CN105190195B - 空调机 - Google Patents

Abstract

实施方式的空调机，具备：室外机，具备压缩机、室外热交换器及电子膨胀阀；室内机，具备室内热交换器；制冷剂配管，将室外机和室内机之间连接；以及控制装置，控制压缩机及电子膨胀阀，该空调机作为制冷剂使用HFC单一制冷剂，在制冷运转时的室内热交换器的制冷剂配管的中间位置设置主管热敏电阻，在该制冷剂配管部件的入口侧配管位置设置辅助热敏电阻，测定各自部位的温度，在制冷运转时的辅助热敏电阻相对于主管热敏电阻的温度差成为预先规定的基准值以上时，控制装置将电子膨胀阀的开度与HFC单一制冷剂的特性相应地向开侧控制。

Description

空调机

技术领域

本发明的实施方式涉及空调机。

背景技术

一直以来，已知使用HFC混合制冷剂来构成冷冻循环的空调机(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平10-220881号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，向冷冻循环封入制冷剂的封入量根据使用的制冷剂而不同，如果选择适当的制冷剂，则能够减少封入量，另一方面，在减少了封入量的情况下，如果不进行适当的控制，则可能会引起结露的发生或空调机的过热等故障。

本实施方式提供一种能够减少制冷剂的封入量并且不会引起故障的空调机。

解决课题所采用的手段

实施方式的空调机，具备：室外机，具备通过变频控制而转速可变的压缩机、室外热交换器及电子膨胀阀；室内机，具备室内热交换器；制冷剂配管，将室外机及室内机之间连接；以及控制装置，控制压缩机的运转频率及电子膨胀阀的开度，其中，作为制冷剂使用HFC(Hydro Fluoro Carbon)单一制冷剂，在制冷运转时的室内热交换器的制冷剂配管的中间位置设置主管热敏电阻，并且在该制冷剂配管的入口侧配管位置设置辅助热敏电阻，测定各自部位的温度，当制冷运转时的辅助热敏电阻相对于主管热敏电阻的温度差成为预先规定的基准值以上时，控制装置将电子膨胀阀的开度与HFC单一制冷剂的特性相应地向开侧控制。

附图说明

图1是示意性地表示一个实施方式中的空调机的构造的图。

图2是表示室内热交换器的图，(A)是示意性地表示外观的图，(B)是示意性地表示制冷剂的流动的图。

图3是表示在由JIS规定的制冷标准使用条件和能够进行制冷运转的室内、室外的温度范围的极限条件下正常的制冷运转时的主管热敏电阻的温度与辅助热敏电阻的温度的关系的图。

图4是表示各级别制冷能力的温度差与压缩机的运转频率的关系的图。

图5是通过制冷能力和运转频率示出可设定区域的图。

图6是表示由控制装置进行阀控制处理的流程的图。

具体实施方式

以下参照附图说明多个实施方式。

(第1实施方式)

以下参照图1～图6说明第1实施方式。如图1所示，本实施方式的空调机10具备由室外机11、室内机12及制冷剂配管13等构成的周知的冷冻循环，上述制冷剂配管13将室外机11和室内机12连接并在其内部流动制冷剂。这些室外机11及室内机12通过未图示的电布线连接，若用户利用例如遥控器等对室内机12进行了运转状态或气温等的设定，则空调机10按照该设定进行制冷运转、制暖运转或除湿运转等空气调节。

在本实施方式中，作为制冷剂采用HFC(Hydro Fluoro Carbon：氢氟烃)单一制冷剂(R32)。该HFC单一制冷剂与以往采用的混合制冷剂(R410A)相比潜热变大，能够减少用于得到与使用以往的混合制冷剂时同等的空气调节能力的制冷剂的封入量。例如，在本实施方式中，与混合制冷剂相比能够减少10％左右。

空调机10的室外机11具备：压缩机14、室外热交换器15、电子膨胀阀16、毛细管17、四通阀18、以及用于控制这些器件的控制装置19等。关于室外机11省略详细的说明，但是众所周知，通过控制四通阀18而将制冷剂的流动切换为制冷运转时(图1中箭头A所示的朝向)和制暖运转时(图1中箭头B所示的朝向)，并且控制压缩机14和电子膨胀阀16等，从而进行空气调节。这些控制主要由控制装置19进行。此外，控制装置19与本实施方式相关联地执行后述的阀控制处理(参照图6)。另外，在制冷剂配管13中设置有用于除去制冷剂中的固态物的滤网20，在室外热交换器15中设置有冷却用的室外送风机21。

