JP3855545B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は冷凍サイクルを用いた空気調和機において好適な湿度制御を実現するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、湿度センサの検出湿度を適湿範囲及びそれ以外の範囲の少なくとも2段階にわたって報知する空気調和機がある。適湿範囲は室温と設定室温との差に応じて変更され、また適湿範囲を変更するための操作手段を備えている。このような空気調和機として、例えば特開平6−74528号公報が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の空気調和機は湿度の制御より室温の制御の方が優先度が高く、それゆえ冷凍サイクルや冷媒、冷凍機油の選択も冷房運転に適したものであった。
特に、R22冷媒は圧力損失が大きいことから、冷媒の流れ方向に対する冷媒の温度変化が大きく、熱交換器の温度を正確に知ることが困難なため、精度のよい情報に基づいて冷凍サイクルを制御し、湿度を正確にコントロールするには不向きであった。
このような空気調和機で湿度設定を多段階に設定可能としても、その設定機能が充分に活かされず、快適性に課題があった。
【0004】
また、R410A冷媒やR32冷媒のようにR22より圧力の高い冷媒は、高圧状態で長時間運転することが好ましくない。それ故、温度と湿度を細かく制御すると、室温変化に時間を要するようになるため、このような温湿度制御には適さないと考えられていた。
【0005】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、多段階に湿度設定を可能にし、しかもその設定湿度が得られ易く、快適性に優れた空気調和機およびその制御方法を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る空気調和機は、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、室外熱交換器を接続し、R410A冷媒と圧力が同等或いはR410A冷媒よりも圧力が高く、且つR410A冷媒と圧力損失が同等或いはR410Aよりも圧力損失が小さい冷媒を用いた冷凍サイクルと、前記室内熱交換器を通過する空気流を発生させる室内ファンと、前記室外熱交換器を通過する空気流を発生させる室外ファンと、30%から70%の湿度範囲内にて15%以下の湿度設定間隔を含む多段階に設定湿度を変更可能に設けられ、前記設定湿度を指示入力する入力手段と、前記入力手段から指示される設定湿度に基づいて設定湿度を設定する湿度決定部と、冷房運転モード時に前記圧縮機の周波数が高い場合には温度優先の制御を行ない、圧縮機の周波数が下がると前記設定湿度となるよう前記冷凍サイクル、前記室内送風ファンまたは前記室外送風ファンを制御する制御部とを備えたものである。
【0007】
また、入力手段をリモコンとしたものである。
【0008】
また、設定湿度の設定幅を30〜70%の範囲内としたものである。
【0009】
また、設定湿度の設定間隔を15%以下としたものである。
【0010】
また、前記リモコンは前記設定湿度と設定温度とを同時に表示する表示窓を備えたものである。
【0011】
また、前記リモコンは、前記設定湿度が入力される湿度設定ボタンと、前記設定温度が入力される温度設定ボタンとを別個に備えたものである。
【0012】
また、前記冷凍サイクルは電子膨張弁を備え、前記制御部は、前記設定湿度となるよう前記電子膨張弁を制御するものである。
【0013】
また、この発明に係る空気調和機は、30%から70%の湿度範囲内にて15%以下の湿度設定間隔を含む多段階に設定湿度を設定可能に設けられ、所望の設定湿度の入力指示が入力されるリモコンと、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、及び室外熱交換器を接続し、R410A冷媒と圧力が同等或いはR410A冷媒よりも圧力が高く、且つR410A冷媒と圧力損失が同等或いはR410Aよりも圧力損失が小さい冷媒を用いた冷凍サイクルと、前記室内熱交換器を通過する空気流を発生させる室内ファンと、前記室外熱交換器を通過する空気流を発生させる室外ファンと、前記リモコンからの入力指示に基づいて、前記冷凍サイクルの制御に用いる設定湿度を設定し、冷房運転モード時に前記圧縮機の周波数が高い場合には温度優先の制御を行ない、前記圧縮機の周波数が下がると前記設定湿度となるよう前記冷凍サイクルを制御する制御部と、を備えたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図について説明する。図1はこの発明の実施の形態1における空気調和機を示す冷媒回路図である。図1において、1は圧縮機でロータリ式、スクロール式、スイング式、ヘリカル式、スクリュー式の種種のものが適用可能である。2は四方弁、3は室外機に設けられ、冷房、除湿運転時には凝縮器となる室外側熱交換器、4は電子式膨張弁、5は室内機に設けられ、冷房、除湿運転時には蒸発器となる室内側熱交換器で、これらは冷媒配管を介して順次接続され、冷凍サイクルを構成している。6は室外機に設けられた室外ファン、7は室内機に設けられた室内ファンで、それぞれ熱交換器を通過する空気流を発生させる。また、四方弁2を切換えることにより、冷凍サイクル中の流れを逆にする暖房運転も可能である。
