加熱器
【課題】暖房運転を継続して、除霜運転を行う空気調和器に搭載する加熱器において
効率的な冷媒又は水に加熱を行うと共に、ヒータの破損を防止する。
【解決手段】筐体１内部にヒータ部２と、その周囲を螺旋状に巻回させ内部を冷媒または水が流動する配管４を持ち、且つヒータ部２と配管４の周囲を金属で充填あるいは金属で覆い、配管４とヒータ部２が対向するように、配管４の入口側をヒータ部２の入口側とは反対側に位置するようにすることにより、ヒータ部２の熱を効率良く冷媒又は水に伝熱させると共に、冷媒または水によるヒータ部２の急激な冷却を防ぐことにより、ヒータ部２の熱収縮による破損を防止する。
効率的な冷媒又は水に加熱を行うと共に、ヒータの破損を防止する。
【解決手段】筐体１内部にヒータ部２と、その周囲を螺旋状に巻回させ内部を冷媒または水が流動する配管４を持ち、且つヒータ部２と配管４の周囲を金属で充填あるいは金属で覆い、配管４とヒータ部２が対向するように、配管４の入口側をヒータ部２の入口側とは反対側に位置するようにすることにより、ヒータ部２の熱を効率良く冷媒又は水に伝熱させると共に、冷媒または水によるヒータ部２の急激な冷却を防ぐことにより、ヒータ部２の熱収縮による破損を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式空気調和機に搭載した加熱器であって、冷媒または水を加熱し、暖房能力を向上することが出来る加熱器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の加熱器は、ヒートポンプ式空気調和機に搭載して冷媒または水を加熱することで、暖房能力の向上に寄与している。特に、暖房時に室外熱交換器に付着する霜を除霜する際に、四方弁を切り換えて冷凍サイクルの冷媒を逆方向に流す除霜方式に比べ、高暖房能力が得られる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は従来の加熱器を搭載した空気調和装置の冷凍サイクルの構成図である。
【０００４】
図３に示すように、圧縮機１０１、四方弁１０２、室内熱交換器１１０、膨張機構１０５および室外熱交換器１０３を冷媒回路で連結してなるヒートポンプ式冷凍サイクルにおいて、この冷凍サイクルにおける膨張機構１０５と室外熱交換器１０３の間と、圧縮機１０１の吸入側の間を連結し、加熱器１０４を有する冷媒加熱回路と、冷凍サイクルにおける圧縮機１０１の吐出側と、室外熱交換器１０３と四方弁１０２の間を連結する除霜用回路１０９とを備え、冷凍サイクルのヒートポンプ運転時において室外熱交換器１０３の除霜を行う際、加熱器１０４によって加熱された冷媒が、圧縮機１０１を通った後、室内熱交換器１１０を通る流れと除霜用回路１０９から室外熱交換器１０３を通る流れとに分岐され、これらの分岐した冷媒の流れが冷媒加熱回路の入口で合流し、再び加熱器１０４によって加熱されるように構成されている発明が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１８２９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この冷凍サイクルの方式では、次のような課題が発生する。
【０００６】
この冷凍サイクルの構成は、除霜運転を行う際に、二方弁１０９ａを開放にして、室外熱交換器１０３と四方弁１０２との間に圧縮機１０１の吐出冷媒が流れることになる。
【０００７】
そしてこのような冷凍サイクル構成で、暖房運転を継続しつつ除霜を行うために加熱器内で冷媒をヒータによって加熱するのであるが、ヒータの発熱体の表面温度は、発熱体の中央部分よりも端部すなわちヒータの入口付近部分が最も高温となる。
【０００８】
このため、加熱器ヘの冷媒の入口が、冷媒を加熱するヒータの入口と同方向であれば、ヒータの高温部分が冷たい冷媒によって急激に冷却されることになり、ヒータの熱収縮が激しくなり、ヒータが破損する可能性がある。
【０００９】
また特に冷媒においては、温度の高いほうから温度の低い方に流れ、本来必要とされる、冷媒の加熱域が効率良く得られない、という課題があった。
