CN205066276U

CN205066276U - 空调机

Info

Publication number: CN205066276U
Application number: CN201520777117.0U
Authority: CN
Inventors: 柴尾雄人
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2025-10-08
Also published as: JP2016090144A; JP6177218B2

Abstract

本实用新型的目的在于提供在低外部空气温度环境下供冷起动时能够防止室内机冻结而能够保护压缩机的空调机。本实用新型的空调机具有：制冷循环，其具备容量可变的压缩机、室外侧热交换器、膨胀阀、以及室内侧热交换器，使制冷剂循环；和控制部，其控制制冷循环。控制部构成为在供冷运转时进行使压缩机的容量降低来防止室内侧热交换器冻结的冻结防止控制，并且构成为在从供冷运转开始到满足开启结束条件为止的开启期间，使冻结防止控制无效。

Description

空调机

技术领域

本实用新型涉及空调机。

背景技术

作为用于空调机的供冷运转时防止室内机冻结的控制(以下，称为“冻结防止控制”。)，公知有使压缩机的转速(频率)降低的控制方法(例如，参照专利文献1)。在该控制中，在设置于室内机的热交换器的温度传感器检测到该热交换器的温度低于规定温度的情况下，以控制单元使压缩机的频率降低的状态进行供冷运转。

在通常环境下的(例如，外部空气温度为25℃以上的情况下的)供冷运转中，低温的制冷剂流入室内机，这在多数情况下这会导致制冷能力过高。因此，在这种情况下，通过控制单元使压缩机的频率降低，能够防止室内机冻结。

专利文献1：日本特开平7－103596号公报

另一方面，在如服务器机房所使用的空调机那样终年需要供冷的情况下，假定进行外部空气温度处于冰点以下的环境(以下，称为“低外部空气温度环境”。)下的供冷运转。在这种低外部空气温度环境下，供冷运转起动前的空调机内的制冷剂也滞留于与低温的外部空气相接触的位置(例如，室外机的热交换器等)。因此，该制冷剂被冷却至与外部空气温度大小相同的温度。因此，在供冷运转起动后不久的期间，经过冷却的制冷剂就会流入室内机。

在经过冷却的制冷剂流入室内机的期间，若进行如专利文献1所记载那样的控制，则压缩机的频率降低，因此利用压缩机施加的能量减少，从压缩机排出的制冷剂流量降低。此外，由于来自压缩机的制冷剂流量降低，从而室外侧热交换器中的散热量相对增加，因此会妨碍室内机的配管温度上升。其结果，存在室内机的配管冻结、或无法确保保护压缩机所需的一定程度以上的冷凝温度以及排出温度的担忧。因此，存在由于配管温度以及冷凝温度不上升从而压缩机有可能异常停止的问题。

实用新型内容

本实用新型是为了解决如上所述的课题而产生的，其目的在于提供一种能够防止室内侧热交换器冻结而能够保护压缩机的空调机。

本实用新型的空调机具有：制冷循环，其具备容量可变的压缩机、室外侧热交换器、膨胀阀以及室内侧热交换器，并且使制冷剂循环；和控制部，其控制所述制冷循环，所述空调机至少能够进行供冷运转，在所述供冷运转中，所述室外侧热交换器作为冷凝器发挥功能，所述室内侧热交换器作为蒸发器发挥功能，所述空调机的特征在于，所述控制部构成为：在供冷运转时进行使所述压缩机的容量降低来防止所述室内侧热交换器发生冻结的冻结防止控制；并且所述控制部构成为：在从开始供冷运转到满足开启结束条件为止的开启期间，使所述冻结防止控制无效。

在所述空调机中，优选所述空调机具有至少收纳所述室内侧热交换器的室内机，所述控制部构成为：基于所述室内机内的制冷剂的温度来判定是否满足所述开启结束条件。

在所述空调机中，优选所述控制部构成为：基于所述室外侧热交换器内的二相制冷剂的温度来判定是否满足所述开启结束条件。

根据本实用新型，即便在空调机起动时，低外部空气温度环境下滞留于室外机侧的被冷却的制冷剂流入室内机侧的情况下，控制部也不会通过冻结防止控制来使压缩机的频率降低。因此，能够使室内热交换器的配管温度上升。因此，根据本实用新型，能够防止室内热交换器冻结。此外，根据本实用新型，由于能够在制冷循环中确保一定程度以上的冷凝温度与排出温度，所以能够保护压缩机。

