JP4039100B2

JP4039100B2 - 空気調和機

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Publication number: JP4039100B2
Application number: JP2002094602A
Authority: JP
Inventors: 宏駒野; 学吉見
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP2003294296A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機としては、圧縮機の吐出温度もしくは吐出過熱度を制御することによって、運転を行ういわゆる吐出温度制御運転を行うものがある（例えば、特開平７−１９０５０５号公報参照）。このような空気調和機では、圧縮機、室外ファン及び室外熱交換器を有する室外機と、膨張弁と、室内ファン及び室内熱交換機を有する室内機とを備える。そして、吐出温度もしくは吐出過熱度を検知（検出）し、この検出値と、予め設定されている吐出温度等と膨張弁の開度の関係から膨張弁の開度を決定するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記過熱度制御方法では、室内機と室外機との間の配管、具体的には、蒸発器として機能する熱交換器と、圧縮機とを接続する配管が短い場合には、良好な運転状態を維持できるが、上記配管が長い場合には、次のような問題点がある。第１には、蒸発器の出口過熱度が適正値であっても、圧縮機の吸入過熱度は湿りであったり、過熱しすぎであったりすることであり、第２には、圧縮機の吸入過熱度が適正値であっても、ガス管の圧損が大きく効率が悪い場合があることである。
【０００４】
すなわち、図５に示すように、配管での冷媒状態の変化は理想的（管内摩擦がない、断熱時）には等エントロピー変化となる。しかし、現実には、外部からの熱の進入や、運動エネルギーが管内摩擦により熱に変化して冷媒温度が上昇するので、エントロピーは増加する。この場合のエントロピーの増加量（ｄｓ）は、ｄＱ／Ｔとなる。ここで、ｄＱは受け取った熱量であり、Ｔは物質の温度である。
【０００５】
従って、図６に示すように、例えば蒸発器の出口過熱度が同じＸ点であっても、その後の配管の外環境温度（外気温度）の断熱度によって冷媒の受け取る熱量は異なるので、吸入過熱度も異なり、例えば、外環境温度が高ければ、点Ｂのように過熱傾向にあるが、外環境温度が低いと点Ａのように等エントロピー変化に近くなり湿る方向になる。特に配管（ガス管）の圧損が大きいほど湿る可能性が高くなる（点Ａ´）。また、外環境温度が高い場合でも、蒸発器出口での冷媒が乾きの場合には、外環境からの熱進入があってもガス管圧損は変化しないが、蒸発器出口で湿りのときには、負荷が大きいほどガス管圧損が増大する（図８と図９参照）。
【０００６】
すなわち、図９に示すように、外気が高い場合（例えば、２６℃）に、蒸発器の出口での過熱度（出口過熱度）が乾きの場合（例えば、過熱度２．０℃の場合）、圧縮機の吸入側の過熱度（吸入過熱度）の変化によって、ガス管圧損は変化しないのに対して、外気が低い場合（例えば、１６℃）に、図８に示すように、出口過熱度が湿りの場合（例えば、過熱度０．０〜０．５０℃の場合）、吸入過熱度が大であっても、ガス管圧損は増大する傾向にある。これは、ガス化による膨張で圧力損失が増大するためである。逆に、吸入過熱度で見た場合、図７のａとｂとで示すように、吸入過熱度が同じ（ａ＝ｂ）であっても、外環境温度が低い場合は、等エントロピー変化に近くなるので、蒸発器の出口過熱温度は点Ｂのように大きくする必要があり、外環境温度が高い場合は蒸発器の出口過熱度が小さくてもよい傾向にあるものの、蒸発器出口過熱温度が点Ａのように湿りになるとガス管の圧損が増大し、効率が低下することになる。
【０００７】
ところで、冷房運転において、外環境温度が低下すると空調負荷が減少し冷媒循環量も減少する。従って、循環量が少ないほど単位冷媒量に作用する外部からの進入熱量は相対的に大きくなるから、図６の点Ｂのように、冷媒の状態変化は等エンタルピーに近くなる。しかし、例えば、図１０に示すような再熱除湿運転が可能な空気調和機において、この再熱除湿運転は梅雨時のような気候で行われる。この時の顕熱負荷は小さいが潜熱負荷は大きいので冷媒循環量が多くなる。
【０００８】
すなわち、図１０に示す空気調和機は、圧縮機５１と、室外熱交換器５２と、室外減圧器５３と、室内熱交換器５４とが順次接続されてなり、室内熱交換器５４が再熱用熱交換器５５と蒸発用熱交換器５６とに分割形成され、この再熱用熱交換器５５と蒸発用熱交換器５６との間に室内減圧器５７が介設されている。そして、再熱除湿運転は、室外減圧器５３を全開又はそれに近い状態とすると共に、室内減圧器５７を適度に絞った状態として、圧縮機５１を駆動させる。これによって、圧縮機５１から吐出された冷媒は、室外熱交換器５２、室外減圧器５３、再熱用熱交換器５５、室内減圧器５７、蒸発用熱交換器５６へと流れる。この際、冷媒の凝縮が再熱用熱交換器５５で生じた後、蒸発用熱交換器５６で蒸発して圧縮機５１に返流される。これにより、蒸発用熱交換器５６を通過する室内空気は冷却されて除湿され、同時に、再熱用熱交換器５５を通過する室内空気は加熱される。そして、これらが混合されてなる除湿された空調空気が室内に吹き出されることになる。このため、空気吹出温度が空気吸込温度とほぼ同等となる再熱除湿運転を行うことができる。
