本發(fā)明涉及用于例如空調(diào)裝置等的制冷循環(huán)裝置。
背景技術(shù):
近年來,從保護地球環(huán)境的觀點出發(fā),代替燃燒化石燃料來進行制熱的鍋爐式的制熱設(shè)備而導(dǎo)入在寒冷地區(qū)也將空氣作為熱源的熱泵式的空調(diào)裝置的事例正在增加。熱泵式的空調(diào)裝置除了向壓縮機的電力輸入之外,還與從空氣供熱的量相應(yīng)地能夠高效地進行制熱。
但是,另一方面,對于熱泵式的空調(diào)裝置來說,屋外等的空氣(外部空氣)的溫度(外部空氣溫度)越是成為低溫,則越容易在作為蒸發(fā)器而使外部空氣與制冷劑進行熱交換的室外熱交換器上結(jié)霜。因此,需要進行使附著于室外熱交換器的霜融化的除霜(defrost)。作為進行除霜的方法,例如有使制熱中的制冷劑流動逆向而將來自壓縮機的制冷劑供給到室外熱交換器的方法(下面也稱為逆循環(huán)除霜)。但是,該方法存在如下課題:由于有時在除霜中停止進行室內(nèi)的制熱,因此有損于舒適性。
于是,為了即使在除霜中也能夠進行制熱而提出了如下的方法:例如對室外熱交換器進行分割等,在對室外熱交換器的一部分進行除霜期間,使其他的室外熱交換器作為蒸發(fā)器進行動作而從外部空氣吸熱來進行制熱(下面也稱為制熱除霜同時運轉(zhuǎn))(例如參照專利文獻1)。
例如在專利文獻1記載的技術(shù)中,將室外熱交換器分割成多個并聯(lián)熱交換器,使壓縮機排出的高溫的制冷劑的一部分交替地流入到各并聯(lián)熱交換器,從而對各并聯(lián)熱交換器交替地進行除霜。因此,專利文獻1記載的空調(diào)裝置作為裝置整體能夠連續(xù)地進行制熱。此時,在除霜對象的并聯(lián)熱交換器中,在內(nèi)部的制冷劑的壓力成為比壓縮機的排出壓力低且比吸入壓力高的壓力(通過飽和溫度換算而成為比0℃稍高的溫度的壓力)的狀態(tài)下進行除霜,利用制冷劑的冷凝潛熱以較少的制冷劑流量進行除霜。另外,在專利文獻1記載的空調(diào)裝置中,進行除霜后的制冷劑流入到作為蒸發(fā)器進行動作的室外熱交換器。另外,專利文獻1記載的空調(diào)裝置基于壓縮機的吸入壓力的下降來識別是否結(jié)霜,然后開始除霜。
另外,作為以往的空調(diào)裝置,也提出了具有旁通回路的空調(diào)裝置,該旁通回路將從壓縮機排出的制冷劑分支并供給到室外熱交換器(例如參照專利文獻2、3)。專利文獻2、3記載的空調(diào)裝置可進行如下的運轉(zhuǎn):在保持制熱中的制冷劑流動的狀態(tài)下經(jīng)由旁通回路將來自壓縮機的制冷劑供給到室外熱交換器的除霜運轉(zhuǎn)(正循環(huán)除霜運轉(zhuǎn));以及使制熱中的制冷劑流動逆向而將來自壓縮機的制冷劑供給到室外熱交換器的除霜運轉(zhuǎn)(逆循環(huán)除霜運轉(zhuǎn))。該專利文獻2、3記載的空調(diào)裝置成為如下的結(jié)構(gòu):在正循環(huán)除霜運轉(zhuǎn)和逆循環(huán)除霜運轉(zhuǎn)這兩者中使室外熱交換器不作為蒸發(fā)器進行動作而不能進行制熱。
現(xiàn)有技術(shù)文獻
專利文獻
專利文獻1:國際公開第2014/083867號
專利文獻2:日本特開2008-101819號公報
專利文獻3:日本特開2002-107014號公報
技術(shù)實現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的課題
如上所述,僅能進行逆循環(huán)除霜運轉(zhuǎn)的以往的空調(diào)裝置、以及能進行正循環(huán)除霜運轉(zhuǎn)和逆循環(huán)除霜運轉(zhuǎn)這兩者的專利文獻2、3記載的空調(diào)裝置,在除霜運轉(zhuǎn)中,無需在室內(nèi)進行制熱,室外熱交換器不作為蒸發(fā)器進行動作。因此,這些空調(diào)裝置根據(jù)與外部空氣溫度等相應(yīng)的運轉(zhuǎn)時間、安在室外熱交換器的配管等上的溫度傳感器的檢測值等來推定結(jié)霜狀態(tài),進行使室外熱交換器結(jié)霜直到能夠作為蒸發(fā)器進行動作的限度為止的制熱運轉(zhuǎn),然后開始除霜即可。
另一方面,在例如專利文獻1所記載的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)中,在除霜中也有一部分并聯(lián)熱交換器作為蒸發(fā)器進行動作。因此,專利文獻1所記載的空調(diào)裝置,為了在并聯(lián)熱交換器的除霜開始后也能夠使一部分并聯(lián)熱交換器作為蒸發(fā)器進行動作,需要預(yù)先在向并聯(lián)熱交換器結(jié)霜的結(jié)霜量少的狀態(tài)下開始除霜。另外,由于在外部空氣溫度低的情況下作為蒸發(fā)器進行動作的熱交換器的熱交換量下降,所以,為了高效地進行除霜,如以往的逆向除霜那樣,存在暫時停止室內(nèi)的制熱而對熱交換器整個面進行除霜為宜的可能性。
但是,在專利文獻1中,并沒有對用于高效地進行除霜的蒸發(fā)器的控制以及除霜開始判定進行探討。另外,在專利文獻2、3中,雖然記載了根據(jù)除霜的方法而改變開始判定方法的空調(diào)裝置,但是在進行不停止室內(nèi)機的制熱而進行室外熱交換器的除霜的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的空調(diào)裝置中,卻沒有找到用于高效地進行除霜的開始判定方法的記載。
于是,本發(fā)明是為了解決上述那樣的課題而完成的,其目的在于提供如下的制冷循環(huán)裝置,該制冷循環(huán)裝置能夠進行制熱除霜同時運轉(zhuǎn),能夠進行效率比以往高的除霜。
用于解決課題的方案
本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置具有:主回路,該主回路具有:壓縮機、切換從該壓縮機排出的制冷劑的流路的流路切換裝置、至少作為冷凝器進行動作的第一熱交換器、與該第一熱交換器相對應(yīng)地設(shè)置的流量調(diào)節(jié)裝置、以及作為第二熱交換器而彼此并列設(shè)置的多個并聯(lián)熱交換器,該第二熱交換器至少作為蒸發(fā)器進行動作;除霜回路,該除霜回路將所述壓縮機排出的制冷劑的一部分分支,并選擇多個所述并聯(lián)熱交換器中的一部分而使制冷劑流入;檢測機構(gòu),該檢測機構(gòu)檢測多個所述并聯(lián)熱交換器中的至少一個并聯(lián)熱交換器的結(jié)霜量或者檢測對結(jié)霜量進行判斷時的指標(biāo);以及控制裝置,該控制裝置控制所述流路切換裝置和所述除霜回路;所述控制裝置具有:選擇機構(gòu),該選擇機構(gòu)選擇逆向除霜運轉(zhuǎn)模式或制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式作為進行對所述并聯(lián)熱交換器除霜的除霜運轉(zhuǎn)的模式,在所述逆向除霜運轉(zhuǎn)模式下,切換所述流路切換裝置以使從所述壓縮機排出的制冷劑的流路與所述第二熱交換器相連而對所有的所述并聯(lián)熱交換器進行除霜,在所述制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式下,利用所述除霜回路使從所述壓縮機排出的制冷劑流入所述并聯(lián)熱交換器的一部分,使所述并聯(lián)熱交換器中的該一部分作為除霜對象熱交換器進行動作,并使所述除霜對象熱交換器以外的所述并聯(lián)熱交換器作為蒸發(fā)器進行動作;以及判定機構(gòu),該判定機構(gòu)基于所述檢測機構(gòu)的檢測結(jié)果來判定是否開始所述除霜運轉(zhuǎn);所述判定機構(gòu)構(gòu)成為:與所述逆向除霜運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況相比,在所述制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況下在所述并聯(lián)熱交換器的結(jié)霜量少的狀態(tài)下開始所述除霜運轉(zhuǎn)。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明,能夠高效地對除霜對象的并聯(lián)熱交換器進行除霜而不會因除霜運轉(zhuǎn)中蒸發(fā)器的結(jié)霜量過多而導(dǎo)致制熱能力或除霜能力下降。
