CN1104602C - 空调器 - Google Patents

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Abstract

一种改进的高运转效率空调器。制冷运转时，在反相器频率为25HZ以上的区间，使室外风扇高速运转，在25HZ以下的区间，使室外风扇低速运转；供暖运转时，在反相器频率为40HZ以上的区间，使室外风扇高速运转，在40HZ以下的区间，使室外风扇低速运转。由于使制冷模式时的第一基准频率(25HZ)小于供暖模式时的第二基准频率(40HZ)，因此任一模式时，通过室外风扇的速度变换，能使室外风扇经常以运转效率高的一方的速度运转。

Description

空调器
本发明涉及室外风扇的旋转速度可进行二级变换的空调器。
室内机组和室外机组分开设置的分体型的空调器在可进行制冷运转和供暖运转两种运转模式的情况下，为了提高室外机组的热交换效率及防止无功耗电，通常室外风扇的旋转速度可进行“高速”或“低速”两级变换。
如图8中的流程图所示，运转开始后，室外控制部分内的室外风扇控制电路判断压缩机电动机的转速是否在40Hz以上(步骤1)，如果在40Hz以上，则使室外风扇“高速”运转(步骤2)，否则便“低速”运转(步骤3)。40Hz这个数值是以需要较大的空调能量的供暖模式的情况为基准而定的，设定“高速”时或“低速”时的室外风量，以使供暖运转效率高。
可是，最近从节能观点出发，要求进一步提高运转效率(COP)，人们研究了各种方法。但是，关于室外风量的控制即室外风扇的速度变换控制，却一直沿袭以往的控制方法，几乎未被重视过。
实际上，上述以往的控制方法，不管是制冷模式还是供暖模式，都是以40Hz这个特定的压缩机电动机转速相应的反相器频率为基准，只不过是进行“高速”和“低速”的变换而已。
本发明就是鉴于上述情况而进行的，目的是提供一种能对室外风量进行更精细的控制、可进一步提高运转效率的空调器。
作为解决上述课题的方法，第1发明是这样一种空调器，它由室内机组和室外机组构成，可进行制冷及供暖两种模式的运转，而且根据压缩机电动机的转速是否超过了基准转速来选择室外风扇的旋转速度，该空调器的特征为：设有运转模式检测装置，用来检测按制冷模式运转还是按供暖模式运转；基准速率设定装置，用来设定选择上述室外风扇的转速时的基准转速，以便使作为第一基准转速的制冷模式时的基准转速比作为第二基准转速的供暖模式时的基准转速小；以及室外风扇速度选择装置，用来根据来自运转模式检测装置的检测信号及来自基准转速设定装置的设定信号，选择室外风扇的转速为高速还是低速。
第2发明是这样一种空调器，它由室内机组和室外机组构成，可进行制冷及供暖两种模式的运转，而且根据压缩机电动机的运转是在额定能量区间还是在小能量区间，来选择室外风扇的转速，该空调器的特征为：设有运转模式检测装置，用来检测按制冷模式运转还是按供暖模式运转；边界值设定装置，用来设定选择室外风扇转速时的上述两个区间的边界值，以便使作为第一边界值的制冷模式时的边界值比作为第二边界值的供暖模式时的边界值小；以及室外风扇速度选择装置，用来根据来自运转模式检测装置的检测信号及来自边界值设定装置的设定信号，选择室外风扇的转速为高速还是低速。
第3发明的特征是在第2发明的边界值设定装置中将制冷模式及供暖模式时的上述额定能量区间的各规定值设定为制冷额定能量值及供暖额定能量值的同时，规定该制冷额定能量值比供暖额定能量值小，上述两个区间的边界值是这样设定的，即设定制冷模式时的第一边界值低于制冷额定能量值的1/2，同时设定供暖模式时的第二边界值高于供暖额定能量值的1/2。
