JP2001330347A

JP2001330347A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2001330347A
Application number: JP2000154354A
Authority: JP
Inventors: Koichi Fukushima; 功一福島; Hiroshi Kogure; 博志小暮
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2001-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のヒートポンプ式空気調和機において、暖
房運転時に付着した霜を取り除く時に、室内側の暖房能
力が無くなり、室内の温度が低下するという問題があっ
た。【解決手段】暖房時における冷媒吐出側からの分岐と室
外熱交換器の入口との間に二方弁と冷媒流量調節弁を介
したバイパス回路を設けることと、冷媒吸込側からの分
岐と二方弁との間に、二方弁と冷媒流量調節弁を介した
バイパス回路を設けるサイクル構成とする。この構成
で、除霜時には、四方弁を切替わらなくし、除霜運転時
にも暖房運転ができるようなサイクル構成の空気調和機
とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートポンプによ
る冷房暖房運転を行う空気調和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的な空気調和機としては、室内に設
置された室内機と、屋外に設置された室外機とを冷媒配
管で接続するものが主流となっている。

【０００３】この空気調和機は、圧縮機、四方弁、室内
熱交換器、減圧器、室外熱交換器が配管で順次連結され
たものであり、冷房運転では、圧縮機から吐出された高
温・高圧の冷媒ガスが室外機内の室外熱交換器内に入
り、凝縮することによって外気と熱交換する。室外熱交
換器から吐出した常温・高圧の冷媒は、減圧器によって
低温・低圧の液冷媒となり、室内熱交換器に流入する。
室内熱交換器で液冷媒は、蒸発すると同時に、室内空気
温度を吸熱して冷却空気を室内に吐出する。

【０００４】一方、暖房運転は、圧縮機から吐出した高
温・高圧の冷媒ガスは、室内機内の室内熱交換器内に流
入することによって、室内空気と熱交換し、高温の空気
を室内に吐出する。室内熱交換器からの冷媒は。減圧器
によって、常温・低圧の液冷媒となって室外熱交換器内
に流入する。室外熱交換器内では、冷媒が蒸発し、外気
と熱交換する。

【０００５】このように、空気調和機は、四方弁を切換
えることによって、冷媒の循環方向が切換えられ、冷房
・暖房運転が行われる。

【０００６】ところが、上述したように、暖房運転にあ
っては、室外熱交換器が蒸発器として作用するため、外
気中の露が室外熱交換器に霜となって付着する。従っ
て、暖房運転では、定期的に除霜運転を行わないと、霜
が成長し、外気との熱交換ができなくなってしまう。

【０００７】現在市販されている空気調和機の除霜運転
は、一時的な冷房運転を行い、高温・高圧の冷媒ガスを
室外熱交換器に送って霜を溶かすものである。

【０００８】このような除霜運転を行う従来技術とし
て、例えば、特開昭６０−１８１５５６号公報が揚げら
れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、暖房
運転中に一時的な冷房運転を行うため、たとえ室内ファ
ンを停止させ、冷気が室内に吐出させないようにしたと
しても、暖房運転が一時的に中断されてしまうため、室
内が冷えてしまうという問題がある。

【００１０】特に、近年は、寒冷地、或いは豪雪地帯で
も空気調和機による暖房運転が行える検討が行われてい
る。寒冷地、或いは豪雪地帯では、着霜量が多くなり、
その分、除霜頻度が増え、暖房効果が低下することは明
らかである。

【００１１】本発明の目的は、暖房運転を継続しながら
除霜運転を行うことができる空気調和機を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、圧縮機、冷
媒流路変換装置、室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器
を冷媒管で接続した空気調和機において、前記圧縮機と
前記室外熱交換器とを接続する第１のバイパス回路と、
前記室内熱交換器と前記圧縮機とを接続する第２のバイ
パス回路を備えたことにより達成される。

【００１３】また、圧縮機、冷媒流路変換装置、室内熱
交換器、減圧器、室外熱交換器を冷媒管で接続した空気
調和機において、前記圧縮機と前記室外熱交換器とを接
続する第１のバイパス回路と、前記室内熱交換器と前記
圧縮機とを接続する第２のバイパス回路を備え、前記第
１のバイパス回路の冷媒流路を開閉する第１の弁と、前
記第２のバイパス回路の冷媒流路を開閉する第２の弁と
を備えたことにより達成される。

【００１４】また、圧縮機、冷媒流路変換装置、室内熱
交換器、減圧器、室外熱交換器を冷媒管で接続した空気
調和機において、前記圧縮機と前記室外熱交換器とを接
続する第１のバイパス回路と、前記室内熱交換器と前記
圧縮機とを接続する第２のバイパス回路を備え、前記第
１と第２のバイパス回路中に冷媒流量制御弁を設けたこ
とにより達成される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１及び
図２をもって説明する。図１は、本発明を備えた冷凍サ
イクル図である。図２は、この冷凍サクルの制御を説明
するためのブロック図である。

