(57)【要約】【課題】冷房負荷が小さい場合でも、十分な風量を供給しながら除湿を可能にする空気調和装置を得る。【解決手段】空気調和装置は、圧縮機１、室外熱交換器３、電気式膨張弁４〜６及び室内熱交換器８を順次冷媒配管２０によって接続して冷凍サイクルを形成している。室内熱交換器８は、複数の熱交換器８ａ，８ｂにより構成され、これら熱交換器は冷媒配管が並列に分岐された分配流路２１，２２に接続され、各分配流路には電気式膨張弁５，６が設けられている。また、室内熱交換器に流入する空気の温度を検出する吸込空気温度センサ１４、圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ１１、吸込圧力を検出する吸込圧力センサ１０を備える。更に、前記吸込空気温度センサにより検出された温度と設定温度の差が所定値より小さく且つ低負荷運転の時に除湿運転を行う場合、前記複数の熱交換器の何れかに対応する電気式膨張弁を閉止させる制御手段１３を備える。【選択図】図１
2013002749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、室外熱交換器、電気式膨張弁及び室内熱交換器を順次冷媒配管によって接続して冷凍サイクルを形成するように構成された空気調和装置において、
前記室内熱交換器は分割された複数の熱交換器により構成され、これら複数の熱交換器は前記冷媒配管が並列に分岐された分配流路に接続されると共に、それぞれの分配流路には電気式膨張弁が設けられ、更に
前記室内熱交換器に流入する空気の温度を検出する吸込空気温度センサと、
前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力センサと、
前記圧縮機の吸込圧力を検出する吸込圧力センサと、
前記吸込空気温度センサにより検出された温度と設定温度の差が所定値より小さく且つ低負荷運転の時に除湿運転を行う場合、前記複数の熱交換器のうちの何れかに接続された分配流路に設けられている前記電気式膨張弁を閉止させるように制御する制御手段と
を備えることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和装置において、前記空気調和装置は、常に所定風量以上の吹出し風量が要求される設備用の空気調和装置であって、前記圧縮機は回転数制御可能に構成され、更に前記制御手段は、前記吸込空気温度センサにより検出された温度と設定温度の差が所定値より小さく、且つ前記圧縮機の運転周波数が所定値より低い時、若しくは前記吐出圧力センサで検出された吐出圧力と前記吸込圧力センサで検出された吸込圧力との差が所定値より小さい時に除湿運転を行う場合、前記何れかの電気式膨張弁を閉止させるように制御することを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の空気調和装置において、前記制御手段は、前記電気式膨張弁の何れかを閉止する場合、閉止しない電気式膨張弁の開度を大きくするように制御することを特徴とする空気調和装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の空気調和装置において、前記制御手段は、前記電気式膨張弁の何れかを閉止する場合、閉止する前記電気式膨張弁の流量に相当する流量分だけ、閉止しない電気式膨張弁の流量が増加するようにその開度を制御することを特徴とする空気調和装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の空気調和装置において、前記室内熱交換器は異容量の複数の熱交換器により構成されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項６】
請求項５に記載の空気調和装置において、前記制御手段は、前記電気式膨張弁の何れかを閉止する場合、小容量側の熱交換器に対応した前記電気式膨張弁から閉止するように構成されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の空気調和装置において、前記室内熱交換器は、３分割以上の熱交換器により構成されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項８】
請求項２に記載の空気調和装置において、前記制御手段は、前記電気式膨張弁の何れかを閉止した場合に、前記吸込空気温度センサにより検出された温度と設定温度の差が所定値より大きくなり、且つ前記圧縮機の運転周波数が所定値より高くなった時、若しくは前記吐出圧力センサで検出された吐出圧力と前記吸込圧力センサで検出された吸込圧力との差が所定値より大きくなった場合、前記閉止させていた電気式膨張弁の弁開度を増加させると共に、弁開度を大きくしていた前記電気式膨張弁の弁開度を低下させるように制御することを特徴とする空気調和装置。
