(57)【要約】【課題】除湿運転を十分に行うことができる空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機が、圧縮機１１、室外熱交換器１３、膨張機構１４および室内熱交換器１５を含む冷媒回路ＲＣと、外気温度を検出する外気温度センサＴ２と、上記外気温度センサＴ２により検出された外気温度に基づいて、除湿運転を行うか否かを判定する除湿運転判定部１０１とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（１１）、室外熱交換器（１３）、膨張機構（１４）および室内熱交換器（１５）を含む冷媒回路（ＲＣ）と、
外気温度を検出する外気温度センサ（Ｔ２）と、
上記外気温度センサ（Ｔ２）により検出された外気温度に基づいて、除湿運転を行うか否かを判定する除湿運転判定部（１０１）と
を備えることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和機において、
室内温度を検出する室内温度センサ（Ｔ５）を備え、
上記除湿運転判定部（１０１）が、上記外気温度センサ（Ｔ２）により検出された外気温度と、上記室内温度センサ（Ｔ５）により検出された室内温度とに基づいて、上記除湿運転を行うか否かを判定することを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項２に記載の空気調和機において、
Ａ，Ｂを係数とすると、上記除湿運転判定部（１０１）は、上記外気温度センサ（Ｔ２）により検出された外気温度と、上記室内温度センサ（Ｔ５）により検出された室内温度とが、下記式（１）を満たす場合に、
（外気温度）≦Ａ×（室内温度）＋Ｂ・・・（１）
上記除湿運転を行うと判定することを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の空気調和機において、
上記除湿運転が、上記外気温度センサ（Ｔ２）により検出された外気温度に基づいて、上記室内熱交換器（１５）の一部を蒸発域とし、かつ、この蒸発域の下流側を過熱域とする除湿運転であることを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機としては、特許文献１に記載されたものがある。この空気調和機は、圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とを含む冷媒回路を備え、室内熱交換器の一部を蒸発域とし、かつ、この蒸発域の下流側を過熱域とする除湿運転を行う。そして、上記空気調和機は、室内温度と設定温度との差に基づいて、除湿運転を行うか否かを判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２１６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の空気調和機は、室内温度と設定温度との差に基づいて除湿運転を行うか否かを判定するため、除湿運転を行える状況であるのに、除湿運転が行われないことがある。
【０００５】
すなわち、上記従来の空気調和機には、除湿運転を十分に行うことができないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、除湿運転を十分に行うことができ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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の空気調和機は、
圧縮機、室外熱交換器、膨張機構および室内熱交換器を含む冷媒回路と、
外気温度を検出する外気温度センサと、
上記外気温度センサにより検出された外気温度に基づいて、除湿運転を行うか否かを判定する除湿運転判定部
を備えることを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、外気温度センサにより検出された外気温度に基づいて除湿運転を行うか否かを判定する。このため、例えば、室内温度と設定温度との差に基づいて除湿運転を行うか否かを判定する場合に比べて、除湿運転を十分に行うことができる。
【０００９】
なお、上記下流側とは、冷媒回路を流れる冷媒の流れ方向の下流側を意味する。
【００１０】
一実施形態の空気調和機では、
室内温度を検出する室内温度センサを備え、
上記除湿運転判定部が、上記外気温度センサにより検出された外気温度と、上記室内温度センサにより検出された室内温度とに基づいて、上記除湿運転を行うか否かを判定する。
【００１１】