室内机12具备室内热交换器22、除湿用二通阀(以下简称为除湿阀23)、主管热敏电阻24、辅助热敏电阻25及横流风扇26等。另外，在图1中为了示出室内热交换器22的中间位置而示意性地将室内热交换器22以二分割的状态示出，但是室内热交换器22如图2(A)及(B)所示是通过配管部件一体地形成的。在该室内热交换器22中，在制冷剂的流动中成为中间的中间位置设置有除湿阀23。在该中间位置，在制冷运转时成为除湿阀23的下游侧的位置设置有主管热敏电阻24。此外，在制冷运转时向室外热交换器15流入制冷剂的入口侧(相当于入口侧配管位置)设置有辅助热敏电阻25。这些主管热敏电阻24及辅助热敏电阻25测定各自部位的温度。轴流风扇作为用于形成室内的空气流动的室内用送风机起作用。另外，作为室内用送风机，不限于轴流风扇，也可以是其他构造。

此外，虽然省略了图示，在室内机12中还设置有接收来自室内温度传感器或遥控器的信号的接收部等，该室内温度传感器检测室内机12所设置的室内的温度。

接下来，说明上述构造的空调机10的作用。

压缩机14的运转频率通过基于室内温度与设定温度之差的室内的空气调节负荷状态来控制。这种情况下，设想空调机10按照例如由JIS(C9921-3等)规定的制冷标准使用条件(室外温度35℃/室内温度27℃的状态)来运转，即使是相同的制冷标准使用条件(即，即使室外温度和室内温度没有变化的状态下)，在进行制冷运转的过程中由主管热敏电阻24测定的温度(以下称为Tc)和由辅助热敏电阻25测定的温度(以下称为Tj)有时也会变化。

具体地说，Tc和Tj如图3所示那样在制冷标准使用条件下如下那样变化：Tc为24.0℃、Tj为24.0℃那样不存在温度差的状态；Tc为10.0℃、Tj为11.0℃那样温度差为－1.0℃的状态；或者Tc为13.0℃、Tj为15.0℃那样温度差为－2.0℃的状态。这是因为，在制冷标准使用条件那样的通常的温度条件下，随着电子膨胀阀16的开度(在图3中用PMV(pls)示出)变大，制冷剂环流量变多，但是如果制冷剂环流量变多则制冷能力提高，所以室内热交换器22的温度下降。

此外，将电子膨胀阀16的开度向开侧控制的情况下，随着制冷剂环流量变多，配管内的阻力变大，因此Tc和Tj的温度差也变大，但是一般来说，空调机10在电子膨胀阀16的开度主要处于节流区域的范围(如后述那样，相对于全开低于3/5的状态)内进行控制。这种情况下，通过在节流趋势区域进行控制，能够降低制冷剂环流量，但是如果将电子膨胀阀16过度节流，则无法充分取得室内热交换器22中的制冷剂环流量而存在过热的趋势，可能无法充分得到制冷能力。此外，会导致冷冻循环的温度上升，所以可能会导致压缩机14破损或影响耐久性。

更具体地说，在压缩机14的运转频率较大的区域(通常运转区域)，压缩机14的喷出压力及喷出制冷剂量变多，所以冷冻循环的制冷剂环流量增加。在这样的制冷剂环流量多的状态下，如果使电子膨胀阀16成为过度节流的状态，则送往室内热交换器22的制冷剂环流量比合理值少，所以针对室内吸入空气温度的负荷的制冷负荷不足，其结果，中间部的制冷剂温度比室内热交换器22的入口侧制冷剂温度更高。即，成为主管热敏电阻24温度高于辅助热敏电阻25部分的温度的逆转状态。如果该逆转状态下的温度差变大，则返回压缩机14的制冷剂的温度高到规定值以上，压缩机14成为高温状态。

因此，在空调机10中，为了在考虑Tc和Tj的温度差的同时得到必要的制冷能力，需要将电子膨胀阀16的开度始终维持在最佳的节流状态而确保适当的制冷剂环流量。

但是，除了电子膨胀阀16的开度，制冷剂环流量还因空调机10的制冷能力而变化。即，如果制冷能力高，则即使开度相同，制冷剂环流量也变多。即，为了确保适当的制冷剂环流量而防止室内热交换器22的过热，需要进行与制冷能力相应的控制。图3表示本实施方式中设定的各级别制冷能力(制冷额定能力)的各热敏电阻的温度差(Tc－Tj)与压缩机14的转速(运转频率)的关系。如该图3所示，Tc－Tj的适当的温度差在每级别的制冷能力而不同，或者即使是额定相同的制冷能力，在压缩机14的各个运转频率也不同。

