JP7378502B2 - air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、室内温度および室内湿度を調整する空気調和装置に関するものである。 The present invention relates to an air conditioner that adjusts indoor temperature and indoor humidity.
空気調和装置において、冷房期には温調だけでなく、快適性を確保することを目的とした除湿運転が発生する。この除湿運転では、熱交換器の表面温度を通過空気の露点温度以下に冷却することによって結露を発生させて、通過空気を除湿している。従来、熱交換器を２つ有し、冷媒の蒸発温度を制御することで、高い除湿能力を備えた装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 In an air conditioner, during the cooling season, dehumidification operation occurs not only for temperature control but also for the purpose of ensuring comfort. In this dehumidifying operation, the surface temperature of the heat exchanger is cooled to below the dew point temperature of the passing air, thereby generating dew condensation and dehumidifying the passing air. BACKGROUND ART Conventionally, an apparatus has been proposed that has two heat exchangers and has a high dehumidifying ability by controlling the evaporation temperature of a refrigerant (see, for example, Patent Document 1).
特許文献１の装置は、梅雨のような低温高湿となる条件下での効率は考慮されていない。そのため、除湿運転では室内温度も低下するため、梅雨のような低温高湿となる条件下では、室内温度が下がり過ぎるのを回避するために、圧縮機の運転と停止とが繰り返される状態が発生していた。そして、圧縮機が停止している間は、通過空気が冷却されない。しかし、熱交換器のフィン表面あるいはフィン間などに結露が滞留していると、その滞留した結露が再蒸発して、室内を加湿してしまう場合があり、それが除湿量のロスになるという課題があった。さらに、除湿量のロスによって除湿を余分に行う必要が生じることから、エネルギーのロスも発生してしまうという課題があった。
The device of
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、除湿量のロスおよびエネルギーのロスを低減することができる空気調和装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an air conditioner that can reduce the loss of dehumidification amount and the loss of energy.
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機および室外熱交換器を有する室外機と、第一室内熱交換器および第二室内熱交換器を有する室内機と、前記室外機または前記室内機に設けられた膨張弁と、前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記膨張弁、前記第一室内熱交換器、前記第二室内熱交換器、が順次配管で接続された冷媒回路と、前記膨張弁の開度を制御するコントローラと、を備え、前記第一室内熱交換器および前記第二室内熱交換器は、前記室内機の内部に取り込まれた空気が通過する風路上に、前記第二室内熱交換器が前記第一室内熱交換器の上流側となるように配置されており、前記コントローラは、前記第二室内熱交換器の熱交換量が前記第一室内熱交換器の熱交換量よりも大きくなるように前記膨張弁を制御する通常除湿運転と、前記第二室内熱交換器の熱交換量が前記第一室内熱交換器の熱交換量以下となるように前記膨張弁を制御する低負荷除湿運転とを切り替える制御を行うものである。 The air conditioner according to the present invention includes an outdoor unit having a compressor and an outdoor heat exchanger, an indoor unit having a first indoor heat exchanger and a second indoor heat exchanger, and an air conditioner provided in the outdoor unit or the indoor unit. a refrigerant circuit in which the compressor, the outdoor heat exchanger, the expansion valve, the first indoor heat exchanger, and the second indoor heat exchanger are sequentially connected by piping; and the expansion valve. a controller for controlling the opening degree of the indoor unit, and the first indoor heat exchanger and the second indoor heat exchanger are connected to the second indoor heat exchanger on a wind path through which air taken into the indoor unit passes. The heat exchanger is disposed upstream of the first indoor heat exchanger, and the controller is configured such that the heat exchange amount of the second indoor heat exchanger is equal to the heat exchange amount of the first indoor heat exchanger. normal dehumidification operation in which the expansion valve is controlled so that the amount of heat exchanged by the second indoor heat exchanger is equal to or less than the amount of heat exchanged by the first indoor heat exchanger. This control performs control to switch between low-load dehumidification operation and low-load dehumidification operation.
本発明に係る空気調和装置によれば、コントローラは、第二室内熱交換器の熱交換量が第一室内熱交換器の熱交換量よりも大きくなるように膨張弁を制御する通常除湿運転と、第二室内熱交換器の熱交換量が第一室内熱交換器の熱交換量以下となるように膨張弁を制御する低負荷除湿運転とを備えている。つまり、コントローラは、通常除湿運転に比較して冷房能力を抑えた低負荷除湿運転を備えている。そのため、低温高湿となる条件下では、通常除湿運転から低負荷除湿運転に切り替えることによって、低負荷除湿運転時の冷房能力を抑え、結露の滞留を抑制できるため、除湿量のロスおよびエネルギーのロスを低減することができる。 According to the air conditioner according to the present invention, the controller performs normal dehumidification operation in which the expansion valve is controlled so that the heat exchange amount of the second indoor heat exchanger is larger than the heat exchange amount of the first indoor heat exchanger. , and a low-load dehumidification operation in which the expansion valve is controlled so that the heat exchange amount of the second indoor heat exchanger is equal to or less than the heat exchange amount of the first indoor heat exchanger. In other words, the controller is equipped with a low-load dehumidification operation in which the cooling capacity is suppressed compared to the normal dehumidification operation. Therefore, under conditions of low temperature and high humidity, by switching from normal dehumidification operation to low-load dehumidification operation, the cooling capacity during low-load dehumidification operation can be suppressed and the accumulation of condensation can be suppressed, resulting in loss of dehumidification amount and energy savings. Loss can be reduced.
以下、実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する内容によって実施の形態が限定されるものではない。また、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。 Hereinafter, embodiments will be described based on the drawings. Note that the embodiments are not limited to the content described below. Further, in the following drawings, the size relationship of each component may differ from the actual one.
実施の形態．
以下、実施の形態に係る空気調和装置１００について説明する。実施の形態に係る空気調和装置１００は、室内空間の除湿を行う室内機２０を備えるものである。Embodiment.
