JP2003214723A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】空気調和機において、外気温度が低くても室内
温度を上昇させると共に均一な温度の空気流を吹出して
快適性を向上しつつ圧縮機の過負荷運転を防止して消費
電力の少ない信頼性の高い暖房モード除湿運転を可能と
する。 【解決手段】室内熱交換器３を前面熱交換器１３と背面
熱交換器１８とに二分割して除湿弁２５を介して接続
し、背面熱交換器１４の後側を背面ケーシング８に近接
し前側を前方上方に傾斜させて配置し、圧縮機から出た
冷媒を前面熱交換器１３に導いてこの前面熱交換器１３
を凝縮器とし、凝縮器風上に配置した補助熱交換器及び
背面熱交換器１４を蒸発器とする暖房モード除湿運転を
行ない、凝縮器として機能する熱交換器の冷媒出口２３
ａを補助熱交換器に隣接するように配置して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機に係
り、特に冷暖房運転および除湿運転が可能な空気調和機
に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気調和機としては、特開平７−
１５８８８８号公報（従来技術１）に示されているよう
に、圧縮機出口側に設けた四方弁を介して冷媒流れ方向
を逆転して冷暖房運転を切り換える空気調和器におい
て、再熱しながら除湿運転を行なうように、除湿弁を介
して二分割された室内熱交換器のうち再熱用凝縮器とな
るべき除湿弁の上流側熱交換器を室外熱交換器と接続す
ると共に、除湿弁の下流側熱交換器を蒸発器として用い
て冷却・除湿運転を行ない、空気の温度低下を抑えるよ
うにした再熱方式のものがある。そして、従来技術１の
図３（Ｂ）に示すように、その室内熱交換器は、室内熱
交換器の背面熱交換器の後側が空気通路を形成する背面
壁に近接しその前側が前方上方に傾斜するようにして配
置されると共に、除湿運転時に前面側直立部が凝縮器と
し後方傾斜部が蒸発器として作用するように構成するこ
とが記載されている。

【０００３】また、従来の空気調和機としては、特開昭
５４−４７３５３号公報（従来技術２）に示されている
ように、圧縮機、室外熱交換器、熱的に二分割された室
内熱交換器、室外熱交換器と室内熱交換器の間に配置さ
れて冷房運転時および暖房運転時に絞り作用を行なう冷
暖房用絞り装置、二分割された室内熱交換器の間に配置
されて除湿運転時に絞り作用を行なう除湿用絞り装置、
および圧縮機の出口側に設けて前記室外熱交換器と記室
内熱交換器への冷媒の流れ方向を切り換える切換弁とを
冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成し、さらには圧
縮機から出た冷媒を室外熱交換器に導いてこの室外熱交
換器を凝縮器とし室内熱交換器を蒸発器とした冷房運転
と、圧縮機から出た冷媒を室内熱交換器に導いて室内熱
交換器を凝縮器とし室外熱交換器を蒸発器とした暖房運
転と、圧縮機から出た冷媒を前記室内熱交換器に導いて
室内熱交換器一方を凝縮器とし室内熱交換器の他方を蒸
発器とする暖房気味除湿運転とに切り換え可能に構成し
たものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術１で
は、除湿運転時に圧縮機から吐出された高温の冷媒が室
外熱交換器を経て室内熱交換器へ到達するまでに室外熱
交換器を介して外気によって冷却されるので、特に冬季
や梅雨時期など外気温度が低い時には再加熱能力が大幅
に低下し除湿運転時に室温が低下するという課題があっ
た。また、従来技術１には、除湿運転時における背面熱
交換器の最も低い温度になる冷媒出口の位置については
開示されておらず、背面熱交換器の冷媒出口を背面ケー
シングに近接して位置させた場合には背面ケーシングへ
の露付が生じて信頼性が低下することについては配慮さ
れていない。

【０００５】また、従来技術２では、暖房気味除湿運転
により室内の温度上昇を図りながら除湿することが示さ
れているが、暖房気味除湿運転の際に除湿能力を大きく
すると凝縮圧力が上がり過負荷状態となって消費電力量
が増大するという問題については配慮されていない。

【０００６】分割された室内熱交換器と補助熱交換器の
配置構成として、除湿運転時に蒸発器となる補助熱交換
器を凝縮器の風上側に配置する構成については開示され
ておらず、凝縮圧力が上昇して過負荷となり信頼性が低
下することについては配慮されていない。

【０００７】本発明の第一の目的は、外気温度が低くて
も室内温度を上昇させるとともに均一な温度の空気流を
吹き出して快適性を向上しつつ圧縮機の過負荷運転を防
止し、消費電力量を抑えるとともに信頼性の高い暖房モ
ード除湿運転が可能な空気調和機を得ることにある。

【０００８】本発明の第２の目的は、外気温度が低くて
も室内空気温度を上昇させるとともに背面からの乾燥し
た温風と前面からの乾燥した冷風を混合して、均一な温
度の空気流を吹き出すことによって快適性を向上しつつ
しかも暖房モード除湿運転時の除湿性能および暖房性能
の向上を図ることができる空気調和機を得ることにあ
る。

