(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
暖房運転時に室内熱交換器で液化された冷媒を加熱する冷媒加熱器を有する空気調和機であって、前記空気調和機の室外機に、送風機３と、圧縮機１と、前記送風機３側と前記圧縮機１側とに仕切る仕切り板１１と、前記圧縮機１の上部に前記冷媒加熱器と、前記室外機の背面側に室外熱交換器２とを配置し、前記冷媒加熱器は、内部にヒータ部と、その周囲に冷媒が流れる配管とを備え、前記ヒータ部と前記配管の周囲に金属または流体で充填させる構成とし、前記冷媒加熱機の片側端面に前記ヒータ部を延出させ、前記ヒータ部が延出した端面が、前記冷媒加熱機の反対側端面よりも高位とし、前記室外機の前側から前記室外熱交換器２側へと前記室外熱交換器側が低位となるように前記冷媒加熱器を傾斜させることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記配管を前記ヒータ部の周囲に螺旋状に巻回させるとともに、前記ヒータ部と前記配管との距離を略同等としたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒートポンプ式冷凍サイクルに、暖房運転時に室内熱交換器で液化された冷媒または水を加熱し気化させた上で圧縮機に送出する冷媒加熱器を組み込んだ空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空気調和機は、ヒートポンプ式冷凍サイクルに冷媒加熱器を組み込み、暖房運転時には室外熱交換器に変わって、室外機に設置した冷媒加熱器で、室内熱交換器で液化された冷媒または水を加熱し蒸発気化させた上で圧縮機に送出することで、除霜の
必要がなく、常に安定した暖房運転ができる（例えば、特許文献１参照）。また、冷媒加熱器による冷媒加熱運転に比べてヒートポンプ式冷凍サイクルによるヒートポンプ運転はエネルギー効率が高く、ランニングコストやＣＯ２削減など環境保護の面で優位にあることから、暖房運転時には、ヒートポンプ運転による暖房継続しながら冷媒加熱器を利用して除霜運転するものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された従来の空気調和機の冷凍サイクル図を示すものである。図５に示すように、圧縮機１０１、四方弁１０２、室内熱交換器１１０、膨張機構１０５および室外熱交換器１０３を冷媒回路で連結してなるヒートポンプ式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１０５と室内熱交換器１１０の間と、圧縮機１０１の吸入側の間を連結し、冷媒加熱器１０４を有する構成とされている。
【０００４】
暖房運転時においては、四方弁１０２は圧縮機１０１の吐出側と室内熱交換器１１０、室外熱交換器１０３と圧縮機１０１の吸入側がそれぞれ接続された状態となっている。この状態で、圧縮機１０１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器１１０に送られる。
【０００５】
この高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器１１０で凝縮液化され、室内の空気に放熱して暖めたのち、高温高圧の液冷媒となって送り出される。送り出された高温高圧の液冷媒は、逆止弁により室外熱交換器１０３への流入を阻止されるが、電磁弁が開放されて冷媒加熱器１０４に流入する。
【０００６】
冷媒加熱器１０４に流入した液冷媒は、冷媒加熱器１０４の作動により加熱されて蒸発気化され、高温高圧のガス冷媒となって圧縮機１０１に吸入される。圧縮機１０１に吸入されたガス冷媒は、圧縮機１０１の作動により圧縮され、さらに高温高圧のガス冷媒となって再び室内熱交換器１１０に送られる。
【０００７】
図６は、特許文献２に記載された従来の空気調和機の冷凍サイクル図を示すものである。図６に示すように、圧縮機１０１、四方弁１０２、室内熱交換器１１０、膨張機構１０５および室外熱交換器１０３を冷媒回路で連結してなるヒートポンプ式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１０５と室外熱交換器１０３の間と、圧縮機１０１の吸入側の間を連結し、冷媒加熱器１０４を有する冷媒加熱回路と、冷凍サイクルにおける圧縮機１０１の吐出側と室外熱交換器１０３と四方弁１０２の間を連結する除霜用回路１０９とから構成されている。
【０００８】
冷凍サイクルのヒートポンプ運転時において室外熱交換器１０３の除霜を行う際、冷媒加熱器１０４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１１０を通る流れと除霜用回路１０９から室外熱交換器１０３を通る流れとに分岐され、これらの分岐した冷媒の流れが冷媒加熱回路の入口で合流し、再び冷媒加熱器１０４によって加熱されるように構成されている。
【特許文献１】特開平１１−２１１０８３号公報（図８）
