JP5817803B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、除湿運転を行う空気調和機に関するものである。

従来の空気調和機には、主熱交換器の背面側に補助熱交換器を配置して、補助熱交換器だけで冷媒を蒸発させて局所的に除湿を行うことで、低負荷時（圧縮機の回転数が低いとき）、例えば、室温と設定温度との差が十分に小さく必要な冷却能力が小さいときでも除湿ができるようにした空気調和機がある。この空気調和機では、蒸発域を補助熱交換器に限定し、温度センサをその蒸発域の下流側に配置し、一定の過熱度となるように制御していた。

特開平９−１４７２７

しかし、一定の過熱度とするような制御では、負荷が比較的大きいときには、蒸発温度を下げることになってしまうが、蒸発温度が低過ぎる場合には、凍結に至る可能性があると共に、蒸発温度を低くすると、冷凍サイクルの効率低下を招く。また、逆に負荷が非常に小さくなったときには、蒸発温度が上がってしまい、除湿ができなくなってしまうという技術課題がある。

そこで、本発明の発明者は、空気調和機において除湿運転を行うときに、室内熱交換器の液入口近くの一部分を蒸発域とするとともに、負荷に応じて蒸発域の範囲が変化するように圧縮機及び膨張弁が制御されることによって、負荷の増減に対して蒸発温度をさほど変化させずに除湿を行うことができることを見出した。しかし、この場合、除湿運転時に、室内ファンが室内熱交換器の全体を蒸発域とする冷房運転時と同様に制御されると、室内機の風量が多すぎて、室内熱交換器の蒸発域の範囲が小さくなって除湿できないという問題がある。

そこで、本発明の目的は、除湿運転時に確実に除湿を行うことができる空気調和機を提供することである。

第１の発明にかかる空気調和機は、圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とを接続した冷媒回路を備え、前記室内熱交換器の全体を蒸発域とする冷房運転と、前記室内熱交換器の液入口近くの一部分を蒸発域とする除湿運転を行う空気調和機であって、前記室内熱交換器と対向する室内ファンを有しており、前記室内熱交換器は、最風上側に配置され且つ除湿運転時に液冷媒が供給される補助熱交換器を含んでおり、除湿運転時、負荷に応じて、前記補助熱交換器において前記蒸発域の範囲が変化するように前記圧縮機及び前記膨張弁が制御されるとともに、除湿運転時の前記室内ファンの最大回転数は、冷房運転時の前記室内ファンの最大回転数より小さいことを特徴とする。

この空気調和機では、除湿運転時、室内熱交換器の蒸発域の範囲が負荷に応じて変化するように圧縮機及び膨張弁が制御されるが、室内機の風量が大きすぎると、蒸発域の範囲が非常に小さくなって除湿できなくなる場合がある。したがって、除湿運転時において適正に除湿できるようにするためには、蒸発域の範囲が小さくなりすぎるのを防止する必要がある。そこで、本発明では、除湿運転時の室内機の風量（室内ファンの最大回転数）を、冷房運転時の室内機の風量（室内ファンの最大回転数）より小さくして、除湿運転時において室内熱交換器の蒸発域の範囲が小さくなりすぎるのを防止している。よって、本発明では、除湿運転時、室内機の風量が大きすぎて蒸発域の範囲が非常に小さくなることがないので、除湿運転時において適正に除湿できる。

第２の発明にかかる空気調和機では、第１の発明にかかる空気調和機において、室内温度を検知する室内温度検知手段を有しており、除湿運転時、前記室内ファンの回転数が、前記室内温度検知手段で検知された室内温度に応じて変更されることを特徴とする。

この空気調和機では、除湿運転時の室内ファンの回転数が室内温度に応じて変更されるので、室内温度を低下させずに除湿できる室内ファンの回転数に設定できる。

第３の発明にかかる空気調和機では、第１または第２の発明にかかる空気調和機において、室内湿度を検知する室内湿度検知手段を有しており、除湿運転時、前記室内ファンの回転数が、前記室内湿度検知手段で検知された室内湿度に応じて変更されることを特徴とする。

この空気調和機では、除湿運転時の室内ファンの回転数が室内湿度に応じて変更されるので、効率よく除湿できるように室内ファンの回転数を補正できる。

第４の発明にかかる空気調和機は、第３の発明にかかる空気調和機において、除湿運転時において、前記圧縮機の周波数が所定周波数より小さい場合に、前記室内ファンの回転数が小さくなるように変更されることを特徴とする。

この空気調和機では、圧縮機の周波数が小さくなるにつれて冷媒供給量が少なくなるので除湿能力が低下すると考えられるが、室内ファンの回転数が小さくなるように変更されるので、除湿能力の低下が抑制されて効率よく除湿できる。

