(57)【要約】【課題】本発明の課題は、従来の空気調和機と比較して、製造コストが低減され制御がより簡素化された、除湿運転が可能な空気調和機を提供することにある。【解決手段】本発明は、圧縮機１１、室外熱交換器１５、減圧器（冷暖房絞り装置２１）及び室内熱交換器２がこの順番で環状に配置されるように配管１３で連結され、室内熱交換器２に蒸発部と再熱部とを有して再熱除湿を行う空気調和機Ａにおいて、前記室外熱交換器１５は、サイクル的に複数に分割されており、前記室外熱交換器１５の分割された部分同士は、前記圧縮機１１から吐出された冷媒がそれぞれ並列に流れるようになっており、複数に分割された部分のうちの少なくとも一部分に対する冷媒の供給量は弁（サイクル分割１８）で調節可能となっていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、室外熱交換器、減圧器及び室内熱交換器がこの順番で環状に配置されるように配管で連結され、室内熱交換器に蒸発部と再熱部とを有して再熱除湿を行う空気調和機において、
前記室外熱交換器は、サイクル的に複数に分割されており、前記室外熱交換器の分割された部分同士は、前記圧縮機から吐出された冷媒がそれぞれ並列に流れるようになっており、複数に分割された部分のうちの少なくとも一部分に対する冷媒の供給量は弁で調節可能となっていることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記室外熱交換器は、上下方向に複数に分割されており、前記室外熱交換器の分割された部分のうち、前記再熱除湿を行う際に凝縮器となって放熱する部分が最下部以外のいずれかに位置する部分であることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記室外熱交換器の通風温度を検出する温度センサを更に備え、前記温度センサの取り付け位置は、前記弁で冷媒の供給量が調節される前記室外熱交換器の前記一部分であって、その通風の上流側に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式の空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプ式の空気調和機としては、再熱除湿を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで参照する図６は、従来の空気調和機の構成説明図である。
図６に示すように、従来の空気調和機Ｂは、圧縮機１１１、室外熱交換器１１５、冷暖房絞り装置１２１及び室内熱交換器１０２がこの順番で環状に配管１１３によって連結されている。この空気調和機Ｂの室内熱交換器１０２は、冷房サイクル及び除湿サイクルにおける冷媒の上流側から下流側に向かって、第１の室内熱交換器１０３、除湿絞り装置１０５、及び第２の室内熱交換器１０４がこの順番で配置されている。
なお、図６中、符号１０１は室内機であり、符号１０６は室内ファンであり、符号１１２は暖房サイクルと冷房サイクル（除湿サイクル）を切り替える四方弁であり、符号１２２は室外ファンである。
【０００３】
この空気調和機Ｂは、例えば冷房サイクル（除湿サイクル）において、圧縮機１１１で高圧高温に圧縮された冷媒（ホットガス）が、四方弁１１２を介して室外熱交換器１１５、冷暖房絞り装置１２１及び室内熱交換器１０２を経由した後に、四方弁１１２を介して圧縮機１１１に戻って再び圧縮される。この際、冷媒は室外熱交換器１１５（凝縮器）で熱を放出し、冷暖房絞り装置１２１（膨張弁）で減圧された後に、室内熱交換器１０２（蒸発器）で外気から吸熱することによって室内を冷房（除湿）する。
【０００４】
また、この空気調和機Ｂは、圧縮機１１１からのホットガスを冷暖房絞り装置１２１の下流側に供給するバイパス配管１１４を備えており、このバイパス配管１１４には、図示しないコントローラで流量が制御される流量制御弁１１６が設けられている。
【０００５】
