JP2014070840A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】除湿運転時における室内熱交換器での蒸発域の変化可能範囲である熱交部分が、冷房運転時に大きい圧力損失となって、室内熱交換器の能力を低下させる。
【解決手段】本発明の空気調和機では、室内熱交換器が、補助熱交換器２０と、補助熱交換器２０の風下側に配置された主熱交換器２１とを有している。所定の除湿運転モードでの運転が行われているとき、補助熱交換器２０に供給された液冷媒は、補助熱交換器２０の途中で全て蒸発する。したがって、補助熱交換器２０の上流側の一部だけが蒸発域であって、補助熱交換器２０の蒸発域の下流側の範囲は過熱域である。冷媒としてＲ３２冷媒が使用されるとともに、補助熱交換器２０の伝熱管の内径が４．４ｍｍ以上である。
【選択図】図３

Description

本発明は、除湿運転を行う空気調和機に関するものである。

従来の空気調和機には、主熱交換器の背面側に補助熱交換器を配置して、補助熱交換器だけで冷媒を蒸発させて局所的に除湿を行うことで、低負荷時（圧縮機の回転数が低いとき）、例えば、室温と設定温度との差が十分に小さく必要な冷却能力が小さいときでも除湿ができるようにした空気調和機がある。この空気調和機では、蒸発域を補助熱交換器に限定し、温度センサをその蒸発域の下流側に配置し、一定の過熱度となるように制御していた。

特開平９−１４７２７

しかし、一定の過熱度とするような制御では、負荷が比較的大きいときには、蒸発温度を下げることになってしまうが、蒸発温度が低く過ぎる場合には、凍結に至る可能性があると共に、蒸発温度を低くすると、冷凍サイクルの効率低下を招く。また、逆に負荷が非常に小さくなったときには、蒸発温度が上がってしまい、除湿ができなくなってしまうという問題がある。

そこで、本発明の発明者は、圧縮機と室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とを接続した冷媒回路を備えた空気調和機において、除湿運転時に、室内熱交換器が蒸発域と過熱域を有するように圧縮機及び膨張弁を制御することによって、低負荷時であっても確実に除湿を行うことができることを見出した。

そして、この空気調和機において、除湿運転時における室内熱交換器での蒸発域の変化可能範囲（熱交部分）を大きくすることによって、同一の蒸発温度であっても多くの冷媒を蒸発させることができるので、除湿能力の変化幅が大きくできる。しかし、この熱交部分が、冷房運転時に大きい圧力損失となって、室内熱交換器の能力を低下させるという問題がある。

そこで、本発明の目的は、低負荷時であっても確実に除湿を行うことができるとともに、その除湿運転を行うための熱交部分の圧力損失を低減できる空気調和機を提供することである。

第１の発明にかかる空気調和機は、圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とを接続した冷媒回路を備え、冷媒として、Ｒ３２を７５％以上混合した冷媒が使用されるとともに、前記室内熱交換器が、複数のフィンと、前記複数のフィン内において拡管された伝熱管とを有しており、所定の除湿運転モードにおいて、前記室内熱交換器は液冷媒が蒸発する蒸発域と前記蒸発域の下流側の過熱域を有するように、前記圧縮機及び前記膨張弁が制御され、前記所定の除湿運転モードにおいて前記室内熱交換器の蒸発域となり得る部分の拡管された伝熱管の内径が４．４ｍｍ以上であることを特徴とする。

この空気調和機では、冷媒としてＲ３２を７５％以上混合した冷媒が使用されるとともに、所定の除湿運転モードにおいて室内熱交換器の蒸発域となり得る部分の拡管された伝熱管の内径が４．４ｍｍ以上に構成されているので、その熱交部分が、冷房運転時に大きい圧力損失となるのを抑制でき、室内熱交換器の能力が低下するのを防止できる。

第２の発明にかかる空気調和機は、圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とを接続した冷媒回路を備え、冷媒として、Ｒ４１０Ａ冷媒が使用されるとともに、前記室内熱交換器が、複数のフィンと、前記複数のフィン内において拡管された伝熱管とを有しており、所定の除湿運転モードにおいて、前記室内熱交換器は液冷媒が蒸発する蒸発域と前記蒸発域の下流側の過熱域を有するように、前記圧縮機及び前記膨張弁が制御され、前記所定の除湿運転モードにおいて前記室内熱交換器の蒸発域となり得る部分の拡管された伝熱管の内径が４．９ｍｍ以上であることを特徴とする。

