JPH0798166A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換率の向上と、特別な霜取り装置を用い
ることなく迅速に霜取りを行なう。 【構成】 少なくとも蒸発器として使用する熱交換器７
の冷媒の入口１７ａ側を、ファン１９の回転によって熱
交換器７を通過する空気流に対して風下側に、冷媒の出
口１７ｂ側を、風上側にそれぞれ設ける一方、ファン１
５，１９及び圧縮機１をオンとして、冷媒の流れを、熱
交換器７の風下の入口１７ａ側から風上の出口１７ｂ側
へ向かうようにした対向流とする暖房モード運転と、フ
ァン１５，１９をオフ、圧縮機１をオンとして、冷媒の
流れを、熱交換器７の風下の入口１７ａ側から風上の出
口１７ｂ側へ向かう暖房モード時と同一方向に向かうよ
うにした対向流とする除霜モード運転とを備えているこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、冷媒に非共沸混合冷
媒を用いた空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にヒートポンプタイプの空気調和装
置にあっては、圧縮機と室内熱交換器と減圧装置と室外
熱交換器とにより構成され、暖房モード時には、室内熱
交換器を凝縮器として、室外熱交換器を蒸発器として使
用する。また、冷房モード時には、室内熱交換器を蒸発
器として、室外熱交換器を凝縮器として使用し、冷凍サ
イクル内を循環する冷媒は、単一冷媒が用いられてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】単一冷媒となるフロン
ガスは、近年、地球に悪影響を与える所から全廃される
方向にあり、それに変わって代替用の非共沸混合冷媒が
有力視されている。

【０００４】非共沸混合冷媒は、冷凍モード時の蒸発器
では、冷媒液は気液平衡を保ちながら冷媒蒸気となる。
この間、蒸発温度は次第に上昇していく温度勾配とな
る。凝縮器では全くこの逆で、凝縮温度は次第に低下し
ていく。一方、空気は、蒸発器では熱を奪われて低温に
なり、凝縮器では、熱を得て高温となる。これらの温度
関係をまとめると表−１のようになる。

【０００５】

【表１】 この非共沸混合冷媒を用いた冷凍モード時は、向流方式
の熱交換を行なうことにより、相変化の温度が濃度に依
存する特性を利用して冷媒を冷起流体あるいは加熱流体
との熱交換損失を減少させ、成績係数を向上させること
ができる。向流方式とは、空気流に対して、冷媒の入口
が最も風下の列にあり、出口が最も風上の列にあって、
冷媒の風下の列から順次風上の列に流れるように配置さ
れた場合をいう。また、これと逆の場合を並流方式と呼
ばれるもので、冷房モード時、暖房モード時に、熱交換
器が対向流となるよう効率の向上を図った特開昭５９−
１１５９４５号公報が知られている。

【０００６】しかしながら、蒸発器において、入口側か
ら出口側へ向けて温度が順次高くなる温度勾配のある非
共沸混合冷媒を用いた空気調和装置にあっては、対向流
又は、並行流による純伝熱現象的な熱交換率の外に、例
えば、蒸発器の入口側フィンに成長する着霜によって、
フィンとフィンの間の通風量が低下し、通風量低下によ
る熱交換率も考慮する必要がある。この着霜による熱交
換率について、前記特開昭５９−１１５９４５号公報に
あっては何等考慮されてなく、霜取りを行なうには特別
な霜取り装置を必要とする。

【０００７】そこで、この発明は、純伝熱現象的な熱交
換率の向上が図れるようにすると共に、特別な霜取り装
置を用いることなく、迅速に霜取りが行なえるようにし
た空気調和装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、圧縮機と室内熱交換器と減圧装置と室
外熱交換器とにより構成され、暖房モード時に、室内熱
交換器を凝縮器として、室外熱交換器を蒸発器として使
用する一方、冷房モード時に、室内熱交換器を蒸発器と
して、室外熱交換器を凝縮器として使用すると共に冷凍
サイクル内を循環する冷媒に、非共沸混合冷媒を用いた
空気調和装置において、少なくとも、蒸発器として使用
する熱交換器の冷媒の入口側を、ファンの回転によって
熱交換器を通過する空気流に対して風下側に、冷媒の出
口側を、風上側にそれぞれ設ける一方、ファン及び圧縮
機をオンとして、冷媒の流れを、熱交換器の風下の入口
側から風上の出口側へ向かうよう対向流とする暖房モー
ド運転と、ファンをオフ、圧縮機をオンとして、冷媒の
流れを、熱交換器の風下の入口側から風上の出口側へ向
かう暖房モード時と同一方向に向かうよう対向流とする
除霜モード運転とを備えている。

