JP2006097992A

JP2006097992A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2006097992A
Application number: JP2004285734A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Uchida; 敬介内田; Noriaki Hidesaka; 則彰秀坂
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】室内暖房運転時の室外側熱交換器の凍結防止を図り得る空気調和機を提供する。
【解決手段】圧縮機１と、四方弁２と、室内側熱交換器３と、減圧器４と、室外側熱交換器５とを順次接続してなる冷凍サイクルを備えた空気調和機において、冷凍サイクル中の四方弁２と室内側熱交換器３との間にレシーバータンク６が介設され、このレシーバータンク６を室外側熱交換器５に配置し、圧縮機１にて圧縮されて室内暖房に供給される前の高温高圧状態の冷媒が通るレシーバータンク６の熱を利用して室外側熱交換器５のフィンやチューブの凍結を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機に関し、詳しくは、室内暖房運転時の空気調和機の凍結防止に関するものである。

従来、圧縮機と、四方弁と、室内側熱交換器と、減圧器と、室外側熱交換器とを順次接続してなる冷凍サイクルを備えた空気調和機において、暖房運転時に室外側熱交換器の熱交換効率の低下を防ぐため、室外側熱交換器の凍結防止を図る種々の方策が講じられている。

特許文献１には、圧縮機の吐出側から冷媒の一部を分岐し、一部を室内側熱交換器に、他をバイパス路を介して室外側熱交換器の入口側に流し、圧縮機から圧縮された高温高圧状態の冷媒を室外側熱交換器に流し、短時間で除霜を行う空気調和機が提案されている。

特許文献２には、室外側熱交換器の冷媒流通用チューブの内部において２つの間仕切りされた一方の領域に室内暖房に供される高温高圧状態の冷媒の一部を流通し、この冷媒の作用にて除霜する空気調和機が提案されている。
特開平5−87426号公報（段落０００２参照）特開平4−281170号（要約参照）

しかしながら、特許文献１および特許文献２のいずれの空気調和機においても、室外側熱交換器の凍結が解消されない場合がある。熱交換器が凍結することで、熱交換器の熱交換効率を損なうこととなり、暖房能力の低下を引き起こしてしまう結果となっていた。

本発明は、上記に鑑み、室内暖房運転時の室外側熱交換器の凍結防止を図り得る空気調和機の提供を目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機と、四方弁と、室内側熱交換器と、減圧器と、室外側熱交換器とを順次接続してなる冷凍サイクルを備えた空気調和機において、圧縮機にて圧縮されて室内暖房に供給される前の高温高圧状態の冷媒が通るレシーバータンクが設けられ、該レシーバータンクが室外側熱交換器に配置されたことを特徴としている。

上記構成において、暖房運転を行う際には、圧縮機より吐出された高温高圧状態にある冷媒が四方弁を通して室内側熱交換器へ供給され、この室内側熱交換器にて凝縮して熱を放出する。その後、上記冷媒は、減圧器にて減圧されて室外側熱交換器を通過して蒸発され、四方弁を通って圧縮機に戻される。また、冷房時は上記暖房時の冷媒循環の逆の冷凍サイクルとなる。

このとき、圧縮機にて圧縮されて室内暖房に供給される前の高温高圧状態の冷媒を通過させるレシーバータンクの熱により室外側熱交換器が加温されて室外側熱交換器のフィンやチューブの凍結を防止することができる。

このレシーバータンクは、前記冷凍サイクルにおいて四方弁と室内側熱交換器との間に接続することができる。この冷凍サイクルにおける接続位置は冷媒の循環回路構成における接続位置を指し、物理的・機械的な配設位置とは異なる。物理的・機械的な配設位置は、室外熱交換器の近傍（接触を含む）である。

レシーバータンクの配設位置は室外側熱交換器の近傍であれば特に限定されないが、室外側熱交換器の暖房時における出口部に配設すれば、暖房運転時に室外側熱交換器の出口部が過冷却により凍結しやすいので、特に有効となる。