この空気調和機では、冷媒としてＲ４１０冷媒が使用されるとともに、所定の除湿運転モードにおいて室内熱交換器の蒸発域となり得る部分の拡管された伝熱管の内径が４．９ｍｍ以上に構成されているので、その熱交部分が、冷房運転時に大きい圧力損失となるのを抑制でき、室内熱交換器の能力が低下するのを防止できる。

第３の発明にかかる空気調和機は、第１または第２の発明にかかる空気調和機において、前記室内熱交換器が、前記所定の除湿運転モードにおいて、前記室内熱交換器の蒸発域となる部分を含む補助熱交換器と、前記補助熱交換器の下流側に配置された主熱交換器とを有することを特徴とする。

この空気調和機では、所定の除湿運転モードにおいて室内熱交換器の蒸発域となる部分が、補助熱交換器として構成されているので、その補助熱交換器の伝熱管を、主熱交換器の伝熱管の構成と容易に異なるようにできる。

第４の発明にかかる空気調和機は、第３の発明にかかる空気調和機において、前記主熱交換器が、室内機内の前面側に配置された前面熱交換器と、室内機内の背面側に配置された背面熱交換器とを有し、前記補助熱交換器が、前記前面熱交換器の前方に配置されることを特徴とする。

この空気調和機では、補助熱交換器の面積を大きくできるので、補助熱交換器の蒸発域が変化する範囲を大きくできる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の発明では、冷媒としてＲ３２を７５％以上混合した冷媒が使用されるとともに、所定の除湿運転モードにおいて室内熱交換器の蒸発域となり得る部分の拡管された伝熱管の内径が４．４ｍｍ以上に構成されているので、その熱交部分が、冷房運転時に大きい圧力損失となるのを抑制でき、室内熱交換器の能力が低下するのを防止できる。
第２の発明では、冷媒としてＲ４１０冷媒が使用されるとともに、所定の除湿運転モードにおいて室内熱交換器の蒸発域となり得る部分の拡管された伝熱管の内径が４．９ｍｍ以上に構成されているので、その熱交部分が、冷房運転時に大きい圧力損失となるのを抑制でき、室内熱交換器の能力が低下するのを防止できる。
第３の発明では、所定の除湿運転モードにおいて室内熱交換器の蒸発域となる部分が、補助熱交換器として構成されているので、その補助熱交換器の伝熱管を、主熱交換器の伝熱管の構成と容易に異なるようにできる。
第４の発明では、補助熱交換器の面積を大きくできるので、補助熱交換器の蒸発域が変化する範囲を大きくできる。

本発明の実施形態に係る空気調和機の冷媒回路を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る空気調和機の室内機の概略断面図である。 室内熱交換器の構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係る空気調和機の制御部を説明する図である。 膨張弁において開度を変化したときの流量変化の一例を示している。 除湿運転モードで運転される場合の制御を説明する図である。 図７（ａ）は、内面溝を有しない伝熱管の断面図を示す図であって、図７（ｂ）は、内面溝を有する伝熱管の断面図を示す図である。 補助熱交換器の伝熱管の管径を変更した場合の評価を示すグラフである。

以下、本発明に係る空気調和機１の実施の形態について説明する。

＜空気調和機１の全体構成＞
図１に示すように、本実施形態の空気調和機１は、室内に設置される室内機２と、室外に設置される室外機３とを備えている。そして、空気調和機１は、圧縮機１０と、四方弁１１、室外熱交換器１２と、膨張弁１３と、室内熱交換器１４とを接続した冷媒回路を備えている。冷媒回路において、圧縮機１０の吐出口に四方弁１１を介して室外熱交換器１２が接続され、その室外熱交換器１２に膨張弁１３が接続される。そして、膨張弁１３に室内熱交換器１４の一端が接続され、その室内熱交換器１４の他端に四方弁１１を介して圧縮機１０の吸込口が接続される。室内熱交換器１４は、補助熱交換器２０と、主熱交換器２１とを有している。

空気調和機１は、冷房運転モード、所定の除湿運転モードおよび暖房運転モードにおける運転が可能であって、リモコンによって、いずれかの運転を選択して運転開始操作を行ったり、運転切換操作や運転停止操作を行うことができる。また、リモコンでは、室内温度の設定温度を設定したり、室内ファンの回転数を変化させることによって室内機２の風量を変更できる。

