WO2013051177A1 - 室外機、その室外機を備えた空気調和機及び給湯機 - Google Patents

室外機、その室外機を備えた空気調和機及び給湯機 Download PDF

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outdoor
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outdoor unit
heating means
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雄亮 田代
航祐 田中
相武 李
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三菱電機株式会社
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    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters

Definitions

  • the present invention relates to, for example, an outdoor unit having a defrosting function, an air conditioner including the outdoor unit, and a water heater.
  • the outdoor heat exchanger operates as an evaporator during heating operation, and in the case of a water heater, the air heat exchanger operates as an evaporator during hot water operation.
  • These heat exchangers have a lower temperature than the air that exchanges heat, so they receive heat from the outdoor air and heat up to the indoor heat exchanger (water heat exchanger in the case of a water heater). Hot water operation).
  • the surface temperature of the outdoor heat exchanger (air heat exchanger in the case of a water heater) is 0
  • the frosting phenomenon occurs, where moisture in the inflowing air becomes frost on the surface of the outdoor heat exchanger (air heat exchanger). "Low outdoor air conditions").
  • Each heat exchanger described above has a reduced frosting phenomenon, which increases the ventilation resistance and decreases the amount of inflow air, so that the performance of the air conditioner and water heater decreases. Therefore, the air conditioner (water heater) performs a defrosting operation to remove the attached frost.
  • a defrosting method there are generally a reverse method for an air conditioner and a hot gas method for a hot water heater.
  • the heating operation hot water supply operation
  • the comfort of the indoor heating is impaired, or the hot water storage temperature is lowered, and it is a problem to reduce the number of defrosting times under low outside air conditions. It has become.
  • the heat exchange surface (fin surface) of the outdoor heat exchanger is provided with a frosting suppression layer on the heat exchange surface that increases slidability and water repellency and suppresses frost formation.
  • a method for suppressing frost formation in an outdoor heat exchanger under low outdoor air conditions has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • JP 2002-323298 A (Abstract) JP 60-60466 (2nd page, Fig. 3)
  • the frost suppression method described in Patent Document 1 has a problem that frost and ice generated between a heat exchanger subjected to water sliding or water repellent treatment and a drain pan cannot be treated. Further, in the technique described in Patent Document 2, it is possible to prevent freezing in the drain pan by the refrigerant pipe disposed in the drain pan, but it is difficult to completely melt freezing of water dripping from the heat exchanger. there were.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is capable of reliably melting frost and ice generated between the heat exchanger and the drain pan without reducing the air flow rate to the heat exchanger.
  • An object is to provide an air conditioner and a water heater equipped with an outdoor unit.
  • the outdoor unit according to the present invention includes at least a heat exchanger whose heat exchange surface has been subjected to drought or water repellent treatment, a drain pan installed below the heat exchanger, and a space between the heat exchanger and the drain pan.
  • the heating means is disposed above the drain pan and has a flat outer appearance.
  • the lower portion of the heat exchanger and the drain pan are not reduced without reducing the amount of ventilation to the heat exchanger.
  • the frost and ice generated between them can be melted reliably.
  • FIG. 6 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigeration cycle apparatus for an air conditioner according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigeration cycle apparatus for an air conditioner according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigeration cycle apparatus for an air conditioner according to Embodiment 4.
  • FIG. 6 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigeration cycle apparatus for an air conditioner according to Embodiment 2.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigeration cycle apparatus of a general air conditioner.
  • a general air conditioner includes an indoor unit 11 and an outdoor unit 12 that constitutes a refrigerant circuit with the indoor unit 11.
  • the indoor unit 11 includes an indoor heat exchanger 22, an indoor blower fan 23, and the like.
  • the outdoor unit 12 includes a compressor 21, a four-way valve 27 for switching between cooling operation / heating operation, an outdoor heat exchanger 25, an outdoor fan 26, a first expansion unit 24, a second expansion unit 28, and the like. ing.
  • the indoor heat exchanger 22 operates as an evaporator
  • the outdoor heat exchanger 25 operates as a condenser.
  • the indoor heat exchanger 22 operates as a condenser
  • the outdoor heat exchanger 25 operates as an evaporator.
  • the heat exchange surface (fin surface) of the outdoor heat exchanger 25 is subjected to water sliding or water repellent treatment.
  • the first expansion means 24 is composed of, for example, an expansion valve that converts the high-pressure liquid refrigerant flowing from the indoor unit 11 during the heating operation into a medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
  • the second expansion means 28 uniformly distributes the medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing in through the first expansion means 24 during the heating operation, and lowers the refrigerant to the outdoor heat exchanger 25.
  • it consists of a capillary tube to be fed.
  • the second expansion means 28 described above uses an expansion valve equivalent to the first expansion means 24.
  • the refrigerant in the refrigeration cycle apparatus is compressed by the compressor 21 and flows into the indoor heat exchanger 22 as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant. .
  • the gas refrigerant exchanges heat (radiates heat) with the indoor air sent by the indoor fan 23 in the indoor heat exchanger 22 and becomes a high-pressure liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant is expanded to a predetermined pressure by the first expansion means 24 and the second expansion means 28 to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant and flows into the outdoor heat exchanger 25.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the outdoor heat exchanger 25 exchanges heat (absorbs heat) with the outdoor air sent by the outdoor fan 26 and returns to the compressor 21 as a low-temperature and low-pressure gas refrigerant.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the outdoor unit of FIG. 2A is a rear view showing the interior of the outdoor unit as viewed from the back
  • FIG. 2B is a left side view of the interior of the outdoor unit as viewed from the left side
  • FIG. 2C is a diagram of the outdoor unit.
  • FIG. 4D is a plan view showing the bottom of the outdoor unit from above.
