TWM529821U

TWM529821U - 空調機

Info

Publication number: TWM529821U
Application number: TW104218946U
Authority: TW
Inventors: Akinori Nakai; Masakazu Urakawa; Hiroshi Nakamura
Original assignee: Daikin Ind Ltd
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2016-10-01
Also published as: MY187229A; MY192944A; JP2016102638A

Description

空調機

本新型係關於空調機，尤其關於供暖能力小於製冷能力之空調機。

ASEAN、中南美等所使用之房間空調幾乎為製冷專用(例如，參照專利文獻1：日本專利特開2008-96088號公報)。然而，即使於此種地域中，例如於高原上，亦有短期內氣溫降低至5℃左右，需要一些供暖之時期。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2008-96088號公報

使用者僅於該期間使用加熱器等機器進行室內供暖，不便性不可否認。另一方面，於製冷專用地域中，正規熱泵機性能過剩，隨著使用者之購入價格上升，結果阻礙市場流通。

本新型之問題在於提供一種可適用於僅短期內需要供暖之地域之進行較弱之供暖的廉價之空調機。

本新型之第1觀點之空調機係依序連接壓縮機、熱源側熱交換器、膨脹機構、及利用側熱交換器而構成冷媒迴路，且將利用側熱交換器作為凝縮器發揮功能時之供暖能力設為利用側熱交換器作為蒸發器發揮功能時之製冷能力以下者；且包含：四通切換閥，其切換冷媒迴路中進行製冷運轉之連接狀態與進行供暖運轉之連接狀態。且，製冷能力P[kW]、與四通切換閥之口徑d[mm]之比P/d為0.1~0.8之範圍內。

於該空調機中，由於將供暖能力抑制為製冷能力以下，可小於通常之供暖運轉所使用之四通切換閥，故可謀求低成本化。

本新型之第2觀點之空調機係依序連接壓縮機、熱源側熱交換器、膨脹機構、及利用側熱交換器而構成冷媒迴路，且將利用側熱交換器作為凝縮器發揮功能時之供暖能力設為利用側熱交換器作為蒸發器發揮功能時之製冷能力以下者；且包含：四通切換閥，其切換冷媒迴路中進行製冷運轉之連接狀態與進行供暖運轉之連接狀態。且，製冷能力P[kW]、與四通切換閥內之流道中最窄之部分之流道截面積S[mm²]之比P/S為0.01~0.13之範圍內。

於本新型之第1觀點或第2觀點之空調機中，由於將供暖能力抑制為製冷能力以下，可小於通常之供暖運轉所使用之四通切換閥，故可謀求低成本化。

1‧‧‧空調機

2‧‧‧室內機

3‧‧‧室外機

7‧‧‧液體冷媒連接配管

9‧‧‧氣體冷媒連接配管

11‧‧‧室內熱交換器(利用側熱交換器)

13‧‧‧壓縮機

15‧‧‧四通切換閥

15A‧‧‧切換閥部

15B‧‧‧先導電磁閥部

17‧‧‧室外熱交換器(熱源側熱交換器)

19‧‧‧膨脹閥(膨脹機構)

