(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機(10)と、熱源側熱交換器(11)と、膨張機構(12)と、利用側熱交換器(13)とを、冷媒配管(20)により順に接続して構成された冷媒回路(21)を備え、該冷媒回路に冷媒の流れ方向を切り換える四路切換弁(22)が設けられた冷凍装置であって、
膨張機構(12)と熱源側熱交換器(11)との間に、冷媒配管(20)中を流れる冷媒を加熱するヒータ(16)が配置され、デフロスト運転時に、圧縮機(10)の吐出冷媒を熱源側熱交換器(11)から利用側熱交換器(13)に向かって流しながらヒータ(16)を作動させるように構成されている冷凍装置。
【請求項２】
圧縮機(10)と、熱源側熱交換器(11)と、膨張機構(12)と、利用側熱交換器(13)とを、冷媒配管(20)により順に接続して構成された冷媒回路(21)を備え、該冷媒回路に冷媒の流れ方向を切り換える四路切換弁(22)が設けられた冷凍装置であって、
膨張機構(12)と利用側熱交換器(13)との間に、冷媒配管(20)中を流れる冷媒を加熱するヒータ(16)が配置され、デフロスト運転時に、圧縮機(10)の吐出冷媒を熱源側熱交換器(11)から利用側熱交換器(13)に向かって流しながらヒータ(16)を作動させるように構成されている冷凍装置。
【請求項３】
圧縮機(10)と、熱源側熱交換器(11)と、膨張機構(12)と、利用側熱交換器(13)とを、冷媒配管(20)により順に接続して構成された冷媒回路(21)を備え、該冷媒回路に冷媒の流れ方向を切り換える四路切換弁(22)が設けられた冷凍装置であって、
冷媒回路(21)内での冷媒の流れ方向が正逆いずれの方向でも膨張機構(12)に一定方向へ冷媒を流通させる整流回路(23)を備えるとともに、膨張機構(12)の下流側には冷媒配管(20)中を流れる冷媒を加熱するヒータ(16)が配置され、デフロスト運転時に、圧縮機(10)の吐出冷媒を熱源側熱交換器(11)から利用側熱交換器(13)に向かって流しながらヒータ(16)を作動させるように構成されている冷凍装置。
【請求項４】
圧縮機(10)と、熱源側熱交換器(11)と、膨張機構(12)と、利用側熱交換器(13)とを、冷媒配管(20)により順に接続して構成された冷媒回路(21)を備え、該冷媒回路に冷媒の流れ方向を切り換える四路切換弁(22)が設けられた冷凍装置であって、
冷媒回路(21)内での冷媒の流れ方向が正逆いずれの方向でも膨張機構(12)に一定方向へ冷媒を流通させる整流回路(23)を備えるとともに、膨張機構(12)の下流側には冷媒配管(20)中を流れる冷媒を加熱するヒータ(16)が配置され、デフロスト運転時に、圧縮機(10)の吐出冷媒を利用側熱交換器(13)から熱源側熱交換器(11)に向かって流しながらヒータ(16)を作動させるように構成されている冷凍装置。
【請求項５】
熱源側熱交換器(11)の着霜を検出する着霜検出手段(17)と、着霜検出手段(17)により熱源側熱交換器(11)の着霜を検出するとデフロスト運転を行う制御手段(18)とを備えている請求項１乃至４の何れか１記載の冷凍装置。
【請求項６】
ヒータ(16)が、冷媒配管(20)の中に内蔵されている請求項１乃至５の何れか１記載の冷凍装置。
【請求項７】
ヒータ(16)が、電磁誘導加熱方式のヒータである請求項６記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張機構と、利用側熱交換器とを、冷媒配管により順に接続してなる冷媒回路を備えた冷凍装置に関し、特に、デフロスト運転の改善技術に係るものである。
【従来の技術】
従来、例えば特開平５−２２３１９４号公報には、冷媒を加熱するヒータを圧縮機の吐出側の配管に設けた冷凍装置が開示されている。この冷凍装置では、デフロスト運転時に冷媒を直接加熱して着霜部に送るようにしており、それにより、デフロスト時間の短縮を図っている。
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この冷凍装置では、ヒータを圧縮機の吐出側に設けて、ヒータの熱を気相の冷媒に伝達するようにしているので、熱伝達率が低くならざるを得ず、加熱を素早く行うことができなかった。このため、効率良くデフロストを行うことが困難で、デフロスト時間を十分に短縮することはできなかった。
