JP7248922B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

空気調和装置に関する。

利用ユニット内に設けられた利用熱交換器を２つの熱交換部に分け、一方の熱交換部を凝縮器として機能させるとともに、他方の熱交換部を蒸発器として機能させることで、再熱除湿運転を実行する空気調和装置が知られている。

特許文献１（特開平６－１５９８５６号公報）は、利用ユニット内に利用熱交換器と、再熱器及び第２の電子膨張弁を設けた、再熱除湿運転（特許文献１ではドライ運転）を実行可能な空気調和装置を開示している。第２の電子膨張弁は、利用熱交換器と再熱器との間に設けられる。特許文献１の空気調和装置は、再熱除湿運転時に第２の電子膨張弁の開度を負荷に応じて増減される。

再熱除湿運転を実行可能な空気調和装置において、利用熱交換器を構成する２つの熱交換部の間に設けた膨張弁の開度制御には改善の余地がある。

本開示は、再熱除湿運転時において高い精度での除湿ができる空気調和装置を提案する。

第１観点の空気調和装置は、空調運転を実行する空気調和装置であって、冷媒回路と、制御部とを備える。冷媒回路は、圧縮機、熱源熱交換器、第１利用熱交換部、利用膨張弁、第２利用熱交換部が環状に接続され形成される。制御部は、冷媒回路を制御して、第１利用熱交換部を凝縮器として機能させ、かつ、第２利用熱交換部３１２を蒸発器として機能させる再熱除湿運転を実行する。制御部は、再熱除湿運転において、冷媒流量が最大流量の５０％以下となる開度範囲で利用膨張弁を制御する。当該開度範囲における利用膨張弁に対する単位操作量での流量の平均変化量が１．８４Ｌ／ｍｉｎ．よりも小さい。

本開示に係る空気調和装置では、制御部は、再熱除湿運転において、利用膨張弁の単位操作量に対する流量の変化が小さい小流量制御域を主に用いる。これにより、制御部は、第２利用熱交換部へ流入する冷媒の流量を細かく制御して、再熱除湿運転における除湿量をきめ細かく制御することができる。したがって、空気調和装置によれば、流量特性全体にわたって膨張弁の開度を制御する場合と比べて、再熱除湿運転時において高い精度での除湿ができる。

第２観点の空気調和装置は、第１観点の空気調和装置であって、制御部は、再熱除湿運転において、除湿能力の異なる第１運転と第２運転とを切り換えて実行する。第１運転における利用膨張弁の開度は、第２運転における利用膨張弁の開度よりも小さい。

制御部は、再熱除湿運転において必要となる除湿能力に応じて、利用膨張弁の開度が異なる第１運転と第２運転とを切り換えて実行できる。第２運転では、第２利用熱交換部の全体で冷媒を蒸発させるために、圧縮機のモータの回転数を高くする必要があることから、第１運転と比べて空気調和装置全体での消費電力が多くなり易い。空気調和装置によれば、再熱除湿運転において第１運転と第２運転とを切り換えて実行するため、常に第２利用熱交換部全体を蒸発器として機能させる場合と比べて消費電力を抑制できる。

第３観点の空気調和装置は、第２観点の空気調和装置であって、制御部は、対象空間における除湿負荷に基づいて第１運転と第２運転とを切り換える。

空気調和装置によれば、対象空間における除湿負荷に基づいて除湿能力が自動で切り替わるため、快適性と消費電力の抑制とを両立される。

第４観点の空気調和装置は、第３観点の空気調和装置であって、制御部は、除湿負荷が第１閾値以下であれば第１運転を実行し、除湿負荷が前記第１閾値を超えると第２運転を実行する。

第５観点の空気調和装置は、第４観点の空気調和装置であって、制御部は、再熱除湿運転と冷房運転とを切り換え、冷房運転において、冷媒回路を制御して、第１利用熱交換部及び第２利用熱交換部を蒸発器として機能させる。

本空気調和装置によれば、再熱除湿運転と冷房運転とが自動で切り替わるため、快適性が向上する。

第６観点の空気調和装置は、第５観点の空気調和装置であって、制御部は、除湿負荷が第１閾値よりも大きい第２閾値を超えると冷房運転を行う。

第７観点の空気調和装置は、第２観点の空気調和装置であって、リモコンをさらに備える。制御部は、リモコンの指示に基づいて第１運転と前記第２運転とを切り換える。

本空気調和装置によれば、再熱除湿運転において、ユーザーが除湿能力の異なる第１運転と第２運転とを任意に切り換えることができるため、利便性及び快適性が向上する。

第８観点の空気調和装置は、第７観点の空気調和装置であって、リモコンは、表示部を有する。表示部は、制御部が前記第１運転及び前記第２運転のいずれを実行中であるかを表示する。

本空気調和装置１によれば、再熱除湿運転において、ユーザーは、除湿能力の異なる第１運転及び第２運転のいずれが実行されているのかを認識できるため、利便性が向上する。

第９観点の空気調和装置は、第２観点から第８観点のいずれかの空気調和装置であって、第１運転における圧縮機の容量は、第２運転における圧縮機の容量より小さい。

本空気調和装置によれば、制御部は、再熱除湿運転において、除湿負荷に応じて圧縮機の容量、言い換えると、モータの回転数を変更するため、空気調和装置全体での消費電力が抑制される。

本開示の一実施形態に係る空気調和装置１の概略構成図である。 制御部６の制御ブロック図である。 利用膨張弁３２の概略断面図である。 利用膨張弁３２の開度（＝駆動パルス）と利用膨張弁３２を流れる冷媒の流量との関係（流量特性）を示すグラフである。 再熱除湿運転において、制御部６が実行する制御フローのフローチャートである。 再熱除湿運転において、変形例Ｃに係る空気調和装置１の制御部６が実行する制御フローのフローチャートである。

