WO2024004063A1

WO2024004063A1 - 空気調和装置

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Publication number: WO2024004063A1
Application number: PCT/JP2022/025874
Authority: WO
Inventors: 誠江上; 達也 ▲雑▼賀
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2022-06-29
Filing date: 2022-06-29
Publication date: 2024-01-04

Abstract

空気調和装置は、冷媒と空気との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発させる蒸発器と、室外機に設けられ、冷媒と空気との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮させる室外凝縮器と、室内機に設けられ、冷媒と空気との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮させる室内凝縮器と、除湿運転時において、蒸発器によって除湿された後、室内凝縮器によって再熱されて室内機から吹き出される空気の吹出温度を検出する吹出温度センサと、吹出温度センサが検出した吹出温度に基づいて、室外凝縮器の凝縮熱量を調整する制御装置と、を備える。

Description

空気調和装置

　本開示は、除湿運転を行う空気調和装置に関する。

　従来、除湿運転を行う空気調和装置が知られている。空気調和装置の室内機は、吸い込んだ空気の水分を蒸発器で除去し、凝縮器で再熱して吹き出すことで空調対象空間における相対湿度を下げる。また、空気調和装置は、室外機に設けられた凝縮器も有し、室外機の凝縮器での凝縮熱量を変化させることで、室内機の凝縮器での凝縮熱量を調整している。特許文献１には、除湿運転を行う空気調和装置が開示されている。特許文献１の空気調和装置は、室内温度を設定温度に近づけることを目的として、室内熱交換器を流れる冷媒の温度に基づいて、室外ファンの回転数などを調整するものである。

特開２００３－１０６７０６号公報

　しかしながら、特許文献１を含め、一般的に空気調和装置では、凝縮器および蒸発器への異物の侵入を防止するフィルタに埃などが付着したりすることなどがある。これらの影響によって、室内機から吹き出される空気の風量が安定しないことがある。この結果、空気調和装置は、室内熱交換器を流れる冷媒の温度に基づいて、室外ファンの回転数を調整した場合であっても、除湿運転時に吹き出される乾燥空気の温度を設定した目標温度に近づけることができず、空間対象空間を過度に冷やしすぎたり、温めすぎたりしてしまう。

　本開示は、上記課題を解決するためのものであり、空気調和装置において、除湿運転時に、設定した目標温度と吹き出される乾燥空気の温度とを近づけることを目的とする。

　本開示に係る空気調和装置は、冷媒と空気との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発させる蒸発器と、室外機に設けられ、冷媒と空気との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮させる室外凝縮器と、室内機に設けられ、冷媒と空気との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮させる室内凝縮器と、除湿運転時において、蒸発器によって除湿された後、室内凝縮器によって再熱されて室内機から吹き出される空気の吹出温度を検出する吹出温度センサと、吹出温度センサが検出した吹出温度に基づいて、室外凝縮器の凝縮熱量を調整する制御装置と、を備える。

　本開示の空気調和装置は、除湿運転時において、温度センサが計測した吹出温度に基づいて、室外凝縮器の凝縮熱量を調整する。空気調和装置は、室内機から吹き出される空気の吹出温度を直接的に計測し、実際の吹出温度に即して室外凝縮器の凝縮熱量を調整することで、除湿運転時に設定した目標温度と吹き出される乾燥空気の温度を近づけることができる。

実施の形態１に係る空気調和装置を示す回路図である。実施の形態１に係る空気調和装置の機能ブロック図である。実施の形態１に係る室外制御装置の一構成例を示すハードウェア構成図である。実施の形態１に係る室外制御装置の一構成例を示すハードウェア構成図である。実施の形態１に係る室外制御装置の動作を示すフローチャートである。実施の形態２に係る空気調和装置を示す回路図である。実施の形態２に係る空気調和装置の機能ブロック図である。実施の形態２に係る室外制御装置の動作を示すフローチャートである。室外ファンの最小出力を説明するための図である。実施の形態３に係る第１の制御パターンを説明するための図である。実施の形態３に係る第２の制御パターンを説明するための図である。実施の形態３に係る室外制御装置の動作を示すフローチャートである。

　以下、図面に基づいて実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、明細書全文に示す構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。更に、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１．
　図１は、実施の形態１に係る空気調和装置１の回路図である。実施の形態１の空気調和装置１は、居室などの空調対象空間において乾燥空気を吹き出して、相対湿度を下げる除湿運転を行うものである。図１に示すように、空気調和装置１は、室外機２および室内機３を備えている。室外機２は、例えば、空調対象空間の外に設置されている。室内機３は、例えば、空調対象空間に設置されている。詳細は後述するが、空気調和装置１は、室内機３に吸い込んだ空気を蒸発器１７で除湿した後、室内凝縮器１４で再熱して吹き出すことで、除湿運転を行う。この際に、室外機２の室外凝縮器１２における凝縮熱量を変動させることで、室内凝縮器１４における凝縮熱量、延いては吹出温度Ｔｏが調整される。

　室外機２は、室外凝縮器１２、室外ファン１３、および室外制御装置２１を備える。室外凝縮器１２は、例えばフィンチューブ式の熱交換器である。室外凝縮器１２は、室外ファン１３によって供給される空気と冷媒との間で熱交換を行う。室外凝縮器１２は、除湿運転時に圧縮機１１から吐出されたガス状態の冷媒を凝縮して気液二相状態に変化させる。

　室外ファン１３は、室外機２の周辺の空気を室外凝縮器１２に供給する。室外ファン１３は、例えば、インバータ式であり、室外制御装置２１によって室外ファン１３のモータ（図示せず）への出力が制御される。以下では、室外ファン１３のモータへの出力を室外ファン出力と称することがある。室外ファン出力が制御されることで、室外ファン１３の回転数および風量が増減し、室外凝縮器１２の凝縮能力が調整される。