以上のとおり、本発明によると、高温高圧状態の冷媒が流通するレシーバータンクの熱を用いて室外側熱交換器のフィンやチューブの凍結を防止するため、熱交換効率を向上させ、暖房性能を確保することができる。

[第１の実施形態]
図１は本発明の第１の実施形態である空気調和機の冷媒サイクル図、図２は、同じくレシーバータンクの配置例を示す斜視図である。図に示すように、本実施形態における空気調和機は、圧縮機１と、四方弁２と、室内側熱交換器３と、減圧器としてのキャピラリーチューブ４と、室外側熱交換器５とを順次接続して、冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。

この冷凍サイクルにおいて、暖房運転時には、四方弁２を切替えることにより、室内側熱交換器３が凝縮器として、また、室外側熱交換器５が蒸発器として機能し、冷房運転時には、同じく四方弁２を切替えることにより、室内側熱交換器３が蒸発器として、また、室外側熱交換器５が凝縮器として機能する。そして、冷凍サイクルにおいては、圧縮機１による圧縮、凝縮器３又は５による凝縮、キャピラリーチューブ４による減圧、蒸発器５又は３による蒸発を繰り返して冷媒が循環する。

また、上記冷凍サイクルにおいて、四方弁２と室内側熱交換器３との間にはレシーバータンク６を介設されている。一般的に、レシーバータンク６は、暖房運転時と冷房運転時に必要な冷媒量の差を解決するために設けられるもので、本実施形態では暖房運転時の冷媒量が冷房運転時のそれよりも少なく設定されている。

また、レシーバータンク６は、図２に示すように、室外側熱交換器５の暖房運転時における冷媒の出口チューブ１０ａに接触して配置され、レシーバータンク６の熱を出口チューブ１０ａ側に放熱あるいは伝熱できるようになっている。

本実施形態における室外側熱交換器５は、多数のフィン１０ｂおよび蛇行状に形成された複数段のチューブ１０ｃとから構成され、暖房運転時における冷媒の出口部には、複数の冷媒流路を合流させるヘッダ型の出口チューブ１０ａが形成されている。

暖房運転時には、室外側熱交換器５の出口部が最も過冷却状態となりやすく、出口チューブ付近に着霜しやすくなる。そこで、この部分にレシーバータンク６を設け、圧縮機１にて圧縮されて室内暖房に供給される前の高温高圧状態の冷媒が流通するレシーバータンク６の熱を利用して室外側熱交換器５の出口チューブ１０a(暖房時)を加温する。

上記構成においては、例えば、暖房運転を行う際には、圧縮機１より吐出された高温高圧状態にある冷媒が四方弁２を通してレシーバータンク６を経て室内側熱交換器３へ供給され、この室内熱交換器３にて凝縮して熱を放出する。その後、上記冷媒は、キャピラリーチューブ４にて減圧されて室外側熱交換器５におけるチューブ１０ｃを通過して蒸発され、四方弁２、アキュームレータ９を通過して上記圧縮機１に戻される。また、冷房運転時には、上記暖房運転時の冷媒循環サイクルと逆サイクルになるので詳細は省略する。

暖房運転時には、図２に示すように、圧縮機１にて圧縮されて室内暖房に供給される前の高温高圧状態の冷媒がレシーバータンク６を通過する。このとき、レシーバータンク６の熱は、これが配置されている室外側熱交換器５の出口チューブ１０ａ(暖房時)に伝熱あるいは放熱される。そのため、室外側熱交換器５のフィン１０ｂやチューブ１０ａ、１０ｃの凍結が防止される。

冷房運転時には、暖房運転時とは逆に室内側熱交換器３が着霜し、凍結するおそれがあるが、レシーバータンク６での冷媒量や熱交換器３，５を通る風量を調整することにより、室内側熱交換器３の凍結を防止することができる。