【０００９】本発明の第３の目的は、外気温度が低くて
も室内温度上昇させるとともに均一な温度の空気流を吹
き出す快適性に優れた暖房除湿運転により暖房能力を維
持しつつ除湿能力を大幅に改善できる空気調和機を得る
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るための本発明の第１の特徴は、圧縮機、室外熱交換
器、補助熱交換器と熱的に二分割された主熱交換器とを
有する室内熱交換器、前記室外熱交換器と前記室内熱交
換器との間に配置されて冷房運転時および暖房運転時に
絞り作用を行なう冷暖房用絞り装置、前記二分割された
主熱交換器の前面熱交換器と背面熱交換器との間に配置
されて除湿運転時に絞り作用を行なう除湿用絞り装置、
前記圧縮機の出口側に設けて前記室外熱交換器と記室内
熱交換器への冷媒の流れ方向を切り換える切換弁、を冷
媒配管で接続して冷凍サイクルを形成し、前記冷凍サイ
クルは、前記圧縮機から出た冷媒を前記室外熱交換器に
導いてこの室外熱交換器を凝縮器とし前記室内熱交換器
を蒸発器とした冷房運転と、前記圧縮機から出た冷媒を
前記前面熱交換器に導いて前記室内熱交換器を凝縮器と
し前記室外熱交換器を蒸発器とした暖房運転と、前記圧
縮機から出た冷媒を前記前面熱交換器に導いてこの前面
熱交換器を凝縮器とし前記背面熱交換器および前記補助
熱交換器を蒸発器とする暖房モード除湿運転とに切り換
え可能に構成し、前記室内熱交換器に室内空気を通風す
る貫流ファンを備え、前記補助熱交換器は、前記主熱交
換器の風上側に配置すると共に、暖房運転時および暖房
モード除湿運転時に前記背面熱交換器の出口側に接続し
たことにある。

【００１１】上記第２の目的を達成するための本発明の
第２の特徴は、前記圧縮機から出た冷媒を前記背面熱交
換器に導いてこの背面熱交換器を凝縮器とし前記前面熱
交換器および前記補助熱交換器を蒸発器とする暖房モー
ド除湿運転とに切り換え可能に構成し、前記室内熱交換
器に室内空気を通風する貫流ファンを備え、前記補助熱
交換器は、前記主熱交換器の風上側に配置すると共に、
暖房運転時および暖房モード除湿運転時に前記前面熱交
換器の出口側に接続したことにある。

【００１２】上記第３の目的を達成するための本発明の
第３の特徴は、圧縮機、室外熱交換器、補助熱交換器と
熱的に二分割された主熱交換器とを有する室内熱交換
器、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に配置
されて冷房運転時および暖房運転時に絞り作用を行なう
冷暖房用絞り装置、前記二分割された主熱交換器の前面
熱交換器と背面熱交換器との間に配置されて除湿運転時
に絞り作用を行なう除湿用絞り装置、前記圧縮機の出口
側に設けて前記室外熱交換器と記室内熱交換器への冷媒
の流れ方向を切り換える切換弁、を冷媒配管で接続して
冷凍サイクルを形成し、前記冷凍サイクルは、前記圧縮
機から出た冷媒を前記室外熱交換器に導いてこの室外熱
交換器を凝縮器とし前記室内熱交換器を蒸発器とした冷
房運転と、前記圧縮機から出た冷媒を前記室内主熱交換
器の一方に導いて前記室内主熱交換器の一方を凝縮器と
し前記室外熱交換器を蒸発器とした暖房運転と、前記圧
縮機から出た冷媒を前記主熱交換器の一方に導いてこの
主熱交換器の一方を凝縮器とし前記主熱交換器の残りお
よび前記補助熱交換器を蒸発器とする暖房モード除湿運
転とに切り換え可能に構成し、前記室内熱交換器に室内
空気を通風する貫流ファンを備え、前記補助熱交換器
は、前記主熱交換器の風上側に配置すると共に、隣接配
置される主熱交換器の一方の間口高さに比べて小さく設
定したことにある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施例を図を用
いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物
または相当物を示す。

【００１４】まず、本発明の第１実施例の空気調和機を
図１から図３を参照しながら説明する。

【００１５】図１を参照しながら本実施例の空気調和機
の室内ユニットの全体構成を説明する。図１は本発明の
第１実施例に係る空気調和機用室内ユニットの内部構成
を示す縦断面図である。

【００１６】室内ユニット１は、箱体２内に配置され主
熱交換器３Ａ、主熱交換器の風上側に配置された補助熱
交換器４２から構成された室内熱交換器３、貫流ファン
４、およびファンケーシング５を備え、室内熱交換器３
の前面部には吹出し口６と一体に形成された前面露受け
皿７を備え、室内熱交換器３の背面下部には背面ケーシ
ング８と一体に形成された背面露受け皿９を備えて構成
されている。箱体２の前面には前面吸込み口１０が設け
られ、その上部には上部吸込み口１１が設けられ、下部
には風向板１２を有する吹出し口６が設けられている。

