JPWO2012085965A1 - 空気調和機 - Google Patents
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Abstract
冷房気味から暖房気味まで連続的に広範囲の除湿運転が可能な空気調和機を提供することを課題とする。上記課題を解決するために本発明の空気調和機は、圧縮機と、室外熱交換器と、第1室内熱交換器と、第2室内熱交換器と、を備え、暖房運転時、室外熱交換器が蒸発器、第1室内熱交換器及び第2室内熱交換器が凝縮器として機能し、冷房運転時、室外熱交換器が凝縮器、第1室内熱交換器及び第2室内熱交換器が蒸発器として機能し、除湿運転時、室外熱交換器及び第1室内熱交換器が凝縮器、第2室内熱交換器が蒸発器として機能するとともに、圧縮機から吐出した冷媒は、室外熱交換器及び第1室内熱交換器にそれぞれ分岐して流入し、その後合流して、第2室内熱交換器を経由して圧縮機に流入する。
Description
本発明は、除湿運転機能を有する空気調和機に関する。
特許文献1は、外気温が比較的高い条件下で室温を下げた除湿運転(冷気味除湿運転)と、外気温が適温で室内変化を好まない条件下での除湿運転(等温除湿運転)と、外気温が比較的低い条件下で室温を上げた除湿運転(暖気味除湿運転)とを行う空気調和機を開示する。
特許文献1に記載の空気調和機では、冷気味除湿運転及び等温除湿運転時に、冷媒は室外熱交換器を流れ、暖気味運転時に冷媒は室外熱交換器をバイパスする。冷媒が室外熱交換器を流れる場合、たとえ室外送風機を停止していても、必ず放熱を伴うが、室外熱交換器をバイパスする場合、室外熱交換器は放熱しない。すなわち、冷気味除湿及び等温除湿運転と暖気味除湿運転との間で、室外熱交換器での放熱量が不連続となり、冷気味除湿から暖気味除湿まで連続的に広範囲に除湿運転することは難しい。
本発明は、冷房気味から暖房気味まで連続的で広範囲の除湿運転が可能な空気調和機を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために本発明の空気調和機は、圧縮機と、室外熱交換器と、第1室内熱交換器と、第2室内熱交換器と、を備え、暖房運転時、室外熱交換器が蒸発器、第1室内熱交換器及び第2室内熱交換器が凝縮器として機能し、冷房運転時、室外熱交換器が凝縮器、第1室内熱交換器及び第2室内熱交換器が蒸発器として機能し、除湿運転時、室外熱交換器及び第1室内熱交換器が凝縮器、第2室内熱交換器が蒸発器として機能するとともに、圧縮機から吐出した冷媒は、室外熱交換器及び第1室内熱交換器にそれぞれ分岐して流入し、その後合流して、第2室内熱交換器を経由して圧縮機に流入する。
本発明によれば、冷房気味から暖房気味まで連続的に広範囲の除湿運転が可能な空気調和機を提供することができる。
以下、本発明に係る第1の実施例を、図1から図5を用いて説明する。図1は、空気調和機100の系統図である。まず、図1に基づいて、本実施例の空気調和機100の構成について説明する。空気調和機100は、熱源側で室外に設置される室外ユニット30と、利用側で室内に設置される室内ユニット31と、2本のガス側接続配管(第1ガス側接続配管12,第2ガス側接続配管13)と、1本の液側接続配管7とを備える。
冷媒は、一例として、低圧の冷媒であるHFO1234yfを用いる。HFO1234yfは地球温暖化係数が極めて低いため、冷媒の大気排出による地球温暖化への影響を抑制できる。なお、冷媒は、他のハイドロフルオロオレフィン系冷媒でもよいし、これらを含む混合冷媒でもよい。
HFO1234yfの圧力損失を低減し、ガス側接続配管の径拡大による施工性の低下を抑制するため、2本のガス側接続配管(第1ガス側接続配管12,第2ガス側接続配管13)を備える。
冷媒を圧縮する圧縮機1の吐出通路1bは、冷房運転及び除湿運転と暖房運転とにより、冷媒の流れ方向を切替える四方弁3に接続される。室外ファン20により送られる室外空気と冷媒とを熱交換する室外熱交換器5は、一方は四方弁3に接続され、他方は冷媒を減圧する開度が調整可能な第1減圧弁6を介して室外液側接続口7aに接続される。液側接続配管7は、室外液側接続配管7aと室内液側接続口7bに接続される。
