WO2007066585A1

WO2007066585A1 - 冷媒加熱装置

Info

Publication number: WO2007066585A1
Application number: PCT/JP2006/324053
Authority: WO
Inventors: Tomohiro Yabu
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2005-12-07
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2008-06-07
Also published as: JP2007155259A

Abstract

後付けが容易であり、且つ、熱回収効率を向上させることが可能な冷媒加熱装置を提供する。冷媒を加熱するためのオプションヒータユニット（１０）であって、液管（１２）と、ガス管（１３）と、ヒータ（１９）と、ケーシング（１１）とを備えている。液管（１２）は、液冷媒が流通するように構成されている。ガス管（１３）は、ガス冷媒が流通するように構成されている。ヒータ（１９）は、液管を流通する冷媒を加熱する。ケーシング（１１）は、液管（１２）およびガス管（１３）の各両端部分が外部に通じるように、液管（１２）とガス管（１３）とヒータ（１９）とを収納する。そして、ヒータ（１９）の少なくとも一部が、ガス管（１３）に近接して配置されている。

Description

明細書

冷媒加熱装置

技術分野

[0001] 本発明は、冷媒加熱装置、特に、冷媒配管中を流れる冷媒を加熱する冷媒加熱装置に関する。

背景技術

[0002] 一般に、冷媒加熱装置として、空気調和装置の室内機と室外機との間で循環する冷媒を加熱するものが知られてヽる。

このような冷媒加熱装置では、従来より、例えば、以下に示す特許文献 1において、この種の冷媒加熱装置が開示されている。この冷媒加熱装置は、冷媒回路中、圧縮機の吐出側の配管に設けられており、暖房運転時の補助ヒータ等として用いられている。

この冷媒加熱装置のヒータとしては、例えば、磁性体等の発熱体を含む配管にコィルが卷き付けられ、このコイルに対して高周波電流が供給されることにより、磁性体を電磁誘導により加熱するものが用いられる。この電磁誘導加熱方式では、コイルに高周波電流が供給されることで生じる磁力線によって磁性体を非接触に加熱することができるため、冷媒を素早く加熱できる等の利点を有しており、近年、特に注目されている。

[0003] そして、本願出願人は、以下に示す特許文献 2に記載のように、空気調和装置を構成する室内機や室外機とは別個に、後付け可能な (ユニット化させた)冷媒加熱装置を提案している。この冷媒加熱装置では、ガス管とヒータが設けられた液管とが設けられており、各配管の両端部分において、室外機側と室内機側とのそれぞれに対して接続可能となるように構成されている。このユニット化された冷媒加熱装置によると、冷媒加熱機能を後付けしたヽ場合であっても、空気調和装置の全体を取り替えること無ぐ冷媒加熱装置を容易に後付けすることができ、ユーザの希望に応じて冷媒の素早い加熱効果が得られる。

特許文献 1 :特開平 5— 223194号公報特許文献 2：特開 2002— 5537号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] この特許文献 2に記載の後付け可能な冷媒加熱装置では、冷媒の加熱を素早くする目的で空気調和装置に後付けした場合、運転に必要とされるエネルギが増加することになる。ところが、液管に取り付けられたヒータからの熱の一部力冷媒に伝わることなく周囲に漏れ出しており、熱ロスが生じている。

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、後付けが容易であり、且つ、熱回収効率を向上させることが可能な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発明に係る冷媒加熱装置は、冷媒を加熱するための冷媒加熱装置であって、液管と、ガス管と、加熱部と、ケーシングとを備えている。液管は、液冷媒が流通するように構成されている。ガス管は、ガス冷媒が流通するように構成されている。加熱部は、液管を流通する冷媒を加熱する。ケーシングは、液管およびガス管の各両端部分が外部に通じるように、液管とガス管と加熱部とを収納する。そして、加熱部の少なくとも一部が、ガス管に近接して配置されている。なお、ここでの加熱部とガス管との近接した配置には、加熱部とガス管とが接触して配置されている場合が含まれる。また、ここでの液管、ガス管および加熱部を収納するケーシングとしては、例えば、液管、ガス管および加熱部に対して繊維状のものを巻き付けて構成されるものであってもよぐ榭脂等によって形成される筐体等であってもよぐこのケーシングを構成する素材としては硬質の素材であってもよ、し柔軟性を有する素材であってもよぐ特に限定されるものではない。

[0006] 冷媒加熱機能を備えさせる目的で空気調和装置に冷媒加熱装置を後付けした場合、運転に必要とされるエネルギが増加するが、従来の冷媒加熱装置では、液管に取り付けられたヒータからの熱の一部が液管を流通する冷媒に伝わることなく周囲に漏れ出すことで熱ロスが生じることがあり、熱効率が悪い。

これに対して第 1発明の冷媒加熱装置は、ケーシングによって 1つのユニットとして構成され、空気調和装置の設置後に取り付けるようにしている。具体的には、この冷媒加熱装置では、液管およびガス管の各両端部分がケーシングの外部に通じて、るため、一端を室内機に対して、他端を室外機に対して、それぞれ接続することができる。このため、冷媒加熱機能を後付けしたい場合であっても、空気調和装置の全体を取り替えること無ぐ冷媒加熱装置を容易に後付けすることができる。また、加熱部は、熱伝達効率の高い液管を流通する冷媒を対象として加熱を行う。そして、この加熱部の少なくとも一部に近接して配置されているガス管は、この加熱部からの液冷媒の加熱に用いられることなく漏れ出した熱の一部を回収する。このように回収された熱を利用して、ガス管を流れる冷媒を加熱することができる。

