(57)【要約】【課題】暖房運転開始時に、冷媒加熱器を予め加熱しておき、簡単な装置の構成及び制御方法により、室外熱交換器の着霜が防止でき、効果的な冷媒加熱により、暖房能力の低下を防ぐことができる空気調和機を提供する。【解決手段】圧縮機２と、四方弁３と、室内熱交換器７と、膨張弁５と、室外熱交換器４とからなり、これらを冷媒配管により順次配管接続して冷媒回路を形成してなる空気調和機において、膨張弁５と室外熱交換器４とを接続する冷媒配管８ａに、開閉弁９と冷媒を加熱するための冷媒加熱器１０とを備えた冷媒加熱回路８ｂを並列に接続するとともに、室外熱交換器４に、室外熱交換器４の着霜を検知する着霜検知手段１１を設け、暖房運転開始時に、開閉弁９を閉じ、冷媒加熱器を作動させておき、着霜検知手段１１が着霜を検出したとき、開閉弁９を開く。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、四方弁と、室内熱交換器と、膨張弁と、室外熱交換器とからなり、これらを冷媒配管により順次配管接続して冷媒回路を形成してなる空気調和機において、
前記膨張弁と前記室外熱交換器とを接続する前記冷媒配管に、開閉弁と冷媒を加熱するための冷媒加熱器とを備えた冷媒加熱回路を並列に接続するとともに、前記室外熱交換器に、同室外熱交換器の着霜を検知する着霜検知手段を設け、暖房運転開始時に、前記開閉弁を閉じるとともに、前記冷媒加熱器を作動させておき、前記着霜検知手段が着霜を検出したとき、前記開閉弁を開くようにしてなることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
圧縮機と、四方弁と、室内熱交換器と、膨張弁と、室外熱交換器とからなり、これらを冷媒配管により順次配管接続して冷媒回路を形成してなる空気調和機において、
前記四方弁と前記室外熱交換器とを接続する前記冷媒配管に、開閉弁と冷媒を加熱するための冷媒加熱器とを備えた冷媒加熱回路を並列に接続するとともに、前記室外熱交換器に、同室外熱交換器の着霜を検知する着霜検知手段を設け、暖房運転開始時に、前記開閉弁を閉じるとともに、前記冷媒加熱器を作動させておき、前記着霜検知手段が着霜を検出したとき、前記開閉弁を開くようにしてなることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
前記冷媒加熱器が、前記冷媒配管内に挿入され、同冷媒配管の内径より細いヒータ部と、同ヒータ部の一端側に設けられ、前記冷媒配管に形成される開口部にねじ込み可能なねじ部からなるカートリッジ式ヒータにより構成されてなることを特徴とする請求項１または２記載の空気調和機。
【請求項４】
前記冷媒加熱回路の冷媒配管を、クランク状に複数屈曲させて形成し、同屈曲部端面の前記冷媒配管に複数の開口部を設け、同開口部に前記カートリッジ式ヒータをねじ込み、前記ヒータ部の周囲に冷媒を流すようにしてなることを特徴とする請求項１、２または３記載の空気調和機。
【請求項５】
前記開閉弁に電磁弁を用いてなることを特徴とする請求項１または２記載の空気調和機。
【請求項６】
圧縮機と、四方弁と、室内熱交換器と、膨張弁と、室外熱交換器と、アキュムレータとからなり、これらを冷媒配管により順次配管接続して冷媒回路を形成してなる空気調和機において、
前記アキュムレータの内部に冷媒加熱器を設けるとともに、前記室外熱交換器に、同室外熱交換器の着霜を検知する着霜検知手段を設け、暖房運転時に、前記着霜検知手段により、前記室外熱交換器の着霜が検出されたとき、前記冷媒加熱器を作動させてなることを特徴とする空気調和機。
【請求項７】
前記冷媒加熱器を前記アキュムレータに一体的に設けるとともに、前記アキュムレータの外周に断熱材を装着してなることを特徴とする請求項６記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機に係わり、より詳しくは、低外気温の暖房運転時における、室外熱交換器への着霜を防止するため、冷媒回路に冷媒加熱器を設けた構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気調和機の冷媒回路は、室外機に収納された圧縮機と、四方弁と、複数パスの室外熱交換器と、膨張弁と、室内機に収納された室内熱交換器とからなり、順次配管接続されて冷媒回路が構成されている。