  • each component of the refrigerant circuit such as the compressor 21, the four-way valve 27, the outdoor heat exchanger 25, the outdoor fan 26, the first expansion unit 24, the second expansion unit 28, and the like described above is a unit.
  • a drain pan 32 is provided at the bottom of the unit case 31.
  • the drain pan 32 is formed in a dish shape for receiving drain water generated by the outdoor heat exchanger 25, and is provided with a drain hole 33 for draining the drain water to the outside of the unit case 31.
  • one, two, or more drain holes 33 are provided below the outdoor heat exchanger 25.
  • the outdoor heat exchanger 25 of the outdoor unit 12 configured in this manner is subjected to water sliding or water repellent treatment, thereby suppressing frost formation of the outdoor heat exchanger 25 that occurs under low outdoor air conditions.
  • the outdoor heat exchanger 25 is operated as an evaporator under low outdoor air conditions, the condensed water (water droplets) generated on the outdoor heat exchanger 25 is solidified before frosting. Water droplets are dropped from above the outdoor heat exchanger 25 by sliding or water repellent treatment. Thereby, the amount of water droplets (ice droplets) adhering to the outdoor heat exchanger 25 is reduced, and the amount of frost formation is reduced.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the installation position of the heating means provided in the outdoor unit of FIG. 3A is a front view showing the inside of the outdoor unit as viewed from the front
  • FIG. 3B is a left side view showing the inside of the outdoor unit as viewed from the left side
  • FIG. 3C is a view of the outdoor unit. It is a top view which shows a bottom part seeing from upper direction.
  • the heating means 41 is composed of a circular refrigerant pipe as shown in FIG.
  • the installation position of the heating means 41 is based on the above-described knowledge, because frost and ice are generated between the lower part (lowermost fin) of the outdoor heat exchanger 25 and the drain pan 32. It can be seen that the drain pan 32 is preferably above the drain pan 32.
  • the heating means 41 is required immediately below each row. In that case, as shown in FIG. 5, a space 52 is formed between the heating means 41, and frost and ice are generated in the lower portion of the space 52 and cannot be melted. Further, if one heating means 41 is used to deal with a plurality of rows of heat exchangers, the diameter of the heating means 41 increases, and accordingly, the space 51 between the outdoor heat exchanger 25 and the drain pan 31 also increases. Become.
  • the diameter of the heating means 41 is increased, when the height of the outdoor unit 12 is limited, the height of the outdoor heat exchanger 25 is reduced, and the area of the heat exchanger is reduced. In that case, in order to ensure an equivalent area, the width of the unit case 31 of the outdoor unit 12 must be widened, and the outdoor unit 12 cannot be made compact.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the outdoor unit according to Embodiment 1 and a cross-sectional view showing the shape of the heating means provided in the outdoor unit.
  • FIG. 6A is a front view showing the inside of the outdoor unit as seen from the front
  • FIG. 6B is a left side view showing the inside of the outdoor unit as seen from the left side.
  • FIG. 4C shows a cross section of the heating means
  • FIG. 4D shows a modification of the heating means.
  • the outdoor unit 12 in the first embodiment includes a compressor 21, a four-way valve 27, an outdoor heat exchanger 25 (first heat exchanger), an outdoor fan 26, Each component of the refrigerant circuit such as the first expansion means 24 and the second expansion means 28 and the heating means 61 are provided.
  • a drain pan 32 having a drain hole 33 is provided at the bottom of the unit case 31.
  • the heating means 61 is disposed between the lower part (lowermost fin) of the outdoor heat exchanger 25 and the drain pan 32 and above the drain pan 32.
  • the heating means 61 is composed of a flat tube having a long diameter in the direction of the air flow from the outdoor blower fan 26 orthogonal to the outdoor heat exchanger 25.
  • the direction in which the diameter of the flat tube is long is defined as a width D, which is substantially the same as the depth of the outdoor heat exchanger 25 in the direction of the air flow.
  • the height H can be kept low with respect to the width D, and the generation of the space 51 can be eliminated.
  • a heat source for the heating means any one of a medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, a high-pressure liquid refrigerant, and a high-temperature / high-pressure gas refrigerant is used.
  • the heating means 61 By using a flat tube for the heating means 61, it is possible to suppress the height that can achieve an outside area equivalent to a plurality of circular tubes, and it is not necessary to increase the depth of the outdoor heat exchanger 25. Also, for the outdoor heat exchanger 25 in two rows and three rows, the flattening ratio of the flat tube (ratio of width D to height H) and a plurality of refrigerant flows inside as shown in FIG. By using the flat tube 61b having a path, the same heating is possible even when the number of rows of the outdoor heat exchangers 25 is increased.
  • the heating means 61 is installed between the lower part of the outdoor heat exchanger 25 and the drain pan 32, and the ambient temperature between the lower part of the outdoor heat exchanger 25 and the drain pan 32 is set to 0 ° C. or higher by the refrigerant.
  • the frost and ice generated between the lower portion of the outdoor heat exchanger 25 and the drain pan 32 are melted even under low outdoor air conditions without reducing the amount of ventilation to the outdoor heat exchanger 25. be able to.
  • FIG. 7 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigeration cycle apparatus for an air conditioner according to Embodiment 2.
  • the air conditioner according to Embodiment 2 includes an indoor unit 11 and an outdoor unit 12 that forms a refrigerant circuit with the indoor unit 11, as in FIG. 1.
  • the indoor unit 11 includes an indoor heat exchanger 22 (second heat exchanger), an indoor fan 23, and the like.
  • the outdoor unit 12 includes a compressor 21, a four-way valve 27 for switching between cooling operation / heating operation, an outdoor heat exchanger 25 (first heat exchanger), an outdoor fan 26, a first expansion means 24, 2 expansion means 28, heating means 61, and the like.