附图说明

图1是表示本实用新型的实施方式1的空调机的结构的示意图。

图2是本实用新型的实施方式1的低外部空气温度环境下的供冷运转时的控制流程图。

图3是表示现有技术的空调机的、低外部空气温度环境下起动了供冷运转后的压缩机频率的经时变化、与室内机的配管温度或者冷凝温度的经时变化的关系的图表。

图4是表示本实用新型的实施方式1的空调机中的、低外部空气温度环境下起动了供冷运转后的压缩机频率的经时变化、与室内机的配管温度或者冷凝温度的经时变化的关系的图表。

图5是本实用新型的实施方式2的低外部空气温度环境下的供冷运转时的控制流程图。

附图标记说明：

1…空调机；2…室外机；3…室内机；4…控制部；5…制冷循环；21…压缩机；22…室外侧热交换器；23…膨胀阀；24…外部空气温度传感器；25…二相制冷剂温度传感器；26…贮存器；27…室外机用鼓风机；28…制冷剂流路切换装置；31…室内侧热交换器；32…室内机制冷剂温度传感器；33…室内机用鼓风机。

具体实施方式

实施方式1.

图1是表示本实用新型的实施方式1的空调机1的结构的示意图。该空调机1具备室外机2、室内机3、以及控制部4。在室外机2收纳有容量可变的压缩机21、室外侧热交换器22、以及膨胀阀23。在室内机3收纳有室内侧热交换器31。压缩机21、室外侧热交换器22、膨胀阀23、以及室内侧热交换器31构成用于使制冷剂循环的制冷循环5。

压缩机21为将吸入的低压制冷剂压缩为高压制冷剂并排出的流体机械。本实施方式1的压缩机21为容量可变型的压缩机。在压缩机21中，按机种预先设定允许频率的下限值。室外侧热交换器22为在供冷运转时作为冷凝器发挥功能，在供暖运转时作为蒸发器发挥功能的热交换器。在室外侧热交换器22中，内部流通的制冷剂与由后述的室外机用鼓风机27鼓风的空气(外部空气)进行热交换。膨胀阀23为将高压制冷剂减压为低压制冷剂的装置。作为膨胀阀23，例如使用能够调节开度的电子膨胀阀等。室内侧热交换器31为在供冷运转时作为蒸发器发挥功能，在供暖运转时作为冷凝器发挥功能的热交换器。在室内侧热交换器31中，内部流通的制冷剂与由后述的室内机用鼓风机33鼓风的空气进行热交换。此处，供冷运转为向室内侧热交换器31供给低温低压的制冷剂的运转，供暖运转为向室内侧热交换器31供给高温高压的制冷剂的运转。

如上所述，室外机2具备压缩机21、室外侧热交换器22、以及膨胀阀23。此外，室外机2具备用于检测外部空气温度的外部空气温度传感器24、和用于检测室外侧热交换器22的二相制冷剂的温度的二相制冷剂温度传感器25。在本实施方式1中，由外部空气温度传感器24检测到的信号、以及由二相制冷剂温度传感器25检测到的信号为了控制压缩机21而被发送至控制部4。作为外部空气温度传感器24以及二相制冷剂温度传感器25，使用半导体元件(例如，热敏电阻)等。

室外机2也可以具备贮存器26和室外机用鼓风机27。贮存器26用于在空调机1供冷运转时除去从室内侧热交换器31向压缩机21流入的制冷剂所含有的液相成分。室外机用鼓风机27为了向室外侧热交换器22供给外部空气而与室外侧热交换器22对置设置。作为室外机用鼓风机27，例如使用螺旋桨式风扇，通过使螺旋桨式风扇旋转，生成通过室外侧热交换器22的空气流。

在空调机1为进行供暖运转与供冷运转的装置的情况下，室外机2具备制冷剂流路切换装置28，该制冷剂流路切换装置28用于切换制冷剂在制冷循环5内的流动方向。作为制冷剂流路切换装置28，例如使用四通阀。

如上所述，室内机3具备室内侧热交换器31。室内机3还具备室内机制冷剂温度传感器32，该室内机制冷剂温度传感器32用于检测室内机3内的制冷剂温度(在本例中，为在供冷运转时相比室内侧热交换器31靠上游侧的制冷剂温度)。在本实施方式1中，由室内机制冷剂温度传感器32检测到的信号为了控制压缩机21而被发送至控制部4。在本实施方式1中，室内机制冷剂温度传感器32检测室内机3内的配管温度(以下，称为“室内配管温度”。在附图中也相同。)。由此，在本实施方式1中，间接地检测在配管内流通的制冷剂温度。作为室内机制冷剂温度传感器32，使用半导体元件(例如，热敏电阻)等。

