WO2022145004A1 - 空気調和機および室内機 - Google Patents

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WO2022145004A1
WO2022145004A1 PCT/JP2020/049201 JP2020049201W WO2022145004A1 WO 2022145004 A1 WO2022145004 A1 WO 2022145004A1 JP 2020049201 W JP2020049201 W JP 2020049201W WO 2022145004 A1 WO2022145004 A1 WO 2022145004A1
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heat exchanger
expansion valve
connection port
indoor
refrigerant
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PCT/JP2020/049201
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English (en)
French (fr)
Inventor
孔明 仲島
祐介 安達
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • F25B2700/2115Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F25B2700/21151Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the suction side of the compressor

Definitions

  • This disclosure relates to air conditioners and indoor units.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-82761 is provided with two indoor heat exchangers connected in series in an indoor unit, and a flow control valve for controlling the flow rate of a refrigerant between the two indoor heat exchangers.
  • the air conditioner provided with the above is disclosed. This air conditioner uses a flow control valve to create a pressure difference between the indoor heat exchanger located on the upstream side in the flow direction of the refrigerant and the indoor heat exchanger located on the downstream side in the flow direction of the refrigerant. It is configured.
  • the indoor heat exchanger on the upstream side functions as a reheater
  • the indoor heat exchanger on the downstream side functions as an evaporator, so that the indoor unit moves from the indoor unit to the indoor space. Controls the temperature and humidity of the blown air.
  • the air conditioner disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-82761 has the air heated by the indoor heat exchanger on the upstream side and the indoor heat on the downstream side by reducing the opening degree of the flow control valve during the dehumidifying operation.
  • the air dehumidified by the exchanger is mixed and blown out into the indoor space, whereby dehumidification can be performed while preventing the room temperature from dropping excessively below the set temperature.
  • the opening degree of the flow control valve is reduced, a large amount of liquid refrigerant may be retained in the indoor heat exchanger on the upstream side. Therefore, it is necessary to pre-fill the refrigerant circuit with an amount of refrigerant assuming the accumulated amount. There was a problem that the cost would increase.
  • the present disclosure has been made to solve the above problems, and to provide an air conditioner and an indoor unit capable of controlling the temperature and humidity of the air blown into the indoor space while suppressing the cost. With the goal.
  • the air conditioner according to the present disclosure includes an outdoor unit and an indoor unit.
  • the indoor unit has a first connection port connected to the outdoor unit and configured to allow the refrigerant to flow, and a second connection port connected to the outdoor unit and configured to allow the refrigerant to flow.
  • a first path provided between the first connection port and the second connection port, a second path provided between the first connection port and the second connection port in parallel with the first path, and a first path.
  • a first chamber heat exchanger provided in the path, a first expansion valve provided between the first chamber heat exchanger and the second connection port in the first path, and a second expansion valve provided in the second path. It includes an indoor heat exchanger and a second expansion valve provided between the second indoor heat exchanger and the first connection port in the second path.
  • the first indoor heat exchanger is located on the windward side in the flow direction of the air taken into the indoor unit.
  • the second indoor heat exchanger is located on the leeward side in the flow direction of the air taken into the indoor unit.
  • the indoor unit has a first connection port connected to the outdoor unit and configured to allow the refrigerant to flow, and a second connection port connected to the outdoor unit and configured to allow the refrigerant to flow.
  • the second chamber heat exchanger is provided, and a second expansion valve provided between the second chamber heat exchanger and the first connection port in the second path is provided.
  • the first indoor heat exchanger is located on the windward side in the flow direction of the air taken into the indoor unit.
  • the second indoor heat exchanger is located on the leeward side in the flow direction of the air taken into the indoor unit.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an air conditioner 1 according to an embodiment. Note that FIG. 1 functionally shows the connection relationship and the arrangement configuration of each part in the air conditioner 1, and does not necessarily show the arrangement in the physical space.
  • the air conditioner 1 includes a refrigerant circuit 4 and a control device 6.
  • the refrigerant circuit 4 includes an outdoor unit 2 and an indoor unit 3.
  • the indoor unit 3 includes a connection port 121 and a connection port 122.
  • the outdoor unit 2 includes a connection port 112 and a connection port 111.
  • the connection port 121 of the indoor unit 3 is connected to the connection port 112 of the outdoor unit 2 by the extension pipe 113.
  • the connection port 122 of the indoor unit 3 is connected to the connection port 111 of the outdoor unit 2 by the extension pipe 123.
  • the indoor unit 3 is configured to be connectable to the outdoor unit 2 via the extension pipe 113 and the extension pipe 123.
  • the outdoor unit 2 includes a compressor 10, a four-way valve 20, an outdoor heat exchanger 30, and an expansion valve 41.
  • the four-way valve 20 includes a connection port 21, a connection port 22, a connection port 23, and a connection port 24.
  • the connection port 21 of the four-way valve 20 is connected to the suction port 11 of the compressor 10 via the pipe 85.
  • the connection port 22 of the four-way valve 20 is connected to the connection port 111 of the outdoor unit 2 via the pipe 86.
  • the connection port 23 of the four-way valve 20 is connected to the discharge port 12 of the compressor 10 via the pipe 81.
  • the connection port 24 of the four-way valve 20 is connected to one end side of the outdoor heat exchanger 30 via the pipe 82.
  • the other end side of the outdoor heat exchanger 30 is connected to one end side of the expansion valve 41 via the pipe 83.
  • the other end side of the expansion valve 41 is connected to the connection port 112 of the outdoor unit 2 via the pipe 84.
  • the air conditioner 1 is controlled to one of a plurality of types of air conditioning modes including a cooling mode for cooling the indoor space to be air-conditioned and a heating mode for heating the indoor space.
  • the communication state inside the four-way valve 20 is such that the connection port 21 communicates with the connection port 22 and the connection port 23 communicates with the connection port 24, as shown by the solid line in FIG. That is, in the cooling mode, the suction port 11 of the compressor 10 communicates with the indoor unit 3 and the discharge port 12 of the compressor 10 communicates with the outdoor heat exchanger 30. As a result, the refrigerant flows in the order of the compressor 10, the outdoor heat exchanger 30, the expansion valve 41, and the indoor unit 3.
  • the communication state inside the four-way valve 20 is such that the connection port 21 communicates with the connection port 24 and the connection port 22 communicates with the connection port 23, as shown by the broken line in FIG. That is, in the heating mode, the suction port 11 of the compressor 10 communicates with the outdoor heat exchanger 30, and the discharge port 12 of the compressor 10 communicates with the indoor unit 3. As a result, the refrigerant flows in the order of the compressor 10, the indoor unit 3, the expansion valve 41, and the outdoor heat exchanger 30.
  • the air conditioner 1 is not limited to the one that can switch between the cooling mode and the heating mode by switching the four-way valve 20.
  • the refrigerant circuit 4 may have a circuit configuration dedicated to the cooling mode without the air conditioner 1 including the four-way valve 20.
  • the control device 6 includes a processor 61 and a memory 62.
  • the processor 61 is an arithmetic unit that controls the refrigerant circuit 4 by executing various programs.
  • the processor 61 is composed of, for example, at least one of a CPU (central processing unit), an FPGA (field programmable gate array), and a GPU (graphics processing unit).
  • the processor 61 may be configured by a processing circuitry.
  • the memory 62 is composed of a volatile memory such as DRAM (dynamic random access memory) and SRAM (static random access memory), or a non-volatile memory such as ROM (read only memory).
  • the memory 62 may include an SSD (solid state drive) or an HDD (hard disk drive).
  • the compressor 10 In the cooling mode, the compressor 10 sucks the gas refrigerant flowing from the indoor unit 3 from the suction port 11 and compresses the sucked gas refrigerant to increase the pressure of the gas refrigerant.
  • the compressor 10 discharges the high-temperature and high-pressure gas refrigerant obtained by compression from the discharge port 12 to the outdoor heat exchanger 30.
  • the compressor 10 is configured to change the rotation speed during operation, stop, and operation according to the control of the control device 6.
  • the control device 6 arbitrarily changes the drive frequency of the compressor 10 by outputting a control signal to the compressor 10.
  • the compressor 10 changes the rotation speed according to the change in the drive frequency, thereby adjusting the discharge amount of the refrigerant.
  • Various types of compressors 10 can be adopted, and for example, scroll type, rotary type, screw type and the like can be adopted.
  • the outdoor heat exchanger 30 exchanges heat between the high-temperature and high-pressure gas refrigerant flowing from the compressor 10 and the outside air taken in from the outdoor space by the fan 35.
  • the refrigerant radiated to the air by heat exchange by the outdoor heat exchanger 30 is condensed inside the outdoor heat exchanger 30 to change into a high-temperature and high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant obtained by heat exchange by the outdoor heat exchanger 30 flows out to the expansion valve 41.
  • the expansion valve 41 is, for example, an electronic expansion valve, which lowers the pressure of the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant flowing from the outdoor heat exchanger 30.
  • the gas-liquid two-phase state refrigerant obtained by decompression by the expansion valve 41 flows out to the indoor unit 3.
  • the indoor unit 3 exchanges heat between the gas-liquid two-phase state refrigerant flowing from the outdoor unit 2 and the air taken in from the indoor space by the fan 75.
  • the refrigerant absorbed from the air by heat exchange by the indoor unit 3 evaporates inside the indoor unit 3 and changes into a gas refrigerant.
  • the low-temperature low-pressure gas refrigerant obtained by heat exchange by the indoor unit 3 flows out to the compressor 10.
  • the air absorbed by the refrigerant in the indoor unit 3 is blown out to the indoor space again.
  • the indoor space can be cooled by circulating the refrigerant in the refrigerant circuit 4.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an air conditioner 100 according to a comparative example.
  • FIG. 2 among the configurations included in the air conditioner 100, those having the same functions as the configurations included in the air conditioner 1 according to the above-described embodiment are provided in the air conditioner 1 according to the embodiment. It has the same reference numerals as the configurations, and detailed description thereof will be omitted below.
  • the air conditioner 100 includes a refrigerant circuit 400 including an outdoor unit 2 and an indoor unit 300.
  • the indoor unit 300 is connected to the outdoor unit 2 via the extension pipe 113 and the extension pipe 123.
  • the indoor unit 300 includes a first indoor heat exchanger 171 and a second indoor heat exchanger 172, an expansion valve 142, and a fan 175.
  • connection port 121 of the indoor unit 300 is connected to one end side of the first indoor heat exchanger 171 by a pipe 101.
  • the other end side of the first chamber heat exchanger 171 is connected to one end side of the expansion valve 142 by a pipe 102.
  • the other end side of the expansion valve 142 is connected to one end side of the second chamber heat exchanger 172 by a pipe 103.
  • the other end of the second indoor heat exchanger 172 is connected to the connection port 122 of the indoor unit 300 by a pipe 104.
  • the two first chamber heat exchangers 171 and the second chamber heat exchanger 172 are connected in series, and the first chamber heat exchanger 171 and the first chamber heat exchanger 171 are connected in series.
  • An expansion valve 142 is provided between the two chamber heat exchangers 172.
  • the first indoor heat exchanger 171 is located on the windward side in the flow direction of the air taken into the indoor unit 300 from the indoor space by the fan 175.
  • the second indoor heat exchanger 172 is located on the leeward side in the flow direction of the air taken into the indoor unit 300 from the indoor space by the fan 175.
  • FIG. 3 is a diagram showing changes in the amount of heat exchanged in the first indoor heat exchanger 171 and the second indoor heat exchanger 172 with respect to the open / closed state of the expansion valve 142 for the air conditioner 100 according to the comparative example.
