(57)【要約】【課題】冷却膨張弁の開度制御によって蒸発器を通過した冷媒の過熱度を好適に制御することができる空気調和装置を提供する。【解決手段】圧縮機１２と、室外凝縮器１３と、冷却膨張弁１４と、蒸発器１５と、これらをこの順で接続している冷却回路１１と、再熱経路２１と、室内凝縮器２２と、再熱膨張弁２３と、制御装置３０と、を備え、制御装置３０は、冷却膨張弁１４の開度制御により、蒸発器１５の冷媒循環量を調整して蒸発器１５通過後の冷媒の過熱度を調整する冷却制御部３１と、再熱膨張弁２３の開度制御により、室内凝縮器２２の冷媒循環量を調整して室温を調整する再熱制御部３２とを備え、再熱膨張弁２３は、冷却膨張弁１４による過熱度の調整を可能とする蒸発器１５における冷却能力と室内凝縮器２２における再熱能力との比率に基づいて、再熱制御部３２によって制御される開度の上限が設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（１２）と、
前記圧縮機（１２）で圧縮された冷媒を凝縮する室外凝縮器（１３）と、
前記室外凝縮器（１３）で凝縮された冷媒を減圧する冷却膨張弁（１４）と、
前記冷却膨張弁（１４）で減圧された冷媒を室内空気との熱交換により蒸発させ当該室内空気を冷却・除湿する蒸発器（１５）と、
前記圧縮機（１２）、前記室外凝縮器（１３）、前記冷却膨張弁（１４）、及び前記蒸発器（１５）をこの順で接続している冷却回路（１１）と、
前記冷却回路（１１）における前記圧縮機（１２）と前記室外凝縮器（１３）とを接続する経路（１１ａ）から分岐し、前記冷却膨張弁（１４）と前記蒸発器（１５）とを接続する経路（１１ｂ）に接続されている再熱経路（２１）と、
前記再熱経路（２１）において、前記圧縮機（１２）で圧縮された冷媒を、前記蒸発器（１５）で冷却・除湿された室内空気との熱交換により凝縮させ当該室内空気を加熱する室内凝縮器（２２）と、
前記再熱経路（２１）において、前記室内凝縮器（２２）で凝縮された冷媒を減圧する再熱膨張弁（２３）と、
前記冷却膨張弁（１４）及び前記再熱膨張弁の開度を制御する制御装置（３０）と、を備えており、
前記制御装置（３０）は、
前記冷却膨張弁（１４）の開度制御により、前記蒸発器（１５）の冷媒循環量を調整して前記蒸発器（１５）通過後の冷媒の過熱度を調整する冷却制御部（３１）と、
前記再熱膨張弁（２３）の開度制御により、前記室内凝縮器（２２）の冷媒循環量を調整して室温を調整する再熱制御部（３２）と、を備え、
前記再熱膨張弁（２３）は、前記冷却膨張弁（１４）による過熱度の調整を可能とする前記蒸発器（１５）における冷却能力と前記室内凝縮器（２２）における再熱能力との比率に基づいて、前記再熱制御部（３２）によって制御される開度の上限が設定されている、空気調和装置。
【請求項２】
前記制御装置（３０）は、運転中の前記蒸発器（１５）における冷却能力の変動に応じて、前記再熱膨張弁（２３）の開度の上限を調整する上限調整部（３３）をさらに備えている、請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記再熱膨張弁（２３）の開度の上限が、前記冷却膨張弁（１４）を流れる冷媒循環量と前記再熱膨張弁（２３）を流れる冷媒循環量との比率に基づいて調整される、請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記再熱膨張弁（２３）の開度の上限が、前記蒸発器（１５）を通過する前後の空気の温度差と、前記室内凝縮器（２２）を通過する前後の空気の温度差との比率に基づいて調整される、請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記再熱制御部（３２）は、前記室内凝縮器（２２）の出口の冷媒の過冷却度に応じて前記再熱膨張弁（２３）の開度の制御量を補正し、当該過冷却度を調整する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記制御装置（３０）は、前記蒸発器（１５）で冷却・除湿した空気を前記室内凝縮器（２２）で加熱する再熱除湿モードの運転制御と、前記蒸発器（１５）で冷却・除湿した空気が前記室内凝縮器（２２）を通過するだけの冷却モードの運転制御とをさらに行うものであり、前記蒸発器（１５）の吸込空気温度が目標温度の範囲内で且つ吸込空気の相対湿度が目標湿度以上であるときに前記再熱除湿モードの運転を行い、前記蒸発器（１５）の吸込空気温度が目標温度より高いか、または、当該吸込空気温度が目標温度の範囲内で且つ吸込空気の相対湿度が目標湿度未満であるときに冷却モードの運転を行うように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記再熱除湿モードの運転時における前記室内凝縮器（２２）の冷媒流入側の再熱用冷媒配管（４５）に再熱用第１開閉弁（２６）が接続され、前記室内凝縮器（２２）の冷媒流出側に前記再熱膨張弁（２３）が接続され、
前記再熱用冷媒配管（４５）には、前記再熱用第１開閉弁（２６）をバイパスする再熱用バイパス管（４６）が接続され、該再熱用バイパス管（４６）には前記再熱用第１開閉弁（２６）より口径の小さい再熱用第２開閉弁（２８）が接続されている、請求項６に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記制御装置（３０）は、前記再熱除湿モードの運転を開始するときに、前記再熱用第１開閉弁（２６）を閉鎖した状態で、前記再熱膨張弁（２３）を開いてから所定時間後に前記再熱用第２開閉弁（２８）を開き、その所定時間後に前記再熱用第１開閉弁（２６）を開放する液冷媒除去運転を行うように構成されている、請求項７に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記制御装置（３０）は、前記再熱除湿モードの運転を終了するときに、前記再熱用第１開閉弁（２６）及び前記再熱用第２開閉弁（２８）を閉じてから所定時間後に前記再熱用膨張弁（２３）を閉鎖するように構成されている、請求項８に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再熱除湿運転が可能な空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、室内の温度低下を抑制しつつ除湿を行う再熱除湿運転が可能な空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。この空気調和装置は、圧縮機と、室外凝縮器と、冷却膨張弁と、蒸発器（冷却器）とがこの順で冷媒配管により接続されている。圧縮機から吐出された冷媒は、室外凝縮器で凝縮され、冷却膨張弁で減圧された後に、蒸発器において室内空気との間で熱交換することによって蒸発し、室内空気を冷却・除湿する。
【０００３】
また、この空気調和装置は、室外凝縮器と冷却膨張弁とをバイパスする再熱経路を備え、この再熱経路に、室内凝縮器（再熱器）と再熱膨張弁とが設けられている。圧縮機から吐出された冷媒は、室外凝縮器だけでなく室内凝縮器へも分岐して流れ、室内凝縮器において蒸発器を通過した室内空気との間で熱交換することによって凝縮された後、再熱膨張弁によって減圧され、冷却膨張弁からの冷媒と合流して蒸発器に流入する。室内凝縮器は、蒸発器において冷却・除湿された室内空気を加熱することによって、室内を所定の温度に維持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３３１７１号公報
【特許文献２】特開平１−２２２１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような空気調和装置においては、通常、蒸発器を通過した冷媒に所定の過熱度が付与され、圧縮機が液状冷媒を吸引しないように構成されている。この過熱度は、冷却膨張弁の開度制御により蒸発器を流れる冷媒の流量を調整することによって所定値に調整される。一方、室内の温度は、再熱膨張弁の開度制御により室内凝縮器を流れる冷媒の流量を調整することによって目標温度に調整される。
【０００６】
しかしながら、再熱能力を高めるために再熱膨張弁の開度を大きくすると、室外凝縮器を経て蒸発器に流入する冷媒の流量に対して、室内凝縮器を経て蒸発器に流入する冷媒の流量が相対的に増大するため、冷却膨張弁の開度制御による過熱度の調整が困難になる。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、冷却膨張弁の開度制御によって蒸発器を通過した冷媒の過熱度を好適に制御することができる空気調和装置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】
