JP5435161B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
本発明はヒートポンプを利用して高温高湿な空間の空調を行う空調装置に関する。 The present invention relates to an air conditioner that performs air conditioning in a high-temperature and high-humidity space using a heat pump.
従来のヒートポンプを利用した浴室などの換気空調装置としては、ヒートポンプを室外機と室内機に分離し、室外機に設けた熱交換器において外気から吸熱(または放熱)を行い、室内機に設けた熱交換器において浴室の空気に放熱(または吸熱)することで浴室を空調するものがある(例えば特許文献1参照)。 As a ventilation air conditioner such as a bathroom using a conventional heat pump, the heat pump is separated into an outdoor unit and an indoor unit, and the heat exchanger provided in the outdoor unit absorbs heat (or radiates heat) from the outside air and is installed in the indoor unit. Some heat exchangers radiate (or absorb) heat in the bathroom air to air-condition the bathroom (see, for example, Patent Document 1).
以下、その換気空調装置について図5を参照しながら説明する。 Hereinafter, the ventilation air conditioner will be described with reference to FIG.
特許文献1に例示される換気空調装置は、浴室等の空調対象空間に設置された室内機101内に凝縮器102及び凝縮器102に空調対象空間の空気を供給する循環送風機103を備えると共に、屋外に設置された室外機104内に蒸発器105、蒸発器105に屋外の空気を供給する送風ファン106、冷媒を圧縮するための圧縮機107及び冷媒を減圧するための減圧機構としての膨張弁108を備え、圧縮機107、凝縮器102、膨張弁108、蒸発器105を順に接続するための冷媒回路109が設けられている。暖房運転時には圧縮機107により圧縮昇温された冷媒を凝縮器102に供給し循環送風機103により空調対象空間内の空気を凝縮器102に供給することで空調対象空気を昇温し、再び空調対象空間に吹出すことで空調対象室内を暖房する。この際、凝縮器102で冷却された冷媒は膨張弁108で減圧されることによりさらに温度を下げられて蒸発器105に送られる。蒸発器105では送風ファン106により供給された屋外の空気から吸熱を行い、冷媒の温度を上昇させ、冷媒は再び圧縮機107に戻ることで蒸発器105で吸収した屋外空気の熱を凝縮器102で放熱することで空調対象空間内に投入し暖房を実施している。
A ventilation air conditioner exemplified in
冷凍サイクルを浴室用の暖房乾燥機に利用する場合、エアコンなどの通常居室に冷凍サイクルを利用する場合と異なり、凝縮器及び蒸発器に吸い込まれる空気の温湿度が極端な高温や極端な高湿な状態となる場合がある。エアコンのような常温常湿に近い空気を利用して冷凍サイクルの運転を行う場合は圧縮機の吐出圧力の上限と吐出温度の上限はほぼ一致するように凝縮器や蒸発器等のサイズ、風量等を決定するが、常温常湿のみでなく、高温高湿な空気を吸い込んで冷凍サイクルを運転する場合は、条件により、吐出圧力と吐出温のどちらか一方のみが上限値に到達し、残る一方は許容範囲内で運転される場合がある。吐出温のみが上限値に到達する場合は温度センサー等で容易に検出することが可能だが、吐出圧力のみが上限値に到達する場合は吐出圧力を検知する必要があり、圧力センサーなどを設ける必要があるが、一般的に、圧力センサーは温度センサーに比べ高価で、センサー自体の寸法も大きく、浴室用暖房機のような小さな本体内に設置するのは非常に難しい。 When the refrigeration cycle is used for a heating / drying machine for a bathroom, unlike the case where the refrigeration cycle is used in a normal room such as an air conditioner, the temperature and humidity of the air sucked into the condenser and the evaporator is extremely high or extremely high. May be in a bad state. When operating the refrigeration cycle using air that is close to normal temperature and humidity, such as an air conditioner, the size and air volume of the condenser, evaporator, etc., so that the upper limit of the compressor discharge pressure and the upper limit of the discharge temperature are almost the same. However, when operating a refrigeration cycle that draws in high-temperature and high-humidity air in addition to room temperature and humidity, only one of discharge pressure and discharge temperature reaches the upper limit depending on the conditions, and remains. One may be operated within an acceptable range. When only the discharge temperature reaches the upper limit value, it can be easily detected with a temperature sensor, etc., but when only the discharge pressure reaches the upper limit value, it is necessary to detect the discharge pressure and it is necessary to install a pressure sensor etc. However, in general, a pressure sensor is more expensive than a temperature sensor, the size of the sensor itself is large, and it is very difficult to install in a small body such as a bathroom heater.
本発明は上記のような課題を解決するものであり、比較的安価で小型な検出手段で容易に圧縮機の吐出圧力を推定することが可能となり、推定した吐出圧力に基づき、冷凍サイクルにおける減圧量を制御することで冷暖房、乾燥能力を向上させることが可能となる空調装置を提供することを目的としている。 The present invention solves the above-described problems, makes it possible to easily estimate the discharge pressure of the compressor with a relatively inexpensive and small detection means, and to reduce the pressure in the refrigeration cycle based on the estimated discharge pressure. An object of the present invention is to provide an air conditioner capable of improving air conditioning and drying capacity by controlling the amount.
