(57)【要約】【課題】除霜時の暖房性能が向上する空気調和機を提供する。【解決手段】本空気調和機は、除霜運転時に加熱器として機能する第１の熱交換器４Ａ及び冷却器として機能する第２の熱交換器４Ｂとからなる室外熱交換器４と、第１の熱交換器４Ａと第２の熱交換器４Ｂとを接続する接続配管１１と、この接続配管１１に設けられ除霜運転時に絞り作用をする絞り手段１２と、室外熱交換器４と室内熱交換器６間に設けられた膨張弁５とを有し、除霜時、この膨張弁５を開放すると共に絞り手段１２を絞り、第１の熱交換器４Ａを加熱器として機能させ、その放熱により、室外側熱交換器の除霜を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
除霜運転時に加熱器として機能する第１の熱交換器及び冷却器として機能する第２の熱交換器とからなる室外熱交換器と、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とを接続する接続配管と、この接続配管に設けられ除霜運転時に絞り作用をする絞り手段と、前記室外熱交換器と室内熱交換器間に設けられた膨張弁とを有し、除霜時、この膨張弁を開放すると共に前記絞り手段を絞り、前記第１の熱交換器を加熱器として機能させ、その放熱により、室外熱交換器の除霜を行うことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記第１の熱交換器は、前記第２の熱交換器より風上側に配設される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】
本発明は空気調和機に係り、特に除霜方式を改良した空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空気調和機は、ヒートポンプ式の冷凍サイクルを備え、室内空気を室内ユニット内に吸込み、その吸込み空気を上記室内熱交換器に通して熱交換させ、その室内熱交換器を経た空気を空調用空気として室内に吹出す。
【０００３】
従来の空気調和機は、図１３に示すような構成を有する冷凍サイクル１を備え、図１４に示すモリエル線図（ｐ−Ｉ線図）に沿った動作をなし、冷房運転時は、四方弁３が冷房ポジションに設定されることにより、圧縮機２から吐出される冷媒は四方弁３を通って室外熱交換器４に流れ、その室外熱交換器４を経た冷媒が膨張弁５を通って室内熱交換器６に流れる。これにより、室外熱交換器４が凝縮器、室内熱交換器６が蒸発器として機能する。
【０００４】
暖房運転時は、四方弁３が暖房ポジションに設定されることにより、圧縮機２から吐出される冷媒が四方弁３を通って室内熱交換器６に流れ、その室内熱交換器６を経た冷媒が膨張弁３を通って室外熱交換器４に流れる。これにより、室内熱交換器６が凝縮器、室外熱交換器４が蒸発器として機能する。
【０００５】
このような空気調和機において、室外熱交換器４が蒸発器として機能する暖房運転時は、室外熱交換器４の表面に徐々に霜が付着し、そのままでは室外熱交換器４の熱交換量が減少し、暖房能力の低下を招いてしまう。
【０００６】
そこで、暖房運転時は、定期的または必要に応じて、室外熱交換器４の霜を除去するための除霜運転が行われる。この除霜運転として、冷凍サイクルにおける冷媒の流れ方向を通常と反対（冷房時の流れ）に切換え、圧縮機２から吐出される高温冷媒をそのまま室外熱交換器４に流入させて霜を除去する逆サイクル除霜がある（例えば特許文献１など）。
【０００７】
しかし、従来の除霜方法では、除霜されるまで暖房運転が停止し暖房性能が低下する傾向にあり、さらに、外気温が低い場合は除霜運転に頻繁に切替わることにより暖房性能が低下悪化する傾向にあり改良の余地がある。
【特許文献１】特開２００１−１７４１１２号公報（段落［００３３］、［００３４］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、除霜時の暖房性能が向上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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、除霜運転時に加熱器として機能する第１の熱交換器及び冷却器として機能する第２の熱交換器とからなる室外熱交換器と、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とを接続する接続配管と、この接続配管に設けられ除霜運転時に絞り作用をする絞り手段と、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器間に設けられた膨張弁とを有し、除霜時、この膨張弁を開放すると共に前記絞り手段を絞り、前記第１の熱交換器を加熱器として機能させ、その放熱により、第１の熱交換器の除霜を行うことを特徴とする空気調和機が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る空気調和機によれば、除霜時の暖房性能が向上する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】