（１)本発明の空気調和装置は、
圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮する室外凝縮器と、
前記室外凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する冷却膨張弁と、
前記冷却膨張弁で減圧された冷媒を室内空気との熱交換により蒸発させ当該室内空気を冷却・除湿する蒸発器と、
前記圧縮機、前記室外凝縮器、前記冷却膨張弁、及び前記蒸発器をこの順で接続している冷却回路と、
前記冷却回路における前記圧縮機と前記室外凝縮器とを接続する経路から分岐し、前記冷却膨張弁と前記蒸発器とを接続する経路に接続されている再熱経路と、
前記再熱経路において、前記圧縮機で圧縮された冷媒を、前記蒸発器で冷却・除湿された室内空気との熱交換により凝縮させ当該室内空気を加熱する室内凝縮器と、
前記再熱経路において、前記室内凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する再熱膨張弁と、
前記冷却膨張弁及び前記再熱膨張弁の開度を制御する制御装置と、を備えており、
前記制御装置は、
前記冷却膨張弁の開度制御により、前記蒸発器における冷媒循環量を調整して前記蒸発器通過後の冷媒の過熱度を調整する冷却制御部と、
前記再熱膨張弁の開度制御により、前記室内凝縮器における冷媒循環量を調整して室温を調整する再熱制御部と、を備え、
前記再熱膨張弁は、前記冷却膨張弁による過熱度の調整を可能とする前記蒸発器における冷却能力と前記室内凝縮器における再熱能力との比率に基づいて、前記再熱制御部によって制御される開度の上限が設定されている。
【０００９】
なお、開度の上限とは、全開状態の開度を含まず、再熱膨張弁の全閉状態と全開状態との間の開度を意味する。
上記構成を有する空気調和装置は、冷却膨張弁による過熱度の調整を可能とする、蒸発器における冷却能力と室内凝縮器における再熱能力との比率に基づいて、再熱膨張弁の開度の上限が設定されているので、蒸発器の冷媒循環量に対する室内凝縮器の冷媒循環量の割合が過度に大きくならないように室内凝縮器の冷媒循環量を制限することができ、冷却膨張弁の開度制御による蒸発器の過熱度の調整を適切に行うことが可能となる。
【００１０】
（２）好ましくは、前記制御装置が、運転中の前記蒸発器における冷却能力の変動に応じて、前記再熱膨張弁の開度の上限を調整する上限調整部をさらに備えている。
この構成によれば、例えば、運転中に、外部からの熱負荷の減少に応じて蒸発器における冷却能力を低下させた場合に、再熱膨張弁の開度の上限を低く調整し、室内凝縮器における再熱能力をも低下させることができるので、蒸発器の冷却能力に変動が生じたとしても、蒸発器の冷媒循環量に対する室内凝縮器における冷媒循環量の割合が過度に大きくならず、冷却膨張弁の開度制御による過熱度の調整を適切に行うことができる。
【００１１】
（３）好ましくは、前記再熱膨張弁の開度の上限が、前記冷却膨張弁を流れる冷媒循環量と前記再熱膨張弁を流れる冷媒循環量との比率に基づいて調整される。
この構成によれば、冷却膨張弁を流れる冷媒循環量は、蒸発器の冷却能力と相関があり、再熱膨張弁を流れる冷媒循環量は、室内凝縮器の再熱能力と相関があるので、前記冷却膨張弁を流れる冷媒循環量と前記再熱膨張弁を流れる冷媒循環量との比率に基づいて再熱膨張弁の開度の上限を調整することができる。
【００１２】
（４）好ましくは、前記再熱膨張弁の開度の上限が、前記蒸発器を通過する前後の空気の温度差と、前記室内凝縮器を通過する前後の空気の温度差との比率に基づいて調整される。
この構成によれば、蒸発器を通過する前後の空気の温度差は、蒸発器における冷却能力と相関があり、前記室内凝縮器を通過する前後の空気の温度差は、室内凝縮器における再熱能力と相関がある。したがって、これらの温度差の比率に基づいて再熱膨張弁の開度の上限を調整することができる。また、各温度差は空気温度センサを用いて容易に計測することができるので、再熱膨張弁の開度の上限を調整する操作を簡便に行うことができる。
【００１３】
（５）好ましくは、前記再熱制御部が、前記室内凝縮器の出口の冷媒の過冷却度に応じて前記再熱膨張弁の開度の制御量を補正し、当該過冷却度を調整する。
室内凝縮器の出口における過冷却度が十分に確保できない場合、再熱膨張弁に気液二相冷媒が流入し、室内凝縮器への冷媒循環量が急減少して過熱度の制御が乱れる等の不都合が生じる。
このような不都合に鑑み、上記構成を有する空気調和装置は、再熱制御部が、室内凝縮器の出口の冷媒の過冷却度に応じて再熱膨張弁の開度の制御量を補正し、当該過冷却度を所定値に調整するので、過冷却度を好適に確保することができる。
【００１４】
（６）好ましくは、前記制御装置が、前記蒸発器で冷却・除湿した空気を前記室内凝縮器で加熱する再熱除湿モードの運転制御と、前記蒸発器で冷却・除湿した空気が前記室内凝縮器を通過するだけの冷却モードの運転制御とを行うものであり、前記蒸発器の吸込空気温度が目標温度の範囲内で且つ吸込空気の相対湿度が目標湿度以上であるときに前記再熱除湿モードの運転を行い、前記蒸発器の吸込空気温度が目標温度より高いか、または、当該吸込空気温度が目標温度の範囲内で且つ吸込空気の相対湿度が目標湿度未満であるときに冷却モードの運転を行うように構成されている。
【００１５】
この構成によれば、蒸発器の吸込空気温度が目標温度の範囲内で且つ吸込空気の相対湿度が目標湿度以上であるときには、室内空間の温度に対して湿度が比較的高い状態であるため、温度を下げずに湿度を下げるように再熱除湿モードの運転が行われる。また、蒸発器の吸込空気温度が目標温度より高いか、または、吸込空気温度が目標温度の範囲内で且つ吸込空気の相対湿度が目標湿度未満であるときに、湿度よりも温度を優先して下げるように冷却モードの運転が行われる。このように、吸込空気の状態に応じて再熱除湿モードと冷却モードが行われ、室内空間の湿度や温度が適正値に制御される。
【００１６】
（７）好ましくは、前記再熱除湿モードの運転時における前記室内凝縮器の冷媒流入側の再熱用冷媒配管に再熱用第１開閉弁が接続され、前記室内凝縮器の冷媒流出側に前記再熱膨張弁が接続され、
前記再熱用冷媒配管には、前記再熱用第１開閉弁をバイパスする再熱用バイパス管が接続され、該再熱用バイパス管には前記再熱用第１開閉弁より口径の小さい再熱用第２開閉弁が接続されている。
【００１７】
（８）また、好ましくは、前記制御装置が、前記再熱除湿モードの運転を開始するときに、前記再熱用第１開閉弁を閉鎖した状態で、前記再熱膨張弁を開いてから所定時間後に前記再熱用第２開閉弁を開き、その所定時間後に前記再熱用第１開閉弁を開放する液冷媒除去運転を行うように構成されている。
この構成によれば、再熱除湿モードの運転を開始するときに、再熱用第１開閉弁よりも口径が小さな再熱用第２開閉弁を先に開くことにより、冷却運転中に再熱用冷媒配管に溜まり込んだ液冷媒が再熱用膨張弁を一気に通過しないので、配管の振動や騒音を防止できる。
【００１８】
（９）好ましくは、前記制御装置が、前記再熱除湿モードの運転を終了するときに、前記再熱用第１開閉弁及び前記再熱用第２開閉弁を閉じてから所定時間後に前記再熱用膨張弁を閉鎖するように構成されている。
この構成によれば、再熱除湿モードの運転が終了したときに、再熱用第１開閉弁及び再熱用第２開閉弁を閉じてから所定時間後に上記再熱膨張弁を閉鎖することにより、その間に室内凝縮器内の液冷媒を室内凝縮器から流出させることができる。室内凝縮器から流出した液冷媒は冷却回路の蒸発器で蒸発した後に圧縮機に回収することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、冷却膨張弁の開度制御によって蒸発器を通過した冷媒の過熱度を好適に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る空気調和装置を示す概略構成図である。
【図２】制御装置の機能を示す構成図である。
【図３】空気調和装置の基本制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】外負荷の変化に伴う冷却能力と再熱能力との関係を示す説明図である。
【図５】空気調和装置の応用制御１の手順を示すフローチャートである。
