JP5240183B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、再熱除湿運転が可能な空気調和装置に関する。

凝縮機として機能する室外側熱交換器を備えた室外機と、蒸発機として機能する第１の室内側熱交換器を備えた室内機と、室外側熱交換器及び第１の室内側熱交換器との間で冷媒を循環させる圧縮機とを有する空気調和装置において、室内機に、再熱器として機能する第２の室内側熱交換器をさらに備え、第１の室内側熱交換器により冷却・除湿した空気を第２の室内側熱交換器により加熱することによって、温度を下げることなく湿度だけを下げた空気を室内機から吹き出すように構成された再熱除湿運転が可能な空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１記載の空気調和装置は、室内の温度を室内温度検出手段によって検出するとともに、この室内の温度と所定の設定温度との差を求め、この差に応じて室外側熱交換器通過後の膨張弁の開度や室外ファンの風量、圧縮機の運転周波数等を調節し、顕熱能力を制御して快適な除湿運転を可能にするものとされている。

特開２００２−８９９９８号公報

しかしながら、特許文献１の空気調和装置では、室内機から吹き出された空気の温度が室内の温度に反映されて、再度、室内温度検出手段によって検出されるまでに時間がかかり、そのために制御遅れが生じやすく、目標温度を中心に室内の温度が上下にハンチングして目標温度に安定するまでに時間がかかるという欠点がある。
また、特許文献１に記載の技術は、室内の温度調整のみに着目して制御を行っているので、室内の温度を所定の設定温度に調整することができても、室内の湿度を所定の設定湿度に調整するのは困難である。

したがって、本発明は、室内の温度を短時間で目標温度に安定させることができるとともに、室内の温度及び湿度の双方を適切に所定の目標値に調整することが可能な空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明の空気調和装置は、凝縮器として機能する室外側熱交換器と、蒸発器として機能する第１室内側熱交換器と、凝縮器として機能する第２室内側熱交換器と、これら各熱交換器を含む冷媒回路内で冷媒を循環させる圧縮機と、を備えており、前記第１室内側熱交換器と、前記第２室内側熱交換器とを備えた室内機の内部に室内の空気を吸い込み、当該空気を前記第１室内側熱交換器により冷却・除湿するとともに前記第２室内側熱交換器により加熱した後、前記室内機から吹き出すように構成された、再熱除湿運転が可能な空気調和装置であって、
前記第２室内側熱交換器への冷媒の流量を調整する流量調整機構と、
前記室内機への吸込空気の温度を検出する吸込温度センサと、
前記室内機への吸込空気の湿度を検出する吸込湿度センサと、
前記室内機からの吹出空気の温度を検出する吹出温度センサと、
前記吸込湿度センサにより検出される吸込空気の湿度を所定の目標値に調整するべく、前記圧縮機の運転周波数を制御して前記第１室内側熱交換器による除湿能力を調整する湿度制御部と、
前記吸込温度センサにより検出される吸込空気の温度と前記吹出温度センサにより検出される吹出空気の温度との差を所定の目標値に調整するべく、前記流量調整機構を制御して第２室内側熱交換器による再熱能力を調整する第１温度制御部と、
室内温度が所定の目標値と同じかそれより高いために前記第１温度制御部が前記流量調整機構による前記第２室内側熱交換器への冷媒流量を減少させるべき状態にあるにも関わらず、当該冷媒流量が下限に達していることによって当該冷媒流量を更に減少させることができない場合で、かつ室内湿度が所定の目標値と同じかそれよりも低いために前記湿度制御部が前記圧縮機の運転周波数を低下させるか又は維持するべき状態にある場合に、
前記第１温度制御部が前記流量調整機構により当該冷媒流量を増大させる制御を行う温度領域に室内の温度を低下させるように、前記圧縮機の運転周波数を維持するか又は上昇させる制御を行う第２温度制御部と、を備えていることを特徴とする。

本発明の空気調和装置によれば、第１室内側熱交換器による除湿能力を制御することによって、室内の湿度（吸込空気の湿度）を所定の目標値に調整し、第２室内側熱交換器による再熱能力を制御することによって、室内の温度（吸込空気の温度）を所定の目標値に調整する。したがって、室内の温度及び湿度の双方を所定の目標値に調整し、適切な恒温恒湿運転を行うことが可能となる。

また、室内の温度を制御するにあたり、吸込空気と吹出空気との温度差を所定の目標値に調整しているので、単に吸込空気の温度を室内の目標温度に調整する場合に比べて短時間で目標温度に安定させることができる。すなわち、吹出空気の温度を制御パラメータの一部として取り入れることによって、室内機の吹出口において検出した吹出空気の温度を即座に温度制御に反映させることができ、制御遅れやハンチングを防止することができる。

