特許 7445141 空気調和装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-28

(45)【発行日】2024-03-07

(54)【発明の名称】空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 29/00 20060101AFI20240229BHJP

   F24F 11/70 20180101ALI20240229BHJP

   F25B 47/02 20060101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

F25B29/00 411B

F24F11/70

F25B47/02 550C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021104277

(22)【出願日】2021-06-23

(65)【公開番号】P2023003223

(43)【公開日】2023-01-11

【審査請求日】2022-09-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 裕

(72)【発明者】

【氏名】守谷 聡乃

(72)【発明者】

【氏名】鵜飼 康史

(72)【発明者】

【氏名】原口 優

(72)【発明者】

【氏名】大沼 洋一

(72)【発明者】

【氏名】藤岡 裕記

【審査官】森山 拓哉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０７０９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１２１９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０３７５４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０９８９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０８５７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０９３０９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ ２９／００

Ｆ２４Ｆ １１／７０

Ｆ２５Ｂ ４７／０２

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２５Ｂ ４１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機（１１）と、
熱源熱交換器（１３）と、
第１利用熱交換器（３１）と、
開度調節可能な膨張弁（３３）と、
第２利用熱交換器（３２）と、
が順に環状に接続されることで冷房運転可能な空気調和装置（１）であって、
冷房定格能力が８．０ｋＷ未満であって、
前記膨張弁は、前記膨張弁の入口側と出口側の空気の圧力差を１ＭＰａとした場合に前記膨張弁を通過することができる空気の最大流量が４８９Ｌ／ｍｉｎより大きい、
空気調和装置。

【請求項2】

前記第１利用熱交換器を冷媒の放熱器として機能させ、前記第２利用熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる再熱除湿運転が可能であり、
前記再熱除湿運転時において、前記膨張弁の流量は、前記最大流量の３０％以下である、
請求項１に記載の空気調和装置。

【請求項3】

前記膨張弁の開度が最も絞られた状態での前記膨張弁の流量は、前記最大流量の１．０％以下である、
請求項１または２に記載の空気調和装置。

【請求項4】

冷房最大能力が８．２ｋＷ未満である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和装置。

【請求項5】

前記熱源熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させ、前記第１利用熱交換器および前記第２利用熱交換器を冷媒の放熱器として機能させる暖房運転と、
前記熱源熱交換器に付着した霜を融解させる除霜運転と、
が可能であり、
前記冷房運転時および前記除霜運転時の冷媒流路と、前記暖房運転時の冷媒流路と、を切り換える切換機構（１２）を備え、
前記除霜運転時に前記膨張弁の開度が全開になる、
請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

空気調和装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、室内を除湿する際に、室内の温度の過度な低下を防ぐために、除湿しつつ加熱した空気を供給する再熱除湿運転を行う空気調和装置が用いられている。

【0003】

例えば、特許文献１（特開２００１－２０１１４３号公報）に記載の空気調和装置では、しては、２つの直列に接続された室内熱交換器の間に開閉制御される電磁弁を設けたものが提案されている。この電磁弁は、冷房運転時には全開状態に制御され、再熱除湿運転時には流路を絞った減圧状態に切り換えられる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載の空気調和装置の電磁弁は、開状態と閉状態の２つの状態が切り換わるだけであるが、上記電磁弁の代わりに弁開度を調節可能な膨張弁を用いることで、より多くの開度状態を取ることが可能となる。

【0005】

通常、膨張弁の選定をする際、空気調和装置の冷房定格能力に応じた流量に対応する膨張弁を選定することが考えられる。

【0006】

しかし、実際には、運転開始時に高い冷房能力を必要とする場合がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１観点に係る空気調和装置は、圧縮機と、熱源熱交換器と、第１利用熱交換器と、開度調節可能な膨張弁と、第２利用熱交換器と、が順に環状に接続されることで冷房運転可能な空気調和装置である。空気調和装置は、冷房定格能力が８．０ｋＷ未満である。膨張弁の最大流量は４８９Ｌ／ｍｉｎより大きい。

【0008】

ここで、膨張弁は冷媒を流して用いられるが、膨張弁の状態を規定するために、膨張弁に空気を通過させたと仮定した場合の空気流量を用いて示している。具体的には、膨張弁の最大流量は、膨張弁の入口側と出口側の空気の圧力差を１ＭＰａとした場合に膨張弁を通過することができる空気の最大流量を示している。

【0009】

なお、冷房定格能力が８．０ｋＷ未満の空気調和装置としては、例えば、冷房定格能力が、２．２ｋＷ、２．５ｋＷ、２．８ｋＷ、３．６ｋＷ、４．０ｋＷ、５．６ｋＷ、６．３ｋＷ、７．１ｋＷのいずれかの空気調和装置が挙げられる。

【0010】

冷房定格能力が８．０ｋＷである空気調和装置については、当該能力に応じて定められる膨張弁の最大流量は４８９Ｌ／ｍｉｎである。これに対して、この空気調和装置では、冷房定格能力が８．０ｋＷ未満であり、かつ、最大流量が４８９Ｌ／ｍｉｎ以上の膨張弁が用いられる。これにより、膨張弁での通過冷媒量を多く確保しやすく、冷房運転時の立ち上がり性能を良好にすることが可能となる。