  • the horizontal axis indicates the open / closed state of the expansion valve 142
  • the vertical axis indicates the amount of heat exchanged in each of the first chamber heat exchanger 171 and the second chamber heat exchanger 172.
  • the air conditioner 100 can control the temperature and humidity of the air blown from the indoor unit 300 into the indoor space by adjusting the opening degree of the expansion valve 142. As shown in FIG. 3, when the expansion valve 142 changes from the closed state to the open state, the exchange heat amount of the first chamber heat exchanger 171 increases, while the exchange heat amount of the second chamber heat exchanger 172 decreases. do.
  • the opening state of the expansion valve 142 is the state P
  • the amount of heat exchanged in the first room heat exchanger 171 and the amount of heat exchanged in the second room heat exchanger 172 are substantially the same.
  • the state P is a state in which the expansion valve 142 is opened at an opening degree such that the exchange heat amount in the first chamber heat exchanger 171 and the exchange heat amount in the second chamber heat exchanger 172 are the same.
  • the exchange heat amount in the second room heat exchanger 172 is larger than the exchange heat amount in the first room heat exchanger 171.
  • FIGS. 4 and 5 are ph diagrams of the refrigeration cycle in the air conditioner 100 according to the comparative example.
  • FIG. 4 shows a ph diagram when the expansion valve 142 of the indoor unit 300 is in the state P.
  • FIG. 5 shows a ph diagram when the expansion valve 142 of the indoor unit 300 is in the state Q.
  • the horizontal axis indicates the specific enthalpy, and the vertical axis indicates the pressure of the refrigerant.
  • the change in the graph from the point a to the point b indicates the change in the state of the refrigerant in the compressor 10.
  • the change in the graph from the point b to the point c indicates the change in the state of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 30.
  • the change in the graph from the point c to the point d indicates the change in the state of the refrigerant in the expansion valve 41.
  • the change in the graph from the point d to the point e indicates the change in the state of the refrigerant in the first chamber heat exchanger 171.
  • the change in the graph from point e to point f indicates a change in the state of the refrigerant in the expansion valve 142.
  • the change in the graph from the point f to the point a indicates the change in the state of the refrigerant in the second chamber heat exchanger 172.
  • the compressor 10 raises the pressure of the gas refrigerant by compressing the gas refrigerant flowing in from the indoor unit 3.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant obtained by compression by the compressor 10 flows out to the outdoor heat exchanger 30.
  • the outdoor heat exchanger 30 heats the high temperature and high pressure gas refrigerant flowing from the compressor 10 with the air taken in from the outdoor space by the fan 35. Have them exchanged.
  • the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant obtained by heat exchange by the outdoor heat exchanger 30 flows out to the expansion valve 142.
  • the expansion valve 41 lowers the pressure of the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant flowing in from the outdoor heat exchanger 30.
  • the medium-temperature, medium-pressure, gas-liquid two-phase refrigerant obtained by decompression by the expansion valve 41 flows out to the indoor unit 300.
  • the first indoor heat exchanger 171 takes in the gas-liquid two-phase state refrigerant flowing from the expansion valve 41 of the outdoor unit 2 from the indoor space by the fan 175. Heat is exchanged with the spilled air.
  • the gas-liquid two-phase state refrigerant obtained by heat exchange by the first chamber heat exchanger 171 flows out to the expansion valve 142.
  • the air taken into the indoor unit 300 from the indoor space is cooled within the range above the dew point temperature by heat exchange by the first indoor heat exchanger 171.
  • the exchange of sensible heat that contributes to the temperature change of the air is mainly performed.
  • the expansion valve 142 lowers the pressure of the medium-temperature medium-pressure gas-liquid two-phase state refrigerant flowing in from the first chamber heat exchanger 171.
  • the refrigerant decompressed by the expansion valve 142 becomes a low-temperature low-pressure gas-liquid two-phase state refrigerant, and flows out to the second chamber heat exchanger 172.
  • the gas-liquid two-phase state refrigerant flowing from the expansion valve 142 is heat-exchanged by the first chamber heat exchanger 171. Heat is exchanged with the air after it is used.
  • the gas-liquid two-phase state refrigerant absorbed from the air by heat exchange by the second chamber heat exchanger 172 changes to a gas refrigerant.
  • the low-temperature low-pressure gas refrigerant obtained by heat exchange by the second chamber heat exchanger 172 flows out to the compressor 10.
  • the air taken into the indoor unit 300 from the indoor space is cooled to below the dew point temperature by heat exchange by the second indoor heat exchanger 172.
  • the air taken into the indoor unit 300 is dehumidified and blown out into the indoor space again.
  • the latent heat that contributes to the state change (dehumidification) of the moisture in the air is mainly exchanged.
  • the amount of change in the specific enthalpy is substantially the same between the change in the graph from the point d to the point e and the change in the graph from the point f to the point a.
  • the amount of heat exchanged in the second room heat exchanger 172 is larger than the amount of heat exchanged in the first room heat exchanger 171. Therefore, as shown in FIG. 5, the amount of change in the specific enthalpy is larger in the change in the graph from the point f to the point a than in the change in the graph from the point d to the point e.
  • the expansion valve 142 when the expansion valve 142 is in the state Q, the expansion valve 142 is almost closed, so that the temperature of the refrigerant flowing through the second indoor heat exchanger 172 and the temperature of the air taken in from the indoor space There is no difference with. Therefore, in the first indoor heat exchanger 171, heat exchange is hardly performed between the refrigerant and the air taken in from the indoor space.
  • FIG. 6 is a diagram showing changes in the SHF of air with respect to the open / closed state of the expansion valve 142 for the air conditioner 100 according to the comparative example.
  • SHF Sud Heat Factor
  • SHF is an index showing the air conditioning capacity of an air conditioner, and is also called a sensible heat ratio.
  • SHF is represented by the ratio of sensible heat to the total heat consisting of the sum of sensible heat and latent heat.
  • the horizontal axis indicates the open / closed state of the expansion valve 142
  • the vertical axis indicates the SHF of the air passing through the indoor unit 300.
  • the amount of heat exchanged in the heat exchanger 172 is approximately the same. Therefore, for the SHF of air, the ratio of sensible heat to total heat and the ratio of latent heat to total heat are substantially the same. For example, the value of SHF is about 0.5.
  • the latent heat exchange is mainly performed in the second chamber heat exchanger 172 rather than the exchange heat amount in the first chamber heat exchanger 171 in which the sensible heat is mainly exchanged.
  • the amount of heat exchange is larger. Therefore, for the SHF of air, the ratio of latent heat to total heat is larger than the ratio of sensible heat to total heat.
  • the value of SHF will be less than about 0.5. Further, when heat exchange is hardly performed in the first chamber heat exchanger 171 as in this example, the value of SHF becomes close to 0.
  • the air conditioner 100 mainly exchanges heat and latent heat in the first indoor heat exchanger 171 in which the apparent heat is mainly exchanged by adjusting the opening degree of the expansion valve 142. It is possible to control the heat exchange in the second indoor heat exchanger 172, thereby controlling the temperature and humidity of the air blown from the indoor unit 300 into the indoor space.
  • FIG. 7 is a diagram showing changes in the amount of refrigerant staying in the indoor unit 300 with respect to the open / closed state of the expansion valve 142 for the air conditioner 100 according to the comparative example.
  • the horizontal axis indicates the open / closed state of the expansion valve 142
  • the vertical axis indicates the amount of refrigerant retained in each of the first chamber heat exchanger 171 and the second chamber heat exchanger 172.
  • the amount of refrigerant staying in the indoor unit is larger when the expansion valve 142 is in the state Q than when the expansion valve 142 is in the state P.
  • the expansion valve 142 hardly exchanges heat in the first room heat exchanger 171 as in the state Q, most of the liquid refrigerant stays in the first room heat exchanger 171.
  • the air conditioner 100 according to the comparative example changes the amount of heat exchanged in each of the first chamber heat exchanger 171 and the second chamber heat exchanger 172, the first chamber heat exchanger 171 and the second chamber heat exchanger 171 and the second chamber.
  • the amount of refrigerant flowing through each of the heat exchangers 172 cannot be adjusted to an appropriate amount.
  • most of the liquid refrigerant stays in the first chamber heat exchanger 171 when the dehumidifying operation is performed so as to lower the SHF of the air.
  • the air conditioner 1 according to the embodiment is configured to be able to control the temperature and humidity of the air blown into the indoor space while suppressing the cost.
  • the air conditioner 1 according to the embodiment will be specifically described.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an air conditioner 1 according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the indoor unit 3 according to the embodiment.
  • the air conditioner 1 includes an indoor unit 3 connected to the outdoor unit 2 via the extension pipe 113 and the extension pipe 123.
  • the indoor unit 3 includes a first indoor heat exchanger 71, a second indoor heat exchanger 72, a first expansion valve 42, a second expansion valve 43, and a fan 75.
  • connection port 121 of the indoor unit 3 is connected to one end side of the first indoor heat exchanger 71 by the pipe 91 and the pipe 92.
  • the other end side of the first chamber heat exchanger 71 is connected to one end side of the first expansion valve 42 by a pipe 93.
  • the other end side of the first expansion valve 42 is connected to the connection port 122 of the indoor unit 3 by the pipe 94 and the pipe 98.
  • connection port 121 of the indoor unit 3 is connected to one end side of the second expansion valve 43 by the pipe 91 and the pipe 95.
  • the other end side of the second expansion valve 43 is connected to one end side of the second chamber heat exchanger 72 by a pipe 96.
  • the other end side of the second indoor heat exchanger 72 is connected to the connection port 122 of the indoor unit 3 by the pipe 97 and the pipe 98.
  • a first path including the pipes 92 to 94 and a second path including the pipes 95 to 97. are connected in parallel. That is, between the connection port 121 and the connection port 122, the two first room heat exchangers 71 and the second room heat exchanger 72 are connected in parallel.
  • a first expansion valve 42 is provided between the first chamber heat exchanger 71 and the connection port 122.
  • the first expansion valve 42 is an electronic expansion valve that opens and closes the valve based on the control of the control device 6 (control signal C2).
  • a second expansion valve 43 is provided between the connection port 121 and the second chamber heat exchanger 72. In the cooling mode, the second expansion valve 43 is located on the upstream side in the flow direction of the refrigerant, and the second indoor heat exchanger 72 is located on the downstream side.
  • the second expansion valve 43 is an electronic expansion valve that opens and closes the valve based on the control of the control device 6 (control signal C3).
  • the air conditioner 1 further includes a temperature sensor 51, a temperature sensor 52, a temperature sensor 53, a temperature sensor 54, and a humidity sensor 55.
  • the temperature sensor 51 measures the temperature of the refrigerant flowing between the expansion valve 41 and the connection port 112, and outputs the temperature T1 obtained by the measurement to the control device 6.
  • the temperature sensor 52 measures the temperature of the refrigerant flowing between the second expansion valve 43 and the second indoor heat exchanger 72, and outputs the temperature T2 obtained by the measurement to the control device 6.
  • the temperature sensor 53 measures the temperature of the refrigerant flowing between the first indoor heat exchanger 71 and the first expansion valve 42, and outputs the temperature T3 obtained by the measurement to the control device 6.
  • the temperature sensor 54 measures the temperature of the refrigerant flowing between the connection port 111 and the compressor 10, and outputs the temperature T4 obtained by the measurement to the control device 6.
  • the humidity sensor 55 measures the humidity of the air blown out from the indoor unit 3, and outputs the humidity H obtained by the measurement to the control device 6.
