JP3480871B2 - 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、室温があまり高くなく湿気が多く
なる時季は、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、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
込室内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、室内に不快音を漏らすことなく、さらには液バック
や圧縮機の異常過熱を生じることなく、室内温度低下の
ない除湿を行なえることを目的とする。さらに、居住域
に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なことを目的とする。

【００１０】

【００１１】第２の発明の空気調和機は、第１の発明の
目的に加え、消費電力を低減して省エネルギ効果が得ら
れることを目的とする。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、仮に室内
温度が低下した場合には、それを解消し、快適性を維持
することができることを目的とする。

【００１２】

【００１３】

【００１４】第６の発明の空気調和機は、第１の発明の
目的に加え、室温優先と除湿優先の二種類の除湿を自由
に選択して実行でき、室温優先と除湿優先の二種類の除
湿を簡単な操作で自由に選択して実行でき、さらに、二
種類の除湿のどちらが行なわれているかを使用者が容易
に認識できることを目的とする。

【００１５】

【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を備え、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
る空気調和機において、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、除湿運転時、検知温度Ｔｊが吸込室内空気の露点温
度以下になるよう、かつ検知温度Ｔｃと検知温度Ｔｊと
の差が所定値になるよう膨脹機構を制御する制御手段と
を備え、室内熱交換器およびその室内熱交換器に室内空
気を通して循環させるための室内ファンを収容するとと
もに、室内空気の吸込口および室内熱交換器を経た空気
の吹出口を有する室内ユニットと、この室内ユニットの
吹出口に設けられた風向変更板と、除湿運転時、風向変
更板を操作して室内ユニットの吹出口から吹出される空
気が同室内ユニットの吸込口に流れるショートサーキッ
トを形成する操作手段と、を設けている。

【００１６】

【００１７】第２の発明の空気調和機は、第１の発明に
おいて、除湿運転時、圧縮機の運転周波数を最低運転周
波数まで段階的に低下させる制御手段を設けている。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、吸込室内空気の温度Ｔａを検知する温度検知手段
と、除湿運転時、検知温度Ｔａの低下が所定時間続いた
とき、圧縮機の運転を中断する制御手段と、を設けてい
る。

【００１８】第４の発明の空気調和機は、第１または第
２の発明において、吸込室内空気の温度Ｔａを検知する
温度検知手段と、除湿運転時、ショートサーキットを形
成した時点の検知温度Ｔａを設定室内温度Ｔｓとして記
憶し、検知温度Ｔａがこの設定室内温度Ｔｓよりも所定
値低い値になったとき、圧縮機の運転を中断する制御手
段と、を設けている。

【００１９】第５の発明の空気調和機では、第２の発明
において、吸込室内空気の温度Ｔａを検知する温度検知
手段と、除湿運転時、圧縮機の運転周波数が最低運転周
波数に達したときの検知温度ＴａをＴaoとして記憶し、
その後、検知温度Ｔａが記憶値Ｔaoよりも所定値低い値
まで低下したら圧縮機の運転を中断し、その後、検知温
度Ｔａの上昇に従い圧縮機を起動し運転開始初期の運転
周波数を再設定する制御手段と、を設けている。

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】第６の発明の空気調和機は、第１の発明に
おいて、室内空気の温度Ｔａを検知する温度検知手段
と、除湿運転時、検知温度Ｔａがあらかじめ定められた
設定室内温度Ｔｓを維持するよう圧縮機の運転周波数を
制御する室温優先モードの制御手段と、除湿運転時、検
知温度Ｔａにかかわらず、圧縮機の運転周波数を最低運
転周波数まで段階的に低下させる除湿優先モードの制御
手段と、室温優先モードおよび除湿優先モードのいずれ
か一方を選択するための選択手段と、を設けている。さ
らに、選択手段がリモートコントロール式の操作器であ
って、この操作器は、冷房運転、暖房運転、および室温
優先モードの除湿運転のいずれかを選択するための運転
切換釦と、除湿優先モードの除湿運転を単独に選択する
ための除湿専用釦とを有している。また、操作器は、室
温優先モードの除湿運転が選択されると設定室内温度Ｔ
ｓを表示し、除湿優先モードの除湿運転が選択されると
設定室内温度Ｔｓを表示しない表示手段を有している。

