CN102197269B - 空调装置 - Google Patents

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Abstract

一种空调装置，能将位于与室外热交换器热交换的气流的下游侧的设备、构件上所附着的霜也去除。在空调装置(1)中，在制热运转时，以压缩机(21)、四通切换阀(22)、室内热交换器(41)、膨胀阀(24)及室外热交换器(23)的顺序使制冷剂循环。控制部(11)在除霜运转时进行使室外风扇(26)停止且利用四通切换阀(22)使从压缩机(21)喷出的制冷剂流向室外热交换器(23)的除霜运转控制，此外，当规定条件成立时，进行在除霜运转结束后使室外风扇(26)旋转规定时间的风扇除霜运转控制。

Description

空调装置
技术领域
本发明涉及一种利用蒸汽压缩式制冷循环的空调装置。
背景技术
由于空调装置的室外热交换器在制热运转时作为制冷剂的蒸发器起作用，因此室外的空气中包含的水分会在室外热交换器的表面结霜。特别地，当外部气体温度在0℃附近时，朝室外热交换器的结霜较显著，结霜的范围不仅仅是室外热交换器，还达到室外风扇主体、室外风扇周边的喇叭口及风扇网罩。例如，在如专利文献1(日本专利特开平4－366341号公报)所公开的空调装置中，覆盖室外热交换器表面的霜因在除霜运转时使热气朝室外热交换器流动而融解。
然而，在如专利文献1所公开的空调装置中，虽然能使附着于室外热交换器的霜融化，但不能使附着于室外风扇主体、室外风扇周边的喇叭口及风扇网罩等的霜融化。
专利文献1：日本专利特开平4－366341号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明的技术问题在于提供一种能将位于与室外热交换器热交换的气流的下游侧的设备、构件上所附着的霜也去除的空调装置。
解决技术问题所采用的技术方案
第一发明所涉及的空调装置包括制冷剂回路、切换阀、室外风扇及控制部。制冷剂回路在制热运转时以压缩机、室内热交换器、减压机构及室外热交换器的顺序使制冷剂循环。切换阀连接在制冷剂回路中，对从压缩机喷出的制冷剂的流动方向进行切换。室外风扇朝室外热交换器送风。控制部在除霜运转时进行除霜运转控制，在该除霜运转控制中，使室外风扇停止且利用切换阀使从压缩机喷出的制冷剂流向室外热交换器。此外，控制部在规定条件成立时进行风扇除霜运转控制，在该风扇除霜运转控制中，在除霜运转结束后保持使从压缩机喷出的制冷剂流向室外热交换器的运转状态下使室外风扇旋转规定时间，且在该风扇除霜运转控制时使所述压缩机(21)以比所述除霜运转时的运转频率低的特定运转频率运作。
在规定的条件下，即便在除霜运转结束后，附着于室外风扇主体及其周边构件(例如，喇叭口及风扇网罩)的霜也不会融解。不过，在上述空调装置中，通过室外风扇旋转，流过温度上升的室外热交换器的空气变为热风并与室外风扇主体及其周边构件接触，因此，附着于该室外风扇主体及其周边构件的霜会融解。另外，在上述空调装置中，例如，在风扇除霜运转后使制冷剂回路内成为均压的情况下，风扇除霜运转时的压缩机的运转频率较低是较为理想的。所以，通过设定与风扇除霜运转后的动作相适应的特定运转频率，可顺利地进行风扇除霜运转后的动作。
第二发明所涉及的空调装置是在第一发明所涉及的空调装置的基础上，规定时间至少能在安装地点进行初始设定时加以选择。在该空调装置中，由于进行风扇除霜运转控制的时间长度被设定为与空调装置的安装地点的气候条件相适应的时间长度，因此避免了在风扇除霜运转控制后在室外风扇主体及其周边构件上残留有霜这样的状态。