21‧‧‧蓄壓器

22‧‧‧運轉開關

24‧‧‧運轉切換開關

26‧‧‧溫度設定開關

35‧‧‧室內風扇

35a‧‧‧風扇

35b‧‧‧室內風扇馬達單元

42‧‧‧室外熱交換器溫度感測器

44‧‧‧室內溫度感測器

46‧‧‧出口管溫度感測器

48‧‧‧外氣溫度感測器

50‧‧‧控制部

50a‧‧‧室內控制部

50b‧‧‧室外控制部

52‧‧‧遙控裝置

55‧‧‧室外風扇

61‧‧‧風向調整開關

62‧‧‧風向調整葉片驅動馬達

63‧‧‧風向調整葉片

151‧‧‧缸體

153‧‧‧滑動台

155‧‧‧滑動閥

157‧‧‧先導管

161‧‧‧先導閥單元

163‧‧‧線圈

165‧‧‧先導管

167‧‧‧先導管

P1‧‧‧埠

P2‧‧‧埠

P3‧‧‧埠

P4‧‧‧埠

S1~S10‧‧‧步驟

T1‧‧‧高壓配管

T2‧‧‧高壓配管

T3‧‧‧低壓配管

T4‧‧‧高壓配管

圖1係本新型之一實施形態之空調機之構成圖。

圖2係室內機之立體圖。

圖3係空調機之控制方塊圖。

圖4係霜凍抑制控制之流程圖。

圖5係四通切換閥之立體圖。

圖6係四通切換閥之滑動台及滑動閥周邊之剖視圖。

一邊參照以下圖式，一邊對本新型之實施形態進行說明。另，以下之實施形態係本新型之具體例，並非限定本新型之技術範圍。

(1)空調機1之構成

圖1係本新型之一實施形態之空調機1之構成圖。於圖1中，空調機1係可進行製冷運轉及供暖運轉之冷凍裝置，具備：室內機2；室外機3；用以連接室外機3與室內機2之液體冷媒連接配管7；及氣體冷媒連接配管9。於空調機1之冷凍迴路，封入有單一冷媒即R32。

(1-1)室內機2

圖2係室內機2之立體圖。於圖1及圖2中，室內機2具有室內熱交換器11、及室內風扇35。又，於室內機2，附帶有遠端控制單元(以下稱為遙控裝置52)。遙控裝置52係根據使用者之操作，與內置於室內機2及室外機3之控制部通訊且控制空調機1。

(1-1-1)室內熱交換器11

室內熱交換器11係藉由傳熱管與多個鰭片構成之交叉鰭片式之鰭管型熱交換器。室內熱交換器11係於製冷運轉時作為冷媒之蒸發器發揮功能而冷卻室內空氣，於供暖運轉時作為冷媒之凝縮器發揮功能而加熱室內空氣。

另，室內熱交換器11並非限定於交叉鰭片式之鰭管型熱交換器，亦可為其他型式之熱交換器。

(1-1-2)室內風扇35

室內風扇35為交叉流動風扇。室內風扇35具有風扇35a、及用以使風扇35a旋轉之室內風扇馬達單元35b。風扇35a係以AS樹脂等之樹脂材料形成為細長之圓筒形狀，且以長軸成為水平之方式配置。

藉由室內風扇35之運轉，室內機2自前面側將室內空氣吸入於內部，於室內熱交換器11中與冷媒進行熱交換後，作為供給空氣供給至室內。又，室內風扇35可於特定風量範圍內變更供給至室內熱交換器11之空氣之風量。

(1-2)室外機3

於圖1中，室外機3主要具有壓縮機13、四通切換閥15、室外熱交換器17、膨脹閥19、及蓄壓器21。再者，室外機3亦具有室外風扇55。

(1-2-1)壓縮機13

壓縮機13為電容可變式壓縮機，藉由變流器控制旋轉數。於本實施形態中，壓縮機13僅有1台，但並非限定於此，亦可根據室內機2之連接台數等，並聯連接2台以上之壓縮機。

(1-2-2)四通切換閥15

四通切換閥15係切換冷媒之流動方向之閥。製冷運轉時，四通切換閥15連接壓縮機13之噴出側與室外熱交換器17之氣體側且連接壓縮機13之吸入側(具體而言為蓄壓器21)與氣體冷媒連接配管9側(製冷運轉狀態：參照圖1之四通切換閥15之實線)。其結果，室外熱交換器17作為冷媒之凝縮器發揮功能，室內熱交換器11作為冷媒之蒸發器發揮功能。

供暖運轉時，四通切換閥15連接壓縮機13之噴出側與氣體冷媒連接配管9側且連接壓縮機13之吸入側與室外熱交換器17之氣體側(供暖運轉狀態：參照圖1之四通切換閥15之虛線)。其結果，室內熱交換器11作為冷媒之凝縮器發揮功能，室外熱交換器17作為冷媒之蒸發器發揮功能。

(1-2-3)室外熱交換器17

室外熱交換器17係交叉鰭片式之鰭管型熱交換器。室外熱交換器17係於製冷運轉時作為冷媒之凝縮器發揮功能，於供暖運轉時作為冷媒之蒸發器發揮功能。室外熱交換器17其氣體側連接於四通切換閥15，其液體側連接於膨脹閥19。

(1-2-4)膨脹閥19

膨脹閥19進行流動於冷媒迴路內之冷媒之壓力或流量等之調節。膨脹閥19係於製冷運轉時之冷媒迴路之冷媒之流動方向中，配置於室外熱交換器17之下游側。

(1-2-5)室外風扇55

室外風扇55係將吸入之室外空氣送風至室外熱交換器17而與冷媒進行熱交換。室外風扇55可使送風至室外熱交換器17時之風量可變。室外風扇55為螺旋槳風扇等，藉由包含DC風扇馬達等之馬達而驅動。

