(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第１室内熱交換部（１５０ａ）と、再熱器として機能する第２室内熱交換部（１５０ｂ）とを備える室内熱交換器（１５０）と、
圧縮機（１１０）、室外熱交換器（１２０）、開度調節可能な室外膨張弁（１３０）、開度調節可能な第１室内膨張弁（１４０）、および前記室内熱交換器（１５０）の第１室内熱交換部（１５０ａ）が、冷媒配管で接続された回路内を冷媒が循環する冷媒回路（１００）と、
前記冷媒回路（１００）の前記室外熱交換器（１２０）と前記室外膨張弁（１３０）とをバイパスし、前記室内熱交換器（１５０）の第２室内熱交換部（１５０ｂ）と、開度調節可能な第２室内膨張弁（２１０）とを途中に備える冷媒配管であるバイパス配管（２００、２０１）と、
空気調和が行われる空調室の室温を検出する室温検出部（４００）と、
前記空調室の湿度を検出する湿度検出部（５００）と、
空気調和における目標温度および目標湿度の少なくとも一方を操作者が入力する設定入力部（３２０）と、
前記第１室内熱交換部（１５０ａ）を通過する冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出部（６００）と、
前記圧縮機（１１０）、前記室外膨張弁（１３０）、前記第１室内膨張弁（１４０）、および前記第２室内膨張弁（２１０）を制御する制御部（３１０）と、を備え、
前記制御部（３１０）は、
前記湿度検出部（５００）が検出した空調室内の湿度と前記目標湿度との差ΔＸを算出し、該ΔＸに基づいて前記蒸発温度の目標値である目標蒸発温度を設定し、該目標蒸発温度に基づいて圧縮機（１１０）の回転数を制御する除湿制御を行い、
前記室温検出部（４００）が検出した空調室内の温度と前記目標温度との差ΔＴｒを算出し、該ΔＴｒに基づいて前記第２室内膨張弁（２１０）の開度を制御する温度制御を行い、
前記制御部（３１０）は、前記室温検出部（４００）が検出した前記空調室の室温と、前記湿度検出部（５００）が検出した前記空調室の湿度から、該空調室内の空気の露点温度を算出し、該空調室内の湿度が前記目標湿度以上であり、かつ、前記蒸発温度検出部（６００）が検出した蒸発温度が前記露点温度以上である場合は、前記温度制御よりも前記湿度制御を優先して行う空気調和機。
【請求項２】
再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第１室内熱交換部（１５０ａ）と、再熱器として機能する第２室内熱交換部（１５０ｂ）とを備える室内熱交換器（１５０）と、
圧縮機（１１０）、室外熱交換器（１２０）、開度調節可能な室外膨張弁（１３０）、開度調節可能な第１室内膨張弁（１４０）、および前記室内熱交換器（１５０）の第１室内熱交換部（１５０ａ）が、冷媒配管で接続された回路内を冷媒が循環する冷媒回路（１００）と、
前記冷媒回路（１００）の前記室外熱交換器（１２０）と前記室外膨張弁（１３０）とをバイパスし、前記室内熱交換器（１５０）の第２室内熱交換部（１５０ｂ）と、開度調節可能な第２室内膨張弁（２１０）とを途中に備える冷媒配管であるバイパス配管（２００、２０１）と、
空気調和が行われる空調室の室温を検出する室温検出部（４００）と、
前記空調室の湿度を検出する湿度検出部（５００）と、
空気調和における目標温度および目標湿度の少なくとも一方を操作者が入力する設定入力部（３２０）と、
前記第１室内熱交換部（１５０ａ）を通過する冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出部（６００）と、
前記圧縮機（１１０）、前記室外膨張弁（１３０）、前記第１室内膨張弁（１４０）、および前記第２室内膨張弁（２１０）を制御する制御部（３１０）と、を備え、
前記制御部（３１０）は、
前記湿度検出部（５００）が検出した空調室内の湿度と前記目標湿度との差ΔＸを算出し、該ΔＸに基づいて前記蒸発温度の目標値である目標蒸発温度を設定し、該目標蒸発温度に基づいて圧縮機（１１０）の回転数を制御する除湿制御を行い、
前記室温検出部（４００）が検出した空調室内の温度と前記目標温度との差ΔＴｒを算出し、該ΔＴｒに基づいて前記第２室内膨張弁（２１０）の開度を制御する温度制御を行い、
前記制御部（３１０）は、前記温度制御において、前記第２室内膨張弁（２１０）の開度が最大である場合は、前記室外膨張弁（１３０）の開度をも制御対象とし、前記第２室内膨張弁（２１０）が全閉である場合は、前記圧縮機（１１０）の回転数をも制御対象とする空気調和機。
【請求項３】
再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第１室内熱交換部（１５０ａ）と、再熱器として機能する第２室内熱交換部（１５０ｂ）とを備える室内熱交換器（１５０）と、
圧縮機（１１０）、室外熱交換器（１２０）、開度調節可能な室外膨張弁（１３０）、開度調節可能な第１室内膨張弁（１４０）、および前記室内熱交換器（１５０）の第１室内熱交換部（１５０ａ）が、冷媒配管で接続された回路内を冷媒が循環する冷媒回路（１００）と、
前記冷媒回路（１００）の前記室外熱交換器（１２０）と前記室外膨張弁（１３０）とをバイパスし、前記室内熱交換器（１５０）の第２室内熱交換部（１５０ｂ）と、開度調節可能な第２室内膨張弁（２１０）とを途中に備える冷媒配管であるバイパス配管（２００、２０１）と、
空気調和が行われる空調室の室温を検出する室温検出部（４００）と、
前記空調室の湿度を検出する湿度検出部（５００）と、
空気調和における目標温度および目標湿度の少なくとも一方を操作者が入力する設定入力部（３２０）と、
前記第１室内熱交換部（１５０ａ）を通過する冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出部（６００）と、
前記圧縮機（１１０）、前記室外膨張弁（１３０）、前記第１室内膨張弁（１４０）、および前記第２室内膨張弁（２１０）を制御する制御部（３１０）と、を備え、
前記制御部（３１０）は、
前記湿度検出部（５００）が検出した空調室内の湿度と前記目標湿度との差ΔＸを算出し、該ΔＸに基づいて前記蒸発温度の目標値である目標蒸発温度を設定し、該目標蒸発温度に基づいて圧縮機（１１０）の回転数を制御する除湿制御を行い、
前記室温検出部（４００）が検出した空調室内の温度と前記目標温度との差ΔＴｒを算出し、該ΔＴｒに基づいて前記第２室内膨張弁（２１０）の開度を制御する温度制御を行い、
前記制御部（３１０）は、
前記温度制御における前記第２室内膨張弁（２１０）の開度変更量に基づいて、前記空調室内の空気が前記室内熱交換器（１５０）で当該室内熱交換器（１５０）内部の冷媒と熱交換されて吹き出される調和空気の吹出温度変化量ΔＴ１を算出し、予め定められた第１の定数を該ΔＴ１に乗じた値を、前記湿度制御において算出した前記目標蒸発温度から減ずることで前記目標蒸発温度を補正し、
かつ、前記湿度制御における圧縮機（１１０）回転数の変更量に基づいて、前記調和空気の吹出温度変化量ΔＴ２を算出し、予め定められた第２の定数を該ΔＴ２に乗じた値を、前記温度制御において算出した前記第２室内膨張弁（２１０）の開度変更量から減ずることで該開度変更量を補正する空気調和機。
【請求項４】
再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第１室内熱交換部（１５０ａ）と、再熱器として機能する第２室内熱交換部（１５０ｂ）とを備える室内熱交換器（１５０）と、
圧縮機（１１０）、室外熱交換器（１２０）、開度調節可能な室外膨張弁（１３０）、開度調節可能な第１室内膨張弁（１４０）、および前記室内熱交換器（１５０）の第１室内熱交換部（１５０ａ）が、冷媒配管で接続された回路内を冷媒が循環する冷媒回路（１００）と、
前記冷媒回路（１００）の前記室外熱交換器（１２０）と前記室外膨張弁（１３０）とをバイパスし、前記室内熱交換器（１５０）の第２室内熱交換部（１５０ｂ）と、開度調節可能な第２室内膨張弁（２１０）とを途中に備える冷媒配管であるバイパス配管（２００、２０１）と、
空気調和が行われる空調室の室温を検出する室温検出部（４００）と、
前記空調室の湿度を検出する湿度検出部（５００）と、
空気調和における目標温度および目標湿度の少なくとも一方を操作者が入力する設定入力部（３２０）と、
前記第１室内熱交換部（１５０ａ）を通過する冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出部（６００）と、
