CN104685304B - 空调装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可以进行制冷供暖混合运行的空调装置,包括具有压缩机(110)的热源机(100)、多个室内机(200)和中继机(300),且空调装置还包括:中继机侧第1旁通配管(342),使从压缩机(110)吐出后流入中继机(300)的制冷剂的一部分流入到热源机侧热交换器(131)与室内机侧热交换器(210)之间;中继机侧第2流量控制装置(343),设置在中继机侧第1旁通配管(342)上;和控制装置(400),控制中继机侧第2流量控制装置(343)的开度,以便在热源机侧热交换器(131)用作蒸发器运行时从压缩机(110)吐出的吐出制冷剂的吐出温度变成压缩机(110)的耐热温度以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种空调装置。
背景技术
例如,利用冷冻循环(热泵循环)的空调装置,由制冷剂配管连接具有压缩机和热源机侧热交换器的热源机侧单元(热源机、室外机)、以及具有流量控制装置(膨胀阀等)和室内机侧热交换器的负荷侧单元(室内机),构成使制冷剂循环的制冷剂回路。并且,在室内机侧热交换器中,利用制冷剂在蒸发和冷凝的时候从作为热交换对象的空调对象空间的空气吸热、放热的特点,使得制冷剂回路中的制冷剂的相关压力、温度等变化的同时进行空气调节。这里,例如,有这样的空调装置,其根据室内机中提供的远程控制器(未图示)的设定温度和室内机周围气温,自动判断多个室内机中各个室内机的制冷和供暖状况,可执行能使每个室内机进行制冷、供暖的制冷供暖同时运行(制冷供暖混合运行)。
进一步地,设置在寒冷地区等的空调装置中有这样的空调装置,其在室外的空气(下文中称为外气)的气温较低的情况下,为了提高供暖能力(供暖时,借助压缩机由制冷剂循环向室内机侧提供的(每单位时间)热量。下文中,包含制冷能力在内统称为能力),附加了回路,以使制冷剂通过喷射管流入(喷射)到在热源机中设置的压缩机的压缩行程的中途部分(例如,参照专利文献1)。
在该专利文献1的空调装置中,由于喷射,压缩机吐出的吐出制冷剂的制冷剂密度升高,从而能力升高。另外,与此同时,制冷供暖混合运行时,在所有室内机中,进行供暖的室内机(下文称为供暖室内机)的运行比率较高(供暖主体运行)时,由热源机侧流量控制装置控制进行制冷的室内机(下文称为制冷室内机)的蒸发压力。
在这种可以制冷供暖混合运行的、进行喷射的空调装置中,当与供暖室内机匹配的供暖能力提高时,即使在制冷室内机中,用作蒸发器的室内侧热交换器的制冷剂出口侧的制冷剂压力也会升高,由于压力差会变小,因此供给制冷室内机的制冷能力就会下降。因此,像专利文献1所述的,供暖主体运行时,由热源机侧流量控制装置控制制冷室内机的蒸发压力,从而可以避免制冷能力下降的问题,且可以确保(维持)制冷能力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第4989511号公报(第23页,图1)
发明内容
发明所解决的技术问题
但是,在外气温度低的环境下供暖主体运行时制冷室内机的运行比率高的情况下,流入喷射管的制冷剂状态接近饱和气体。也就是说,由于制冷剂变为焓值高的状态,进行喷射的情况下,压缩机吐出温度的降低效果变小,压缩机吐出温度过度升高。因此存在这样的问题:从压缩机马达材料的耐热保护的角度来看,为了使吐出温度在其耐热温度以下,不得不降低压缩机的运行容量或者不得不停机,因而不能发挥期望的供暖能力或者制冷能力。因此,存在使用者的舒适性下降,以及对象空间的温度不能维持在设定温度的问题。
另外,R32制冷剂在制冷剂性质上,与R410A,R407C以及R22等相比,压缩机的吐出温度约高出30℃。因此存在的问题是,如果使用R32制冷剂,压缩机吐出温度有过高的倾向,同样地为了保护压缩机而导致不能发挥期望供暖能力。因此,为了能够对付这种制冷剂,需要一种空调装置,其不仅仅在供暖主体运行时而且即使在全供暖运行时,也能够抑制吐出温度过高。
因此,鉴于此,本发明的目的在于提供一种信赖性高的空调装置,其可以执行制冷供暖同时运行,即使在压缩机吐出温度过高的运行条件下,也不会停止运行,可以将吐出温度抑制在压缩机的耐热温度以下,并且可确保使用者的舒适性或者将对象空调空间的温度保持一定。
解决问题的技术方案
本发明的空调装置,是能进行制冷供暖混合运行的空调装置,利用配管对以下设备进行连接而构成制冷剂回路,这些设备包括:热源机,该热源机具有压缩机、使室外气体与制冷剂进行热交换的热源机侧热交换器、热源机侧流量控制装置和四通切换阀;多个室内机,该多个室内机具有使空调对象的空气与制冷剂进行热交换的室内机侧热交换器和室内机侧流量控制装置;和中继机,该中继机位于热源机和多个室内机之间,并且形成用于向进行供暖的室内机供给气体制冷剂以及向进行制冷的室内机供给液体制冷剂的流路;其中,空调装置包括:旁通配管,该旁通配管使从压缩机吐出后流入了中继机的制冷剂的一部分流入到热源机侧热交换器与室内机侧热交换器之间;旁通流量控制装置,该旁通流量控制装置设置在旁通配管上;和控制装置,该控制装置在热源机侧热交换器用作蒸发器运行时控制旁通流量控制装置的开度,以便从压缩机吐出的吐出制冷剂的吐出温度变成压缩机的耐热温度以下。
发明的效果
根据本发明,热源机侧热交换器作为蒸发器运行时,由于控制了旁通流量控制装置的开度,即使在压缩机吐出温度过高的运行条件下,运行也不会停止,且可以将吐出温度抑制在压缩机的耐热温度以下。这样的结果是,能够提供一种可以确保使用者的舒适性或者可以使对象空调空间的温度保持一定的高信赖性的空调装置。
附图说明
图1为表示本发明实施例1的空调装置的构成和制冷剂回路的图。
图2为表示本发明实施例1中全制冷运行的制冷剂流动的图。
图3为表示本发明实施例1中制冷主体运行的制冷剂流动的图。
图4为表示本发明实施例1中全供暖运行的制冷剂流动的图。
图5为表示本发明实施例1中供暖主体运行的制冷剂流动的图;
图6为表示本发明实施例1中全供暖运行或者供暖主体运行时的控制流程的图。
图7为表示本发明实施例1中供暖主体运行的p-h线图的图。
图8为表示本发明实施例2的空调装置的构成以及制冷剂回路的图。
图9为表示本发明实施例2中全制冷运行或者制冷主体运行的控制流程的图。
图10为表示本发明实施例2中制冷主体运行的p-h线图的图。
图11为表示本发明实施例2中全供暖运行或者供暖主体运行时的控制流程的图。
图12为表示本发明实施例3的空调装置的构成以及制冷剂回路的图。
图13为表示本发明实施例3的外气温度和供暖能力关系的图。
图14为表示本发明实施例3中有关喷射流量控制装置的开度控制处理的流程的图。
图15为表示本发明实施例3中供暖主体运行的p-h线图的图。
图16为表示本发明实施例4的空调装置的构成以及制冷剂回路的图。
图17为表示本发明实施例4的供暖主体运行的p-h线图的图。
具体实施方式
下面,基于附图详细说明本发明的实施例。
实施例1
图1为表示本发明实施例1的空调装置的整体构成的图。在图1和后述的图中,标有相同符号的为相同或者相似部件,这在说明书全文中通用。进一步地,说明书全文中表达的构成要素的形态,不仅仅局限于所有示例中记载这些的内容。
首先,基于图1说明构成空调装置的部件(装置)等。该空调装置利用借助制冷剂循环的冷冻循环(热泵循环)实行制冷供暖运行。特别地,本实施例的空调装置是,可以实行在多个室内机中各自制冷和供暖同时混在一起进行的制冷供暖同时运行的装置。
如图1所示的本实施例的空调装置,主要包括热源机(热源机侧单元、室外机)100、多个室内机(负荷侧单元)200a、200b和中继机300。本实施例1中,为了控制制冷剂的流动,热源机100和室内机200a、200b之间设有中继机300,这些设备之间通过各种制冷剂配管进行配管连接。另外,多台室内机200a、200b连接成为彼此并联。并且,例如,在不需要特别区分或没有特别规定的情况下,下文中记载时省略室内机200a、200b的a、b下脚标。另外,在不需要特别区分或没有特别规定的情况下,下文中记载时也会省略其它设备、温度检测器以及流量控制装置等的a、b下脚标。
