DE112015006816T5

DE112015006816T5 - Klimaanlage

Info

Publication number: DE112015006816T5
Application number: DE112015006816.3T
Authority: DE
Inventors: Hayato HORIE; Mamoru Hamada; Masaki Toyoshima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2018-05-03
Also published as: US20190011137A1; JP6494765B2; WO2017029741A1; JPWO2017029741A1; CN107923637B; US10495330B2; CN107923637A

Abstract

Eine Klimaanlage (100) enthält einen Kältemittelkreis enthaltend einen Kompressor (2), einen Kondensator (3), eine erste Dekompressionsvorrichtung (4), einen Wärmetauscher (5), eine zweite Dekompressionsvorrichtung (6) und einen Verdampfer (7), die so verbunden sind, dass sie einem Kältemittel ermöglichen, durch diese zu zirkulieren; und ein Gebläse (11) zum Hereinführen von Luft von außerhalb eines Raums und zum Blasen der Luft zu dem Kondensator (3). Der Wärmetauscher (5) ist stromabwärts des Kondensators (3) in einer Blasrichtung des Gebläses (11) angeordnet. Ein Befeuchter (8) ist zwischen dem Kondensator (3) und dem Wärmetauscher (5) in der Blasrichtung des Gebläses (11) angeordnet. Das von dem Kompressor (2) ausgegebene Kältemittel wird in dem Kondensator (3) in einen unterkühlten flüssigen Zustand kondensiert, von der ersten Dekompressionsvorrichtung (4) dekomprimiert, absorbiert Wärme in dem Wärmetauscher (5), wird durch die zweite Dekompressionsvorrichtung (6) dekomprimiert und in dem Verdampfer verdampft. Die von dem Gebläse (11) geblasene Luft wird durch den Kondensator (3) erwärmt, durch den Befeuchter (8) befeuchtet, durch den Wärmetauscher (5) gekühlt und in den Raum geliefert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage mit einer Funktion des Aufnehmens von Luft außerhalb eines Raums und des Zuführens der Luft in den Raum.
Stand der Technik
Es ist eine Klimaanlage bekannt, die eine Behandlungseinheit für Außenluft enthält, die Luft außerhalb eines Raums aufnimmt und befeuchtet und die Luft in den Raum liefert. In einer derartigen Klimaanlage erhöht die Befeuchtung die Temperatur der ausgeblasenen Luft, was zu einer Verringerung der Bequemlichkeit in dem Raum und zu einer Zunahme der Kühllast führt.
Daher wird, um eine beliebige Steuerung der Temperatur der herausgeblasenen Luft zu ermöglichen, ein System vorgeschlagen, das zwei unabhängige Kühlungszyklen enthält, die jeweils in einer gemeinsamen Luftleitung angeordnete Wärmetauscher enthalten, und die bewirken, dass jeder Kühlungszyklus individuell Kühl- und Heizoperationen durchführt (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-292063 (3 und Absatz 0012)
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn jedoch wie vorbeschrieben zwei Kühlungszyklen vorgesehen sind, nimmt der Energieverbrauch zu. Darüberhinaus sind, da es erforderlich ist, die beiden Kühlungszyklen individuell zu steuern, die Systemkonfiguration und die Steuerung kompliziert, was zu einer Erhöhung der Anlagenkosten führt.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorgenannten Probleme zu lösen, und es ist beabsichtigt, eine Klimaanlage anzugeben, die in der Lage ist, die Temperatur von herausgeblasener Luft innerhalb eines gewünschten Bereichs zu regulieren, während eine Zunahme des Leistungsverbrauchs verringert und verhindert wird, dass die Konfiguration und die Steuerung kompliziert sind.
Lösung des Problems
Um das vorgenannte Problem zu lösen, enthält eine Klimaanlage nach der vorliegenden Erfindung einen Kältemittelkreis enthaltend einen Kompressor, einen Kondensator, eine erste Dekompressionsvorrichtung, einen Wärmetauscher, eine zweite Dekompressionsvorrichtung und einen Verdampfer, die so verbunden sind, dass sie dem Kältemittel ermöglichen, durch diese zu zirkulieren; und ein Gebläse zum Aufnehmen von Luft von außerhalb eines Raums und zum Blasen der Luft zu dem Kondensator. Der Wärmetauscher befindet sich stromabwärts des Kondensators in einer Blasrichtung des Gebläses. Ein Befeuchter ist zwischen dem Kondensator und dem Wärmetauscher in der Gebläserichtung des Gebläses angeordnet. Das von dem Kompressor ausgegebene Kältemittel wird in dem Kondensator in einen unterkühlten flüssigen Zustand kondensiert, durch die erste Dekompressionsvorrichtung dekomprimiert, absorbiert Wärme in dem Wärmetauscher, wird durch die zweite Dekompressionsvorrichtung dekomprimiert und in dem Verdampfer verdampft. Die von dem Gebläse geblasene Luft wird durch den Kondensator erwärmt, durch den Befeuchter befeuchtet, durch den Wärmetauscher gekühlt und in den Raum geliefert.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die Klimaanlage nach der vorliegenden Erfindung kühlt Luft in dem Wärmetauscher und liefert dann die Luft in den Raum. Hierdurch ist es möglich, eine Zunahme der Temperatur der ausgeblasenen Luft während des Befeuchtungsvorgangs beispielsweise im Winter herabzusetzen und sowohl eine Verringerung des Komforts in dem Raum als auch eine Zunahme der Kühllast herabzusetzen. Darüber hinaus kann, da die Klimaanlage einen einzigen Kältemittelkreis enthält, diese eine einfache Konfiguration haben und erfordert keine komplizierte Steuerung.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Klimaanlage nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
2 ist ein ph-Diagramm während einer Befeuchtungsoperation der Klimaanlage nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein psychrometrisches Diagramm während der Befeuchtungsoperation der Klimaanlage nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Klimaanlage nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
5 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Entfeuchtungsoperation der Klimaanlage nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein ph-Diagramm während einer Entfeuchtungsoperation der Klimaanlage nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Klimaanlage nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
8 ist eine psyhrometrisches Diagramm während einer Befeuchtungsoperation der Klimaanlage nach dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Klimaanlage nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
10 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Klimaanlage nach einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
11 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Klimaanlage gemäß einer Modifikation der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung illustriert.
12 ist ein Diagramm, dass die Konfiguration der Klimaanlage gemäß der Modifikation der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung illustriert.
13 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Klimaanlage gemäß einer anderen Modifikation der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung illustriert.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Erstes Ausführungsbeispiel
<Konfiguration>
1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Klimaanlage 100 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert. Die Klimaanlage 100 nimmt Luft außerhalb eines Raums auf und befeuchtet sie, und liefert die befeuchtete Luft in den Raum. Die Klimaanlage 100 enthält eine Behandlungseinheit 1 für Außenluft, eine Außeneinheit 10 und eine Steuervorrichtung 50. Die Behandlungseinheit 1 für Außenluft und die Außeneinheit 10 sind durch eine Kältemittelleitung 13 miteinander verbunden.
Die Außenluft-Behandlungseinheit 1 enthält einen ersten Wärmetauscher 3 als einen Kondensator, eine erste Dekompressionsvorrichtung 4, einen zweiten Wärmetauscher 5 als einen Wärmetauscher, und eine zweite Dekompressionsvorrichtung 6. Der erste Wärmetauscher 3 und der zweite Wärmetauscher 5 sind einander zugewandt angeordnet. Ein Befeuchter 8 befindet sich zwischen dem ersten Wärmetauscher 3 und dem zweien Wärmetauscher 5.
Ein Innengebläse 11 als ein Gebläse, das Luft von außerhalb des Raums aufnimmt, befindet sich auf einer Seite des ersten Wärmetauschers 3 entgegengesetzt zu dem zweiten Wärmetauscher 5. Der erste Wärmetauscher 3, der Befeuchter 8 und der zweite Wärmetauscher 5 sind in dieser Reihenfolge in einer Blasrichtung in einem Luftpfad des Gebläses 11 angeordnet.
Die Außeneinheit 10 enthält einen Kompressor 2 und einen Außenwärmetauscher (dritten Wärmetauscher) 7 als einen Verdampfer. Ein Außengebläse 12 ist so angeordnet, dass es dem Außenwärmetauscher 7 zugewandt ist.
Der Kompressor 2, der erste Wärmetauscher 3, die erste Dekompressionsvorrichtung 4, der zweite Wärmetauscher 5, die zweite Dekompressionsvorrichtung 6 und der Außenwärmetauscher 7 sind durch die Kältemittelleitung 13 so in Reihe verbunden, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch diese zirkuliert, und bilden einen Kältemittelkreis.
Der Kompressor 2 saugt das Kältemittel an und komprimiert es in ein gasförmiges Hochdruck- und Hochtemperatur-Kältemittel und gibt es aus. Der Kompressor ist beispielsweise mit einem Inverter ausgestattet. Die Steuervorrichtung 50 steuert eine Betriebsfrequenz (Drehfrequenz) des Kompressors 2, wodurch eine Kapazität (die pro Zeiteinheit ausgegebene Menge Kühlmittel) des Kompressors 2 gesteuert wird.
Der erste Wärmetauscher 3 arbeitet als ein Kondensator und tauscht Wärme zwischen dem von dem Kompressor 2 ausgegebenen Kältemittel und der Luft außerhalb des Raums, die von dem Innengebläse 11 hereingeführt wurde, aus, wodurch das Kältemittel kondensiert.
Die erste Dekompressionsvorrichtung 4, die beispielsweise ein Expansionsventil ist, dekomprimiert das von dem ersten Wärmetauscher 3 gelieferte Kältemittel. Die Steuervorrichtung 50 steuert die erste Dekompressionsvorrichtung 4 (z.B. den Grad der Öffnung des Expansionsventils), wodurch der Grad der Dekompression des Kältemittels gesteuert wird.
Der zweite Wärmetauscher 5 tauscht Wärme zwischen dem von der ersten Dekompressionsvorrichtung 4 gelieferten Kältemittel und der von dem Innengebläse 11 geblasenen Luft (der Luft, die durch den ersten Wärmetauscher 3 und den Befeuchter 8 hindurchgegangen ist) aus und bewirkt, dass das Kältemittel Wärme absorbiert, wodurch das Kältemittel von einem unterkühlten flüssigen Zustand in einen gesättigten flüssigen Zustand geändert wird.
Die zweite Dekompressionsvorrichtung 6, die beispielsweise ein Expansionsventil ist, dekomprimiert das von dem zweiten Wärmetauscher 5 gelieferte Kältemittel. Die Steuervorrichtung 50 steuert die zweite Dekompressionsvorrichtung 6 (z.B. den Grad der Öffnung des Expansionsventils), wodurch der Grad der Dekompression des Kältemittels gesteuert wird.