(1-3)控制部50

圖3係空調機1之控制方塊圖。於圖3中，控制部50係基於來自遙控裝置52之指令信號，而控制壓縮機13之運轉頻率、四通切換閥15之切換動作、膨脹閥19之開度、及風向調整葉片驅動馬達62之旋轉。

如圖1所示，控制部50具有內置於室內機2內之室內控制部50a與內置於室外機3內之室外控制部50b。於室內控制部50a與遙控裝置52之間進行紅外線信號之收發。於室內控制部50a與室外控制部50b之間，信號之收發經由導線進行。

於遙控裝置52，設置有運轉開關22、運轉切換開關24、溫度設定開關26、及風向調整開關61。

運轉開關22於每次被操作時交替切換空調機1之運轉與停止。運轉切換開關24於每次被操作時以自動→製冷→除濕→供暖之順序切換運轉。溫度設定開關26於每次被上按操作時使設定溫度上升，於每次被下按操作時使設定溫度降低。

又，風向調整開關61於每次被操作時，控制部50(室內控制部 50a)控制風向調整葉片驅動馬達62，且交替切換風向調整葉片63(參照圖2)之上下搖動與任意位置固定。

(1-4)各種感測器

於空調機1，設置有包含熱敏電阻之室外熱交換器溫度感測器42、室內溫度感測器44、出口管溫度感測器46、及外氣溫度感測器48。室外熱交換器溫度感測器42安裝於室外熱交換器17，檢測流動於室外熱交換器17之特定區域之冷媒之溫度。室內溫度感測器44安裝於室內機2之吸入口，檢測室內空氣溫度。出口管溫度感測器46安裝於供暖運轉時作為蒸發器發揮功能之室外熱交換器17之冷媒出口配管，檢測冷媒出口配管之溫度。外氣溫度感測器48檢測室外機3之周圍溫度。且，基於該等溫度感測器之測定值，控制部50對空調機1進行運轉控制。

(2)空調機1之動作

於空調機1中，可藉由四通切換閥15，將冷媒之循環週期切換為製冷運轉時之循環週期及供暖運轉時之循環週期中任一者。

(2-1)製冷運轉

於製冷運轉中，四通切換閥15設定成第1狀態(圖1之實線)。且，若於該狀態時控制部50使壓縮機13運轉，則進行室外熱交換器17成為凝縮器，室內熱交換器11成為蒸發器之蒸汽壓縮冷凍週期。

自壓縮機13噴出之高壓之冷媒係以室外熱交換器17而與室外之空氣進行熱交換並凝縮。離開室外熱交換器17之冷媒係於通過膨脹閥19時減壓，其後以室內熱交換器11而與室內之空氣進行熱交換並蒸發。此時，空氣藉由室內熱交換器11冷卻，且該冷卻之空氣經由室內風扇35自吹出口朝室內吹出。離開室內熱交換器11之冷媒被吸入於壓縮機13而進行壓縮。

(2-2)供暖運轉

於供暖運轉中，四通切換閥15設定成第2狀態(圖1之虛線)。且，若於該狀態時控制部50使壓縮機13運轉，則進行室外熱交換器17成為蒸發器，室內熱交換器11成為凝縮器之蒸汽壓縮冷凍週期。

自壓縮機13噴出之高壓之冷媒係以室內熱交換器11而與室內之空氣進行熱交換並凝縮。此時，空氣被室內熱交換器11加溫，且該加溫之空氣經由室內風扇35自吹出口朝室內吹出。凝縮之冷媒係於通過膨脹閥19時減壓後，於室外熱交換器17與室外之空氣進行熱交換並蒸發。離開室外熱交換器17之冷媒被吸入於壓縮機13進行壓縮。

(3)霜凍抑制控制

通常，供暖運轉時於每個特定運轉時間進行除霜運轉，但於本實施形態之空調機1中，藉由執行霜凍抑制控制，而避免除霜運轉。以下，一邊參照流程圖，一邊說明其動作。

圖4係霜凍抑制控制之流程圖。於圖4中，於步驟S1中控制部50判定是否有供暖運轉指令。例如，使用者開啟遙控裝置52之運轉開關22時，自遙控裝置52將運轉開始信號發送至控制部50，且接收到運轉開始信號之控制部50判定為有供暖運轉指令。控制部50係於判定為有供暖運轉指令時進入步驟S2，判定為無供暖運轉指令時則接著繼續判定。