【0015】
8は室温センサから得られる室内温度(室内熱交換器5へ流入する空気の吸込温度)、吐出温度センサから得られる圧縮機1からの吐出温度を入力し、湿度センサから得られる室内湿度が設定湿度となるよう圧縮機1の周波数、室外ファン6及び室内ファン7の回転数を制御する制御部で、互いに通信し合う室外機側の室外制御部8aと室内機側の室内制御部8bとから構成される。本実施の形態では、設定湿度を多段階の中のいずれかに決定する湿度決定部8cを室外制御部8a内に備えている。
また、上記冷凍サイクルにはHFC系の擬似共沸混合冷媒で、R22より圧力損失の小さいR410Aが用いられている。さらに冷凍機油としてはR410A冷媒と相溶性の低いアルキルベンゼン系油が用いられている。
【0016】
9は室内環境が所望の設定温度、設定湿度になるよう空気調和機に運転指示入力をするためのリモコンで、図2の構成図に示すように、リモコン9には設定湿度を高め(60%)、標準(50%)、低め(40%)と多段階に設定変更可能な湿度設定ボタン9aが設けられ、ここからの設定湿度が入力されることにより制御部8内の湿度決定部8cの設定湿度を入力指示された値に設定する。9bは設定温度を入力する温度設定ボタンで、9cは図3に示すようなリモコンの操作情報、空気調和機の運転状態を表示する表示窓である。尚、リモコン9を介して設定温度、設定湿度とも空気調和機側が定める「自動」に設定することも可能である。さらに、設定温度間隔を可変することも可能である。
【0017】
次に動作について説明する。リモコン9から空気調和機の運転スイッチがON入力され、除湿運転モードが選択されると、冷凍サイクルは図1のような冷媒流れを形成する。そして、各センサから入力される室温、圧縮機からの吐出温度等に基づいて、制御部8が設定温度、設定湿度となるよう圧縮機1の周波数、室外ファン6および室内ファン7の回転数を制御する。また電子膨張弁4等を制御してもよい。除湿運転の場合、設定温度は現在の室温を維持する。または26℃等の適当な温度に設定されるものであっても良い。
【0018】
設定湿度はリモコン9からの入力指示が「自動」であれば50%に、湿度設定ボタン9aによって任意の湿度に設定入力されていれば、入力された湿度となるよう湿度決定部8cが設定し、制御部8に指示する。「自動」については、除湿運転開始時の室内湿度を基準としてそこから10%低い湿度となるような設定としてもよい。また、湿度設定スイッチについても、60%、50%、40%のような入力ではなく、除湿運転開始時の室内湿度を基準として−10%、−20%、−30%のような入力としてもよく、さらに、除湿運転開始時ではなく、湿度設定スイッチ操作時を基準としてもよい。
【0019】
また、湿度設定間隔はリモコン9からの操作で変更することが可能で、例えば高めを65%、標準を50%、低めを35%のように変更できる。室温を基準にする場合は−30%、−45%、−55%のように変更できるようにすれば良い。
いずれにしても制御部8は湿度決定部8cからの湿度設定値信号に基づいて、室内温度を設定温度に維持しながら、室内湿度が設定湿度となるよう冷凍サイクル、室内外ファンを制御する。そして、室内熱交換器5近傍の室温センサと湿度センサとによって室内の温度、湿度が設定温度、湿度になると圧縮機、室内ファンの運転を停止する。尚、湿度センサは他の要素から湿度を推定する手段に代えることができる。
【0020】
図4は従来のR22冷媒と本実施の形態におけるR410A冷媒との特性を示した相関図、図5は冷媒の特徴を表した対比図である。図4において、横軸は室内熱交換器の入口から出口に向かっての冷媒流れ方向、縦軸は冷媒温度を示している。R22は圧力損失が大きいため、流れ方向における冷媒温度の変化が大きいが、R410Aは圧力損失が小さく、流れ方向における冷媒温度の変化が小さい。
【0021】
このため、R22では蒸発器である室内熱交換器5の正確な温度がとらえにくく、制御部8の制御についても精度が悪い。このようなR22の特性によれば、設定湿度を精度よくコントロールすることは不向きであり、精度を向上させるためには蒸発器温度を正確に測定すべく、室内熱交換器5の入口側、中間、出口側等に複数のセンサを設けるなどする必要があった。
【0022】
これに対し、R410Aでは、冷媒流れ方向に対する冷媒温度の変化が小さいため、蒸発器温度をより正確に測定することが可能になる。この結果、湿度コントロールが精度よく行なえるようになり、湿度を多段階に設定可能にしても、それぞれの設定湿度に精度よくコントロールすることが可能になる。また、従来より低めの設定湿度や高めの設定湿度を設けても、設定湿度を下回ったり、上回ったりして、過度の乾燥状態に陥ったり、じめじめ感がぬぐえないといったことが起きにくいから、多段階の湿度設定によって使用者の要求に沿った快適な環境が提供できる。
【0023】
