WO2021144909A1 - 空気調和装置 - Google Patents
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- F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
- F25B5/04—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in series
Definitions
- the present invention relates to an air conditioner that adjusts indoor temperature and indoor humidity.
- the surface temperature of the heat exchanger is cooled to a temperature equal to or lower than the dew point temperature of the passing air to generate dew condensation to dehumidify the passing air.
- a device having two heat exchangers and controlling the evaporation temperature of the refrigerant to have a high dehumidifying ability has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
- the device of Patent Document 1 does not consider the efficiency under low temperature and high humidity conditions such as the rainy season. Therefore, the room temperature also drops during the dehumidifying operation, and under conditions of low temperature and high humidity such as the rainy season, a state in which the compressor is repeatedly started and stopped occurs in order to prevent the room temperature from dropping too low. Was. Then, while the compressor is stopped, the passing air is not cooled. However, if dew condensation is accumulated on the fin surface of the heat exchanger or between the fins, the accumulated dew condensation may re-evaporate and humidify the room, which causes a loss of dehumidification amount. There was a challenge. Further, since it is necessary to perform extra dehumidification due to the loss of the dehumidifying amount, there is a problem that energy loss also occurs.
- the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an air conditioner capable of reducing dehumidification amount loss and energy loss.
- the air conditioner according to the present invention is provided in the outdoor unit having a compressor and an outdoor heat exchanger, the indoor unit having the first indoor heat exchanger and the second indoor heat exchanger, and the outdoor unit or the indoor unit.
- the first chamber heat exchanger and the second chamber heat exchanger are provided with a controller for controlling the opening degree of the second chamber in the air passage through which the air taken into the indoor unit passes.
- the heat exchanger is arranged so as to be on the upstream side of the first chamber heat exchanger, and in the controller, the heat exchange amount of the second chamber heat exchanger is the heat exchange amount of the first chamber heat exchanger.
- the normal dehumidification operation in which the expansion valve is controlled so as to be larger than the above, and the expansion valve is controlled so that the heat exchange amount of the second chamber heat exchanger is equal to or less than the heat exchange amount of the first chamber heat exchanger. It controls switching between low-load dehumidification operation and low load dehumidification operation.
- the controller controls the expansion valve so that the heat exchange amount of the second chamber heat exchanger is larger than the heat exchange amount of the first chamber heat exchanger. It is provided with a low load dehumidifying operation that controls the expansion valve so that the heat exchange amount of the second chamber heat exchanger is equal to or less than the heat exchange amount of the first chamber heat exchanger. That is, the controller is provided with a low-load dehumidification operation in which the cooling capacity is suppressed as compared with the normal dehumidification operation.
- the air conditioner 100 according to the embodiment includes an indoor unit 20 that dehumidifies the indoor space.
- FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing an example of the configuration of the air conditioner 100 according to the embodiment.
- the air conditioner 100 takes in outdoor air from the outdoor space and discharges the outdoor air to the outdoor space, and takes in the indoor air from the indoor space to bring the indoor air into the indoor space. It includes an indoor unit 20 for discharging.
- the outdoor unit 10 includes a compressor 11, a refrigerant flow path switching device 12, an outdoor heat exchanger 13, an expansion valve 14, and an outdoor blower 15. Inside the outdoor unit 10, an air passage 10a is formed in which the outdoor air taken in from the outdoor space by the outdoor blower 15 passes through the outdoor heat exchanger 13 and is blown into the outdoor space.
- the compressor 11 sucks in the low temperature and low pressure refrigerant, compresses the sucked refrigerant, and discharges the high temperature and high pressure refrigerant.
- the compressor 11 is composed of, for example, an inverter compressor whose capacity, which is the amount of transmission per unit time, is controlled by changing the operating frequency.
- the operating frequency of the compressor 11 is controlled by the controller 40 via the outdoor unit control board 19.
- the case where one compressor 11 is used is shown, but the present invention is not limited to this, and for example, two or more compressors 11 may be connected in parallel or in series.
- the refrigerant flow path switching device 12 is, for example, a four-way valve, and switches between a cooling operation, a dehumidifying operation, and a heating operation by switching the direction in which the refrigerant flows.
- the dehumidifying operation refers to a normal dehumidifying operation and a low-load dehumidifying operation, which will be described later.
- the refrigerant flow path switching device 12 switches to the state shown by the solid line in FIG. 1 during the cooling operation or the dehumidifying operation, and the discharge side of the compressor 11 and the outdoor heat exchanger 13 are connected to each other. Further, the refrigerant flow path switching device 12 switches to the state shown by the broken line in FIG. 1 during the heating operation, and the discharge side of the compressor 11 and the second chamber heat exchanger 23 are connected.
- the switching of the flow path in the refrigerant flow path switching device 12 is controlled by the controller 40 via the outdoor unit control board 19.
- the outdoor heat exchanger 13 exchanges heat between the outdoor air and the refrigerant.
- the outdoor heat exchanger 13 functions as a condenser that dissipates the heat of the refrigerant to the outdoor air and condenses the refrigerant during the cooling operation or the dehumidifying operation. Further, the outdoor heat exchanger 13 functions as an evaporator that evaporates the refrigerant during the heating operation and cools the outdoor air by the heat of vaporization at that time.
- a cross-fin type fin-and-tube heat exchanger composed of a heat transfer tube and a large number of fins is used.
- the expansion valve 14 is, for example, an electronic expansion valve capable of adjusting the opening degree of the throttle, and controls the pressure of the refrigerant flowing into the first chamber heat exchanger 24 by adjusting the opening degree.
- the expansion valve 14 is provided in the outdoor unit 10, but it may be provided in the indoor unit 20, and the installation location is not limited.