【００１０】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点を解決しようとするものであって、加熱器内部のヒータの熱収縮による破損を防ぎ、加熱器による冷媒加熱の効率を向上して、空気調和機の暖房を効率良く運転することが出来る加熱器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の加熱器は、内部にヒータ部と、その周囲を螺旋状に巻回させた冷媒配管を持ち、配管とヒータ部が対向するように、配管の入口側をヒータ部の入口側と反対側に設置して、ヒータの高温部と、冷媒又は水の低温部が近接するのを回避させ、ヒータの発熱体の中央部の比較的低温部でまず熱交換させ、徐々に前記発熱体の端部（すなわち入口部）の高温部の近傍で熱交換させることを特徴とするものである。
【００１２】
これによって、ヒータ部の熱収縮による破損を防ぐことが出来、冷媒又は水がヒータの低温部より徐々に温められ、特に冷媒においては、暖房能力を高めることに対して効果的である加熱域を効率良く得ることができ、冷媒温度が十分に上昇し暖房能力を向上することが出来る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の加熱器は、水又は冷媒との熱交換のための急激な冷却によってヒータ熱収縮に起因するヒータの破損を防止するとともに、効率的に水又は冷媒を加熱することにより、搭載した冷凍サイクルの暖房能力を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明は、ヒートポンプ式冷凍サイクル上に搭載し、冷媒または水をヒータにより加熱する加熱器であって横方向に設置し、前記加熱器は、内部に電熱式のヒータ部とその周囲を螺旋状に巻回させ、内部を冷媒または水が流動する配管を持ち、前記配管の周囲に金属を充填あるいは金属で覆い、冷媒又は、水の流動する配管の入口をヒータの入り口方向と対向させ、前記冷媒の入口側をヒータの入口側とは反対側に位置するようにしたもので、この構成をなすことにより、ヒータの破損を防止するとともに、効率的に水又は冷媒を加熱することにより、搭載した冷凍サイクルの暖房能力を向上することができる。
【００１５】
第２の発明は、特に第１の発明のヒートポンプ式冷凍サイクル上に搭載し、冷媒または水をヒータにより加熱する加熱器であって縦方向に設置し、前記加熱器は、内部に電熱式のヒータ部とその周囲を螺旋状に巻回させ、内部を冷媒または水が流動する配管を持ち、前記配管の周囲に金属を充填あるいは金属で覆い前記ヒータを上部方向より過熱器内部に設置し、冷媒又は、水の流動する配管の入口を加熱器の下部方向に設置し、ヒータの入り口方向と対向させ、前記冷媒の入口側をヒータの入口側とは反対側に位置するようにしたもので、この構成をなすことにより、ヒータの破損を防止するとともに、効率的に水又は冷媒を加熱することにより、搭載した冷凍サイクルの暖房能力を向上することができる。
【００１６】
第３の発明は、特に第１〜２の発明の加熱器を水平方向に設置し、冷媒又は水の流動する配管の入口側をヒータ部の入口側とは反対側に位置するようにしたもので、この構成をなすことにより、加熱器の表面に冷媒の冷却によって付着した結露水がヒータの入口部位に流れて来ることがなく、漏電やショートを惹起することがないので、安全上有効な使用ができる。
【００１７】
第４の発明は、特に第１〜２の発明の加熱器の設置方向を垂直方向とし、冷媒又は水の流動する配管の入口側をヒータ部の入口側とは反対側に位置するようにしたもので、この構成をなすことにより、加熱器の表面に冷媒の冷却によって付着した結露水がヒータの入口部位に流れて来ることがなく、漏電やショートを惹起することがないので、安全上有効な使用ができる。
【００１８】
第５の発明は、特に第４の発明の加熱器の設置時の姿勢は、ヒータ部の入口方向を上部として、冷媒又は水の入口側が下部に位置するようにしたもので、この構成をなすことに
より、加熱器の表面に冷媒の冷却によって付着した結露水がヒータの入口部位に流れて来ることがなく、漏電やショートを惹起することがないので、安全上有効な使用ができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本願発明にかかる加熱器の構成図である。
【００２１】
加熱器の筐体１は金属で構成されており、その内部が同一金属で充填されていても良いし、複数種類の金属で充填されていても、あるいは金属と液体で充填されていても良い。
【００２２】
筐体１の端面９からはヒータ部２が延出しており、筐体１内部へと続いている。
【００２３】
筐体１の下部には脚部８が設けられ、設置台等（図示せず）に横方向に載置される。
【００２４】
また、ヒータ部２の周囲であって筐体１の内部には冷媒または水が流動し熱を得る配管４が螺旋状に巻回されて配置されている。冷媒または水は配管の入口管３から流入し、出口管５から流出する。
（実施の形態２）