冷房運転モードおよび所定の除湿運転モードでは、図示実線矢印で示すように、圧縮機１０から吐出された冷媒が四方弁１１から室外熱交換器１２、膨張弁１３、補助熱交換器２０、主熱交換器２１へと順に流れ、主熱交換器２１を経た冷媒が四方弁１１を通って圧縮機１０に戻る冷房サイクルまたは除湿サイクルが形成される。すなわち、室外熱交換器１２が凝縮器、室内熱交換器１４（補助熱交換器２０および主熱交換器２１）が蒸発器として機能する。

一方、暖房運転モードでは、四方弁１１が切換わることにより、図示破線矢印で示すように、圧縮機１０から吐出される冷媒が四方弁１１から主熱交換器２１、補助熱交換器２０、膨張弁１３、室外熱交換器１２へと順に流れ、室外熱交換器１２を経た冷媒が四方弁１１を通って圧縮機１０に戻る暖房サイクルが形成される。すなわち、室内熱交換器１４（補助熱交換器２０および主熱交換器２１）が凝縮器、室外熱交換器１２が蒸発器として機能する。

室内機２は、上面に室内空気の吸込口２ａを有し、前面下部に空調用空気の吹出口２ｂとを有している。室内機２内には、吸込口２ａから吹出口２ｂに向かって空気流路が形成され、この空気流路には、室内熱交換器１４と、横流型の室内ファン１６が配置される。したがって、室内ファン１６が回転すると、室内空気が吸込口２ａから室内ユニット１内に吸込まれる。室内機２の前側において、吸込口２ａからの吸込み空気は、補助熱交換器２０と主熱交換器２１を通って室内ファン１６側に流れる。一方、室内機２の背面側において、吸込口２ａからの吸込み空気は、主熱交換器２１を通って室内ファン１６側に流れる。

室内熱交換器１４は、上述したように、補助熱交換器２０と、冷房運転モードおよび所定の除湿運転モードで運転されているときに、補助熱交換器２０の下流側に配置された主熱交換器２１を有している。主熱交換器２１は、室内機２の前面側に配置された前面熱交換器２１ａと、室内機２の背面側に配置された背面熱交換器２１ｂとを有しており、この熱交換器２１ａ、２１ｂが、室内ファン１６を囲むように逆Ｖ字状に配置される。そして、補助熱交換器２０が前面熱交換器２１ａの前方に配置される。補助熱交換器２０および主熱交換器２１（前面熱交換器２１ａ、背面熱交換器２１ｂ）は、それぞれ、多数枚のフィンと、多数枚のフィン内において拡管された伝熱管とを有している。

冷房運転モードおよび所定の除湿運転モードでは、図３に示すように、補助熱交換器２０の下方の端部近くに配置された液入口１７ａから液冷媒が供給され、その供給された液冷媒は、補助熱交換器２０の上端に近付くように流れる。そして、補助熱交換器２０の上端近くに配置された出口１７ｂから流れ出て分岐部１８ａに流れる。分岐部１８ａにおいて分岐された冷媒が、それぞれ、主熱交換器２１の３つの入口１７ｃから、前面熱交換器２１ａの下方部分と上方部分と背面熱交換器２１ｂに供給され、その後、出口１７ｄから流れ出て合流部１８ｂで合流する。また、暖房運転モードでは、冷媒が上記と反対方向に流れる。

そして、空気調和機１では、所定の除湿運転モードでの運転が行われているとき、補助熱交換器２０の液入口１７ａから供給された液冷媒は、補助熱交換器２０の途中で全て蒸発する。したがって、補助熱交換器２０の液入口１７ａ近くの一部の範囲だけが、液冷媒が蒸発する蒸発域である。よって、所定の除湿運転モードで運転されているとき、室内熱交換器１４において、補助熱交換器２０の上流側の一部だけが蒸発域であって、補助熱交換器２０の蒸発域の下流側の範囲と主熱交換器２１とは、いずれも過熱域である。したがって、本実施形態の空気調和機１では、補助熱交換器２０の伝熱管が、所定の除湿運転モードにおいて、室内熱交換器１４の蒸発域となり得る部分の拡管された伝熱管である。

そして、補助熱交換器２０の上端近くの過熱域を流れた冷媒が、補助熱交換器２０の下方部分の風下側に配置された前面熱交換器２１ａの下方部分を流れる。したがって、吸込口２ａからの吸込空気において、補助熱交換器２０の蒸発域で冷却された空気は、前面熱交換器２１ａで加熱された後で、吹出口２ｂから吹き出される。一方、吸込口２ａからの吸込空気において、補助熱交換器２０の過熱域と前面熱交換器２１ａを流れた空気と、背面熱交換器２１ｂを流れた空気とは、室内温度と略同一の温度で、吹出口２ｂから吹き出される。