【００１１】
以下、本発明に係る空気調和機の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る空気調和機の一実施形態に用いられる冷凍サイクル図であり、図２は図１の冷凍サイクルに用いられる室外熱交換器の側面図である。
【００１３】
本発明に係る空気調和機は、図１に示すような冷凍サイクル１を備えており、この冷凍サイクル１は、例えばロータリ式密閉型の圧縮機２、四方弁３、室外熱交換器４、膨張弁５、室内熱交換器６及びこれらを順次接続する冷媒配管７を有し、圧縮機２の吸込側にはアキュムレータ８が設けられ冷媒が可逆的に循環される閉サイクルが構成される。
【００１４】
上記冷凍サイクル１は四方弁３の切換操作により冷媒を図中実線矢印方向に循環させることにより暖房運転または除霜運転され、図１中破線矢印方向に循環させることにより、冷房運転され、除霜運転時には室外ファン９と室内ファン１０の運転が停止される。
【００１５】
図１及び図２に示すように、上記室外熱交換器４は第１の熱交換器４Ａと第２の熱交換器４Ｂとに分割され、これら両熱交換器４Ａ、４Ｂは接続配管１１によって接続されており、この接続配管１１には除霜運転時の絞り作用をなす例えば小通路付き二方弁からなる絞り手段１２が設けられている。従って、除霜運転時、膨張弁５を開放し、さらに、絞り手段１２を絞ることで、第１の熱交換器４Ａを加熱器として機能させ、第２の熱交換器４Ｂを冷却器として機能させ、第１の熱交換器４Ａの除霜を可能とする。なお、絞り手段１２としてキャピラリチューブにと二方弁を並列に設けるようにしてもよい。
【００１６】
図２及び図３に示すように、第１の熱交換器４Ａは風上側に配設され、一定ピッチで配列された伝熱パイプ４ａ１と、この伝熱パイプ４ａ１に一定ピッチで嵌着された熱交換フィン４ａ２からなっている。また、第２の熱交換器４Ｂは第１の熱交換器４Ａに近接して、風下側に配設され、伝熱パイプ４ａ１のピッチと同一ピッチでかつ半ピッチずれた状態で配列された伝熱パイプ４ｂ１と、この伝熱パイプ４ｂ１に熱交換フィン４ａ２と同一ピッチで嵌着された熱交換フィン４ｂ２からなっている。
【００１７】
なお、本実施形態では、熱交換フィン４ａ２と熱交換フィン４ｂ２は別個に形成されているが、一体に形成されていてもよい。
【００１８】
次に本発明に係る空気調和機の暖房運転及び除霜運転について説明する。
【００１９】
図１に示すように、暖房運転時、冷凍サイクル１には実線矢印の方向に冷媒が流れる。すなわち、圧縮機２で圧縮され高温になったガス冷媒は、四方弁３を通って室内熱交換器６に流れ、この室内熱交換器６を流れる空気は室内ファン１０の作用により送風される室内空気によって冷却され、液冷媒になる。この液冷媒は膨張弁５で絞られて減圧され、室外熱交換器４の第１の熱交換器４Ａ及び第２の熱交換器４Ｂで蒸発し、四方弁３を通って圧縮機２に戻る。
【００２０】
一方、室内熱交換器６を介して高温ガス冷媒を冷却し加熱された室内空気は、室内を暖房する。
【００２１】
このような暖房運転が継続されると、図４及び図５に示すように、室外熱交換器４に霜が付着する。この着霜は第１の熱交換器４Ａが風上側に配設されているので、特に第１の熱交換器４Ａの熱交換フィン４ａ２上に着霜し、第１の熱交換器４Ａの送風路を狭くし、暖房性能が悪化する。そこで、定期的または必要に応じて、除霜運転が行われる。
【００２２】
この除霜運転は、図６に示すようなモリエル線図（ｐ−Ｉ線図）に沿った動作で行われ、例えば、膨張弁５が開放され、絞り手段１２が絞り作用をなすように設定される。
【００２３】
従って、圧縮機２で圧縮され高温になったガス冷媒は、四方弁３を通って室内熱交換器６に流れ、この室内熱交換器６を介して室内を暖房する一方さらに高温の気液混合状態で第１の熱交換器４Ａに流入する。この高温の状態を維持した冷媒は、第１の熱交換器４Ａを加熱し、熱交換フィン４ａ２に付着した霜を溶かす。これにより、第１の熱交換器４Ａに付着した霜は溶かされ、除霜される。着霜量は、より湿度の高い風上側の第１の熱交換器４Ａの方が多いが、風上に配置される第１の熱交換器を加熱器として機能させることで、より効率良く除霜できる。
【００２４】
第１の熱交換器４Ａで外気と熱交換され冷却された冷媒は、液冷媒になり、絞り手段１２により絞られて減圧され、第２の熱交換器４Ｂを冷却器として機能させて蒸発しガスとなり、四方弁３を通り圧縮機２に戻る。
【００２５】
上記除霜過程において、従来にように一時的に暖房運転を冷房運転に切換えて除霜を行う必要がなく、暖房運転を継続させた状態で、第１の熱交換器４Ａを放熱器として機能させて除霜を行うので、除霜時の暖房性能が向上する。
【００２６】
