JP6688555B2 - 空気調和機 - Google Patents

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Description

本発明は、除霜機能を有する空気調和機に関するものである。
従来、この種の空気調和機としては、暖房を継続しながら、圧縮機から吐出される高温ガス冷媒を室外熱交換器に供給して除霜するように構成したものがある。
具体的な構成としては、特許文献１に示すように、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器を具備し、圧縮機の吐出側の配管と室外熱交換器及び膨張弁を連結する配管とを接続するバイパス管を設けている。この構成により、除霜時に、圧縮機からの高温ガス冷媒を前記バイパス管を介して室外熱交換器の伝熱管に供給することで、除霜機能を発揮するようにしている。
ところで、室外熱交換器は、大型になるほど長い伝熱管が必要になり、その分、流路抵抗による圧力損失が大きくなってしまう。そこで、通常、大型の室外熱交換器を用いる場合は、伝熱管を複数に分割し、室外熱交換器と膨張弁との間に分配器を設けるとともに、この分配器と各伝熱管とを分配管で接続するように構成している。
しかしながら、上述した大型の室外熱交換器を除霜する場合、圧縮機からの高温ガス冷媒は、分配管を流れて各伝熱管に供給されるので、分配管の流路抵抗により、高温ガス冷媒の流量が減少してしまう。これにより、大型の室外熱交換器では、除霜能力が低下して、除霜時間が長くなり、十分な除霜ができない場合は、残霜という問題が生じる。
特開２００９−８５４８４号公報
そこで、本発明は、大型の室外熱交換器であっても、除霜効果を低下させることなく、確実に除霜することを主たる課題とするものである。
すなわち本発明に係る空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器を環状に接続してなる冷媒回路を有する空気調和機であって、前記室外熱交換器及び前記膨張弁の間に設けられた分配器と、一端が、前記分配器に接続され、他端が、前記室外熱交換器が有する複数の伝熱管に接続される複数の分配管と、一端が前記圧縮機に接続され、途中で分岐するとともに、複数の各他端が、前記分配管と前記伝熱管との接続部またはその近傍に接続されるバイパス管とをさらに具備することを特徴とするものである。
このような空気調和機であれば、バイパス管の各他端が、分配管と伝熱管との接続部またはその近傍に接続されているので、分配管の流路抵抗をほとんど受けることなく、高温ガス冷媒を伝熱管に供給することができる。これにより、大型の室外熱交換器であっても、高温ガス冷媒の流量は減少せず、除霜効果を低下させることなく、確実に除霜することができる。
複数の前記伝熱管が接続される補助分配器をさらに具備し、前記分配管の前記一端が、前記補助分配器を介して複数の前記伝熱管に接続されており、前記バイパス管の前記各他端が、前記補助分配器に接続されるものが好ましい。
これならば、バイパス管の各他端が、補助分配器に接続されるので、バイパス管の分岐を少なくすることができ、コスト削減や軽量化を図ることができる。
具体的な実施の態様としては、前記室外熱交換器が複数設けられており、前記各室外熱交換器に対応して、前記分配器、前記分配管及び前記バイパス管がそれぞれ設けられているものが挙げられる。
また、前記室外熱交換器が、複数の熱交換要素を有し、前記熱交換要素を個別に除霜して、除霜される前記熱交換要素を切り替える除霜制御部を更に備え、前記除霜制御部が、１つの熱交換要素の除霜を開始してから終了する前に、別の熱交換要素の除霜を開始することが好ましい。
このような空気調和機であれば、除霜制御部が、１つの熱交換要素の除霜を開始してから終了する前に、別の熱交換要素の除霜を開始するので、除霜されている熱交換要素から生じた水が別の熱交換要素で凍ることを防ぐことができ、暖房運転を継続しながらも各熱交換要素を確実に除霜することができる。
前記複数の熱交換要素が、上下方向に沿って設けられており、前記除霜制御部が、除霜される前記熱交換要素を、上側の熱交換要素から下側の熱交換要素に向かって順次切り替えるものが好ましい。
これならば、上側の熱交換要素を除霜することにより生じた水が、下側の熱交換要素で凍ることを確実に防ぐことができる。
前記室外熱交換器が、上部熱交換要素、中央熱交換要素及び下部熱交換要素を有し、前記中央熱交換要素の容積が、前記上部熱交換要素の容積及び前記下部熱交換要素の容積よりも小さいことが好ましい。
