JP2963002B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、除湿運転が可能な空気
調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、圧縮機と凝縮器と凝縮器流量制
御弁と再熱器と蒸発器とを順に接続した冷凍サイクルを
有する空気調和機は知られている。

【０００３】この種のものは、例えば凝縮器を通った冷
媒を再熱器に入れて、そこで放熱させた後に、蒸発器に
入れて吸熱させることができるので、蒸発器から再熱器
に向けて空気を送れば、いわゆる加熱気味の除湿が行え
るというメリットがある（例えば特公平２−４３０１４
号公報、特公平１−４５５３２号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ものでは、圧縮機から吐出される冷媒の全てが必ず凝縮
器を通る構成になっているので、そこで一旦放熱してし
まうので、そののちに冷媒が再熱器に導かれたとして
も、そこで再加熱する熱量は、蒸発器で吸熱される熱量
に比べて、あまり多くならない。これでは加熱気味の除
湿に限界がある。

【０００５】このために、室外機に冷媒を加熱する装置
を追加して設けて、この冷媒加熱装置により、必要に応
じて再加熱量を調整するようにしている。

【０００６】しかしながら、このような方式では、凝縮
器で放熱して、その熱量を補充するために冷媒加熱装置
により加熱するために、エネルギー面から考えると、極
めて効率が悪いという問題がある。

【０００７】従って、本発明は上記課題を解決するため
になされたものであり、効率の高い運転を行える空気調
和機を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、圧縮機と
凝縮器と凝縮器流量制御弁と再熱器と蒸発器とを順に接
続した冷凍サイクルを有する空気調和機において、前記
凝縮器と前記凝縮器流量制御弁とをバイパスするバイパ
ス通路を設け、このバイパス通路にはバイパス流量制御
弁を設け、このバイパス流量制御弁の弁開度を室内温度
と設定温度の差に応じて制御する制御手段を設けたこと
を特徴とする。

【０００９】第２の発明は、圧縮機と凝縮器と凝縮器流
量制御弁と再熱器と蒸発器とを順に接続した冷凍サイク
ルを有する空気調和機において、前記凝縮器と前記凝縮
器流量制御弁とをバイパスするバイパス通路を設け、こ
のバイパス通路にはバイパス流量制御弁を設け、さらに
室内温度と設定温度の差に応じて室内の吹き出し温度を
設定する設定手段を設け、この設定手段に従って設定さ
れる吹き出し温度に応じて前記バイパス流量制御弁の弁
開度を制御する制御手段を設けたことを特徴とする。

【００１０】第３の発明は、圧縮機と凝縮器と凝縮器流
量制御弁と再熱器と蒸発器とを順に接続した冷凍サイク
ルを有する空気調和機において、前記凝縮器と前記凝縮
器流量制御弁とをバイパスするバイパス通路を設け、こ
のバイパス通路にはバイパス流量制御弁を設け、さらに
前記圧縮機につながる冷媒加熱器を設け、前記凝縮器流
量制御弁を閉じて前記バイパス流量制御弁を開いたとき
に前記冷媒加熱器を動作させる制御手段を設けたことを
特徴とする。

【００１１】第４の発明は、圧縮機と凝縮器と凝縮器流
量制御弁と再熱器と蒸発器とを順に接続した冷凍サイク
ルを有する空気調和機において、前記凝縮器と前記凝縮
器流量制御弁とをバイパスするバイパス通路を設け、こ
のバイパス通路にはバイパス流量制御弁を設け、且つ前
記再熱器と前記蒸発器の間には膨張弁を設け、前記バイ
パス流量制御弁を閉じたときに前記膨張弁と前記凝縮器
流量制御弁の開度を関連付けて制御する制御手段を設け
たことを特徴とする。

【００１２】

【作用】第１の発明によれば、室内温度と設定温度の差
に応じてバイパス流量制御弁を流れる冷媒の量を制御し
て、室内機の室内吹き出し温度を制御しているので、室
内放熱量と室外機の放熱量の割合を大きく変化でき、冷
房から、冷房気味除湿、暖房気味除湿まで連続的に調整
可能なように室内吹き出し温度を制御でき、且つエネル
ギー的に不要な放熱がなく、高い効率で運転することが
できる。

