(57)【要約】【課題】再熱除湿運転時における室内吐出空気温度の制御幅を拡大し、より快適な再熱除湿運転を実行可能な空気調和機を提供する。【解決手段】冷媒の圧縮機１と、圧縮機１にて圧縮された冷媒を分配する四方弁２と、除湿弁６を具備し、冷媒と室内の空気を熱交換させる室内熱交換器５と、冷媒調節機構１３を具備し、冷媒と外気を熱交換させる室外熱交換器３と、冷媒を減圧する膨張弁４と、これら装置各部を接続する冷媒配管とをもって、冷凍サイクルを構成する。マイクロコンピュータ１７は、これら装置各部の駆動を制御し、冷房運転、暖房運転又は再熱除湿運転を含む除湿運転を行う。また、マイクロコンピュータ１７は、再熱除湿運転中に、冷媒調節機構１３を駆動して冷媒配管内を循環する冷媒量を調節し、室内熱交換器５の再熱能力を調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の圧縮機と、該圧縮機にて圧縮された冷媒を分配する四方弁と、除湿弁を具備し、冷媒と室内の空気を熱交換させる室内熱交換器と、冷媒調節機構を具備し、冷媒と外気を熱交換させる室外熱交換器と、冷媒を減圧する膨張弁と、これら装置各部を接続する冷媒配管と、前記装置各部の駆動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段から出力される制御信号に応じて、冷房運転、暖房運転又は再熱除湿運転を含む除湿運転を行う空気調和機において、
前記制御手段は、再熱除湿運転中に、前記冷媒調節機構を駆動して前記冷媒配管内を循環する冷媒量を調節し、前記室内熱交換器の再熱能力を調整することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記制御手段は、再熱除湿運転中に、前記室外熱交換器に外気を吹き付ける室外ファンの回転数である室外ファン回転数で、前記室内熱交換器から室内に吐出される空気の温度である室内吐出空気温度を制御しており、室内空気温度が目標温度よりも高く、かつ室外ファン回転数が上限に達したとき、前記冷媒調節機構を駆動して前記冷媒配管内を循環する冷媒量を低下させ、凝縮温度を下げることで室内吐出空気温度を低下させることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】
前記制御手段は、再熱除湿運転中に、前記室外熱交換器に外気を吹き付ける室外ファンの回転数である室外ファン回転数で、前記室内熱交換器から室内に吐出される空気の温度である室内吐出空気温度を制御しており、室内空気温度が目標温度よりも低く、かつ室外ファン回転数が下限に達したとき、前記冷媒調節機構を駆動して前記冷媒配管内を循環する冷媒量を増加させ、凝縮温度を上げることで室内吐出空気温度を上昇させることを特徴とする請求項１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係り、特に、再熱除湿運転時における室内吐出空気温度の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、再熱除湿運転機能を備えたヒートポンプ式の空気調和機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この種の空気調和機は、室内熱交換器に除湿弁を有しており、この除湿弁を境にして上流を再熱器、下流を冷却器として機能させることにより、再熱除湿運転を可能にしている。即ち、室内機が吸い込んだ空気は、その一部が再熱器に触れて加熱されると共に、他の一部が冷却器に触れて冷却され除湿されるので、室内機からはこれらの混合された空気が吐出され、再熱除湿運転が実現される。室内機からの吐出空気の温度が吸い込み空気温度より高ければ暖房気味除湿、等しければ等温除湿、低ければ冷房気味除湿となる。
【０００３】
