JP2009041784A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】除霜時間の短縮を図ることができる空気調和機を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明に係る空気調和機１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張機構１３及び蒸発器１４が冷媒循環可能に管ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４で接続された空気調和機１０であって、圧縮機１１の吐出側の管ｐ１と蒸発器１４の上流側の管ｐ３とを接続するホットガスバイパス管３０を備え、このホットガスバイパス管３０は、蒸発器１４の下流側の管ｐ４と近接する近接部３２を有することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧縮機から吐出される冷媒ガスの一部を直接蒸発器に供給することで当該蒸発器の除霜が行なえる空気調和機に関する。

従来から、空気調和機における蒸発器の除霜方法としては、ホットガスバイパス方式が知られている。この方式は、冷媒が、圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器の順に循環する空気調和機において、圧縮機から吐出される高温の冷媒ガス（以下、単に「ホットガス」とも称する。）の一部を直接蒸発器に供給することで蒸発器に付着した霜を融かして除霜する方式である。

具体的には、図７に示すように、前記方式を用いる空気調和機１１０は、圧縮機１１１、凝縮器１１２、膨張弁１１３及び蒸発器１１４が冷媒循環可能に管で接続され、更にホットガスバイパス管１３０が圧縮機１１１の吐出管２００と蒸発器１１４の上流側の管２０１とを接続し、圧縮機１１１からの冷媒ガスの一部が凝縮器１１２及び膨張弁１１３を迂回して蒸発器１１４に供給可能に構成されている（特許文献１参照）。

このように構成されることで、圧縮機１１１から吐出された高温のホットガスの一部がホットガスバイパス管１３０を通じて蒸発器１１４に供給され、その熱によって蒸発機１１４に付着した霜を除霜することができる。
特開昭５９−２１９６６８号公報

ここで、前記空気調和機１１０において、蒸発器１１４の下流側の管（以下、単に「吸入管」とも称する。）２０２も前記蒸発器１１４同様に低温となる。そのため、空気調和機１１０を運転することで吸入管２０２の表面にも霜が付着する。そして、この霜は当該空気調和機１１０の運転を続けることで徐々に厚みを増して氷となる。

前記空気調和機１１０においては、この霜又は氷もホットガスバイパス管１３０を通じて蒸発器１１４に供給されるホットガスの熱を利用して融かすことができる。即ち、蒸発器１１４を通過した後の前記ホットガスによって吸入管２０２が内部から温められ、この熱によって当該吸入管２０２に付着した霜又は氷が融かされる。

この場合、蒸発器１１４を通過したホットガスは、当該蒸発器１１４に付着した霜を融かすために熱を奪われ、温度が低下している。そのため、前記ホットガスが吸入管２０２を内部から温めて表面に付着した霜又は氷を融かすのには時間がかかる。特に、吸入管２０２に付着した霜が厚みを増して氷になった場合に除霜時間の長時間化が顕著になる。

このように除霜時間が長くなると、空気調和機１１０の通常運転再開までの時間が長くなるため空調する室内の温度の変動が大きくなるといった問題が生じる。さらに、蒸発器１１４には、当該蒸発器１１４が除霜された後にも吸入管２０２に付着した霜又は氷が融けるまでホットガスが供給され続け、当該蒸発器１１４の温度が上昇する。そのため、除霜終了後に空気調和機１１０の通常運転を再開しても、蒸発器１１４が元の温度に戻るまでの時間（プルダウンの時間）が長くなってしまう。このプルダウン時においては、空気調和機１１０は、蒸発器１１４の温度を早く元の温度（低温）に戻そうとして通常よりも多くの電力を消費するため、消費電力が増加するといった問題が生じる。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、除霜時間の短縮を図ることができる空気調和機を提供することを課題とする。

そこで、上記課題を解消すべく、本発明に係る空気調和機は、圧縮機、凝縮器、膨張機構及び蒸発器が冷媒循環可能に管で接続された空気調和機であって、前記圧縮機の吐出側の管と前記蒸発器の上流側の管とを接続するホットガスバイパス管を備え、このホットガスバイパス管は、前記蒸発器の下流側の管と近接する近接部を有することを特徴とする。

かかる構成によれば、ホットガスバイパス管に圧縮機からの高温の冷媒ガス、いわゆるホットガスの一部が流されることにより、着霜した蒸発器に高温の冷媒ガスが供給され、当該蒸発器に付着した霜を融かして除霜する。

