CN103154644A

CN103154644A - 制冷循环装置

Info

Publication number: CN103154644A
Application number: CN2011800476830A
Authority: CN
Inventors: 杉尾孝; 高桥正敏
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2013-06-12
Also published as: WO2012042692A1; JP2012078015A; EP2623897A4; EP2623897A1; KR20130114154A; EP2623897B1

Abstract

在除霜运转时，压缩机（6）的排出制冷剂被引导至室外热交换器（14），并且经由室内热交换器（16）被引导至蓄热热交换器（34），通过室外热交换器（14）后的制冷剂和在蓄热热交换器（34）与蓄热材料（36）进行了热交换后的制冷剂合流并被引导至压缩机（6）的吸入侧，并且在由室外温度传感器44检测到的室外侧气温为规定的值以的情况下，使室外风风扇（48）旋转。

Description

制冷循环装置

技术领域

本发明涉及将压缩机、室内热交换器、膨胀阀和室外热交换器互相用制冷剂配管连接的制冷循环装置，特别涉及能够提高除霜运转时的压缩机的可靠性的制冷循环装置。

背景技术

在现有技术中，热泵式空气调节机的供暖运转时，在室外热交换器结霜的情况下，将四通阀从供暖循环向供冷循环切换以进行除霜。在该除霜方式中，虽然室内风扇停止，但是存在由于从室内机逐渐放出冷气而失去供暖感的缺点。

于是，已经提出有在设置于室外机的压缩机中设置蓄热槽，利用在供暖运转中储存于蓄热槽的压缩机废热进行除霜的技术（例如，参照专利文献1）。

图9表示采用了这样的除霜方式的制冷循环装置的一例，其通过制冷剂配管将设置于室外机的压缩机100、四通阀102、室外热交换器104和毛细管（capillary tube）106以及设置于室内机的室内热交换器108连接，并且设置有：对毛细管106进行旁通（by pass）的第一旁通回路110；和第二旁通回路112，其将一端与从压缩机100的排出侧经由四通阀102至室内热交换器108的配管连接，且将另一端与从毛细管106至室外热交换器104的配管连接。另外，在第一旁通回路110设置有二通阀114、单向阀116和蓄热热交换器118，在第二旁通回路112设置有二通阀120和单向阀122。

而且，在压缩机100的周围设置有蓄热槽124，在蓄热槽124的内部充填有用于与蓄热热交换器118进行热交换的潜热蓄热材料126。

在该制冷循环中，在进行除霜运转时，控制两个二通阀114、120使其开放，使从压缩机100排出的制冷剂的一部分流向第二旁通回路112，使其余的制冷剂流向四通阀102和室内热交换器108。另外，在流过室内热交换器108的制冷剂被用于供暖之后，使少量的制冷剂通过毛细管106流向室外热交换器104，另一方面，使剩余的大部分制冷剂流入第一旁通回路110，通过二通阀114流向蓄热热交换器118并被蓄热材料126获取其热，通过单向阀116后，与通过毛细管106的制冷剂合流并流向室外热交换器104。然后，在室外热交换器104的入口与流过第二旁通回路112的制冷剂合流，利用制冷剂具有的热进行除霜，进而在通过四通阀102之后，被吸入到压缩机100。

在该制冷循环装置中，通过设置第二旁通回路112，能够在除霜时将从压缩机100排出的热气导入到室外热交换器104，并且能够较高地保持流入到室外热交换器104的制冷剂的压力，所以能够提高除霜能力，能够在极短的时间完成除霜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平3-31666号公报

发明内容

发明想要解决的问题

专利文献1中记载的制冷循环装置中，从压缩机100排出的制冷剂，与通过蓄热热交换器118时带走蓄积于蓄热材料126的热的制冷剂，被供给到室外热交换器104，由此进行室外热交换器104的除霜运转。因此，在蓄热材料126没有蓄积充分的热的情况下，会产生不能进行室外热交换器104的可靠的除霜运转的情况。

