JP2010101588A - Air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和装置に関する。 The present invention relates to an air conditioner.
従来より、空気調和装置には、冷暖房運転だけではなく、再熱除湿運転を行うことが可能なものがある。また、このような空気調和装置に用いられる冷媒としては、クロロフルオロ炭化水素、フルオロ炭化水素、これらの非沸組成物等が知られている。具体的な冷媒としては、R−11(トリクロロモノフルオロメタン)、R−22(モノクロロジフルオロメタン)、R502(R−22+クロロペンタフルオロエタン)等が、主に利用されている。 Conventionally, some air conditioners are capable of performing not only a cooling / heating operation but also a reheat dehumidifying operation. Moreover, chlorofluorohydrocarbons, fluorohydrocarbons, non-boiling compositions thereof, and the like are known as refrigerants used in such air conditioners. As specific refrigerants, R-11 (trichloromonofluoromethane), R-22 (monochlorodifluoromethane), R502 (R-22 + chloropentafluoroethane) and the like are mainly used.
しかしながら、オゾン層が破壊されると地球上の生態系に悪影響を及ぼすことが指摘され、オゾン層を破壊する危険性の高い冷媒については、使用が制限されるという国際的な取り決めがなされている。 However, it has been pointed out that the destruction of the ozone layer has a negative impact on the global ecosystem, and there is an international agreement that the use of refrigerants with high risk of destroying the ozone layer is restricted. .
これに対し、例えば特許文献1に示されるように、仮に空気調和装置から大気中に漏れだしたとしても、オゾン層を破壊する危険性が極めて低い冷媒が提案されている。具体的に、特許文献1には、塩素原子及び臭素原子を含まない冷媒が開示されている。
ところで、特許文献1に記載された冷媒以外に、オゾン層を破壊する危険性が極めて低い冷媒として、分子式:C3HmFn(但し、m=1〜5、n=1〜5、かつ、m+n=6)で示され、かつ、分子構造中に二重結合を1個有する冷媒を含む混合冷媒がある。近年では、この混合冷媒を用いた空気調和装置の開発が行われている。しかしながら、この混合冷媒は、同一圧力において乾き度が大きいと温度が上昇するという特性を有している。そのため、蒸発器内に流入する時の冷媒の温度と蒸発器から流出する時の冷媒の温度との差が比較的大きくなる場合がある。すると、この混合冷媒を用いた空気調和装置において、再熱除湿運転が行われた場合、蒸発器として機能する熱交換器内を流れる冷媒の温度が上昇してしまい、該熱交換器の除湿能力を確保することが困難となってしまう。
By the way, in addition to the refrigerant described in
そこで、本発明は、蒸発器として機能する熱交換器の除湿能力を確保することができ、再熱除湿運転の性能を向上させることができる空気調和装置の提供を目的とする。 Then, this invention aims at provision of the air conditioning apparatus which can ensure the dehumidification capability of the heat exchanger which functions as an evaporator, and can improve the performance of a reheat dehumidification driving | operation.
発明1に係る空気調和装置は、冷媒回路と、切り換え機構と、制御部とを備える。冷媒回路は、圧縮機、熱源側熱交換器、第1膨張機構及び利用側熱交換器を含む。切り換え機構は、冷媒回路内の冷媒の循環方向を切り換える。制御部は、冷房運転時には冷房サイクルが行われ、暖房運転時には暖房サイクルが行われるように、切り換え機構の循環方向の切り換え制御を行う。利用側熱交換器は、第1熱交換部及び第2熱交換部を有する。第1熱交換部は、冷房運転時に蒸発器として機能し、再熱除湿運転時に凝縮器として機能する。第2熱交換部は、冷房運転時及び再熱除湿運転時に蒸発器として機能する。冷媒は、分子式:C3HmFn(但し、m=1〜5,n=1〜5且つm+n=6)で示され、且つ分子構造中に二重結合を1個有する冷媒を含む混合冷媒である。そして、制御部は、再熱除湿運転時には暖房サイクルが行われるように、切り換え機構の循環方向の切り換え制御を行う。更に、制御部は、第2熱交換部内を流れる冷媒の温度が所定範囲内に保たれるように、冷媒の温度を制御する。 The air conditioning apparatus according to the first aspect includes a refrigerant circuit, a switching mechanism, and a control unit. The refrigerant circuit includes a compressor, a heat source side heat exchanger, a first expansion mechanism, and a use side heat exchanger. The switching mechanism switches the circulation direction of the refrigerant in the refrigerant circuit. The control unit performs switching control of the circulation direction of the switching mechanism so that the cooling cycle is performed during the cooling operation and the heating cycle is performed during the heating operation. The usage-side heat exchanger has a first heat exchange part and a second heat exchange part. The first heat exchange unit functions as an evaporator during the cooling operation and functions as a condenser during the reheat dehumidifying operation. The second heat exchange unit functions as an evaporator during the cooling operation and the reheat dehumidifying operation. The refrigerant is a mixture containing a refrigerant represented by a molecular formula: C 3 H m F n (where m = 1 to 5, n = 1 to 5 and m + n = 6) and having one double bond in the molecular structure. Refrigerant. And a control part performs switching control of the circulation direction of a switching mechanism so that a heating cycle may be performed at the time of a reheat dehumidification operation. Furthermore, the control unit controls the temperature of the refrigerant so that the temperature of the refrigerant flowing in the second heat exchange unit is maintained within a predetermined range.
