JPH10246471A - 空気調和機の室外機の除霜構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 暖房運転が可能な冷凍サイクルを備えた空気
調和機において、室外機の室外熱交換器に付着した霜の
除去構造に関する。 【構成】 室外機の枠体７の中に圧縮機１と室外熱交換
器４とキャピラリ３と四方弁５とを備え、室外熱交換器
４のある送風路９には送風機６を設け、送風路９と圧縮
機１などの機構部との間に仕切板１０を設ける。暖房運
転時には圧縮機１で加圧されて高温になった冷媒は室内
熱交換器２で放熱して液化し、該液状冷媒はキャピラリ
３を介して室外熱交換器４に流入し、気化して送風路９
を流れる空気を冷却する。運転時に発熱を伴う圧縮器１
もしくは圧縮器１の吐出パイプ１ａには放熱板８が取付
けられ、該放熱板８の他端は室外熱交換器４の枠体４ｃ
もしくは放熱フィン４ｄに向けて固定しており、この位
置は除霜運転終了時の室外熱交換器４に残る氷が付着し
た部分とする。この構造によって、暖房運転中は霜付き
の抑制となり、除霜運転時には圧縮器１の熱によって室
外熱交換器に付着した霜を溶かしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は空気調和機の室外機内
に設けた室外熱交換器の除霜構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機の冷凍サイクルは圧縮機と室
内熱交換器と室外熱交換器と四方弁で構成し、暖房運転
と冷房運転の切換は四方弁を操作して行なっている。そ
して、暖房運転中に圧縮機で圧縮して高温高圧となる冷
媒は、四方弁を介して室内熱交換器へ送られ、室内ファ
ンの風が熱交換器を通過する時に暖められ、また、室内
熱交換器内の冷媒は室内ファンの風で冷却されて液化す
る。

【０００３】一方、液化した冷媒が送られる室外熱交換
器の付近に送風機が備え付けられ、該室内熱交換器で放
熱して液化した冷媒はキャピラリを通過する時に圧力を
低下し、室外熱交換器内部で冷媒が気化するものであ
る。そして、冷媒の気化熱によって室外熱交換器が冷却
し、該熱交換器は送風機で送られる冬期の室外空気を更
に冷却するものであり、気体となった冷媒は再び圧縮機
へ戻ることを繰り返している。

【０００４】この時、送風機の働きで室外熱交換器を通
過する空気中の水蒸気は、冷却されて液化するものであ
り、室外熱交換器の温度が零度を切るとドレン水が氷結
し、通過空気の障害となる。普通はこの状態になると一
時的に四方弁を切換えて除霜運転を行なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】暖房運転時に室外機の
室外熱交換器の氷結が起こると、上記のように冷凍サイ
クルを冷房に切換えて室外熱交換器の除霜を行なうが、
この時、冷媒が入る室外熱交換器の入口付近では優れた
除霜効果が得られるが、冷媒の出口付近では既に熱交換
が終了しており、冷媒の熱量が残っていないので速やか
に室外熱交換器の氷を溶かし、除霜することができなか
った。

【０００６】普通は除霜の完了をタイマーのカウントア
ップや冷媒の温度検出によって行なっているが、室外熱
交換器に氷が残ったままで完全に除霜できない状態にも
かかわらず、除霜の完了の信号が出力されることがあ
り、このように室外熱交換器に氷が残っている状態で再
び暖房運転を開始すると、残っていた氷が空気中の水蒸
気に触れて急速に成長して次回の除霜運転までの暖房時
間が短くなり、また、除霜運転の時間が更に長くかかる
という問題点があった。

【０００７】この為、室外熱交換器内の配管を複数本並
列に形成して、除霜運転時に複数個所から高温高圧の冷
媒を入れて全体が均一な高温にして、除霜運転時に溶け
にくい部分の氷を早く溶かそうとする配管構造が実施さ
れているが、このような複雑な配管構造でも完全に除霜
が完了できる保証はなく、また、熱交換器のコストが大
幅にアップするものであり、必ずしも最適方法とはいえ
なかった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
する為に、圧縮機１と室内熱交換器２とキャピラリ３と
室外熱交換器４と四方弁５とを有する冷凍サイクルを備
え、かつ、室外熱交換器４の付近に送風機６を設け、該
圧縮機１と室外熱交換器４とは同じ室外機枠体７内に設
け、冷房運転時は四方弁５によって圧縮器１で加圧され
た高温冷媒が第一冷媒パイプ４ａから室外熱交換器４に
流入し、かつ、第一冷媒パイプ４ａを出口とする暖房運
転時にはキャピラリ３を介して冷媒が第二冷媒パイプ４
ｂから室外熱交換器４に流入し、暖房運転時に室外熱交
換器４を空冷運転する空気調和機において、高温となる
圧縮機１もしくは圧縮機１の伝熱パイプ１ａに放熱板８
を取付け、該室外熱交換器器４と送風機６とを連絡する
送風路９と圧縮機１や放熱板８とを分離する仕切板１０
を設け、前記放熱板８の他端は第二冷媒パイプ４ｂ付近
の室外熱交換器４の枠体４ｃもしくは放熱フィン４ｄに
向けて固定し、放熱板８を介して圧縮機１の熱を第二冷
媒パイプ４ｂ付近の室外熱交換器４で放熱するようにし
たものである。