そして、空気調和機Ｂは、前記したように、冷暖房絞り装置１２１を介して冷媒を室内熱交換器１０２（蒸発器）に供給すると共に、バイパス配管１１４を介して高圧高温の冷媒（ホットガス）の一部を室内熱交換器１０２（蒸発器）に供給する。つまり、この空気調和機Ｂは、バイパス配管１１４に設けられた流量制御弁１１６でホットガスの流量を調節することで、室内への送風の温度及び湿度の調整を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３５７３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の空気調和機（例えば、特許文献１参照）は、室内への送風の温度及び湿度を調節するために、前記したバイパス配管１１４や流量制御弁１１６が必要となると共に、流量制御弁１１６によるホットガスの流量の制御が必要となる。
したがって、従来の空気調和機においては、バイパス配管１１４や流量制御弁１１６を必要とせずに、製造コストを低減することができると共に制御が簡素化された、除湿運転が可能な空気調和機が望まれている。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、従来の空気調和機と比較して、製造コストを低減することができると共に制御を簡素化することができる除湿運転が可能な空気調和機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決する本発明は、圧縮機、室外熱交換器、減圧器及び室内熱交換器がこの順番で環状に配置されるように配管で連結され、室内熱交換器に蒸発部と再熱部とを有して再熱除湿を行う空気調和機において、前記室外熱交換器は、サイクル的に複数に分割されており、前記室外熱交換器の分割された部分同士は、前記圧縮機から吐出された冷媒がそれぞれ並列に流れるようになっており、複数に分割された部分のうちの少なくとも一部分に対する冷媒の供給量は弁で調節可能となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の空気調和機によれば、従来の空気調和機と比較して、製造コストを低減することができると共に制御を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る空気調和器の構成説明図である。
【図２】図１に示す室外熱交換器付近における冷媒の流れを説明する概念図である。
【図３】サイクル分割弁の配置位置の他の態様を示す概念図である。
【図４】サイクル分割弁の配置位置の他の態様を示す概念図である。
【図５】温度センサの配置位置を示す概念図である。
【図６】従来の空気調和器の構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態の空気調和機について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態に係る空気調和機は、後記するように、室外熱交換器がサイクル的に、更に望ましくは熱的に複数に分割された第１の室外熱交換器及び第２の室外熱交換器を備え、再熱除湿を行う際に、第２の室外熱交換器に対する冷媒の供給量を弁で調節するようにしたことを主な特徴点としている。
【００１３】
図１に示すように、空気調和機Ａは、圧縮機１１、室外熱交換器１５、冷暖房絞り装置２１及び室内熱交換器２がこの順番で環状に配置されるように配管１３で連結した回路を有するヒートポンプ式のものである。
【００１４】
圧縮機１１は、環状の回路から配管１３を介して戻ってきた冷媒を圧縮すると共に、圧縮した高温のガス冷媒（以下、ホットガスということがある）を、配管１３を介して環状の回路に送り出している。
【００１５】
圧縮機１１と室外熱交換器１５及び室内熱交換器２との間には、四方弁１２が設けられている。
この四方弁１２は、圧縮機１１の冷媒の吐出口（図示省略）を室外熱交換器１５側に向け、そして冷媒の吸入口（図示省略）を室内熱交換器２側に向けて冷房サイクル（除湿サイクル）を形成するか、又は圧縮機１１の冷媒の吐出口（図示省略）を室内熱交換器２側に向け、そして冷媒の吸入口（図示省略）を室外熱交換器１５側に向けて暖房サイクルを形成するかのいずれかに切り替え可能にした流路切り替え弁である。
ここでは四方弁１２が冷房サイクル及び除湿サイクルを形成するように冷媒の流路を設定した場合について説明し、暖房サイクルについての説明は省略する。
【００１６】
室外熱交換器１５は、空気調和機Ａが冷房サイクル及び除湿サイクルを形成する際には凝縮器として機能する。つまり、室外熱交換器１５は、圧縮機１１で圧縮されて高温となった冷媒（ホットガス）が供給されると熱を放出する放熱部となる。