[0007] これにより、空気調和装置に対して容易に後付けすることができ、且つ、熱回収効率を向上させることが可能になる。

[0008] 第 2発明に係る冷媒加熱装置は、第 1発明の冷媒加熱装置であって、ケーシングは、加熱部、液管およびガス管を一体化させる断熱材として機能する。

ここでは、断熱材として機能するケーシンダカ加熱部、液管およびガス管を一体化させている。これにより、加熱部力生じた熱が外部に漏れ出すことを抑えて、熱を有効に利用しつつ、断熱材をケーシングとは別途新たに設ける必要を無くすることができる。

これにより、ケーシングが加熱部、液管およびガス管を一体化させる機能と断熱機能とを兼ねることで、部品点数の増加を抑えつつ熱回収効率を向上させることが可能になる。

[0009] 第 3発明に係る冷媒加熱装置は、第 1発明または第 2発明の冷媒加熱装置であつて、バイパス管と、開閉機構をさらに備えている。バイパス管は、液管とガス管とをバイノスする。開閉機構は、バイパス管に設けられている。ケーシングは、加熱部、液管およびバイパス管を一体化させる断熱材として機能する。

[0010] ここでは、断熱材として機能するケーシンダカ加熱部、液管およびバイパス管を一体化させている。これにより、加熱部から生じた熱が外部に漏れ出すことを抑えて、熱を有効に利用しつつ、断熱材をケーシングとは別途新たに設ける必要を無くすることができる。また、バイパス管は、液管とガス管とをバイパスしており冷媒を分流させることができ、開閉機構によって分流を行うか否か、分流される冷媒の量を調整することができる。

このため、ケーシングが加熱部、液管およびバイパス管を一体ィ匕させる機能と断熱機能とを兼ねることで、部品点数の増加を抑えつつ、流量調整のためにバイパス管を流れる冷媒についても熱回収効率を向上させることが可能になる。

なお、例えば、本第 3発明と第 2発明とを両立させて得られる発明では、ガス管だけでなくバイノス管にっ、ても一体に断熱されるため、熱回収効率を、つそう向上させることが可能になる。

[0011] 第 4発明に係る冷媒加熱装置は、第 1発明から第 3発明のいずれかの冷媒加熱装置であって、加熱部、液管およびガス管を一体ィ匕させる断熱材をさらに備えている。ここでは、断熱材によって、加熱部、液管およびガス管が一体ィ匕されることで、加熱部からの熱が外部に漏れ出すことを抑えることができる。さらに断熱材は、ケーシングによって覆われて、るため、断熱効果を向上させることができる。

これにより、ケーシングだけでなく断熱材が設けられていることによって、熱回収効率を向上させることが可能になる。

[0012] 第 5発明に係る冷媒加熱装置は、第 1発明から第 4発明のいずれかの冷媒加熱装置であって、バイパス管と、開閉機構と、断熱材とをさらに備えている。バイパス管は、液管とガス管とをバイノスしている。開閉機構は、ノィパス管に設けられている。断熱材は、加熱部、液管およびバイパス管を一体ィ匕させている。

[0013] ここでは、断熱材が、加熱部、液管およびバイノス管を一体ィ匕させて、る。これにより、加熱部力生じた熱が外部に漏れ出すことを抑えて、熱を有効に利用することができる。また、バイパス管は、液管とガス管とをバイパスしており冷媒を分流させることができ、開閉機構によって分流を行うか否か、分流される冷媒の量を調整することができる。

このため、ケーシングだけでなく断熱材が設けられていることによって、流量調整のためにバイノス管を流れる冷媒についても熱回収効率を向上させることが可能になる。

なお、例えば、本第 5発明と第 4発明とを両立させて得られる発明では、ガス管だけでなくバイノス管にっ、ても一体に断熱されるため、熱回収効率を、つそう向上させることが可能になる。

[0014] 第 6発明に係る冷媒加熱装置は、第 1発明から第 5発明のいずれかの冷媒加熱装置であって、液管において冷媒の流れる向きと、ガス管において冷媒の流れる向きとは、互いに略逆向きである。

[0015] ここでは、液管を流れる冷媒の方向と、ガス管を流れる冷媒の方向とが互いに逆向きとなつている。このため、ガス管を流れる冷媒は、始めは加熱部によって加熱される前の液管を流れる冷媒力の熱回収によって少しづつ温度が上昇し、終わりは加熱部によって充分に加熱された液管を流れる冷媒からの熱回収によってさらに温度を上昇させることができる。

これにより、熱回収効率をより、つそう向上させることが可能になる。

[0016] 第 7発明に係る冷媒加熱装置は、第 1発明から第 6発明のいずれかの冷媒加熱装置であって、液管において冷媒の流れる向きと、ガス管において冷媒の流れる向きとは、略同じ向きである。

ここでは、ガス管と液管とのそれぞれについて冷媒の流れる向きが略同一となっているため、例えば、空気調和装置に対して設置する場合に、室内機側力の冷媒配管および室外機側力の冷媒配管を折り曲げる等によって設置に要するスペースが拡大することを抑えることができる。

[0017] これにより、冷媒加熱装置の大きさを抑えて、設置スペースを狭小化させることが可會になる。

[0018] 第 8発明に係る冷媒加熱装置は、第 1発明から第 7発明のいずれかの冷媒加熱装置であって、加熱部は、液管に巻き付けられるコイルと、磁性体部分と、を有している。コイルの外周は、ガス管に近接して配置されている。なお、ここでの加熱部の有している磁性体部分は、液管の内壁に設けられていてもよいし、液管の内部に設けられていてもよい。

