JP2010266098A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】断熱材に依存せず、室内機の吹き出し口の近傍における結露を効果的に抑制することができる冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】利用側熱交換器１０１のスーパーヒートＳＨと利用側熱交換器１０１で生成された空気を供給する空調対象域の相対湿度に基づき設定されている結露発生域の下限値スーパーヒートＳＨ０との比較、及び、利用側熱交換器１０１を流れる液冷媒温度Ｔｅと結露発生域の上限値液冷媒温度Ｔｅ０との比較によって、絞り装置１０２の開度を調整し、利用側熱交換器１０１の結露状態を抑制する結露抑制制御動作を実行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、負荷側となる室内機の吹き出し口の近傍における結露を効果的に抑制することができる冷凍サイクル装置に関するものである。

負荷側の室内機が複数接続され、各室内機が個別運転されるようなビル用マルチに代表される冷凍サイクル装置においては、空調システムの能力制御を以下のように行なうのが一般的となっている。すなわち、このような冷凍サイクル装置では、室外機は自分の蒸発温度のみで圧縮機容量制御を行ない、室内機はΔＴ（下段で説明する）に応じて、流量可変の膨張弁を用いて冷媒流量制御を行なうようになっているのである。こうすることで、それぞれ負荷の異なる複数の室内機の室温を、それぞれで設定された設定温度に近づけるようにしている。

一般的な冷凍サイクル装置の能力制御方法について説明する。
室外機においては、室外機の低圧圧力Ｐｓを検出して、予め設定された目標低圧圧力（Ｐｓｍ）に近づけるように、圧縮機容量制御を行なう。たとえば、低圧圧力Ｐｓ＞Ｐｓｍの場合では、圧縮機運転容量をアップし、低圧圧力Ｐｓ＜Ｐｓｍの場合では、圧縮機運転容量をダウンさせる。

室内機においては、室温設定手段にて設定された室温設定温度Ｔｏに対して、室内機の室温検出手段にて検出した室温Ｔｉとの差が大きく（たとえば、冷房運転の場合、ΔＴ＝Ｔｏ−Ｔｉ＞０）、能力増大が必要な場合、予め設定された目標スーパーヒートＳＨｍに近づくように流量可変の膨張弁を用いて冷媒流量制御を行なう。

一方、室温設定温度Ｔｏに対して、室温Ｔｉとの差が小さく（たとえば、冷房運転の場合、ΔＴ＝Ｔｏ−Ｔｉ≒０）、能力抑制が必要な場合、予め設定された目標スーパーヒートＳＨｍをさらに大きくして、そのＳＨｍに近づくように膨張弁開度を小さくして、冷媒流量を抑制する。これによって、結果的に冷媒回路内の低圧圧力が低下し、室外機の低圧圧力Ｐｓが低下し、低圧圧力Ｐｓ＜Ｐｓｍとなることで、圧縮機運転容量をダウンする。

また、昨今では省エネ性向上の一つの手段として、負荷側熱交換器の容量が大きくなる傾向にある。その反面、前述のように、室温が設定温度に近づき、能力抑制が必要となり、冷媒流量を抑制することでスーパーヒートが大きくなった場合、以下のようなメカニズムで室内機吹き出し口やファンに結露し、機外（室内機外）へ露飛びする可能性が高まる。

結露のメカニズムについて説明する。
冷房運転で負荷側熱交換器のスーパーヒートが大きくなると、負荷側熱交換器の入口では低温、負荷側熱交換器の出口では高温となり、熱交換器表面にて温度ムラが発生する。また、熱交換器の各パスで風速分布が異なると、風速の大きいパスは冷媒が熱交換されることで高温となり、風速の小さいパスは熱交換しにくいことで低温のままとなり、熱交換表面に温度ムラが発生する。

熱交換器表面に温度ムラができると、たとえば部屋の室温及び湿度が高い場合、熱交換器の低温部からは除湿された冷気が吹き出し、熱交換器の高温部からは除湿されずに、高湿のままの空気が吹き出される。その結果、熱交換器の吹き出し口で、低温部からの冷気と高温部からの高湿の空気が、ファンや室内機吹き出し口で合流し、結露が発生することになる。そして、機外（室内機外）への露飛びに至ることになる。