前記圧縮機（１１０）、前記室外膨張弁（１３０）、前記第１室内膨張弁（１４０）、および前記第２室内膨張弁（２１０）を制御する制御部（３１０）と、
前記圧縮機（１１０）の吸入部に流入する冷媒が含む液冷媒の割合である湿り度を検出する湿り度検出部（８００）と、を備え、
前記制御部（３１０）は、
前記湿度検出部（５００）が検出した空調室内の湿度と前記目標湿度との差ΔＸを算出し、該ΔＸに基づいて前記蒸発温度の目標値である目標蒸発温度を設定し、該目標蒸発温度に基づいて圧縮機（１１０）の回転数を制御する除湿制御を行い、
前記室温検出部（４００）が検出した空調室内の温度と前記目標温度との差ΔＴｒを算出し、該ΔＴｒに基づいて前記第２室内膨張弁（２１０）の開度を制御する温度制御を行い、
前記制御部（３１０）は、前記湿り度が予め定められた上限値を超えた場合に、前記第２室内膨張弁（２１０）の開度を減ずる制御を行う空気調和機。
【請求項５】
前記制御部（３１０）は、前記湿度検出部（５００）が検出した空調室内の湿度と前記目標湿度とを絶対湿度に換算し、前記ΔＸを絶対湿度で算出する請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項６】
前記調和空気の吹出温度を検出する吹出温度検出部（７００）をさらに備え、
前記制御部（３１０）は、前記室温検出部（４００）が検出した前記空調室内の温度と前記吹出温度との差ΔＴｆを算出し、該ΔＴｆと前記ΔＴｒとに基づいて前記第２室内膨張弁（２１０）の開度を制御する温度制御を行う請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記室外熱交換器（１２０）と、前記室外膨張弁（１３０）は、前記空調室の外部に設置される室外機（３１）に収容され、
前記圧縮機（１１０）と、前記第１室内膨張弁（１４０）と、前記第１室内熱交換部（１５０ａ）と、前記第１室内熱交換部（１５０ｂ）と、第２室内膨張弁（２１０）は、前記空調室の内部に設置される室内機（２１）に収容され、
前記バイパス配管（２０１）は、前記室内機（２１）内で前記冷媒回路（１００）から分岐され、前記室内機（２１）内で前記冷媒回路（１００）に接続される請求項１〜６のいずれか１項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、再熱除湿運転が可能な空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
再熱除湿運転が可能な空気調和機では、室内熱交換器は、再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第１室内熱交換部と、再熱器として機能する第２室内熱交換部とから構成されている。図１５に再熱除湿運転が可能な従来の空気調和機８の一例を示す。空気調和機８は、圧縮機１１０、室外熱交換器１２０、室外膨張弁１３０、第２室内膨張弁１７０、室内熱交換器１５０の第２室内熱交換部１５０ｂ、第１室内膨張弁１４０、および室内熱交換器１５０の第１室内熱交換部１５０ａが、冷媒配管で接続された回路内を冷媒が循環する冷媒回路１０１を備えている。
【０００３】
圧縮機１１０から吐出された高圧の冷媒蒸気は、四方切替弁１６０によって流路が切替えられる。すなわち、冷房運転時や再熱除湿運転時には、実線で示すように室外熱交換器１２０に導かれ、暖房運転時には、破線で示すように室内熱交換器１５０の第１室内熱交換部１５０ａに導かれる。
【０００４】
図１６は、図１５に示す空気調和機８の再熱除湿運転時の冷凍サイクルを示すモリエル線図（圧力−エンタルピ線図）である。再熱除湿運転時には、室外熱交換器１２０と第２室内熱交換部１５０ｂとが凝縮器として機能し、凝縮能力は、室外熱交換器１２０で放出する熱量Ｑｃと、第２室内熱交換部１５０ｂで放出する熱量Ｑｒとの和となる。すなわち、再熱能力Ｑｒは、凝縮能力全体の一部に限定されることになるから、例えば、冷房負荷が小さく、かつ、除湿が必要な場合等、運転条件によっては再熱能力が不足することになる。
【０００５】
図１７は、図１５に示す空気調和機８の再熱除湿運転時に、再熱能力が不足している状態を説明するための湿り空気線図である。設定温度Ｔｓ、設定相対湿度Ｈｓにおける制御目標を点０で示す。空気調和が行われる前の吸込空気の温度および湿度を点１で示す。吸込空気の温度とＴｓとの差、すなわち冷房負荷が殆どなく、かつＨｓよりも吸込空気の湿度が大きい、すなわち除湿が必要な場合を図１７は示している。
【０００６】
第１室内熱交換部１５０ａの蒸発能力をＱｅ１に抑えて、前記吸込空気の温度を第２室内熱交換部１５０ｂの能力Ｑｒ１の範囲内で冷却する場合、該吸込空気は飽和空気線の右側の点２、すなわち露点温度よりも高い温度までしか冷却されないので、該吸込空気を除湿することができない。吹出空気は、第２室内熱交換部１５０ｂの能力Ｑｒ１だけ加温され、さらに室内温度負荷Ｑａ１によって温度上昇するが、空気調和後の吹出し空気の湿度は点１で変わらないことになる。
【０００７】
一方、除湿を優先して、第１室内熱交換部１５０ａの蒸発能力をＱｅ２まで発揮させて前記吸込空気を飽和空気線上の点２’まで冷却した場合、第２室内熱交換部１５０ｂの能力Ｑｒ２のみでは再熱能力が不足するので、室内温度負荷Ｑａ２による温度上昇を加算しても目標ポイントである点０まで加温することはできない。この場合は、室温が設定温度Ｔｓよりも低下し続けることになるので、最終的には、圧縮機１１０を停止させて（サーモオフ）、冷凍サイクルを止める必要がある。
【０００８】
さらに、現地配管が長い場合には、図１６に破線で示すように、室外熱交換器１２０から室内第１室内膨張弁１４０に到達するまでの間に、圧力損失ΔＰが生じる。そのため、再熱器の能力はＱｒからＱｒ’へと低下する（当該能力低下量をΔＱで示す）。したがって、圧力損失ΔＰが発生しない場合と比較して、より大きな冷房負荷でも再熱能力が不足することになる。
【０００９】
このような従来の空気調和機の問題点を解決するため、冷媒回路１０１を循環する冷媒が、室外熱交換器１２０と室外膨張弁１３０とをバイパスすることを可能にするバイパス配管２０２を、室外機３８内部に設けた空気調和機９が知られている（特許文献１参照）。図１８は、特許文献１に記載の空気調和機９を模式的に示す図である。バイパス配管２０２の途中には、第２室外膨張弁２２０が設けられ、第２室外膨張弁２２０の開度を調節することで、室外熱交換器１２０へ流入する冷媒と、室外熱交換器１２０をバイパスして第２室内熱交換部１５０ｂに流入する冷媒との割合が調節される。
【００１０】
図１９は、図１８に示す空気調和機９が再熱除湿運転時の冷凍サイクルを示すモリエル線図である。再熱除湿運転時に、室外熱交換器１２０と第２室内熱交換部１５０ｂとが、凝縮器として機能し、凝縮能力は、室外熱交換器１２０で放出する熱量Ｑｃと、第２室内熱交換部１５０ｂで放出する熱量Ｑｒとの和となる点では図１６に示す空気調和機８と同じである。しかし、室外熱交換器１２０へ流入する冷媒と、室外熱交換器１２０をバイパスしてバイパス配管２０２に流入する冷媒との割合は調節可能なので、ＱｃとＱｒとの比率は任意の割合で変更することができる。凝縮能力のすべてを再熱能力Ｑｒとすることも可能である。冷凍サイクルにおいて、凝縮能力は蒸発能力よりも大きいので、蒸発能力Ｑｅに応じた再熱能力Ｑｒを得ることができる。
【００１１】
図２０は、図１８に示す空気調和機９の再熱除湿運転時に、蒸発能力に応じた再熱能力が得られるため、除湿と温度制御とがともに可能となっていることを説明するための湿り空気線図である。設定温度Ｔｓ、設定相対湿度Ｈｓにおける制御目標を点０で示す。空気調和が行われる前の吸込空気の温度および湿度を点１で示す。吸込空気の温度とＴｓとの差、すなわち冷房負荷が殆どなく、かつＨｓよりも吸込空気の湿度が大きい、すなわち除湿が必要な場合を示していることは、図１７と同様である。
【００１２】
除湿のために前記吸込空気を飽和空気線上の点２まで冷却した場合、第２室内熱交換部１５０ｂの能力Ｑｒ１によって、室内温度負荷Ｑａ相当分を減じた点３まで温度を上昇させることができる。そして、室内温度負荷Ｑａによって設定温度Ｔｓまで吹出し空気の温度が上昇する。このように、空気調和機９の構成を採用することで、冷房負荷（顕熱負荷）が殆どなくても、除湿が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平７−２９４０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