Hereinafter, an
［空気調和装置１００の構成］
図１は、実施の形態に係る空気調和装置１００の構成の一例を示す冷媒回路図である。図１に示すように、空気調和装置１００は、室外空間から室外空気を取り込んで、室外空間に室外空気を排出する室外機１０と、室内空間から室内空気を取り込んで、室内空間に室内空気を排出する室内機２０と、を備えている。[Configuration of air conditioner 100]
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing an example of the configuration of an
（室外機１０）
図１に示すように、室外機１０は、圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２、室外熱交換器１３、膨張弁１４、および、室外送風機１５を備えている。室外機１０内には、室外送風機１５によって室外空間から取り込まれた室外空気が室外熱交換器１３を通過して室外空間に送風される風路１０ａが形成されている。(Outdoor unit 10)
As shown in FIG. 1, the
圧縮機１１は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する。圧縮機１１は、例えば、運転周波数を変化させることにより、単位時間あたりの送出量である容量が制御されるインバータ圧縮機などからなる。圧縮機１１の運転周波数は、室外機制御基板１９を介してコントローラ４０によって制御される。なお、この例では、１台の圧縮機１１が用いられる場合を示すが、これに限られず、例えば２台以上の圧縮機１１が並列または直列に接続されてもよい。
The
冷媒流路切替装置１２は、例えば四方弁であり、冷媒の流れる方向を切り替えることにより、冷房運転および除湿運転と暖房運転との切り替えを行う。ここで、除湿運転は、後述する通常除湿運転および低負荷除湿運転のことである。冷媒流路切替装置１２は、冷房運転時または除湿運転時に、図１の実線で示す状態に切り替わり、圧縮機１１の吐出側と室外熱交換器１３とが接続される。また、冷媒流路切替装置１２は、暖房運転時に、図１の破線で示す状態に切り替わり、圧縮機１１の吐出側と第二室内熱交換器２３とが接続される。冷媒流路切替装置１２における流路の切替は、室外機制御基板１９を介してコントローラ４０によって制御される。
The refrigerant
室外熱交換器１３は、室外空気と冷媒との間で熱交換を行う。室外熱交換器１３は、冷房運転または除湿運転の際に、冷媒の熱を室外空気に放熱して冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。また、室外熱交換器１３は、暖房運転の際に、冷媒を蒸発させ、その際の気化熱により室外空気を冷却する蒸発器として機能する。室外熱交換器１３として、例えば、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器が用いられる。
The outdoor heat exchanger 13 exchanges heat between outdoor air and a refrigerant. The
膨張弁１４は、例えば絞りの開度を調整することができる電子式膨張弁であり、開度を調整することによって第一室内熱交換器２４に流入する冷媒の圧力を制御する。なお、実施の形態では、膨張弁１４は室外機１０に設けられているが、室内機２０に設けられていてもよく、設置箇所は限定されない。
The
室外送風機１５は、室外熱交換器１３に対して室外空気を供給するものであり、回転数が制御されることにより、室外熱交換器１３に対する送風量が調整される。室外送風機１５として、例えば、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）ファンモータあるいはＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）ファンモータなどのモータによって駆動される遠心ファンまたは多翼ファンなどが用いられる。なお、室外送風機１５の駆動源としてＤＣファンモータが用いられる場合は、電流値を変化させて回転数を制御することで送風量が調整される。また、室外送風機１５の駆動源としてＡＣファンモータが用いられる場合は、インバータ制御により電源周波数を変化させて回転数を制御することで送風量が調整される。
The
さらに、室外機１０は、室外機制御基板１９を備えている。室外機制御基板１９は、伝送線３０によってコントローラ４０と接続され、コントローラ４０からの運転制御信号に基づき、圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２、膨張弁１４、および、室外送風機１５を制御する。
Furthermore, the
（室内機２０）
室内機２０は、第二室内熱交換器２３、第一室内熱交換器２４、および、室内送風機２１を備えている。室内機２０内には、室内送風機２１によって室内空間から取り込まれた室内空気が第二室内熱交換器２３および第一室内熱交換器２４を通過して室内空間に送風される風路２０ａが形成されている。(Indoor unit 20)
The
第二室内熱交換器２３および第一室内熱交換器２４は、風路２０ａ上に配置されている。また、第一室内熱交換器２４は、第二室内熱交換器２３の下流側に配置されており、第二室内熱交換器２３は、第一室内熱交換器２４の上流側に配置されている。第二室内熱交換器２３および第一室内熱交換器２４は、冷媒回路において互いに直列に接続され、いずれも空気と冷媒との間で熱交換を行う。これにより、室内空間に供給される暖房用空気または冷房用空気が生成される。第二室内熱交換器２３は、冷房運転または除湿運転の際に蒸発器として機能し、第一室内熱交換器２４に流入する空気を冷却する。第一室内熱交換器２４は、冷房運転または除湿運転の際に蒸発器として機能し、室内空間の空気を冷却して冷房を行う。また、第二室内熱交換器２３および第一室内熱交換器２４は、暖房運転の際に凝縮器として機能し、室内空間の空気を加熱して暖房を行う。
The second
室内送風機２１は、第二室内熱交換器２３および第一室内熱交換器２４に対して室内空気を供給するものであり、回転数が制御されることにより、第二室内熱交換器２３および第一室内熱交換器２４に対する送風量が調整される。室内送風機２１として、例えば、ＤＣファンモータあるいはＡＣファンモータなどのモータによって駆動される遠心ファンまたは多翼ファンなどが用いられる。なお、室内送風機２１の駆動源としてＤＣファンモータが用いられる場合は、電流値を変化させて回転数を制御することで送風量が調整される。また、室内送風機２１の駆動源としてＡＣファンモータが用いられる場合は、インバータ制御により電源周波数を変化させて回転数を制御することで送風量が調整される。
The
なお、実施の形態では、室内送風機２１が、風路２０ａの最上流に配置されているが、それに限定されない。風路２０ａにおいて目標の風量が得られればよいので、図１に示す位置よりも下流に配置してもよい。また、室内送風機２１の数は風路２０ａの数の１つに限定されず、上流と下流にそれぞれ配置するなどしてもよい。つまり、室内送風機２１の配置位置と数は限定されない。
In addition, in the embodiment, the
室外機１０と室内機２０とは、配管によって互いに接続されている。また、空気調和装置１００は、圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２、室外熱交換器１３、膨張弁１４、第一室内熱交換器２４、第二室内熱交換器２３が、順次配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路を備えている。
The
冷媒回路に使用される冷媒は、特に限定されない。例えば、二酸化炭素、炭化水素もしくはヘリウムのような自然冷媒、ＨＦＣ－４１０ＡもしくはＨＦＣ－４０７Ｃなどの塩素を含まない冷媒、または既存の製品に使用されているＲ２２もしくはＲ１３４ａなどのフロン系冷媒などの冷媒を使用できる。 The refrigerant used in the refrigerant circuit is not particularly limited. Refrigerants such as natural refrigerants such as carbon dioxide, hydrocarbons or helium, chlorine-free refrigerants such as HFC-410A or HFC-407C, or CFC-based refrigerants such as R22 or R134a used in existing products. can be used.
（センサ類）
室内機２０は、例えばサーミスタなどで構成される複数の温度センサを備えている。冷房運転時または除湿運転時の冷媒の流れにおいて第一室内熱交換器２４の入口側には、第一室内熱交換器２４に流入する冷媒の温度（以下、入口温度と称する）を検出する第一入口温度センサ２２ａが設けられている。冷房運転時または除湿運転時の冷媒の流れにおいて第一室内熱交換器２４の出口側には、第一室内熱交換器２４から流出する冷媒の温度（以下、出口温度と称する）を検出する第一出口温度センサ２２ｃが設けられている。冷房運転時または除湿運転時の冷媒の流れにおいて第二室内熱交換器２３の出口側には、第二室内熱交換器２３から流出する冷媒の温度（以下、出口温度と称する）を検出する第二出口温度センサ２２ｂが設けられている。(sensors)
The
また、室内機２０は、室内温度を検出する室内温度センサ２２ｄと、室内湿度を検出する室内湿度センサ２２ｅとを備えている。
Furthermore, the
室外機１０は、外気温度を検出する外気温度センサ２２ｆを備えている。
The
また、室内機２０は、室内機制御基板２７を備えている。室内機制御基板２７は、伝送線３０によってコントローラ４０と接続され、コントローラ４０からの運転制御信号に基づき、室内送風機２１を制御する。
Further, the
（コントローラ４０）
