(57)【要約】      （修正有）【課題】ヒータと膨張弁との間の配管における冷媒の熱損失を抑制することができる冷媒加熱装置を提供する。【解決手段】冷媒加熱装置４は、第１接続管１１と、ヒータ１２と、膨張機構１３とを備えている。第１接続管１１は、冷媒が循環する冷媒回路１０の途中に接続される。ヒータ１２は、第１接続管１１の内部を流れる冷媒を加熱する。膨張機構１３は、冷媒を膨張させる。膨張機構１３は、第１接続管１１において、ヒータ１２のすぐ下流側に配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が循環する冷媒回路（１０）の途中に接続される第１接続管（１１）と、
前記第１接続管（１１）の内部を流れる冷媒を加熱するヒータ（１２）と、
前記第１接続管（１１）において、前記ヒータ（１２）のすぐ下流側に配置されている、前記冷媒を膨張させる膨張機構（１３）と、
を備えている、
冷媒加熱装置（４）。
【請求項２】
前記冷媒回路（１０）は、室外熱交換器（２３）と、室内熱交換器（２７）とを有しており、
前記第１接続管（１１）は、前記室外熱交換器（２３）と前記室内熱交換器（２７）との間であって、前記室外熱交換器（２３）よりも前記室内熱交換器（２７）に近い位置に接続されている、
請求項１に記載の冷媒加熱装置（４）。
【請求項３】
前記室内熱交換器（２７）は、前記冷媒を凝縮する機能を有している、
請求項２に記載の冷媒加熱装置（４）。
【請求項４】
前記膨張機構（１３）は、前記冷媒の流量を調整することが可能な膨張弁を有している、
請求項１に記載の冷媒加熱装置（４）。
【請求項５】
前記室内熱交換器（２７）における前記第１接続管（１１）が接続されている側と反対側に接続されている第２接続管（１４）と、
前記第１接続管（１１）と前記第２接続管（１４）との間をバイパスさせるバイパス管（２９）と、
前記バイパス管（２９）を開閉する第１開閉弁（３０）と
をさらに備えている、
請求項２に記載の冷媒加熱装置（４）。
【請求項６】
前記第１接続管（１１）を開閉する第２開閉弁（３１）をさらに備えている、
請求項５に記載の冷媒加熱装置（４）。
【請求項７】
複数の室内熱交換器（２７）と、前記複数の室内熱交換器（２７）のそれぞれに前記冷媒を分配させるための分配機構とをさらに備えており、
前記分配機構は、前記複数の室内熱交換器（２７）のそれぞれに接続された分岐管を有しており、
前記第１接続管（１１）は、前記分岐管に接続される、
請求項１に記載の冷媒加熱装置（４）。
【請求項８】
前記ヒータ（１２）は、誘導加熱ヒータである、
請求項１に記載の冷媒加熱装置（４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒回路を流れる冷媒を加熱するための冷媒加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機の冷媒回路を流れる液冷媒を加熱して暖房能力や除霜能力を向上させるために、特許文献１に記載されるように、誘導加熱ヒータを用いた冷媒加熱装置がある。この冷媒加熱装置は、空気調和機の室外機と室内機との間に設置されている。室外機は、室外熱交換器と、膨張弁と、圧縮機と、四路切換弁とを有している。室内機は、室内熱交換器を有している。室内機の室内熱交換器を通過した冷媒は、冷媒加熱装置の誘導加熱ヒータによって加熱されたのち、室外機の膨張弁で膨張されて室外熱交換器に流入される。
【特許文献１】特開２００２―５５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に記載された冷媒加熱装置を有する冷媒回路の場合、冷媒加熱装置と室外機の配置等の条件により、冷媒加熱装置の誘導加熱ヒータと室外機の膨張弁との間の配管の長さが長くなることがある。そのため、誘導加熱ヒータと膨張弁との間の配管で生じる冷媒の熱損失が大きくなり、能力の向上ならびにそれによる運転効率の向上が困難である。
【０００４】
本発明の課題は、ヒータと膨張弁との間の配管における冷媒の熱損失を抑制することができる冷媒加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明の冷媒加熱装置は、第１接続管と、ヒータと、膨張機構とを備えている。第１接続管は、冷媒が循環する冷媒回路の途中に接続される。ヒータは、第１接続管の内部を流れる冷媒を加熱する。膨張機構は、冷媒を膨張させる。膨張機構は、第１接続管において、ヒータのすぐ下流側に配置されている。
ここでは、冷媒加熱装置が冷媒を膨張させる膨張機構を備えており、膨張機構が第１接続管においてヒータのすぐ下流側に配置されているので、ヒータで暖めた冷媒が膨張弁に行くまでに冷えてしまうという問題を解消し、熱損失を抑えることが可能であり、能力が向上し、それによって運転効率が向上する。
【０００６】
第２発明の冷媒加熱装置は、第１発明の冷媒加熱装置であって、冷媒回路は、室外熱交換器と、室内熱交換器とを有している。第１接続管は、室外熱交換器と室内熱交換器との間であって、室外熱交換器よりも室内熱交換器に近い位置に接続されている。
ここでは、第１接続管が室外熱交換器と室内熱交換器との間であって室外熱交換器よりも室内熱交換器に近い位置に接続されているので、室内熱交換器を通過した直後の状態、すなわち、室内熱交換器と室外熱交換器との間における配管での熱損失および圧力損失が小さい状態で、第１接続管を流れる冷媒を加熱して過冷却状態から飽和液線上付近へ戻すことが可能であり、それによって圧縮機の吸入側で乾き飽和蒸気線上付近にコントロールすることが可能になり（吸入密度が大きい状態で冷媒を利用でき）、冷媒循環量の確保が可能となり、その結果、能力が向上し、それによって運転効率が向上する。