【００１３】第２の発明によれば、室内温度と設定温度
の差に応じて室内機の室内吹き出し温度を設定し、バイ
パス流量制御弁を流れる冷媒の量を制御しているので、
室内放熱量と室外機の放熱量の割合を大きく変化でき、
冷房から、冷房気味除湿、暖房気味除湿まで連続的に調
整可能なように室内吹き出し温度を制御でき、且つエネ
ルギー的に不要な放熱がなく、高い効率で運転すること
ができる。

【００１４】第３の発明によれば、圧縮機と凝縮器と凝
縮器流量制御弁を順に直列に配置し、凝縮器と凝縮器流
量制御弁の直列回路に並列にバイパス流量制御弁を接続
し、圧縮機と直列に冷媒加熱装置を設け、凝縮器に冷媒
を循環させない時に、冷媒を加熱しているので、暖房能
力が不足するとき、冷媒加熱器により冷媒を加熱し、強
力な暖房を行うことができる。

【００１５】第４の発明によれば、膨張弁と凝縮器流量
制御弁の開度を調整することにより、再熱器の放熱量と
蒸発器の吸熱量を連続的に調整でき、高い効率で運転す
ることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を、図１に基づ
いて詳細に説明する。

【００１７】図１において、分離型空気調和機は、室外
ユニット（室外機）１５と、室内ユニット（室内機）１
６を有している。

【００１８】まず、分離型空気調和機の室外ユニット１
５について説明する。

【００１９】室外ユニット１５は、圧縮機１、凝縮器
５、送風機６、凝縮器流量制御弁１０、そしてバイパス
流量制御弁９などを備えている。

【００２０】凝縮器５と凝縮器流量制御弁１０は、圧縮
機１に順に直列に接続されている。これに対して、バイ
パス流量制御弁９は、凝縮器５と凝縮器流量制御弁１０
の直列回路に対して、並列に接続されている。

【００２１】このバイパス流量制御弁９は、凝縮器５と
凝縮器流量制御弁１０をバイパスするバイパス通路４０
に設けられている。また、送風機６は、矢印Ｗ２方向に
そって凝縮器５に送風する。

【００２２】室外ユニット１５では、好ましくは制御部
を介して、凝縮器用の送風機６の動作と、流量制御弁１
０の動作を関連して制御するようになっている。

【００２３】次に、分離型空気調和機の室内ユニット１
６について説明する。

【００２４】室内ユニット１６は、再熱器１４ａ、膨張
弁１１、そして蒸発器１４ｂを有している。これらの再
熱器１４ａと蒸発器１４ｂの間には、流量制御弁ともい
う膨張弁１１が配置されている。すなわち、配管１８か
ら、順に再熱器１４ａ、膨張弁１１、蒸発器１４ｂを直
列に配置している。蒸発器１４ｂは配管１７に接続され
ている。

【００２５】室内ユニット１６には、送風機１９が配置
されている。この送風機１９は、再熱器１４ａと蒸発器
１４ｂに矢印Ｗ１方向に送風するためのものである。

【００２６】次に、図示の分離型空気調和機の制御方法
の好ましい例を説明する。

【００２７】図１の実施例の分離型空気調和機では、制
御装置３０により凝縮器流量制御弁１０とバイパス流量
制御弁９を流れる冷媒の流量を変えることにより、室外
機１５での放熱量Ｑｃを変える。これにより、室内機１
６における放熱量と室外機１５における放熱量の割合を
大きく変化させることができる。