（１）全体構成
図１は、本開示の一実施形態に係る空気調和装置１の概略構成図である。

空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷媒サイクルによって、対象空間である建物等の室内（図示省略）の空調を行う。空気調和装置１は、主として、熱源ユニット２と、利用ユニット３と、液冷媒連絡管４と、ガス冷媒連絡管５と、制御部６と、リモコン７と、を有している。液冷媒連絡管４、および、ガス冷媒連絡管５は、熱源ユニット２と利用ユニット３とを接続する。熱源ユニット２と、利用ユニット３と、液冷媒連絡管４と、ガス冷媒連絡管５と、は冷媒配管により環状に接続されて、冷媒回路１００を構成する。冷媒回路１００は、内部に冷媒が封入されている。

詳細は後述するが、空気調和装置１では、制御部６が、冷媒回路１００を制御して冷媒サイクルを実現することにより、暖房運転、冷房運転、再熱除湿運転等の空調運転を実行する。

（２）詳細構成
（２－１）熱源ユニット
熱源ユニット２は、室外（建物の屋上や建物の外壁面近傍等）に設置されている。熱源ユニット２は、主として、圧縮機２１と、四路切換弁２３と、熱源熱交換器２４と、熱源膨張弁２５と、熱源ファン２６と、を有している。

（２－１－１）圧縮機
圧縮機２１は、冷媒回路１００において、低圧の冷媒を吸入側２１ａから吸入して、高圧になるまで圧縮した後、吐出側２１ｂから吐出する。ここでは、圧縮機２１として、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素（不図示）がモータ２２によって回転駆動される密閉式構造の圧縮機が使用されている。また、モータ２２は、インバータ等を介して、制御部６により回転数が制御される。圧縮機２１の容量は、制御部６がモータ２２の回転数を変えることにより制御される。

（２－１－２）四路切換弁
四路切換弁２３は、冷媒回路１００において、冷媒の流れの方向を切り換える。四路切換弁２３は、第１ポートＰ１と、第２ポートＰ２と、第３ポートＰ３と、第４ポートＰ４と、を有する。四路切換弁２３は、制御部６により、第１ポートＰ１と第４ポートＰ４が互いに連通して第２ポートＰ２と第３ポートＰ３が互いに連通する第１状態（図１の破線で示す状態）と、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２が互いに連通して第３ポートＰ３と第４ポートＰ４が互いに連通する第２状態（図１の実線で示す状態）との間で切り換えられる。

第１ポートＰ１は、圧縮機２１の吐出側２１ｂに接続されている。第２ポートＰ２は、熱源熱交換器２４に接続されている。第３ポートＰ３は、圧縮機２１の吸入側２１ａに接続されている。第４ポートＰ４は、ガス冷媒連絡管５に接続されている。

（２－１－３）熱源熱交換器
熱源熱交換器２４は、冷媒回路１００において、冷媒と室外の空気との熱交換を行う熱交換器である。熱源熱交換器２４の一端は、熱源膨張弁２５に接続されている。熱源熱交換器２４の他端は、四路切換弁２３の第２ポートＰ２に接続されている。

（２－１－４）熱源膨張弁
熱源膨張弁２５は、冷媒回路１００において、冷媒を減圧する膨張機構である。熱源膨張弁２５は、液冷媒連絡管４と、熱源熱交換器２４の液側２４ａと、の間に設けられる。熱源膨張弁２５は、開度制御が可能な電動膨張弁である。熱源膨張弁２５の開度は、制御部６により制御される。

（２－１－５）熱源ファン
熱源ファン２６は、気流を生成し、室外の空気を熱源熱交換器２４に供給する。熱源ファン２６が室外の空気を熱源熱交換器２４に供給することにより、熱源熱交換器２４内の冷媒と室外の空気との熱交換が促される。熱源ファン２６は、熱源ファンモータ２６ａによって回転駆動される。熱源ファン２６の風量は、制御部６が熱源ファンモータ２６ａの回転数を変えることにより制御される。

（２－２）利用ユニット
利用ユニット３は、対象空間である室内に設置されている。利用ユニット３は、主として、利用熱交換器３１と、利用膨張弁３２と、利用ファン３３と、室内温度センサ３４と、室内湿度センサ３５と、吐出管温度センサ３６とを有している。

（２－２－１）利用熱交換器
利用熱交換器３１は、冷媒回路１００において、冷媒と室内の空気との熱交換を行う。利用熱交換器３１は、第１利用熱交換部３１１と、第２利用熱交換部３１２と、を有する。

第１利用熱交換部３１１の一端は、液冷媒連絡管４に接続されている。第１利用熱交換部３１１の他端は、利用膨張弁３２に接続されている。

第２利用熱交換部３１２の一端は、利用膨張弁３２に接続されている。第２利用熱交換部３１２の他端は、ガス冷媒連絡管５に接続されている。

第１利用熱交換部３１１及び第２利用熱交換部３１２は、利用ファン３３が生成する気流の流路に配置される。第１利用熱交換部３１１は、利用ファン３３が生成する気流の進行方向において、第２利用熱交換部３１２よりも下流側に配置される。

（２－２－２）利用膨張弁
利用膨張弁３２は、第１利用熱交換部３１１と、第２利用熱交換部３１２と、の間において冷媒を減圧する膨張弁である。利用膨張弁３２は、開度制御が可能な電動膨張弁である。利用膨張弁３２の開度は、制御部６により制御される。利用膨張弁３２は、膨張弁の一例である。

図３は、利用膨張弁３２の概略断面図である。利用膨張弁３２は、主に、弁室３２１と、主弁体３２２と、副弁体３２３と、駆動部３２４とを備える。

弁室３２１は、内部に主弁体３２２を収容する、概略円筒状の部材である。弁室３２１は、側面に流体入口３２１ａが形成され、一端に流体の出口である主弁ポート３２１ｂが形成されている。

