JPH1089803A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加熱を行う除湿運転ができる空気調和機におい
て、除湿運転時の室温の低下を防止すると共に、冷媒流
動音を低減する空気調和機を提供する。 【構成】室内熱交換器を熱的に二分割し、この間に除湿
運転時に絞り作用を行う除湿用絞り装置を設けたサイク
ル構成として、冷凍サイクルで室内空気の冷却・除湿及
び加熱を行う除湿運転を行う。そして、室内補助熱交換
器を、除湿運転あるいは冷房運転時の冷媒流路における
室内熱交換器の上流側で、室内機の送風路における室内
熱交換器の風上側に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷房運転、あるい
は冷房運転及び暖房運転が可能な空気調和機であって、
冷凍サイクルの凝縮熱で室内空気を加熱する除湿運転を
可能にした空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気調和機において、湿度を下げ
るための除湿運転として、冷却・除湿された空気流を冷
凍サイクルの凝縮熱により再加熱する方式のものが知ら
れており、代表例として、特開平２−１８３７７６号公
報（文献１）に記載のものがある。

【０００３】これには、圧縮機、四方弁、室外熱交換
器、絞り装置、室内熱交換器等を順次冷媒配管で接続
し、さらに室内熱交換器を上下に二分割してこれらの間
に除湿運転用の小孔付き二方弁を設けたサイクル構成が
開示されている。そして除湿運転時には小孔付二方弁を
閉じて冷媒を小孔を通して流すことにより絞り作用を行
い、上側室内熱交換器を凝縮器、下側室内熱交換器を蒸
発器とする。さらに室内空気流をこれらの室内熱交換器
に並列に流し、蒸発器で冷却・除湿し、凝縮器で加熱す
ることにより、冷え過ぎを防止しながら湿度を下げる除
湿運転を可能にしている。

【０００４】一方、特開平７−１３９８４８号公報（文
献２）にも、上側を再熱器として下側を冷却器として動
作させ、全面パネルに設けられた吸入口から空気を取り
入れて、除湿された冷たい空気と暖まった空気とを内部
でブレンドして、本体下部にある吹出口から、除湿され
好みの温度に調温された空気を吹き出す温度調節自在な
除湿機能付きルームエアコンが記載されている。

【０００５】また空気調和機では、除湿運転の他に冷房
運転や暖房運転を行うが、最近は省エネルギに対するニ
ーズが非常に大きい。これを満足する一手段として室内
熱交換器の伝熱面積を十分大きくすることがあるが、ル
ームエアコン等の小形の空気調和機では、室内機の寸法
に制限がある。そこでこうした制限下で伝熱面積を大き
くするために、文献：「新除湿方式を採用した省エネル
ギー型エアコンＧＤシリーズ：東芝レビュー，Vol.51，
No.2，1996、第67頁から第70頁」（文献３）に記載のよ
うに、最近では、室内熱交換器を室内機の前面から背面
にかけて設けた構造にしたり、さらには暖房運転時にお
ける室内熱交換器の下流側に過冷却器として使用する室
内補助熱交換器を設けた空気調和機が開発されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、室内機
において室内熱交換器を十分大きくしたり、さらには室
内補助熱交換器を設けた空気調和機の場合にも、冷房・
暖房運転と同時に除湿運転を可能にし、さらに、室内熱
交換器の配管構成やこれと空気流との関係等を工夫し
て、冷房、暖房、除湿の各運転において室内熱交換器で
の伝熱性能をできるだけ良くし、冷凍サイクルの性能を
十分高く保つ必要がある。

【０００７】これに対して、前述の文献１及び文献２で
は、単に室内熱交換器を二分してこれらの間に膨張弁を
介させることによって、室温の低下を防ぎながら除湿を
行う空気調和機の記載はあるものの、上記した性能面に
関して配慮する記載はない。さらに、除湿運転時には除
湿用絞り装置の所で不快な冷媒流動音が発生するが、こ
の冷媒流動音については何等の配慮もなされていない。

【０００８】さて、冷房時及び暖房時の熱交換率向上を
図るため、文献１及び文献２に記載のような平面形の熱
交換器に代えて、文献３に記載されているような熱交換
器を多段曲げや円弧状に形成して伝熱面積を増大させ、
前面及び上部に設けられた吸込口から空気を取り入れ、
熱交換後の空気を下部の吹出口から吹き出すようにして
いる。

【０００９】しかしながら、文献３に記載の空気調和機
は、文献１及び文献２に記載の室内機側に再熱器を有
し、調温しながら除湿するものではない。すなわち、前
記文献３に記載のものは、室内熱交換器を二分割してそ
の間に除湿運転用の絞り装置を設け、除湿運転時にはこ
の絞り装置の上流側を加熱器(凝縮器)、下流側を冷却器
(蒸発器)として、冷凍サイクルにより室内空気の冷却・
除湿と加熱を同時に行いながら除湿運転を行うものでは
なく、除湿中室内機に熱を発生する熱交換器がないため
室温の低下はやむを得ないものであった。