さらに、前記除霜の際に、ホットガスバイパス管の近接部からの熱によって近接する蒸発器の下流側の管に付着した霜又は氷も融かされる。

即ち、圧縮機から吐出された高温の冷媒ガスが内部を流れることで、ホットガスバイパス管の近接部の温度（表面温度）が上昇する。そして、この近接部が蒸発器の下流側の管と近接するように配設されているため、当該近接部からの熱によって前記蒸発器の下流側の管に付着している霜又は氷が融かされる。

しかも、近接部を流れる前記冷媒ガスは、蒸発器を通過して当該蒸発器を除霜する前であることから、圧縮機から吐出された際の高温を維持している。そのため、特に蒸発器の下流側の管に付着した霜が氷になっている場合に、従来のホットガスバイパス方式と比べてより短時間で融かされる。

本発明に係る空気調和機においては、前記蒸発器の下方にドレンパンが配置され、前記ホットガスバイパス管は、前記ドレンパンと近接するドレンパン近接部を有する構成であってもよい。

かかる構成によれば、ドレンパンに形成された氷もホットガスバイパス管のドレンパン近接部からの熱によって融かすことができる。

即ち、ドレンパンにおいては、蒸発器から滴下するドレンが貯留され、このドレンが蒸発器によって冷却されて氷が形成される。このように形成された氷も前記ドレンパン近接部からの熱によって融かすことができる。

また、前記近接部と蒸発器の下流側の管とは接続部材で接続され、この接続部材を介して互いに熱交換する構成であってもよい。

かかる構成によれば、近接部からの熱が接続部材を通して蒸発器の下流側の管に伝熱される。そのため、近接部と蒸発器の下流側の管との熱交換がより行い易くなる。その結果、蒸発器の下流側の管に付着した霜又は氷がより素早く融かされる。

また、前記接続部材は、前記近接部と蒸発器の下流側の管とを軸方向への相対変位を許容するように接続する構成であってもよい。

かかる構成によれば、互いに軸方向への相対変位が許容されるため、近接部及び蒸発器の下流側の管の熱応力による破損等が抑制される。

即ち、近接部（ホットガスバイパス管）は、高温の冷媒ガスが流れるため、膨張して軸方向に伸びるのに対し、蒸発器の下流側の管は、蒸発器を通過した後の低温の冷媒ガスが流れるため、軸方向に縮む。そのため、互いに軸方向への相対変位が許容されないように接続されると接続部位において応力（熱応力）が生じ、当該応力によって破損等のおそれがある。しかし、互いに軸方向への相対変位を許容するように接続されることで前記応力の発生が抑制され、当該応力による近接部及び蒸発器の下流側の管の破損等が抑制される。

また、前記接続部材はアルミテープで構成され、前記近接部と蒸発器の下流側の管とを一緒に捲回する構成であってもよい。

かかる構成によれば、アルミテープを伝って近接部の熱が蒸発器の下流側の管に伝熱される。しかも、近接部と蒸発器の下流側の管とにおける各近接部位の周方向全体がアルミテープで囲まれるため、近接部からの熱が閉じ込められ、蒸発器の下流側の管に効率よく伝熱される。

また、アルミテープを巻き付けるだけで近接部と蒸発器の下流側の管とが接続できるため、接続作業が行い易い。さらに、汎用品のアルミテープを用いることでコスト削減が図られる。

また、前記接続部材は、金属性の挟持手段で構成され、前記近接部と蒸発器の下流側の管とを一緒に挟持する構成であってもよい。

かかる構成によれば、近接部と蒸発器の下流側の管とを挟持するだけで容易に接続できる。しかも、前記挟持手段は、金属製であることから熱伝導率が高く、近接部からの熱を蒸発器の下流側の管へ効率よく伝熱することができる。

この前記挟持手段は、クリップであることが好ましい。

かかる構成とすることで、近接部と蒸発器の下流側の管とを工具等を用いることなく容易に接続することができる。

また、断熱壁を更に備え、この断熱壁を挟んで一方側に圧縮機及び凝縮器、他方側に蒸発器が配置される構成であってもよい。

かかる構成によれば、空調を行う部屋（室）の壁又は天井に前記断熱壁に対応した形状の孔を形成し、当該孔に前記断熱壁を嵌め込むだけで、空調を行う室内に蒸発器（又は圧縮機及び凝縮器）、前記室外に圧縮機及び凝縮器（又は蒸発器）を配置、即ち、当該空気調和機を設置することができる。

この場合、前記断熱壁に貫通孔が設けられ、少なくとも前記近接部と前記蒸発器の下流側の管とが一つの前記貫通孔に挿通される構成が好ましい。

かかる構成とすることで、近接部と蒸発器の下流側の管とを個別に断熱壁を通過させるよりも当該断熱壁に形成される孔をより少なくできる。そのため、空調を行う室内と室外との断熱が図り易くなる。

