JP6825233B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和装置、特に、空気と冷媒との間での熱交換が可能な室内熱交換器を備える空気調和装置に関する。

従来の空気調和装置では、冷房運転時において冷房負荷が低い場合には、例えば特許文献１（特開昭５９−１２２８６４号公報）に記載されているように、圧縮機の運転周波数を下げて、低い冷房負荷に合わせた運転をすることが行なわれることがある。以下の説明においては、圧縮機の運転周波数を下げて室内ユニットの室内熱交換器において通常冷房運転よりも過熱領域を増やすことで低い冷房負荷に対応させて冷房能力を低下させた運転を低能力冷房運転と呼ぶ。

しかしながら、空気調和装置において低能力冷房運転を行なっているときには、室内熱交換器の過熱領域と湿り領域とをそれぞれ通過した空気が混合されることにより室内ファンのロータなど装置内で結露が発生することがある。

本発明の課題は、空気調和装置が低能力冷房運転を行なっているときに、装置内で結露が生じるのを抑制することである。

本発明の第１観点に係る空気調和装置は、空気と冷媒との間での熱交換が可能な室内熱交換器と、室内熱交換器を循環する冷媒を圧縮可能に設置された圧縮機と、室内熱交換器を循環する冷媒を減圧可能に設置された減圧機構と、室内熱交換器に気流を発生可能に設置された室内ファンと、室内熱交換器に設置された２以上の室内熱交換器温度センサとを備え、圧縮機、減圧機構及び室内ファンのうちの少なくとも１つの機器は、通常冷房運転よりも室内熱交換器の過熱領域を増やして過熱領域を通過した空気と湿り領域を通過した空気とを混合した混合空気で冷房する低能力冷房運転において、２以上の室内熱交換器温度センサの検出結果を用いて湿り領域の大きさを判定し、混合空気の温度が混合空気の露点温度を超えることによって室内熱交換器の下流で装置内結露が生じないように制御される。

この空気調和装置によると、混合空気の温度が混合空気の露点温度を超えることによって室内熱交換器の下流で装置内結露が生じないように圧縮機、減圧機構及び室内ファンのうちの少なくとも１つを制御する際に、低能力冷房運転において、２以上の室内熱交換器温度センサの検出結果を用いて湿り領域の大きさを判定して制御するので、混合空気の温度が混合空気の露点温度を超えることによって装置内で結露が生じる状態を回避し易くなる。

本発明の第２観点に係る空気調和装置は、第１観点に係る空気調和装置において、少なくとも１つの機器は、吸込温度、吸込湿度及び蒸発温度並びに２以上の室内熱交換器温度センサの検出結果を用い、混合空気の温度が混合空気の露点温度を超えることによって室内熱交換器の下流で装置内結露が生じないように、湿り領域の大きさの判定結果に基づいた制御を行う、ものである。

この空気調和装置によると、低能力冷房運転において、吸込温度、吸込湿度及び蒸発温度並びに２以上の室内熱交換器温度センサの検出結果を用いて湿り領域の大きさを判定して制御するので、混合空気の温度が混合空気の露点温度を超えることによって装置内で結露が生じる状態を回避し易くなる。

本発明の第３観点に係る空気調和装置は、第１観点又は第２観点に係る空気調和装置において、２以上の室内熱交換器温度センサは、気液二相域の温度になっている箇所と過熱域の温度になっている箇所を検出し、混合空気の露点温度及び混合空気の温度は、２以上の室内熱交換器温度センサの検出結果から判断される過熱領域の範囲を用いて算出される、ものである。

この空気調和装置によると、２以上の室内熱交換器温度センサが、気液二相域の温度になっている湿り領域の箇所と過熱域の温度になっている箇所を検出することから、過熱領域の範囲の特定を容易に行える。

本発明の第４観点に係る空気調和装置は、第１観点から第３観点のいずれかに係る空気調和装置において、少なくとも１つの機器は、圧縮機であり、圧縮機は、低能力冷房運転において、混合空気の温度から混合空気の露点温度を引いた温度差が第１閾値を下回ったときに、運転周波数を下げるように制御される、ものである・
この空気調和装置によると、低能力冷房運転において、混合空気の温度から混合空気の露点温度を引いた温度差が第１閾値を下回ったときに、圧縮機が運転周波数を下げるように制御されることから、冷媒循環量を下げて室内熱交換器の過熱領域を大きくすることができる。

本発明の第５観点に係る空気調和装置は、第１観点から第４観点のいずれかの空気調和装置において、少なくとも１つの機器は、減圧機構であり、減圧機構は、低能力冷房運転において、混合空気の温度から混合空気の露点温度を引いた温度差が第２閾値を下回ったときに、開度を小さくするように制御される、ものである。

この空気調和装置によると、低能力冷房運転において、混合空気の温度から混合空気の露点温度を引いた温度差が第２閾値を下回ったときに、減圧機構が開度を小さくするように制御されることから、冷媒循環量を下げて室内熱交換器の過熱領域を大きくすることができる。

本発明の第６観点に係る空気調和装置は、第１観点から第５観点のいずれかの空気調和装置において、少なくとも１つの機器は、室内ファンであり、室内ファンは、低能力冷房運転において、混合空気の温度から混合空気の露点温度を引いた温度差が第３閾値を下回ったときに、風量を増加させるように制御される、ものである。

この空気調和装置によると、低能力冷房運転において、混合空気の温度から混合空気の露点温度を引いた温度差が第３閾値を下回ったときに、風量を増加させるように室内ファンが制御されることから、風量を増加して冷房能力を上げ、室内熱交換器の過熱領域を大きくすることができる。

本発明の第７観点に係る空気調和装置は、第１観点から第６観点のいずれかの空気調和装置において、低能力冷房運転において、混合空気の温度から混合空気の露点温度を引いた温度差が第４閾値を下回ったときには、低能力冷房運転のモードから通常冷房運転のモードに切り換える、ものである。

この空気調和装置によると、低能力冷房運転において、混合空気の温度から混合空気の露点温度を引いた温度差が第４閾値を下回ったときに、低能力冷房運転のモードから通常冷房運転のモードに切り換えることにより、実質的に室内熱交換器の全体を湿り領域にすることができることから、室内熱交換器の過熱領域を通過する空気を無くすことができる。

本発明の第１観点又は第２観点に係る空気調和装置では、空気調和装置が低能力冷房運転を行なっているときに、装置内で結露が生じるのを抑制することができる。

本発明の第３観点に係る空気調和装置では、混合空気の温度と混合空気の露点温度の関係に基づく制御が容易になる。

本発明の第４観点から第６観点のいずれかに係る空気調和装置では、混合空気の温度の低下を防いで、装置内結露の発生を抑制することができる。

本発明の第７観点に係る空気調和装置では、室内熱交換器の過熱領域を通過する空気を無くして、必要な冷房能力を確保しつつ装置内結露を防止することができる。

本発明の実施形態に係る空気調和装置の概略構成を示す回路図。 図１の空気調和装置の室内機の構成の一例を示す断面図。 図２の室内機の前面パネルなどを取り除いて、室内熱交換器の周辺の構成を表している斜視図。 空気調和装置の通常冷房運転を説明するための室内熱交換器の概念図。 空気調和装置の低能力冷房運転を説明するための室内熱交換器の概念図。 低能力冷房運転時の制御の一例を説明するためのグラフ。 低能力冷房運転時の制御の他の例を説明するためのグラフ。 本発明の変形例１Ｃに係る空気調和装置の概略構成を示す回路図。 変形例１Ｃの室外機の外観を示す斜視図。

（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気調和装置の概略構成図である。空気調和装置１０は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の室内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置１０は、１台の熱源ユニットとしての室外機２０と、それに並列に接続された複数台（本実施形態では、３台）の利用ユニットとしての室内機４０，５０，６０と、室外機２０と室内機４０，５０，６０とを接続する冷媒連絡管としての液冷媒連絡管７１及びガス冷媒連絡管７２とを備えている。

空気調和装置１０の冷媒回路１１は、室外機２０と、室内機４０，５０，６０と、液冷媒連絡管７１及びガス冷媒連絡管７２とが接続されることによって構成されている。冷媒回路１１は、室内側冷媒回路１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び室外側冷媒回路１１ｄを含んでいる。冷媒は、冷媒回路１１を循環する。

また、空気調和装置１０は、空気調和装置１０の全体の運転制御を行う運転制御装置８０を備えている。室内側制御装置４７，５７，６７と室外側制御装置３７とは、伝送線８０ａとによって接続されて運転制御装置８０を構成している。そして、室内機４０，５０，６０の室内側制御装置４７，５７，６７とは、伝送線８０ａ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。