第4发明是这样一种空调器，它由室内机组和内部装有反相装置的室外机组构成，可进行制冷和供暖两个模式的运转，并根据压缩机电动机的转速是否超过基准转速来选择室外风扇的转速，所述反相装置以与空调负载对应的转速变速地控制压缩机电动机，同时该反相装置设置在连接室外机组的外壳上所设的空气入口和室外风扇的空气通路中，该空调器的特征为：设有运转模式检测装置，用来检测按制冷模式运转还是按供暖模式运转；基准转速设定装置，用来设定选择室外风扇的转速时的基准转速，以便使作为第一基准转速的制冷模式时的基准转速小于作为第二基准转速的供暖模式时的基准转速；以及室外风扇速度选择装置，用来根据来自运转模式检测装置的检测信号及来自基准转速设定装置的设定信号选择室外风扇的转速为高速还是低速。
所述第1发明中，室外风扇根据压缩机电动机当前的转速和基准转速之间的大小关系选择以高速还是以低速运转。而且，设定制冷模式时的第一基准转速比供暖模式时的第二基准转速小。
即，在热泵式空调器的情况下。由于室外热交换器的容量比室内热交换器的容量大，供暖时，成为蒸发器的室外热交换器的热交换率高。因此，在压缩机的低转速区域，即使增加室外风量，由风量的增加而产生的热交换量也不再增大，相反，伴随风量的增加而消耗的电流却成正比地增大。因此，在供暖运转的情况下，在达到某一程度高的频率时，低风量的运转效率高。
然而，制冷时室外热交换器变成冷凝器，与增加风量而产生的热交换量的增大相比较，消耗的电流增加的比例变大的压缩机转速降低到相当低的程度。根据这一理由，设定制冷模式时的第一基准转速比供暖模式时的第二基准转速小。
以往，切换室外风扇的转速时，以供暖运转时的特定的压缩机电动机转速为基准进行，因此制冷运转时的运转效率变低，但如果采用第1发明，则在制冷及供暖这两种模式时，切换室外风扇的速度，能经常得到最高运转效率。
第1发明将压缩机电动机的特定转速作为基准切换室外风扇的速度，而第2发明是将压缩机电动机的能量区间的边界值作为基准进行速度切换的。这样也能获得与第1发明同样的效果。
而且，如果采用第3发明，则根据制冷时及供暖时的各额定能量值，就能简单地求出第2发明的边界值。
第4发明涉及这样一种空调器，它在室外机组中装有反相装置，该反相装置设置在空气入口和室外风扇相连接的空气通路中，利用室外风扇吸入的空气流进行冷却。
另外，如果采用本发明，当室外温度升高而进行制冷运转时，即使压缩机的转速变得相当低，室外风扇也能高速运转，因此能对反相装置维持极高的冷却效果。
图1是本发明的实施例的室内机组及室外机组的电路结构框图。
图2是本发明的实施例的制冷剂回路结构说明图。
图3是反相器频率控制表的内容说明图。
图4是说明图1中的室外控制部分的动作用的流程图。
图5是本发明的实施例的运转效率的特性曲线图。
图6是本发明的实施例的运转效率的特性曲线图。
图7是表示本发明的实施例的室外机组结构的斜视图。
图8是说明原有装置的动作用的流程图。
图中A：室内机组
    B：室外机组
    1：压缩机
    4：室外风扇
    7：室外风扇电动机
    16：室外控制部分
    21：反相装置
    22：压缩机电动机
    23：室外风扇控制电路
    24：四通阀控制电路
    25：反相器控制电路
    26：存储装置
下面根据图1至图7说明本发明的实施例。图2是本实施例的空调器的制冷剂回路结构的说明图，实线箭头表示制冷运转时制冷剂的流动方向，虚线箭头表示供暖运转时制冷剂的流动方向。
制冷运转时，从压缩机1排出的制冷剂通过四通阀2，送到室外热交换器3，在此进行热交换。完成热交换的制冷剂通过膨胀阀4，送到室内热交换器5，再次进行热交换后，通过四通阀2送到压缩机1的吸入侧。
供暖运转时，制冷剂的流动方向与制冷运转时相反，它被送到室内热交换器5后，再送到室外热交换器3。而且，在室外热交换器3附近，设有利用电动机7而进行旋转的室外风扇6，另外，在室内热交换器5附近，设有利用电动机9而旋转的室内风扇8。
图1是表示室内机组A及室外机组B的电气设备的电路结构框图。图1中，在室内机组A中设有室温传感器10、室内控制部分11、室内风扇驱动电路12，以及室内风扇电动机9。室内控制部分11连接在交流电源13上，交流电力通过电源连接线14送到室外机组B内的室外控制部分16。室内控制部分11通过室内风扇驱动电路12控制室内风扇电动机9，此外，从遥控器15输入各种操作信号(制冷模式指令、供暖运转指令、设定温度Ts等信号)，通过通信控制线17，与室外控制部分16之间进行信号的发送与接收。