また、逆サイクルデフロストを行うと、室内熱交換器が冷却される。この結果、暖房運転の復帰時に室内熱交換器を加熱する必要があり、暖房能力の立ち上がり性能が悪いという問題があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、デフロスト効率を改善してデフロスト時間を短縮し、なおかつ暖房の立ち上がり性能を改善することである。
【課題を解決するための手段】
本発明は、膨張機構(12)と熱源側熱交換器(11)との間、または膨張機構(12)と利用側熱交換器(13)との間にヒータ(16)を配置して、正サイクルまたは逆サイクルのデフロスト運転を行うようにしたものである。
具体的に、本発明が講じた第１の解決手段は、圧縮機(10)と、熱源側熱交換器(11)と、膨張機構(12)と、利用側熱交換器(13)とを、冷媒配管(20)により順に接続して構成された冷媒回路(21)を備え、該冷媒回路に冷媒の流れ方向を切り換える四路切換弁(22)が設けられた冷凍装置を前提としている。
そして、第１の解決手段は、膨張機構(12)と熱源側熱交換器(11)との間に、冷媒配管(20)中を流れる冷媒を加熱するヒータ(16)が配置され、デフロスト運転時に、圧縮機(10)の吐出冷媒を熱源側熱交換器(11)から利用側熱交換器(13)に向かって逆サイクルで流しながらヒータ(16)を作動させる構成としている。
また、本発明が講じた第２の解決手段は、膨張機構(12)と利用側熱交換器(13)との間に、冷媒配管(20)中を流れる冷媒を加熱するヒータ(16)が配置され、デフロスト運転時に、圧縮機(10)の吐出冷媒を熱源側熱交換器(11)から利用側熱交換器(13)に向かって逆サイクルで流しながらヒータ(16)を作動させる構成としている。
また、本発明が講じた第３の解決手段は、冷媒回路(21)内での冷媒の流れ方向が正逆いずれの方向でも膨張機構(12)に一定方向へ冷媒を流通させる整流回路(23)を備えるとともに、膨張機構(12)の下流側には冷媒配管(20)中を流れる冷媒を加熱するヒータ(16)が配置され、デフロスト運転時に、圧縮機(10)の吐出冷媒を熱源側熱交換器(11)から利用側熱交換器(13)に向かって逆サイクルで流しながらヒータ(16)を作動させる構成としている。
また、本発明が講じた第４の解決手段は、整流回路(23)とヒータ(16)を設けた構成が第３の解決手段と同様で、デフロスト運転時に、圧縮機(10)の吐出冷媒を利用側熱交換器(13)から熱源側熱交換器(11)に向かって正サイクルで流しながらヒータ(16)を作動させる構成としている。
また、本発明が講じた第５の解決手段は、上記第１乃至第４の解決手段において、熱源側熱交換器(11)の着霜を検出する着霜検出手段(17)と、着霜検出手段(17)により熱源側熱交換器(11)の着霜を検出するとデフロスト運転を行う制御手段(18)とを備えた構成としたものである。
また、本発明が講じた第６の解決手段は、上記第１乃至第５の何れか１の解決手段において、ヒータ(16)が、冷媒配管(20)の中に内蔵された構成としたものである。
また、本発明が講じた第７の解決手段は、上記第６の解決手段において、ヒータ(16)が、電磁誘導加熱方式のヒータにより構成されたものである。
−作用−
上記第１及び第２の解決手段では、デフロスト運転は、圧縮機(10)の吐出冷媒を熱源側熱交換器(11)から利用側熱交換器(13)に向かって流す逆サイクル方式で行われる。つまり、着霜した熱源側熱交換器(11)は、圧縮機(10)の吐出ガスによって加熱されることで除霜される。冷媒は、熱源側熱交換器(11)を除霜することで冷却されるが、利用側熱交換器(13)に向かう際にヒータ(16)を通過することによって加熱されるので、デフロスト運転中には利用側熱交換器(13)は冷却されない。また、ヒータ(16)で冷媒を加熱することにより冷媒回路(21)内での冷媒の温度が全体的に上昇するので、デフロスト運転を短時間で効率的に行うことができる。