主弁体３２２は、弁室３２１の内部で、主弁ポート３２１ｂの開度を変更する円筒状の部材である。主弁体３２２は、一端に流体の出口である副弁ポート３２２ａが形成されている。主弁体３２２は、他端にリング状のリテーナ３２２ｂが取り付けられている。主弁体３２２は、側面に流体の入口である連通孔３２２ｃが形成されている。

副弁体３２３は、副弁ポート３２２ａの開度を変更するとともに、主弁体３２２を持ち上げるニードル状の部材である。副弁体３２３は、リテーナ３２２ｂの開口から主弁体３２２の内部に、一部が挿入されている。副弁体３２３は、主弁体３２２に挿入された側の端部にテーパ形状３２３ａが形成され、テーパ形状３２３ａとは反対側の端部が駆動部３２４に固定されている。副弁体３２３は、主弁体３２２に挿入された状態で、リテーナ３２２ｂよりもテーパ形状３２３ａ側の側面に鍔状の突起３２３ｂが形成されている。

駆動部３２４は、主弁体３２２及び副弁体３２３を軸方向に駆動する。駆動部３２４は、制御部６が出力する制御信号である出力パルスにより駆動量が制御される。言い換えると、利用膨張弁３２の開度は、制御部６によって制御される。利用膨張弁３２に対する単位操作量は１パルスであり、制御部６が出力する駆動パルスの増加とともに開度が増加する。

図４は、利用膨張弁３２の開度（＝駆動パルス）と利用膨張弁３２を流れる冷媒の流量との関係である流量特性を示すグラフである。図４に示されるように、利用膨張弁３２は、流量特性の中に、単位操作量（＝単位駆動パルス）に対する流量の変化が小さい小流量制御域と、単位操作量に対する流量の変化が大きい大流量制御域との２つの流量制御域を有する。詳細は後述するが、空気調和装置１では、制御部６は、再熱除湿運転において、この流量特性のうち小流量制御域の一部を用いる。なお、利用膨張弁３２の開度（％）とは、利用膨張弁３２を全開にするために制御部６が出力する駆動パルス（空気調和装置１では５００パルス）に対する、駆動パルスの百分率である。

（２－２－３）利用ファン
利用ファン３３は、気流を生成し、室内の空気を利用熱交換器３１に通過させる。室内の空気が利用熱交換器３１を通過することにより、利用熱交換器３１の冷媒と室外の空気との熱交換が促される。

利用ファン３３は、利用ファンモータ３３ａによって回転駆動される。利用ファン３３の風量は、制御部６により利用ファンモータ３３ａの回転数を変えることにより制御される。

（２－２－４）センサ
室内温度センサ３４は、利用ユニット３のケーシング（図示省略）の空気の吸入口に設けられる。室内温度センサ３４は、利用ユニット３のケーシングに流入する室内の空気の温度（室内温度Ｔｒ）を検出する。

室内湿度センサ３５は、利用ユニット３のケーシング（図示省略）の空気の吸入口に設けられる。室内湿度センサ３５は、利用ユニット３のケーシングに流入する室内の空気の湿度（室内湿度Ｈｒ）を検出する。

吐出管温度センサ３６は、圧縮機２１の吐出側２１ｂと四路切換弁２３の第１ポートＰ１とを接続する冷媒配管に設けられる。吐出管温度センサ３６は、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度（吐出管温度Ｔｄ）を検出する。

（２－３）制御部
図２は、制御部６の制御ブロック図である。制御部６は、圧縮機２１と、四路切換弁２３と、熱源膨張弁２５と、熱源ファン２６と、利用膨張弁３２と、利用ファン３３と、リモコン７とのそれぞれに、制御信号を送受信可能に接続されている。また、制御部６は、室内温度センサ３４と、室内湿度センサ３５とのそれぞれに検出信号を受信可能に接続されている。

詳細は後述するが、制御部６は、圧縮機２１と、四路切換弁２３と、熱源膨張弁２５と、熱源ファン２６と、利用膨張弁３２と、利用ファン３３と、をそれぞれ運転制御することで冷媒回路１００を制御する。

制御部６は、典型的には、制御演算装置と、記憶装置と（いずれも図示省略）、を備えるコンピュータにより実現される。制御演算装置は、ＣＰＵ又はＧＰＵといったプロセッサである。制御演算装置は、記憶装置に記憶されている制御プログラムを読み出し、この制御プログラムに従って運転制御を行う。さらに、制御演算装置は、制御プログラムに従って、演算結果を記憶装置に書き込んだり、記憶装置に記憶されている情報を読み出したりすることができる。

なお、図１は概略図であって、制御部６は、互いに制御信号を送受信可能な通信線で接続された、熱源ユニット２の内部に設けられた室外制御部と、利用ユニット３の内部に設けられた室内制御部と、により構成されてもよい。

（２－４）リモコン
リモコン７は、ユーザーから暖房運転、冷房運転、および、再熱除湿運転のいずれかの実行指示、目標温度Ｔｔ、目標湿度Ｈｔ等を受け付け、受け付けた結果を制御信号として制御部６に送信する。制御部６は、制御信号を受信すると記憶装置に記録する。

リモコン７は、表示部７１を有する。表示部７１は、実行中の空調運転、目標温度Ｔｔ、目標湿度Ｈｔ、室内湿度Ｈｒを表示する。

（３）動作
（３－１）利用膨張弁の動作
利用膨張弁３２では、制御部６が出力する駆動パルスがゼロの状態では、主弁体３２２が弁室３２１に着座し、副弁体３２３が副弁ポート３２２ａを閉じた状態となる。この際、利用膨張弁３２の開度は０％（＝（０パルス／５００パルス）×１００）であり、冷媒の流量は２．８６Ｌ／ｍｉｎ．である。利用膨張弁３２では、主弁体３２２と主弁ポートとの間にはわずかな隙間（図示省略）が形成されているため、開度が０％であっても、微小な流量が生じている。