【図６】空気調和装置の応用制御２の手順を示すフローチャートである。
【図７】空気調和装置の応用制御２の手順を示すフローチャートである。
【図８】モリエル線図上に冷凍サイクルを表した図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る空気調和装置を示す概略構成図である。
【図１０】庫内（室内）温度に応じて運転モードを切り換える状態を示す説明図である。
【図１１】運転モードの切り換え制御を示すフローチャートである。
【図１２】各運転モードでの冷媒回路の構成機器の設定状態を示す表である。
【図１３】再熱用第１開閉弁と再熱用第２開閉弁の開閉タイミングを示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
［第１の実施の形態］
＜空気調和装置の全体構成＞
図１は、本発明の一実施の形態に係る空気調和装置を示す概略構成図である。
本実施形態の空気調和装置１は、例えば、食肉工場のように水分を多く含む食肉等の冷却対象が室内に頻繁に出入りするような環境で使用され、室内の温度を一定に維持しつつ除湿をも行う再熱除湿運転が可能な空気調和装置１である。例えば、空気調和装置は１、食肉加工工場の懸肉庫等の冷却対象空間を冷やすために用いられる冷凍装置とされている。
【００２２】
空気調和装置１は、室外機（熱源ユニット）２と、室内機（利用ユニット）３とを備え、これら室外機２と室内機３とは冷媒連絡配管によって接続されている。また、空気調和装置１は、室外機２及び室内機３の動作を制御する制御装置３０を備えている。
【００２３】
室外機２は、例えば屋外に設置され、圧縮機１２と、室外凝縮器１３と、室外ファン１６と、冷媒圧力センサＳｃ２等を備えている。
室内機３は、例えば工場等の屋内に配置され、第１膨張弁１４と、蒸発器（冷却器）１５と、室内凝縮器（再熱器）２２と、第２膨張弁２３と、室内ファン１７と、空気温度センサＳａ１，Ｓａ２，Ｓａ３と、冷媒温度センサＳｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３，Ｓｂ４，Ｓｂ５と、冷媒圧力センサＳｃ１等を備えている。
【００２４】
圧縮機１２、室外凝縮器１３、第１膨張弁１４、蒸発器１５は、この順で冷媒配管により接続されることで冷却回路１１を形成している。冷却回路１１は、専ら室内空気の温度及び湿度を低下させるために機能する。
また、本実施形態の空気調和装置１は、冷却回路１１における、圧縮機１２と室外凝縮器１３とを接続する経路１１ａから分岐し、第１膨張弁１４と蒸発器１５とを接続する経路１１ｂに接続される再熱経路２１を備えている。この再熱経路２１は、冷却回路１１における室外凝縮器１３と第１膨張弁１４とをバイパスしている。再熱経路２１には、室内凝縮器２２と第２膨張弁２３とが設けられている。したがって、室内凝縮器２２及び第２膨張弁２３は、室外凝縮器１３及び第１膨張弁１４と並列に設けられている。再熱経路２１は、冷却回路１１により冷却された室内空気の温度を上昇させるために機能する。
【００２５】
圧縮機１２は、例えば、インバータ制御等によって運転周波数（運転回転数）を調整可能なモータによって駆動される可変容量形のものが用いられる。圧縮機１２は、蒸発器１５から送られてきた低温・低圧のガス状冷媒を圧縮し、高温・高圧のガス状冷媒とする。なお、圧縮機１２は、固定容量形のものであってもよい。
【００２６】
室外凝縮器１３は、例えばクロスフィン式のフィンアンドチューブ型熱交換器やマイクロチャネル型熱交換器等が用いられる。室外凝縮器１３は、圧縮機１２から吐出されたガス状冷媒を室外空気と熱交換することによって凝縮させ、液状冷媒にする。室外空気は、室外ファン１６の駆動によって室外凝縮器１３に供給される。
【００２７】
第１膨張弁１４は、例えばパルスモータ駆動方式の電子膨張弁であり、開度を自在に調整可能である。第１膨張弁１４の開度は、制御装置３０によって制御される。第１膨張弁１４は、室外凝縮器１３によって凝縮された液状冷媒を減圧し、低温・低圧の気液二相冷媒にする。また、第１膨張弁１４は、開度が制御されることによって蒸発器１５を流れる冷媒の流量を調整し、蒸発器１５を通過した後の冷媒の過熱度を調整する。以下の説明においては、第１膨張弁１４を「冷却膨張弁」ともいう。
【００２８】
蒸発器１５は、室外凝縮器１３と同様に、例えばクロスフィン式のフィンアンドチューブ型熱交換器やマイクロチャネル型熱交換器等が用いられる。蒸発器１５は、冷却膨張弁１４を通過した低温低圧の気液二相冷媒を室内空気と熱交換することによって蒸発させ、ガス状冷媒にする。また、蒸発器１５は、冷媒との熱交換によって室内空気を冷却・除湿する冷却器として機能する。室内空気は、室内ファン１７の駆動によって蒸発器１５に供給される。
【００２９】
室内凝縮器２２は、室外凝縮器１３と同様に、例えばクロスフィン式のフィンアンドチューブ型熱交換器やマイクロチャネル型熱交換器等が採用される。室内凝縮器２２には、室内ファン１７の駆動によって蒸発器１５によって冷却・除湿された室内空気が供給される。また、室内凝縮器２２は、圧縮機１２から吐出されたガス状冷媒が、室外凝縮器１３へ流れる経路１１ａから分岐して流入し、このガス状冷媒を室内空気との間で熱交換することによって凝縮させる。これにより、蒸発器１５によって冷却・除湿された室内空気が湿度を低下させたまま加熱され、室内に吹き出される。したがって、室内凝縮器２２は、蒸発器１５によって冷却された室内空気を再び加熱する再熱器として機能する。
【００３０】
第２膨張弁２３は、冷却膨張弁１４と同様に、例えばパルスモータ駆動方式の電子膨張弁であり、開度を自在に調整可能である。第２膨張弁２３の開度は、制御装置３０によって制御される。第２膨張弁２３は、室内凝縮器２２によって凝縮された液状冷媒を減圧し、低温・低圧の気液二相冷媒にする。また、第２膨張弁２３は、開度が制御されることによって室内凝縮器２２を流れる冷媒の流量を調整し、室内空気の加熱量（再熱量）を調整する。以下、第２膨張弁２３を「再熱膨張弁」ともいう。
【００３１】
空気温度センサＳａ１，Ｓａ２，Ｓａ３は、室内機３に吸い込まれる空気の温度を検出する第１空気温度センサＳａ１と、室内機３から吹き出される空気の温度を検出する第２空気温度センサＳａ２と、蒸発器１５を通過し室内凝縮器２２に供給される前の空気の温度を検出する第３空気温度センサＳａ３とを含む。
【００３２】
冷媒温度センサＳｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３，Ｓｂ４，Ｓｂ５は、蒸発器１５の出口における冷媒の温度を検出する第１冷媒温度センサＳｂ１と、蒸発器１５を流れている冷媒の温度を検出する第２冷媒温度センサＳｂ２と、室内凝縮器２２の出口（再熱膨張弁２３前）における冷媒の温度を検出する第３冷媒温度センサＳｂ３と、室内凝縮器２２の入口における冷媒の温度を検出する第４冷媒温度センサＳｂ４と、室内凝縮器２２を流れている冷媒の温度を検出する第５冷媒温度センサＳｂ５とを含む。
【００３３】
冷媒圧力センサＳｃ１，Ｓｃ２は、室内凝縮器２２の出口（再熱膨張弁２３前）における冷媒の圧力を検出する第１圧力センサＳｃ１と、圧縮機１２の吐出圧力を検出する第２圧力センサＳｃ２とを含む。
以上の各センサの検出信号は制御装置３０に入力され、制御装置３０による各種機器の制御に利用される。なお、空気調和装置１は、以上に説明した全てのセンサを備えている必要はなく、少なくとも後述する制御例において用いられるセンサを備えていればよい。
【００３４】
制御装置３０は、室内機３に設けられた室内制御部や室外機２に設けられた室外制御部等により構成されている（いずれも図示せず）。制御装置３０は、マイクロコンピュータ、メモリ、通信インタフェース等により構成されており、室内機３及び室外機２に設けられた各種センサの信号が入力される。また、制御装置３０は、圧縮機１２、膨張弁１４，２３、ファン１６，１７等の動作を制御する。制御装置３０は、室内機３に接続されたリモートコントローラ等を介して、室内機３における吸込温度又は吹出温度の目標値（設定温度）の入力を受付可能である。
【００３５】
図２は、制御装置３０の機能を示す構成図である。
制御装置３０は、冷却制御部３１と、再熱制御部３２と、上限調整部３３としての機能を有している。
冷却制御部３１は、冷却膨張弁１４の開度を制御することによって蒸発器１５における冷媒循環量を調整し、蒸発器１５における冷却能力によって室内空気を所望に冷却・除湿するとともに、蒸発器１５を通過した冷媒の過熱度を調整するための機能部である。