【請求項９】
請求項８に記載の空気調和装置において、前記閉止させていた電気式膨張弁の弁開度を増加させると共に弁開度を大きくしていた前記電気式膨張弁の弁開度を低下させる場合に、解除前と解除後の室内熱交換器を流れる冷媒流量を一致させるように制御することを特徴とする空気調和装置。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかに記載の空気調和装置において、更に四方弁を設けて暖房運転可能に構成し、前記制御手段は、暖房運転の始動時には、前記室内熱交換器を構成する複数の熱交換器の一部に対応する前記電気式膨張弁を閉止するように制御する始動制御を実施し、その後、前記始動制御を解除する時には閉止していた前記電気式膨張弁を開くように制御することを特徴とする空気調和装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の空気調和装置において、前記の制御手段は、前記始動制御の解除時に、閉止させていた前記電気式膨張弁を開く際、閉止していない電気式膨張弁の弁開度を低下させ、前記始動制御の解除前後の室内熱交換器を流れる冷媒流量を一致させるように制御することを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和装置に関し、特に広い領域を空調するために低負荷時でも大風量が要求される設備用の空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の設備用の空気調和装置としては、例えば特開平７−３３２７３６号公報（特許文献１）に記載のものがある。この特許文献１のものには、コンピュータに必要な湿度以上で且つ十分な量の冷風を供給しながら除湿できる空気調和装置が記載されている。更に詳しくは、検出した湿度が所定値より高い時に、分割した室内熱交換器に対応し、配設された電気式膨脹弁の一部を閉止し、閉止しない電気式膨張弁の弁開度を冷媒流量の合計に相当する開度値分増加させるようにした空気調和装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３３２７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１には、必要とする湿度以上で且つ十分な量の冷風を供給しながら除湿可能な空気調和装置が開示されている。しかし、特許文献１のものでは検出した湿度が所定値より高い時に、分割された室内熱交換器に対応した膨張弁の一部を閉止することにより除湿を行うため、検出した湿度が所定値より低い場合では、除湿を行うことはできない。
【０００５】
即ち、コンピュータ冷却用の空気調和装置では、コンピュータが低湿度の空気で冷却されると、静電気などの障害を受けるため、室内空気を冷却しても除湿しないのが望ましいためである。このため、特許文献１のものでは特に高湿度になった場合にのみ除湿するようにしているものである。
【０００６】
しかし、この特許文献１のものでは、室内温度が高く、高湿度であるような高負荷時にのみ除湿運転が可能な構成としているので、低負荷時に除湿することについては何らの配慮もなく、除湿することはできない。むしろ、特許文献１のものでは、低負荷時には、静電気の障害を防止するため、除湿はしないように構成されている。
【０００７】
本発明の目的は、冷房負荷が小さい場合でも、十分な風量を供給しながら除湿を可能にする空気調和装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、圧縮機、室外熱交換器、電気式膨張弁及び室内熱交換器を順次冷媒配管によって接続して冷凍サイクルを形成するように構成された空気調和装置において、前記室内熱交換器は分割された複数の熱交換器により構成され、これら複数の熱交換器は前記冷媒配管が並列に分岐された分配流路に接続されると共に、それぞれの分配流路には電気式膨張弁が設けられ、更に前記室内熱交換器に流入する空気の温度を検出する吸込空気温度センサと、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力センサと、前記圧縮機の吸込圧力を検出する吸込圧力センサと、前記吸込空気温度センサにより検出された温度と設定温度の差が所定値より小さく且つ低負荷運転の時に除湿運転を行う場合、前記複数の熱交換器のうちの何れかに接続された分配流路に設けられている前記電気式膨張弁を閉止させるように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、冷房負荷が小さい場合でも、十分な風量を供給しながら除湿を可能にする空気調和装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の空気調和装置の実施例１を示す冷凍サイクル系統図。