この空気調和装置によると、再熱除湿運転時には、暖房サイクルが行われると共に、蒸発器として機能する第2熱交換部内を流れる冷媒の温度は所定範囲内に保たれる。ここで、所定範囲が、第2熱交換部が除湿を行うことができる温度範囲であるとすると、第2熱交換部の表面温度は除湿できる温度以下に保たれるため、再熱除湿運転の性能を向上させることができる。 According to this air conditioner, during the reheat dehumidification operation, a heating cycle is performed, and the temperature of the refrigerant flowing in the second heat exchange unit functioning as an evaporator is kept within a predetermined range. Here, assuming that the predetermined range is a temperature range in which the second heat exchange unit can perform dehumidification, the surface temperature of the second heat exchange unit is kept below a temperature at which dehumidification can be performed. Performance can be improved.
発明2に係る空気調和装置は、発明1に係る空気調和装置であって、冷媒回路は、第2膨張機構を更に含む。第2膨張機構は、第1熱交換部及び第2熱交換部の間に設けられる。そして、制御部は、第2膨張機構の開度を調整することで、冷媒の温度を制御する。 An air conditioner according to a second aspect is the air conditioner according to the first aspect, wherein the refrigerant circuit further includes a second expansion mechanism. The second expansion mechanism is provided between the first heat exchange unit and the second heat exchange unit. And a control part controls the temperature of a refrigerant | coolant by adjusting the opening degree of a 2nd expansion mechanism.
この空気調和装置によると、第1熱交換部と第2熱交換部との間の第2膨張機構の開度が調整されることにより、第2熱交換部内の冷媒の温度が所定範囲内に保たれるようになる。 According to this air conditioner, the temperature of the refrigerant in the second heat exchange unit falls within a predetermined range by adjusting the opening of the second expansion mechanism between the first heat exchange unit and the second heat exchange unit. Will be kept.
発明3に係る空気調和装置は、発明2に係る空気調和装置であって、制御部は、再熱除湿運転時、第2膨張機構を流出した冷媒が第2熱交換部に流入する際の、第2熱交換部の流入口付近の温度が、水の氷結する温度以上となるように、第2膨張機構の開度を調整する。 An air conditioner according to a third aspect of the present invention is the air conditioner according to the second aspect of the present invention, wherein the control unit is configured so that the refrigerant that has flowed out of the second expansion mechanism flows into the second heat exchange unit during the reheat dehumidification operation. The opening degree of the second expansion mechanism is adjusted so that the temperature in the vicinity of the inlet of the second heat exchange unit is equal to or higher than the temperature at which water freezes.
この空気調和装置によると、再熱除湿運転時には、第2熱交換部の流入口付近の温度(即ち、第2交換部の流入口の周囲温度)が水の氷結する温度以上となるように、第2膨張機構の開度を調節することによって冷媒の温度が制御されるため、第2熱交換部の流入口付近が着霜してしまうのを防ぐことができる。 According to this air conditioner, during the reheat dehumidifying operation, the temperature in the vicinity of the inlet of the second heat exchange unit (that is, the ambient temperature of the inlet of the second exchange unit) is equal to or higher than the temperature at which water freezes. Since the temperature of the refrigerant is controlled by adjusting the opening of the second expansion mechanism, it is possible to prevent the vicinity of the inlet of the second heat exchange unit from frosting.
発明4に係る空気調和装置は、発明1〜3のいずれかに係る空気調和装置であって、冷媒は、更にジフルオロメタンを含む混合冷媒である。 An air conditioner according to a fourth aspect is the air conditioner according to any one of the first to third aspects, wherein the refrigerant is a mixed refrigerant further containing difluoromethane.
冷媒がジフルオロメタン(即ち、HFC―32)を含む混合冷媒である場合、同一圧力において乾き度が比較的大きいと温度が上昇するといった特性が顕著となる。しかし、この空気調和装置は、HFC−32を含む混合冷媒を採用しても、再熱除湿運転時には暖房サイクルを行い、かつ蒸発器として機能する第2熱交換部内を流れる冷媒の温度を所定範囲内に保つため、再熱除湿運転の性能を向上させることが可能となる。 When the refrigerant is a mixed refrigerant containing difluoromethane (that is, HFC-32), the characteristic that the temperature rises when the dryness is relatively large at the same pressure becomes remarkable. However, even if this air-conditioning apparatus employs a mixed refrigerant containing HFC-32, the temperature of the refrigerant flowing in the second heat exchange section that performs the heating cycle and functions as an evaporator during the reheat dehumidification operation is within a predetermined range. Therefore, the performance of the reheat dehumidification operation can be improved.
発明5に係る空気調和装置は、発明1〜4のいずれかに係る空気調和装置であって、所定範囲は、第2熱交換部の表面温度が露点温度以下となる範囲である。 The air conditioner according to a fifth aspect of the present invention is the air conditioner according to any of the first to fourth aspects of the present invention, wherein the predetermined range is a range in which the surface temperature of the second heat exchanging section is equal to or lower than the dew point temperature.
この空気調和装置は、再熱除湿運転時、第2熱交換部の表面温度が露点温度以下となるように冷媒の温度を制御するため、第2熱交換部は、確実に除湿できるようになる。 Since the air conditioner controls the temperature of the refrigerant so that the surface temperature of the second heat exchange unit is equal to or lower than the dew point temperature during the reheat dehumidification operation, the second heat exchange unit can reliably dehumidify. .
発明6に係る空気調和装置は、発明1〜5のいずれかに係る空気調和装置であって、再熱除湿運転において、第2熱交換部における冷媒の流入口に設けられた第1パスの数は、冷媒の流出口に設けられた第2パスの数よりも少ない。 An air conditioner according to a sixth aspect of the present invention is the air conditioner according to any of the first to fifth aspects, wherein the number of first passes provided at the refrigerant inlet in the second heat exchange section in the reheat dehumidifying operation. Is less than the number of second passes provided at the refrigerant outlet.