さらに、第２室内側熱交換器への冷媒の流量（流量調整機構による調整量）が下限に達し、それ以上、流量を減少させることができないような状況になった場合には、当該流量を増加させる制御が行われる温度領域に室内の温度を移行させるように圧縮機の運転周波数を制御する。これによって、温度の制御が不能な状態を回避し、恒温恒湿運転を維持することができる。

上記空気調和装置において、前記温度制御部は、吸込空気の温度と吹出空気の温度との差の目標値を、吸込空気の温度とその目標温度との偏差に基づいて更新する更新部を有していることが好ましい。

室内の温度（吸込空気の温度）とその目標温度とに偏差がある場合、室内の温度を目標温度に調整するためには、吸込空気の温度と吹出空気の温度との差の目標値も修正する必要がある。したがって、本発明の空気調和装置では、吸込空気の温度とその目標温度との偏差に基づいて、吸込空気の温度と吹出空気の温度との差の目標値を随時更新するように構成されており、これによって、室内の温度を適切に目標温度に調整することが可能となる。

上記空気調和装置において、前記冷媒回路は、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室外側熱交換器と前記第２室内側熱交換器とに分配して供給するとともに、前記室外側熱交換器と前記第２室内側熱交換器とを通過した冷媒を当該第１室内側熱交換器に供給する冷媒配管と、前記室外側熱交換器を通過した冷媒を膨張・減圧する第１膨張弁と、第２室内側熱交換器を通過した冷媒を膨張・減圧する第２膨張弁と、を備えており、前記第２膨張弁が、第２室内側熱交換器への流量を調整する流量調整機構を構成していることが好ましい。

この構成によれば、第１室内側熱交換器に供給される冷媒を膨張・減圧する第２膨張弁の開度を制御し、室外側熱交換器と第２室内側熱交換器とに対する冷媒の分配量を調整することによって、第２室内側熱交換器による除湿能力を制御することができる。

本発明によれば、室内の温度を短時間で目標温度に安定させることができるとともに、室内の温度及び湿度の双方を適切に所定の目標値に調整することができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路を示す構成図である。 空気調和装置による温度制御の手順を示すフローチャートである。 吸込空気と吹出空気の温度差の目標値を求める手順を示すフローチャートである。 吸込空気と吹出空気の温度差の目標値を更新する手順を示すフローチャートである。 空気調和装置による湿度制御の手順を示すフローチャートである。 圧縮機の動作マップである。 第２膨張弁の動作マップである。 室内の温度及び湿度に対する圧縮機及び第２膨張弁の動作の態様を示す説明図である。

〔空気調和装置１０の全体構成〕
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置１０を示す構成図である。本実施の形態の空気調和装置１０は、例えば食材や薬剤等の保管庫や製造工場等のように、室内の温度と湿度とが一定の状態に管理される環境下で使用されるものであり、そのため、室内の温度を一定の状態に保持しつつ湿度をも一定に保持する恒温恒湿運転が可能な装置とされている。

この空気調和装置１０は、室内機１２及び室外機１３を備えるとともに、この室外機１３と室内機１２の間に冷媒回路１４を備えている。冷媒回路１４は、室外機１３に備えられた室外側熱交換器１５及びレシーバ１６等と、室内機１２に備えられた圧縮機１７、第１室内側熱交換器１８、第２室内側熱交換器１９、第１膨張弁２０、及び第２膨張弁２１等と、以上の各機器を接続する冷媒配管２２と、を有している。

室外機１３及び室内機１２には、それぞれ室外ファン２３及び室内ファン２４が設けられている。また、室内機１２には、室内の空気を吸い込むための吸込口２５と、室内に空調後の空気を吹き出すための吹出口２６とが設けられている。吸込口２５には、室内機１２に吸い込まれた空気の温度を検出する吸込温度センサ２７と、湿度を検出する吸込湿度センサ２８とが設けられ、吹出口２６、特に室内ファン２４の吹出部近傍には、室内に吹き出す空気の温度を検出する吹出温度センサ２９が設けられている。

圧縮機１７は、インバータ制御等によって運転周波数（運転回転数）を調整可能な電動機を備えた可変容量型とされている。また、第１，第２膨張弁２０，２１は、流通する冷媒の流量（絞り量）を調整可能とするように、開度を変更することが可能な電子膨張弁とされている。室内機１２及び室外機１３に備えられた各機器は、ＣＰＵやメモリーを備えたマイクロコンピュータ等からなるコントローラ（制御手段）３０によって制御される。また、吸込温度センサ２７、吸込湿度センサ２８、及び吹出温度センサ２９の検出信号はコントローラ３０に入力され、後述する温度・湿度制御のために用いられる。なお、詳細な説明は後述するが、コントローラ３０は、室内の温度を制御する第１，第２温度制御部３１，３２としての機能、室内の湿度を制御する湿度制御部３３としての機能を有している。