吐出空気の温度は、主に室外ファン回転数で制御している。即ち、室外ファン回転数を高くすると、再熱能力が低くなるために室内吐出空気温度が低くなり、逆に、ファン回転数を低くすると、再熱能力が高くなるために室内吐出空気温度は高くなる。しかしながら、室外ファン回転数を低下させて室内吐出空気温度を高くする方向にするときは、凝縮温度が上昇するため、圧縮機吐出圧力、圧縮機駆動モータ温度及びインバータ装置温度が上昇する。特に、インバータが室外ファン送風路に設置され、室外ファンにより送風された空気により冷却している空気調和機においては、インバータの温度の上昇が避けられない。したがって、これらの機器の上限温度、上限圧力で室外ファン回転数の下限値が制限されてしまうため、再熱除湿運転では再熱能力が不足する傾向にある。
【０００４】
ところで、冷房運転と暖房運転とでは最適冷媒量が異なるため、室外熱交換器に冷媒調節機構を具備して、冷房運転時と暖房運転時における冷媒配管内を循環する冷媒量を調節する技術も従来知られている（例えば、特許文献２，３参照。）。一般に、室外熱交換器の方が容積が大きいため、室外熱交換器が凝縮器として機能する冷房運転の方がより多くの冷媒を必要とする。また、圧縮機の回転数や環境温度によっても最適冷媒量は変化し、さらに室内機と室外機を接続している配管の長さによっても最適冷媒量は変化する。
【０００５】
特許文献２には、アキュムレータの液面高さを検知することで循環冷媒量が適正か判断し、過多であると判断された場合は、圧縮機から吐出されたガスを冷媒貯留器に分岐させて循環冷媒量を減少し、反対に過少であると判断された場合は、冷媒貯留器と圧縮機吸い込み側とをバイパスしている弁を開けて循環冷媒量を増加する技術が開示されている。また、特許文献３には、冷媒貯留器を接続配管の高圧側と低圧側との間に設置し、接続配管の長さの違いによって生じる最適冷媒量の違いを調整する技術が開示されている。
【０００６】
このように、循環冷媒量を調節する方法はいくつか紹介されているが、いずれの場合も冷媒量を調整することで効率のよい運転を目標としており除湿時の室内吐出空気温度を制御する方法については、何ら記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７-１３９８４８号公報
【特許文献２】特開平９-２７３８３９号公報
【特許文献３】特開２０００-２９２０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、従来の再熱除湿方法は、主に室外ファン回転数で室内吐出空気温度を制御しているので、室外ファン回転数の範囲でしか室内吐出空気温度を制御することができず、しかも、室外ファン回転数は、圧縮機の温度や圧力、それにインバータ装置の温度等によって制限されるので、再熱除湿運転時における室内吐出空気温度の制御幅が狭いという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、再熱除湿運転時における室内吐出空気温度の制御幅を拡大し、より快適な再熱除湿運転を実行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】
【００１０】
本発明は、前記目的を達成するため、冷媒の圧縮機と、該圧縮機にて圧縮された冷媒を分配する四方弁と、除湿弁を具備し、冷媒と室内の空気を熱交換させる室内熱交換器と、冷媒調節機構を具備し、冷媒と外気を熱交換させる室外熱交換器と、冷媒を減圧する膨張弁と、これら装置各部を接続する冷媒配管と、前記装置各部の駆動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段から出力される制御信号に応じて、冷房運転、暖房運転又は再熱除湿運転を含む除湿運転を行う空気調和機において、前記制御手段は、再熱除湿運転中に、前記冷媒調節機構を駆動して前記冷媒配管内を循環する冷媒量を調節し、前記室内熱交換器の再熱能力を調整するという構成にした。
【００１１】
再熱除湿運転中に冷媒配管内を循環する冷媒量を増加又は減少すると、それに応じて室内熱交換器の再熱能力が上昇又は下降し、室内吐出空気温度が上昇又は下降するので、室外ファン回転数が上限又は下限に達したときにも、室内吐出空気温度の調整を行うことができる。
【００１２】
