(57)【要約】【課題】冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことのできる空気調和機を提供することを目的とする。【解決手段】少なくとも圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、膨張弁、利用側熱交換器を配管接続し冷媒流路を形成した空気調和機において、高温風吹出暖房運転時に前記利用側熱交換器の冷媒圧力を、冷媒の臨界圧力以上とする。【選択図】  図１
2005037003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、膨張弁、利用側熱交換器を配管接続し冷媒流路を形成した空気調和機において、高温風吹出暖房運転時に前記利用側熱交換器の冷媒圧力を、冷媒の臨界圧力以上とすることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記圧縮機を駆動するインバータ回路の前記圧縮機への入力電流を検知する電流検出器と、前記電流検出器により検知された電流値に応じて、前記圧縮機の駆動周波数を制御する圧縮機周波数制御器と、前記圧縮機と前記膨張弁の間で、かつ、前記利用側熱交換器を含む側の冷媒流路のいずれかの位置での冷媒圧力を検知する高圧検知器と、前記高圧検知器により検知された圧力に応じて、前記膨張弁の開度を制御する第一膨張弁開度制御器と、前記利用側熱交換器から送風される吹出空気温度を検知する吹出温度検知器と、前記吹出温度検知器により検知された吹出空気温度に応じて、前記利用側熱交換器の送風ファンの風量を制御する利用側ファン風量制御器とを備えた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】
前記圧縮機を駆動するインバータ回路の前記圧縮機への入力電流を検知する電流検出器と、前記電流検出器により検知された電流値に応じて、前記圧縮機の駆動周波数を制御する圧縮機周波数制御器と、前記圧縮機の吐出温度を検知する吐出温度検知器と、前記吐出温度検知器により検知された吐出温度に応じて、前記膨張弁の開度を制御する第二膨張弁開度制御器と、前記利用側熱交換器から送風される吹出空気温度を検知する吹出温度検知器と、前記吹出温度検知器により検知された吹出空気温度に応じて、前記利用側熱交換器の送風ファンの風量を制御する利用側ファン風量制御器とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項４】
高温風吹出暖房運転時に前記四方弁をバイパスする回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項５】
高温風吹出暖房運転時の冷媒量を調節する冷媒貯蔵タンクを備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項６】
高温風吹出暖房運転時に吹出口の開口面積を低減させ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７】
前記利用側熱交換器と前記熱源側熱交換器が同一の筐体に納められた一体型空気調和機であ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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機に係わり、特に、暖房時に高温風を吹き出すことのできる空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ヒートポンプルームエアコン等のヒートポンプ式空気調和機では、その冷凍サイクルにインバータと電動膨張弁とを用いることによって、冷凍サイクルの能力を可変させ、エアコンの省エネルギー性と起動時の立ち上がりの運転特性との向上が図られている。さらに、ヒートポンプ式空気調和機の商品性を高めるために暖房時において、高い温度の空気を吹き出す、高温風吹出を行い、暖房感を向上させることが望まれている。
【０００３】
例えば、従来の高温風の吹き出しを狙ったヒートポンプ式空気調和機として、室内熱交換器（凝縮器）を空気上流側熱交換器と空気下流側熱交換器とに熱的に分割し、冷媒下流側となる空気上流側熱交換器の冷媒流路の途中に備えた凝縮温度センサと、冷媒上流側となる空気下流側熱交換器の冷媒流路の出口に備えた冷媒出口温度センサの出力に基づき、冷媒上流側となる空気下流側熱交換器の出口の冷媒が常に過熱ガス領域となるように、圧縮機周波数、室内ファン回転数、膨張弁開度などを制御する空気調和機がある。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特許第３０５１４２０号公報（第７頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、空気下流側熱交換器の冷媒温度は、凝縮温度以上の高温となるものの、空気上流側熱交換器の冷媒温度は、凝縮温度以下の温度となるため、吹き出される空気の温度は、冷媒の凝縮温度より数度高い程度である。例えば、冷媒にＲ４１０Ａを用いた空気調和機では、Ｒ４１０Ａの臨界温度は約７０℃であり、凝縮温度は臨界温度以下となることから、凝縮温度は臨界温度の約７０℃より約１０℃低いとしても６０℃程度となるため、吹出空気温度は約６０〜７０℃となる。しかし、約８０℃程度の高温の吹出温度が得られる石油・ガス暖房機などと比較して十分な高温風が得られているとはいえなかった。