このような結露の発生に対する技術として、「室内空気の吸い込み口および吹き出し口が形成されているケーシングと、前記吹き出し口の近傍に室内空気の入り込む隙間を規定する隙間規定部材と、を備え、前記隙間規定部材には、前記隙間内の通風抵抗を増大させるような形状を有する通風抵抗増大領域が形成されている」空気調和装置の室内ユニットが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この技術は、吹き出し口の近傍に断熱材を含む隙間規定部材を設け、能力抑制が必要となった場合における吹き出し口の近傍の結露水の成長を抑制し、露飛びを抑制するようにしたものである。

特開２００８−９５９７２号公報（第１０、１１頁及び図４）

特許文献１に記載の技術において、吹き出し口の近傍の結露を効果的に抑制するためには、室内機の吹き出し口の風路やその周辺の風向切替板（たとえば、ベーンやルーバー）等にも断熱材を貼り付けなければならない。そうすると、材料及び加工に要する費用が多くかかってしまうことになる。また、複雑な経路の吹き出し口や複雑な形状の風向切替板等を備えた室内ユニットの場合、断熱材の貼り付け作業が容易に実行できず、加工性も悪くなる。さらに、複雑な経路の吹き出し口や複雑な形状の風向切替板等に経年的に汚れが付着すると、掃除がしにくいということにもなる。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、断熱材に依存せず、室内機の吹き出し口の近傍における結露を効果的に抑制することができる冷凍サイクル装置を提供することを第１の目的とする。第１の目的に加えて、結露状態を回避しながらも室内機の能力不足を抑制可能にした冷凍サイクル装置を提供することを第２の目的とする。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、容量可変の圧縮機、及び、熱源側熱交換器が搭載された室外機と、流量可変の絞り装置、及び、利用側熱交換器が搭載された複数台の室内機と、を有し、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記絞り装置、及び、前記利用側熱交換器が直列に接続されて冷凍サイクルを形成しており、前記利用側熱交換器のスーパーヒートＳＨと前記利用側熱交換器による空調対象域の相対湿度に基づき設定されている結露発生域の下限値スーパーヒートＳＨ０との比較、及び、前記利用側熱交換器を流れる液冷媒温度Ｔｅと前記結露発生域の上限値液冷媒温度Ｔｅ０との比較によって、前記絞り装置の開度を調整し、前記利用側熱交換器の結露状態を抑制する結露抑制制御動作を実行することを特徴とする。

本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、断熱材に依存せず（断熱材を使用せず、又は、断熱材の使用量を低減）、室内機の吹き出し口の近傍における結露を効果的に抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。 空気調和装置が実行する結露抑制制御の際の処理の流れを示すフローチャートである。 ＳＨと冷媒液温度との関係から設定した結露発生域を表したグラフである。 空気調和装置が実行する能力維持制御の際の処理の流れを示したフローチャートである。 圧縮機運転容量と室内機運転容量との関係を示したグラフである。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。 ＳＨとＴｅとの関係から設定した結露発生域を表したグラフである。 通信系を説明するための概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図１に基づいて、冷凍サイクル装置の１つである空気調和装置１００の冷媒回路構成及び動作について説明する。この空気調和装置１００は、冷媒を循環させる冷凍サイクルを利用して、冷房運転又は暖房運転を行なうものである。なお、図１では、実線矢印が冷房運転時における冷媒の流れを、破線矢印が暖房運転時における冷媒の流れを、それぞれ示している。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

図１に示すように、空気調和装置１００は、１台の室外機Ａと、この室外機Ａに並列に接続されている２台の室内機Ｂ（室内機Ｂ₁ 、室内機Ｂ₂ ）と、で構成されている。室外機Ａと、室内機Ｂとは、ガス配管及び液配管とで構成されている冷媒配管１５で接続されて連絡している。したがって、空気調和装置１００は、室外機Ａ及び室内機Ｂに冷媒を循環させることによって、冷房運転又は暖房運転することが可能になっている。なお、室外機Ａ及び室内機Ｂの接続台数を図示してある台数に限定するものではない。

［室外機Ａ］
室外機Ａは、室内機Ｂに冷熱を供給する機能を有している。この室外機Ａには、圧縮機１と、四方弁２と、熱源側熱交換器３と、が冷房運転時において直列となるように接続されて設けられている。また、室外機Ａには、圧縮機１の吸入圧力に相当する低圧圧力を検出するための低圧検出手段１１と、低圧検出手段１１が検出した低圧圧力検出値に応じて圧縮機１の容量を制御する圧縮機容量制御手段２１と、が設けられている。さらに、室外機Ａには、通信手段１５０ａと、能力要否判定手段１５２と、結露回避可否送信手段１５３と、が設けられている（図４及び図８で詳細に説明する）。

