JP2019530843A - 空調器及びその除霜システム - Google Patents
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Abstract
空調器及びその除霜システムにおいて、除霜システムは、エンタルピー増加型コンプレッサ(11)と、室外熱交換器(12)と、室内熱交換器(13)と、エコノマイザ(14)とを備え、エンタルピー増加型コンプレッサ(11)は、中圧室と、中圧室と連通するエンタルピー噴射口とを備え、エコノマイザ(14)は第一の流路(15)と第二の流路(16)とを有し、第一の流路(15)の第一端は第一の管路システム(19)を介して室外熱交換器(12)と接続され、第一の流路(15)の第二端は主経路を介して室内熱交換器(13)と連通し、第二の流路(16)の第一端は補助経路を介して主経路と接続され、第二の流路(16)の第二端は第二の管路システム(20)を介してエンタルピー増加型コンプレッサ(11)のエンタルピー噴射口と接続され、第二の管路システム(20)にバルブ装置(18)が設けられ、補助経路に絞り減圧部材(17)が設けられ、絞り減圧部材(17)にて絞られ減圧された冷媒は第二の流路(16)に入ると、第一の流路(15)における冷媒の熱を吸収できる。この空調器の除霜システムによれば、除霜時間を短縮し、快適性に対するユーザの要求を満たすことができる。【選択図】図１
Description
本願は、２０１６年９月２６日に中国特許庁へ提出した出願番号が２０１６１０８５０８８８．７、発明の名称が「空調器及びその除霜システム」である中国特許出願の優先権を要求し、その内容のすべてを援用として本願に組み込んだものである。
本発明は空調器技術の分野に関し、より具体的には、空調器及びその除霜システムに関するものである。
空調システムでは、湿度が高く寒い環境において暖房モードの運転を行う場合、室外熱交換器は蒸発器として使用される。室外熱交換器の表面温度が０℃より低いため、外気中の湿度の高い気体空気は霜として室外熱交換器の表面に凝結しやすい。また、空気流は室外ファンに案内されることにより、霜が室外熱交換器全体に分布されてしまい、熱交換器と空気との熱交換が遮断され、室外機は室外から熱を吸収できなくなる。その結果、室内機からの排気温度が低下して、熱風を発生できず、快適性が劣化するとともに、機器全体の安全性を損なっていた。
快適性に対するユーザの要求を満たすために、一般的に空調システムには除霜モードがある。室外除霜のための温度センサがプリセット値より小さくなると、空調システムは除霜モードに入ることになる。この場合、四方弁は方向が切り換えられ、システムは暖房モードから冷房モードに転換し、室外熱交換器は凝縮器として作動する。室外熱交換器はコンプレッサから排出される高温高圧の気体冷媒をそのまま受け取るため、この高温冷媒により室外熱交換器に付着した霜は溶解され、液体水として室外熱交換器から流出する。除霜が完了すると、再度暖房モードに入り、室外熱交換器は室外環境から熱を十分に吸収可能になり、室内機からの排気温度が確保される。
しかしながら、従来技術では、空調システムに一般的な周波数変換高圧室スクロールコンプレッサが採用されることが多く、このようなコンプレッサは「同一周波数であり、流量が小さく、出力が小さい」という欠点がある。この欠点により、除霜時間が長くなり、快適性に関するユーザ体験が劣化するという課題が生じた。
このため、除霜時間を短縮し、快適性に関するユーザ体験を改善することは当業者が解決しようとする重要な技術的課題となっている。
これに鑑みて、本発明は、除霜時間を短縮し、快適性に対するユーザの要求を満たすことができる空調器の除霜システムを提供することを目的としている。本発明はさらに上記除霜システムを備える空調器を提供することを目的としている。
本発明による空調器の除霜システムは、エンタルピー増加型コンプレッサと、室外熱交換器と、室内熱交換器と、エコノマイザとを備え、前記エンタルピー増加型コンプレッサは、中圧室と、前記中圧室と連通するエンタルピー噴射口とを備え、前記エコノマイザは第一の流路と第二の流路とを有し、前記第一の流路の第一端は第一の管路システムを介して前記室外熱交換器と接続され、前記第一の流路の第二端は主経路を介して前記室内熱交換器と連通し、前記第二の流路の第一端は補助経路を介して前記主経路と接続され、前記第二の流路の第二端は第二の管路システムを介して前記エンタルピー増加型コンプレッサのエンタルピー噴射口と接続され、前記第二の管路システムにバルブ装置が設けられ、前記第二の流路内の冷媒圧力がプリセット値になると、前記第二の流路内の冷媒が前記エンタルピー噴射口を介して前記中圧室に噴射できるように前記バルブ装置が開き、前記補助経路に絞り減圧部材が設けられ、そして前記絞り減圧部材にて絞られ減圧された冷媒は、前記第二の流路に入ると、前記第一の流路中の冷媒の熱を吸収する。