接著，控制部50於步驟S2中經由外氣溫度感測器48檢測外氣溫度To，並進入步驟S3。

接著，控制部50於步驟S3中判定外氣溫度感測器48之檢測值即外氣溫度To是否低於特定外氣溫度Tos(例如5℃)。於判定為To<Tos時，跳至步驟S10，不使壓縮機13啟動，結束霜凍抑制控制。另一方面，控制部50判定為並非To<Tos時，進入步驟S4。

接著，控制部50於步驟S4中啟動壓縮機13，進入步驟S5。於步驟S5中，控制部50係經由室外熱交換器溫度感測器42檢測室外熱交換器17之特定區域之溫度。

接著，控制部50於步驟S6中根據室外熱交換器溫度感測器42之檢測值推斷冷媒之蒸發溫度Te，並進入步驟S7。

接著，控制部50於步驟S7中判定蒸發溫度Te是否低於臨限值Ts1(例如4℃)，於判定為Te<Te1時進入步驟S8，於判定為並非Te<Te1時返回至步驟S5。

接著，控制部50於步驟S8中執行壓縮機13之下垂控制。由於藉由使室外熱交換器17之冷媒之蒸發溫度Te低於臨限值Ts1，將壓縮機13之運轉頻率維持現狀，則於室外熱交換器17會結霜，故為了避免該情況，必須提高蒸發壓力。因此，進行壓縮機13之下垂控制。

另，壓縮機13之下垂控制中，亦繼續根據室外熱交換器溫度感測器42之檢測值推斷蒸發溫度Te之動作、及經由外氣溫度感測器48檢測外氣溫度To之動作。

接著，控制部50於步驟S9中判定蒸發溫度Te是否低於臨限值Ts2(例如2℃)，或外氣溫度To是否低於特定外氣溫度Tos(例如5℃)，於判定為Te<Ts2或To<Tos之任一者成立時，進入步驟S10並停止壓縮機13。

另一方面，控制部50於判定為Te<Ts2及To<Tos之任一者皆不成立時，返回至步驟S5。

如以上所述，控制部50於外氣溫度To未滿特定外氣溫度Tos(例如5℃)時，因室外熱交換器17立即結霜，故不開始供暖運轉。又，即使控制部50於外氣溫度To為Tos以上時開始供暖運轉，若蒸發溫度Te未滿臨限值Ts1(例如4℃)，則亦會對壓縮機13進行下垂控制，抑制室外熱交換器17結霜。再者，控制部50於上述下垂控制中，於蒸發溫度Te低於臨限值Ts2(例如2℃)、或外氣溫度To低於特定外氣溫度Tos時，停止壓縮機13，防止室外熱交換器17結霜。

(4)變化例

(4-1)

於上述實施形態中，基於室外熱交換器溫度感測器42之檢測值推斷冷媒之蒸發溫度Te，但並非限定於此。

例如，出口管溫度感測器46安裝於供暖運轉時作為蒸發器發揮功能之室外熱交換器17之冷媒出口配管，且檢測冷媒出口配管之溫度，故控制部50可根據出口管溫度感測器46之檢測值推斷冷媒之蒸發器出口溫度，進而亦可根據該推斷值推斷冷媒之蒸發溫度Te。

(4-2)

控制部50亦可於判斷為雖執行上述霜凍抑制控制但仍於室外熱交換器17結霜之情形時，進行除霜運轉。

於該變化例之空調機1中，不利用壓縮機13之噴出氣體溫度而僅以外氣進行室外熱交換器17之除霜。其結果，於與進行熱氣除霜之類型之空調機之對比中，可謀求零件之小型化、低成本化。

(5)隨著霜凍抑制控制之導入之四通切換閥15之最佳化

由於空調機1之能力越大冷媒之壓力損失越大，故四通切換閥15亦有設為大型之傾向。

然而，於本實施形態之空調機1中，由於將供暖能力抑制為小於製冷能力，故可選定匹配製冷能力之大小之四通切換閥15。又，藉由如此，可謀求較匹配大於製冷能力之供暖能力而選定之先前之四通切換閥更小型化。