第５の発明にかかる空気調和機は、第３または第４の発明にかかる空気調和機において、除湿運転時において、前記圧縮機の周波数が所定周波数以上である場合に、前記室内ファンの回転数が大きくなるように変更されることを特徴とする。

この空気調和機では、室外機の過熱制御などによって圧縮機の周波数が制限されている場合でも、室内ファンの回転数が大きくなるように変更されるので、除湿運転時における室内熱交換器の蒸発域の変更範囲が大きくなって負荷の変動に十分に対応できる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の発明では、除湿運転時、室内機の風量が冷房運転時の風量より小さいので、室内熱交換器の蒸発域の範囲が小さくなって除湿できなくなるのを防止できる。

第２の発明では、室内温度を低下させずに除湿できる室内ファンの回転数に設定できる。

第３の発明では、室内湿度に応じて室内ファンの回転数を補正することで効率よく除湿できる。

第４の発明では、圧縮機の周波数が小さいことによって除湿能力が低下するが、室内ファンの回転数が小さくなるように変更されるので、除湿能力の低下が抑制されて効率よく除湿できる。
第５の発明では、室外機の過熱制御などによって圧縮機の周波数が制限されている場合でも、室内ファンの回転数が大きくなるように変更されるので、除湿運転時における室内熱交換器の蒸発域の変更範囲が大きくなって負荷の変動に十分に対応できる。

本発明の実施形態に係る空気調和機の冷媒回路を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る空気調和機の室内機の概略断面図である。 室内熱交換器の構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係る空気調和機の制御部を説明する図である。 膨張弁において開度を変化したときの流量変化の一例を示している。 室内ファンのファンタップを説明する図である。 除湿運転モードで運転される場合の制御を説明する図である。 所定の除湿運転モードでの室内ファンの回転数の制御を説明する図である。 所定の除湿運転モードでの室温ゾーンを説明する図である。 所定の除湿運転モードでの湿度ゾーンを説明する図である。 室内ファンの回転数の補正量を説明する図である。

以下、本発明に係る空気調和機１の実施の形態について説明する。

＜空気調和機１の全体構成＞
図１に示すように、本実施形態の空気調和機１は、室内に設置される室内機２と、室外に設置される室外機３とを備えている。そして、空気調和機１は、圧縮機１０と、四方弁１１、室外熱交換器１２と、膨張弁１３と、室内熱交換器１４とを接続した冷媒回路を備えている。冷媒回路において、圧縮機１０の吐出口に四方弁１１を介して室外熱交換器１２が接続され、その室外熱交換器１２に膨張弁１３が接続される。そして、膨張弁１３に室内熱交換器１４の一端が接続され、その室内熱交換器１４の他端に四方弁１１を介して圧縮機１０の吸込口が接続される。室内熱交換器１４は、補助熱交換器２０と、主熱交換器２１とを有している。

空気調和機１は、冷房運転モード、所定の除湿運転モードおよび暖房運転モードにおける運転が可能であって、リモコンによって、いずれかの運転を選択して運転開始操作を行ったり、運転切換操作や運転停止操作を行うことができる。また、リモコンでは、室内温度の設定温度を設定したり、室内ファンの回転数を変化させることによって室内機２の風量を変更できる。

冷房運転モードおよび所定の除湿運転モードでは、図示実線矢印で示すように、圧縮機１０から吐出された冷媒が四方弁１１から室外熱交換器１２、膨張弁１３、補助熱交換器２０、主熱交換器２１へと順に流れ、主熱交換器２１を経た冷媒が四方弁１１を通って圧縮機１０に戻る冷房サイクルまたは除湿サイクルが形成される。すなわち、室外熱交換器１２が凝縮器、室内熱交換器１４（補助熱交換器２０および主熱交換器２１）が蒸発器として機能する。

一方、暖房運転モードでは、四方弁１１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１０から吐出される冷媒が四方弁１１から主熱交換器２１、補助熱交換器２０、膨張弁１３、室外熱交換器１２へと順に流れ、室外熱交換器１２を経た冷媒が四方弁１１を通って圧縮機１０に戻る暖房サイクルが形成される。すなわち、室内熱交換器１４（補助熱交換器２０および主熱交換器２１）が凝縮器、室外熱交換器１２が蒸発器として機能する。

室内機２は、上面に室内空気の吸込口２ａを有し、前面下部に空調用空気の吹出口２ｂとを有している。室内機２内には、吸込口２ａから吹出口２ｂに向かって空気流路が形成され、この空気流路には、室内熱交換器１４と、横流型の室内ファン１６が配置される。したがって、室内ファン１６が回転すると、室内空気が吸込口２ａから室内ユニット１内に吸込まれる。室内機２の前側において、吸込口２ａからの吸込み空気は、補助熱交換器２０と主熱交換器２１を通って室内ファン１６側に流れる。一方、室内機２の背面側において、吸込口２ａからの吸込み空気は、主熱交換器２１を通って室内ファン１６側に流れる。