図２は、本願発明にかかる加熱器の構成図である。
【００２５】
加熱器の筐体１は金属で構成されており、その内部が同一金属で充填されていても良いし、複数種類の金属で充填されていても、あるいは金属と液体で充填されていても良い。
【００２６】
筐体１の端面７からはヒータ部２が延出しており、筐体１内部へと続いている。
【００２７】
筐体１の下部には脚部６が設けられ、設置台等（図示せず）に縦方向に載置される。
【００２８】
また、ヒータ部２の周囲であって筐体１の内部には冷媒または水が流動し熱を得る配管４が螺旋状に巻回されて配置されている。冷媒または水は配管の入口管３から流入し、出口管５から流出する。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように本発明の加熱器は効率良く冷媒あるいは水を加熱することができ、及びヒータを熱収縮による破損を防ぐことが出来、他の流体用の加熱器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す加熱器の構成図
【図２】本発明の第２の実施形態を示す加熱器の構成図
【図３】従来例を示す冷凍サイクル図
【符号の説明】
【００３１】
１ 筐体
２ ヒータ部
３ 入口管
４ 配管
５ 出口管
６ 脚部
７ 筐体の側面
８ 脚部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式空気調和機に搭載した加熱器であって、冷媒または水を加熱し、暖房能力を向上することが出来る加熱器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の加熱器は、ヒートポンプ式空気調和機に搭載して冷媒または水を加熱することで、暖房能力の向上に寄与している。特に、暖房時に室外熱交換器に付着する霜を除霜する際に、四方弁を切り換えて冷凍サイクルの冷媒を逆方向に流す除霜方式に比べ、高暖房能力が得られる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は従来の加熱器を搭載した空気調和装置の冷凍サイクルの構成図である。
【０００４】
図３に示すように、圧縮機１０１、四方弁１０２、室内熱交換器１１０、膨張機構１０５および室外熱交換器１０３を冷媒回路で連結してなるヒートポンプ式冷凍サイクルにおいて、この冷凍サイクルにおける膨張機構１０５と室外熱交換器１０３の間と、圧縮機１０１の吸入側の間を連結し、加熱器１０４を有する冷媒加熱回路と、冷凍サイクルにおける圧縮機１０１の吐出側と、室外熱交換器１０３と四方弁１０２の間を連結する除霜用回路１０９とを備え、冷凍サイクルのヒートポンプ運転時において室外熱交換器１０３の除霜を行う際、加熱器１０４によって加熱された冷媒が、圧縮機１０１を通った後、室内熱交換器１１０を通る流れと除霜用回路１０９から室外熱交換器１０３を通る流れとに分岐され、これらの分岐した冷媒の流れが冷媒加熱回路の入口で合流し、再び加熱器１０４によって加熱されるように構成されている発明が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１８２９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この冷凍サイクルの方式では、次のような課題が発生する。
【０００６】
この冷凍サイクルの構成は、除霜運転を行う際に、二方弁１０９ａを開放にして、室外熱交換器１０３と四方弁１０２との間に圧縮機１０１の吐出冷媒が流れることになる。
【０００７】
そしてこのような冷凍サイクル構成で、暖房運転を継続しつつ除霜を行うために加熱器内で冷媒をヒータによって加熱するのであるが、ヒータの発熱体の表面温度は、発熱体の中央部分よりも端部すなわちヒータの入口付近部分が最も高温となる。
【０００８】
このため、加熱器ヘの冷媒の入口が、冷媒を加熱するヒータの入口と同方向であれば、ヒータの高温部分が冷たい冷媒によって急激に冷却されることになり、ヒータの熱収縮が激しくなり、ヒータが破損する可能性がある。
【０００９】
また特に冷媒においては、温度の高いほうから温度の低い方に流れ、本来必要とされる、冷媒の加熱域が効率良く得られない、という課題があった。