【０００９】
このように、梅雨時のような気候にて再熱除湿運転を行えば、顕熱負荷が小さく潜熱負荷が大きいために冷媒循環量が多くなる。従って、顕熱負荷が小さいことにより外部からの進入熱が小さいのに加えて、冷媒循環量が多いから単位冷媒に作用する熱量が減少し、図６の点Ａのように、冷媒の状態変化は等エントロピー変化に近くなる。これにより、蒸発器出口での過熱度が適正であったとしても吸入側では湿る可能性がある。つまり、このような現象（蒸発器出口での過熱度が適正であったとしても吸入側では湿る現象）は通常の冷房運転より再熱除湿運転のように低外気温時に循環量の多い運転を行う場合に頻発する可能性が高い。
【００１０】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、室内機と室外機との配管（具体的には、蒸発器として機能する熱交換器と、圧縮機とを接続する配管）が長尺であっても、圧縮機の信頼性を確保することが可能な空気調和機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の空気調和機は、圧縮機１と、室外熱交換器２と、減圧機構３と、室内熱交換器４とを備え、上記室内熱交換器４は、凝縮器として機能する第１熱交換器５と、減圧機構７と、蒸発器として機能する第２熱交換器６とを有する空気調和機であって、上記第２熱交換器６の能力を調整するための室内ファン１６の風量を外気温度が低いときには高いときよりも減少させる室内ファン制御と、圧縮機の圧縮能力を外気温度が低いときには高いときよりも増加させる圧縮能力制御との少なくともいずれか一方を行う能力制御手段２２を備えて成り、蒸発器として機能する第２熱交換器６と、圧縮機１とを接続する配管が長尺であるときと、この配管が短尺であるときとの切換を行う切換手段２４を設け、第１熱交換器（５）が凝縮器、第２熱交換器（６）が蒸発器として機能している再熱除湿運転時に長尺側が選択されているときに、上記能力制御手段２２の制御を行うことを特徴としている。
【００１２】
請求項１の空気調和機では、例えば、梅雨時等において、第１熱交換器５を再熱用加熱器として機能させ、第２熱交換器６を蒸発用熱交換器として機能させて、再熱除湿運転を行えば、顕熱負荷が小さく潜熱負荷が大きいので、冷媒循環量が多くなる。この場合、外気温度が高ければ、外部からの進入熱が多いので、圧縮機の吸入側での冷媒の過熱度（吸入過熱度）が適正になるように制御しても、蒸発用熱交換器として機能している第２熱交換器６の出口での冷媒過熱度（出口過熱度）は湿りである可能性が高い（図７の点Ａ参照）。なお、進入熱が少ないときは等エントロピー変化に近くなるので、吸入過熱度が適正であれば出口過熱度も適正である可能性が高い。また、進入熱が多いときは、出口過熱度が湿りであっても吸入過熱度は適正になっている可能性が高い。そのため、この請求項１の空気調和機では、室内ファン１６の風量を外気温度が高いときには低いときよりも増加させる室内ファン制御と、圧縮機１の圧縮能力を外気温度が高いときには低いときよりも低下させる圧縮能力制御との少なくともいずれか一方を行うことにより、このような梅雨時等において、蒸発器（第２熱交換器６）の出口過熱度が湿りとなりそうな場合に、この出口過熱度を増加させることができる。
【００１３】
すなわち、室内ファン１６は第２熱交換器６の能力を調整するためのものであるので、この室内ファン１６の風量を増加させれば、この第２熱交換器６の出口過熱度が上昇し、また、圧縮機１の圧縮能力を低下させれば、冷媒循環量が減少してこの第２熱交換器６の出口過熱度が上昇する。これにより、ガス管（第２熱交換器６と圧縮機１とを接続する配管）圧損が小さくなり、圧縮機１の吸入側での冷媒の過熱度（吸入過熱度）が増加する。したがって、配管が長尺であっても、切換手段２４をユーザが長尺側に切換えている場合には、圧縮機１の吸入過熱度、及び第２熱交換器６の出口過熱度の両方が適正値となる。
【００１６】
請求項２の空気調和機は、上記室内ファン１６の風量、圧縮機１の能力、又は室外ファン１５の風量の制御を、蒸発器として機能する熱交換器４、６の温度と、外気温度との差に基づいて行うことを特徴としている。
【００１７】
上記請求項２の空気調和機では、蒸発器として機能する熱交換器４、６の温度と、外気温度との差に基づいて、室内ファン１６の風量、圧縮機１の能力、室外ファン１５の風量の制御を行うことになる。これは、外環境温度（外気温度）と蒸発器との温度差を負荷の違いとみなすと、この温度差が大きい時は、外部からの進入熱が多いので、吸入過熱度（圧縮機１の吸入側での冷媒の過熱度）が適正となるように制御しても蒸発器の出口過熱度は湿りである可能性が高いからである。このため、この温度差が大きいときには、室内ファン１６の風量や圧縮機１の能力や室外ファン１５の風量を制御することによって、蒸発器の出口過熱度を増加させるようにしている。これによって、圧縮機１の吸入過熱度、及び熱交換器４、６の過熱度をともに適正値となるようにしている。