圧縮機１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高圧・高温の状態にするものであり、容量制御可能なインバーター圧縮機で構成されている。四方弁２は、冷媒の流れを切り替える流路切替装置として機能し、冷房運転時における冷媒の流れと、暖房運転時における冷媒の流れと、を切り替えるものである。熱源側熱交換器３は、冷房運転時には凝縮器（放熱器）として、暖房運転時には蒸発器として機能し、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、その冷媒を凝縮液化（あるいは高密度な超臨界状態化）又は蒸発ガス化するものである。

低圧検出手段１１は、圧縮機１に接続している吸入側配管に設けられており、吸入側配管を流れる冷媒の吸入圧力（低圧圧力）を検出するものである。この低圧検出手段１１で検出された圧力情報（低圧圧力検出値）は、圧縮機容量制御手段２１に送られるようになっている。圧縮機容量制御手段２１は、たとえばコンピューター（演算装置）、記憶装置、及び、電源等で構成されており、低圧検出手段１１からの検出値に基づいて圧縮機１の容量を制御、つまり駆動周波数を制御する機能を有している。

［室内機Ｂ］
室内機Ｂは、空調対象域を有する部屋等に設置され、その空調対象域に冷房用空気あるいは暖房用空気を供給する機能を有している。室内機Ｂには、利用側熱交換器１０１と、絞り装置１０２と、が直列に接続されて設けられている。また、室内機Ｂには、冷媒液温度を検出する液温度検出手段１１１と、冷媒ガス温度を検出するガス温度検出手段１１２と、スーパーヒートを算出するスーパーヒート検出手段１２１と、空調対象域の温度を設定する室温設定手段１２２と、空調対象域の温度を検出する室温検出手段１１３と、絞り装置１０２の流量を制御する流量制御手段１２３と、が設けられている。さらに、室内機Ｂには、通信手段１５０ｂ及び結露抑制制御中送信手段１５１が設けられている（図４及び図８で詳細に説明する）。

利用側熱交換器１０１は、冷房運転時には蒸発器として、暖房運転時には凝縮器（放熱器）として機能し、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、空調対象域に供給するための暖房空気あるいは冷房空気を作成するものである。絞り装置１０２は、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この絞り装置１０２は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。

液温度検出手段１１１は、利用側熱交換器１０１と絞り装置１０２との間に設けられ、利用側熱交換器１０１と絞り装置１０２との間を流れる冷媒（液冷媒）の温度を検出するものである。この液温度検出手段１１１で検出された温度情報は、スーパーヒート検出手段１２１に送られるようになっている。ガス温度検出手段１１２は、利用側熱交換器１０１の液温度検出手段１１１が設置されている側の他方側に設けられ、ここを流れる冷媒（ガス冷媒）の温度を検出するものである。このガス温度検出手段１１２で検出された温度情報は、スーパーヒート検出手段１２１に送られるようになっている。

スーパーヒート検出手段１２１は、液温度検出手段１１１で検出された温度情報（液温度）と、ガス温度検出手段１１２で検出された温度情報（ガス温度）と、の差音からスーパーヒートを算出するものである。室温設定手段１２２は、図示省略のリモコン等からのユーザー指示に従い、室内機Ｂから空調対象域に供給する空気の温度を設定するものである。室温検出手段１１３は、室内機Ｂの吸気口近傍に設けられ、室内機Ｂが設置されている空調対象域の空気の温度を検出するものである。流量制御手段１２３は、たとえばコンピューター（演算装置）、記憶装置、及び、電源等で構成されており、スーパーヒート検出手段１２１、室温設定手段１２２、及び、室温検出手段１１３からの情報に基づいて絞り装置１０２の流量を制御、つまり開度を制御する機能を有している。