〔冷媒配管２２の構成〕
冷媒配管２２は、圧縮機１７の吐出側と室外側熱交換器１５とを接続する第１配管３６と、室外側熱交換器１５と第１膨張弁２０とを接続するとともにレシーバ１６が設けられた第２配管３７と、第１膨張弁２０と第１室内側熱交換器１８とを接続する第３配管３８と、第１室内側熱交換器１８と圧縮機１７の吸込側とを接続する第４配管３９とを含む。また、本実施の形態では、第１配管３６と第３配管３８との間をバイパスする第５配管４０が設けられ、この第５配管４０に第２室内側熱交換器１９及び第２膨張弁２１が設けられている。第１配管３６及び第２配管３７は、室内機１２と室外機１３との間にわたって設けられ、室内機１２及び室外機１３における出入口部近傍に閉鎖弁４１を備えている。

〔空気調和装置１０の恒温恒湿運転（再熱除湿運転）〕
図１に示すように、圧縮機１７から吐出された高温高圧の冷媒は、第１配管３６及び第５配管４０を介して室外側熱交換器１５及び第２室内側熱交換器１９を通過した後、第１，第２膨張弁２０，２１で膨張・減圧され、第１室内側熱交換器１８を通過して圧縮機１７に戻る。この際、室外側熱交換器１５は凝縮器として機能し、第２室内側熱交換器１９は再熱器として機能し、第１室内側熱交換器１８は蒸発器として機能する。したがって、室内ファン２４によって吸込口２５から室内機１２に吸い込まれた空気は、第１室内側熱交換器１８によって冷却・除湿され、第２室内側熱交換器１９によって加熱（再熱）された後に吹出口２６から吹き出される。これにより、吹出空気の温度を下げることなく湿度のみを下げる再熱除湿運転が可能となり、室内の温度及び湿度を一定に保つことが可能となっている。

また、圧縮機１７の運転周波数を増大させると、第１室内側熱交換器１８による冷却・除湿能力が高められ、吹出空気の温度及び湿度を下げる方向に調整することができる。逆に、圧縮機１７の運転周波数を減少させると、第１室内側熱交換器１８による冷却・除湿能力が抑制され、吹出空気の温度及び湿度を上げる方向に調整することができる。

第２膨張弁２１は、冷媒を膨張・減圧する機能だけなく、室外側熱交換器１５及び第２室内側熱交換器１９へ流れる冷媒の流量（配分量）を調整する機能を有している。すなわち、第２膨張弁２１の開度を大きくすると、第２室内側熱交換器１９側への冷媒の流量が増加するとともに、室外側熱交換器１５への冷媒の流量が減少し、逆に、第２膨張弁２１の開度を小さくすると、第２室内側熱交換器１９側への冷媒の流量が減少するとともに、室外側熱交換器への冷媒の流量が増加する。したがって、第２膨張弁２１は、第２室内側熱交換器１９へ流れる冷媒の流量を調整する、本発明の流量調整機構を構成している。そして、第２膨張弁２１の開度を大きくすると、第２室内側熱交換器１９による空気の再熱能力が高まって吹出空気の温度が上昇する方向に調整され、逆に、第２膨張弁２１の開度を小さくすると、第２室内側熱交換器１９による空気の再熱能力が低下して吹出空気の温度が低下する方向に調整される。

なお、空気調和装置１０によって単に冷房運転を行うには、第２膨張弁２１を閉じることによって第５配管４０への冷媒の流れを絶ち、圧縮機１７から吐出された冷媒を室外側熱交換器１５のみへ流し、室内機１２において、第１室内側熱交換器１８により空気の冷却・除湿のみを行うようにすればよい。

〔空気調和装置１０による温度制御及び湿度制御〕
本実施の形態の空気調和装置１０は、室内の温度及び湿度が所定の設定値（目標温度及び目標湿度）に調整されるように、コントローラ３０によって室内機１２から吹き出す吹出空気の温度及び湿度の制御を行う。つまり、コントローラ３０は、室内の温度及び湿度を制御する温度制御部３１，３２及び湿度制御部３３としての機能を有している。室内の目標温度は、リモートコントローラ等を介してユーザーにより設定され、室内の目標湿度は、製造時に予め設定されるか、又は装置の設置時やメンテナンス時等に作業員等によって設定される。ただし、室内の目標湿度についてもユーザーが所望に設定できるようにしてもよい。