【０００７】
第３発明の冷媒加熱装置は、第２発明の冷媒加熱装置であって、室内熱交換器は、冷媒を凝縮する機能を有している。
ここでは、室内熱交換器が冷媒を凝縮することが可能であるので、室内熱交換器によって凝縮された直後の冷媒を熱損失が小さい状態で、第１接続管を流れる冷媒を加熱して過冷却状態から飽和液線上付近へ戻すことが可能である。
【０００８】
第４発明の冷媒加熱装置は、第１発明の冷媒加熱装置であって、膨張機構は、冷媒の流量を調整することが可能な膨張弁を有している。
ここでは、電磁膨張弁を有する既存の冷媒量調整ユニットにヒータを追加することによって、本発明の冷媒加熱装置を構成することが可能である。
【０００９】
第５発明の冷媒加熱装置は、第２発明の冷媒加熱装置であって、第２接続管と、バイパス管と、第１開閉弁とをさらに備えている。第２接続管は、室内熱交換器における第１接続管が接続されている側と反対側に接続されている。バイパス管は、第１接続管と第２接続管との間をバイパスさせる。第１開閉弁は、バイパス管を開閉する。
ここでは、第１接続管とは別の第２接続管と、第１接続管と第２接続管との間をバイパスさせるバイパス管と、バイパス管を開閉する第１開閉弁とをさらに備えているので、逆サイクルデフロスト運転において、第１開閉弁が開いたとき、ガス冷媒の一部は、液冷媒が流れる第１接続管からバイパス管に分流される。これにより、室内熱交換器を流れる冷媒が減るので、室内熱交換器の温度低下を抑えることが可能である。
【００１０】
第６発明の冷媒加熱装置は、第５発明の冷媒加熱装置であって、第２開閉弁をさらに備えている。第２開閉弁は、第１接続管を開閉する。
ここでは、第１接続管を開閉する第２開閉弁をさらに備えているので、逆サイクルデフロスト運転において、第１接続管から室内熱交換器への冷媒の流れを第２開閉弁によって遮断して、すべてのガス冷媒を第１接続管からバイパス管を介して第２接続管に流すことが可能であるので、室内熱交換器の温度低下をさらに抑えることが可能であるとともに室内を流れる冷媒の音も低減できる。
【００１１】
第７発明の冷媒加熱装置は、第１発明の冷媒加熱装置であって、複数の室内熱交換器と、分配機構とをさらに備えている。分配機構は、複数の室内熱交換器のそれぞれに冷媒を分配させるための機構である。分配機構は、複数の室内熱交換器のそれぞれに接続された分岐管を有している。第１接続管は、分岐管に接続される。
ここでは、複数の室内熱交換器のそれぞれに冷媒を分配させるための分配機構をさらに備えており、分配機構の分岐管には、冷媒加熱装置の第１接続管が接続されているので、従来より用いられる複数の電磁膨張弁を有する冷媒分配ユニットに複数のヒータを追加することによって、本発明の冷媒加熱装置を構成することが可能である。
【００１２】
第８発明の冷媒加熱装置は、第１発明の冷媒加熱装置であって、ヒータは、誘導加熱ヒータ（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｈｅａｔｉｎｇ  ヒータ）（以下、ＩＨヒータという）である。
ここでは、ヒータが誘導加熱ヒータであるので、冷媒を迅速に加熱することが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明によれば、ヒータで暖めた冷媒が膨張弁に行くまでに冷えてしまうという問題を解消し、熱損失を抑えることができる。その結果、能力が向上し、それによって運転効率が向上する。
第２発明によれば、圧縮機の吸入側で乾き飽和蒸気線上付近にコントロールすることができ（吸入密度が大きい状態で冷媒を利用でき）、冷媒循環量を確保でき、その結果、能力が向上し、それによって運転効率が向上する。
【００１４】
第３発明によれば、室内熱交換器によって凝縮された直後の冷媒を熱損失が小さい状態で、第１接続管を流れる冷媒を加熱して過冷却状態から飽和液線上付近へ戻すことができる。
第４発明によれば、電磁膨張弁を有する既存の冷媒量調整ユニットにヒータを追加することによって、本発明の冷媒加熱装置を構成することができる。
【００１５】
第５発明によれば、逆サイクルデフロスト運転時において室内熱交換器を流れる冷媒が減るので、室内熱交換器の温度低下を抑えることができる。
第６発明によれば、逆サイクルデフロスト運転時において室内熱交換器の温度低下をさらに抑えることができるとともに室内を流れる冷媒の音も低減できる。
第７発明によれば、従来より用いられる複数の電磁膨張弁を有する冷媒分配ユニットに複数のヒータを追加することによって、本発明の冷媒加熱装置を構成することができる。
【００１６】
第８発明によれば、冷媒を迅速に加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
〔第１実施形態〕
図１および図２に示されるように、空気調和機１は、室外機２と、室内機３と、冷媒加熱装置４とを備えている。室外機２は、冷媒配管５および冷媒配管６を介して、室内空間Ｒの内部に設置された冷媒加熱装置４および室内機３に接続されている。冷媒配管５には、液体状態の冷媒が流れ、冷媒配管６には、ガス状態の冷媒が流れる。冷媒回路１０は、冷媒配管５および６と、室外機２（具体的には、室外熱交換器２３、圧縮機２２および四路切換弁２５）と、室内機３（具体的には、室内熱交換器２７）と、冷媒加熱装置４（具体的には、第１接続管１１、ＩＨヒータ１２、電磁膨張弁１３、および第２接続管１４）とから構成される。図１には、暖房運転時の状態の冷媒回路１０が示されている。暖房運転の動作については、後段で詳述する。
【００１８】
＜冷媒加熱装置４の構成＞
