(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、室外熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器を配管を介して順次接続してなる冷凍サイクルを備え、前記室内熱交換器は、並列接続された複数の冷媒流路と、各冷媒流路の温度を検出する温度センサとを有し、冷房運転を制御する制御装置が設けられ、前記膨張弁は、並列接続された複数の冷媒流路の冷房運転時の入口側接続部と、前記室外熱交換器との間に設けられており、前記制御装置は、冷房運転時に前記冷媒流路の温度差が大きいほど膨張弁を開き、室内熱交換器の冷媒流路内の液相の割合を気相の割合に対して増加させ、各冷媒流路の温度差を低減するように制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
圧縮機、室外熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器を配管を介して順次接続してなる冷凍サイクルを備え、前記室内熱交換器は、並列接続された複数の冷媒流路と、各冷媒流路の温度を検出する温度センサとを有し、冷房運転を制御する制御装置が設けられ、前記膨張弁は、並列接続された複数の冷媒流路の冷房運転時の入口側接続部と、前記室外熱交換器との間に設けられており、前記制御装置は、冷房運転時に前記冷媒流路の温度差が大きいほど前記室外熱交換器に送風するファンの駆動モータの回転数を上げ、室内熱交換器の冷媒流路内の液相の割合を気相の割合に対して増加させ、各冷媒流路の温度差を低減するように制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
圧縮機、室外熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器を配管を介して順次接続してなる冷凍サイクルを備え、前記室内熱交換器は、並列接続された複数の冷媒流路と、各冷媒流路の温度を検出する温度センサとを有し、冷房運転を制御する制御装置が設けられ、前記膨張弁は、並列接続された複数の冷媒流路の冷房運転時の入口側接続部と、前記室外熱交換器との間に設けられており、前記制御装置は、冷房運転時に前記冷媒流路の温度差が大きいほど前記圧縮機の運転周波数を上げ、室内熱交換器の冷媒流路内の液相の割合を気相の割合に対して増加させ、各冷媒流路の温度差を低減するように制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
前記制御装置は、室内温度が設定温度よりもかなり高い場合に、室内熱交換器の各冷媒流路の温度差を低減するように冷房運転を制御することを特徴とする請求項１、２又は３記載の空気調和機。
【請求項５】
圧縮機、室外熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器を配管を介して順次接続してなる冷凍サイクルを備え、前記室内熱交換器は、並列接続された複数の冷媒流路と、各冷媒流路の温度を検出する温度センサとを有し、冷房運転を制御する制御装置が設けられ、前記膨張弁は、並列接続された複数の冷媒流路の冷房運転時の入口側接続部と、前記室外熱交換器との間に設けられており、前記制御装置は、冷房運転時に前記冷媒流路の温度差が大きいほど前記室内熱交換器に送風するファンの駆動モータの回転数を下げ、室内熱交換器の冷媒流路内の液相の割合を気相の割合に対して増加させ、各冷媒流路の温度差を低減するように制御することを特徴とする空気調和機
【請求項６】
前記制御装置は、室内温度と設定温度の温度差が小さい場合に、室内熱交換器の各冷媒流路の温度差を低減するように冷房運転を制御することを特徴とする請求項５記載の空気調和機。
【請求項７】
前記圧縮機の冷媒流入配管の温度を検出する温度センサを備え、前記制御装置は、前記各冷媒流路の温度と、前記圧縮機の冷媒流入配管の温度との温度差が一定になるように冷房運転を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか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、空気調和機に関するものであり、より詳細には複数の冷媒流路を有する室内熱交換器を備えた構成において、冷風吹出し経路での露付を効果的に防止することが可能な空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気調和機においては、図６に示すように、室外に配置される圧縮機１、室外熱交換器３及び電動膨張弁４をこの順に冷媒配管で接続し、さらに電動膨張弁４から液側二方弁５を介して、室内に配置される室内熱交換器６を配管接続し、室内熱交換器６からガス側三方弁７を介して、再び室外の圧縮機１に配管接続して冷凍サイクルを構成している。