また、本実施の形態では冷凍機油をR410A冷媒と相溶性の低いアルキルベンゼン系油としているので、スラッジの発生が少なく、室内熱交換器5の熱交換効率が向上するとともに、経年的な性能低下や湿度コントロールのための精度の低下を抑制できる。即ち、冷媒温度を室内熱交換器5に的確に伝えられるから、蒸発温度を正確且つ確実につかむことができ、精度が向上する。この結果、湿度コントロールが精度よく行なえるようになり、多段階の湿度設定に対し快適な環境が提供できる。
【0024】
本実施の形態では設定湿度を60%、50%、40%とし、設定間隔を10%としている。一般に湿度が30%を下回ると人の肌が乾燥しやすくなり、体感的な快適性とは別な不快の要素が発生する。また70%を超えるとかびの発生や繁殖の原因となる。従って、湿度設定の範囲は30〜70%内とすることが望ましい。従来R22冷媒では、湿度コントロールの精度が低いため、湿度設定の範囲を広く持たせることが困難であったが、本実施の形態では精度の向上が図れるR410A冷媒なので、快適な環境を提供できる。
【0025】
また、使用者の除湿に対する要求が発生するときは、通常室外が雨天であるなどの多湿状態で、湿度が80%以上の不快な場合が想定される。そこで、湿度設定間隔を大きくすれば、多段階の湿度設定での操作時に簡単に快適な湿度に設定できる。しかしながら、設定間隔があまり大きいと快適な値を通り越して過度の除湿を行なう可能性もある。従って、湿度設定間隔を30%以下とすれば、簡単な操作で30〜70%の快適な範囲に設定湿度を設定でき、快適範囲を逸脱することもない。特に設定湿度を室内湿度を基準に決定する場合には好適である。
【0026】
湿度の変化は温度に比べると違いを感じにくいが、あまり湿度設定の間隔が大きいと快適性を損なう。従って、尚好ましくは湿度の設定間隔は15%以下にすると良い。さらに好ましくは本実施の形態のように40〜60%の範囲とし、設定間隔が10%程度とすると体感的に快適な制御を提供できる。尚、設定間隔は等間隔である必要はなく、例えば、除湿運転開始時の湿度を基準にコントロールする場合で、現在の湿度が90%であれば、設定間隔を15%、10%として65%、50%、40%などとしてもよい。
【0027】
尚、本実施の形態としては、R22より圧力損失の小さな冷媒としてR410A冷媒を用いたが、例えば他の冷媒としてR410Bでも良い。また、擬似共沸混合冷媒でなくてもR22より圧力損失の小さな冷媒としてR32、R290を用いることもできる。
上記のような構成、制御とすることで、冷凍サイクルの構成を従来に比べてそれほど複雑とすることなく、多段階の除湿設定が可能になる。従って、解体性に優れ、リサイクル性の良い空気調和機とすることができる。
【0028】
実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2を図について説明する。本実施の形態の基本的な構成は図1に示す実施の形態1と同様であり、その説明を省略する。
次に動作について説明する。リモコン9からの空気調和機の運転スイッチがON入力され、冷房運転モードが選択されると、冷凍サイクルは図1のような冷媒流れを形成する。そして、各センサから入力される室温、圧縮機の吐出温度、室内熱交換器の吹出温度に基づいて、制御部8が設定温度、設定湿度となるよう圧縮機1の周波数、室外ファン6および室内ファン7の回転数を制御する。また電子膨張弁4等を制御してもよい。
【0029】
ここで、室温と設定温度との差が所定温度以上で、圧縮機の周波数が最大周波数となる場合、制御部8は湿度決定部8cからの設定湿度値信号に関わらず、室温を設定温度に近づけることを優先して以後の圧縮機周波数を制御する。そして、室温が下がり、圧縮機の周波数が最大周波数以外の周波数に下がるか又は所定の周波数以下に下がると、制御部8は湿度決定部8cからの設定湿度値信号を得て、室温及び室内湿度が設定温度及び設定湿度となるよう各センサから入力される室温、圧縮機の吐出温度、室内熱交換器の吹出温度に基づいて、圧縮機1の周波数、室外ファン6および室内ファン7の回転数、または電子膨張弁4の開度等を制御する。
【0030】
一般に潜熱分を取り除く運転では圧縮機の運転周波数は低く、顕熱分を取り除く運転では圧縮機の運転周波数の幅が大きく、最大周波数も大きい。R410AはR22冷媒に比べて圧力が高いことから、高圧状態での運転時間を短くすることが望ましい。そこで、本実施の形態のように、冷房運転の起動時には温度優先で運転して高圧状態となる時間を短くし、高圧状態を脱してから湿度を含めた木目細かな制御に移行すれば、快適性を損なわずに所望の温度、湿度とすることができる。尚、R22より高圧の冷媒として、他にR32冷媒等についても適用できる。
【0031】
室温が設定温度付近になると、実施の形態1と同様の制御によって多段階から任意に設定された湿度(「自動」の場合は適当に設定された湿度または標準の50%)になるよう湿度コントロールを行なう。冷房運転モードにおいて、湿度を多段階に設定できるようにすれば、例えば多人数が室内にいる場合で、所望の温度が異なる場合でも、湿度を低くすることで体感的にさわやかな状態にできるから、快適性が向上する。また、設定温度を多少高めにしても湿度を下げることで快適性を向上させ、省エネルギー運転が可能になる。肌が乾燥しがちな人は通常の設定湿度(50%)にして室温の方を快適な設定温度にコントロールすれば良い。
【0032】
実施の形態3.