冷媒加熱装置４は、図２および図３に示されるように、第１接続管１１と、ＩＨヒータ１２と、電磁膨張弁１３と、第２接続管１４と、電源部１５と、第１フィルタ１６と、第２フィルタ１７と、第１接続部１８と、第２接続部１９と、第３接続部２０と、第４接続部２１とを備えている。
【００１９】
第１接続管１１は、冷媒回路１０の途中に接続されている。具体的には、第１接続管１１は、室外熱交換器２３と室内熱交換器２７との間の液冷媒が流れる冷媒配管５における室外熱交換器２３よりも室内熱交換器２７に近い位置に接続されている。
ＩＨヒータ１２は、第１接続管１１の内部を流れる冷媒を加熱するヒータである。ＩＨヒータ１２は、誘導加熱を利用して、第１接続管１１の内部の鉄心（図示せず）を加熱し、それにより、第１接続管１１の内部を流れる冷媒を加熱する。ＩＨヒータ１２は、冷媒を迅速に加熱することができ、暖房能力および除霜能力を向上させることができる。電源部１５は、ＩＨヒータ１２のための交流電源であり、インバータ制御を行ういわゆるインバータ電源である。
【００２０】
電磁膨張弁１３は、運転条件に合わせて流量調整可能な膨張弁である。電磁膨張弁１３は、第１接続管１１において、ＩＨヒータ１２のすぐ下流側（具体的には、暖房運転時の状態の冷媒回路１０におけるすぐ下流側）に配置されている。電磁膨張弁１３は、ＩＨヒータ１２および電源部１５とともに、ケース７の内部に収納されている。
第２接続管１４は、室内熱交換器２７における第１接続管１１が接続されている冷媒配管５（液状態の冷媒側）と反対側の冷媒配管６（ガス状態の冷媒側）に接続されている。
【００２１】
第１フィルタ１６および第２フィルタ１７は、第１接続管１１の途中に設けられ、第１接続管１１を流れる冷媒の濾過を行う。
第１接続部１８および第２接続部１９は、第１接続管１１の両端に設けられ、第１接続管１１と冷媒配管５とを接続する。第１接続部１８および第２接続部１９は、たとえば、第１接続管１１または冷媒配管５の端部に形成された雄ねじ部とフレアナットとの組み合わせなどからなる。
第３接続部２０および第４接続部２１は、第２接続管１４の両端に設けられ、第２接続管１４と冷媒配管６とを接続する。第３接続部２０および第４接続部２１は、たとえば、第２接続管１４または冷媒配管６の端部に形成された雄ねじ部とフレアナットとの組み合わせなどからなる。
【００２２】
＜室外機２の構成＞
室外機２は、図２に示されるように、冷媒を圧縮する圧縮機２２と、冷媒と室外空気との間の熱交換を行う室外熱交換器２３と、室外熱交換器２３を通過する空気流れを発生する室外ファン２４と、冷媒の循環方向を反転させる四路切換弁２５とを備えている。室外機２は、四路切換弁２５を切り換えることによって、冷媒回路１０の内部における冷媒の流れを反転させることができる。
【００２３】
＜室内機３の構成＞
室内機３は、図２に示されるように、室内熱交換器２７と、室内熱交換器２７を通過する空気流れを発生させるクロスフローファン２８とを有している。室内熱交換器２７は、四路切換弁２５によって冷媒回路１０の内部の冷媒の流れる方向を反転させることによって、冷媒の凝縮および蒸発の両方を行うことが可能である。これにより、室内熱交換器２７は、冷媒配管５、６を通して室外機２から供給される冷媒と室内空気との間で熱交換を行うことにより、暖房および冷房を行うことが可能である。
【００２４】
＜空気調和機１の暖房運転＞
以下、図４のモリエル線図（横軸：比エンタルピｈ、縦軸：圧力ｐ）を参照しながら、空気調和機１の暖房運転について説明する。なお、暖房運転時は、四路切換弁２５が図１において実線で示す状態に保持され、冷媒は、図２に示される冷媒回路１０を反時計回りに循環する。
１）まず、圧縮機２２によってガス冷媒を圧縮してから高温高圧の状態にする（図４の圧縮行程Ｉ）。
２）ついで、高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁２５、第２接続管１４および冷媒配管６を介して、室内機３の室内熱交換器２７に流入し、室内空気と熱交換して凝縮・液化する（図４の凝縮行程II）。
【００２５】
このとき、冷媒の凝縮によって加熱された室内空気は、クロスフローファン２８によって室内空間Ａへと吹き出され、室内空間Ａを暖房する。
３）ついで、室内熱交換器２７において液化した冷媒は、冷媒配管５を通って冷媒加熱装置４の第１接続管１１へ流入する。第１接続管１１を流れる冷媒は、ＩＨヒータ１２によって加熱されて過冷却状態から飽和液線Ｒ上付近まで戻る（図４の加熱行程III）。これにより、圧縮機２２の吸入側Ｐ２で乾き飽和蒸気線Ｄ上付近にコントロールすることができ（吸入密度が大きい状態で冷媒を利用でき）、冷媒循環量を確保できる。その結果、能力が向上し、それによって運転効率が向上する。
４）ついで、ＩＨヒータ１２によって加熱された冷媒は、ＩＨヒータ１２のすぐ下流に設置された電磁膨張弁１３を通過することによって膨張し、所定の低圧まで減圧される（図４の膨張行程IV）。
５）そののち、室外機２の室外熱交換器２３において、膨張した冷媒は、室外空気と熱交換して蒸発する（図４の蒸発行程Ｖ）。このとき、室外ファン２４よって室外熱交換器２３を通過する空気流れが発生している。そして、室外熱交換器２３で蒸発して気化した冷媒は、四路切換弁２５を介して圧縮機２２に吸入される。
以上の１）〜５）の行程を繰り返すことによって、空調機１の暖房運転が行われる。
【００２６】
＜空気調和機１の冷房運転＞
