JPH07294021A - ヒートポンプ式冷房除湿装置 - Google Patents

ヒートポンプ式冷房除湿装置

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JPH07294021A
JPH07294021A JP6090902A JP9090294A JPH07294021A JP H07294021 A JPH07294021 A JP H07294021A JP 6090902 A JP6090902 A JP 6090902A JP 9090294 A JP9090294 A JP 9090294A JP H07294021 A JPH07294021 A JP H07294021A
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JP
Japan
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degree
temperature
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deviation
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JP6090902A
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Inventor
Akira Morikawa
朗 森川
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/21Refrigerant outlet evaporator temperature

Abstract

(57)【要約】 【構成】 蒸発器Evによる冷却除湿で温湿度調整した
調整空気の検出温度と目標温度との温度偏差に基づいて
圧縮機Cmpの回転数を調節する回転数調節手段と、前
記調整空気の検出湿度と目標湿度との湿度偏差に基づい
て膨張弁Exの開度を調節する開度調節手段とを設け
た。 【効果】 バイパス路や流量調整弁を別途設けることな
く、目標温度及び目標湿度に調温・調湿できるので、冷
媒循環路構造を簡略化できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、所謂再熱器を備えてい
ないヒートポンプ式冷房除湿装置に関する。
【0002】
【従来の技術】冒記ヒートポンプ式冷房除湿装置の一例
として、例えば特公平5−83820号公報に記載され
ているように、所謂再熱器に代えて、圧縮機から凝縮器
へ導出される高圧気相冷媒の一部を凝縮器から膨張弁へ
液相冷媒を導出する液相冷媒路に合流させるバイパス路
と、バイパス路から液相冷媒路への高圧気相冷媒の合流
量を調節する流量調整弁とを設け、蒸発器による冷却除
湿で温湿度調整した調整空気の検出湿度と目標湿度との
偏差に基づく液相冷媒路への高圧気相冷媒合流量の調節
で室内熱交換器の表面温度を調節して、目標湿度に調湿
するとともに、前記調整空気の検出温度と目標温度との
偏差に基づく圧縮機の回転数と膨張弁の弁操作量との調
節で冷房能力を調節して、目標温度に調温するものが提
案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のヒートポン
プ式冷房除湿装置は、高圧気相冷媒の一部を液相冷媒路
に合流させるバイパス路と、高圧気相冷媒の合流量を調
節する流量調整弁とを冷媒循環路に別途設けて、目標温
度及び目標湿度に調温・調湿するものであるから、冷媒
循環路構造が複雑化する欠点がある。
【0004】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あって、調温・調湿手段を工夫することにより、冷媒循
環路構造を簡略化できるヒートポンプ式冷房除湿装置を
提供することを目的とする。
【0005】又、本発明は、冷媒循環路構造を簡略化し
ながら、冷媒過熱度を目標過熱度に調節し易いヒートポ
ンプ式冷房除湿装置を提供することを目的とする。
【0006】又、本発明は、冷媒循環路構造を簡略化し
ながら、冷媒過冷却度を目標過冷却度に調節し易いヒー
トポンプ式冷房除湿装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為の
本発明によるヒートポンプ式冷房除湿装置の特徴構成
は、蒸発器による冷却除湿で温湿度調整した調整空気の
検出温度と目標温度との温度偏差に基づいて圧縮機の回
転数を調節する回転数調節手段と、前記調整空気の検出
湿度と目標湿度との湿度偏差に基づいて膨張弁の開度を