Der Außenwärmetauscher 7 arbeitet als ein Verdampfer und tauscht Wärme zwischen dem von der zweiten Dekompressionsvorrichtung 6 gelieferten Kältemittel und Luft außerhalb des Raums, wodurch das Kältemittel verdampft wird.
Das Innengebläse 11 nimmt Luft von der Außenseite des Raums auf und bewirkt, dass die Luft durch den ersten Wärmetauscher 3, den Befeuchter 8 und den zweiten Wärmetauscher 5 hindurchgeht, und liefert die Luft in den Raum. Der Befeuchter 8 befeuchtet die durch das Innengebläse 11 geblasene Luft. Das Befeuchtungsverfahren des Befeuchters 8 kann ein Verdampfungsverfahren oder ein Sprühverfahren sein. Das Außengebläse 12 führt die Luft, die Wärme in dem Außenwärmetauscher 7 ausgetauscht (absorbiert) hat, aus dem Raum heraus.
Die Steuervorrichtung 50 empfängt einen Erfassungswert der Temperatur der herausgeblasenen Luft, die durch einen in dem Raum angeordneten Temperatursensor erfasst wird. Die Steuervorrichtung 50 steuert die Kapazität (Betriebsfrequenz) des Kompressors 2, den Grad der Dekompression durch die erste Dekompressionsvorrichtung 4 und die durch das Innengebläse 11 geblasene Luftmenge auf der Grundlage der Differenz zwischen einem Zielwert (vom Benutzer gesetzter Wert) der Temperatur der herausgeblasenen Luft und des Erfassungswerts, wodurch die Menge der Kondensationswärme in dem ersten Wärmetauscher 3 und die Menge der in dem zweiten Wärmetauscher 5 ausgetauschten Wärme gesteuert werden.
Die Steuervorrichtung 50 steuert auch die Menge von zu dem Befeuchter 8 geliefertem Wasser (z.B. den Grad der Öffnung eines Strömungssteuerventils, das in einem Wasserkanal für den Befeuchter 8 angeordnet ist) auf der Grundlage von beispielsweise der Differenz zwischen der von einem Feuchtigkeitssensor oder dergleichen erfassten Feuchtigkeit in dem Raum und der durch einen Benutzer gesetzten Feuchtigkeit, wodurch der Grad der Befeuchtung durch den Befeuchter 8 gesteuert wird.
Die Klimaanlage 100 nach dem ersten Ausführungsbeispiel ist so konfiguriert, dass sie nur die Befeuchtungsoperation durchführt. Eine Konfiguration des Durchführens sowohl der Befeuchtungsoperation als auch der Entfeuchtungsoperation wird in einem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.
<Arbeitsweise>
Die Arbeitsweise der Klimaanlage 100 nach dem ersten Ausführungsbeispiel wird nun beschrieben, indem dem Fluss des Kältemittels gefolgt wird. 2 ist ein ph-Diagramm (Druck/spezifische Enthalpie-Diagramm) bei dem ersten Ausführungsbeispiel. In 2 stellt die vertikale Achse den Druck (MPa) dar, und die horizontale Achse stellt die spezifische Enthalpie (kJ/kg) dar.
Das gasförmige Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel (Punkt A in 2), das durch den Kompressor 2 der Außeneinheit 10 komprimiert wurde, strömt in den ersten Wärmetauscher 3 der Außenluft-Behandlungseinheit 1. Der erste Wärmetauscher 3 arbeitet als ein Kondensator, und das Kältemittel tauscht Wärme mit der von dem Innengebläse 11 außerhalb des Raums aufgenommenen Luft aus, wodurch es Wärme freigibt und in flüssiges einphasiges Kältemittel kondensiert (Punkt B in 2). Das Kältemittel ist zu dieser Zeit in einem unterkühlten flüssigen Zustand. Die Temperatur des Kältemittels zu dieser Zeit wird durch das Bezugszeichen SC in 2 angezeigt. Das in dem ersten Wärmetauscher 3 kondensierte Kältemittel strömt in die erste Dekompressionsvorrichtung 4. Das Kältemittel wird in der ersten Dekompressionsvorrichtung 4 dekomprimiert (Punkt C in 2). Die Temperatur des Kältemittels zu dieser Zeit wird durch das Bezugszeichen ET1 n 2 angezeigt.
Das durch die erste Dekompressionsvorrichtung 4 dekomprimierte Kältemittel strömt in den zweiten Wärmetauscher 5. In dem zweiten Wärmetauscher 5 tauscht das Kältemittel Wärme mit Luft aus (Wärme, die in dem ersten Wärmetauscher 3 erwärmt und durch den Befeuchter 8 befeuchtet wurde), wodurch es Wärme absorbiert und in einen gesättigten flüssigen Zustand eintritt (Punkt D in 2). Die Temperatur des Kältemittels zu dieser Zeit wird durch das Bezugszeichen ET_S in 2 angezeigt.
Das Kältemittel in dem gesättigten flüssigen Zustand, das aus dem zweiten Wärmetauscher 5 herausströmt, strömt in die zweite Dekompressionsvorrichtung 6. In der zweiten Dekompressionsvorrichtung 6 wird das Kältemittel in ein zweiphasiges Niedrigtemperatur- und Niedrigdruck-Kältemittel (Punkt E in 2) dekomprimiert. Das zweiphasige Niedrigtemperatur- und Niedrigdruck-Kältemittel, das aus der zweiten Dekompressionsvorrichtung 6 herausströmt, strömt in den Außenwärmetauscher 7. Der Außenwärmetauscher 7 arbeitet als ein Verdampfer und das Kältemittel tauscht Wärme mit Luft außerhalb des Raums aus, wodurch es verdampft (Punkt F in 2). Die Temperatur des Kältemittels zu dieser Zeit wird durch das Bezugszeichen SH in 2 angezeigt. Das in dem Außenwärmetauscher 7 verdampfte Kältemittel kehrt zu dem Kompressor 2 zurück.
Es wird nun die Luftströmung beschrieben. 3 ist ein psychrometrisches Diagramm der Klimaanlage 100 nach dem ersten Ausführungsbeispiel. In 3 stellt die vertikale Achse die absolute Feuchtigkeit dar, und die horizontale Achse stellt die Temperatur dar (Trockenkugel-Temperatur). Zuerst wird Luft (Außenluft OA) außerhalb des Raums durch das Innengebläse 11 der Außenluft-Behandlungseinheit 1 hereingenommen und zu dem ersten Wärmetauscher 3 geblasen. Die zu dem ersten Wärmetauscher 3 geblasene Luft wird durch Kondensationswärme des Kältemittels in dem ersten Wärmetauscher 3 erwärmt und erhöht ihre Temperatur (Punkt a in 3).
Die in dem ersten Wärmetauscher 3 erwärmte Luft wird zu dem Befeuchter 8 geblasen, der sich in der Blasrichtung des Innengebläses 11 stromabwärts des ersten Wärmetauschers 3 befindet. Der Befeuchter 8 erhöht die Feuchtigkeit der Luft und senkt die Temperatur der Luft (Punkt b in 3).
Die durch den Befeuchter 8 hindurchgehende Luft wird zu dem zweien Wärmetauscher 5 geblasen, der sich in der Blasrichtung des Innengebläses 11 stromabwärts des Befeuchters 8 befindet. In dem zweiten Wärmetaucher 5 absorbiert das Kältemittel Wärme, während es sich von einer unterkühlten Flüssigkeit in eine gesättigte Flüssigkeit ändert, und somit wird die Luft gekühlt und ihre Temperatur gesenkt. Die Luft, die durch den zweiten Wärmetauscher 5 hindurchgegangen ist und deren Temperatur gesenkt wurde, wird dann in den Raum als ausgeblasene Luft (Raumzuführungsluft) SA geliefert (Punkt SA in 3).
Die Steuervorrichtung 50 steuert die Menge von Kondensationswärme in dem ersten Wärmetauscher 3 durch Steuern der Menge von durch das Innengebläse 11 geblasener Luft und der Kapazität des Kompressors 2. Die Steuervorrichtung 50 steuert auch den Grad der Befeuchtung in dem Befeuchter 8 durch Steuern der Menge von zu dem Befeuchter 8 geliefertem Wasser auf der Grundlage einer Befeuchtungslast in dem Raum.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ändert sich das Kältemittel in dem Wärmetauscher 5 von einer unterkühlten Flüssigkeit in eine gesättigte Flüssigkeit. Wenn die Temperatur ET1 (Punkt C in 2) des Kältemittels zu dieser Zeit niedriger als die oder gleich der Taupunkttemperatur (Temperatur Td in 3) der Luft, die durch den Befeuchter 8 hindurchgegangen ist, ist, kondensiert Feuchtigkeit in der Luft und eine Entfeuchtungswirkung tritt auf. Somit wird, um das Auftreten der Entfeuchtungswirkung zu verhindern, der Grad der Dekompression durch die erste Dekompressionsvorrichtung 4 so gesteuert, dass die Temperatur ET1 des Kältemittels in dem zweiten Wärmetauscher 5 höher als die Taupunkttemperatur Td der Luft, die durch den Befeuchter 8 hindurchgegangen ist, ist.
Genauer gesagt, die Taupunkttemperatur Td der Luft, die durch den Befeuchter 8 hindurchgegangen ist, wird beispielsweise durch einen Taupunkt-Temperatursensor erfasst; eine Leitungstemperatur T_HEX des zweiten Wärmetauschers 5 (die als nahezu gleich der Temperatur ET1 des Kältemittels angesehen wird) wird durch einen Temperatursensor erfasst; und der Grad der Dekompression durch die erste Dekompressionsvorrichtung 4 (der Grad der Öffnung des Expansionsventils) wird so gesteuert, dass T_HEX > Td.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird die für die Befeuchtung in dem Raum erforderliche Befeuchtungsmenge erhalten durch Hereinführen der Außenluft OA und Steuern der Menge der Kondensationswärme in dem ersten Wärmetauscher 3 oder der Befeuchtungsmenge durch den Befeuchter 8. Zusätzlich wird durch Steuern der Temperatur ET1 des Kältemittels in dem zweiten Wärmetauscher 5 derart, dass sie höher als die Taupunkttemperatur Td der durch den Befeuchter 8 hindurchgegangenen Luft ist, die durch den Befeuchter 8 befeuchtete Luft in den Raum geliefert, nachdem ihre Temperatur abgesenkt wurde, ohne dass sie entfeuchtet wurde.
<Vorteile>
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird in der Klimaanlage 100 nach dem ersten Ausführungsbeispiel die Außenluft OA, die durch das Innengebläse 22 hereingeführt wurde, erwärmt, wenn sie durch den ersten Wärmetauscher (Kondensator) 3 hindurchgeht, befeuchtet, wenn sie durch den Befeuchter 8 hindurchgeht, gekühlt, wenn sie durch den zweiten Wärmetauscher 5 hindurchgeht, aufgrund von Wärmeabsorption, wenn sich das Kältemittel aus einer unterkühlten Flüssigkeit in eine gesättigte Flüssigkeit ändert, und in den Raum geliefert. Somit wird befeuchtete Luft mit einer angemessenen Temperatur in den Raum geliefert.
