JP2008292063A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】 快適環境を実現する除湿機能を備えた空気調和機を得る。
【解決手段】 二つの独立した冷凍サイクル１と、この各冷凍サイクル１の熱交換器１１を、室内の空気を吸込み室内へ吹出す送風機４を設けた風路５中に設けて室内に設置する室内機６を構成し、各冷凍サイクル１を個別に冷却・加熱運転できるようにし、室内機６に設けた制御回路７によりその室内機６の空気の吹出し温度をこの二つの冷凍サイクル１の運転制御により任意に選択できるようにする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、二つの独立した冷凍サイクルを備えた空気調和機に関するものである。

従来の空気調和機は、一台の室外機と一台の室内機で構成され、室内機の熱交換器の中間に絞り機構及び絞り機構をバイパスする弁が設けられている。冷房運転時あるいは暖房運転時には、弁を動作させてバイパスを開き、絞り機構には冷媒が流れないように運転し、除湿運転時には弁によってバイパスを閉じて絞り機構に冷媒を流すようにしている（特許文献１参照）。

特開２００３−２６２４３５

従来の空気調和機では、除湿運転時に室内機の熱交換器の中間の絞り機構を通して冷媒を流すことで、熱交換器の絞り機構の上流側を加熱用、絞り機構の下流側を冷却（除湿）用として機能させている。加熱用の熱交換器を通過する室内の空気と冷却用の熱交換器を通過する室内の空気を混合して室内へ吹出すことで、室内空気の吸込み温度に対して吹出し温度が下がり過ぎないような除湿運転を行っている。しかしながら、一台の室外機で運転しているため、除湿運転時の加熱用の熱交換器と冷却用の熱交換器を循環する冷媒量は同じとなり、加熱量と冷却量の比はあまり変えられない。従って、吸込み温度に対する吹出し温度は、吸込み空気条件や外気条件等によって成行きになってしまい、蒸し暑い状態から湿気を取除いて快適環境にしたい要望や、肌寒い多湿感から湿気を取除いて快適環境にしたい要望などに応じることが難しかった。即ち、湿度は取れても寒く感じたり、暑く感じたりすることが多く、快適環境を実現する除湿運転は困難であった。

本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、快適環境を実現する除湿機能を備えた空気調和機を得ることである。

上記課題を解決するために本発明は、二つの独立した冷凍サイクルと、この各冷凍サイクルの熱交換器を、室内の空気を吸込み室内へ吹出す送風機を設けた風路中に設けて室内に設置する室内機を構成し、各冷凍サイクルを個別に冷却・加熱運転できるようにし、室内機に設けた制御回路により室内機の空気の吹出し温度を二つの冷凍サイクルの運転制御により任意に選択できるようにする手段を採用する。

本発明によれば、室内機の室内空気の吹出し温度を吸込み温度と同じにしたり、吹出し温度を吸込み温度より高くしたり、低くしたりすることができ、吹出し温度が成行きにならない、快適環境を実現できる除湿機能を備えた空気調和機が得られる。

本発明の空気調和機は、冷凍サイクルをそれぞれ独立に備えた、室外に設置する二台の室外機と、室内の空気を吸込み室内へ吹出す送風機を風路中に設けた室内に設置する一台の室内機とで構成されている。二つの冷凍サイクルはそれぞれ独立していて、室外に置かれる熱交換器と、圧縮機と、四方弁と、室内機の風路中に設けられた熱交換器と、絞り弁とで構成された閉ループの冷媒回路である。各冷凍サイクルの冷媒は、冷却運転時と加熱運転時では逆向きに冷媒が流れる。室内機に設けられた各冷凍サイクルの熱交換器は、送風機の吸込側の風路に設けられ、風路の熱交換器より上流側と下流側には、それぞれ空気の温度を検知する温度検知手段が設けられている。これらの温度検知手段の出力は、室内機に設けられた制御回路に入力される。制御回路により各冷凍サイクルは個別に冷却・加熱運転され、また、二つの温度検知手段の出力値に基づいて能力が制御され、室内機の空気の吹出し温度が任意に選択できる。

各冷凍サイクルにおいて、圧縮機から出た高温高圧の冷媒は、四方弁を介して冷却（冷房）運転時と加熱（暖房）運転時とでは流れ方向が切替えられる。加熱運転時には四方弁を通過した冷媒は、室内機の熱交換器に向かい、熱交換器において送風機による室内空気の流れに放熱した後、絞り弁で減圧され、低温低圧の冷媒となって、熱交換器において外気と熱交換し、四方弁を経て圧縮機へ戻る。冷却運転時には、四方弁を通過した冷媒は、熱交換器において外気と熱交換した後、絞り弁で減圧され低温低圧の冷媒となって室内機に設けられた熱交換器に流れる。熱交換器において送風機による室内空気の流れから吸熱し、四方弁を経て圧縮機へ戻る。室内機の風路から吹出される室内空気の吹出し温度は、設定温度となるように、温度検知手段の出力値に基づき制御回路によりフィードバック制御される。