以下、この発明の実施の形態3を図について説明する。本実施の形態の基本的な構成は図1に示す実施の形態1と同様であり、その説明を省略する。
次に動作について説明する。リモコン9からの空気調和機の運転スイッチがON入力され、冷房運転モードが選択されると、冷凍サイクルは図1のような冷媒流れを形成する。そして、各センサから入力される室温、圧縮機の吐出温度、室内熱交換器の吹出温度に基づいて、制御部8が設定温度、設定湿度となるよう圧縮機1の周波数、室外ファン6および室内ファン7の回転数を制御する。また電子膨張弁4等を制御してもよい。
【0033】
ここで、室温と設定温度との差が所定温度以上で、圧縮機の周波数が最大周波数となる場合、制御部8は湿度決定部8cからの設定湿度値信号に関わらず、室温を設定温度に近づけることを優先して以後の圧縮機周波数を制御する。さらに室外ファン6のファン回転数を高速にすると共に、室内ファン7のファン回転数を低速にする。図6は本実施の形態における空気調和機の運転状態を示すモリエル線図である。室外ファン6の回転数を高速にすると、高圧側の圧力が低下するので、高圧状態の抑制に効果的である。このとき、低圧側の圧力も低下するので、潜熱能力を確保するため室内ファンの回転数を低速にする。
【0034】
そして、室温が下がり、圧縮機の周波数が最大周波数以外の周波数に下がるか又は所定の周波数以下に下がると、制御部8は湿度決定部8cからの設定湿度値信号を得て、室温及び室内湿度が設定温度及び設定湿度となるよう各センサから入力される室温、圧縮機の吐出温度、室内熱交換器の吹出温度に基づいて、圧縮機1の周波数、室外ファン6および室内ファン7の回転数、または電子膨張弁4の開度等を制御する。室外ファン6の回転数は高速状態から低下し、室内ファンの回転数は上昇するか維持状態となる。
【0035】
一般に潜熱分を取り除く運転では圧縮機の運転周波数は低く、顕熱分を取り除く運転では圧縮機の運転周波数の幅が大きく、最大周波数も大きい。R410AはR22冷媒に比べて圧力が高いことから、高圧状態での運転時間を短くすることが望ましい。そこで、本実施の形態のように、冷房運転の起動時には温度優先で運転し、尚且つ室外ファン6の回転数を高速にして高圧状態となる時間を短くし、高圧状態を脱してから湿度を含めた木目細かな制御に移行すれば、快適性を損なわずに所望の温度、湿度とすることができる。尚、R22より高圧の冷媒として、他にR32冷媒等についても適用できる。
【0036】
また、室外ファン6の回転数を高速にすることで、高圧側の圧力状態を下げることができる。しかしながら、室外側6の回転数を高速にすると、低圧側の圧力も下がってしまう。そこで、室内ファン7の回転数を低速にすることで潜熱分の能力を確保することができる。
また、図示しないが、室外温度を検出するセンサを設け、室外温度に応じて制御部8が室外ファン6の回転数を補正する。この場合、室外の温度が高い場合には室外ファン6の回転数を上げる方向に補正し、室外の温度が低い場合には室外ファン6の回転数を下げる方向に補正する。
【0037】
室温が設定温度付近になると、実施の形態1と同様の制御によって多段階から任意に設定された湿度(「自動」の場合は適当に設定された湿度または標準の50%)になるよう湿度コントロールを行なう。冷房運転モードにおいて、湿度を多段階に設定できるようにすれば、例えば多人数が室内にいる場合で、所望の温度が異なる場合でも、湿度を低くすることで体感的にさわやかな状態にできるから、快適性が向上する。また、設定温度を多少高めにしても湿度を下げることで快適性を向上させ、省エネルギー運転が可能になる。肌が乾燥しがちな人は通常の設定湿度(50%)にして室温の方を快適な設定温度にコントロールすれば良い。
【0038】
実施の形態4.