室内机3还可以具备向室内侧热交换器31供给空气的室内机用鼓风机33。作为室内机用鼓风机33，使用离心风扇(例如，散热风扇、涡轮风扇等)、横流风扇、斜流风扇、轴流风扇(例如，螺旋桨式风扇)等风扇。通过使上述风扇旋转，生成通过室内侧热交换器31的空气流。

控制部4具有微型计算机，该微型计算机具备CPU、存储器(例如，ROM、RAM等)、I/O端口等。本实施方式1的控制部4构成为接收由外部空气温度传感器24检测到的信号、以及由二相制冷剂温度传感器25和室内机制冷剂温度传感器32中的至少一方检测到的信号。控制部4构成为根据上述接收信号控制压缩机21。控制部4可以设置于室外机2的壳体，也可以设置于室内机3的壳体。另外，虽未图示，但控制部4也可以构成为能够与设置于空调机1的操作单元(例如，操作面板、遥控器等)相互进行数据通信。

在供冷运转时的制冷循环5中，从压缩机21排出的高温高压的气相制冷剂经由制冷剂流路切换装置28流入作为冷凝器发挥功能的室外侧热交换器22。在室外侧热交换器22中，在室外侧热交换器22的内部流通的制冷剂与由室外机用鼓风机27鼓风的空气(外部空气)进行热交换，将制冷剂的冷凝热散热至所鼓风的空气。由此，流入室外侧热交换器22的高温高压的气相制冷剂经由二相制冷剂而成为高压的液相制冷剂。高压的液相制冷剂流入膨胀阀23，被减压为低压的二相制冷剂，并流入作为蒸发器发挥功能的室内侧热交换器31。在室内侧热交换器31中，在室内侧热交换器31的内部流通的制冷剂与由室内机用鼓风机33鼓风的空气(室内空气)进行热交换，从鼓风来的空气吸收制冷剂的蒸发热。由此，流入室内侧热交换器31的低压的二相制冷剂成为低压的气相制冷剂或者干燥度高的低压的二相制冷剂。低压的气相制冷剂或者干燥度高的低压的二相制冷剂在经由贮存器26被除去液相成分后，被吸入压缩机21。被吸入压缩机21的低压的气相制冷剂被压缩为高温高压的气相制冷剂。在制冷运转时的制冷循环5中，反复进行以上循环。

接下来，对本实施方式1的空调机1的控制部4中的、低外部空气温度环境下的供冷运转时的控制进行说明。图2是本实施方式1的低外部空气温度环境下的供冷运转时的控制流程图。图2的控制流程图表示从空调机1起动到停止的流程。在起动后，在控制部4中，判定是否进行了供冷运转(步骤S11)。在进行了供冷运转的情况下，在控制部4中，判定是否使冻结防止控制无效(步骤S12)。在未进行供冷运转的情况(例如，进行了供暖运转的情况)下，无需使冻结防止控制无效，因此，空调机1保持使冻结防止控制有效的状态不变地运转(步骤S17)。

接下来，在控制部4中，判定由外部空气温度传感器24检测到的外部空气温度是否满足室内机侧装置(例如，室内侧热交换器31)可能会冻结的温度条件(以下，称为“冻结条件”。)(步骤S12)。本实施方式1中的冻结条件为外部空气温度为温度T1以下的条件。在本实施方式1中，在外部空气温度为温度T1以下的情况下，控制部4使降低压缩机频率的冻结防止控制无效(步骤S13)。在外部空气温度为超过温度T1的温度的情况下，空调机1的供冷运转保持使冻结防止控制有效的状态不变地进行(步骤S17)。

此处，温度T1根据空调机1的各构成要素的规格(例如，控制部4中的冻结防止控制的规格、各构成要素的允许极限温度等)进行设定。例如，T1也可以被设定为室内机3的配管可能会冻结的0℃。另外，在空调机1刚刚临时停止后，室外侧热交换器22的温度与外部空气温度相比非常高。因此，由外部空气温度传感器24检测到的外部空气温度有时会受到室外侧热交换器22的温度的影响。因此，进行基于冻结条件的判定的时期为能够准确地测量外部空气温度的时期，而且并不仅限定于起动时。