附圖說明
圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式1的室外熱交換器5的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。
圖3是表示本發(fā)明的實施方式1的室外機a所具有的室外熱交換器5和室外風(fēng)扇5f的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施方式1的室外機a的結(jié)構(gòu)的另一個例子的圖。
圖5是表示本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的控制流程的一個例子的圖。
圖6是表示本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的各運轉(zhuǎn)模式下的各閥的打開/關(guān)閉以及開度調(diào)節(jié)控制的狀態(tài)的圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的制冷運轉(zhuǎn)時的制冷劑流動的圖。
圖8是本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的制冷運轉(zhuǎn)時的p-h線圖。
圖9是表示本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的制熱通常運轉(zhuǎn)時的制冷劑流動的圖。
圖10是本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的制熱通常運轉(zhuǎn)時的p-h線圖。
圖11是表示本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時的制冷劑流動的圖。
圖12是本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時的p-h線圖。
圖13是表示本發(fā)明的實施方式1的基于除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力的飽和溫度與制熱能力qheat之間的關(guān)系的圖。
圖14是本發(fā)明的實施方式1的室外熱交換器5中的除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力通過飽和溫度換算而比融化冰的溫度低并且不利用冷凝潛熱而進行除霜的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的p-h線圖。
圖15是本發(fā)明的實施方式1的室外熱交換器5中的除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力通過飽和溫度換算而比融化冰的溫度高并且利用冷凝潛熱來進行除霜的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的p-h線圖。
圖16是表示本發(fā)明的實施方式1的基于除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力的飽和溫度與除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的前后焓差之間的關(guān)系的圖。
圖17是表示本發(fā)明的實施方式1的基于除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力的飽和溫度與除霜流量比之間的關(guān)系的圖。
圖18是表示本發(fā)明的實施方式1的基于除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力的飽和溫度與制冷劑量之間的關(guān)系的圖。
圖19是表示本發(fā)明的實施方式1的基于除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力的飽和溫度與過冷度之間的關(guān)系的圖。
圖20是表示本發(fā)明的實施方式1的除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力與作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50的熱交換量qeva之間的關(guān)系的圖。
圖21是表示在本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100中進行了逆向除霜運轉(zhuǎn)的情況下的制熱能力、制冷劑壓力(壓縮機1的排出壓力和吸入壓力)、以及并聯(lián)熱交換器50的結(jié)霜量的時間變化的圖。
圖22是表示在本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100中以與開始逆向除霜運轉(zhuǎn)的結(jié)霜量相同的結(jié)霜量開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的情況下的制熱能力、制冷劑壓力(壓縮機1的排出壓力和吸入壓力)、以及并聯(lián)熱交換器50的結(jié)霜量的時間變化的圖。
圖23是表示在本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100中以比開始逆向除霜運轉(zhuǎn)的結(jié)霜量少的結(jié)霜量開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的情況下的制熱能力、制冷劑壓力(壓縮機1的排出壓力和吸入壓力)、以及并聯(lián)熱交換器50的結(jié)霜量的時間變化的圖。
圖24是表示本發(fā)明的實施方式1的控制裝置30進行的空調(diào)裝置100的制熱控制的順序的圖。
具體實施方式
下面,作為本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置的一個例子,參照附圖等對使用了本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置的空調(diào)裝置進行說明。在此,在包括圖1在內(nèi)的下面的附圖中,標(biāo)注相同附圖標(biāo)記的部分是相同或與之相當(dāng)?shù)牟糠?,在下面所記載的實施方式的全文中是通用的。而且,說明書全文中示出的結(jié)構(gòu)要素的方式不過是例示性的,并不限于說明書所記載的方式。尤其是結(jié)構(gòu)要素的組合不僅限于各實施方式中的組合,其他實施方式所記載的結(jié)構(gòu)要素也能夠適用于另外的實施方式。并且,對于用下標(biāo)或尾號來區(qū)分等的多個同種的設(shè)備等,在無需特別區(qū)分或者特定的情況下,有時省略下標(biāo)等來記載。另外,在附圖中,各結(jié)構(gòu)部件的大小關(guān)系有時與實際的不同。而且,對于溫度、壓力等的高低,并非特別以與絕對值的關(guān)系來確定高低等,而是在系統(tǒng)、裝置等中的狀態(tài)、動作等下相對地確定。
實施方式1.
圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的結(jié)構(gòu)的圖。
本實施方式的空調(diào)裝置100具有作為熱源側(cè)單元的室外機a、以及彼此并聯(lián)連接的多個室內(nèi)機(利用側(cè)單元)b和c。通過第一延長配管11-1以及11-2b和11-2c、第二延長配管12-1以及12-2b和12-2c將室外機a與室內(nèi)機b和c連接而構(gòu)成制冷劑回路。
空調(diào)裝置100還具有控制裝置30。控制裝置30通過控制后述的冷熱切換裝置2和除霜回路等來執(zhí)行室內(nèi)機b和c的制冷運轉(zhuǎn)或制熱運轉(zhuǎn)(制熱通常運轉(zhuǎn)、逆向除霜運轉(zhuǎn)以及制熱除霜同時運轉(zhuǎn))。在此,本實施方式1的控制裝置30具有選擇機構(gòu)31、判定機構(gòu)32和計時機構(gòu)33。選擇機構(gòu)31選擇逆向除霜運轉(zhuǎn)模式或制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式作為進行除霜運轉(zhuǎn)的模式。判定機構(gòu)32判定是否開始除霜運轉(zhuǎn)。計時機構(gòu)33計測制熱通常運轉(zhuǎn)和除霜運轉(zhuǎn)等的時間。該控制裝置30(即、選擇機構(gòu)31、判定機構(gòu)32和計時機構(gòu)33)由例如cpu(centralprocessingunit,中央處理單元)等控制運算處理機構(gòu)、以及用于存儲將與控制等相關(guān)的處理順序設(shè)為程序的數(shù)據(jù)的存儲機構(gòu)等構(gòu)成。
在此,作為在制冷劑回路中循環(huán)的制冷劑,能夠使用例如氟利昂制冷劑、hfo制冷劑等。作為氟利昂制冷劑,例如有hfc類制冷劑的r32制冷劑、r125、r134a等。另外,作為氟利昂制冷劑,有作為hfc類制冷劑的混合制冷劑的r410a、r407c、r404a等。另外,作為hfo制冷劑,例如有hfo-1234yf、hfo-1234ze(e)、hfo-1234ze(z)等。另外,作為其他制冷劑,能夠使用co2制冷劑、hc制冷劑(例如丙烷、異丁烷制冷劑等)、氨制冷劑、r32和hfo-1234yf的混合制冷劑等那樣的上述制冷劑的混合制冷劑等用于蒸氣壓縮式的熱泵回路的制冷劑。
需要說明的是,在本實施方式1中,對將2臺室內(nèi)機b和c與1臺室外機a連接的例子進行說明,但室內(nèi)機也可以是1臺。另外,也可以并聯(lián)連接2臺以上的室外機。另外,能夠并聯(lián)連接3根延長配管。另外,也可以由如下的制冷劑回路構(gòu)成:通過在室內(nèi)機側(cè)設(shè)置切換閥而能夠進行各室內(nèi)機選擇制冷、制熱的冷熱同時運轉(zhuǎn)。
接下來,對本實施方式的空調(diào)裝置100中的制冷劑回路的結(jié)構(gòu)進行說明??照{(diào)裝置100的制冷劑回路具有用配管依次連接壓縮機1、室內(nèi)熱交換器3-b和3-c、與室內(nèi)熱交換器3-b和3-c相對應(yīng)地設(shè)置的流量控制裝置4-b和4-c、以及室外熱交換器5(并聯(lián)熱交換器50-1和50-2)而成的制冷劑回路作為主回路。另外,在本實施方式的空調(diào)裝置100中,還在主回路中具有儲液器6。儲液器6用于積存制冷制熱時的所需制冷劑量的差量的制冷劑。但是,儲液器6并非必須的結(jié)構(gòu)。例如,即便在壓縮機1的吸入部以外,只要是在制冷劑回路中具有積存液體制冷劑的容器即可。
在此,冷熱切換裝置2切換從壓縮機1排出的制冷劑的流路,相當(dāng)于本發(fā)明的流路切換裝置。另外,室內(nèi)熱交換器3-b和3-c相當(dāng)于本發(fā)明的第一熱交換器,室外熱交換器5相當(dāng)于本發(fā)明的第二熱交換器。
室內(nèi)機b和c分別具有室內(nèi)熱交換器3-b和3-c、流量控制裝置4-b和4-c、以及室內(nèi)風(fēng)扇19-b和19-c。室內(nèi)熱交換器3-b和3-c進行制冷劑與室內(nèi)(空調(diào)對象)的空氣的熱交換。例如,室內(nèi)熱交換器3-b和3-c在制冷運轉(zhuǎn)時作為蒸發(fā)器進行動作,進行制冷劑與室內(nèi)(空調(diào)對象)的空氣的熱交換,使制冷劑蒸發(fā)、氣化。另外,室內(nèi)熱交換器3-b和3-c在制熱運轉(zhuǎn)時作為冷凝器(散熱器)進行動作,進行制冷劑與室內(nèi)的空氣的熱交換,使制冷劑冷凝而液化。室內(nèi)風(fēng)扇19-b和19-c例如使室內(nèi)的空氣通過室內(nèi)熱交換器3-b和3-c而形成送入室內(nèi)的空氣流動。流量控制裝置4-b和4-c例如由電子膨脹閥等構(gòu)成。流量控制裝置4-b和4-c基于來自控制裝置30的指示而使開度變化,從而調(diào)節(jié)例如室內(nèi)熱交換器3-b和3-c內(nèi)的制冷劑的壓力以及溫度等。
接下來,對室外機a的結(jié)構(gòu)進行說明。壓縮機1對吸入的制冷劑進行壓縮并將其排出。在此,并沒有特別限定,壓縮機1可以通過利用例如變頻電路等使驅(qū)動頻率任意變化從而使壓縮機1的容量(每單位時間的送出制冷劑的量)變化。冷熱切換裝置2連接在位于壓縮機1的排出側(cè)的排出配管1a與位于吸入側(cè)的吸入配管1b之間,對從壓縮機1排出的制冷劑的流動方向(流路)進行切換。冷熱切換裝置2例如由四通閥構(gòu)成。該冷熱切換裝置2由控制裝置30來控制??刂蒲b置30在制熱運轉(zhuǎn)時切換冷熱切換裝置2的流路以使冷熱切換裝置2的連接成為圖1中的實線的方向。另外,控制裝置30在制冷運轉(zhuǎn)時切換冷熱切換裝置2的流路以使冷熱切換裝置2的連接成為圖1中的虛線的方向。
室外熱交換器5進行制冷劑與外部空氣(屋外的空氣)的熱交換。例如,室外熱交換器5在制冷運轉(zhuǎn)時作為冷凝器進行動作,進行制冷劑與外部空氣的熱交換,使制冷劑冷凝而液化。另外,室外熱交換器5在制熱運轉(zhuǎn)時(制熱通常運轉(zhuǎn)時和制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時)作為蒸發(fā)器進行動作,進行制冷劑與外部空氣的熱交換,使制冷劑蒸發(fā)、氣化。室外風(fēng)扇5f將外部空氣(屋外的空氣)送入室外熱交換器5。在本實施方式1中,室外熱交換器5和室外風(fēng)扇5f例如如下構(gòu)成。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式1的室外熱交換器5的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。另外,圖4是表示搭載了圖2所示的室外熱交換器5的室外機a的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。
如圖2所示,作為熱源側(cè)熱交換器的本實施方式1的室外熱交換器5例如是具有多個傳熱管5a和多個翅片5b的翅片管型的熱交換器。另外,本實施方式1的室外熱交換器5被分割成多個并聯(lián)熱交換器50而構(gòu)成。上述多個并聯(lián)熱交換器50彼此并列設(shè)置(參照圖1)。在此,以將室外熱交換器5分割成2個并聯(lián)熱交換器50-1和50-2的情況為例進行說明。