  • the control device 6 controls the opening degree of the expansion valve 41 by outputting the control signal C1 to the expansion valve 41.
  • the control device 6 controls the opening degree of the first expansion valve 42 by outputting the control signal C2 to the first expansion valve 42.
  • the control device 6 controls the opening degree of the second expansion valve 43 by outputting the control signal C3 to the second expansion valve 43.
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the indoor unit 3 according to the embodiment.
  • the indoor unit 3 surrounds the fan 75 from the windward side to the leeward side in the flow direction of the air taken into the indoor unit 3, and has a first indoor heat exchanger 71 on the windward side.
  • a second indoor heat exchanger 72 is provided on the leeward side.
  • the first indoor heat exchanger 71 includes a plurality of indoor heat exchangers such as an indoor heat exchanger 71a, an indoor heat exchanger 71b, an indoor heat exchanger 71c, and an indoor heat exchanger 71d.
  • the second indoor heat exchanger 72 includes a plurality of indoor heat exchangers such as an indoor heat exchanger 72a, an indoor heat exchanger 72b, an indoor heat exchanger 72c, and an indoor heat exchanger 72d.
  • the air taken into the indoor unit 3 from the indoor space by the fan 75 passes through the first indoor heat exchanger 71 (indoor heat exchangers 71a to 71d) and then passes through the second indoor heat exchanger 72 (indoor heat exchanger 72a). After passing through ⁇ 71d), it is blown into the indoor space again.
  • the indoor unit 3 shown in FIG. 8 is provided with a line flow fan (registered trademark) as the fan 75, it may be provided with an axial flow fan as the fan 75.
  • the fan 75 may be arranged on the windward side of the first chamber heat exchanger 71 and the second chamber heat exchanger 72.
  • FIG. 9 shows changes in the amount of heat exchanged in the first indoor heat exchanger 71 and the second indoor heat exchanger 72 with respect to the open / closed state of the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43 for the air conditioner 1 according to the embodiment. It is a figure which shows.
  • the horizontal axis indicates the open / closed state of the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43
  • the vertical axis indicates the amount of heat exchanged in each of the first indoor heat exchanger 71 and the second indoor heat exchanger 72. It is shown.
  • the air conditioner 1 controls the temperature and humidity of the air blown from the indoor unit 3 into the indoor space by adjusting the opening degrees of each of the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43. can do.
  • the first expansion valve 42 changes from the closed state to the open state
  • the second expansion valve 43 changes from the open state to the closed state
  • the amount of heat exchanged in the first chamber heat exchanger 71 decreases.
  • each of the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43 is the state R
  • the exchange heat amount in the first chamber heat exchanger 71 and the exchange heat amount in the second chamber heat exchanger 72 are It will be almost the same.
  • the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43 are opened at an opening degree such that the exchange heat amount in the first chamber heat exchanger 71 and the exchange heat amount in the second chamber heat exchanger 72 are the same. It can be said that it is in a state.
  • the second chamber heat exchange is more than the exchange heat amount in the first chamber heat exchanger 71.
  • the amount of heat exchanged in the vessel 72 is larger.
  • FIG. 10 is a ph diagram of the refrigeration cycle in the air conditioner 1 according to the embodiment.
  • a ph diagram is shown when the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43 of the indoor unit 3 are in the state R or the state S.
  • the horizontal axis indicates the specific enthalpy, and the vertical axis indicates the pressure of the refrigerant.
  • the change in the graph from point A to point B indicates the change in the state of the refrigerant in the compressor 10.
  • the change in the graph from point B to point C indicates a change in the state of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 30.
  • the change in the graph from point C to point D indicates a change in the state of the refrigerant in the expansion valve 41.
  • the change in the graph from point D to point E1 indicates a change in the state of the refrigerant in the first chamber heat exchanger 71.
  • the change in the graph from the point E1 to the point F1 indicates a change in the state of the refrigerant in the first expansion valve 42.
  • the change in the graph from the point D to the point E2 indicates the change in the state of the refrigerant in the second expansion valve 43.
  • the change in the graph from the point E2 to the point F2 indicates the change in the state of the refrigerant in the second chamber heat exchanger 72.
  • the compressor 10 increases the pressure of the gas refrigerant by compressing the gas refrigerant flowing in from the indoor unit 3.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant obtained by compression by the compressor 10 flows out to the outdoor heat exchanger 30.
  • the outdoor heat exchanger 30 heats the high temperature and high pressure gas refrigerant flowing from the compressor 10 with the air taken in from the outdoor space by the fan 35. Have them exchanged.
  • the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant obtained by heat exchange by the outdoor heat exchanger 30 flows out to the expansion valve 142.
  • the expansion valve 41 lowers the pressure of the high temperature and high pressure liquid refrigerant flowing from the outdoor heat exchanger 30.
  • the medium-temperature, medium-pressure, gas-liquid two-phase refrigerant obtained by decompression by the expansion valve 41 flows out to the indoor unit 3.
  • the first indoor heat exchanger 71 takes in the gas-liquid two-phase state refrigerant flowing from the expansion valve 41 of the outdoor unit 2 from the indoor space by the fan 75. Heat is exchanged with the spilled air.
  • the gas-liquid two-phase state refrigerant absorbed from the air by heat exchange by the first chamber heat exchanger 71 changes to a gas refrigerant.
  • the medium-temperature and medium-pressure gas refrigerant obtained by heat exchange by the first indoor heat exchanger 71 flows out to the first expansion valve 42.
  • the air taken into the indoor unit 3 from the indoor space is cooled within the range above the dew point temperature by heat exchange by the first indoor heat exchanger 71.
  • the exchange of sensible heat that contributes to the temperature change of the air is mainly performed.
  • the first expansion valve 42 lowers the pressure of the medium-temperature and medium-pressure gas refrigerant flowing in from the first indoor heat exchanger 71.
  • the refrigerant decompressed by the first expansion valve 42 becomes a low-temperature low-pressure gas refrigerant and flows out to the compressor 10.
  • the second expansion valve 43 lowers the pressure of the gas-liquid two-phase state refrigerant flowing in from the expansion valve 41 of the outdoor unit 2.
  • the refrigerant decompressed by the second expansion valve 43 becomes a low-temperature low-pressure gas-liquid two-phase state refrigerant and flows out to the second chamber heat exchanger 72.
  • the second chamber heat exchanger 72 heats the gas-liquid two-phase state refrigerant flowing from the second expansion valve 43 by the first chamber heat exchanger 71. Heat is exchanged with the air after it has been exchanged.
  • the gas-liquid two-phase state refrigerant absorbed from the air by heat exchange by the second indoor heat exchanger 72 changes to a gas refrigerant.
  • the low-temperature low-pressure gas refrigerant obtained by heat exchange by the second chamber heat exchanger 72 flows out to the compressor 10.
  • the air taken into the indoor unit 3 from the indoor space is cooled to less than the dew point temperature by heat exchange by the second indoor heat exchanger 72.
  • the air taken into the indoor unit 3 is dehumidified and blown out into the indoor space again.
  • the latent heat that contributes to the state change (dehumidification) of the moisture in the air is mainly exchanged.
  • FIG. 11 is a diagram showing changes in the SHF of air with respect to the open / closed state of the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43 for the air conditioner 1 according to the embodiment.
  • the horizontal axis indicates the open / closed state of the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43
  • the vertical axis indicates the SHF of the air flowing through the indoor unit 3.
  • the exchange heat amount and the latent heat exchange in the first chamber heat exchanger 71 in which the sensible heat exchange is mainly performed is substantially the same as the amount of heat exchanged in the second chamber heat exchanger 72, which is mainly performed. Therefore, for the SHF of air, the ratio of sensible heat to total heat and the ratio of latent heat to total heat are substantially the same. For example, the value of SHF is about 0.5.
  • the latent heat is mainly exchanged rather than the exchanged heat amount in the first indoor heat exchanger 71 where the sensible heat is mainly exchanged.
  • the amount of heat exchanged in the second chamber heat exchanger 72 is larger. Therefore, for the SHF of air, the ratio of latent heat to total heat is larger than the ratio of sensible heat to total heat.
  • the value of SHF will be less than 0.5. Further, when heat exchange is hardly performed in the first chamber heat exchanger 71 as in this example, the value of SHF becomes close to 0.
  • the air conditioner 1 adjusts the opening degree of each of the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43 to heat in the first chamber heat exchanger 71 in which the apparent heat is mainly exchanged. It is possible to control the exchange and the heat exchange in the second indoor heat exchanger 72 where the exchange of latent heat is mainly performed, thereby controlling the temperature and humidity of the air blown from the indoor unit 3 into the indoor space. can do.
  • FIG. 12 is a diagram showing changes in the amount of refrigerant staying in the indoor unit 3 with respect to the open / closed state of the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43 for the air conditioner 1 according to the embodiment.
  • the horizontal axis indicates the open / closed state of the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43
  • the vertical axis indicates the refrigerant staying in each of the first chamber heat exchanger 71 and the second chamber heat exchanger 72. The amount is shown.
  • the indoor unit 3 is in the case where the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43 are in the state S and the case where the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43 are in the state S.
  • the amount of refrigerant staying inside is substantially the same.
  • the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43 are in the state S, they stay in the first indoor heat exchanger 71 more than when the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43 are in the state R.
  • the amount of refrigerant to be used decreases.
  • the amount of refrigerant staying in the first indoor heat exchanger 171 of the air conditioner 100 according to the comparative example is also shown, but the first indoor heat exchanger 71 of the air conditioner 1 according to the embodiment is also shown. Can reduce the amount of refrigerant staying in the first chamber heat exchanger 171 of the air conditioner 100 according to the comparative example.
  • the air conditioner 1 when the amount of heat exchanged in each of the first chamber heat exchanger 71 and the second chamber heat exchanger 72 is changed, the first chamber heat exchanger 71 and the second chamber heat exchanger 71 and the second chamber heat exchanger 72 are changed.
  • the amount of refrigerant flowing through each of the indoor heat exchangers 72 can be adjusted to an appropriate amount.
  • the air conditioner 1 according to the embodiment uses as much refrigerant as possible to stay in the first chamber heat exchanger 71 and the second chamber heat exchanger 72 even when the dehumidifying operation is performed so as to lower the SHF of the air. Can be reduced.
  • the air conditioner 1 does not need to pre-fill the refrigerant circuit with an amount of refrigerant assuming a stagnant amount, and the temperature and humidity of the air blown out into the indoor space while suppressing the cost. Can be controlled.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining the process executed by the control device 6 in the air conditioner 1 according to the embodiment.
  • the control device 6 executes the processing of the flowchart shown in FIG. 13 by executing the control program stored in the memory 62.
  • the processing of this flowchart is called and executed from the main control routine of the air conditioner 1 at regular intervals.
  • "S" is used as an abbreviation for "STEP".
  • the control device 6 determines whether or not the humidity H of the air blown from the indoor unit 3 acquired from the humidity sensor 55 is larger than the set value h (S1). When the humidity H is equal to or less than the set value h (NO in S1), the control device 6 reduces the opening degree of the expansion valve 41 of the outdoor unit 2 (S2). As a result, the air conditioner 1 can appropriately dehumidify by reducing the amount of the refrigerant flowing in the indoor unit 3 and suppressing the dehumidification in the indoor unit 3.
  • the control device 6 increases the opening degree of the expansion valve 41 of the outdoor unit 2 (S3).
  • the air conditioner 1 can appropriately dehumidify the indoor unit 3 by increasing the amount of the refrigerant flowing through the indoor unit 3 and promoting the dehumidification of the indoor unit 3.