　室外制御装置２１は、室外ファン出力を制御する。室外制御装置２１の具体的な構成、および制御内容の説明は後述する。

　室内機３は、圧縮機１１、室内凝縮器１４、室内ファン１５、膨張弁１６、蒸発器１７、および室内制御装置２２を有している。圧縮機１１は、低温且つ低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して高温且つ高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１１は、例えば容量が制御可能なインバータタイプの圧縮機１１である。

　室内凝縮器１４は、例えばフィンチューブ式の熱交換器である。室内凝縮器１４は、室内ファン１５によって供給される空気と冷媒との間で熱交換を行う。室内凝縮器１４は、除湿運転時に室外凝縮器１２から流出した気液二相状態の冷媒を更に凝縮して液化させる。

　室内ファン１５は、室内機３の周辺の空気を室内凝縮器１４に供給する。室内ファン１５は、例えば、クロスフローファンである。室内ファン１５は、例えば、インバータ式であり、室内制御装置２２によって室内ファン１５のモータ（図示せず）への出力が制御される。以下では、室内ファン１５のモータへの出力を室内ファン出力と称することがある。室内ファン出力が制御されることで、室内ファン１５の回転数および風量が増減し、室内凝縮器１４の凝縮能力が調整される。

　膨張弁１６は、例えば、開度が可変に制御される電子式膨張弁である。膨張弁１６は、室内凝縮器１４から流出する冷媒を減圧して膨張させる。

　蒸発器１７は、例えばフィンチューブ式の熱交換器である。蒸発器１７は、室内機３に吸い込まれた空気と冷媒との間で熱交換を行う。蒸発器１７は、膨張弁１６から流出した冷媒を蒸発させてガス化させる。

　室内制御装置２２は、圧縮機１１の運転周波数、膨張弁１６の開度、および室内ファン出力を制御する。室内制御装置２２は、有線または無線によって、室外制御装置２１と通信可能に接続されている。室内制御装置２２の具体的な構成、および制御内容の説明は後述する。

　圧縮機１１と、室外凝縮器１２と、室内凝縮器１４と、膨張弁１６と、蒸発器１７とが冷媒配管４によってこの順番で環状に接続されることで、冷媒回路５が構成されている。

　また、空気調和装置１は、冷媒温度センサ３１、湿度センサ３２、吸込温度センサ３３、および吹出温度センサ３４を有している。冷媒温度センサ３１は、冷媒配管４において、室外機２内部の室外凝縮器１２の下流側の位置、つまり室外凝縮器１２と室内凝縮器１４との間の位置に取り付けられ、冷媒配管４を流れる冷媒の凝縮温度ＣＴを検出する。冷媒温度センサ３１は、検出した凝縮温度ＣＴを室外制御装置２１に送信する。

　湿度センサ３２は、室内機３内部に空気を吸い込む吸込口（図示せず）に設けられ、室内機３に吸い込まれる空気の湿度を検出する。以下では、室内機３に吸い込まれる空気の湿度を吸込湿度Ｒｉｎと称する。湿度センサ３２は、検出した吸込湿度Ｒｉｎを室内制御装置２２に送信する。

　吸込温度センサ３３は、吸込口に設けられ、室内機３に吸い込まれる空気の温度を検出する。以下では、室内機３に吸い込まれる空気の温度を吸込温度Ｔｉｎと称する。吸込温度センサ３３は、検出した吸込温度Ｔｉｎを室内制御装置２２に送信する。

　吹出温度センサ３４は、室内機３外部に空気を吹き出す吹出口（図示せず）に設けられ、蒸発器１７および室内凝縮器１４において冷媒との間で熱交換され、室内機３から吹き出す空気の温度を検出する。以下では、室内機３から吹き出す空気の温度を吹出温度Ｔｏと称する。吹出温度センサ３４は、検出した吹出温度Ｔｏを室内制御装置２２に送信する。

　ここで、空気調和装置１が除湿運転を行う際の冷媒回路５を構成する各機器の動作、および冷媒の状態について説明する。先ず、圧縮機１１に吸入された冷媒は、圧縮機１１によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。圧縮機１１から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、室外凝縮器１２に流入する。室外凝縮器１２に流入した冷媒は、室外ファン１３によって送られる室外空気と熱交換されて凝縮し、気液二相の状態に変化する。気液二相状態の冷媒は、室内凝縮器１４に流入する。室内凝縮器１４に流入した気液二相の状態の冷媒は、室内ファン１５によって送られる室内空気と熱交換されて凝縮し、液化する。この際に、蒸発器１７で冷媒と熱交換され除湿された室内空気が室内凝縮器１４で再熱および加温されて乾燥空気として室内に吹き出されることで、室内における相対湿度が下がる。

　液状態の冷媒は、膨張弁１６に流入し、減圧および膨張されて、低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。気液二相状態の冷媒は、蒸発器１７に流入する。蒸発器１７に流入した冷媒は、室内機３の内部に吸い込まれた室内空気と熱交換されて蒸発し、ガス化する。この際に、室内の内部に吸い込まれた室内空気は、水分が除去され、除湿される。その後、蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、圧縮機１１に吸入される。