ここでは、磁性体部分に巻き付けられているコイルに高周波電流が流され、電磁誘導によって生じる熱を利用して冷媒を迅速に加熱することができる。

発明の効果 [0019] 第 1発明に係る冷媒加熱装置では、空気調和装置に対して容易に後付けすることができ、且つ、熱回収効率を向上させることが可能になる。

[0020] 第 2発明に係る冷媒加熱装置では、ケーシングが加熱部、液管およびガス管を一体化させる機能と断熱機能とを兼ねることで、部品点数の増加を抑えつつ熱回収効率を向上させることが可能になる。

[0021] 第 3発明に係る冷媒加熱装置では、ケーシングが加熱部、液管およびバイパス管を一体化させる機能と断熱機能とを兼ねることで、部品点数の増加を抑えつつ、流量調整のためにバイパス管を流れる冷媒につ!/、ても熱回収効率を向上させることが可會になる。

[0022] 第 4発明に係る冷媒加熱装置では、ケーシングだけでなく断熱材が設けられて、ることによって、熱回収効率を向上させることが可能になる。

[0023] 第 5発明に係る冷媒加熱装置では、ケーシングだけでなく断熱材が設けられて、ることによって、流量調整のためにバイパス管を流れる冷媒につ、ても熱回収効率を向上させることが可能になる。

[0024] 第 6発明に係る冷媒加熱装置では、熱回収効率をよりいっそう向上させることが可會になる。

[0025] 第 7発明に係る冷媒加熱装置では、冷媒加熱装置の大きさを抑えて、設置スぺースを狭小化させることが可能になる。

[0026] 第 8発明に係る冷媒加熱装置では、電磁誘導加熱によって冷媒を迅速に加熱することができる。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]本発明の一実施形態に係るオプションヒータユニットが接続された冷媒回路の構成図。

[図 2]オプションヒータユニットの概略構成図。

[図 3]電磁誘導による加熱についての説明図。

[図 4]他の実施形態 (A)に係る冷媒回路の構成図。

[図 5]他の実施形態 (A)に係るオプションヒータユニットの概略構成図。

符号の説明 10 オプションヒータユニット (冷媒加熱装置)

11 ケーシング

12 液管

12a 端部

12b 端部

13 ガス管

13a 端部

13b 端部

14 バイパス管

19 ヒータ (加熱部）

19a コィノレ

19b 磁性体部

19c 高周波電源

20 第 1電磁弁

22 第 2電磁弁

30 除霜コントローラ

43 液配管

44 ガス配管

45 圧縮機

47 室外熱交

48 膨張弁

49 室内熱交換器

50 冷媒回路

60 空調コントローラ

発明を実施するための最良の形態

<発明の概略 >

本発明は、冷媒配管中を流れる冷媒を加熱するユニット化された冷媒加熱装置を提供する。本発明の冷媒加熱装置では、ユニット内において、液配管の冷媒を加熱する加熱部の近傍にガス配管を配置して熱回収を行う構造を採用している。本発明は、このように冷媒加熱機能を空気調和装置に対して室内機や室外機とは別個に後付けする場合であっても、取り付けが容易であり、冷媒加熱による熱ロスを低減させて加熱効率を向上させる点に特徴がある。

以下、本発明の一実施形態が採用された冷媒加熱装置について、以下の実施形態を例に挙げて具体的に説明する。また、冷媒加熱装置に関する他の実施形態については、後述する。

[0030] <空気調和装置 40の概略構成 >

空気調和装置 40は、図 1に示すように、液配管 43およびガス配管 44によって接続された室外ユニット 41と、室内ユニット 42とを有している。そして、オプションヒータュニット 10は、この液配管 43やガス配管 44等で構成される既設の冷媒回路 50の途中に後付けされ、冷媒回路 50を流れる冷媒を部分的に加熱する補助ヒータとして用いられる。

くオプションヒータユニット 10の構成 >

オプションヒータユニット 10は、図 2に示すように、略直方体形のケーシング 11によつてユニット化されており、このケーシング 11に液管 12、ガス管 13、ヒータ 19、除霜コントローラ 30および断熱材 1 laが収納されて!、る。

[0031] 液管 12は、図 2に示すように、ケーシング 11の中央部付近に略水平に配置され、ケーシング 11の対向する第 1側面 15および第 2側面 16の中央部付近を貫通している。つまり、液管 12の一端部 12aは、ケーシング 11の第 1側面 15から図の左に向かつてケーシング 11の外側に突き出している。そして、液管 12の他端部 12bは、ケーシング 11の第 2側面 16から図の右に向かってケーシング 11の外側に突き出している。液管 12の両端部 12a, 12bは、図 2に示すように、片ユニオン管継手 17がろう付されている。冷媒回路 50の液配管 43と液管 12との接続は、液配管に嵌め込まれているフレアナット 53 (図 1参照）を液管 12の片ユニオン管継手 17にねじ込むことで接続される。

