JP2003166743A - 空気調和装置 - Google Patents

空気調和装置

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JP2003166743A JP2001364452A JP2001364452A JP2003166743A JP 2003166743 A JP2003166743 A JP 2003166743A JP 2001364452 A JP2001364452 A JP 2001364452A JP 2001364452 A JP2001364452 A JP 2001364452A JP 2003166743 A JP2003166743 A JP 2003166743A
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Koji Taki
幸司 滝
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温湿度の制御範囲を広げ、目標温湿度に到達
しやすくすることにより温湿度制御性を高めた空気調和
装置を得る。 【解決手段】 圧縮機1a、1b、熱源側熱交換器2a、2b、絞
り装置3a、3bおよび利用側熱交換器4a、4bを順次接続した
冷凍サイクルと、熱源側送風機6a+7a、6b+7bと、利用側
送風機8a+9a、8b+9bとを備えた冷凍サイクル装置A、Bと、
冷凍サイクル装置A、Bにおける圧縮機等の能力可変要素
を可変制御する制御手段10a、10bとを備え、制御手段10a
は冷凍サイクル装置A、Bがエンタルピの異なる運転を行
なうよう能力可変要素を制御して、これら冷凍サイクル
装置A、Bの合計エンタルピと等価な合計エンタルピとな
るよう冷凍サイクルA、Bを等運転させた場合よりも目標
温湿度に近づくような仕事を行なわせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は複数の冷媒サイク
ル装置を有し、また複数の蒸発器を有する空気調和装置
の湿度制御技術に係わり、詳しくは室内の潜熱・顕熱負
荷状態に応じて顕熱能力・潜熱能力を制御する空気調和
制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８は例えば特開平１０−２６７３５６
公報に示された従来の空気調和装置の冷凍サイクルを示
す構成図である。図８において、１は圧縮機、５は四方
弁、４は複数パスの熱交換器４ａ、４ｂから構成される
室内熱交換器、２は室外熱交換器、３は室内熱交換器４
と室外熱交換器２との間に接続された絞り装置で、ここ
では毛細管である。４０は室内熱交器４ｂと絞り装置３
との間に設けられた弁である。冷房・除湿運転時には圧
縮機１、四方弁５、室外熱交換器２（凝縮器）、絞り装
置３、室内熱交換器（蒸発器）４、四方弁５、圧縮機１
の順に冷媒流路を形成し、暖房運転時には圧縮機１、四
方弁５、室内熱交換器（凝縮器）４、絞り装置３、室外
熱交換器（蒸発器）２、四方弁５、圧縮機１の順に冷媒
流路を形成するよう四方弁５を切り換える。
【０００３】この発明においては冷凍サイクルを構成す
る室内熱交換器（冷房・除湿運転時は蒸発器、暖房運転
時は凝縮器）４を複数パス構造とし、該室内熱交換器４
に冷媒を循環して室温制御を行い、室温を設定温度にコ
ントロールする空気調和装置において、該複数パスのう
ち１パスを構成する室内熱交換器４ｂの冷媒入力側に弁
４０を設け、該空気調和装置の冷房・除湿運転時に、少
なくとも該室温及び設定温度に応じて弁４０を制御し、
室内熱交換器４の容量を可変するようにした事を特徴と
している。
【０００４】この発明においては、室内温熱環境に応じ
て設定温度が室温に対して大きい場合には高顕熱運転を
行い、また室温が設定温度に近づいた場合には、弁４０
を閉じる事により、低顕熱運転を行い、除湿量を増やす
事によって熱的快適感を高めようというものであるが、
室内乾球温度のみを検知して制御を行っている為、目標
となる室内湿度がある場合において、湿度を一定に保つ
ことができない。
【０００５】また、その他にも図９、図１０に示すよう
に室内機の蒸発器４二次側に再熱コイル２０を設ける事
により、相対湿度を下げる手段や、図１１、図１２に示
すように室内機風路内（室内熱交換器の一次側もしくは
二次側）に加湿器３０を設ける事により、絶対湿度を上
げる手段が存在するが、共に高価であり、また設置スペ
ースを必要とする欠点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の空気調和装置で
は、潜熱・顕熱の仕事を制御しようとしても、冷凍サイ
クルは一つであったため、その制御には限界があり、制
御範囲を広げるためには除湿や加湿のために再熱コイル
や加湿器を特別に容易するなど、新たな付加装置が必要
になるという問題点があった。
【０００７】本発明では上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、温湿度の制御性を高めた空気調