【００１０】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点を解決しようとするものであって、加熱器内部のヒータの熱収縮による破損を防ぎ、加熱器による冷媒加熱の効率を向上して、空気調和機の暖房を効率良く運転することが出来る加熱器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の加熱器は、内部にヒータ部と、その周囲を螺旋状に巻回させた冷媒配管を持ち、配管とヒータ部が対向するように、配管の入口側をヒータ部の入口側と反対側に設置して、ヒータの高温部と、冷媒又は水の低温部が近接するのを回避させ、ヒータの発熱体の中央部の比較的低温部でまず熱交換させ、徐々に前記発熱体の端部（すなわち入口部）の高温部の近傍で熱交換させることを特徴とするものである。
【００１２】
これによって、ヒータ部の熱収縮による破損を防ぐことが出来、冷媒又は水がヒータの低温部より徐々に温められ、特に冷媒においては、暖房能力を高めることに対して効果的である加熱域を効率良く得ることができ、冷媒温度が十分に上昇し暖房能力を向上することが出来る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の加熱器は、水又は冷媒との熱交換のための急激な冷却によってヒータ熱収縮に起因するヒータの破損を防止するとともに、効率的に水又は冷媒を加熱することにより、搭載した冷凍サイクルの暖房能力を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明は、ヒートポンプ式冷凍サイクル上に搭載し、冷媒または水をヒータにより加熱する加熱器であって横方向に設置し、前記加熱器は、内部に電熱式のヒータ部とその周囲を螺旋状に巻回させ、内部を冷媒または水が流動する配管を持ち、前記配管の周囲に金属を充填あるいは金属で覆い、冷媒又は、水の流動する配管の入口をヒータの入り口方向と対向させ、前記冷媒の入口側をヒータの入口側とは反対側に位置するようにしたもので、この構成をなすことにより、ヒータの破損を防止するとともに、効率的に水又は冷媒を加熱することにより、搭載した冷凍サイクルの暖房能力を向上することができる。
【００１５】
第２の発明は、特に第１の発明のヒートポンプ式冷凍サイクル上に搭載し、冷媒または水をヒータにより加熱する加熱器であって縦方向に設置し、前記加熱器は、内部に電熱式のヒータ部とその周囲を螺旋状に巻回させ、内部を冷媒または水が流動する配管を持ち、前記配管の周囲に金属を充填あるいは金属で覆い前記ヒータを上部方向より過熱器内部に設置し、冷媒又は、水の流動する配管の入口を加熱器の下部方向に設置し、ヒータの入り口方向と対向させ、前記冷媒の入口側をヒータの入口側とは反対側に位置するようにしたもので、この構成をなすことにより、ヒータの破損を防止するとともに、効率的に水又は冷媒を加熱することにより、搭載した冷凍サイクルの暖房能力を向上することができる。
【００１６】
第３の発明は、特に第１〜２の発明の加熱器を水平方向に設置し、冷媒又は水の流動する配管の入口側をヒータ部の入口側とは反対側に位置するようにしたもので、この構成をなすことにより、加熱器の表面に冷媒の冷却によって付着した結露水がヒータの入口部位に流れて来ることがなく、漏電やショートを惹起することがないので、安全上有効な使用ができる。
【００１７】
第４の発明は、特に第１〜２の発明の加熱器の設置方向を垂直方向とし、冷媒又は水の流動する配管の入口側をヒータ部の入口側とは反対側に位置するようにしたもので、この構成をなすことにより、加熱器の表面に冷媒の冷却によって付着した結露水がヒータの入口部位に流れて来ることがなく、漏電やショートを惹起することがないので、安全上有効な使用ができる。
【００１８】
第５の発明は、特に第４の発明の加熱器の設置時の姿勢は、ヒータ部の入口方向を上部として、冷媒又は水の入口側が下部に位置するようにしたもので、この構成をなすことに
より、加熱器の表面に冷媒の冷却によって付着した結露水がヒータの入口部位に流れて来ることがなく、漏電やショートを惹起することがないので、安全上有効な使用ができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本願発明にかかる加熱器の構成図である。
【００２１】
加熱器の筐体１は金属で構成されており、その内部が同一金属で充填されていても良いし、複数種類の金属で充填されていても、あるいは金属と液体で充填されていても良い。
【００２２】
筐体１の端面９からはヒータ部２が延出しており、筐体１内部へと続いている。
【００２３】
筐体１の下部には脚部８が設けられ、設置台等（図示せず）に横方向に載置される。
【００２４】
また、ヒータ部２の周囲であって筐体１の内部には冷媒または水が流動し熱を得る配管４が螺旋状に巻回されて配置されている。冷媒または水は配管の入口管３から流入し、出口管５から流出する。