【００１７】室内熱交換器３は側面視でハの字状をなす
ように配置された前面熱交換器１３と背面熱交換器１４
から構成されている。そして、前面熱交換器１３は、貫
流ファン４の前面に直立するように配置された直立部１
３ａと、上部に傾斜配置された傾斜部１３ｂとから構成
されている。直立部１３ａの風上には補助熱交換器４２
が配置されている。また、直立部１３ａの下部に前面露
受け皿７が配置され、背面熱交換器１４の下部には背面
露受け皿９が配置されている。

【００１８】また、室内熱交換器３は、それぞれ所定の
間隔を置いて並置された多数の伝熱フィン１７と、この
伝熱フィン１７に直角に挿入固着され内部を冷媒が流動
する多数のヘアピン曲げされた伝熱管１８とによって構
成されている。そして、前面熱交換器１３を構成するフ
ィン１７ａと背面熱交換器１４を構成するフィン１７ｂ
は互いに別体をなして形成され、前面熱交換器１３と背
面熱交換器１４は熱的に分離した別体の熱交換器を構成
している。また、前面熱交換器１３および背面熱交換器
は、通風方向に対して複数列（本実施例では２列）に形
成されている。補助熱交換器４２は通風方向に対して１
列に構成されている。

【００１９】そして、前面熱交換器１３は背面熱交換器
１４より伝熱面積が大きく形成されている。これによ
り、後述する暖房モード除湿運転に前面熱交換器１３の
凝縮能力を十分に発揮することができると共に、従来か
ら広く採用されている前面熱交換器１３が背面熱交換器
１４より大きなハの字状の室内熱交換器１３の構成を基
本的に利用でき、従来の生産設備を利用して容易に製作
することができる。

【００２０】伝熱管１８はベンドパイプや冷媒分岐管２
０を介して直並列に配管接続された冷媒パス２２を構成
している。冷媒パス２２の暖房運転時の冷媒入り口２３
は前面傾斜部１３ｂの風下側に設けられ、背面熱交換器
の下流に接続された補助熱交換器４２に冷媒出口２４設
けられている。

【００２１】冷媒パス２２は、除湿弁２５を挟んで前面
熱交換器１３に含まれる第一パス２２ａと、背面熱交換
器１４に含まれる第二パス２２ｂとに別れている。第一
パス２２ａは暖房運転時の冷媒入り口２３が風下側に位
置し全体として２パス（並列２通路）に構成されてお
り、前面直立部１３ａの風上側２３ｂを経て除湿弁２５
へ接続されている。そして、第二パス２２ｂは、風上側
列の複数段（本実施例では風上側列の大部分となる４
段）が、下流に接続された補助熱交換器も含めて１パス
に構成され、残りが並列２パス（並列２通路）に構成さ
れている。この並列２パスは風上側列における背面ケー
シング側に複数段（本実施例では２段）有している。換
言すれば、１パスはこの並列パスの複数段より前方に背
面ケーシング８から離れて位置して複数段に形成されて
いる。

【００２２】室内空気は貫流ファン４により矢印２７、
２８、２９のように前面吸込み口１０、上部吸込み口１
１から吸い込まれ、室内熱交換器３で冷媒と熱交換した
後、貫流ファン４を経て吹出し口６から室内に吹出され
る。

【００２３】次に、図２を参照しながら本実施例の空気
調和機の冷凍サイクルを説明する。図２は同空気調和機
の冷凍サイクル構成図である。

【００２４】冷凍サイクルは、室内熱交換器３、除湿運
転時に減圧絞りとして作用する除湿弁２５、室外熱交換
器３０、圧縮機３１、切換弁を構成する四方弁３２、減
圧器３３を有し、これらが冷媒配管３４によって接続さ
れて冷媒が循環するように構成されている。除湿弁２５
は除湿用絞り装置を構成し、減圧器３３は冷暖房用絞り
装置を構成するものである。この冷凍サイクルにおい
て、実線で示す矢印４０は暖房運転時および暖房モード
除湿運転時の冷媒流れ方向を示し、破線で示す矢印４１
は冷房運転時および冷房モード除湿運転時の冷媒の流れ
方向を示している。これらの冷媒流れ方向の切り換えは
四方弁３２を切り換えることによって行なわれる。

【００２５】除湿運転時には減圧器３３を全開にすると
ともに除湿弁２５を絞ることによって、除湿弁２５を介
して二つに分割された室内熱交換器３の一方が凝縮器
（加熱器）および他方が蒸発器として作用するように冷
凍サイクルが形成される。

【００２６】この除湿運転において、冷媒流れ方向が冷
房運転と同じ状態（矢印４１）で、除湿弁２５を絞る
と、背面熱交換器１４及び補助熱交換器４２が凝縮器
（加熱器）として、前面熱交換器１３が蒸発器として作
用し、冷房モード除湿運転が行なわれる。すなわち、冷
房モード除湿運転時の冷媒は、圧縮機３１、四方弁３
２、室外熱交換器３０、減圧器３３（全開状態）、背面
熱交換器１４（凝縮器として作用）、前面補助熱交換器
４２（凝縮器として作用）、除湿弁２５（絞り状態）、
前面熱交換器１３（蒸発器として作用）、四方弁３２、
圧縮機３１の順に循環する。

