JP2021148424A - 空調ユニットおよびそれを含むシステム - Google Patents

Abstract

【課題】再熱コイルを通る冷媒の流れおよび蒸発器に直接入る冷媒の流れは、個別に制御されることができる空調ユニットを提供する。【解決手段】空気温度および／または空気湿度を制御するための空調ユニット、および空調ユニットを含むシステムに関して、温度調節ユニットは、圧縮機と蒸発器とが配置された共通部分を共有し、各々が非共有部分を有する２つの冷媒経路を利用する。非共有部分の１つに再熱コイルが設けられている。それぞれの膨張装置が非共有部分の両方に設けられている。【選択図】図１

Description

本出願は、空気温度および／または空気湿度を制御するための空調ユニットに関する。さらに、本出願は、そのような空調ユニットを含むシステムに関する。

空調ユニットおよびそのようなユニットを含むシステムは、例えば、Ｃａｒｒｉｅｒ ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ発行の白書であるＴａｒａｓ，Ｍ．（２００８）．「Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｒｅｈｅａｔ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｖｏｌｕｍｅ ｒｏｏｆｔｏｐ ｕｎｉｔｓ」からの先行技術から知られている。

既知の空調ユニットは、例えば、再熱コイル、圧縮機、および出力が圧縮機に接続されている蒸発器を含む。これらの空調ユニットは、熱エネルギーを出力するために、内部凝縮器を含むか、または少なくとも外部凝縮器に結合されるように構成されている。これらの要素は一緒に結合されると冷媒回路を形成する。このような冷媒回路は、凝縮器を通って圧縮機の出力と蒸発器の入力との間に延在する第１の冷媒経路、および再熱コイルを通って圧縮機の出力と蒸発器の入力との間に延在する第２の冷媒経路を含む。第１および第２の冷媒経路は共通部分を共有し、各々がそれぞれの個別部分を有しており、再熱コイルは第２の冷媒経路の個別部分の内部に配置されている。さらに、一部の空調ユニットは、熱膨張装置（ＴＸＶ）または電子膨張バルブ（ＥＥＶ）などの膨張装置を備え、第１の冷媒経路内に配置されており、第１の冷媒経路は経路内の冷媒の流れを制御するように構成されている。

このような空調ユニットは冷媒が圧縮機を出た直後に冷媒の流入ストリームを制御して、それを２つのストリームに分割するために、例えば機械式三方向バルブまたは２つの一方向バルブのような三叉路を使用している。しかしながら、当該バルブは機械的欠陥および漏洩に対して脆弱である。

冷媒経路は、三方向バルブまたは２つの一方向バルブのいずれかの配置によって完全に遮断することができる。既知の空調ユニットは、遮断された経路の遠端にチェックバルブを備えており、冷媒が他の方向を通ってこの経路に逆流するのを防止している。このことが、使用されていない冷媒経路が低圧に維持されるか、または少なくとも使用されている冷媒経路よりも低い圧力に維持されることを確実にする。しかしながら、２つの一方向バルブまたはチェックバルブのいずれかの三方向バルブで漏洩が発生すると、使用されていない冷媒経路が最終的に満たされ、冷媒の損失が生じ、冷媒回路のアクティブ部分の圧力が失われる。

三方向バルブおよび追加のチェックバルブを使用する代わりに、空調ユニットが、第２の冷媒経路内の冷媒の流れを制御するように構成された第２の膨張装置をさらに備え、第１および第２の膨張装置が第１および第２の冷媒経路の個別部分にそれぞれ配置されていることを特徴とする空調ユニットを提供することによって、本出願は上述の欠点を少なくとも部分的に解決している。

本発明によれば、再熱コイルを通る冷媒の流れおよび蒸発器に直接入る冷媒の流れは、個別に制御されることができる。

三方向バルブとチェックバルブのいずれも必要としないことから、空調ユニットは、当該要素で生じることが知られている欠点に煩わされることはない。追加的に、冷媒回路のどの部分も空になるか、または低圧になるとは予想されておらず、したがって、冷媒が「失われる」リスクが低減し、それにより圧力が低下するリスクが少ない。

さらに、冷媒経路の個別部分で２つの膨張装置を利用することで、より具体的には２つの電子膨張バルブを利用することで、空調ユニットが第１または第２の冷媒経路を独立して通過する冷媒の流れを制御できるようにしており、より具体的には、空調ユニットが各個別部分を通過する冷媒の比率を制御できるようにしている。