关于配管连接,热源机100和中继机300之间用第1主管10、和管径比第1主管10细的第二主管20连接。第一主管10中流动从中继机300侧到热源机100侧的低压制冷剂。另外,第二主管20中流动从热源机100侧到中继机300侧的、比第1主管10内流动的制冷剂更高压的制冷剂。这里压力的高低,不是根据其与作为基准的压力(数值)的关系确定的,而是由压缩机110的加压、对各流量控制装置的开闭状态(开度)的控制等,基于制冷剂回路内相对的高低(包括中间)作出的表述(下文中相同。温度的高低也是一样的。基本地,压缩机110吐出的制冷剂压力最高,通过流量控制装置等后压力降低,故压缩机110吸入的制冷剂压力最低)。
另一方面,中继机300和室内机200a由第一支管30a和第二支管40a连接。同样地,中继机300和室内机200b由第一支管30b和第二支管40b连接。由第1主管10、第2主管20、第2支管40(40a、40b)和第1支管30(30a、30b)进行配管连接后,形成在热源机100、中继机300和室内机200(200a、200b)之间循环制冷剂的制冷剂回路。
本实施例1的热源机100包括压缩机110、四通切换阀120、热源机侧热交换器131、热源机侧第1止回阀132、热源机侧第2止回阀133、热源机侧送风机134、热源机侧流量控制装置135、热源机侧第3止回阀151、热源机侧第4止回阀152、热源机侧第5止回阀153和热源机侧第6止回阀154。
热源机100的压缩机110对吸入的制冷剂施加压力后吐出(送出)。这里,本实施例1的压缩机110,可以通过逆变回路(未图示)基于控制装置400的指示使驱动频率任意变化。因此,压缩机110,由作为一个整体可以改变吐出容量(每一单位时间的制冷剂吐出量)以及随着该吐出容量的变化改变能力的逆变压缩机构成。
四通切换阀120基于控制装置400的指示,根据制冷供暖的形态(模式)实行阀的切换,从而切换制冷剂的路径。本实施例1中,根据全制冷运行(这里是指运行中的所有室内机都在制冷)、制冷主体运行(制冷供暖同时运行期间,以制冷为主)时、和全供暖运行(这里是指运行中的所有室内机都在供暖)、供暖主体运行(制冷供暖同时运行期间,以供暖为主)时的不同来切换路径。
热源机侧热交换器131包括流通制冷剂的传热管和用于增加该传热管中流动的制冷剂与外气之间的传热面积的翅片(未图示),并实行制冷剂和空气(外气)的热交换。例如,热源机侧热交换器131在全供暖运行时和供暖主体运行时起到蒸发器的作用,使制冷剂蒸发气化。另一方面,热源侧热交换器131在全制冷运行时和制冷主体运行时起到冷凝器的作用,使制冷剂冷凝液化。根据场合的不同,例如,制冷主体运行时,也会将冷凝器等调整为使制冷剂不完全气化或者液化,而达到液体和气体两相混合(气液两相制冷剂)的状态。
而且,为了使制冷剂和空气有效地进行热交换,在热源侧热交换器131的附近设有热源机侧送风机134。热源机侧送风机134能够基于来自控制装置400的指示改变风量,还可通过该风量的变化,改变热源机侧热交换器131的热交换量。另外,热源机侧流量控制装置135基于控制装置400的指示,通过控制将要通过的制冷剂流量(每单位时间流动的制冷剂的量),调整热源侧热交换器131内通过的制冷剂的压力。
热源机侧第1止回阀132、热源机侧第2止回阀133、热源机侧送风机134、热源机侧流量控制装置135、热源机侧第3止回阀151、热源机侧第4止回阀152、热源机侧第5止回阀153和热源机侧第6止回阀154,分别用于防止制冷剂逆流和调整制冷剂的流动,并且使制冷剂的循环路与模式相匹配地固定。
热源机侧第1止回阀132位于四通切换阀120和热源机侧热交换器131之间的配管上,允许从四通切换阀120向热源机侧热交换器131方向的制冷剂流通。
热源机侧第2止回阀133位于热源机侧热交换器131和四通切换阀120之间的配管上,允许从热源机侧热交换器131向四通切换阀120方向的制冷剂流通。
热源机侧第3止回阀151位于热源机侧热交换器131和第2主管20之间的配管上,允许从热源机侧热交换器131向第2主管20方向的制冷剂流通。
热源机侧第4止回阀152位于四通切换阀120和第1主管10之间的配管上,允许从第1主管10向四通切换阀120方向的制冷剂流通。
热源机侧第5止回阀153位于四通切换阀120和第2主管20之间的配管上,允许从四通切换阀120向第2主管20方向的制冷剂流通。
热源机侧第6止回阀154位于热源侧热交换器131和第1主管10之间的配管上,允许从第1主管10向热源机侧热交换器131方向的制冷剂流通。
另外,本实施例1中,在连接到压缩机110吐出侧的配管上安装有用于检测有关吐出的制冷剂的压力的由压力传感器构成的热源机侧第1压力检测器170和用于检测有关吐出的制冷剂的温度的由温度传感器构成的热源机侧第1温度检测器173。控制装置400基于热源机侧第1压力检测器170和热源机侧第1温度检测器173的信号,例如进行压缩机110吐出的制冷剂的吐出压力Pd、吐出温度Td的检测以及基于吐出压力Pd计算冷凝温度Tc等。进一步地,在连接热源机100和第1主管10的配管上,安装有检测从中继机300侧(与室内机200侧相同)流入的制冷剂的压力的热源机侧第2压力检测器171。另外,热源机100中安装有用于检测外气的温度(外气温)的外气温度检测器172。
其次,本实施例1中的中继机300包括中继机侧气液分离装置310、第1分支部320、第2分支部330和中继机侧热交换部340。中继机侧气液分离装置310将来自第2主管20的制冷剂分离为气体制冷剂和液体制冷剂。中继机侧气液分离装置310中,流出气体制冷剂的气态部(未图示)连接第1分支部320。另一方面,中继机侧气液分离装置310中流出液体制冷剂的液态部(未图示),通过中继机侧热交换器340连接第2分支部330。通过中继机侧热交换部340把从中继机侧气液分离装置310的液态部流出的液体制冷剂引导到第2分支部330的配管在下文中被有时称为配管347。
第1分支部320具有中继机侧第1电磁阀321(321a、321b)、中继机侧第2电磁阀322(322a、322b)。各个中继机侧第1电磁阀321连接中继机侧气液分离装置310的气态部侧与各个第1支管30(30a、30b),各个中继侧第2电磁阀322连接各个第1支管30与第1主管10。中继机侧第1电磁阀321和中继侧第2电磁阀322基于控制装置400的指示切换流路,以使制冷剂从室内机200侧流向第1主管10侧,或者使制冷剂从中继机侧气液分离装置310侧流向室内机200侧。
第2分支部330具有中继机侧第1止回阀331(331a、331b)和中继机侧第2止回阀322(322a、322b)。中继机侧第1止回阀331和中继机侧第2止回阀322形成彼此逆向并联的关系,各自的一端分别与第2支管40(40a、40b)连接。制冷剂从室内机200侧流向中继机侧热交换部340侧时,制冷剂流过中继机侧第1止回阀331,流入中继机侧热交换部340的中继机侧第2旁通配管346中。另外,制冷剂从中继机侧热交换部340侧流向室内机200侧时,制冷剂流过中继机侧第2止回阀332。
中继机侧热交换部340具有中继机侧第1流量控制装置341、中继机侧第1旁通配管342、中继机侧第2流量控制装置(旁通流量控制装置)343、中继机侧第1热交换器344、中继机侧第2热交换器345和中继机侧第2旁通配管346。中继机侧第1旁通配管342配置成从中继机侧第2热交换器345和中继机侧第2止回阀332之间分支伸出,通过中继机侧第2流量控制装置343、中继机侧第2热交换器345和中继机侧第1热交换器344与第1主管10连接。
