JP3646401B2

JP3646401B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP3646401B2
Application number: JP10179096A
Authority: JP
Inventors: 幹彦黒田; 晋司吉川
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JPH09257333A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、除湿運転が可能な空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような空気調和機の従来例としては、例えば特開平３−１７７７５５号公報記載のものを挙げることができる。そして図１０は、その冷媒回路図である。同図において３１は圧縮機、４１は吐出管、４２は吸入管、４０は四路切換弁、３２は室外熱交換器、３９は暖房用絞り、３８は逆止弁、３３及び３４は空気の上流側及び下流側の室内熱交換器、３５は除湿用絞り、３６は逆止弁、４３は室外機、そして４４は室内機である。
【０００３】
上記のような冷媒回路において、除湿運転時には、圧縮機３１から吐出された冷媒は吐出管４１、四路切換弁４０を経て室外熱交換器３２に流入する。このときこの室外熱交換器３２への送風量を減少させて熱交換量を制限しておく。すると冷媒はガス成分の多い飽和状態のまま逆止弁３８を経て室内熱交換器３４へ送られる。そしてこの室内熱交換器３４で、冷媒は周囲の空気へ放熱して自らは凝縮し、除湿用絞り３５で減圧されて室内熱交換器３３に流入する。この室内熱交換器３３で冷媒は空気から熱を奪って蒸発し、空気は除湿冷却される。そして蒸発した冷媒は、四路切換弁４０、吸入管４２を経て圧縮機３１へ返流する。
【０００４】
上記のように構成されて作用する従来例の空気調和機では、室内空気は上流側熱交換器３３で除湿冷却された後、下流側熱交換器３４で再熱され、再び室内へと戻る。従ってその温度変化は少なく、湿度のみ低下した空気とすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例の空気調和機では、常に室外熱交換器３２を含めた全冷媒回路を機能させ、これによって室内空気の温度を変化させない除湿運転を行い、利用快適性の向上が図られていた。しかしながらその一方で、除湿運転時にも常に室外との熱の授受を行うため、そのエネルギ効率を効果的に向上させることができないという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、利用快適性を損なうことなく、除湿運転時のエネルギ効率を効果的に向上させることが可能な空気調和機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の空気調和機は、圧縮機１の吐出側と吸入側との間に、その吐出側から順に室外熱交換器２と、第１減圧機構（ＥＶ_１）と、第１室内熱交換器３とを接続して第１冷媒経路を環状に構成する一方、上記圧縮機１の吐出側と第１室内熱交換器３の入口側との間に、その吐出側から順に第２室内熱交換器４と第２減圧機構（ＥＶ_２）とを接続し、圧縮機１、第２室内熱交換器４、第２減圧機構（ＥＶ_２）、第１室内熱交換器３を冷媒が順次に流通する第２冷媒経路を環状に構成した冷媒回路を有する空気調和機において、上記第１室内熱交換器３と第２室内熱交換器４とを同一の室内に配置して、上記第１冷媒経路に冷媒を流通させることにより、室外熱交換器２を凝縮器として機能させると共に第１室内熱交換器３を蒸発器として機能させて温調運転を行い、この温調運転によって調整された室温に基づいて上記室外熱交換器２を停止させ、上記第２冷媒経路に冷媒を流通させて上記第１室内熱交換器３を蒸発器として機能させると共に上記第２室内熱交換器４を凝縮器として機能させる除湿運転を行うようにし、上記温調運転は、上記第１室内熱交換器３を蒸発器として機能させることによって調整された室温に基づいて、さらに第２冷媒経路に冷媒を流通させて上記第２室内熱交換器４を凝縮器として機能させることによって行い、その後、両室内熱交換器３、４をそれぞれ機能させた状態で室外熱交換器２を停止させ、上記除湿運転を行うようにしたことを特徴としている。