駆動パルスがゼロから増加をすると、駆動部３２４は、副弁体３２３を軸方向に沿って副弁ポート３２２ａから遠ざかるように駆動する。駆動パルスが１５０パルスに達するまでは、主弁体３２２は弁室３２１に着座し、副弁体３２３だけが駆動して副弁ポート３２２ａの開度を変更する。副弁ポート３２２ａが開くと、冷媒は、弁室３２１の流体入口３２１ａ、主弁体３２２の連通孔、副弁ポート３２２ａ、及び主弁ポート３２１ｂにより形成される流路を通って流出する。駆動パルスが１５０パルスに達した際の、利用膨張弁３２の開度は３０％（＝（１５０パルス／５００パルス）×１００）であり、冷媒の流量は１０．７Ｌ／ｍｉｎ．である。利用膨張弁３２では、駆動パルスがゼロから１５０パルスに変化して、副弁体３２３により副弁ポート３２２ａの開度が変更される範囲が小流量制御域となる。言い換えると、利用膨張弁３２の開度が０％以上３０％以下の範囲が小流量制御域である。

駆動パルスが１５０パルスから増加をすると、副弁体３２３の突起が主弁体３２２のリテーナに接触するため、副弁体３２３は、主弁体３２２を持ち上げる。言い換えると、副弁体３２３が軸方向に沿って副弁ポート３２２ａから遠ざかるように駆動するのにともなって、主弁体３２２も、主弁ポート３２１ｂから遠ざかるように駆動する。この結果、駆動パルスが１５０パルスを超えると、副弁ポート３２２ａは、全開の状態となり、主弁体３２２が主弁ポート３２１ｂの開度を変更する。主弁ポート３２１ｂが開くと、冷媒は、上述した、流体入口３２１ａ、連通孔、副弁ポート３２２ａ、及び主弁ポート３２１ｂにより形成される流路に加えて、弁室３２１の流体入口３２１ａから直接、主弁ポート３２１ｂへ流れる流路を通って流出する。

制御部６は、駆動パルスは５００パルスまで増加させることができる。駆動パルスが５００パルスに達した際の、利用膨張弁３２の開度は１００％であり、流量は５５１Ｌ／ｍｉｎ．である。この際、主弁ポート３２１ｂ及び副弁ポート３２２ａは、どちらも全開の状態となる。利用膨張弁３２では、駆動パルスが１５０パルスから５００パルスに変化して、主弁体３２２により主弁ポート３２１ｂの開度が変更される範囲が大流量制御域となる。言い換えると、利用膨張弁３２の開度が３０％より大きく１００％以下の範囲が大流量制御域である。

空気調和装置１では、制御部６は、再熱除湿運転において、冷媒流量が最大流量の５０％以下となる開度範囲で利用膨張弁３２を制御する。当該開度範囲における利用膨張弁３２に対する単位操作量（＝駆動パルス）での流量の平均変化量は、１．８４Ｌ／ｍｉｎ．（＝（５５１Ｌ／ｍｉｎ．×０．５）／１５０パルス）よりも小さい。

（３－２）空調運転
次に、制御部６が実行する空調運転である、暖房運転、冷房運転、および、再熱除湿運転について説明する。

（３－２－１）暖房運転
制御部６は、リモコン７から暖房運転の開始についての制御信号を受信すると暖房運転を開始する。暖房運転に際して、制御部６は、四路切換弁２３を第１状態へ切り換える（図１の破線参照）。さらに、制御部６は、熱源膨張弁２５を、リモコン７から受信した目標温度Ｔｔに対応する開度とし、利用膨張弁３２を全開、または、全開に近い開度とし、圧縮機２１を運転する。これにより、熱源熱交換器２４が冷媒の蒸発器として機能し、かつ、利用熱交換器３１が冷媒の凝縮器として機能する。

暖房運転の間、冷媒回路１００は、次のように機能する。圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、利用熱交換器３１で、利用ファン３３によって供給される室内の空気と熱交換して凝縮する。これにより、室内の空気は、加熱され、調和空気として室内に排出される。凝縮した冷媒は、熱源膨張弁２５を通過して減圧された後、熱源熱交換器２４で、熱源ファン２６によって供給される室外の空気と熱交換して蒸発する。熱源熱交換器２４を通過した冷媒は、圧縮機２１へ吸入されて圧縮される。

（３－２－２）冷房運転
制御部６は、リモコン７から冷房運転の開始についての制御信号を受信すると冷房運転を開始する。冷房運転に際して、制御部６は、四路切換弁２３を第２状態へ切り換える（図１の実線参照）。さらに、制御部６は、熱源膨張弁２５を、リモコン７から受信した目標温度Ｔｔに対応する開度とし、利用膨張弁３２を全開、または、全開に近い開度とし、圧縮機２１を運転する。これにより、熱源熱交換器２４が冷媒の凝縮器として機能し、かつ、利用熱交換器３１が（言い換えると、第１利用熱交換部３１１と第２利用熱交換部３１２とが）冷媒の蒸発器として機能する。

冷房運転の間、冷媒回路１００は、次のように機能する。圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、熱源熱交換器２４で、熱源ファン２６によって供給される室外の空気と熱交換して凝縮する。凝縮した冷媒は、熱源膨張弁２５を通過して減圧された後、利用熱交換器３１で、利用ファン３３によって供給される室内の空気と熱交換して蒸発する。これにより、室内の空気は冷却され、調和空気として室内に排出される。利用熱交換器３１を通過した冷媒は、圧縮機２１へ吸入されて圧縮される。