特别是在室外温度高时，由于不需要大的供暖能力，所以多使压缩机以低能力进行长时间运转，在这种情况下压缩机的温度较低，所以蓄热材料126中多没有蓄积充分的热。

本发明是鉴于现有技术所具有的这样的问题点而完成的，目的在于提供一种制冷循环装置，其在蓄热材料的温度难以上升、室外温度高的条件下，能够可靠地进行室外热交换器104的除霜运转。

用于解决问题的方案

为了达成上述目的，本发明是一种制冷循环装置，其具备压缩机、与该压缩机连接的室内热交换器、与该室内热交换器连接的膨胀阀、与该膨胀阀连接的室外热交换器、室外送风风扇和室外温度检测单元，室外热交换器和压缩机经由四通阀连接，该制冷循环装置还具有：蓄热材料，其以包围压缩机的方式配置，蓄积由压缩机产生的热；和蓄热热交换器，其与蓄积于该蓄热材料的热进行热交换，在除霜运转时，压缩机的排出制冷剂被引导至室外热交换器，并且经由室内热交换器被引导至蓄热热交换器，通过室外热交换器后的制冷剂和在蓄热热交换器与蓄热材料进行了热交换后的制冷剂合流并被引导至压缩机的吸入侧，并且在由室外温度检测单元检测到的室外侧气温为规定的值以上的情况下，使室外送风风扇旋转。

发明效果

根据本发明，在蓄热材料的温度难以上升、室外侧温度高的条件下，能够将室外空气中的热供给到室外热交换器，所以能够可靠地进行室外热交换器的除霜运转。

附图说明

图1是表示具有本发明的实施方式1的制冷循环装置的空气调节机的结构的图。

图2是表示图1的空气调节机的通常供暖时的动作和制冷剂的流动的示意图。

图3是表示图1的空气调节机在除霜·供暖时的动作和制冷剂的流向的示意图。

图4是表示图1的空气调节机的制冷剂配管中的液相制冷剂与气相制冷剂合流部分的形状的图。

图5是具有本发明的实施方式2的制冷循环装置的空气调节机的制冷剂配管中的液相制冷剂与气相制冷剂合流部分的形状的图。

图6是表示具有本发明的实施方式3的制冷循环装置的空气调节机的结构的图。

图7是表示图6的空气调节机的制冷剂配管中的液相制冷剂与气相制冷剂合流部分的形状的图。

图8是表示本发明的除霜运转的室外送风风扇的控制例的流程图。

图9是表示现有技术的制冷循环装置的结构的示意图。

具体实施方式

第一发明是一种制冷循环装置，其具备压缩机、与该压缩机连接的室内热交换器、与该室内热交换器连接的膨胀阀、与该膨胀阀连接的室外热交换器、室外送风风扇和室外温度检测单元，上述室外热交换器和压缩机经由四通阀连接，上述制冷循环装置还具有：蓄热材料，其以包围上述压缩机的方式配置，蓄积由上述压缩机产生的热；和蓄热热交换器，其与蓄积于该蓄热材料的热进行热交换，在除霜运转时，上述压缩机的排出制冷剂被引导至上述室外热交换器，并且经由上述室内热交换器被引导至上述蓄热热交换器，通过上述室外热交换器后的制冷剂和在上述蓄热热交换器与上述蓄热材料进行了热交换后的制冷剂合流并被引导至上述压缩机的吸入侧，并且在由上述室外温度检测单元检测到的室外侧气温为规定的值以上的情况下，使室外送风风扇旋转。

由此，在蓄热材料的温度难以上升、室外侧温度高的条件下，能够将室外空气中的热供给到室外热交换器，所以能够可靠地进行室外热交换器的除霜运转。

第二发明特别是在第一发明中，还具有检测上述蓄热材料的温度的蓄热材料温度检测单元，在该蓄热材料温度检测单元检测到蓄热时的蓄热材料温度为规定的温度以下的情况下，在除霜运转时使室外送风风扇旋转。

