(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、圧縮機、凝縮器、再熱器、第１膨張弁、及び蒸発器に順に冷媒が循環する主回路と、
前記再熱器の出口側で且つ前記蒸発器の入口側に位置する分岐部において前記主回路から分岐し、前記蒸発器の出口側で且つ前記圧縮機の吸入側に位置する合流部において前記主回路と合流するように構成されるバイパス回路と、
前記バイパス回路上に設けられる第２膨張弁と、
前記圧縮機の容量に基づいて前記第２膨張弁の開度を制御する制御手段と、
前記主回路における前記分岐部よりも前記再熱器側を流れる冷媒と、前記バイパス回路における前記第２膨張弁で減圧された冷媒と、を熱交換する冷媒熱交換器と、を備えた
外調機。
【請求項２】
少なくとも、圧縮機、凝縮器、再熱器、第１膨張弁、及び蒸発器に順に冷媒が循環する主回路と、
前記再熱器の出口側で且つ前記蒸発器の入口側に位置する分岐部において前記主回路から分岐し、前記蒸発器の出口側で且つ前記圧縮機の吸入側に位置する合流部において前記主回路と合流するように構成されるバイパス回路と、
前記バイパス回路上に設けられる第２膨張弁と、
前記第２膨張弁の開度を制御する制御手段と、
前記主回路における前記分岐部よりも前記再熱器側を流れる冷媒と、前記バイパス回路における前記第２膨張弁で減圧された冷媒と、を熱交換する冷媒熱交換器と、を備え、
前記圧縮機は可変容量であり、
前記制御手段は、
設定された相対湿度に基づいて前記圧縮機の容量制御を行う
外調機。
【請求項３】
少なくとも、圧縮機、凝縮器、再熱器、第１膨張弁、及び蒸発器に順に冷媒が循環する主回路と、
前記再熱器の出口側で且つ前記蒸発器の入口側に位置する分岐部において前記主回路から分岐し、前記蒸発器の出口側で且つ前記圧縮機の吸入側に位置する合流部において前記主回路と合流するように構成されるバイパス回路と、
前記バイパス回路上に設けられる第２膨張弁と、
前記第２膨張弁の開度を制御する制御手段と、
前記主回路における前記分岐部よりも前記再熱器側を流れる冷媒と、前記バイパス回路における前記第２膨張弁で減圧された冷媒と、を熱交換する冷媒熱交換器と、を備えた
外調機。
【請求項４】
前記主回路における前記再熱器の出口側で且つ前記蒸発器の入口側には、少なくとも、第４膨張弁と、レシーバと、が順に設けられた
請求項１〜３の何れか一項に記載の外調機。
【請求項５】
前記凝縮器に外気を導入する室外ファンを備え、
前記制御手段は、
前記再熱器の出口の被空調空気の温度に基づいて決定された回転数で前記室外ファンを制御する
請求項１〜４の何れか一項に記載の外調機。
【請求項６】
被空調空気は、前記蒸発器と、前記再熱器と、を順に通過して熱交換され、
前記圧縮機は可変容量であり、
前記制御手段は、
前記再熱器の出口の被空調空気の絶対湿度に基づいて前記圧縮機の容量制御を行う
請求項１〜５の何れか一項に記載の外調機。
【請求項７】
前記制御手段は、
前記圧縮機の容量が許容最低容量まで低下したとき、前記第２膨張弁を開く制御を行う
請求項１〜６の何れか一項に記載の外調機。
【請求項８】
前記制御手段は、
前記主回路における前記冷媒熱交換器の出口を流れる冷媒の過冷却度に基づいて前記第１膨張弁を制御する
請求項１〜７の何れか一項に記載の外調機。
【請求項９】
前記制御手段は、
前記室外ファンの回転数が許容最低回転数まで低下したとき、前記過冷却度の目標値を増加させ、前記第１膨張弁の開度を絞る
請求項８に記載の外調機。
【請求項１０】
前記制御手段は、
前記室外ファンの回転数が許容最低回転数まで低下したとき、前記圧縮機の吐出温度の目標値を増加させ、前記第１膨張弁の開度を絞る
請求項５に記載の外調機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外調機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷房除湿運転を行う際に、室内に導かれる吹出空気の温度をなるべく下げないで湿度のみを所望量下げるように再熱除湿運転を行う空気調和装置（空気調和機）が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。【０００３】
特許文献１に記載の空気調和装置においては、圧縮機から吐出された冷媒は、凝縮器（室外側熱交換器）及び再熱器（第３室内側熱交換器）で熱交換されて蒸発器（第１室内側熱交換器）に導かれる。【０００４】