关于这一点，在压缩机14的运转频率较小的区域(转速相对低的低负荷运转区域)，压缩机14的喷出压力及喷出制冷剂量变少，所以冷冻循环的制冷剂环流量减少。在该制冷剂循环量少的状态下，与制冷剂环流量比较多的状态的运转时相比节流量大，其开度的调整与节流量小的区域的状态相比更难。即，节流量大的状态下，该节流量的开度的变化大而影响环流制冷剂量的变化。

与此相对，在空气调节负荷小的情况下，在节流量与最佳状态相比稍微大地节流而针对室内吸入空气温度的制冷负荷不足的状态下与室内热交换器22的入口侧制冷剂温度相比中间部的制冷剂温度上升、从而主管热敏电阻24温度比室辅助热敏电阻25部分的温度高的状态下，即使该温度差与压缩机14的运转频率较大的区域的情况相比变大，也不易产生向压缩机14返回的制冷剂的温度上升所导致的压缩机14的过热状态。

因此，对将电子膨胀阀16的开度向开侧控制的范围(使节流量变大的区域)、即用于控制节流量的基准值，在压缩机14的运转频率相对低的低负荷区域设定相对大的温度差，在运转频率相对高的高负荷区域设定相对小的温度差。此外，用于决定对基准值设定的温度差的压缩机14的运转频率是根据制冷能力来设定的。

如图5所示，控制装置19在正常循环下，在随着制冷剂环流量变多而温度差下降的条件(参照图表G1)下，为了防止温度差超过设计上的上限值(参照图表G2)，通过执行图6所示的阀控制处理来控制电子膨胀阀16的开度。

控制装置19在图6所示的阀控制处理中首先判定是否处于制冷运转中(S1)。然后，如果不是制冷运转中(S1：否)，则维持当前的运转状态(S6)。与此相对，如果是制冷运转中(S1：是)，则控制装置19判定压缩机14的转速是否为基准频率以上(S2)。在本实施方式的情况下，该基准频率设定为最大转速的约1/5(在本实施方式中为20Hz)。

通常，日本国内的住宅所设置的空调机被设计为，与日本的气候相适应，以由JIS规定的制冷标准使用条件为基准，设定空调机的可进行制冷运转的室内温度范围(例如20℃～32℃)和室外温度范围(例如18℃～43℃)，在该各温度范围的条件下，空调机能够无障碍地运转。在室内·室外各温度范围中的例如室内温度(32℃)高而室外温度(18℃)低、即室内高温·室外低温条件的情况下，如图3所示，即使压缩机14处于在7.8Hz左右的低转速下工作的状态、且电子膨胀阀16的开度被控制为145pls(145脉冲数。相对于全开成为3/5以上)那样的相对开侧，也成为Tc(27℃)大于Tj(20℃)的逆转状态。在这样的室内高温·室外低温条件的情况下，已经是电子膨胀阀16的开度变大的状态(即制冷剂环流量已经较多的状态)，所以即使将电子膨胀阀16的开度进一步向开侧控制，也无法缩小温度差。

因此，在压缩机14的转速低于基准频率(S2：否)、且电子膨胀阀16的开度为3/5以上的情况下(S3：否)，控制装置19转移到步骤S6而维持当前的运转状态。即，这种情况下，在阀控制处理内不进行电子膨胀阀16的开度的控制。其目的是，通过抑制电子膨胀阀16过度开放(例如全开)而防止室内热交换器22的冷却功能受损。

这样，在本实施方式中，将电子膨胀阀16向开侧控制的处理是在压缩机14的运转频率为最大运转频率的1/5以下的低速转速时在电子膨胀阀16的开度相对于全开成为3/5以下的开度的情况下进行的。

与此相对，在压缩机14的转速为基准频率以上的情况下(S2：是)，如果主管热敏电阻24与辅助热敏电阻25的温度差(Tc－Tj)为基准值(参照图4)以上(S4：是)，则控制装置19迅速地将电子膨胀阀16向开侧控制规定脉冲量(S5)。由此，制冷剂环流量增加而制冷能力增加，防止室内热交换器22的过热。另外，在步骤S4中参照的基准值根据压缩机14的当前转速来选择图4的某一个即可。此外，规定脉冲根据HFC单一制冷剂的特性来适当设定即可。

