(57)【要約】  本発明に係る冷凍サイクル装置（１００）は、圧縮機（１）と、第１熱交換器（２）と、第２熱交換器（４）と、第３熱交換器（６）と、第１膨張弁（３）と、第２膨張弁（７）と、流路切替部（５）とを備える。流路切替部（５）は、冷媒の循環流路を第１循環流路と第２循環流路（ＣＦ２）との間で切り替える。第１循環流路は、冷媒が圧縮機（１）、第１熱交換器（２）、第１膨張弁（３）、および第２熱交換器（４）の順に循環するように形成される。第２循環流路は、冷媒が圧縮機（１）、第３熱交換器（６）、第２膨張弁（７）、および第２熱交換器（４）の順に循環するように形成される。冷媒は、冷却運転において第１循環流路を循環し、除湿運転において第２循環流路を循環する。除湿運転は、第１モードおよび第２モードを有する。第２モードにおける第１膨張弁（３）の開度は、第１モードにおける第１膨張弁（３）の開度よりも大きい。
2020161837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却運転と除湿運転とを行なう冷凍サイクル装置であって、
圧縮機と、
第１空間に配置された第１熱交換器と、
第２空間に配置された第２熱交換器と、
前記第２空間に配置された第３熱交換器と、
第１膨張弁と、
第２膨張弁と、
冷媒の循環流路を第１循環流路と第２循環流路との間で切り替える流路切替部とを備え、
前記第１循環流路は、前記冷媒が前記圧縮機、前記第１熱交換器、前記第１膨張弁、および前記第２熱交換器の順に循環するように形成され、
前記第２循環流路は、前記冷媒が前記圧縮機、前記第３熱交換器、前記第２膨張弁、および前記第２熱交換器の順に循環するように形成され、
前記冷媒は、前記冷却運転において前記第１循環流路を循環し、前記除湿運転において前記第２循環流路を循環し、
前記除湿運転は、第１モードおよび第２モードを有し、
前記第２モードにおける前記第１膨張弁の開度は、前記第１モードにおける前記第１膨張弁の開度よりも大きい、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
制御装置をさらに備え、
前記流路切替部は、
前記圧縮機の吐出口および前記第１熱交換器の間に接続された第１弁と、
前記吐出口および前記第３熱交換器の間に接続された第２弁とを含み、
前記制御装置は、
前記冷却運転において前記第１膨張弁および前記第１弁を開放して前記第１膨張弁の開度を制御するとともに前記第２弁および前記第２膨張弁を閉止し、
前記第１モードにおいて前記第１膨張弁および前記第１弁を閉止するとともに、前記第２弁および前記第２膨張弁を開放して前記第２膨張弁の開度を制御し、
前記第２モードにおいて前記第１弁を閉止するとともに、前記第１膨張弁、前記第２弁、および前記第２膨張弁を開放して前記第１膨張弁の開度および前記第２膨張弁の開度を制御する、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記除湿運転が行なわれる場合、前記制御装置は、前記第２空間内の湿度が基準値よりも小さいとき前記第１モードを行ない、前記湿度が前記基準値よりも大きい場合、前記第２モードを行なう、請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記除湿運転における前記圧縮機の駆動周波数を前記冷却運転における前記圧縮機の駆動周波数よりも増加させる、請求項２または３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第２モードにおいて前記第３熱交換器を流れる前記冷媒の凝縮温度が第１基準温度よりも大きいという条件、あるいは前記圧縮機から吐出される前記冷媒の温度が第２基準温度よりも大きいという条件の少なくとも１つの条件が成立した場合、前記第１膨張弁を閉止する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記冷凍サイクル装置は、除湿機である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却運転と除湿運転とを行なう冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷却運転と除湿運転とを行なう冷凍サイクル装置が開示されている。たとえば、特開２０１１−１３３１７１号公報（特許文献１）には、冷房運転と除湿運転とを行なう空気調和装置が開示されている。当該空気調和装置によれば、室内機に含まれる蒸発器の除湿能力が制御されることによって室内空間の湿度を目標値に調整することができるとともに、室内機に含まれる再熱器の再熱能力が制御されることによって室内の温度を目標値に調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３３１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