運転制御装置８０は、吸入圧力センサ２９、吐出圧力センサ３０、吸入温度センサ３１、吐出温度センサ３２、室外温度センサ３６、液側温度センサ４４，５４，６４及びガス側温度センサ４５，５５，６５などの検出信号を受けることができるように接続されている。また、運転制御装置８０は、これらの検出信号等に基づいて室外機２０及び室内機４０，５０，６０を制御することができるように圧縮機２１、四路切換弁２２、室外ファン２８、室外膨張弁３８、室内膨張弁４１，５１，６１及び室内ファン４３，５３，６３などに接続されている。

（２）詳細構成
（２−１）室外機２０
室外機２０は、冷媒回路１１の一部を構成する室外側冷媒回路１１ｄを有している。この室外側冷媒回路１１ｄには、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、室外熱交換器２３と、室外膨張弁３８と、アキュムレータ２４とが接続されている。

圧縮機２１は、運転容量を可変することが可能な圧縮機であり、インバータにより回転数が制御されるモータ２１ｍによって駆動される容積式圧縮機である。四路切換弁２２は、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁である。

冷房運転時には、図１の四路切換弁２２において、実線で示されている接続状態に切り換えられる。つまり、四路切換弁２２によって圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３とが接続されるとともに圧縮機２１の吸入側（具体的には、アキュムレータ２４）とガス冷媒連絡管７２とが接続されることになり、冷房運転時には、圧縮機２１によって圧縮される冷媒の放熱器として室外熱交換器２３が機能し、室外熱交換器２３において熱を奪われた冷媒の蒸発器として室内熱交換器４２，５２，６２が機能する。

暖房運転時には、図１の四路切換弁２２において、破線で示されている接続状態に切り換えられる。四路切換弁２２によって圧縮機２１の吐出側とガス冷媒連絡管７２側とが接続されるとともに圧縮機２１の吸入側と室外熱交換器２３が接続されることになり、圧縮機２１によって圧縮される冷媒の放熱器として室内熱交換器４２，５２，６２が機能し、室内熱交換器４２，５２，６２において熱を奪われた冷媒の蒸発器として室外熱交換器２３が機能する。

室外熱交換器２３は、例えば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、空気を熱源とするために空気と冷媒との間の熱交換をさせるための機器である。室外熱交換器２３は、そのガス側が四路切換弁２２に接続され、その液側が室外膨張弁３８に接続されている。

室外膨張弁３８は、室外側冷媒回路１１ｄ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１１における冷媒の流れ方向において室外熱交換器２３の下流側に配置された電動膨張弁である。この室外膨張弁３８は、室外熱交換器２３の液側に接続されている。

室外機２０は、機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機としての室外ファン２８を有している。この室外ファン２８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２８ｍによって駆動されるプロペラファン等である。

室外機２０には、例えば、圧縮機２１の吸入圧力（すなわち、冷房運転時における蒸発圧力Ｐｅに対応する冷媒圧力）を検出する吸入圧力センサ２９と、圧縮機２１の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ３０と、圧縮機２１の吸入温度を検出する吸入温度センサ３１と、圧縮機２１の吐出温度を検出する吐出温度センサ３２などが設けられる。また、室外機２０の室外空気の吸入口には、機内に流入する室外空気の温度を検出する室外温度センサ３６が設けられる。

さらに、室外機２０を構成する各部の動作を制御するために、室外機２０は、室外側制御装置３７を有している。この室外側制御装置３７は、室外機２０の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータ（図示せず）、メモリ（図示せず）及びモータ２１ｍを制御するインバータ回路（図示せず）などを有している。

複数の室内機４０，５０，６０の設定温度、設定湿度、室内温度及び室内湿度などが区々であり、またそれらが変化するため、室外機２０に要求される能力は個々の室内機４０，５０，６０の全てに適合するように調整することは難しい。そこで、室外側制御装置３７は、例えば、複数の室内機４０，５０，６０のうちの最も要求の高い室内機など、複数の室内機４０，５０，６０のうちの一部の要求に合わせて圧縮機２１の運転容量及び／又は室外ファン２８の風量を制御することになる。従って、複数の室内機４０，５０，６０のうちの多くのものにとって、圧縮機２１の運転容量及び／又は室外ファン２８の風量の設定が必要以上に高くなっている場合がある。

（２−２）室内機
（２−２−１）室内機の概要
室内機４０，５０，６０は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、または、室内の壁面に壁掛け等により例えば会議室などの部屋に設置される。複数の室内機４０，５０，６０は、同じ部屋に配置されることもあり、異なる部屋に別々に配置されることもある。なお、室内機４０と室内機５０、６０とは同様の構成であるため、以下、室内機４０の構成のみについて説明する。室内機５０、６０の構成については、それぞれ、室内機４０の各部を示す４０番台の符号の代わりに５０番台または６０番台の符号を付して、室内機５０、６０の各部の説明を省略する。

室内機４０，５０，６０は、液冷媒連絡管７１及びガス冷媒連絡管７２を介して室外機２０に接続されている。例えば、室内機４０は、冷媒回路１１の一部を構成する室内側冷媒回路１１ａ（室内機５０では室内側冷媒回路１１ｂ、室内機６０では室内側冷媒回路１１ｃ）を有している。この室内側冷媒回路１１ａは、減圧機構としての室内膨張弁４１と、室内熱交換器４２とを有している。なお、本実施形態では、減圧機構として室内機４０，５０，６０それぞれに室内膨張弁４１，５１，６１を設けているが、これに限らずに、室内機４０，５０，６０に対応する複数の減圧機構を室外機２０に設けてもよいし、室内機４０，５０，６０や室外機２０とは独立した接続ユニットに設けてもよい。

室内膨張弁４１は、室内側冷媒回路１１ａ内を流れる冷媒の流量の調節等を行うために、室内熱交換器４２の液側に接続された電動膨張弁であり、冷媒の通過を遮断することも可能である。室内膨張弁４１は、室内側制御装置４７によって制御されており、開度を変更することによって冷媒の流量の調整及び減圧の調整を行うことができるように構成されている。

室内熱交換器４２は、空気と冷媒との間の熱交換をさせるための熱交換器であって、例えば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る。室内熱交換器４２は、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放熱器として機能して室内空気を加熱する。

室内機４０は、機内に室内空気を吸入して、室内熱交換器４２において冷媒と熱交換させた後に、熱交換後の室内空気を供給空気として室内に供給するための送風機としての室内ファン４３を有している。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所定風量範囲において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４３ｍによって駆動される遠心ファンや多翼ファン等である。図２に示す室内機４０においては、室内ファン４３として、クロスフローファンが用いられている。

（２−２−２）室内機の詳細構成
図２には、室内機４０の断面が示されている。図２に示されている室内機４０は、壁掛け型である。図２において、二点鎖線で示された矢印Ａｒ１は、吸込まれる室内空気の流れを表しており、一点鎖線で示された矢印Ａｒ２は吹き出される調和空気の流れを表している。室内機４０は、図２に示されているケーシング４１１、エアフィルタ４１２、室内熱交換器４２、室内ファン４３、垂直羽根４１６及び水平羽根４１７を備えている。図３は、図２に示されている室内機４０の前側熱交換部４２１及び後側熱交換部４２２とその周辺の構成を示す斜視図である。

図２に示されている壁掛け型の室内機４０には、上方にケーシング４１１の開口部、すなわち吸込口４３１がある。吸込口４３１から吸込まれた室内空気は、吸込空間Ｓ１に入る。エアフィルタ４１２の下流側の空間も吸込空間Ｓ１に含まれる。吸込み空気の温度を測る室内温度センサ４５１及び、吸込み空気の相対湿度を測る室内湿度センサ４５２は、例えば、この吸込空間Ｓ１に設置される。この室内温度センサ４５１が測定する温度が、室内温度Ｔｒ１であり、また吸込温度Ｔｉでもある。

室内熱交換器４２の下流であって且つ室内ファン４３の上流である場所に位置するのが、中間空間Ｓ２である。そして、室内ファン４３の下流に位置するのが、吹出空間Ｓ３である。ケーシング４１１の上から吸込まれた室内空気は、吸込空間Ｓ１から中間空間Ｓ２に流れるまでの間にケーシング４１１内の室内熱交換器４２で温度や湿度が調節される。中間空間Ｓ２の空気は、室内ファン４３を通過するときに混合されて混合空気となり、混合空気は、吹出空間Ｓ３を通って下方の吹出口４３２から調和空気として吹き出される。

