JP5966327B2 - 空調室内機 - Google Patents

Description

本発明は、空調室内機、特に室内を冷房する機能を持つ空調室内機に関する。

空調室内機は、冷房時に、室内ファンにより室内熱交換器（蒸発器）に送風して、室内熱交換器で冷やされた室内空気を吹出口から吹き出している。この冷やされた室内空気によって空調室内機の吹出口の周辺が空調室内機のケーシングの周囲の室内温度よりも冷やされるため、吹出口周辺で結露を生じ易くなる。そこで、空調室内機の吹出口周辺に結露が生じないような空調室内機の運転制御が行われる。例えば、結露が生じないように室内ファンの回転数を一定値以上に保持する運転条件を設定しておいたり、特許文献１（特開２００３−１０６６１９号公報）に記載されているように、結露の発生が検出された場合には、予め設定されている条件よりも更に結露の発生し難い条件に空調室内機の運転条件を変更することが行われたりする。

ところで、近年、低消費電力の空調室内機が求められているが、結露防止のための運転条件によって空調室内機の消費電力が大きくなることがある。

本発明の課題は、空調室内機において、結露防止の機能を損なうことなく、室内ファンの運転に係る消費電力を削減することである。

本発明の第１観点に係る空調室内機は、熱交換によって室内空気を冷却する室内熱交換器と、室内熱交換器に室内空気を送風するための室内ファンと、室内ファンを制御し、、室内露点温度よりも室内熱交換器の蒸発温度の方が高い場合に室内ファンの回転数の下限値の低いモードに切り換えられる制御装置とを備える。

第１観点に係る空調室内機では、制御装置が室内ファンを制御し、その室内ファンの制御において制御装置が室内ファンの回転数の下限値を下げるか否かを少なくとも室内熱交換器の蒸発温度に基づいて判断する。そして、室内露点温度よりも記室内熱交換器の蒸発温度の方が高くなって、熱交換後の室内空気によって結露を生じさせない条件を蒸発温度が満たすときに、室内ファンの回転数下限値を下げることができる。それにより、結露防止の機能を損なうことなく、室内ファンの回転数を下げることができる。

本発明の第２観点に係る空調室内機は、第１観点に係る空調室内機において、制御装置は、室内熱交換器の蒸発温度に予め定められた所定温度を加えた値が室内露点温度よりも高くなっている場合に室内ファンの回転数の下限値の低いモードに切り換えられる、ものである。

本発明の第３観点に係る空調室内機は、第１観点又は第２観点に係る空調室内機において、室内熱交換器と室内ファンとを収納するケーシングと、ケーシングの周囲の室内空気の温度を検出する室内温度検出器とをさらに備え、制御装置は、ケーシングの周囲の室内空気の温度に基づいて室内露点温度を算出し、室内露点温度よりも室内熱交換器の蒸発温度の方が高い場合に室内ファンの回転数の下限値を下げる。

第３観点に係る空調室内機では、ケーシングの周囲の温度変化によって変化する室内露点温度を制御装置が算出して、その室内露点温度に基づいて回転数の下限値を下げることができる。

本発明の第４観点に係る空調室内機は、第３観点に係る空調室内機において、ケーシングの周囲の室内空気の湿度を検出する室内湿度検出器をさらに備え、制御装置は、ケーシングの周囲の室内空気の温度と湿度とに基づいて室内露点温度を算出し、室内露点温度よりも室内熱交換器の蒸発温度の方が高い場合に室内ファンの回転数の下限値を下げる。

第４観点に係る空調室内機では、制御装置によってケーシングの周囲の温度と湿度から室内露点温度が算出されるので、より正確に室内露点温度を計算することができる。

本発明の第５観点に係る空調室内機は、第１観点から第４観点のいずれかの空調室内機において、空調室内機は、外調機に接続され、制御装置は、外調機から与えられるデータに基づいて室内露点温度を予測する。

第５観点に係る空調室内機では、室内ファンの回転数の下限値を変化させるか否かの判断を外調機のデータに基づいて露点温度を予測するので、室内湿度検出器などのセンサを省いても、十分に結露の発生を防ぎつつ十分に消費電力の削減を行なうことができる。

第１観点又は第２観点に係る空調室内機では、結露の発生を防ぎつつ、従来に比べて室内ファンの回転数を下げて、消費電力を削減することができる。

第３観点に係る空調室内機では、ケーシングの周囲の温度変化に応じて室内ファンの回転数の下限値の制御ができるので、結露を生じさせずに消費電力の削減を行わせる機能が向上する。

第４観点に係る空調室内機では、結露を生じさせずに消費電力の削減を行わせる制御がより正確に行なえるようになり、消費電力を削減する機能を高めることができる。

第５観点に係る空調室内機では、結露の発生を防ぎつつ室内ファンの回転数を下げて消費電力を削減する構成を安価に形成することができる。

一実施形態に係る空調室内機を含む空気調和装置の冷媒配管系統を示す図。 図１の空気調和装置の制御系統を示すブロック図。 一実施形態に係る空調室内機の斜視図。 フラップが吹出口を閉じているときの空調室内機の部分断面図。 フラップが吹出口を開いているときの空調室内機の部分断面図。 空気調和装置の室内ファンの回転数切り換え制御を示すフローチャート。 変形例に係る空気調和装置の構成の概要を示すブロック図。