【０００９】また、暖房運転時に冷媒が送られる第二冷
媒パイプ４ｂを室外熱交換器４の下部に接続し、該放熱
板８は室外熱交換器４の枠体４ｃから室外熱交換器４の
底面に伸ばすと共に、室外熱交換器４の底面に伸ばした
放熱板８は二枚の放熱片８ａ・８ｂで構成して中央部に
開放部８ｃを設け、該二枚の放熱片８ａ・８ｂは放熱フ
ィン４ｄの下部コーナ付近に密着することによって、特
に付着した氷の溶けにくい室外熱交換器４の放熱フィン
４ｄの下端部を重点的に伝熱によって加熱している。

【００１０】

【作用】空気調和機を暖房運転すると、室内熱交換器２
で冷媒の熱を放熱し、キャピラリ３を介して冷媒が送ら
れる室外熱交換器４が冷却されるものであり、室外熱交
換器４を通過する空気中の水蒸気は室外熱交換器４で冷
却されて液化し、室外空気が低温の時には液化した水が
放熱フィン４ｄの間で氷結し、室外熱交換器４の熱効率
が極端に低下する。そして、この氷結を冷媒の温度変化
などによって検出し、一時的な冷房運転によって高温の
冷媒を室外熱交換器４に送って除霜運転を行なってい
る。

【００１１】しかし、タイマーや冷媒の温度が復帰する
などによって除霜の完了を検出しても、実際には冷媒配
管に直接触れない放熱フィン４ｄの付近などに氷が残っ
ていることがあり、再度の暖房運転時に急速に氷が成長
し、頻繁な除霜と暖房運転を繰り返すことになるもので
あった。

【００１２】この発明では空気調和器が運転中の圧縮機
１は運転しており、圧縮機１本体や圧縮機１の吐出パイ
プ１ａが高温度に維持されていることから、この部分に
取付けた放熱板８の端を、室外熱交換器４で最も氷が残
り易い、キャピラリ３と接続する第二冷媒パイプ４ｂ付
近に固着したものである。

【００１３】この為、除霜運転中で送風機６が回転して
いても、仕切板１０でカバーされた放熱板８は先端まで
圧縮器１の発熱を伝熱するから、暖房中の着氷を抑える
ことができ、また、氷が成長して除霜運転を開始した時
には、圧縮機１の発熱によって放熱フィン４ｄの氷を溶
かすから、冷媒配管の氷が溶けた時には放熱フィン４ｄ
の氷も溶けており、確実に除霜が完了できたものであ
る。

【００１４】また、除霜を効率的に行なう為に複雑な冷
媒配管を構成する代りに、単純な一本の冷媒配管で安価
に構成した時にこの構造は特に有効であり、例えば、キ
ャピラリ３に連絡する第二冷媒パイプ４ｂを室外熱交換
器４の下部に接続すると、ドレンが流下し易くかつ送風
機６の風が届きにくい室外熱交換器４の下部のコーナ部
に着氷し易くなるが、先端を二枚の放熱片８ａ・８ｂで
構成し、中央に開放部８ｃを設けた放熱板８を放熱フィ
ン４ｄの下部コーナ付近に密着すれば、着氷した放熱フ
ィン４ｄは効果的に加熱され、速やかに氷を溶かすこと
ができた。また、発生したドレンは開放部８ｃから速や
かに流下するものである。

【００１５】

【実施例】以下、実施例に示す図により構成を説明する
と、１は圧縮機、４は室外熱交換器、６は送風機、７は
室外機枠体であり、圧縮機１と室外熱交換器４と送風機
６は室外機枠体７内に配置してある。２は室内熱交換
器、１１は室内ファン、１２は室内機枠体であり、室内
熱交換器２と室内ファン１１は室内機枠体１２内に配置
してある。