また、前記圧縮機の吸入側の管にアキュームレータが設けられる構成であってもよい。

かかる構成によれば、蒸発器からの冷媒ガスに含まれる液体成分が圧縮機に入るのを抑制でき、当該圧縮機の液圧縮による破損を防止することができる。

以上より、本発明によれば、除霜時間の短縮を図ることができる空気調和機を提供することができるようになる。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。

本実施形態に係る空気調和機は、図１及び図２に示されるように、プレハブ冷凍冷蔵庫Ｒの天板Ｃに据え付けられ、当該冷凍冷蔵庫Ｒ内の空調を行うものである。この空気調和機１０は、冷媒循環可能に管ｐ１〜ｐ４で接続された、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張機構（膨張弁）１３及び蒸発器１４で構成される冷凍サイクル機構Ｓを備え、さらに、圧縮機１１の吐出側の管（吐出管）ｐ１と蒸発器１４の上流側の管ｐ３とを接続するホットガスバイパス管３０を備える。このホットガスバイパス管３０は、後述するデフロスト運転の際に高温の冷媒（いわゆるホットガス）が内部を流通する管であり、圧縮機１１の吐出管ｐ１側の端部に電磁弁３１が設けられている。そして、この空気調和機１０は、冷凍サイクル機構Ｓのうち、圧縮機１１及び凝縮器１２がプレハブ冷凍冷蔵庫外（以下、単に「庫外」と称する。）に位置し、膨張機構１３及び蒸発器１４がプレハブ冷凍冷蔵庫内（以下、単に「庫内」と称する。）に位置するような配置となる、いわゆる一体形の空気調和機１０である。

具体的には、図３乃至図５にも示されるように、空気調和機１０は、断熱壁１５を備え、この断熱壁１５で冷凍サイクル機構Ｓが上下に区分けされ、当該断熱壁１５の上面に圧縮機１１及び凝縮器１２が、下面に膨張機構１３及び蒸発器１４が配置されている。そのため、凝縮器１２と膨張機構１３とを接続する管ｐ２、蒸発器１４と圧縮機１１とを接続する吸入管ｐ４及びホットガスバイパス管３０は、断熱壁１５を上下に貫通するように配設される。

以下、順に各構成を詳細に説明する。断熱壁１５は平面視四角い板状で、中央部には当該断熱壁１５の上面側と下面側とを連通する配管用貫通孔１６が穿設されている。この断熱壁１５の下面には、庫内の空気を吸排気する庫内送風機１７と、この庫内送風機１７によって吸気した庫内の空気を冷却するための蒸発器（熱交換器）１４と、この蒸発器１４の下側に配置され、当該蒸発器１４から滴下するドレンを受けるドレンパン２０とが配置されている。

断熱壁１５の上面には、冷凍サイクル機構Ｓにおいて、冷媒を蒸発器１４から吸入して圧縮し、凝縮器１２へ吐出する圧縮機１１と、冷凍サイクル機構Ｓを循環する冷媒の熱を庫外に放出する凝縮器（熱交換器）１２と、この凝縮器１２に庫外の空気（外気）を供給する庫外送風機１８と、空気調和機１０の各構成機器を制御するための電子機器が配置されたスイッチボックス１９とが配置されている。

断熱壁１５の配管用貫通孔１６には、冷凍サイクル機構Ｓの一部を構成する管、即ち、蒸発器１４と圧縮機１１とを接続する吸入管ｐ４及び凝縮器１２と膨張機構１３とを接続する管ｐ２と、ホットガスバイパス管３０とが挿通されている。このように断熱壁１５の上面側と下面側とに配置されている各構成機器間を接続する管ｐ２，ｐ４，３０は、全てこの配管用貫通孔１６を挿通するように配設されている。

吸入管ｐ４とホットガスバイパス管３０とは、それぞれ配管用貫通孔１６から下方側（庫内側）の所定長さの部位（吸入管近接部ｐ４ａ及びバイパス管近接部３２）が互いに平行に近接した状態で配設されている。また、これら両近接部ｐ４ａ，３２は、接続部材３５で接続されている。この接続部材３５は、両近接部ｐ４ａ，３２が当該接続部材３５を介して互いに熱交換するための部材である。本実施形態において、接続部材３５はアルミテープ３５で構成され、両近接部ｐ４ａ，３２を一緒に捲回することでこれら両近接部ｐ４ａ，３２を熱交換可能に接続している。また、この接続部材３５は、両近接部ｐ４ａ，３２を一緒にアルミテープ３５で捲回しているだけであるため両近接部ｐ４ａ，３２の軸方向への互いの相対変位を許容する。

