JPH02298751A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は冷凍サイクルを利用した空気調和機に係り、特
に冷、房負荷が小さい場合でも確実に室温を低下させる
ことなく除湿運転を行うことができる空気調和機に関す
るものである。

（従来の技術） 一般に、第１０図に示すような冷凍サイクルを利用した
空気調和機が知られている。

図示するように、この冷凍サイクルは主に圧縮機ａ、室
外熱交換器ｂ、絞り器Ｃ１室内熱交換器ｄを順次冷媒配
管によって接続して構成されており、圧縮機ａ、室外熱
交換器す及び絞り器Ｃが室外ユニットｇに、室内熱交換
器ｄが室内ユニットｈにそれぞれ収納されて空気調和機
は構成されている。また、室内ユニットｈ内には室内空
気を室内熱交換器ｄにより熱交換させて吹き出すための
室内送風機Ｃが、室外ユニットｇ内には外気を室外熱交
換器すに熱交換させるための室外送風機ｆがそれぞれ設
けられている。

従って、この冷凍サイクルを流れる冷媒は圧縮Ｒａによ
って高温高圧ガスに圧縮されて室外熱交換器す内で高圧
凝縮液となり、絞り器Ｃを通って減圧されて室内熱交換
器ｄに入り、この室内熱交換器ｄ内で蒸発されて再び圧
縮機ａに戻ることになり、空気調和機の冷房運転時には
、室内空気が室内熱交換器ｄを通過することにより熱交
換されて冷却・除湿されることになる。

ところで、この空気調和機を利用して除湿運転する場合
には、主に以下の３種類の方法が採られている。

まず、第１の方法は第１０図の冷凍サイクルを具備した
空気調和機の冷房能力を低減して運転するものであって
、この冷房運転を間欠的に行って、あるいは圧縮機ａを
低容量運転させて、室内ユニットｈ内に設けられた室内
熱交換器ｄと室内空気との熱交換量を減じて除湿するも
のである。

また、第２の方法は第１１図に示すように、前述の除湿
方法を用いる空気調和機の室内ユニットｈ内に空気前１
品用の電気ヒータｉを設け、室内熱交換器ｄによって冷
却・除湿された室内空気を、この電気ヒータｉで加温し
て除湿するものである。

ｆｉ後に、第３の方法は第１２図に示すように、除湿回
路を付加したものであって、室内ユニットｈ内に室外熱
交換器すからの冷奴を絞り器Ｃ，室内熱交換器ｄと順次
流す通常の冷凍サイクルを構成する冷房回路の他に、室
外熱交換器すからの冷媒を室内ユニットｈ内に設けられ
た空気加温用凝縮器ｊを通過させた後、絞り器Ｃで冷媒
を減圧させて室内熱交換器ｄを通過させ、室内熱交換器
ｄによって熱交換されて除湿された室内空気を加温させ
る除湿回路を設けている。

そして、この空気調和機を用いて除湿運転する場合は、
冷奴切換弁ｋを開成し且つ冷奴切換弁ｊを閉成して除湿
回路を形成し、室内空気を室内ユニットｈ内の室内送風
機ｅによって室内熱交換器ｄと空気加温用凝縮器ｊとに
通過させることにより、室内空気は室内熱交換器ｄを通
過して低温・低湿となり、次いで空気加温用凝縮器ｊを
通過して加温され、低湿の空気となって室内に吹き出さ
れる。また冷房運転する場合は、冷媒切換弁ｋを閉成し
、Ｊを開成して冷房回路を形成し、室内空気を室内ユニ
ットｈ内の室内送風機ｅにより室内熱交換器ｄにのみ通
過させることにより室内空気は冷房されることになる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、従来の空気調和機にあっては、除湿運転の際
に次のような問題を生じていた。

まず、従来の第１の除湿方法を採用した場合には、圧縮
１ｉａを含む冷凍サイクル全体が冷房運転を前提として
設計されているため、冷房負荷の小さな除湿運転時に圧
縮１１１ａを間欠的あるいは低容量運転しても、冷凍サ
イクルの能力が大き過ぎ、充分な除湿を達成しようとす
ると室温が冷え過ぎ状態になるという問題があった。

また、第２の除湿方法を採用した場合には、空気調和機
の冷房能力に見合った加温能力を発揮するために大容量
の電気ヒータｌが必要となり、効率が悪く且つ室内ユニ
ットｈが大型化するという問題があった。

