JPH07294060A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷房運転時に必要な除湿機能を有しながら冷
却能力の高い運転が可能な空気調和機を提供する 【構成】 本発明の空気調和機によれば、冷房運転時に
は再熱器バイパス経路４８に冷媒を流し、再熱器１４ａ
に冷媒を流さないでを蒸発器１４ｂに冷媒を通す。これ
より高い冷却能力を得る事ができる。また、除湿運転時
には蒸発器と再熱器に冷媒を通すことができる。このた
め、冷房運転、暖房運転、及び除湿運転時に、それぞれ
の運転に合わせた室内放熱器１４の能力で運転すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和機に関し、特
に、蒸発器と再熱器とを有する空気調和機に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】冷媒加熱器を備える空気調和機として
は、例えば特公平１−４５５３２号公報に開示されてい
る。この空気調和機は、凝縮機、圧縮機、冷媒加熱器を
備える室外機と、蒸発器と再熱器と流量制御弁を備える
室内機を有し、室外機と室内機は冷媒回路を構成してい
る。

【０００３】かかる冷媒回路に冷媒を循環させて冷房運
転する場合には、室内機の再熱器で冷媒の一部が潜熱を
奪って冷却した後、流量制御弁を通過した残りの冷媒が
蒸発器で潜熱を奪って冷却する。従って、室内機の蒸発
器と再熱器の両方で風を冷却後、室内に向けて送風す
る。

【０００４】これに対して、除湿運転時には、室内機の
蒸発器の蒸発熱量と圧縮機が冷媒に投入した熱量（仕事
量）を加えた熱量の内の一部を、室外機の凝縮器（室外
熱交換器）で放熱し、残りの熱量は室内機の再熱器に移
って放熱する。これにより、室内機の蒸発器で除湿冷却
された空気は、再熱器においてこの残りの熱量で再加熱
（再熱）されて室内に吹き出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した除湿後再熱さ
れる方式の空気調和機では、従来の室内熱交換器をほぼ
半分に分割し蒸発器、再熱器となし、蒸発器で除湿冷却
された空気を、再熱器で再熱する方式である。このた
め、除湿運転時には冷房運転時の半分程度の冷却能力し
かない。

【０００６】また、冷却能力の向上を図るため、冷房運
転用に従来の室外熱交換器を用い、さらに再熱用の熱交
換器を追加して取り付けることも考えられるが、そうす
ると冷房運転時に必要な冷房能力を越える冷房能力を持
った大きな室内機になってしまうという問題点がある。

【０００７】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、必要な除湿機能を有しながら冷却能力の
高い運転が可能な空気調和機を提供することを目的とし
ている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、蒸発器と再熱
器とを有する室内機と、室外熱交換器と圧縮機を有する
室外機とを備える空気調和機であって、前記再熱器をバ
イパスする再熱器バイパス経路と、前記再熱器の上流と
下流にそれぞれ設けられ、前記再熱器への冷媒の流入を
制御する第１及び第２の冷媒制御弁とを備えることを特
徴とする。

【０００９】さらに、本発明は、蒸発器と再熱器とを有
する室内機と室外熱交換器と圧縮機を有する室外機とを
備える空気調和機であって、前記再熱器をバイパスする
再熱器バイパス経路と、前記再熱器の上流と下流にそれ
ぞれ設けられる第１及び第２の冷媒制御弁と、室外熱交
換器をバイパスする室外熱交換器バイパス経路とを備え
ることを特徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、冷房運転時に
は再熱器バイパス経路に冷媒を流し、再熱器に冷媒を流
さないで蒸発器に冷媒を通す。これより高い冷却能力を
得る事ができる。また、除湿運転時には蒸発器と再熱器
に冷媒を通すことができる。このため、冷房運転、暖房
運転、及び除湿運転時に、それぞれの運転に合わせた室
内放熱器の能力で運転することができる。

