JP3410859B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、除湿運転の機能を有
する空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、
膨脹機構、室内熱交換器を順次接続して冷媒を循環させ
る冷凍サイクルを備え、室外熱交換器を凝縮器、室内熱
交換器を蒸発器として機能させることにより、室内を冷
房することができる。また、冷房に伴い、空気中の水分
が室内熱交換器で凝縮するので、室内を除湿することが
できる。

【０００３】ただし、室温はあまり高くなくて湿気が多
くなる時期は、冷房よりも除湿そのものが望まれる。冷
房運転とは別に除湿運転の機能を独立して有する空気調
和機として、次の例がある。

【０００４】（１）弱冷房の運転をオン，オフすること
により、室内温度をあまり低下させずに除湿作用を得
る。 （２）冷房運転によって室内空気を冷却および除湿し、
冷却による温度低下を電気ヒータの発熱で相殺する。

【０００５】（３）室内熱交換器を二分して両熱交換器
の間に膨張弁を介在させることにより、一方の熱交換器
を蒸発器、もう一方の熱交換器を室外熱交換器と同じく
凝縮器（再熱器）として機能させ、蒸発器側で冷却およ
び除湿した空気を凝縮器側で暖めて室内に吹出す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】

（１）の除湿運転では、室内熱交換器全体を使う弱冷房
であるために室内熱交換器における冷媒の蒸発温度が高
めとなり、蒸発温度と吸込み空気の露点温度との差が小
さくなって十分な除湿能力が得られない。

【０００７】（２）の除湿運転では、冷却能力に見合う
ヒータ発熱が必要であるため、大形の電気ヒータを用意
しなければならず、また消費電力が大きくなるという問
題がある。

【０００８】（３）の除湿運転では、室内ユニットに膨
脹弁があるため、冷媒の急激な膨脹音が室内に漏れて住
人が不快を感じてしまう。また、凝縮器（室外熱交換器
＋再熱器）が大きくて蒸発器が小さいというアンバラン
スなサイクルとなるため、凝縮器で液化した冷媒が蒸発
器で蒸発しきれないまま圧縮機に吸い込まれてしまう液
バックを生じたり、凝縮器に冷媒が溜まり込んで圧縮機
が異常過熱するなどの心配がある。

【０００９】この発明は上記の事情を考慮したもので、
第１の発明の空気調和機は、電気ヒータを要することな
く、消費電力の増大を生じることなく、室内に不快音を
漏らすことなく、液バックや圧縮機の異常過熱を生じる
こともなく、室内温度低下のない除湿を行なえることを
目的とする。

【００１０】第２の発明の空気調和機は、第１の発明の
目的に加え、室内ユニットの大形化を避けながら補助室
内熱交換器および主室内熱交換器に対する良好な通風経
路を確保することができ、これにより冷媒と吸込み空気
との熱交換効率が向上し、ひいては省エネルギ効果が得
られることを目的とする。

【００１１】第３ないし第５の発明の空気調和機は、第
１または第２の発明の目的に加え、最適な除湿能力が得
られることを目的とする。第６ないし第１２の発明の空
気調和機は、補助室内熱交換器の凍結を迅速に解消して
除湿効率の向上が図れることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明の空気調和機
は、圧縮機、室外熱交換器、膨脹機構、室内熱交換器を
順次接続した冷凍サイクルと、圧縮機の吐出冷媒が室外
熱交換器、膨脹機構、室内熱交換器を通って圧縮機に戻
る除湿サイクルを形成し、かつ室内熱交換器の一部で冷
媒の蒸発が終了し他の部分では冷媒が過熱域になるよう
圧縮機および膨脹機構を制御して除湿運転を実行する除
湿運転手段と、室内熱交換器の蒸発域となる部分の温度
Ｔｊを検知する温度検知手段と、室内熱交換器の過熱域
となる部分の温度Ｔｃを検知する温度検知手段と、吸込
空気の温度Ｔａを検知する温度検知手段と、除湿運転
時、検知温度Ｔｊが吸込空気の露点温度以下になるよ
う、かつ検知温度Ｔｃが検知温度Ｔａに近づくよう膨脹
機構および圧縮機を制御する制御手段とを備える。

【００１３】第２の発明の空気調和機は、第１の発明に
おいて、室内熱交換器を補助室内熱交換器と主室内熱交
換器とから構成し、これら補助室内熱交換器と主室内熱
交換器を横流型の室内ファンと共に収容するための室内
ユニットを設け、この室内ユニットの前面および上面に
吸込口を形成し、主室内熱交換器を第１熱交換器と第２
熱交換器とに分けてその両熱交換器を室内ファンを囲む
ように逆Ｖ字状に配置し、かつ第１熱交換器を前面の吸
込口に対向させ、第２熱交換器を上面の吸込口に対向さ
せ、第２熱交換器と上面の吸込口との間に補助室内熱交
換器を配置し、除湿運転手段は、補助室内熱交換器で冷
媒の蒸発が完了して主室内熱交換器では冷媒が過熱域と
なるように膨脹機構である膨張弁の開度を制御する。