この空気調和装置によると、再熱除湿運転時における第2熱交換部の流入口側の第1パスは、第2熱交換部の流出口側の第2パスよりも本数が少ないため、再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第2熱交換部の流出口側における冷媒の圧力損失を積極的につけることができる。 According to this air conditioner, the number of first passes on the inlet side of the second heat exchange unit during the reheat dehumidification operation is smaller than the number of second passes on the outlet side of the second heat exchange unit. It is possible to positively apply a refrigerant pressure loss on the outlet side of the second heat exchange unit that functions as an evaporator during the dehumidifying operation.
発明7に係る空気調和装置は、発明1〜6のいずれかに係る空気調和装置であって、再熱除湿運転において、第2熱交換部における前記冷媒の流入口に設けられた第3パスの径は、冷媒の流出口に設けられた第4パスの径よりも小さい。 An air conditioner according to a seventh aspect of the present invention is the air conditioner according to any of the first to sixth aspects of the present invention, wherein, in the reheat dehumidifying operation, the third path provided at the refrigerant inlet in the second heat exchange unit. The diameter is smaller than the diameter of the fourth path provided at the refrigerant outlet.
この空気調和装置によると、再熱除湿運転時における第2熱交換部の流入口側の第1パスは、第2熱交換部の流出口側の第2パスよりも径が小さいため、再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第2熱交換部の流出口側における冷媒の圧力損失を積極的につけることができる。 According to this air conditioner, the first path on the inlet side of the second heat exchange unit during the reheat dehumidifying operation has a smaller diameter than the second path on the outlet side of the second heat exchange unit. It is possible to positively apply a refrigerant pressure loss on the outlet side of the second heat exchange unit that functions as an evaporator during the dehumidifying operation.
発明1に係る空気調和装置によると、再熱除湿運転の性能を向上させることが可能となる。 With the air conditioner according to the first aspect, it is possible to improve the performance of the reheat dehumidifying operation.
発明2に係る空気調和装置によると、第1熱交換部と第2熱交換部との間の第2膨張機構の開度が調整されることにより、第2熱交換部内の冷媒の温度が所定範囲内に保たれるようになる。 According to the air conditioner pertaining to the second aspect of the present invention, the temperature of the refrigerant in the second heat exchange unit is predetermined by adjusting the opening of the second expansion mechanism between the first heat exchange unit and the second heat exchange unit. Will be kept within range.
発明3に係る空気調和装置によると、第2熱交換部の流入口付近が着霜してしまうのを防ぐことができる。 According to the air conditioner pertaining to the third aspect of the present invention, it is possible to prevent the vicinity of the inlet of the second heat exchange part from frosting.
発明4に係る空気調和装置によると、HFC−32を含む混合冷媒を採用しても、再熱除湿運転時には暖房サイクルを行い、かつ蒸発器として機能する第2熱交換部内を流れる冷媒の温度を所定範囲内に保つため、再熱除湿運転の性能を向上させることが可能となる。 According to the air conditioner pertaining to the fourth aspect of the present invention, even if a mixed refrigerant containing HFC-32 is employed, the temperature of the refrigerant flowing in the second heat exchange section that performs the heating cycle and functions as an evaporator during the reheat dehumidification operation is adjusted. Since it keeps in the predetermined range, it becomes possible to improve the performance of the reheat dehumidification operation.
発明5に係る空気調和装置によると、第2熱交換部は、確実に除湿できるようになる。 According to the air conditioner pertaining to the fifth aspect of the invention, the second heat exchange unit can reliably dehumidify.
発明6及び7に係る空気調和装置によると、再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第2熱交換部の流出口側における冷媒の圧力損失を積極的につけることができる。 According to the air conditioner according to the sixth and seventh aspects of the present invention, it is possible to positively apply a refrigerant pressure loss on the outlet side of the second heat exchange unit that functions as an evaporator during the reheat dehumidification operation.
以下、本実施形態に係る空気調和装置について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the air conditioning apparatus according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
(1)構成
図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置1の外観図である。本実施形態に係る空気調和装置1は、図1に示すように、室外機2と室内機3とに分かれて構成されたセパレートタイプの空気調和装置であって、室外機2及び室内機3は、冷媒配管4a,4bによって接続されている。このような空気調和装置1は、冷房運転、暖房運転及び再熱除湿運転を行うことができる。尚、空気調和装置1がどの種類の運転を行うかは、リモートコントローラReを介してユーザにより指示される。
(1) Configuration FIG. 1 is an external view of an
そして、空気調和装置1は、図2に示すように、主として、冷媒回路10と、冷媒回路10内を循環する冷媒と、冷媒回路10内の冷媒の循環方向を切り換える四路切換弁12(切り換え機構に相当)と、四路切換弁12の循環方向の切り換え制御等を行う制御部20とを備える。
As shown in FIG. 2, the
〔冷媒〕
ここで、本実施形態において用いられる冷媒について説明する。冷媒としては、C3HmFn(但し、m=1〜5,n=1〜5且つm+n=6)の分子式で示され、且つ分子構造中に二重結合を1個有する冷媒を含む混合冷媒が用いられる。つまり、冷媒には、蒸発中に温度が変化する度合いが比較的大きい特性を有する冷媒を用いる。尚、分子式:C3HmFnで示される冷媒の例としては、HFO−1225ye(1,2,3,3,3−ペンタフルオロ−1−プロペン、化学式:CF3−CF=CHF)、HFO−1234ze(1,3,3,3−テトラフルオロ−1−プロペン、化学式:CF3−CH=CHF)、HFO−1234ye(1,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロペン、化学式:CHF2−CF=CHF)、HFO−1243zf(3,3,3−トリフルオロ−1−プロペン、化学式:CF3−CH=CH2)、1,2,2−トリフルオロ−1−プロペン(化学式:CH3−CF=CF2)、2−フルオロ−1−プロペン(化学式:CH3−CF=CH2)等が挙げられる。
[Refrigerant]
Here, the refrigerant used in the present embodiment will be described. The refrigerant includes a refrigerant represented by a molecular formula of C 3 H m F n (where m = 1 to 5, n = 1 to 5 and m + n = 6) and having one double bond in the molecular structure. A mixed refrigerant is used. That is, as the refrigerant, a refrigerant having a characteristic that the degree of change in temperature during evaporation is relatively large is used. Examples of the refrigerant represented by the molecular formula: C 3 H m F n include HFO-1225ye (1,2,3,3,3-pentafluoro-1-propene, chemical formula: CF 3 —CF═CHF), HFO-1234ze (1,3,3,3-tetrafluoro-1-propene, chemical formula: CF 3 —CH═CHF), HFO-1234ye (1,2,3,3-tetrafluoro-1-propene, chemical formula: CHF 2 —CF═CHF), HFO-1243zf (3,3,3-trifluoro-1-propene, chemical formula: CF 3 —CH═CH 2 ), 1,2,2-trifluoro-1-propene (chemical formula : CH 3 -CF = CF 2) , 2- fluoro-1-propene (chemical formula: CH 3 -CF = CH 2), and the like.