【００２７】また、冷媒流れ方向が暖房運転と同じ状態
（矢印４０）で除湿弁２５を絞ると、前面熱交換器１３
が凝縮器（加熱器）として、背面熱交換器１４が蒸発器
として作用し、暖房モード除湿運転が行なわれる。すな
わち、暖房モード除湿運転時の冷媒は、圧縮機３１、四
方弁３２、前面熱交換器１３（凝縮器として作用）、除
湿弁２５（絞り状態）、背面熱交換器１４（蒸発器とし
て作用）、前面補助熱交換器４２（蒸発器として作
用）、減圧器３３（全開状態）、室外熱交換器３０、四
方弁３２、圧縮機３１の順に循環する。この暖房モード
除湿運転では、冷房モード除湿運転とは違って圧縮機３
１から吐出された高温冷媒が直接前面熱交換器１３へ流
入し室内空気を加熱できるので、室内を暖房しながら除
湿運転を行なうことが可能となる。

【００２８】そして、除湿弁２５は、暖房運転時および
冷房運転時には通路が全開となり冷媒の流動抵抗となら
ない構造となっている。減圧器３３は除湿運転時には流
動抵抗とならないように通路を全開にできる機構が備え
られている。

【００２９】次に、暖房モード除湿運転時における動作
を具体的に説明する。暖房モード除湿運転時には、上述
したように、四方弁３２を暖房運転時と同様に切り換
え、減圧器３３を全開にすると共に、除湿弁２５を適当
に絞る。これにより、圧縮機３１から吐出される高温・
高圧の冷媒ガスは、実線の矢印４０で示すように、四方
弁３２および冷媒配管３４を通って、凝縮器として作用
する前面室内熱交換器１３の前面傾斜部１３ｂに設けら
れた冷媒入り口２３に流れ、分岐合流管２０を介して２
系統（パス２２ａ）に分流し、補助熱交換器４２で冷却
された空気と熱交換して高圧・低温の液冷媒となって、
前面直立部１３ａの風上に設けられた冷媒出口２３ｂ
（暖房除湿時凝縮器出口）を経て除湿弁２５に至る。こ
こで、冷媒出口２３ｂを通る冷媒は、補助熱交換器４２
が隣接配置されているので、補助熱交換器により冷却さ
れた気流によりより一層低い温度に冷却される。

【００３０】この除湿弁２５で減圧されて低圧・低温と
なった冷媒は、蒸発器として作用する背面熱交換器１４
へ流入してパス２２ｂを流れ、分岐合流管２０を介して
再び１系統の冷媒流路に合流して前面補助熱交換器４２
に至り、室内空気と熱交換して冷媒出口２４から減圧器
３３を介して室外側熱交換器３０へ至る。この室外熱交
換器３０を通った冷媒は、四方弁３２を通って圧縮機３
１に戻り、ここで再び圧縮される。このようにして、冷
凍サイクル内における循環サイクルを繰り返す。

【００３１】この暖房モード除湿運転において、室内空
気を貫流ファン４により矢印２７、２８、２９のように
流すものであり、室内空気は、凝縮器として作用する前
面熱交換器１３で加熱されると共に、蒸発器として作用
する背面熱交換器１４及び補助熱交換器４２で冷却・除
湿され、さらにこれらが混合されて室内に吹出される。
このとき前面熱交換器１３の直立部１３ａには、風上側
の補助熱交換器（蒸発器）によって冷却された空気が流
入するので、前面熱交換器１３の凝縮器としての熱交換
能力が大幅に増大する。このため凝縮温度・圧力が低下
して圧縮機の入力が大幅に低下するという効果を奏す
る。吹き出し空気温度や除湿量は凝縮圧力が過大となら
ない範囲で圧縮機回転数を制御して変えるが、本発明に
よる前記構成によれば、凝縮圧力が低下するので圧縮機
回転数の上限が大きくなり、除湿しながら高温風を発生
することができるので快適性が大幅に改善されるという
効果も奏する。

【００３２】さらに、暖房運転時の冷媒入り口部２３を
前面熱交換器の上部に配置した構成としているので、凝
縮が進行するに従って比重の大きい液冷媒が重力によっ
て下方へと流下するので凝縮が促進される。さらに除湿
弁と接続されている冷媒出口２３ｂを、補助熱交換器に
隣接して風上側に配置しているので熱交換器下部から膨
張弁へ流入する液冷媒が十分過冷却されるので、除湿弁
での不快な冷媒流動音の発生が抑えられて快適性が一層
向上する。

【００３３】さらに、冷凍サイクルの動作を図３を参照
しながら説明する。図３は本実施例の空気調和機の冷凍
サイクル内を循環している冷媒の状態変化を模式的に示
すＴ−Ｓ線図である。

