された吹出し周りの部品に凝
縮熱交換器を通った除湿されない空気が通過するため、
室内相対湿度が高い状態が継続されると、吹出し周りの
部品に結露が生じる。

【０００４】この結露現象を防止するため、室内相対湿
度が高い状態が一定時間継続されると、圧縮機回転数を
小にして室内機蒸発熱交換器温度を上昇させ、さらに室
外減圧装置の絞りを調整することにより室内機蒸発熱交
換器温度をあらかじめ設定された温度に微調整するとい
う制御方式がとられてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の技術で
は、必要な除湿量及び到達相対湿度を得るために、図２
に示されるように、二方弁１および再熱除湿用キャピラ
リーチューブ２を介して室内機凝縮熱交換器３と室内機
蒸発熱交換器４に２分割された室内熱交換器のうち室内
機蒸発熱交換器４の温度のみが、圧縮機回転数や室外減
圧装置によって制御されることで設定された除湿量が得
られるような制御方法となっていた。

【０００６】しかし、室内側空気温度または相対湿度が
高い状態が継続されると、室内機蒸発熱交換器４によっ
て冷却された室内ファンや吹出し口回りの部品に室内機
凝縮熱交換器３を通った除湿されない相対湿度の高い空
気が通過することにより、室内送風機や吹出し口周りの
部品に結露などが生じる可能性があった。

【０００７】この結露現象を防止するために、圧縮機回
転数を小さくして室内機蒸発熱交換器４の温度を上昇さ
せると共に、室外減圧装置の絞りを調節して室内機蒸発
熱交換器４の温度をあらかじめ設定された温度に微調整
し、室内機送風機や吹出し周りの部品温度を上昇させ結
露を防止する制御方式が取られてきた。

【０００８】しかし、このような制御方式では室外温度
が低い時に、室外減圧装置を全開にしても室内機凝縮熱
交換器温度および室内機蒸発熱交換器温度が充分に上昇
せず、結露防止を制御できる環境条件に制限があるとい
う課題があった。

【０００９】そこで本発明では、除湿能力を維持させな
がら顕熱をコントロール可能な制御方法を採用すること
により、結露防止を制御することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、室内湿度検出手段で検出される室内湿度が
高い状態が一定時間継続すると、室内機蒸発熱交換器温
度検出手段で検出される室内機蒸発熱交換器温度をあら
かじめ定められた通常よりも高い一定の温度にするた
め、圧縮機回転数を小さく制御をすることで、室内相対
湿度が高い状態が継続された時でも、吹出し周りの部品
の結露を、高外気温から低外気温までの幅広い条件下で
防ぐ。

【００１１】

【発明実施の形態】本発明は、圧縮機と、四方弁と、室
外熱交換器と、減圧装置と、第一の熱交換器と第二の熱
交換器とを補助減圧装置を介して接続して構成された室
内熱交換器を、ヒートポンプサイクルを形成するように
接続して構成された空気調和機の結露防止制御方法に係
るものであり、まず請求項１記載の本発明は、被空調空
間の湿度を検知する湿度検出手段と室内熱交換器のうち
蒸発器として作用する熱交換器温度を検知する蒸発熱交
換器温度検出手段と、所定時間を計時するタイマと、圧
縮機の制御量を制御する圧縮機制御手段と、湿度検出手
段と蒸発熱交換器温度検出手段とタイマからの情報に基
づき圧縮機制御手段に制御信号を送信するコントローラ
とを有する空気調和機において、少なくとも再熱除湿運
転時に補助減圧装置の減圧作用で第一の熱交換器は冷媒
を凝縮する再熱器とし、第二の熱交換器は冷媒を蒸発す
る冷却器として動作せしめ、コントローラにおいて、湿
度検出手段で検出される被空調空間相対湿度がタイマで
カウントされる所定時間の間所定値以上となる状態が継
続されたと判定された場合に、室内機蒸発熱交換器温度
検出手段で検出される室内機蒸発熱交換器温度が所定温
度に達するまで圧縮機制御手段により圧縮機運転容量を
現状の制御量より小さくするように制御ものである。室
内相対湿度が高い状態が継続された時でも、吹出し周り
の部品の結露を、高外気温から低外気温までの幅広い条
件下で防ぐことができる。