また、特許文献２に記載の空気調和機においては、圧縮機から吐出された冷媒は、凝縮器（第１熱交換器及び第２熱交換器）及び再熱器（再熱用熱交換器）で熱交換されて蒸発器（蒸発用熱交換器）に導かれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１３３１７０号公報（［００１１］、図１）
【特許文献２】特開２００３−２３２５５４号公報（［００３０］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の空気調和装置（空気調和機）においては、圧縮機から吐出された冷媒の全てが蒸発器を流れるように構成されている。このため、圧縮機が稼働している限り、冷媒が蒸発器に流入することで蒸発能力が発生してしまう。したがって、低容量の冷却除湿運転が出来ないという課題があり、吹出空気の温湿度の制御範囲を拡大することが求められていた。【０００７】
本発明は、上述のような課題を背景としてなされたものであり、従来よりも再熱除湿運転時の吹出空気の温湿度の制御範囲を拡大することができる外調機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の外調機は、少なくとも、圧縮機、凝縮器、再熱器、第１膨張弁、及び蒸発器に順に冷媒が循環する主回路と、前記再熱器の出口側で且つ前記蒸発器の入口側に位置する分岐部において前記主回路から分岐し、前記蒸発器の出口側で且つ前記圧縮機の吸入側に位置する合流部において前記主回路と合流するように構成されるバイパス回路と、前記バイパス回路上に設けられる第２膨張弁と、前記圧縮機の容量に基づいて前記第２膨張弁の開度を制御する制御手段と、前記主回路における前記分岐部よりも前記再熱器側を流れる冷媒と、前記バイパス回路における前記第２膨張弁で減圧された冷媒と、を熱交換する冷媒熱交換器と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の外調機は、再熱器の出口側で且つ蒸発器の入口側に位置する分岐部において主回路から分岐し、蒸発器の出口側で且つ圧縮機の吸入側に位置する合流部において主回路と合流するように構成されるバイパス回路を備え、制御手段は、バイパス回路上に設けられる第２膨張弁の開度を制御する。このため、再熱器から流出した冷媒が蒸発器に導かれる冷媒の流量を調整することができ、蒸発器における低容量の冷却除湿運転を実現して、再熱器から吹き出される吹出空気の温湿度の制御範囲を拡大することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る外調機１００の回路構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る外調機１００の空気線図を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る外調機１００のｐ−ｈ線図を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る外調機１００のｐ−ｈ線図と従来の外調機のｐ−ｈ線図との相違を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る外調機１００の回路構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る外調機１００の空気線図を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る外調機１００のｐ−ｈ線図を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る外調機１００と従来の外調機とのｐ−ｈ線図の相違を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る外調機１００の回路構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る外調機１００の回路構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る外調機１００の再熱量に対する過冷却度の目標値及び室外ファン１２の回転数を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る外調機１００の再熱量に対する圧縮機１の吐出温度の目標値及び室外ファン１２の回転数を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る外調機１００の空気線図を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る外調機１００のｐ−ｈ線図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の外調機１００について、図面を用いて詳細に説明する。