そして、本実施の形態の空気調和装置１０は、吹出空気の湿度（以下、「吹出湿度」ともいう）を調整するためにコントローラ３０によって圧縮機１７の運転周波数を制御するように構成されている。すなわち、圧縮機１７の運転周波数を制御することによって第１室内側熱交換器１８による除湿能力を制御し、室内機１２から吹き出す空気の湿度を調整する。

また、本実施の形態の空気調和装置１０は、吹出空気の温度（以下、「吹出温度」ともいう）を調整するためにコントローラ３０によって第２膨張弁２１の開度を制御するように構成されている。すなわち、第２膨張弁２１の開度を制御し、第２室内側熱交換器１９への冷媒の流量を調整することによって第２室内側熱交換器１９による空気の再熱能力を制御し、室内機１２から吹き出す空気の温度を調整する。

また、第２室内側熱交換器１９による空気の再熱能力の制御は、第１室内側熱交換器１８による空気の冷却能力の変化に応じても行われる。例えば、上述のように、室内の湿度を下げるために圧縮機１７の運転周波数を上昇させると、湿度だけでなく温度も低下してしまうが、吹出温度を維持する場合には、第２膨張弁２１の開度を大きくして第２室内側熱交換器１９の再熱能力を高めることで、低下した温度を同程度だけ上昇させるようにしている。

（圧縮機１７及び第２膨張弁２１の基本動作）
図６は、圧縮機１７の動作マップであり、図７は、第２膨張弁２１の動作マップである。上述したように、本実施の形態の空気調和装置１０は、吹出空気の湿度を圧縮機１７の運転周波数により制御し、吹出空気の温度を第２膨張弁２１の開度により制御する。図６及び図７は、所定の目標温度及び目標湿度を中心として、これよりも室内の温度及び湿度（吸込空気の温度及び湿度）が高い領域及び低い領域における圧縮機１７及び第２膨張弁２１の動作をまとめたものである。

圧縮機１７は、図６に示すように、室内の湿度が目標湿度である（又は目標湿度を含む所定範囲内にある）場合には運転周波数を維持し（図６の中段の欄参照）、室内の湿度が目標湿度よりも高い場合には運転周波数を上げる（ＵＰ）ことによって、吹出空気の湿度を下げる方向に働き（図６の上段の欄参照）、室内の湿度が目標湿度よりも低い場合には運転周波数を下げる（ＤＯＷＮ）ことによって、吹出空気の湿度を上げる方向に働く（図６の下段の欄参照）。

一方、第２膨張弁２１は、図７に示すように、室内の温度が目標温度よりも低い場合には、開度を大きくする（開）ことによって、吹出空気の温度を上げる方向に働き（図７の左端の欄参照）、室内の温度が目標温度よりも高い場合には、開度を小さくする（絞）ことによって吹出空気の温度を下げる方向に働く（図７の右端の欄参照）。

また、第２膨張弁２１は、室内の温度が目標温度であっても、湿度が目標湿度よりも高いか低い場合には、圧縮機１７の動作との兼ね合いで開度を大きくするか、小さくする動作を行う。すなわち、室内の湿度が目標湿度よりも高い場合には（図６及び図７の上段真ん中の欄参照）、圧縮機１７が運転周波数を上げて第１室内側熱交換器１８による冷却能力をも高めるので、その分、第２膨張弁２１の開度を大きくすることによって第２室内側熱交換器１９による再熱能力を高め、吹出温度の低下を防止する。

逆に、室内の湿度が目標湿度よりも低い場合には（図６及び図７の下段真ん中の欄参照）、圧縮機１７が運転周波数を下げて第１室内側熱交換器１８による冷却能力をも低下させるので、その分、第２膨張弁２１の開度を小さくすることによって第２室内側熱交換器１９による再熱能力を低下させ、吹出温度の上昇を抑制する。

なお、第２膨張弁２１は、室内の温度が目標温度よりも低くても室内の湿度が目標湿度よりも低い場合（図７の下段左端の欄参照）には、圧縮機１７による吹出空気の温度上昇との兼ね合いで開度を絞り、第２室内側熱交換器１９による再熱能力を抑制することがあり、室内の温度が目標温度よりも高くても室内の湿度が目標湿度よりも高い場合（図７の上段右端の欄参照）には、第２膨張弁２１は、圧縮機１７による吹出空気の温度低下との兼ね合いで開度を大きくし、第２室内側熱交換器１９による再熱能力を高めることがある。

以上の圧縮機１７及び第２膨張弁２１の動作により、室内の温度及び湿度の双方をそれぞれ適切に目標値に調整することができる。

また、圧縮機１７は、上記動作の例外として、図６に＊印を付した括弧書で示すように、室内の湿度が目標湿度であっても、室内の温度が目標温度よりも高ければ運転周波数を上昇させることがあり（図６の中段右端の欄参照）、室内の湿度が目標湿度よりも低くても、室内の温度が目標温度であるか目標温度よりも高ければ、運転周波数を維持又は上昇させることがある（図６の下段真ん中、右端の欄参照）。この例外的な運転について図８を参照して説明する。

