(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装置を提供する。【解決手段】圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器３、減圧器４、室外熱交換器５を冷媒回路で連結したヒートポンプ式冷凍サイクルと、この冷凍サイクルに連結された室内熱交換器３と減圧器４の間と四方弁２と室外熱交換器５の間を連結するバイパス回路６を設け、バイパス回路６に冷媒加熱用二方弁７及び冷媒加熱器８を設け、外気温検出手段により低外気温を検知して、外気温が所定の温度よりも低くなれば、バイパス回路６の冷媒加熱用二方弁７を開放して冷媒加熱器８で加熱された冷媒を圧縮機１の吸入側に流すバイパス運転を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器を連結した冷媒回路と、外気温検出手段とを備え、前記冷媒回路は、前記室内熱交換器、前記減圧器の間と、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、前記バイパス回路に設けられた冷媒加熱用二方弁及び冷媒加熱器を有し、前記外気温検出手段の検出値が所定値より小さいとき、前記冷媒加熱用二方弁を開放して、前記冷媒加熱器で加熱された冷媒を前記圧縮機の吸入側に流入させる構成とした空気調和装置。
【請求項２】
減圧器は電磁膨張弁であり、暖房運転時に閉弁または閉塞に近い状態とすることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
減圧器と直列に二方弁を連結し、暖房運転時に前記二方弁を閉弁することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ運転による暖房運転時において、低外気温時の暖房能力向上および冷媒加熱器により暖房を継続し、室外熱交換器に付着した霜を融解する除霜運転の必要がない空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のヒートポンプ式空気調和器の暖房運転制御方式は、低気温時には室外熱交換器に付着した霜を融解するために、一般的に四方弁を切り換え、冷凍サイクルの冷媒を逆方向に流す除霜方式をとっている。
【０００３】
即ち、除霜運転は冷房時と同じ冷媒の流動方向とし、室外熱交換器に高温高圧の冷媒を流して、熱交換器に付着した霜を融解するものである。この除霜方式では、除霜時は室内側の熱交換器が蒸発器となるため、室内の部屋の温度が低下して冷風感を感じるという基本的課題があった。
【０００４】
この課題への対策として、暖房継続しながら除霜運転する発明が考えられてきた。図４は従来の空気調和装置の冷凍サイクルの構成図である。
【０００５】
同図に示すように、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前記膨張機構１０５と前記室外熱交換器１０３の間と、前記圧縮機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、前記冷凍サイクルにおける圧縮機１０１の吐出側と前記室外熱交換器１０３と前記四方弁１０２の間を連結する除霜用回路とを備え、前記冷凍サイクルのヒートポンプ運転時において前記室外熱交換器１０３の除霜を行う際、前記冷媒加熱器１０４によって加熱された冷媒が、前記圧縮機１０１を通った後、前記室内熱交換器１１０を通る流れと前記除霜用回路から前記室外熱交換器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前記冷媒加熱回路の入口で合流し、再び前記冷媒加熱器１０４によって加熱されるように構成されている発明が開示されている。
【０００６】
上記発明で課題として取り上げられているように、ヒートポンプ運転を行った際の室外機の除霜運転を行うときに、暖房を継続しながら、除霜運転を行うことは条件が決まれば可能である（例えば、特許文献１参照）。
【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、この冷凍サイクルの方式では、次のような課題が発生する。
【０００８】
この冷凍サイクルの構成は、除霜運転を行う際に、二方弁１０９ａを開放にして、室外熱交換器１０３と四方弁１０２との間に圧縮機１０１の吐出冷媒が流れることになるため、圧縮機１０１吸入側に除霜するホットガス冷媒が流れないように二方弁１０６が必要となる。
【０００９】
二方弁１０６は圧縮機１０１の吸入側に連結され、冷房および暖房運転の圧損を低減するためには口径の大きな二方弁１０６を採用することとなり、非常に高価な二方弁となってしまう。またヒートポンプ運転から二方弁１０８を開放させて冷媒加熱運転に切り換え
、除霜運転を行う方式で室外熱交換器１０３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１０７を一端閉運転とする必要があり、この室外熱交換器１０３の入口に二方弁１０７が必要となる。したがって、この冷凍サイクルでは４個もの二方弁が必要となり、複雑で高価な方式となる。
【００１０】
また、除霜に供された後の冷媒と室内熱交換器１１０で放熱した後の冷媒が合流するため、合流箇所における冷媒圧力が除霜に供された後の冷媒の圧力よりも高ければ、室外熱交換器に冷媒が流れ、逆であれば室内側に冷媒が流れることになり、暖房しながら除霜運転を行うことが出来ない場合が発生する。
【００１１】
さらに、冷房回路で運転すると冷媒加熱器１０４の配管内部は、低圧冷媒で安定して冷媒加熱器１０４の温度が低下することから冷媒加熱器１０４に結露する場合や二方弁１０８が故障で冷媒漏れを発生した場合でも冷媒加熱器に結露が発生して冷媒加熱器の信頼性、安全性に大きな問題がある。
【００１２】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたもので、冷凍サイクルが簡単なバイパス回路で構成でき、室外熱交換器に付着した霜を融解するための除霜運転が不要で、暖房運転の継続を可能とする空気調和装置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】
【００１３】