本発明の空調装置は上記目的を達成するために、圧縮機と、凝縮器と、減圧機構と、蒸発器と、凝縮器に空調対象空間の空気を送風する凝縮器用ファンと蒸発器に吸熱対象空気を送風するための蒸発器用ファンを用いた冷凍サイクルにより空調対象空間を空調する空調装置において、圧縮機への入力を検知し、検知した入力値を基に圧縮機の冷媒吐出圧力を推定し、圧縮機の吐出温度を検知する吐出温度検知手段と、蒸発器における冷媒の温度を検知する蒸発器温度検知手段をさらに設け、蒸発器、凝縮器の順に通風した空気を空調対象空間に供給する乾燥運転において、吐出圧力、吐出温度が上限圧力、上限温度以下の範囲で蒸発器温度がもっとも低くなるように減圧機構における減圧量を調整するようにしたものである。また、この手段により、蒸発器における結露量を増加させ、除湿効果を向上させることで被乾燥対象物の乾燥をより短時間で効率的に実施することができる。 In order to achieve the above object, the air conditioner according to the present invention has a compressor, a condenser, a decompression mechanism, an evaporator, a condenser fan that blows air in a space to be conditioned to the condenser, and an endothermic object to the evaporator. in the air conditioning apparatus for conditioning a space to be air-conditioned by the refrigeration cycle using the evaporator fan for blowing air, it detects the input to the compressor to estimate the refrigerant discharge pressure of the compressor based on the input value detected Further, a discharge temperature detecting means for detecting the discharge temperature of the compressor and an evaporator temperature detecting means for detecting the temperature of the refrigerant in the evaporator are further provided, and air that has been ventilated in the order of the evaporator and the condenser is supplied to the air-conditioning target space. In the drying operation, the depressurization amount in the depressurization mechanism is adjusted so that the evaporator temperature becomes the lowest when the discharge pressure and the discharge temperature are within the upper limit pressure and the upper limit temperature . Further, by this means, the amount of condensation in the evaporator is increased and the dehumidifying effect is improved, so that the object to be dried can be efficiently dried in a shorter time.
また、本発明が講じた第2の解決手段は、減圧機構の減圧量の調整により減圧機構における減圧量が最小となったにもかかわらず、吐出圧力が上限値を超えた場合に圧縮機の運転を停止するようにしたものである。 Further, the second solving means adopted by the present invention is that the compressor is operated when the discharge pressure exceeds the upper limit value even though the pressure reduction amount in the pressure reduction mechanism is minimized by adjusting the pressure reduction amount of the pressure reduction mechanism. The operation is stopped.
この手段により、空調対象空間内の温度が上昇し、減圧量を低下させても圧縮機の吐出圧力が上昇してしまい、圧縮機の仕様範囲を超えてしまう場合、圧縮機の運転を停止し、吐出圧力が仕様範囲を超えた状態で運転を行うのを防止することができる。 By this means, if the temperature in the air-conditioning target space rises and the discharge pressure of the compressor rises even if the amount of decompression is reduced, the compressor operation is stopped if it exceeds the compressor specification range. It is possible to prevent the operation in a state where the discharge pressure exceeds the specification range.
また、本発明が講じた第3の解決手段は、圧縮機の運転終了から所定の時間経過後に圧縮機の運転を自動で再開するようにしたものである。 The third solution provided by the present invention is to automatically restart the operation of the compressor after a predetermined time has elapsed since the end of the operation of the compressor.
この手段により、圧縮機の運転が停止した場合においても、一定時間が経過すると再度圧縮機が運転を行うため、空調対象空間の空調を効率よく行うことが可能となる。 By this means, even when the operation of the compressor is stopped, the compressor is operated again after a certain period of time, so that the air-conditioning target space can be efficiently air-conditioned.
また、本発明が講じた第4の解決手段は、乾燥運転時に圧縮機の停止、運転を所定の回数以上繰り返した場合に、空調対象空間の空気を屋外に排気する換気運転を実施するようにしたものである。 In addition, the fourth solution provided by the present invention is to perform a ventilation operation for exhausting the air in the air-conditioned space to the outside when the compressor is stopped and operated repeatedly for a predetermined number of times during the drying operation. It is a thing.
この手段により、空調対象空間内の温度が上昇し、冷凍サイクルを運転すると吐出圧力が上昇してしまうため、圧縮機の運転が行えず、空調対象空間内の除湿を行うことができなくなることに伴う被乾燥対象物の乾燥時間の長期化に対し、換気を実施することで空調対象空間内の温度を冷凍サイクルが運転できる程度まで低下させ、冷凍サイクルの運転による除湿を再開させることで被乾燥対象物の乾燥時間の短縮を図ることができる。 By this means, the temperature in the air-conditioning target space rises, and when the refrigeration cycle is operated, the discharge pressure rises. Therefore, the compressor cannot be operated, and the air-conditioning target space cannot be dehumidified. In response to the prolonged drying time of the object to be dried, ventilation reduces the temperature in the air-conditioning target space to such an extent that the refrigeration cycle can be operated, and the dehumidification by restarting the refrigeration cycle resumes drying. The drying time of the object can be shortened.
また、本発明が講じた第5の解決手段は、換気運転実施中に空調対象空間内の温度が所定の値を下回った場合に換気運転を終了するようにしたものである。 In addition, a fifth solution provided by the present invention is to end the ventilation operation when the temperature in the air-conditioning target space falls below a predetermined value during the ventilation operation.
この手段により、空調対象空間内が圧縮機を運転可能な温度に低下した際に自動的に圧縮機の運転を再開し、空調対象空間内の除湿を再開することが可能となり、被乾燥対象物を早期に乾燥させることができるようになる。 By this means, it becomes possible to automatically restart the compressor operation when the temperature of the air-conditioning target space decreases to a temperature at which the compressor can be operated, and to resume dehumidification in the air-conditioned target space. Can be dried at an early stage.
本発明によれば、比較的容易な検出手段を用いて圧縮機の吐出圧力を推定することが可能となり、それに伴い、常温常湿の空間だけでなく高温高湿など、一般居室とは違う環境で運転される場合においても圧縮機の運転状態を正確に把握することが可能となり、より効率のよい運転を実施することが可能となる。 According to the present invention, it becomes possible to estimate the discharge pressure of the compressor using a relatively easy detection means, and accordingly, an environment different from a general living room such as a high temperature and high humidity as well as a normal temperature and normal humidity space. Even in the case of operating with the compressor, it is possible to accurately grasp the operating state of the compressor, and it is possible to perform more efficient operation.
また、推定した吐出圧力を基に減圧機構における減圧量を制御することでより高い冷暖房及び除湿能力を発揮することが可能な換気空調装置を提供することが可能となる。 In addition, it is possible to provide a ventilation air conditioner capable of exhibiting higher air conditioning and dehumidifying capabilities by controlling the amount of pressure reduction in the pressure reducing mechanism based on the estimated discharge pressure.