【００１７】
前記室外熱交換器１５は、互いにサイクル的にも熱的にも独立するように分割された第１の室外熱交換器１５ａと、第２の室外熱交換器１５ｂとを備えている。ここでサイクル的に独立とは、冷媒流路が独立に設定されていることを意味する。ちなみに、本実施形態での第１の室外熱交換器１５ａと、第２の室外熱交換器１５ｂとは互いに並列に冷媒が流通するように構成されることでサイクル的に独立となっている。
【００１８】
つまり、圧縮機１１から四方弁１２を介して室外熱交換器１５側に向かう配管１３ａは、配管１３ｂと配管１３ｃとの二股に分岐すると共に、配管１３ｂは第１の室外熱交換器１５ａの上流側に接続され、配管１３ｃは第２の室外熱交換器１５ｂの上流側に接続されている。そして、第１の室外熱交換器１５ａの下流側には配管１３ｄが接続され、第２の室外熱交換器１５ｂの下流側には配管１３ｅが接続されると共に、配管１３ｄ及び配管１３ｅは冷暖房絞り装置２１の上流側で１つの配管１３ｆに合流している。
【００１９】
また、熱的に独立とは、第１の室外熱交換器１５ａと、第２の室外熱交換器１５ｂとの間で実質的には熱の移動がないことを意味する。ちなみに、本実施形態では、第１の室外熱交換器１５ａと、第２の室外熱交換器１５ｂとが上下方向に配置されており、上側の第１の室外熱交換器１５ａと、下側の第２の室外熱交換器１５ｂとは、互いに熱的影響を受けないようになっている。
ここでの上下方向は、空気調和機Ａを水平面に配置した際の鉛直方向を意味しており、図１中の上下方向に一致している。
【００２０】
下側の第２の室外熱交換器１５ｂに冷媒（ホットガス）を供給する配管１３ｃの途中にはサイクル分割弁１８が配置されている。このサイクル分割弁１８は、開閉することで第２の室外熱交換器１５ｂに対して冷媒を供給するか又は遮断する。つまり、本実施形態でのサイクル分割弁１８は、開かれることで第２の室外熱交換器１５ｂを放熱部とし、閉じられることで第２の室外熱交換器１５ｂを非放熱部とする。
なお、本発明は、開閉弁であるサイクル分割弁１８に代えて流量調整弁を使用するものであってもよい。この場合には、第２の室外熱交換器１５ｂは放熱量が低減される。
この第２の室外熱交換器１５ｂは、特許請求の範囲にいう「複数に分割された部分のうちの少なくとも一部分」に相当し、サイクル分割弁１８は、「弁」に相当する。
【００２１】
ちなみに、分割された部分のうちの他の部分としての第１の室外熱交換器１５ａには、配管１３ｂを介して圧縮機１１から高温の冷媒（ホットガス）が引き続き供給されるので凝縮器として機能して放熱部となる。
つまり、この空気調和機Ａでは、上下方向に分割された第１の室外熱交換器１５ａ及び第２の室外熱交換器１５ｂのうち、放熱部となる第１の室外熱交換器１５ａは、最下部以外の位置に配置されていることになる（請求項２参照）。
なお、図１中の符号２２は、室外熱交換器１５に送風する室外ファンである。
【００２２】
冷暖房絞り装置２１は、室外熱交換器１５と室内熱交換器２との間の配管１３ｆに設けられている。この冷暖房絞り装置２１は、室外熱交換器１５からの冷媒を減圧する膨張弁（絞り弁）である。冷暖房絞り装置２１は、絞り状態が無い全開状態とすることができると共に、モータ等によって絞り量が無段階で連続的に変えられるように構成されている。
【００２３】
室内熱交換器２は、冷房サイクル及び除湿サイクルを形成する場合には、冷暖房絞り装置２１の下流側に位置し、圧縮機１１の上流側に位置する。
この室内熱交換器２は、第１の室内熱交換器３と、第２の室内熱交換器４とで構成されている。そして、第２の室内熱交換器４は、一対の室内熱交換器４ａ，４ｂで構成されている。ちなみに、第１の室内熱交換器３及び第２の室内熱交換器４ａ，４ｂは、熱伝達係数が相互に同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２４】
第１の室内熱交換器３は、配管１３ｆに接続され、この第１の室内熱交換器３の下流側には、例えば膨張弁等で構成される除湿絞り装置５を介して、第２の室内熱交換器４ａ，４ｂが接続されている。なお、図１中、第２の室内熱交換器４ａ及び第２の室内熱交換器４ｂ同士を繋ぐ配管は図示を省略している。
そして、室内熱交換器２のうち、最も下流側に位置する第２の室内熱交換器４ｂは、配管１３ｇを介して圧縮機１１に接続されている。