ところで、低外気温の暖房運転時に、室外熱交換器に霜が付着することがあり、これ除霜を行うには、四方弁を切換え、冷房サイクルとすることにより行うリバース方式と、前記圧縮機２からの吐出ガスをバイパス管１３、電磁弁１３ａ  を介して、前記室外熱交換器５’の前記主膨張弁側の一端に注入するホットガスバイパス方式がしられている。
【０００３】
しかしながら、リバース方式では冷房サイクルにするため暖房能力がゼロとなり、ホットガスバイパス方式も吐出ガスを室外熱交換器にバイパスするため冷媒循環量が減少し、いずれの方法でも暖房能力が低下するため、除霜中に室温が著しく低下してしまう。
【０００４】
そこで、室外熱交換器の冷媒出口の下流に配設された冷媒温度検出手段と、室外熱交換器の冷媒入口の上流に配設され、冷媒温度検出手段が検出した冷媒温度に応じて、冷媒温度が高い場合には開度が増大し、冷媒温度が低い場合には開度が減少するように開閉制御される膨張弁と、膨張弁と冷媒温度検出手段との間の冷媒配管内にある冷媒を加熱する冷媒加熱手段と、室外熱交換器の着霜を検出する着霜検出手段と、ヒートポンプモード時に室外熱交換器の着霜が検出された場合に冷媒加熱手段を作動させる加熱制御手段とを設けた構成とすることにより、除霜時の室内吹出空気温度の低下を防止でき、且つ連続したヒートポンプ運転が可能な環境条件の幅を拡大できるものがある（特許文献１参照。）。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の構成の場合、室外熱交換器の着霜が検出された場合に冷媒加熱手段を作動させた後、冷媒入口側に配設された、冷媒温度検出手段により検出された冷媒温度に応じて、冷媒入口側に配設された膨張弁の開度を制御するため、装置の構成及び制御方法が複雑になり、また着霜が検出されてから冷媒加熱手段を作動させるため、除霜に時間を要するという欠点がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１７４３４５号公報（要約、第２〜３頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、暖房運転開始時に、冷媒加熱器を予め加熱しておき、比較的簡単な装置の構成及び制御方法により、室外熱交換器の着霜が防止でき、効果的な冷媒加熱により、暖房能力の低下を防ぐことができる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】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、圧縮機と、四方弁と、室内熱交換器と、膨張弁と、室外熱交換器とからなり、これらを冷媒配管により順次配管接続して冷媒回路を形成してなる空気調和機において、
前記膨張弁と前記室外熱交換器とを接続する前記冷媒配管に、開閉弁と冷媒を加熱するための冷媒加熱器とを備えた冷媒加熱回路を並列に接続するとともに、前記室外熱交換器に、同室外熱交換器の着霜を検知する着霜検知手段を設け、暖房運転開始時に、前記開閉弁を閉じるとともに、前記冷媒加熱器を作動させておき、前記着霜検知手段が着霜を検出したとき、前記開閉弁を開くようにしてなる構成となっている。
【０００９】
また、圧縮機と、四方弁と、室内熱交換器と、膨張弁と、室外熱交換器とからなり、これらを冷媒配管により順次配管接続して冷媒回路を形成してなる空気調和機において、
前記四方弁と前記室外熱交換器とを接続する前記冷媒配管に、開閉弁と冷媒を加熱するための冷媒加熱器とを備えた冷媒加熱回路を並列に接続するとともに、前記室外熱交換器に、同室外熱交換器の着霜を検知する着霜検知手段を設け、暖房運転開始時に、前記開閉弁を閉じるとともに、前記冷媒加熱器を作動させておき、前記着霜検知手段が着霜を検出したとき、前記開閉弁を開くようにしてなる構成となっている。