Auf diese Weise wird, nachdem die Außenluft befeuchtet wurde, deren Temperatur abgesenkt und diese dann in den Raum geliefert. Dies kann eine Zunahme der Kühllast eines Raumklimageräts während des Kühlens beispielsweise im Winter verringern. Weiterhin ist es, da es möglich ist, eine durch den Befeuchtungsvorgang bewirkte Erhöhung der Temperatur der herausgeblasenen Luft zu verringern, möglich, eine Abnahme des Komforts in dem Raum zu reduzieren.
Weiterhin besteht keine Notwendigkeit, zwei unabhängige Kühlungszyklusvorrichtungen vorzusehen, wie beispielsweise im Patentdokument 1 beschrieben ist. Dies vereinfacht die Konfiguration und die Steuerung der Klimaanlage 100.
Weiterhin würde, wenn mehrere Sätze aus der ersten Dekompressionsvorrichtung 4 und dem zweiten Wärmetauscher 5 parallel angeordnet wären, und die Gesamtströmung des Kältemittels und die Sättigungstemperaturen ET_S (Punkt D in der Zeichnung) nicht geändert würden, die Strömung des Kältemittels, das in jeden der zweiten Wärmetauscher 5 strömen würde, abnehmen, und somit würde der Wärmeaustausch-Wirkungsgrad abnehmen. Somit würden sich die Punkte B und C in 2 nach rechts verschieben (in einer Richtung, in der die Trockenheit des Kältemittels zunimmt), und die Wirkung des Verringerns der Temperatur der ausgeblasenen Luft SA würde abnehmen. Andererseits ist es bei dem ersten Ausführungsbeispiel möglich, da die Komponenten (Kompressor 2, erster Wärmetauscher 3, erste Dekompressionsvorrichtung 4, zweiter Wärmetauscher 5, zweite Dekompressionsvorrichtung 6 und Außenwärmetauscher 7) des Kältemittelkreises in Reihe verbunden sind, die Trockenheit des Kältemittels an dem Einlass des zweiten Wärmetauschers 5 niedrig zu erhalten und die Wirkung des Verringerns der Temperatur der ausgeblasenen Luft SA zu erhalten.
Weiterhin ist es gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, da sich das Kältemittel in dem zweiten Wärmetauscher 5 aus einem unterkühlten flüssigen Zustand in einen gesättigten flüssigen Zustand ändert, möglich, die Temperatur der Luft, die durch den Befeuchter 8 hindurchgegangen ist, durch Verwendung der Wärmeabsorption durch das Kältemittel zu dieser Zeit herabzusetzen.
Weiterhin ist die Temperatur ET1 (Punkt C in 2) des Kältemittels in dem zweiten Wärmetauscher 5 höher als die Taupunkttemperatur Td der Luft, die durch den Befeuchter 8 hindurchgegangen ist. Dies kann das Auftreten einer Entfeuchtungswirkung in dem zweiten Wärmetauscher 5 verhindern. Somit besteht keine Notwendigkeit für den Befeuchter 8, eine zusätzliche Befeuchtung durchzuführen, und der Energieverbrauch kann herabgesetzt werden.
Weiterhin ist es, das das Kältemittel in dem gesättigten flüssigen Zustand durch die zweite Dekompressionsvorrichtung 6 in ein Zweiphasen-Kältemittel dekomprimiert wird, möglich, zu bewirken, dass das Kältemittel weiterhin in den Außenwärmetauscher 7 strömt und es durch Wärmeaustausch verdampft.
Weiterhin steuert die Steuervorrichtung 50 die Menge der Kondensationswärme in dem ersten Wärmetauscher 3 durch Steuern von zumindest einer von der Kapazität (Betriebsfrequenz) des Kompressors 2 und der Menge von durch das Innengebläse 11 geblasenen Luft. Hierdurch wird es möglich, zusammen mit der Steuerung des Befeuchters 8 die für die Befeuchtung in dem Raum erforderliche Befeuchtungsmenge zu erhalten.
Weiterhin steuert die Steuervorrichtung 50 den Grad der Dekompression in der ersten Dekompressionsvorrichtung 4. Hierdurch wird es möglich, die Temperatur ET1 des Kältemittels in dem zweiten Wärmetauscher 5 leicht so zu steuern, dass sie höher als die Taupunkttemperatur Td der Luft, die durch den Befeuchter 8 hindurchgegangen ist, wird, wie vorstehend beschrieben ist.
Zweites Ausführungsbeispiel
Eine Klimaanlage 101 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Die vorbeschriebene Klimaanlage 100 nach dem ersten Ausführungsbeispiel ist so konfiguriert, dass sie dem Kältemittel ermöglicht, in einer Richtung zu zirkulieren und die Befeuchtungsoperation durchzuführen. Demgegenüber ist die Klimaanlage 101 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, eine Zirkulationsrichtung des Kältemittels umzuschalten und zwischen einer Befeuchtungsoperation und einer Entfeuchtungsoperation umzuschalten.
<Konfiguration>
Eine Konfiguration der Klimaanlage 101 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel wird nun beschrieben. 4 ist ein Diagramm, das die Konfiguration der Klimaanlage 101 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel und die Strömung des Kältemittels während der Befeuchtungsoperation illustriert. In der Klimaanlage 101 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Vierwegeventil 9 als ein Strömungspfad-Umschaltventil auf einer Auslassseite eines Kompressors 2 einer Außeneinheit 10A angeordnet. Das Vierwegeventil 9 schaltet den Strömungspfad so um, dass das von dem Kompressor 2 ausgegebene Kältemittel während der Befeuchtungsoperation in einen ersten Wärmetauscher 3 und während der Entfeuchtungsoperation in einen Außenwärmetauscher 7 strömt.
Der erste Wärmetauscher 3, eine erste Dekompressionsvorrichtung 4, ein zweiter Wärmetauscher 5, eine zweite Dekompressionsvorrichtung 6, eine Befeuchter 8 und ein Innengebläse 11 in der Außenluft-Behandlungseinheit 1 haben die in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Konfigurationen. Der Kompressor 2, der Außenwärmetauscher 7 und ein Außengebläse 12 in der Außeneinheit 10A haben die bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Konfigurationen. Eine Steuervorrichtung 50 liefert Wasser nur während der Befeuchtungsoperation zu dem Befeuchter 8 und liefert während der Entfeuchtungsoperation kein Wasser zu dem Befeuchter 8.
<Arbeitsweise>
Die Befeuchtungsoperation der Klimaanlage 101 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel wird nun mit Bezug auf 4 beschrieben. Es wird auch auf das bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene ph-Diagramm in 2 Bezug genommen. Bei der Befeuchtungsoperation schaltet die Steuervorrichtung 50 den Strömungspfad mittels des Vierwegeventils 9 so, das das von dem Kompressor 2 ausgegebene Kältemittel in den ersten Wärmetauscher 3 strömt, und auch Wasser zu dem Befeuchter 8 geliefert wird.
In diesem Fall strömt das von dem Kompressor 2 ausgegebene gasförmige Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel (Punkt A in 2) durch das Vierwegeventil 9 in den ersten Wärmetauscher 3. Die Strömung des in den ersten Wärmetauscher 3 strömenden Kältemittels ist die gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. In dem ersten Wärmetauscher (Kondensator) 3 kondensiert das Kältemittel in das flüssige einphasige Kältemittel (Punkt B in 2).
Das in dem ersten Wärmetauscher 3 kondensierte Kältemittel strömt in die erste Dekompressionsvorrichtung 4 und wird in flüssiges einphasiges Niedrigtemperatur- und Niedrigdruck-Kältemittel dekomprimiert (Punkt C in 2). Das durch die erste Dekompressionsvorrichtung 4 dekomprimierte Kältemittel strömt in den zweiten Wärmetauscher 5 und tauscht Wärme mit in dem ersten Wärmetauscher 3 erwärmter Luft, wodurch Wärme absorbiert wird, und tritt in einen gesättigten flüssigen Zustand ein (Punkt D in 2).
Das Kältemittel in dem gesättigten flüssigen Zustand, das aus dem zweiten Wärmetauscher 5 herausströmt, strömt in die zweite Dekompressionsvorrichtung 6 und wird in zweiphasiges Niedrigtemperatur- und Niedrigdruck-Kältemittel dekomprimiert (Punkt E in 2). Das aus der zweiten Dekompressionsvorrichtung 6 herausströmende zweiphasige Kältemittel strömt in den Außenwärmetauscher (Verdampfer) 7 und tauscht Wärme mit Luft außerhalb des Raums, wodurch es verdampft (Punkt F in 2). Das in dem Außenwärmetauscher 7 verdampfte Kältemittel kehrt durch das Vierwegeventil 9 zu dem Kompressor 2 zurück.
Die Luftströmung ist die gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. wie in 3 illustriert ist, wird Außenluft OA durch das Innengebläse 11 der Außenluft-Behandlungseinheit 1 hereingeführt, zu dem ersten Wärmetauscher 3 geblasen und durch Kondensationswärme des Kältemittels erwärmt, wodurch ihre Temperatur erhöht wird (Punkt A in 3). Die in dem ersten Wärmetauscher 3 erwärmte Luft wird zu dem Befeuchter 8 geblasen. In dem Befeuchter 8 nimmt die Feuchtigkeit der Luft zu und ihre Temperatur nimmt ab (Punkt b in 3).
Die durch den Befeuchter 8 hindurchgegangene Luft wird zu dem zweiten Wärmetauscher 5 geblasen. In dem zweiten Wärmetauscher 5 absorbiert das Kältemittel Wärme, wenn es sich aus unterkühlter Flüssigkeit in gesättigte Flüssigkeit ändert, und somit wird die Luft gekühlt und ihre Temperatur sinkt. Die durch den zweiten Wärmetauscher 5 hindurchgegangene Luft, deren Temperatur gesenkt wurde, wird als ausgeblasene Luft SA in den Raum geliefert (Punkt SA in 3).
Wie auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, steuert die Steuervorrichtung 50 die Menge der Kondensationswärme in dem ersten Wärmetauscher 3 durch Steuern der Menge von durch das Innengebläse 11 geblasener Luft und der Kapazität des Kompressors 2. Die Steuervorrichtung 50 steuert auch den Grad der Befeuchtung in dem Befeuchter 8 durch Steuern der zu dem Befeuchter 8 gelieferten Wassermenge in Abhängigkeit einer Befeuchtungslast in dem Raum.