　図２は、実施の形態１に係る空気調和装置１の機能ブロック図である。図２に示すように、室内制御装置２２は、湿度センサ３２が検出した吸込湿度Ｒｉｎ、吸込温度センサ３３が検出した吸込温度Ｔｉｎに基づいて、圧縮機１１、室内ファン１５、および膨張弁１６を制御する。また、室外制御装置２１と室内制御装置２２とは、通信可能に接続されている。これにより、室外制御装置２１と室内制御装置２２との間で、各センサが検出した情報、ならびに室外ファン１３、圧縮機１１、室内ファン１５、および膨張弁１６の制御状態を共有することができる。つまり、室外制御装置２１は、室内制御装置２２が取得する情報を受信し、受信した情報に基づいて室内制御装置２２に接続された機器を制御することができる。同様に、室内制御装置２２は、室外制御装置２１が取得する情報を受信し、受信した情報に基づいて室外制御装置２１に接続された機器を制御することができる。特に、室外制御装置２１は、室内制御装置２２から受信した吹出温度Ｔｏ、ならびに冷媒温度センサ３１が検出した凝縮温度ＣＴに基づいて、室外ファン１３を制御する。

　室外ファン１３の制御について詳しく説明する。室内制御装置２２は、吹出温度センサ３４が計測した吹出温度Ｔｏを取得し、室外制御装置２１に送信する。室内制御装置２２は、この動作を除湿運転中に周期的に繰り返す。室外制御装置２１は、吹出温度Ｔｏに対する目標温度Ｔｍを設定する。目標温度Ｔｍは、空気調和装置１のリモコン（図示せず）を介してユーザが設定した温度である。または、目標温度Ｔｍは、現在の室内温度である。室内温度は吸込温度センサ３３が検出した吸込温度Ｔｉｎに相当する。

　室外制御装置２１は、室内制御装置２２から受信した吹出温度Ｔｏと目標温度Ｔｍとの比較結果に基づいて、吹出温度Ｔｏが目標温度Ｔｍに近づくように、室外ファン出力を決定する。具体的に、先ず、室外制御装置２１は、室外ファン出力を変更する必要があるか否かを判定する。室外制御装置２１は、制御時点の吹出温度Ｔｏが目標温度Ｔｍ［℃］±ａ［Ｋ］の範囲外の場合、室外ファン出力を変更する必要があると判定する。ａは、目標温度Ｔｍに対して定められた許容範囲である。室外制御装置２１は、室外ファン出力を変更する場合、室外ファン出力を上げるかまたは下げるかを判定する。例えば、吹出温度Ｔｏが目標温度の下限値Ｔｍ－ａよりも低い場合、室内凝縮器１４で処理される凝縮熱量が過少な状態である。このため、室外ファン出力を下げて、室外ファン１３の風量を減少させることで、室外凝縮器１２と室内凝縮器１４との凝縮熱量の合計のうち、室外凝縮器１２での凝縮熱量の割合を小さくし、吹出温度Ｔｏを上げる。一方、吹出温度Ｔｏが目標温度の上限値Ｔｍ＋ａよりも高い場合、室内凝縮器１４で処理される凝縮熱量が過多な状態である。このため、室外ファン出力を上げて、室外ファン１３の風量を増加させることで、室外凝縮器１２と室内凝縮器１４との凝縮熱量の合計のうち、室外凝縮器１２での凝縮熱量の割合を大きくし、吹出温度Ｔｏを下げる。なお、ここでは圧縮機１１の運転周波数および膨張弁１６の開度は変更しないものとする。

　室外制御装置２１は、室外ファン出力を上げる場合および下げる場合のそれぞれにおいて、室外ファン出力を調整することができるか否かを判定する。室外ファン出力を下げることができるか否かは、制御時点の凝縮温度ＣＴが、凝縮温度の上限値ＣＴｍａｘから裕度ｂを引いた上許容値ＣＴｍａｘ－ｂを下回るか否かによって判定される。室外ファン出力を上げることができるか否かは、制御時点の凝縮温度ＣＴが、凝縮温度の下限値ＣＴｍｉｎに裕度ｃを加えた下許容値ＣＴｍｉｎ＋ｃを上回るか否かによって判定される。

　ここで、室外制御装置２１のハードウェアの一例を説明する。なお、室内制御装置２２のハードウェアについては、室内制御装置２２と同様の構成を採ることができる。したがって、以下では、室内制御装置２２については、図示および詳細な説明を省略する。図３は、実施の形態１に係る室外制御装置２１の一構成例を示すハードウェア構成図である。室外制御装置２１の各種機能がハードウェアで実行される場合、室外制御装置２１は、図３に示すように、処理回路４１で構成される。図２に示した室外制御装置２１の各機能は、処理回路４１により実現される。

　各機能がハードウェアで実行される場合、処理回路４１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ４２、並列プログラム化したプロセッサ４２、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものに該当する。

　また、室外制御装置２１の別のハードウェアの一例を説明する。図４は、実施の形態１に係る室外制御装置２１の一構成例を示すハードウェア構成図である。室外制御装置２１の各種機能がソフトウェアで実行される場合、室外制御装置２１は、図４に示すように、ＣＰＵ等のプロセッサ４２およびメモリ４３で構成される。室外制御装置２１の各機能は、プロセッサ４２およびメモリ４３により実現される。図４は、プロセッサ４２およびメモリ４３が互いにバス４４を介して通信可能に接続されることを示している。

　各機能がソフトウェアで実行される場合、室外制御装置２１の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ４３に格納される。プロセッサ４２は、メモリ４３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、室外制御装置２１の機能を実現する。

　メモリ４３として、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）およびＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）等の不揮発性の半導体メモリが用いられる。また、メモリ４３として、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）の揮発性の半導体メモリが用いられてもよい。更に、メモリ４３として、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）、ＭＤ（Ｍｉｎｉ　Ｄｉｓｃ）およびＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）等の着脱可能な記録媒体が用いられてもよい。