（圧縮機１７の例外的動作）
図８は、室内の温度及び湿度に対する圧縮機１７及び第２膨張弁２１の動作の態様を示す説明図である。例えば、目標温度及び目標湿度が、図８に示す「設定値」とされている場合、室内の温度が設定値よりも高く、室内の湿度が設定値よりも低い領域（点Ａを含む領域）にある条件では、図６及び図７の動作マップに基づけば、圧縮機１７は運転周波数を下げ、第２膨張弁２１は開度を絞るはずである。しかしながら、このような条件下では、第２膨張弁２１の開度が既に最小限（下限）にまで絞られている場合があり、この場合、第２膨張弁２１によって吹出温度を制御することができなくなる。

そのため、本実施の形態では、室内の温度及び湿度が点Ａで示す領域にあり、且つ第２膨張弁２１の開度が最小限にまで絞られている場合には、圧縮機１７の運転周波数を下げるのではなく上昇させる。これにより、第１室内側熱交換器１８の冷却能力及び除湿能力を高め、室内の温度及び湿度を点Ｂの状態に移行させる。

点Ｂが含まれる領域では、室内の湿度は設定値よりも低いままであるが、室内の温度は設定値よりも低くなるので、図６及び図７の動作マップに示すように、圧縮機１７は運転周波数を下げ、第２膨張弁２１は開度を大きくすることによって室内の温度及び湿度を上げる方向に動作する。これにより、点Ｂの状態から設定値へ向けて温度及び湿度が制御される。

以上の動作によって、室内の温度及び湿度は次第に設定値に収束するようになり、前述の基本動作では制御することが困難な場合であっても、適切な温度制御を行うことが可能になる。

同様に、図６及び図７において、室内の温度が目標温度であり、室内の湿度が目標湿度よりも低い場合、本来は、第２膨張弁２１は開度を絞る方向に動作するはずであるが、それ以上開度を絞ることができない場合には、圧縮機１７は、運転周波数を下げるのではなく、運転周波数を維持する。また、室内の温度が目標温度よりも高く、室内の湿度が目標湿度である場合も、本来は、第２膨張弁２１は開度を絞る方向に動作するはずであるが、それ以上開度を絞ることができない場合には、圧縮機１７の運転周波数を下げるのではなく、運転周波数を上昇する。

〔温度制御方法及び湿度制御方法〕
次に、圧縮機１７及び第２膨張弁２１に対して上述のような動作を行わせるための、コントローラ３０による圧縮機１７及び第２膨張弁２１の制御方法について説明する。

（第１温度制御部３１による温度制御方法）
室内の温度を制御するにあたり、例えば、吸込空気の温度を検出し、その温度が目標温度に近づくように吹出空気の温度を調整した場合、この吹出空気の温度が室内の温度に反映されて、再度、吸込温度センサ２７によって検出されるまでに時間がかかり、制御遅れやハンチングが生じやすくなるという欠点がある。そのため、本実施の形態では以下のように室内の温度を目標温度に調整する。

例えば、室内の温度（吸込空気の温度）が目標温度に維持されている場合、吸込空気の温度と吹出空気の温度とは一定の関係、具体的には一定の温度差を保つはずである。したがって、本実施の形態の空気調和装置１０は、吸込空気と吹出空気との温度差を求め、この温度差が所定の目標値となるように吹出空気の温度を調整する。これにより、吹出空気の温度が吸込温度センサ２７によって検出されるのを待たずに、室内の温度を調整（維持）できることになる。

また、吸込空気の温度と目標温度とに差がある場合、この吸込空気の温度を目標温度に調整するためには、吸込空気と吹出空気との温度差の目標値を適宜変更していく必要がある。このため、本実施の形態では、吸込空気の温度と目標温度との差に基づいて目標値を更新し、適切な温度制御を継続して行うことができるようにしている。
以上の制御をフローチャート及び計算式を用いて説明する。

図２は、空気調和装置１０による温度制御の手順を示すフローチャートである。
空気調和装置１０のコントローラ３０は、まず、ステップＳ１１において、吸込空気と吹出空気の温度差の目標値を求める。ここで、吸込空気の温度をＴｈ１とし、吹出空気の温度をＴｈ２とすると、その温度差Ｔｆは次の式（１）で表すことができる。
Ｔｆ＝Ｔｈ１−Ｔｈ２ ・・・ （１）