庫内送風機１７は、ドレンパン２０に設けられた後述する吸入口２２を通じて庫内の空気を断熱壁１５側に吸入して外周方向（図３における水平方向）に吹き出すものである。この庫内送風機１７は、断熱壁１５の中央部に設けられるファンモータ１７ａと、このファンモータ１７ａに連結されて回転駆動される羽根１７ｂとで構成されている。

蒸発器（熱交換器）１４は、庫内送風機１７の外周を囲むように配置されたフィンチューブ型の熱交換パネル１４である。この蒸発器（熱交換パネル）１４は、横長の長方形のパネル中央部を湾曲させ、左右両端部が略平行となるように、即ち、水平断面が略馬蹄形状となるように形成されている。このように形成された蒸発器１４が庫内送風機１７の外周を囲むようにして断熱壁１５の下面に配置されている。この蒸発器１４の前記端部には当該両端間を塞ぐように左右両端部を蒸発器１４側に屈曲させた側板３６が取り付けられている。これにより、庫内送風機１７は、その外周を四方から蒸発器１４と側板３６とで囲まれる。

本実施形態においては、庫内側の熱交換器１４は、蒸発器として機能できるようになっている。これにより、熱交換器１４は、庫内送風機１７によってドレンパン２０の吸入口２２を通じて蒸発器１４と側板３６とに囲まれた空間内に吸入された空気が押出されて蒸発器１４を通過する際に熱交換が行われて庫内空気を冷却することができる。

ドレンパン２０は、蒸発器１４において空気中の水分が凝縮されて当該蒸発器から滴下するドレンを受けるために蒸発器１４の下側に配置され、平面視において、蒸発器１４及び側板３６の外周に沿った形状に形成されている。また、このドレンパン２０は、蒸発器１４の下側に形成され、ドレンを受けて所定量溜めることができる溝状のドレン受け部２１と、庫内の空気を断熱壁１５側に通過させる吸入口２２とを有する。

ドレン受け部２１には、その底部に沿ってホットガスバイパス管３０の一部（ドレンパン近接部）３３が配設されている（図５参照）。さらに詳細には、ドレンパン近接部３３は、吸入口２２の周囲に形成されたドレン受け部２１の前記周方向全体に亘って、前記溝状の底面と僅かの間隔をおいて平行若しくは略平行となるように配設されている。

このように、ホットガスバイパス管３０は、断熱壁１５上面側の圧縮機１１の吐出管ｐ１から分岐し、断熱壁１５の配管用貫通孔１６を挿通し、吸入管ｐ４と近接した後、ドレンパン２０のドレン受け部２１の底部に沿って配設され、蒸発器１４の上流側の管ｐ３に接続されている。

また、ドレン受け部２１には、溜まったドレンを外部に排水するためのドレン排水部２３が設けられている。このドレン排水部２３は、ドレン受け部２１の底部から下方に向かう貫通孔であり、当該貫通孔を通じて、ドレン受け部２１に溜まったドレンを外部に排水することができる。

吸入口２２は、平面視におけるドレンパン２０の中央部に形成され、蒸発器１４に送風するための庫内の空気を吸入するための開口で、庫内送風機１７の羽根１７ｂに対応した大きさ（直径）に開口している。この吸入口２２には、網状のファンカバー２４が当該開口を覆うように取り付けられている。

圧縮機１１は、蒸発器１４内の圧力を下げるために吸入管ｐ４を通じて蒸発器１４から冷媒を吸入し、この吸入した冷媒を比較的高い庫外温度でも液化できるよう、圧縮することで高温・高圧にし、吐出管ｐ１を通じて凝縮器１２へ吐出するものである。

この圧縮機１１の吸入側の直上流には、アキュームレータＡが設けられている。このアキュームレータＡは、蒸発器１４から吸入する冷媒ガスに含まれる液体成分を圧縮機１１に入るのを抑制するためのものである。

凝縮器（熱交換器）１２は、フィンチューブ型の熱交換パネル１２である。この凝縮器１２には、パネル面に沿って庫外送風機１８が取り付けられている。この庫外送風機１８も、庫内送風機１７同様にファンモータ及び羽根（図示せず）によって構成されている。このような庫外送風機１８が駆動することで、外気が熱交換パネル（凝縮器）１２を通過し、この外気が熱交換パネル１２を通過する際に、外気と熱交換パネル１２とで熱交換を行うことで冷媒中の熱が外部に放出される。