室内液側配管8の一方は室内液側接続口7bに接続される。室内液側配管8の他方は二つに分岐し、分岐した一方は第1室内熱交換器9に接続され、分岐した他方は第2減圧弁11を介して第2室内熱交換器に接続される。第1室内熱交換器9,第2室内熱交換器10は室内ファン21により送られる室内空気と冷媒とを熱交換する。
第1室内熱交換器9は、第1室内ガス側接続口12b及び第1ガス側接続配管12を介して、第1室外ガス側接続口12aに接続される。室外ガス側接続口12aは、冷房運転と除湿運転及び暖房運転とにより冷媒の流れ方向を切替える三方弁4を介して、圧縮機1の吸入通路1aに接続される。
また、第2室内熱交換器10は、第2室内ガス側接続口13b及び第2ガス側接続配管13を介して、第2室外ガス側接続口13aに接続される。室外ガス側接続口13aは四方弁3を介して圧縮機1の吸入通路1aに接続される。
圧縮機1の吐出通路1bは三方弁4と接続される。
空気調和機100は、圧縮機1の吐出通路1bに設けられた圧縮機吐出温度センサ41、及び、室内ユニット31の空気入口側に設けられた室内温湿度センサ43を備える。これらの圧縮機吐出温度センサ41及び室内温湿度センサ43により検知された温湿度の信号は、制御装置50に入力される。制御装置50は、これら入力された信号やリモコン(図示せず)からの信号等に基づいて、圧縮機1,四方弁3,三方弁4,第1減圧弁6,第2減圧弁11等を制御する。
次に、空気調和機100における冷房運転,除湿運転及び暖房運転の動作について説明する。
まず、冷房運転時における空気調和機100の動作を、図1を用いて説明する。図において、太い実線は冷媒の経路、矢印は冷媒が流れる方向を示す。冷房運転時には、制御装置50は、四方弁3において、圧縮機1の吐出通路1bと室外熱交換器5とを連通させ、圧縮機1の吸入通路1aと第2室外ガス側接続口13aとを連通させる。三方弁4において、圧縮機1の吸入通路1aと第1室外ガス側接続口12aとを連通させる。また、第1減圧弁6において、弁の開度を制御して、冷媒を減圧させる。第2減圧弁11において、弁の開度を全開として、冷媒を減圧させないようにする。
圧縮機1で圧縮され高温高圧となったガス冷媒は、四方弁3を通って室外熱交換器5に流入する。高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器5において、室外ファン20により送られる室外空気により冷却されて、凝縮する。この高圧の凝縮した冷媒は、第1減圧弁6で減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、液側接続配管7,室内液側配管8を通って、第1室内熱交換器9と第2室内熱交換器10とに並列に流入する。第1室内熱交換器9と第2室内熱交換器10を流れる気液二相冷媒は、室内ファン21により送られる室内空気により加熱されて蒸発し、低圧のガス冷媒となる。第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器10により室内空気を冷却することにより、室内を冷房する。
第1室内熱交換器9から流出した低圧のガス冷媒は、第1ガス側接続配管12,三方弁4を通って圧縮機1に戻る。また、第2室内熱交換器10から流出した低圧のガス冷媒は、第2ガス側接続配管13,四方弁3を通って圧縮機1に戻る。
このとき、圧縮機1と第1減圧弁6は以下のように制御される。制御装置50は、室内温湿度センサ46で検知した室内温度がリモコン(図示せず)の設定温度となるように、圧縮機1の回転速度を制御する。設定温度と室内温度との差が大きいほど圧縮機1の回転速度を増加させる。温度差が小さいときは回転速度を減少又は停止する。また、制御装置50は、圧縮機吐出温度センサ41で検知した吐出温度が所定の目標値となるように、第1減圧弁6の開度を制御する。
次に、除湿運転時における空気調和機100の動作を、図2を用いて説明する。除湿運転時には、制御装置50は、冷房運転時と同様に、四方弁3において、圧縮機1の吐出通路1bと室外熱交換器5とを連通させ、圧縮機1の吸入通路1aと第2室外ガス側接続口13aとを連通させる。三方弁において、圧縮機1の吐出通路1bと第1室外ガス側接続口12aとを連通させる。また、第1減圧弁6において、弁の開度を制御して、室外熱交換器5を流れる冷媒流量と第1室内熱交換器9を流れる冷媒流量の割合を調整する。第2減圧弁11においては、弁の開度を制御して、冷媒を減圧する。