【0011】

第２観点に係る空気調和装置は、第１観点に係る空気調和装置において、再熱除湿運転が可能である。再熱除湿運転では、第１利用熱交換器が冷媒の放熱器として機能し、第２利用熱交換器が冷媒の蒸発器として機能する。再熱除湿運転時において、膨張弁の流量は、最大流量の３０％以下である。

【0012】

なお、ここでの「膨張弁の流量」は、膨張弁の状態を、空気を通過させたと仮定した場合の流量を用いて示している。具体的には、「再熱除湿運転時において、膨張弁の流量は、最大流量の３０％以下である」は、再熱除湿運転時における膨張弁について、入口側と出口側の空気の圧力差を１ＭＰａとした場合に膨張弁を通過することができる空気の流量が、空気の最大流量の３０％以下であることを意味する。

【0013】

なお、再熱除湿運転時において、膨張弁の流量は、最大流量の２０％以下であってもよい。

【0014】

この空気調和装置によれば、再熱除湿運転時に適切に除湿することができる。

【0015】

第３観点に係る空気調和装置は、第１観点または第２観点に係る空気調和装置において、膨張弁の開度が最も絞られた状態での膨張弁の流量は、最大流量の１．０％以下である。

【0016】

なお、ここでの「膨張弁の流量」は、膨張弁の状態を、空気を通過させたと仮定した場合の流量を用いて示している。具体的には、「膨張弁の開度が最も絞られた状態での膨張弁の流量は、最大流量の１．０％以下である」は、膨張弁の開度が最も絞られた状態での膨張弁について、入口側と出口側の空気の圧力差を１ＭＰａとした場合に膨張弁を通過することができる空気の流量が、空気の最大流量の１．０％以下であることを意味する。

【0017】

この空気調和装置によれば、消費電力を抑えながら除湿することができる。

【0018】

第４観点に係る空気調和装置は、第１観点から第３観点のいずれかに係る空気調和装置において、冷房最大能力が８．２ｋＷ未満である。

【0019】

この空気調和装置によれば、冷房最大能力が８．２ｋＷ未満であっても、最大流量が４８９Ｌ／ｍｉｎより大きい膨張弁を用いることで、冷房運転時の立ち上がり性能を良好にすることが可能となる。

【0020】

第５観点に係る空気調和装置は、第１観点から第４観点のいずれかに係る空気調和装置において、暖房運転と除霜運転が可能である。暖房運転では、熱源熱交換器が冷媒の蒸発器として機能し、第１利用熱交換器および第２利用熱交換器が冷媒の放熱器として機能する。除霜運転では、熱源利用熱交換器に付着した霜を融解させる。この空気調和装置は、切換機構を備える。切換機構は、冷房運転時および除霜運転時の冷媒流路と、暖房運転時の冷媒流路と、を切り換える。除霜運転時に膨張弁の開度が全開になる。

【0021】

この空気調和装置によれば、最大流量が４８９Ｌ／ｍｉｎより大きい膨張弁を用いているため、除霜運転時における膨張弁の冷媒流量を多く確保しやすく、除霜効率を高めることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】空気調和装置の概略構成図である。

【図2】空気調和装置の概略ブロック構成図である。

【図3】膨張弁の概略断面構成図である。

【図4】室内膨張弁の開度と室内膨張弁を流れる冷媒の流量との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、冷媒回路の概略構成図である図１、概略制御ブロック構成図である図２を参照しつつ、本実施形態に係る空気調和装置１について説明する。

【0024】

（１）空気調和装置１の概要
空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことで、対象空間の空気を調和させる装置である。本実施形態の空気調和装置１は、冷房定格能力が８．０ｋＷ未満である。なお、空気調和装置１の冷房定格能力は、特に限定されないが、例えば、２．２ｋＷ、２．５ｋＷ、２．８ｋＷ、３．６ｋＷ、４．０ｋＷ、５．６ｋＷ、６．３ｋＷ、７．１ｋＷのいずれかであってよい。なお、本実施形態の空気調和装置１は、冷房最大能力が８．２ｋＷ未満である。

【0025】

空気調和装置１は、主として、室外ユニット２と、室内ユニット３と、室外ユニット２と室内ユニット３を接続する液冷媒連絡配管６およびガス冷媒連絡配管５と、空気調和装置１の動作を制御するコントローラ７と、を有している。

【0026】

空気調和装置１では、冷媒回路１０内に封入された冷媒が、圧縮、凝縮、減圧、蒸発した後に、再び圧縮される、という冷凍サイクルが行われる。本実施形態では、冷媒回路１０には、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うための冷媒が充填されている。

【0027】

（１－１）室外ユニット２
室外ユニット２は、液冷媒連絡配管６およびガス冷媒連絡配管５を介して室内ユニット３と接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。室外ユニット２は、主として、圧縮機１１と、四路切換弁１２と、室外熱交換器１３と、室外膨張弁１８と、アキュムレータ１４と、室外ファン１５と、液側閉鎖弁１７と、ガス側閉鎖弁１６と、を有している。