和装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題と解決するための手段】この発明に係る空気調和
装置は、圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器を順次
接続した冷凍サイクルと、前記凝縮器を通過する空気流
を発生させる凝縮器用送風機と、前記蒸発器を通過する
空気流を発生させる蒸発器用送風機とを備えた複数の冷
凍サイクル装置と、目標温湿度に近づくよう前記冷凍サ
イクル装置における前記圧縮機の運転周波数、前記絞り
装置の絞り量、前記凝縮器用送風機の送風量又は前記蒸
発器用送風機の送風量などの能力可変要素を可変制御す
る制御手段とを備え、前記制御手段は前記複数の冷凍サ
イクル装置がエンタルピの異なる運転を行なうよう前記
能力可変要素を制御して、これら複数の冷凍サイクル装
置の合計エンタルピと等価な合計エンタルピとなるよう
前記複数の冷凍サイクルを等運転させた場合よりも目標
温湿度に近づくような仕事を行なわせるものである。
【０００９】また、前記複数の冷凍サイクル装置は、固
定容量圧縮機を有する冷凍サイクルと可変容量圧縮機を
有する冷凍サイクルとを含むものである。
【００１０】また、前記複数の冷凍サイクル装置は、可
変容量圧縮機を有する冷凍サイクルから構成されるもの
である。
【００１１】また、前記制御手段は、エンタルピの小さ
な運転を行なう冷凍サイクル装置が所定時間低負荷運転
を行なった場合に、エンタルピの小さな運転を行なう冷
凍サイクル装置を他の冷凍サイクル装置に切り換えるよ
う制御するものである。
【００１２】また、前記制御手段は、除湿運転時に等運
転の場合よりも温度変化が小さくなるよう前記能力可変
要素を制御するものである。
【００１３】また、前記制御手段は、除湿運転時に等運
転の場合よりも湿度変化が大きくなるよう前記能力可変
要素を制御するものである。
【００１４】また、前記制御手段は、前記複数の冷凍サ
イクル装置の合計エンタルピと等価な合計エンタルピと
なるよう前記複数の冷凍サイクルを等運転させた場合よ
りも目標温湿度に近づくような潜熱顕熱比の仕事を行な
わせるものである。
【００１５】また、前記複数の冷凍サイクル装置は、同
一種類の冷媒を用いたものである。
【００１６】また、前記複数の冷凍サイクル装置は、同
一種類の冷凍機油を用いたものである。
【００１７】また、前記制御手段は前記複数の冷凍サイ
クル装置の電力ピークタイミングをずらすよう起動制御
するものである。
【００１８】また、前記制御手段は高負荷運転を行なう
冷凍サイクル装置から起動させるものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態を図について説明する。図１はこの発明の実
施の形態における空気調和装置の室外機を示す概念図、
図２は同空気調和装置の室内機を示す概念図、図３は同
空気調和装置の冷凍サイクル接続構成を示す概念図であ
る。図において、１ａ、１ｂはインバータ制御による能
力可変型の圧縮機で、ここではスクロール式圧縮機であ
るが、レシプロ、ロータリ、スクリューなど他の方式の
圧縮機も使用可能である。２ａ、２ｂは室外の熱源側空
気と冷媒とが熱交換する熱源側熱交換器、３ａ、３ｂは
冷媒の圧力を減圧する絞り装置で、ここでは絞り量可変
な電子式膨張弁を用いている。４ａ、４ｂは室内の利用
側空気と冷媒とが熱交換する利用側熱交換器、５ａ、５
ｂは圧縮機１ａ、１ｂから吐出された冷媒の流れ方向を
熱源側熱交換器２ａ、２ｂまたは利用側熱交換器４ａ、
４ｂへと切り換える四方弁である。
【００２０】これらは冷房・除湿運転時には圧縮機１
ａ、四方弁５ａ、熱源側熱交換器（凝縮器）２ａ、絞り
装置３ａ、利用側熱交換器（蒸発器）４ａ、四方弁５ａ
および圧縮機１ａを冷媒配管１１ａで順次接続した冷凍
サイクルを構成し、暖房運転時には圧縮機１ａ、四方弁
５ａ、利用側熱交換器（凝縮器）４ａ、絞り装置３ａ、
熱源側熱交換器（蒸発器）２ａ、四方弁５ａおよび圧縮
機１ａを冷媒配管１１ａで順次接続した冷凍サイクルを
構成する冷凍サイクルＡと、冷房・除湿運転時には圧縮
機１ｂ、四方弁５ｂ、熱源側熱交換器（凝縮器）２ｂ、
絞り装置３ｂ、利用側熱交換器（蒸発器）４ｂ、四方弁
５ｂおよび圧縮機１ｂを冷媒配管１１ｂで順次接続した
冷凍サイクルを構成し、暖房運転時には圧縮機１ｂ、四
方弁５ｂ、利用側熱交換器（凝縮器）４ｂ、絞り装置３
ｂ、熱源側熱交換器（蒸発器）２ｂ、四方弁５ｂおよび
圧縮機１ｂを冷媒配管１１ｂで順次接続した冷凍サイク
ルを構成する冷凍サイクルＢとを構成している。冷凍サ
イクルＡと冷凍サイクルＢとは独立した冷凍サイクルで
ある。
【００２１】６ａ、６ｂはそれぞれ熱源側熱交換器２
ａ、２ｂを通過する空気流を発生させるファンで、ここ
では遠心ファンであるが、プロペラファンやクロスフロ
ーファン、斜流ファンなど、他の方式のファンも使用可
能である。７ａ、７ｂはそれぞれファン６ａ、６ｂを回
転駆動するモータで、インバータ制御によるモータ回転
