CN1114800C - 多种型式的空调机的控制设备 - Google Patents

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Abstract

在双压缩机式的多种型式的空调机中，在室外机组1中有除霜控制装置，在室外机组2、3中有冷风防止控制装置。向室外机组输出压缩机12的通/断信号、室外机组11的通/断信号、用于切换四通阀的制冷/供暖信号；在向室外机组输出供暖信号、输出压缩机导通信号期间，在室内热交换机20、30的温度小于第一设定值时，使室内风扇21、31的送风量降低，在室内热交换机的温度上升足够温度为止时，将降低的送风量回复到设定风量。

Description

多种型式的空调机的控制设备
技术领域
本发明涉及一种多种型式的空调机的控制设备，该多种型式的空调机由公共的室外热交换器、具有分别与多个室内机组对应的压缩机、四通阀、减压装置的单独的室外机组和分别具有室内热交换器的多个室内机组构成冷冻循环。
背景技术  由多个室内机组对单独的室外机组构成的双压缩机型分体式空调机已广为人知。在这种空调机中，通过改变制冷剂的循环方向进行制冷和供暖。
在这种空调机的供暖(通常称为热泵)中，如果室外温度降低到了5℃，室外热交换器的蒸发温度就小于0℃，从而就发生空气中的水分以霜的形式附着在热交换机上的所谓结霜现象。如果让霜保留在上面，则霜将进一步凝结以致风不能通过热交换器，热传导性下降，从而就不能吸收室外的热了。结霜现象在空调机的热泵供暖中是不可避免的现象，为了防止发生这一现象，必须进行除霜。
作为除霜方式之一，采用了逆循环除霜方式。逆循环除霜方式就是在供暖运转中将制冷循环从供暖运转切换为制冷运转、使从压缩机排出的热的制冷剂气体流向附着了霜的室外热交换器、利用该热融化附着的霜的方式。
另外，为了在空调机供暖运转开始时不让温度立即上升，或者为了在除霜控制时的制冷方式，发生向室内吹出冷风的冷风状态，发生本希望供暖而却产生相反的情况，所以，进行冷风防止控制。
如上所述，在空调机的室外机组中没有微处理器等装置、只有简单地利用通断控制的简易型装置的双压缩机的多种型式的空调机中，如果象利用最新的微处理器控制的空调机一样能够监视控制从室内机组侧到室外机组侧的全部操作也没有不方便、但室外机组的操作独立地开始除霜。在不具有将室外机组的状态传送给室内机组的信号线时，尽管室外机组是除霜控制，但在室内机组侧继续正常运转，产生所谓在除霜控制时吹出冷风的缺陷。
发明内容  因此，本发明的目的是，在一种室外机组只有利用通断控制的简单功能、且不具有将室外机组的状态传递到具有最新的微处理器控制功能的室内机组信号线的双压缩机的多种型式的空调机中，提供一种价廉的空调机控制设备，该控制设备在热泵供暖时用室外机组自动地和独立地进行结霜检测和除霜控制，同时，在该情况下由室内机组侧判断室外机组侧的操作并适当地与之对应，就象利用微处理器控制的空调机一样，从室内机组侧能够监视、控制室外机组的操作。
有关本发明的多空调机的控制设备，在由公共的室外热交换器、具有分别与多个室内机组对应的压缩机、四通阀、减压装置的单独的室外机组和分别具有室内热交换器的多个室内机组构成冷冻循环的多种型式的空调机中，包括冷风防止开始装置和冷风防止结束装置；冷风防止开始装置从室内机组向室外机组输出压缩机的通/断信号、附加到室外交换器上的室外风扇的通/断信号和用于切换四通阀的制冷/供暖信号，同时，在向室外机组输出供暖信号并输出压缩机的导通信号期间，在室内热交换器的温度小于第一设定值时，就使附加到室内热交换器上的室内风扇的送风量降低；冷风防止结束装置在室内热交换器的温度上升到足够的供暖运转的温度为止时，把降低的送风量回复到设定风量。
这样，在室外机组只有利用通断控制的简单功能、且不具有将室外机组的状态传递到室内机组的信号线的双压缩机的多种型式的空调机中，在热泵供暖时，由室外机组自动进行供暖开始或结霜检测及除霜控制时，能够在室内机组侧检测判断室外机组侧的操作，并适当地进行冷风防止控制。
附图说明  图1是本发明的多种型式的空调机的概略结构图；
图2是室内机组的控制单元；