空気調和機１では、図１に示すように、室外機３に、冷媒回路において膨張弁１３の下流側において蒸発温度を検知する蒸発温度センサ３０が取り付けられる。そして、室内機２に、室内温度（室内機２の吸込口２ａからの吸込空気の温度）を検知する室内温度センサ３１と、補助熱交換器２０において液冷媒の蒸発が終了したことを検知する室内熱交温度センサ３２が取付けられる。

室内熱交温度センサ３２は、図３に示すように、補助熱交換器２０の上端近くの風下側に配置される。そして、補助熱交換器２０の上端近くの過熱域では、吸込口２ａからの吸込空気がほとんど冷却されない。したがって、室内熱交温度センサ３２で検知される温度が、室内温度センサ３１で検知される室内温度と略同一である場合には、補助熱交換器２０の途中で蒸発が終了して、補助熱交換器２０の上端近くの範囲が過熱域であることを検知できる。また、室内熱交温度センサ３２は、室内熱交換器１４の中間部の伝熱管に配置される。したがって、室内熱交換器１４の中間部近くにおいて、冷暖房運転での凝縮温度または蒸発温度を検知できる。

図４に示すように、空気調和機１の制御部には、圧縮機１０と、四方弁１１、膨張弁１３と、室内ファン１６を駆動するモータ１６ａと、蒸発温度センサ３０と、室内温度センサ３１と、室内熱交温度センサ３２とが接続される。したがって、制御部は、リモコンからの指令（運転開始操作や室内温度の設定温度等）や、蒸発温度センサ３０で検知される蒸発温度、室内温度センサ３１で検知される室内温度（吸込空気の温度）、室内熱交温度センサ３２で検知される熱交中間温度に基づいて空気調和機１の運転を制御する。

そして、空気調和機１では、所定の除湿運転モードにおいて、補助熱交換器２０が、液冷媒が蒸発する蒸発域と蒸発域の下流側の過熱域を有するが、この蒸発域の範囲が、負荷に応じて変化するように、圧縮機１０及び膨張弁１３が制御される。ここで、負荷に応じて変化するとは、蒸発域に供給される熱量に応じて変化することであって、熱量は例えば室内温度（吸込空気の温度）と室内風量によって決まる。また、負荷は、必要除湿能力（必要冷房能力）に対応しており、例えば室内温度と設定温度との差に基づいて検知できる。

圧縮機１０は、室内温度と設定温度との差に基づいて制御される。室内温度と設定温度との差が大きい場合に負荷が大きいことから圧縮機１０の周波数が増加され、室内温度と設定温度との差が小さい場合に負荷が小さいことから、圧縮機１０の周波数が減少するように制御される。

膨張弁１３は、蒸発温度センサ３０で検知される蒸発温度に基づいて制御される。上述したように、圧縮機１０の周波数が制御された状態において、蒸発温度が目標蒸発温度（１２℃）近くの所定範囲（１０℃−１４℃）内の温度になるように、膨張弁１３が制御される。この蒸発温度の所定範囲は、圧縮機１０の周波数によらず一定に制御されるのが好ましい。ただし、周波数によって、わずかに変化するようにしても実質的に一定であれば問題ない。

このように、所定の除湿運転モードにおいて、負荷に応じて圧縮機１０及び膨張弁１３を制御することによって、補助熱交換器２０の蒸発域の範囲を変化して、蒸発温度が所定範囲内の温度になるようにできる。

空気調和機１では、補助熱交換器２０及び前面熱交換器２１ａが、１２段の伝熱管をそれぞれ有している。そして、所定の除湿運転モードにおいて補助熱交換器２０の蒸発域となる段数が、前面熱交換器２１ａの段数の半分以上である場合、補助熱交換器の蒸発域の範囲を十分に広くできるので負荷の変動に十分に対応できる。特に負荷が大きい場合に効果がある。

図５は、膨張弁１３において開度を変化したときの流量変化を示している。膨張弁１３は、入力される駆動パルスの数に応じて開度が連続的に変化する。そして、開度が減少するにつれて、膨張弁１３を流れる冷媒の流量が減少する。膨張弁１３では、開度ｔ０のときに全閉状態であって、開度ｔ０からｔ１の間では、開度が増加するにつれて流量が第１の傾きにしたがって増加し、開度ｔ１からｔ２の間では、開度が増加するにつれて流量が第２の傾きにしたがって増加する。ここで、第１の傾きは、第２の傾きより大きい。

