JP2528601B2 - 空気調和機及び空気調和方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヒートポンプサイクル
を用いて一つの機器にて冷房モードと暖房モードを選択
的に遂行する空気調和機に係わり、特に、室外機に隣接
して補助凝縮器を設けて、暖房時に圧縮機より吐出され
る高温の冷媒ガスを補助凝縮器へも同時に循環させて、
室外機に発生される霜を持続的に除霜することによって
暖房効率を向上せしめるように成した空気調和機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、従来の空気調和機は冷媒ガス
を圧縮−凝縮−膨脹−蒸発するという一連の過程を連続
的に成して冷房モードを遂行すると共に、この冷媒サイ
クルを逆方向へ循環させることにより暖房モードを遂行
するようになっている。

【０００３】ところが、このように作動される空気調和
機において、暖房モードは室外大気温度が比較的低温状
態である場合にのみ遂行されるものであるために、暖房
時に室外側の低い温度により室外機の表面には多くの霜
が着霜した。従って、暖房時に除霜する必要が生じ、こ
のため、暖房時に暖房サイクルを停止して冷媒サイクル
を一時的に冷房サイクルに循環させて除霜するとか、或
いは、別途の除霜装置を設置して除霜を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに暖房時に除霜するため冷房モードに基づき冷媒を循
環させる方式においては、その除霜速度が劣ると共に、
一時的にしても暖房機能が停止されて冷房が成されるた
め暖房効率が低下するという問題があった。更に、別途
の除霜装置を設置して除霜を行う方法においては、別途
の動力が要求されるという問題があった。

【０００５】従って、最近では、このような問題を多少
とも補完するために、室外機に隣接した位置に別途の補
助凝縮機を設けて、除霜の際圧縮機より吐出される高温
高圧の冷媒ガスをこの補助凝縮器に循環せしめることに
より、この熱源にて室外機に着霜した霜を除霜するよう
に成したものが知られている。しかしながら、この方法
も暖房を一時的に中止させた状態において成されるもの
であるとともに、除霜が完了される時点までは、継続的
に除霜を行なわなければならないので、持続的な暖房が
成されず暖房効率が低下するという問題は依然として残
っている。更に、室外大気温度が極めて低い寒冷地域に
おいては、随時にこのような除霜行程を行なわなければ
ならないため、除霜作動が円滑に成されないとか、全体
的な暖房効率が急激に低下する等の問題があった。

【０００６】従って、本発明は、前記のような問題点を
解決するために成されたもので、その目的は暖房作動を
中止することなく、また暖房サイクルを逆循環させるこ
となく、暖房時に持続的に除霜を行なうことによって暖
房効率を向上せしめるようにした空気調和機を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に基づく空気調和機は、圧縮機と室内側熱交
換器と膨脹管と室外側熱交換器とを冷媒管に直列に連結
させて構成してある。これに加えて、前記圧縮機の入口
及び出口に４方向弁を連結させ、前記圧縮機と前記室内
側熱交換器とを連結する冷媒管を設け、前記圧縮機と前
記室外側熱交換器とを連結する冷媒管に第１の３方向弁
を並列に連結させる。更に、前記第１の３方向弁の出口
側と直列的に補助凝縮器を連結させる。該補助凝縮器の
出口側と直列に第２の３方向弁を連結させ、該第２の３
方向弁の出口を膨脹管と並列的に連結する。

【０００８】この時、補助凝縮器を前記室外側熱交換器
に隣接して配置し、室内側熱交換器の伝熱面積を１とす
れば、室外側熱交換器の伝熱面積を１となし、補助凝縮
器の伝熱面積を０．２〜０．４に成す。

【０００９】このように構成された空気調和機は下記の
ような流れに従って作動するようになる。

【００１０】圧縮機において圧縮された冷媒の流れを冷
房、暖房サイクルの何れか一つのサイクルを４方向弁に
て選択する。

【００１１】冷房サイクルである時には、前記圧縮機よ
りの冷媒を前記補助凝縮器と前記室外側熱交換器に流入
されるべく第１の３方向弁を調整し、前記補助凝縮器を
経由した冷媒が、前記室外側熱交換器を経由した冷媒に
合流するよう第２の３方向弁を選択し、該合流された前
記冷媒が室内側熱交換器を経由して前記圧縮機に復帰す
るようになる。