この室内熱交換器２は、所定の筐体１内に配置されると共に、筐体１内で室内熱交換器２を取り巻く雰囲気は、室内ファン６によって室内（屋内）の雰囲気と交換されるようになっている。
【００２５】
次に、本実施形態に係る空気調和機Ａの動作について説明する。
なお、本実施形態に係る空気調和機Ａは、暖房運転及び冷房運転（除湿運転）を行うことができるが、ここでは冷房運転（除湿運転）についてのみ説明する。なお、ここでの暖房運転及び冷房運転の用語は、空気調和機Ａが暖房サイクルを形成するか、又は冷房サイクルを形成するかの別を意味するものであって、室内（屋内）に供給される送風の温度の高低の別を意味しない。
【００２６】
除湿運転を伴わない冷房運転を行う場合に、空気調和機Ａは、サイクル分割弁１８及び除湿絞り装置５（膨張弁）を全開にする。
そして、圧縮機１１で圧縮されて高温高圧となった冷媒（ホットガス）は、四方弁１２を介して配管１３ａに送り込まれる。その後、冷媒が配管１３ｂ，１３ｃのそれぞれを介して第１の室外熱交換器１５ａ及び第２の室外熱交換器１５ｂに供給されると、室外ファン２２からの送風によって第１の室外熱交換器１５ａ及び第２の室外熱交換器１５ｂ内の冷媒は放熱すると共に凝縮する。
【００２７】
次いで、凝縮した冷媒は、配管１３ｆの冷暖房絞り装置２１で減圧されて第１の室内熱交換器３及び第２の室内熱交換器４ａ，４ｂからなる室内熱交換器２に供給され、この室内熱交換器２で蒸発することによって外気から吸熱する。その結果、室内熱交換器２周りの冷却された雰囲気が室内ファン６で室内（屋内）等に向かって送風される。そして、室内熱交換器４ｂを通過した冷媒は、配管１３ｇを介して圧縮機１１に戻されて再び圧縮される。
【００２８】
次に、除湿運転を伴う冷房運転について説明する。
この除湿運転を伴う冷房運転においては、図１に示すサイクル分割弁１８が閉じられると共に、冷暖房絞り装置２１が全開となる。その一方で、除湿絞り装置５（膨張弁）が所定の開度に絞られる。
そして、空気調和機Ａにおいては、図２に示すように、圧縮機１１（図１参照）から配管１３ａに送り込まれた冷媒Ｃ（ホットガス）は、前記したように、配管１３ｃに設けたサイクル分割弁１８が閉じられているので、第２の室外熱交換器１５ｂに供給されずに、配管１３ｂを介して第１の室外熱交換器１５ａにのみ供給される。つまり、第１の室外熱交換器１５ａは放熱部となり、第２の室外熱交換器１５ｂは非放熱部となる。その後、第１の室外熱交換器１５ａから送出された冷媒Ｃは、全開となった冷暖房絞り装置２１を減圧されずに通過する。
【００２９】
そして、冷媒Ｃは、図１に示す第１の室内熱交換器３に供給されることによって熱を放出した後に、除湿絞り装置５で減圧されてから第２の室内熱交換器４ａ，４ｂに供給されることによって第２の室内熱交換器４ａ，４ｂで蒸発する。つまり、第２の室内熱交換器４ａ，４ｂ周りの雰囲気は冷却されることによって除湿される。そして、第２の室内熱交換器４ａ，４ｂによって冷却された雰囲気は、第１の室内熱交換器３が放出した熱で再熱されることによって快適な温度に高められる。その結果、室内熱交換器２周りで除湿され、快適な温度となった雰囲気は室内ファン６で室内（屋内）に送風される。つまり、除湿運転で室温が下がることが防止される。そして、室内熱交換器４ｂを通過した冷媒は、配管１３ｇを介して圧縮機１１に戻されて再び圧縮される。
【００３０】
次に、本実施形態に係る空気調和機Ａの冷房運転時（除湿運転時）の作用効果について説明する。
この空気調和機Ａは、前記したように、室外熱交換器１５がサイクル的に、更に望ましくは熱的に複数に分割された第１の室外熱交換器１５ａ及び第２の室外熱交換器１５ｂを備えていると共に、再熱除湿を行う際に、第２の室外熱交換器１５ｂに対する冷媒の供給を遮断できるようになっている。
【００３１】
この空気調和機Ａによれば、除湿運転を伴った冷房運転を行う際に、第１の室外熱交換器１５ａを凝縮器として機能させて放熱部とし、第２の室外熱交換器１５ｂを非放熱部とすることによって、室外熱交換器１５全体としての放熱量を減少させることができる。その結果、この空気調和機Ａによれば、第１の室内熱交換器３での放熱量、つまり再熱量が増加する。