温度差Ｔｆの目標値Ｔｈｓを求める手順を更に図３及び図４を参照して詳細に説明する。まず、図３のステップＳ２１において、空気調和装置１０が運転オフの状態では、目標値Ｔｆｓは０の状態にリセットされている。
そして、空気調和装置１０が運転オンの状態になり、圧縮機１７が作動していなければ（圧縮機オフ）、コントローラ３０は、目標値Ｔｆｓの値を０のまま保持する（ステップＳ２２）。

空気調和装置１０の運転オンと同時に圧縮機１７が作動している場合（圧縮機オン）は、目標値Ｔｆｓの初期値を以下の式（２）により求める（ステップＳ２３）。
Ｔｆｓ＝Ｔｈ１−Ｔｈ２ ・・・ （２）
すなわち、吸込温度センサ２７及び吹出温度センサ２９によって検出された吸込温度Ｔｈ１と吹出温度Ｔｈ２との差Ｔｆを、目標値Ｔｆｓと擬制する。

ステップＳ２２の状態から圧縮機１７が作動した場合、目標値Ｔｆｓの初期値は、そのまま０に維持される（ステップＳ２４）。また、圧縮機１７が作動状態から停止した場合にも、目標値Ｔｆｓの値は、そのまま維持される（ステップＳ２２）。
したがって、空気調和装置１０が運転を開始し圧縮機１７が作動した直後、コントローラ３０は、目標値Ｔｆｓの初期値として０又は式（２）で示される値を与えるための「起動制御」を行う。
そして、起動制御の後、コントローラ３０は、目標値Ｔｆｓを吸込温度Ｔｈ１と室内の目標温度との偏差ΔＴｒによって更新する「通常制御」を行う（ステップＳ２５）。

上述したように、吸込温度Ｔｈ１と吹出温度Ｔｈ２との温度差Ｔｆの目標値Ｔｆｓは、吸込温度Ｔｈ１が室内の目標温度に維持されている場合には一定の値をとるが、例えば、吸込温度Ｔｈ１が室内の目標温度よりも高い場合には、吸込温度Ｔｈ１がより低くなるように温度差Ｔｆを調整する必要がある。そのため、本実施の形態のコントローラ３０は、吸込温度Ｔｈ１と室内の目標温度との差ΔＴｒに基づいて目標値Ｔｆｓを随時更新する更新部４６（図１参照）としての機能を有している。

図４は、目標値Ｔｆｓを更新する手順を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ３１において、コントローラ３０は、吸込温度Ｔｈ１と、室内の目標温度Ｔｈ１ｓとの偏差ΔＴｒを次式（３）により求める。
ΔＴｒ＝Ｔｈ１−Ｔｈ１ｓ ・・・ （３）

ついで、ステップＳ３２において、コントローラ３０は、偏差ΔＴｒを用いて目標値Ｔｆｓを更新するための増分（ΔＴｆｓ）を次式（４）により求める。
ΔＴｆｓ＝Ａ₁×（ΔＴｒ−ΔＴｒ’）＋Ｂ₁×（ΔＴｒ＋ΔＴｒ’） ・・・（４）
ここで、Ａ₁，Ｂ₁は所定の係数（ゲイン）であり、ΔＴｒ’は、前回の演算で求められた偏差ΔＴｒの値である。なお、式（４）は、ΔＴｒとΔＴｒ’との偏差に基づいてＰＩ制御（比例制御）によりΔＴｆｓを求める式である。

ついで、ステップＳ３３において、コントローラ３０は、増分ΔＴｆｓを用いて次式（５）により目標値Ｔｆｓを更新する。
Ｔｆｓ＝ΔＴｆｓ＋Ｔｆｓ ・・・ （５）

図２に戻って、目標値Ｔｆｓが設定乃至更新されると、ステップＳ１２において、コントローラ３０は、第２膨張弁２１の開度ＥＶを演算により求める。
まず、次式（６）により温度差Ｔｆの値と、目標値Ｔｆｓとの偏差ｅ₁を求める。
ｅ₁＝Ｔｆ−Ｔｆｓ ・・・ （６）

次いで、式（７）により、第２膨張弁２１の開度の操作量ΔＥＶを求める。
ΔＥＶ＝Ａ₂×（ｅ₁−ｅ₁’）＋Ｂ₂×（ｅ₁＋ｅ₁’）＋ΔＥＶ’ ・・・ （７）
ただし、Ａ₂，Ｂ₂は所定の係数（ゲイン）、ｅ₁’は前回のｅ₁の値、ΔＥＶ’は前回の第２膨張弁２１の操作量である。なお、式（７）は、吸込温度Ｔｈ１及び吹出温度Ｔｈ１の温度差Ｔｆとその目標値Ｔｆｓとの偏差に基づいてＰＩ制御（比例制御）により操作量ΔＥＶを求めるものである。

