JP6771302B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は空気調和機に係り、特に、凍結防止パイプを有する空気調和機に関する。

空気調和機の暖房運転では、室外熱交換器に発生した霜を溶かすために、暖房サイクルとは逆の冷凍サイクル運転である除霜サイクルの運転をおこなうことがある。この除霜サイクルの運転により、霜の融解水は、室外熱交換器から流れ落ちて、室外熱交換器の下方に配設されたドレンパンに集められ、ドレン孔から排水される。
しかし、外気温が常に氷点下を下回るような極寒環境下では、除霜サイクルの運転により融解したドレン水が、ドレンパンで再凍結して、除々にドレンパン上で成長して大きくなり、ついには、室外熱交換器や室外機ファンの破壊などを引き起こすことがある。

このため、ドレン水の再凍結を防止する方法が種種考案されている。
例えば、特許文献１には、「冷媒配管の一部を室外ドレンパンに配設し、暖房運転時には室外ドレンパンに溜まったドレン水の凍結を抑制する」ことが記載されている。
特許文献２には、「除霜運転時、圧縮機から吐出される高温冷媒をドレンパンに配設されたホットガス管、蒸発器の順に供給して除霜を行う」ことが記載されている。

特開昭６０−６０４６６号公報 特開平８−２１９５９９号公報

上記の特許文献１に記載の先行技術によれば、空気調和機では室外ドレンパンに溜まったドレン水の凍結を防止するため冷媒配管の一部を配設することにより、ある程度のドレンパン内の凍結を防止することはできるが低外気温時ではドレン水を凍結させないために必要な熱量が増えるため、低外気温条件が続く状況では凍結してしまうという問題がある。
また、特許文献２に記載の先行技術では、除霜運転時に圧縮機から吐出される高温冷媒をドレンパンに配設されたホットガス管に供給することで低外気温時においてもドレン水の凍結を防止できるが、除霜運転が終了しホットガス管に高温冷媒が供給されない状態で暖房運転するとドレン水の凍結が進んでしまう。また、ドレン水の凍結を回避するため、ホットガス管に高温冷媒の供給回数を増やすことは低外気温時に暖房能力を低下させ、暖房運転により室内の快適性を確保ができなくなってしまうことになる。
また、冷房運転と同じ冷凍サイクル運転を行う除霜運転の頻度が増すと、室内熱交換器への高温高圧のガス冷媒の供給量が低下するため、室内温度を維持することが困難となり、室内の快適性を維持できなくなる場合がある。

本発明の目的は、室外熱交換器のドレン水の凍結に関連する暖房能力の低下を抑制する空気調和機を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明の空気調和機は、圧縮機、四方切替弁、室内熱交換器、室外熱交換器、前記室外熱交換器側に配設され暖房サイクル時に動作する第１の膨張機構、及び、前記室内熱交換器側に配設され冷房サイクル時に動作する第２の膨張機構を接続する冷媒流路と、前記第１の膨張機構と前記第２の膨張機構との間を接続する冷媒流路であって、前記室外熱交換器の下方に位置するホットガス管と、前記圧縮機と前記四方切替弁との間の前記冷媒流路と、前記ホットガス管と前記第２の膨張機構との間の前記冷媒流路とを接続するホットガスバイパス管と、を有する。
前記室内熱交換器は、第１の室内熱交換器と第２の室内熱交換器とから構成され、前記第１の室内熱交換器と前記第２の室内熱交換器との間には、室内膨張弁を備える。
再熱除湿運転を行う際に、前記第１の室内熱交換器を蒸発器、前記第２の室内熱交換器を凝縮器として直列接続し前記ホットガスバイパス管から前記第２の室内熱交換器に高温高圧のガス冷媒を供給する構成にした。

本発明によれば、低外気温条件での暖房運転においても、室外熱交換器の熱交換能力の低下を抑制し、快適な室内温度を維持できる空気調和機を提供することができる。

空気調和機の全体構成図である。 冷凍サイクルの構成図である。 制御部の室外熱交換器の除霜に関する制御フローである。 室外機（室外熱交換器）の断面を示す図である。 室外交換器にホットガス管を設けた場合の冷凍サイクルの構成図である。 ホットガスバイパス管の他の配設例を示す冷凍サイクルの構成図である。 再熱除湿機能をもつ空気調和機の冷凍サイクルの構成図である。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は実施例の空気調和機１の全体構成を示す図である。
空気調和機１は、室内機２と室外機３とを冷媒配管４、電気配線、信号配線などを介して接続されたセパレート形空気調和機であり、リモコン５により運転操作されている。
なお、後記する実施例１（図２）、実施例２（図４、図５）、実施例３（図６）は参考例である。実施例４が、再熱除湿を行う実施例である（図７参照）。

《実施例１》
まず、室外機３のドレンパンのドレン水の凍結を防止するため、図示しないドレンパンにホットガス管４５を配設した実施例を図２により説明する。図２は、本実施例の冷凍サイクルの構成を示す図である。