【００１０】ところで、文献１及び文献２に記載の再熱
器を有する除湿機能を備えた空気調和機の室内熱交換器
を、冷房及び暖房時における熱交換能力を向上させるた
め、文献３に記載の多段若しくは円弧熱交換器を採用す
ると、梅雨時など湿度は高いが肌寒い日や冬季における
除湿運転時、再熱器によって暖めているにも拘わらず、
温度が低下してしまうという問題があった。

【００１１】本発明の第１の目的は、冷暖房能力を向上
しつつ、除湿時における吹出温度の低下を防止すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、冷媒を圧縮
する圧縮機と、この圧縮機からの冷媒が室外熱交換器を
介して流入される熱的に二分割された室内熱交換器と、
この熱的に二分割された室内熱交換器の間に設けられた
除湿運転時に絞りとして使用する除湿用絞り手段とを備
えた空気調和機において、除湿運転時における冷媒流路
の前記室内熱交換器の上流側に室内補助熱交換器を備え
ることにより達成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明による一実施の形態を図
１、図２、及び図３に示す。図１は本実施の形態である
室内機の側断面を示す図である。図１において、１は室
内機内に組み込まれた多段（３段）曲げ構造の室内熱交
換器であり、熱的な切断線２４により、室内機における
前面下段部分２と前面側上段部分３から背面部分４にか
けての部分とに熱的に分離されて構成されている。ま
た、２６は冷媒流路において、除湿運転あるいは冷房運
転の時には室内熱交換器１の上流側になり、暖房運転の
時には室内熱交換器１の下流側になる位置に設けた室内
補助熱交換器である。これらの熱交換器において、○印
で示した２０は、複数枚の放熱フィン２３を貫通するよ
うに設けられた伝熱管、２１及び破線２２は伝熱管２０
同士の接続管である。さらに、５は除湿運転時に絞り作
用を行う除湿用絞り装置であり、室内熱交換器１におけ
る前面上段部分３と背面部分４が熱的に一体に結合され
接続配管６により除湿用絞り装置５の一方の接続口に接
続され、除湿用絞り装置５の他方の接続口は接続配管７
を介して熱的に分離された室内熱交換器１の前面下段部
分２に接続されている。

【００１４】また、９は貫流ファンタイプの室内ファ
ン、１０は前面吸込グリル、１１は前面側上部吸込グリ
ル、１２は背面側上部吸込グリル、１３はフィルタ、１
４は背面ケーシング、１５は吹出口、１６は吹出口風向
板であり、室内空気は、室内ファン９により、矢印９
１、９２、９３のように、それぞれ前面吸込グリル１
０、前面側上部吸込グリル１１及び背面側上部吸込グリ
ル１２からフィルタ１３を通って吸い込まれ、多段曲げ
室内熱交換器１で冷媒と熱交換したあと、室内ファン９
を通り、吹出口１５から室内に吹き出される。

【００１５】１７は多段曲げ室内熱交換器１の前面側部
分２及び３に対する露受皿、１８は多段曲げ室内熱交換
器１の背面部分４に対する露受皿であり、冷房運転や除
湿運転の時に生じる除湿水を受ける働きをする。

【００１６】図２は、図１における除湿用絞り装置５の
一実施の形態を示す図であり、このうち図２（ａ）は除
湿運転時の除湿用絞り装置５の動作状態を示す図、図２
（ｂ）は冷房及び暖房運転時の除湿用絞り装置５の動作
状態を示す図である。

【００１７】これらの図において、３０は弁本体、３１
は弁座、３２は弁体、３３は弁体３２の弁部、３４、３
５は接続管、３６は弁体３２を動かす電磁モ−タであ
り、さらに大きい矢印３８、３９は冷媒流方向（配管方
向）、矢印４０は除湿運転時の冷媒流方向を示す。

【００１８】そして除湿運転時には、図２（ａ）のよう
に、弁体３２は電磁モ−タ３６により閉じられた状態に
なっている。この時、凝縮器となる室内補助熱交換器２
６及び室内熱交換器１の前面上段から背面にかけての部
分３及び４を通過した高圧の凝縮液冷媒は、接続管３４
から流入し、弁部３３と弁座３１との隙間で構成される
狭い通路３７を矢印４０のように流れ、ここで絞り作用
を受け低圧・低温の冷媒となった後、接続管３５を通っ
て蒸発器となる室内熱交換器１の前面下段部分２に流入
する。

【００１９】この結果、室内補助熱交換器２６及び室内
熱交換器１の前面上段から背面にかけての部分３及び４
が加熱器（再熱器）、前面下段部分２が冷却器となっ
て、室内空気を加熱すると同時に冷却・除湿する除湿運
転が可能になる。