如圖2所示,制冷劑在傳熱管5a的內(nèi)部通過,傳熱管5a在與空氣通過方向(圖2所示的空白箭頭的方向)垂直的方向的層方向以及作為空氣通過方向的列方向上設(shè)有多個。另外,翅片5b隔開間隔地配置成空氣沿空氣通過方向通過。室外熱交換器5在上下方向上被分割成2個并聯(lián)熱交換器50-1和50-2。需要說明的是,在圖2中,上風(fēng)側(cè)的傳熱管5a與第一連接配管13相連,下風(fēng)側(cè)的傳熱管5a與第二連接配管14相連。但是,也可以是上風(fēng)側(cè)的傳熱管5a與第二連接配管14相連,下風(fēng)側(cè)的傳熱管5a與第一連接配管13相連。如后所述,在對并聯(lián)熱交換器50-1和50-2進行除霜時,制冷劑從第二連接配管14流入到被除霜的并聯(lián)熱交換器,制冷劑從第一連接配管13流出。因此,通過將上風(fēng)側(cè)的傳熱管5a與第二連接配管14相連、將下風(fēng)側(cè)的傳熱管5a與第一連接配管13相連,在除霜時在上風(fēng)側(cè)向空氣散發(fā)的熱能夠在下風(fēng)側(cè)用于除霜。
如圖2那樣構(gòu)成的室外熱交換器5(并聯(lián)熱交換器50-1和50-2)例如如圖3所示那樣,被搭載于頂吹型的室外機a。在頂吹型的室外機a的情況下,在室外機a內(nèi),上部的風(fēng)速大于下部的風(fēng)速。因此,為了使并聯(lián)熱交換器50-1和50-2的ak值一致,將并聯(lián)熱交換器50-2的傳熱面積形成得比并聯(lián)熱交換器50-1的傳熱面積大為宜。在此,ak值是熱交換器的傳熱面積與熱通過率之積,是表示每單位溫度的熱通過率的能力的值[kw/k]。
需要說明的是,翅片5b可以不分割,并聯(lián)熱交換器50-1側(cè)和并聯(lián)熱交換器50-2側(cè)可以分別具有獨立的翅片5b。另外,在以并聯(lián)熱交換器50-1側(cè)和并聯(lián)熱交換器50-2側(cè)分別具有獨立的翅片5b的方式構(gòu)成室外熱交換器5的情況下,可以例如如圖4所示那樣構(gòu)成室外機a。
圖4是表示本發(fā)明的實施方式1的室外機a的結(jié)構(gòu)的另一個例子的圖。
在以并聯(lián)熱交換器50-1側(cè)和并聯(lián)熱交換器50-2側(cè)分別具有獨立的翅片5b的方式構(gòu)成室外熱交換器5的情況下,可以將并聯(lián)熱交換器50-1和50-2分別搭載于不同的室外機a-1和a-2。在此情況下,可以在室外機a-1和a-2分別配置室外風(fēng)扇5f來獨立地進行風(fēng)量控制等。
需要說明的是,在圖3中,1臺室外風(fēng)扇5f將外部空氣送入并聯(lián)熱交換器50-1和50-2,但也可以如圖4那樣針對并聯(lián)熱交換器50-1和50-2分別設(shè)置室外風(fēng)扇5f并獨立地進行風(fēng)量控制等。另外,在本實施方式1中,將室外熱交換器5分割成2個而成為并聯(lián)熱交換器50-1和并聯(lián)熱交換器50-2,但分割數(shù)量不限于2個,能夠分割成2以上的任意數(shù)量。
再次著眼于圖1,分別用第一連接配管13-1和13-2將并聯(lián)熱交換器50-1和50-2與第二延長配管12(流量控制裝置4-b和4-c)連接。在第一連接配管13-1和13-2上,分別設(shè)置有第二節(jié)流裝置7-1和7-2。第二節(jié)流裝置7-1和7-2例如由電子控制式膨脹閥構(gòu)成。第二節(jié)流裝置7-1和7-2基于來自控制裝置30的指示而使開度可變。而且,分別用第二連接配管14-1和14-2將并聯(lián)熱交換器50-1和50-2與冷熱切換裝置2(壓縮機1)連接。另外,在第二連接配管14-1和14-2上,分別設(shè)置有第一電磁閥8-1和8-2。
另外,本實施方式1的空調(diào)裝置100的室外機a具有除霜配管15,在例如制熱運轉(zhuǎn)中,為了除霜,所述除霜配管15將壓縮機1排出的高溫高壓的制冷劑的一部分供給到室外熱交換器5。除霜配管15的一端與排出配管1a相連。另外,除霜配管15的另一端側(cè)分支,分別與第二連接配管14-1和14-2相連。
而且,在除霜配管15上,設(shè)有作為減壓裝置的第一節(jié)流裝置10。第一節(jié)流裝置10將從排出配管1a流入到了除霜配管15的高溫高壓的制冷劑減壓成中壓。被減壓了的制冷劑流向并聯(lián)熱交換器50-1和50-2側(cè)。另外,在除霜配管15中,在分支的各配管上分別設(shè)有第二電磁閥9-1和9-2。第二電磁閥9-1和9-2對是否使在除霜配管15中流動的制冷劑通過第二連接配管14-1和14-2進行控制。在此,關(guān)于第一電磁閥8-1和8-2、以及第二電磁閥9-1和9-2,例如只要是四通閥、三通閥、二通閥等能夠控制制冷劑流動的閥等即可,不對其種類進行限定。
在此,除霜配管15、第一電磁閥8-1和8-2、第二電磁閥9-1和9-2、以及第二節(jié)流裝置7-1和7-2使從壓縮機1排出的制冷劑的一部分分支并選擇多個上述并聯(lián)熱交換器50中的一部分而使制冷劑流入其中,相當(dāng)于本發(fā)明的除霜回路。需要說明的是,第一電磁閥8-1和8-2、以及第二電磁閥9-1和9-2的開關(guān)由控制裝置30來控制。
需要說明的是,若預(yù)先確定所需的除霜能力(除霜所需的制冷劑流量),則可以將毛細管作為第一節(jié)流裝置10(減壓裝置)而設(shè)置于除霜配管15。另外,作為第一節(jié)流裝置10的代替,也可以將第二電磁閥9-1和9-2小型化,以使壓力在預(yù)先設(shè)定的除霜流量時下降到中壓。另外,也可以代替第二電磁閥9-1和9-2而設(shè)置流量控制裝置并且不設(shè)置第一節(jié)流裝置10。
另外,雖然并未圖示,但為了由控制裝置30來控制壓縮機1的頻率、室外風(fēng)扇5f、以及各種流量控制裝置等作為執(zhí)行器的設(shè)備,空調(diào)裝置100安裝有壓力傳感器、溫度傳感器等檢測機構(gòu)(傳感器)。在此,尤其是對中壓除霜的執(zhí)行以及除霜的結(jié)束判定等所需的傳感器進行說明。在除霜配管15上,安裝有檢測該配管內(nèi)的制冷劑壓力(第二電磁閥9打開時并聯(lián)熱交換器50內(nèi)的制冷劑壓力)的壓力傳感器21。另外,在對并聯(lián)熱交換器50-1和50-2進行除霜時作為制冷劑流出側(cè)的配管的第一連接配管13-1和13-2上,分別安裝有測定制冷劑溫度的溫度傳感器22-1和22-2。在對除霜對象的并聯(lián)熱交換器50(室外熱交換器5)的壓力進行控制時,使用壓力傳感器21的檢測值。另外,關(guān)于除霜的結(jié)束判定所使用的室外熱交換器5的制冷劑流出側(cè)的過冷度sc的計算,使用壓力傳感器21的飽和液溫度與溫度傳感器22-1和22-2檢測的溫度之間的溫度差。在此,為了檢測除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力(并聯(lián)熱交換器50內(nèi)的制冷劑壓力),也可以例如分別在第一連接配管13-1和13-2上安裝壓力傳感器來代替壓力傳感器21。
接下來,對空調(diào)裝置100執(zhí)行的各種運轉(zhuǎn)中的運轉(zhuǎn)動作進行說明。
圖5是表示本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的控制流程的一個例子的圖。
