JP2003314932A - 冷凍機 - Google Patents

冷凍機

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JP2003314932A
JP2003314932A JP2002120602A JP2002120602A JP2003314932A JP 2003314932 A JP2003314932 A JP 2003314932A JP 2002120602 A JP2002120602 A JP 2002120602A JP 2002120602 A JP2002120602 A JP 2002120602A JP 2003314932 A JP2003314932 A JP 2003314932A
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heat
defrosting operation
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Koji Yoshitake
宏治 吉武
Teruhiko Taira
輝彦 平
Tadayuki Momose
忠幸 百瀬
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Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドレンパンの加熱制御を容易に行うことがで
きるようにする。 【解決手段】 ドレンパン４ｂの外側にヒータ４ｃを配
置してドレンパン４ｂを含めた電気式のヒータ４ｃを断
熱材４ｄで覆うとともに、除霜運転に連動してヒータ４
ｃに通電する。これにより、圧縮機から吐出した高温の
冷媒にてドレンパン内の凝縮水を加熱する従来の発明に
比べて、ドレンパン４ｂの加熱制御を容易、かつ、精度
良く制御することができる。また、ヒータ４ｃをドレン
パン４ｂの外側に配置しているので、排水性の悪化、及
びヒータ４ｃ自体に塵や異物が堆積して凝縮水の排水を
阻害するといった問題は発生しないばかりか、ドレンパ
ン４ｂも含めてヒータ４ｃを断熱材４ｄで覆うことがで
きるので、ヒータ４ｃからドレンパン４ｂに伝わった熱
がドレンパン４ｂから外気中に放出されてしまうことを
防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温側の熱を高温
側に移動させる冷凍機に関するもので、二酸化炭素を冷
媒とする蒸気圧縮式冷凍機を用いた給湯器に適用して有
効である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】蒸気圧
縮式冷凍機（ヒートポンプ）を用いた給湯器では、室外
熱交換器にて室外空気をから吸熱して給湯水を加熱する
ので、冬期間等の外気温度が低い季節では、室外熱交換
器の表面に発生した凝縮水が凍結して室外熱交換器に霜
が付いてしまう。
【０００３】このため、例えば特開平１０−１１０９６
２号公報に記載の発明では、圧縮機から吐出した高温の
冷媒を室外熱交換器及びドレンパンに設置されたヒータ
に流すことにより、室外熱交換器の表面に付着した霜を
取り除く除霜運転を行うとともに、ドレンパンに溜まっ
て凍結した凝縮水を加熱して凝縮水を排水し、必要以上
の凝縮水がドレンパンに溜まってしまうことを防止して
いる。
【０００４】なお、ドレンパンとは、室外熱交換器の表
面に発生した凝縮水、及び融解した霜、つまり凝縮水を
溜めておくものである。
【０００５】しかし、上記公報に記載の発明では、圧縮
機から吐出した高温の冷媒の一部を分岐させてドレンパ
ンに溜まった凝縮水を加熱するので、ドレンパンの加熱
制御が難しいばかりか、ヒータ側に高温の冷媒が流れる
ため、除霜用熱源が不足するおそれがある。
【０００６】本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来
の異なる新規な冷凍機を提供し、第２には、ドレンパン
の加熱制御を容易に行うことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、冷温側の雰