【００１８】
請求項３の空気調和機は、圧縮機１と、室外熱交換器２と、減圧機構３と、室内熱交換器４とを備え、上記室内熱交換器４は、凝縮器として機能する第１熱交換器５と、減圧機構７と、蒸発器として機能する第２熱交換器６とを有する空気調和機であって、上記第２熱交換器６の能力を調整するための室内ファン１６の風量をこの第２熱交換器６の出口過熱度が高いときには低いときよりも低下させる室内ファン制御と、上記圧縮機１の圧縮能力を出口過熱度が高いときには低いときよりも増加させる圧縮能力制御との少なくともいずれか一方の制御を行う能力制御手段を備えて成り、蒸発器として機能する第２熱交換器６と、圧縮機１とを接続する配管が長尺であるときと、この配管が短尺であるときとの切換を行う切換手段２４を設け、第１熱交換器（５）が凝縮器、第２熱交換器（６）が蒸発器として機能している再熱除湿運転時に長尺側が選択されているときに、上記能力制御手段２２の制御を行うことを特徴としている。
【００１９】
上記請求項３の空気調和機でも、上記請求項１の場合と同様に、冷媒循環量が多くなる運転を行えば、圧縮機１の吸入過熱度が適正になるように制御しても、蒸発器として機能している熱交換器の出口過熱度は湿りである可能性が高い。そのため、請求項３の空気調和機では、蒸発器として機能している熱交換器（蒸発器）の出口過熱度を検知して、この過熱度が湿りであれば、つまり過熱度が低いときには、室内ファンの風量を増加させたり、上記圧縮機１の圧縮能力を低下させたりすることによって、蒸発器の出口過熱度を増加させることができる。これにより、ガス管（第２熱交換器と圧縮機とを接続する配管）圧損が小さくなり、圧縮機１の吸入過熱度が増加し、この配管が長尺であっても、切換手段２４をユーザが長尺側に切換えている場合には、圧縮機１の吸入過熱度、及び第２熱交換器６の出口過熱度の両方が適正値となる。しかも、制御基準が第２熱交換器６（蒸発器）の出口過熱度であり、制御の信頼性が向上する。
【００２２】
請求項４の空気調和機は、上記圧縮機１の吐出温度が目標吐出温度となるように制御する吐出温度制御手段２３を備え、上記能力制御手段２２の制御時には、冷媒循環量を維持するように上記吐出温度制御手段２３の目標吐出温度を補正することを特徴としている。
【００２３】
上記請求項４の空気調和機では、例えば、室内ファン１６の風量を増加させて、蒸発器として機能している熱交換器の出口過熱度を増加させた場合、ガス管損失が低下して、（冷媒循環量が変わらないので）圧縮機１の吸入過熱度が増加するとともに吐出温度も増加する。このような状態において、吐出温度制御手段２３にて、圧縮機１の吐出温度が目標吐出温度となるように制御すれば、減圧機構３を開き冷媒流量を増加させることになる。このため、蒸発器圧力が上昇し潜熱能力低下を引き起こして効率が低下するおそれがあった。そこで、請求項４の空気調和機では、能力制御手段２２の制御時には、冷媒流量を維持するように、吐出温度制御手段２３の目標吐出温度を補正するものである。このため、能力制御手段２２の制御時に、吐出温度制御手段２３の影響を受けることなく、圧縮機１の吸入過熱度、及び熱交換器の出口過熱度の両方を適正値とすることができ、また、吐出温度制御手段２３は、その補正された目標吐出温度となるように制御することができ、効率のよい運転を行うことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の空気調和機の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１はこの空気調和機の簡略図を示す。この空気調和機は、圧縮機１と、室外熱交換器２と、減圧機構（室外減圧機構）３と、室内熱交換器４とが順次接続されてなる。また、室内熱交換器４は、減圧機構３側の第１熱交換器５と、圧縮機１側の第２熱交換器６とに分割形成されている。そして、この第１熱交換器５と第２熱交換器６との間に、減圧機構（室内減圧機構）７が介設されている。なお、減圧機構３、７としてはこの場合電動膨張弁を使用している。
【００２７】
具体的には、圧縮機１の吐出配管８が室外熱交換器２に接続され、室外熱交換器２と減圧機構３とが第１配管９にて接続され、また、減圧機構３と室内熱交換器４の第１熱交換器５とは液側連絡配管１０を介して接続され、室内熱交換器４の第１熱交換器５と第２熱交換器６とは、減圧機構７が介設された接続配管１１を介して接続され、第２熱交換器６と、圧縮機１の吸込配管１２とがガス側連絡配管１３を介して接続されている。
【００２８】