（３－２－３）再熱除湿運転
再熱除湿運転は、利用熱交換器３１の一部で除湿を行い、利用熱交換器３１の残りの一部で除湿した空気を加熱する空調運転である。

制御部６は、リモコン７から再熱除湿運転の開始についての制御信号を受信すると再熱除湿運転を開始する。再熱除湿運転に際して、制御部６は、四路切換弁２３を第２状態へ切り換える（図１の実線参照）。さらに、制御部６は、熱源膨張弁２５を全開、または、全開に近い開度とし、利用膨張弁３２を、リモコン７から受信した目標湿度Ｈｔに基づく除湿負荷Ｈｌに対応する開度とし、圧縮機２１を運転する。これにより、熱源熱交換器２４および第１利用熱交換部３１１が冷媒の凝縮器として機能し、かつ、第２利用熱交換部３１２の少なくとも一部が冷媒の蒸発器として機能する。制御部６による利用膨張弁３２の制御の詳細については、後述する。

再熱除湿運転の間、冷媒回路１００は、次のように機能する。圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、熱源熱交換器２４で、熱源ファン２６によって供給される室外の空気と熱交換して凝縮する。熱源熱交換器２４を通過した冷媒は、熱源膨張弁２５を通過した後、第１利用熱交換部３１１でも、利用ファン３３によって供給される室内の空気と熱交換して凝縮する。第１利用熱交換部３１１で凝縮した冷媒は、利用膨張弁３２を通過して減圧された後、第２利用熱交換部３１２に流入して、利用ファン３３によって供給される室内の空気と熱交換して蒸発する。これにより、室内の空気は、第２利用熱交換部３１２で除湿された後、第１利用熱交換部３１１で加熱されることで、除湿されながらも温度低下の抑制された空気が調和空気として室内に排出される。利用熱交換器３１を通過した冷媒は、圧縮機２１へ吸入されて圧縮される。

（３－２－３－１）再熱除湿運転における利用側膨張弁の制御の詳細
制御部６は、再熱除湿運転において、冷媒流量が最大流量の５０％以下となる開度範囲で利用膨張弁３２を制御する。当該開度範囲における利用膨張弁３２に対する単位操作量での流量の平均変化量が１．８４Ｌ／ｍｉｎ．よりも小さい。

制御部６は、再熱除湿運転において、除湿能力の異なる第１運転と第２運転とを切り換えて実行する。第１運転の除湿能力は、第２運転の除湿能力よりも低い。

第１運転における利用膨張弁３２の開度（以下、第１開度という）は、第２運転における利用膨張弁３２の開度（以下、第２開度という）よりも小さい。具体的には、第１開度は、利用膨張弁３２を通過して第２利用熱交換部３１２に流入した冷媒の多くが、第２利用熱交換部３１２内の利用膨張弁３２近傍で蒸発する流量となる開度に設定される。これに対して、第２開度は、利用膨張弁３２を通過して第２利用熱交換部３１２に流入した冷媒が、第２利用熱交換部３１２の全体で蒸発する流量となる開度に設定される。これにより、利用膨張弁３２が第１開度にある場合と比べて、第２開度にある場合の再熱除湿運転の方が、利用膨張弁３２を通過して第２利用熱交換部３１２に流入する冷媒の流量が多いため、第２利用熱交換部３１２が蒸発器として機能する領域が広くなり、高い除湿能力を発揮する。

制御部６は、再熱除湿運転において、除湿負荷Ｈｌが第１閾値湿度Ｈｓ１以下であれば第１運転を実行し、除湿負荷Ｈｌが第１閾値湿度Ｈｓ１を超えると第２運転を実行する。空気調和装置１では、除湿負荷Ｈｌの指標として室内湿度Ｈｒと目標湿度Ｈｔとの差を用いる。より具体的には、制御部６は、室内湿度センサ３５が取得した室内湿度Ｈｒとリモコン７から受信した目標湿度Ｈｔとの比較により除湿負荷Ｈｌを求める。第１閾値湿度Ｈｓ１は、第１閾値の一例である。

次に、制御部６が、再熱除湿運転において、実行する制御フローを説明する。図５は、制御部６が、再熱除湿運転において、実行する制御フローのフローチャートである。制御部６は、リモコン７からの再熱除湿運転の実行指示に基づいて本制御フローを開始する。

ステップＳ１００において、制御部６は、第１運転を開始して、ステップＳ１１０に進む。制御部６は、第１運転を開始すると、あらかじめ設定された第１開度とするための制御信号を利用膨張弁３２へ出力する。空気調和装置１では、制御部６は、第１運転において、利用膨張弁３２へ３０パルス（開度６％＝（３０パルス／５００パルス）×１００））の駆動パルスを出力する。第１運転は、第２運転が開始される（第２運転に切り換わる）まで、又は本制御フローの終了等により他の空調運転が開始されるまで継続する。

ステップＳ１１０において、制御部６は、圧縮機２１のモータ２２の回転数を第１回転数Ｒ１に設定して、ステップＳ１２０に進む。第１回転数Ｒ１は、後述する第１運転が実行される際のモータ２２の回転数である第２回転数Ｒ２よりも低い回転数に設定される。第１回転数Ｒ１は、制御部６の記憶装置にあらかじめ記録されている。