ヒータ 19は、図 3に示すように、コイル 19aと、磁性体材料を含んでいる磁性体部 1 9bと、高周波電源 19c (図 2では図示を省略）と、を有している。このヒータ 19は、図 2 に示すように、第 1側面 15側から順に液管 12を流れる冷媒を加熱する。具体的には、ヒータ 19の磁性体部 19bは、液管 12の表面に設けられている。ヒータ 19のコイル 1 9aは、液管 12の表面を覆って、る磁性体部 19bのさらに外部に巻き付けられて、る。また、高周波電源 19cは、コイル 19aの両端部分に接続されており、後述する除霜コントローラ 30からの指令を受けて、高周波電流をコイル 19aに対して供給する。そして、ヒータ 19による加熱は、図 3に示すように、高周波電源 19cからコイル 19aに高周波電流が供給され、コイル 19aに高周波の電流が流れることにより、コイル 19aの周辺に磁力線が生じ、高周波磁界が発生する。この磁束は、電磁誘導にしたがって、磁性体に誘導電流を誘起させる。このため、磁性体材料を含んでいる磁性体部 19 bにおいて無数の渦電流が誘起される。これにより、磁性体部 19b自体の電気抵抗と無数の渦電流とによってジュール熱が発生し、磁性体部 19bは、瞬時に発熱する（電磁誘導加熱方式)。加熱された磁性体部 19bの熱は、液管 12および液管を流れる。これにより、磁性体部 19bが加熱されるだけでなく液管 12が加熱され、液管 12を流れる冷媒が加熱される。ここで、電磁誘導加熱によって磁性体部 19bから生じた熱の一部が、液管 12を流れる冷媒に伝わることなぐヒータ 19の周囲に拡散する。

ガス管 13は、液管 12もしくはそれを取り巻くヒータ 19に接するようにして、ケーシング 11の下部に略水平に配置され、ケーシング 11の対向する第 1側面 15および第 2 側面 16の下部付近を貫通している。具体的には、ガス管 13は、図 2に示すように、ヒータ 19のコイル 19aに接するようにして配置されてヽるため、磁性体部 19bから拡散してくる熱を回収し、内部を流れる冷媒を加熱することができる。また、上述した冷媒回路 50の接続形態によると、ある運転サイクルにおいて、ガス管 13内を流れる冷媒の方向と、液管 12内を流れる冷媒の方向とは、互いに略逆方向となるように配置されている。このため、ガス管 13を流れる冷媒の熱回収は、より効率的に行うことができている。

ここで、ガス管 13の一端部 13aは、ケーシング 11の第 1側面 15から図の左に向かつてケーシング 11の外側に突き出している。また、ガス管 13の他端部 13bは、ケーシング 11の第 2側面 16から図の右に向かってケーシング 11の外側に突き出している。ガス管 13の両端部 13a, 13bは、図 2に示すように、片ユニオン管継手 18がろう付されている。冷媒回路 50のガス配管 44とガス官 13との接続は、ガス配管 44に嵌め込まれているフレアナット 54 (図 1参照）をガス管 13の片ユニオン管継手 18にねじ込むことで接続される。

[0033] 除霜コントローラ 30は、ケーシング 11内の上方に配置されており、逆サイクル加熱制御、正サイクル加熱制御、能力制御を行う。また、この除霜コントローラ 30は、冷媒回路の空調コントローラ 60から制御信号を受けることにより、ヒータ 19の高周波電源 19cの出力制御を行うように構成されて！、る。

ここで、逆サイクル加熱制御では、逆サイクルデフロスト運転を行う際に空調コント口ーラ 60が出力する制御信号を受信したときに、ヒータ 19を駆動させる。また、正サイクル加熱制御では、正サイクルデフロスト運転を行う際に空調コントローラ 60が出力する制御信号を受信したときに、ヒータ 19を駆動させる。能力制御では、暖房運転時に暖房負荷に対し暖房能力が不足していると判断したときに空調コントローラ 60が出力する制御信号を受信したときに、ヒータ 19を駆動させる。

[0034] 断熱材 11aは、図 2に示すように、上述した液管 12、ガス管 13およびヒータ 19を取り卷くようにして設けられている。これにより、ヒータ 19によって生じた熱を、外部に漏らすことなぐ液管 12および液管 12を流れる冷媒に対して効率的に伝えることができる。さらに、ヒータ 19によって生じた熱の一部で、液管 12に対して伝わらなかった熱のガス管 13における回収を、効率的行うことができる。

ケーシング 11は、図 2に示すように、略直方体形状であって、上述した液管 12、ガス管 13、ヒータ 19、断熱材 11aおよび除霜コントローラ 30をまとめて覆うことで 1つのユニットを構成している。

<冷媒回路 50の構成 >

図 1に示すように、オプションヒータユニット 10が後付けされることで、室内ユニット 4 2および室外ユニット 41に対して接続されて、る空気調和装置 40の冷媒回路 50について説明する。

[0035] 室外ユニット 41は、圧縮機 45と、四路切換弁 46と、流量調整自在な電動膨張弁により構成される膨張弁 48と、室外空気と冷媒とを熱交換させる熱源側熱交換器としての室外熱交換器 47および室外ファン 57と、を備えている。ここで、四路切換弁 46は、接続状態を切り換えることにより冷媒の循環方向を反転させ、ヒートポンプサイクル動作と冷凍サイクル動作とを切り換える。また、室外熱交 47には、室外温度 T1 を検出して制御信号を出力する外気温センサ S1が設置されている。室外熱交換器 4 7の伝熱管には、冷媒温度 Τ2を検出して、制御信号を出力する熱交温度センサ S2 が設置されている。

室内ユニット 42は、冷媒と室内空気とを熱交換させる利用側熱交^^としての室内熱交換器 49および室内ファン 58を備えている。また、室内熱交換器 49には、室内温度 Τ3を検出して制御信号を出力する室内温度センサ S3が設置されている。

[0036] 冷媒回路 50は、上述した圧縮機 45、四路切換弁 46、室外熱交翻47、膨張弁 4 8および室内熱交換器 49が、液配管 43およびガス配管 44により接続され、冷媒循環が可逆となるようにして形成されて！、る。

液配管 43は、室外熱交翻 47に接続する第 1液配管 51と室内熱交翻 49に接続する第 2液配管 52とにより構成されている。第 1液配管 51と第 2液配管 52とがォプシヨンヒータユニット 10の液管 12を介して接続されている。