第三发明所涉及的空调装置是在第一发明所涉及的空调装置的基础上，控制部在风扇除霜运转控制结束后，在朝制热运转切换前使压缩机停止。在该空调装置中，由于在制热运转前使压缩机停止，使制冷剂回路内被均压化，从而可安全地进行朝制热运转的切换。
第四发明所涉及的空调装置是在第一发明所涉及的空调装置的基础上，还具有制冷剂加热装置，该制冷剂加热装置对在制冷剂回路中流动的制冷剂进行加热。控制部在风扇除霜运转控制时使制冷剂加热装置运作。
在该空调装置中，由于制冷剂加热装置在风扇除霜运转控制时运作，使流入室外热交换器的制冷剂的温度被维持得较高，因此可抑制吹向室外风扇主体及其周边构件的热风的温度降低。其结果是，提高了对室外风扇主体及其周边构件进行除霜的能力。
第五发明所涉及的空调装置是在第四发明所涉及的空调装置的基础上，制冷剂加热装置是电磁感应加热器。在该空调装置中，由于配管被直接加热，因此提高了制冷剂的温度上升速度。
发明效果
在第一发明所涉及的空调装置中，通过室外风扇旋转，流过温度上升的室外热交换器的空气变为热风并与室外风扇主体及其周边构件接触，因此，附着于该室外风扇主体及其周边构件的霜会融解。另外，在第一发明所涉及的空调装置中，由于设定了与风扇除霜运转后的动作相适应的特定运转频率，因此可顺利地进行风扇除霜运转后的动作。
在第二发明所涉及的空调装置中，由于进行风扇除霜运转控制的时间长度被设定为与空调装置的安装地点的气候条件相适应的时间长度，因此避免了在风扇除霜运转控制后在室外风扇主体及其周边构件上残留有霜这样的状态。
在第三发明所涉及的空调装置中，由于使压缩机在风扇运转控制时运作，因此，通过在制热运转前使压缩机停止，使制冷剂回路内被均压化，从而可安全地进行朝制热运转的切换。
在第四发明所涉及的空调装置中，提高了对室外风扇主体及其周边构件进行除霜的能力。
在第五发明所涉及的空调装置中，由于配管被直接加热，因此提高了制冷剂的温度上升速度。
附图说明
图1是本发明一实施方式的空调装置的制冷剂回路图。
图2是从正面侧观察的室外机的外观立体图。
图3是拆下了前板、右侧面板及背面板的室外机的立体图。
图4是拆下了除底板、室外热交换器及室外风扇以外的构件的室外机的立体图。
图5是拆下了除底板及机械室以外的构件的室外机的俯视图。
图6是电磁感应加热单元的剖视图。
图7是空调装置的风扇除霜运转前后的时间图。
(符号说明)
1    空调装置
6    电磁感应加热单元(制冷剂加热装置)
10   制冷剂回路
11   控制部
21   压缩机
22   四通切换阀
23   室外热交换器
24   膨胀阀(减压机构)
26   室外风扇
42   室内热交换器
102  外部气体温度传感器
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。以下实施方式为本发明的具体例子，并不限定本发明的技术范围。
(空调装置)
图1是本发明一实施方式的空调装置的结构图。图1中，在空调装置1中，作为热源侧装置的室外机2与作为利用侧装置的室内机4被制冷剂配管连接，从而形成进行蒸汽压缩式制冷循环的制冷剂回路10。
室外机2收容压缩机21、四通切换阀22、室外热交换器23、膨胀阀24、储罐25、室外风扇26、热气旁通阀27、毛细管28及电磁感应加热单元6。室内机4收容室内热交换器41及室内风扇42。
制冷剂回路10具有喷出管10a、气体管10b、液体管10c、室外侧液体管10d、室外侧气体管10e、储罐管10f、吸入管10g及热气旁通管10h。