  • the control device 6 includes the temperature T3 of the refrigerant flowing between the first indoor heat exchanger 71 and the first expansion valve 42 acquired from the temperature sensor 53, and the expansion valve 41 and the connection port 112 acquired from the temperature sensor 51.
  • the temperature difference A from the temperature T1 of the refrigerant flowing between them is calculated (S4).
  • the control device 6 determines whether or not the calculated temperature difference A is larger than the set value a (S5). When the temperature difference A is equal to or less than the set value a (NO in S5), the control device 6 reduces the opening degree of the first expansion valve 42 (S6). As a result, the air conditioner 1 can reduce the amount of refrigerant flowing through the first chamber heat exchanger 71 and allow the first chamber heat exchanger 71 to appropriately exchange heat.
  • the control device 6 increases the opening degree of the first expansion valve 42 (S7). For example, when the temperature T3 of the refrigerant flowing between the first chamber heat exchanger 71 and the first expansion valve 42 is excessively higher than the temperature T1 of the refrigerant flowing between the expansion valve 41 and the connection port 112. , There is a possibility that excessive heat exchange is performed in the first chamber heat exchanger 71. Therefore, the control device 6 increases the amount of refrigerant flowing through the first chamber heat exchanger 71 by increasing the opening degree of the first expansion valve 42. As a result, the air conditioner 1 can appropriately exchange heat in the first indoor heat exchanger 71, and can keep the degree of superheat at the outlet of the first indoor heat exchanger 71 constant.
  • the control device 6 includes a temperature T4 of the refrigerant flowing between the connection port 111 acquired from the temperature sensor 54 and the compressor 10, a second expansion valve 43 acquired from the temperature sensor 52, and a second indoor heat exchanger 72.
  • the temperature difference B from the temperature T2 of the refrigerant flowing between them is calculated (S8).
  • the control device 6 determines whether or not the calculated temperature difference B is larger than the set value b (S9). When the temperature difference B is equal to or less than the set value b (NO in S9), the control device 6 reduces the opening degree of the second expansion valve 43 (S10). For example, the difference between the temperature T4 of the refrigerant flowing between the connection port 111 and the compressor 10 and the temperature T2 of the refrigerant flowing between the second expansion valve 43 and the second indoor heat exchanger 72 is excessive. If it is small, the heat exchange may be insufficient and the liquid refrigerant may flow out to the compressor 10. Therefore, the control device 6 reduces the amount of refrigerant flowing through the second chamber heat exchanger 72 by reducing the opening degree of the first expansion valve 42. As a result, the air conditioner 1 can appropriately exchange heat in the second indoor heat exchanger 72, and can prevent the liquid refrigerant from flowing out to the compressor 10 as much as possible.
  • the control device 6 increases the opening degree of the second expansion valve 43 (S11). As a result, the air conditioner 1 can increase the amount of refrigerant flowing through the second chamber heat exchanger 72 so that the second chamber heat exchanger 72 can appropriately exchange heat. After processing S10 or S11, the controller 6 returns control to the main control routine.
  • the air conditioner 1 controls each of the expansion valve 41, the first expansion valve 42, and the second expansion valve 43 to control the refrigerant and the air taken in from the indoor space in the indoor unit 3. It is possible to appropriately adjust the temperature and humidity of the air blown into the indoor space while efficiently exchanging heat with the air conditioner.
  • the present disclosure relates to an air conditioner 1.
  • the air conditioner 1 includes an outdoor unit 2 and an indoor unit 3.
  • the indoor unit 3 has a connection port 121 connected to the outdoor unit 2 and configured to allow the refrigerant to flow, and a connection port 122 connected to the outdoor unit 2 and configured to allow the refrigerant to flow.
  • the first path including the pipes 92 to 94 provided between the connection port 121 and the connection port 122, and the pipe provided between the connection port 121 and the connection port 122 in parallel with the pipes 92 to 94.
  • a second path including the pipes 97 to 95, a first chamber heat exchanger 71 provided in the first path, and a second chamber heat exchanger 71 and a connection port 122 in the first path.
  • Expansion valve 42 a second indoor heat exchanger 72 provided in the second path, and a second expansion valve 43 provided between the second indoor heat exchanger 72 and the connection port 121 in the second path. Equipped with.
  • the first indoor heat exchanger 71 is located on the windward side in the flow direction of the air taken into the indoor unit 3.
  • the second indoor heat exchanger 72 is located on the leeward side in the flow direction of the air taken into the indoor unit.
  • the air conditioner 1 changes the exchange heat amount in each of the first chamber heat exchanger 71 and the second chamber heat exchanger 72
  • the first chamber heat exchanger 71 and the second chamber heat exchanger 71 and the second chamber heat exchanger 72 are provided. Since the amount of the refrigerant flowing through each of the indoor heat exchangers 72 can be adjusted to an appropriate amount, it is not necessary to pre-fill the refrigerant circuit with the amount of the accumulated amount of the refrigerant, and the indoor heat exchanger 72 can be kept at a low cost. It is possible to control the temperature and humidity of the air blown into the space.
  • the air conditioner 1 further includes a control device 6 for controlling the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43.
  • the air conditioner 1 is taken in from the refrigerant and the indoor space in the indoor unit 3 by adjusting the opening degree of each of the first expansion valve 42 and the second expansion valve 43. It is possible to appropriately adjust the temperature and humidity of the air blown into the indoor space while efficiently exchanging heat with the air.
  • the outdoor unit 2 is arranged in order from the connection port 112 connected to the connection port 121, the connection port 111 connected to the connection port 122, and the connection port 111 to the connection port 112. It is provided with an outdoor heat exchanger 30 and an expansion valve 41.
  • the control device 6 further controls the expansion valve 41.
  • the air conditioner 1 can adjust the amount of the refrigerant flowing through the indoor unit 3 by adjusting the opening degree of the expansion valve 41, whereby the efficiency of the indoor unit 3 can be adjusted. Heat exchange can be performed well.
  • control device controls the expansion valve 41 based on the humidity of the air blown out from the indoor unit 3, as shown in S1 to S3 of FIG.
  • the air conditioner 1 adjusts the amount of the refrigerant flowing to the indoor unit 3 by adjusting the opening degree of the expansion valve 41 based on the humidity of the air blown from the indoor unit 3. This makes it possible to appropriately dehumidify the indoor unit 3.
  • control device has a first expansion based on the temperature of the refrigerant flowing out of the first chamber heat exchanger 71 and the temperature of the refrigerant flowing out of the expansion valve 41, as shown in S4 to S7 of FIG. Controls the valve 42.
  • the air conditioner 1 can adjust the amount of the refrigerant flowing to the first chamber heat exchanger 71 by adjusting the opening degree of the first expansion valve 42, whereby the amount of the refrigerant flows to the first chamber heat exchanger 71 can be adjusted.
  • the first chamber heat exchanger 71 can appropriately perform heat exchange.
  • control device has a second expansion valve 43 based on the temperature of the refrigerant flowing into the compressor 10 and the temperature of the refrigerant flowing out of the second expansion valve 43, as shown in S8 to S11 of FIG. To control.
  • the air conditioner 1 can adjust the amount of the refrigerant flowing to the second indoor heat exchanger 72 by adjusting the opening degree of the second expansion valve 43, whereby the amount of the refrigerant flows to the second chamber heat exchanger 72 can be adjusted.
  • the second chamber heat exchanger 72 can appropriately perform heat exchange.
  • the present disclosure relates to the indoor unit 3 of the air conditioner 1 in other aspects.
  • the indoor unit 3 has a connection port 121 connected to the outdoor unit 2 and configured to allow the refrigerant to flow, and a connection port 122 connected to the outdoor unit 2 and configured to allow the refrigerant to flow.
  • the first path including the pipes 92 to 94 provided between the connection port 121 and the connection port 122, and the pipe provided between the connection port 121 and the connection port 122 in parallel with the pipes 92 to 94.
  • a second path including the pipes 97 to 95, a first chamber heat exchanger 71 provided in the first path, and a second chamber heat exchanger 71 and a connection port 122 in the first path.
  • Expansion valve 42 a second indoor heat exchanger 72 provided in the second path, and a second expansion valve 43 provided between the second indoor heat exchanger 72 and the connection port 121 in the second path. Equipped with.
  • the first indoor heat exchanger 71 is located on the windward side in the flow direction of the air taken into the indoor unit 3.
  • the second indoor heat exchanger 72 is located on the leeward side in the flow direction of the air taken into the indoor unit.
  • the indoor unit 3 when the indoor unit 3 changes the amount of heat exchanged in each of the first indoor heat exchanger 71 and the second indoor heat exchanger 72, the indoor unit 3 has the first indoor heat exchanger 71 and the second indoor heat exchanger 71. Since the amount of the refrigerant flowing in each of the heat exchangers 72 can be adjusted to an appropriate amount, it is not necessary to preliminarily fill the refrigerant circuit with the amount of the refrigerant assuming the accumulated amount, and the indoor space can be suppressed while suppressing the cost. It is possible to control the temperature and humidity of the air blown out to.