【００３４】図３に於いて、横軸は冷媒のエントロピＳ
（ｋＪ／ｋｇＫ）、縦軸は冷媒の温度Ｔ（℃）である。
Ｔｃは、凝縮器内の圧力に対応した凝縮温度であり、Ｔ
ｅは、蒸発器内の圧力に対応した蒸発温度であり、圧力
が低下すると温度Ｔｅも低下する。また、記号ＡとＣ
は、各々、凝縮器として作用する熱交換器の冷媒入り口
と冷媒出口を示している。また、記号ＤとＥは、各々、
蒸発器として作用する熱交換器の冷媒入り口と冷媒出口
を示している。さらに、区間Ａ−Ｂ１は冷媒過熱領域を
示し、区間Ｂ１−Ｂ２は飽和領域を示し、そして、区間
Ｂ２−Ｃは過冷却領域を示している。Ｑｈは加熱能力を
示し、Ｑｅは冷却能力を示し、Ｗｃは圧縮機入力を示し
ている。

【００３５】暖房モード除湿運転において、圧縮機３１
から吐出された高温・高圧の過熱冷媒ガス（図３のＡ
点）は、四方弁３２を介して室内熱交換器３を構成する
前面熱交換器１３の空気側下流２列目の入り口２３から
２パスに分かれて流入し、室内空気と熱交換し、高圧・
低温の液冷媒となって除湿弁２５に至る（図３のＣ
点）。除湿弁２５を経て低圧・低温の気液二相冷媒とな
り（図３のＤ点）、背面熱交換器１４の途中に設けられ
た分岐合流管２０で再び１パスに合流（図３のＥ１点）
し、空気側最上流１列目の伝熱管列から補助熱交換器を
経て、冷媒出口２４（図３のＥ２点）から流出する。こ
の冷媒出口２４から流出された冷媒は、減圧器３３、室
外熱交換器３０、四方弁３２を経て圧縮機３１に戻る
（図３のＥ点）。なお、この暖房モード除湿運転は、一
般的に室外温度が低い時に利用されるものであるため、
室外熱交換器３０おける室外空気からの吸熱が大きくな
るに従って蒸発温度（Ｅ１、Ｅ２）が低下する。

【００３６】前記したように暖房モード除湿運転におけ
る暖房能力や除湿量を確保するために圧縮機３１の能力
をできるだけ増大（低速→中速）して運転することが行
われる。このように圧縮機３１の能力を増大すると、冷
媒循環量が増えることにより１パス部（図３Ｅ１−Ｅ２
間）での流通抵抗が増大し、管内の冷媒が低圧の気液二
相冷媒となっている背面熱交換器１４、補助熱交換器４
２内の冷媒温度はＥ１、Ｅ２点で示されるように低下す
る。このため、この部分と熱交換して前面熱交換器１３
に流入する室内空気は冷媒出口温度とほぼ同じ温度にな
るまで冷却されるので、図３に示す凝縮温度Ｔｃが低下
し凝縮圧力が下がって圧縮機の入力が大幅に低下する。
また、補助熱交換器で冷却・除湿された空気は下流側の
前面熱交換器１３ａによって加熱されるので除湿効果が
一層改善されるので室内の快適性が改善される。一方、
補助熱交換器の上流の背面ケーシング側（背面露受け皿
側）の伝熱管１８の蒸発温度が高く保たれているので、
背面熱交換器１４の背面ケーシング側を通過し背面ケー
シング８に沿って層状に流れる気流温度もあまり低下す
ることがなく、背面ケーシング８への露付きが抑えられ
て信頼性が向上する。

【００３７】また、暖房運転時の冷媒入り口部２３を前
面熱交換器の上部に配置した構成としているので、凝縮
が進行するに従って比重の大きい液冷媒が重力によって
下方へと流下するので凝縮が促進される。さらに除湿弁
と接続されている冷媒出口２３ｂを、補助熱交換器に隣
接して風上側に配置しているので熱交換器下部から膨張
弁へ流入する液冷媒が十分過冷却され気泡混入を防止で
きるので、除湿弁での冷媒流動音の発生が抑えられる。

【００３８】また、暖房運転の場合には、前記したよう
に除湿弁３３を全開に設定し冷媒を循環させるので、室
内熱交換器３全体が凝縮器として作用し、背面熱交換器
１４に設けられた冷媒出口２４からは過冷却された液冷
媒が減圧器３３へと送られる。このとき冷媒出口２４が
設けられている空気上流１列目が熱交換前の温度の低い
室内空気と熱交換されるので、熱交換効率が改善され暖
房能力が大幅に向上する。

【００３９】なお、本実施例では前面熱交換器の割合を
背面熱交換器に比べて大きく設定しているため、冷房モ
ード除湿運転に切り換えた場合には面積割合が大きい前
面熱交換器が蒸発器として作用するので、蒸発温度が全
体として上がり除湿量が少なくなる傾向を示すが、この
場合には前面吸い込み口１０を小さくするか、閉じるこ
とによって前面熱交換器への風量を少なくすることによ
って除湿量を確保できる。