ステップＳ１２０において、制御部６は、室内湿度センサ３５から室内湿度Ｈｒを取得して、ステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０において、制御部６は、室内湿度Ｈｒと目標湿度Ｈｔとの差分に基づいて除湿負荷Ｈｌを求めて（Ｈｒ－Ｈｔ→Ｈｌ）、ステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１４０において、制御部６は、ステップＳ１３０で求めた除湿負荷Ｈｌが、あらかじめ設定された第１閾値湿度Ｈｓ１より大きいか否かを判断し（Ｈｌ＞Ｈｓ１？）、その結果に応じてステップＳ１２０又はステップＳ１５０に進む。具体的には、除湿負荷Ｈｌが第１閾値湿度Ｈｓ１より大きいと判断すると（Ｙｅｓ）、制御部６は、ステップＳ１５０に進む。除湿負荷Ｈｌが第１閾値湿度Ｈｓ１より大きくない（以下である）と判断すると（Ｎｏ）、制御部６は、ステップＳ１２０に進む。第１閾値湿度Ｈｓ１は、除湿能力が低い第１運転でも除湿の効果が得られる、比較的低い湿度負荷に設定される。

ステップＳ１５０において、制御部６は、圧縮機２１のモータ２２の回転数を第２回転数Ｒ２に設定して、ステップＳ１６０に進む。第２回転数Ｒ２は、第１回転数Ｒ１よりも高回転数に設定される。制御部６の記憶装置にあらかじめ記録されている。

ステップＳ１６０において、制御部６は、吐出管温度センサ３６から吐出管温度Ｔｄを取得して、ステップＳ１７０に進む。

ステップＳ１７０において、制御部６は、ステップＳ１６０で取得した吐出管温度Ｔｄが、あらかじめ設定された閾値温度Ｔｔｈより大きいか否かを判断し（Ｔｄ＞Ｔｔｈ？）、その結果に応じてステップＳ１６０又はステップＳ１８０に進む。具体的には、吐出管温度Ｔｄが閾値温度Ｔｔｈより大きいと判断すると（Ｙｅｓ）、制御部６は、ステップＳ１８０に進む。吐出管温度Ｔｄが閾値温度Ｔｔｈより大きくない（以下である）と判断すると（Ｎｏ）、制御部６は、ステップＳ１６０に進む。

ステップＳ１８０において、制御部６は、第２運転を開始して、ステップＳ１９０に進む。制御部６は、第２運転を開始すると、あらかじめ設定された第２開度とするための制御信号を利用膨張弁３２へ出力する。空気調和装置１では、制御部６は、第２運転において、利用膨張弁３２へ１５０パルス（開度３０％＝（１５０パルス／５００パルス）×１００）の駆動パルスを出力する。第２運転は、第１運転が開始される（第１運転に切り換わる）まで、又は本制御フローの終了等により他の空調運転が開始されるまで継続する。

ステップＳ１９０において、制御部６は、室内湿度センサ３５から室内湿度Ｈｒを取得して、ステップＳ２００に進む。

ステップＳ２００において、制御部６は、室内湿度Ｈｒと目標湿度Ｈｔとの差分に基づいて除湿負荷Ｈｌを求めて（Ｈｒ－Ｈｔ→Ｈｌ）、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０において、制御部６は、ステップＳ２００で求めた除湿負荷Ｈｌが、あらかじめ設定された第１閾値湿度Ｈｓ１より大きいか否かを判断し（Ｈｌ＞Ｈｓ１？）、その結果に応じてステップＳ１００又はステップＳ１９０に進む。具体的には、除湿負荷Ｈｌが第１閾値湿度Ｈｓ１より大きいと判断すると（Ｙｅｓ）、制御部６は、ステップＳ１９０に進む。除湿負荷Ｈｌが第１閾値湿度Ｈｓ１より大きくない（以下である）と判断すると（Ｎｏ）、制御部６は、ステップＳ１００に進む。

制御部６は、リモコン７から再熱除湿運転以外の空調運転の実行指示又は空気調和装置１の運転停止指示を受信すると本制御フローを終了して、再熱除湿運転を終了する。

（４）特徴
（４－１）
空気調和装置１は、空調運転を実行する空気調和装置であって、冷媒回路１００と、制御部６とを備える。冷媒回路１００は、圧縮機２１、熱源熱交換器２４、第１利用熱交換部３１１、利用膨張弁３２、第２利用熱交換部３１２が環状に接続され形成される。制御部６は、冷媒回路１００を制御して、第１利用熱交換部３１１を凝縮器として機能させ、かつ、第２利用熱交換部３１２を蒸発器として機能させる再熱除湿運転を実行する。制御部６は、再熱除湿運転において、冷媒流量が最大流量の５０％以下となる開度範囲で利用膨張弁３２を制御する。当該開度範囲における利用膨張弁３２に対する単位操作量での流量の平均変化量が１．８４Ｌ／ｍｉｎ．よりも小さい。

空気調和装置１では、制御部６は、再熱除湿運転において、利用膨張弁３２の単位操作量に対する流量の変化が小さい小流量制御域を主に用いる。これにより、制御部６は、第２利用熱交換部３１２へ流入する冷媒の流量を細かく制御して、再熱除湿運転における除湿量をきめ細かく制御することができる。したがって、空気調和装置１によれば、流量特性全体にわたって膨張弁の開度を制御する場合と比べて、再熱除湿運転時において高い精度での除湿ができる。

（４－２）
制御部６は、再熱除湿運転において、除湿能力の異なる第１運転と第２運転とを切り換えて実行する。第１運転における利用膨張弁３２の開度（６％）は、第２運転における利用膨張弁３２の開度（３０％）よりも小さい。

制御部６は、再熱除湿運転において必要となる除湿能力に応じて、利用膨張弁３２の開度が異なる第１運転と第２運転とを切り換えて実行できる。第２運転では、第２利用熱交換部３１２の全体で冷媒を蒸発させるために、圧縮機２１のモータ２２の回転数を高くする必要があることから、第１運転と比べて空気調和装置１全体での消費電力が多くなり易い。空気調和装置１によれば、再熱除湿運転において第１運転と第２運転とを切り換えて実行するため、常に第２利用熱交換部３１２全体を蒸発器として機能させる場合と比べて消費電力を抑制できる。