これならば、中央熱交換要素の容積が小さいので、中央熱交換要素が高温になりやすく、上部熱交換要素の除霜により生じた水が中央熱交換要素で凍ることをより確実に防ぐことができる。
また、中央熱交換要素の容積が小さいので、中央熱交換要素の除霜により生じる水の量が少なくなり、下部熱交換要素には霜が生じにくくなり、ひいては下部熱交換要素の除霜時間を短くすることができる。
前記除霜制御部が、前記上部熱交換要素と前記中央熱交換要素とを同時に除霜し、除霜される前記熱交換要素を前記上部熱交換要素から前記下部熱交換要素に切り替えて、前記中央熱交換要素と前記下部熱交換要素を同時に除霜するものが好ましい。
これならば、上部熱交換要素の除霜により生じる水が中央熱交換要素で凍ることをより確実に防ぐことができ、各熱交換要素をより確実に除霜することが可能になる。
前記除霜制御部が、前記上部熱交換要素の除霜を開始してから終了するまでの間、前記中央熱交換要素を除霜するとともに、前記下部熱交換要素の除霜を開始してから終了するまでの間、前記中央熱交換要素を除霜することが好ましい。
これならば、上部熱交換要素と中央熱交換要素との間で生じる残氷や、下部熱交換要素と中央熱交換要素との間で生じる残氷を確実に防止することができる。
前記圧縮機の熱を蓄熱する蓄熱槽をさらに具備し、前記蓄熱槽に蓄熱された熱により冷媒を加熱するとともに、この冷媒を前記バイパス管を介して前記室外熱交換器に流せるように構成されていることが好ましい。
これならば、圧縮機から放熱される熱を利用して冷媒を加熱することができ、除霜運転を高効率にすることができる。これにより、除霜運転時の暖房能力の低下を低減することができ、除霜運転時における使用者の快適性を損なわない。
前記蓄熱槽から流出した冷媒が、前記圧縮機に流入してから、前記バイパス管を介して前記室外熱交換器に流れるように構成されていることが好ましい。
これならば、蓄熱槽から流出した冷媒が圧縮機でさらに高温になるため、除霜時間を短縮化することができる。
このように構成した本発明によれば、大型の室外熱交換器であっても、除霜効果を低下させることなく、確実に除霜することができる。
第１実施形態における空気調和機の概略構成図。 第１実施形態における伝熱管及び分配管の接続部の概略構成図。 第１実施形態の変形例における空気調和機の概略構成図。 第２実施形態における空気調和機の概略構成図。 第２実施形態における除霜運転を説明する図。 第２実施形態の変形例における空気調和機の概略構成図。 第２実施形態の変形例における除霜運転を説明する図。 第２実施形態の変形例におけるバイパス管の構成を示す概略構成図。 第２実施形態の変形例における空気調和機の概略構成図。
＜第１実施形態＞
以下に本発明に係る空気調和機の第１実施形態について図面を参照して説明する。なお、第１実施形態における参照符号は、図１〜図３においてのみ使用する参照符号である。
本実施形態に係る空気調和機１００は、図１に示すように、室内ユニット１０と、室外ユニット２０と、この室内ユニット１０及び室外ユニット２０に冷媒が流通できるように構成されたヒートポンプサイクル２００とを備える。
室内ユニット１０には、互いに並列接続された減圧手段１１Ａ、１１Ｂと、この減圧手段１１Ａ、１１Ｂにそれぞれ直列に接続された室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂと、室内送風機１３Ａ、１３Ｂとが設けられる。
室外ユニット２０には、四方弁２１と、アキュムレータ２２と、圧縮機２３と、室外熱交換器２４と、分配器２５と、膨張弁２６と、室外送風機２７とが設けられる。
ヒートポンプサイクル２００は、減圧手段１１Ａ、１１Ｂ、室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂ、四方弁２１、室外熱交換器２４、分配器２５、膨張弁２６とを、この順に接続されたメイン回路２０１と、アキュムレータ２２、圧縮機２３の順に接続され、四方弁２１に接続される圧縮回路２０２とから構成される。
ヒートポンプサイクル２００は、四方弁２１における４つのポートの開閉を制御することにより、メイン回路２０１における冷媒の流れを反転させ、冷房運転と暖房運転とを切換え可能に構成されている。具体的に、四方弁２１は、冷房運転を行う場合は、圧縮機２３から吐出された高温ガス冷媒を、室外熱交換器２４に導入するようにし、暖房運転を行う場合は、圧縮機２３から吐出された高温ガス冷媒を、室内熱交換器１２Ａ及び１２Ｂに導入するように構成されている。