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【作用】第１の発明の空気調和機では、除湿運転時、室
内熱交換器の一部で冷媒の蒸発が終了して他の部分では
冷媒が過熱域になるよう膨脹機構が制御される。とく
に、室内熱交換器の蒸発域となる部分の温度Ｔｊが吸込
室内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と温度Ｔｊとの差が所定
値になるよう、膨脹機構が制御される。さらに、除湿運
転時、吹出口の風向変更板が操作され、吹出口から吹出
される空気がそのまま吸込口に流れるショートサーキッ
トが形成される。

【００２９】

【００３０】第２の発明の空気調和機では、第１の発明
において、除湿運転時、圧縮機の運転周波数が最低運転
周波数まで段階的に低下される。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、除湿運転時、
吸込室内空気の温度Ｔａの低下が所定時間続いたとき、
圧縮機の運転が中断される。

【００３１】第４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、除湿運転時、ショートサーキット
を形成した時点の検知温度Ｔａが設定室内温度Ｔｓとし
て記憶され、検知温度Ｔａがこの設定室内温度Ｔｓより
も所定値低い値になったとき、圧縮機の運転が中断され
る。

【００３２】第５の発明の空気調和機では、第２の発明
において、除湿運転時、圧縮機の運転周波数が最低運転
周波数に達したときの検知温度ＴａがＴaoとして記憶さ
れ、その後、吸込室内空気の温度Ｔａが記憶値Ｔaoより
も所定値低い値まで低下したら圧縮機の運転が中断さ
れ、その後、検知温度Ｔａの上昇に従い圧縮機が起動さ
れて運転開始初期の運転周波数が再設定される。

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【００３８】第６の発明の空気調和機では、第１の発明
において、除湿運転時、室内空気の温度Ｔａがあらかじ
め定められた設定室内温度Ｔｓを維持するよう圧縮機の
運転周波数が制御される室温優先モード、および温度Ｔ
ａにかかわらず圧縮機の運転周波数が最低運転周波数ま
で段階的に低下される除湿優先モードのうち、いずれか
一方が選択される。さらに、リモートコントロール式の
操作器の運転切換釦が操作されると室温優先モードが選
択され、同じ操作器の除湿専用釦が操作されると除湿優
先モードが選択される。また、室温優先モードが選択さ
れると設定室内温度Ｔｓが表示され、除湿優先モードが
選択されると設定室内温度Ｔｓは表示されない。

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【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１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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。第
１熱交換器８ａの放熱フィンと第２熱交換器８ｂの放熱
フィンとは互いに接触しているが、第２熱交換器８ｂの
放熱フィンと補助室内熱交換器７の放熱フィンとの間に
は隙間が確保されて両放熱フィンが非接触つまり熱的に
分離された状態にある。

【００４５】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。

【００４６】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、左右風向変更板１０が設けら
れる。この左右風向変更板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。

【００４７】左右風向変更板１０より下流側に、複数た
とえば一対の上下風向変更板１１，１１が上下に並べて
設けられる。この上下風向変更板１１，１１は、互いに
連動して単一のモータによって駆動され、運転時は時計
回りに回動して吹出口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
転停止時は反時計回りに回動して吹出口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。

【００４８】一方、図２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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】図１および図２の両方に示すように、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１３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。

【００５３】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が設けら
れる。また、室外熱交換器２３の近傍に室外ファン２５
が設けられる。この室外ファン２５は、室外空気を室外
熱交換器２３に供給する。

【００５４】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、風向変更板用モータ１１Ｍ、
熱交換器温度センサ１３，１４、室内温度センサ１５、
四方弁２２、電動膨張弁２４、および受光部４１が接続
される。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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）５０から送出され
る赤外線光を受光する。リモコン５０は、図３に示すよ
うに、上面に表示部５１、温度調節釦５２、運転／停止
釦５３、およびスライド蓋５４を有している。スライド
蓋５４は図示太線矢印の方向へのスライドが可能であ
り、スライドにより内部の操作釦が露出する。露出する
操作釦として、冷房運転、暖房運転、および室温優先モ
ードの除湿運転のいずれかを選択するための運転切換釦
５５、除湿優先モードの除湿運転を単独に選択するため
の除湿専用釦５６がある。すなわち、リモコン５０は、
室内温度の低下を極力防止して、室温を設定温度に維持
しながら除湿運転を行なう室温優先モードおよびある程
度の室内温度の低下は容認して、室温の維持よりも除湿
を優先して除湿運転を行なう除湿優先モードのいずれか
一方を選択するための選択手段として機能する。