根据该结构，特别是在蓄热时蓄热材料的温度不上升的情况下，能够将室外空气中的热供给到室外热交换器，所以不仅能够可靠地进行室外热交换器的除霜运转，而且在蓄热材料的蓄热量充分时，不使室外送风风扇旋转，所以更加经济。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。其中，本发明并不由本实施方式限定。

（实施方式1）

图1表示具有本发明的实施方式1的制冷循环装置的空气调节机的结构，空气调节机包括通过制冷剂配管彼此连接的室外机2和室内机4。

如图1所示，在室外机2的内部设置有压缩机6、四通阀8、过滤器10、膨胀阀12、室外热交换器14，在室内机4的内部设置有室内热交换器16，它们经由制冷剂配管相互连接，由此构成制冷循环。

另外，在室外机2的内部还内置有用于使室外热交换器14与室外空气进行热交换的室外送风风扇48、检测室外空气温度的室外温度传感器44、以及后述的检测蓄热材料36的温度的蓄热材料温度传感器46。

进一步进行详细叙述，压缩机6和室内热交换器16经由设置有四通阀8的第一配管18连接，室内热交换器16和膨胀阀12经由设置有过滤器10的第二配管20连接。另外，膨胀阀12和室外热交换器14经由第三配管22连接，室外热交换器14和压缩机6经由第四配管24连接。

在第四配管24的中间部配置有四通阀8，在压缩机6的制冷剂吸入侧的第四配管24，设置有用于分离液相制冷剂和气相制冷剂的蓄存器26。另外，压缩机6和第三配管22经由第五配管28连接，在第五配管28设置有第一电磁阀30。

进一步，在压缩机6的周围设置有蓄热槽32，在蓄热槽32的内部设置有蓄热热交换器34，并且填充有用于与蓄热热交换器34进行热交换的蓄热材料（例如，乙二醇水溶液）36，由蓄热槽32、蓄热热交换器34和蓄热材料36构成蓄热装置。

另外，第二配管20和蓄热热交换器34经由第六配管38连接，蓄热热交换器34和第四配管24经由第七配管40连接，在第六配管38设置有第二电磁阀42。

在室内机4的内部，除了设置有室内热交换器16以外，还设置有送风风扇（未图示）、上下叶片（未图示）、左右叶片（未图示），室内热交换器16进行利用送风风扇被吸入室内机4的内部的室内空气与流经室内热交换器16的内部的制冷剂的热交换，在供暖时将通过热交换被加热的空气向室内吹出，另一方面，在供冷时将通过热交换被冷却的空气向室内吹出。上下叶片根据需要上下变更从室内机4吹出的空气的方向，左右叶片根据需要左右变更从室内机4吹出的空气的方向。

另外，压缩机6、送风风扇、上下叶片、左右叶片、四通阀8、膨胀阀12、电磁阀30、42、传感器等与控制装置（未图示、例如微型计算机）电连接，通过控制装置进行控制。

在上述结构的本发明的制冷循环装置中，以供暖运转时为例对各部件的相互连接关系功能进行说明，并同时说明制冷剂的流动。

从压缩机6的排出口排出的制冷剂，通过第一配管18从四通阀8到达室内热交换器16。在室内热交换器16中与室内空气进行热交换而冷凝的制冷剂，从室内热交换器16出来，通过第二配管20，再通过防止异物向膨胀阀12侵入的过滤器10，到达膨胀阀12。在膨胀阀12减压后的制冷剂通过第三配管22到达室外热交换器14，在室外热交换器14中与室外空气进行热交换而蒸发的制冷剂，通过第四配管24、四通阀8和蓄存器26返回压缩机6的吸入口。

另外，从第一配管18的压缩机6排出口与四通阀8之间分支的第五配管28，经由第一电磁阀30合流到第三配管22的膨胀阀12与室外热交换器14之间。

进一步，在内部收纳有蓄热材料36和蓄热热交换器34的蓄热槽32配置为，与压缩机6接触并包围压缩机6，将在压缩机6产生的热蓄积于蓄热材料36，从第二配管20在室内热交换器16与过滤器10之间分支的第六配管38，经由第二电磁阀42到达蓄热热交换器34的入口，从蓄热热交换器34的出口出来的第七配管40，合流到第四配管24中的四通阀8与蓄存器26之间。