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Abstract

空気調和機(1)は、室外機(2)と、室内機(3)とを備える。室内機は、室外機に接続され、かつ、冷媒が流通するように構成された第1接続口(121)と、室外機に接続され、かつ、冷媒が流通するように構成された第2接続口(122)と、第1接続口と第2接続口との間に設けられた第1経路(92~94)と、第1経路と並列に第1接続口と第2接続口との間に設けられた第2経路(95~97)と、第1経路に設けられた第1室内熱交換器(71)と、第1経路における第1室内熱交換器と第2接続口との間に設けられた第1膨張弁(42)と、第2経路に設けられた第2室内熱交換器(72)と、第2経路における第2室内熱交換器と第1接続口との間に設けられた第2膨張弁(43)とを備える。第1室内熱交換器は、室内機に取り込まれた空気の流れ方向における風上側に位置する。第2室内熱交換器は、室内機に取り込まれた空気の流れ方向における風下側に位置する。

Description

空気調和機および室内機
 本開示は、空気調和機および室内機に関する。
 従来、室内空間へと吹き出される空気の温度および湿度を制御する空気調和機が知られている。
 特開2001-82761号公報(特許文献1)には、室内機において直列接続された2つの室内熱交換器を設けるとともに、2つの室内熱交換器の間に冷媒の流量を制御する流量制御弁を設けた空気調和機が開示されている。この空気調和機は、流量制御弁によって、冷媒の流れ方向における上流側に位置する室内熱交換器と、冷媒の流れ方向における下流側に位置する室内熱交換器とで、圧力差をつけるように構成されている。このように構成された空気調和機は、上流側の室内熱交換器を再熱器として機能させるとともに、下流側の室内熱交換器を蒸発器として機能させることで、室内機から室内空間へと吹き出される空気の温度および湿度を制御する。
特開2001-82761号公報
 特開2001-82761号公報に開示された空気調和機は、除湿運転時に流量制御弁の開度を小さくすることで、上流側の室内熱交換器で加熱された空気と、下流側の室内熱交換器で除湿された空気とを混合させて室内空間へと吹き出し、これにより、設定温度よりも過度に室温が低下してしまうことを防ぎながら除湿を行うことができる。しかしながら、流量制御弁の開度を小さくすると、上流側の室内熱交換器に多くの液冷媒が滞留するおそれがあるため、滞留分を想定した量の冷媒を予め冷媒回路内に封入する必要があり、コストが増大してしまうといった問題があった。
 本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、コストを抑えながら室内空間へと吹き出される空気の温度および湿度を制御することができる空気調和機および室内機を提供することを目的とする。
 本開示に係る空気調和機は、室外機と、室内機とを備える。室内機は、室外機に接続され、かつ、冷媒が流通するように構成された第1接続口と、室外機に接続され、かつ、冷媒が流通するように構成された第2接続口と、第1接続口と第2接続口との間に設けられた第1経路と、第1経路と並列に第1接続口と第2接続口との間に設けられた第2経路と、第1経路に設けられた第1室内熱交換器と、第1経路における第1室内熱交換器と第2接続口との間に設けられた第1膨張弁と、第2経路に設けられた第2室内熱交換器と、第2経路における第2室内熱交換器と第1接続口との間に設けられた第2膨張弁とを備える。第1室内熱交換器は、室内機に取り込まれた空気の流れ方向における風上側に位置する。第2室内熱交換器は、室内機に取り込まれた空気の流れ方向における風下側に位置する。
 本開示に係る室内機は、室外機に接続され、かつ、冷媒が流通するように構成された第1接続口と、室外機に接続され、かつ、冷媒が流通するように構成された第2接続口と、第1接続口と第2接続口との間に設けられた第1経路と、第1経路と並列に第1接続口と第2接続口との間に設けられた第2経路と、第1経路に設けられた第1室内熱交換器と、第1経路における第1室内熱交換器と第2接続口との間に設けられた第1膨張弁と、第2経路に設けられた第2室内熱交換器と、第2経路における第2室内熱交換器と第1接続口との間に設けられた第2膨張弁とを備える。第1室内熱交換器は、室内機に取り込まれた空気の流れ方向における風上側に位置する。第2室内熱交換器は、室内機に取り込まれた空気の流れ方向における風下側に位置する。
 本開示によれば、コストを抑えながら室内空間へと吹き出される空気の温度および湿度を制御することができる。
実施の形態に係る空気調和機の構成を示す図である。 比較例に係る空気調和機の構成を示す図である。 比較例に係る空気調和機について膨張弁の開閉状態に対する第1室内熱交換器および第2室内熱交換器における交換熱量の変化を示す図である。 比較例に係る空気調和機における冷凍サイクルのp-h線図である。 比較例に係る空気調和機における冷凍サイクルのp-h線図である。 比較例に係る空気調和機について膨張弁の開閉状態に対する空気のSHFの変化を示す図である。 比較例に係る空気調和機について膨張弁の開閉状態に対する室内機内に滞留する冷媒量の変化を示す図である。 実施の形態に係る室内機の構成を示す図である。 実施の形態に係る空気調和機について第1膨張弁および第2膨張弁の開閉状態に対する第1室内熱交換器および第2室内熱交換器における交換熱量の変化を示す図である。 実施の形態に係る空気調和機における冷凍サイクルのp-h線図である。 実施の形態に係る空気調和機について第1膨張弁および第2膨張弁の開閉状態に対する空気のSHFの変化を示す図である。 実施の形態に係る空気調和機について第1膨張弁および第2膨張弁の開閉状態に対する冷媒量の変化を示す図である。 実施の形態に係る空気調和機における制御装置が実行する処理を説明するためのフローチャートである。
 以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
 <空気調和機の概要>
 図1を参照しながら、空気調和機の概要について説明する。図1は、実施の形態に係る空気調和機1の構成を示す図である。なお、図1では、空気調和機1における各部の接続関係および配置構成を機能的に示しており、物理的な空間における配置を必ずしも示すものではない。
 図1に示されるように、空気調和機1は、冷媒回路4と、制御装置6とを備える。冷媒回路4は、室外機2と、室内機3とを備える。室内機3は、接続口121と、接続口122とを備える。室外機2は、接続口112と、接続口111とを備える。室内機3の接続口121は、延長配管113によって、室外機2の接続口112に接続される。室内機3の接続口122は、延長配管123によって、室外機2の接続口111に接続される。このように、室内機3は、延長配管113および延長配管123を介して、室外機2に接続可能に構成されている。
 室外機2は、圧縮機10と、四方弁20と、室外熱交換器30と、膨張弁41とを備える。
 四方弁20は、接続口21と、接続口22と、接続口23と、接続口24とを備える。四方弁20の接続口21は、配管85を介して、圧縮機10の吸入口11に接続されている。四方弁20の接続口22は、配管86を介して、室外機2の接続口111に接続されている。四方弁20の接続口23は、配管81を介して、圧縮機10の吐出口12に接続されている。四方弁20の接続口24は、配管82を介して、室外熱交換器30の一端側に接続されている。室外熱交換器30の他端側は、配管83を介して、膨張弁41の一端側に接続されている。膨張弁41の他端側は、配管84を介して、室外機2の接続口112に接続されている。
 空気調和機1は、空調の対象となる室内空間を冷房する冷房モードと室内空間を暖房する暖房モードとを含む複数種類の空調モードのいずれかに制御される。
 冷房モードにおいて、四方弁20の内部の連通状態は、図1中の実線で示されるように、接続口21が接続口22に連通し、かつ、接続口23が接続口24に連通する。つまり、冷房モードにおいては、圧縮機10の吸入口11が室内機3に連通しかつ圧縮機10の吐出口12が室外熱交換器30に連通する。これにより、冷媒は、圧縮機10、室外熱交換器30、膨張弁41、および室内機3の順に流通する。
 暖房モードにおいて、四方弁20の内部の連通状態は、図1中の破線で示されるように、接続口21が接続口24に連通し、かつ、接続口22が接続口23に連通する。つまり、暖房モードにおいては、圧縮機10の吸入口11が室外熱交換器30に連通しかつ圧縮機10の吐出口12が室内機3に連通する。これにより、冷媒は、圧縮機10、室内機3、膨張弁41、および室外熱交換器30の順に流通する。
 なお、空気調和機1は、四方弁20の切替によって冷房モードと暖房モードとを切り替え可能に構成されるものに限らない。空気調和機1が四方弁20を備えることなく、冷媒回路4が冷房モード専用の回路構成であってもよい。
 制御装置6は、プロセッサ61と、メモリ62とを備える。プロセッサ61は、各種のプログラムを実行することで、冷媒回路4を制御する演算主体である。プロセッサ61は、たとえば、CPU(central processing unit)、FPGA(field programmable gate array)、およびGPU(graphics processing unit)のうちの少なくともいずれか1つで構成されている。プロセッサ61は、演算回路(processing circuitry)で構成されてもよい。メモリ62は、DRAM(dynamic random access memory)およびSRAM(static random access memory)などの揮発性メモリ、または、ROM(read only memory)などの不揮発性メモリで構成されている。メモリ62は、SSD(solid state drive)またはHDD(hard disk drive)を含んでいてもよい。
 冷房モードにおいて、圧縮機10は、室内機3から流入したガス冷媒を吸入口11から吸入し、吸入したガス冷媒を圧縮することでガス冷媒の圧力を上げる。圧縮機10は、圧縮によって得られた高温高圧のガス冷媒を、吐出口12から室外熱交換器30へと吐出する。圧縮機10は、制御装置6の制御に従って、運転および停止、さらには運転時の回転速度を変化させるように構成されている。制御装置6は、圧縮機10に制御信号を出力することで、圧縮機10の駆動周波数を任意に変化させる。圧縮機10は、駆動周波数の変化に応じて回転速度を変化させ、それによって、冷媒の吐出量を調整する。圧縮機10には種々のタイプのものを採用可能であり、たとえば、スクロールタイプ、ロータリータイプ、スクリュータイプなどのものを採用し得る。
 室外熱交換器30は、圧縮機10から流入した高温高圧のガス冷媒を、ファン35によって室外空間から取り込まれた外気との間で熱交換させる。室外熱交換器30による熱交換によって空気へと放熱した冷媒は、室外熱交換器30の内部で凝縮することで高温高圧の液冷媒に変化する。室外熱交換器30による熱交換によって得られた高温高圧の液冷媒は、膨張弁41へと流出する。
 膨張弁41は、たとえば、電子膨張弁であり、室外熱交換器30から流入した高温高圧の液冷媒の圧力を下げる。膨張弁41による減圧によって得られた気液二相状態の冷媒は、室内機3へと流出する。
 室内機3は、室外機2から流入した気液二相状態の冷媒を、ファン75によって室内空間から取り込まれた空気との間で熱交換させる。室内機3による熱交換によって空気から吸熱した冷媒は、室内機3の内部で蒸発することでガス冷媒に変化する。室内機3による熱交換によって得られた低温低圧のガス冷媒は、圧縮機10へと流出する。室内機3において冷媒によって吸熱された空気は、再び室内空間へと吹き出される。
 以上のように、空気調和機1においては、冷媒回路4内を冷媒が循環することで、室内空間を冷房することができる。
 <比較例に係る空気調和機の構成>
 図2を参照しながら、比較例に係る空気調和機100について説明する。図2は、比較例に係る空気調和機100の構成を示す図である。なお、図2では、空気調和機100が備える構成のうち、上述した実施の形態に係る空気調和機1が備える構成と同じ機能を有するものについては、実施の形態に係る空気調和機1が備える構成と同じ符号を付しており、以下では、その詳細な説明は省略する。
 図2に示されるように、空気調和機100は、室外機2と室内機300とを備える冷媒回路400を備える。室内機300は、延長配管113および延長配管123を介して室外機2に接続されている。室内機300は、第1室内熱交換器171と、第2室内熱交換器172と、膨張弁142と、ファン175とを備える。