【0028】

圧縮機１１は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する機器である。本実施形態の圧縮機１１は、インバータにより回転数を制御することで容量が可変な圧縮機である。圧縮機１１としては、例えば、ロータリ式やスクロール式等の圧縮要素が圧縮機モータによって回転駆動される圧縮機を用いることができる。なお、圧縮機１１は、例えば、冷房運転時には所定の目標蒸発温度を目標値として回転数が制御され、暖房運転時には所定の目標凝縮温度を目標値として回転数が制御される。

【0029】

四路切換弁１２は、冷媒回路１０における接続状態を切り換えることで、圧縮機１１の吐出側と室外熱交換器１３とを接続しつつ圧縮機１１の吸入側とガス側閉鎖弁１６とを接続する第１接続状態（図１の実線参照）と、圧縮機１１の吐出側とガス側閉鎖弁１６とを接続しつつ圧縮機１１の吸入側と室外熱交換器１３とを接続する第２接続状態（図１の点線参照）と、を切り換えることができる。本実施形態では、四路切換弁１２は、冷房運転、再熱除湿運転、除霜運転時には第１接続状態に切り換えられ、暖房運転時には第２接続状態に切り換えられる。

【0030】

室外熱交換器１３は、冷房運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能する。室外熱交換器１３は、冷媒が中を流れる複数の伝熱管（図示せず）と、互いの隙間を空気が流れる複数の伝熱フィン（図示せず）とを含んでいる。

【0031】

室外ファン１５は、室外ユニット２内に室外の空気を室外熱交換器１３に供給し、室外熱交換器１３において冷媒と熱交換させた後に、室外ユニット２の外部に排出するための空気流れを生じさせる。室外ファン１５は、室外ファンモータによって回転駆動される。

【0032】

室外膨張弁１８は、室外熱交換器１３の液側端部と液側閉鎖弁１７との間に設けられている。室外膨張弁１８は、例えば、制御により弁開度を調節可能な電子膨張弁である。

【0033】

アキュムレータ１４は、圧縮機１１の吸入側と四路切換弁１２の接続ポートの１つとの間に設けられており、液冷媒として貯留することが可能な冷媒容器である。

【0034】

液側閉鎖弁１７は、室外ユニット２における液冷媒連絡配管６との接続部分に配置された手動弁である。

【0035】

ガス側閉鎖弁１６は、室外ユニット２におけるとガス冷媒連絡配管５との接続部分に配置された手動弁である。

【0036】

室外ユニット２は、室外ユニット２を構成する各部の動作を制御する室外ユニット制御部７ａを有している。室外ユニット制御部７ａは、ＣＰＵ等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリを含むマイクロコンピュータを有している。室外ユニット制御部７ａは、各室内ユニット３の室内ユニット制御部７ｂと通信線を介して接続されており、制御信号等の送受信を行う。

【0037】

室外ユニット２には、吐出圧力センサ７３、吐出温度センサ７４、吸入圧力センサ７５、吸入温度センサ７６、室外熱交温度センサ７７、外気温度センサ７８等が設けられている。これらの各センサは、室外ユニット制御部７ａと電気的に接続されており、室外ユニット制御部７ａに対して検出信号を送信する。吐出圧力センサ７３は、圧縮機１１の吐出側と四路切換弁１２の接続ポートの１つとを接続する吐出配管１９ｂを流れる冷媒の圧力を検出する。吐出温度センサ７４は、吐出配管１９ｂを流れる冷媒の温度を検出する。吸入圧力センサ７５は、圧縮機１１の吸入側と四路切換弁１２の接続ポートの１つとを接続する吸入流路のうち、アキュムレータ１４から圧縮機１１の吸入側まで延びた吸入配管１９ａを流れる冷媒の圧力を検出する。吸入温度センサ７６は、吸入配管１９ａを流れる冷媒の温度を検出する。室外熱交温度センサ７７は、室外熱交換器１３のうち液側の出口を流れる冷媒の温度を検出する。外気温度センサ７８は、屋外の空気温度を検出する。

【0038】

（１－２）室内ユニット３
室内ユニット３は、対象空間である室内の壁面や天井等に設置されている。室内ユニット３は、液冷媒連絡配管６およびガス冷媒連絡配管５を介して室外ユニット０と接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。

【0039】

室内ユニット３は、第１室内熱交換器３１と、第２室内熱交換器３２と、室内膨張弁３３と、室内ファン３４と、を有している。

【0040】

第１室内熱交換器３１と、第２室内熱交換器３２と、室内膨張弁３３とは、冷媒回路１０において互いに直列に接続されている。第１室内熱交換器３１は、室内膨張弁３３よりも液冷媒連絡配管６側に設けられている。第２室内熱交換器３２は、室内膨張弁３３よりもガス冷媒連絡配管５側に設けられている。

【0041】

第１室内熱交換器３１および第２室内熱交換器３２は、冷房運転時には冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の凝縮器として機能する。第１室内熱交換器３１および第２室内熱交換器３２は、除霜運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の凝縮器として機能する。第１室内熱交換器３１は、再熱除湿運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の凝縮器として機能する。第２室内熱交換器３２は、再熱除湿運転時には冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能する。第１室内熱交換器３１および第２室内熱交換器３２は、冷媒が中を流れる複数の伝熱管（図示せず）と、互いの隙間を空気が流れる複数の伝熱フィン（図示せず）とを含んでいる。