具体的には、液管 12の一端部 12aは、室外熱交換器 47に接続される第 1液配管 5 1の一端に接続されている。この接続は、第 1液配管 51に嵌め込まれているフレアナット 53を液管 12の端部 12aにろう付されている片ユニオン管継手 17に嵌め込むことにより行っている。液管 12の他端部 12bは、室内熱交換器 49に接続される第 2液配管 52の一端に接続されている。この接続は、第 2液配管 52に嵌め込まれているフレァナット 53を液管 12の端部 12bにろう付されている片ユニオン管継手 17に嵌め込むことにより行っている。

[0037] 暖房および正サイクルデフロスト運転時には、冷媒が端部 12aから端部 12bに向かつて液管 12を流れ、逆サイクルデフロスト運転時には、冷媒が端部 12bから端部 12a に向かって流れるように構成されて!、る。

ガス配管 44は、室外熱交換器 47に接続する第 1ガス配管 55と室内熱交換器 49に接続する第 2ガス配管 56とにより構成されている。第 1ガス配管 55は、四路切換弁 4 6と圧縮機 45が設置され、一端が室外熱交 47に接続されている。第 1ガス配管 55と第 2ガス配管 56とがオプションヒータユニット 10のガス管 13を介して接続されている。

具体的には、ガス管 13の一端部 13aは、室外熱交換器 47に接続する第 1ガス配管 55の一端に接続されている。この接続は、第 1ガス配管 55に嵌め込まれているフレァナット 54をガス管 13の端部 13aにろう付されている片ユニオン管継手 18に嵌め込むことにより行っている。ガス管 13の他端部 13bは、室内熱交に接続する第 2ガス配管 56の一端に接続されている。この接続は、第 2ガス配管 56に嵌め込まれて、るフレアナット 54をガス管 13の端部 13bにろう付されて、る片ユニオン管継手 1 8に嵌め込むことにより行っている。

[0038] <空調コントローラ 60による制御 >

空調コントローラ 60は、上述した外気温センサ Sl、熱交温度センサ S2および室内温度センサ S3等の各センサから出力される各温度 Tl、 Τ2、 Τ3についての制御信号を受信する。この空調コントローラ 60は、各温度の制御信号 Τ1,Τ2,Τ3を受け取り、暖房運転とデフロスト運転との切り換えを行うと共に、オプションヒータユニット 10に設けられる除霜コントローラ 30に制御信号を送る。

空調コントローラ 60は、逆サイクルデフロスト制御、正サイクルデフロスト制御、暖房制御を行う。

逆サイクルデフロスト制御では、外気温センサ S1が検出する室外温度 T1が 0°C未満の場合の暖房運転時において、熱交温度センサ S2が検出する冷媒温度 T2から着霜と判断されたときに、暖房運転を逆サイクルデフロスト運転に切り換えると共に、除霜コントローラ 30に制御信号である逆サイクルデフロスト信号を出力する。

[0039] 正サイクルデフロスト制御では、外気温センサ S1が検出する室外温度 T1が 0°C以上の場合の暖房運転時において、熱交温度センサ S2が検出する冷媒温度 T2から着霜と判断されたときに、暖房運転を正サイクルデフロスト運転に切り換えると共に、除霜コントローラ 30に制御信号である正サイクルデフロスト信号を出力する。

暖房制御部 63は、暖房運転時において、外気温センサ S1が検出する室外温度 T 1および室内温度センサ S3が検出する室内温度 T3により室内熱交換器 49の能力が不足していると判断されたときに、除霜コントローラ 30に制御信号であるハイパワー要求信号を出力する。運転動作

オプションヒータユニット 10が接続された空気調和装置 40の運転動作について説明する。

[0040] (暖房運転）

暖房運転時には、四路切換弁 46による接続状態が図 2中に示す実線側に切り換わる。圧縮機 45から吐出されたガス冷媒は、四路切換弁 46を通過した後、ォプションヒータユニット 10のガス管 13を流れ、室内熱交換器 49に流れる。室内熱交換器 4 9に流入したガス冷媒は、室内空気と熱交換し、室内を暖房すると共に凝縮する。室内熱交換器 49から流出した液冷媒は、オプションヒータユニット 10の液管 12を通過した後、膨張弁 48により減圧されると共に低温の液冷媒となる。この低温の液冷媒は、室外熱交換器 47に流入し、室外空気と熱交換する。室外熱交換器 47では、液冷媒が蒸発し、この室外熱交換器 47を流出したガス冷媒は、四路切換弁 46を通過し、圧縮機 45に戻り、この循環が繰り返される。

[0041] (逆サイクルデフロスト運転）

また、空調コントローラ 60は、外気温センサ S1が検出する室外温度 T1が 0°C未満の場合において、熱交温度センサ S2によって検出される冷媒温度 T2により着霜と判断されると、逆サイクルデフロスト制御を行う。逆サイクルデフロスト制御では、冷媒回路 50を逆サイクルデフロスト運転に切り換えると共に、除霜コントローラ 30に対して逆サイクルデフロスト信号を出力する。

この逆サイクルデフロスト運転では、圧縮機 45の出力を上げ、四路切換弁 46による接続状態を図中の波線側に切り換え、膨張弁 48を全開し、室外ファン 57および室内ファン 58を停止する。除霜コントローラ 30が逆サイクルデフロスト信号を受けると、逆サイクル加熱制御によってヒータ 19を駆動させる。