なお、室外機Ａに設置した圧縮機容量制御手段２１と、室内機Ｂに設置したスーパーヒート検出手段１２１及び流量制御手段１２３を、１つの制御手段として利用してもよい。また、圧縮機容量制御手段２１が室外機Ａに、スーパーヒート検出手段１２１及び流量制御手段１２３が室内機Ｂに、それぞれ設置されている場合を例に説明したが、これらの設置位置を特に限定するものではない。さらに、各温度検出手段は、温度計やサーミスタで直接温度を測定する手段でもよいし、圧力センサー等を設け、この圧力センサーからの圧力情報を温度に換算する手段でもよい。

空気調和装置１００の各種運転時の冷媒の流れについて説明する。
［冷房運転時の冷媒の流れ］
空気調和装置１００が冷房運転を実行する場合（実線矢印）、圧縮機１からの吐出冷媒が熱源側熱交換器３に流入するように四方弁２が切り替えられ、圧縮機１が駆動される。圧縮機１に吸入された冷媒は、圧縮機１で圧縮され、高圧・高温のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出されたガス冷媒は、四方弁２を介して熱源側熱交換器３に流入する。熱源側熱交換器３に流入したガス冷媒は、図示省略の送風機から供給される空気に放熱しながら冷却され、高圧液冷媒となって熱源側熱交換器３から流出する。

熱源側熱交換器３から流出した高圧液冷媒は、室内機Ｂに流入する。室内機Ｂに流入した高圧液冷媒は、絞り装置１０２で減圧され、低圧二相冷媒となる。絞り装置１０２から流出した低圧二相冷媒は、利用側熱交換器１０１に流入し、図示省略の送風機から供給される空気から吸熱することで蒸発、ガス化する。このとき、空調対象域に冷房空気が供給され、空調対象空間の冷房運転が実現される。利用側熱交換器１０１から流出した低圧ガス冷媒は、室内機Ｂから流出し、室外機Ａに流入し、四方弁２を通り、圧縮機１に再度吸入される。

［暖房運転時の冷媒の流れ］
空気調和装置１００が暖房運転を実行する場合（破線矢印）、圧縮機１からの吐出冷媒が利用側熱交換器１０１に流入するように四方弁２が切り替えられ、圧縮機１が駆動される。圧縮機１に吸入された冷媒は、圧縮機１で圧縮され、高圧・高温のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出されたガス冷媒は、四方弁２を介して利用側熱交換器１０１に流入する。利用側熱交換器１０１に流入した冷媒は、図示省略の送風機から供給される空気に放熱しながら冷却され、高温液冷媒となる。このとき、空調対象域に暖房空気が供給され、空調対象空間の暖房運転が実現される。

利用側熱交換器１０１から流出した液冷媒は、絞り装置１０２で減圧され、低圧二相冷媒となる。絞り装置１０２から流出した低圧二相冷媒は、室内機Ｂから流出し、室外機Ａに流入する。室外機Ａに流入した低圧二相冷媒は、熱源側熱交換器３に流入し、図示省略の送風機から供給される空気から吸熱することで蒸発、ガス化し、低圧ガス冷媒となり、熱源側熱交換器３から流出する。熱源側熱交換器３から流出した低圧ガス冷媒は、四方弁２を通り、圧縮機１に再度吸入される。

室内機Ｂの吹き出し口や室内機Ｂに搭載されている図示省略の送風機に結露が発生するのは、空気調和装置１００が冷房運転を実行しているときである。そして、この実施の形態１に係る空気調和装置１００は、冷房運転時において、室内機Ｂの吹き出し口の近傍における結露を効果的に抑制するようにしたものである。したがって、ここからは主に空気調和装置１００が実行する冷房運転時の制御方法について説明するものとする。

［圧縮機容量制御］
圧縮機容量制御手段２１は、圧縮機１の吸入側配管に設けた低圧検出手段１１から送られる圧力情報（以下、低圧圧力Ｐｓと称する）に基づいて圧縮機１の容量制御を実行する。具体的には、圧縮機容量制御手段２１は、受け取った低圧圧力Ｐｓを、予め設定されている目標低圧圧力（以下、Ｐｓｍと称する）に近づけるように圧縮機１の駆動周波数を調整し、圧縮機１の容量制御を実行する。たとえば、低圧圧力Ｐｓ＞Ｐｓｍの場合は、圧縮機１の運転容量をアップし、低圧圧力Ｐｓ＜Ｐｓｍの場合は、圧縮機１の運転容量をダウンさせる。なお、低圧圧力Ｐｓの代わりに、低圧圧力Ｐｓから飽和温度換算した蒸発温度を用いてもよい。