（２−２−３）ケーシング４１１及びエアフィルタ４１２
このケーシング４１１によって室内機４０の外郭及びフレームが形づくられている。ケーシング４１１のリアガイダ４３３及びスタビライザ４３４によって吹出口４３２に続く吹出し流路である吹出空間Ｓ３が形成されている。エアフィルタ４１２は、吸込口４３１と室内熱交換器４２との間に配置されている。室内熱交換器４２を通過する前に、室内空気は、エアフィルタ４１２を通過することにより塵埃が除去される。そのため、エアフィルタ４１２は、室内熱交換器４２を囲むように、ケーシング４１１に取り付けられる。エアフィルタ４１２の前後で、空気の温度及び湿度の変化は起こらないので、ここでは、エアフィルタ４１２の前後の空間をともに吸込空間Ｓ１として同じように扱う。従って、室内温度センサ４５１及び室内湿度センサ４５２は、エアフィルタ４１２の上流、下流のいずれに設けられてもよい。

（２−２−４）室内熱交換器４２
室内熱交換器４２は、前側熱交換部４２１及び後側熱交換部４２２からなる。室内熱交換器４２は、複数のフィン４８１と複数の伝熱管４８２を含んでいる。各フィン４８１は、薄い金属板からなり、隣接するフィン４８１に対して平行に且つ室内機４０の長手方向に対して垂直になるように配置されている。従って、室内熱交換器４２を通過する空気は、互いに隣接するフィン４８１の間を通過する。複数の伝熱管４８２は、それぞれ、金属製のパイプであり、フィン４８１を貫いて室内機４０の長手方向に沿って延びており、内部を流れる冷媒とフィン４８１及び伝熱管４８２の隙間を通過する空気との間で熱のやり取りを行わせるための部材である。冷媒と空気は、多数のフィン４８１及び多数の伝熱管４８２を介して熱交換を行う。また、室内空気の中の水分を結露させてフィン４８１及び伝熱管４８２に付着させることによって、室内熱交換器４２による除湿が可能になる。前側熱交換部４２１は、前側下方に向かって傾斜する上部前側熱交換部４２６と、上部前側熱交換部４２６の下端部から後側下方に向かって傾斜する下部前側熱交換部４２７とを含んでいる。後側熱交換部４２２は、後側下方に向かって傾斜している。

この実施形態では、説明を簡単にするために、室内熱交換器４２の伝熱管４８２が一列である場合について説明する。しかし、本発明を適用できる室内熱交換器４２の伝熱管４８２の配列は１列である場合に限られず、２列以上であってもよい。また、冷房運転時には、下部前側熱交換部４２７の最下段の伝熱管４８３から冷媒が入って後側熱交換部４２２の最下段の伝熱管４８４から冷媒が出て行くものとして説明する。そして、各段の伝熱管４８２は、他の段の伝熱管４８２と接続されるが、例えば、図３に示されているＵ字管４８５によって、異なる段の伝熱管４８２同士が接続される。この室内熱交換器４２において、冷媒は、順に隣接する伝熱管４８２へと流れる。

（２−２−５）室内ファン４３
室内ファン４３は、前側熱交換部４２１及び後側熱交換部４２２と吹出口４３２との間に位置する。室内ファン４３は、室内機４０の長手方向に長く延びる円筒状のファンロータ４３ａと、ファンロータ４３ａを回転させるモータ４３ｍとを備えている。ファンロータ４３ａは、円周に沿って並ぶ複数のファン翼からなっており、ファンロータ４３ａは、図２において、中心点Ｏの周りを時計回りに回転する。中心点Ｏを中心に回転することによって、前側熱交換部４２１及び後側熱交換部４２２から吹出口４３２に向かう空気の流れを発生させる。吹出口４３２に向かう空気の流れは、ファンロータ４３ａを貫通する。そのため、ファンロータ４３ａが混合空気（調和空気）の露点温度よりも低い温度になると結露を生じる。言い換えれば、この場合、室内熱交換器４２の下流で装置内結露が生じてしまうということである。この室内ファン４３は、室内側制御装置４７によってその回転が制御されており、室内側制御装置４７からの指令に応じて風量を変化させることができる。

（２−２−６）垂直羽根４１６及び水平羽根４１７
垂直羽根４１６は、吹出空間Ｓ３である吹出し流路内に配置されている。垂直羽根４１６は、ステッピングモータ（図示せず）により回動して、室内機４０の長手方向の風向を調節する。水平羽根４１７は、吹出口４３２に沿って配置されており、ステッピングモータ（図しせず）により回動して、上下方向の風向を調節する。垂直羽根４１６及び水平羽根４１７も、混合空気の露点温度より低い温度になると結露を生じる。このような結露も、室内熱交換器４２の下流で生じる装置内結露に該当する。

（２−２−７）室内側制御装置４７及び各種センサ
室内側制御装置４７は、ケーシング４１１の内部に設置されている電装品箱（図示せず）に収納されている。室内側制御装置４７は、例えばメモリ（図示せず）に記憶されている指示及びリモートコントローラ（図示せず）からの指示に従って室内機４０の制御を行う。

室内機４０には、上述の室内温度センサ４５１及び室内湿度センサ４５２以外にも各種のセンサが設けられているが、ここでは、説明にとって重要でないセンサの記載は省略している。室内熱交換器４２の液側には、冷媒の温度（冷房運転時における蒸発温度Ｔｅに対応する冷媒温度）を検出する液側温度センサ４４が設けられている。また、室内熱交換器４２のガス側には、冷媒の温度を検出するガス側温度センサ４５が設けられている。複数の室内熱交換器温度センサ４５５は、それぞれ、図３に示されている複数のＵ字管４８５に取り付けられる。液側温度センサ４４、ガス側温度センサ４５、室内温度センサ４５１及び室内熱交換器温度センサ４５５には、例えばサーミスタを用いることができる。

（３）空気調和装置の動作
空気調和装置１０では、冷房運転及び暖房運転において、利用者がリモートコントローラ等の入力装置により、それぞれの室内機４０，５０，６０に個別に設定している設定温度Ｔｓ１、Ｔｓ２，Ｔｓ３に室内温度Ｔｒ１、Ｔｒ２，Ｔｒ３を近づける室内温度制御を、各室内機４０，５０，６０に対して行っている。この室内温度制御では、室内ファン４３，５３，６３が風量自動モードに設定されている場合には、設定温度Ｔｓ１に室内温度Ｔｒ１が収束するように室内ファン４３の風量及び室内膨張弁４１の開度が調整され、設定温度Ｔｓ２に室内温度Ｔｒ２が収束するように室内ファン５３の風量及び室内膨張弁５１の開度が調整され、設定温度Ｔｓ３に室内温度Ｔｒ３が収束するように室内ファン６３の風量及び室内膨張弁６１の開度が調整される。

本発明にとって重要なのは低能力冷房運転であり、暖房運転は従来と同じ構成としてよいため、以下においては専ら冷房運転について説明する。空気調和装置１０は、冷房運転時において、通常冷媒運転モード以外に、低能力冷房運転モードで冷房運転が行なえるように構成されている。通常冷房運転モードは通常冷房運転を行なうモードであり、低能力冷房運転モードは低能力冷房運転を行なうモードである。低能力冷房運転は、通常冷房運転よりも室内熱交換器４２の過熱領域を増やして過熱領域を通過した空気と湿り領域を通過した空気とを混合した混合空気で冷房する冷房運転である。

（３−１）冷房運転
冷房運転時は、四路切換弁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の吸入側がガス冷媒連絡管７２を介して室内熱交換器４２，５２，６２のガス側に接続された状態となっている。この場合には冷房運転時に、室外膨張弁３８は、全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（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ＳＨ１が目標過熱度ＳＨｔ１になるように開度が調節され、室内膨張弁５１は、室内熱交換器５２の出口（すなわち、室内熱交換器５２のガス側）における冷媒の過熱度ＳＨ２が目標過熱度ＳＨｔ２で一定になるように開度が調節され、室内膨張弁６１は、室内熱交換器６２の出口（すなわち、室内熱交換器６２のガス側）における冷媒の過熱度ＳＨ３が目標過熱度ＳＨｔ３になるように開度が調節されるようになっている。