空気調和機１において所定の除湿運転モードで運転される場合の制御について、図６に基づいて説明する。

まず、リモコンにおいて除湿運転開始操作が行われると（ステップＳ１）、圧縮機周波数が上限周波数より小さく、熱交中間温度が除湿限界温度より高いか否かを判断することによって、冷房運転において負荷が小さくて除湿できない状態であるかを判断する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、圧縮機周波数が除湿運転モードにおける上限周波数より小さく、冷房運転において負荷が小さくて除湿できない状態であるかを判断しているが、圧縮機周波数が上限周波数より小さい場合でも、蒸発温度が低い場合は除湿できると考えられるので、蒸発温度が除湿限界温度より低い場合は、冷房運転において負荷が小さくて除湿できない状態であると判断しない。したがって、ステップＳ２では、負荷が小さく、蒸発温度が除湿限界温度より高い場合に、冷房運転において除湿できない状態であると判断する。

そして、圧縮機周波数が上限周波数より小さく、熱交中間温度が除湿限界温度より高いと判断した場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、冷房運転では負荷が小さくて除湿できないので、弁開度を急激に閉じて、除湿運転を開始する（ステップＳ３）。すると、補助熱交換器２０の液入口１７ａから供給された液冷媒が補助熱交換器２０の途中で全て蒸発して、補助熱交換器２０の液入口１７ａ近くの一部の範囲だけが蒸発域となる除湿運転が開始される。

除湿運転が開始された後、蒸発温度センサ３０で検知される蒸発温度が下限値より低いか否かを判断することによって、蒸発温度が低すぎないかを判断する。（ステップＳ４）。蒸発温度が下限値（膨張弁１３の閉塞を防止するための下限値）より低い場合は、膨張弁１３が閉塞状態に近いと考えられる。したがって、ステップＳ４では、膨張弁１３が閉塞状態に近いかを判断して、弁開度を大きくする必要があるかを判断する。

そして、蒸発温度が下限値より低い（膨張弁１３が閉塞状態に近い）と判断された場合には（ステップＳ４：ＹＥＳ）、熱交中間温度（補助熱交換器２０の上端近くの風下側の空気温度）が室内温度より高いか否かを判断することによって、補助熱交換器２０で蒸発が終了しているかを判断する（ステップＳ５）。補助熱交換器２０の上端近くが過熱域である場合は、吸込口２ａからの吸込空気が補助熱交換器２０の上端近くにおいてほとんど冷却されないので、室内熱交温度センサ３２で検知される熱交中間温度が、室内温度センサ３１で検知される室内温度に近い温度か室内温度より高い温度になる。したがって、ステップＳ５では、熱交中間温度が室内温度より補正量だけ低い温度以上である場合に、補助熱交換器２０の上端近くの風下側の空気温度が室内温度より高いと判断して、補助熱交換器２０の上端近くの範囲が過熱域であって、補助熱交換器２０で蒸発が終了していると判断する。

熱交中間温度（補助熱交換器２０の上端近くの風下側の空気温度）が室内温度より低い場合には（ステップＳ５：ＮＯ）、補助熱交換器２０で蒸発が終了してない状態であるが、弁開度を急激に開く（ステップＳ６）。その後、補助熱交換器２０の液入口１７ａから供給された液冷媒が、主熱交換器２１に流れる状態において冷房運転を開始する（ステップＳ７）。

一方、熱交中間温度（補助熱交換器２０の上端近くの風下側の空気温度）が室内温度より高い場合には（ステップＳ５：ＹＥＳ）、補助熱交換器２０で蒸発が終了して、補助熱交換器２０が蒸発域と過熱域とを有している状態において、弁開度を大きく開く（ステップＳ８）。その後、室内温度が室内設定温度に近付くように圧縮機の周波数を変更する（ステップＳ９）。そして、圧縮機周波数が上限周波数より小さいか否かを判断する（ステップＳ１０）。圧縮機周波数が上限周波数以上の場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、冷房運転において除湿できるので、冷房運転を開始する（ステップＳ７）。圧縮機周波数が上限周波数より小さい場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、除湿運転の状態で、ステップＳ４が移行する。

ステップＳ２において、圧縮機周波数が上限周波数以上、または、熱交中間温度が除湿限界温度以下と判断した場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、冷房運転において除湿できる状態であるので、冷房運転を開始する（ステップＳ７）。