顕熱能力を増減させることで温度制御がなされ、潜熱能力を増減させることで湿度制御がなされる。圧縮機１１０の回転数や第１室内膨張弁１４０（蒸発器電動弁）の開度、第２室外膨張弁２２０（室外機電動弁）の開度等が、再熱除湿運転時の温度制御と湿度制御とに係わる制御因子となる。
【００１５】
図２１は、圧縮機１１０の回転数および第１室内膨張弁１４０（蒸発器電動弁）の開度と、顕熱能力および潜熱能力との関係を示す図である。圧縮機１１０の回転数が大きくなると、冷媒回路１０１内の冷媒循環量が増加し、第１室内熱交換部１５０ａ（蒸発器）内部の圧力は低下して蒸発温度が下がるので、顕熱能力と潜熱能力とはともに大きくなる。第１室内膨張弁１４０（蒸発器電動弁）の開度が大きくなると、蒸発器内の冷媒循環量が増加するので顕熱能力は増加するが、第１室内熱交換部１５０ａ（蒸発器）内の冷媒の圧力が増加して蒸発温度が上昇するので、潜熱能力は低下する。
【００１６】
図２２は、第２室外膨張弁２２０（室外機電動弁）の開度と顕熱能力および潜熱能力との関係を示す図である。第２室外膨張弁２２０（室外機電動弁）の開度を大きくすると、室外熱交換器１２０に流入する冷媒量が減少し、第２室内熱交換部１５０ｂ（再熱器）に流入する冷媒量が増加するので、顕熱能力が低下し、潜熱能力が増加する。
【００１７】
図２０に示すような、吸込温度と設定温度との差が小さく顕熱負荷が小さい場合に、吸込湿度と設定湿度との差が大きく除湿が必要なときの制御の一例を以下に示す。まず、潜熱能力を増加させるために圧縮機１１０の回転数が増やされる。圧縮機１１０の回転数の上昇に伴い、顕熱能力も増加するので、顕熱能力を低下させるために第１室内膨張弁１４０（蒸発器電動弁）の開度が減じられる。さらに、第２室外膨張弁２２０（室外機電動弁）の開度を大きくして、室外熱交換器１２０への冷媒流量を減らし、凝縮能力Ｑｃを減少させ、第２室内熱交換部１５０ｂへの冷媒流量を増加させて再熱能力Ｑｒを増加させる。
【００１８】
図２１および図２２に基づいて説明したように、各制御因子の変更は、潜熱能力の変動と顕熱能力の変動との両方に作用する。特許文献１に示すような従来の空気調和機においては、圧縮機の回転数や膨張弁の開度等の制御因子を変更することで、潜熱能力と顕熱能力とを連動させて制御している。そのため、潜熱能力と顕熱能力との制御が干渉して、温度および湿度の制御目標値に実際の数値が近づかないことがあった。本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、潜熱能力の制御と顕熱能力の制御との干渉を抑制して、温度および湿度の制御が精度良く行われる空気調和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】
【００１９】
本発明の請求項１に係る空気調和機は、再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第１室内熱交換部と、再熱器として機能する第２室内熱交換部とを備える室内熱交換器と、圧縮機、室外熱交換器、開度調節可能な室外膨張弁、開度調節可能な第１室内膨張弁、および前記室内熱交換器の第１室内熱交換部が、冷媒配管で接続された回路内を冷媒が循環する冷媒回路と、前記冷媒回路の前記室外熱交換器と前記室外膨張弁とをバイパスし、前記室内熱交換器の第２室内熱交換部と、開度調節可能な第２室内膨張弁とを途中に備える冷媒配管であるバイパス配管と、空気調和が行われる空調室の室温を検出する室温検出部と、  前記空調室の湿度を検出する湿度検出部と、空気調和における目標温度および目標湿度の少なくとも一方を操作者が入力する設定入力部と、前記第１室内熱交換部を通過する冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出部と、前記圧縮機、前記室外膨張弁、前記第１室内膨張弁、および前記第２室内膨張弁を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記湿度検出部が検出した空調室内の湿度と前記目標湿度との差ΔＸを算出し、該ΔＸに基づいて前記蒸発温度の目標値である目標蒸発温度を設定し、該目標蒸発温度に基づいて圧縮機の回転数を制御する除湿制御を行い、前記室温検出部が検出した空調室内の温度と前記目標温度との差ΔＴｒを算出し、該ΔＴｒに基づいて前記第２室内膨張弁の開度を制御する温度制御を行う。
【００２０】
請求項１に係る発明によれば、除湿制御に係る潜熱能力の増減は、前記目標蒸発温度に基づいて前記制御部が圧縮機の回転数を制御することでなされ、温度制御に係る顕熱能力の増減は、前記ΔＴｒに基づいて前記制御部が前記第２室内膨張弁の開度を制御することでなされる。すなわち、潜熱能力の制御と顕熱能力の制御とを独立して行うことが可能となる。したがって、潜熱能力の制御と顕熱能力の制御との干渉が抑制されて、温度および湿度の制御が精度良く行うことができる。
【００２１】
本発明の請求項１に係る空気調和機において、前記制御部は、前記室温検出部が検出した前記空調室の室温と、前記湿度検出部が検出した前記空調室の湿度から、該空調室内の空気の露点温度を算出し、該空調室内の湿度が前記目標湿度以上であり、かつ、前記蒸発温度検出部が検出した蒸発温度が前記露点温度以上である場合は、前記温度制御よりも前記湿度制御を優先して行う。
【００２２】
この請求項１に係る発明によれば、前記制御部は、除湿が必要な場合に、前記蒸発温度検出部が検出した蒸発温度が前記露点温度以上であるときには、前記温度制御よりも前記湿度制御を優先するので、確実に除湿を行うことができる。
【００２３】
本発明の請求項５に係る空気調和機では、前記制御部は、前記湿度検出部が検出した空調室内の湿度と前記目標湿度とを絶対湿度に換算し、前記ΔＸを絶対湿度で算出する。
【００２４】
この請求項５に係る発明によれば、絶対湿度に基づいて除湿制御を行うので、吸込空気の相対湿度に基づいた除湿制御で発生する不具合を解消できる。相対湿度に基づいた除湿制御では、例えば、設定温度が吸込温度よりも高い場合に、相対湿度で設定されている設定湿度よりも吸込空気の相対湿度が高いが、絶対湿度は、設定温度における絶対湿度よりも低いとき、すなわち本来、加湿が必要なときに除湿運転が行われる。逆に、吸込温度が設定温度よりも高い場合に、設定湿度よりも吸込空気の相対湿度が低いが、絶対湿度は、目標温度における絶対湿度よりも高いとき、すなわち本来、除湿が必要なときであっても、吸込温度が低下して相対湿度が設定湿度を超えるまでは除湿運転が行われない。絶対湿度に基づいて除湿制御を行うことで、不必要な除湿や除湿制御の遅れといった前記の不具合が解消される。
【００２５】
本発明の請求項２に係る空気調和機では、前記制御部は、前記温度制御において、前記第２室内膨張弁の開度が最大である場合は、前記室外膨張弁の開度をも制御対象とし、前記第２室内膨張弁が全閉である場合は、前記圧縮機の回転数をも制御対象とする。
【００２６】
この請求項２に係る発明によれば、前記第２室内膨張弁の開度が調節不可能な場合にも、前記室外膨張弁の開度または前記圧縮機の回転数の制御を行うことで、前記温度制御において顕熱能力の制御を行うことができる。
【００２７】
本発明の請求項３に係る空気調和機では、前記温度制御における前記第２室内膨張弁の開度変更量に基づいて、前記空調室内の空気が前記室内熱交換器で当該室内熱交換器内部の冷媒と熱交換されて吹き出される調和空気の吹出温度変化量ΔＴ１を算出し、予め定められた第１の定数を該ΔＴ１に乗じた値を、前記湿度制御において算出した前記目標蒸発温度から減ずることで前記目標蒸発温度を補正し、
かつ、前記湿度制御における圧縮機回転数の変更量に基づいて、前記調和空気の吹出温度変化量ΔＴ２を算出し、予め定められた第２の定数を該ΔＴ２に乗じた値を、前記温度制御において算出した前記第２室内膨張弁の開度変更量から減ずることで該開度変更量を補正する。
【００２８】
この請求項３に係る発明によれば、圧縮機の回転数制御と第２室内膨張弁の開度制御との制御の干渉がさらに抑制されて、温度および湿度の制御がより精度良く行うことができる。なぜならば、圧縮機の回転数制御による湿度制御と、前記室外膨張弁および前記第２室内膨張弁の開度制御による温度制御とを完全に独立させることは困難であるところ、互いの制御の干渉をフィードフォワード制御によって補正することができるからである。
【００２９】
本発明の請求項６に係る空気調和機は、請求項１〜５のいずれか１項に係る空気調和機において、前記調和空気の吹出温度を検出する吹出温度検出部をさらに備え、前記制御部は、前記室温検出部が検出した前記空調室内の温度と前記吹出温度との差ΔＴｆを算出し、該ΔＴｆと前記ΔＴｒとに基づいて前記第２室内膨張弁の開度を制御する温度制御を行う。