【００５８】また、リモコン５０は、室温優先モードが
選択されると設定室内温度Ｔｓの数値を表示部５１で表
示し、除湿優先モードが選択された場合は設定室内温度
Ｔｓを表示しない機能を有している。

【００５９】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］
から［12］を備える。 ［１］圧縮機２１の吐出冷媒が室外熱交換器２３、電動
膨張弁２４、室内熱交換器（補助室内熱交換器７＋主室
内熱交換器８）を通って圧縮機２１に戻る除湿サイクル
を形成し、かつ室内熱交換器の一部（補助室内熱交換器
７）で冷媒の蒸発が終了して他の部分（主室内熱交換器
８）では冷媒が過熱域になるよう圧縮機２１および電動
膨張弁２４を制御して除湿運転を実行する除湿運転手
段。

【００６０】［２］除湿運転時、室内熱交換器の蒸発域
となる部分（補助室内熱交換器７）の温度Ｔｊが吸込室
内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（主室内熱交換器８）の温度Ｔｃと温
度Ｔｊとの差が所定値になるよう電動膨張弁２４を制御
する制御手段。

【００６１】［３］リモコン５０で室温優先モードの除
湿運転が選択されると、室内空気の温度Ｔａがあらかじ
め定められた設定室内温度Ｔｓを維持するよう圧縮機２
１の運転周波数Ｆを制御する制御手段。

【００６２】［４］室温優先モードの除湿運転時、室内
空気の温度Ｔａが設定室内温度Ｔｓよりも下がったと
き、圧縮機２１の運転を中断（サーモオフ）して室内フ
ァン９の運転を継続する制御手段。

【００６３】［５］室温優先モードの除湿運転時、室内
空気の温度Ｔａが設定室内温度Ｔｓよりも所定値α低い
値（＝Ｔｓ−α）以下の状態にあれば、四方弁２２を切
換え、暖房サイクルを形成して暖房運転を実行する制御
手段。

【００６４】［６］リモコン５０で除湿優先モードの除
湿運転が選択されると、室内空気の温度Ｔａにかかわら
ず、圧縮機２１の運転周波数Ｆを所定値（たとえば16H
z）から最低運転周波数Ｆmin （たとえば 9Hz）まで所
定時間ｔ₁ ごとに段階的に低下させる制御手段。

【００６５】［７］除湿優先モードの除湿運転時、上下
風向変更板１１，１１を操作し、吹出口４から吹出され
る空気が吸込口２に流れるショートサーキットを形成す
る操作手段。

【００６６】［８］除湿優先モードの除湿運転時、吸込
室内空気の温度Ｔａの低下が所定時間（たとえば 5分
間）続いたとき、圧縮機２１の運転を中断（サーモオ
フ）する制御手段。

【００６７】［９］除湿優先モードの除湿運転時、ショ
ートサーキット形成開始時の吸込室内温度Ｔａを設定室
内温度Ｔｓとして記憶し、ショートサーキット形成除湿
中の吸込室内空気の温度Ｔａがその記憶された設定室内
温度Ｔｓよりも所定値β低い値（＝Ｔｓ−β）になった
とき、圧縮機２１の運転を中断（サーモオフ）する制御
手段。

【００６８】［10］除湿優先モードの除湿運転時、圧縮
機２１の運転を中断（サーモオフ）しているとき、吸込
室内空気の温度Ｔａの上昇に従い圧縮機２１を起動し運
転開始初期の運転周波数Ｆ（＝16Hz）を再設定する制御
手段。