【００１２】更に、暖房サイクルである時には、前記圧
縮機からの冷媒を前記補助凝縮器と前記室内側熱交換器
とに流入されるべく第１の３方向弁を調整し、前記補助
凝縮器を経由した冷媒が、前記室内側熱交換器を経由し
た冷媒に合流すべく第２の３方向弁を選択し、該合流さ
れた前記冷媒が室外側熱交換器を経由して前記圧縮機に
復帰するようになる。

【００１３】このようにして、暖房時に前記室内側熱交
換器と同時に、補助凝縮器にも高熱高圧の冷媒が流入さ
れるようになる。従って、前記補助凝縮器の熱によって
室外側熱交換器の表面に付着する霜、すなわち、室外側
熱交換器の温度と大気の温度差により形成された霜を溶
かすようにする。こうして、暖房時に暖房サイクルを中
断することなく、更に、別途の除霜装置を室外側熱交換
器周辺に設置することなく、室外側熱交換器の霜を溶か
すことができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の実施例
について説明する。

【００１５】図１及び図２は、本発明に基づく空気調和
機の冷媒の循環回路を表示している。図面において、参
照符号１は、室内側に設けられて、室内空気と熱交換す
る室内側熱交換器を示し、参照符号２は、室外側に設け
られて、冷媒を高温高圧に圧縮する圧縮機を示す。また
参照符号３は、室外の大気と熱交換する室外側熱交換器
を示し、参照符号４は、循環される高圧の冷媒ガスを低
圧に変化させる膨脹管を示す。更に、本発明の空気調和
機は、圧縮機２より吐出される冷媒ガスの循環を選択的
に正・逆循環させ、冷房或いは暖房を成すようにする４
方向弁５を備えている。更に、室外側熱交換器３に隣接
して補助凝縮器６を設置してあり、この補助凝縮器６の
入口側及び出口側にはそれぞれ３方向弁７及び８が設置
され、これら３方向弁７及び８は冷媒が循環される冷媒
配管の構成を異にするとともに冷媒流れの方向を制御す
る。

【００１６】即ち、圧縮機２と室内側熱交換器１とを連
結する冷媒配管１０から分岐した配管１３を通じて補助
凝縮器６に冷媒ガスが流入され得るように成すととも
に、圧縮機２と室外側熱交換器３とを連結する冷媒配管
１１から分岐した配管１２を通じても補助凝縮器６に熱
交換媒体が流入され得るようになし、これら配管１２及
び１３の交差部位にはこの冷媒ガスの流れ方向を制御す
る第１の３方向弁７が備えられている。

【００１７】更に、前記補助凝縮器６を通過した配管１
５の冷媒ガスが、室内側熱交換器１と膨脹管４とを連結
する冷媒配管１９に循環されるべく配管１７を設置する
とともに、膨脹管４と室外側熱交換器３とを連結する冷
媒配管１８に循環されるべく配管１６を設置し、これら
配管１５、１６及び１７の交差部位にも補助凝縮器６を
通過する冷媒ガスの流れ方向を制御する第２の３方向弁
８を備えている。

【００１８】従って、このように構成される本発明の冷
房時には、図１に示すところのように４方向弁５と２個
の３方向弁７，８の制御により、即ち、４方向弁５は平
行となって配管２Ａを配管１１に接続しかつ配管２Ｂを
配管１０と接続する。また配管１３，１７は閉ざされた
状態となって、配管１２を配管１４と接続し、また配管
１５を配管１６と接続する。従って、圧縮機２により圧
縮された冷媒が配管２Ａを通じて室外側熱交換器３を通
過するとともに第１の３方向弁７を介して補助凝縮器６
にも流入する。更に、冷媒ガスは補助凝縮器６を通過し
て第２の３方向弁８を介して配管１６に流入し、室外側
熱交換器３を通過した冷媒ガスと配管１８との交差点で
合流する。その後、膨脹管４を通じて室内側熱交換器１
側に循環され、配管２Ｂを通じて圧縮器２に復帰され
る。このようにして、通常における如く、室内の冷房が
成されるのである。