以下、この発明の実施の形態4を図について説明する。本実施の形態の基本的な構成は図1に示す実施の形態1と同様であり、その説明を省略する。
次に動作について説明する。リモコン9からの空気調和機の運転スイッチがON入力され、冷房運転モードが選択されると、冷凍サイクルは図1のような冷媒流れを形成する。そして、各センサから入力される室温、圧縮機の吐出温度、室内熱交換器の吹出温度に基づいて、制御部8が設定温度、設定湿度となるよう圧縮機1の周波数、室外ファン6および室内ファン7の回転数を制御する。また電子膨張弁4等を制御してもよい。
【0039】
ここで、室温と設定温度との差が所定温度以上で、圧縮機の周波数が最大周波数となる場合、制御部8は湿度決定部8cからの設定湿度値信号に関わらず、室温を設定温度に近づけることを優先して以後の圧縮機周波数を制御する。さらに室内ファン7のファン回転数を高速にする。
【0040】
そして、室温が下がり、圧縮機の周波数が最大周波数以外の周波数に下がるか又は所定の周波数以下に下がると、制御部8は湿度決定部8cからの設定湿度値信号を得て、室温及び室内湿度が設定温度及び設定湿度となるよう各センサから入力される室温、圧縮機の吐出温度、室内熱交換器の吹出温度に基づいて、圧縮機1の周波数、室外ファン6および室内ファン7の回転数、または電子膨張弁4の開度等を制御する。室内ファンの回転数は低下する。
【0041】
一般に潜熱分を取り除く運転では圧縮機の運転周波数は低く、顕熱分を取り除く運転では圧縮機の運転周波数の幅が大きく、最大周波数も大きい。R410AはR22冷媒に比べて圧力が高いことから、高圧状態での運転時間を短くすることが望ましい。そこで、本実施の形態のように、冷房運転の起動時には温度優先で運転して高圧状態となる時間を短くし、高圧状態を脱してから湿度を含めた木目細かな制御に移行すれば、快適性を損なわずに所望の温度、湿度とすることができる。
また、室内ファン7の回転数を高速にすることで、顕熱冷房能力を向上させることができ、高圧状態の時間を短くできる。尚、R22より高圧の冷媒として、他にR32冷媒等についても適用できる。
【0042】
室温が設定温度付近になると、実施の形態1と同様の制御によって多段階から任意に設定された湿度(「自動」の場合は適当に設定された湿度または標準の50%)になるよう湿度コントロールを行なう。冷房運転モードにおいて、湿度を多段階に設定できるようにすれば、例えば多人数が室内にいる場合で、所望の温度が異なる場合でも、湿度を低くすることで体感的にさわやかな状態にできるから、快適性が向上する。また、設定温度を多少高めにしても湿度を下げることで快適性を向上させ、省エネルギー運転が可能になる。肌が乾燥しがちな人は通常の設定湿度(50%)にして室温の方を快適な設定温度にコントロールすれば良い。
【0043】
実施の形態5.
以下、この発明の実施の形態5を図について説明する。図1はこの発明の実施の形態3における空気調和機を示す冷媒回路図であり、各部の構成は実施の形態1と同様であり、その説明を省略する。
また、上記冷凍サイクルにはHC系の可燃性冷媒で、R22より圧力損失の小さいR290(プロパン)が用いられている。さらに冷凍機油としてはアルキルベンゼン系油が用いられている。尚、冷凍機油は鉱油、エステル油、エーテル油でもよい。
【0044】
次に動作について説明する。リモコン9から空気調和機の運転スイッチがON入力され、除湿運転モードが選択されると、冷凍サイクルは図1のような冷媒流れを形成する。そして、各センサから入力される室温、圧縮機の吐出温度、室内熱交換器の吹出温度に基づいて、制御部8が設定温度、設定湿度となるよう圧縮機1の周波数、室外ファン6および室内ファン7の回転数を制御する。また電子膨張弁4等を制御してもよい。除湿運転の場合、設定温度は現在の室温を維持する。または26℃等の適当な温度に設定されるものであっても良い。
【0045】
設定湿度はリモコン9からの入力指示が「自動」であれば50%に、湿度設定スイッチによって任意の湿度に設定入力されていれば、入力された湿度となるよう湿度決定部8cが設定し、制御部8に指示する。「自動」については、除湿運転開始時の室内湿度を基準としてそこから10%低い湿度となるような設定としてもよい。また、湿度設定スイッチについても、60%、50%、40%のような入力ではなく、除湿運転開始時の室内湿度を基準として−10%、−20%、−30%のような入力としてもよく、さらに、除湿運転開始時ではなく、湿度設定スイッチ操作時を基準としてもよい。
【0046】
また、湿度設定間隔はリモコン9からの操作で変更することが可能で、例えば高めを65%、標準を50%、低めを35%のように変更できる。室温を基準にする場合は−30%、−45%、−55%のように変更できるようにすれば良い。
いずれにしても制御部8は湿度決定部8cからの湿度設定値信号に基づいて、室内温度を設定温度に維持しながら、室内湿度が設定湿度となるよう冷凍サイクル、室内外ファンを制御する。そして、室温センサと湿度センサとによって室内の温度、湿度が設定温度、湿度になると圧縮機、室内ファンの運転を停止する。