そして、ステップＳ１２において、ΔＥＶを用いて次式（８）により第２膨張弁２１の開度ＥＶを求める。
ＥＶ＝ＥＶ’＋ΔＥＶ ・・・ （８）
ただし、ＥＶ’は、前回の第２膨張弁２１の開度である。

そして、ステップＳ１３により、コントローラ３０は、演算により求められた開度となるように第２膨張弁２１を動作制御する。

以上のように第２膨張弁２１の開度を制御することにより、吸込温度Ｔｈ１と吹出温度Ｔｈ２との温度差Ｔｆが所定の目標値Ｔｆｓとなるように第２室内側熱交換器１９の再熱能力が制御され、室内の温度を一定に保つ制御、すなわち恒温制御を行うことができる。

（湿度制御部３３による湿度制御の手順）
上述したように、室内の温度制御は第２膨張弁２１の開度の制御によって行われるが、湿度制御については、圧縮機１７の運転周波数を制御することによって行われる。
図５は、空気調和装置１０による湿度制御の手順を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ４１において、吸込湿度センサ２８の検出値（相対湿度）がコントローラ３０に入力され、現在の室内温度から絶対湿度（吸込絶対湿度）に変換される。また、予め設定されている目標湿度（相対湿度）は、室内の目標温度から目標絶対湿度に変換される。

ついで、ステップＳ４２において、圧縮機１７の制御量を演算により求める。
まず、コントローラ３０は、吸込絶対湿度Ｘと、目標絶対湿度Ｘｓとの偏差ΔＸｓを、次式（９）により求める。
ΔＸｓ＝Ｘ−Ｘｓ ・・・ （９）

ついで、コントローラ３０は、圧縮機１７の制御量ΔＦｋを次式（１０）（１１）により求める。
ΔＦｋ＝Ａ₃×（ｅ₂−ｅ₂’）＋Ｂ₃×（ｅ₂＋ｅ₂’）＋ΔＦｋ’ ・・・ （１０）
ｅ₂＝ａ×ΔＴｒ＋ｂ×ΔＸｓ ・・・ （１１）
ただし、Ａ₃，Ｂ₃は所定の係数（ゲイン）であり、ΔＦｋ’は前回のΔＦｋの値である。また、ｅ₂’は前回のｅ₂の値である。

式（１１）において、ａ、ｂは、所定の条件に応じて設定される係数である。ａ及びｂを設定する条件とは、第２膨張弁２１の開度が最小（略全閉）であり、かつΔＴｒ≧０、ΔＸｓ≦０を満たすか否かである。
この条件は、図６〜図８を参照して説明したように、圧縮機１７に例外的な動作を行わせる条件であり、室内の温度及び湿度が、図６及び図７の中段右端の欄、下段真ん中及び右端の欄の領域にあり、第２膨張弁２１を更に絞ることができない場合に相当する。この条件を満たす場合（例外動作の場合）、ａに所定の実数（ａ≠０）が入力されるとともに、ｂに０が入力され（ｂ＝０）、ｅ₂の値にはΔＴｒのみが反映される。すなわち、室内の湿度に関する要素ΔＸｓは反映されず、吸込空気の温度に関する要素ΔＴｒのみによって圧縮機１７の制御量ΔＦｋが求められる。

上記条件を満たさない場合（基本動作の場合）、ａに０が入力されるとともに（ａ＝０）、ｂに所定の実数（ｂ≠０）が入力され、ｅ₂の値にはΔＸｓのみが反映される。したがって、この場合は、室内の湿度に関する要素ΔＸｓのみによって圧縮機１７の制御量ΔＦｋが求められる。
そして、ステップＳ４３において、コントローラ３０は、メモリー内に記憶されている変換テーブルを参照して、式（１０）により求めた制御量ΔＦｋを圧縮機１７の運転周波数の調整量に変換し、圧縮機１７の運転周波数を調整する。これにより、室内の湿度が目標湿度に調整される。

また、上記条件を満たす場合、コントローラ３０は、第２温度制御部３２（図１参照）の機能により圧縮機１７の運転周波数を上昇又は維持させることによって室内の温度を所定の温度領域（図８において、点Ｂを含む領域）に調整する。すなわち、コントローラ３０は、室内の湿度ではなく専ら温度を調整するために圧縮機１７を制御する。

以上のように、コントローラ３０が圧縮機１７の動作（運転周波数）を制御することによって、吸込湿度Ｘが目標湿度Ｘｓとなるように、第１室内側熱交換器１８の除湿能力が制御され、室内の湿度を一定に保つ制御、すなわち、恒湿制御を行うことができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。
例えば、上記実施の形態の空気調和装置１０は、除湿運転及び冷房運転を行うものであったが、暖房運転をも行うように構成されていてもよい。この場合、冷媒の流れを反転させる四路切替弁や暖房用の膨張弁等を冷媒回路１４に加えればよい。