（１）空気調和装置の全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る空調室内機が適用されている空気調和装置の冷媒配管系統を示している。空気調和装置１は、冷媒配管方式の分散型の空気調和装置であって、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって建物内の各室の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置１は、熱源ユニットとしての空調室外機２と、利用ユニットとしての複数台（図１では、空調室内機４ａおよび空調室内機４ｂの２台）の空調室内機４と、空調室外機２と空調室内機４とを接続する冷媒連絡管としての第１冷媒連絡管６および第２冷媒連絡管７とを備えている。空気調和装置１の主冷媒回路１０は、空調室外機２と、空調室内機４と、冷媒連絡管６、７とが接続されることによって構成されている。そして、主冷媒回路１０内には冷媒が封入されており、後述のように、冷媒が圧縮され、冷却され、減圧され、加熱・蒸発された後に、再び圧縮されるという冷凍サイクル運転が行われるようになっている。冷媒としては、例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ２２、Ｒ１３４ａ、二酸化炭素、などから選択されたものが用いられる。

（２）空気調和装置の詳細構成
（２−１）空調室内機
空調室内機は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、又は、室内の壁面に壁掛け等により設置される。以下、天井に埋め込まれるタイプの空調室内機４について説明する。空調室内機４は、冷媒連絡管６、７を介して空調室外機２に接続されており、主冷媒回路１０の一部を構成している。

次に、空調室内機４の構成について説明する。なお、空調室内機４として、図１では空調室内機４ａ，４ｂの２台を示しているが、いずれの空調室内機４もほぼ同じ構成であるため、ここでは、空調室内機４ａの構成のみを説明する。なお、空調室内機４ａ，４ｂの違いは、空調室内機４ｂが室内湿度センサ４９を備える点である。

空調室内機４ａは、主冷媒回路１０の一部を構成する室内側主冷媒回路１０ａを有している。室内側主冷媒回路１０ａは、主として、減圧器である室内膨張弁４１と、利用側熱交換器としての室内熱交換器４２とを有している。

室内膨張弁４１は、冷媒を減圧するための機構であり、開度調整が可能な電動弁である。室内膨張弁４１は、その一端が第１冷媒連絡管６に接続され、その他端が室内熱交換器４２に接続されている。

室内熱交換器４２は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。室内熱交換器４２は、その一端が室内膨張弁４１に接続され、その他端が第２冷媒連絡管７に接続されている。

空調室内機４ａは、ユニット内に室内空気を吸入して、再び室内に供給するための室内ファン４３を備えており、室内空気と室内熱交換器４２を流れる冷媒との間で熱交換をさせる。室内ファン４３は、室内熱交換器４２に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、ＤＣファンモータ等からなる室内ファン用モータ４３ａによって回転駆動される。室内ファン４３では、室内熱交換器４２に送風するために室内ファン用モータ４３ａにより例えば遠心ファンや多翼ファン等が駆動される。

また、空調室内機４ａには、各種のセンサが設けられている。具体的には、サーミスタからなる室内液管温度センサ４４や室内ガス管温度センサ４５が設けられ、室内熱交換器４２に近接する冷媒配管の温度から冷媒の温度を測定する。室内液管温度センサ４４は、暖房運転時における凝縮温度又は冷房運転時における蒸発温度に対応する冷媒温度を検出する。また、室内温度センサ４６が設けられており、この室内温度センサ４６は熱交換が行われる前の空調室内機４に吸入される室内空気の温度を検出する。さらに、空調室内機４ａは、空調室内機４ａを構成する各部の動作を制御する室内制御装置４７を有している。室内制御装置４７は、空調室内機４ａの制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、空調室内機４ａを個別に操作するためのリモ−トコントローラ（図示せず）との間で制御信号等のやりとりを行ったり、後述する空調室外機２の室外制御装置３０との間で伝送線８ａを介して制御信号等のやりとりを行ったりする。

（２−２）空調室外機
空調室外機２は、ビル等の室外に設置されており、第１冷媒連絡管６及び第２冷媒連絡管７を介して空調室内機４ａ、４ｂに接続されている。空調室外機２は、主冷媒回路１０の一部を構成する室外側主冷媒回路１０ｃと主冷媒回路１０から分岐する過冷却用冷媒流路６１とを有している。

（２−２−１）室外側主冷媒回路
室外側主冷媒回路１０ｃは、主として、圧縮機２１と、切換機構２２と、室外熱交換器２３と、室外第１膨張弁２５と、液ガス熱交換器２７と、液側閉鎖弁２８ａと、ガス側閉鎖弁２８ｂと、アキュムレータ２９とを有している。この室外側主冷媒回路１０ｃは、主として、圧縮機２１と、切換機構２２と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器２３と、レシーバ２４と、第２遮断機構又は熱源側膨張機構としての室外第１膨張弁２５と、温度調節機構としての液ガス熱交換器２７と、第１遮断機構としての液側閉鎖弁２８ａと、ガス側閉鎖弁２８ｂとを有している。

圧縮機２１は、圧縮機用モータ２１ａによって駆動される密閉式圧縮機である。圧縮機用モータ２１ａが例えばインバータにより回転数が制御され、圧縮機２１は、運転容量を可変することができるよう構成されている。

