(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と外気との熱交換を行う室外熱交換器と、屋内空気と冷媒との熱交換を行う熱回収器と、減圧器と、空気調和する屋内に送風する空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器と、冷房時にあっては、冷媒を前記圧縮機、室外熱交換器、熱回収器、減圧器、室内熱交換器の順に循環させ、暖房時にあっては、冷媒を前記圧縮機、室内熱交換器、減圧器、熱回収器、室外熱交換器の順に循環させるように冷媒の循環方向を切換える四方切換弁とを用いた冷凍サイクルを具備する空気調和機において、
前記熱回収器は、屋内の空気を屋外へ排出して換気する換気ユニット内に屋内空気と熱交換関係に配置され、
前記換気ユニットに配置された熱回収器をバイパスするように迂回路を形成するバイパス装置が冷媒の循環路に設けられ、
暖房時において、前記熱回収器の除霜を行う際に、冷媒が前記熱回収器をバイパスしてバイパス装置に流れる構成としたことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房時にあって熱回収器の除霜を行う際に、冷媒が当該熱回収器を循環しないように迂回させて、速やかに除霜が行えるようにした空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ヒートポンプを利用して屋内を冷暖房する空気調和機が提案されている。例えば、特公昭６３−４６３３５号公報においては、室内側熱交換器及び室内側ファンを具備した室内機、当該室内機と連通管により連通されて、圧縮機、室外機側熱交換器、室外側ファン、外気の取入れ口である外気吸引口及び、外気の吸気量を調整するダンパを具備した室外機等を有した空気調和機が開示されている。
【０００３】
そして、ダンパの開閉度を調整することにより、外気吸引口を介して室外機に吸気される外気の吸気抵抗を調整して、当該室外機に吸気される外気量を調整している。この時、室外側ファンは、ダンパの開閉度と無関係に回転しているので、室外機に吸気される外気量が変動すると、当該変動量に対応する分だけ連通管を介して屋内の空気が室外機に吸気されるようになっている。
【０００４】
このように連通管を介して屋内の空気を吸気して換気し、その換気された空気は室外側熱交換器に送風されて熱の再利用が図られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、暖房時において室外側熱交換器に霜等が付着するため、サイクル熱効率が低下するようになると共に、換気のため排気される空気の熱回収効率も低下するようになる。
【０００６】
このため除霜を行う必要があるが、上述した構成では、当該除霜を速やかに行うには、暖房サイクルを停止する等の処置が必要になる問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、暖房サイクルを停止させることなく除霜等を速やかに行って、サイクルの熱効率及び排気する屋内の空気の熱回収効率を高めることが可能な空気調和機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と外気との熱交換を行う室外熱交換器と、屋内空気と冷媒との熱交換を行う熱回収器と、減圧器と、空気調和する屋内に送風する空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器と、冷房時にあっては、冷媒を前記圧縮機、室外熱交換器、熱回収器、減圧器、室内熱交換器の順に循環させ、暖房時にあっては、冷媒を前記圧縮機、室内熱交換器、減圧器、熱回収器、室外熱交換器の順に循環させるように冷媒の循環方向を切換える四方切換弁とを用いた冷凍サイクルを具備する空気調和機において、前記熱回収器は、屋内の空気を屋外へ排出して換気する換気ユニット内に屋内空気と熱交換関係に配置され、前記換気ユニットに配置された熱回収器をバイパスするように迂回路を形成するバイパス装置が冷媒の循環路に設けられ、暖房時において、前記熱回収器の除霜を行う際に、冷媒が前記熱回収器をバイパスしてバイパス装置に流れる構成としたことを特徴とする。