JP2000018766A

JP2000018766A - 空気調和装置

Info

Publication number: JP2000018766A
Application number: JP10178672A
Authority: JP
Inventors: Isato Mihira; 勇人三平; Naoteru Hayakawa; 尚央早川; Shuhei Yoshimoto; 周平吉本; Hiroyuki Fujino; 博之藤野; Hiroki Nishimura; 弘樹西村; Keiji Kamata; 圭治鎌田; Yasuhiro Kojima; 康洋小島; Takumasa Shinmachi; 拓正新町
Original assignee: Topre Corp
Current assignee: Topre Corp
Priority date: 1998-06-25
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 2000-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】高価な設備を要せず目標温湿度の空気を供給
でき、しかも省エネルギー性にも優れた空気調和装置と
する。【解決手段】空調ゾーン側に設置される空調機１内に
冷却部３０とリヒート部５０と過冷却熱交換器４５を備
え、冷却部とリヒート部が１系統の冷凍サイクルを形成
し、両者の負荷が同じときにはリヒート部５０を流れた
冷媒がすべて冷却部３０に流れるようにする。さらに冷
却部３０の負荷がリヒート部５０より小さいときは熱源
機の熱交換器２０が蒸発器として働き、リヒート部５０
の負荷の方が小さいときは熱交換器２０が凝縮器として
働いて全体の熱量がバランスするように制御する。必要
に応じて加湿器６で加湿する。１系統の冷凍サイクル内
で冷却除湿と再熱を行なうので、省エネルギーと、低コ
ストが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビル等の空気調和に用
いられる空気調和装置、とくに室内空気を一旦冷却除湿
しその後加熱し、必要に応じて加湿することにより目標
温湿度の吹き出し空気を得るようにした空気調和装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】室内の温度および湿度を高度に制御する
場合には、室内空気を一旦冷却し、それから目標温度ま
で加熱（再熱）するとともに、状況によってはさらに加
湿することが必要になる。したがって、少なくとも空調
装置のシステム内では冷房運転を基本とし、これに再熱
のためのリヒート機能および加湿機能が付加されること
になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、このリヒート機
能を実現するための方策として、電気ヒータによる加熱
や、あるいはボイラ等の高温蒸気や温水を利用するもの
が多い。しかし、電気ヒータを用いる場合には、必要と
する電力量が増大するためにランニングコストが嵩むと
いう問題がある。

【０００４】一方、ボイラ等の利用はシステム全体が複
雑な構成となるうえ、機器自体も高価なため、イニシャ
ルコストまでもが高額となってしまう。また、比較的簡
単に電力量を絞ることができる電気ヒータと異なり、ボ
イラ等ではその出力を調整するのは困難で、要求される
加熱度合いが低いときには、無駄に廃熱せざるを得ない
という問題もある。

【０００５】したがって、本発明は、上記従来の問題点
に鑑み、高い設備コストを要することなく、高度に制御
された目標温湿度の空気を空調ゾーンに供給でき、しか
も省エネルギー性にも優れた空気調和装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、第
１の膨張弁と第１の流量調整手段とが付設された第１の
熱交換器と、コンプレッサとを備えた熱源機と、冷媒配
管により熱源機に接続され、冷却部とリヒート部を備え
た空調機とからなり、空調機は、冷却部が第２の膨張弁
と第２の流量調整手段とが付設された第２の熱交換器を
備え、リヒート部が第３の流量調整手段が付設された第
３の熱交換器と加湿器とを備え、リヒート部を通過した
冷媒が冷却部へ流れて１系統の冷凍サイクルを形成し、
空調機への吸い込み空気が冷却部で冷却されたあとリヒ
ート部で再熱され、また必要に応じてさらに加湿されて
吹き出し空気とされるよう構成されているものとした。

【０００７】上記の熱源機と空調機は、冷凍サイクルの
液管と高圧ガス管と低圧ガス管を形成する冷媒配管によ
り接続され、熱源機は第１の熱交換器を、空調機の冷却
部の負荷がリヒート部の負荷より小さいとき蒸発器とし
て作用させ、リヒート部の負荷が冷却部の負荷より小さ
いとき凝縮器として作用させる第１の制御手段を有する
のが望ましい。また、熱源機は第１の熱交換器を高圧ガ
ス管または低圧ガス管に選択的に接続可能の切り換え手
段を有し、第１の制御手段は空調機の冷却部の負荷とリ
ヒート部の負荷の比較に基づいて切り換え手段を切り替
えるものとすることができる。

【０００８】そして、より具体的には、熱源機の第１の
制御手段は、第１の熱交換器が凝縮器として作用すると
きは当該第１の熱交換器を出る冷媒の過冷却度が当該第
１の熱交換器の負荷に応じて決定される値になるよう第
１の流量調整手段を制御し、第１の熱交換器が蒸発器と
して作用するときは第１の膨張弁にはいる冷媒の過冷却
度が第１の熱交換器の負荷に応じて決定される値になる
よう第１の流量調整手段を制御するものとするのが好ま
しい。