【００６９】［11］除湿優先モードの除湿運転時、圧縮
機２１の運転中断時も含めて室内ファン９の送風量を一
定とする制御手段。 ［12］除湿優先モードの除湿運転時、圧縮機２１の運転
周波数Ｆが最低運転周波数Ｆmin まで低下したとき、操
作手段によるショートサーキットの形成を許容する制御
手段。

【００７０】つぎに、上記の構成の作用を図４および図
５のフローチャートを参照して説明する。リモコン５０
で除湿運転の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。

【００７１】この場合、除湿運転の選択が運転切換釦５
５の操作によるものであれば、室温優先モードの除湿運
転（図４の制御）となり、リモコン５０であらかじめ設
定される設定室内温度Ｔｓの数値が図３に示すように同
リモコン５０の表示部５１で表示される。この表示によ
り、室温優先モードであることが報知される。

【００７２】そして、室内温度センサ１５で検知される
吸込室内空気の温度（室内温度）Ｔａと設定室内温度Ｔ
ｓとの差ΔＴ（＝Ｔａ−Ｔｓ）が求められ、その温度差
ΔＴに応じて圧縮機２１の運転周波数Ｆが制御される。
これにより、吸込室内空気の温度Ｔａが設定室内温度Ｔ
ｓに維持される。

【００７３】室温優先モードによる除湿運転時の温度差
ΔＴに応じた運転制御の条件を図６に示しており、運転
周波数Ｆの実際値として冷房運転時よりはるかに低い値
（たとえば16Hz以下）が選択される。

【００７４】この運転周波数制御と同時に、補助室内熱
交換器７で冷媒の蒸発が完了して主室内熱交換器８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。

【００７５】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と熱交換器温度セ
ンサ１３で検知される補助室内熱交換器７の温度Ｔｊと
の差ΔＴcj（＝Ｔｃ−Ｔｊ）が所定値ΔＴcj₁ になるよ
う、しかも検知温度Ｔｊが吸込室内空気の露点温度以下
になるよう、電動膨張弁２４の開度が制御される。所定
値ΔＴcj₁ は、圧縮機２１の運転周波数Ｆに比例する値
である。

【００７６】たとえば、温度差ΔＴcjが所定値ΔＴcj₁
より大きければ、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。温度差ΔＴcjが所定値ΔＴ
cj₁より小さければ、電動膨張弁２４の開度が制御ルー
プごとに所定値ずつ増大される。温度差ΔＴcjが所定値
ΔＴcj₁ 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。

【００７７】この開度制御により、吸込室内空気は、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。

【００７８】ここで、補助室内熱交換器７による除湿作
用について説明しておく。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の目標値であるΔＴcj₁ 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）の機能も発揮されてしまう。

【００７９】運転周波数Ｆの変化に応じて温度差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、所定値ΔＴcj₁ を運転周波数Ｆ
に比例し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。

【００８０】図８はモリエル線図で、補助室内熱交換器
７の温度Ｔｊ、主室内熱交換器８の温度Ｔｃ、および温
度差ΔＴcjの関係を示している。温度差ΔＴcjが所定値
ΔＴcj₁ 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。

【００８１】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では冷房作用が起こらない。

【００８２】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。

【００８３】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。図９の空気線図に吸込空気温度をＡ点で示してお
り、吹出し空気温度の低下を防ぐためには、蒸発温度の
低下は例えばＣ点（15度）までが限度となる。

【００８４】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、吸込空気温度Ａに対し、Ｃ´点まで蒸
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、室内温度が
下がりにくい。つまり、室内温度の低下を招くことな
く、除湿能力の増大が図れる。

【００８５】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。

【００８６】図９の空気線図において、Ａ−Ｂ線とＡ−
Ｂ´線の各々の等エンタルピー線に直角な成分ＸとＸ´
は潜熱冷却能力（空気中の水分が水蒸気から水滴に変化
するための熱量）を示し、Ｂ−Ｃ線とＢ−Ｃ´線の各々
の等エンタルピー線に直角な成分ＹとＹ´は顕熱冷却能
力（空気が温度を下げるための熱量）を示す。

【００８７】この図から判るように、本実施例における
潜熱と顕熱の比の潜熱割合は、室内熱交換器全体で熱交
換する場合の潜熱と顕熱の比の潜熱割合に比べ、大きく
なる。（Ｘ／Ｙ）＜（Ｘ´／Ｙ´）。