【０００９】

【作用】かかる空気調和装置によれば、例えば、暖房モ
ード運転とすることで、圧縮機から吐出した高温・高圧
の冷媒蒸気は四方弁を介してまず室内熱交換器に入り、
室内空気に放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は減圧装置
で減圧され低温・低圧となり室外熱交換器で室外空気か
ら吸熱して気化する。気化した冷媒は圧縮機に吸入さ
れ、再び高温・高圧の蒸気になって、暖房サイクルを繰
返すようになる。

【００１０】この暖房サイクル時において、冷媒は空気
流に対し、風下の入口側から風上の出口側へ向かう対向
流の関係となるため、効率のよい熱交換が行なえるよう
になる。

【００１１】一方、除霜モード運転に入ると、圧縮機は
オン、ファンはオフとなり、冷媒は、暖房モード運転と
同一の流れとなるので、高温の冷媒が入口側から流れる
ため、入口側領域のフィンに着霜した霜は迅速に解ける
ようになる。この場合、特別な霜取り装置を用いること
なく霜取りが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、図１乃至図４の図面を参照しながらこ
の発明の一実施例を詳細に説明する。

【００１３】図２は冷媒に、例えば、Ｒ３２とＲ１３４
ａの非共沸混合冷媒が用いられた空気調和装置Ａの冷凍
サイクルを示している。空気調和装置Ａは、圧縮機１と
室内熱交換器３と減圧装置５と室外熱交換器７とから成
っており、四方弁９を切換えることで、圧縮機１から吐
出された冷媒は、実線矢印の如く室内側熱交換器３側
へ、また図３実線矢印の如く室外側熱交換器７側へ向か
う冷凍サイクルが得られるようになっており、運転モー
ドに対応した切換制御が可能となっている。

【００１４】室内熱交換器３は、連続した伝熱管１１と
所定のピッチで設けられたフィン１３とから成り、伝熱
管１１の一端は四方弁９と、他端は減圧装置５とそれぞ
れ接続連通し、図２に示すように暖房モード時に、実線
矢印の如く冷媒が流れることで、凝縮器として機能す
る。また、図３に示すように冷房モード時に、実線矢印
の如く流れることで蒸発器として機能するようになって
おり、ファン１５の回転で空気流は、矢印の如くフィン
１３とフィン１３の間を流れるようになっている。

【００１５】室外熱交換器７は、連続した伝熱管１７と
所定のピッチで設けられたフィン１８とから成り、伝熱
管１７の一端は四方弁９と、他端は減圧装置５とそれぞ
れ接続連通し、図２に示すように暖房モード時に、実線
矢印の如く冷媒が流れることで、蒸発器として機能す
る。また、図３の如く冷房モード時に実線矢印の如く冷
媒が流れることで凝縮器として機能するようになってお
り、ファン１９の回転で、空気流は矢印の如くフィン１
８とフィン１８の間を風上ａ側から風下ｂ側へ向かって
流れるようになっている。

【００１６】室外熱交換器７側の回路には、独立した第
１制御回路２１と第２制御回路２３がＸ状に接続され、
第１制御回路２１には第１開閉弁２５が、第２制御回路
２３には第２開閉弁２７がそれぞれ設けられている。ま
た、第１、第２制御回路２１，２３の両接続部と接続部
の間の回路には第３開閉弁２９，２９がそれぞれ設けら
れ、第１、第２、第３開閉弁２５，２７，２９は、冷房
モード運転の操作部３１、暖房モード運転の操作部３
３、除霜モード運転の操作部３５の操作に対応して、開
閉自在制御可能となっている。

【００１７】冷房モード運転３１時は、図３に示すよう
に、第１、第２開閉弁２５，２７は開、第３開閉弁２
９，２９は閉となる一方、圧縮機１と各ファン１５，１
９はオンの作動状態となり、実線矢印の如く冷媒が流れ
る冷凍サイクルとなる。

【００１８】この冷凍サイクルにおいて、室外熱交換器
７は、空気流に対し風下ｂ側の冷媒の入口１７ａ側から
風上ａ側の冷媒の出口１７ｂ側へ流れる対向流が得られ
るようになっている。

【００１９】暖房モード運転３３時は、図２に示すよう
に、第１、第２開閉弁２５，２７は閉、第３開閉弁２
９，２９は開となる一方、圧縮機１と各ファン１５，１
９はオンの作動状態となり、実線矢印の冷凍サイクルと
なる。

【００２０】この冷凍サイクルにおいて、室外熱交換器
７は、空気流に対し、風下ｂ側の冷媒の入口１７ａ側か
ら風上ａ側の出口１７ｂ側へ流れる対向流が得られるよ
うになっている。