ここで、本実施形態では、図１及び図２に示すように、室外熱交換器２４及び分配器２５の間に、複数の補助分配器２５１及び複数の分配管２５２が設けられている。
補助分配器２５１は、室外熱交換器２４の近傍に配置されるとともに、当該室外熱交換器２４が有する複数の伝熱管２４１が接続されている。図１には、３つの補助分配器２５１が設けられ、各補助分配器２５１に３本の伝熱管２４１が接続されている構成を示しているが、補助分配器２５１の数や各補助分配器２５１に接続される伝熱管２４１の本数は、上記の数に限られるものではない。
分配管２５２は、分配器２５と室外熱交換器２４とを接続するとともに、分配器２５から室外熱交換器２４に流れる冷媒を分配して各伝熱管２４１に供給するものである。より具体的にこの分配管２５２は、一端が分配器２５に接続され、他端が、補助分配器２５１に接続されるとともに、この補助分配器２５１を介して伝熱管２４１に接続されている。つまり、分配管２５２及び伝熱管２４１は、これらの間に介在する補助分配器２５１を介して接続されている。
そして、本実施形態における空気調和機１００は、図１及び図２に示すように、一端が圧縮機２３の吐出側配管２３１に接続され、途中で分岐するとともに、複数の他端が、分配管２５２と伝熱管２４１との接続部またはその近傍に接続されるバイパス管３０が設けられている。本実施形態では、上述したように、分配管２５２と伝熱管２４１との間（前記接続部）には補助分配器２５１が介在しており、バイパス管３０の各他端は、補助分配器２５１に接続されている。
具体的にこのバイパス管３０は、圧縮機２３の吐出側配管２３１に接続された主管３１と、主管３１に設けられた分岐点Ｐから分岐する複数の枝管３２とを有している。枝管３２の本数は、補助分配器２５１の設けられている数と同数であり、本実施形態では３本である。そして、これら枝管３２の端部、すなわち、バイパス管３０の各他端は、それぞれ異なる補助分配器２５１に接続されるように構成されている。
なお、本実施形態では、バイパス管３０における一端から分岐点Ｐまでの間、すなわち主管３１上に、バイパス管３０を開閉する二方弁３３が設けられている。この二方弁３３は、除霜時に図示しない制御部からの信号を受けて、バイパス管３０を開状態にし、圧縮機２３から室外熱交換器２４に高温ガス冷媒を流すように構成されている。これにより、暖房運転を継続しながら室外熱交換器２４の除霜をすることができる。
このように構成された本実施形態に係る空気調和機１００によれば、バイパス管３０の各他端が、補助分配器２５１に接続されているので、分配管２５２の流路抵抗をほとんど受けることなく、高温ガス冷媒を伝熱管２４１に供給することができる。これにより、大型の室外熱交換器２４であっても、高温ガス冷媒の流量は減少せず、除霜効果を低下させることなく、確実に室外熱交換器２４の除霜をすることができ、ひいては、除霜時に高温ガス冷媒を分配管に流していた従来に比べて除霜時間を短くしながらも残霜を防止することが可能になる。
また、バイパス管３０の各他端が、補助分配器２５１に接続されるので、バイパス管３０の枝管３２の本数を少なくすることができ、コスト削減や軽量化を図ることができる。
さらに、バイパス管３０における一端から分岐点Ｐまでの間に二方弁３３が設けられているので、この二方弁３３によりバイパス管３０を開状態にすれば、暖房運転をしながら除霜機能を発揮させることができる。
尚、バイパス管３０の各他端を補助分配器２５１と分配管２５２との間の補助分配器２５１近傍に接続しても同様の効果が得られることは言うまでもない。
＜第１実施形態の変形例＞
なお、本発明は前記第１実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態の空気調和機１００は、単一の室外熱交換器２４を具備するものであったが、図３に示すように、複数の室外熱交換器２４Ａ、２４Ｂを具備するように構成しても良い。より詳細には、この空気調和機１００は、各室外熱交換器２４Ａ、２４Ｂに対応して、分配器２５Ａ、２５Ｂ、補助分配器２５１Ａ、２５１Ｂ、分配管２５２Ａ、２５２Ｂ及びバイパス管３０Ａ、３０Ｂが設けられている。
具体的にこの空気調和機１００は、第１室外熱交換器２４Ａ及び第２室外熱交換器２４Ｂを具備し、これら各室外熱交換器２４Ａ、２４Ｂに対応して、第１分配器２５Ａ及び第２分配器２５Ｂと、第１膨張弁２６Ａ及び第２膨張弁２６Ｂとが設けられている。