さらに、第３の除湿方法を採用した場合には、本格的な
除湿能力を発揮するが、室内ユニットｈ内に空気加温用
凝縮器ｊ、絞り器Ｃ及び冷媒切換弁に、Ｊが設けられる
ため、室内ユニットｈが大型化するという問題があった
。加えて、この絞り器Ｃ内で冷媒が急激に膨張するため
に生じる冷媒音や冷房運転と除湿運転とを切換えるなめ
に生じる冷媒切換弁に、Ｊ！の弁作動台が室内で発生し
易いという問題があった。

かくして、本発明は上記課題を有効に解決すべく創案さ
れたものであり、その目的は、冷凍サイクルを用いた空
気調和機の除湿運転の際に、冷房負荷が小さい場合でも
確実に室温を低下させることなく除湿が可能な空気調和
機を提供するものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するなめに本発明は、室外ユニット内に
設けられた圧縮機、室外熱交換器及び絞り器を通過した
冷媒を、室内ユニットに設けられた室内熱交換器に通過
させて室内空気と熱交換させる冷凍サイクルを有する空
気調和機において、室内空気の温度を検出する室温セン
サと予めｉ＆適室温を設定するための設定手段とを備え
、且つ除湿運転時に上記室温センサから得られる実際の
室温と上記設定手段によって予め設定された最適室温と
が等しくなるに追従して、上記圧縮機を低容量で運転す
ると共に、上記絞り器により上記室内熱交換器への冷媒
流址を制限するための制御器を備えたものである。

（作用） 空気調和機の除湿運転の際には、実際の室温と最適室温
とが等しくなるに追従して、圧縮機が低容量運転される
ため、冷凍サイクル中の冷媒循環量が減少して冷房能力
が低下する。他方、絞り器を通って室内熱交換器に流入
する冷媒も制限されるため、室内熱交換器内での冷媒蒸
発温度が低下して顕熱比が小さくなる。よって室温を低
下させることなく除湿機能を充分発揮できる。

〈実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

第１図は、本発明に係る空気調和機の第１実施例を示す
ものである。

図示するように、空気調和機１は、室外ユニット２内に
設けられた圧ｆｉ機３、室外熱交換器４及び絞り器５を
通過した冷媒を室内ユニット６内に設けられた室内熱交
換器７に通過させて室内空気と熱交換させる冷凍サイク
ルを有する。

そして、室内ユニット６には最適室温や空気調和機１の
運転モード（冷房・暖房・除湿・送風等）を設定するた
めの設定手段（図示省略）と、室内熱交換器７に流入す
る室内空気の温度つまり実際の室温を検出するための室
温センサ９とが設けられており、室外ユニット２内には
室内熱交換器７で熱交換された後の冷媒の加熱度を検出
する加熱度センサ１０と、この加熱度センサ１０に接続
され且つ設定手段（図示省略）の設定情報及び室温セン
サ９の検出出力に基づいて空気調和機１をシステム制御
する制御器１１とが設けられている。

制御器ＩＩは、予め設定手段（図示省略）に設定された
最適室温と室温センサ９の検出出力との差を判別するた
めの判別手段と、その判別手段に基づいて圧縮機３の容
量を制御するための圧縮機制御手段と、上記判別手段に
基づいて絞り器５の絞り開度を直接制御する絞り器制御
手段とをプログラム上に含まぜている。

ここに、上記圧縮機制御手段は第８図に示すように、空
気機調和機１の除湿運転に際して実際の室温′ｒが低下
する過程において、室温Ｔが最適室温ＴＳに対して所定
温度以上（Ａゾーン）であるときは圧ｍｆｉ３の容量を
最大容量まで所定時間毎に増加させるように、室温Ｔが
最適室温Ｔ３に対して所定範囲（Ｂゾーン）内にあると
きには圧縮ａ１３の容量を一定に維持させるように、室
ｍＴが最適室温Ｔｓを超えて（Ｃゾーン）低下したとき
には圧縮８１３の容量を最小容量まで所定時間毎に減少
させるように制御する。また、上記絞り器制御手段は第
９図に示すように、室温Ｔが低下する過程において、室
温Ｔが最適室温Ｔｓ以上（Ｄゾーン）であるときは冷媒
加熱度を一定にする絞り器５の絞り開度となるように、
室温Ｔが最適室温Ｔｓを超えて（Ｅゾーン）低下したと
きには絞り器５の絞り開度を一定に維持させるように、
室温Ｔが最適室温Ｔｓに対して所定温度以下（１”ゾー
ン）にあるときには絞り器５の絞り開度を所定時間毎に
減少するように制御する。