【００１４】第３の発明の空気調和機は、第１または第
２の発明において、要求除湿能力に応じて検知温度Ｔｊ
に対する露点温度以下の目標値を決定する手段を設け
た。第４の発明の空気調和機は、第３の発明において、
要求除湿能力は、室内温度に対応する。

【００１５】第５の発明の空気調和機は、第３の発明に
おいて、要求除湿能力は、室内湿度と目標室内湿度との
差に比例する。第６の発明の空気調和機は、第１ないし
第５のいずれかの発明において、さらに、補助室内熱交
換器の凍結を検出する凍結検出手段と、この凍結検出手
段が凍結を検出すると、補助室内熱交換器に対する除霜
運転を実行する除霜運転手段とを設けた。

【００１６】第７の発明の空気調和機は、第６の発明に
おいて、凍結検出手段は、検知温度Ｔｊが所定値以下に
低下したとき、それを凍結として検出する。第８の発明
の空気調和機は、第６の発明において、凍結検出手段
は、検知温度Ｔｊが所定値以下に低下してその状態が一
定時間継続したとき、それを凍結として検出する。

【００１７】第９の発明の空気調和機は、第６の発明に
おいて、除霜運転手段は、圧縮機の運転周波数を低減す
ることにより除霜運転を実行する。第１０の発明の空気
調和機は、第６の発明において、除霜運転手段は、室内
ファンの運転を継続しつつ圧縮機の運転を所定時間停止
することにより除霜運転を実行する。

【００１８】第１１の発明の空気調和機は、第６の発明
において、除霜運転手段は、膨張弁の開度を増大させる
ことにより除霜運転を実行する。第１２の発明の空気調
和機は、第６の発明において、除霜運転手段は、圧縮機
の吐出冷媒が主室内熱交換器、補助室内熱交換器、膨張
弁、室外熱交換器を通って圧縮機に戻る暖房サイクルを
形成することにより除霜運転を実行する。

【００１９】

【作用】第１の発明の空気調和機では、室内熱交換器を
流れる冷媒がその流入側の一部において蒸発が完了し、
室内熱交換器の残りの部分では過熱域となるように膨脹
機構および圧縮機を制御しているので、室内熱交換器の
流入側の一部においては吸込み空気が冷却および除湿さ
れるが、残りの過熱域では吸込み空気は冷却および除湿
されない。しかも、室内熱交換器による冷却はその一部
で行なわれるので冷却量は小さくて、吸込み空気はあま
り温度低下せずに室内へと吹出される。

【００２０】第２の発明の空気調和機では、第１の発明
において、室内熱交換器が補助室内熱交換器と主室内熱
交換器とから構成され、室内ユニットの全面の吸込口お
よび上面の吸込口からそれぞれ室内空気が吸込まれる。
そして、除湿運転時、冷媒は先ず補助室内熱交換器へ流
れ、そこで吸込み空気から熱を奪って蒸発する。これに
より、吸込み空気が冷却および除湿される。補助室内熱
交換器を経た冷媒は、次の主室内熱交換器に流れるが、
主室内熱交換器では過熱域となって空気とほとんど熱交
換しない。こうして、吸込み空気は、補助室内熱交換器
でのみ冷却および除湿がなされ、主室内熱交換器では冷
却も除湿もなされない。しかも、補助室内熱交換器によ
る冷却量は小さくて、吸込み空気はあまり温度低下せず
に室内へと吹き出される。

【００２１】第３の発明の空気調和機では、第１または
第２の発明において、要求除湿能力に応じて検知温度Ｔ
ｊに対する露点温度以下の目標値が決定される。第４の
発明の空気調和機では、第３の発明において、室内温度
が変化すると、要求除湿能力が変化する。

【００２２】第５の発明の空気調和機では、第３の発明
において、室内湿度と目標室内湿度との差が変化する
と、その差に比例して要求除湿能力が変化する。第６の
発明の空気調和機では、第１ないし第５のいずれかの発
明において、補助室内熱交換器の凍結が検出されると、
補助室内熱交換器が除霜される。

【００２３】第７の発明の空気調和機では、第６の発明
において、検知温度Ｔｊが所定値以下に低下したとき、
それが凍結として検出される。第８の発明の空気調和機
では、第６の発明において、検知温度Ｔｊが所定値以下
に低下してその状態が一定時間以上にわたり継続したと
き、それが凍結として検出される。

【００２４】第９の発明の空気調和機では、第６の発明
において、圧縮機の運転周波数が低減されることにより
補助室内熱交換器が除霜される。第１０の発明の空気調
和機では、第６の発明において、室内ファンの運転が継
続されつつ圧縮機の運転が所定時間停止されることによ
り補助室内熱交換器が除霜される。