【００３０】
この請求項６に係る発明によれば、前記温度制御において前記制御部は、前記ΔＴｒに加えて前記ΔＴｆにも基づいて前記第２室内膨張弁の開度を制御するので、前記吹出温度を管理することが可能となり、当該温度制御をより精度良く行うことができる。
【００３１】
本発明の請求項４に係る空気調和機では、前記圧縮機の吸入部に流入する冷媒が含む液冷媒の割合である湿り度を検出する湿り度検出部をさらに備え、前記制御部は、前記湿り度が予め定められた上限値を超えた場合に、前記第２室内膨張弁の開度を減ずる制御を行う。
【００３２】
この請求項４に係る発明によれば、前記制御部は、前記湿り度が予め定められた上限値を超えた場合に、前記第２室内膨張弁の開度を減ずる制御を行うので、前記温度制御における前記第２室内膨張弁の開度変更に伴い、前記第１室内熱交換部から前記圧縮機の前記吸入部へと向かう冷媒が、液冷媒を含む湿り状態となった場合であっても、当該吸入部における液圧縮を防止することができる。
【００３３】
本発明の請求項７に係る空気調和機は、請求項１〜６のいずれか１項に係る空気調和機において、前記室外熱交換器と、前記室外膨張弁は、前記空調室の外部に設置される室外機に収容され、前記圧縮機と、前記第１室内膨張弁と、前記第１室内熱交換部と、前記第２室内熱交換部と、第２室内膨張弁は、前記空調室の内部に設置される室内機に収容され、前記バイパス配管は、前記室内機内で前記冷媒回路から分岐され、前記室内機内で前記冷媒回路に接続される。
【００３４】
請求項７に係る発明によれば、前記圧縮機を室内機に収容することで、前記圧縮機を室外機に収容した場合に室内機と室外機との間に設けることになるバイパス配管を、前記室内機内で前記冷媒回路に接続することができる。したがって、外部配管の本数を少なくすることができるので、空気調和機の据え付け作業性が向上する。さらに、配管長を短くすることができるので、圧力損失および熱損失を抑えることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係る空気調和機によれば、圧縮機の回転数制御による除湿制御と、第２室内膨張弁の開度制御による温度制御と、を独立して行うことできる。そのため、両制御の干渉を抑制することが可能となり、温度および湿度の制御を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態１に係る空気調和機を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る空気調和機の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態１の変形例に係る空気調和機を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る空気調和機における除湿制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態１に係る空気調和機における温度制御を示すフローチャートである。
【図６】第２室内膨張弁が全開または全閉の場合の温度制御を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態１に係る空気調和機における再熱除湿運転を説明するための湿り空気線図である。
【図８】相対湿度に基づいて湿度制御を行う空気調和機による再熱除湿運転を説明するための湿り空気線図である。
【図９】湿度制御におけるフィードフォワード制御による補正を示すフローチャートである。
【図１０】温度制御におけるフィードフォワード制御による補正を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態２に係る空気調和機の機能的な構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施形態２に係る空気調和機における温度制御を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態３に係る空気調和機の機能的な構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施形態３に係る空気調和機において、湿り度が予め定められた上限値を超えた場合に、前記第２室内膨張弁の開度を減ずる制御を示すフローチャートである。
【図１５】再熱除湿運転が可能な従来の空気調和機の一例を示す模式図である。
【図１６】従来の空気調和機の再熱除湿運転時における冷凍サイクルを示すモリエル線図である。
【図１７】従来の空気調和機の再熱除湿運転時において、再熱能力が不足している状態を説明するための湿り空気線図である。
【図１８】再熱除湿運転が可能な従来の空気調和機の他の例を示す模式図である。
【図１９】図１８に示す従来の空気調和機の再熱除湿運転時における冷凍サイクルを示すモリエル線図である。
【図２０】図１８に示す従来の空気調和機の再熱除湿運転時において、蒸発能力に応じた再熱能力が得られるため、除湿と温度制御とがともに可能となっていることを説明するための湿り空気線図である。
【図２１】圧縮機の回転数および第１室内膨張弁（蒸発器電動弁）の開度と、顕熱能力および潜熱能力との関係を示す図である。
【図２２】第２室外膨張弁（室外機電動弁）の開度と顕熱能力および潜熱能力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
＜実施形態１＞
以下、図面に基づいて本発明の実施形態１に係る空気調和機につき詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る空気調和機１を示す模式図である。空気調和機１は、室内機２０と、室外機３０と、コントローラ３００とを備える。室内機２０は、空気調和が行われる空調室内に設置され、第１室内膨張弁１４０、室内熱交換器１５０、および第２室内膨張弁２１０を内部に収容する。室外機３０は、空調室の外部に設置され、圧縮機１１０、室外熱交換器１２０、室外膨張弁１３０、および四方切替弁１６０を内部に収容する。
【００３８】
室内熱交換器１５０は、例えば冷媒が流れる冷却管の外側にフィンを取付けたクロスフィン型の空冷式熱交換器であり、再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第１室内熱交換部１５０ａと、再熱器として機能する第２室内熱交換部１５０ｂとを備える。
【００３９】
圧縮機１１０、室外熱交換器１２０、室外膨張弁１３０、第１室内膨張弁１４０、および第１室内熱交換部１５０ａは、冷媒配管で接続されて冷媒回路１００を構成する。圧縮機から吐出された冷媒は、冷媒回路１００を循環する。
【００４０】
冷媒回路１００を循環する冷媒は、バイパス配管２００によって室外熱交換器１２０および室外膨張弁１３０をバイパス可能とされている。バイパス配管２００の途中には、第２室内熱交換部１５０ｂと、第２室内膨張弁２１０とが備えられる。
【００４１】
圧縮機１１０は、例えばスクロール型の圧縮機構を備えるスクロール圧縮機である。圧縮機１１０は、蒸発器（冷房運転時および再熱除湿運転時は第１室内熱交換部１５０ａ、暖房運転時は室外熱交換器１２０）から送られてきた低温・低圧の冷媒蒸気を圧縮して、高温・高圧の冷媒蒸気とする。
【００４２】
室外熱交換器１２０は、例えば、冷媒が流れる冷却管の外側にフィンを取付けたクロスフィン型の空冷式熱交換器であり、室外空気と冷媒とを熱交換させる。室外熱交換器１２０は、冷房運転時および再熱除湿運転時には凝縮器として機能し、暖房運転時には蒸発器として機能する。
【００４３】
室外膨張弁１３０は、例えばパルスモータ駆動方式の電子膨張弁であり、自在に開度を調整できる。室外膨張弁１３０は、冷房運転時および再熱除湿運転時には、凝縮器として機能する室外熱交換器１２０への冷媒流量を調節し、暖房運転時には蒸発器として機能する室外熱交換器１２０へ流入する冷媒を絞り膨張させる。
【００４４】
第１室内膨張弁１４０は、例えばパルスモータ駆動方式の電子膨張弁であり、自在に開度を調整できる。第１室内膨張弁１４０は、冷房運転時および再熱除湿運転時には、蒸発器として機能する第１室内熱交換部１５０ａへ流入する冷媒を絞り膨張させ、暖房運転時には、凝縮器として機能する第１室内熱交換部１５０ａへの冷媒流量を調節する。
【００４５】
四方切替弁１６０は、圧縮機１１０から吐出された高圧冷媒蒸気の流路を切替える。すなわち、冷房運転時や再熱除湿運転時には、実線で示すように高圧冷媒蒸気を室外熱交換器１２０に導き、暖房運転時には、破線で示すように前記高圧冷媒蒸気を室内熱交換器１５０の第１室内熱交換部１５０ａに導く。