切換機構２２は、冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。冷房運転時には、室外熱交換器２３を圧縮機２１によって圧縮される冷媒の放熱器として機能させ、かつ、室内熱交換器４２を室外熱交換器２３において冷却された冷媒の蒸発器として機能させる。このために、切換機構２２は、圧縮機２１の吐出側の冷媒配管と室外熱交換器２３の一端とを接続するとともに、圧縮機吸入側配管２９ａ（アキュムレータ２９を含む）とガス側閉鎖弁２８ｂとを接続する（図１の切換機構２２の実線を参照）。また、切換機構２２は、暖房運転時には、室内熱交換器４２を圧縮機２１によって圧縮される冷媒の放熱器として機能させ、かつ、室外熱交換器２３を室内熱交換器４２において冷却された冷媒の蒸発器として機能させる。このために、切換機構２２は、圧縮機２１の吐出側の冷媒配管とガス側閉鎖弁２８ｂとを接続するとともに、圧縮機吸入側配管２９ａと室外熱交換器２３の一端とを接続する（図１の切換機構２２の破線を参照）。切換機構２２は、例えば四路切換弁である。

室外熱交換器２３は、伝熱管と多数のフィンとから構成されるクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、その一端が切換機構２２に接続されており、その他端が室外第１膨張弁２５に接続されている。

空調室外機２は、ユニット内に室外空気を吸入して、再び室外に排出するための室外ファン２６を有している。室外ファン２６は、室外空気と室外熱交換器２３を流れる冷媒との間で熱交換をさせる。

室外第１膨張弁２５は、主冷媒回路１０において冷媒を減圧するための機構であり、開度調整が可能な電動弁である。室外第１膨張弁２５は、室外側主冷媒回路１０ｃ内を流れる冷媒の圧力や流量等の調節を行うために、冷房運転を行う際の冷媒回路１０における冷媒の流れ方向において室外熱交換器２３の下流側であってレシーバ２４の上流側に配置され、冷媒の通過を遮断することも可能である。室外第１膨張弁２５は、その一端が室外熱交換器２３に接続され、その他端が液ガス熱交換器２７を介して液側閉鎖弁２８ａに接続され、室外熱交換器２３の液側に接続されている。

空調室外機２は、ユニット内に室外空気を吸入して、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換させた後に、室外に排出するための送風ファンとしての室外ファン２６を有している。この室外ファン２６は、室外熱交換器２３に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、例えば、ＤＣファンモータ等からなるモータ２６ａによって駆動されるプロペラファン等である。

レシーバ２４は、室外第１膨張弁２５と液側閉鎖弁２８ａとの間に接続されており、冷房運転と暖房運転との冷媒循環量差や空調室内機４の運転負荷の変動等に応じて冷媒回路１０内に発生する余剰冷媒を溜めることが可能な容器である。

液ガス熱交換器２７は、レシーバ２４と液側閉鎖弁２８ａとの間に接続されている。液ガス熱交換器２７は、熱源側熱交換器において凝縮された冷媒が流れる冷媒管と後述の分岐管６４とを接触させる二重管構造を持つ配管熱交換器である。液ガス熱交換器２７は、主冷媒回路１０を室外熱交換器２３から空調室内機４に向かって流れる冷媒と、過冷却用冷媒流路６１を室外第２膨張弁６２から圧縮機吸入側配管２９ａへと流れる冷媒との間で熱交換を行わせる。それにより、液ガス熱交換器２７は、この熱交換によって、冷房運転時に室外熱交換器２３において凝縮された冷媒をさらに冷却し、空調室内機４へと向かう冷媒の過冷却度を大きくする。

アキュムレータ２９は、切換機構２２と圧縮機２１との間の圧縮機吸入側配管２９ａに配置されている。

（２−２−２）過冷却用冷媒流路
室外第２膨張弁６２は、過冷却用冷媒流路６１において冷媒を減圧するための機構であり、開度調整が可能な電動弁である。室外第２膨張弁６２は、その一端が液ガス熱交換器２７に接続され、その他端が過冷却用冷媒流路６１に接続されている。この過冷却用冷媒流路６１は、室外第２膨張弁６２から液ガス熱交換器２７を経て、切換機構２２とアキュムレータ２９との間の圧縮機吸入側配管２９ａへ向かう冷媒管で構成されている。

液ガス熱交換器２７には、冷却源としての分岐管６４が設けられている。なお、冷媒回路１０から過冷却用冷媒流路６１を除いた部分が主冷媒回路である。過冷却用冷媒流路６１は、液ガス熱交換器２７とレシーバ２４との間で分岐される冷媒を圧縮機２１の吸入側に戻すように主冷媒回路に接続されている。過冷却用冷媒流路６１で分岐された冷媒は、減圧された後に、液ガス熱交換器２７に導入される。そして、過冷却用冷媒流路６１で分岐された冷媒は、室外熱交換器２３から第１冷媒連絡管６を通じて室内膨張弁４１に送られる冷媒と熱交換させた後に、圧縮機２１の吸入側に戻される。

