JP7445141B2 - air conditioner - Google Patents
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Description
空気調和装置に関する。 Regarding air conditioners.
従来より、室内を除湿する際に、室内の温度の過度な低下を防ぐために、除湿しつつ加熱した空気を供給する再熱除湿運転を行う空気調和装置が用いられている。 BACKGROUND ART Conventionally, when dehumidifying a room, in order to prevent an excessive drop in indoor temperature, an air conditioner has been used that performs a reheat dehumidification operation that supplies heated air while dehumidifying the room.
例えば、特許文献1(特開2001-201143号公報)に記載の空気調和装置では、しては、2つの直列に接続された室内熱交換器の間に開閉制御される電磁弁を設けたものが提案されている。この電磁弁は、冷房運転時には全開状態に制御され、再熱除湿運転時には流路を絞った減圧状態に切り換えられる。 For example, in the air conditioner described in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-201143), a solenoid valve that is controlled to open and close is provided between two series-connected indoor heat exchangers. is proposed. This solenoid valve is controlled to be fully open during cooling operation, and is switched to a reduced pressure state with the flow path narrowed during reheat dehumidification operation.
上記特許文献1に記載の空気調和装置の電磁弁は、開状態と閉状態の2つの状態が切り換わるだけであるが、上記電磁弁の代わりに弁開度を調節可能な膨張弁を用いることで、より多くの開度状態を取ることが可能となる。 The solenoid valve of the air conditioner described in Patent Document 1 only switches between two states, an open state and a closed state, but an expansion valve whose opening degree can be adjusted can be used instead of the solenoid valve. This allows for more opening states.
通常、膨張弁の選定をする際、空気調和装置の冷房定格能力に応じた流量に対応する膨張弁を選定することが考えられる。 Normally, when selecting an expansion valve, it is conceivable to select an expansion valve that corresponds to a flow rate that corresponds to the cooling rated capacity of the air conditioner.
しかし、実際には、運転開始時に高い冷房能力を必要とする場合がある。 However, in reality, high cooling capacity may be required at the start of operation.
第1観点に係る空気調和装置は、圧縮機と、熱源熱交換器と、第1利用熱交換器と、開度調節可能な膨張弁と、第2利用熱交換器と、が順に環状に接続されることで冷房運転可能な空気調和装置である。空気調和装置は、冷房定格能力が8.0kW未満である。膨張弁の最大流量は489L/minより大きい。 In the air conditioner according to the first aspect, the compressor, the heat source heat exchanger, the first utilization heat exchanger, the expansion valve whose opening degree can be adjusted, and the second utilization heat exchanger are connected in order in an annular manner. This is an air conditioner that can perform cooling operation by The air conditioner has a cooling rated capacity of less than 8.0 kW. The maximum flow rate of the expansion valve is greater than 489 L/min.
ここで、膨張弁は冷媒を流して用いられるが、膨張弁の状態を規定するために、膨張弁に空気を通過させたと仮定した場合の空気流量を用いて示している。具体的には、膨張弁の最大流量は、膨張弁の入口側と出口側の空気の圧力差を1MPaとした場合に膨張弁を通過することができる空気の最大流量を示している。 Here, the expansion valve is used to flow refrigerant, but in order to define the state of the expansion valve, the air flow rate is shown using the assumption that air is passed through the expansion valve. Specifically, the maximum flow rate of the expansion valve indicates the maximum flow rate of air that can pass through the expansion valve when the pressure difference between the air on the inlet side and the outlet side of the expansion valve is 1 MPa.
なお、冷房定格能力が8.0kW未満の空気調和装置としては、例えば、冷房定格能力が、2.2kW、2.5kW、2.8kW、3.6kW、4.0kW、5.6kW、6.3kW、7.1kWのいずれかの空気調和装置が挙げられる。 Note that air conditioners with a cooling rated capacity of less than 8.0 kW include, for example, air conditioners with a cooling rated capacity of 2.2 kW, 2.5 kW, 2.8 kW, 3.6 kW, 4.0 kW, 5.6 kW, 6. Examples include either a 3kW or 7.1kW air conditioner.
冷房定格能力が8.0kWである空気調和装置については、当該能力に応じて定められる膨張弁の最大流量は489L/minである。これに対して、この空気調和装置では、冷房定格能力が8.0kW未満であり、かつ、最大流量が489L/min以上の膨張弁が用いられる。これにより、膨張弁での通過冷媒量を多く確保しやすく、冷房運転時の立ち上がり性能を良好にすることが可能となる。 For an air conditioner whose cooling rated capacity is 8.0 kW, the maximum flow rate of the expansion valve determined according to the capacity is 489 L/min. On the other hand, this air conditioner uses an expansion valve with a cooling rated capacity of less than 8.0 kW and a maximum flow rate of 489 L/min or more. This makes it easy to ensure a large amount of refrigerant passing through the expansion valve, and makes it possible to improve start-up performance during cooling operation.
第2観点に係る空気調和装置は、第1観点に係る空気調和装置において、再熱除湿運転が可能である。再熱除湿運転では、第1利用熱交換器が冷媒の放熱器として機能し、第2利用熱交換器が冷媒の蒸発器として機能する。再熱除湿運転時において、膨張弁の流量は、最大流量の30%以下である。 The air conditioner according to the second aspect is capable of reheating and dehumidifying operation in the air conditioner according to the first aspect. In the reheat dehumidification operation, the first utilization heat exchanger functions as a refrigerant radiator, and the second utilization heat exchanger functions as a refrigerant evaporator. During the reheat dehumidification operation, the flow rate of the expansion valve is 30% or less of the maximum flow rate.
なお、ここでの「膨張弁の流量」は、膨張弁の状態を、空気を通過させたと仮定した場合の流量を用いて示している。具体的には、「再熱除湿運転時において、膨張弁の流量は、最大流量の30%以下である」は、再熱除湿運転時における膨張弁について、入口側と出口側の空気の圧力差を1MPaとした場合に膨張弁を通過することができる空気の流量が、空気の最大流量の30%以下であることを意味する。 Note that the "flow rate of the expansion valve" here indicates the state of the expansion valve using the flow rate when it is assumed that air is allowed to pass through. Specifically, "during reheat dehumidification operation, the flow rate of the expansion valve is 30% or less of the maximum flow rate" means that the air pressure difference between the inlet side and the outlet side of the expansion valve during reheat dehumidification operation is When is 1 MPa, this means that the flow rate of air that can pass through the expansion valve is 30% or less of the maximum flow rate of air.