【０００３】
圧縮機１は、四方弁２を介して冷凍サイクルに接続されており、四方弁２を切り替えることにより、室外熱交換器３側、又は、室内熱交換器６側のいずれの方向へも圧縮した冷媒を送出可能な構成とされている。
【０００４】
上記構成において、冷房時は圧縮機１で圧縮された冷媒が室外熱交換器３で凝縮され、電動膨張弁４で減圧されて、室内熱交換器６で蒸発し、室内空気を冷やした後、圧縮機１に戻るサイクルとなる。このような冷凍サイクルにおいて、室内熱交換器６の入口側と出口側の配管、すなわち、圧縮機１と室内熱交換器６の間の配管及び膨張弁４と室内熱交換器６の間の配管にそれぞれ温度センサ８、９が設けられている。
【０００５】
制御装置１２では、温度センサ８、９からの検出信号を受けて両者の温度差を算出し、その温度差が一定になるように膨張弁４の開度を制御することによって、室内熱交換器内における冷媒の蒸発を適正に保ち、冷房能力の確保を行っていた。
【０００６】
ところで、近年、空気調和機の運転効率を高めるために、室内熱交換器６として複数の冷媒流路を備えたものが使用されている。図７は、２つの冷媒流路６ａ，６ｂを備えた室内熱交換器６を使用した場合の空気調和機の概略図を示したものである。冷媒流路６ａ，６ｂは、室内熱交換器６の入口側と出口側とでそれぞれ並列接続されている。
【０００７】
図８は、上記室内熱交換器が収容される室内機の断面図である。室内機には、室内空気をできるだけ多く吸込むために本体上面及び前面に吸込口１７、１８が形成されている。冷媒流路６ａ，６ｂは、これら吸込口１７、１８から取り入れた室内空気と効率よく熱交換を行うために立体的に配置されている。すなわち、２つの冷媒流路６ａ，６ｂは、上下二段に配されており、かつ上下段の冷媒流路６ａ，６ｂは設置スペースの関係上、流路長さが異なるように形成されている。
【０００８】
上記構成の空気調和機においては、冷媒が上段側の冷媒流路６ａと下段側の冷媒流路６ｂを並列に流れるため、冷媒の蒸発圧力の圧力損失を軽減して効率のよい冷房運転を行うことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図７のように、複数の冷媒流路を有する室内熱交換器を備えた空気調和機において、温度センサ８、９によって得られる室内熱交換器６の入口側温度及び出口側温度の差を一定になるように制御する場合、前述のように設計上の観点から冷媒流路６ａ、６ｂの長さが異なり、また、上下二段に配置されることにより各冷媒流路を流れる冷媒の流量に差が生じやすく、これにより冷媒流路６ａ、６ｂに温度差が発生するおそれが生じていた。
【００１０】
冷媒流路６ａ、６ｂ間の温度差が大きくなると、低温側の冷媒流路に導入される室内空気は冷媒流路を通過する間に十分冷却、除湿され、冷却空気として室内熱交換器６から送出される一方、高温側の冷媒流路を通過する室内空気はほとんど冷却されずに含湿状態のまま未冷却空気として室内熱交換器６から送出されることになる。
【００１１】
室内熱交換器６から送出された上記冷却空気及び未冷却空気は、図８に示すように、室内熱交換器から空気吹出し口１９に至る空気吹出し経路２０で合流し、これにより未冷却空気が冷却されて結露し、冷風吹出し経路内の露出面、即ち、経路の壁面、室内ファン１１あるいはルーバ２１表面に露が付き、最終的に室内に水を飛散させるという問題が生じていた。
【００１２】
そこで、本発明においては、複数の冷媒流路を有する室内熱交換器を備え、冷房運転時又は除湿運転時における冷風吹出し経路への露付きを防止可能な空気調和機を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかる空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器を配管を介して順次接続してなる冷凍サイクルを備え、前記室内熱交換器は、並列接続された複数の冷媒流路と、各冷媒流路の温度を検出する温度センサとを有し、冷房運転時に各冷媒流路の温度差を低減する方向に冷房運転を制御する制御装置が設けられたことを特徴とするものである。