【００１０】
また、前記冷媒加熱器が、前記冷媒配管内に挿入され、同冷媒配管の内径より細いヒータ部と、同ヒータ部の一端側に設けられ、前記冷媒配管に形成される開口部にねじ込み可能なねじ部からなるカートリッジ式ヒータにより構成されている。
【００１１】
また、前記冷媒加熱回路の冷媒配管を、クランク状に複数屈曲させて形成し、同屈曲部端面の前記冷媒配管に複数の開口部を設け、同開口部に前記カートリッジ式ヒータをねじ込み、前記ヒータ部の周囲に冷媒を流すように構成されている。
【００１２】
また、前記各開閉弁に電磁弁を用いた構成となっている。
【００１３】
また、圧縮機と、四方弁と、室内熱交換器と、膨張弁と、室外熱交換器と、アキュムレータとからなり、これらを冷媒配管により順次配管接続して冷媒回路を形成してなる空気調和機において、
前記アキュムレータの内部に冷媒加熱器を設けるとともに、前記室外熱交換器に、同室外熱交換器の着霜を検知する着霜検知手段を設け、暖房運転時に、前記着霜検知手段により、前記室外熱交換器の着霜が検出されたとき、前記冷媒加熱器を作動させてなる構成となっている。
【００１４】
また、前記冷媒加熱器を前記アキュムレータに一体的に設けるとともに、前記アキュムレータの外周に断熱材を装着してなる構成となっている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づき添付図面を参照して詳細に説明する。図１（Ａ）は本発明の一実施例を示す空気調和機の冷媒回路図、図２は本発明の冷媒加熱器の要部断面図である。
図１と図２において、１は室外機、２は圧縮機、３は四方弁、４は複数パスの室外熱交換器、５は膨張弁、６は室内機、７は室内熱交換器である。
これらを冷媒配管により順次配管接続して冷媒回路を構成している。
【００１６】
前記膨張弁５と前記室外熱交換器４の暖房時の冷媒入口側とを接続する冷媒配管８ａに、電磁弁からなる開閉弁９と、冷媒を加熱するための冷媒加熱器１０とを備えた冷媒加熱回路８ｂを並列に接続する。この時、前記冷媒加熱回路８ｂの前記室外熱交換器４との接続は、同室外熱交換器４の温度分布が最も低くなる部位、例えば熱交換器の風上側パス部に接続する。
また、前記室外熱交換器４のフィンもしくは伝熱管の所定位置に、前記室外熱交換器４への着霜を検知する着霜検知手段としての温度センサ１１を設けた構成となっている。
【００１７】
上記構成において、通常の暖房運転が開始されると、前記開閉弁９が閉じられ、前記冷媒加熱器を作動させ、予め加熱しておく。そして、冷媒流路は実線の矢印のとおり、圧縮機２、四方弁３を経て室内熱交換器７に流入にて凝縮し、膨張弁５を経て減圧され、複数パスの室外熱交換器４に夫々流入して蒸発し、その後四方弁３を経て圧縮機２に戻る。
【００１８】
暖房運転時の低外気温条件下で、前記温度センサ１１が検出した温度が、予め設定した着霜設定温度に達したら、前記室外熱交換器４が着霜しているか或いは着霜寸前の状態にあると判断し、前記開閉弁９を開き、予め前記冷媒加熱器１０で加熱された高温のガス冷媒を着霜部に流すことにより、前記室外熱交換器４の温度が上昇し、霜を溶かし、その後の着霜の発達を遅らせることができる。
【００１９】
前記冷媒加熱器１０は、図２に示すように、前記冷媒配管８ａ内に挿入され、同冷媒配管８ａの内径より細いヒータ部１０ａ  と、同ヒータ部１０ａ  の一端側に設けられ、前記冷媒配管８ａに形成される開口部８ｃにねじ込み可能なねじ部１０ｂ  からなるカートリッジ式電気ヒータにより構成されている。
また、前記冷媒加熱回路８ｂの冷媒配管８ａは、クランク状に複数屈曲させて形成し、同屈曲部端面の前記冷媒配管８ａに複数の開口部８ｃを設け、同開口部８ｃに前記カートリッジ式電気ヒータをねじ込み、前記ヒータ部１０ａ  の周囲に図２の矢印で示すように、冷媒を流すよう構成されている。これにより着霜した場合でも、比較的短時間で霜を溶かし、その後の着霜の発達を充分遅らせることができる。
【００２０】
