CN113614463A - 空调装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于得到一种空调装置,即使在制热除霜运转中也能够在维持制热能力的同时进行并联热交换器的除霜。本发明的空调装置具备:主回路,其通过配管连接压缩机、流路切换装置、室内热交换器、减压装置以及相互并联连接的多个并联热交换器;旁通配管;流量调整装置,其设置于旁通配管,调整在旁通配管中流动的制冷剂的流量;蒸发压力传感器,其检测制冷剂的蒸发压力;以及控制装置,作为运转模式,具有正常制热运转模式和制热除霜运转模式,控制装置在从正常制热运转模式的运转切换为制热除霜运转模式的运转时,基于成为蒸发器的并联热交换器的蒸发压力和压缩机的驱动频率,调整流量调整装置的开度。
Description
技术领域
本发明涉及空调装置。特别是涉及附着于室外侧的热交换器的霜的除去。
背景技术
近年来,从地球环境保护的观点出发,代替燃烧化石燃料来进行制热的锅炉式的制热器具,在寒冷地区也引进以空气为热源的热泵式的空调装置的事例正在增加。热泵式的空调装置除了向压缩机的电力输入之外还从空气供给热,相应地能够高效地进行制热。
但是,另一方面,对于热泵式的空调装置,室外等的外部空气温度越低,作为蒸发器使室外空气与制冷剂进行热交换的室外热交换器越容易结霜。因此,需要进行使附着于室外热交换器的霜融化的除霜。作为进行除霜的方法,例如有使制热中的制冷剂的流动反转而将来自压缩机的制冷剂向室外热交换器供给的方法。但是,该方法有时会在除霜中停止室内的制热来进行,因此,存在舒适性受损的课题。
因此,以进行在除霜中也能够进行制热的制热除霜运转为目的,例如构成具有将室外热交换器分割等而并联连接的多个并联热交换器的空调装置。而且,提出了如下方法:在一部分并联热交换器进行除霜的期间,其他并联热交换器作为蒸发器发挥作用而从室外空气吸热,进行制热(例如,参照专利文献1和专利文献2)。由于各并联热交换器交替地被除霜,因此,不用使制冷循环与制冷运转相同而能够连续地进行制热。
专利文献1所记载的空调装置在对多个并联热交换器中的一部分并联热交换器进行除霜时,对设置于旁通配管的流量调整装置和设置于设置有并联热交换器的并联配管的减压装置进行调整。通过调整流量调整装置和减压装置,能够控制在作为除霜对象的并联热交换器中流动的制冷剂的流量和压力,进行利用了冷凝潜热的除霜。
另外,专利文献2所记载的空调装置在对多个并联热交换器中的一部分并联热交换器进行除霜时,对设置于旁通配管的流量调整装置和设置于室内热交换器与并联热交换器之间的主回路的减压装置中的任一方进行调整。通过调整流量调整装置和减压装置中的任一方,能够调整除霜所使用的制冷剂的流量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2015/129080号
专利文献2:日本特开2008-157558号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1和专利文献2中,在制热除霜运转中,排出制冷剂的一部分流入并联热交换器,因此,与正常制热运转不同,室内热交换器和并联热交换器的制冷剂流量分布发生变化。若向并联热交换器供给的制冷剂过多,则室内热交换器中的热交换能力降低。因此,制热除霜运转中的制热能力可能会降低。
为了解决上述这样的课题,本发明的目的在于得到一种空调装置,即使在制热除霜运转中也能够在维持制热能力的同时进行并联热交换器的除霜。
用于解决课题的手段
本发明的空调装置包括:主回路,其通过配管连接压缩机、流路切换装置、室内热交换器、减压装置以及相互并联连接的多个并联热交换器,成为供制冷剂循环的制冷剂回路;旁通配管,其将与压缩机的排出侧连接的配管和与并联热交换器连接的配管之间连接;流量调整装置,其设置于旁通配管,调整在旁通配管中流动的制冷剂的流量;蒸发压力传感器,其检测制冷剂的蒸发压力;以及控制装置,作为运转模式,具有:正常制热运转模式,在所述正常制热运转模式下,进行多个并联热交换器成为蒸发器的运转;以及制热除霜运转模式,在所述制热除霜运转模式下,进行多个并联热交换器中的一部分成为除霜对象而其他成为蒸发器的运转,控制装置在从正常制热运转模式的运转切换为制热除霜运转模式的运转时,基于成为蒸发器的并联热交换器的蒸发压力和压缩机的驱动频率,调整流量调整装置的开度。
发明效果
根据本发明,控制装置根据从正常制热运转向制热除霜运转转变时的成为蒸发器的并联热交换器的蒸发压力和压缩机的驱动频率,调整流量调整装置的开度。通过基于主回路的蒸发压力和压缩机的驱动频率来调整流量调整装置的开度,能够维持向室内热交换器供给的制冷剂流量,抑制制热能力的降低的同时,向除霜的并联热交换器供给制冷剂。
附图说明
图1是表示实施方式1的空调装置的结构的图。
图2是表示实施方式1的空调装置中的控制装置的动作流程图的图。
图3是表示实施方式1的空调装置中的制冷运转时的制冷剂的流动的图。
图4是实施方式1的空调装置中的制冷运转时的p-h线图。
图5是表示实施方式1的空调装置中的制热运转时的制冷剂的流动的图。
图6是实施方式1的空调装置中的制热运转时的p-h线图。
图7是表示实施方式1的空调装置中的制热除霜运转时的制冷剂的流动的图。
图8是实施方式1的空调装置中的制热除霜运转时的p-h线图。
图9是表示与实施方式1的空调装置中的制热除霜运转时的制热能力相关的曲线图的图。