調節する開度調節手段とが設けられている点にある。
【0008】循環冷媒の検出過熱度と目標過熱度との過
熱度偏差に基づいて蒸発器を通過する空気の流量を調節
する流量調節手段が設けられている場合は、冷媒循環路
構造を簡略化しながら、過熱度を目標過熱度に調節し易
い。
【0009】循環冷媒の検出過冷却度と目標過冷却度と
の過冷却度偏差に基づいて凝縮器を通過する空気の流量
を調節する流量調節手段が設けられている場合は、冷媒
循環路構造を簡略化しながら、過冷却度を目標過冷却度
に調節し易い。
【0010】
【作用】検出温度が目標温度に比べて高いときは圧縮機
の回転数を上げて冷却能力を増やし、検出温度が目標温
度に比べて低いときは圧縮機の回転数を下げて冷却能力
を減らすことで、目標温度に調温できるのであるが、特
に、目標湿度に調湿するにあたって、検出湿度が目標湿
度に比べて高いときは膨張弁の開度を減らして蒸発器の
表面温度を下げ、検出湿度が目標湿度に比べて低いとき
は膨張弁の開度を増やして蒸発器の表面温度を上げるこ
とで、目標湿度に調湿できる。
【0011】つまり、図2のモリエル線図中に示すよう
に、膨張弁の開度を変更操作する変更操作量ΔEVが、
その開度を減らす側(図中、−で示す)への操作量であ
る場合、その変更操作量ΔEVに応じて蒸発器内の冷媒
圧力Pが低下するので、当該蒸発器内の冷媒温度が図中
の一点鎖線(イ)で示すように下降し、蒸発器の表面温
度が低下して除湿量が増えるのである。又、膨張弁の開
度を変更操作する変更操作量ΔEVが、その開度を増や
す側(図中、+で示す)への操作量である場合、その変
更操作量ΔEVに応じて蒸発器内の冷媒圧力Pが上昇す
るので、当該蒸発器内の冷媒温度が図中の二点鎖線
(ロ)で示すように上昇し、蒸発器の表面温度が上昇し
て除湿量が減るのである。
【0012】循環冷媒の検出過熱度と目標過熱度との過
熱度偏差に基づいて蒸発器を通過する空気の流量を調節
する流量調節手段が設けられている場合は、検出過熱度
が目標過熱度に比べて大きいときは蒸発器を通過する空
気の流量を減らして蒸発器で熱交換されるエネルギーを
減らすと、図2のモリエル線図中に示す過熱度Sphが
減り、検出過熱度が目標過熱度に比べて少ないときは蒸
発器を通過する空気の流量を増やして蒸発器で熱交換さ
れるエネルギーを増やすと過熱度Sphが増えるので、
調温・調湿の為に設定した圧縮機の回転数や膨張弁の開
度を更に変更することなく、過熱度を目標過熱度に調節
できる。
【0013】循環冷媒の検出過冷却度と目標過冷却度と
の過冷却度偏差に基づいて凝縮器を通過する空気の流量
を調節する流量調節手段が設けられている場合は、検出
過冷却度が目標過冷却度に比べて大きいときは凝縮器を
通過する空気の流量を減らして凝縮器で熱交換されるエ
ネルギーを減らすと図2のモリエル線図中に示す過冷却
度Sbcが減り、検出過冷却度が目標過冷却度に比べて
少ないときは凝縮器を通過する空気の流量を増やして凝
縮器で熱交換されるエネルギーを増やすと過冷却度Sb
cが増えるので、調温・調湿の為に設定した圧縮機の回
転数や膨張弁の開度を更に変更することなく、過冷却度
を目標過冷却度に調整できる。
【発明の効果】請求項1記載のヒートポンプ式冷房除湿
装置は、従来例に示したようなバイパス路や流量調整弁
を別途設けることなく、目標温度及び目標湿度に調温・
調湿できるので、冷媒循環路構造を簡略化できる。
【0014】請求項2記載のヒートポンプ式冷房除湿装
置は、圧縮機の回転数や膨張弁の開度の変更をともなう
ことなく目標過熱度に調整できるので、冷媒循環路構造
を簡略化しながら、過熱度を目標過熱度に調節し易い。
【0015】請求項3記載のヒートポンプ式冷房除湿装
置は、圧縮機の回転数や膨張弁の開度の変更をともなう
ことなく目標過冷却度に調整できるので、冷媒循環路構
造を簡略化しながら、過冷却度を目標過冷却度に調節し
易い。
【0016】
【実施例】図1は圧縮式ヒートポンプを用いた冷房除湿
装置のヒートポンプ回路を示し、圧縮機Cmpから導出
した高圧気相冷媒が、オイルセパレーターOsp、室外
側凝縮器Cd、膨張弁Ex、室内側蒸発器Ev、アキュ
ムレーターAccの順に循環して、低圧気相状態で圧縮
機Cmpに戻るように構成してあり、凝縮器Cdに放熱
対象としての外気OAを通風する二個の室外側ファンO
Fと、蒸発器Evにより調温・調湿した空気SAを空調
対象域へ送出する給気ファンSFとを設けてある。
【0017】尚、前記ヒートポンプ回路において、黒塗
りの太線はその部分の冷媒が高圧気相状態であることを
示し、ハッチングを施した太線はその部分の冷媒が液相
状態であることを示し、点ハッチングを施した太線はそ
の部分の冷媒が気液二相状態(湿り蒸気状態)であるこ