圧縮機1で圧縮され高温高圧となったガス冷媒は、吐出通路1bで分岐する。分岐した一方の高温高圧となったガス冷媒は、三方弁4,第1ガス側接続配管12を介して第1室内熱交換器9に流入し、室内ファン21により送られる室内空気により冷却されて、凝縮する。分岐した他方の高温高圧となったガス冷媒は、四方弁3を介して室外熱交換器5に流入し、室外ファン21により送られる室外空気により冷却されて、凝縮する。この高圧の凝縮した冷媒は、第1減圧弁6,液側接続配管7,室内液側配管8を通り、前述の第1室内熱交換器9で凝縮し流出した冷媒と合流する。合流した冷媒は、第2減圧弁11において減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、第2室内熱交換器10に流入する。第2室内熱交換器10を流れる気液二相冷媒は、室内ファン21により送られる室内空気により加熱されて蒸発し、低温のガス冷媒となる。
この時、第2室内熱交換器10では、室内空気を露点温度以下に冷却することにより、室内空気を冷却除湿するとともに、第1室内熱交換器9では、室内空気を加熱する。室内ユニット31からは、冷却除湿された空気と加熱された空気とが混合して送風される。この冷却量と加熱量との大小により、室温を下げる冷房気味除湿から室温を上げる暖房気味除湿まで広範囲の除湿運転が可能となる。
冷却量と加熱量との大小の調整は、第1減圧弁6の弁開度を制御して、室外熱交換器5を流れる冷媒流量と第1室内熱交換器9を流れる冷媒流量の割合を調整することにより、室外熱交換器5と第1室内熱交換器9での凝縮熱量の割合を調整し、その結果、第1室内熱交換器9での加熱量と第2室内熱交換器10での冷却量との大小を調整する。
具体的には、室外熱交換器5を流れる冷媒流量を増加させて、室外熱交換器5の凝縮熱量を増加させるほど、第1室内熱交換器9での加熱量に対する第2室内熱交換器10での冷却量が増加する。一方、第1室内熱交換器9を流れる冷媒流量を増加させて、第1室内熱交換器9での凝縮熱量を増加させるほど、第2室内熱交換器10での冷却量に対する第1室内熱交換器9での加熱量が増加する。
本実施例においては、第1室内熱交換器9を流れる冷媒流量を広範囲に調整できるので、つまり、第1室内熱交換器9の加熱量を広範囲に調整できるので、冷房気味から暖房気味まで広範囲の除湿運転が可能となる。また、このとき、減圧弁6の弁開度を制御して、第1室内熱交換器9に流れる冷媒流量を調整するのみで(つまり、室外熱交換器5に流れる冷媒流量を調整するのみで)、第1室内熱交換器9の加熱量を制御できるので、冷房気味から暖房気味まで除湿運転の制御が容易となり、且つ、冷房気味から暖房気味まで連続的にスムーズな除湿運転が可能となる。
尚、除湿運転時、凝縮器として機能する室外熱交換器5と加熱用凝縮器と機能する第1室内熱交換器9は並列に接続される。
また、冷房運転時では、第1ガス側接続配管12と第2ガス側接続配管13を流れる冷媒の向きが同じであるが、除湿運転時では、第1ガス側接続配管12と第2ガス側接続配管13を流れる冷媒の向きが反対となる。
圧縮機1,第1減圧弁6、及び第2減圧弁11は以下のように制御される。制御装置50は、室内温湿度センサ46で検知した室内湿度が所定の目標値となるように圧縮機1の回転速度を制御する。目標値と室内湿度との差が大きいほど圧縮1の回転速度を増加させる。湿度差が小さいときは回転速度を減少又は停止する。
また、制御装置50は室内温湿度センサ46で検知した室内温度とその目標値との差に応じて第1減圧弁6の開度を制御する。すなわち、図3に示すように、室内温度の目標値が実温度より高い場合は(暖房気味除湿)、第1減圧弁6の開度を小さくして、室外熱交換器5を流れる冷媒流量を少なくし、冷媒凝縮量を少なくする。つまり、第1室内熱交換器9を流れる冷媒流量を多くし、冷媒凝縮量を多くし、室内空気の加熱量を増加させる。一方、室内温度の目標値が実温度より低い場合は(冷房気味除湿)、第1減圧弁6の開度を大きくして、室外熱交換器5を流れる冷媒流量を多くし、冷媒凝縮量を多くする。つまり、第1室内熱交換器9を流れる冷媒流量を少なくし、冷媒凝縮量を少なくし、室内空気の加熱量を減少させる。