【０００９】また、空調機の冷却部は、吸い込み空気状
態より冷却すべき負荷を演算し、第２の膨張弁にはいる
冷媒の過冷却度が当該冷却部の負荷に応じて決定される
値になるよう第２の流量調整手段を制御する第２の制御
手段を有し、リヒート部は、第３の熱交換器と加湿器を
出た吹き出し空気の温湿度が一定になるよう第３の流量
調整手段を制御する第３の制御手段と加湿制御手段を有
するものとするのが好ましい。

【００１０】さらに、冷却器に向かう液管と熱源機に向
かう低圧ガス管の間には、互いの間で熱交換を行う第１
の過冷却熱交換器を設けるのが望ましく、熱源機の第１
の熱交換器が蒸発器として作用するとき当該第１の熱交
換器に向かう液管と低圧ガス管の間に、互いの間で熱交
換を行う第２の過冷却熱交換器を設けることができる。

【００１１】

【作用】本発明では、空調機への吸い込み空気が冷却部
で冷却されたあとリヒート部で再熱され、また必要に応
じて加湿されて吹き出し空気とされることにより、任意
の温湿度の吹き出し空気を生成することができる。しか
も、冷却部とリヒート部が１系統の冷凍サイクルを形成
し、両者の負荷が同じときには、リヒート部を通過した
冷媒がすべて冷却部へ流れて両者間で熱エネルギーの移
動が行われるので、低コストでかつ省エネルギー効果が
得られる。

【００１２】また、冷却部とリヒート部の負荷の状態に
よって、熱源機の第１の熱交換器を第１の制御手段によ
り蒸発器または凝縮器として作用させることにより、冷
却部とリヒート部の負荷が異なるときでも全体として熱
量がバランスする。

【００１３】さらに、冷却部では第２の膨張弁にはいる
冷媒の過冷却度が当該冷却部の負荷に応じて決定される
値になるよう第２の制御手段により第２の流量調整手段
を制御し、リヒート部では第３の熱交換器を出た空気の
温度が一定になるよう第３の制御手段により第３の流量
調整手段を制御するとともに、第３の熱交換器を出た空
気の湿度が目標より低いときは目標の湿度となるように
加湿制御手段により加湿器を制御することにより、安定
した空気調和が行われる。これにより、必要に応じて吹
き出し空気の温湿度が任意に制御できる。

【００１４】また、冷却器に向かう液管と熱源機に向か
う低圧ガス管の間に、第１の過冷却熱交換器を設けるこ
とにより、第２の流量調整手段による流量の制御幅が拡
大される。そして、熱源機の第１の熱交換器に向かう液
管と低圧ガス管の間に、第２の過冷却熱交換器を設ける
ことにより、コンプレッサに入るガス冷媒のエンタルピ
を大きくすることができ、リヒート部の再熱能力が向上
する。

【００１５】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施の形態を実施
例により説明する。図１は、実施例における全体レイ
アウト図である。室内など空調ゾーンに設置された空調
機１が室外に設置された熱源機１０と冷媒配管Ｒによっ
て接続されている。なお、ここには図示しないが、空調
機１と熱源機１０の両者間にはそれぞれの制御部間の信
号線も配線される。

【００１６】空調機１は、そのケーシング２に空気取り
入れ口３と空気吹き出し口４とが設けられている。ケー
シング２内には、主要部品として、空気取り入れ口３側
から空気吹き出し口４側へ向けて順に冷却部３０の熱交
換器３１と、リヒート部５０の熱交換器５１が設けられ
ている。空気取り入れ口３と冷却部の熱交換器３１との
間にはフィルタ５が配設され、リヒート部の熱交換器５
１の下流側には加湿器６が設けられている。

【００１７】そして、空気取り入れ口３から吸い込まれ
て冷却部３０で一旦冷却され、リヒート部５０で再熱さ
れた空気は、必要に応じて加湿器６で加湿されたあと、
空気吹き出し口４に付設された送風機５２によって室内
へ吹き出される。

【００１８】熱源機１０は、ケーシング２６内に主要部
品として後述するコンプレッサ１１と熱交換器２０を備
えている。ケーシング２６には熱交換器２０に対向する
側壁に空気入口２７が設けられ、上壁には空気出口２８
が設けられている。空気出口２８には送風機２５が付設
されている。

【００１９】図２は本実施例の冷媒回路を示す。空調機
１の冷却部３０およびリヒート部５０は、過冷却熱交換
器４５を介して、液管、低圧ガス管および高圧ガス管を
形成する冷媒配管Ｒ（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）により、熱源
機１０に対して並列に接続されている。熱源機１０
は、能力可変のコンプレッサ１１と熱交換器２０を備え
る。コンプレッサ１１の吸い込み側にはアキュムレータ
１２が付設され、コンプレッサ１１の吐出側と吸い込み
側の配管には、それぞれ圧力センサ２１Ａ、２１Ｂが設
けられている。熱交換器２０の両端には、それぞれ温度
センサ２３Ａ、２３Ｂが設けられている。

【００２０】熱源機１０には、さらに過冷却熱交換器１
３が備えられ、過冷却熱交換器１３の一方の端と熱交換
器２０の一方の端間の冷媒配管には、過冷却熱交換器１
３側から熱交換器２０方向に順に電子式の流量調整弁１
４、冷媒温度検出のための温度センサ１５、圧力センサ
１６、電子式の膨張弁１７が設置されている。過冷却熱
交換器１３の他端は、液タンク２２を介して冷媒配管Ｒ
１（液管）に接続されている。