本発明において用いられる混合冷媒としては、上述した単一冷媒を含む混合冷媒が挙げられる。具体的には、HFO−1234yf(2,3,3,3−テトラフルオロ−1−プロペン)とHFC−32(ジフルオロメタン)との混合冷媒や、HFO−1234yf(2,3,3,3−テトラフルオロ−1−プロペン)とHFC−125(ペンタフルオロエタン)との混合冷媒等が挙げられるが、本実施形態では、HFO−1234yfとHFC−32との混合冷媒を用いる場合を例に取る。ここで、この混合冷媒の組成としては、HFO−1234yfの割合が70質量%以上94質量%以下でHFC−32の割合が6質量%以上30質量%以下がよく、好ましくは、HFO−1234yfの割合が77質量%以上87質量%以下でHFC−32の割合が13質量%以上23質量%以下がよく、さらに好ましくは、HFO−1234yfの割合が77質量%以上79質量%以下でHFC−32の割合が21質量%以上23質量%以下(例えば、78質量%のHFO−1234yfと22質量%のHFC−32との混合冷媒)がよい。 Examples of the mixed refrigerant used in the present invention include the mixed refrigerant including the single refrigerant described above. Specifically, a mixed refrigerant of HFO-1234yf (2,3,3,3-tetrafluoro-1-propene) and HFC-32 (difluoromethane), or HFO-1234yf (2,3,3,3- Examples include a mixed refrigerant of tetrafluoro-1-propene) and HFC-125 (pentafluoroethane). In this embodiment, a case of using a mixed refrigerant of HFO-1234yf and HFC-32 is taken as an example. Here, as a composition of this mixed refrigerant, the ratio of HFO-1234yf is 70% by mass to 94% by mass and the ratio of HFC-32 is 6% by mass to 30% by mass, preferably HFO-1234yf The proportion is 77% by mass or more and 87% by mass or less, and the proportion of HFC-32 is preferably 13% by mass or more and 23% by mass or less. More preferably, the proportion of HFO-1234yf is 77% by mass or more and 79% by mass or less. Is preferably 21% by mass or more and 23% by mass or less (for example, a mixed refrigerant of 78% by mass of HFO-1234yf and 22% by mass of HFC-32).
〔冷媒回路及び四路切換弁〕
次に、本実施形態に係る冷媒回路10及び四路切換弁12について、主に図2〜図4を用いて説明する。冷媒回路10は、室外機2に設けられた熱源側回路10aと、室内機3に設けられた利用側回路10bとを有する。熱源側回路10aには、主として、圧縮機11、四路切換弁12、室外熱交換器13(熱源側熱交換器に相当)及び室外側膨張弁14(第1膨張機構に相当)が接続されている。利用側回路10bには、第1熱交換部15及び第2熱交換部16を含む室内熱交換器(利用側熱交換器に相当)、及び室内側膨張弁17(第2膨張機構に相当)が接続されている。
[Refrigerant circuit and four-way selector valve]
Next, the
圧縮機11は、吸入側が四路切換弁12の第1ポートa1に接続され、吐出側が四路切換弁12の第2ポートa2に接続されている。圧縮機11は、可変容量型のいわゆる全密閉型に構成されており、吸入側から吸入した冷媒を圧縮して吐出側へ吐出する。
The
四路切換弁12は、第3ポートa3が室外熱交換器13の一端と接続され、第4ポートa4が室内熱交換器における第1熱交換部15の一端に接続されている。そして、四路切換弁12は、第1ポートa1と第4ポートa4とが内部で連結すると共に第2ポートa2と第3ポートa3とが内部で連結する第1状態と(図2)、第1ポートa1と第3ポートa3とが内部で連結すると共に第2ポートa2と第4ポートa4とが内部で連結する第2状態(図3,図4)とを採り得る。尚、四路切換弁12が第1状態及び第2状態のいずれを採るかは、後述する制御部20により決定される。
In the four-
室外熱交換器13は、一端が四路切換弁12の第3ポートa3に接続されており、他端が室外側膨張弁14に接続されている。このような室外熱交換器13は、図示してはいないが、一方向に積層された複数のフィンと、該フィンを貫通する複数の伝熱管とにより構成されており、各伝熱管の端部は、冷媒回路10における配管(冷媒配管4aまたは4b)に接続されている。室外熱交換器13は、室外機2内部に設けられた室外ファン(図示せず)によって取り込まれた室外空気と、冷媒回路10内を循環する冷媒との間で熱交換を行う。このようにして熱交換が行われた後の空気は、室外に排出される。
One end of the
室外側膨張弁14は、室外熱交換器13と室内熱交換器における第2熱交換部16との間に接続されている。室外側膨張弁14は、流入してきた冷媒を減圧させ、減圧された冷媒を流出する。
The
室内熱交換器は、室内機3内部に設けられた室内ファン(図示せず)によって取り込まれた室内空気と、冷媒回路10内を循環する冷媒との間で熱交換を行う。具体的に、室内熱交換器の第1熱交換部15は、一端が四路切換弁12の第4ポートa4に接続されている。第1熱交換部15は、冷房運転時には蒸発器として機能し(図2)、暖房運転時及び再熱除湿運転時には、凝縮器として機能する(図3,図4)。第2熱交換部16は、一端が室外側膨張弁14に接続されている。第2熱交換部16は、冷房運転時及び再熱除湿運転時には、蒸発器として機能し、暖房運転時には、凝縮器として機能する。このような第1及び第2熱交換部15,16によって熱交換が行われた後の空気は、室内ファンによって室内に供給されるようになる。