【００４６】
第２室内膨張弁２１０は、例えばパルスモータ駆動方式の電子膨張弁であり、自在に開度を調整できる。第２室内膨張弁２１０は、再熱除湿運転時に、再熱器として機能する第２室内熱交換部１５０ｂへの冷媒流量を調節する。図１の例では、第２室内熱交換部１５０ｂの下流に第２室内膨張弁２１０を設けているが、第２室内熱交換部１５０ｂの上流に第２室内膨張弁２１０を設けてもよい。下流に設ける場合は、第２室内熱交換部１５０ｂ内で凝縮して体積が減少した液冷媒が通過するので膨張弁を小型化することができる。上流に設ける場合は、圧縮機１１０から吐出されたガス冷媒が通過するので膨張弁を大型化する必要が生じるものの、冷媒流量の制御性を向上させることができる。
【００４７】
図２は、空気調和機１の機能的な構成を示すブロック図である。空気調和機１は、図１で示した構成の他に、室温検出部４００、湿度検出部５００、および蒸発温度検出部６００を備える。
【００４８】
コントローラ３００は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等からなり、制御部３１０、設定入力部３２０、および計時部３３０を具備するように機能する。制御部３１０は、圧縮機１１０の回転数や各膨張弁の開度等を制御することで、空気調和機１の運転を制御する。設定入力部３２０は、空気調和における目標温度および目標湿度の少なくとも一方をユーザが入力するための入力インタフェイスを備え、当該入力値を制御目標値として設定する。計時部３３０は、一定周期でクロック信号を発生させるクロック 発信器を備え、このクロック信号を、制御部３１０に出力する。
【００４９】
室温検出部４００は、例えば、室内機２０の図略の吸込口近傍に設置される温度センサであり、吸込空気の温度である吸込温度Ｔｒ、すなわち、空調室内の室温を検出する。湿度検出部５００は、例えば、室内機２０内部に設置される湿度センサであり、吸込空気の相対湿度、すなわち、空調室内の相対湿度を検出する。
【００５０】
蒸発温度検出部６００は、再熱除湿運転時に蒸発器として機能する第１室内熱交換部１５０ａ内部の冷媒の蒸発温度Ｔｅを検出する。例えば、圧縮機１１０の吸入側に圧力センサを設け、コントローラ３００内部のＣＰＵが当該圧力センサによって検出された冷媒ガスの圧力に対応する飽和温度を算出して蒸発温度Ｔｅとすることで、当該圧力センサは、前記ＣＰＵとともに蒸発温度検出部６００として機能することになる。また、例えば、圧縮機１１０の吸入側、もしくは第１室内熱交換部１５０ａに温度センサを設け、当該温度センサが検出した温度を蒸発温度Ｔｅとすることで、当該温度センサを、蒸発温度検出部６００として機能させるようにしてもよい。なぜならば、前記温度センサが検出した温度を蒸発温度Ｔｅと見なしても実用上は問題ないからである。すなわち、第１室内熱交換部１５０ａから圧縮機１１１の吸入側へと向かう冷媒が過熱状態にあるときは、前記温度センサが検出した温度は、蒸発温度Ｔｅよりも高くなるものの、当該冷媒の過熱度は大きくないので、前記温度センサが検出した温度と蒸発温度Ｔｅとは近い値となるからである。
【００５１】
バイパス配管２００によって、冷媒回路１００を循環する冷媒が、室外熱交換器１２０および室外膨張弁１３０をバイパス可能である点では、図１に示す空気調和機１は、図１８に示す特許文献１に記載の従来の空気調和機９と同様であるが、バイパス配管の接続位置およびバイパス配管に設けられる構成要素が異なる。
【００５２】
空気調和機９では、バイパス配管２０２は、四方切替弁１６０と室外熱交換器１２０との間の冷媒配管から室外機３８内部で分岐され、第１室外膨張弁１３０と第２室内膨張弁１７０との間の冷媒配管に室外機３８内部で接続されている。バイパス配管２０２の途中には、第２室外膨張弁２２０が設けられているが、第２室内熱交換部１５０ｂは設けられていない。
【００５３】
空気調和機９では、現地配管が長い場合には、再熱除湿運転時に室外熱交換器１２０で凝縮された冷媒が、第２室内熱交換部１５０ｂまでの配管内で再びガス化して圧力損失が発生し、凝縮能力が低下するので再熱能力も低下する。
【００５４】
一方、空気調和機１では、バイパス配管２００は、四方切替弁１６０と室外熱交換器１２０との間の冷媒配管から室外機３０内部で分岐され、第１室外膨張弁１３０と第１室内膨張弁１４０との間の冷媒配管に室内機２０内部で接続されている。バイパス配管２００の途中には、第２室外膨張弁２２０と第２室内熱交換部１５０ｂとが設けられている。
【００５５】
空気調和機１では、圧縮機１１０から吐出されたガス冷媒が、直接第２室内熱交換部１５０ｂに流入するので、空気調和機９とは異なり、第２室内熱交換部１５０ｂまでの配管内で冷媒が再びガス化することによる再熱能力の低下は発生しない。
【００５６】
図３は、実施形態１の変形例に係る空気調和機２を示す模式図である。空気調和機２は、圧縮機１１０を室内機２１に収容することで、バイパス配管２０１を室内機２１内で冷媒回路１００から分岐させ、室内機２１内で冷媒回路１００に接続している。すなわち、空気調和機２では、図１に示す空気調和機１において、室内機２０と室外機３０との間に外部配管として設けられていたバイパス配管２００を、室内機２１の内部に配管されるバイパス配管２０１とすることができる。したがって、バイパス配管は外部配管とならないので、空気調和機１と比較して空気調和機２は据付作業性が向上する。
【００５７】
また、外部配管となる空気調和機１のバイパス配管２００は、室内機２０と室外機３０との距離が離れている設置条件では、配管長が長くなるが、空気調和機２のバイパス配管２０１は、室内機２１の内部に配管されるので、室内機２１と室外機３１との距離にかかわらず配管長は一定である。したがって、バイパス配管２０１が室内機２１内部に配管される空気調和機２は、バイパス配管の配管長が長い場合に発生する再熱能力の低下、すなわち、圧縮機１１０から吐出された高圧・高温のガス冷媒の圧力損失および熱損失による再熱能力の低下を回避することができる。
【００５８】
本発明の実施形態１に係る空気調和機１および２において、除湿制御に係る潜熱能力の増減は、制御部３１０が圧縮機１１０の回転数をＰＩ制御することでなされ、温度制御に係る顕熱能力の増減は、制御部３１０が室外膨張弁１３０および第２室内膨張弁２１０の開度をＰＩ制御することでなされる。すなわち、潜熱能力の制御（除湿制御）と顕熱能力の制御（温度制御）とは、同時に行われるものの互いに独立して行われる。
【００５９】
また、制御部３１０は、空調室内の湿度が前記目標湿度以上、すなわち除湿が必要な場合に、室温検出部４００が検出した空調室内の室温と、湿度検出部５００が検出した空調室内の湿度と、を用いて空調室内の空気の露点温度Ｄを算出し、蒸発温度検出部６００が検出した蒸発温度Ｔｅが露点温度Ｄ以上であるときには、温度制御よりも湿度制御を優先して行う。なぜならば、蒸発温度Ｔｅを露点温度Ｄよりも低くしなければ除湿ができないからである。空気調和機１および２における除湿制御について以下に説明する。
【００６０】
図４は、空気調和機１および２における除湿制御を示すフローチャートである。制御部３１０は、吸込温度と吸込湿度のサンプリング間隔を設定時間とするタイマをスタートする（ステップＳ１）。このタイマのカウントは計時部３３０が発生するクロック信号に基づいて行われる。次に制御部３１０は、設定入力部３２０によって設定された設定温度Ｔｓおよび設定湿度Ｈｓを検出し（ステップＳ２）、ＴｓおよびＨｓに基づいて、目標絶対湿度Ｘｓを算出する。室温検出部４００は吸込温度、湿度検出部５００は吸込湿度をそれぞれ検出する（ステップＳ４）。制御部３１０は、検出された吸込温度および吸込湿度に基づいて、吸込絶対湿度Ｘおよび露点温度Ｄを算出し（ステップＳ５およびステップＳ６）、ＸｓとＸとの差ΔＸ（＝Ｘｓ−Ｘ）を算出する（ステップＳ７）。吸込絶対湿度Ｘが目標絶対湿度Ｘｓ以下の場合は（ステップＳ８でＮＯ）、除湿は不要であるのでステップＳ１に戻る。吸込絶対湿度Ｘが目標絶対湿度Ｘｓを上回る場合は（ステップＳ８でＹＥＳ）、ΔＸに基づいて、制御部３１０は目標蒸発温度ＴｅＳを算出する（ステップＳ９）。続いて蒸発温度検出部６００は、蒸発温度Ｔｅを検出する（ステップＳ１０）。制御部３１０は、ＴｅとＤとを比較し（ステップＳ１１）、蒸発温度Ｔｅが露点温度Ｄ以上の場合は（ステップＳ１１でＹＥＳ）、温度制御よりも除湿制御を優先させる（ステップＳ１２）。温度制御については、後に詳しく説明する。蒸発温度Ｔｅが露点温度Ｄ未満の場合は（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ１３に進む。
