(57)【要約】【課題】暖房運転を継続して除霜運転を行う空気調和機に搭載する、暖房効率がよく低コストの加熱器を提供する。【解決手段】ヒートポンプ式空気調和機に搭載し、冷媒を加熱する加熱器１０であって、加熱器１０は冷媒を加熱するヒータ部２と、内部に冷媒が流れる電縫管３を備え、電縫管３を、ヒータ部２の周囲に螺旋状に配設し、電縫管３の内部に溝を加工する。またヒータ部２と電縫管３の周囲を金属および／または液体で充填させる。その結果、冷媒が流れる配管内部の加工がしやすく、低コストの加熱器１０を提供できるとともに、暖房効率の向上を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータ部と電縫管とを備え、前記電縫管は、前記ヒータ部の周囲を螺旋状に配設されたことを特徴とする加熱器。
【請求項２】
ヒータ部および電縫管の間は液体および／または金属で充填されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱器。
【請求項３】
電縫管内面が溝形状に加工されていることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱器。
【請求項４】
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媒回路と、前記室内熱交換器、前記第１の減圧器の間と前記四方弁、前記室外熱交換器の間とを連結するバイパス回路とを備えた空気調和機において、前記バイパス回路に請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱器を配設したことを特徴とする冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式空気調和機に搭載した加熱器であって、冷媒を加熱し、暖房能力を向上することができるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、加熱器を搭載したヒートポンプ式空気調和機において、その除霜方式は、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５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５を用いて従来の空気調和機の冷凍サイクルを説明する。
【０００３】
図５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５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、加熱器を搭載した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５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
大していた。
【０００８】
そこで本発明は、空気調和機の暖房性能を向上させることができ、かつ低価格な加熱器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の加熱器は、ヒータ部と電縫管を備え、前記電縫管を、前記ヒータ部の周囲に螺旋状に配設したものである。電縫管は平板を管になるように溶接して製作されたものであるので、電縫管内部の加工をするほうが、引抜加工した管の内部を加工するよりもし易く、また、平板を加工するので、管内部の溝形状を任意に加工することができ、低コスト化が図れる。またヒータ部の周囲に、電縫管を螺旋状に配設することで、加熱器をコンパクトに構成でき、かつ効率の良い加熱を実現できる。
【００１０】
また、本発明の加熱器は、ヒータ部および電縫管の間が液体および／または金属で充填されていることを特徴とするものである。これによって、ヒータ部と電縫管の熱伝導率が向上し、電縫管中を流動する冷媒に効率よく熱を伝えることができる。
【００１１】
また、本発明の加熱器は、電縫管内部に溝が加工されていることを特徴とするものである。これによって、熱伝達率が向上し、効率よく熱を伝えることができる。
【００１２】
また、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媒回路と、前記室内熱交換器・前記第１の減圧器の間と前記四方弁・前記室外熱交換器の間とを連結するバイパス回路とを備えた空気調和機において、前記バイパス回路に本発明の加熱器を配設したことを特徴とするものである。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。そのため暖房性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、空気調和機の暖房性能を向上させ、かつ低価格な加熱器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明の加熱器は、ヒータ部と電縫管とを備え、前記電縫管を、前記ヒータ部の周囲に螺旋状に配設したものである。冷媒が通る管に電縫管を使用することで、引抜加工の管に比べて、内部の加工がしやすく、低コストで加熱器を提供できる。またヒータ部の周囲に、電縫管を螺旋状に配設することで、加熱器をコンパクトに構成でき、かつ効率の良い加熱を実現できる。
【００１５】
第２の発明の加熱器は、特に第１の発明において、ヒータ部および電縫管の間を液体および／または金属で充填したものである。そのため、ヒータ部と電縫管の間の熱伝導率が向上し、配管中を流動する冷媒に効率よく熱を伝えることができる。
【００１６】
第３の発明の加熱器は、特に第１〜２のいずれか１つの発明において、電縫管内面に溝が加工されているものである。そのため、流動する冷媒と電縫管が接する面積が増大し、熱伝達率を向上することができる。
【００１７】
第４の発明は、特に第１〜３のいずれか１つの発明において、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媒回路と、前記室内熱交換器・前記第１の減圧器の間と前記四方弁・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た空気調和機において、前記バイパス回路に本発明の加熱器を配設したものであ
る。そのため、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、外気の熱で除霜を行うので、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。
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の加熱器の外観図を示す図で、図１（ａ）は、本発明の実施の形態１における加熱器の正面図、図１（ｂ）は、同側面図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の実施の形態１における加熱器１０は、金属で形成された略円筒形状の筐体１の内部に、ヒータ部２と電縫管３を設けている。電縫管３は、ヒータ部２の周囲に螺旋状に配設されており、銅の平板を溶接して管状に形成したものである。また、筐体１の端部４からは、ヒータ部２が延出しており、筐体１の内部へと続いている。筐体１の内部において、ヒータ部２と電縫管３以外の空間を金属で充填している。