  • the heating means 61 is composed of a flat tube as shown in FIG. 6C, and as shown in FIGS. 6A and 6B, the lower part of the outdoor heat exchanger 25 (final fin), the drain pan 32, It is installed between.
  • the heating means 61 is inserted into the refrigerant pipe between the first expansion means 24 and the second expansion means 28. With this connection, the medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows through the heating means 61 during the heating operation.
  • the heating means 61 uses an intermediate-pressure gas-liquid two-phase refrigerant as a heat source, sets the ambient temperature to 0 ° C. or higher, melts frost and ice generated in the outdoor heat exchanger 25, and maintains the state.
  • the flat tube heating means 61 is installed between the lower part (lowermost fin) of the outdoor heat exchanger 25 and the drain pan 32.
  • the frost and ice generated in the outdoor heat exchanger 25 can be reliably melted and the state maintained without reducing the air flow rate. Therefore, the operation can be continued without stopping the heating operation under the low outside air condition, and the comfort of the indoor heating is improved. Further, the defrosting time can be shortened, and the power consumption can be reduced accordingly.
  • FIG. FIG. 8 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigeration cycle apparatus for an air conditioner according to Embodiment 3.
  • the outdoor unit 12 in the third embodiment includes a compressor 21, a four-way valve 27, an outdoor heat exchanger 25 (first heat exchanger), an outdoor fan 26, and one first expansion means 24 (expansion valve).
  • Two check valves 71a and 71b, a heating means 61 and the like are provided.
  • the first expansion means 24 and the check valve 71a are connected to a refrigerant pipe connecting the indoor heat exchanger 22 (second heat exchanger) and the outdoor heat exchanger 25.
  • the heating means 61 is constituted by a flat tube as described above, and is installed between the lower part (lowermost fin) of the outdoor heat exchanger 25 and the drain pan 32.
  • One end of the heating means 61 is connected to a refrigerant pipe between the first expansion means 24 and the check valve 71a via a conduit, and the other end is a refrigerant between the indoor heat exchanger 22 and the first expansion means 24. It is connected to a pipe branching from the pipe.
  • a check valve 71b is connected to the pipe line.
  • the aforementioned check valve 71a blocks high-pressure liquid refrigerant flowing from the indoor heat exchanger 22 during heating operation.
  • the check valve 71 b prevents low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant from flowing from the first expansion means 24 to the heating means 61 during the cooling operation.
  • the heating means 61 uses a high-pressure liquid refrigerant as a heat source, sets the ambient temperature to 0 ° C. or higher, melts frost and ice generated in the outdoor heat exchanger 25, and maintains the state.
  • the outdoor heat exchanger 25 is moved to the outdoor heat exchanger 25.
  • the frost and ice generated in the outdoor heat exchanger 25 can be reliably melted and the state maintained without reducing the air flow rate. Therefore, the operation can be continued without stopping the heating operation under the low outside air condition, and the comfort of the indoor heating is improved. Further, the defrosting time can be shortened, and the power consumption can be reduced accordingly.
  • FIG. 9 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigeration cycle apparatus for an air conditioner according to Embodiment 4.
  • the outdoor unit 12 in the fourth embodiment includes a compressor 21, a four-way valve 27, an outdoor heat exchanger 25 (first heat exchanger), an outdoor fan 26, and one first expansion means 24 (expansion valve). And an on-off valve 81, a heating means 61, and the like.
  • the heating means 61 is composed of a flat tube as described above, and is installed between the lower part (lowermost fin) of the outdoor heat exchanger 25 and the drain pan 32.
  • One end of the heating means 61 is connected to a pipe branching from the refrigerant pipe between the indoor heat exchanger 22 (second heat exchanger) and the first expansion means 24, and the other end is hot gas via the pipe. It is connected to the bypass pipe 82.
  • the hot gas bypass pipe 82 has an on-off valve 81 and is connected to the discharge port side of the compressor 21.
  • the on-off valve 81 opens the valve during heating operation.
  • the opening / closing of the on-off valve 81 is performed by control of a control circuit of the air conditioner, although not shown in FIG.
  • the heating means 61 uses a high-temperature and high-pressure gas refrigerant as a heat source, sets the ambient temperature to 0 ° C. or higher, melts frost and ice generated in the outdoor heat exchanger 25, and maintains the state.
  • the flat tube heating means 61 is installed between the lower part (lowermost fin) of the outdoor heat exchanger 25 and the drain pan 32.
  • the frost and ice generated in the outdoor heat exchanger 25 can be reliably melted and the state maintained without reducing the air flow rate. Therefore, the operation can be continued without stopping the heating operation under the low outside air condition, and the comfort of the indoor heating is improved. Further, the defrosting time can be shortened, and the power consumption can be reduced accordingly.
  • R410A is used as the refrigerant of the air conditioner, but in Embodiments 1 to 4, R32 having a higher gas specific heat ratio than R410A is used as the refrigerant.
  • R32 having a higher gas specific heat ratio than R410A
  • the above effect is not only when R32 is used as a refrigerant.
  • a mixed refrigerant of R32 and HFO123yf which has a higher gas specific heat ratio than R410A, is used, the refrigerant is similarly converted into hot gas.
  • the heating capacity when used as can be increased, and frost and ice generated in the outdoor heat exchanger 25 can be reliably melted.
  • FIG. 5 it has been described that outdoor unit 12 of Embodiment 1 is used as an air conditioner.
  • outdoor unit 12 is used as a water heater (heat pump type water heater). Is applied.
  • the four-way valve 27 is removed, and the indoor heat exchanger 22 of the indoor unit 11 is used as the water heat exchanger 22 and connected to the discharge port side of the compressor 21.