なお、室外熱交換器5の冷媒凝縮量を調整するため、さらに室外ファン20の回転速度を制御して、空気の送風量を調整してもよい。
制御装置50は圧縮機吐出温度センサ41で検知した吐出温度が所定の目標値となるように第2減圧弁11の開度を制御する。
次に、暖房運転時における空気調和機100の動作を、図4を用いて説明する。暖房運転時には、制御装置50は、四方弁3において、圧縮機1の吐出通路1bと第2室外ガス側接続口13aとを連通させ、圧縮機1の吸入通路1aと室外熱交換器5とを連通させる。三方弁4において、圧縮機1の吐出通路1bと第1室外ガス側接続口12aとを連通させる。また、第1減圧弁6において、弁の開度を制御して冷媒を減圧する。第2減圧弁11において、弁の開度を全開として、冷媒を減圧させないようにする。
圧縮機1で圧縮され高温高圧となったガス冷媒は、吐出通路1bで分岐する。分岐した一方の高温高圧となったガス冷媒は、三方弁4,第1ガス側接続配管12を介して第1室内熱交換器9に流入し、室内ファン21により送られる室内空気により冷却されて、凝縮する。分岐した他方の高温高圧となったガス冷媒は、四方弁3,第2ガス側接続配管13を介して第2室内熱交換器10に流入し、第1室内熱交換器9と同様に、室内ファン21により送られる室内空気により冷却されて、凝縮する。第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器10により室内空気を加熱することにより、室内を暖房する。
第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器10からそれぞれ流出した高圧の凝縮冷媒はその後合流し、室内液側配管8を通って、第1減圧弁6で減圧される。第1減圧弁6で減圧された冷媒は、低温低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器5に流入する。室外熱交換器5を流れる気液二相流は、室外ファン20により送られる室外空気により加熱されて蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は、四方弁3を通って圧縮機1に戻る。
圧縮機1と第1減圧弁6は、冷房運転時と同様に、以下のように制御される。すなわち、制御装置50は、室内温湿度センサ46で検知した室内温度がリモコン(図示せず)の設定温度となるように、圧縮機1の回転速度を制御する。また、制御装置50は、圧縮機吐出温度センサ41で検知した吐出温度が所定の目標値となるように、第1減圧弁6の開度を制御する。
図5は、室内ユニット31の第1室内熱交換器9と第2室内熱交換器10における伝熱管流路数を示す図である。第1室内熱交換器9の伝熱管60aは1流路の伝熱管、伝熱管60bは2流路の伝熱管を表わす。また、第2室内熱交換器10の伝熱管61aは1流路の伝熱管、伝熱管61bは2流路の伝熱管を表わす。1流路と2流路の配置関係は、第1ガス側接続配管12及び第2ガス側接続配管13側が2流路、室内液側配管8及び液側接続配管7側が1流路である。
1流路及び2流路をこのように配置することにより、冷房運転,除湿運転、及び暖房運転の何れの運転においても、第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器がそれぞれ蒸発器として機能する場合は、1流路から2流路へ流路が増加するように流れ、第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器がそれぞれ凝縮器として機能する場合は、2流路から1流路へ流路が減少するように流れる。
従って、第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器がそれぞれ蒸発器として機能する場合は、冷媒の流れ方向に蒸発し、体積流量が増加するため、流れ方向に沿って流路数(流路断面積)を増加させ、圧力損失の低減を図ることができる。また、第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器がそれぞれ凝縮器として機能する場合は、冷媒の流れ方向に凝縮し、体積流量が減少するため、圧力損失の影響が小さくなり、流れ方向に沿って流路数(流路断面積)を減少させる、増速による伝熱性能の向上を図ることができる。
