JPH01306785A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ヒートポンプ式空気調和機に関するもので
あり、さらに詳しくは、暖房運転中に室外熱交換器に生
じた霜を除く除霜運転への切換機能を有する空気調和機
に関するものである。

（従来の技術）。

ヒートポンプ式空気調和機での除霜運転に関する従来例
としては、例えば特開昭６１−５２５６３号公報記載の
装置を挙げることができる。その装置における冷媒回路
図を第２図に示しているが、同図において、３１は圧縮
機であって、この圧縮機３１の吐出配管３２と吸込配管
３３とはそれぞれ四路切換弁３４に接続され、この四路
切換弁３４に、順次、第１ガス管３５、室内熱交換器３
６、第１液管３７、減圧機構３８、第２液管３９、室外
熱交換器４０、第２ガス管４１が接続されて冷媒循環回
路が構成されている。さらに上記吐出配管３２と第２液
管３９とは第１開閉弁４２の介設された第１バイパス配
管４３で、また上記吸込配管３３と第１液管３７とは第
２開閉弁４４の介設された第２バイパス配管４５でそれ
ぞれ接続されると共に、上記第２液管３９に第３開閉弁
４６が介設されている。

上記装置においては、第１、第２開閉弁４２．４４を閉
、第３開閉弁４６を開にして、図中実線矢印で示すよう
に、圧縮機３１からの吐出冷媒を室内熱交換器３６から
減圧機構３８を通して室外熱交換器４０へと循環させる
ことによって暖房運転が行われ、そして上記から第１、
第２開閉弁４２．４４を開、第３開閉弁４６を閉に切換
えて除霜運転が行われる。このとき圧縮機３１からの吐
出冷媒は、図中破線矢印で示すように、吐出配管３２で
分流して、一方は第１バイパス配管４３を通して室外熱
交換器４０に直接供給された後、圧縮機３１に返流され
、この循環冷媒によって室外熱交換器４０の除霜が行わ
れる。そして上記吐出配管３２での分流冷媒の他方は室
内熱交換器３６に供給された後、第２バイパス配管４５
を通して上記圧縮機３１に返流される。このように、除
霜運転時にも圧縮機３１からの吐出冷媒の一部を室内熱
交換器３６に循環させる構成として、室内側の暖房を継
続するようになされている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記の装置においては、圧縮機３１からの
吐出冷媒の大部分は室外熱交換器４０側を循環し、室内
熱交換器３６側には一部の冷媒しか循環しないために、
除霜運転期間中の室内側での暖房能力の低下の度合が大
きく、したがって充分に満足し得る快適性が得られない
という問題がある。

この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、除霜運転時の空調快適性を従来よりも向上し得る空
気調和機を提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこでこの発明の第１請求項記載の空気調和機は、圧縮
機ｌに、順次第１ガス管８、室内熱交換器３、第１液管
９、減圧機構１０、第２液管１１、室外熱交換器２、第
２ガス管１２を接続して冷媒循環回路を構成し、上記圧
縮機１からの吐出冷媒を上記室内熱交換器３から室外熱
交換器２へと循環させて暖房運転を行うべく構成して成
る空気調和機であって、さらに上記圧縮機１のケーシン
グからの外方への放散熱を蓄熱する補助熱交換器１３を
設けると共に、この補助熱交換器１３を、開閉弁１９の
介設されたバイパス往管１４によって上記第１液管９に
、またバイパス復管１５によって上記第２液管１１にそ
れぞれ接続し、上記室外熱交換器２の除霜運転を上記開
閉弁１９を開弁して行う除霜運転制御手段２５を設けて
いる。

また第２請求項記載の空気調和機は、上記第１請求項記
載の空気調和機において、上記補助熱交換器１３を加熱
するヒータ１６をさらに設けている。

さらに第３請求項記載の空気調和機は、上記第　　　′
１又は第２請求項記載の空気調和機において、上記第１
ガス管８と第２ガス管１２とを四路切換弁７を介して上
記圧縮機１に接続すると共に、上記バイパス復管１５に
上記第２液管１１側から補助熱交換器１３側への冷媒流
れを遮断する逆止弁２１を介設している。

（作用） 上記第１請求項記載の空気調和機においては、除霜運転
時の圧縮機１からの吐出冷媒は、その全量が第１ガス管
８から室内熱交換器３に供給され、その後、第１液管９
、バイパス往管１４から補助熱交換器１３へとバイパス
し、上記補助熱交換器１３通過時に熱量が付与される。