喷出管10a将压缩机21与四通切换阀22连接。气体管10b将四通切换阀22与室内热交换器41连接。液体管10c将室内热交换器41与膨胀阀24连接。室外侧液体管10d将膨胀阀24与室外热交换器23连接。室外侧气体管10e将室外热交换器23与四通切换阀22连接。
储罐管10f将四通切换阀22与储罐25连接。电磁感应加热单元6安装于储罐管10f的一部分。在储罐管10f的至少被电磁感应加热单元6覆盖的被加热部分中，铜管的周围被不锈钢管覆盖。构成制冷剂回路10的配管中、除了该不锈钢管以外的部分为铜管。
吸入管10g将储罐25与压缩机21的吸入侧连接。热气旁通管10h将设于喷出管10a中途的分支点A1与设于室外侧液体管10d中途的分支点D1连接。
在热气旁通管10h的中途配置有热气旁通阀27。控制部11打开关闭热气旁通阀27，以将热气旁通管10h切换至允许制冷剂流通和不允许制冷剂流通的状态。另外，在热气旁通阀27的下游侧设有减小制冷剂的流通路的截面积的毛细管28，在除霜运转时，使在室外热交换器23中流通的制冷剂与在热气旁通管10h中流通的制冷剂的比例保持为一定值。
四通切换阀22能切换制冷运转循环和制热运转循环。在图1中，以实线表示用于进行制热运转的连接状态，以虚线表示用于进行制冷运转的连接状态。在制热运转时，室内热交换器41作为冷凝器起作用，室外热交换器23作为蒸发器起作用。在制冷运转时，室外热交换器23作为冷凝器起作用，室内热交换器41作为蒸发器起作用。
在室外热交换器23的附近配置有朝室外热交换器23输送室外空气的室外风扇26。在室内热交换器41的附近设有朝室内热交换器41输送室内空气的室内风扇42。
控制部11具有室外控制部11a和室内控制部11b。室外控制部11a与室内控制部11b被通信线11c连接。此外，室外控制部11a对配置于室外机2内的设备进行控制，室内控制部11b对配置于室内机4内的设备进行控制。
(室外机的外观)
图2是从正面侧观察的室外机的外观立体图。在图2中，室外机2的外壳由顶板2a、与顶板2a相对的底板(看不到)、前板2c、风扇网罩2k、右侧面板2f、与右侧面板2f相对的左侧面板(看不到)以及与前板2c和风扇网罩2k相对的背面板(看不到)形成为大致长方体形状。
(室外机的内部)
图3是拆下了前板、右侧面板及背面板的室外机的立体图。在图3中，室外机2被隔板2h划分成送风机室和机械室。在送风机室中配置有室外热交换器23及室外风扇(看不到)，在机械室中配置有电磁感应加热单元6、压缩机21及储罐25。
图4是拆下了除底板、室外热交换器及室外风扇以外的构件的室外机的立体图。在图4中，室外热交换器23是成形为L字形状的翅片管式热交换器。此外，两台室外风扇26以通过支承台在铅垂方向上相邻的方式配置于风扇网罩2k(参照图3)与室外热交换器23之间。通过室外风扇26旋转，室外空气从左侧面板及背面板的通气口被吸入，并流过室外热交换器23的翅片间以从风扇网罩2k被吹出。
(室外机的底板附近的结构)
图5是拆下了除底板及机械室以外的构件的室外机的俯视图。在图5中，用双点划线描绘出室外热交换器23，以明确室外热交换器23的位置。热气旁通管10h配置于底板2b上，其从压缩机21所在的机械室侧朝送风机室侧延伸，并绕送风机室侧底部一周而返回至机械室侧。热气旁通管10h的全长的大致一半位于室外热交换器23的下方。另外，在底板2b的位于室外机热交换器23下方的部分形成有在板厚方向上贯穿底板2b的排水口86a～86e。
(电磁感应加热单元)