（実施の形態２）
図２は、本願発明にかかる加熱器の構成図である。
【００２５】
加熱器の筐体１は金属で構成されており、その内部が同一金属で充填されていても良いし、複数種類の金属で充填されていても、あるいは金属と液体で充填されていても良い。
【００２６】
筐体１の端面７からはヒータ部２が延出しており、筐体１内部へと続いている。
【００２７】
筐体１の下部には脚部６が設けられ、設置台等（図示せず）に縦方向に載置される。
【００２８】
また、ヒータ部２の周囲であって筐体１の内部には冷媒または水が流動し熱を得る配管４が螺旋状に巻回されて配置されている。冷媒または水は配管の入口管３から流入し、出口管５から流出する。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように本発明の加熱器は効率良く冷媒あるいは水を加熱することができ、及びヒータを熱収縮による破損を防ぐことが出来、他の流体用の加熱器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す加熱器の構成図
【図２】本発明の第２の実施形態を示す加熱器の構成図
【図３】従来例を示す冷凍サイクル図
【符号の説明】
【００３１】
１ 筐体
２ ヒータ部
３ 入口管
４ 配管
５ 出口管
６ 脚部
７ 筐体の側面
８ 脚部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプ式冷凍サイクル上に搭載し、冷媒または水をヒータにより加熱する加熱器であって、前記加熱器は、内部にヒータ部と、その周囲を螺旋状に巻回させ内部を冷媒または水が流動する配管を持ち、且つ、前記ヒータ部と前記配管の周囲を金属で充填あるいは金属で覆い、前記配管と前記ヒータ部が対向するように、前記配管の入口側を前記ヒータ部の入口側とは反対側に位置するようにしたことを特徴とする加熱器。
【請求項２】
加熱器のヒータ部は電熱式の発熱体であることを特徴とする、請求項１に記載の加熱器。
【請求項３】
加熱器を水平方向に設置し、冷媒又は水の流動する配管の入口側をヒータ部の入口側とは反対側に位置するようにしたことを特徴とする、請求項１または２に記載の加熱器。
【請求項４】
加熱器の設置方向を垂直方向とし、冷媒又は水の流動する配管の入口側をヒータ部の入口側とは反対側に位置するようにしたことを特徴とする、請求項１または２に記載の加熱器。
【請求項５】
加熱器の設置時の姿勢は、ヒータ部の入口方向を上部として、冷媒又は水の入口側が下部に位置するようにしたことを特徴とする、請求項４に記載の加熱器。
【請求項１】
ヒートポンプ式冷凍サイクル上に搭載し、冷媒または水をヒータにより加熱する加熱器であって、前記加熱器は、内部にヒータ部と、その周囲を螺旋状に巻回させ内部を冷媒または水が流動する配管を持ち、且つ、前記ヒータ部と前記配管の周囲を金属で充填あるいは金属で覆い、前記配管と前記ヒータ部が対向するように、前記配管の入口側を前記ヒータ部の入口側とは反対側に位置するようにしたことを特徴とする加熱器。
【請求項２】
加熱器のヒータ部は電熱式の発熱体であることを特徴とする、請求項１に記載の加熱器。
【請求項３】
加熱器を水平方向に設置し、冷媒又は水の流動する配管の入口側をヒータ部の入口側とは反対側に位置するようにしたことを特徴とする、請求項１または２に記載の加熱器。
【請求項４】
加熱器の設置方向を垂直方向とし、冷媒又は水の流動する配管の入口側をヒータ部の入口側とは反対側に位置するようにしたことを特徴とする、請求項１または２に記載の加熱器。
【請求項５】
加熱器の設置時の姿勢は、ヒータ部の入口方向を上部として、冷媒又は水の入口側が下部に位置するようにしたことを特徴とする、請求項４に記載の加熱器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−５１８３７（Ｐ２００７−５１８３７Ａ）
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３８１５４（Ｐ２００５−２３８１５４）
【出願日】平成１７年８月１９日（２００５．８．１９）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１９日（２００５．８．１９）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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