好ましくは、両端がそれぞれ前記エンタルピー増加型コンプレッサの吸気口及び前記第二の流路の第二端と連通し、過冷却弁が設けられた第三の管路システムをさらに備える。
好ましくは、前記第三の管路システムは、前記空調器の気液分離器を介して前記エンタルピー増加型コンプレッサの吸気口と連通している。
好ましくは、前記第一の管路システムに暖房用電子膨張弁が設けられている。
好ましくは、前記絞り減圧部材はエコノマイザ用電子膨張弁である。
好ましくは、前記エコノマイザ用電子膨張弁の開度は、前記エンタルピー増加型コンプレッサの排気過熱度に正比例している。
好ましくは、前記主経路に室内機用電子膨張弁をさらに備え、前記主経路内の冷媒が室内機用電子膨張弁を通過してから前記室内熱交換器に入る。
本発明は、上記いずれかに記載の除霜システムを備える空調器をさらに提供する。
本発明の解決手段においては、空調器が除霜モードに入ると、エンタルピー増加型コンプレッサは排気し、高温高圧の冷媒が室外熱交換器に入り、室外熱交換器を通過した冷媒は第一の管路システムを介してエコノマイザの第一の流路に入り、第一の流路から流出した冷媒は主経路と補助経路の二つに分かれ、そのうち、主経路中の冷媒は室内熱交換器に入った後にエンタルピー増加型コンプレッサに戻り、一回の循環が完了する。補助経路中の冷媒は、絞り減圧部材にて絞られ減圧されて中圧の気体冷媒となり、そしてエコノマイザの第二の流路に入ると、第一の流路中の冷媒の熱を吸収する。この時、バルブ装置は閉じ状態にあり、システム圧力の上昇に従って、第二の流路内の圧力が増加していき、最終的にプリセット圧力になり、バルブ装置が開いて冷媒がエンタルピー増加型コンプレッサの中圧室に噴射されることによって、擬似二次圧縮が実現され、最終的に、排気量が増え、コンプレッサの出力が増大する。さらに、エンタルピー噴射作用により冷媒の向きが変化するため、気体状になる冷媒量が適宜減少し、排気温度が高くなる。コンプレッサに噴射された冷媒によりコンプレッサがある程度冷却されるにもかかわらず、吸入された冷媒量が少ないため、排気温度の上昇幅が低下幅より大きくなり、最終的に、排気温度が高められ、さらに速やかな除霜が可能になり、空調器の快適性に対するユーザの要求が効果的に満たされる。
本発明の実施形態又は従来技術による解決手段をより明確に説明するために、以下、実施形態又は従来技術についての説明に使用される図面を簡単に紹介するが、以下に説明される図面は本発明の実施形態の一部に過ぎず、当業者にとっては、創造的活動をすることなく、これらの図面から他の図面を得ることもできるのは明らかである。
本実施形態は、除霜時間を短縮し、快適性に対するユーザの要求を満たすことができる空調器の除霜システムを提供することを目的としている。さらに上記除霜システムを備える空調器を提供することを目的としている。
以下、図面を参照して本実施形態について説明する。また、以下に示す実施形態は請求項に記載の発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施形態に示される構成の内容はすべて請求項に記載の発明の解決手段に必須のものに限られない。
図１を参照すると、本実施形態における空調器の除霜システムは、エンタルピー増加型コンプレッサ１１と、室外熱交換器１２と、室内熱交換器１３と、エコノマイザ１４とを備える。
そのうち、エンタルピー増加型コンプレッサ１１は、中圧室と、中圧室と連通するエンタルピー噴射口とを備え、エンタルピー噴射口を介して中圧室に高い圧力の冷媒を噴射することができる。
エコノマイザ１４は第一の流路１５と第二の流路１６とを有し、第一の流路１５中の冷媒と第二の流路１６中の冷媒は熱交換を行うことができる。エコノマイザ１４の第一の流路１５の第一端は第一の管路システム１９を介して室外熱交換器１２と接続され、第一の流路１５の第二端は主経路を介して室内熱交換器１３と連通する。空調器が除霜モードにある場合、室外熱交換器１２から出力される冷媒は、第一の管路システム１９を介してエコノマイザ１４の第一の流路１５に入り、第一の流路１５から出力される冷媒は主経路を介して室内熱交換器１３に入る。