Die Steuervorrichtung 50 steuert auch den Grad der Dekompression durch die erste Dekompressionsvorrichtung 4 (z.B. den Grad der Öffnung des Expansionsventils), so dass die Temperatur ET1 des Kältemittels in dem zweiten Wärmetauscher 5 höher als die Taupunkttemperatur (Td in 3) der Luft, die durch den Befeuchter 8 hindurchgegangen ist, ist.
In dieser Weise wird in der Befeuchtungsoperation der Grad der Befeuchtung, der für die Befeuchtung in dem Raum erforderlich ist, erhalten durch Steuern der Menge von Kondensationswärme in dem ersten Wärmetauscher 3 oder der Menge von zu dem Befeuchter 8 geliefertem Wasser. Zusätzlich wird durch Steuern der Temperatur ET1 des Kältemittels in dem zweiten Wärmetauscher 5 derart, dass sie höher als die Taupunkttemperatur Td der Luft, die durch den Befeuchter 8 hindurchgegangen ist, ist, die durch den Befeuchter 8 befeuchtete Luft in den Raum geliefert, nachdem ihre Temperatur herabgesetzt wurde, ohne entfeuchtet worden zu sein.
Die Entfeuchtungsoperation der Klimaanlage 101 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel wird nun mit Bezug auf die FIGN: 5 und 6 beschrieben. 5 ist ein Diagramm, das die Konfiguration der Klimaanlage 101 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel und die Strömung des Kältemittels während der Entfeuchtungsoperation illustriert. 6 ist ein ph-Diagramm während der Entfeuchtungsoperation der Klimaanlage 101 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel. In 6 stellt die vertikale Achse einen Druck (MPa) dar, und die horizontale Achse stellt eine spezifische Enthalpie (kJ/kg) dar.
In der Entfeuchtungsoperation schaltet die Steuervorrichtung 50 den Strömungspfad mittels des Vierwegeventils 9 derart, dass das von dem Kompressor 2 ausgegebene Kältemittel in den Außenwärmetauscher 7 strömt, und sie hält auch die Zuführung von Wasser zu dem Befeuchter 8 an.
In diesem Fall strömt das von dem Kompressor 2 ausgegebene gasförmige Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel (Punkt A in 6) in das Vierwegeventil 9 und strömt durch das Vierwegeventil 9 in den Außenwärmetauscher 7. Der Außenwärmetauscher 7 arbeitet als ein Kondensator und das Kältemittel tauscht Wärme mit der Außenluft aus, wodurch es Wärme freigibt und in flüssiges einphasiges Kältemittel kondensiert (Punkt B in 6). Das Kältemittel ist zu dieser Zeit in einem unterkühlten flüssigen Zustand. Die Temperatur des Kältemittels zu dieser Zeit wird durch das Bezugszeichen SC1 in 6 angezeigt. Das in dem Außenwärmetauscher 7 kondensierte Kältemittel strömt in die zweite Dekompressionsvorrichtung 6. In der zweiten Dekompressionsvorrichtung 6 wird das Kältemittel dekomprimiert (Punkt C in 6).
Das durch die zweie Dekompressionsvorrichtung 6 dekomprimierte Kältemittel strömt in den zweiten Wärmetauscher 5. In dem zweiten Wärmetauscher 5 tauscht das Kältemittel Wärme mit Luft aus (wird später beschrieben), die durch den ersten Wärmetauscher 3 hindurchgegangen ist und deren Temperatur gesenkt wurde, wodurch Wärme freigegeben wird, so dass der Grad der Unterkühlung des Kältemittels zunimmt (Punkt D in 6). Die Temperatur des Kältemittels zu dieser Zeit wird durch das Bezugszeichen SC2 in 6 angezeigt. Das aus der zweiten Dekompressionsvorrichtung 6 herausströmende Kältemittel strömt in die erste Dekompressionsvorrichtung 4. In der ersten Dekompressionsvorrichtung 4 wird das Kältemittel in ein zweiphasiges Niedrigtemperatur- und Niedrigdruck-Kältemittel dekomprimiert (Punkt E in 6).
Das zweiphasige Niedrigtemperatur- und Niedrigdruck-Kältemittel, das aus der ersten Dekompressionsvorrichtung 4 herausströmt, strömt in den ersten Wärmetauscher 3. Der erste Wärmetauscher 3 arbeitet als ein Verdampfer und das Kältemittel tauscht Wärme mit von dem Innengebläse 11 geblasener Luft aus, wodurch es verdampft (Punkt F in 6). Die Temperatur des Kältemittels zu dieser Zeit wird durch das Bezugszeichen SH in 6 angezeigt. Das in dem ersten Wärmetauscher 3 verdampfte Kältemittel kehrt zu dem Kompressor 2 zurück.
Die Luftströmung in der Entfeuchtungsoperation wird nun beschrieben. Zuerst wird Außenluft OA durch das Innengebläse 11 der Außenluft-Behandlungseinheit hereingeführt und zu dem ersten Wärmetauscher 3 geblasen. In dem ersten Wärmetauscher 3 überträgt die zu dem ersten Wärmetauscher 3 geblasene Luft Verdampfungswärme zu dem Kältemittel und wird gekühlt, so dass die Temperatur der Luft sinkt. Mit dem Sinken der Temperatur der Luft kondensiert in der Luft enthaltene Feuchtigkeit und wird durch einen Abfluss oder dergleichen entfernt, und somit nimmt die Feuchtigkeit auch ab.
Die Luft, deren Temperatur durch den ersten Wärmetauscher 3 gesenkt wurde, wird zu dem Befeuchter 8 geblasen. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Zuführung von Wasser zu dem Befeuchter 8 während der Entfeuchtungsoperation angehalten, so dass die Temperatur und die Feuchtigkeit der Luft sich nicht ändern.
Die Luft, die durch die Befeuchter 8 hindurchgegangen ist, wird zu dem zweiten Wärmetauscher 5 geblasen. In dem zweiten Wärmetauscher 5 gibt das Kältemittel Wärme frei, wenn sein Grad der Unterkühlung zunimmt, und somit wird die Luft erwärmt und ihre Temperatur steigt an. Die Luft, die durch den zweiten Wärmetauscher 5 hindurchgegangen ist und deren Temperatur gestiegen ist, wird in den Raum geliefert.
Die Steuervorrichtung 50 steuert die Verdampfungstemperatur des Kältemittels in dem ersten Wärmetauscher 3 durch Steuern der von dem Innengebläse 11 geblasenen Luftmenge, des Grads der Dekompression durch die erste Dekompressionsvorrichtung 4 und der Kapazität des Kompressors 2. Hierdurch kann der Grad der Entfeuchtung in Abhängigkeit von einer Entfeuchtungslast in dem Raum eingestellt werden.
Die Steuervorrichtung 50 steuert auch den Grad der Dekompression durch die zweite Dekompressionsvorrichtung 6 auf der Grundlage einer Zieltemperatur der herausgeblasenen Luft, wodurch die Temperatur SC2 des unterkühlten Kältemittels in dem zweiten Wärmetauscher 5 gesteuert wird. Wenn es beispielsweise erwünscht ist, die Temperatur der herausgeblasenen Luft auf eine angemessene Temperatur zu erhöhen, wird der Grad der Dekompression durch die zweite Dekompressionsvorrichtung 6 verringert (der Grad der Öffnung des Expansionsventils wird vergrößert), und umgekehrt wird, wenn es erwünscht ist, die Temperatur der herausgeblasenen Luft herabzusetzen, der Grad der Dekompression durch die zweite Dekompressionsvorrichtung 6 erhöht (der Grad der Öffnung des Expansionsventils wird herabgesetzt).
Auf diese Weise wird bei der Entfeuchtungsoperation der Grad der Entfeuchtung, der für die Entfeuchtung in dem Raum erforderlich ist, erhalten durch Steuern der Verdampfungstemperatur des Kältemittels in dem ersten Wärmetauscher 3. Zusätzlich wird durch Steuern der Temperatur SC2 des unterkühlten Kältemittels in dem zweiten Wärmetauscher 5 auf der Grundlage der Zieltemperatur der herausgeblasenen Luft die entfeuchtete Luft auf eine angemessene Temperatur erwärmt und dann in den Raum geliefert.
<Vorteile>
Wie vorstehend beschrieben ist, wird in der Klimaanlage 101 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Vorteilen des ersten Ausführungsbeispiels während der Entfeuchtungsoperation die von dem Innengebläse 11 eingeführte Außenluft OA in der Temperatur und der Feuchtigkeit abgesenkt, wenn sie durch den ersten Wärmetauscher (Verdampfer) 3 hindurchgeht, wird erwärmt, wenn sie durch den zweiten Wärmetauscher 5 hindurchgeht und wird in den Raum ausgeblasen. Somit wird entfeuchtete Luft mit einer angemessenen Temperatur in den Raum geliefert. Somit ist es möglich, einen Komfortverlust aufgrund einer übermäßigen Abnahme der Temperatur der herausgeblasenen Luft SA zu vermeiden.
Weiterhin ist es, da keine Notwendigkeit besteht, die Verdampfungstemperatur in dem ersten Wärmetauscher 3 zu erhöhen, um zu verhindern, dass die Temperatur der herausgeblasenen Luft SA sinkt, möglich, eine mangelhafte Entfeuchtung zu verhindern.
Weiterhin ist es wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel möglich, da die Komponenten (Kompressor 2, erster Wärmetauscher 3, erste Dekompressionsvorrichtung 4, zweiter Wärmetauscher 5, zweite Dekompressionsvorrichtung 6 und Außenwärmetauscher 7) des Kältemittelkreises in Reihe verbunden sind, die Trockenheit des Kältemittels an dem Einlass des zweiten Wärmetauschers niedrig zu halten und die Wirkung der Herabsetzung der Temperatur in der ausgeblasenen Luft SA zu erhalten.
Drittes Ausführungsbeispiel
Eine Klimaanlage 102 nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Die Klimaanlage 102 nach dem dritten Ausführungsbeispiel wird durch Hinzufügen eines Gesamtwärmetauschers 20 zu der Außenluft-Behandlungseinheit 1 der vorbeschriebenen Klimaanlage 100 (101) nach dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel erhalten.
<Konfiguration>
7 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration der Klimaanlage 102 nach dem dritten Ausführungsbeispiel illustriert. Eine Außenluft-Behandlungseinheit 1A der Klimaanlage 102 enthält einen ersten Luftströmungspfad 21 zum Einführen von Außenluft (oder Luft außerhalb eines Raums) OA, einen zweiten Luftströmungspfad 22 zum Einführen von Innenluft (oder Luft innerhalb des Raums) RA, den Gesamtwärmetauscher 20, der Wärme zwischen der Außenluft OA und der Innenluft RA austauscht, einen dritten Luftströmungspfad 23 zum Herausführen der Innenluft RA, die aus dem Gesamtwärmetauscher 20 herausströmt, und einen vierten Luftströmungspfad 24 zum Liefern der Außenluft OA, die aus dem Gesamtwärmetauscher 20 herausströmt, in den Raum.