囲気中に配置された熱交換器（４）を有し、低温側の熱
を高温側に移動させる冷凍機であって、熱交換器（４）
の表面に発生した凝縮水を溜めるドレンパン（４ｂ）
と、通電により発熱し、ドレンパン（４ｂ）内に溜まっ
た凝縮水を加熱するヒータ（４ｃ）とを備え、雰囲気の
温度が摂氏０度以下の第１所定温度（Ｔ１）のときに、
熱交換器（４）の表面に付着した霜を取り除く除霜運転
を行うとともに、除霜運転と連動してヒータ（４ｃ）に
通電することを特徴とする。
【０００８】これにより、従来の異なる新規な冷凍機を
得ることができるとともに、除霜用熱源不足が発生する
ことなく、圧縮機から吐出した高温の冷媒にてドレンパ
ン内の凝縮水を加熱する上記公報に記載の発明に比べ
て、ドレンパン（４ｂ）の加熱制御を容易、かつ、精度
良く制御することができる。
【０００９】請求項２に記載の発明では、雰囲気の温度
が第１所定温度（Ｔ１）以下の第２所定温度（Ｔ２）以
下のときには、除霜運転の開始と同時にヒータ（４ｃ）
に通電することを特徴とするものである。
【００１０】請求項３に記載の発明では、除霜運転が終
了した時から所定時間が経過するまでヒータ（４ｃ）に
通電することを特徴とする。
【００１１】これにより、除霜運転により新たに融解発
生した凝縮水が凍結してしまうことを防止でき、確実に
ドレンパン（４ｂ）内の凝縮水を排水することができ
る。
【００１２】請求項４に記載の発明では、雰囲気の温度
が第２所定温度（Ｔ２）以下の第３所定温度（Ｔ４）以
下のときには、除霜運転の開始する前からヒータ（４
ｃ）に通電することを特徴とするものである。
【００１３】請求項５に記載の発明では、雰囲気の温度
が第２所定温度（Ｔ２）以上であって、第１所定温度
（Ｔ１）以下ときには、除霜運転の開始した時から所定
時間が経過したときにヒータ（４ｃ）に通電することを
特徴とするものである。
【００１４】請求項６に記載の発明では、冷温側の雰囲
気中に配置された熱交換器（４）を有し、低温側の熱を
高温側に移動させる冷凍機であって、熱交換器（４）の
表面に発生した凝縮水を溜めるドレンパン（４ｂ）と、
通電により発熱し、ドレンパン（４ｂ）の外側に位置し
てドレンパン（４ｂ）内に溜まった凝縮水を加熱するヒ
ータ（４ｃ）と、ヒータ（４ｃ）で発生した熱が雰囲気
中に放熱されてしまうことを防止する断熱材（４ｄ）と
を備えることを特徴とする。
【００１５】ところで、仮にヒータ（４ｃ）をドレンパ
ン（４ｂ）内に配置すると、ヒータ（４ｃ）が凝縮水流
れを阻害する障害物となって、凝縮水の排水性が悪化す
るおそれがある。
【００１６】これに対して、本発明では、ヒータ（４
ｃ）をドレンパン（４ｂ）の外側に配置しているので、
排水性の悪化、及びヒータ（４ｃ）自体に塵や異物が堆
積することはなく、凝縮水の排水性が悪化するという問
題は発生しない。
【００１７】また、ヒータ（４ｃ）をドレンパン（４
ｂ）の外側に配置しているので、ドレンパン（４ｂ）も
含めてヒータ（４ｃ）を断熱材（４ｄ）で覆うことがで
きるので、ヒータ（４ｃ）からドレンパン（４ｂ）に伝
わった熱がドレンパン（４ｂ）から雰囲気中に放出され
てしまうことを防止できる。
【００１８】請求項７に記載の発明では、ヒータ（４
ｃ）及び断熱材（４ｄ）を保護する保護カバー（４ｅ）
を備えることを特徴とするものである。
【００１９】請求項８に記載の発明では、冷媒として二
酸化炭素が用いられているとともに、減圧された冷媒を
熱交換器（４）内で蒸発させることにより雰囲気から吸
熱することを特徴とするものである。
【００２０】請求項９に記載の発明では、請求項１ない
し８のいずれか１つに記載の冷凍機にて給湯水を加熱す
ることを特徴とするものである。
【００２１】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
【００２２】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプ式給湯器に本発明
を適用したものであって、図１はヒートポンプ式給湯器
の模式図であり、図２は室外ユニットの説明図であり、