（４－３）
制御部６は、対象空間における除湿負荷Ｈｌに基づいて第１運転と第２運転とを切り換える。

空気調和装置１によれば、対象空間における除湿負荷Ｈｌに基づいて除湿能力が自動で切り替わることで、快適性と消費電力の抑制とが両立される。

（４－４）
制御部６は、除湿負荷Ｈｌが第１閾値湿度Ｈｓ１以下であれば第１運転を実行し、除湿負荷Ｈｌが前記第１閾値湿度Ｈｓ１を超えると第２運転を実行する。

（４－５）
第１運転における圧縮機２１のモータ２２の回転数は、第２運転における圧縮機２１のモータ２２の回転数より小さい。

空気調和装置１によれば、制御部６は、再熱除湿運転において、除湿負荷Ｈｌに応じて圧縮機２１のモータ２２の回転数を変更するため、空気調和装置１全体での消費電力が抑制される。

（５）変形例
（５－１）変形例Ａ
上述の実施形態に係る空気調和装置１では、制御部６は、再熱除湿運転において、除湿負荷Ｈｌに基づいて第１運転と第２運転とを切り換えたが、第１運転と第２運転とを切り換えるトリガーはこれに限定されない。

制御部６は、再熱除湿運転において、リモコン７からの実行指示に基づいて第１運転と第２運転とを切り換えてもよい。

具体的には、変形例Ａに係る空気調和装置１では、制御部６は、リモコン７から再熱除湿運転の開始についての制御信号を受信すると再熱除湿運転を開始する。リモコン７は、再熱除湿運転の実行中にユーザーから第１運転と第２運転との切り換えを受け付け、受け付けた結果を制御信号として制御部６に送信する。第１運転と第２運転との切り換えについての制御信号を受信した制御部６は、受信した制御信号に基づいて第１運転と第２運転とを切り換える。

変形例Ａに係る空気調和装置１によれば、再熱除湿運転において、ユーザーが除湿能力の異なる第１運転と第２運転とを任意に切り換わるため、利便性及び快適性が向上する。

（５－２）変形例Ｂ
リモコン７は、表示部７１に、制御部６が第１運転及び第２運転のいずれを実行中であるかを表示してもよい。

変形例Ｂに係る空気調和装置１によれば、再熱除湿運転において、ユーザーは、除湿能力の異なる第１運転及び第２運転のいずれが実行されているのかを認識できるため、利便性が向上する。

（５－３）変形例Ｃ
制御部６は、再熱除湿運転と冷房運転とを切り換えて実行してもよい。

具体的には、変形例Ｃに係る空気調和装置１では、制御部６は、除湿負荷Ｈｌを第１閾値湿度Ｈｓ１及び第２閾値湿度Ｈｓ２の２つの閾値湿度と比較して、第１運転及び第２運転を含む再熱除湿運転と、冷房運転とを切り換える。第２閾値湿度Ｈｓ２は、第２閾値の一例である。

図６は、変形例Ｃに係る空気調和装置１の制御部６が、再熱除湿運転において、実行する制御フローのフローチャートである。図５に示された制御フローと、図６に示された制御フローとの相違点は、図６に示された制御フローが、ステップＳ２１０に替えてステップＳ２１１を有している点と、ステップＳ２２０及びステップＳ２３０が追加された点である。以下では、相違点を中心に説明をする。

ステップＳ２００において、制御部６は、室内湿度Ｈｒと目標湿度Ｈｔとの差分に基づいて除湿負荷Ｈｌを求めて（Ｈｒ－Ｈｔ→Ｈｌ）、ステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２１１において、制御部６は、ステップＳ２００で求めた除湿負荷Ｈｌが、あらかじめ設定された第１閾値湿度Ｈｓ１より大きいか否かを判断し（Ｈｌ＞Ｈｓ１？）、その結果に応じてステップＳ１００又はステップＳ２２０に進む。具体的には、除湿負荷Ｈｌが第１閾値湿度Ｈｓ１より大きいと判断すると（Ｙｅｓ）、制御部６は、ステップＳ２２０に進む。除湿負荷Ｈｌが第１閾値湿度Ｈｓ１より大きくない（以下である）と判断すると（Ｎｏ）、制御部６は、ステップＳ１００に進む。

ステップＳ２２０において、制御部６は、ステップＳ２００で求めた除湿負荷Ｈｌが、あらかじめ設定された第２閾値湿度Ｈｓ２より大きいか否かを判断し（Ｈｌ＞Ｈｓ２？）、その結果に応じてステップＳ１９０又はステップＳ２３０に進む。具体的には、除湿負荷Ｈｌが第２閾値湿度Ｈｓ２より大きいと判断すると（Ｙｅｓ）、制御部６は、ステップＳ２３０に進む。除湿負荷Ｈｌが第２閾値湿度Ｈｓ２より大きくない（以下である）と判断すると（Ｎｏ）、制御部６は、ステップＳ１９０に進む。第２閾値湿度Ｈｓ２は、第１閾値湿度Ｈｓ１よりも高い湿度負荷に設定される。第２閾値湿度Ｈｓ２は、除湿能力が高い第２運転でも除湿の効果が十分に得られないような、高い湿度負荷に設定される。

ステップＳ２３０において、制御部６は、冷房運転を開始して、ステップＳ１９０に進む。制御部６は、冷房運転を開始すると、熱源膨張弁２５を、リモコン７から受信した目標温度Ｔｔに対応する開度とし、利用膨張弁３２を全開とし、圧縮機２１を運転する。冷房運転は、第１運転又は第２運転が開始されるまで、又は本制御フローの終了等により他の空調運転が開始されるまで継続する。