【００２０】また冷房及び暖房運転時には、図２（ｂ）
のように、除湿用絞り装置５は、電磁モータ３６により
弁体３２が引き上げられ全開の状態になる。この結果、
接続管３４と３５はほとんど流通抵抗なしで連通し、冷
媒はほとんど抵抗なしで流れることになる。

【００２１】図３は、本実施の形態の全体のサイクル構
成を示す図であり、５０は回転数制御等により能力可変
の冷媒を圧縮する圧縮機、５１は運転状態を切り換える
四方弁、５２は室外熱交換器、５３は絞り作用の無い全
開状態が可能な電動膨張弁で、さらに前述の室内補助熱
交換器２６、多段曲げ室内熱交換器１、及び除湿用絞り
装置５を加えて、これらが接続配管により環状に接続さ
れて冷凍サイクルを構成している。また図３において
は、室内補助熱交換器２６及び多段曲げ室内熱交換器１
の伝熱管の流路状態の一実施の形態を模式的に示してあ
る。そして室内補助熱交換器２６は、伝熱管が一系統の
冷媒流路５９で構成され、接続管２９により室内熱交換
器１に接続されている。

【００２２】室内熱交換器１は、前面上段部分３と背面
部分４が一体に接続され伝熱管が二系統の冷媒流路５
４、５５となるように構成され、さらに切断線２４によ
り熱的に分離された下段熱交換器部分２が５６、５７の
二冷媒流路から構成されている。さらにはこれらの伝熱
管冷媒流路の５４、５５と５６、５７は除湿用絞り装置
５を介して接続管６及び７により接続されている。さら
に５８は室外ファンである。

【００２３】以上の室内機構造及び冷凍サイクル構成に
おいて、除湿運転時には、四方弁２を冷房運転時と同様
に切り換え、除湿用絞り装置５を適当に絞り電動膨張弁
５３を全開にすることにより、冷媒を一点鎖線で示すよ
うに圧縮機５０、四方弁５１、室外熱交換器５２、電動
膨張弁５３、室内補助熱交換器２６、室内熱交換器１の
前面上段部分３及び背面部分４、除湿用絞り装置５、室
内熱交換器１の前面下段部分２、四方弁５１、圧縮機５
０の順に循環させ、室外熱交換器５２が上流側の凝縮
器、室内補助熱交換器２６及び室内熱交換器１の前面上
段部分３と背面部分４が下流側の凝縮器、室内熱交換器
１の前面下段部分２が蒸発器となるように運転する。

【００２４】そして、室内空気を室内ファン９により矢
印９１、９２、９３で示すように流すと、室内空気は蒸
発器として作用する前面下段熱交換器部分２で冷却・除
湿されたると同時に、下流側の凝縮器すなわち加熱器と
なる室内補助熱交換器２６及び室内熱交換器の前面上段
部分３と背面部分４で加熱され、さらにこれらの空気が
混合されて室内に吹き出される。

【００２５】この場合、回転数を制御して圧縮機５０の
能力や室内ファン９及び室外ファン５８の送風能力を制
御することにより、冷却器２及び加熱器２６、３、４の
能力を調節することができ、除湿量や吹出空気温度を広
い範囲で変えることができる。

【００２６】さて、前述したように、除湿運転時、室内
補助熱交換器２６がない場合、再熱器として作用する室
内熱交換器１の前面上段部分３と背面部分４が存在する
にも拘わらず、室温が低下してしまう理由を説明する。
図１を参照して、このようなファン構造では、矢印９
１、９２及び９３の吸込み空気の７０％がパネル前面か
らの矢印９１からの空気であり、残りの３０％が矢印９
２及び９３からの空気であり、冷却器として作用する熱
交換器を上段に配置し再熱器を下段に配置すると除湿水
が再熱器によって再び蒸発して除湿しないことから、冷
却器として作用する熱交換器は前面下段部分に配置しな
ければならず、図１に示すように、再熱器と冷却器を配
置する必要があり、この再熱器として作用する前面上段
部分３と背面部分４を流れる空気は、冷却器として作用
する前面下段部分２を流れる空気よりも少なく、その分
外気温が低い場合は、室温が低下するという問題があっ
た。

【００２７】本実施形態では、除湿運転時、再熱器とし
て作用する室内補助熱交換器２６を通風路に設けたの
で、除湿運転時における温度の低下を抑制することがで
きる。また、再熱側にこの室内補助熱交換器を設けたの
で再熱器の熱交換量が増大し、冷媒の凝縮量が増え、サ
イクル全体の能力が向上すると共に、除湿用絞り装置５
に、冷媒流動音の原因となる気液２相流の気相が減少し
て、除湿用絞り装置５の動作時（除湿運転時）における
冷媒流動音を低減することができる。