【００１２】また請求項２記載の本発明では、被空調空
間の湿度を検知する湿度検出手段と、室内熱交換器のう
ち凝縮器として作用する熱交換器温度を検知する凝縮熱
交換器温度検出手段と、所定時間を計時するタイマと、
湿度検出手段と蒸発熱交換器温度検出手段とタイマから
の情報に基づき室外送風機制御手段に制御信号を送信す
るコントローラとを有する空気調和機において、少なく
とも再熱除湿運転時は補助減圧装置の減圧作用で第一の
熱交換器は冷媒を凝縮する再熱器とし、第二の熱交換器
は冷媒を蒸発する冷却器として動作せしめ、コントロー
ラにおいて、湿度検出手段で検出される被空調空間相対
湿度がタイマでカウントされる所定時間の間所定値以上
となる状態が継続されたと判定された場合に、室内機凝
縮熱交換器温度検出手段で検出される室内機凝縮熱交換
器温度が所定温度に達するまで室外送風機制御手段によ
り室外送風機運転容量を現状の制御量より小さくするよ
うに制御ものである。これにより、室内相対湿度が高い
状態が継続された時でも、吹出し周りの部品の結露を、
高外気温から低外気温までの幅広い条件下で防ぐことが
できるものである。

【００１３】また請求項３記載の本発明では、被空調空
間の湿度を検知する湿度検出手段と、室内熱交換器のう
ち凝縮器として作用する熱交換器温度を検知する凝縮熱
交換器温度検出手段と、所定時間を計時するタイマと、
減圧装置の容量を可変する減圧装置容量制御手段と、湿
度検出手段と蒸発熱交換器温度検出手段とタイマからの
情報に基づき減圧装置制御手段に制御信号を送信するコ
ントローラとを有する空気調和機において、少なくとも
再熱除湿運転時は補助減圧装置の減圧作用で第一の熱交
換器は冷媒を凝縮する再熱器とし、第二の熱交換器は冷
媒を蒸発する冷却器として動作せしめ、コントローラに
おいて、湿度検出手段で検出される被空調空間相対湿度
がタイマでカウントされる所定時間の間所定値以上とな
る状態が継続されたと判定された場合に、室内機凝縮熱
交換器温度検出手段で検出される室内機凝縮熱交換器温
度が所定温度に達するまで減圧装置制御手段により減圧
装置での流量を制御するものである。これにより、室内
凝縮器温度の微調整を可能とし、室内相対湿度が高い状
態が継続された時でも吹出し周りの部品の結露を防ぐこ
とができるようになる。

【００１４】以下に実施の形態について図面を用いて説
明する。 （実施の形態１）図２は本発明に用いる冷凍サイクルの
構成を表す。以下再熱除湿運転時の冷凍サイクルの動作
について説明する。本実施の形態の冷凍サイクルでは、
圧縮機７で冷媒を圧縮、吐出し、冷房暖房を切り換える
四方弁８を経由して、室外熱交換器９で室外送風機１０
によって放熱され、冷媒は凝縮される。そしていったん
室外熱交換器９で凝縮された冷媒は室外機から室外減圧
装置１１を経由して室内機へ送られるが、再熱除湿運転
の場合は、室外送風機１０の送風量を低下させ室外減圧
装置１１の絞りを開くことで、室外での冷媒凝縮を完全
に行わない。そのため、室内機凝縮熱交換器３で余熱が
室内へ放熱される。この後凝縮された冷媒は室内補助減
圧装置２を通過し、減圧され、室内機蒸発熱交換器４で
吸熱を行う。この時、同時に除湿が行われることで室内
の相対湿度が低下する。室内機蒸発熱交換器４を経由し
た冷媒は再び圧縮機７へ戻る。また、電子膨張弁１１
は、入力される駆動パルスの数に応じて開度が連続的に
変化する。

【００１５】圧縮機７は能力可変型圧縮機であって、駆
動モータがインバータ回路１２に接続される。このイン
バータ回路１２は制御部１３の司令に応じた周波数を出
力する。この出力は圧縮機７モータの駆動電力となる。

【００１６】室外機熱交換器９に対向して、送風機であ
る送風ファン１０が配置される。この室外ファン１０の
駆動モータ１５に、たとえば位相制御回路１４が接続さ
れる。この位相制御回路は、駆動モータ１５に対する通
電を制御部１３の司令によって位相制御される。この位
相制御により、室外ファン１０の回転数の変化が可能と
なっている。