【００２５】第１１の発明の空気調和機では、第６の発
明において、膨張弁の開度が増大されることにより補助
室内熱交換器が除霜される。第１２の発明の空気調和機
では、第６の発明において、圧縮機の吐出冷媒が主室内
熱交換器、補助室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器を
通って圧縮機に戻る暖房サイクルが形成されることによ
り補助室内熱交換器が除霜される。

【００２６】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図２において、１は室内ユニットで、
前面に室内空気の吸込口２を有し、上面にも室内空気の
吸込口３を有し、さらに前面下部に空調用空気（冷房空
気、除湿空気、暖房空気など）の吹出口４を有してい
る。

【００２７】室内ユニット１内には、上記吸込口２，３
から吹出口４にかけて通風路５が形成される。この通風
路５において、吸込口２，３の内側に防塵用（および消
臭用）のフィルタ６が設けられ、そのフィルタ６の内側
に主室内熱交換器８および補助室内熱交換器７が配設さ
れる。そして、両熱交換器７，８の内側に横流型の室内
ファン９が配設される。

【００２８】主室内熱交換器８は第１熱交換器８ａと第
２熱交換器８ｂの二つに分けられ、両熱交換器８ａ，８
ｂが室内ファン９を囲むように逆Ｖ字状に配置される。
第１熱交換器８ａは前面の吸込口２に対向し、第２熱交
換器８ｂは上面の吸込口３に対向する。そして、第２熱
交換器８ｂと吸込口３との間、すなわち室内空気の吸込
み流路において第２熱交換器８ｂより上方の風上側とな
る位置に、補助室内熱交換器７が配置される。

【００２９】とくに図３に示すように、補助室内熱交換
器７は熱交換パイプ７１および多数枚の放熱フィン７２
を備え、主室内熱交換器８（第１熱交換器８ａ＋第２熱
交換器８ｂ）は熱交換パイプ８１および多数枚の放熱フ
ィン８２を備えている。

【００３０】熱交換器８ａ，８ｂのそれぞれ放熱フィン
８２は互いに接触しているが、第２熱交換器８ｂの放熱
フィン８２と補助室内熱交換器７の放熱フィン７１との
間には隙間が確保されて両放熱フィンが非接触の状態に
ある。また、熱交換器８ａ，８ｂの放熱フィン８２には
数箇所にスロット８３が形成されており、これにより通
風効率の向上が図られるとともに、送風騒音の低減が図
られている。

【００３１】第１熱交換器８ａの下方にドレン受け部１
９が形成される。第２熱交換器８ｂおよび補助室内熱交
換器７の下方にも、ドレン受け部１９が形成される。室
内ファン９が回転すると、室内空気が吸込口２および吸
込口３をそれぞれ通して室内ユニット１内に吸込まれ
る。吸込口２からの吸込み空気は、フィルタ６を通り、
さらに第１熱交換器８ａを通って室内ファン９側に流れ
る。吸込口３からの吸込み空気は、フィルタ６を通った
後、先ず補助室内熱交換器７を通り、次に第２熱交換器
８ｂを通って室内ファン９側に流れる。

【００３２】通風路５において、室内ファン９の下流側
の吹出口４を臨む位置に、左右方向ルーバ１０が設けら
れる。この左右方向ルーバ１０は、吹出し風の方向を室
内ユニット１の左右方向において設定するためのもの
で、手動式である。

【００３３】左右方向ルーバ１０より下流側には、吹出
口４の位置に、複数たとえば一対の上下方向ルーバ１
１，１１が上下に並べて設けられる。この上下方向ルー
バ１１，１１は、互いに連動して単一のモータによって
駆動され、運転時は図示左方向に回動して吹出口４を開
放し、吹出し風の方向を室内ユニット１の上下方向にお
いて設定するとともに、運転停止時は図示右方向に回動
して吹出口４を閉成し、埃塵が室内ユニット１内に入り
込むのを防ぐ働きをする。

【００３４】一方、図１に示すように、圧縮機２１の吐
出口に四方弁２２を介して室外熱交換器２３が配管接続
され、その室外熱交換器２３に膨脹機構たとえば電動膨
張弁２４が配管接続される。この電動膨張弁２４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。

【００３５】電動膨張弁２４に補助室内熱交換器７の一
端が配管接続され、その補助室内熱交換器７の他端に主
室内熱交換器８（第１熱交換器８ａおよび第２熱交換器
８ｂ）が配管接続される。そして、主室内熱交換器８
に、上記四方弁２を介して圧縮機１の吸込口が配管接続
される。

【００３６】こうして、冷房、除湿、および暖房が可能
なヒートポンプ式冷凍サイクルが構成される。冷房時
は、図示実線矢印で示すように、圧縮機１から吐出され
る冷媒が四方弁２２から室外熱交換器２３、電動膨張弁
２４、補助室内熱交換器７、主室内熱交換器８へと順次
に流れ、主室内熱交換器８を経た冷媒が四方弁２２を通
って圧縮機１に戻る冷房サイクルが形成される。すなわ
ち、室外熱交換器２３が凝縮器、補助室内熱交換器７お
よび主室内熱交換器８が蒸発器として機能する。