Der erste Luftströmungspfad 21 befindet sich auf einer Außenseite des Gesamtwärmetauschers 20, und der zweite Luftströmungspfad 22 befindet sich auf einer Innenseite des Gesamtwärmetauschers 20. Der dritte Luftströmungspfad 23 befindet sich auf der Außenseite des Gesamtwärmetauschers 20, und der vierte Luftströmungspfad 24 befindet sich auf der Innenseite des Gesamtwärmetauschers 20. Ein Abzugsgebläse 14 befindet sich an einem Auslass des dritten Luftströmungspfads 23, und ein Innengebläse 15 befindet sich an einem Auslass des vierten Luftströmungspfads 24.
Der erste Wärmetauscher 3, die erste Dekompressionsvorrichtung 4, der zweite Wärmetauscher 5, die zweite Dekompressionsvorrichtung 6 und der Befeuchter 8, die in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurden, sind in dem vierten Luftströmungspfad 24 angeordnet.
Die Außenluft OA strömt durch den ersten Luftströmungspfad 21 der Außenluft-Behandlungseinheit 1A zu dem Gesamtwärmetauscher 20 hin, geht durch den Gesamtwärmetauscher 20 hindurch und strömt dann in den vierten Luftströmungspfad 24. Dann geht die in den vierten Luftströmungspfad 24 strömende Luft durch den ersten Wärmetauscher 3, den Befeuchter 8 und den zweiten Wärmetauscher 5 in dieser Reihenfolge hindurch und wird durch das Innengebläse 15 als ausgeblasene Luft SA in den Raum geliefert.
Die Innenluft RA strömt durch den zweiten Luftströmungspfad 22 der Außenluft-Behandlungseinheit 1A zu dem Gesamtwärmetauscher 20 hin, geht durch den Gesamtwärmetauscher 20 hindurch und strömt dann in den dritten Luftströmungspfad 23. Dann wird die in den dritten Luftströmungspfad 23 strömende Luft durch das Abzugsgebläse 14 als Abzugsluft EA nach außerhalb des Raums abgezogen.
Der Kältemittelkreis ist wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Kompressor 2, der erste Wärmetauscher 3, die erste Dekompressionsvorrichtung 4, der zweite Wärmetauscher 5, die zweite Dekompressionsvorrichtung 6 und der Außenwärmetauscher 7 sind durch die Kältemittelleitung 13 verbunden. Hier ist das in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebene Vierwegeventil 9 so angeordnet, dass die Strömung des Kältemittels umgeschaltet werden kann, aber das Vierwegeventil 9 kann weggelassen werden.
<Arbeitsweise>
Die Strömung des Kältemittels während der Befeuchtungsoperation in dem dritten Ausführungsbeispiel ist wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, so dass die Luftströmung während der Befeuchtungsoperation beschrieben wird. 8 ist ein psychrometrisches Diagramm während der Befeuchtungsoperation der Klimaanlage 102 nach dem dritten Ausführungsbeispiel. Durch Drehung des Innengebläses der Außenluft-Behandlungseinheit 1A wird die Außenluft OA in den ersten Luftströmungspfad 21 gesaugt und strömt in den Gesamtwärmetauscher 20. Auch wird durch Drehung des Abzugsgebläses 14 die Innenluft RA in den zweiten Luftströmungspfad 22 gesaugt und strömt in den Gesamtwärmetauscher 20. In dem Gesamtwärmetauscher 20 wird Wärme zwischen der Außenluft OA und der Innenluft RA ausgetauscht. Beispielsweise nehmen in dem Fall der Befeuchtungsoperation im Winter, da die Temperatur und die Feuchtigkeit der Innenluft RA höher sind, die Temperatur und die Feuchtigkeit der Außenluft OA zu (Punkt a in 8).
Die aus dem Gesamtwärmetauscher 20 strömende Außenluft OA strömt in den vierten Luftströmungspfad 24. Die in den vierten Luftströmungspfad 24 strömende Luft geht durch den ersten Wärmetauscher 3 hindurch und wird hierdurch durch Kondensationswärme des Kältemittels auf eine höhere Temperatur erwärmt (Punkt b in 8). Die durch den ersten Wärmetauscher 3 hindurchgehende Luft geht weiterhin durch den Befeuchter 8 hindurch, wodurch ihre Feuchtigkeit zunimmt und ihre Temperatur abnimmt (Punkt c in 8). Die durch den Befeuchter 8 hindurchgehende Luft geht durch den zweiten Wärmetauscher 5 hindurch und wird hierdurch durch Wärmeabsorption durch das Kältemittel gekühlt (Wärmeabsorption, wenn sich das Kältemittel aus einer unterkühlten Flüssigkeit in eine gesättigte Flüssigkeit ändert) so dass ihre Temperatur abnimmt, und wird als ausgeblasene Luft (Raumzuführungsluft) SA (Punkt SA in 8) in den Raum geliefert. Die Innenluft RA, die aus dem Gesamtwärmetauscher 20 herausströmt, strömt in den dritten Luftströmungspfad 23 und wird als Abzugsluft EA abgezogen.
Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, steuert die Steuervorrichtung 50 die Menge der Kondensationswärme in dem ersten Wärmetauscher 3 durch Steuern der von dem Innengebläse 15 geblasenen Luftmenge und der Kapazität des Kompressors 2. Die Steuervorrichtung 50 steuert auch den Befeuchtungsgrad in dem Befeuchter 8 durch Steuern der zu dem Befeuchter 8 gelieferten Wassermenge in Abhängigkeit von einer Befeuchtungslast in dem Raum. Die Steuervorrichtung 50 steuert auch den Grad der Dekompression durch die erste Dekompressionsvorrichtung 4, so dass die Temperatur ET1 (2)L des Kältemittels in dem zweiten Wärmetauscher 5 höher als die Taupunkttemperatur (Td in 3) der Luft, die durch den Befeuchter 8 hindurchgegangen ist, ist.
Die Klimaanlage 103 nach dem dritten Ausführungsbeispiel kann nicht nur Befeuchtungsoperationen, sondern auch Entfeuchtungsoperationen durchführen, indem das in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebene Vierwegeventil 9 umgeschaltet wird. Die Entfeuchtungsoperation in diesem Fall wird beschrieben.
Die Strömung des Kältemittels während der Entfeuchtungsoperation ist wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, so dass die Luftströmung während der Entfeuchtungsoperation beschrieben wird. Durch Drehung des Innengebläses 15 der Außenluft-Behandlungseinheit 1A wird die Außenluft OA in den ersten Luftströmungspfad 21 gesaugt und strömt in den Gesamtwärmetauscher 20. Auch wird durch Drehung des Abzugsgebläses 14 die Innenluft RA in den zweiten Luftströmungspfad 22 gesaugt und strömt in den Gesamtwärmetauscher 20. In dem Gesamtwärmetauscher 20 wird Wärmet zwischen der Außenluft OA und der Innenluft ra ausgetauscht. Beispielsweise nimmt in dem Fall der Entfeuchtungsoperation im Sommer, da die Temperatur der Innenluft RA niedriger ist, die Temperatur der Außenluft OA ab.
Die aus dem Gesamtwärmetauscher 20 herausströmende Außenluft OA strömt in den vierten Luftströmungspfad 24, geht durch den ersten Wärmetauscher 3 hindurch und überträgt Verdampfungswärme zu dem Kältemittel, wodurch ihre Temperatur abnimmt. Mit der Abnahme der Temperatur der Luft wird in der Luft enthaltene Feuchtigkeit kondensiert und entfernt, so dass die Feuchtigkeit der Luft auch abnimmt. Die durch den ersten Wärmetauscher 3 hindurchgehende Luft geht weiterhin durch den Befeuchter 8 hindurch, aber da die Zuführung von Wasser zu dem Befeuchter 8 während der Entfeuchtungsoperation angehalten wird, ändern sich die Temperatur und die Feuchtigkeit der Luft nicht. Die durch den Befeuchter 8 hindurchgehende Luft wird durch von dem Kältemittel freigegebene Wärme (Wärme, de freigegeben wird, wenn der Grad der Unterkühlung des Kältemittels zunimmt) erwärmt, wenn sie durch den zweiten Wärmetauscher 5 hindurchgeht, und wird dann in den Raum als ausgeblasene Luft SA geliefert. Die aus dem Gesamtwärmetauscher 20 herausströmende Innenluft RA strömt in den dritten Luftströmungspfad 23 und wird als Abzugsluft EA abgezogen.
Wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, steuert die Steuervorrichtung 50 die Verdampfungstemperatur in dem ersten Wärmetauscher 3 durch Steuern der von dem Innengebläse 15 geblasenen Luftmenge, des Grads der Dekompression durch die erste Dekompressionsvorrichtung 4 und der Kapazität des Kompressors 2. Somit kann der Grad der Entfeuchtung in Abhängigkeit von der Entfeuchtungslast in dem Raum eingestellt werden. Die Steuervorrichtung 50 steuert auch den Grad der Dekompression durch die zweite Dekompressionsvorrichtung 6 auf der Grundlage einer Zieltemperatur der ausgeblasenen Luft, wodurch die Temperatur SC2 des unterkühlten Kältemittels in dem zweiten Wärmetauscher 5 gesteuert wird. Hierdurch wird entfeuchtete Luft mit einer angemessenen Temperatur in den Raum geliefert.
<Vorteile>
Wie vorstehend beschrieben ist, kann zusätzlich zu den bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorteilen die Klimaanlage 102 nach dem dritten Ausführungsbeispiel die folgenden Vorteile durch Ausnutzen einer Gesamtwärme-Wiedergewinnungswirkung des Gesamtwärmetauschers 20 erzielen.
Während der Befeuchtungsoperation im Winter kann, da die Feuchtigkeit der Innenluft RA die Feuchtigkeit der Außenluft OA in dem Gesamtwärmetauscher 20 erhöht, der Befeuchtungsgrad durch den Befeuchter 8 reduziert werden. Auch kann der Erwärmungsgrad durch den ersten Wärmetauscher (Kondensator) 3 reduziert werden, wodurch eine Operation ermöglicht wird, bei der die Kondensationstemperatur in dem ersten Wärmetauscher 3 niedrig gesetzt wird, wodurch der Energieverbrauch herabgesetzt werden kann.
Auch kann während der Entfeuchtungsoperation im Sommer, da der Wärmeaustausch in dem Gesamtwärmetauscher 20 die Temperatur der Außenluft OA absenkt, der Grad der Wärmeabsorption durch den ersten Wärmetauscher (Verdampfer) 3 herabgesetzt werden. Dies ermöglicht eine Operation, bei der die Verdampfungstemperatur in dem ersten Wärmetauscher 3 hoch gesetzt wird, wodurch der Energieverbrauch herabgesetzt werden kann.