本実施形態によれば、除湿運転可能な外気温度は、室内温度に応じて変動するため、外気温度および室内温度から除湿運転を行うか否かを判定することで、外気温度のみから除湿運転を行うか否かを判定した場合よりも除湿運転を十分に行うことができる。
【００１２】
一実施形態の空気調和機では、
Ａ，Ｂを係数とすると、上記除湿運転判定部は、上記外気温度センサにより検出された外気温度と、上記室内温度センサにより検出された室内温度とが、下記式（１）を満たす場合に、
（外気温度）≦Ａ×（室内温度）＋Ｂ・・・（１）
上記除湿運転を行うと判定する。
【００１３】
本実施形態によれば、除湿運転を行える範囲を正確に検出できる。このため、除湿運転を十分に行うことができる。
【００１４】
一実施形態の空気調和機では、
上記除湿運転が、上記外気温度センサ（Ｔ２）により検出された外気温度に基づいて、上記室内熱交換器（１５）の一部を蒸発域とし、かつ、この蒸発域の下流側を過熱域とする除湿運転である。
【００１５】
本実施形態によれば、省エネを達成でき、また、風量によらず低負荷でも除湿量を確保でき、また、蒸発域を通る冷たい空気と過熱域を通る暖かい空気とを混ぜて快適性を向上できる除湿運転を十分に行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、除湿運転を十分に行うことができる空気調和機を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態の空気調和機の室内機および室外機の冷媒回路の回路図である。
【図２】図１の空気調和機の室外機側の制御ブロック図である。
【図３】除湿運転可能な外気温度と室内温度との関係を示す図である。
【図４】除湿運転の制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の空気調和機を図示の一実施形態により詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態の空気調和機の室内機２および室内機２に接続された室外機１の冷媒回路ＲＣを示している。この空気調和機は、室内機２と室外機１とが一対一のペア型の空気調和機である。
【００２０】
上記空気調和機は、図１に示すように、室外機１と室内機２とを備える。室外機１は、圧縮機１１と、圧縮機１１の吐出側に接続された四路切換弁１２と、四路切換弁１２に接続された室外熱交換器１３と、室外熱交換器１３に接続された膨張機構の一例としての電動膨張弁１４と、閉鎖弁２２および四路切換弁１２を介して室内熱交換器１５に接続されると共に、圧縮機１１の吸入側に接続されたアキュムレータ１６と、室外熱交換器１３に空気を送る室外ファン１０とを有する。さらに、室外機１は、室外熱交換器１３の温度を検出する室外熱交換器温度センサＴ１と、外気温度を検出する外気温度センサＴ２と、電動膨張弁１４の蒸発温度を検出する蒸発温度センサＴ３とを有する。
【００２１】
また、室内機２は、閉鎖弁２１を介して電動膨張弁１４に接続された室内熱交換器１５と、この室内熱交換器１５に空気を送る室内ファン２０と、室内熱交換器１５の温度を検出する室内熱交換器温度センサＴ４と、室内温度を検出する室内温度センサＴ５と、室内温度の湿度を検出する湿度センサＨ（図２に示す）とを有する。この室内機２内には、本体ケーシング(図示せず)の吸込口から吹出口に向かって形成された空気流路に、上流側から順に、室内熱交換器１５(補助熱交換器１５ａおよび主熱交換器１５ｂ)と横流型の室内ファン２０とが配置されている。
【００２２】
上記室内熱交換器１５は、閉鎖弁２１を介して電動膨張弁１４に接続された補助熱交換器１５ａと、補助熱交換器１５ａに接続されると共に、閉鎖弁２２および四路切換弁１２を介して室内熱交換器１５に接続された主熱交換器１５ｂとを有する。補助熱交換器１５ａは、室内ファン２０による空気流に関して、主熱交換器１５ｂよりも上流側に位置している。室内熱交換器温度センサＴ４は、補助熱交換器１５ａの上端部近く、かつ、その上端部よりも空気流の下流側に位置している。
【００２３】
上記圧縮機１１,四路切換弁１２,室外熱交換器１３,電動膨張弁１４,室内熱交換器１５およびアキュムレータ１６を環状に接続することで冷媒回路ＲＣを構成している。
【００２４】
上記空気調和機は、リモートコントローラ（図示せず）を有し、暖房運転、冷房運転および除湿運転の各運転モードを選択して、その運転モードの運転開始操作を行ったり、運転切換操作や運転停止操作を行ったりすることができる。また、このリモートコントローラで、室内温度の設定温度を設定したり、あるいは、室内ファンの回転数を変化させて室内機２の風量を変更したりできる。