[0042] したがって、冷媒の循環方向が反転するため、圧縮機 45から吐出したガス冷媒は、四路切換弁 46、室外熱交換器 47、膨張弁 48、オプションヒータユニット 10の液管 1 2、ガス管 13および四路切換弁 46の順に通過し、圧縮機 45に戻る。

つまり、圧縮機 45から吐出した高温のガス冷媒は、室外熱交換器 47に流れる。そして、室外熱交換器 47に付着した霜が高温のガス冷媒によって融解する。室外熱交翻47を流れた冷媒は、冷媒回路 50の液配管 43を流れることになるが、この液配管 43を流れる途中において、オプションヒータユニット 10の液管 12を流れる。この液管 12を流れる際、冷媒はヒータ 19によって加熱される。この加熱された冷媒は、室内熱交換器 49を流れた後、オプションヒータユニット 10のガス管 13を流れる。そして、このガス管 13を流れる際に、ヒータ 19からの熱を回収することで、冷媒が加熱され、圧縮機 45に戻る。この循環動作を繰り返して室外熱交換器 47の逆サイクルデフロストが行われる。このように、逆サイクルデフロスト運転時において、オプションヒータユニット 10のヒータ 19が冷媒を加熱するので、除霜能力を向上させることができる。また、ガス管 13を流れる際に、冷媒に過熱度を充分に付けることができるため、圧縮機 45の運転を安定ィ匕させることができるようになる。

[0043] (正サイクルデフロスト運転）

また、空調コントローラ 60は、外気温センサ S1が検出する室外温度 T1が 0°C以上の場合において、熱交温度センサ S2により検出される冷媒温度 T2によって着霜と判断されると、正サイクルデフロスト制御を行う。この正サイクルデフロスト運転では、空調コントローラ 60は、オプションヒータユニット 10に設置される除霜コントローラ 30に正サイクルデフロスト信号を出力する。

正サイクルデフロスト運転では、圧縮機 45の能力を小さくし、膨張弁 48を全開し、室内ファン 58を低回転に制御する。室外ファン 57は、暖房運転時と同様に運転されて、る。除霜コントローラ 30が正サイクルデフロスト信号を受けると正サイクル加熱制御を行って、ヒータ 19を駆動させる。

[0044] この場合、冷媒循環方向が反転することなぐ冷媒が循環する。暖房運転時に比べ低圧の状態で圧縮機 45から吐出したガス冷媒はオプションヒータユニット 10のガス管 13を通過する際にヒータ 19から熱を回収することで加熱される。このため、室内熱交 49に流入する冷媒のェンタルピを上昇させることができる。そして、室内熱交 49において、このようにェンタルビが上昇したガス冷媒を用いて、室内空気と熱交換させて、室内の暖房を行うと共に冷媒を凝縮させる。このため、特に圧縮機 45の出力を上げることなぐ暖房の能力を向上させることができる。液冷媒がオプションヒータユニット 10のヒータ 19により加熱された後、室外熱交^^ 47に流れる。冷媒は、室外熱交換器 47の伝熱管に付着した霜を除霜して圧縮機 45に戻る。つまり、暖房運転を継続しながら除霜が行われる。

[0045] 低外気温時での使用の場合や運転開始時の場合に、室内温度センサ S3が検出する室内温度 T3が所定温度以下の低温状態が所定時間以上継続するときには、室内熱交の能力が不足していると判断され、暖房制御部 63が除霜コントローラ 30にハイパワー要求信号を出力する。除霜コントローラ 30がハイパワー要求信号を受けると、能力制御を行い、ヒータ 19の高周波電源 19cの出力を上げる制御を行い、室内熱交換器 49から流出した冷媒を加熱する。

このため、室外熱交における冷媒の熱交換量を低減させることができる。したがって、室外熱交換器 47において、冷媒温度 T2と外気温度 T1との温度差が小さくなつても、冷媒の蒸発に必要な熱交換量を確保することができるので、室外熱交換器 47の冷媒温度を上昇させることができる。この結果、圧縮機 45に吸入される冷媒の温度が上昇すると共に、吐出温度が上昇し、室内熱交換器 49に流入する冷媒のェンタルビが上昇する。また、圧縮機 45から吐出した冷媒は、オプションヒータュ-ット 10のガス管 13を通過する際にヒータ 19からの熱を回収することでさらに加熱されるため、室内熱交換器 49に流入する冷媒のェンタルピはよりいっそう上昇される。

[0046] 一方、室外熱交換器 47に流入する前に液冷媒が加熱されるので、室外熱交換器 4

7に流入する冷媒のェンタルビが低下することなぐ室内熱交における冷媒の過冷却度を大きくすることができる。したがって、室内熱交翻49から流出する冷媒のェンタルピを小さくすることができる。

よって、室内熱交換器 49に流入する冷媒のェンタルビが大きくなると共に、室内熱交 49から流出する冷媒のェンタルビが小さくなるので、室内熱交における冷媒凝縮量が増大し、室内熱交換器 49の能力が増大する。このように、空気調和装置 40の構成として能力の大きな室外熱交を採用することなぐ室内熱交換器 49の能力を向上させることができ、暖房能力の不足を解消することができる。

(冷房運転）

冷房運転時には、四路切換弁 46が図中の波線側に切り換わる。圧縮機 45から吐出したガス冷媒は、四路切換弁 46を通過し、室外熱交換器 47に流れ、室外空気と熱交換をして凝縮する。凝縮した液冷媒は、膨張弁 48により減圧され、液管 12を通過して室内熱交換器 49に流入する。室内熱交換器 49において、液冷媒は、室内空気と熱交換し、該室内空気を冷却すると共に、蒸発する。蒸発したガス冷媒は、ガス管 13を通過し、四路切換弁 46を通過して、圧縮機 45に戻り、この循環が繰り返される。