【特許文献２】特開平１１−１８２９９４号公報（図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の構成では、暖房運転若しくは暖房運転を継続しつつ除霜運転を行う際に、冷媒加熱器ヘ室内熱交換器で液化された冷媒又は水が流通することにより、周囲との温度差により冷媒加熱器の表面が結露し、冷媒加熱器の熱がこの結露の蒸発のため消費され、本来の冷媒又は水の加熱が効率的に行われないという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、冷媒加熱器の表面に生じた結露を除去し、冷媒加熱器による冷媒又は水の加熱が効率的に行われ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、暖房運転時に室内熱交換器で液化された冷媒を加熱する冷媒加熱器を有する空気調和機であって、前記空気調和機の室外機に、送風機３と、圧縮機１と、前記送風機３側と前記圧縮機１側とに仕切る仕切り板１１と、前記圧縮機１の上部に前記冷媒加熱器と、前記室外機の背面側に室外熱交換器２とを配置し、前記冷媒加熱器は、内部にヒータ部と、その周囲に冷媒が流れる配管とを備え、前記ヒータ部と前記配管の周囲に金属または流体で充填させる構成とし、前記冷媒加熱機の片側端面に前記ヒータ部を延出させ、前記ヒータ部が延出した端面が、前記冷媒加熱機の反対側端面よりも高位とし、前記室外機の前側から前記室外熱交換器２側へと前記室外熱交換器側が低位となるように前記冷媒加熱器を傾斜させて設置したものである。
【００１２】
これによって、冷媒加熱器の表面に付着した結露は傾斜方向に強制的に流されて、冷媒加熱器表面から結露を除去することができ、さらに結露による電気的短絡や腐食等に伴う部品劣化の生じ難い信頼性、安全性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の空気調和機は、簡易な方法で冷媒加熱器の表面に付着した結露を除去し、冷媒加熱器による冷媒又は水の加熱が効率的に行われることで効率的な運転ができ、また結露による電気的短絡や腐食等に伴う部品劣化の生じ難い信頼性、安全性の高い空気調和機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の発明は、暖房運転時に室内熱交換器で液化された冷媒を加熱する冷媒加熱器を有する空気調和機であって、空気調和機の室外機に、送風機３と、圧縮機１と、送風機３側と圧縮機１側とに仕切る仕切り板１１と、圧縮機１の上部に冷媒加熱器と、室外機の背面側に室外熱交換器２とを配置し、冷媒加熱器は、内部にヒータ部と、その周囲に冷媒が流れる配管とを備え、ヒータ部と配管の周囲に金属または流体で充填させる構成とし、冷媒加熱機の片側端面にヒータ部を延出させ、ヒータ部が延出した端面が、冷媒加熱機の反対側端面よりも高位とし、室外機の前側から室外熱交換器２側へと冷媒加熱器を傾斜させて設置したことにより、簡易な方法で冷媒加熱器の表面に付着した結露を除去し、冷媒加熱器による冷媒又は水の加熱が効率的に行われることで効率的な運転ができ、また結露による電気的短絡や腐食等に伴う部品劣化の生じ難い信頼性、安全性の高い空気調和機を提供することができ、冷媒加熱器内側表面には結露させない。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明において、配管をヒータ部の周囲に螺旋状に巻回させるとともに、ヒータ部と配管との距離を略同等としたことにより、構造、形態が単純で冷媒加熱器の表面に付着した結露の除去が容易となり、ヒータ部で発生した熱は配管のどの部位においても均一に配管を加熱することができるので、冷媒の加熱の効率が向上する。
【００１６】
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。
【００１７】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクルは、従来の空気調和機の冷凍サイクルと同じであり、図５及び図６で既に説明した内容と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施の形態における室外機の正面図、図２は、本発明の第１の実施の形態における室外機の側面図を示すものである。
【００１９】
図１、図２において、室外機６は、圧縮機１、室外熱交換器２、送風機３、冷媒加熱器４、冷媒加熱器支持台５で構成されている。室外機６の背面に室外熱交換器２を配設している。
【００２０】
冷凍サイクルを利用した暖房時には送風機３によって吸い込まれた室外の空気が室外熱交換器２を通過する際に冷媒と熱交換し、熱交換後の空気を送風機３によって排出する。
【００２１】
室外機６は、仕切り板１１で送風機３側と圧縮機１側とに仕切られ、圧縮機１の上部に冷媒加熱器４が冷媒加熱器支持台５によって傾斜して戴置されている。傾斜方向は室外機６前面の送風機３取付側が高位で、背面の室外熱交換器２配設側が低位となるような方向である。この傾斜によって冷媒加熱器４の表面に付着した結露は、室外熱交換器２側に流れ、冷凍サイクル利用時に室外熱交換器２に生じた結露と同様に排水される。
【００２２】
ここで、図５で示した冷媒加熱器４で暖房を行う場合と、図６で示した冷凍サイクルを利用した暖房を行う場合とでは、冷媒加熱器４への結露状態が異なる。
【００２３】
図６で示した冷凍サイクルを利用した暖房を行う場合には、室内熱交換器１１０で凝縮液化された高温高圧の液冷媒は、膨張弁１０５を通過する過程で減圧され、低温低圧の液冷媒となって冷媒加熱器１０４へ送られる。
【００２４】
或いは、圧縮機１０１を通った後、除霜用回路１０９から室外熱交換器１０３を通って室外熱交換器１０３を除霜し、温度の下がった冷媒が冷媒加熱器１０４へ送られる。