本発明の請求項1記載の発明は、圧縮機と、凝縮器と、減圧機構と、蒸発器と、凝縮器に空調対象空間の空気を送風する凝縮器用ファンと蒸発器に吸熱対象空気を送風するための蒸発器用ファンを用いた冷凍サイクルにより空調対象空間を空調する空調装置において、圧縮機への入力を検知し、検知した入力値を基に圧縮機の冷媒吐出圧力を推定し、圧縮機の吐出温度を検知する吐出温度検知手段と、蒸発器における冷媒の温度を検知する蒸発器温度検知手段をさらに設け、蒸発器、凝縮器の順に通風した空気を空調対象空間に供給する乾燥運転において、吐出圧力、吐出温度が上限圧力、上限温度以下の範囲で蒸発器温度がもっとも低くなるように減圧機構における減圧量を調整するようにしたものであり、この手段により、圧縮機への入力は圧縮機からの吐出圧力に密接な関連があるため、圧縮機への入力値を元に圧縮機の吐出圧力を推定することが可能となる。また、蒸発器における結露量を増加させ、除湿効果を向上させることで被乾燥対象物の乾燥をより短時間で効率的に実施することができる。 According to the first aspect of the present invention, a compressor, a condenser, a decompression mechanism, an evaporator, a condenser fan that blows air in an air-conditioning target space to the condenser, and an endothermic air to the evaporator are blown. In an air conditioner that air-conditions a space to be air-conditioned by a refrigeration cycle using an evaporator fan, the compressor discharge is detected based on the detected input value, and the compressor In a drying operation in which discharge temperature detection means for detecting the discharge temperature of the refrigerant and evaporator temperature detection means for detecting the temperature of the refrigerant in the evaporator are further provided, and the air ventilated in the order of the evaporator and the condenser is supplied to the air-conditioning target space. , discharge pressure, discharge temperature is an upper limit pressure, which has to adjust the pressure reduction amount in the decompression mechanism so as evaporator temperature in the range of the upper limit temperature is lowest, this means, input to the compressor Since there is a close connection with the discharge pressure from the compressor, it is possible to estimate the discharge pressure of the compressor based on the input value to the compressor. Further, by increasing the amount of condensation in the evaporator and improving the dehumidifying effect, it is possible to efficiently dry the object to be dried in a shorter time.
また、減圧機構の減圧量の調整により減圧機構における減圧量が最小となったにもかかわらず、吐出圧力が上限値を超えた場合に圧縮機の運転を停止するようにしたものであり、空調対象空間内の温度が上昇し、減圧量を低下させても圧縮機の吐出圧力が上昇してしまい、圧縮機の仕様範囲を超えてしまう場合、圧縮機の運転を停止し、吐出圧力が仕様範囲を超えた状態で運転を行うのを防止することができる。 In addition, the compressor operation is stopped when the discharge pressure exceeds the upper limit even though the pressure reduction amount in the pressure reduction mechanism is minimized by adjusting the pressure reduction amount of the pressure reduction mechanism. If the temperature in the target space rises and the discharge pressure of the compressor rises even if the amount of decompression is reduced and exceeds the compressor specification range, the compressor operation is stopped and the discharge pressure is specified. It is possible to prevent operation in a state exceeding the range.
また、圧縮機の運転終了から所定の時間経過後に圧縮機の運転を自動で再開するようにしたものであり、圧縮機の運転が停止した場合においても、一定時間が経過すると再度圧縮機が運転を行うため、空調対象空間の空調を効率よく行うことが可能となる。 In addition, the compressor operation is automatically restarted after a predetermined time has elapsed from the end of the compressor operation. Even when the compressor operation is stopped, the compressor is operated again after a certain period of time. Therefore, the air conditioning target space can be efficiently air conditioned.
また、乾燥運転時に圧縮機の停止、運転を所定の回数以上繰り返した場合に、空調対象空間の空気を屋外に排気する換気運転を実施するようにしたものであり、空調対象空間内の温度が上昇し、冷凍サイクルを運転すると吐出圧力が上昇してしまうため、圧縮機の運転が行えず、空調対象空間内の除湿を行うことができなくなることに伴う被乾燥対象物の乾燥時間の長期化に対し、換気を実施することで空調対象空間内の温度を冷凍サイクルが運転できる程度まで低下させ、冷凍サイクルの運転による除湿を再開させることで被乾燥対象物の乾燥時間の短縮を図ることができる。 In addition, when the compressor is stopped and operated repeatedly for a predetermined number of times during the drying operation, a ventilation operation is performed to exhaust the air in the air-conditioning target space to the outside. When the refrigeration cycle rises and the discharge pressure rises, the compressor cannot be operated, and the drying time of the object to be dried becomes longer due to the inability to dehumidify the air-conditioned space On the other hand, it is possible to reduce the drying time of the object to be dried by reducing the temperature in the air-conditioning target space to such an extent that the refrigeration cycle can be operated by performing ventilation and restarting dehumidification by the operation of the refrigeration cycle. it can.