使冻结防止控制无效的状态(步骤S13)至少持续到控制部4判定为滞留于室外机2内的被冷却的制冷剂向室内机3内的流入结束为止的期间(步骤S14)。空调机1刚刚起动后的制冷剂温度与室内温度平衡。因此，室内的制冷剂温度被冷却至滞留于室外机2内的制冷剂的温度，要花费时间。因此，在本实施方式1中，为了实现防止室内机3的配管冻结这一目的，使冻结防止控制无效至少持续到经过了该期间为止。

此处，被判定为滞留于室外机2内的被冷却的制冷剂向室内机3内的流入结束为止的期间的条件(以下，称为“滞留制冷剂流入结束条件”。)根据空调机1的各构成要素的规格(例如，室外机2与室内机3之间的配管的长度、压缩机21的排出压力等)进行设定。例如，滞留制冷剂流入结束条件能够规定为在空调机1起动后检测到的室内配管温度因被冷却的制冷剂的流入而达到下限值为止的期间。

在满足了上述滞留制冷剂流入结束条件(步骤S14)的情况下，在控制部4中，判定在制冷循环5中循环的制冷剂的温度是否满足供冷运转的开启结束的条件(以下，称为“开启结束条件”)(步骤S15)。在控制部4判定为不满足开启结束条件的情况下，持续使冻结防止控制无效(步骤S13)。在控制部4判定为满足开启结束条件的情况下，解除使冻结防止控制无效，即，再次使冻结防止控制有效(步骤S16)。之后，在空调机1中，进行使冻结防止控制有效的供冷运转(步骤S17)。

此处，将室内机制冷剂温度传感器32在任意的测定时刻t₁检测到的室内配管温度设为T2(t₁)。另外，将室内机制冷剂温度传感器32在此前一个测定时刻t₀检测到的室内配管温度设为T2(t₀)。

本实施方式1中的开启结束条件为室内配管温度T2(t₁)为室内配管温度T2(t₀)以下这样的条件。在为低外部空气温度环境下的供冷运转的情况下，室内配管温度T2在因被冷却的制冷剂的流入而达到下限值后缓缓上升(参照图4)。另一方面，在通常的供冷运转中，室内配管温度T2随着时间经过而下降。因此，在本实施方式1中，以室内配管温度T2不上升为条件，即以T2(t₁)≤T2(t₀)为条件，控制部4判定为满足了供冷运转的开启结束条件(步骤S15)。例如，测定间隔t₁－t₀也可以为60秒。另外，也可以根据室内配管温度T2的实时监控，以室内配管温度T2不上升为条件，判定为满足了供冷运转的开启结束条件。

接下来，对本实施方式1的效果进行说明。

图3是表示现有技术的空调机中的、低外部空气温度环境下起动供冷运转后的压缩机频率的经时变化、与室内机的配管温度或者冷凝温度的经时变化的关系的图表。图表的横轴表示将起动时设为0分钟的时间经过(分钟)。图表的纵轴表示压缩机频率(Hz)、室内配管温度以及冷凝温度(℃)。在图3中，为了明示频率以及各温度变化的特征位置，而标注有附图标记P11～P14。

在现有技术的空调机中，在空调机起动(P11)后，滞留于室外机内的被冷却的制冷剂流入室内机内。利用该流入的制冷剂使室内配管温度下降(P12)。之后，在现有技术中，开始冻结防止控制(P13)，其中，使压缩机的频率阶段性地降低，禁止(或者限制)所降低的压缩机频率增加。其结果，由于室内配管温度以及冷凝温度不上升，所以即便动作频率未到达允许频率的下限值，也存在压缩机异常停止的情况(P14)。

与此相对，在本实施方式1中，在低外部空气温度环境下供冷运转起动后，控制部4使冻结防止控制无效，从而维持压缩机21的频率。其结果，在本实施方式1中，室内配管温度、冷凝温度上升，能够防止压缩机21的异常停止。以下，使用图4进行说明。

图4是表示本实施方式1的空调机1中的、低外部空气温度环境下起动供冷运转后的压缩机频率的经时变化、与室内机的配管温度或者冷凝温度的经时变化的关系的图表。横轴以及纵轴与图3相同，因此省略说明。在图4中，标注与图3相同的附图标记P11～P14，从而能够对比相同时间处的频率以及各温度变化。

在本实施方式1的空调机1中，也与现有技术的空调机同样，在空调机1起动(P11)后，滞留于室外机2内的被冷却的制冷剂流入室内机3内。利用该流入的制冷剂使室内配管温度下降(P12)。然而，在本实施方式1中，由于使冻结防止控制无效，所以在从开始供冷运转到满足开启结束条件为止的开启期间，维持压缩机21的频率(例如，P13～P14的期间)。因此，能够使室内配管温度以及室外侧热交换器22中的冷凝温度上升。其结果，在开启期间，能够防止室内机3的配管冻结。另外，由于能够在制冷循环5中确保一定程度以上的冷凝温度与排出温度，所以能够保护压缩机21。因此，由于能够防止压缩机21的异常停止，所以空调机1的耐久性提高。

实施方式2.