【００２８】これについて説明する前に、まず、通常の
冷房運転と、除湿を伴う冷房運転と、暖房運転時の冷媒
の流れについて説明しておく。

【００２９】通常の冷房運転では、図５のバイパス流量
制御弁９を閉じ、凝縮器流量制御弁１０を少し絞ってお
く。

【００３０】通常の冷房運転（強制冷房運転）では、図
５の破線の矢印で示す方向に冷媒が流れる。圧縮機１か
らの冷媒は、凝縮器５、凝縮器流量制御弁１０を通り、
冷媒はこの凝縮器流量制御弁１０で絞られて、再熱器１
４ａで一部の冷媒が潜熱を奪って蒸発した（吸熱量Ｑ
ｒ）後、全開の膨張弁１１により残りの放熱器１４ｂで
潜熱を奪って蒸発する（吸熱量Ｑｅ）。従って、蒸発器
１４ｂ及び再熱器１４ａの両方で風を冷却後、室内に向
けて送風する。通常の強力冷房運転におけるモリエル線
図を図６に示す。

【００３１】次に、図１と図２に示す除湿を伴う冷房運
転では、凝縮器流量制御弁１０とバイパス流量制御弁９
の開度を変え、膨張弁１１を絞る。これにより、上述し
た通常の冷房運転と同様にして冷媒は循環するが、凝縮
器５とバイパス通路４０を通る冷媒がある。圧縮機１か
らの冷媒の一部を凝縮器５をバイパスさせることによ
り、再熱器１４ａでの放熱量Ｑｒの調整ができ且つ熱的
ロスを低減できる。そして、冷媒は再熱器１４ａで放熱
（放熱量Ｑｒ）し、蒸発器１４ｂで吸熱（吸熱量Ｑｅ）
する。

【００３２】除湿冷房時には、図２のモリエル線図（冷
房気味除湿から暖房気味除湿）に示すように、蒸発器１
４ｂの蒸発熱量Ｑｅに対して、圧縮機１において冷媒に
投入される熱量を加えた熱量を、室外ユニット１５の凝
縮器５で熱量Ｑｃ放熱し、残りの熱量Ｑｒは室内ユニッ
ト１６の再熱器１４ａに移る。従って、室内ユニット１
６の蒸発器１４ｂで除湿冷却された空気を、再熱器１４
ｂにおいてこの残りの熱量Ｑｒ分で加熱され、室内に吹
き出され、除湿冷房される。

【００３３】この時、室外ユニット１５の凝縮器５で放
熱する熱量Ｑｃは、バイパス流量制御弁９の開度を調整
することにより、凝縮器５を流れる冷媒循環量と、凝縮
器５をバイパスして放熱しないでバイパス流量制御弁９
を介して室内ユニット１６の再熱器１４ａに流れ込む冷
媒循環量を調整することにより、室外ユニット１５の凝
縮器５での冷媒の放熱量Ｑｃを調整することができ、き
め細かな湿度と温度との制御が可能となる。

【００３４】たとえば、流量制御弁１０を閉めて全ての
冷媒を流量制御弁９側に流すことにより、室外ユニット
１５の凝縮器５での放熱量Ｑｃをゼロまで落とすことが
でき、極めて大きな幅で凝縮器５の放熱量Ｑｃを変化さ
せることができる。

【００３５】したがって、室内ユニット１６の再熱器１
４ａでの放熱量と、室外ユニット１５の凝縮器５での放
熱量の割合を大きく変えることができる。

【００３６】流量制御弁９の開度を小さくして、冷媒の
バイパス４０に通る流量を少なくすることにより（凝縮
器５を流れる冷媒流量を多くすることにより）、室外放
熱量Ｑｃを大きくすることで、再熱器１４ａによる室内
再加熱に利用される熱量が少なくなる。

【００３７】したがって、室内空気吹き出し温度は低く
なり、冷房気味除湿となる。

【００３８】つまり、室内温度が設定温度より高い時に
は、流量制御弁９を流れる冷媒循環量を減らして（凝縮
器５を流れる冷媒循環量を多くして）、再熱器１４ａに
よる室内での再加熱量を少なくして、冷房気味除湿運転
をする。

【００３９】次に、暖房気味除湿運転の場合について説
明する。

【００４０】この場合の冷媒の流れは、図１の破線で示
すように冷房運転時と同じ流れであるが、流量制御弁９
の開度を大きくして、バイパス流量制御弁９を通る冷媒
のバイパス４０の流量を多くすることにより（凝縮器５
を流れる冷媒流量を少なくすることにより）、室外放熱
量Ｑｃを小さくし、再熱器１４ａによる室内再加熱に利
用される熱量Ｑｒが多くなる。したがって、室内空気吹
き出し温度は高くなり、暖房気味除湿となる。