【図２】図１に示す空気調和装置における膨張弁開度制御と各部の状態を説明する線図。
【図３】図１に示す空気調和装置における膨張弁開度と冷媒流量の関係を示す特性図。
【図４】本発明の空気調和装置の実施例２を示す冷凍サイクル系統図。
【図５】図４に示す空気調和装置における膨張弁開度制御と各部の状態を説明する線図。
【図６】図４に示す空気調和装置における膨張弁開度と冷媒流量の関係を示す特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の具体的実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１２】
本発明の空気調和装置の実施例１を図１〜図３により説明する。
図１は空気調和装置の冷凍サイクル系統図、図２は膨張弁開度制御と冷凍サイクルの圧力状態などを説明する線図、図３は膨張弁開度と冷媒流量との関係を示す特性図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施例の空気調和装置は、回転数制御可能な圧縮機１、四方弁２、冷房時には凝縮器となる室外熱交換器３、電気式膨張弁（以下、単に膨張弁ということもある）４，５，６、冷房時には蒸発器となる室内熱交換器８、アキュムレータ９などの主要部品が順次冷媒配管２０で接続され、冷凍サイクルを形成している。また、前記圧縮機１の吸込側圧力を検出する吸込圧力センサ１０、吐出側圧力を検出する吐出圧力センサ１１、吐出側冷媒温度を検出する吐出温度サーミスタ１２などが設けられている。更に、前記電気式膨張弁４，５，６に膨張弁開度を出力したり、前記圧力センサ１０，１１からの圧力検出信号、前記吐出温度サーミスタ１２からの冷媒吐出ガス温度信号、前記圧縮機１の回転数検出手段からの圧縮機回転数信号などを受け、空気調和装置を制御するマイクロコンピュータなどにより構成された制御器（制御手段）１３も備えられている。  
なお、冷房運転専用の空気調和装置とする場合には、前記四方弁２は設けなくて良い。
【００１４】
冷房運転時、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器３で凝縮して高温高圧の液冷媒となり、電気式膨張弁５，６で減圧され、室内熱交換器８で蒸発して低温低圧のガス冷媒となり、アキュムレータ９を経て圧縮機１に戻る冷凍サイクルを形成する。前記室内熱交換器８には、所定風量の空気が吸入され、該室内熱交換器８内を流れる冷媒が蒸発する際に、その冷媒と熱交換して冷却され、この冷却された空気は冷房用として室内に吹き出される。
【００１５】
また、本実施例では、前記室内熱交換器８は異容量に２分割されており、小容量の熱交換器８ａと大容量の熱交換器８ｂとで構成され、小容量の前記熱交換器８ａに接続される冷媒配管には前記電気式膨張弁５が、大容量の前記熱交換器８ｂに接続される冷媒配管には前記電気式膨張弁６が設けられている。
【００１６】
更に、前記室内熱交換器８への吸込み空気温度を検知する吸込空気温度センサ１４と、前記室内熱交換器８からの吹き出し空気温度を検出する吹出空気温度センサ１５とが設けられており、前記制御器１３には、これらの空気温度センサ１４，１５が接続されている。
【００１７】
このような空気調和装置においては、前記吸込空気温度センサ１４及び吹出空気温度センサ１５からのデータが前記制御器１３に取り込まれることにより、冷房負荷を検出するようにしている。また通常、前記制御器１３は、前記冷房負荷により決定した運転周波数により圧縮機１を駆動し、前記吐出温度サーミスタ１２により検出された吐出冷媒温度Ｔｄと、前記吐出圧力センサ１１で検出された冷媒吐出圧力Ｐｄから算出した凝縮温度Ｔｃとの差である冷媒吐出側過熱度ＴｄＳＨが、適切な冷凍サイクルを形成するために予め設定された所定値となるように、前記電気式膨張弁５，６の開度を調整して、冷房運転などを行うように構成されている。
【００１８】
以上のように、前記冷媒吐出側過熱度ＴｄＳＨが所定値となるように制御されている通常の冷房運転状態において、図２に示すように、吸込空気温度センサ１４により検出された吸込み空気温度Ｔ１が低下して、設定温度Ｔ２との差が、制御器１３に予め設定されている所定値より小さくなり、且つ前記吸込圧力センサ１０及び吐出圧力センサ１１より検出された吸込圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄとの差、若しくは前記回転数検出手段からの圧縮機回転数Ｗが、制御器１３に予め設定されている所定値より低くなった場合、従来の設備用の空気調和装置などでは除湿が困難となる。