图5是本实用新型的实施方式2的低外部空气温度环境下的供冷运转时的控制流程图。在图5中，步骤S21～24、26、27与实施方式1中的图2的步骤S11～14、16、17相同，因此省略说明。

在本实施方式2中，基于由二相制冷剂温度传感器25检测到的室外侧热交换器22的冷凝温度(二相制冷剂的温度)，由控制部4判定是否满足开启结束条件(步骤S25)。

本实施方式2中的开启结束条件为室外侧热交换器22的二相制冷剂的温度形成为T3以上。此处，T3为能够使室内配管温度上升的室外侧热交换器22中的二相制冷剂的温度。若滞留于室外侧热交换器22的被冷却的制冷剂的流入结束，则室外侧热交换器22的二相制冷剂的温度充分增高。因此，能够在二相制冷剂的温度形成为T3以上的情况下，判定为开启结束。

在本实施方式2中，也与实施方式1同样，在低外部空气温度环境下起动供冷运转后，使冻结防止控制无效，从而能够维持压缩机21的频率，进而能够使室内配管温度以及室外侧热交换器22中的冷凝温度上升。其结果，在开启期间，能够防止室内机3的配管冻结。另外，由于能够在制冷循环5中确保一定程度以上的冷凝温度与排出温度，所以能够保护压缩机21。因此，在本实施方式2中，也与实施方式1同样，由于能够防止压缩机21的异常停止，所以空调机1的耐久性提高。

其他实施方式.

本实用新型并不局限于上述实施方式，能够进行各种变形。例如，在上述实施方式中，虽控制部4使降低压缩机21的频率的冻结防止控制无效，但并不限定于此。例如，控制部4使基于气缸控制等其他容量控制而进行的冻结防止控制无效，也能够获得与上述实施方式同样的效果。此外，在冻结防止控制无效的过程中，为了使室内配管温度上升，控制部4也可以使压缩机21的频率增加。

另外，控制部4也可以基于空调机1内的任意位置处的制冷剂温度达到能够使室内配管温度上升的制冷剂温度以上的情况来判定供冷运转的开启结束条件。例如，控制部4也可以基于压缩机21的排出温度来判定供冷运转的开启结束条件。

另外，控制部4也可以构成为不判定冻结条件，而在供冷运转开始后使冻结防止控制无效。例如，控制部4也可以不判定冻结条件，而在供冷运转起动后不久使冻结防止控制无效。

另外，控制部4在使冻结防止控制无效的期间中，也可以进行基于室内的供冷负荷使压缩机21的频率增减的负荷控制。在该情况下，压缩机21的允许频率的下限值也可以根据外部空气温度进行设定。例如，在低外部空气温度环境下，也可以将压缩机21的允许频率的下限值设定为高于通常的环境下的下限值。

另外，上述各实施方式、变形例能够相互组合地实施。

Claims

1.一种空调机，具有：

制冷循环，其具备容量可变的压缩机、室外侧热交换器、膨胀阀以及室内侧热交换器，并且使制冷剂循环；和

控制部，其控制所述制冷循环，

所述空调机至少能够进行供冷运转，在所述供冷运转中，所述室外侧热交换器作为冷凝器发挥功能，所述室内侧热交换器作为蒸发器发挥功能，

所述空调机的特征在于，

所述控制部构成为：在供冷运转时进行使所述压缩机的容量降低来防止所述室内侧热交换器发生冻结的冻结防止控制；并且

所述控制部构成为：在从开始供冷运转到满足开启结束条件为止的开启期间，使所述冻结防止控制无效。

2.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于，

所述空调机具有至少收纳所述室内侧热交换器的室内机，所述控制部构成为：基于所述室内机内的制冷剂的温度来判定是否满足所述开启结束条件。

3.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于，

所述控制部构成为：基于所述室外侧热交换器内的二相制冷剂的温度来判定是否满足所述开启结束条件。