そしてバイパス復管１５、第２液管１１から室外熱交換
器２に流入して除霜を行い、第２ガス管１２を介して上
記圧縮機ｌに返流される。つまり上記圧縮機１のケーシ
ングからの放散熱を補助熱交換器１３で蓄熱し、この蓄
熱量を除霜運転時に補助熱源として活用すると共に、除
霜運転時の室内側の暖房をより大きな能力で継続するた
めに、圧縮機１からの吐出冷媒の全量をまず室内熱交換
器３へと供給するようにしている。このため、室外熱交
換器側と室内熱交換器側とに分流させていた従来装置の
ように室内側での循環量が低下するような偏流状態を生
ずることがなく、除霜に必要な熱量を超える熱量を充分
に活用した暖房が継続でき、除霜運転期間中の室温低下
がより小さくなって空調快適性が向上する。

また上記第２請求項記載の空気調和機においては、例え
ば外気温度が低くて圧縮機１からの放熱量のみでは補助
熱交換器１３に充分な蓄熱量が得られない場合等におい
て、ヒータ１６による加熱を併用することによって必要
な蓄熱量の確保が可能となり、これにより暖房能力の低
下が抑えられ、空調快適性の向上を図ることができる。

また上記第３請求項記載の空気調和機のように、冷媒回
路に四路切換弁７を介設して冷房運転への切換も可能な
装置構成とした場合、冷房運転時にバイパス復管１５か
ら補助熱交換器１３に流入する冷媒を逆止弁２１で遮断
する構成とすることによって、補助熱交換器１３へのバ
イパス流が阻止され、液溜りが防止されるので、循環冷
媒量の低下、すなわち冷房能力の低下を生じることがな
く、空調快適性が維持される。

（実施例） 次にこの発明の空気調和機の具体的な実施例について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図には、圧縮機１と室外熱交換器２とを有する室外
ユニッ）Ｘに、室内熱交換器３を有する室内ユニットＡ
を接続して構成したこの発明の一実施例における空気調
和機の冷媒回路図を示している。

図のように、圧縮機１の吐出配管４と、アキュームレー
タ５の介設された吸込配管６とは、それぞれ四路切換弁
７に接続され、そしてこの四路切換弁７に、順次、第１
ガス管８、上記室内熱交換器３、第１液管９、電動膨張
弁（減圧機構）１０、第２液管１１、室外熱交換器２、
第２ガス管１２が接続されて冷媒循環回路が構成されて
いる。−方、上記圧縮機ｌのケーシング外周には補助熱
交換器１３が周設され、この補助熱交換器１３はバイパ
ス往管１４によって上記第１液管９に、またバイパス復
管１５によって上記第２液管１１にそれぞれ接続されて
いる。上記補助熱交換器１３は、上記各バイパス配管１
４．１５に両端の接続された冷媒配管が内部に配設され
た環状容器内に、例えば水或いは塩化カルシウム六水塩
等から成る蓄熱剤を満たして構成しているもので、運転
中に高温温度状態となる上記圧縮機１からの周囲への放
散熱を吸収して上記蓄熱剤中に蓄熱し、そして上記バイ
パス往管１４からバイパス復管１５へと上記蓄熱槽１３
内を通して冷媒が循環する際には、高低温度差によって
上記の蓄熱熱量を循環冷媒に付与するようになされてい
る。さらに上記補助熱交換器１３の外周には、電気ヒー
タの埋め込まれた環状の面発熱体（以下、ヒータと言う
）１６が周設され、このヒータ１６の外周に断熱シート
１７と防音シート１８とが全体を囲繞するように巻装さ
れている。なお上記バイパス往管１４には電　　。

磁弁より成る開閉弁１９とキャピラリチューブより成る
絞り２０とが介設され、また上記バイパス復管１５には
、上記第２液管１１側から補助熱交換器１３側への冷媒
流れを遮断する方向で逆止弁２１が介設されている。

そして上記装置においては、窯外ユニットＸに、除霜運
転制御手段としての機能も有する室外制御装置２５が、
また室内ユニッ）Ａに室内制御装置２６がそれぞれ設け
られている。この室内制御装置２６に接続されている運
転スイッチ２７が利用者によりＯＮ操作された時に、冷
暖切換スイッチ２８での切換位置に応して暖房運転要求
信号、或いは冷房運転要求信号が上記室内制御装置２６
から室外制御装置２５に出力され、これによって上記室
外制御装Ｗ１１により、暖房或いは冷房運転が開始され
るようになされており、次に上記暖房運転要求信号によ
って開始される暖房運転時の作動状態について説明する
。

暖房運転要求信号が室外制御装置２５に入力されると、
まず四路切換弁７が図中実線で示す切換位置に切換作動
され、圧縮機１が起動されて、暖房運転が開始される。

なお開閉弁１９は閉弁状態に維持され、このとき圧縮機
１からの吐出ガス冷媒は、四路切換弁７から第１ガス管
８を通して室内熱交換器３に供給され、この室内熱交換
器３で放熱して凝縮する。このときの凝縮熱で室内暖房
が行われる。次いで第１液管９から電動膨張弁ｌＯ通過
時に減圧され、第２液管１１から室外熱交換器２に流入
して蒸発した後、第２ガス管１２、四路切換弁７を経て
上記圧縮機１に返流される。

