(57)【要約】【課題】快適環境を実現する除湿機能を備えた空気調和機を得ること。【解決手段】本発明にかかる空気調和機は、２つの冷凍サイクル１と、除湿運転時において、湿度および室温に基づいて２つの冷凍サイクル１を制御し、一方の冷凍サイクル１を冷却運転させるとともに他方の冷凍サイクル１を加熱運転させる運転モード、一方の冷凍サイクル１を冷却運転させるとともに他方の冷凍サイクル１を停止状態とする運転モード、双方の冷凍サイクル１を冷却運転させる運転モード、双方の冷凍サイクル１を停止状態とする運転モード、のいずれか一つの運転モードを選択実行させる制御回路７と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの冷凍サイクルと、
除湿運転時において、湿度および室温に基づいて前記２つの冷凍サイクルを制御し、一方の冷凍サイクルを冷却運転させるとともに他方の冷凍サイクルを加熱運転させる第１の運転モード、一方の冷凍サイクルを冷却運転させるとともに他方の冷凍サイクルを停止状態とする第２の運転モード、双方の冷凍サイクルを冷却運転させる第３の運転モード、双方の冷凍サイクルを停止状態とする第４の運転モード、のいずれか一つの運転モードを選択実行させる制御手段と、
を備えることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記制御手段は、
目標湿度を設定させるための設定手段と、
除湿運転を開始する時点の室温に基づいて目標室温を定め、湿度と目標湿度の差、および室温と目標室温の差に基づいて運転モードを選択する運転状態切替手段と、
を備え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３】
前記制御手段は、
目標湿度および目標室温を設定させるための設定手段と、
湿度と目標湿度の差、および室温と目標室温の差に基づいて運転モードを選択する運転状態切替手段と、
を備え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４】
前記運転状態切替手段は、低温多湿時には前記第１の運転モードを選択し、中温多湿時には前記第２の運転モードを選択し、高温多湿時には前記第３の運転モードを選択することを特徴とする請求項２または３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、除湿機能を有する空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和機の一例が特許文献１に記載されている。この空気調和機は、一台の室外機と一台の室内機で構成され、室内機の熱交換器の中間に絞り機構及び絞り機構をバイパスする弁が設けられている。冷房運転時あるいは暖房運転時には、弁を動作させてバイパスを開き、絞り機構には冷媒が流れないように運転し、除湿運転時には弁によってバイパスを閉じて絞り機構に冷媒を流すようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６２４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の空気調和機では、除湿運転時に室内機の熱交換器の中間の絞り機構を通して冷媒を流すことで、熱交換器の絞り機構の上流側を加熱用、絞り機構の下流側を冷却（除湿）用として機能させている。加熱用の熱交換器を通過する室内の空気と冷却用の熱交換器を通過する室内の空気を混合して室内へ吹出すことで、室内空気の吸込み温度に対して吹出し温度が下がり過ぎないような除湿運転を行っている。
【０００５】
しかしながら、一台の室外機で運転しているため、除湿運転時の加熱用の熱交換器と冷却用の熱交換器を循環する冷媒量は同じとなり、加熱量と冷却量の比はあまり変えられない。このような従来の空調機では、除湿運転と冷房運転のどちらかで室内の除湿を行うが、吸込み温度に対する吹出し温度は、吸込み空気条件や外気条件等によって成行きになってしまう。従って、屋外が２６℃〜２８℃と比較的高温でこのような除湿運転を行うと、住宅内の家電機器による発熱や調理による発熱により室温が上昇してしまい快適な環境を実現する除湿運転は困難となり、かつ加熱する必要のない空気を加熱することで無駄にエネルギーを使用してしまうという問題があった。