速度（ファン速度）可変型である。これらファン６ａと
モータ７ａで熱源側送風機Ａを、ファン６ｂとモータ７
ｂで熱源側送風機Ｂを構成する。８ａ、８ｂはそれぞれ
利用側熱交換器４ａ、４ｂを通過する空気流を発生させ
る送風機で、ここでは遠心送風機であるが、プロペラフ
ァンやクロスフローファン、斜流ファンなど、他の方式
の送風機も使用可能である。９ａ、９ｂはそれぞれ送風
機８ａ、８ｂを回転駆動するモータで、インバータ制御
によるモータ回転速度（ファン速度）可変型である。こ
れらファン８ａとモータ９ａで利用側送風機Ａを、ファ
ン８ｂとモータ９ｂで利用側送風機Ｂを構成する。そし
て、冷凍サイクルＡ、熱源側送風機Ａおよび利用側送風
機Ａで冷凍サイクル装置Ａを、冷凍サイクルＢ、熱源側
送風機Ｂおよび利用側送風機Ｂで冷凍サイクル装置Ａを
構成する。
【００２２】１０ａは冷凍サイクル装置Ａにおける能力
可変要素である圧縮機１ａ、絞り装置３ａ、モータ７ａ
およびモータ９ａの可変制御と、四方弁５ａの切り替え
制御を行なう制御手段、１０ｂは冷凍サイクル装置Ｂに
おける能力可変要素である圧縮機１ｂ、絞り装置３ｂ、
モータ７ｂおよびモータ９ｂの可変制御と、四方弁５ｂ
の切り替え制御を行なう制御手段で、制御手段１０ａと
各能力可変要素および四方弁５ａとは通信線１２ａで通
信接続され、制御手段１０ｂと各能力可変要素および四
方弁５ｂとは通信線１２ｂで通信接続されている。さら
に制御手段１０ａと１０ｂとは通信線１２ｃで通信接続
され、制御手段１０ａは制御手段１０ｂを通じて冷凍サ
イクル装置Ｂの各能力可変要素および四方弁５ｂも制御
可能に構成されている。
【００２３】また、冷凍サイクルＡおよびＢには同一の
組成である冷媒および圧縮機用冷凍機油が用いられてお
り、ここでは冷媒としてＨＦＣ系のＲ４０７Ｃ冷媒が、
冷凍機油としてエステル油が用いられている。尚、冷媒
としては従来のＨＣＦＣ冷媒であるＲ２２も使用可能
で、ＨＦＣ冷媒としては他にもＲ４１０ＡやＲ３２、Ｒ
１３４Ａ、Ｒ４０４Ａ冷媒など様々な冷媒が使用可能で
ある。さらにはＲ２９０やＲ６００ＡなどのＨＣ系冷媒
であっても良い。また、冷凍機油としては、エステル油
の他、鉱油やアルキルベンゼン系油など、冷媒と相溶性
のある油であっても、相溶性の小さいまたは全く無い油
であってもよく、冷媒や冷凍機油はその用途や要求に応
じたものを使用可能である。
【００２４】１００ａは室外に設置される室外機本体
で、正面中央に空気吸込口１０１ａが開口すると共に天
面中央に空気吹出口１０２ａが開口し、内部に空気吸込
口１０１ａから空気吹出口１０２ａへと至る風路が形成
されている。この風路には空気流の流れ方向順に熱源側
熱交換器２ａ、熱源側送風機Ａが配置されている。ま
た、室外機本体１００ａ下部には圧縮機１ａ、絞り装置
３ａ、四方弁５ａおよび制御手段１０ａが配置され、制
御手段１０ａは操作性、メンテナンス性を考慮して、室
外機本体１００ａ下部前側に配置されている。同様に１
００ｂは室外に設置される室外機本体で、正面中央に空
気吸込口１０１ｂが開口すると共に天面中央に空気吹出
口１０２ｂが開口し、内部に空気吸込口１０１ｂから空
気吹出口１０２ｂへと至る風路が形成されている。この
風路には空気流の流れ方向順に熱源側熱交換器２ｂ、熱
源側送風機Ｂが配置されている。また、室外機本体１０
０ｂ下部には圧縮機１ｂ、絞り装置３ｂ、四方弁５ｂお
よび制御手段１０ｂが配置され、制御手段１０ｂは操作
性、メンテナンス性を考慮して、室外機本体１００ｂ下
部前側に配置されている。
【００２５】２００ａは室内に設置される室内機本体
で、正面下部に空気吸込口２０１ａが開口すると共に天
面中央に空気吹出口２０２ａが開口し、内部に空気吸込
口２０１ａから空気吹出口２０２ａへと至る風路が形成
されている。この風路には空気流の流れ方向順に利用側
熱交換器４ａ、利用側送風機Ａが配置されている。同様
に２００ｂは室内に設置される室内機本体で、正面下部
に空気吸込口２０１ｂが開口すると共に天面中央に空気
吹出口２０２ｂが開口し、内部に空気吸込口２０１ｂか
ら空気吹出口２０２ｂへと至る風路が形成されている。
この風路には空気流の流れ方向順に利用側熱交換器４
ｂ、利用側送風機Ｂが配置されている。３００は空気吹
出口２０２ａおよび空気吹出口２０２ｂが接続されたチ
ャンバーボックスで、空気吹出口２０２ａおよび空気吹
出口２０２ｂから吹き出されてきた調和空気が混合され
る。４００は一端がチャンバーボックス３００に接続さ
れ、他端が室内（被空調空間）の天井などに形成された
図示しない調和空気吹出口に接続されたダクト配管であ
る。
【００２６】１３ａ、１３ｂはそれぞれ熱源側熱交換器
２ａ、２ｂの吸い込み空気温度（室外温度）を検出する
外気温センサ、１４ａ、１４ｂはそれぞれ利用側熱交換
器４ａ、４ｂの吸い込み空気温度（室内温度）を検出す
る室温センサ、１５ａ１５ｂはそれぞれ利用側熱交換器
４ａ、４ｂの吸い込み空気湿度（室内湿度）を検出する
湿度センサで、外気温センサ１３ａ、室温センサ１４
ａ、湿度センサ１５ａの検出値は制御手段１０ａへ取り