室内熱交換器１４は、上述したように、補助熱交換器２０と、冷房運転モードおよび所定の除湿運転モードで運転されているときに、補助熱交換器２０の下流側に配置された主熱交換器２１を有している。主熱交換器２１は、室内機２の前面側に配置された前面熱交換器２１ａと、室内機２の背面側に配置された背面熱交換器２１ｂとを有しており、この熱交換器２１ａ、２１ｂが、室内ファン１６を囲むように逆Ｖ字状に配置される。そして、補助熱交換器２０が前面熱交換器２１ａの前方に配置される。補助熱交換器２０および主熱交換器２１（前面熱交換器２１ａ、背面熱交換器２１ｂ）は、それぞれ、熱交換パイプおよび多数枚のフィンを備えている。

冷房運転モードおよび所定の除湿運転モードでは、図３に示すように、補助熱交換器２０の下方の端部近くに配置された液入口１７ａから液冷媒が供給され、その供給された液冷媒は、補助熱交換器２０の上端に近付くように流れる。そして、補助熱交換器２０の上端近くに配置された出口１７ｂから流れ出て分岐部１８ａに流れる。分岐部１８ａにおいて分岐された冷媒が、それぞれ、主熱交換器２１の３つの入口１７ｃから、前面熱交換器２１ａの下方部分と上方部分と背面熱交換器２１ｂに供給され、その後、出口１７ｄから流れ出て合流部１８ｂで合流する。また、暖房運転モードでは、冷媒が上記と反対方向に流れる。

そして、空気調和機１では、所定の除湿運転モードでの運転が行われているとき、補助熱交換器２０の液入口１７ａから供給された液冷媒は、補助熱交換器２０の途中で全て蒸発する。したがって、補助熱交換器２０の液入口１７ａ近くの一部の範囲だけが、液冷媒が蒸発する蒸発域である。よって、所定の除湿運転モードで運転されているとき、室内熱交換器１４において、補助熱交換器２０の上流側の一部だけが蒸発域であって、補助熱交換器２０の蒸発域の下流側の範囲と主熱交換器２１とは、いずれも過熱域である。

そして、補助熱交換器２０の上端近くの過熱域を流れた冷媒が、補助熱交換器２０の下方部分の風下側に配置された前面熱交換器２１ａの下方部分を流れる。したがって、吸込口２ａからの吸込空気において、補助熱交換器２０の蒸発域で冷却された空気は、前面熱交換器２１ａで加熱された後で、吹出口２ｂから吹き出される。一方、吸込口２ａからの吸込空気において、補助熱交換器２０の過熱域と前面熱交換器２１ａを流れた空気と、背面熱交換器２１ｂを流れた空気とは、室内温度と略同一の温度で、吹出口２ｂから吹き出される。

空気調和機１では、図１に示すように、室外機３に、冷媒回路において膨張弁１３の下流側において蒸発温度を検知する蒸発温度センサ３０が取り付けられる。そして、室内機２に、室内温度（室内機２の吸込口２ａからの吸込空気の温度）を検知する室内温度センサ３１と、補助熱交換器２０において液冷媒の蒸発が終了したことを検知する室内熱交温度センサ３２と、室内湿度（室内機２の吸込口２ａからの吸込空気の湿度）を検知する室内湿度センサ３３とが取付けられる。

室内熱交温度センサ３２は、図３に示すように、補助熱交換器２０の上端近くの風下側に配置される。そして、補助熱交換器２０の上端近くの過熱域では、吸込口２ａからの吸込空気がほとんど冷却されない。したがって、室内熱交温度センサ３２で検知される温度が、室内温度センサ３１で検知される室内温度と略同一である場合には、補助熱交換器２０の途中で蒸発が終了して、補助熱交換器２０の上端近くの範囲が過熱域であることを検知できる。また、室内熱交温度センサ３２は、室内熱交換器１４の中間部の伝熱管に配置される。したがって、室内熱交換器１４の中間部近くにおいて、冷暖房運転での凝縮温度または蒸発温度を検知できる。

図４に示すように、空気調和機１の制御部には、圧縮機１０と、四方弁１１、膨張弁１３と、室内ファン１６を駆動するモータ１６ａと、蒸発温度センサ３０と、室内温度センサ３１と、室内熱交温度センサ３２と、室内湿度センサ３３とが接続される。したがって、制御部は、リモコンからの指令（運転開始操作や室内温度の設定温度等）や、蒸発温度センサ３０で検知される蒸発温度、室内温度センサ３１で検知される室内温度（吸込空気の温度）、室内熱交温度センサ３２で検知される熱交中間温度、室内湿度センサ３３で検知される室内湿度（吸込空気の湿度）に基づいて空気調和機１の運転を制御する。