コントローラ４０は、室外機１０および室内機２０に対して運転制御信号を送信し、空気調和装置１００全体を制御する。また、コントローラ４０は、室内機２０に設けられた温度センサによって検出された温度情報に基づいて、各運転モードにおいて、第一室内熱交換器２４および第二室内熱交換器２３が除湿運転に最適な加熱および冷却温度になるように膨張弁１４を制御する。なお、実施の形態では、コントローラ４０は運転モードとして、冷房運転、通常除湿運転、および、低負荷除湿運転を少なくとも備えている。(controller 40)
The
図２は、実施の形態に係る空気調和装置１００のコントローラ４０、室外機制御基板１９、および、室内機制御基板２７の接続関係の一例を示すブロック図である。図２に示すように、コントローラ４０には、第一入口温度センサ２２ａ、第一出口温度センサ２２ｃ、第二出口温度センサ２２ｂ、室内温度センサ２２ｄ、室内湿度センサ２２ｅ、および、外気温度センサ２２ｆがそれぞれ接続されている。また、コントローラ４０には、室外機制御基板１９および室内機制御基板２７が伝送線３０を介して接続されている。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the connection relationship between the
室外機制御基板１９には、圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２、膨張弁１４、および、室外送風機１５が接続されている。室内機制御基板２７には、室内送風機２１が接続されている。
A
コントローラ４０は、情報取得部４１、演算処理部４２、機器制御部４３、および、記憶部４４を備えている。コントローラ４０は、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能が実現されている、もしくは各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアなどで構成されている。
The
情報取得部４１は、第一入口温度センサ２２ａ、第一出口温度センサ２２ｃ、第二出口温度センサ２２ｂ、室内温度センサ２２ｄ、室内湿度センサ２２ｅ、および、外気温度センサ２２ｆで検出された温度情報を取得する。
The
演算処理部４２は、情報取得部４１で取得された温度情報に基づき、各種処理を行う。
The
機器制御部４３は、演算処理部４２による処理結果に基づき、空気調和装置１００に設けられた各部を制御するための運転制御信号を生成し、室外機制御基板１９および室内機制御基板２７に送信する。
The
記憶部４４は、コントローラ４０の各部で用いられる各種の値を記憶するものであり、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどの、不揮発性または揮発性の半導体メモリである。
The
以下、実施の形態に係る空気調和装置１００の冷房運転時、通常除湿運転時、および、低負荷除湿運転時における動作について説明する。なお、実施の形態では、暖房運転時の動作については説明を省略する。また、冷房運転と通常除湿運転とは同じ動作であるため、それらについてはまとめて説明する。
Hereinafter, operations of the
（冷房運転、通常除湿運転）
冷房運転および通常除湿運転では、第一室内熱交換器２４および第二室内熱交換器２３を蒸発器として機能させ、両者の熱交換量を最大にすることで、効率を最大化することができる。(Cooling operation, normal dehumidification operation)
In cooling operation and normal dehumidification operation, efficiency can be maximized by making the first
圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１２を介して室外熱交換器１３に流入する。室外熱交換器１３に流入した高温高圧のガス冷媒は、室外送風機１５によって取り込まれた室外空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって室外熱交換器１３から流出する。室外熱交換器１３から流出した高圧の液冷媒は、膨張弁１４によって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、第一室内熱交換器２４に流入する。
The high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the
このとき、膨張弁１４は、第一入口温度センサ２２ａによって検出された入口温度と、第二出口温度センサ２２ｂによって検出された出口温度との差から演算される過熱度が、あらかじめ設定された値となるように制御される。そして、膨張弁１４の開度は、低負荷除湿運転時と比較して、圧縮機１１の運転周波数が同じ条件においては相対的に高開度に設定される。また、圧縮機１１の運転周波数を制御することで、所定の能力を確保する。なお、膨張弁１４と圧縮機１１の吸入側との間の圧力に基づいて算出される蒸発温度が第一入口温度センサ２２ａによって検出された入口温度と同じとなる。そのため、第一入口温度センサ２２ａの代わりに膨張弁１４と圧縮機１１の吸入側との間に圧力センサを設け、その圧力センサに基づいて算出される蒸発温度を用いてもよい。
At this time, the degree of superheating of the
第一室内熱交換器２４に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、第二室内熱交換器２３を通過した室内空気と熱交換して吸熱しながら蒸発し、室内空気を冷却して第一室内熱交換器２４から流出する。つまり、第一室内熱交換器２４では、気液二相冷媒による潜熱変化によって通過する室内空気を冷却する。第一室内熱交換器２４から流出した低温低圧の気液二相冷媒は、第二室内熱交換器２３に流入する。第二室内熱交換器２３に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内送風機２１によって取り込まれた室内空気と熱交換して吸熱しながら蒸発し、室内空気を冷却するとともに低温低圧のガス冷媒となって第二室内熱交換器２３から流出する。第二室内熱交換器２３から流出した低温低圧のガス冷媒は、室内機２０から流出する。つまり、第二室内熱交換器２３では、気液二相冷媒による潜熱変化によって通過する室内空気を冷却する。室内機２０から流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機１１へ吸入される。
The low-temperature, low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the first
（低負荷除湿運転）
低負荷除湿運転では、第一室内熱交換器２４および第二室内熱交換器２３を蒸発器として機能させるが、第二室内熱交換器２３の熱交換量を抑制することで、熱交換器の底部に発生する結露の滞留を抑制し、除湿量の低下を抑制することができる。(Low load dehumidification operation)
In low-load dehumidification operation, the first
圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１２を介して室外熱交換器１３に流入する。室外熱交換器１３に流入した高温高圧のガス冷媒は、室外送風機１５によって取り込まれた室外空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって室外熱交換器１３から流出する。室外熱交換器１３から流出した高圧の液冷媒は、膨張弁１４によって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、第一室内熱交換器２４に流入する。
The high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the
このとき、膨張弁１４は、第一入口温度センサ２２ａによって検出された入口温度と、第一出口温度センサ２２ｃによって検出された出口温度との差から演算される過熱度が、あらかじめ設定された値となるように制御される。そして、膨張弁１４の開度は、通常除湿運転時と比較して、圧縮機１１の運転周波数が同じ条件においては相対的に低開度に設定される。また、圧縮機１１の運転周波数を制御することで、所定の能力を確保する。なお、第一入口温度センサ２２ａによって検出された入口温度の代わりに、膨張弁１４と圧縮機１１の吸入側との間に圧力センサを設け、その圧力センサに基づいて算出される蒸発温度を用いてもよい。
At this time, the
第一室内熱交換器２４に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、第二室内熱交換器２３を通過した室内空気と熱交換して吸熱しながら蒸発し、室内空気を冷却するとともに低温低圧のガス冷媒となって第一室内熱交換器２４から流出する。つまり、第一室内熱交換器２４では、気液二相冷媒による潜熱変化によって通過する室内空気を冷却する。第一室内熱交換器２４から流出した低温低圧のガス冷媒は、第二室内熱交換器２３に流入する。第二室内熱交換器２３に流入した低温低圧のガス冷媒は、室内送風機２１によって取り込まれた室内空気と熱交換して吸熱し、室内空気を冷却して第二室内熱交換器２３から流出する。つまり、第二室内熱交換器２３では、ガス冷媒による顕熱変化によって通過する室内空気を冷却する。第二室内熱交換器２３から流出した低温低圧のガス冷媒は、室内機２０から流出する。室内機２０から流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機１１へ吸入される。
The low-temperature, low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the first
図３は、実施の形態に係る空気調和装置１００の冷房運転時および通常除湿運転時における動作について説明するための概略図である。図４は、実施の形態に係る空気調和装置１００の通常除湿運転時における空気の状態変化を示す湿り空気線図である。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the
