JP2008164216A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機においては、暖房運転中に室外熱交換器のフィンの表面に空気中の水分が凝縮し氷結して着霜するため暖房能力が低下することから定期的に除霜運転を行うが、除霜初期段階においては、冷媒循環量が著しく低下するために除霜に長時間要する欠点があった。
【解決手段】除霜運転時に水受け容器２１に溜めた水をポンプ２３が注水管２２まで運搬し、室外熱交換器３に注水するため潜熱による除霜ができることから、短時間で除霜運転を完了させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ式の空気調和機の室外機に関するものである。

従来のヒートポンプ式の空気調和機の室外機の構成図を図６に、冷凍サイクル図を図７に示す。図７において、１は圧縮機であり２は四方弁、３は室外熱交換器であり、４は減圧装置、５は室内熱交換器であり、これらを順次接続し冷凍サイクルを構成している。また、室外熱交換器３の近傍には室外ファン６が配置され、圧縮機１，四方弁２，室外熱交換器３，減圧装置４とで、室外機７を構成している。室内熱交換器５の近傍には室内ファン８が配置されており、室内機９を構成している。暖房運転時には、室内熱交換器５で凝縮液化された冷媒が減圧装置４で減圧された後、室外熱交換器３に流れ込んだ際に室外ファン６により蒸発ガス化され、四方弁２を介して圧縮機１に入る。圧縮機１で吸入した蒸発ガスを圧縮昇温し、室内熱交換器５に送り込んで循環することにより室内を暖房するものである。この際、室外熱交換器３のフィンが冷やされフィン表面に空気中の水分が凝縮し、それが低温下では氷結して着霜してしまい、熱伝導の低下とフィン間の通風抵抗の増加により、熱交換率が低下する。

そこで、着霜を検知するために、風量変動や室外熱交換器温度１０を検知し、制御装置１１により一定時間逆サイクル運転を行い、室外熱交換器３の除霜を図るものが主流である。

また、着霜による性能低下を抑制するため、熱交換器のフィンの表面に撥水性の被覆を形成して、凝縮水の水切れ性を改善したり、フィン・伝熱管等の形状、配設方法を変更して、着霜時においても性能低下を少なくしようとするものがあった（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−１１７７３４号公報

しかしながら、前記従来の構成においては、暖房運転を続けるうちにフィン表面での着霜の進行は防ぐことができず、フィン間を通過する空気の圧力積失が増して着霜が促進されるものであり、除霜に長時間かかるという欠点があった。

本発明は、暖房運転時に室外熱交換器３の放熱用フィンに着霜した霜を短時間で確実に取り除くことができる空気調和機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、室内熱交換器と室内ファンとを有する室内機と、圧縮機と室外熱交換器と四方弁と室外ファンとを有する室外機とから構成された空気調和機において、前記室外熱交換器の下部に落下した水を受ける水受け容器と、前記水受け容器で回収した水を吸い上げるポンプを有する水配管と、前記ポンプによって吸い上げた水を前記室外熱交換器の上部に注水する注水管とを備えたことを特徴としており、除霜運転時に水の潜熱を利用することにより、短時間で着霜した霜を確実に取り除くことができる。

本発明の空気調和機は、冬場の暖房運転における除霜運転時間を短くすることができる
構成とすることにより、快適性を向上できるとともに暖房性能や省エネ性を向上することができる。

第１の発明は、室内熱交換器と室内ファンとを有する室内機と、圧縮機と室外熱交換器と四方弁と室外ファンとを有する室外機とから構成された空気調和機において、前記室外熱交換器の下部に落下した水を受ける水受け容器と、前記水受け容器で回収した水を吸い上げるポンプを有する水配管と、前記ポンプによって吸い上げた水を前記室外熱交換器の上部に注水する注水管とを備えることにより、除霜運転時にポンプによって吸い上げた水を室外熱交換器の上部に注水して水の潜熱を利用した除霜を行うことにより、短時間で着霜した霜を確実に取り除くことができるとともに、除霜水は水受け容器に排出されるため暖房運転中においては除霜水を繰り返して利用することができる。

第２の発明は、前記水受け容器が、雨水を受けて溜めることができるように面積が室外機の平面投影面積よりも大きいことから、中間期から低温期に切り替わる初期段階から潜熱を利用した除霜運転を行える。

第３の発明は、前記水受け容器に溜まった水を加熱するように空気調和機の冷媒配管の一部を前記水受け容器に通しているため、除霜運転での霜取り時間を更に短縮することができる。

第４の発明は、前記水受け容器の水を加熱するように配置した冷媒配管に圧縮機からの吐出管を用いることにより水受け容器内の水温を常に高温に維持させることができるため、除霜運転での霜取り時間を更に短縮することができる。

第５の発明は、水受け容器に溜まった水の温度を検知する水温検出手段と、水温調節装置と、吐出管通路を切り替える電磁弁とを備えているため、水温を常に一定の温度に保つことができるとともに、暖房運転時における能力低下を防ぐことができる。

第６の発明は、前記水受け容器の水を、冷房時は冷却し、暖房時は加熱するように空気調和機の冷媒配管の一部を通しているため、暖房運転中の除霜時間の短縮だけでなく、冷房運転中の凝縮性能を向上できるため、冷房運転における省エネを図ることができる。