つまり、本実施例に開示の空気調和機の構成において、さらに、冷房運転時の冷媒の流れ方向に沿って、第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器10における冷媒の流路数を増加させる(又は、暖房運転時の冷媒の流れ方向に沿って、第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器10における冷媒の流路数を減少させる、又は、除湿運転時の冷媒の流れ方向に沿って、第1室内熱交換器9における冷媒の流路数を減少させ且つ第2室内熱交換器10における冷媒の流路数を増大させる)ことにより、冷房運転,除湿運転、及び暖房運転の何れの運転において、第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器10が蒸発器及び凝縮器の何れで機能しても、第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器10において、蒸発器として機能する場合は圧力損失の低減を図ることができ、凝縮器として機能する場合は伝熱性能の向上を図ることができる。
なお、流れ方向に沿って流路断面積が増加又は減少する例として、伝熱管の流路数の増減を例としたが、伝熱管自体の管径が流れ方向に増加又は減少してもよい。また、伝熱管の管径の変化と流路数の変化の組み合わせでもよい。
以上説明したように、本実施例の空気調和機は、圧縮機1と、室外熱交換器5と、第1室内熱交換器9と、第2室内熱交換器10と、を備え、暖房運転時、室外熱交換器5が蒸発器、第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器10が凝縮器として機能し、冷房運転時、室外熱交換器5が凝縮器、第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器10が蒸発器として機能し、除湿運転時、室外熱交換器5及び第1室内熱交換器9が凝縮器、第2室内熱交換器10が蒸発器として機能するとともに、圧縮機1から吐出した冷媒は、室外熱交換器5及び第1室内熱交換器9にそれぞれ分岐して流入し、その後合流して、第2室内熱交換器10を経由して圧縮機1に流入する。除湿運転時、凝縮器として機能する第1室内熱交換器9の加熱量を広範囲に調整できるため、冷房気味から暖房気味まで広範囲の除湿運転が可能となる。
さらに、暖房運転時、圧縮機1から吐出した冷媒は、第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器10にそれぞれ分岐して流入し、その後、室外熱交換器5を経由して圧縮機1に流入し、冷房運転時、圧縮機1から吐出した冷媒は、室外熱交換器5を経由した後分岐してそれぞれ第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器10に流入し、その後、圧縮機1に流入するようにしてもよい。
また、除湿運転時に室外熱交換器5を経由した冷媒と第1室内熱交換器9を経由した冷媒が合流する点70と、室外熱交換器5との間に、第1減圧弁6を備え、第1減圧弁の開度を制御して、圧縮機1から吐出した冷媒が室外熱交換器5及び第1室内熱交換器9にそれぞれ分岐して流入する割合を変更するようにしてもよい。
また、冷房運転時の冷媒の流れ方向に沿って、第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器10における冷媒の流路数又は流路断面積を増加させるようにしてもよい。冷房運転,除湿運転、及び暖房運転の何れの運転においても、第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器10において、蒸発器として機能する場合は圧力損失の低減を図ることができ、凝縮器として機能する場合は伝熱性能の向上を図ることができる。
また、冷媒はハイドロフルオロオレフィン系冷媒又はハイドロフルオロオレフィン系冷媒を含む混合冷媒を用いることができる。ハイドロフルオロオレフィン系冷媒としてはHFO1234yfを用いることができる。これらの冷媒は地球温暖化係数が極めて低いため、冷媒の大気排出による地球温暖化への影響を抑制できる。