また、換気運転実施中に空調対象空間内の温度が所定の値を下回った場合に換気運転を終了するようにしたものであり、空調対象空間内が圧縮機を運転可能な温度に低下した際に自動的に圧縮機の運転を再開し、空調対象空間内の除湿を再開することが可能となり、被乾燥対象物を早期に乾燥させることができるようになる。 In addition, when the temperature in the air-conditioning target space falls below a predetermined value during the ventilation operation, the ventilation operation is terminated, and when the air-conditioning target space falls to a temperature at which the compressor can be operated. Thus, the operation of the compressor can be automatically restarted, the dehumidification in the air-conditioning target space can be restarted, and the object to be dried can be dried at an early stage.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における空調装置の一例として、換気機能を備えた空調装置が浴室に設置されている居住空間の見取り図である。図1において、屋内の居住空間1は、室内空間としてのリビング2、第一室内空間としての浴室3、第二室内空間としての脱衣室4あるいはトイレ5などに区画されており、浴室3の天井裏には、換気機能を備えた空調装置の本体6が設置されている。この本体6には、本体6と屋外を連通する第一排気ダクト7、脱衣室4の天井に開口した排気口としての第一排気口8と本体6を連通する第二排気ダクト9及びトイレ5の天井に開口した第二排気口10と本体6とを連通する第三排気ダクト11が接続されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a sketch of a living space where an air conditioner having a ventilation function is installed in a bathroom as an example of an air conditioner according to
また、本体6内部には換気ファン12が配設されており、屋外と本体6を連通する第一排気ダクト7は換気ファン12の吹出し側に接続され、脱衣室4と本体6を連通する第二排気ダクト9及びトイレ5と本体6を連通する第三排気ダクト11は換気ファン12の吸込側に接続されている。したがって、換気ファン12を運転すると、第一排気口8及び第二排気口10から第二排気ダクト9及び第三排気ダクト11を通じて脱衣室4及びトイレ5の空気が換気ファン12に吸い込まれ、第一排気ダクト7を通じて屋外に排気される。
In addition, a
そして、換気ファン12を連続運転すると屋内の居住空間1内が負圧になるため、室内空間としてのリビング2の屋外に面した壁に開口した給気口13から新鮮な外気が給気されて居住空間1が換気されることになる。この換気運転は建物の機密性が高い場合は連続して行う必要があるため(24時間換気)、換気ファン12は所定の換気量、例えば一時間で居住空間1の約半分の容積に相当する換気量を確保するように連続運転を行う。
When the
また、リビング2には部屋の温度をコントロールするための空調装置14が設置されており、夏場は冷房運転、冬場は暖房運転を行って室温を適正に保持している。したがって前述したように年間を通じて連続した換気運転を行っていると、リビングにおいては夏場は空調装置14による冷房、冬場は空調装置14による暖房を実施することで所定の温度範囲、例えば20℃から30℃にコントロールされた空気が脱衣室4のドア15およびトイレ5のドア15のガラリやアンダーカット部分を通じて第一排気口8および第二排気口10に吸い込まれ、換気機能を備えた空調装置の本体6を介して屋外に排出されることになる。
The
図2は、換気機能を備えた空調装置の風路構成の概略図で、図2(a)は、換気機能を備えた空調装置の本体6の内部を上から見た風路構成の概略図で、図2(b)は、換気機能を備えた空調装置の本体6を浴室3に取付けた際の内部を側面から見た風路構成の概略図、図3は、換気機能を備えた空調装置の冷媒回路図であり、図1、図2に示すように浴室3の天井裏に換気機能を備えた空調装置の本体6が設置されており、本体6の底部に浴室3の天井面に対して吸込口16および吹出口17を開口するとともに吸込口16に着脱自在に塵埃を捕捉するためのフィルター18を配設している。
FIG. 2 is a schematic diagram of an air path configuration of an air conditioner having a ventilation function, and FIG. 2A is a schematic diagram of an air path configuration of the inside of the
本体6内の第一風路19には浴室3内の空気を吸い込むための吸込口16、吸込口16から吸い込んだ浴室3内の空気を昇温するための凝縮器20、凝縮器20で昇温された空
気を浴室3に吹出すための吹出口17、吸込口16から浴室3内の空気を吸引し凝縮器20を介して吹出口17から再び浴室3内に循環送風するための循環ファン21が設けられており、風の流れを矢印で示すように吸込口16、凝縮器20、循環ファン21、吹出口17の順に循環送風することで浴室3内を暖房することができる。
In the
また、本体6内の第二風路22には第一排気ダクト7が本体6に接続される部分に第一排気口8及び第二排気口10から吸引された脱衣室4及びトイレ5内の空気を本体6内に通風するための第一換気口23、第一換気口23から吸い込んだ脱衣室4及びトイレ5内の空気から吸熱するための蒸発器24、蒸発器24で吸熱された空気を第三排気ダクト11に吹出すための換気吹出口25、第一換気口23から脱衣室4及びトイレ5内の空気を吸引し蒸発器24を介して換気吹出口25から屋外に排気するための換気ファン12が設けられており、風の流れを矢印で示すように第一換気口23、蒸発器24、換気ファン12、換気吹出口25の順に送風することで脱衣室4及びトイレ5内の空気から熱を吸熱した後、屋外に排気することで居住空間1内の換気を行うことができる。
Further, in the
また、本体6内部に、冷媒として例えば、HCFC系冷媒(分子中に塩素、水素、フッ素、炭素の各原子を含む)、HFC系冷媒(分子中に水素、炭素、フッ素の各原子を含む)、炭化水素、二酸化炭素等の自然冷媒などの何れかを充填した冷媒回路26を形設しており、この冷媒回路26中に、冷媒を圧縮する圧縮機27、供給空気と冷媒とを熱交換させる凝縮器20、冷媒を膨張させることで減圧させる減圧機構としての膨張弁28、供給空気と冷媒とを熱交換させる蒸発器24を介設している。圧縮機27の冷媒吐出口には冷媒の吐出温度を検知するための吐出温センサー29が設けられており、吐出温センサー29で検出された値は制御手段30で各アクチュエーターの動作制御に利用される。圧縮機27に供給される電力は制御手段30に設けられた電流センサー31にてその電流値を計測しながら供給される。
In addition, for example, an HCFC refrigerant (including chlorine, hydrogen, fluorine, and carbon atoms in the molecule) and an HFC refrigerant (including hydrogen, carbon, and fluorine atoms in the molecule) as the refrigerant in the
吸込口16には浴室3からの吸気を閉止するための第一の閉止機構としての第一ダンパ32が設けられており、第一ダンパ32を閉止することで浴室3からの空気の吸引を停止することができる。また、第一換気口23には脱衣室4及びトイレ5からの空気の吸引を閉止するための第三の閉止機構としての第二ダンパ33が設けられており、第二ダンパ33を閉止することで脱衣室4及びトイレ5からの空気の吸引を停止することができる。さらに、第二風路22内の蒸発器24より下流で換気ファン12より上流の第一風路19と隣接する部分には第二風路22と第一風路19を連通する除湿風路34が設けられており、除湿風路34内には第二風路22と第一風路19の連通を閉止するための除湿風路閉止手段としての除湿ダンパ35が設けられている。
The suction port 16 is provided with a
除湿風路34は第一風路19の吸込口16より下流で凝縮器20より上流の位置に連通されており、除湿ダンパ35開放時には第二風路22内の蒸発器24を通過後の空気が除湿風路34を介して第一風路19内の凝縮器20に通風されるようになっている。除湿ダンパ35閉止時には第一風路19及び第二風路22は隔絶されており、それぞれの風路内を流通する空気は混合されること無く通風される。第二風路22内の第一換気口23より下流で蒸発器24よりも上流の位置には浴室3内の空気を第二風路22内に導入するための第二の吸込口としての第二吸込口36が設けられており、第二吸込口36には第二吸込口36を閉止するための第二の閉止機構としての第三ダンパ37が設けられている。前述した各ダンパを各運転モードに応じて適宜開閉することで各運転モードに最適な風路に切替を行うことが可能となる。
The dehumidifying
次に換気機能を備えた空調装置の運転動作について説明する。表1は各運転パターンにおける各構成要素の動作状態を示す一覧表である。以下、それぞれの運転モードについて詳細に説明する。 Next, the operation of the air conditioner having a ventilation function will be described. Table 1 is a list showing the operating state of each component in each operation pattern. Hereinafter, each operation mode will be described in detail.