【００８８】したがって、冷房時のように吹出し空気温
度の低下を生じることなく、十分な除湿能力が得られ
る。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を生じない。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が異常過熱するなどの心配が
あったが、そのような心配も解消される。

【００８９】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状態にあるの
で、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、よって高い除湿能力を確保できる。

【００９０】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室内空気との熱交換
効率が向上し、ひいては省エネルギ効果が得られる。

【００９１】ところで、室温優先モードの除湿運転で
は、検知温度Ｔａが設定室内温度Ｔｓより低下した場
合、圧縮機２１の運転が中断（サーモオフ）され、室内
ファン９の運転による送風のみ続けられる。この中断に
より、室内温度Ｔａの不要な低下が解消される。

【００９２】中断にもかかわらず検知温度Ｔａがさらに
低下して設定室内温度Ｔｓよりも所定値α低い値（＝Ｔ
ｓ−α）以下になると、四方弁２２が切換えられて暖房
サイクルが形成され、主室内熱交換器８および補助室内
熱交換器７がともに凝縮器として機能する暖房運転が実
行される。この暖房運転により、室内温度Ｔａの不要な
低下が確実に解消される。

【００９３】中断または暖房運転によって検知温度Ｔａ
の低下が解消され、上昇に転じると、温度差ΔＴに応じ
た運転周波数制御による除湿運転が再開される。こうし
て、室内温度を望みの状態に設定することができる。

【００９４】運転周波数Ｆについて着目すると、冷媒の
蒸発が補助室内熱交換器７でのみ終わる制御である点、
しかも除湿運転そのものが室内温度のあまり高くない時
季に選択されることが多い点などから、運転周波数Ｆの
実際値として冷房運転時などよりもはるかに低い値が選
択されている。したがって、消費電力の低減が図れ、省
エネルギ効果が得られる。

【００９５】一方、除湿運転がリモコン５０の除湿専用
釦５６の操作により選択されたものであれば、除湿優先
モードの除湿運転（図５の制御）となる。この場合、除
湿優先モードであることを報知するため、リモコン５０
の表示部５１で設定室内温度Ｔｓが表示されない。そし
て、図７に示すように、運転開始に際し、圧縮機２１の
運転周波数Ｆが先ず除湿立上がりを考慮した所定値（＝
16Hz）に設定され、その後、最低運転周波数Ｆmin （＝
9Hz）まで一定時間ｔ₁ ごとに段階的に下げられてい
く。

【００９６】運転周波数Ｆが最低運転周波数Ｆmin まで
下がると、図１に破線で示すように、上下風向変更板１
１，１１が水平吹出位置より上の位置に回動される。こ
れにより、吹出口４から吹出される空気がそのまま吸込
口２に流れるショートサーキットが形成され、吹出風が
居住域に届かない。

【００９７】したがって、居住域に風を到達させること
なく除湿を続けることができ、冷風感を受けない快適除
湿が可能である。ショートサーキットによって一部の空
気が連続して吸い込まれることになるが、空気中の水分
拡散速度は十分に大きいので、居住域の空気は拡散によ
り十分に除湿される。

【００９８】このショートサーキットの形成と同時に、
室内ファン９が低速度運転される。この低速度運転によ
り、吹出口４から吹出される空気が遠くに流れることな
く吸込口２へと流れ、ショートサーキットの形成が確実
となる。

【００９９】空気中の湿気は、拡散により移動するもの
であって、気流によって移動するものではない。このこ
とから、除湿運転中は室内ファン９を止めても除湿能力
が損なわれることはないが、室内ファン９を止めてしま
うと、吹出口４と上下風向変更板１１，１１との隙間か
ら冷気が下に下がっていくため、それを防ぐことも含め
て室内ファン９が低速度運転される。

【０１００】除湿運転の開始からショートサーキットを
形成するまでにある程度の時間が確保されることになる
が、この時間は、居住域の人が冷風感を抱くまでの時間
にほぼ相当する。冷風感が生じるまでは通常の吹出しを
行なって冷凍サイクルの立上がりをスムーズに行ない、
除湿作用の立上がりを早めるようにしている。