  • the outdoor heat exchanger 25 (air heat exchanger 25) of the outdoor unit 12 is connected to the inlet side of the compressor.
  • cold water flowing through the water pipe is exchanged with the water heat exchanger 22 to form high temperature water, and the hot water is stored in a hot water storage tank (not shown).
  • the high-pressure liquid refrigerant flowing out of the water heat exchanger 22 becomes a medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant by the first expansion means 24, and the heating means 61.
  • the second expansion means 28 becomes a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
  • the refrigerant flows into the air heat exchanger 25 and becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant and returns to the compressor 21.
  • the heating means 61 of the flat tube installed between the lower part (lowermost fin) of the air heat exchanger 25 and the drain pan 32 uses a medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant as a heat source, and the ambient temperature is 0.
  • the frost and ice generated in the evaporator 25 are melted and maintained in a temperature state.
  • the flat tube heating means 61 is installed between the lower portion (lowermost fin) of the air heat exchanger 25 and the drain pan 32. It is possible to reliably melt frost and ice generated in the air heat exchanger 25 and maintain the state without reducing the air flow rate. Therefore, the operation can be continued without stopping the hot water supply operation under the low outside air condition, and a stable hot water storage can be obtained. Further, the defrosting time can be shortened, and the power consumption can be reduced accordingly.
  • the refrigeration cycle apparatus of FIG. 7 is applied to a water heater, but the refrigeration cycle apparatus shown in FIGS. 8 and 9 can also be used as a water heater.
  • the heating means 61 using the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger (air heat exchanger) 25 as the heat source has been described.
  • the outdoor heat exchanger (air heat exchange) The electric heater may be disposed between the lower portion of the device 25 and the drain pan 32 and above the drain pan 32.

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Abstract

　熱交換器への通風量を減少させることなく、室外熱交換器とドレンパンの間に生じる霜や氷を確実に融解できる室外機を提供する。　少なくとも、熱交換面に渇水または撥水処理が施された室外熱交換器２５と、室外熱交換器２５の下方に設置されたドレンパン３２と、　室外熱交換器２５とドレンパン３２の間であって、ドレンパン３２の上方に配置され、外観形状が扁平形の加熱手段６１とを備えている。

Description

室外機、その室外機を備えた空気調和機及び給湯機
　本発明は、例えば、除霜機能を有する室外機、その室外機を備えた空気調和機及び給湯機に関するものである。
　空気調和機の場合は、暖房運転時に室外熱交換器が蒸発器として動作し、給湯機の場合は、給湯運転時に空気熱交換器が蒸発器として動作する。これら熱交換器は熱交換を行う空気より温度が低くなることで、室外空気から熱を受け取り、室内熱交換器（給湯機の場合は水熱交換器）へと熱をくみ上げることで暖房運転（給湯運転）を行っている。