【００１６】１ａは圧縮機１の吐出パイプ、５は吐出パ
イプ１ａの端に取付けた四方弁、１３は四方弁５と圧縮
機１とを連結する戻しパイプ、４ａは四方弁と室外熱交
換器４を連絡する第一冷媒パイプ、１４は四方弁５と室
内熱交換器２とを連結する第一接続管である。３は室外
機枠体７内に設けたキャピラリ、４ｂはキャピラリ３と
室外熱交換器４とを連絡する第二冷媒パイプ、１５はキ
ャピラリ３と室内熱交換器２とを連結する第二接続管、
４ｄは室外熱交換器４の放熱フィンである。

【００１７】圧縮機１と室内熱交換器２とキャピラリ３
と室外熱交換器４と四方弁５は冷・暖房可能な冷凍サイ
クルを構成しており、暖房運転時に圧縮機１で高温高圧
となった冷媒は四方弁５で室内熱交換器２に送られて液
化し、該液化した冷媒がキャピラリ３を経て室外熱交換
器４へ送られ、該室外熱交換器４内で気化するものであ
る。そして、冷媒の気化によって低温となった室外熱交
換器４を通過する室外空気は冷却されて冷媒の気化を促
進し、一方、気体となった冷媒は再び四方弁５を介して
圧縮機１に戻されて、冷凍サイクル運転を行なってい
る。

【００１８】このように暖房運転時に室内熱交換器２で
液化した冷媒が室外熱交換器４で気化する時、気化熱に
よって強く室外熱交換器４冷却しており、室外熱交換器
４の放熱フィン４ｄの間を通過する冷却される空気中に
含まれる水蒸気は、低温となった室外熱交換器４の放熱
フィン４ｄに触れて液化して水となる。一方、放熱フィ
ン４ｄの間を通過する冷却空気の温度が低い時には、冷
却空気に含まれる水蒸気が室外熱交換器４の表面で液化
するだけでなく、霜や氷になるものである。

【００１９】１６は室内熱交換器２の冷媒配管に取付け
た霜検出センサーであり、室外熱交換器４に霜付きが起
きると、熱交換効率が悪化して冷媒が室外熱交換器４で
完全に気化できず、この結果循環路を流れる冷媒の温度
バランスが崩れ、冷媒温度を測定する為に適当な位置に
取付けた温度センサーで霜付きを検出することができ
る。そして、霜付きを検出すると四方弁５が切換わり、
圧縮機１で高温高圧となった冷媒が凍結した室外熱交換
器４に送られて、冷房運転と実質的に同じ除霜運転を行
う。

【００２０】室外熱交換器４に送られる高温の冷媒によ
って、室外熱交換器４に付着した霜や氷を溶かすことが
でき、室外熱交換器４の冷媒配管に霜や氷が付着しなく
なれば、冷媒の温度は安定するから、前記霜検出センサ
ー１６が霜なしを検出して再び四方弁５が切り代わっ
て、除霜運転から暖房運転を開始するものである。

【００２１】しかし、冷媒配管の付近に霜や氷がなくな
っても、室外熱交換器４の放熱フィン４ｄに霜や氷が残
っている時があり、このような時に暖房運転を開始する
と、冷却空気中の水蒸気に触れて霜や氷が急速に成長
し、短時間に再び霜検出センサー１６が霜付きを検出し
て、次回は長時間にわたって暖房運転を停止しなければ
ならなかった。この為、除霜の完了をタイマーによって
設定する時もあるが、完全を狙う程除霜時間が長くなっ
て暖房時間が短くなり、また、この長くした時間でも完
全に除霜できたという保証はないものである。

【００２２】８は高温となる圧縮器１の本体や圧縮器１
の吐出パイプ１ａに取付けた放熱板、９は室外熱交換器
４と送風機６とを連絡する送風路、１０は送風路９と圧
縮機１や四方弁５などを設けた機構部とを分離する仕切
板であり、送風機６を運転しても圧縮機１付近には空気
流が生れないようにしている。従って、前記放熱板８は
送風機６を運転しても、空気流によって冷却されること
はない。

【００２３】４ｃは室外熱交換器４を構成する放熱フィ
ン４ｄや冷媒配管を支える室外熱交換器の枠体であり、
前記放熱板８の端は枠体４ｃに密着固定したり、放熱フ
ィン４ｄに向けて伸ばしている。この放熱板８の取付け
位置は実験によって定まるものであり、空気調和器を運
転して除霜運転の完了時にまだ霜が残っている部分があ
れば、この部分に放熱板８の端を取付けて、暖房運転時
において放熱板８を介して室外熱交換器４へ圧縮器１の
発熱を伝熱し、霜付き現象の発生を遅らせるものであ
る。