图3是室外机组的控制单元；
图4是结霜检测和除霜操作的时序图。
具体实施方式
下面，使用图1说明作为本发明对象的双压缩机型的多种型式的空调机的概略结构。
多种型式的空调机由设置在室外的室外机组1、设置在室内的室内机组2和室内机组3构成，这两个机组之间用制冷剂管道和来自室内机组的指令信号线连接。
在室外机组1中，装配着公共的室外热交换器(热源侧热交换器)10、由电机和螺旋式风扇构成的促进外气与室外侧热交换器热交换的室外风扇11、压缩机12、12’、切换制冷剂循环方向的四通阀13、13’、限制制冷剂的循环方向的逆止阀14、14’、毛细管(减压装置)15A和15B、过滤器16A、16A’和16B、16B’、制冷剂管道连接用的管道接头17A、17A’和17B、17B’、储压器18、18’、消声器19A、19A’和19B、19B’以及后面所述的室外控制单元。
并且，室外机组1不具有微处理器等装置，只利用简单的通断控制进行运转控制。
在室内机组2中，装配着：室内侧热交换器(使用侧热交换器)20；由风扇电机22和由该电机驱动的、将由室内热交换器加热/制冷的空气送回室内的横流式风扇构成的室内风扇21；制冷剂管道连接用的管道接头23A和23B以及后面所述的室内控制单元。
在室内机组3中，装配着：室内侧热交换器(使用侧热交换器)30；由风扇电机32和由该电机驱动的、将由室内热交换器加热/制冷的空气送回室内的横流式风扇构成的室内风扇31；制冷剂管道连接用的管道接头33A和33B以及后面所述的室内控制单元。
如图1所示，装配了这些机器的室外机组1、室内机组2及室内机组3通过用制冷剂管道(直径9.52mm)将管道接头17A和管道接头23A、管道接头17’A和管道接头33A连接，并用制冷剂管道(直径6.35mm)将管道接头17B和管道接头23B、管道接头17’B和管道接头33B连接，构成二系统的制冷循环。
接着，用室外机组1和室内机组2的关系来说明上述制冷剂循环回路的制冷操作和供暖操作。另外，由于室外机组1和室内机组3的关系也相同，所以，省略其说明。
四通阀13处于图1所示的状态时，从压缩机12排出的制冷剂沿实线箭头所示的方向(制冷运转)循环。
首先，从压缩机12排出的高温高压气体状的制冷剂顺序通过消声器19B、四通阀13，到达室外热交换器10。然后，通过室外风扇11向室外热交换器10送风，制冷剂在室外热交换器10中温度降低、冷凝(液化)。
然后，该制冷剂通过逆止阀14、过滤器16A到达毛细管15A。这时，由于制冷剂在毛细管15A中束流，所以，成为低温高压状态。
此后，该制冷剂通过过滤器16B、管道接头17B、管道接头23B供给室内热交换器20。在室内热交换器20中，由于制冷剂的循环管路扩大，所以，室内热交换器20内成为低压，高压的制冷剂发生蒸发(气化)。室内热交换器20的温度由于这时的气化热而降低，所以，通过用横流式风扇21送风，进行被调和室内的制冷运转。
该蒸发后的制冷剂通过管道接头23A、管道接头17A、消声器19A、四通阀13导入储压器18。在储压器18中，将在室内热交换器20中未气化的制冷剂(液态状制冷剂)和气化的制冷剂(气体状制冷剂)分离，只将气体状制冷剂供给压缩机12。压缩机12再次将该气体状制冷剂压缩后，使之在制冷循环中进行循环。
如上所述，在进行制冷运转时，从压缩机12排出的制冷剂通过在室外侧热交换器10中冷凝、在室内热交换器20中蒸发，便可将被调和室内的热排出到室外，进行被调和室内的制冷运转。
在进行供暖运转时，图1所示的四通阀13切换为虚线所示的状态，从压缩机12排出的制冷剂沿图1中的虚线箭头所示的方向循环。
首先，从压缩机12排出的高温高压气体状的制冷剂顺序通过消声器19B、四通阀13、消声器19A、管道接头17A、管道接头23A到达室内热交换器20。然后，通过横流式风扇21向室内热交换器20送风，由于该制冷剂的温度而成为高温的室内热交换器20的温度降低，在内部循环的制冷剂发生冷凝(液化)。因此，通过用横流式风扇21向成为高温的室内热交换器20送风，便可进行被调和的室内的供暖运转。
