(57)【要約】【課題】  再熱器を用いて、室内に供給する空気の温度を調節する空気調和装置において、安定した減圧装置での冷媒流量制御と十分な再熱器での加熱能力を付与することを目的としたものである。【解決手段】  凝縮器２に近接して受液器１９を設置し、圧縮機１、凝縮器２、受液器１９、第一減圧装置７および蒸発器３を順次配管により接続するとともに、前記圧縮機１の高圧ガス吐出管１１の凝縮器２への配管途次において分岐した高圧ガス管２０を、流量調整弁２１、再熱器４および第二減圧装置８を介して前記第一減圧装置７と蒸発器３間の低圧管２２に接続して空気調和装置を構成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器によって冷却された空気を加熱するための再熱器を具備した空気調和装置において、
高圧ガス吐出管を介して圧縮機と接続される凝縮器に受液器が付設され、
前記圧縮機、凝縮器、受液器、第一減圧装置および蒸発器が順次配管により接続されるとともに、
前記高圧ガス吐出管の凝縮器への配管途次において分岐した高圧ガス管の途中に、流量調整弁、再熱器および第二減圧装置が配置され、
前記第一減圧装置と蒸発器との間に低圧管が配置されていること
を特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記流量調整弁、第一減圧装置および第二減圧装置は、
吹出される空気温度、蒸発器出口スーパーヒートおよび再熱器出口サブクールを検知して、それぞれ開度が制御されるものであること
を特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記凝縮器は、
前記第一減圧装置に供給される高圧ガス冷媒の圧力を調整するための凝縮圧力調整弁が付設されていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記凝縮圧力調整弁は、
前記受液器の圧力を検知するものであること
を特徴とする請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記凝縮器の熱交換のために設置された送風機は、
インバータによる回転数制御機能を有し、凝縮圧力を検知して回転数を制御するものであること
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、暖房もしくは冷房するための空気調和装置、より具体的には、凝縮器を二台有し、一台を蒸発器で冷却された空気を加熱する再熱器として用いることで、室内温度を一定とするため室内に供給する空気温度を制御する空気調和装置の、空調技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置において、再熱器を用いて、室内に供給する空気の温度を調節するという技術は、広く知られており、例えば、特開平０７−２１８０３５号公報（特許文献１）においては、従来技術とその改良方法が示されている。
【０００３】
特許文献１で従来技術として例示されているものは、図５に示されているように、以下のような構成を有するものである。
すなわち、空気調和装置は、通常、室内機９内に設けられ、低圧ガス冷媒を圧縮し、高圧ガス冷媒として循環させる圧縮機１と、この圧縮機１からの高圧ガス冷媒を室外機１０内の凝縮器２に供給する高圧ガス吐出管１１と、前記凝縮器２で高圧ガス冷媒と熱交換させるための室外空気を送る室外送風機５と、凝縮された高圧液冷媒を室内機９に送る高圧液管１２と、高圧液冷媒を減圧する第一減圧装置７と、減圧された冷媒を室内空気と熱交換するための蒸発器３およびこの蒸発器３に室内空気を送る室内送風機６とから構成される冷凍サイクルを有するものである。
【０００４】
これに対して、再熱器を有する空気調和装置は、室内機９内の蒸発器３を通過し、冷却され、室内へ吹出される空気の流路に再熱器４を設置して、冷却された空気の温度を調節するものである。
そのために、前記圧縮機１で凝縮された高圧ガス冷媒の一部を、再熱器４に流れるように第一分岐管１３が設けられている。
【０００５】
さらに、従来の空気調和装置は、前記再熱器４へ流入する冷媒量を調節する第二減圧装置８が設けられるとともに、再熱器４から流出した高圧ガス冷媒と凝縮器２で凝縮された冷媒液と合流するように第二分岐管１４が設置されている。
また、前記第二減圧装置８は、室内機９の吹出口に設けられた吹出空気温度検知器１６と、目標吹出空気温度との温度差で再熱器４に流入する冷媒量を制御している。