【００１７】制御部１３は、マイクロコンピュータおよ
びその周辺回路からなり、空気調和機の全般にわたる制
御を行なう。この制御部１３に室内機凝縮熱交換器３の
冷媒温度を検知する温度センサ５、室内機蒸発熱交換器
４の冷媒温度を検知する温度センサ６、四方弁８、室外
減圧装置１１、室内補助減圧装置２、インバータ回路１
２、位相制御回路１４などが接続されている。

【００１８】圧縮機７を運転し、圧縮機７から吐出され
る冷媒を四方弁８、室外機熱交換器９、室外減圧装置１
１、室内機凝縮熱交換器３、室内補助減圧装置２、室内
機蒸発熱交換器４、四方弁８に順次導き、かつ室外減圧
装置１１を全開し、室内補助減圧装置２を絞って、再熱
除湿運転を実行する。

【００１９】このような冷凍サイクルにおいて、除湿量
は、ほぼ（吸い込み空気の絶対湿度−室内機蒸発熱交換
器温度）と（室内風量）との積で与えられる。

【００２０】そこで室内機蒸発熱交換器の温度センサ６
の検出温度が設定された温度よりも高い場合は圧縮機７
の運転周波数をインバータ回路１２によって増加させ、
低い場合は圧縮機７の運転周波数をインバータ回路１２
によって減少させることで室内機蒸発熱交換器温度を一
定に保ち、必要な除湿量を確保する。

【００２１】再熱除湿運転時、室内相対湿度が高い状態
が継続した場合、室内機蒸発熱交換器４で冷却された吹
出し周りの部品に、室内機凝縮熱交換器３を通った相対
湿度の高い空気が通過することにより、結露現象がおき
る危険性がある。

【００２２】上記結露現象を防ぐため、室内湿度検知手
段である湿度センサ１６で検知された室内湿度が７０％
を超える高い状態が１時間継続されると、制御部１３に
て結露防止のため以下に示す制御が行なわれる。

【００２３】通常、室内機蒸発熱交換器４の温度は４〜
７℃の範囲になるよう圧縮機７周波数を、初期値の２９
Ｈｚから一定時間ごとに増減する。

【００２４】また、室内機凝縮熱交換器３の温度は２７
〜３０℃の範囲になるように室外送風機１０を４００ｒ
ｐｍに固定し、室内機凝縮熱交換器３の温度が３０℃よ
り高ければ室外減圧装置１１を一定時間ごとに絞り、室
内機凝縮熱交換器３の温度が２７℃より低ければ室外減
圧装置１１を一定時間ごとに開放する制御を行なう。

【００２５】結露防止時には、室内機蒸発熱交換器４の
温度は１０〜１４℃になるように圧縮機７の運転周波数
を一定時間ごとに増減する制御が働く。

【００２６】また、室内機凝縮熱交換器３の温度は３３
〜３６℃の範囲になるように、まず室外送風機１０の回
転数を４００ｒｐｍから３４０ｒｐｍに下げる。

【００２７】同時に、室外減圧装置１１を、室内機凝縮
熱交換器温度が３６℃以上であれば一定時間ごとに絞
り、３３℃以下であれば一定時間ごとに開放する。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明は、室内湿度検出
手段で検出される室内湿度が高い状態が一定時間継続す
ると、室内機蒸発熱交換器温度検出手段で検出される室
内機蒸発熱交換器温度をあらかじめ定められた通常より
も高い一定の温度にするため、圧縮機回転数を小さく制
御をすることにより、室内相対湿度が高い状態が継続さ
れるような環境下においても、除湿量を確保しつつ、吹
出し周りの部品の結露を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における空気調和機の冷凍
サイクル図

【図２】再熱除湿機能を有する空気調和機の要部構成図

【符号の説明】

１ 二方弁 ２ 室内補助減圧装置 ３ 室内機凝縮熱交換器 ４ 室内機蒸発熱交換器 ５ 室内機凝縮熱交換器温度センサ ６ 室内機蒸発熱交換器温度センサ ７ 圧縮機 ８ 四方弁 ９ 室外熱交換器 １０ 室外送風機 １１ 室外減圧装置 １６ 室内湿度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平谷 壽士 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3L060 AA07 CC04 CC07 CC08 EE02 EE05 EE09