また、室外熱交換器２には、この室外熱交換器２の能力を調整するための室外ファン（プロペラファン）１５が付設され、室内熱交換器４には、この室内熱交換器４の能力を調整するための室内ファン（クロスフローファン）１６が付設されている。さらに、この空気調和機は、圧縮機１の吐出温度（この場合、吐出管８の温度）を検出する吐出温度検出手段１８と、外気温度を検出する外気温度検出手段１９と、第２熱交換器６の温度を検出する蒸発器温度検出手段２０とを備える。この場合、吐出温度検出手段１８及び外気温度検出手段１９は温度センサ１８ａ、１９ａにて構成することができ、蒸発器温度検出手段２０は、第２熱交換器６の入口温度を検出する第１温度センサ２０ａと、第２熱交換器６の中間温度を検出する第２温度センサ２０ｂと、第２熱交換器６の出口温度を検出する第３温度センサ２０ｃとから構成することができる。
【００２９】
そして、この空気調和機の制御部としては、能力制御手段２２と、吐出温度制御手段２３と、切換手段２４とを備える。能力制御手段２２は、室内ファン１６の風量を増減させる室内ファン制御、圧縮機１の能力を増減させる圧縮機能力制御、室外ファン１５の風量を増減させる室外ファン制御等を行うものである。また、吐出温度制御手段２３は、上記吐出温度検出手段１８にて検出された吐出温度を、予め設定された目標吐出温度に近づけるように制御するものである。さらに、切換手段２４は、上記能力制御手段２２による制御を行う場合と、この能力制御手段２２による制御を行わない場合との切換えを行うものである。なお、能力制御手段２２及び吐出温度制御手段２３等はマイクロコンピュータ等にて構成することができる。
【００３０】
このように構成された空気調和機において、通常の冷房運転を行う場合、減圧機構３を調整開度とする共に、減圧機構７を全開状態として、圧縮機１を駆動させる。これにより、圧縮機１から吐出された冷媒は、室外熱交換器２を通過した後、減圧機構３で減圧膨張して、第１熱交換器５及び第２熱交換器６を順次通過し、圧縮機１に返流される。この際、室外熱交換器２が凝縮器として機能すると共に、第１熱交換器５及び第２熱交換器６が蒸発器として機能し、室内から吸収した熱量を室外へ放出して室内冷房が行われる。
【００３１】
また、除湿運転は、減圧機構３を上記吐出温度制御手段２３による制御開度とする共に、減圧機構７を所定の開度に絞り、圧縮機１を駆動させる。これにより、圧縮機１から吐出された冷媒は、室外熱交換器２及び第１熱交換器５を通過した後、減圧機構７で減圧膨張して、第２熱交換器６を通過して圧縮機１に返流される。この際、室外熱交換器２及び第１熱交換器５が凝縮器として機能すると共に、第２熱交換器６が蒸発器として機能する。このため、第２熱交換器６を通過する室内空気は冷却されて除湿され、同時に、第１熱交換器５を通過する室内空気は加熱される。そして、これらが混合されてなる除湿された空調空気が室内に吹き出されることになる。このため、吹出温度が吸込温度とほぼ同等となる再熱除湿運転を行うことができる。
【００３２】
ところで、上記再熱除湿運転は梅雨時のような気候で使用される。このような場合、顕熱負荷は小さいが潜熱負荷は大きいので、冷媒循環量が多くなる。また、この場合に、蒸発器として機能している熱交換器６と、圧縮機１とを接続している配管（ガス側連絡配管１３と吸込配管１２等からなる）が長尺で外気温度が高ければ、外部からの進入熱が多くなり、圧縮機１の吸入側の過熱度（吸入過熱度）が適正になるように、減圧機構３を制御しても、熱交換器６の出口側の過熱度（出口過熱度）が湿りになる可能性が高い。また、図９に示すように、外気が高い場合（例えば、２６℃）に、蒸発器の出口での過熱度（出口過熱度）が乾きの場合（例えば、過熱度２．０℃の場合）、圧縮機１の吸入側の過熱度（吸入過熱度）の変化によって、ガス管（熱交換器６と圧縮機１とを接続している配管）圧損は変化しないのに対して、外気が低い場合（例えば、１６℃）に、図８に示すように、出口過熱度が湿りの場合（例えば、過熱度０．０〜０．５０℃の場合）、吸入過熱度が大きくても、ガス管圧損は増大する傾向にある。これは、ガス化による膨張で圧力損失が増大するためである。なお、外気温度が低くても、出口過熱度が乾きであれば、ガス管圧損は小さく効率がよい。
【００３３】
そこで、このような場合には、能力制御手段２２で室内ファン制御等を行うようにしている。この室内ファン制御は、室内ファンの風量を外気温度が高いときには低いときよりも増加させるものである。すなわち、外気温度が高く蒸発器として機能している熱交換器６の出口過熱度が湿りになるおれがある場合に、室内ファンの風量を増加させることによって、この熱交換器６の出口過熱度を増加させるものである。この過熱度の増加によって、ガス管（熱交換器６と圧縮機１とを接続している配管）圧損が小さくなり、圧縮機１の吸入側の過熱度（吸入過熱度）は上昇する。このため、圧縮機１の吸入過熱度と、蒸発器（第２熱交換器６）の出口過熱度とがそれぞれ適正値となり、蒸発器（熱交換器６）と圧縮機１とを接続している配管が長尺であっても、効率の低下を招くことなく、圧縮機１の信頼性を確保する運転が可能となる。
【００３４】