図３はヒータの通電制御を示すチャートである。
【００２３】なお、ヒートポンプ式給湯器は、図１に示
すように、圧縮機１、水−冷媒熱交換器２、減圧器３、
室外熱交換器をなす蒸発器４、アキュムレータ５等から
なるもので、圧縮機１にて圧縮されて高温となった冷媒
と給湯水とを水−冷媒熱交換器２で熱交換して給湯水を
加熱し、減圧器３にて減圧された冷媒を蒸発器４にて蒸
発させて外気から吸熱する。
【００２４】因みに、アキュムレータ５では、余剰冷媒
を液相冷媒として蓄えるとともに、気相冷媒と冷凍機油
を圧縮機１に供給する。
【００２５】また、電子制御装置８には、外気温度を検
出する外気温センサ６の出力信号、蒸発器４から流出す
る冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ７の出力信号、
及び給湯水温度に関する信号等が入力されており、電子
制御装置８は、これら信号等に基づいて予め設定された
プログラムに従って減圧器３の絞り開度、圧縮機１の稼
働率及びヒータ４ｃへの通電を制御する。
【００２６】そして、室外ユニットは、図２に示すよう
に、蒸発器４に空気を送風する送風機４ａ、蒸発器４の
下方に配置されて蒸発器４の表面に発生した凝縮水を溜
めるドレンパン４ｂ、ドレンパン４ｂの下方側に配置さ
れてドレンパン４ｂの外側からドレンパン４ｂ内に溜ま
った凝縮水を加熱する電気式のヒータ４ｃ、ヒータ４ｃ
の下方側を覆うように配置されてヒータ４ｃで発生した
熱が雰囲気（外気）中に放熱されてしまうことを防止す
る断熱材４ｄ、及び下方側からヒータ４ｃ及び断熱材４
ｄを覆ってヒータ４ｃ及び断熱材４ｄを保護する保護カ
バー４ｅ等からなるものである。
【００２７】そして、ドレンパン４ｂの最下位部には、
ドレンパン４ｂ内の凝縮水を排出するドレン口４ｆが設
けられており、断熱材４ｄ及び保護カバー４ｅにはドレ
ン口４ｆに連なる穴が設けられている。
【００２８】なお、ヒータ４ｃはドレン口４ｆを避ける
ように配置された電気ヒータであり、断熱材４ｄは発泡
樹脂等の熱伝導率が小さい材質であり、ドレンパン４ｂ
及び保護カバー４ｅはステンレス等の耐食性に優れた金
属製である。
【００２９】次に、図３基づいてヒータ４ｃの制御につ
いて述べる。
【００３０】本実施形態では、外気温度（外気温センサ
６の検出温度）が摂氏０度以下の第１所定温度（例え
ば、０℃）Ｔ１の場合であって、外気温度と蒸発器４か
ら流出する冷媒の温度（冷媒温度センサ７の検出温度）
との差が所定値以上となったときに、減圧器３を全開と
して減圧される前の温度の高い冷媒を蒸発器４に供給す
ることにより除霜運転を開始し、除霜運転の開始後、冷
媒温度センサ７の検出温度の変化率が所定値以下となり
蒸発器４から流出する冷媒の温度が安定した時に除霜運
転を停止する。
【００３１】なお、除霜運転の開始後、所定時間が経過
した時に除霜運転を停止してもよいことは言うまでもな
い。
【００３２】そして、外気温度が第１所定温度Ｔ１以下
の第２所定温度（例えば、−５℃）Ｔ２以下のときに
は、除霜運転の開始と同時にヒータ４ｃへの通電すると
ともに、除霜運転が終了した時から所定時間が経過した
時にヒータ４ｃへの通電を停止する。
【００３３】これにより、ヒータ４ｃによりドレンパン
４ｂ内の凝縮水を加熱されるので、ドレンパン４ｂ内で
凍結した凝縮水が融解し、この融解した凝縮水及び除霜
運転によりドレンパン４ｂに落下した凝縮水がドレン口
４ｆから排出される。
【００３４】次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３５】本実施形態では、除霜運転に連動してヒー
タ４ｃに通電してドレンパン４ｂ内の凝縮水を加熱する
ので、除霜用熱源不足が発生することなく、圧縮機１か
ら吐出した高温の冷媒にてドレンパン４ｂ内の凝縮水を
加熱する上記公報に記載の発明に比べて、ドレンパン４
ｂの加熱制御を容易、かつ、精度良く制御することがで
きる。
【００３６】また、断熱材４ｄによりヒータ４ｃで発生
した熱が外気中に放熱されてしまうことを防止している
ので、ヒータ４ｃの熱を効率よくドレンパン４ｂ内の凝