　例えば、室外空気の温度が低い（例えば、ＪＩＳ暖房低温条件では乾球温度２℃、湿球温度１℃）ときには、室外熱交換器（給湯機の場合は空気熱交換器）の表面温度は０℃以下となり、流入空気中の水分が室外熱交換器（空気熱交換器）の表面上で霜となって付着する「着霜現象」が生じる（以後、着霜現象が生じる外気空気温度条件を「低外気条件」という）。
　前述した各熱交換器は着霜現象により、通風抵抗が増加して流入空気量が低下するため、空気調和機や給湯機の能力は低下する。そのため、その空気調和機（給湯機）は、付着した霜を取り除く除霜運転を行っている。除霜方式として、一般的には、空気調和機ではリバース方式、給湯機ではホットガス方式がある。しかし、除霜運転中、暖房運転（給湯運転）を休止するため、室内暖房の快適性が損なわれたり、貯湯温度が低下してしまい、低外気条件下では除霜回数を減らすことが課題となっている。
　従来、その課題を解決するために、室外熱交換器の熱交換面（フィンの表面）に滑水性及び撥水性を大きくして着霜を抑制する着霜抑制層を熱交換面に設けることで、低外気条件下での室外熱交換器に発生する着霜を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　また、暖房運転時に生じる除霜融解水（ドレン水）を受けるドレンパンに、低外気条件下でのドレン水の凍結を防止するための冷媒配管を配設した技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２－３２３２９８号公報（要約書） 特開昭６０－６０４６６号公報（第２頁、第３図）
　しかしながら、特許文献１に記載の着霜抑制方法では、滑水または撥水処理した熱交換器とドレンパンとの間で発生する霜や氷を処理できないという課題がある。また、特許文献２に記載の技術では、ドレンパン内に配設した冷媒配管によりドレンパン内の凍結を防止することができるが、熱交換器から滴下する水の凍結を完全に融解することが困難であった。
　本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、熱交換器への通風量を減少させることなく、熱交換器とドレンパンの間に生じる霜や氷を確実に融解できる室外機、その室外機を備えた空気調和機及び給湯機を提供することを目的とする。
　本発明に係る室外機は、少なくとも、熱交換面に渇水または撥水処理が施された熱交換器と、熱交換器の下方に設置されたドレンパンと、熱交換器とドレンパンの間であって、そのドレンパンの上方に配置され、外観形状が扁平形の加熱手段とを備えたものである。
　本発明においては、熱交換器とドレンパンの間に外観形状が扁平形の加熱手段を配置しているので、熱交換器への通風量を減少させることなく、熱交換器の下部とドレンパンとの間に生じる霜や氷を確実に融解することができる。
一般的な空気調和機の冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。 図１の室外機を示す概略構成図である。 図１の室外機に設けられた加熱手段の設置位置を示す概略構成図である。 加熱手段の設置により室外熱交換器とドレンパンの間に生じた空間の状態を示す室外機の概略構成図である。 ２列の室外熱交換器の下部にそれぞれ加熱手段を設置したときに双方の間に生じた空間の状態を示す室外機の概略構成図である。 実施の形態１に係る室外機の概略構成図及び室外機に設けられた加熱手段の形状を示す断面図である。 実施の形態２に係る空気調和機の冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。 実施の形態３に係る空気調和機の冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。 実施の形態４に係る空気調和機の冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。
　以下、本発明に係る室外機、その室外機を備えた空気調和機及び給湯機の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態１を説明する前に、一般的な空気調和機の冷凍サイクル装置及びその冷凍サイクル装置に使用されている室外機について説明する。
　図１は一般的な空気調和機の冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。
　一般的な空気調和機は、図１に示すように、室内機１１と、室内機１１とで冷媒回路を構成する室外機１２とを備えている。室内機１１は、室内熱交換器２２、室内用送風ファン２３等を備えている。室外機１２は、圧縮機２１、冷房運転／暖房運転を切り替えるための四方弁２７、室外熱交換器２５、室外用送風ファン２６、第１の膨張手段２４、第２の膨張手段２８等を備えている。冷房運転の場合、室内熱交換器２２は蒸発器として動作し、室外熱交換器２５は凝縮器として動作する。また、暖房運転の場合、室内熱交換器２２は凝縮器として動作し、室外熱交換器２５は蒸発器として動作する。なお、室外熱交換器２５の熱交換面（フィンの表面）には、滑水または撥水処理が施されている。
　第１の膨張手段２４は、暖房運転時に室内機１１から流入する高圧の液冷媒を中圧の気液二相の冷媒にする例えば膨張弁からなっている。第２の膨張手段２８は、暖房運転時に第１の膨張手段２４を介して流入する中圧の気液二相の冷媒を均一に分配すると共に、その冷媒を低圧にして室外熱交換器２５に送り込む例えばキャピラリーチューブからなっている。なお、前述の第２の膨張手段２８は、冷媒液を貯えるレシーバを備えた冷凍サイクル装置の場合、第１の膨張手段２４と同等の膨張弁が使用される。
　前記のように構成された空気調和機において、暖房運転を行った場合、冷凍サイクル装置内の冷媒は、圧縮機２１で圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって室内熱交換器２２へと流れ込む。そのガス冷媒は、室内熱交換器２２で室内用送風ファン２３にて送り込まれる室内空気と熱交換（放熱）し高圧の液冷媒となる。その後、その液冷媒は、第１の膨張手段２４と第２の膨張手段２８により所定の圧力まで膨張されて低圧の気液二相の冷媒となり、室外熱交換器２５に流入する。室外熱交換器２５に流入した気液二相の冷媒は、室外用送風ファン２６により送り込まれる室外空気と熱交換（吸熱）し、低温低圧のガス冷媒となって圧縮機２１へと戻る。
　次に、図１に示す空気調和機の室外機の構成について説明する。