したがって、この空気調和機Ａによれば、従来の空気調和機（例えば、特許文献１参照）と異なって、室内熱交換器２にホットガスを供給するためのバイパス配管や流量制御弁を必要しないので、製造コストを低減することができると共に空気調和機Ａの制御を簡素化することができる。
【００３２】
また、この空気調和機Ａは、除湿運転を伴った冷房運転を行う際に、室外ファン２２の第１の室外熱交換器１５ａに対する送風量を増やすことで、第１の室外熱交換器１５ａでの放熱量が増えて、室内（屋内）への送風の温度及び湿度を低く調節することができる。また、圧縮機１１の回転速度を増大させることによっても送風の温度及び湿度を低く調節することができる。
【００３３】
また、この空気調和機Ａでは、第１の室外熱交換器１５ａ及び第２の室外熱交換器１５ｂのうち、放熱部となる第１の室外熱交換器１５ａは、上下方向で最下部以外の位置に配置されているので、第１の室外熱交換器１５ａの冷媒出口となる配管１３ｄを重力方向の下方に向かって引き回すことができる。その結果、第１の室外熱交換器１５ａから排出された冷媒は、滞ることなく重力でアシストされて円滑に下流側に流れていくこととなる。したがって、この空気調和機Ａによれば、回路内に適正な冷媒量を循環させることができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。なお、以下に説明する他の実施形態を示す図３から図５において、前記実施形態と同じ構成は同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３５】
前記実施形態では、サイクル分割弁１８が配管１３ｃに設けられた空気調和機Ａについて説明したが、本発明は第２の室外熱交換器１５ｂに対する冷媒の供給量を調節できる位置にサイクル分割弁１８が配置されていればよい。
【００３６】
図３に示すように、この空気調和機Ａは、配管１３ｅにサイクル分割弁１８が設けられている。この図３に示す空気調和機Ａによれば、第２の室外熱交換器１５ｂの下流側で冷媒を遮断することができるので、サイクル分割弁１８で流路を遮断している際に、第２の室外熱交換器１５ｂ内に液状の冷媒を確保しやすくなる。また、図４に示すように、配管１３ｃと配管１３ｅの両方にサイクル分割弁１８を設けた空気調和機Ａであってもよい。
【００３７】
また、前記実施形態では、温度センサについて言及していないが、本発明は室外熱交換器１５が受ける通風の温度に基づいて、制御部（図示省略）が圧縮機１１の回転速度等の運転状態を制御するものであってもよい。図５に示すように、このような空気調和機Ａにおける温度センサ２３の配置位置は、室外機の筐体７内に配置された第２の室外熱交換器１５ｂにおいて通風Ｗの上流側が望ましい。この位置に配置された温度センサ２３は、第２の室外熱交換器１５ｂが非放熱部となった際に、第１の室外熱交換器１５ａの放熱による影響を受けずに室外熱交換器１５が受ける通風の温度を的確に検出することができる。
【００３８】
また、前記実施形態では、室外熱交換器１５を第１の室外熱交換器１５ａ及び第２の室外熱交換器１５ｂの２つに分割した空気調和機Ａについて説明したが、本発明は室外熱交換器１５を３つ以上に分割したものであってもよい。
【００３９】
また、前記実施形態では、室外熱交換器１５を上下に分割して第１の室外熱交換器１５ａ及び第２の室外熱交換器１５ｂを設けたが、本発明は室外ファン２２に対して前後に分割して第１の室外熱交換器１５ａ及び第２の室外熱交換器１５ｂを設けた空気調和機Ａであってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
２      室内熱交換器
３      第１の室内熱交換器
４ａ    第２の室内熱交換器
４ｂ    第２の室内熱交換器
５      除湿絞り装置
１１    圧縮機
１２    四方弁
１３    配管
１５    室外熱交換器
１５ａ  第１の室外熱交換器
１５ｂ  第２の室外熱交換器
１８    サイクル分割弁
２１    冷暖房絞り装置
２３    温度センサ
Ａ      空気調和機
Ｃ      冷媒
Ｗ      通風
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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