エコノマイザ１４の第二の流路１６の第一端は補助経路を介して主経路と接続されている。即ち、主経路中の冷媒の一部が分流し、補助経路を介して第二の流路１６に入ることができる。第二の流路１６の第二端は第二の管路システム２０を介してエンタルピー増加型コンプレッサ１１のエンタルピー噴射口と接続されている。また、補助経路に絞り減圧部材１７が設けられている。絞り減圧部材１７にて絞られ減圧された冷媒は、第二の流路１６に入ると、第一の流路１５中の冷媒の熱を吸収し、さらに気化することが実現される。
第二の管路システム２０にバルブ装置１８が設けられ、第二の流路１６内の冷媒圧力がプリセット値になると、バルブ装置１８が開き、第二の流路１６内の冷媒がエンタルピー噴射口を介して中圧室に噴射されることができる。
このように設けることで、空調器が除霜モードに入ると、エンタルピー増加型コンプレッサ１１は排気し、高温高圧の冷媒は室外熱交換器１２に入り、室外熱交換器１２を通過した冷媒は第一の管路システム１９を介してエコノマイザ１４の第一の流路１５に入り、第一の流路１５から流出した冷媒は主経路と補助経路の二つに分かれ、そのうち、主経路中の冷媒は室内熱交換器１３に入った後にエンタルピー増加型コンプレッサ１１に戻り、一回の循環が完了する。
補助経路中の冷媒は、絞り減圧部材１７にて絞られ減圧されて中圧の気体冷媒となり、そしてエコノマイザ１４の第二の流路１６に入ると、第一の流路１５中の冷媒の熱を吸収する。この時、バルブ装置１８は閉じ状態にあり、システム圧力の上昇に従って、第二の流路１６内の圧力が増加していき、最終的にプリセット圧力になり、バルブ装置１８が開いて冷媒がエンタルピー増加型コンプレッサ１１の中圧室に噴射されることによって、擬似二次圧縮が実現され、最終的に、排気量が増え、エンタルピー増加型コンプレッサ１１の出力が増大する。さらに、エンタルピー噴射作用により冷媒の向きが変化するため、気体状になる冷媒量が適宜減少し、排気温度が高くなる。エンタルピー増加型コンプレッサ１１に噴射された冷媒によりコンプレッサがある程度冷却されるにもかかわらず、吸入された冷媒量が少ないため、排気温度の上昇幅が低下幅より大きくなり、最終的に、排気温度が高められ、さらに速やかな除霜が可能になり、空調器の快適性に対するユーザの要求が効果的に満たされる。
また、本発明の実施形態においては、両端がそれぞれエンタルピー増加型コンプレッサ１１の吸気口及び第二の流路１６の第二端と連通し、過冷却弁２２が設けられた第三の管路システム２１をさらに備えることもできる。
このように設けることで、空調器が非除霜モードにある場合、過冷却弁２２が開き状態となり、エコノマイザ１４の第二の流路１６から排出される冷媒は第三の管路システム２１を介してエンタルピー増加型コンプレッサ１１の吸気口に入る。空調器が除霜モードにある場合、過冷却弁２２が閉じ、第二の流路１６中の冷媒が蓄積してプリセット圧力になると、バルブ装置１８が開き、エンタルピー噴射に基づく速やかな除霜が実現されるようになる。
なお、上記第三の管路システム２１は、空調器の気液分離器２３を介してエンタルピー増加型コンプレッサ１１の吸気口と連通することが好ましいことに留意されたい。即ち、過冷却弁２２が開くと、第三の管路システム２１中の冷媒は気液分離器２３にて分離されてからエンタルピー増加型コンプレッサ１１の吸気口に入ることにより、エンタルピー増加型コンプレッサ１１の吸気口から多くのオイルが吸入されることを回避している。
また、第一の管路システム１９に暖房用電子膨張弁２４が設けられている。空調器が除霜モードにある場合、室外熱交換器１２内の冷媒は暖房用電子膨張弁２４にて絞られ減圧されてからエコノマイザ１４に入る。この時、冷媒への抵抗が最も小さくなるように、暖房用電子膨張弁２４は最大開度に保持される。また、上記した補助経路に設けられた絞り減圧部材１７はエコノマイザ用電子膨張弁であってもよいことに留意されたい。
さらには、本発明の実施形態においては、エコノマイザ用電子膨張弁の開度はエンタルピー増加型コンプレッサ１１の排気過熱度に基づいて調節可能である。
このように設けることで、エコノマイザ用電子膨張弁の開度は、エンタルピー増加型コンプレッサ１１の排気過熱度に基づいて調節されており、エンタルピー増加型コンプレッサ１１の排気過熱度が高い場合、エコノマイザ用電子膨張弁の開度が大きくなることで、第二の流路１６内の冷媒は速やかにバルブ装置１８が開かれるプリセット圧力になり、早期のエンタルピー噴射が実現される。
また、本実施形態においては、主経路に室内機用電子膨張弁２５をさらに備え、主経路内の冷媒が室内機用電子膨張弁２５を通過してから室内熱交換器１３に入る。同様に、除霜モードの場合、室内機用電子膨張弁２５は最大開度に保持されて、主経路の冷媒への抵抗が低減される。