在空調(diào)裝置100的運轉(zhuǎn)動作中,有制冷運轉(zhuǎn)和制熱運轉(zhuǎn)這兩種運轉(zhuǎn)模式。當(dāng)空調(diào)裝置的運轉(zhuǎn)開始時(s1),控制裝置30根據(jù)用戶用遙控器等發(fā)出的指令,將室內(nèi)機的運轉(zhuǎn)模式設(shè)定為制冷運轉(zhuǎn)或制熱運轉(zhuǎn)(s2~4)。另外,在制熱運轉(zhuǎn)時,控制裝置30控制冷熱切換裝置2、流量控制裝置4-b和4-c、第二節(jié)流裝置7-1和7-2、第一電磁閥8-1和8-2、第二電磁閥9-1和9-2、以及第一節(jié)流裝置10等,來進行制熱通常運轉(zhuǎn)(s4)、逆向除霜運轉(zhuǎn)(s13)以及制熱除霜同時運轉(zhuǎn)(也稱為連續(xù)制熱運轉(zhuǎn)、s9)。制熱通常運轉(zhuǎn)(s4)是構(gòu)成室外熱交換器5的并聯(lián)熱交換器50-1和50-2雙方作為通常的蒸發(fā)器進行動作的運轉(zhuǎn)模式。逆向除霜運轉(zhuǎn)(s13)是如下的運轉(zhuǎn)模式:切換冷熱切換裝置2以使從壓縮機1排出的制冷劑的流路與并聯(lián)熱交換器50-1和50-2相連,即停止室內(nèi)機b和c的制熱而對所有的上述并聯(lián)熱交換器(并聯(lián)熱交換器50-1和50-2雙方)進行除霜。制熱除霜同時運轉(zhuǎn)(s9)是如下的運轉(zhuǎn)模式:利用上述除霜回路使從壓縮機1排出的制冷劑流入到并聯(lián)熱交換器50的一部分,使并聯(lián)熱交換器中的該一部分并聯(lián)熱交換器作為除霜對象熱交換器進行動作,使除霜對象熱交換器以外的并聯(lián)熱交換器50作為蒸發(fā)器進行動作。也就是說,制熱除霜同時運轉(zhuǎn)是一邊繼續(xù)進行制熱運轉(zhuǎn)一邊對并聯(lián)熱交換器50-1和并聯(lián)熱交換器50-2交替地進行除霜的運轉(zhuǎn)。例如一邊使一方的并聯(lián)熱交換器50-1作為蒸發(fā)器而進行制熱運轉(zhuǎn),一邊進行另一方的并聯(lián)熱交換器50-2的除霜。另外,當(dāng)并聯(lián)熱交換器50-2的除霜結(jié)束時,接下來使并聯(lián)熱交換器50-2作為蒸發(fā)器而進行制熱運轉(zhuǎn),并進行并聯(lián)熱交換器50-1的除霜。
逆向除霜運轉(zhuǎn)和制熱除霜同時運轉(zhuǎn)是在制熱通常運轉(zhuǎn)中制冷循環(huán)的低壓側(cè)壓力和熱交換器的檢測溫度等下降而判斷為在室外熱交換器5上已結(jié)霜的情況下進行的。需要說明的是,關(guān)于各自的除霜的開始判定方法等的詳細情況(s4以后的步驟的詳細情況),將用圖21以后的圖進行說明。
圖6是表示本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的各運轉(zhuǎn)模式下的各閥的打開/關(guān)閉以及開度調(diào)節(jié)控制的狀態(tài)的圖。
在圖6中,冷熱切換裝置2中的打開(on)表示例如四通閥連接成圖1的實線的方向的情況,關(guān)閉(off)表示連接成虛線的方向的情況。另外,第一電磁閥8-1和8-2以及第二電磁閥9-1和9-2中的打開表示通過閥的打開而使制冷劑流動的情況,關(guān)閉表示閥關(guān)閉的情況。
[制冷運轉(zhuǎn)]
圖7是表示本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的制冷運轉(zhuǎn)時的制冷劑流動的圖。在圖7中,將制冷運轉(zhuǎn)時制冷劑流動的部分用粗線表示,將制冷劑不流動的部分用細線表示。
圖8是本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的制冷運轉(zhuǎn)時的p-h線圖。在此,圖8的點(a)~點(d)表示標(biāo)注與圖7相同的記號的部分處的制冷劑的狀態(tài)。
壓縮機1吸入低溫低壓的氣體制冷劑并進行壓縮,排出高溫高壓的氣體制冷劑(圖8的從點(a)至點(b))。從壓縮機1排出的高溫高壓的氣體制冷劑通過冷熱切換裝置2、第一電磁閥8-1和第二連接配管14-1而流入到并聯(lián)熱交換器50-1,或者通過冷熱切換裝置2、第一電磁閥8-2和第二連接配管14-2而流入到并聯(lián)熱交換器50-2,在加熱外部空氣的同時被冷卻,并冷凝而成為中溫高壓的液體制冷劑(圖8的從點(b)至點(c))。
從并聯(lián)熱交換器50-1和50-2流出的中溫高壓的液體制冷劑通過第一連接配管13-1、13-2、全開狀態(tài)的第二節(jié)流裝置7-1和7-2、以及第二延長配管12-1,進而在第二延長配管12-2b和12-2c分支而通過流量控制裝置4-b和4-c。通過了流量控制裝置4-b和4-c的制冷劑膨脹、減壓而成為低溫低壓的氣液二相狀態(tài)(圖8的從點(c)至點(d))。
從流量控制裝置4-b和4-c流出的低溫低壓的氣液二相狀態(tài)的制冷劑流入室內(nèi)熱交換器3-b和3-c,在冷卻室內(nèi)的空氣的同時被加熱而成為低溫低壓的氣體制冷劑。在此,控制裝置30控制流量控制裝置4-b和4-c,以使低溫低壓的氣體制冷劑的過熱度(superheat)成為2k~5k左右(圖8的從點(d)至點(a))。
流出了室內(nèi)熱交換器3-b和3-c的低溫低壓的氣體制冷劑通過第一延長配管11-2b和11-2c后合流,進而通過第一延長配管11-1,通過冷熱切換裝置2和儲液器6而被吸入到壓縮機1。
[制熱通常運轉(zhuǎn)]
圖9是表示本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的制熱通常運轉(zhuǎn)時的制冷劑流動的圖。在圖9中,將制熱通常運轉(zhuǎn)時制冷劑流動的部分用粗線表示,將制冷劑不流動的部分用細線表示。
圖10是本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的制熱通常運轉(zhuǎn)時的p-h線圖。圖10的點(a)~點(e)表示標(biāo)注與圖9相同的記號的部分處的制冷劑的狀態(tài)。
壓縮機1吸入低溫低壓的氣體制冷劑并進行壓縮,排出高溫高壓的氣體制冷劑。(圖10的從點(a)至點(b))。從壓縮機1排出的高溫高壓的氣體制冷劑通過冷熱切換裝置2、第一延長配管11-1,分支到第一延長配管11-2b和11-2c而流入室內(nèi)機b和c的室內(nèi)熱交換器3-b和3-c,在加熱室內(nèi)的空氣的同時被冷卻,并冷凝而成為中溫高壓的液體制冷劑(圖10的從點(b)至點(c))。
從室內(nèi)熱交換器3-b和3-c流出的中溫高壓的液體制冷劑通過流量控制裝置4-b和4-c,膨脹、減壓而成為中壓的氣液二相狀態(tài)(圖10的從點(c)至點(d))。在此,控制裝置30控制流量控制裝置4-b和4-c,以使中溫高壓的液體制冷劑的過冷度(subcool)成為5k~20k左右。
從流量控制裝置4-b和4-c流出的中壓的氣液二相狀態(tài)的制冷劑通過第二延長配管12-2b和12-2c后合流,通過第二延長配管12-1,在第一連接配管13-1和13-2分支。此時,通過第二節(jié)流裝置7-1和7-2。通過了第二節(jié)流裝置7-1和7-2的制冷劑膨脹、減壓而成為低壓的氣液二相狀態(tài)(圖10的從點(d)至點(e))。在此,控制裝置30控制第二節(jié)流裝置7-1和7-2,以便在恒定開度下例如全開的狀態(tài)下固定或者使第二延長配管12-1等中的中間壓的飽和溫度成為0℃~20℃左右。