【００２５】
従って、冷媒加熱器１０４は冷たい冷媒によって急激に冷却されることになり、周囲との温度差により冷媒加熱器の表面が結露してしまうものである。
【００２６】
一方、図５で示した冷媒加熱器で暖房を行う場合には、室内熱交換器１１０で凝縮液化された高温高圧の液冷媒が冷媒加熱器１０４へ送られることで、冷媒加熱器１０４は高温の冷媒によって加熱されることになり、特に厳寒期など周囲の温度が低い時には、周囲との温度差により冷媒加熱器の内側表面が結露してしまうものである。
【００２７】
これらの冷媒加熱器の表面に付着した結露が、上述したように、冷媒加熱器を傾斜して戴置することによって傾斜方向に強制的に流されて、冷媒加熱器表面から結露を除去することができ、除去された結露は、室外熱交換器に生じた結露と同様に排水される。
【００２８】
図３は、本発明の第１の実施の形態における冷媒加熱器支持台に戴置した冷媒加熱器の側面図、図４は、本発明の第１の実施の形態における冷媒加熱器支持台に戴置した冷媒加熱器の正面図である。
【００２９】
図３、図４において、冷媒加熱器４は、内部に電熱式のヒータ部７とその周囲を螺旋状に巻回させ、内部を冷媒が流動する配管８を持ち、且つ、ヒータ部７と配管８の周囲に金属を充填した構成である。
【００３０】
冷媒加熱器４に充填されている金属は同一金属でも、複数種類の金属でもよく、あるいは金属と液体でも良い。
【００３１】
筐体の端面からはヒータ部７が延出しており、筐体内部へと続いている。そして、ヒータ部７は筐体内部で２つの曲折部で折曲げられて筐体内部に収納されている。
【００３２】
また、ヒータ部７の周囲であって筐体の内部には冷媒または水が流動し熱を得る配管８が螺旋状に巻回されて配置されている。
【００３３】
冷媒または水は配管の入口管９から流入し、出口管１０から流出する。
【００３４】
また、ヒータ部７には電気エネルギーが入力され、発熱する。
【００３５】
この時、ヒータ部７から発生した熱により筐体が加熱され、その加熱された筐体の金属部分あるいは流体部分に密着する配管８を加熱し、さらに配管８の内部を流動する冷媒または水を加熱する。
【００３６】
そして、入口管９から出口管１０まで流動する間に、冷媒または水は所定の温度に加熱される。
【００３７】
ヒータ部７と配管８との距離は、ほぼ同等であり、ヒータ部７で発生した熱は配管８のどの部位においても均一に配管８を加熱することができるので、冷媒または水の加熱の効率が向上する。
【００３８】
また、ヒータ部７は、少なくとも３回以上（図３、４では３回）曲折されているため、冷媒加熱器４の長手方向の寸法をコンパクトにすることができる。
【００３９】
また、ヒータ部７と配管８の周囲を金属または流体で充填しているため、熱伝導率が大きく加熱効率が向上できる。
【００４０】
また、金属部分には熱エネルギーを蓄積することが出来るため、ヒータ部７が発停したときの冷媒または水の時間的温度変化を小さく抑えることができ、起動時や除霜後の立上り性を増し、暖房能力の向上に寄与することが出来る。
【００４１】
更に、冷媒加熱器４筐体内部は金属で充填されているため、冷媒加熱器で暖房を行う場合には周囲との温度差があっても、冷媒加熱器内側表面がないので結露しない。
【００４２】
また、外郭は円筒形で構造、形態が単純で冷媒加熱器の表面に付着した結露の除去が容易となる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態においては暖房運転時に室内熱交換器で液化された冷媒または水を加熱し気化させた上で圧縮機に送出する冷媒加熱器を空気調和機の室外機に傾斜させて設置することにより、冷媒加熱器の表面に付着した結露は傾斜方向に強制的に流されて、冷媒加熱器表面から結露を除去することができる。
【００４４】
また、本実施の形態では冷媒加熱器筐体内部は金属で充填されているため、冷媒加熱器で暖房を行う場合に周囲との温度差があっても、冷媒加熱器内側表面がなく、結露しない。更に、構造、形態が単純で冷媒加熱器の表面に付着した結露の除去が容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明にかかる空気調和機は、冷媒加熱器の表面の結露の発生を抑制し、発生した結露を速やかに除去することが可能となるので、冷媒加熱器を有する暖房機や給湯機等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１における室外機の正面図
【図２】本発明の実施の形態１における室外機の側面図
【図３】本発明の実施の形態１における冷媒加熱器支持台に戴置した冷媒加熱器の側面図
【図４】本発明の実施の形態１における冷媒加熱器支持台に戴置した冷媒加熱器の正面図
【図５】従来の空気調和機の冷凍サイクル図
【図６】従来の空気調和機の冷凍サイクル図
【符号の説明】
【００４７】
１  圧縮機
２  室外熱交換器
３  送風機
４  冷媒加熱器
５  冷媒加熱器支持台
６  室外機
７  ヒータ部
８  配管
９  入口管
１０  出口管
１１  仕切り板
【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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【図６】
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