なお、目標過熱度ＳＨｔ１，ＳＨｔ２，ＳＨｔ３は、所定の過熱度範囲の内で室内温度Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３が設定温度Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔｓ３に収束するために最適な温度値に設定される。各室内熱交換器４２，５２，６２の出口における冷媒の過熱度ＳＨ１，ＳＨ２，ＳＨ３は、例えば、各ガス側温度センサ４５，５５，６５により検出される冷媒温度値から各液側温度センサ４４，５４，６４により検出される冷媒温度値（蒸発温度Ｔｅに対応）を差し引くことによってそれぞれ検出される。ただし、各室内熱交換器４２，５２，６２の出口における冷媒の過熱度ＳＨ１、ＳＨ２，ＳＨ３は、上述の方法で検出することに限られない。

この冷媒回路１１の状態で、圧縮機２１、室外ファン２８及び室内ファン４３，５３，６３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、四路切換弁２２を経由して室外熱交換器２３に送られて、室外ファン２８によって供給される室外空気と熱交換を行って放熱して高圧の液冷媒となる。そして、この高圧の液冷媒は、液冷媒連絡管７１を経由して、室内機４０，５０，６０に送られる。

この室内機４０，５０，６０に送られた高圧の液冷媒は、室内膨張弁４１，５１，６１によってそれぞれ圧縮機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４２，５２，６２に送られ、室内熱交換器４２，５２，６２においてそれぞれ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、ガス冷媒連絡管７２を経由して室外機２０に送られ、四路切換弁２２を経由して、アキュムレータ２４に流入する。そして、アキュムレータ２４に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機２１に吸入される。このように、空気調和装置１０では、室外熱交換器２３を圧縮機２１において圧縮される冷媒の放熱器として、かつ、室内熱交換器４２，５２，６２を室外熱交換器２３において凝縮された後に液冷媒連絡管７１及び室内膨張弁４１，５１，６１を通じて送られる冷媒の蒸発器としてそれぞれ機能させる冷房運転を行うことが可能である。なお、空気調和装置１０では、室内熱交換器４２，５２，６２のガス側に冷媒の圧力を調整する機構が室内機４０，５０，６０のそれぞれにないため、全ての室内熱交換器４２，５２，６２における蒸発圧力Ｐｅが共通の圧力となる。

（３−２）通常冷房運転と低能力冷房運転
通常冷房運転では、図４に示されているように、室内熱交換器４２の実質的に全ての部分が湿り領域４９１（斜線が描かれている領域）となっている。それに対して、低能力冷房運転では、図５に示されているように、冷媒の入口に最も近い下部前側熱交換部４２７の最下段の伝熱管４８３から上部前側熱交換部４２６の下から４段目の伝熱管４８６までが湿り領域４９１（斜線が描かれている領域）となっている。しかし、上部前側熱交換部４２６の下から５段目の伝熱管４８７から後側熱交換部４２２の最下段の伝熱管４８４までが過熱領域４９２（斜線が描かれていない領域）となっている。この過熱領域４９２は、以下の説明で乾き領域と呼ぶこともある。なお、通常冷房運転では、高い冷房能力を得るために、ほぼ全体が湿り領域４９１になるが、過熱制御との関係で、室内熱交換器４２の出口に近い部分が過熱領域（乾き領域）になる場合もある。

湿り領域４９１には、気液二相状態の冷媒が流れており、過熱領域４９２では、ガス状態の冷媒が流れている。そのため、過熱領域４９２では、冷媒と空気との間での熱交換がほとんど行われず、過熱領域４９２を通過した空気の温度は、通過する前の空気の温度と実質的に同じになる。

低能力冷房運転モードが選択されると、運転制御装置８０により、室内膨張弁４１の開度と室内ファン４３の風量が調整され、図５に示されている状態での低能力冷房運転が行なわれる。低能力冷房運転では、室内熱交換器４２で結露水が取除かれる通常冷房運転に比べて、室内熱交換器４２の下流の装置内で結露が発生し易い。そこで、以下に、低能力冷房運転において空気調和装置１０の装置内、特に室内機４０の機内で結露が発生するのを回避するための制御について説明する。湿り領域４９１の占有割合を計算して室内熱交換器４２の下流で装置内結露が発生する状況になるのを防止する運転制御装置による制御については、以下に詳述する。

（３−３）低能力冷房運転時の装置内結露の回避制御
（３−３−１）装置内結露の回避制御の概要
図５に示されている複数の矢印は、それぞれ、吸込み空気Ａｒ６、混合空気Ａｒ７、湿り領域通過空気Ａｒ８及び過熱領域通過空気Ａｒ９を概念的に示している。運転制御装置８０は、低能力冷房運転時に、２以上の室内熱交換器温度センサ４５５の検出結果を用いて湿り領域４９１の大きさを判定し、混合空気Ａｒ７の温度が混合空気Ａｒ７の露点温度を超えることによって室内熱交換器４２の下流で装置内結露が発生する状況になるのを防止する制御を行う。さらに詳細には、吸込み空気Ａｒ６の吸込温度と吸込湿度（相対湿度）及び蒸発温度並びに２以上の室内熱交換器温度センサ４５５の検出結果を用いて湿り領域４９１の大きさを判定し、湿り領域４９１の大きさの判定結果に基づいて制御する。湿り領域４９１の大きさ（湿り領域４９１の面積）は、例えば、（湿り領域４９１の面積）÷（（湿り領域４９１の面積）＋（過熱領域４９２の面積））×１００（＝湿り領域４９１の占有割合）で定量化される。つまり、湿り領域４９１の占有割合を計算することによって、湿り領域４９１の大きさを判定することができる。

（３−３−２）運転制御装置８０における計算
以下の説明では、吸込み空気Ａｒ６の吸込温度はＴｉ℃と表され、吸込み空気Ａｒ６の相対湿度はＨｉ％ＲＨと表される。混合空気Ａｒ７の気温はＴｍ℃と表され、混合空気Ａｒ７の絶対湿度はＸｍｋｇ／ｋｇＤＡと表される。湿り領域通過空気Ａｒ８の空気温度はＴｗ℃と表され、湿り領域通過空気Ａｒ８の絶対湿度はＸｗｍｋｇ／ｋｇＤＡと表される。過熱領域通過空気Ａｒ９の空気温度Ｔｄ℃と表され、過熱領域通過空気Ａｒ９の絶対湿度はＸｄｍｋｇ／ｋｇＤＡと表される。ただし、過熱領域通過空気Ａｒ９の空気温度Ｔｄ℃が吸込温度Ｔｉ℃と等しいものとして、Ｔｄの代わりにＴｉを用いて表すことができる。このように置き換えてもほとんど精度が変わらず、このように置き換えることで、過熱領域通過空気Ａｒ９の空気温度Ｔｄ℃を測定するための温度センサを省くことができる。

運転制御装置８０は、複数の室内熱交換器温度センサ４５５から取り付けられているＵ字管４８５の温度を入力する。このＵ字管４８５の温度は、Ｕ字管４８５を流れる冷媒の温度である。湿り領域４９１の伝熱管４８２の温度は、実質的に気液二相冷媒の温度である蒸発温度Ｔｅになる。それに対し、過熱領域４９２の伝熱管４８２の温度は、蒸発温度Ｔｅよりも高くなる。例えば、伝熱管４８２が１０本であったと仮定すると、１１個の室内熱交換器温度センサ４５５があれば、各伝熱管４８２の前後に室内熱交換器温度センサ４５５を配置することができる。例えば、任意の伝熱管４８２において、その前後で２つの室内熱交換器温度センサ４５５の検出温度に所定の閾値以上の高低差ができていれば、その伝熱管４８２までが湿り領域４９１と判定するように構成することができる。運転制御装置８０は、例えば、室内熱交換器４２の出口に近い１０段目の伝熱管４８２の出口に近い側の室内熱交換器温度センサ４５５が蒸発温度Ｔｅを検出していれば、湿り領域４９１の占有割合Ｒｗが１００％と判定する。例えば、６段目の伝熱管４８２の両端の２つの室内熱交換器温度センサ４５５の検出温度に所定の閾値以上の高低差ができていれば、６段目の伝熱管４８２までが過熱領域４９２になっていると判定して、運転制御装置８０は、湿り領域４９１の占有割合Ｒｗが５０％という値を取得することができる。

なお、室内熱交換器温度センサ４５５は、均等に配置してもよいが、一部分に集中して配置してもよい。例えば、図２の室内熱交換器４２が上部前側熱交換部４２６に８本の伝熱管４８２を有しているので、これら上部前側熱交換部４２６の８本の伝熱管４８２の前後に室内熱交換器温度センサ４５５を配置してもよい。このように配置した場合には、少ないセンサ数で、占有割合Ｒｗが５０％の前後を詳細に判定することができるようになる。