また、能力制御手段２２としては、この室内ファン制御以外に、上記したように、圧縮機能力制御や室外ファン制御も行うことができる。圧縮機能力制御は、圧縮機の圧縮能力を外気温度が高いときには低いときよりも低下させるものである。すなわち、外気温度が高く蒸発器として機能している熱交換器６の出口過熱度が湿りになるおれがある場合に、圧縮機１の周波数を低下させることによって、圧縮能力を低下させ、これによって、冷媒循環量を減少させて熱交換器６の出口過熱度を増加させるものである。また、室外ファン制御は、室外ファン１５の風量を外気温度が高いときには低いときよりも低下させる（絞る）ものである。室外ファン１５の風量を絞ることによって、冷媒循環量を減少させて熱交換器６の出口過熱度を増加させるものである。
【００３５】
このように、圧縮機能力制御や室外ファン制御を行っても、室内ファン制御を行った場合と同様、圧縮機１の吸入側での冷媒の過熱度（吸入過熱度）と、蒸発器（第２熱交換器６）の出口での冷媒の過熱度（出口過熱度）とがそれぞれ適正値となり、蒸発器（熱交換器６）と圧縮機１とを接続している配管が長尺であっても、効率の低下を招くことなく、圧縮機１の信頼性を確保する運転が可能となる。
【００３６】
ところで、上記室内ファン制御等を行う場合、外気温度を基準としていたが、蒸発器として機能している第２熱交換器６の温度と、外気温度との差に基づくものであってもよい。ここで、第２熱交換器６の温度とは、上記蒸発器温度検出手段２０にて検出される温度である。この際、第１温度センサ２０ａが検出する入口温度と、第２温度センサ２０ｂが検出する中間温度と、第３温度センサ２０ｃが検出する出口温度とは略同一であるので、このうちの一つの温度を採用することができる。
【００３７】
この場合、外気温度をＴｏｕｔとすると共に、蒸発器（第２熱交換器６）の温度をＴｅｖとして、この差（Ｔｏｕｔ−Ｔｅｖ）をＸとすれば、室内ファン制御を行う場合には、室内ファンの風量をこの差Ｘが大きいときには小さいときよりも増加させるものである。また、圧縮機能力制御を行う場合には、圧縮機１の能力をこの差Ｘが大きいときには小さいときよりも低下させるものであり、室外ファン制御を行う場合には、室外ファン１５の風量をこの差Ｘが大きいときには小さいときよりも低下させるものである。これらは、外気温度と蒸発器温度との温度差を負荷の違いとみなすと、この差Ｘが大きい時には、外部からの進入熱が多いので、吸入過熱度を適正になるように制御しても蒸発器の出口過熱度が湿りである可能性が高いからである。
【００３８】
このため、上記差Ｘを基準とする制御（室内ファン制御、圧縮機能力制御、室外ファン制御）を行っても、圧縮機１の吸入過熱度と、蒸発器（第２熱交換器６）の出口過熱度とがそれぞれ適正値となる。しかも、上記差Ｘを基準とすることは、使用するデータが増加して、制御の信頼性が向上する利点もある。
【００３９】
また、上記各室内ファン制御、圧縮機能力制御、及び室外ファン制御は、蒸発器として機能する第２熱交換器６の出口過熱度が湿りである可能性が高いときに、その過熱度を上昇させるものであるので、この過熱度が湿りであるかを、実際の過熱度を求めることによって判定してもよい。この場合、蒸発器（第２熱交換器６）の入口温度（あるいは中間点）及び蒸発器の出口温度から蒸発器の出口過熱度を求めることができる。具体的には、次の数１の式から求めることができる。
【００４０】
【数１】

【００４１】
従って、求めた過熱度が湿りであれば、この過熱度を増加させるように、室内ファン１６の風量を増加させたり、圧縮機能力を低下させたり、室外ファン１６の風量を低下させたりすればよい。すなわち、室内ファン制御を行う場合、室内ファン１６の風量をこの第２熱交換器６の出口過熱度が低いときには高いときよりも増加させ、圧縮機能力制御を行う場合、上記圧縮機１の圧縮機能力を出口過熱度が低いときには高いときよりも減少させ、室外ファン制御を行う場合、室外ファン１５の風量を第２熱交換器６の出口過熱度が低いときには高いときよりも減少させることになる。
【００４２】
従って、上記のように、蒸発器として機能している熱交換器６の出口過熱度を求めることにより、この出口過熱度を正確に制御することができ、効率と圧縮機１の信頼性の向上をより図ることができる。また、蒸発器出口過熱度の計算（算出）において、ガス飽和（Ｔｖ）、液飽和温度（Ｔ１）、あるいは（Ｔｖ−Ｔ１）を圧縮機１の周波数ごとに用意したり、さらに、ガス飽和（Ｔｖ）、液飽和温度（Ｔ１）、あるいは（Ｔｖ−Ｔ１）を圧縮機１の周波数、及び外気温度ごとに用意したりすることができる。これらによって、推定精度を上げることができる。
【００４３】
ところで、室内ファン制御を行って、室内ファン１６の風量を増加させれば、蒸発器出口過熱度を増大させて、ガス管圧損を低下させるが、冷媒循環量が変化しないので圧縮機１の吸入側での過熱度（吸入過熱度）が増加する。このとき、上記吐出温度制御手段２３にて吐出温度制御が行われていれば、目標吐出温度に維持しようとして、減圧機構３を開き流量を増加させることになる。これは蒸発器圧力の上昇が潜熱能力低下を引き起こし、能力が低下する。
【００４４】
このため、この空気調和機では、上記能力制御手段２２の制御時には、冷媒循環量を維持するように上記吐出温度制御手段２３の目標吐出温度を補正するものである。この場合、外気温度が高い場合や温度差Ｘが大きい場合には、目標吐出温度を高くしたり、あるいは、目標吐出温度に一定幅のディファレンシャルを設定したりすることができる。