なお、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。また、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る外調機１００の回路構成を示す図である。図２は本発明の実施の形態１に係る外調機１００の空気線図を示す図である。図３は本発明の実施の形態１に係る外調機１００のｐ−ｈ線図を示す図である。図４は本発明の実施の形態１に係る外調機１００のｐ−ｈ線図と従来の外調機のｐ−ｈ線図との相違を示す図である。  
【００１３】
図１に示されるように、外調機１００は、圧縮機１と、四方弁２と、凝縮器１１と、室外ファン１２と、第３膨張弁１５と、再熱器２１と、吹出温度センサ２２と、吹出相対湿度センサ２３と、第１膨張弁３５と、第２膨張弁５５と、蒸発器７１と、吸込温度センサ７２と、アキュムレータ８１と、制御手段９１と、室内ファン（図示省略）を備える。
【００１４】
圧縮機１と、四方弁２と、凝縮器１１と、第３膨張弁１５と、再熱器２１と、第１膨張弁３５と、蒸発器７１と、アキュムレータ８１と、を例えば順次配管接続することで、主回路３１が構成される。なお、アキュムレータ８１は外調機１００の必須の構成ではない。
【００１５】
圧縮機１は、吸入された冷媒を圧縮して高温及び高圧の冷媒として吐出する、可変容量の圧縮機である。四方弁２は、例えば暖房運転や冷房運転が実行されることに応じて、圧縮機１から吐出される冷媒の流れる方向を切り替えられるものである。本発明においては、冷房（除湿）運転を行うように四方弁２が切り替えられた状態を例に説明する。
【００１６】
凝縮器１１は、圧縮機１から吐出される冷媒と外気とを熱交換するためのものである。室外ファン１２は、凝縮器１１に外気を導入する送風手段である。再熱器２１は、凝縮器１１から流出した冷媒を凝縮するものである。蒸発器７１は、再熱器２１から流出した冷媒を蒸発ガス化するものである。
【００１７】
第３膨張弁１５は、凝縮器１１の出口側で且つ再熱器２１の入口側に設けられている減圧手段である。第１膨張弁３５は、再熱器２１の出口側で且つ蒸発器７１の入口側に設けられている減圧手段である。主回路３１上における再熱器２１の出口側で且つ第１膨張弁３５の入口側に分岐部５１が位置している。また、主回路３１上における蒸発器７１の出口側で且つ圧縮機１の吸入側に合流部５２が位置している。分岐部５１における主回路３１と合流部５２における主回路３１とを接続するようにバイパス回路４１が設けられている。
【００１８】
バイパス回路４１は、再熱器２１の出口側で且つ蒸発器７１の入口側に位置する分岐部５１において主回路３１から分岐し、蒸発器７１の出口側で且つ圧縮機１の吸入側に位置する合流部５２において主回路３１と合流するように構成されている。このようにバイパス回路４１を設けることで、第２膨張弁５５と、第１膨張弁３５及び蒸発器７１と、が並列に位置することになる。すなわち、再熱器２１から流出した分岐部５１における冷媒は、主回路３１又はバイパス回路４１を通過して合流部５２に到達することになる。
【００１９】
バイパス回路４１には第２膨張弁５５が設けられている。第２膨張弁５５は、分岐部５１から主回路３１に流れる冷媒及びバイパス回路４１に流れる冷媒の流量比を調整し、冷媒を減圧する減圧手段として機能する。
【００２０】
室内ファンは、室外及び室内の混合空気（被空調空気）が外調機１００の内部に流入して蒸発器７１及び再熱器２１を通る空気の流れを生成するための送風手段である。室内ファンが回転することで、図１中のＯＡ、ＲＡ、及びＳＡの空気流れが生成される。ここで、ＯＡ（Ｏｕｔｄｏｏｒ  Ａｉｒ）は、室外の空気が外調機１００の内部に導かれる空気の流れ（外気）を指す。また、ＲＡ（Ｒｅｔｕｒｎ  Ａｉｒ）は、室内の空気が外調機１００の内部に導かれる空気の流れ（還気）を指す。また、ＳＡ（Ｓｕｐｐｌｙ  Ａｉｒ）は、外調機１００の内部から室内に導かれる空気の流れ（給気）を指す。