图10是表示实施方式2的空调装置的结构的图。
图11是实施方式2的空调装置中的制热除霜运转时的p-h线图。
具体实施方式
以下,参照附图等对实施方式的空调装置进行说明。在以下的附图中,标注了相同的附图标记的部分是相同或与其相当的部分,在以下记载的实施方式的全文中是共通的。另外,在附图中,各构成构件的大小关系有时与实际不同。而且,说明书全文所表示的构成要素的方式只不过是例示,并不限定于说明书所记载的方式。特别是构成要素的组合并不仅限定于各实施方式中的组合,能够将其他实施方式所记载的构成要素应用于另外的实施方式。另外,关于压力和温度的高低,不是特别根据绝对值之间的关系来确定高低,而是在装置等中的状态、动作等中相对地确定。另外,对于通过下标进行区分等的多个同种的设备等,在不需要特别区分或确定的情况下,有时省略下标等进行记载。
实施方式1
图1是表示实施方式1的空调装置的结构的图。如图1所示,空调装置100是对成为空气调节对象的室内空间的空气进行调整的装置。本实施方式1的空调装置100具备室外机A、室内机B以及控制装置90。室外机A具有压缩机1、流路切换装置2、多个并联热交换器4-1及4-2、室外送风机38、减压装置3、旁通回路20、第一开闭装置6-1及6-2、室外压力传感器92-1及92-2以及室外温度传感器93。另外,室内机B具有室内热交换器5、室内送风机40、室内压力传感器91以及室内温度传感器94。而且,室外机A与室内机B通过第一延长配管31和第二延长配管32连接。在此,在本实施方式1中,例示了室外机A和室内机B分别为1台的空调装置100,但也可以是具有2台以上的室外机A和室内机B的空调装置100。
在空调装置100中,压缩机1、流路切换装置2、并联热交换器4-1及4-2、减压装置3以及室内热交换器5通过配管连接,构成供制冷剂循环的制冷剂回路即主回路15。主回路15是空调装置100中的制冷剂回路中的主要回路。压缩机1吸入低温且低压的状态的制冷剂,将吸入的制冷剂压缩,使其成为高温且高压的状态的制冷剂并排出。流路切换装置2切换制冷剂在制冷剂回路中流动的方向,例如是四通阀。而且,压缩机1的排出侧与流路切换装置2通过排出配管35连接。另外,压缩机1的吸入侧与流路切换装置2通过吸入配管36连接。
并联热交换器4-1及4-2分别设置于在流路切换装置2与减压装置3之间并联连接的并联配管7。并联热交换器4-1及4-2例如是使作为室外的空气的外部空气与制冷剂进行热交换的室外热交换器。并联热交换器4-1及4-2在制冷运转时作为冷凝器发挥作用,在制热运转时作为蒸发器发挥作用。并联热交换器4-1及4-2相互并联连接。在此,在本实施方式1的空调装置100中,例示了2台热交换器作为并联热交换器4-1及4-2并联连接的结构,但也可以是3台以上的热交换器并联连接的结构。另外,在此,并联热交换器4-1及4-2设为热交换的面积、热交换率等相同,能力相同。
连接并联热交换器4-1及4-2的并联配管7具有流路切换装置2侧的第一连接配管37-1及37-2和减压装置3侧的第二连接配管41-1及41-2。室外送风机38向并联热交换器4-1及4-2输送室外空气。在本实施方式1中,例示了1台室外送风机38向2台并联热交换器4-1及4-2双方输送室外空气的情况。但是,并不限定于此。也可以构成为具有2台室外送风机38,向并联热交换器4-1及4-2分别输送室外空气。
减压装置3对制冷剂进行减压而使其膨胀。本实施方式1中的减压装置3例如是能够调整开度的电子式膨胀阀。在本实施方式1的空调装置100中,例示了减压装置3设置于室外机A的情况,但减压装置3也可以设置于室内机B。室内热交换器5例如使成为空气调节对象空间的室内空气与制冷剂进行热交换。室内热交换器5在制冷运转时作为蒸发器发挥作用,在制热运转时作为冷凝器发挥作用。室内送风机40向室内热交换器5输送室内空气。第一开闭装置6-1及6-2分别设置于第一连接配管37-1及37-2。在第一开闭装置6-1及6-2打开时,制冷剂在并联热交换器4-1及4-2中流动,在第一开闭装置6-1及6-2关闭时,制冷剂不在并联热交换器4-1及4-2中流动。在此,第一开闭装置6-1及6-2只要是能够进行流路的开闭的装置即可。第一开闭装置6-1及6-2例如由电磁阀、四通阀、三通阀或二通阀等构成。
在旁通回路20中设置有旁通配管39、流量调整装置8以及第二开闭装置9-1及9-2。旁通配管39将压缩机1的排出侧与第一连接配管37-1及37-2以绕过流路切换装置2的方式连接,从压缩机1排出的制冷剂的一部分分支而向旁通配管39流动。此外,旁通配管39也可以构成为将连接流路切换装置2和第一延长配管31的配管与第一连接配管37-1及37-2连接。第二开闭装置9-1及9-2分别设置于与各并联热交换器4-1及4-2连接的旁通配管39。在第二开闭装置9-1及9-2打开时,制冷剂在并联热交换器4-1及4-2中流动,在第二开闭装置9-1及9-2关闭时,制冷剂不在并联热交换器4-1及4-2中流动。第二开闭装置9-1及9-2只要是能够进行流路的开闭的装置即可。第二开闭装置9-1及9-2由电磁阀、四通阀、三通阀或二通阀等构成。