込まれ、外気温センサ１３ｂ、室温センサ１４ｂ、湿度
センサ１５ｂの検出値は制御手段１０ｂへ取り込まれ
る。尚、室外機１００ａと１００ｂおよび室内機２００
ａと２００ｂはそれぞれ同じ環境下に並列に設置される
ので、メイン制御手段（本実施の形態では制御手段１０
ａ）側の冷凍サイクル装置にのみこれらセンサ類を設け
ても良い。また、例えば湿度センサは室内温度、室外温
度と冷媒の温度変化などがわかれば間接的に検出するこ
とができるので、各種センサは間接的な検出手段に置き
換えても良い。
【００２７】次に動作について説明する。まず冷房・除
湿運転時であって、湿度センサ１５ａまたは１５ｂにて
検出された室内からの吸い込み空気湿度が、予め定めら
れた目標設定湿度に所定値を加算した値（補正設定湿
度）以上である低顕熱比運転（潜熱移動優先運転）につ
いて説明する。この場合、制御手段１０ａは冷凍サイク
ル装置ＡとＢとで顕熱・潜熱の仕事量が異なる運転を行
なわせる。制御手段１０ａからの指示に基づき、制御手
段１０ａは冷凍サイクル装置Ａの、制御手段１０ｂは冷
凍サイクル装置Ｂの能力可変要素をそれぞれ自身の冷凍
サイクル装置の顕熱・潜熱の仕事量に応じて制御する。
【００２８】図４は冷凍サイクル装置の能力可変要素を
可変制御した場合における出力変化を示した対応図であ
る。ここでは簡単のため制御因子となる能力可変要素の
うち熱源側送風機を除いているが、これは室内温湿度制
御においてもっとも間接的な手段であるためで、参考ま
でに付言すればその傾向は図４中の利用側送風機風量の
場合と能力においては同様の傾向を示し、除湿量および
ＳＨＦにおいては逆の傾向を示す。図４において、冷房
・除湿運転中に利用側送風機風量を増加させると、空調
能力は増大し、除湿量も増大する。その際ＳＨＦ（顕熱
比）も増大するので、結果として能力は高いが高顕熱比
運転となる。また、冷房・除湿運転中に利用側送風機風
量を減少させると、空調能力は減少し、除湿量も減少す
る。その際ＳＨＦも減少するので、結果として能力は低
いが高潜熱比運転（低顕熱比運転）となる。
【００２９】同様に冷房・除湿運転中に圧縮機周波数を
増加させると、空調能力は増大し、除湿量も増大する。
その際ＳＨＦは減少するので、結果として能力は高いが
高潜熱比運転（低顕熱比運転）となる。また、冷房・除
湿運転中に圧縮機周波数を減少させると、空調能力は減
少し、除湿量も減少する。その際ＳＨＦは増大するの
で、結果として能力は低いが高顕熱比運転となる。同様
に冷房・除湿運転中に絞り装置の開度を増大させた場
合、室内外温度や湿度によって必ずしも空調能力の増減
傾向は一定しない。尚、「一定しない」（図４中の
「？」）というのは増加傾向の場合と減少傾向の場合と
があるということで、室内外温度、室内湿度がわかれば
増減どちらへ移行するかはわかる。しかしながら、除湿
量は減少し、ＳＨＦは増大するので、結果として除湿量
の小さな高顕熱比運転となる。また、冷房・除湿運転中
に絞り装置の開度を減少さた場合、室内外温度や湿度に
よって必ずしも空調能力の増減傾向は一定しない。しか
しながら、除湿量は増大し、ＳＨＦは減少するので、結
果として除湿量の大きな高潜熱比運転（低顕熱比運転）
となる。
【００３０】さらにこのような能力可変要素を組み合わ
せて変化させた場合の傾向についても図４に示す。この
ように冷凍サイクル装置を構成する能力可変要素は、圧
縮機やファン、絞り装置などの能力が予めわかっている
ので、温湿度変化に対して各能力可変要素をどのように
どれだけ可変させれば空調能力や除湿量、ＳＨＦがどの
ように変化するか予め把握することができる。
【００３１】制御手段１０ａは外気温センサ１３ａ、室
温センサ１４ａ、湿度センサ１５ａの検出値と目標温湿
度とに基づいて空調負荷を演算し、目標温湿度に到達さ
せるために冷凍サイクル装置Ａ、Ｂの能力可変要素をそ
れぞれどのように制御して運転させれば良いかを演算す
る。その際、制御手段１０ａは同じ被空調空間に供され
る冷凍サイクル装置であって、制御手段１０ａと通信線
１２ｃを介して接続され、制御手段１０ａから制御可能
な冷凍サイクル装置Ａ、Ｂを同一運転状態にすることに
限定せず、トータル即ち冷凍サイクル装置Ａ、Ｂからそ
れぞれ供給される調和空気を混合することによって、目
標温湿度により近づけられるよう各々の冷凍サイクル装
置に対して異なる制御を指示する。この異なる制御指示
に応じて制御手段１０ａは通信線１２ａを介して冷凍サ
イクル装置Ａの各能力可変要素を制御し、制御手段１０
ｂは通信線１２ｃを介して制御指示を受けると、通信線
１２ｂを介して冷凍サイクル装置Ｂの各能力可変要素を
制御する。
【００３２】具体的な例として絞り装置を制御する場合
について説明する。室内温度と目標温度との温度差が小
さく、室内湿度と目標湿度との湿度差が大きい場合、即
ち吸い込み空気湿度が設定湿度に所定値を加算した値
（補正設定湿度）を上回った場合、冷凍サイクル装置
Ａ、Ｂの絞り装置３ａ、３ｂの開度を制御手段１０ａ、
１０ｂによって制御し、各利用側熱交換器（蒸発器）４