室内空間と室外空間との温度差が大きくなると冷凍サイクル装置における冷媒分布が偏り、室内機に分布する冷媒量が室外機に分布する冷媒量よりも少なくなり得る。室内空間の除湿に使用可能な冷媒量が減少すると、室内空間の湿度によっては迅速な除湿が困難になり得る。【０００５】
特許文献１に開示されている空気調和装置においては、室内機に含まれる再熱器に流入する冷媒の流量と、室外機に含まれる凝縮器に流入する冷媒の流量とが調整されることにより、室内機に含まれる蒸発器の除湿能力が制御される。しかし、室外機と室内機との間の冷媒分布の制御については考慮されていない。【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、冷凍サイクル装置の除湿性能を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、冷却運転と除湿運転とを行なう。冷凍サイクル装置は、圧縮機と、第１熱交換器と、第２熱交換器と、第３熱交換器と、第１膨張弁と、第２膨張弁と、流路切替部とを備える。第１熱交換器は、第１空間に配置されている。第２熱交換器は、第２空間に配置されている。第３熱交換器は、第２空間に配置されている。流路切替部は、冷媒の循環流路を第１循環流路と第２循環流路との間で切り替える。第１循環流路は、冷媒が圧縮機、第１熱交換器、第１膨張弁、および第２熱交換器の順に循環するように形成される。第２循環流路は、冷媒が圧縮機、第３熱交換器、第２膨張弁、および第２熱交換器の順に循環するように形成される。冷媒は、冷却運転において第１循環流路を循環し、除湿運転において第２循環流路を循環する。除湿運転は、第１モードおよび第２モードを有する。第２モードにおける第１膨張弁の開度は、第１モードにおける第１膨張弁の開度よりも大きい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、第２モードにおける第１膨張弁の開度が第１モードにおける第１膨張弁の開度よりも大きいことにより、除湿性能を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る冷凍サイクル装置の一例である除湿機の構成および冷却運転における冷媒の流れを併せて示す機能ブロック図である。
【図２】除湿機の構成および除湿運転の通常モードにおける冷媒の流れを併せて示す機能ブロック図である。
【図３】除湿機の構成および除湿運転の急速モードにおける冷媒の流れを示す機能ブロック図である。
【図４】制御装置によって行なわれる除湿運転の開始処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】制御装置によって行なわれるおける急速モードの終了判定処理の流れ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】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さない。
【００１１】
図１は、実施の形態に係る冷凍サイクル装置の一例である除湿機１００の構成および冷却運転における冷媒の流れを併せて示す機能ブロック図である。図２は、除湿機１００の構成および除湿運転の通常モード（第１モード）における冷媒の流れを併せて示す機能ブロック図である。図１および図２においては、冷媒の主な流れを太線で強調している。後に説明する図３においても同様である。なお、実施の形態に係る冷凍サイクル装置は除湿機に限定されず、たとえば空気調和装置であってもよい。
【００１２】
図１に示されるように、除湿機１００は、室外機１１０と、室内機１２０とを備える。室外機１１０は、室外空間（第１空間）に配置されている。室外機１１０は、凝縮器２（第１熱交換器）を含む。室内機１２０は、室内空間（第２空間）に配置されている。室内機１２０は、圧縮機１と、膨張弁３（第１膨張弁）と、蒸発器４（第２熱交換器）と、流路切替部５と、再熱器６（第３熱交換器）と、膨張弁７（第２膨張弁）と、制御装置１０とを含む。
【００１３】
冷却運転においては、冷媒が圧縮機１、凝縮器２、膨張弁３、および蒸発器４の順に循環するように循環流路ＣＦ１（第１循環流路）が形成される。図２を参照しながら、除湿運転においては、冷媒が圧縮機１、再熱器６、膨張弁７、および蒸発器４の順に循環するように循環流路ＣＦ２（第２循環流路）が形成される。
【００１４】
流路切替部５は、開閉弁５１（第１弁）および開閉弁５２（第２弁）を含む。開閉弁５１は、圧縮機１の吐出口および凝縮器２の間に接続されている。開閉弁５２は、圧縮機１の吐出口および再熱器６の間に接続されている。
【００１５】