【0042】

室内ファン３４は、室内ユニット３内に空調対象空間である室内の空気を吸入して、第１室内熱交換器３１および第２室内熱交換器３２において冷媒と熱交換させた後に、室内ユニット３の外部に排出するための空気流れを生じさせる。室内ファン３４は、室内ファンモータによって回転駆動される。

【0043】

また、室内ユニット３は、室内ユニット３を構成する各部の動作を制御する室内ユニット制御部７ｂを有している。室内ユニット制御部７ｂは、ＣＰＵ等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリを含むマイクロコンピュータを有している。室内ユニット制御部７ｂは、室外ユニット制御部７ａと通信線を介して接続されており、制御信号等の送受信を行う。

【0044】

室内ユニット３には、室内熱交温度センサ３５、室内温度センサ３６、室内湿度センサ３７等が設けられている。これらの各センサは、室内ユニット制御部７ｂと電気的に接続されており、室内ユニット制御部７ｂに対して検出信号を送信する。室内熱交温度センサ３５は、第２室内熱交換器３２を流れる冷媒の温度を検出する。室内温度センサ３６は、室内の空気温度を検出する。室内湿度センサ３７は、室内の空気の湿度を検出する。

【0045】

（１－３）コントローラ７
空気調和装置１では、室外ユニット制御部７ａと室内ユニット制御部７ｂが通信線を介して接続されることで、空気調和装置１の動作を制御するコントローラ７が構成されている。

【0046】

コントローラ７は、主として、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリを有している。なお、コントローラ７による各種処理や制御は、室外ユニット制御部７ａおよび室内ユニット制御部７ｂに含まれる各部が一体的に機能することで実現される。

【0047】

（１－４）リモコン７ｃ
リモコン７ｃは、空調対象空間である室内または空調対象空間を含む建物の特定の空間に配置されており、空気調和装置１の運転制御指令や運転状態の監視を行うためにユーザ等により使用される。

【0048】

リモコン７ｃは、ユーザ等により操作されることで情報の入力を受け付けるための操作ボタンやタッチパネル等の受付部７０ａと、各種情報を表示可能なディスプレイ７０ｂを備えている。リモコン７ｃは、室外ユニット制御部７ａおよび室内ユニット制御部７ｂに対して通信線を介して接続されており、ユーザから受付部７０ａにおいて受け付けた情報をコントローラ７に供給することが可能となっている。また、コントローラ７から受信した情報を、ディスプレイ７０ｂにおいて出力することが可能になっている。

【0049】

ユーザ等から受付部７０ａが受け付ける情報としては、特に限定されないが、冷房運転を実行させる指令、暖房運転を実行させる指令、再熱除湿運転を実行させる指令、運転を停止させる指令、設定温度の指定、設定湿度の指定等の各種情報が挙げられる。ディスプレイ７０ｂに表示される情報としては、特に限定されないが、現在の運転状態（冷房または暖房）、設定温度、設定湿度、各種の異常が生じていることを示す情報等が挙げられる。

【0050】

（２）室内膨張弁３３の構造
室内膨張弁３３としては、特に限定されないが、例えば、図３に示すような、ニードル９３ｂを有する弁体９３を用いた電子膨張弁を用いることができる。

【0051】

この室内膨張弁３３は、コイル９１、ロータ９２、弁体９３、ケーシング９４、弁座部材９５等を主として有している。

【0052】

コイル９１は、弁体９３の長手方向を軸方向とした場合の周方向に設けられている。

【0053】

ロータ９２は、コイル９１によって回転駆動される。ロータ９２は、回転することで、ねじ軸方向に移動する。

【0054】

弁体９３は、シャフト９３ａとニードル９３ｂにより構成されている。シャフト９３ａは円筒形状で上下に延びており、一端がロータ９２に対して同軸状となるように取り付けられており、ロータ９２と共に軸方向に移動する。ニードル９３ｂは、シャフト９３ａの下端において下方を向いた円錐状に設けられている。ニードル９３ｂは、弁体側空間９６内に突出している。

【0055】

ケーシング９４は、コイル９１、ロータ９２、弁体９３のうちのシャフト９３ａ等を内部に収容している。

【0056】

弁座部材９５は、ケーシング９４の下方に設けられている。弁座部材９５は、第１連結部９７、第２連結部９８と、第１連結部９７と第２連結部９８とを連通させるための弁体側空間９６と、弁体側空間９６と第１連結部９７との間に設けられた弁座９９と、を有している。弁座９９は、弁体９３のニードル９３ｂを径方向外側の下方から対向するように、漏斗状に形成されている。

【0057】

このようにして、第１連結部９７または第２連結部９８から流入した高圧冷媒は、ニードル９３ｂと弁座９９との隙間を通過することによって減圧される。なお、その際における減圧の度合いは、ロータ９２の回転によって弁体９３を進退させて、ニードル９３ｂと弁座９９との隙間の大きさを変更することによって調整される。ロータ９２の回転量は、利用膨張弁３３に印加される駆動パルスによって制御される。これにより、駆動パルスが大きいほどニードル９３ｂと弁座９９との隙間が増大する。