- the outdoor blower 15 supplies outdoor air to the outdoor heat exchanger 13, and the amount of air blown to the outdoor heat exchanger 13 is adjusted by controlling the rotation speed.
- a centrifugal fan or a multi-blade fan driven by a motor such as a DC (Direct Current) fan motor or an AC (Alternating Current) fan motor is used.
- DC fan motor is used as the drive source of the outdoor blower 15
- AC fan motor is used as the drive source of the outdoor blower 15
- the amount of blown air is adjusted by changing the power supply frequency by inverter control and controlling the rotation speed.
- the outdoor unit 10 includes an outdoor unit control board 19.
- the outdoor unit control board 19 is connected to the controller 40 by a transmission line 30, and controls the compressor 11, the refrigerant flow path switching device 12, the expansion valve 14, and the outdoor blower 15 based on the operation control signal from the controller 40. ..
- the indoor unit 20 includes a second indoor heat exchanger 23, a first indoor heat exchanger 24, and an indoor blower 21. Inside the indoor unit 20, an air passage 20a is formed in which the indoor air taken in from the indoor space by the indoor blower 21 passes through the second indoor heat exchanger 23 and the first indoor heat exchanger 24 and is blown into the indoor space. Has been done.
- the second chamber heat exchanger 23 and the first chamber heat exchanger 24 are arranged on the air passage 20a. Further, the first chamber heat exchanger 24 is arranged on the downstream side of the second chamber heat exchanger 23, and the second chamber heat exchanger 23 is arranged on the upstream side of the first chamber heat exchanger 24. There is.
- the second chamber heat exchanger 23 and the first chamber heat exchanger 24 are connected in series with each other in the refrigerant circuit, and both exchange heat between air and the refrigerant. As a result, heating air or cooling air supplied to the indoor space is generated.
- the second chamber heat exchanger 23 functions as an evaporator or a condenser during the cooling operation or the dehumidifying operation, and cools or heats the air flowing into the first chamber heat exchanger 24.
- the first chamber heat exchanger 24 functions as an evaporator during the cooling operation or the dehumidifying operation, and cools the air in the indoor space to cool the room. Further, the second chamber heat exchanger 23 and the first chamber heat exchanger 24 function as a condenser during the heating operation, and heat the air in the indoor space to heat the room.
- the indoor blower 21 supplies indoor air to the second indoor heat exchanger 23 and the first indoor heat exchanger 24, and by controlling the rotation speed, the second indoor heat exchanger 23 and the first indoor heat exchanger 23 are supplied.
- the amount of air blown to the one-chamber heat exchanger 24 is adjusted.
- a centrifugal fan or a multi-blade fan driven by a motor such as a DC fan motor or an AC fan motor is used.
- a DC fan motor is used as the drive source of the indoor blower 21
- the amount of blown air is adjusted by changing the current value and controlling the rotation speed.
- an AC fan motor is used as the drive source of the indoor blower 21, the amount of blown air is adjusted by changing the power supply frequency by inverter control and controlling the rotation speed.
- the indoor blower 21 is arranged at the uppermost stream of the air passage 20a, but the present invention is not limited to this. As long as the target air volume can be obtained in the air passage 20a, it may be arranged downstream from the position shown in FIG. Further, the number of indoor blowers 21 is not limited to one of the number of air passages 20a, and may be arranged upstream and downstream, respectively. That is, the arrangement position and number of the indoor blowers 21 are not limited.
- the outdoor unit 10 and the indoor unit 20 are connected to each other by piping. Further, in the air conditioner 100, the compressor 11, the refrigerant flow path switching device 12, the outdoor heat exchanger 13, the expansion valve 14, the first indoor heat exchanger 24, and the second indoor heat exchanger 23 are sequentially connected by piping. It is equipped with a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates.
- the refrigerant used in the refrigerant circuit is not particularly limited.
- natural refrigerants such as carbon dioxide, hydrocarbons or helium, chlorine-free refrigerants such as HFC-410A or HFC-407C, or chlorofluorocarbon refrigerants such as R22 or R134a used in existing products. Can be used.
- the indoor unit 20 includes a plurality of temperature sensors including, for example, a thermistor.
- a thermistor In the flow of the refrigerant during the cooling operation or the dehumidifying operation, the temperature of the refrigerant flowing into the first chamber heat exchanger 24 (hereinafter referred to as the inlet temperature) is detected on the inlet side of the first chamber heat exchanger 24.
- a one-inlet temperature sensor 22a is provided.
- the temperature of the refrigerant flowing out from the first chamber heat exchanger 24 (hereinafter referred to as the outlet temperature) is detected on the outlet side of the first chamber heat exchanger 24.
- a one-outlet temperature sensor 22c is provided.
- the temperature of the refrigerant flowing out from the second chamber heat exchanger 23 (hereinafter referred to as the outlet temperature) is detected on the outlet side of the second chamber heat exchanger 23.
- a two-outlet temperature sensor 22b is provided.
- the indoor unit 20 includes an indoor temperature sensor 22d for detecting the indoor temperature and an indoor humidity sensor 22e for detecting the indoor humidity.
- the outdoor unit 10 is provided with an outside air temperature sensor 22f that detects the outside air temperature.
- the indoor unit 20 includes an indoor unit control board 27.
- the indoor unit control board 27 is connected to the controller 40 by a transmission line 30, and controls the indoor blower 21 based on an operation control signal from the controller 40.
- the controller 40 transmits an operation control signal to the outdoor unit 10 and the indoor unit 20 to control the entire air conditioner 100. Further, in the controller 40, the first chamber heat exchanger 24 and the second chamber heat exchanger 23 are optimal for dehumidifying operation in each operation mode based on the temperature information detected by the temperature sensor provided in the indoor unit 20.