【００３７】除湿時は、冷房時と同方向に冷媒が流れる
除湿サイクルが形成される。暖房時は、四方弁２２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
１から吐出される冷媒が四方弁２２から主室内熱交換器
８、補助室内熱交換器７、電動膨張弁２４、室外熱交換
器２３へと順次に流れ、室外熱交換器２３を経た冷媒が
四方弁２２を通って圧縮機１に戻る暖房サイクルが形成
される。すなわち、補助室内熱交換器７および主室内熱
交換器８が凝縮器、室外熱交換器２３が蒸発器として機
能する。

【００３８】図２にも示しているように、補助室内熱交
換器７の出口側の熱交換パイプに熱交換器温度センサ１
３が取付けられ、第１熱交換器８ａの中間部の熱交換パ
イプに熱交換器温度センサ１４が取付けられる。

【００３９】吸込口２から主室内熱交換器８にかけての
室内空気の吸込み流路に、室内温度センサ１５および室
内湿度センサ１６が設けられる。室外熱交換器２３に熱
交換器温度センサ１７が取付けられる。また、室外熱交
換器２３の近傍に室外ファン２５が設けられ、この室外
ファン２５の運転により吸込まれる室外空気が室外熱交
換器２３に供給される。この室外空気の吸込み流路に、
室外温度センサ１８が設けられる。

【００４０】商用交流電源３０に、インバータ回路３
１、速度制御回路３２，３３、および制御部４０が接続
される。そして、制御部４０に、インバータ回路３１、
速度制御回路３２，３３、上下方向ルーバ用モータ１１
Ｍ、熱交換器温度センサ１３，１４、室内温度センサ１
５、室内湿度センサ１６、熱交換器温度センサ１７、室
外温度センサ１８、四方弁２２、電動膨張弁２４、およ
び受光部４１が接続される。

【００４１】インバータ回路３１は、電源電圧を整流
し、それを制御部４０の指令に応じた周波数Ｆ（および
電圧）の交流に変換し、出力する。この出力は、圧縮機
２１の駆動モータ（圧縮機モータ）の駆動電力となる。

【００４２】速度制御回路３２は、室外ファンモータ２
５Ｍに対する電源電圧の供給制御（たとえば通電位相制
御）により、室外ファンモータ２５Ｍの速度（室外ファ
ン２５の送風量）を制御部４０の指令に応じた速度に設
定する。速度制御回路３３は、室内ファンモータ９Ｍに
対する電源電圧の供給制御（たとえば通電位相制御）に
より、室内ファンモータ９Ｍの速度（室内ファン９の送
風量）を制御部４０の指令に応じた速度に設定する。

【００４３】受光部４２は、リモートコントロール式の
操作器（以下、リモコンと略称する）から送出される赤
外線光を受光する。制御部４０は、空気調和機の全般に
わたる制御を行なうもので、主要な機能手段として次の
［１］および［２］を備える。

【００４４】［１］リモコン４２で除湿運転モードが設
定されると、除湿サイクルを形成するとともに、室内熱
交換器の一部である補助室内熱交換器７で冷媒が蒸発し
て主室内熱交換器８では冷媒が過冷却域になるよう、主
室内熱交換器８の温度（熱交換器温度センサ１４の検知
温度）Ｔｃが吸込空気温度（室内温度センサ１５の検知
温度）Ｔａに近付きかつ補助室内熱交換器７の温度（熱
交換器温度センサ１３の検知温度）Ｔｊが吸込空気の露
点温度以下になるよう電動膨張弁２４の開度および圧縮
機２１の運転周波数Ｆを制御して除湿運転を実行する除
湿運転手段。

【００４５】［２］要求除湿能力に応じて、検知温度Ｔ
ｊに対する露点温度以下の目標値を決定する手段。 つぎに、上記の構成の作用を図４および図５を参照して
説明する。

【００４６】リモコン４２で除湿運転モードが設定さ
れ、かつ運転開始操作がなされると、圧縮機２１が起動
されて除湿サイクルが形成されるとともに、室内ファン
９および室外ファン２５の運転が開始され、除湿運転の
開始となる。

【００４７】除湿運転時、室内ユニット１に吸込まれる
空気の温度Ｔａが室内温度センサ１５で検知され、その
検知温度Ｔａと設定温度Ｔｓとの差ΔＴ（＝Ｔａ−Ｔ
ｓ）が求められる。そして、温度差ΔＴに応じて圧縮機
２１の運転周波数Ｆが制御される。すなわち、温度差Δ
Ｔが大きいほど、運転周波数Ｆが高く設定されて圧縮機
２１の能力が増大されるが、除湿運転時の運転周波数Ｆ
の実際値としては冷房運転時などよりもはるかに低い値
が選択されるので、消費電力の低減が図れ、省エネルギ
効果が得られる。