ステップＳ４において、蒸発温度センサ３０で検知される蒸発温度が下限値以上の場合には（ステップＳ４：ＮＯ）、熱交中間温度（補助熱交換器２０の上端近くの風下側の空気温度）が室内温度より高いか否かを判断することによって、補助熱交換器２０で蒸発が終了しているかを判断する（ステップＳ１１）。

熱交中間温度（補助熱交換器２０の上端近くの風下側の空気温度）が室内温度より高い場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、補助熱交換器２０で蒸発が終了して、補助熱交換器２０が蒸発域と過熱域と有している状態であるが、蒸発温度が目標蒸発温度近くの所定範囲内の温度か否かを判断する（ステップＳ１２）。このように、ステップＳ１２では、蒸発温度センサ３０で検知される蒸発温度が目標蒸発温度近くの所定範囲内の温度となるように、弁開度を変更する必要があるかを判断する。

ステップＳ１２において、蒸発温度が目標蒸発温度近くの所定範囲内の温度である場合には（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、弁開度を変更する必要がないので、ステップＳ９に移行する。

一方、蒸発温度が目標蒸発温度近くの所定範囲内の温度でない場合には（ステップＳ１２：ＮＯ）、蒸発温度が目標蒸発温度より低いか否かを判断する（ステップＳ１３）。蒸発温度が目標蒸発温度より低い場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、蒸発温度が目標蒸発温度に近付くように、弁開度を少し開く（ステップＳ１４）。一方、蒸発温度が目標蒸発温度より高い場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、蒸発温度が目標蒸発温度に近付くように、弁開度を少し閉じる（ステップＳ１５）。その後、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ１１において、熱交中間温度（補助熱交換器２０の上端近くの風下側の空気温度）が室内温度以下の場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、補助熱交換器２０で蒸発が終了してないので、弁開度を大きく閉じる（ステップＳ１６）。その後、ステップＳ９に移行する。

このように、空気調和機１では、所定の除湿運転モードにおいて補助熱交換器２０の蒸発域の範囲が変化するように行われる制御が行われる。例えば、所定の除湿運転モードにおいて、補助熱交換器２０の蒸発域の範囲が所定面積であるときに負荷が大きくなった場合、圧縮機１０の周波数が増加されると共に、膨張弁１３の開度が大きく変更される。したがって、補助熱交換器２０の蒸発域の範囲が所定面積より大きくなって、室内機２に吸い込まれた風量が一定であっても、実際に蒸発域を通過する風量が増加する。

一方、所定の除湿運転モードにおいて、補助熱交換器２０の蒸発域の範囲が所定面積であるときに負荷が小さくなった場合、圧縮機１０の周波数が減少されると共に、膨張弁１３の開度が小さく変更される。したがって、補助熱交換器２０の蒸発域の範囲が所定面積より小さくなって、室内機２に吸い込まれた風量が一定であっても、実際に蒸発域を通過する風量が減少する。

以上説明したように、空気調和機１の所定の除湿運転モードでは、負荷が非常に小さくなった場合でも除湿を行うことができるが、所定の除湿運転モードにおいても所定の冷房能力が必要である。したがって、空気調和機１では、補助熱交換器２０が１０段程度の伝熱管を有している必要があるが、補助熱交換器２０の伝熱管の管径が小さい場合は、冷房運転時に大きい圧力損失となって、室内熱交換器１４の能力を低下させることがある。

そこで、所定の除湿運転モードにおいて、所定の冷房能力が得られる１０段程度の伝熱管を有する補助熱交換器２０について、補助熱交換器２０の伝熱管の管径を変更することによって所定の冷房能力が得られるか否かについての評価を行った。本実施形態では、冷媒としてＲ３２を使用した場合とＲ４１０Ａを使用した場合について、１０段の伝熱管を有する補助熱交換器２０において、伝熱管の管径を変更することによって評価を行った。室内温度を２７℃とし、補助熱交換器２０の出口蒸発温度が１５℃とし、補助熱交換器２０の幅（伝熱管に沿った長さ）を６００−６７０ｍｍとして評価を行った。

表１は、冷媒としてＲ３２を使用した場合において６種類の伝熱管についての評価を示しており、表２は、冷媒としてＲ４１０Ａを使用した場合において６種類の伝熱管についての評価を示している。