從第一連接配管13-1和13-2(第二節(jié)流裝置7-1和7-2)流出的制冷劑流入并聯(lián)熱交換器50-1和50-2,在冷卻外部空氣的同時被加熱,并蒸發(fā)而成為低溫低壓的氣體制冷劑(圖10的從點(e)至點(a))。
從并聯(lián)熱交換器50-1和50-2流出的低溫低壓的氣體制冷劑在通過了第二連接配管14-1和14-2以及第一電磁閥8-1和8-2后合流,通過冷熱切換裝置2和儲液器6而被吸入到壓縮機1。
[逆向除霜運轉(zhuǎn)]
逆向除霜運轉(zhuǎn)(圖5的s13)是在制熱通常運轉(zhuǎn)中檢測到霜附著在室外熱交換器5上并判斷為需要實施除霜(圖5的s5、s12)、并且已選擇逆向除霜運轉(zhuǎn)模式的情況下(圖5的s6)進行的。在外部空氣溫度低的情況(例如,低于為了除霜而不再能夠獲得來自外部空氣的熱量的0℃的情況、低于向外部空氣散失的散熱量增多的-5℃的情況等)下,由于在制熱除霜同時運轉(zhuǎn)中融化霜需要花費時間,所以,選擇逆向除霜運轉(zhuǎn)。另外,可以在多次反復(fù)進行制熱除霜同時運轉(zhuǎn)后,為了一次使室外熱交換器5成為不結(jié)霜的狀態(tài)而選擇逆向除霜運轉(zhuǎn)。
在進行逆向除霜運轉(zhuǎn)的情況下,與制冷運轉(zhuǎn)時同樣地連接冷熱切換裝置2,以使從壓縮機1排出的高溫的氣體制冷劑流入并聯(lián)熱交換器50-1和50-2。在并聯(lián)熱交換器50-1和50-2中,制冷劑一邊融化層積在翅片5b上的霜一邊被冷卻。然后,從并聯(lián)熱交換器50-1和50-2流出的制冷劑通過第二節(jié)流裝置7-1、7-2、第二延長配管12-1、12-2b、12-2c、流量控制裝置4-b、4-c、室內(nèi)熱交換器3-b、3-c、第一延長配管11-2b、11-2c、11-1、冷熱切換裝置2以及儲液器6而被吸入到壓縮機1。在此期間,在室內(nèi)機b和c中,為了防止室內(nèi)的冷風(fēng)感,停止室內(nèi)風(fēng)扇19-b和19-c以免冷的制冷劑與室內(nèi)空氣進行熱交換。另外,為了盡量防止將被吸入到壓縮機1的制冷劑壓力下降,使第二節(jié)流裝置7-1和7-2、以及流量控制裝置4-b和4-c全開。
[制熱除霜同時運轉(zhuǎn)(連續(xù)制熱運轉(zhuǎn))]
制熱除霜同時運轉(zhuǎn)(圖5的s9)是在制熱通常運轉(zhuǎn)中檢測到霜附著在室外熱交換器5上并判斷為需要實施除霜(圖5的s5、s8)、并且已選擇制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式的情況下(圖5的s6)進行的。關(guān)于霜附著的檢測、以及從制熱通常運轉(zhuǎn)切換的切換方法在后面進行描述。
在本實施方式1的空調(diào)裝置100的結(jié)構(gòu)中,在制熱除霜同時運轉(zhuǎn)中,存在進行并聯(lián)熱交換器50-2的除霜并且并聯(lián)熱交換器50-1作為蒸發(fā)器進行動作而繼續(xù)制熱的情況下的運轉(zhuǎn)。另外,反之,存在并聯(lián)熱交換器50-2作為蒸發(fā)器進行動作而繼續(xù)制熱并且進行并聯(lián)熱交換器50-1的除霜的情況下的運轉(zhuǎn)。在這些運轉(zhuǎn)中,除了顛倒第一電磁閥8-1和8-2的開關(guān)狀態(tài)以及第二電磁閥9-1和9-2的開關(guān)狀態(tài)并且調(diào)換并聯(lián)熱交換器50-1和并聯(lián)熱交換器50-2的制冷劑流動之外,其他的動作相同。因此,在下面的說明中,對進行并聯(lián)熱交換器50-2的除霜并且并聯(lián)熱交換器50-1作為蒸發(fā)器進行動作而繼續(xù)制熱的情況下的運轉(zhuǎn)進行說明。在以后的實施方式的說明中也是同樣的。
圖11是表示本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時的制冷劑流動的圖。在圖11中,將制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時制冷劑流動的部分用粗線表示,將制冷劑不流動的部分用細線表示。
圖12是本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時的p-h線圖。在此,圖12的點(a)~點(h)表示標(biāo)注與圖11相同的記號的部分處的制冷劑的狀態(tài)。
控制裝置30當(dāng)在進行制熱通常運轉(zhuǎn)時判定為需要進行消除結(jié)霜狀態(tài)的除霜時,使與除霜對象的并聯(lián)熱交換器50-2相對應(yīng)的第一電磁閥8-2關(guān)閉。而且,控制裝置30進而進行打開第二電磁閥9-2并使第一節(jié)流裝置10的開度成為預(yù)先設(shè)定的開度的控制。由此,除了主回路之外,形成依次連接壓縮機1、第一節(jié)流裝置10、第二電磁閥9-2、并聯(lián)熱交換器50-2、第二節(jié)流裝置7-2以及第二節(jié)流裝置7-1的中壓除霜回路,開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)。
當(dāng)制熱除霜同時運轉(zhuǎn)開始時,壓縮機1排出的高溫高壓的氣體制冷劑的一部分流入除霜配管15,由第一節(jié)流裝置10減壓到中壓。此時的制冷劑的變化用圖12中的從點(b)至點(f)來表示。然后,減壓到了中壓(點(f))的制冷劑通過第二電磁閥9-2而流入并聯(lián)熱交換器50-2。流入到了并聯(lián)熱交換器50-2的制冷劑通過與附著在并聯(lián)熱交換器50-2上的霜進行熱交換而被冷卻。這樣,通過使從壓縮機1排出的高溫高壓的氣體制冷劑流入并聯(lián)熱交換器50-2,能夠使附著在并聯(lián)熱交換器50-2上的霜融化。此時的制冷劑的變化用圖12中的從點(f)至點(g)的變化來表示。在此,進行除霜的制冷劑成為霜的溫度(0℃)以上的0℃~10℃左右(在r410a制冷劑的情況下,為0.8mpa~1.1mpa)的飽和溫度。
另一方面,主回路的制冷劑(點(d))的壓力通過增大第二節(jié)流裝置7-1的開度而變得低于點(g)的壓力。由此,能夠使進行了除霜后的制冷劑(點(g))通過第二節(jié)流裝置7-2返回主回路。當(dāng)?shù)诙?jié)流裝置7-1的閥的阻力過大時,點(d)的壓力變得高于點(g),從而也存在不再能夠進行控制以使點(g)的壓力通過飽和溫度換算而成為0℃~10℃的可能性。于是,需要與主流的制冷劑流量相應(yīng)地設(shè)計第二節(jié)流裝置7-1的閥的流量系數(shù)(cv值)。需要說明的是,由于也存在并聯(lián)熱交換器50-1進行除霜并且并聯(lián)熱交換器50-2作為蒸發(fā)器進行動作的情況,所以,可以說對于第二節(jié)流裝置7-2來說也是同樣的。
進行了除霜后的制冷劑通過第二節(jié)流裝置7-2在主回路合流(點(h))。已合流的制冷劑流入作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50-1,通過與外部空氣的熱交換而蒸發(fā)。