上述の第１および／または第２の膨張装置の各々は、電子膨張バルブ（ＥＥＶ）またはサーモスタッド膨張バルブ（ＴＸＶ）によって実装され得る。

当技術分野では、そこを通る空気の流れを可能にすることによって空調システムのコンデンサを冷却するのが一般的であるが、当業者は、プレート型熱交換器または「コイルインチューブ」熱交換器に水を流すことによってコンデンサが水冷され得ることも理解している。このような水冷式コンデンサは、不安定になることがある屋外環境に依存していない。

第１の膨張装置は、コンデンサと蒸発器の入力との間に配置されることができる。これにより第１の電子膨張バルブが、再熱コイルを通る冷媒の流れとは無関係にコンデンサから蒸発器に入る冷媒の流量を制御することが可能になる。追加的または代替的に第２の膨張装置は、再熱コイルと蒸発器の入力との間に配置することができる。これにより、第２の電子膨張バルブが、再熱コイルから蒸発器に入る冷媒の流量を制御することが可能になる。第２の膨張装置を通過する冷媒は、これ以前の冷媒が再熱コイル内で初めに蒸発器によって冷却された空気によって冷却されることができることから、第１の膨張装置を通過する冷媒よりも低温となり得ることに留意する必要がある。

第２の冷媒経路はコンデンサを通って再熱コイルを通る順序で圧縮機の出力と蒸発器の入力との間に延在し得る。これにより冷媒はほとんどが液体状態で再熱コイルに流れ込むことが可能である。したがって、この構成は液体再加熱と称される。そのような場合、空調ユニットは、圧縮機の出力に接続されてコンデンサの入口に接続可能な出口、ならびにコンデンサの出口に接続可能でありＴ字型接合部を介して再熱コイルの入力および第１の電子膨張バルブの入力に接続される入口をさらに含み得る。

代替的に、コンデンサは、第１の冷媒経路の個別部分に配置されることができる。この構成では、再熱コイルを通過する冷媒は圧縮機から直接供給され、ほとんどが気体状態のままである。したがって、この構成は気体式再熱と称される。

空調ユニットとコンデンサを接続して前述の液体式再熱構成を得るために、空調ユニットは、コンデンサの入口に接続可能な出口をさらに含むことができ、圧縮機の出力は、Ｔ字型接合部を介して、再熱コイルの出口および入力、ならびに第１の電子膨張バルブに接続されてコンデンサの出口に接続可能な入口に接続されている。

空調ユニットは、圧縮機ならびに第１および第２の膨張装置を制御するための制御装置をさらに備え得る。特に、空調ユニットは、圧縮機に電力供給するためのインバータを含むことができ、圧縮機の制御には、インバータによって圧縮機に供給される電力量を制御することが含まれる。さらに、空調ユニットは、蒸発器の出力と圧縮機の入力との間の冷媒の温度および圧力を感知するための第１のセンシングユニットを含むことができ、制御装置は、冷媒の圧力および／または温度に応じて第１および第２の膨張装置を制御するように構成され得る。第１の温度センサおよび第１の圧力センサは、好ましくは、蒸発器の出力に配置され得る。この情報により制御装置がシステムの過熱度を算出し、第１および／または第２の膨張装置を制御して、最小限の過熱度が維持されることを確実にする。液体の供給で圧縮機が損傷することがあることから、このことで空調ユニットは、液体状態の冷媒が圧縮機に供給される状況を回避することが可能になっている。システムの過熱は、感知された冷媒の温度から冷媒の沸点を減算することによって算出されている。沸点を判断するために、空調ユニットの制御装置は、冷媒チャートとも呼ばれる参照表へのアクセスを有し、感知された圧力に対応する当該沸点を調べることによって沸点を判断することができる。

空調ユニットは、ユーザ入力モジュールをさらに備えることができ、そこでユーザは所望の空気温度および／または空気湿度を選択することができる。空調ユニットはまた、送風機を備えることができ、送風機は制御装置によって起動されることができ、起動すると、蒸発器および再熱コイルをこの順序で通過する第１の気流を生じる。

第２のセンシングユニットは、蒸発器の上流の第１の気流中の空気の温度および／または湿度を感知するために使用され得る。追加的または代替的に、第３のセンシングユニットは、蒸発器の下流の、好ましくは再熱コイルの下流の第１の気流中の空気の温度および／または湿度を感知するために使用され得る。

制御装置は、少なくとも動作中に空調ユニットを冷却モードで動作させるように構成されることができる。このモードでは、制御装置は圧縮機に供給される電力を制御して、所望の温度、ならびに第２および／または第３のセンシングユニットによって感知されるような空気の温度に応じて、空調ユニットの冷却力を制御する。蒸発器を通過すると、空気は温度と湿度との両方を低減させる。冷却することが目標であるため、制御装置は第２の膨張装置の閉鎖状態を確実にする。再熱コイルを流れる冷媒がないため、熱エネルギーが空気流に戻されることはない。