【００１９】
即ち、設備用の空気調和装置などでは、広い空調対象領域に空調空気を行き渡らせるため、前記室内熱交換器８から常に大風量、或いは常に所定風量以上の空気を吹き出すことが要求されるが、低負荷運転となって冷媒循環量が少なくなると、室内熱交換器８において除湿するのに必要な十分低い温度まで空気を冷却することが困難になるためである。
【００２０】
本実施例では、このような低負荷運転時においても除湿を可能にする除湿促進運転の機能（除湿を促進するように冷凍サイクルを運転する機能）を備えており、前記制御器１３により、低負荷時に除湿運転が要求される場合には、前記除湿促進運転に切り替えることができるように構成されている。
【００２１】
即ち、本実施例の空気調和装置は、前記室内熱交換器８が、小容量の熱交換器８ａと大容量の熱交換器８ｂとに異容量に２分割されている。また、これら複数の熱交換器８ａ，８ｂは、前記冷媒配管２０が並列に分岐された分配流路２１，２２に接続されると共に、それぞれの前記分配流路２１，２２には減圧装置としての前記電気式膨張弁５，６が備えられている。
【００２２】
前記除湿促進運転を行う場合には、例えば、分割された室内熱交換器８の小容量側熱交換器８ａに対応した電気式膨張弁５に制御器１３から膨張弁開度Ｖａを全閉状態にするように出力し、膨張弁５に対応する熱交換器８ａを閉塞する。この操作により、室内熱交換器８での熱交換能力が低下し、前記吸込圧力Ｐｓが低下するので、冷媒が流通している熱交換器８ｂでの結露は促進され、熱交換器８ｂを通過する空気からの除湿を促進できる。
【００２３】
なお、小容量側熱交換器８ａに対応した電気式膨張弁５を閉じるのではなく、大容量側熱交換器８ｂに対応した電気式膨張弁６を閉じるようにしても良く、膨張弁６に対応した熱交換器８ｂを閉じるようにすれば、室内熱交換器８での熱交換能力を更に低下させて冷媒の吸込圧力Ｐｓを更に低下できるので、負荷が非常に小さくなって冷媒循環量が更に低下したような場合においても、冷媒が流通している熱交換器８ａでの結露を促進できる。従って、本実施例によれば、非常に負荷が小さくなった場合でも小容量側の熱交換器８ａで除湿を促進することが可能となる。
【００２４】
このように本実施例によれば、室内熱交換器８を異容量の複数の熱交換器８ａ，８ｂで構成して、負荷の状態に応じて前記電気式膨張弁５，６を制御することにより、通常運転時はもちろんのこと、負荷が僅かに低下した状態から大幅に低下した状態、即ち圧縮機回転数が大幅に低下する状態まで、広い範囲に渡って、十分な風量を供給しながら除湿を可能にする空気調和装置を得ることができる。
【００２５】
低負荷時に上述した除湿促進運転に切り替える制御は、例えば次のように行うと良い。
即ち、除湿運転が要求されている状態において、前記吸込空気温度センサ１４により検出された温度Ｔ１と設定温度Ｔ２の差が予め設定された所定値より小さく、且つ低負荷状態である場合には、前記制御器１３から前記電気式膨張弁５，６に指令を出し、複数の前記熱交換器８ａ，８ｂの何れかを閉止するように制御する。
【００２６】
ここで、前述した低負荷状態か否かの判断は以下のようにすると良い。即ち、前記圧縮機１の運転周波数Ｗが予め決めた所定値より低いという条件を満たすかどうか、或いは前記圧縮機１の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ１１で検出された吐出圧力Ｐｄと、吸込圧力を検出する吸込圧力センサ１０で検出された吸込圧力Ｐｓとの差が予め決めた所定値より小さいという条件を満たすかどうかを、前記制御器１３で判断する。そして、この低負荷条件を満たす場合に、前記制御器１３から前記電気式膨張弁５，６に指令を出し、複数の前記熱交換器８ａ，８ｂの何れかを閉止するように制御すれば良い。
【００２７】
なお、上記除湿促進運転への過渡時には、一方の電気式膨張弁５または６を閉じるため、冷凍サイクルを循環する冷媒量が減少し、冷媒蒸発圧力が低下する。このため冷媒が過度に過熱され、冷媒吐出側過熱度ＴｄＳＨが上昇してしまう。そこで、制御器１３には、図３に示すような電気式膨張弁の開度と冷媒流量との関係を求めるプログラムを予め組み込んでおく。電気式膨張弁５の開度がＶａ，電気式膨張弁６の開度がＶｂ1の状態では合計の冷媒流量は「Ｍａ＋Ｍｂ1＝Ｍｂ2」となっている。この状態から、電気式膨張弁５を全閉にすると冷媒流量はＭｂ1となってしまうので、本実施例では、電気式膨張弁５の開度がＶａの状態における前記合計の冷媒流量Ｍｂ2となるように、電気式膨張弁６の開度をＶｂ1からＶｂ２に増加させる。