運転制御装置８０は、湿り領域４９１を通過した空気温度Ｔｗ℃、湿り領域４９１を通過した空気の絶対湿度Ｘｗｋｇ／ｋｇＤＡ及び過熱領域４９２を通過した空気の絶対湿度Ｘｄｋｇ／ｋｇＤＡの値を取得可能に構成されている。運転制御装置８０は、例えば、後述の（４）式、（５）式及び（６）式の計算を行うことによって、湿り領域４９１を通過した空気温度Ｔｗ、湿り領域４９１を通過した空気の絶対湿度Ｘｗ及び過熱領域４９２を通過した空気の絶対湿度Ｘｄの値を取得することができる。

運転制御装置８０は、室内熱交換器温度センサ４５５の検出結果から取得した湿り領域４９１の占有割合Ｒｗと、取得した湿り領域４９１を通過した空気の温度Ｔｗ、湿り領域４９１を通過した空気の絶対湿度Ｘｗ及び過熱領域４９２を通過した空気の絶対湿度Ｘｄの値を用いて、次の（１）式により混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍを求める。

Ｔｍ＝Ｒｗ×Ｔｗ＋（１−Ｒｗ）×Ｔｉ・・・（１）。

また、次の（２）式により混合空気Ａｒ７の絶対湿度Ｘｍを求める。

Ｘｍ＝Ｒｗ×Ｘｗ＋（１−Ｒｗ）×Ｘｄ・・・（２）。

そして、（１）式と（２）式により求められた混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍと絶対湿度Ｘｍの値を用いて、次の（３）式により前記混合空気の露点温度Ｔｐを求める。ただし、関数ｆｐは、乾球温度と絶対湿度とをパラメータとして露点温度を求める関数である。関数ｆｐは、例えば、空気線図計算表を計算式で近似したものである。

Ｔｐ＝ｆｐ（Ｔｍ，Ｘｍ）・・・（３）。

運転制御装置８０は、（３）式により求められた結果を用いて混合空気Ａｒの露点温度Ｔｐを混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍが下回らないようにすることにより、室内熱交換器４２の下流で装置内結露が生じないように制御する。

次に、運転制御装置８０が混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍ、湿り領域４９１を通過した空気の絶対湿度Ｘｗ及び過熱領域４９２を通過した空気の絶対湿度Ｘｄの値を取得する１つの態様について説明する。

運転制御装置８０は、例えば内部メモリに、室内熱交換器４２のバイパスファクタＢＦに関する情報を記憶している。バイパスファクタＢＦは、予め実験又はシミュレーションによって求められ、求められた値が運転制御装置８０に入力されている。運転制御装置８０は、低能力冷房運転時の装置内結露の回避制御を行う際に、必要なバイパスファクタＢＦを、例えば内部メモリから読み出して取得することができるように構成されている。

吸込み空気Ａｒ６の吸込温度Ｔｉは、室内温度センサ４５１により検出される。運転制御装置８０は、室内温度センサ４５１で検出された吸込温度Ｔｉの値を室内温度センサ４５１から取得する。吸込み空気Ａｒ６の吸込湿度Ｈｉは、室内湿度センサ４５２により検出される。運転制御装置８０は、室内湿度センサ４５２で検出された吸込湿度Ｈｉの値を室内湿度センサ４５２から取得する。室内熱交換器４２の蒸発温度Ｔｅ℃は、液側温度センサ４４により検出される。運転制御装置８０は、液側温度センサ４４で検出された蒸発温度Ｔｅの値を液側温度センサ４４から取得する。

運転制御装置８０は、次の（４）式により湿り領域４９１を通過した空気温度Ｔｗを求める。

Ｔｗ＝（Ｔｉ−Ｔｅ）×ＢＦ＋Ｔｅ・・・（４）。

また、運転制御装置８０は、次の（５）式により過熱領域４９２を通過した空気の絶対湿度Ｘｄを求める。ただし、関数ｆｘは、乾球温度と相対湿度をパラメータとして絶対湿度を求める関数である。関数ｆｘは、例えば、空気線図計算表を計算式で近似したものである。

Ｘｄ＝ｆｘ（Ｔｉ，Ｈｉ）・・・（５）。

（５）式で求められる過熱領域４９２を通過した空気の絶対湿度Ｘｄを用いて、次の（６）式により前記湿り領域を通過した空気の絶対湿度Ｘｗを求める。

Ｘｗ＝（Ｘｄ−ｆｘ（Ｔｅ，１００））×ＢＦ＋ｆｘ（Ｔｅ，１００）・・・（６）。

運転制御装置８０は、以上の（４）式、（５）式及び（６）式の計算をすることによって、湿り領域４９１を通過した空気温度Ｔｗ、湿り領域４９１を通過した空気の絶対湿度Ｘｗ及び過熱領域４９２を通過した空気の絶対湿度Ｘｄの値を取得することができる。

（３−３−３）低能力冷房運転時の装置内結露回避のための機器制御
図６には、蒸発温度と吸込温度と吸込温度から求まる、混合空気の温度についての装置内結露の限界ラインが示されている。図６に示されているグラフは、上述の（１）式から（６）式を用いて求められる関係を図式化したものである。限界ラインＬＮ１、ＬＮ２，ＬＮ３，ＬＮ４は、それぞれ、吸込湿度Ｈｉが８５％ＲＨの場合、８０％ＲＨの場合、７０％ＲＨの場合、６０％ＲＨの場合の限界ラインである。これらの限界ラインＬＮ１〜ＬＮ４よりも混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍが高ければ、結露は生じない。逆に言うと、これらの限界ラインよりも混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍが低ければ、結露が生じる。

図６を用いて、例えば、蒸発温度Ｔｅが約７℃で、吸込湿度Ｈｉが８０％ＲＨであれば、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍを約１７℃よりも高くすることで装置内結露を回避することができることが分かる。言い換えると、この限界ラインＬＮ１〜ＬＮ４は、各条件における混合空気Ａｒ７の露点温度Ｔｐを表しているということである。

運転制御装置８０は、蒸発温度Ｔｅが約７℃で、吸込湿度Ｈｉが８０％ＲＨで、混合空気Ａｒ７の露点温度Ｔｐが約１７℃になるという前述の条件で室内機４０が運転されていて、且つ室内機４０が図６の運転ポイントＯＰ１で運転されているとする。このような場合には、装置内結露が発生する心配はない。このような場合に、室内機４０の運転ポイントＯＰ１の混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍが１７℃より高いならそのままの運転を続けるという制御を行うことも可能であるが、装置内結露を確実に回避するために、室内機４０の運転ポイントＯＰ１の温度Ｔｍが１７℃よりも高くても、より装置内結露が生じ難い運転ポイントに運転条件を変更することが考えられる。

運転制御装置８０は、例えば、前述の条件で蒸発温度Ｔｅが約７℃且つ吸込湿度Ｈｉが８０％ＲＨで変化していない場合に、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍと限界ラインＬＮ２（露点温度Ｔｐ）の温度差が第１閾値を下回ったときに、圧縮機２１の運転周波数を下げる制御を行うように構成されてもよい。例えば、第１閾値の値を６℃としていれば、運転制御装置８０は、運転ポイントＯＰ１の混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍが２２℃になった場合には（Ｔｍ−Ｔｐ）＜６℃と判断して、圧縮機２１の運転周波数を下げる制御を行う。運転制御装置８０が圧縮機２１の運転周波数を下げるように制御すると、冷媒循環量が下がって室内熱交換器４２の過熱領域４９２が大きくなるので、混合空気の温度Ｔｍの低下を防いで、装置内結露の発生を抑制できる。なお、図１に示されているようなマルチ型の空気調和装置１０の場合には、室内機４０の都合だけで圧縮機２１の運転周波数を変更することが難しい場合があるが、室内機４０の都合を優先して圧縮機２１の運転周波数を変更できる場合もあるので、このような制御も可能である。また、後述する変形例のように、室内機と室外機が１台ずつの空気調和装置にも本発明は適用できるので、その場合には、このような制御はさらに有効に機能する。