中继机侧热交换部340,例如在全制冷运行时使液体制冷剂过冷却并供给到室内机200侧。另外,中继机侧热交换部340与第1主管10之间配管连接,室内机200侧流出的制冷剂(为实行过冷却使用的制冷剂)流入第1主管10。
中继机侧第1流量控制装置341设置在中继机侧第1热交换器344和中继机侧第2热交换器345之间的配管347上,并基于控制装置400的指示控制开度,调整从中继机侧气液分离装置310流出的制冷剂的制冷剂流量和制冷剂压力。
另一方面,中继机侧第2流量控制装置343,基于控制装置400的指示控制开度,并调整通过中继机侧第1旁通配管342的制冷剂的制冷剂流量和制冷剂压力。这里,本实施例1的中继机侧第2流量控制装置343的开度,由控制装置400基于中继机侧第1压力检测器350检测出的压力和中继机侧第2压力检测器351检测出的压力之间的压差来决定。换言之,为了确保压差,而控制中继机侧第2流量控制装置343的开度。另外,也出于降低压缩机110吐出的高压气体制冷剂的吐出温度的目的,控制中继机侧第2流量控制装置343的开度,有关这一点另行说明。
这样确保压差后,可使期望的制冷剂流入室内机200内。建筑用多联空调装置中,不能确保从中继机300到室内机200的延长配管的容许高低差(液头)和压力损失的合计压差以上的压差的情况下,无法向室内机200供给制冷剂。因此,要控制该压差达到规定压差(例如,0.3MPa)以上。
流入中继机第1旁通配管342的制冷剂,通过中继机侧第2流量控制装置343之后,例如在中继机侧第2热交换器345和中继机侧第1热交换器344中,过冷却配管347中流动的制冷剂,再流入第1主管10。
中继机侧第1旁通配管342中流动的、中继机侧第2流量控制装置343下游部分的制冷剂(已流过中继机侧第2流量控制装置343的制冷剂),与配管347中流过中继机侧第1流量控制装置341后的制冷剂之间,在中继机侧第2热交换器345中进行热交换。另外,来自中继机侧第1旁通配管342并已流过中继机侧第2热交换器345的制冷剂,与流出中继机侧气液分离装置310而流入配管347的制冷剂(流向中继机侧第1流量控制装置341的制冷剂)之间,在中继机侧第1热交换器344中进行热交换。
进一步地,中继机侧第2旁通配管346中流动的是,来自室内机200的、已流过中继机侧第1止回阀331的制冷剂。已流过中继机侧第2旁通配管346的制冷剂,例如在制冷主体运行和供暖主体运行时,如流过中继机侧第2热交换器345之后,部分或全部流入制冷的室内机200。另外,例如在实行全供暖运行的情况下,流过中继机侧第2旁通配管346的制冷剂,流过中继机侧第2热交换器345之后,全部流过中继机侧第1旁通配管342,再流入第1主管10。
另外,在中继机300中,为了检测出通过中继机侧第1流量控制装置341前后的制冷剂的压力,在连接中继机侧第1流量控制装置341和中继机侧气液分离装置310的配管侧上安装了中继机侧第1压力检测器350。另外,在连接第2分支部330的配管侧上安装了中继机侧第2压力检测器351。如前所述,控制装置400基于中继机侧第1压力检测器350和中继机侧第2压力检测器351检测出的压力的差,决定中继机侧第2流量控制装置343的开度,并对中继机侧第2流量控制装置343作出指示。进一步地,在连接第1主管10和中继机侧第1热交换器344的配管上安装有中继机侧温度检测器352。控制装置400,例如基于来自中继机侧温度检测器352的信号,通过计算等对从室内机200侧流向第1主管10侧的制冷剂的压力进行判断。
接着,说明室内机200(200a、200b)的构成。室内机200具有室内机侧热交换器210(210a、210b)、靠近室内机侧热交换器210且串联连接的室内机侧流量控制装置220(220a、220b)和室内机侧控制装置230(230a、230b)。室内机侧热交换器210在制冷时用作蒸发器,在供暖时用作冷凝器,以使空调对象空间的空气与制冷剂之间进行热交换。另外,在各个室内机侧热交换器210的附近设有室内机侧送风机211(211a、211b),以高效地进行制冷剂与空气的热交换。
室内机侧流量控制装置220具有减压阀或者膨胀阀的作用,调节通过室内机侧热交换器210的制冷剂的压力。这里,本实施例1的室内机侧流量控制装置220,例如由开度可变的电子膨胀阀等构成。并且,室内机侧流量控制装置220的开度,制冷时,基于室内机侧热交换器210的制冷剂出口侧(这里是第1支管30侧)的过热度,例如由各个室内机200中设有的室内机侧控制装置230决定。另外,供暖时,基于制冷剂出口侧(这里是第2支管40侧)的过冷度决定。室内机侧控制装置230控制室内机200的各个部件的动作。
另外,室内机侧控制装置230利用有线或者无线方式与控制装置400之间进行包含各种数据的信号的通信和处理。这里,室内机侧控制装置230,例如具有存储部(未图示),存储由室内机侧热交换器210的尺寸(传热面积等)和来自室内机侧送风机211的风量决定的、制冷运行时或供暖运行时热交换容量的数据(由于室内机侧热交换器210的尺寸由各个室内机200决定,因此实际上热交换容量因风量变化而不同)。
这里,与供暖运行相关的室内机侧热交换器210的热交换容量记做Qjh,与制冷运行相关的室内机侧热交换器210的热交换容量记做Qjc。室内机侧控制装置230基于通过远程控制器(未图示)输入的例如位于室内的操作者的指示,判断制冷运行或供暖运行、以及指示的风量等,并向控制装置400输送包含热交换容量的数据的信号。
在各个室内机200的室内机侧热交换器210中形成制冷剂的流入口和流出口的配管上安装有室内机侧第1温度检测器240(240a、240b)和室内机侧第2温度检测器241(241a、241b)。室内机侧控制装置230基于室内机侧第1温度检测器240检测出的温度和室内机侧第2温度检测器241检测出的温度之差,计算各自的过热度或过冷度,决定各个室内机侧流量控制装置220的开度。
控制装置400,例如基于从空调装置内外设置的各种检测器(传感器)、空调装置的各个设备(装置)送出的信号,进行判断处理等。并且,控制装置400基于该判断使各设备动作,具有总体控制空调装置的全体的动作的功能。具体地说,包括控制压缩机110的驱动频率、控制热源机侧流量控制装置135等的流量控制装置的开度、控制四通切换阀120、控制中继机侧第1电磁阀321等的切换等等。为了便于控制装置400进行处理,存储装置410临时或者长期地存储了必要的各种数据、程序等。
这里,本实施例1中,虽然控制装置400和存储装置410与热源机100分开独立地设置,但是例如设置在热源机100内的情况也比较多。另外,控制装置400和存储装置410设置在装置附近,但例如也可以借助公众电气通信网等进行信号通信的话来进行远程控制。
如上所述构成的本实施例1的空调装置如前所述地可以实行全制冷运行、全供暖运行、制冷主体运行和供暖主体运行这四个形态(模式)中的任意一个运行。这里,热源机100的热源机侧热交换器131在全制冷运行时和制冷主体运行时用作冷凝器,在全供暖运行时和供暖主体运行时用作蒸发器。接着,将说明各个形态运行中基本的各个设备的动作和制冷剂的流动。
《全制冷运行》
图2为表示本发明实施例1的空调装置全制冷运行时的制冷剂流动的图。并且,图2中的中继机侧第1电磁阀321和中继机侧第2电磁阀322被涂黑的部分表示阀关闭,被涂白的部分表示阀打开。这一点在后述的图中也是一样的。首先,基于图2说明全制冷运行时各个设备的动作和制冷剂的流动。全制冷运行时,制冷剂的流动由图2中的实线箭头标出。这里,说明室内机200没有全部停止、进行制冷时的情况。
热源机100中,压缩机110压缩吸入的制冷剂,吐出高压的气体制冷剂。压缩机110吐出的高压气体制冷剂经过四通切换阀120,流入热源机侧热交换器131。高压的气体制冷剂在通过热源机侧热交换器131内期间,与外气热交换,冷凝成为高压的液体制冷剂,然后流经热源机侧第3止回阀151(由于制冷剂的压力关系,不流入热源机侧第5止回阀153、热源机侧第6止回阀154侧)。然后,高压的液体制冷剂通过第2主管20流入中继机300。