【００１６】図１において、１は、空気調和機の室内
機、室外機を含めた冷凍サイクルである。２は、圧縮機
であり、スクロール形圧縮機、若しくはロータリ形圧縮
機である。３は、四方弁であり、使用者が要求する冷房
運転又は暖房運転の指令に応じて冷媒の循環方向を切換
えるためのものである（本実施例では、暖房運転に切換
えた状態を示す）。４は、室内側熱交換器である。この
室内側熱交換器４は、除湿運転を考慮して２分割、又は
３分割されている。５は、二方弁である。６は、絞り装
置であり、冷房、暖房の運転モードに応じて絞り量を変
化させるものである。この絞り装置６は、電動膨張弁に
て形成されている。７は、室外側熱交換器である。この
熱交換器７は、暖房運転の場合、蒸発器として作用す
る。

【００１７】８は、第１のバイパス配管であり、圧縮機
２と四方弁３とを接続する配管と室外熱交換器７と接続
するものである。９は、この第１のバイパス配管８の途
中に設けられた二方弁である。１０は、同じく第１のバ
イパス配管８の途中に設けられた冷媒流量調節弁であ
る。１１は、四方弁３と圧縮機２とを接続する冷媒戻り
配管である。１２は、この冷媒戻り配管１１の途中に設
けられたアキュームレータである。１３は、第２のバイ
パス配管であり、室内側熱交換器４からの冷媒を戻り冷
媒用配管１１に戻すためのものである。この第２のバイ
パス配管１３には、二方弁１４及び冷媒流量調節弁１５
が接続されている。１６は、室外熱交換器７用のファン
である。１７は、室内熱交換器４用のファンである。

【００１８】本発明の冷凍サイクルによる暖房運転と除
霜運転を説明する。

【００１９】まず、通常の暖房運転を冷媒流Ａで示す。
圧縮機２で圧縮された高温・高圧の冷媒ガスは、四方弁
３によって室内熱交換器４へ流れて放熱する。この放熱
によって、冷媒は、常温・低圧の液冷媒となり、二方弁
５が開放されているので、電動膨張弁６を通過して減圧
され、室外熱交換器７で吸熱し、蒸発した後、再び冷媒
ガスとなる。冷媒ガスとなった冷媒は、四方弁３を通っ
て圧縮機1に戻る。この一連の動作を繰返して暖房運転
が行われる。

【００２０】この暖房運転中に、外気温度が低下して室
外側熱交換器７に霜が付着すると、除霜運転が行われ
る。この除霜運転を冷媒流Ｂで説明する。

【００２１】圧縮機２から吐出した高温・高圧の冷媒ガ
スの一部は、圧縮機２と四方弁３との間に接続された第
１のバイパス回路８に流入する。このバイパス回路８に
は、二方弁９と冷媒流量調節弁１０が設けられている
が、二方弁９が開放されているので、高温・高圧の冷媒
ガスは、室外熱交換器７方向に進む。この時、二方弁５
は、閉塞されているので、冷媒は、室外熱交換器７に流
入して暖められ、霜が解ける。この時、室外ファン１６
は、停止しており、外気の供給がない。室外熱交換器７
を通過した冷媒は、四方弁３を介して圧縮機２に戻る。

【００２２】一方、四方弁３を介して室内熱交換器４に
流れた高温・高圧の冷媒ガスは、冷媒流Ｂのように、室
内熱交換器３に流れて放熱され、室内ファン１７によっ
て、高温の空気が室内に吐出される。室内熱交換器４を
流出した常温・高圧の液冷媒は、二方弁５が閉塞されて
いるので、第２のバイパス回路１３方向に流れ、開放さ
れた二方弁１４を通過した後、四方弁３を介して圧縮機
２に戻る。

【００２３】ところで、第１と第２のバイパス回路８、
１３に設けられた冷媒流量調節弁１０は、冷媒ガスを最
適な量で流すためのものであり、除霜時間を短縮させる
ためのものである。

【００２４】さて、この冷凍サイクル１による除霜運転
では、室内熱交換器４と室外熱交換器７が凝縮器となっ
てしまうので、アキュムレータ１２へ戻る液冷媒の量が
多くなってしまう。この対策として、室内ファン１７の
回転を低速とし、風量を低下させることによって、室内
熱交換器４の放熱量を減少させて液冷媒の量が減少させ
ることで対応可能である。