【００２１】熱交換器２０の他端側の冷媒配管Ｒ２（ガ
ス管）は、電磁弁１８を介して過冷却熱交換器１３の熱
交換通路の入口に接続されるとともに、電磁弁１９を介
して冷媒配管Ｒ３（高圧ガス管）に接続されている。上
記過冷却熱交換器１３の熱交換通路の出口は、冷媒配管
Ｒ２に接続されている。冷媒配管Ｒ２はまたアキュムレ
ータ１２に接続され、冷媒配管Ｒ３はコンプレッサ１１
の吐出側に接続されている。

【００２２】空調機１の過冷却熱交換器４５は、冷媒配
管Ｒ１により熱源機１０の液タンク２２と接続されてい
る。また、過冷却熱交換器４５の出口は冷却部３０とリ
ヒート部５０に分岐されて接続されている。過冷却熱交
換器４５の熱交換通路には冷媒配管Ｒ２が通っている。

【００２３】冷却部３０は、熱交換器３１を備える。熱
交換器３１の一方の端は、過冷却熱交換器４５の冷媒配
管Ｒ１に接続され、他端側は過冷却熱交換器４５の熱交
換通路を通る冷媒配管Ｒ２に接続されている。熱交換器
３１に接続された冷媒配管Ｒ１には、過冷却熱交換器４
５側から熱交換器３１方向に順に電子式の流量調整弁３
５、冷媒温度検出の温度センサ３４、圧力センサ３３お
よび電子式の膨張弁３２が設けられている。また、熱
交換器３１には、当該熱交換器３１を通過する前の吸い
込み空気の温度を検出する温度センサ３６と、湿度を検
出する湿度センサ４０が付設されるとともに、両端には
温度センサ３８、３９が設けられている。

【００２４】リヒート部５０も冷却部３０と同様の構成
で、熱交換器５１の一方の端は、過冷却熱交換器４５の
冷媒配管Ｒ１に接続され、過冷却熱交換器４５側から熱
交換器５１方向に順に電子式の流量調整弁５５、冷媒温
度検出の温度センサ５４および圧力センサ５３が設けら
れている。また、熱交換器５１を通過し加湿器６を通過
したあとの吹き出し空気の温湿度を検出する温度センサ
５７および湿度センサ９５が付設されるとともに、熱交
換器５１の両端には温度センサ５８、５９が設けられて
いる。熱交換器５１の他方の端は、冷媒配管Ｒ３に接続
されている。

【００２５】冷却部３０の熱交換器３１で熱交換された
空気は、次にリヒート部５０の熱交換器５１を通過す
る。熱交換器３１と熱交換器５１の間には、熱交換器３
１を通過したあとの通過空気温度を検出する温度センサ
３７が設けられている。温度センサ３７が検出する空気
温度はまた熱交換器５１の吸い込み空気温度でもある。

【００２６】図３、図４は、上記の熱源機１０および空
調機１における制御装置を示す。熱源機１０については
熱源機制御部８０が設けられ、空調機制御装置は冷却制
御部６０とリヒート制御部７０を含む。各制御部はいず
れもマイクロコンピュータおよびその周辺機器で構成さ
れる。

【００２７】熱源機制御部８０には、とくに図３に示す
ように、コンプレッサ１１用のインバータ８１、送風機
２５用のインバータ８２が接続されている。また、周辺
機器として、膨張弁１７の駆動制御部８３、流量調整弁
１４の駆動制御部８４、電磁弁１８、１９の駆動制御部
８５、温度センサ１５、２３Ａ、２３Ｂのための温度変
換器８６、圧力センサ１６、２１Ａ、２１Ｂのための圧
力変換器８７が熱源機制御部８０に接続されている。

【００２８】一方、空調機１の制御装置は、とくに図４
に示すように、冷却制御部６０、リヒート制御部７０お
よび風量設定部７８を備える。空調ゾーンには温湿度設
定部７５が設置され、要求吹き出し温度および要求湿度
を設定するようになっている。空調機１に設置された風
量設定部７８は、要求される風量により設定値が入力さ
れる。この入力された設定値にしたがって、風量設定部
７８に接続されたインバータ７９により、送風機５２が
制御される。

【００２９】冷却制御部６０には、温湿度設定部７５が
接続されるとともに、周辺機器として、膨張弁３２の駆
動制御部６１、流量調整弁３５の駆動制御部６２、各温
度センサ３４、３６、３７、３８および３９のための温
度変換器６３、圧力センサ３３のための圧力変換器６４
ならびに湿度センサ４０のための湿度変換器６８が接続
されている。

【００３０】リヒート部５０の制御に関しても同様に構
成され、リヒート制御部７０に温湿度設定部７５が接続
されるとともに加湿器６が接続され、周辺機器として、
流量調整弁５５の駆動制御部７２、各温度センサ５４、
５７、５８および５９のための温度変換器７３、圧力セ
ンサ５３のための圧力変換器７４ならびに湿度センサ９
５のための湿度変換器９６が接続されている。

