JP2004101154A - 空気調和機の運転方法及び空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気品冷却用のファンを用いずに電気品を冷却し、室温と同等以上の吹出温度が得られる再熱除湿運転が可能な空気調和機の運転方法を得ること。
また、電気品冷却のための新たな部品を必要とせずに、室外熱交換器の通風を停止または抑制したまま電気品の冷却が可能で、室温と同等以上の吹出温度が得られる再熱除湿運転が可能な空気調和機を得ること。
【解決手段】圧縮機1、四方弁2、室外熱交換器3、第1絞り機構5、第1室内熱交換器6、第2絞り機構7、第2室内熱交換器8からなる冷凍サイクルおよび室内ファン9、室外ファン4、放熱を必要とする電気品11を備えた空気調和機において、室外ファン4の送風量を抑えることで室内機の吹出温度が室温以上となるように室外熱交換量をある所定値以下に抑え、かつ室外ファン4による電気品11の冷却を確保するようにした。
【選択図】 図1
また、電気品冷却のための新たな部品を必要とせずに、室外熱交換器の通風を停止または抑制したまま電気品の冷却が可能で、室温と同等以上の吹出温度が得られる再熱除湿運転が可能な空気調和機を得ること。
【解決手段】圧縮機1、四方弁2、室外熱交換器3、第1絞り機構5、第1室内熱交換器6、第2絞り機構7、第2室内熱交換器8からなる冷凍サイクルおよび室内ファン9、室外ファン4、放熱を必要とする電気品11を備えた空気調和機において、室外ファン4の送風量を抑えることで室内機の吹出温度が室温以上となるように室外熱交換量をある所定値以下に抑え、かつ室外ファン4による電気品11の冷却を確保するようにした。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルを利用した空気調和機の運転方法及び空気調和機に係り、さらに詳しくは、再熱除湿運転時に室温低下を防ぐために、室内機から吹き出す除湿空気の温度を高めるようにした空気調和機の運転方法及び空気調和機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
室温低下を抑えた除湿運転を行えるようにした空気調和機には、例えば図16に示すように、室内熱交換器を2分割してその間に第2絞り機構7を設け、再熱除湿運転を可能にしたものがある。圧縮機1で圧縮された冷媒は四方弁2を介して室外熱交換器3で凝縮され、第1絞り機構5を経由して第1室内熱交換器6でさらに凝縮し、第2絞り機構7で減圧された後、第2室内熱交換器8で蒸発し、四方弁2を介して圧縮機1に戻る。
この際室内ファン9によって室内機(図示せず)に吸込まれた空気の一部は第2室内熱交換器8で冷却・除湿され、残りは第1室内熱交換器6で加熱されて室内に吹出されるので、室内空気を除湿しながらも、室温の低下を防いでいる。
【0003】
しかしながら、冷媒の凝縮は室外熱交換器3と第1室内熱交換器6で実施されるため、室外熱交換器3で熱交換を行う分だけ、第1室内熱交換器6の熱交換量、すなわち再熱量は少なくなる。従って、第2室内熱交換器8の冷却量に対して第1室内熱交換器6の再熱量が少なくなるため、再熱除湿運転を行うと室内空気は除湿されるものの、吹出温度は室温より低くなり、室温が低下してしまっていた。よって、冷房が不要で除湿のみ行いたい場合や、室温が低く暖房気味の除湿を行いたい場合などに、室温を低下させてしまって快適性を損なう場合があった。
【0004】
吹出温度を上げるためには第1室内熱交換器6の再熱量を上げる必要があり、そのためには室外熱交換器3の熱交換量を下げればよい。室外熱交換器3の熱交換量を下げる簡易な手段として、室外ファン4を停止する方法があるが、従来の室外機は、室外ファン4の送風量の一部を、室外機内部に配置されている電気品の冷却に用いている。従って、室外ファン4を停止してしまうと、電気品の温度上昇を引き起こして部品の劣化や故障を引き起こすおそれがあった。
【0005】
室外ファン4を停止して室外熱交換器3の熱交換量を低下させながら、電気品の冷却を行える空気調和機として、図17に示すように、電気品11に電気品冷却用ファン25や電気品11の冷却器を備えたものがあり、吹出温度を上げるために室外ファン4を停止しても、常に電気品11の冷却を行えるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−280668号公報(第4頁、図4)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、室外ファン4とは別に、電気品冷却用のファン25又は冷却器を用いるために、新たな部品が必要となってコストアップや、ファン又は冷却器のためのスペースが必要となるという問題があった。また、ファン以外の具体的な冷却装置に関する記述も無い。
【0008】
本発明は、電気品冷却用のファンを用いずに電気品を冷却し、室温と同等以上の吹出温度が得られる再熱除湿運転が可能な空気調和機の運転方法を得ることを目的としたものである。
また、本発明は、電気品冷却のための新たな部品を必要とせずに、室外熱交換器の通風を停止または抑制したまま電気品の冷却が可能で、室温と同等以上の吹出温度が得られる再熱除湿運転が可能な空気調和機を得ることを目的としたものである。
【0009】
【課題を解決のための手段】
本発明に係る空気調和機の運転方法は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第1絞り機構、第1室内熱交換器、第2絞り機構、第2室内熱交換器からなる冷凍サイクルおよび室内ファン、室外ファン、放熱を必要とする電気品を備えた空気調和機において、前記室外ファンの送風量を抑えることで室内機の吹出温度が室温以上となるように室外熱交換量をある所定値以下に抑え、かつ室外ファンによる電気品の冷却を確保するようにしたものである。
【0010】
