JP2002107012A - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JP2002107012A
JP2002107012A JP2000297969A JP2000297969A JP2002107012A JP 2002107012 A JP2002107012 A JP 2002107012A JP 2000297969 A JP2000297969 A JP 2000297969A JP 2000297969 A JP2000297969 A JP 2000297969A JP 2002107012 A JP2002107012 A JP 2002107012A
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valve
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expansion valve
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Atsushi Koizumi
淳 小泉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 除霜時間を短縮し、かつ、暖房運転を中断せ
ずに除霜を行う。 【解決手段】 暖房運転時、圧縮機1からの吐出ガスは
四方弁2、三方弁9を経て室内熱交換器8を流れ、室内
空気と熱交換して凝縮液化され、二方弁7を経て膨張弁
6で減圧され、四方弁3を経て室外熱交換器4を流れ、
室外空気と熱交換して低温低圧のガスとなり、四方弁
3、四方弁2を経て圧縮機に戻る。室外熱交換器のa側
に温度センサ10がある場合は四方弁3はOFF にする。室
外熱交換器の霜を除霜する場合、暖房運転のままで膨張
弁6を開放にし、膨張弁5で絞りを行い、b〜膨張弁5
を凝縮器にして除霜し、開閉弁12を開いて圧縮機からの
ガスを流して除霜を促進し、膨張弁5〜aを蒸発器にし
て室外空気から吸熱し暖房運転を行う。b〜膨張弁5の
除霜後、四方弁3を切換え、a〜膨張弁5を上記同様に
して除霜し、膨張弁5〜bを蒸発器にして暖房運転を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は空気調和機に係り、
除霜時間を短縮でき、除霜を行いながら暖房運転を行う
ことができるものに関する。
【0002】
【従来の技術】空気調和機の冷凍サイクルは、例えば、
図2に示すように、圧縮機1、第1四方弁2、室外熱交
換器21、第1膨張弁6、二方弁7、室内熱交換器8、お
よび三方弁9を順次冷媒配管で接続して構成する。実線
矢印は暖房運転時の冷媒の循環方向を示し、破線矢印は
冷房および除湿運転時の冷媒の循環方向を示している。
暖房運転時、圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷
媒はONに切換えられた第1四方弁2から三方弁9を通
り、室内熱交換器8を流れる間に室内空気と熱交換し、
熱の放出により冷媒は凝縮し液化され、二方弁7を経て
第1膨張弁6により減圧され、低温低圧の液冷媒とな
り、室外熱交換器21を流れる間に室外空気と熱交換し、
吸熱してガス冷媒となり、第1四方弁2を経て圧縮機1
に戻る。冷房および除湿運転時は第1四方弁2がOFF に
切換わり、室内熱交換器8と室外熱交換器21の動作が逆
になる他は暖房運転の場合と同じである。この冷凍サイ
クルでは、暖房運転時に室外熱交換器21に着霜した場
合、第1四方弁2をOFF にして冷房サイクルに切換えて
除霜運転を行うリバース除霜方式があるが、室外熱交換
器21の出口側(a側)の除霜に時間がかかるため除霜時
間が長引き、この間、暖房運転が行われないため室温が
低下するという問題がある。そこで、室外熱交換器21に
着霜時、第1四方弁2をONにして暖房運転のまま、圧縮
機1からの吐出ガスをバイパス路11に分岐し、開閉弁12
を開いて室外熱交換器21に流し除霜を行うホットガスバ
イパス除霜方式があるが、室内熱交換器8へのガス冷媒
の量が減るため暖房能力が低下する他、室外熱交換器21
の出口側(b側)の除霜に時間がかかり、やはり除霜時