【００３１】熱源機制御部８０と冷却部制御部６０およ
びリヒート部制御部７０は通信手段によって結ばれ、熱
源機制御部８０は冷却制御部６０およびリヒート制御部
７０の状況を常時知ることができる。熱源機制御部８０
は、上記冷却制御部６０およびリヒート制御部７０から
送られてきた空調機の負荷量を比較し、大きい方の負荷
量に対応する制御信号をコンプレッサ１１用のインバー
タ８１に送出する。インバータ８１は、この制御信号に
従いコンプレッサ１１を駆動する。

【００３２】また、熱源機制御部８０は、熱源機１０の
熱交換器２０が冷却部３０とリヒート部５０の負荷量の
小さい方の運転モードと同じモードとなるよう、すなわ
ち、冷却部３０の負荷の方が小さい時は熱源機１０の熱
交換器２０が蒸発器として働き、またリヒート部５０の
負荷の方が小さい時は熱交換器２０が凝縮器として働く
ように周辺機器を制御する。

【００３３】冷却制御部６０では、温湿度設定部７５に
保持された要求吹き出し温度および要求湿度の情報、な
らびに温度センサ３６と湿度センサ４０の出力に基づい
て、目標冷却温度を演算する。そして、吸い込み空気の
温度センサ３６の温度データと上記目標冷却温度との差
を演算し、コンプレッサ１１の出力に換算された負荷量
を熱源機制御部８０に送る。

【００３４】ここで、図５は目標冷却温度の概念を示
す。図中、点Ｐは温度センサ３６、湿度センサ４０で検
出した吸い込み空気の入気点、Ｍは目標点（要求吹き出
し温度、要求湿度）である。目標点Ｍの温湿度に対して
その露点Ｄを温度Ｔ２とするとき、吸い込み空気の湿度
が比較的高い場合は、入気点Ｐの温度Ｔ１から露点Ｄの
温度Ｔ２まで冷却することにより、除湿される。この除
湿された空気を目標点Ｍの温度Ｔ３まで再熱することに
より、要求湿度が得られる。したがって、冷却制御部６
０では上記の露点温度Ｔ２を目標冷却温度として求める
ことになる。ただし、通常求められる露店温度よりも低
い温度を目標冷却温度としてあらかじめ設定しておけ
ば、露点温度の演算を省略することができる。

【００３５】同様に、リヒート制御部７０では、温湿度
設定部７５に保持された要求吹き出し空気温度を目標再
熱温度とする。そして、温度センサ３７による熱交換器
５１への吸い込み空気の温度データと目標再熱温度との
差を演算し、コンプレッサ１１の出力に換算された負荷
量を熱源機制御部８０に送る。

【００３６】なお、入気点Ｐの湿度が目標点Ｍの湿度よ
り低い場合、あるいは上述の露点温度の演算を省略する
方式によって露点温度より低い温度まで冷却された場合
には、温度Ｔ３まで再熱するとともに、湿度センサ９５
による吹き出し空気の実際の湿度と要求湿度の比較に基
づいて、加湿器６により目標点Ｍの湿度まで加湿され
る。なお、熱源機１０における電磁弁１８と１９は、そ
れぞれ一方が開状態のとき他方は閉状態となるよう制御
される。

【００３７】上記構成における冷媒の基本的な流れは、
図６に矢示で示すものとなる。熱源機１０のコンプレッ
サ１１からの高圧ガス冷媒は、冷媒配管Ｒ３を経てリヒ
ート部５０の熱交換器５１に入り、液化される。ここで
熱交換器５１を通過する空気を加熱（再熱）する。熱交
換器５１を出た冷媒は、冷却部３０に入る。すなわち、
冷媒は膨張弁３２で減圧されて低温の気液混合状態とな
る。つぎに、熱交換器３１で空気と熱交換され、ガス状
の冷媒となる。ここで熱交換器３１を通過する空気を冷
却する。その後、冷媒配管Ｒ２を通り熱源機１０に向か
う。冷媒は熱源機１０内でアキュムレータ１２を経てコ
ンプレッサ１１に戻る。流量調整弁１４は閉じてい
る。

【００３８】この間、冷却部３０では、熱交換器３１に
おける過熱度が一定になるよう膨張弁３２が冷却制御部
５０により制御され、流量調整弁３５は過冷却度が例え
ば図７の過冷却度レベルと負荷のグラフから求められる
過冷却度になるように制御される。またリヒート部５０
では、熱交換器５１における吹き出し空気温度が一定に
なるように流量調整弁５５がリヒート制御部６０により
制御される。

【００３９】つぎに、リヒート部５０の負荷が冷却部３
０の負荷より小さい場合には、熱源機１０の熱交換器２
０が凝縮器として作用するよう制御される。図８はこ
のときの冷媒の流れを示す。すなわち、熱源機１０では
電磁弁１９が開状態、電磁弁１８が閉状態とされる。熱
源機１０において、コンプレッサ１１からの高圧ガス冷
媒は、電磁弁１９から熱交換器２０に入り、ここで液化
される。熱交換器２０を出た冷媒は、過冷却熱交換器１
３と液タンク２２を経て冷媒配管Ｒ１で空調機１の過冷
却熱交換器４５へ入り、その後リヒート部５０の熱交換
器５１を出た冷媒と合流して、冷却部３０に入る。