図２の冷凍サイクルは、アキュムレータ３６、圧縮機３５、四方切替弁３７、室内熱交換器２３、減圧器（膨張機構）３４、室外熱交換器３３が、冷媒が循環するように接続され、冷媒流路切替弁である四方切替弁３７の切替状態により、冷房サイクルと暖房サイクルが切り替えられる。図２の四方切替弁３７は、暖房サイクルの冷媒流路の状態を示している。

ホットガス管４５は、室内熱交換器２３の液管４４と、減圧器３４との間を接続し、図示しない室外機３のドレンパンに配設される。
室外機３のドレンパンは、室外機３の室外熱交換器３３の下部に設けられ、室外熱交換器３３の霜の融解水を受け止める皿である。霜の融解水であるドレン水（融解水）は、室外機３の外に排水される。

ここで、図２の冷凍サイクルの暖房サイクルについて説明する。
暖房サイクルでは、冷媒は、圧縮機３５により高温高圧のガス状態に圧縮される。このガス冷媒は、四方切替弁３７により、利用側ガス管４３を経由して、室内熱交換器２３に供給される。
室内熱交換器２３は、室内送風モーター２２で駆動された室内ファン２１により通風され、室内空気と冷媒の間で熱交換が行われる。これにより、室内の暖房が行われる。

高温高圧のガス状態の冷媒は、凝縮器として作用する室内熱交換器２３を通過して、液または気液混合の状態となる。そして、この冷媒は、室内熱交換器２３を出て、液管４４とドレンパンに配設されたホットガス管４５を通って、減圧器３４に到達する。ホットガス管４５は、このように、減圧器３４と室内熱交換器２３を連絡する冷媒配管の一部で形成されたものとなっている。
液または気液混合の冷媒は、減圧器３４により減圧されて、低圧の液または気液混合の冷媒となる。

減圧器３４により低圧の液または気液混合の状態となった冷媒は、熱源側液管４６を通って、室外熱交換器３３に流入する。
室外熱交換器３３では、室外送風モーター３２で駆動された室外ファン３１により通風され、室外空気と冷媒の間で熱交換が行われる。

この時、室外熱交換器３３は、冷媒の蒸発器として作用し、室外空気は、冷媒の気化熱のために冷却される。場合によっては、０℃以下となって室外熱交換器３３の伝熱面に着霜することがある。特に、外気の温度が低く、湿度が高い時にこの現象は顕著になり、室外空気の通風面に付着した霜により、室外熱交換器３３の室外空気の通流が妨げられる。

着霜により室外熱交換器３３の通風量が減少すると、室外熱交換器３３の温度が更に低下し、益々霜が着きやすくなる。かくして、室外熱交換器３３の着霜量は増え続け、空気調和機１が室外空気から汲み上げる熱量が減少し、暖房能力が減少して、室内を十分に暖房できなくなり、暖房の機能が喪失してしまう。このため、室外熱交換器３３の霜を取り除く除霜サイクルの運転が必要になる。
この除霜サイクルについては、後述する。

図２の冷凍サイクルの暖房サイクルの説明に戻り、蒸発器として作用する室外熱交換器３３で低圧のガス状態となった冷媒は、熱源側ガス管４７を通って四方切替弁３７に流入する。
四方切替弁３７は、暖房サイクルでは図２のように、吐出配管４２と利用側ガス管４３との間で冷媒が通流するように接続され、熱源側ガス管４７と吸込配管４１との間で冷媒が通流するように切り換えられているので、室外熱交換器３３で低圧のガス状態となった冷媒は、冷媒の気液分離を行うアキュムレータ３６に流入する。
そして、ガス冷媒が、アキュムレータ３６から圧縮機３５に戻り、冷媒が循環する。

ここで、図２の冷凍サイクルの構成をより詳細に説明する。
室外熱交換器３３と室内熱交換器２３は、冷媒配管と伝熱フィンとで構成され、その冷媒配管で形成される冷媒回路を複数に分割して並列に接続されている。この冷媒回路は複数に区分して構成されている。
減圧器３４は、冷房サイクルの冷房時に室外熱交換器３３からの冷媒を減圧し、暖房サイクルの暖房運転時に室内熱交換器２３からの冷媒を減圧する。なお、本実施例の減圧器３４は絞り開度が制御可能な膨張弁、例えば電動式などで構成されている。

室内熱交換器２３が設けられている室内機２には、室内熱交換器２３に室内の空気を流通させる室内ファン２１と、室内ファン２１を駆動する室内送風モーター２２とが備えられ、冷媒と室内の空気の間で熱交換を行う。
より詳細には、室内熱交換器２３は、空気調和機１の暖房運転時には、暖房サイクルの高圧側熱交換器（凝縮器）として作用し、空気調和機１の冷房運転時には、冷房サイクルの低圧側熱交換器（蒸発器）として作用する。
なお、本実施例では、室内ファン２１として横流ファンを使用している。

室外熱交換器３３が設けられている室外機３には、室外熱交換器３３に室外の空気を通流させる室外ファン３１と、室外ファン３１を駆動する室外送風モーター３２とが備えられ、冷媒と室外の空気の間で熱交換を行う。
より詳細には、室外熱交換器３３は、空気調和機１の暖房運転時には、暖房サイクルの低圧側熱交換器（蒸発器）として作用し、空気調和機１の冷房運転時には、冷房サイクルの高圧側熱交換器（凝縮器）として作用する。
なお、本実施例では、室外ファン３１として軸流ファンを使用している。