上記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器を連結した冷媒回路と、外気温検出手段とを備え、前記冷媒回路は、前記室内熱交換器、前記減圧器の間と、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、前記バイパス回路に設けられた冷媒加熱用二方弁及び冷媒加熱器を有し、前記外気温検出手段の検出値が所定値より小さいとき、前記冷媒加熱用二方弁を開放して、前記冷媒加熱器で加熱された冷媒を前記圧縮機の吸入側に流入させる構成としたもので、室外熱交換器による外気からの吸熱と冷媒加熱器の併用効果で低外気温時にも、高い暖房能力発揮することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ヒートポンプ運転による暖房運転時において、低外気温時の暖房能力向上および冷媒過熱器により暖房を継続し、室外熱交換器に付着した霜を融解する除霜運転の必要がない空気調和装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１の発明は、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器を連結した冷媒回路と、外気温検出手段とを備え、前記冷媒回路は、前記室内熱交換器、前記減圧器の間と、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、前記バイパス回路に設けられた冷媒加熱用二方弁及び冷媒加熱器を有し、前記外気温検出手段の検出値が所定値より小さいとき、前記冷媒加熱用二方弁を開放して、前記冷媒加熱器で加熱された冷媒を前記圧縮機の吸入側に流入させる構成としたもので、暖房運転時に、室外熱交換器による外気からの吸熱と第一のバイパス回路による冷媒加熱器による吸熱を併用することにより、低外気温時にも、高い暖房能力発揮することが可能とすることができる。
【００１６】
第２の発明は、減圧器は電磁膨張弁であり、暖房運転時に閉弁または閉塞に近い状態とすることを特徴とするもので、室外熱交換器で吸熱することが無いため、室外熱交換器に付着した霜を融解するための除霜運転が不要となり、暖房運転の継続が可能とすることができる。
【００１７】
第３の発明は、減圧器と直列に二方弁を連結し、暖房運転時に前記二方弁を閉弁することを特徴とするもので、室外熱交換器で吸熱することが無いため、室外熱交換器に付着した霜を融解するための除霜運転が不要となり、暖房運転の継続が可能とすることができる。
【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、本発明の第１の実施の形態における空気調和装置の暖房運転制御にかかる空気調和装置の構成図である。図１において、室外機２０には、圧縮機１、四方弁２、減圧器４、室外熱交換器５、バイパス回路６、冷媒加熱用二方弁７、室外送風機１９が配設されている。室内機１８には、室内熱交換器３、室内送風機１７が配設されている。
【００２０】
以上のように構成された空気調和装置の暖房運転制御について、以下その動作、作用を説明する。
【００２１】
まず、冷凍サイクルに連結された室内熱交換器３と減圧器４の間と四方弁２と室外熱交換器５の間を連結するバイパス回路６を設け、バイパス回路６に冷媒加熱用二方弁７および冷媒加熱器８を設け、外気温検出手段により低外気温を検知して、外気温が所定の温度よりも低くなれば、バイパス回路６の冷媒加熱用二方弁７を開放して冷媒加熱器８で加熱された冷媒を圧縮機１の吸入側に流すバイパス運転７を行う。
【００２２】
以上のように、本実施の形態においては、バイパス回路６の冷媒加熱用二方弁７を開放して冷媒加熱器８で加熱された冷媒を圧縮機１の吸入側に流すバイパス運転７を行うことにより、暖房運転時に、室外熱交換器による外気からの吸熱とバイパス回路による冷媒加熱器による吸熱を併用することで、低外気温時にも、高い暖房能力を発揮することが可能となる。
【００２３】
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態における空気調和装置の暖房運転制御にかかる空気調和装置の構成図である。図２において、室外機２０には、圧縮機１、四方弁２、減圧器４、室外熱交換器５、バイパス回路６、冷媒加熱用二方弁７、室外送風機１９が配設されている。室内機１８には、室内熱交換器３、室内送風機１７が配設されている。ここで、減圧器は、電磁膨張弁１０である。以上のように構成された空気調和装置の暖房運転制御について、以下その動作、作用を説明する。
【００２４】
まず、冷凍サイクルに連結された室内熱交換器３と減圧器４の間と四方弁２と室外熱交換器５の間を連結するバイパス回路６を設け、バイパス回路６に冷媒加熱用二方弁７および冷媒加熱器８を設け、外気温検出手段により低外気温を検知して、外気温が所定の温度よりも低くなれば、バイパス回路６の冷媒加熱用二方弁７を開放して冷媒加熱器８で加熱された冷媒を圧縮機１の吸入側に流すバイパス運転７を行うとともに電磁膨張弁１０を閉弁または閉塞に近い絞り運転をする。
【００２５】
以上のように、本実施の形態においては、バイパス回路６の冷媒加熱用二方弁７を開放して冷媒加熱器８で加熱された冷媒を圧縮機１の吸入側に流すバイパス運転７を行うとともに電磁膨張弁１０を閉弁または閉塞に近い絞り運転をすることにより、暖房運転時に、バイパス回路による冷媒加熱器８による吸熱のみを利用、低外気温時にも、高い暖房能力発揮することが可能とするとともに、冷媒加熱器８による吸熱と圧縮機１の仕事により、暖房運転が継続され、室外熱交換器で吸熱することがないため、室外熱交換器に付着した
霜を融解するための除霜運転が不要となり、長時間にわたる暖房運転の継続が可能となる。なお、冷媒加熱器８のヒータ部は、発熱体であれば形、方式は問わない。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上のように本発明の空気調和装置は暖房運転しながら、除霜運転を実施できるので、室外温度が非常に低温の寒冷地での空気調和装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１の空気調和装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態２の空気調和装置の構成図
【図３】本発明の実施の形態３の空気調和装置の構成図
【図４】従来の空気調和装置の構成図
【符号の説明】
【００２８】
１  圧縮機
２  四方弁
３  室内熱交換器
４  減圧器
５  室外熱交換器
６  バイパス回路
７  冷媒加熱用二方弁
８  冷媒加熱器
１０  電磁膨張弁
１１  二方弁
１２  冷媒加熱用減圧器
１３  加熱器ヒータ
１４  冷媒通過管部
１５  蓄熱部
１７  室内送風機
１８  室内機
１９  室外送風機
２０  室外機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007107853.tif 000006