- the expansion valve 14 is controlled so as to have a high heating and cooling temperature.
- the controller 40 includes at least a cooling operation, a normal dehumidifying operation, and a low load dehumidifying operation as operation modes.
- FIG. 2 is a block diagram showing an example of the connection relationship between the controller 40 of the air conditioner 100, the outdoor unit control board 19, and the indoor unit control board 27 according to the embodiment.
- the controller 40 includes a first inlet temperature sensor 22a, a first outlet temperature sensor 22c, a second outlet temperature sensor 22b, an indoor temperature sensor 22d, an indoor humidity sensor 22e, and an outside air temperature sensor 22f. Each is connected. Further, the outdoor unit control board 19 and the indoor unit control board 27 are connected to the controller 40 via a transmission line 30.
- a compressor 11, a refrigerant flow path switching device 12, an expansion valve 14, and an outdoor blower 15 are connected to the outdoor unit control board 19.
- the indoor blower 21 is connected to the indoor unit control board 27.
- the controller 40 includes an information acquisition unit 41, an arithmetic processing unit 42, a device control unit 43, and a storage unit 44.
- the controller 40 is composed of hardware such as a circuit device that realizes various functions by executing software on an arithmetic unit such as a microcomputer.
- the information acquisition unit 41 receives the temperature information detected by the first inlet temperature sensor 22a, the first outlet temperature sensor 22c, the second outlet temperature sensor 22b, the indoor temperature sensor 22d, the indoor humidity sensor 22e, and the outside air temperature sensor 22f. get.
- the arithmetic processing unit 42 performs various processes based on the temperature information acquired by the information acquisition unit 41.
- the equipment control unit 43 generates an operation control signal for controlling each unit provided in the air conditioner 100 based on the processing result of the arithmetic processing unit 42, and transmits the operation control signal to the outdoor unit control board 19 and the indoor unit control board 27. do.
- the storage unit 44 stores various values used in each unit of the controller 40, and is, for example, a non-volatile or volatile semiconductor memory such as RAM, ROM, flash memory, EPROM, or EEPROM.
- a non-volatile or volatile semiconductor memory such as RAM, ROM, flash memory, EPROM, or EEPROM.
- the operations of the air conditioner 100 according to the embodiment during the cooling operation, the normal dehumidifying operation, and the low load dehumidifying operation will be described.
- the description of the operation during the heating operation will be omitted.
- the cooling operation and the normal dehumidifying operation are the same operations, they will be described together.
- the efficiency can be maximized by making the first chamber heat exchanger 24 and the second chamber heat exchanger 23 function as evaporators and maximizing the amount of heat exchange between them. ..
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the outdoor heat exchanger 13 via the refrigerant flow path switching device 12.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has flowed into the outdoor heat exchanger 13 exchanges heat with the outdoor air taken in by the outdoor blower 15 and condenses while radiating heat, and becomes a high-pressure liquid refrigerant that flows out of the outdoor heat exchanger 13. .
- the high-pressure liquid refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 13 is depressurized by the expansion valve 14, becomes a low-temperature low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and flows into the first indoor heat exchanger 24.
- the expansion valve 14 has a preset value of the degree of superheat calculated from the difference between the inlet temperature detected by the first inlet temperature sensor 22a and the outlet temperature detected by the second outlet temperature sensor 22b. Is controlled to be.
- the opening degree of the expansion valve 14 is set to a relatively high opening degree under the same operating frequency of the compressor 11 as compared with the low load dehumidifying operation. Further, by controlling the operating frequency of the compressor 11, a predetermined capacity is secured.
- the evaporation temperature calculated based on the pressure between the expansion valve 14 and the suction side of the compressor 11 is the same as the inlet temperature detected by the first inlet temperature sensor 22a. Therefore, instead of the first inlet temperature sensor 22a, a pressure sensor may be provided between the expansion valve 14 and the suction side of the compressor 11, and the evaporation temperature calculated based on the pressure sensor may be used.
- the low-temperature, low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the first chamber heat exchanger 24 exchanges heat with the indoor air that has passed through the second chamber heat exchanger 23, evaporates while absorbing heat, and cools the indoor air. It flows out from the one-chamber heat exchanger 24. That is, the first chamber heat exchanger 24 cools the indoor air that passes by the latent heat change caused by the gas-liquid two-phase refrigerant.
- the low-temperature, low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing out of the first chamber heat exchanger 24 flows into the second chamber heat exchanger 23.
- the low-temperature low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the second indoor heat exchanger 23 exchanges heat with the indoor air taken in by the indoor blower 21 and evaporates while absorbing heat, cooling the indoor air and low-temperature low-pressure gas. It becomes a refrigerant and flows out from the second chamber heat exchanger 23.
- the low-temperature low-pressure gas refrigerant flowing out of the second indoor heat exchanger 23 flows out of the indoor unit 20. That is, the second indoor heat exchanger 23 cools the indoor air that passes by the latent heat change caused by the gas-liquid two-phase refrigerant.
- the low-temperature low-pressure gas refrigerant flowing out of the indoor unit 20 is sucked into the compressor 11.
- the first chamber heat exchanger 24 and the second chamber heat exchanger 23 function as evaporators, but by suppressing the heat exchange amount of the second chamber heat exchanger 23, the heat exchanger It is possible to suppress the retention of dew condensation generated on the bottom and suppress the decrease in the amount of dehumidification.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the outdoor heat exchanger 13 via the refrigerant flow path switching device 12.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has flowed into the outdoor heat exchanger 13 exchanges heat with the outdoor air taken in by the outdoor blower 15 and condenses while radiating heat, and becomes a high-pressure liquid refrigerant that flows out of the outdoor heat exchanger 13. .