なお、再熱除湿運転時において、膨張弁の流量は、最大流量の20%以下であってもよい。 Note that during the reheat dehumidification operation, the flow rate of the expansion valve may be 20% or less of the maximum flow rate.
この空気調和装置によれば、再熱除湿運転時に適切に除湿することができる。 According to this air conditioner, it is possible to appropriately dehumidify during reheat dehumidification operation.
第3観点に係る空気調和装置は、第1観点または第2観点に係る空気調和装置において、膨張弁の開度が最も絞られた状態での膨張弁の流量は、最大流量の1.0%以下である。 In the air conditioner according to the third aspect, in the air conditioner according to the first aspect or the second aspect, the flow rate of the expansion valve when the opening degree of the expansion valve is the most narrowed is 1.0% of the maximum flow rate. It is as follows.
なお、ここでの「膨張弁の流量」は、膨張弁の状態を、空気を通過させたと仮定した場合の流量を用いて示している。具体的には、「膨張弁の開度が最も絞られた状態での膨張弁の流量は、最大流量の1.0%以下である」は、膨張弁の開度が最も絞られた状態での膨張弁について、入口側と出口側の空気の圧力差を1MPaとした場合に膨張弁を通過することができる空気の流量が、空気の最大流量の1.0%以下であることを意味する。 Note that the "flow rate of the expansion valve" here indicates the state of the expansion valve using the flow rate when it is assumed that air is allowed to pass through. Specifically, "the flow rate of the expansion valve when the opening degree of the expansion valve is the most constricted is 1.0% or less of the maximum flow rate" means that when the degree of opening of the expansion valve is the most constricted, For an expansion valve, this means that the flow rate of air that can pass through the expansion valve is 1.0% or less of the maximum flow rate of air when the pressure difference between the air on the inlet side and the outlet side is 1 MPa. .
この空気調和装置によれば、消費電力を抑えながら除湿することができる。 According to this air conditioner, it is possible to dehumidify while suppressing power consumption.
第4観点に係る空気調和装置は、第1観点から第3観点のいずれかに係る空気調和装置において、冷房最大能力が8.2kW未満である。 The air conditioner according to the fourth aspect is the air conditioner according to any one of the first to third aspects, and has a maximum cooling capacity of less than 8.2 kW.
この空気調和装置によれば、冷房最大能力が8.2kW未満であっても、最大流量が489L/minより大きい膨張弁を用いることで、冷房運転時の立ち上がり性能を良好にすることが可能となる。 According to this air conditioner, even if the maximum cooling capacity is less than 8.2 kW, by using an expansion valve with a maximum flow rate greater than 489 L/min, it is possible to improve the start-up performance during cooling operation. Become.
第5観点に係る空気調和装置は、第1観点から第4観点のいずれかに係る空気調和装置において、暖房運転と除霜運転が可能である。暖房運転では、熱源熱交換器が冷媒の蒸発器として機能し、第1利用熱交換器および第2利用熱交換器が冷媒の放熱器として機能する。除霜運転では、熱源利用熱交換器に付着した霜を融解させる。この空気調和装置は、切換機構を備える。切換機構は、冷房運転時および除霜運転時の冷媒流路と、暖房運転時の冷媒流路と、を切り換える。除霜運転時に膨張弁の開度が全開になる。 The air conditioner according to the fifth aspect is capable of heating operation and defrosting operation in the air conditioner according to any of the first to fourth aspects. In the heating operation, the heat source heat exchanger functions as a refrigerant evaporator, and the first utilization heat exchanger and the second utilization heat exchanger function as refrigerant radiators. In the defrosting operation, frost adhering to the heat source heat exchanger is melted. This air conditioner includes a switching mechanism. The switching mechanism switches between a refrigerant flow path during cooling operation and defrosting operation, and a refrigerant flow path during heating operation. The expansion valve opens fully during defrosting operation.
この空気調和装置によれば、最大流量が489L/minより大きい膨張弁を用いているため、除霜運転時における膨張弁の冷媒流量を多く確保しやすく、除霜効率を高めることが可能になる。 According to this air conditioner, since an expansion valve with a maximum flow rate greater than 489 L/min is used, it is easy to ensure a large refrigerant flow rate of the expansion valve during defrosting operation, and it is possible to increase defrosting efficiency. .
以下、冷媒回路の概略構成図である図1、概略制御ブロック構成図である図2を参照しつつ、本実施形態に係る空気調和装置1について説明する。 Hereinafter, the air conditioner 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1, which is a schematic configuration diagram of a refrigerant circuit, and FIG. 2, which is a schematic control block configuration diagram.
(1)空気調和装置1の概要
空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことで、対象空間の空気を調和させる装置である。本実施形態の空気調和装置1は、冷房定格能力が8.0kW未満である。なお、空気調和装置1の冷房定格能力は、特に限定されないが、例えば、2.2kW、2.5kW、2.8kW、3.6kW、4.0kW、5.6kW、6.3kW、7.1kWのいずれかであってよい。なお、本実施形態の空気調和装置1は、冷房最大能力が8.2kW未満である。
(1) Overview of the air conditioner 1 The air conditioner 1 is a device that harmonizes the air in a target space by performing a vapor compression refrigeration cycle. The air conditioner 1 of this embodiment has a cooling rated capacity of less than 8.0 kW. Note that the cooling rated capacity of the air conditioner 1 is not particularly limited, but is, for example, 2.2 kW, 2.5 kW, 2.8 kW, 3.6 kW, 4.0 kW, 5.6 kW, 6.3 kW, 7.1 kW. It may be either. Note that the air conditioner 1 of this embodiment has a maximum cooling capacity of less than 8.2 kW.