［冷媒流量制御］
流量制御手段１２３は、室温設定手段１２２で設定された設定温度Ｔｏに対して、室温検出手段１１３から送られる温度情報（以下、室温Ｔｉと称する）との差ΔＴに基づいて、スーパーヒートを調整することで絞り装置１０２を介した冷媒流量制御を実行する。具体的には、流量制御手段１２３は、ΔＴが大きく（たとえば、ΔＴ＝Ｔｏ−Ｔｉ＞０℃）、能力が更に必要な場合、スーパーヒート検出手段１２１から送られるスーパーヒート検出値（以下、ＳＨと称する）を、予め設定されている目標スーパーヒート（以下、ＳＨｍと称する）に近づけるように絞り装置１０２の開度を大きくする。

たとえば、流量制御手段１２３は、ＳＨｍが５℃で、ＳＨが１０℃であった場合、絞り装置１０２の開度を大きくし、冷媒流量を増加させる。このように冷媒流量を制御することで、液温度が上昇し、ＳＨがＳＨｍに近づくことになる。すなわち、冷媒流量を増加させた結果、利用側熱交換器１０１での熱交換量が増大し、利用側熱交換器１０１の能力（冷房能力）を更に発揮させることができ、空調対象域の温度が低下し、ＴｉをＴｏに近づけることになる。

一方、流量制御手段１２３は、ΔＴが小さく（たとえば、ΔＴ＝Ｔｏ−Ｔｉ＜０℃）、能力抑制が必要な場合、結露が発生していると予測し、ＳＨｍを更に大きく変更して、ＳＨを、変更後のＳＨｍに近づけるように絞り装置１０２の開度を小さくする。たとえば、流量制御手段１２３は、ＳＨｍが５℃であったものを２０℃に変更し、ＳＨが１０℃であった場合、絞り装置１０２の開度を小さくし、冷媒流量を低減させる。このように冷媒流量を制御することで、液温度が低下し、ＳＨがＳＨｍに近づくことになる。すなわち、冷媒流量を低減させた結果、利用側熱交換器１０１での熱交換量が減少し、利用側熱交換器１０１の能力（冷房能力）を抑制することができ、空調対象域の温度が上昇し、ＴｉをＴｏに近づけることになる。

この冷媒流量制御によって、結果的に冷凍サイクル内の低圧圧力Ｐｓが低下することになる。その結果、低圧圧力Ｐｓ＜Ｐｓｍとなり、上記の圧縮機容量制御により圧縮機運転容量がダウンすることになる。

図２は、空気調和装置１００が実行する結露抑制制御の際の処理の流れを示すフローチャートである。図３は、ＳＨと冷媒液温度（以下、Ｔｅと称する）との関係から設定した結露発生域を表したグラフである。図２及び図３に基づいて、空気調和装置１００が実行する結露抑制制御について詳細に説明する。図３において、横軸がＴｅを、縦軸がＳＨを、それぞれ表しており、網掛け部分が結露発生域であることを表している。この図３は、結露発生域をある空調対象域の空気条件（たとえば、相対湿度８０％）に基づいて設定したものを示している。また、図３において、結露発生域となるＳＨの下限値をＳＨ０、Ｔｅの上限値をＴｅ０として示している。なお、実測ベースで、発生するＳＨ０とＴｅ０とを決定している。

流量制御手段１２３は、ＳＨをＳＨ０と比較する（ステップＳ１０１）。流量制御手段１２３は、ＳＨがＳＨ０よりも大きいと判断した場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、ＴｅとＴｅ０と比較する（ステップＳ１０２）。そして、流量制御手段１２３は、ＴｅがＴｅ０よりも小さいと判断した場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、絞り装置１０２の開度を増大させる（ステップＳ１０３）。つまり、流量制御手段１２３は、ＳＨ＞ＳＨ０、かつ、Ｔｅ＜Ｔｅ０となった場合、現状のＳＨｍを低減（たとえば、現状のＳＨｍが２０℃であった場合、ＳＨｍを５℃へ低減）させ、絞り装置１０２の開度を増大させる。このようにすることで、ＳＨを低減でき、結果的にＴｅを上昇させることができる。したがって、図３に示す結露発生域からの回避が可能になる。

