(57)【要約】【課題】低コスト化を実現し、暖房運転を継続しながら除霜運転を行い、除霜運転時の低ランニングコスト化を可能にした空気調和機を提供すること。【解決手段】本発明の空気調和機は、圧縮機４、四方弁５、室内熱交換器３、第１の減圧器７、室外熱交換器６を冷媒配管８で連結した冷凍サイクルにおいて、室内熱交換器３と第１の減圧器７の間と、四方弁５と室外熱交換器６の間とを結ぶバイパス回路９を備え、バイパス回路９には二方弁１０および冷媒加熱器１３を設け、冷媒加熱器１３を圧縮機４の近傍においたことで、安価で簡単な構成の冷凍サイクルでありながら、連続的な暖房運転を行うことができ、圧縮機４が運転するときに発生する熱を利用して、冷媒加熱器１３の低ランニングコスト化を実現している。【選択図】図２
2006308156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、四方弁、室内熱交換器、第１の減圧器、室外熱交換器を冷媒配管で連結した冷凍サイクルにおいて、前記室内熱交換器と前記第１の減圧器の間と、前記四方弁と前記室外熱交換器の間とを連結するバイパス回路を備え、前記バイパス回路には二方弁および冷媒加熱器を設け、前記冷媒加熱器を前記圧縮機の近傍に配接したことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
第１の減圧器は電子膨張弁もしくは減圧機能を有する二方弁であり、除霜運転時に第１の減圧器を閉弁もしくは略閉塞状態にすることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
バイパス回路において、冷媒加熱器の上流側に、第２の減圧器を設けることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項４】
バイパス回路において、冷媒加熱器の上流側に、逆止弁を設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項５】
冷媒流路において、圧縮機の吸入口から、前記吸入口の管径の４倍以上離れた位置でバイパス回路と冷媒配管とを接続したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項６】
冷媒加熱器は、ヒータ部と冷媒通過部からなり、前記ヒータ部の外周に、前記冷媒通過部を螺旋状に配設するとともに、前記ヒータ部および冷媒通過部を蓄熱部材で覆う構成としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を加熱するための加熱器を備えた空気調和機であって、除霜運転を行いながら、暖房運転を行うことができる。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空気調和機の除霜方式は、四方弁を切り替え、除霜運転時には冷媒を逆方向に流す除霜方式に比べて、高暖房能力が得られるものとして実施されてきた（例えば、特許文献１参照）。図３は従来の空気調和機の冷凍サイクルの構成図である。以下、図３を用いて従来の空気調和機を説明する。
【０００３】
図３に示すように、圧縮機１０１、四方弁１０２、室内熱交換器１０３、膨張機構１０４および室外熱交換器１０５を冷媒配管１０６で連結してなる冷凍サイクルにおいて、この冷凍サイクルにおける膨張機構１０４と室外熱交換器１０５の間と、圧縮機１０１の吸入側とを連結してなる冷媒加熱回路２０１を設け、冷媒加熱回路２０１には燃焼式冷媒加熱器１０７と二方弁１０８を有している。また、圧縮機１０１の吐出側と四方弁１０２の間と、室外熱交換器１０５とを連結してなる除霜回路２０２を設け、除霜回路２０２には二方弁１０９およびキャピラリチューブ１１０を有している。また、膨張機構１０４と室外熱交換器の間および四方弁１０２と圧縮機１０１の間に、図３に示すように二方弁１１１、二方弁１１２を設けている。
【０００４】
以下では、上記構成の従来の空気調和機に用いられていた、室外熱交換器の除霜方式を説明する。
【０００５】
上記構成の空気調和機は、通常、二方弁１０８および１０９は閉め、二方弁１１１および１１２は開けて暖房運転する。しかし、暖房運転中に、室外熱交換器１０５に霜が着霜した場合には、二方弁１１１を閉め、冷媒加熱器１０７の着火と同時に、二方弁１１２を閉め、二方弁１０８を開ける。次に、二方弁１０９と二方弁１１１を開くことで、冷媒加熱器１０７によって加熱された冷媒が、圧縮機１０１を通った後、室内熱交換器１０３を流れる冷媒と、除霜回路２０２を通り室外熱交換器１０５を流れる冷媒に分岐される。このとき除霜回路２０２はキャピラリチューブ１１０を有しているので、低温側である室外熱交換器１０５には極端に冷媒が流れにくい。図３の矢印は除霜運転時における冷媒の流れを示したものである。
【０００６】
このように室内熱交換器１０３を流れる冷媒で室内の暖房運転を行い、室外熱交換器１０５を流れる冷媒で除霜運転を行う。そして室内熱交換器１０３および膨張機構１０４を通った冷媒と、室外熱交換器１０５を通った冷媒とが、冷媒加熱回路２０１の入り口側（二方弁８側）で合流し、再び冷媒加熱器１０７によって加熱される。