The indoor heat exchanger performs heat exchange between indoor air taken in by an indoor fan (not shown) provided inside the
尚、第1熱交換部15及び第2熱交換部16それぞれは、室外熱交換器13と同様、一方向に積層された複数のフィンと、該フィンを貫通する複数の伝熱管とにより構成されており、各伝熱管の端部は、冷媒回路10における配管(具体的には、冷媒配管4aまたは4b)に接続されている。従って、第1及び第2熱交換部15,16と配管との間には、複数のパスが形成されているが、本実施形態では、再熱除湿運転の際、第2熱交換部16における冷媒の流入口(図4の点c3側)に設けられた第1パスの本数が、冷媒の流出口(図4の点c4側)に設けられた第2パスの本数よりも少なくなるように、パス取りがなされている。つまり、第2熱交換部16の流入口側における第1パスの本数よりも、流出口側における第2パスの本数の方が多い。これにより、再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第2熱交換部16の流出口側(つまり、図4の点c4側)における冷媒の圧力損失を積極的につけることができる。
Each of the first
室内側膨張弁17は、第1熱交換部15と第2熱交換部16との間に設けられており、室外側膨張弁14と同様、流入してきた冷媒を減圧して流出する役割を担う。
The indoor
このような冷媒回路10及び四路切換弁12によると、冷房運転時には、四路切換弁12が第1状態を採り(図2)、冷媒が図2の矢印の方向に循環することで、冷房サイクルが行われるようになる。この時、室外熱交換器13は凝縮器、第1熱交換部15及び第2熱交換部16は共に蒸発器として機能し、室内には冷たい空気が供給されるようになる。また、暖房運転時には、四路切換弁12が第2状態を採り(図3)、冷媒が図3の矢印の方向に循環することで、暖房サイクルが行われるようになる。この時、室外熱交換器13は蒸発器、第1熱交換部15及び第2熱交換部16は共に凝縮器として機能し、室内には暖かい空気が供給されるようになる。更に、再熱除湿運転時には、四路切換弁12が第2状態を採り(図4)、冷媒が図4の矢印の方向に循環することで、暖房サイクルと同様のサイクルが再熱除湿サイクルとして行われるようになる。この時、室外熱交換器13は蒸発器、第1熱交換部15は凝縮器、第2熱交換部16は蒸発器として機能し、室内には除湿されると共に温められた空気が供給されるようになる。
According to such a
〔制御部〕
制御部20は、主として、CPU及びメモリからなるマイクロコンピュータで構成されている。制御部20は、冷媒回路10を構成する各種機器の駆動部(具体的には、圧縮機11の圧縮機用モータ、四路切換弁12の駆動用モータ、室外側膨張弁14の駆動部、室内側膨張弁17の駆動部等)と接続されており、接続された各駆動部の駆動制御を行う。具体的には、制御部20は、圧縮機11の起動及び容量制御や、各膨張弁14,17の開度調整、空気調和装置1の運転種類に基づく四路切換弁12の循環方向の切換制御等を行う。例えば、制御部20は、冷房運転時には四路切換弁12が第1状態を採ることで冷房サイクルが行われ、暖房運転時には四路切換弁12が第2状態を採ることで暖房サイクルが行われるように、四路切換弁12の切換制御を行う。特に、本実施形態に係る制御部20は、再熱除湿運転時には、本実施形態に係る再熱除湿サイクル(図4)、即ち暖房サイクル(図3)と同様のサイクルが行われるように、四路切換弁12の第2ポートa2及び第4ポートa4、第1ポートa1及び第3ポートa3それぞれを接続させる切換制御を行う。つまり、制御部20は、再熱除湿運転時には、四路切換弁12が第2状態を採るように、四路切換弁12の切換制御を行う。
(Control part)
The
更に、制御部20は、再熱除湿運転時には、室内側膨張弁17の開度を調整することで冷媒の温度を制御する。具体的には、制御部20は、第2熱交換部16内を流れる冷媒の温度が所定範囲内に保たれるように、室内側膨張弁17の開度を調整する。ここで、所定範囲としては、図5に示すように、第2熱交換部16の表面温度が露点温度以下となるような温度が挙げられる。つまり、制御部20は、再熱除湿運転時、第2熱交換部16内を流れる冷媒が、第2熱交換部16の表面温度が露点温度以下を保つように、室内側膨張弁17の開度を調整する。再熱除湿運転時、蒸発器として機能する第2熱交換部16には、液化した冷媒が流入する。この冷媒は、第2熱交換部16に接触する空気から熱を受け取り、ガス化して第2熱交換部16から流出する。これにより、第2熱交換部16では、空気の除湿が行われる。しかし、第2熱交換部16内の冷媒の温度が高く、既にガス化した冷媒が多いと、冷媒が空気から受け取ることができる熱量が小さくなるため、第2熱交換部16自体の除湿能力が低下してしまう。特に、本実施形態では、蒸発中の温度が変化する度合いが比較的大きい特性を有する混合冷媒(HFO−1234yfとHFC−32との混合冷媒)を用いているため、第2熱交換部16自体の除湿能力が低下する恐れが高い。しかし、本実施形態に係る制御部20は、室内側膨張弁17の開度を調整することにより、第2熱交換部16の表面温度が露点温度以下を保つように冷媒の温度を制御するため、上記混合冷媒を用いたとしても、第2熱交換部16の除湿能力が確保されるようになる。尚、図5では、第2熱交換部16の表面温度が露点温度である時の冷媒の温度を、“温度A”として表している。温度Aとしては、露点温度が挙げられる。つまりこの場合、冷媒が露点温度以下となる範囲が、所定範囲となる。
Furthermore, the