変形例Ｃに係る空気調和装置１によれば、再熱除湿運転と冷房運転とが自動で切り替わるため、快適性が向上する。

（５－４）変形例Ｄ
上述の実施形態に係る空気調和装置１では、制御部６は、再熱除湿運転において、除湿能力の異なる第１運転と第２運転とを切り換えて実行した。しかし、上述した開度範囲で利用膨張弁３２を制御するのであれば、制御部６が、再熱除湿運転において、切り換えることができる運転の数は、２つに限定されず３つ以上であってもよい。

（５－５）変形例Ｅ
上述の実施形態に係る空気調和装置１では、制御部６は、再熱除湿運転において、第１運転及び第２運転のそれぞれに対応して、圧縮機２１の容量、言い換えると、モータ２２の回転数を制御したが、利用膨張弁３２の制御により十分な除湿能力が得られれば、モータ２２の回転数制御は省略してもよい。

（５－６）変形例Ｆ
上述の実施形態に係る空気調和装置１では、再熱除湿運転において制御部６は、室内湿度Ｈｒと目標湿度Ｈｔとの差分に基づいて算出された除湿負荷Ｈｌと、あらかじめ設定された閾値湿度Ｈｓとを比較して、第１運転と第２運転との切り換え可否を判断したが、第１運転と第２運転との切り換え可否の判断方法はこれに限定されない。

たとえば、制御部６の記憶装置に、除湿負荷Ｈｌの値に応じて第１運転及び第２運転のいずれを実行するのかを定めたテーブルを記録しておき、制御部６は、除湿負荷Ｈｌを当該テーブルに照らし合わせて、第１運転と第２運転との切り換え可否を判断してもよい。

（５－７）変形例Ｇ
上述の実施形態に係る空気調和装置１では、再熱除湿運転を開始した直後に第１運転を開始したが、制御部６は、再熱除湿運転を開始した直後に第１運転及び第２運転のいずれを実行するかを判断してもよい。

たとえば、制御部６は、再熱除湿運転を終了する際に、第１運転及び第２運転のいずれが実行されていたのかについての情報を記憶装置に記録して、次回の再熱除湿運転を開始する際には、当該情報を参照して、再熱除湿運転を開始した直後に第１運転及び第２運転のいずれを実行するかを判断してもよい。

また、一日の時間帯ごとに、第１運転及び第２運転のいずれを一般的に実行するのかについての情報を記憶装置に記録し、制御部６は、再熱除湿運転を開始する際に当該情報を参照して、再熱除湿運転を開始した直後に第１運転及び第２運転のいずれを実行するかを判断してもよい。

以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１ 空気調和装置
１００ 冷媒回路
２ 熱源ユニット
２１ 圧縮機
２３ 四路切換弁
２４ 熱源熱交換器
２５ 熱源膨張弁
２６ 熱源ファン
３ 利用ユニット
３１ 利用熱交換器
３１１ 第１利用熱交換部
３１２ 第２利用熱交換部
３２ 利用膨張弁（膨張弁）
３３ 利用ファン
４ 液冷媒連絡管
５ ガス冷媒連絡管
６ 制御部
７ リモコン

特開平６－１５９８５６号公報

Claims (9)

1. 対象空間における空調運転を実行する空気調和装置（１）であって、
   圧縮機（２１）、熱源熱交換器（２４）、第１利用熱交換部（３１１）、膨張弁（３２）、第２利用熱交換部（３１２）が環状に接続された冷媒回路（１００）と、
   前記冷媒回路を制御して、前記第１利用熱交換部を凝縮器として機能させ、かつ、前記第２利用熱交換部を蒸発器として機能させる再熱除湿運転を実行する制御部（６）と
   を備え、
   前記膨張弁は、
   流量特性に、小流量制御域と、単位操作量に対する流量の変化が前記小流量制御域よりも大きい大流量制御域とを含み、
   前記制御部は、
   前記再熱除湿運転において、冷媒流量が最大流量の５０％以下となる開度範囲に含まれる前記小流量制御域で前記膨張弁を制御し、
   前記小流量制御域における前記膨張弁に対する前記単位操作量での流量の平均変化量は、
   １．８４Ｌ／ｍｉｎ．よりも小さい、
   空気調和装置。
2. 前記制御部は、
   前記再熱除湿運転において、除湿能力の異なる第１運転と第２運転とを切り換えて実行し、
   前記第１運転における前記膨張弁の開度は、
   前記第２運転における前記膨張弁の開度よりも小さい、
   請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記制御部は、
   前記対象空間における除湿負荷（Ｈｌ）に基づいて前記第１運転と前記第２運転とを切り換える、
   請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記制御部は、
   前記除湿負荷が第１閾値（Ｈｓ１）以下であれば前記第１運転を実行し、前記除湿負荷が前記第１閾値を超えると前記第２運転を実行する、
   請求項３に記載の空気調和装置。
5. 前記制御部は、
   前記再熱除湿運転と冷房運転とを切り換え、
   前記冷房運転において、前記冷媒回路を制御して、前記第１利用熱交換部及び前記第２利用熱交換部を蒸発器として機能させる、
   請求項４に記載の空気調和装置。
6. 前記制御部は、
   前記除湿負荷が前記第１閾値よりも大きい第２閾値（Ｈｓ２）を超えると前記冷房運転を行う、
   請求項５に記載の空気調和装置。
7. リモコン（７）をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記リモコンの指示に基づいて前記第１運転と前記第２運転とを切り換える、
   請求項２に記載の空気調和装置。
8. 前記リモコンは、
   表示部（７１）を有し、
   前記表示部は、
   前記制御部が前記第１運転及び前記第２運転のいずれを実行中であるかを表示する、
   請求項７に記載の空気調和装置。
9. 前記第１運転における前記圧縮機の容量は、前記第２運転における前記圧縮機の容量より小さい、
   請求項２から請求項８のいずれかに記載の空気調和装置。

Images