まず、暖房運転モードにおいては、第一ダンパ32、第二ダンパ33を開放し、第三ダンパ37、除湿ダンパ35を閉止した状態で運転を行う。この場合、吸込口16から吸引された浴室3内の空気は凝縮器20で昇温された後、循環ファン21で浴室3に循環送風され浴室3内を暖房する。第一換気口23から吸引された脱衣室4及びトイレ5内の空気は蒸発器24で吸熱され温度を下げられた状態で換気ファン12により屋外に排気される。蒸発器24により脱衣室4及びトイレ5内の空気から吸熱された熱は凝縮器20により浴室3内に供給されるため、居住空間1内で空調装置14等により空調された熱を換気により屋外に無駄に排出することなく浴室3内に回収することで効率よく暖房を行うことが可能となる。
First, in the heating operation mode, the
暖房運転時に圧縮機27に供給される電力は電流センサー31により供給される電流値を検出しながら圧縮機27に供給されている。また、膨張弁28における減圧量は制御手段30にてその開度を制御されており、開度を調整することで減圧量を変更させて冷凍サイクルの運転状態を最適な値に保つように制御されている。
The electric power supplied to the
減圧量の制御は、吐出温センサー29にて検出された吐出温、電流センサーにて検出された圧縮機供給電流、膨張弁28の開度から求められる圧縮機27の吐出圧力を基に行われる。通常、暖房運転時には、凝縮器20における冷媒温度がもっとも高くなる状態で運転することによって凝縮器20と熱交換を行う被暖房対象空気の温度を高くすることができるため、暖房能力が最も高くなる。一般的に、凝縮器20における冷媒温度を高くするためには膨張弁28における減圧量を大きくすることで冷媒の循環量を低減させ、吐出温度を上昇させる方法がとられる。ただし、膨張弁28における減圧量を大きくすると圧縮機27における冷媒の吸込温度も低下するため、ある特定の減圧量を境に逆に吐出温度が低下する状態となるため、吐出温センサー29にて検出された吐出温が大きくなる範囲内で減圧量を増加させ、吐出温度が低下した際には減圧量を減少させるように膨張弁28を動作させる。このように膨張弁28を動作させる中で、吐出温度が圧縮機27の使用範囲内で運転されているにもかかわらず、吐出圧力が使用上限圧を超えてしまう場合がある。例えば、浴室のように通常の居室等と違い、高温高湿な状態となる環境で使用する場合、凝縮器20や蒸発器24に供給される空気が高温高湿な状態となり、凝縮器20と蒸発器24における熱収支のバランスが変化し、吐出圧力の上昇が大きくなる状態が発生する。
The amount of pressure reduction is controlled based on the discharge temperature detected by the
このような状態の場合、吐出温度が上限値に到達しない場合でも膨張弁28の減圧量を低下させ、吐出圧力を低下させる必要がある。
In such a state, even when the discharge temperature does not reach the upper limit value, it is necessary to reduce the pressure reduction amount of the
吐出圧力の検出においては、図4(a)に示すように、圧縮機27に供給される電力の電流値(X)と吐出圧力(Y)の間に特定の状態で比例関係(Y=AX)が存在するため、この関係を用いて吐出圧力の推定を行う(下記関係式参照)。電流センサー31により検出された圧縮機27への供給電流を基に供給電流と吐出圧力の関係式より算出する。この関係式においては、事前に取得した試験結果等を基に係数を決定するが、電流値と吐出圧力の関係は吐出温度、膨張弁28における減圧量、凝縮器20に供給される空気の温度に影響を受ける。そこで、吐出圧力を推定するための関係式には前述の吐出温度、減圧量の関数である膨張弁開度、凝縮器20に供給される空気の温度をパラメータとして含め、事前に行った試験により下記に示す関係式の定数を決定する。図4(a)に示すグラフは、吐出温度(例えば80℃程度)、膨張弁の開度(例えば0−540の間で開閉可能な弁の開度を100の開度にした状態)、吸込空気温度(例えば35℃程度)を一定とした場合の圧縮機供給電流値と吐出圧力の関係を示すグラフであるが、この関係式は凝縮器20や蒸発器24のサイズやその他の構成の差異によって得られる定数(下記関係式におけるA〜Cの値)が変化する。このため、事前に実験的にこれらの定数の値を求め、関係式を求めておく必要がある。得られた関係式に運転中におけるそれぞれのパラメータの値を用いることで圧縮機の吐出圧力を推定することが可能となる。
関係式:Y=aX
Y:吐出圧力
X:圧縮機供給電流値
a:定数
a=AX1+BX2+CX3
A〜C:定数
X1:吐出温度
X2:膨張弁開度
X3:吸込空気温度
In the detection of the discharge pressure, as shown in FIG. 4A, a proportional relationship (Y = AX) between the current value (X) of the power supplied to the
Relational expression: Y = aX
Y: discharge pressure X: compressor supply current value a: constant a = AX1 + BX2 + CX3
AC: Constant X1: Discharge temperature X2: Expansion valve opening X3: Suction air temperature
推定した吐出圧力が圧縮機27の使用上限圧に近づいた場合、膨張弁28における減圧量を低下させ、吐出圧力が使用上限圧を超えないように制御を行う。
When the estimated discharge pressure approaches the use upper limit pressure of the