【００２１】
吹出温度センサ２２は、外調機１００の内部に導入された空気のうち再熱器２１で熱交換されて温度上昇した空気の温度（吹出温度Ｔａｓ）を検出するための温度検出手段である。吹出相対湿度センサ２３は、外調機１００の内部に導入された空気のうち再熱器２１で熱交換されて温度上昇した空気の湿度（吹出相対湿度Ｒａｓ）を検出するための湿度検出手段である。吸込温度センサ７２は、外調機１００の内部に導入された空気のうち蒸発器７１を通過する前の空気の温度を検出する温度検出手段である。
【００２２】
制御手段９１は、吹出温度センサ２２の検出温度（吹出温度Ｔａｓ）及び吹出相対湿度センサ２３の検出湿度（吹出相対湿度Ｒａｓ）に基づいて絶対湿度Ｘａｓを算出する。絶対湿度Ｘａｓは、圧縮機１及び第２膨張弁５５を制御する際に用いられる。
【００２３】
また、制御手段９１は、例えば使用者によって設定された目標吹出温度Ｔｓｍ及び例えば使用者によって設定された相対湿度Ｒｓｍに基づいて目標絶対湿度Ｘｓｍを算出する。目標絶対湿度Ｘｓｍは、圧縮機１及び第２膨張弁５５を制御する際に用いられる。
【００２４】
また、制御手段９１は、再熱器２１の出口の被空調空気の絶対湿度Ｘａｓに基づいて圧縮機１の容量制御を行う。具体的には例えば、制御手段９１は、再熱器２１の出口の被空調空気の絶対湿度Ｘａｓが目標絶対湿度Ｘｓｍとなるように圧縮機１の容量制御を行う。例えば、制御手段９１は、絶対湿度Ｘａｓから目標絶対湿度Ｘｓｍを減じた値が大きいほど、圧縮機１の回転数を増加させる。
【００２５】
また、制御手段９１は、再熱器２１の出口の被空調空気の温度に基づいて決定された回転数で室外ファン１２を制御する。具体的には例えば、制御手段９１は、吹出温度センサ２２の検出温度（吹出温度Ｔａｓ）が目標吹出温度Ｔｓｍとなるように室外ファン１２の回転数を制御する。制御手段９１は、目標吹出温度Ｔｓｍから吹出温度Ｔａｓを減じた値が大きいほど、室外ファン１２の回転数を減少させる。
【００２６】
また、制御手段９１は、圧縮機１の吐出温度（温度Ｔｄ）に基づいて第１膨張弁３５を制御する。具体的には例えば、制御手段９１は、圧縮機１の吐出温度（温度Ｔｄ）が目標吐出温度Ｔｄｍとなるように第１膨張弁３５の開度を制御する。なお、圧縮機１の吐出温度は、吐出温度センサ（図示省略）によって検出される。また、制御手段９１は、蒸発器７１の出口側における過熱度に基づいて第１膨張弁３５を制御してもよい。このとき、制御手段９１は、例えば、過熱度が０Ｋとなるように第１膨張弁３５を制御する。以後の説明において、過熱度をＳＨと称することがある。
【００２７】
また、制御手段９１は、圧縮機１の容量に基づいて第２膨張弁５５の開度を制御する。  具体的には例えば、制御手段９１は、圧縮機１の容量が許容最低容量であって絶対湿度Ｘａｓが目標絶対湿度Ｘｓｍよりも小さいとき、第２膨張弁５５を開くように第２膨張弁５５を制御する。また、制御手段９１は、圧縮機１の容量が許容最低容量でないとき、第２膨張弁５５が閉状態となるように第２膨張弁５５を制御する。ここで、許容最低容量は、圧縮機１の運転を実行可能なときの最低容量を指しており、例えば定格容量に対して２０％程度である。
【００２８】
また、制御手段９１は、第１膨張弁３５及び第２膨張弁５５の開度を調整することで、再熱器２１から流出する冷媒が主回路３１及びバイパス回路４１を流れる流量比を調整することができる。具体的には例えば、制御手段９１が、第１膨張弁３５を全閉とし第２膨張弁５５を全開とすることで、再熱器２１から流出する冷媒は全て、蒸発器７１を通過することなくアキュムレータ８１及び圧縮機１に流れる。また、具体的には例えば、制御手段９１が、第１膨張弁３５を全開とし第２膨張弁５５を全閉とすることで、従来と同様に、再熱器２１から流出する冷媒は全て、蒸発器７１を通過してアキュムレータ８１及び圧縮機１に流れる。すなわち、本実施の形態１においては、蒸発器７１における熱交換量が従来と同一になるような制御を行うことができ、さらに蒸発器７１における熱交換量が従来よりも少なくなるような制御を行うこともできる。
【００２９】
また、制御手段９１は、例えば外調機１００の運転が開始されると、室内ファンが回転するように室内ファンを制御する。なお、制御手段９１は、例えば、この機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア、又はマイコン若しくはＣＰＵなどの演算装置上で実行されるソフトウェアで構成される。