【００４５】
次に、図４のフローチャート図を使用して、室内ファン制御と目標吐出温度を補正する運転を説明する。再熱除湿運転を行い、ステップＳ１で蒸発器（第２熱交換器６）の入口温度Ｔｅを検出し（読込み）、ステップＳ２でＴｖ−Ｔ１を求め（読込み）、ステップＳ３で蒸発器の出口温度Ｔｅｏを検出（読込み）する。その後、ステップＳ４へ移行して、蒸発器出口過熱度ＴｅＳＨを求める（計算する）。この場合の計算式は、上記数１の式を用いる。
【００４６】
次に、ステップＳ５へ移行して、このステップＳ５で、ＴｅＳＨ＜２.０℃か否かを判断する。そして、ＴｅＳＨ＜２.０℃が成立すれば、この蒸発器出口過熱度ＴｅＳＨが湿りぎみであるので、室内ファン１６の風量を増加させる。すなわち、ステップＳ６で増加させる補正量を求める。この場合、ステップＳ７でその増加量（補正量）をαとしたときに、α＞１００が成立するか否かを判断する。そして、α＞１００が成立しなければ、室内ファン１６をこの増加させた回転数としてステップＳ１１へ移行する。また、α＞１００が成立すれば、その補正量を１００ｒｐｍとして室内ファン１６を回転させてステップＳ１１へ移行する。
【００４７】
また、ステップＳ５で、ＴｅＳＨ＜２.０℃が成立しなければ、ステップＳ８へ移行して、ＴｅＳＨ＞１０℃が成立するか否かを判断する。ステップＳ８で、ＴｅＳＨ＞１０℃が成立すれば、蒸発器出口過熱度が過熱すぎであるので、室内ファン１６の風量を減少させる。すなわち、ステップＳ９で減少させる補正量を求める。この場合、ステップＳ１０でその増加量（補正量）をαとしたときに、α＜０が成立するか否かを判断する。そして、α＜０が成立しなければ、室内ファン１６をこの減少させた回転数としてステップＳ１１へ移行する。また、α＜０が成立すれば、その補正量を０ｒｐｍとして室内ファン１６を回転させてステップＳ１１へ移行する。
【００４８】
また、ステップＳ８で、ＴｅＳＨ＞１０℃が成立しなければ、蒸発器出口過熱度が最適値であるので、この能力制御手段２２の室内ファン制御は行わない。そして、能力制御手段２２の室内ファン制御を行うことによって、目標吐出温度を補正するためのステップＳ１１へ移行すれば、このステップＳ１１では、吐出温度Ｔｏ、目標吐出温度Ｔｏｍ、補正値上限β₊（＞０）、補正値下限β_-（＞０）の読込みを行う。
【００４９】
次に、ステップＳ１２へ移行して、Ｔｏ＜Ｔｏｍ−β_-が成立つか否かを判断する。ここで、Ｔｏ＜Ｔｏｍ−β_-が成立すれば、ステップＳ１３へ移行して室外減圧機構３である室外膨張弁開度を所定のｎパルス絞る。また、Ｔｏ＜Ｔｏｍ−β_-が成立しなければ、ステップＳ１４へ移行して、Ｔｏ＞Ｔｏｍ＋β₊が成立つか否かを判断する。ここで、Ｔｏ＞Ｔｏｍ＋β₊が成立すれば、ステップＳ１５へ移行して室外減圧機構３である室外膨張弁開度を所定のｎパルス開く。すなわち、目標吐出温度に一定幅のディファレンシャル（±β）を設け、吐出温度がこの範囲内に入る程度の制御を行って、圧縮機１の吸入過熱度と、蒸発器（第２熱交換器６）の出口過熱度との適正値を維持しつつ、吐出温度制御運転を行うものである。これにより、潜熱負荷能力の低下防止して、効率の低下を回避することができる。
【００５０】
ところで、上記したように、蒸発器として機能する熱交換器６と、圧縮機１とを接続する配管が長尺（例えば、連絡配管１３の長さ寸法が７０ｍ以上に長い場合）であれば、上記能力制御手段２２にて、室内ファン制御等を行う必要があるが、この配管が短尺である場合には、蒸発器出口過熱度が適正値であれば、圧縮機１の吸込過熱度も適正値であり、この能力制御手段２２の制御を行う必要がない。
【００５１】
そのため、この空気調和機では、熱交換器６と圧縮機１とを接続する配管が長尺であるときと、この配管が短尺であるときとの切換を行う上記切換手段２４を設け、この切換手段２４にて、長尺側が選択された場合のみ、上記能力制御手段２２の制御を行うようにしている。すなわち、ユーザ等が長尺であると判断した際に、切換手段２４を長尺側に選択して、この能力制御手段２２の制御を行うように設定し、逆に、短尺であると判断した際に、切換手段２４を短尺側に選択して、この能力制御手段２２の制御を行わないように設定することができる。
【００５２】
このため、長尺・短尺の判断を行う連絡配管１３等は、空気調和機を設置する場所での現地接続であるので、この空気調和機としては、能力制御手段２２及び切換手段２４を組み込んでおき、作業者等が現地において長尺であると判断した場合にのみ、切換手段２４を長尺側に切換えるようにすることができる。これにより、空気調和機として、長尺用と短尺用とに分けて製造する必要がなく、製造者にとってはコストの低減を図ることができる。なお、連絡配管１３等が長尺であっても、顕熱負荷が小さく潜熱負荷が大きい等の冷媒循環量が多くなる運転とならないと判断すれば、能力制御手段２２による制御を行う必要がないので、切換手段２４を短尺側に選択することになる。また、切換手段２４としては、例えば、各種の切換スイッチ等を使用することができる。
