JPH0626690A

JPH0626690A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH0626690A
Application number: JP4183476A
Authority: JP
Inventors: Masahito Hori; 将人堀; Hiroaki Kuroyanagi; 宏昭黒柳; Shigeto Sumitani; 茂人隅谷; Miki Fujita; 幹藤田; Hideaki Fukunaga; 英聡福長
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Priority date: 1992-07-10
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 1994-02-04

Abstract

(57)【要約】【目的】望みの最適温度の除湿空気が得られる空気調
和機を提供する。【構成】圧縮機の吐出冷媒を室外熱交換器、冷媒加熱
器、第１室内熱交換器、減圧器、第２室内熱交換器に通
して圧縮機に戻し、除湿運転を実行する。この除湿運転
時、各室内熱交換器への吸込空気の温度を検知するとと
もに、各室内熱交換器からの吹出空気の温度を検知し、
両検知温度の差が目標値となるよう冷媒加熱器の加熱量
を制御する。目標値には、暖気味除湿用、通常除湿（＝
等温除湿）用、冷気味除湿の３つがあり、いずれが操作
器でのモード設定に応じて選択される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、除湿運転の機能を有
する空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】２つの室内熱交換器を備え、その各室内
熱交換器を電子膨張弁を介して接続した空気調和機があ
る。この空気調和機では、電子膨張弁を全開することに
より、各室内熱交換器が１つの熱交換器として機能す
る。電子膨張弁を絞り、各室内熱交換器の間に減圧作用
を加えることにより、両室内熱交換器が互いに異なる熱
交換器として機能する。

【０００３】したがって、電子膨張弁を全開し、両室内
熱交換器を蒸発器として機能させれば、冷房運転が可能
である。同じく電子膨張弁を全開し、両室内熱交換器を
凝縮器として機能させれば、暖房運転が可能である。

【０００４】電子膨張弁を絞り、一方の室内熱交換器を
凝縮器（再熱器）として機能させ、他方の室内熱交換器
を蒸発器（冷却器）として機能させれば、除湿運転が可
能である。つまり、室内から吸込まれる空気は、先ず他
方の室内熱交換器で冷却および除湿され、次に一方の室
内熱交換器で再熱され、除湿空気として室内に吹出され
る。

【０００５】また、この除湿運転の機能を有するもので
は、冷媒を加熱するための冷媒加熱器を設け、その冷媒
加熱器の加熱量を制御することにより除湿空気の温度を
調節することが可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】冷媒加熱器を設けて除
湿空気の温度を調節する場合、単に冷媒加熱器の加熱量
を制御するだけでは望みの最適温度の除湿空気を得るの
が難しい。弁の開け閉めに不具合があったりして冷媒が
流通しないまま加熱がなされると、冷媒加熱器がいわゆ
る空炊きとなり、損傷を生じる心配がある。この発明は
上記の事情を考慮したもので、請求項１の空気調和機
は、望みの最適温度の除湿空気が得られることを目的と
する。請求項２の空気調和機は、冷媒加熱器の空炊きに
よる損傷を未然に防止することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の空気調和機
は、圧縮機の吐出冷媒を室外熱交換器、冷媒加熱器、第
１室内熱交換器、減圧器、第２室内熱交換器に通して圧
縮機に戻し除湿運転を実行する手段と、各室内熱交換器
への吸込空気の温度を検知する吸込温度センサと、各室
内熱交換器からの吹出空気の温度を検知する吹出温度セ
ンサと、除湿運転時に各温度センサの検知温度の差が目
標値となるよう冷媒加熱器の加熱量を制御する手段とを
備える。