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。図１は本発明にかかる空気調和機の基本構成を示している。当該空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機１ａ、１ｂ、外気と冷媒との熱交換を行う室外熱交換器２ａ、２ｂ、それぞれの室外熱交換器２ａ、２ｂに外気を送風する室外送風器３ａ、３ｂ、屋内の換気のために排気される空気と冷媒との熱交換を行って、当該空気の熱の再利用を行う熱回収器４ａ、４ｂ、電動膨張弁やキャピラリーチューブ等を用いてなる減圧器５ａ、５ｂ、空気調和する各部屋に送風する空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器６ａ、６ｂ、該室内熱交換器６ａ、６ｂに調和する空気を送風する室内送風器７ａ、７ｂ、冷房時及び暖房時の冷媒の循環方向を切換える四方切換弁８ａ、８ｂ、アキュムレータ９ａ、９ｂ及び熱回収器４ａ、４ｂの除霜を行う際に、冷媒が当該熱回収器４ａ、４ｂをバイパスするように迂回路を形成するバイパス装置３３ａ、３３ｂ等を有して、それぞれが独立した２つの冷凍サイクル（１階用と２階用）を構成している。
【００１２】
四方切換弁８ａ、８ｂを切換えることにより、冷房時には、冷媒を圧縮機１ａ、１ｂ、室外熱交換器２ａ、２ｂ、熱回収器４ａ、４ｂ、減圧器５ａ、５ｂ、室内熱交換器６ａ、６ｂの順に循環させるサイクルを形成し、暖房時には、冷媒を圧縮機１ａ、１ｂ、室内熱交換器６ａ、６ｂ、減圧器５ａ、５ｂ、熱回収器４ａ、４ｂ、室外熱交換器２ａ、２ｂの順に循環させるサイクルを形成している。
【００１３】
図１の配管路に沿って示した点線矢印及び実線矢印は、四方切換弁８ａ、８ｂに示した実線流路及び点線流路に対応しており、冷房時においては実線矢印の方向に冷媒が循環し、暖房時においては点線矢印の方向に冷媒が循環する。
【００１４】
また図１に示すように、バイパス装置３３ａ、３３ｂは電磁弁３３ａＡ、３３ａＡ、３３ａＢ、３３ａＣ、３３ｂＡ、３３ｂＡ、３３ｂＣを有している。
【００１５】
そして、冷房時及び暖房時には、電磁弁３３ａＡ、３３ａＣ、３３ｂＡ、３３ｂＣを開弁し、電磁弁３３ａＢ、３３ｂＢを閉弁して、冷媒が熱回収器４ａ、４ｂに供給されるようになっている。
【００１６】
一方、暖房時において熱回収器４ａ、４ｂの除霜を行う際には、電磁弁３３ａＡ、３３ａＣ、３３ｂＡ、３３ｂＣを閉弁し、電磁弁３３ａＢ、３３ｂＢを開弁して、減圧器５からの冷媒が熱回収器４ａ、４ｂをバイパスするように迂回路を形成している。
【００１７】
また、室内熱交換器６ａ、６ｂを流れる冷媒の流量を調整する必要がある場合には、減圧器５ａ、５ｂに冷媒流量制御弁を付加して冷媒分流機能を持たせることも可能である。
【００１８】
また、圧縮機１ａ、１ｂは、運転能力を連続的に可変できるもの、運転能力を段階的に複数段に変更できるもの、運転能力の変更ができないもののいずれでも本発明の趣旨を変えるものではないので任意に空気調和機の設置に応じて選択することが可能である。
【００１９】
さらに、当該冷凍サイクルは、ストレーナ、マフラー等を設けることも可能であり、その際の配置としては、一般に知られている配置を用いることができるので図示を省略する。
【００２０】
また、四方切換弁８ａ、８ｂは、同じ運転モード（冷房／暖房）に合わせるのが好ましいが、異なる運転モードを選択してもなんら問題はない。
【００２１】
図２は、上記構成の空気調和機を家屋内に配設して、冷暖房を行う空気調和のシステムを構成した際の概念図で、床側に配設された１階用の空気調和機と、天井側に配設された２階用の空気調和機とからなり、これらの構成は後述する吸込みチャンバーの構成が相違している以外は同じである。
【００２２】
各空気調和機は、室内機１０ａ、１０ｂ、室外機２０ａ、２０ｂ、換気ユニット３０、吸込みチャンバー４０ａ、４０ｂ、分岐チャンバー５０ａ、５０ｂ、吹出しチャンバー６０ａ、６０ｂ等により構成されている。