除湿運転では、一方の冷凍サイクルを冷却運転させ、他方の冷凍サイクルを加熱運転させる。除湿運転においては、二つの冷凍サイクルの能力の制御によって室内機の室内空気の吹出し温度を吸込み温度と同じにすることも、吹出し温度を吸込み温度より高くすることも、低くすることもできる。つまり、除湿運転時に吹出し温度が吸込み空気条件や外気条件等によって成行きになることはなく、快適環境を実現できる。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態の空気調和機を示す縦断構成図、図２は、他の形態の空気調和機を示す縦断構成図、図３は、冷凍サイクルの回路構成図、図４は、制御回路を示すブロック構成図、図５は、除湿運転時の制御フローを特記して示すフローチャートである。

本実施の形態の空気調和機は、図１及び図２に示すように冷凍サイクル１をそれぞれ独立に備えた、室外に設置する二台の室外機２，３と、室内の空気を吸込み室内へ吹出す送風機４を風路５中に設けた室内に設置する一台の室内機６とで構成されている。二つの冷凍サイクル１はそれぞれ独立していて、個別にその能力も制御回路７によって制御される。二つの冷凍サイクル１の構成は、通常良く知られるもので、図３に示すように室外に置かれる熱交換器８と、圧縮機９と、四方弁１０と、室内機６の風路５中に設けられた熱交換器１１と、絞り弁１２とで構成された閉ループの冷媒回路である。各冷凍サイクル１の冷媒は、冷却運転時と加熱運転時では四方弁１０の切替えによって逆向きに流れる。室内機６に設けられた各冷凍サイクル１の熱交換器１１は、送風機４の吸込側の風路５中に、図１のように斜め縦列に並ばせるか、図２のように積層するかして設けられ、風路５の熱交換器１１より上流側と下流側には、それぞれ空気の温度を検知する温度検知手段１３，１４が設けられている。これらの温度検知手段１３，１４の出力は、室内機６に設けられた制御回路７に入力される。この制御回路７により各冷凍サイクル１は、個別に冷却・加熱運転され、また、二つの温度検知手段１３，１４の出力値及び設定値に基づいて能力が制御され、室内機６の空気の吹出し温度が制御される。

制御回路７には、図４に示すように目標温度差を設定する設定手段１５と吸込み温度と吹出し温度の差を算出する演算手段１６と、目標到達判定手段１７と、補正手段１８とが備わっており、二つの温度検知手段１３，１４が入力側に接続され、二つの室外機２，３が出力側に接続されている。各冷凍サイクル１において、圧縮機９から出た高温高圧の冷媒は、四方弁１０を介して冷却（冷房）運転時と加熱（暖房）運転時とでは流れ方向が切替えられる（図３の右側の冷媒の流れが冷却運転、図３の左側の冷媒の流れが加熱運転である）。

加熱運転時には四方弁１０を通過した冷媒は、室内機６の熱交換器１１に向かい、熱交換器１１において送風機４による室内空気の流れと熱交換（放熱）した後、絞り弁１２で減圧され、低温低圧の冷媒となって、熱交換器８において外気と熱交換し、四方弁１０を経て圧縮機９へ戻る。冷却運転時には、四方弁１０を通過した冷媒は、熱交換器８において外気と熱交換した後、絞り弁１２で減圧され低温低圧の冷媒となって室内機６に設けられた熱交換器１１に流れる。熱交換器１１において送風機４による室内空気の流れから吸熱（室内空気の流れを冷却）し、四方弁１０を経て圧縮機９へ戻る。室内機６の風路５から吹出される各熱交換器１１を通過して合流し混合した空気の吹出し温度は、設定手段１５で設定された設定温度差Ｔとなるように、温度検知手段１３，１４の出力値に基づき制御回路７によりフィードバック制御される。なお、通常の冷房運転又は暖房運転のときは、二つの冷凍サイクル１の冷媒の流は、双方とも冷却又は加熱の流れとなる。

除湿運転では、一方の冷凍サイクル１を冷却運転させ、他方の冷凍サイクル１を加熱運転させる。除湿運転においては、二つの冷凍サイクル１の能力の制御によって室内機６の室内空気の吹出し温度を吸込み温度と同じにすることも、吹出し温度を吸込み温度より高くすることも、低くすることもできる。つまり、除湿運転時に吹出し温度が吸込み空気条件や外気条件等によって成行きになることはなく、快適環境を実現できる。