次いで、制御装置は第１の膨張バルブを制御して、過熱が正のままであることを確認する。当該モードは、結果として生じる除湿に関係なく動作することができる。前述のように、圧縮機の損傷を防ぐために、圧縮機に液体が供給されないことを確実にすることが重要である。このことは冷媒が適切な圧力で冷媒の沸点よりも低い温度に冷却されるのを防ぐことによって確実にされ得る。ほとんどの場合、過熱ガスは圧縮機に供給されている。このガスの温度はガスの沸点を上回っている。過熱度が増すことで圧縮機が損傷する可能性は低減するが、同時に空調ユニットの効率が低下する。そのため、制御装置は一般的に過熱度を沸点より高い所定の範囲、例えば５℃に保つように構成されている。

特に、空気の温度が所望の温度より高く、空気の湿度が所望の湿度以下である場合、結果として生じる除湿に関係なく、制御装置は冷却モードで空調ユニットを動作させるように構成することができる。

これを判断するために、蒸発器の上流の空気の温度は、例えば、空調ユニットによって冷却される部屋の空気の温度を表すと見なされることができる。

冷却モードの別の例では、制御装置は蒸発器の上流の空気の温度ではなく、蒸発器の下流の空気の温度を使用する。このシナリオでは、制御装置は制御対象の部屋に供給される空気の温度を、ユーザが設定した所望の温度と比較する。空気の温度を所望の温度と比較することにより、蒸発器によって冷却された後の空気の温度を下げるために空調システムの冷却能力を上げる圧縮機を制御する必要があるかどうかが判断され得る。

そのような制御装置はまた、除湿モードで空調ユニットを動作させるように構成され得る。このモードでは、制御装置は圧縮機に供給される電力を制御して、所望の湿度ならびに第２および／または第３のセンシングユニットによって感知されるような空気の湿度に応じて、空調ユニットの除湿電力を制御する。蒸発器を通過すると、空気は温度と湿度との両方で低下するが、目的は除湿のみであることから、制御装置は第１の膨張装置の閉鎖状態を確実にする。すべての冷媒は再熱コイルを通って流れるため、可能な限り多くの熱エネルギーが空気流に戻される。次いで、制御装置は第２の膨張装置（Ｋ２）を制御して、過熱が正のままであることを確実にする。

特に、制御装置は、空気の温度が所望の温度以下の場合、および空気の湿度が所望の湿度を上回っている場合に、除湿モードで空調ユニットを動作させるように構成されている。

これらの制御装置のいずれも、ハイブリッドモードで空調ユニットを動作させるように構成されることができる。このモードでは、制御装置は、圧縮機に供給される電力を制御して、所望の湿度ならびに第２および／または第３のセンシングユニットによって感知されるような空気の湿度に応じて、空調ユニットの除湿電力を制御し、冷却力を一定に保つために第１および第２の膨張装置を通って流れる冷媒の比率を制御する。

特に、制御装置は、冷却モード中に空気の温度が所望の温度の所定範囲内の値に低下した場合、ならびに第２および／または第３のセンシングユニットによって感知された空気の湿度が所望の湿度を上回る場合、および／または所望の湿度が入力されていない場合に冷却モードからハイブリッドモードに切り替えるように構成されている。

本発明は、上述のような空調ユニットならびに空調ユニットの出口および入口にそれぞれ接続された入口および出口を有するコンデンサを含むシステムに等しく関連している。このようなコンデンサは、空調が必要なエリアまたは部屋から熱を運び去るように構成されている。例えば、コンデンサは屋外に取り付けられることができる。

空調ユニットの可能な実施形態のさらなる利点、特徴、および詳細は、添付の図面の以下の説明に基づいて解説される。

気体式再熱構成が使用される本発明による空調ユニットの可能な実施形態を含む空調システムの概略図を示す。 液体式再熱構成が使用される本発明による空調ユニットのさらなる可能な実施形態を含む空調システムの概略図を示す。

図１のシステムは、本出願による空調システム１００の可能な実施形態であり、空調ユニット１０は、気体式再熱システムとして機能するように配置されている。システム１００は、例えば部屋のような、冷却される閉鎖空間に典型的に配置される空調ユニット１０、および閉鎖空間の外側に典型的に配置されるか、または水冷コンデンサとして具体化されるコンデンサ３を備えている。