【０００６】
本発明の目的は、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことのできる空気調和機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、少なくとも圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、膨張弁、利用側熱交換器を配管接続し冷媒流路を形成した空気調和機において、高温風吹出暖房運転時に前記利用側熱交換器の冷媒圧力を、冷媒の臨界圧力以上とすることを特徴とする空気調和機である。
【０００８】
請求項２記載の本発明は、前記圧縮機を駆動するインバータ回路の前記圧縮機への入力電流を検知する電流検出器と、前記電流検出器により検知された電流値に応じて、前記圧縮機の駆動周波数を制御する圧縮機周波数制御器と、前記圧縮機と前記膨張弁の間で、かつ、前記利用側熱交換器を含む側の冷媒流路のいずれかの位置での冷媒圧力を検知する高圧検知器と、前記高圧検知器により検知された高圧に応じて、前記膨張弁の開度を制御する第一膨張弁開度制御器と、前記利用側熱交換器の吹出空気温度を検知する吹出温度検知器と、前記吹出温度検知器により検知された吹出空気温度に応じて、前記利用側熱交換器の送風ファンの風量を制御する利用側ファン風量制御器とを備えたことを特徴とする前記本発明の空気調和機である。
【０００９】
請求項３記載の本発明は、前記圧縮機を駆動するインバータ回路の前記圧縮機への入力電流を検知する電流検出器と、前記電流検出器により検知された電流値に応じて、前記圧縮機の駆動周波数を制御する圧縮機周波数制御器と、前記圧縮機の吐出温度を検知する吐出温度検知器と、前記吐出温度検知器により検知された吐出温度に応じて、前記膨張弁の開度を制御する第二膨張弁開度制御器と、前記利用側熱交換器の吹出空気温度を検知する吹出温度検知器と、前記吹出温度検知器により検知された吹出空気温度に応じて、前記利用側熱交換器の送風ファンの風量を制御する利用側ファン風量制御器とを備えたことを特徴とする前記本発明の空気調和機である。
【００１０】
請求項４記載の本発明は、高温風吹出暖房運転時に前記四方弁をバイパスする回路を備えたことを特徴とする前記本発明の空気調和機である。
【００１１】
請求項５記載の本発明は、高温風吹出暖房運転時の冷媒量を調節する冷媒貯蔵タンクを備えたことを特徴とする前記本発明の空気調和機である。
【００１２】
請求項６記載の本発明は、高温風吹出暖房運転時に吹出口の開口面積を低減させることを特徴とする前記本発明の空気調和機である。
【００１３】
請求項７記載の本発明は、前記利用側熱交換器と前記熱源側熱交換器が同一の筐体に納められた一体型空気調和機であることを特徴とする前記本発明の空気調和機である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明による第１の実施の形態は、少なくとも圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、膨張弁、利用側熱交換器を配管接続し冷媒流路を形成した空気調和機において、高温風吹出暖房運転時に利用側熱交換器の冷媒圧力を、冷媒の臨界圧力以上とするものである。本実施の形態によれば、利用側熱交換器の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【００１５】
本発明による第２の実施の形態は、圧縮機を駆動するインバータ回路の圧縮機への入力電流を検知する電流検出器と、電流検出器により検知された電流値に応じて、圧縮機の駆動周波数を制御する圧縮機周波数制御器と、圧縮機と膨張弁の間で、かつ、利用側熱交換器を含む側の冷媒流路のいずれかの位置での冷媒圧力を検知する高圧検知器と、高圧検知器により検知された高圧に応じて、膨張弁の開度を制御する第一膨張弁開度制御器と、利用側熱交換器の吹出空気温度を検知する吹出温度検知器と、吹出温度検知器により検知された吹出空気温度に応じて、利用側熱交換器の送風ファンの風量を制御する利用側ファン風量制御器とを備えたものである。本実施の形態によれば、圧縮機やインバータ回路の信頼性を損なったり、冷媒流路の設計圧力を越えたりすることなく、利用側熱交換器の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【００１６】