【０１０１】ところで、除湿優先モードの除湿運転で
は、検知温度（吸込室内空気の温度）Ｔａの低下が所定
時間（たとえば 5分間）続いた場合、圧縮機２１の運転
が中断（サーモオフ）され、室内ファン９の運転による
送風のみ続けられる。この中断により、室内温度Ｔａの
不要な低下が解消される。

【０１０２】検知温度Ｔａが設定室内温度Ｔｓよりも所
定値β低い値（＝Ｔｓ−β）まで下がった場合にも、圧
縮機２１の運転が中断（サーモオフ）され、室内ファン
９の運転による送風のみ続けられる。この中断により、
室内温度Ｔａの不要な低下が解消される。

【０１０３】中断によって検知温度Ｔａの低下が解消さ
れ、上昇に転じると、圧縮機２１が起動されて運転開始
初期の運転周波数Ｆ（＝16Hz）が再設定される。そし
て、上記同様、運転周波数Ｆが最低運転周波数Ｆmin
（＝ 9Hz）まで一定時間ｔ₁ ごとに段階的に下げられて
いく。

【０１０４】室温優先モードの場合と同じく、運転周波
数Ｆの実際値として冷房運転時などよりもはるかに低い
値が選択されており、これにより消費電力の低減が図
れ、省エネルギ効果が得られる。

【０１０５】室内ファン９の運転については、圧縮機２
１の運転中断時も含めて送風量が一定に維持される。こ
れにより、確実にショートサーキットが形成され、室温
を下げることなく、安定した除湿作用が得られる。

【０１０６】室温優先モードの選択用である運転切換釦
５５、および除湿優先モードの選択用である除湿専用釦
５６をリモコン５０に設けているので、室温優先および
除湿優先の二種類の除湿を簡単な操作で自由に選択して
実行することができる。しかも、室温優先であるか除湿
優先であるかをリモコン５０における設定室内温度Ｔｓ
の表示の有無によって報知するようにしているので、使
用者はどちらの除湿が行なわれているかを容易に認識す
ることができる。

【０１０７】なお、運転切換釦５５および除湿専用釦５
６と同じ機能の操作釦を室内ユニット１に設け、室温優
先モードおよび除湿優先モードをリモコン５０だけでな
く室内ユニット１側で選択できるようにしてもよい。

【０１０８】また、上記実施例では、除湿優先モードの
除湿運転時、検知温度Ｔａが設定室内温度Ｔｓよりも所
定値β低い値（＝Ｔｓ−β）まで下がったときに圧縮機
２１の運転を中断したが、たとえば、運転周波数Ｆが最
低運転周波数Ｆmin に達したときの検知温度ＴａをＴao
として記憶しておき、その後、検知温度Ｔａが記憶値Ｔ
aoよりも所定値低い値まで低下したところで圧縮機２１
の運転を中断するようにしてもよい。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。

【０１０９】

【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、電気ヒータを要することなく、室内に不快音を
漏らすことなく、さらには液バックや圧縮機の異常過熱
を生じることなく、室内温度低下のない除湿を行なうこ
とができる。さらに、居住域に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。

【０１１０】

【０１１１】第２の発明の空気調和機は、第１の発明に
おいて、除湿運転時、圧縮機の運転周波数を最低運転周
波数まで段階的に低下させる構成としたので、消費電力
を低減して省エネルギ効果が得られる。

【０１１２】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、除湿運転時、吸込室内空
気の温度の低下に従って圧縮機の運転を中断する構成と
したので、仮に室内温度が低下した場合には、それを解
消し、快適性を維持することができる。

【０１１３】

【０１１４】

【０１１５】

【０１１６】第６の発明の空気調和機は、第１の発明に
おいて、室温優先と除湿優先の二種類の除湿を自由に選
択して実行できる。さらに、室温優先と除湿優先の二種
類の除湿を簡単な操作で自由に選択して実行できる。ま
た、二種類の除湿のどちらが行なわれているかを使用者
に容易に認識させることができる。