図３は、本発明の他の実施例を示した冷媒回路図で、前記四方弁３と前記室外熱交換器４の暖房時の冷媒出口側とを接続する前記冷媒配管８ｄに、開閉弁９と冷媒を加熱するための冷媒加熱器１０とを備えた冷媒加熱回路８ｅを並列に接続するとともに、前記室外熱交換器４に、同室外熱交換器４の着霜を検知する着霜検知手段としての温度センサ１１を設けた構成となっている。
【００２１】
上記構成において、暖房運転時の低外気温条件下で、前記温度センサ１１が検出した温度が、予め設定した着霜設定温度に達したら、前記室外熱交換器４が着霜しているか或いは着霜寸前の状態にあると判断し、前記開閉弁９を開き、予め前記冷媒加熱器１０で加熱された高温のガス冷媒と混合することにより、前記圧縮機２の吸入冷媒の温度が上昇することで、結果として蒸発温度も上昇し、上記実施例と同様に、霜を溶かし、その後の着霜の発達を遅らせることができる。
【００２２】
図４は、本発明の更に他の実施例を示したもので、（Ａ）は冷媒回路図、（Ｂ）は、アキュムレータと冷媒加熱器の関係を示す要部断面図である。
前記圧縮機２の吸入側にアキュムレータ２ａを設け、同アキュムレータ２ａの内部に冷媒加熱器１０’  を一体的に設けるとともに、前記アキュムレータ２ａの外周に断熱材１２を装着し、前記室外熱交換器４に、同室外熱交換器４の着霜を検知する着霜検知手段１１を設け、暖房運転時に、前記着霜検知手段１１により、前記室外熱交換器４の着霜が検出されたとき、前記冷媒加熱器１０’  を作動させてなる構成とすることにより、前記圧縮機２の吸入冷媒の温度を上げ、前記アキュムレータ２ａに残留している液冷媒がガス化され、冷媒循環量が増しサクション圧力が上昇することで、結果として蒸発温度も上昇し、上記実施例と同様に、霜を溶かし、その後の着霜の発達を遅らせることができる。
【００２３】
以上説明したように、  暖房運転時の低外気温条件下で、前記温度センサ１１が検出した温度が、予め設定した着霜設定温度に達したら、前記室外熱交換器４が着霜しているか或いは着霜寸前の状態にあると判断し、前記開閉弁９を開き、予め前記冷媒加熱器１０で加熱された高温のガス冷媒を着霜部に流すことにより、前記室外熱交換器４の温度が上昇し、霜を溶かし、その後の着霜の発達を遅らせ、暖房性能を向上することができる空気調和機となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、暖房運転時の低外気温条件下で、温度センサが検出した温度が、予め設定した着霜設定温度に達したら、室外熱交換器が着霜しているか或いは着霜寸前の状態にあると判断し、開閉弁を開き、予め冷媒加熱器で加熱された高温のガス冷媒を着霜部に流すことにより、室外熱交換器の温度が上昇し、霜を溶かし、その後の着霜の発達を遅らせ、暖房性能を向上することができる空気調和機となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す空気調和機の冷媒回路図である。
【図２】本発明の冷媒加熱器の取付け状態を示す概略断面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す空気調和機の冷媒回路図である。
【図４】（Ａ）は、本発明の更に他の実施例を示す空気調和機の冷媒回路図、（Ｂ）は、アキュムレータと冷媒加熱器の関係を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１  室外機
２  圧縮機
３  四方弁
４    室外熱交換器
５  膨張弁
６  室内機
７  室内熱交換器
８ａ，８ｄ  冷媒配管
８ｃ    開口部
８ｂ，８ｅ  冷媒加熱回路
９  開閉弁
１０    冷媒加熱器
１０ａ  ヒータ部
１０ｂ  ねじ部
１１    着霜検出手段（温度センサ）
１２    断熱材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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