- the high-pressure liquid refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 13 is depressurized by the expansion valve 14, becomes a low-temperature low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and flows into the first indoor heat exchanger 24.
- the expansion valve 14 has a preset value of the degree of superheat calculated from the difference between the inlet temperature detected by the first inlet temperature sensor 22a and the outlet temperature detected by the first outlet temperature sensor 22c. Is controlled to be.
- the opening degree of the expansion valve 14 is set to a relatively low opening degree under the same operating frequency of the compressor 11 as compared with the normal dehumidifying operation. Further, by controlling the operating frequency of the compressor 11, a predetermined capacity is secured.
- a pressure sensor is provided between the expansion valve 14 and the suction side of the compressor 11, and the evaporation temperature calculated based on the pressure sensor is used. You may.
- the low-temperature, low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the first room heat exchanger 24 exchanges heat with the room air that has passed through the second room heat exchanger 23 and evaporates while absorbing heat, cooling the room air and lowering the temperature. It becomes a low-pressure gas refrigerant and flows out from the first chamber heat exchanger 24. That is, the first chamber heat exchanger 24 cools the indoor air that passes by the latent heat change caused by the gas-liquid two-phase refrigerant.
- the low-temperature low-pressure gas refrigerant flowing out of the first chamber heat exchanger 24 flows into the second chamber heat exchanger 23.
- the low-temperature low-pressure gas refrigerant that has flowed into the second indoor heat exchanger 23 exchanges heat with the indoor air taken in by the indoor blower 21 and evaporates while absorbing heat, cooling the indoor air and becoming a low-temperature low-pressure gas refrigerant. It flows out from the second chamber heat exchanger 23. That is, the second indoor heat exchanger 23 cools the indoor air that passes by the sensible heat change caused by the gas refrigerant.
- the low-temperature low-pressure gas refrigerant flowing out of the second indoor heat exchanger 23 flows out of the indoor unit 20.
- the low-temperature low-pressure gas refrigerant flowing out of the indoor unit 20 is sucked into the compressor 11.
- FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the air conditioner 100 according to the embodiment during the cooling operation and the normal dehumidifying operation.
- FIG. 4 is a psychrometric chart showing a change of state of air during a normal dehumidifying operation of the air conditioner 100 according to the embodiment.
- FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the operation of the air conditioner 100 according to the embodiment during the low load dehumidifying operation.
- FIG. 6 is a psychrometric chart showing a change of state of air during a low load dehumidifying operation of the air conditioner 100 according to the embodiment.
- the room air (A2) passes through the second room heat exchanger 23 that functions as an evaporator, but the refrigerant in the second room heat exchanger 23 causes almost only a sensible heat change. Therefore, the cooling capacity of the indoor air passing through the second indoor heat exchanger 23 is lower than that during the normal dehumidifying operation, and the indoor air passing through the second indoor heat exchanger 23 mainly undergoes sensible heat change.
- the temperature is low and the relative humidity is increased (B2). After that, the room air flows into the first room heat exchanger 24.
- the first chamber heat exchanger 24 since high humidity air passes through, the temperature and absolute humidity are lowered by cooling and dehumidifying (C2), and the heat exchanger 24 is supplied to the indoor space. Therefore, since the indoor air having a high relative humidity flows into the first indoor heat exchanger 24, the amount of dehumidification with respect to the cooling capacity increases, and it becomes possible to efficiently dehumidify. Further, since the second chamber heat exchanger 23 mainly changes the sensible heat, the heat exchange amount in the second chamber heat exchanger 23 is smaller than the heat exchange amount in the first chamber heat exchanger 24.
- the controller 40 switches between the cooling operation and the normal dehumidification operation or the low load dehumidification operation when the setting is changed by the user or when the room temperature and the room humidity become preset values.
- the controller 40 determines whether or not the cooling capacity of the air conditioner 100 is equal to or less than the minimum capacity during the normal dehumidifying operation, and when it is determined that the cooling capacity of the air conditioner 100 is equal to or less than the minimum capacity, the controller 40 determines. Switch from normal dehumidification operation to low load dehumidification operation. Further, the controller 40 determines whether or not the cooling capacity of the air conditioner 100 is larger than the minimum capacity during the low load dehumidification operation, and when it is determined that the cooling capacity of the air conditioner 100 is larger than the minimum capacity, the controller 40 is low. Switch from load dehumidification operation to normal dehumidification operation.
- Whether or not the cooling capacity of the air conditioner 100 is equal to or less than the minimum capacity is determined by using the outside air temperature, the room temperature, the room humidity, the operating frequency of the compressor 11, and the like. Specifically, when the outside air temperature or the room temperature becomes lower than the set temperature, it is determined that the cooling capacity of the air conditioner 100 is equal to or less than the minimum capacity. Further, when the indoor humidity is less than the set humidity and the indoor temperature is within a predetermined range of the set temperature, it is determined that the cooling capacity of the air conditioner 100 is equal to or less than the minimum capacity. Further, when the operating frequency of the compressor 11 is equal to or less than a predetermined value, it is determined that the cooling capacity of the air conditioner 100 is equal to or less than the minimum capacity.
- the heat exchanger of the indoor unit 20 has two purposes of increasing the amount of heat exchange per unit volume and improving the drainage property during dehumidification, various heat exchanger shapes can be applied. Conceivable. Hereinafter, the characteristics of the three types of heat exchanger shapes applied to the first chamber heat exchanger 24 and the second chamber heat exchanger 23, which are the heat exchangers of the indoor unit 20, will be described.