次に、図３および図４を用いて、通常除湿運転時の空気の動きを説明する。室内空気（Ａ１）は、蒸発器として機能する第二室内熱交換器２３を通過する際に、冷却除湿されて、低温かつ相対湿度が上昇した状態となり（Ｂ１）、第一室内熱交換器２４へ流入する。その後、室内空気は、第二室内熱交換器２３と同様に蒸発器として機能する第一室内熱交換器２４を通過する際に、冷却除湿されて、さらに低温かつ相対湿度が上昇した状態となり（Ｃ１）、室内空間に供給される。
Next, air movement during normal dehumidification operation will be explained using FIGS. 3 and 4. When the indoor air (A1) passes through the second
図５は、実施の形態に係る空気調和装置１００の低負荷除湿運転時における動作について説明するための概略図である。図６は、実施の形態に係る空気調和装置１００の低負荷除湿運転時における空気の状態変化を示す湿り空気線図である。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the operation of the
次に、図５および図６を用いて、低負荷除湿運転時の空気の動きを説明する。室内空気（Ａ２）は、蒸発器として機能する第二室内熱交換器２３を通過するが、第二室内熱交換器２３での冷媒はほとんど顕熱変化しか起こさない。そのため、第二室内熱交換器２３を通過する室内空気の冷却能力は、通常除湿運転時と比較して低く、第二室内熱交換器２３を通過する室内空気は主として顕熱変化が発生して低温かつ相対湿度が上昇した状態となる（Ｂ２）。その後、室内空気は、第一室内熱交換器２４へ流入する。第一室内熱交換器２４では、高湿の空気が通過するため、冷却除湿によって低温かつ絶対湿度が低下した状態となり（Ｃ２）、室内空間に供給される。したがって、相対湿度が高い室内空気が第一室内熱交換器２４に流入するため、冷却能力に対する除湿量が増加し、効率よく除湿を行うことが可能となる。また、第二室内熱交換器２３では顕熱変化が主体であるため、第二室内熱交換器２３での熱交換量は、第一室内熱交換器２４の熱交換量よりも少なくなる。
Next, air movement during low-load dehumidification operation will be explained using FIGS. 5 and 6. The indoor air (A2) passes through the second
コントローラ４０は、ユーザーによる設定変更があった場合、あるいは室内温度および室内湿度があらかじめ設定された値になった場合、などに冷房運転と通常除湿運転あるいは低負荷除湿運転とを切り替える。
The
また、コントローラ４０は、通常除湿運転中に、空気調和装置１００の冷房能力が最小能力以下であるかどうかを判定し、空気調和装置１００の冷房能力が最小能力以下であると判定した場合に、通常除湿運転から低負荷除湿運転へ切り替える。また、コントローラ４０は、低負荷除湿運転中に、空気調和装置１００の冷房能力が最小能力より大きいかどうかを判定し、空気調和装置１００の冷房能力が最小能力より大きいと判定した場合に、低負荷除湿運転から通常除湿運転へ切り替える。
Further, during the normal dehumidification operation, the
空気調和装置１００の冷房能力が最小能力以下であるかどうかの判定は、外気温度、室内温度、室内湿度、圧縮機１１の運転周波数などを用いて行われる。具体的には、外気温度あるいは室内温度が設定温度よりも低くなった場合に、空気調和装置１００の冷房能力が最小能力以下であると判定される。また、室内湿度が設定湿度未満であり、かつ、室内温度が設定温度の所定範囲以内となった場合に、空気調和装置１００の冷房能力が最小能力以下であると判定される。また、圧縮機１１の運転周波数が所定値以下となった場合に、空気調和装置１００の冷房能力が最小能力以下であると判定される。
A determination as to whether the cooling capacity of the
室内機２０の熱交換器には、単位体積当たりの熱交換量を多くすることと、除湿時の排水性を向上させることとの２つの目的があるため、様々な熱交換器形状の適用が考えられる。以下に、室内機２０の熱交換器である第一室内熱交換器２４および第二室内熱交換器２３に適用する３種類の熱交換器形状の特徴をそれぞれ説明する。
The heat exchanger of the
（円管熱交換器）
図７は、実施の形態に係る円管熱交換器の構成を示す四面図である。図７において、中央は正面図、正面図の左右は左右の各側面図、正面図の上は平面図である。
図７に示すように、円管熱交換器では、伝熱管５１として円管を用いることによって、他の熱交換器形状と比較して伝熱管５１の曲げの自由度が高く、室内機２０の筐体の形状に沿った熱交換器形状にできることがメリットとなる。さらに、伝熱管５１を細管化することで列ピッチを狭くすることが可能となることから、家庭用の空気調和装置のようにサイズの制約がある機器に対して伝熱面積を確保しやすい特徴がある。一方で、伝熱管５１が円管であるから、熱交換器を通過する空気から見た伝熱管５１の後方には、流れの中で流体の速度がゼロになる点であるよどみ点が発生する。そのため、伝熱管５１の表面積に対するよどみ点の影響により、伝熱面積に対する熱交換量は、後述の扁平管熱交換器およびフィンレス熱交換器よりも少なくなる。(Circular tube heat exchanger)
FIG. 7 is a four-sided view showing the configuration of the circular tube heat exchanger according to the embodiment. In FIG. 7, the center is a front view, the left and right sides of the front view are left and right side views, and the top of the front view is a plan view.
As shown in FIG. 7, in the circular tube heat exchanger, by using a circular tube as the
また、円管熱交換器の排水性に関しては、発生した結露はフィン５２から排水される構造となっている。フィン５２の表面については、親水性処理および撥水性処理などで結露の滞留を抑制することができる。しかし、フィン５２の端部については、結露滞留を抑制するために、フィン５２の列数を減らす、および、フィン５２の列ピッチを狭くするなどによって滞留する底部面積を低減させる他、フィンピッチを広くする、熱交換器内の結露が１箇所に溜まって排出箇所が集中するように熱交換器に角度を設けるなど、熱交換器からの結露の剥離を促進する構造が必要となる。
Regarding the drainage performance of the circular tube heat exchanger, the structure is such that generated condensation is drained from the
（扁平管熱交換器）
図８は、実施の形態に係る扁平管熱交換器の構成を示す四面図である。図８において、中央は正面図、正面図の左右は左右の各側面図、正面図の上は平面図である。
図８に示すように、扁平管熱交換器では、伝熱管５３として扁平管を用いることによって、伝熱管５３の表面積に対する上述のよどみ点の影響が少なくなり、円管熱交換器と比較して伝熱面積に対する熱交換量が多くなる。一方で、伝熱管５３が扁平していることから、曲げ方向への制約が円管よりも多くなるなどサイズの制約が多くなる。(Flat tube heat exchanger)
FIG. 8 is a four-sided view showing the configuration of the flat tube heat exchanger according to the embodiment. In FIG. 8, the center is a front view, the left and right sides of the front view are left and right side views, and the top of the front view is a plan view.
As shown in FIG. 8, in the flat tube heat exchanger, by using a flat tube as the
また、扁平管熱交換器の排水性に関しては、伝熱管５３に平面部分があるため、フィン５２に加えて伝熱管５３自体にも結露が滞留し、滞留量は円管熱交換器と比較して多くなる。そのため、伝熱管５３に対する排水性の向上が必要となる。排水性を向上させるために、扁平管熱交換器を設置面に対して角度を設けて設置することで、結露を排出しやすくするなどの方法がある。ただし、風路２０ａの圧力損失が増大するため、室内送風機２１の駆動力が増加するなどのデメリットも発生する。フィン５２の端部の結露滞留を抑制する構造については、円管熱交換器と同様であるため、説明を省略する。
Regarding the drainage performance of the flat tube heat exchanger, since the
（フィンレス熱交換器）
図９は、実施の形態に係るフィンレス熱交換器の構成を示す四面図である。図９において、中央は正面図、正面図の上は平面図、正面図の右は側面図、側面図の上は伝熱管５４単体の拡大平面図である。