そして、空気調和機１では、所定の除湿運転モードにおいて、補助熱交換器２０が、液冷媒が蒸発する蒸発域と蒸発域の下流側の過熱域を有するが、この蒸発域の範囲が、負荷に応じて変化するように、圧縮機１０及び膨張弁１３が制御される。ここで、負荷に応じて変化するとは、蒸発域に供給される熱量に応じて変化することであって、熱量は例えば室内温度（吸込空気の温度）と室内風量によって決まる。また、負荷は、必要除湿能力（必要冷房能力）に対応しており、例えば室内温度と設定温度との差に基づいて検知できる。

圧縮機１０は、室内温度と設定温度との差に基づいて制御される。室内温度と設定温度との差が大きい場合に負荷が大きいことから圧縮機１０の周波数が増加され、室内温度と設定温度との差が小さい場合に負荷が小さいことから、圧縮機１０の周波数が減少するように制御される。

膨張弁１３は、蒸発温度センサ３０で検知される蒸発温度に基づいて制御される。上述したように、圧縮機１０の周波数が制御された状態において、蒸発温度が目標蒸発温度（１２℃）近くの所定範囲（１０℃−１４℃）内の温度になるように、膨張弁１３が制御される。この蒸発温度の所定範囲は、圧縮機１０の周波数によらず一定に制御されるのが好ましい。ただし、周波数によって、わずかに変化するようにしても実質的に一定であれば問題ない。

このように、所定の除湿運転モードにおいて、負荷に応じて圧縮機１０及び膨張弁１３を制御することによって、補助熱交換器２０の蒸発域の範囲を変化して、蒸発温度が所定範囲内の温度になるようにできる。

空気調和機１では、補助熱交換器２０及び前面熱交換器２１ａが、１２段の伝熱管をそれぞれ有している。そして、所定の除湿運転モードにおいて補助熱交換器２０の蒸発域となる段数が、前面熱交換器２１ａの段数の半分以上である場合、補助熱交換器の蒸発域の範囲を十分に広くできるので負荷の変動に十分に対応できる。特に負荷が大きい場合に効果がある。

図５は、膨張弁１３において開度を変化したときの流量変化を示している。膨張弁１３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。そして、開度が減少するにつれて、膨張弁１３を流れる冷媒の流量が減少する。膨張弁１３では、開度ｔ０のときに全閉状態であって、開度ｔ０からｔ１の間では、開度が増加するにつれて流量が第１の傾きにしたがって増加し、開度ｔ１からｔ２の間では、開度が増加するにつれて流量が第２の傾きにしたがって増加する。ここで、第１の傾きは、第２の傾きより大きい。

本実施形態の空気調和機１では、室内熱交温度センサ３２で検知される温度に基づいて、補助熱交換器２０の上端近くの範囲が過熱域であることを検知して、補助熱交換器２０の全体が蒸発域となるのを防止するために、圧縮機１０の周波数が大きくなりすぎないようにする制御（以下、補助熱交換器２０の一部が過熱域となるようにする制御であると考えて、過熱制御という）が適用されている。

また、空気調和機１では、所定の除湿運転モードにおいて、室内ファン１６の回転数（１分ごとの回転数）は、室内温度（吸込空気の温度）や室内湿度（吸込空気の湿度）に基づいて制御される。

本実施形態の空気調和機１では、図６に示すように、室内機の室内ファン１６のファンタップは、冷房運転モードにおいてファンタップＣ１−Ｃ７のいずれかに制御され、所定の除湿運転モードにおいてファンタップＣ１−Ｃ６のいずれかに制御される。冷房運転モードにおいてファンタップＣ１−Ｃ７のそれぞれに対応するように室内ファン１６の回転数Ｔａ１−Ｔａ７が設定されており、所定の除湿運転モードにおいてファンタップＣ１−Ｃ６のそれぞれに対応するように室内ファン１６の回転数Ｔ１−Ｔ６が設定されている。冷房運転モードにおいて室内ファン１６の回転数Ｔａ１−Ｔａ７は、回転数Ｔａ１が最小であって、回転数Ｔａ７が最大である。所定の除湿運転モードにおいて室内ファン１６の回転数Ｔ１−Ｔ６は、回転数Ｔ１が最小であって、回転数Ｔ６が最大である。本実施形態の空気調和機１では、所定の除湿運転モードにおける最大風量に対応した回転数Ｔ６は、冷房運転モードにおける最大風量に対応した回転数Ｔａ７より小さく、所定の除湿運転モードにおける最大風量は、冷房運転モードにおける最大風量より小さい。