また、本発明に係る空気調和機は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第1絞り機構、第1室内熱交換器、第2絞り機構、第2室内熱交換器からなる冷凍サイクルおよび室内ファン、室外ファン、放熱を必要とする電気品を備えた空気調和機において、前記室外熱交換器、室外ファン、電気品を備えた室外機の前記室外熱交換機と室外ファンとの間に通風量を調整するダンパを設けたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1に係る空気調和機の冷凍サイクルの冷媒回路図である。除湿運転時及び冷房運転時は、図中の矢印で示すように、圧縮機1を出た冷媒は四方弁2を通り、室外ファン4が付設された室外熱交換器3、第1絞り機構5を通過し、第1室内熱交換器6、第2絞り機構7を通り、第2室内熱交換器8を通過して、再び四方弁2を通って圧縮機1に戻る。なお、暖房運転時は四方弁2が切り替わり、冷媒の流れ方向が逆となる。ここで圧縮機1、四方弁2、室外熱交換器3、室外ファン4、第1絞り機構5、電気品11は室外機(図示せず)に内蔵され、第1室内熱交換器6、第2絞り機構7、第2室内熱交換器8、室内ファン9は室内機(図示せず)に内蔵されている。
【0012】
再熱除湿運転では第1絞り機構5を全開にして第2絞り機構7の開度を調整することで、室外熱交換器3と第1室内熱交換器6は凝縮器として機能し、第2室内熱交換器8が蒸発器として機能する。従って室内空気は、第2室内熱交換器8で冷却・除湿されると同時に第1室内熱交換器6で加熱され、再熱除湿運転が実現される。
【0013】
図2は本実施の形態に係る空気調和機の一部を示すブロック図である。図において21は制御手段、22は入力手段、23は記憶手段、24は検知手段である。制御手段21は例えばマイクロコンピュータの処理部であり、圧縮機1、四方弁2、室外ファン4、第1絞り機構5、第2絞り機構7、室内ファン9等を制御している。入力手段22は空気調和機又はリモコンに設けられたスイッチであり、このスイッチで入力された運転モードなどは制御手段21に制御信号として通知される。記憶装置23は例えばマイクロコンピュータのメモリであり、運転モード等に対応した圧縮機1、四方弁2、室外ファン4、第1絞り機構5、第2絞り機構7、室内ファン9等の情報を記憶している。検知手段24は例えば室温センサーや湿度センサーであり、実際の室温や湿度を検知して制御手段21に制御信号として通知される。
【0014】
再熱除湿運転時の室外ファン4の回転数と室内機の能力について、図3を用いて説明する。図3は室内機の能力を示す図である。このグラフの縦軸は除湿能力を示し、上ほど除湿能力が高いことを示している。また、横軸は室内機の冷房能力を示し、右側は冷房能力が高く、左側は暖房能力が高いことを示している。中央は冷暖房能力が0で除湿能力のみ発生する状態である。なお、吹出温度はグラフ上の右に行くほど低くなり、中央で室温と等温、左に行くと室温より高くなる。
【0015】
通常の冷房運転では図3の点aのような動作点で運転され、除湿量とともに大きな冷房能力が発揮される。再熱除湿運転を実施することで例えば図中点bのような動作点で運転され、冷房能力はかなり抑制され、室温低下の少ない除湿運転が可能である。しかしながら、室外ファン4は正回転で運転しているため、室外熱交換器3でも熱交換が発生して第1室内熱交換器6の再熱量が減少し、従って室内機からは冷房能力が発生してしまうので、吹出温度は室温より低くなり、室温低下や冷え過ぎなど、快適性を損なう場合がある。
【0016】
それら不具合を解消するような、すなわち、図3中の点cでの運転を実施するには、室外熱交換器3の熱交換量を低減させればよく、そのための手段として室外ファン4の停止がある。ただし、室外ファン4の役割は室外熱交換器3への送風だけでなく、電気品11への通風・冷却があるため、単に室外ファン4を停止させると電気品11の温度上昇をまねき、誤動作や故障の原因となる。通常は電気品11の冷却に必要な最低限の風量を確保するため、室外ファン4の最低回転数を設定している場合が多く、例えば、150[回転/分]以下にならないような制限を用いている。例えば、室外ファン4の最低回転数150[回転/分]での動作点を図3の点bとすると、室外ファン4を停止せずに、点bより左側での運転、すなわち吹出温度を室温と同等以上にする運転は、困難である。
【0017】
室温を下げない除湿運転、すなわち、図3のグラフの中央より左側の領域での運転に対する要求が発生した場合、最低回転数150[回転/分]で室外ファン4の逆回転を実施する。通常室外ファン4にはプロペラファンを用いる場合が多く、この場合の室外ファンの風量特性を図4に示す。これはファン回転数に対する風量の値を示している。同じ回転数で回転させても、正回転に対し逆回転で運転した場合は、図4に示すように送風量は低下する。従って、室外ファン4を逆回転で運転することで送風量は減少し、室外熱交換器3の熱交換量も低下するので、結果として図3における動作点も点b1のような、吹出温度の高い左方向へシフトする。
【0018】
なお、室外ファン4を逆回転させた場合、室外熱交換器3への送風量は減少するが、電気品11への送風量も減少する。しかしながら、以下に示す理由によって電気品11の冷却効果は低減しない。図5および図6はこの発明の実施の形態1に係る空気調和機の室外機10の内部構成を示した図であり、図5は室外ファン4を正回転で運転した場合の空気の流れ、図6は室外ファン4を逆回転で運転した場合の空気の流れを示している。室外ファン4を正回転で運転した場合、図5に示すように室外機に吸込まれた空気は室外熱交換器3で熱交換して加温され、多くは室外ファン4を経由して機外に吹き出され、残りの一部は電気品11及び電気品11に付随して電気品11の放熱を促進する放熱フィン12に流れ、それらを冷却してから室外ファン4に流れて室外機10の外部へ吹出される。