また、屋外が２６℃〜２８℃と比較的高温であるが外気負荷が小さい状態では、冷房運転をするとすぐに室温が低下してしまい室温の冷え過ぎを防止するため冷房運転を停止し結果的に除湿ができない状況となってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、快適環境を実現する除湿機能を備えた空気調和機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる空気調和機は、２つの冷凍サイクルと、除湿運転時において、湿度および室温に基づいて前記２つの冷凍サイクルを制御し、一方の冷凍サイクルを冷却運転させるとともに他方の冷凍サイクルを加熱運転させる第１の運転モード、一方の冷凍サイクルを冷却運転させるとともに他方の冷凍サイクルを停止状態とする第２の運転モード、双方の冷凍サイクルを冷却運転させる第３の運転モード、双方の冷凍サイクルを停止状態とする第４の運転モード、のいずれか一つの運転モードを選択実行させる制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、除湿運転時には室温に応じて複数の運転モードの中から最適な運転モードを選択するので、除湿運転時に室温が大きく変動するのを防止して快適環境を実現できるとともに、無駄なエネルギー消費を防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、空気調和機の例を示す縦断構成図である。
【図２】図２は、空気調和機の例を示す縦断構成図である。
【図３】図３は、冷凍サイクルの例を示す回路構成図である。
【図４】図４は、制御回路の例を示すブロック構成図である。
【図５】図５は、湿度および室温の検知結果と除湿モードの対応関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる空気調和機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
本実施の形態の空気調和機の概要について説明する。本実施の形態の空気調和機は、冷凍サイクルをそれぞれ独立に備えた、室外に設置する二台の室外機と、室内の空気を吸込み室内へ吹出す送風機を風路中に設けた室内に設置する一台の室内機とで構成されている。二つの冷凍サイクルはそれぞれ独立していて、室外に置かれる（すなわち室外機内の））熱交換器、圧縮機および四方弁と、室内機の風路中に設けられた熱交換器と、絞り弁とで構成された閉ループの冷媒回路である。絞り弁は室外機に設けられている。各冷凍サイクルの冷媒は、詳しくは後述するが、冷却運転時と加熱運転時では逆向きに冷媒が流れる。各冷凍サイクルにおいて、室内機に設けられた熱交換器は、送風機の吸込側の風路に設けられている。また、空気調和機は、室内機に吸い込まれる空気の湿度を検知する湿度検知手段、およびコントローラ等に内蔵され室温を検知する温度検知手段を備えており、これらの検知手段は室内機の制御回路に接続されている。制御回路により各冷凍サイクルは個別に冷却・加熱運転され、また、湿度検知手段および温度検知手段の出力値に基づいて各冷凍サイクルの運転状態を自動で切替えるように構成している。
【００１２】
各冷凍サイクルにおいて、圧縮機から出た高温高圧の冷媒は、四方弁を介して冷却（冷房）運転時と加熱（暖房）運転時とでは流れ方向が切替えられる。加熱運転時には四方弁を通過した冷媒は、室内機に設けられた熱交換器に向かい、熱交換器において送風機による室内空気の流れに放熱した後、絞り弁で減圧され、低温低圧の冷媒となって、室外機に設けられた熱交換器において外気と熱交換し、四方弁を経て圧縮機へ戻る。冷却運転時には、四方弁を通過した冷媒は、まず室外機に設けられた熱交換器において外気と熱交換した後、絞り弁で減圧され低温低圧の冷媒となって室内機に設けられた熱交換器に流れる。そして、熱交換器において送風機による室内空気の流れから吸熱し、四方弁を経て圧縮機へ戻る。
【００１３】
このような構成の空気調和機においては、湿度検知手段と温度検知手段の出力値に応じて、複数の運転モードを自動で切替える。具体的には、より室温が低く、多湿な状態では、一つの冷凍サイクルを冷却運転、もう一つの冷凍サイクルを加熱運転するモード（再熱除湿モード）とし、室温が若干高く、多湿な状態では、一つの冷凍サイクルを冷却運転、もう一つの冷凍サイクルを停止状態とするモード（Eco除湿モード）とする。また、室温が高い状態では、二つの冷凍サイクルを冷却運転するモード（冷房除湿モード）とする。これにより、無駄なエネルギーを使用することなく快適環境を実現できる。
【００１４】
以下、本実施の形態の空気調和機の詳細について、図１〜図５を用いて説明する。図１および図２は、本実施の形態の空気調和機の例を示す縦断構成図、図３は、冷凍サイクルの例を示す回路構成図、図４は、制御回路の例を示すブロック構成図、図５は、湿度および室温の検知結果と除湿運転時の運転モード（除湿モード）の対応関係を示す図である。