【００４０】冷媒配管Ｒ１経由で過冷却熱交換器４５に
入った冷媒は、冷却部３０の熱交換器３１から出てきた
ガス冷媒と熱交換され過冷却度が増大した液冷媒とな
る。この冷媒はリヒート部の熱交換器５１からきた液冷
媒と一旦合流した後、冷却部３０に入る。ここでは、そ
れぞれ流量調整弁３５、続いて膨張弁３２により減圧さ
れて低温の気液混合状態になって、熱交換器３１に入
る。

【００４１】冷媒は熱交換器３１において空気と熱交換
され、ガス状の冷媒となる。そして、過冷却熱交換器４
５へ戻り、熱源機１０から冷媒配管Ｒ１経由で入ってく
る液冷媒を冷却する。過冷却熱交換器４５を出た冷媒
は、冷媒配管Ｒ２を経て熱源機１０のコンプレッサ１１
に戻る。リヒート部５０における流れは図６に示したも
のと同じである。

【００４２】この間、熱源機制御部８０では、膨張弁１
７を全開状態に保持する。また、流量調整弁１４は、圧
力センサ１６と温度センサ１５より演算した過冷却度
が、図９で求められる過冷却度になるように制御され
る。また、送風機２５については、吐出側圧力センサ２
１Ａにより検出される圧力が予め設定された値になるよ
うインバータ８２を駆動させて、その風量制御が行なわ
れる。

【００４３】つぎに、冷却部３０の負荷がリヒート部５
０より小さい場合には、熱源機１０の熱交換器２０が蒸
発器として作用するよう制御される。図１０はこのと
きの冷媒の流れを示す。すなわち、熱源機１０では電磁
弁１８が開状態、電磁弁１９が閉状態とされる。

【００４４】この運転では、熱源機１０のコンプレッサ
１１からの高圧ガス冷媒は、冷媒配管Ｒ３を経てリヒー
ト部５０の熱交換器５１に入り、液化される。熱交換
器５１を出た冷媒は、一部は冷却部３０へ、残りは過冷
却熱交換器４５、冷媒配管Ｒ１を経て熱源機１０の液タ
ンク２２に入り、続いて過冷却熱交換器１３に入る。

【００４５】熱源機１０において、冷媒は過冷却熱交換
器１３で熱交換器２０からのガス冷媒と熱交換され、過
冷却が増大した液冷媒となる。そして、冷媒は膨張弁１
７で減圧され低温の気液混合状態になり、熱交換器２０
に入る。熱交換器２０で空気と熱交換され、ガス状とな
った冷媒は、電磁弁１８を経て過冷却熱交換器１３を通
過し、前述のように液タンク２２からきた液冷媒を冷却
するとともに、自らは過熱度が増したガス冷媒となる。

【００４６】一方、冷却部３０へ入った冷媒は、基本的
な流れにしたがって、膨張弁３２で減圧されて低温の気
液混合状態となる。つぎに、熱交換器３１で空気と熱交
換され、ガス状の冷媒となる。その後、冷媒配管Ｒ２を
通り熱源機１０に向かう。冷媒は熱源機１０内で過冷却
熱交換器１３を出た冷媒と合流し、アキュムレータ１２
を経てコンプレッサ１１戻る。

【００４７】この間、熱源機制御部８０では、過熱度が
一定になるよう膨張弁１７を制御する。流量調整弁１４
は図１１に示される過冷却度レベルと熱源機負荷の関係
より求められる値になるように制御する。また、送風機
２５については、圧力センサ２１Ｂにより検出される圧
力が予め設定された値になるよう送風機用インバータ８
２を駆動させて、風量制御が行なわれる。

【００４８】次に、冷却部３０の負荷とリヒート部５０
の負荷が同じときには、両負荷間の差分に対して熱源機
１０の熱交換器２０を凝縮器あるいは蒸発器として働か
せる必要がないから、流量調整弁１４が閉じられ、同じ
く送風機２５も停止される。これにより、先述した図６
の基本的な冷媒の流れとなり、リヒート部５０を流れた
冷媒はすべて冷却部３０に流れて熱量がバランスする。

【００４９】つぎに、上述した各制御部における制御の
流れについて簡潔に示す。熱源機制御部８０では、図１
２、図１３に示すように、まずステップ１０１におい
て、空調機の冷却部３０およびリヒート部５０からの負
荷量を入力する。そして、ステップ１０２でこれらを比
較し、冷却部３０の負荷が大きいときはステップ１０３
に、リヒート部５０の負荷が大きいときはステップ１１
３に、そして両負荷が同じときにはステップ１２４に進
む。以下、図中では冷却部３０の負荷を「冷却負
荷」、リヒート部５０の負荷を「リヒート負荷」とす
る。

【００５０】冷却部３０の負荷が大きいときは、ステッ
プ１０３でその負荷量に相当する制御信号がインバータ
８１に送出されてコンプレッサ１１が駆動されるととも
に、ステップ１０４で、熱交換器２０が凝縮器として働
くモードとされる。次のステップ１０５では、熱交換器
負荷量が冷却部負荷とリヒート部負荷の差として求めら
れ、ステップ１０６において目標としての制御過冷却度
が演算あるいはグラフ読み取りで求められる。