然后，该液化的制冷剂通过管道接头23B、管道接头17B、过滤器16B到达毛细管15A、毛细管15B。这时，由于制冷剂在毛细管15A中束流，所以，成为低温高压的状态。另外，由于逆止阀14的作用，制冷剂不能通过过滤器16A进行循环。
然后，该制冷剂供给室外热交换器10。在室外热交换器10中，由于制冷剂循环的管路扩大，所以，室外热交换器10内成为低压，高压的制冷剂发生蒸发(气化)。这时，通过室外风扇11进行送风，促进制冷剂的蒸发。
该蒸发后的制冷剂通过四通阀13导入储压器18。在储压器18中，将在室外热交换器10中未气化的制冷剂(液态状制冷剂)和气化的制冷剂(气体状制冷剂)分离，只将气体状制冷剂供给压缩机12。压缩机12再次将该气体状制冷剂压缩后，使之在制冷循环中进行循环。
如上所述，在进行供暖运转时，从压缩机12排出的制冷剂通过在室内热交换器20中冷凝、在室外热交换器10中蒸发，便可将室外的热向被调和的室内放出，进行被调和的室内的供暖运转。
这时，室内的冷气、暖气温度可以根据设置在室内风扇21附近的温度传感器的检测输出、通过微处理器控制保持为所希望的设定温度。
这样，由于在双压缩机的多种型式的空调机中，室内机组20、30共用室外热交换器10，所以，不能是室内机组20使用供暖方式、室内机组30使用制冷方式那样使用互不相同的方式。
并且，由于是设定了供暖优先的空调机，所以，在室内机组的一方是供暖方式、另一方是制冷方式时，供暖方式成为优先，成为制冷方式的压缩机通常依旧停止，室内机组只进行送风操作。
图2是装配在室内单元中的控制部的主要部分的电路图。虽然控制部是装配在室内机组2和3上，但以控制部装配在室内机组2的情况为例进行说明。
对于微处理器3(例如，可以使用英特尔公司生产的TMS2600等)，作为操作用的接口，设置了设定空调机的基本模式的开关(选择电源断/通/测试运行的开关、用于显示异常简历的维修人员用的开关等)、运转显示部5(制冷运转/供暖运转的显示、冷风防止动作中的显示等)和接收遥控器的无线信号并将解调后的控制码向微处理器输出的信号接收部6。
遥控器进行空调器的通/断、制冷运转/供暖运转/送风运转的切换、室温的设定、室内风扇21的送风量的强/中/弱/自动选择的设定、使定时器设定时间后的运转开始/停止的定时器运转的时间设定、调和空气(加热或制冷的空气)的排出方向的设定(任意角度的设定/自动改变的设定)和检测该遥控器周围的室温并将按指定时间(2～3分钟)间隔表示室温的值向信号接收部自动发送的动作等。
微处理器3根据从遥控器传送来的信号控制空调机的运转。根据制冷运转/供暖运转/送风运转的设定，在供暖运转时，通过连接器4A的端子3将使四通阀13通电的信号(高电平电压→低电平电压)向室外机组1的控制部输出，判断室温和设定温度的大小，通过连接器4A的端子2将压缩机12的通电/非通电的信号(高电平电压→←低电平电压)向室外机组1的控制部输出。
另外，根据制冷循环是否已成为高负荷状态，将室外风扇11的通电/非通电的信号(高电平电压→←低电平电压)从连接器4A的端子4向室外机组1的控制部输出。
7是步进电机，用于改变风向变更板的角度，上下改变调和空气的排出方向。该步进电机7的转动通过将减速齿轮组合，将约90度的范围分解为512步，从微处理器通过驱动器、使之按所希望的步数进行正转/反转，便可任意改变风向变更板的角度。
因此，当微处理器3每隔指定周期切换步进电机的正转/反转时，就可以连续地改变调和空气的排出方向，通常将这一功能称为摆动。
22是用于驱动室内风扇21的横流风扇的单相感应电机，具有利用切换电路8进行的强/中/弱/微弱(H/M/L/LL)的调速端子。微处理器3通过控制具有切换接片的继电器R1和R2的通电，选择向这些调速端子的通电。另外，微处理器3进而通过控制电子开关SSR1和SSR2的动作，选择弱/微弱(L/LL)的切换。
根据从遥控器传送来的信号，微处理器3进行这些继电器和电子开关的控制。此外，当送风设定为自动选择时，室温随着偏离设定温度自动地向送风量增大的方向变化，或者随着接近设定温度自动地向送风量减小的方向改变室内风扇。在制冷运转和供暖运转中，当压缩机12停止时，就成为弱风，在除霜运转中时，就进行成为微弱风或停止的冷风防止操作。