【００１１】請求項２に記載の発明によれば、上述した
請求項１の発明に加えて、除湿運転時に室外熱交換器へ
流れる冷媒の量をバイパス通路で調整してきめ細かな湿
度と温度の調整をすることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を、図１に基づ
いて詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明の空気調和機である冷媒加
熱器を用いたヒートポンプ方式の暖冷ドライ装置及び冷
媒加熱方式の暖冷ドライ装置の好ましい実施例を示す。

【００１４】図１において、空気調和機は、室外ユニッ
ト（室外機）１８と、室内ユニット（室内機）１９を有
している。

【００１５】まず、室外ユニット１８について説明す
る。

【００１６】室外ユニット１８内には、概略的に冷媒加
熱器１０、燃焼器１１、圧縮機１、室外熱交換器（凝縮
器）５、四方弁２等が配置されている。

【００１７】圧縮機１は、四方弁２とアキュムレータ１
７に接続されており、この四方弁２の配管２ｂは、経路
３０の逆止弁４と冷媒加熱器１０に接続され、かつ加熱
器バイパス経路４１の逆止弁２３に接続されている。冷
媒加熱器１０と凝縮器５の間には、二方弁３が配置され
ている。

【００１８】二方弁３と逆止弁４は、凝縮器５を介し
て、二方弁７と逆止弁８に接続されており、この室外熱
交換器ともいう凝縮器５には、凝縮器５用のファン６が
配置されて、送風空気により冷媒を冷却するようになっ
ている。二方弁７と逆止弁８は、マフラー１３を経て、
配管２１に接続されている。

【００１９】配管２ｂと二方弁３の間には、冷媒加熱器
１０をバイパスする加熱器バイパス経路４１が設けられ
ており、この加熱器バイパス経路４１には逆止弁２３が
設けられている。

【００２０】一方、二方弁３、凝縮器５、逆止弁８をこ
の順で直列に配置して、かつこの二方弁３から逆止弁８
までの直列回路に対して、並列に室外器バイパス経路４
０を配置している。この室外器バイパス経路４０には、
流量調整弁９が設けられていて、このバイパス経路４０
は流量調整弁９により開閉される。

【００２１】また、逆止弁４は、バイパス経路３０に配
置されている。このバイパス経路３０は、配管２ｂと室
外熱交換器５の間に配置され、かつ冷媒加熱器１０と二
方弁３に並列である。

【００２２】この冷媒加熱器１０を流れる冷媒は、凝縮
器５にほとんど冷媒を流さないときに暖房能力が不足す
ると、バーナーともいう燃焼器１１により加熱すること
ができる。これにより、冷媒の再加熱量を更に多くして
強力な暖房が可能である。

【００２３】四方弁２は、アキュムレータ１７と、圧縮
機１と、配管２ｂと、そして配管２０に接続されてい
る。

【００２４】次に、室内ユニット１９について説明す
る。

【００２５】室内熱交換器１４は、再熱器１４ａと、蒸
発器１４ｂを有している。これらの再熱器１４ａと蒸発
器１４ｂの間には、マフラー１６と膨張弁１５、そして
第２の冷媒制御弁としての逆止弁２６が配置されてい
る。すなわち、配管２１から、順に再熱器１４ａ、逆止
弁２６、流量制御弁１５、マフラー１６、そして蒸発器
１４ｂが直列に接続されており、蒸発器１４ｂは配管２
０に接続されている。

【００２６】さらに、再熱器１４ａと配管２１の間に
は、第２の冷媒制御弁としての二方弁２５が配置されて
いる。この二方弁２５と逆止弁２６は、再熱器１４ａの
上流と下流にそれぞれ配置されている冷媒制御弁であっ
て、再熱器１４ａを冷媒の経路から独立させている。

【００２７】しかも、この配管２１と膨張弁１５の間に
は、再熱器のバイパス経路４８がある。再熱器バイパス
経路４８には二方弁２４が配置されている。この再熱器
バイパス経路４８は、冷房運転時と暖房運転時に再熱器
に冷媒を通さないようにするためのバイパスである。