一方、冷房運転時は、四路切換弁２５が図２において破線で示す状態に保持され、冷媒は、図２に示される冷媒回路１０を時計回りに循環する。圧縮機２２から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁２５を介して室外熱交換器２３に流入し、室外ファン２４によって室外熱交換器２３に強制的に送られた室外空気と熱交換して凝縮・液化する。液化した冷媒は、室外膨張弁１３で所定の低圧に減圧され、液冷媒側の冷媒配管５を通って室内機３に流入する。室内機３において、冷媒は、室内熱交換器２７で室内空気と熱交換して蒸発する。そして、冷媒の蒸発によって冷却された室内空気は、クロスフローファン２８によって室内空間Ａへと吹き出され、室内空間Ａを冷房する。また、室内熱交換器２７で蒸発して気化した冷媒は、ガス冷媒側の冷媒配管６を通って室外機２に戻り、圧縮機２２に吸入される。
【００２７】
＜空気調和機１の逆サイクルデフロスト運転＞
室外空気が０℃未満の気温の場合、室外機２の室外熱交換器２３の外表面に霜が付くことがある。このような場合、空気調和機１は、除霜のために逆サイクルデフロスト運転を行う。逆サイクルデフロスト運転時には、基本的には、上記の冷房運転と同様に、四路切換弁２５が図２において破線で示す状態に保持され、冷媒は、図２に示される冷媒回路１０を時計回りに循環する。圧縮機２２から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁２５を介して室外熱交換器２３に流入し、凝縮・液化する。
【００２８】
この逆サイクルデフロスト運転時では、冷媒の凝縮熱によって、室外熱交換器２３の外表面に付着する霜を溶かすことが可能である。このとき、室外ファン２４は停止している。一方、室内機３側では、クロスフローファン２８を停止した状態で、室内熱交換器２７によって冷媒を蒸発させる。室内熱交換器２７で蒸発して気化した冷媒は、ガス冷媒側の冷媒配管６を通って室外機２に戻り、圧縮機２２に吸入される。
【００２９】
＜空気調和機１の正サイクルデフロスト運転＞
室外空気が０℃以上の気温の場合、空気調和機１は、除霜をしながら室内空間Ａの暖房を行なう正サイクルデフロスト運転を行う。正サイクルデフロスト運転時には、基本的には、上記の暖房運転と同様に、四路切換弁２５が図２において実線で示す状態に保持され、冷媒は、図２に示される冷媒回路１０を反時計回りに循環する。
【００３０】
正サイクルデフロスト運転では、圧縮機２２は、能力を小さくして運転される。圧縮機２２から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁２５を介して室内熱交換器２７に流入し、凝縮・液化しながら、クロスフローファン２８を作動することにより、室内空間Ａの暖房を行なう。
凝縮・液化された冷媒は、冷媒加熱装置４のＩＨヒータ１２により加熱され、ＩＨヒータ１２のすぐ下流に設置された電磁膨張弁１３を通過することによって膨張し、所定の低圧まで減圧された後、室外熱交換器２３に流れる。加熱された冷媒が室外熱交換器２３に流入することによって、室外熱交換器２３の外表面に付着する霜を溶かすことが可能である。このとき、室外ファン２４は運転している。この場合も、ＩＨヒータ１２のすぐ下流に電磁膨張弁１３が設置されているので、ＩＨヒータ１２と電磁膨張弁１３との間で冷媒が冷える度合いが小さく、その結果、ＩＨヒータ１２による加熱量を大きくしなくてもよい。
【００３１】
＜第１実施形態の特徴＞
（１）
第１実施形態では、冷媒加熱装置４がＩＨヒータ１２とともに冷媒を膨張させる電磁膨張弁１３を備えており、かつ、電磁膨張弁１３が第１接続管１１においてＩＨヒータ１２のすぐ下流側（具体的には、暖房運転時の状態の冷媒回路１０におけるすぐ下流側）に配置されている。そのため、従来のオプションユニット化された冷媒加熱装置では、室外機側の膨張弁と冷媒加熱装置のヒータとの距離が大きくなることによって、ヒータで暖めた冷媒が膨張弁に行くまでに冷えてしまうという問題が生じていたが、本実施形態の冷媒加熱装置４は、この問題を解消することが可能である。このような冷媒が膨張弁に行くまでに冷えてしまうという問題は、ヒータで暖められる冷媒が高圧なので冷えやすい特性を有している点から、冷媒加熱装置を備えた空気調和機の分野において深刻な問題であった。
本実施形態の冷媒加熱装置４では、ＩＨヒータ１２で暖めた冷媒が電磁膨張弁１３に行くまでに冷えてしまうことがなくなるので、熱損失を抑えることが可能であり、能力が向上し、それによって運転効率が向上する。
【００３２】
（２）
第１実施形態では、第１接続管１１が室外熱交換器２３と室内熱交換器２７との間であって、室外熱交換器２３よりも室内熱交換器２７に近い位置に接続されている。したがって、室内熱交換器２７を通過した直後の状態、すなわち、室内熱交換器２７と室外熱交換器２３との間における冷媒配管５での熱損失および圧力損失が小さい状態で、第１接続管１１を流れる冷媒を加熱して過冷却状態から飽和液線上付近へ戻すことが可能である。これによって圧縮機２２の吸入側で乾き飽和蒸気線Ｄ上付近にコントロールすることができ（吸入密度が大きい状態で冷媒を利用でき）、冷媒循環量を確保でき、その結果、能力の向上ならびにそれによる運転効率の向上が可能である。
【００３３】
ここで、比較例として、ＩＨヒータ１２と電磁膨張弁１３との距離が長くて、ＩＨヒータ１２で暖めた冷媒が電磁膨張弁１３に行くまでに冷えてしまう場合を考える。この場合、図４のモリエル線図の加熱行程IIIの終点Ｐ１付近で冷えると考えられ、過冷却度（ＳＣ）が大きくなって膨張行程IVは膨張行程IV‘へシフトするとともに、過熱度（ＳＨ）も大きくなって圧縮行程Ｉは圧縮行程Ｉ‘へシフトする。このため、圧縮機２２の吸入側Ｐ２で乾き飽和蒸気線Ｄ上付近にコントロールすることができなくなり、圧縮機２２に吸入される冷媒密度が小さくなる。そのため、圧縮機２２が同じ回転数で回転しても冷媒循環量が減少する。
【００３４】
（３）