Obgleich in der vorstehenden Beschreibung die Klimaanlage 102 das Vierwegeventil 9 enthält und so konfiguriert ist, dass sie sowohl die Befeuchtungsoperation als auch die Entfeuchtungsoperation durchführen kann, indem die Strömung des Kältemittels umgeschaltet wird, kann die Klimaanlage 102 so konfiguriert sein, dass sie nicht das Vierwegeventil 9 enthält, so dass sie nur die Befeuchtungsoperation wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchführt.
Viertes Ausführungsbeispiel
Es wird nun ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel ist ein Hilfswärmetauscher 18 zu der Außenluft-Behandlungseinheit 1A der Klimaanlage 103 nach dem dritten Ausführungsbeispiel hinzugefügt.
<Konfiguration>
9 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Klimaanlage 103 nach dem vierten Ausführungsbeispiel illustriert. In einer Außenluft-Behandlungseinheit 1B der Klimaanlage 103 nach dem vierten Ausführungsbeispiel ist der Hilfswärmetauscher 18 in dem dritten Luftströmungspfad 23 angeordnet. Andererseits sind der erste Wärmetauscher 3, die erste Dekompressionsvorrichtung 4, der zweite Wärmetauscher 5 und die zweite Dekompressionsvorrichtung 6, die den Kältemittelkreis bilden, und der Befeuchter 8 wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel in dem vierten Luftströmungspfad 24 angeordnet.
Der Hilfswärmetauscher 18 ist mit dem Kältemittelkreis (dem Kompressor 2, dem ersten Wärmetauscher 3, der ersten Dekompressionsvorrichtung 4, dem zweiten Wärmetauscher 5, der zweiten Dekompressionsvorrichtung 6 und dem Außenwärmetauscher 7) parallel mit dem ersten Wärmetauscher 3 verbunden.
Genauer gesagt, eine Zweigleitung 13a ist mit einer Einlassseite und einer Auslassseite des ersten Wärmetauschers 3 in der Kältemittelleitung 13 des Kältemittelkreises verbunden, und der Hilfswärmetauscher 18 ist mit der Zweigleitung 13a verbunden. Weiterhin sind Strömungssteuerventile 17 zum Steuern der Menge des durch den Hilfswärmetauscher 18 strömenden Kältemittels auf einer Einlassseite und einer Auslassseite des Hilfswärmetauschers 18 in der Zweigleitung 13a angeordnet.
Wenn der Grad der Kühlung von Luft in dem zweiten Wärmetauscher 5 erhöht wird, öffnet die Steuervorrichtung 50 der Klimaanlage 103 die Strömungssteuerventile 17, so dass das von dem Kompressor 2 ausgegebene Kältemittel sowohl in den ersten Wärmetauscher 3 als auch in den Hilfswärmetauscher 18 strömt.
<Arbeitsweise>
Die Strömung des Kältemittels während der Befeuchtungsoperation ist wie folgt. Das gasförmige Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel (Punkt A in 2), das von dem Kompressor 2 ausgegeben wird, strömt in den ersten Wärmetauscher 3 der Außenluft-Behandlungseinheit 1B. Der erste Wärmetauscher 3 arbeitet als ein Verdampfer, und das Kältemittel tauscht Wärme mit der Luft in dem vierten Luftströmungspfad 24 aus, wodurch es Wärme freigibt und in ein flüssiges einphasiges Kältemittel kondensiert (Punkt B in 2).
Wenn die Steuervorrichtung 50 die Strömungssteuerventile 17 öffnet, strömt das Kältemittel auch in den Hilfswärmetauscher 18, der als ein Kondensator arbeitet. In dem Hilfswärmetauscher 18 tauscht das Kältemittel Wärme mit der Luft in dem dritten Luftströmungspfad 23 aus, wodurch es Wärme freigibt und in ein flüssiges einphasiges Kältemittel kondensiert.
Das in dem ersten Wärmetauscher 3 und dem Hilfswärmetauscher 18 kondensierte Kältemittel strömt in die erste Dekompressionsvorrichtung 4 und wird in ein flüssiges Niedrigtemperatur- und Niedrigdruck-Kältemittel (Punkt C in 2) dekomprimiert. Das durch die erste Dekompressionsvorrichtung 4 dekomprimierte Kältemittel strömt in den zweiten Wärmetauscher 5. In dem zweiten Wärmetauscher 5 tauscht das Kältemittel Wärme mit der Luft in dem vierten Luftströmungspfad 24, wodurch es Wärme absorbiert und in einen gesättigten flüssigen Zustand eintritt (Punkt D in 2).
Das Kältemittel in dem gesättigten flüssigen Zustand, das aus dem zweiten Wärmetauscher 5 ausströmt, strömt in die zweite Dekompressionsvorrichtung 6 und wird in ein zweiphasiges Niedrigtemperatur- und Niedrigdruck-Kältemittel (Punkt E in 2) dekomprimiert. Das zweiphasige Kältemittel, das aus der zweiten Dekompressionsvorrichtung 6 herausströmt, strömt in den Außenwärmetauscher (Verdampfer) 7 und tauscht Wärme mit der Luft außerhalb des Raums aus, wodurch es verdampft (Punkt F in 2). Das in dem Außenwärmetauscher 7 verdampfte Kältemittel kehrt durch das Vierwegeventil 9 in den Kompressor 2 zurück.
Die Luftströmung ist wie folgt. Durch Drehung des Innengebläses 15 wird die Außenluft OA in den ersten Luftströmungspfad 21 gesaugt und strömt in den Gesamtwärmetauscher 20. Auch wird durch Drehung des Abzugsgebläses 14 die Innenluft RA in den dritten Luftströmungspfad 23 gesaugt und strömt in den Gesamtwärmetauscher 20. In dem Gesamtwärmetauscher 20 wird Wärme zwischen der Außenluft OA und der Innenluft RA ausgetauscht.
Die Außenluft OA, die aus dem Gesamtwärmetauscher 20 herausströmt (Punkt a in 8) strömt in den vierten Luftströmungspfad 24 und geht durch den ersten Wärmetauscher (Kondensator) 3 hindurch, wodurch ihre Temperatur zunimmt (Punkt b in 8). Die durch den ersten Wärmetauscher 3 hindurchgehende Luft geht weiterhin durch den Befeuchter 8 hindurch, wodurch ihre Feuchtigkeit zunimmt und ihre Temperatur abnimmt (Punkt c in 8). Die durch den Befeuchter 8 hindurchgehende Luft geht durch den zweiten Wärmetauscher 5 hindurch, wodurch sie durch Wärmeabsorption durch das Kältemittel (Wärmeabsorption, wenn das Kältemittel sich aus einer unterkühlten Flüssigkeit in eine gesättigte Flüssigkeit ändert) abgekühlt wird und ihre Temperatur abnimmt. Die Luft wird dann als ausgeblasene Luft SA in den Raum geliefert (Punkt SA in 8). RA, die durch den Gesamtwärmetauscher 20 hindurchgeht, strömt in den vierten Luftströmungspfad 24, geht durch den Hilfswärmetauscher 18 hindurch, in welchem die Luft erwärmt wird, und wird dann als Abzugsluft EA nach außerhalb des Raums abgezogen.
Die Steuervorrichtung 50 steuert die Menge der Kondensationswärme in dem ersten Wärmetauscher 3 durch Steuern der durch das Innengebläse 15 geblasenen Luftmenge, der Kapazität des Kompressors 2 und der Öffnungsgrade der Strömungssteuerventile 17. Die Steuervorrichtung 50 steuert auch den Grad der Befeuchtung in dem Befeuchter 8 durch Steuern der zu dem Befeuchter 8 gelieferten Wassermenge. Die Steuervorrichtung 50 steuert auch den Grad der Dekompression durch die erste Dekompressionsvorrichtung 4, so dass die Temperatur ET1 (2) des Kältemittels an dem zweiten Wärmetauscher 5 höher als die Taupunkttemperatur (Td in 3) der Luft, die durch den Befeuchter 8 hindurchgegangen ist, ist.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel strömt ein Teil des von dem Kompressor 2 ausgegebenen Kältemittels in den Hilfswärmetauscher 18. Dieser Hilfswärmetauscher 18 ist so angeordnet, dass er die ausgeblasene Luft SA nicht beeinträchtigt. Somit ist es durch Erhöhen der Kapazität des Kompressors 2 möglich, nur die von dem Kältemittel freigegebene Wärmemenge (d.h., die Kühlmenge der Außenluft OA) in dem zweiten Wärmetauscher 5 zu vergrößern, ohne die Menge der Kondensationswärme (d.h., die Menge der Erwärmung der Außenluft OA) in dem ersten Wärmetauscher 3 zu vergrößern. Hierdurch ist es möglich, die Temperatur der ausgeblasenen Luft SA in einem weiten Bereich zu steuern.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel ist es durch Umschalten des Vierwegeventils 9 möglich, nicht nur eine Befeuchtungsoperation, sondern auch eine Entfeuchtungsoperation durchzuführen. Die Entfeuchtungsoperation in diesem Fall wird beschrieben. Die Strömungssteuerventile 17 sind während der Entfeuchtungsoperation geschlossen. Da die Strömungssteuerventile 17 geschlossen sind, ist die Strömung des Kältemittels während der Entfeuchtungsoperation die gleiche wie die Strömung des Kältemittels während der Entfeuchtungsoperation bei dem dritten Ausführungsbeispiel.
Die Luftströmung ist wie folgt. durch Drehung des Innengebläses 15 wird Außenluft OA in den ersten Luftströmungspfad 21 gesaugt und strömt in den Gesamtwärmetauscher 20. Auch wird durch Drehung des Abzugsgebläses 14 Innenluft RA in den zweien Luftströmungspfad 22 gesaugt und strömt in den Gesamtwärmetauscher 20. In dem Gesamtwärmetauscher 20 wird Wärme zwischen der Außenluft OA und der Innenluft RA ausgetauscht.
Die aus dem Gesamtwärmetauscher 20 herausströmende Außenluft OA strömt in den vierten Luftströmungspfad 24 und geht durch den ersten Wärmetauscher (Verdampfer) 3 hindurch, in welchem die Luftverdampfungswärme zu dem Kältemittel überträgt und sich abkühlt. Mit abnehmender Temperatur der Luft kondensiert in der Luft enthaltene Feuchtigkeit und wird entfernt, so dass die Feuchtigkeit der Luft auch abnimmt. Die durch den ersten Wärmetauscher 3 hindurchgehende Luft geht weiterhin durch den Befeuchter 8 hindurch, aber da die Zuführung von Wasser zu dem Befeuchter 8 angehalten ist, ändern sich die Temperatur und die Feuchtigkeit nicht. Die durch den Befeuchter 8 hindurchgehende Luft wird durch von dem Kältemittel freigegebene Wärme (Wärme, die freigegeben wird, wenn der Grad der Unterkühlung des Kältemittels zunimmt) erwärmt, wenn sie durch den zweiten Wärmetauscher 5 hindurchgeht, und wird als ausgeblasene Luft SA in den Raum geliefert. Die aus dem Gesamtwärmetauscher 20 herausströmende Innenluft RA strömt in den dritten Luftströmungspfad 23 und wird als Abzugsluft EA abgezogen.