制御装置１０は、処理回路を含む。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）であってもよい。処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、たとえば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ(Field  Programmable  Gate  Array)、あるいはこれらを組み合わせたものが該当する。処理回路がＣＰＵの場合、制御装置１０の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアあるいはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。処理回路は、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行する。メモリには、不揮発性または揮発性の半導体メモリ（たとえばＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、あるいはＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read  Only  Memory））、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、あるいはＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）が含まれる。なお、ＣＰＵは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいはＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）とも呼ばれる。
【００１６】
図１を参照しながら、制御装置１０は、冷却運転において膨張弁３および開閉弁５１を開放するとともに開閉弁５２および膨張弁７を閉止し、循環流路ＣＦ１を形成する。制御装置１０は、冷却運転において圧縮機１に吸入される冷媒（あるいは蒸発器４から流出する冷媒）の過熱度が目標値となるように膨張弁３の開度を制御する（過熱度制御）。
【００１７】
図２を参照しながら、制御装置１０は、除湿運転の通常モードにおいて膨張弁３および開閉弁５１を閉止するとともに開閉弁５２および膨張弁７を開放し、循環流路ＣＦ２を形成する。制御装置１０は、除湿運転の通常モードにおいて圧縮機１に吸入される冷媒（あるいは蒸発器４から流出する冷媒）の過熱度が目標値となるように膨張弁７の開度を制御する（過熱度制御）。制御装置１０は、除湿運転における圧縮機１の駆動周波数ｆｃを冷却運転における圧縮機１の駆動周波数ｆｃよりも増加させて、圧縮機１が単位時間当たりに吐出する冷媒量を増加させる。除湿運転において再熱器６は凝縮器として機能するため、再熱器６から冷媒の凝縮熱が放出される。除湿運転において蒸発器４を通過する冷媒が室内空間の空気から気化熱を吸収して蒸発するため、蒸発器４周辺の空気中の水分が液化し易くなる。
【００１８】
室内空間と室外空間との温度差が大きくなると除湿機１００における冷媒分布が偏り、室内機１２０に分布する冷媒量が室外機１１０に分布する冷媒量よりも少なくなり得る。室内空間の除湿に使用可能な冷媒量が減少すると、室内空間の湿度によっては迅速な除湿が困難になり得る。
【００１９】
そこで除湿機１００においては、除湿運転において室内空間の湿度（相対湿度あるいは絶対湿度）が基準値Ｈｒよりも高い場合、除湿の必要性が高いとして、膨張弁３を開放し、凝縮器２の冷媒を室内機１２０に移動させる。除湿機１００によれば、室内空間の湿度に応じて除湿に使用可能な冷媒量が室外機１１０から充填されるため、除湿に要する時間を短縮することができる。なお、基準値Ｈｒは、実機実験あるいはシミュレーションによって適宜決定することができる。
【００２０】
図３は、除湿機１００の構成および除湿運転の急速モード（第２モード）における冷媒の流れを示す機能ブロック図である。図３に示されるように、制御装置１０は、除湿運転の急速モードにおいて、開閉弁５１を閉止するとともに、開閉弁５２、および膨張弁７を開放し、循環流路ＣＦ２を形成する。制御装置１０は、膨張弁３を開放して、凝縮器２の冷媒を室内機１２０に移動させる。制御装置１０は、除湿運転の急速モードにおいて、圧縮機１に吸入される冷媒（あるいは蒸発器４から流出する冷媒）の過熱度が目標値となるように膨張弁３の開度および膨張弁７の開度を制御する（過熱度制御）。
【００２１】
図４は、図１の制御装置１０によって行なわれる除湿運転の開始処理の流れを示すフローチャートである。図４に示される処理は、除湿機１００の統合的な処理を行なう不図示のメインルーチンから呼び出される。以下ではステップを単にＳと記載する。
【００２２】
図４に示されるように、制御装置１０は、Ｓ１０１において循環流路ＣＦ２を形成して処理をＳ１０２に進める。制御装置１０は、Ｓ１０２において駆動周波数ｆｃを増加させて処理をＳ１０３に進める。制御装置１０は、Ｓ１０３において室内空間の湿度が基準値Ｈｒよりも大きいか否かを判定する。室内空間の湿度が基準値Ｈｒ以下である場合（Ｓ１０３においてＮＯ）、制御装置１０は、メインルーチンに処理を返し、除湿運転の通常モードを開始する。室内空間の湿度が基準値Ｈｒより大きい場合（Ｓ１０３においてＹＥＳ）、制御装置１０は、処理をＳ１０４に進める。制御装置１０は、Ｓ１０４において膨張弁３を開放して処理をメインルーチンに返し、除湿運転の急速モードを開始する。なお、除湿運転における通常モードと急速モードとの切替は、ユーザによって選択されてもよい。