また本発明は、前記構成の空気調和機において、前記制御手段は、再熱除湿運転中に、前記室外熱交換器に外気を吹き付ける室外ファンの回転数である室外ファン回転数で、前記室内熱交換器から室内に吐出される空気の温度である室内吐出空気温度を制御しており、室内空気温度が目標温度よりも高く、かつ室外ファン回転数が上限に達したとき、前記冷媒調節機構を駆動して前記冷媒配管内を循環する冷媒量を低下させ、凝縮温度を下げることで室内吐出空気温度を低下させるという構成にした。
【００１３】
冷媒配管内を循環する冷媒量が減少すると、冷媒の凝縮温度が下がるので、再熱器の再熱能力が低下し、室内吐出空気温度を下げることができる。よって、室外ファン回転数で室内吐出空気温度を制御する再熱除湿運転中に室外ファン回転数が上限に達してしまったときにも、冷媒調節機構を駆動することによって室内吐出空気温度を低下させることができるので、空気調和機の快適性を高めることができる。
【００１４】
また本発明は、前記構成の空気調和機において、前記制御手段は、再熱除湿運転中に、前記室外熱交換器に外気を吹き付ける室外ファンの回転数である室外ファン回転数で、前記室内熱交換器から室内に吐出される空気の温度である室内吐出空気温度を制御しており、室内空気温度が目標温度よりも低く、かつ室外ファン回転数が下限に達したとき、前記冷媒調節機構を駆動して前記冷媒配管内を循環する冷媒量を増加させ、凝縮温度を上げることで室内吐出空気温度を上昇させるという構成にした。
【００１５】
冷媒配管内を循環する冷媒量が増加すると、冷媒の凝縮温度が上がるので、再熱器の再熱能力が上昇し、室内吐出空気温度を上げることができる。よって、室外ファン回転数で室内吐出空気温度を制御する再熱除湿運転中に室外ファン回転数が下限に達してしまったときにも、冷媒調節機構を駆動することによって室内吐出空気温度を上昇させることができるので、空気調和機の快適性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の空気調和機は、制御手段により再熱除湿運転中に冷媒調節機構を駆動して冷媒配管内を循環する冷媒量を調節するようにしたので、室外ファン回転数で室内吐出空気温度を制御する再熱除湿運転中に室外ファン回転数が上限又は下限に達してしまったときにも、冷媒調節機構を駆動することによって室内吐出空気温度を上昇又は低下させることができるので、再熱除湿運転中における温度調整幅を拡大することができて、空気調和機の快適性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る空気調和機の冷媒循環回路を示す図である。
【図２】本発明に係る空気調和機の制御フローを示す図である。
【図３】本発明に係る空気調和機の他の制御フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る空気調和機の実施の一例を、図を用いて説明する。
【００１９】
図１に示すように、本例の空気調和機は、インバータ装置１８を介してマイクロコンピュータ（制御手段）１７からの制御信号により駆動される冷媒の圧縮機１と、圧縮機１にて圧縮された冷媒を分配する四方弁２と、冷媒と外気を熱交換させる室外熱交換器３と、室外熱交換器３に備えられた冷媒量調整機構１３と、冷媒を減圧する膨張弁４と、冷媒と室内の空気を熱交換させる室内熱交換器５と、室内熱交換器５に備えられた除湿弁６と、これらの装置各部を接続する冷媒配管とをもって冷凍サイクルが構成されており、冷媒配管内を流れる冷媒の流れ方向及び量を制御することにより、冷房運転、暖房運転又は再熱除湿運転を含む除湿運転を行うようになっている。室外熱交換器３には、外気を吹き付ける室外ファン１１が備えられ、室内熱交換器５には、室内の空気を吹き付ける室内送風ファン１２が備えられる。また、冷媒量調整機構１３は、冷媒貯留器１６と、この冷媒貯留器１６の入口側及び出口側に備えられた３つの開閉弁１４，１５，２０とから構成されており、これら３つの開閉弁１４，１５，２０を適宜開閉することにより、冷媒貯留器１６内に貯えられる冷媒量、即ち、冷媒配管内を流れる冷媒量を調整できるようになっている。
【００２０】
マイクロコンピュータ１７は、圧縮機吐出冷媒温度測定サーミスタ７、室内温度測定サーミスタ８、室内吐出空気温度測定サーミスタ９、インバータ装置温度測定サーミスタ１０及び圧縮機吐出冷媒圧力測定センサー１９からの各出力信号を取り込み、室内吐出空気温度を制御する。