【００４１】つまり、室内温度が設定温度より低い時に
は、バイパス流量制御弁９を流れる冷媒循環量を増やし
て（凝縮器５を流れる冷媒循環量を少なくして）、再熱
器１４ａによる室内での再加熱量Ｑｒを多くして、暖房
気味除湿運転をする。

【００４２】このようにして、除湿しながら、室温を設
定温度に調整することができる。

【００４３】次に、通常の暖房運転では、図５の冷房時
と逆の冷媒の流れである。つまり、冷媒は、蒸発器１４
ｂ、再熱器１４ａ、凝縮器流量制御弁１０、凝縮器５を
通って圧縮機１に戻る。

【００４４】上述したような図１に示す暖房気味除湿運
転や冷房気味除湿運転などを行う際には、測定した現状
の室内温度と設定された設定温度の差に応じて、バイパ
ス流量制御弁９を流れる冷媒の量を制御する。これによ
り、図１の室内機１６の吹き出しファン２０による吹き
出し温度を調整でき、さらに室内の快適性を向上するこ
とができる。

【００４５】あるいは、図１の室内機１６の送風量と冷
媒比率との関係を示したテーブル（実験データ）を予め
作成しておき、暖房気味除湿運転や冷房気味除湿運転な
どを行う際には、測定した現状の室内温度と設定された
設定温度の差に応じて、テーブル（実験データ）に基づ
いて吹き出し温度を設定して、この吹き出し温度により
バイパス流量制御弁９を制御することができる。

【００４６】この方式によりバイパス流量制御弁９に流
れる冷媒の量を制御して、図１の室内機１６の吹き出し
ファン２０による吹き出し温度を調整でき、さらに室内
の快適性を向上することができる。

【００４７】さらに、上述した暖房気味運転状態から図
３と図４に示す強力な暖房除湿にする場合においては、
図３と図４に示すように、凝縮器５に冷媒を流さない場
合でも暖房能力が不足なときには、図３に示すように、
冷媒加熱装置３０により追加的に冷媒を加熱して、冷媒
の再加熱量をさらに多くして、従来の冷媒加熱装置を備
えた空調機に比べてさらに強力な暖房をすることができ
る。このように、従来の方式のものと比較して、本発明
の実施例では、従来凝縮器で放熱していた放熱量だけ暖
房能力が高くなり、エネルギ使用効率が良くなる。この
強力な暖房除湿の場合におけるモリエル線図を図４に示
す。

【００４８】上記冷房気味運転状態からさらに冷房能力
を上昇させる時には、図５と図６に示すように、バイパ
ス流量制御弁９を全閉の状態で、膨張弁１１の開度を大
きくし、且つ凝縮器流量制御弁１０の開度を小さくする
ことにより、再熱器１４ａの圧力が下がり、再熱器１４
ａでの放熱量が少なくなる。これを進めると、再熱器１
４ａは、低圧側になり、冷却器に変化して、冷房能力を
多くすることになる（凝縮器流量制御弁１０が膨張弁と
しての動作に変わる）。

【００４９】以上のようにして、本発明の空気調和機で
は、除湿量に関係なく安定して広範囲に再熱量の調整運
転が可能であり、冷房から、冷房気味除湿、暖房気味除
湿、暖房強力除湿運転まで、連続的に運転調整可能であ
り、且つエネルギー的には不要な放熱はなく、全ての冷
媒の熱を利用でき、経済運転が可能である。

【００５０】次に、図７ないし図９を参照して、現時点
の室内温度Ｔ１と設定温度Ｔ２の差に基づく、凝縮器流
量制御弁１０とバイパス流量制御弁９の制御の例を説明
する。

【００５１】まず、図７を参照する。

【００５２】図７の制御例では、検出室内温度Ｔ１と室
温設定温度Ｔ２の差に応じて、バイパス流量制御弁９に
流れる冷媒の量を制御して、室内吹き出し温度Ｔ４を制
御し、しかも強力暖房除湿運転で凝縮器５に冷媒を循環
させないときに、冷媒を図３の冷媒加熱装置３０で加熱
する例を示している。