【００５３】
ところで、図１に示す空気調和機において、再熱除湿運転する場合、室内減圧機構７の開度はほぼ固定であるので、室内減圧機構７として、図２に示すように、キャピラリチューブ２５を使用してもよい。この場合、第１・第２熱交換器５、６を接続する接続配管１１に、キャピラリチューブ２５を介設し、この接続配管１１に開閉弁２６を有するバイパス通路２７を設ければよい。
【００５４】
このため、この図２に示す室内減圧機構７を使用した空気調和機で冷房運転を行う場合、減圧機構７の開閉弁２６を全開状態とすればよく、また、再熱除湿運転する場合、開閉弁２６を全閉状態とすればよい。
【００５５】
また、再熱除湿運転時以外にも、循環冷媒が多くなるような運転を行うことにより、能力制御手段２２の室内ファン制御等を行う必要がある場合がある。すなわち、圧縮機１の能力を高めかつ室内ファン１６の風量を超微量とする冷房運転（弱冷ドライ）等を行えば、循環冷媒が多くなって、蒸発器出口過熱度が適正値であっても、圧縮機の吸入過熱度は湿りであったり、過熱しすぎであったりする。また、圧縮機の吸入過熱度が適正値であっても、ガス管の圧損が大きく効率が悪い場合がある。
【００５６】
そこで、再熱除湿運転時以外このような運転時にも、能力制御手段２２による上記各室内ファン制御、圧縮機能力制御、室外ファン制御を行うようにすることができる。この際の各制御も、外気温度に基づく場合と、蒸発器として機能する熱交換器と外気温度との温度差に基づく場合と、この熱交換器の出口過熱度に基づく場合とがある。
【００５７】
従って、再熱除湿運転時以外このような運転時にも、圧縮機１の吸入過熱度と、蒸発器（第２熱交換器６）の出口過熱度とを適正値とすることができる。これにより、蒸発器（熱交換器６）と圧縮機１とを接続している配管が長尺であっても、効率の低下を招くことなく、圧縮機１の信頼性を確保する運転が可能となる。
【００５８】
このため、図３に示すように、室内熱交換器４が、第１・第２熱交換器に分割されずに、蒸発器として機能する1機の熱交換器のみからなる空気調和機であっても、能力制御手段２２等を備えたものとするのが好ましい。なお、他の構成は、図１に示した空気調和機と同様であるので、同一部分を同一の符号で示してその説明を省略する。
【００５９】
従って、この図３に示す空気調和機においても、連絡配管１３が長尺である場合において、圧縮機１の能力を高めかつ室内ファン１６の風量を超微量とする冷房運転等を行えば、上記再熱除湿運転と同様に、蒸発器出口過熱度が適正値であっても、圧縮機の吸入過熱度は湿りであったり、過熱しすぎであったりする。また、圧縮機の吸入過熱度が適正値であっても、ガス管の圧損が大きく効率が悪い場合がある。
【００６０】
そこで、この空気調和機であっても、能力制御手段２２を設けたことにより、この能力制御手段２２による上記各室内ファン制御、圧縮機能力制御、室外ファン制御を行うようにすることができる。この際の各制御も、外気温度に基づく場合と、蒸発器として機能する熱交換器と外気温度との温度差に基づく場合と、この熱交換器の出口過熱度に基づく場合とがある。このため、連絡配管１３が長尺であっても、圧縮機１の吸入過熱度と、室内熱交換器４の出口過熱度とを適正値とすることができる。これにより、蒸発器（室内熱交換器４）と圧縮機１とを接続している配管が長尺であっても、効率の低下を招くことなく、圧縮機１の信頼性を確保する運転が可能となる。
【００６１】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、能力制御手段２２にて、室内ファン制御、圧縮機能力制御、室外ファン制御を行う場合、少なくとも一つの制御を行えばよいので、これらの制御の内から１種類、又は２種類を行わせたり、さらには全３種類を行わせたりすることができる。また、２種類以上の制御を行う場合、制御基準を同一にしたり相違させたりすることができる。すなわち、室内ファン制御と圧縮機能力制御とを行う場合、室内ファン制御では、外気温度を基準として、圧縮機能力制御を蒸発器の出口過熱度を基準としたりすることができる。また、切換手段２４を設けることなく、空気調和機として長尺用専用であってもよい。なお、図１と図３に示す空気調和機では暖房運転ができないが、四路切換弁等の切換手段を設け、暖房運転も可能である空気調和機であってよい。すなわち、図１に示す空気調和機において切換手段を設け、圧縮機１からの吐出冷媒を、第２・第１熱交換器６、５を通過させた後、室外減圧機構３で減圧膨張させ、室外熱交換器２を通過後、圧縮機に返流させればよい。これにより、第２・第１熱交換器６、５が凝縮器として機能すると共に、室外熱交換器２が蒸発器として機能し、室内が暖房される。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１の空気調和機によれば、ガス管（第２熱交換器と圧縮機とを接続する配管）圧損が小さくなり、圧縮機の吸入過熱度が増加する。したがって、この配管が長尺であっても、切換手段をユーザが長尺側に切換えている場合には、圧縮機の吸入過熱度、及び第２熱交換器の出口過熱度の両方が適正値となる。これにより、第２熱交換器と圧縮機とを接続する配管が長尺であっても、ガス管圧損を低下させることができて、効率を維持しながら圧縮機の信頼性を確保することができ、安定した運転を行うことができる。