【０００６】
図５に示される特許文献１の従来技術は、第一分岐管１３と第二分岐管１４は共に高圧部となるため、再熱器４（第二の凝縮器）へ冷媒が流れ難くなることがあること、さらには室外機１０が、室内機９よりも上方へ設置した場合は、高圧液管１２内の高圧液冷媒重量により、第二分岐管１４の圧力は、第一分岐管１３の圧力より高くなる場合もあって、再加熱量の不足が顕著となることがあること、その結果として再加熱量が不足し、目標吹出温度を下回ることがあることなどを問題点として指摘している。
【０００７】
特許文献１における空気調和機は、これらの問題を解消する方法として、凝縮器２と第一減圧装置７の配管途中に減圧機構を設けるという方法を提案している。
【０００８】
前記減圧機構の具体的手段は、配管途中に設けた液バルブを任意に開度（圧力損失）が設定できる構造のものとし、配管の途中に毛細管を設けて常に第二分岐管１４が第一分岐管１３より低圧とする配管の途中に自動減圧弁を設け、第一分岐管１３部と第二分岐管１４のそれぞれに圧力検知器を設置して、減圧量を制御するという３つの構成を必須としたものである。
【０００９】
これらの方法の内、配管の途中に自動減圧弁を設けるという方法を図示すると、図６のようになる。
すなわち、高圧液管１２に自動減圧弁１５が配置され、その開度は、高圧ガス吐出管１１に設けられた圧力検知器１７と、高圧液管１２に配置された前記自動減圧弁１５の下流に設けられた圧力検知器１８との圧力差を、常に一定の範囲内となるようにすることによって、制御されている。
これら構成によって、蒸発器３で冷却された室内空気を、再熱器４での再加熱量を制御し、室内吹出空気温度を、常に目標値に保つことができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０７−２１８０３５号公報（特許請求の範囲，段落０００８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この特許文献１における空気調和装置は、前記圧力検知器１７と圧力検知器１８とによって自動減圧弁１５の開度を制御し、第一分岐管１３と第二分岐管１４間に一定の圧力差を付け、再熱器４での加熱量を得るというものである。
しかしながら、第二分岐管１４部の圧力が高圧と低圧の中間圧力となり、十分な冷媒循環量を得ることが困難になることがあること、特に外気温度が低下する冬季には、高圧が低下するため、十分な冷媒循環量を得られないことがより顕著になるという問題を有している。
【００１２】
また、前記自動減圧弁１５および第二減圧装置８の開度は、前記圧力検知器１７と圧力検知器１８の圧力差および室内機の吹出空気温度と目標吹出空気温度の温度差にて制御されているため、条件によっては自動減圧弁１５および第二減圧装置８の出口において、液冷媒がフラッシュしてガスが発生し、第一減圧装置７にて冷媒流量制御が困難になる場合がある。
加えて、この液冷媒がフラッシュする現象は、冷媒量調整機能を有していないため、冬季に凝縮器２に冷媒が寝込み、再熱器４で冷媒不足となる場合に発生することになり、問題を大きなものにするおそれがある。
【００１３】
さらに、上記方法においては、凝縮器２には圧力調整機能がないため、冬季に高圧が下がり、再熱器４での加熱能力が不足する場合がある。
【００１４】
この発明はかかる現状に鑑み、外気温が低下した場合であっても、安定した減圧装置での冷媒流量制御と、十分な再熱器での加熱能力が得られる空気調和装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の目的を達成するため、この発明の請求項１に記載の発明は、
蒸発器によって冷却された空気を加熱するための再熱器を具備した空気調和装置において、
高圧ガス吐出管を介して圧縮機と接続される凝縮器に受液器が付設され、
前記圧縮機、凝縮器、受液器、第一減圧装置および蒸発器が順次配管により接続されるとともに、
前記高圧ガス吐出管の凝縮器への配管途次において分岐した高圧ガス管の途中に、流量調整弁、再熱器および第二減圧装置が配置され、
前記第一減圧装置と蒸発器との間に低圧管が配置されていること
を特徴とする空気調和装置である。
【００１６】
また、この発明の請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の空気調和装置において、
前記流量調整弁、第一減圧装置および第二減圧装置は、