【００２８】以上のように、本実施の形態によれば、除
湿運転時には、室内補助熱交換器、及び熱的に二分割さ
れた室内熱交換器における除湿用絞り装置の上流側がそ
れぞれ加熱器１、加熱器２、除湿用絞り装置の下流側が
冷却器となり、室内機に吸い込まれた空気は加熱器１お
よび加熱器２で暖められると同時に冷却器で冷やされて
湿気が除去されたあと混合されて吹き出され、冷え過ぎ
の無い快適な除湿運転を行うことができる。特に加熱器
が２個になり、加熱器の伝熱面積が冷却器の伝熱面積に
比べて十分大きくなって加熱能力が増すため、より冷え
過ぎの無い快適な除湿運転が可能になる。

【００２９】また、前記の如く、除湿運転においては、
除湿絞り装置の所での絞り（減圧）作用により不快な冷
媒流動音が発生する。この冷媒流動音は、除湿絞り装置
における入口側の高圧冷媒流の流動様式に大きく影響さ
れ、この入口冷媒流が液状態の時には冷媒流動音の騒音
レベルが最も低く音質も良いが、入口冷媒流が気液二相
状態になると騒音レベルが大きくなり音質も悪くなる。

【００３０】しかし、本発明では、除湿運転時に室内補
助熱交換器２６も凝縮器として作用し、凝縮能力が増大
する。この結果、除湿用絞り装置の入口側冷媒流はより
乾き度の小さいところから液の状態になり、冷媒流動音
の騒音レベルが下がり、音質も改善される。

【００３１】また室内熱交換器１を多段曲げ熱交換器に
して伝熱面積を大きくしたことにより、相対的に冷却器
部分も大きくなり除湿能力を向上できる。またさらには
除湿運転において加熱器での加熱量を大きくするために
は、室内熱交換器の加熱器部分の割合を冷却器部分に比
べて大きくする必要があるが、室内補助熱交換器２６と
多段曲げにした室内熱交換器１の前面側上段から背面に
かけての部分３、４を加熱器、室内熱交換器１の前面側
下段部分２を冷却器になるようにすることにより、加熱
器部分の伝熱面積を冷却器部分より十分大きくすること
ができる。

【００３２】さらに冷却器（室内熱交換器の前面下段部
分２）の下側に加熱器（室内補助熱交換器２６及び室内
熱交換器の前面上段から背面にかけての部分３、４）が
配置されないことから冷却器で生じた除湿水が加熱器に
かかって再蒸発することがない。

【００３３】次に冷房運転時には、除湿用絞り装置５を
開き電動膨張弁５３を適当に絞り、冷媒を実線の矢印で
示すように循環させることにより、室外熱交換器５２を
凝縮器、室内補助熱交換器２６及び多段曲げ室内熱交換
器１を蒸発器として室内の冷房を行う。

【００３４】暖房運転時には、四方弁５１を切り換え除
湿用絞り装置５を開き電動膨張弁５３を適当に絞り、冷
媒を破線の矢印で示すように循環させることにより、多
段曲げ室内熱交換器１を凝縮器、室内補助熱交換器２６
を過冷却器、室外熱交換器５２を蒸発器として室内の暖
房を行う。

【００３５】そして冷房、暖房の各運転に対してもサイ
クル性能及び多段曲げ室内熱交換器１や室内補助熱交換
器２６での熱交換性能を確保して効率良く運転する必要
がある。以下、この方法について説明する。

【００３６】まず図３において、冷房運転では冷媒が室
内補助熱交換器２６から多段曲げ室内熱交換器１に流
れ、これらの両熱交換器とも低圧でガス冷媒の比容積が
大きくて体積流量が多くなる蒸発器となるため、流路面
積が小さいとここでの圧力損失が大きくなってサイクル
の性能が低下する。そこで図３においては、主熱交換器
である多段曲げ室内熱交換器１の前面上段から背面にか
けての部分３、４と前面下段部分２の各冷媒流路をそれ
ぞれ５４、５５と５６、５７の二系統にしてある。この
結果、冷媒流路での圧力損失が十分小さくなり、これに
よる性能低下を十分小さくできる。更には室内補助熱交
換器２６を設けたり、室内熱交換器１を前面から背面に
かけて設けて蒸発器としての伝熱面積を十分大きくでき
ることから性能を向上でき、トータルとしては性能向上
を図ることが可能である。

【００３７】また暖房運転での性能を向上するために
は、凝縮器となる室内側の熱交換器の出口で十分な過冷
却を取る必要がある。そしてこの過冷却域では、冷媒が
液状態であると同時に冷媒温度が凝縮温度から徐々に下
がることから、液冷媒流の速度を速めて伝熱管内の熱伝
達率を高めてやると共に、伝熱管が風上側になるように
して熱交換前の比較的温度の低い空気流と熱交換するよ
うにする必要がある。またさらには室内熱交換器１の前
面下段部分２における暖房運転時の入口部分では高温ガ
ス冷媒の温度が凝縮温度まで低下するため、この部分で
も冷媒流と空気流とが対向流になるようにしてやる必要
がある。