一方、流量制御手段１２３は、ＳＨがＳＨ０以下（ＳＨ≦ＳＨ０）であると判断した場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、又は、ＴｅがＴｅ０以上（Ｔｅ≧Ｔｅ０）であると判断した場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、結露抑制制御中であるかどうかを判断する（ステップＳ１０４）。流量制御手段１２３が結露抑制制御中でないと判断した場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻りＳＨとＳＨ０との比較を繰り返す。

流量制御手段１２３が結露抑制制御中であると判断した場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、非結露発生域となっていることをタイマーでカウントアップさせる（ステップＳ１０５）。そして、流量制御手段１２３は、タイマーカウントが所定時間（ｔ０）以上となったかどうかを判断する（ステップＳ１０６）。流量制御手段１２３がタイマーカウントがｔ０以上となった場合（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、結露抑制制御を終了する。流量制御手段１２３がタイマーカウントがｔ０以上でないと判断した場合（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻りＳＨとＳＨ０との比較を繰り返す。

以上のように、空気調和装置１００では、能力抑制中でＳＨｍの設定が高く、実際のＳＨも大きく、結露状態にある時、これを検出して絞り装置１０２の開度にて冷媒流量を調節することで、ＳＨを低減、Ｔｅを上昇させることにより、自動的に結露を抑制することができる。すなわち、空気調和装置１００では、断熱材に依存せず（断熱材を使用せず、又は、断熱材の使用量を低減）、室内機Ｂの吹き出し口の近傍における結露を効果的に抑制することができる。

図４は、空気調和装置１００が実行する能力維持制御の際の処理の流れを示したフローチャートである。図５は、圧縮機運転容量と室内機運転容量との関係を示したグラフである。図８は、空気調和装置１００の通信系を説明するための概略図である。図４、図５及び図８に基づいて、空気調和装置１００が実行する能力維持制御について詳細に説明する。図５において、横軸が室内機運転容量［％］を、縦軸が圧縮機運転容量［％］を、それぞれ表している。

通信手段１５０ａと通信手段１５０ｂとは、室外機Ａと室内機Ｂとの間で信号を送受信するものである。結露抑制制御中送信手段１５１は、室内機Ｂが結露抑制制御中であることを室外機Ａへ送信するものである。能力要否判定手段１５２は、室外機Ａが設定温度Ｔｏと室温Ｔｉとの差温ΔＴから各室内機Ｂの能力要否を判定するものである。結露回避可否送信手段１５３は、室外機Ａが結露抑制制御の可否を室内機Ｂへ送信するものである。なお、結露抑制制御中送信手段１５１が通信手段１５０ｂと同一であってもよい。同様に、結露回避可否送信手段１５３が通信手段１５０ａと同一であってもよい。また、能力要否判定手段１５２を、圧縮機容量制御手段２１の一機能としてよい。

上述したように、空気調和装置１００は、室内機Ｂ側で結露状態を検出し、自動的に結露抑制制御に入るようになっているが、無差別に結露抑制制御に入ると、冷媒回路全体としての能力不足が発生する可能性がある。そうすると、一部の室内機Ｂで能力が必要になっているにもかかわらず、全体としての能力が不足してしまうことになる。そこで、空気調和装置１００は、結露状態を回避しつつ、冷媒回路内全体の能力を維持することのできる能力維持制御を実行可能になっている。この能力維持制御では、図５に示すように室内機Ｂの運転容量［％］に応じて、圧縮機１の運転容量［％］の最大容量をあらかじめ設定しておく。

能力要否判定手段１５２は、室外機Ａと室内機Ｂとの間の通信手段（通信手段１５０ａ及び通信手段１５０ｂ（結露抑制制御中送信手段１５１））によって、ある一部の室内機Ｂが結露抑制制御に入ったかどうかを判断する（ステップＳ２０１）。能力要否判定手段１５２がいずれの室内機Ｂも結露抑制制御中に入ってないと判断した場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、いずれかの室内機Ｂが結露抑制制御に入るまで現時点の状態を維持する。能力要否判定手段１５２がいずれかの室内機Ｂ（ここでは室内機Ｂ₁ ）が結露抑制制御中であると判断した場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、結露抑制制御に入った室内機Ｂ₁ 以外の室内機Ｂ（ここでは室内機Ｂ₂ ）において、能力不足状態となっていないかをモニタする（ステップＳ２０２）。