室外压力传感器92-1及92-2在各第二连接配管41-1及41-2中分别设置在并联热交换器4-1及4-2与减压装置3之间。室外压力传感器92-1及92-2分别检测在第二连接配管41-1及41-2中流动的制冷剂的压力。在并联热交换器4-1及4-2作为冷凝器发挥作用时,室外压力传感器92-1及92-2作为冷凝压力传感器发挥功能。另外,在并联热交换器4-1及4-2作为蒸发器发挥作用时,室外压力传感器92-1及92-2作为蒸发压力传感器发挥功能。此外,室外压力传感器92-1及92-2也可以安装于压缩机1的吸入侧,检测吸入压力。另外,只要是在制冷剂成为气液两相状态的部分,则能够用检测制冷剂的温度的温度传感器代替。在该情况下,温度传感器检测出的温度值作为饱和温度换算成制冷剂的压力。在检测制冷剂的温度的情况下,可以是通过温度传感器与制冷剂接触来进行检测的直接方式,也可以是检测配管或热交换器等的外表面的温度的间接方式。室外温度传感器93设置于并联热交换器4-1,检测室外空气的温度。
室内压力传感器91设置于室内热交换器5,检测在室内热交换器5中流动的制冷剂的压力。在室内热交换器5作为冷凝器发挥作用时,室内压力传感器91作为冷凝压力传感器发挥功能。另外,在室内热交换器5作为蒸发器发挥作用时,室内压力传感器91作为蒸发压力传感器发挥功能。此外,室内压力传感器91也可以安装于压缩机1的排出侧,检测排出压力。另外,只要是在制冷剂成为气液两相状态的部分,则能够用检测制冷剂的温度的温度传感器代替。在该情况下,温度传感器检测出的温度值作为饱和温度换算成制冷剂的压力。室内温度传感器94设置于室内热交换器5,检测室内空气的温度。
在此,作为在制冷剂回路中循环的制冷剂,例如能够使用氟利昂制冷剂、HFO制冷剂等。作为氟利昂制冷剂,例如有HFC类制冷剂的R32制冷剂、R125、R134a等。另外,还有作为HFC类制冷剂的混合制冷剂的R410A、R407c、R404A等。另外,作为HFO制冷剂,例如有HFO-1234yf、HFO-1234ze(E)、HFO-1234ze(Z)等。另外,作为其他制冷剂,能够使用CO2制冷剂、HC制冷剂、氨制冷剂、如R32与HFO-1234yf的混合制冷剂等那样的上述制冷剂的混合制冷剂等在蒸气压缩式的热泵回路中使用的制冷剂。HC制冷剂例如是丙烷、异丁烷制冷剂等。
空调装置100具有制冷运转模式、正常制热运转模式、逆循环除霜运转模式以及制热除霜运转模式作为运转模式。在制冷运转模式下,并联热交换器4-1及4-2均作为冷凝器发挥作用,室内机B对室内进行制冷。在正常制热运转模式下,并联热交换器4-1及4-2均作为蒸发器发挥作用,室内机B对室内进行制热。在逆循环除霜运转模式下,在主回路15中成为与制冷运转时相同的制冷剂的流动。逆循环除霜运转模式是在正常制热运转中超过预先设定的正常制热运转的最大时间阈值的情况下或并联热交换器4-1及4-2发生了结霜的情况下等进行的运转模式。
制热除霜运转模式是如下运转模式:多个并联热交换器4-1及4-2中的一部分成为除霜对象,其他并联热交换器4-1或4-2作为蒸发器发挥作用,从而维持制热运转。在制热除霜运转模式下,各并联热交换器4-1及4-2交替地被除霜。例如,在制热除霜运转模式下,一方的并联热交换器4-1或4-2作为蒸发器发挥作用而进行制热运转,同时进行另一方的并联热交换器4-1或4-2的除霜。而且,在制热除霜运转模式下,当另一方的并联热交换器4-1或4-2的除霜结束时,另一方的并联热交换器4-1或4-2作为蒸发器发挥作用而进行制热运转,实施一方的并联热交换器4-1或4-2的除霜。制热除霜运转模式在正常制热运转中并联热交换器4-1及4-2发生了结霜的情况下进行。另外,也可以在压缩机1的驱动频率变得低于频率阈值时,切换为制热除霜模式。
控制装置90控制室内机B的制冷运转及制热运转、设定室温的变更、第一开闭装置6-1及6-2、第二开闭装置9-1及9-2、流量调整装置8以及减压装置3等。本实施方式1的控制装置90例如由具有CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)等控制运算处理装置的微型计算机等构成。另外,控制装置90具有存储装置(未图示),具有将涉及控制等的处理步骤作为程序的数据。然后,控制运算处理装置执行基于程序的数据的处理来实现控制。
本实施方式1的控制装置90调整流量调整装置8的开度,以使在制热除霜运转模式时,与正常制热运转模式下在主回路15中流动的制冷剂流量相比的增加量的制冷剂流过作为除霜对象的并联热交换器4-1或4-2。在此,正常制热运转模式和制热除霜运转模式下的蒸发压力传感器成为检测在作为蒸发器发挥作用的并联热交换器4-1或4-2中流动的制冷剂的压力的室外压力传感器92-1或92-2。
另外,控制装置90判定制热除霜运转模式的运转是否在预先设定的最大时间以内由于在除霜的并联热交换器4-1或4-2中流动的制冷剂的温度达到规定的温度即除霜阈值以上的温度而结束。然后,在达到除霜阈值以上的温度而结束的情况下,延长正常制热运转模式时的运转时间的最大时间即制热设定时间。具体而言,控制装置90延长直到切换为逆循环除霜运转模式为止的正常制热运转模式时的制热设定时间。在此,控制装置90也可以在制热除霜运转模式的运转时间超过了预先设定的最大时间的情况下,切换为正常制热运转模式,之后,切换为逆循环除霜运转模式。另外,控制装置90也可以构成为在正常制热运转模式时,在室内空气的温度接近设定室温且压缩机1的驱动频率低于频率阈值时,切换为制热除霜运转模式。