スイッチボックス１９は、空気調和機１０の各構成機器を制御するための電子機器が内部に配置された箱状体である。内部の電子機器は、各構成機器及び外部電源と接続ケーブルや電源ケーブル等のケーブルを介して接続されている。

本実施形態に係る空気調和機１０は、以上の構成からなり、次に、この空気調和機１０の動作について説明する。

空気調和機１０の冷凍サイクル機構Ｓにおいて、圧縮機１１では、吸入管ｐ４を通じて蒸発器１４内の気体状の冷媒が吸入され、この吸入された冷媒が圧縮され、高温・高圧となった気体状の冷媒が吐出管ｐ１を通じて凝縮器１２に吐出される。凝縮器１２では、圧縮機１１から吐出された気体状の冷媒が庫外の空気との熱交換によって冷やされ凝縮する。膨張機構１３では、凝縮器１２で凝縮した液体状の冷媒が膨張機構１３によって膨張させられ、低圧の液体状の冷媒となる。蒸発器１４では、この液体状の冷媒が蒸発し、庫内の空気の熱を奪いつつ気体状の冷媒となる。このように、冷凍サイクル機構Ｓにおいては、冷媒の圧縮、凝縮、膨張、蒸発の冷凍サイクルが行われる。

この冷凍サイクルが行われる際に、庫内においては、庫内送風機１７のファンモータ１７ａが駆動されて、庫内送風機１７の羽根１７ｂが回転する。そして、前記羽根１７ｂの回転に伴って、庫内の空気がドレンパン２０の吸入口２２を通じて庫内送風機１７の下側から吸入される。この吸入された空気は、外周側に吹き出されて（押出されて）蒸発器１４に到達し、当該蒸発器１４において冷却された後、庫内に向かって三方（側板３６方向を除く三方）から吹き出されて庫内の空調が行われる。一方、庫外においては、庫外送風機１８の駆動によって凝縮器１２に庫外の空気が供給される。そして、この空気が凝縮器１２を通過する際に、冷媒が熱を庫外に放出する。

このような空気調和機１０の運転を続けることで、冷凍サイクルにおいて低温になった冷媒が通過している冷凍サイクル機構Ｓの一部に霜が生じる。詳細には、膨張機構１３を通過した液状の低温の冷媒は、蒸発器１４で当該蒸発器１４周辺の空気から熱を奪いつつ蒸発して気体状となり、圧縮機１１に吸入される。その際、蒸発器１４、吸入管ｐ４は、内部から前記液状又は気体状の低温の冷媒によって冷却され、表面の温度も低温となる。そのため、この低温となった蒸発器１４及び吸入管ｐ４の表面に接した空気中の水分が冷却され、霜となってその表面に付着する。このとき、吸入管ｐ４の表面においては、空気調和機１０の運転を続けることで前記霜が厚みを増し、やがて氷となる。一方、ドレンパン２０においては、蒸発器１４で凝縮した空気がドレンとなり、このドレンが滴下し、ドレン受け部２１に溜まる。このドレンが近接する低温の蒸発器１４によって冷却され氷が形成される。

このように形成される氷や霜によって、空気調和機１０の運転に支障が生じる前に、定期的に、又は使用者等の判断によって必要に応じてデフロスト運転を行い、前記氷や霜を取り除く。

次に、本実施形態に係る空気調和機１０のデフロスト運転について説明する。

ホットガスバイパス管３０の上流側端部に設けられた電磁弁３１が開かれる。この電磁弁３１が開かれることで、圧縮機１１から吐出される高温の冷媒（ホットガス）がホットガスバイパス管３０の内部を流通する。このように、内部に高温の冷媒が流通することで、当該ホットガスバイパス管３０は、内部から加熱されて表面も高温となる。この高温の冷媒が流れるホットガスバイパス管３０は、バイパス管近接部３２において、吸入管ｐ４の吸入管近接部ｐ４ａと近接する。この両近接部３２，ｐ４ａは、アルミテープ３５によって一緒に捲回されているため、当該アルミテープ３５を介して効率よく熱交換が行われる。即ち、高温の冷媒によって加熱されたバイパス管近接部３２の熱が吸入管近接部ｐ４ａに伝熱され、この吸入管近接部ｐ４ａが加熱されると共にバイパス管近接部３２が冷却される。さらに、両近接部３２，ｐ４ａの周面方向全体がアルミテープ３５で囲まれるため、バイパス管近接部３２の表面からの放射熱も閉じ込められ、外部にほとんど発散されることなく空気を介して吸入管近接部ｐ４ａに伝熱される。このように、アルミテープ３５及び周囲の空気を介して効率よく伝熱されることで吸入管ｐ４（詳細には、吸入管近接部ｐ４ａ）が加熱され、表面に形成された氷（又は霜）が除去される。