【００３８】図３において、凝縮器の出口側は室内補助
熱交換器２６であり、この部分は、冷媒流路が一系統で
流路面積を十分小さくできることから冷媒流速を速くし
て熱伝達率を十分高くでき、さらに室内熱交換器１の風
上側に配置してある。したがって室内補助熱交換器１は
過冷却器として十分な性能を発揮できる。また冷媒流路
を５６、５７の二系統にした室内熱交換器前面下段部分
２において、暖房運転時の高温ガス冷媒流の入口側を空
気流の風下側に設けた配管構成にし、この熱交換器部分
２では冷媒流と空気流とが向流になるようにしてあり、
熱交換性能を向上できる。

【００３９】ここで室内機寸法を十分大きくできない時
には、室内補助熱交換器２６を暖房運転における過冷却
器として十分な大きさにできない場合がある。この問題
を解決できる一実施の形態を図４に示す。

【００４０】図４においては、多段曲げ室内熱交換器１
の前面上段から背面にかけての部分３、４を、風上側に
設けた一系統の冷媒流路部分６０と二系統の冷媒流路部
分６１、６２から構成する。さらに室内熱交換器１の前
面下段部分２の冷媒流路を５６、５７の二系統にすると
同時に前面下段部分２における暖房運転時の冷媒流入口
部分を空気流の風下側に設けた配管構成にしてある。ま
た図３と同一番号を付けたものは同一部分を示す。

【００４１】このサイクル構成により、暖房運転におい
ては、圧縮機５０を出て四方弁５１を通った後の高温高
圧のガス冷媒は、室内熱交換器１に入り、前面下段部分
２の冷媒流路が二系統の伝熱管５６、５７を分流して通
った後、全開となっている除湿用絞り装置５を通って室
内熱交換器１の前面上段から背面にかけての部分３、４
に入り、冷媒流路が二系統の伝熱管６１、６２を分流し
て流れ、この後合流して冷媒流路が一系統の伝熱管６０
を流れ、さらに冷媒流路が１系統の室内補助熱交換器２
６を流れる。

【００４２】この場合、室内熱交換器１の前面下段部分
２では高温のガス冷媒が流れる入口側が空気流の風下側
になり二相冷媒の流れる出口側が温度の低い空気流の風
上側になるため、前面下段部分２では冷媒流と空気流と
が熱交換性能の優れた対向流状態となる。また多段曲げ
室内熱交換器１の前面上段から背面にかけての部分３、
４の冷媒流出口側の伝熱管６０及び室内補助熱交換器２
６の伝熱管５９が一系統冷媒流路となっており、さらに
飽和温度から徐々に温度の下がるサブクール域となるこ
れらの伝熱管６０及び５９は温度の低い上流側空気流と
熱交換をするため、十分なサブクールが取れ、室内機か
ら室外機に向かう冷媒温度はほぼ室温となるので、暖房
性能を向上することができる。

【００４３】さらに冷房運転においては、電動膨張弁５
３で絞られ低圧・低温になった二相冷媒は、最初室内補
助熱交換器２６に入って冷媒流路が一系統の伝熱管５９
を通り、次に室内熱交換器１に入り、前面上段から背面
にかけての熱交換器部分３、４において一系統の伝熱管
６０を通ったあと分流して二系統の伝熱管６１、６２に
入り、さらに除湿用絞り装置５を通って前面下段部分２
に入り二系統の伝熱管５６、５７に分流して流れる。こ
の場合、伝熱管５９及び６０では冷媒の乾き度が比較的
小さいため一系統の冷媒流路でも圧力損失は比較的小さ
い。また乾き度が比較的大きい伝熱管６１、６２と５
６、５７の部分では冷媒流路をそれぞれ二系統にしたこ
とから圧力損失が十分小さくなる。この結果、圧力損失
による冷房性能の低下を防ぐことができる。さらに室内
補助熱交換器２６を設けたことにより、蒸発器としての
伝熱面積が増加し、冷房性能が向上する。

【００４４】ここで、図３及び図４に示す実施の形態で
は、室内熱交換器１の伝熱管を二系統に分ける場合及び
一系統と二系統を組み合わせた場合を示したが、これら
に限るものではなく、冷媒流路をさらに多くの系統に分
ける事も可能であり、この場合も室内熱交換器１での冷
媒流圧力損失を低減し、特に冷房性能の低下を防止でき
る。但し、冷媒流路をあまり多系統にすると、冷媒流の
圧力損失は低下するが、熱伝達率の低下が著しく、冷房
運転及び暖房運転における能力や動作係数といった空気
調和機全体の性能が低下してしまうため、最適な系統数
の冷媒流路に設定する必要があり、この系統数は主に冷
媒配管の内径に応じて決定される。また室内熱交換器１
で、多系統の冷媒流路にした所を管径の太い伝熱管とし
一系統の冷媒流路にしても（図示省略）同様の効果が得
られる。すなわち管径を太くしたことにより、冷媒流の
流速が遅くなり、特に冷房運転での性能低下を防止でき
る。