吹出される空気温度、蒸発器出口スーパーヒートおよび再熱器出口サブクールを検知して、それぞれ開度が制御されるものであること
を特徴とするものである。
【００１７】
また、この発明の請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２に記載の空気調和装置において、
前記凝縮器は、
前記第一減圧装置に供給される高圧ガス冷媒の圧力を調整するための凝縮圧力調整弁が付設されていること
を特徴とするものである。
【００１８】
また、この発明の請求項４に記載の発明は、
請求項３に記載の空気調和装置において、
前記凝縮圧力調整弁は、
前記受液器の圧力を検知するものであること
を特徴とするものである。
【００１９】
また、この発明の請求項５に記載の発明は、
請求項１〜４のいずれかに記載の空気調和装置において、
前記凝縮器の熱交換のために設置された送風機は、
インバータによる回転数制御機能を有し、凝縮圧力を検知して回転数を制御するものであること
を特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の空気調和装置は、圧縮機の高圧ガス吐出管から第一分岐管で分岐された高圧ガス管の再熱器の入口近傍に流量調整弁が配置され、前記再熱器の出口に第二減圧装置を配置することで、再熱器に流れる冷媒量が制御される。
さらに、凝縮器の出口部に受液器が配置されるとともに、室内機の高圧液管に第一減圧装置が配置され、第一減圧装置の出口と前記第二減圧装置の出口とを、第二分岐管で合流させ、低圧液管を介して蒸発器に接続して冷媒を流しているため、蒸発器に流入する冷媒量の制御は、前記凝縮器、再熱器双方とも高圧から低圧への圧力差による制御となるため、特に再熱器で加熱不足になることはない。
【００２１】
特に、この発明においては、前記凝縮器の出口側に十分な容積を持つ受液器が設置されているため、必要量の冷媒を充填しておくことで、冬季において凝縮器で冷媒の冷え込みが発生しても、前記受液器内の冷媒で調整可能となる。
また、前記再熱器では十分な加熱能力が得られるとともに、第一減圧装置、第二減圧装置で、冷媒がフラッシュすることもなく安定した冷媒流量制御が可能となる。
【００２２】
さらに、第一減圧装置および第二減圧装置の開度制御を、それぞれ蒸発器出口のスーパーヒート（目標スーパーヒートとスーパーヒート検知器で検知された実際のスーパーヒートの温度差）と、再熱器出口のサブクール（目標サブクールとサブクール検知器で検知された実際のサブクールの温度差）で行う構成とすることで、各減圧装置での冷媒液のフラッシュや再熱器での加熱能力不足を解消することができる。
【００２３】
さらにまた、前記凝縮圧力調整弁を高圧ガス吐出管から第三分岐管を介して設けた第一接続管と、凝縮器出口管および高圧液冷媒配管、特には受液器入口に接続される第二接続管間に設置することで、冬季において受液器内圧力が凝縮圧力の下限設定値以下となった場合は、第一接続管を介して冷媒が流れ、高圧が設定値以上に維持される。
これにより高圧と低圧の圧力差が一定値以上に維持され、再熱器での加熱能力維持のみならず各減圧装置での冷媒流量制御も安定して行うことができる。
【００２４】
さらに、前記凝縮器の凝縮圧力を圧力検出器で検知し、この圧力が下限設定圧力以下となった場合は、インバータ制御装置にて室外送風機の回転数を制御し下限設定圧力以下とならない制御することによって、高圧と低圧の圧力差が維持され、前記凝縮圧力調整弁を設置した場合と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明にかかる空気調和装置の一例を示す概略説明図である。
【図２】この発明にかかる空気調和装置の他の例を示す概略説明図である。
【図３】この発明にかかる空気調和装置のさらに他の例を示す概略説明図である。
【図４】この発明にかかる空気調和装置のさらに他の例を示す概略説明図である。
【図５】従来例の空気調和装置の概略説明図である。
【図６】図５の従来例の空気調和装置を改良した空気調和装置の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、この発明にかかる空気調和装置の一例を、添付の図面に基づいて具体的に説明する。
なお、この発明は以下に述べる実施例にのみ限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内において種々変更することができるものである。