第１実施形態では、室内熱交換器２７が冷媒を凝縮することが可能であるので、室内熱交換器２７によって凝縮された直後の冷媒を熱損失が小さい状態で、第１接続管１１を流れる冷媒を加熱して過冷却状態から飽和液線上付近へ戻すことが可能である。
（４）
第１実施形態では、電磁膨張弁１３を有する既存の冷媒量調整ユニット、例えば、いわゆるＶＲＶ（variable refrigerant volume）ユニット等にＩＨヒータ１２を追加することによって、本実施形態の冷媒加熱装置４を構成することが可能である。
【００３５】
（５）
第１実施形態では、冷媒を加熱するヒータとして、ＩＨヒータ１２を採用しているので、冷媒を迅速に加熱することが可能である。
【００３６】
〔第２実施形態〕
第１実施形態では、逆サイクルデフロスト運転時に、図２に示される冷媒回路１０を流れるすべての冷媒が室内熱交換器２７へ流入しているが、第２実施形態として図５に示される冷媒加熱装置１０４は、逆サイクルデフロスト運転時における室内熱交換器２７への冷媒の流入量を低減するために、第２接続管１４の他に、バイパス管２９と、第１開閉弁３０とをさらに備えている。その他の構成部分（第１接続管１１、ＩＨヒータ１２、電磁膨張弁１３、電源部１５、第１フィルタ１６、第２フィルタ１７、第１接続部１８、第２接続部１９、第３接続部２０、および第４接続部２１）は、図３の冷媒加熱装置４と共通している。
第２接続管１４は、室内熱交換器２７における第１接続管１１が接続されている冷媒配管５（液状態の冷媒側）と反対側の冷媒配管６（ガス状態の冷媒側）に接続されている。
バイパス管２９は、第１接続管１１と第２接続管１４との間をバイパスさせる。第１開閉弁３０は、バイパス管２９を開閉する電磁弁である。
したがって、逆サイクルデフロスト運転において、第１開閉弁３０が開いたとき、ガス冷媒の一部は、液冷媒が流れる第１接続管１１からバイパス管２９に分流される。これにより、室内熱交換器２７を流れる冷媒が減るので、室内熱交換器２７の温度低下を抑えることが可能である。
【００３７】
＜第２実施形態の特徴＞
（１）
第２実施形態では、冷媒加熱装置１０４は、第１接続管１１とは別の第２接続管１４と、第１接続管１１と第２接続管１４との間をバイパスさせるバイパス管２９と、バイパス管２９を開閉する第１開閉弁３０とをさらに備えている。したがって、逆サイクルデフロスト運転において、第１開閉弁３０が開いたとき、ガス冷媒の一部は、液冷媒が流れる第１接続管１１からバイパス管２９に分流される。これにより、室内熱交換器２７を流れる冷媒が減るので、室内熱交換器２７の温度低下を抑えることが可能である。
【００３８】
（２）
また、第２実施形態でも第１実施形態と同様に、冷媒加熱装置１０４が冷媒を膨張させる電磁膨張弁１３を備えており、電磁膨張弁１３が第１接続管１１においてＩＨヒータ１２のすぐ下流側（具体的には、暖房運転時の状態の冷媒回路１０におけるすぐ下流側）に配置されているので、ＩＨヒータ１２で暖めた冷媒が電磁膨張弁１３に行くまでに冷えてしまうという問題を解消し、熱損失を抑えることが可能であり、能力が向上し、それによって運転効率が向上する。
【００３９】
〔第３実施形態〕
第２実施形態の冷媒加熱装置１０４は、逆サイクルデフロスト運転時における室内熱交換器２７への冷媒の流入量を低減するために、第２接続管１４の他に、バイパス管２９と、第１開閉弁３０とをさらに備えているが、第３実施形態では、図６に示される冷媒加熱装置２０４は、第２開閉弁３１をさらに備えている。その他の構成部分は、図５の冷媒加熱装置１０４と共通している。
【００４０】
第２開閉弁３１は、第１接続管１１を開閉する電磁弁である。第２開閉弁３１は、第１接続管１１上であって、バイパス管２９の端部と第１接続部１８との間に配置されている。
したがって、冷媒加熱装置２０４では、逆サイクルデフロスト運転時には、第２開閉弁３１によって第１接続管１１から室内熱交換器２７への冷媒の流れを遮断し、それとともに第１開閉弁３０を開くことによって、すべてのガス冷媒は、液冷媒が流れる第１接続管１１からバイパス管２９に流れるが、室内熱交換器２７へ流れなくなる。これにより、室内熱交換器２７の温度低下をさらに抑えることが可能である。
【００４１】
＜第３実施形態の特徴＞
（１）
第３実施形態では、冷媒加熱装置２０４は、第１接続管１１を開閉する第２開閉弁３１をさらに備えている。したがって、逆サイクルデフロスト運転において、第１接続管１１から室内熱交換器２７への冷媒の流れを遮断して、すべてのガス冷媒を第１接続管１１からバイパス管２９を介して第２接続管１４に流すことが可能であるので、室内熱交換器２７の温度低下をさらに抑えることが可能であるとともに室内を流れる冷媒の音も低減できる。
【００４２】
（２）
また、第３実施形態でも第１実施形態と同様に、冷媒加熱装置２０４が冷媒を膨張させる電磁膨張弁１３を備えており、電磁膨張弁１３が第１接続管１１においてＩＨヒータ１２のすぐ下流側（具体的には、暖房運転時の状態の冷媒回路１０におけるすぐ下流側）に配置されているので、ＩＨヒータ１２で暖めた冷媒が電磁膨張弁１３に行くまでに冷えてしまうという問題を解消し、熱損失を抑えることが可能であり、能力が向上し、それによって運転効率が向上する。
【００４３】
〔第４実施形態〕
図２に示される第１実施形態に係わる冷媒回路１０では、１台の室外機２に対して１台の室内機３が接続されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷媒回路１０の室内側に図７に示される分配ユニット４１を設けることにより、１台の室外機２に対して複数の室内機３を並列に接続することにより、ビル用マルチタイプの空気調和機を構成することも可能になる。
【００４４】
＜分配ユニット４１の構成＞