【００４５】さらに図１、３、４における室内補助熱交
換器２６は、空気流に対して室内熱交換器１の風上側に
設けてあるため、室内補助熱交換器２６と室内熱交換器
１の重なった部分では通風抵抗の増大により風量が減少
し伝熱性能が低下してしまう。そこで室内補助熱交換器
２６は、室内熱交換器１に対して通風抵抗の小さいもの
にする必要がある。このためには、室内補助熱交換器２
６は、室内熱交換器１に比べて、フィンピッチを大きく
したり、あるいは奥行き寸法（風の流れる方向の寸法）
を薄くしたり、あるいは室内熱交換器１が伝熱性能を上
げるためにフィンにスリットを設けるのに対してスリッ
トを設けない構造にする（図示省略）。

【００４６】次に図１の室内機構造において、多段曲げ
室内熱交換器１における矢印９１、９２、９３で示す吸
込空気の風速分布は、前面下段部分２に相当する９１が
比較的早い。さらにデザインの点から、図５に示すよう
に、室内機の前面において上方部分８０はふさいで空気
吸込口とせず、下方部分のみを吸込グリル８１とする室
内機構造にする場合があり、この場合、矢印９１、９
２、９３で示す吸込空気流の風速分布は前面下方吸込グ
リル８１に相当する矢印９１の風速分布が最も速い。な
お図５において、図１と同一番号を付したものは同一部
分を示す。

【００４７】こうした場合、代表例を図５に示すよう
に、補助熱交換器２６を多段曲げ室内熱交換器１の前面
下段部分２の風上側に設けることにより、冷房及び暖房
の性能をさらに向上することができる。すなわち冷房及
び暖房運転において、矢印９１に相当する風量が比較的
多いことから、この風量に対応した室内補助熱交換器２
６及び室内熱交換器の前面下段部分２からなる熱交換器
部分が風の流れる奥行き方向に厚くなっても、この熱交
換器部分の温度効率は比較的高く保たれる。さらに室内
熱交換器１における風速分布の速いところに（多少）通
風抵抗となる補助熱交換器２６を設けたことから、室内
熱交換器１全体の前面における吸込風速分布がより均一
になる。これらの結果、図５の室内機構造は、図１の室
内機構造に比べて冷房及び暖房の性能を向上することが
できる。

【００４８】また図５の構造における除湿運転の性能
は、実測によると、図１の室内機構造と大差はなく（除
湿量はやや減少する傾向にあるが、逆に吹出空気温度は
上昇する傾向になる）、冷え過ぎの無い快適な除湿運転
を行うことがきる。

【００４９】またさらには、室内機の構造上の制約か
ら、室内補助熱交換器２６を、室内熱交換器の背面部分
４の風上側や前面下段部分２の風上側におけない場合に
は、、室内熱交換器の前面上段部分３の風上側において
も、多少性能は低下するかも知れないがこれまで述べて
きた除湿、冷房及び暖房の運転における補助熱交換器の
効果を得ることができる。

【００５０】なお図３及び図４のサイクル構成において
も、図５の室内機構造あるいは室内補助熱交換器２６を
室内熱交換器の前面上段部分３の風上側に設けた室内機
構造を適用でき、同様の効果を得ることができる（図示
省略）。

【００５１】ところで図１、図３、図４、図５の実施の
形態では室内熱交換器１を、前面下段部分２、前面上段
部分３、背面部分４の三段に曲げた場合を示したが、こ
れに限るものではなく、各部分を必要に応じてそれぞれ
多段に構成しても良い。図６には熱的な切断線６３の下
段部分である室内熱交換器１の前面下段部分２’を６
４、６５、６６の３段にした場合を示す。これにより伝
熱面積を図３より大きくできる。さらには図７に示すよ
うに前面下段から前面上段、背面までを折れ線でなく連
続した曲線にした一体構造にして、さらに除湿運転時に
加熱器となる前面上段から背面にかけての部分と冷却器
となる前面下段部分とを、切断線６７により６８と６９
の二つに熱的に分離した構造にしても良く、同様に伝熱
面積を大きくすることができる。特に小形の空気調和機
であるルームエアコン等では、室内熱交換器を収納する
スペースが十分に取れないことが多く、この場合には室
内熱交換器の曲げ回数を多くしたり、曲線状にすること
により、狭いスペースに十分な伝熱面積を持つ室内熱交
換器を収納できる。そしてこれらの室内熱交換器の場合
にも、図１あるいは図５等のように、室内熱交換器の風
上側に室内補助熱交換器を設けて、同様の効果を得るこ
とができる。

【００５２】また図１、図３、図４、図５における除湿
用絞り装置５や電動膨張弁５３はキャピラリーチューブ
あるいは通常の膨張弁と二方弁とを並列に設けた構成の
ものにしてもよく（図示省略）、二方弁の開閉によりこ
れまでの実施の形態と同様の作用を実現することができ
る。