つぎに、図２の冷凍サイクルにおける制御系について説明する。
本実施例の空気調和機１の冷凍サイクルは、制御部１０により制御されている。
制御部１０は、リモコン５（図１参照）の冷房運転や暖房運転や温度設定等の運転指示に基づいて、室内機冷媒温検知センサー１１と、室外機冷媒温検知センサー１２と、外気温検知センサー１３と、室温検知センサー１４の検出結果に応じて、圧縮機３５と四方切替弁３７と室外送風モーター３２と室内送風モーター２２を制御する。
詳しくは、室内機冷媒温検知センサー１１は、暖房運転時には、室内熱交換器２３の冷媒の温度を検出し、室外機冷媒温検知センサー１２は、暖房運転時に室外熱交換器３３の冷媒の温度を検出し、後述する除霜サイクルの運転要否を判定している。

以下に、除霜サイクルについて説明する。
上述したように、空気調和機１の暖房運転時に室外熱交換器３３が着霜して、室外熱交換器３３の蒸発器としての作用が低下し、空気調和機１の暖房能力が低下することがある。本実施例の制御部１０は、室外機冷媒温検知センサー１２で検出した冷媒の室外熱交換器３３の入口温度が所定の温度を下回り、かつ、暖房サイクルの運転を所定の時間以上行っている場合に、着霜が所定の量に達したとみなし、つぎの除霜サイクルを行う。

この除霜サイクルでは、四方切替弁３７を、暖房サイクルとは逆に、圧縮機３５の吐出配管４２と熱源側ガス管４７とを接続し、アキュムレータ３６の吸込配管４１と利用側ガス管４３とを接続するように切替える。
そして、圧縮機３５を運転し、高温高圧状態のガス冷媒を、四方切替弁３７を介して室外熱交換器３３に流入させる。室外熱交換器３３に入った冷媒は、高温高圧であるので室外熱交換器３３に付着した霜を融解する。融解水は、室外熱交換器３３の下方に滴下する。
この時、室外送風モーター３２は、低速運転または停止され、室内送風モーター２２も、低速運転または停止される。

室外熱交換器３３に流入した高温高圧のガス冷媒は、伝熱面に着霜した霜および融解した霜(ドレン水)との熱交換で冷却されて凝縮し、液または気液混合の冷媒となる。
次いで、冷媒は、減圧器３４に入り、低圧の液または気液混合の冷媒となり、室内熱交換器２３に流入する。室内熱交換器２３は蒸発器として作用し、冷媒はガス状態となって、圧縮機３５に戻る。
これにより、冷媒が冷凍サイクルを循環し、除霜サイクルが運転される。

本実施例の制御部１０は、室外機冷媒温検知センサー１２で検出した冷媒の室外熱交換器３３の入口温度が所定の温度を上回るか、除霜サイクルの運転を所定の時間以上行った場合に、着霜が無くなったとみなし、除霜サイクルの運転を終了し、暖房運転に復帰する。これにより、除霜が終了した直後の室外熱交換器３３は、熱伝達の妨害をしていた霜が除かれているので、外気から冷媒への熱移動がスムーズに行われ、熱交換能力が回復し、室内の暖房能力の低下を抑制することができる。

上述の除霜サイクルによる室外熱交換器３３の霜の融解水（ドレン水）は、ドレンパンに溜まる。暖房運転時には、ドレンパンには、高圧の液または気液混合冷媒が通流する液管４４に接続するホットガス管４５が配設されているので、ドレン水は加熱され凍結することがない。
しかし、寒冷地など外気温が極端に低い条件(極低温条件)では、このドレンパンに集められたドレン水が、０℃以下になり凍結することもある。ドレン水が凍結すると、室外熱交換器３３の破損の可能性がある。

このため、実施例の空気調和機１では、暖房運転中に、外気温の状態に応じてホットガス管４５に高温冷媒を適宜供給し、ドレン水を凍結させないように熱量を補填するようにした。
具体的には、圧縮機３５の吐出配管４２を液管４４に連結するホットガスバイパス管４８を設けた。そして、ホットガスバイパス管４８のバイパス開閉弁（開閉機構）４９により、圧縮機３５の高温高圧のガス状態の冷媒を液管４４に供給する。

バイパス開閉弁（開閉機構）４９は、電磁式開閉弁で構成され、制御部１０が、外気温検知センサー１３により検出した外気温が所定値より低い場合に、バイパス開閉弁４９が一定期間開くように制御して、液管４４（ホットガス管４５）へ高温高圧ガス冷媒の供給を行う。
これにより、寒冷地など外気温が極端に低い条件(極低温条件)でも、ホットガス管４５にドレン水を凍結させないために必要な熱量を供給できるため、ドレンパンに集められたドレン水が凍結し排出口が塞がってしまうこともなく、ドレン水の排出ができるため暖房能力の低下を抑制することができる。
なお、本実施例ではバイパス開閉弁４９は電磁式開閉弁としているが、電磁絞り開度が制御可能な膨張弁、例えば電動式などで構成しても良い。