【0058】

本実施形態の室内膨張弁３３の最大流量は、４８９Ｌ／ｍｉｎより大きい。この最大流量は、全開状態の室内膨張弁３３について入口側と出口側の空気の圧力差を１ＭＰａとした場合に、室内膨張弁３３を通過する空気の流量を意味する。室内膨張弁３３の最大流量は、５００Ｌ／ｍｉｎ以上であることが好ましく、５５１Ｌ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。室内膨張弁３３の最大流量は、例えば、８００Ｌ／ｍｉｎ以下である。

【0059】

本実施形態の室内膨張弁３３は、室内膨張弁３３の開度が最も絞られた状態での流量である最小流量は、最大流量の１．０％以下である。この最小流量は、室内膨張弁３３の開度が最も絞られた状態の室内膨張弁３３について入口側と出口側の空気の圧力差を１ＭＰａとした場合に、室内膨張弁３３を通過する空気の流量を意味する。なお、室内膨張弁３３の開度が最も絞られた状態での流量である最小流量は、最大流量の０．７％以下であることが好ましく、０．５２％以下であることがより好ましい。なお、冷媒回路１０中における冷媒の部分的な閉塞を抑制させる観点から、室内膨張弁３３は、流路が完全に閉じられるものではなく、最小流量が０より大きいものであることが好ましい。

【0060】

図４は、室内膨張弁３３の開度と室内膨張弁３３を流れる冷媒の流量との関係である流量特性を示したグラフである。図４では、室内膨張弁３３の開度を駆動パルスによって表している。図４では、室内膨張弁３３として、最大流量が５５１Ｌ／ｍｉｎであり、最小流量が２．８６Ｌ／ｍｉｎのものを例示している。ここで、室内膨張弁３３が最大流量の場合の駆動パルスは５００パルスであり、最小流量の場合の駆動パルスは０パルスである。図４に示されるように、室内膨張弁３３は、流量特性の中に、小流量制御域と大流量制御域の２つの流量制御域を有している。小流量制御域は、単位駆動パルスに対する流量の変化が小さい領域である。大流量制御域は、小流量制御域よりも流量の大きな領域であって、単位駆動パルスに対する流量の変化が小流量制御域よりも大きい領域である。小流量制御域は、例えば、室内膨張弁３３の最大流量の３０％以下の領域であることが好ましく、最大流量の２０％以下であることがより好ましい。
い。室内張弁３３は、後述の再熱除湿運転では、この流量特性のうち小流量制御域の範囲内で開度制御される。なお、単位駆動パルスに対する流量の変化の違いを生じさせる室内膨張弁３３の構造は、特に限定されず、例えば、ニードル９３ｂの先端形状、弁座９９の形状等の形状を変化させることにより適宜調節することができる。

【0061】

（３）冷房運転
冷房運転では、四路切換弁１２を第１接続状態に切り換えることで、室外熱交換器１３を冷媒の凝縮器として機能させ、第１室内熱交換器３１と第２室内熱交換器３２を冷媒の蒸発器として機能させる。冷房運転は、例えば、ユーザによってリモコン操作された場合等に開始される。

【0062】

冷房運転では、室内膨張弁３３は全開状態に制御される。また、圧縮機１１は、室内の冷房負荷が処理されるように回転数が制御され、例えば、第１室内熱交換器３１と第２室内熱交換器３２における冷媒の蒸発温度が所定の目標蒸発温度となるように回転数が制御される。室外膨張弁１８は、圧縮機１１に吸入される冷媒の過熱度が所定の値となるように開度が制御される。室外ファン１５および室内ファン３４は、所定の駆動状態となるように制御される。

【0063】

以上の制御状態において、圧縮機１１から吐出された冷媒は、四路切換弁１２を通過して室外熱交換器１３に流入し、室外ファン１５により供給される屋外空気と熱交換を行うことで凝縮する。室外熱交換器１３を通過した冷媒は、室外膨張弁１８において減圧され、液冷媒連絡配管６を流れて室内ユニット３に送られる。室内ユニット３に送られた冷媒は、第１室内熱交換器３１を流れる際に、室内ファン３４により供給される室内空気と熱交換を行うことで蒸発する。第１室内熱交換器３１を通過した冷媒は、全開状態に制御された室内膨張弁３３を通過して、第２室内熱交換器３２に流入する。第２室内熱交換器３２に流入した冷媒は、室内ファン３４により供給される室内空気と熱交換を行うことでさらに蒸発する。第２室内熱交換器３２を通過した冷媒は、ガス冷媒連絡配管５を介して、室外ユニット２に送られる。室外ユニット２に送られた冷媒は、四路切換弁１２とアキュムレータ１４を介して、圧縮機１１に吸入される。

【0064】

（４）暖房運転
暖房運転では、四路切換弁１２を第２接続状態に切り換えることで、第１室内熱交換器３１と第２室内熱交換器３２を冷媒の凝縮器として機能させ、室外熱交換器１３を冷媒の蒸発器として機能させる。暖房運転は、例えば、ユーザによってリモコン操作された場合等に開始される。