なお、１２は室内ユニット６の冷暖房切換えのための四
方切換弁、１３は外気を室外熱交換器４と熱交換させる
ため室外送風機、１４は室内空気を室内熱交換器７と熱
交換させるための室内送風機、１５は制御器１１からの
指令により圧縮機１３の能力を制御するための圧縮機モ
ータ回転数制御装置である。

次に、この第１実施例の作ｍについて説明する。

まず、設定手段（図示省略）により最適室温Ｔｓを設定
し、次いで運転モードを除湿に設定すると、制御器１１
によりｉｎ室温Ｔｓと室温センサ９の検出出力である実
際の室温Ｔとの差が判定され、その差が所定温度以上で
あれば、圧縮機３の容量が増加されると共に、冷媒加熱
度が一定に制御されて室内空気が冷却及び除湿される。

これに伴って室温Ｔが低下して最適室温Ｔ’ｓに所定温
度まで近づくと、圧ａ機３の容量が一定に維持され、そ
れでもなお、室温Ｔが低下して最適室温Ｔｓを超えると
、圧縮１１１３の容量が経時的に低下されて冷凍サイク
ルの冷奴循環量が減じられると共に、絞り器５の絞り開
度が一定に維持される。

そして、室温１゛がｌ１ｆｔ、ｌｉ！ｉ室温Ｔｓより所
定温度以下まで低下すると、絞ｒ）器５の絞り開度が直
接減少されて室内熱交換器７への冷媒流入量が制限され
、冷媒蒸発温度が低下される。

したがって、この第１実施例においては、空気調和機１
の除湿運転に際して室温Ｔを最適室温Ｔｓに一致すべく
圧縮機３の容量制御により冷房能力を低下させた後、絞
り器５の絞り開度制御により熱交換器７内の冷媒蒸発温
度を低下させるので、冷房負荷が小さい場合でも室温を
低下させることなく室内空気の除湿を行うことができ、
室内の快適性が向上する。

また、室内ユニット６内には、何ら加温用の構成、冷媒
弁機構及び絞り器を必要としないので、室内での冷媒音
や弁作動台が生じないと共に室内ユニット６の小型化を
維持できる。

第２図は、第１図で説明した空気調和機１の変形例を示
す。

この第２実施例は上記第１実施例の室内熱交換器７より
空気流路下流位置に電気ヒータ１６を付加し、これを圧
縮機３の低容量運転時にオンオフ制御して室内空気を加
温するものである。すなわち、空気調和ａｌの除湿運転
に際して上記第１実施例と同様に室温Ｔが低下して最適
室温Ｔｓより低くなると、室温１゛をＴｓに−・致さぜ
るべく電気ヒータ１６が制御器１１よりオンオフされ、
それでもなお、室温Ｔが低下すると、絞り器５の絞り開
度が減じられる。

従って、この第２実施例によれば、冷房負荷が極めて小
さいがあるいは零のときでも、確実に除湿が可能となる
。

第３図は、第２図で説明した空気調和Ｉｌｌの変形例を
示す。

この第３実施例は上記第２実施例の電気ヒータ１６より
さらに空気流路下流位置に、室内ユニット６からの吹出
し空気温度を検出する吹出温度センサ１７を付加し、こ
の吹出温度センサ１７の検出出力が室温センサ９の検出
出力よりも高くなるように電気ヒータ１６及び絞り器５
の制御を行うものである。

すなわち、空気調和機ｌの除湿運転時に上記第２実總例
と同様に、室温Ｔが低下してｆｉ適室温ＴＳより低くな
ると、吹出温度センサ１７で検出される室内ユニット６
からの吹出し空気温度が実際の室温Ｔよりも高くなるよ
うに、制御器１１により電気ヒータ１６のオンオフ制御
が行われ、次いで絞り器５の絞り開度制御が行われる。