【００５３】ここで除湿運転において、図３における室
外ファン５８の送風能力を落とすと室外熱交換器５２で
外気に放熱する能力が減少して加熱器となる室内補助熱
交換器２６及び室内熱交換器１の前面上段から背面にか
けての部分３、４での放熱能力が増大する。また圧縮機
５０の能力を増す事によりこれらの加熱器部分での加熱
能力を増したり、冷却器となる室内熱交換器１の前面下
段部分２での除湿能力を増すことができる。またさらに
は室内ファン９の送風能力を変えることによりいろいろ
な使用状態に適した除湿運転を行うことができる。たと
えば通常の除湿運転では人の好みに応じて室内風量を変
え、洗濯物を乾燥するときには室内風量を増して運転
し、寝るときには室内風量を落として運転するようにす
る。この場合、最近ではＤＣモータファンやインバータ
圧縮機が採用されており、これらは回転数の制御が容易
なことからファンや圧縮機の能力を容易に変えて、除湿
運転における加熱能力を広い範囲で変えて吹出温度を冷
房気味から等温気味、暖房気味まで変えたり、除湿能力
を変えたり、さらには使用状態に合わせて室内風量を変
えて上記種々の除湿運転を行うことができる。

【００５４】ここで、これまでは室内熱交換器としては
室内機の前面から背面にかけて設けた構造を考えてきた
が、これに限らず、室内熱交換器を室内機の前面にだけ
設けて背面には設けない構造にし、この風上側に補助熱
交換器を設けた室内機構造の場合にも（図示省略；例え
ば図１あるいは図５において室内熱交換器１の背面部分
４を設けない場合等に相当）、これまでの説明と同様な
室内補助熱交換器の効果を得ることができる。

【００５５】さらにまた、室内機の前面から背面にかけ
て設けた室内熱交換器構造に対して、これまでに述べた
図１、図３、図４、図５の実施の形態では前面上段から
背面にかけての部分と前面下段部分とに熱的に二分割し
て、これらの間に除湿用絞り装置を設けた構成にした
が、これに限らず、前面部分全体（上段及び下段）と背
面部分とを切断線等により熱的に二分割し、この間に除
湿用絞り装置を設けた構成とし、図１、図３、図４、図
５における室内熱交換器１の前面上段から背面にかけて
の部分３、４に相当する所を室内熱交換器１の前面下段
から前面上段にかけての部分２、３とし、前面下段部分
２に相当する所を背面部分４とする構成にし（図示省
略）、さらに室内補助熱交換器を、図１、図３、図４、
図５等と同様に、除湿運転時冷媒流路における室内熱交
換器の上流側で室内機送風路における室内熱交換器の風
上側に設けても、同様の作用及び効果が得られる。すな
わち除湿運転においては、室内補助熱交換器及び室内熱
交換器の前面部分全体が加熱器、室内熱交換器の背面部
分が冷却器となり、加熱器部分が冷却器部分より大き
く、暖房ぎみ除湿運転が可能で、しかも冷却器の下側に
加熱器が配置されないことから冷却器で生じた除湿水が
加熱器にかかって再蒸発することがない。また室内熱交
換器の前面部分及び背面部分の冷媒流路をそれぞれ二系
統以上にしたり、室内補助熱交換器の冷媒流路を一系統
にすると同時に室内熱交換器の風上側に配置することに
より、冷房運転や暖房運転において圧力損失を低減でき
ると共に冷媒流と空気流とを対向流にでき、さらには暖
房運転時において室内補助熱交換器が過冷却器として作
用し効率良く十分な過冷却をとることができる。したが
って、冷房運転及び暖房運転において、図１から図５で
述べた実施の形態と同様に、十分効率の良い運転を行う
ことができる。

【００５６】ところで以上説明した実施の形態において
は、空気調和機でよく使用されるＨＣＦＣ２２（ハイド
ロクロロフルオロカーボン２２の略）等の単一冷媒を使
用する場合に付いて説明してきた。しかし最近は、オゾ
ン層破壊や地球温暖化の点からＨＣＦＣ２２に代わる代
替冷媒の研究が盛んになっており、代替冷媒としては単
一冷媒だけでなく、混合冷媒の使用が検討されている。
これに対して、図１から図５に示す実施の形態で述べて
きた室内機の構造、サイクル構成、運転の制御方法を適
用できることは明らかであり、同様の効果が得られる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の空気調和
機によれば、室内熱交換器を熱的に二分割してその間に
除湿運転時に絞り作用を行う除湿用絞り装置を設け、除
湿運転時においてこの除湿絞り装置の上流側が加熱器
(凝縮機)、下流側が冷却器(蒸発器)になるサイクル構成
にし、さらに除湿運転時における加熱器の上流側に室内
補助熱交換器を設けたサイクル構成にしたものである。
また室内熱交換器を、室内機の前面から背面にかけて設
けて、コンパクトな室内機でも十分大きな伝熱面積を確
保できる構造にしたものである。