圖13是表示本發(fā)明的實施方式1的基于除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力的飽和溫度與制熱能力qheat之間的關(guān)系的圖。在圖13中示出計算如下情況下的制熱能力qheat而得到的結(jié)果,該情況為在將r410a制冷劑用作制冷劑的空調(diào)裝置100中、將除霜能力qdef固定而使除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力(在圖13中,已經(jīng)換算成飽和液溫度)變化的情況。需要說明的是,在圖13中,將除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力通過飽和溫度換算為5℃的情況下的室內(nèi)的制熱能力qheat作為1來進行計算。
圖14是本發(fā)明的實施方式1的室外熱交換器5中的除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力通過飽和溫度換算而比融化冰的溫度低并且不利用冷凝潛熱而進行除霜的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的p-h線圖。
圖15是本發(fā)明的實施方式1的室外熱交換器5中的除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力通過飽和溫度換算而比融化冰的溫度高并且利用冷凝潛熱來進行除霜的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的p-h線圖。
圖16是表示本發(fā)明的實施方式1的基于除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力的飽和溫度與除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的前后焓差之間的關(guān)系的圖。在圖16中示出計算如下情況下的除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的前后焓差而得到的結(jié)果,該情況為在將r410a制冷劑用作制冷劑的空調(diào)裝置100中、將除霜能力qdef固定而使除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力(在圖16中,已經(jīng)換算成飽和液溫度)變化的情況。
圖17是表示本發(fā)明的實施方式1的基于除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力的飽和溫度與除霜流量比之間的關(guān)系的圖。在圖17中示出計算如下情況下的、除霜所需的制冷劑的流量而得到的結(jié)果,該情況為在將r410a制冷劑用作制冷劑的空調(diào)裝置100中、將除霜能力qdef固定而使除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力(在圖17中,已經(jīng)換算成飽和液溫度)變化的情況。
圖18是表示本發(fā)明的實施方式1的基于除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力的飽和溫度與制冷劑量之間的關(guān)系的圖。在圖18中示出計算如下情況下的、儲液器6與除霜對象的并聯(lián)熱交換器50各自的制冷劑量而得到的結(jié)果,該情況為在將r410a制冷劑用作制冷劑的空調(diào)裝置100中、將除霜能力qdef固定而使除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力(在圖中,已經(jīng)換算成飽和液溫度)變化的情況。
圖19是表示本發(fā)明的實施方式1的基于除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力的飽和溫度與過冷度之間的關(guān)系的圖。在圖19中示出計算如下情況下的、除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的制冷劑流出側(cè)的過冷度(subcool)sc而得到的結(jié)果,該情況為在將r410a制冷劑用作制冷劑的空調(diào)裝置100中、將除霜能力qdef固定而使除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力(在圖中,已經(jīng)換算成飽和液溫度)變化的情況。
如圖13所示,可知:當(dāng)使進行除霜的制冷劑的飽和溫度比0℃高且為10℃以下的程度時,制熱能力qheat增大,在除此以外的情況下,制熱能力下降。
首先,用圖14~圖17對飽和液溫度為0℃以下的情況下制熱能力下降的原因進行說明。為了融化霜,需要使制冷劑的溫度比0℃高。由圖14的p-h線圖和圖16可知:當(dāng)使飽和液溫度為0℃以下而想要融化霜時,無法利用制冷劑的冷凝潛熱而僅用顯熱來進行除霜,所以,除霜對象的并聯(lián)熱交換器50前后的焓差變小。此時,當(dāng)想要與用于除霜的制冷劑的飽和液溫度為0℃至10℃的最佳情況(圖15)同樣地發(fā)揮除霜的能力時,為了流入除霜對象的并聯(lián)熱交換器50而所需的流量需要為3~4倍左右(圖17)。能夠供給到進行制熱的室內(nèi)機b和c的制冷劑流量相應(yīng)地減少,所以,制熱能力下降。因此,當(dāng)使飽和液溫度為0℃以下時,制熱能力下降,所以,需要使除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力通過飽和液溫度換算而比0℃高。
另一方面,當(dāng)使除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力增高時,如圖19所示,除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的制冷劑流出口處的過冷度sc增加。因此,液體制冷劑的量增加,制冷劑密度增高。通常的大廈用多聯(lián)空調(diào)制冷時所需的制冷劑量比制熱時所需的制冷劑量多。因此,在制熱運轉(zhuǎn)時,在儲液器6那樣的液體存儲裝置中存在剩余制冷劑。
但是,如圖18所示,當(dāng)除霜對象的并聯(lián)熱交換器50中的壓力增大(飽和溫度變高)時,除霜所需的制冷劑量增加。因此,積存在儲液器6中的制冷劑量減少,在飽和溫度為10℃左右時儲液器6變空。當(dāng)儲液器6中沒有多余的液體制冷劑時,制冷劑回路中的制冷劑不足,并且壓縮機1的吸入密度下降等,從而導(dǎo)致制熱能力下降。
在此,若過度填充制冷劑,則能夠提高飽和溫度的上限。但是,在其他運轉(zhuǎn)時存在剩余制冷劑從儲液器6溢出等的可能性,導(dǎo)致空調(diào)裝置100的可靠性下降,所以,適當(dāng)填充制冷劑為宜。另外,還存在如下課題:飽和溫度越高,則熱交換器內(nèi)的制冷劑與霜之間的溫度差越會產(chǎn)生溫度不均,出現(xiàn)霜立刻融化完的部位和怎么都無法融化的部位。
根據(jù)以上的理由,在本實施方式1的空調(diào)裝置100中,除霜對象的并聯(lián)熱交換器50中的壓力通過飽和溫度換算而比0℃高且為10℃以下。在此,當(dāng)考慮到既最大限度地活用利用潛熱的中壓除霜又抑制除霜中的制冷劑的移動以消除霜的融化不均時,優(yōu)選的是,將除霜對象的并聯(lián)熱交換器50中的過冷度sc的目標(biāo)值設(shè)為0k(制冷劑的干燥度為0)。但是,當(dāng)將用于對過冷度進行運算等的溫度傳感器、壓力傳感器等的精度納入考慮時,優(yōu)選除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力通過飽和溫度換算而比0℃高且為6℃以下,以使過冷度sc為0k至5k左右。