【００３６】
再熱制御部３２は、再熱膨張弁２３の開度を制御することによって室内凝縮器２２における冷媒循環量を調整し、室内凝縮器２２における再熱能力によって室内の温度を所望に調整する機能部である。また、再熱制御部３２は、所定の開度を上限として再熱膨張弁２３の開度を調整する。この開度の上限は、再熱膨張弁２３の全閉となる開度よりも大きく、全開となる開度よりも小さい開度である。
【００３７】
また、上限調整部３３は、再熱制御部３２による再熱膨張弁２３の開度の上限を調整する機能部である。この上限調整部３３は、以下に説明する制御例のうち、専ら応用制御１において用いられる機能部である。
【００３８】
なお、一般に、冷却能力φＣは、次の式（１）で表すことができ、再熱能力φＲは、次式（２）で表すことができる。
【００３９】
【数１】
2019032150.tif 000003
【００４０】
【数２】
2019032150.tif 000004
【００４１】
ここで、ＣＶＣ及びＣＶＲは、冷却膨張弁１４及び再熱膨張弁２３の開度に対する流量係数、ΔＰｃは、室外凝縮器１３及び蒸発器１５における高低差圧、ΔＰＲは、室内凝縮器２２及び蒸発器１５における高低差圧、ｈＣは、蒸発器１５の出入口における低圧側のエンタルピー差（図８参照）、ｈＲは、室内凝縮器２２の出入口における高圧側エンタルピー差（図８参照）、ＧＣ，ＧＲは高圧側の冷媒の比重比（水基準）である。冷却系循環量は、冷却膨張弁１４を通過する冷媒の循環量を示し、再熱系循環量は、再熱膨張弁２３を通過する冷媒の循環量を示す。したがって、冷却能力φＣは、冷却膨張弁１４と再熱膨張弁２３との双方を通過して蒸発器１５に流入する冷媒循環量から求められる。一方、再熱能力φＲは、室内凝縮器２２を経て再熱膨張弁２３を通過する冷媒循環量から求められる。
【００４２】
［空気調和装置の制御例］
上述したように、空気調和装置１は、冷却膨張弁１４の開度制御によって蒸発器１５における冷媒循環量を調整し、蒸発器１５を通過した後の過熱度を所定値に調整する。これにより、圧縮機１２には液状冷媒が流入せず、圧縮機１２が保護される。
一方、蒸発器１５には、冷却膨張弁１４を通過した冷媒だけでなく、再熱経路２１からの冷媒も流入する。再熱経路２１から流入する冷媒の循環量は、冷却膨張弁１４によって制御することはできないため、再熱経路２１からの冷媒循環量が相対的に多くなると冷却膨張弁１４による過熱度の調整が困難になる。
【００４３】
そこで、本実施形態の空気調和装置１では、再熱膨張弁２３の開度に「上限」を設定することによって、再熱経路２１から蒸発器１５に流入する冷媒量を制限し、冷却膨張弁１４による過熱度の調整を可能としている。言い換えると、再熱膨張弁２３の開度の上限は、冷却膨張弁１４による過熱度の調整を可能とする範囲で所定に設定されている。
【００４４】
以下、制御装置３０による冷却膨張弁１４及び再熱膨張弁２３の制御例について説明する。具体的には、最も基本となる制御（基本制御）と、その応用となる制御（応用制御１，２）とを順番に説明する。
＜基本制御＞
図３は、空気調和装置の基本制御の手順を示すフローチャートである。この基本制御は、再熱膨張弁２３の開度の上限を固定とした場合の制御例である。
まず、ステップＳ１において、蒸発器１５の出口における冷媒の温度Ｔｃｏが第１冷媒温度センサＳｂ１により検出される。また、ステップＳ２において、蒸発器１５を流れている冷媒の温度Ｔｃｍが第２冷媒温度センサＳｂ２により検出される。この冷媒の温度Ｔｃｍは、蒸発器１５における蒸発温度に相当する。
【００４５】
次いで、ステップＳ３において、制御装置３０は、蒸発器１５を通過した後の冷媒の過熱度ＳＨを算出する。具体的には、次式（３）により過熱度ＳＨを算出する。
ＳＨ＝Ｔｃｏ−Ｔｃｍ  ・・・  （３）
【００４６】
次いで、ステップＳ４において、制御装置３０は、過熱度ＳＨを所定の目標値に調整するための冷却膨張弁１４の開度ＣＰｌｓを求める。具体的には、まず、制御装置３０は、次式（４）により、現在の過熱度ＳＨと、目標過熱度ＳＨｍのとの差分ΔＳＨを演算する。
ΔＳＨ＝ＳＨ−ＳＨｍ  ・・・  （４）
【００４７】
次いで、制御装置３０は、過熱度の差分ΔＳＨを用いて冷却膨張弁１４の開度の操作量ΔＣＰｌｓを求める。本実施形態では、次式（５）に示すように、ＰＩＤ制御等のフィードバック制御により過熱度の差分ΔＳＨから冷却膨張弁の開度の操作量ΔＣＰｌｓを算出する。
ΔＣＰｌｓ＝ＰＩＤ（ΔＳＨ）  ・・・  （５）
【００４８】
そして、冷却膨張弁１４の開度ＣＰｌｓを次式（６）により求める。
ＣＰｌｓ＝ＣＰｌｓ（現在値）＋ΔＣＰｌｓ  ・・・  （６）
【００４９】
ステップＳ５において、制御装置３０は、式（６）により算出した開度ＣＰｌｓとなるように冷却膨張弁１４を操作する。
【００５０】
次に、ステップＳ６において、第１空気温度センサＳａ１により室内機３への室内空気の吸込温度Ｔａが検知される。
そして、ステップＳ７において、制御装置３０は、吸込温度Ｔａを所定の目標値に調整するための再熱膨張弁２３の開度ＲＰｌｓを求める。具体的に、まず、制御装置３０は、次式（７）により、現在の吸込温度Ｔａと、目標吸込温度Ｔａｍとの差分ΔＴａを演算する。
ΔＴａ＝Ｔａ−Ｔａｍ  ・・・  （７）
【００５１】
そして、吸込温度の差分ΔＴａを用いて再熱膨張弁２３の開度の操作量ΔＲＰｌｓを取得する。本実施形態では、次式（８）に示すように、ＰＩＤ制御等のフィードバック制御により、吸込温度の差分ΔＴａから再熱膨張弁２３の開度の操作量ΔＲＰｌｓを算出する。
ΔＲＰｌｓ＝ＰＩＤ（ΔＴａ）  ・・・  （８）
【００５２】
次いで、再熱膨張弁２３の開度ＲＰｌｓを、次式（９）により求める。
ＲＰｌｓ＝ＲＰｌｓ（現在値）−ΔＲＰｌｓ  ・・・  （９）
【００５３】
そして、ステップＳ８において、制御装置３０は、ステップＳ７で算出した再熱膨張弁２３の開度ＲＰｌｓと所定の上限値ＲＭａｘとを比較し、小さい方の値を実際に使用する再熱膨張弁２３の開度ＲＰｌｓに決定する処理を行う。
この所定の上限値ＲＭａｘは、冷却膨張弁１４による過熱度の調整を可能とするような、蒸発器１５における冷却能力φＣ（上記式（１）参照）と、室内凝縮器２２による再熱能力φＲ（上記式（２）参照）との比率に基づいて設定される。つまり、当該比率をξとすると、次の式（１０）が満たされるように上限値ＲＭａｘが設定される。
ξ・φＣ＝φＲ  ・・・  （１０）
【００５４】
この比率ξは、空気調和装置１が設置される環境や運転条件等に基づいて適宜決定され、空気調和装置１に対して予め設定される固定値であり、例えば、０＜ξ≦１の範囲内で設定される。
そして、ステップＳ９において制御装置３０は、決定された開度ＲＰｌｓにより再熱膨張弁２３の開度を制御する。
【００５５】
以上のような冷却膨張弁１４及び再熱膨張弁２３の制御を行うことによって、蒸発器１５における冷媒循環量に対して室内凝縮器２２における冷媒循環量の割合が過度に大きくなることが無く、蒸発器１５を通過した後の冷媒の過熱度を冷却膨張弁１４により制御することが可能となる。
【００５６】
なお、ステップＳ７においては、再熱膨張弁２３の開度の操作量ΔＲＰｌｓを、吸込温度Ｔａとその目標値Ｔａｍとの差分ΔＴａに基づいて求めているが、これに代えて、第３冷媒温度センサＳｂ３により検出される室内凝縮器２２の出口の冷媒温度とその設定温度との差分や、第３冷媒温度センサＳｂ３により検出される室内凝縮器２２の出口の冷媒温度と第５冷媒温度センサＳｂ５により検出される室内凝縮器２２を流れる冷媒温度との差分、第４冷媒温度センサＳｂ４により検出される室内凝縮器２２の入口の冷媒温度と第３冷媒温度センサＳｂ３により検出される室内凝縮器２２の出口の冷媒温度との差分等に基づいて、ＰＩＤ制御等により求めることもできる。
【００５７】
＜応用制御１＞
上述した基本制御では、再熱膨張弁２３の開度の上限値ＲＭａｘが固定値とされている。しかし、空気調和装置１の運転中に、室外から侵入する熱等の外負荷の減少に応じて蒸発器１５における冷却能力が低下すると、再熱能力が相対的に高くなりすぎ、冷却膨張弁１４による過熱度の調整が困難となる場合がある。以下、詳しく説明する。
【００５８】
図４は、外負荷の変化に伴う冷却能力と再熱能力との関係を示す説明図であり、（ａ）は比較例、（ｂ）は応用制御１をそれぞれ示している。
図４（ａ）は、再熱膨張弁２３の開度を所定の上限値で固定した場合における、外負荷と、空気調和装置における冷却能力と、再熱能力との関係を示しており、上段（Ｉ）から下段（ＩＩＩ）に向かうに従い、外負荷が減少している。