【００２３】
床側の室内機１０ａは、階段下のような閉空間内に配設されて、当該閉空間が吸込みチャンバー４０ａとして作用している。
【００２４】
これにより、吸込みチャンバー４０ａを別途設ける必要が無くなるので、製造コストを安価にすることが可能になる。
【００２５】
なお、本実施の形態においては、吸込みチャンバー４０ａ、４０ｂに外気と室内空気とが冷房時及び暖房時を問わず一定比で流入する構成となっているが、当該比率を変える場合には、吸込みチャンバー４０ａ、４０ｂ等にダンパ装置等を設ければよい。
【００２６】
室内機１０ａ、１０ｂには、室内熱交換器６ａ、６ｂ、減圧器５ａ、５ｂ、室内送風器７ａ、７ｂ等が配設され、また室外機２０ａ、２０ｂには、圧縮機１ａ、１ｂ、室外熱交換器２ａ、２ｂ、室外送風機３ａ、３ｂ等が配設されている。
【００２７】
３０は換気ユニットであり、この換気ユニット３０には、熱回収器４ａ、４ｂと屋内の空気を吸気して屋外へ排気する換気用送風機３１とが設けられて、排気ダクト７０に配設されている。
【００２８】
当該排気ダクト７０の排気トップ７１及び外気取入口８０には、図示しない防虫ネット等が被せてあり、室内に虫等が侵入しないようになっている。
【００２９】
図２は、換気ユニット３０を２×４工法住宅に設置した際の概略構成図である。
【００３０】
換気ユニット３０は、筺体を有して、当該筺体が吊りボルトにより２階の床等に吊下げられると共に、吸込みダクト及び吐出しダクトが接続されており、図２中の矢印で示すように、屋内の空気を屋外へ排出して換気するものである。
【００３１】
換気ユニット３０の内部には、熱回収器４ａ、４ｂ及び換気用送風機３１が配設され、家屋の一階天井には、当該天井の一部となる保守点検蓋が設けられている。
【００３２】
また、保守点検蓋と筺体との間には、熱回収器４ａ、４ｂの冷媒入出口に配管接続部を介して冷媒配管が接続されて、熱回収器４ａ、４ｂに冷媒を循環させている。また当該熱回収器４ａ、４ｂからの結露等による水を屋外に排出する図示しないドレン管が配設されている。
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
次に、空気調和動作を説明する。冷房時においては、四方切換弁８ａ、８ｂを切換えて冷媒を図１の実線矢印方向に循環させ、これにより圧縮機１ａ、１ｂ、室外熱交換器２ａ、２ｂ、熱回収器４ａ、４ｂ、減圧器５ａ、５ｂ、室内熱交換器６ａ、６ｂを順次循環するサイクルを形成する。
【００４０】
この時、室外熱交換器２ａ、２ｂ及び熱回収器４ａ、４ｂが凝縮器として作用し、室内熱交換器６ａ、６ｂが蒸発器として作用している。
【００４１】
即ち、室外機２０ａ、２０ｂにおいて、冷媒は圧縮機１ａ、１ｂにより圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、室外熱交換器２ａ、２ｂで外気と熱交換し、大部分が液化した気液混合状態の冷媒となって換気ユニット３０に送られる。
【００４２】
このようにして室外熱交換器２ａ、２ｂから換気ユニット３０に送られてきた冷媒は、熱回収器４ａ、４ｂにおいて、換気する室内空気と熱交換して冷されて室内機１０ａ、１０ｂに送られる。
【００４３】
熱回収器４ａ、４ｂは、排気ダクト７０の途中に設けられた熱交換器であり、当該熱回収器４ａ、４ｂには、換気する室内空気が換気用送風機３１により送風される構成となっている。
【００４４】
従って、室外機２０ａ、２０ｂからの冷媒は、換気ユニット３０において、換気のために排気される室内の冷えた空気と熱交換して、残りのガス冷媒が液化する。これによりサイクルの熱効率が高くなっている。
【００４５】
そして、冷媒は減圧器５ａ、５ｂに送られ、当該減圧器５ａ、５ｂで冷媒流量が絞られ、室内熱交換器６ａ、６ｂで減圧し蒸発して、各部屋に送風される空気と熱交換する。
【００４６】
これにより各部屋に送風される空気が冷風となって、分岐チャンバー５０ａ、５０ｂを経て各居室に送風される。その後、冷媒は室外機２０ａ、２０ｂに戻り、サイクルが１巡する。