より詳細には、図３に示すように、第１室外熱交換器２４Ａと第１分配器２５Ａとの間には、第１補助分配器２５１Ａ及び複数の第１分配管２５２Ａが設けられており、第２室外熱交換器２４Ｂと第２分配器２５Ｂとの間には、第２補助分配器２５１Ｂ及び複数の第２分配管２５２Ｂが設けられている。
なお、これらの補助分配器２５１Ａ、２５１Ｂ及び分配管２５２Ａ、２５２Ｂは、前記実施形態の補助分配器２５１及び分配管２５２と同じ構成を有するものである。
また、図３に示すように、各室外熱交換器２４Ａ、２４Ｂに対応して、第１バイパス管３０Ａ及び第２バイパス管３０Ｂが設けられている。この第１バイパス管３０Ａは、前記実施形態のバイパス管３０と同じ構成を有するものである。第２バイパス管３０Ｂは、第１バイパス管３０Ａの第１主管３１Ａから分岐した第２主管３１Ｂと、第２主管３１Ｂに設けられた分岐点Ｐ２から分岐する複数の枝管３２Ｂとを有している。
なお、第１主管３１Ａには第１二方弁３３Ａが設けられており、第２主管３１Ｂには第２二方弁３３Ｂが設けられている。
上述した構成により、大型の室外熱交換器２４Ａ、２４Ｂであっても、除霜効果を低下させることなく、確実に除霜することが可能になるうえ、一方の室外熱交換器２４Ａ、２４Ｂを除霜しているときに、他方の室外熱交換器２４Ｂ、２４Ａを蒸発器として機能させることができるので、除霜時の暖房能力の低下を抑制することができる。
なお、バイパス管３０Ａ、３０Ｂの各他端が、分配器２５Ａ、２５Ｂと膨張弁２６Ａ、２６Ｂとの間に接続されている従来の構成では、除霜に１３分要するのに対して、バイパス管３０Ａ、３０Ｂの各他端が、補助分配器２５１Ａ、２５１Ｂに接続されている上述の構成では、除霜にかかる時間は５分で済み、従来に比べて除霜時間を短くすることができる。
また、前記実施形態の空気調和機は、複数の補助分配器を具備していたが、補助分配器を具備せずに、分配管の各他端が、伝熱管に直接接続されていても良い。この場合は、分配管と伝熱管との接続部またはその近傍にバイパス管の各他端が接続されていれば良い。
なお、上述の近傍とは、接続部から上流側又は下流側（すなわち、接続部から熱交換器側又はその逆側）に、例えば、分配管全長の１／１０未満の長さ離れた位置を言う。
＜第２実施形態＞
以下に本発明に係る空気調和機の第２実施形態について図面を参照して説明する。なお、第２実施形態における参照符号は、図４〜図８においてのみ使用する参照符号である。
本実施形態に係る空気調和機１００は、図４に示すように、室内ユニット１０と、室外ユニット２０と、この室内ユニット１０及び室外ユニット２０に高温ガス冷媒が流通できるように構成されたヒートポンプサイクル２００とを備える。
室内ユニット１０には、互いに並列接続された減圧手段１１Ａ、１１Ｂと、この減圧手段１１Ａ、１１Ｂにそれぞれ直列に接続された室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂと、室内送風機１３Ａ、１３Ｂとが設けられている。
室外ユニット２０には、四方弁２１と、アキュムレータ２２と、圧縮機２３と、室外熱交換器２４と、分配器２５と、膨張弁２６と、室外送風機２７とが設けられている。
室外熱交換器２４は、複数の熱交換要素を有しており、本実施形態では、図４に示すように、上下方向に沿って設けられた上部熱交換要素２４１及び下部熱交換要素２４２を有するものである。
これらの熱交換要素２４１、２４２は、それぞれ分配管２５１を介して分配器２５に接続されており、各熱交換要素２４１、２４２には、それぞれ図示しない温度センサが設けられている。
ヒートポンプサイクル２００は、減圧手段１１Ａ、１１Ｂ、室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂ、四方弁２１、室外熱交換器２４、分配器２５、膨張弁２６とを、この順に接続されたメイン回路２０１と、アキュムレータ２２、圧縮機２３の順に接続され、四方弁２１に接続される圧縮回路２０２とから構成される。
このヒートポンプサイクル２００は、四方弁２１における４つのポートの開閉を制御することにより、メイン回路２０１における高温ガス冷媒の流れを反転させ、冷房運転と暖房運転とを切換え可能に構成されている。具体的に、四方弁２１は、冷房運転を行う場合は、圧縮機２３から吐出された高温ガス冷媒を、室外熱交換器２４に導入するようにし、暖房運転を行う場合は、圧縮機２３から吐出された高温ガス冷媒を、室内熱交換器１２Ａ及び１２Ｂに導入するように構成されている。