【００２８】
小容量側の室内熱交換器８ａに対応した電気式膨張弁５の開度Ｖａによる冷媒流量Ｍａは、電気式膨張弁６による冷媒流量よりも少ないため、電気式膨張弁６の制御範囲を超えることなく容易に対応でき、また電気式膨張弁６の制御範囲が広がることにより、除湿促進運転への過渡時に冷媒流量が大きく変化するのを抑制することができる。  
電気式膨張弁６は、その後、冷媒吐出側過熱度ＴｄＳＨが所定値となるように制御される。なお、電気式膨張弁６を閉じる場合でも、同様に電気式膨張弁５を制御することができる。
【００２９】
また、上記除湿促進運転の実施中に、前記圧力センサ１０，１１より検出された高圧圧力Ｐｄと低圧圧力Ｐｓとの差、若しくは圧縮機回転数Ｗが予め制御器１３に設定された所定値より大きくなった場合には、図２に示すように、前記制御器１３は除湿促進運転を中止し、通常の冷房運転に変更する。
【００３０】
この除湿促進運転を中止し、通常の冷房運転に変更する際に、全閉にしていた電気式膨張弁５の開度を、そのまま以前の開度に復帰させると電気式膨張弁５を開いた分だけ全体の冷媒流量が増加して、冷媒蒸発圧力が上昇し、圧縮機１が液圧縮を起こす場合がある。そこで、制御器１３は、前記電気式膨張弁５の開度に応じて冷媒流量が増加する分だけ、閉止していない電気式膨張弁６の開度を閉めるように制御する。
【００３１】
即ち、制御器１３には、前記図３に示すような、電気式膨張弁の開度と冷媒流量との関係を求めるプログラムが予め組み込まれているので、閉止していない電気式膨張弁６の開度がＶｂ2で、冷媒流量がＭｂ2の状態から、閉じていた電気式膨張弁５の開度をＶａに復帰させ、それにより電気式膨張弁５を流れる流量が０からＭａに増加させる場合、前記電気式膨張弁６を流れる流量を、増加させる前記流量Ｍａ分だけ減少させるように前記制御器１３により制御する。
【００３２】
このためには、図３から明らかなように、前記膨張弁６の開度をＶｂ2からＶｂ1まで小さくすれば良く、これにより、電気式膨張弁６を流れる流量はＭｂ2の状態からＭａ分だけ減少されたＭｂ1になる。このように制御することにより、通常の冷房運転への復帰時に室内熱交換器８を流れる冷媒流量の変化を抑制することができる。
なお、電気式膨張弁６を閉じていて、これを開く場合でも、同様に電気式膨張弁５を制御することができる。
【００３３】
以上述べた本実施例によれば、除湿促進運転機能を備えているので、冷房負荷が小さく、圧縮機の回転が低下して冷媒循環量が低下したような場合であっても、十分な風量を供給しながら除湿することが可能になる。
【００３４】
また、前記除湿促進運転時には、小容量側の電気式膨張弁５を閉じ、大容量側の電気式膨張弁６を開いて除湿促進運転するようにすれば、閉じた膨張弁５側の流量減少分は大容量側の膨張弁６の開度を大きくすることで容易に補うことができ、室内熱交換器８全体での冷媒流量変動を小さくできる。
【００３５】
また、大容量側の電気式膨張弁６を閉じ、小容量側の電気式膨張弁５を開いて除湿促進運転する場合には、負荷が非常に小さくなった状態でも、所定の大風量を維持しながら、除湿運転が可能になる。この負荷が非常に小さい状態であれば、冷媒循環量も非常に少なくなるので、小容量側の電気式膨張弁５だけでも必要な冷媒流量を確保することも可能である。
【００３６】
なお、図１に示す空気調和装置では、四方弁２を備えていることにより、暖房運転も可能である。この暖房運転も行う空気調和装置においては、図１に示す構成とすることにより、上述した除湿促進運転だけでなく、暖房運転の始動時において冷風感を防止した運転も可能になる。以下、本実施例における暖房運転始動時における制御例を説明する。
【００３７】
図１に示す空気調和装置において、暖房運転時には、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、点線の矢印で示すように、まず室内熱交換器８に流れて凝縮し、高温高圧の液冷媒となり、電気式膨張弁４で減圧された後室外熱交換器３で蒸発し、低温低圧のガス冷媒となる。その後、アキュムレータ９を経て前記圧縮機１に戻る冷凍サイクルを形成する。また、前記室内熱交換器８には所定流量の空気が吸入され、室内熱交換器８内を流れる冷媒と熱交換して暖められ、この温められた空気は暖房用として室内に吹き出される。
【００３８】
このような空気調和装置において、一般に制御器１３は、始動制御により決定した運転周波数により前記圧縮機１を駆動し、また適切な冷凍サイクルを形成できるように、前記電気式膨張弁４の開度を、予め定められた開度になるように調整する暖房始動運転を行う。