このとき、バイパス管近接部３２は、高温になるため管３２が膨張して軸方向に延びる。一方、吸入管近接部ｐ４ａは、通常運転時において、低温の冷媒が流通するため管ｐ４ａが収縮して軸方向に縮む。従って、運転状態に応じて、バイパス管近接部３２と吸入管近接部ｐ４ａとは、軸方向に相対変位する。そのため、互いに相対変位可能に接続されていない場合、この相対変位によって熱応力が生じ、管３２又はｐ４ａの損傷が懸念されるが、本実施形態のアルミテープ３５のように、互いの軸方向への相対変位を許容するように接続することで、前記熱応力の発生を抑制できる。尚、さらに詳細には、両近接部３２、ｐ４ａは、それぞれ径方向にも膨張又は収縮する。しかし、これら膨張及び収縮は、軸方向に比べ非常に小さい。そのため、発生する熱応力を考慮する必要は少ない。

次に、このバイパス管近接部３２で僅かに温度が下がった冷媒は、ドレンパン近接部３３内を流通する。このとき、バイパス管近接部３２の長さ（軸方向の長さ）が短いため、吸入管近接部ｐ４ａを加温した際の冷媒の温度低下は僅かである。ドレンパン近接部３３は、ドレン受け部２１の底部に沿って配設されている。そのため、前記同様に、高温の冷媒が内部を流通することでドレンパン近接部３３の表面が高温になり、この熱によってドレン受け部２１内に形成された氷が融かされる。この溶かされた氷は、ドレン排水部２３から外部に排水される。

このようにして、ホットガスバイパス管３０を流通する冷媒は、吸入管近接部ｐ４ａ及びドレン受け部３３の氷（又は霜）を溶かした後、蒸発器１４の上流側の管ｐ３に流入し、蒸発器１４内を流通しつつ、当該蒸発器１４を内部から加熱する。このとき、内部を流れる冷媒は、吸入管近接部ｐ４ａ及びドレン受け部３３で氷を溶かすことで温度が大きく低下しているが、蒸発器１４の表面に付着しているのは霜であるため、短時間で十分に除霜することができる。その後、冷媒は吸入管ｐ４を通じて圧縮機１１に吸入され、再度圧縮され吐出される。

このようにしてデフロスト運転が行われ、各構成機器に付着した氷及び霜が除去される。

また、本実施形態においては、吸入管ｐ４の上流側に温度センサー（図示せず）が設けられており、この温度センサーで検出した吸入管の温度に基づき、デフロストが終了したか否かが判断される。従来の空気調和機においては、デフロスト運転時に、蒸発器やドレンパンの氷を溶かした後の温度の低い冷媒によって吸入管が内部から加熱され、付着していた氷が溶かされていた。そのため、吸入管に付着した霜が溶けるのに時間がかかり、前記温度センサーで検出する温度が運転再開温度まで昇温するのに時間がかかっていた。特に、吸入管に付着した霜が厚みを増して氷になっていた場合に、前記時間の長時間化が顕著であった。

しかし、本実施形態に係る空気調和機１０では、高温の冷媒の熱によって、まず、溶けにくい吸入管ｐ４に付着した氷、次にドレン受け部２１に形成された氷を溶かした後、比較的溶けやすい蒸発器１４に付着した霜を溶かすことで、短時間のデフロスト運転で氷及び霜の除去が行われる。そのため、運転停止時間を短時間にすることができ、この運転停止に伴う庫内温度の上昇を少なくすることができる。その結果、プルダウン時間を短くすることができ、消費電力の削減を図ることができる。

次に、本実施形態に係る空気調和機１０の作用及び効果を説明する。

本発明に係る空気調和機１０は、圧縮機１１の吐出管ｐ１と蒸発器１４の上流側の管ｐ３とを接続するホットガスバイパス管３０を備える。そのため、デフロスト運転時にホットガスバイパス管３０の電磁弁３１が開放され、当該ホットガスバイパス管３０に圧縮機１１からの高温の冷媒ガス、いわゆるホットガスの一部が流されることにより、着霜した蒸発器１４に高温の冷媒ガスが供給され、当該蒸発器１４に付着した霜を融かして除霜することができる。