ホットガスバイパス管４８に、暖房運転の一定期間、圧縮機３５の高温高圧のガス冷媒を分岐することにより、室内熱交換器２３に供給される冷媒量が低下する。このため、室温検知センサー１４により検出した室温が、リモコン５等により設定した暖房設定温度になるまでの到達時間が長期間化する可能性がある。
なお、以降の実施例の説明では、室温検知センサー１４により検出した室温が、リモコン５等により設定した暖房設定温度を中心値とした所定の温度範囲の値になった時を、室温が設定温度に到達した状態としている。

このため、本実施例の制御部１０は、暖房運転により設定室温に到達後の設定室温を維持する暖房運転中において、外気温が所定値より低い場合に、ホットガス管４５に高温冷媒を供給するようにバイパス開閉弁４９を一定の期間開くように制御する。
設定室温に到達後にホットガス管４５に高温冷媒を供給することにより、室内熱交換器２３に流れる高温冷媒が減少し供給熱量が減っても、設定室温に到達していることから、設定室温を維持することができる。したがって、設定室温を維持しながらドレン水の凍結防止ができる。
詳しくは、室内熱交換器２３に流れる高温冷媒の減少分を補充するように、圧縮機３５の駆動期間や駆動率を調整する。

また、制御部１０は、バイパス開閉弁４９を開弁してホットガス管４５に高温冷媒を供給した際の、室内熱交換器２３に流れる高温冷媒の熱量低下を補てんするために、圧縮機３５の吐出温度がより高温になるように圧縮機３５の回転速度を制御し、減圧器３４を制御するようにしてもよい。
これにより、室内熱交換器２３の暖房能力を低下することなく、ドレンパンのドレン水の凍結を防止することができる。

上記の暖房設定温度に到達した後に、ホットガスバイパス管４８により高温高圧のガス冷媒をホットガス管４５に供給することと、圧縮機３５のガス冷媒の吐出温度を高温にすることとを組み合わせて実行してもよい。
つまり、外気温検知センサー１３により検出した外気温が第１の所定温度より低い場合に、ホットガスバイパス管４８により高温高圧のガス冷媒をホットガス管４５に供給し、外気温が、第１の所定温度より低い第２の所定温度より低い場合に、圧縮機３５のガス冷媒の吐出温度を高温にしてホットガス管４５に供給するようにする。
これにより、空気調和機１の消費電力の増加を抑えて、所定温度の暖房を行いながらドレンパンのドレン水の凍結を防止することができる。

上記で、制御部１０が、暖房運転の設定室温に到達後の設定室温を維持する暖房運転中に、ホットガスバイパス管４８により高温高圧のガス冷媒をホットガス管４５に供給すると述べたが、具体的には、つぎの制御を行う。
設定室温を維持する暖房運転中の圧縮機３５は、駆動と停止の繰り返し動作を行っている。圧縮機３５が停止している場合には、冷媒の循環はないが、圧縮機３５の駆動時間の割合を制御することができる。したがって、外気温が所定値より低い場合に、圧縮機３５の駆動時間を増して、ホットガス管４５に供給する高温高圧のガス冷媒を確保することができる。
つまり、制御部１０は、暖房運転中の圧縮機３５を停止するサーモオフを行っている制御状態で、圧縮機３５の駆動時間を増して、バイパス開閉弁４９を開弁する。これにより、ホットガス管４５に高温冷媒を供給する。

つぎに、ホットガスバイパス管４８の構成と配置について詳細に説明する。
上記のとおり、ホットガス管４５には、ホットガスバイパス管４８と室内熱交換器２３とに分流した圧縮機３５の高温高圧のガス冷媒が合流して供給される。
ホットガスバイパス管４８から供給する高温高圧のガス冷媒は、暖房に寄与しないため、ドレン水の凍結を防止する必要最小限の流量とすることが望ましい。

ホットガスバイパス管４８に分岐するガス冷媒の流量比は、ホットガスバイパス管４８側の冷媒流路の圧力損失と室内熱交換器２３側の冷媒流路の圧力損失により決まる。
しかし、室内熱交換器２３側の冷媒流路の冷媒流量に影響する室内熱交換器２３の設置高さや流路長は、設置状況によっても変わる。また、ホットガスバイパス管４８のガス冷媒の必要流量も、外気温により変わる。ホットガスバイパス管４８に分岐するガス冷媒の流量比は、室内熱交換器２３の設置条件や外気温により変動する。

しかし、ホットガスバイパス管４８の管長は、室内熱交換器２３側の冷媒流路長より短くなる。そこで、ホットガスバイパス管４８の配管径を、利用側ガス管４３または液管４４の管径以下とする。
なお、ホットガスバイパス管４８には、高温高圧のガス冷媒が通流するので、ホットガスバイパス管４８の設置高さに制約はない。

