(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とが順に接続された主冷媒回路と、
前記圧縮機と前記凝縮器とを繋ぐ高圧ガス配管の途中から分岐し、開閉弁を介して前記膨張弁と前記蒸発器とを繋ぐ低圧ガス配管に接続されたホットガスデフロスト用バイパス回路とを備え、
空気を外部から取り込んで前記蒸発器および前記凝縮器を経由して再び外部に送り出す再熱除湿装置において、
前記圧縮機の吸入側に吸入圧力センサと吸入温度センサとを設け、
ホットガスデフロスト運転中に前記吸入圧力センサと前記吸入温度センサから圧力信号および温度信号を受けて、圧縮機吸入側での吸入過熱度を算出し、この算出吸入過熱度が予め定めた設定値以上のときは前記膨張弁の開度を大きくする開度調整を行い、この算出吸入過熱度が前記設定値よりも小さいときは前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行う吸入過熱度制御手段を備え、
前記吸入過熱度制御手段は、ホットガスデフロスト運転開始とともに前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行い、その後前記吸入圧力センサと前記吸入温度センサから圧力信号および温度信号を受けて前記吸入過熱度を算出し、この算出吸入過熱度が前記設定値よりも大きくなるに従って前記膨張弁の開度を大きくしていく開度調整を行うことを特徴とする再熱除湿装置。
【請求項２】
圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とが順に接続された主冷媒回路と、
前記圧縮機と前記凝縮器とを繋ぐ高圧ガス配管の途中から分岐し、開閉弁を介して前記膨張弁と前記蒸発器とを繋ぐ低圧ガス配管に接続されたホットガスデフロスト用バイパス回路とを備え、
空気を外部から取り込んで前記蒸発器および前記凝縮器を経由して再び外部に送り出す再熱除湿装置において、
前記圧縮機の吸入側に吸入温度センサを、前記蒸発器の入口に蒸発器入口温度センサをそれぞれ設け、
ホットガスデフロスト運転中に前記吸入温度センサと前記蒸発器入口温度センサから温度信号を受けて、圧縮機吸入側での吸入過熱度を算出し、この算出吸入過熱度が予め定めた設定値以上のときは前記膨張弁の開度を大きくする開度調整を行い、この算出吸入過熱度が前記設定値よりも小さいときは前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行う吸入過熱度制御手段を備え、
前記吸入過熱度制御手段は、ホットガスデフロスト運転開始とともに前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行い、その後前記吸入温度センサと前記蒸発器入口温度センサから温度信号を受けて前記吸入過熱度を算出し、この算出吸入過熱度が前記設定値よりも大きくなるに従って前記膨張弁の開度を大きくしていく開度調整を行うことを特徴とする再熱除湿装置。
【請求項３】
圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とが順に接続された主冷媒回路と、
前記圧縮機と前記凝縮器とを繋ぐ高圧ガス配管の途中から分岐し、開閉弁を介して前記膨張弁と前記蒸発器とを繋ぐ低圧ガス配管に接続されたホットガスデフロスト用バイパス回路とを備え、
空気を外部から取り込んで前記蒸発器および前記凝縮器を経由して再び外部に送り出す再熱除湿装置において、
前記圧縮機の吐出側に吐出圧力センサと吐出温度センサとを設け、
ホットガスデフロスト運転中に前記吐出圧力センサと前記吐出温度センサから圧力信号および温度信号を受けて、圧縮機吐出側での吐出過熱度を算出し、この算出吐出過熱度が予め定めた設定値以上のときは前記膨張弁の開度を大きくする開度調整を行い、この算出吐出過熱度が前記設定値よりも小さいときは前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行う吐出過熱度制御手段を備え、
前記吐出過熱度制御手段は、ホットガスデフロスト運転開始とともに前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行い、その後前記吐出圧力センサと前記吐出温度センサから圧力信号および温度信号を受けて前記吐出過熱度を算出し、この算出吐出過熱度が前記設定値よりも大きくなるに従って前記膨張弁の開度を大きくしていく開度調整を行うことを特徴とする再熱除湿装置。
【請求項４】
圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とが順に接続された主冷媒回路と、
前記圧縮機と前記凝縮器とを繋ぐ高圧ガス配管の途中から分岐し、開閉弁を介して前記膨張弁と前記蒸発器とを繋ぐ低圧ガス配管に接続されたホットガスデフロスト用バイパス回路とを備え、
空気を外部から取り込んで前記蒸発器および前記凝縮器を経由して再び外部に送り出す再熱除湿装置において、
ホットガスデフロスト運転開始とともに前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行い、所定時間経過後に前記圧縮機の吐出側に設けた吐出圧力センサから圧力信号を受けて、圧縮機吐出圧力が予め設定した値になるまで前記膨張弁の開度を大きくする開度調整を行う吐出圧力制御手段を設けたことを特徴とする再熱除湿装置。
【請求項５】
圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とが順に接続された主冷媒回路と、
前記圧縮機と前記凝縮器とを繋ぐ高圧ガス配管の途中から分岐し、開閉弁を介して前記膨張弁と前記蒸発器とを繋ぐ低圧ガス配管に接続されたホットガスデフロスト用バイパス回路とを備え、
空気を外部から取り込んで前記蒸発器および前記凝縮器を経由して再び外部に送り出す再熱除湿装置において、