【0047】
図4は従来のR22冷媒と本実施の形態におけるプロパン冷媒との特性を示した相関図、図5は冷媒の特徴を表した対比図である。図4において、横軸は室内熱交換器の入口から出口に向かっての冷媒流れ方向、縦軸は冷媒温度を示している。R22は圧力損失が大きいため、流れ方向における冷媒温度の変化が大きいが、R290は圧力損失が小さく、流れ方向における冷媒温度の変化が小さい。
【0048】
このため、R22では蒸発器である室内熱交換器5の正確な温度がとらえにくく、制御部8の制御についても精度が悪い。このようなR22の特性によれば、設定湿度を精度よくコントロールすることは不向きであり、精度を向上させるためには蒸発器温度を正確に測定すべく、室内熱交換器5の入口側、中間、出口側等に複数のセンサを設けるなどする必要があった。
【0049】
これに対し、R290では、冷媒流れ方向に対する冷媒温度の変化が小さいため、蒸発器温度をより正確に測定することが可能になる。この結果、湿度コントロールが精度よく行なえるようになり、湿度を多段階に設定可能にしても、それぞれの設定湿度に精度よくコントロールすることが可能になる。また、従来より低めの設定湿度や高めの設定湿度を設けても、設定湿度を下回ったり、上回ったりして、過度の乾燥状態に陥ったり、じめじめ感がぬぐえないといったことが起きにくいから、多段階の湿度設定によって使用者の要求に沿った快適な環境が提供できる。
【0050】
本実施の形態では設定湿度を60%、50%、40%とし、設定間隔を10%としている。一般に湿度が30%を下回ると人の肌が乾燥しやすくなり、体感的な快適性とは別な不快の要素が発生する。また70%を超えるとかびの発生や繁殖の原因となる。従って、湿度設定の範囲は30〜70%内とすることが望ましい。従来R22冷媒では、湿度コントロールの精度が低いため、湿度設定の範囲を広く持たせることが困難であったが、本実施の形態では精度の向上が図れるR290冷媒なので、快適な環境を提供できる。
【0051】
また、使用者の除湿に対する要求が発生するときは、通常室外が雨天であるなどの多湿状態で、湿度が80%以上の不快な場合が想定される。そこで、湿度設定間隔を大きくすれば、多段階の湿度設定での操作時に簡単に快適な湿度に設定できる。しかしながら、設定間隔があまり大きいと快適な値を通り越して過度の除湿を行なう可能性もある。従って、湿度設定間隔を30%以下とすれば、簡単な操作で30〜70%の快適な範囲に設定湿度を設定でき、快適範囲を逸脱することもない。特に設定湿度を室内湿度を基準に決定する場合には好適である。
【0052】
湿度の変化は温度に比べると違いを感じにくいが、あまり湿度設定の間隔が大きいと快適性を損なう。従って、尚好ましくは湿度の設定間隔は15%以下にすると良い。さらに好ましくは本実施の形態のように40〜60%の範囲とし、設定間隔が10%程度とすると体感的に快適な制御を提供できる。尚、設定間隔は等間隔である必要はなく、例えば、除湿運転開始時の湿度を基準にコントロールする場合で、現在の湿度が90%であれば、設定間隔を15%、10%として65%、50%、40%などとしてもよい。
【0053】
上記のような構成、制御とすることで、冷凍サイクルの構成を従来に比べてそれほど複雑とすることなく、多段階の除湿設定が可能になる。従って、解体性に優れ、リサイクル性の良い空気調和機とすることができる。
本実施の形態では冷媒としてR290(プロパン)を用いたが、その他R22より圧力損失の小さな冷媒を選択すれば、本発明と同様な効果が得られる。
【0054】
実施の形態6.
以下、この発明の実施の形態6を図について説明する。図1はこの発明の実施の形態3における空気調和機を示す冷媒回路図であり、各部の構成は実施の形態1と同様であり、その説明を省略する。
また、上記冷凍サイクルにはHFC系の非共沸混合冷媒であるR407Cが用いられている。さらに冷凍機油としてはHAB油が用いられている。
【0055】
次に動作について説明する。リモコン9から空気調和機の運転スイッチがON入力され、除湿運転モードが選択されると、冷凍サイクルは図1のような冷媒流れを形成する。そして、各センサから入力される室温、圧縮機の吐出温度、室内熱交換器の吹出温度に基づいて、制御部8が設定温度、設定湿度となるよう圧縮機1の周波数、室外ファン6および室内ファン7の回転数を制御する。また電子膨張弁4等を制御してもよい。除湿運転の場合、設定温度は現在の室温を維持する。または26℃等の適当な温度に設定されるものであっても良い。
【0056】
設定湿度はリモコン9からの入力指示が「自動」であれば50%に、湿度設定スイッチによって任意の湿度に設定入力されていれば、入力された湿度となるよう湿度決定部8cが設定し、制御部8に指示する。「自動」については、除湿運転開始時の室内湿度を基準としてそこから10%低い湿度となるような設定としてもよい。また、湿度設定スイッチについても、60%、50%、40%のような入力ではなく、除湿運転開始時の室内湿度を基準として−10%、−20%、−30%のような入力としてもよく、さらに、除湿運転開始時ではなく、湿度設定スイッチ操作時を基準としてもよい。