【０００８】請求項２の空気調和機は、圧縮機の吐出冷
媒を室内熱交換器、減圧器、冷媒加熱器に通しかつ室外
熱交換器を通すことなく圧縮機に戻し暖房運転を実行す
る手段と、圧縮機の吐出冷媒の温度を検知する第１温度
センサと、室内熱交換器に入る冷媒の温度を検知する第
２温度センサと、冷媒加熱器から出る冷媒の温度を検知
する第３温度センサと、第１温度センサの検知温度と第
２温度センサの検知温度との差が所定値以上になると全
ての運転を停止する手段と、第３度センサの検知温度が
設定値以上になると全ての運転を停止する手段とを備え
る。

【０００９】

【作用】請求項１の空気調和機では、除湿運転時、吸込
空気温度と吹出空気温度との差が目標値となるよう冷媒
加熱器の加熱量を制御する。

【００１０】請求項２の空気調和機では、暖房運転時、
圧縮機から吐出される冷媒の温度と室内熱交換器に入る
冷媒の温度との差が所定値以上になると、全ての運転を
停止する。さらに、冷媒加熱器から出る冷媒の温度が設
定値以上になると、全ての運転を停止する。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図１に示すように、圧縮機１の吐出口
に四方弁２を介して室外熱交換器３を接続する。この室
外熱交換器３に逆止弁４を介して冷媒加熱器５を接続す
る。

【００１２】冷媒加熱器５はガスバ−ナ６を備えてお
り、そのガスバ−ナ６を燃料パイプ７を介して燃料供給
源（図示しない）に接続し、その燃料パイプ７に比例制
御弁８および二方弁９を設けている。

【００１３】冷媒加熱器５に電子膨張弁１０および受液
器１１を介してパックドバルブ１３ａを接続する。パッ
クドバルブ１３ａに第１室内熱交換器１４を接続し、そ
の第１室内熱交換器１４に電子膨張弁１５を介して第２
室内熱交換器１６を接続する。この第２室内熱交換器１
６にパックドバルブ１３ｂを接続し、そのパックドバル
ブ１３ｂに上記二方弁２および逆止弁１７を介して圧縮
機１の吸込口を接続する。

【００１４】電子膨張弁１０，１５は、供給される駆動
パルス電圧の数に応じて開度が連続的に変化するパルス
モータバルブである。以下、電子膨張弁のことをＰＭＶ
と略称する。逆止弁４と冷媒加熱器５との間の管から圧
縮機１の吸込口にかけてバイパス１８を接続し、そのバ
イパス１８に二方弁１９を設ける。

【００１５】室外熱交換器３の近傍に室外ファン２３を
設ける。この室外ファン２３は、室外熱交換器３に室外
空気を送るためのもので、速度の連続的な変化が可能で
ある。室内熱交換器１４，１６の近傍に室内ファン２４
を設ける。この室内ファン２４は、室内空気を吸込み、
それを室内熱交換器１４，１６に通して室内に吹出させ
るものである。

【００１６】圧縮機１の吐出口の管に吐出温度センサ
（第１温度センサ）３１を取付ける。冷媒加熱器５の両
側の管に温度センサ３２（第３温度センサ）および温度
センサ３３をそれぞれ取付ける。第２室内熱交換器１６
の暖房時入口側に温度センサ（第２温度センサ）３４を
取付ける。室内ファン２４の運転により形成される通風
路に、吸込空気の温度を検知する吸込温度センサ３５、
および吹出空気の温度を検知する吹出温度センサ３６を
設ける。

【００１７】一方、４０は制御部で、マイクロコンピュ
ータおよびその周辺回路からなり、空気調和機の全般に
わたる制御を行なう。この制御部４０に、リモートコン
トロール式の操作器４１、圧縮機１、四方弁２、比例制
御弁８、二方弁９、ＰＭＶ１０、ＰＭＶ１５、室外ファ
ン２３、室内ファン２４、温度センサ３１，３２，３
３，３４，３５を接続する。制御部３０は、次の機能手
段を備える。