ホットガスデフロスト運転開始とともに前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行い、所定時間経過後に前記圧縮機の吸入側に設けた吸入圧力センサから圧力信号を受けて、圧縮機吸入圧力が予め設定した値になるまで前記膨張弁の開度を大きくする開度調整を行う吸入圧力制御手段を設けたことを特徴とする再熱除湿装置。
【請求項６】
前記ホットガスデフロスト運転時、上記各制御手段は、前記圧縮機の吸入圧力信号を受け取り、該信号が冷媒の高圧カット値に応じて予め定めた設定値以上の場合には、前記膨張弁の開度を０とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の再熱除湿装置。
【請求項７】
前記ホットガスデフロスト運転時、上記各制御手段は、前記圧縮機の吐出圧力信号を受け取り、該信号が冷媒の高圧カット値に応じて予め定めた設定値以上の場合には、前記膨張弁の開度を０とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の再熱除湿装置。
【請求項８】
圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とが順に接続された主冷媒回路と、
前記圧縮機と前記凝縮器とを繋ぐ高圧ガス配管の途中から分岐し、開閉弁を介して前記膨張弁と前記蒸発器とを繋ぐ低圧ガス配管に接続されたホットガスデフロスト用バイパス回路と、
同じ空気温湿度空間内に前記蒸発器および前記凝縮器が設置されている空気調和装置において、
ホットガスデフロスト運転中に、前記圧縮機吸入側の吸入温度信号と、前記圧縮機の吸入側の吸入圧力信号または前記蒸発器の入口の蒸発器入口温度信号とを基に、圧縮機吸入側での吸入過熱度を算出し、この算出吸入過熱度が予め定めた設定値以上のときは前記膨張弁の開度を大きくする開度調整を行い、この算出吸入過熱度が前記設定値よりも小さいときは前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行う吸入過熱度制御手段、を備え、
前記吸入過熱度制御手段は、ホットガスデフロスト運転開始とともに前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行い、その後前記吸入過熱度を算出し、その算出吸入過熱度が前記設定値よりも大きくなるに従って前記膨張弁の開度を大きくしていく開度調整を行うことを特徴とする空気調和装置。
【請求項９】
圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とが順に接続された主冷媒回路と、
前記圧縮機と前記凝縮器とを繋ぐ高圧ガス配管の途中から分岐し、開閉弁を介して前記膨張弁と前記蒸発器とを繋ぐ低圧ガス配管に接続されたホットガスデフロスト用バイパス回路と、
同じ空気温湿度空間内に前記蒸発器および前記凝縮器が設置されている空気調和装置において、
ホットガスデフロスト運転中に、前記圧縮機吐出側の吐出圧力信号と吐出温度信号とを基に、圧縮機吐出側での吐出過熱度を算出し、この算出吐出過熱度が予め定めた設定値以上のときは前記膨張弁の開度を大きくする開度調整を行い、この算出吐出過熱度が前記設定値よりも小さいときは前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行う吐出過熱度制御手段、を備え、
前記吐出過熱度制御手段は、ホットガスデフロスト運転開始とともに前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行い、その後前記吐出過熱度を算出し、その算出吐出過熱度が前記設定値よりも大きくなるに従って前記膨張弁の開度を大きくしていく開度調整を行うことを特徴とする空気調和装置。
【請求項１０】
圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とが順に接続された主冷媒回路と、
前記圧縮機と前記凝縮器とを繋ぐ高圧ガス配管の途中から分岐し、開閉弁を介して前記膨張弁と前記蒸発器とを繋ぐ低圧ガス配管に接続されたホットガスデフロスト用バイパス回路と、
同じ空気温湿度空間内に前記蒸発器および前記凝縮器が設置されている空気調和装置において、
ホットガスデフロスト運転開始とともに前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行い、所定時間経過後に前記圧縮機の吐出側に設けた吐出圧力センサから圧力信号を受けて、圧縮機吐出圧力が予め設定した値になるまで前記膨張弁の開度を大きくする開度調整を行う吐出圧力制御手段を設けたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項１１】
圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とが順に接続された主冷媒回路と、
前記圧縮機と前記凝縮器とを繋ぐ高圧ガス配管の途中から分岐し、開閉弁を介して前記膨張弁と前記蒸発器とを繋ぐ低圧ガス配管に接続されたホットガスデフロスト用バイパス回路と、
同じ空気温湿度空間内に前記蒸発器および前記凝縮器が設置されている空気調和装置において、
ホットガスデフロスト運転開始とともに前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行い、所定時間経過後に前記圧縮機の吸入側に設けた吸入圧力センサから圧力信号を受けて、圧縮機吸入圧力が予め設定した値になるまで前記膨張弁の開度を大きくする開度調整を行う吸入圧力制御手段を設けた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】