【0019】
再熱除湿運転時は、室外熱交換器3は凝縮器として作用するので高温となっており、放熱フィン12は、凝縮器を通った後の高温空気で冷却することになる。従って冷却効果は小さく、その分送風量は多く必要となり、室外ファン4の最低回転数も、それを見こんだ数値となっている。しかしながら、室外ファン4を逆回転した場合、空気の流れは図6に示すように、室外熱交換器3を通る前に放熱フィン12を通る。例えば、正回転では凝縮器を通過して50℃となった空気で冷却するのに対し、逆回転ではほぼ外気温の、例えば20℃の空気で冷却することになる。したがって逆回転時の方が放熱フィン12の冷却効果ははるかに高く、その分風量は少なくても電気品11の冷却はまかなえる。
【0020】
従って、室外ファン4を逆回転で運転することで、送風量が低減される分室内機の吹出温度は高く、すなわち、室温と等温あるいは暖房気味の除湿運転が可能となり、また、電気品11の冷却も充分であるような制御が可能となる。
【0021】
本実施の形態では室外ファン4を逆回転させる回転数を、最低回転数150[回転/分]としたが、これに限定するものではなく、逆回転時の最低回転数を例えば75[回転/分]などのように、正回転時の最低回転数より下げた値とすることも可能である。すなわち、図6で述べたように逆回転時は放熱フィン12を冷却する空気温度が正回転時よりもはるかに低いため、より低回転でも電気品11の冷却は可能である。従って室外ファン4を逆回転で運転する場合は、最低回転数を例えば75[回転/分]とすることで、より吹出温度の高い、すなわち、図3中の点b2のような動作点での運転が可能となる。
【0022】
また、本実施の形態では、室外ファン4の回転数について、ON・OFF制御のような可変制御も可能である。図7は室外ファン4の制御内容を示す線図である。図7に示すように、室外ファン4の逆回転と停止を交互に行うことによって実質的に室外ファン4の回転数をより低下させる効果が得られ、室内機の吹出温度も上昇する。
【0023】
室外ファン4の最低回転数の設定は電気品11の冷却以外の意味もある。室外ファン4を安定した回転数で運転するためにはある程度の回転数以上であることが必要であり、極端に低い回転数で室外ファン4を運転しようとすると回転速度が不安定になったり、場合によっては回転しないという状況が発生する。従って室外ファン4は制御上の制約からも回転数の最低値が設けられていた。よって電気品11の冷却以外の理由によっても最低回転数以下に回転数を下げることは困難であった。しかしながら、室外ファン4を図7のようにON・OFFさせることで、実質的にはより低い回転数相当の送風量を実現することができる。
【0024】
また、室外ファン4の運転を、正回転と逆回転を交互に繰り替えすようにしてもよく、この場合は電気品への送風が途切れることなく、図3の点bと点b1又は点b2の間の動作点となり、木目細かい制御が可能となる。
【0025】
さらに、室内機に吹出温度センサーと室温センサーを設け、それらから検知された吹出温度や室温を常に把握しながら室外ファン4を制御することで、より居住者の要求に即した、木目細かい快適な環境を実現することができる。
【0026】
[実施の形態2]
図8および図9は本発明の実施の形態2に係る空気調和機の室外機の内部構成を示した図である。図8に示すように通常の冷暖房運転や再熱除湿運転時は、ダンパー13を開方向として室外熱交換器3へ通風させるとともに、放熱フィン12の冷却を行う。吹出温度をより上昇させる場合は、図9に示すようにダンパー13を閉方向として室外熱交換器3への通風を一部抑制し、放熱フィン12には通風させて冷却を行う。これによって電気品11の冷却をしながら吹出温度を上昇させることができる。
【0027】
図8及び図9では室外ファン4の回転を正回転として説明したが、逆回転であっても同等の効果を得ることができる。すなわち、逆回転時にダンパー13を閉じることで、室外熱交換器3の熱交換量を低減させ、吹出温度をより高くすることが可能となる。
【0028】
上記の説明ではダンパー13による室外熱交換器3への送風量低減を実施したが、室外機10の上下に開口部を設け、室外ファンの送風量の一部を室外熱交換器3を通さないようにしてもよい。図10は本実施の形態に係る空気調和機の室外機1の他の例の内部を示す縦断面図である。室外機10の上部と下部に開閉式の通風口16と通風口17を設け、両者を開けることで、室外熱交換器3以外を流れる空気の流れが発生し、その分室外熱交換器3を通過する風量は低下する。これによって電気品11への送風は確保されたまま、室外熱交換器3への送風量が低減され、吹出温度を上昇させることができる。なお、ここでは上下に通風口を設けた例で説明したが、通風口は上部のみ又は下部のみに設けても同等の効果を得ることができる。
【0029】
また、室外ファン4の設置方向を変更することで実現してもよい。図11は本実施の形態に係る空気調和機の室外機のさらに他の例の内部構成を示した図である。図11に示すように、室外ファン4の設置方向を変更可能とし、吹出温度を上昇させる場合は図11に示すような室外ファン4の向きとする。これによって放熱フィン12への送風は確保されたまま、室外熱交換器3への送風量は大幅に低減され、吹出温度を上昇させることができる。
【0030】
[実施の形態3]
図12は本発明の実施の形態3に係る空気調和機の室外機10の内部の、電気品11に付随する放熱フィン12を示したものである。室内機からドレンホースを通って屋外に排出されるドレン水を室外機10の内部に導き、散水ヘッダ14によって放熱フィン12に散水し冷却する。ドレン水によって放熱フィン12を冷却することで室外ファン4を停止することができ、従って吹出温度を上昇させることができる。
【0031】