システム１００の冷媒回路では、２つの冷媒経路が特定できる。第１の経路では、冷媒は蒸発器１から出発し、圧縮機４を通過して、コンデンサ３を通過して、第１の電子膨張バルブＫ１を通過してから蒸発器１に戻る。

この第１の経路では、圧縮機４の損傷を回避するために、蒸発器１を出る冷媒は完全に気体状でなければならない。したがって、冷媒の温度が冷媒の沸点以上にあることを確実にする必要がある。この温度を測定するために、空調ユニット１０には、蒸発器１と圧縮機４との間に第１のセンシングユニット９が設けられている。測定温度が冷媒の沸点を超える量を過熱と称する。システム１００の効率を最適化するために、この過熱を可能な限り低く保つことが好ましい。

圧縮機４は、低圧で比較的低い温度の気体状冷媒を高圧でより高い温度の気体状冷媒に圧縮する。コンデンサ３では、熱エネルギーがコンデンサ３によって、例えば外気として外部に出力されるので、この高圧で高温の気体状冷媒が冷却される。より具体的には、気体状冷媒は凝縮して、高圧で温かい液体状冷媒になる。電子膨張バルブＫ１では、高圧で温かい液体状冷媒が膨張して、低圧でより低い温度の液体／気体状冷媒の混合物が蒸発器１に提供される。

蒸発器１では、低圧でより低温の冷媒が蒸発器１を通過する空気から熱エネルギーを吸収し、冷媒を蒸発させる。したがって、蒸発器１は低圧で低温の気体状冷媒を出力し、その後に上述のサイクルが継続し得る。

第２の経路では、冷媒は蒸発器１から出発し、圧縮機４を通過して、再熱コイル２を通過して、第２の電子膨張バルブＫ２を通過してから蒸発器１に戻る。第２の冷媒経路では、蒸発器１によって冷却された混合物は、再熱コイル２を通過する比較的高温の冷媒によって再加熱される。この要領で、蒸発器１での凝縮によって周囲空気から水分が抽出されることができ、同時に空気が過度に冷却されることを防ぐ。

第２の冷媒経路は、第１の冷媒経路と一部分を、すなわち、蒸発器１および圧縮機４を備える冷媒回路の部分を共有する。第１および第２の経路によって共有されない冷媒回路の部分は、それぞれ第１および第２の個別部分として示されている。第１および第２の経路の共有部分は、圧縮機４の直後に配置されたＴ字型接合部６Ａに接続されている。このＴ字型接合部は、圧縮機４から第１および第２の個別部分へと入ってくる冷媒の流れを分割し、冷媒をコンデンサ３の入力と再熱コイル２の入力との両方へ向ける。それぞれの個別部分は、その後、蒸発器１の入力において合流している。

再熱コイル２では、圧縮機４から来る高圧で高温の気体状冷媒が、蒸発器１から来る冷気によって冷却される。電子膨張バルブＫ２では、液体／気体状冷媒の高圧で低温の混合物が膨張され、低圧でより低温の液体状冷媒が出力される。膨張装置Ｋ１と同様に、膨張装置Ｋ２は、気体状態と液体状態との冷媒の混合物を出力することができる。

図１に示すシステムでは、コンデンサ３は空調ユニット１０に接続されている。より具体的には、コンデンサ３の入口は空調ユニット１０の出口７Ａに接続されており、コンデンサ３の出口は空調ユニット１０の入口７Ｂに接続されている。出口７ＡはＴ字型接合部６Ａの出力の１つに接続されており、入口７Ｂは電子膨張バルブＫ１に接続されている。

さらに、空調ユニット１０は送風機またはファン５Ａを備えており、作動されると送風機５Ａが第１の気流Ａ１を発生させ、そこで空気が蒸発器１および再熱コイル２を通過して移動するように配置されている。蒸発器１および再熱コイル２は両方、実質的に同一のものとして、例えば、空気が通過し得るコイルユニットとして具現化することができることに留意する必要がある。前述のように、蒸発器１では、空気から冷媒によって熱エネルギーが吸収されている。さらに、前述のように、再熱コイル２では、熱は冷媒から再熱コイル２を通過する空気に伝達される。再熱コイル２を通過した空気は周囲環境に供給される。放出空気の温度および／または湿度を測定するために、センシングユニット１１が蒸発器１および再熱コイル２の下流の気流経路Ａ１に設置されている。同様に、冷却される密閉空間内の温度を表す流入空気の温度および／または湿度を測定するために、センシングユニット１３が蒸発器１および再熱コイル２の下流の気流経路Ａ１に設置されている。