　図２は図１の室外機を示す概略構成図である。なお、図２（ａ）は室外機の内部を背面から見て示す背面図、同図（ｂ）は室外機の内部を左側から見て示す左側面図、同図（ｃ）は室外機の内部を右側から見て示す右側面図、同図（ｄ）は室外機の底部を上方から見て示す平面図である。
　室外機１２には、前述した圧縮機２１、四方弁２７、室外熱交換器２５、室外用送風ファン２６、第１の膨張手段２４、第２の膨張手段２８等の冷媒回路の各部品がユニットケース３１内に配置されている。また、その各部品に加えて、ユニットケース３１の底部にはドレンパン３２が設けられている。ドレンパン３２は、室外熱交換器２５で発生するドレン水を受けるために皿状に形成され、ドレン水をユニットケース３１の外へ排水するドレン穴３３が設けられている。ドレン穴３３は、一般的には室外熱交換器２５の下方に１箇若しくは２箇、あるいはそれ以上設けられている。
　このように構成された室外機１２の室外熱交換器２５を滑水または撥水処理することで、低外気条件下で生じる室外熱交換器２５の着霜を抑制している。具体的には、低外気条件下で室外熱交換器２５を蒸発器として動作させた場合、室外熱交換器２５上に発生する凝縮水（水滴）が凝固して着霜するに前に、その水滴を滑水または撥水処理により室外熱交換器２５の上方から下方に向けて落下させる。これにより、室外熱交換器２５に付着する水滴（氷滴）の量が減少し、着霜量が低減する。
　しかしながら、低外気条件下において、滑水または撥水処理した室外熱交換器２５の着霜・除霜の様子を観察すると、滑水または撥水処理による水滴の滴下により、室外熱交換器２５の下部とドレンパン３２との間に霜が発生し、これが成長して氷になることを確認した。その霜や氷が融解されずに除霜運転を終了して暖房運転を行った場合、その霜や氷が室外熱交換器２５の下部から成長し、室外熱交換器２５の通風量が減少する。つまり、滑水または撥水処理が施された室外熱交換器２５において、霜や氷を確実に融解させて、ドレンパン３２のドレン穴３３から排出できれば、滑水または撥水処理による着霜量を低減でき、低外気条件下での冷凍サイクル装置の性能向上を図ることが可能となる。
　次に、霜や氷を融解するための加熱手段について説明する。
　図３は図１の室外機に設けられた加熱手段の設置位置を示す概略構成図である。なお、図３（ａ）は室外機の内部を前面から見て示す正面図、同図（ｂ）は室外機の内部を左側から見て示す左側面図、同図（ｃ）は室外機の底部を上方から見て示す平面図である。
　加熱手段４１は、図３に示すように円形の冷媒配管よりなっている。その加熱手段４１の設置位置は、前述した知見から、霜や氷が室外熱交換器２５の下部（最下段のフィン）とドレンパン３２との間に生じることから、室外熱交換器２５の下部とドレンパン３２との間であって、ドレンパン３２の上方が望ましいことがわかる。
　しかしながら、加熱手段４１を室外熱交換器２５の下部とドレンパン３２との間に設置した際、図４に示すように、室外熱交換器２５とドレンパン３１との間に空間５１が必要になる。この空間５１により、室外用送風ファン２６から室外熱交換器２５に送風される室外空気の一部が空間５１を通過することとなる。そのため、室外熱交換器２５への通風量が減少し、室外熱交換器２５の熱交換量が減少する。
　また、室外熱交換器２５が２列または３列の熱交換器である場合、各列の直下に加熱手段４１が必要となる。その場合、図５に示すように加熱手段４１の間に空間５２ができ、空間５２の下部に霜や氷が発生し融解できない。また、複数列の熱交換器に対して１つの加熱手段４１で対処しようとすると、加熱手段４１の径が大きくなり、これに伴い室外熱交換器２５とドレンパン３１との間の空間５１も大きくなる。
　また、加熱手段４１の径を大きくすると、室外機１２の高さが制限されている場合、室外熱交換器２５の高さが縮小され、熱交換器の面積が減少する。その場合、同等の面積を確保するためには、室外機１２のユニットケース３１の幅を広げなければならず、室外機１２のコンパクト化を図ることができない。
実施の形態１．
　ここで、以上の観点から除霜に最適な加熱手段を備えた室外機１２の実施の形態について説明する。
　図６は実施の形態１に係る室外機の概略構成図及び室外機に設けられた加熱手段の形状を示す断面図である。図６（ａ）は室外機の内部を前面から見て示す正面図、同図（ｂ）は室外機の内部を左側から見て示す左側面図である。また、同図（ｃ）は加熱手段の断面を示し、同図（ｄ）は加熱手段の変形例を示す。
　実施の形態１における室外機１２は、図２と同様にユニットケース３１内に、圧縮機２１、四方弁２７、室外熱交換器２５（第１の熱交換器）、室外用送風ファン２６、第１の膨張手段２４、第２の膨張手段２８等の冷媒回路の各部品と加熱手段６１が設けられている。ユニットケース３１の底部には、ドレン穴３３を有するドレンパン３２が設けられている。加熱手段６１は、室外熱交換器２５の下部（最下段のフィン）とドレンパン３２との間であって、ドレンパン３２の上方に配置されている。
　加熱手段６１は、室外熱交換器２５に対して直交する室外用送風ファン２６からの空気流の方向に径の長い扁平管からなっている。その扁平管の径の長い方向を幅Ｄとして、室外熱交換器２５の空気流の方向の奥行きとほぼ同じ長さになっている。その扁平管を用いることで、幅Ｄに対して高さＨを低く抑えることができ、空間５１の発生を無くすことができる。また、扁平管の扁平方向を空気流と平行にすることで通風抵抗を抑制することが可能である。加熱手段の熱源として、中圧の気液二相の冷媒、高圧の液冷媒、高温高圧のガス冷媒の何れかが使用されている。
　加熱手段６１に扁平管を用いることで、複数の円管と同等の管外面積を達成しうる高さを抑制でき、室外熱交換器２５の奥行きを長くする必要はない。また、２列３列の室外熱交換器２５に対しては、扁平管の扁平率（幅Ｄと高さＨの比率）や、図６（ｄ）に示すように、内部に複数の冷媒流路を有する扁平管６１ｂとすることで、室外熱交換器２５の列数の増加に対しても同等の加熱が可能である。
　実施の形態１においては、室外熱交換器２５の下部とドレンパン３２との間に加熱手段６１を設置し、冷媒によって室外熱交換器２５の下部とドレンパン３２との間の周囲温度を０℃以上に維持することで、室外熱交換器２５への通風量を減少させることなく、低外気条件下であっても室外熱交換器２５の下部とドレンパン３２との間に生じる霜や氷を融解させることができる。