【0065】

暖房運転では、室内膨張弁３３は全開状態に制御される。また、圧縮機１１は、室内の暖房負荷が処理されるように回転数が制御され、例えば、第２室内熱交換器および第１室内熱交換器３１における冷媒の凝縮温度が所定の目標凝縮温度となるように回転数が制御される。室外膨張弁１８は、圧縮機１１に吸入される冷媒の過熱度が所定の値となるように開度が制御される。室外ファン１５および室内ファン３４は、所定の駆動状態となるように制御される。

【0066】

以上の制御状態において、圧縮機１１から吐出された冷媒は、四路切換弁１２を通過した後、ガス冷媒連絡配管５を介して、室内ユニット３に送られる。室内ユニット３に送られた冷媒は、第２室内熱交換器３２を流れる際に、室内ファン３４により供給される室内空気と熱交換を行うことで凝縮する。第２室内熱交換器３２を通過した冷媒は、全開状態に制御された室内膨張弁３３を通過して、第１室内熱交換器３１に流入する。第１室内熱交換器３１に流入した冷媒は、室内ファン３４により供給される室内空気と熱交換を行うことでさらに凝縮する。第１室内熱交換器３１を通過した冷媒は、液冷媒連絡配管６を流れた後、室外ユニット２に送られる。室外ユニット２に送られた冷媒は、室外膨張弁１８において減圧され、室外熱交換器１３に送られる。室外熱交換器１３に流入した冷媒は、室外ファン１５により供給される屋外空気と熱交換を行うことで蒸発する。室外熱交換器１３を通過した冷媒は、四路切換弁１２とアキュムレータ１４を介して、圧縮機１１に吸入される。

【0067】

（５）除霜運転
除霜運転では、四路切換弁１２を第１接続状態に切り換えることで、室外熱交換器１３を冷媒の凝縮器として機能させ、第１室内熱交換器３１と第２室内熱交換器３２を冷媒の蒸発器として機能させる。除霜運転は、暖房運転を行っている際に、例えば、室外熱交換器１３の温度または外気温等に応じた除霜開始条件を満たした場合に開始される。除霜運転は、室外熱交換器１３の温度または除霜時間等に応じた除霜終了条件を満たした場合に終了し、暖房運転が再開される。

【0068】

この除霜運転では、室内膨張弁３３は全開状態に制御される。なお、除霜運転時には、室外ファン１５および室内ファン３４は停止される。また、除霜運転時には、圧縮機１１は、例えば、最大回転数となるように運転制御される。

【0069】

なお、除霜運転での冷媒回路１０における冷媒の流れ方は、上記冷房運転時と同様である。

【0070】

（６）再熱除湿運転
再熱除湿運転では、四路切換弁１２を第１接続状態に切り換えることで、室外熱交換器１３および第１室内熱交換器３１を冷媒の凝縮器として機能させ、第２室内熱交換器３２を冷媒の蒸発器として機能させる。再熱除湿運転は、例えば、ユーザによってリモコン操作された場合等に開始される。

【0071】

再熱除湿運転では、例えば、室内膨張弁３３は最大流量の３０％以下である小流量制御域の範囲内で弁開度が制御される。具体的には、再熱除湿運転時の室内膨張弁３３について、入口側と出口側の空気の圧力差を１ＭＰａとした場合に室内膨張弁３３を通過する空気流量が、空気の最大流量の３０％以下となるように、室内膨張弁３３の弁開度が制御される。なお、最大流量は、上述の通り、全開状態に制御された室内膨張弁３３について入口側と出口側の空気の圧力差を１ＭＰａとした場合に室内膨張弁３３を通過することができる空気の流量である。なお、室内膨張弁３３は、例えば、小流量制御域の範囲内の弁開度である、最大流量の６％の弁開度に制御された状態で、再熱除湿運転が開始される。

【0072】

このように小流量制御域で室内膨張弁３３の弁開度が制御される再熱除湿運転は、除湿負荷が所定除湿負荷よりも小さい場合に行われる第１運転と、除湿負荷が所定除湿負荷以上である場合に行われる第２運転と、を含む。

【0073】

第１運転では、第２室内熱交換器３２の全体の５０％未満、より好ましくは３０％未満が蒸発領域となるように、室内膨張弁３３の弁開度と圧縮機１１の回転数が制御される。ここで、第１運転では、第２室内熱交換器３２の比較的小さな領域を蒸発領域として用いて比較的小さな除湿負荷を処理するために予め定めた条件に基づいて圧縮機１１の回転数が制御される。なお、第１運転では、圧縮機１１は、第２室内熱交換器３２の比較的小さな領域を蒸発領域としつつも、室内の湿度と設定湿度との差が大きいほど回転数が高くなるように、室内の湿度と設定湿度との差が小さいほど回転数が低くなるように制御される。室内膨張弁３３は、第１運転において、吐出配管１９ｂを流れる冷媒の温度が所定の目標吐出配管温度を超えると開度を増大させ、室内の湿度と設定湿度との差が所定値よりも小さくなった場合に開度を減少させるように開度制御される。なお、吐出配管１９ｂを流れる冷媒の温度は、吐出温度センサ７４による検出値として把握される。室内の湿度は、室内湿度センサ３７の検出値として把握される。設定湿度は、リモコン７ｃにおいてユーザから受け付けた情報に基づいて把握される。