上記では、バイパス開閉弁（開閉機構）４９を電磁式開閉弁で構成する実施例を説明したが、バイパス開閉弁（開閉機構）４９を電磁絞り開度が制御可能な膨張弁で構成してもよい。この場合には、ホットガスバイパス管４８からホットガス管４５にガス冷媒を供給する際に、絞り開度を調整して、ホットガスバイパス管４８の圧力損失を室内熱交換器２３側の冷媒流路の圧力損失のα倍以内（αは５）とする。
これにより、ホットガスバイパス管４８に分岐するガス冷媒の流量比（流速比）を制御することができ、ドレン水の再凍結を防止する際の熱効率を向上することができる。

ところで、バイパス開閉弁４９が開弁または絞り開度が開かれると、ホットガスバイパス管４８にガス冷媒が通流することによりガス冷媒の流量が変動する。この結果、ホットガスバイパス管４８と液管４４との接続点では、圧力変動が生じる。この圧力変動により、液管４４の気液２相冷媒がホットガスバイパス管４８に逆流する可能性がある。
このため、ホットガスバイパス管４８を、液管４４の鉛直上方に配設して、液冷媒がホットガスバイパス管４８に逆流することを防止する。

図３は、制御部１０の室外熱交換器３３の除霜に関する制御フローである。
まず、制御部１０は、空気調和機１がリモコン５等による暖房運転の操作指示中であるか否かを判定する（Ｓ３０１）。
暖房運転の操作指示中であれば（Ｓ３０１のＹｅｓ）、ステップＳ３０２に進む。暖房中の操作指示中でなければ（Ｓ３０１のＮｏ）、処理を終了する。

ステップＳ３０２では、図２で説明した空気調和機１の暖房運転の暖房サイクル動作を行う。
そして、冷媒の室外熱交換器３３の入口温度を室外機冷媒温検知センサー１２で検出し、検出温度が所定の温度より低いか否かを判定する（Ｓ３０３）。検出温度が所定の温度以上であれば（Ｓ３０３のＮｏ）、室外熱交換器３３が着霜していないものとし、ステップＳ３０９に進む。

冷媒の検出温度が所定の温度より小さければ（Ｓ３０３のＹｅｓ）、暖房サイクルの運転を所定時間以上行っているか判定し（Ｓ３０４）、暖房サイクルの運転時間が所定時間未満であれば（Ｓ３０４のＮｏ）、室外熱交換器３３の着霜量が所定の量に達していないものとして、ステップＳ３０９に進む。
ここで、着霜量の判定の量は、室外熱交換器３３の通風が妨げられているか否かを示す量の意味であり、実際の着霜量でなくてもよい。

ステップＳ３０４で、暖房サイクルの運転を所定時間以上行っていれば（Ｓ３０４のＹｅｓ）、室外熱交換器３３の着霜量が所定の量に達し、室外熱交換器３３の通風が妨げられているものとして、ステップＳ３０５に進み、除霜運転（除霜サイクル動作）を開始し、ステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０６では、冷媒の室外熱交換器３３の入口温度を室外機冷媒温検知センサー１２で検出し、検出温度が所定の温度以上であるか否かを判定する（Ｓ３０６）。検出温度が所定の温度以上であれば（Ｓ３０６のＹｅｓ）、ステップＳ３０８に進む。
ステップＳ３０８では、除霜が終了したとみなし、除霜サイクルの運転を終了し暖房サイクルの運転に復帰する。

ステップＳ３０６で、検出温度が所定の温度未満であれば（Ｓ３０６のＮｏ）、除霜サイクルを所定の時間より長く行っているか否かを判定し（Ｓ３０７）、除霜サイクルを所定の時間より長く行っていれば（Ｓ３０７のＹｅｓ）、ステップＳ３０８に進み、暖房サイクルの運転に復帰する。

ステップＳ３０７で、除霜サイクルを所定の時間より長く行っていなければ（Ｓ３０７のＮｏ）、除霜が終わっていないとして、ステップＳ３０５に戻り、除霜サイクルの運転を継続する。

ステップＳ３０８で暖房サイクルの運転に復帰すると、室内温度を室温検知センサー１４により検出し、検出した室内温度が設定の温度になっているか否かを判定する（Ｓ３０９）。室内温度が設定温度になっていない場合には（Ｓ３０９のＮｏ）、ステップＳ３０１に戻り、運転を継続する。

ステップＳ３０９で、室内温度が設定温度になっている場合には（Ｓ３０９のＹｅｓ）、外気温度を外気温検知センサー１３により検出し、検出した外気温度が所定の第１温度より低いか否かを判定する（Ｓ３１０）。
ステップＳ３１０で、外気温度が第１温度以上であった場合には（Ｓ３１０のＮｏ）、ステップＳ３０１に戻り、運転を継続する。外気温度が第１温度未満であった場合には（Ｓ３１０のＹｅｓ）、ステップＳ３１１に進む。

ステップＳ３１１では、外気温度が、第１温度より低い第２温度より低いか否かを判定する。外気温度が第２温度以上であった場合には（Ｓ３１１のＮｏ）、ステップＳ３１３に進み、バイパス開閉弁４９を一定時間開弁して、ホットガスバイパス管４８から液管４４に圧縮機３５の高温高圧のガス冷媒を供給する。これにより、ドレンパンに配設されたホットガス管４５に高温の冷媒が通流して、ドレン水が凍結しないようなる。その後、ステップＳ３０１に戻り、運転を継続する。