また、このホットガスバイパス管３０は、吸入管ｐ４、詳細には、吸入管ｐ４の一部である吸入管近接部ｐ４ａと近接するバイパス管近接部３２を有する。そのため、前記除霜の際に、ホットガスバイパス管３０のバイパス管近接部３２からの熱によって近接する吸入管近接部ｐ４ａ、さらにはその近傍の部位に付着した霜又は氷も融かされる。即ち、圧縮機１１から吐出された高温の冷媒ガスが内部を流れることで、ホットガスバイパス管３０が内部から加温され、このホットガスバイパス管３０の一部であるバイパス管近接部３２の表面温度が上昇する。そして、このバイパス管近接部３２が吸入管ｐ４の吸入管近接部ｐ４ａと近接するように配設されているため、当該バイパス管近接部３２からの熱によって吸入管近接部ｐ４ａ及びその近傍に付着している霜又は氷が融かされる。

しかも、バイパス管近接部３２を流れる前記冷媒ガスは、蒸発器１４を通過して当該蒸発器１４を除霜する前であることから、圧縮機１１から吐出された際の高温を維持している。そのため、特に吸入管ｐ４表面に付着した霜が氷になっていた場合に、従来のホットガスバイパス方式と比べてより短時間で融かされる。

また、蒸発器１４の下方にドレンパン２０が配置され、ホットガスバイパス管３０は、ドレンパン２０と近接するドレンパン近接部３３を有する。そのため、ドレンパン２０、詳細には、ドレン受け部２１に形成された氷もホットガスバイパス管３０のドレンパン近接部３３からの熱によって融かすことができる。即ち、ドレンパン２０においては、蒸発器１４から滴下するドレンが貯留され、このドレンが蒸発器１４によって冷却されて氷が形成される。このように形成された氷も、デフロスト運転時に、ホットガスバイパス管３０に高温の冷媒が流されることでドレンパン近接部３３の温度が高くなり、このドレンパン近接部３３からの熱によって融かすことができる。しかも、前記同様、ドレンパン近接部３３を流れる前記冷媒ガスも、蒸発器１４を通過して当該蒸発器１４を除霜する前であることから高温である。そのため、ドレン受け部２１に形成された氷も効率よく短時間で融かされる。

また、バイパス管近接部と蒸発器の下流側の吸入管近接部とはアルミテープ（接続部材）で一緒に捲回され、このアルミテープを介して互いに熱交換する。そのため、バイパス管近接部からの熱がアルミテープを通して蒸発器の下流側の吸入管に伝熱され、バイパス管近接部と蒸発器の下流側の吸入管、詳細には、吸入管の吸入管近接部との熱交換がより行い易くなる。その結果、蒸発器の下流側の吸入管及びその近傍の部位に付着した霜又は氷がより素早く融かされる。

また、アルミテープは、バイパス管近接部と蒸発器の下流側の吸入管近接部とを軸方向への相対変位を許容するように接続（両近接部を一緒に捲回）する。そのため、互いに軸方向への相対変位が許容され、バイパス管近接部及び蒸発器の下流側の吸入管近接部の熱応力による破損等が抑制される。即ち、バイパス管近接部（ホットガスバイパス管）は、高温の冷媒ガスが流れるため、膨張して軸方向に伸びるのに対し、蒸発器の下流側の吸入管近接部（吸入管）は、蒸発器を通過した後の低温の冷媒ガスが流れるため、軸方向に縮む。そのため、互いに軸方向への相対変位が許容されないように接続されると接続部位において応力（熱応力）が生じ、当該応力によって破損等のおそれがある。しかし、互いに軸方向への相対変位を許容するように一緒に捲回（接続）されることで前記応力の発生が抑制され、当該応力によるバイパス管近接部及び蒸発器の下流側の吸入管近接部の破損等が抑制される。

また、両近接部を接続する接続部材がアルミテープで構成され、バイパス管近接部と蒸発器の下流側の吸入管近接部とを一緒に捲回する。そのため、アルミテープを伝ってバイパス管近接部の熱が蒸発器の下流側の吸入管近接部に伝熱される。しかも、バイパス管近接部と蒸発器の下流側の吸入管近接部とにおける各近接部位の周方向全体がアルミテープで囲まれるため、バイパス管近接部からの熱が閉じ込められ、蒸発器の下流側の吸入管に効率よく伝熱される。また、アルミテープを巻き付けるだけでバイパス管近接部と吸入管近接部とが接続できるため、接続作業が行い易い。さらに、汎用品のアルミテープを用いることでコスト削減が図られる。

また、断熱壁を備え、この断熱壁を挟んで上面側に圧縮機及び凝縮器、下面側に蒸発器が配置されている。そのため、冷凍冷蔵庫の天板に断熱壁に対応した形状の孔を形成し、当該孔に断熱壁を嵌め込むだけで、庫内に蒸発器、庫外に圧縮機及び凝縮器を配置、即ち、当該空気調和機を設置することができる。