【００２５】
また、上記空気調和機は、室外熱交換器温度センサＴ１,外気温度センサＴ２,蒸発温度センサＴ３,室内熱交換器温度センサＴ４,室内温度センサＴ５および湿度センサＨからの信号などに基づいて、圧縮機１１,四路切換弁１２,電動膨張弁１４,室外ファン１０,室内ファン２０および表示部３０（図２に示す）を制御する制御装置１００を備えている。この制御装置１００は、マイクロコンピュータおよび入出力回路等からなる室外機１側の室外制御部(図示せず)と室内機２側の室内制御部(図示せず)とで構成されている。
【００２６】
図２は、図１の空気調和機の室外機側の制御ブロック図である。
【００２７】
上記制御装置１００は、図２に示すように、除湿運転判定部１０１を有する。この除湿運転判定部１０１は、外気温度センサＴ２により検出された外気温度と、室内温度センサＴ５により検出された室内温度とに基づいて、除湿運転を行うか否かを判定する。具体的には、外気温度センサにより検出された外気温度と、室内温度センサＴ５により検出された室内温度とが、下記式（１）を満たすか否かにより、除湿運転を行うか否かを判定する。なお、Ａ，Ｂは、空気調和機の大きさあるいは性能等に応じて設定される所定の係数である。
（外気温度）≦Ａ×（室内温度）＋Ｂ・・・（１）
【００２８】
ここで、外気温度３２℃，３５℃および３８℃のときに室内温度を変動させて、上記空気調和機が正常に除湿運転を行えるかを調べた。
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・外気温度３２℃，室内温度２１℃の条件では、除湿運転を正常に行うことができた。
・外気温度３５℃，室内温度２１℃の条件では、電動膨張弁１４の開度制御が不安定になってしまい、除湿運転を正常に行うことができなかった。一方、外気温度３５℃，室内温度２４℃の条件では、除湿運転を正常に行うことができた。
・外気温度３８℃，室内温度２４℃の条件では、電動膨張弁１４が全閉状態になってしまい、除湿運転を正常に行うことができなかった。一方、外気温度３８℃，室内温度２７℃の条件では、除湿運転を正常に行うことができた。
【００２９】
以上の結果に基づいて、除湿運転可能な外気温度と室内温度との関係を図３に示した。図３に示されているように、外気温度が室内温度＋１１℃以下、すなわち、Ａ＝１，Ｂ＝１１としたときの上記式（１）を満たせば、除湿運転を正常に行えることが分かった。
【００３０】
また、上記式（１）を満たさない場合であっても、外気温度が３２℃以下の場合、電動膨張弁１４の不安定な動作あるいは全閉状態に至ることによる不具合が生じ難い。このため、除湿運転判定部１０１は、上記式（１）を満たす場合に加えて、外気温度が３２℃以下の場合に除湿運転を行うことができると判定する。
【００３１】
次に、上記空気調和機の各運転モードの動作について説明する。
【００３２】
＜暖房運転＞
上記空気調和機において、暖房運転開始操作が行われると、制御装置１００は、四路切換弁１２を実線の切換え位置に切り換えると共に、圧縮機１１を起動し、圧縮機１１から高温高圧の冷媒を吐出させる。吐出された冷媒は、四路切換弁１２を介して室内熱交換器１５(補助熱交換器１５ａおよび主熱交換器１５ｂ)に流入し、室内熱交換器１５によって凝縮される。室内熱交換器１５で凝縮された冷媒は、電動膨張弁１４で減圧された後に室外熱交換器１３に流入し、室外熱交換器１３によって蒸発される。室内熱交換器１５で蒸発された冷媒は、四路切換弁１２およびアキュムレータ１６を介して圧縮機１１の吸入側に戻される。こうして、上記圧縮機１１,室内熱交換器１５,電動膨張弁１４,室外熱交換器１３およびアキュムレータ１６の順に冷媒を循環させる。また、制御装置１００は、室内ファン２０を制御して、室内熱交換器１５を介して室内空気を循環させる。
【００３３】
このように、上記圧縮機１１,室内熱交換器１５,電動膨張弁１４,室外熱交換器１３およびアキュムレータ１６の順に冷媒を循環させると共に、室内空気を循環させることにより、室内を暖房する。
【００３４】
＜冷房運転＞
上記空気調和機において、冷房運転開始操作が行われると、制御装置１００は、四路切換弁１２を点線の切換え位置で切り換えると共に、圧縮機１１を起動し、圧縮機１１から高温高圧の冷媒を吐出させる。吐出された冷媒は、四路切換弁１２を介して室外熱交換器１３に流入し、室外熱交換器１３によって凝縮される。室外熱交換器１３で凝縮された冷媒は、電動膨張弁１４で減圧された後に室内熱交換器１５(補助熱交換器１５ａおよび主熱交換器１５ｂ)に流入し、室内熱交換器１５によって蒸発される。室内熱交換器１５で蒸発された冷媒は、四路切換弁１２およびアキュムレータ１６を介して圧縮機１１の吸入側に戻される。こうして、圧縮機１１,室外熱交換器１３,電動膨張弁１４,室内熱交換器１５およびアキュムレータ１６の順に冷媒を循環させる。また、制御装置１００は、室内ファン２０を制御して室内熱交換器１５を介して室内空気を循環させる。