ここで、本実施形態の空気調和機１００には、一端が圧縮機２３の吐出側配管２３１に接続され、途中で分岐するとともに、複数の他端が、分配管２５１に接続されるバイパス管３０が設けられている。具体的にこのバイパス管３０は、圧縮機２３の吐出側配管２３１に接続された主管３１と、主管３１から分岐してそれぞれ分配管２５１に接続される複数の枝管たる第１枝管３２１及び第２枝管３２２とを有している。
上述のバイパス管３０は、第１枝管３２１に第１二方弁３３１が設けられ、第２枝管３２２に第２二方弁３３２が設けられ、これらの二方弁３３１、３３２が開状態になると、対応する枝管３２１、３２２に高温ガス冷媒が流れるように構成されている。この高温ガス冷媒は、各枝管３２１、３２２が接続される分配管２５１を経て各熱交換要素２４１、２４２に供給され、これにより当該各熱交換要素２４１、２４２が除霜される。
そして、本実施形態における空気調和機１００は、各熱交換要素２４１、２４２を個別に除霜して、除霜される熱交換要素２４１、２４２を上部熱交換要素２４１及び下部熱交換要素２４２に切り替える図示しない除霜制御部が設けられている。
具体的にこの除霜制御部は、前記各二方弁３３１、３３２を開状態及び閉状態に切り替えることにより、除霜される熱交換要素２４１、２４２を切り替えるように構成されおり、本実施形態では、図５に示すように、一方の熱交換要素２４１、２４２の除霜を開始してから終了する前に、他方の熱交換要素２４２、２４１を開始するように構成されている。
より詳細には、前記除霜制御部は、上部熱交換要素２４１に設けられた図示しない温度センサからの信号を取得して、この温度センサの値が所定の第１下限値以下になったら、即ち上部熱交換要素２４１の温度が所定の第１下限温度以下になったら、上部熱交換要素２４１の除霜を開始するように構成されている。また、前記除霜制御部は、前記温度センサの値が所定の第２下限値以上になったら、即ち上部熱交換要素２４１の温度が所定の第２下限温度以上になったら、下部熱交換要素２４２の除霜を開始するように構成されている。
なお、本実施形態では、第１下限温度は、第２下限温度よりも低い値に設定されている。
具体的にこの除霜制御部は、上部熱交換要素２４１の温度が−５度以下になると第１二方弁３３１を開状態にして上部熱交換要素２４１の除霜を開始し、上部熱交換要素２４１の温度が０度以上になると第２二方弁３３２を開状態にして下部熱交換要素２４２の除霜を開始するように設定されている。
また、この除霜制御部は、各熱交換要素２４１、２４２に設けられた図示しない温度センサの値がそれぞれ所定の上限値以上になったら、即ち各熱交換要素２４１、２４２の温度がそれぞれ所定の上限温度以上になったら、熱交換要素２４１、２４２の除霜を終了するように構成されている。具体的にこの除霜制御部は、各熱交換要素２４１、２４２の温度がそれぞれ２度以上になると各二方弁３３１、３３２を閉状態にして各熱交換要素２４１、２４２の除霜を終了するように設定されている。
なお、各熱交換要素２４１、２４２の上限温度は互いに等しい値に設定する必要はなく、自由に変更することが可能である。
上述の設定により、除霜制御部は、図５に示すように、上部熱交換要素２４１の除霜を開始してから終了する前に、下部熱交換要素２４２の除霜を開始することになり、本実施形態では、前記除霜制御部は、各熱交換要素２４１、２４２をそれぞれ約７分間除霜するとともに、上部熱交換要素２４１及び下部熱交換要素２４２を約２分間同時に除霜する。
なお、上述した下限温度及び上限温度を変更することにより、各熱交換要素２４１、２４２の除霜される時間を自由に変更することが可能である。
ここで、各熱交換要素２４１、２４２をそれぞれ除霜する除霜時間は、暖房運転時間と除霜時間との合計に対して、暖房運転時間が占める割合に基づいて算出されており、本実施形態では、暖房運転時間が暖房運転時間と除霜時間との合計の８０％以上になるように算出されている。ただし、上述したように算出された除霜時間（本実施形態では７分）以内に霜が解ける場合は、各温度センサの値が上昇するので、この場合は除霜時間以内に除霜が終了することになる。
また、上述した各熱交換要素２４１、２４２をそれぞれ除霜する除霜時間（本実施形態では７分）には、上部熱交換要素２４１及び下部熱交換要素２４２を同時に除霜する時間（本実施形態では２分）が含まれるようにしても良いし、含まれていないようにしても良い。