【００２１】
以下、冷房運転時を例にとって冷媒の流れを説明すると、圧縮機１より吐出された高温・高圧の冷媒が四方弁２を介して室外熱交換器３に流入し、室外ファン１１により送られる空気と熱交換して液冷媒に凝縮され、膨張弁４により低温・低圧二相流冷媒になる。そして、低温・低圧となった二相流冷媒は室内熱交換器５に流入し、室内送風ファン１２より送られる空気と熱交換した後、四方弁２を介して再び圧縮機１に戻る。
【００２２】
再熱除湿運転を行う場合は、冷媒の流れは冷房運転と同じであるが、膨張弁４を全開にし（冷房気味除湿を行う場合は絞る場合もある）、室内熱交換器５に設置された除湿弁６で減圧する。除湿弁６で減圧を行うことで、室外熱交換器３と室内熱交換器５の除湿弁６よりも上流側の熱交換器（以下、再熱器５ａという。）が凝縮器となり、除湿弁６よりも下流側の熱交換器（以下、冷却器５ｂという。）が蒸発器となる。室内機が吸い込んだ空気は再熱機５ａで暖められた空気と、冷却器５ｂで冷却さて除湿された空気が混合され、室内吐出空気となる。
【００２３】
このように、室内吐出空気温度を変化させることで除湿運転時に室内温度を制御するわけであるが、室内吐出空気温度の制御は室内機に取り付けられた室内温度測定サーミスタ８と設定温度で判定を行う。即ち、室内温度測定サーミスタ８で検出された室内温度が設定値よりも低ければ再熱能力を上昇させ、高ければ再熱能力を減少させる。
【００２４】
冷媒流量の調節は、冷媒調節機構１３によって行う。設定温度よりも室内温度測定サーミスタ８で検出された室内温度が高い場合には、再熱能力が高いので室外ファン１１の回転数である室外ファン回転数を上昇させるが、室外ファン回転数が上限に達した後は、冷媒貯留器１６の上流側に設置された開閉弁１４を開けて冷媒を冷媒貯留器１６に溜めて凝縮温度を下げる。反対に、設定温度よりも室内温度測定サーミスタ８で検出された室内温度が低い場合には、再熱能力が低いので室外ファン回転数を低下させるが、室外ファン回転数が下限に達した後は、冷媒貯留器１６の下流側に設置された開閉弁１５を開けて循環冷媒量を増やし、凝縮温度を上昇させる。
【００２５】
冷媒貯留器１６に貯留している冷媒が増減できるかの判定は圧縮機１に取り付けられた圧縮機吐出冷媒温度測定サーミスタ７を読み取ることで可能である。冷媒を冷媒貯留器１６に流入すると、圧縮機吐出冷媒温度測定サーミスタ７で検知する温度は低下し、冷媒貯留器１６から冷媒を流出すると、検知温度は上昇する。つまり、冷媒貯留器１６の上流側の開閉弁１４を開けた後に圧縮機吐出冷媒温度測定サーミスタ７の温度が変化しなければ、冷媒貯留器１６はこれ以上冷媒を流入させることができなくなり、下流側の開閉弁１５を開けた後に圧縮機吐出冷媒温度測定サーミスタ７の温度が変化しなければ、冷媒循環量をこれ以上上げることはできないと判定する。なお、本実施形態においては、圧縮機吐出冷媒温度測定サーミスタ７の温度変化で冷媒貯留器１６への冷媒流入の可否及び冷媒貯留器１６からの冷媒流出を可否を判定したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、凝縮温度や吐出空気温度でも判定することができる。
【００２６】
図２は、再熱除湿運転中における装置各部の動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１で室内温度が設定値かどうか判定する。室内温度は、室内機に設置された室内温度測定サーミスタ８で行う。設定温度と室内温度測定サーミスタ８で検知した温度が違うと判断された場合には、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、ステップＳ１で検知したサーミスタ温度が設定温度に対して高いのか低いのかを判定する。低いと判定された場合には、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、室外ファン回転数が下限かどうか判定する。下限と判断された場合には、冷媒貯留器１６の下流側の弁１５を一定時間開けて凝縮温度を上げ、再熱能力を上昇させてステップＳ６に移行する。下限でない場合には、室外ファン回転数を低下させて再熱能力を上昇させ、ステップＳ１にもどる。ステップＳ６で圧縮機１に取り付けられた圧縮機吐出冷媒温度測定サーミスタ７の温度が変化したかを確認し、変わらなければ冷媒貯留器１６に冷媒は入っていないので本制御は終了し、変化すればステップＳ１に戻る。