【００６１】
制御部３１０は、ＴｅＳとＴｅとを比較し、圧縮機１１０の回転数制御の不感帯である例えば０．５℃をＴｅＳに加えた値よりもＴｅが大きい場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、蒸発温度を下げるために、圧縮機１１０の回転数を増加させる（ステップＳ１４）。ＴｅがＴｅＳ＋０．５以下の場合に（ステップＳ１３でＮＯ）、ＴｅがＴｅＳ±０．５の範囲にある場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ）、Ｔｅは目標の範囲内なので、制御部３１０は、圧縮機１１０の回転数を維持させる（ステップＳ１６）。ＴｅがＴｅＳ−０．５未満の場合には（ステップＳ１５でＮＯ）、蒸発温度Ｔｅを上げるために、制御部３１０は、圧縮機１１０の回転数を減少させる（ステップＳ１７）。制御部３１０は、タイマのカウントが終了するまでは（ステップＳ１８でＮＯ）、この状態を維持し、タイマのカウントが終了すると（ステップＳ１８でＹＥＳ）、ステップＳ１に戻ってタイマを新たにスタートする。
【００６２】
図５は、空気調和機１および２における温度制御を示すフローチャートである。制御部３１０は、図４に示す湿度制御と同じ設定時間でタイマをスタートする（ステップＳ１０１）。温度制御と湿度制御とは同時にスタートしている。次に制御部３１０は、設定入力部３２０によって設定された設定温度Ｔｓを検出する（ステップＳ１０２）。室温検出部４００は吸込温度Ｔｒを検出する（ステップＳ１０３）。制御部３１０は、ＴｓとＴｒとの差ΔＴｒ（＝Ｔｓ−Ｔｒ）を算出する（ステップＳ１０４）。
【００６３】
第２室内膨張弁２１０の開度制御の不感帯が、例えば０．１℃である場合、ΔＴｒが０±０．１の範囲にあるときは（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、室温は目標の範囲内なので、制御部３１０は、第２室内膨張弁２１０の開度を維持する（ステップＳ１０６）。ΔＴｒが０．１よりも大きい場合、すなわち、吸込温度Ｔｒが設定温度Ｔｓよりも低い場合には（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、再熱器として機能している第２室内熱交換部１５０ｂへの冷媒流量を増加させ、第２室内熱交換部１５０ｂの再熱能力を増加させて室温を上げるために、制御部３１０は、第２室内膨張弁２１０の開度を増加させる（ステップＳ１０８）。ΔＴｒが−０．１よりも小さい場合、すなわち、吸込温度Ｔｒが設定温度Ｔｓよりも高い場合には（ステップＳ１０７でＮＯ）、第２室内熱交換部１５０ｂへの冷媒流量を減少させ、第２室内熱交換部１５０ｂの再熱能力を減少させて室温を下げるために、制御部３１０は、第２室内膨張弁２１０の開度を減少させる（ステップＳ１０９）。制御部３１０は、タイマのカウントが終了するまでは（ステップＳ１１０でＮＯ）、この状態を維持し、タイマのカウントが終了すると（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、ステップＳ１０１に戻ってタイマを新たにスタートする。
【００６４】
上記の温度制御において、ΔＴｒが−０．１よりも小さい場合であっても、第２室内膨張弁２１０が全閉のときは、第２室内熱交換部１５０ｂへの冷媒流量を減少させることができないために第２室内熱交換部１５０ｂの再熱能力を減少させることができず、逆に、ΔＴｒが０．１を超える場合であっても、第２室内膨張弁２１０が全開のときは、第２室内熱交換部１５０ｂへの冷媒流量を増加させることができないために第２室内熱交換部１５０ｂの再熱能力を増加させることができない。このような場合の温度制御を図６に示す。
【００６５】
図６は、第２室内膨張弁２１０が全開または全閉の場合の温度制御を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートとステップ１０５までは同じであるので、図５のステップ１０５以降についてのみ図６には示す。
【００６６】
ΔＴｒが０±０．１の範囲にある場合は（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、図５の丸付数字１に進む。ΔＴｒが０．１よりも大きい場合に（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、第２室内膨張弁２１０が全開のときは（ステップＳ２０１でＹＥＳ）、室外熱交換器１２０への冷媒流量を減少させることで第２室内熱交換部１５０ｂへの冷媒流量を増加させ、第２室内熱交換部１５０ｂの再熱能力を増加させて室温を上げるために、室外膨張弁１３０の開度を減じる（ステップＳ２０２）。第２室内膨張弁２１０が全開でないときは（ステップＳ２０１でＮＯ）、図５の丸付数字２に進む。
【００６７】
ΔＴｒが−０．１よりも小さい場合に（ステップＳ１０７でＮＯ）、第２室内膨張弁２１０が全閉のときは（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、顕熱能力を増加させることで室温を下げるために圧縮機１１０の回転数を増加させる（ステップＳ２０４）。第２室内膨張弁２１０が全閉でないときは（ステップＳ２０３でＮＯ）、図５の丸付数字３に進む。制御部３１０は、タイマのカウントが終了するまでは（ステップＳ２０５でＮＯ）、この状態を維持し、タイマのカウントが終了すると（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、図５の丸付数字４に戻ってタイマを新たにスタートする。
【００６８】
図７は、上記実施形態の制御がなされる再熱除湿運転を説明するための湿り空気線図である。設定室温をＴｓ、設定相対湿度をＨｓとしたときの制御目標となるポイント（設定温度Ｔｓ、目標絶対湿度Ｘｓ）を点０で示す。温度Ｔｒおよび絶対湿度Ｘである空気調和が行われる前の吸込空気の状態を点１で示す。この例では、ＴｒおよびＸともに、ＴｓおよびＸｓよりも高い値となっている。
【００６９】
除湿制御が開始されて、ＸとＸｓとの差ΔＸに基づいて、目標蒸発温度ＴｅＳが設定され、実際の蒸発温度ＴｅとＴｅＳとの差に応じて、圧縮機１１０の回転数が増減されると（図４参照）、吸込空気の状態は、温度が低下して点０から飽和空気線上の点ａに変化し、飽和空気線上を下降して絶対湿度が低下し、点ａから点ｂへとさらに変化する。
【００７０】
ＴｒとＴｓとの差ΔＴｒに基づいて、第２室内膨張弁２１０の開度が増減され温度制御が行われることで（図５参照）、点ｂから温度が上昇して点ｃ（点０）へとさらに状態が変化し、吸込空気は調和空気として吹き出され、空調室内の空気は、制御目標値の温度Ｔｓ、絶対湿度Ｘｓとされる。
【００７１】
ここで、室内負荷によって温度および絶対湿度が上昇し、点ｃから点１に状態が変化した場合を想定する。このとき、ＰＩ制御されている圧縮機１１０および第２室内膨張弁２１０の制御量が変化して、潜熱能力および顕熱能力がともに増加しているから、以下に説明するように吸込空気の状態変化も異なることになる。
【００７２】
除湿制御によって、点１の状態の吸込空気は、飽和空気線上の点ａの状態に変化したのち、飽和空気線上を下降して絶対湿度が低下し、点ｂよりもさらに温度および絶対湿度が低いｂ２の状態へと変化する。そして、温度制御によって、点ｂ２の状態から温度が上昇して点ｃ２の状態へと変化する。点ｃ２から室内負荷によって温度および絶対湿度が上昇し、点１よりも絶対湿度が点０に近い点ｄ２へと変化する。
【００７３】
点ｄ２の状態となった空調室内の空気は、除湿制御によって温度が低下して飽和空気線上の点ａ２（ａよりも絶対湿度が低い）に状態が変化したのち、飽和空気線上を下降して絶対湿度が低下し、点ｂ２の状態よりもさらに温度および絶対湿度が低いｂ３の状態へと変化する。そして、温度制御によって、点ｂ３の状態から温度が上昇して点ｃ３の状態へと変化する。点ｃ３の状態から室内負荷によって温度および絶対湿度が上昇し、点０と絶対湿度が等しく温度が低い点ｄ３へと変化して除湿制御が完了する。さらに、室内負荷によりｄ３の状態から点０まで加温されて温度制御が終了する。
【００７４】
本実施形態では、上記に説明した通り、除湿制御に係る潜熱能力の増減は、目標蒸発温度ＴｅＳに基づいて制御部３１０が圧縮機１１０の回転数を制御することでなされ、温度制御に係る顕熱能力の増減は、ΔＴｒに基づいて制御部３１０が室外膨張弁１３０および第２室内膨張弁２１０の開度を制御することでなされる。すなわち、潜熱能力の制御と顕熱能力の制御とは独立してなされることになる。したがって、潜熱能力の制御と顕熱能力の制御との干渉が抑制されて、温度および湿度の制御が精度良く行われる。