ステップＳ３１１で、外気温度が第２温度未満であった場合には（Ｓ３１１のＹｅｓ）、圧縮機３５の吐出冷媒の温度が上昇するように、圧縮機３５の回転数を制御し、減圧器３４を制御する（Ｓ３１２）。そして、ステップＳ３１３に進み、ホットガスバイパス管４８から液管４４に圧縮機３５の高温高圧のガス冷媒を一定時間供給する（Ｓ３１３）。
この時、Ｓ３１３の高温高圧のガス冷媒の一定時間の供給が終わると、圧縮機３５を元の駆動条件に戻す。
ステップＳ３１３のホットガスバイパス管４８からの高温高圧のガス冷媒の一定時間の供給が終わると、ステップＳ３０１に戻り、運転を継続する。

以上説明したように、圧縮機の吐出側と、ホットガス管と室内熱交換器間に連結する冷媒配管との間にホットガスバイパス管を設け、ホットガスバイパス管にバイパス開閉弁を設け、高温冷媒をホットガス管に適宜供給することで、寒冷地など外気温が極端に低い条件(極低温条件)でも、ドレン水の凍結を防止し、暖房能力の低下を抑制できる。

上述では、実施例の空気調和機１の冷房運転については特に説明しなかったが、四方切替弁３７を切替えて冷媒の循環方向を換え、室外熱交換器３３を凝縮器とし、室内熱交換器２３を蒸発器として、冷房サイクルを形成すればよいことは言うまでもない。

この際、バイパス開閉弁４９を閉弁して、ホットガスバイパス管４８に圧縮機３５の高温高圧のガス冷媒が通流しないようにする。これにより、ホットガスバイパス管４８は、閉塞管となるため液冷媒が貯留し、冷媒の利用効率が低下する。
この冷媒の利用効率の低下を防止するために、ホットガスバイパス管４８の管長を短くすることが望ましい。また、ホットガスバイパス管４８の液管４４側に開閉弁を設けて、冷房サイクル運転時に開閉弁を閉じるようにしてもよい。

《実施例２》
上記の実施例の空気調和機１では、ドレンパンにホットガス管４５を配設し、除霜サイクルによる融解水（ドレン水）がドレンパンで凍結しないようにし、かつ、外気温が低い場合には、ホットガス管４５により高温高圧のガス冷媒を供給する例を説明した。
つぎに、ドレンパンのドレン水を加熱して凍結する実施例とは異なり、融解水（ドレン水）を加熱してドレンパンで凍結しないようにする実施例について説明する。

図４は、本実施例の室外機３（室外熱交換器３３）の断面を示す図である。
室外機３の室外熱交換器３３の伝熱フィンを貫通する鉛直下部の４本（２段）の冷媒配管は、室内熱交換器２３を出た液または気液混合状態の冷媒が通流するホットガス管４５となっている。なお、図４では、４本（２段）のホットガス管４５が示されているが、この数に限定されない。
室外熱交換器３３の鉛直下方部には、霜の融解水を受けるドレンパン５０が配置され、霜の融解水（ドレン水）は、ドレンパン５０に集められ、室外機３の外部に排水される。

空気調和機１の暖房運転時に室外熱交換器３３の伝熱フィン表面に生じた霜は、除霜サイクルの運転により融解され、この融解水は、伝熱フィン表面を垂下し、ドレンパン５０に滴下する。この時、室外熱交換器３３の伝熱フィンの鉛直下方の冷媒管はホットガス管４５となっているので、ホットガス管４５の冷媒熱は、室外熱交換器３３の伝熱フィンに熱伝達している。融解水は、室外熱交換器３３の伝熱フィン表面から冷媒熱を吸熱して、温度上昇する。
ドレンパン５０には、冷媒熱を吸熱した融解水（ドレン水）が滴下するので、直に凍結することはなく、室外機３の外部に排水される。

詳細は後述するが、寒冷地など外気温が極端に低い条件(極低温条件)では、圧縮機３５の高温高圧のガス状態の冷媒をバイパスしてホットガス管４５に供給するようにする。これにより、融解水（ドレン水）が吸熱する熱量が増加して、融解水（ドレン水）の凍結を防止することができる。

また、ドレンパン５０でドレン水が凍結して上方向に氷柱が成長したとしても、室外熱交換器３３の鉛直下部は、ホットガス管４５の冷媒により加熱されているので、氷柱が融解する。このため、室外熱交換器や室外機ファンの破壊などを引き起こすことはない。

図５は、本実施例の空気調和機１の冷凍サイクルの構成を示す図である。
図２の冷凍サイクルの構成図とは、ホットガス管４５が室外熱交換器３３に配設されている点と、減圧器（膨張機構）３４ａがホットガス管４５と液管４４との間に設けられている点が異なる。