本発明による第３の実施の形態は、圧縮機を駆動するインバータ回路の圧縮機への入力電流を検知する電流検出器と、電流検出器により検知された電流値に応じて、圧縮機の駆動周波数を制御する圧縮機周波数制御器と、圧縮機の吐出温度を検知する吐出温度検知器と、吐出温度検知器により検知された吐出温度に応じて、膨張弁の開度を制御する第二膨張弁開度制御器と、利用側熱交換器の吹出空気温度を検知する吹出温度検知器と、吹出温度検知器により検知された吹出空気温度に応じて、利用側熱交換器の送風ファンの風量を制御する利用側ファン風量制御器とを備えたものである。本実施の形態によれば、圧縮機やインバータ回路の信頼性を損なったり、冷媒流路の設計圧力を越えたりすることなく、利用側熱交換器の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【００１７】
本発明による第４の実施の形態は、第１の実施の形態において、高温風吹出暖房運転時に四方弁をバイパスする回路を備えたものである。本実施の形態によれば、高温風吹出暖房運転時に利用側熱交換器に臨界圧力以上の圧力の冷媒を、効率よく導入できるので、利用側熱交換器の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【００１８】
本発明による第５の実施の形態は、第１の実施の形態において、高温風吹出暖房運転時の冷媒量を調節する冷媒貯蔵タンクを備えたものである。本実施の形態によれば、熱源側熱交換器を急激に着霜させることなく、高温風吹出暖房運転時に利用側熱交換器に臨界圧力以上の圧力の冷媒を導入できるので、利用側熱交換器の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【００１９】
本発明による第６の実施の形態は、第１の実施の形態において、高温風吹出暖房運転時に吹出口の開口面積を低減させるものである。本実施の形態によれば、冷媒の臨界温度より高温の温風を利用者の付近まで吹き出すことができる。
【００２０】
本発明による第７の実施の形態は、第１の実施の形態において、利用側熱交換器と熱源側熱交換器が同一の筐体に納められたものである。本実施の形態によれば、高温風吹出暖房運転時に利用側熱交換器に臨界圧力以上の圧力の冷媒を、安全に導入できるので、利用側熱交換器の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の一実施例による空気調和機について、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本実施例による空気調和機の構成図である。図１において、１は圧縮機、２は冷房運転と暖房運転を切り替える四方弁、３は室内機Ａと室外機Ｂとを接続するガス側接続管、４は利用側熱交換器、５は室内機Ａと室外機Ｂとを接続する液側接続管、６は膨張弁、７は熱源側熱交換器であり、これらを配管接続することにより冷媒流路を構成し、冷媒、例えばＲ４１０Ａが封入されている。また、８は利用側熱交換器４に送風する利用側送風ファン、９は利用側熱交換器４の吹出空気の風向を変更する風向変更装置であり、利用側熱交換器４などとともに、室内機Ａに納められている。１０は熱源側熱交換器７に送風する熱源側送風ファンであり、圧縮機１、四方弁２、熱源側熱交換器７などとともに、室外機Ｂに納められている。また、１１は圧縮機１を駆動するインバータ回路、１２はインバータ回路１１の圧縮機１への入力電流を検知する電流検出器、１３は電流検出器１２により検知された電流値、かつ／または、後述する利用側ファン風量制御器１７の信号に応じて、圧縮機１の駆動周波数を制御する圧縮機周波数制御器であり、１４は圧縮機１と膨張弁６の間で、かつ、利用側熱交換器４を含む側の冷媒流路のいずれかの位置での冷媒圧力（以下、高圧という）を検知する高圧検知器、１５は高圧検知器１４により検知された高圧に応じて、膨張弁６の開度を制御する第一膨張弁開度制御器である。また、１６は利用側熱交換器４の吹出空気温度を検知する吹出温度検知器、１７は吹出温度検知器１６により検知された吹出空気温度に応じて、利用側熱交換器４の送風ファンの風量を制御する利用側ファン風量制御器である。
【００２３】
本空気調和機の動作について説明する。本空気調和機は冷房運転時と暖房運転時とで、冷媒の流れる方向が変わるが、以下、本発明と関係する暖房運転時について説明する。
【００２４】
圧縮機１で圧縮された冷媒は高温高圧状態となり、図１中の実線で示すように切り替えられた四方弁２、ガス側接続管３を経由し、利用側熱交換器４へ導入される。利用側熱交換器４では、冷媒は利用側送風ファン８により吹き出される空気に放熱する。その後、冷媒は液側接続管５を経由し、膨張弁６に導入され膨張弁６で減圧された後、気液二相状態となり熱源側熱交換器７へ導入される。熱源側熱交換器７では、熱源側送風ファン１０により吹き出される空気より吸熱してガス状態となり、再び、四方弁２を経由して、圧縮機１に吸入される。このようなサイクルを繰り返すことにより、利用側送風ファン８から吹き出される空気を、利用側熱交換器４での冷媒の放熱により加熱することで暖房を行う。