空気調和装置1は、主として、室外ユニット2と、室内ユニット3と、室外ユニット2と室内ユニット3を接続する液冷媒連絡配管6およびガス冷媒連絡配管5と、空気調和装置1の動作を制御するコントローラ7と、を有している。
The air conditioner 1 mainly controls the operation of the
空気調和装置1では、冷媒回路10内に封入された冷媒が、圧縮、凝縮、減圧、蒸発した後に、再び圧縮される、という冷凍サイクルが行われる。本実施形態では、冷媒回路10には、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うための冷媒が充填されている。
In the air conditioner 1, a refrigeration cycle is performed in which the refrigerant sealed in the
(1-1)室外ユニット2
室外ユニット2は、液冷媒連絡配管6およびガス冷媒連絡配管5を介して室内ユニット3と接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。室外ユニット2は、主として、圧縮機11と、四路切換弁12と、室外熱交換器13と、室外膨張弁18と、アキュムレータ14と、室外ファン15と、液側閉鎖弁17と、ガス側閉鎖弁16と、を有している。
(1-1)
The
圧縮機11は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する機器である。本実施形態の圧縮機11は、インバータにより回転数を制御することで容量が可変な圧縮機である。圧縮機11としては、例えば、ロータリ式やスクロール式等の圧縮要素が圧縮機モータによって回転駆動される圧縮機を用いることができる。なお、圧縮機11は、例えば、冷房運転時には所定の目標蒸発温度を目標値として回転数が制御され、暖房運転時には所定の目標凝縮温度を目標値として回転数が制御される。
The
四路切換弁12は、冷媒回路10における接続状態を切り換えることで、圧縮機11の吐出側と室外熱交換器13とを接続しつつ圧縮機11の吸入側とガス側閉鎖弁16とを接続する第1接続状態(図1の実線参照)と、圧縮機11の吐出側とガス側閉鎖弁16とを接続しつつ圧縮機11の吸入側と室外熱交換器13とを接続する第2接続状態(図1の点線参照)と、を切り換えることができる。本実施形態では、四路切換弁12は、冷房運転、再熱除湿運転、除霜運転時には第1接続状態に切り換えられ、暖房運転時には第2接続状態に切り換えられる。
The four-
室外熱交換器13は、冷房運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能する。室外熱交換器13は、冷媒が中を流れる複数の伝熱管(図示せず)と、互いの隙間を空気が流れる複数の伝熱フィン(図示せず)とを含んでいる。
The
室外ファン15は、室外ユニット2内に室外の空気を室外熱交換器13に供給し、室外熱交換器13において冷媒と熱交換させた後に、室外ユニット2の外部に排出するための空気流れを生じさせる。室外ファン15は、室外ファンモータによって回転駆動される。
The
室外膨張弁18は、室外熱交換器13の液側端部と液側閉鎖弁17との間に設けられている。室外膨張弁18は、例えば、制御により弁開度を調節可能な電子膨張弁である。
The
アキュムレータ14は、圧縮機11の吸入側と四路切換弁12の接続ポートの1つとの間に設けられており、液冷媒として貯留することが可能な冷媒容器である。
The
液側閉鎖弁17は、室外ユニット2における液冷媒連絡配管6との接続部分に配置された手動弁である。
The liquid-
ガス側閉鎖弁16は、室外ユニット2におけるとガス冷媒連絡配管5との接続部分に配置された手動弁である。
The gas-
室外ユニット2は、室外ユニット2を構成する各部の動作を制御する室外ユニット制御部7aを有している。室外ユニット制御部7aは、CPU等のプロセッサとROMやRAM等のメモリを含むマイクロコンピュータを有している。室外ユニット制御部7aは、各室内ユニット3の室内ユニット制御部7bと通信線を介して接続されており、制御信号等の送受信を行う。
The
室外ユニット2には、吐出圧力センサ73、吐出温度センサ74、吸入圧力センサ75、吸入温度センサ76、室外熱交温度センサ77、外気温度センサ78等が設けられている。これらの各センサは、室外ユニット制御部7aと電気的に接続されており、室外ユニット制御部7aに対して検出信号を送信する。吐出圧力センサ73は、圧縮機11の吐出側と四路切換弁12の接続ポートの1つとを接続する吐出配管19bを流れる冷媒の圧力を検出する。吐出温度センサ74は、吐出配管19bを流れる冷媒の温度を検出する。吸入圧力センサ75は、圧縮機11の吸入側と四路切換弁12の接続ポートの1つとを接続する吸入流路のうち、アキュムレータ14から圧縮機11の吸入側まで延びた吸入配管19aを流れる冷媒の圧力を検出する。吸入温度センサ76は、吸入配管19aを流れる冷媒の温度を検出する。室外熱交温度センサ77は、室外熱交換器13のうち液側の出口を流れる冷媒の温度を検出する。外気温度センサ78は、屋外の空気温度を検出する。
The
(1-2)室内ユニット3
室内ユニット3は、対象空間である室内の壁面や天井等に設置されている。室内ユニット3は、液冷媒連絡配管6およびガス冷媒連絡配管5を介して室外ユニット0と接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
(1-2)
The
室内ユニット3は、第1室内熱交換器31と、第2室内熱交換器32と、室内膨張弁33と、室内ファン34と、を有している。
The
第1室内熱交換器31と、第2室内熱交換器32と、室内膨張弁33とは、冷媒回路10において互いに直列に接続されている。第1室内熱交換器31は、室内膨張弁33よりも液冷媒連絡配管6側に設けられている。第2室内熱交換器32は、室内膨張弁33よりもガス冷媒連絡配管5側に設けられている。
The first
第1室内熱交換器31および第2室内熱交換器32は、冷房運転時には冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の凝縮器として機能する。第1室内熱交換器31および第2室内熱交換器32は、除霜運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の凝縮器として機能する。第1室内熱交換器31は、再熱除湿運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の凝縮器として機能する。第2室内熱交換器32は、再熱除湿運転時には冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能する。第1室内熱交換器31および第2室内熱交換器32は、冷媒が中を流れる複数の伝熱管(図示せず)と、互いの隙間を空気が流れる複数の伝熱フィン(図示せず)とを含んでいる。
The first
室内ファン34は、室内ユニット3内に空調対象空間である室内の空気を吸入して、第1室内熱交換器31および第2室内熱交換器32において冷媒と熱交換させた後に、室内ユニット3の外部に排出するための空気流れを生じさせる。室内ファン34は、室内ファンモータによって回転駆動される。
The
また、室内ユニット3は、室内ユニット3を構成する各部の動作を制御する室内ユニット制御部7bを有している。室内ユニット制御部7bは、CPU等のプロセッサとROMやRAM等のメモリを含むマイクロコンピュータを有している。室内ユニット制御部7bは、室外ユニット制御部7aと通信線を介して接続されており、制御信号等の送受信を行う。
Further, the