【００１４】
すなわち、室内熱交換器として、複数の冷媒流路を備えたものを使用する場合は、冷房運転時には冷媒が各冷媒流路内をそれぞれ並列に流れ、前述のごとく、各冷媒流路に温度差が生じ、その結果、冷風吹出し経路において露付が発生するおそれが生じる。
【００１５】
そこで、本発明においては、各冷媒流路にそれぞれ温度センサを設け、各冷媒流路の温度差を低減する方向に冷房運転を制御する制御装置を設けることにより、空気吹出し経路における露付を効果的に防止するようにしたものである。
【００１６】
制御装置としては、制御マイコンを利用し、温度センサによって検出された各冷媒流路の温度の温度差を算出し、この温度差が小さくなるように冷房運転を制御するようにすればよい。冷媒流路の温度差を小さくすることにより、各冷媒流路を通過した後の空気の温度も同程度となり、冷風吹出し経路における結露及び露付を防止することができる。なお、冷房運転としては、同じ冷房運転サイクルで運転される除湿運転をも含むものである。
【００１７】
冷媒流路の温度差が小さくなるように冷房運転を制御するには、制御装置に前記温度差が大きくなるほど冷房能力を高める能力増強手段を設けるようにすればよい。能力増強手段としては、具体的に、冷媒流路の温度差が大きいほど膨張弁の開度を開くように制御するものや、冷媒流路の温度差が大きいほど室外ファンモータの回転数を上げるように制御するもの、或いは、冷媒流路の温度差が大きいほど圧縮機の運転周波数を上げて冷媒流量を増やすように制御するものを用いることが可能である。
【００１８】
上記能力増強手段を設けることにより、高温側の冷媒流路にも十分な冷媒が供給され、低温側の冷媒の温度に近づけることが可能となる。なお、例示した各能力増強手段は、単独で用いてもよいし、複数を組合わせて使用することも可能である。
【００１９】
また、冷房能力を高めるだけでなく、室内熱交換器において冷房能力を抑制する能力抑制手段を設けることも可能である。冷媒の蒸発を抑制することにより低温側の冷媒流路の温度が高温側の冷媒流路の温度に近づき、温度差を小さくすることができる。
【００２０】
能力抑制手段としては、例えば、冷媒流路に冷媒流量を調節する流量調整バルブを設け、冷媒流路の温度差が大きいほど低温側の冷媒流路に設けられた流量調整バルブを閉めて冷媒流量を少なくするように制御するものを採用することができるほか、冷媒流路の温度差が大きいほど室内ファンモータの回転数を下げるように制御する構成を採用すれば、部品点数を増やすことなく冷媒流路の温度差を小さくすることが可能となる。これらの方法は単独で行ってもよいし、組合わせてもよい。
【００２１】
なお、冷媒流路の温度差を低減する手段としては、能力増強手段、能力抑制手段のいずれの手段を用いてもよいが、これら両方の手段を備え、運転状況に応じていずれか一方を選択するようにすれば、より快適な冷房運転が可能となる。
【００２２】
すなわち、室内温度が設定温度よりもまだかなり高い場合は、能力増強手段を用い、冷房能力を増強しつつ冷媒流路の温度差を低減するようにし、両者の温度差が小さい場合には、能力抑制手段を用いて、冷房能力を抑制しつつ冷媒流路の温度差を低減すれば、冷房能力の過不足を生じることなく、快適性を維持しながら露付を効果的に防止することができる。
【００２３】
本発明における空気調和機は、室内機と室外機とからなるセパレート型であってもよいし、窓枠に取付けるタイプのように凝縮器と蒸発器とが本体内に一体的に収容された一体型であってもよい。
【００２４】
また、冷房運転のみを行うものであってもよいし、冷凍サイクルに冷凍サイクルを冷房運転サイクルと暖房運転サイクルのいずれかに切換える四方弁のような切換弁を設けることにより、冷房運転及び暖房運転の両方の運転を可能としたものであってもよい。
【００２５】
いずれの場合であっても、本発明によれば、冷房運転時に蒸発器が収容された本体内において、蒸発器から冷風吹出し口に至る冷風吹出し経路内での結露及び露付を効果的に防止することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
図１及び２は、本発明の第１の実施形態を示す図であり、本実施形態においては、冷媒流路の温度差が大きくなったときに各冷媒流路の温度差を低減する手段として冷房能力を高める能力増強手段が設けられた点が特徴とされており、具体的には能力増強手段として冷媒流路の温度差が大きいほど膨張弁を開くように制御する構成が採用されている。