流入中继机300的制冷剂,由中继机侧气液分离装置310分离成气体制冷剂和液体制冷剂。这里,全制冷运行时流入中继机300的制冷剂是液体制冷剂。另外,由于控制装置400关闭了第1分支管320的中继机侧第1电磁阀321(321a、321b),气体制冷剂不会从中继侧气液分离装置310流入室内机200(200a、200b)侧。另一方面,在中继机侧气液分离装置310中分离出的液体制冷剂流入配管347,通过中继机侧第1热交换器344、中继机侧第1流量控制装置341和中继机侧第2热交换器345后,其中一部分流入第2分支部330。流入第2分支部330的制冷剂,通过中继机侧第2止回阀332a、332b和第2支管40a、40b分流到室内机200a、200b。
室内机200a、200b中,从第2支管40a、40b分别流出的各液体制冷剂,因室内机侧流量控制装置220a、220b的开度调整而调整压力。这里,如前所述,各个室内机侧流量控制装置220的开度调整是基于各个室内机侧热交换器210的制冷剂出口侧的过热度进行的。由于各个室内机侧流量控制装置220a、220b的开度调整成为低压液体制冷剂或者气液两相制冷剂的制冷剂分别流入室内机侧热交换器210a、210b。
低压液体制冷剂或者气液两相制冷剂分别通过室内机侧热交换器210a、210b期间,与构成空调对象空间的室内空气进行热交换,从而蒸发变成低压气体制冷剂。此时,由于热交换,室内空气被冷却从而对室内进行制冷。并且,该各个低压气体制冷剂分别流出室内机侧热交换器210a、210b,流入第1支管30a、30b。另外,这里虽然说明了室内机侧热交换器210a、210b流出的制冷剂是气体制冷剂,但是例如各个室内机200在空调负荷(室内机必须的热量。下文称为负荷)较小的情况下,或者在刚开启之后等的过渡状态的情况下等等,室内机侧热交换器210a、210b中的制冷剂不会完全气化,也可能流出的是气液两相制冷剂。从第1支管30a、30b流出的低压气体制冷剂或者气液两相制冷剂(低压的制冷剂),通过中继机侧第2电磁阀322a、322b流入第1主管10。
通过第1主管10流入热源机100的制冷剂,经过热源机侧第4止回阀152、四通切换阀120,再次回到压缩机110进行循环。这就是全制冷运行时的制冷剂循环路径。
这里说明中继机侧热交换器340中制冷剂的流动。如前所述,在中继机侧气液分离装置310中分离出的液体制冷剂通过中继机侧第1热交换器344、中继机侧第1流量控制装置341和中继机侧第2热交换器345后,一部分流入第2分支部330。另一方面,没有流入第2分支部330侧的制冷剂流入中继机侧第1旁通配管342,并在中继机侧第2流量控制装置343中被减压。
在中继机侧第2流量控制装置343中被减压后的制冷剂,分别在中继机侧第2热交换器345和中继机侧第1热交换器344中过冷却在配管347中流动的制冷剂,然后流入第1主管10。也就是说,在中继机侧气液分离装置310中被分离出并通过配管347流向室内机200的液体制冷剂,在中继机侧热交换部340中被过冷却后流入第2分支部330。由此,可以减小室内机200a、200b的制冷剂入口侧(这里是第2支管40侧)的焓值,且可以增大在室内机侧热交换器210a、210b中与空气的热交换量。
这里,当中继机侧第2流量控制装置343的开度增大、在中继机侧第1旁通配管342中流动的制冷剂(用于过冷却的制冷剂)的量增多时,没有蒸发的制冷剂在中继机侧第1旁通配管342内会增多。因此,中继机侧第1旁通配管342中通过中继机侧第1热交换器344之后的制冷剂,不是气体制冷剂而是气液两相制冷剂,气液两相制冷剂通过第1主管10流入热源机100侧。
《制冷主体运行》
图3为表示本发明实施例1的空调装置制冷主体运行时的制冷剂流动的图。这里说明室内机200b进行制冷、室内机200a进行供暖的情况。制冷主体运行时制冷剂的流动在图3中由实线箭头标出。热源机100的各个设备进行的动作和制冷剂的流动,与采用图2说明的全制冷运行时的相同。但是在此,由于控制了热源机侧热交换器131中制冷剂的冷凝,因此通过第2主管20流入中继机300的制冷剂是气液两相制冷剂。下文中,进行制冷的室内机200b被称为制冷室内机200b,进行供暖的室内机200a被称为供暖室内机200a。这一点在后述的其它运行中也一样。
另外,对于从热源机100流出经过第2主管20并通过中继机侧热交换部340和第2分支部330到达制冷室内机200b、直到通过第1主管10流入热源机100的制冷剂的流动,与采用图2说明的全制冷运行时的流动相同。另一方面,对于供暖室内机200a的制冷剂的流动,与制冷室内机200b的不同。首先,中继机侧气液分离装置310将流入中继机300的气液两相制冷剂分离为气体制冷剂和液体制冷剂。控制装置400关闭第1分支部320的中继机侧第1电磁阀321b,以使在中继机侧气液分离装置310中分离出的气体制冷剂不会流入室内机200b侧。另一方面,控制装置400打开中继机侧第1电磁阀321a,以使在中继机侧气液装置310中分离出的气体制冷剂通过第1支管30a流入供暖室内机200a侧。
在供暖室内机200a中,通过室内机侧流量控制装置220a的开度调整,对于从第1支管30a流出的高压气体制冷剂,调整在室内机侧热交换器210a内流动的制冷剂的压力。并且,高压气体制冷剂在通过室内机侧热交换器210a内期间由于热交换而冷凝成液体制冷剂,然后通过室内机侧流量控制装置220a。此时,通过室内机侧热交换器210a中的热交换,加热室内空气从而进行室内供暖。已通过室内机侧流量控制装置220a的制冷剂成为压力适当减小的液体制冷剂,通过第2支管40a和中继机侧第1止回阀331a,流入中继机侧第2旁通配管346。接着,与从中继机侧气液分离装置310流出的液体制冷剂(配管347中通过中继机侧第1流量控制装置341之后的液体制冷剂)合流,并通过中继机侧第2热交换器345和中继机侧第2止回阀332b流入室内机200b,被用作制冷用的制冷剂。
在如上所述的制冷主体运行中,热源机100的热源机侧热交换器131用作冷凝器。另外,已通过进行供暖的室内机200(这里是室内机200a)的制冷剂,被用作运行制冷的室内机200(这里是室内机200b)的制冷剂。这里,在制冷室内机200b中的负荷小、抑制制冷室内机200b中流动的制冷剂等的情况下,控制装置400将中继机侧第2流量控制装置343的开度增大,减少流向制冷室内机200b的制冷剂量。由此,即使没有向制冷室内机200b供给必须量以上的制冷剂,制冷剂也能通过中继机侧第1旁通配管342流入第1主管10。
《全供暖运行》
图4为表示本发明实施例1的空调装置全供暖运行时的制冷剂流动的图。接着说明全供暖运行时各个设备的动作和制冷剂的流动。这里说明的是室内机200没有全部停止地进行供暖的情况。全供暖运行的制冷剂的流动由图4的实线箭头标识。在热源机100中,压缩机110压缩吸入的制冷剂,吐出高压气体制冷剂。压缩机110吐出的制冷剂,流过四通切换阀120、热源机侧第5止回阀153(由于制冷剂的压力关系,不会流入热源机侧第4止回阀152、热源机侧第3止回阀151侧),通过第2主管20流入中继机300。
流入中继机300的制冷剂由中继机侧气液分离装置310分离为气体制冷剂和液体制冷剂,分离后的气体制冷剂流入第1分支部320。这里,第1分支部320中,流入的制冷剂从中继机侧第1电磁阀321(321a、321b)经第1支管30a、30b分流到所有的室内机200a、200b。
在室内机200a、200b中,室内机侧控制装置230分别调整室内机侧流量控制装置220a、220b各自的开度。由此,对于从第1支管30a、30b分别流出的高压气体制冷剂,调整在室内机侧热交换器210a、210b内流动的制冷剂的压力。并且,高压气体制冷剂在通过室内机侧热交换器210a、210b内期间通过热交换冷凝成液体制冷剂,然后通过室内机侧流量控制装置220a、220b。此时,通过在室内机侧热交换器210a、210b处的热交换,室内空气被加热,进行空调对象空间(室内)的供暖。