 室内機300の接続口121は、配管101によって、第1室内熱交換器171の一端側に接続されている。第1室内熱交換器171の他端側は、配管102によって、膨張弁142の一端側に接続されている。膨張弁142の他端側は、配管103によって、第2室内熱交換器172の一端側に接続されている。第2室内熱交換器172の他端側は、配管104によって、室内機300の接続口122に接続されている。
 このように、比較例に係る空気調和機100においては、2つの第1室内熱交換器171と第2室内熱交換器172とが直列に接続されるとともに、第1室内熱交換器171と第2室内熱交換器172との間に膨張弁142が設けられている。
 第1室内熱交換器171は、ファン175によって室内空間から室内機300に取り込まれた空気の流れ方向における風上側に位置する。第2室内熱交換器172は、ファン175によって室内空間から室内機300に取り込まれた空気の流れ方向における風下側に位置する。これにより、室内空間から室内機300に取り込まれた空気は、第1室内熱交換器171を通過した後に第2室内熱交換器172を通過して、再び室内空間へと吹き出される。
 <比較例に係る空気調和機による空気の温度および湿度の制御>
 図3~図7を参照しながら、比較例に係る空気調和機100による空気の温度および湿度の制御について説明する。
 図3は、比較例に係る空気調和機100について膨張弁142の開閉状態に対する第1室内熱交換器171および第2室内熱交換器172における交換熱量の変化を示す図である。図3においては、横軸によって膨張弁142の開閉状態が示され、縦軸によって第1室内熱交換器171および第2室内熱交換器172の各々における交換熱量が示されている。
 冷房モードにおいて、空気調和機100は、膨張弁142の開度を調整することで、室内機300から室内空間へと吹き出される空気の温度および湿度を制御することができる。図3に示されるように、膨張弁142が閉状態から開状態へと変化すると、第1室内熱交換器171の交換熱量が増加する一方で、第2室内熱交換器172の交換熱量が減少する。
 たとえば、膨張弁142の開度状態が状態Pである場合、第1室内熱交換器171における交換熱量と、第2室内熱交換器172における交換熱量とが概ね同じになる。状態Pは、第1室内熱交換器171における交換熱量と、第2室内熱交換器172における交換熱量とが同じになるような開度で膨張弁142が開いた状態であるとも言える。
 膨張弁142が状態Pよりも閉じた状態Qである場合、第1室内熱交換器171における交換熱量よりも、第2室内熱交換器172における交換熱量の方が大きい。
 図4および図5は、比較例に係る空気調和機100における冷凍サイクルのp-h線図である。図4においては、室内機300の膨張弁142が状態Pである場合のp-h線図が示されている。図5においては、室内機300の膨張弁142が状態Qである場合のp-h線図が示されている。図4および図5においては、横軸によって比エンタルピが示され、縦軸によって冷媒の圧力が示されている。
 図4および図5の冷凍サイクルについて、点aから点bに至るまでのグラフの変化は、圧縮機10における冷媒の状態変化を示す。点bから点cに至るまでのグラフの変化は、室外熱交換器30における冷媒の状態変化を示す。点cから点dに至るまでのグラフの変化は、膨張弁41における冷媒の状態変化を示す。点dから点eに至るまでのグラフの変化は、第1室内熱交換器171における冷媒の状態変化を示す。点eから点fに至るまでのグラフの変化は、膨張弁142における冷媒の状態変化を示す。点fから点aに至るまでのグラフの変化は、第2室内熱交換器172における冷媒の状態変化を示す。
 点aから点bのグラフの変化で示されるように、圧縮機10は、室内機3から流入したガス冷媒を圧縮することで、ガス冷媒の圧力を上げる。圧縮機10による圧縮によって得られた高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器30へと流出する。
 点bから点cのグラフの変化で示されるように、室外熱交換器30は、圧縮機10から流入した高温高圧のガス冷媒を、ファン35によって室外空間から取り込まれた空気との間で熱交換させる。室外熱交換器30による熱交換によって得られた高温高圧の液冷媒は、膨張弁142へと流出する。
 点cから点dのグラフの変化で示されるように、膨張弁41は、室外熱交換器30から流入した高温高圧の液冷媒の圧力を下げる。膨張弁41による減圧によって得られた中温中圧の気液二相状態の冷媒は、室内機300へと流出する。
 点dから点eのグラフの変化で示されるように、第1室内熱交換器171は、室外機2の膨張弁41から流入した気液二相状態の冷媒を、ファン175によって室内空間から取り込まれた空気との間で熱交換させる。第1室内熱交換器171による熱交換によって得られた気液二相状態の冷媒は、膨張弁142へと流出する。
 室内空間から室内機300に取り込まれた空気は、第1室内熱交換器171による熱交換によって、露点温度以上の範囲内で冷やされる。このように、第1室内熱交換器171による熱交換では、空気の温度変化に寄与する顕熱の交換が主に行われる。
 点eから点fのグラフの変化で示されるように、膨張弁142は、第1室内熱交換器171から流入した中温中圧の気液二相状態の冷媒の圧力を下げる。膨張弁142によって減圧された冷媒は、低温低圧の気液二相状態の冷媒となり、第2室内熱交換器172へと流出する。
 点fから点aのグラフの変化で示されるように、第2室内熱交換器172は、膨張弁142から流入した気液二相状態の冷媒を、第1室内熱交換器171によって熱交換された後の空気との間で熱交換させる。第2室内熱交換器172による熱交換によって空気から吸熱した気液二相状態の冷媒は、ガス冷媒に変化する。第2室内熱交換器172による熱交換によって得られた低温低圧のガス冷媒は、圧縮機10へと流出する。
 室内空間から室内機300に取り込まれた空気は、第2室内熱交換器172による熱交換によって、露点温度未満にまで冷やされる。これにより、室内機300に取り込まれた空気が除湿されて、再び室内空間へと吹き出される。このように、第2室内熱交換器172による熱交換では、空気中の水分の状態変化(除湿)に寄与する潜熱の交換が主に行われる。
 図3に示されるように、膨張弁142が状態Pである場合、第1室内熱交換器171における交換熱量と、第2室内熱交換器172における交換熱量とが概ね同じになる。このため、図4で示されるように、点dから点eのグラフの変化と、点fから点aのグラフの変化とでは、比エンタルピの変化量が概ね同じになる。
 一方、図3に示されるように、膨張弁142が状態Qである場合、第1室内熱交換器171における交換熱量よりも、第2室内熱交換器172における交換熱量の方が大きくなる。このため、図5に示されるように、点dから点eのグラフの変化よりも、点fから点aのグラフの変化の方が、比エンタルピの変化量が大きくなる。
 より具体的には、膨張弁142が状態Qである場合、膨張弁142が概ね閉鎖状態になるため、第2室内熱交換器172を流通する冷媒の温度と室内空間から取り込まれた空気の温度との差がなくなる。このため、第1室内熱交換器171においては冷媒と室内空間から取り込まれた空気との間で熱交換がほとんど行われない。
 図6は、比較例に係る空気調和機100について膨張弁142の開閉状態に対する空気のSHFの変化を示す図である。SHF(Sensible Heat Factor)とは、空気調和機の空調能力を示す指標であり、顕熱比とも称される。SHFは、顕熱と潜熱との合計からなる全熱のうち、顕熱が占める割合で表される。図6においては、横軸によって膨張弁142の開閉状態が示され、縦軸によって室内機300を通過する空気のSHFが示されている。
 図6に示されるように、膨張弁142が状態Pである場合、顕熱の交換が主に行われる第1室内熱交換器171における交換熱量と、潜熱の交換が主に行われる第2室内熱交換器172における交換熱量とが概ね同じになる。このため、空気のSHFについては、全熱に対する顕熱の比率と、全熱に対する潜熱の比率とが概ね同じとなる。たとえば、SHFの値が約0.5になる。
 一方、膨張弁142が状態Qである場合、顕熱の交換が主に行われる第1室内熱交換器171における交換熱量よりも、潜熱の交換が主に行われる第2室内熱交換器172における交換熱量の方が大きくなる。このため、空気のSHFについては、全熱に対する顕熱の比率よりも、全熱に対する潜熱の比率の方が大きくなる。たとえば、SHFの値が約0.5未満になる。さらに、この例のように第1室内熱交換器171において熱交換がほとんど行われない場合、SHFの値は0に近くなる。
 このように、空気調和機100は、膨張弁142の開度を調整することで、顕熱の交換が主に行われる第1室内熱交換器171における熱交換と、潜熱の交換が主に行われる第2室内熱交換器172における熱交換とを制御することができ、これによって、室内機300から室内空間へと吹き出される空気の温度および湿度を制御することができる。
 図7は、比較例に係る空気調和機100について膨張弁142の開閉状態に対する室内機300内に滞留する冷媒量の変化を示す図である。図7においては、横軸によって膨張弁142の開閉状態が示され、縦軸によって第1室内熱交換器171および第2室内熱交換器172の各々に滞留する冷媒量が示されている。
 図7に示されるように、膨張弁142が状態Pである場合よりも、膨張弁142が状態Qである場合の方が、室内機内に滞留する冷媒量が多くなる。特に、膨張弁142が状態Qのように第1室内熱交換器171において熱交換がほとんど行われない場合、大部分の液冷媒が第1室内熱交換器171に滞留する。
 このように、比較例に係る空気調和機100は、第1室内熱交換器171および第2室内熱交換器172の各々における交換熱量を変化させる場合、第1室内熱交換器171および第2室内熱交換器172の各々に流通する冷媒の量を適切な量に調整することができない。特に、比較例に係る空気調和機100は、空気のSHFを低くするような除湿運転を行った場合、大部分の液冷媒が第1室内熱交換器171に滞留する。これにより、比較例に係る空気調和機100は、滞留分を想定した量の冷媒を予め冷媒回路400内に封入する必要があり、コストが増大してしまう。
 そこで、実施の形態に係る空気調和機1は、コストを抑えながら室内空間へと吹き出される空気の温度および湿度を制御することができるように構成されている。以下、実施の形態に係る空気調和機1について具体的に説明する。
 <実施の形態に係る空気調和機の構成>
 図1および図8を参照しながら、実施の形態に係る空気調和機1について説明する。図1は、実施の形態に係る空気調和機1の構成を示す図である。図8は、実施の形態に係る室内機3の構成を示す図である。
 図1に示されるように、空気調和機1は、延長配管113および延長配管123を介して室外機2に接続される室内機3を備える。室内機3は、第1室内熱交換器71と、第2室内熱交換器72と、第1膨張弁42と、第2膨張弁43と、ファン75とを備える。
 室内機3の接続口121は、配管91および配管92によって、第1室内熱交換器71の一端側に接続されている。第1室内熱交換器71の他端側は、配管93によって、第1膨張弁42の一端側に接続されている。第1膨張弁42の他端側は、配管94および配管98によって、室内機3の接続口122に接続されている。
 室内機3の接続口121は、配管91および配管95によって、第2膨張弁43の一端側に接続されている。第2膨張弁43の他端側は、配管96によって、第2室内熱交換器72の一端側に接続されている。第2室内熱交換器72の他端側は、配管97および配管98によって、室内機3の接続口122に接続されている。
 このように、実施の形態に係る空気調和機1においては、接続口121と接続口122との間において、配管92~配管94を含む第1経路と、配管95~配管97を含む第2経路とが並列に接続されている。つまり、接続口121と接続口122との間において、2つの第1室内熱交換器71と第2室内熱交換器72とが並列に接続されている。
 さらに、第1室内熱交換器71と接続口122との間には、第1膨張弁42が設けられている。冷房モードの場合、冷媒の流れ方向における上流側に第1室内熱交換器71が位置し、下流側に第1膨張弁42が位置する。第1膨張弁42は、制御装置6の制御(制御信号C2)に基づき弁を開閉する電子膨張弁である。接続口121と第2室内熱交換器72との間には、第2膨張弁43が設けられている。冷房モードの場合、冷媒の流れ方向における上流側に第2膨張弁43が位置し、下流側に第2室内熱交換器72が位置する。第2膨張弁43は、制御装置6の制御(制御信号C3)に基づき弁を開閉する電子膨張弁である。