【００５９】
上述した式（１）及び式（２）で示される冷却能力φＣや再熱能力φＲは、差圧ΔＰＣ，ΔＰＲやエンタルピー差ｈＣ，ｈＲの変化が小さい場合に、各膨張弁１４，２３の流量係数ＣＶＣ及びＣＶＲに大きく依存する。そのため、例えば、冷却能力φＣを減少させるには、各膨張弁１４，２３の流量係数ＣＶＣ，ＣＶＲを減少させて各膨張弁１４，２３を絞り、冷媒の循環量を減少させればよいことになる。しかしながら、再熱膨張弁２３の開度が固定されている場合（流量係数ＣＶＲが一定の場合）、冷却能力φＣを減少させるには、冷却膨張弁１４の流量係数ＣＶＣのみを減少させる必要がある。
【００６０】
図４（ａ）の（Ｉ）に示すように、外負荷が大きい場合は、蒸発器１５を流れる冷媒の循環量が多く冷却能力φＣが高くなるため、これらに対して室内凝縮器２２を流れる冷媒の循環量及び再熱能力φＲが相対的に小さくなる。つまり、蒸発器１５による冷却能力φＣに対する、室内凝縮器２２による再熱能力φＲの比率が小さくなり、冷却膨張弁１４による過熱度の調整は比較的容易となる。
【００６１】
再熱膨張弁２３の開度が固定されていると、（ＩＩ）に示すように、外負荷が減少したとしても室内凝縮器２２の冷媒循環量はほとんど変わらず、これに相対して蒸発器１５の冷媒循環量が減少する（流量係数ＣＶＣが減少する）ため、冷却能力φＣに対する再熱能力φＲの比率が徐々に高くなる。
【００６２】
そして、（ＩＩＩ）に示すように、外負荷の減少によって、冷却能力がさらに減少した場合、例えば（Ｉ）よりも冷却能力φＣが半減した場合、冷却能力φＣに対する再熱能力φＲの比率は約２倍となる。言い換えると、蒸発器１５の冷媒循環量に対する室内凝縮器２２の冷媒循環量の比率が（Ｉ）の状態から約２倍となる。そのため、冷却膨張弁１４による過熱度の調整が非常に困難となる。
【００６３】
応用制御１では、このような不都合を解消するために、再熱膨張弁２３の開度の上限を、冷却能力の変動に応じて調整する。具体的には、図４（ｂ）に示すように、（Ｉ）〜（ＩＩＩ）にかけて外負荷が徐々に減少していく場合に、冷却能力φＣの大きさに対して一定の比率で再熱能力φＲを減少させる。より具体的には、蒸発器１５を流れる冷媒循環量に対して一定の比率で室内凝縮器２２を流れる冷媒循環量を減少させる。そのために、冷却膨張弁１４の開度の変動に応じて、再熱膨張弁２３の開度の上限を所定の比率で減少させる。これにより、蒸発器１５の冷媒循環量に対する室内凝縮器２２の冷媒循環量の割合が過度に大きくならず、冷却膨張弁１４による過熱度の調整が可能となる。なお、この制御は、図２に示すように、制御装置３０における上限調整部３３の機能により実行される。
【００６４】
以下、応用制御１の詳細について説明する。
図５は、空気調和装置の応用制御１の手順を示すフローチャートである。
図５におけるステップＳ１１〜Ｓ１７、Ｓ１９、Ｓ２０は、それぞれ図３におけるステップＳ１〜Ｓ９と略同じである。そして、応用制御例１では、図５におけるステップＳ１８において、再熱膨張弁２３の開度の上限を冷却膨張弁１４の開度に応じて変更している。
【００６５】
具体的には、次式（１１）に示すように、ステップＳ１４で算出した冷却膨張弁１４の開度ＣＰｌｓに、所定の係数ζと、冷却膨張弁１４及び再熱膨張弁２３の最大流量係数ＣＶｃ、ＣＶｒの比を乗算することによって再熱膨張弁２３の開度の上限値ＲＭａｘ’を算出する。
ＲＭａｘ’＝ζ・ＣＶｃ／ＣＶｒ・ＣＰｌｓ  ・・・  （１１）
【００６６】
所定の係数ζは、上記式（１）、式（２）、及び式（１０）から、冷却能力φＣと再熱能力φＲとの比ξ、冷媒の高圧と低圧との差圧ΔＰＣ，ΔＰＲの比、冷却側と再熱側とのエンタルピー差ｈＣ，ｈＲの比、高圧側比重比ＧＣ，ＧＲの比等を考慮して設定され、冷却膨張弁１４による過熱度の調整を可能とする範囲で、冷却膨張弁１４の開度を再熱膨張弁２３の開度に換算するための値である。
【００６７】
次に、ステップＳ１９において、制御装置３０は、ステップＳ１７で算出された再熱膨張弁２３の開度ＲＰｌｓと、ステップＳ１８で算出された開度の上限値ＲＭａｘ’とを比較し、小さい方を実際に使用する再熱膨張弁２３の開度ＲＰｌｓに決定する。このように決定された開度ＲＰｌｓで再熱膨張弁２３の開度を制御することによって、蒸発器１５の冷媒循環量に対して室内凝縮器２２の冷媒循環量の割合が過度に大きくならず、冷却膨張弁１４による過熱度の調整を好適に行うことができる。
【００６８】
＜応用制御１の変形例＞
蒸発器１５における冷却能力及び室内凝縮器における再熱能力は、上記式（１）及び式（２）により表現されるが、他の方法により代替することができる。例えば、次式（１２）のように、蒸発器１５における冷却能力を、第１空気温度センサＳａ１で検出した温度ｔ１と、第３空気温度センサＳａ３で検出した温度ｔ３との差Ｔ１（蒸発器１５により低下した温度）で代替し、室内凝縮器２２における再熱能力を、第２空気温度センサＳａ２で検出した温度ｔ２と、第３空気温度センサＳａ３で検出した温度ｔ３との差Ｔ２（室内凝縮器２２によって上昇した温度）で代替することができる。そして、各温度差Ｔ１、Ｔ２の比率が所定値α以下となるように、再熱膨張弁２３の開度の上限を調整することで、冷却能力の変動に応じて再熱膨張弁２３の開度の上限を調整することができる。
Ｔ２／Ｔ１≦α  ・・・  （１２）
（ただし、Ｔ１＝ｔ１−ｔ３、Ｔ２＝ｔ２−ｔ３）
【００６９】
各温度差Ｔ１，Ｔ２の比率αは、例えば０＜α≦１の範囲内で設定することができ、一例として、α＝０．３とすることができる。また、この変形例では、空気温度センサの検出信号を用いることで、再熱膨張弁２３の開度の上限を簡便に調整することが可能となる。
【００７０】
＜応用制御２＞
上述した基本制御や応用制御１においては、再熱膨張弁２３の開度の上限を設定し、室内凝縮器２２を流れる冷媒の循環量について考慮したものとなっていた。応用制御２では、これらに加えて、室内凝縮器２２の出口における過冷却度が適切に確保されるように、再熱膨張弁２３の開度を制御するものとなっている。
【００７１】
図６及び図７は、空気調和装置の応用制御２の手順を示すフローチャートである。
図６におけるステップＳ２１〜Ｓ２６は、図３におけるステップＳ１〜Ｓ６と略同様であり、制御装置３０は、蒸発器出口温度Ｔｃｏと蒸発器中間温度Ｔｃｍとから過熱度ＳＨを求め、この過熱度ＳＨを目標値とする冷却膨張弁１４の開度ＣＰｌｓを求めて冷却膨張弁１４を操作する。また、ステップＳ２６において、第１空気温度センサＳａ１により室内機３への室内空気の吸込温度Ｔａが検知される。
【００７２】
そして、ステップＳ２７において、制御装置３０は、吸込温度Ｔａを所定の目標値とするように、再熱膨張弁２３の開度の操作量ΔＲＰｌｓを取得する。具体的には、まず、上記式（７）により、現在の吸込温度Ｔａと、目標吸込温度Ｔａｍとの差分ΔＴａを演算する。
【００７３】
そして、制御装置３０は、上記式（８）に示すように、ＰＩＤ制御等のフィードバック制御により、吸込温度の差分ΔＴａから再熱膨張弁２３の開度の操作量ΔＲＰｌｓを算出する。
【００７４】
次に、図７のステップＳ２８において、第３冷媒温度センサＳｂ３により冷媒温度Ｔｒｅｖが検出され、第１圧力センサＳｃ１により冷媒圧力Ｐｒｅｖが検出される。そして、ステップＳ２９において、これらの値Ｔｒｅｖ，Ｐｒｅｖを用いて室内凝縮器２２の出口の過冷却度ＳＣが算出される。具体的には、まず、室内凝縮器２２の出口（再熱膨張弁２３前）の冷媒圧力Ｐｒｅｖから飽和液温度Ｔｓｌが求められ、この飽和液温度Ｔｓｌと、室内凝縮器２２の出口（再熱膨張弁２３前）の冷媒温度Ｔｒｅｖとから、次式（１３）により過冷却度ＳＣが算出される。
ＳＣ＝Ｔｓｌ−Ｔｒｅｖ  ・・・  （１３）
【００７５】
次いで、ステップＳ３０において、制御装置３０は、過冷却度ＳＣが所定の閾値、ここでは「３度」よりも大きいか否かを判断する。
過冷却度ＳＣが３度よりも大きい場合、過冷却度は十分に確保されていると考えられるので、ステップＳ３１において、過冷却度ＳＣに基づく再熱膨張弁２３の調整量ｄＳＣＰｌｓを０とし、ステップＳ３４に処理を進める。
【００７６】
一方、過冷却度ＳＣが３度以下である場合、過冷却度が十分に確保されていないと考えられるので、ステップＳ３２において、再熱膨張弁２３の調整量ｄＳＣＰｌｓを次式（１４）により求める。
ｄＳＣＰｌｓ＝γ・｛３−ｍａｘ（ＳＣ，０）｝  ・・・  （１４）