除湿運転時の制御フローを特記して示す図５のフローチャートによって説明すると、♯１において目標温度差を設定する設定手段１５で設定された設定温度差Ｔを読込み、♯２において吸込み温度Ｔ１を検知する温度検知手段１４の出力値を読込み、♯３に進み吹出し温度Ｔ２を検知する温度検知手段１３の出力値を読込んで、♯４へ進む。♯４では演算手段１６によって吸込み温度Ｔ１と吹出し温度Ｔ２の温度差を算出して♯５へ進む。♯５では♯４で算出した温度差が設定温度差Ｔを満足しているかどうかを判定する。満足していれば♯１へ戻り、満足していなければ♯６へ進む。♯６では温度差が設定温度差Ｔより高いか否かを判定する。高ければ、♯７で冷却運転している冷凍サイクル１の能力を上げる処理(補正手段１８による補正)をして♯１へ戻り、そうでなければ、♯８で加熱運転している冷凍サイクルの能力を上げる処理（補正手段１８による補正）をして♯１へ戻る。

♯７の処理は、加熱運転している冷凍サイクル１の能力を下げる処理をしても良く、♯８の処理は、冷却運転している冷凍サイクル１の能力を下げる処理をしても良い。また、いずれかの冷凍サイクル１の運転を停止させる処理によっても、さらには、双方の冷凍サイクルの能力を変えることによっても、♯４で算出する温度差を設定温度差Ｔにすることができる。設定手段１５は、温度差ではなく吹出し温度Ｔ２の絶対値を目標値として設定するものでも良く、吸込み温度Ｔ１を検知する温度検知手段１４は、風路５の外、すなわち、室内機６の外や室内空気の温度を検知するものでも構わない。即ち、この空気調和機では、吸込み温度Ｔ１より高めの吹出し温度Ｔ２による暖房気味の除湿や吸込み温度Ｔ１より低めの吹出し温度Ｔ２による冷房気味の除湿、さらには、吸込み温度Ｔ１と同等の吹出し温度Ｔ２による除湿が可能で、吹出し温度Ｔ２が成行きにならない、快適環境を実現できる除湿機能が得られる。

なお、室内機６に設けた二つの熱交換器１１は、冷媒配管が分離していれば、構造的には一つの熱交換器ユニットとして構成しても良い。また、図２のように熱交換器１１を気流の流れ方向に重ね、下流側の熱交換器１１を冷却用とすることで、加熱した空気を冷却して除湿するのに比しエネルギーロスは少なくなる。

空気調和機を示す縦断構成図である。（実施の形態１） 他の形態の空気調和機を示す縦断構成図である。（実施の形態１） 冷凍サイクルの回路構成図である。（実施の形態１） 制御回路を示すブロック構成図である。（実施の形態１） 除湿運転時の制御フローを特記して示すフローチャートである。（実施の形態１）

符号の説明

１ 冷凍サイクル、 ２，３ 室外機、 ４ 送風機、 ５ 風路、 ６ 室内機、 ７ 制御回路、 １１ 熱交換器、 １３，１４ 温度検知手段。

Claims (4)

1. 二つの独立した冷凍サイクルと、この各冷凍サイクルの熱交換器を、室内の空気を吸込み室内へ吹出す送風機を設けた風路中に設けて室内に設置する室内機を構成し、前記各冷凍サイクルを個別に冷却・加熱運転できるようにし、前記室内機に設けた制御回路によりその室内機の空気の吹出し温度をこの二つの冷凍サイクルの運転制御により任意に選択できるようにした空気調和機。
2. 請求項１に記載の空気調和機であって、冷凍サイクル一つを加熱用とし、他の一つを冷却用とし、室内機の空気の吸込み温度より吹出し温度が低くなるように、加熱用または冷却用の前記冷凍サイクルの能力または、両方の冷凍サイクルの能力を制御するようにした空気調和機。
3. 請求項１に記載の空気調和機であって、冷凍サイクル一つを加熱用とし、他の一つを冷却用とし、室内機の空気の吸込み温度より吹出し温度が高くなるように、加熱用または冷却用の前記冷凍サイクルの能力または、両方の冷凍サイクルの能力を制御するようにした空気調和機。
4. 請求項１に記載の空気調和機であって、冷凍サイクル一つを加熱用とし、他の一つを冷却用とし、室内機の空気の吸込み温度と吹出し温度が同じとなるように、加熱用または冷却用の前記冷凍サイクルの能力または、両方の冷凍サイクルの能力を制御するようにした空気調和機。

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