 空気調和機1は、温度センサ51と、温度センサ52と、温度センサ53と、温度センサ54と、湿度センサ55とをさらに備える。
 温度センサ51は、膨張弁41と接続口112との間を流通する冷媒の温度を測定し、測定によって得られた温度T1を制御装置6に出力する。温度センサ52は、第2膨張弁43と第2室内熱交換器72との間を流通する冷媒の温度を測定し、測定によって得られた温度T2を制御装置6に出力する。温度センサ53は、第1室内熱交換器71と第1膨張弁42との間を流通する冷媒の温度を測定し、測定によって得られた温度T3を制御装置6に出力する。温度センサ54は、接続口111と圧縮機10との間を流通する冷媒の温度を測定し、測定によって得られた温度T4を制御装置6に出力する。湿度センサ55は、室内機3から吹き出される空気の湿度を測定し、測定によって得られた湿度Hを制御装置6に出力する。
 制御装置6は、制御信号C1を膨張弁41に出力することで、膨張弁41の開度を制御する。制御装置6は、制御信号C2を第1膨張弁42に出力することで、第1膨張弁42の開度を制御する。制御装置6は、制御信号C3を第2膨張弁43に出力することで、第2膨張弁43の開度を制御する。
 図8は、実施の形態に係る室内機3の構成を示す図である。図8に示されるように、室内機3は、室内機3に取り込まれた空気の流れ方向における風上側から風下側にかけてファン75を取り囲むようにして、風上側に第1室内熱交換器71を備えるとともに、風下側に第2室内熱交換器72を備える。第1室内熱交換器71は、室内熱交換器71a、室内熱交換器71b、室内熱交換器71c、および室内熱交換器71dといった複数の室内熱交換器を含む。第2室内熱交換器72は、室内熱交換器72a、室内熱交換器72b、室内熱交換器72c、および室内熱交換器72dといった複数の室内熱交換器を含む。
 ファン75によって室内空間から室内機3へと取り込まれた空気は、第1室内熱交換器71(室内熱交換器71a~71d)を通過した後に第2室内熱交換器72(室内熱交換器72a~71d)を通過して、再び室内空間へと吹き出される。
 なお、図8に示される室内機3は、ファン75としてラインフローファン(登録商標)を備えているが、ファン75として軸流ファンを備えていてもよい。ファン75として軸流ファンが用いられる場合、ファン75は、第1室内熱交換器71および第2室内熱交換器72よりも風上側に配置されてもよい。
 <実施の形態に係る空気調和機による空気の温度および湿度の制御>
 図9~図13を参照しながら、実施の形態に係る空気調和機1による空気の温度および湿度の制御について説明する。
 図9は、実施の形態に係る空気調和機1について第1膨張弁42および第2膨張弁43の開閉状態に対する第1室内熱交換器71および第2室内熱交換器72における交換熱量の変化を示す図である。図9においては、横軸によって第1膨張弁42および第2膨張弁43の開閉状態が示され、縦軸によって第1室内熱交換器71および第2室内熱交換器72の各々における交換熱量が示されている。
 冷房モードにおいて、空気調和機1は、第1膨張弁42および第2膨張弁43の各々の開度を調整することで、室内機3から室内空間へと吹き出される空気の温度および湿度を制御することができる。図9に示されるように、第1膨張弁42が閉状態から開状態へと変化するとともに第2膨張弁43が開状態から閉状態へと変化すると、第1室内熱交換器71の交換熱量が増加する一方で、第2室内熱交換器72の交換熱量が減少する。
 たとえば、第1膨張弁42および第2膨張弁43の各々における開度状態が状態Rである場合、第1室内熱交換器71における交換熱量と、第2室内熱交換器72における交換熱量とが概ね同じになる。状態Rは、第1室内熱交換器71における交換熱量と、第2室内熱交換器72における交換熱量とが同じになるような開度で第1膨張弁42および第2膨張弁43が開いた状態であるとも言える。
 第1膨張弁42が状態Rよりも閉じ、かつ、第2膨張弁43が状態Rよりも開いた状態Sである場合、第1室内熱交換器71における交換熱量よりも、第2室内熱交換器72における交換熱量の方が大きい。
 図10は、実施の形態に係る空気調和機1における冷凍サイクルのp-h線図である。図10においては、室内機3の第1膨張弁42および第2膨張弁43が状態Rまたは状態Sである場合のp-h線図が示されている。図10においては、横軸によって比エンタルピが示され、縦軸によって冷媒の圧力が示されている。
 図10の冷凍サイクルについて、点Aから点Bに至るまでのグラフの変化は、圧縮機10における冷媒の状態変化を示す。点Bから点Cに至るまでのグラフの変化は、室外熱交換器30における冷媒の状態変化を示す。点Cから点Dに至るまでのグラフの変化は、膨張弁41における冷媒の状態変化を示す。点Dから点E1に至るまでのグラフの変化は、第1室内熱交換器71における冷媒の状態変化を示す。点E1から点F1に至るまでのグラフの変化は、第1膨張弁42における冷媒の状態変化を示す。点Dから点E2に至るまでのグラフの変化は、第2膨張弁43における冷媒の状態変化を示す。点E2から点F2に至るまでのグラフの変化は、第2室内熱交換器72における冷媒の状態変化を示す。
 点Aから点Bのグラフの変化で示されるように、圧縮機10は、室内機3から流入したガス冷媒を圧縮することで、ガス冷媒の圧力を上げる。圧縮機10による圧縮によって得られた高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器30へと流出する。
 点Bから点Cのグラフの変化で示されるように、室外熱交換器30は、圧縮機10から流入した高温高圧のガス冷媒を、ファン35によって室外空間から取り込まれた空気との間で熱交換させる。室外熱交換器30による熱交換によって得られた高温高圧の液冷媒は、膨張弁142へと流出する。
 点Cから点Dのグラフの変化で示されるように、膨張弁41は、室外熱交換器30から流入した高温高圧の液冷媒の圧力を下げる。膨張弁41による減圧によって得られた中温中圧の気液二相状態の冷媒は、室内機3へと流出する。
 点Dから点E1のグラフの変化で示されるように、第1室内熱交換器71は、室外機2の膨張弁41から流入した気液二相状態の冷媒を、ファン75によって室内空間から取り込まれた空気との間で熱交換させる。第1室内熱交換器71による熱交換によって空気から吸熱した気液二相状態の冷媒は、ガス冷媒に変化する。第1室内熱交換器71による熱交換によって得られた中温中圧のガス冷媒は、第1膨張弁42へと流出する。
 室内空間から室内機3に取り込まれた空気は、第1室内熱交換器71による熱交換によって、露点温度以上の範囲内で冷やされる。このように、第1室内熱交換器71による熱交換では、空気の温度変化に寄与する顕熱の交換が主に行われる。
 点E1から点F1のグラフの変化で示されるように、第1膨張弁42は、第1室内熱交換器71から流入した中温中圧のガス冷媒の圧力を下げる。第1膨張弁42によって減圧された冷媒は、低温低圧のガス冷媒となり、圧縮機10へと流出する。
 点Dから点E2のグラフの変化で示されるように、第2膨張弁43は、室外機2の膨張弁41から流入した気液二相状態の冷媒の圧力を下げる。第2膨張弁43によって減圧された冷媒は、低温低圧の気液二相状態の冷媒となり、第2室内熱交換器72へと流出する。
 点E2から点F2のグラフの変化で示されるように、第2室内熱交換器72は、第2膨張弁43から流入した気液二相状態の冷媒を、第1室内熱交換器71によって熱交換された後の空気との間で熱交換させる。第2室内熱交換器72による熱交換によって空気から吸熱した気液二相状態の冷媒は、ガス冷媒に変化する。第2室内熱交換器72による熱交換によって得られた低温低圧のガス冷媒は、圧縮機10へと流出する。
 室内空間から室内機3に取り込まれた空気は、第2室内熱交換器72による熱交換によって、露点温度未満にまで冷やされる。これにより、室内機3に取り込まれた空気が除湿されて、再び室内空間へと吹き出される。このように、第2室内熱交換器72による熱交換では、空気中の水分の状態変化(除湿)に寄与する潜熱の交換が主に行われる。
 第1膨張弁42から流出した低温低圧のガス冷媒と、第2室内熱交換器72から流出した低温低圧のガス冷媒とは、配管98において合流し、圧縮機10へと流出する。
 図11は、実施の形態に係る空気調和機1について第1膨張弁42および第2膨張弁43の開閉状態に対する空気のSHFの変化を示す図である。図11においては、横軸によって第1膨張弁42および第2膨張弁43の開閉状態が示され、縦軸によって室内機3を流通する空気のSHFが示されている。
 図11に示されるように、第1膨張弁42および第2膨張弁43が状態Rである場合、顕熱の交換が主に行われる第1室内熱交換器71における交換熱量と、潜熱の交換が主に行われる第2室内熱交換器72における交換熱量とが概ね同じになる。このため、空気のSHFについては、全熱に対する顕熱の比率と、全熱に対する潜熱の比率とが概ね同じとなる。たとえば、SHFの値が約0.5になる。
 一方、第1膨張弁42および第2膨張弁43が状態Sである場合、顕熱の交換が主に行われる第1室内熱交換器71における交換熱量よりも、潜熱の交換が主に行われる第2室内熱交換器72における交換熱量の方が大きくなる。このため、空気のSHFについては、全熱に対する顕熱の比率よりも、全熱に対する潜熱の比率の方が大きくなる。たとえば、SHFの値が0.5未満になる。さらに、この例のように第1室内熱交換器71において熱交換がほとんど行われない場合、SHFの値は0に近くなる。
 このように、空気調和機1は、第1膨張弁42および第2膨張弁43の各々の開度を調整することで、顕熱の交換が主に行われる第1室内熱交換器71における熱交換と、潜熱の交換が主に行われる第2室内熱交換器72における熱交換とを制御することができ、これによって、室内機3から室内空間へと吹き出される空気の温度および湿度を制御することができる。
 図12は、実施の形態に係る空気調和機1について第1膨張弁42および第2膨張弁43の開閉状態に対する室内機3内に滞留する冷媒量の変化を示す図である。図12においては、横軸によって第1膨張弁42および第2膨張弁43の開閉状態が示され、縦軸によって第1室内熱交換器71および第2室内熱交換器72の各々に滞留する冷媒量が示されている。
 図12に示されるように、第1膨張弁42および第2膨張弁43が状態Sである場合と、第1膨張弁42および第2膨張弁43が状態Sである場合とで、室内機3内に滞留する冷媒量は略同じになる。特に、第1膨張弁42および第2膨張弁43が状態Sである場合は、第1膨張弁42および第2膨張弁43が状態Rである場合よりも、第1室内熱交換器71に滞留する冷媒量が減少する。図12においては、比較例に係る空気調和機100の第1室内熱交換器171に滞留する冷媒量も示されているが、実施の形態に係る空気調和機1の第1室内熱交換器71は、比較例に係る空気調和機100の第1室内熱交換器171よりも、滞留する冷媒量を少なくすることができる。
 このように、実施の形態に係る空気調和機1は、第1室内熱交換器71および第2室内熱交換器72の各々における交換熱量を変化させる場合、第1室内熱交換器71および第2室内熱交換器72の各々に流通する冷媒の量を適切な量に調整することができる。特に、実施の形態に係る空気調和機1は、空気のSHFを低くするような除湿運転を行った場合でも、第1室内熱交換器71および第2室内熱交換器72に滞留する冷媒を極力少なくすることができる。これにより、実施の形態に係る空気調和機1は、滞留分を想定した量の冷媒を予め冷媒回路内に封入する必要がなく、コストを抑えながら室内空間へと吹き出される空気の温度および湿度を制御することができる。
 図13は、実施の形態に係る空気調和機1における制御装置6が実行する処理を説明するためのフローチャートである。制御装置6は、メモリ62に格納された制御プログラムを実行することで、図13に示すフローチャートの処理を実行する。このフローチャートの処理は、一定時間ごとに空気調和機1の主制御ルーチンから呼び出されて実行される。なお、図中において、「S」は「STEP」の略称として用いられる。
 制御装置6は、湿度センサ55から取得した室内機3から吹き出される空気の湿度Hが設定値hよりも大きいか否かを判定する(S1)。制御装置6は、湿度Hが設定値h以下である場合(S1でNO)、室外機2の膨張弁41の開度を減少させる(S2)。これにより、空気調和機1は、室内機3に流れる冷媒量を少なくして室内機3における除湿を抑えることで、適切に除湿を行うことができる。