この発明は、再熱除湿装置または空気調和装置に係り、デフロスト運転時における圧縮機の液バック防止技術、およびデフロスト運転中における冷媒量を適正に維持する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクルを利用した冷凍装置、再熱除湿装置または空気調和装置において、蒸発器に着霜した霜を溶かすデフロスト運転には、圧縮機から吐出された高圧の冷媒であるホットガスを蒸発器に流し、その熱を用いて蒸発器に着霜した霜を溶かすホットガスデフロスト方式が知られている。
【０００３】
従来より、圧縮機、凝縮器、温度式膨張弁、および蒸発器が順に接続された主冷媒回路と、圧縮機と凝縮器とを繋ぐ高圧ガス配管の途中から分岐し、ホットガスバイパス用電磁弁を介して、温度式膨張弁と蒸発器とを繋ぐ低圧ガス配管に接続されたホットガスデフロスト用バイパス回路とを有した冷凍装置が知られている。この種の冷凍装置は、さらに、凝縮器に外気を供給する凝縮器側送風機、蒸発器に室内空気を供給する蒸発器側送風機、蒸発器入口温度センサおよび吸入温度センサ、蒸発器入口温度センサと吸入温度センサからの温度信号を受けホットガスバイパス用電磁弁を制御する電磁弁制御装置を備えている。そして、冷却運転時には、圧縮機から吐出された冷媒は、凝縮器にて外気と熱交換することで凝縮し、温度式膨張弁で減圧され、蒸発器にて室内空気と熱交換することで蒸発し圧縮機に戻る循環動作を行う。
【０００４】
このような冷凍装置において、室内吸入空気の温度が低下して、約１５℃以下になると、蒸発器の表面温度が０℃以下になり、吸入空気中の水蒸気が霜となって蒸発器のフィンに着霜する。この霜の付着量が増大すると、フィンが目詰まりし冷却能力が減少する。
【０００５】
このため従来は、蒸発器入口温度センサによる温度信号が例えば設定温度−１５℃以下になったことで霜の増大を検知し、凝縮器側送風機および蒸発器側送風機を停止させ、電磁弁制御装置によりホットガスデフロスト用バイパス回路に設けたホットガスバイパス用電磁弁を開いて、圧縮機から吐出された冷媒を蒸発器に流し、蒸発器に生じた霜を融解するホットガスデフロスト運転を行うものがあった。
【０００６】
その場合、ホットガスデフロスト運転が進むにつれて圧縮機吸入温度が上昇し、吸入温度センサにより霜が融解したと判断する吸入温度、例えば１０℃という温度信号によりホットガスデフロスト運転を終了し、電磁弁制御装置によりホットガスバイパス用電磁弁を閉じ、凝縮器側送風機および蒸発器側送風機を運転して、再度冷却運転に移行する。
【０００７】
また、他の従来の冷凍装置には、圧縮機、凝縮器、液溜、膨張弁、蒸発器を冷媒配管で順次接続して主冷媒回路を構成し、圧縮機の吐出管と蒸発器の入口配管とを接続するホットガスバイパス回路を設け、分岐点に三方比例弁を設け、液ラインと吸入ラインとの間をインジェクションバイパス回路によりインジェクション電磁弁を介して接続したものがある。この構成において、デフロスト運転中、高圧センサＨＰＴまたは低圧センサＬＰＴにて検出される冷媒圧力値が下方設定値よりも低いときには、インジェクション電磁弁を開いて吸入ラインに冷媒を補充し、一方、冷媒圧力値が上方設定値よりも高くなると三方比例弁の開度を調節して、凝縮器用送風機を運転し、吐出ガス冷媒を主冷媒回路の凝縮器に逃がし、デフロスト運転中における冷媒量を調整しているものもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−３４７１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のような冷凍装置に対して、再熱除湿装置は室内ユニット内に凝縮器および蒸発器を設けることから、冷媒配管長が短く必要冷媒量の変動が小さいため、冷媒回路の簡素化を目的としアキュムレータを設けないことが多い。これよりホットガスデフロスト運転時における冷媒量を調整する際に、高圧センサまたは低圧センサにて検出される冷媒圧力値が下方設定値よりも低いとき、液ラインと吸入ラインとの間に設けたインジェクション電磁弁を開して吸入ラインに冷媒を補充すると、圧縮機吸入側に凝縮器にて凝縮された液冷媒が直接返ることより、圧縮機に湿った冷媒が吸入されるいわゆる液バックが発生するという問題があった。  
【００１０】
また、従来の再熱除湿装置において、ホットガスデフロスト運転中の冷媒量調整において検出される冷媒圧力値が上方設定値よりも高いときに、凝縮器側送風機のみを運転し、吐出冷媒を流すことによりホットガスデフロスト回路内の冷媒量を低下することは、再熱除湿装置が室内ユニット内に凝縮器および蒸発器を設けて同一の送風機を用いて風を供給することから、凝縮器側の送風機の単独運転ができないために上記の制御が行えず、これよりデフロスト運転中に高圧カットにより異常停止してしまうという問題があった。
【００１１】
さらに、凝縮器および蒸発器が室内外に別々に設けられた従来の冷凍装置において、例えば室外側に凝縮器を設け、圧縮機吸入圧力の低下に応じて蒸発器に冷媒を補充する場合、外気温度が高い条件下ではインジェクション回路は有効であるが、外気温度が低い条件下におけるデフロスト運転中において、凝縮器側または液溜内の圧力が吸入圧力より低くなり、ホットガスデフロスト回路内に冷媒を返すことができないという問題があった。
【００１２】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、簡素な構造により、また吸込空気温湿度によらず、蒸発器の着霜の融解状態に応じて必要な冷媒量をホットガスデフロスト回路に供給することでデフロストの能力を向上し、デフロスト時間の短縮を可能とする再熱除湿装置または空気調和装置を提供するものである。