さらに、コンデンサ３は第２の送風機またはファン５Ｂを備えることができ、作動されると、送風機５Ｂが第２の気流Ａ２を発生させ、そこで空気がコンデンサ３を通って移動するように配置されている。これにより、典型的には冷却される密閉空間の外側である周囲とコンデンサ３が熱を交換することができる容量が増加する。

空調ユニット１０は、アクティブ要素、すなわち、送風機５Ａならびに第１の電子膨張バルブＫ１および第２の電子膨張バルブＫ２を制御するための制御装置８を備える。制御装置８がコンデンサ３に接続されている場合、制御装置８は送風機５Ｂも制御することができる。さらに、ユーザ入力ユニット１２が設けられることができ、それによりユーザは所望の温度および／または湿度を入力することができる。

図２のシステムは、本出願による空調システム２００の別の可能な実施形態であり、そこでは空調ユニット２０は、液体式再熱システムとして機能するように配置されている。システム２００は、典型的に、例えば部屋などの冷却される閉鎖空間に配置される空調ユニット２０、および典型的に、閉鎖空間の外側に配置されるコンデンサ３を備えている。

システム２００の冷媒回路においても、２つの冷媒経路が特定されることができる。冷媒回路を通る第１の経路は、図１の第１の経路と同様である。

しかしながら、第２の経路はこの実施形態では異なっている。冷媒は蒸発器１から出発して、圧縮機４を通過して、コンデンサ３を通過し、再熱コイル２を通過し、電子膨張バルブＫ２を通過してから蒸発器１に戻る。

第１の冷媒経路と共有される第２の冷媒経路の部分は、ここで蒸発器１、圧縮機４、およびコンデンサ３を含んでいる。この場合も、第１および第２の経路によって共有されない冷媒回路の部分は、第１および第２の個別部分としてそれぞれ規定されている。Ｔ字型接合部６Ｂは、コンデンサ３の直後に接続されており、流入する冷媒ストリームを電子膨張バルブＫ１および再熱コイル２の入力の両方に向ける。それぞれの個別部分は、その後、蒸発器１の入力において合流している。

コンデンサ３は、空調ユニット２０に接続されている。より具体的には、コンデンサ３の入口は空調ユニット２０の出口７Ｃに接続され、コンデンサ３の出口は空調ユニット２０の入口７Ｄに接続されている。出口７Ｃは出力圧縮機４に接続され、入口７ＤはＴ字型接合部６Ｂの入力に接続されている。

システム２００の他の構成要素は、システム１００の構成要素と同一であり、したがって、さらなる説明は冗長であると考えられる。

コンデンサ３が水冷モデルの場合、コンデンサ３は必ずしも冷却対象の密閉空間の外側に配置される必要はない。代わりに、冷水供給が水冷コンデンサに提供される。この実施形態では、１つ以上の水流バルブが設けられ、水の流れを可能にし、これにより上述の実施形態の送風機５Ｂと同様の機能を提供することができる。さらに、空調ユニットは、空調ユニット自体を含む当該コンデンサとともに製造され得る。前に画定した冷媒経路が維持される。しかしながら、そのような実施形態は、必ずしも入口／出口構造を必要としない。このような水冷モデルは、屋外環境に依存しておらず、加温される空間の外側の温度が低くなりすぎると、コンデンサ３内の圧力が低下し得、そのことが、Ｋ１が完全に閉鎖するときに必要以上の冷媒をコンデンサ３へと移動させることから有用である。

次に、初めの温度が２５度で湿度が７０％の部屋に対して、ユーザが２０度の所望の温度、および４０％の所望の湿度を入力する動作サイクルについて説明する。この動作サイクルを図１に示す気体式再熱構成を参照して説明する。次に提供される値は、本発明の動作原理を説明するためにのみ役立つものであり、本発明をこれらの値のみに限定するものとして解釈されるべきではないことを留意する必要がある。

初めに制御装置８は、冷却モードと呼ばれるモードで空調ユニット１０を動作させる。このモードでは、制御装置８は、所望の温度、ならびにセンシングユニット１１によって測定された温度、およびセンシングユニット１３によって測定された温度のうちの少なくとも１つに基づいて、空調ユニットの冷却力を制御する。さらに、制御装置８は膨張バルブＫ２を閉鎖し、膨張バルブＫ１を制御して最小の過熱を維持する。より具体的には、制御装置８は圧縮機４に電力を提供するインバータ１４を制御することができる。