図９に示すように、フィンレス熱交換器では、複数の伝熱管５４のそれぞれの間を接続するフィンが設けられていない。つまり、互いに間隔を空けて配列された複数の伝熱管５４において、互いに隣接する伝熱管５４同士はフィンによって接続されていない。なお、図９には図示していないが、複数の伝熱管５４のそれぞれは、冷媒進行方向における両端が冷媒分配器に接続されている。実施の形態に係るフィンレス熱交換器には、空気の通過方向（図９の正面図における紙面直交方向）において、伝熱管５４の風上側端部から風上側に向かって延びる風上側フィン部５４ａと、伝熱管５４の風下側端部から風下側に向かって延びる風下側フィン部５４ｂとが設けられている。なお、フィンレス熱交換器は、風上側フィン部５４ａおよび風下側フィン部５４ｂのうち、いずれか一方のみ設けられているものでもよいし、風上側フィン部５４ａおよび風下側フィン部５４ｂの両方が設けられていないものでもよい。また、実施の形態に係るフィンレス熱交換器は、伝熱管５４、風上側フィン部５４ａ、および、風下側フィン部５４ｂが一体に形成されているが、それに限定されず、伝熱管５４とは別部材のフィン部を伝熱管５４にロウ材などで接続して構成されたものでもよい。伝熱管５４は長円形の断面形状を有し、長軸方向に沿って複数の冷媒通路が形成されている。そのため、フィンレス熱交換器は、伝熱管５４に冷媒が流れ、また、扁平管熱交換器と同様に伝熱管５４の表面積に対する上述のよどみ点の影響が少ないことから、円管熱交換器および扁平管熱交換器と比較して伝熱面積に対する熱交換量が多くなる。一方で、伝熱管５４に風上側フィン部５４ａおよび風下側フィン部５４ｂが設けられているため、必要な伝熱面積を確保し、かつ、室内送風機２１の圧力損失を低減するために伝熱管５４を薄く加工する必要がある。また、伝熱管５４は、扁平管以上に曲げ方向の制約が多く、伝熱管５４の断面積も小さいため、筐体内への設置方法および圧力損失を考慮したパス設計が必要となる。(Finless heat exchanger)
FIG. 9 is a four-sided view showing the configuration of the finless heat exchanger according to the embodiment. In FIG. 9, the center is a front view, the top of the front view is a plan view, the right side of the front view is a side view, and the top of the side view is an enlarged plan view of the
As shown in FIG. 9, the finless heat exchanger is not provided with fins that connect each of the plurality of
また、フィンレス熱交換器の排水性に関しては、互いに隣接する伝熱管５４の間にフィンが存在しないため、円管熱交換器および扁平管熱交換器と比較して排水性が高い。一方で、配置の都合上、分配管および曲げ部分（図示せず）が底部に位置するため、結露の滞留量の低減には、周辺配管の配置が重要となる。
Furthermore, regarding the drainage performance of the finless heat exchanger, since there are no fins between the
実施の形態では、第一室内熱交換器２４および第二室内熱交換器２３が室内機２０に配置されているが、それらは目的が異なるため、熱交換器の種類および構成に違いがある。以下に、第一室内熱交換器２４および第二室内熱交換器２３それぞれの目的および必要機能について述べる。
In the embodiment, the first
（第二室内熱交換器）
第二室内熱交換器２３は、主に冷房運転時および通常除湿運転時に室内空間に必要な冷房能力を確保することを目的としており、熱交換量を第一室内熱交換器２４と比較して相対的に多くする必要がある。(Second indoor heat exchanger)
The purpose of the second
（第一室内熱交換器）
第一室内熱交換器２４は、主に低負荷除湿運転時に室内空間に必要な除湿能力を確保することを目的としており、圧縮機１１の運転と停止とが繰り返されることによって結露が再蒸発しないようにするため、排水性を向上させることが重要となっている。また、低負荷除湿運転時に必要な熱交換量を確保できればよいため、熱交換量は全体の３割程度で十分となる。そのため、第一室内熱交換器２４の伝熱面積を、第一室内熱交換器２４の伝熱面積および第二室内熱交換器２３の伝熱面積の総和と比較して３０％以下とすることで、低負荷除湿運転時の性能を確保しながら、室内機２０の大型化を抑制することができる。(First indoor heat exchanger)
The first
ここで、空気調和装置１００の冷房能力（ｋＷ）に関して、標準的な値を用いると、定格能力２．２ｋＷ、最大能力３．４ｋＷ、最小能力０．６ｋＷとなる（参照：https://www.mitsubishielectric.co.jp/home/kirigamine/product/z/index.html）。そして、定格能力２．２ｋＷを１００％とすると、最小能力０．６ｋＷはおよそ２７％となる。圧縮機１１の運転と停止とが繰り返される状態が発生するのは、最小能力以下、つまり定格能力の２７％以下の場合である。そのため、総熱処理量に対する除湿エネルギーが多ければ多いほど、室内温度の低下が抑制され、圧縮機１１の運転と停止とが繰り返される状態が発生するのが抑制される。また、低負荷除湿運転は、最小能力０．６ｋＷ以下の能力が必要な状況に実行される運転モードであり、第一室内熱交換器２４のみで必要な熱交換量を確保できればよい。そして、低負荷除湿運転時は、第一室内熱交換器２４が少なくとも定格能力の２７％以下、つまりおよそ３０％以下の伝熱面積であれば、室内温度の低下が抑制され、圧縮機１１の運転と停止とが繰り返される状態が発生するのを抑制することができる。そこで、上記のように第一室内熱交換器２４の伝熱面積を、第一室内熱交換器２４の伝熱面積および第二室内熱交換器２３の伝熱面積の総和と比較して３０％以下とすることで、圧縮機１１の運転と停止とが繰り返される状態が発生するのを抑制している。
Here, using standard values regarding the cooling capacity (kW) of the
実施の形態では、第一室内熱交換器２４および第二室内熱交換器２３の熱交換器形状が、それぞれ上記の３種類考えられる。そのため、第一室内熱交換器２４および第二室内熱交換器２３の組み合わせは、合計９パターンとなる。以下に、第一室内熱交換器２４に必要な機能に対して必要となる特徴について述べる。なお、第二室内熱交換器２３については、通常の熱交換器と同様の要求性能であることから、説明は省略する。
In the embodiment, the heat exchanger shapes of the first
ここで、圧縮機１１の運転と停止とが繰り返される状態が発生した場合、圧縮機１１が停止している間は、通過空気が冷却されない。しかし、熱交換器のフィン表面あるいはフィン間などに結露が滞留していると、その滞留した結露が再蒸発して、室内を加湿してしまう場合があり、それが除湿量のロスになる。さらに、除湿量のロスによって除湿を余分に行う必要が生じることから、エネルギーのロスも発生してしまう。そこで、第一室内熱交換器２４を円管熱交換器とした場合は、排水性を向上させてその底部に発生する結露の滞留量を抑制することが重要となる。また、上記の通り、第一室内熱交換器２４は、主に低負荷除湿運転時に室内空間に必要な除湿能力を確保することを目的としている。そこで、圧縮機１１の運転と停止とが繰り返されることによって結露が再蒸発しないようにするため、特に第一室内熱交換器２４での排水性を向上させ、第一室内熱交換器２４での結露の滞留量を抑制することが重要となっている。
Here, if a situation occurs in which the
図１０は、実施の形態に係る第一室内熱交換器２４の列ピッチを説明する図である。図１１は、実施の形態に係る第一室内熱交換器２４の積み幅を説明する図である。図１２は、実施の形態に係る第一室内熱交換器２４の段ピッチを説明する図である。なお、図１０～図１２において、左側は第二室内熱交換器２３を、右側は第一室内熱交換器２４をそれぞれ示している。また、図１０～図１２では第一室内熱交換器２４および第二室内熱交換器２３が円管熱交換器である場合を示しているが、後述する扁平管熱交換器およびフィンレス熱交換器の場合についても同様である。
FIG. 10 is a diagram illustrating the row pitch of the first
（円管熱交換器）
第一室内熱交換器２４を円管熱交換器とした場合、結露の滞留量を抑制するためには、列ピッチと列数と積み幅との積算から算出される底部面積を小さくすることが有効である。そのため、第一室内熱交換器２４は、第二室内熱交換器２３と比較して、列ピッチが狭い、列数が少ない、および、積み幅が狭い、のうち少なくとも一つが該当するようにし、底部面積が小さくなるようにすることが有効である。なお、上記で第一室内熱交換器２４を第二室内熱交換器２３と比較しているのは、第二室内熱交換器２３では顕熱変化が主体であり、結露の滞留による影響を受けないので、底部面積を小さくする必要がないためである。ここで、列ピッチとは、図１０に示すＣ、Ｄであり、フィン５２の横幅である。また、積み幅とは、図１１に示すＥ、Ｆであり、フィンピッチとフィン５２の積層枚数によって決まるフィン５２の積層方向の幅である。なお、図１１に示すＧ、Ｈはフィン高さである。ここで、図１１において、第一室内熱交換器２４と第二室内熱交換器２３とで、フィン５２の積層方向の幅およびフィン高さ以外の仕様が同じとすると、Ｅ×Ｇ＝Ｆ×Ｈであれば、両者の熱交換面積は同じとなる。しかし、Ｅ×列ピッチ＞Ｆ×列ピッチとなるため、積み幅が狭い第一室内熱交換器２４の方が、底部面積は小さくなる。(Circular tube heat exchanger)
When the first
また、伝熱面積を確保する目的で、第一室内熱交換器２４の段ピッチを第二室内熱交換器２３と比較して広くし、底部面積を小さくすることも有効である。ここで、段ピッチとは、図１２に示すＡ、Ｂであり、重力方向に互いに隣接する伝熱管５１の中心部間の距離である。熱交換器の高さに制約がない場合は、段ピッチを広くすることで、伝熱管１本当たりの伝熱面積を多く確保できるため、必要能力に対してフィン５２の積層枚数を減らすことができ、そうすることで積み幅が狭くなるため底部面積を小さくすることができる。
Furthermore, for the purpose of ensuring a heat transfer area, it is also effective to widen the stage pitch of the first