TH1和TH2分别是温度传感器，TH1为了可以检测室内热交换器20的温度而安装的热敏电阻，TH2是为了可以检测室内风扇21吸入的室内空气的温度而安装的热敏电阻。
热敏电阻TH1检测的温度在供暖运转时的室外热交换器的结霜检测(除霜开始)、供暖运转时的冷风防止、制冷运转时的冷冻防止中使用。
热敏电阻TH2检测的温度与从遥控器发送来的室温进行比较，当判定从遥控器发送来的室温异常(直射日光照射遥控器时或从空调机排出的空气吹到遥控器上时)或未能接收到从遥控器定期发送的信号时(遥控器的发射部被遮住时或遥控器放在抽屉等内部时)作为室温使用。
图3是室外机组1的控制部的主要部分的电路图。图中，连接器4B、4C与图2所示室内机组2的控制部的连接器4A的相同端子序号之间连接。
图4是室外机组1的控制电路动作的说明图。图中，将室内机组2的连接器4A与各个连接器4B、4C连接，使端子序号一致。
向一方的连接器4B的端子2提供压缩机12的运转信号(低电平电压，停止时是高电平电压)，向端子3提供四通阀13的切换操作信号(供暖时是低电平电压，制冷时是高电平电压)。另外，不使用提供给端子4的风扇运转信号。还有，端子1是电源电压(+Vcc)。
SV是四通阀切换用的螺旋管，通过通电使四通阀13的状态从图1所示的实线的状态切换为虚线的状态。因此，如果向螺旋管SV通电，图1所示的制冷循环就成为供暖运转，如果不向螺旋管SV通电，该制冷循环就成为制冷运转。
首先，虽然四通阀13的螺旋管SV1通过使连接器的端子3成为低电平电压来闭合辅助继电器R3的常开接片a3、通过常开接片3来通电，但通过在该信号通路中设置或门OR1，使得当从除霜控制装置9(后文说明)的输出为H电平时，成为恒定的高电平，而与端子3的信号电平无关，也就是说，成为制冷运转的状态。
接着，压缩机12的电机CM1通过使连接器4B的端子2成为低电平电压来闭合辅助继电器R5的常开接片a5、通过该常开接片a5来通电，但通过在该信号通路中设置或门OR2和与门AND1来校正压缩机12的电机CM1的运转信号。
向或门OR2提供来自端子2的信号、来自与门AND1的信号和来自除霜控制装置9的信号，只要与门AND1或除霜控制装置9输出高电平电压信号时，不管端子2的信号如何，压缩机12的电机CM1都成为停止状态。
与门AND1在连接器4B的端子3是高电平和另一连接器4C的端子3是低电平电压时输出高电平电压。因此，在一侧为制冷、另一侧为供暖时，压缩机12的电机CM1不运转。
风扇电机FM通过辅助继电器R7的常开接片a7和辅助继电器R8的切换接片a8来控制通电。辅助继电器R7通过至少对辅助继电器R5或辅助继电器R6的通电来通电，辅助继电器R8在对辅助继电器R5和辅助继电器R6同时通电时通电。
因此，只要两台压缩机12、12′中的一台运转时，风扇电机FM都以低速运转，当两台压缩机12、12′同时运转时，风扇电机FM都以高速运转。
另外，由于与另一连接器4C相连的门电路也同样来构成，所以其说明从略。在这样构成的室外机组1中，除霜控制装置8的端子CM及SV中任一为低电平电压时，通过各个连接器4B、4C的端子3的输出来控制各个四通阀13、13′的螺旋管SV1、SV2。即，用于设定制冷运转/供暖运转。
各连接器4B、4C的端子3的输出相同时，即设定为制冷运转/供暖运转其一时，由于各个与门AND1、AND2的输出变为低电平电压，所以，根据各个室内机组2、3的输出来控制与各连接器4B、4C的端子2的输出对应的各个压缩机12、12′的运转/停止。
接着，在任一方的连接器4B的端子3为低电平电压、另一方的连接器4C的输出3为高电平电压时，即在任一方的室内机组2是供暖运转、另一方的室内机组3是制冷运转时，由于成为制冷运转一侧的与门AND2的输出成为高电平电压，所以，压缩机电机CM1由于或门OR4而总是保持停止。因此，通过使供暖运转优先，使制冷运转侧的室内机组3只进行送风运转。
当外气温度低时，如果继续进行供暖运转，就会在室外热交换器10上发生结霜，因此，除霜控制装置9具有检测室外空气的温度的温度传感器TH1和检测室外侧热交换器10的温度的温度传感器TH2，判断室外热交换器10的结霜检测和除霜结束。
