JP4201724B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、暖房運転時、室外熱交換器の除霜を行う空気調和装置に関するものである。

従来より空気調和装置では、冷媒を圧縮吐出する圧縮機、前記冷媒の循環方向を反転させる四方弁、前記冷媒と外気との熱交換を行う室外熱交換器、この室外熱交換器に外気を送風する室外送風機等を室外ユニットに備え、前記冷媒と室内空気との熱交換を行う室内熱交換器、この室内熱交換器へ前記室内空気を送風する室内送風機等を室内ユニットに備えて、暖房運転時、前記室外熱交換器を蒸発器として作用させ、前記室内熱交換器を凝縮器として作用させて暖房の空調運転を行っている。

そして、この暖房の空調運転を継続していると、前記室外熱交換器に霜が付着して当該室外熱交換器の熱交換能力が低下することから、この着霜を検知して除霜運転を行なわせている。

この除霜運転としては、前記四方弁を動作させて圧縮機から圧縮吐出された冷媒の循環方向を反転し、室外熱交換器を凝縮器として、室内熱交換器を蒸発器として夫々作用させることが一般的に行われていたが、前記空気調和装置の冷媒循環が冷房運転時と同様となるため、室内ユニットから冷風が出てしまうという問題があった。

このため、前記圧縮機の吐出側から蒸発器として作用する室外熱交換器の冷媒入口側へ、電磁弁を備えたバイパス管を設け、前記着霜を検知しても四方弁を動作させず、前記冷媒循環を暖房運転のままとして、前記電磁弁を開放し、前記圧縮機から圧縮吐出された高温の冷媒の一部を前記室外熱交換器へと流入させて、当該室外熱交換器に付着した霜を融解させる、いわゆる、ホットガス除霜運転が提案されていた。（例えば、特許文献１参照）。
特開平０５−３４０６２５号公報

しかし、前記室外熱交換器には、複数のパスが設けられ、その上流側には、分流機構が設けられて夫々の前記パスへと分岐管で接続される構成となっていた。さらに、前記室外送風機との位置関係から、どうしても前記室外送風機で送風された外気が通過しにくい部分が生じることから、当該室外熱交換器内に配設される各パスへと分岐接続される分岐管の一部に流路抵抗を設け、熱交換効率の良いパスへ冷媒が流入するよう構成されていた。

このため、暖房運転を行っている場合には、室外熱交換器の熱交換能力が最も良い状態での暖房運転を行わせることができたが、除霜運転時、圧縮機からの高温高圧のガス冷媒も前記流路抵抗を設けた分岐管へと流入しにくくなってしまい、この流路抵抗を設けられた前記分岐管が接続されたパスの除霜が十分に行われにくくなってしまった。

そこで、本発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、室外熱交換器に付着した霜を効率的に融解させることができる空気調和装置を提供するものである。

第１の発明は、暖房運転時、室内ユニットを循環して戻った冷媒を分流機構を介して各パスへ流入させると共に、この分流機構から前記各パスへと接続される分岐管の一部に冷媒流量調整用の流路抵抗を有する室外熱交換器と、冷媒を圧縮吐出する圧縮機とを有し、この圧縮機の吐出側から分岐され、電磁開閉弁を備えたバイパス管を介して、前記圧縮機から圧縮吐出された高温高圧のガス冷媒を、前記室外熱交換器の冷媒流入側に供給して除霜運転を行う空気調和装置において、前記バイパス管を前記分流機構の上流側へ接続するとともに、前記電磁開閉弁の下流側で前記バイパス管を分岐してバイパス枝管を設け、当該分流機構から前記各パスへと接続される分岐管へ前記バイパス枝管を接続したことを特徴とするものである。

第２の発明は、前記第１の発明において、前記分岐バイパス管は、前記分流機構から前記各パスへと接続される分岐管のうち前記流路抵抗を有する分岐管へと接続され、その接続位置は、当該流路抵抗の下流側としたことを特徴とするものである。

第３の発明は、前記第１の発明または前記第２の発明において、前記流路抵抗は、前記室外熱交換器の下方位置に設けられたパスへ接続される分岐管に設けられていることを特徴とするものである。

第１の発明によれば、圧縮機から圧縮吐出された高温高圧のガス冷媒を、室外熱交換器の冷媒流入側に供給して除霜運転を行う空気調和装置において、前記圧縮機から吐出される高温高圧のガス冷媒を室外熱交換器の全体へ略均等に流通させることができるため、前記室外熱交換器の除霜を効率的に行うことができる。

第２の発明によれば、前記分岐バイパス管は、前記流路抵抗を有する分岐管へと接続され、その接続位置は、当該流路抵抗の下流側としているため、当該流路抵抗が設けられていても前記圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒を流通させることができるため、十分な除霜を行うことができる。

第３の発明によれば、前記流路抵抗は、冷媒との熱交換を行う外気が流通しにくい前記室外熱交換器の下方付近に設けられたパスへ接続される分岐管に設けられているため、暖房運転時の室外熱交換器の熱交換効率を低下させることがない。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。