また、室内熱交換器８は、小容量の熱交換器８ａと大容量の熱交換器８ｂに２分割され、それぞれの熱交換器８ａ，８ｂに対応して電気式膨張弁５，６が並列に設けられている。
【００３９】
暖房運転始動時には、異容量に分割された室内熱交換器８の小容量側熱交換器８ａに対応した電気式膨張弁５に、制御器１３から膨張弁開度Ｖａを全閉状態にするように出力し、電気式膨張弁５に接続されている熱交換器８ａを閉塞する。このように制御することにより、冷媒循環量が減少し、冷媒蒸発圧力が低下するため、冷媒が過熱されて圧縮機１の吐出側圧力Ｐｄが上昇する。従って、室内熱交換器８におけるガス冷媒の温度が上昇するため、室内熱交換器８で冷媒が凝縮する際に、その冷媒と熱交換して暖められる所定流量の空気の温度をより上昇させることができ、冷風感を防止できる。
【００４０】
また、上述した暖房始動制御運転から、例えば所定時間経過して通常の暖房運転に移る場合には、前記制御器１３により、暖房運転始動時の制御を解除するように制御し、全閉にしていた前記電気式膨張弁５を開くことで、通常の暖房運転に移行する。
【００４１】
ここで、通常の暖房運転に移行させるため、全閉にしていた電気式膨張弁５を開くと、冷媒流量が増加して、圧縮機１の吐出圧力Ｐｄが低下する。本実施例においては、制御器１３に、図３の膨張弁開度と流量との関係を求めるプログラムが予め組み込まれているので、以下のように制御する。即ち、閉止していない電気式膨張弁６の開度と、全閉にしていた電気式膨張弁５の開度を、熱交換器８ａと８ｂの容量に対応させて、各熱交換器８ａ，８ｂに流れる冷媒流量が適正に配分されるように、電気式膨張弁５，６の開度Ｖａ，Ｖｂ１を算出し、制御器１３により制御する。これにより、通常の暖房運転に移行する際の冷媒流量の変化を抑制できる。
【００４２】
このように、本実施例によれば、暖房運転開始時の冷風感防止も可能となる。一般には、暖房運転開始時の冷風感防止策としては、室内熱交換器８に吸入される室内空気の風量を下げるように制御している。しかし、設備用の空気調和装置では、所定量以上の十分な風量を常に供給しなければならず、室内側風量を下げることによる冷風感防止策を採用することはできないが、本実施例によれば、このような設備用の空気調和装置においても、暖房運転の始動時において冷風感を防止した運転も可能になる。
【実施例２】
【００４３】
次に、図４〜図６により、本発明の実施例２を説明する。図４はこの実施例２における空気調和装置の冷凍サイクル系統図、図５は図４に示す空気調和装置における膨張弁開度制御と各部の状態を説明する線図、図６は図４に示す空気調和装置における膨張弁開度と冷媒流量の関係を示す特性図である。
【００４４】
この実施例２は、室内熱交換器８を異容量に３分割して除湿促進を行うようにした例である。図４において、図１と同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示しており、同一部分については説明を省略する。
【００４５】
図４に示す実施例においては、室内熱交換器８が、小容量熱交換器８ａ、大容量熱交換器８ｂ及び中容量の熱交換器８ｃに３分割され、冷媒配管２０から３本並列に分岐された分配流路２１，２２，２３にそれぞれ接続されている。また、前記熱交換器８ａ〜８ｃにそれぞれ接続された分配流路２１，２２，２３にはそれぞれ電気式膨張弁５，６，７が設けられている。なお、実施例１の場合と同様、冷房運転専用の空気調和装置とする場合には、四方弁２を設けなくて良い。
【００４６】
冷房運転時、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換３で凝縮して高温高圧の液冷媒となり、電気式膨張弁５，６，７で減圧されて室内熱交換器８（８ａ〜８ｃ）で蒸発し、低温低圧のガス冷媒となってアキュムレータ９を経て圧縮機１に戻る冷凍サイクルを形成する。前記室内熱交換器８には、所定流量以上の空気が吸入され、該室内熱交換器８内を流れる冷媒が蒸発する際に、その冷媒と熱交換して冷却され、この冷却された空気は冷房用として室内に吹き出される。
【００４７】
通常、制御器１３は、吸込空気温度センサ１４及び吹出空気温度センサ１５からのデータにより冷房負荷を検出し、この冷房負荷により決定した運転周波数により圧縮機１を駆動する。また、前記吐出温度サーミスタ１２により検出された吐出冷媒温度Ｔｄと、前記吐出圧力センサで検出された冷媒吐出圧力Ｐｄから算出した凝縮温度Ｔｃとの差である冷媒吐出側過熱度ＴｄＳＨが、適切な冷凍サイクルを形成するために予め設定された所定値となるように、前記制御器１３は前記電気式膨張弁５〜７の開度を調整し、冷房運転などを行うように構成されている。