【００２８】次に、上述した空気調和機の好ましい運転
例を説明する。

【００２９】まず、通常の冷房運転と、除湿を伴う冷房
運転と、暖房運転時の冷媒の流れについて、順に説明す
る。

【００３０】通常の冷房運転では、流量調整弁９を閉じ
ておく。

【００３１】通常の冷房運転では、図１の破線の矢印で
示す方向に冷媒が流れる。つまり、冷房運転時には、燃
焼器１１は作動せず、圧縮機１によって圧縮された冷媒
は、四方弁２を通過して、バイパス経路４１の逆止弁２
３及び二方弁３を通り、室外熱交換器５で凝縮して空気
に放熱して、逆止弁８とマフラー１３を通り、配管２１
を通って室内ユニット１９側に流入する。このように室
内ユニット１９側に流入した冷媒は、第１の冷媒制御弁
としての二方弁２４と再熱器バイパス経路４８、そして
室内膨張弁１５とマフラー１６を通り、室内蒸発器１４
ｂで蒸発して、室外ユニット１８側に流出する。つま
り、冷媒がバイパスされて再熱器には通らず、冷媒の全
部が蒸発器１４ｂで潜熱を奪って冷却する。従って、蒸
発器１４ｂのみで風を冷却後、室内に向けて図示しない
室内ファンで送風する。

【００３２】このように、冷房運転時には、冷媒は一方
の蒸発器１４ｂで蒸発して空気を冷却し、冷媒は他方の
室内再熱器には通らないようになっている。すなわち、
室内再熱器は、その上流と下流に設けられた二方弁２５
と第２の冷媒制御弁としての逆止弁２６により、冷媒の
経路から独立されていて、冷媒は再熱器バイパス経路４
８を通る。

【００３３】冷房運転時には、再熱器としての再熱器バ
イパス経路４８に冷媒を通し、二方弁２５と逆止弁２６
により再熱器１４ａを経路から独立させて、再熱器１４
ａをバイパスしている。

【００３４】次に、除湿を伴う冷房運転では、流量調整
弁９の開度を変え、室内膨張弁１５を絞る。これによ
り、上述した通常の冷房運転と同様にして冷媒は循環す
るが、さらに凝縮器５と室外熱交換器バイパス経路４
０，加熱器バイパス経路４１を通る冷媒がある。圧縮機
１からの冷媒の一部を加熱器バイパス経路４１，室外熱
交換器バイパス経路４０を介して凝縮器５をバイパスさ
せることにより、室内再熱器での放熱量の調整ができ且
つ熱的ロスを低減できる。そして、冷媒は室内再熱器で
凝縮して放熱し、蒸発器１４ｂで蒸発して吸熱する。

【００３５】つまり除湿運転時には、圧縮機１によって
圧縮された冷媒は、四方弁２を通過して、その冷媒の一
部は冷媒加熱器１０及び二方弁３を通り、室外熱交換器
５で空気に放熱するが、残りの冷媒は、加熱器バイパス
経路４１の逆止弁２３及び室外熱交換器バイパス経路４
０の流量調整弁９を通り、配管２１を通って室内ユニッ
ト１９に流入する。これにより、室内ユニット１９に流
入した冷媒は、二方弁２５を通り、室内再熱器で放熱し
て、室内膨張弁１５によって減圧されて室内蒸発器１４
ｂで蒸発し、そして配管２０を介して室外ユニット１８
に流出する。

【００３６】このように上述した冷房運転時では冷媒が
蒸発器１４ｂのみを通るが、この除湿運転時には、冷媒
は両方の即ち蒸発器１４ｂ，室内再熱器１４ａを通る。

【００３７】除湿冷房運転時には、蒸発器１４ｂの蒸発
熱量と圧縮機１が冷媒に投入した熱量（仕事量）を加え
た熱量を、室外ユニット１８の凝縮器５で熱量の一部を
放熱し、残りの熱量は室内ユニット１９の再熱器１４ａ
に移って、さらに放熱される。従って、室内ユニット１
９の蒸発器１４ｂで除湿冷却された空気を、再熱器１４
ａにおいてこの残りの熱量で加熱し、室内に吹き出し、
除湿冷房する。