室内ユニット3には、室内熱交温度センサ35、室内温度センサ36、室内湿度センサ37等が設けられている。これらの各センサは、室内ユニット制御部7bと電気的に接続されており、室内ユニット制御部7bに対して検出信号を送信する。室内熱交温度センサ35は、第2室内熱交換器32を流れる冷媒の温度を検出する。室内温度センサ36は、室内の空気温度を検出する。室内湿度センサ37は、室内の空気の湿度を検出する。
The
(1-3)コントローラ7
空気調和装置1では、室外ユニット制御部7aと室内ユニット制御部7bが通信線を介して接続されることで、空気調和装置1の動作を制御するコントローラ7が構成されている。
(1-3)
In the air conditioner 1, the
コントローラ7は、主として、CPU等のプロセッサと、ROMやRAM等のメモリを有している。なお、コントローラ7による各種処理や制御は、室外ユニット制御部7aおよび室内ユニット制御部7bに含まれる各部が一体的に機能することで実現される。
The
(1-4)リモコン7c
リモコン7cは、空調対象空間である室内または空調対象空間を含む建物の特定の空間に配置されており、空気調和装置1の運転制御指令や運転状態の監視を行うためにユーザ等により使用される。
(1-4)
The
リモコン7cは、ユーザ等により操作されることで情報の入力を受け付けるための操作ボタンやタッチパネル等の受付部70aと、各種情報を表示可能なディスプレイ70bを備えている。リモコン7cは、室外ユニット制御部7aおよび室内ユニット制御部7bに対して通信線を介して接続されており、ユーザから受付部70aにおいて受け付けた情報をコントローラ7に供給することが可能となっている。また、コントローラ7から受信した情報を、ディスプレイ70bにおいて出力することが可能になっている。
The
ユーザ等から受付部70aが受け付ける情報としては、特に限定されないが、冷房運転を実行させる指令、暖房運転を実行させる指令、再熱除湿運転を実行させる指令、運転を停止させる指令、設定温度の指定、設定湿度の指定等の各種情報が挙げられる。ディスプレイ70bに表示される情報としては、特に限定されないが、現在の運転状態(冷房または暖房)、設定温度、設定湿度、各種の異常が生じていることを示す情報等が挙げられる。
The information that the
(2)室内膨張弁33の構造
室内膨張弁33としては、特に限定されないが、例えば、図3に示すような、ニードル93bを有する弁体93を用いた電子膨張弁を用いることができる。
(2) Structure of the
この室内膨張弁33は、コイル91、ロータ92、弁体93、ケーシング94、弁座部材95等を主として有している。
The
コイル91は、弁体93の長手方向を軸方向とした場合の周方向に設けられている。
The
ロータ92は、コイル91によって回転駆動される。ロータ92は、回転することで、ねじ軸方向に移動する。
The
弁体93は、シャフト93aとニードル93bにより構成されている。シャフト93aは円筒形状で上下に延びており、一端がロータ92に対して同軸状となるように取り付けられており、ロータ92と共に軸方向に移動する。ニードル93bは、シャフト93aの下端において下方を向いた円錐状に設けられている。ニードル93bは、弁体側空間96内に突出している。
The
ケーシング94は、コイル91、ロータ92、弁体93のうちのシャフト93a等を内部に収容している。
The casing 94 houses therein the
弁座部材95は、ケーシング94の下方に設けられている。弁座部材95は、第1連結部97、第2連結部98と、第1連結部97と第2連結部98とを連通させるための弁体側空間96と、弁体側空間96と第1連結部97との間に設けられた弁座99と、を有している。弁座99は、弁体93のニードル93bを径方向外側の下方から対向するように、漏斗状に形成されている。
The
このようにして、第1連結部97または第2連結部98から流入した高圧冷媒は、ニードル93bと弁座99との隙間を通過することによって減圧される。なお、その際における減圧の度合いは、ロータ92の回転によって弁体93を進退させて、ニードル93bと弁座99との隙間の大きさを変更することによって調整される。ロータ92の回転量は、利用膨張弁33に印加される駆動パルスによって制御される。これにより、駆動パルスが大きいほどニードル93bと弁座99との隙間が増大する。
In this way, the high-pressure refrigerant flowing from the first connecting
本実施形態の室内膨張弁33の最大流量は、489L/minより大きい。この最大流量は、全開状態の室内膨張弁33について入口側と出口側の空気の圧力差を1MPaとした場合に、室内膨張弁33を通過する空気の流量を意味する。室内膨張弁33の最大流量は、500L/min以上であることが好ましく、551L/min以上であることが好ましい。室内膨張弁33の最大流量は、例えば、800L/min以下である。
The maximum flow rate of the
本実施形態の室内膨張弁33は、室内膨張弁33の開度が最も絞られた状態での流量である最小流量は、最大流量の1.0%以下である。この最小流量は、室内膨張弁33の開度が最も絞られた状態の室内膨張弁33について入口側と出口側の空気の圧力差を1MPaとした場合に、室内膨張弁33を通過する空気の流量を意味する。なお、室内膨張弁33の開度が最も絞られた状態での流量である最小流量は、最大流量の0.7%以下であることが好ましく、0.52%以下であることがより好ましい。なお、冷媒回路10中における冷媒の部分的な閉塞を抑制させる観点から、室内膨張弁33は、流路が完全に閉じられるものではなく、最小流量が0より大きいものであることが好ましい。
In the
図4は、室内膨張弁33の開度と室内膨張弁33を流れる冷媒の流量との関係である流量特性を示したグラフである。図4では、室内膨張弁33の開度を駆動パルスによって表している。図4では、室内膨張弁33として、最大流量が551L/minであり、最小流量が2.86L/minのものを例示している。ここで、室内膨張弁33が最大流量の場合の駆動パルスは500パルスであり、最小流量の場合の駆動パルスは0パルスである。図4に示されるように、室内膨張弁33は、流量特性の中に、小流量制御域と大流量制御域の2つの流量制御域を有している。小流量制御域は、単位駆動パルスに対する流量の変化が小さい領域である。大流量制御域は、小流量制御域よりも流量の大きな領域であって、単位駆動パルスに対する流量の変化が小流量制御域よりも大きい領域である。小流量制御域は、例えば、室内膨張弁33の最大流量の30%以下の領域であることが好ましく、最大流量の20%以下であることがより好ましい。
い。室内張弁33は、後述の再熱除湿運転では、この流量特性のうち小流量制御域の範囲内で開度制御される。なお、単位駆動パルスに対する流量の変化の違いを生じさせる室内膨張弁33の構造は、特に限定されず、例えば、ニードル93bの先端形状、弁座99の形状等の形状を変化させることにより適宜調節することができる。
FIG. 4 is a graph showing the flow rate characteristic, which is the relationship between the opening degree of the
stomach. In the reheat dehumidification operation described below, the opening of the
(3)冷房運転
冷房運転では、四路切換弁12を第1接続状態に切り換えることで、室外熱交換器13を冷媒の凝縮器として機能させ、第1室内熱交換器31と第2室内熱交換器32を冷媒の蒸発器として機能させる。冷房運転は、例えば、ユーザによってリモコン操作された場合等に開始される。