【0057】
また、湿度設定間隔はリモコン9からの操作で変更することが可能で、例えば高めを65%、標準を50%、低めを35%のように変更できる。室温を基準にする場合は−30%、−45%、−55%のように変更できるようにすれば良い。
いずれにしても制御部8は湿度決定部8cからの湿度設定値信号に基づいて、室内温度を設定温度に維持しながら、室内湿度が設定湿度となるよう冷凍サイクル、室内外ファンを制御する。そして、室温センサと湿度センサとによって室内の温度、湿度が設定温度、湿度になると圧縮機、室内ファンの運転を停止する。
【0058】
図4は従来のR22冷媒と本実施の形態におけるR407C冷媒との特性を示した相関図、図5は冷媒の特徴を表した対比図である。図4において、横軸は室内熱交換器の入口から出口に向かっての冷媒流れ方向、縦軸は冷媒温度を示している。R22は圧力損失が大きいため、流れ方向における冷媒温度の変化が大きい。これに対し非共沸混合冷媒であるR407Cは圧力損失はR22とそれほど変わらないが、流れ方向における冷媒温度の変化が小さい(室内熱交換器5の出口側に向かってわずかに温度が上昇する)。
【0059】
このため、R22では蒸発器である室内熱交換器5の正確な温度がとらえにくく、制御部8の制御についても精度が悪い。このようなR22の特性によれば、設定湿度を精度よくコントロールすることは不向きであり、精度を向上させるためには蒸発器温度を正確に測定すべく、室内熱交換器5の入口側、中間、出口側等に複数のセンサを設けるなどする必要があった。
【0060】
これに対し、R407Cでは、冷媒流れ方向に対する冷媒温度の変化が小さいため、蒸発器温度をより正確に測定することが可能になる。この結果、湿度コントロールが精度よく行なえるようになり、湿度を多段階に設定可能にしても、それぞれの設定湿度に精度よくコントロールすることが可能になる。また、従来より低めの設定湿度や高めの設定湿度を設けても、設定湿度を下回ったり、上回ったりして、過度の乾燥状態に陥ったり、じめじめ感がぬぐえないといったことが起きにくいから、多段階の湿度設定によって使用者の要求に沿った快適な環境が提供できる。
【0061】
本実施の形態では設定湿度を60%、50%、40%とし、設定間隔を10%としている。一般に湿度が30%を下回ると人の肌が乾燥しやすくなり、体感的な快適性とは別な不快の要素が発生する。また70%を超えるとかびの発生や繁殖の原因となる。従って、湿度設定の範囲は30〜70%内とすることが望ましい。従来R22冷媒では、湿度コントロールの精度が低いため、湿度設定の範囲を広く持たせることが困難であったが、本実施の形態では精度の向上が図れるR290冷媒なので、快適な環境を提供できる。
【0062】
また、使用者の除湿に対する要求が発生するときは、通常室外が雨天であるなどの多湿状態で、湿度が80%以上の不快な場合が想定される。そこで、湿度設定間隔を大きくすれば、多段階の湿度設定での操作時に簡単に快適な湿度に設定できる。しかしながら、設定間隔があまり大きいと快適な値を通り越して過度の除湿を行なう可能性もある。従って、湿度設定間隔を30%以下とすれば、簡単な操作で30〜70%の快適な範囲に設定湿度を設定でき、快適範囲を逸脱することもない。特に設定湿度を室内湿度を基準に決定する場合には好適である。
【0063】
湿度の変化は温度に比べると違いを感じにくいが、あまり湿度設定の間隔が大きいと快適性を損なう。従って、尚好ましくは湿度の設定間隔は15%以下にすると良い。さらに好ましくは本実施の形態のように40〜60%の範囲とし、設定間隔が10%程度とすると体感的に快適な制御を提供できる。尚、設定間隔は等間隔である必要はなく、例えば、除湿運転開始時の湿度を基準にコントロールする場合で、現在の湿度が90%であれば、設定間隔を15%、10%として65%、50%、40%などとしてもよい。
【0064】
上記のような構成、制御とすることで、冷凍サイクルの構成を従来に比べてそれほど複雑とすることなく、多段階の除湿設定が可能になる。従って、解体性に優れ、リサイクル性の良い空気調和機とすることができる。
本実施の形態では冷媒としてR407Cを用いたが、その他の非共沸混合冷媒(例えばHFC系、HCFC系、HC系、もしくはこれら冷媒同士の混合冷媒など)を選択すれば、本発明と同様な効果が得られる。
【0065】
上記各実施の形態では、湿度決定部8cを室外機の制御部8に設けたが、室内側制御部に設けても良い。