図５の冷凍サイクルの構成における暖房サイクルや除霜サイクルでの冷媒の流れや、制御方法は、図２や図３で説明した内容と同じであるため、ここでは説明しない。

本実施例では、上述のように、ホットガス管４５が室外熱交換器３３に配設されている。冷房サイクルの運転時に、減圧器３４で減圧を行うと、凝縮器として作用する室外熱交換器３３を通流して液または気液混合の状態となった冷媒が、減圧後にホットガス管４５により室外熱交換器３３に戻り、外気と熱交換して冷媒が気化するので、室外熱交換器３３に供給される液冷媒が減少して冷房能力が低下する。
このため、ホットガス管４５と液管４４との間に減圧器３４ａを設けて、液または気液混合の状態の冷媒の減圧を行うようにする。

詳しくは、制御部１０は、暖房サイクルでは、減圧器３４ａを開弁に制御して冷媒を通流し、減圧器３４の弁開度を制御して冷媒減圧を行う。そして、制御部１０は、冷房サイクルまたは除霜サイクルでは、減圧器３４を開弁に制御して冷媒を通流し、減圧器３４ａの弁開度を制御して冷媒減圧を行うようにする。
これにより、ホットガス管４５を室外熱交換器３３に配設したことによる液冷媒の気化による冷房能力の低下を防止する。

以上説明したように、本実施例の空気調和機１によれば、設定室温を維持しつつ、ドレン水の凍結を防止することができ、ドレン水の凍結による暖房能力の低下を防ぎ、空気調和機の快適性を向上させることができる。
また、図４に示したように、ホットガス管４５を室外熱交換器３３の伝熱フィンに貫通するように設けることで、ホットガス管４５の冷媒配管を固定する固定具が不要となる。これにより、製造コストを安価に抑えることができる。

《実施例３》
上記の実施例では、ホットガスバイパス管４８により高温高圧のガス冷媒をホットガス管４５に供給して、除霜サイクルの融解水（ドレン水）の再凍結を防止する構成を説明したが、つぎに、図６により、空気調和機１の他の冷凍サイクルの構成を説明する。

図６の空気調和機１の冷凍サイクルの構成は、高温高圧のガス冷媒を供給するホットガスバイパス管４８が、減圧器３４と室外熱交換器３３との間の熱源側液管４６に接続している。つまり、ホットガスバイパス管４８の接続先が、図２や図５の冷凍サイクルの構成と異なる。
他の構成は、図２や図５と同じ構成であるため、説明は省略する。
つぎに、図６の冷凍サイクルの動作について説明する。

図２や図５の空気調和機１では、四方切替弁３７を暖房サイクルとは逆の冷房サイクルの方向に切替えて、圧縮機３５の高温高圧状態のガス冷媒が、室外熱交換器３３に流入するようにして、室外熱交換器３３の着霜を融解していた。これに対して、図６の空気調和機１では、四方切替弁３７を暖房サイクルの状態のまま、ホットガスバイパス管４８のバイパス開閉弁（開閉機構）４９を開いて、圧縮機３５の高温高圧状態のガス冷媒を室外熱交換器３３に供給する。これにより、室外熱交換器３３の着霜を融解する。

この時、融解水の温度が、水の融解点温度以上になるように、ホットガスバイパス管４８により室外熱交換器３３に高温高圧状態のガス冷媒を供給する。この高温の融解水は、室外熱交換器３３の伝熱フィン表面を垂下して、ドレンパン５０に滴下する。ドレンパン５０の融解水（ドレン水）が再凍結していた場合には、ドレンパン５０に滴下した高温の融解水により融解され、室外機３の外部に排水される。これにより、ドレンパン５０の氷柱が成長することがないので、室外熱交換器３３や室外機ファンの破壊などを引き起こすことはない。

この時、冷凍サイクルを除霜サイクルに変更していないので、室内熱交換器２３には、高温・高圧のガス冷媒が供給されている。このため、暖房能力は低下しているが、冷風が出力されるようなことはない。
上記のホットガスバイパス管４８から室外熱交換器３３への高温高圧冷媒の供給を、室内温度が設定値に到達した後の室内温度の維持状態の運転で行うようにすれば、暖房能力の低下が問題となることはない。

本実施例の空気調和機１でも、ホットガス管４５を室外熱交換器３３の下方に配設されているので、暖房サイクルでは、減圧器３４の入力側の冷媒により、除霜した融解水の再凍結は防止されている。したがって、図３で説明した制御フローと同様に、室内温度が空調設定温度に到達している際に、外気温度が所定温度以下の極低温条件で、上記のホットガスバイパス管４８から室外熱交換器３３への高温高圧冷媒の供給を行う。
これにより、極低温環境でも、暖房サイクルの運転を行うことができる。

図２、５、６の冷凍サイクルの構成図において、ホットガスバイパス管４８が、圧縮機３５と四方切替弁３７とを接続する吐出配管４２の途中から分岐する例を示しているが、ホットガスバイパス管４８の入口は、圧縮機３５が吐出する高温高圧のガス冷媒を取得できれば、この場所に限らず他の場所であってもよい。例えば、四方切替弁３７と利用側ガス管４３のサービスバルブ（図示せず）の間から分岐してもよい。