【００５３】図７において、室内温度Ｔ１を検出し、か
つこの検出室内温度Ｔ１と室内設定温度Ｔ２と比較して
温度差を取る。そして、この温度差と、凝縮器流量制御
弁１０の全閉比較信号ＲＳを比較して、図３の冷媒加熱
装置３０による冷媒加熱量の制御をする。また、この温
度差により、凝縮器流量制御弁１０の開度を調整する。
さらに、温度差と、バイパス流量制御弁９の基準開度を
比較してバイパス流量制御弁９の開度を調整する。

【００５４】次に、図８を参照する。

【００５５】図８の制御例は、室内温度と設定温度の差
に応じて、所定のテーブル（実験データ）に基づいて室
内吹き出し温度Ｔ３を設定して、バイパス流量制御弁９
を流れる冷媒の量を制御し、しかも強力暖房除湿運転で
凝縮器５に冷媒を循環させないときに、冷媒を図３の冷
媒加熱装置３０で加熱する例を示している。

【００５６】図８において、室内温度Ｔ１を検出し、か
つこの検出室内温度Ｔ１と設定温度Ｔ２と比較して温度
差を取る。そして、この温度差と、テーブル（実験デー
タ）に基づく室内吹き出し温度Ｔ３を比較して差をと
る。

【００５７】この温度差と、凝縮器流量制御弁１０の全
閉比較信号ＲＳを比較して、図３の冷媒加熱装置３０に
よる冷媒加熱量の制御をする。また、この温度差によ
り、凝縮器流量制御弁１０の開度を調整する。さらに、
温度差と、バイパス流量制御弁９の基準開度を比較して
バイパス流量制御弁９の開度を調整する。

【００５８】さらに、図９を参照する。

【００５９】図９の制御例は、室内温度Ｔ１を検出し、
かつこの検出室内温度Ｔ１と設定温度Ｔ２と比較して温
度差を取る。

【００６０】そして、バイパス流量制御弁９を全閉とし
て、この温度差により室内ユニット１６の膨張弁１１の
開度を調整し、この温度差と流量調整弁１０の基準開度
を比較して凝縮器流量制御弁１０の開度を調整する。こ
れにより、強制暖房除湿運転から冷房運転まで連続的に
調整可能になっている。

【００６１】図９において、室内温度Ｔ１を検出し、か
つこの室内温度Ｔ１と設定温度Ｔ２と比較して温度差を
取る。この温度差により、室内機１６の膨張弁１１の開
度を制御し、しかもこの温度差と凝縮器流量制御弁１０
の基準開度を比較して凝縮器流量制御弁１０の開度を調
整する。

【００６２】本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々
変形可能である。

【００６３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、圧
縮機と凝縮器と凝縮器流量制御弁を順に直列に配置し、
凝縮器と凝縮器流量制御弁の直列回路に並列にバイパス
流量制御弁を接続し、室内温度と設定温度の差に応じて
バイパス流量制御弁を流れる冷媒の量を制御して、室内
機の室内吹き出し温度を制御するので、室内放熱量と室
外機の放熱量の割合を大きく変化でき、冷房から、冷房
気味除湿、暖房気味除湿まで連続的に調整可能なように
室内吹き出し温度を制御でき、且つエネルギー的に不要
な放熱がなく、高い運転効率で運転することができる。

【００６４】また、本発明によれば、室内温度と設定温
度の差に応じて室内機の室内吹き出し温度を設定し、こ
の設定温度に応じてバイパス流量制御弁を流れる冷媒の
量を制御するようになっているので、室内放熱量と室外
機の放熱量の割合を大きく変化でき、冷房から、冷房気
味除湿、暖房気味除湿まで連続的に調整可能なように室
内吹き出し温度を制御でき、且つエネルギー的に不要な
放熱がなく、高い効率で運転することができる。