- FIG. 7 is a four-view view showing the configuration of the circular tube heat exchanger according to the embodiment.
- the center is a front view
- the left and right of the front view are left and right side views
- the top of the front view is a plan view.
- the degree of freedom of bending of the heat transfer tube 51 is higher than that of other heat exchanger shapes, and the indoor unit 20 has a higher degree of freedom of bending.
- the advantage is that the heat exchanger shape can be made to match the shape of the housing.
- the row pitch can be narrowed by making the heat transfer tube 51 thinner, it is easy to secure a heat transfer area for equipment with size restrictions such as a household air conditioner.
- the heat transfer tube 51 is a circular tube, a stagnation point occurs behind the heat transfer tube 51 as seen from the air passing through the heat exchanger, which is a point where the velocity of the fluid becomes zero in the flow. .. Therefore, due to the influence of the stagnation point on the surface area of the heat transfer tube 51, the amount of heat exchanged with respect to the heat transfer area is smaller than that of the flat tube heat exchanger and the finless heat exchanger described later.
- the dew condensation generated is drained from the fins 52. Condensation can be suppressed on the surface of the fins 52 by a hydrophilic treatment, a water repellent treatment, or the like. However, at the end of the fins 52, in order to suppress the retention of dew condensation, the number of rows of the fins 52 is reduced, the row pitch of the fins 52 is narrowed to reduce the bottom area where the fins 52 stay, and the fin pitch is adjusted. It is necessary to have a structure that promotes the dew condensation from the heat exchanger, such as widening the heat exchanger and setting an angle in the heat exchanger so that the dew condensation in the heat exchanger collects in one place and the discharge points are concentrated.
- FIG. 8 is a four-view view showing the configuration of the flat tube heat exchanger according to the embodiment.
- the center is a front view
- the left and right of the front view are left and right side views
- the top of the front view is a plan view.
- the flat tube heat exchanger by using the flat tube as the heat transfer tube 53, the influence of the above-mentioned stagnation point on the surface area of the heat transfer tube 53 is reduced, and compared with the circular tube heat exchanger. The amount of heat exchange with respect to the heat transfer area increases.
- the heat transfer tube 53 is flat, there are many size restrictions such as more restrictions in the bending direction than in the circular tube.
- FIG. 9 is a four-view view showing the configuration of the finless heat exchanger according to the embodiment.
- the center is a front view
- the top of the front view is a plan view
- the right of the front view is a side view
- the top of the side view is an enlarged plan view of the heat transfer tube 54 alone.
- the finless heat exchanger is not provided with fins connecting between the plurality of heat transfer tubes 54. That is, in the plurality of heat transfer tubes 54 arranged at intervals from each other, the heat transfer tubes 54 adjacent to each other are not connected by fins.
- the finless heat exchanger includes a windward fin portion 54a extending from the windward end of the heat transfer tube 54 toward the windward side in the air passage direction (direction orthogonal to the paper surface in the front view of FIG. 9).
- a leeward fin portion 54b extending from the leeward end of the heat transfer tube 54 toward the leeward side is provided.
- the finless heat exchanger may be provided with only one of the leeward fin portion 54a and the leeward fin portion 54b, or both the leeward fin portion 54a and the leeward fin portion 54b are provided. It may not be.
- the heat transfer tube 54, the leeward fin portion 54a, and the leeward fin portion 54b are integrally formed, but the present invention is not limited to this, and is different from the heat transfer tube 54.
- the fin portion of the member may be connected to the heat transfer tube 54 with a brazing material or the like.
- the heat transfer tube 54 has an oval cross-sectional shape, and a plurality of refrigerant passages are formed along the long axis direction. Therefore, in the finless heat exchanger, the refrigerant flows through the heat transfer tube 54, and the influence of the above-mentioned stagnation point on the surface area of the heat transfer tube 54 is small like the flat tube heat exchanger.
- the amount of heat exchanged with respect to the heat transfer area is larger than that of the tube heat exchanger.
- the heat transfer tube 54 is provided with the leeward fin portion 54a and the leeward fin portion 54b, the heat transfer tube 54 is provided in order to secure the required heat transfer area and reduce the pressure loss of the indoor blower 21. Needs to be thinly processed. Further, since the heat transfer tube 54 has more restrictions in the bending direction than the flat tube and the cross-sectional area of the heat transfer tube 54 is small, it is necessary to design a path in consideration of the installation method in the housing and the pressure loss.
- the drainage property of the finless heat exchanger since there are no fins between the heat transfer tubes 54 adjacent to each other, the drainage property is higher than that of the circular tube heat exchanger and the flat tube heat exchanger.
- the distribution pipe and the bent portion are located at the bottom, so that the arrangement of the peripheral pipes is important for reducing the amount of dew condensation retention.
- first chamber heat exchanger 24 and the second chamber heat exchanger 23 are arranged in the indoor unit 20, but since they have different purposes, there are differences in the types and configurations of the heat exchangers. The purposes and required functions of the first chamber heat exchanger 24 and the second chamber heat exchanger 23 will be described below.
- the second chamber heat exchanger 23 is mainly intended to secure the cooling capacity required for the indoor space during the cooling operation and the normal dehumidification operation, and the amount of heat exchange is compared with that of the first chamber heat exchanger 24. It needs to be relatively large.
- the purpose of the first chamber heat exchanger 24 is mainly to secure the dehumidifying capacity required for the indoor space during the low load dehumidifying operation, and the dew condensation does not re-evaporate by repeatedly operating and stopping the compressor 11. Therefore, it is important to improve the drainage property. Further, since it is sufficient to secure the heat exchange amount required for the low load dehumidification operation, the heat exchange amount is sufficient at about 30% of the total. Therefore, the heat transfer area of the first chamber heat exchanger 24 should be 30% or less of the total of the heat transfer area of the first chamber heat exchanger 24 and the heat transfer area of the second chamber heat exchanger 23. Therefore, it is possible to suppress the increase in size of the indoor unit 20 while ensuring the performance during the low load dehumidifying operation.