【００２５】
次に、本発明の特徴である高温の温風を吹き出す高温風吹出暖房運転時について説明する。利用者によってリモコン等により冷媒の臨界温度以上に高温の温風の吹き出しが要求されたと判断された場合（高温風吹出暖房運転時）には、高温風を吹き出すのに必要な暖房能力を確保するために、圧縮機周波数制御器１３により圧縮機１の周波数を調整する。また、冷媒の臨界温度以上の高温風を吹き出すのに必要な利用側熱交換器４での冷媒温度を臨界温度以上とするために、高圧が冷媒の臨界圧力より高い圧力となるように、第一膨張弁開度制御器１５により膨張弁６の開度を調整する。
【００２６】
したがって、上記のような空気調和機では、次のような効果が得られる。高温風吹出暖房運転時に利用側熱交換器４の冷媒圧力を、冷媒の臨界圧力以上となるように制御することで、利用側熱交換器４の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度（例えば、Ｒ４１０Ａでは約７０℃）より高温の温風を吹き出すことができる。
【００２７】
さらに具体的な制御方法について、図２を用いて説明する。図２は高温風吹出暖房運転時の制御を示すフローチャートである。まず、圧縮機１の周波数制御（圧縮機制御）について説明する。電流検出器１２でインバータ回路１１の圧縮機１への入力電流を検知し（ステップ１００）、圧縮機周波数制御器１３において、検出された電流値Ｉと予め定められた電流上限値（例えば圧縮機１やインバータ回路１１の許容使用範囲上限をもとに設定）との比較を行う（ステップ１０１）。電流値Ｉが電流上限値よりも小さい場合には、圧縮機周波数制御器１３の信号により圧縮機１の周波数を増加させる（ステップ１０２）。電流値Ｉが電流上限値よりも大きい場合には、圧縮機周波数制御器１３の信号により圧縮機１の周波数を減少させる（ステップ１０３）。
【００２８】
次に、膨張弁６の開度制御（膨張弁制御）について説明する。高圧検知器１４で高圧側の冷媒圧力を検知し（ステップ１１０）、第一膨張弁開度制御器１５において、検出された高圧Ｐｈと予め定められた高圧上限値（例えば冷媒流路の設計圧力をもとに設定。ただし、冷媒の臨界圧力より高い圧力とする。）との比較を行う（ステップ１１１）。高圧Ｐｈが高圧上限値よりも低い場合には、第一膨張弁開度制御器１５の信号により膨張弁６の開度を閉方向に操作させる（ステップ１１２）。高圧Ｐｈが高圧上限値よりも高い場合には、第一膨張弁開度制御器１５の信号により膨張弁６の開度を開方向に操作させる（ステップ１１３）。
【００２９】
さらに、利用側送風ファン８の回転数などを変更する風量制御（風量制御）について説明する。吹出温度検知器１６で利用側送風ファン８により吹き出される利用側熱交換器４の風下側の空気温度（吹出温度Ｔａ）を検知し（ステップ１２０）、利用側ファン風量制御器１７において、検出された吹出温度Ｔａと利用者によってリモコン等により設定されたり、冷凍サイクルの負荷に応じて決定されたりした設定吹出温度との比較を行う（ステップ１２１）。吹出温度Ｔａが設定吹出温度よりも低い場合には、利用側ファン風量制御器１７の信号により利用側送風ファン８の回転数を減少させるなどにより風量を減少させる（ステップ１２２）。吹出温度Ｔａが設定吹出温度よりも高い場合には、さらに、現在の利用側送風ファン８の回転数などから判断した風量が、利用者によってリモコン等により設定されたり、冷凍サイクルの負荷に応じて決定されたりした設定風量と比較を行う（ステップ１２３）。現在の風量が設定風量より小さい場合には、利用側ファン風量制御器１７の信号により利用側送風ファン８の回転数を増加させるなどにより風量を増加させる（ステップ１２４）。現在の風量が設定風量より大きい場合には、圧縮機周波数制御器１３に信号を送り、圧縮機周波数制御器１３により圧縮機１の周波数を減少させる（ステップ１０３）。
【００３０】
上記の制御を一定時間間隔で繰り返し行うことにより、以下のような制御が実行される。すなわち、ステップ１０１で、電流検出器１２で検知された電流値が電流上限値より小さいときには、信頼性を損なうことなく圧縮機１の周波数を増加できる状態であることから、ステップ１０２では圧縮機周波数制御器１３よりインバータ回路１１に信号を送り圧縮機１の周波数を増加させ、冷媒循環量の上昇により暖房能力を増加させるとともに、高圧を上昇させる。一方、ステップ１０１で、電流検出器１２で検知された電流値が電流上限値より大きいときには、これ以上、圧縮機１の周波数を増加させると、圧縮機１やインバータ回路１１の信頼性を損なうおそれがあるので、ステップ１０３では信頼性を優先にして、圧縮機周波数制御器１３よりインバータ回路１１に信号を送り圧縮機１の周波数を減少させる。
【００３１】