【００３５】
このように、圧縮機１１,室外熱交換器１３,電動膨張弁１４,室内熱交換器１５およびアキュムレータ１６の順に冷媒を循環させると共に、室内空気を循環させることによって、室内を冷房する。
【００３６】
＜除湿運転＞
上記空気調和機において、除湿運転が開始されると、制御装置１００は、上記冷房運転モードと同様に、圧縮機１１,室外熱交換器１３,電動膨張弁１４,室内熱交換器１５およびアキュムレータ１６の順に冷媒を循環させる。また、制御装置１００は、室内機２内に配置されている室内ファン２０を回転させて、補助熱交換器１５ａおよび主熱交換器１５ｂを介して室内空気を循環させる。
【００３７】
除湿運転が行われている場合、補助熱交換器１５ａに供給された液冷媒は、補助熱交換器１５ａの途中で全て蒸発するため、補助熱交換器１５ａの入口近傍の範囲だけが、液冷媒が蒸発する蒸発域となる。すなわち、補助熱交換器１５ａの一部だけが蒸発域となり、補助熱交換器１５ａの蒸発域以外の領域と主熱交換器１５ｂは、過熱域となる。したがって、図示しない本体ケーシングの吸込口からの吸い込まれた室内空気は、補助熱交換器１５ａの蒸発域で冷却され、含有する水分量（湿度）が減らされた後、主熱交換器１５ｂで加熱され、室内温度と略同一の温度で室内に吹き出す。
【００３８】
こうして、圧縮機１１,室外熱交換器１３,電動膨張弁１４,室内熱交換器１５およびアキュムレータ１６の順に冷媒を循環させると共に、室内ファン２０により室内熱交換器１５、すなわち、補助熱交換器１５ａおよび主熱交換器１５ｂを介して室内空気を循環させることにより室内を除湿する。
【００３９】
上記空気調和機では、冷媒回路ＲＣにおいて、電動膨張弁の下流側に取り付けられた蒸発温度センサＴ３（図１に示す）により蒸発温度を検知する。そして、室内機２の室内温度センサＴ５により室内温度（室内機２の吸込空気の温度）を検知すると共に、室内熱交換器温度センサＴ４により補助熱交換器１５ａの液冷媒の蒸発が終了したことを検知する。
【００４０】
上記室内熱交換器温度センサＴ４は、補助熱交換器１５ａの上端近くの風下側かつ主熱交換器１５ｂに配置されている。そして、補助熱交換器１５ａの上端近くの過熱域では、吸込空気がほとんど冷却されない。したがって、室内熱交換器温度センサＴ４で検知される温度が室内温度センサＴ５で検知される室内温度と略同一である場合には、補助熱交換器１５ａの途中で蒸発が終了しており、補助熱交換器１５ａの上端近くの範囲が過熱域となっている。
【００４１】
除湿運転では、蒸発域の大きさが除湿負荷の大小に応じて変化するように、制御装置１００によって圧縮機１１と電動膨張弁１４が制御される。ここで、除湿負荷とは、予め定められた目標湿度、あるいは、入力された目標湿度によって決まる必要除湿能力に対応しており、除湿負荷に応じて変化するとは、蒸発域に供給される熱量の大小に応じて蒸発域の大きさが増減することであって、熱量は例えば室内温度センサＴ５で検出した室内温度(吸込空気の温度)と、室内ファン２０による室内風量によって決まる。
【００４２】
圧縮機１１は、除湿負荷が大きい場合、運転周波数が高くなるように制御され、除湿負荷が小さい場合、運転周波数が低くなるように制御される。また、電動膨張弁１４は、蒸発温度センサＴ３で検知される蒸発温度に基づいて、その開度が制御される。
【００４３】
圧縮機１１の運転周波数が制御された状態において、蒸発温度センサＴ３により検出された蒸発温度が所定の温度範囲(例えば１０℃〜１４℃)内の温度になるように、電動膨張弁１４の開度を制御する。この所定の温度範囲は、目標蒸発温度(例えば１２℃)を含むように設定する。
【００４４】
このように、除湿運転では、除湿負荷の大小に応じて圧縮機１１および電動膨張弁１４を制御することによって、室内熱交換器１５の補助熱交換器１５ａの蒸発域の範囲を除湿負荷に応じて増減変化させる。このため、必要最小限の冷却で潜熱を利用して除湿ができて、省エネを達成でき、また、風量によらず低負荷でも除湿量を確保でき、また、蒸発域を通る冷たい空気と過熱域を通る暖かい空気とを混ぜて快適性を向上できる。
【００４５】
続いて、除湿運転の制御処理を、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００４６】