さらに詳細に見ると、過冷却用冷媒流路６１は、分岐管６４と合流管６５と室外第２膨張弁６２を有している。分岐管６４は、室外第１膨張弁２５から室内膨張弁４１に送られる冷媒の一部を室外熱交換器２３と液ガス熱交換器２７との間の位置から分岐されるように接続されている。合流管６５は、液ガス熱交換器２７の過冷却用冷媒流路側の出口から圧縮機２１の吸入側に戻すように圧縮機２１の吸入側に接続されている。室外第２膨張弁６２は、電動膨張弁からなり、過冷却用冷媒流路６１を流れる冷媒の流量を調節するための連通管膨張機構として機能する。これにより、室外熱交換器２３から室内膨張弁４１に送られる冷媒は、液ガス熱交換器２７において、室外第２膨張弁６２によって減圧された後の過冷却用冷媒流路６１を流れる冷媒によって冷却される。すなわち、液ガス熱交換器２７は、室外第２膨張弁６２の開度調節によって能力制御が行われることになる。

また、過冷却用冷媒流路６１は、後述のように、冷媒回路１０のうち液側閉鎖弁２８ａと室外第１膨張弁２５との間の部分と圧縮機２１の吸入側の部分とを接続する連通管としても機能するようになっている。

液側閉鎖弁２８ａ及びガス側閉鎖弁２８ｂは、外部の機器・配管（具体的には、第１冷媒連絡管６及び第２冷媒連絡管７）との接続口に設けられた弁である。液側閉鎖弁２８ａは、液ガス熱交換器２７に接続され、ガス側閉鎖弁２８ｂは、切換機構２２に接続され、これらによって冷媒の通過を遮断することができる。

（２−２−３）室外制御装置と各種センサ
空調室外機２は、空調室外機２を構成する各部の動作を制御する室外制御装置３０を有している。そして、室外制御装置３０は、空調室外機２の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータ、メモリやモータ２６ａを制御するインバータ回路等を有しており、空調室内機４ａ，４ｂの室内制御装置４７との間で伝送線８ａを介して制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。すなわち、室内制御装置４７と室外制御装置３０と室内制御装置４７間を接続する伝送線８ａとによって、空気調和装置１全体の運転制御を行う空調制御装置８が構成されている。

また、空調室外機２には、各種のセンサが設けられている。圧縮機２１の吐出側の冷媒配管には、圧縮機吐出圧力を検出する吐出圧力センサ３１と、圧縮機吐出温度を検出する吐出温度センサ３２とが設けられている。圧縮機吸入側配管２９ａには、圧縮機２１に吸入されるガス冷媒の温度を検出する吸入温度センサ３４と、圧縮機吸入圧力を検出する吸入圧力センサ３３とが設けられている。液ガス熱交換器２７の主冷媒回路側の出口には、冷媒の温度（すなわち、液管温度）を検出する液管温度センサ３５が設けられている。空調室外機２の室外空気の吸込口側には、内部に流入する室外空気の温度（すなわち、室外温度）を検出する室外温度センサ３６が設けられている。液ガス熱交換器２７から、切換機構２２とアキュムレータ２９との間の低圧冷媒配管へ向かう、過冷却用冷媒流路６１の合流管６５には、液ガス熱交換器２７の過冷却用冷媒流路側の出口を流れる冷媒の温度を検出するためのバイパス温度センサ６３が設けられている。これら、吐出温度センサ３２、吸入温度センサ３４、液管温度センサ３５、室外温度センサ３６及びバイパス温度センサ６３は、サーミスタからなる。

（２−３）冷媒連絡管
冷媒連絡管６、７は、空調室外機２および空調室内機４を設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒配管である。第１冷媒連絡管６は、空調室外機２及び空調室内機４ａ、４ｂに接続されており、冷房運転時には、液ガス熱交換器２７において過冷却度が大きくなった液冷媒を室内膨張弁４１および室内熱交換器４２に送り、暖房運転時には、室内熱交換器４２において凝縮した液冷媒を空調室外機２の室外熱交換器２３に送る冷媒管である。第２冷媒連絡管７は、空調室外機２及び空調室内機４ａ、４ｂに接続されており、冷房運転時には、室内熱交換器４２において蒸発したガス冷媒を空調室外機２の圧縮機２１に送り、暖房運転時には、圧縮機２１において圧縮されたガス冷媒を空調室内機４ａ，４ｂの室内熱交換器４２に送る冷媒管である。

（２−４）空調制御装置
図２に、空気調和装置１の制御ブロック図を示す。空気調和装置１の各種運転制御を行う制御手段としての空調制御装置８は、図２に示すように伝送線８ａを介して結ばれる室外制御装置３０および室内制御装置４７によって構成されている。空調制御装置８は、各種センサ３１〜３６，４４〜４６，６３の検出信号を受け、これらの検出信号等に基づいて各種機器２１，２２，２５、２６，４１，４３，６２を制御する。

（３）空気調和装置の動作
次に、本実施形態に係る空気調和装置１の基本的な動作について説明する。なお、以下に説明する各種運転における制御は空調制御装置８によって行われる。