图6是电磁感应加热单元的剖视图。在图6中，电磁感应加热单元6以从径向外侧覆盖储罐管10F中的被加热部分的方式配置，通过电磁感应加热对被加热部分进行加热。储罐管10f的被加热部分由内侧的铜管和外侧的不锈钢管100f构成为双重管结构。不锈钢管100f所使用的不锈钢材料可选择含有16～18％铬的铁素体类不锈钢或含有3～5％镍、15～17.5％铬、3～5％铜的沉淀硬化类不锈钢。
首先，电磁感应加热单元6被定位于储罐管10f，接着，其上端附近被第一六角螺母61固定，最后，其下端附近被第二六角螺母66固定。
线圈68螺旋状卷绕于绕线管主体65的外侧。线圈68收容于铁氧体壳体71的内侧。铁氧体壳体71还收容第一铁氧体部69及第二铁氧体部70。
第一铁氧体部69由导磁率较高的铁氧体成形，在线圈68中流过电流时，其与不锈钢管100f一起形成磁通的通道。第一铁氧体部69位于铁氧体壳体71的两端侧。
第二铁氧体部70的位置及形状与第一铁氧体部69的位置及形状不同，但其功能与第一铁氧体部69的功能相同，第二铁氧体部70配置于铁氧体壳体71的收容部中的绕线管主体65的外侧附近。
(空调装置的动作)
空调装置1能利用四通切换阀22切换至制冷运转及制热运转中的任一个运转。
(制冷运转)
在制冷运转中，四通切换阀22被设定在图1的虚线所示的状态。当压缩机21在该状态下运转时，在制冷剂回路10中，进行室外热交换器23作为冷凝器且室内热交换器41作为蒸发器的蒸汽压缩制冷循环。
从压缩机21喷出的高压制冷剂在室外热交换器23中与室外空气热交换而冷凝。流过室外热交换器23的制冷剂在流过膨胀阀24时被减压，然后，在室内热交换器41中与室内空气热交换而蒸发。此外，因与制冷剂热交换而温度降低的空气被吹出至空调对象空间中。流过室内热交换器41的制冷剂被吸入压缩机21，从而被压缩。
(制热运转)
在制热运转中，四通切换阀22被设定在图1的实线所示的状态。当压缩机21在该状态下运转时，在制冷剂回路10中，进行室外热交换器23作为蒸发器且室内热交换器41作为冷凝器的蒸汽压缩制冷循环。
从压缩机21喷出的高压制冷剂在室内热交换器41中与室内空气热交换而冷凝。此外，因与制冷剂热交换而温度上升的空气被吹出至空调对象空间中。冷凝后的制冷剂在流过膨胀阀24时被减压，之后，在室外热交换器23中与室外空气热交换而蒸发。流过室外热交换器23的制冷剂被吸入压缩机21，从而被压缩。
在启动制热运转时，尤其在压缩机21未被充分加热时，通过电磁感应加热单元6对储罐管10f进行加热，使压缩机21能对被加热后的制冷剂进行压缩。其结果是，从压缩机21喷出的气体制冷剂的温度会上升，从而弥补了启动时的制热能力不足。
(除霜运转)
当进行制热运转时，空气中所包含的水分会在室外热交换器23的表面结露，成为霜或结冰并覆盖室外热交换器的表面，从而使热交换性能降低。因此，为将附着于室外热交换器23的霜或冰融化而进行除霜运转。除霜运转是以与制冷运转相同的循环进行的。
从压缩机21喷出的高压制冷剂在室外热交换器23中与室外空气热交换而冷凝。因来自该制冷剂的散热而使覆盖室外热交换器23的霜或冰融化。散热并冷凝的制冷剂在流过膨胀阀24时被减压，然后，在室内热交换器41中与室内空气热交换而蒸发。此时，室内风扇42停止。这是因为，若室内风扇42运作，则被冷却的空气会被吹出至空调对象空间中而损害舒适性。流过室内热交换器41的制冷剂被吸入压缩机21，从而被压缩。
另外，在除霜运转时，通过电磁感应加热单元6对储罐管10f进行加热，能使压缩机21对被加热后的制冷剂进行压缩。其结果是，从压缩机21喷出的气体制冷剂的温度会上升，从而提高了除霜能力。