(3) Cooling operation In cooling operation, by switching the four-
冷房運転では、室内膨張弁33は全開状態に制御される。また、圧縮機11は、室内の冷房負荷が処理されるように回転数が制御され、例えば、第1室内熱交換器31と第2室内熱交換器32における冷媒の蒸発温度が所定の目標蒸発温度となるように回転数が制御される。室外膨張弁18は、圧縮機11に吸入される冷媒の過熱度が所定の値となるように開度が制御される。室外ファン15および室内ファン34は、所定の駆動状態となるように制御される。
In the cooling operation, the
以上の制御状態において、圧縮機11から吐出された冷媒は、四路切換弁12を通過して室外熱交換器13に流入し、室外ファン15により供給される屋外空気と熱交換を行うことで凝縮する。室外熱交換器13を通過した冷媒は、室外膨張弁18において減圧され、液冷媒連絡配管6を流れて室内ユニット3に送られる。室内ユニット3に送られた冷媒は、第1室内熱交換器31を流れる際に、室内ファン34により供給される室内空気と熱交換を行うことで蒸発する。第1室内熱交換器31を通過した冷媒は、全開状態に制御された室内膨張弁33を通過して、第2室内熱交換器32に流入する。第2室内熱交換器32に流入した冷媒は、室内ファン34により供給される室内空気と熱交換を行うことでさらに蒸発する。第2室内熱交換器32を通過した冷媒は、ガス冷媒連絡配管5を介して、室外ユニット2に送られる。室外ユニット2に送られた冷媒は、四路切換弁12とアキュムレータ14を介して、圧縮機11に吸入される。
In the above control state, the refrigerant discharged from the
(4)暖房運転
暖房運転では、四路切換弁12を第2接続状態に切り換えることで、第1室内熱交換器31と第2室内熱交換器32を冷媒の凝縮器として機能させ、室外熱交換器13を冷媒の蒸発器として機能させる。暖房運転は、例えば、ユーザによってリモコン操作された場合等に開始される。
(4) Heating operation In heating operation, by switching the four-
暖房運転では、室内膨張弁33は全開状態に制御される。また、圧縮機11は、室内の暖房負荷が処理されるように回転数が制御され、例えば、第2室内熱交換器および第1室内熱交換器31における冷媒の凝縮温度が所定の目標凝縮温度となるように回転数が制御される。室外膨張弁18は、圧縮機11に吸入される冷媒の過熱度が所定の値となるように開度が制御される。室外ファン15および室内ファン34は、所定の駆動状態となるように制御される。
In the heating operation, the
以上の制御状態において、圧縮機11から吐出された冷媒は、四路切換弁12を通過した後、ガス冷媒連絡配管5を介して、室内ユニット3に送られる。室内ユニット3に送られた冷媒は、第2室内熱交換器32を流れる際に、室内ファン34により供給される室内空気と熱交換を行うことで凝縮する。第2室内熱交換器32を通過した冷媒は、全開状態に制御された室内膨張弁33を通過して、第1室内熱交換器31に流入する。第1室内熱交換器31に流入した冷媒は、室内ファン34により供給される室内空気と熱交換を行うことでさらに凝縮する。第1室内熱交換器31を通過した冷媒は、液冷媒連絡配管6を流れた後、室外ユニット2に送られる。室外ユニット2に送られた冷媒は、室外膨張弁18において減圧され、室外熱交換器13に送られる。室外熱交換器13に流入した冷媒は、室外ファン15により供給される屋外空気と熱交換を行うことで蒸発する。室外熱交換器13を通過した冷媒は、四路切換弁12とアキュムレータ14を介して、圧縮機11に吸入される。
In the above control state, the refrigerant discharged from the
(5)除霜運転
除霜運転では、四路切換弁12を第1接続状態に切り換えることで、室外熱交換器13を冷媒の凝縮器として機能させ、第1室内熱交換器31と第2室内熱交換器32を冷媒の蒸発器として機能させる。除霜運転は、暖房運転を行っている際に、例えば、室外熱交換器13の温度または外気温等に応じた除霜開始条件を満たした場合に開始される。除霜運転は、室外熱交換器13の温度または除霜時間等に応じた除霜終了条件を満たした場合に終了し、暖房運転が再開される。
(5) Defrosting operation In the defrosting operation, the four-
この除霜運転では、室内膨張弁33は全開状態に制御される。なお、除霜運転時には、室外ファン15および室内ファン34は停止される。また、除霜運転時には、圧縮機11は、例えば、最大回転数となるように運転制御される。
In this defrosting operation, the
なお、除霜運転での冷媒回路10における冷媒の流れ方は、上記冷房運転時と同様である。
Note that the flow of refrigerant in the
(6)再熱除湿運転
再熱除湿運転では、四路切換弁12を第1接続状態に切り換えることで、室外熱交換器13および第1室内熱交換器31を冷媒の凝縮器として機能させ、第2室内熱交換器32を冷媒の蒸発器として機能させる。再熱除湿運転は、例えば、ユーザによってリモコン操作された場合等に開始される。
(6) Reheat dehumidification operation In the reheat dehumidification operation, by switching the four-
再熱除湿運転では、例えば、室内膨張弁33は最大流量の30%以下である小流量制御域の範囲内で弁開度が制御される。具体的には、再熱除湿運転時の室内膨張弁33について、入口側と出口側の空気の圧力差を1MPaとした場合に室内膨張弁33を通過する空気流量が、空気の最大流量の30%以下となるように、室内膨張弁33の弁開度が制御される。なお、最大流量は、上述の通り、全開状態に制御された室内膨張弁33について入口側と出口側の空気の圧力差を1MPaとした場合に室内膨張弁33を通過することができる空気の流量である。なお、室内膨張弁33は、例えば、小流量制御域の範囲内の弁開度である、最大流量の6%の弁開度に制御された状態で、再熱除湿運転が開始される。
In the reheat dehumidification operation, for example, the opening degree of the
このように小流量制御域で室内膨張弁33の弁開度が制御される再熱除湿運転は、除湿負荷が所定除湿負荷よりも小さい場合に行われる第1運転と、除湿負荷が所定除湿負荷以上である場合に行われる第2運転と、を含む。
The reheat dehumidification operation in which the opening degree of the
第1運転では、第2室内熱交換器32の全体の50%未満、より好ましくは30%未満が蒸発領域となるように、室内膨張弁33の弁開度と圧縮機11の回転数が制御される。ここで、第1運転では、第2室内熱交換器32の比較的小さな領域を蒸発領域として用いて比較的小さな除湿負荷を処理するために予め定めた条件に基づいて圧縮機11の回転数が制御される。なお、第1運転では、圧縮機11は、第2室内熱交換器32の比較的小さな領域を蒸発領域としつつも、室内の湿度と設定湿度との差が大きいほど回転数が高くなるように、室内の湿度と設定湿度との差が小さいほど回転数が低くなるように制御される。室内膨張弁33は、第1運転において、吐出配管19bを流れる冷媒の温度が所定の目標吐出配管温度を超えると開度を増大させ、室内の湿度と設定湿度との差が所定値よりも小さくなった場合に開度を減少させるように開度制御される。なお、吐出配管19bを流れる冷媒の温度は、吐出温度センサ74による検出値として把握される。室内の湿度は、室内湿度センサ37の検出値として把握される。設定湿度は、リモコン7cにおいてユーザから受け付けた情報に基づいて把握される。