【００４８】この場合、室内湿度センサ１６の検知湿度
Ｈａとリモコン４２による設定湿度Ｈｓとの差ΔＨを検
出し、その湿度差ΔＨに応じて圧縮機２１の運転周波数
Ｆを制御するようにしてもよい。すなわち、湿度差ΔＨ
が大きいほど、運転周波数Ｆが高く設定されて圧縮機２
１の能力が増大される。

【００４９】この運転周波数制御と同時に、補助室内熱
交換器８で冷媒の蒸発が完了して主室内熱交換器７では
冷媒が過熱域になるよう、電動膨張弁２４の開度が制御
される。

【００５０】具体的には、熱交換器温度センサ１４で検
知される主室内熱交換器８の温度Ｔｃが室内温度センサ
１５で検知される吸込空気温度Ｔａに近付くように、し
かも熱交換器温度センサ１３で検知される補助室内熱交
換器７の温度Ｔｊが吸込空気の露点温度以下の目標値Ｔ
ｊ₁ になるよう、電動膨張弁２４の開度が制御される。

【００５１】たとえば、検知温度Ｔｊが目標値Ｔｊ₁ よ
り高ければ、電動膨張弁２４の開度が制御ループごとに
所定値ずつ縮小される。検知温度Ｔｊが目標値Ｔｊ₁ よ
り低くなると、電動膨張弁２４の開度が制御ループごと
に所定値ずつ増大される。検知温度Ｔｊが目標値Ｔｊ₁
に一致すると、そのときの電動膨張弁２４の開度がその
まま保持される。

【００５２】目標値Ｔｊ₁ は、補助室内熱交換器７の温
度Ｔｊを吸込空気の露点温度以下に至らせるための値で
あると同時に、その補助室内熱交換器７の温度Ｔｊと主
室内熱交換器８の温度Ｔｃとの差ΔＴcj（＝Ｔｃ−Ｔ
ｊ）を所定値以上に確保して温度Ｔｃを吸込空気温度Ｔ
ａに近付けるための値であり、吸込空気温度Ｔａに対応
する要求除湿能力に応じて決定される。

【００５３】すなわち、目標値Ｔｊ₁ は、要求除湿能力
が大きくて運転周波数Ｆが高く設定されるほど、低い値
となる。なお、運転周波数Ｆが吸込空気湿度Ｈａと設定
湿度Ｈｓとの差ΔＨに応じて制御される場合には、要求
除湿能力は湿度差ΔＨに比例したものとなる。

【００５４】こうして電動膨張弁２４の開度が制御され
て補助室内熱交換器７の温度Ｔｊが目標値Ｔｊ₁ に設定
されることにより、吸込み空気は、ほとんど補助室内熱
交換器７でのみ冷却および除湿され、主室内熱交換器８
では熱交換しないまま室内に吹出される。補助室内熱交
換器７に付着する水分は、同熱交換器７の熱交換パイプ
および放熱フィンを伝わってドレン受け部１９に滴下す
る。

【００５５】運転周波数Ｆ、電動膨張弁２４の開度、お
よび除湿能力の関係を図４に示している。ここで、補助
室内熱交換器７による除湿作用について詳しく説明す
る。

【００５６】要求除湿能力が大きくて運転周波数Ｆが上
昇すると、冷媒の循環量が増える。仮に、いかなる運転
周波数Ｆに対しても温度差ΔＴcj（＝Ｔｃ−Ｔｊ）が一
定であったならば、冷媒循環量が増えることによって、
補助室内熱交換器７だけで冷媒の蒸発が終了せずに、主
室内熱交換器８でも冷媒の蒸発が起こることになる。こ
うなると、除湿の機能だけでなく、冷房（つまり室内空
気の温度を下げる）の機能まで発揮されてしまう。

【００５７】運転周波数Ｆの変化に応じて目標値Ｔｊ₁
ひいては温度差ΔＴcjを変えることができれば、たとえ
冷媒循環量が増えても、補助室内熱交換器７だけで冷媒
の蒸発を終わらせることができる。そこで、目標値Ｔｊ
₁ を要求除湿能力に応じた値に設定するようにしてい
る。これにより、圧縮機能力の変化にかかわらず、除湿
作用を補助室内熱交換器７のみに与えて室内温度の低下
を確実に抑制できる。

【００５８】温度差ΔＴcjが所定値より小さいならば、
補助室内熱交換器７の温度（つまり蒸発温度）Ｔｊが高
めの状態にあると判断されるので、電動膨張弁２４の開
度を絞る方向に制御する。

【００５９】電動膨張弁２４の開度が絞られると、蒸発
圧力が下がって蒸発温度Ｔｊが低下し、蒸発温度Ｔｊと
吸込み空気温度Ｔａとの差が大きくなる。これにより、
補助室内熱交換器７での冷媒と空気の熱交換が促進さ
れ、冷媒の蒸発は補助室内熱交換器７だけで終わること
になる。このとき、冷媒の過熱域が大きくなり、主室内
熱交換器８は全てが過熱域となって、主室内熱交換器８
の温度Ｔｃが吸込み空気温度Ｔａに近付く。すなわち、
主室内熱交換器８では冷却作用が起こらない。