図４に示すように、ユーザがリモートコントローラを操作すること等により除湿運転開始操作が行われると（ステップＳ１００）、除湿運転判定部１０１は、除湿運転を行うか否かを判定する。具体的には、まず、外気温度センサＴ２により検出された外気温度が３２℃以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【００４７】
外気温度が３２℃以上であると判定された場合、除湿運転判定部１０１は、外気温度センサＴ２により検出された外気温度と、室内温度センサＴ５により検出された室内温度とが、下記式（１）を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
（外気温度）≦Ａ×（室内温度）＋Ｂ・・・（１）
【００４８】
ステップＳ１０１において、外気温度が３２℃以上ではない（３２℃未満である）と判定された場合、あるいは、ステップＳ１０２において、上記式（１）を満たすと判定された場合、制御装置１００は、除湿運転を行う（ステップＳ１０３）。
【００４９】
一方、ステップＳ１０２において、上記式（１）を満たさないと判定された場合、制御装置１００は、冷房運転を行う（ステップＳ１０４）。
【００５０】
除湿運転または冷房運転が行われると、制御装置１００は、除湿運転停止操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ１０５）。除湿運転停止操作が行われていないと判定された場合、制御装置１００は、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４の処理を繰り返す。一方、除湿運転停止操作が行われたと判定された場合、制御装置１００は、運転を停止する。
【００５１】
このように、除湿運転開始操作が行われると、除湿運転停止操作が行われるまで、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４の処理が繰り返される。
【００５２】
図３に示すように、除湿運転可能な外気温度は、室内温度に応じて変動するため、外気温度および室内温度から除湿運転を行うか否かを判定することで、外気温度のみから除湿運転を行うか否かを判定した場合よりも除湿運転を十分に行うことができる。
【００５３】
また、上記式（１）を満たすか否かに基づいて、除湿運転を行うか否かを判定することで、除湿運転を行える範囲を正確に検出できる。このため、除湿運転を十分に行うことができる。
【００５４】
上記空気調和機では、除湿運転判定部１０１が、外気温度センサＴ２により検出された外気温度と、室内温度センサＴ５により検出された室内温度とに基づいて、除湿運転を行うか否かを判定しているが、これに限らない。例えば、外気温度が３２℃以下のときに除湿運転を行うか否かを判定してもよい。この場合、例えば、室内温度と設定温度との差に基づいて除湿運転を行うか否かを判定する場合に比べて、除湿運転を十分に行うことができる。
【００５５】
上記除湿運転判定部１０１では、上記式（１）による判定を行う前に、外気温度が３２℃以下であるか否かを判定しているが、これに限らない。外気温度および室内温度が、上記式（１）を満たすか否かのみで、除湿運転を行うか否かを判定するようにしてもよい。
【００５６】
上記空気調和機では、室内熱交換器１５を補助熱交換器１５ａおよび主熱交換器１５ｂで構成しているが、これに限らない。補助熱交換器および主熱交換器が一体に構成された室内熱交換器を用いてもよい。この場合、室内熱交換器の上流側に補助熱交換器１５ａに対応する部分が設けられ、下流側に主熱交換器に対応する部分が設けられる。
【００５７】
また、本発明は、上記除湿運転を行う空気調理器に限らず、他の方法で除湿運転を行う空気調和機にも適用できる。
【００５８】
上記実施形態および変形例で述べた構成要素は、適宜、組み合わせてもよく、また、適宜、選択、置換、あるいは、削除してもよいのは、勿論である。
【符号の説明】
【００５９】
１…室外機
２…室内機
１０…室外ファン
１１…圧縮機
１２…四路切換弁
１３…室外熱交換器
１４…電動膨張弁
１５…室内熱交換器
１５ａ…補助熱交換器
１５ｂ…主熱交換器
１６…アキュムレータ
２０…室内ファン
２１…閉鎖弁
２２…閉鎖弁
３０…表示部
１００…制御部
１０１…除湿運転判定部
ＲＣ…冷媒回路
Ｔ１…室外熱交換器温度センサ
Ｔ２…外気温度センサ
Ｔ３…蒸発温度センサ
Ｔ４…室内熱交換器温度センサ
Ｔ５…室内温度センサ
Ｈ…湿度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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