在室外机组B中设有室外控制部分16、室外风扇驱动电路8、室外风扇电动机7、四通阀驱动电路19、四通阀线圈20、反相装置21、以及压缩机电动机22。
室外控制部分16由室外风扇控制电路23、四通阀控制电路24、反相器控制电路25、以及作成并写入反相器频率控制表的存储装置26构成。
该室外风扇控制电路23由下述装置构成：运转模式检测装置，用来检测是以制冷模式还是以供暖模式进行运转的；基准转速设定装置，用来设定选择室外风扇转速时的基准转速，使制冷模式的基准转速(第一基准转速)比供暖模式时的基准转速(第二基准转速)小；以及室外风扇速度选择装置，用来根据来自运转模式检测装置的检测信号及来自基准转速设定装置的设定信号，选择室外风扇的旋转速度为高速还是低速。
图3是说明写入存储装置26中的反相器频率控制表的内容的图，记载着与设定温度Ts同室内检测温度Ta之间的偏差ΔT的值对应的反相器输出频率f的值。“室外风扇”栏中记载的H(高速)、L(低速)及OFF(关)等，是为了容易弄清与频率f的关系而示出的，实际上在反相器频率控制表中没有。另外，该图3所示的表的内容是单纯进行比例控制时用的例子，而最近的空调器通常进行PID控制或模糊控制，因此实际上使用分得更细的表。
其次，参照图4的流程图说明室外控制部分16的动作。首先，反相器控制电路25判断是否从遥控器15送来了运转指令(步骤1)，如果送来了，则读入设定温度Ts及室内检测温度Ta(步骤2)，算出偏差ΔT＝Ts-Ta(步骤3)。
四通阀控制电路24判断来自遥控器15的运转模式指令是制冷模式还是供暖模式(步骤4)，并向四通阀驱动电路19输出控制指。这时，四通阀控制电路24只在供暖模式时才向四通阀驱动电路19输出通电控制指令，由于四通阀线圈20通电，四通阀2被打开(步骤5)。
现在假定步骤4的判断结果为“制冷运转”，反相器控制电路25参照图3所示的反相器频率控制表的内容。而且挑选与制冷模式时的ΔT值对应的f值，确定反相器频率f(步骤6)，控制反相装置21的输出频率，使其为f(步骤7)。另外，反相器控制电路25输入四通阀控制电路24的输出，因此能知道应选择制冷模式或供暖模式时的频率f的值。如果在步骤4中的判断结果为“供暖运转”时，也同样进行反相器频率f的确定及控制(步骤8、9)。
预先对室外风扇控制电路23设定25Hz(第一基准频率)及40Hz(第二基准频率)作为制冷模式及供暖模式时的与各基准转速对应的反相器基准频率。而且，室外风扇控制电路23在制冷模式时判断反相器频率f是否在25Hz以上(步骤10)，如果f≤25(Hz)，便向室外风扇驱动电路18输出低速运转指令(步骤11)，如果f＞25(Hz)，则输出高速运转指令(步骤13)。另外，在供暖模式时，判断反相器频率f是否在40Hz以上(步骤12)，如果f≤40(Hz)，便向室外风扇驱动电路18输出低速运转指令(步骤11)，如果f＞40(Hz)，则输出高速运转指令(步骤13)。
图5是在各模式时进行上述控制时的反相器频率f与运转效率(COP)之间的关系的特性曲线图。由该图可知，使室外风扇3高速运转时的特性曲线(实线)和低速运转时的特性曲线(点划线)互相交叉，但如果进行上述控制，则可经常沿运转效率高的特性曲线进行控制。
在上述实施例中，虽然室外风扇电动机7的“高速”、“低速”的切换是与反相器频率即压缩机电动机转速对应进行的，但对应于压缩机的能量(单位为千卡)进行切换即可。
即如图6(a)、(b)所示，在以压缩机的能量为横轴的特性曲线图中，将压缩机的运转区间分为额定能量区间和小能量区间，以这两个区间的边界值为基准，进行室外风扇电动机的速度切换即可。
另外，根据本发明的发明者迄今的研究，已判明在图6(a)、(b)中的各额定能量区间，规定制冷额定能量值Q1及供暖额定能量值Q2后，制冷模式时的边界值低于Q1/2，另外，供暖模式时的边界值高于Q2/2。因此，为了切换室外风扇电动机的速度，能容易地求出边界值。