【００１５】
図１または図２に示したように、本実施の形態の空気調和機は、二つの冷凍サイクル１と、室外機２および３と、送風機４と、風路５と、室内機６と、制御回路７と、二つの熱交換器１１と、温度検知手段１３と、湿度検知手段１４とを備えている。
【００１６】
すなわち、本実施の形態の空気調和機は、独立した二つの冷凍サイクル１を備えており、室外に設置する二台の室外機２および３と、室内の空気を吸込み室内へ吹出す送風機４を風路５中に設けた室内に設置する一台の室内機６とで構成されている。二つの冷凍サイクル１はそれぞれ独立しており、これら二つの冷凍サイクルは制御回路７によって個別に制御される。冷凍サイクル１の構成は、通常良く知られるものであり、図３に示すように、室外に置かれる熱交換器８、圧縮機９および四方弁１０と、室内機６の風路５中に設けられた熱交換器１１と、絞り弁１２とで構成された閉ループの冷媒回路である。冷凍サイクル１の冷媒は、冷却運転時と加熱運転時では四方弁１０の切替えによって逆向きに流れる。熱交換器８、圧縮機９、四方弁１０および絞り弁１２は室外機２または３に設けられている。室内機６に設けられた各冷凍サイクル１の熱交換器１１は、送風機４の吸込側の風路５中に、図１のように斜め縦列に並ばせるか、図２のように積層するかして設けられている。室内に設置されるコントローラ（図示せず）等には室温を検知するための温度検知手段１３が内蔵され、風路５の熱交換器１１より上流側には、空気の湿度を検知する湿度検知手段１４が設けられている。これらの温度検知手段１３および湿度検知手段１４は、所定のタイミングで（例えば、予め決定されている一定周期で）温度や湿度を検知し、検知結果である出力は、室内機６に設けられた制御回路７に入力される。この制御回路７は、温度検知手段１３および湿度検知手段１４の各出力値と、コントローラにより設定された設定値とに基づいて、各冷凍サイクル１を個別に冷却・加熱運転させる。この結果、室内の温度および湿度が調整される。
【００１７】
制御回路７には、図４に示すように、温度検知手段１３および湿度検知手段１４が入力側に接続され、室外機２および３が出力側に接続されており、また、目標湿度および目標室温を設定する設定手段１５と、室温（温度検知手段が検知した温度）と目標室温の差を算出する演算手段１６と、各冷凍サイクルの室外機の運転状態を切替える運転状態切替手段１７と、が備わっている。各冷凍サイクル１において、圧縮機９から出た高温高圧の冷媒は、四方弁１０を介して加熱（暖房）運転時と冷却（冷房）運転時とでは流れ方向が切替えられる（図３の室外機２側において矢印で示した冷媒の流れが加熱運転、室外機３側において矢印で示した冷媒の流れが冷却運転である）。各冷凍サイクルにおいて冷媒が流れる方向は、制御回路７内の運転状態切替手段１７によって制御される。
【００１８】
加熱運転時の冷凍サイクルでは、四方弁１０を通過した冷媒は、室内機６の熱交換器１１に向かい、熱交換器１１において送風機４による室内空気の流れと熱交換（放熱）した後、絞り弁１２で減圧され、低温低圧の冷媒となって、熱交換器８において外気と熱交換し、四方弁１０を経て圧縮機９へ戻る（図３に示した室外機２側の冷凍サイクル参照）。
【００１９】
冷却運転時の冷凍サイクルでは、四方弁１０を通過した冷媒は、熱交換器８において外気と熱交換した後、絞り弁１２で減圧され、低温低圧の冷媒となって室内機６の熱交換器１１に流れる。そして、熱交換器１１において送風機４による室内空気の流れから吸熱（室内空気の流れを冷却）し、四方弁１０を経て圧縮機９へ戻る（図３に示した室外機３側の冷凍サイクル参照）。
【００２０】
また、本実施の形態の空気調和機は、除湿運転を行う場合、湿度検知手段１４によって検知された湿度と、温度検知手段１３によって検知された温度とに基づいて、上述した各冷凍サイクル１を個別に制御する。具体的には、低温多湿時に除湿運転を行う場合、一方の冷凍サイクル１を冷却運転させ、他方の冷凍サイクル１を加熱運転させる再熱除湿モードで運転する。中温多湿時に除湿運転を行う場合、一方の冷凍サイクル１を冷却運転させ、他方の冷凍サイクル１を停止状態とするEco除湿モードで運転する。また、高温多湿時に除湿運転を行う場合、両方の冷凍サイクル１を冷却運転させる冷房除湿モードで運転する。このように運転モードを制御することにより、確実に除湿ができ室温の変化にも対応した快適環境を実現できる。
【００２１】