図７に示される分配ユニット４１は、主たる構成として、冷媒加熱装置４２、４３，４４と、冷媒集合部４５と、冷媒分配部４６と、ガス側冷媒配管４７と、液側冷媒配管４８と、ガス側分岐管４９、５０、５１と、液側分岐管５２、５３、５４と、バイパス管５５と、バイパス管用電磁膨張弁６１とから構成されている。なお、図７における符号５７は冷媒温度測定用サーミスタ、５８はフィルタを示している。
【００４５】
ガス側分岐管４９、５０、５１は、それぞれの一端が共通の冷媒分配部４６に接続され、それぞれの他端が個々の室内機３の室内熱交換器２７に接続されている。
液側分岐管５２、５３、５４は、それぞれの一端が共通の冷媒集合部４５に接続され、それぞれの他端が個々の室内機３の室内熱交換器２７に接続されている。
ガス側冷媒配管４７は、一端が冷媒分配部４６に接続され、他端が図２に示される室外機２の四路切換弁２５に接続されている。
【００４６】
液側冷媒配管４８は、一端が冷媒集合部４５に接続され、他端が図２に示される室外機２の室外熱交換器２３に接続されている。
冷媒加熱装置４２、４３、４４の構成については、以下の項目で別途説明する。
＜冷媒加熱装置４２、４３、４４の構成＞
冷媒加熱装置４２、４３、４４は、それぞれ共通の構成を有しており、第１接続管５９と、ＩＨヒータ６０と、電磁膨張弁６１とから構成されている。また、それぞれの第１接続管５９には、冷媒温度測定用サーミスタ５７およびフィルタ５８が設けられている。
【００４７】
第１接続管５９は、冷媒回路１０の途中に接続されている。具体的には、第１接続管５９は、室外熱交換器２３と室内熱交換器２７との間の液冷媒が流れる液側分岐管５２、５３、５４の途中に接続され、かつ、室外熱交換器２３よりも室内熱交換器２７に近い位置に接続されている。
ＩＨヒータ６０は、第１接続管５９の内部を流れる冷媒を加熱するヒータである。ＩＨヒータ６０は、ＩＨヒータ６０は、誘導加熱を利用して、第１接続管５９の内部の鉄心（図示せず）を加熱し、それにより、第１接続管５９の内部を流れる冷媒を加熱する。ＩＨヒータ６０は、冷媒を迅速に加熱することができ、暖房能力および除霜能力を向上させることができる。なお、ＩＨヒータ６０は、それぞれ図示しない電源部に接続されている。
電磁膨張弁６１は、運転条件に合わせて流量調整可能な膨張弁である。電磁膨張弁６１は、第１接続管５９において、ＩＨヒータ６０のすぐ下流側（具体的には、暖房運転時の状態の冷媒回路１０におけるすぐ下流側）に配置されている。
【００４８】
＜室内機３の構成＞
複数の室内機３は、図７に示されるように、それぞれ室内熱交換器２７と、室内熱交換器２７を通過する空気流れを発生させるクロスフローファン２８とを有している。室内熱交換器２７は、図２に示される四路切換弁２５によって冷媒回路１０の内部の冷媒の流れる方向を反転させることによって、冷媒の凝縮および蒸発の両方を行うことが可能である。これにより、複数の室内熱交換器２７は、ガス側分岐管４９、５０、５１および液側分岐管５２、５３、５４を通して室外機２から供給される冷媒と室内空気との間で熱交換を行うことにより、暖房および冷房を行うことが可能である。
【００４９】
＜第４実施形態の特徴＞
（１）
第４実施形態では、複数の室内熱交換器２７のそれぞれに冷媒を分配させるための分配ユニット４１をさらに備えており、分配ユニット４１の液側分岐管５２、５３、５４には、冷媒加熱装置４２、４３、４４の第１接続管５９が接続されているので、従来より用いられる複数の電磁膨張弁を有する冷媒分配ユニットに複数のヒータを追加することによって、本発明の冷媒加熱装置を構成することが可能である。
したがって、複数の室内機３が並列に接続されたビル用マルチタイプの空気調和機であっても、それぞれの室内機３に対応する冷媒加熱装置を容易かつ安価に設置することが可能である。
【００５０】
（２）
また、第４実施形態でも第１実施形態と同様に、冷媒加熱装置４２、４３、４４が冷媒を膨張させる電磁膨張弁６１を備えており、電磁膨張弁６１が第１接続管５９においてＩＨヒータ６０のすぐ下流側（具体的には、暖房運転時の状態の冷媒回路１０におけるすぐ下流側）に配置されているので、ＩＨヒータ６０で暖めた冷媒が電磁膨張弁６１に行くまでに冷えてしまうという問題を解消し、熱損失を抑えることが可能であり、能力が向上し、それによって運転効率が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、冷媒を加熱するための冷媒加熱装置、およびそれを備えた空気調和機に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる冷媒加熱装置を備えた空気調和機の構成図。
【図２】図１の空気調和機の冷媒回路を示す図。
【図３】図１の冷媒加熱装置の内部構成図。
【図４】図１の空気調和機が暖房運転をした時の熱サイクルを示すモリエル線図。
【図５】本発明の第２実施形態に係わる冷媒加熱装置の内部構成図。
【図６】本発明の第３実施形態に係わる冷媒加熱装置の内部構成図。
【図７】本発明の第４実施形態に係わる冷媒加熱装置を複数備えた分配ユニットの構成図。
【符号の説明】
【００５３】
１  空気調和機
２  室外機
３  室内機
４  冷媒加熱装置
５  冷媒配管
６  冷媒配管
１０  冷媒回路
１１  第１接続管
１２  ＩＨヒータ
１３  電磁膨張弁
１４  第２接続管
１５  電源部
２２  圧縮機
２３  室外熱交換器
２４  ファン
２５  四路切換弁
２７  室内熱交換器
２８  クロスフローファン
２９  バイパス管
３０  第１電磁開閉弁
３１  第２電磁開閉弁
４１  分配ユニット
４２、４３、４４  冷媒加熱装置
４５  冷媒集合部
４６  冷媒分配部
４７  ガス側冷媒配管
４８  液側冷媒配管