このように構成された本実施形態に係る空気調和機１００によれば、除霜制御部が、上部熱交換要素２４１の除霜を開始してから終了する前に、下部熱交換要素２４２の除霜を開始するので、始めに除霜されている上部熱交換要素２４１から生じた水が下部熱交換要素２４２で凍ることを防ぐことができ、空気調和機１００の暖房能力の低下を防ぐことができる。
また、一方の熱交換要素２４１、２４２を除霜しながら、他方の熱交換要素２４２、２４１を蒸発器として働かせることにより、暖房運転を継続しながらも各熱交換要素２４１、２４２を確実に除霜することが可能になる。
さらに、熱交換要素２４１、２４２が、上下方向に沿って設けられており、除霜制御部が、除霜される熱交換要素２４１、２４２を、上側の上部熱交換要素２４１から下側の下部熱交換要素２４２に向かって順次切り替えるので、上部熱交換要素２４１を除霜することにより生じた水が、下部熱交換要素２４２で凍ることを確実に防ぐことができる。
＜第２実施形態の変形例＞
なお、本発明は前記第２実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態の空気調和機１００は、室外熱交換器２４が上部熱交換要素２４１及び下部熱交換要素２４２を有するものであったが、熱交換要素の数は限られるものではなく、例えば図６の上段に示すように、上部熱交換要素２４１、下部熱交換要素２４２及び中央熱交換要素２４３を有するものであっても良い。
より詳細には、この室外熱交換器２４は、中央熱交換要素２４３の容積が、上部熱交換要素２４１及び下部熱交換要素２４２の容積よりも小さくなるように構成されている。
具体的にこれら各熱交換要素２４１、２４２、２４３は、それぞれ分配管２５１を介して分配器２５に接続されており、この分配管２５１には、バイパス管３０の主管３１から分岐する複数の枝管たる第１枝管３２１、第２枝管３２２及び第３枝管３２３が接続されている。また、これらの各枝管３２１、３２２、３２３には、それぞれ第１二方弁３３１、第２二方弁３３２及び第３二方弁３３３が設けられている。
そして、図示しない除霜制御部が、前記各二方弁３３１、３３２、３３３を開状態及び閉状態に切り替えることにより、除霜される熱交換要素２４１、２４２、２４３を切り替えるように構成されている。より詳細には、この除霜制御部は、図６の下段に示すように、始めに上部熱交換要素２４１の除霜を開始して、当該上部熱交換要素２４１の除霜が終了する前に中央熱交換要素２４３の除霜を開始し、当該中央熱交換要素２４３の除霜が終了する前に下部熱交換要素２４２の除霜を開始するように構成されている。
なお、除霜制御部が各熱交換要素２４１、２４２、２４３の除霜を開始及び終了するタイミングは、前記実施形態と同様、各熱交換要素２４１、２４２、２４３に設けられた図示しない温度センサの値に基づいて制御されている。
上述した構成によれば、中央熱交換要素２４３の容積が上部熱交換要素２４１及び下部熱交換要素２４２の容積よりも小さいので、中央熱交換要素２４３が高温になりやすく、上部熱交換要素２４１の除霜により生じた水が中央熱交換要素２４３で凍ることをより確実に防ぐことができる。
また、中央熱交換要素２４３の容積が小さいので、中央熱交換要素２４３の除霜により生じる水の量が減少し、これにより下部熱交換要素２４２に流れる水の量が少なくなることで、下部熱交換要素２４２の除霜時間を短くすることができる。
さらに、中央熱交換要素２４３の容積が小さいので、除霜中に蒸発器の能力を確保することができ、室内吹き出し温度が低下することを防ぐことで、連続暖房による不快感を軽減することが可能になる。
また、上述したように、室外熱交換器２４が上部熱交換要素２４１、中央熱交換要素２４３及び下部熱交換要素２４２を有する構成において、除霜制御部が、図７に示すような制御で、各熱交換要素２４１、２４２、２４３の除霜を開始及び終了するように構成されていても良い。
即ち、この除霜制御部は、上部熱交換要素２４１と中央熱交換要素２４３との除霜を同時に開始し、中央熱交換要素２４３の除霜は継続したまま、除霜される熱交換要素を上部熱交換要素２４１から下部熱交換要素２４２に切り替えて、中央熱交換要素２４３と下部熱交換要素２４２との除霜を同時に終了するように構成されている。
この構成により、上部熱交換要素２４１の除霜により生じる水が中央熱交換要素２４３で凍ることをより確実に防ぐことができ、暖房運転を継続しながらも各熱交換要素２４１、２４２、２４３をより確実に除霜することが可能になる。
上述した制御を実現するための具体的な構成としては、図８に示す構成が挙げられる。