下面,对在制热除霜运转模式时控制装置90控制流量调整装置8的动作进行说明。在此,对并联热交换器4-2是作为除霜对象的热交换器的情况进行例示。在从正常制热运转模式切换为制热除霜运转模式时,室内温度传感器94检测正常制热运转的冷凝温度Tc。然后,根据室外压力传感器92-1及92-2检测出的压力,控制装置90检测换算后的蒸发温度Te。另外,室外温度传感器93检测室外空气的外部空气温度Tout。在此,控制装置90在计算制冷剂流量时,需要推算在压缩机1的吸入侧的制冷剂的密度。因此,例如,假定为在压缩机1的吸入侧、制冷剂为饱和蒸气的基础上,控制装置90基于从蒸发温度Te换算后的蒸发压力和压缩机1的驱动频率,计算正常制热运转中的制冷剂流量。在此,在正常制热运转时作为蒸发器发挥作用的并联热交换器4-1或4-2的能力Qe由式(1)表示。在此,A是蒸发器的热交换面积。另外,K是蒸发器的传热系数。
[数式1]
Qe=A·K(Tout-Te)…(1)
在制热除霜运转模式时,仅并联热交换器4-1成为蒸发器,与正常制热运转模式相比,蒸发器的热交换面积A减半。另外,在制热除霜运转模式时,为了确保制热能力和除霜能力,控制装置90使压缩机1的驱动频率上升。因此,若将制热除霜运转模式时与正常制热运转模式时的压缩机1的驱动频率之比设为a,则在制热除霜运转模式时,作为蒸发器发挥作用的并联热交换器4-1或4-2的能力由式(2)表示。
[数式2]
a·Qe=(A/2)·K(Tout-Te_ondef)…(2)
根据式(1)及式(2),为了计算制热除霜运转模式时的制冷剂流量而所需的制热除霜运转模式时的蒸发温度Te_ondef根据式(3)求出。
[数式3]
Te_ondef=(1-2a)Tout+2a·Te…(3)
在此,根据式(3)求出的制热除霜运转模式时的蒸发温度Te_ondef低于正常制热运转模式时的蒸发温度Te。因此,通过饱和压力换算求出的蒸发压力也低。由于蒸发压力降低,从而制热除霜运转模式时的制冷剂的密度降低,制冷剂流量变少。由此,制热除霜运转模式时的蒸发器的能力降低,因此,需要重新计算制热除霜运转模式时的蒸发温度Te_ondef。若将制冷剂的流量的降低比率设为b,则在制热除霜运转模式时,作为蒸发器发挥作用的并联热交换器4-1或4-2的修正后的能力由式(4)表示。
[数式4]
a·b·Qe=(A/2)·K(Tout-Te_ondef2)…(4)
根据式(1)及式(4),为了维持循环状态而所需的制热除霜运转模式时的蒸发温度Te_ondef2根据式(5)求出。
[数式5]
Te_ondef2=(1-2a·b)Tout+2a·Te…(5)
控制装置90反复进行上述的运算,从而蒸发温度和制冷剂的流量趋向收敛,能够得到制热除霜运转模式时的蒸发温度Te_ondef2。控制装置90基于根据式(5)求出的蒸发温度Te_ondef2,通过饱和压力换算来换算蒸发压力,根据制冷剂密度和压缩机1的驱动频率来计算制冷剂流量。
另外,如式(6)所示,制热除霜运转模式时的蒸发温度Te_ondef2也可以将正常制热运转模式的蒸发温度Te_ondef减去预先根据试验等求出的修正常数Te_hosei来求出。
[数式6]
Te_ondef2=Te_ondef-Te_hosei…(6)
控制装置90基于根据由以上运算求出的蒸发温度Te_ondef2进行饱和温度换算后的蒸发压力和压缩机1的驱动频率,计算制热除霜运转的总制冷剂流量Gdef。控制装置90为了维持室内温度,在制热除霜运转模式时,使与正常制热运转模式同等的制冷剂的流量Gh流入室内机B。
然后,控制装置90基于制热除霜运转的总制冷剂流量Gdef,使减去了正常制热运转模式时的制冷剂的流量Gh的流量流入作为除霜对象的并联热交换器4-1或4-2。即,控制装置90在从正常制热运转模式切换为制热除霜运转模式时,调整流量调整装置8的开度,以使制冷剂流量的增加量流过作为除霜对象的并联热交换器4-1或4-2。压缩机1的驱动频率及制冷剂的密度越大,制冷剂流量越增大。而且,制冷剂的密度与蒸发压力成正比。因此,在从正常制热运转模式切换为制热除霜运转模式时,若作为蒸发器发挥作用的并联热交换器4-1或4-2中的蒸发压力的降低大或压缩机1的驱动频率的增加量小,则需要维持制热能力。因此,要减少在作为除霜对象的并联热交换器4-1或4-2中流动的制冷剂流量。然后,控制装置90减小流量调整装置8的开度。另外,也可以基于随着作为蒸发器发挥作用的并联热交换器4-1或4-2中的热交换面积的变化产生的蒸发压力的变化或压缩机1的驱动频率的变化,调整减压装置3的开度。
另外,在制热除霜运转模式时,例如随着由保护空调装置100的保护运转导致的压缩机1的驱动频率的降低,室内压力传感器91的检测的冷凝压力有时会从正常制热运转模式时的冷凝压力降低。在这样的情况下,控制装置90也可以进行缩小流量调整装置8或减压装置3的开度而抑制冷凝压力的降低的控制。
在此,也可以以满足为了使霜完全融化而所需的除霜能力的方式决定向作为除霜对象的并联热交换器4-1或4-2流动的制冷剂流量。例如,能够基于外部空气温度、正常制热运转模式时的运转累计时间或制热除霜运转模式时的除霜时间来计算所需的除霜能力。即,控制装置90基于外部空气温度、正常制热运转模式时的运转累计时间或制热除霜运转模式时的除霜时间,调整流量调整装置8的开度,以使制冷剂在作为除霜对象的并联热交换器4-1或并联热交换器4-2中流动。
在流量调整装置8的开度大时,也就是说,在向室内热交换器5供给的制冷剂流量降低时,室内热交换器5的冷凝压力降低,因此,也可以缩小减压装置3的开度以维持冷凝压力。因此,流量调整装置8的开度越大,控制装置90越减小减压装置3的开度。