【特許文献１】特開平１１−１８２９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記従来例では、除霜運転時には二方弁１０９を開けているため、室外熱交換器１０５と四方弁１０２に高温高圧冷媒が流れる。そのため四方弁１０２を通る高温高圧冷媒は圧縮機１０１に流れ込んでしまうので、二方弁１１２を設けなければならない。しかし、二方弁１１２は冷房および暖房運転の性能を損なう原因となる冷媒圧損を増加しないようにするためには、口径の大きな二方弁１１２を採用せざるを得ず、コストが増大し、かつ機器の大型化に繋がっている。
【０００８】
また、従来は、暖房運転から二方弁１０８を開けて、冷媒加熱運転に切り換えて除霜を行う方式なので、暖房運転時と除霜運転時で室外熱交換器１０５の冷媒の流れが逆転するため、除霜運転を行う前に二方弁１１１を一端閉めて運転する必要がある。そのため、二方弁１１１を使用するためコストが増大する。
【０００９】
また、除霜運転時に、室外熱交換器１０５を流れる冷媒と、室内熱交換器１０３を流れる冷媒が、冷媒過熱回路２０１の入り口で合流するため、合流箇所における冷媒圧力が、室外熱交換器１０５を流れた冷媒圧力よりも高い場合は、室外熱交換器１０５に冷媒が流れ込んでしまい、その逆であれば、室内熱交換器１０３に冷媒が流れ込んでしまう。つまり暖房運転を行いながら除霜運転をすることが出来ない場合が発生するため、使用性の低下に繋がっていた。
【００１０】
本発明の空気調和機は、前記従来の課題を解決するもので、低コスト化を実現し、暖房運転を継続しながら除霜運転を行うことで使用性の向上が図れると共に、除霜運転時の低ランニングコスト化を実現する空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、第１の減圧器、室外熱交換器を冷媒配管で連結した冷凍サイクルにおいて、前記室内熱交換器と前記第１の減圧器の間と、前記四方弁と前記室外熱交換器の間とを結ぶバイパス回路を備え、前記バイパス回路には二方弁および冷媒加熱器を設け、前記冷媒加熱器を前記圧縮機の近傍においたものである。
【００１２】
これによって、安価で簡単な構成の冷凍サイクルでありながら、連続的な暖房運転を行うことができる。また、冷媒加熱器を圧縮機の近傍におくことで、圧縮機が運転することによる熱を冷媒加熱器が得て、冷媒加熱器のヒータの能力を抑えることができ、低ランニングコスト化を実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の空気調和機は、低コスト化を実現し、暖房運転を継続しながら除霜運転を行うことで使用性の向上が図れると共に、除霜運転時の低ランニングコスト化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明は、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、第１の減圧器、室外熱交換器を冷媒配管で連結した冷凍サイクルにおいて、前記室内熱交換器と前記第１の減圧器の間と、前記四方弁と前記室外熱交換器の間とを結ぶバイパス回路を備え、前記バイパス回路には二方弁および冷媒加熱器を設け、冷媒加熱器を圧縮機の近傍におくことにより、暖房運転を行いながら除霜運転ができる。さらに暖房運転を継続しながら除霜運転を行うため、四方弁を切り換える必要がなく、四方弁を切り換える時に発生する冷媒音は発生せず、圧力変動が小さいので、圧縮機のオイル変動も小さく圧縮機の信頼性も向上する。
【００１５】
また、外気の熱で除霜を行うため、冷媒加熱器の熱を室内側の暖房にすべて使えるため、高効率な暖房運転ができる。さらに冷媒加熱器が圧縮機から発生する熱を利用することで冷媒加熱器のヒータの低ランニングコスト化を図ることができる。
【００１６】
第２の発明は、特に第１の発明の空気調和機の第１の減圧器を、電子膨張弁もしくは減圧二方弁とし、除霜運転時に閉弁もしくは閉塞に近い状態にすることで、室外熱交換器の冷媒の流れを停止することができ、バイパス用の二方弁を一つ追加するだけで暖房回路と除霜回路を構成することができるので、室外の配管構造を簡単かつ安価にできる。
【００１７】
第３の発明は、特に第１〜２のいずれか１つの発明の空気調和機のバイパス回路において、冷媒加熱器の上流側に第２の減圧器を設けたことで、前記冷媒加熱器を蒸発器として動作させるため、冷媒の吸熱効率が向上し、効率の良い冷凍サイクルが形成できる。
【００１８】
第４の発明は、特に第１〜３のいずれか１つの発明の空気調和機のバイパス回路において、冷媒加熱器の上流側に逆支弁を設けたことで、冷媒が流れる方向が順方向となるために、冷房運転時には冷媒がバイパス回路を通ることを防ぎ、正常な運転を実現できる。
【００１９】
第５の発明は、特に第１〜４のいずれか１つの発明の空気調和機の冷媒流路において、圧縮機の吸入口から、前記吸入口の管径の４倍以上離れた位置で、バイパス回路と冷媒配管を接続したことで、極端な冷媒挙動変化を圧縮機の吸入側に発生させることなく、圧縮機は信頼性の高い運転ができる。