此外，即使在压缩机14的转速低于基准频率的情况下(S2：否)，在电子膨胀阀16的开度低于3/5的情况下(S3：是)，控制装置19也将电子膨胀阀16向开侧控制规定脉冲量(S5)。即，与图3所示的室内高温·室外低温条件的情况不同，即使如图3的制冷标准使用条件即室内温度(27℃)、室外温度(35℃)中的最左侧的项那样转速为低转速(7.8Hz)，如果电子膨胀阀16的开度为49pls左右(如果相对于全开低于3/5)，则将电子膨胀阀16向开侧控制，从而增加制冷剂环流量。这样，在压缩机14的运转频率为最大运转频率的1/5以下(在实施例中为20rpm)的低速转速且运转中的制冷剂的循环量少的状态下，即使将电子膨胀阀16的开度向开侧控制(即使是放开的趋势)，也由于室内和室外的温度条件(室外温度低而室内温度高的条件)而成为设定值以上的温度差，所以在这样的状态下不会成为压缩机14的过负荷运转(异常运转)，冷冻循环不会产生异常，所以将电子膨胀阀16向开侧控制。

另外，在主管热敏电阻24和辅助热敏电阻25的温度差(Tc－Tj)低于基准值的情况下(S4：否)，不需要增加制冷剂环流量，所以转移到步骤S6而维持当前的运转状态。

这样，空调机10根据主管热敏电阻24和辅助热敏电阻25的温度差(Tc－Tj)、压缩机14的旋转频率及制冷能力来控制电子膨胀阀16的开度。

根据以上说明的本实施方式的空调机10，能够实现如下的效果。

由于采用HFC单一制冷剂(R32)，所以相对于以往采用的混合制冷剂(R410A)能够增大潜热，能够减少用于得到与以往同等能力的制冷剂封入量。由此，能够减少制造成本，并且例如能够实现制冷剂配管13的小型化·轻量化等。

在使用以往使用的通用的电子膨胀阀16的情况下，通过主要在节流趋势区域的范围内控制开度而能够减少制冷剂环流量，但是如果将电子膨胀阀16过度节流，则无法充分取得室内热交换器22中的制冷剂环流量而存在过热的倾向，可能无法充分得到制冷能力。此外，可能会导致冷冻循环的温度上升而导致压缩机14的破损或耐久性的下降。于是，通过阀控制处理将电子膨胀阀16始终维持在最佳的节流状态，从而能够得到充分的制冷能力，并且防止冷冻循环的温度上升，由此能够减少压缩机14破损或耐久性下降的风险。

以往，电子膨胀阀16的开度在制冷运转时基于压缩机14的吸入侧配管的制冷剂温度和室内热交换器22的主管热敏电阻24的测定温度之差来控制，但是通过像本实施方式这样基于辅助热敏电阻25相对于主管热敏电阻24的温度差来控制电子膨胀阀16的开度，能够抑制电子膨胀阀16的过度节流。因此，在制冷运转时将电子膨胀阀16过度节流了的情况下，能够减少如室内热交换器22大约一半未填充制冷剂而无法将经过的吸入空气除湿、从而在室内机12内部结露这样的风险。此外，能够抑制制冷剂环流量不足导致的过度的冷冻循环温度上升。

在压缩机14的运转频率比较大的区域(转速相对高的状态)，在主管热敏电阻24温度高于辅助热敏电阻25部分的温度的情况下，通过迅速地将电子膨胀阀16向开侧控制，增加制冷剂环流量而确保与制冷负荷对应的制冷剂环流量，从而防止压缩机14的过热运转。

用于控制电子膨胀阀16的开度的基准值是根据压缩机14的运转频率且与制冷能力的大小对应地设定的，所以在制冷能力比较大的机型中较低地设置成为基准的运转频率，能够实现压缩机14的保护，分别进行最佳的节流量的控制。

在最大运转频率的1/5以下的情况下，进行将电子膨胀阀16向开侧控制的处理，另一方面，在超过1/5的情况下，通过根据电子膨胀阀16的当前的开度判定是否进行处理，能够防止冷冻循环产生异常，并且能够防止室内热交换器22的冷却功能受损。