　図５は、実施の形態１に係る室外制御装置２１の動作を示すフローチャートである。図５に基づいて、実施の形態１における室外凝縮器１２の凝縮熱量の調整手順について説明する。室外制御装置２１は、吹出温度Ｔｏが目標温度の下限値Ｔｍ－ａ以上且つ目標温度の上限値Ｔｍ＋ａ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１）。制御時点の吹出温度Ｔｏが目標温度の下限値Ｔｍ－ａ以上且つ目標温度の上限値Ｔｍ＋ａ以下である場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、現在の室外ファン１３の風量を維持する。

　吹出温度Ｔｏが目標温度の下限値Ｔｍ－ａ未満、または目標温度の上限値Ｔｍ＋ａ超である場合（ステップＳ１：ＮＯ）、室外制御装置２１は、吹出温度Ｔｏが目標温度の下限値Ｔｍ－ａ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２）。吹出温度Ｔｏが目標温度の下限値Ｔｍ－ａ未満である場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、制御時点の凝縮温度ＣＴが凝縮温度の上許容値ＣＴｍａｘ－ｂ未満であるか否かを判定する（ステップＳ３）。

　制御時点の凝縮温度ＣＴが凝縮温度の上許容値ＣＴｍａｘ－ｂ未満である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、室外ファン出力を下げて、室外ファン１３の風量を減少させる（ステップＳ４）。これにより、室外凝縮器１２での凝縮熱量の割合が小さくなり、吹出温度Ｔｏが上がる。そして、室外制御装置２１は、室外ファン出力を下げた後の経過時間が調整時間以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。室外ファン出力を下げた後の経過時間が調整時間以上である場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、処理を終了する。調整時間は、室外ファン１３の風量が頻繁に変更されて冷媒回路５が不安定になることを避けるために設定されている。室外ファン出力を下げた後の経過時間が調整時間未満である場合（ステップＳ５：ＮＯ）、室外制御装置２１は、室外ファン出力を下げた後の経過時間が調整時間以上になるまで、ステップＳ５の処理を繰り返す。

　制御時点の凝縮温度ＣＴが凝縮温度の上許容値ＣＴｍａｘ－ｂ以上である場合（ステップＳ３：ＮＯ）、室外制御装置２１は、現在の室外ファン１３の風量を維持する。

　吹出温度Ｔｏが目標温度の上限値Ｔｍ＋ａ超である場合（ステップＳ２：ＮＯ）、室外制御装置２１は、制御時点の凝縮温度ＣＴが凝縮温度の下許容値ＣＴｍｉｎ＋ｃ超であるか否かを判定する（ステップＳ６）。

　制御時点の凝縮温度ＣＴが凝縮温度ＣＴの許容値ＣＴｍｉｎ＋ｃ超である場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、室外ファン出力を上げて、室外ファン１３の風量を増加させる（ステップＳ７）。これにより、室外凝縮器１２での凝縮熱量の割合が大きくなり、吹出温度Ｔｏが下がる。そして、室外制御装置２１は、室外ファン出力を上げた後の経過時間が調整時間以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。室外ファン出力を上げた後の経過時間が調整時間以上である場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、処理を終了する。室外ファン出力を上げた後の経過時間が調整時間未満である場合（ステップＳ８：ＮＯ）、室外制御装置２１は、室外ファン出力を上げた後の経過時間が調整時間以上になるまで、ステップＳ８の処理を繰り返す。

　制御時点の凝縮温度ＣＴが凝縮温度の下許容値ＣＴｍｉｎ＋ｃ以下である場合（ステップＳ６：ＮＯ）、室外制御装置２１は、現在の室外ファン１３の風量を維持する。

　以上のように、実施の形態１によれば、除湿運転時において、温度センサが計測した吹出温度Ｔｏに基づいて、室外凝縮器１２の凝縮熱量を調整する。空気調和装置１は、室内機３から吹き出される空気の吹出温度Ｔｏを直接的に計測し、実際の吹出温度Ｔｏに即して室外凝縮器１２の凝縮熱量を調整することで、除湿運転時に、設定した目標温度Ｔｍと吹き出される乾燥空気の温度とを近づけることができる。

　また、実施の形態１によれば、吹き出される乾燥空気の温度が目標温度Ｔｍに近い値で安定する。このため、圧縮機１１の起動および停止を室内温度に基づいて制御する場合、圧縮機１１の起動および停止を繰り返す発停運転の頻度を少なくし、省エネに資することができる。

　実施の形態２．
　実施の形態２は、伝熱面積を変更することで、室外凝縮器１２の凝縮熱量を調整する点で実施の形態１と相違する。実施の形態２では、実施の形態１と同一の部分は同一の符合を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

　図６は、実施の形態２に係る空気調和装置１の回路図である。図６に示すように、実施の形態２の室外凝縮器１２Ａは、第１凝縮部１２ａおよび第２凝縮部１２ｂからなる。冷媒配管４は、第１凝縮部１２ａおよび第２凝縮部１２ｂの上流の位置で第１凝縮部１２ａ側と、第２凝縮部１２ｂ側とに分岐し、第１凝縮部１２ａおよび第２凝縮部１２ｂの下流の位置で再び結合している。冷媒配管４の第２凝縮部１２ｂ側の分岐部分のうち、第２凝縮部１２ｂの上流の位置には、電磁弁１８が取り付けられている。電磁弁１８は、第２凝縮部１２ｂに冷媒を流入させる開状態と、第２凝縮部１２ｂへの冷媒の流通を遮断する閉状態とを切り替える機能を有する。電磁弁１８がとっている開状態または閉状態の何れかの状態のことを開閉状態と称する。室外制御装置２１は、電磁弁１８の開閉状態を切り替えることで、室外凝縮器１２Ａの伝熱面積が実質的に変更する。実施の形態２では、圧縮機１１と、室外凝縮器１２Ａと、並列する室内凝縮器１４の第１凝縮部１２ａ、ならびに電磁弁１８および室内凝縮器１４の第２凝縮部１２ｂと、膨張弁１６と、蒸発器１７とが冷媒配管４によってこの順番で環状に接続されることで、冷媒回路５が構成されている。