另外，图1中，将过滤器10配置在第二配管20中的与第六配管38的分流部分和膨胀阀12之间，但配置在第二配管20中的室内热交换器16和与第六配管38的分流部分之间，也能够保持防止异物向膨胀阀12侵入的功能。

但是，在过滤器10存在压力损失，利用前者的配置方式，在第二配管20中的与第六配管38的分流部分，制冷剂容易流向第六配管38侧，从第六配管38通过蓄热热交换器34到达第七配管40的旁通配管系统的循环量增加。其结果是，即使在蓄热材料36的温度高且蓄热热交换器34的热交换能力非常大的情况下，由于蓄热热交换器34的循环量也多，所以在蓄热热交换34的后半部分也不易产生过热度变高而不能够进行热交换的现象，具有蓄热热交换器34的热交换量得以充分发挥，除霜能力也得到充分发挥的优点。

接着，参照示意性地表示图1所示的空气调节机的通常供暖时的动作和制冷剂的流动的图2，对通常供暖时的动作进行说明。

通常供暖运转时，控制第一电磁阀30和第二电磁阀42使其关闭，如上所述，从压缩机6的排出口排出的制冷剂，通过第一配管18从四通阀8到达室内热交换器16。在室内热交换器16中与室内空气进行热交换而冷凝的制冷剂，从室内热交换器16出来并通过第二配管20到达膨胀阀12，在膨胀阀12中减压后的制冷剂通过第三配管22到达室外热交换器14。在室外热交换器14中与室外空气进行热交换而蒸发的制冷剂，通过第四配管24从四通阀8返回到压缩机6的吸入口。

另外，在压缩机6中产生的热量，从压缩机6的外壁经由蓄热槽32的外壁蓄积在收纳于蓄热槽32的内部的蓄热材料36。

接着，参照示意性地表示图1所示的空气调节机的除霜·供暖时的动作和制冷剂的流动的图3，对除霜·供暖时的动作进行说明。图中，实线箭头表示用于供暖的制冷剂的流动，虚线箭头表示用于除霜的制冷剂的流动。

在上述的通常供暖运转中，如果在室外热交换器14上结霜，且结成的霜增长，则室外热交换器14的通风阻力增加而风量减少，室外热交换器14内的蒸发温度降低。如图3所示，在本发明的空气调节机中设置有检测室外热交换器14的配管温度的配管温度传感器45，配管温度传感器45如果检测到蒸发温度比未结霜时低，则从控制装置输出从通常供暖运转变为除霜供暖运转的指示。

当从通常供暖运转转变成除霜·供暖运转时，控制第一电磁阀30和第二电磁阀42使其打开，除了上述的通常供暖运转时的制冷剂的流动之外，从压缩机6的排出口排出的气相制冷剂的一部分通过第五配管28和第一电磁阀30，与通过第三配管22的制冷剂合流，加热室外热交换器14，冷凝而液相化之后，通过第四配管24经由四通阀8和蓄存器26返回到压缩机6的吸入口。

另外，在第二配管20中的室内热交换器16与过滤器10之间分流的液相制冷剂的一部分，经过第六配管38和第二电磁阀42，在蓄热热交换器34中从蓄热材料36吸热而蒸发、气相化后，通过第七配管40与通过第四配管24的制冷剂合流，从蓄存器26返回到压缩机6的吸入口。

在返回蓄存器26的制冷剂中，含有从室外热交换器14返回的液相制冷剂，但通过在其中混合从蓄热热交换器34返回的高温的气相制冷剂，促使液相制冷剂蒸发，液相制冷剂不会通过蓄存器26返回压缩机6，能够实现压缩机6的可靠性的提高。

在除霜·供暖开始时由于霜的附着而成为冰点以下的室外热交换器14的温度，由从压缩机6的排出口排出的气相制冷剂加热，霜在零度附近融解，当霜的融解结束时，室外热交换器14的温度再次开始上升。当由配管温度传感器45检测到该室外热交换器14的温度上升时，判断为除霜已结束，从控制装置输出从除霜·供暖运转变为通常供暖运转的指示。