例如在对室内压力传感器91检测出的压力进行换算而得到的蒸发温度低于预先设定的阈值的情况下,控制装置90判定为结霜,并转变为逆循环除霜运转模式或制热除霜运转模式。另外,在外部空气温度与蒸发温度的温度差为预先设定的阈值以上且经过了规定的时间的情况下,控制装置90判定为结霜,并转变为逆循环除霜运转模式或制热除霜运转模式。
<控制装置90的动作>
图2是表示实施方式1的空调装置100中的控制装置90的动作流程图的图。下面,对制热除霜运转模式下的控制装置90的动作进行说明。在此,以选择1个并联热交换器4-2作为除霜对象的情况为例,对进行并联热交换器4-2的除霜、并联热交换器4-1作为蒸发器发挥作用而继续制热的情况进行说明。如图2所示,控制装置90在判定为是正常制热运转模式时(步骤ST1),判定在并联热交换器4-1及4-2中流动的制冷剂的蒸发温度是否小于蒸发温度阈值(步骤ST2)。控制装置90例如在判定为蒸发温度小于蒸发温度阈值时,判断为在并联热交换器4-1及4-2发生了结霜,并转变为制热除霜运转模式(步骤ST3)。
然后,控制装置90打开第一开闭装置6-1,关闭第一开闭装置6-2(步骤ST4)。接着,控制装置90关闭第二开闭装置9-1,打开第二开闭装置9-2(步骤ST5)。另外,控制装置90打开流量调整装置8(步骤ST6)。由此,形成并联热交换器4-2被除霜、并联热交换器4-1作为蒸发器发挥作用而继续制热的流路。
控制装置90基于室内压力传感器91的检测的压力,判定是否能够维持室内热交换器5的冷凝压力(步骤ST7)。冷凝压力例如根据压缩机1中的驱动频率的降低、流量调整装置8的开度的大小等而变化。控制装置90在判定为室内热交换器5的冷凝压力与正常制热运转模式时相比降低而无法维持时(步骤ST7的否),缩小流量调整装置8或减压装置3的开度(步骤ST8)。
控制装置90在判定为能够维持室内热交换器5的冷凝压力时(步骤ST7的是),判定是否经过了制热除霜运转模式的最大时间(步骤ST9)。控制装置90在判定为经过了制热除霜运转模式的最大时间时(步骤ST9的是),暂时结束控制。然后,接着,控制装置90进行并联热交换器4-1的除霜。此时,控制装置90打开第一开闭装置6-2,关闭第一开闭装置6-1。另外,控制装置90关闭第二开闭装置9-2,打开第二开闭装置9-1。由此,并联热交换器4-1被除霜,并联热交换器4-2作为蒸发器发挥作用,继续制热。
另一方面,控制装置90在判定为未经过制热除霜运转模式的最大时间时(步骤ST9的否),判定在并联热交换器4-2中流动的制冷剂的温度是否为除霜阈值以上(步骤ST10)。控制装置90在判定为在并联热交换器4-2中流动的制冷剂的温度为除霜阈值以上时(步骤ST10的是),暂时结束控制。然后,接着,控制装置90进行并联热交换器4-1的除霜。控制装置90在判定为在并联热交换器4-2中流动的制冷剂的温度不是除霜阈值以上时(步骤ST10的否),返回步骤ST7,继续处理。
<制冷运转模式>
图3是表示实施方式1的空调装置中的制冷运转时的制冷剂的流动的图。另外,图4是实施方式1的空调装置100中的制冷运转时的p-h线图。下面,对制冷运转模式时的空调装置100中的制冷剂的流动进行说明。在制冷运转模式下,通过流路切换装置2,形成压缩机1的排出侧与并联热交换器4-1及4-2连接、压缩机1的吸入侧与室内热交换器5连接的流路。在此,流量调整装置8关闭。另外,各个第一开闭装置6-1及6-2打开。在图3中,用实线表示制冷剂流动的部分,用虚线表示制冷剂不流动的部分。
如图3所示,在制冷运转中,压缩机1对吸入的制冷剂进行压缩,排出高温且高压的气体状态的制冷剂。压缩机1中的制冷剂的压缩过程以如下方式进行压缩:与沿等熵线被绝热压缩的情况相比,被加热了与压缩机1的绝热效率相应的量。此时的制冷剂的变化相当于图4的从点(a)延伸到点(b)的线。
从压缩机1排出的高温且高压的气体状态的制冷剂在通过了流路切换装置2之后,向第一连接配管37-1及37-2分支流动。分支后的制冷剂通过各个第一开闭装置6-1及6-2,流入作为冷凝器发挥作用的各并联热交换器4-1及4-2。制冷剂在并联热交换器4-1、4-2中与室外送风机38输送的室外空气进行热交换而冷凝液化,成为中温且高压的液体状态的制冷剂。若考虑压力损失,则并联热交换器4-1及4-2中的制冷剂的变化成为如图4的从点(b)延伸到点(c)的线那样稍微倾斜的接近水平的直线。冷凝后的中温且高压的液体状态的制冷剂在合流之后流入减压装置3。流入到减压装置3的中温且高压的液体状态的制冷剂在减压装置3中膨胀及减压而成为低温且低压的气液两相状态的制冷剂。减压装置3中的制冷剂的变化在焓恒定的条件下进行。此时的制冷剂的变化相当于图4的从点(c)延伸到点(d)的垂直线。
气液两相状态的制冷剂通过第二延长配管32,流入作为蒸发器发挥作用的室内热交换器5,在室内热交换器5中,与室内送风机40输送的室内空气进行热交换而蒸发气化。此时,室内空气被冷却,在室内进行制冷。若考虑压力损失,则室内热交换器5中的制冷剂的变化成为如图4的从点(d)延伸到点(a)的线那样稍微倾斜的接近水平的直线。蒸发后的低温且低压的气体状态的制冷剂通过第一延长配管31及流路切换装置2而被吸入压缩机1。
<正常制热运转模式>