また、ステップ１１１で、高圧検知器１４で検知される高圧が高圧上限値より低いときには、信頼性を損なうことなく高圧を上昇させることができる状態であることから、ステップ１１２では第一膨張弁開度制御器１５により膨張弁６の開度を閉方向に操作し、冷媒の臨界圧力以上の圧力に高圧を上昇させる。一方、ステップ１１１で、高圧検知器１４で検知される高圧が高圧上限値より高いときには、これ以上、高圧を上昇させると、冷媒流路の設計圧力を越え、信頼性を損なうおそれがあるので、ステップ１１３では信頼性を優先にして、第一膨張弁開度制御器１５により膨張弁６の開度を開方向に操作し、高圧を減少させる。
【００３２】
さらに、ステップ１２１で、吹出温度検知器１６で検知される吹出温度が設定吹出温度より低いときには、利用者が望む吹出温度より低い状態であることから、ステップ１２２では利用側ファン風量制御器１７により利用側送風ファン８の回転数を減少させるなどし、風量を減少させる。風量を減少させることにより、利用側熱交換器４の温度効率が向上し、吹出温度を上昇させることができる。また、ステップ１２１で、吹出温度検知器１６で検知される吹出温度が設定吹出温度より高く、かつ、ステップ１２３で、現在の風量が設定風量より小さいときには、吹出温度は利用者が望む吹出温度以上であるものの、風量は利用者が望む風量となっていないので、ステップ１２４では利用側ファン風量制御器１７により利用側送風ファン８の回転数を増加させるなどし、風量を増加させる。さらに、ステップ１２１で、吹出温度検知器１６で検知される吹出温度が設定吹出温度より高く、かつ、ステップ１２３で、現在の風量が設定風量より大きいときには、吹出温度、風量とも利用者の望む吹出温度、風量以上となっているので、ステップ１０３に戻り、圧縮機周波数制御器１３により圧縮機１の周波数を減少させることで、圧縮機１への入力を低減し、暖房能力を低下させるとともに、冷凍サイクルの成績係数を向上させる。
【００３３】
すなわち、冷媒の臨界温度以上の高温風を吹き出すには、通常の暖房運転時以上に大きな暖房能力が必要であるが、圧縮機１やインバータ回路１１の信頼性を損なわない範囲内で、圧縮機周波数制御器１３により圧縮機１の周波数を増加させることで、必要な暖房能力を確保する。また、冷媒の臨界温度以上の高温風を吹き出すには、利用側熱交換器４での冷媒温度を臨界温度以上とする必要があるが、高圧が冷媒流路の設計圧力を越えない範囲内で、第一膨張弁開度制御器１５により膨張弁６の開度を閉方向に操作することで、高圧を冷媒の臨界圧力より高い圧力とする。さらに、上述のように制御された状態で、吹出温度が設定吹出温度より低い場合、信頼性を損なわずに吹出温度を上昇させるには、風量を減少させるしかないので、利用側ファン風量制御器１７により風量を減少させ、吹出温度を設定吹出温度に近づける。逆に、吹出温度が設定吹出温度より高い場合、吹出温度を低下させるために、利用側ファン風量制御器１７により風量を増加させ、吹出温度を設定吹出温度に近づける。したがって、信頼性を損なうことない範囲内で、利用側熱交換器４の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高い温度、かつ、設定された温度の温風を吹き出すことができる。あるいは、現在の風量が設定風量より大きい場合には、圧縮機周波数制御器１３により圧縮機１の周波数を減少させることで暖房能力を減少させ、吹出温度を設定吹出温度に近づける。この場合には、圧縮機１への入力を低減し、高い運転効率での空気調和機の運転を実現しつつ、信頼性を損なうことない範囲内で、利用側熱交換器４の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高い温度、かつ、設定された温度の温風を吹き出すことができる。
【００３４】
したがって、上記のような空気調和機では、次のような効果が得られる。高温風吹出暖房運転時に、圧縮機１への入力電流が電流上限値以下となり、利用側熱交換器４の冷媒圧力が、冷媒の臨界圧力以上で、かつ、高圧上限値以下となるように制御した状態で、吹出温度が設定吹出温度以下となる場合には風量を減少させるように制御することで、圧縮機１やインバータ回路１１の信頼性を損なったり、冷媒流路の設計圧力を越えたりすることなく、利用側熱交換器４の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【００３５】
なお、図２に示したフローチャートは一定時間間隔で繰り返し行われるために、圧縮機制御、膨張弁制御、風量制御の順序を入れ替えても、同様の結果が得られることは明らかである。また、図２中のステップ１２３は省略してもよく、この場合には、圧縮機１への入力を低減し、冷凍サイクルの成績係数を向上させることができなくなるものの、空気調和機の信頼性を損なうことなく、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すといった目的は達成できる。
【００３６】
次に、別の実施例による空気調和機について、図３、図４を用いて説明する。図３は、別の本実施例による空気調和機の構成図であり、図４は高温風吹出暖房運転時の制御を示すフローチャートである。図３、図４において、図１、２と同じ構成要素、ステップは同じ番号を付し、説明を省略する。図３において、２４は圧縮機１の吐出温度を検知する吐出温度検知器、２５は吐出温度検知器２４により検知された吐出温度に応じて、膨張弁６の開度を操作する第二膨張弁開度制御器である。