空気調和機１において所定の除湿運転モードで運転される場合の制御について、図７に基づいて説明する。

まず、リモコンにおいて除湿運転開始操作が行われると（ステップＳ１）、圧縮機周波数が上限周波数より小さく、熱交中間温度が除湿限界温度より高いか否かを判断することによって、冷房運転において負荷が小さくて除湿できない状態ステップＳ２）。ステップＳ２では、圧縮機周波数が除湿運転モードにおける上限周波数より小さく、冷房運転において負荷が小さくて除湿できない状態であるかを判断しているが、圧縮機周波数が上限周波数より小さい場合でも、蒸発温度が低い場合は除湿できると考えられるので、蒸発温度が除湿限界温度より低い場合は、冷房運転において負荷が小さくて除湿できない状態であると判断しない。したがって、ステップＳ２では、負荷が小さく、蒸発温度が除湿限界温度より高い場合に、冷房運転において除湿できない状態であると判断する。

そして、圧縮機周波数が上限周波数より小さく、熱交中間温度が除湿限界温度より高いと判断した場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、冷房運転では負荷が小さくて除湿できないので、弁開度を急激に閉じて、除湿運転を開始する（ステップＳ３）。すると、補助熱交換器２０の液入口１７ａから供給された液冷媒が補助熱交換器２０の途中で全て蒸発して、補助熱交換器２０の液入口１７ａ近くの一部の範囲だけが蒸発域となる除湿運転が開始される。

除湿運転が開始された後、蒸発温度センサ３０で検知される蒸発温度が下限値より低いか否かを判断することによって、蒸発温度が低すぎないかを判断する。（ステップＳ４）。蒸発温度が下限値（膨張弁１３の閉塞を防止するための下限値）より低い場合は、膨張弁１３が閉塞状態に近いと考えられる。したがって、ステップＳ４では、膨張弁１３が閉塞状態に近いかを判断して、弁開度を大きくする必要があるかを判断する。

そして、蒸発温度が下限値より低い（膨張弁１３が閉塞状態に近い）と判断された場合には（ステップＳ４：ＹＥＳ）、熱交中間温度（補助熱交換器２０の上端近くの風下側の空気温度）が室内温度より高いか否かを判断することによって、補助熱交換器２０で蒸発が終了しているかを判断する（ステップＳ５）。補助熱交換器２０の上端近くが過熱域である場合は、吸込口２ａからの吸込空気が補助熱交換器２０の上端近くにおいてほとんど冷却されないので、室内熱交温度センサ３２で検知される熱交中間温度が、室内温度センサ３１で検知される室内温度に近い温度か室内温度より高い温度になる。したがって、ステップＳ５では、熱交中間温度が室内温度より補正量だけ低い温度以上である場合に、補助熱交換器２０の上端近くの風下側の空気温度が室内温度より高いと判断して、補助熱交換器２０の上端近くの範囲が過熱域であって、補助熱交換器２０で蒸発が終了していると判断する。

熱交中間温度（補助熱交換器２０の上端近くの風下側の空気温度）が室内温度より低い場合には（ステップＳ５：ＮＯ）、補助熱交換器２０で蒸発が終了してない状態であるが、弁開度を急激に開く（ステップＳ６）。その後、補助熱交換器２０の液入口１７ａから供給された液冷媒が、主熱交換器２１に流れる状態において冷房運転を開始する（ステップＳ７）。

一方、熱交中間温度（補助熱交換器２０の上端近くの風下側の空気温度）が室内温度より高い場合には（ステップＳ５：ＹＥＳ）、補助熱交換器２０で蒸発が終了して、補助熱交換器２０が蒸発域と過熱域とを有している状態において、弁開度を大きく開く（ステップＳ８）。その後、室内温度が室内設定温度に近付くように圧縮機の周波数を変更する（ステップＳ９）。そして、圧縮機周波数が上限周波数より小さいか否かを判断する（ステップＳ１０）。圧縮機周波数が上限周波数以上の場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、冷房運転において除湿できるので、冷房運転を開始する（ステップＳ７）。圧縮機周波数が上限周波数より小さい場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、除湿運転の状態で、ステップＳ４が移行する。

ステップＳ２において、圧縮機周波数が上限周波数以上、または、熱交中間温度が除湿限界温度以下と判断した場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、冷房運転において除湿できる状態であるので、冷房運転を開始する（ステップＳ７）。

ステップＳ４において、蒸発温度センサ３０で検知される蒸発温度が下限値以上の場合には（ステップＳ４：ＮＯ）、熱交中間温度（補助熱交換器２０の上端近くの風下側の空気温度）が室内温度より高いか否かを判断することによって、補助熱交換器２０で蒸発が終了しているかを判断する（ステップＳ１１）。