また、上記第３の解決手段でも、デフロスト運転は逆サイクル方式で行われる。具体的には、圧縮機(10)の吐出冷媒が、着霜した熱源側熱交換器(11)に流入して該熱源側熱交換器(11)を加熱し、さらに整流回路(23)を通る際に膨張機構(12)からヒータ(16)を通過して利用側熱交換器(13)に流入する。したがって、この場合にも冷媒が加熱されてから利用側熱交換器(13)に流入するので、利用側熱交換器(13)は冷却されない。
また、上記第４の解決手段によれば、整流回路(23)を設けた構成は上記第３の解決手段と同様であるが、デフロスト運転は上記第３の解決手段とは逆に正サイクル方式で行われる。そして、ヒータ(16)が、膨張機構(12)と熱源側熱交換器(11)との間に配置されているので、ヒータ(16)の熱を気液混合状態の冷媒に効率的に伝達して熱源側熱交換器(11)を除霜するとともに、利用側熱交換器(13)が冷却されることもない。なお、この第４の解決手段では、熱源側送風機(14)及び利用側送風機(15)を制御することが可能である。
また、上記第５の解決手段では、着霜検出手段(17)と制御手段(18)とを設けているので、熱源側熱交換器(11)の着霜が検出されると、デフロスト運転が自動的に行われる。
また、上記第６の解決手段では、ヒータ(16)が冷媒配管(20)中に設けられているので、冷媒が効率よく加熱される。
また、上記第７の解決手段では、瞬間的に温度上昇する電磁誘導加熱方式のヒータ(16)を用いているので、冷媒をヒータ(16)への通電後すぐに加熱できる。
【発明の効果】
上記第１及び第２の解決手段によれば、逆サイクル方式でデフロスト運転を行う際に、利用側熱交換器(13)の手前で冷媒を加熱するようにしているので、利用側熱交換器(13)が冷却されない。このため、暖房運転の復帰時に利用側熱交換器(13)を加熱する必要がなく、暖房能力の立ち上がりにも優れている。また、二相冷媒を効率的に加熱して冷媒回路(21)中の冷媒の温度を全体的に上昇させているので、デフロスト時間を短縮できる。
また、上記第３の解決手段においても、デフロスト運転を逆サイクル方式で行い、かつ冷媒を加熱するようにしているため、上記第１及び第２の解決手段と同様に利用側熱交換器(13)が冷却されず、暖房能力の立ち上がりが良好で、かつデフロスト時間も短縮できる。
また、上記第４の解決手段によれば、ヒータ(16)の熱を冷媒に効率的に伝達してデフロスト運転の効率を高めるとともに、利用側熱交換器(13)が冷却されないので暖房復帰時の立ち上げを素早く行える。なお、熱源側送風機(14)と利用側送風機(15)に関して、デフロスト運転中に両送風機(14,15) を停止すると、冷媒を利用側熱交換器(13)で冷却せずにヒータ(16)で素早く加熱して、熱源側熱交換器(11)に供給できるので、デフロストを迅速に行うことができる。
また、上記第５の解決手段によれば、熱源側熱交換器(11)に着霜すると、デフロスト運転を自動的に開始することができる。
また、上記第６の解決手段によれば、冷媒を効率的に加熱できることに加えて、ヒータ(16)を膨張機構(12)の下流側に設けた構成（具体的には、第２から第４の解決手段の構成）において、圧力損失の影響をなくすことができる。つまり、上述の特開平５−２２３１９４号公報に記載されているようにヒータ(16)を圧縮機(10)の吐出側の位置等で冷媒配管(20)中に内蔵すると、圧力損失が問題となるのに対して、ヒータ(16)の位置を膨張機構(12)の下流側で冷媒を減圧した後の位置にすれば、元々圧力を下げるべき位置であるため、圧力損失の影響が生じない。
また、上記第７の解決手段によれば、冷媒を瞬時に加熱できるからデフロスト運転の制御性が高くなり、しかもデフロスト効率も高められる。
【発明の参考技術１】
以下、本発明の参考技術１を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、この冷凍装置(1) は、室外ユニット(1a)と、室内ユニット(1b)とを備えた空気調和装置として構成されている。そして、室外ユニット(1a)内の圧縮機(10)、熱源側熱交換器である室外熱交換器(11)及び膨張弁(12)（膨張機構）と、室内ユニット(1b)内の利用側熱交換器である室内熱交換器(13)とが、冷媒配管(20)により順に接続され、冷媒回路(21)が構成されている。