間が長引くという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑み、上述のバイパス路と開閉弁とからなるホットガス
のバイパス供給路の他に、室外熱交換器のパスの中間に
第2膨張弁を、室外熱交換器の出入口を切換える第2四
方弁を夫々設け、除霜時、暖房運転のまま、第1膨張弁
は開放とし、第2膨張弁で絞りを行うことにより、室外
熱交換器の前半を凝縮器にして除霜を行い、さらに圧縮
機からの吐出ガスを流入させて除霜を促進させ、同時に
室外熱交換器の後半を蒸発器にして室外空気から吸熱さ
せ、第2四方弁を切換えてこれら前半と後半の入替えを
行うことにより、室外熱交換器の除霜の効率を上げ、除
霜時間を短縮することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、圧縮機と、第1四方弁と、室外熱交換器と、第1膨
張弁と、室内熱交換器とを冷媒配管で接続して冷凍サイ
クルを構成してなる空気調和機において、前記室外熱交
換器に、冷媒の出入口を切換えるための第2四方弁と、
パスの中間に冷媒を絞るための第2膨張弁とを設けると
共に、前記圧縮機からの吐出ガスを分岐し前記第2四方
弁を介して前記室外熱交換器に流入させるためのバイパ
ス路と、同バイパス路を開閉するための開閉弁とを設け
てなり、冷房、除湿または暖房運転時には前記第2四方
弁をONまたはOFF に固定、前記第2膨張弁を全開、前記
開閉弁を閉塞とし、除霜時には、暖房運転の状態で前記
第2四方弁により前記室外熱交換器の出入口の切換えを
行い、夫々で、前記第1膨張弁を全開にし、前記第2膨
張弁で絞りを行い、前記開閉弁を開放にして同室外熱交
換器に前記圧縮機からの吐出ガスを流入させるようにす
る。
【0005】除霜時、暖房運転の状態で前記第1膨張弁
を全開にし、前記第2膨張弁で絞りを行い、前記室外熱
交換器のパスの中間までの除霜が所定レベルに達したと
き前記開閉弁を開放にし、同パスの中間までの除霜完了
の後、同開閉弁を閉塞にし、前記第2四方弁により同室
外熱交換器の冷媒の出入口を切換え、同室外熱交換器の
パスの中間以降の除霜が所定レベルに達したとき同開閉
弁を開放にし、同パスの中間以降の除霜を完了させる。
【0006】また、前記室外熱交換器の温度を検出する
ための温度センサを同室外熱交換器の出入口の何れかの
側に配設し、前記第2四方弁を、冷房および除湿運転時
は前記圧縮機からの吐出ガスが同室外熱交換器に同温度
センサの配設されている側から流入し、暖房運転時は前
記第1膨張弁からの冷媒が同室外熱交換器に同温度セン
サの配設されていない側から流入するように切換えを行
うようにする。
【0007】なお、前記第2四方弁は最低作動圧力差の
小さいタイプのものを用い、前記開閉弁には電磁弁を用
い、前記第1膨張弁および第2膨張弁は夫々電子膨張弁
を用いるようにする。
【0008】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。図1は本発明による空気調
和機の冷凍サイクルの一実施例を示す図である。図にお
いて、1は圧縮機、2は圧縮機1から吐出される高温高
圧のガス冷媒の流れを暖房、除霜運転時と冷房、除湿運
転時とで切換える第1四方弁、3は室外熱交換器4の冷
媒の出入口を切換えるための第2四方弁、5は室外熱交
換器4のパスの中間に設けた第2膨張弁で、暖房、冷房
および除湿運転時は全開にされるもの、6は第1膨張
弁、7は二方弁、8は室内熱交換器、9は三方弁で、こ
れらを冷媒配管で環状に接続して冷凍サイクルを構成す
る。10(または10′)は温度センサ、11は圧縮機1から
の吐出ガスを分岐し室外熱交換器4に流入させるための
バイパス路、12はバイパス路11を開閉するための開閉弁
で、開閉弁12は暖房、冷房および除湿運転時は閉塞され
る。なお、第2四方弁3は、ON時、OFF 時共対向側との
圧力差が小さいので、第1四方弁2よりも最低作動圧力
差の小さいタイプのものを用いる。また、第2膨張弁5
および第1膨張弁6には絞り量が可変可能な電子膨張弁
を用い、開閉弁12には電磁弁を用いる。
【0009】暖房運転時、第1四方弁2はONになり、第
2四方弁3は、室外熱交換器4のa側に温度センサ10が
設けられている場合は第1膨張弁6からの低温の冷媒が