【００３８】この時、室外ユニット１８の凝縮器５で放
熱する熱量は、流量調整弁９の開度を調整することによ
り、凝縮器５を流れる冷媒循環量と、凝縮器５で放熱す
ることなく加熱器バイパス経路４１の逆止弁２３と室外
熱交換器バイパス経路４０の流量調整弁９を介して室内
ユニット１９の再熱器１４ａに流れ込む冷媒循環量を調
整することにより、室外ユニット１９の凝縮器５での冷
媒の放熱量を調整することができ、きめ細かな湿度と温
度との制御が可能となる。

【００３９】したがって、室内ユニット１９の再熱器１
４ａでの放熱量と、室外ユニット１８の凝縮器５での放
熱量の割合を大きく変えることができる。

【００４０】流量調整弁９の開度を小さくして、冷媒の
バイパス経路４０に通る流量を少なくすることにより
（凝縮器５を流れる冷媒流量を多くすることにより）、
室外放熱量を大きくすることで、再熱器１４ａによる室
内再加熱に利用される熱量が少なくなる。したがって、
室内空気吹き出し温度は低くなり、冷房気味除湿とな
る。

【００４１】つまり、室内温度が設定温度より高い時に
は、流量調整弁９を流れる冷媒循環量を減らして（凝縮
器５を流れる冷媒循環量を多くして）、再熱器１４ａに
よる室内での再加熱量を少なくして、冷房気味除湿運転
をする。

【００４２】次に、暖房気味除湿運転の場合について説
明する。

【００４３】この場合の冷媒の流れは、図１の破線で示
すように冷房運転時と同じ流れであるが、流量調整弁９
の開度を大きくして、流量調整弁９を通る冷媒のバイパ
ス４０の流量を多くすることにより（凝縮器５を流れる
冷媒流量を少なくすることにより）、室外放熱量を小さ
くし、再熱器１４ａによる室内再加熱に利用される熱量
を多くする。したがって、室内空気吹き出し温度は高く
なり、暖房気味除湿となる。

【００４４】つまり、室内温度が設定温度より低い時に
は、流量調整弁９を流れる冷媒循環量を増やして（凝縮
器５を流れる冷媒循環量を少なくして）、再熱器１４ａ
による室内での再加熱量を多くして、暖房気味除湿運転
をする。

【００４５】このようにして、除湿しながら、室温を設
定温度に調整することができる。

【００４６】次に、通常の暖房運転では、図１の冷房時
と逆の実線の矢印で示す冷媒の流れである。

【００４７】つまり、冷媒は、蒸発器１４ｂ、再熱器１
４ａ、凝縮器５、冷媒加熱器１０を通って、四方弁２を
介して圧縮機１に戻る。

【００４８】上述した暖房気味運転状態から強力な暖房
運転を行う際に、凝縮器５に冷媒を少し流す場合で暖房
能力が不足なときには、燃焼器１１を着火動作して冷媒
加熱器１０を流れる冷媒を加熱して、冷媒の再加熱量を
さらに多くして、暖房するようになっている。

【００４９】この暖房運転を行ったときに、凝縮器５用
のファン６から送風すると、凝縮器５に少ししか冷媒が
流れていないので、凝縮器５内の冷媒がほとんど液化し
てしまい、冷媒が凝縮器５に溜まってしまうことがあ
る。このように暖房時に凝縮器５に滞留している冷媒量
により、冷媒サイクル中に流れる冷媒の流量が変動し、
圧縮機１の吸い込み状態が冷媒の液戻しを起こすなど、
安定した空調機の運転を継続できなくなる。