- the rated capacity is 2.2 kW
- the maximum capacity is 3.4 kW
- the minimum capacity is 0.6 kW (see: https: // www). .mitsubishielectric.co.jp/home/kirigamine/product/z/index.html).
- the minimum capacity of 0.6 kW is approximately 27%. The state in which the compressor 11 is repeatedly operated and stopped occurs when the capacity is less than the minimum capacity, that is, 27% or less of the rated capacity.
- the low load dehumidification operation is an operation mode executed in a situation where a minimum capacity of 0.6 kW or less is required, and it is sufficient that the required heat exchange amount can be secured only by the first chamber heat exchanger 24. Then, during the low load dehumidification operation, if the heat transfer area of the first chamber heat exchanger 24 is at least 27% or less of the rated capacity, that is, about 30% or less, the decrease in the chamber temperature is suppressed, and the compressor 11 is operated.
- the heat transfer area of the first chamber heat exchanger 24 is 30% of the total of the heat transfer area of the first chamber heat exchanger 24 and the heat transfer area of the second chamber heat exchanger 23.
- the heat exchanger shapes of the first chamber heat exchanger 24 and the second chamber heat exchanger 23 can be considered as the above three types, respectively. Therefore, the combination of the first chamber heat exchanger 24 and the second chamber heat exchanger 23 has a total of nine patterns. The features required for the functions required for the first chamber heat exchanger 24 will be described below. Since the second chamber heat exchanger 23 has the same required performance as a normal heat exchanger, the description thereof will be omitted.
- the passing air is not cooled while the compressor 11 is stopped.
- the accumulated dew condensation may re-evaporate and humidify the room, which causes a loss in the amount of dehumidification.
- energy loss since it is necessary to perform extra dehumidification due to the loss of the dehumidifying amount, energy loss also occurs. Therefore, when the first chamber heat exchanger 24 is a circular tube heat exchanger, it is important to improve the drainage property and suppress the amount of dew condensation generated at the bottom thereof.
- the first chamber heat exchanger 24 is mainly intended to secure the dehumidifying capacity required for the indoor space during the low load dehumidifying operation. Therefore, in order to prevent the dew condensation from re-evaporating due to repeated operation and stop of the compressor 11, the drainage property of the first chamber heat exchanger 24 is particularly improved, and the first chamber heat exchanger 24 is used. It is important to control the amount of dew condensation.
- FIG. 10 is a diagram for explaining the row pitch of the first chamber heat exchanger 24 according to the embodiment.
- FIG. 11 is a diagram illustrating a stacking width of the first chamber heat exchanger 24 according to the embodiment.
- FIG. 12 is a diagram illustrating a step pitch of the first chamber heat exchanger 24 according to the embodiment.
- the left side shows the second chamber heat exchanger 23, and the right side shows the first chamber heat exchanger 24.
- FIGS. 10 to 12 show a case where the first chamber heat exchanger 24 and the second chamber heat exchanger 23 are circular tube heat exchangers, but the flat tube heat exchanger and the finless heat exchanger, which will be described later, are shown. The same applies to the case of.
- the first chamber heat exchanger 24 is a circular tube heat exchanger, in order to suppress the amount of dew condensation retention, it is necessary to reduce the bottom area calculated from the integration of the row pitch, the number of rows, and the stacking width. It is valid. Therefore, the first chamber heat exchanger 24 is made to correspond to at least one of a narrow row pitch, a small number of rows, and a narrow stacking width as compared with the second chamber heat exchanger 23. It is effective to reduce the bottom area.
- the reason why the first chamber heat exchanger 24 is compared with the second chamber heat exchanger 23 in the above is that the second chamber heat exchanger 23 is mainly affected by the sensible heat change and is affected by the accumulation of dew condensation.
- the row pitches are C and D shown in FIG. 10, and are the widths of the fins 52.
- the stacking width is E and F shown in FIG. 11, and is the width in the stacking direction of the fins 52, which is determined by the fin pitch and the number of stacked fins 52.
- G and H shown in FIG. 11 are fin heights.
- E ⁇ G F ⁇ If it is H, the heat exchange areas of both are the same.
- E ⁇ row pitch> F ⁇ row pitch the bottom area of the first chamber heat exchanger 24 having a narrow stacking width is smaller.
- the step pitches are A and B shown in FIG. 12, and are the distances between the central portions of the heat transfer tubes 51 adjacent to each other in the direction of gravity. If there are no restrictions on the height of the heat exchanger, widening the step pitch can secure a large heat transfer area per heat transfer tube, so the number of fins 52 stacked can be reduced with respect to the required capacity. It can, and by doing so, the bottom area can be reduced because the stacking width is narrowed.
- the shape of the bottom of the first chamber heat exchanger 24 is such that the heat transfer area at the bottom is smaller than the heat transfer area at the top thereof. It is effective to arrange the vessel 24 at an angle in the stacking width direction or the lateral width direction of the fins 52 with respect to the horizontal direction, and to set the fin pitch to a preset value or more.
- FIG. 13 is a diagram illustrating the bottom area of the first chamber heat exchanger 24 according to the embodiment.
- FIG. 14 is a diagram illustrating a fin pitch of the first chamber heat exchanger 24 according to the embodiment.
- FIG. 15 is a diagram illustrating the arrangement of the first chamber heat exchanger 24 in the stacking width direction according to the embodiment.