第７の発明は、前記水受け容器の水温を暖房時には加熱し冷房時には冷却するように配置した冷媒配管にガス管を用いるため、暖房運転中の除霜時間の短縮だけでなく、冷房運転中の凝縮性能を向上できるため、冷房運転における省エネを図ることができる。

（実施の形態１）
図１は第１の実施の形態における空気調和機の室外機の構成図であり、図２は第１の実施の形態における空気調和機の冷凍サイクル図である。本発明の一実施例において、前述従来例について説明した構成部分と同じ部分については同一符号を付し、その説明を省略する。

図１及び図２において、水受け容器２１は室外機７の下部に設けられ、室外機７の平面投影面積より大きな面積を有しており、室外機７から排出された水を受けると共に、雨水をも受け止めて一定量溜めることができる構造となっている。注水管２２は室外熱交換器３の上部に配置され、ポンプ２３を有する水配管２３ａにつながっている。水配管２４は水受け容器２１に溜まった水を注水管２２まで運搬する。図２に示す冷凍サイクルは、通常のヒートポンプ式であり、室内熱交換器５と室内ファン８を有する室内機９と室外機７とが配管で接続されている。室外機７には、制御装置１１を備えている。以上のように構
成された空気調和機について、以下にその動作を説明する。

暖房運転中に蒸発器となる室外熱交換器３には空気中の水分が付着し氷結して着霜する。制御装置１１が室外熱交換器１０の着霜を検知することにより、一定時間逆サイクル運転を行う。その際に水配管２３ａのポンプ２３が作動し、水受け容器２１に溜められた水を注水管２２へ導き水の潜熱を利用した除霜を行う。

これにより、短時間で着霜した霜を確実に取り除くことができ、除霜を素早く完了し暖房運転に移行できるため、室内側での除霜時の温度低下を発生させることなく快適な空間を提供させることができる。また、除霜水は水受け容器に排出されるため暖房運転中においては除霜水を繰り返して利用することができる。

（実施の形態２）
図３は第２実施の形態における空気調和機の室外機の冷凍サイクル図である。図３において、２４は吐出管であり水受け容器２１を通過して四方弁２に入る構造となっており、水受け容器２１の水温を上昇させることから除霜運転時に注水管２２から温水を注水させることができるため除霜時間を更に短縮させることができる。

（実施の形態３）
図４は第３実施の形態における空気調和機の室外機の冷凍サイクル図である。図４において、２５は水受け容器２１の水温を検出する水温検知器であり、２６は水温調節装置であり、２７は吐出管２４の経路を切り替える電磁弁である。水温検知器２５の検出する水温が設定された水温になるまでは、電磁弁２６により吐出管２４は水受け容器２１を通過し設定温度以上となれば水受け容器２１を通過しないため、暖房運転における性能低下をさせることなく良好に運転させることができる。

（実施の形態４）
図５は第４実施の形態における空気調和機の室外機の冷凍サイクル図である。図５において、２８はガス管であり、その一部が水受け容器２１を通過することから暖房運転時には、水受け容器２１の水温を上昇させることから除霜運転の短縮が図れ、冷房運転時には水受け容器２１の水温を低下させることから、注水時に凝縮温度を大幅に低下させることができることから、冷房運転における省エネ性の向上も図ることができる。

本発明の空気調和機の除霜制御装置は、除霜運転時に水の潜熱を利用することにより、短時間で着霜した霜を確実に取り除くことができるので、除霜中に室内温度を低下させることなく常に快適な空間を提供することができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の室外機の構成図 本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図 本発明の実施の形態２における空気調和機の冷凍サイクル図 本発明の実施の形態３における空気調和機の冷凍サイクル図 本発明の実施の形態４における空気調和機の冷凍サイクル図 従来の空気調和機の室外機の構成図 従来の空気調和機の冷凍サイクル図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室外熱交換器
４ 減圧装置
５ 室内熱交換器
６ 室外ファン
７ 室外機
８ 室内ファン
９ 室内機
１０ 室外熱交換器温度検出装置
１１ 制御装置
２１ 水受け容器
２２ 注水管
２３ ポンプ
２３ａ 水配管
２４ 吐出管
２５ 水温検出手段
２６ 水温調節装置
２７ 電磁弁
２８ ガス管

Claims (7)

1. 室内熱交換器と室内ファンとを有する室内機と、圧縮機と室外熱交換器と四方弁と室外ファンとを有する室外機とから構成された空気調和機において、前記室外熱交換器の下部に落下した水を受ける水受け容器と、前記水受け容器で回収した水を吸い上げるポンプを有する水配管と、前記ポンプによって吸い上げた水を前記室外熱交換器の上部に注水する注水管とを備えたことを特徴とする空気調和機。
2. 水受け容器は、雨水を受けて溜めることができるように面積が室外機の平面投影面積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 水受け容器に溜まった水を加熱するように空気調和機の冷媒配管の一部を前記水受け容器に通すことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気調和機。
4. 水受け容器に通す冷媒配管が圧縮機からの吐出管であることを特徴とする請求項３記載の空気調和機。
5. 水受け容器に溜まった水の温度を検知する水温検出手段と、水温調節装置と、吐出管通路を切り替える電磁弁とを備えることを特徴とする請求項４記載の空気調和機。
6. 水受け容器に溜まった水を、冷房時は冷却し、暖房時は加熱するように空気調和機の冷媒配管の一部を通すことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気調和機。
7. 水受け容器に通す冷媒配管がガス管であることを特徴とする請求項６記載の空気調和機。