従って、この第３実施例によれば、上記第２実總例の室
温制御における応答の緩慢性を解消し、迅速な応答が可
能となる。

第４図は、本発明に係る空気調和機の他の実施例を示す
ものである。

すなわち、この第４実施例においては図示するように、
空気調和機２１は、室外ユニット２２内に設けられた圧
ａ機２３、室外熱交換器２４及び絞り器２５を通過した
冷媒を室内ユニット２６内に設けられた可変容Ｉｋ型の
室内熱交換ユニット２７に通過させて室内空気と熱交換
させる冷凍サイクルを有する。

そして、室内ユニット２６には最適室温や空気調和８ｍ
２１の運転モード（冷房・暖房・除湿・送風等）を設定
するための設定手段（図示省略）と、室内熱交換ユニッ
ト２７に流入する室内空気の温度つまり実際の室温を検
出するための室温センサ２９とが設けられており、室外
ユニット２２内には室内熱交換ユニット２７で熱交換さ
れた後の冷媒の加熱度を検出し且つその加熱度を一定に
すべく絞り器２５の絞り開度を制御する加熱度センサ３
０と、設定手段（図示省略）の設定情報及び室温センサ
２９の検出出力に基づいて空気調和ｌｌ！１２１をシス
テム制御する制御器３１とが設けられている。

室内熱交換ユニット２７は第５図に示すように、互いに
等容量で並列的に形成された３つの冷媒経路を有する室
内熱交換器３２と、この室内熱交換器３２の２つの冷媒
経路の入口側にそれぞれ設けられて冷媒経路を開閉する
弁３３．３４とから構成されている。

また、制御器３１は、予め設定手段（図示省略）に設定
された最適室温と室温センサ２９の検出出力との差を判
別するだめの判別手段と、この゛１！ｊ別手段に基づい
て圧縮ａ２３の容量を制御するための圧縮機制御手段と
、上記判別手段に基づいて室内熱交換ユニット２７の容
量つまり室内熱交換器３２の冷媒経路を可変とすべく弁
３３．３４を開閉制御する室内熱交換ユニット制御手段
とを１０グラム上に含ませている。

ここに、上記圧ｆｉａ機制御手段は第８図に示すように
、空気機調和Ｉｔ２１の除湿運転に際して実際の室温Ｔ
が低下する過程において、室温Ｔが最適室温Ｔｓに対し
て所定温度以上（Ａゾーン）であるときは圧縮機２３の
容量を最大容量まで所定時間毎に増加させるように、室
温Ｔが最適室温Ｔｓに対して所定範囲（Ｂゾーン）内に
あるときには圧縮１ｆｉ２３の容量を一定に維持させる
ように、室温Ｔが′ｒＬ適室温′ｒＳを超えて（Ｃゾー
ン）低下したときには圧縮機２３の容量を鼓車容量まで
所定時間毎に減少させるように制御する。また、上記室
内熱交換ユニット制御手段は第９図に示すように、室温
Ｔが最適室温′ｒＳ以上（Ｄゾーン）であるときは室内
熱交換器３２の容量を所定時間毎に増加させるように、
室温Ｔが最適室温Ｔｓを超えて低下（Ｅゾーン）したと
きには室内熱交換器３２の容量を一定に維持させるよう
に、室温Ｔが最適室温Ｔｓに対して所定温度以下（Ｆゾ
ーン）にあるときには室内熱交換器３２の容量を所定時
間毎に減少させるように弁３３．３４を開閉制御する。

なお、３５は室内ユニット２６の冷暖房切換えのための
四方切換弁、３６は外気を室外熱交換器２４と熱交換さ
せるため室外送風機、３７は室内空気を室内熱交換器３
２と熱交換さぜるための室内送風機、３８は制御器３１
からの指令により圧縮機２３の能力を制御するための圧
縮機モータ回転数制御装置である。

次に、この第４実施例の作用について説明する。

まず、設定手段（図示省略）により最適室温Ｔ　ｓを設
定し、次いで運転モードを除湿に設定すると、制御器３
１により最適室温Ｔｓと室温センサ２９の検出出力であ
る実際の室温Ｔとの差が判定され、この差が所定温度以
上であれば、圧縮機２３の容量が増加されると共に、弁
３３．３４が順に１１＃１成されて室内熱交換器３２の
容量が増加され、室内空気が冷却及び除湿される。そし
て、室温Ｔが低下してＩ＆適室温Ｔｓに所定温度まで近
づくと、圧縮１！２３の容量が一定に維持され、それで
もなお、室温′ｒが低下して最適室温Ｔｓを超えると、
圧縮＠２３の容量が経時的に低下されて冷凍サイクルの
冷媒循環量が減じられると共に、弁３３．３４の開閉状
態が保持されて室内熱交換器３２の容量が保持される。