本実施形態は、上記実施形態に記載の除霜システムを備える空調器をさらに提供する。このように設けることで、本実施形態による空調器は除霜時間を短縮し、快適性に対するユーザの要求を満たすことができる。この有益な効果は、上記した除霜システムによる有益な効果とほぼ同様にして得られるため、ここでは贅言しない。
上記に開示された実施形態の説明によれば、当業者は本発明を実現又は使用することができる。これらの実施形態に対する様々な変更は当業者にとっては明らかであり、本願において定義された一般原理は、本発明の精神や範囲から逸脱することなく他の実施形態にて実現されうる。このため、本発明は本願に示されるこれらの実施形態に限定されず、本願に開示された原理と新規な特徴に合致するあらゆる範囲に亘っている。
１１ エンタルピー増加型コンプレッサ
１２ 室外熱交換器
１３ 室内熱交換器
１４ エコノマイザ
１５ 第一の流路
１６ 第二の流路
１７ 絞り減圧部材
１８ バルブ装置
１９ 第一の管路システム
２０ 第二の管路システム
２１ 第三の管路システム
２２ 過冷却弁
２３ 気液分離器
２４ 暖房用電子膨張弁
２５ 室内機用電子膨張弁
１２ 室外熱交換器
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１４ エコノマイザ
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２１ 第三の管路システム
２２ 過冷却弁
２３ 気液分離器
２４ 暖房用電子膨張弁
２５ 室内機用電子膨張弁
Claims (8)
- エンタルピー増加型コンプレッサ（１１）と、室外熱交換器（１２）と、室内熱交換器（１３）と、エコノマイザ（１４）とを備え、前記エンタルピー増加型コンプレッサ（１１）は、中圧室と、前記中圧室と連通するエンタルピー噴射口とを備え、前記エコノマイザ（１４）は第一の流路（１５）と第二の流路（１６）とを有し、前記第一の流路（１５）の第一端は第一の管路システム（１９）を介して前記室外熱交換器（１２）と接続され、前記第一の流路（１５）の第二端は主経路を介して前記室内熱交換器（１３）と連通し、前記第二の流路（１６）の第一端は補助経路を介して前記主経路と接続され、前記第二の流路（１６）の第二端は第二の管路システム（２０）を介して前記エンタルピー増加型コンプレッサ（１１）のエンタルピー噴射口と接続され、前記第二の管路システム（２０）にバルブ装置（１８）が設けられ、前記第二の流路（１６）内の冷媒圧力がプリセット値になると、前記第二の流路（１６）内の冷媒が前記エンタルピー噴射口を介して前記中圧室に噴射できるように前記バルブ装置（１８）が開き、前記補助経路に絞り減圧部材（１７）が設けられ、前記絞り減圧部材（１７）にて絞られ減圧された冷媒が前記第二の流路（１６）に入ると、前記第一の流路（１５）中の冷媒の熱を吸収することを特徴とする空調器の除霜システム。
- 両端がそれぞれ前記エンタルピー増加型コンプレッサ（１１）の吸気口及び前記第二の流路（１６）の第二端と連通し、過冷却弁（２２）が設けられた第三の管路システム（２１）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の除霜システム。
- 前記第三の管路システム（２１）は、前記空調器の気液分離器（２３）を介して前記エンタルピー増加型コンプレッサ（１１）の吸気口と連通していることを特徴とする請求項２に記載の除霜システム。
- 前記第一の管路システム（１９）に暖房用電子膨張弁（２４）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の除霜システム。
- 前記絞り減圧部材（１７）はエコノマイザ用電子膨張弁であることを特徴とする請求項１に記載の除霜システム。
- 前記エコノマイザ用電子膨張弁の開度は、前記エンタルピー増加型コンプレッサ（１１）の排気過熱度に正比例していることを特徴とする請求項５に記載の除霜システム。
- 前記主経路に室内機用電子膨張弁（２５）をさらに備え、前記主経路内の冷媒が前記室内機用電子膨張弁（２５）を通過してから前記室内熱交換器（１３）に入ることを特徴とする請求項１に記載の除霜システム。
- 請求項１から請求項７のいずれかに記載の除霜システムを備えることを特徴とする空調器。
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