この暖房サイクルにおいては、圧縮機ｌへの吸込ガス温
度を過熱度制御しており、上記室外熱交換器２での蒸発
温度に対する上記吸込ガスの過熱度が所定の値に維持さ
れるように、上記電動膨張弁１０の開度制御を行ってい
る。このため吸込ガス温度が過度に低下するようなこと
がなく、運転中の圧縮機１の温度状態もより高温に維持
される。

そしてこの高温温度状態の圧縮機１からの外部への放熱
熱量が前記補助熱交換器１３内の蓄熱剤に付与され、暖
房運転の継続と共に上記蓄熱剤中に徐々に蓄熱されてい
くこととなる。

一方、上記暖房運転の継続中には、室外熱交換器２の温
度を蒸発温度として、また除霜開始を判別するための温
度として検出しており、室外熱交換器２への着霜量が多
くなって、上記の検出温度が除霜開始温度としての設定
温度まで低下したことが判別されると、上記の暖房運転
から除霜運転へ切換えられる。この除霜運転への切換え
は、開閉弁１９を開弁することによって行う。これによ
り、圧縮機１からの吐出ガス冷媒は、暖房運転時と同様
に、その全量が室内熱交換器３にまず供給された後、第
１液管９で分流し、分流冷媒の一方は、バイパス往管１
４を通して補助熱交換器１３内を循環し、このとき補助
熱交換器１３に蓄熱されていた熱量が循環冷媒に付与さ
れて冷媒中の保存熱量の増加を生じ、気相の割合が増加
した気液混合相となってバイパス復管１５から第２液管
１１に流入する。そして上記第１液管９から電動膨張弁
１０を通過した他方の分流冷媒と合流した後、室外熱交
換器２に供給される。上記補助熱交換器１３から熱量を
吸収して保有熱量の高くなった冷媒の温度は、霜の付着
している室外熱交換器２よりも充分に高く、したがって
温度差に基づく顕熱、さらに気相成分の凝縮に伴う潜熱
を放出することとなり、これにより室外熱交換器２の除
霜が進行する。その後、室外熱交換器２から第２ガス管
１２、四路切換弁７、アキュームレータ５を介して圧縮
機１に返流される。アキュームレータ５で気相から分離
される液冷媒は、適量ずつ圧縮機１に吸入され、内部で
蒸発して上記サイクルで循環する。このように、圧縮機
１での圧縮仕事に加えて上記補助熱交換器１３での蓄熱
量を補助熱源とするサイクルによって、除霜と同時に室
内側も高い暖房能力で同時運転することが可能となる。

しかも圧縮機１からの吐出冷媒はその全量がまず室内熱
交換器３へと供給されるサイクルであるので、除霜に必
要な熱量を超える熱量を充分に活用した暖房が継続でき
、この結果、除霜運転期間中も能力低下の少ない暖房が
継続されて、快適な空調状態を維持することができる。

上記の除霜運転の継続によって室外熱交換器２　　　′
に付着した霜が除かれ、室外熱交換器２の検出温度が除
霜終了温度まで上昇すると、上記開閉弁１９を閉弁する
ことにより暖房運転に復帰する。このように暖房と除霜
との切換えは開閉弁１９の開閉操作のみで行われる構成
であり、これにより機器構成、制御構成も極めて簡素な
ものとなっている。

なおバイパス往管１４に介設している絞り１４は、補助
熱交換器１３流通時の冷媒が吸熱によって液からガスへ
の相変化を生じる吸熱効率の高い蒸発状態で流通するよ
うに、上記補助熱交換器１３での熱交換能力等から適当
な流量抵抗値を有するものを選定して構成している。ま
た除霜運転時の電動膨張弁１０は上記の補助熱交換器１
３側での吸熱量ができるだけ裔くなる分流比を与える開
度を求めて設定している。

さらに上記装置においては外気温度を検出し、検出外気
温が予め設定している基準温度よりも低い場合に、暖房
運転中にヒータ１６に通電して補助熱交換器１３を所定
の温度まで加熱する制御が室外制御装置２５によって行
われる。つまり外気温度が低いために暖房サイクルでの
室外熱交換器２での蒸発温度が低下し、したがって吸込
ガス温度も低下して圧縮機１の高温温度状態が充分でな
くなり、さらに着霜速度が速くなって暖房運転継続時間
が短くなってくると、補助熱交換器１３に充分な蓄熱量
を確保し得なくなるおそれがあり、このような場合には
上記ヒータ加熱を併用して必要な蓄熱量を確保するよう
にしている。したがって通常は圧縮機１における排熱を
活用する経済的な装置構成であると共に、上記ヒータ１
６によって除霜時に必要な蓄熱量をより確実に確保し得
る構成となっているので、暖房能力の低下が抑えられ、
空調快適性が向上する。