【００５１】ステップ１０７で、圧力センサ１６の検出
値に基づく冷媒の飽和温度と温度センサ１５の検出温度
との差により実際の過冷却度が求められる。そして、ス
テップ１０８において、制御過冷却度と実際の過冷却度
を一致させるように流量調整弁１４が制御される。この
あとステップ１０９では、圧力センサ２１Ａによりコン
プレッサ１１の吐出圧力が検出され、ステップ１１０に
おいて、吐出圧力が予め設定された値になるようインバ
ータ８２を駆動させて、送風機２５の風量制御が行なわ
れる。このあと、ステップ１０１に戻る。

【００５２】次に、リヒート部５０の負荷が大きいとき
は、ステップ１１３において、その負荷量に相当する制
御信号がインバータ８１に送出されてコンプレッサ１１
が駆動されるとともに、ステップ１１４で、熱交換器２
０が蒸発器として働くモードとされる。次のステップ１
１５では、熱交換器負荷量がリヒート部負荷と冷却部負
荷の差として求められ、ステップ１１６において目標と
しての制御過冷却度が演算あるいはグラフ読み取りで求
められる。

【００５３】ステップ１１７で、圧力センサ１６の検出
値に基づく冷媒の飽和温度と温度センサ１５の検出温度
との差により実際の過冷却度が求められる。そして、ス
テップ１１８において、制御過冷却度と実際の過冷却度
を一致させるように流量調整弁１４が制御される。

【００５４】続いてステップ１１９では、温度センサ２
３Ａ、２３Ｂの検出温度から熱交換器２０の過熱度が求
められ、ステップ１２０でこれを一定に保持するよう膨
張弁１７が制御される。このあとステップ１２１では、
圧力センサ２１Ｂによりコンプレッサ１１の吸い込み圧
力が検出され、ステップ１２２において、この圧力が予
め設定された値になるよう送風機２５の風量制御が行な
われる。このあと、ステップ１０１に戻る。

【００５５】冷却部負荷とリヒート部負荷が同じときに
は、ステップ１２４において、流量調整弁１４が閉じら
れ、ステップ１２５で送風機２５が停止される。

【００５６】一方、冷却制御部６０では、図１４に示す
ように、ステップ２０１において、温湿度設定部７５か
ら要求吹き出し温度および要求湿度を読み出す。次いで
ステップ２０２で、要求吹き出し温度および要求湿度か
らこれに対応する露点温度を目標冷却温度として算出す
る。ステップ２０３では、熱交換器３１を通過した実際
の通過空気温度を温度センサ３７により検出し、ステッ
プ２０４で、実際の通過空気温度と上記目標冷却温度と
の温度差を演算する。

【００５７】そして、ステップ２０５で、上記温度差を
もとに、負荷量を求める。ステップ２０６では、この負
荷量が通信手段によって熱源機制御部８０へ送信され
る。次のステップ２０７において、上記負荷量をもとに
目標としての制御過冷却度が演算あるいはグラフ読み取
りで求められる。

【００５８】そしてステップ２０８で、圧力センサ３３
の検出値に基づく冷媒の飽和温度と温度センサ３４の検
出温度との差により実際の過冷却度が求められ、ステッ
プ２０９において、制御過冷却度と実際の過冷却度を一
致させるように流量調整弁３５が制御される。このあと
ステップ２１０では、温度センサ３８、３９の各検出温
度から過熱度が求められ、ステップ２１１でこの過熱度
が一定になるように、膨張弁３２が制御される。

【００５９】リヒート部制御部７０では、図１５に示す
ように、まずステップ３０１において、温湿度設定部７
５から要求吹き出し温度を目標再熱温度として読み出
す。次いでステップ３０２で、熱交換器５１を通過した
実際の吹き出し空気温度（吹出温度）を温度センサ５７
により検出し、ステップ３０３で、実際の吹き出し空気
温度と上記目標再熱温度との温度差を演算する。

【００６０】そして、ステップ３０４で、上記温度差を
もとに負荷量を求める。ステップ３０５ではこの負荷量
が通信手段によって熱源機制御部８０へ送信される。こ
のあと、ステップ３０６では、負荷量に対する流量調整
弁の開度を求め、これに基づいてステップ３０７で流量
調整弁５５を制御して、吹き出し空気温度が常に一定に
なるよう制御される。

【００６１】なお、図１４、図１５のフローでは除湿が
要求される場合の流れを示したが、温湿度設定部７５で
設定される要求吹き出し温度および要求湿度と、温度セ
ンサ３６および湿度センサ４０によって検出される実際
の温湿度状態との比較によって逆に加湿が必要な場合、
あるいは一旦冷却の制御の結果湿度センサ９５によって
検出される実際の湿度状態が要求湿度より低い場合に
は、リヒート部の熱交換器５１の下流側に配置された加
湿器６により加湿されることになる。