ただし、凝縮器20や蒸発器24に供給する空調対象空気の風量が何らかの要因で変化した場合、変化した風量によっては前述の関係式を満たさない場合が発生する。図4(b)は電流値(例えば8A程度)、吐出温度(例えば80℃程度)、膨張弁開度(例えば0−540の間で開閉可能な弁の開度を100の開度にした状態)、空気温度(例えば35℃程度)を一定とした場合の風量と吐出圧力の関係を示す図であるが、前述の電流値、吐出温度、膨張弁開度、空気温度の場合と異なり、風量の変化と吐出圧力の関係が図4(b)に示すように単純な比例関係に無いことが原因であるが、これに対して、供給される風量を複数(例えば図4(b)に示す0〜1m3/min、1〜3m3/min、3m3/min以上の3領域)の領域にわけ、それぞれの領域において前述の関係式を用いることでそれぞれの風量範囲においては関係式を満たすようになるため、風量ごとに関係式を切り替えて吐出圧力の推定を行う。ここで示した一例では実験で求めた風量と吐出圧力のグラフから、直線近似できる領域に分けることで3つの領域に分けて関係式を求めているが、実験で得られた結果によってはさらに多くの関係式を必要とする場合もある。
However, when the air volume of the air-conditioning target air supplied to the
このように、圧縮機27の吐出圧力を推定することで、凝縮器20における冷媒温度を高めながら、高温高湿な空調対象空間への空調時においても吐出圧力が使用上限圧を超えることなく運転を行うことが可能となり、暖房能力を高めながら安全に運転を継続することができる。
As described above, by estimating the discharge pressure of the
前述の制御方法は吐出圧力が先に上限値に到達する場合を例に説明したが、実際には吐出温度のみが上限値に到達する場合もある。そこで、吐出温度、吐出圧力の上限値に近いいずれかの値を基に膨張弁28における減圧量の制御を行うことが望ましい。しかしながら、吐出圧力と吐出温度は単位系が違うため使用範囲全体に対する上限値からの差の比を基に制御対象パラメータを設定する。例えば、圧縮機27の仕様範囲に対して上限値から5%程度の範囲に入った場合(例えば、吐出圧力仕様範囲が0〜4MPaに対し3.8MPa以上、吐出温度仕様範囲が0〜100℃に対し95℃以上)に制御対象パラメータとして制御対象を切り替えることが望ましい。吐出圧力、吐出温度の両者が共に上記の範囲に到達していない場合には吐出圧力もしくは吐出温度のいずれかをデフォルトパラメータとして固定して制御を行い、残ったパラメータについては監視のみを行う。このようにすることで吐出圧力、吐出温度のどちらが先に上限値に近づいた場合においても上限値を超えることなく運転を継続することが可能となる。
In the above-described control method, the case where the discharge pressure first reaches the upper limit value has been described as an example. However, only the discharge temperature may actually reach the upper limit value. Therefore, it is desirable to control the amount of pressure reduction in the
次に、浴室換気運転モードにおいては、第三ダンパ37を開放し、第一ダンパ32、第二ダンパ33、除湿ダンパ35を閉止した状態で運転を行う。この場合、換気ファン12のみを運転し、循環ファン21の運転は停止する。換気ファン12により第二吸込口36から吸い込まれた浴室3内の空気は換気ファン12により換気吹出口25より屋外に排気される。この際、圧縮機27の運転は行われておらず、蒸発器24における吸熱も行われないため、浴室3内の空気はそのまま屋外に排気されることになる。
Next, in the bathroom ventilation operation mode, the
次に、他室換気モードにおいては第二ダンパ33を開放し、第一ダンパ32、第三ダンパ37、除湿ダンパ35を閉止した状態で運転を行う。この場合、換気ファン12のみを運転し、循環ファン21の運転は停止する。換気ファン12により第一換気口23から吸引された脱衣室4及びトイレ5内の空気は換気ファン12により換気吹出口25より屋外に排気される。この際、圧縮機27の運転は行われておらず、蒸発器24における吸熱も行われないため、脱衣室4及びトイレ5内の空気はそのまま屋外に排気されることになる。
Next, in the other room ventilation mode, the
次に、乾燥運転モードについて解説する。乾燥運転モードでは除湿ダンパ35及び第三ダンパ37を開放し、第一ダンパ32及び第二ダンパ33を閉止した状態で運転を行う。この場合、循環ファン21のみを運転し、換気ファン12の運転は停止する。このような風路構成をとることで、循環ファン21により第二吸込口36から浴室3内の空気が蒸発器24に供給された後、凝縮器20を経て浴室3に供給される。蒸発器24に供給された空調対象空気は蒸発器24表面上で熱を奪われ温度が下がる際に内部に含まれる水分が蒸発器24表面に結露し、絶対湿度が低下した状態で凝縮器20へ供給される。絶対湿度が低下した空調対象空気は凝縮器20において加熱され、温度が上昇することで本体6流入前よりも絶対湿度、相対湿度が共に低下した状態で再び空調対象空間である浴室3に戻される。このように湿度の低下した空気を供給することで被乾燥対象物の乾燥運転を実施する。
Next, the drying operation mode will be described. In the dry operation mode, the
乾燥運転実施時においては、蒸発器24の温度がもっとも低くなる状態が空調対象空気の絶対湿度低減という観点からは望ましい状態といえる。このため、乾燥運転時の運転動作としては蒸発器24の温度がもっとも低くなるように膨張弁28の減圧量を調整することが望ましい。そこで、蒸発器24には蒸発器24の温度を検知するための蒸発器温度センサー38が設けられており、蒸発器温度センサー38で得られた値を基に膨張弁28の開度を決定する。この際、蒸発器24表面には結露した水が多数存在するため、結露水が蒸発器表面に凍結しない範囲(例えば0℃以上)で膨張弁28の開度を制御する。
At the time of carrying out the drying operation, the state where the temperature of the
この際、前述の暖房運転時と同様に、浴室3のような高温高湿の空間を空調対象空間とする場合には膨張弁28における減圧量を増加させることで蒸発器24の温度が目標温度