また、運転制御装置８０は、例えば、前述の条件で蒸発温度Ｔｅが約７℃且つ吸込湿度Ｈｉが８０％ＲＨで変化していない場合に、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍと限界ラインＬＮ２（露点温度Ｔｐ）の温度差が第２閾値を下回ったときに、減圧機構である室内膨張弁４１の開度を小さくする制御を行うように構成されてもよい。例えば、第２閾値の値を７℃としていれば、運転制御装置８０は、運転ポイントＯＰ１の混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍが２３℃になった場合には（Ｔｍ−Ｔｐ）＜７℃と判断して、室内膨張弁４１の開度を小さくする制御を行う。運転制御装置８０が室内膨張弁４１の開度を小さくするように制御すると、冷媒循環量が下がって室内熱交換器４２の過熱領域４９２が大きくなるので、混合空気の温度Ｔｍの低下を防いで、装置内結露の発生を抑制できる。

また、運転制御装置８０は、例えば、前述の条件で蒸発温度Ｔｅが約７℃且つ吸込湿度Ｈｉが８０％ＲＨで変化していない場合に、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍと限界ラインＬＮ２（露点温度Ｔｐ）の温度差が第３閾値を下回ったときに、室内ファン４３の風量を増加させる制御を行うように構成されてもよい。例えば、第３閾値の値を８℃としていれば、運転制御装置８０は、運転ポイントＯＰ１の混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍが２４℃になった場合には（Ｔｍ−Ｔｐ）＜８℃と判断して、室内ファン４３の風量を増加させる制御を行う。運転制御装置８０が室内ファン４３の風量を増加させるように制御すると、風量が増加して冷房能力が上がることによって室内熱交換器４２の過熱領域４９２が大きくなる方向に変化するので、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍの低下を防いで、装置内結露の発生を抑制できる。

また、運転制御装置８０は、例えば、前述の条件で蒸発温度Ｔｅが約７℃且つ吸込湿度Ｈｉが８０％ＲＨで変化していない場合に、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍと限界ラインＬＮ２（露点温度Ｔｐ）の温度差が第４閾値を下回ったときに、低能力冷房運転のモードから通常冷房運転のモードに切り換える制御を行うように構成されてもよい。例えば、第４閾値の値を０．５℃としていれば、運転制御装置８０は、運転ポイントＯＰ１の混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍが１７℃になった場合には（Ｔｍ−Ｔｐ）＜０．５℃と判断して、低能力冷房運転のモードから通常冷房運転のモードに切り換える制御を行う。運転制御装置８０が低能力冷房運転のモードから通常冷房運転のモードに切り換える制御すると、図５に示されている状態から図４に示されている状態に変化して実質的に室内熱交換器４２の全体を湿り領域４９１にすることができることから、室内熱交換器４２の過熱領域４９２を通過する空気を無くすことができるので、必要な冷房能力を確保しつつ装置内結露を防止することができる。

（４）特徴
（４−１）
以上説明したように、室内熱交換器４２の下流で装置内結露が生じないように圧縮機２１２、室内膨張弁４１（減圧機構の例）及び室内ファン４３のうちの少なくとも１つの機器を制御する際に、通常冷房運転よりも室内熱交換器４２の過熱領域４９２を増やす低能力冷房運転において、運転制御装置８０は、２以上の室内熱交換器温度センサの検出結果を用いて湿り領域の大きさを判定して制御を行っている。そして、湿り領域４９１の大きさの判定結果に基づいて、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍが混合空気の露点温度Ｔｐを超えることによって室内熱交換器４２の下流で装置内結露が生じないように、図５を用いて説明したような装置内結露の回避制御を行っている。その結果、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍが露点温度Ｔｐを超えることによって装置内で結露が生じる状態を回避し易くなり、空気調和装置１０が低能力冷房運転を行なっているときに、装置内で結露が生じるのを抑制することができる。具体的には、空気調和装置１０内の機器、例えばファンロータ４２ａ、垂直羽根４１６又は水平羽根４１７に結露が生じるのを抑制することができる。

（４−２）
また、運転制御装置８０は、２以上の室内熱交換器温度センサ４５５の検出結果以外に、吸込温度Ｔｉ、吸込湿度Ｈｉ、及び蒸発温度Ｔｅの値を取得することによって、上述の（１）式から（６）式を用いて制御するので、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍが露点温度Ｔｐを超えることによって装置内で結露が生じる状態を回避し易くなる。

（４−３）
２以上の室内熱交換器温度センサ４５５が、気液二相域の温度になっている湿り領域４９１の箇所と過熱領域４９２の温度になっている箇所を検出することから、運転制御装置８０は、２以上の室内熱交換器温度センサ４５５を使って、過熱領域４９２の範囲の特定を容易に行える。その結果、図５及び図６を用いて説明したように、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍと露点温度Ｔｐの関係に基づく制御が容易になる。図５に示したように、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍと露点温度Ｔｐの直接的な関係だけでなく、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍと露点温度Ｔｐの関係を数式の変更によって変換したような図６に示されている関係を用いて制御する場合も同様の効果を奏する。

（４−４）
運転制御装置８０は、低能力冷房運転において、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍから混合空気Ａｒ７の露点温度Ｔｐを引いた温度差が第１閾値を下回ったときに、圧縮機２１の運転周波数を下げるように制御する。その結果、装置内結露を生じ易い状態になる前に、冷媒循環量が下がって室内熱交換器４２の過熱領域４９２を大きくすることができ、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍの低下を防いで、装置内結露の発生を抑制することができる。

（４−５）
運転制御装置８０は、低能力冷房運転において、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍから混合空気Ａｒ７の露点温度Ｔｐを引いた温度差が第２閾値を下回ったときに、室内膨張弁４１の開度を小さくするように制御する。その結果、装置内結露を生じ易い状態になる前に、冷媒循環量が下がって室内熱交換器４２の過熱領域４９２を大きくすることができ、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍの低下を防いで、装置内結露の発生を抑制することができる。

（４−６）
運転制御装置８０は、低能力冷房運転において、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍから混合空気Ａｒ７の露点温度Ｔｐを引いた温度差が第３閾値を下回ったときに、室内ファン４３の風量を増加させるように制御する。その結果、装置内結露を生じ易い状態になる前に、風量が増加して冷房能力が上がることによって室内熱交換器４２の過熱領域４９２が大きくなる方向に変化するので、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍの低下を防いで、装置内結露の発生を抑制することができる。

（４−７）
運転制御装置８０は、低能力冷房運転において、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍから混合空気Ａｒ７の露点温度Ｔｐを引いた温度差が第４閾値を下回ったときに、低能力冷房運転のモードから通常冷房運転のモードに切り換えることにより、実質的に室内熱交換器４２の全体を湿り領域にすることができる。その結果、室内熱交換器４２の過熱領域４９２を通過する空気を無くすことができ、必要な冷房能力を確保しつつ装置内結露を防止することができる。

（５）変形例
（５−１）変形例１Ａ
上記実施形態では、室内機４０について装置内結露の回避制御について説明したが、室内機５０，６０についても、室内機４０と同様の装置内結露の回避制御を運転制御装置８０に行わせることができる。その場合、各室内膨張弁５１，６１が各室内機５０，６０の減圧機構として機能する。

（５−２）変形例１Ｂ
上記実施形態では、１台の室外機２０に、複数台の室内機４０が繋がるマルチ型の空気調和装置１０について説明したが、本発明は、１台の室外機２０に１台の室内機が繋がるペア型の空気調和装置１０にも適用することができる。

（５−３）変形例１Ｃ
上記実施形態では、マルチ型の空気調和装置１０として、室内機４０，５０，６０に、それぞれ室内膨張弁４１，５１，６１と液側温度センサ４４，５４，６４とガス側温度センサ４５，５５，６５が取り付けられているものについて説明したが、図８及び図９に示されているように、室外機２０にこれらが設けられていてもよい。膨張弁４１ａ，５１ａ，６１ａは、室外機２０に設けられているが、それぞれ室内熱交換器４２，５２，６２に流れる冷媒に対して減圧機構として機能するものである。

（５−３−１）室外機２０
図８及び図９に示されている室外機２０が図１に示されている室外機２０と異なる点は、既に説明したように、室外機２０が膨張弁４１ａ，５１ａ，６１ａと液側温度センサ４４，５４，６４とガス側温度センサ４５，５５，６５とを備えている点である。その他の圧縮機２１と、四路切換弁２２と、室外熱交換器２３と、アキュムレータ２４との接続については、図８及び図９に示されている室外機２０は、図１に示されている室外機２０と同様である。