【００２３】
除湿運転の急速モードにおいては、凝縮器２から膨張弁３を介して蒸発器４に冷媒が充填され、冷媒分布が除湿運転の通常モードから変更される。制御装置１０は、再熱器６を流れる冷媒の凝縮温度Ｔｃが基準温度Ｔｒ１（第１基準温度）よりも大きいという条件、および圧縮機１から吐出される冷媒の吐出温度Ｔｄが基準温度Ｔｒ２（第２基準温度）よりも大きいという条件の少なくとも１つの条件が成立した場合、室内機１２０を循環する冷媒の量（循環冷媒量）が適量に達したとして、膨張弁３を閉止して凝縮器２から室内機１２０への冷媒の充填を終了し、除湿運転の運転モードを急速モードから通常モードに切り替える。なお、基準温度Ｔｒ１およびＴｒ２は、実機実験あるいはシミュレーションによって適宜決定することができる。
【００２４】
図５は、図３の制御装置１０によって行なわれるおける急速モードの終了判定処理の流れを示すフローチャートである。図５に示される処理は、急速モードの開始後、除湿機１００の統合的な処理を行なう不図示のメインルーチンによって一定時間間隔で呼び出される。
【００２５】
図５に示されるように、制御装置１０は、Ｓ１１１において凝縮温度Ｔｃが基準温度Ｔｒ１より大きいか否かを判定する。凝縮温度Ｔｃが基準温度Ｔｒ１より大きい場合（Ｓ１１１においてＹＥＳ）、制御装置１０は、処理をＳ１１２に進める。凝縮温度Ｔｃが基準温度Ｔｒ１以下である場合（Ｓ１１１においてＮＯ）、制御装置１０は、処理をＳ１１３に進める。
【００２６】
制御装置１０は、Ｓ１１３において吐出温度Ｔｄが基準温度Ｔｒ２よりも大きいか否かを判定する。吐出温度Ｔｄが基準温度Ｔｒ２以下である場合（Ｓ１１３においてＮＯ）、制御装置１０は、処理をメインルーチンに返し、急速モードを継続する。吐出温度Ｔｄが基準温度Ｔｒ２より大きい場合（Ｓ１１３においてＹＥＳ）、制御装置１０は、処理をＳ１１２に進める。制御装置１０は、Ｓ１１２において膨張弁３を閉止して処理をメインルーチンに返し、急速モードを終了して通常モードを再開する。
【００２７】
急速モードにおいて室内機１２０の循環冷媒量が通常モードの循環冷媒量より増加するため、再熱器６から流出する冷媒の過冷却度が増加する。冷凍効果（蒸発器４から流出する冷媒の比エンタルピと蒸発器４に流入する冷媒の比エンタルピとの差）が拡大するため、蒸発器４の除湿能力が向上する。その結果、室内空間の空気中の水分量が減少する。
【００２８】
また、室内機１２０の循環冷媒量の増加により圧縮機１から吐出される冷媒の圧力が上昇する。圧縮機入力（圧縮機１から吐出される冷媒の比エンタルピと圧縮機１に入力される冷媒の比エンタルピとの差）が増加するため、蒸発器４の冷却能力に対する再熱器６の再熱能力の比率が増加する。その結果、室内空間の乾球温度が上昇する。
【００２９】
除湿機１００によれば、除湿運転の急速モードにおいて室内空間の空気中の水分量を減少させることができるとともに室内空間の乾球温度を上昇させることができる。その結果室内空間の相対湿度を通常モードよりも速く目標湿度まで低下させることができる。
【００３０】
なお、除湿機１００においては流路切替部５が開閉弁５１および５２を含む構成について説明した。流路切替部は、除霜運転の急速モードにおいて室内機１２０から室外機１１０への冷媒の流出を遮断可能な構成であればどのような構成であってもよい。たとえば、流路切替部は、流路切替部５から開閉弁５２が除かれた構成でもよい。また、開閉弁５１および５２に替えて２つの膨張弁あるいは三方弁が用いられてもよい。
【００３１】
以上、実施の形態に係る冷凍サイクル装置によれば、除湿性能を改善することができる。
【００３２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３３】
１  圧縮機、２  凝縮器、３，７  膨張弁、４  蒸発器、５  流路切替部、６  再熱器、１０  制御装置、５１，５２  開閉弁、１００  除湿機、１１０  室外機、１２０  室内機、ＣＦ１，ＣＦ２  循環流路。
【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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【国際調査報告】
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2020161837.tif 000009
2020161837.tif 000010
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