まで低下する前に圧縮機27の吐出圧力が使用上限圧力に到達する場合がある。よって、暖房時と同様に事前に得られた試験結果より冷房時の電流値、吐出温度、膨張弁開度及び吸い込み空気温度と吐出圧力の関係式を求め、検出した検出値から吐出圧力を推定し、吐出圧力が使用上限圧力に近づいた場合には膨張弁28の開度を大きくし減圧量を低減することで吐出圧力が使用上限圧力を超えないように制御を行う。
At this time, similarly to the heating operation described above, when a high-temperature and high-humidity space such as the
このような制御を行うことで、乾燥運転時においても圧縮機27の仕様範囲内でもっとも乾燥(除湿)能力が発揮できるように膨張弁28における減圧量を制御することが可能となる。
By performing such control, it is possible to control the amount of pressure reduction in the
次に冷房運転モードについて説明する。冷房運転モードでは、暖房運転モードにおけるダンパー位置にするのと共に、冷媒回路26上に設けられた、冷媒の流通方向を逆転させる四方弁39を切り替えることにより暖房時に凝縮器20として使用していた熱交換器を蒸発器24に、また、暖房時に蒸発器24として使用していた熱交換器を凝縮器20として使用することで空調対象空間の冷房を実施する。
Next, the cooling operation mode will be described. In the cooling operation mode, the heat used as the
冷房運転実施時においては、蒸発器24の温度がもっとも低くなる状態が空調対象空気の温度低減という観点からは望ましい状態といえる。このため、冷房運転時の運転動作としては蒸発器24の温度がもっとも低くなるように膨張弁28の減圧量を調整することが望ましい。そこで、蒸発器24には蒸発器24の温度を検知するための蒸発器温度センサー38が設けられており、蒸発器温度センサー38で得られた値を基に膨張弁28の開度を決定する。この際、蒸発器24表面には結露した水が多数存在するため、結露水が蒸発器表面に凍結しない範囲(例えば0℃以上)で膨張弁28の開度を制御する。
When the cooling operation is performed, the state where the temperature of the
この際、前述の暖房運転時と同様に、浴室3のような高温高湿の空間を空調対象空間とする場合には膨張弁28における減圧量を増加させることで蒸発器24の温度が目標温度まで低下する前に圧縮機27の吐出圧力が使用上限圧力に到達する場合がある。よって、暖房時と同様に事前に得られた試験結果より冷房時の電流値、吐出温度、膨張弁開度及び吸い込み空気温度と吐出圧力の関係式を求め、検出した検出値から吐出圧力を推定し、吐出圧力が使用上限圧力に近づいた場合には膨張弁28の開度を大きくし減圧量を低減することで吐出圧力が使用上限圧力を超えないように制御を行う。
At this time, similarly to the heating operation described above, when a high-temperature and high-humidity space such as the
このような制御を行うことで、冷房運転時においても圧縮機27の仕様範囲内でもっとも冷房能力が発揮できるように膨張弁28における減圧量を制御することが可能となる。
By performing such control, it is possible to control the amount of pressure reduction in the
これまで説明した圧縮機27を駆動する各運転モードにおいては、前述のような膨張弁28の制御を行うに当たって、空調対象空間である浴室3の温度によっては、膨張弁28における減圧量を最小にしたにもかかわらず圧縮機27の吐出圧力が上限値を超えてしまう場合がある。このような場合、推定した吐出圧力を基に圧縮機27の運転を停止し、吐出圧力が上限値を超えないように制御を行う。圧縮機27の運転停止後から所定の期間(例えば5分程度)経過した場合には自動的に圧縮機27の運転を再開し、空調を再開する。
In each operation mode for driving the
乾燥運転モードにおいては、前述の圧縮機27の停止、運転を繰り返す状態は空調対象空間である浴室3内の温度が高いことが原因である場合が大半である。このような状態では蒸発器24の温度は充分に除湿ができる温度まで低下させることができず、浴室3内の空気を除湿することができなくなる。そこで、乾燥運転モードにおいては圧縮機27の停止運転を所定の回数(例えば3回程度)繰り返した場合、換気ファン12の運転を開始し、浴室3から屋外への排気を実施する。排気に伴い、浴室3へは脱衣室4等から比較的低温(例えば20℃程度)の空気が流入し、浴室3内の温度は徐々に低下する。そこで浴室3内の温度が充分に除湿ができる温度(例えば30℃程度)まで低下した場合には換気ファン12の運転を停止し、浴室3への絶対湿度の流入を停止する。このような運転を実施することで継続的に乾燥空気を被乾燥対象物に供給することが可能となり、被乾燥対象物の乾燥時間を短縮することができるようになる。
In the drying operation mode, the state in which the
以上、説明した構成及び動作により、本実施の形態の換気機能を備えた空調装置は浴室のような高温高湿の空間で使用する場合においても圧縮機の吐出圧力を推定し、圧縮機の運転状態を使用上限圧以下の範囲でもっとも効率のよい状態で運転することが可能となる。 With the configuration and operation described above, the air conditioner having the ventilation function of the present embodiment estimates the discharge pressure of the compressor even when used in a high temperature and high humidity space such as a bathroom, and operates the compressor. It becomes possible to operate in the most efficient state within the range of the use upper limit pressure or less.