【００２７】
図１は冷房時における空気調和機の冷媒の流れを示す冷媒回路図を、図２は室内機の断面概略図をそれぞれ示す。本実施形態における空気調和機の基本的な構成は、図７及び８に示す従来の空気調和機と同じとされている。
【００２８】
すなわち、本実施形態における空気調和機は、室外機と室内機とからなるセパレート型であり、室外機に収容される圧縮機１、室外熱交換器３及び電動膨張弁４をこの順に冷媒配管で接続し、さらに電動膨張弁４から液側二方弁５を介して、室内機に収容される室内熱交換器６を配管接続し、室内熱交換器６からガス側三方弁７を介して、再び室外の圧縮機１に配管接続して冷凍サイクルを構成しており、室外熱交換器３と室内熱交換器６とが、凝縮器又は蒸発器として使用されている。
【００２９】
圧縮機１は、切換弁である四方弁２を介して冷凍サイクルに接続されており、四方弁２を切り換えることにより、室外熱交換器３側、又は、室内熱交換器６側のいずれの方向へも圧縮した冷媒を送出可能な構成とされている。
【００３０】
室内熱交換器６は、２つの冷媒流路６ａ，６ｂを有しており、図７と同様に、冷媒流路６ａ，６ｂは、室内熱交換器６内において上下２段に配置されており、室内熱交換器６の入口側と出口側とでそれぞれ並列接続されている。上記空気調和機は、図１に示すように、冷媒が冷媒流路６ａ，６ｂ内を並列に流れるように構成されている。なお、図中、矢印の向きが冷媒の流れる方向を示している。
【００３１】
室内熱交換器６の冷媒流路６ａ，６ｂの各々中間部付近には温度センサ１３、１４が設けられており、さらに圧縮機１の冷媒入口側配管には温度センサ８が設けられている。これら温度センサ８、１３、１４の検出信号は制御装置１２に入力される。制御装置１２では、先ず温度センサ１３、１４の温度差を算出してその温度差をなくすように能力増強手段である膨張弁４の開度を制御する。
【００３２】
このとき、膨張弁４の開度を制御する方法としては、温度差の小さいときは、室温や入力温度等によって予め開度が決定される設定運転を実行し、ある温度差以上になったときに一定の開度に開き、温度差が小さくなったときに元の開度に戻す方法や、温度差に応じて比例的に開度を調整する方法等を採用することができる。
【００３３】
例えば、温度センサ１３、１４の温度差が基準以上と計測された場合は、温度の高い方の冷媒流路内の冷媒は気相の割合が多くなっていると考えられる。そこで、制御装置１２は膨張弁４を開け、室内熱交換器６により多くの冷媒を流すことによって、冷媒流路内の液相の割合を気相の割合に対して増加させ、温度センサ１３、１４の温度差を小さくする。
【００３４】
これにより、室内熱交換器６内の冷媒流路６ａ，６ｂのどちらを通過する室内空気も十分に冷却、除湿させることができ、室内熱交換器６の下流側の冷風吹出し口１９に至るまでの冷風吹出し経路２０内、すなわち、経路の壁面、室内ファン１１、あるいはルーバ２１の表面での露付を防止することが可能となる。
【００３５】
能力増強手段により冷房能力を高める場合、室内熱交換器６内で冷媒が完全に蒸発しきらずに液状のまま圧縮機１側に流れる、いわゆる液バック現象が発生するおそれが生じる。そこで、本実施形態においては、圧縮機１の冷媒吸込側配管の温度を検出する温度センサ８を設けてその検出信号を制御装置１２に入力し、制御装置１２にて温度センサ１３及び１４と温度センサ８との間の温度差を算出し、その温度差が一定になるように能力増強手段を制御し、これにより液バック現象の発生を未然に防止する構成としている。
【００３６】
［第２の実施形態］
図３は本発明の第２の実施形態を示す空気調和機の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。本実施形態においては、温度センサ１３、１４の温度差が基準以上と計測された場合に、能力増強手段として膨張弁４の開度を制御する代わりに室外ファン１０のモータ回転数を制御する点が特徴とされており、その他の構成は第１の実施形態と同様となっている。
【００３７】
例えば、温度センサ１３、１４の温度差が基準以上と計測された場合は、前述のごとく、温度の高い方の冷媒流路内の冷媒は気相の割合が多くなっていると考えられる。そこで、制御装置１２は、室外ファンモータ回転数を上げ、室外熱交換器３でより多くの放熱を行い、冷媒流路６ａ，６ｂに導入される冷媒の温度を低下させることで温度センサ１３、１４の温度差を小さくし、室内空気を室内熱交換器６内で十分に冷却、除湿させることができる。