ａ、４ｂの表面温度に差を設ける事により、低顕熱比運
転（潜熱移動優先運転）を行なう。また逆に吸い込み空
気湿度が設定湿度に所定値を加算した値（補正設定湿
度）を下回った場合、冷凍サイクル装置Ａ、Ｂの絞り装
置３ａ、３ｂの開度を制御手段１０ａ、１０ｂによって
制御し、各利用側熱交換器（蒸発器）４ａ、４ｂの表面
温度を均一に保つ事により、高顕熱比運転（顕熱移動優
先運転）を行う。
【００３３】補正設定湿度の設定は、単純に目標湿度＋
△△％のように設定してもよいが、本実施の形態では、
冷凍サイクル装置Ａ、Ｂが異なる能力可変要素の制御に
よって異なる運転を行なった場合と、冷凍サイクル装置
Ａ、Ｂを同一の能力可変要素の制御によって同一の運転
を行なった場合とで、冷凍サイクル装置Ａ、Ｂの合計エ
ンタルピが等価であれば、より目標温湿度に近づけられ
る方を選択し、その境界線となる湿度を補正設定湿度と
なるよう設定している。補正設定湿度は室内外温度条件
も加味して予め実験データで求めてテーブル化したり、
演算式として持たせておくことができる。また、予め冷
凍サイクル装置Ａ、Ｂの各能力可変要素の能力可変量が
わかっているので、補正設定湿度を設けることなく、室
内外温度、湿度からもっとも目標温湿度に近づけられる
冷凍サイクル装置Ａ、Ｂの運転パターンを演算してもよ
い。
【００３４】詳しくは、低顕熱比運転を行う場合におい
て、冷凍サイクル装置Ａの絞り装置３ａの開度を小さ
く、冷凍サイクル装置Ｂの絞り装置３ｂの開度を大きく
するよう制御する事により、利用側熱交換器４ａの冷媒
蒸発温度Ｔｅ、ａを低くし、利用側熱交換器４ｂの冷媒
蒸発温度Ｔｅ、ｂを高く制御する事ができる。図５は低
顕熱比運転時の状態を示す湿り空気線図である。利用側
熱交換器４ａ、４ｂに流入する一次側空気（室内空
気）は利用側熱交換器４ａ、４ｂ通過後にａ、ｂの
エンタルピの異なる２種の状態となり、それらのエンタ
ルピの異なる空気がチャンバーボックス３００にて混合
する事により、利用側熱交換器４ａ、４ｂ二次側空気
（被空調空間である室内へ供給される調和空気）はの
状態となる。すなわち冷凍サイクル装置Ａ、Ｂの絞り装
置３ａ、３ｂの開度を同一に保つ事により、利用側熱交
換器４ａ、４ｂの表面温度分布をなくした場合の利用側
熱交換器４ａ、４ｂ二次側空気（状態’）と比較する
と、冷凍サイクル装置Ａ、Ｂの合計エンタルピが等価な
場合、温度変化が小さく（ΔＴdb＜ΔＴdb'）、湿度変
化が大きな（ΔＸ＞ΔＸ'）低顕熱比運転を行ない、潜
熱移動優先運転を行なう事ができ、除湿量を増やす事が
できる。このように、利用側熱交換器４ａ、４ｂの冷媒
状態を操作する事により、熱交換における顕熱比を制御
する事ができる。
【００３５】次に圧縮機の運転周波数を制御する場合に
ついて説明する。２組の冷凍サイクル装置Ａ、Ｂにそれ
ぞれ組み込まれた圧縮機１ａ、１ｂを、それぞれ可変容
量圧縮機とし、これら圧縮機１ａ、１ｂの運転周波数を
それぞれ調節する事により全熱移動能力を制御する。室
内温度と目標温度との温度差が小さく、室内湿度と目標
湿度との湿度差が大きい場合、即ち吸い込み空気湿度が
設定湿度に所定値を加算した値（補正設定湿度）を上回
った場合、冷凍サイクル装置Ａ、Ｂの各圧縮機１ａ、１
ｂの運転周波数を異なる周波数に上げると共に、絞り装
置３ａ、３ｂの開度を制御し、各利用側熱交換器４ａ、
４ｂの表面温度に差を設ける事により、全熱能力を下げ
る事なく低顕熱比運転（潜熱移動優先運転）を行う。ま
た逆に室内湿度と目標湿度との湿度差が小さい場合、即
ち吸い込み空気湿度が設定湿度に所定値を加算した値
（補正設定湿度）を下回った場合、圧縮機１ａ、１ｂの
運転周波数を同一周波数に下げると共に、絞り装置３
ａ、３ｂの開度を制御し、各利用側熱交換器４ａ、４ｂ
の表面温度を均一に保つ事により、全熱能力を上げる事
なく高顕熱比運転（顕熱移動優先運転）を行う。
【００３６】次に利用側送風機風量を制御する場合につ
いて説明する。２組の冷凍サイクル装置Ａ、Ｂにそれぞ
れ組み込まれた利用側送風機４ａ、４ｂを、それぞれ風
量可変型とし、これら利用側送風機４ａ、４ｂの運転周
波数をそれぞれ調節する事によりＳＨＦを制御する。室
内温度と目標温度との温度差が小さく、室内湿度と目標
湿度との湿度差が大きい場合、即ち吸い込み空気湿度が
設定湿度に所定値を加算した値（補正設定湿度）を上回
った場合、冷凍サイクル装置Ａ、Ｂの各利用側送風機４
ａ、４ｂの運転周波数を異なる周波数に下げるまたは一
方の周波数を下げる事により、低顕熱比運転（潜熱移動
優先運転）を行う。また逆に室内湿度と目標湿度との湿
度差が小さい場合、即ち吸い込み空気湿度が設定湿度に
所定値を加算した値（補正設定湿度）を下回った場合、
各利用側送風機４ａ、４ｂの運転周波数を同一周波数に
上げる事により、高顕熱比運転（顕熱移動優先運転）を
行う。
【００３７】圧縮機周波数制御、利用側熱交換器風量制
御の場合における補正設定湿度の設定は、絞り装置の開
度を制御する場合と同様、単純に目標湿度＋△△％のよ
うに設定してもよいが、本実施の形態では、冷凍サイク
