JP3526367B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】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】 【発明が解決しようとする課題】室温があまり高くなく
て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。しかしながら、従来の冷房運転および除湿運転
では、室内熱交換器全体を蒸発器として使用するため、
除湿と共に室内空気を冷却してしまうので、室温が低下
して居住域での冷風感が生じてしまう。 【０００４】この発明は上記の事情を考慮したもので、
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で、しかも確実に除湿
が行えることを目的とする。 【０００５】 【０００６】 【課題を解決するための手段】こ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、室内空気を上記室内熱交
換器に通して循環させる室内ファンと、この室内ファン
および上記室内熱交換器を収容し、かつ室内空気の吸込
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、上記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
ルを形成して除湿運転を実行する制御手段と、除湿運転
時、上記風向変更板を水平吹出位置よりも上の位置に回
動操作する操作手段とを備え、室内ユニットが、吸込口
を前面および上面に有するとともに、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
逆Ｖ字状に形成し、かつ第１熱交換器を上記前面の吸込
口に対向させている。 【０００７】 【０００８】 【０００９】 【発明の実施の形態】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。 【００１０】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。 【００１１】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。 【００１２】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。 【００１３】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。 【００１４】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、モータ駆動式である。 【００１５】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。 【００１６】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。 【００１７】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。 【００１８】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。 【００１９】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。 【００２０】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。 【００２１】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。 【００２２】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１０Ｍ，
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４
１が接続される。 【００２３】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。 【００２４】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。 【００２５】受光部４１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）４２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］から［３］を備える。 【００２６】［１］圧縮機２１の吐出冷媒が室外熱交換
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を通って圧縮機に戻る冷房サイクルまたは除
湿サイクルを形成し、冷房運転および除湿運転のいずれ
かを選択的に実行する制御手段。 【００２７】［２］除湿運転時、上下風向変更板１１，
１１を水平吹出位置よりも上の位置に回動操作して、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。 【００２８】［３］操作手段によるショートサーキット
の形成時、室内ファン９を低速度運転するファン速度制
御手段。つぎに、上記の構成の作用を図３のフローチャ
ートを参照しながら説明する。 【００２９】リモコン４２で除湿モードが設定され、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。 【００３０】圧縮機２１の運転周波数Ｆは、運転開始に
際して先ず除湿立上がりを考慮した所定値（たとえば16
Hz）に設定され、その後、あらかじめ定められた最低運
転周波数Ｆmin （たとえば 9Hz）まで一定時間ごとに段
階的に下げられていく。 【００３１】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。 【００３２】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が吸込み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。 【００３３】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。 【００３４】この開度制御により、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。 【００３５】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。ところで、除湿運転の開始と同時にタイムカウント
ｔが開始され、そのタイムカウントｔが一定時間ｔ₁ に
達したとき、図１に破線で示すように、上下風向変更板
１１，１１の前縁部が水平線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。 【００３６】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吹出口４
から吹き出される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。 【００３７】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。 【００３８】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。 【００３９】さらに、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、除湿のための蒸発領域となる補助室内熱交
換器７と過熱領域となる主室内熱交換器８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。 【００４０】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、確実に除湿が行えると共に省エネルギ効果
が得られる。 【００４１】ところで、吹出口４に設ける上下風向変更
板１１，１１としては、図１に示した偏平形のものに限
らず、図４に示すような水平線に対して下に凸の湾曲状
に形成したものでもよい。 【００４２】図４の上下風向変更板１１，１１は、実線
の状態が水平吹出位置、破線の状態がショートサーキッ
ト位置であり、ショートサーキット位置において図５に
示す条件を満足する。 【００４３】すなわち、上下風向変更板１１，１１は、
ショートサーキットの形成に際して吸込口２に対応する
側の前縁部１１ａにおいて、上面に沿う上面接線Ｌａが
水平線に対し角度αの仰角をなす形状を有する。この形
状により、上下風向変更板１１，１１の上面に沿う空気
の流れが図示破線矢印のように吸込口２のある上方に向
かい、ショートサーキットの形成が確実かつスムーズに
なる。 【００４４】しかも、上下風向変更板１１，１１は、シ
ョートサーキットの形成に際して左右風向変更板１０に
対応する側の後縁部１１ｂにおいて、下面に沿う下面接
線Ｌｂが水平線に対し角度βの仰角をなす形状を有す
る。この形状により、上下風向変更板１１，１１の下面
に沿って且つこの下面から剥離せずに空気が流れるよう
になり、下面に結露が生じない。室内への結露水の滴下
を未然に防ぐことができる。 【００４５】ここでの湾曲形状は必ずしも上下風向変更
板１１，１１の両方に採用する必要はなく、どちらか一
方のみの採用でもよい。なお、暖房時のように上下風向
変更板１１，１１が真下吹出位置に設定される場合に
は、せっかくの湾曲形状が空気の流れに対して邪魔とな
る可能性がある。対策として、図６および図７に示すよ
うに、上下風向変更板１１，１１をそれぞれ前縁部１１
ａの部材と後縁部１１ｂの部材とに分け、両部材を互い
に回動自在に連結し、その連結部を中心に、かつ吹出方
向の違いに応じて、形状を変える構成がある。 【００４６】図６はショートサーキットの形成時であ
り、図５に示したものと同じ一連の湾曲形状が確保され
る。図７は真下吹出位置であり、“く”の字形に屈曲さ
れる。この屈曲により、真下方向への吹出し空気の流れ
に対する抵抗が少なくなり、十分な吹出し風量を確保で
きる。 【００４７】 【発明の効果】以上述べたように、この発明の空気調和
機は、除湿時、室内ユニットの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を形成
する構成としたので、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
である。しかも、室内ユニットの前面および上面に吸込
口を形成し、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逆Ｖ字状に形成し、かつ
第１熱交換器を上記前面の吸込口に対向させる構成とし
たので、室内ユニットの大形化を避けながら熱交換器に
対する良好な通風経路を確保することができ、除湿運転
時、冷媒と吸込み空気の熱交換効率が向上し、確実に除
湿が行えると共に省エネルギ効果が得られる。 【００４８】 【００４９】 【００５０】 【００５１】

【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】同実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。 【図４】図１の特に上下風向変更板の変形例の構成を示
す図。 【図５】図４における上下風向変更板の構成を具体的に
示す図。 【図６】図４における上下風向変更板の別の変形例の構
成を具体的に示す図。 【図７】図６の上下風向変更板を真下吹出位置に設定し
た状態を示す図。 【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、１０…左右風向変更板、１１，１１…上
下風向変更板、１１ａ…前縁部、１１ｂ…後縁部、１
３，１４…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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小澤 哲朗 静岡県富士市蓼原336番地 東芝エー・ ブイ・イー株式会社内 (72)発明者 奥田 健志 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６−265168（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−24454（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−203221（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−225046（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−28949（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02 102

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【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、室内空気を前
   記室内熱交換器に通して循環させる室内ファンと、この
   室内ファンおよび前記室内熱交換器を収容し、かつ室内
   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、前記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て除湿運転を実行する制御手段
   と、除湿運転時、前記風向変更板を水平吹出位置よりも
   上の位置に回動操作する操作手段とを具備し、前記室内
   ユニットは吸込口を前面および上面に有し、前記室内熱
   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
   熱交換器を逆Ｖ字状に形成し、かつ第１熱交換器を前記
   前面の吸込口に対向させたことを特徴とする空気調和
   機。