【００３０】
以下に、室内ファンを回転することで生成される空気流れについて説明する。
まず、室内ファンを回転すると、室外及び室内から外調機１００の内部に導入された空気は、蒸発器７１を通過することで蒸発器７１を流れる冷媒と熱交換し、温度低下且つ湿度低下する。次に、蒸発器７１を通過して温度低下且つ湿度低下した空気は、再熱器２１を通過することで再熱器２１を流れる冷媒と熱交換して温度上昇する。そして、再熱器２１を通過して温度上昇した空気は室内に供給される。なお、外調機１００の内部に導入された空気の温度変化及び絶対湿度変化を示す空気線図は、図２に示されるようになる。
【００３１】
図２に示される空気線図は、横軸に温度を規定し、縦軸に絶対湿度を規定したものである。なお、図２の斜線領域が、従来の吹出空気温湿度制御範囲であり、図２の斜線領域及び網掛け領域が、本実施の形態１の吹出空気温湿度制御範囲である。
【００３２】
ここで上述したように、本実施の形態１においては、外調機１００の内部に導かれた空気が蒸発器７１において熱交換する熱交換量を従来よりも低減することができる。このため、本実施の形態１においては、外調機１００の内部に導かれた空気と蒸発器７１を流れる冷媒とが熱交換したとき、外調機１００の内部に導かれた空気の温度低下及び絶対湿度低下を従来よりも抑制することができる。したがって、図２に示されるように、吹出空気の温湿度制御範囲を従来よりも拡大することができる。なお、再熱器２１から流出する冷媒の一部が蒸発器７１を通過することなくバイパス回路４１を通過してアキュムレータ８１及び圧縮機１に流れるようにした場合におけるｐ−ｈ線図は、図３に示されるようになる。
【００３３】
図３を用いて主回路３１及びバイパス回路４１を流れる冷媒の状態変化について説明する。図３の凝縮過程において、凝縮器１１及び再熱器２１において熱交換された冷媒は、気液二相状態となっている。また、図３の膨張過程における実線部は、再熱器２１から流出した冷媒のうち第２膨張弁５５を通過する冷媒の圧力の変化を示す線である。また、図３の膨張過程及び蒸発過程における点線部は、再熱器２１から流出した冷媒のうち第１膨張弁３５を通過する冷媒のエンタルピー及び圧力の変化を示す線である。なお、本実施の形態１の外調機１００のｐ−ｈ線図と従来の外調機のｐ−ｈ線図とを比較すると、図４に示されるようになっている。
【００３４】
図４（ａ）には従来の外調機のｐ−ｈ線図を示しており、図４（ｂ）には本実施の形態１の外調機１００のｐ−ｈ線図を示している。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、本実施の形態１に係る外調機１００の蒸発温度Ｔｅは、蒸発器７１に流入する冷媒流量が少なくなるため、従来の外調機の蒸発温度よりも高く、０℃よりも高くなっている。このようにして、本実施の形態１においては、蒸発器７１が凍結に至らずに連続運転を行うことができる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態１に係る外調機１００は、少なくとも、圧縮機１、凝縮器１１、再熱器２１、第１膨張弁３５、及び蒸発器７１に順に冷媒が循環する主回路３１と、再熱器２１の出口側で且つ蒸発器７１の入口側に位置する分岐部５１において主回路３１から分岐し、蒸発器７１の出口側で且つ圧縮機１の吸入側に位置する合流部５２において主回路３１と合流するように構成されるバイパス回路４１と、バイパス回路４１上に設けられる第２膨張弁５５と、第２膨張弁５５の開度を制御する制御手段９１と、を備えたものである。
このため、冷却除湿を低容量に制御することが可能となり、冷房能力が空調負荷よりも大きくならず、蒸発器７１が凍結することなく連続運転を行うことができる。また、圧縮機１を停止させず、許容最低容量で運転を継続させることができるため、圧縮機１のＯＮ及び圧縮機１のＯＦＦを切り替えることによるハンチングが抑制され、快適性が向上する（連続的に除湿可能となる）。また、圧縮機１のＯＮ及び圧縮機１のＯＦＦを切り替えることによる発停頻度が低下して、圧縮機１の使用耐用年数が向上する。さらに、吹出空気の温湿度制御範囲を拡大することが可能となり、使用者が設定する室内空気の条件を広くすることができる。
【００３６】
実施の形態２．