【００６２】なお、本実施例では、膨張弁１７が発明に
おける第１の膨張弁、流量調整弁１４が第１の流量調整
手段を構成している。また、熱交換器２０が第１の熱交
換器を、膨張弁３２が第２の膨張弁を、流量調整弁３５
が第２の流量調整手段を、熱交換器３１が第２の熱交換
器を、流量調整弁５５が第３の流量調整手段を、熱交換
器５１が第３の熱交換器を、そして電磁弁１８、１９が
切り換え手段を構成している。また、熱源機制御部８０
が第１の制御手段を、冷却制御部６０が第２の制御手段
を、リヒート制御部７０が第３の制御手段を構成し、過
冷却熱交換器４５が第１の過冷却熱交換器を、そして過
冷却熱交換器１３が第２の過冷却熱交換器を構成してい
る。

【００６３】本実施例は以上のように構成され、空調ゾ
ーン側に設置される空調機１内に冷却部３０とリヒート
部５０と過冷却熱交換器４０を備え、冷却部とリヒート
部が１系統の冷凍サイクルを形成し、両者の負荷が同じ
ときにはリヒート部５０を流れた冷媒がすべて冷却部３
０に流れるようにして、冷却除湿と再熱、または再熱加
湿を行なうようにしたので、従来のように２熱源の廃熱
を捨てるようなことのない大幅な省エネルギーと、低コ
ストで、高度に制御された目標温湿度の空気を供給でき
る。

【００６４】また、室外に設置される熱源機１０には、
過冷却熱交換器１３を備えてその液管側には流量調整弁
１４と膨張弁１７を設け、冷却部３０の負荷がリヒート
部５０の負荷より小さいときは熱源機の熱交換器２０が
蒸発器として働き、またリヒート部５０の負荷の方が小
さいときは熱交換器２０が凝縮器として働くように構成
したので、負荷が変動することがあっても全体の熱量が
バランスして安定した空調が得られる。

【００６５】そして、冷却部３０では負荷に応じた過冷
却度になるように流量調整弁３５を、そして過熱度が一
定になるよう膨張弁３２を制御する一方、リヒート部５
０では吹き出し空気温度が一定になるように流量調整弁
５５を制御するものとし、また熱源機１０でその流量調
整弁１４を負荷に応じた過冷却度になるよう制御すると
ともに、熱交換器２０が凝縮器として働くときはその膨
張弁１７を全開にし、蒸発器として働くときは過熱度が
一定になるよう制御するものとしたので、風量を変化さ
せても空調機１における吹き出し温度が変化せず、安定
した作動が得られる。

【００６６】

【発明の効果】以上のとおり本発明は、熱源機が第１の
膨張弁と第１の流量調整手段とが付設された第１の熱交
換器とコンプレッサとを備え、空調機は第２の膨張弁と
第２の流量調整手段とが付設された第２の熱交換器を備
える冷却部と第３の流量調整手段が付設された第３の熱
交換器を備えるリヒート部からなり、リヒート部を通過
した冷媒が冷却部へ流れて１系統の冷凍サイクルを形成
し、空調機への吸い込み空気が冷却部で冷却されたあと
リヒート部で再熱または再熱加湿されて吹き出し空気と
されるよう構成されているものとした。これにより、任
意の温湿度の吹き出し空気を生成することができ、しか
も、冷媒の流れにより冷却部とリヒート部の間で熱エネ
ルギーの移動が行われるので、低コストでかつ省エネル
ギー効果が得られる。

【００６７】熱源機と空調機は、冷凍サイクルの液管と
高圧ガス管と低圧ガス管を形成する冷媒配管により接続
され、熱源機は例えば第１の熱交換器を高圧ガス管また
は低圧ガス管に選択的に接続可能の切り換え手段を切り
替えて、冷却部の負荷がリヒート部の負荷より小さいと
きは第１の熱交換器を蒸発器として作用させ、リヒート
部の負荷が冷却部の負荷より小さいときは凝縮器として
作用させることにより、冷却部とリヒート部の負荷が異
なるときでも全体として熱量をバランスさせることがで
きる。

【００６８】さらに、冷却器に向かう液管と熱源機に向
かう低圧ガス管の間に、互いの間で熱交換を行う第１の
過冷却熱交換器を設け、あるいは熱源機の第１の熱交換
器が蒸発器として作用するとき当該第１の熱交換器に向
かう液管と低圧ガス管の間に、互いの間で熱交換を行う
第２の過冷却熱交換器を設けることにより、第２の流量
調整手段による流量の制御幅が拡大され、コンプレッサ
に入るガス冷媒のエンタルピを大きくすることができて
リヒート部の再熱能力が向上するという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における全体レイアウト図であ
る。