【０００８】
上記請求項１の空気調和機では、室外との間で熱の授受がない除湿運転を行うことにより、そのエネルギ効率を効果的に向上させ、省エネルギを図ることが可能となる。しかも予め室外熱交換器２を凝縮器として機能させて室外との間で熱の授受を伴う温調運転をしているから、特に夏季等において快適な室温の設定が可能であり、利用快適性を維持することが可能となる。また、室外熱交換器２を停止させて除湿運転を開始する際には、予め第２室内熱交換器４を凝縮器として機能させている。従って冷媒回路中における急激な圧力変化等による不具合の発生を回避することが可能となる。
【００１１】
さらに請求項２の空気調和機は、圧縮機１の吐出側と吸入側との間に、その吐出側から順に第１室内熱交換器３と、第１減圧機構（ＥＶ_０）と、室外熱交換器２とを接続して第１冷媒経路を環状に構成する一方、上記第１室内熱交換器３の出口側と圧縮機１の吸入側との間に、その出口側から順に第２減圧機構（ＥＶ_２）と第２室内熱交換器４とを接続し、圧縮機１、第１室内熱交換器３、第２減圧機構（ＥＶ_２）、第２室内熱交換器４を冷媒が順次に流通する第２冷媒経路を環状に構成した冷媒回路を有する空気調和機において、上記第１室内熱交換器３と第２室内熱交換器４とを同一の室内に配置して、上記第１冷媒経路に冷媒を流通させることにより、第１室内熱交換器３を凝縮器として機能させると共に室外熱交換器２を蒸発器として機能させて温調運転を行い、この温調運転によって調整された室温に基づいて上記室外熱交換器２を停止させ、上記第２冷媒流通経路に冷媒を流通させて上記第１室内熱交換器３を凝縮器として機能させると共に上記第２室内熱交換器４を蒸発器として機能させる除湿運転を行うようにし、上記温調運転は、第１室内熱交換器３を凝縮器として機能させることによって調整された室温に基づいて、さらに第２冷媒経路に冷媒を流通させて第２室内熱交換器４を蒸発器として機能させることによって行い、その後、両室内熱交換器３、４を機能させた状態で室外熱交換器２を停止させ、上記除湿運転を行うようにしたことを特徴としている。
【００１２】
上記請求項２の空気調和機では、室外との間で熱の授受がない除湿運転を行うことにより、そのエネルギ効率を効果的に向上させ、省エネルギを図ることが可能となる。しかも予め室外熱交換器２を蒸発器として機能させて室外との間で熱の授受を伴う温調運転をしているから、特に冬季等において快適な室温の設定が可能であり、利用快適性を維持することが可能となる。また、室外熱交換器２を停止させて除湿運転を開始する際には、予め第２室内熱交換器４を蒸発器として機能させている。従って冷媒回路中における急激な圧力変化等による不具合の発生を回避することが可能となる。
【００１５】
請求項３の空気調和機は、室外熱交換器２を停止させて行う上記除湿運転時には、停止させた室外熱交換器２に余剰冷媒を貯溜させるようにしたことを特徴としている。
【００１６】
上記請求項３の空気調和機では、室外熱交換器２と第２室内熱交換器４との熱交換容量の差から生じる余剰冷媒を、停止させた室外熱交換器２に貯溜するようにしている。従って熱の搬送に寄与しない冷媒を冷媒回路中に循環させることを回避し、エネルギ効率をさらに向上させることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の空気調和機の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