（３−１）冷房運転
冷房運転時は、切換機構２２が図１の実線で示される状態、すなわち、圧縮機２１の吐出側が室外熱交換器２３のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側がガス側閉鎖弁２８ｂ及び第２冷媒連絡管７を介して室内熱交換器４２のガス側に接続された状態となっている。冷房運転時、室外第１膨張弁２５は全開状態にされ、液側閉鎖弁２８ａ及びガス側閉鎖弁２８ｂは開状態にされている。各室内膨張弁４１は、室内熱交換器４２の出口（すなわち、室内熱交換器４２のガス側）における冷媒の過熱度が過熱度目標値で一定になるように開度調節されるようになっている。各室内熱交換器４２の出口における冷媒の過熱度は、室内ガス管温度センサ４５により検出される冷媒温度値から室内液管温度センサ４４により検出される冷媒温度値（蒸発温度に対応）を差し引くことによって検出されるか、又は、吸入圧力センサ３３により検出される圧縮機２１の吸入圧力を蒸発温度に対応する飽和温度値に換算し、室内ガス管温度センサ４５により検出される冷媒温度値からこの冷媒の飽和温度値を差し引くことによって検出される。

また、室外第２膨張弁６２は、液ガス熱交換器２７の過冷却用冷媒流路側の出口における冷媒の過熱度が過熱度目標値になるように開度調節される（以下、過熱度制御という）。液ガス熱交換器２７の過冷却用冷媒流路側の出口における冷媒の過熱度は、吸入圧力センサ３３により検出される圧縮機２１の吸入圧力が蒸発温度に対応する飽和温度値に換算され、バイパス温度センサ６３により検出される冷媒温度値からこの冷媒の飽和温度値を差し引くことによって検出される。

この冷媒回路１０の状態で、圧縮機２１、室外ファン２６及び室内ファン４３を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。その後、高圧のガス冷媒は、切換機構２２を経由して室外熱交換器２３に送られて、室外ファン２６によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、この高圧の液冷媒は、室外第１膨張弁２５を通過して、レシーバ２４に一時的に溜められた後に、液ガス熱交換器２７に流入し、過冷却用冷媒流路６１を流れる冷媒と熱交換を行ってさらに冷却されて過冷却状態になる。このとき、室外熱交換器２３において凝縮した高圧の液冷媒の一部は、過冷却用冷媒流路６１に分岐され、室外第２膨張弁６２によって減圧された後に、圧縮機２１の吸入側に戻される。ここで、室外第２膨張弁６２を通過する冷媒は、圧縮機２１の吸入圧力近くまで減圧されることで、その一部が蒸発する。そして、過冷却用冷媒流路６１の室外第２膨張弁６２の出口から圧縮機２１の吸入側に向かって流れる冷媒は、液ガス熱交換器２７を通過して、主冷媒回路側の室外熱交換器２３から空調室内機４へ送られる高圧の液冷媒と熱交換を行う。

そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、液側閉鎖弁２８ａ及び第１冷媒連絡管６を経由して、空調室内機４に送られる。

この空調室内機４に送られた高圧の液冷媒は、室内膨張弁４１によって圧縮機２１の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって室内熱交換器４２に送られ、室内熱交換器４２において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。

この低圧のガス冷媒は、第２冷媒連絡管７を経由して空調室外機２に送られ、ガス側閉鎖弁２８ｂ及び切換機構２２を経由して、再び、圧縮機２１に吸入される。このように、空気調和装置１は、室外熱交換器２３を圧縮機２１において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室内熱交換器４２を室外熱交換器２３において凝縮された後にレシーバ２４、第１冷媒連絡管６及び室内膨張弁４１を通じて送られる冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転を行う。

（３−２）暖房運転
暖房運転時は、切換機構２２が図１の破線で示される状態、すなわち、圧縮機２１の吐出側がガス側閉鎖弁２８ｂ及び第２冷媒連絡管７を介して室内熱交換器４２のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側が室外熱交換器２３のガス側に接続された状態となっている。室外第１膨張弁２５は、室外熱交換器２３に流入する冷媒を室外熱交換器２３において蒸発させることが可能な圧力（すなわち、蒸発圧力）まで減圧するために開度調節されるようになっている。また、液側閉鎖弁２８ａ及びガス側閉鎖弁２８ｂは、開状態にされている。室内膨張弁４１は、室内熱交換器４２の出口における冷媒の過冷却度が過冷却度目標値で一定になるように開度調節されるようになっている。室内熱交換器４２の出口における冷媒の過冷却度は、吐出圧力センサ３１により検出される圧縮機２１の吐出圧力が凝縮温度に対応する飽和温度値に換算され、この冷媒の飽和温度値から室内液管温度センサ４４により検出される冷媒温度値が差し引かれることによって検出される。

この冷媒回路１０の状態で、圧縮機２１、室外ファン２６及び室内ファン４３を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、切換機構２２、ガス側閉鎖弁２８ｂ及び第２冷媒連絡管７を経由して、空調室内機４に送られる。

そして、空調室内機４に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器４２において、室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となった後、室内膨張弁４１を通過する際に、室内膨張弁４１の弁開度に応じて減圧される。

この室内膨張弁４１を通過した冷媒は、第１冷媒連絡管６を経由して空調室外機２に送られ、液側閉鎖弁２８ａ、液ガス熱交換器２７、レシーバ２４及び室外第１膨張弁２５を経由してさらに減圧された後に、室外熱交換器２３に流入する。そして、室外熱交換器２３に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン２６によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となり、切換機構２２を経由して、再び、圧縮機２１に吸入される。