また、結露の滞留量を低減させるためには、第一室内熱交換器２４の底部の形状を底部の伝熱面積がその上部の伝熱面積よりも小さくなるようにする、第一室内熱交換器２４を水平方向に対して積み幅方向またはフィン５２の横幅方向に角度を設けて配置する、および、フィンピッチをあらかじめ設定された値以上にすることが有効である。
In addition, in order to reduce the amount of condensation that accumulates, the shape of the bottom of the first
図１３は、実施の形態に係る第一室内熱交換器２４の底部面積を説明する図である。図１４は、実施の形態に係る第一室内熱交換器２４のフィンピッチを説明する図である。図１５は、実施の形態に係る第一室内熱交換器２４の積み幅方向の配置を説明する図である。図１６は、実施の形態に係る第一室内熱交換器２４の列方向の配置を説明する図である。図１７は、実施の形態に係る第一室内熱交換器２４の溝５６を説明する図である。なお、図１３～図１７において、左側は本願の構成適用前の第一室内熱交換器２４を、右側は本願の構成適用後の第一室内熱交換器２４をそれぞれ示している。また、図１３～図１７では第一室内熱交換器２４が円管熱交換器である場合を示しているが、後述する扁平管熱交換器およびフィンレス熱交換器の場合についても同様である。
FIG. 13 is a diagram illustrating the bottom area of the first
ここで、結露の滞留量は水滴の毛細管現象と表面張力とによって決まっている。毛細管現象では、フィンピッチが狭いほど液面が高くなり、結露の滞留量は多くなる。また、表面張力では、底部の列ピッチが広いとその力が働く面が広くなるため、結露の滞留量は多くなる。したがって、図１３に示すように破線で囲まれた底部の形状を、底部の伝熱面積がその上部の伝熱面積よりも小さくなるようにする、つまり底部の列ピッチが上部の列ピッチよりも狭くなるような形状とすることで、表面張力が小さくなり、結露の滞留量を低減させることができる。ここで、列ピッチとは、図１３に示すＩ、Ｊであり、フィン５２の横幅方向に互いに隣接するフィン５２間の距離である。また、図１４に示すようにフィンピッチを広くする、つまりフィンピッチがあらかじめ設定された値以上となる形状とすることで、液面が低くなり、結露の滞留量を所定の量に低減させることができる。ここで、フィンピッチとは、図１４に示すＫ、Ｌであり、フィン５２の積層方向に互いに隣接するフィン５２間の距離である。また、上記のあらかじめ設定された値は、低減させたい結露の滞留量に応じて決定される。
Here, the amount of condensation retained is determined by the capillary phenomenon and surface tension of water droplets. In capillary action, the narrower the fin pitch, the higher the liquid level and the greater the amount of condensation retained. In addition, in terms of surface tension, if the row pitch at the bottom is wide, the surface on which the force acts becomes wider, so the amount of condensation retained increases. Therefore, as shown in Figure 13, the shape of the bottom surrounded by the broken line should be such that the heat transfer area at the bottom is smaller than the heat transfer area at the top, that is, the row pitch at the bottom is smaller than the row pitch at the top. By making the shape narrower, the surface tension becomes smaller, and the amount of accumulated condensation can be reduced. Here, the row pitch refers to I and J shown in FIG. 13, and is the distance between
また、底部に発生する結露は、重力方向に対するフィン面積によって滞留量が決まるため、重力方向に対する表面積が小さくなるように熱交換器の配置に角度を設けることなども有効である。図１５に示すように水平方向に対して積み幅方向に角度を設けて配置することで、下方に傾いている方向に結露が移動しやすくなるため、結露が結合して落下しやすくなる。なお、図１５では、第一室内熱交換器２４が、その底部が水平方向に対して積み幅方向にα度傾くように配置されている。また、図１６に示すように水平方向に対してフィン５２の横幅方向に角度を設けて配置することで、下方に傾いている方向に結露が移動しやすくなるため、結露が結合して落下しやすくなる。なお、図１６では、第一室内熱交換器２４が、その底部が水平方向に対してフィン５２の横幅方向にβ度傾くように配置されている。なお、αとβとは同じ値でもよいし異なる値でもよい。
Furthermore, since the amount of dew condensation generated at the bottom is determined by the fin area in the direction of gravity, it is also effective to arrange the heat exchanger at an angle so that the surface area in the direction of gravity is small. As shown in FIG. 15, by arranging the stacking width direction at an angle with respect to the horizontal direction, it becomes easier for the condensation to move in the downwardly inclined direction, making it easier for the condensation to combine and fall. In addition, in FIG. 15, the first
また、親水性処理および撥水性処理など排水性が向上するような表面処理をフィン５２の表面に施すことに加えて、図１７に示すようにフィン５２に溝５６を形成する。そうすることで、毛細管現象によりフィン５２の溝５６を伝って結露が移動しやすくなるため、結露が結合して落下しやすくなる。
Further, in addition to subjecting the surface of the
（扁平管熱交換器）
第一室内熱交換器２４を扁平管熱交換器とした場合は、上記の円管熱交換器と同様に、第一室内熱交換器２４は、第二室内熱交換器２３と比較して、段ピッチが広い、列ピッチが狭い、および、積み幅が狭い、のうち少なくとも一つが該当するようにすることが有効である。あるいは、第一室内熱交換器２４は、底部の形状は底部の伝熱面積がその上部の伝熱面積よりも小さくなるようになっている、水平方向に対して積み幅方向またはフィンの横幅方向に角度を設けて配置されている、フィン５２に溝５６が形成されている、および、フィンピッチがあらかじめ設定された値以上である、のうち少なくとも一つが該当するようにすることが有効である。さらに、扁平管を水平方向に対して風下が下側となるように傾けたり、フィン表面に凹凸を設けて排水経路を設けたりすることが有効であり、そうすることで効率よく結露を排出することができる。(Flat tube heat exchanger)
When the first
（フィンレス熱交換器）
第一室内熱交換器２４をフィンレス熱交換器とした場合は、上記の円管熱交換器と同様に、第一室内熱交換器２４は、第二室内熱交換器２３と比較して、列ピッチが狭い、および、積み幅が狭い、のうち少なくとも一つが該当するようにすることが有効である。あるいは、第一室内熱交換器２４は、底部の形状は底部の伝熱面積がその上部の伝熱面積よりも小さくなるようになっている、伝熱管５４に溝５６が形成されている、および、伝熱管ピッチがあらかじめ設定された値以上である、のうち少なくとも一つが該当するようにすることが有効である。さらに、伝熱管５４の表面に凹凸を設けて排水経路を設けることが有効であり、そうすることで効率よく結露を排出することができる。また、フィンレス熱交換器は他の熱交換器のようにフィンと別体で伝熱管を持たないため、伝熱の影響を加味した段ピッチの制約が存在しない。そのため、フィンレス熱交換器の冷媒の流通方向の長さを長くして伝熱面積を確保することで、必要な伝熱面積に対して底部面積を小さくすることができ、結露の滞留量を抑制することができる。つまり、第二室内熱交換器２３と比較して、第一室内熱交換器２４の冷媒の流通方向の長さを長くすることで、低負荷除湿運転時の除湿量のロスを低減することができる。(Finless heat exchanger)
When the first
以上、実施の形態に係る空気調和装置１００は、圧縮機１１および室外熱交換器１３を有する室外機１０と、第一室内熱交換器２４および第二室内熱交換器２３を有する室内機２０と、室外機１０または室内機２０に設けられた膨張弁１４と、圧縮機１１、室外熱交換器１３、膨張弁１４、第一室内熱交換器２４、第二室内熱交換器２３、が順次配管で接続された冷媒回路と、膨張弁１４の開度を制御するコントローラ４０と、を備えている。また、第一室内熱交換器２４および第二室内熱交換器２３は、室内機２０の内部に取り込まれた空気が通過する風路２０ａ上に、第二室内熱交換器２３が第一室内熱交換器２４の上流側となるように配置されており、コントローラ４０は、第二室内熱交換器２３の熱交換量が第一室内熱交換器２４の熱交換量よりも多くなるように膨張弁１４を制御する通常除湿運転と、第二室内熱交換器２３の熱交換量が第一室内熱交換器２４の熱交換量以下となるように膨張弁１４を制御する低負荷除湿運転とを切り替える制御を行うものである。