【００７５】
また、本実施形態では、上記に説明した通り、制御部３１０は、蒸発温度検出部６００が検出した蒸発温度Ｔｅが露点温度Ｄ以上である場合は、温度制御よりも湿度制御を優先するので、確実に除湿が行われる。
【００７６】
さらに、本実施形態では、上記に説明した通り、制御部３１０は、温度制御において、第２室内膨張弁２１０の開度が最大である場合は、室外膨張弁１３０の開度を制御対象とし、第２室内膨張弁２１０が全閉である場合は、圧縮機１１０の回転数を制御対象として
いる。したがって、第２室内膨張弁２１０の開度が調節不可能な場合にも、温度制御を行うことができる。
【００７７】
ところで、上記実施形態に係る空気調和機１および２は、図４および図７に基づいて上記に説明した通り、相対湿度ではなく絶対湿度に基づいて湿度制御を行っている。相対湿度に基づいて湿度制御を行う場合の問題点、および絶対湿度に基づいて湿度制御を行う場合の利点を、以下に説明する。
【００７８】
図８は、相対湿度に基づいて湿度制御を行う空気調和機による再熱除湿運転を説明するための湿り空気線図である。設定室温をＴｓ、設定相対湿度をＨｓとしたときの制御目標となるポイントを点０で示す。吸込空気の状態が、設定温度Ｔｓよりも温度が低く絶対湿度が点０と等しい状態、すなわち、温度が設定温度Ｔｓよりも低く相対湿度が設定相対湿度Ｈｓよりも高い状態を点１（温度Ｔｒ１、絶対湿度Ｘ１＝Ｘｓ）に示す。吸込空気の状態が、設定温度Ｔｓよりも温度が高く絶対湿度も点０よりも高いが、相対湿度は設定相対湿度Ｈｓよりも低い状態を点２（温度Ｔｒ２、絶対湿度Ｘ２）に示す。
【００７９】
吸込空気の状態が点１にある場合は、相対湿度に基づいて湿度制御を行う空気調和機では、相対湿度がＨｓよりも高いために除湿が必要と判断する。その結果、吸込空気を露点未満に冷却して除湿をし（点１から点ａ）、再熱器で過熱することになる（点ａから点ｂ）。再熱のみが必要であるにもかかわらず不要な除湿がされる結果、相対湿度は設定相対湿度Ｈｓよりも低くなってしまう。
【００８０】
吸込空気の状態が点２にある場合は、相対湿度に基づいて湿度制御を行う空気調和機では、温度制御によって空調室の室温がＴｒ２からＴｒ２’に低下するまでは、相対湿度がＨｓよりも低いために除湿が不要と判断する。したがって、除湿運転の開始が遅れてしまうので、湿度がＨｓに到達するまでに時間がかかることになる。
【００８１】
一方、絶対湿度に基づいて湿度制御を行う空気調和機１および２では、吸込空気の状態が点１にある場合は、除湿は行われず、吸込空気の状態が点２にある場合は、温度制御と同時に湿度制御もなされるので、従来の空気調和機よりも湿度がＨｓに到達するまでの時間が短縮される。すなわち、不必要な除湿や除湿制御の遅れといった、相対湿度に基づいて湿度制御を行う空気調和機の不具合が解消される。
【００８２】
実施形態１に係る空気調和機１および２において、圧縮機１１０の回転数の増減による潜熱能力の制御（除湿制御）と、室外膨張弁１３０および第２室内膨張弁２１０の開度の増減による顕熱能力の制御（温度制御）とは、互いに独立して行われる。しかしながら、圧縮機１１０の回転数の増減は、顕熱能力にも影響を及ぼし、室外膨張弁１３０および第２室内膨張弁２１０の開度の増減は、潜熱能力にも影響を及ぼす。したがって、潜熱能力の制御（除湿制御）と顕熱能力の制御（温度制御）とを、完全に独立させるのは困難である。そのため、互いの制御の干渉は、空気調和機１および２において、フィードフォワード制御によって補正されている。
【００８３】
湿度制御および温度制御におけるフィードフォワード制御による補正について、図９および図１０に基づいて説明する。
【００８４】
図９は、湿度制御におけるフィードフォワード制御による補正を示すフローチャートである。第２室内膨張弁２１０の開度が変更されると（ステップＳ３０１でＹＥＳ）、制御部３１０は、変更前後の第２室内膨張弁２１０の開度に基づいて再熱量の変化量ΔＱｒを算出する（ステップＳ３０２）。ΔＱｒに基づいて、制御部３１０は、吹出温度Ｔｆの変化量ΔＴ１を算出する（ステップＳ３０３）。制御部３１０は、目標絶対湿度Ｘｓと吸込絶対湿度Ｘとの差ΔＸに基づいて算出されていた目標蒸発温度ＴｅＳから（図４ステップＳ８参照）、予め定められた定数Ｃ１をΔＴ１に乗じた値を減じてＴｅＳを補正する（ステップＳ３０４）。この補正値を、目標蒸発温度ＴｅＳとして再設定して、制御部３１０が図４のフローチャートに示す除湿制御を行うことで、温度制御における第２室内膨張弁２１０の開度変更によって生じる除湿制御のずれを防止することができる。
【００８５】
図１０は、温度制御におけるフィードフォワード制御による補正を示すフローチャートである。圧縮機１１０の回転数が変更されると（ステップＳ４０１でＹＥＳ）、制御部３１０は、圧縮機１１０の回転数変更前後に蒸発温度検出部６００が検出した蒸発温度Ｔｅに基づいて蒸発温度の変化量ΔＴｅを算出する（ステップＳ４０２）。ΔＴｅに基づいて、制御部３１０は、吹出温度Ｔｆの変化量ΔＴ２を算出する（ステップＳ４０３）。制御部３１０は、設定温度Ｔｓと吸込温度Ｔｒとの差ΔＴｒに基づいて算出されていた第２室内膨張弁２１０の開度から（図５ステップＳ１０４〜ステップ１０９参照）、予め定められた定数Ｃ１をΔＴ２に乗じた値を減じて第２室内膨張弁２１０の開度を補正する（ステップＳ４０４）。この補正値を、第２室内膨張弁２１０の開度として再設定して、制御部３１０が図５のフローチャートに示す温度制御を行うことで、湿度制御における圧縮機１１０の回転数変更によって生じる温度制御のずれを防止することができる。
【００８６】
＜実施形態２＞
図１１は、本発明の実施形態２に係る空気調和機３の機能的な構成を示すブロック図である。空気調和機３は、実施形態１に係る空気調和機１または２の構成に加えて、吹出温度検出部７００をさらに備える。吹出温度検出部７００は、例えば、室内機２０の図略の吹出口近傍に設置される温度センサであり、室内熱交換器１５０で室内熱交換器１５０内の冷媒と熱交換されて吹き出された前記空調室内の空気である調和空気の吹出温度Ｔｆを検出する。空気調和機３は、前記温度制御において、制御部３１０が、吹出温度Ｔｆと吸込温度Ｔｒとの差ΔＴｆを算出し、設定温度Ｔｓと吸込温度Ｔｒとの差ΔＴｒのみならず、ΔＴｆにも基づいて第２室内膨張弁２１０の開度を制御する点で、空気調和機１および２とは異なる。
【００８７】
空調室内の室温（吸込温度Ｔｒ）が設定温度Ｔｓを下回る場合、当該室温を上昇させて設定温度Ｔｓとするためには、制御部３１０は、設定温度Ｔｓよりも高い吹出温度Ｔｆで調和空気を吹き出させる必要がある。すなわち、吹出温度Ｔｆ、設定温度Ｔｓ、および吸込温度Ｔｒの三者の関係は、Ｔｆ＞Ｔｓ＞Ｔｒとなる。逆に、空調室内の室温が設定温度Ｔｓを上回る場合、当該室温を低下させて設定温度Ｔｓとするためには、制御部３１０は、設定温度Ｔｓよりも低い吹出温度Ｔｆで調和空気を吹き出させる必要がある。すなわち、吹出温度Ｔｆ、設定温度Ｔｓ、および吸込温度Ｔｒの三者の関係は、Ｔｆ＜Ｔｓ＜Ｔｒとなる。
【００８８】
しかしながら、前記温度制御において、空調室内の室温が設定温度Ｔｓを下回る場合（ΔＴｒ＞０．１）に、ΔＴｆがΔＴｒよりも極端に大きくなったり、空調室内の室温が設定温度Ｔｓを上回る場合（ΔＴｒ＜−０．１）に、ΔＴｆがΔＴｒよりも極端に小さくなったりすることは好ましくない。なぜならば、前記温度制御においてオーバーシュートが発生するおそれがあるからである。
【００８９】
このようなオーバーシュートを防ぐために、制御部３１０は、空調室内の室温が設定温度Ｔｓを下回る場合に、ΔＴｆとΔＴｒとの差が予め定められた閾値Ｔｈ１を上回るときには、ΔＴｒに基づいて算出した第２膨張弁２１０の開度増加量を少なくする補正を行い、空調室内の室温が設定温度Ｔｓを上回る場合に、ΔＴｆとΔＴｒとの差が予め定められた閾値Ｔｈ２を下回るときには、ΔＴｒに基づいて算出した第２膨張弁２１０の開度減少量を少なくする補正を行う。
【００９０】
図１２は、空気調和機３における前記温度制御を示すフローチャートである。なお、図５に示す実施形態１に係る空気調和機１または２における前記温度制御と同一のステップについては同一の符号を付し、必要がない限り説明を省略する。
【００９１】
空気調和機３における前記温度制御においては、ステップＳ１０１からステップＳ１０４までの間に、吹出温度検出部７００が吹出温度Ｔｆを検出するステップＳ５０１が追加され。ステップＳ１０４とステップＳ１０５との間に、吹出温度Ｔｆと吸込温度Ｔｒとの差ΔＴｆを制御部３１０が算出するステップＳ５０２が追加されている。