通过室内机侧流量控制装置220a、220b之后的制冷剂变成低压液体制冷剂或者气液两相制冷剂,通过第2支管40a、40b和中继机侧第1止回阀331a、331b流入中继机侧第2旁通配管346。这里,控制装置400关闭中继机侧第1流量控制装置341,中断中继机侧第2旁通配管346和中继机侧气液分离装置310之间的制冷剂的流动。因此,已通过中继机侧第2旁通配管346的制冷剂在通过中继机侧第2热交换器345的高压侧之后,通过中继机侧第1旁通配管342(也就是,通过中继机侧第2流量控制装置343→中继机侧第2热交换器345的低压侧→中继机侧第1热交换器344)流入第1主管10。
此时,控制装置400通过调整在中继机侧第1旁通配管342上设置的中继机侧第2流量控制装置343的开度,使低压气液两相制冷剂流入第1主管10。并且,在中继机侧第1流量控制装置341处于关闭状态时,在中继机侧第2热交换器345中,因为高压液体制冷剂通过中继机侧第2旁通配管346流入,该高压液体制冷剂和通过中继机侧第1旁通配管342的制冷剂进行热交换。
从第1主管10流入热源机100的制冷剂通过热源机100的热源机侧第6止回阀154和热源机侧流量控制装置135,流入用作蒸发器的热源机侧热交换器131。流入热源机侧热交换器131的制冷剂在通过热源机侧热交换器131期间与空气热交换,蒸发变成气体制冷剂。而且,气体制冷剂经过四通切换阀120,再次回到压缩机110,如前所述被压缩吐出从而循环。这样就构成了全供暖运行时的制冷剂的循环路径。
这里,在前述的全制冷运行和全供暖运行中,虽然说明的是所有室内机200a、200b都运行的状况,但是例如一部分室内机也可以停止。另外,例如在一部分室内机200停止、空调装置整体的负荷小的情况下,也可以改变与压缩机110的驱动频率变化相关的吐出容量,进而改变供给能力。
《供暖主体运行》
图5为表示本发明实施例1的空调装置供暖主体运行时的制冷剂流动的图。这里,说明室内机200a进行供暖、室内机200b进行制冷的情况。供暖主体运行时,制冷剂的流动由图5中的实线箭头标识。热源机100的各个设备的动作和制冷剂的流动与采用图4说明的全供暖运行时的相同。
另外,对于供暖室内机200a供暖时制冷剂的流动,与采用图4说明的全供暖运行时的流动相同。在供暖室内机200a中,在通过室内机侧热交换器210a内期间因热交换而冷凝后的制冷剂,通过室内机侧流量控制装置220a、中继机侧第1止回阀331a,流入中继机侧第2旁通配管346。
另一方面,制冷室内机200b的制冷剂流动与供暖室内机200a的不同,以下说明该制冷剂的流动。
此处,与全部供暖运行时相同地,控制装置400关闭中继机侧第1流量控制装置341,中断与中继机侧气液分离装置310之间的制冷剂流动。因此,在室内机侧热交换器210a中被冷凝后通过中继机侧第2旁通配管346的制冷剂,通过中继机侧第2热交换器345、中继机侧第2止回阀332b和第2支管40b流入制冷室内机200b,成为制冷用制冷剂。
此时,控制装置400调整中继机侧第2流量控制装置343的开度,一边供给制冷室内机200b必须的制冷剂,一边使剩余制冷剂通过中继机侧第1旁通配管342流入第1主管10。另外,在中继机侧第1流量控制装置341处于关闭状态时,高压液体制冷剂通过中继机侧第2旁通配管346流入中继机侧第2热交换器345,该高压液体制冷剂和通过中继机侧第1旁通配管342的制冷剂进行热交换。
供暖主体运行时,进行制冷的室内机(这里是室内机200b)中流动的是从进行供暖的室内机(这里是室内机200a)流出的制冷剂。因此,当进行制冷的室内机200b停止时,中继机侧第1旁通配管342中流动的气液两相制冷剂的量就会增加。相反地,当进行制冷的室内机200b中的负荷增加时,中继机侧第1旁通配管342中流动的气液两相制冷剂的量就会减少。因此,在保持进行供暖的室内机200a中必须的制冷剂量不变的情况下,进行制冷的室内机200b中的室内机侧热交换器210b(蒸发器)的负荷发生变化。
图6为表示本发明全供暖运行时或者供暖主体运行时的控制流程的图。
控制装置400基于各个室内机200发送的信号,判断有无进行制冷的室内机200(步骤1)。当控制装置400判断出进行制冷的室内机200一台也没有时,判断为全供暖运行,如上所述地使制冷剂循环进行全供暖运行(步骤2)。另一方面,当控制装置400判断出有进行制冷的室内机200即便是一台时,判断为供暖主体运行,如上所述地使制冷剂循环进行供暖主体运行(步骤3)。
接着,控制装置400控制热源机侧流量控制装置135的开度,以使从室内机侧流量控制装置220通过中继机侧第2旁通配管346、中继机侧第1旁通配管342和第1主管10到达热源机侧流量控制装置135的路径中的制冷剂的压力(下文称为中间压力)达到预定的规定压力(下文称为规定中间压力)(步骤4)。
该热源机侧流量控制装置135的开度控制按如下的方式进行。即,控制装置400,例如每隔一定时间,基于下面的公式(1)计算出热源机侧流量控制装置135的开度目标差△LEV135,从而使中继机侧温度检测器352检测出的中间压力对应的饱和温度TM达到与预定的前述规定中间压力对应的饱和温度(控制目标值)TMm,此处,k表示经过试验等预先设定的常数。
△LEV135=k×(TM-TMm)…(1)
并且,控制装置400基于计算出的△LEV135,根据下面的公式(2)计算出热源机侧流量控制装置135的目标开度LEV135m。这里的LEV135是当前的开度。
LEV135m=LEV135+△LEV135…(2)
反复进行以上处理,控制装置400通过控制热源机侧流量控制装置135的开度,控制中间压力。
在供暖主体运行的情况下,规定中间压力对应的饱和温度,相当于室内机200(中继机300的低压侧)中的制冷剂温度。例如,当室外气温降低时,液体制冷剂的温度也有降低的倾向。因此,当进行制冷的室内机200中的制冷剂温度低于0℃时,配管就会冻结。因此,该规定中间压力对应的饱和温度的控制目标值TMm设定为,使得进行制冷的室内机200的制冷剂温度处于0℃以上(例如TMm=2℃),就可以防止室内机200的热交换器表面冻结而导致的风路堵塞。
在全供暖运行的情况下,由于没有制冷的室内机200,因此没有必要特别控制冷冻循环的中间压力,在从全供暖运行模式转换到供暖主体运行模式时,预先控制制冷的室内机200的蒸发温度即中间压力,这可以迅速地转换运行模式,并避免过渡中的室内机200的热交换器冻结。
图7为本发明实施例1的空调装置供暖主体运行时的中间压力控制状态的p-h线图。图7中的各个数字与图5中()内的各个数字对应,表示图5中()所示的各个配管位置处的制冷剂状态。下文中,以室内机200a进行供暖运行、室内机200b进行制冷运行为例说明图7。
压缩机110吸入的低温低压的气体制冷剂(801)被压缩成高温高压的气体制冷剂(802)。该气体制冷剂,通过中继机侧气液分离装置310和中继机侧第1电磁阀321a流入供暖室内机200a,在室内机侧热交换器210a中放热,冷凝成为低温高压的液体制冷剂(803)。低温高压的液体制冷剂(803)在室内机侧流量控制装置220a中被减压(804),然后在中继机侧第2热交换器345中被冷却(805)。
被冷却的制冷剂的一部分流入制冷室内机200b,在室内机侧流量控制装置220b中被减压到中间压力(807),然后在室内机侧热交换器210b中蒸发成为中间压力的气体制冷剂(808)。另一方面,被冷却的制冷剂的剩余部分由中继机侧第2流量控制装置343减压后(806),在中继机侧第2热交换器345中通过热交换而被加热,进一步地,通过与在中继机侧第1热交换器344中流通的高压侧液体制冷剂热交换从而被加热(852)。而且,在中继机侧第1热交换器344中被加热的制冷剂与从制冷室内机200b流出的制冷剂合流(809),流过第1主管10,流入热源机100。流入热源机100的制冷剂,在热源机侧流量控制装置135中被减压(810),在热源机侧热交换器131中从外气中吸热蒸发,经过四通切换阀120到达压缩机110的吸入侧(801)。