【００２５】また、室内熱交換器４で凝縮された液冷媒
は、冷媒流量調節弁１５を経由することによって、アキ
ュムレータ１２への液戻り量を適正にすることができ
る。

【００２６】このように、液冷媒の戻り量を適正にする
ことができるため、圧縮機２内の弁等の破損が防止で
き、圧縮機の信頼性にも優れる。

【００２７】図２に本実施例による冷凍サイクルの制御
を説明する。

【００２８】図２において、１００は、商用交流電源で
ある。この電源１００には室内制御部１０２が接続され
ている。この室内制御部１０２は、室外制御部１０３に
対して電源ラインＤが接続されている。また、室内制御
部１０２と室外制御部１０３との間には情報ラインＥ
（信号ライン）が設けられている。この電源ラインＤ、
及び情報ラインＥによって、室内外機どうしの各種運転
制御が行われるようになっている。

【００２９】室内制御部１００には、運転操作部１０
４、室内温度センサ１０５、室内熱交換器４の温度を検
知する温度センサ１０６、表示部１０７、及び室内ファ
ンモータ１０８が接続されている。

【００３０】室外制御部１０３には、室外温度センサ１
０９、室外ファンモータ１１０、室外熱交換器７の温度
を検知する温度センサ１１１が接続されている。また、
除霜運転の制御のために、室外熱交換器１０３には、四
方弁３、二方弁５、９、１４、電動膨張弁６、室外ファ
ンモータ１１０が接続されている。

【００３１】この制御による暖房運転を説明する。暖房
運転では、室内ファンモータ１０８、圧縮機２、室外フ
ァンモータ１１０を運転させる。電動膨張弁６を絞り、
二方弁５を開放し、二方弁９、１４を閉塞すると、通常
の暖房サイクルが構成され、室内熱交換器４を暖房運転
として機能させることができる。

【００３２】除霜運転では、室外温度センサ１０９によ
って検出された室外温度と、熱交温度センサ１１１によ
って検出された室外熱交換器７の温度との差が所定温度
になっていることが確認されたら、霜が成長しているも
のと判断し、除霜運転指令が室外制御部１０３に発せら
れる。

【００３３】室外制御部１０３は、室内ファンモータ１
０８、圧縮機２は運転し、室外ファンモータ１１０を停
止させ、二方弁５を閉塞し、二方弁９、１４を開放す
る。これにより、室内熱交換器４を流出した冷媒は、第
２のバイパス回路１３を経由する、ひとつの簡易暖房サ
イクルが形成される。

【００３４】一方、圧縮機２を吐出した一部の高温・高
圧の冷媒ガスは、第１のバイパス回路８を経由して室外
熱交換器７に流入して除霜運転が行われる。

【００３５】このように、本発明によれば、暖房運転を
継続させながら除霜運転を行うことができるので、例え
除霜運転が開始されても室内温度の低下を抑えることが
できる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、暖房運転を継続しなが
ら除霜運転を行うことができる空気調和機を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を備えた冷凍サイクルの構成図。

【図２】本発明を備えた空気調和機の制御を説明するブ
ロック図。

【符号の説明】

１…冷凍サイクル、２…圧縮機、３…四方弁、４…室内
熱交換器、５…二方弁、６…電動膨張弁、７…室外熱交
換器、８…第１のバイパス回路、９…二方弁、１０…冷
媒流量調節弁、１１…冷媒戻り配管、１２…アキュムレ
ータ、１３…第２のバイパス回路、１４…二方弁、１５
…冷媒流量調節弁、１６…室外ファン、１７…室内ファ
ン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機、冷媒流路変換装置、室内熱交換
器、減圧器、室外熱交換器を冷媒管で接続した空気調和
機において、前記圧縮機と前記室外熱交換器とを接続す
る第１のバイパス回路と、前記室内熱交換器と前記圧縮
機とを接続する第２のバイパス回路を備えた空気調和
機。
【請求項２】圧縮機、冷媒流路変換装置、室内熱交換
器、減圧器、室外熱交換器を冷媒管で接続した空気調和
機において、前記圧縮機と前記室外熱交換器とを接続す
る第１のバイパス回路と、前記室内熱交換器と前記圧縮
機とを接続する第２のバイパス回路を備え、前記第１の
バイパス回路の冷媒流路を開閉する第１の弁と、前記第
２のバイパス回路の冷媒流路を開閉する第２の弁とを備
えた空気調和機。
【請求項３】圧縮機、冷媒流路変換装置、室内熱交換
器、減圧器、室外熱交換器を冷媒管で接続した空気調和
機において、前記圧縮機と前記室外熱交換器とを接続す
る第１のバイパス回路と、前記室内熱交換器と前記圧縮
機とを接続する第２のバイパス回路を備え、前記第１と
第２のバイパス回路中に冷媒流量制御弁を設けた空気調
和機。