图5是表示实施方式1的空调装置中的制热运转时的制冷剂的流动的图。另外,图6是实施方式1的空调装置100中的制热运转时的p-h线图。下面,对正常制热运转模式时的空调装置100中的制冷剂的流动进行说明。在制热运转模式下,通过流路切换装置2,将压缩机1的排出侧与室内热交换器5连接,将压缩机1的吸入侧与并联热交换器4-1及4-2连接而形成流路。在此,流量调整装置8关闭。另外,各个第一开闭装置6-1及6-2打开。在图5中,用实线表示制冷剂流动的部分,用虚线表示制冷剂不流动的部分。
如图5所示,在制热运转中,压缩机1对吸入的制冷剂进行压缩,将其以高温且高压的气体状态排出。压缩机1中的制冷剂的压缩过程以如下方式进行压缩:与沿等熵线被绝热压缩的情况相比,被加热了与压缩机1的绝热效率相应的量。此时的制冷剂的变化相当于图6的从点(a)延伸到点(b)的线。
从压缩机1排出的高温且高压的气体状态的制冷剂通过流路切换装置2和第一延长配管31,流入作为冷凝器发挥作用的室内热交换器5。制冷剂在室内热交换器5中与室内空气进行热交换而冷凝液化,成为中温且高压的液体状态的制冷剂。此时,室内空气被加热,在室内实施制热。若考虑压力损失,则室内热交换器5中的制冷剂的变化成为如图6的从点(b)延伸到点(c)的线那样稍微倾斜的接近水平的直线。冷凝后的中温且高压的液体状态的制冷剂通过第二延长配管32,流入减压装置3。流入到减压装置3的中温且高压的制冷剂膨胀及减压,成为中压的气液两相状态的制冷剂。减压装置3中的制冷剂的变化在焓恒定的条件下进行。此时的制冷剂的变化相当于图6的从点(c)延伸到点(d)的垂直线。在此,减压装置3被控制成使中温且高压的液体状态的制冷剂的过冷度(subcooling)为5K~20K左右。
气液两相状态的制冷剂分支而流入作为蒸发器发挥作用的各并联热交换器4-1及4-2,在并联热交换器4-1及4-2中,与室外空气进行热交换,蒸发而气化。若考虑压力损失,则并联热交换器4-1及4-2中的制冷剂的变化成为如图6的从点(d)延伸到点(a)的线那样稍微倾斜的接近水平的直线。蒸发后的低温且低压的气体状态的制冷剂流入第一连接配管37-1及37-2,在通过了第一开闭装置6-1及6-2之后合流,通过流路切换装置2而被吸入压缩机1。
<逆循环除霜运转模式>
下面,对逆循环除霜运转模式时的制冷剂的流动进行说明。制冷剂的流动与制冷运转模式的运转相同。但是,制冷剂不由减压装置3减压以及室内送风机40不工作这一点与制冷运转模式的运转不同。从压缩机1排出的高温且高压的气体状态的制冷剂在通过了流路切换装置2之后,向第一连接配管37-1或37-2分支流动。分支后的制冷剂分别通过第一开闭装置6-1或6-2,分别从第一连接配管37-1或37-2流入并联热交换器4-1或4-2。高温且高压的气体状态的制冷剂与附着于并联热交换器4-1或4-2的霜进行热交换,从而使霜融化。
<制热除霜运转模式>
图7是表示实施方式1的空调装置中的制热除霜运转时的制冷剂的流动的图。另外,图8是实施方式1的空调装置中的制热除霜运转时的p-h线图。下面,对制热除霜运转模式时的空调装置100中的制冷剂的流动进行说明。在制热除霜运转模式下,通过流路切换装置2,形成将压缩机1的排出侧与室内热交换器5连接、将压缩机1的吸入侧与并联热交换器4-1及4-2连接的流路。在此,在制热除霜运转模式下,并联热交换器4-1及4-2中的一方的热交换器被选择为除霜对象,进行除霜。而且,并联热交换器4-1及4-2中的另一方的热交换器作为蒸发器发挥作用而继续制热运转。第一开闭装置6-1及6-2以及第二开闭装置9-1及9-2的开闭状态交替地切换,作为除霜对象的并联热交换器4-1及4-2交替地切换。通过使作为除霜对象的并联热交换器4-1或4-2和作为蒸发器发挥作用的并联热交换器4-1或4-2切换,制冷剂的流动切换。
在本实施方式1中,以选择1个并联热交换器4-2作为除霜对象的情况为例,对进行并联热交换器4-2的除霜、并联热交换器4-1作为蒸发器发挥作用而继续制热的情况进行说明。在除霜制热运转中,通过流路切换装置2,形成将压缩机1的排出侧与室内热交换器5连接、将压缩机1的吸入侧与并联热交换器4-1及4-2连接的流路。在此,流量调整装置8打开。另外,第一开闭装置6-1打开,第一开闭装置6-2关闭。在图7中,用实线表示制冷剂流动的部分,用虚线表示制冷剂不流动的部分。
首先,对主回路15中的制冷剂的流动进行说明。如图7所示,在除霜制热运转中,压缩机1对吸入的制冷剂进行压缩,排出高温且高压的气体状态的制冷剂。压缩机1中的制冷剂的压缩过程以如下方式进行压缩:与沿等熵线被绝热压缩的情况相比,被加热了与压缩机1的绝热效率相应的量。此时的制冷剂的变化相当于图8的从点(a)延伸到点(b)的线。
从压缩机1排出的高温且高压的气体状态的制冷剂的一部分通过流路切换装置2和第一延长配管31,流入作为冷凝器发挥作用的室内热交换器5。制冷剂在室内热交换器5中与室内空气进行热交换而冷凝液化,成为中温且高压的液体状态的制冷剂。此时,室内空气被加热,在室内实施制热。若考虑压力损失,则室内热交换器5中的制冷剂的变化成为如图8的从点(b)延伸到点(c)的线那样稍微倾斜的接近水平的直线。冷凝后的中温且高压的液体状态的制冷剂通过第二延长配管32,流入减压装置3。流入到减压装置3的中温且高压的制冷剂膨胀及减压,成为中压的气液两相状态的制冷剂。减压装置3中的制冷剂的变化在焓恒定的条件下进行。之后,与流过后述的作为除霜对象的并联热交换器4-2的制冷剂合流,从而焓增加。此时的制冷剂的变化相当于图8的从点(c)延伸到点(d)的垂直线。