【００３７】
具体的な制御方法について、図４を用いて説明する。圧縮機１の周波数制御（圧縮機制御）については図２のフローチャートの説明と同一なので説明を省略する。次に、膨張弁６の開度制御（膨張弁制御）について説明する。吐出温度検知器２４で圧縮機１の吐出温度を検知し（ステップ２１０）、第二膨張弁開度制御器２５において、検出された吐出温度Ｔｄと予め定められた吐出温度上限値（例えば、圧縮機１の許容使用範囲上限や、冷凍サイクルの負荷に応じて、冷媒の臨界圧力より高い圧力となるような吐出温度を設定。）との比較を行う（ステップ２１１）。吐出温度Ｔｄが吐出温度上限値よりも低い場合には、第二膨張弁開度制御器２５の信号により膨張弁６の開度を閉方向に操作させる（ステップ２１２）。吐出温度Ｔｄが吐出温度上限値よりも高い場合には、第二膨張弁開度制御器２５の信号により膨張弁６の開度を開方向に操作させる（ステップ２１３）。
【００３８】
さらに、利用側送風ファン８の回転数などを変更する風量制御（風量制御）についても、図２のフローチャートの説明と同一なので説明を省略する。
【００３９】
上記の操作を一定時間間隔で繰り返し行うことにより、以下のような制御が実行される。ステップ２１１で、吐出温度検知器２４で検知される吐出温度が吐出温度上限値より低いときには、信頼性を損なうことなく吐出温度を上昇させることができる状態であることから、ステップ２１２では第二膨張弁開度制御器２５により膨張弁６の開度を閉方向に操作し、冷媒の臨界圧力以上の圧力に高圧を上昇させる。一方、ステップ２１１で、吐出温度検知器２４で検知される吐出温度が吐出温度上限値より高いときには、これ以上、吐出温度を上昇させると、圧縮機１の信頼性を損なったり、高圧が冷媒流路の設計圧力を越え、信頼性を損なうおそれがあるので、ステップ２１３では信頼性を優先にして、第二膨張弁開度制御器２５により膨張弁６の開度を開方向に操作し、吐出温度および高圧を減少させる。
【００４０】
すなわち、冷媒の臨界温度以上の高温風を吹き出すには、通常の暖房運転時以上に大きな暖房能力が必要であるが、圧縮機１やインバータ回路１１の信頼性を損なわない範囲内で、圧縮機周波数制御器１３により圧縮機１の周波数を増加させることで、必要な暖房能力を確保する。また、冷媒の臨界温度以上の高温風を吹き出すには、利用側熱交換器４での冷媒温度を臨界温度以上とする必要があるが、圧縮機１の信頼性を損なったり、高圧が冷媒流路の設計圧力を越えない範囲内で、第二膨張弁開度制御器２５により膨張弁６の開度を閉方向に操作することで、高圧を冷媒の臨界圧力より高い圧力とする。さらに、上述のように制御された状態で、吹出温度が設定吹出温度より低い場合、信頼性を損なわずに吹出温度を上昇させるには、風量を減少させるしかないので、利用側ファン風量制御器１７により風量を減少させ、吹出温度を設定吹出温度に近づける。逆に、吹出温度が設定吹出温度より高い場合、吹出温度を低下させるために、利用側ファン風量操作器１７により風量を増加させ、吹出温度を設定吹出温度に近づける。したがって、信頼性を損なうことない範囲内で、利用側熱交換器４の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高い温度、かつ、設定された温度の温風を吹き出すことができる。あるいは、現在の風量が設定風量より大きい場合には、圧縮機周波数操作器１３により圧縮機１の周波数を減少させることで暖房能力を減少させ、吹出温度を設定吹出温度に近づける。この場合には、圧縮機１への入力を低減し、高い運転効率での空気調和機の運転を実現しつつ、信頼性を損なうことない範囲内で、利用側熱交換器４の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高い温度、かつ、設定された温度の温風を吹き出すことができる。
【００４１】
したがって、上記のような空気調和機では、次のような効果が得られる。高温風吹出暖房運転時に、圧縮機１への入力電流が電流上限値以下となり、圧縮機１の吐出温度が、冷媒の臨界圧力以上となる高圧となるような吐出温度以上で、かつ、冷凍サイクルの負荷に応じて設定された吐出温度上限値以下となるように制御した状態で、吹出温度が設定吹出温度以下となる場合には風量を減少させるように制御することで、圧縮機１やインバータ回路１１の信頼性を損なったり、冷媒流路の設計圧力を越えたりすることなく、利用側熱交換器４の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【００４２】
なお、本実施例では、高圧を検出する代わりに吐出温度を検出するものとしているが、これ以外の冷凍サイクルの状態（例えば、利用側熱交換器４、熱源側熱交換器７の冷媒温度や周囲の空気温度）を検出し、その情報を加えて膨張弁６の開度を制御するようにしてもよい。
【００４３】