【００６５】また、本発明によれば、圧縮機と直列に冷
媒加熱装置を設け、凝縮器に冷媒を循環させない時に、
冷媒を加熱するようになっているので、冷房から、冷房
気味除湿、暖房気味除湿、そして強力暖房除湿まで連続
的に調整可能で、高い効率で運転することができる。

【００６６】さらに、本発明によれば、圧縮機と凝縮器
と凝縮器流量制御弁を順に直列に配置し、凝縮器と凝縮
器流量制御弁の直列回路に並列にバイパス流量制御弁を
接続し、バイパス流量制御弁を全閉とし、膨張弁と凝縮
器流量制御弁の開度を調整することにより、除湿運転か
ら冷房運転まで連続的に調整できるようになっているの
で、室内放熱量と室外機の放熱量の割合を大きく変化で
き、冷房から、冷房気味除湿、暖房気味除湿まで連続的
に調整可能で、且つエネルギー的に不要な放熱がなく、
高い効率で運転することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気調和機の好適な実施例の配管系統
（冷房気味除湿から暖房気味除湿運転）を示す図であ
る。

【図２】図１におけるモリエル線図（冷房気味除湿から
暖房気味除湿運転）の例を示す図である。

【図３】本発明の空気調和機の好適な実施例の配管系統
（強力暖房除湿運転）を示す図である。

【図４】図３におけるモリエル線図（強力暖房除湿運
転）の例を示す図である。

【図５】本発明の空気調和機の好適な実施例の配管系統
（強力冷房運転）を示す図である。

【図６】図５におけるモリエル線図（強力冷房運転）の
例を示す図である。

【図７】本発明における制御例を示す図である。

【図８】本発明における制御例を示す図である。

【図９】本発明における制御例を示す図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ５ 凝縮器 ９ バイパス流量制御弁 １０ 凝縮器流量制御弁 １４ａ 再熱器 １４ｂ 放熱器 １５ 室外ユニット １６ 室内ユニット

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機と凝縮器と凝縮器流量制御弁と再
   熱器と蒸発器とを順に接続した冷凍サイクルを有する空
   気調和機において、 前記凝縮器と前記凝縮器流量制御弁とをバイパスするバ
   イパス通路を設け、このバイパス通路にはバイパス流量
   制御弁を設け、このバイパス流量制御弁の弁開度を室内
   温度と設定温度の差に応じて制御する制御手段を設けた
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 圧縮機と凝縮器と凝縮器流量制御弁と再
   熱器と蒸発器とを順に接続した冷凍サイクルを有する空
   気調和機において、 前記凝縮器と前記凝縮器流量制御弁とをバイパスするバ
   イパス通路を設け、このバイパス通路にはバイパス流量
   制御弁を設け、さらに室内温度と設定温度の差に応じて
   室内の吹き出し温度を設定する設定手段を設け、この設
   定手段に従って設定される吹き出し温度に応じて前記バ
   イパス流量制御弁の弁開度を制御する制御手段を設けた
   ことを特徴とする空気調和機。
3. 【請求項３】 圧縮機と凝縮器と凝縮器流量制御弁と再
   熱器と蒸発器とを順に接続した冷凍サイクルを有する空
   気調和機において、 前記凝縮器と前記凝縮器流量制御弁とをバイパスするバ
   イパス通路を設け、このバイパス通路にはバイパス流量
   制御弁を設け、さらに前記圧縮機につながる冷媒加熱器
   を設け、前記凝縮器流量制御弁を閉じて前記バイパス流
   量制御弁を開いたときに前記冷媒加熱器を動作させる制
   御手段を設けたことを特徴とする空気調和機。
4. 【請求項４】 圧縮機と凝縮器と凝縮器流量制御弁と再
   熱器と蒸発器とを順に接続した冷凍サイクルを有する空
   気調和機において、 前記凝縮器と前記凝縮器流量制御弁とをバイパスするバ
   イパス通路を設け、このバイパス通路にはバイパス流量
   制御弁を設け、且つ前記再熱器と前記蒸発器の間には膨
   張弁を設け、前記バイパス流量制御弁を閉じたときに前
   記膨張弁と前記凝縮器流量制御弁の開度を関連付けて制
   御する制御手段を設けたことを特徴とする空気調和機。