以上のような通常運転モードにおける運転制御は、冷房運転及び暖房運転を含む通常運転を行う空調制御装置８（室内制御装置４７と室外制御装置３０とこれらの間を接続する伝送線８ａ）によって行われる。

（４）空調室内機
図３は、空調室内機の斜視図である。図３において、空調室内機４は、ケーシング５１と下面パネル５２とで構成されている。ケーシング５１は、平面視が長辺と短辺とが交互に形成された略８角形状の箱状体であり、上述の室内熱交換器４２や風量制御可能な室内ファン４３などの機器を内部に収納し、空調対象空間の天井に取り付けられる。

（４−１）下面パネル
下面パネル５２は、平面視が略４角形状の板状体であり、ケーシング５１が挿入された天井の開口に嵌め込まれる。また、下面パネル５２は、略中央に空気を吸入する吸込口５３と、吸込口５３の周囲を囲むように形成された４つの吹出口５４とを有している。

吸込口５３は、略４角形状の開口である。吸込口５３には、吸込グリル５５と、吸込口５３から吸入される空気中の塵埃を除去するためのフィルタ（図示せず）とが設けられている。また、室内湿度センサ４９が、吸込口５３（吸込グリル５５とフィルタとの間）に配置され、空調対象空間の湿度を検知する。

吹出口５４は、下面パネル５２の４角形の各辺に沿うように形成されている。４つの吹出口５４それぞれには、フラップ５６が設けられている。

（４−２）フラップ
フラップ５６は、吹出口５４の長手方向に沿って細長く延びる板状の部材であって、その長手方向の両端部は、長手方向の軸周りに回動可能になるように下面パネル５２に支持されている。また、フラップ５６は姿勢を変更することによって、空調空気の吹出方向を変更することができる。

図４は、フラップが吹出口を閉じているときの空調室内機の部分断面図である。また、図５は、フラップが空調空気の吹出方向を最も水平に近くする姿勢になったときの空調室内機の部分断面図である。図４において、フラップ５６が吹出口５４を閉じている位置から回動軸５６ａを中心にして吹出口５４を開く方向に所定角度だけ回動して停止している。フラップ５６のこの姿勢は水平姿勢ではないが、フラップ５６が湾曲した板状部材であるので、空調空気はフラップ５６の湾曲面に沿って流れ、フラップ５６から離れるときには略水平方向へ偏向される。空調室内機４は、回動軸５６ａを中心にして回動する角度をさらに段階的に大きくしていくことができ、それにより、段階的に鉛直下方に近い方向にまで吹出方向を変更して行くことができる。

（４−３）冷房運転時におけるファン風量の制御
空調室内機４の冷房運転時におけるファン風量の制御について以下に説明する。特に消費電力を下げるため冷凍サイクルの高低圧差を小さくした運転を行う場合には、圧縮機動力が低下するため室内ファン４３の消費電力が空気調和装置１の成績係数（ＣＯＰ）に与える影響が相対的に大きくなる。そのため、空調室内機４を低負荷・低差圧で運転する場合には室内ファン４３の消費電力の抑制の要求が高くなる。高低圧差は、例えば圧縮機２１の吐出側の圧力（吐出圧力センサ３１の検出値ＨＰ）から圧縮機２１の吸入側の圧力（吸入圧力センサ３３の検出値ＬＰ）を差し引くことによって求められる。

しかし、むやみに室内ファン４３の回転数を小さくすると、結露が発生することがある。そのため、従来から蓄積されているデータから結露の発生を十分に抑制できる回転数を決められており、風量制御範囲下限値は、例えば最大風量を与える回転数の６０〜７０％の範囲の中のいずれかの値に設定される。このよう風量制御範囲下限値は、室内の環境に関わらず結露の発生を抑止できる回転数であるため、余裕を持って定められるのが一般的である。

そこで、室内制御装置４７は、室内環境が結露の発生し難い環境であるか否かを判断して、ファン風量の下限値の切り換えを行う。それにより、例えばリモートコントローラにより設定されるファン風量の下限値を室内制御装置４７において変更して、ユーザーが設定できる風量の範囲を拡大する。図６は、室内制御装置４７における風量制御範囲の下限値の切り換え操作を説明するためのフローチャートである。

まず、冷房運転であるか否かを室内制御装置４７が判断する（ステップＳ１）。そして、冷房運転が開始されると、室内制御装置４７に内蔵されているタイマー（図示せず）により、所定時間が経過したか否かを室内制御装置４７が判断する（ステップＳ２）。室内の環境は時間とともに変化するため、例えば、冷房運転の運転開始直後、１０分後、２０分後、…などのように予め設定されている所定時間が経過したか否かが判断される。

所定時間の経過に伴い、室内制御装置４７は、室内液管温度センサ４４を用いて室内熱交換器４２における蒸発温度を検知するとともに、室内温度センサ４６により室内の温度を検知する（ステップＳ３）。そして、検知した室温から露点温度を算出する（ステップＳ４）。例えば、地域によって格差があるが、日本は比較的湿度が高い地域であるため相対湿度が８０％と設定して露点温度を計算する。このような計算を行うと、通常は露点温度を実際よりも高く見積もることになるが、高く見積もることは結露を抑制する観点からは好ましい。また、相対湿度の設定は、冬場と夏場で切り換えるようにしてもよく、日本で設置する場合には冬場の方が相対湿度は低くなるため冬場の相対湿度の設定を夏場よりも小さく設定することもできる。