Die Steuervorrichtung 50 steuert die Verdampfungstemperatur des ersten Wärmetauschers 3 durch Steuern der von dem Innengebläse 15 geblasenen Luftmenge, des Grads der Dekompression durch die erste Dekompressionsvorrichtung 4 und der Kapazität des Kompressors 2. Hierdurch kann der Grad der Entfeuchtung in Abhängigkeit von einer Entfeuchtungslast in dem Raum eingestellt werden. Zusätzlich steuert die Steuervorrichtung 50 den Grad der Dekompression durch die zweite Dekompressionsvorrichtung 6 auf der Grundlage einer Zieltemperatur der ausgeblasenen Luft, wodurch die Temperatur SC2 des unterkühlten Kältemittels in dem zweiten Wärmetauscher 5 gesteuert wird. Hierdurch wird entfeuchtete Luft mit einer angemessenen Temperatur in den Raum geliefert.
<Vorteile>
In der Klimaanlage 103 nach dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Hilfswärmetauscher 18 in dem Kältemittelkreis parallel zu dem ersten Wärmetauscher 3 angeordnet, und der Hilfswärmetauscher 18 befindet sich außerhalb des vierten Luftströmungspfads 24. Hierdurch wird es möglich, die Strömung des durch den zweiten Wärmetauscher 5 strömenden Kältemittels zu verstärken, ohne die Strömung des durch den ersten Wärmetauscher 3 strömenden Kältemittels zu vergrößern, die zur Erwärmung der Luft beiträgt, durch Vergrößern der Strömung des Kältemittels während der Befeuchtungsoperation. Hierdurch wird es möglich, die Temperatur der ausgeblasenen Luft SA weiter abzusenken. somit wird es möglich, die Temperatur der ausgeblasenen Luft SA in einem weiteren Bereich zu steuern.
Obgleich in der vorstehenden Beschreibung die Klimaanlage 103 das Vierwegeventil 9 enthält und so konfiguriert ist, dass sie sowohl die Befeuchtungsoperation als auch die Entfeuchtungsoperation durch Umschalten der Strömung des Kältemittels durchführen kann, kann die Klimaanlage 103 so konfiguriert sein, dass sie wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel nicht das Vierwegeventil 9 enthält und nur die Befeuchtungsoperation durchführt.
Fünftes Ausführungsbeispiel
<Konfiguration>
Ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. 10 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Klimaanlage 104 nach dem fünften Ausführungsbeispiel illustriert. In der Klimaanlage 104 nach dem fünften Ausführungsbeispiel sind die Außenluft-Behandlungseinheit 1A und die Außeneinheit 10A integriert, und die Klimaanlage 104 ist beispielsweise auf einem Dach eines Gebäudes 60 befestigt.
Die Klimaanlage 104 enthält die Außenluft-Behandlungseinheit 1A und die Außeneinheit 10A, die in dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben wurden. Jedoch können die Außenluft-Behandlungseinheit 1 (1), die in dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, oder die Außenluft-Behandlungseinheit 1B (9), die in dem vierten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, anstelle der Außenluft-Behandlungseinheit 1A verwendet werden. Auch kann die Außeneinheit 10 (1), die in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, anstelle der Außeneinheit 10A verwendet werden.
Die Klimaanlage 104 ist beispielsweise auf dem Dach des Gebäudes 60 so angeordnet, dass ein Einlass des zweiten Luftströmungspfads 22 und ein Auslass des vierten Luftströmungspfads 24 mit einem Raum 61, der ein Raum in dem Gebäude 60 ist, kommunizieren.
Das Anordnen der Klimaanlage 104 auf dem Dach des Gebäudes 60 ermöglicht dem Raum 61, der Grundfläche des Gebäudes 60 oder anderen Räumen, effektiv genutzt zu werden. Jedoch kann die Klimaanlage 104 nicht nur auf dem Dach, sondern beispielsweise auch auf einer Seite des Gebäudes 60 angeordnet werden.
<Arbeitsweise>
Die Arbeitsweise der Klimaanlage 104 nach dem fünften Ausführungsbeispiel ist wie bei dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel beschrieben.
<Vorteile>
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es bei dem fünften Ausführungsbeispiel zusätzlich zu den Vorteilen des ersten bis vierten Ausführungsbeispiels, da die Klimaanlage 104 integriert ist, möglich, die Klimaanlage 104 an einer Stelle anzuordnen, wodurch die Wartung verbessert wird. Weiterhin kann, wenn die Klimaanlage 104 beispielsweise auf einem Dach angeordnet ist, da die Einheiten der Klimaanlage 104 nicht den Raum 61 oder die Grundfläche des Gebäudes einnehmen, der Raum effektiv genutzt werden.
Modifikationen
Alle in dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel beschriebenen Klimaanlagen 100 bis 104 können mit einem Raumluft-Klimagerät (auch als ein internes Klimagerät bezeichnet), das Luft in einem Raum konditioniert, zusammenwirken. 11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel illustriert, in welchem das Klimagerät 100 (Außenluft-Behandlungseinheit 1 und Außeneinheit 10), das in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, mit einem Raumluft-Klimagerät 300, das eine Kühloperation durchführt, zusammenwirkt. 12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel illustriert, in welchem die Klimaanlage 100, die in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, mit dem Raumluft-Klimagerät 300, das eine Heizoperation durchführt, zusammenwirkt.
Das Raumluft-Klimagerät 300 enthält eine Inneneinheit 30 und eine Außeneinheit 31. Die Inneneinheit 30 und die Außeneinheit 31 sind durch eine Kältemitteilleitung 37 miteinander verbunden. Die Inneneinheit 30, die Außeneinheit 31 und die Kältemittelleitung 37 bilden einen Kältemittelkreis.
Die Inneneinheit 30 enthält einen Innenwärmetauscher 34, eine Dekompressionsvorrichtung 35 und ein Innengebläse 39. Die Außeneinheit 31 enthält einen Kompressor 32, ein Vierwegeventil (Strömungspfad-Umschaltventil) 33, einen Außenwärmetauscher 36 und ein Außengebläse 38.
Der Kompressor 32 saugt Kältemittel an und komprimiert es in gasförmiges Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel, und gibt es aus. Der Kompressor 32 ist beispielsweise mit einem Inverter ausgestattet, und die Kapazität des Kompressors 32 kann durch Steuern seiner Betriebsfrequenz gesteuert werden.
Das Vierwegeventil 33 schaltet den Strömungspfad so um, dass das von dem Kompressor 32 ausgegebene Kältemittel während der Kühloperation (11) in den Außenwärmetauscher 36 strömt und während der Heizoperation ( 12) in den Innenwärmetauscher 34 strömt.
Der Außenwärmetauscher 36 tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel und Luft außerhalb des Raums aus. Der Außenwärmetauscher 36 arbeitet während der Kühloperation als ein Kondensator und fungiert während der Heizoperation als ein Verdampfer. Das Außengebläse 38 ist so angeordnet, dass es dem Außenwärmetauscher 36 zugewandt ist.
Die Dekompressionsvorrichtung 35 dekomprimiert das durch die Kältemittelleitung 37 strömende Kältemittel. Der Innenwärmetauscher 34 tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel und Luft in dem Raum aus. Der Innenwärmetauscher 34 arbeitet während der Kühloperation als ein Verdampfer und fungiert während der Heizoperation als ein Kondensator. Das Innengebläse 39 ist so angeordnet, dass es dem Innenwärmetauscher 34 zugewandt ist.
Die Kapazität des Kompressors 32, das Schalten des Vierwegeventils 33, der Grad der Dekompression durch die Dekompressionsvorrichtung 35, die von dem Außengebläse 38 geblasene Luftmenge und die von dem Innengebläse 39 geblasene Luftmenge werden in gewünschter Weise durch die Steuervorrichtung 50 des Klimageräts 100 gesteuert, aber können durch eine andere Steuervorrichtung gesteuert werden.
Das Klimagerät 100 ist so konfiguriert, dass es die Befeuchtungsoperation wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben durchführt, Jedoch ist es auch möglich, das Vierwegeventil 9 vorzusehen und zwischen der Befeuchtungsoperation und der Entfeuchtungsoperation umzuschalten, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
In der in 11 illustrierten Kühloperation arbeitet das Raumluft-Klimagerät 300 wie folgt. Das von dem Kompressor 32 ausgegebene gasförmige Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel strömt durch das Vierwegeventil 33 in den Außenwärmetauscher 36. Der Außenwärmetauscher 36 arbeitet als ein Kondensator, und das Kältemittel kondensiert in flüssiges Kältemittel. Das in dem Außenwärmetauscher 36 kondensierte Kältemittel strömt in die Dekompressionsvorrichtung 35 und wird in flüssiges Niedrigtemperatur- und Niedrigdruck-Kältemittel dekomprimiert. Das durch die Dekompressionsvorrichtung 35 dekomprimierte Kältemittel strömt in den Innenwärmetauscher 34. Der Innenwärmetauscher 34 arbeitet als ein Verdampfer, und das Kältemittel absorbiert Wärme und verdampft. Das in dem Innenwärmetauscher 34 verdampfte Kältemittel kehrt zu dem Kompressor 32 zurück.
In diesem Fall erfasst die Steuervorrichtung 50 eine Kühllast oder eine Kühlkapazität des Raumluft-Klimageräts 300 und steuert die Temperatur der von der Außenluft-Behandlungseinheit 1 ausgeblasenen Luft (Raumzuführungsluft) SA auf der Grundlage der erfassten Kühllast oder Kühlkapazität. Die Kühllast oder Kühlkapazität des Raumluft-Klimageräts 300 wird auf der Grundlage von beispielsweise einer Drehfrequenz des Kompressors 32 erfasst. Beispielsweise ermöglicht das Vorsehen eines Sensors zum Messen der Drehfrequenz des Kompressors 32 des Raumluft-Klimageräts 300 und das Übertragen seines Erfassungswerts zu der Steuervorrichtung 50 mittels einer Kommunikationsvorrichtung der Steuervorrichtung 50, die Kühllast oder Kühlkapazität des Raumluft-Klimageräts 300 zu erfassen.
Wenn die erfasste Kühllast oder Kühlkapazität höher als ein Bezugswert ist, wird eine Steuerung so durchgeführt, dass die Temperatur der von der Außenluft-Behandlungseinheit 1 herausgeblasenen Luft abnimmt. Auch wird, wenn die erfasste Kühllast oder Kühlkapazität geringer als ein Bezugswert ist, die Steuerung so durchgeführt, dass die Temperatur des von der Außenluft-Behandlungseinheit 1 herausgeblasenen Luft zunimmt. Hierdurch ist es möglich, eine Zunahme der Kühllast des Raumluft-Klimageräts 300 zu verringern und den Energieverbrauch zu reduzieren.