表１及び表２では、６種類の伝熱管について、拡管前の伝熱管の外径と内径と、拡管後の伝熱管の外径と内径が記載されている。図７（ａ）は、内面溝を有しない伝熱管についての長手方向に沿った断面図と長手方向に対して垂直断面図であって、図７（ｂ）は、内面溝を有する伝熱管についての長手方向に沿った断面図と長手方向に対して垂直断面図である。表１及び表２において、拡管後の伝熱管の内径ｒとは、図７（ａ）に示すように、内面溝を有しない伝熱管の場合は、拡管後の伝熱管の内面の直径である。図７（ｂ）に示すように、伝熱管の内面に、複数の溝が平行かつ螺旋状に延びており、溝と溝との間に凸部が配置された内面溝を有する伝熱管の場合は、拡管後の伝熱管の内径ｒとは、拡管後の伝熱管の内面の溝と溝との間の凸部の先端と、１８０度対向した凸部の先端との間の距離（最内径）である。

そして、補助熱交換器２０の伝熱管として６種類の伝熱管をそれぞれ使用して、５．６ｋＷの冷房運転を行った場合において、補助熱交換器２０の入口蒸発温度と室内温度（吸込空気の温度）との温度差に基づく評価を行った。

表１及び表２では、補助熱交換器２０の入口蒸発温度が室内温度以下の場合に、○の評価とし、補助熱交換器２０の入口蒸発温度が室内温度より高い場合に、×の評価とした。このように、補助熱交換器２０の入口蒸発温度が室内温度以下の場合に、○の評価とするのは、補助熱交換器２０の入口蒸発温度が室内温度より高い場合には、補助熱交換器２０が、蒸発器でなく凝縮器として作用するためである。したがって、補助熱交換器２０の入口蒸発温度が室内温度より高い場合、補助熱交換器２０の伝熱管の管径が小さいので、冷房運転時に大きい圧力損失となって、冷房運転時に室内熱交換器の能力を低下させるので、×の評価とした。

表１において、例えばＲ３２冷媒を使用した場合であって、補助熱交換器２０の伝熱管の拡管後の内径が５．９９ｍｍである場合には、入口蒸発温度が１７．６℃となって、入口蒸発温度が、吸込空気の温度（室内温度）２７℃より低いので、○の評価としている。

表２において、例えば、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用した場合であって、補助熱交換器２０の伝熱管の拡管後の内径が５．９９ｍｍである場合には、入口蒸発温度が１９．３℃となって、入口蒸発温度が、吸込空気の温度（室内温度）２７℃より低いので、○の評価としている。

図８は、上記の表１及び表２の評価に対応したグラフである。図８において、横軸が、拡管後の内径であって、縦軸が、入口蒸発温度と吸込空気の温度（室内温度）との温度差である。

図８から、Ｒ３２冷媒を使用した場合であって、補助熱交換器２０の伝熱管の拡管後の内径が４．４ｍｍ以上である場合に、補助熱交換器２０の入口蒸発温度が、吸込空気の温度（室内温度）２７℃以下であって、○の評価であることが分かる。

また、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用した場合であって、補助熱交換器２０の伝熱管の拡管後の内径が４．９ｍｍ以上である場合に、補助熱交換器２０の入口蒸発温度が、吸込空気の温度（室内温度）２７℃以下であって、○の評価であることが分かる。

このように、空気調和機１において、Ｒ３２冷媒を使用した場合に、補助熱交換器２０の伝熱管の拡管後の内径を４．４ｍｍ以上にし、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用した場合に、補助熱交換器２０の伝熱管の拡管後の内径を４．９ｍｍ以上にすると、補助熱交換器２０の圧力損失が、冷房運転時において小さいので、冷房運転時に室内熱交換器１４の能力が低下するのを防止できる。本実施形態の空気調和機１において、補助熱交換器２０の伝熱管として、拡管後の内径が７．５８ｍｍ以下の伝熱管（拡管前の外径が８ｍｍ以下の伝熱管）が使用される。

＜本実施形態の空気調和機の特徴＞
本実施形態の空気調和機１では、冷媒としてＲ３２冷媒を使用するとともに、補助熱交換器２０の伝熱管（所定の除湿運転モードにおいて室内熱交換器１４の蒸発域となり得る部分の拡管された伝熱管）の内径を４．４ｍｍ以上にすることで、補助熱交換器２０が、冷房運転時に大きい圧力損失となるのを抑制でき、室内熱交換器１４の能力が低下するのを防止できる。

また、本実施形態の空気調和機１では、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒を使用するとともに、補助熱交換器２０の伝熱管（所定の除湿運転モードにおいて室内熱交換器１４の蒸発域となり得る部分の拡管された伝熱管）の内径を４．９ｍｍ以上にすることで、補助熱交換器２０が、冷房運転時に大きい圧力損失となるのを抑制でき、室内熱交換器１４の能力が低下するのを防止できる。