【００１８】［１］圧縮機１の吐出冷媒を四方弁２、室
外熱交換器３、冷媒加熱器５、ＰＭＶ１０、受液器１
１、第１室内熱交換器１４、ＰＭＶ１５、第２室内熱交
換器１６、四方弁２、逆止弁１７に通して圧縮機１に戻
し、かつ冷媒加熱器５の運転を停止し、ＰＭＶ１０を絞
り、さらにＰＭＶ１５を全開し、冷房運転を実行する手
段。［２］冷房運転時、圧縮機１の運転を吸込温度センサ３
５の検知温度Ｔａ₁に基づく空調負荷に応じて制御する
手段。

【００１９】［３］圧縮機１の吐出冷媒を四方弁２、室
外熱交換器３、ＰＭＶ１０、第１室内熱交換器１４、Ｐ
ＭＶ１５、第２室内熱交換器１６、四方弁２、逆止弁１
７に通して圧縮機１に戻し、かつＰＭＶ１０を全開して
ＰＭＶ１５を絞り、除湿運転を実行する手段。

【００２０】［４］除湿運転時、室外ファン２３を最低
速度で運転するとともに、吹出温度センサ３６の検知温
度Ｔａ₂と吸込温度センサ３５の検知温度Ｔａ₁との差
ΔＴａ（＝Ｔａ₁−Ｔａ₂）が目標値となるよう冷媒加
熱器５の加熱量（バーナ６の燃焼量）を制御する手段。
目標値には、暖気味除湿用、通常除湿（＝等温除湿）
用、冷気味除湿用の３つがある。

【００２１】［５］除湿運転時、温度センサ３２の検知
温度（冷媒加熱器５に入る冷媒の温度）が設定値以下に
なると冷媒加熱器５の運転（バーナ６の燃焼）を停止す
る手段。これは冷媒加熱器５の熱受部における燃焼ガス
の結露防止、ひいては腐食の防止を目的としている。

【００２２】［６］除湿運転時、温度センサ３４の検知
温度（冷却器として機能する第２室内熱交換器１６の温
度）Ｔｅがあらかじめ定めたレリース点より低くなると
圧縮機１の運転周波数を低下させるレリース手段。これ
は第２室内熱交換器１６の凍結防止を目的としている。

【００２３】［７］四方弁２を切換え、圧縮機１の吐出
冷媒を四方弁２、第２室内熱交換器１６、ＰＭＶ１５、
第１室内熱交換器１４、受液器１１、ＰＭＶ１０、冷媒
加熱器５、バイパス１８（二方弁１９の開による）に通
して圧縮機１に戻し、かつＰＭＶ１５を全開し、ＰＭＶ
１０を絞り、暖房運転を実行する手段。

【００２４】［８］暖房運転の開始時、一定時間だけ二
方弁１９の閉状態を維持し、室外熱交換器３に溜まって
いる冷媒を四方弁２および逆止弁１７を通して圧縮機１
に回収する手段。［９］暖房運転時、圧縮機１の運転周波数および冷媒加
熱器５の加熱量を吸込温度センサ３５の検知温度Ｔａ₁
に基づく空調負荷に応じて制御する手段。

【００２５】［10］暖房運転時、吐出温度センサ３１の
検知温度（圧縮機１の吐出冷媒温度）Ｔｄと温度センサ
３４の検知温度（第２室内熱交換器１６に入る冷媒の温
度）Ｔciとの差α（＝Ｔci−Ｔｄ）が所定値α以上にな
ると全ての運転を停止する手段。この手段は、冷媒加熱
器５の空炊き防止を目的としている。

【００２６】［11］暖房運転時、温度センサ３２の検知
温度（冷媒加熱器５から出る冷媒の温度）Ｔeoが設定値
Ｔ₁以上になると全ての運転を停止する手段。この手段
は、上記同様に冷媒加熱器５の空炊き防止を目的として
いる。つぎに、上記の構成の作用を説明する。