【００２４】この為、確実に暖房運転時間を長くするこ
とができるが、室外熱交換器４の霜付き現象を止めるこ
とはできず、この霜付きを霜検出センサー１６が検出し
て除霜運転を開始することになる。しかし、この時も放
熱板８は圧縮器１の発熱を室外熱交換器４に伝熱するか
ら、速やかに霜や氷がとけるようになる。

【００２５】また、放熱板８の取付け位置は霜の残り易
いところに設定しており、放熱板８の端を放熱フィン４
ｄに密着したり、空気流の上流側に伸ばすなどの構造に
よって、放熱フィン４ｄに付着した霜は圧縮器１の熱量
で容易にとけるから、全体の除霜時間は従来よりも短く
なり、霜取完了を検出した時には、従来の霜が残るとこ
ろは既に放熱板８によって重点的に霜がとけているか
ら、霜検出センサー１６が霜なしを検出した時にはすっ
かり霜はなくなっており、次回の暖房運転が正常行なわ
れるものである。

【００２６】このようにこの発明ではかなり効果的に除
霜が行なわれるから、室外熱交換器４の冷媒配管を分岐
して複雑にしなくとも安価な一本の配管ですませること
が可能になる。即ち、キャピラリ３に連結する第二冷却
パイプ４ｂを室外熱交換器４の下部に接続し、室外熱交
換器の上部に第一冷却パイプ４ａを設けて四方弁５と連
結する構造とした場合、霜や氷がつき易い部分は第二冷
却パイプ４ｂの取付け付近になる。

【００２７】図に示す実施例はこの構造に対応したもの
であり、８ａ・８ｂは室外熱交換器４の底面に伸ばした
放熱板８の先端部の放熱片、８ｃは二つの放熱片８ａ・
８ｂの間で形成した開放部である。放熱板８の形状をこ
のような構造にすると霜や氷が付き易い第二冷却パイプ
４ｂを下部に位置させる簡単な構造では、送風機６の風
が通りにくいこともあって、霜が残る部分が放熱フィン
４ｄの下部コーナ部に集中しており、冷媒の熱量で冷媒
配管付近の霜や氷がとけてもこの部分には氷が残り、再
開した暖房運転時に急速に氷が成長することになる。

【００２８】この発明のように放熱板８の先端を二分し
て放熱片８ａ・８ｂを設ければ、集中して霜や氷を溶か
し、開放部４ｃから冷媒配管などの熱でとけた水を速や
かに流下させることができる。従って、簡単な冷媒配管
構造だから冷媒の熱量で除霜する為の時間はそれほど短
縮できなくとも、除霜終了検出時には確実に霜取が完了
しているようになったものである。

【００２９】

【発明の効果】この発明では暖房・冷房・除霜運転中の
圧縮機１や圧縮機１の吐出パイプ１ａが高温度に維持さ
れることから、この部分に放熱板８を取付け、この放熱
板８のの端を最も氷が残り易い室外熱交換器４の枠体や
放熱フィン４ｄに固着したものである。この為、暖房中
にあってはキャピラリ３の後で大きな気化熱が発生する
部分に圧縮器１からの放熱が伝えられるから、氷の発生
が遅れるものであり、除霜運転を開始した時に付着して
いる氷の量が少なくなるものである。

【００３０】また、除霜運転中の放熱板８は圧縮器１も
しくは吐出パイプ１ａからの熱量を室外熱交換器４に伝
えており、冷媒が逆流して第一冷媒パイプ４ａから室外
熱交換器４に入り、第二冷媒パイプ４ｂからキャピラリ
３に向けて流れることによって、冷媒の持つ熱量が室外
熱交換器４の途中で放熱を完了し、最も氷結が激しい第
二冷媒パイプ４ｂ付近の氷が溶けにくくなっていても、
この氷の一部は放熱板８を配置しておくことによって、
速やかに溶かすことができ、除霜運転が単時間で終了
し、暖房運転を開始することができた。

【００３１】この時、具体的な放熱板８の取付け位置と
して、暖房運転時に冷媒が室外熱交換器４に送られる第
二冷媒パイプ４ｂ付近が好ましい位置であり、この部分
は一番始めに結露水が氷結する部分であるから、この部
分の室外熱交換器４に放熱板８を取付けることによっ
て、氷結の開始を送られることができ、長時間の連続し
て暖房運転ができるようになった。