すなわち、ここでの空気調和機１００は、分配管２５１と各熱交換要素２４１、２４２、２４３の伝熱管２４ａ〜ｃとの間に介在する補助分配器２５ａ〜ｃをさらに具備しており、この補助分配器２５ａ〜ｃに主管３１から分岐する第１枝管３２１及び第２枝管３２２が接続されている。
より具体的には、第１枝管３２１は、途中でさらに２つに分岐して、一方が上部熱交換要素２４１に対応して設けられた補助分配器２５ａに接続され、他方が中央熱交換要素２４３に対応して設けられた補助分配器２５ｃに接続されている。
また、第２枝管３２２は、途中でさらに２つに分岐して、一方が、下部熱交換要素２４２に対応して設けられた補助分配器２５ｂに接続され、他方が中央熱交換要素２４３に対応して設けられた補助分配器２５ｃに接続されている。
そして、第１枝管３２１及び第２枝管３２２は、分岐したあと、再び合流して補助分配器２５ｃに接続されており、この合流点Ｘと各枝管３２１、３２２に設けられた分岐点Ｐ１、Ｐ２との間に、それぞれ逆止弁Ｖ１、Ｖ２が設けられている。
上述した構成により、高温ガス冷媒を第１枝管３２１から上部熱交換要素２４１及び中央熱交換要素２４３に同時に供給することができ、また、高温ガス冷媒を第２枝管３２２から下部熱交換要素２４２及び中央熱交換要素２４３に同時に供給することができる。
また、前記実施形態では、除霜制御部が、温度センサの値に基づいて各熱交換要素の除霜を開始及び終了していたが、図示しないタイマ等の値に基づいて、各熱交換要素を所定の時間除霜するように構成するとともに、各熱交換要素の除霜時間を所定の時間重複させるように構成しても良い。
尚、第１枝管３２１及び第２枝管３２２を補助分配器２５ａ、２５ｂ、２５ｃと分配管２５１との間の補助分配器２５ａ、２５ｂ、２５ｃ近傍に接続しても同様の効果が得られることは言うまでもない。
さらに、空気調和機１００は、図９に示すように、圧縮機２３を蓄熱する蓄熱槽４０をさらに具備し、この蓄熱槽４０に蓄熱された熱により加熱された冷媒が、バイパス管３０を介して室外熱交換器２４に流れるように構成されていても良い。
具体的にこの蓄熱槽４０は、圧縮機２３の周囲に設けられており、圧縮機２３から放熱される熱を圧縮機２３との接触面を介して蓄熱するものであり、例えば液体などの蓄熱材と、内部に冷媒が流れるとともにこの冷媒に蓄熱した熱を与える蓄熱熱交換器４１と、蓄熱槽の温度（以下、蓄熱温度ともいう）を検出する蓄熱温度センサ４２とを有している。
なお、蓄熱槽４０は、必ずしも圧縮機２３と接触している必要はなく、圧縮機２３の近傍に設けられていても構わない。
より詳細に前記空気調和機１００は、蓄熱槽４０から流出した冷媒が、圧縮機２３に流入してから、バイパス管３０を介して各室外熱交換要素２４１、２４２に流れるように構成されており、ここでは、図９に示すように、蓄熱槽４０から冷媒が流出する流出側配管４１１が、室外熱交換器２４と四方弁２１との間に接続されている。なお、この流出側配管４１１には、逆止弁５が設けられている。
また、蓄熱槽４０に冷媒が流入する流入側配管４１２は、室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂと分配器２５との間から分岐しており、この流入側配管４１２には、図示しない制御部からの信号を受け付けて開状態と閉状態とに切り替わる第３二方弁４１３が設けられている。
以下、図示しない制御部による制御内容について説明する。
ここでは、前記制御部は、蓄熱温度センサからの信号を受け付けるとともに、蓄熱温度が所定の第１温度より低い場合は第３二方弁４１３を閉状態にし、蓄熱温度が所定の第２温度より高い場合は第３二方弁４１３を開状態にし、蓄熱温度が第１温度以上かつ第２温度以下の場合は第３二方弁４１３の開閉状態を維持するように構成されている。
つまり、蓄熱温度が上昇している場合は、第２温度に達するまでは第３二方弁４１３が閉状態になっており、第２温度に達すると第３二方弁４１３が開状態になる。一方、蓄熱温度が低下している場合は、第１温度に達するまで第３二方弁４１３が開状態ににあっており、第１温度に達すると第３二方弁４１３が閉状態になる。
また、前記制御部は、外気の温度（以下、外気温度ともいう）を検出する図示しない外気温度センサからの信号を取得して、外気温度が所定の温度以下の場合に、上部熱交換要素２４１の除霜時には第３二方弁４１３を閉状態にし、下部熱交換要素２４２の除霜時に第３二方弁４１３を開状態にするように構成されている。
上述した構成により、圧縮機２３から放熱される熱を利用して冷媒を加熱することができ、除霜運転を高効率にすることができる。これにより、除霜運転時の暖房能力の低下を低減することができ、除霜運転時における使用者の快適性を損なわない。