【0074】

第２運転では、第２室内熱交換器３２の全体の５０％以上、より好ましくは７０％以上が蒸発領域となるように、室内膨張弁３３の弁開度と圧縮機１１の回転数が制御される。ここで、第２運転では、第２室内熱交換器３２の比較的大きな領域を蒸発領域として用いて第１運転の場合よりも大きな除湿負荷を処理するために予め定めた条件に基づいて、圧縮機１１の回転数が第１運転時よりも大きい値に制御される。なお、第２運転では、圧縮機１１は、第２室内熱交換器３２の比較的大きな領域を蒸発領域としつつも、室内の湿度と設定湿度との差が大きいほど回転数が高くなるように、室内の湿度と設定湿度との差が小さいほど回転数が低くなるように制御される。室内膨張弁３３は、第２運転において、吐出配管１９ｂを流れる冷媒の温度が所定の目標吐出配管温度を超えると開度を増大させ、室内の湿度と設定湿度との差が所定値よりも小さくなった場合に開度を減少させるように開度制御される。

【0075】

なお、第１運転と第２運転のいずれにおいても、室外膨張弁１８は、全開状態に制御される。室外ファン１５は、所定の駆動状態となるように制御される。室内ファン３４は、所定の低風量となるように、または、間欠的に所定の低風量となるように制御される。

【0076】

以上の制御状態において、圧縮機１１から吐出された冷媒は、四路切換弁１２を通過して室外熱交換器１３に流入し、室外ファン１５により供給される屋外空気と熱交換を行うことで凝縮する。室外熱交換器１３を通過した冷媒は、全開状態に制御された室外膨張弁１８を通過し、液冷媒連絡配管６を流れて室内ユニット３に送られる。室内ユニット３に送られた冷媒は、第１室内熱交換器３１を流れる際に、室内ファン３４により供給される室内空気または第１室内熱交換器３１の周囲に滞留している空気と熱交換を行うことでさらに凝縮する。このとき、第１室内熱交換器３１を通過する空気または周囲に滞留していた空気は暖められる。第１室内熱交換器３１を通過した冷媒は、開度制御された室内膨張弁３３を通過する際に減圧され、第２室内熱交換器３２に流入する。第２室内熱交換器３２に流入した冷媒は、室内ファン３４により供給される室内空気または第２室内熱交換器３２の周囲に滞留している空気と熱交換を行うことで蒸発する。このとき、第２室内熱交換器３２を通過する空気または第２室内熱交換器３２の周囲に滞留している空気に含まれていた水分が第２室内熱交換器３２の外表面において凝縮することで、除湿される。ここで、第２室内熱交換器３２において空気温度の低下が生じたとしても、上記第１室内熱交換器３１において空気が加温されているため、温度低下を小さく抑えることが可能になる。第２室内熱交換器３２を通過した冷媒は、ガス冷媒連絡配管５を介して、室外ユニット２に送られる。室外ユニット２に送られた冷媒は、四路切換弁１２とアキュムレータ１４を介して、圧縮機１１に吸入される。

【0077】

（７）実施形態の特徴
本実施形態の空気調和装置１は、室内膨張弁３３として、弁開度を調節可能な電子膨張弁を用いている。このため、室内膨張弁３３を通過させる冷媒量の調節が容易になっている。

【0078】

空気調和装置において、このような弁開度を調節可能な室内膨張弁を採用する場合には、通常、空気調和装置の冷房定格能力に対応する冷媒循環量を確保することが可能な最大開度を有する膨張弁を採用することが考えられる。例えば、冷房定格能力が８．０ｋＷの空気調和装置の場合であれば、全開状態の室内膨張弁について入口側と出口側の空気の圧力差を１ＭＰａとした場合の室内膨張弁を通過する空気の流量が５５１Ｌ／ｍｉｎとなる膨張弁を採用することになる。また、例えば、冷房定格能力が２．２ｋＷの空気調和装置の場合であれば、全開状態の室内膨張弁について入口側と出口側の空気の圧力差を１ＭＰａとした場合の室内膨張弁を通過する空気の流量が１５２Ｌ／ｍｉｎとなる膨張弁を採用することになる。

【0079】

しかし、このように、空気調和装置の冷房定格能力に対応する冷媒循環量が確保される膨張弁を選定した場合には、冷房運転時の立ち上がり時において、室内膨張弁を全開状態に制御したとしても、室内膨張弁を通過する際の冷媒の圧力損失に起因して冷媒循環量が不足しがちになるおそれがある。特に、設定温度と室内温度との乖離度合いが大きい高負荷時において、室内温度を迅速に下げたい場合には、冷房運転時の立ち上がり時の性能が不十分になってしまうおそれがある。

【0080】

また、冷房運転時には、室内膨張弁３３には、第１室内熱交換器３１で一部が蒸発した気液二相状態の冷媒が送られるため、室内膨張弁３３を通過する流体に気相成分が含まれ、圧力損失が生じがちである。