図１は本発明を適用した実施例の空気調和装置１の冷媒回路図である。この空気調和装置１は、室外ユニット２と室内ユニット３とを冷媒配管４ａ、４ｂで接続して構成されており、室外ユニット２には、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１０と、前記冷媒の循環方向を反転させる四方弁１１と、前記冷媒と外気との熱交換を行わせる室外送風機１８を備えた室内熱交換器１２と、前記室外熱交換器１２、或いは、後述する室内熱交換器２０で熱交換された冷媒の減圧等を行う室外減圧弁１３と、前記圧縮機１０へと吸い込まれる冷媒の気液分離を行うアキュームレータ１４とが冷媒配管で接続されて備えられおり、前記圧縮機１０の吐出側に接続された吐出管１５には、前記四方弁１１へ至る前でバイパス管１６が設けられている。このバイパス管１６は、電磁開閉弁１７を介して、暖房運転時、前記室外熱交換器１２が蒸発器として作用する場合の冷媒流入側へと接続されている。この電磁開閉弁１７は、通常、空気調和装置１の空調運転状態、および、停止状態に関わらず閉とされており、この空気調和装置１の除霜運転時のみ開放されるものとなっている。

また、室内ユニット３には、室内熱交換器２０と室内減圧弁２１とが冷媒配管で接続されて備えられ、前記室内熱交換器２０へ室内空気を送風する室内送風機２２が備えられている。

そして、前記室外熱交換器１２について詳述すると、図２に示すように、冷媒配管４ｂを流通し、室外減圧弁１３を介して室外熱交換器１２へと流入する冷媒は、分流器２４（分流機構）へと流入し、室外熱交換器１２の各パス２７ａ〜２７ｆへと均等に分配される。

しかしながら、室外ユニット２の構造は、図３に示すように、底板３０に外装板３１および室外熱交換器１２が立設されて設けられ、天面に室外送風機１８を備えた天板３２が設けられて筐体３３が構成され、この筐体３０の内部には、圧縮機１０等が配設されたものとなっており、前記室外熱交換器１２は、室外送風機１８の送風方向に対して、並行に設けられているため、室外送風機１８に近い部分では、十分な外気を流通させることができるが、室外送風機１８から遠い部分では、十分な外気を流通させることが難しい傾向にある。

しかし、この構造は、室外ユニット２の設置面積を減少させるとともに、他の室外ユニットと近接設置しても、室外熱交換器１２で熱交換された外気が上方へと吹出されるため、他の室外ユニットの熱交換能力を低下させてしまうことがないというメリットがある。

このため、室外ユニット２が運転を行った場合、室外熱交換器１２の下方付近を流通し、圧縮機１０から吐出された冷媒と熱交換する外気は、当該室外熱交換器１２の他の部分を流通する外気に比べて少なくなることから、例えば、上記図２に示すように、室外熱交換器１２の下方付近に設けられたパス２７ａおよび２７ｂ、つまり、室外送風機１８から遠く離れたパス２７ａ、２７ｂには流路抵抗１９を備えた分岐管２３が分流器２４から接続されており、他の部分に設けられたパス２７ｃ〜２７ｆには、前記流路抵抗１９を備えていない分岐管２５が前記分流器２４から接続されている。

これにより、圧縮機１０から吐出された冷媒は、室外熱交換器１２の外気と熱交換を行い易いパス２７ｃ〜２７ｆを主に流通することとなるため、前記外気と十分な熱交換を行った冷媒を室内ユニット３へと供給することができるものとなっている。

また、圧縮機１０の吐出管１５から分岐されたバイパス管１６は、電磁開閉弁１７の下流側でバイパス管１６とバイパス枝管１６ａとにさらに分岐されており、前記バイパス管１６は、分流器２４の直前の上流側へと接続され、前記バイパス枝管１６ａは、分岐管２３の流路抵抗１９の下流側へと接続されている。

そして、この空気調和装置１が、冷房運転を行うと、図１の実線矢印で示すように、圧縮機１０で圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒は、吐出管１５を介して四方弁１１を流通して室外熱交換器１２へと流入し、室外送風機１８から外気の送風を受けて凝縮し、低温高圧の液冷媒となって室外減圧弁１３へと流出し、この室外減圧弁１３で減圧されて低温低圧の液冷媒となり、冷媒配管４ｂを経由して室内減圧弁２１を介し、室内熱交換器２０へと流入する。この室内熱交換器２０では、室内送風機２２から室内空気の送風を受けて蒸発し、再度、ガス冷媒として冷媒配管４ａを流通して室外ユニット１へと戻り、四方弁１１およびアキュームレータ１４を経由して圧縮機１０へと吸い込まれる経路で循環する。