また、デフロスト運転時の圧縮機の液バックを回避することができ、これによりアキュムレータが不要な再熱除湿装置または空気調和装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る再熱除湿装置は、圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とが順に接続された主冷媒回路と、前記圧縮機と前記凝縮器とを繋ぐ高圧ガス配管の途中から分岐し、開閉弁を介して前記膨張弁と前記蒸発器とを繋ぐ低圧ガス配管に接続されたホットガスデフロスト用バイパス回路とを備え、空気を外部から取り込んで前記蒸発器および前記凝縮器を経由して再び外部に送り出す再熱除湿装置において、前記圧縮機の吸入側に吸入圧力センサと吸入温度センサとを設け、ホットガスデフロスト運転中に前記吸入圧力センサと前記吸入温度センサから圧力信号および温度信号を受けて、圧縮機吸入側での吸入過熱度を算出し、この算出吸入過熱度が予め定めた設定値以上のときは前記膨張弁の開度を大きくする開度調整を行い、この算出吸入過熱度が前記設定値よりも小さいときは前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行う吸入過熱度制御手段を備え、前記吸入過熱度制御手段は、ホットガスデフロスト運転開始とともに前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行い、その後前記吸入圧力センサと前記吸入温度センサから圧力信号および温度信号を受けて前記吸入過熱度を算出し、この算出吸入過熱度が前記設定値よりも大きくなるに従って前記膨張弁の開度を大きくしていく開度調整を行う。
【００１４】
また、圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とが順に接続された主冷媒回路と、前記圧縮機と前記凝縮器とを繋ぐ高圧ガス配管の途中から分岐し、開閉弁を介して前記膨張弁と前記蒸発器とを繋ぐ低圧ガス配管に接続されたホットガスデフロスト用バイパス回路とを備え、空気を外部から取り込んで前記蒸発器および前記凝縮器を経由して再び外部に送り出す再熱除湿装置において、前記圧縮機の吸入側に吸入温度センサを、前記蒸発器の入口に蒸発器入口温度センサをそれぞれ設け、ホットガスデフロスト運転中に前記吸入温度センサと前記蒸発器入口温度センサから温度信号を受けて、圧縮機吸入側での吸入過熱度を算出し、この算出吸入過熱度が予め定めた設定値以上のときは前記膨張弁の開度を大きくする開度調整を行い、この算出吸入過熱度が前記設定値よりも小さいときは前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行う吸入過熱度制御手段を備え、前記吸入過熱度制御手段は、ホットガスデフロスト運転開始とともに前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行い、その後前記吸入温度センサと前記蒸発器入口温度センサから温度信号を受けて前記吸入過熱度を算出し、この算出吸入過熱度が前記設定値よりも大きくなるに従って前記膨張弁の開度を大きくしていく開度調整を行う。
【００１５】
さらに、圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とが順に接続された主冷媒回路と、前記圧縮機と前記凝縮器とを繋ぐ高圧ガス配管の途中から分岐し、開閉弁を介して前記膨張弁と前記蒸発器とを繋ぐ低圧ガス配管に接続されたホットガスデフロスト用バイパス回路とを備え、空気を外部から取り込んで前記蒸発器および前記凝縮器を経由して再び外部に送り出す再熱除湿装置において、前記圧縮機の吐出側に吐出圧力センサと吐出温度センサとを設け、ホットガスデフロスト運転中に前記吐出圧力センサと前記吐出温度センサから圧力信号および温度信号を受けて、圧縮機吐出側での吐出過熱度を算出し、この算出吐出過熱度が予め定めた設定値以上のときは前記膨張弁の開度を大きくする開度調整を行い、この算出吐出過熱度が前記設定値よりも小さいときは前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行う吐出過熱度制御手段を備え、前記吐出過熱度制御手段は、ホットガスデフロスト運転開始とともに前記膨張弁の開度を小さくする開度調整を行い、その後前記吐出圧力センサと前記吐出温度センサから圧力信号および温度信号を受けて前記吐出過熱度を算出し、この算出吐出過熱度が前記設定値よりも大きくなるに従って前記膨張弁の開度を大きくしていく開度調整を行う。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の再熱除湿装置は、上記のように実際の冷媒回路から得た圧力や温度の情報を基に算出した吸入過熱度または吐出過熱度により膨張弁の開度を調節するように構成したことで、以下のような効果を奏する。
ホットガスデフロストの進行中、吸込空気条件によらず、蒸発器の着霜の融解状態によって必要な冷媒量を算出して、冷媒量の調整を行うことができ、デフロスト能力の向上によりデフロスト時間の短縮ができる。
また、圧縮機への液バック防止も可能となって信頼性が向上し、アキュムレータの設置も不要となる。
さらに、ホットガスデフロスト回路内の冷媒量が過多になる前に、膨張弁を制御することで、デフロスト運転中の不意な高圧カットが防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る再熱除湿装置の冷媒回路及び制御系統図である。この再熱除湿装置は、吸入した冷媒を高圧状態に圧縮して吐出する圧縮機１９と、圧縮機１９から吐出された吐出ガス冷媒を凝縮、液化する凝縮器２０と、入力された電気信号に応じてオリフィスの開口度を自動調整できる膨張弁、例えば電子膨張弁２１と、液冷媒を蒸発させるための蒸発器２２とが順に接続された主冷媒回路を有する。
また、凝縮器２０と蒸発器２２とに風を供給する送風機２４を有する。さらに、圧縮機１９と凝縮器２０とを繋ぐ高圧ガス配管の途中から分岐し、開閉弁であるホットガスデフロスト用電磁弁２３を介して、電子膨張弁２１と蒸発器２２とを繋ぐ低圧ガス配管に接続されたホットガスデフロスト用バイパス回路２３Ａが設けられている。