図８及び図９に示されている室外機２０において、室外熱交換器２３の液側は、室外機２０の中で、液配管２７１の一端に接続されている。液配管２７１の他端は、ここでは、３本に分岐して、分岐先の先端がそれぞれ膨張弁４１ａ，５１ａ，６１ａの一端に接続されている。膨張弁４１ａ，５１ａ，６１ａの他端は、室外機２０の備える３つの液側接続ポート２２２にそれぞれ接続されている。これら膨張弁４１ａ，５１ａ，６１ａの他端と３つの液側接続ポート２２２との間に、それぞれ液側温度センサ４４，５４，６４が取り付けられている。３つの液側接続ポート２２２が、それぞれ室内機４０，５０，６０の室内熱交換器４２，５２，６２の液側に接続される。

図８及び図９に示されている室外機２０は、それぞれ室内機４０，５０，６０の室内熱交換器４２，５２，６２のガス側に接続される３つのガス側接続ポート２２１を備えている。３つのガス側接続ポート２２１は、３つに分岐したガス配管２７２の３つの他端にそれぞれ接続されている。３つの他端を流れる冷媒は、ガス配管２７２の１つの一端を流れる。ガス配管２７２の一端は、四路切換弁２２に接続されている。ガス配管２７２の一端は、冷房運転時にはアキュムレータ２４に接続され、暖房運転時には圧縮機２１の吐出側に接続される。ガス配管２７２の３つの他端を流れる冷媒の温度を検出するために、３つの他端にはガス側温度センサ４５，５５，６５がそれぞれ取り付けられている。

（５−３−２）室内機４０，５０，６０
図８に示されている室内機４０，５０，６０は、膨張弁４１ａ，５１ａ，６１ａと液側温度センサ４４，５４，６４とガス側温度センサ４５，５５，６５以外の構成は、図１に示されている室内機４０，５０，６０の構成と同じであるので説明を省略する。

（５−３−３）空気調和装置１０の動作
図８及び図９に示されている室外機２０では、室外側制御装置３７により、膨張弁４１ａ，５１ａ，６１ａの開度が制御される。また、液側温度センサ４４，５４，６４及びガス側温度センサ４５，５５，６５により検出される温度値は、室外側制御装置３７によって取得される。

図１に示されている空気調和装置１０では、運転制御装置８０が室内側制御装置４７，５７，６７を介して液側温度センサ４４，５４，６４及びガス側温度センサ４５，５５，６５により検出される温度値を取得し、室内側制御装置４７，５７，６７を介して膨張弁４１ａ，５１ａ，６１ａを制御していたが、図８に示されている空気調和装置１０では、運転制御装置８０が室外側制御装置３７を介して液側温度センサ４４，５４，６４及びガス側温度センサ４５，５５，６５により検出される温度値を取得し、室外側制御装置３７を介して膨張弁４１ａ，５１ａ，６１ａを制御する。しかし、運転制御装置８０が液側温度センサ４４，５４，６４及びガス側温度センサ４５，５５，６５により検出される温度値を取得し、介して膨張弁４１ａ，５１ａ，６１ａを制御するという点に関しては、図１に示されている空気調和装置１０と図８に示されている空気調和装置１０は同じであり、図８に示されている空気調和装置１０は、図１に示されている空気調和装置１０と同様に上記実施形態と同様の制御ができる。

また、図８に示されている空気調和装置１０では、室外膨張弁３８が省かれているが、図１に示されている空気調和装置１０においては冷房運転時には室外膨張弁３８を全開状態にされて冷房運転の動作には寄与していないので、冷房運転時における室外膨張弁３８以外の動作は、図８に示されている空気調和装置１０も図１に示されている空気調和装置１０と同じに行える。

（５−４）変形例１Ｄ
上記実施形態では、通常冷房運転よりも室内熱交換器４２の過熱領域４９２を増やす低能力冷房運転において、吸込温度Ｔｉ、吸込湿度Ｈｉ、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍ及び蒸発温度Ｔｅを用い、図６を用いて説明したような装置内結露の回避制御が行われ、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍが混合空気の露点温度Ｔｐを超えることによって室内熱交換器４２の下流で装置内結露が生じないように運転制御装置８０が制御する場合について説明した。しかし、運転制御装置８０は、吸込温度Ｔｉ、吸込湿度Ｈｉ、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍ及び蒸発温度Ｔｅを用いる代わりに、吸込温度Ｔｉ、吸込湿度Ｈｉ、混合空気Ａｒ７の湿度及び蒸発温度Ｔｅを用いて装置内結露の回避制御を行い、混合空気Ａｒ７の湿度が混合空気の飽和湿度を超えることによって室内熱交換器４２の下流で装置内結露が生じないように制御してもよい。

（５−５）変形例１Ｅ
上記実施形態では、図６を用いて説明したように、混合空気Ａｒ７の温度Ｔｍが混合空気Ａｒ７の露点温度Ｔｐを下回らないように制御したが、同様の制御を、湿り領域４９１の占有割合Ｒｗで制御してもよい。図７には、湿り領域の占有割合Ｒｗを縦軸にとって表したグラフが示されている。

図７に示されているグラフは、上述の（１）式から（６）式を用いて求められる関係を図式化したものである。限界ラインＬＮ１１、ＬＮ１２，ＬＮ１３，ＬＮ１４は、それぞれ、吸込湿度Ｈｉが８５％ＲＨの場合、８０％ＲＨの場合、７０％ＲＨの場合、６０％ＲＨの場合の限界ラインである。これらの限界ラインＬＮ１１〜ＬＮ１４よりも湿り領域４９１の占有割合Ｒｗが小さければ、結露は生じない。逆に言うと、これらの限界ラインＬＮ１１〜ＬＮ１４よりも湿り領域４９１の占有割合Ｒｗが大きければ、結露が生じる。

図７を用いて、例えば、蒸発温度Ｔｅが約７℃で、吸込湿度Ｈｉが８０％ＲＨであれば、湿り領域４９１の占有割合Ｒｗを約５０％よりも小さくすることで装置内結露を回避することができることが分かる。

運転制御装置８０は、蒸発温度Ｔｅが約７℃で、吸込湿度Ｈｉが８０％ＲＨで、結露が生じる湿り領域４９１の限界占有割合Ｒｍｗが約５０℃になるという前述の条件で室内機４０が運転されていて、且つ室内機４０が図７の運転ポイントＯＰ２で運転されているとする。このような場合には、装置内結露が発生する心配はない。このような場合に、室内機４０の運転ポイントＯＰ２の湿り領域４９１の占有割合Ｒｗが５０％より小さいならそのままの運転を続けるという制御を行うことも可能であるが、装置内結露を確実に回避するために、室内機４０の運転ポイントＯＰ２の占有割合Ｒｗが５０％よりも小さくても、より装置内結露が生じ難い運転ポイントに運転条件を変更することが考えられる。

運転制御装置８０は、例えば、前述の条件で蒸発温度Ｔｅが約７℃且つ吸込湿度Ｈｉが８０％ＲＨで変化していない場合に、湿り領域４９１の占有割合Ｒｗと限界ラインＬＮ１２の差が第５閾値を下回ったときに、圧縮機２１の運転周波数を下げる制御を行うように構成されてもよい。例えば、第５閾値の値を１５％としていれば、運転制御装置８０は、運転ポイントＯＰ２の湿り領域４９１の占有割合Ｒｗが４０％になった場合には（Ｒｍｗ−Ｒｗ）＜１５％と判断して、圧縮機２１の運転周波数を下げる制御を行う。

また、運転制御装置８０は、例えば、前述の条件で蒸発温度Ｔｅが約７℃且つ吸込湿度Ｈｉが８０％ＲＨで変化していない場合に、湿り領域４９１の占有割合Ｒｗと限界ラインＬＮ１２の差が第６閾値を下回ったときに、減圧機構である室内膨張弁４１の開度を小さくする制御を行うように構成されてもよい。例えば、第６閾値の値を１５％としていれば、運転制御装置８０は、運転ポイントＯＰ２の湿り領域４９１の占有割合Ｒｗが４０％になった場合には（Ｒｍｗ−Ｒｗ）＜１５と判断して、室内膨張弁４１の開度を小さくする制御を行う。

また、運転制御装置８０は、例えば、前述の条件で蒸発温度Ｔｅが約７℃且つ吸込湿度Ｈｉが８０％ＲＨで変化していない場合に、湿り領域４９１の占有割合Ｒｗと限界ラインＬＮ１２の差が第７閾値を下回ったときに、室内ファン４３の風量を増加させる制御を行うように構成されてもよい。例えば、第７閾値の値を２５％としていれば、運転制御装置８０は、運転ポイントＯＰ２の湿り領域４９１の占有割合Ｒｗが３０％になった場合には（Ｒｍｗ−Ｒｗ）＜２５％と判断して、室内ファン４３の風量を増加させる制御を行う。