過去の実験などより蒸発温度よりも数度（α度）高い温度が露点温度よりも高ければ、結露が生じないことが確認されている。そこで、室内制御装置４７では、（蒸発温度Ｔｅ＋α）＞室内露点温度であるか否かの判断が行なわれる（ステップＳ５）。このとき用いられる定数αは、機種毎にその空調室内機４が設置される場所や地域なども考慮して予め設定される。あるいは、この定数αは空調室内機４の取り付け時や取り付け後に設定されてもよい。

（蒸発温度Ｔｅ＋α）＞室内露点温度のときには、室内制御装置４７は、予め設定されている室内ファン４３の回転数の下限値が低いモードに切り換える（ステップＳ６）。例えば、通常はその空調室内機４の最大風量を与える回転数の７０％を下限値とするものを最大風量を与える回転数の４０％を下限値とするように切り換える。それにより、リモートコントローラから室内制御装置４７に対して通常のモードよりも低い風量の設定が可能になる。一方、（蒸発温度Ｔｅ＋α）≦室内露点温度のときには、室内制御装置４７は、上述の室内ファン４３の回転数の下限値が低いモードへの切り換えを行わずに通常のモードを維持する（ステップＳ７）。

次のステップＳ８においては、回転数を変更するか否かの判断を継続するかどうかについて室内制御装置４７が判断する。例えば、運転を停止する指示があった場合などのように回転数を変更するか否かの判断を継続する必要がなくなったときには、回転数を変更するか否かの判断のルーチンを終了する。

（５）空気調和装置の特徴
本実施形態に係る空調室内機４では、室内熱交換器４２による熱交換によって室内空気を冷却する際に、室内ファン４３により室内熱交換器４２に室内空気を送風する。室内制御装置４７（制御装置）は、室内ファン４３を制御し、室内ファン４３の回転数の下限値を変化させるか否かを少なくとも室内熱交換器４２の蒸発温度Ｔｅに基づいて判断する。

本実施形態では、室内制御装置４７における蒸発温度Ｔｅに基づく判断として、図６に示すフローのステップＳ５で、蒸発温度Ｔｅ＋αが露点温度よりも高いか否かを判断基準とするものを採用している。そのために、室内制御装置４７は、露点温度を室内温度センサ４６（室内温度検出器）の検知結果に基づいて計算する。このように露点温度を算出することで、露点温度を測定するセンサを省くことができ、安価に構成できる。

蒸発温度Ｔｅ＋αが露点温度よりも高いという設定は、実験やシミュレーションなどによって確認されている熱交換後の室内空気によって結露を生じさせない条件を蒸発温度が満たすことになる。このときの定数αは、予め実験やシミュレーションなどによって定められるものである。従って、結露防止の機能を損なうことなく、室内ファンの回転数を下げることができる。

例えば、空気調和装置１が外気温度２０℃のときに負荷率１５％で運転されている状態で、室内ファン４３の回転数を最大風量を与える回転数の７０％に設定した場合に比べて、室内ファン４３の回転数を３０％に設定した場合にはシステムのＣＯＰが９％改善する例が確認されている。

（６）変形例
（６−１）変形例Ａ
上記の実施形態に係る空調室内機４では、本発明の制御装置として、室内制御装置４７のみで室内ファン４３の回転数の下限値を変えるか否かの判断を行なう場合について説明した。しかし、室内ファン４３の回転数の下限値を変えるか否かの判断を行なう制御装置は、空調室内機４に内蔵されている必要はない。例えば、空調室内機４の室内制御装置４７との間でデータを送受信する室外制御装置３０が図６のステップＳ５の判断を行なうように構成することができる。そのような場合には、室外制御装置３０を空調室内機４の制御装置とみなすことができる。同様に、室内制御装置４７と室外制御装置３０とが協働して判断を行なうようにしてもよく、その場合には、空調制御装置８を空調室内機４の制御装置とみなすことができる。

（６−２）変形例Ｂ
上記の実施形態では、露点温度を室内温度センサ４６の検知結果に基づいて計算しているが、空調室内機４ｂのように室内湿度センサ４９（室内湿度検出器）を有する場合には、室内制御装置４７により、室内温度検出器の検知結果も加味して露点温度を計算するように構成することもできる。室内温度センサ４６の検知結果に加えて室内湿度センサ４９の検知結果を用いて露点温度を計算することで、室内温度センサ４６の検知結果のみを用いて露点温度を計算するよりも正確に露点温度を計算することができる。

室内温度センサ４６と室内湿度センサ４９を用いて露点温度を計算することにより、結露の発生を防ぎつつ室内ファン４３の回転数の下限値を下げることができると判断できる回数が増加する。それにより、室内ファン４３を低い回転数で運転する機会が増えるため、消費電力を削減することができる機会を増やすことができる。

室内制御装置４７において露点温度を算出するのではなく、露点温度を直接測定するセンサを空調室内機４に取り付けてもよく、室内制御装置４７は、そのセンサが直接測定した露点温度に基づいて回転数の下限値を変化させるか否かの判断を行なうこともできる。そのような場合にも上述の場合と同様の効果を得ることができる。