図１は、上記空気調和機の冷媒回路図である。同図に示す１は圧縮機であり、その吐出管１６と吸入管１７とが四路切換弁１０の２つのポートに接続されている。そしてこの四路切換弁１０の第３のポートから、第１ガス管１９ａ、室外熱交換器２、第１液管１９ｂ、室外電動膨張弁ＥＶ_０、第２液管１９ｃが順次に接続されている。またこの第２液管１９ｃからは第１液支管２３ａ、第２液支管２３ｂが分岐し、これらにはそれぞれ第１電動膨張弁ＥＶ_１、第２電動膨張弁ＥＶ_２が介設されている。さらに上記四路切換弁１０の第４のポートには第２ガス管１９ｄが接続され、この第２ガス管１９ｄと上記第１液支管２３ａとの間に第１室内熱交換器３が設けられている。一方同図において２４ｂは、上記吸入管１７から分岐した第２ガス支管であり、この第２ガス支管２４ｂと上記第２液支管２３ｂとの間に第２室内熱交換器４が設けられると共に、第２ガス支管２４ｂと上記吐出管１６とがバイパス管１８で接続されている。また同図においてＳＶ_１は、上記吐出管１６においてバイパス管１８の分岐よりも下流側を開閉する第１開閉弁であり、またＳＶ_２は、上記バイパス管１８の連通と非連通とを切り替える第２開閉弁であり、さらにＳＶ_３は、上記第２ガス支管２４ｂにおいてバイパス管１８の分岐よりも下流側を開閉する第３開閉弁である。なお同図において１４はアキュームレータである。また上記第１室内熱交換器３は室内機Ａに備えられ、第２室内熱交換器４は室内機Ｂに備えられている。
【００１９】
次に、夏季等における除湿運転について、上記冷媒回路図、図８に示す制御フローチャート及び図９に示す制御タイムチャートを用いて説明する。ここで上記室内機Ａと室内機Ｂとは、ともに同一の室内に配置されている。夏季等において除湿運転を開始するには、まず図８に示すステップＳ１において要求室温Ｘを設定する。ここでは図９に示すように、初期室温が２８℃であり、要求室温Ｘは２５℃に設定されているとして説明を行う。要求室温Ｘが設定されたら、次にステップＳ２において、四路切換弁１０を図１に示す実線方向に切り替え、第１開閉弁ＳＶ_１を開成すると共に第２開閉弁ＳＶ_２と第３開閉弁ＳＶ_３とを閉成し、室外電動膨張弁ＥＶ_０を全開、第２電動膨張弁ＥＶ_２を全閉にして圧縮機１を駆動する（図１）。すると室内機Ａが冷房モードで運転されるので、ステップＳ３において冷却されていく室温Ｄ_Ａを監視する。このような室温Ｄ_Ａの監視は、略１分おきになされている。ここで室温Ｄ_Ａが要求室温Ｘよりも未だ２℃以上高ければ（２７℃以上）、上記室内機Ａの冷房能力が不足していると考えられるから、ステップＳ４に進んで圧縮機１の運転周波数を上昇させ、またこれに従って、ここでは第１減圧機構として機能する第１電動膨張弁ＥＶ_１の開度を大とする（経過時間１分）。そしてこのように運転周波数を上昇させた後、室温Ｄ_Ａが２７℃未満となれば、次にステップＳ５に進み、室温Ｄ_Ａが下がり過ぎてオーバーシュートを生じるのを防止するため、圧縮機１の運転周波数を低下させる。そしてステップＳ６で室温Ｄ_Ａが要求室温Ｘ未満となるまで、これを繰り返す（経過時間２分、３分）。
【００２０】
そして上記ステップＳ６で室温ＤＡが要求室温Ｘ未満となれば、次にステップＳ７へと進み、室内機Ｂの運転を暖房モードで開始する（図２）。すなわち第２開閉弁ＳＶ_２を開成し、第２減圧機構として機能する第２電動膨張弁ＥＶ_２を所定開度に開弁するのである（経過時間４分）。そしてステップＳ８では、室内機Ｂの運転開始によって室温Ｄ_Ａが上昇し始めたか否かを判断する。ここで室温Ｄ_Ａが上昇すれば第２電動膨張弁ＥＶ_２の開度が過大ということであるから、このような場合はステップＳ９へと進んで第２電動膨張弁ＥＶ_２の開度を小とする。図９に示す場合には室温Ｄ_Ａは上昇していないから（経過時間４分から５分）、つぎにステップＳ１０へと進む。このステップＳ１０では、室温Ｄ_Ａが要求室温Ｘよりも１℃以上低いか否かを判定する。このような場合は室内機Ｂの暖房能力が不足しているものと考えられるから、次にステップＳ１１で第２電動膨張弁ＥＶ_２の開度を大とし、室温Ｄ_Ａが要求室温Ｘよりも１℃低い温度、すなわち２４℃よりも高くなるまでこれを繰り返す（経過時間５分、６分）。