【００６０】また、この制御によれば、冷房時のように
室内熱交換器全体（補助室内熱交換器７＋主室内熱交換
器８）で冷媒を蒸発させる場合に比べ、蒸発温度Ｔｊを
大きく下げることができる。

【００６１】すなわち、仮に室内熱交換器全体で冷媒が
蒸発する場合について考えると、除湿能力を得ようとし
て蒸発温度を吸込み空気の露点温度以下に大きく下げた
場合、室内への吹出し空気温度まで大きく下がってしま
う。

【００６２】これに対し、補助室内熱交換器７のみによ
る除湿であれば、吸込み空気温度以下に蒸発温度を下げ
ても、補助室内熱交換器７を除く主室内熱交換器８の温
度Ｔｃが空気温度であるため、しかも室内ファン９が低
速度運転してこともあって、室内空気温度が下がりにく
い。つまり、室内空気温度の低下を招くことなく、除湿
能力の増大が図れる。

【００６３】なお、補助室内熱交換器７のように熱交換
器面積が小さいと、蒸発温度を大きく下げたとしても、
十分な除湿能力が得られないのではないかと思われる
が、たとえば、補助室内熱交換器７と主室内熱交換器８
との熱交換器面積の比が 1:5であるとすれば、室内熱交
換器全体の面積に占める補助室内熱交換器７の面積の割
合は 1/6であり、その 1/6のほぼ逆数に相当する値に露
点温度と蒸発温度との差があれば、室内熱交換器全体で
除湿する場合とほぼ同等の量の水分が結露する。つま
り、室内熱交換器全体で除湿する場合とほぼ同等の除湿
能力が得られる。

【００６４】とくに、従来のような再熱用の電気ヒータ
が不要であり、よって消費電力の増大も生じない。従来
のように、室内ユニットに膨張弁（室内熱交換器を蒸発
器と再熱器とに分けるため）を設けないので、冷媒の急
激な膨脹音が室内に漏れる不具合がない。また、室内ユ
ニットに膨張弁を設けるタイプでは、凝縮器（室外熱交
換器＋再熱器）が大きくて蒸発器が小さいというアンバ
ランスなサイクルとなって、凝縮器で液化した冷媒が蒸
発器で蒸発しきれないまま圧縮機に吸い込まれてしまう
液バックを生じたり、凝縮器に冷媒が溜まり込んで圧縮
機が異常過熱するなどの心配があったが、そのような不
具合も解消される。

【００６５】さらに、本実施例では、補助室内熱交換器
７の放熱フィンと主室内熱交換器８の放熱フィンとの間
に隙間が確保されて両放熱フィンが非接触つまり熱的に
分離されたの状態にあるので、補助室内熱交換器７と主
室内熱交換器８との間の熱移動が極力防止されて、除湿
領域と過熱領域との間に十分な温度差を確保することが
でき、冷媒の蒸発温度を十分に低くすることができ、高
い除湿能力を確保することができる。

【００６６】室内ユニット１の構成に関しては、前面に
吸込口２があり、上面にも吸込口３があり、これら吸込
口２，３に主室内熱交換器８の第１熱交換器８ａと第２
熱交換器８ｂとをそれぞれ対向させ、しかも室内ファン
９を囲むように両熱交換器８ａ，８ｂを逆Ｖ字状に配置
し、さらに第２熱交換器８ｂと上面の吸込口３との間に
補助室内熱交換器７を配置した構成であるから、室内ユ
ニット１の大形化を避けながら補助室内熱交換器７およ
び主室内熱交換器８に対する良好な通風経路を確保する
ことができ、これにより冷媒と吸込み空気との熱交換効
率が向上し、ひいては省エネルギ効果が得られる。

【００６７】ところで、除湿運転時、補助室内熱交換器
７での蒸発温度Ｔｊを極力低めに設定しているため、運
転状態によっては補助室内熱交換器７で凍結が生じる場
合もある。このとき、補助室内熱交換器７の温度Ｔｊに
より、その補助室内熱交換器７の凍結が検出される。た
とえば、温度Ｔｊが目標値Ｔｊ₁ より低い所定値以下ま
で低下したとき、それが凍結として検出される。

【００６８】補助室内熱交換器７が凍結すると、吸込空
気が補助室内熱交換器７を通り難くなり、除湿効率が低
下してしまう。凍結が検出された場合には、圧縮機２１
の運転周波数Ｆが低減され、補助室内熱交換器７に対す
る除霜運転が実行される。すなわち、運転周波数Ｆの低
減によって除湿能力が抑制され、これにより補助室内熱
交換器７の温度低下が抑えられて凍結が解除される。