縮水を加熱することができる。
【００３７】ところで、仮にヒータ４ｃをドレンパン４
ｂ内に配置すると、ヒータ４ｃが凝縮水流れを阻害する
障害物となって、凝縮水の排水性が悪化するとともに、
ヒータ４ｃ自体に塵や異物が堆積することで、凝縮水の
排水性が阻害されるおそれがある。
【００３８】これに対して、本実施形態では、ヒータ４
ｃをドレンパン４ｂの外側に配置しているので、排水性
の悪化、及びドレンパン４ｂ内に溜まった埃や異物が凝
縮水の排水を阻害するといった問題は発生しない。
【００３９】また、ヒータ４ｃをドレンパン４ｂの外側
に配置しているので、ドレンパン４ｂも含めてヒータ４
ｃを断熱材４ｄで覆うことができるので、ヒータ４ｃか
らドレンパン４ｂに伝わった熱がドレンパン４ｂから外
気中に放出されてしまうことを防止できる。
【００４０】また、除霜運転が終了した後も、所定時間
はヒータ４ｃに通電するので、除霜運転により新たに融
解発生した凝縮水が凍結してしまうことを防止でき、確
実にドレンパン４ｂ内の凝縮水を排水することができ
る。
【００４１】（第２実施形態）本実施形態は、外気温度
が第２所定温度Ｔ２以下の第３所定温度（例えば、−１
０℃）Ｔ４以下のときには、図４に示すように、除霜運
転の開始する前からヒータ４ｃに通電し、除霜運転の終
了と同時にヒータ４ｃへの通電を停止するようにしたも
のである。
【００４２】これにより、ドレンパン４ｂ内の凝縮水を
除霜運転時に確実に排出することができる。
【００４３】なお、本実施形態では、外気温度と冷媒温
度との温度差が除霜運転を行う必要がある温度差より大
きい所定温度差にあった時にヒータ４ｃへの通電を開始
することにより、除霜運転の開始する前からヒータ４ｃ
に通電する。
【００４４】（第３実施形態）本実施形態は、外気温度
が第２所定温度Ｔ２以上であって、第１所定温度Ｔ１以
下（例えば、−５℃〜０℃）ときには、図５に示すよう
に、除霜運転の開始した時から所定時間が経過したとき
にヒータ４ｃへの通電を開始し、除霜運転の終了と同時
にヒータ４ｃへの通電を停止するものである。
【００４５】これにより、ヒータ４ｃの消費電力が増大
することを防止しながら、ドレンパン４ｂ内の凝縮水を
除霜運転時に確実に排出することができる。
【００４６】（その他の実施形態）上述の実施形態で
は、外気温度と冷媒温度との温度差に基づいて除霜運転
の開始及び停止を制御したが、例えば、吸熱運転を開始
した時を基準にタイマーにて時間を計測し、その計測時
間が所定時間を超えた時に除霜運転を行うとともに、こ
の所定時間を外気温度に基づいて変化させてもよい。こ
のとき、ヒータ４ｃへの通電制御もタイマーに連動させ
て行ってよい。
【００４７】また、上述の実施形態では、ヒータ４ｃへ
の通電電圧（ヒータ４ｃの発熱量）が一定であったが、
外気温度に基づいてヒータ４ｃへの通電電圧変化させて
もよい。
【００４８】また、上述の実施形態では、本発明を給湯
器に適用したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば空調装置や冷凍庫等にも適用することができ
る。
【００４９】また、上述の実施形態では、冷媒を二酸化
炭素として、高圧側の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上ま
で上昇させたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば、冷媒を窒素、炭化水素又はフロン等として
もよい。なお、炭化水素又はフロンの場合は、高圧側の
冷媒圧力を必ずしも冷媒の臨界圧力以上まで上昇させる
必要性はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るヒートポンプ式給湯器
の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る室外ユニットの説明図
である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るヒータの通電制御