此外，在除霜运转时，从压缩机21喷出的高压制冷剂也流过热气旁通管10h。即便在室外机2的底板2b上生长有霜或冰的情况下，该冰也会因来自流过热气旁通管10h的制冷剂的散热而被融化。此时产生的水从排水口86a～86e被排出。另外，由于排水口86a～86e也被热气旁通管10h加热，因此可防止排水口86a～86e因冻结而被堵塞的情况。
(空调装置的其他动作)
(风扇除霜运转)
风扇除霜运转是指以下运转：在除霜运转结束后，使室外风扇26旋转规定时间，以用流过室外热交换器23的空气使附着于室外风扇26主体及其周边构件的霜融解。以下，参照附图来进行说明。
图7是空调装置的风扇除霜运转前后的时间图。在图7中，风扇除霜运转保持除霜运转时的制冷循环状态，以将压缩机21的运转频率设为比除霜运转时的运转频率低的特定频率的方式执行规定时间。该规定时间被设定为与空调装置的安装地点的气候条件相适应的时间长度，具体而言，能设定为60秒、80秒及100秒这三个阶段，该规定时间是在安装空调装置1时通过设定按钮进行设定的。其结果是，避免了风扇除霜运转控制后在室外风扇26主体及其周边构件残留有霜这样的状态。不过，也可在安装空调装置1时设定成不进行风扇除霜运转。此外，非安装空调装置1时也能设定规定时间，是否采用不进行风扇除霜运转的设定也能在非安装空调装置1时进行设定。
在风扇除霜运转时，室外风扇26以比较低的转速旋转。室外风扇26的转速能在1～8等级(包含停止)的范围内进行切换，在风扇除霜运转时选择从较低的一侧算起的第三个即等级3。在风扇除霜运转之前进行的除霜运转时，室外风扇26停止。
风扇除霜运转并非一定会被执行，其是在即将开始除霜运转之前规定条件成立的情况下被执行的。通常，除霜运转是在从前面的除霜运转起经过一定时间后，当外部气体温度及室外热交换器温度达到预先设定的温度以下时被执行的，而风扇除霜运转是在除霜运转即将开始前的外部气体温度处于－5℃～5℃的范围内时，在除霜运转结束后被执行的。外部气体温度通过安装于室外机2的外部气体温度传感器102而被测定。
例如，当在低温(0℃附近)多湿的环境下进行了制热运转时，不仅室外热交换器23，风扇网罩2k也会结霜。在本实施方式中，由于室外风扇26是螺旋桨风扇，因此，若是在螺旋桨的周围具有喇叭口的类型，则在该喇叭口上也会结霜。若假设室外风扇26是涡轮风扇，则在风扇叶片上也会结霜。在这种状态下，即便除霜运转结束也仅仅是室外热交换器23的霜会融解，在室外风扇26周围的风扇网罩2k等上所附着的霜不会融解。不过，在本实施方式中，由于通过风扇除霜运转使室外风扇26运作，因此，被室外热交换器23加热的空气会被输送至室外风扇26主体及风扇网罩2k等室外风扇26主体的周边构件，从而使附着于风扇网罩2k等的霜也被加热而融解。
另外，由于压缩机21运作，因此，流入室外热交换器23的制冷剂的温度被维持得较高，从而提高了除霜能力。此外，由于电磁感应加热单元6对储罐管10f进行加热，使压缩机21能对被加热后的制冷剂进行压缩，因此，从压缩机21喷出的气体制冷剂的温度会上升，从而使流入室外热交换器23的制冷剂的温度进一步提高，并使除霜能力进一步提高。其结果是，能缩短融化霜所需的时间。
(均压运转)
在风扇除霜运转结束后，进行使压缩机21停止并使室外风扇26运作的均压运转。在风扇除霜运转未被执行的情况下，在除霜运转结束后执行均压运转。
均压运转时的室外风扇26的转速可选择比风扇除霜运转时的转速高的转速即等级6。均压运转的目的是消除制冷剂回路10内的高低压差或使该高低压差处于规定值以下，在本实施方式中，在风扇除霜运转结束后进行均压运转，直至该均压运转经过80秒或制冷剂回路10内的高低压差处于0.49MPa以下。假设在不进行均压运转而将制冷循环切换至制热运转的情况下，因制冷剂回路10内的高低压差而引起的冲击会使四通切换阀22等设备承受不良影响。