この例では、使用される冷媒はＲ４１０Ａであり、沸点は１０バールの圧力で１１℃である。

最初に、圧縮機４は２６バールの圧力と６６℃の温度とで冷媒を出力する。この冷媒はコンデンサ３に入り、コンデンサ３は、２５．７バールの圧力と３３℃の温度とで気体状冷媒を液体状冷媒に冷却する。

液体状冷媒は膨張バルブＫ１に入り、そこで８バールの圧力と５℃の温度とを有する気体／液体状の混合物に膨張する。蒸発器１の内部では、冷媒は最初に２５℃である気流Ａ１によって加温される。例えば、冷媒は蒸発器１内で蒸発し、８バールの圧力および８℃の温度で気体状態になる。この気体状冷媒は圧縮機４へと出力される。

蒸発器１の出力では、冷媒の圧力は８バールである。この圧力での冷媒の沸点は８℃である。センシングユニット９によって感知される温度は１３℃である。結果として、冷媒は５℃まで過熱され、それによって液体状冷媒が圧縮機４に入って損傷するのを防ぐ。

空調ユニット１０によって出力される空気は、１３℃まで冷却されている。したがって、部屋は徐々に冷却する。このことが、空気流Ａ１内の空気と蒸発器１内の冷媒との間の温度差を低減させる。蒸発器１内の冷媒によって吸収される熱は、これにより低減し、過熱量が減少する。

所望の温度に達すると、制御装置８は、除湿モードで空調ユニット１０を動作させることができる。この判断を行うために、所望の室温は、センシングユニット１３によって測定された流入空気流の温度に対してチェックされ得る。しかしながら、追加的または代替的に、センシングユニット１１によって測定された放出空気流の温度が使用され得る。

このモードでは、空気湿度を低減する一方で、室温をほぼ一定に保つ必要がある。ここでは、冷却モード中に湿度はすでに約７０パーセントから５５パーセントに低下しており、これは所望の湿度である４０パーセントよりも依然として高いことが分かる。

このモードでは、センシングユニット１１によって測定された放出空気流の温度と所望の温度との間で比較が行われ得る。この差が大き過ぎる場合、つまり放出空気流の温度が所望の温度から所与のオフセットをマイナスしたものよりも低い場合、制御装置８によって、膨張バルブＫ１を閉じるべきであると判断され得る。このような場合には、蒸発器１で使用されるすべての冷媒は、放出される空気を加熱するために再熱コイル２によっても使用されている。この方法では、放出される空気の温度が所望の温度の所定の範囲内に戻されることができる。

例えば蒸発器１を通過した空気の温度は１８℃であり得るが、放出される空気は２８℃を有し得る。さらに、コンデンサ２および蒸発器１内の液体状冷媒の圧力および温度は、それぞれ２６バールで４２℃、および９バールで７℃であり得る。

温度が所定の範囲内にある場合、制御装置８は膨張バルブＫ１およびＫ２の両方を制御することができる。Ｋ２のオリフィスを減少させながら膨張装置Ｋ１のオリフィスを増加させることは、より少ない冷媒が再熱コイルを通過して流れることを確実にする。

制御装置８は膨張バルブＫ１およびＫ２を制御して、所望の温度および湿度に到達すると同時に、過熱度が許容範囲内に維持されるようにする。この点において、膨張装置Ｋ１およびＫ２を通過する冷媒の総流量も重要である。例えば、蒸発器１に提供される液体状冷媒が多すぎる場合、Ｋ１からのものであるか、またはＫ２からのものであるかに関わらず、過熱量が減少することがある。常に正の過熱が存在することを確認するために、膨張装置Ｋ１またはＫ２の一方を閉じてからもう他方を開く。

加えて、送風機またはファン５Ａは、蒸発器１と流入空気との間、および再熱コイル２と蒸発器１によって冷却された空気との間の熱交換を調節するために、制御装置８によって制御され得る。一般に、空気流を増やすと、交換される熱量も増加する。

同様に、制御装置８は、送風機またはファン５Ｂを制御してコンデンサ３と外気との間で交換される熱量を調節することができる。送風機５Ｂを使用して空気流を増加させると、交換される熱量が増加し、その結果、コンデンサ３を出る冷媒の温度および圧力が低下する。

当業者は上述の実施形態が単に例示であることを理解するであろう。添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく、実施形態に様々な修正を加えることができる。

Claims (22)