ところで、再熱除湿運転時、第2熱交換部16内の冷媒は、上述したように熱を受け取り、温度が上昇した状態で第2熱交換部16から流出するため、冷媒は、第2熱交換部16から流出する時の温度よりも低い温度で第2熱交換部16内に流入することになる(図5)。この時、既に述べたように、第2熱交換部16の表面温度が露点温度以下となるように冷媒の温度制御が行われるが、冷媒の温度が低すぎると、場合によっては、室内側膨張弁17を流出して第2熱交換部16内に流入する冷媒との熱交換によって、第2熱交換部16の流入口付近の空気(即ち、第2熱交換部16の流入口の周囲の空気)に含まれる水分が氷結してしまい、着霜する恐れがある。そこで、本実施形態に係る制御部20は、第2熱交換部16の流入口付近の温度が水の氷結する温度以上となるように、室内側膨張弁17の開度を調整することによって、更なる冷媒の温度の制御を行う。これにより、第2熱交換部16の流入口における着霜を防ぐことができる。尚、図5では、冷媒との熱交換によって空気中に含まれる水が氷結してしまう時の冷媒の温度を、“温度B”として表している。
By the way, during the reheat dehumidifying operation, the refrigerant in the second
まとめると、本実施形態に係る制御部20は、再熱除湿運転時、図4に示すように、暖房サイクルと同様のサイクルで冷媒が循環するように、四路切換弁12の循環方向の切換制御を行う。この制御と共に、制御部20は、第2熱交換部16の流入口付近の温度が水の氷結する温度以上であって、かつ第2熱交換部16の表面温度が露点温度以下となるように、室内側膨張弁17の開度を調整することで、冷媒の温度を制御する。即ち、制御部20は、図5に示すように、第2熱交換部16に流入する冷媒の温度が“温度B”以上かつ“温度A”以下であって、第2熱交換部16から流出する冷媒の温度が“温度A”以下を保った状態となるように、室内側膨張弁17の開度を調整する。これにより、HFO−1234yfとHFC−32との混合冷媒を用いたとしても、第2熱交換部16の除湿能力の確保を行うことができると共に、第2熱交換部16の流入口における着霜を防ぐことができる。
In summary, the
(2)再熱除湿運転時の動作
次に、本実施形態の一特徴である再熱除湿運転時の動作について、図4及び図6を用いて説明する。
(2) Operation at the time of reheat dehumidification operation Next, the operation at the time of reheat dehumidification operation which is one feature of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 6.
再熱除湿運転が行われる場合、図4に示すように、四路切換弁12は、第1ポートa1及び第3ポートa3、第2ポートa2及び第4ポートa4をそれぞれ接続した第2状態(図4)を採り、冷媒は、図4の矢印の方向に流れる。つまり、再熱除湿運転時、四路切換弁12は、暖房サイクル(図3)が行われる場合と同様に切り換えられる。この場合、室外熱交換器13は蒸発器として機能し、室内熱交換器の第1熱交換部15は凝縮器、第2熱交換部16は蒸発器としてそれぞれ機能し、暖房サイクルと同様の再熱除湿サイクルが行われる。
When the reheat dehumidifying operation is performed, as shown in FIG. 4, the four-
具体的に、冷媒は、圧縮機11において圧縮されて高温高圧の冷媒となり(図6の点c1。圧力P3→P1、エンタルピh4→h1)、四路切換弁12の第2ポートa2及び第4ポートa4を経て室内熱交換器の第1熱交換部15に送られる。この時、第1熱交換部15は、凝縮器として機能しているため、第1熱交換部15へと送られてきた冷媒は、室内空気に放熱しながら凝縮し(図6の点c2。エンタルピh1→h2、圧力はP1)、その後室内側膨張弁17に流入される。室内側膨張弁17に流入した高圧冷媒は、エンタルピh2を保ったまま圧力P2まで減圧される(図6の点c3)。尚、圧力P2は、図5の横軸“流入口”付近においても示されるように、冷媒の温度が“温度B”以上かつ“温度A”以下の範囲を満たすような値となっている。つまり、冷媒の温度は、第2熱交換部16の流入口付近の温度が水の氷結する温度以上であって、かつ第2熱交換部16の表面温度が露点温度以下となるように保たれる。室内側膨張弁17で減圧された冷媒は、第2熱交換部16に流入される。第2熱交換部16は、蒸発器として機能しているため、第2熱交換部16へと送られてきた冷媒は、室内空気の熱を吸収しながら蒸発し(図6の点c4。エンタルピh2→h3、圧力はP2)、その後室外側膨張弁14へと流入される。尚、第2熱交換部16における冷媒の流入口(つまり、図4の点c3)に設けられた第1パスの本数は、冷媒の流出口(つまり、図6の点c4)に設けられた第2パスの本数よりも少ないため、第2熱交換部16の流出口側では冷媒の圧力が積極的に損失されるようになる。また、エンタルピh3は、図5の横軸“流出口”付近においても示されるように、冷媒の温度が、“温度A”以下、即ち第2熱交換部16の表面温度が露点温度以下となる範囲を満たすような値となっている。このような室内熱交換器により、室内空気は、第1熱交換部15において温められた後、第2熱交換部16によって除湿される。
Specifically, the refrigerant is compressed in the
室外側膨張弁14に流入した冷媒は、ガス状でかつ低圧の冷媒となっている。この冷媒は、室外側膨張弁14においてエンタルピh3を保ったまま更に圧力P3まで減圧され(図6の点c5)、その後室外熱交換器13へと送られる。この時、室外熱交換器13は、蒸発器として機能しているため、室外熱交換器13へと送られてきた冷媒は、室外空気の熱を吸収しながら蒸発し(図6の点c6。エンタルピh3→h4、圧力はP3)、その後四路切換弁12の第3ポートa3及び第1ポートa1を経て圧縮機11に戻される。圧縮機11に吸入された冷媒は、圧縮機11において再び昇圧される(図6の点c1)。尚、再熱除湿運転においては、室外機2における室外ファンは、回転を停止した状態となっている。
The refrigerant that has flowed into the
(3)効果
(A)
本実施形態に係る空気調和装置1によると、再熱除湿運転時には、暖房サイクルが行われると共に、蒸発器として機能する第2熱交換部16内を流れる冷媒の温度は所定範囲内に保たれる。ここで、所定範囲は、第2熱交換部16が除湿を行うことができる温度範囲であるため、第2熱交換部16の表面温度は除湿できる温度以下に保たれる。従って、再熱除湿運転の性能を向上させることができる。