また、蒸発器入口温度センサ２６、吸入温度センサ２７、吸入圧力センサ（ＬＰＴ）２８が設けられるとともに、蒸発器入口温度センサ２６および吸入温度センサ２７に接続されて、それらの信号を基にホットガスバイパス用電磁弁２３や送風機２４を制御する電磁弁制御装置１００が設けられている。
【００１８】
それらに加えて、吸入温度センサ２７の温度信号と吸入圧力センサ（ＬＰＴ）２８の圧力信号とから圧縮機１９の吸入過熱度を算出する吸入過熱度算出部１０２と、吸入過熱度算出部１０２からの吸入過熱度を受け、圧縮機１９の吸入過熱度が予め定めた設定値になるよう電子膨張弁２１の開度（電子膨張弁２１のオリフィスの開口度）を調整する膨張弁制御装置１０１を備える。なお、図１では、膨張弁制御装置１０１と吸入過熱度算出部１０２とは、吸入過熱度制御手段１１０としてまとめて表されている。
【００１９】
次に、図１に示した再熱除湿装置の動作について説明する。除湿運転時、圧縮機１９から吐出された高温高圧のガス状の冷媒は、凝縮器２０内で凝縮し、高温高圧の液状の冷媒となる。このとき冷媒から放出される熱は、送風機２４により吸い込まれた空気が凝縮器２０に施されたフィンの間を通過するときに、その空気を暖められるのに用いられる。そして、凝縮器２０を出た高温高圧の液体冷媒は、電子膨張弁２１で減圧されて常温低圧の気液二相冷媒となる。
【００２０】
再熱除湿装置は室内ユニット内に凝縮器２０と蒸発器２２とを設けることから、比較的配管長が短く必要冷媒量の変動が小さいことと、冷媒回路の簡素化を目的にアキュムレータを設けないことが多いため、除湿運転中においては、圧縮機１９への液バック防止を目的に、吸入過熱度による電子膨張弁２１の開度制御を行っている。ここでは、電子膨張弁２１は、吸入圧力センサ（ＬＰＴ）２８と吸入温度センサ２７の信号（情報）に基づいて算出される吸入過熱度が、予め定めた吸入過熱度（設定値）になるようにその開度が調整される。
【００２１】
電子膨張弁２１の下流には蒸発器２２が設けられており、常温低圧の気液二相冷媒はここで気化し、常温低圧のガス冷媒となる。このとき冷媒は周囲から熱を吸熱するため、送風機２４により吸い込まれた吸入空気は、蒸発器２２に施されたフィンの間を通過するときに冷却、除湿される。そして常温低圧のガス冷媒は圧縮機１９に送られて再び圧縮される循環動作を行う。
【００２２】
再熱除湿装置における空気の流れとしては、送風機２４で吸い込まれた吸入空気がまず蒸発器２２に施されたフィンの間を通過するときに冷却、除湿され、次いで凝縮器２０に施されたフィンの間を通過するときその空気が暖められ、相対湿度の低い空気となって室内空間に供給される。
【００２３】
上記のように動作する再熱除湿装置において、吸入空気の温度が低下して例えば約１５℃以下になると、圧縮機１９の吸入過熱度を増大させるべく、膨張弁制御装置１０１により、電子膨張弁２１の開度を閉じる方向（小さくする方向）に開度調整が行われる。これにより蒸発器２２の表面温度が０℃以下となり、吸入空気中の水蒸気が霜となって蒸発器２２に着霜する。この霜の付着量が増大するにつれ蒸発器２２のフィンが目詰まりして蒸発能力が低下し、吸入過熱度が更に低下していく。着霜が進行するに伴い、膨張弁制御装置１０１により更に電子膨張弁２１の開度を小さくする制御が働き、圧縮機１９の吸入圧力が徐々に低下し冷媒循環量が低下することにより、冷却能力が低下して除湿量が減少する。
【００２４】
そして、蒸発器２２における着霜量が所定量以上増大したと判断できるとき、例えば蒸発器入口温度センサ２６が予め設定した温度、例えば−１５℃以下を検出したとき、電磁弁制御装置１００により送風機２４を停止し、ホットガスバイパス用電磁弁２３を開き、ホットガスデフロスト用バイパス回路２３Ａを利用して、ホットガスデフロスト運転を開始する。
【００２５】
このときホットガスバイパス用電磁弁２３の口径は、圧縮機吐出圧力が上昇することによる高圧カットを回避可能に選定されており、電子膨張弁２１のオリフィスの径に比べ大きく設定していることから圧力損失が小さくなり、デフロスト開始とともに圧縮機１９の吸入圧力が上昇する。この吸入圧力上昇、および圧縮機１９から吐出された高温高圧のガス状の冷媒が蒸発器２２に着霜した霜と熱交換することで凝縮するため、吸入過熱度算出部１０２において、吸入温度センサ２７と吸入圧力センサ（ＬＰＴ）２８から算出される吸入過熱度が減少する。そして、その算出された吸入過熱度が予め定めた設定値よりも小さいときは、膨張弁制御装置１０１により電子膨張弁２１の開度を小さくする開度調整が行われる。
【００２６】
この制御によりホットガスバイパス用電磁弁２３を通過した高温高圧のガス冷媒と合流する冷媒量、つまり凝縮器２０にて凝縮されて電子膨張弁２１を通る気液二相の湿った冷媒量が減少する。このため、圧縮機吸入過熱度が増大し、デフロスト運転開始時における圧縮機１９への液バックが回避可能となる。
【００２７】
デフロスト運転が進むにつれて、蒸発器２２のフィン周りの霜が融解し熱伝達率が低下し、凝縮能力の低下に伴い吸入過熱度が上昇していく。従って、吸入過熱度算出部１０２において算出される吸入過熱度は上昇する。そして、その算出された吸入過熱度が予め定めた設定値以上になると、その吸入過熱度の上昇に応じて、膨張弁制御装置１０１により、電子膨張弁２１の開度を大きくしていく制御をする。これにより、デフロスト運転時の霜の融解に応じて必要な冷媒量をホットガスデフロスト用バイパス回路２３Ａに供給することができる。
【００２８】
なお、上記吸入過熱度の設定値として定める吸入過熱度（吸入温度センサの検出温度−吸入圧力センサの検出圧力の飽和温度）は、例えば５degとする。理論的には０degより大きければよいが、センサ誤差やセンサ時定数を考慮して５deg程度とするのが好ましい。
【００２９】