ル装置Ａ、Ｂが異なる能力可変要素の制御によって異な
る運転を行なった場合と、冷凍サイクル装置Ａ、Ｂを同
一の能力可変要素の制御によって同一の運転を行なった
場合とで、冷凍サイクル装置Ａ、Ｂの合計エンタルピが
等価であれば、より目標温湿度に近づけられる方を選択
し、その境界線となる湿度を補正設定湿度となるよう設
定している。補正設定湿度は室内外温度条件も加味して
予め実験データで求めてテーブル化したり、演算式とし
て持たせておくことができる。また、予め冷凍サイクル
装置Ａ、Ｂの各能力可変要素の能力可変量がわかってい
るので、補正設定湿度を設けることなく、室内外温度、
湿度からもっとも目標温湿度に近づけられる冷凍サイク
ル装置Ａ、Ｂの運転パターンを演算してもよい。また、
制御手段は室内外温度、室内湿度と目標温湿度とから空
調負荷を判断し、総合的に電力消費効率が良くなるよう
これら各能力可変要素を制御する。具体的には現在の室
内温湿度から目標温湿度に温湿度変化する方向へ向かう
よう空調の仕事に占める潜熱・顕熱比の割合を制御す
る。
【００３８】尚、本実施の形態では冷凍サイクル装置Ａ
と冷凍サイクル装置Ｂとは各能力可変要素が同一の仕様
のものを用い、同一仕様の冷凍サイクル装置である場合
について説明したが、上述したように能力可変要素の可
変能力は予めわかっているので、制御手段がこれを把握
して制御することが可能である。従って、冷凍サイクル
装置は同一仕様である必要はない。また、室内機、室外
機は各冷凍サイクル装置毎に独立したものであり、これ
らは単独の冷凍サイクル装置としても機能させることが
できるから、汎用性が高く、何れかの冷凍サイクル装置
で故障が発生したり、メンテナンスを行なったりしてい
ても、他の冷凍サイクル装置を運転させることが可能で
ある。その場合、運転中の何れかの温度センサや湿度セ
ンサを用いて温湿度を検出すればよい。また、本実施の
形態では制御手段１０ａが冷凍サイクル装置Ａ、Ｂを統
括制御していたが、このような統括制御機能を各制御手
段に持たせておき、選択的に統括制御手段を設定可能に
する選択手段を備えておけば、３台以上の冷凍サイクル
装置で空気調和装置を構成する場合、任意の１台が停止
していても他の複数台で本実施の形態のような空調運転
を行なうことができる。
【００３９】本実施の形態では複数の冷凍サイクル装置
Ａ、Ｂが同一の冷媒を使用しているので、熱源側熱交換
器および利用側熱交換器における温度勾配が同傾向にな
る。このため、熱交換器の表面温度分布に冷凍サイクル
装置毎の差が表われにくくなり、温湿度制御の精度が向
上する。また、例えばＲ４０７Ｃのように、冷媒として
従来のＲ２２冷媒よりも温度勾配が小さな冷媒を用いる
ことで、異なるエンタルピの運転をさせた場合でも各冷
凍サイクル装置に温度勾配の影響が出にくくなり、温湿
度制御の精度が向上する。また、圧縮機の潤滑油である
冷凍機油についても複数の冷凍サイクル装置Ａ、Ｂで同
一のものを使えば、冷凍機油による性能変化やスラッジ
の発生による経年劣化などの条件が共通なので、冷凍空
調装置毎のばらつきが発生しにくい。
【００４０】冷凍サイクルは内部に少なからずスラッジ
があり、このスラッジは冷凍サイクル中に滞留する。特
に利用側熱交換器や熱源側熱交換器の配管を溝付き配管
にしている場合は溝部分にスラッジが溜まりやすい。ス
ラッジが溜まると配管表面積が小さくなり、熱伝達率も
低下することから性能劣化につながる。また、スラッジ
は低負荷運転即ち冷媒流速が遅いと滞留しやすくなる。
本実施の形態では、冷凍サイクル装置Ａ、Ｂが異なるエ
ンタルピの仕事をするが、その場合、常に一方の冷凍サ
イクル装置が低負荷の仕事を行なうようにすると、その
冷凍サイクルにスラッジが溜りやすくなる。従って、制
御手段１０ａは何れかの冷凍サイクル装置で低負荷運転
を所定時間行なうと、低負荷運転を行なう冷凍サイクル
装置を切り換えるよう制御する。所定時間の設定は任意
の冷凍サイクル装置が低負荷運転をトータルどれだけし
たかで切り換えてもよいし、連続してどれだけしたかで
切り換えてもよい。
【００４１】また、図６は本実施の形態における空気調
和装置の起動時の状態を示すタイミングチャートであ
る。図６に示すように、複数の冷凍サイクル装置は起動
タイミングをずらすことにより電力ピークが大きくなる
ことを抑制している。図５に照らした場合、高負荷運転
を行なう冷凍サイクル装置Ａを先に起動し、電力ピーク
を過ぎてから低負荷運転を行なう冷凍サイクル装置Ｂを
起動する。このような起動制御により起動時に一時的に
極端な電力ピークが発生することを防止できる共に、高
負荷運転を行なう冷凍サイクル装置から起動すること
で、その後の温湿度制御が低負荷で追随しやすくなる。
【００４２】実施の形態２．上記実施の形態１では圧縮
機１ａ、１ｂ共容量可変型圧縮機を用いた場合を例にし
ていた。本実施の形態では２組の冷凍サイクルＡ、Ｂに
接続された圧縮機のうち、冷凍サイクルＡに組み込まれ
る圧縮機１ａを固定容量圧縮機とし、冷凍サイクルＢに
組み込まれる圧縮機１ｂを容量可変型圧縮機としたもの