[第２の実施形態]
図３は本発明の第２の実施形態である空気調和機の冷媒サイクル図である。本実施形態では、圧縮機１の吐出側１ａと、前記キャピラリーチューブ４と室外側熱交換器５との接続管路との間に、開閉弁８付きのバイパス路７を設け、室外側熱交換器５が着霜したとき、開閉弁８を開放して、圧縮機１にて圧縮されて室内暖房に供給される前の高温高圧状態の冷媒の一部を室外側熱交換器５に単独で流通させるようにしている。

このバイパス路７の一部は、冷凍サイクル中で、四方弁２と室内側熱交換器３との間には介設されたレシーバータンク６内を通過させる。さらに、レシーバータンク６は、上記第１の実施形態と同様に、室外側熱交換器５の暖房時における出口チューブ１０ａの近傍に配置される。

上記構成において、暖房運転時には上記第１の実施形態と同様に作用し、室内暖房に供される前の高温高圧状態の冷媒を流通させるレシーバータンク６の熱を利用して室外側熱交換器５の出口チューブ１０ａ(暖房時)を加温し、室外側熱交換器５のフィン１０ｂやチューブ１０ａ、１０ｃの凍結を防止する。

また、冷房運転時の冷房過負荷再起動時や除霜運転時には、開閉弁８を開放して圧縮機１から吐出する高温高圧状態の冷媒の一部をバイパス路７に流し、レシーバータンク６内を通過する際に、レシーバータンク６内に溜まっていた液冷媒と熱交換させ、圧縮機１に戻る冷媒をガス化する。これにより、圧縮機１への液バックを防止する。開閉弁８は圧縮機の吸入側や室内側熱交換器３に設置された温度センサ（図示略）からの信号に基づいて開閉制御される。その他の作用効果は上記第１の実施形態と同様であるので、説明は省略する。

このように、暖房運転時の室外側熱交換器の凍結防止対策は、圧縮機１にて圧縮されて室内暖房に供給される前の高温高圧状態の冷媒を流通させるレシーバータンク６を室外側熱交換器５に配置することで、レシーバータンク６の熱を用いて室外側熱交換器５のフィンやチューブの凍結を防止することができ、これにより熱交換効率を損なうことなく、暖房性能を確保することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正・変更を加えることができるのは勿論である。例えば、上記実施形態においては、冷凍サイクル中の四方弁と室内側熱交換器との間にレシーバータンクを介設する例を示したが、これに限らず、四方弁と室外側熱交換器との間に介設する場合であってもよく、要するに、圧縮機から吐出される高温高圧の冷媒が通過するレシーバータンクであれば、冷凍サイクル中の設置位置は特に限定されない。

本発明の第１の実施形態である空気調和機の冷媒サイクル図図１の空気調和機におけるレシーバータンクの配置例を示す斜視図本発明の第２の実施形態である空気調和機の冷媒サイクル図

符号の説明

１圧縮機
１ａ圧縮機の吐出側
２四方弁
３室内側熱交換器
４キャピラリーチューブ
５室外側熱交換器
６レシーバータンク
７バイパス路
８開閉弁
９アキュームレータ
１０ａ出口チューブ
１０ｂフィン
１０ｃチューブ

Claims

圧縮機と、四方弁と、室内側熱交換器と、減圧器と、室外側熱交換器とを順次接続してなる冷凍サイクルを備えた空気調和機において、圧縮機にて圧縮されて室内暖房に供給される前の高温高圧状態の冷媒が通るレシーバータンクが設けられ、該レシーバータンクが室外側熱交換器に配置されたことを特徴とする空気調和機。
前記レシーバータンクは、前記冷凍サイクルにおいて、四方弁と室内側熱交換器との間に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記レシーバータンクが、暖房運転時における室外側熱交換器の冷媒の出口側に配設されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和機。