 制御装置6は、湿度Hが設定値hよりも大きい場合(S1でYES)、室外機2の膨張弁41の開度を増加させる(S3)。これにより、空気調和機1は、室内機3に流れる冷媒量を多くして室内機3における除湿を促進させることで、適切に除湿を行うことができる。
 制御装置6は、温度センサ53から取得した第1室内熱交換器71と第1膨張弁42との間を流通する冷媒の温度T3と、温度センサ51から取得した膨張弁41と接続口112との間を流通する冷媒の温度T1との温度差Aを算出する(S4)。
 制御装置6は、算出した温度差Aが設定値aよりも大きいか否かを判定する(S5)。制御装置6は、温度差Aが設定値a以下である場合(S5でNO)、第1膨張弁42の開度を減少させる(S6)。これにより、空気調和機1は、第1室内熱交換器71に流れる冷媒量を少なくして、第1室内熱交換器71において適切に熱交換を行わせることができる。
 制御装置6は、温度差Aが設定値aよりも大きい場合(S5でYES)、第1膨張弁42の開度を増加させる(S7)。たとえば、第1室内熱交換器71と第1膨張弁42との間を流通する冷媒の温度T3が、膨張弁41と接続口112との間を流通する冷媒の温度T1よりも過剰に高い場合、第1室内熱交換器71において過剰に熱交換が行われているおそれがある。このため、制御装置6は、第1膨張弁42の開度を増加させることで、第1室内熱交換器71に流れる冷媒量を多くする。これにより、空気調和機1は、第1室内熱交換器71において適切に熱交換を行わせることができ、第1室内熱交換器71の流出口における過熱度を一定にすることができる。
 制御装置6は、温度センサ54から取得した接続口111と圧縮機10との間を流通する冷媒の温度T4と、温度センサ52から取得した第2膨張弁43と第2室内熱交換器72との間を流通する冷媒の温度T2との温度差Bを算出する(S8)。
 制御装置6は、算出した温度差Bが設定値bよりも大きいか否かを判定する(S9)。制御装置6は、温度差Bが設定値b以下である場合(S9でNO)、第2膨張弁43の開度を減少させる(S10)。たとえば、接続口111と圧縮機10との間を流通する冷媒の温度T4と、第2膨張弁43と第2室内熱交換器72との間を流通する冷媒の温度T2との差が過剰に小さい場合、熱交換が足らずに、液冷媒が圧縮機10へと流出してしまうおそれがある。このため、制御装置6は、第1膨張弁42の開度を減少させることで、第2室内熱交換器72に流れる冷媒量を少なくする。これにより、空気調和機1は、第2室内熱交換器72において適切に熱交換を行わせることができ、液冷媒が圧縮機10へと流出することを極力防止することができる。
 制御装置6は、温度差Bが設定値bよりも大きい場合(S9でYES)、第2膨張弁43の開度を増加させる(S11)。これにより、空気調和機1は、第2室内熱交換器72に流れる冷媒量を多くして、第2室内熱交換器72において適切に熱交換を行わせることができる。S10またはS11の処理の後、制御装置6は、主制御ルーチンに制御を戻す。
 以上のように、空気調和機1は、膨張弁41、第1膨張弁42、および第2膨張弁43の各々を制御することで、室内機3において、冷媒と室内空間から取り込まれた空気とで効率よく熱交換を行いながら、室内空間へと吹き出される空気の温度および湿度を適切に調整することができる。
 (まとめ)
 本開示は、空気調和機1に関する。空気調和機1は、室外機2と、室内機3とを備える。室内機3は、室外機2に接続され、かつ、冷媒が流通するように構成された接続口121と、室外機2に接続され、かつ、冷媒が流通するように構成された接続口122と、接続口121と接続口122との間に設けられた配管92~配管94を含む第1経路と、配管92~配管94と並列に接続口121と接続口122との間に設けられた配管95~配管97を含む第2経路と、第1経路に設けられた第1室内熱交換器71と、第1経路における第1室内熱交換器71と接続口122との間に設けられた第1膨張弁42と、第2経路に設けられた第2室内熱交換器72と、第2経路における第2室内熱交換器72と接続口121との間に設けられた第2膨張弁43とを備える。第1室内熱交換器71は、室内機3に取り込まれた空気の流れ方向における風上側に位置する。第2室内熱交換器72は、室内機に取り込まれた空気の流れ方向における風下側に位置する。
 このような構成を備えることによって、空気調和機1は、第1室内熱交換器71および第2室内熱交換器72の各々における交換熱量を変化させる場合、第1室内熱交換器71および第2室内熱交換器72の各々に流通する冷媒の量を適切な量に調整することができるため、滞留分を想定した量の冷媒を予め冷媒回路内に封入する必要がなく、コストを抑えながら室内空間へと吹き出される空気の温度および湿度を制御することができる。
 好ましくは、空気調和機1は、第1膨張弁42および第2膨張弁43を制御する制御装置6をさらに備える。
 このような構成を備えることによって、空気調和機1は、第1膨張弁42および第2膨張弁43の各々の開度を調整することで、室内機3において、冷媒と室内空間から取り込まれた空気とで効率よく熱交換を行いながら、室内空間へと吹き出される空気の温度および湿度を適切に調整することができる。
 好ましくは、室外機2は、接続口121に接続される接続口112と、接続口122に接続される接続口111と、接続口111から接続口112へと順に配置される、圧縮機10、室外熱交換器30、および膨張弁41とを備える。制御装置6は、膨張弁41をさらに制御する。
 このような構成を備えることによって、空気調和機1は、膨張弁41の開度を調整することで、室内機3に流れる冷媒の量を調整することができ、これによって、室内機3において効率よく熱交換を行うことができる。
 好ましくは、制御装置は、図13のS1~S3に示されるように、室内機3から吹き出される空気の湿度に基づき、膨張弁41を制御する。
 このような構成を備えることによって、空気調和機1は、室内機3から吹き出される空気の湿度に基づき膨張弁41の開度を調整することで、室内機3に流れる冷媒の量を調整することができ、これによって、室内機3において適切に除湿を行わせることができる。
 好ましくは、制御装置は、図13のS4~S7に示されるように、第1室内熱交換器71から流出する冷媒の温度と、膨張弁41から流出する冷媒の温度とに基づき、第1膨張弁42を制御する。
 このような構成を備えることによって、空気調和機1は、第1膨張弁42の開度を調整することで、第1室内熱交換器71に流れる冷媒の量を調整することができ、これによって、第1室内熱交換器71において適切に熱交換を行わせることができる。
 好ましくは、制御装置は、図13のS8~S11に示されるように、圧縮機10に流入する冷媒の温度と、第2膨張弁43から流出する冷媒の温度とに基づき、第2膨張弁43を制御する。
 このような構成を備えることによって、空気調和機1は、第2膨張弁43の開度を調整することで、第2室内熱交換器72に流れる冷媒の量を調整することができ、これによって、第2室内熱交換器72において適切に熱交換を行わせることができる。
 本開示は、他の局面では、空気調和機1の室内機3に関する。室内機3は、室外機2に接続され、かつ、冷媒が流通するように構成された接続口121と、室外機2に接続され、かつ、冷媒が流通するように構成された接続口122と、接続口121と接続口122との間に設けられた配管92~配管94を含む第1経路と、配管92~配管94と並列に接続口121と接続口122との間に設けられた配管95~配管97を含む第2経路と、第1経路に設けられた第1室内熱交換器71と、第1経路における第1室内熱交換器71と接続口122との間に設けられた第1膨張弁42と、第2経路に設けられた第2室内熱交換器72と、第2経路における第2室内熱交換器72と接続口121との間に設けられた第2膨張弁43とを備える。第1室内熱交換器71は、室内機3に取り込まれた空気の流れ方向における風上側に位置する。第2室内熱交換器72は、室内機に取り込まれた空気の流れ方向における風下側に位置する。
 このような構成を備えることによって、室内機3は、第1室内熱交換器71および第2室内熱交換器72の各々における交換熱量を変化させる場合、第1室内熱交換器71および第2室内熱交換器72の各々に流通する冷媒の量を適切な量に調整することができるため、滞留分を想定した量の冷媒を予め冷媒回路内に封入する必要がなく、コストを抑えながら室内空間へと吹き出される空気の温度および湿度を制御することができる。
 今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 1,100 空気調和機、2 室外機、3,300 室内機、4,400 冷媒回路、6 制御装置、10 圧縮機、11 吸入口、12 吐出口、20 四方弁、21,22,23,24,111,112,121,122 接続口、30 室外熱交換器、35,75,175 ファン、41,142 膨張弁、42 第1膨張弁、43 第2膨張弁、51,52,53,54 温度センサ、55 湿度センサ、61 プロセッサ、62 メモリ、71,171 第1室内熱交換器、71a,71b,71c,71d,72a,72b,72c,72d 室内熱交換器、72,172 第2室内熱交換器、81,82,83,84,85,86,91,92,93,94,95,96,97,98,101,102,103,104 配管、113,123 延長配管。

Claims (7)

  1.  空気調和機であって、
     室外機と、
     室内機とを備え、
     前記室内機は、
     前記室外機に接続され、かつ、冷媒が流通するように構成された第1接続口と、
     前記室外機に接続され、かつ、冷媒が流通するように構成された第2接続口と、
     前記第1接続口と前記第2接続口との間に設けられた第1経路と、
     前記第1経路と並列に前記第1接続口と前記第2接続口との間に設けられた第2経路と、
     前記第1経路に設けられた第1室内熱交換器と、
     前記第1経路における前記第1室内熱交換器と前記第2接続口との間に設けられた第1膨張弁と、
     前記第2経路に設けられた第2室内熱交換器と、
     前記第2経路における前記第2室内熱交換器と前記第1接続口との間に設けられた第2膨張弁とを備え、
     前記第1室内熱交換器は、前記室内機に取り込まれた空気の流れ方向における風上側に位置し、
     前記第2室内熱交換器は、前記室内機に取り込まれた空気の流れ方向における風下側に位置する、空気調和機。
  2.  前記第1膨張弁および前記第2膨張弁を制御する制御装置をさらに備える、請求項1に記載の空気調和機。
  3.  前記室外機は、
     前記第1接続口に接続される第3接続口と、
     前記第2接続口に接続される第4接続口と、
     前記第4接続口から前記第3接続口へと順に配置される、圧縮機、室外熱交換器、および第3膨張弁とを備え、
     前記制御装置は、前記第3膨張弁をさらに制御する、請求項2に記載の空気調和機。
  4.  前記制御装置は、前記室内機から吹き出される前記空気の湿度に基づき、前記第3膨張弁を制御する、請求項3に記載の空気調和機。
  5.  前記制御装置は、前記第1室内熱交換器から流出する冷媒の温度と、前記第3膨張弁から流出する冷媒の温度とに基づき、前記第1膨張弁を制御する、請求項3に記載の空気調和機。
  6.  前記制御装置は、前記圧縮機に流入する冷媒の温度と、前記第2膨張弁から流出する冷媒の温度とに基づき、前記第2膨張弁を制御する、請求項3に記載の空気調和機。
  7.  空気調和機の室内機であって、
     室外機に接続され、かつ、冷媒が流通するように構成された第1接続口と、
     前記室外機に接続され、かつ、冷媒が流通するように構成された第2接続口と、
     前記第1接続口と前記第2接続口との間に設けられた第1経路と、
     前記第1経路と並列に前記第1接続口と前記第2接続口との間に設けられた第2経路と、
     前記第1経路に設けられた第1室内熱交換器と、
     前記第1経路における前記第1室内熱交換器と前記第2接続口との間に設けられた第1膨張弁と、
     前記第2経路に設けられた第2室内熱交換器と、
     前記第2経路における前記第2室内熱交換器と前記第1接続口との間に設けられた第2膨張弁とを備え、
     前記第1室内熱交換器は、前記室内機に取り込まれた空気の流れ方向における風上側に位置し、
     前記第2室内熱交換器は、前記室内機に取り込まれた空気の流れ方向における風下側に位置する、室内機。
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