【００６９】その後、温度Ｔｊが所定値以上となったと
き、または除霜開始から一定時間が経過したとき、除霜
運転が終了されて通常の除湿運転に復帰する。このよう
に、補助室内熱交換器７が凍結するとそれを検出してす
ぐに除霜運転を行なうことにより、補助室内熱交換器７
の凍結を迅速に解消することができ、除湿効率の向上が
図れる。

【００７０】なお、補助室内熱交換器７の凍結を検出す
る方法としては、補助室内熱交換器７の温度Ｔｊが所定
値以下に低下してその状態が一定時間継続したとき、そ
れを凍結として検出するようにしてもよい。

【００７１】除霜運転の方法としては、室内ファン９の
運転（補助室内熱交換器７への通風）を継続しつつ圧縮
機２１の運転を所定時間停止するようにしてもよい。除
霜運転の別の方法としては、電動膨張弁２４の開度を増
大させるようにしてもよい。電動膨張弁２４の開度が増
すと、室外熱交換器２３を経た冷媒が十分に断熱膨脹さ
れずに補助室内熱交換器７へと流れ、その流れ込む冷媒
の持つ熱が除霜熱として補助室内熱交換器７で放出され
る。

【００７２】除霜運転のさらに別の方法としては、四方
弁２２を切換えて暖房サイクルを形成してもよい。暖房
サイクルが形成されると、補助室内熱交換器７が凝縮器
として機能することになり、圧縮機から吐出される高温
冷媒の熱が除霜熱として補助室内熱交換器７で放出され
る。

【００７３】また、除湿運転時において、上下方向ルー
バ１１，１１を図２の破線で示すように、水平よりやや
上向きに設定し、吹出空気が吸込口から吸込まれるショ
ートサーキットを形成するようにしてもよい。

【００７４】このように、除湿運転時にショートサーキ
ットを形成すれば、居住域に吹出口からの風を到達させ
ることなく除湿を行なうことができ、冷風感のない快適
除湿が可能となる。その他、この発明は上記実施例に限
定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形
実施可能である。

【００７５】

【発明の効果】以上述べたように、第１の発明の空気調
和機は、除湿運転時、室内熱交換器の一部で冷媒の蒸発
が完了し他の部分では冷媒が過熱域になるようにするた
め、室内熱交換器の蒸発域となる部分の温度Ｔｊが吸込
空気の露点温度以下になるよう、かつ室内熱交換器の過
熱域となる部分の温度Ｔｃが吸込空気の温度Ｔａに近づ
くよう膨脹機構および圧縮機を制御し、これにより除湿
運転を実行する構成としたので、電気ヒータを要するこ
となく、消費電力の増大を生じることなく、室内に不快
音を漏らすことなく、液バックや圧縮機の異常過熱を生
じることもなく、室内温度低下のない除湿を行なうこと
ができる。

【００７６】第２の発明の空気調和機は、第１の発明に
おいて、室内熱交換器を補助室内熱交換器と主室内熱交
換器とから構成し、これら補助室内熱交換器と主室内熱
交換器を横流型の室内ファンと共に収容するための室内
ユニットを設け、この室内ユニットの前面および上面に
吸込口を形成し、主室内熱交換器を第１熱交換器と第２
熱交換器とに分けてその両熱交換器を室内ファンを囲む
ように逆Ｖ字状に配置し、かつ第１熱交換器を前面の吸
込口に対向させ、第２熱交換器を上面の吸込口に対向さ
せ、第２熱交換器と上面の吸込口との間に補助室内熱交
換器を配置し、除湿運転時は、補助室内熱交換器で冷媒
の蒸発が完了して主室内熱交換器では冷媒が過熱域とな
るように膨脹機構である膨張弁の開度を制御するように
したので、さらなる効果として、室内ユニットの大形化
を避けながら補助室内熱交換器および主室内熱交換器に
対する良好な通風経路を確保することができ、これによ
り冷媒と吸込み空気との熱交換効率が向上し、ひいては
省エネルギ効果を得ることができる。

【００７７】第３ないし第５の発明の空気調和機は、第
１または第２の発明において、要求除湿能力に応じて補
助室内熱交換器の温度Ｔｊに対する露点温度以下の目標
値を決定する構成としたので、さらなる効果として、最
適な除湿能力が得られる。

【００７８】第６ないし第１２の発明の空気調和機は、
第１ないし第５のいずれかの発明において、補助室内熱
交換器の凍結に際して補助室内熱交換器に対する除霜運
転を実行する構成としたので、さらなる効果として、補
助室内熱交換器の凍結を迅速に解消して除湿効率の向上
が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の冷凍サイクルの構成および制御回路
の構成を示す図。