圧縮機(10)と両熱交換器(11,13) は四路切換弁(22)を介して接続されており、暖房運転と冷房運転を切り換えられるようになっている。図１は四路切換弁(22)を暖房運転側に切り換えた状態を示しており、このとき、室内熱交換器(13)は凝縮器として作用し、室外熱交換器(11)は蒸発器として作用する。
室外ユニット(1a)内には、熱源側送風機である室外送風機(14)が設けられ、室内ユニット(1b)内には、利用側送風機である室内送風機(15)が設けられている。
冷媒回路(21)中には、膨張弁(12)と室外熱交換器(11)との間に、冷媒配管(20)中を流れる冷媒をデフロスト運転時に加熱するように、ヒータ(16)が配置されている。また、室外熱交換器(11)には、暖房運転時に該室外熱交換器(11)の着霜を検出する着霜センサ(17)（着霜検出手段）が設けられている。
室外送風機(14)、室内送風機(15)、ヒータ(16)及び着霜センサ(17)は、制御手段であるコントローラ(18)と接続されている。コントローラ(18)は、暖房運転時に着霜検出手段(17)により室外熱交換器(11)の着霜を検出すると、圧縮機(10)の運転を正サイクルで継続しながらヒータ(16)を作動させて、デフロスト運転を行うように構成されている。このとき、両送風機(14,15) は、制御手段(18)により制御されて停止するようになっている。
次に、図２を参照してヒータ(16)の構成について説明する。このヒータ(16)は、電磁誘導加熱方式のヒータであり、冷媒配管(20)の中に内蔵されている。このヒータ(16)は、磁性金属の薄い板を渦巻き状に巻いた構成の鉄心(16a) と、鉄心(16a) の周囲に配置されたコイル(16b) とから構成され、冷媒配管(20)の中に固定されている。コイル(16b) は、図示していないが、外部の高周波電流発生装置にリード線を介して接続されている。
−運転動作−
次に、この冷凍装置の運転動作について、図３に線図で示した暖房サイクルを参照して説明する。
図１に示した暖房運転時には、図３のＡ点からＢ点において、圧縮機(10)内で冷媒が圧縮される。圧縮機(10)を出た高温高圧の冷媒は、室内熱交換器(13)に入って室内空気と熱交換して凝縮し、冷却される（Ｃ点参照）。この熱交換によって室内に温風が供給されて、室内が暖房される。
一方、冷媒液はＣ点で膨張弁(12)に入ってＤ点まで減圧された後、室外熱交換器(11)で室外空気と熱交換して蒸発し（Ａ点参照）、圧縮機に戻る。以後はＡ点からＤ点の暖房サイクルが繰り返される。
この暖房運転において、室外熱交換器(11)に霜が付くと、着霜が着霜センサ(17)により検出され、コントローラ(18)によりデフロスト運転が開始される。このとき、ヒータ(16)のコイル(16b) に高周波電流が流れ、その周りに高周波磁界(F) が生じる。それに伴い、鉄心(16a) に渦電流(C) が発生して、該鉄心(16a) が瞬時に高温に加熱される。
デフロスト運転時は、暖房サイクル（正サイクル）のまま、圧縮機(10)の動作が継続しているので、冷媒配管(20)中を流れる冷媒が、このヒータ(16)によって加熱されてから、室外熱交換器(11)内に送られることになる。そして、加熱された冷媒の熱により、室外熱交換器(11)の霜が溶かされる。
なお、本参考技術１において、デフロスト運転中は両送風機(14,15) が停止しているので、両熱交換器(11,13) では空気と冷媒との熱交換は行われない。したがって、室内熱交換器(13)において冷媒は冷却されずに、ヒータ(16)で素早く加熱されてから室外熱交換器(11)を除霜する。
一方、冷房運転をするときは、四路切換弁(22)が冷房側に切り換えられ、冷媒が圧縮機(10)から室外熱交換器(11)、膨張弁(12)、室内熱交換器(13)の順に送られ、室内に冷風を供給できるようになる。
−参考技術１の効果−