【００２１】
上記ステップＳ１０において室温Ｄ_Ａが２４℃よりも高くなったと判断されると、次にステップＳ１２へと進み、第１開閉弁ＳＶ_１を閉成すると共に室外電動膨張弁ＥＶ_０を全閉として室外熱交換器２を停止させる（図３）。すると室内機Ａで吸熱した室内の熱を室内機Ｂから放熱し、室外との間の熱の授受を行わない除湿運転が開始する（経過時間７分）。そこでステップＳ１３では、再び室温Ｄ_Ａが上昇していないかどうかを判断する。ここで室温Ｄ_Ａが上昇傾向にあれば、ステップＳ１４で第２電動膨張弁ＥＶ_２の開度を小とし、室温Ｄ_Ａが要求室温Ｘを超えるまでこれを繰り返して（経過時間８分〜１０分）、上記除湿運転を維持する。一方、ステップＳ１５で室温Ｄ_Ａが要求室温Ｘを超えたと判断すると、次にステップＳ１６へ進み、圧縮機１の仕事分による熱の付加を抑制すべく、その運転周波数を低下させ、これに従って第１電動膨張弁ＥＶ_１の開度を小とする（経過時間１０分〜１２分）。そして再びステップＳ１５で室温Ｄ_Ａを監視するが（経過時間１３分以降）、ステップＳ１７において室温Ｄ_Ａが要求室温Ｘよりも１℃以上高温となったと判断したときは、圧縮機１の駆動によってさらに室温Ｄ_Ａが上昇して利用快適性を損なうのを回避するため、ステップＳ１８にて圧縮機１を停止し、除湿運転を中止する。なお、この後室温Ｄ_Ａが所定温度（例えば要求室温Ｘよりも２℃高い温度）以上になった場合に、再びステップＳ２から上記動作を繰り返すようにしてもよい。
【００２２】
以上のような夏季等における除湿運転では、ステップＳ１２で室外熱交換器２を停止させている。従って室外との熱の授受を行わないので、そのエネルギ効率を向上させることができる。そして室外熱交換器２と第２室内熱交換器４との熱交換容量の差によって生じる冷媒回路中の余剰冷媒は、停止させた上記室外熱交換器２に貯溜させることになるから、熱の搬送に寄与しない冷媒を冷媒回路中に循環させることがなく、これによって除湿運転のエネルギ効率をさらに向上させることができる。またこのような除湿運転を開始する前に、第１室内熱交換器３を備えた室内機Ａを冷房モードで作動させ、室温Ｄ_Ａを快適な温度にまで低下させるようにしている。室外との熱の授受を行わない除湿運転だけでは室温Ｄ_Ａをこのように低下させることは困難であるが、上記のように予め室内機Ａを作動させることによって、除湿運転時の利用快適性を確保できるようになっている。さらに、ステップＳ１２で室外熱交換器２を停止させる前に、ステップＳ７以降で室内機Ｂを暖房モードで作動させるようにしている。従って第２室内熱交換器４が凝縮器として機能している状態で室外熱交換器２を停止させることとなり、これによって冷媒回路中における急激な圧力の変化を防止し、衝撃音の発生等の不具合を回避している。
【００２３】
以上では、夏季等における除湿運転について説明したが、この空気調和機によれば冬季等においても同様の除湿運転が可能であるので次にこれについて説明する。この場合には、要求室温Ｘを設定した後、まず四路切換弁１０を図４に示す破線側に切り替え、第１開閉弁ＳＶ_１を開成すると共に第２開閉弁ＳＶ_２と第３開閉弁ＳＶ_３とを閉成し、第１電動膨張弁ＥＶ_１を全開、第２電動膨張弁ＥＶ_２を全閉にして圧縮機１を駆動する。すると室内機Ａが暖房モードで運転され、ここでは室外電動膨張弁ＥＶ_０が第１減圧機構として機能する。次に、室外電動膨張弁ＥＶ_０の開度を全開とし、室外熱交換器２に冷媒を貯溜させる。このとき第２開閉弁ＳＶ_２と第３開閉弁ＳＶ_３とを共に開成し、吐出冷媒の一部をそのまま圧縮機１の吸入側に返流させて、室外熱交換器２から液冷媒が圧縮機１に流入するのを確実に防止している（図５）。そして図６に示すように、第２開閉弁ＳＶ_２を閉成すると共に第２減圧機構として機能する第２電動膨張弁ＥＶ_２を所定開度で開弁し、第２室内熱交換器４を蒸発器として機能させて室内機Ｂを冷房モードで作動させる。そしてこのような運転によって調整された室温Ｄ_Ａに基づいて、次に室外電動膨張弁ＥＶ_０を全閉にして室外熱交換器２を停止させる（図７）。