上記の説明では散水ヘッダ14を用いて放熱フィン12に散水したが、図13に示すようにドレン水を貯める貯水槽15を用いてもよい。図13に示すように貯水槽15にドレン水を導き、放熱フィン12を貯水槽15内に溜まったドレン水に接触させることで放熱フィン12を冷却することができ、吹出温度を上げることが可能となる。
【0032】
再熱除湿運転時は常にドレン水が発生するが、ドレン水発生量が不足する場合に備え、ドレン量検知の手段を備えてもよい。例えば室外機10に導かれるドレン水量を常に検知し、放熱フィン12の冷却に必要な水量の下限値を下回った場合には、室外ファン4を運転するようにする。これによってドレン水の量が必要量に達していない場合でも、電気品11の温度が上昇してしまうことはない。
【0033】
[実施の形態4]
図14、図15は本発明の実施の形態4に係る室外機を示すもので、図14にドレン水を用いないで電気品11を冷却する手段を示す。図14は室外機10と電気品11の放熱フィン12を示すもので、放熱フィン12を室外機10の外部に露出させる。これによって放熱フィン12が外部風や雨水などにより冷却されるので、機内に設置するよりも電気品11の冷却効果は大きくなり、従って室外ファン4を停止することができ、吹出温度を上昇させることが可能となる。また、無風時でも放熱フィンが外部にあることで、自然対流による冷却も行われ、その点でも機内に配置した場合よりも冷却効果は高い。
【0034】
また、電気品11の発熱部を室外機10の筐体に熱的に接続し、筐体全体で放熱しても良い。図15は室外機10と電気品11の位置を示す断面図である。図に示すように、例えば電気品11と室外機10の上蓋とを熱的に結合させる。これによって室外機10の筐体全体で電気品11の発熱量が放熱でき、室外ファン4の停止、吹出温度の上昇が可能となる。さらにこの場合、放熱フィン12が不要となり、その分のコスト削減、省スペースの効果も上げられる。なお、電気品11と熱的に結合させる部分は上蓋でなくてもよい。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第1絞り機構、第1室内熱交換器、第2絞り機構、第2室内熱交換器からなる冷凍サイクルおよび室内ファン、室外ファン、放熱を必要とする電気品を備え、室外ファンの送風量を抑えることで室外熱交換量をある所定値以下に抑え、かつ室外ファンによる電気品の冷却は確保することで、室内機の吹出温度を室温以上とし、室温低下の無い快適な再熱除湿運転ができる空気調和機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る空気調和機の冷凍サイクルの冷媒回路図である。
【図2】実施の形態1に係る空気調和機の構成の一部を示すブロック図である。
【図3】実施の形態1に係る室内機の能力を示す説明図である。
【図4】実施の形態1に係る室外ファンの特性を示す説明図である。
【図5】実施の形態1に係る室外機の作用説明図である。
【図6】実施の形態1に係る室外機の作用説明図である。
【図7】実施の形態1に係る室外ファンの制御例を示す説明図である。
【図8】本発明の実施の形態2に係る室外機の作用説明図である。
【図9】実施の形態2に係る室外機の作用説明図である。
【図10】実施の形態2に係る室外機の作用説明図である。
【図11】実施の形態2に係る室外機の作用説明図である。
【図12】本発明の実施の形態3に係る室外機の放熱フィンの冷却作用を示す説明図である。
【図13】実施の形態3に係る室外機放熱フィンの冷却作用を示す説明図である。
【図14】実施の形態3に係る室外機と放熱フィンを示す説明図である。
【図15】実施の形態3に係る室外機と電気品の位置を示す説明図である。
【図16】従来の空気調和機の冷凍サイクルの冷媒回路図である。
【図17】従来の空気調和機の電気品とその冷却ファンを示す説明図である。
【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 第1絞り機構、6 第1室内熱交換器、7 第2絞り機構、8 第2室内熱交換器、9 室内ファン、10 室外機、11 電気品、12 放熱フィン、13 ダンパー、14 散水ヘッダー、15 貯水槽、21 制御手段、22 入力手段、23
記憶手段、24 検知手段、25 電気品用冷却ファン。
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルを利用した空気調和機の運転方法及び空気調和機に係り、さらに詳しくは、再熱除湿運転時に室温低下を防ぐために、室内機から吹き出す除湿空気の温度を高めるようにした空気調和機の運転方法及び空気調和機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
室温低下を抑えた除湿運転を行えるようにした空気調和機には、例えば図16に示すように、室内熱交換器を2分割してその間に第2絞り機構7を設け、再熱除湿運転を可能にしたものがある。圧縮機1で圧縮された冷媒は四方弁2を介して室外熱交換器3で凝縮され、第1絞り機構5を経由して第1室内熱交換器6でさらに凝縮し、第2絞り機構7で減圧された後、第2室内熱交換器8で蒸発し、四方弁2を介して圧縮機1に戻る。
この際室内ファン9によって室内機(図示せず)に吸込まれた空気の一部は第2室内熱交換器8で冷却・除湿され、残りは第1室内熱交換器6で加熱されて室内に吹出されるので、室内空気を除湿しながらも、室温の低下を防いでいる。
【0003】
しかしながら、冷媒の凝縮は室外熱交換器3と第1室内熱交換器6で実施されるため、室外熱交換器3で熱交換を行う分だけ、第1室内熱交換器6の熱交換量、すなわち再熱量は少なくなる。従って、第2室内熱交換器8の冷却量に対して第1室内熱交換器6の再熱量が少なくなるため、再熱除湿運転を行うと室内空気は除湿されるものの、吹出温度は室温より低くなり、室温が低下してしまっていた。よって、冷房が不要で除湿のみ行いたい場合や、室温が低く暖房気味の除湿を行いたい場合などに、室温を低下させてしまって快適性を損なう場合があった。