　なお、扁平管の幅Ｄを、室外熱交換器２５の奥行きと同等にすることが望ましいが、それ以上となっても前述した効果は十分に得られる。
実施の形態２．
　次に、実施の形態１で述べた室外機１２を備えた空気調和機について説明する。
　図７は実施の形態２に係る空気調和機の冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。
　実施の形態２に係る空気調和機は、図１と同様に、室内機１１と、室内機１１とで冷媒回路を構成する室外機１２とを備えている。室内機１１は、室内熱交換器２２（第２の熱交換器）、室内用送風ファン２３等を備えている。室外機１２は、圧縮機２１、冷房運転／暖房運転を切り替えるための四方弁２７、室外熱交換器２５（第１の熱交換器）、室外用送風ファン２６、第１の膨張手段２４、第２の膨張手段２８、加熱手段６１等を備えている。
　加熱手段６１は、図６（ｃ）に示すように扁平管より構成され、同図（ａ）、（ｂ）に示すように室外熱交換器２５の下部（最下段のフィン）とドレンパン３２との間に設置されている。加熱手段６１は、第１の膨張手段２４と第２の膨張手段２８の間の冷媒配管に挿入されている。この接続により、暖房運転時に、加熱手段６１に中圧の気液二相の冷媒が流れる。
　前記のように構成された空気調和機において、暖房運転時に、室内熱交換器２２を流出する高圧の液冷媒は、第１の膨張手段２４により中圧の気液二相の冷媒となり、加熱手段６１を通過して第２の膨張手段２８により低圧の気液二相の冷媒となる。そして、その冷媒は室外熱交換器２５に流入して低温低圧のガス冷媒となり、四方弁２７を介して圧縮機２１へと戻る。一方、加熱手段６１は、中圧の気液二相の冷媒を熱源として、周囲温度を０℃以上とし、室外熱交換器２５に生じる霜や氷を融解し、その状態を維持する。
　以上のように実施の形態２においては、室外熱交換器２５の下部（最下段のフィン）とドレンパン３２との間に扁平管の加熱手段６１を設置しているので、室外熱交換器２５への通風量を減少させることなく、室外熱交換器２５に生じる霜や氷を確実に融解し、その状態を維持することができる。そのため、低外気条件下での暖房運転を停止することなく運転を続けることができ、室内暖房の快適性が向上する。また、除霜時間の短縮も可能になり、これに伴い消費電力を低減できる。
実施の形態３．
　図８は実施の形態３に係る空気調和機の冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。なお、本実施の形態においては、実施の形態２と異なる室外機１２について説明する。
　実施の形態３における室外機１２は、圧縮機２１、四方弁２７、室外熱交換器２５（第１の熱交換器）、室外用送風ファン２６、１つの第１の膨張手段２４（膨張弁）、２つの逆止弁７１ａ、７１ｂ、加熱手段６１等を備えている。
　室内熱交換器２２（第２の熱交換器）と室外熱交換器２５を接続する冷媒配管に第１の膨張手段２４と逆止弁７１ａが接続されている。加熱手段６１は、前述したように扁平管より構成され、室外熱交換器２５の下部（最下段のフィン）とドレンパン３２との間に設置されている。加熱手段６１の一端が第１の膨張手段２４と逆止弁７１ａの間の冷媒配管に管路を介して接続され、他端が室内熱交換器２２と第１の膨張手段２４の間の冷媒配管から分岐する管路と接続されている。その管路には逆止弁７１ｂが接続されている。前述の逆止弁７１ａは、暖房運転時に室内熱交換器２２から流入する高圧の液冷媒を阻止する。また、逆止弁７１ｂは、冷房運転時に第１の膨張手段２４から加熱手段６１へ低圧の気液二相の冷媒が流れないようにしている。
　前記のように構成された空気調和機において、暖房運転時に、室内熱交換器２２を流出する高圧の液冷媒は、逆止弁７１ａによってもう一方の逆止弁７１ｂに流入し、加熱手段６１を通って第１の膨張手段２４により低圧の気液二相の冷媒となり、室外熱交換器２５に流入する。そして、その冷媒は室外熱交換器２５に流入して低温低圧のガス冷媒となり、四方弁２７を介して圧縮機２１へと戻る。一方、加熱手段６１は、高圧の液冷媒を熱源として、周囲温度を０℃以上とし、室外熱交換器２５に生じる霜や氷を融解し、その状態を維持する。
　以上のように実施の形態３においては、室外熱交換器２５の下部（最下段のフィン）とドレンパン３２との間に扁平管の加熱手段６１を設置しているので、室外熱交換器２５への通風量を減少させることなく、室外熱交換器２５に生じる霜や氷を確実に融解し、その状態を維持することができる。そのため、低外気条件下での暖房運転を停止することなく運転を続けることができ、室内暖房の快適性が向上する。また、除霜時間の短縮も可能になり、これに伴い消費電力を低減できる。
実施の形態４．
　図９は実施の形態４に係る空気調和機の冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。なお、本実施の形態においては、実施の形態２、３と異なる室外機１２について説明する。　実施の形態４における室外機１２は、圧縮機２１、四方弁２７、室外熱交換器２５（第１の熱交換器）、室外用送風ファン２６、１つの第１の膨張手段２４（膨張弁）、開閉弁８１、加熱手段６１等を備えている。
　加熱手段６１は、前述したように扁平管より構成され、室外熱交換器２５の下部（最下段のフィン）とドレンパン３２との間に設置されている。加熱手段６１の一端が室内熱交換器２２（第２の熱交換器）と第１の膨張手段２４の間の冷媒配管から分岐する管路と接続され、他端が管路を介してホットガスバイパス管８２に接続されている。ホットガスバイパス管８２は、開閉弁８１を有し、圧縮機２１の吐出口側に接続されている。開閉弁８１は、暖房運転時に弁を開放する。その開閉弁８１の開閉は、図９には示していないが、空気調和機の制御回路の制御により行われる。
　前記のように構成された空気調和機において、暖房運転時に、圧縮機から吐出される一部の高温高圧のガス冷媒は、ホットガスバイパス管８２に流入し、加熱手段６１を通って第１の膨張手段２４により低圧の気液二相の冷媒となり、室外熱交換器２５に流入する。そして、その冷媒は室外熱交換器２５に流入して低温低圧のガス冷媒となり、四方弁２７を介して圧縮機２１へと戻る。一方、加熱手段６１は、高温高圧のガス冷媒を熱源として、周囲温度を０℃以上とし、室外熱交換器２５に生じる霜や氷を融解し、その状態を維持する。