【００３２】また、室内熱交換器２で放熱して液化した
冷媒が、室外熱交換器４に流入する第二冷媒パイプ４ｂ
付近は、特に氷結し易いところであるから、この部分を
室外熱交換器４の中でも送風機６の空気が流れ易く氷結
しにくい中央部に位置させることが行なわれているが、
室外熱交換器４の内部の冷媒配管を複雑にしなければな
らなかった。しかし、この発明では、圧縮器１の放熱を
導いて氷結しにくくしており、最も単純な一本の冷媒配
管でも構成することができ、室外熱交換器４の構造が非
常にシンプルになるものである。

【００３３】また、室外熱交換器４の上部に四方弁５に
接続する第一冷媒パイプ４ａを設け、室外熱交換器４の
下部にキャピラリ３と接続する第二冷媒パイプ４ｂを配
置する構造が単純で好まれるが、この場合、放熱板８の
先端に二枚の放熱片８ａ・８ｂを形成し、二枚の放熱片
８ａ・８ｂを放熱フィン４ｄの下部コーナ付近に密着す
れば、冷媒配管から離れた氷のつき易い放熱フィン４ｄ
に付着した氷を放熱板８が溶かすことができ、冷媒配管
に付着する氷が溶けた時が除霜の完了となり、確実に次
回の暖房運転が可能となった。

【００３４】更に、放熱板８の端の放熱片８ａ・８ｂの
間に開放部８ｃを設けたから、該開放部８ｃがドレン水
の排出部となり、また、冷媒配管を避けることができた
から、冷媒配管を流れる冷媒の熱量で冷媒配管付近の氷
を溶かすことができ、また、放熱フィン４ｄに残った氷
は放熱片８ａ・８ｂの熱量で確実に取去ることができた
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例となる除霜構造を示す空気調
和器の室内機と室外機の断面図である。

【図２】本発明の一実施例となる空気調和機の室外機の
縦断面図である。

【図３】本発明の一実施例を示す部品の斜視図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 １ａ 吐出パイプ ２ 室内熱交換器 ３ キャピラリ ４ 室外熱交換器 ４ａ 第一冷媒パイプ ４ｂ 第二冷媒パイプ ４ｃ 枠体 ４ｄ 放熱フィン ５ 四方弁 ６ 送風機 ７ 室外機枠体 ８ 放熱板 ８ａ 放熱片 ８ｂ 放熱片 ８ｃ 開放部 ９ 送風路 １０ 仕切板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機１と室内熱交換器２とキャピラリ
   ３と室外熱交換器４と四方弁５とを有する冷凍サイクル
   を備え、かつ、室外熱交換器４の付近に送風機６を設
   け、該圧縮機１と室外熱交換器４とは同じ室外機枠体７
   内に設け、冷房運転時は四方弁５によって圧縮器１で加
   圧された高温冷媒が第一冷媒パイプ４ａから室外熱交換
   器４に流入し、かつ、第一冷媒パイプ４ａを出口とする
   暖房運転時にはキャピラリ３を介して冷媒が第二冷媒パ
   イプ４ｂから室外熱交換器４に流入し、暖房運転時に室
   外熱交換器４を空冷運転する空気調和機において、 高温となる圧縮機１もしくは圧縮機１の伝熱パイプ１ａ
   に放熱板８を取付け、該室外熱交換器器４と送風機６と
   を連絡する送風路９と圧縮機１や放熱板８とを分離する
   仕切板１０を設け、前記放熱板８の他端は第二冷媒パイ
   プ４ｂ付近の室外熱交換器４の枠体４ｃもしくは放熱フ
   ィン４ｄに向けて固定し、放熱板８を介して圧縮機１の
   熱を第二冷媒パイプ４ｂ付近の室外熱交換器４で放熱す
   ることを特徴とする空気調和機の室外機の除霜構造。
2. 【請求項２】 暖房運転時に冷媒が送られる第二冷媒パ
   イプ４ｂを室外熱交換器４の下部に接続し、該放熱板８
   は室外熱交換器４の枠体４ｃから室外熱交換器４の底面
   に伸ばすと共に、室外熱交換器４の底面に伸ばした放熱
   板８は二枚の放熱片８ａ・８ｂで構成して中央部に開放
   部８ｃを設け、該二枚の放熱片８ａ・８ｂは放熱フィン
   ４ｄの下部コーナ付近に密着したことを特徴とする請求
   項１記載の空気調和機の室外機の除霜構造。