以上により、デフロスト運転における霜の融解に必要な最適な冷媒量を供給することが可能となり、冷媒循環量の上昇に伴いデフロスト能力が増大し、デフロスト運転時間の短縮が可能となる。またデフロスト運転中においても吸入過熱度を基に電子膨張弁２１の開度を調整するため、圧縮機１９への液バックが回避されるとともに、デフロスト運転中に発生する冷媒過多による高圧カットでの異常停止を防止することができる。
【００３０】
再熱除湿装置におけるデフロスト運転時の必要冷媒量は、デフロスト運転が進むにつれ増大するため、基本的には膨張弁制御装置１０１により電子膨張弁２１の開度を大きくする方向に制御が進む。
また、ホットガスバイパス用電磁弁２３の口径が小さく、膨張弁制御装置１０１の制御による冷媒量の増大により吐出圧力が上昇し、予め定めた高圧カット値により異常停止する問題を回避するためには次のようにする。すなわち、ホットガスバイパス用電磁弁２３の口径を適正冷媒量、つまり設定した吸入過熱度において吐出圧力が高圧カット値より低くなるように選定するか、圧縮機１９の吸入圧力センサまたは吐出圧力センサのどちらかを利用して、電子膨張弁２１の開度調整に際して以下のような上限設定値を設ける。
例えば、Ｒ４１０Ａ冷媒機種において、高圧カット値が4.15ＭＰａの場合、3.0ＭＰａ以上の圧縮機吐出圧力を検知した場合は、電子膨張弁２１の開度を閉じる（開度を０とする）制御を加える。また、Ｒ４１０Ａ冷媒機種において、高圧カット値が4.15ＭＰａの場合、1.0ＭＰａ以上の圧縮機吸入圧力を検知した場合は、電子膨張弁２１の開度を閉じる（開度を０とする）制御を加える。なお、上記の吐出圧力または吸入圧力の設定値は、デフロスト運転中およびデフロスト運転から除湿運転への切替時の高圧変動により、高圧カットがかからないよう決定されるものである。
このような制御により、不意なデフロスト運転中における高圧カットによる異常停止や、デフロスト運転から除湿運転切替り時に生じる圧力変動による高圧カットによる異常停止を避けることが可能となる。なお、この制御は後述する各実施の形態においても適用することができる。
【００３１】
デフロスト運転が進むにつれ圧縮機１９の吸入温度が上昇し、霜が融解したと判断できる圧縮機吸入温度、例えば１０℃の吸入温度センサ２７の温度信号を受けると、電磁弁制御装置１００によりホットガスバイパス用電磁弁２３が閉じられ、送風機２４を運転して、除湿運転に戻る。
【００３２】
なお、吸入圧力センサ（ＬＰＴ）２８の信号を利用する代わりに、蒸発器２２の入口温度センサ２６の温度信号を用いた制御も可能である。すなわち、蒸発器２２における圧力損失分を考慮して吸入過熱度を算出し、その算出された吸入過熱度が予め定めた設定値以上のときは電子膨張弁２１の開度を大きくする開度調整を行い、この算出吸入過熱度がその設定値よりも小さいときは電子膨張弁２１の開度を小さくする開度調整を行う吸入過熱度制御手段を備えてもよい。
この場合、吸入過熱度の設定値として定める吸入過熱度（吸入温度センサの検出温度−蒸発器入口温度センサの検出温度）は、例えば２degとする。
この制御によれば、ホットガスバイパス用電磁弁２３の開度制御も蒸発器入口温度センサ２６に基づいて行うことができるため、吸入圧力センサ（ＬＰＴ）２８が必要なくなりコストの削減が可能となる。
【００３３】
実施の形態２．
実施の形態１では、吸入過熱度に応じて電子膨張弁２１の開度を調整するようにしたものであるが、実施の形態２では、特にデフロスト開始直後に電子膨張弁２１の開度を小さくする開度調整を行い（開度を０とする場合も含む）、その後検出される吸入過熱度の上昇に応じて電子膨張弁２１の開度を大きくする開度調整を行う。以下、図１を基に実施の形態２を説明する。
【００３４】
ホットガスデフロスト運転時、電子膨張弁２１の開度が開の場合は、凝縮器２０において熱交換し液状となった冷媒が電子膨張弁２１を通り気液二相の湿った冷媒となる。そして、圧縮機１９から吐出されホットガスデフロスト用バイパス回路２３Ａを通った高温高圧のガス状の冷媒と合流することで湿った冷媒となって蒸発器２２に入り、蒸発器２２に着霜した霜と熱交換することで更に湿った冷媒となり、圧縮機１９に吸入される。このため、圧縮機１９に湿った冷媒が吸入されるいわゆる液バックが発生する問題がある。
【００３５】
また、ホットガスデフロスト運転中、電子膨張弁２１の開度調整は、吸入過熱度算出部１０２が吸入温度センサ２７の温度信号と、吸入圧力センサ（ＬＰＴ）２８の圧力信号または蒸発器入口温度センサ２６の温度信号とを受け、それらを基に吸入過熱度を算出し、その算出吸入過熱度を基に膨張弁制御装置１０１により開度調整される。
このためデフロスト開始時における急激な負荷変動時には、吸入温度センサ２７の感温筒部の検出の遅れが発生することにより追従できずに、デフロスト開始直後には膨張弁制御装置１０１による開度調整が追従するまで、液バックが発生する問題がある。
【００３６】
そこで、膨張弁制御装置１０１において、デフロスト運転開始直後から膨張弁制御装置１０１による電子膨張弁２１の開度調整が追従できるようになるまでの時間は、電子膨張弁２１の開度を小さくするように調整をする。例えば電子膨張弁２１の開度を０とする。その後、蒸発器２２に着霜した霜が融解するにつれて吸入過熱度が増大する。吸入過熱度が増大してそれが予め定めた設定値（実施の形態１で説明した各吸入過熱度の設定値と同じ）以上となった場合は、その吸入過熱度の増大に応じて電子膨張弁２１の開度を大きくしていくように制御する。これによりデフロスト運転開始時における圧縮機１９への液バック回避が可能となる。また、吸入過熱度の変化に伴って電子膨張弁２１を調整することにより、デフロスト運転時の霜の融解に応じた冷媒量をデフロスト回路に供給することができる。これによりデフロスト運転における霜の融解に応じた最適な冷媒量を供給することが可能となり、冷媒循環量が増大しデフロスト能力が向上して、デフロスト運転時間の短縮が可能となる。
【００３７】