本参考技術１によれば、ヒータ(16)を、膨張弁(12)と、熱源側熱交換器である室外熱交換器(11)の間に配置しているので、デフロスト運転時に、二相状態の冷媒をヒータ(16)で加熱できる。このため、ヒータ(16)の熱が冷媒に効率よく伝達される。従って、室外熱交換器(11)のデフロストを短時間で効率的に行うことができる。また、デフロスト中に室内熱交換器(13)が冷却されないため、暖房運転の立ち上げも素早く行える。
−参考技術１の変形例−
上記参考技術１では、デフロスト運転時にヒータ(16)を作動させるとともに両送風機(14,15) を停止するようにコントローラ(18)を構成していたが、コントローラ(18)は、デフロスト運転時に、ヒータ(16)を作動させるとともに、利用側送風機である室内送風機(15)は作動させる一方、熱源側送風機である室外送風機(14)を停止させるように構成してもよい。
このように構成すると、室内ユニット(1b)から温風を吹き出し、暖房を継続したまま、室外ユニット(1a)側では室外熱交換器(11)のデフロストを実行できるため、室内の快適性を損なうことがない。
【発明の参考技術２】
本発明の参考技術２は、図４に示すように、参考技術１の冷凍装置(1) の室外ユニット(1a)に、外気温度を検出する外気温度センサ(19)（外気温度検出手段）を設けた例である。
コントローラ(18)は、デフロスト運転を行うときに、冷媒を暖房サイクル（正サイクル）で循環させるように圧縮機(10)を運転しながら、両室内送風機(14,15) を作動させる。また、コントローラ(18)は、さらに、外気温度センサ(19)により外気温度が所定温度である摂氏零度よりも高い温度であることを検出すると、圧縮機(10)の回転数を通常運転時（暖房運転時）よりも低下させながらヒータ(16)の加熱量を制御するように、つまり、暖房能力を幾分落としながらデフロストを行うように構成されている。このように圧縮機(10)の回転数を変化させるには、例えば、圧縮機(10)用のモータを、インバータを使用した可変速モータにするとよい。
本参考技術２のデフロストサイクルについて図３を参照して説明すると、冷媒は、まずＡ点よりも高温のａ点で圧縮機(10)に吸い込まれ、ｂ点（Ｂ点）まで圧縮される。そして、室内熱交換器(13)でｃ点まで冷却された後、膨張弁(12)を通ってｄ点まで減圧される。ここで、冷媒はヒータ(16)を通過するので、ｅ点まで加熱される。その後、冷媒は室外熱交換器(11)を通るときにデフロストの作用でｆ点まで冷却されてから、室外空気の熱を奪ってａ点で再度圧縮機(10)に入り、再度ａ点からｆ点のサイクルを繰り返す。
このデフロスト運転においては、冷媒の蒸発温度を、図３に示すように通常の暖房運転の時（例えば−７°Ｃ(t1)）よりも高い温度（例えば−０．５°Ｃ(t2)）にしている。つまり、蒸発温度が−０．５°Ｃであれば、フィン温度は０°Ｃよりも高くなり、霜を溶かすことができる。一方、室内ユニットにおいて、冷媒が放出する熱量は、この蒸発温度と外気温度（例えば２°Ｃ）との温度差に比例するので、例示した温度の場合は、温度差が９度から２．５度に変わっているため、暖房能力が約三分の一程度に低下する。しかし、暖房能力は低下しても、デフロストしながら室内への温風の供給を継続できるから、室内の快適性を保つことができる。その際、除霜能力が低いので、ヒータで加熱するようにしている。この結果、デフロストの際に空気を熱源として利用することが可能となり、ヒータ(16)の加熱量を少なくできる。
次に、逆サイクルによるデフロスト運転を行う従来の空気調和装置と、本参考技術の空気調和装置を、図５を用いて比較する。図５（ａ）は従来機での実測データ、図５（ｂ）は本参考技術の実測データであり、それぞれ、(P1),(P2) が能力を示し、(Q1),(Q2) が入力を示している。
従来機では、時間(T1)での入力開始に伴って能力(P1)が徐々に立ち上がり、(T2)を過ぎると着霜が始まって能力が緩やかに低下する。そして、(T3)においてデフロスト運転が開始されると、逆サイクル運転を行うために能力(P1)がほぼゼロとなり、(T4)において暖房運転が再開される。