为了使制冷剂回路10内的高低压差快速下降至规定值(0.49MPa)以下，较为理想的是均压运转前的压缩机21的运转频率较低。出于该原因，在均压运转前的风扇除霜运转中，压缩机21的运转频率被设定为比除霜运转时的运转频率低的特定频率。
(特征)
(1)
在空调装置1中，当制热运转即将开始前的外部温度为-5℃～5℃时，控制部11进行风扇除霜运转控制，以在除霜运转结束后使室外风扇26运作预先设定的时间。其结果是，使附着于室外风扇26主体及其周边构件(例如，喇叭口及风扇网罩)的霜融解。
(2)
在风扇除霜运转时，控制部11使压缩机21以比除霜运转时的运转频率低的特定运转频率运作。其结果是，由于流入室外热交换器23的制冷剂的温度被维持得较高，因此能抑制吹向室外风扇26主体及其周边构件的热风的温度降低。
(3)
在风扇除霜运转控制结束后，控制部11使压缩机21在朝制热运转切换前停止，以进行使制冷剂回路10内的高低压差缩减的均压运转。其结果是，能安全地进行朝制热运转的切换。
工业上的可利用性
根据本发明，对于面向寒冷地区且高湿度的地域的空调装置是有用的。

Claims (6)

1.一种空调装置(1)，其特征在于，包括：
制冷剂回路(10)，该制冷剂回路(10)在制热运转时以压缩机(21)、室内热交换器(42)、减压机构(24)及室外热交换器(23)的顺序使制冷剂循环；
切换阀(22)，该切换阀(22)连接在所述制冷剂回路(10)中，对从所述压缩机(21)喷出的所述制冷剂的流动方向进行切换；
室外风扇(26)；以及
控制部(11)，该控制部(11)在除霜运转时进行除霜运转控制，在该除霜运转控制中，使所述室外风扇(26)停止且利用所述切换阀(22)使从所述压缩机(21)喷出的制冷剂流向所述室外热交换器(23)，
所述控制部(11)在规定条件成立时进行风扇除霜运转控制，在该风扇除霜运转控制中，在所述除霜运转结束后保持使从所述压缩机(21)喷出的制冷剂流向所述室外热交换器(23)的运转状态下使所述室外风扇(26)旋转规定时间，且在该风扇除霜运转控制时使所述压缩机(21)以比所述除霜运转时的运转频率低的特定运转频率运作。
2.如权利要求1所述的空调装置(1)，其特征在于，
所述规定时间至少能在安装地点进行初始设定时加以选择。
3.如权利要求1所述的空调装置(1)，其特征在于，
所述控制部(11)在所述风扇除霜运转控制结束后，在朝所述制热运转切换前使所述压缩机(21)停止。
4.如权利要求1所述的空调装置(1)，其特征在于，
还具有制冷剂加热装置(6)，该制冷剂加热装置(6)对在所述制冷剂回路(10)中流动的所述制冷剂进行加热，
所述控制部(11)在所述风扇除霜运转控制时使所述制冷剂加热装置(6)运作。
5.如权利要求4所述的空调装置(1)，其特征在于，
所述制冷剂加热装置(6)是电磁感应加热器。
6.如权利要求1所述的空调装置(1)，其特征在于，
还具有对外部气体温度进行测定的外部气体温度传感器(102)，
当通过外部气体温度传感器(102)而检测到的外部气体温度在规定范围内时，所述控制部(11)进行风扇除霜运转控制，在该风扇除霜运转控制中，在所述除霜运转结束后保持使从所述压缩机(21)喷出的制冷剂流向所述室外热交换器(23)的运转状态下使所述室外风扇(26)旋转规定时间，在所述风扇除霜运转控制期间，使所述压缩机(21)以比所述除霜运转时的运转频率低的特定运转频率运作。
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