【0004】
吹出温度を上げるためには第1室内熱交換器6の再熱量を上げる必要があり、そのためには室外熱交換器3の熱交換量を下げればよい。室外熱交換器3の熱交換量を下げる簡易な手段として、室外ファン4を停止する方法があるが、従来の室外機は、室外ファン4の送風量の一部を、室外機内部に配置されている電気品の冷却に用いている。従って、室外ファン4を停止してしまうと、電気品の温度上昇を引き起こして部品の劣化や故障を引き起こすおそれがあった。
【0005】
室外ファン4を停止して室外熱交換器3の熱交換量を低下させながら、電気品の冷却を行える空気調和機として、図17に示すように、電気品11に電気品冷却用ファン25や電気品11の冷却器を備えたものがあり、吹出温度を上げるために室外ファン4を停止しても、常に電気品11の冷却を行えるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−280668号公報(第4頁、図4)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、室外ファン4とは別に、電気品冷却用のファン25又は冷却器を用いるために、新たな部品が必要となってコストアップや、ファン又は冷却器のためのスペースが必要となるという問題があった。また、ファン以外の具体的な冷却装置に関する記述も無い。
【0008】
本発明は、電気品冷却用のファンを用いずに電気品を冷却し、室温と同等以上の吹出温度が得られる再熱除湿運転が可能な空気調和機の運転方法を得ることを目的としたものである。
また、本発明は、電気品冷却のための新たな部品を必要とせずに、室外熱交換器の通風を停止または抑制したまま電気品の冷却が可能で、室温と同等以上の吹出温度が得られる再熱除湿運転が可能な空気調和機を得ることを目的としたものである。
【0009】
【課題を解決のための手段】
本発明に係る空気調和機の運転方法は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第1絞り機構、第1室内熱交換器、第2絞り機構、第2室内熱交換器からなる冷凍サイクルおよび室内ファン、室外ファン、放熱を必要とする電気品を備えた空気調和機において、前記室外ファンの送風量を抑えることで室内機の吹出温度が室温以上となるように室外熱交換量をある所定値以下に抑え、かつ室外ファンによる電気品の冷却を確保するようにしたものである。
【0010】
また、本発明に係る空気調和機は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第1絞り機構、第1室内熱交換器、第2絞り機構、第2室内熱交換器からなる冷凍サイクルおよび室内ファン、室外ファン、放熱を必要とする電気品を備えた空気調和機において、前記室外熱交換器、室外ファン、電気品を備えた室外機の前記室外熱交換機と室外ファンとの間に通風量を調整するダンパを設けたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1に係る空気調和機の冷凍サイクルの冷媒回路図である。除湿運転時及び冷房運転時は、図中の矢印で示すように、圧縮機1を出た冷媒は四方弁2を通り、室外ファン4が付設された室外熱交換器3、第1絞り機構5を通過し、第1室内熱交換器6、第2絞り機構7を通り、第2室内熱交換器8を通過して、再び四方弁2を通って圧縮機1に戻る。なお、暖房運転時は四方弁2が切り替わり、冷媒の流れ方向が逆となる。ここで圧縮機1、四方弁2、室外熱交換器3、室外ファン4、第1絞り機構5、電気品11は室外機(図示せず)に内蔵され、第1室内熱交換器6、第2絞り機構7、第2室内熱交換器8、室内ファン9は室内機(図示せず)に内蔵されている。
【0012】
再熱除湿運転では第1絞り機構5を全開にして第2絞り機構7の開度を調整することで、室外熱交換器3と第1室内熱交換器6は凝縮器として機能し、第2室内熱交換器8が蒸発器として機能する。従って室内空気は、第2室内熱交換器8で冷却・除湿されると同時に第1室内熱交換器6で加熱され、再熱除湿運転が実現される。
【0013】
図2は本実施の形態に係る空気調和機の一部を示すブロック図である。図において21は制御手段、22は入力手段、23は記憶手段、24は検知手段である。制御手段21は例えばマイクロコンピュータの処理部であり、圧縮機1、四方弁2、室外ファン4、第1絞り機構5、第2絞り機構7、室内ファン9等を制御している。入力手段22は空気調和機又はリモコンに設けられたスイッチであり、このスイッチで入力された運転モードなどは制御手段21に制御信号として通知される。記憶装置23は例えばマイクロコンピュータのメモリであり、運転モード等に対応した圧縮機1、四方弁2、室外ファン4、第1絞り機構5、第2絞り機構7、室内ファン9等の情報を記憶している。検知手段24は例えば室温センサーや湿度センサーであり、実際の室温や湿度を検知して制御手段21に制御信号として通知される。
【0014】
再熱除湿運転時の室外ファン4の回転数と室内機の能力について、図3を用いて説明する。図3は室内機の能力を示す図である。このグラフの縦軸は除湿能力を示し、上ほど除湿能力が高いことを示している。また、横軸は室内機の冷房能力を示し、右側は冷房能力が高く、左側は暖房能力が高いことを示している。中央は冷暖房能力が0で除湿能力のみ発生する状態である。なお、吹出温度はグラフ上の右に行くほど低くなり、中央で室温と等温、左に行くと室温より高くなる。
【0015】
通常の冷房運転では図3の点aのような動作点で運転され、除湿量とともに大きな冷房能力が発揮される。再熱除湿運転を実施することで例えば図中点bのような動作点で運転され、冷房能力はかなり抑制され、室温低下の少ない除湿運転が可能である。しかしながら、室外ファン4は正回転で運転しているため、室外熱交換器3でも熱交換が発生して第1室内熱交換器6の再熱量が減少し、従って室内機からは冷房能力が発生してしまうので、吹出温度は室温より低くなり、室温低下や冷え過ぎなど、快適性を損なう場合がある。