一方、本参考技術２では、デフロストを逆サイクル運転にしていないので、(T1)での入力開始と同時に能力(P1)が立ち上がり、(T2)では着霜により能力(P1)が緩やかに低下し始める。本参考技術２では(T3)においてデフロスト運転を開始しても、暖房運転は継続しているので、能力(P1)は低下するが、室内への温風の供給は継続される。そして、(T4)で通常の暖房運転を再開するときにも、能力(P1)がすぐに復帰することになる。
このように、従来は、デフロストのために暖房運転を断続的に行っているので、効率が悪いうえに、快適性に問題があるが、本参考技術２では暖房運転を止めずに室外熱交換器(11)のデフロストを実行できるので、快適性を維持できる。
【発明の実施の形態１】
上記参考技術１，２では、正サイクルデフロストを行いながらヒータ(16)を利用する例について説明したが、本発明の実施形態１は、逆サイクルデフロストを行う冷媒回路(21)でヒータ(16)を用いるようにした例である。
この冷媒回路(21)は、図６に示すように、圧縮機(10)、室外熱交換器(11)、膨張弁(12)、及び室内熱交換器(13)が冷媒配管(20)により順に接続されるとともに、圧縮機(10)と両熱交換器(11,13) との間に設けられた四路切換弁(22)により、暖房運転と冷房運転を切り換えられるようになっている。なお、図６の四路切換弁(22)は実線が冷房運転側に切り換えた状態、破線が暖房運転側に切り換えた状態を示している。
室外熱交換器(11)と膨張弁(12)の間の冷媒配管(20)には、電磁誘導加熱方式のヒータ(16)が設けられている。ヒータ(16)は、図７に示すように、冷媒配管(20)の一部を鉄管（鉄心）(16a) で構成して発熱部にするとともに、その周囲に、断熱材(16c) を介してコイル(16b) を巻き付けた構成としている。上述の図２の例では冷媒配管(20)内の鉄心(16a) が発熱して冷媒を加熱するようにしているが、この図７の例では冷媒配管(20)の一部、つまり鉄管(16a) を直接発熱させて冷媒を加熱するようにしている。また、コイル(16b) は、外部の高周波電源(16d) に接続されている。
室外熱交換器(11)には着霜センサ(17)が設けられ、かつ室外熱交換器(11)には室外送風機(14)が、室内熱交換器(13)には室内送風機(15)が設けられている。そして、室外送風機(14)、室内送風機(15)、ヒータ(16)、及び着霜センサ(17)が、コントローラ(18)に接続されている。コントローラ(18)は、暖房運転時に着霜検出手段(17)により室外熱交換器(11)の着霜を検出すると、冷媒の循環方向を逆サイクルに切り換えて圧縮機(10)の吐出冷媒を室外熱交換器(11)側から流しながらヒータ(16)を作動させて、デフロスト運転を行うように構成されている。このとき、両送風機(14,15) は、制御手段(18)により制御されて停止する。
なお、図では示していないが、本実施形態１においても、各機器は上記各参考技術１，２と同様に室外ユニットと室内ユニットの内部に設置されている。
−運転動作−
暖房運転時は、両送風機(14,15) が動作した状態で、四路切換弁(22)を破線側に切り換えることにより、圧縮機(10)の吐出冷媒が、室内熱交換器(13)、膨張弁(12)、室外熱交換器(12)の順に流れて圧縮機(10)に戻るサイクルを繰り返す（実線の矢印参照）。そして、冷媒が室内熱交換器(13)で凝縮する際に室内空気を加熱する一方、室外熱交換器(11)では冷媒が蒸発することにより冷却され、やがて着霜が生じる。
室外熱交換器(11)での着霜が着霜センサ(17)により検出されると、コントローラ(18)により、四路切換弁(22)が図の実線側に切り換えられて冷媒の流れ方向が逆サイクル、つまり室外熱交換器(11)から室内熱交換器(13)に向かって流れる方向になる（破線の矢印参照）。また、ヒータ(16)は通電され、各送風機(14,15) の運転は停止される。
このため、圧縮機(10)から吐出される高温高圧のガス冷媒が、着霜した室外熱交換器(11)に流入し、該室外熱交換器(11)が加熱され、これを繰り返すことにより除霜される。冷媒は、室外熱交換器(11)を通過する際に冷却されるが、ヒータ(16)を通過することによって加熱されてから室内熱交換器(13)に流入するので、このデフロスト運転中に室内熱交換器(13)が冷却されることはない。また、循環する冷媒の温度が全体的に上昇するので、デフロストの効率を高められる。