【００２７】操作器３１で冷房運転モードが設定され、
かつ運転の開始操作がなされたとする。このとき、吸込
温度センサ３５で検知される吸込空気温度Ｔａが操作器
４１の設定値Ｔｓよりも高ければ（Ｔａ＞Ｔｓ）、図１
に実線矢印で示すように、圧縮機１の吐出冷媒が四方弁
２、室外熱交換器３、逆止弁４、冷媒加熱器５、ＰＭＶ
１０、受液器１１、第１室内熱交換器１４、ＰＭＶ１
５、第２室内熱交換器１６、四方弁２、逆止弁１７、四
方弁２を通って圧縮機１に吸込まれる冷房サイクルが形
成される。ＰＭＶ１０は絞られ、ＰＭＶ１５は全開され
る。冷媒加熱器５は運転オフされる。

【００２８】つまり、室外熱交換器３が凝縮器、室内熱
交換器１４，１６が蒸発器として機能し、室内が冷房さ
れる。室内空気温度Ｔａが設定値Ｔｓ以下に下がった場
合は（Ｔａ≦Ｔｓ）、圧縮機１の運転が停止され、冷房
が中断する。

【００２９】次に、操作器３１で除湿運転モードが設定
されたとする。この場合、冷媒の流れ方向は同じである
が、冷媒加熱器５が運転されるとともに、ＰＭＶ１０が
全開されてＰＭＶ１５が絞られる。

【００３０】つまり、除湿サイクルが形成され、第１室
内熱交換器１４が凝縮器（再熱器）として機能し、第２
室内熱交換器１６が蒸発器（冷却器）として機能する。
室内空気は、第２室内熱交換器１６で冷却および除湿さ
れ、その後、第１室内熱交換器１４で再熱され、除湿空
気として室内に吹出される。

【００３１】この除湿運転では、室外ファン２３が最低
速度で運転される。さらに、図２に示すように、吹出温
度センサ３６の検知温度Ｔａ₂と吸込温度センサ３５の
検知温度Ｔａ₁との差ΔＴａ（＝Ｔａ₁−Ｔａ₂）が求
められ、その差ΔＴａが目標値となるよう、比例制御弁
８の開度が調節されて冷媒加熱器５の加熱量（バーナ６
の燃焼量）が制御される。

【００３２】すなわち、差ΔＴａが目標値より小さけれ
ば、差ΔＴａが増えるよう冷媒加熱器５の加熱量が増大
される。差ΔＴａが目標値より大きければ、差ΔＴａが
減るよう冷媒加熱器５の加熱量が減少される。差ΔＴａ
が目標値とほぼ等しければ、そのときの冷媒加熱器５の
加熱量がそのまま保持される。目標値には暖気味除湿
用、通常除湿（＝等温除湿）用、冷気味除湿用の３つが
あり、そのうちのいずれかが操作器４１での設定モード
に応じて選択される。

【００３３】すなわち、暖気味除湿モードが設定された
場合は、大きめの目標値が選択され、冷媒加熱器５の加
熱量が室外熱交換器３での放熱量を補って余る程度まで
多くなる。したがって、再熱器（第１室内熱交換器１
４）に加わる熱量は十分に多く、室内に吹出される除湿
空気の温度が室内温度より高まる。

【００３４】通常除湿モードが設定された場合は、中程
度の目標値が選択され、冷媒加熱器５の加熱量が減って
再熱器（第１室内熱交換器１４）に加わる熱量が少なく
なり、室内に吹出される除湿空気の温度は室内温度とほ
ぼ等しく維持される。

【００３５】冷気味除湿モードが設定されると、小さめ
の目標値が選択され、冷媒加熱器５の加熱量がさらに減
って再熱器（第１室内熱交換器１４）に加わる熱量が少
なくなり、室内に吹出される除湿空気が室内温度より低
くなる。

【００３６】このように、除湿運転時はモードに応じた
目標値となるよう冷媒加熱器５の加熱量を制御すること
により、望みの最適温度の除湿空気を得ることができ、
快適である。なお、除湿運転時のモリエル線図を図３お
よび図４に示しており、冷媒加熱器５の加熱量の変化に
基づくエンタルピの変化が判る。