【0066】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、室外熱交換器を接続し、R410A冷媒と圧力が同等或いはR410A冷媒よりも圧力が高く、且つR410B冷媒と圧力損失が同等或いはR410Bよりも圧力損失が小さい冷媒を用いた冷凍サイクルと、室内熱交換器を通過する空気流を発生させる室内ファンと、室外熱交換器を通過する空気流を発生させる室外ファンと、30%から70%の湿度範囲内にて15%以下の湿度設定間隔を含む多段階に設定湿度を変更可能に設けられ、前記設定湿度を指示入力する入力手段と、前記入力手段から指示される設定湿度に基づいて設定湿度を決定する湿度決定部と、冷房運転モード時に前記圧縮機の周波数が高い場合には温度優先の制御を行ない、前記圧縮機の周波数が下がると前記設定湿度となるよう前記冷凍サイクル、室内送風ファンまたは室外送風ファンを制御する制御部とを備えたので、冷凍サイクルの状態を正確に捉えて、精度よく湿度コントロールが行なえ、快適性が向上する効果が得られる。
【0067】
また、入力手段をリモコンとしたので、使用者の要求に応じた快適な湿度環境を提供できる効果が得られる。
【0068】
また、設定湿度の設定幅を30〜70%の範囲内としたので、快適な範囲で正確な湿度制御が行なえる効果が得られる。
【0069】
また、設定湿度の設定間隔を15%以下としたので、適度な快適湿度を提供できる効果が得られる。
【0070】
また、前記制御部は冷房モード時に前記制御を行なうので、湿度制御を利用して冷房時の快適感を向上できる効果が得られる。
【0071】
また、前記制御部は除湿モード時に前記制御を行なうので、使用者の要求に応じた快適な除湿が行なえる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態による空気調和機を示す冷媒回路図である。
【図2】 この発明の実施の形態による空気調和機のリモコンを示す構成図である。
【図3】 図2のリモコンの表示窓の拡大図である。
【図4】 この発明の実施の形態による冷媒の特性図である。
【図5】 この発明の実施の形態による冷媒の特徴を示す対比図である。
【図6】 この発明の実施の形態による室外ファンの回転速度の影響を示すモリエル線図である。
【符号の説明】
1 圧縮機、 2 四方弁、 3 室外熱交換器、 4 電子式膨張弁、 5 室内熱交換器、 6 室外ファン、 7 室内ファン、 8 制御部、 8a 室外制御部、 8b 室内制御部、 8c 湿度決定部、 9 リモコン、 9a 湿度設定ボタン。
Claims (8)
- 圧縮機、四方弁、室内熱交換器、室外熱交換器を接続し、R410A冷媒と圧力が同等或いはR410A冷媒よりも圧力が高く、且つR410A冷媒と圧力損失が同等或いはR410Aよりも圧力損失が小さい冷媒を用いた冷凍サイクルと、前記室内熱交換器を通過する空気流を発生させる室内ファンと、前記室外熱交換器を通過する空気流を発生させる室外ファンと、30%から70%の湿度範囲内にて15%以下の湿度設定間隔を含む多段階に設定湿度を変更可能に設けられ、前記設定湿度を指示入力する入力手段と、前記入力手段から指示される設定湿度に基づいて設定湿度を設定する湿度決定部と、冷房運転モード時に前記圧縮機の周波数が高い場合には温度優先の制御を行ない、前記圧縮機の周波数が下がると前記設定湿度となるよう前記冷凍サイクル、前記室内送風ファンまたは前記室外送風ファンを制御する制御部とを備えたことを特徴とする空気調和機。
- 入力手段をリモコンとしたことを特徴とする請求項1記載の空気調和機。
- 設定湿度の設定幅を30〜70%の範囲内としたことを特徴とする請求項1または2記載の空気調和機。
- 設定湿度の設定間隔を15%以下としたことを特徴とする請求項1または2記載の空気調和機。
- 前記リモコンは前記設定湿度と設定温度とを同時に表示する表示窓を備えたことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の空気調和機。
- 前記リモコンは、前記設定湿度が入力される湿度設定ボタンと、前記設定温度が入力される温度設定ボタンとを別個に備えたことを特徴とする請求項5に記載の空気調和機。
- 前記冷凍サイクルは電子膨張弁を備え、前記制御部は、前記設定湿度となるよう前記電子膨張弁を制御することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の空気調和機。
- 30%から70%の湿度範囲内にて15%以下の湿度設定間隔を含む多段階に設定湿度を設定可能に設けられ、所望の設定湿度の入力指示が入力されるリモコンと、
圧縮機、四方弁、室内熱交換器、及び室外熱交換器を接続し、R410A冷媒と圧力が同等或いはR410A冷媒よりも圧力が高く、且つR410A冷媒と圧力損失が同等或いはR410Aよりも圧力損失が小さい冷媒を用いた冷凍サイクルと、
前記室内熱交換器を通過する空気流を発生させる室内ファンと、
前記室外熱交換器を通過する空気流を発生させる室外ファンと、
前記リモコンからの入力指示に基づいて、前記冷凍サイクルの制御に用いる設定湿度を設定し、冷房運転モード時に前記圧縮機の周波数が高い場合には温度優先の制御を行ない、前記圧縮機の周波数が下がると前記設定湿度となるよう前記冷凍サイクルを制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする空気調和機。
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