《実施例４》
つぎに、図７により、再熱除湿機能をもつ空気調和機１の冷凍サイクルの構成を説明する。この再熱除湿機能は、冷却して湿気をとりながら空調風を暖めなおすことにより、低湿度にする運転モードである。
図７の空気調和機１は、図５の空気調和機１の室内機２の構成を替えて、再熱除湿機能を実現している。

つぎに、室内機２の構成について、説明する。
図７の室内機２は、第１室内熱交換器２３ａと第２室内熱交換器２３ｂの２つの熱交換器をもち、暖房または冷房運転時には、室内電磁開閉弁５１を開いて、第１室内熱交換器２３ａと第２室内熱交換器２３ｂとを並列に接続して、ひとつの熱交換器（図５の室内熱交換器２３に対応）として構成する。
この状態で、図５で説明した暖房運転または冷房運転と同じ運転が行われる。

再熱除湿運転では、室内電磁開閉弁５１を閉じて、第１室内熱交換器２３ａと第２室内熱交換器２３ｂとを直列に接続する。そして、液管４４の気液２相冷媒が、第２室内熱交換器２３ｂを通流し、室内膨張弁５２により減圧されて、第１室内熱交換器２３ａに冷媒が流入する。第１室内熱交換器２３ａを通流した冷媒は、利用側ガス管４３を通流して、室外機３に戻る。

この時、液管４４の気液２相冷媒は、膨張弁３４ａの減圧量を冷房運転時より小さくして、中温中圧冷媒となっている。この中温中圧冷媒は、凝縮器として作用する第２室内熱交換器２３ｂを通流して液化される。液化冷媒は、室内膨張弁５２により減圧されて低温低圧の冷媒となり、蒸発器として作用する第１室内熱交換器２３ａを通流して、ガス冷媒に戻る。

室内空気は、室内ファン２１により通風され、蒸発器として作用する第１室内熱交換器２３ａにおいて、気化熱を奪われて冷却・除湿され、凝縮器として作用する第２室内熱交換器２３ｂにおいて、凝縮熱を受けて暖められる。
以上により、低温高湿空気でも除湿を可能にしている。

上記のように、再熱除湿運転時には、室内機２の第１室内熱交換器２３ａを蒸発器、第２室内熱交換器２３ｂを凝縮器として、冷凍サイクルを構成している。このため、室外熱交換器３３による冷媒凝縮を行わずに、冷凍サイクルを構成できる。
この場合には、制御部１０により減圧器３４を閉じて、室外熱交換器３３の高温高圧のガス冷媒の通流を止め、バイパス開閉弁４９を開弁して高温高圧のガス冷媒を液管４４に供給する。
この時、液管４４に供給される冷媒は、再熱する熱量に対応して、圧縮機３５を制御して中温中圧のガス冷媒に調整する。または、膨張弁３４ａの減圧量を調整してもよい。

また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明で分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１ 空気調和機
２ 室内機
３ 室外機
１０ 制御部
１１ 室内機冷媒温検知センサー
１２ 室外機冷媒温検知センサー
１３ 外気温検知センサー
１４ 室温検知センサー
２１ 室内ファン
２２ 室内送風モーター
２３ 室内熱交換器
３１ 室外ファン
３２ 室外送風モーター
３３ 室外熱交換器
３４ 減圧器（膨張機構、第１の膨張機構）
３４ａ 減圧器（膨張機構、第２の膨張機構）
３５ 圧縮機
３６ アキュムレータ
３７ 四方切替弁
４１ 吸込配管
４２ 吐出配管
４３ 利用側ガス管
４４ 液管
４５ ホットガス管
４６ 熱源側液管
４７ 熱源側ガス管
４８ ホットガスバイパス管
４９ バイパス開閉弁（開閉機構）
５１ 室内電磁開閉弁
５２ 室内膨張弁
２３ａ 第１室内熱交換器
２３ｂ 第２室内熱交換器

Claims (1)

1. 圧縮機、四方切替弁、室内熱交換器、室外熱交換器、前記室外熱交換器側に配設され暖房サイクル時に動作する第１の膨張機構、及び、前記室内熱交換器側に配設され冷房サイクル時に動作する第２の膨張機構を接続する冷媒流路と、
   前記第１の膨張機構と前記第２の膨張機構との間を接続する冷媒流路であって、前記室外熱交換器の下方に位置するホットガス管と、
   前記圧縮機と前記四方切替弁との間の前記冷媒流路と、前記ホットガス管と前記第２の膨張機構との間の前記冷媒流路とを接続するホットガスバイパス管と、
   を有し、
   前記室内熱交換器は、第１の室内熱交換器と第２の室内熱交換器とから構成され、
   前記第１の室内熱交換器と前記第２の室内熱交換器との間には、室内膨張弁を備え、
   再熱除湿運転を行う際に、前記第１の室内熱交換器を蒸発器、前記第２の室内熱交換器を凝縮器として直列接続し前記ホットガスバイパス管から前記第２の室内熱交換器に高温高圧のガス冷媒を供給する
   ことを特徴とする空気調和機。

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