【００４０】以上説明したように本実施例では、背面熱
交換器１４は、後側が背面ケーシング８に近接し前側が
前方上方に位置するように傾斜して配置すると共に、圧
縮機３１から出た冷媒を前面熱交換器１３に導いてこの
前面熱交換器１３を凝縮器とし背面熱交換器１４及び前
面補助熱交換器４２を蒸発器とするように暖房除湿運転
サイクルを形成しているので、暖房能力を必要とする冬
期や梅雨時期などでも圧縮機入力を増大することなく暖
房モード除湿運転ができる。前面補助熱交換器で冷却・
除湿された空気が前面熱交換器１３で再加熱されるので
一層湿度が低下して室内へ吹出されることとなり、暖房
モード除湿運転時の快適性を向上することができる。さ
らには、背面熱交換器１４における背面ケーシング８に
隣接した伝熱管１８が背面熱交換器１４の中で最も低い
温度になることを回避することができ、これにより背面
ケーシング８に沿って流れる空気流の温度低下が抑制さ
れ、背面ケーシング８の外表面への露付が防止されて信
頼性の高い暖房モード除湿運転を行なうことができる。

【００４１】そして特に、背面熱交換器１４は、室内空
気の通風方向に複数列に形成すると共に、下流に位置す
る１パス部分をその風上側列に設けているので、暖房モ
ード除湿運転時にこの１パス部分と室内空気との温度差
が大きくなって熱交換効率が改善され、除湿能力を大幅
に向上することができる。

【００４２】また、暖房運転時の冷媒入り口部２３を前
面熱交換器の上部に配置した構成としているので、凝縮
が進行するに従って比重の大きい液冷媒が重力によって
下方へと流下するので凝縮が促進されて、熱交換器下部
から膨張弁へ流入する液冷媒への気泡の混入を防ぐこと
ができるので、除湿弁で発生する冷媒流動音の発生が抑
えられる。

【００４３】次に、本発明の第２実施例を図４を参照し
ながら説明する。本実施例は、背面熱交換器を暖房除湿
運転時の凝縮器（加熱器）として作用するように構成す
ることにより暖房能力および除湿能力の向上を図ったも
のであり、特に室内ユニット１の外形寸法やデザイン上
の制約から前面吸い込み口を小さくした場合に好適であ
る。

【００４４】図４において、主熱交換器３Ａに加えて背
面熱交換器１４の風上側に配置された補助熱交換器４２
とから室内熱交換器３を構成し、暖房モード除湿運転時
には背面熱交換器１４が凝縮器として作用し、前面熱交
換器１３と下流に配置された補助熱交換器４２が蒸発器
として作用するように冷凍サイクルを構成したものであ
る。

【００４５】好ましくは補助熱交換器４２は、背面熱交
換器１４の段数より少ない段数で１列の１パスで形成す
ると共に、背面熱交換器１４の風上側空間に設置されて
いる。また、暖房除湿運転時冷媒出口２３ｂが補助熱交
換器４２に隣接して設けられている。

【００４６】本実施例の空気調和機における冷凍サイク
ルの動作について述べる。暖房モード除湿運転時には、
圧縮機３１から吐出される高温・高圧の冷媒ガスは、四
方弁３２および冷媒配管３４を通って、凝縮器として作
用する背面室内熱交換器１４に設けられた冷媒入り口２
３から流入して分岐合流管２０を介して２系統に分流
し、室内空気と熱交換して高圧・低温の液冷媒となり除
湿弁２５に至る。除湿弁２５で減圧され低圧・低温とな
った冷媒は蒸発器として作用する前面熱交換器１３へ流
入し、前面熱交換器１３内に設けられた分岐合流管２０
を介して再び１系統の冷媒流路に合流して風上側に配置
されている補助熱交換器４２に至り冷媒出口２４から減
圧器３３、室外側熱交換器３０、四方弁３２を経て圧縮
機３１に戻り、上記循環サイクルを繰り返す。

【００４７】そして、室内空気を貫流ファン４により矢
印２７、２８、２９のように流すと、室内空気は凝縮器
として作用する前面熱交換器１３で加熱されると同時
に、蒸発器として作用する補助熱交換器４２、背面熱交
換器１４で冷却・除湿され、さらにこれらが混合されて
室内に吹出される。この場合、回転数を制御して圧縮機
３１の能力や貫流ファン４の送風能力を制御することに
より、除湿能力や吹出し空気温度を広範囲に変えること
ができる。

【００４８】本実施例では、暖房モード除湿運転時に蒸
発器として作用する補助熱交換器４２を背面熱交換器１
４の風上側に設け、暖房除湿運転時の凝縮器入り口空気
温度を冷却するように構成しているので、基本的な作用
効果は第一実施例と同じである。また、第１実施例の場
合と同様に蒸発器として作用する１パスの冷媒回路での
圧力損失が大きいため蒸発温度が最も低くなっており、
凝縮器へ流入する空気を効率良く冷却できる。低い冷媒
温度で冷却・除湿された室内空気は背面熱交換器１４で
加熱されてさらに乾燥して室内へ吹出されるので快適性
が改善される。

【００４９】この場合はさらに、前面熱交換器で冷却・
除湿されて冷えた気流と、前記背面熱交換器で加熱され
背面ケーシング８に沿って下方へ吹き出される高温の気
流とが吹き出し口で混合して下方から室内へ吹き出され
るので在室者に直接冷風があたることはなく快適性が大
幅に改善される。