本実施の形態２においては、実施の形態１とは異なり、バイパス回路４１に冷媒熱交換器４２を設けたものである。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００３７】
図５は本発明の実施の形態２に係る外調機１００の回路構成を示す図である。図６は本発明の実施の形態２に係る外調機１００の空気線図を示す図である。図７は本発明の実施の形態２に係る外調機１００のｐ−ｈ線図を示す図である。図８は本発明の実施の形態２に係る外調機１００と従来の外調機とのｐ−ｈ線図の相違を示す図である。
【００３８】
図５に示されるように、バイパス回路４１には冷媒熱交換器４２が設けられている。冷媒熱交換器４２は、再熱器２１から流出して分岐部５１よりも再熱器２１側を流れる冷媒と、バイパス回路４１における第２膨張弁５５で減圧された冷媒と、を熱交換するためのものであり、例えば二重管で構成されている。
【００３９】
バイパス回路４１における第２膨張弁５５で減圧された冷媒は、再熱器２１から流出して分岐部５１よりも再熱器２１側を流れる冷媒と熱交換することで加熱される。すなわち、再熱器２１から流出して分岐部５１よりも再熱器２１側を流れる冷媒は、バイパス回路４１における第２膨張弁５５で減圧された冷媒と熱交換することで冷却される。
【００４０】
ここで、本実施の形態２においても、本実施の形態１と同様に、外調機１００の内部に導かれた空気と蒸発器７１を流れる冷媒とが熱交換したとき、外調機１００の内部に導かれた空気の温度低下及び絶対湿度低下を従来よりも抑制することができる。したがって、図６に示されるように、吹出空気の温湿度制御範囲を従来よりも拡大することができる。なお、再熱器２１から流出する冷媒の一部が蒸発器７１を通過することなくバイパス回路４１を通過してアキュムレータ８１及び圧縮機１に流れるようにした場合におけるｐ−ｈ線図は、図７に示されるようになる。
【００４１】
図７を用いて主回路３１及びバイパス回路４１を流れる冷媒の状態変化について説明する。図７の凝縮過程において、凝縮器１１及び再熱器２１において熱交換された冷媒は、気液二相状態となっている。また、図７の膨張過程及び蒸発過程における実線部は、再熱器２１から流出した冷媒のうち第２膨張弁５５を通過する冷媒のエンタルピー及び圧力の変化を示す線である。また、図７の膨張過程及び蒸発過程における点線部は、再熱器２１から流出した冷媒のうち第１膨張弁３５を通過する冷媒のエンタルピー及び圧力の変化を示す線である。なお、本実施の形態２の外調機１００のｐ−ｈ線図と従来の外調機のｐ−ｈ線図とを比較すると、図８に示されるようになっている。
【００４２】
図８（ａ）には従来の外調機のｐ−ｈ線図を示しており、図８（ｂ）には本実施の形態２の外調機１００のｐ−ｈ線図を示している。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、本実施の形態２に係る外調機１００の蒸発温度Ｔｅは、冷媒の一部がバイパスするため、蒸発器７１の流量が減少し、従来の外調機の蒸発温度よりも高く、０℃よりも高くなっている。このようにして、本実施の形態２においては、蒸発器７１が凍結に至らずに連続運転を行うことができる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態２に係る外調機１００は、バイパス回路４１に冷媒熱交換器４２を設け、主回路３１における分岐部５１よりも再熱器２１側を流れる冷媒と、バイパス回路４１における第２膨張弁５５で減圧された冷媒と、を熱交換するように構成されている。
このため、再熱器２１から流出して分岐部５１よりも再熱器２１側を流れる冷媒は、冷媒熱交換器４２を設けない場合に比べて温度低下するため、第２膨張弁５５の入口の冷媒密度が増加する。すると、必要流量を確保するための必要Ｃｖ値が減少し、第２膨張弁５５の口径を小さくすることができるため、外調機１００の製作コストを低減し、外調機１００の省スペース化を図ることができる。
【００４４】
ここで、冷媒循環量［ｋｇ／ｈ］を示すＧｒは次式で表される。
Ｇｒ＝８６．５×Ｃｖ×（ΔＰ×ρ）０．５
上述の式において、Ｃｖは流量係数［−］を示す。また、ΔＰは第２膨張弁５５の前後差圧［ＭＰａ］を示す。また、ρは第２膨張弁５５の入口冷媒密度［ｋｇ／ｍ３］を示す。  すなわち、冷媒循環量（Ｇｒ）が一定である条件下において、第２膨張弁５５の入口冷媒密度（ρ）が大きくなると、流量係数（Ｃｖ）が小さくなることが分かる。