また、本実施形態の空気調和機１では、補助熱交換器２０において液冷媒の蒸発が行われる蒸発域の範囲が負荷に応じて変化することで、室内機２に吸い込まれた風量が一定であっても、実際に蒸発域を通過する風量が変化する。これにより、負荷が大きいときに補助熱交換器２０で蒸発を完了させるために、過度に蒸発温度を下げてＣＯＰを悪化させること無く、広い負荷範囲で、除湿を続けることが可能となる。そして、蒸発温度を極度に下げる必要がないため、凍結に至ることがなく、除霜運転の必要がない。また、風量を増やしても除湿できるため、低負荷でも部屋全体を均一に冷やしながら、除湿ができて、蒸し暑さを感じずに済む。

また、本実施形態の空気調和機１では、主熱交換器２１が、室内機２内の前面側に配置された前面熱交換器２１ａと、室内機２内の背面側に配置された背面熱交換器２１ｂとを有し、補助熱交換器２０が、前面熱交換器２１ａの前方に配置されることで、補助熱交換器２０の面積を大きくできるので、補助熱交換器２０の蒸発域が変化する範囲を大きくできる。

また、本実施形態の空気調和機１では、所定の除湿運転モードにおいて、室内熱交換器１４の蒸発域となる部分が、補助熱交換器２０として構成されているので、その補助熱交換器２０の伝熱管を、主熱交換器２１の伝熱管の構成と容易に異なるようにできる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

上述の実施形態において、補助熱交換器と主熱交換器とが一体に構成されてもよい。したがって、この場合、室内熱交換器が一体に構成され、室内熱交換器の最風上側に、補助熱交換器に対応した部分が設けられ、その風下側に、主熱交換器に対応した部分が設けられる。

上述の実施形態では、冷媒としてＲ３２冷媒を使用した場合の評価について説明したが、冷媒として、Ｒ３２を７５％以上混合した冷媒を使用した場合の評価についても同様である。

また、上述の実施形態では、冷房運転モード、所定の除湿運転モードおよび暖房運転モードでの運転を行う空気調和機について説明したが、所定の除湿運転モードの他の方法で除湿運転を行う除湿運転モードでの運転を行う空気調和機であってもよい。

本発明を利用すれば、低負荷時に負荷の変動があっても確実に除湿を行うことができるとともに、冷房運転時に室内熱交換器の能力が低下するのを防止できる。

１ 空気調和機
２ 室内機
３ 室外機
１０ 圧縮機
１２ 室外熱交換器
１３ 膨張弁
１４ 室内熱交換器
１６ 室内ファン
２０ 補助熱交換器
２１ 主熱交換器

Claims (4)

1. 圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とを接続した冷媒回路を備え、
   冷媒として、Ｒ３２を７５％以上混合した冷媒が使用されるとともに、
   前記室内熱交換器が、複数のフィンと、前記複数のフィン内において拡管された伝熱管とを有しており、
   所定の除湿運転モードにおいて、前記室内熱交換器は液冷媒が蒸発する蒸発域と前記蒸発域の下流側の過熱域を有するように、前記圧縮機及び前記膨張弁が制御され、
   前記所定の除湿運転モードにおいて前記室内熱交換器の蒸発域となり得る部分の拡管された伝熱管の内径が４．４ｍｍ以上であることを特徴とする空気調和機。
2. 圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とを接続した冷媒回路を備え、
   冷媒として、Ｒ４１０Ａ冷媒が使用されるとともに、
   前記室内熱交換器が、複数のフィンと、前記複数のフィン内において拡管された伝熱管とを有しており、
   所定の除湿運転モードにおいて、前記室内熱交換器は液冷媒が蒸発する蒸発域と前記蒸発域の下流側の過熱域を有するように、前記圧縮機及び前記膨張弁が制御され、
   前記所定の除湿運転モードにおいて前記室内熱交換器の蒸発域となり得る部分の拡管された伝熱管の内径が４．９ｍｍ以上であることを特徴とする空気調和機。
3. 前記室内熱交換器が、前記所定の除湿運転モードにおいて、前記室内熱交換器の蒸発域となる部分を含む補助熱交換器と、前記補助熱交換器の下流側に配置された主熱交換器とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 前記主熱交換器が、室内機内の前面側に配置された前面熱交換器と、室内機内の背面側に配置された背面熱交換器とを有し、
   前記補助熱交換器が、前記前面熱交換器の前方に配置されることを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。

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