一方、ハイドロフルオロオレフィン系冷媒は低圧冷媒であるため、圧力損失の影響を大きく受ける。圧力損失を抑制するためにはガス側接続配管の管径を拡大することが考えられるが、ガス側接続配管の管径を拡大すると施工性が低下する。本実施例においては、2本のガス側接続配管(第1ガス側接続配管12,第2ガス側接続配管13)を備えるので、低圧冷媒であるハイドロフルオロオレフィン系冷媒を用いた場合でも、圧力損失を低減しつつ施工性の低下を抑制することができる。
本発明に係る第2の実施例を、図6から図8を用いて説明する。本実施例の空気調和機101は、2つの圧縮機(圧縮機1,圧縮機2)を備える。また、冷房運転時、第1室内熱交換器9の蒸発温度が室内空気の露点温度より高く、第2室内熱交換器10の蒸発温度が室内空気の露点温度より低く設定される。空気調和機の基本構成等は第1の実施例と同様であるため、詳細な説明は省略する。
図6は、空気調和機101の系統図である。まず、図6に基づいて、本実施例の空気調和機101の構成について説明する。冷媒を圧縮する第1の圧縮機1と第2の圧縮機2が並列に配置される。圧縮機1,2のそれぞれの吐出通路1b,2bは合流し、四方弁3及び三方弁4と接続される。また、第1の圧縮機1の吸入通路1aは三方弁4に接続され、第2の圧縮機2の吸入通路2aは四方弁3に接続される。さらに圧縮機1の吸入通路1aと圧縮機2の吸入通路2aは、開閉弁16を介して接続される。
空気調和機101は、第1の圧縮機1の吐出通路1bに設けられた第1の圧縮機吐出温度センサ41、第2の圧縮機1の吐出通路2bに設けられた第2の圧縮機吐出温度センサ42、室内ユニット31の空気入口側に設けられた室内温湿度センサ43、第1室内熱交換器9に設けられた第1室内熱交換器温度センサ44、第2室内熱交換器10に設けられた第2室内熱交換器温度センサ45を備える。これらのセンサにより検知された温湿度の信号は、制御装置50に入力される。制御装置50は、これらの入力された信号やリモコン(図示せず)からの信号等に基づいて、圧縮機1,2,四方弁3,三方弁4,第1減圧弁6,第2減圧弁11等を制御する。
次に、空気調和機101における冷房運転,除湿運転及び暖房運転の動作について説明する。
まず、冷媒運転時における空気調和機101の動作を、図6を用いて説明する。図において、太い実線は冷媒の経路、矢印は冷媒が流れる方向を示す。冷房運転時には、制御装置50は、四方弁3において、圧縮機1,2の吐出通路1b,2bと室外熱交換器5とを連通させ、圧縮機2の吸入通路2aと第2室外ガス側接続口13aとを連通させる。また、三方弁4において、圧縮機1の吸入通路1aと第1室外ガス側接続口12aとを連通させる。また、開閉弁16を閉じる。また、第1減圧弁6及び第2減圧弁11において、弁開度を制御して、冷媒を減圧させる。
圧縮機1及び圧縮機2で圧縮され高温高圧となったガス冷媒は、四方弁3を通って室外熱交換器5に流入する。高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器5において、室外ファン20により送られる室外空気により冷却されて、凝縮する。この高圧の凝縮した冷媒は、第1減圧弁6で減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、液側接続配管7,室内液側配管8を通って分岐する。分岐した一方の冷媒は、第1室内熱交換器9に流入し、室内ファン21により送られる室内空気により加熱されて蒸発し、低圧のガス冷媒となる。このとき、第1室内熱交換器9の蒸発温度は室内空気の露点温度より高く、室内空気が冷却される際、顕熱変化だけとなる。分岐した他方の例冷媒は、第2減圧弁11でさらに減圧され、第2室内熱交換器10に流入し、室内ファン21により送られる室内空気により加熱されて蒸発し、低圧のガス冷媒となる。このとき、第2室内熱交換器10の蒸発温度は室内空気の露点温度より低く、室内空気が冷却される際、除湿を伴い、潜熱及び顕熱変化する。室内ユニット31からは、第1室内熱交換器9において顕熱変化した空気と第2室内熱交換器10除湿及び顕熱変化した空気とが混合して送風される。