In the first operation, the valve opening degree of the
第2運転では、第2室内熱交換器32の全体の50%以上、より好ましくは70%以上が蒸発領域となるように、室内膨張弁33の弁開度と圧縮機11の回転数が制御される。ここで、第2運転では、第2室内熱交換器32の比較的大きな領域を蒸発領域として用いて第1運転の場合よりも大きな除湿負荷を処理するために予め定めた条件に基づいて、圧縮機11の回転数が第1運転時よりも大きい値に制御される。なお、第2運転では、圧縮機11は、第2室内熱交換器32の比較的大きな領域を蒸発領域としつつも、室内の湿度と設定湿度との差が大きいほど回転数が高くなるように、室内の湿度と設定湿度との差が小さいほど回転数が低くなるように制御される。室内膨張弁33は、第2運転において、吐出配管19bを流れる冷媒の温度が所定の目標吐出配管温度を超えると開度を増大させ、室内の湿度と設定湿度との差が所定値よりも小さくなった場合に開度を減少させるように開度制御される。
In the second operation, the valve opening degree of the
なお、第1運転と第2運転のいずれにおいても、室外膨張弁18は、全開状態に制御される。室外ファン15は、所定の駆動状態となるように制御される。室内ファン34は、所定の低風量となるように、または、間欠的に所定の低風量となるように制御される。
Note that in both the first operation and the second operation, the
以上の制御状態において、圧縮機11から吐出された冷媒は、四路切換弁12を通過して室外熱交換器13に流入し、室外ファン15により供給される屋外空気と熱交換を行うことで凝縮する。室外熱交換器13を通過した冷媒は、全開状態に制御された室外膨張弁18を通過し、液冷媒連絡配管6を流れて室内ユニット3に送られる。室内ユニット3に送られた冷媒は、第1室内熱交換器31を流れる際に、室内ファン34により供給される室内空気または第1室内熱交換器31の周囲に滞留している空気と熱交換を行うことでさらに凝縮する。このとき、第1室内熱交換器31を通過する空気または周囲に滞留していた空気は暖められる。第1室内熱交換器31を通過した冷媒は、開度制御された室内膨張弁33を通過する際に減圧され、第2室内熱交換器32に流入する。第2室内熱交換器32に流入した冷媒は、室内ファン34により供給される室内空気または第2室内熱交換器32の周囲に滞留している空気と熱交換を行うことで蒸発する。このとき、第2室内熱交換器32を通過する空気または第2室内熱交換器32の周囲に滞留している空気に含まれていた水分が第2室内熱交換器32の外表面において凝縮することで、除湿される。ここで、第2室内熱交換器32において空気温度の低下が生じたとしても、上記第1室内熱交換器31において空気が加温されているため、温度低下を小さく抑えることが可能になる。第2室内熱交換器32を通過した冷媒は、ガス冷媒連絡配管5を介して、室外ユニット2に送られる。室外ユニット2に送られた冷媒は、四路切換弁12とアキュムレータ14を介して、圧縮機11に吸入される。
In the above control state, the refrigerant discharged from the
(7)実施形態の特徴
本実施形態の空気調和装置1は、室内膨張弁33として、弁開度を調節可能な電子膨張弁を用いている。このため、室内膨張弁33を通過させる冷媒量の調節が容易になっている。
(7) Features of Embodiment The air conditioner 1 of this embodiment uses an electronic expansion valve whose valve opening degree can be adjusted as the
空気調和装置において、このような弁開度を調節可能な室内膨張弁を採用する場合には、通常、空気調和装置の冷房定格能力に対応する冷媒循環量を確保することが可能な最大開度を有する膨張弁を採用することが考えられる。例えば、冷房定格能力が8.0kWの空気調和装置の場合であれば、全開状態の室内膨張弁について入口側と出口側の空気の圧力差を1MPaとした場合の室内膨張弁を通過する空気の流量が551L/minとなる膨張弁を採用することになる。また、例えば、冷房定格能力が2.2kWの空気調和装置の場合であれば、全開状態の室内膨張弁について入口側と出口側の空気の圧力差を1MPaとした場合の室内膨張弁を通過する空気の流量が152L/minとなる膨張弁を採用することになる。 When adopting an indoor expansion valve that can adjust the valve opening in an air conditioner, the maximum opening that can ensure the amount of refrigerant circulation corresponding to the rated cooling capacity of the air conditioner is usually set. It is conceivable to adopt an expansion valve having For example, in the case of an air conditioner with a cooling rated capacity of 8.0 kW, the air passing through the indoor expansion valve when the pressure difference between the inlet and outlet sides of the indoor expansion valve is 1 MPa when the valve is fully open. An expansion valve with a flow rate of 551 L/min will be adopted. For example, in the case of an air conditioner with a cooling rated capacity of 2.2 kW, the air passing through the indoor expansion valve when the pressure difference between the inlet side and the outlet side is 1 MPa with respect to the indoor expansion valve in the fully open state. An expansion valve with an air flow rate of 152 L/min will be used.