【図２】同実施例の室内ユニットの内部構成を断面して
示す図。

【図３】図２における要部の構成を示す図。

【図４】同実施例における運転周波数Ｆ、電動膨張弁の
開度、および除湿能力の関係を示す図。

【図５】同実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。

【符号の説明】

１…室内ユニット、２…吸込口、３…吸込口、４…吹出
口、５…通風路、７…補助室内熱交換器、８…主室内熱
交換器、８ａ…第１熱交換器、８ｂ…第２熱交換器、９
…室内ファン、１１，１１…上下方向ルーバ、１３，１
４…熱交換器温度センサ、１５…室内温度センサ、１６
…室内湿度センサ、１８…室外温度センサ、２１…圧縮
機、２２…四方弁、２３…室外熱交換器、２４…電動膨
張弁、３１…インバータ回路、４０…制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若杉 晴廣 静岡県富士市蓼原336番地 株式会社東 芝富士工場内 (56)参考文献 特開 平６−34184（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−18074（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−5547（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−94285（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−18247（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−39942（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−141700（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−131170（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−42924（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02 102

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、室外熱交換器、膨脹機構、室内
   熱交換器を順次接続した冷凍サイクルと、 圧縮機の吐出冷媒が室外熱交換器、膨脹機構、室内熱交
   換器を通って圧縮機に戻る除湿サイクルを形成し、かつ
   室内熱交換器の一部で冷媒の蒸発が終了し他の部分では
   冷媒が過熱域になるよう圧縮機および膨脹機構を制御し
   て除湿運転を実行する除湿運転手段と、 前記室内熱交換器の蒸発域となる部分の温度Ｔｊを検知
   する温度検知手段と、 前記室内熱交換器の過熱域となる部分の温度Ｔｃを検知
   する温度検知手段と、 吸込空気の温度Ｔａを検知する温度検知手段と、 除湿運転時、前記検知温度Ｔｊが吸込空気の露点温度以
   下になるよう、かつ前記検知温度Ｔｃが前記検知温度Ｔ
   ａに近づくよう前記膨脹機構および圧縮機を制御する制
   御手段と、 を具備したことを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の空気調和機において、 前記室内熱交換器は補助室内熱交換器と主室内熱交換器
   とから構成され、これら補助室内熱交換器と主室内熱交
   換器を横流型の室内ファンと共に収容するための室内ユ
   ニットを設け、 この室内ユニットの前面および上面に吸込口を形成し、 前記主室内熱交換器を第１熱交換器と第２熱交換器とに
   分けてその両熱交換器を前記室内ファンを囲むように逆
   Ｖ字状に配置し、かつ第１熱交換器を前記前面の吸込口
   に対向させ、第２熱交換器を前記上面の吸込口に対向さ
   せ、 前記第２熱交換器と前記上面の吸込口との間に前記補助
   室内熱交換器を配置し、 前記除湿運転手段は、補助室内熱交換器で冷媒の蒸発が
   完了して主室内熱交換器では冷媒が過熱域となるように
   膨脹機構としての膨張弁の開度を制御する、 ことを特徴とする空気調和機。ここから
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の空気調
   和機において、 要求除湿能力に応じて前記検知温度Ｔｊに対する露点温
   度以下の目標値を決定する手段を設けた、 ことを特徴とする空気調和機。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の空気調和機において、 要求除湿能力は、室内温度に対応する。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の空気調和機において、 要求除湿能力は、室内湿度と目標室内湿度との差に比例
   する。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載の空気調和機において、 前記補助室内熱交換器の凍結を検出する凍結検出手段
   と、 この凍結検出手段が凍結を検出すると、前記補助室内熱
   交換器に対する除霜運転を実行する除霜運転手段と、 を設けたことを特徴とする空気調和機。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の空気調和機において、 前記凍結検出手段は、前記検知温度Ｔｊが所定値以下に
   低下したとき、それを凍結として検出する、 ことを特徴とする空気調和機。
8. 【請求項８】 請求項６に記載の空気調和機において、 前記凍結検出手段は、前記検知温度Ｔｊが所定値以下に
   低下してその状態が一定時間継続したとき、それを凍結
   として検出する、 ことを特徴とする空気調和機。
9. 【請求項９】 請求項６に記載の空気調和機において、 前記除霜運転手段は、前記圧縮機の運転周波数を低減す
   ることにより除霜運転を実行する、 ことを特徴とする空気調和機。
10. 【請求項１０】 請求項６に記載の空気調和機におい
    て、 前記除霜運転手段は、前記室内ファンの運転を継続しつ
    つ前記圧縮機の運転を所定時間停止することにより除霜
    運転を実行する、 ことを特徴とする空気調和機。
11. 【請求項１１】 請求項６に記載の空気調和機におい
    て、 前記除霜運転手段は、前記膨張弁の開度を増大させるこ
    とにより除霜運転を実行する、 ことを特徴とする空気調和機。
12. 【請求項１２】 請求項６に記載の空気調和機におい
    て、 前記除霜運転手段は、前記圧縮機の吐出冷媒が主室内熱
    交換器、補助室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器を通
    って圧縮機に戻る暖房サイクルを形成することにより除
    霜運転を実行する、 ことを特徴とする空気調和機。