【００２４】
以上のような冬季等における除湿運転においても、図７に示すように室外熱交換器２を停止させている。従って室外との間の熱の授受を行わないので、そのエネルギ効率を向上させることができる。そして室外熱交換器２と第２室内熱交換器４との熱交換容量の差によって生じる冷媒回路中の余剰冷媒は、停止させた上記室外熱交換器２に貯溜させることになるから、熱の搬送に寄与しない冷媒を冷媒回路中に循環させることがなく、これによって除湿運転のエネルギ効率をさらに向上させることができる。またこのような除湿運転を開始する前に、第１室内熱交換器３を備えた室内機Ａを暖房モードで作動させ、室温Ｄ_Ａを快適な温度にまで上昇させるようにしている。室外との熱の授受を行わない除湿運転だけでは室温Ｄ_Ａをこのように上昇させることは困難であるが、上記のように室内機Ａを作動させることによって、除湿運転時の利用快適性を確保できるようになっている。さらに、室外熱交換器２を停止させる前に、室内機Ｂを冷房モードで作動させるようにしている。従って第２室内熱交換器４が蒸発器として機能している状態で室外熱交換器２を停止させることとなり、これによって冷媒回路中における急激な圧力の変化を防止し、衝撃音の発生等の不具合を回避している。
【００２５】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば図１〜図７において示す冷媒回路は一例であって、室外機を機能させて行う運転と、室外機を停止させて複数の室内機間で冷凍サイクルを構成する運転とを切り替えて行えるようにしたものであれば、上記に限るものではない。また図８及び図９に示す制御手順も一例であって、この発明の範囲内で変更することができる。
【００２６】
【発明の効果】
上記請求項１の空気調和機では、室外との間で熱の授受がない除湿運転を行うことにより、そのエネルギ効率を効果的に向上させ、省エネルギを図ることが可能となる。しかも予め室外熱交換器を凝縮器として機能させて室外との間で熱の授受を伴う温調運転をしているから、特に夏季等において快適な室温の設定が可能であり、利用快適性を維持することが可能となる。また、室外熱交換器を停止させて除湿運転を開始する際には、予め第２室内熱交換器を凝縮器として機能させている。従って冷媒回路中における急激な圧力変化等による不具合の発生を回避することが可能となる。
【００２８】
さらに請求項２の空気調和機では、室外との間で熱の授受がない除湿運転を行うことにより、そのエネルギ効率を効果的に向上させ、省エネルギを図ることが可能となる。しかも予め室外熱交換器を蒸発器として機能させて室外との間で熱の授受を伴う温調運転をしているから、特に冬季等において快適な室温の設定が可能であり、利用快適性を維持することが可能となる。また、室外熱交換器を停止させて除湿運転を開始する際には、予め第２室内熱交換器を蒸発器として機能させている。従って冷媒回路中における急激な圧力変化等による不具合の発生を回避することが可能となる。
【００３０】
請求項３の空気調和機では、室外熱交換器と第２室内熱交換器との熱交換容量の差から生じる余剰冷媒を、停止させた室外熱交換器に貯溜するようにしている。従って熱の搬送に寄与しない冷媒を冷媒回路中に循環させることを回避し、エネルギ効率をさらに向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の空気調和機の冷媒回路図である。
【図２】上記空気調和機の冷媒回路図である。