(室外气温低时吐出温度Td过高的抑制)
如上所述,控制中继机侧第2流量控制装置343,以使中继机侧第1压力检测器350检测出的压力PS1和中继机侧第2压力检测器351检测出的压力PS3的压差达到规定压差以上。另外,如上所述,控制热源机侧流量控制装置135,以使中继机侧温度检测器352检测出的制冷剂的饱和温度TM达到控制目标值TMm。
但是,在室外气温更低的情况下,由于压缩机110的吸入压力降低,压缩机吐出温度Td上升。因此,控制装置400必须控制吐出温度Td,以使吐出温度Td在压缩机马达的耐热温度(例如120℃)以下。
因此,作为具体的控制,控制装置400例如进行图6的步骤5之后的控制。即,控制装置400判定由热源机侧第1温度检测器173检测出的吐出温度Td是否达到不足耐热温度的规定温度(例如,比耐热温度低5℃左右的温度)以上(步骤5)。
控制装置400判定出吐出温度Td达到规定温度以上时,增加中继机侧第2流量控制装置343的开度(步骤6)。由此,通过中继机侧第2热交换器345的液体制冷剂或者两相制冷剂的流量增加,压缩机110的吐出温度下降。另一方面,控制装置400在步骤5中判定出吐出温度Td未达到规定温度时,控制中继机侧第2流量控制装置343,以使中继机侧第1流量控制装置341的前后压差(=PS1-PS3)达到规定值(步骤7)。因此,由于中继机侧第2流量控制装置343的开度增大,压缩机110的吐出温度降低而不足规定温度时,控制装置400将中继机侧第2流量控制装置343的开度固定在这个时间点的开度,切换到通常的中继机侧第2流量控制装置343的控制。
这样,控制装置400控制成使得中继机侧第2流量控制装置343的开度增大,而使压缩机110的吐出温度下降,从而使压缩机110的吐出温度在耐热温度以下。
这里,就由于增大中继机侧第2流量控制装置343的开度,而使压缩机110的吐出温度能够下降这一点进行说明。当中继机侧第2流量控制装置343的开度增大时,由于中继机侧第1旁通配管342中流入的液体制冷剂量(或者气液两相制冷剂量)增加,通过中继机侧第2热交换器345的液体制冷剂流量增大。当通过中继机侧第2热交换器345的液体制冷剂流量增加时,热源机侧热交换器131出口的焓值就降低(801a)。因此,从热源机侧热交换器131流出、经过四通切换阀120、到达压缩机110吸入侧的制冷剂的焓值也降低(801)。
也就是说,如图7所示,在中继机侧第2流量控制装置343的开度变化前,压缩机110吸入的制冷剂的焓值为h1,而中继机侧第2流量控制阀343的开度增大后,同一位置的焓值降低到h2。因而,由于压缩机110的吸入制冷剂的焓值降低,压缩行程发生图7的虚线上的制冷剂变化,从而可以使得吐出温度下降(802a)。因此,通过中继机侧第2流量控制装置343的开度控制,能够把吐出温度抑制在不足耐热温度的规定温度以下。
如上所述,在实施例1的可以制冷供暖同时运行的空调装置中,特别是在室外气温低的环境下进行全供暖或者供暖主体运行时,吐出温度上升,要脱离压缩机110可运行的耐热温度的情况下,进行如下的控制。
即,控制装置400增大中继机侧第2流量控制装置343的开度,增加中继机侧第1旁通配管342中通过的制冷剂流量,并且增加热源机侧热交换器131和室内机侧热交换器210之间的配管中流入的两相或者液体制冷剂的流量。由此,可以进行将吐出温度维持在耐热温度以下的状态的运行。因此,在吐出温度过度升高的情况下,不会导致压缩机的运行容量下降或停止,可以连续地进行空气调节。因此,能够获得使用者的舒适性或者将对象空调空间的温度保持一定的信赖性高的空调装置。
并且,本实施例1中,虽然说明了室外气温低的环境下全供暖运行或者供暖主体运行时可以降低吐出温度的情况,但是本实施例1的控制也可以用于室外气温高的环境下全制冷运行和制冷主体运行时降低吐出温度的情况。
实施例2
实施例2涉及高室外气温下全制冷运行或者制冷主体运行时降低吐出温度的情况。
下文基于附图详细说明本发明的实施例2。
图8为表示本发明实施例2的空调装置的整体构成的图。图8的制冷剂回路构造为设置有,由图1所示实施例1的制冷剂回路中热源机侧第5止回阀153到第2主管20的配管之间分支出来、并连接在压缩机110的吸入侧的热源机侧旁通管160。并且,热源机侧旁通管160上设置有控制制冷剂流量的热源机侧旁通流量控制装置138。
另外,热源机侧旁通管160被构造成一部分通过热源机侧热交换器131的下部而构成过热气体冷却热交换器131a。全制冷运行或者制冷主体运行时,压缩机110吐出并通过热源机侧热交换器131的制冷剂的一部分按照图8的箭头A方向流入热源机侧旁通管160。热源机侧旁通管160使得该高压气体制冷剂与热源机侧送风机134送来的空气进行热交换,而进行冷却。并且,热源机侧旁通管160不局限于被构造成一部分通过热源机侧热交换器131的下部,要注意的是,只要构造成使得热源机侧旁通管160中流入的高压气体制冷剂冷却后流入压缩机110的吸入侧即可。构造成冷却通过热源机侧热交换器131后的制冷剂的一部分的结构、热源机侧旁通管160和热源机侧旁通流量控制装置138构成了本发明的旁通回路。
图9为表示本发明实施例2的空调装置中全制冷运行或者制冷主体运行时的控制流程的图。
控制装置400基于各个室内机200送出的信号,判断有无进行供暖的室内机200(步骤11)。当控制装置400判断出没有一台室内机200进行供暖时,判断为全制冷运行,从而如上所述地使制冷剂循环而进行全制冷运行(步骤12)。另一方面,当控制装置400判断出有进行供暖的室内机200即便是一台时,判断为制冷主体运行,然后如上所述地使制冷剂循环而进行制冷主体运行(步骤13)。
接着,控制装置400判定热源机侧第1温度检测器173检测出的吐出温度Td是否达到规定温度以上(步骤14)。在控制装置400判定出吐出温度Td在规定温度以上的情况下,增大热源机侧旁通流量控制装置138的开度(步骤15),从而增加热源机侧旁通管160中流入的高压气体制冷剂的流量。即,全制冷运行或者制冷主体运行中,压缩机110吐出的高压气体制冷剂在通过热源机侧热交换器131之后,流向第2主管20,由于热源机侧旁通流量控制装置138的开度增大,该高压制冷剂的一部分按图8的箭头A方向流动,流入热源机侧旁通管160。并且,流入热源机侧旁通管160的高压气体制冷剂与热源机侧送风机134送入的空气进行热交换而被冷却,被冷却的制冷剂流入压缩机110的吸入侧。由此,压缩机110的吐出温度下降。另外,中继机侧第2流量控制装置343被关闭。
这样,控制装置400通过增大热源机侧旁通流量控制装置138的开度,降低了压缩机110的吐出温度,并将压缩机110的吐出温度控制在不足耐热温度的规定温度以下。并且,控制装置400在步骤14中判定出吐出温度Td低于规定温度时,减小热源机侧旁通流量控制装置138的开度(步骤16),从而减少旁通流量。
图10是本发明实施例2的空调装置中制冷主体运行时的p-h线图。图10中的各个数字与图8中()内的各个数字对应,表示图8中()所示的各个配管位置处的制冷剂状态。并且,图8中()标识的仅仅是下文说明中必要的部分。下文将就图10进行说明。
压缩机110吐出的高温高压气体制冷剂(802)的温度达到不足耐热温度的规定温度以上时,如上所述地增大热源机侧旁通流量控制装置138的开度。这样一来,热源机侧第3止回阀151中流动的高温高压的两相制冷剂的一部分借助过热气体冷却热交换器131a放热,从而被冷却到接近室外气温(812)。被冷却的制冷剂在热源机侧旁通流量控制装置138中被减压,与经过四通切换阀120的低压制冷剂合流。由此,压缩机110吸入的制冷剂的焓值就降低(801b)。由于压缩机110的吸入制冷剂焓值降低,压缩行程发生图10的虚线上的制冷剂变化,从而能够降低吐出温度(802a)。因此,通过控制热源机侧旁通流量控制装置138的开度,可以将吐出温度抑制在不足耐热温度的规定温度以下。