ここに、圧ａｌｌ！２３の低容量化に伴って絞り器２５
は冷媒加熱度を一定にすべく作動するため冷媒蒸発温度
が上昇して除湿機能を低下させようとするが、さらに、
室温Ｔが最適室温Ｔｓに対して所定温度以下まで低Ｆし
なとき、弁３３．３４が順に閉成されて室内熱交換器３
２の容量が低下されることにより、絞り器２５の絞り開
度が減じられることになり、室内熱交換器３２の熱交換
面積が減じられ且つ冷奴蒸発温度が低下されて除湿機能
が維持される。

したがって、この第４実施例においては、空気調和Ｒ２
１の除湿運転に際して室温′ｒを最適室温ＴＳに一致す
べく圧縮１ｉ１２３の容量制御により冷房能力を低下さ
せた後、室内熱交換器３２の容量制御により室内空気と
の熱交換量及び冷媒蒸発温度を低下させるので、冷房負
荷が小さい場合でも室温を低下させることなく室内空気
の除湿を行うことができ、室内の快適性が向上する。殊
に、この実施例は室内熱交換器３２が、その冷媒経路を
選択して容量を可変とするものであるので、スーパーヒ
ートどいった厄介な問題を生じることなく本格的な除湿
を行うことができる。

第６図は、第４図で説明した空気調和機２１の変形例を
示す。

この第５実施例は上記第４実施例の室内熱交換器３２よ
り空気流路下流位置に電気ヒータ３９を付加し、これを
圧［１２３の低容量運転時にオンオフ制御して室内空気
を加温するものである。

第７図は、第６図で説明した空気調和機２１の変形例を
示す。

この第６実施例は上記第５実施例の電気ヒータ３９より
さらに空気流路下流位置に、室内ユニット２６からの吹
出し空気温度を検出する吹出温度センサ４０を付加し、
この吹出温度センサ４０の検出出力が室温センサ２９の
検出出力よりも高くなるように電気ヒータ３９及び室外
熱交換器ユニット２７の制御を行うものである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、次のごとき優れた
効果を発揮する。

（１〕　　冷房負荷が小さい場合でも室温を冷え過ぎ状
態にすることなく連続的に除湿運転を行うことができ、
室内の快適性が向上する。

（２］　　室内ユニット内に電気ヒータのような加温装
置を付加しても小能力・小型のものですむ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す概略回路図、第２図
は本発明の第２実施例を示す概略回路図、第３図は本発
明の第３実施例を示す概略回路図、第４図は本発明の第
４実施例を示す概略回路図、第５図はその第４実施例の
要部拡大図、第６図は本発明の第５実施例を示す概略回
路図、第７図は本発明の第６実繕例を示す概略回路図、
第８図は圧縮機の容量制御方法を示す説明図、第９図は
絞り器の開度制御方法並びに室内熱交換器の容量制御方
法を示す説明図、第１０図、第１１図及び第１２図は従
来例を示す概略回路図である。 図中、１は空気調和機、２は室外ユニット、３は圧縮機
、４は室外熱交換器、５は絞り器、６は室内ユニット、
７は室内熱交換器、９は室温センサ、１１は制御器であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、室外ユニット内に設けられた圧縮機、室外熱交換器
   及び絞り器を通過した冷媒を、室内ユニットに設けられ
   た室内熱交換器に通過させて室内空気と熱交換させる冷
   凍サイクルを有する空気調和機において、室内空気の温
   度を検出する室温センサと予め最適室温を設定するため
   の設定手段とを備え、且つ除湿運転時に上記室温センサ
   から得られる実際の室温と上記設定手段によって予め設
   定された最適室温とが等しくなるに追従して、上記圧縮
   機を低容量で運転すると共に、上記絞り器により上記室
   内熱交換器への冷媒流量を制限するための制御器を備え
   たことを特徴とする空気調和機。