【００４８】
更に、本実施例２においても、上記実施例１と同様に、低負荷運転時でも除湿を可能にする除湿促進運転の機能が備えられている。即ち、前記冷媒吐出側過熱度ＴｄＳＨが所定値となるように制御されている通常の冷房運転状態において、図５に示すように、吸込空気温度センサ１４により検出された吸込み空気温度Ｔ１が低くなり、設定温度Ｔ２との差が、予め制御器１３に設定された所定値より小さくなって、且つ前記吸込圧力センサ１０及び吐出圧力センサ１１により検出された吐出圧力Ｐｄと吸込圧力Ｐｓとの差、若しくは圧縮機回転数Ｗが、制御器１３に予め設定されている所定値より小さくなった場合、前記除湿促進運転が行われる。
【００４９】
設備用の空気調和装置などでは常に所定値以上の大風量が要求されるので、従来の空気調和装置では低負荷運転時の除湿運転は困難となる。しかし、本実施例においては、前記除湿促進運転の機能が備えられているので、低負荷運転時に除湿運転が要求される場合、前記制御器１３により除湿促進運転に切り替えられる。以下、本実施例の除湿運転機能について説明する。
【００５０】
本実施例の空気調和装置では、減圧装置として並列に３個の前記電気式膨張弁５〜７を備え、各膨張弁５〜７に対応して前記室内熱交換器８が異容量に３分割されている。除湿促進運転を行う場合には、例えば、図５に示すように、分割された室内熱交換器８の最小容量の熱交換器８ａに対応した電気式膨張弁５に、制御器１３からその膨張弁開度Ｖａを全閉状態にするように出力し、電気式膨張弁５に対応する熱交換器８ａを閉塞する。この操作により、室内熱交換器８での熱交換能力が低下し、前記吸込圧力Ｐｓが低下するので、冷媒が流通している熱交換器８ｂ，８ｃでの結露は促進され、熱交換器８ｂ，８ｃを通過する空気からの除湿を促進できる。
【００５１】
また、電気式膨張弁５を閉止しても、吸込空気温度センサ１４により検出された吸込み空気の温度Ｔ１と設定温度Ｔ２との差が、予め制御器１３に設定された所定値より小さく、且つ前記吸込圧力センサ１０及び吐出圧力センサ１１により検出された吐出圧力Ｐｄと吸込圧力Ｐｓとの差、若しくは圧縮機回転数Ｗが、制御器１３に予め設定されている所定値より小さくなった場合には、次に小容量に分割された熱交換器８ｃに対応した電気式膨張弁７に、制御器１３からその膨張弁開度Ｖｃ１を全閉状態にするように出力し、電気式膨張弁７に対応した熱交換器８ｃも閉塞する。この操作により、室内熱交換器８での熱交換能力が更に低下するので、冷媒が流通している熱交換器８ｂでの結露は促進され、熱交換器８ｂを通過する空気からの除湿を促進できる。
【００５２】
なお、小容量側熱交換器８ａに対応した電気式膨張弁５から閉じていくのではなく、大容量側熱交換器８ｂに対応した電気式膨張弁６から、或いは中容量の熱交換器８ｃに対応した電気式膨張弁７から閉じるようにしても良い。このように大容量の熱交換器８ｂ或いは中容量の熱交換器８ｃから閉塞させていくようにすれば、室内熱交換器８での熱交換能力を更に迅速に低下させて冷媒の吸込圧力Ｐｓを更に低下できるので、特に低負荷となって冷媒循環量が更に低下したような場合においても、冷媒が流通している熱交換器８ａなどでの結露を促進でき、小容量側の熱交換器８ａでの除湿を促進できる。
【００５３】
本実施例では、室内熱交換器８を異容量の３個の熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃで構成しているので、負荷の状態に応じて前記電気式膨張弁５〜７を制御することで、通常運転時はもちろんのこと、負荷が僅かに低下した状態から大幅に低下した状態、即ち圧縮機回転数が大幅に低下する状態まで、より広い範囲に渡って十分な風量を供給しながら、除湿が可能となる。
【００５４】
なお、上記除湿促進運転への過渡時には、実施例１と同様に、冷凍サイクルを循環する冷媒量が減少し、冷媒蒸発圧力が低下する。このため冷媒が過度に過熱され、冷媒吐出側過熱度ＴｄＳＨが上昇してしまう。そこで、制御器１３には、図６に示すような電気式膨張弁の開度と冷媒流量との関係を求めるプログラムが予め組み込まれている。電気式膨張弁５の開度がＶａ、電気式膨張弁６の開度がＶｂ1、電気式膨張弁７の開度がＶｃ1の状態では合計の冷媒流量は「Ｍａ＋Ｍｃ1＋Ｍｂ1＝Ｍｂ3」となっている。この状態から、電気式膨張弁５を全閉にすると冷媒流量は「Ｍｃ1＋Ｍｂ1」となってしまうので、本実施例では、電気式膨張弁５の開度がＶａの状態における前記合計の冷媒流量Ｍｂ3となるように、電気式膨張弁６の開度をＶｂ1からＶｂ2に、電気式膨張弁７の開度をＶｃ1からＶｃ2に増加させるように、前記制御器１３により制御する。
【００５５】