- FIG. 16 is a diagram illustrating the arrangement of the first chamber heat exchanger 24 in the row direction according to the embodiment.
- FIG. 17 is a diagram illustrating a groove 56 of the first chamber heat exchanger 24 according to the embodiment.
- the left side shows the first chamber heat exchanger 24 before applying the configuration of the present application
- the right side shows the first chamber heat exchanger 24 after applying the configuration of the present application.
- FIGS. 13 to 17 show a case where the first chamber heat exchanger 24 is a circular tube heat exchanger, but the same applies to the case of a flat tube heat exchanger and a finless heat exchanger, which will be described later.
- the amount of dew condensation staying is determined by the capillary phenomenon of water droplets and the surface tension.
- the narrower the fin pitch the higher the liquid level and the larger the amount of dew condensation that stays.
- surface tension when the row pitch at the bottom is wide, the surface on which the force acts becomes wide, so that the amount of dew condensation staying increases. Therefore, as shown in FIG. 13, the shape of the bottom surrounded by the broken line is 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.
- the row pitches are I and J shown in FIG. 13, and are the distances between the fins 52 adjacent to each other in the lateral width direction of the fins 52. Further, as shown in FIG. 14, by widening the fin pitch, that is, by forming the shape so that the fin pitch is equal to or higher than a preset value, the liquid level is lowered and the amount of dew condensation staying is reduced to a predetermined amount. Can be done.
- the fin pitches are K and L shown in FIG. 14, and are the distances between the fins 52 adjacent to each other in the stacking direction of the fins 52. Further, the above-mentioned preset value is determined according to the amount of dew condensation to be reduced.
- 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 set an angle in the arrangement of the heat exchanger so that the surface area in the direction of gravity becomes small.
- the dew condensation easily moves in the direction in which the dew condensation is inclined downward, so that the dew condensation is easily combined and dropped.
- the first chamber heat exchanger 24 is arranged so that its bottom portion is tilted by ⁇ degree in the stacking width direction with respect to the horizontal direction. Further, as shown in FIG.
- the dew condensation easily moves in the downwardly inclined direction, so that the dew condensation is combined and falls. It will be easier.
- the first chamber heat exchanger 24 is arranged so that its bottom portion is tilted by ⁇ degree in the lateral width direction of the fins 52 with respect to the horizontal direction. It should be noted that ⁇ and ⁇ may have the same value or different values.
- a groove 56 is formed in the fin 52 as shown in FIG.
- the dew condensation easily moves along the groove 56 of the fin 52 due to the capillary phenomenon, so that the dew condensation is easily combined and dropped.
- the first chamber heat exchanger 24 is a flat tube heat exchanger
- the first chamber heat exchanger 24 is compared with the second chamber heat exchanger 23 in the same manner as the circular tube heat exchanger described above. It is effective to make sure that at least one of a wide step pitch, a narrow row pitch, and a narrow stacking width is applicable.
- the shape of the bottom is such that the heat transfer area at the bottom is smaller than the heat transfer area at the top thereof, in the stacking width direction or the width direction of the fins with respect to the horizontal direction.
- the fins 52 are arranged at an angle, the fins 52 are grooved 56, and the fin pitch is equal to or greater than a preset value. .. Furthermore, it is effective to tilt the flat pipe so that the leeward side is downward with respect to the horizontal direction, or to provide a drainage path by providing unevenness on the fin surface, thereby efficiently discharging dew condensation. be able to.
- the first chamber heat exchanger 24 is a finless heat exchanger
- the first chamber heat exchanger 24 is in a row as compared with the second chamber heat exchanger 23, similarly to the circular tube heat exchanger described above. It is effective to make sure that at least one of a narrow pitch and a narrow stacking width is applicable.
- the shape of the bottom is such that the heat transfer area at the bottom is smaller than the heat transfer area at the top, the heat transfer tube 54 is formed with a groove 56, and , It is effective to make sure that at least one of the heat transfer tube pitches equal to or higher than the preset value is applicable.
- the finless heat exchanger does not have a heat transfer tube separately from the fins, so that there is no restriction on the step pitch in consideration of the influence of heat transfer. Therefore, by lengthening the length of the finless heat exchanger in the flow direction of the refrigerant to secure the heat transfer area, the bottom area can be made smaller than the required heat transfer area, and the amount of dew condensation staying can be suppressed. can do.
- the air conditioner 100 includes the outdoor unit 10 having the compressor 11 and the outdoor heat exchanger 13, and the indoor unit 20 having the first indoor heat exchanger 24 and the second indoor heat exchanger 23.
- the expansion valve 14 provided in the outdoor unit 10 or the indoor unit 20, the compressor 11, the outdoor heat exchanger 13, the expansion valve 14, the first indoor heat exchanger 24, and the second indoor heat exchanger 23 are sequentially piped. It includes a refrigerant circuit connected by the above and a controller 40 that controls the opening degree of the expansion valve 14. Further, in the first room heat exchanger 24 and the second room heat exchanger 23, the second room heat exchanger 23 heats the first room on the air passage 20a through which the air taken into the indoor unit 20 passes.
- the controller 40 is arranged so as to be on the upstream side of the exchanger 24, and the controller 40 is an expansion valve so that the heat exchange amount of the second chamber heat exchanger 23 is larger than the heat exchange amount of the first chamber heat exchanger 24. Switching between the normal dehumidification operation for controlling 14 and the low load dehumidification operation for controlling the expansion valve 14 so that the heat exchange amount of the second chamber heat exchanger 23 is equal to or less than the heat exchange amount of the first chamber heat exchanger 24. It controls.