【0016】
それら不具合を解消するような、すなわち、図3中の点cでの運転を実施するには、室外熱交換器3の熱交換量を低減させればよく、そのための手段として室外ファン4の停止がある。ただし、室外ファン4の役割は室外熱交換器3への送風だけでなく、電気品11への通風・冷却があるため、単に室外ファン4を停止させると電気品11の温度上昇をまねき、誤動作や故障の原因となる。通常は電気品11の冷却に必要な最低限の風量を確保するため、室外ファン4の最低回転数を設定している場合が多く、例えば、150[回転/分]以下にならないような制限を用いている。例えば、室外ファン4の最低回転数150[回転/分]での動作点を図3の点bとすると、室外ファン4を停止せずに、点bより左側での運転、すなわち吹出温度を室温と同等以上にする運転は、困難である。
【0017】
室温を下げない除湿運転、すなわち、図3のグラフの中央より左側の領域での運転に対する要求が発生した場合、最低回転数150[回転/分]で室外ファン4の逆回転を実施する。通常室外ファン4にはプロペラファンを用いる場合が多く、この場合の室外ファンの風量特性を図4に示す。これはファン回転数に対する風量の値を示している。同じ回転数で回転させても、正回転に対し逆回転で運転した場合は、図4に示すように送風量は低下する。従って、室外ファン4を逆回転で運転することで送風量は減少し、室外熱交換器3の熱交換量も低下するので、結果として図3における動作点も点b1のような、吹出温度の高い左方向へシフトする。
【0018】
なお、室外ファン4を逆回転させた場合、室外熱交換器3への送風量は減少するが、電気品11への送風量も減少する。しかしながら、以下に示す理由によって電気品11の冷却効果は低減しない。図5および図6はこの発明の実施の形態1に係る空気調和機の室外機10の内部構成を示した図であり、図5は室外ファン4を正回転で運転した場合の空気の流れ、図6は室外ファン4を逆回転で運転した場合の空気の流れを示している。室外ファン4を正回転で運転した場合、図5に示すように室外機に吸込まれた空気は室外熱交換器3で熱交換して加温され、多くは室外ファン4を経由して機外に吹き出され、残りの一部は電気品11及び電気品11に付随して電気品11の放熱を促進する放熱フィン12に流れ、それらを冷却してから室外ファン4に流れて室外機10の外部へ吹出される。
【0019】
再熱除湿運転時は、室外熱交換器3は凝縮器として作用するので高温となっており、放熱フィン12は、凝縮器を通った後の高温空気で冷却することになる。従って冷却効果は小さく、その分送風量は多く必要となり、室外ファン4の最低回転数も、それを見こんだ数値となっている。しかしながら、室外ファン4を逆回転した場合、空気の流れは図6に示すように、室外熱交換器3を通る前に放熱フィン12を通る。例えば、正回転では凝縮器を通過して50℃となった空気で冷却するのに対し、逆回転ではほぼ外気温の、例えば20℃の空気で冷却することになる。したがって逆回転時の方が放熱フィン12の冷却効果ははるかに高く、その分風量は少なくても電気品11の冷却はまかなえる。
【0020】
従って、室外ファン4を逆回転で運転することで、送風量が低減される分室内機の吹出温度は高く、すなわち、室温と等温あるいは暖房気味の除湿運転が可能となり、また、電気品11の冷却も充分であるような制御が可能となる。
【0021】
本実施の形態では室外ファン4を逆回転させる回転数を、最低回転数150[回転/分]としたが、これに限定するものではなく、逆回転時の最低回転数を例えば75[回転/分]などのように、正回転時の最低回転数より下げた値とすることも可能である。すなわち、図6で述べたように逆回転時は放熱フィン12を冷却する空気温度が正回転時よりもはるかに低いため、より低回転でも電気品11の冷却は可能である。従って室外ファン4を逆回転で運転する場合は、最低回転数を例えば75[回転/分]とすることで、より吹出温度の高い、すなわち、図3中の点b2のような動作点での運転が可能となる。
【0022】
また、本実施の形態では、室外ファン4の回転数について、ON・OFF制御のような可変制御も可能である。図7は室外ファン4の制御内容を示す線図である。図7に示すように、室外ファン4の逆回転と停止を交互に行うことによって実質的に室外ファン4の回転数をより低下させる効果が得られ、室内機の吹出温度も上昇する。
【0023】
室外ファン4の最低回転数の設定は電気品11の冷却以外の意味もある。室外ファン4を安定した回転数で運転するためにはある程度の回転数以上であることが必要であり、極端に低い回転数で室外ファン4を運転しようとすると回転速度が不安定になったり、場合によっては回転しないという状況が発生する。従って室外ファン4は制御上の制約からも回転数の最低値が設けられていた。よって電気品11の冷却以外の理由によっても最低回転数以下に回転数を下げることは困難であった。しかしながら、室外ファン4を図7のようにON・OFFさせることで、実質的にはより低い回転数相当の送風量を実現することができる。
【0024】
また、室外ファン4の運転を、正回転と逆回転を交互に繰り替えすようにしてもよく、この場合は電気品への送風が途切れることなく、図3の点bと点b1又は点b2の間の動作点となり、木目細かい制御が可能となる。
【0025】
さらに、室内機に吹出温度センサーと室温センサーを設け、それらから検知された吹出温度や室温を常に把握しながら室外ファン4を制御することで、より居住者の要求に即した、木目細かい快適な環境を実現することができる。
【0026】
[実施の形態2]