また、断熱壁に配管用貫通孔が設けられ、バイパス管近接部、吸入管及び凝縮器と膨張機構とを接続する管が一つの配管用貫通孔に挿通されている。そのため、各管を個別に断熱壁を通過させるよりも当該断熱壁に形成される孔をより少なくできる。そのため、冷凍冷蔵庫の庫内と庫外との断熱が図り易くなる。

また、圧縮きすなわちの吸入側の管、即ち、吸入管にアキュームレータが設けられている。そのため、蒸発器からの冷媒ガスに含まれる液体成分が圧縮機に入るのを抑制でき、当該圧縮機の液圧縮による破損を防止することができる。

尚、本発明の空気調和機は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、本実施形態においては、両近接部を接続する接続部材は、アルミテープであるが、これに限定される必要はなく、金属性の挟持手段で構成され、バイパス管近接部と吸入管近接部とを一緒に挟持するものでもよい。このような接続部材であれば、バイパス管近接部と吸入管近接部とを挟持するだけで容易に接続できる。しかも、挟持手段は、金属製であることから熱伝導率が高く、バイパス管近接部からの熱を吸入管近接部へ効率よく伝熱することができる。

この場合、前記接続部材は、図６に示すようなクリップ３５ａであることが好ましい。このような、金属の弾性力等を利用して両近接部（平行に配設された２本の管）３２，ｐ４ａを挟持することができる接続部材を用いることで、バイパス管近接部３２と吸入管近接部ｐ４ａとを工具等を用いることなく容易に接続することができる。

また、本実施形態に係る空気調和機１０は、冷凍冷蔵用の空気調和機であるがこれに限定される必要もない。即ち、冷媒を循環させる方向を逆にもできる構成とすることで、庫内の熱交換器１４を蒸発器から凝縮器へ、庫外の熱交換器１２を凝縮器から蒸発器への切り換え、及びその逆の切り換えを可能とした冷暖房可能な空気調和機としても良い。

本実施形態に係る空気調和機の据え付け状態を示す概略斜視図を示す。 同実施形態に係る空気調和機の冷凍サイクル機構の模式図を示す。 同実施形態に係る空気調和機の側板を外した状態の斜視図を示す。 同実施形態に係る空気調和機の斜視図を示す。 同実施形態に係る空気調和機の部分拡大構成図を示す。 他実施形態に係る空気調和機のバイパス管近接部と吸入管近接部との接続部位の部分拡大斜視図を示す。 従来の実施形態に係る空気調和機の冷凍サイクル機構の模式図を示す。

符号の説明

１０ 空気調和機
１１ 圧縮機
１２ 凝縮器（熱交換器）
１３ 膨張機構（膨張弁）
１４ 蒸発器（熱交換器）
３０ ホットガスバイパス管
３２ バイパス管近接部

Claims (10)

1. 圧縮機、凝縮器、膨張機構及び蒸発器が冷媒循環可能に管で接続された空気調和機であって、
   前記圧縮機の吐出側の管と前記蒸発器の上流側の管とを接続するホットガスバイパス管を備え、
   このホットガスバイパス管は、前記蒸発器の下流側の管と近接する近接部を有することを特徴とする空気調和機。
2. 前記蒸発器の下方にドレンパンが配置され、
   前記ホットガスバイパス管は、前記ドレンパンと近接するドレンパン近接部を有することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記近接部と蒸発器の下流側の管とは接続部材で接続され、この接続部材を介して互いに熱交換することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和機。
4. 前記接続部材は、前記近接部と蒸発器の下流側の管とを軸方向への相対変位を許容するように接続することを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
5. 前記接続部材はアルミテープで構成され、前記近接部と蒸発器の下流側の管とを一緒に捲回することを特徴とする請求項３又は４のいずれか一項に記載の空気調和機。
6. 前記接続部材は、金属性の挟持手段で構成され、前記近接部と蒸発器の下流側の管とを一緒に挟持することを特徴とする請求項３又は４に記載の空気調和機。
7. 前記挟持手段は、クリップであることを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
8. 断熱壁を更に備え、この断熱壁を挟んで一方側に圧縮機及び凝縮器、他方側に蒸発器が配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の空気調和機。
9. 前記断熱壁に貫通孔が設けられ、少なくとも前記近接部と前記蒸発器の下流側の管とが一つの前記貫通孔に挿通されることを特徴とする請求項８に記載の空気調和機。
10. 前記圧縮機の吸入側の管にアキュームレータが設けられることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の空気調和機。