能力不足となっているかいないかの判定手段としては、各室内機Ｂへ通信手段１５０ａを用いて、設定温度Ｔｏと室温Ｔｉとの差温ΔＴをモニタし、全ての運転中の室内機Ｂにおいて差温ΔＴが小さければ（ΔＴ≦０）能力は十分であると判定し、１台でも大きいものがあれば（ΔＴ＞０）能力不足と判定するとよい。能力要否判定手段１５２が能力が十分と判断した場合（ステップＳ２０２；Ｎｏ）、現時点の状態を維持する。能力要否判定手段１５２が能力不足と判定した場合（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、現時点の圧縮機運転容量が、圧縮機運転容量の最大容量に対して小さければ（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、最大容量まで圧縮機運転容量を増加させる（ステップＳ２０４）。

能力要否判定手段１５２が現時点の圧縮機運転容量がすでに最大容量となっていると判断した場合（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、結露抑制制御に入っている室内機Ｂ₁ に対して、非結露状態であるかどうかを判断する（ステップＳ２０５）。そして、能力要否判定手段１５２は、室内機Ｂ₁ が非結露状態であると判断すると（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、結露抑制制御終了信号を結露回避可否送信手段１５３を介して室内機Ｂ₁ に送信して、結露抑制制御を終了させる（ステップＳ２０７）。一方、能力要否判定手段１５２は、室内機Ｂ₁ がまだ結露状態にあると判断すると（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、結露回避可否送信手段１５３を介して室内機Ｂ₁ に対して強制サーモＯＦＦを送信させ、運転を強制停止させる（ステップＳ２０６）。

以上のように、空気調和装置１００では、能力抑制中でＳＨｍの設定が高く、実際のＳＨも大きく、結露状態にある時、これを検出して絞り装置１０２の開度にて冷媒流量を調節することで、ＳＨを低減、Ｔｅを上昇させることにより、自動的に結露を抑制することができる。その効果に加えて、空気調和装置１００では、室内機Ｂが自律分散的に結露抑制制御に入っても冷媒回路内の全室内機Ｂにおいて能力を維持することができる。つまり、空気調和装置１００は、結露状態を回避しながらも室内機Ｂの能力不足を抑制することができるのである。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置１００ａの冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図６に基づいて、冷凍サイクル装置の１つである空気調和装置１００ａの冷媒回路構成及び動作について説明する。この空気調和装置１００ａは、冷媒を循環させる冷凍サイクルを利用して、冷房運転又は暖房運転を行なうものである。なお、図６では、実線矢印が冷房運転時における冷媒回路を、破線矢印が暖房運転時における冷媒回路を、それぞれ示している。また、この実施の形態２では、実施の形態１と同一部分には同一符号を付し、実施の形態１との相違点を中心に説明するものとする。

実施の形態１に係る空気調和装置１００では、結露発生域をある空調対象域の空気条件に基づいて設定したものであったが、実施の形態２に係る空気調和装置１００ａでは、室内機Ｂに室内の相対湿度を検出できる湿度検出手段１１４を設けることで、結露発生域の設定の精度を更に向上させるようにしたものである。この湿度検出手段１１４は、室温検出手段１１３と同様に室内機Ｂの吸気口近傍に設けられ、室内機Ｂが設置されている空調対象域の空気の湿度を検出するものである。この湿度検出手段１１４で検出された湿度情報は、流量制御手段１２３に送られ、結露発生域の設定に利用される。なお、空気調和装置１００ａの冷媒回路構成、圧縮機容量制御、冷媒流量制御、結露抑制制御、及び、能力維持制御については実施の形態１に係る空気調和装置１００と同様である。

図７は、ＳＨとＴｅとの関係から設定した結露発生域を表したグラフである。図７に基づいて、湿度検出手段１１４で検出された湿度情報に応じて結露発生域を設定する場合について説明する。図７において、横軸がＴｅを、縦軸がＳＨを、それぞれ表しており、網掛け部分が結露発生域であることを表している。この図７は、結露発生域を湿度検出手段１１４で検出された湿度情報に基づいて設定したものを示している。つまり、空気調和装置１００ａは、結露発生域を空調対象域の相対湿度（湿度検出手段１１４で検出する湿度情報（たとえば、図７に示す相対湿度４０％、６０％、８０％）に応じて予め設定している。