図8および図9は本発明の実施の形態2に係る空気調和機の室外機の内部構成を示した図である。図8に示すように通常の冷暖房運転や再熱除湿運転時は、ダンパー13を開方向として室外熱交換器3へ通風させるとともに、放熱フィン12の冷却を行う。吹出温度をより上昇させる場合は、図9に示すようにダンパー13を閉方向として室外熱交換器3への通風を一部抑制し、放熱フィン12には通風させて冷却を行う。これによって電気品11の冷却をしながら吹出温度を上昇させることができる。
【0027】
図8及び図9では室外ファン4の回転を正回転として説明したが、逆回転であっても同等の効果を得ることができる。すなわち、逆回転時にダンパー13を閉じることで、室外熱交換器3の熱交換量を低減させ、吹出温度をより高くすることが可能となる。
【0028】
上記の説明ではダンパー13による室外熱交換器3への送風量低減を実施したが、室外機10の上下に開口部を設け、室外ファンの送風量の一部を室外熱交換器3を通さないようにしてもよい。図10は本実施の形態に係る空気調和機の室外機1の他の例の内部を示す縦断面図である。室外機10の上部と下部に開閉式の通風口16と通風口17を設け、両者を開けることで、室外熱交換器3以外を流れる空気の流れが発生し、その分室外熱交換器3を通過する風量は低下する。これによって電気品11への送風は確保されたまま、室外熱交換器3への送風量が低減され、吹出温度を上昇させることができる。なお、ここでは上下に通風口を設けた例で説明したが、通風口は上部のみ又は下部のみに設けても同等の効果を得ることができる。
【0029】
また、室外ファン4の設置方向を変更することで実現してもよい。図11は本実施の形態に係る空気調和機の室外機のさらに他の例の内部構成を示した図である。図11に示すように、室外ファン4の設置方向を変更可能とし、吹出温度を上昇させる場合は図11に示すような室外ファン4の向きとする。これによって放熱フィン12への送風は確保されたまま、室外熱交換器3への送風量は大幅に低減され、吹出温度を上昇させることができる。
【0030】
[実施の形態3]
図12は本発明の実施の形態3に係る空気調和機の室外機10の内部の、電気品11に付随する放熱フィン12を示したものである。室内機からドレンホースを通って屋外に排出されるドレン水を室外機10の内部に導き、散水ヘッダ14によって放熱フィン12に散水し冷却する。ドレン水によって放熱フィン12を冷却することで室外ファン4を停止することができ、従って吹出温度を上昇させることができる。
【0031】
上記の説明では散水ヘッダ14を用いて放熱フィン12に散水したが、図13に示すようにドレン水を貯める貯水槽15を用いてもよい。図13に示すように貯水槽15にドレン水を導き、放熱フィン12を貯水槽15内に溜まったドレン水に接触させることで放熱フィン12を冷却することができ、吹出温度を上げることが可能となる。
【0032】
再熱除湿運転時は常にドレン水が発生するが、ドレン水発生量が不足する場合に備え、ドレン量検知の手段を備えてもよい。例えば室外機10に導かれるドレン水量を常に検知し、放熱フィン12の冷却に必要な水量の下限値を下回った場合には、室外ファン4を運転するようにする。これによってドレン水の量が必要量に達していない場合でも、電気品11の温度が上昇してしまうことはない。
【0033】
[実施の形態4]
図14、図15は本発明の実施の形態4に係る室外機を示すもので、図14にドレン水を用いないで電気品11を冷却する手段を示す。図14は室外機10と電気品11の放熱フィン12を示すもので、放熱フィン12を室外機10の外部に露出させる。これによって放熱フィン12が外部風や雨水などにより冷却されるので、機内に設置するよりも電気品11の冷却効果は大きくなり、従って室外ファン4を停止することができ、吹出温度を上昇させることが可能となる。また、無風時でも放熱フィンが外部にあることで、自然対流による冷却も行われ、その点でも機内に配置した場合よりも冷却効果は高い。
【0034】
また、電気品11の発熱部を室外機10の筐体に熱的に接続し、筐体全体で放熱しても良い。図15は室外機10と電気品11の位置を示す断面図である。図に示すように、例えば電気品11と室外機10の上蓋とを熱的に結合させる。これによって室外機10の筐体全体で電気品11の発熱量が放熱でき、室外ファン4の停止、吹出温度の上昇が可能となる。さらにこの場合、放熱フィン12が不要となり、その分のコスト削減、省スペースの効果も上げられる。なお、電気品11と熱的に結合させる部分は上蓋でなくてもよい。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第1絞り機構、第1室内熱交換器、第2絞り機構、第2室内熱交換器からなる冷凍サイクルおよび室内ファン、室外ファン、放熱を必要とする電気品を備え、室外ファンの送風量を抑えることで室外熱交換量をある所定値以下に抑え、かつ室外ファンによる電気品の冷却は確保することで、室内機の吹出温度を室温以上とし、室温低下の無い快適な再熱除湿運転ができる空気調和機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る空気調和機の冷凍サイクルの冷媒回路図である。
【図2】実施の形態1に係る空気調和機の構成の一部を示すブロック図である。
【図3】実施の形態1に係る室内機の能力を示す説明図である。
【図4】実施の形態1に係る室外ファンの特性を示す説明図である。
【図5】実施の形態1に係る室外機の作用説明図である。
【図6】実施の形態1に係る室外機の作用説明図である。
【図7】実施の形態1に係る室外ファンの制御例を示す説明図である。
【図8】本発明の実施の形態2に係る室外機の作用説明図である。
【図9】実施の形態2に係る室外機の作用説明図である。
【図10】実施の形態2に係る室外機の作用説明図である。
【図11】実施の形態2に係る室外機の作用説明図である。
【図12】本発明の実施の形態3に係る室外機の放熱フィンの冷却作用を示す説明図である。
【図13】実施の形態3に係る室外機放熱フィンの冷却作用を示す説明図である。