【実施例１】
【００２７】
図１は、この発明にかかる空気調和装置の第一の実施例を示すものであって、室内機９と、屋外に配置される室外機１０とから構成されている。
図１において、１は低圧ガス冷媒を高圧ガス冷媒にして循環させるための圧縮機、２は高圧ガス冷媒を室外空気と熱交換させる凝縮器、３はガス冷媒を室内空気と熱交換するための蒸発器、４は冷却された空気の温度を調節するための再熱器、５は前記凝縮器２に外気を送る室外送風機、６は前記蒸発器３に室内空気を供給するための室内送風機、７は高圧液冷媒を減圧するための第一減圧装置、８は前記再熱器４に流入する冷媒量を調節するための第二減圧装置を示す。
【００２８】
同じく図１において、１１は前記圧縮器１からの高圧ガス冷媒を、前記室外機１０の凝縮器２に供給するための高圧ガス吐出管、１２は凝縮された高圧液冷媒を室内機９に供給する高圧液管、１３は前記高圧ガス吐出管１１から分岐された第一分岐管、１４は前記凝縮器２からの冷媒と、前記再熱器４からの冷媒を合流させるための第二分岐管、１６は前記室内機９の空気吹出口に配置された吹出空気温度検知器、１９は前記凝縮器２の出口近傍に配置される、必要量の冷媒が充填された受液器、２０は前記第一分岐管１３で分岐された高圧ガス管、２１は前記再熱器４の入口近傍に配置される流量調整弁、２２は前記第二分岐管１４で合流した冷媒を前記蒸発器３に供給するための低圧管である。
なお、この明細書においては、他の図面における同一符号は、前記と同一又は相当部位を示すものである。
【００２９】
前記室外機１０内に設置された圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒ガスは、高圧ガス吐出管１１を介して凝縮器２に流入し、ここで室外送風機５から送られた外気により冷却され凝縮液化する。
【００３０】
液化した高圧の冷媒は、高圧液管１２の途中に配置された第一減圧装置７で減圧され、低温となって蒸発器３に流れる。
前記蒸発器３において温度低下した冷媒は、室内送風機６から送られた室内空気により加熱され蒸発し、ガス冷媒となって圧縮機１に供給され、一般の冷凍サイクルが完結する。
【００３１】
上記操作によって、前記蒸発器３において、ガス冷媒の蒸発潜熱により、室内空気は冷却される。
また、前記再熱器４には、高圧ガス吐出管１１と第一分岐管１３を介して接続する高圧ガス管２０に配置された流量調整弁２１を介して高圧ガス冷媒が供給され、再熱器４において、蒸発器３で冷却された空気が加熱される。
【００３２】
この再熱器４において、室内空気により冷却されたガス冷媒は凝縮液化し、前記第二減圧装置８で減圧され、第二分岐管１４で前記凝縮器２からの冷媒と合流し、低圧管２２を介して蒸発器３へ送られる。
【００３３】
また、前記高圧液管１２には、前記凝縮器２の出口に近接して受液器１９が設置されている。
この受液器１９の容積は、冬季において凝縮器２に冷媒が凝縮して寝込んだ場合においても、受液器１９内のガス冷媒が不足することのない容量に設定されている。
【００３４】
このような構成においては、前記第一減圧装置７および第二減圧装置８は、共に出入口の差圧は高圧と低圧の差となる。
かつ、前記受液器１９には十分な量の冷媒が存在することから、第一減圧装置７、第二減圧装置８では冷媒のフラッシュも発生せず、安定した冷媒流量制御が可能となる。
一方、前記再熱器４においても、ガス冷媒の圧力差が得られていることから、十分なガス冷媒流量が確保され、加熱能力も安定して得ることができる。
【実施例２】
【００３５】
図２は、この発明にかかる空気調和装置の第二の実施例を示すものである。
この第二の実施例では、前記第一の実施例の空気調和装置における第一減圧装置７、第二減圧装置８および流量調整弁２１の制御方法を限定したものである。
【００３６】
図２で明らかなように、第一減圧装置７は、蒸発器３の出口配管に設けたスーパーヒート検知器３０で検知した蒸発器出口スーパーヒートと、予め設定した目標スーパーヒートとの差によって開度が制御される。
【００３７】
また、第二減圧装置８は、再熱器４の出口配管に設けたサブクール検知器３１で検知した再熱器出口サブクールと、予め設定した目標サブクールとの差によって開度が制御される。
さらに、流量調整弁２１は、室内送風機６により吹出される冷却空気の温度を、吹出空気温度検知器１６で検知した吹出空気温度と、予め設定した目標温度との差によって開度が制御される。
【００３８】