【００５８】この結果、除湿運転では除湿効率（除湿量
／消費電力）を向上させると同時に加熱器での加熱量を
多くできることから吹出空気温度を十分高くでき、さら
には室内補助熱交換器により冷媒流に対する凝縮能力を
増大でき除湿絞り装置入口の冷媒流を（乾き度の十分低
いところから）液の状態にすることができることから、
除湿用絞り装置による冷媒流動音を低減することができ
る。またコンパクトな室内機でも、冷房及び暖房運転に
おいては、伝熱面積を十分大きくでき、特に暖房運転で
は室内補助熱交換器を過冷却器として有効に使用するこ
とができるから、性能を向上して省電力を図ることがで
きる。

【００５９】さらに、熱的に二分割した室内熱交換器の
各々の冷媒流路をそれぞれ二系統以上にして室内機にお
ける前面から背面にかけて設けた室内熱交換器での冷媒
流の流通抵抗の増加を防止したり、室内熱交換器の冷媒
流路における暖房運転時の出口部分を一系統にして暖房
運転時に十分な冷媒サブクールが取れるようにしたり、
さらには室内熱交換器における冷媒流と空気流とができ
るだけ対向流になるような配管構成にしたことにより、
熱交換器を大きくして冷媒流路が長くなったり、除湿制
御弁を設けたことによる性能の低下を防ぐことができ
る。

【００６０】また、室外ファン及び圧縮機を能力制御可
能なものにしてこれらの機器の能力を適当に制御するこ
とにより加熱器での加熱量を広い範囲で制御して、除湿
水量を十分取れる状態で、暖房気味、等温気味、冷房気
味の除湿運転を行うと同時に、室内ファンの能力制御に
より種々の利用形態の除湿運転を行うことができる。

【００６１】さらにまた、以上のような除湿運転方法及
び室内熱交換器の配管構成は、単一冷媒、混合冷媒を問
わず適用でき、同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である空気調和機の室内
機構造を示す図である。

【図２】図１における除湿用絞り装置の一例の構造及動
作状態を示す図である。

【図３】本発明の一実施の形態である空気調和機のサイ
クル構成を示す図である。

【図４】本発明の他の実施の形態である室内熱交換器の
配管構成を示す図である。

【図５】本発明の他の実施の形態である空気調和機の室
内機構造を示す図である。

【図６】本発明の他の実施の形態である室内熱交換器の
形状を示す図である。

【図７】本発明のさらに他の実施の形態である室内熱交
換器の形状を示す図である。

【符号の説明】

１…室内熱交換器、２、２’…室内熱交換器の前面下段
部分、３…室内熱交換器の前面上段部分、４…室内熱交
換器の背面部分、５…除湿用絞り装置、６、７、２７、
２８、２９…接続配管、９…室内ファン、１０…前面吸
込グリル、１１…上面吸込グリル、１２…背面吸込グリ
ル、１３…フィルタ、１４…背面ケーシング、１５…吹
出口、１６…吹出口風向版、１７…前面露受皿、１８…
背面露受皿、２０…伝熱管、２１、２２…伝熱管の接続
配管、２３…放熱フィン、２４、６３、６７…熱的切断
線、２６…室内補助熱交換器、３０…弁本体、３１…弁
座、３２…弁体、３３…弁部、３４、３５…接続管、３
６…電磁モータ、３７…除湿運転時の冷媒流路、５０…
圧縮機、５１…四方弁、５２…室外熱交換器、５３…電
動膨張弁、５４、５５、５６、５７、５９、６０、６
１、６２…冷媒流路、５８…室外ファン、６４、６５、
６６、６８、６９…熱交換器部分、８０…前面上段パネ
ル、８１…前面下段吸込グリル、９１、９２、９３…室
内機吸込空気流。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 光夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 ▲高▼田 芳廣 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 森本 素生 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 横山 英範 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 小暮 博志 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒を圧縮する圧縮機と、この圧縮機から
   の冷媒が室外熱交換器を介して流入される熱的に二分割
   された室内熱交換器と、この熱的に二分割された室内熱
   交換器の間に設けられた除湿運転時に絞りとして使用す
   る除湿用絞り手段とを備えた空気調和機において、除湿
   運転時における冷媒流路の前記室内熱交換器の上流側に
   室内補助熱交換器を備えた空気調和機。
2. 【請求項２】前記室内熱交換器が収納された室内機は、
   前面及び上面に空気吸込口を設けられたものであり、こ
   の室内機の前面から背面にかけて前記室内熱交換器が設
   けられ、前記室内補助熱交換器は、前記室内熱交換器の
   背面部分の風上側に設けられたものである請求項１記載
   の空気調和機。
3. 【請求項３】前記室内熱交換器が収納された室内機は、
   前面及び上面に空気吸込口を設けられたものであり、こ
   の室内機の前面から背面にかけて前記室内熱交換器が設
   けられ、前記室内補助熱交換器は、前記前面空気吸込口
   と前記室内熱交換器の間に設けられた請求項１に記載の
   空気調和機。