　以上のように実施の形態４においては、室外熱交換器２５の下部（最下段のフィン）とドレンパン３２との間に扁平管の加熱手段６１を設置しているので、室外熱交換器２５への通風量を減少させることなく、室外熱交換器２５に生じる霜や氷を確実に融解し、その状態を維持することができる。そのため、低外気条件下での暖房運転を停止することなく運転を続けることができ、室内暖房の快適性が向上する。また、除霜時間の短縮も可能になり、これに伴い消費電力を低減できる。
　なお、一般的に空気調和機の冷媒にはＲ４１０Ａが使用されているが、実施の形態１～４では、Ｒ４１０Ａよりもガス比熱比の高いＲ３２を冷媒として用いている。このように、Ｒ４１０Ａよりもガス比熱比の高い冷媒を用いることにより、冷媒をホットガスとして利用したときの加熱能力を高めることができ、室外熱交換器２５に生じた霜や氷を確実に融解することができる。なお、上記のような効果は、冷媒としてＲ３２を用いたときだけのものではなく、例えばＲ４１０Ａよりもガス比熱比が高くなるＲ３２とＨＦＯ１２３ｙｆの混合冷媒を用いた場合でも、同様に冷媒をホットガスとして利用したときの加熱能力を高めることができ、室外熱交換器２５に生じた霜や氷を確実に融解することができる。
実施の形態５．
　前述した実施の形態２～４では、実施の形態１の室外機１２を空気調和機に用いたことを述べたが、本実施の形態は、その室外機１２を給湯機（ヒートポンプ式給湯機）に適用したものである。
　例えば図７の冷凍サイクル装置を給湯機として用いる場合、四方弁２７を撤去し、室内機１１の室内熱交換器２２を水熱交換器２２とし、圧縮機２１の吐出口側と接続する。また、室外機１２の室外熱交換器２５（空気熱交換器２５）を圧縮機の流入口側と接続する。給湯運転時には、水管路を流れる冷水を水熱交換器２２とで熱交換して高温水とし、貯湯タンク（図示せず）に高温水を貯える。
　前記のように構成された給湯機において、給湯運転時に、水熱交換器２２を流出する高圧の液冷媒は、第１の膨張手段２４により中圧の気液二相の冷媒となり、加熱手段６１を通過して第２の膨張手段２８により低圧の気液二相の冷媒となる。そして、その冷媒は空気熱交換器２５に流入して低温低圧のガス冷媒となり、圧縮機２１へと戻る。一方、空気熱交換器２５の下部（最下段のフィン）とドレンパン３２との間に設置された扁平管の加熱手段６１は、中圧の気液二相の冷媒を熱源とし、周囲温度を０℃以上とし、蒸発器２５に生じる霜や氷を融解し、その状態を維持する。
　以上のように実施の形態５においては、空気熱交換器２５の下部（最下段のフィン）とドレンパン３２との間に扁平管の加熱手段６１を設置しているので、空気熱交換器２５への通風量を減少させることなく、空気熱交換器器２５に生じる霜や氷を確実に融解し、その状態を維持することができる。そのため、低外気条件下での給湯運転を停止することなく運転を続けることができ、安定した貯湯を得ることができる。また、除霜時間の短縮も可能になり、これに伴い消費電力を低減できる。
　なお、実施の形態５では、図７の冷凍サイクル装置を給湯機に適用して説明したが、図８及び図９に示す冷凍サイクル装置を給湯機として用いることも可能である。
　また、実施の形態１乃至５では、室外熱交換器（空気熱交換器）２５に流入する冷媒を熱源とする加熱手段６１について述べたが、これに代えて、室外熱交換器（空気熱交換器）２５の下部とドレンパン３２との間であって、ドレンパン３２の上方に電気ヒーターを配置するようにしても良い。
　１１　室内機、１２　室外機、２１　圧縮機、２２　室内熱交換器（水熱交換器）、２３　室内用送風ファン、２４　第１の膨張手段、２５　室外熱交換器（空気熱交換器）、２６　室外用送風ファン、２７　四方弁、２８　第２の膨張手段、３１　ユニットケース、３２　ドレンパン、３３　ドレン穴、４１　加熱手段、５１　空間、５２　加熱手段の間の空間、６１　加熱手段、７１ａ、７１ｂ　逆止弁、８１　開閉弁、８２　ホットガスバイパス管。

Claims (12)

  1. 　少なくとも、熱交換面に渇水または撥水処理が施された熱交換器と、
    　前記熱交換器の下方に設置されたドレンパンと、
    　前記熱交換器と前記ドレンパンの間であって、該ドレンパンの上方に配置され、外観形状が扁平形の加熱手段と
    を備えたことを特徴とする室外機。
  2. 　前記熱交換機を第１の熱交換器として、該第１の熱交換器に少なくとも圧縮機及び膨張手段を加えて、別途に設けられた第２の熱交換器とで冷媒回路を構成し、
    　前記加熱手段は、前記第１の熱交換器が蒸発器として動作しているときに当該第１の熱交換器に流入する冷媒を熱源とすることを特徴とする請求項１記載の室外機。
  3. 　さらに、前記第１の熱交換器の熱交換面に平行に室外空気を送風する送風手段を有し、
    　前記加熱手段に、前記送風手段からの室外空気の流れ方向に径の長い扁平管が用いられていることを特徴とする請求項２記載の室外機。
  4. 　前記扁平管の径の長い方向の幅は、前記第１の熱交換器の室外空気の流れ方向の奥行きとほぼ同じ長さ，あるいは奥行きより長いことを特徴とする請求項３記載の室外機。
  5. 　前記扁平管は、内部に複数の冷媒流路が設けられていることを特徴とする請求項３又は４記載の室外機。
  6. 　前記加熱手段の熱源は、気液二相の冷媒であることを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の室外機。
  7. 　前記加熱手段の熱源は、液冷媒であることを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の室外機。
  8. 　前記加熱手段の熱源は、ガス冷媒であることを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の室外機。
  9. 　前記冷媒は、Ｒ３２冷媒を使用することを特徴とする請求項２乃至５の何れか一項に記載の室外機。
  10. 　前記冷媒は、Ｒ３２とＨＦＯ１２３４ｙｆの混合冷媒を使用することを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の室外機。
  11. 　請求項１乃至１０の何れか一項に記載の室外機を備えたことを特徴とする空気調和機。
  12. 　請求項１乃至８の何れか一項に記載の室外機を備えたことを特徴とする給湯機。
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