【図２】実施例における冷媒回路図である。

【図３】熱源機における制御装置を示す図である。

【図４】空調機における制御装置を示す図である。

【図５】目標冷却温度の概念を示す説明図である。

【図６】冷媒の基本的な流れを示す図である。

【図７】冷却器における負荷と過冷却度の関係を示すグ
ラフである。

【図８】リヒート部の負荷が冷却部より小さい場合の冷
媒の流れを示す図である。

【図９】リヒート部の負荷が冷却部より小さい場合の熱
源機における負荷と過冷却度の関係を示すグラフであ
る。

【図１０】冷却部の負荷がリヒート部より小さい場合の
冷媒の流れを示す図である。

【図１１】冷却部の負荷がリヒート部より小さい場合の
熱源機における負荷と過冷却度の関係を示すグラフであ
る。

【図１２】熱源機制御部における制御の流れを示すフロ
ーチャートである。

【図１３】熱源機制御部における制御の流れを示すフロ
ーチャートである。

【図１４】冷却制御部における制御の流れを示すフロー
チャートである。

【図１５】リヒート制御部における制御の流れを示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１空調機２、２６ケーシング３空気取り入れ口４空気吹き出し口５フィルタ６加湿器１０熱源機１１コンプレッサ１２アキュムレータ１３、４５過冷却熱交換器１４、３５、５５流量調整弁１５、２３Ａ、２３Ｂ温度センサ１６、２１Ａ、２１Ｂ、３３、５３圧力センサ１７、３２膨張弁１８、１９電磁弁２０、３１、５１熱交換器２２液タンク２５送風機２７空気入口２８空気出口３０冷却部３４、３７、３８、３９、５４、５７、５８、５９
温度センサ４０、９５湿度センサ５０リヒート部５２送風機６０冷却制御部６１、６２、７２、８３、８４、８５駆動制御部６３、７３、８６温度変換器６４、７４、８７圧力変換器６８、９６湿度変換器７０リヒート制御部７５温湿度設定部７８風量設定部７９、８１、８２インバータ８０熱源機制御部Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３冷媒配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉本周平神奈川県相模原市南橋本３丁目２番25号東プレ株式会社相模原事業所内 (72)発明者藤野博之神奈川県相模原市南橋本３丁目２番25号東プレ株式会社相模原事業所内 (72)発明者西村弘樹神奈川県相模原市南橋本３丁目２番25号東プレ株式会社相模原事業所内 (72)発明者鎌田圭治神奈川県相模原市南橋本３丁目２番25号東プレ株式会社相模原事業所内 (72)発明者小島康洋神奈川県相模原市南橋本３丁目２番25号東プレ株式会社相模原事業所内 (72)発明者新町拓正神奈川県相模原市南橋本３丁目２番25号東プレ株式会社相模原事業所内Ｆターム(参考） 3L060 AA06 AA07 CC02 CC07 CC16 DD02 EE06 EE08 EE09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の膨張弁と第１の流量調整手段とが
付設された第１の熱交換器と、コンプレッサとを備えた
熱源機と、冷媒配管により前記熱源機に接続され、冷却
部とリヒート部を備えた空調機とからなり、該空調機
は、冷却部が第２の膨張弁と第２の流量調整手段とが付
設された第２の熱交換器を備え、リヒート部が第３の流
量調整手段が付設された第３の熱交換器と加湿器とを備
え、リヒート部を通過した冷媒が冷却部へ流れて１系統
の冷凍サイクルを形成し、空調機への吸い込み空気が前
記冷却部で冷却されたあとリヒート部で再熱または再熱
加湿されて吹き出し空気とされるよう構成されているこ
とを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】前記熱源機と空調機は、冷凍サイクルの
液管と高圧ガス管と低圧ガス管を形成する冷媒配管によ
り接続され、熱源機は第１の熱交換器を、空調機の冷却
部の負荷がリヒート部の負荷より小さいとき蒸発器とし
て作用させ、リヒート部の負荷が冷却部の負荷より小さ
いとき凝縮器として作用させる第１の制御手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】前記熱源機は第１の熱交換器を高圧ガス
管または低圧ガス管に選択的に接続可能の切り換え手段
を有し、第１の制御手段は前記空調機の冷却部の負荷と
リヒート部の負荷の比較に基づいて前記切り換え手段を
切り替えるものであることを特徴とする請求項２記載の
空気調和装置。
【請求項４】前記熱源機の第１の制御手段は、第１の
熱交換器が凝縮器として作用するときは当該第１の熱交
換器を出る冷媒の過冷却度が当該第１の熱交換器の負荷
に応じて決定される値になるよう第１の流量調整手段を
制御し、第１の熱交換器が蒸発器として作用するときは
第１の膨張弁にはいる冷媒の過冷却度が第１の熱交換器
の負荷に応じて決定される値になるよう第１の流量調整
手段を制御するものであることを特徴とする請求項２ま
たは３記載の空気調和装置。
【請求項５】前記空調機の冷却部は、吸い込み空気状
態より冷却すべき負荷を演算し、第２の膨張弁にはいる
冷媒の過冷却度が当該冷却部の負荷に応じて決定される
値になるよう第２の流量調整手段を制御する第２の制御
手段を有し、前記リヒート部は、第３の熱交換器と加湿
器を出た吹き出し空気の温湿度が一定になるよう第３の
流量調整手段を制御する第３の制御手段と加湿制御手段
を有することを特徴とする請求項１、２、３または４記
載の空気調和装置。
【請求項６】前記冷却器に向かう液管と熱源機に向か
う低圧ガス管の間に、互いの間で熱交換を行う第１の過
冷却熱交換器が設けられていることを特徴とする請求項
１、２、３、４または５記載の空気調和装置。
【請求項７】前記熱源機の第１の熱交換器が蒸発器と
して作用するとき当該第１の熱交換器に向かう液管と低
圧ガス管の間に、互いの間で熱交換を行う第２の過冷却
熱交換器が設けられていることを特徴とする請求項１、
２、３、４、５または６記載の空気調和装置。