　図７は、実施の形態２に係る空気調和装置１の機能ブロック図である。図７に示すように、室外制御装置２１は、吹出温度センサ３４が検出した吹出温度Ｔｏ、および冷媒温度センサ３１が検出した凝縮温度ＣＴに基づいて、電磁弁１８を制御する。なお、室外制御装置２１は、冷媒温度センサ３１が検出した凝縮温度ＣＴに基づいて、室外ファン１３を制御する。

　電磁弁１８の制御について詳しく説明する。実施の形態２では、実施の形態１で説明した室外ファン出力の制御に代わって、電磁弁１８の開閉状態を切り替えることで、室外機２の凝縮熱量を調整する。つまり、吹出温度Ｔｏが目標温度の下限値Ｔｍ－ａよりも低い際に、電磁弁１８が開状態である場合は、電磁弁１８を閉状態にして、第２凝縮部１２ｂに流通する冷媒を遮断する。これにより、第１凝縮部１２ａでのみ熱交換が行われ、室外凝縮器１２Ａと室内凝縮器１４との凝縮熱量の合計のうち、室外凝縮器１２Ａでの凝縮熱量の割合が、電磁弁１８が開状態であるときよりも相対的に小さくなり、吹出温度Ｔｏが上がる。一方、吹出温度Ｔｏが目標温度の上限値Ｔｍ＋ａよりも高い際に、電磁弁１８が閉状態である場合、室外制御装置２１は、電磁弁１８を開状態にして、第２凝縮部１２ｂに冷媒を流通させる。これにより、第１凝縮部１２ａおよび第２凝縮部１２ｂの両方で熱交換が行われ、室外凝縮器１２Ａと室内凝縮器１４との凝縮熱量の合計のうち、室外凝縮器１２Ａでの凝縮熱量の割合が、電磁弁１８が閉状態であるときよりも相対的に大きくなり、吹出温度Ｔｏが下がる。

　室外制御装置２１は、電磁弁１８を閉状態にする場合および開状態にする場合のそれぞれにおいて、室外ファン出力を調整することができるか否かを判定する。電磁弁１８を閉状態にすることができるか否かは、制御時点の凝縮温度ＣＴが、凝縮温度の上許容値ＣＴｍａｘ－ｂを下回るか否かによって判定される。電磁弁１８を開状態にすることができるか否かは、制御時点の凝縮温度ＣＴが、凝縮温度の下許容値ＣＴｍｉｎ＋ｃを上回るか否かによって判定される。

　図８は、実施の形態２に係る室外制御装置２１の動作を示すフローチャートである。図８に基づいて、実施の形態２における室外凝縮器１２Ａの凝縮熱量の調整手順について説明する。室外制御装置２１は、吹出温度Ｔｏが目標温度の下限値Ｔｍ－ａ以上且つ目標温度の上限値Ｔｍ＋ａ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１）。制御時点の吹出温度Ｔｏが目標温度の下限値Ｔｍ－ａ以上且つ目標温度の上限値Ｔｍ＋ａ以下である場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、現在の電磁弁１８の開閉状態を維持する。

　制御時点の凝縮温度ＣＴが凝縮温度の上許容値ＣＴｍａｘ－ｂ未満である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、電磁弁１８が開状態であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。電磁弁１８が閉状態である場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、現在の電磁弁１８の開閉状態を維持する。電磁弁１８が開状態である場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、電磁弁１８を閉じて、第２凝縮部１２ｂに流通する冷媒を遮断する（ステップＳ１２）。これにより、室外凝縮器１２Ａでの凝縮熱量の割合が電磁弁１８を開状態にしている場合よりも小さくなり、吹出温度Ｔｏが上がる。

　制御時点の凝縮温度ＣＴが凝縮温度の上許容値ＣＴｍａｘ－ｂ以上である場合（ステップＳ３：ＮＯ）、室外制御装置２１は、現在の電磁弁１８の開閉状態を維持する。

　制御時点の凝縮温度ＣＴが凝縮温度の下許容値ＣＴｍｉｎ＋ｃ超である場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、電磁弁１８が閉状態であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。電磁弁１８が開状態である場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、現在の電磁弁１８の開閉状態を維持する。電磁弁１８が閉状態である場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、電磁弁１８を開けて、第２凝縮部１２ｂに冷媒を流通させる（ステップＳ１４）。これにより、室外凝縮器１２Ａでの凝縮熱量の割合が電磁弁１８を閉状態にしている場合よりも大きくなり、吹出温度Ｔｏが下がる。

　制御時点の凝縮温度ＣＴが凝縮温度の下許容値ＣＴｍｉｎ＋ｃ以下である場合（ステップＳ６：ＮＯ）、室外制御装置２１は、現在の電磁弁１８の開閉状態を維持する。

　以上のように、実施の形態２においても、除湿運転時において、温度センサが計測した吹出温度Ｔｏに基づいて、室外凝縮器１２Ａの凝縮熱量を調整する。空気調和装置１は、室内機３から吹き出される空気の吹出温度Ｔｏを直接的に計測し、実際の吹出温度Ｔｏに即して室外凝縮器１２Ａの凝縮熱量を調整することで、除湿運転時に吹き出される乾燥空気の温度を安定させることができる。