また、蓄熱槽４０の熱を除霜運転の終盤に集中して使用することができ、蓄熱材の容量と蓄熱槽４０のサイズを小さくするとともに、コスト削減や室外ユニット２０のコンパクト化を図ることができる。
さらに、蓄熱槽４０により加熱された冷媒が、圧縮機２３に流入してから各熱交換要素２４１、２４２に流れるので、冷媒をより高温にした状態にすることができ、各熱交換要素２４１、２４２の除霜時間を短くすることができる。
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
１００・・・空気調和機
２３ ・・・圧縮機
２４ ・・・室外熱交換器
２５ ・・・分配器
２５１・・・補助分配器
２５２・・・分配管
３０ ・・・バイパス管
３１ ・・・主管
３２ ・・・枝管
３３ ・・・二方弁

Claims (10)

  1. 圧縮機、室外熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器を環状に接続してなる冷媒回路を有する空気調和機であって、
    前記室外熱交換器及び前記膨張弁の間に設けられた分配器と、
    一端が、前記分配器に接続され、他端が、前記室外熱交換器が有する複数の伝熱管に接続される複数の分配管と、
    一端が前記圧縮機に接続され、途中で分岐するとともに、複数の各他端が、前記分配管と前記伝熱管との接続部に接続されるバイパス管とをさらに具備することを特徴とする空気調和機。
  2. 複数の前記伝熱管が接続される補助分配器をさらに具備し、
    前記分配管の前記一端が、前記補助分配器を介して複数の前記伝熱管に接続されており、
    前記バイパス管の前記各他端が、前記補助分配器に接続されることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
  3. 前記室外熱交換器が複数設けられており、
    前記各室外熱交換器に対応して、前記分配器、前記分配管及び前記バイパス管がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の空気調和機。
  4. 前記室外熱交換器が、複数の熱交換要素を有し、
    前記熱交換要素を個別に除霜して、除霜される前記熱交換要素を切り替える除霜制御部を更に備え、
    前記除霜制御部が、１つの熱交換要素の除霜を開始してから終了する前に、別の熱交換要素の除霜を開始することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の空気調和機。
  5. 前記複数の熱交換要素が、上下方向に沿って設けられており、
    前記除霜制御部が、除霜される前記熱交換要素を、上側の熱交換要素から下側の熱交換要素に向かって順次切り替えることを特徴とする請求項４記載の空気調和機。
  6. 前記室外熱交換器が、上部熱交換要素、中央熱交換要素及び下部熱交換要素を有し、
    前記中央熱交換要素の容積が、前記上部熱交換要素の容積及び前記下部熱交換要素の容積よりも小さいことを特徴とする請求項４又は５記載の空気調和機。
  7. 前記除霜制御部が、前記上部熱交換要素と前記中央熱交換要素とを同時に除霜し、除霜される前記熱交換要素を前記上部熱交換要素から前記下部熱交換要素に切り替えて、前記中央熱交換要素と前記下部熱交換要素を同時に除霜することを特徴とする請求項６記載の空気調和機。
  8. 前記除霜制御部が、前記上部熱交換要素の除霜を開始してから終了するまでの間、前記中央熱交換要素を除霜するとともに、前記下部熱交換要素の除霜を開始してから終了するまでの間、前記中央熱交換要素を除霜することを特徴とする請求項６記載の空気調和機。
  9. 前記圧縮機の熱を蓄熱する蓄熱槽をさらに具備し、
    前記蓄熱槽に蓄熱された熱により冷媒を加熱するとともに、この冷媒を前記バイパス管を介して前記室外熱交換器に流せるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のうち何れか一項に記載の空気調和機。
  10. 前記蓄熱槽から流出した冷媒が、前記圧縮機に流入してから、前記バイパス管を介して前記室外熱交換器に流れるように構成されていることを特徴とする請求項９記載の空気調和機。
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