したがって、室内空気温度と再熱器４および蒸発器３に流れる冷媒流量は、個別の弁によって制御されるため、適正な運転が実現する。
【００３９】
なお、この発明においては、蒸発器出口スーパーヒートが目標値に達しない場合は、圧縮機１保護の観点からスーパーヒートおよびサブクールそれぞれの目標値との乖離値を考慮した重み付けを行って制御することによって、安定かつ信頼性の高い空気調和装置が得られる。
【実施例３】
【００４０】
図３は、この発明にかかる空気調和装置の第３の実施例を示すものである。
この第三の実施例では、前記第一の実施例に示した空気調和装置に、凝縮圧力調整弁２５を付加したものである。
この凝縮圧力調整弁２５は、図３で明らかなように三方形のもので、それぞれの口は、高圧ガス吐出管１１の第三分岐管２９から分岐された第一接続管２４、凝縮器出口管２３および第二接続管２６に接続されている。
【００４１】
このような構成にすれば、例えば、冬季に外気温度が低下し、凝縮圧力が著しく低下した場合、凝縮圧力調整弁２５は受液器１９の圧力を検知し、第一接続管２４を介して冷媒ガスを導入して凝縮圧力を下限設定値以下にならないように制御する動作となる。
また、高圧は一定値以上に維持されることとなり、第一減圧装置７、第二減圧装置８での冷媒流量制御に必要な圧力差が維持でき、安定した運転制御が実現できる。
また、再熱器４においても、高圧圧力が高いことから室内空気と冷媒の温度差が大きく取れ、十分かつ安定した加熱能力が得られる。
【００４２】
なお、この実施例では、三方形の凝縮圧力調整弁２５を用いたが、特に型式を限定するものではない。
また、図２に示した第２の実施例を組み合わせることで、さらに安定かつ信頼性の高い空気調和装置を実現できる。
【実施例４】
【００４３】
図４は、この発明にかかる空気調和装置の第四の実施例を示すものである。
この第四の実施例においては、前記第一の実施例もしくは第二の実施例に示す空気調和装置に、圧力検知器２７とインバータ制御装置２８を付加したものである。
【００４４】
図において、前記圧力検知器２７は、凝縮器出口管２３に取り付けられている。
また、前記インバータ制御装置２８は、インバータを内蔵したもので、図示はしていないが、前記圧力検知器２７で検知した圧力が、予め設定した凝縮圧力の下限設定圧力より低い場合は、演算器で演算して室外送風機５の回転数を制御することで、前記下限設定圧力以上を維持する構成としている。
【００４５】
この場合においても、高圧圧力を下限設定値以上に維持できることから、前記第三の実施例と同様の効果を得ることができる。
なお、この実施例では、室外送風機を回転数制御することで高圧圧力を維持したが、複数の室外送風機５を有する空気調和装置では、室外送風機の運転台数制御をすることでも同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
この発明の空気調和装置は、年間を通じて安定かつ信頼性の高い再熱器での加熱性能と冷媒流量制御を実現可能とするものである。
したがって、空気調和装置を製造する電機業界を始めとして、空気調和装置を利用する各種分野、さらには冬季の温度差が著しい地域における家庭においても利用可能なものである。
【符号の説明】
【００４７】
１    圧縮機
２    凝縮器
３    蒸発器
４    再熱器
５    室外送風機
６    室内送風機
７    第一減圧装置
８    第二減圧装置
９    室内機
１０    室外機
１１    高圧ガス吐出管
１２    高圧液管
１３    第一分岐管
１４    第二分岐管
１５    自動減圧弁
１６    吹出空気温度検知器
１７    圧力検知器
１８    圧力検知器
１９    受液器
２０    高圧ガス管
２１    流量調整弁
２２    低圧管
２３    凝縮器出口管
２４    第一接続管
２５    凝縮圧力調整弁
２６    第二接続管
２７    圧力検知器
２８    インバータ制御装置
２９    第三分岐管
３０    スーパーヒート検知器
３１    サブクール検知器
【図１】
2012137241.tif 000003
【図２】
2012137241.tif 000004
【図３】
2012137241.tif 000005
【図４】
2012137241.tif 000006
【図５】
2012137241.tif 000007
【図６】
2012137241.tif 000008