室外熱交換器4に温度センサ10側から流入しないように
OFF に、b側に温度センサ10′が設けられている場合は
低温の冷媒が室外熱交換器4に温度センサ10′側から流
入しないようにONに夫々切換わり、暖房運転中はこの位
置で固定される。圧縮機1から吐出された高温高圧のガ
ス冷媒は実線矢印の向きに循環し、第1四方弁2および
三方弁9を経て室内熱交換器8に流れ、室内空気と熱交
換して室内を暖房する。冷媒は熱の放出で凝縮液化さ
れ、この冷媒は二方弁7を経て第1膨張弁6で減圧さ
れ、低温低圧の液冷媒となり、第2四方弁3を経て室外
熱交換器4に流入し、室外空気との熱交換により吸熱
し、蒸発し、低温低圧のガス冷媒となり、第2四方弁3
を通り、第1四方弁2を経て圧縮機1に戻る。
【0010】暖房運転中、外気温が低くて相対湿度が高
い等で室外熱交換器4に着霜し、除霜を開始すべき温度
になった場合、暖房運転の状態で、第1膨張弁6を全開
にし、第2膨張弁5で絞りを行うように切換える。これ
により、第2四方弁3がOFFになっている場合、室内熱
交換器8で凝縮液化された冷媒は二方弁7および第1膨
張弁6を通過し、室外熱交換器4にb側出入口から流入
し、b側出入口から室外熱交換器4の中間(第2膨張弁
5)までの部分、すなわち室外熱交換器4の前半部分で
引き続き凝縮液化が行われ、放熱によりこの部分の除霜
を行う。冷媒は第2膨張弁5で減圧され、室外熱交換器
4の中間からa側出入口まで、すなわち室外熱交換器4
の後半部分で室外空気と熱交換し、吸熱して蒸発し、低
温低圧のガス冷媒となり、第2四方弁3を通り第1四方
弁2を経て圧縮機1に戻る。この間、初めは開閉弁12は
閉塞されているが、室外熱交換器4の前半部分の除霜が
所定レベルに達したとき(ある程度霜が溶けたとき)開
閉弁12が開放になり、圧縮機1からの高温高圧の吐出ガ
スがバイパス路11から第2四方弁3を経て室外熱交換器
4にb側出入口から流入し、前半部分の霜を完全に除霜
する。
【0011】次に開閉弁12を閉塞にし、第2四方弁3を
ONに切換え、第1膨張弁6を通過した冷媒を室外熱交換
器4にa側出入口から流入させ、a側出入口から第2膨
張弁5までの部分、すなわち室外熱交換器4の後半部分
で室内熱交換器8に続いて凝縮液化を行い、放熱により
この部分の除霜を行う。冷媒は第2膨張弁5で減圧さ
れ、室外熱交換器4の中間からb側出入口まで、すなわ
ち室外熱交換器4の前半部分で室外空気と熱交換を行
い、吸熱・蒸発し、低温低圧のガス冷媒となり、第2四
方弁3を通り第1四方弁2を経て圧縮機1に戻る。この
間、開閉弁12は初めは閉塞されているが、室外熱交換器
4の後半部分の除霜が所定レベルに達した(ある程度霜
が溶けた)とき開閉弁12を開放にし、圧縮機1からの高
温高圧の吐出ガスをバイパス路11から第2四方弁3を経
て室外熱交換器4にa側出入口から流入させ、後半部分
の霜を完全に除霜する。これにより、室外熱交換器4は
全体の除霜が完了したので、開閉弁12を閉塞にし、第2
四方弁3を最初の状態(OFF) に戻し、第1膨張弁6を絞
りに、第2膨張弁5を全開に夫々切換え、室外熱交換器
4全体を蒸発器として動作させ、暖房運転を行う。
【0012】このように、室外熱交換器4を二分して半
分ずつ除霜するので除霜むらが生じにくくなり、また、
除霜中も室外熱交換器4の半分は常に蒸発器として動作
するので、暖房運転が中断されず、室温の低下を抑える
ことができる。
【0013】なお、冷房および除湿運転時は第1四方弁
2はOFF になり、冷媒は破線矢印の向きに循環する。第
2四方弁3は、室外熱交換器4のa側に温度センサ10が
設けられている場合は圧縮機1からの高温の吐出ガスが
温度センサ10側から室外熱交換器4に流入するようにOF
F に、b側に温度センサ10′が設けられている場合は吐
出ガスが温度センサ10′側から室外熱交換器4に流入す
るようにONに夫々切換わり、冷房および除湿運転中はこ
の位置で固定される。冷房および除湿運転時は室外熱交
換器4と室内熱交換器8の動作が暖房運転時と逆になる
他は暖房運転の場合と同様である。
【0014】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明による空
気調和機によれば、除霜時、室外熱交換器の前半部分を