【００５０】そこで、暖房を開始する際には、冷媒回収
を行う。凝縮器ファン６を止めた状態で、二方弁３、二
方弁７、及び流量調整弁９を閉じた状態で圧縮機１を運
転する。これにより、室外熱交換器に溜まった冷媒は、
逆止弁４を通り四方弁２を通過してアキュムレータ１７
に溜まり、圧縮機１によって四方弁２を再び通過して室
内熱交換器１４側に送られる。冷媒が回収されたところ
で、流量調整弁９を開いて燃焼器１１の着火動作に入
る。

【００５１】そして、低負荷時及び外気が高い時にはヒ
ートポンプ暖房を行う。このヒートポンプ暖房時には、
配管２０を通って室外ユニット１９に流入した冷媒は、
室内蒸発器１４ｂで凝縮する。そして、冷媒は室内膨張
弁１５を通過してバイパス経路４８と二方弁２４を通
り、配管２１に流出する。冷媒は、この配管２１を介し
てマフラー１３と二方弁７を通り、室外熱交換器５で蒸
発し、逆止弁４と経路３０を通り、四方弁２を通過し
て、圧縮機１によって配管２０を通って室内熱交換器１
４の蒸発器１４ｂで空気に放熱する。

【００５２】一方、外気が低い時には冷媒加熱暖房を行
う。この冷媒加熱暖房時には、蒸発器１４ｂから再熱器
バイパス経路４８，室外熱交換器バイパス経路４０の流
量調整弁９を通過した冷媒は、冷媒加熱器１０で加熱さ
れて蒸発し、四方弁２を通過して圧縮機１によって配管
２０を通って、蒸発器１４ｂで室内空気に放熱する。

【００５３】このように、暖房運転時には、冷媒は蒸発
器１４ｂと再熱器バイパス経路４８を通り、再熱器を経
路から独立させて、再熱器をバイパスしている。

【００５４】このように、本実施例では、冷房から、冷
房気味除湿、暖房気味除湿、暖房強力除湿運転まで広範
囲に運転が円滑に行える。特に、本実施例では、冷房運
転時と暖房運転時に室内ユニット１９の蒸発器１４ｂの
みに冷媒を通し、除湿運転時には一方の蒸発器１４ｂと
他方の再熱器１４ａの両方に冷媒を通して、冷房運転と
暖房運転、そして除湿運転のそれぞれの能力に見合った
室内放熱器の能力で運転することができる。

【００５５】また、室外熱交換器バイパス経路４０，加
熱器バイパス経路４１を設けることにより、除湿運転時
には、室外機の凝縮器５での冷媒の凝縮放熱量を極力抑
え、高い温度の冷媒を室内機に搬送して、広範囲の吹き
出し温度での除湿運転が可能である。

【００５６】本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々
変形可能である。

【００５７】たとえば、図２に示す本発明の他の実施例
では、室内ユニット１９のマフラー１６と逆止弁２６の
間に、さらにキャピラリーチューブ２７が設けられてい
る。このキャピラリーチューブ２７は、図１の実施例の
膨張弁１５に代わる膨張弁である。図２の実施例も図１
の実施例と同様の動作を行える。

【００５８】さらに、図３の示す別の実施例において
は、図１の実施例における逆止弁８とマフラー１３の間
に、膨張弁１２が設けられている。除湿運転の際に、膨
張弁１２と流量調整弁９を調整することにより、室外熱
交換器５を流れる冷媒の量と、加熱器バイパス経路４１
を流れる冷媒の量を調整して、きめ細かな温度と湿度の
調整をすることができる。除湿を伴う冷房運転では、流
量調整弁９と膨張弁１２の開度を変え、室内膨張弁１５
を絞る。これにより、上述した通常の冷房運転と同様に
して冷媒は循環するが、凝縮器５とまた、室外熱交換器
バイパス経路４０，加熱器バイパス経路４１を通る冷媒
がある。圧縮機１からの冷媒の一部をまた、室外熱交換
器バイパス経路４０，加熱器バイパス経路４１を介して
凝縮器５をバイパスさせることにより、再熱器１４ａで
の放熱量の調整ができ且つ熱的ロスを低減できる。そし
て、冷媒は再熱器１４ａで放熱し、蒸発器１４ｂで吸熱
する。