【００１９】更に、これとは反対に暖房時には、図２に
示すように、４方向弁５及び２個の３方向弁７及び８の
制御により、即ち、４方向弁５はクロスした状態となっ
て、配管２Ａを配管１０と接続しかつ配管２Ｂを配管１
１と接続する。また、配管１２，１６は閉ざされた状態
となって、配管１３を配管１４に接続するとともに配管
１５を配管１７と接続する。従って、前述した冷媒循環
の逆循環が成される。即ち、図２において示すところの
ように、圧縮機２により圧縮された高温高圧の冷媒ガス
が、配管２Ａ及び１０を通じて室内側熱交換器１に循環
されて、通常における如く、室内の暖房を成すようにな
る。これと同時に圧縮機２により圧縮された高温高圧の
冷媒ガスは、配管１３、第１の３方向弁７及び配管１４
を介して補助凝縮器６を通過して、配管１５、第２の３
方向弁８、配管１７、配管１９、膨脹管４、配管１８、
室外側熱交換器３及び配管１１を経て、配管２Ｂに沿っ
て圧縮機２に循環される。この時、前記補助凝縮器６に
循環される冷媒ガスは、高温の状態を維持しているの
で、送風ファン（図示せず）により送風される風が、補
助凝縮器６を通過して温気となって、室外側熱交換器３
の表面を通過する。従って、室外側熱交換器３の表面に
着霜した霜が、持続的に除霜される。

【００２０】なお、熱交換効率を増大させるための蒸発
器と凝縮器の伝熱面積比は、通常１：１．２〜１．４が
最も好ましいものとして示されている。

【００２１】従って、本発明の室内側熱交換器１の伝熱
面積を１とした時、室外側熱交換器３の伝熱面積をこれ
と同一に１にて構成し、更に、補助凝縮器６の伝熱面積
を約０．２〜０．４で構成することにより、冷房時には
勿論、暖房時にも、即ち、冷媒サイクルの冷媒循環が正
方向、又は逆方向になされるとしても、常に、前述した
伝熱面積比率が成立されるのである。

【００２２】従って、このように成された本発明は、暖
房時持続的に暖房を遂行することができることにより、
暖房効率をそれだけ向上することができる。また、冷房
及び暖房モードに拘わらず、常に、最上の条件で冷媒サ
イクルが成されるようになり、暖房は勿論、冷房性能も
向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく空気調和機の冷房時の冷媒の流
れを示す回路図である。

【図２】本発明に基づく空気調和機の暖房時の冷媒の流
れを示す回路図である。

【符号の説明】

１ 室内側熱交換器 ２ 圧縮機 ３ 室外側熱交換器 ４ 膨脹管 ５ ４方向弁 ６ 補助凝縮器 ７，８ ３方向弁

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、室内側熱交換器、膨脹管と室外
   側熱交換器を冷媒管にて直列に連結した空気調和機にお
   いて、 前記圧縮機の入口及び出口と連結された４方向弁と、 前記圧縮機と前記室内側熱交換器との間の冷媒管と、 前記圧縮機と前記室外側熱交換器とを接続する冷媒管に
   並列的に連結された第１の３方向弁と、 前記第１の３方向弁の出口側に連結された補助凝縮器
   と、 前記補助凝縮器の出口側に連結され、前記膨脹管と並列
   的に連結された第２の３方向弁とからなり、 前記室内側熱交換器と前記室外側熱交換器と前記補助凝
   縮器との伝熱面積比が、１：１：０．２〜０．４である
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 圧縮機により圧縮された冷媒のサイクル
   として、冷房及び暖房サイクルの何れか一つを選択する
   段階と、 冷房サイクルが選択された時には、 前記圧縮機よりの冷媒が室外側熱交換器及び該室外側熱
   交換器に隣接される補助凝縮器に流入されるように成す
   段階と、 前記補助凝縮器を経由した冷媒が、前記室外側熱交換器
   を経由した冷媒と合流して膨脹管に送られる段階と、 前記膨脹管を経由した冷媒が、前記室内側熱交換器を経
   由して前記圧縮機に復帰される段階とからなり、 暖房サイクルが選択された時には、 前記圧縮機よりの冷媒が室内側熱交換器及び室外側熱交
   換器に隣接される補助凝縮器に流入されるようにし、該
   補助凝縮器の熱によって前記室外側熱交換器に付着する
   霜を溶かす段階と、 前記補助凝縮器を経由した冷媒が、前記室内側熱交換器
   を経由した冷媒と合流して膨脹管に送られる段階と、 前記膨脹管を経由した冷媒が、前記室外側熱交換器を経
   由して、前記圧縮機に復帰される段階とからなることを
   特徴とする空気調和方法。