In der in 12 illustrierten Heizoperation arbeitet das Raumluft-Klimagerät 300 wie folgt. Das von dem Kompressor 32 ausgegebene gasförmige Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel strömt durch das Vierwegeventil 33 in den Innenwärmetauscher 34. Der Innenwärmetauscher 34 arbeitet als ein Kondensator und das Kältemittel kondensiert in flüssiges Kältemittel. Das in dem Innenwärmetauscher 34 kondensierte Kältemittel strömt in die Dekompressionsvorrichtung 35 und wird in flüssiges Niedrigtemperatur- und Niedrigdruck-Kältemittel dekomprimiert. Das durch die Dekompressionsvorrichtung 35 dekomprimierte Kältemittel strömt in den Außenwärmetauscher 36. Der Außenwärmetauscher 36 arbeitet als ein Verdampfer, und das Kältemittel absorbiert Wärme und verdampft. Das in dem Außenwärmetauscher 36 verdampfte Kältemittel kehrt zu dem Kompressor 32 zurück.
In diesem Fall erfasst die Steuervorrichtung 50 eine Heizlast oder eine Heizkapazität des Raumluft-Klimageräts 300 und steuert die Temperatur der von der Außenluft-Behandlungseinheit 1 ausgeblasenen Luft auf der Grundlage der erfassten Heizlast oder Heizkapazität. Spezifisch wird, wenn die erfasste Heizlast oder Heizkapazität höher als ein Bezugswert ist, eine Steuerung derart durchgeführt, dass die Temperatur der von der Außenluft-Behandlungseinheit 1 ausgeblasenen Luft zunimmt; wenn die erfasste Heizlast oder Heizkapazität niedriger als ein Bezugswert ist, wird die Steuerung derart durchgeführt, dass die Temperatur der von der Außenluft-Behandlungseinheit 1 ausgeblasenen Luft abnimmt. Hierdurch kann die Klimaanlage 100 eine Heizkapazität zusammen mit dem Raumluft-Klimagerät 300 verwenden und dem Grad der Befeuchtung genügen. Somit kann der Energieverbrauch herabgesetzt werden.
Weiterhin ist es, wie in 13 illustriert ist, möglich, den Außenwärmetauscher (Kondensator) 36 des Raumluft-Klimageräts 300, das die Kühloperation durchführt, und den Außenwärmetauscher (Verdampfer) 7 der Klimaanlage 100, die die Befeuchtungsoperation durchführt, mittels eines Kältemittel-Kältemittel-Wärmetauschers 40 zu verbinden. Mit dieser Konfiguration kann die Kondensationswärme des Kältemittels, die in dem Außenwärmetauscher (Kondensator) 36 des Raumluft-Klimageräts 300 erzeugt wird, durch Verdampfung des Kältemittels in dem Außenwärmetauscher (Verdampfer) 7 der Klimaanlage 100 verbraucht werden. Eine derartige effektive Verwendung der Abzugswärme ermöglicht eine weitere Herabsetzung des Energieverbrauchs.
Während die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurden, ist die Konfiguration, enthaltend die Leitungsverbindung des Kältemittelkreises und jede der Komponenten wie den Kompressor, die Wärmetauscher und die Dekompressionsvorrichtungen des Kältemittelkreises nicht auf die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen spezifischen Beispiele beschränkt und kann zweckmäßig geändert werden. Beispielsweise kann der Kältemittelkreis einen Fluidbehälter enthalten.
Bezugszeichenliste
1, 1A Außenluft-Behandlungseinheit, 2 Kompressor, 3 erster Wärmetauscher (Kondensator), 4 erste Dekompressionsvorrichtung, 5 zweiter Wärmetauscher (Wärmetauscher), 6 zweite Dekompressionsvorrichtung, 7 Außenwärmetauscher (Verdampfer), 8 Befeuchter, 9 Vierwegeventil (Strömungspfad-Umschaltventil), 10, 10A Außeneinheit, 11 Innengebläse (Gebläse), 12 Außengebläse, 13 Kältemittelleitung, 14 Abzugsgebläse, 15 Innengebläse, 17 Strömungssteuerventil, 18 Hilfswärmetauscher, 20 Gesamtwärmetauscher, 21 erster Luftströmungspfad, 22 zweiter Luftströmungspfad, 23 dritter Luftströmungspfad, 24 vierter Luftströmungspfad, 30 Inneneinheit des Raumluft-Klimageräts, 31 Außeneinheit des Raumluft-Klimageräts, 40 Kältemittel-Kältemittel-Wärmetauscher, 50 Steuervorrichtung, 60 Gebäude, 61 Raum, 100, 101, 102, 103 Klimaanlage, 300 Raumluft-Klimagerät.

Claims

Klimaanlage, welche aufweist: einen Kältemittelkreis enthaltend einen Kompressor, einen Kondensator, eine erste Dekompressionsvorrichtung, einen Wärmetauscher, eine zweite Dekompressionsvorrichtung und einen Verdampfer, die so verbunden sind, dass sie die Zirkulation eines Kältemittels durch diese ermöglichen; und ein Gebläse zum Hereinführen von Luft von außerhalb eines Raums und zum Blasen der Luft zu dem Kondensator, wobei der Wärmetauscher stromabwärts des Kondensators in einer Blasrichtung des Gebläses angeordnet ist, wobei ein Befeuchter zwischen dem Kondensator und dem Wärmetauscher in der Blasrichtung des Gebläses angeordnet ist, wobei das von dem Kompressor ausgegebene Kältemittel in dem Kondensator in einen unterkühlten flüssigen Zustand kondensiert wird, durch die erste Dekompressionsvorrichtung dekomprimiert wird, in dem Wärmetauscher Wärme absorbiert, durch die zweite Dekompressionsvorrichtung dekomprimiert wird und in dem Verdampfer verdampft wird, und wobei die von dem Gebläse geblasene Luft durch den Kondensator erwärmt, durch den Befeuchter befeuchtet, durch den Wärmetauscher gekühlt und in den Raum geliefert wird.
Klimaanlage nach Anspruch 1, bei der das Kältemittel in dem Wärmetauscher aus dem unterkühlten flüssigen Zustand in einen gesättigten flüssigen Zustand geändert wird.
Klimaanlage nach Anspruch 2, bei der eine Temperatur, bei der das Kältemittel in dem Wärmetauscher aus dem unterkühlten flüssigen Zustand in den gesättigten flüssigen Zustand geändert wird, höher als eine Taupunkttemperatur der Luft, die durch den Befeuchter hindurchgegangen ist, ist.
Klimaanlage nach Anspruch 2 oder 3, bei der die zweite Dekompressionsvorrichtung das Kältemittel in dem gesättigten flüssigen Zustand in ein zweiphasiges Kältemittel dekomprimiert.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin aufweisend ein Umschaltventil zum Umschalten einer Zirkulationsrichtung des Kältemittels in dem Kältemittelkreis, wobei die Entfeuchtungsoperation durch Umschalten der Zirkulationsrichtung des Kältemittels mittels des Umschaltventils und Anhalten der Operation des Befeuchters durchgeführt wird.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin aufweisend eine Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung eine Menge der Kondensationswärme in dem Kondensator durch Steuern von zumindest einer von einer Betriebsfrequenz des Kompressors und einer von dem Gebläse geblasenen Luftmenge steuert.
Klimaanlage nach Anspruch 6, bei der die Steuervorrichtung eine Temperatur des Kältemittels in dem Wärmetauscher durch Steuern eines Grads der Dekompression in der ersten Dekompressionsvorrichtung steuert.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche weiterhin aufweist: einen ersten Luftströmungspfad zum Einführen von Außenluft; einen zweiten Luftströmungspfad zum Einführen von Innenluft; einen Gesamtwärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen der Außenluft und der Innenluft, die durch den ersten Luftströmungspfad und den zweiten Luftströmungspfad in den Gesamtwärmetauscher strömen; einen dritten Luftströmungspfad zum Abziehen der aus dem Wärmetauscher strömenden Innenluft nach außerhalb des Raums; und einen vierten Luftströmungspfad zum Zuführen der aus dem Wärmetauscher strömenden Außenluft zu dem Raum, wobei der Kondensator, der Wärmetauscher und der Befeuchter in dem vierten Luftströmungspfad angeordnet sind.
Klimaanlage nach Anspruch 8, bei der der Kältemittelkreis weiterhin einen Hilfswärmetauscher enthält, der parallel zu dem Kondensator angeordnet ist, und wobei der Hilfswärmetauscher in dem dritten Luftströmungspfad angeordnet ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Klimaanlage in Verbindung mit einem Raumluft-Klimagerät zum Steuern einer Temperatur von Innenluft arbeitet, wobei die Klimaanlage während einer Kühloperation des Raumluft-Klimageräts eine Kühllast oder eine Kühlkapazität des Raumluft-Klimageräts erfasst, wobei, wenn die erfasste Kühllast oder Kühlkapazität größer als ein Bezugswert ist, die Klimaanlage eine Temperatur der in den Raum zugeführten Luft herabsetzt, und wobei, wenn die erfasste Kühllast oder Kühlkapazität kleiner als der Bezugswert ist, die Klimaanlage die Temperatur der in den Raum gelieferten Luft erhöht.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Klimaanlage in Verbindung mit einem Raumluft-Klimagerät arbeitet, um eine Temperatur der Innenluft zu steuern, wobei die Klimaanlage während einer Heizoperation des Raumluft-Klimageräts eine Heizlast oder eine Heizkapazität des Raumluft-Klimageräts erfasst, wobei, wenn die erfasste Heizlast oder Heizkapazität größer als ein Bezugswert ist, die Klimaanlage eine Temperatur der in den Raum gelieferten Luft erhöht, und wobei, wenn die erfasste Heizlast oder Heizkapazität kleiner als der Bezugswert ist, die Klimaanlage die Temperatur der in den Raum gelieferten Luft herabsetzt.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die Klimaanlage in Verbindung mit einem Raumluft-Klimagerät arbeitet, um eine Temperatur von Innenluft zu steuern, und wobei die Klimaanlage von dem Raumluft-Klimagerät erzeugte Abzugswärme als eine Wärmequelle nutzt.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der der Kondensator, die erste Dekompressionsvorrichtung, der Wärmetauscher und die zweite Dekompressionsvorrichtung eine Außenluft-Behandlungseinheit bilden, und wobei der Kompressor und der Verdampfer eine Außeneinheit bilden.
Klimaanlage nach Anspruch 13, bei der die Außenluft-Behandlungseinheit und die Außeneinheit integriert sind.