ここでは、過冷却度ＳＣが０度を超える場合には、閾値「３度」から過冷却度ＳＣを減じ、所定の補正係数γを乗算することによって調整量ｄＳＣＰｌｓを求める。過冷却度ＳＣが０度以下の場合には、閾値「３度」に所定の補正係数γを乗算することによって調整量ｄＳＣＰｌｓを求める。
【００７７】
補正係数γは、装置の状態や設置環境等に応じて適切な過冷却度ＳＣを確保するために設定される、例えば、補正係数γは、必要な過冷却度ＳＣを再熱膨張弁２３のモータのパルス数に換算するためのパルス換算係数とされる。このパルス換算係数γは、次のように求めることができる。
図８に示すように、過冷却度ＳＣの計測点でのエンタルピーをｈＳＣ、過冷却度ＳＣの計測点での飽和液エンタルピーをｈｓｌ、室内凝縮器２２の入口のエンタルピーをｈｒｉとすると、過冷却度１度相当のエンタルピーｈは、次式（１５）となる。
ｈ＝（ｈｓｌ−ｈＳＣ）／ＳＣ  ・・・  （１５）
【００７８】
また、このときの冷媒の循環量比は、ｈ／（ｈｒｉ−ｈＳＣ）となり、過冷却度ＳＣを１度変化させるために必要なパルス換算係数γは、次式（１６）となる。
γ＝Ｃｖ’×ｈ／（ｈｒｉ−ｈＳＣ）／Ｃｖ×ＭａｘＰｌｓ  ・・・  （１６）
ここで、Ｃｖ’は現在の再熱膨張弁２３の開度に対する流量係数、Ｃｖは、再熱膨張弁２３の全開時の流量係数（いわゆるＣＶ値）、ＭａｘＰｌｓは、再熱膨張弁２３の全開時のパルス数である。
【００７９】
次に、ステップＳ３３において、制御装置３０は、ステップＳ２７において算出した再熱膨張弁２３の開度の操作量ΔＲＰｌｓを０と比較し、より大きい値を実際に使用する操作量ΔＲＰｌｓに決定する。
【００８０】
ステップＳ２７で算出した再熱膨張弁２３の開度の操作量ΔＲＰｌｓは、吸込温度Ｔａが目標吸込温度Ｔａｍよりも高い場合（Ｔａ＞Ｔａｍ）に正の値をとり（ΔＲＰｌｓ＞０）、逆に、吸込温度Ｔａが目標吸込温度Ｔａｍよりも低い場合（Ｔａ＜Ｔａｍ）に負の値をとる（ΔＲＰｌｓ＜０）。そのため、ΔＲＰｌｓが正の値のときは、再熱能力を減少させるために再熱膨張弁２３を閉じる方向の操作となり、ΔＲＰｌｓが負の値のときは、より再熱能力が必要であるため再熱膨張弁２３を開く方向の操作となる。しかしながら、応用制御２においては、過冷却度ＳＣを確保することを優先しているため、ステップＳ３３の処理では、再熱膨張弁２３を開く方向に操作することを除外し、再熱膨張弁２３を操作しないか又は閉じる方向への操作のみを採用している。
【００８１】
次いで、ステップＳ３４では、ステップＳ３３で求めた再熱膨張弁２３の開度の操作量ΔＲＰｌｓにステップＳ３１又はＳ３２で求めた調整量ｄＳＣＰｌｓを加え、実際に使用する操作量ΔＲＰｌｓを求める。そして、再熱膨張弁２３の開度ＲＰｌｓとして、現在の開度ＲＰｌｓに操作量ΔＲＰｌｓを減じた値と、所定の上限値ＲＭａｘとを比較し、より小さい方を、実際の再熱膨張弁２３の開度ＲＰｌｓに決定する。そして、ステップＳ３５において、制御装置３０は、再熱膨張弁２３を操作する。
【００８２】
この応用制御２では、過冷却度ＳＣが所定の閾値（例えば「３度」）よりも小さい場合に、過冷却度ＳＣを十分に確保する方向に再熱膨張弁２３を操作する。したがって、過冷却度ＳＣが不足することによる不都合を解消することができる。この不都合としては、気液二相冷媒が再熱膨張弁２３に流入することによって室内凝縮器２２への冷媒循環量が急減少し、過熱度制御に乱れが生じ、室外機２がサーモオフして除湿能力が低下したり、逆に、気液二相状態が解消されるときに冷媒循環量が急回復し、蒸発器１５出口の冷媒の乾き度が急減して圧縮機保護が困難になったりすること等が考えられる。
【００８３】
なお、室内凝縮器２２の出口における過冷却度ＳＣは、室内凝縮器２２の出口と中間の温度を冷媒温度センサＳｂ３，Ｓｂ５により検出し、出口側の温度から中間の温度を減算することによって求めることができる。又は、圧縮機１２の吐出圧力を配管圧損で補正することによって求めることもできる。
【００８４】
［第２の実施の形態］
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る空気調和装置を示す概略構成図である。
この空気調和装置（冷凍装置）１は、図９に示すように、室外機（熱源側ユニット）２と室内機（利用側ユニット）３とを備えている。冷却回路１０において、室外機２の室外凝縮器（熱源側熱交換器）１３と室内機３の冷却膨張弁１４との間には、レシーバ１８と冷却用電磁弁２５とが設けられている。レシーバ１８は、室外機２に設けられ、冷却用電磁弁２５は室内機３に設けられている。
【００８５】
圧縮機１２の吐出側と室外凝縮器（熱源側熱交換器）１３のガス側端との間に接続された熱源側ガス管である経路１１ａには、レシーバ１８の内部の圧力を調整するための圧力調整通路１９の一端が接続され、この圧力調整通路１９の他端はレシーバ１８の容器の上方寄りの位置に接続されている。この圧力調整通路１９には、圧力調整用電磁弁２７が設けられている。この圧力調整用電磁弁２７を所定のタイミングで開閉する（開いたり閉じたりする動作を繰り返す）ことにより、レシーバ１８へ導入される圧縮機１２の吐出ガス（高圧ガス）の量を変化させて、レシーバ１８内の圧力を調整できる。レシーバ１８の下端は冷媒配管を介して室内機３の冷却用電磁弁２５に接続されている。
【００８６】
再熱経路２１において、室内凝縮器（再熱熱交換器）２２の冷媒流入側の再熱用冷媒配管４５には、再熱用電磁弁（再熱用第１開閉弁）２６が設けられている。また、再熱用冷媒配管４５には、再熱用第１開閉弁２６をバイパスする再熱用バイパス管４６が接続されている。そして、この再熱用バイパス管４６には、再熱用第１開閉弁２６よりも口径の小さい再熱用第２開閉弁２８が接続されている。
【００８７】
さらに室内機３には、蒸発器１５の吸込空気の湿度を測定する吸込空気湿度センサＳｄ１が設けられている。
【００８８】
制御装置３０は、第１の実施の形態で説明したような蒸発器１５で冷却・除湿した空気を室内凝縮器２２で加熱する再熱除湿モードの運転制御と、これに加えて蒸発器１５で冷却・除湿した空気が室内凝縮器２２を通過するだけの冷却モードの運転制御とを行うことができる。例えば、制御装置３０は、冷却モードの運転時に、蒸発器である利用側熱交換器１５で冷却された空気を室内凝縮器（再熱熱交換器）２２で加熱する再熱除湿モードの運転動作も制御するように構成されている。
【００８９】
具体的に、制御装置３０は、蒸発器１５の吸込空気温度が目標温度の範囲内（例えば１３℃から１７℃の範囲内）で且つ吸込空気の相対湿度が目標湿度（例えば４５％）以上であるときに再熱除湿モードの運転を行い、蒸発器の吸込空気温度が上記目標温度より大きいか、または、吸込空気温度が目標温度の範囲内（例えば１３℃から１７℃の範囲内）で且つ吸込空気の相対湿度が目標湿度未満であると冷却モードの運転を行うように構成されている。
【００９０】
＜運転動作＞
本実施形態の空気調和装置（冷凍装置）１では、制御装置３０により運転中に冷却モードと再熱除湿モードの切り換え制御が行われる。
例えば、空気調和装置１の起動時は、懸肉庫等の庫内への食肉の搬入に伴って庫内を冷却する必要があるため、図１０の冷却・再熱モードと表示している領域のうちの冷却モード（庫内を急速に冷却する冷却プルダウン）の運転が行われる。庫内温度が１３℃〜１７℃の間は、冷却モードと再熱除湿モードを切り換えながら運転が行われる。
【００９１】
具体的には、蒸発器１５の吸込空気温度（庫内空気温度）が目標温度である１３℃〜１７℃の範囲内で且つ吸込空気の相対湿度が目標湿度（４５％ＲＨ）以上であるときに再熱除湿モードの運転を行い、蒸発器１５の吸込空気温度が目標温度（１７℃）より大きいか、または、吸込空気温度が目標温度である１３℃〜１７℃の範囲内で且つ吸込空気の相対湿度が目標湿度（４５％ＲＨ）未満であると冷却モードの運転を行うように、制御装置３０によって運転制御が行われる。
【００９２】
なお、本実施形態の空気調和装置は、図１０に示すように、冷蔵モードや冷凍モードの運転も可能に構成されており、設定温度が０℃（庫内温度がほぼ１０℃〜−５℃の範囲）で冷蔵モードの運転が、設定温度が−２０℃（庫内温度が−５℃より低い状態）で冷凍モードの運転が行われる。
【００９３】
（運転モードの切り換え）
次に、図１１のフローチャートに基づいて、上述の運転モードの切り換え動作について、より具体的に説明する。
ステップＳ４１では、空気調和装置１の運転が行われているかどうかの判別が行われる。判別結果が「ＹＥＳ」であって運転している場合は、ステップＳ４２へ進んで蒸発器１５の吸込空気温度が１７℃以上であるかどうかが判別され、ステップＳ４１の判別結果が「ＮＯ」であって運転していない場合は、ステップＳ４３へ進んで停止の処理をしてからステップＳ４１へ戻る。