しかし、このように、空気調和装置の冷房定格能力に対応する冷媒循環量が確保される膨張弁を選定した場合には、冷房運転時の立ち上がり時において、室内膨張弁を全開状態に制御したとしても、室内膨張弁を通過する際の冷媒の圧力損失に起因して冷媒循環量が不足しがちになるおそれがある。特に、設定温度と室内温度との乖離度合いが大きい高負荷時において、室内温度を迅速に下げたい場合には、冷房運転時の立ち上がり時の性能が不十分になってしまうおそれがある。 However, if an expansion valve is selected that ensures a refrigerant circulation amount corresponding to the cooling rated capacity of the air conditioner, even if the indoor expansion valve is controlled to be fully open at the start of cooling operation, Also, the amount of refrigerant circulating may tend to be insufficient due to the pressure loss of the refrigerant when it passes through the indoor expansion valve. In particular, when it is desired to quickly lower the indoor temperature during a high-load operation where the degree of deviation between the set temperature and the indoor temperature is large, there is a risk that the performance at startup during cooling operation may become insufficient.
また、冷房運転時には、室内膨張弁33には、第1室内熱交換器31で一部が蒸発した気液二相状態の冷媒が送られるため、室内膨張弁33を通過する流体に気相成分が含まれ、圧力損失が生じがちである。
In addition, during cooling operation, the
これに対して、本実施形態の空気調和装置1では、冷房定格能力が8.0kW未満であり、室内膨張弁33の最大流量は489L/minより大きいものを採用している。このため、本実施形態の空気調和装置1では、冷房定格能力に対応させるようにして選定される膨張弁よりも口径が大きいものが採用されているため、冷房運転時の立ち上がり時においても、室内膨張弁33を通過する際の冷媒の圧力損失を小さく抑えることができる。したがって、冷房運転時の立ち上がり性能を良好にすることが可能になっている。特に、本実施形態の空気調和装置1では、冷房最大能力が8.2kW未満であるが、室内膨張弁33の最大流量は489L/minより大きいものを採用している。このため、冷房運転時の立ち上がり時の性能を十分に確保しやすい。
In contrast, in the air conditioner 1 of this embodiment, the rated cooling capacity is less than 8.0 kW, and the maximum flow rate of the
特に、本実施形態の空気調和装置1では、室内膨張弁33の入口側と出口側とをバイパス接続させるような迂回流路は設けられておらず、冷房運転の立ち上げ時において全ての冷媒が室内膨張弁33を通過することになるが、上述の通り、室内膨張弁33の最大流量が十分に確保されているため、冷房運転時の立ち上がり時の性能を十分に確保しやすい。
In particular, the air conditioner 1 of this embodiment is not provided with a detour flow path that connects the inlet side and the outlet side of the
また、暖房運転時においても同様に、全開状態に制御された室内膨張弁33に多くの冷媒を通過させることができるため、暖房負荷が高い場合の立ち上がり時についても性能を良好にすることができる。
Furthermore, during heating operation, a large amount of refrigerant can pass through the
また、除霜運転時においても、全開状態に制御された室内膨張弁33を通過する際の冷媒の圧力損失が低く抑えられる。このため、冷媒回路10における冷媒の循環量を確保しやすく、除霜運転時における室外熱交換器13への入熱量が多くなり、除霜効率を高めることが可能になる。
Further, even during defrosting operation, the pressure loss of the refrigerant when passing through the
また、この空気調和装置1は、冷房運転時に流量を十分に確保できるような室内膨張弁33を用いているが、再熱除湿運転時には、室内膨張弁33の開度が最大流量の30%以下の範囲内で制御される。これにより、室内膨張弁33を通過する際に冷媒を十分に減圧させることができ、再熱除湿運転時において第2室内熱交換器32を流れる冷媒の温度を十分に下げることができるため、除湿能力を高めることができる。
Further, this air conditioner 1 uses an
さらに、この空気調和装置1は、冷房運転時に流量を十分に確保できるような室内膨張弁33を用いているが、この室内膨張弁33は、開度が最も絞られた状態での室内膨張弁33の流量が最大流量の1.0%以下である。このため、室内膨張弁33の弁開度を非常に小さい状態に制御することが可能になる。したがって、再熱除湿運転時に第2室内熱交換器32を流れる冷媒の低圧圧力を維持するために必要な圧縮機11の回転数を少なく抑えることができるため、消費電力を小さく抑えることが可能になる。
Furthermore, this air conditioner 1 uses an
(8)他の実施形態
(8-1)他の実施形態A
上記実施形態では、冷房定格能力が8.0kW未満である空気調和装置1において、489L/minより大きい最大流量の室内膨張弁33を採用する場合を例として挙げて説明した。
(8) Other embodiments (8-1) Other embodiments A
In the above embodiment, an example has been described in which the
これに対して、例えば、冷房定格能力が8.0kW未満であって互いに冷房定格能力の異なる複数種類の空気調和装置1を、489L/minより大きい最大流量の室内膨張弁33を用いて製造してもよい。具体的には、2.2kW、2.5kW、2.8kW、3.6kW、4.0kW、5.6kW、6.3kW、7.1kWの各冷房定格能力を有する複数の空気調和装置1を、489L/minより大きい最大流量の室内膨張弁33を共通に用いて製造してもよい。この製造方法によれば、各能力の空気調和装置1において冷房運転時の立ち上がり性能を良好にしつつ、製造コストを低く抑えることができる。
On the other hand, for example, a plurality of types of air conditioners 1 each having a cooling rated capacity of less than 8.0 kW and having different cooling rated capacities are manufactured using an
(8-2)他の実施形態B
上記実施形態では、冷房定格能力が8.0kW未満である空気調和装置1において、最大流量が489L/minより大きい室内膨張弁33を採用する場合を例として挙げて説明した。
(8-2) Other embodiment B
In the above embodiment, an example has been described in which the
これに対して、例えば、冷房定格能力が7.1kW未満の空気調和装置1において、最大流量が434L/minより大きい室内膨張弁33を採用してもよい。