とを示し、白抜きの太線はその部分の冷媒が低圧気相状
態であることを示している。
【0018】前記ヒートポンプ回路には、蒸発器Evに
よる冷却除湿で温湿度調整した調整空気の検出温度と目
標温度との差である温度偏差ΔTsaに基づいて圧縮機
Cmpの回転数を調節する回転数調節手段と、上記調整
空気の検出湿度と目標湿度との差である湿度偏差ΔHu
rに基づいて膨張弁Exの開度を調節する開度調節手段
と、検出過熱度と目標過熱度との差である過熱度偏差Δ
Sphに基づいて蒸発器Evを通過する空気の流量を調
節する蒸発器側空気流量調節手段と、検出過冷却度と目
標過冷却度との差である過冷却度偏差ΔSbcに基づい
て凝縮器Cdを通過する空気の流量を調節する凝縮器側
空気流量調節手段と、これらの調節手段の作動を制御す
る制御器Cntとを備えた制御回路が設けられている。
【0019】前記回転数調節手段は、前記調整空気の温
度として給気ファンSFから送出される空気SAの温度
を検出する温度検出手段としての温度検出センサー1
と、温度検出センサー1で検出した検出温度と予め設定
入力されている目標温度との温度偏差ΔTsaに基づい
て圧縮機Cmpの回転数変更量ΔRvCを演算する回転
数演算部2と、回転数演算部2で演算された回転数変更
量ΔRvCに基づいて圧縮機Cmpの回転数を変更する
圧縮機用インバーター3とを設けて構成されている。
【0020】前記回転数演算部2は、検出温度から目標
温度を減算した差分として温度偏差ΔTsaを演算し、
図3のグラフに示すように、検出温度が目標温度に比べ
て高く、温度偏差ΔTsaが正の値をとるときは圧縮機
Cmpの回転数変更量ΔRvCを一定量を限度にして回
転数増加量として演算し、検出温度が目標温度に比べて
低く、温度偏差ΔTsaが負の値をとるときは圧縮機C
mpの回転数変更量ΔRvCを一定量を限度にして回転
数減少量として演算するように構成されている。
【0021】前記開度調節手段は、前記調整空気の湿度
として空調対象域内の空気の湿度を検出する湿度検出手
段としての湿度検出センサー4と、湿度検出センサー4
で検出した検出湿度と予め設定入力されている目標湿度
との湿度偏差ΔHurに基づいて膨張弁Exの開度の変
更操作量ΔEVを演算する開度演算部5と、開度演算部
5で演算された開度の変更操作量ΔEVに基づいて膨張
弁Exの開度を変更操作するドライバー6とを設けて構
成されている。
【0022】前記開度演算部5は、検出湿度から目標湿
度を減算した差分として湿度偏差ΔHurを演算し、図
4のグラフに示すように、検出湿度が目標湿度に比べて
高く、湿度偏差ΔHurが正の値をとるときは膨張弁E
xの開度の変更操作量ΔEVを一定量を限度にして開度
減少量として演算し、検出湿度が目標湿度に比べて低
く、湿度偏差ΔHurが負の値をとるときは膨張弁Ex
の開度の変更操作量ΔEVを一定量を限度にして開度増
加量として演算するように構成されている。
【0023】前記蒸発器側空気流量調節手段は、蒸発器
Evから圧縮機Cmpに導入される低圧気相冷媒の圧力
と温度から当該低圧気相冷媒の過熱度を検出する過熱度
検出手段としての過熱度検出センサー7と、過熱度検出
センサー7で検出した検出過熱度と予め設定入力されて
いる目標過熱度との過熱度偏差ΔSphに基づいて給気
ファンSFの回転数変更量ΔRvSを演算する給気ファ
ン回転数演算部8と、給気ファン回転数演算部8で演算
された回転数変更量ΔRvSに基づいて給気ファンSF
の回転数を変更する給気ファン回転数変更用インバータ
ー9とを設けて構成され、蒸発器Evを通過する空気の
流量は給気ファンSFの回転数の変更で変更される。
【0024】前記給気ファン回転数演算部8は、検出過
熱度から目標過熱度を減算した差分として過熱度偏差Δ
Sphを演算し、図5のグラフに示すように、検出過熱
度が目標過熱度に比べて大きく、過熱度偏差ΔSphが
正の値をとるときは給気ファンSFの回転数変更量ΔR
vSを一定量を限度にして回転数減少量として演算し、
検出過熱度が目標過熱度に比べて少なく、過熱度偏差Δ
Sphが負の値をとるときは給気ファンSFの回転数変
更量ΔRvSを一定量を限度にして回転数増加量として
演算するように構成されている。
【0025】前記凝縮器側空気流量調節手段は、過冷却
度検出手段としての凝縮器Cdから膨張弁Exに導入さ
れる液相冷媒の圧力と温度から当該液相冷媒の過冷却度
を検出する過冷却度検出手段としての過冷却度検出セン
サー10と、過冷却度検出センサー10で検出した検出
過冷却度と予め設定入力されている目標過冷却度との過
冷却度偏差ΔSbcに基づいて室外側ファンOFの回転
数変更量ΔRvOを演算する室外側ファン回転数演算部