【００４５】
なお、制御手段９１は、主回路３１における冷媒熱交換器４２の出口を流れる冷媒の過冷却度に基づいて第１膨張弁３５を制御するようにしてもよい。バイパス回路４１を流れる冷媒の流量を多くすることで、過冷却度を大きくすることができる。以後の説明において、過冷却度をＳＣと称することがある。
【００４６】
実施の形態３．
本実施の形態３においては、実施の形態１とは異なり、アキュムレータ８１を設けないでレシーバ６１及び第４膨張弁６５を設け、バイパス回路４１に冷媒熱交換器４２を設けたものである。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００４７】
図９は本発明の実施の形態３に係る外調機１００の回路構成を示す図である。図９に示されるように、主回路３１における再熱器２１の出口側で且つ蒸発器７１の入口側には、第４膨張弁６５と、レシーバ６１と、が順に設けられている。具体的には、レシーバ６１は、分岐部５１よりも第１膨張弁３５側で且つ第１膨張弁３５の入口側に設けられており、再熱器２１から流出した冷媒の一部を貯留する。また、第４膨張弁６５は、分岐部５１よりもレシーバ６１側で且つレシーバ６１の入口側に設けられており、冷媒を減圧する減圧手段として機能する。
【００４８】
制御手段９１は、蒸発器７１の出口の過熱度に基づいて第１膨張弁３５を制御する。また、制御手段９１は、主回路３１における冷媒熱交換器４２の出口を流れる冷媒の過冷却度に基づいて第４膨張弁６５を制御する。
【００４９】
以上のように、本実施の形態３に係る外調機１００は、分岐部５１から第１膨張弁３５側に向かって第４膨張弁６５と、レシーバ６１と、が順に設けられ、バイパス回路４１に冷媒熱交換器４２を設けたものである。このため、本実施の形態３においては、実施の形態１，２の効果に加え、再熱器２１で凝縮された冷媒に含まれる余剰冷媒をレシーバ６１に貯留することができ、これにより、アキュムレータ８１を設けなくても、圧縮機１の吸入の圧力損失が低下する。したがって、冷凍サイクルのＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が向上して省エネルギー効果を発揮することができる。
【００５０】
実施の形態４．
本実施の形態４においては、実施の形態１とは異なり、第１膨張弁３５の制御内容を変更し、バイパス回路４１に冷媒熱交換器４２を設けたものである。なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００５１】
図１０は本発明の実施の形態４に係る外調機１００の回路構成を示す図である。図１１は本発明の実施の形態４に係る外調機１００の再熱量に対する過冷却度の目標値及び室外ファン１２の回転数を示す図である。図１２は本発明の実施の形態４に係る外調機１００の再熱量に対する圧縮機１の吐出温度の目標値及び室外ファン１２の回転数を示す図である。図１３は本発明の実施の形態４に係る外調機１００の空気線図を示す図である。図１４は本発明の実施の形態４に係る外調機１００のｐ−ｈ線図を示す図である。
【００５２】
制御手段９１は、実施の形態１のように圧縮機１から吐出される冷媒の温度に基づいて第１膨張弁３５を制御するものとは異なり、室外ファン１２の回転数等を制御することで外調機１００の運転を行う。具体的には、図１１〜図１４を用いて以下に説明する。
【００５３】
図１１には、横軸には再熱量［ｋＷ］を規定して縦軸にはＳＣ目標値［Ｋ］を規定したグラフと、横軸には再熱量［ｋＷ］を規定して縦軸には室外ファン１２の回転数［ｒｐｍ］を規定したグラフと、が示されている。
【００５４】
図１２には、横軸には再熱量［ｋＷ］を規定して縦軸には圧縮機１の吐出温度（温度Ｔｄ）［Ｋ］を規定したグラフと、横軸には再熱量［ｋＷ］を規定して縦軸には室外ファン１２の回転数［ｒｐｍ］を規定したグラフと、が示されている。
【００５５】
以下に、実施の形態４における、外調機１００の制御例について説明する。
まず、制御手段９１は、室外ファン１２の回転数を低下させるように室外ファン１２を制御する。このように、室外ファン１２の回転数が低下することで、凝縮器１１における熱交換量は減少するため、凝縮器１１から流出した冷媒が再熱器２１において放熱する量は増加する。このため、図１３に示されるように、吹出空気の温湿度制御範囲が拡大し、図１４に示されるように、ｐ−ｈ線図の凝縮過程の線図は高圧側に移動する。