如上所述,在实施例2的可以制冷供暖同时运行的空调装置中,特别是在室外气温高时,全制冷或者制冷主体运行时,吐出温度上升,要脱离压缩机110可运行的耐热温度的情况下,进行如下的控制。即,控制装置400增大热源机侧旁通流量控制装置138的开度,将借助热源机侧送风机134被冷却后焓值低的制冷剂供给到压缩机110的吸入侧。由此,可进行将吐出温度维持在耐热温度以下的状态的运行。所以,在吐出温度过度上升的情况下,压缩机的运行容量不会降低或者停止,可以连续进行空气调节。因此,可以获得使用者的舒适性或者对象空调空间的温度可保持一定的信赖度高的空调装置。
另外,在吐出温度下降的情况下,实施例1中,由于构成了将通过供暖室内机之后的制冷剂旁通的回路,因此稍稍减小了制冷能力。但是,实施例2中,由于构成了将通过供暖室内机之前的制冷剂旁通的回路,因此压缩机运行容量增速,高压制冷剂被旁通后吐出温度降低。因此,可以保证运行时供暖能力、制冷能力足以满足空调负荷,从而提高了室内的舒适性。
并且,本实施例2中,虽然压缩机110吐出并通过热源机侧热交换器131之后的高压气体制冷剂的一部分冷却后,供给压缩机110的吸入侧,不过也可以供给到压缩机110的压缩行程的中间部。这种情况下也可以取得同样的效果。
另外,虽然这里说明了全制冷运行和制冷主体运行时热源机侧旁通管160和热源机侧旁通流量控制装置138起到降低吐出温度的作用,但是热源机侧旁通管160和热源机侧旁通流量控制装置138还可以在全供暖运行和供暖主体运行时起到降低吐出温度的作用。即,全供暖运行和供暖主体运行时,使压缩机110吐出的高压气体制冷剂的一部分流入热源机侧旁通管160。
而且,流入热源机侧旁通管160的高压气体制冷剂与热源机侧送风机134送入的空气进行热交换被冷却后,在热源机侧旁通流量控制装置138中被减压,再合流到压缩机110的吸入侧。由此,能够降低压缩机110的吐出温度。
作为具体的控制,如图11(步骤1~步骤4与实施例1的图6相同)所示,判定吐出温度Td是否在规定温度以上(步骤17)。并且,控制装置400在判定出吐出温度Td在规定温度以上时,增大热源机侧旁通流量控制装置138的开度(步骤18),在判定出吐出温度Td不足规定温度时,减小热源机侧旁通流量控制装置138的开度(步骤19)。
实施例3
下面将基于附图详细说明本发明的实施例3。
图12为表示本发明实施例3的空调装置的整体构成的图。制冷剂回路在实施例2的制冷剂回路的基础上增加了喷射部165。喷射部165具有喷射管161、热源机侧气液分离装置162、喷射流量控制装置163和喷射热交换器164。
喷射管161与设置在压缩机110的压缩行程的中途部分的喷射口(未图示)连接,通过喷射口使在压缩机110的压缩过程中流动的制冷剂流入。热源机侧气液分离装置162将来自中继机300的制冷剂分离为气体制冷剂和液体制冷剂,基本地使液体制冷剂的一部分流入喷射流量控制装置163侧。喷射流量控制装置163基于控制装置400的指示,调整通过喷射管161的制冷剂流量和该制冷剂的压力。喷射热交换器164中进行喷射管161侧流动的制冷剂与热源机侧热交换器131侧流动的制冷剂之间的热交换。
借助以上构成的喷射部165,例如在室外气温低的环境下压缩机110吸入的制冷剂减少的情况下,通过喷射口使制冷剂流入压缩机110,以补充吸入制冷剂的减少。由此,可以增大吐出容量,并可以防止因供给进行供暖的室内机200而导致的能力下降。就这一点下文中另行说明。
这里,说明热源机侧气液分离装置162的位置。喷射部165基本地是为了在供暖运行时(全供暖运行或者供暖主体运行时)通过喷射管161使得制冷剂流入压缩机110而设置的构成部,因此希望其设置在不影响制冷运行时(全制冷运行或者制冷主体运行时)制冷剂流动的位置。因此,本实施例3中,将热源机侧气液分离装置162设置在热源机侧热交换器131和热源机侧第6止回阀154之间。该位置上,制冷时的制冷剂成为高压气体制冷剂,由于关闭了喷射流量控制装置163的开度,因此不进行喷射。由于最容易受到压力损失影响的低压气体制冷剂不通过热源机侧气液分离装置162,因此可以不受压力损失的影响而发挥制冷能力。
图13是表示室外气温、供暖能力、吐出过热度TdSH的关系的图。当室外气温降低时,用作蒸发器的热源机侧热交换器131中的压力(压缩机110的吸入侧相关压力)就降低。因此,压缩机110吸入的制冷剂(循环的制冷剂)就减少(制冷剂密度降低),而压缩机110吐出的制冷剂的温度就升高。
例如,图13中,在不向压缩机110利用喷射供给制冷剂时吐出过热度TdSH在50℃的情况下,如粗线所示,当室外气温低于0℃时,供暖能力就下降,很难维持100%的供暖能力。这是因为当室外气温低于0℃时,制冷剂回路的全体配管中的制冷剂压力就降低。这种倾向是电气式热泵空调装置特有的倾向。因此,要通过喷射补充制冷剂,降低吐出过热度TdSH,维持压力,从而能对于进行供暖的所有室内机200确保必须的供暖能力。
例如,在为了补充制冷剂的流量不足而采用喷射的全供暖运行的情况下,控制装置400例如控制喷射流量控制装置163的开度,使作为目标的吐出过热度TdSH变成20℃。像这样进行控制的话,如图13所示,室外气体即使低于大约-15℃时也能100%地维持供暖能力。
另外,压缩机110的驱动频率升高的话,由于压力损失倾向于增加,所以,利用喷射供给制冷剂,压缩机110的驱动频率将降低,保持压缩比高的同时保证必要的能力供给,能效方面也有效果。
虽然在喷射管161中流动的制冷剂流量增多时,与运行相关的效率会下降,但是在必须保证供暖能力的情况下(压缩机运行容量大的情况下),要牺牲效率而以供给能力为优先。因此,在必须保证供暖能力的情况下,减小目标吐出过热度,增大喷射管161中流动的制冷剂流量。另一方面,压缩机运行容量小的情况下,为了使得效率优先,增大目标吐出过热度,减小喷射管161中流动的制冷剂流量即可。
控制装置400根据压缩机110的运行容量并基于存储装置410中存储的数据确定目标吐出过热度。然后,控制装置400控制喷射流量控制装置163的开度以达到确定的目标吐出过热度。
图14为表示与图12的喷射流量控制装置的开度控制处理有关的流程的图。控制装置400基于来自热源机侧第1压力检测装置170的信号演算并获得吐出压力Pd,基于来自热源机侧第1温度检测器173的信号演算并获得吐出温度Td(步骤21)。另外,控制装置400,基于吐出压力Pd计算出冷凝温度Tc(步骤22),再计算出吐出温度Td和冷凝温度Tc的差作为吐出过热度TdSH(步骤23)。进一步地,控制装置400基于下面的公式(3)计算出喷射流量控制装置163的开度目标的差△LEV163(步骤24)。这里,TdSHm表示目标吐出过热度。另外,k2是常数。
△LEV163=k2×(TdSH-TdSHm)…(3)
并且,控制装置400基于计算出的△LEV163,根据下面的公式(4)计算出喷射流量控制装置163的接下来的开度目标LEV163m(步骤25)。这里LEV163是目前的开度。
LEV163m=LEV163+△LEV163…(4)
每隔规定时间就重复以上的处理(步骤26),控制装置400通过控制喷射流量控制装置163的开度,控制喷射管161中流动的制冷剂流量。
另外,虽然这里说明了控制喷射流量控制装置以使吐出过热度达到目标吐出过热度,但是也可以控制喷射流量控制装置以使吐出温度Td达到目标吐出温度。
图15为本发明的实施例3的空调装置中供暖主体运行时的p-h线图。图15中的各个数字与图12的()内的各个数字对应,表示图12中()所示的各个配管位置处的制冷剂状态。并且,图12中()表示的仅仅是对下文说明必要的部分。下面主要说明图15中与实施例2不同的部分。