この再熱除湿装置における空気の流れは、送風機２４で吸い込まれた吸入空気が、まず蒸発器２２を通過し、次いで凝縮器２０を通過する。このため、室内外に夫々に凝縮器および蒸発器が設けられる冷凍機器で起こる変動、例えば室外側に凝縮器があり外気が低いときに高圧が低下し、外気温度が高いときは高圧が上昇するといった変動は再熱除湿装置では起こらない。また、着霜量が増大するにつれ蒸発能力が低下し、吸入過熱度が減少するため、除湿運転中における吸入過熱度による電子膨張弁制御により、吸入過熱度を増大する目的で電子膨張弁２１の開度を小さくする制御が働き、その後蒸発器入口温度が予め設定した値になった時点で、電磁弁制御装置１００によりホットガスデフロスト運転に切替わる。
【００３８】
これによりホットガスデフロスト運転開始時における吸入圧力および吐出圧力は、吸込空気温湿度によらずほぼ一定であり、ホットガスデフロスト開始時における冷媒回路内の冷媒分布も室外温湿度によらずほぼ一定と考えられる。従って、従来の冷凍装置において発生していた、外気温度が低い条件下におけるデフロスト中に、凝縮器側または液溜内の圧力が吸入圧力より低くなり、ホットガスデフロスト回路内に冷媒を返すことができないという問題は解消される。
【００３９】
実施の形態３．
実施の形態１または２は、圧縮機１９の吸入過熱度を利用して電子膨張弁２１の開度を調整するようにしたものであるが、実施の形態３は、圧縮機１９の吐出過熱度を利用して電子膨張弁の開度を調整するようにしたものである。
図２はこの発明の実施の形態３に係る再熱除湿装置の冷媒回路、制御系統図である。図１の符号と同じ符号は図１で説明した物と同一物または相当物を表している。図２では、吐出温度センサ２５と、吐出圧力センサ（ＨＰＴ）２９とが設けられている。そして、吐出温度センサ２５の温度信号と吐出圧力センサ（ＨＰＴ）２９の圧力信号とから、圧縮機１９の吐出過熱度を算出する吐出過熱度算出部１０３と、吐出過熱度算出部１０３からの吐出過熱度を受け、圧縮機１９の吐出過熱度が予め定めた設定値になるよう電子膨張弁２１の開度を調整する膨張弁制御装置１０１とを備える。なお、膨張弁制御装置１０１と吐出過熱度算出部１０３とは、吐出過熱度制御手段１１１としてまとめて表されている。
【００４０】
液バックに対しある一定値以上の吐出過熱度の運転であれば品質に問題ない圧縮機においては、吐出過熱度に応じて電子膨張弁２１の開度を調整することも可能である。
前述したホットガスデフロスト運転と同様に、蒸発器２２における着霜量が増大したと判断できるとき、例えば蒸発器入口温度センサ２６が予め設定した温度、例えば−１５℃以下を検出したとき、電磁弁制御装置１００により送風機２４を止めるとともに、ホットガスバイパス用電磁弁２３を開く。これにより圧縮機１９から吐出された高温高圧のガス状の冷媒は、ホットガスデフロスト用バイパス回路２３Ａを経て蒸発器２２に入り、蒸発器２２に着霜した霜と熱交換することにより凝縮され、液・ガスの二相冷媒として圧縮機１９に吸入される。これに伴い、吐出過熱度算出部１０３において、吐出圧力センサ（ＨＰＴ）２９と吐出温度センサ２５から算出される吐出過熱度は減少する。算出された吐出過熱度が予め定めた設定値よりも小さいときは、膨張弁制御装置１０１により電子膨張弁２１の開度を小さくするように制御が働く。この制御により圧縮機吐出過熱度の低下が回避され、圧縮機１９への液バックによる故障が回避可能となる。
【００４１】
デフロスト運転が進むにつれ蒸発器２２における熱交換が低下することから、吐出過熱度算出部１０３で算出される吐出過熱度は上昇する。そして、算出された吐出過熱度が予め定めた設定値以上となると、その吐出過熱度の上昇に応じて電子膨張弁２１の開度を大きくしていく制御をすることにより、デフロスト運転時の霜の融解に応じた冷媒量をデフロスト回路に供給することができる。これによりデフロスト運転における霜の融解に応じた最適な冷媒量を供給することが可能となり、デフロスト能力が増大し、デフロスト運転時間の短縮が可能となる。また、吐出過熱度により制御することにより、圧縮機１９への液バックが回避され信頼性が向上する。
【００４２】
上記吐出過熱度の設定値として定める吐出過熱度（吐出温度センサの検出温度−吐出圧力センサの検出圧力の飽和温度）は、圧縮機の液バック耐久性能を考慮して定められるもので、例えば２５degとする。
【００４３】
なお、実施の形態２に準じた制御を行っても良い。すなわち、ホットガスデフロスト運転開始とともに電子膨張弁２１の開度を小さくするか０とする開度調整を行い、その後吐出過熱度を算出し、この算出吐出過熱度が上記設定値よりも大きくなるに従って、電子膨張弁２１の開度を大きくしていくようにしても良い。
【００４４】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では、圧縮機１９の吸入過熱度や吐出過熱度に応じて電子膨張弁２１の開度を調整することを説明したが、実施の形態４では、特に、デフロスト開始直後に電子膨張弁２１を閉じる調整を行い、所定時間経過後に検出される圧縮機の吸入圧力または吐出圧力に応じて電子膨張弁の開度を調整する態様を説明する。
【００４５】
図３は圧縮機１９の吐出圧力を基に電子膨張弁２１を制御する吐出圧力制御手段１１２を備えた再熱除湿装置の冷媒回路、制御系統図であり、図４は圧縮機１９の吸入圧力を基に電子膨張弁２１を制御する吸入圧力制御手段１１３を備えた再熱除湿装置の冷媒回路、制御系統図である。図３、図４において、図１および図２内の符号と同じ符号はそれらの図に示した物と同一物または相当物を表している。
なお、図３においては、膨張弁制御装置１０１と吐出圧力比較部１０４が、吐出圧力制御手段１１２としてまとめて表され、図４においては、膨張弁制御装置１０１と吸入圧力比較部１０５が、吸入圧力制御手段１１３としてまとめて表されている。
【００４６】
再熱除湿装置における空気の流れは、送風機２４で吸い込まれた吸入空気がまず蒸発器２２を通過し、次いで凝縮器２０を通過する。このため、室内外夫々に凝縮器および蒸発器および送風機が設けられる冷凍機器のように、室外側に凝縮器があって外気が低いときに高圧が低下し、外気温度が高いときは高圧が上昇するといった変動はない。