別の実施例による構成について、図５を用いて説明する。図５は、別の実施例による空気調和機の構成図であり、図５において、図１と同じ構成要素は同じ番号を付し、説明を省略する。図５において、３０は冷媒貯蔵タンクであり、３１は圧縮機１と四方弁２の間と四方弁２とガス側接続管３の間とを配管接続し、四方弁２をバイパスするバイパス回路、３２はバイパス回路３１に設けられた電磁弁である。
【００４４】
高温風吹出暖房運転時には、電磁弁３２を開とすることで、圧縮機１で臨界圧力より高い圧力まで圧縮された冷媒は四方弁２に流れず、バイパス回路３１を経由し、ガス側接続管３、利用側熱交換器４へ導入される。利用側熱交換器４では、冷媒は利用側送風ファン８により吹き出される空気に放熱する。その後、冷媒は液側接続管５を経由し、膨張弁６に導入され膨張弁６で減圧された後、気液二相状態となり熱源側熱交換器７へ導入される。熱源側熱交換器７では、熱源側送風ファン１０により吹き出される空気より吸熱してガス状態となり、再び、四方弁２を経由して、圧縮機１に吸入される。このようなサイクルを繰り返すことにより、利用側送風ファン８から吹き出される空気は、利用側熱交換器４で冷媒の臨界温度以上に加熱された高温風となって吹き出される。
【００４５】
四方弁２では、その内に備えられたピストンが、高圧側と低圧側を隔離することで、冷房運転時の流路と暖房または高温風吹出暖房運転時の流路とを切り替えているが、ピストンの高圧側から低圧側への冷媒漏れ量が多くなると、完全に流路が切り替わらなくなり圧力損失を生じるといった課題があった。しかし、本実施例においては、高圧が臨界圧力より高くなる高温風吹出暖房運転時において、四方弁２をバイパスさせることができるために、四方弁２のピストンの高圧側から低圧側への冷媒漏れ量が多くなる臨界圧力より高い高圧としても、四方弁２での圧力損失を生じさせることなく、圧縮機１から吐出した冷媒を利用側熱交換器４に導入することができる。さらに、四方弁２をバイパスさせることで、四方弁２での熱損失を低減できるといった副次的なメリットもある。
【００４６】
したがって、上記のような空気調和機では、次のような効果が得られる。四方弁２をバイパスさせることで、高温風吹出暖房運転時に利用側熱交換器４に臨界圧力以上の圧力の冷媒を、効率よく導入できるので、利用側熱交換器４の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【００４７】
さらに、高圧が臨界圧力より高くなる高温風吹出暖房運転時においては、通常の暖房運転時に比べて、多くの冷媒が利用側熱交換器４に移動し、熱源側熱交換器７の冷媒圧力が急激に低下してしまい、熱源側熱交換器７が急激に着霜し、その結果、熱源側熱交換器７での吸熱量が低下するおそれがあった。しかし、本実施例においては、冷媒量を調節する冷媒貯蔵タンク３０が備えられているために、多くの冷媒が利用側熱交換器４に移動する高温風吹出暖房運転時においても、熱源側熱交換器７の冷媒が急激に少なくなり、熱源側熱交換器７を急激に着霜させることなく、圧縮機１から吐出した冷媒を利用側熱交換器４に導入することができる。
【００４８】
したがって、上記のような空気調和機では、次のような効果が得られる。冷媒量を調節する冷媒貯蔵タンク３０を備えることで、熱源側熱交換器７を急激に着霜させることなく、高温風吹出暖房運転時に利用側熱交換器４に臨界圧力以上の圧力の冷媒を導入できるので、利用側熱交換器４の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【００４９】
さらに、別の実施例による構成について、図６を用いて説明する。高温風吹出暖房運転時においては、通常、左右、または、上下に吹出空気の風向を変更する風向変更装置９を用い、図６に示すように、吹出口の開口面積を低下させる。
【００５０】
先の実施例で述べた制御により、風量を低下させると、室内機Ａが室内の上方に設置される壁掛け式空気調和機の場合では、利用者の付近まで高温風を到達させることができないおそれがあった。しかし、本実施例においては、吹出口の開口面積を低下させることにより、吹出空気の風速を上げることで、少ない風量であっても、利用者の付近まで高温風を到達させることができる。。
【００５１】
したがって、上記のような空気調和機では、次のような効果が得られる。風向変更装置９を用い、風向変更装置９により高温風吹出暖房運転時に吹出口の開口面積を低減することで、冷媒の臨界温度より高温の温風を利用者の付近まで吹き出すことができる。
【００５２】
別の実施例による構成について、図７を用いて説明する。図７は、別の実施例による空気調和機の構成図であり、図７において、図１と同じ構成要素は同じ番号を付し、説明を省略する。図７において、４１は利用側熱交換器、４２は熱源側熱交換器、４３は利用側送風ファン、４４は熱源側送風ファンであり、これらの構成要素は圧縮機１、四方弁２、膨張弁６などとともに、同一の筐体Ｃに納められている。
【００５３】