４９、５０、５１  ガス側分岐管
５２、５３、５４  液側分岐管
５５  バイパス管
５６  バイパス管用電磁膨張弁
５７  冷媒温度測定用サーミスタ
５８  フィルタ
５９  第１接続管
６０  ＩＨヒータ
６１  電磁膨張弁
【図１】
2007218445.tif 000003
【図２】
2007218445.tif 000004
【図３】
2007218445.tif 000005
【図４】
2007218445.tif 000006
【図５】
2007218445.tif 000007
【図６】
2007218445.tif 000008
【図７】
2007218445.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月29日(2007.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が循環する冷媒回路（１０）の途中に接続される第１接続管（１１）と、
前記第１接続管（１１）の内部を流れる冷媒を加熱するヒータ（１２）と、
前記第１接続管（１１）において、前記ヒータ（１２）のすぐ下流側に配置されている、前記冷媒を膨張させる膨張機構（１３）と、
を備えている、
冷媒加熱装置（４）。
【請求項２】
前記冷媒回路（１０）は、室外熱交換器（２３）と、室内熱交換器（２７）とを有しており、
前記室外熱交換器（２３）と前記室内熱交換器（２７）との間に１つの装置として接続されている、
請求項１に記載の冷媒加熱装置（４）。
【請求項３】
前記冷媒回路（１０）は、室外熱交換器（２３）と、室内熱交換器（２７）とを有しており、
前記第１接続管（１１）は、前記室外熱交換器（２３）と前記室内熱交換器（２７）との間であって、前記室外熱交換器（２３）よりも前記室内熱交換器（２７）に近い位置に接続されている、
請求項１または２に記載の冷媒加熱装置（４）。
【請求項４】
前記室内熱交換器（２７）は、前記冷媒を凝縮する機能を有している、
請求項３に記載の冷媒加熱装置（４）。
【請求項５】
前記膨張機構（１３）は、前記冷媒の流量を調整することが可能な膨張弁を有している、
請求項１に記載の冷媒加熱装置（４）。
【請求項６】
前記室内熱交換器（２７）における前記第１接続管（１１）が接続されている側と反対側に接続されている第２接続管（１４）と、
前記第１接続管（１１）と前記第２接続管（１４）との間をバイパスさせるバイパス管（２９）と、
前記バイパス管（２９）を開閉する第１開閉弁（３０）と
をさらに備えている、
請求項３に記載の冷媒加熱装置（４）。
【請求項７】
前記第１接続管（１１）を開閉する第２開閉弁（３１）をさらに備えている、
請求項６に記載の冷媒加熱装置（４）。
【請求項８】
複数の室内熱交換器（２７）と、前記複数の室内熱交換器（２７）のそれぞれに前記冷媒を分配させるための分配機構とをさらに備えており、
前記分配機構は、前記複数の室内熱交換器（２７）のそれぞれに接続された分岐管を有しており、
前記第１接続管（１１）は、前記分岐管に接続される、
請求項１に記載の冷媒加熱装置（４）。
【請求項９】
前記ヒータ（１２）は、誘導加熱ヒータである、
請求項１に記載の冷媒加熱装置（４）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
第１発明の冷媒加熱装置は、第１接続管と、ヒータと、膨張機構とを備えている。第１接続管は、冷媒が循環する冷媒回路の途中に接続される。ヒータは、第１接続管の内部を流れる冷媒を加熱する。膨張機構は、冷媒を膨張させる。膨張機構は、第１接続管において、ヒータのすぐ下流側に配置されている。
ここでは、冷媒加熱装置が冷媒を膨張させる膨張機構を備えており、膨張機構が第１接続管においてヒータのすぐ下流側に配置されているので、ヒータで暖めた冷媒が膨張弁に行くまでに冷えてしまうという問題を解消し、熱損失を抑えることが可能であり、能力が向上し、それによって運転効率が向上する。
第２発明の冷媒加熱装置は、第１発明の冷媒加熱装置であって、冷媒回路は、室外熱交換器と、室内熱交換器とを有している。冷媒加熱装置は、室外熱交換器と室内熱交換器との間に１つの装置として接続されている。
ここでは、冷媒加熱装置が、室外熱交換器と室内熱交換器との間に１つの装置として接続されているが、１つの装置の内部において、膨張機構が第１接続管においてヒータのすぐ下流側に配置されているので、ヒータで暖めた冷媒が膨張弁に行くまでに冷えてしまうという問題を解消し、熱損失を抑えることが可能であり、能力が向上し、それによって運転効率が向上する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
第３発明の冷媒加熱装置は、第１発明の冷媒加熱装置であって、冷媒回路は、室外熱交換器と、室内熱交換器とを有している。第１接続管は、室外熱交換器と室内熱交換器との間であって、室外熱交換器よりも室内熱交換器に近い位置に接続されている。
ここでは、第１接続管が室外熱交換器と室内熱交換器との間であって室外熱交換器よりも室内熱交換器に近い位置に接続されているので、室内熱交換器を通過した直後の状態、すなわち、室内熱交換器と室外熱交換器との間における配管での熱損失および圧力損失が小さい状態で、第１接続管を流れる冷媒を加熱して過冷却状態から飽和液線上付近へ戻すことが可能であり、それによって圧縮機の吸入側で乾き飽和蒸気線上付近にコントロールすることが可能になり（吸入密度が大きい状態で冷媒を利用でき）、冷媒循環量の確保が可能となり、その結果、能力が向上し、それによって運転効率が向上する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