On the other hand, for example, in an air conditioner 1 having a cooling rated capacity of less than 7.1 kW, an
さらに、例えば、冷房定格能力が6.3kW未満の空気調和装置1において、最大流量が386L/minより大きい室内膨張弁33を採用してもよい。
Furthermore, for example, in the air conditioner 1 having a cooling rated capacity of less than 6.3 kW, an
(付記)
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
(Additional note)
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, it will be understood that various changes in form and details can be made without departing from the spirit and scope of the present disclosure as described in the claims. .
1 空気調和装置
7 制御部
9 室外膨張弁
10 冷媒回路
11 圧縮機
12 四路切換弁(切換機構)
13 室外熱交換器(熱源熱交換器)
31 第1室内熱交換器(第1利用熱交換器)
32 第2室内熱交換器(第2利用熱交換器)
33 室内膨張弁(膨張弁)
93 弁体
93b ニードル
1
13 Outdoor heat exchanger (heat source heat exchanger)
31 First indoor heat exchanger (first usage heat exchanger)
32 Second indoor heat exchanger (second utilization heat exchanger)
33 Indoor expansion valve (expansion valve)
93
Claims (5)
熱源熱交換器(13)と、
第1利用熱交換器(31)と、
開度調節可能な膨張弁(33)と、
第2利用熱交換器(32)と、
が順に環状に接続されることで冷房運転可能な空気調和装置(1)であって、
冷房定格能力が8.0kW未満であって、
前記膨張弁は、前記膨張弁の入口側と出口側の空気の圧力差を1MPaとした場合に前記膨張弁を通過することができる空気の最大流量が489L/minより大きい、
空気調和装置。 a compressor (11);
a heat source heat exchanger (13);
A first utilization heat exchanger (31),
an expansion valve (33) whose opening degree can be adjusted;
a second usage heat exchanger (32);
An air conditioner (1) capable of cooling operation by sequentially connecting in a ring shape,
The cooling rated capacity is less than 8.0kW,
The expansion valve has a maximum flow rate of air that can pass through the expansion valve, which is greater than 489 L/min when the pressure difference between the air on the inlet side and the outlet side of the expansion valve is 1 MPa.
Air conditioner.
前記再熱除湿運転時において、前記膨張弁の流量は、前記最大流量の30%以下である、
請求項1に記載の空気調和装置。 A reheat dehumidification operation is possible in which the first utilization heat exchanger functions as a refrigerant radiator and the second utilization heat exchanger functions as a refrigerant evaporator,
During the reheat dehumidification operation, the flow rate of the expansion valve is 30% or less of the maximum flow rate,
The air conditioner according to claim 1.
請求項1または2に記載の空気調和装置。 The flow rate of the expansion valve when the opening degree of the expansion valve is the most restricted is 1.0% or less of the maximum flow rate,
The air conditioner according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載の空気調和装置。 The maximum cooling capacity is less than 8.2kW,
The air conditioner according to any one of claims 1 to 3.
前記熱源熱交換器に付着した霜を融解させる除霜運転と、
が可能であり、
前記冷房運転時および前記除霜運転時の冷媒流路と、前記暖房運転時の冷媒流路と、を切り換える切換機構(12)を備え、
前記除霜運転時に前記膨張弁の開度が全開になる、
請求項1から4のいずれか1項に記載の空気調和装置。 heating operation in which the heat source heat exchanger functions as a refrigerant evaporator, and the first utilization heat exchanger and the second utilization heat exchanger function as refrigerant radiators;
a defrosting operation for melting frost attached to the heat source heat exchanger;
is possible,
comprising a switching mechanism (12) that switches between a refrigerant flow path during the cooling operation and the defrosting operation, and a refrigerant flow path during the heating operation;
the expansion valve is fully opened during the defrosting operation;
The air conditioner according to any one of claims 1 to 4.
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