【００３７】また、除湿運転中は温度センサ３２の検知
温度（冷媒加熱器５に入る冷媒の温度）が監視され、そ
の検知温度が設定値以下に下がった場合は冷媒加熱器５
の運転が停止される。これにより、冷媒加熱器５の熱受
部において燃焼ガスが結露するのを防ぐことができ、ひ
いては腐食が未然に防止される。

【００３８】さらに、除湿運転中は温度センサ３４の検
知温度（冷却器として機能する第２室内熱交換器１６の
温度）Ｔｅが監視され、その検知温度Ｔｅがあらかじめ
定められたレリース点より低くなった場合は圧縮機１の
運転周波数を低下させるレリース制御が働く。これによ
り、第２室内熱交換器１６の凍結が防止される。

【００３９】ただし、圧縮機１や室外ファン２３の運転
オン時は第２室内熱交換器１６の温度Ｔｅが図５に示す
ように一時的に低下する傾向があるため、その運転オン
から所定時間ｔ₁についてはレリース制御が禁止され
る。

【００４０】次に、操作器４１で暖房運転モードが設定
されたとする。このとき、吸込温度センサ３５で検知さ
れる吸込空気温度Ｔａが操作器４１の設定値Ｔｓよりも
低ければ（Ｔａ＜Ｔｓ）、図１に破線矢印で示すよう
に、圧縮機１の吐出冷媒が四方弁２、第２室内熱交換器
１６、ＰＭＶ１５、第１室内熱交換器１４、受液器１
１、ＰＭＶ１０、冷媒加熱器５、バイパス１８（二方弁
１９の開による）を通って圧縮機１に吸込まれる暖房サ
イクルが形成される。室外熱交換器４０には冷媒が流れ
ない。ＰＭＶ１５は全開され、ＰＭＶ１０は絞られる。
冷媒加熱器５は運転オンされる。

【００４１】つまり、室内熱交換器１４，１６が凝縮
器、冷媒加熱器５が蒸発器として機能し、室内が暖房さ
れる。室内空気温度Ｔａが設定値Ｔｓ以上に上昇した場
合には（Ｔａ≧Ｔｓ）、圧縮機１および冷媒加熱器５の
運転が停止され、暖房が中断する。

【００４２】この暖房運転の開始時、一定時間だけ二方
弁１９の閉状態が維持され、室外熱交換器３に溜まって
いる冷媒が四方弁２および逆止弁１７を通して圧縮機１
に回収される。

【００４３】暖房運転中は、吐出温度センサ３１の検知
温度（圧縮機１の吐出冷媒温度）Ｔｄと温度センサ３４
の検知温度（第２室内熱交換器１６に入る冷媒の温度）
Ｔciとの差αが求められる。また、温度センサ３２の検
知温度（冷媒加熱器５から出る冷媒の温度）Ｔeoと設定
値Ｔ₁とが比較される。

【００４４】冷媒の流れが正常であれば、図６に示すよ
うに、第２室内熱交換器１６に入る冷媒の温度Ｔciは圧
縮機１の吐出冷媒温度Ｔｄよりもわずかに低い程度であ
り、よってαは小さい。また、冷媒加熱器５から出る冷
媒の温度Ｔeoは設定値Ｔ₁より低い。

【００４５】仮に、パックドバルブ１３ａ，１３ｂが閉
のまま運転が開始されると、第２室内熱交換器１６に冷
媒が流入しなくなり、ひいては冷媒加熱器５に冷媒が流
通しなくなる。こうなると、図７に示すように、圧縮機
１の吐出冷媒温度Ｔｄは上昇しても、第２室内熱交換器
１６に入る冷媒の温度Ｔciは上昇しない事態が生じる。
この場合、温度差αが所定値以上に大きくなる。温度差
αが所定値以上になると、圧縮機１および冷媒加熱器５
の運転を含む全ての運転が停止される。これにより、冷
媒加熱器５の空炊きが防止される。