第４発明の冷媒加熱装置は、第３発明の冷媒加熱装置であって、室内熱交換器は、冷媒を凝縮する機能を有している。
ここでは、室内熱交換器が冷媒を凝縮することが可能であるので、室内熱交換器によって凝縮された直後の冷媒を熱損失が小さい状態で、第１接続管を流れる冷媒を加熱して過冷却状態から飽和液線上付近へ戻すことが可能である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
第５発明の冷媒加熱装置は、第１発明の冷媒加熱装置であって、膨張機構は、冷媒の流量を調整することが可能な膨張弁を有している。
ここでは、電磁膨張弁を有する既存の冷媒量調整ユニットにヒータを追加することによって、本発明の冷媒加熱装置を構成することが可能である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
第６発明の冷媒加熱装置は、第３発明の冷媒加熱装置であって、第２接続管と、バイパス管と、第１開閉弁とをさらに備えている。第２接続管は、室内熱交換器における第１接続管が接続されている側と反対側に接続されている。バイパス管は、第１接続管と第２接続管との間をバイパスさせる。第１開閉弁は、バイパス管を開閉する。
ここでは、第１接続管とは別の第２接続管と、第１接続管と第２接続管との間をバイパスさせるバイパス管と、バイパス管を開閉する第１開閉弁とをさらに備えているので、逆サイクルデフロスト運転において、第１開閉弁が開いたとき、ガス冷媒の一部は、液冷媒が流れる第１接続管からバイパス管に分流される。これにより、室内熱交換器を流れる冷媒が減るので、室内熱交換器の温度低下を抑えることが可能である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
第７発明の冷媒加熱装置は、第６発明の冷媒加熱装置であって、第２開閉弁をさらに備えている。第２開閉弁は、第１接続管を開閉する。
ここでは、第１接続管を開閉する第２開閉弁をさらに備えているので、逆サイクルデフロスト運転において、第１接続管から室内熱交換器への冷媒の流れを第２開閉弁によって遮断して、すべてのガス冷媒を第１接続管からバイパス管を介して第２接続管に流すことが可能であるので、室内熱交換器の温度低下をさらに抑えることが可能であるとともに室内を流れる冷媒の音も低減できる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
第８発明の冷媒加熱装置は、第１発明の冷媒加熱装置であって、複数の室内熱交換器と、分配機構とをさらに備えている。分配機構は、複数の室内熱交換器のそれぞれに冷媒を分配させるための機構である。分配機構は、複数の室内熱交換器のそれぞれに接続された分岐管を有している。第１接続管は、分岐管に接続される。
ここでは、複数の室内熱交換器のそれぞれに冷媒を分配させるための分配機構をさらに備えており、分配機構の分岐管には、冷媒加熱装置の第１接続管が接続されているので、従来より用いられる複数の電磁膨張弁を有する冷媒分配ユニットに複数のヒータを追加することによって、本発明の冷媒加熱装置を構成することが可能である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
第９発明の冷媒加熱装置は、第１発明の冷媒加熱装置であって、ヒータは、誘導加熱ヒータ（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｈｅａｔｉｎｇ  ヒータ）（以下、ＩＨヒータという）である。
ここでは、ヒータが誘導加熱ヒータであるので、冷媒を迅速に加熱することが可能である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
第１発明によれば、ヒータで暖めた冷媒が膨張弁に行くまでに冷えてしまうという問題を解消し、熱損失を抑えることができる。その結果、能力が向上し、それによって運転効率が向上する。
第２発明によれば、冷媒加熱装置が室外熱交換器と室内熱交換器との間に１つの装置として接続されていても、ヒータで暖めた冷媒が膨張弁に行くまでに冷えてしまうという問題を解消し、熱損失を抑えることができる。その結果、能力が向上し、それによって運転効率が向上する。
第３発明によれば、圧縮機の吸入側で乾き飽和蒸気線上付近にコントロールすることができ（吸入密度が大きい状態で冷媒を利用でき）、冷媒循環量を確保でき、その結果、能力が向上し、それによって運転効率が向上する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
第４発明によれば、室内熱交換器によって凝縮された直後の冷媒を熱損失が小さい状態で、第１接続管を流れる冷媒を加熱して過冷却状態から飽和液線上付近へ戻すことができる。
第５発明によれば、電磁膨張弁を有する既存の冷媒量調整ユニットにヒータを追加することによって、本発明の冷媒加熱装置を構成することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第６発明によれば、逆サイクルデフロスト運転時において室内熱交換器を流れる冷媒が減るので、室内熱交換器の温度低下を抑えることができる。
第７発明によれば、逆サイクルデフロスト運転時において室内熱交換器の温度低下をさらに抑えることができるとともに室内を流れる冷媒の音も低減できる。
第８発明によれば、従来より用いられる複数の電磁膨張弁を有する冷媒分配ユニットに複数のヒータを追加することによって、本発明の冷媒加熱装置を構成することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
第９発明によれば、冷媒を迅速に加熱することができる。