As described above, the
実施の形態に係る空気調和装置１００によれば、コントローラ４０は、第二室内熱交換器２３の熱交換量が第一室内熱交換器２４の熱交換量よりも大きくなるように膨張弁１４を制御する通常除湿運転と、第二室内熱交換器２３の熱交換量が第一室内熱交換器２４の熱交換量以下となるように膨張弁１４を制御する低負荷除湿運転とを備えている。つまり、コントローラ４０は、通常除湿運転に比較して冷房能力を抑えた低負荷除湿運転を備えている。そのため、低温高湿となる条件下では、通常除湿運転から低負荷除湿運転に切り替えることによって、低負荷除湿運転時の冷房能力を抑え、結露の滞留を抑制できるため、除湿量のロスおよびエネルギーのロスを低減することができる。さらに、低温高湿となる条件下では、通常除湿運転から低負荷除湿運転に切り替えることによって、室内温度の低下が抑制され、圧縮機１１の運転と停止とが繰り返される状態が発生するのを抑制することができる。
According to the
また、近年の高断熱化および高気密化によって、今後発生頻度が上昇するであろう低負荷除湿運転での除湿量のロスおよびエネルギーのロスが低減することで、住宅の種類および負荷の大小によらず室内空間の快適性を確保することができる。また、低負荷除湿運転時に、第二室内熱交換器２３、第一室内熱交換器２４の順番で空気が通過するようになっているため、過熱度領域を利用した顕熱処理後の低温高湿となった空気が第一室内熱交換器２４に流入する。その結果、第一室内熱交換器２４での顕熱比（ＳＨＦ）が小さくなり、除湿量を増加させることができる。
In addition, recent improvements in insulation and airtightness have reduced dehumidification loss and energy loss during low-load dehumidification operations, which are likely to occur more frequently in the future, making it possible to reduce the amount of dehumidification and energy loss caused by housing types and load sizes. Comfort in the indoor space can be ensured regardless of the situation. In addition, during low-load dehumidification operation, air passes through the second
また、室内機２０の熱交換器を、第一室内熱交換器２４と第二室内熱交換器２３との２つで構成し、それらの役割を分ける、つまり第二室内熱交換器２３で熱交換器を高効率化し、第一室内熱交換器２４で低負荷時の除湿を高効率化する。このようにすることで、第二室内熱交換器２３は、結露の滞留による影響を受けないので、フィンピッチなどの形状を自由に設計でき、装置の高性能化および小型化が可能となる。
In addition, the heat exchanger of the
また、実施の形態に係る空気調和装置１００において、コントローラ４０は、通常除湿運転時において、第一室内熱交換器２４の入口温度と、第二室内熱交換器２３の出口温度との差が、あらかじめ設定された値となるように膨張弁１４を制御し、低負荷除湿運転時において、第一室内熱交換器２４の入口温度と、第一室内熱交換器２４の出口温度との差が、あらかじめ設定された値となるように膨張弁１４を制御する。
Furthermore, in the
実施の形態に係る空気調和装置１００によれば、第二室内熱交換器２３の熱交換量が第一室内熱交換器２４の熱交換量よりも多くなる通常除湿運転と、第二室内熱交換器２３の熱交換量が第一室内熱交換器２４の熱交換量以下となる低負荷除湿運転とを行うことができる。
According to the
また、実施の形態に係る空気調和装置１００において、第一室内熱交換器２４の伝熱面積は、第一室内熱交換器２４の伝熱面積および第二室内熱交換器２３の伝熱面積の総和と比較して３０％以下である。
Furthermore, in the
実施の形態に係る空気調和装置１００によれば、第一室内熱交換器２４の伝熱面積が、第一室内熱交換器２４の伝熱面積および第二室内熱交換器２３の伝熱面積の総和と比較して３０％以下である。そのため、室内温度の低下が抑制され、圧縮機１１の運転と停止とが繰り返される状態が発生するのを抑制することができる。
According to the
また、実施の形態に係る空気調和装置１００において、コントローラ４０は、外気温度あるいは室内温度が設定温度よりも低くなった場合、室内湿度が設定湿度未満であり、かつ、室内温度が設定温度の所定範囲以内となった場合、あるいは、圧縮機１１の運転周波数が所定値以下となった場合に、通常除湿運転から低負荷除湿運転へ切り替える。
Further, in the
実施の形態に係る空気調和装置１００によれば、通常除湿運転中に空気調和装置１００の冷房能力が最小能力以下となった場合に、通常除湿運転から低負荷除湿運転へ切り替える。そのため、室内温度の低下が抑制され、圧縮機１１の運転と停止とが繰り返される状態が発生するのを抑制することができる。
According to the
また、実施の形態に係る空気調和装置１００において、第一室内熱交換器２４は、伝熱管５１が円管の円管熱交換器で構成され、第二室内熱交換器２３と比較して、段ピッチが広い、列ピッチが狭い、および、積み幅が狭い、のうち少なくとも一つが該当している、あるいは、底部の形状は底部の伝熱面積がその上部の伝熱面積よりも小さくなるようになっている、水平方向に対して積み幅方向またはフィン５２の横幅方向に角度を設けて配置されている、フィン５２に溝５６が形成されている、および、フィンピッチがあらかじめ設定された値以上である、のうち少なくとも一つが該当している。
Furthermore, in the
または、実施の形態に係る空気調和装置１００において、第一室内熱交換器２４は、伝熱管５３が扁平管の扁平管熱交換器で構成され、第二室内熱交換器２３と比較して、段ピッチが広い、列ピッチが狭い、および、積み幅が狭い、のうち少なくとも一つが該当している、あるいは、底部の形状は底部の伝熱面積がその上部の伝熱面積よりも小さくなるようになっている、水平方向に対して積み幅方向またはフィン５２の横幅方向に角度を設けて配置されている、フィン５２に溝５６が形成されている、および、フィンピッチがあらかじめ設定された値以上である、のうち少なくとも一つが該当している。
Alternatively, in the
または、実施の形態に係る空気調和装置１００において、第一室内熱交換器２４は、複数の伝熱管５４のそれぞれの間を接続するフィンが設けられていないフィンレス熱交換器で構成され、第二室内熱交換器２３と比較して、列ピッチが狭い、および、積み幅が狭い、のうち少なくとも一つが該当している、あるいは、底部の形状は底部の伝熱面積がその上部の伝熱面積よりも小さくなるようになっている、伝熱管５４に溝５６が形成されている、および、伝熱管ピッチがあらかじめ設定された値以上である、のうち少なくとも一つが該当している。
Alternatively, in the
実施の形態に係る空気調和装置１００によれば、第一室内熱交換器２４での排水性を向上させることができ、第一室内熱交換器２４での結露の滞留量を低減させることができる。
According to the
１０ 室外機、１０ａ 風路、１１ 圧縮機、１２ 冷媒流路切替装置、１３ 室外熱交換器、１４ 膨張弁、１５ 室外送風機、１９ 室外機制御基板、２０ 室内機、２０ａ 風路、２１ 室内送風機、２２ａ 第一入口温度センサ、２２ｂ 第二出口温度センサ、２２ｃ 第一出口温度センサ、２２ｄ 室内温度センサ、２２ｅ 室内湿度センサ、２２ｆ 外気温度センサ、２３ 第二室内熱交換器、２４ 第一室内熱交換器、２７ 室内機制御基板、３０ 伝送線、４０ コントローラ、４１ 情報取得部、４２ 演算処理部、４３ 機器制御部、４４ 記憶部、５１ 伝熱管、５２ フィン、５３ 伝熱管、５４ 伝熱管、５４ａ 風上側フィン部、５４ｂ 風下側フィン部、５６ 溝、１００ 空気調和装置。 10 outdoor unit, 10a air path, 11 compressor, 12 refrigerant flow switching device, 13 outdoor heat exchanger, 14 expansion valve, 15 outdoor blower, 19 outdoor unit control board, 20 indoor unit, 20a air path, 21 indoor blower , 22a first inlet temperature sensor, 22b second outlet temperature sensor, 22c first outlet temperature sensor, 22d indoor temperature sensor, 22e indoor humidity sensor, 22f outside air temperature sensor, 23 second indoor heat exchanger, 24 first indoor heat exchanger, 27 indoor unit control board, 30 transmission line, 40 controller, 41 information acquisition section, 42 arithmetic processing section, 43 equipment control section, 44 storage section, 51 heat exchanger tube, 52 fin, 53 heat exchanger tube, 54 heat exchanger tube, 54a windward side fin section, 54b leeward side fin section, 56 groove, 100 air conditioner.