また、着霜量が増大するにつれ蒸発能力が低下し、吸入過熱度が減少するため、除湿運転中における吸入過熱度による電子膨張弁２１の制御により、吸入過熱度を増大する目的で電子膨張弁２１の開度を閉じる制御が働く。
【００４７】
これにより蒸発器２２への着霜量が増大したと判断できるとき、例えば蒸発器入口温度センサ２６による温度信号が、例えば設定温度である−１５℃以下になったとき、圧縮機吐出圧力および圧縮機吸入圧力は吸込空気温湿度による大きな差異はなく、従って、ホットガスデフロスト開始時におけるホットガスデフロスト用バイパス回路２３Ａ内の冷媒量も大きな差異がないといえる。
【００４８】
蒸発器入口温度センサ２６による温度信号により、蒸発器入口温度の予め設定した温度、例えば設定温度−１５℃以下が検知されたとき、電磁弁制御装置１００によりホットガスデフロスト用電磁弁２３が開き、送風機２４が停止する。これにより、圧縮機１９から吐出された高温高圧のガス冷媒が、ホットガスデフロスト用バイパス回路２３Ａを経て蒸発器２２に流れ、蒸発器２２に生じた霜を融解する。デフロスト開始時においては蒸発器２２に着霜した霜が固着しており熱伝達率が高く、霜が融解するに従い熱伝達率が低下するため、ある時間をかけて吸入過熱度が上昇した後、霜が融解し終わるまでは吸入過熱度はほぼ一定にて運転を行う。
【００４９】
これにより、吸入過熱度が予め定めた設定値まで上昇する間の時間（所定時間）は電子膨張弁２１の開度を小さくするか０にする制御を行う。そして、吸入過熱度が上記設定値以上になった後は、圧縮機１９へ液バックが生じないものとして予め設定した吸入圧力または吐出圧力となるよう、それぞれの比較部１０４または１０５で、圧縮機１９の吸入圧力または吐出圧力を対応する設定値と比較しながら、膨張弁制御装置１０１により電子膨張弁２１の開度を大きくする開度調整を行う。
【００５０】
具体的には、デフロスト運転開始後、ある目標の吸入過熱度（例えば５deg）に上昇するまでの時間（例えばデフロスト運転開始後３０秒間）は、電子膨張弁２１の開度を小さくする（例えば開度０とする）。その後、デフロスト運転を通して圧縮機１９の吸入過熱度または吐出過熱度が予め定めた設定値（例えば、吸入過熱度５deg若しくは吐出過熱度２５deg）以上になるように予め設定された圧力値（例えば、吸入圧力0.5Ｍｐａ若しくは吐出圧力1.5Ｍｐａ）になるまで、電子膨張弁２１の開度を大きくし、その設定圧力値以上では電子膨張弁２１の開度を小さくする（例えば開度０とする）。
これにより、デフロスト開始時における液バックが回避でき、またデフロスト運転中における冷媒不足を回避することができる。
【００５１】
実施の形態５．
図１〜図４に示した再熱除湿装置と同様の冷凍サイクルを適用した空気調和装置、特に蒸発器および凝縮器が同じ空気温湿度空間に置かれた空気調和装置においても、実施の形態１〜４に示したような膨張弁（自動制御可能な電子膨張弁など）制御を行うができる。そのように構成した空気調和装置は、ホットガスデフロスト進行中に、蒸発器の着霜の融解状態によって必要な冷媒量を供給可能となり、デフロスト時間の短縮ができるという効果を奏し、また液バックを防止することが可能になり信頼性が向上し、アキュムレータの廃止によるコスト改善が可能となる。
【００５２】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る再熱除湿装置や空気調和装置では、ホットガスデフロスト運転中に吸入過熱度、吐出過熱度、吸入圧力または吐出圧力により電子膨張弁の開度を調節するように構成し、ホットガスデフロストの進行中に、蒸発器の着霜の融解状態に応じて必要な冷媒量を算出し、冷媒量の調整を行う制御手段を設けたことで、デフロスト能力が向上し、デフロスト運転時間の短縮ができるという効果を奏する。
また、必要な冷媒量を算出し、冷媒量の調整を行う制御手段を設けたことで、デフロスト運転中に発生する高圧カットによる異常停止を防止するという効果を奏する。
さらに、圧縮機への液バックを防止するように電子膨張弁の開度を調節するように構成したので信頼性が向上し、アキュムレータの廃止が可能となりコスト削減という効果も得られる。
【００５３】
なお、上記各実施の形態で説明した吸入過熱度制御手段、吐出過熱度制御手段、吸入圧力制御手段および吐出圧力制御手段は、前述したような所定の制御動作がプログラムされたマイコンや各種装置から構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施の形態１、２に係る再熱除湿装置の冷媒回路図および制御系統図。
【図２】実施の形態３に係る再熱除湿装置の冷媒回路図および制御系統図。
【図３】実施の形態４に係る再熱除湿装置の冷媒回路図および制御系統図。
【図４】実施の形態４に係る別の再熱除湿装置の冷媒回路図および制御系統図。
【符号の説明】
【００５５】
１９  圧縮機、２０  凝縮器、２１  電子膨張弁、２２  蒸発器、２３  ホットガスバイパス用電磁弁、２３Ａ  ホットガスデフロスト用バイパス回路、２４  送風機、２５  吐出温度センサ、２６  蒸発器入口温度センサ、２７  吸入温度センサ、２８  吸入圧力センサ（ＬＰＴ）、２９  吐出圧力センサ（ＨＰＴ）、１００  電磁弁制御装置、１０１  膨張弁制御装置、１０２  吸入過熱度算出部、１０３  吐出過熱度算出部、１０４  吐出圧力比較部、１０５  吸入圧力比較部、１１０  吸入過熱度制御手段、１１１  吐出過熱度制御手段、１１２  吐出圧力制御手段、１１３  吸入圧力制御手段。
【図１】
0005100416.tif 000002
【図２】
0005100416.tif 000003
【図３】
0005100416.tif 000004
【図４】
0005100416.tif 000005