第1室内熱交換器9から流出した低圧(室内空気の露点温度より高い温度に相当する飽和圧力)のガス冷媒は、第1ガス側接続配管12,三方弁4を通って圧縮機1に戻る。また、第2室内熱交換器10から流出した低圧(室内空気の露点温度より低い温度に相当する飽和圧力)のガス冷媒は、第2ガス側接続配管13,四方弁3を通って圧縮機2に戻る。
このとき、圧縮機1,2と第1減圧弁6,第2減圧弁11は以下のように制御される。制御装置50は、室内温湿度センサ46で検知した室内温度がリモコン(図示せず)で与えられた設定値となるように圧縮機1の回転速度を制御し、室内温湿度センサ46で検知した室内湿度がリモコンで与えられた設定値となるように圧縮機2の回転速度を制御する。また、制御装置50は圧縮機吐出温度センサ41で検知した吐出温度が所定の目標値となるように第1減圧弁6の開度を制御し、第2室内熱交換器温度センサ45が室内空気の露点温度以下の所定の目標値となるように第2減圧弁11の開度を制御する。
以上説明したように、本実施例においては、冷房運転時に、第1室内熱交換器9及び圧縮機1を含む第1冷凍回路と、第2室内熱交換器10及び圧縮機を含む第2冷凍回路とを構成するとともに、第1室内熱交換器の蒸発温度が室内空気の露点温度より高く、第2室内熱交換器10の蒸発温度が室内空気の露点温度より低くする。これにより、第2室内熱交換器10での除湿能力を確保しながら、第1室内熱交換器9での蒸発温度を高くして空気調和機全体のエネルギ効率向上を図ることができる。
次に、除湿運転時における空気調和機100の動作を、図7を用いて説明する。除湿運転時には、制御装置50は、冷房運転時と同様に、四方弁3において、圧縮機1,2の吐出通路1b,2bと室外熱交換器5とを連通させ、圧縮機2の吸入通路2aと第2室外ガス側接続口13aとを連通させる。また、三方弁において、圧縮機1,2の吐出通路1b,2bと第1室外ガス側接続口12aとを連通させる。また、開閉弁16を開く。また、第1減圧弁6において、弁の開度を制御して、室外熱交換器5を流れる冷媒流量と第1室内熱交換器9を流れる冷媒流量の割合を調整する。第2減圧弁11において、弁の開度を制御して、冷媒を減圧する。除湿運転時の冷媒の圧縮,凝縮及び蒸発作用と、圧縮機及び減圧弁の制御方法は実施例1と同様のため説明を省略する。
次に、暖房運転時における空気調和機101の動作を、図8を用いて説明する。暖房運転時には、制御装置50は、四方弁3において、圧縮機1,2の吐出通路1b,2bと第2室外ガス側接続口13aとを連通させ、圧縮機2の吸入通路2aと室外熱交換器5とを連通させる。また、三方弁において、圧縮機1,2の吐出通路1b,2bと第1室外ガス側接続口12aとを連通させる。また、開閉弁16を開く。第1減圧弁6において、弁の開度を制御して、冷媒を減圧する。第2減圧弁11において、弁の開度を全開として、冷媒を減圧させないようにする。暖房運転時の冷媒の圧縮,凝縮及び蒸発作用と、圧縮機及び減圧弁の制御方法は実施例1と同様のため説明を省略する。
第1室内熱交換器9は、冷房運転時には蒸発器として作用するが、蒸発温度は室内空気の露点温度より高いため、除湿水は発生せず、除湿運転時には凝縮器として作用する。一方、第2室内熱交換器10は、冷房運転時及び除湿運転時ともに蒸発器として作用し、蒸発温度は室内空気の露点温度より低くなるため、除湿水を発生する。従って、本実施例の構成では、冷房から除湿運転に切替わった場合でも、除湿水が付着した熱交換器を加熱することがないので、湿気戻りがなく快適な空調を提供できる。
なお、本実施例では、2個の圧縮機を用いたが、2つのシリンダを持つ1個の圧縮機を用いてもよい。
以上説明したように、本実施例の空気調和機は、冷房運転時、第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器10のうち何れか一方の室内熱交換器(本実施例では第1室内熱交換器9)の蒸発温度を露点温度より高くし、他方の室内熱交換器(本実施例では第2室内熱交換器10)の温度を露点温度より低くする。第2室内熱交換器10での除湿能力を確保しながら、第1室内熱交換器9での蒸発温度を高くして空気調和機全体のエネルギ効率向上を図ることができる。