【００９４】
ステップＳ４２の判別結果が「ＹＥＳ」であって吸込空気温度が１７℃以上である場合は、ステップＳ４４へ進んで装置がサーモオンになり、冷却モードの運転が行われる。冷却モードの運転中は、常にステップＳ４１の判別が行われる。
【００９５】
ステップＳ４２の判別結果が「ＮＯ」であって吸込空気温度が１７℃未満である場合は、ステップＳ４５へ進み、吸込空気温度が１３℃以下であるかどうかが判別される。その判別結果が「ＮＯ」であると吸込空気温度が１７℃より低くて１３℃より高い場合であり、その場合はステップＳ４６で相対湿度ＲＨが４５％以上であるかどうかが判別される。判別結果が「ＮＯ」の場合は相対湿度ＲＨが４５％未満であり、湿度が高くないため、ステップＳ４４へ進んで冷却モードの運転を行い、ステップＳ４１の判別へ戻る。
【００９６】
吸込空気温度が１３℃以下であるかどうかをステップＳ４５で判別した結果が「ＹＥＳ」の場合は庫内が十分に冷えている場合であり、この場合はステップＳ４７へ進んでサーモオフになり、庫内は送風だけが行われるモードになる。送風運転のモードにおいても、冷却モードと同様に、常にステップＳ４１の判別が行われる。
【００９７】
相対湿度ＲＨが４５％以上であるかどうかをステップＳ４５で判別した結果が「ＹＥＳ」である場合は、庫内の湿度は１７℃より低くて１３℃より高い（本発明の所定範囲内である）が湿度は高いので、ステップＳ４８へ進んで再熱除湿モードに切り換わり、温度を維持しながら除湿を行うモードとなる。この再熱除湿モードにおいても、冷却モードと同様に、常にステップＳ４１の判別は行われる。
【００９８】
＜各運転モードにおける冷媒回路構成機器の状態＞
次に、各モードの運転動作について説明する。各モードにおいて、各種の弁やファンや圧縮機は図１２に示す状態に制御される。図１２において、「ユニットクーラ」は室内機（利用側ユニット）３を表し、冷凍機は室外機（熱源側ユニット）２を表している。「ＳＶ１」は冷却用電磁弁２５を、「ＳＶ２」は再熱用電磁弁２６を、「ＥＶ１」は冷却膨張弁１４を、「ＥＶ２」は再熱膨張弁２３を、「ＭＦ１」は室内ファン（利用側ファン）１７を示している。また、「ＭＦ２」は室外ファン（熱源側ファン）１６を、「ＭＣ」は圧縮機１２を、「ＳＶ４」は圧力調整用電磁弁２７を示している。
【００９９】
（冷却モード）
冷却モード（サーモオン）の運転では、冷却用電磁弁２５は「開」、再熱用電磁弁２６は「閉」、冷却膨張弁１４は過熱度制御（蒸発器１５の出口冷媒の過熱度が目標値になるように開度制御される状態）、再熱膨張弁２３は「閉（全閉）」、室内ファン１７は大風量（Ｈ風量）、室外ファン１６と圧力調整用電磁弁２７は目標高圧圧力に基づいた制御（高圧制御）、圧縮機１２はインバータ制御で目標の運転容量になるように周波数制御される。
【０１００】
この状態で、圧縮機１２から吐出された冷媒は、室外凝縮器１３に流入して放熱する。このとき、室外凝縮器１３から流出する冷媒の圧力を目標圧力に制御できない場合に、圧力調整用電磁弁２７を開閉する制御を行う。具体的には、冷媒回路の低圧圧力が処置値よりも低いと圧力調整用電磁弁２７を開いてレシーバ１８に高圧冷媒を導入し、レシーバ１８から室内機３に繋がる液側連絡配管を流れる高圧液冷媒の圧力を調整する。
【０１０１】
この高圧液冷媒は、室内機３において、冷却用電磁弁２５を通過し、冷却膨張弁１４で減圧され、蒸発器１５で庫内空気から吸熱して蒸発する。このとき、蒸発器１５において庫内空気が冷却される。蒸発した冷媒は室外機２へ戻り、圧縮機１２に吸入される。
【０１０２】
冷却モード（サーモオン）の運転は、冷媒が冷媒回路を以上のようにして循環することにより行われる。
【０１０３】
また、冷却モード（サーモオフ）の運転では、室内ファン１７は大風量で回る一方、各種の弁や圧縮機１２は停止して行われ、庫内で送風のみが行われる。
【０１０４】
（再熱除湿モード）
再熱除湿モードでは、各種の弁などの制御の一部が冷却モードとは異なる。具体的には、再熱用電磁弁２６が「開」に制御され、再熱膨張弁２３が吸込空気温度に基づいて制御され、室内ファン１７が低風量（Ｌ風量）となる。
【０１０５】
この状態で、圧縮機１２から吐出された冷媒は、熱源側熱交換器１３と再熱熱交換器２２を放熱器（凝縮器）とし、利用側熱交換器１５を蒸発器として冷媒回路を循環する。室内機３では、庫内（室内）空気が蒸発器１５で冷却・除湿してから室内凝縮器２２で加熱されるので、庫内の温度低下を抑えながら湿度が低下する。
【０１０６】
また、制御装置３０は、再熱除湿モードの運転を開始するときに、再熱用電磁弁（再熱用第１開閉弁）２６を閉鎖した状態で、再熱膨張弁２３を開いてから所定時間（例えば５秒）後に再熱用第２開閉弁２８を開き、さらにその所定時間（例えば５分）後に再熱用第１開閉弁２６を開放して液冷媒除去運転を行うように構成されている。
【０１０７】
また、制御装置３０は、再熱除湿モードの運転を終了するときには、再熱用第１開閉弁２６及び再熱用第２開閉弁２８を閉じてから所定時間（例えば４分）後に、再熱膨張弁２３を閉鎖する。このように、室内凝縮器（再熱熱交換器）２２の冷媒流入側に口径が異なる（大小の）開閉弁２６，２８を並列に設け、再熱除湿モードの運転をするときに、口径が小さい開閉弁２８を先に開いてから、その所定時間後に口径の大きい開閉弁２６を開くようにしている。これは、冷却運転時には開閉弁２６が閉じられているため、再熱用冷媒配管４５に流れ込んだ冷媒が溜まり込んで液化した場合に、再熱除湿モードを開始するときに直ぐに開閉弁２６を開くと液冷媒が再熱膨張弁２３に一気に流れ込むことになり、過冷却度を優先するように開度が制御される再熱膨張弁２３で冷媒を処理しきれずに配管が振動するおそれがあるためである。
【０１０８】
この再熱除湿モードの運転について、図１３のタイムチャートを用いて具体的に説明する。
時間Ｔ１において再熱除湿モードの運転を開始すると、そのときに再熱膨張弁２３（図１３ではＥＶ２と表示）を開く操作を行う。このとき、再熱用第１開閉弁２６（図１３ではＳＶ２と表示）と再熱用第２開閉弁２８（図１３ではＳＶ５と表示）は閉じられたままである。
【０１０９】
時間Ｔ１からt１秒（例えば５秒）が経過して時間Ｔ２になると、再熱用第１開閉弁２６を閉じたままで再熱用第２開閉弁２８を開く操作を行う。再熱用第２開閉弁２８は再熱用第１開閉弁２６よりも口径が小さいので、冷却運転を行っている間に再熱用冷媒配管４５に溜まり込んだ液冷媒は、少量ずつ室内凝縮器２２を流れて再熱膨張弁２３を通過する。再熱除湿モードの運転時は、室内凝縮器２２の出口側の冷媒の過冷却度を優先するように再熱膨張弁２３の開度が調整されており、開度は小さめに設定されることがある。しかしながら、本実施形態では、再熱用第２開閉弁２８の口径が小さく、再熱膨張弁２３に流れて行く冷媒の流量が制限される。したがって、再熱膨張弁２３を一気に液冷媒が通過しないので、配管の振動は抑制される。
【０１１０】
この状態の運転をｔ２秒（例えば３００秒（５分））行って時間Ｔ３になると、再熱用冷媒配管４５に溜まり込んだ液冷媒が再熱膨張弁２３を通過し終えたと判断され、再熱用第２開閉弁２８がＯＮ（開）に切り換えられる。その後、時間Ｔ４までのｔ３秒間は、再熱膨張弁２３の開度を制御しながら、蒸発器１５で冷却除湿された庫内空気が室内凝縮器２２で加熱され、庫内の温度低下を抑えながら湿度を下げる運転が行われる。
【０１１１】
時間Ｔ４において再熱除湿モードの運転が終了すると、再熱用第１開閉弁２６と再熱用第２開閉弁２８を閉じてから、その後のｔ４秒（例えば240秒（４分））は再熱膨張弁２３を開けておき、室内凝縮器２２内の液冷媒を蒸発器１５で蒸発させて圧縮機１２へ回収する操作を行う。
【０１１２】
＜第２の実施の形態の効果＞
本実施形態によれば、蒸発器１５の吸込空気温度が目標温度の範囲内（１３℃〜１７℃）で且つ吸込空気の相対湿度が目標湿度（４５％ＲＨ）以上であるときには、庫内空間の温度に対して湿度が比較的高い状態であるため、温度を下げずに湿度を下げるように再熱除湿モードの運転が行われる。一方、蒸発器１５の吸込空気温度が目標温度より高いか、または、蒸発器１５の吸込空気温度が目標温度の範囲内（１３℃〜１７℃）で且つ吸込空気の相対湿度が目標湿度未満であると、湿度よりも温度を優先して下げるように冷却モードの運転が行われる。このように、吸込空気の状態に応じて再熱除湿モードと冷却モードが行われるので、庫内空間の湿度や温度を適正値に制御することが可能になる。