−実施形態１の効果−
このように、本実施形態１では逆サイクルでデフロスト運転を行っているものの、ヒータ(16)によって室内熱交換器(13)の手前で冷媒を加熱するようにしているので、デフロスト運転中に室内側熱交換器(13)が冷却されない。このため、暖房運転の復帰時に室内側熱交換器(13)を加熱する必要がなく、暖房能力の立ち上がりも迅速である。また、デフロスト時間も短縮できる。
−実施形態１の変形例−
図６の例では、ヒータ(16)を室外熱交換器(11)と膨張弁(12)との間に配置しているが、ヒータ(16)は、図８に示すように膨張弁(12)と室内熱交換器(13)との間に配置して、逆サイクルデフロストを行う際に冷媒を膨張弁(12)の通過後に加熱するようにしてもよい。
この図８の例では、図６に示した室外送風機(14)、室内送風機(15)、着霜センサ(17)、及びコントローラ(18)は省略している。また、ヒータ(16)は、図面上は模式的に簡略して表している。
この図８のように構成すると、逆サイクルによるデフロスト運転（破線の矢印参照）を行う際に、圧縮機(10)の吐出冷媒は、室外熱交換器(11)を加熱した後、膨張弁(12)により減圧されてからヒータ(16)で加熱され、室内熱交換器(13)に供給される。このようにすれば、膨張弁(12)の下流側にヒータ(16)を入れているために、図６の例と比べて圧力損失が問題となるのをより確実に防止できる。
【発明の実施の形態２】
本発明の実施形態２は、図９に示すように、冷媒回路(21)に整流回路(23)を設けた例である。冷媒回路(21)は、室外熱交換器(11)と室内熱交換器(13)が、図６及び図８の例と同様に、四路切換弁(22)を介して圧縮機(10)と接続され、冷媒の流れ方向が可逆に構成されている。
整流回路(23)は、４つの逆止弁(24)を有するブリッジ回路に構成されている。ブリッジ回路(23)は、４本の分岐通路(25)の２つの接続点(A,B) の間に１方向通路(26)が接続され、他の２つの接続点(C,D) が室外熱交換器(11)と室内熱交換器(13)の間の冷媒配管(20)に接続されている。４つの逆止弁(24)は各分岐通路(25)に一つずつ配置され、冷媒回路(21)内での冷媒の流れ方向が正逆いずれの方向であっても、常に冷媒が１方向通路(26)を図の上から下へ向かう方向に流れるように構成されている。そして、１方向通路(26)には、その流れの上流側に膨張弁(12)が、下流側にヒータ(16)が配置されている。
なお、この図９においても、図６に示した室外送風機(14)、室内送風機(15)、着霜センサ(17)、及びコントローラ(18)は省略し、ヒータ(16)は簡略化している。また、室外ユニット及び室内ユニットも図面上は省略している。
−運転動作−
暖房運転時は、四路切換弁(22)を破線側に切り換えることにより、圧縮機(10)の吐出冷媒が、実線の矢印に示すように、室内熱交換器(13)から整流回路(23)を通って膨張弁(12)を流れ、さらに室外熱交換器(12)に流れて圧縮機(10)に戻るサイクルを繰り返す。そして、冷媒が室内熱交換器(13)で凝縮する際に室内空気を加熱する一方、室外熱交換器(11)は冷媒が蒸発することにより冷却される。
暖房運転時に室外熱交換器(11)での着霜が図示しない着霜センサにより検出されると、デフロスト運転が行われる。本実施形態２では、デフロスト運転は正サイクルと逆サイクルのどちらでも行うことができる。
まず、正サイクルデフロストを行う場合には、四路切換弁(22)を暖房運転時と同じ状態にして冷媒を循環させながら、ヒータ(16)による加熱を行う。ヒータ(16)では、コイル(16b) に高周波電流が流れるため、周囲に高周波磁界が生じることから、鉄管(16a) に渦電流が発生して、該鉄管(16a) が瞬時に高温に加熱される。
正サイクルデフロストの場合、暖房サイクルのまま、圧縮機(10)の動作が継続しているので、冷媒は室内熱交換器(13)を通って膨張弁(12)を通過した後、二相状態でヒータ(16)によって効率よく加熱されてから室外熱交換器(11)に送られる。そして、このようにヒータ(16)で加熱された冷媒の熱により、室外熱交換器(11)の霜が溶かされる。
