JPH0914727A - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JPH0914727A
JPH0914727A JP7161872A JP16187295A JPH0914727A JP H0914727 A JPH0914727 A JP H0914727A JP 7161872 A JP7161872 A JP 7161872A JP 16187295 A JP16187295 A JP 16187295A JP H0914727 A JPH0914727 A JP H0914727A
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Takao Hoshi
隆夫 星
Makoto Watanabe
渡辺  誠
Hisanori Kobayashi
央規 兒林
Haruhiro Wakasugi
晴廣 若杉
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 室内温度低下のない除湿が可能な空気調和機
を提供する。 【構成】 主室内熱交換器8の温度Tcが検知温度Ta
に近付くとともに補助室内熱交換器7の温度Tjが吸込
空気の露点温度以下になるよう、電動膨張弁24の開度
を制御し、これにより除湿運転を実行する。この除湿運
転時、補助室内熱交換器7では冷媒が蒸発し、主室内熱
交換器8では冷媒が過熱域となって空気と熱交換しな
い。

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
1 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
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
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

Claims (12)

    【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。
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