【００５０】この実施例において、デザイン上の都合に
より室内ユニット１の前面吸込み口１０や上面吸込み口
１１の開口面積が制約される場合に暖房除湿性能向上に
有効なユニット構造として、図５および図７に基づいて
説明する。

【００５１】図６において横軸は、前面吸込口１０の間
口寸法をＬＦ、上面吸込口１１の間口寸法をＬＵとし
て、全間口寸法ＬＦ＋ＬＵに対するＬＦの比率を示して
いる。ＬＦ／（ＬＦ＋ＬＵ）＝０の点は前面を塞いだ場
合を示している。図６（ａ）に示す吹き出し空気温度を
みると、前面間口寸法ＬＦを小さくすることによって前
面から吸込まれる風量２６が減少して、背面から吸込ま
れる風量２８が増大するので、凝縮器としての熱交換能
力が増大するため、暖房能力が増して吹き出し空気温度
が上昇し、前面を塞いだ場合に最大能力が得られること
がわかる。次に図６（ｂ）に示す除湿量も、吹き出し空
気温度と同様に前面間口寸法ＬＦを小さくするに従って
増加し、前面を塞いだときが最大になっている。このこ
とから、背面熱交換器を暖房除湿運転時の凝縮器として
運転する実施例の場合には開口間口寸法はできるだけ小
さく設定するのが良い。換言すれば、デザイン上の制約
から開口間口寸法ＬＦを取れない場合には、背面熱交換
器を暖房除湿運転時の凝縮器として構成するのが好まし
い。

【００５２】前記第１、第２実施例において補助熱交換
器の間口高さ寸法等は、デザインやユニット寸法の制約
に応じて変更することができる。前記実施例１の場合に
ついて、補助熱交換器の間口高さ寸法を風下側熱交換器
の間口高さより小さくした場合の除湿量と加熱能力につ
いての一例を図７、図８に基づいて説明する。この除湿
量と加熱能力特性を求めるには、実験およびサイクル計
算を行ない解明した。

【００５３】図８において横軸は、暖房除湿運転時に凝
縮器として作用する前面熱交換器の間口高さをＨ１と
し、蒸発器（冷却器）として作用する補助熱交換器の間
口高さをＨ２としたとき、Ｈ２／Ｈ１の比を示してい
る。Ｈ２／Ｈ１＝０は補助熱交換器が無い場合を示して
いる。補助熱交換器（蒸発器）を設けたことによって凝
縮器入り口空気温度が低下し凝縮器の熱交換能力が向上
するので、外気から汲み上げる熱量を増やすことができ
る。この場合には加熱能力が増すので図８（ａ）に示す
吹き出し空気温度は、補助熱交換器がある場合には全体
に高くなっていることがわかる。補助熱交換器の割合Ｈ
２／Ｈ１が０．２のとき吹き出し空気温度がピークとな
っているのは、補助熱交換器が大きくなると冷却能力が
増えて温度が下がるためである。また補助熱交換器が大
きくなると蒸発器側の能力が増えてサイクルの蒸発温度
が上がり、熱交換器フィン表面で結露する水滴の量が減
って除湿量も減る。このため図８（ｂ）に示す除湿能力
も、Ｈ２／Ｈ１＝０．２のとき最大となり、Ｈ２／Ｈ１
が大きくなるに従って除湿量が徐々に減少している。こ
の結果から除湿量を重視する場合には、熱交換器割合と
して０．２＜Ｈ２／Ｈ１＜０．４の範囲に設定するのが
好ましいことがわかる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、外気温度が低くても室
内温度を上昇させるとともに均一な温度の空気流を吹き
出して快適性を向上しつつ圧縮機の過負荷運転を防止
し、消費電力量を抑えるとともに信頼性の高い暖房モー
ド除湿運転が可能な空気調和機を得ることができる。

【００５５】また、本発明によれば、外気温度が低くて
も室内空気温度を上昇させるとともに背面からの乾燥し
た温風と前面からの乾燥した冷風を混合して、均一な温
度の空気流を吹き出すことによって快適性を向上しつつ
しかも暖房モード除湿運転時の除湿性能および暖房性能
の向上を図ることができる空気調和機を得ることができ
る。

【００５６】また、本発明によれば、外気温度が低くて
も室内温度上昇させるとともに均一な温度の空気流を吹
き出す快適性に優れた暖房除湿運転により暖房能力を維
持しつつ除湿能力を大幅に改善できる空気調和機を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の空気調和機の室内ユニッ
トの縦断面図である。