【００４６】また、運転開始に際しては冷媒回収のため
に二方弁１９の閉状態が維持されるが、その閉状態が何
らかの原因でいつまでも継続したとすると、やはり冷媒
加熱器５に冷媒が流通しなくなる。こうなると、図７に
示すように、冷媒加熱器５から出る冷媒の温度Ｔeoが大
きく上昇する。

【００４７】冷媒加熱器５から出る冷媒の温度Ｔeoが設
定値Ｔ₁を超えると、圧縮機１および冷媒加熱器５の運
転を含む全ての運転が停止される。これにより、冷媒加
熱器５の空炊きが防止される。すなわち、冷媒加熱器５
の空炊きに対し二重の安全が確保されている。

【００４８】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、

【００４９】請求項１の空気調和機は、除湿運転時に吸
込空気温度と吹出空気温度との差が目標値となるよう冷
媒加熱器の加熱量を制御する構成としたので、望みの最
適温度の除湿空気が得られる。

【００５０】請求項２の空気調和機は、暖房運転時、圧
縮機から吐出される冷媒の温度と室内熱交換器に入る冷
媒の温度との差が所定値以上になったとき全ての運転を
停止するとともに、冷媒加熱器から出る冷媒の温度が設
定値以上になったとき全ての運転を停止する構成とした
ので、冷媒加熱器の空炊きによる損傷を未然に防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の冷凍サイクルおよび制御
回路の構成図。

【図２】同実施例における除湿運転の加熱量制御を示す
フローチャート。

【図３】同実施例における除湿運転のモリエル線図。

【図４】同実施例における除湿運転の加熱量変更時のモ
リエル線図。

【図５】同実施例における除湿運転時の室内熱交換器の
温度変化を示す図。

【図６】同実施例における暖房運転時の冷媒流通が正常
な場合の各部の温度変化を示す図。

【図７】同実施例における暖房運転時の冷媒流通が異常
な場合の各部の温度変化を示す図。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…四方弁、３…室外熱交換器、５…冷媒
加熱器、１０…ＰＭＶ（第１電子膨張弁）、１４…第１
室内熱交換器、１５…ＰＭＶ（第２電子膨張弁）、１６
…第２室内熱交換器、４０…制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ２５Ｂ 29/00 ４１１Ｂ 8919−3Ｌ (72)発明者隅谷茂人静岡県富士市蓼原336番地株式会社東芝富士工場内 (72)発明者藤田幹静岡県富士市蓼原336番地株式会社東芝富士工場内 (72)発明者福長英聡静岡県富士市蓼原336番地東芝エー・ブイ・イー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機の吐出冷媒を室外熱交換器、冷媒
加熱器、第１室内熱交換器、減圧器、第２室内熱交換器
に通して圧縮機に戻し除湿運転を実行する手段と、前記
各室内熱交換器への吸込空気の温度を検知する吸込温度
センサと、前記各室内熱交換器からの吹出空気の温度を
検知する吹出温度センサと、除湿運転時に前記各温度セ
ンサの検知温度の差が目標値となるよう前記冷媒加熱器
の加熱量を制御する手段とを備えたことを特徴とする空
気調和機。
【請求項２】圧縮機の吐出冷媒を室外熱交換器を室内
熱交換器、減圧器、冷媒加熱器に通しかつ室外熱交換器
に通すことなく圧縮機に戻し暖房運転を実行する手段
と、前記圧縮機の吐出冷媒の温度を検知する第１温度セ
ンサと、前記室内熱交換器に入る冷媒の温度を検知する
第２温度センサと、前記冷媒加熱器から出る冷媒の温度
を検知する第３温度センサと、前記第１温度センサの検
知温度と前記第２温度センサの検知温度との差が所定値
以上になると全ての運転を停止する手段と、前記第３温
度センサの検知温度が設定値以上になると全ての運転を
停止する手段とを備えたことを特徴とする空気調和機。