熱交中間温度（補助熱交換器２０の上端近くの風下側の空気温度）が室内温度より高い場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、補助熱交換器２０で蒸発が終了して、補助熱交換器２０が蒸発域と過熱域と有している状態であるが、蒸発温度が目標蒸発温度近くの所定範囲内の温度か否かを判断する（ステップＳ１２）。このように、ステップＳ１２では、蒸発温度センサ３０で検知される蒸発温度が目標蒸発温度近くの所定範囲内の温度となるように、弁開度を変更する必要があるかを判断する。

ステップＳ１２において、蒸発温度が目標蒸発温度近くの所定範囲内の温度である場合には（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、弁開度を変更する必要がないので、ステップＳ９に移行する。

一方、蒸発温度が目標蒸発温度近くの所定範囲内の温度でない場合には（ステップＳ１２：ＮＯ）、蒸発温度が目標蒸発温度より低いか否かを判断する（ステップＳ１３）。蒸発温度が目標蒸発温度より低い場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、蒸発温度が目標蒸発温度に近付くように、弁開度を少し開く（ステップＳ１４）。一方、蒸発温度が目標蒸発温度より高い場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、蒸発温度が目標蒸発温度に近付くように、弁開度を少し閉じる（ステップＳ１５）。その後、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ１１において、熱交中間温度（補助熱交換器２０の上端近くの風下側の空気温度）が室内温度以下の場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、補助熱交換器２０で蒸発が終了してないので、弁開度を大きく閉じる（ステップＳ１６）。その後、ステップＳ９に移行する。

このように、空気調和機１では、所定の除湿運転モードにおいて補助熱交換器２０の蒸発域の範囲が変化するように行われる制御が行われる。例えば、所定の除湿運転モードにおいて、補助熱交換器２０の蒸発域の範囲が所定面積であるときに負荷が大きくなった場合、圧縮機１０の周波数が増加されると共に、膨張弁１３の開度が大きく変更される。したがって、補助熱交換器２０の蒸発域の範囲が所定面積より大きくなって、室内機２に吸い込まれた風量が一定であっても、実際に蒸発域を通過する風量が増加する。

一方、所定の除湿運転モードにおいて、補助熱交換器２０の蒸発域の範囲が所定面積であるときに負荷が小さくなった場合、圧縮機１０の周波数が減少されると共に、膨張弁１３の開度が小さく変更される。したがって、補助熱交換器２０の蒸発域の範囲が所定面積より小さくなって、室内機２に吸い込まれた風量が一定であっても、実際に蒸発域を通過する風量が減少する。

空気調和機１において所定の除湿運転モードでの室内ファンの回転数の制御について、図８−図１１に基づいて説明する。

まず、室内温度と目標室内温度との温度差ΔＤ（ΔＤ＝室内温度−目標室内温度）が算出される（ステップＳ２１）。目標室内温度とは、所定の除湿運転モードでの運転開始時の室内温度である。温度差ΔＤが算出されると、その温度差ΔＤに対応した室温ゾーンが、室温ゾーンＡ１−Ｊ１のいずれに決定される（ステップＳ２２）。図９に示すように、室温ゾーンは、互いに異なる温度差ΔＤに対して室温ゾーンＡ１−Ｊ１がそれぞれ設定されている。このようにして、室温ゾーンが決定されると、その室温ゾーンに対応した室内ファン１６の回転数が決定される（ステップＳ２３）。図８に示すように、室内ファン１６の回転数は、室温ゾーンＡ１−Ｊ１のそれぞれに対して、室内ファン１６の回転数Ｔ１−Ｔ６のいずれかが設定されている。

一方、室内湿度と目標室内湿度との湿度差ΔＨ（ΔＨ＝室内湿度−目標室内湿度）が算出される（ステップＳ２４）。目標室内湿度とは、所定の除湿運転モードでの目標室内湿度として、空気調和機１のユーザが設定した湿度である。例えば、空気調和機１では、ユーザがリモコンを操作することによって、所定の除湿運転モードでの目標室内湿度として、５０％、５５％、６０％のいずれかに設定される。湿度差ΔＨが算出されると、その湿度差ΔＨに対応した湿度ゾーンが、湿度ゾーンＡ２−Ｇ２のいずれかに決定される（ステップＳ２５）。図１０に示すように、湿度ゾーンは、互いに異なる湿度差ΔＨに対して湿度ゾーンＡ２−Ｇ２のいずれかが設定されている。このようにして、室温ゾーンおよび湿度ゾーンが検知されると、室内ファン１６の回転数の補正量が決定される（ステップＳ２６）。図１１に示すように、補正量の決定方法は、室温ゾーンＡ１−Ｂ１の場合と、室温ゾーンＣ１−Ｊ１の場合とで異なる。室温ゾーンＡ１−Ｂ１の場合は、室内温度と目標室内温度との温度差ΔＤが小さい場合であって、負荷が小さいので圧縮機１０の周波数は小さい周波数となるように制御されている。一方、室温ゾーンＣ１−Ｊ１の場合は、室内温度と目標室内温度との温度差ΔＤが大きい場合であって、室温ゾーンＡ１−Ｂ１の場合より負荷が小さいので圧縮機１０の周波数は大きい周波数となるように制御されている。したがって、室温ゾーンＡ１−Ｂ１の場合と、室温ゾーンＣ１−Ｊ１の場合とのそれぞれにおいて、湿度ゾーンＡ２−Ｇ２に対応した補正量が決定される。