- the controller 40 uses the expansion valve 14 so that the heat exchange amount of the second chamber heat exchanger 23 is larger than the heat exchange amount of the first chamber heat exchanger 24. It includes a normal dehumidifying operation to control and a low load dehumidifying operation to control the expansion valve 14 so that the heat exchange amount of the second chamber heat exchanger 23 is equal to or less than the heat exchange amount of the first chamber heat exchanger 24. .. That is, the controller 40 is provided with a low load dehumidifying operation in which the cooling capacity is suppressed as compared with the normal dehumidifying operation.
- the heat exchanger of the indoor unit 20 is composed of two, a first chamber heat exchanger 24 and a second chamber heat exchanger 23, and their roles are divided, that is, heat is generated by the second chamber heat exchanger 23.
- the efficiency of the exchanger is improved, and the efficiency of dehumidification at low load is improved by the first chamber heat exchanger 24.
- the shape such as the fin pitch can be freely designed, and the device can be improved in performance and miniaturized.
- the controller 40 has a difference between the inlet temperature of the first chamber heat exchanger 24 and the outlet temperature of the second chamber heat exchanger 23 during the normal dehumidifying operation.
- the expansion valve 14 is controlled so as to have a preset value, and the difference between the inlet temperature of the first chamber heat exchanger 24 and the outlet temperature of the first chamber heat exchanger 24 during the low load dehumidification operation is set.
- the expansion valve 14 is controlled so as to have a preset value.
- the normal dehumidifying operation in which the heat exchange amount of the second chamber heat exchanger 23 is larger than the heat exchange amount of the first chamber heat exchanger 24 and the second chamber heat exchange A low load dehumidifying operation can be performed in which the heat exchange amount of the device 23 is equal to or less than the heat exchange amount of the first chamber heat exchanger 24.
- the heat transfer area of the first chamber heat exchanger 24 is the heat transfer area of the first chamber heat exchanger 24 and the heat transfer area of the second chamber heat exchanger 23. It is less than 30% of the total.
- the heat transfer area of the first chamber heat exchanger 24 is the heat transfer area of the first chamber heat exchanger 24 and the heat transfer area of the second chamber heat exchanger 23. It is less than 30% of the total. Therefore, the decrease in the indoor temperature can be suppressed, and the occurrence of a state in which the compressor 11 is repeatedly operated and stopped can be suppressed.
- the controller 40 when the outside air temperature or the room temperature becomes lower than the set temperature, the controller 40 has the room humidity less than the set humidity and the room temperature is the predetermined temperature.
- the temperature falls within the range, or when the operating frequency of the compressor 11 falls below a predetermined value, the normal dehumidification operation is switched to the low load dehumidification operation.
- the air conditioner 100 when the cooling capacity of the air conditioner 100 becomes equal to or less than the minimum capacity during the normal dehumidification operation, the normal dehumidification operation is switched to the low load dehumidification operation. Therefore, the decrease in the indoor temperature can be suppressed, and the occurrence of a state in which the compressor 11 is repeatedly operated and stopped can be suppressed.
- the first chamber heat exchanger 24 is composed of a circular tube heat exchanger in which the heat transfer tube 51 is a circular tube, and is compared with the second chamber heat exchanger 23. At least one of wide step pitch, narrow row pitch, and narrow stacking width is applicable, or the shape of the bottom is such that the heat transfer area at the bottom is smaller than the heat transfer area at the top. Is arranged at an angle in the stacking width direction or the width direction of the fins 52 with respect to the horizontal direction, the grooves 56 are formed in the fins 52, and the fin pitch is a preset value. At least one of the above is applicable.
- the heat transfer tube 53 is composed of a flat tube heat exchanger having a flat tube, as compared with the second chamber heat exchanger 23. At least one of wide step pitch, narrow row pitch, and narrow stacking width is applicable, or the shape of the bottom is such that the heat transfer area at the bottom is smaller than the heat transfer area at the top. Is arranged at an angle in the stacking width direction or the width direction of the fins 52 with respect to the horizontal direction, the grooves 56 are formed in the fins 52, and the fin pitch is a preset value. At least one of the above is applicable.
- the first chamber heat exchanger 24 is composed of a finless heat exchanger in which fins are not provided to connect between the plurality of heat transfer tubes 54.
- the indoor heat exchanger 23 at least one of a narrower row pitch and a narrower stacking width is applicable, or the shape of the bottom is such that the heat transfer area at the bottom is the heat transfer area at the top.
- the heat transfer tube 54 is formed with a groove 56, and the heat transfer tube pitch is equal to or higher than a preset value.
- the drainage property in the first chamber heat exchanger 24 can be improved, and the amount of dew condensation staying in the first chamber heat exchanger 24 can be reduced. ..
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Abstract
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、室外機または室内機に設けられた膨張弁と、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、第一室内熱交換器、第二室内熱交換器、が順次配管で接続された冷媒回路と、膨張弁の開度を制御するコントローラと、を備え、第一室内熱交換器および第二室内熱交換器は、室内機の内部に取り込まれた空気が通過する風路上に、第二室内熱交換器が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、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切り替える制御を行うものである。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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または凝縮器として機能し、第一室内熱交換器24に流入する空気を冷却または加熱する。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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
(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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (9)
- 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
空気調和装置。 - 前記コントローラは、
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。 - 前記第一室内熱交換器の伝熱面積は、前記第一室内熱交換器の伝熱面積および前記第二室内熱交換器の伝熱面積の総和と比較して30%以下である
請求項1または2に記載の空気調和装置。 - 前記コントローラは、
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、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。 - 前記コントローラは、
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。 - 前記コントローラは、
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。 - 前記第一室内熱交換器は、
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。 - 前記第一室内熱交換器は、
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。 - 前記第一室内熱交換器は、
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。
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