Claims (9)
第一室内熱交換器および第二室内熱交換器を有する室内機と、
前記室外機または前記室内機に設けられた膨張弁と、
前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記膨張弁、前記第一室内熱交換器、前記第二室内熱交換器、が順次配管で接続された冷媒回路と、
前記膨張弁の開度を制御するコントローラと、を備え、
前記第一室内熱交換器および前記第二室内熱交換器は、前記室内機の内部に取り込まれた空気が通過する風路上に、前記第二室内熱交換器が前記第一室内熱交換器の上流側となるように配置されており、
前記コントローラは、
前記第二室内熱交換器の熱交換量が前記第一室内熱交換器の熱交換量よりも大きくなるように前記膨張弁を制御する通常除湿運転と、前記第二室内熱交換器の熱交換量が前記第一室内熱交換器の熱交換量以下となるように前記膨張弁を制御する低負荷除湿運転とを切り替える制御を行う
空気調和装置。an outdoor unit having a compressor and an outdoor heat exchanger;
an indoor unit having a first indoor heat exchanger and a second indoor heat exchanger;
an expansion valve provided in the outdoor unit or the indoor unit;
a refrigerant circuit in which the compressor, the outdoor heat exchanger, the expansion valve, the first indoor heat exchanger, and the second indoor heat exchanger are sequentially connected by piping;
A controller that controls the opening degree of the expansion valve,
The first indoor heat exchanger and the second indoor heat exchanger are arranged such that the second indoor heat exchanger is located on the wind path through which the air taken into the indoor unit passes, and the second indoor heat exchanger is located on the wind path through which the air taken into the indoor unit passes. It is located on the upstream side,
The controller includes:
normal dehumidification operation in which the expansion valve is controlled so that the amount of heat exchanged by the second indoor heat exchanger is greater than the amount of heat exchanged by the first indoor heat exchanger; and the heat exchanged by the second indoor heat exchanger. An air conditioner that performs control to switch between a low-load dehumidification operation and a low-load dehumidification operation that controls the expansion valve so that the amount of heat exchanged is equal to or less than the amount of heat exchanged by the first indoor heat exchanger.
前記通常除湿運転時において、
前記第一室内熱交換器の入口温度と、前記第二室内熱交換器の出口温度との差が、あらかじめ設定された値となるように前記膨張弁を制御し、
前記低負荷除湿運転時において、
前記第一室内熱交換器の入口温度と、前記第一室内熱交換器の出口温度との差が、あらかじめ設定された値となるように前記膨張弁を制御する
請求項１に記載の空気調和装置。The controller includes:
During the normal dehumidification operation,
controlling the expansion valve so that the difference between the inlet temperature of the first indoor heat exchanger and the outlet temperature of the second indoor heat exchanger becomes a preset value;
During the low load dehumidification operation,
The air conditioner according to claim 1, wherein the expansion valve is controlled so that the difference between the inlet temperature of the first indoor heat exchanger and the outlet temperature of the first indoor heat exchanger becomes a preset value. Device.
請求項１または２に記載の空気調和装置。The heat transfer area of the first indoor heat exchanger is 30% or less of the sum of the heat transfer area of the first indoor heat exchanger and the heat transfer area of the second indoor heat exchanger. Or the air conditioner according to 2.
外気温度あるいは室内温度が設定温度よりも低くなった場合に、前記通常除湿運転から前記低負荷除湿運転へ切り替える
請求項１～３のいずれか一項に記載の空気調和装置。The controller includes:
The air conditioner according to any one of claims 1 to 3, wherein the normal dehumidification operation is switched to the low-load dehumidification operation when the outside air temperature or the indoor temperature becomes lower than a set temperature.
室内湿度が設定湿度未満であり、かつ、室内温度が設定温度の所定範囲以内となった場合に、前記通常除湿運転から前記低負荷除湿運転へ切り替える
請求項１～３のいずれか一項に記載の空気調和装置。The controller includes:
According to any one of claims 1 to 3, the normal dehumidification operation is switched to the low-load dehumidification operation when the indoor humidity is less than the set humidity and the indoor temperature is within a predetermined range of the set temperature. air conditioner.
圧縮機の運転周波数が所定値以下となった場合に、前記通常除湿運転から前記低負荷除湿運転へ切り替える
請求項１～３のいずれか一項に記載の空気調和装置。The controller includes:
The air conditioner according to any one of claims 1 to 3, wherein the normal dehumidification operation is switched to the low-load dehumidification operation when the operating frequency of the compressor becomes equal to or lower than a predetermined value.
伝熱管が円管の円管熱交換器で構成され、
前記第二室内熱交換器と比較して、段ピッチが広い、列ピッチが狭い、および、積み幅が狭い、のうち少なくとも一つが該当している、
あるいは、底部の形状は底部の伝熱面積がその上部の伝熱面積よりも小さくなるようになっている、水平方向に対して積み幅方向またはフィンの横幅方向に角度を設けて配置されている、前記フィンに溝が形成されている、および、フィンピッチがあらかじめ設定された値以上である、のうち少なくとも一つが該当している
請求項１～６のいずれか一項に記載の空気調和装置。The first indoor heat exchanger is
The heat exchanger is composed of a circular heat exchanger with circular tubes,
Compared to the second indoor heat exchanger, at least one of a wider stage pitch, a narrower row pitch, and a narrower stacking width is applicable;
Alternatively, the bottom shape is such that the heat transfer area at the bottom is smaller than the heat transfer area at the top, and the bottom is arranged at an angle in the stacking width direction or the fin width direction with respect to the horizontal direction. , the air conditioner according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one of the following applies: the fins have grooves formed therein, and the fin pitch is greater than or equal to a preset value. .
伝熱管が扁平管の扁平管熱交換器で構成され、
前記第二室内熱交換器と比較して、段ピッチが広い、列ピッチが狭い、および、積み幅が狭い、のうち少なくとも一つが該当している、
あるいは、底部の形状は底部の伝熱面積がその上部の伝熱面積よりも小さくなるようになっている、水平方向に対して積み幅方向またはフィンの横幅方向に角度を設けて配置されている、前記フィンに溝が形成されている、および、フィンピッチがあらかじめ設定された値以上である、のうち少なくとも一つが該当している
請求項１～６のいずれか一項に記載の空気調和装置。The first indoor heat exchanger is
The heat exchanger tube is composed of a flat tube heat exchanger with flat tubes,
Compared to the second indoor heat exchanger, at least one of a wider stage pitch, a narrower row pitch, and a narrower stacking width is applicable;
Alternatively, the bottom shape is such that the heat transfer area at the bottom is smaller than the heat transfer area at the top, and the bottom is arranged at an angle in the stacking width direction or the fin width direction with respect to the horizontal direction. , the air conditioner according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one of the following applies: the fins have grooves formed therein, and the fin pitch is greater than or equal to a preset value. .
複数の伝熱管のそれぞれの間を接続するフィンが設けられていないフィンレス熱交換器で構成され、
前記第二室内熱交換器と比較して、列ピッチが狭い、および、積み幅が狭い、のうち少なくとも一つが該当している、
あるいは、底部の形状は底部の伝熱面積がその上部の伝熱面積よりも小さくなるようになっている、前記伝熱管に溝が形成されている、および、伝熱管ピッチがあらかじめ設定された値以上である、のうち少なくとも一つが該当している
請求項１～６のいずれか一項に記載の空気調和装置。The first indoor heat exchanger is
Consisting of a finless heat exchanger that does not have fins connecting each of multiple heat exchanger tubes,
At least one of a row pitch is narrower and a stacking width is narrower than the second indoor heat exchanger,
Alternatively, the bottom shape is such that the heat transfer area at the bottom is smaller than the heat transfer area at the top, the heat transfer tubes are grooved, and the heat transfer tube pitch is a preset value. The air conditioner according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one of the above applies.
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