(3) Effect (A)
According to the
(B)
また、本実施形態に係る空気調和装置1によると、第1熱交換部15と第2熱交換部16との間の室内側膨張弁17の開度が制御部20によって調整される。これにより、第2熱交換部16内の冷媒の温度が所定範囲内に保たれるようになる。
(B)
Moreover, according to the
(C)
また、本実施形態に係る空気調和装置1によると、再熱除湿運転時には、第2熱交換部16の流入口(具体的には、図4の点c3)付近の温度が水の氷結する温度以上となるように、冷媒の温度が制御されるため、第2熱交換部16の流入口付近が着霜してしまうのを防ぐことができる。
(C)
Moreover, according to the
(D)
また、本実施形態に係る空気調和装置1では、冷媒として、ジフルオロメタン(即ち、HFC−32)を含む混合冷媒が用いられる。この冷媒では、同一圧力において乾き度が比較的大きいと温度が上昇するといった特性が顕著となる。しかし、本実施形態に係る空気調和装置1は、HFC−32を含む混合冷媒を採用しても、再熱除湿運転時には暖房サイクルを行い、かつ蒸発器として機能する第2熱交換部16内を流れる冷媒の温度を所定範囲内に保つため、再熱除湿運転の性能を向上させることが可能となる。
(D)
Moreover, in the
(E)
また、本実施形態に係る空気調和装置1は、再熱除湿運転時、第2熱交換部16の表面温度が露点温度以下となるように、冷媒の温度を制御するため、第2熱交換部16は、確実に除湿できるようになる。
(E)
Moreover, since the
(F)
また、本実施形態に係る空気調和装置1によると、再熱除湿運転時における第2熱交換部16の流入口側の第1パスは、第2熱交換部16の流出口側の第2パスよりも本数が少ないため、再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第2熱交換部16の流出口側における冷媒の圧力損失を積極的につけることができる。
(F)
Moreover, according to the
<その他の実施形態>
(a)
上記実施形態では、再熱除湿運転時における第2熱交換部16の流入口側の第1パスの本数を、第2熱交換部16の流出口側の第2パスの本数よりも少なくすることで、再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第2熱交換部16の、流出口側における冷媒の圧力損失を積極的につけると説明した。しかし、第2熱交換部16の流出口側における冷媒の圧力損失を積極的につける方法は、これに限定されない。再熱除湿運転において、第2熱交換部16における冷媒の流入口に設けられた第1パス(第3パスに相当)の径を、冷媒の流出口に設けられた第2パス(第4パスに相当)の径よりも小さくする方法でも、上記実施形態と同様、第2熱交換部16の流出口側における冷媒の圧力損失を積極的につけることができる。
<Other embodiments>
(A)
In the above embodiment, the number of first passes on the inlet side of the second
(b)
上記実施形態では、冷媒回路10を循環する冷媒が、HFO−1234yfとHFC−32との混合冷媒である場合を例に取り説明した。しかし、本発明において利用される混合冷媒は、C3HmFn(但し、m=1〜5,n=1〜5且つm+n=6)の分子式で示され、且つ分子構造中に二重結合を1個有する冷媒を含む混合冷媒であればよく、上記混合冷媒に限定されない。つまり、本発明において利用される混合冷媒は、蒸発中の温度が変化する度合いが比較的大きい特性を有する冷媒であればよく、上記混合冷媒に限定されない。
(B)
In the above embodiment, the case where the refrigerant circulating in the
(c)
上記実施形態では、図5に示すように、第2熱交換部16の流入口付近の温度が水の氷結する温度以上であって(温度B)、かつ第2熱交換部16の表面温度が露点温度以下(温度A)であるという条件を満たすように、第2熱交換部16に流入される冷媒の温度を調節すると共に、この冷媒は、第2熱交換部16の表面温度が露点温度以下という条件を満たした温度のまま(即ち、冷媒が“温度A”以下のまま)第2熱交換部16内を流れて流出すると説明した。しかし、本発明に係る空気調和装置1では、再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第2熱交換部16内には、少なくとも第2熱交換部16の表面温度が除湿できる温度以下に保たれるような温度範囲の冷媒が流れれば良い。従って、第2熱交換部16内を流れる冷媒は、第2熱交換部16の表面温度が露点温度以下という条件のみを満たしていてもよく、冷媒の温度は、流入口付近の温度が“水の氷結する温度以上”という条件を必ずしも満たしていなくともよい。
(C)
In the above embodiment, as shown in FIG. 5, the temperature near the inlet of the second
本発明に係る空気調和装置は、再熱除湿運転の性能を向上させることができるという効果を奏することから、蒸発中の温度が変化する度合いが比較的大きい特性を有する混合冷媒を利用した空気調和装置として適用することができる。 The air conditioner according to the present invention has an effect that the performance of the reheat dehumidification operation can be improved. Therefore, the air conditioner using the mixed refrigerant having the characteristic that the temperature during evaporation is relatively large. It can be applied as a device.