1. 空気温度および空気湿度を制御するための空調ユニット（１０）であって、
   再熱コイル（２）と、
   圧縮機（４）と、
   前記圧縮機（４）の入力に接続された出力を有する蒸発器（１）と、を備え、前記空調ユニットは熱エネルギーを出力するためにコンデンサ（３）に結合されるように構成されており、前記空調ユニット（１０）が前記コンデンサ（３）に結合されると、前記コンデンサ（３）とともに冷媒回路を形成し、
   前記冷媒回路が、前記圧縮機の出力と前記蒸発器の入力との間で前記コンデンサ（３）通って延在する第１の冷媒経路、および前記圧縮機の前記出力と前記蒸発器の前記入力との間で前記再熱コイル（２）を通って延在する第２の冷媒経路を備え、
   前記第１および第２の冷媒経路が共通部分を共有し、各々がそれぞれの個別部分を有し、
   前記再熱コイルが、前記第２の冷媒経路の前記個別部分の内側に配置され、
   前記空調ユニットが、前記第１の冷媒経路内に配置され、その経路内の前記冷媒の流れを制御するように構成された第１の膨張装置（Ｋ１）をさらに備え、
   前記空調ユニットが、前記第２の冷媒経路内の前記冷媒の流れを制御するように構成された第２の膨張装置（Ｋ２）をさらに備え、前記第１および第２の膨張装置が、前記第１および第２の冷媒経路の前記個別部分にそれぞれ配置されていることを特徴とする、空調ユニット（１０）。
2. 前記第１の膨張装置および／または前記第２の膨張装置が、電子膨張バルブ（ＥＥＶ）またはサーモスタッド膨張バルブ（ＴＸＶ）である、請求項１に記載の空調ユニット。
3. 前記コンデンサ（３）が、空冷式または水冷式である、請求項１または２に記載の空調ユニット。
4. 前記第１の膨張装置が、前記コンデンサと前記蒸発器の前記入力との間に配置されており、前記第２の膨張装置が、前記再熱コイルと前記蒸発器の前記入力との間に配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載の空調ユニット。
5. 前記第２の冷媒経路が、前記コンデンサを通過して前記再熱コイルを通過する順序で前記圧縮機の前記出力と前記蒸発器の前記入力との間に延在する、請求項１〜４のいずれかに記載の空調ユニット。
6. 前記圧縮機の前記出力に接続され、前記コンデンサ（３）の入口に接続可能な出口（７Ｃ）と、前記コンデンサ（３）の出口に接続可能で、Ｔ字型接合部（６Ｂ）を介して前記再熱コイル（２）の入力および前記第１の膨張装置（Ｋ１）の入力に接続された入口（７Ｄ）と、をさらに含む、請求項５に記載の空調ユニット。
7. 前記コンデンサが、前記第１の冷媒経路の前記個別部分に配置されている、請求項１〜４のいずれかに記載の空調ユニット。
8. 前記コンデンサ（３）の入口に接続可能な出口（７Ａ）であって、前記圧縮機の出力が、Ｔ字型接合部（６Ａ）を介して前記出口（７Ａ）および前記再熱コイル（２）の入力に接続されている、出口（７Ａ）と、前記第１の膨張装置（Ｋ１）に接続され、コンデンサ（３）の出力に接続可能な入口（７Ｂ）と、をさらに備える、請求項７に記載の空調ユニット。
9. 前記圧縮機（４）ならびに前記第１および第２の膨張装置（Ｋ１、Ｋ２）を制御するための制御装置（８）をさらに備える、請求項６または８に記載の空調ユニット。
10. 前記圧縮機に電力供給するためのインバータをさらに備え、前記圧縮機を制御することが、前記インバータによって前記圧縮機に供給される電力量を制御することを含む、請求項９に記載の空調ユニット。
11. 前記蒸発器（１）の前記出力と前記圧縮機（４）の前記入力との間の前記冷媒の温度および圧力を感知するための第１のセンシングユニット（９）をさらに備え、前記制御装置（８）が、前記冷媒の温度および／または圧力に応じて前記第１および第２の膨張装置（Ｋ１、Ｋ２）を制御するように構成されている、請求項９または１０に記載の空調ユニット。
12. 前記第１のセンシングユニット（９）が、前記蒸発器（１）の前記出力に配置されている、請求項１１に記載の空調ユニット。
13. 前記制御装置（８）が、感知された温度および圧力に基づいて前記システムの過熱を算出して、前記第１および／または第２の膨張装置（Ｋ１、Ｋ２）を制御して前記過熱が第１の正の閾値を超えて留まることを確実にするように構成されており、前記過熱を前記算出することが、好ましくは、前記冷媒の前記感知された温度から前記冷媒の沸点を減算することを含む、請求項９〜１２のいずれかに記載の空調ユニット。
14. 前記冷媒の前記沸点が、ルックアップテーブルにある前記冷媒の前記感知された圧力に対応する前記冷媒の前記沸点を検索することによって判断されている、請求項１３に記載の空調ユニット。