また、上記実施の形態では、圧縮機１７から吐出された冷媒を室外側熱交換器１５と第２室内側熱交換器１９とに分岐して供給していたが、圧縮機１７から吐出され、室外側熱交換器１５を通過した冷媒を第２室内側熱交換器１９に供給してもよい。

１０： 空気調和装置
１２： 室内機
１３： 室外機
１４： 冷媒回路
１５： 室外側熱交換器
１７： 圧縮機
１８： 第１室内側熱交換器
１９： 第２室内側熱交換器
２１： 第２膨張弁（流量調整機構）
２２： 冷媒配管
２５： 吸込口
２６： 吹出口
２７： 吸込温度センサ
２８： 吸込湿度センサ
２９： 吹出温度センサ
３０： コントローラ（制御手段）
３１： 第１温度制御部
３２： 第２温度制御部
３３： 湿度制御部
４６： 更新部

Claims (3)

1. 凝縮器として機能する室外側熱交換器（１５）と、蒸発器として機能する第１室内側熱交換器（１８）と、再熱器として機能する第２室内側熱交換器（１９）と、これら各熱交換器（１５，１８，１９）を含む冷媒回路（１４）内で冷媒を循環させる圧縮機（１７）と、を備えており、前記第１室内側熱交換器（１８）と、前記第２室内側熱交換器（１９）とを備えた室内機（１２）の内部に室内の空気を吸い込み、当該空気を前記第１室内側熱交換器（１８）により冷却・除湿するとともに前記第２室内側熱交換器（１９）により加熱した後、前記室内機（１２）から吹き出すように構成された、再熱除湿運転が可能な空気調和装置（１０）であって、
   前記第２室内側熱交換器（１９）への冷媒の流量を調整する流量調整機構（２１）と、
   前記室内機（１２）への吸込空気の温度を検出する吸込温度センサ（２７）と、
   前記室内機（１２）への吸込空気の湿度を検出する吸込湿度センサ（２８）と、
   前記室内機（１３）からの吹出空気の温度を検出する吹出温度センサ（２９）と、
   前記吸込湿度センサ（２８）により検出される吸込空気の湿度を所定の目標値に調整するべく、前記圧縮機（１７）の運転周波数を制御して前記第１室内側熱交換器（１８）による除湿能力を調整する湿度制御部（３３）と、
   前記吸込温度センサ（２７）により検出される吸込空気の温度と前記吹出温度センサ（２９）により検出される吹出空気の温度との差を所定の目標値に調整するべく、前記流量調整機構（２１）を制御して第２室内側熱交換器（１９）による再熱能力を調整する第１温度制御部（３１）と、
   室内温度が所定の目標値と同じかそれより高いために前記第１温度制御部（３１）が前記流量調整機構（２１）による前記第２室内側熱交換器（１９）への冷媒流量を減少させるべき状態にあるにも関わらず、当該冷媒流量が下限に達していることによって当該冷媒流量を更に減少させることができない場合で、かつ室内湿度が所定の目標値と同じかそれよりも低いために前記湿度制御部（３３）が前記圧縮機（１７）の運転周波数を低下させるか又は維持するべき状態にある場合に、
   前記第１温度制御部（３１）が前記流量調整機構（２１）により当該冷媒流量を増大させる制御を行う温度領域に室内の温度を低下させるように、前記圧縮機（１７）の運転周波数を維持するか又は上昇させる制御を行う第２温度制御部（３２）と、
   を備えていることを特徴とする空気調和装置。
2. 前記第１温度制御部（３３）は、吸込空気と吹出空気との温度差の目標値を、吸込空気の温度とその目標温度との偏差に基づいて更新する更新部（４６）を有している請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記冷媒回路（１４）は、前記圧縮機（１７）から吐出された冷媒を前記室外側熱交換器（１５）と前記第２室内側熱交換器（１９）とに分配して供給するとともに、前記室外側熱交換器（１５）と前記第２室内側熱交換器（１９）とを通過した冷媒を当該第１室内側熱交換器（１８）に供給する冷媒配管（３６，３７，４０）と、前記室外側熱交換器（１５）を通過した冷媒を膨張・減圧する第１膨張弁（２０）と、第２室内側熱交換器（１９）を通過した冷媒を膨張・減圧する第２膨張弁（２１）と、を備えており、前記第２膨張弁（２１）が、第２室内側熱交換器（１９）への流量を調整する流量調整機構を構成している請求項１又は２に記載の空気調和装置。

Images