11と、室外側ファン回転数演算部11で演算された回
転数変更量ΔRvOに基づいて室外側ファンOFの回転
数を変更する室外側ファン回転数変更用インバーター1
2とを設けて構成され、凝縮器Cdを通過する空気の流
量は室外側ファンOFの回転数の変更で変更される。
【0026】前記室外側ファン回転数演算部11は、検
出過冷却度から目標過冷却度を減算した差分を過冷却度
偏差ΔSbcとして演算し、図6のグラフに示すよう
に、検出過冷却度が目標過冷却度に比べて大きく、過冷
却度偏差ΔSbcが正の値をとるときは室外側ファンO
Fの回転数変更量ΔRvOを一定量を限度にして回転数
減少量として演算し、検出過冷却度が目標過冷却度に比
べて少なく、過冷却度偏差ΔSbcが負の値をとるとき
は室外側ファンOFの回転数変更量ΔRvOを一定量を
限度にして回転数増加量として演算するように構成され
ている。
【0027】〔その他の実施例〕 1.本発明によるヒートポンプ式冷房除湿装置は、冷房
除湿モードで運転可能であれば、暖房モードや冷房モー
ド等の種々の運転モードに切り換え可能な空気調和装置
であっても良い。 2.温度検出対象としての調整空気は、蒸発器を通過し
た直後の空気やダクト内を流れる空気或いは室内空気で
あっても良い。 3.湿度検出対象としての調整空気は、蒸発器や給気フ
ァンを通過した直後の空気或いはダクト内を流れる空気
であっても良い。 4.圧縮機から凝縮器に導入される高圧気相冷媒の圧力
と温度から当該高圧気相冷媒の過熱度を検出して、その
検出過熱度と目標過熱度との偏差に基づいて蒸発器を通
過する空気の流量を調節する流量調節手段を設けて実施
しても良い。 5.循環冷媒の検出過熱度と目標過熱度との過熱度偏差
に基づいて蒸発器を通過する空気の流量を調節する流量
調節手段は、蒸発器を通過する前の空気或いは蒸発器を
通過した後の空気が流れるダクト内に設けたダンパーの
開度を、過熱度偏差に基づいて変更して、蒸発器を通過
する空気の流量を調節するものであっても良い。 6.循環冷媒の検出過冷却度と目標過冷却度との過冷却
度偏差に基づいて凝縮器を通過する空気の流量を調節す
る流量調節手段は、凝縮器を通過する前の空気或いは凝
縮器を通過した後の空気が流れるダクト内に設けたダン
パーの開度を、過冷却度偏差に基づいて変更して、凝縮
器を通過する空気の流量を調節するものであっても良
い。又、凝縮器における冷媒との熱交換対象として水を
採用する場合には、凝縮器を通過する水量を調節して、
過冷却度を調節する構成としてもよい。
【0028】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】ヒートポンプ回路図
【図2】作用を説明する為のモリエル線図
【図3】温度偏差ΔTsaと圧縮機の回転数変更量ΔR
vCとの関係を示すグラフ
【図4】湿度偏差ΔHurと膨張弁開度の変更操作量Δ
EVとの関係を示すグラフ
【図5】過熱度偏差ΔSphと給気ファンの回転数変更
量ΔRvSとの関係を示すグラフ
【図6】過冷却度偏差ΔSbcと室外側ファンの回転数
変更量ΔRvOとの関係を示すグラフ
【符号の説明】
Cd 凝縮器 Cmp 圧縮機 Ev 蒸発器 Ex 膨張弁 ΔHur 湿度偏差 ΔSph 過熱度偏差 ΔSbc 過冷却度偏差 ΔTsa 温度偏差

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蒸発器(Ev)による冷却除湿で温湿度
    調整した調整空気の検出温度と目標温度との温度偏差
    (ΔTsa)に基づいて圧縮機(Cmp)の回転数を調
    節する回転数調節手段と、前記調整空気の検出湿度と目
    標湿度との湿度偏差(ΔHur)に基づいて膨張弁(E
    x)の開度を調節する開度調節手段とが設けられている
    ヒートポンプ式冷房除湿装置。
  2. 【請求項2】 循環冷媒の検出過熱度と目標過熱度との
    過熱度偏差(ΔSph)に基づいて前記蒸発器(Ev)
    を通過する空気の流量を調節する流量調節手段が設けら
    れている請求項1記載のヒートポンプ式冷房除湿装置。
  3. 【請求項3】 循環冷媒の検出過冷却度と目標過冷却度
    との過冷却度偏差(ΔSbc)に基づいて凝縮器(C
    d)を通過する空気の流量を調節する流量調節手段が設
    けられている請求項1又は2記載のヒートポンプ式冷房
    除湿装置。
JP6090902A 1994-04-28 1994-04-28 ヒートポンプ式冷房除湿装置 Pending JPH07294021A (ja)

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