首先，在室外空气温度小于规定温度(判断为开始结霜的温度，例如5℃左右)、室外侧热交换器10的温度降低梯度大于规定值(根据压缩机的运转能力和室外侧热交换器的容量来任意设置)时，即判断为室外侧热交换器10不能充分地起蒸发器的作用时，结霜判断为有结霜。
参照图4说明结霜检测及除霜操作的时序。
如果由温度传感器TH3和温度传感器TH4的检测信号检测到结霜，首先使除霜控制装置9的端子CM成为高电平电压，停止压缩机及风扇电机FM的运转。
接着，在各个制冷循环中的高低压力达到平衡的规定时间(约3分钟左右)后，使端子SV成为高电平电压，使四通阀13、13′成为制冷运转状态(在本实施例中进行逆循环除霜)，2～3秒后将端子CM切换成低电平电压，压缩机及风扇电机FM的运转开始(端子2成为低电平电压时，压缩机运转开始)。
这样，室外侧热交换器10作为冷凝器起作用，利用压缩机排出的制冷剂的凝聚热进行室外侧热交换器10的除霜。该除霜运转在室外侧热交换器10的温度大于规定温度(例如十几度左右)时结束。如果判断为除霜结束，就首先使除霜时空制装置9的端子CM成为高电压，使压缩机的运转停止。
接着，在上述制冷循环中的高低压力达到平衡的规定时间后，使除霜控制装置9的端子SV的输出成为低电平电压，各个四通阀13、13′的状态复原，进而在2～3秒后，使端子CM成为低电平电压，使各个端子2的输出有效。
另一方面，在室内机组1中，通过压缩机12的运转，室内侧热交换器20的温度上升，可进行供暖运转，但由于刚开始供暖运转时，温度上升不够，所以，从室内风扇21、31吹出的是冷空气，因此，对专门的供暖要求产生相反的情况。
因此，冷风防止开始的信号通过利用供暖运转开始信号(压缩机的通信号)，室内机组侧2、3开始冷风防止操作，室内风扇21、31强制地设定为微风或停止，进行防止冷风排出的操作。并且，直到室内侧热交换器20达到规定温度(35度左右)为止，持续进行冷风防止操作。
另外，如果室外侧热交换器10结霜，就会降低室外侧热交换器10和室外空气的热交换效率，室内热交换器20的温度降低，所以，如果室内机组2的微处理器3由该温度变化检测出室内热交换器21、31的温度小于-10℃，就判断为除霜控制开始，室内机组2、3通过冷风防止开始装置(未图示)进行冷风防止操作，进行点亮室内风扇21、31停止的显示等。
如上所述，本发明在不具有将室外机组的状态传递到室内机组的信号线的双压缩机式的多种型式的空调机中，即使在使用只具有简单地对驱动压缩机的感应电机运转进行通断控制的功能的室外机组与最近的微处理器控制室内机组的组合时，也能够由室外机组自动地独立地控制、在室内机组侧检测判断室外机侧组的操作，并与之适当对应。
并且，在热泵供暖时，能够由室外机组自动地独立地进行结霜检测和除霜控制，而且在热泵供暖时用室外机组自动地进行供暖开始或结霜检测除霜控制时，能够通过室内机组侧的温度变化来检测判断室外机组侧的操作、适当地进行冷风防止控制。

Claims (1)

1.在由公共的室外热交换器、具有分别与多个室内机组对应的压缩机、四通阀、减压装置的单独的室外机组和分别具有室内热交换器的多个室内机组构成冷冻循环的多种型式的空调机中，一种多种型式的空调机的控制设备，其特征在于，包括冷风防止开始装置和冷风防止结束装置；冷风防止开始装置从室内机组向室外机组输出压缩机的通/断信号、附加到室外交换器上的室外风扇的通/断信号和用于切换四通阀的制冷/供暖信号，同时，在向室外机组输出供暖信号并输出压缩机的导通信号期间，在室内热交换器的温度小于第一设定值时，就使附加到室内热交换器上的室内风扇的送风量降低；冷风防止结束装置在室内热交换器的温度上升到足够的供暖运转的温度为止时，把降低的送风量回复到设定风量。
CN97110973A 1996-04-30 1997-04-30 多种型式的空调机的控制设备 Expired - Fee Related CN1114800C (zh)

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