また、空気調和装置１が暖房運転を行うと、図１の破線矢印で示すように、圧縮機１０で圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒は、吐出管１５を介して四方弁１１を流通し、冷媒配管４ａを経由して室内熱交換器２０へと流入する。この室内熱交換器２０では、室内送風機２２から室内空気の送風を受けて凝縮し、低温高圧の液冷媒となって室内減圧弁２１へと流出し、この室内減圧弁２１で減圧されて低温低圧の液冷媒となり、冷媒配管４ｂを経由して室外減圧弁１３を介し、室外熱交換器１２へと流入する。この室外熱交換器１２では、室外送風機１８から外気の送風を受けて蒸発し、再度、ガス冷媒となって四方弁１１およびアキュームレータ１４を経由して圧縮機１０へと吸い込まれる経路で循環する。

そして、この暖房運転で、室外熱交換器１２に霜が付着したことが、図示しない温度センサ等により検知されると、電磁開閉弁１７が開放され、図１の丸印が付いた実線矢印で示すように、空気調和装置１としては、上記暖房運転での冷媒の循環経路を保持したままの状態で、圧縮機１０から吐出される高温高圧のガス冷媒の一部は、吐出管１５から分岐されたバイパス管１６へと流入し、室外熱交換器１２の暖房運転時の冷媒流入側、つまり、分流器２４の直前の上流側へと流入して、室内ユニット３を循環して来た冷媒と混合され、室外熱交換器１２の各パス２７ａ〜２７ｆへと流入する。この時も、パス２７ａ、２７ｂには、流路抵抗１９が設けられているため、前記分流器２４から流出した冷媒は、流路抵抗１９が設けられていない分岐管２５へと流出し、主にパス２７ｃ〜２７ｆ内を流通して室外熱交換器１２の下方付近を除く部分に付着した霜を融解除去させる。

同時に、このバイパス管１６へと流入した前記高温高圧の冷媒は、バイパス枝管１６ａを流通して分岐管２３へと流入するが、上述のように、このバイパス枝管１６ａが接続されている位置は、流路抵抗１９の下流側であるため、前記高温高圧のガス冷媒は、妨げられることなくパス２７ａ、２７ｂへと流入し、室外熱交換器１２の下方付近に付着した霜を融解除去させる。

これにより、流路抵抗１９が設けられ、冷媒が流通しにくくされている室外熱交換器１２の下方付近に設けられたパスへも高温高圧のガス冷媒を十分に流通させることができるため、当該室外熱交換器１２に付着した霜を残すことなく融解させることができる。

なお、このバイパス管１６は、分流器２４の直前の上流側へと接続せず、全てバイパス枝管１６ａとして設け、各分岐管２３、２５の夫々へ直接接続するものとすることもできる。この時、流路抵抗１９を備えていない各分岐管２５へは、そのままバイパス枝管１６ａを接続し、流路抵抗１９を備えた各分岐管２３へは、上記同様、流路抵抗１９の下流側に接続しなければならない。

さらに、流路抵抗１９が設けられた分岐管２３へ接続されるバイパス枝管１６ａは、通常の暖房運転で当該分岐管２４を流通し、室外熱交換器１２のパスへ流入する液冷媒の冷媒量が、他のパスに比べて少なくなっているため、その分、着霜量も少なくなっていると予想されることから、流通抵抗１９が備えられていない分岐管２５へ接続されるバイパス枝管１６ａの管径よりも細い管径とすることができる。

なお、本実施例で示した各設定値や配管構成はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

構造上均等な送風を行うことが難しい空気調和装置等の熱交換器に好適である。

本発明を適用した実施例の空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明を適用した室外熱交換器の冷媒配管図である。 一部外装を外した室外ユニットの外観斜視図である。

符号の説明

１ 空気調和装置
２ 室外ユニット
１２ 室外熱交換器
１５ 吐出管
１６ バイパス管
１６ａ バイパス枝管
１７ 電磁開閉弁
１８ 室外送風機
１９ 流路抵抗
２３ 分岐管
２４ 分流器
２５ 分岐管
２７ａ〜２７ｆ パス

Claims (3)

1. 暖房運転時、室内ユニットを循環して戻った冷媒を分流機構を介して各パスへ流入させると共に、この分流機構から前記各パスへと接続される分岐管の一部に冷媒流量調整用の流路抵抗を有する室外熱交換器と、冷媒を圧縮吐出する圧縮機とを有し、この圧縮機の吐出側から分岐され、電磁開閉弁を備えたバイパス管を介して、前記圧縮機から圧縮吐出された高温高圧のガス冷媒を、前記室外熱交換器の冷媒流入側に供給して除霜運転を行う空気調和装置において、
   前記バイパス管を前記分流機構の上流側へ接続するとともに、前記電磁開閉弁の下流側で前記バイパス管を分岐してバイパス枝管を設け、当該分流機構から前記各パスへと接続される分岐管へ前記バイパス枝管を接続したことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記バイパス枝管は、前記分流機構から前記各パスへと接続される分岐管のうち前記流路抵抗を有する分岐管へと接続され、その接続位置は、当該流路抵抗の下流側としたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記流路抵抗は、前記室外熱交換器の下方位置に設けられたパスへ接続される分岐管に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
   
   

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