【００２７】
一方、ステップＳ２で、室内温度測定サーミスタ８で検知した温度が設定温度よりも高ければステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、室外ファン回転数が上限か否かを判定し、上限である場合には、冷媒貯留器１６の上流側の開閉弁１４，２０を一定時間開け、凝縮温度を下げることで再熱能力を低下させてステップＳ６に移行する。室外ファン回転数が上限でない場合には、室外ファン回転数を上昇させることで再熱能力を低下させてステップＳ１に戻る。
【００２８】
以上を繰り返すことで室外ファンモータの回転数のみで再熱能力を変化させ室内吐出空気温度を制御するよりも制御範囲を広げることができる。
【００２９】
以下に、冷媒貯留器１６への冷媒の流入又は冷媒貯留器１６からの冷媒の流出を制御することによって行われる空気調和機の他の制御方法について説明する。
【００３０】
図３は、インバータ装置１８に備えられたインバータ装置温度測定サーミスタ１０の出力信号と、圧縮機１の出口配管に備えられた圧縮機吐出圧力検出センサー１９の出力信号を用いて、インバータ装置１８、圧縮機１、圧縮機駆動モータ（図示せず）を熱や圧力による損傷から防ぐ制御方法を示している。ステップＳ２までは図２の例と同じであるが、ステップＳ３で圧縮機駆動モータの温度、圧縮機駆動モータに流している電流、圧縮機吐出圧力、インバータ装置１８の温度を検知し、それぞれ設定値以下かどうか判定する。圧縮機駆動モータの温度は、圧縮機１に取り付けられた圧縮機吐出冷媒温度測定サーミスタ７の温度とみなすことができる。また、圧縮機吐出圧力は、圧縮機吐出圧力検出手段１９から検知し、インバータ装置１８の温度は、インバータ装置温度検出サーミスタ１０から検知する。それぞれの検出した圧力、温度、電流値すべてが設定値以下である場合には、ステップＳ４に移行し、以下は図２の例と同じである。
【００３１】
また、ステップＳ８で、室外ファン回転数が上限と判定された場合には、ステップＳ９に移行する。ステップＳ９では、ステップＳ３と同様の判定を行い、以降は図２の例と同じである。このように制御することで、インバータ装置１８、圧縮機１、圧縮機駆動モータを熱や圧力による損傷から防ぐことができる。
【００３２】
なお、本発明の要旨は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜変形を加えることができる。例えば、除湿弁６の開度を変えることにより、冷却器５ｂの能力を変化させる空気調和機にも適用することもできる。また、圧縮機１の回転数を変化させて除湿能力を変化させることができる空気調和機にも適用可能であり、膨張弁４の開度と上記制御とを組合わせることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、業務用及び家庭用の空気調和機に利用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１…圧縮機、２…四方弁、３…室外熱交換器、４…膨張弁、５…室内熱交換器、５a…再熱器、５b…冷却器、６…除湿弁、７…圧縮機吐出冷媒温度測定サーミスタ、８…室内温度測定サーミスタ、９…室内吐出空気温度測定サーミスタ、１０…インバータ装置温度測定サーミスタ、１１…室外送風ファン、１２…室内送風ファン、１３…冷媒量調整機構、１４…開閉弁、１５…開閉弁、１６…冷媒貯留器、１７…マイクロコンピュータ、１８…インバータ装置、１９…圧縮機吐出冷媒圧力測定センサー、２０…開閉弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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