接着，参照图4，对第七配管40与第四配管24的合流部分（图3的A部）的形状进行详述。

在图4所示的形状的情况下，第七配管40以约90度的角度在第四配管24的侧方进行合流。该形状使得流经第七配管40的制冷剂与第四配管24内的制冷剂碰撞，因此从第七配管40向第四配管24的流入部的阻力变大，从第六配管38通过蓄热热交换器34到达第七配管40的旁通配管系统整体的压力损失增加，该旁通配管系统的循环量可能会变少。

在蓄热材料36的温度高的情况下，蓄热热交换器34的热交换能力非常大，蓄热热交换器34的循环量少时，在蓄热热交换器34的后半部，由于过热度变高而不能进行热交换，因此蓄热热交换器34的热交换量达到顶点，存在除霜能力不能充分发挥的情况。

（实施方式2）

图5表示用于改善这点的第七配管40与第四配管24的合流部分（图3的A部）的别的形状。

在图5所示的形状下，在第四配管24的侧面以从第四配管24的上游侧以不足90度的角度与第七配管40合流。这种形状下，与图4所示的形状相比，流过第七配管40的制冷剂与第四配管24内的制冷剂碰撞时的碰撞损失变小，从第七配管40向第四配管24的流入部的阻力变小，所以从第六配管38通过蓄热热交换器34到达第七配管40的旁通配管系统整体的压力损失减少，该旁通配管系统的循环量增加。

其结果是，即使在蓄热材料36的温度高且蓄热热交换器34的热交换能力非常大的情况下，蓄热热交换器34的循环量也多，所以在蓄热热交换34的后半部分不易产生热度变高而不能够进行热交换的现象，蓄热热交换器34的热交换量得以充分发挥，除霜能力也得到充分地发挥。

（实施方式3）

图6表示具有另一形状的第七配管40与第四配管24的合流部分的制冷循环，图7表示第七配管40与第四配管24的合流部分（图6的B部）。

图3所示的第七配管40与第四配管24的合流部分是在四通阀8与蓄存器26之间，与此相对，在本实施方式中，如图6所示，第七配管40与第四配管24的合流部分位于蓄存器26与压缩机6之间。

在图3的结构中，在蓄热热交换器34中从蓄热材料36吸热而蒸发、气相化后的制冷剂，通过第七配管40在四通阀8与蓄存器26之间与通过第四配管24的制冷剂合流，从蓄存器26返回压缩机6的吸入口。

但是，在除霜前温度已降低的蓄存器26具有大的热容量，在除霜时从蓄热热交换器34返回的高温的气相制冷剂在蓄存器26中被冷却，不能够将热充分利用于除霜，存在除霜时间延长的情况。

与此相对，在本实施方式中，来自室外热交换器14的制冷剂不经由蓄存器26地返回压缩机6，由此能够将高温的气相制冷剂的热毫无浪费地利用于除霜，能够实现除霜时间的缩短。

另外，该结构并不限于本实施方式，也能够适用于实施方式1或2。

另外，如图6和图7所示，第四配管24与第七配管40的合流部分形成大致U字状，第七配管40以在其与第四配管24的合流部分的上游侧与第四配管24大致平行的方式，与第四配管24连接。即，使通过第四配管24的制冷剂与通过第七配管40的制冷剂大致平行流动地合流，由此尽可能降低两者的碰撞损失。

<室外送风风扇的控制>

接着，参照表示控制动作的图8对室外送风风扇48等的控制进行说明。以下记载的室外送风风扇的控制，能够适用于上述的各实施方式的制冷循环装置。

当供暖运转时，在室外空气温度高的情况下，一般不需要大的供暖能力，在本发明这样的制冷装置中，由于将压缩机6的能力控制得较低，所以压缩机6的温度难以上升，其结果是，蓄热材料36的温度也大多不上升。