を示すチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係るヒータの通電制御
を示すチャートである。
【図５】本発明の第３実施形態に係るヒータの通電制御
を示すチャートである。
【符号の説明】
４…蒸発器（室外熱交換器）、４ｂ…ドレンパン、４ｃ
…ヒータ、４ｄ…断熱材、４ｅ…保護カバー、４ｆ…ド
レン口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 百瀬 忠幸 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3L092 AA09 DA01 DA02 EA16 EA18

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷温側の雰囲気中に配置された熱交換器
    （４）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる冷凍機
    であって、 前記熱交換器（４）の表面に発生した凝縮水を溜めるド
    レンパン（４ｂ）と、 通電により発熱し、前記ドレンパン（４ｂ）内に溜まっ
    た凝縮水を加熱するヒータ（４ｃ）とを備え、 前記雰囲気の温度が摂氏０度以下の第１所定温度（Ｔ
    １）のときに、前記熱交換器（４）の表面に付着した霜
    を取り除く除霜運転を行うとともに、前記除霜運転と連
    動して前記ヒータ（４ｃ）に通電することを特徴とする
    冷凍機。
  2. 【請求項２】 前記雰囲気の温度が前記第１所定温度
    （Ｔ１）以下の第２所定温度（Ｔ２）以下のときには、
    前記除霜運転の開始と同時に前記ヒータ（４ｃ）に通電
    することを特徴とする請求項１に記載の冷凍機。
  3. 【請求項３】 前記除霜運転が終了した時から所定時間
    が経過するまで前記ヒータ（４ｃ）に通電することを特
    徴とする請求項２に記載の冷凍機。
  4. 【請求項４】 前記雰囲気の温度が前記第２所定温度
    （Ｔ２）以下の第３所定温度（Ｔ４）以下のときには、
    前記除霜運転の開始する前から前記ヒータ（４ｃ）に通
    電することを特徴とする請求項２又は３に記載の冷凍
    機。
  5. 【請求項５】 前記雰囲気の温度が前記第２所定温度
    （Ｔ２）以上であって、前記第１所定温度（Ｔ１）以下
    ときには、前記除霜運転の開始した時から所定時間が経
    過したときに前記ヒータ（４ｃ）に通電することを特徴
    とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の冷凍
    機。
  6. 【請求項６】 冷温側の雰囲気中に配置された熱交換器
    （４）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる冷凍機
    であって、 前記熱交換器（４）の表面に発生した凝縮水を溜めるド
    レンパン（４ｂ）と、 通電により発熱し、前記ドレンパン（４ｂ）の外側に位
    置して前記ドレンパン（４ｂ）内に溜まった凝縮水を加
    熱するヒータ（４ｃ）と、 前記ヒータ（４ｃ）で発生した熱が雰囲気中に放熱され
    てしまうことを防止する断熱材（４ｄ）とを備えること
    を特徴とする冷凍機。
  7. 【請求項７】 前記ヒータ（４ｃ）及び前記断熱材（４
    ｄ）を保護する保護カバー（４ｅ）を備えることを特徴
    とする請求項６に記載の冷凍機。
  8. 【請求項８】 冷媒として二酸化炭素が用いられている
    とともに、減圧された冷媒を前記熱交換器（４）内で蒸
    発させることにより雰囲気から吸熱することを特徴とす
    る請求項１ないし７のいずれか１つに記載の冷凍機。
  9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれか１つに記載
    の冷凍機にて給湯水を加熱することを特徴とする給湯
    器。
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