此處，首先，於說明四通切換閥15之構成、動作後，就成為選定四通切換閥15時之標準之製冷能力與四通切換閥15之口徑之關係進行說明。

(5-1)構成

圖5係四通切換閥15之立體圖。又，圖6係四通切換閥15之滑動台153及滑動閥155周邊之剖視圖。

於圖5及圖6中，四通切換閥15包含切換閥部15A與先導電磁閥部15B。切換閥部15A具有缸體151、滑動台153(參照圖6)、滑動閥155(參照圖6)、及先導管157。

滑動台153係配置於缸體151內之中央部分之台，供滑動閥155滑動。於滑動台153，埠P2、P3、P4沿著缸體之軸向依序設置。

滑動閥155配置於缸體151內，且於缸體151之軸向滑動自如。又，滑動閥155形成為倒U字狀。

另，於缸體151中與滑動台153之埠P2對向之位置設置有埠P1，於埠P1連接有高壓配管T1之一端。

先導管157連接缸體151之兩端部與先導電磁閥部15B。藉由先導電磁閥部15B之動作使缸體151之一端成為高壓，另一端成為低壓，且藉由該壓力差使滑動閥155於滑動台153上移動，而切換埠P1、P2、P3、P4之各連通對象。

埠P1連接有高壓配管T1，且與壓縮機13之高壓側連接。埠P3連接有低壓配管T3，且與壓縮機13之低壓側連接。由於埠P2及埠P4於製冷運轉時與供暖運轉時更替高低壓，故以可耐高壓之方式連接有高壓配管T2、T4。

先導電磁閥部15B具有先導閥單元161與線圈163。於先導閥單元161內，內置有可以電磁力使藉由彈力朝關閉閥孔之方向賦能之可動閥朝打開方向移動之閥機構(未圖示)。線圈163於通電時產生用於使該閥機構朝打開方向動作之電磁力。

先導閥單元161係自高壓側配管、低壓側配管經由先導管165、167引入賦予至缸體151之高壓、低壓。

(5-2)動作

於上述構成之四通切換閥15中，缸體151內之滑動閥155位於圖5 之左側，且埠P1與埠P4連通，埠P2與埠P3連通時，若對先導電磁閥部15B之線圈163通電而勵磁，則缸體151之兩端之壓力差成為如使滑動閥155向右側移動之壓力差，滑動閥155向右側移動。其結果，埠P1與埠P2連通，埠P3與埠P4連通。

另一方面，切換為反方向時，若停止向先導電磁閥部15B之線圈163通電而設為非勵磁，則缸體151之兩端之壓力差成為如使滑動閥155向左側移動之壓力差，滑動閥155向左側移動。其結果，埠P1與埠P4連通，埠P2與埠P3連通。

(5-3)製冷能力與口徑之關係

鑑於四通切換閥15之如上述之動作，四通切換閥15之埠P1、P2、P3、P4之內徑(以下稱為口徑)若必要以上地大則導致大型化，反之若較小則導致壓力損失，因而必須選擇合適者。

於本實施形態中，為了謀求較匹配大於製冷能力之供暖能力而選定之先前之四通切換閥更小型化，於製冷能力與四通切換閥15之口徑之間維持下述所說明之關係。

具體而言，將製冷能力設為P[kW]，口徑設為d[mm]時，維持0.1<P/d<0.8…(1)之關係。

另，一般埠P1、P2、P3、P4為四通切換閥15內之流道中最窄之部分，但假定存在較埠P1、P2、P3、P4更窄之部分之情形時，將該最窄之部分之流道截面積設為S[mm²]時，於與製冷能力P[kW]之間，維持0.01<P/S<0.13…(2)之關係。

若維持上述(1)式或(2)式之關係，則可將供暖能力抑制為製冷能力以下，既然如此，那麼可小於通常之供暖運轉所使用之四通切換閥，故可謀求低成本化。

(6)特徵

於空調機1中，將供暖能力抑制為製冷能力以下，進而將製冷能力P[kW]、與四通切換閥之口徑d[mm]之比P/d設定於0.1~0.8之範圍內，或將製冷能力P[kW]、與四通切換閥15內之流道中最窄之部分之流道截面積S[mm²]之比P/S設定於0.01~0.13之範圍內。

其結果，由於可小於通常之供暖運轉所使用之四通切換閥，故可謀求低成本化。