凝縮器にして除霜を行い、さらに圧縮機からの吐出ガス
を流入させて除霜を促進させ、同時に室外熱交換器の後
半を蒸発器にし、室外空気から吸熱するので暖房運転が
中断されず、前半部分の除霜終了にて、第2四方弁で室
外熱交換器の出入口を切換えて前半部分と後半部分の入
替えを行い、除霜されていない部分を凝縮器、除霜の終
わっている部分を蒸発器にし、凝縮器となった部分の除
霜を行い、同時に蒸発器となった部分で室外空気から吸
熱を行うもので、除霜時にも暖房運転が続けられるので
室温の低下が抑えられ、かつ、室外熱交換器の前半と後
半を入替え、半分ずつ除霜を行うので除霜むらが減少
し、除霜効率が向上するので除霜時間を短縮することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による空気調和機の冷凍サイクルの一実
施例を示す図である。
【図2】従来の空気調和機の冷凍サイクルの一例を示す
図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 第1四方弁 3 第2四方弁 4 室外熱交換器 5 第2膨張弁(電子膨張弁) 6 第1膨張弁(電子膨張弁) 7 二方弁 8 室内熱交換器 9 三方弁 10、10′温度センサ 11 バイパス路 12 開閉弁(電磁弁)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機と、第1四方弁と、室外熱交換器
    と、第1膨張弁と、室内熱交換器とを冷媒配管で接続し
    て冷凍サイクルを構成してなる空気調和機において、前
    記室外熱交換器に、冷媒の出入口を切換えるための第2
    四方弁と、パスの中間に冷媒を絞るための第2膨張弁と
    を設けると共に、前記圧縮機からの吐出ガスを分岐し前
    記第2四方弁を介して前記室外熱交換器に流入させるた
    めのバイパス路と、同バイパス路を開閉するための開閉
    弁とを設けてなり、冷房、除湿または暖房運転時には前
    記第2四方弁をONまたはOFF に固定、前記第2膨張弁を
    全開、前記開閉弁を閉塞とし、除霜時には、暖房運転の
    状態で前記第2四方弁により前記室外熱交換器の出入口
    の切換えを行い、夫々で、前記第1膨張弁を全開にし、
    前記第2膨張弁で絞りを行い、前記開閉弁を開放にして
    同室外熱交換器に前記圧縮機からの吐出ガスを流入させ
    るようにしたことを特徴とする空気調和機。
  2. 【請求項2】 除霜時、暖房運転の状態で前記第1膨張
    弁を全開にし、前記第2膨張弁で絞りを行い、前記室外
    熱交換器のパスの中間までの除霜が所定レベルに達した
    とき前記開閉弁を開放にし、同パスの中間までの除霜完
    了の後、同開閉弁を閉塞にし、前記第2四方弁により同
    室外熱交換器の冷媒の出入口を切換え、同室外熱交換器
    のパスの中間以降の除霜が所定レベルに達したとき同開
    閉弁を開放にし、同パスの中間以降の除霜を完了するよ
    うにしたことを特徴とする請求項1記載の空気調和機。
  3. 【請求項3】 前記室外熱交換器の温度を検出するため
    の温度センサを同室外熱交換器の出入口の何れかの側に
    配設し、前記第2四方弁を、冷房および除湿運転時は前
    記圧縮機からの吐出ガスが同室外熱交換器に同温度セン
    サの配設されている側から流入し、暖房運転時は前記第
    1膨張弁からの冷媒が同室外熱交換器に同温度センサの
    配設されていない側から流入するように切換えを行うよ
    うにしたことを特徴とする請求項1記載の空気調和機。
  4. 【請求項4】 前記第2四方弁は、最低作動圧力差の小
    さいタイプのものを用いるようにしたことを特徴とする
    請求項1、2または3記載の空気調和機。
  5. 【請求項5】 前記開閉弁には電磁弁を用いるようにし
    てなる請求項1、2、3または4記載の空気調和機。
  6. 【請求項6】 前記第1膨張弁および第2膨張弁は夫々
    電子膨張弁を用いるようにしてなる請求項1、2、3、
    4または5記載の空気調和機。
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