通过热源机侧第6止回阀154的制冷剂,在热源机侧气液分离装置162中被分离为气体制冷剂和液体制冷剂,液体制冷剂的一部分流入喷射部165。流入喷射部165的液体制冷剂,在喷射流量控制装置163中被减压,并在喷射热交换器164中与通过喷射热交换器164高压侧的制冷剂进行热交换。
在喷射热交换器164中热交换后的气液两相制冷剂,与从热源机侧旁通流量控制装置138中流出的制冷剂合流(811a),再喷射到压缩机110的压缩行程。在压缩机110的内部,被喷射的制冷剂和已被压缩到中间压力的制冷剂合流(811)。由于进行了喷射,压缩行程的制冷剂焓值减小,从而可以抑制吐出温度上升(802a)。
然而,在供暖主体运行时,室内机200的制冷负荷增高,制冷供暖同时运行时供暖负荷和制冷负荷几乎相等的情况下,第1主管10中的制冷剂状态(809)成为焓值增大、接近饱和气体的状态。所以,流入喷射流量控制装置163的焓值增大,通过喷射而抑制吐出温度上升的效果减小。
因此,与实施例2相同地,判断吐出温度Td是否达到不足耐热温度的规定温度以上,在达到规定温度以上时,增大热源机侧旁通流量控制装置138的开度,以控制压缩机110的吐出温度达到规定温度以下。在吐出温度Td不足规定温度时,减小热源机侧旁通流量控制装置138的开度,减少旁通流量即可。
如上所述,根据实施例3,可以获得与实施例2相同的效果,同时进一步地,借助喷射部165向压缩机110喷射两相制冷剂来获得以下的效果。即,在室外气温低的环境下供暖主体运行时制冷室内机的运行比例高的情况下,因为依靠喷射的吐出温度上升抑制效果降低的问题,可以通过增大热源机侧旁通流量控制装置138的开度来解决。
另外,本实施例3中,虽然作为针对依靠喷射的吐出温度上升抑制效果减小的对策,采用实施例2的方法(也就是,增大热源机侧旁通流量控制装置138的开度),但是也可以采用实施例1的方法(也就是,增大增大中继机侧第2流量控制装置343的开度)。
实施例4
下面基于附图详细说明本发明的实施例4。
图16为表示本发明实施例4的空调装置的整体构成的图。在上述实施例3中,热源机侧旁通流量控制装置138流出的制冷剂与通过喷射部165的喷射热交换器164之后的制冷剂合流,然后流入压缩机110的压缩行程的中途。与此不同的是,实施例4中热源机侧旁通流量控制装置138流出的制冷剂流入压缩机110的吸入侧。其它的构成与实施例3的相同。
图17为表示本发明实施例4的空调装置供暖主体运行时的p-h线图的图。图17和图15相比,显而易见的是,图17中在热源机侧旁通流量控制装置138中减压后的制冷剂不是与中间压力部分而是与低压部分合流。
与实施例2相同地,压缩机110的吐出温度上升时,焓值低的制冷剂流入压缩机110的吸入侧,起到与上述相同的效果。
另外,没有对本发明的制冷剂的类型作特别限定。例如,可以采用像二氧化碳(CO2)、烃、氦等的自然制冷剂,R410A、R32、R407C、R404A、HFO1234yf、HFO1234ze等不含盐的替代制冷剂,或者现有产品中使用的R22等的氟利昂系制冷剂中的任意一种。特别地,R32在制冷剂物理性质上,与R410A、R407C和R22等相比,压缩机的吐出温度要高出大约30℃左右,因此是容易导致压缩机吐出温度过度升高的制冷剂。因此,通过适用本发明可以获得信赖性高的空调装置。
附图标记说明
10第1主管,20第2主管,30(30a、30b)第1支管,40(40a、40b)第2支管,100热源机,110压缩机,120四通切换阀,131热源机侧热交换器,131a过热气体冷却热交换器,132热源机侧第1止回阀,133热源机侧第2止回阀,134热源机侧送风机,135热源机侧流量控制装置,138热源机侧旁通流量控制装置,151热源机侧第3止回阀,152热源机侧第4止回阀,153热源机侧第5止回阀,154热源机侧第6止回阀,160热源机侧旁通管,161喷射管,162热源机侧气液分离装置,163喷射流量控制装置,164喷射热交换器,165喷射部,170热源机侧第1压力检测器,171热源机侧第2压力检测器,172室外气温检测器,173热源机侧第1温度检测器,200(200a、200b)室内机,210(210a、210b)室内机侧热交换器,211室内机侧送风机,220(220a、220b)室内机侧流量控制装置,230室内机侧控制装置,240(240a、240b)室内机侧第1温度检测器,241(241a、241b)室内机侧第2温度检测器,300中继机,310中继机侧气液分离装置,321(321a、321b)中继机侧第1电磁阀,322(322a、322b)中继机侧第2电磁阀,331(331a、331b)中继机侧第1止回阀,332(332a、332b)中继机侧第2止回阀,340中继机侧热交换部,341中继机侧第1流量控制装置,342中继机侧第1旁通配管,343中继机侧第2流量控制装置,344中继机侧第1热交换器,345中继机侧第2热交换器,346,中继机侧第2旁通配管,347配管,350中继机侧第1压力检测器,351中继机侧第2压力检测器,352中继机侧温度检测器,400控制装置,410存储装置。
Claims (7)
1.一种空调装置,是能进行制冷供暖混合运行的空调装置,利用配管对以下设备进行连接而构成制冷剂回路,这些设备包括:
热源机,该热源机具有压缩机、使室外气体与制冷剂进行热交换的热源机侧热交换器、热源机侧流量控制装置和四通切换阀;
多个室内机,该多个室内机具有使空调对象的空气与制冷剂进行热交换的室内机侧热交换器和室内机侧流量控制装置;和
中继机,该中继机位于所述热源机和所述多个室内机之间,并且形成用于向进行供暖的所述室内机供给气体制冷剂以及向进行制冷的所述室内机供给液体制冷剂的流路;
其特征在于,所述空调装置包括:
旁通回路,该旁通回路具有旁通流量控制装置和过热气体冷却热交换器,该过热气体冷却热交换器使从所述压缩机吐出而通过用作冷凝器的所述热源机侧热交换器之后的制冷剂的一部分与室外气体进行热交换从而气液两相化或者液化,所述旁通回路使通过所述过热气体冷却热交换器之后的制冷剂在所述旁通流量控制装置中被减压后流入所述压缩机的吸入侧或者所述压缩机的压缩行程的中间部;和
控制装置,该控制装置基于从所述压缩机吐出的吐出制冷剂的吐出温度对所述旁通流量控制装置进行控制。
2.根据权利要求1所述的空调装置,特征在于:所述旁通回路在所述热源机侧热交换器用作冷凝器运行时使制冷剂流入所述压缩机的吸入侧或者所述压缩机的压缩行程的中间部,
所述控制装置在所述热源机侧热交换器用作冷凝器运行时控制所述旁通流量控制装置的开度,以便所述吐出温度变成所述压缩机的耐热温度以下。
3.根据权利要求1或2所述的空调装置,特征在于:若所述吐出制冷剂的吐出温度变成不足所述压缩机的耐热温度的规定温度以上,则所述控制装置增大所述旁通流量控制装置的开度以便所述吐出制冷剂的吐出温度低于所述规定温度。
4.根据权利要求1或2所述的空调装置,特征在于:包括在所述热源机侧热交换器用作蒸发器运行时将气液两相制冷剂供给到所述压缩机的压缩行程的中间部的喷射部。
5.根据权利要求4所述的空调装置,特征在于:所述喷射部包括:
在所述热源机内从所述热源机侧流量控制装置的上游分支出来到达所述压缩机的压缩行程的中间部的喷射管;和
设置在所述喷射管上的喷射流量控制装置,
所述控制装置基于所述压缩机的运行容量来确定目标吐出过热度,控制所述喷射流量控制装置以便所述压缩机的吐出过热度达到所述确定的所述目标吐出过热度。
6.根据权利要求5所述的空调装置,特征在于:所述喷射部进一步包括喷射热交换器,该喷射热交换器用于在所述热源机侧热交换器用作蒸发器的运行中,使通过所述中继机并流向所述热源机侧流量控制装置的制冷剂与在所述喷射管中通过所述喷射流量控制装置的制冷剂进行热交换。
7.根据权利要求1或2所述的空调装置,特征在于:所述制冷剂为R32。
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