【００９２】
ステップＳ１０４で制御部３１０が算出したΔＴｒが０．１よりも大きい場合、すなわち、吸込温度Ｔｒが設定温度Ｔｓよりも低い場合には（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、制御部３１０は、ΔＴｒに基づいて第２室内膨張弁２１０の開度増加量を算出する（ステップＳ５０３）。ΔＴｆとΔＴｒとの差が予め定められた閾値Ｔｈ１を上回るときには（ステップＳ５０４でＹＥＳ）、制御部３１０は、ステップＳ５０３で算出した第２膨張弁２１０の開度増加量を少なくする補正を行い（ステップＳ５０５）、補正後の開度増加量で第２室内膨張弁２１０の開度を増加させる（ステップＳ１０８）。一方ΔＴｆとΔＴｒとの差が予め定められた閾値Ｔｈ１以下のときには（ステップＳ５０４でＮＯ）、制御部３１０は、ステップＳ５０３で算出した第２膨張弁２１０の開度増加量で第２室内膨張弁２１０の開度を増加させる（ステップＳ１０８）。
【００９３】
ΔＴｒが−０．１よりも小さい場合、すなわち、吸込温度Ｔｒが設定温度Ｔｓよりも高い場合には（ステップＳ１０７でＮＯ）、制御部３１０は、ΔＴｒに基づいて第２室内膨張弁２１０の開度減少量を算出する（ステップＳ５０６）。ΔＴｆとΔＴｒとの差が予め定められた閾値Ｔｈ２を下回るときには（ステップＳ５０７でＹＥＳ）、制御部３１０は、ステップＳ５０３で算出した第２膨張弁２１０の開度減少量を少なくする補正を行い（ステップＳ５０７）、補正後の開度減少量で第２室内膨張弁２１０の開度を減少させる（ステップＳ１０９）。一方ΔＴｆとΔＴｒとの差が予め定められた閾値Ｔｈ２以上のときには（ステップＳ５０７でＮＯ）、制御部３１０は、ステップＳ５０６で算出した第２膨張弁２１０の開度減少量で第２室内膨張弁２１０の開度を減少させる（ステップＳ１０８）。
【００９４】
ステップＳ１０５、ステップＳ１０８、ステップＳ１０９以降の動作は、図５に示す実施形態１に係る空気調和機１または２における前記温度制御と同様である。
【００９５】
実施形態２に係る空気調和機３によれば、前記温度制御において制御部３１０は、設定温度Ｔｓと吸込温度Ｔｒとの差ΔＴｒに加えて、吹出温度Ｔｆと吸込温度Ｔｒとの差ΔＴｆにも基づいて第２室内膨張弁２１０の開度を制御するので、吹出温度Ｔｆを管理することが可能となり、当該温度制御をより精度良く行うことができる。
【００９６】
＜実施形態３＞
図１３は、本発明の実施形態３に係る空気調和機４の機能的な構成を示すブロック図である。空気調和機４は、実施形態１に係る空気調和機１または２の構成に加えて、湿り度検出部８００をさらに備える。湿り度検出部８００は、圧縮機１１０の吸入部に流入する冷媒が含む液冷媒の割合である湿り度を検出する。例えば、圧縮機１１０の吐出側に温度センサを設け、当該温度センサが検出した吐出ガス冷媒の温度（過熱度）に基づいて、コントローラ３００内部の前記ＣＰＵが前記湿り度を算出することで、当該温度センサは、当該ＣＰＵとともに湿り度検出部８００として機能することになる。制御部３１０は、前記湿り度が予め定められた上限値を超えた場合に、第２室内膨張弁２１０の開度を減ずる制御（以下、湿り制御という）を行う。
【００９７】
図１４は、空気調和機４における湿り制御を示すフローチャートである。制御部３１０は、前記湿度制御および前記温度制御と同じ設定時間でタイマをスタートする（ステップＳ６０１）。前記湿り制御は、前記温度制御および前記湿度制御と同時にスタートしている。次に湿り度検出部８００は、圧縮機１１０の吸入部の湿り度を検出する（ステップＳ６０２）。当該湿り度が上限値以下であるときは（ステップＳ６０３でＮＯ）、当該湿り度は許容範囲内なので、ステップＳ６０１に戻る。前記湿り度が上限値を超えるときは（ステップＳ６０３でＹＥＳ）、ステップＳ６０４に進んで、制御部３１０は、第２室内膨張弁２１０の開度を減じる。制御部３１０は、タイマのカウントが終了するまでは（ステップＳ６０５でＮＯ）、この状態を維持し、タイマのカウントが終了すると（ステップＳ６０５でＹＥＳ）、ステップＳ６０１に戻ってタイマを新たにスタートする。
【００９８】
実施形態３に係る空気調和機４によれば、制御部３１０は、前記湿り度が予め定められた上限値を超えた場合に、前記湿り制御によって第２室内膨張弁２１０の開度を減ずるので、前記温度制御における第２室内膨張弁２１０の開度変更に伴い、圧縮機１１０の前記吸入部が湿り状態となった場合であっても、当該吸入部における液圧縮を防止することができる。
【００９９】
以上、本発明の実施形態１〜３に係る空気調和機１〜４について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能であり、例えば次のような変形実施形態を取ることもできる。
【０１００】
（１）上記実施形態では、第２室内膨張弁２１０を全開とする場合に、第２室内膨張弁２１０を全開とした後に室外膨張弁１３０の制御を行っているが、両膨張弁を同時に制御して、第２室内熱交換部１５０ｂに流入する冷媒量を変更してもよい。
【０１０１】
（２）上記実施形態では、バイパス配管２００は、第１室外膨張弁１３０と第１室内膨張弁１４０との間の冷媒配管に接続されているが、バイパス配管２００を、第１室内膨張弁１４０と第１室内熱交換部１５０ａとの間の冷媒配管に接続してもよい。この構成によれば、第２室内熱交換部１５０ｂで凝縮された冷媒は、室外熱交換器１２０で凝縮された高圧液冷媒が流れる冷媒配管ではなく、当該高圧液冷媒が第１室内膨張弁１４０で絞り膨張されて圧力が低下した状態の冷媒が流れる冷媒配管へ流入する。そのため、第２室内熱交換部１５０ｂの入口と出口とにおける冷媒の圧力差を大きくすることができるので、第２室内熱交換部１５０ｂ内部の冷媒流量を増加させることができる。したがって、第２室内熱交換部１５０ｂの再熱能力を増加させることができる。
【０１０２】
（３）上記実施形態３に係る空気調和機４は、上記実施形態１に係る空気調和機１または２の構成に湿り度検出部８００を加えて構成されているが、上記実施形態２に係る空気調和機３の構成に湿り度検出部８００を加えて構成することも可能である。
【０１０３】
（４）上記実施形態では、圧縮機１１０をスクロール圧縮機としているが、圧縮機の圧縮機構はスクロール型に限定されるものではなく、例えばロータリー圧縮機のようなスクロール圧縮機とは異なる圧縮機構を備える圧縮機であってもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
１〜４  空気調和機
２０、２１  室内機
３０、３１  室外機
１００  冷媒回路
１１０  圧縮機
１２０  室外熱交換器
１３０  室外膨張弁
１４０  第１室内膨張弁
１５０  室内熱交換器
１５０ａ  第１室内熱交換部
１５０ｂ  第２室内熱交換部
２００、２０１  バイパス配管
２１０  第２室内膨張弁
３００  コントローラ
３１０  制御部
３２０  設定入力部
４００  温度検出部
５００  湿度検出部
６００  蒸発温度検出部
７００  吹出温度検出部
８００  湿り度検出部
【図１】
0005333365.tif 000002
【図２】
0005333365.tif 000003
【図３】
0005333365.tif 000004
【図４】
0005333365.tif 000005
【図５】
0005333365.tif 000006
【図６】
0005333365.tif 000007
【図７】
0005333365.tif 000008
【図８】
0005333365.tif 000009
【図９】
0005333365.tif 000010
【図１０】
0005333365.tif 000011
【図１１】
0005333365.tif 000012
【図１２】
0005333365.tif 000013
【図１３】
0005333365.tif 000014
【図１４】
0005333365.tif 000015
【図１５】
0005333365.tif 000016
【図１６】
0005333365.tif 000017
【図１７】
0005333365.tif 000018
【図１８】
0005333365.tif 000019
【図１９】
0005333365.tif 000020
【図２０】
0005333365.tif 000021
【図２１】
0005333365.tif 000022
【図２２】
0005333365.tif 000023