流量制御手段１２３は、ＳＨ＞ＳＨ０、かつ、Ｔｅ＜Ｔｅ０となった場合、現状のＳＨｍを低減させ、絞り装置１０２の開度を増大させる（図２に示すステップＳ１０３）。このようにすることで、ＳＨを低減、Ｔｅを上昇させることができ、図７に示す結露発生域からの回避が可能になる。すなわち、空気調和装置１００ａは、結露抑制制御を、湿度検出手段１１４で検出された湿度情報に応じて実行するので、結露発生域を高精度で設定することができる。

以上のように、空気調和装置１００ａでは、能力抑制中でＳＨｍの設定が高く、実際のＳＨも大きく、結露状態にある時、これを検出して絞り装置１０２の開度にて冷媒流量を調節することで、ＳＨを低減、Ｔｅを上昇させることにより、自動的に結露を抑制することができる。すなわち、空気調和装置１００ａでは、断熱材に依存せず（断熱材を使用せず、又は、断熱材の使用量を低減）、室内機Ｂの吹き出し口の近傍における結露を効果的に抑制することができる。また、空気調和装置１００ａでは、検出された相対湿度に応じて設定した結露発生域を利用するため、結露発生を精度よく検出でき、不要な結露抑制制御を回避でき、無駄な結露抑制制御を低減できる。

１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 熱源側熱交換器、１１ 低圧検出手段、１５ 冷媒配管、２１ 圧縮機容量制御手段、１００ 空気調和装置、１００ａ 空気調和装置、１０１ 利用側熱交換器、１０２ 絞り装置、１１１ 液温度検出手段、１１２ ガス温度検出手段、１１３ 室温検出手段、１１４ 湿度検出手段、１２１ スーパーヒート検出手段、１２２ 室温設定手段、１２３ 流量制御手段、１５０ａ 通信手段、１５０ｂ 通信手段、１５１ 結露抑制制御中送信手段、１５２ 能力要否判定手段、１５３ 結露回避可否送信手段、Ａ 室外機、Ｂ 室内機、Ｂ₁ 室内機、Ｂ₂ 室内機。

Claims (6)

1. 容量可変の圧縮機、及び、熱源側熱交換器が搭載された室外機と、
   流量可変の絞り装置、及び、利用側熱交換器が搭載された複数台の室内機と、を有し、
   前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記絞り装置、及び、前記利用側熱交換器が直列に接続されて冷凍サイクルを形成しており、
   前記利用側熱交換器のスーパーヒートＳＨと前記利用側熱交換器による空調対象域の相対湿度に基づき設定されている結露発生域の下限値スーパーヒートＳＨ０との比較、及び、前記利用側熱交換器を流れる液冷媒温度Ｔｅと前記結露発生域の上限値液冷媒温度Ｔｅ０との比較によって、前記絞り装置の開度を調整し、前記利用側熱交換器の結露状態を抑制する結露抑制制御動作を実行する
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 結露抑制制御中において、
   ＳＨ＞ＳＨ０、かつ、Ｔｅ＜Ｔｅ０のとき、
   予め設定してある目標スーパーヒートＳＨｍを低減し、前記絞り装置の開度を増大させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記空調対象域の相対湿度を検出する湿度検出手段を設け、
   前記湿度検出手段からの湿度情報に基づき前記結露発生域を設定可能にしている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記複数台の室内機のうち一部の室内機が前記結露抑制制御動作中になり、前記結露抑制制御動作中の室内機以外の室内機のうち少なくとも１台がその室内機に設定された設定温度Ｔｏとその室内機が設置される空調対象域の室温Ｔｉとの差ΔＴが０より大きくなったとき、前記複数台の室内機に能力不足が発生していると判断し、
   現時点の圧縮機運転容量が、圧縮機運転容量の最大容量に対して小さければ、最大容量まで圧縮機運転容量を増加させる
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
5. 現時点の圧縮機運転容量が最大容量となっている状態において、
   前記結露抑制制御動作中の室内機が非結露状態であると判断したとき、前記結露抑制制御動作中の室内機の前記結露抑制制御を終了させる
   ことを特徴とする請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
6. 現時点の圧縮機運転容量が最大容量となっている状態において、
   前記結露抑制制御動作中の室内機が結露状態であると判断したとき、前記結露抑制制御動作中の室内機の運転を強制停止させる
   ことを特徴とする請求項４に記載の冷凍サイクル装置。

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