【００６４】
請求項２の空気調和機によれば、制御基準が安定して、圧縮機の吸入過熱度、及び第２熱交換器の出口過熱度の両方がより適正値となり、圧縮機の信頼性の向上を達成できる。
【００６５】
請求項３の空気調和機によれば、第２熱交換器と圧縮機とを接続する配管が長尺であっても、圧縮機の吸入過熱度、及び第２熱交換器の出口過熱度の両方が適正値となる。しかも、制御基準が第２熱交換器（蒸発器）の出口での冷媒過熱度であり、制御の信頼性が向上する。このため、空気調和機としての信頼性の向上を達成できる。
【００６７】
請求項４の空気調和機によれば、能力制御手段の制御時に、吐出温度制御手段の影響を受けることなく、圧縮機の吸入過熱度、及び熱交換器の出口過熱度の両方を適正値とすることができ、また、吐出温度制御手段は、その補正された目標吐出温度となるように制御することができ、効率のよい運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の空気調和機の実施の形態を示す簡略図である。
【図２】上記空気調和機の室内減圧機構の変形例を示す簡略図である。
【図３】この発明の空気調和機の他の実施の形態を示す簡略図である。
【図４】上記空気調和機の制御を示すフローチャート図である。
【図５】配管での冷媒状態の理想と現実との説明図である。
【図６】蒸発器として機能する熱交換器の出口過熱度を同一としたときの圧縮機の吸入過熱度の傾向を示すグラフ図である。
【図７】圧縮機の吸入過熱度を同一としたときの蒸発器として機能する熱交換器の出口過熱度の傾向を示すグラフ図である。
【図８】蒸発器として機能する熱交換器の出口過熱度を０〜０．５℃の場合の圧縮機の吸入過熱度とガス管圧損との関係を示すグラフ図である。
【図９】蒸発器として機能する熱交換器の出口過熱度を２℃の場合の圧縮機の吸入過熱度とガス管圧損との関係を示すグラフ図である。
【図１０】従来の空気調和機の簡略図である。
【符号の説明】
１圧縮機
２室外熱交換器
４室内熱交換器
５第１熱交換器
６第２熱交換器
７減圧機構
１５室外ファン
１６室内ファン
２２能力制御手段
２３吐出温度制御手段
２４切換手段

Claims

圧縮機（１）と、室外熱交換器（２）と、減圧機構（３）と、室内熱交換器（４）とを備え、上記室内熱交換器（４）は、凝縮器として機能する第１熱交換器（５）と、減圧機構（７）と、蒸発器として機能する第２熱交換器（６）とを有する空気調和機であって、上記第２熱交換器（６）の能力を調整するための室内ファン（１６）の風量を外気温度が高いときには低いときよりも増加させる室内ファン制御と、圧縮機（１）の圧縮能力を外気温度が高いときには低いときよりも低下させる圧縮能力制御との少なくともいずれか一方を行う能力制御手段（２２）を備えて成り、蒸発器として機能する第２熱交換器（６）と、圧縮機（１）とを接続する配管が長尺であるときと、この配管が短尺であるときとの切換を行う切換手段（２４）を設け、第１熱交換器（５）が凝縮器、第２熱交換器（６）が蒸発器として機能している再熱除湿運転時に長尺側が選択されているときに、上記能力制御手段（２２）の制御を行うことを特徴とする空気調和機。
上記室内ファン（１６）の風量、圧縮機（１）の能力、又は室外ファン（１５）の風量の制御を、蒸発器として機能する熱交換器（４）（６）の温度と、外気温度との差に基づいて行うことを特徴とする請求項１の空気調和機。
圧縮機（１）と、室外熱交換器（２）と、減圧機構（３）と、室内熱交換器（４）とを備え、上記室内熱交換器（４）は、凝縮器として機能する第１熱交換器（５）と、減圧機構（７）と、蒸発器として機能する第２熱交換器（６）とを有する空気調和機であって、上記第２熱交換器（６）の能力を調整するための室内ファン（１６）の風量をこの第２熱交換器（６）の出口過熱度が低いときには高いときよりも増加させる室内ファン制御と、上記圧縮機（１）の圧縮能力を出口過熱度が低いときには高いときよりも減少させる圧縮能力制御との少なくともいずれか一方の制御を行う能力制御手段（２２）を備え備えて成り、蒸発器として機能する第２熱交換器（６）と、圧縮機（１）とを接続する配管が長尺であるときと、この配管が短尺であるときとの切換を行う切換手段（２４）を設け、第１熱交換器（５）が凝縮器、第２熱交換器（６）が蒸発器として機能している再熱除湿運転時に長尺側が選択されているときに、上記能力制御手段（２２）の制御を行うことを特徴とする空気調和機。
上記圧縮機（１）の吐出温度が目標吐出温度となるように制御する吐出温度制御手段（２３）を備え、上記能力制御手段（２２）の制御時には、冷媒循環量を維持するように上記吐出温度制御手段（２３）の目標吐出温度を補正することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの空気調和機。