（６−３）変形例Ｃ
上記の実施形態では、図６に示したステップＳ５において、下限値を所定の値だけ低下させるか否かの判断を１回だけ行う場合について説明した。しかし、下限値を段階的に低下させるような構成とすることができる。

例えば、定数α１、α２を設定し、α１＞α２、例えばα１＝℃、α２＝２℃とし、変更を行わない場合の下限値をｒ０、一段回低下させた下限値をｒ１、二段回低下させた下限値をｒ２、つまり、ｒ０＞ｒ１＞ｒ２のような設定、例えばｒ０＝６０％、ｒ１＝４５％、ｒ２＝３０％の設定を行う。そして、室内制御装置４７は、蒸発温度Ｔｅ＋α１＞露点温度≧蒸発温度Ｔｅ＋α２のときは回転数の下限値をｒ１に変更し、蒸発温度Ｔｅ＋α２＞露点温度ときは回転数の下限値をｒ２に変更し、蒸発温度Ｔｅ＋α１≦露点温度のときは変更しないで下限値ｒ０のままとする。

（６−４）変形例Ｄ
上記の実施の形態では、空調室外機２と空調室内機４とで空気調和装置１を構成する場合について説明したが、図７に示されているように、外調機８０を加えた空気調和装置１Ａに本願発明を適用することもできる。

図７の空気調和装置１Ａは、湿度調整機能及び換気機能を有する外調機８０と、温度調整機能を有する空調機９０と、外調機８０及び空調機９０を制御するシステム制御装置９５を備えているともいえる。空調機９０を構成しているのが、上述した空調室外機２と空調室内機４である。図７に示されているように、湿度調整機能を有する外調機８０には、湿度検出器８１や温度検出器８２が備えられており、外調機８０を通して室内に送風される空気の湿度や温度が検出されている。この外調機８０で検出される湿度や温度のデータを外調機８０の外調制御装置８３からシステム制御装置９５を介して空調室内機４の室内制御装置４７に伝送することができる。このような場合には、室内制御装置４７は、外調機８０から伝送されてくるデータに基づいて室内露点温度を計算することができる。このようにして室内制御装置４７が室内露点温度を算出する方法には、空調室内機４の室内温度センサ４６の検知結果と外調機８０の湿度検出器８１のデータを用いて露点温度を算出する方法と、外調機８０の湿度検出器８１と温度検出器８２のデータを用いて露点温度を算出する方法とがある。いずれの方法を用いてもよい。例えば、空調室内機４の運転開始時には、外調機８０の湿度検出器８１と温度検出器８２のデータを用いて露点温度を算出し、空調室内機４の運転開始後に所定時間が経過してから空調室内機４の室内温度センサ４６の検知結果と外調機８０の湿度検出器８１のデータを用いて露点温度を算出するなどそれぞれの方法を時間や場所や状況に応じて切り換えて用いるようにしてもよい。

（６−５）変形例Ｅ
上記の実施の形態では、空調室内機４が天井埋め込みタイプである場合について説明したが、空調室内機４は天井埋め込みタイプ以外のタイプであってもよく、例えば壁掛け型の空調室内機についても本願発明を適用することができる。

１，１Ａ 空気調和装置
２ 空調室外機
８ 空調制御装置
４ 空調室内機
３０ 室外制御装置
４２ 室内熱交換器
４３ 室内ファン
４６ 室内温度センサ
４７ 室内制御装置
４９ 室内湿度センサ
８０ 外調機

特開２００３−１０６６１９号公報

Claims (5)

1. 熱交換によって室内空気を冷却する室内熱交換器（４２）と、
   前記室内熱交換器に室内空気を送風するための室内ファン（４３）と、
   前記室内ファンを制御し、室内露点温度よりも前記室内熱交換器の蒸発温度の方が高い場合に前記室内ファンの回転数の下限値の低いモードに切り換えられる制御装置（８，３０，４７）と
   を備える、空調室内機。
2. 前記制御装置は、前記室内熱交換器の蒸発温度に予め定められた所定温度を加えた値が前記室内露点温度よりも高くなっている場合に前記室内ファンの回転数の下限値の低いモードに切り換えられる、
   請求項１記載の空調室内機。
3. 前記室内熱交換器と前記室内ファンとを収納するケーシング（５１）と、
   前記ケーシングの周囲の室内空気の温度を検出する室内温度検出器（４６）とをさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記ケーシングの周囲の室内空気の温度に基づいて前記室内露点温度を算出し、前記室内露点温度よりも前記室内熱交換器の蒸発温度の方が高い場合に前記室内ファンの回転数の下限値を下げる、
   請求項１又は請求項２に記載の空調室内機。
4. 前記ケーシングの周囲の室内空気の湿度を検出する室内湿度検出器（４９）をさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記ケーシングの周囲の室内空気の温度と湿度とに基づいて前記室内露点温度を算出し、前記室内露点温度よりも前記室内熱交換器の蒸発温度の方が高い場合に前記室内ファンの回転数の下限値を下げる、
   請求項３に記載の空調室内機。
5. 前記空調室内機は、外調機（８０）に接続され、
   前記制御装置は、前記外調機から与えられるデータに基づいて前記室内露点温度を予測する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の空調室内機。

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