また、前記電気式膨張弁５が全閉、電気式膨張弁６，７の開度がＶｂ1、Ｖｃ1の状態では、合計の冷媒流量は「Ｍｂ1＋Ｍｃ1＝Ｍｂ3」となっている。この状態から、電気式膨張弁７を全閉にすると冷媒流量はＭｂ1のみとなってしまうので、電気式膨張弁７の開度がＶｃ1の状態における冷媒流量Ｍｃ1を加えた合計冷媒流量Ｍｂ3となるように、電気式膨張弁６の開度をＶｂ1からＶｂ3に増加させる。これにより、除湿促進運転への過渡時における冷媒流量の変化を抑制することができる。
【００５６】
本実施例においては、室内熱交換器８を、異容量の熱交換器に３分割しているので、順次閉止していく電気式膨張弁に対応して減少する冷媒流量に対し、開度を大きくしていく電気式膨張弁の開度調整量を段階的に少しづつ増加していくことができる。従って、電気式膨張弁の制御に余裕ができる。
【００５７】
なお、上記除湿促進運転を実施中に、吸込圧力センサ１０及び吐出圧力センサ１１により検出された吸込圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄとの差、若しくは圧縮機回転数Ｗが、前記制御器１３に予め設定されている所定値よりも高くなった場合には、制御器１３は除湿促進運転を中止し、通常の冷房運転に復帰させる。
【００５８】
ここで、通常の冷房運転に復帰させるため、全閉にしていた電気式膨張弁５などを開いていくと、冷媒流量が増加して冷媒蒸発圧力が上昇するため、圧縮機１において液圧縮が発生する場合がある。本実施例では、前記制御器１３に、図６に示すような膨張弁開度と流量との関係を求めるプログラムが組み込まれているので、例えば、全閉にしていた電気式膨張弁５と閉止していない電気式膨張弁６，７を流れる冷媒流量を、熱交換器８ａ〜８ｃのそれぞれの容量に対応させて配分するように、前記それぞれの電気式膨張弁５，６，７の開度Ｖａ，Ｖｂ１，Ｖｃ１を算出し、制御器１３より開度制御している。これにより通常の冷房運転への復帰時の冷媒流量変化も適正に制御できる。
【００５９】
また、本実施例２においても、空気調和装置は図４に示すように、四方弁４を備え暖房運転が可能な構成となっているから、実施例１と同様に、上述した除湿促進運転だけでなく、暖房運転の始動時において冷風感を防止した運転も同様に可能になるものである。
【００６０】
なお、本実施例においては、室内熱交換器８を３分割とし、分割されたそれぞれの熱交換器に対応させて電気式膨張弁を設けるようにしているが、前記室内熱交換器８を４分割以上にすることも同様に可能である。
【００６１】
室内熱交換器８を４分割以上にする場合には、吸込空気温度センサ１４により検出された吸込空気の温度Ｔ１と設定温度Ｔ２との差が、制御器１３に予め設定された所定値より大きくなるか、または前記吸込圧力センサ１０及び吐出圧力センサ１１により検出された吸込圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄとの差、若しくは圧縮機回転数Ｗが予め制御器１３に設定された所定値より高くなるまで、分割された熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃ，…を、小容量側の熱交換器に対応した電気式膨張弁からを順次閉止していくようにすれば良い。また、閉止されない電気式膨張弁は、その後、冷媒吐出側過熱度ＴｄＳＨが所定値となるように制御される。
【００６２】
前記室内熱交換器８を、特に３分割以上とする場合には、必ずしも異容量にする必要はなく、閉塞させる熱交換器の数を制御することで、負荷の状況に応じた除湿促進運転は可能になる。  
以上述べた実施例２においても、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。また、この実施例２によれば、負荷が大幅に変化しても、負荷の変化にきめ細かく対応させて、より広い範囲に渡って、十分な風量を供給しながら除湿が可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１：圧縮機、
２：四方弁、
３：室外熱交換器、
４，５，６，７：電気式膨張弁、
８：室内熱交換器、
８ａ：小容量の熱交換器、８ｂ：大容量の熱交換器、８ｃ：中容量の熱交換器、
９：アキュムレータ、
１０：吸入圧力センサ、１１：吐出圧力センサ、
１２：吐出温度サーミスタ、
１３：制御器（制御手段）、
１４：吸込空気温度センサ、１５：吹出空気温度センサ、
２０：冷媒配管、２１，２２，２３：分配流路。
【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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