【００５６】
次に、制御手段９１は、室外ファン１２の回転数を許容最低回転数まで低下させるように室外ファン１２を制御した後、主回路３１における冷媒熱交換器４２の出口を流れる冷媒の過冷却度の目標値又は圧縮機１の吐出温度の目標値を増加させる。
【００５７】
ここで例えば、室外ファン１２の回転数が許容最低回転数まで低下する前において、主回路３１における冷媒熱交換器４２の出口を流れる冷媒の過冷却度に基づいて第１膨張弁３５を制御していた場合には、室外ファン１２の回転数が許容最低回転数まで低下した後、主回路３１における冷媒熱交換器４２の出口を流れる冷媒の過冷却度の目標値を増加させて、第１膨張弁３５の開度を絞るように第１膨張弁３５を制御する。このとき、再熱量と過冷却度の目標値との関係及び再熱量と室外ファン１２の回転数との関係は、図１１に示されるようになっている。
【００５８】
また例えば、室外ファン１２の回転数が許容最低回転数まで低下する前において、圧縮機１の吐出温度に基づいて第１膨張弁３５を制御していた場合には、室外ファン１２の回転数が許容最低回転数まで低下した後、圧縮機１の吐出温度の目標値を増加させて、第１膨張弁３５の開度を絞るように第１膨張弁３５を制御する。このとき、再熱量と圧縮機１の吐出温度の目標値との関係及び再熱量と室外ファン１２の回転数との関係は、図１２に示されるようになっている。
【００５９】
このように、図１１のように、主回路３１における冷媒熱交換器４２の出口を流れる冷媒の過冷却度の目標値を増加させて第１膨張弁３５を絞る、又は図１２のように、圧縮機１の吐出温度の目標値を増加させて第１膨張弁３５を絞ることで、図１３に示される吹出空気の温湿度制御範囲は高温側に一層拡大し、図１４に示されるｐ−ｈ線図の凝縮過程の線図は一層高圧側に移動する。
【００６０】
以上のように、本実施の形態４に係る外調機１００は、より高温吹出空気を得たいときに、室外ファン１２の回転数を下げるように室外ファン１２を制御し、室外ファン１２の回転数が許容最低回転数まで低下した後においては、さらに第１膨張弁３５を絞るように第１膨張弁３５を制御する。これにより、吹出空気の温湿度制御範囲を高温側に拡大することができる。
【００６１】
なお、第４膨張弁６５が、本発明における第３膨張弁に相当する。
【符号の説明】
【００６２】
１  圧縮機、２  四方弁、１１  凝縮器、１２  室外ファン、１５  第３膨張弁、２１  再熱器、２２  吹出温度センサ、２３  吹出相対湿度センサ、３１  主回路、３５  第１膨張弁、４１  バイパス回路、４２  冷媒熱交換器、５１  分岐部、５２  合流部、５５  第２膨張弁、６１  レシーバ、６５  第４膨張弁、７１  蒸発器、７２  吸込温度センサ、８１  アキュムレータ、９１  制御手段、１００  外調機、Ｒａｓ  吹出相対湿度、Ｒｓｍ  相対湿度、Ｔａｓ  吹出温度、Ｔｄ  温度、Ｔｄｍ  目標吐出温度、Ｔｅ  蒸発温度、Ｔｓｍ  目標吹出温度、Ｘａｓ  絶対湿度、Ｘｓｍ  目標絶対湿度。
【要約】
少なくとも、圧縮機１、凝縮器１１、再熱器２１、第１膨張弁３５、及び蒸発器７１に順に冷媒が循環する主回路３１と、再熱器２１の出口側で且つ蒸発器７１の入口側に位置する分岐部５１において主回路３１から分岐し、蒸発器７１の出口側で且つ圧縮機１の吸入側に位置する合流部５２において主回路３１と合流するように構成されるバイパス回路４１と、バイパス回路４１上に設けられる第２膨張弁５５と、第２膨張弁５５の開度を制御する制御手段９１と、を備えた。【図１】
0005868552.tif 000002
【図２】
0005868552.tif 000003
【図３】
0005868552.tif 000004
【図４】
0005868552.tif 000005
【図５】
0005868552.tif 000006
【図６】
0005868552.tif 000007
【図７】
0005868552.tif 000008
【図８】
0005868552.tif 000009
【図９】
0005868552.tif 000010
【図１０】
0005868552.tif 000011
【図１１】
0005868552.tif 000012
【図１２】
0005868552.tif 000013
【図１３】
0005868552.tif 000014
【図１４】
0005868552.tif 000015