なお、参考技術１で説明したのと同様に、正サイクルデフロスト運転中は図示しない両送風機(14,15) （図１参照）を停止してもよいし、室外送風機(14)を停止した状態で室内送風機(15)のみを動作させて、暖房を継続しながらデフロスト運転を行うようにしてもよい。
一方、逆サイクルデフロストを行う場合は、四路切換弁(22)を図の実線側に切り換えて、冷媒を室外熱交換器(11)側から室内熱交換器(13)に向かって流れるようにセットする（破線の矢印参照）。そして、ヒータ(16)に通電するとともに、各送風機(14,15) の運転は停止する。
このようにすれば、圧縮機(10)から吐出される高温高圧のガス冷媒で室外熱交換器(11)の霜を除去しながら、その際に冷却された冷媒をヒータ(16)で加熱してから室内熱交換器(13)に流せるので、デフロスト運転中に室内熱交換器(13)が冷却されることを防止できる。また、冷媒回路(21)中を流れる冷媒が全体に高温になるので、除霜が効率的に行われる。
−実施形態２の効果−
このように、本実施形態２では正逆両サイクルでデフロスト運転を行うことができる。そして、いずれの場合でも二相冷媒を効率よく加熱することでデフロスト時間を短縮でき、しかも室内熱交換器(13)が冷却されないので暖房運転再開時の立ち上がりを早くすることができる。
なお、正サイクルデフロスト時に室内送風機(15)を継続して運転しておけば、室外熱交換器(11)を除霜しながら暖房を継続できるため、参考技術１と同様に室内の快適性を損なうことがない利点がある。
【発明のその他の実施の形態】
本発明は、上記実施形態について、次のような構成としてもよい。例えば、上記各実施形態では、電磁誘導加熱方式のヒータ(16)を使用しているが、ニクロム線などの発熱体に通電するタイプのヒータなど、他の方式のヒータを使用してもよい。
また、上記各実施形態では、暖房運転と冷房運転を切り換え可能な冷媒回路(21)について説明したが、必ずしも切り換え式に構成しなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考技術１に係る冷凍装置の概略回路構成図である。
【図２】  図１の冷凍装置に用いているヒータの構成を示す斜視図である。
【図３】  暖房サイクル及びデフロストサイクルを示す線図である。
【図４】  本発明の参考技術２に係る冷凍装置の概略回路構成図である。
【図５】  従来機と参考技術２の装置の暖房能力の実測データを示すグラフである。
【図６】  本発明の実施形態１に係る冷凍装置の概略回路構成図である。
【図７】  図６の冷凍装置に用いているヒータの斜視図である。
【図８】  実施形態１の変形例に係る冷凍装置の概略回路構成図である。
【図９】  本発明の実施形態２に係る冷凍装置の概略回路構成図である。
【符号の説明】
(1)   空気調和装置（冷凍装置）
(1a)  室外ユニット
(1b)  室内ユニット
(10)  圧縮機
(11)  室外熱交換器（熱源側熱交換器）
(12)  膨張弁（膨張機構）
(13)  室内熱交換器（利用側熱交換器）
(14)  室外送風機（熱源側送風機）
(15)  室内送風機（利用側送風機）
(16)  ヒータ
(17)  着霜センサ（着霜検出手段）
(18)  コントローラ（制御手段）
(19)  外気温度センサ（外気温度検出手段）
(20)  冷媒配管
(21)  冷媒回路
(22)  四路切換弁
(23)  ブリッジ回路（整流回路）
(24)  逆止弁
(25)  分岐通路
(26)  １方向通路
【図１】
0004164960.tif 000002
【図２】
0004164960.tif 000003
【図３】
0004164960.tif 000004
【図４】
0004164960.tif 000005
【図５】
0004164960.tif 000006
【図６】
0004164960.tif 000007
【図７】
0004164960.tif 000008
【図８】
0004164960.tif 000009
【図９】
0004164960.tif 000010