例えば、室温ゾーンＡ１−Ｂ１の場合において、湿度ゾーンＧ２に対して補正量は−５０（１分ごとの回転数の補正量）が設定されている。これは、除湿能力は、圧縮機１０の周波数については、周波数が大きいほど高く、室内ファン１６の回転数については、室内ファン１６の回転数が小さいほど高いことに基づいている。したがって、室温ゾーンＡ１−Ｂ１の場合には、圧縮機１０の周波数は小さい周波数となるように制御されるので、室内湿度と目標室内湿度との湿度差ΔＨが大きい湿度ゾーンＧ２に対する除湿能力が得られない。そこで、この場合は、圧縮機１０の周波数を大きくして除湿能力を高くすることができないので、室内ファン１６の回転数を小さくして除湿能力を高くしている。このように、室温ゾーンに基づいて決定した室内ファン１６の回転数を、湿度ゾーンに基づいて補正することによって、圧縮機１０の周波数が小さい場合でも、除湿能力を高くすることができる。

また、室温ゾーンＣ１−Ｊ１の場合において、湿度ゾーンＧ２に対して補正量は＋５０（１分ごとの回転数の補正量）が設定されている。これは、本実施形態の空気調和機１では、補助熱交換器２０の全体が蒸発域となるのを防止する過熱制御が適用されていることに基づいている。したがって、室温ゾーンＣ１−Ｊ１の場合には、圧縮機１０の周波数は大きい周波数となるように制御されるが、過熱制御によって圧縮機１０の周波数が大きくなるのが制限されるので、室内湿度と目標室内湿度との湿度差ΔＨが大きい湿度ゾーンＧ２に対する除湿能力が得られない。そこで、この場合は、室内ファン１６の回転数を大きくして、過熱制御によって圧縮機１０の周波数が制限されないようにして、圧縮機１０の周波数を大きくして除湿能力を高くしている。このように、室温ゾーンに基づいて決定した室内ファン１６の回転数を、湿度ゾーンに基づいて補正することによって、過熱制御によって圧縮機１０の周波数が大きくなるのが制限される場合でも、除湿能力を高くすることができる。

このようにして決定された補正量に基づいて、室温ゾーンに基づいて決定された室内ファンの回転数が補正される（ステップＳ２７）。

＜本実施形態の空気調和機の特徴＞
本実施形態の空気調和機１では、除湿運転時の室内機２の風量（室内ファン１６の最大回転数）を、冷房運転時の室内機２の風量（室内ファン１６の最大回転数）より小さくして、除湿運転時において補助熱交換器２０の蒸発域の範囲が小さくなりすぎるのを防止している。よって、本発明では、除湿運転時、室内機２の風量が大きすぎて蒸発域の範囲が非常に小さくなることがないので、除湿運転時において適正に除湿できる。

また、本実施形態の空気調和機１では、除湿運転時の室内ファン１６の回転数が室内温度に応じて変更されるので、室内温度を低下させずに除湿できる室内ファン１６の回転数に設定できる。

また、本実施形態の空気調和機１では、除湿運転時の室内ファン１６の回転数が室内湿度に応じて変更されるので、効率よく除湿できるように室内ファン１６の回転数を補正できる。

さらに、本実施形態の空気調和機１では、圧縮機１０の周波数が小さくなるにつれて冷媒供給量が少なくなるので除湿能力が低下すると考えられるが、この場合、室内ファン１６の回転数が小さくなるように変更されるので、除湿能力の低下が抑制されて効率よく除湿できる。

また、本実施形態の空気調和機１では、室外機３の過熱制御などによって圧縮機の周波数が制限されている場合でも、室内ファン１６の回転数が大きくなるように変更されるので、除湿運転時における補助熱交換器２０の蒸発域の変更範囲が大きくなって負荷の変動に十分に対応できる。