15. ユーザが所望の空気温度および／または空気湿度を選択することができるユーザ入力モジュール（１２）と、
    前記制御装置（８）によって起動されることができ、起動すると、前記蒸発器（１）および前記再熱コイル（２）をこの順序で通過する第１の気流（Ａ１）を発生させる送風機（５Ａ）と、
    前記蒸発器（１）の上流で前記第１の気流（Ａ１）内の前記空気の温度ならびに／もしくは湿度を感知するための第２のセンシングユニット、および／または前記蒸発器（１）の下流で、好ましくは前記再熱コイル（２）の下流で前記第１の気流（Ａ１）内の前記空気の温度ならびに／もしくは湿度を感知するための第３のセンシングユニットと、をさらに備え、
    前記制御装置（８）が、少なくとも動作中に、前記第２のセンシングユニットによって感知された前記空気温度および／または空気湿度、前記第３のセンシングユニットによって感知された前記空気温度および／または空気湿度、前記感知された冷媒の圧力および／または温度、前記所望の温度、ならびに前記所望の湿度のうち少なくとも１つに応じて、前記圧縮機（４）ならびに前記第１および第２の膨張装置（Ｋ１、Ｋ２）を制御するように構成されている、請求項１３または１４に記載の空調ユニット。
16. 前記制御装置（８）が前記空調ユニットを冷却モードで動作するように構成されており、このモードにおいて、前記制御装置（８）が、
    前記所望の温度、ならびに前記第２および／または第３のセンシングユニットによって感知されたような前記空気の前記温度に応じて、前記圧縮機に供給される前記電力を制御して前記空調ユニットの前記冷却力を制御し、
    前記第２の膨張装置（Ｋ２）の閉鎖状態を確実にし、
    前記過熱が正を維持することを確実にするために前記第１の膨張バルブ（Ｋ１）を制御する、請求項１５に記載の空調ユニット。
17. 前記制御装置が、前記空気の前記温度が前記所望の温度を上回る場合、および前記空気の前記湿度が、結果として得られた除湿に拘らず前記所望の湿度以下である場合に、前記空調ユニットを前記冷却モードで動作するように構成されている、請求項１６に記載の空調ユニット。
18. 前記制御装置（８）が、前記空調ユニットを除湿モードで動作するように構成されており、このモードにおいて、制御装置（８）が、
    前記所望の湿度、ならびに前記第２および／または第３のセンシングユニットによって感知されたような前記空気の前記湿度に応じて、前記圧縮機に供給される前記電力を制御して前記空調ユニットの前記除湿電力を制御し、
    前記第１の膨張装置（Ｋ１）の閉鎖状態を確実にし、
    前記過熱が正を維持することを確実にするために前記第２の膨張装置（Ｋ２）を制御する、請求項１６または１７に記載の空調ユニット。
19. 前記制御装置が、前記空気の前記温度が前記所望の温度以下である場合、および前記空気の前記湿度が前記所望の湿度を上回る場合に、前記空調ユニットを前記除湿モードで動作するように構成されている、請求項１８に記載の空調ユニット。
20. 前記制御装置（８）が、前記空調ユニットをハイブリッドモードで動作するように構成されており、このモードにおいて、前記制御装置（８）が、
    前記所望の湿度、ならびに前記第２および／または第３のセンシングユニットによって感知されたような前記空気の前記湿度に応じて、前記圧縮機に供給される前記電力を制御して前記空調ユニットの前記除湿電力を制御し、
    前記冷却力を一定に保つために前記第１および第２の膨張装置（Ｋ１、Ｋ２）を通って流れる冷媒の比率を制御する、請求項１６〜１９のいずれかに記載の空調ユニット。
21. 前記制御装置（８）が、前記冷却モード中に前記空気の前記温度が前記所望の温度の所定範囲内の値に低下した場合、ならびに前記第２および／または第３のセンシングユニットによって感知された前記空気の前記感知された湿度が前記所望の湿度を上回る場合、および／または所望の湿度が入力されていない場合に、前記冷却モードから前記ハイブリッドモードに切り替えるように構成されている、請求項２０に記載の空調ユニット。
22. システムであって、
    請求項６または８に応じる限り、上述の請求項のいずれかにおいて規定された空調ユニット（１０）と、
    前記空調ユニット（１０）の前記出口（７Ｂ、７Ｄ）および前記入口（７Ａ、７Ｃ）にそれぞれ接続された入口および出口を有するコンデンサ（３）と、を備える、システム。
    
    

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