　実施の形態３．
　実施の形態３は、実施の形態１で説明した室外ファン１３による室外凝縮器１２の凝縮熱量の調整、および実施の形態２で説明した伝熱面積の変更による室外凝縮器１２Ａの凝縮熱量の調整、の両方を組み合わせている。実施の形態３では、実施の形態１および２と同一の部分は同一の符合を付して説明を省略し、実施の形態１および２との相違点を中心に説明する。

　実施の形態３の空気調和装置１Ａの冷媒回路５の構成自体は、実施の形態２と同様であるため、回路図の図示は省略する。室外制御装置２１は、吹出温度センサ３４が検出した吹出温度Ｔｏ、および冷媒温度センサ３１が検出した凝縮温度ＣＴに基づいて、室外ファン１３および電磁弁１８を制御する。

室外ファン１３および電磁弁１８の制御について詳しく説明する。実施の形態３では、実施の形態１で説明した室外ファン出力の制御と、実施の形態２で説明した電磁弁１８の開閉状態の切り替えの両方を行うことで、室外機２の凝縮熱量を調整する。室外制御装置２１は、室外ファン１３および電磁弁１８の制御に関して、第１の制御パターンおよび第２の制御パターンを行う。先ず、第１の制御パターンについて説明する。吹出温度Ｔｏが目標温度の下限値Ｔｍ－ａよりも低い際に、電磁弁１８が開状態であって室外ファン出力が最小ではない場合は、室外ファン出力を下げて、室外ファン１３の風量を減少させる（図１０の点Ａから点Ｂ）。また、吹出温度Ｔｏが目標温度の下限値Ｔｍ－ａよりも低い際に、電磁弁１８が開状態且つ室外ファン出力が最小の場合は、電磁弁１８を閉状態にして、第２凝縮部１２ｂに流通する冷媒を遮断する（図１０の点Ｂから点Ｃ）。このように、吹出温度Ｔｏが目標温度の下限値Ｔｍ－ａよりも低い場合には、先ず室外ファン出力を下げ、室外ファン出力が下げられない場合に電磁弁１８を閉じる。これにより、室外凝縮器１２Ａと室内凝縮器１４との凝縮熱量の合計のうち、室外凝縮器１２Ａでの凝縮熱量の割合が小さくなり、吹出温度Ｔｏが上がる。

最小の室外ファン出力について補足する。図９は、室外ファンの最小出力を説明するための図である。図９に示すように、室外ファン出力は、０～１００％の間の全ての範囲で任意に設定できるわけではない。具体的に、０％から所定の出力値未満の範囲では、室外凝縮器１２Ａの凝縮能力の調整を行うことができないため、この範囲に含まれる値を室外ファン出力の設定値にすることができない。最小の室外ファン出力値とは、この所定の出力値を指している。室外ファン出力を小さくして、吹出温度を高くする場合、室外ファン出力が最小の出力に達すると、室外ファン１３のみによってはこれ以上の吹出温度の調整はできなくなる。特に外気が低い冬場などでは、少しの風量でも凝縮能力が大きくなるため、調整ができない範囲が大きくなる。

　一方、吹出温度Ｔｏが目標温度の上限値Ｔｍ＋ａよりも高い際に、電磁弁１８が閉状態であって室外ファン出力が閾値未満である場合は、室外ファン出力を上げて、室外ファン１３の風量を増加させる（図１０の点Ｃから点Ｄ）。この際に、点Ｄで表される調整後の室外ファン出力は、点Ｂにおける凝縮能力と同等の凝縮能力が得られるように設定されたものである。また、吹出温度Ｔｏが目標温度の上限値Ｔｍ＋ａよりも高い際に、電磁弁１８が閉状態且つ室外ファン出力が閾値以上の場合は、電磁弁１８を開状態にして、第２凝縮部１２ｂに冷媒を流通させる（図１０の点Ｄから点Ｅ）。なお、室外ファン出力の閾値とは、電磁弁１８が閉状態の際に、図１０の点Ｂにおける凝縮能力よりも大きな凝縮能力が得られる任意の室外ファン出力の値であって、例えば、室外ファン１３が動作の安定を確保するための許容値を考慮した上での最高の回転数で動作する出力を示す値である。このように、吹出温度Ｔｏが目標温度の上限値Ｔｍ＋ａよりも高い場合には、先ず室外ファン出力を上げ、室外ファン出力が上げられない場合に電磁弁１８を開ける。これにより、室外凝縮器１２Ａと室内凝縮器１４との凝縮熱量の合計のうち、室外凝縮器１２Ａでの凝縮熱量の割合が大きくなり、吹出温度Ｔｏが下がる。

図１１は、実施の形態３に係る第２の制御パターンを説明するための図である。第２の制御パターンでは、電磁弁１８が開状態の際に室外ファン出力を最小にしたとき、電磁弁１８を閉状態にし、同時に室外ファン出力を大きくする（図１１の点Ｂから点Ｄ）。この際に、点Ｄで表される調整後の室外ファン出力は、点Ｂにおける凝縮能力と同等の凝縮能力が得られるように設定されたものである。電磁弁１８が閉状態のときに、吹出温度を上げる場合、室外ファン出力を最小の出力まで低下させ、凝縮能力を下げる（図１１の点Ｄから点Ｃ）。電磁弁１８が閉状態のときに、吹出温度を下げる場合、室外ファン出力を上げて、凝縮能力を上げる（図１１の点Ｄから点Ｆ）。そして、電磁弁１８が閉状態の際に、室外ファン出力を上げて、室外ファン出力が閾値に達した場合、電磁弁１８を開状態にし、同時に室外ファン出力を小さくする（図１１の点Ｆから点Ｇ）。この際に、点Ｇで表される調整後の室外ファン出力は、点Ｆにおける凝縮能力と同等の凝縮能力が得られるように設定されたものである。