である。圧縮機１ｂの容量可変範囲は圧縮機１ａと同一
容量を含み、圧縮機１ａより大きくも小さくも変更でき
る。その他の構成は実施の形態１と同様であり、説明を
省略する。
【００４３】圧縮機１ａ、１ｂを組み合わせ、可変容量
型の圧縮機１ｂの運転周波数を制御手段１ｂによって調
節する事により、室内機としての全熱移動能力を制御す
る。室内温度と目標温度との温度差が小さく、室内湿度
と目標湿度との湿度差が大きい場合、即ち吸い込み空気
湿度が設定湿度に所定値を加算した値（補正設定湿度）
を上回った場合、冷凍サイクル装置Ｂの圧縮機１ｂの運
転周波数を上げると共に、絞り装置３ａ、３ｂの開度を
制御し、各利用側熱交換器４ａ、４ｂの表面温度に差を
設ける事により、全熱能力を下げる事なく低顕熱比運転
（潜熱移動優先運転）を行う。また、逆に室内湿度と目
標湿度との湿度差が小さい場合、即ち吸い込み空気湿度
が設定湿度に所定値を加算した値（補正設定湿度）を下
回った場合、圧縮機１ｂの運転周波数を圧縮機１ａと同
一周波数に下げると共に、絞り装置３ａ、３ｂの開度を
制御し、各利用側熱交換器４ａ、４ｂの表面温度を均一
に保つ事により、全熱能力を上げる事なく高顕熱比運転
（顕熱移動優先運転）を行う。本実施の形態のように圧
縮機の一方を固定容量圧縮機とすることで、制御が単純
化できる。
【００４４】上記実施の形態１、２では冷凍サイクル装
置が２つの場合について説明したが、例えば図７の概念
図に示すように冷凍サイクル装置を３つにしたり、さら
に４つ以上にしても良い。その場合さらに制御範囲の広
い空調運転が可能となり、快適性が向上する。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器を順次接続
した冷凍サイクルと、前記凝縮器を通過する空気流を発
生させる凝縮器用送風機と、前記蒸発器を通過する空気
流を発生させる蒸発器用送風機とを備えた複数の冷凍サ
イクル装置と、目標温湿度に近づくよう前記冷凍サイク
ル装置における前記圧縮機の運転周波数、前記絞り装置
の絞り量、前記凝縮器用送風機の送風量又は前記蒸発器
用送風機の送風量などの能力可変要素を可変制御する制
御手段とを備え、前記制御手段は前記複数の冷凍サイク
ル装置がエンタルピの異なる運転を行なうよう前記能力
可変要素を制御して、これら複数の冷凍サイクル装置の
合計エンタルピと等価な合計エンタルピとなるよう前記
複数の冷凍サイクルを等運転させた場合よりも目標温湿
度に近づくような仕事を行なわせるので、目標の温湿度
に到達させやすくなり、制御性が向上する効果があ
る。。
【００４６】また、前記複数の冷凍サイクル装置は、固
定容量圧縮機を有する冷凍サイクルと可変容量圧縮機を
有する冷凍サイクルとを含むので、制御が単純化できる
効果がある。
【００４７】また、前記複数の冷凍サイクル装置は、可
変容量圧縮機を有する冷凍サイクルから構成されるの
で、制御の幅が広がる効果がある。
【００４８】また、前記制御手段は、エンタルピの小さ
な運転を行なう冷凍サイクル装置が所定時間低負荷運転
を行なった場合に、エンタルピの小さな運転を行なう冷
凍サイクル装置を他の冷凍サイクル装置に切り換えるよ
う制御するので、スラッジが溜まることを抑制できる効
果がある。
【００４９】また、前記制御手段は、除湿運転時に等運
転の場合よりも温度変化が小さくなるよう前記能力可変
要素を制御するので、除湿運転時における室温の下がり
過ぎを低減できる効果がある。
【００５０】また、前記制御手段は、除湿運転時に等運
転の場合よりも湿度変化が大きくなるよう前記能力可変
要素を制御するので、除湿運転時に大きな除湿量を確保
できる効果がある。
【００５１】また、前記制御手段は、前記複数の冷凍サ
イクル装置の合計エンタルピと等価な合計エンタルピと
なるよう前記複数の冷凍サイクルを等運転させた場合よ
りも目標温湿度に近づくような潜熱顕熱比の仕事を行な
わせるので、潜熱・顕熱の仕事を効率よく行なえる効果
がある。
【００５２】また、前記複数の冷凍サイクル装置は、同
一種類の冷媒を用いたので、冷凍サイクル装置毎に冷媒
特性によるばらつきがないから精度が向上する効果があ
る。
【００５３】また、前記複数の冷凍サイクル装置は、同
一種類の冷凍機油を用いたので冷凍サイクル装置毎に冷
凍機油特性によるばらつきがないから精度が向上する効
果がある。
【００５４】また、前記制御手段は前記複数の冷凍サイ
クル装置の電力ピークタイミングをずらすよう起動制御
するので、起動時の電力ピークを抑制できる効果があ
る。
【００５５】また、前記制御手段は高負荷運転を行なう
冷凍サイクル装置から起動させるので、起動後の温湿度
追随がしやすくなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態における空気調和装置
の室外機を示す概念図である。
【図２】 この発明の実施の形態における空気調和装置
の室内機を示す概念図である。
【図３】 この発明の実施の形態における空気調和装置
の冷凍サイクル接続構成を示す概念図である。
【図４】 冷凍サイクル装置の能力可変要素を可変制御