【図14】実施の形態3に係る室外機と放熱フィンを示す説明図である。
【図15】実施の形態3に係る室外機と電気品の位置を示す説明図である。
【図16】従来の空気調和機の冷凍サイクルの冷媒回路図である。
【図17】従来の空気調和機の電気品とその冷却ファンを示す説明図である。
【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 第1絞り機構、6 第1室内熱交換器、7 第2絞り機構、8 第2室内熱交換器、9 室内ファン、10 室外機、11 電気品、12 放熱フィン、13 ダンパー、14 散水ヘッダー、15 貯水槽、21 制御手段、22 入力手段、23
記憶手段、24 検知手段、25 電気品用冷却ファン。
Claims (18)
- 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第1絞り機構、第1室内熱交換器、第2絞り機構、第2室内熱交換器からなる冷凍サイクルおよび室内ファン、室外ファン、放熱を必要とする電気品を備えた空気調和機において、
前記室外ファンの送風量を抑えることで室内機の吹出温度が室温以上となるように室外熱交換量をある所定値以下に抑え、かつ室外ファンによる電気品の冷却を確保することを特徴とする空気調和機の運転方法。 - 前記室外ファンを通常とは逆方向の回転で駆動することを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の運転方法。
- 前記室外ファンを逆回転させる場合の回転数の下限値を、通常の正回転での下限値よりも低く設定したことを特徴とする請求項2に記載の空気調和機の運転方法。
- 前記室外ファンの停止と逆回転を交互に行うことを特徴とする請求項2に記載の空気調和機の運転方法。
- 前記室外ファンの正回転と逆回転を交互に行うことを特徴とする請求項2に記載の空気調和機の運転方法。
- 吹出温度センサーや室温センサーを備え、吹出温度や室温に応じて前記室外ファンの回転方向および回転数を制御することを特徴とする請求項2に記載の空気調和機の運転方法。
- 前記室外ファンの運転時に電気品には通風冷却しながら室外熱交換器には通風しないようなダンパーを備えたことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の運転方法。
- 室外機の上下に通風口を設けたことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の運転方法。
- 室外ファンの設置向きを変更可能とし、電気品には通風冷却しながら室外熱交換器には通風しないように該室外ファンを運転することを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の運転方法。
- 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第1絞り機構、第1室内熱交換器、第2絞り機構、第2室内熱交換器からなる冷凍サイクルおよび室内ファン、室外ファン、放熱を必要とする電気品を備えた空気調和機において、
前記室内機の吹出温度が室温以上となるように室外ファンを停止し、かつ室内機で発生したドレン水を用いて電気品を冷却することを特徴とする空気調和機の運転方法。 - 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第1絞り機構、第1室内熱交換器、第2絞り機構、第2室内熱交換器からなる冷凍サイクルおよび室内ファン、室外ファン、放熱を必要とする電気品を備えた空気調和機において、
前記室内機の吹出温度が室温以上となるように室外ファンを停止し、かつ電気品の放熱フィンを室外機の機外に露出させたことを特徴とする空気調和機の運転方法。 - 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第1絞り機構、第1室内熱交換器、第2絞り機構、第2室内熱交換器からなる冷凍サイクルおよび室内ファン、室外ファン、放熱を必要とする電気品を備えた空気調和機において、
前記室内機の吹出温度が室温以上となるように室外ファンを停止し、かつ電気品の発熱を室外機の天井や側面に伝えて室外機筐体で放熱させることを特徴とする空気調和機の運転方法。 - 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第1絞り機構、第1室内熱交換器、第2絞り機構、第2室内熱交換器からなる冷凍サイクルおよび室内ファン、室外ファン、放熱を必要とする電気品を備えた空気調和機において、
前記室外熱交換器、室外ファン、電気品を備えた室外機の前記室外熱交換機と室外ファンとの間に通風量を調整するダンパを設けたことを特徴とする空気調和機。 - 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第1絞り機構、第1室内熱交換器、第2絞り機構、第2室内熱交換器からなる冷凍サイクルおよび室内ファン、室外ファン、放熱を必要とする電気品を備えた空気調和機において、
前記室外熱交換器、室外ファン、電気品を備えた室外機の天板及び底板又はいずれか一方に通気口を設けたことを特徴とする空気調和機。 - 前記通気口に代えて、室外ファンの向きを変更可能に構成したことを特徴とする請求項14に記載の空気調和機。
- 前記通気口に代えて、電気品の放熱フィンを室内機で発生したドレン水で冷却するための冷却手段を設けたことを特徴とする請求項14に記載の空気調和機。
- 前記通気口に代えて、電気品の放熱フィンを室外機の機外に露出させたことを特徴とする請求項14に記載の空気調和機。
- 前記通気口に代えて、電気品を屋外機の天板や側壁に当接させて設置したことを特徴とする請求項14に記載の空気調和機。
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