また、本実施形態の空気調和機１では、圧縮機１０及び膨張弁１３が、蒸発温度が所定範囲内の温度になるように制御されるので、負荷に応じて補助熱交換器２０の蒸発域の範囲を適正に変更できると共に、蒸発温度を除湿できる範囲に調整できる。これにより、負荷が大きいときに補助熱交換器２０で蒸発を完了させるために、過度に蒸発温度を下げてＣＯＰを悪化させること無く、広い負荷範囲で、除湿を続けることが可能となる。そして、蒸発温度を極度に下げる必要がないため、凍結に至ることがなく、除霜運転の必要がない。また、風量を増やしても除湿できるため、低負荷でも部屋全体を均一に冷やしながら、除湿ができて、蒸し暑さを感じずに済む。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上述の実施形態では、室内ファン１６の回転数を、室内温度と目標室内温度との温度差ΔＤに基づいて決定した後で、室内湿度と目標室内湿度との湿度差ΔＨに基づい
て補正する場合について説明したが、室内ファン１６の回転数の決定方法は変更してもよい。したがって、例えば、室内ファン１６の回転数を、室内温度と目標室内温度との温度差ΔＤに基づいて決定して、室内湿度と目標室内湿度との湿度差ΔＨに基づいて補正しな
くてもよい。また、室内ファン１６の回転数を、室内湿度と目標室内湿度との湿度差ΔＨ
に基づいて補正する場合でも、その補正方法は変更してもよい。また、室内ファン１６の回転数を、室内湿度と目標室内湿度との湿度差ΔＨに基づいて決定してもよい（室内温度
と目標室内温度との温度差ΔＤを使用しない）。

また、上述の実施形態では、室内ファン１６の回転数を、互いに異なる温度差ΔＤに対
して設定された室温ゾーンＡ１−Ｊ１を使用して決定する場合について説明したが、室内ファン１６の回転数を、室温ゾーンＡ１−Ｊ１を使用しないで決定してもよい。

また、上述の実施形態では、室内ファン１６の回転数の補正量を、互いに異なる湿度差ΔＨに対して設定された湿度ゾーンＡ２−Ｇ２を使用して決定する場合について説明した
が、室内ファン１６の回転数の補正量を、湿度ゾーンＡ２−Ｇ２を使用しないで決定してもよい。

また、上述の実施形態において、補助熱交換器と主熱交換器とが一体に構成されてもよい。したがって、この場合、室内熱交換器が一体に構成され、室内熱交換器の最風上側に、補助熱交換器に対応した部分が設けられ、その風下側に、主熱交換器に対応した部分が設けられる。

また、上述の実施形態では、冷房運転モード、所定の除湿運転モードおよび暖房運転モードでの運転を行う空気調和機について説明したが、所定の除湿運転モードの他の方法で除湿運転を行う除湿運転モードでの運転を行う空気調和機であってもよい。

本発明を利用すれば、低負荷時に負荷の変動があっても確実に除湿を行うことができる。

１ 空気調和機
２ 室内機
３ 室外機
１０ 圧縮機
１２ 室外熱交換器
１３ 膨張弁
１４ 室内熱交換器
１６ 室内ファン
２０ 補助熱交換器
２１ 主熱交換器
３１ 室内温度センサ
３３ 室内湿度センサ

Claims (5)

1. 圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とを接続した冷媒回路を備え、前記室内熱交換器の全体を蒸発域とする冷房運転と、前記室内熱交換器の液入口近くの一部分を蒸発域とする除湿運転を行う空気調和機であって、
   前記室内熱交換器と対向する室内ファンを有しており、
   前記室内熱交換器は、最風上側に配置され且つ除湿運転時に液冷媒が供給される補助熱交換器を含んでおり、
   除湿運転時、負荷に応じて、前記補助熱交換器において前記蒸発域の範囲が変化するように前記圧縮機及び前記膨張弁が制御されるとともに、
   除湿運転時の前記室内ファンの最大回転数は、冷房運転時の前記室内ファンの最大回転数より小さいことを特徴とする空気調和機。
2. 室内温度を検知する室内温度検知手段を有しており、
   除湿運転時、前記室内ファンの回転数が、前記室内温度検知手段で検知された室内温度に応じて変更されることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 室内湿度を検知する室内湿度検知手段を有しており、
   除湿運転時、前記室内ファンの回転数が、前記室内湿度検知手段で検知された室内湿度に応じて変更されることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 除湿運転時において、前記圧縮機の周波数が所定周波数より小さい場合に、前記室内ファンの回転数が小さくなるように変更されることを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
5. 除湿運転時において、前記圧縮機の周波数が所定周波数以上である場合に、前記室内ファンの回転数が大きくなるように変更されることを特徴とする請求項３または４に記載の空気調和機。

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