【図３】上記空気調和機の冷媒回路図である。
【図４】上記空気調和機の冷媒回路図である。
【図５】上記空気調和機の冷媒回路図である。
【図６】上記空気調和機の冷媒回路図である。
【図７】上記空気調和機の冷媒回路図である。
【図８】上記空気調和機の除湿運転時の制御フローチャートである。
【図９】上記空気調和機の除湿運転時の制御タイムチャートである。
【図１０】従来例の空気調和機の冷媒回路図である。
【符号の説明】
１圧縮機
２室外熱交換器
３第１室内熱交換器
４第２室内熱交換器
ＥＶ_０室外電動膨張弁
ＥＶ_１第１電動膨張弁
ＥＶ_２第２電動膨張弁

Claims

圧縮機（１）の吐出側と吸入側との間に、その吐出側から順に室外熱交換器（２）と、第１減圧機構（ＥＶ_１）と、第１室内熱交換器（３）とを接続して第１冷媒経路を環状に構成する一方、上記圧縮機（１）の吐出側と第１室内熱交換器（３）の入口側との間に、その吐出側から順に第２室内熱交換器（４）と第２減圧機構（ＥＶ_２）とを接続し、圧縮機（１）、第２室内熱交換器（４）、第２減圧機構（ＥＶ_２）、第１室内熱交換器（３）を冷媒が順次に流通する第２冷媒経路を環状に構成した冷媒回路を有する空気調和機において、上記第１室内熱交換器（３）と第２室内熱交換器（４）とを同一の室内に配置して、上記第１冷媒経路に冷媒を流通させることにより、室外熱交換器（２）を凝縮器として機能させると共に第１室内熱交換器（３）を蒸発器として機能させて温調運転を行い、この温調運転によって調整された室温に基づいて上記室外熱交換器（２）を停止させ、上記第２冷媒経路に冷媒を流通させて上記第１室内熱交換器（３）を蒸発器として機能させると共に上記第２室内熱交換器（４）を凝縮器として機能させる除湿運転を行うようにし、上記温調運転は、上記第１室内熱交換器（３）を蒸発器として機能させることによって調整された室温に基づいて、さらに第２冷媒経路に冷媒を流通させて上記第２室内熱交換器（４）を凝縮器として機能させることによって行い、その後、両室内熱交換器（３）（４）をそれぞれ機能させた状態で室外熱交換器（２）を停止させ、上記除湿運転を行うようにしたことを特徴とする空気調和機。
圧縮機（１）の吐出側と吸入側との間に、その吐出側から順に第１室内熱交換器（３）と、第１減圧機構（ＥＶ_０）と、室外熱交換器（２）とを接続して第１冷媒経路を環状に構成する一方、上記第１室内熱交換器（３）の出口側と圧縮機（１）の吸入側との間に、その出口側から順に第２減圧機構（ＥＶ_２）と第２室内熱交換器（４）とを接続し、圧縮機（１）、第１室内熱交換器（３）、第２減圧機構（ＥＶ_２）、第２室内熱交換器（４）を冷媒が順次に流通する第２冷媒経路を環状に構成した冷媒回路を有する空気調和機において、上記第１室内熱交換器（３）と第２室内熱交換器（４）とを同一の室内に配置して、上記第１冷媒経路に冷媒を流通させることにより、第１室内熱交換器（３）を凝縮器として機能させると共に室外熱交換器（２）を蒸発器として機能させて温調運転を行い、この温調運転によって調整された室温に基づいて上記室外熱交換器（２）を停止させ、上記第２冷媒流通経路に冷媒を流通させて上記第１室内熱交換器（３）を凝縮器として機能させると共に上記第２室内熱交換器（４）を蒸発器として機能させる除湿運転を行うようにし、上記温調運転は、第１室内熱交換器（３）を凝縮器として機能させることによって調整された室温に基づいて、さらに第２冷媒経路に冷媒を流通させて第２室内熱交換器（４）を蒸発器として機能させることによって行い、その後、両室内熱交換器（３）（４）を機能させた状態で室外熱交換器（２）を停止させ、上記除湿運転を行うようにしたことを特徴とする空気調和機。
室外熱交換器（２）を停止させて行う上記除湿運転時には、停止させた室外熱交換器（２）に余剰冷媒を貯溜させるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２の空気調和機。