さらに、冷房運転時に室外熱交換器5を経由した冷媒が分岐する点70と、冷房運転時に露点温度より低くなる室内熱交換器(本実施例では第2室内熱交換器10)との間に、第2減圧弁11を備え、第2減圧弁11の開度を制御することにより、室内熱交換器(本実施例では第2室内熱交換器10)を露点温度より低くしてもよい。
また、圧縮機として、圧縮機1及び圧縮機2を有し、冷房運転時、圧縮機1及び圧縮機2から吐出して合流した冷媒は、室外熱交換器を経由した後分岐してそれぞれ第1室内熱交換器9及び第2室内熱交換器10に流入し、その後、第1室内熱交換器9に流入した冷媒は圧縮機1に流入し、第2室内熱交換器10に流入した冷媒は圧縮機2に流入するようにしてもよい。
1,2 圧縮機
3 四方弁
4 三方弁
5 室外熱交換器
6 第1減圧弁
7 液側接続配管
9 第1室内熱交換器
10 第2室内熱交換器
11 第2減圧弁
12 第1ガス側接続配管
13 第2ガス側接続配管
30 室外ユニット
31 室内ユニット
100,101 空気調和機
3 四方弁
4 三方弁
5 室外熱交換器
6 第1減圧弁
7 液側接続配管
9 第1室内熱交換器
10 第2室内熱交換器
11 第2減圧弁
12 第1ガス側接続配管
13 第2ガス側接続配管
30 室外ユニット
31 室内ユニット
100,101 空気調和機
Claims (9)
- 圧縮機と、室外熱交換器と、第1室内熱交換器と、第2室内熱交換器と、を備え、
暖房運転時、前記室外熱交換器が蒸発器、前記第1室内熱交換器及び前記第2室内熱交換器が凝縮器として機能し、
冷房運転時、前記室外熱交換器が凝縮器、前記第1室内熱交換器及び前記第2室内熱交換器が蒸発器として機能し、
除湿運転時、前記室外熱交換器及び前記第1室内熱交換器が凝縮器、前記第2室内熱交換器が蒸発器として機能するとともに、前記圧縮機から吐出した冷媒は、前記室外熱交換器及び前記第1室内熱交換器にそれぞれ分岐して流入し、その後合流して、前記第2室内熱交換器を経由して前記圧縮機に流入する空気調和機。 - 請求項1において、前記除湿運転時に前記室外熱交換器を経由した冷媒と前記第1室内熱交換器を経由した冷媒が合流する点と、前記室外熱交換器と、の間に、第1減圧弁を備え、
前記第1減圧弁の開度を制御して、前記圧縮機から吐出した冷媒が前記室外熱交換器及び前記第1室内熱交換器にそれぞれ分岐して流入する割合を変更する空気調和機。 - 請求項1又は2において、前記暖房運転時、前記圧縮機から吐出した冷媒は、前記第1室内熱交換器及び前記第2室内熱交換器にそれぞれ分岐して流入し、その後、前記室外熱交換器を経由して前記圧縮機に流入し、
前記冷房運転時、前記圧縮機から吐出した冷媒は、前記室外熱交換器を経由した後分岐してそれぞれ前記第1室内熱交換器及び前記第2室内熱交換器に流入し、その後、前記圧縮機に流入する空気調和機。 - 請求項3において、冷房運転時の冷媒の流れ方向に沿って、前記第1室内熱交換器及び前記第2室内熱交換器における冷媒の流路数又は流路断面積を増加させる空気調和機。
- 請求項3又は4において、前記冷房運転時、前記第1室内熱交換器及び前記第2室内熱交換器のうち何れか一方の室内熱交換器の蒸発温度は露点温度より高くし、他方の室内熱交換器の温度は露点温度より低くする空気調和機。
- 請求項5において、前記冷房運転時に前記室外熱交換器を経由した冷媒が分岐する点と、前記他方の室内熱交換器と、の間に、第2減圧弁を備え、
前記第2減圧弁の開度を制御して、前記他方の室内熱交換器を露点温度より低くする空気調和機。 - 請求項5又は6において、前記圧縮機は、第1圧縮機及び第2圧縮機を備え、
前記冷房運転時、前記第1圧縮機及び前記第2圧縮機から吐出して合流した冷媒は、前記室外熱交換器を経由した後分岐してそれぞれ前記第1室内熱交換器及び前記第2室内熱交換器に流入し、その後、前記第1室内熱交換器に流入した冷媒は前記第1圧縮機に流入し、前記第2室内熱交換器に流入した冷媒は前記第2圧縮機に流入する空気調和機。 - 請求項1乃至7の何れかにおいて、前記冷媒はハイドロフルオロオレフィン系冷媒又はハイドロフルオロオレフィン系冷媒を含む混合冷媒である空気調和機。
- 請求項8において、前記ハイドロフルオロオレフィン系冷媒はHFO1234yfである空気調和機。
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