气液两相状态的制冷剂不向作为除霜对象的并联热交换器4-2流动,而流入作为蒸发器发挥作用的并联热交换器4-1,在并联热交换器4-1中与室外空气进行热交换,蒸发而气化。若考虑压力损失,则并联热交换器4-1中的制冷剂的变化成为如图8的从点(d)延伸到点(a)的线那样稍微倾斜的接近水平的直线。蒸发后的低温且低压的气体状态的制冷剂流入第一连接配管37-1,在通过了第一开闭装置6-1之后,通过流路切换装置2而被吸入压缩机1。
下面,对旁通回路20中的制冷剂的流动进行说明。从压缩机1排出的高温且高压的气体状态的制冷剂的一部分向旁通配管39流动。流过旁通配管39的制冷剂流入流量调整装置8,在流量调整装置8中被减压。流量调整装置8中的制冷剂的变化在焓恒定的条件下进行。相当于图8的从点(b)延伸到点(e)的垂直线。
在流量调整装置8中减压后的制冷剂通过第二开闭装置9-2,流入第一连接配管37-2,并向作为除霜对象的并联热交换器4-2流动。流入到并联热交换器4-2的制冷剂通过与附着于并联热交换器4-2的霜的热交换而被冷却。这样,从压缩机1排出的高温且高压的气体状态的制冷剂流入并联热交换器4-2,从而使附着于并联热交换器4-2的霜融化。此时的制冷剂的变化相当于图8的从点(e)延伸到点(f)的线。进行并联热交换器4-2的除霜并从并联热交换器4-2流出的制冷剂与主回路15合流。合流后的制冷剂流入作为蒸发器发挥作用的并联热交换器4-1并蒸发。
在本实施方式1的空调装置100中,在从正常制热运转模式切换为制热除霜运转模式时,使基于压缩机1的驱动频率的变化的制冷剂流量的增加量流过作为除霜对象的并联热交换器4-1或4-2。因此,控制装置90调整流量调整装置8的开度。
这样,在本实施方式1的空调装置100中,控制装置90基于正常制热运转中的运转状态,决定制热除霜运转中的流量调整装置8的开度。因此,能够维持制热除霜运转时的制热能力的同时,进行作为除霜对象的并联热交换器4-1或4-2的除霜。
图9是表示与实施方式1的空调装置中的制热除霜运转时的制热能力相关的曲线图的图。在图9中,横轴表示时间[min],纵轴表示制热能力[kW]。在图9中,用实线表示进行了本实施方式1的空调装置100中的控制的情况,作为比较例,用虚线表示未进行本实施方式1的空调装置100中的控制的情况。在图9所示的比较例中,向室内热交换器5供给的制冷剂流量减少,因此,在制热除霜运转中排出温度降低。本实施方式1的空调装置100仅基于正常制热运转中的运转状态来决定制热除霜运转中的流量调整装置8的开度。因此,例如也能够应用于压缩机1或热交换器的大小不同的空调装置100。
实施方式2
图10是表示实施方式2的空调装置的结构的图。另外,图11是实施方式2的空调装置中的制热除霜运转时的p-h线图。本实施方式2的空调装置101在设置有并联减压装置10-1及10-2这一点上与实施方式1的空调装置100不同。在本实施方式2中,对与实施方式1共通的设备等标注相同的附图标记,以与实施方式1的不同点为中心进行说明。
如图10所示,并联减压装置10-1及10-2分别与各第二连接配管41-1及41-2对应地设置。并联减压装置10-1及10-2是对制冷剂进行减压而使其膨胀的减压阀或膨胀阀。并联减压装置10-1及10-2例如是调整开度的电子式膨胀阀。在本实施方式2中,以选择1个并联热交换器4-2作为除霜对象的情况为例,对进行并联热交换器4-2的除霜、并联热交换器4-1作为蒸发器发挥作用而继续制热的情况进行说明。
在本实施方式2中,控制装置90在制热除霜运转中,对与作为除霜对象的并联热交换器4-2连接的并联减压装置10-2的开度进行控制,以使作为除霜对象的并联热交换器4-2的压力以饱和温度换算为0℃~10℃左右。
例如,在作为除霜对象的并联热交换器4-1或4-2中的制冷剂的压力以饱和温度换算为0℃以下的情况下,达到作为霜的融化温度的0℃以下。因此,制冷剂不冷凝。因此,进行仅利用热量小的显热的除霜。在该情况下,为了确保加热能力,需要使在作为除霜对象的并联热交换器4-1或4-2中流动的制冷剂的流量增加。由此,能够用于制热运转的制冷剂的流量相对减少。因此,制热能力降低,室内的舒适性降低。另一方面,在作为除霜对象的并联热交换器4-1或4-2的制冷剂的压力高的情况下,作为霜的融化温度的0℃与制冷剂的饱和温度的温度差大。因此,在并联热交换器4-1或4-2中流动的制冷剂立即液化,存在于并联热交换器4-1或4-2的内部的液体状态的制冷剂的量增加。在该情况下也同样,能够用于制热运转的制冷剂的流量相对减少。因此,制热能力降低,室内的舒适性降低。
与此相对,本实施方式2的空调装置101使流入作为除霜对象的并联热交换器4-1或4-2的制冷剂的压力以饱和温度换算为0℃~10℃左右。因此,能够将热量大的潜热利用于除霜的同时,确保制热运转所需的足够的制冷剂。因此,能够进行热交换器的除霜的同时维持制热能力,提高室内的舒适性。此时的制冷剂变化相当于图11中的从点(e)延伸到点(f)的线。在此,即使作为除霜对象的并联热交换器4-1及4-2的制冷剂的量变多,制热运转所需的制冷剂的量也足够的情况下,作为除霜对象的并联热交换器4-1及4-2的制冷剂的饱和温度也可以高于10℃。另外,在将并联减压装置10-1及10-2设为毛细管的情况下,将并联减压装置10-1及10-2预先设计成使作为除霜对象的并联热交换器4-1及4-2达到以饱和温度换算为0℃~10℃左右的压力即可。