【００２０】
第６の発明は、特に第１〜５のいずれか１つの発明の空気調和機の冷媒加熱器において、前記冷媒加熱器がヒータ部と冷媒通過部からなり、前記ヒータ部の外周に、前記冷媒通過部を螺旋状に配設するとともに、前記ヒータ部および前記冷媒通過部を蓄熱部材で覆う構成とすることで、前記冷媒加熱器をコンパクトに構成でき、かつ効率の良い除霜運転を実現できる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の空気調和機の斜視図、図２は、本発明の実施の形態１の空気調和機の冷凍サイクルの構成図である。
【００２３】
本発明の空気調和機は、室内ユニット１および室外ユニット２で構成される。室内ユニット１には室内熱交換器３が配設され、室外ユニット２には圧縮機４、四方弁５、室外熱交換器６、第１の減圧器７が配設され、図２に示すように、冷媒配管８で接続されている。また、室内熱交換器３と第１の減圧器７の間と、四方弁５と室外熱交換器６の間を結ぶバイパス回路９が設けられ、バイパス回路９には、二方弁１０と減圧器１１と逆支弁１２と冷媒加熱器１３を設けている。
【００２４】
冷媒加熱器１３は、ヒータ１３ａと冷媒通過管１３ｂとそれらの周りを被う蓄熱材で構成されており、冷媒通過管１３ｂをヒータ１３ａの周囲に螺旋状に巻回させることで円筒形状にしてコンパクト化を図っており、冷媒加熱器１３は圧縮機の上部に配置させている。また、室外ユニット２には室外熱交換器６の熱交換しやすくするためにファン１４を設け、各機器に電源を供給する電源部１５を設けている。
【００２５】
以上のように構成された空気調和機において、以下に動作、効果について説明する。
【００２６】
本発明の実施の形態１では、室外熱交換器６で熱交換をした冷媒を圧縮機４に供給し、圧縮機４で圧縮した冷媒を、室内ユニット１に設けた室内熱交換器３に冷媒配管８を通じて供給され、そこで放熱を行う。室内熱交換器３で熱交換を行った冷媒は、室外ユニット２に設けた第１の減圧器７に冷媒配管８を通じて供給され、減圧される。第１の減圧器７には電子膨張弁や減圧機能を有する二方弁を用いる。減圧された冷媒は室外熱交換器６に供給され熱交換を行う。このようなサイクルを繰り返すことで暖房運転を行っている。
【００２７】
しかしながら暖房運転を行っていると、室外熱交換器６に霜が発生し、暖房効率が低下
する。そこで、室外熱交換器６に着霜すると、二方弁１０を開き、冷媒加熱器１３の運転を開始する。このとき第１の減圧器は閉塞運転もしくは閉塞に近い運転を行う。また、冷媒加熱器１３が室外熱交換器６の代わりとなるので暖房運転を継続して行うことができる。次に圧縮機４は除霜用の運転周波数で運転する。そして除霜終了と共に、室外熱交換器６を用いた暖房運転に戻り、通常の暖房運転を行う。閉塞に近い運転とは、微量の冷媒を流すことをいう。
【００２８】
また、冷媒加熱器１３は圧縮機４の近傍に配置させることで、圧縮機４の運転時に出る熱を利用して冷媒を暖めることができるので、圧縮機４の近傍に配置しない時と比べて、ヒータ１３ａのランニングコストを低下することができる。また、本発明の実施の形態１では、圧縮機４で暖められた空気は上昇し、冷媒加熱器１３は圧縮機４の上部に配設してあるので、より効率的に圧縮機４の熱を利用することができる。また、冷媒加熱器１３の内部に設けた冷媒通過管１３ｂを螺旋状にヒータ１３ａに巻回させることで、熱容量が大幅に増え、除霜時間の短縮を図ることができる。
【００２９】
また、実施の形態１では圧縮機の運転周波数を変化させているが、一定速の圧縮機でも暖房を継続して除霜運転を行うことができる。
【００３０】
また、使用する二方弁の数が少なく、冷媒加熱器１３もコンパクトであるので、少ないスペースで室外ユニット２に収めることができ、室外ユニット２のコンパクト化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明にかかる空気調和機は、暖房運転をしながら除霜運転を実施でき、かつ加熱器をコンパクトにしたことで室外ユニットをコンパクト化することができるものであるので、ルームエアコンから大型エアコンに至るまでのすべての空気調和機の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１の空気調和機の斜視図
【図２】同空気調和機の冷凍サイクルの構成図
【図３】従来の空気調和機の冷凍サイクルの構成図
【符号の説明】
【００３３】
１  室内ユニット
２  室外ユニット
３  室内熱交換器
４  圧縮機
５  四方弁
６  室外熱交換器
７  第１の減圧器
８  冷媒配管
９  バイパス回路
１０  二方弁
１１  第２の減圧器
１２  逆支弁
１３  冷媒加熱器
１３ａ  ヒータ
１３ｂ  冷媒通過管
１４  ファン
１５  電源部
【図１】
2006308156.tif 000003
【図２】
2006308156.tif 000004
【図３】
2006308156.tif 000005