図１に示したような構成では、ガス側配管３は、通常、フレアナットを用いて接続されているが、高温風吹出暖房運転時に冷媒の臨界圧力を越える圧力の冷媒を、ガス側配管を経由し利用側熱交換器４１に導入する場合には、フレアナットの使用限度圧を越えるおそれがあった。しかし、本実施例においては、ガス側接続管３が不要となるために、高圧が臨界圧力より高くなる高温風吹出暖房運転時においても、圧縮機１から吐出した冷媒を利用側熱交換器４１に安全に導入することができる。
【００５４】
したがって、上記のような空気調和機では、次のような効果が得られる。利用側熱交換器４１と熱源側熱交換器４２を同一の筐体に収納することで、高温風吹出暖房運転時に利用側熱交換器４１に臨界圧力以上の圧力の冷媒を、安全に導入できるので、利用側熱交換器４１の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、高温風吹出暖房運転時に利用側熱交換器の冷媒圧力を、冷媒の臨界圧力以上となるように制御することで、利用側熱交換器の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【００５６】
さらに、本発明によれば、高温風吹出暖房運転時に、圧縮機への入力電流が電流上限値以下となり、利用側熱交換器の冷媒圧力が、冷媒の臨界圧力以上で、かつ、高圧上限値以下となるように制御した状態で、吹出温度が設定吹出温度以下となる場合には風量を減少させるように制御することで、圧縮機やインバータ回路の信頼性を損なったり、冷媒流路の設計圧力を越えたりすることなく、利用側熱交換器の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【００５７】
さらに、本発明によれば、高温風吹出暖房運転時に、圧縮機への入力電流が電流上限値以下となり、圧縮機の吐出温度が、冷媒の臨界圧力以上となる高圧となるような吐出温度以上で、かつ、冷凍サイクルの負荷に応じて設定された吐出温度上限値以下となるように制御した状態で、吹出温度が設定吹出温度以下となる場合には風量を減少させるように制御することで、圧縮機やインバータ回路の信頼性を損なったり、冷媒流路の設計圧力を越えたりすることなく、利用側熱交換器の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【００５８】
さらに、本発明によれば、四方弁をバイパスさせることで、高温風吹出暖房運転時に利用側熱交換器に臨界圧力以上の圧力の冷媒を、効率よく導入できるので、利用側熱交換器の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【００５９】
さらに、本発明によれば、冷媒量を調節する冷媒貯蔵タンクを備えることで、熱源側熱交換器を急激に着霜させることなく、高温風吹出暖房運転時に利用側熱交換器に臨界圧力以上の圧力の冷媒を導入できるので、利用側熱交換器の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【００６０】
さらに、本発明によれば、高温風吹出暖房運転時に吹出口の開口面積を低減することで、冷媒の臨界温度より高温の温風を利用者の付近まで吹き出すことができる。
【００６１】
さらに、本発明によれば、利用側熱交換器と熱源側熱交換器を同一の筐体に収納することで、高温風吹出暖房運転時に利用側熱交換器に臨界圧力以上の圧力の冷媒を、安全に導入できるので、利用側熱交換器の冷媒温度を冷媒の臨界温度以上とし、冷媒の臨界温度より高温の温風を吹き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による空気調和機を示す概略構成図
【図２】同実施例による制御を示すフローチャート
【図３】他の実施例による空気調和機を示す概略構成図
【図４】同実施例による制御を示すフローチャート
【図５】他の実施例による空気調和機を示す概略構成図
【図６】他の実施例による空気調和機の風向変更装置の動作を示す概略図
【図７】他の実施例による空気調和機を示す構成図
【符号の説明】
１  圧縮機
２  四方弁
３  ガス側接続管
４、４１  利用側熱交換器
５  液側接続管
６  膨張弁
７、４２  熱源側熱交換器
８、４３  利用側送風ファン
９  風向変更装置
１０、４４  熱源側送風ファン
１１  インバータ回路
１２  電流検出器
１３  圧縮機周波数制御器
１４  高圧検知器
１５  第一膨張弁開度制御器
１６  吹出温度検知器
１７  利用側ファン風量制御器
２４  吐出温度検知器
２５  第二膨張弁開度制御器
３０  冷媒貯蔵タンク
３１  バイパス回路
３２  電磁弁
Ａ  室内機
Ｂ  室外機
Ｃ  筐体
【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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【図７】
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