[0047] <本実施形態のオプションヒータュ-ット 10の特徴 >

(1)

既設の空気調和装置に冷媒加熱機能を備えさせる場合には、加熱に必要とされるエネルギが増大するが、従来の冷媒加熱装置では、このエネルギの増大分に関する配慮が特になされて、な、ため、熱効率の向上が図られて、な、。

これに対して、本実施形態に係るオプションヒータユニット 10では、ガス管 13が、液管 12を加熱するヒータ 19に接するように配置されている。このため、液管 12の冷媒の補助ヒータ等として用いられるヒータ 19から得られる熱のうち、液管 12を流れる冷媒の加熱に利用されることなく漏れ出した熱があつたとしても、近接されたガス管 13 において熱回収することができる。このため、回収された熱によってガス管 13を流れている冷媒を加熱することができる。これにより、オプションヒータユニット 10を空気調和装置 40に対して後付けした場合であっても、熱ロスを抑えて、熱効率を向上させることができる。

[0048] また、オプションヒータユニット 10は、空気調和装置の設置当初と比較して室内の快適性を向上させた、場合や暖房能力を向上させた!/、場合にぉ、て、空気調和装置を新たに買い換える必要がなぐ既設装置と有効に利用しつつ一体化されたュ- ットを後付けするだけで、容易に快適性や暖房能力を向上させることができる。このため、ユーザの希望に応じて冷媒の加熱を素早くさせたり、補助ヒータとして活用させることができる。

また、上述のオプションヒータユニット 10のヒータ 19は、電磁誘導加熱方式を採用しているため、ヒータ 19を小型化させることができ、その結果、後付けするオプションヒータユニット 10自体をコンパクトに設計でき、後付けの際に必要とされる設置スぺースが多く必要とならない。 (2)

本実施形態におけるオプションヒータユニット 10では、断熱材 11aが、液管 12、ガス管 13およびヒータ 19を覆っている。このため、ヒータ 19から生じた熱が外部に漏れ出すことを抑えて、ヒータ 19から得られる熱を冷媒の加熱に有効に利用することができる。また、断熱材 11aは、さらにケーシング 11によって覆われている。この結果、液管 12、ガス管 13およびヒータ 19は、二重に覆われていることになり、断熱効果をより向上させることができて!/ヽる。

[0049] (3)

本実施形態におけるオプションヒータユニット 10では、液管 12を流れる冷媒の方向と、ガス管 13を流れる冷媒の方向とが互いに逆向きになるように、各管が配置されている。このため、ガス管 13を流れる冷媒は、始めはヒータ 19によって加熱される前の液管 12を流れる冷媒からの熱回収によって少しづつ温度が上昇し、終わりはヒータ 1 9によって充分に加熱された液管 12を流れる冷媒カもの熱回収によってさらに温度を上昇させることができる。これにより、ガス管 13における熱回収効率がより向上される。

<他の実施形態 >

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなぐ発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

[0050] (A)

上記実施形態におけるオプションヒータユニット 10では、液管 12とガス管 13とがそれぞれ独立して並んでいる場合を例に挙げて説明した。

しかし、本発明はこれに限られるものではなぐ図 4に示すように、ケーシング 11内において、第 1電磁弁 20が設けられた液管 12とガス管 13とが、第 2電磁弁が設けられたバイノス管 14によってバイパスされて、る構成を採用してもよ!、。

具体的には、図 4に示すように、バイパス管 14の一端は、液管 12におけるヒータ 19 と第 1電磁弁 20との間に接続されている。また、バイパス管 14の他端は、ガス管 13に接続されている。そして、第 2開閉機構である第 2電磁弁 22は、バイパス管 14の液管 12接続部分とガス管 13接続部分との間にお、て設けられて！/、る。 [0051] そして、空調コントローラ 60からの制御指令にしたがって、除霜コントローラ 30は、第 1電磁弁 20の開閉制御および第 2電磁弁 22の開閉制御を行う。この開閉制御では、逆サイクルデフロスト運転に切り換えられる際に空調コントローラ 60が出力する制御信号を受けたときに、液管 12に設置される第 1電磁弁 20を閉鎖し、バイパス管 14 に設置される第 2電磁弁 22を開放する。このようにバイパス管 14を設けることで、液管 12を流通するガス冷媒の一部を分流させて冷媒流量を調整することが可能になるここでは、逆サイクルデフロスト運転時において冷媒を加熱するので、除霜能力を向上させることができる。また、これと同時に、室内熱交に流れる冷媒が遮断されて、室内熱交の温度低下を抑制することができ、室内熱交の温度低下を抑制することができる。これにより、暖房運転開始後、室内熱交が停止前の温度に戻るまでの時間の短縮効果を奏することができ、室内をさらに快適に保つことができる。

[0052] このような構成を採用する場合に、図 5に示すように、ヒータ 19から液管 12の冷媒に伝わらな力つた熱を、液管 12およびガス管 13だけでなぐバイノス管 14においても回収することができる。また、断熱材 11aによって、液管 12、ガス管 13、ヒータ 19だけでなぐさらにバイパス管 14を取り囲むことで、上記実施形態における断熱効果だけでなぐバイパス管 14を流れる冷媒についての断熱性をも確保することができ、熱効率をよりいっそう向上させることができる。

(B)

上記実施形態におけるオプションヒータユニット 10では、ケーシング 11の内部に断熱材 1 laが設けられて、る場合にっ、て例に挙げて説明した。

しかし、本発明はこれに限られるものではなぐケーシング 11自体に断熱機能を備えた材料を採用した構成として、断熱材 1 laを省略してもよ！/、。

[0053] これにより、断熱性を確保しつつ、断熱材 11aをケーシング 11とは別途新たに設ける必要を無くすることができ、部品点数を削減させることができる。

(C)