【０１１７】

【０１１８】

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の室内ユニットの内部構成を断面して
示す図。

【図２】同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３】同実施例のリモコンの構成を示す図。

【図４】同実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。

【図５】図４に続くフローチャート。

【図６】同実施例の室温優先モードの除湿運転での運転
周波数の制御条件を示す図。

【図７】同実施例の除湿優先モードの除湿運転での運転
周波数の変化を示す図。

【図８】同実施例の冷凍サイクルのモリエル線図。

【図９】同実施例の冷凍サイクルによる空気線図。

【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…上下風向変更板、１３，１
４…熱交換器温度センサ、１５…室内温度センサ、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、５
０…リモコン、５１…表示部、５５…運転切換釦、５６
…除湿専用釦。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−34184（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−18074（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−93236（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−141700（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−5547（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−120077（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−79679（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−131170（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02 102

Claims (6)

(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を備え、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
   転を実行する空気調和機において、 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、 除湿運転時、前記検知温度Ｔｊが吸込室内空気の露点温
   度以下になるよう、かつ前記検知温度Ｔｃと前記検知温
   度Ｔｊとの差が所定値になるよう前記膨脹機構を制御す
   る制御手段と、前記室内熱交換器およびその室内熱交換器に室内空気を
   通して循環させるための室内ファンを収容するととも
   に、室内空気の吸込口および室内熱交換器を経た空気の
   吹出口を有する室内ユニットと、 この室内ユニットの吹出口に設けられた風向変更板と、 除湿運転時、前記風向変更板を操作して前記室内ユニッ
   トの吹出口から吹出される空気が同室内ユニットの吸込
   口に流れるショートサーキットを形成する操作手段と、 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、 除湿運転時、前記圧縮機の運転周波数を最低運転周波数
   まで段階的に低下させる制御手段、 を設けたことを特徴とする空気調和機。
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、 吸込室内空気の温度Ｔａを検知する温度検知手段と、 除湿運転時、前記検知温度Ｔａの低下が所定時間続いた
   とき、前記圧縮機の運転を中断する制御手段と、 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１または請求項２に記載の空気調
   和機において、 吸込室内空気の温度Ｔａを検知する温度検知手段と、 除湿運転時、ショートサーキットを形成した時点の前記
   検知温度Ｔａを設定室内温度Ｔｓとして記憶し、前記検
   知温度Ｔａがこの設定室内温度Ｔｓよりも所定値低い値
   になったとき、前記圧縮機の運転を中断する制御手段
   と、 を設けたことを特徴とする空気調和機。
5. 【請求項５】 請求項２に記載の空気調和機において、 吸込室内空気の温度Ｔａを検知する温度検知手段と、 除湿運転時、前記圧縮機の運転周波数が最低運転周波数
   に達したときの前記検知温度ＴａをＴaoとして記憶し、
   その後、検知温度Ｔａが前記記憶値Ｔaoよりも所定値低
   い値まで低下したら前記圧縮機の運転を中断し、その
   後、検知温度Ｔａの上昇に従い前記圧縮機を起動し運転
   開始初期の運転周波数を再設定する制御手段と、 を設けたことを特徴とする空気調和機。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の空気調和機において、 室内空気の温度Ｔａを検知する温度検知手段と、 除湿運転時、前記検知温度Ｔａがあらかじめ定められた
   設定室内温度Ｔｓを維持するよう前記圧縮機の運転周波
   数を制御する室温優先モードの制御手段と、 除湿運転時、前記検知温度Ｔａにかかわらず、前記圧縮
   機の運転周波数を最低運転周波数まで段階的に低下させ
   る除湿優先モードの制御手段と、 前記室温優先モードおよび前記除湿優先モードのいずれ
   か一方を選択するための選択手段と、 を設け、 前記選択手段は、リモートコントロール式の操作器であ
   り、 この操作器は、冷房運転、暖房運転、および前記室温優
   先モードの除湿運転のいずれかを選択するための運転切
   換釦と、前記除湿優先モードの除湿運転を単独に選択す
   るための除湿専用釦とを有する、 前記操作器は、室温優先モードの除湿運転が選択される
   と設定室内温度Ｔｓを表示し、除湿優先モードの除湿運
   転が選択されると設定室内温度Ｔｓを表示しない表示手
   段を有する、 ことを特徴とする空気調和機。