可是，进行制冷运转时，室外机组的内部温度通常会上升很高，反相装置不得已只能在恶劣的环境中工作。因此，防止制冷运转时的反相装置的温度上升的方法便成为重要的课题，而如果采用本发明，就能附带地获得有效地防止这种温度上升的效果。
室外机组的一般简略结构如图7所示，室外风扇6安装在机体外壳的正面一侧，同时，室外热交换器3配置在背面一侧，压缩机1及反相装置21等各种电气部件收容在机体外壳内部。另外，通过金属板材切割加工等方法，在机体外壳侧面部分形成空气入口27，在该空气入口与室外风扇之间形成用箭头28表示的空气通路。
这样，将反相装置21等电气部件设置在空气通路28中，这种利用室外风扇旋转产生的空气流使电气部件冷却的技术发表在由本专利申请人提出的日本国专利申请公告公报特公平4-5933号中。
在这种技术中，从将对反相装置21维持较高的冷却效果的观点出发，最好使室外风扇6尽可能地高速旋转。而且，如果采用本申请的发明，由图5可知，制冷运转时的第1基准频率(25Hz)大幅度地低于供暖运转时的第2基准频率(40Hz)，因此在制冷时的大半时间内，室外风扇6为高速旋转。因此，本申请的发明从对制冷运转时的反相装置的冷却效果来看，具有非常好的结构。
如上所述，采用本发明，能更精细地进行室外风量的控制，因此可提高运转效率。

Claims (4)

1.由室内机组和室外机组构成的空调器，可进行制冷及供暖两种模式的运转，而且根据压缩机电动机的转速是否超过基准转速来选择室外风扇的转速，其特征在于：设有
运转模式检测装置，用来检测是进行制冷模式运转还是进行供暖模式运转；
基准频率设定装置，用来设定选择室外风扇的运转时的基准转速，以便使作为第一基准转速的制冷模式时的基准转速小于作为第二基准转速的供暖模式时的基准转速；以及
室外风扇速度选择装置，用来根据来自运转模式检测装置的检测信号及来自基准转速设定装置的设定信号，选择室外风扇的转速为高速还是低速。
2.由室内机组和室外机组构成的空调器，可进行制冷及供暖两种模式的运转，而且根据压缩机电动机的运转是在额定能量区间运转还是在小能量区间运转，而选择室外风扇的转速，其特征在于：设有
运转模式检测装置，用来检测是进行制冷模式还是供暖模式运转；
边界值设定装置，用来设定选择室外风扇转速时的上述两个区间的边界值，以便使作为第一边界值的制冷模式时的边界值小于作为第二边界值的供暖模式时的边界值；以及
室外风扇速度选择装置，用来根据来自运转模式检测装置的检测信号及来自边界值设定装置的设定信号，选择室外风扇的转速为高速还是低速。
3.根据权利要求2所述的空调器，其特征在于：所述边界值设定装置在将制冷模式及供暖模式时的上述额外能量区间的各规定值作为制冷额定能量值及供暖额定能量值的同时，规定该制冷额定能量值比供暖额定能量值小；并在设定上述两个区间的边界值在制冷模式时为小于制冷额定能量值的1/2的第一边界值的同时，在供暖模式时把边界值设定为高于供暖额定能量值的1/2的第二边界值。
4.由室内机组和内部装有反相装置的室外机组构成、能以制冷及供暖两种模式运转并根据压缩机电动机的转速是否超过基准转速选择室外风扇的转速的空调器，所述反相装置以与空调负载对应的转速变速地控制压缩机电动机，同时该反相装置设置在连接室外机组的外壳上所设的空气入口和室外风扇的空气通路中，所述空调器的特征在于：设有
运转模式检测装置，用来检测按制冷模式还是按供暖模式进行运转；
基准转速设定装置，用来设定选择室外风扇的转速时的基准转速，以便使作为第一基准转速的制冷模式时的基准转速小于作为第二基准转速的供暖模式时的基准转速；以及
室外风扇速度选择装置，用来根据来自运转模式检测装置的检测信号及来自基准转速设定装置的设定信号，选择室外风扇的转速为高速还是低速。
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