した場合における出力変化を示した対応図である。
【図５】 低顕熱比運転時の状態を示す湿り空気線図で
ある。
【図６】 空気調和装置の起動時の状態を示すタイミン
グチャートである。
【図７】 この発明の他の実施の形態における空気調和
装置の冷凍サイクル接続構成を示す概念図である。
【図８】 従来の空気調和装置の冷凍サイクルを示す構
成図である。
【図９】 従来の再熱器を用いた空気調和装置を示す概
念図である。
【図１０】 従来の再熱器を用いた空気調和装置におけ
る温湿度変化を示す湿り空気線図である。
【図１１】 従来の加湿器を用いた空気調和装置を示す
概念図である。
【図１２】 従来の加湿器を用いた空気調和装置におけ
る温湿度変化を示す湿り空気線図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機、 ２ 熱源側熱交換器、 ３ 絞り装置、
４ 利用側熱交換器、 ５ 四方弁、 ６、９ ファ
ン、 ７、８ モータ、 １０ 制御手段、１１冷媒配
管、 １２ 通信線、 １３ 室外温度センサ、 １４
室内温度センサ、 １５ 湿度センサ、 １００ 室
外機、 １０１ 吸込口、 １０２吹出口、 ２００
室内機、 ２０１ 吸込口、 ２０２ 吹出口、 ３０
０チャンバーボックス、 ４００ ダクト配管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｂ 13/00 Ｆ２５Ｂ 13/00 Ｕ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器
    を順次接続した冷凍サイクルと、前記凝縮器を通過する
    空気流を発生させる凝縮器用送風機と、前記蒸発器を通
    過する空気流を発生させる蒸発器用送風機とを備えた複
    数の冷凍サイクル装置と、 目標温湿度に近づくよう前記冷凍サイクル装置における
    前記圧縮機の運転周波数、前記絞り装置の絞り量、前記
    凝縮器用送風機の送風量又は前記蒸発器用送風機の送風
    量などの能力可変要素を可変制御する制御手段とを備
    え、 前記制御手段は前記複数の冷凍サイクル装置がエンタル
    ピの異なる運転を行なうよう前記能力可変要素を制御し
    て、これら複数の冷凍サイクル装置の合計エンタルピと
    等価な合計エンタルピとなるよう前記複数の冷凍サイク
    ルを等運転させた場合よりも目標温湿度に近づくような
    仕事を行なわせることを特徴とする空気調和装置。
  2. 【請求項２】 前記複数の冷凍サイクル装置は、固定容
    量圧縮機を有する冷凍サイクルと可変容量圧縮機を有す
    る冷凍サイクルとを含むことを特徴とする請求項１記載
    の空気調和装置。
  3. 【請求項３】 前記複数の冷凍サイクル装置は、可変容
    量圧縮機を有する冷凍サイクルから構成されることを特
    徴とする請求項１記載の空気調和装置。
  4. 【請求項４】 前記制御手段は、エンタルピの小さな運
    転を行なう冷凍サイクル装置が所定時間低負荷運転を行
    なった場合に、エンタルピの小さな運転を行なう冷凍サ
    イクル装置を他の冷凍サイクル装置に切り換えるよう制
    御することを特徴とする請求項３記載の空気調和装置。
  5. 【請求項５】 前記制御手段は、冷房または除湿運転時
    に等運転の場合よりも温度変化が小さくなるよう前記能
    力可変要素を制御することを特徴とする請求項１乃至３
    の何れか記載の空気調和装置。
  6. 【請求項６】 前記制御手段は、冷房または除湿運転時
    に等運転の場合よりも湿度変化が大きくなるよう前記能
    力可変要素を制御することを特徴とする請求項１乃至３
    の何れか記載の空気調和装置。
  7. 【請求項７】 前記制御手段は、前記複数の冷凍サイク
    ル装置の合計エンタルピと等価な合計エンタルピとなる
    よう前記複数の冷凍サイクルを等運転させた場合よりも
    目標温湿度に近づくような潜熱顕熱比の仕事を行なわせ
    ることを特徴とする請求項１乃至３の何れか記載の空気
    調和装置。
  8. 【請求項８】 前記複数の冷凍サイクル装置は、同一種
    類の冷媒を用いたことを特徴とする請求項１乃至７の何
    れか記載の空気調和装置。
  9. 【請求項９】 前記複数の冷凍サイクル装置は、同一種
    類の冷凍機油を用いたことを特徴とする請求項８記載の
    空気調和装置。
  10. 【請求項１０】 前記制御手段は前記複数の冷凍サイク
    ル装置の電力ピークタイミングをずらすよう起動制御す
    ることを特徴とする請求項１乃至９の何れか記載の空気
    調和装置。
  11. 【請求項１１】 前記制御手段は高負荷運転を行なう冷
    凍サイクル装置から起動させることを特徴とする請求項
    １０記載の空気調和装置。
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