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、
   減圧装置と、第一の熱交換器と第二の熱交換器とを補助
   減圧装置を介して接続して構成された室内熱交換器を、
   ヒートポンプサイクルを形成するように接続して構成さ
   れ、被空調空間の湿度を検知する湿度検出手段と前記室
   内熱交換器のうち蒸発器として作用する熱交換器温度を
   検知する蒸発熱交換器温度検出手段と、所定時間を計時
   するタイマと、前記圧縮機の制御量を制御する圧縮機制
   御手段と、前記湿度検出手段と前記蒸発熱交換器温度検
   出手段と前記タイマからの情報に基づき前記圧縮機制御
   手段に制御信号を送信するコントローラとを有する空気
   調和機において、少なくとも再熱除湿運転時に前記補助
   減圧装置の減圧作用で前記第一の熱交換器は冷媒を凝縮
   する再熱器とし、前記第二の熱交換器は冷媒を蒸発する
   冷却器として動作せしめ、前記コントローラにおいて、
   前記湿度検出手段で検出される被空調空間相対湿度が前
   記タイマでカウントされる所定時間の間所定値以上とな
   る状態が継続されたと判定された場合に、前記室内機蒸
   発熱交換器温度検出手段で検出される室内機蒸発熱交換
   器温度が所定温度に達するまで前記圧縮機制御手段によ
   り圧縮機運転容量を現状の制御量より小さくするように
   制御することを特徴とする空気調和機の結露防止制御方
   法。
2. 【請求項２】 圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、
   減圧装置と、第一の熱交換器と第二の熱交換器とを補助
   減圧装置を介して接続して構成された室内熱交換器を、
   ヒートポンプサイクルを形成するように接続して構成さ
   れ、被空調空間の湿度を検知する湿度検出手段と、前記
   室内熱交換器のうち凝縮器として作用する熱交換器温度
   を検知する凝縮熱交換器温度検出手段と、所定時間を計
   時するタイマと、前記湿度検出手段と前記蒸発熱交換器
   温度検出手段と前記タイマからの情報に基づき前記室外
   送風機制御手段に制御信号を送信するコントローラとを
   有する空気調和機において、少なくとも再熱除湿運転時
   は前記補助減圧装置の減圧作用で前記第一の熱交換器は
   冷媒を凝縮する再熱器とし、前記第二の熱交換器は冷媒
   を蒸発する冷却器として動作せしめ、前記コントローラ
   において、前記湿度検出手段で検出される被空調空間相
   対湿度が前記タイマでカウントされる所定時間の間所定
   値以上となる状態が継続されたと判定された場合に、前
   記室内機凝縮熱交換器温度検出手段で検出される室内機
   凝縮熱交換器温度が所定温度に達するまで前記室外送風
   機制御手段により室外送風機運転容量を現状の制御量よ
   り小さくするように制御することを特徴とする空気調和
   機の結露防止制御方法。
3. 【請求項３】 圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、
   容量可変の減圧装置と、第一の熱交換器と第二の熱交換
   器とを補助減圧装置を介して接続して構成された室内熱
   交換器を、ヒートポンプサイクルを形成するように接続
   して構成され、被空調空間の湿度を検知する湿度検出手
   段と、前記室内熱交換器のうち凝縮器として作用する熱
   交換器温度を検知する凝縮熱交換器温度検出手段と、所
   定時間を計時するタイマと、前記減圧装置の容量を可変
   する減圧装置容量制御手段と、前記湿度検出手段と前記
   蒸発熱交換器温度検出手段と前記タイマからの情報に基
   づき前記減圧装置制御手段に制御信号を送信するコント
   ローラとを有する空気調和機において、少なくとも再熱
   除湿運転時は前記補助減圧装置の減圧作用で前記第一の
   熱交換器は冷媒を凝縮する再熱器とし、前記第二の熱交
   換器は冷媒を蒸発する冷却器として動作せしめ、前記コ
   ントローラにおいて、前記湿度検出手段で検出される被
   空調空間相対湿度が前記タイマでカウントされる所定時
   間の間所定値以上となる状態が継続されたと判定された
   場合に、前記室内機凝縮熱交換器温度検出手段で検出さ
   れる室内機凝縮熱交換器温度が所定温度に達するまで前
   記減圧装置制御手段により減圧装置での流量を制御する
   ことを特徴とする空気調和機の結露防止制御方法。