【００４７】
暖房時においては、四方切換弁８ａ、８ｂを切換えて、冷媒を図１に示す点線矢印の方向に循環させ、これにより圧縮機１ａ、１ｂ、室内熱交換器６ａ、６ｂ、減圧器５ａ、５ｂ、熱回収器４ａ、４ｂ、室外熱交換器２ａ、２ｂを順次循環するサイクルを形成する。
【００４８】
この時、室外熱交換器２ａ、２ｂ及び熱回収器４ａ、４ｂが蒸発器として作用し、室内熱交換器６ａ、６ｂが凝縮器として作用する。
【００４９】
即ち、室外機２０ａ、２０ｂにおいて、冷媒は圧縮機１ａ、１ｂで圧縮されて高温高圧のガス冷媒になって室内機１０ａ、１０ｂの室内熱交換器６ａ、６ｂに送られる。
【００５０】
そして、このガス冷媒は、室内熱交換器６ａ、６ｂで各部屋に送風する空気と熱交換することにより、各部屋に送風する空気は高温冷媒の熱を受けて暖められて温風となり、分岐チャンバー５０ａ、５０ｂを経て各吹出しチャンバー６０ａ、６０ｂから各居室に送風されるようになる。
【００５１】
一方、ガス冷媒は、室内熱交換器６ａ、６ｂでの熱交換により熱を失って凝縮し、減圧器５ａ、５ｂで絞られて換気ユニット３０の熱回収器４ａ、４ｂに送られる。
【００５２】
換気ユニット３０の熱回収器４ａ、４ｂにおいて、冷媒は換気のために排気される室内空気と熱交換し、これにより当該冷媒の一部が蒸発して室外機２０ａ、２０ｂに戻る。そして冷媒は、室外熱交換器２ａ、２ｂで外気と熱交換することにより残りの冷媒が蒸発して圧縮機１ａ、１ｂに戻りサイクルを１巡する。
【００５３】
かかるサイクルにおいて、熱回収器４ａ、４ｂには低温冷媒が供給されるので、当該熱回収器４ａ、４ｂに霜等がつき、熱交換効率を低下させる場合がある。そこで、本発明では、除霜を速やかに行って、熱回収効率及びシステムの熱効率の低下を防止するようにしている。
【００５４】
即ち、暖房運転が所定時間継続した場合には、図示しない制御器がバイパス装置３３ａ、３３ｂを制御して、電磁弁３３ａＡ、３３ａＣ、３３ｂＡ、３３ｂＣを閉弁し、電磁弁３３ａＢ、３３ｂＢを開弁する。これにより減圧器５から供給される低温冷媒は、熱回収器４ａ、４ｂに供給されなくなり、当該熱回収器４ａ、４ｂの温度が上昇して除霜を速やかに行うことが可能になる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の空気調和機によれば、熱回収器は、屋内の空気を屋外へ排出して換気する換気ユニット内に屋内空気と熱交換関係に配置され、換気ユニットに配置された熱回収器をバイパスするように迂回路を形成するバイパス装置が冷媒の循環路に設けられ、暖房時において、前記熱回収器の除霜を行う際に、冷媒が前記熱回収器をバイパスしてバイパス装置に流れる構成としたから、冷凍サイクルの熱効率や、換気ユニットにより屋外へ排出する屋内空気の熱回収効率を高めることが可能になり、しかも、暖房時において熱回収器の除霜を行う際には、冷媒が換気ユニット内に配置された熱回収器をバイパスするため、除霜を速やかに行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる空気調和機の基本構成を示す図である。
【図２】  図１の空気調和機を用いた空気調和システムの概略構成図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ  圧縮機
２ａ、２ｂ  室外熱交換器
３ａ、３ｂ  室外送風器
４ａ、４ｂ  熱回収器
５ａ、５ｂ  減圧器
６ａ、６ｂ  室内熱交換器
７ａ、７ｂ  室内送風器
８ａ、８ｂ  四方切換弁
１０ａ、１０ｂ  室内機
２０ａ、２０ｂ  室外機
３０  換気ユニット
３１  換気用送風機
３３ａ、３３ｂ  バイパス装置
３３ａＡ、３３ａＢ、３３ａＣ、３３ｂＡ、３３ｂＢ、３３ｂＣ、  電磁弁
４０ａ、４０ｂ  吸込みチャンバー
５０ａ、５０ｂ  分岐チャンバー
６０ａ、６０ｂ  吹出しチャンバー
７０  排気口
８０ａ、８０ｂ  外気取入れ口
【図１】
0003643664.tif 000002
【図２】
0003643664.tif 000003