(第2实施方式)

以下说明第2实施方式。第2实施方式的构造与第1实施方式是共通的，参照图1等进行说明。

如图1所示，空调机10具备：具有室内热交换器22的室内机12、具有室外热交换器15的室外机11、将室外热交换器15和室内热交换器22之间连接且供制冷剂流动的传热管(制冷剂配管13)。此外，在本实施方式中，作为制冷剂也使用HFC单一制冷剂。

本实施方式的控制装置19基于再热除湿运转指令使除湿阀23工作，另一方面，在除湿阀23工作后，在辅助热敏电阻25相对于主管热敏电阻24的温度差成为预先设定的基准值以上的情况下，判断为除湿阀23的工作不良并使除湿阀23再次工作。

由此，能够检测再热除湿运转时的除湿阀23的动作不良。此外，通过在动作不良时再次工作，能够正常地进行再热除湿运转。进而，在判定为即使再次工作除湿阀23还是会发生动作不良的情况下，也可以判定为故障。

(其他实施方式)

本发明不限于上述的实施方式所例示，能够如下那样变形或扩展。

也可以应用第1实施方式的电子膨胀阀16的控制和第2实施方式的除湿阀23的控制的双方。

也可以是，在辅助热敏电阻25相对于主管热敏电阻24的温度差为规定值以上的情况下，将电子膨胀阀16向开侧控制，在该温度差仍为规定值以上的情况下，不实施之后的使电子膨胀阀16向开侧进行变更动作的控制。由此，能够防止电子膨胀阀16成为全开而使室内热交换器22的冷却功能受损。

以上说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式只是作为例子提示，不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围和主旨内，并且包含在权利要求所记载的发明及其等同的范围内。

符号说明：

在附图中，10表示空调机，11表示室外机，12表示室内机，13表示制冷剂配管，14表示压缩机，15表示室外热交换器，16表示电子膨胀阀，19表示控制装置，22表示室内热交换器，23表示除湿阀，24表示主管热敏电阻，25表示辅助热敏电阻。

Claims (3)

1.一种空调机，具备：室外机，具备通过变频控制而转速可变的压缩机、室外热交换器及电子膨胀阀；室内机，具备室内热交换器；制冷剂配管，将所述室外机及所述室内机之间连接；以及控制装置，控制所述压缩机的运转频率及所述电子膨胀阀的开度，其特征在于，

作为所述制冷剂使用HFC(Hydro Fluoro Carbon)单一制冷剂，

在制冷运转时的所述室内热交换器的所述制冷剂配管的中间位置设置主管热敏电阻，并且在该制冷剂配管的入口侧配管位置设置辅助热敏电阻，测定各自部位的温度，

当制冷运转时的所述辅助热敏电阻相对于所述主管热敏电阻的温度差成为预先规定的基准值以上时，所述控制装置将所述电子膨胀阀的开度与所述HFC单一制冷剂的特性相应地向开侧控制，

根据所述压缩机的运转频率，在运转频率相对高的状态下对所述基准值设定相对小的温度差，在运转频率相对低的状态下对所述基准值设定相对大的温度差，

用于决定对所述基准值设定的温度差的所述压缩机的运转频率是根据制冷额定能力来设定的。

2.如权利要求1所述的空调机，其特征在于，

在所述压缩机的运转频率为最大转速的1/5以上时、以及所述压缩机的运转频率低于最大转速的1/5且所述电子膨胀阀的开度为相对于全开而低于3/5的状态时，所述控制装置将所述电子膨胀阀的开度向开侧控制，另一方面，在将所述电子膨胀阀向开侧控制后所述辅助热敏电阻相对于所述主管热敏电阻的温度差低于规定值时，所述控制装置在之后限制将所述电子膨胀阀向开侧控制。

3.如权利要求1或2所述的空调机，其特征在于，

所述室内机在室内热交换器中设置有再热除湿运转用的除湿阀，

在室内热交换器的除湿阀的制冷运转时的下游侧的位置设置主管热敏电阻，在制冷基准的入口侧设置辅助热敏电阻，测定各自部位的温度，基于再热除湿运转指令使除湿阀工作，另一方面，在该除湿阀工作后，在所述辅助热敏电阻相对于所述主管热敏电阻的温度差成为预先设定的基准值以上的情况下，判定为所述除湿阀的工作不良并使除湿阀再次工作。