本実施形態の空気調和機によれば、除霜時の暖房性能が向上する空気調和機を提供することができる。
【００２７】
次に本発明に係る空気調和機の他の実施形態について説明する。
【００２８】
本実施形態は上記実施形態の冷却器となる第２の熱交換器の最下流部に温度センサーを付加したものである。
【００２９】
例えば、図７に示すように、第２の熱交換器４Ｂの最下流部を含む両側に温度センサー１３、１４が設けられている。従って、冷媒を実線矢印のように流す上記実施形態における除霜時、第２の熱交換器が除霜をできなくなる温度に達したときは、温度センサー１３がこれを検知し、絞り手段１２を全開に開放し、膨張弁５を絞り状態にし、従来と同様に一時的に冷媒を破線矢印のように流し、室外熱交換器４の第１の熱交換器４Ａと第２の熱交換器４Ｂを凝縮器として機能させ、室内熱交換器６を蒸発器として機能させる。他の構成は図１に示す冷凍サイクルと異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。
【００３０】
このように、２段階の除霜方式をとることにより、第２の熱交換器４Ｂに着霜があった場合あるいは上記実施形態における除霜サイクルでは除霜できなくなった場合にも、第２の熱交換器４Ｂの除霜が可能となる。
【００３１】
また、図７に示すように、第２の熱交換器の最下流部に温度センサーを付加した空気調和機１において、図１に示す上記実施形態における除霜時、第２の熱交換器が除霜をできなくなる温度に達したときは、温度センサー１３がこれを検知し、膨張弁５及び絞り手段１２を全開に開放し、一時的に室内熱交換器６及び第１の熱交換器４Ａと第２の熱交換器４Ｂを放熱器として機能させる。このように、２段階の除霜方式をとることにより、第２の熱交換器４Ｂに着霜があった場合あるいは上記実施形態における除霜サイクルでは除霜できなくなった場合にも、第２の熱交換器４Ｂの除霜が可能となる。
【００３２】
また、本発明に係る冷凍サイクルの室外熱交換器の第１変形例について説明する。図８に示すように、室外熱交換器４の第２の熱交換器４Ｂは、熱交換フィン４ｂ２の長手方向の伝熱パイプ４ｂ１のピッチｐ１を、第１の熱交換器４Ａのピッチｐ２よりも小さくする。これにより、除霜運転時の暖房性能が向上する。
【００３３】
また、本発明に係る冷凍サイクルの室外熱交換器の第２変形例について説明する。図８に示すように、室外熱交換器４の熱交換器４Ｂは、第２の熱交換器４Ｂの気流方向のフィン幅ｗ１を第１の熱交換器４Ａの気流方向のフィン幅ｗ２より広くする。これにより、除霜運転時の暖房性能が向上する。
【００３４】
また、本発明に係る冷凍サイクルの室外熱交換器の第３変形例について説明する。図９に示すように、室外熱交換器４の第２の熱交換器４Ｂのフィンピッチｐ１に比べて第１の熱交換器４Ａのフィンピッチｐ１を大きくする。これにより、除霜時発生するドレン水の排水性が向上する。
【００３５】
また、本発明に係る冷凍サイクルの室外熱交換器の第４変形例について説明する。図１０に示すように、室外熱交換器４の第２の熱交換器４Ｂの熱交換フィン４ｂ２にのみ切起４ｂ３または熱交換フィンに波形を設ける。これにより、除霜運転時の暖房性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る空気調和機の一実施形態に用いられる冷凍サイクル図。
【図２】図１の冷凍サイクルに用いられる室外熱交換器の側面図。
【図３】図１の冷凍サイクルに用いられる室外熱交換器を拡大して示す概念図。
【図４】図１の冷凍サイクルに用いられる室外熱交換器の着霜状態を示す説明図。
【図５】図１の冷凍サイクルに用いられる室外熱交換器の着霜状態を拡大して示す説明図。
【図６】本発明に係る空気調和機の一実施形態に用いられる冷凍サイクルの除霜時のモリエル線図。
【図７】本発明に係る空気調和機の他の実施形態に用いられる冷凍サイクル図。
【図８】図１の冷凍サイクルに用いられる室外熱交換器の第１変形例及び第２変形例の側面図。
【図９】図１の冷凍サイクルに用いられる室外熱交換器の第３変形例の側面図。
【図１０】図１の冷凍サイクルに用いられる室外熱交換器の第４変形例の側面図。
【図１１】従来の空気調和機の一実施形態に用いられる冷凍サイクル図。
【図１２】従来の空気調和機の一実施形態に用いられる冷凍サイクルの除霜時のモリエル線図。
【符号の説明】
【００３７】
１…冷凍サイクル、２…圧縮機、３…四方弁、４…室外熱交換器、４Ａ…第１の熱交換器、４Ｂ…第２の熱交換器、４ａ１…伝熱パイプ、４ａ２…熱交換フィン、４ｂ１…伝熱パイプ、４ｂ２…熱交換フィン、５…膨張弁、６…室内熱交換器、７…冷媒配管、８…アキュムレータ、９…室外ファン、１０…室内ファン、１１…接続配管、１２…絞り手段。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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