なお上記装置における冷房運転は、開閉弁１９を閉にし
、四路切換弁７を、第１図中破線で示す切換位置に切換
えて、室外熱交換器２側から室内熱交換器３へと冷媒を
循環させることによって行う。このとき第２液管１１か
ら補助熱交換器１３へのバイパス流は逆止弁２１によっ
て遮断され、補助熱交換器１３内での液溜りが防止され
る。このため循環冷媒量の低下、すなわち冷房能力の低
下を生じることがなく、空調快適性が維持される。

また逆止弁２１によって冷房時の遮断機能が与えられる
ので、例えば電気的な制御機器を必要とする電磁弁で上
記の遮断を行う場合に比べて構成が簡素なものとなる。

さらにバイパス往管１４側の開閉弁１９は第１液管側が
高圧となるときの暖房時の圧力方向に対して遮断能力を
有する一方向電磁弁で構成することができ、高価な可逆
式電磁弁を用いる場合に比べて製作費をより安価にする
ことができる。また上記のように、蓄熱剤を充填した補
助熱交換器１３を圧縮機１に周設する構成とすることに
よって、上記補助熱交換器１３が圧縮機１に対する防音
、防振部材としても作用することから、運転音や振動の
低下した装置ともなっている。

（発明の効果） 上記のようにこの発明の第１請求項記載の空気調和機に
おいては、補助熱交換器での蓄熱量を補助熱源とした除
霜運転時、圧縮機からの吐出冷媒の全量がまず室内熱交
換器へと供給される冷媒循環がなされるために、室内側
への循環量が少ない従来装置に比べて、充分に大きな暖
房熱量を室内に与えながら除霜運転が行われることとな
り、この結果、室温低下が少なくなって空調快適性が向
上する。

また第２請求項記載の空気調和機においては、例えば外
気温度が低い場合等にも、ヒータによる加熱を併用する
ことによって必要な蓄熱量を確保することが可能である
ので、暖房能力の低下が抑えられ、空調快適性が向上す
る。

また第３請求項記載の空気調和機においては、冷房運転
時における補助熱交換器での液溜りが逆止弁で防止され
るので、循環冷媒量の低下、冷房能力の低下を生じるこ
とがなく、空調快適性が維持される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における空気調和機の冷媒
回路図、第２図は従来装置における冷媒回路図である。 １・・・圧縮機、２・・・室外熱交換器、３・・・室内
熱交換器、７・・・四路切換弁、８・・・第１ガス管、
９・・・第１液管、１０・・・電動膨張弁（減圧機構）
、１１・・・第２液管、１２・・・第２ガス管、１３・
・・補助熱交換器、１４・・・バイパス往管、１５・・
・バイパス復管、１６・・・ヒータ、１９・・・開閉弁
、２１・・・逆止弁、２５・・・室外制御装置（除霜運
転制御手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機（１）に、順次第１ガス管（８）、室内熱交
   換器（３）、第１液管（９）、減圧機構（１０）、第２
   液管（１１）、室外熱交換器（２）、第２ガス管（１２
   ）を接続して冷媒循環回路を構成し、上記圧縮機（１）
   からの吐出冷媒を上記室内熱交換器（３）から室外熱交
   換器（２）へと循環させて暖房運転を行うべく構成して
   成る空気調和機であって、さらに上記圧縮機（１）のケ
   ーシングからの外方への放散熱を蓄熱する補助熱交換器
   （１３）を設けると共に、この補助熱交換器（１３）を
   、開閉弁（１９）の介設されたバイパス往管（１４）に
   よって上記第１液管（９）に、またバイパス復管（１５
   ）によって上記第２液管（１１）にそれぞれ接続し、上
   記室外熱交換器（２）の除霜運転を上記開閉弁（１９）
   を開弁して行う除霜運転制御手段（２５）を設けている
   ことを特徴とする空気調和機。 ２、上記補助熱交換器（１３）を加熱するヒータ（１６
   ）をさらに設けていることを特徴とする第１請求項記載
   の空気調和機。 ３、上記第１ガス管（８）と第２ガス管（１２）とを四
   路切換弁（７）を介して上記圧縮機（１）に接続すると
   共に、上記バイパス復管（１５）に上記第２液管（１１
   ）側から補助熱交換器（１３）側への冷媒流れを遮断す
   る逆止弁（２１）を介設していることを特徴とする第１
   又は第２請求項記載の空気調和機。