第１の制御パターンにおいては、電磁弁１８の切替と室外ファン１３の出力の変更とのタイミングをリンクさせないため、制御が容易である。一方で、電磁弁１８を切り替える、点Ｂから点Ｃへの遷移、および点Ｄから点Ｅへの遷移で凝縮能力の変化が不連続となるため、第２の制御パターンと比較して無駄がある。また、第２の制御パターンにおいては、制御が複雑になるものの、電磁弁１８を切り替える、点Ｂから点Ｃへの遷移、および点Ｆから点Ｇへの遷移で凝縮能力の変化が連続的であるため、無駄なく調整することができる。このため、第２の制御パターンでは、周囲環境が変化しても、安定ポイント到達までの時間が早い。

　図１２は、実施の形態３に係る室外制御装置２１の動作を示すフローチャートである。図１２に基づいて、実施の形態３における室外凝縮器１２Ａの凝縮熱量の調整手順について説明する。ここでは、第１の制御パターンについて説明する。室外制御装置２１は、吹出温度Ｔｏが目標温度の下限値Ｔｍ－ａ以上且つ目標温度の上限値Ｔｍ＋ａ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１）。制御時点の吹出温度Ｔｏが目標温度の下限値Ｔｍ－ａ以上且つ目標温度の上限値Ｔｍ＋ａ以下である場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、現在の室外ファン出力および電磁弁１８の開閉状態を維持する。

　制御時点の凝縮温度ＣＴが凝縮温度の上許容値ＣＴｍａｘ－ｂ未満である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、電磁弁１８が開状態且つ室外ファン出力が最小であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。電磁弁１８が閉状態である場合、または室外ファン出力が最小ではない場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、室外制御装置２１は、室外ファン出力を下げる（ステップＳ２２）。そして、室外制御装置２１は、室外ファン出力を下げた後の経過時間が調整時間以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。室外ファン出力を下げた後の経過時間が調整時間以上である場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、処理を終了する。電磁弁１８の開閉状態を切り替えた後の経過時間が調整時間未満である場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、室外制御装置２１は、電磁弁１８の開閉状態を切り替えた後の経過時間が調整時間以上になるまで、ステップＳ２３の処理を繰り返す。

　電磁弁１８が開状態且つ室外ファン出力が最小である場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、電磁弁１８を閉じて、第２凝縮部１２ｂに流通する冷媒を遮断する（ステップＳ２４）。以上のステップＳ２１～Ｓ２４の処理によって、室外凝縮器１２Ａでの凝縮熱量の割合が小さくなり、吹出温度Ｔｏが上がる。

　制御時点の凝縮温度ＣＴが凝縮温度の上許容値ＣＴｍａｘ－ｂ以上である場合（ステップＳ３：ＮＯ）、室外制御装置２１は、現在の室外ファン出力および電磁弁１８の開閉状態を維持する。

　制御時点の凝縮温度ＣＴが凝縮温度の下許容値ＣＴｍｉｎ＋ｃ超である場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、電磁弁１８が閉状態且つ室外ファン出力が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。電磁弁１８が開状態である場合、または室外ファン出力が閾値未満である場合（ステップＳ２５：ＮＯ）、室外制御装置２１は、室外ファン出力を上げる（ステップＳ２６）。そして、室外制御装置２１は、室外ファン出力を上げた後の経過時間が調整時間以上であるか否かを判定する（ステップＳ２７）。室外ファン出力を上げた後の経過時間が調整時間以上である場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、処理を終了する。室外ファン出力を上げた後の経過時間が調整時間未満である場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、室外制御装置２１は、室外ファン出力を上げた後の経過時間が調整時間以上になるまで、ステップＳ２７の処理を繰り返す。

　電磁弁１８が閉状態且つ室外ファン出力が閾値以上である場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、室外制御装置２１は、電磁弁１８を開けて、第２凝縮部１２ｂに冷媒を流通させる（ステップＳ２８）。ステップＳ２５～Ｓ２８の処理によって、室外凝縮器１２Ａでの凝縮熱量の割合が大きくなり、吹出温度Ｔｏが下がる。

　制御時点の凝縮温度ＣＴが凝縮温度の下許容値ＣＴｍｉｎ＋ｃ以下である場合（ステップＳ６：ＮＯ）、室外制御装置２１は、現在の室外ファン出力および電磁弁１８の開閉状態を維持する。

　以上のように、実施の形態３においても、除湿運転時において、温度センサが計測した吹出温度Ｔｏに基づいて、室外凝縮器１２Ａの凝縮熱量を調整する。空気調和装置１は、室内機３から吹き出される空気の吹出温度Ｔｏを直接的に計測し、実際の吹出温度Ｔｏに即して室外凝縮器１２Ａの凝縮熱量を調整することで、除湿運転時に吹き出される乾燥空気の温度を安定させることができる。

　また、一般に、冬場などの室外機２の周囲温度が低温になる条件では、わずかな風量でも多くの熱を放熱するため、室外ファン出力の制御だけでは、凝縮熱量の調整が困難になる場合がある。そこで、実施の形態３によれば、実施の形態１で説明した室外ファン１３による室外凝縮器１２の凝縮熱量の調整、および実施の形態２で説明した伝熱面積の変更による室外凝縮器１２Ａの凝縮熱量の調整を組み合わせている。これにより、凝縮熱量の調整範囲を拡大し、吹出温度Ｔｏをより精度よく制御することができる。