また、運転制御装置８０は、例えば、前述の条件で蒸発温度Ｔｅが約７℃且つ吸込湿度Ｈｉが８０％ＲＨで変化していない場合に、湿り領域４９１の占有割合Ｒｗと限界ラインＬＮ１２の差が第８閾値を下回ったときに、低能力冷房運転のモードから通常冷房運転のモードに切り換える制御を行うように構成されてもよい。例えば、第８閾値の値を１％としていれば、運転制御装置８０は、運転ポイントＯＰ２の湿り領域４９１の占有割合Ｒｗが５０％になった場合には（Ｒｍｗ−Ｒｍ）＜１％と判断して、低能力冷房運転のモードから通常冷房運転のモードに切り換える制御を行う。

（６）備考
この備考には、本発明に係る空気調和装置の種々の見方を示している。
（６−１）
一見地に係る空気調和装置は、前記吸込温度、前記湿り領域を通過した空気の温度、前記湿り領域を通過した空気の絶対湿度及び前記過熱領域を通過した空気の絶対湿度の値を取得可能に構成され、前記吸込温度がＴｉ℃、前記混合空気の温度がＴｍ℃、前記湿り領域を通過した空気温度がＴｗ℃、前記湿り領域の占有割合がＲｗ％、前記湿り領域を通過した空気の絶対湿度がＸｗｋｇ／ｋｇＤＡ、前記過熱領域を通過した空気の絶対湿度がＸｄｋｇ／ｋｇＤＡ、前記混合空気の絶対湿度がＸｍｋｇ／ｋｇＤＡ、前記混合空気の露点温度がＴｐ℃、そして乾球温度と絶対湿度とをパラメータとして露点温度を求める関数がｆｐと表される場合において、２以上の前記室内熱交換器温度センサの検出結果から前記湿り領域の占有割合Ｒｗを求め、次の（１）式により前記混合空気の温度Ｔｍを求め、
Ｔｍ＝Ｒｗ×Ｔｗ＋（１−Ｒｗ）×Ｔｉ・・・（１）、
次の（２）式により前記混合空気の絶対湿度Ｘｍを求め、
Ｘｍ＝Ｒｗ×Ｘｗ＋（１−Ｒｗ）×Ｘｄ・・・（２）、
次の（３）式により前記混合空気の露点温度Ｔｐを求め、
Ｔｐ＝ｆｐ（Ｔｍ，Ｘｍ）・・・（３）、
前記（３）式により求められた結果を用いて前記混合空気の露点温度を前記混合空気の温度が下回らないようにすることにより、前記室内熱交換器の下流で装置内結露が生じないように前記少なくとも１つの機器を制御する運転制御装置をさらに備える、ものであってもよい。この空気調和装置によると、２以上の室内熱交換器温度センサ４５５から求められる湿り領域の占有割合Ｒｗを用いて混合空気の温度Ｔｍと絶対湿度Ｘｍが算出され、それら混合空気の温度Ｔｍと絶対湿度Ｘｍを用いて混合空気の露点温度Ｔｐが計算されるので、簡単に精度よく混合空気の露点温度Ｔｐを算出することができる。その結果、混合空気の露点温度Ｔｐを使った制御を簡単に精度良く行うことができる。

（６−２）
備考（６−１）に記載の空気調和装置は、前記運転制御装置は、前記室内熱交換器のバイパスファクタを記憶しており、前記蒸発温度、及び前記吸込湿度の値を取得可能に構成され、前記蒸発温度がＴｅ℃、前記バイパスファクタがＢＦ％、前記吸込湿度がＨｉ％ＲＨ、そして乾球温度と相対湿度をパラメータとして絶対湿度を求める関数がｆｘと表される場合において、次の（４）式により前記湿り領域を通過した空気温度Ｔｗを求め、
Ｔｗ＝（Ｔｉ−Ｔｅ）×ＢＦ＋Ｔｅ・・・（４）、
次の（５）式により前記過熱領域を通過した空気の絶対湿度Ｘｄを求め、
Ｘｄ＝ｆｘ（Ｔｉ，Ｈｉ）・・・（５）、
次の（６）式により前記湿り領域を通過した空気の絶対湿度Ｘｗを求め、
Ｘｗ＝（Ｘｄ−ｆｘ（Ｔｅ，１００））×ＢＦ＋ｆｘ（Ｔｅ，１００）・・・（６）、
前記（４）式により求められた前記湿り領域を通過した空気温度Ｔｗの値から前記（１）式により前記混合空気の温度を算出し、前記（５）式により求められた前記過熱領域を通過した空気の絶対湿度Ｘｄの値及び前記（６）式により求められた前記湿り領域を通過した空気の絶対湿度Ｘｗの値から（２）式により前記混合空気の絶対湿度Ｘｍを算出する、ものであってもよい。この空気調和装置によると、湿り領域の占有割合Ｒｗが求められている場合において、蒸発温度Ｔｅ、バイパスファクタＢＦ、吸込湿度Ｈｉの値を得ることで混合空気の露点温度Ｔｐが計算されるので、少ないパラメータで精度良く混合空気の露点温度を算出することができる。

１０ 空気調和装置
２０ 室外機
２１ 圧縮機
４０，５０，５０ 室内機
４１，５１，６１ 室内膨張弁（減圧機構の例）
４１ａ，５１ａ，６１ａ 膨張弁（減圧機構の例）
４２，５２，６２ 室内熱交換器
４３，５３，６３ 室内ファン
８０ 運転制御装置
４５５ 室内熱交換器温度センサ

特開昭５９−１２２８６４号公報

Claims (7)

1. 空気と冷媒との間での熱交換が可能な室内熱交換器（４２，５２，６２）と、
   前記室内熱交換器を循環する冷媒を圧縮可能に設置された圧縮機（２１）と、
   前記室内熱交換器を循環する冷媒を減圧可能に設置された減圧機構（４１，５１，６１，４１ａ，５１ａ，６１ａ）と、
   前記室内熱交換器に気流を発生可能に設置された室内ファン（４３，５３，６３）と、
   前記室内熱交換器に設置された２以上の室内熱交換器温度センサ（４５５）と
   を備え、
   前記圧縮機、前記減圧機構及び前記室内ファンのうちの少なくとも１つの機器は、通常冷房運転よりも前記室内熱交換器の過熱領域を増やして前記過熱領域を通過した空気と湿り領域を通過した空気とを混合した混合空気で冷房する低能力冷房運転において、２以上の前記室内熱交換器温度センサの検出結果を用いて湿り領域の大きさを判定し、前記過熱領域を大きくして前記混合空気の温度が前記混合空気の露点温度を超えることによって前記室内熱交換器の下流で装置内結露が生じないように制御される、空気調和装置。
2. 前記少なくとも１つの機器は、吸込温度、吸込湿度及び蒸発温度並びに２以上の前記室内熱交換器温度センサの検出結果を用い、前記混合空気の温度が前記混合空気の露点温度を超えることによって前記室内熱交換器の下流で装置内結露が生じないように、前記湿り領域の大きさの判定結果に基づいた制御を行う、
   請求項１に記載の空気調和装置。
3. ２以上の前記室内熱交換器温度センサは、気液二相域の温度になっている箇所と過熱域の温度になっている箇所を検出し、
   前記混合空気の露点温度及び前記混合空気の温度は、２以上の前記室内熱交換器温度センサの検出結果から判断される前記過熱領域の範囲を用いて算出される、
   請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記少なくとも１つの機器は、前記圧縮機であり、
   前記圧縮機は、前記低能力冷房運転において、前記混合空気の温度から前記混合空気の露点温度を引いた温度差が第１閾値を下回ったときに、運転周波数を下げるように制御される、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
5. 前記少なくとも１つの機器は、前記減圧機構であり、
   前記減圧機構は、前記低能力冷房運転において、前記混合空気の温度から前記混合空気の露点温度を引いた温度差が第２閾値を下回ったときに、開度を小さくするように制御される、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の空気調和装置。
6. 前記少なくとも１つの機器は、前記室内ファンであり、
   前記室内ファンは、前記低能力冷房運転において、前記混合空気の温度から前記混合空気の露点温度を引いた温度差が第３閾値を下回ったときに、風量を増加させるように制御される、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
7. 前記低能力冷房運転において、前記混合空気の温度から前記混合空気の露点温度を引いた温度差が第４閾値を下回ったときには、前記低能力冷房運転のモードから前記通常冷房運転のモードに切り換える、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の空気調和装置。

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