除湿運転時の各モードの判定方法について図５を参照しながら説明する。例えば、制御回路７が備えている設定手段１５（図４参照）により目標湿度のみが設定された場合（除湿運転時の目標室温が設定できない構成の場合、または利用者が目標室温を設定しなかった場合）、運転状態切替手段１７は、除湿運転を開始した時の温度検知手段１３により検知された温度を目安として、例えば検知温度より１℃低い温度を目標室温と定める。そして、室温と目標室温の差ΔＴが、目標室温より室温の方が高いΔＴ1（例えば目標室温＋１℃）より低く（ΔＴ＜ΔＴ1）、湿度検知手段１４によって検知された湿度Ｒが目標湿度Ｒ0より高い（Ｒ＞Ｒ0）場合は、一方の冷凍サイクル１を冷却運転させ、他方の冷凍サイクル１を加熱運転させる再熱除湿モードにより室温を低下させることなく確実に除湿をする。室温と目標室温の差ΔＴが、目標室温より室温の方が高いΔＴ1より低く（ΔＴ＜ΔＴ1）、湿度検知手段１４によって検知された湿度Ｒが目標湿度Ｒ0より低い（Ｒ＜Ｒ0）場合は、除湿運転および室内の冷却は不要と判断し各冷凍サイクルを停止させる。
【００２２】
除湿運転を継続している状態において、家電機器の発熱や調理による発熱などにより室温が上昇し、室温と目標室温の差ΔＴが、上記ΔＴ1よりも高くかつΔＴ2（例えば目標室温＋２℃）より低く（ΔＴ1＜ΔＴ＜ΔＴ2）、なおかつ湿度検知手段１４によって検知された湿度Ｒが目標湿度Ｒ0より高い（Ｒ＞Ｒ0）場合は、一方の冷凍サイクル１を冷却運転させ、他方の冷凍サイクル１を停止状態とするEco除湿モードにより、無駄に加熱して室温を更に上昇させることなく確実に除湿をする。また、室温と目標室温の差ΔＴが、上記ΔＴ1より高くかつ上記ΔＴ2より低く（ΔＴ１＜ΔＴ＜ΔＴ2）、なおかつ湿度検知手段１４によって検知された湿度Ｒが目標湿度Ｒ0より低い（Ｒ＜Ｒ0）場合は、除湿運転不要、室内を冷却するまで室温は上昇していないと判断し各冷凍サイクルを停止させる。
【００２３】
また、除湿運転を継続している状態において、外気負荷等の上昇の影響によりさらに室温が上昇し、室温と目標室温の差ΔＴが、上記ΔＴ2より高い（ΔＴ＞ΔＴ2）場合は、湿度検知手段１４によって検知された湿度Ｒに関係なく、二つの冷凍サイクルを冷却運転させる冷房除湿モードにより除湿をするとともに室温も低下させる。室温が低下し、室温と目標室温の差ΔＴが、ΔＴ1＜ΔＴ＜ΔＴ2となった場合はEco除湿モードへ、さらに室温が低下してΔＴ＜ΔＴ1となった場合は再熱除湿モードへ移行する。
【００２４】
なお、設定手段１５により目標湿度とともに目標室温が設定された場合には、除湿運転を開始した時の温度検知手段１３により検知された温度を目安とせず、設定手段１５により設定された目標湿度を用いて制御を行う。目標室温を設定させることにより、さらに快適で使用者の好みにあった室内環境を作り出すことが可能となる。
【００２５】
このように、本実施の形態の空気調和機は、二つの冷凍サイクルを備え、除湿運転においては、室温および湿度に基づいて各冷凍サイクルを個別に制御して冷却運転、加熱運転または停止させることとした。具体的には、湿度が目標値よりも高い場合は室温と目標室温の差に応じて、（１）二つの冷凍サイクルのうちの一方を冷却運転させ、他方を過熱させる第１のモード（再熱除湿モード）、（２）二つの冷凍サイクルのうちの一方を冷却運転させ、他方を停止させる第２のモード（Eco除湿モード）、（３）二つの冷凍サイクルの双方を冷却運転させる第３のモード（冷房除湿モード）、のいずれかのモードで動作することとした。これにより、除湿運転時に室温が大きく変動するのを防止して快適環境を実現できるとともに、無駄なエネルギー消費を防止できる。
【００２６】
なお、上記説明では、二つの冷凍サイクルそれぞれに対応する二つの室外機を備えた構成の空気調和機について説明したが、各室外機が備えている熱交換器における熱交換効率が低下しないように考慮して二つの室外機を同一筐体内に収めたものとしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のように、本発明は、除湿機能を備えた空気調和機として有用である。
【符号の説明】
【００２８】
１  冷凍サイクル
２，３  室外機
４  送風機
５  風路
６  室内機
７  制御回路
８，１１  熱交換器
９  圧縮機
１０  四方弁
１２  絞り弁
１３  温度検知手段
１４  湿度検知手段
【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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