【００３８】
［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施形態を示す空気調和機の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。本実施形態においては、温度センサ１３、１４の温度差が基準以上と計測された場合に、能力増強手段として圧縮機１の運転周波数を制御する点が特徴とされており、その他の構成は第１の実施形態と同様となっている。
【００３９】
例えば、温度センサ１３、１４の温度差が基準以上と計測された場合は、圧縮機１の運転周波数を上げ、冷媒流路内の冷媒流量を増加させる。その結果、室内熱交換器６で熱交換に必要な冷媒を十分に確保することができ、室内熱交換器６全体において、冷媒流路６ａ，６ｂ内の液相の割合が気相の割合に対して増加し、それぞれの冷媒流路間の温度差を小さくすることができる。したがって、室内熱交換器６で十分に室内空気を冷却、除湿させることができる。
【００４０】
［第４の実施形態］
図５は、本発明の第４の実施形態を示す空気調和機の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。本実施形態においては、温度センサ１３、１４の温度差が基準以上と計測された場合に、各冷媒流路の温度差を低減する手段として、冷媒流路内での冷房能力を抑制する能力抑制手段が設けられた点が特徴とされており、その他の構成は第１の実施形態と同様となっている。
【００４１】
本実施形態においては、能力抑制手段として、冷媒流路の温度差が大きいほど室内ファン１１のモータの回転数を下げるように制御する構成が採用されている。なお、他の能力抑制手段としては、各冷媒流路６ａ，６ｂに冷媒流量を調節する流量調整バルブを設け、冷媒流路６ａ，６ｂ間の温度差が大きいほど低温側の冷媒流路に設けられた流量調整バルブを閉めて冷媒流量を少なくするように制御するものを採用することができる。
【００４２】
能力抑制手段の制御方法について説明すると、例えば、温度センサ１３、１４の温度差が基準以上と計測された場合は、室内ファン１１のモータ回転数を下げ、室内熱交換器６で冷却される空気の量を減らす。その結果、室内熱交換器６で熱交換に必要な冷媒を十分に確保することができ、室内熱交換器６全体において、冷媒流路内の液相の割合が気相の割合に対して増加し、冷媒流路６ａ及び６ｂ間の温度差を小さくすることができる。すなわち、室内熱交換器６で室内空気を十分に冷却、除湿させることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によると、複数の冷媒流路を有する蒸発器の各冷媒流路に温度センサを設け、冷房運転時に各冷媒流路の温度差を低減する方向に冷房運転を制御する制御装置を設けたため、冷風吹出し経路における露付を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を示す空気調和機の冷媒回路図
【図２】第１実施形態の室内機を示す断面概略図
【図３】第２の実施形態を示す空気調和機の冷媒回路図
【図４】第３の実施形態を示す空気調和機の冷媒回路図
【図５】第４の実施形態を示す空気調和機の冷媒回路図
【図６】従来の空気調和機の概略構成図
【図７】従来の空気調和機の別の形態を示す概略構成図
【図８】図７における室内機の断面図
【符号の説明】
１        圧縮機
２        四方弁
３        室外熱交換器
４        膨張弁
６        室内熱交換器
８        温度センサ
１１        室内ファン
１２        制御装置
１３、１４        温度センサ
１７、１８        吸込口
１９        冷風吹出し口
２０        冷風吹出し経路
２１        ルーバ
【図１】
0003976561.tif 000002
【図２】
0003976561.tif 000003
【図３】
0003976561.tif 000004
【図４】
0003976561.tif 000005
【図５】
0003976561.tif 000006
【図６】
0003976561.tif 000007
【図７】
0003976561.tif 000008
【図８】
0003976561.tif 000009