　以上が本開示の実施の形態の説明であるが、本開示は、上記の実施の形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で様々な変形または組み合わせが可能である。例えば、空気調和装置１は、冷房運転を行うようにしてもよい。この場合、室内機３は、室外機２から供給される冷媒と空気との熱交換によって空調対象空間に冷熱を供給することで、冷房運転を行う。また、空気調和装置１に、実施の形態で説明した流路と逆の向きに流路を切り替える流路切替装置を設けることで、暖房運転を行うようにしてもよい。

また、実施の形態１では、室外凝縮器１２の凝縮熱量の調整手順について、図５のステップＳ３：ＮＯの場合、室外凝縮器１２の余裕がないために、運転状態を維持することとしていた。しかしながら、ステップＳ３：ＮＯの場合、室内ファン１５の出力を調整するようにしてもよい。この場合、蒸発器１７の除湿能力が低下する可能性を許容した上で、室外ファン１３において設定した目標温度と吹き出される乾燥空気の温度とを近づけるような制御が可能になるように、室内ファン１５の出力が調整される。

　また、実施の形態３では、室外ファン出力の制御を電磁弁１８の開閉状態の切り替えに優先して行う場合を説明した。しかしながら、電磁弁１８の開閉状態の切り替えを室外ファン出力の制御に優先して行うようにしてもよい。この場合も、実施の形態３と同様の効果を得ることができる。

また、室外制御装置２１が室外機２に設けられ、室内制御装置２２が室内機３に設けられる場合を説明した。しかしながら、室外制御装置２１および室内制御装置２２は、室外機２および室内機３の外部に設けられてもよい。また、室外制御装置２１および室内制御装置２２の一方を省略し、一方の機能を他方によって実現するようにしてもよい。室外制御装置２１および室内制御装置２２は、何れも本開示の「制御装置」に相当する。

また、実施の形態１～３において、圧縮機１１は、室内機３に設けられていたが、室外機２に設けるようにしてもよい。

　１、１Ａ　空気調和装置、２　室外機、３　室内機、４　冷媒配管、５　冷媒回路、１１　圧縮機、１２、１２Ａ　室外凝縮器、１２ａ　第１凝縮部、１２ｂ　第２凝縮部、１３　室外ファン、１４　室内凝縮器、１５　室内ファン、１６　膨張弁、１７　蒸発器、１８　電磁弁、２１　室外制御装置、２２　室内制御装置、３１　冷媒温度センサ、３２　湿度センサ、３３　吸込温度センサ、３４　吹出温度センサ、４１　処理回路、４２　プロセッサ、４３　メモリ、４４　バス。

Claims

　冷媒と空気との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発させる蒸発器と、
　室外機に設けられ、冷媒と空気との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮させる室外凝縮器と、
　室内機に設けられ、冷媒と空気との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮させる室内凝縮器と、
　除湿運転時において、前記蒸発器によって除湿された後、前記室内凝縮器によって再熱されて前記室内機から吹き出される空気の吹出温度を検出する吹出温度センサと、
　前記吹出温度センサが検出した前記吹出温度に基づいて、前記室外凝縮器の凝縮熱量を調整する制御装置と、を備える
　空気調和装置。
　前記室外凝縮器に空気を送る室外ファンを更に備え、
　前記制御装置は、前記吹出温度と、前記吹出温度の目標温度との比較結果に基づいて、前記室外ファンの風量を増減することで、前記室外凝縮器の凝縮熱量を調整する
　請求項１に記載の空気調和装置。
　前記制御装置は、前記吹出温度が前記目標温度の下限値よりも低い場合、前記室外ファンの風量を減少させる
　請求項２に記載の空気調和装置。
　前記制御装置は、前記吹出温度が前記目標温度の上限値よりも高い場合、前記室外ファンの風量を増加させる
　請求項２または３に記載の空気調和装置。
　電磁弁を更に備え、
　前記室外凝縮器は、
　冷媒と空気との間で熱交換を行う、第１凝縮部と、第２凝縮部と、を有し、
　前記電磁弁は、前記第２凝縮部の上流に設けられ、前記第２凝縮部に冷媒を流入させる開状態と、前記第２凝縮部への冷媒の流通を遮断する閉状態とを切り替える機能を有し、
　前記制御装置は、前記電磁弁の前記開状態と前記閉状態とを切り替えることで、前記室外凝縮器の凝縮熱量を調整する
　請求項１～４の何れか１項に記載の空気調和装置。
　前記制御装置は、
　前記吹出温度が前記目標温度の下限値よりも低い際に、前記電磁弁が前記開状態且つ前記室外ファンの出力が最小ではない場合、前記室外ファンの出力を下げて、
　前記吹出温度が前記目標温度の下限値よりも低い際に、前記電磁弁が前記開状態且つ前記室外ファンの出力が最小の場合、前記電磁弁を前記閉状態にする
　請求項２に従属する請求項５に記載の空気調和装置。
　前記制御装置は、
　前記吹出温度が前記目標温度の上限値よりも高い際に、前記電磁弁が前記閉状態且つ前記室外ファンの出力が閾値未満である場合、前記室外ファンの出力を上げて、
　前記吹出温度が前記目標温度の上限値よりも高い際に、前記電磁弁が前記閉状態且つ前記室外ファンの出力が前記閾値以上の場合、前記電磁弁を前記開状態にする
　請求項２に従属する請求項５に記載の空気調和装置。