【００２１】
本発明の実施の形態１では、軽量であり、熱伝導率が高く、加工がしやすいため金属にはアルミニウムを用いている。また、筐体１の下部には脚部５が設けられており、設置性を向上させている。また筐体１の側面部には、入り口部６および出口部７を設け、入り口部６および出口部７より、筐体１の内部に配設された電縫管３を突出させている。実施の形態１では、入り口部６および出口部７は、筐体１の長手方向の略両端部で、かつ同一側面方向に設けている。
【００２２】
なお、入り口部６および出口部７を設ける位置はこの限りではなく、筐体１の長手方向を形成する面上であればどの位置に配設してもよい。また、ヒータ部２と電縫管３の周囲を充填する金属は、アルミニウムに限るものではなく、筐体１と同じ金属でも、複数の金属でもよく、液体のみや、金属と液体で充填されていてもよい。また、筐体１と同じ金属を利用する場合には、筐体１と一体的に形成してもよい。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態１における電縫管の斜視図であり、図３（ａ）は、実施の形態１における電縫管の反長手方向断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２および図３（ａ）（ｂ）に示すように、電縫管３は溶接部８で溶接されており、電縫管３の内部は溝が加工されている。
【００２４】
以上のように構成された加熱器において、以下その動作、作用を説明する。本発明の加熱器１０は、冷凍サイクル中に設置される加熱器であり、電縫管３に冷媒を通すことで、冷媒をヒータ部２の熱を利用して加熱することができる。冷媒は加熱器１０に設けた入り口部６より加熱器の内部に設けた電縫管３に流入し、出口部７より流出する。このとき、電縫管３はヒータ部２に螺旋状に配設することで、加熱器内部に出来るだけ多くの冷媒を通すことができるので、効率の良い熱の利用ができる。
【００２５】
また、電縫管３の内部は溝が加工されてある。このため、冷媒と電縫管３とが接する面積が増え、冷媒と電縫管３との間の熱伝達率を向上させることができる。また電縫管３の内部に溝を加工するのは、電縫管３が平板の時に溝を加工し、その後に、平板を管状に形成し溶接するので、従来の空気調和機で使用されていた引抜加工の管よりも、コストを低く管内部の加工を行うことができる。その結果、効率のよい加熱器が、低コストで提供できる。
【００２６】
以上のように、本発明の実施の形態１では、加熱器１０をヒータ部２と電縫管３で構成
し、ヒータ部２の周囲に螺旋状に電縫管３を配設したことで、効率よい加熱器が低コストで提供できる。
【００２７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における加熱器を用いた冷凍サイクルの構成図である。なお実施の形態１と同一のものは同じ符号を付して説明を省略する。
【００２８】
本発明の加熱器を用いた冷凍サイクルは、室内ユニット２１および室外ユニット２２で構成される。室内ユニット２１には室内熱交換器２３が配設され、室外ユニット２２には圧縮機２４、四方弁２５、室外熱交換器２６、第１の減圧器２７が配設され、図４に示すように、冷媒配管２８で接続されている。また、室内熱交換器２３と第１の減圧器２７の間と、四方弁２５と室外熱交換器２６の間を結ぶバイパス回路２９が設けられ、バイパス回路２９には、二方弁３０と第２の減圧器３１と逆支弁３２と加熱器１０を設けている。
【００２９】
加熱器１０の構成は、実施の形態１の構成と同じであるので説明は省略する。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３４を設けている。
【００３０】
以上のように構成された加熱器を用いた冷凍サイクルにおいて、以下に動作、効果について説明する。
【００３１】
本発明の実施の形態２では、室外熱交換器２６で熱交換をした冷媒を、圧縮機２４に供給し、圧縮機２４で圧縮した冷媒を、室内ユニット２１に設けた室内熱交換器２３に、冷媒配管２８を通じて供給され、そこで放熱を行う。室内熱交換器２３で熱交換を行った冷媒は、室外ユニット２２に設けた第１の減圧器２７に冷媒配管２８を通じて供給され、減圧される。第１の減圧器２７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２６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。
【００３２】
しかしながら暖房運転を行っていると、室外熱交換器２６に霜が発生し、暖房効率が低下する。そこで、室外熱交換器２６に着霜すると、二方弁３０を開き、冷媒加熱器３３の運転を開始する。このとき第１の減圧器２７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１０が室外熱交換器２６の代わりに冷媒を加熱す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２４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２６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。また、実施の形態２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。
【００３３】
以上のように、冷凍サイクルに、本発明の加熱器を用いることで、除霜をするとともに暖房運転を継続することできる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる加熱器は、効率よく冷媒を加熱することができるので、冷媒以外にも、他の流体を効率よく加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における加熱器の正面図（ｂ）同側面図
【図２】本発明の実施の形態１における電縫管の斜視図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における電縫管の反長手方向断面図（ｂ）図３（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図４】本発明の実施の形態２における加熱器を用いた冷凍サイクルの構成図
【図５】従来の空気調和機の冷凍サイクルの構成図
【符号の説明】
【００３６】
１  筐体
２  ヒータ部
３  電縫管
４  端部
５  脚部
６  入り口部
７  出口部
８  溶接部
１０  加熱器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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