【０１１３】
本実施形態によれば、再熱除湿モードの運転を開始するときに再熱膨張弁２３へ液冷媒が一気に流れ込むのを抑制できるから、配管の振動騒音を抑えられる。なお、本実施形態の図１３において、ｔ１〜ｔ４などに例示した時間は、及び再熱用冷媒配管４５や再熱経路２１の配管の配管長に応じて適宜変更してもよい。また、上記再熱用第２開閉弁２８の口径も、冷却運転中に再熱用冷媒配管４５に溜まり込むと見込まれる液冷媒量に応じて、再熱用第１開閉弁２６よりも小さな口径で適宜定めればよい。
【０１１４】
本発明は、上記実施形態及び変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において種々変更することが可能である。
例えば、本発明の空気調和装置は、食肉工場に限らず、あらゆる環境下で用いることができる。
【０１１５】
また、上記実施形態では、蒸発器１５の吸込空気温度が目標温度（１３℃〜１７℃）の範囲内で且つ吸込空気の相対湿度が目標湿度（４５％ＲＨ）以上であるときに再熱除湿モードの運転を行い、蒸発器（17）の吸込空気温度が目標温度より大きいか、または、吸込空気温度が目標温度（１３℃〜１７℃）の範囲内で且つ吸込空気の相対湿度が目標湿度未満であると冷却モードの運転を行うように制御装置３０を構成しているが、本発明はこの構成に限定されるものではないし、この構成で制御を行う場合でも上記の目標温度や目標湿度は適宜変更可能である。
【符号の説明】
【０１１６】
１        ：空気調和装置
１１      ：冷却回路
１１ａ    ：経路
１１ｂ    ：経路
１２      ：圧縮機
１３      ：室外凝縮器
１４      ：冷却膨張弁
１５      ：蒸発器
２１      ：再熱経路
２２      ：室内凝縮器
２３      ：再熱膨張弁
３０      ：制御装置
３１      ：冷却制御部
３２      ：再熱制御部
３３      ：上限調整部
【図１】
2019032150.tif 000005
【図２】
2019032150.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2019032150.tif 000012
【図９】
2019032150.tif 000013
【図１０】
2019032150.tif 000014
【図１１】
2019032150.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月28日(2018.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（１２）と、
前記圧縮機（１２）で圧縮された冷媒を凝縮する室外凝縮器（１３）と、
前記室外凝縮器（１３）で凝縮された冷媒を減圧する冷却膨張弁（１４）と、
前記冷却膨張弁（１４）で減圧された冷媒を室内空気との熱交換により蒸発させ当該室内空気を冷却・除湿する蒸発器（１５）と、
前記圧縮機（１２）、前記室外凝縮器（１３）、前記冷却膨張弁（１４）、及び前記蒸発器（１５）をこの順で接続している冷却回路（１１）と、
前記冷却回路（１１）における前記圧縮機（１２）と前記室外凝縮器（１３）とを接続する経路（１１ａ）から分岐し、前記冷却膨張弁（１４）と前記蒸発器（１５）とを接続する経路（１１ｂ）に接続されている再熱経路（２１）と、
前記再熱経路（２１）において、前記圧縮機（１２）で圧縮された冷媒を、前記蒸発器（１５）で冷却・除湿された室内空気との熱交換により凝縮させ当該室内空気を加熱する室内凝縮器（２２）と、
前記再熱経路（２１）において、前記室内凝縮器（２２）で凝縮された冷媒を減圧する再熱膨張弁（２３）と、
前記冷却膨張弁（１４）及び前記再熱膨張弁の開度を制御する制御装置（３０）と、を備えており、
前記制御装置（３０）は、
前記冷却膨張弁（１４）の開度制御により、前記蒸発器（１５）の冷媒循環量を調整して前記蒸発器（１５）通過後の冷媒の過熱度を調整する冷却制御部（３１）と、
前記再熱膨張弁（２３）の開度制御により、前記室内凝縮器（２２）の冷媒循環量を調整して室温を調整する再熱制御部（３２）と、を備え、
前記再熱膨張弁（２３）は、前記冷却膨張弁（１４）による過熱度の調整を可能とする前記蒸発器（１５）における冷却能力と前記室内凝縮器（２２）における再熱能力との比率に基づいて、前記再熱制御部（３２）によって制御される開度の上限が設定されている、空気調和装置。
【請求項２】
前記制御装置（３０）は、運転中の前記蒸発器（１５）における冷却能力の変動に応じて、前記再熱膨張弁（２３）の開度の上限を調整する上限調整部（３３）をさらに備えている、請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記再熱膨張弁（２３）の開度の上限が、前記冷却膨張弁（１４）を流れる冷媒循環量と前記再熱膨張弁（２３）を流れる冷媒循環量との比率に基づいて調整される、請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記再熱膨張弁（２３）の開度の上限が、前記蒸発器（１５）を通過する前後の空気の温度差と、前記室内凝縮器（２２）を通過する前後の空気の温度差との比率に基づいて調整される、請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記再熱制御部（３２）は、前記室内凝縮器（２２）の出口の冷媒の過冷却度に応じて前記再熱膨張弁（２３）の開度の制御量を補正し、当該過冷却度を調整する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記制御装置（３０）は、前記蒸発器（１５）で冷却・除湿した空気を前記室内凝縮器（２２）で加熱する再熱除湿モードの運転制御と、前記蒸発器（１５）で冷却・除湿した空気が前記室内凝縮器（２２）を通過するだけの冷却モードの運転制御とをさらに行うものであり、前記蒸発器（１５）の吸込空気温度が目標温度の範囲内で且つ吸込空気の相対湿度が目標湿度以上であるときに前記再熱除湿モードの運転を行い、前記蒸発器（１５）の吸込空気温度が目標温度より高いか、または、当該吸込空気温度が目標温度の範囲内で且つ吸込空気の相対湿度が目標湿度未満であるときに冷却モードの運転を行うように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記再熱除湿モードの運転時における前記室内凝縮器（２２）の冷媒流入側の再熱用冷媒配管（４５）に再熱用第１開閉弁（２６）が接続され、前記室内凝縮器（２２）の冷媒流出側に前記再熱膨張弁（２３）が接続され、
前記再熱用冷媒配管（４５）には、前記再熱用第１開閉弁（２６）をバイパスする再熱用バイパス管（４６）が接続され、該再熱用バイパス管（４６）には前記再熱用第１開閉弁（２６）より口径の小さい再熱用第２開閉弁（２８）が接続されている、請求項６に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記制御装置（３０）は、前記再熱除湿モードの運転を開始するときに、前記再熱用第１開閉弁（２６）を閉鎖した状態で、前記再熱膨張弁（２３）を開いてから所定時間後に前記再熱用第２開閉弁（２８）を開き、その所定時間後に前記再熱用第１開閉弁（２６）を開放する液冷媒除去運転を行うように構成されている、請求項７に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記制御装置（３０）は、前記再熱除湿モードの運転を終了するときに、前記再熱用第１開閉弁（２６）及び前記再熱用第２開閉弁（２８）を閉じてから所定時間後に前記再熱膨張弁（２３）を閉鎖するように構成されている、請求項８に記載の空気調和装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
（９）好ましくは、前記制御装置が、前記再熱除湿モードの運転を終了するときに、前記再熱用第１開閉弁及び前記再熱用第２開閉弁を閉じてから所定時間後に前記再熱膨張弁を閉鎖するように構成されている。
この構成によれば、再熱除湿モードの運転が終了したときに、再熱用第１開閉弁及び再熱用第２開閉弁を閉じてから所定時間後に上記再熱膨張弁を閉鎖することにより、その間に室内凝縮器内の液冷媒を室内凝縮器から流出させることができる。室内凝縮器から流出した液冷媒は冷却回路の蒸発器で蒸発した後に圧縮機に回収することができる。