另一方面，在外部空气温度高的情况下，如果室外热交换器14的温度为冰点下，并且低于室外空气的露点温度，则在室外热交换器14也会有霜成长。

在这种情况下，大多存在霜的成长慢的情况，为了检测到需要除霜运转，需要结出一定量的霜使室外热交换器14被霜堵塞，室外热交换器14的温度降低，所以在进入除霜运转的时刻的霜量与通常相比没有变化，蓄热量少，由此除霜时间变长，霜有可能会残留。

这种倾向为蓄热量被除霜运转前的压缩机6的运转状况所左右的、像本发明这样的结构的特有的性质。

在图8中，在除霜运转前由蓄热材料温度传感器46检测蓄热材料36的温度Ts。

进行结霜、判断为需要除霜的情况下（省略关于结霜判断的方法），如上所述打开第一电磁阀30、第二电磁阀42。

几乎同时地，将除霜开始前检测到的蓄热材料温度Ts与预先决定的判定用温度进行比较。该判定用温度根据蓄热材料36的比热、室外热交换器14而决定，但在本实施例的情况下，根据压缩机6以低能力运转的情况的温度（例如40℃），并考虑传热的损失等例如决定为30℃。

另外，同时利用室外温度传感器44检测室外空气温度To，将其也与预先决定的判定用温度进行比较。该判定用温度，考虑仅室外空气温度为0℃以上的情况、室外空气所具有的热量能够有助于除霜、以及设计上的误差，在本实施例的情况下例如决定为1℃。

在上述的双方的温度判定都成立的情况下，如图所示通过运转室外送风风扇48的设定来进行除霜运转。

另一方面，在双方的温度判定有某个不成立的情况下，如图所示通过停止室外送风风扇48的设定来进行除霜运转。

在本实施例中，在除霜运转开始时刻，进行温度判定，决定除霜运转中的室外送风风扇48的运转状态，而在除霜运转的中途进行室外空气温度的判定，开始或停止室外送风风扇的运转，当然也能发挥同样的效果。

工业上的可利用性

本发明的制冷循环装置，在利用压缩机的排热的空气热源式的热泵中，能够使高室外气温时的除霜能力提高，所以对空气调节机、热水器、热泵式洗衣机等是有用的。

附图标记说明

2 室外机

4 室内机

6 压缩机

8 四通阀

10 过滤器

12 膨胀阀

14 室外热交换器

16 室内热交换器

18 第一配管

20 第二配管

22 第三配管

24 第四配管

26 蓄存器

28 第五配管

30 第一电磁阀

32 蓄热槽

34 蓄热热交换器

36 蓄热材料

38 第六配管

40 第七配管

42 第二电磁阀

44 室外温度传感器

45 配管温度传感器

46 蓄热材料温度传感器

48 室外送风风扇

Claims

1.一种制冷循环装置，其特征在于：

具备压缩机、与该压缩机连接的室内热交换器、与该室内热交换器连接的膨胀阀、与该膨胀阀连接的室外热交换器、室外送风风扇和室外温度检测单元，所述室外热交换器和压缩机经由四通阀连接，

所述制冷循环装置还具有：蓄热材料，其以包围所述压缩机的方式配置，蓄积由所述压缩机产生的热；和蓄热热交换器，其与蓄积于该蓄热材料的热进行热交换，

在除霜运转时，所述压缩机的排出制冷剂被引导至所述室外热交换器，并且经由所述室内热交换器被引导至所述蓄热热交换器，通过所述室外热交换器后的制冷剂和在所述蓄热热交换器与所述蓄热材料进行了热交换后的制冷剂合流并被引导至所述压缩机的吸入侧，并且在由所述室外温度检测单元检测到的室外侧气温为规定的值以上的情况下，使室外送风风扇旋转。

2.如权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于：

还具有检测所述蓄热材料的温度的蓄热材料温度检测单元，在该蓄热材料温度检测单元检测到蓄热时的蓄热材料温度为规定的温度以下的情况下，在除霜运转时使室外送风风扇旋转。