【図２】同空気調和機の室内ユニットの断面部分を含む
冷凍サイクルの構成図である。

【図３】同空気調和機の冷凍サイクルの暖房モード除湿
運転時のＴ−Ｓ線図である。

【図４】本発明の第２実施例の空気調和機の室内ユニッ
トの縦断面図である。

【図５】同空気調和機の室内ユニットの寸法記号を記載
した縦断面図である。

【図６】同空気調和機の吸込開口比率に対する吹き出し
空気温度、除湿量特性図である。

【図７】同空気調和機の室内ユニットの熱交換器寸法記
号を記載した縦断面図である。

【図８】同空気調和機の室内ユニットの熱交換器寸法記
号を記載した縦断面図である。

【図９】同空気調和機の室内ユニットの補助熱交換器間
口高さ比率に対する吹き出し空気温度、除湿量特性図で
ある。

【符号の説明】

１…室内ユニット、３…室内熱交換器、３Ａ…主熱交換
器、４…貫流ファン、５…ファンケーシング、７…前面
露受け皿、８…背面ケーシング、９…背面露受け皿、１
０…前面吸込み口、１１…上部吸込み口、１３…前面熱
交換器、１４…背面熱交換器、２１…冷媒入り口、２４
…冷媒出口、２５…除湿弁、３１…圧縮機、３２…四方
弁、３４…冷媒配管、４２…補助熱交換器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 重幸 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 高藤 亮一 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 藤林 一朗 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立栃木テクノロジー内 Ｆターム(参考） 3L051 BE05 BE07 BF02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、室外熱交換器、熱的に二分割され
   た室内熱交換器、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器
   との間に配置されて冷房運転時および暖房運転時に絞り
   作用を行なう冷暖房用絞り装置、前記二分割された室内
   熱交換器の前面熱交換器と背面熱交換器との間に配置さ
   れて除湿運転時に絞り作用を行なう除湿用絞り装置、前
   記圧縮機の出口側に設けて前記室外熱交換器と記室内熱
   交換器への冷媒の流れ方向を切り換える切換弁、を冷媒
   配管で接続して冷凍サイクルを形成し、前記冷凍サイク
   ルは、前記圧縮機から出た冷媒を前記室外熱交換器に導
   いてこの室外熱交換器を凝縮器とし前記室内熱交換器を
   蒸発器とした冷房運転と、前記圧縮機から出た冷媒を前
   記前面熱交換器に導いて前記室内熱交換器を凝縮器とし
   前記室外熱交換器を蒸発器とした暖房運転と、前記圧縮
   機から出た冷媒を前記前面熱交換器に導いてこの前面熱
   交換器を凝縮器とし前記背面熱交換器を蒸発器とする暖
   房モード除湿運転とに切り換え可能に構成し、前記圧縮
   機から出た冷媒を前記前面熱交換器に導いてこの前面熱
   交換器を凝縮器とし前記前面熱交換器を蒸発器とする暖
   房モード除湿運転時に、前記補助熱交換器が凝縮器の風
   上側に配置され蒸発器として機能することを特徴とする
   空気調和機。
2. 【請求項２】圧縮機、室外熱交換器、熱的に二分割され
   た室内熱交換器、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器
   との間に配置されて冷房運転時および暖房運転時に絞り
   作用を行なう冷暖房用絞り装置、前記二分割された室内
   熱交換器の前面熱交換器と背面熱交換器との間に配置さ
   れて除湿運転時に絞り作用を行なう除湿用絞り装置、前
   記圧縮機の出口側に設けて前記室外熱交換器と記室内熱
   交換器への冷媒の流れ方向を切り換える切換弁、を冷媒
   配管で接続して冷凍サイクルを形成し、前記冷凍サイク
   ルは、前記圧縮機から出た冷媒を前記室外熱交換器に導
   いてこの室外熱交換器を凝縮器とし前記室内熱交換器を
   蒸発器とした冷房運転と、前記圧縮機から出た冷媒を前
   記背面熱交換器に導いて前記室内熱交換器を凝縮器とし
   前記室外熱交換器を蒸発器とした暖房運転と、前記圧縮
   機から出た冷媒を前記背面熱交換器に導いてこの背面熱
   交換器を凝縮器とし前記前面熱交換器を蒸発器とする暖
   房モード除湿運転とに切り換え可能に構成し、前記圧縮
   機から出た冷媒を前記背面熱交換器に導いてこの背面熱
   交換器を凝縮器とし前記前面熱交換器を蒸発器とする暖
   房モード除湿運転時に、前記補助熱交換器が凝縮器の風
   上側に配置され蒸発器として機能することを特徴とする
   空気調和機。
3. 【請求項３】請求項１及び請求項２において、凝縮器と
   して機能する前面熱交換器の間口高さに比べて、風上側
   に配置され蒸発器として機能する補助熱交換器の間口高
   さを小さくしたことを特徴とする空気調和機。
4. 【請求項４】請求項１乃至３において、暖房除湿モード
   運転時凝縮器として機能する前面熱交換器の冷媒入り口
   を前面上部熱交換器風下側に設け、冷媒出口を前面熱交
   換器下部風上側に設けたことを特徴とする空気調和機。
5. 【請求項５】請求項４において、前記暖房除湿運転時に
   凝縮器として機能する前面熱交換器の冷媒出口を、蒸発
   器として機能する補助熱交換器の風下に隣接配置したこ
   とを特徴とする空気調和機。
6. 【請求項６】請求項１乃至５において空気吸い込み口を
   上部に設けたことを特徴とする空気調和器。