【００２１】除霜モード運転３５時は、図１に示すよう
に、第１、第２開閉弁２５，２７は閉、第３開閉弁２
９，２９は開となる一方、圧縮機１はオン、各ファン１
５，１９はオフの状態となり、実線矢印の如く冷媒が流
れる冷凍サイクルとなる。

【００２２】この冷凍サイクルにおいて、冷媒は、空気
流の流れの停止した室外熱交換器７の冷媒の入口１７ａ
側から出口１７ｂ側へ向けて流れるようになっている。

【００２３】このように構成された空気調和装置によれ
ば、冷房運転時は圧縮機１から吐出した高温・高圧の冷
媒蒸気は四方弁９を介して室外熱交換器７に入り、室外
空気に放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は減圧装置５で
減圧され低温・低圧となり室内熱交換器３で室内空気か
ら吸熱して気化する。気化した冷媒は圧縮機１に吸入さ
れ、再び高温・高圧の蒸気になって、冷凍サイクルを繰
返すようになる。一方、ヒートポンプ暖房運転時は、圧
縮機１から吐出した高温・高圧の冷媒蒸気は四方弁９を
介してまず室内熱交換器３に入り、室内空気に放熱して
凝縮する。凝縮した冷媒は減圧装置５で減圧され低温・
低圧となり室外熱交換器７で室外空気から吸熱して気化
する。気化した冷媒は圧縮機１に吸入され、再び高温・
高圧の蒸気になって、暖房サイクルを繰返すようにな
る。

【００２４】この暖房モード運転３３時において、室外
熱交換器７にあっては、冷媒は、風下ａ側の入口１７ａ
側から出口１７ｂ側へ向かう対向流となるため効率のよ
い熱交換が行なわれる。

【００２５】この暖房モード運転３３時において、外気
温が低く、冷媒の入口１７ａ側周辺のフィン１８に霜が
発生した際には、除霜モード運転３５に入る。

【００２６】この時、ファン１５，１９はオフの状態
で、空気流による熱交換は行われず図１に示すように、
冷媒は暖房モード運転３３時と同じ流れとなり、高温の
冷媒が冷媒の入口１７ａ側へ向かう流れとなるため、迅
速に霜取りが行なえるようになる。

【００２７】なお、図４に示すように第１、第２、第３
開閉弁２５，２７，２９の変りに、逆止弁３７，３９，
４０，４０を採用することでも同様の効果が期待でき
る。また、図示していないが、四方弁を用いて第１、第
２、第３開閉弁２５，２７，２９，２９にかわる働きが
得られるようにする回路構成としてもよい。

【００２８】また、この実施例は室外熱交換器７側につ
いて説明したが、室外熱交換器７に加えて室内熱交換器
３側に設けるようにしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、運転モードに対応して熱交換器を対向流として使用
できるため、効率のより熱交換が可能となり、効率の向
上が図れる。また、特別な霜取り装置を新たに設けるこ
となく迅速に霜を取除くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施した除霜モード時の冷凍サイク
ルを示した説明図。

【図２】暖房モード時の冷凍サイクルを示した説明図。

【図３】冷房モード時の冷凍サイクルを示した説明図。

【図４】冷房、暖房、除霜モード運転の操作部と空気調
和装置を示したブロック図。

【図５】第１、第２、第３開閉弁を逆止弁にかえた図１
と同様の説明図。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ３ 室内熱交換器 ５ 減圧装置 ７ 室外熱交換器 ９ 四方弁 １５，１９ ファン １７ａ 入口側 １７ｂ 出口側 ２１ 第１制御回路 ２３ 第２制御回路 ２５ 第１開閉弁 ２７ 第２開閉弁 ２９ 第３開閉弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機と室内熱交換器と減圧装置と室外
   熱交換器とにより構成され、暖房モード時に、室内熱交
   換器を凝縮器として、室外熱交換器を蒸発器として使用
   する一方、冷房モード時に、室内熱交換器を蒸発器とし
   て、室外熱交換器を凝縮器として使用すると共に冷凍サ
   イクル内を循環する冷媒に、非共沸混合冷媒を用いた空
   気調和装置において、少なくとも、蒸発器として使用す
   る熱交換器の冷媒の入口側を、ファンの回転によって熱
   交換器を通過する空気流に対して風下側に、冷媒の出口
   側を、風上側にそれぞれ設ける一方、ファン及び圧縮機
   をオンとして、冷媒の流れを、熱交換器の風下の入口側
   から風上の出口側へ向かうよう対向流とする暖房モード
   運転と、ファンをオフ、圧縮機をオンとして、冷媒の流
   れを、熱交換器の風下の入口側から風上の出口側へ向か
   う暖房モード時と同一方向に向かうよう対向流とする除
   霜モード運転とを備えていることを特徴とする空気調和
   装置。