【００５９】図４と図５の実施例は、室内ユニット１９
のみを示しているが、室外ユニット１８は図１乃至図３
の室外ユニットを適用することができる。

【００６０】また、図４に示すさらに別の実施例におい
ては、室内再熱器１４ａと室内蒸発器１４ｂの間に、キ
ャピラリーチューブ２７、逆止弁２６、そしてマフラー
１６が直列に配置されている。また、図３の実施例の二
方弁２４に代えて膨張弁２８を用いている。そして、再
熱器のバイパス経路４８は逆止弁２６とマフラー１６の
間に接続されている。

【００６１】さらに、図５に示す別の実施例において
は、室内再熱器１４ａと室内蒸発器１４ｂの間に、逆止
弁２６、膨張弁１５、そしてマフラー１６が直列に配置
されている。また、図３の実施例の二方弁２４に代えて
膨張弁２８を用いている。そして、再熱器のバイパス経
路４８は膨張弁１５とマフラー１６の間に接続されてい
る。

【００６２】いずれにしても、本発明では、室内再熱器
を経路から独立させるために再熱器の上流と下流に設け
る冷媒制御弁は、二方弁であっても逆止弁であってもよ
い。

【００６３】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１に記載の発
明によれば、冷房運転時には再熱器バイパス経路４８に
冷媒を流し、再熱器１４ａに冷媒を流さないでを蒸発器
１４ｂに冷媒を通す。これより高い冷却能力を得る事が
できる。また、除湿運転時には蒸発器１４ｂと再熱器１
４ａに冷媒を通すことができる。このため、冷房運転、
暖房運転、及び除湿運転時に、それぞれの運転に合わせ
た室内放熱器１４の能力で運転することができる。

【００６４】請求項２に記載の発明によれば、上述した
請求項１の発明に加えて、除湿運転時に室外熱交換器へ
流れる冷媒の量をバイパス通路で調整してきめ細かな湿
度と温度の調整をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による空気調和機の冷媒サイク
ルを示す回路図である。

【図２】本発明の実施例による空気調和機の別の冷媒サ
イクルを示す回路図である。

【図３】本発明の実施例により空気調和機のさらに別の
冷媒サイクルを示す回路図である。

【図４】本発明の実施例による空気調和機のさらに別の
冷媒サイクルの室内機側を示す回路図である。

【図５】本発明の実施例による空気調和機のさらに別の
冷媒サイクルの室内機側を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２５ 二方弁（第１の冷媒制御弁） ２６ 逆止弁（第２の冷媒制御弁） ５ 室外熱交換器 １４ 室内放熱器 １４ａ 再熱器 １４ｂ 蒸発器 ４０ 室外熱交換器バイパス経路 ４８ 再熱器バイパス経路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸発器と再熱器とを有する室内機と、室
   外熱交換器と圧縮機を有する室外機とを備える空気調和
   機であって、 前記再熱器をバイパスする再熱器バイパス経路と、前記
   再熱器の上流と下流にそれぞれ設けられ、前記再熱器へ
   の冷媒の流入を制御する第１及び第２の冷媒制御弁とを
   備えることを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 蒸発器と再熱器とを有する室内機と室外
   熱交換器と圧縮機を有する室外機とを備える空気調和機
   であって、 前記再熱器をバイパスする再熱器バイパス経路と、前記
   再熱器の上流と下流にそれぞれ設けられる第１及び第２
   の冷媒制御弁と、室外熱交換器をバイパスする室外熱交
   換器バイパス経路とを備えることを特徴とする空気調和
   機。