1 空気調和装置
2 室外機
3 室内機
4a,4b 冷媒配管
10 冷媒回路
10a 熱源側回路
10b 利用側回路
11 圧縮機
12 四路切換弁(切り換え機構)
13 室外熱交換器(熱源側熱交換器)
14 室外側膨張弁(第1膨張機構)
15 第1熱交換部
16 第2熱交換部
17 室内側膨張弁(第2膨張機構)
20 制御部
DESCRIPTION OF
13 Outdoor heat exchanger (heat source side heat exchanger)
14 Outdoor expansion valve (first expansion mechanism)
15 1st
20 Control unit
Claims (7)
前記冷媒回路(10)内の冷媒の循環方向を切り換える切り換え機構(12)と、
冷房運転時には冷房サイクルが行われ暖房運転時には暖房サイクルが行われるように、前記切り換え機構(12)の前記循環方向の切り換え制御を行う制御部(20)と、
を備え、
前記利用側熱交換器(15,16)は、冷房運転時に蒸発器として機能し再熱除湿運転時に凝縮器として機能する第1熱交換部(15)と、冷房運転時及び再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第2熱交換部(16)とを有し、
前記冷媒は、分子式:C3HmFn(但し、m=1〜5,n=1〜5且つm+n=6)で示され且つ分子構造中に二重結合を1個有する冷媒を含む混合冷媒であって、
前記制御部(20)は、再熱除湿運転時、前記暖房サイクルが行われるように前記切り換え機構(12)の前記循環方向の切り換え制御を行うと共に、前記第2熱交換部(16)内を流れる前記冷媒の温度が所定範囲内に保たれるように、前記冷媒の温度を制御する、
空気調和装置(1)。 A refrigerant circuit (10) including a compressor (11), a heat source side heat exchanger (13), a first expansion mechanism (14), and a use side heat exchanger (15, 16);
A switching mechanism (12) for switching the circulation direction of the refrigerant in the refrigerant circuit (10);
A control unit (20) for performing switching control of the circulation direction of the switching mechanism (12) so that a cooling cycle is performed during the cooling operation and a heating cycle is performed during the heating operation;
With
The use side heat exchangers (15, 16) function as an evaporator during the cooling operation and function as a condenser during the reheat dehumidification operation, and during the cooling operation and the reheat dehumidification operation. A second heat exchange section (16) functioning as an evaporator,
The refrigerant is a mixture containing a refrigerant represented by a molecular formula: C 3 H m F n (where m = 1 to 5, n = 1 to 5 and m + n = 6) and having one double bond in the molecular structure. A refrigerant,
The control unit (20) performs switching control of the circulation direction of the switching mechanism (12) so that the heating cycle is performed during the reheat dehumidification operation, and the inside of the second heat exchange unit (16). Controlling the temperature of the refrigerant so that the temperature of the flowing refrigerant is maintained within a predetermined range;
Air conditioner (1).
前記制御部(20)は、前記第2膨張機構(17)の開度を調整することで、前記冷媒の温度を制御する、
請求項1に記載の空気調和装置(1)。 The refrigerant circuit (10) further includes a second expansion mechanism (17) provided between the first heat exchange part (15) and the second heat exchange part (16),
The controller (20) controls the temperature of the refrigerant by adjusting the opening of the second expansion mechanism (17).
The air conditioner (1) according to claim 1.
請求項2に記載の空気調和装置(1)。 The control unit (20) includes the second heat exchange unit when the refrigerant that has flowed out of the second expansion mechanism (17) flows into the second heat exchange unit (16) during the reheat dehumidification operation. Adjusting the opening of the second expansion mechanism (17) so that the temperature in the vicinity of the inlet of (26) is equal to or higher than the temperature at which water freezes;
The air conditioner (1) according to claim 2.
請求項1〜3のいずれかに記載の空気調和装置(1)。 The refrigerant is a mixed refrigerant further containing difluoromethane.
The air conditioning apparatus (1) according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4のいずれかに記載の空気調和装置(1)。 The predetermined range is a range in which the surface temperature of the second heat exchange part (16) is equal to or lower than a dew point temperature.
The air conditioning apparatus (1) according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜5のいずれかに記載の空気調和装置(1)。 In the reheat dehumidifying operation, the number of first passes provided at the refrigerant inlet in the second heat exchange section (16) is less than the number of second passes provided at the refrigerant outlet. ,
The air conditioner (1) according to any one of claims 1 to 5.
請求項1〜6のいずれかに記載の空気調和装置(1)。 In the reheat dehumidifying operation, the diameter of the third path provided at the refrigerant inlet in the second heat exchange section (16) is smaller than the diameter of the fourth path provided at the refrigerant outlet. ,
The air conditioning apparatus (1) according to any one of claims 1 to 6.
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-
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