上記実施形態におけるヒータ 60では、液管 12を流れる冷媒の向きと、ガス管 13を流れる冷媒の向きとが互いに逆向きである場合について例に挙げて説明した。し力し、本発明はこれに限られるものではなぐオプションヒータユニット 10内の液管 12の冷媒の流れる向きと、ガス管 13の冷媒の流れる向きとが共通するような配置構成を採用してもよい。この場合には、冷媒配管の配置を互いに冷媒の流れる向きが逆側になるように配置する必要がなく、冷媒配管の折り曲げ部分を設ける必要が少なくなる場合がある。これにより、オプションヒータユニット 10の内部構成を簡略ィ匕させることができ、全体形状を小型化させることができ、設置スペースを確保し易ぐ後付け作業が容易になる。

[0054] (D)

上記実施形態におけるオプションヒータユニット 60では、液管 12に対してのみコィル 19aが巻き付けられている場合を例に挙げて説明した。

しかし、本発明はこれに限られるものではなぐ液管 12に巻き付けられているコイル 19aの一部をガス管 13にも巻き付け、磁性体部 19bにつ、てもガス管 13に設けるような構成にしてもよい。これにより、液管 12およびガス管 13の両者を一緒に加熱することがでさるよう〖こなる。

(E)

実施形態におけるオプションヒータユニット 60では、 1つの室外ユニット 41に対して 1つに室内ユニット 42が接続されたペア型の空気調和装置 40を例に挙げて説明した。

[0055] し力し、本発明はこれに限られるものではなぐ例えば、 1つの室外ユニット 41に対して複数の室内ユニット 42が接続されているマルチ空調方式が採用されたシステム構成の各室内ユニット 42それぞれに対して、オプションヒータユニット 10を後付けするような構成としてちよい。

また、この場合、接続されている複数の室内ユニット 42のうち、オプションヒータュ- ット 10の設置を望むユーザに対応した室内ユニット 42についてのみ選択的に後付けするようにしてちょい。

(F)

上記実施形態におけるオプションヒータユニット 10のヒータ 19では、コイル 19aによつて束ねられて電磁誘導によって加熱される対象部分である磁性体部 19bとして、磁性体材料が含まれたているものを例に挙げて説明した。

[0056] しかし、本発明はこれに限られるものではなぐ電磁誘導に基づいて発熱させる対象となるものとしては、例えば、電導体を含む部材や、抵抗値と比誘磁率との積が所定値以上の部材や、冷媒の加熱時の温度がキュリー温度以下である強磁性体を含む部材等であってもよい。この場合であっても、実施形態と同様の効果を奏することができる。

産業上の利用可能性

[0057] 本発明によれば、ユニット化されていることにより、室内機や室外機とは別個に、後付けすることが容易であり、熱回収効率を向上させる効果が得られるため、冷媒回路を流れる冷媒を部分的に加熱する装置への適用が特に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 冷媒を加熱するための冷媒加熱装置（10)であって、

液冷媒が流通するように構成された液管（12)と、

ガス冷媒が流通するように構成されたガス管（13)と、

前記液管（12)を流通する冷媒を加熱する加熱部（19)と、

前記液管（12)および前記ガス管（13)の各両端部分が外部に通じるように、前記液管（12)と前記ガス管（13)と前記加熱部（19)とを収納するケーシング（11)と、を備え、

前記加熱部（19)の少なくとも一部が、前記ガス管（13)に近接して配置されている冷媒加熱装置（10)。

[2] 前記ケーシング（ 11)は、前記加熱部（19)、前記液管（ 12)および前記ガス管（ 13

)を一体化させる断熱材として機能する、

請求項 1に記載の冷媒加熱装置（ 10)。

[3] 前記液管（12)と前記ガス管（13)とをバイパスするバイパス管（14)と、

前記バイパス管（14)に設けられた開閉機構 (22)と、

をさらに備え、

前記ケーシング（11)は、前記加熱部（19)、前記液管（12)および前記バイパス管 (14)を一体化させる断熱材として機能する、

請求項 1または 2に記載の冷媒加熱装置（10)。

[4] 前記加熱部（19)、前記液管（ 12)および前記ガス管（13)を一体化させる断熱材（ 11a)をさらに備えた、

請求項 1に記載の冷媒加熱装置（ 10)。

[5] 前記液管（12)と前記ガス管（13)とをバイパスするバイパス管（14)と、

前記バイパス管（14)に設けられた開閉機構 (22)と、

前記加熱部（19)、前記液管（12)および前記バイパス管（14)を一体化させる断熱材（11a)をさらに備えた、

請求項 1または 4に記載の冷媒加熱装置（10)。

[6] 前記液管（12)において冷媒の流れる向きと、前記ガス管（13)において冷媒の流れる向きとは、互いに略逆向きである、

請求項 1から 5の、ずれか 1項に記載の冷媒加熱装置（10)。

[7] 前記液管（12)において冷媒の流れる向きと、前記ガス管（13)において冷媒の流れる向きとは、略同じ向きである、

請求項 1から 5の、ずれか 1項に記載の冷媒加熱装置（10)。

[8] 前記加熱部（19)は、前記液管（12)に巻き付けられるコイル（19a)と、磁性体部分

(19b)と、を有しており、

前記コイル（19a)の外周は、前記ガス管（13)に近接して配置されている、請求項 1から 7の、ずれか 1項に記載の冷媒加熱装置（10)。