また、それぞれの運転モードにおいて冷凍サイクルの運転状態をもっとも能力(暖房能力、乾燥能力、冷房能力)が発揮できる状態に維持することが可能となる。 Moreover, it becomes possible to maintain the operation state of the refrigeration cycle in the respective operation modes so that the ability (heating ability, drying ability, cooling ability) can be exhibited most.
なお、以上説明した内容は、発明を実施するための一形態についてのみ説明したものであり、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。 The contents described above are only described for one mode for carrying out the invention, and the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、本実施の形態では暖房能力、乾燥能力、冷房能力を最大とするための膨張弁の制御について説明したが、吐出圧力の実使用上限圧を設定することによって、運転時の消費電力を従来の運転よりも抑えるいわゆる省電力運転を実施することも可能であり、圧縮機の吐出圧力を推定することにより、冷凍サイクルの運転状態を把握、制御するという観点においてはその作用効果に差異を生じない。望ましくは、能力を重視する運転状態と省電力を重視する運転状態を切り分け、使用者が望む状態に切り替えて使用できることが望ましい。 For example, in the present embodiment, the control of the expansion valve for maximizing the heating capacity, the drying capacity, and the cooling capacity has been described, but the power consumption during operation is conventionally reduced by setting the actual use upper limit pressure of the discharge pressure. It is also possible to carry out so-called power-saving operation, which suppresses the operation of the refrigeration cycle, and by estimating the discharge pressure of the compressor, there is a difference in its operational effect in terms of grasping and controlling the operating state of the refrigeration cycle. Absent. Desirably, it is desirable to distinguish between an operating state that emphasizes ability and an operating state that emphasizes power saving, and to switch to a state desired by the user.
また、本実施の形態においては冷房運転を実施する際に、冷媒の流通経路を逆転させる四方弁を用いて冷房を行う方法を記載したが、空調対象空間に対し冷房送風できる構成であればよく、その作用効果に差異を生じない。例えば暖房時には凝縮器からの送風経路を空調対象空間に接続して暖房を実施すると共に蒸発器からの送風経路を屋外に接続することで冷熱の屋外排出を行うのに対し、冷房時には蒸発器からの送風経路を空調対象空間に接続するための切替風路を設けると共に凝縮器からの送風経路を屋外に接続する切替風路を設けることで冷媒の流通経路を切り替えることなく暖房運転と冷房運転を切り替えることが可能となるが、この際にも前述した吐出圧力の推定方法を用いることで冷凍サイクルの動作状態を把握し、適正な運転を実施することが可能となる。 In the present embodiment, the cooling method is described using a four-way valve that reverses the refrigerant flow path when the cooling operation is performed. , No difference in its effects. For example, during heating, the ventilation path from the condenser is connected to the air-conditioning target space to perform heating, and the ventilation path from the evaporator is connected to the outdoors to discharge cold heat, whereas during cooling, from the evaporator By providing a switching air path for connecting the air flow path to the air conditioning target space and providing a switching air path for connecting the air flow path from the condenser to the outside, heating operation and cooling operation can be performed without switching the refrigerant flow path. In this case, the operation state of the refrigeration cycle can be grasped and an appropriate operation can be performed by using the discharge pressure estimation method described above.
浴室等の高温高湿空間に取り付けた空調装置において冷凍サイクルを用いた空調を行う際に、圧縮機の吐出圧力を推定することでより効率的にまた、より安全に空調対象空間の空調を行うことができ、浴室に限らず一般住居内の高温高湿な空間の空調や非居住空間における空調装置などとしても利用できる。 When performing air conditioning using a refrigeration cycle in an air conditioner installed in a high-temperature and high-humidity space such as a bathroom, the air-conditioning space is air-conditioned more efficiently and safely by estimating the discharge pressure of the compressor. It can be used not only for bathrooms but also for air conditioning in high-temperature and high-humidity spaces in general residences and air conditioning devices in non-residential spaces.
1 居住空間
2 リビング
3 浴室
4 脱衣室
5 トイレ
6 本体
7 第一排気ダクト
8 第一排気口
9 第二排気ダクト
10 第二排気口
11 第三排気ダクト
12 換気ファン
13 給気口
14 空調装置
15 ドア
16 吸込口
17 吹出口
18 フィルター
19 第一風路
20 凝縮器
21 循環ファン
22 第二風路
23 第一換気口
24 蒸発器
25 換気吹出口
26 冷媒回路
27 圧縮機
28 膨張弁
29 吐出温センサー
30 制御手段
31 電流センサー
32 第一ダンパ
33 第二ダンパ
34 除湿風路
35 除湿ダンパ
36 第二吸込口
37 第三ダンパ
38 蒸発器温度センサー
39 四方弁
101 室内機
102 凝縮器
103 循環送風機
104 室外機
105 蒸発器
106 送風ファン
107 圧縮機
108 膨張弁
109 冷媒回路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
圧縮機の吐出温度を検知する吐出温度検知手段と、蒸発器における冷媒の温度を検知する蒸発器温度検知手段をさらに設け、蒸発器、凝縮器の順に通過した空気を空調対象空間に供給する乾燥運転において、吐出圧力、吐出温度が上限圧力、上限温度以下の範囲で蒸発器温度がもっとも低くなるように減圧機構における減圧量を調整することを特徴とする空調装置。 Refrigeration cycle using a compressor, a condenser, a decompression mechanism, an evaporator, a condenser fan for blowing air in an air-conditioning target space to the condenser, and an evaporator fan for blowing heat absorption target air to the evaporator In the air conditioner that air-conditions the air-conditioning target space , the input to the compressor is detected, and the discharge pressure of the compressor is estimated based on the detected input value .
A drying temperature detecting means for detecting the discharging temperature of the compressor and an evaporator temperature detecting means for detecting the temperature of the refrigerant in the evaporator are further provided, and the air passing through the evaporator and the condenser in this order is supplied to the air-conditioning target space. An air conditioner that adjusts the amount of pressure reduction in the pressure reducing mechanism so that the evaporator temperature becomes the lowest when the discharge pressure and discharge temperature are within the upper limit pressure and the upper limit temperature during operation .
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