附图标记说明
1压缩机,2流路切换装置,3减压装置,4-1、4-2并联热交换器,5室内热交换器,6-1、6-2第一开闭装置,7并联配管,8流量调整装置,9-1、9-2第二开闭装置,10-1、10-2并联减压装置,15主回路,20旁通回路,31第一延长配管,32第二延长配管,35排出配管,36吸入配管,37-1、37-2第一连接配管,38室外送风机,39旁通配管,40室内送风机,41-1、41-2第二连接配管,90控制装置,91室内压力传感器,92-1、92-2室外压力传感器,93室外温度传感器,94室内温度传感器,100、101空调装置,A室外机,B室内机。
Claims (12)
1.一种空调装置,其中,具备:
主回路,其通过配管连接压缩机、流路切换装置、室内热交换器、减压装置以及相互并联连接的多个并联热交换器,成为供制冷剂循环的制冷剂回路;
旁通配管,其将与所述压缩机的排出侧连接的所述配管和与所述并联热交换器连接的所述配管之间连接;
流量调整装置,其设置于所述旁通配管,调整在所述旁通配管中流动的所述制冷剂的流量;
蒸发压力传感器,其检测所述制冷剂的蒸发压力;以及
控制装置,
作为运转模式,具有:正常制热运转模式,在所述正常制热运转模式下,进行多个所述并联热交换器成为蒸发器的运转;以及制热除霜运转模式,在所述制热除霜运转模式下,进行多个所述并联热交换器中的一部分成为除霜对象而其他成为蒸发器的运转,
所述控制装置,
在从所述正常制热运转模式的运转切换为所述制热除霜运转模式的运转时,基于成为蒸发器的所述并联热交换器的蒸发压力和所述压缩机的驱动频率,调整所述流量调整装置的开度。
2.根据权利要求1所述的空调装置,其中,
所述控制装置,
调整所述流量调整装置的所述开度,以使基于从所述正常制热运转模式切换为所述制热除霜运转模式时的所述压缩机的驱动频率的变化的制冷剂流量的增加量的所述制冷剂流过作为除霜对象的所述并联热交换器。
3.根据权利要求1或2所述的空调装置,其中,
具备室外温度传感器,所述室外温度传感器检测在所述并联热交换器中与所述制冷剂进行热交换的室外空气的温度,
所述控制装置,
调整所述流量调整装置的所述开度,以使基于所述室外空气的温度、所述正常制热运转模式的运转的运转累计时间或所述制热除霜运转模式的运转中的除霜时间而得到的量的所述制冷剂流过作为除霜对象的所述并联热交换器。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的空调装置,其中,
所述控制装置,
在从所述正常制热运转模式切换为所述制热除霜运转模式时,基于所述压缩机的驱动频率的变化和与成为蒸发器的所述并联热交换器的热交换面积相对于多个所述并联热交换器的热交换面积的变化相关的蒸发压力的变化中的至少一方,调整所述减压装置的开度。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的空调装置,其中,
具备冷凝压力传感器,所述冷凝压力传感器检测所述制冷剂的冷凝压力,
所述控制装置,
调整所述制热除霜运转模式的运转中的所述减压装置的开度,以维持在所述正常制热运转模式的运转中所述冷凝压力传感器的检测的冷凝压力。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的空调装置,其中,
所述控制装置,
在所述制热除霜运转模式的运转中,根据所述压缩机的驱动频率的降低,将所述流量调整装置的开度调整得小。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的空调装置,其中,
所述控制装置,
在所述制热除霜运转模式的运转中,基于所述流量调整装置的开度的大小,将所述减压装置的开度调整得小。
8.根据权利要求1~6中任一项所述的空调装置,其中,
所述控制装置,
在判定为所述正常制热运转模式的运转中的所述压缩机的驱动频率低于预先确定的频率阈值时,切换为所述制热除霜运转模式。
9.根据权利要求1~7中任一项所述的空调装置,其中,
作为所述运转模式,具有以多个所述并联热交换器为除霜对象的逆循环除霜运转模式,
所述控制装置,
在判定为所述制热除霜运转模式下的运转时间超过了预先设定的最大时间时,切换为所述正常制热运转模式,之后,切换为所述逆循环除霜运转模式。
10.根据权利要求1~8中任一项所述的空调装置,其中,
作为所述运转模式,具有以多个所述并联热交换器为除霜对象的逆循环除霜运转模式,
所述控制装置,
在判定为所述制热除霜运转模式的运转在预先设定的最大时间以内结束时,延长直到切换为所述逆循环除霜运转模式为止的进行所述正常制热运转模式的运转的制热设定时间。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的空调装置,其中,
与各个所述并联热交换器对应地具备对所述制冷剂进行减压的多个并联减压装置。
12.根据权利要求11所述的空调装置,其中,
所述控制装置,
将所述并联减压装置的所述开度调整成使作为除霜对象的所述并联热交换器中的所述制冷剂的压力以饱和温度换算为0℃~10℃的开度。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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