【0081】

これに対して、本実施形態の空気調和装置１では、冷房定格能力が８．０ｋＷ未満であり、室内膨張弁３３の最大流量は４８９Ｌ／ｍｉｎより大きいものを採用している。このため、本実施形態の空気調和装置１では、冷房定格能力に対応させるようにして選定される膨張弁よりも口径が大きいものが採用されているため、冷房運転時の立ち上がり時においても、室内膨張弁３３を通過する際の冷媒の圧力損失を小さく抑えることができる。したがって、冷房運転時の立ち上がり性能を良好にすることが可能になっている。特に、本実施形態の空気調和装置１では、冷房最大能力が８．２ｋＷ未満であるが、室内膨張弁３３の最大流量は４８９Ｌ／ｍｉｎより大きいものを採用している。このため、冷房運転時の立ち上がり時の性能を十分に確保しやすい。

【0082】

特に、本実施形態の空気調和装置１では、室内膨張弁３３の入口側と出口側とをバイパス接続させるような迂回流路は設けられておらず、冷房運転の立ち上げ時において全ての冷媒が室内膨張弁３３を通過することになるが、上述の通り、室内膨張弁３３の最大流量が十分に確保されているため、冷房運転時の立ち上がり時の性能を十分に確保しやすい。

【0083】

また、暖房運転時においても同様に、全開状態に制御された室内膨張弁３３に多くの冷媒を通過させることができるため、暖房負荷が高い場合の立ち上がり時についても性能を良好にすることができる。

【0084】

また、除霜運転時においても、全開状態に制御された室内膨張弁３３を通過する際の冷媒の圧力損失が低く抑えられる。このため、冷媒回路１０における冷媒の循環量を確保しやすく、除霜運転時における室外熱交換器１３への入熱量が多くなり、除霜効率を高めることが可能になる。

【0085】

また、この空気調和装置１は、冷房運転時に流量を十分に確保できるような室内膨張弁３３を用いているが、再熱除湿運転時には、室内膨張弁３３の開度が最大流量の３０％以下の範囲内で制御される。これにより、室内膨張弁３３を通過する際に冷媒を十分に減圧させることができ、再熱除湿運転時において第２室内熱交換器３２を流れる冷媒の温度を十分に下げることができるため、除湿能力を高めることができる。

【0086】

さらに、この空気調和装置１は、冷房運転時に流量を十分に確保できるような室内膨張弁３３を用いているが、この室内膨張弁３３は、開度が最も絞られた状態での室内膨張弁３３の流量が最大流量の１．０％以下である。このため、室内膨張弁３３の弁開度を非常に小さい状態に制御することが可能になる。したがって、再熱除湿運転時に第２室内熱交換器３２を流れる冷媒の低圧圧力を維持するために必要な圧縮機１１の回転数を少なく抑えることができるため、消費電力を小さく抑えることが可能になる。

【0087】

（８）他の実施形態
（８－１）他の実施形態Ａ
上記実施形態では、冷房定格能力が８．０ｋＷ未満である空気調和装置１において、４８９Ｌ／ｍｉｎより大きい最大流量の室内膨張弁３３を採用する場合を例として挙げて説明した。

【0088】

これに対して、例えば、冷房定格能力が８．０ｋＷ未満であって互いに冷房定格能力の異なる複数種類の空気調和装置１を、４８９Ｌ／ｍｉｎより大きい最大流量の室内膨張弁３３を用いて製造してもよい。具体的には、２．２ｋＷ、２．５ｋＷ、２．８ｋＷ、３．６ｋＷ、４．０ｋＷ、５．６ｋＷ、６．３ｋＷ、７．１ｋＷの各冷房定格能力を有する複数の空気調和装置１を、４８９Ｌ／ｍｉｎより大きい最大流量の室内膨張弁３３を共通に用いて製造してもよい。この製造方法によれば、各能力の空気調和装置１において冷房運転時の立ち上がり性能を良好にしつつ、製造コストを低く抑えることができる。

【0089】

（８－２）他の実施形態Ｂ
上記実施形態では、冷房定格能力が８．０ｋＷ未満である空気調和装置１において、最大流量が４８９Ｌ／ｍｉｎより大きい室内膨張弁３３を採用する場合を例として挙げて説明した。

【0090】

これに対して、例えば、冷房定格能力が７．１ｋＷ未満の空気調和装置１において、最大流量が４３４Ｌ／ｍｉｎより大きい室内膨張弁３３を採用してもよい。

【0091】

さらに、例えば、冷房定格能力が６．３ｋＷ未満の空気調和装置１において、最大流量が３８６Ｌ／ｍｉｎより大きい室内膨張弁３３を採用してもよい。

【0092】

（付記）
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

【符号の説明】

【0093】

１ 空気調和装置
７ 制御部
９ 室外膨張弁
１０ 冷媒回路
１１ 圧縮機
１２ 四路切換弁（切換機構）
１３ 室外熱交換器（熱源熱交換器）
３１ 第１室内熱交換器（第１利用熱交換器）
３２ 第２室内熱交換器（第２利用熱交換器）
３３ 室内膨張弁（膨張弁）
９３ 弁体
９３ｂ ニードル

【先行技術文献】

【特許文献】

【0094】

【文献】特開２００１－２０１１４３号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】