在此,對使一部分并聯(lián)熱交換器50作為蒸發(fā)器進行動作的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時的課題進行探討。制冷循環(huán)的能量平衡利用圖14、圖15的各熱量,用下述式(1)表示
qeva+w=qheat+qdef…(1)。
在此,qeva是作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50的熱交換量,w是壓縮機輸入,qheat是制熱能力,qdef是除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的熱交換量(除霜能力)。需要說明的是,在式(1)中,省略從熱輸送中的配管表面的散熱、用于不穩(wěn)定的循環(huán)動作探討的各要素的熱容量等。
在此,在停止制熱的以往的逆向除霜運轉(zhuǎn)等中,由于qeva=0、qheat=0,所以,
w=qdef…(2)。
也就是說,在停止制熱的以往的逆向除霜運轉(zhuǎn)等中,通過壓縮機的電力輸入來融化霜。
另一方面,在制熱除霜同時運轉(zhuǎn)中,在作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50中,從外部空氣吸熱。
圖20是表示本發(fā)明的實施方式1的除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力與作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50的熱交換量qeva之間的關(guān)系的圖。在圖20中示出計算如下情況下的、作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50的熱交換量qeva而得到的結(jié)果,該情況為在將r410a制冷劑用作制冷劑的空調(diào)裝置100中、將除霜能力qdef固定而使除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的壓力變化的情況。
在進行逆向除霜運轉(zhuǎn)的情況下,僅將在制熱通常運轉(zhuǎn)中因向并聯(lián)熱交換器50的結(jié)霜量的增大是否還能繼續(xù)進行制熱通常運轉(zhuǎn)的情況納入考慮,從而切換成除霜運轉(zhuǎn)即可。
另一方面,在進行制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的情況下,需要事先調(diào)節(jié)結(jié)霜量,以便在作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50處與qeva相應(yīng)地從外部空氣獲得熱量。也就是說,需要一邊將之后進行制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的情況納入考慮,一邊進行制熱通常運轉(zhuǎn)中的結(jié)霜量的檢測,并進行運轉(zhuǎn)模式的切換判定。尤其是,在中壓除霜中,雖然作為蒸發(fā)器的傳熱面積減小,但來自外部空氣的吸熱量是與通常的制熱運轉(zhuǎn)相同的程度,與每單位面積的熱交換量增大的量相應(yīng)地,確立正確的切換判定方法非常重要。
于是,對在制熱通常運轉(zhuǎn)中切換成除霜運轉(zhuǎn)模式的方法(除霜開始判定方法)進行探討。
圖21是表示在本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100中進行了逆向除霜運轉(zhuǎn)的情況下的制熱能力、制冷劑壓力(壓縮機1的排出壓力和吸入壓力)、以及并聯(lián)熱交換器50的結(jié)霜量的時間變化的圖。
圖22是表示在本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100中以與開始逆向除霜運轉(zhuǎn)的結(jié)霜量相同的結(jié)霜量開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的情況下的制熱能力、制冷劑壓力(壓縮機1的排出壓力和吸入壓力)、以及并聯(lián)熱交換器50的結(jié)霜量的時間變化的圖。
圖23是表示在本發(fā)明的實施方式1的空調(diào)裝置100中以比開始逆向除霜運轉(zhuǎn)的結(jié)霜量少的結(jié)霜量開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的情況下的制熱能力、制冷劑壓力(壓縮機1的排出壓力和吸入壓力)、以及并聯(lián)熱交換器50的結(jié)霜量的時間變化的圖。
由圖22可知:當(dāng)以與開始逆向除霜運轉(zhuǎn)的結(jié)霜量相同的結(jié)霜量開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時,作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50-1的結(jié)霜量過多,并聯(lián)熱交換器50-1的傳熱性能大幅下降。因此,通過使低壓側(cè)壓力(例如吸入壓力或蒸發(fā)器的壓力)下降,制熱能力下降或者除霜需要花費時間。于是,如圖23所示,以比開始逆向除霜運轉(zhuǎn)的結(jié)霜量少的結(jié)霜量從制熱通常運轉(zhuǎn)切換成制熱除霜同時運轉(zhuǎn)為宜,以便在并聯(lián)熱交換器50-1進行除霜期間并聯(lián)熱交換器50-2也能夠進行動作。
在無法用檢測機構(gòu)測量并聯(lián)熱交換器50的結(jié)霜量的情況下,可以用檢測機構(gòu)對判斷并聯(lián)熱交換器50的結(jié)霜量時的指標(biāo)進行檢測,從而間接地預(yù)測結(jié)霜量。例如,作為判斷并聯(lián)熱交換器50的結(jié)霜量時的指標(biāo),對制熱通常運轉(zhuǎn)時間、制冷劑的蒸發(fā)溫度(制冷劑的低壓側(cè)壓力)、并聯(lián)熱交換器50的制冷劑溫度以及室內(nèi)機b、c的制熱能力(吹出溫度)中的至少一個進行檢測,并根據(jù)檢測值的變化來預(yù)測并聯(lián)熱交換器50的結(jié)霜量即可。具體地說,在進行制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的情況下,與逆向除霜運轉(zhuǎn)相比縮短制熱通常運轉(zhuǎn)時間、在制冷劑的蒸發(fā)溫度(制冷劑的低壓側(cè)壓力)或制冷劑溫度高的狀態(tài)下進行除霜開始判定、或者在室內(nèi)機的制熱能力(吹出溫度)的下降量小的狀態(tài)下進行除霜開始判定即可。
在本實施方式1中,按照例如下面的控制順序,從制熱通常運轉(zhuǎn)模式切換到除霜運轉(zhuǎn)模式(逆向除霜運轉(zhuǎn)模式或制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式)。
[控制順序]
圖24是表示本發(fā)明的實施方式1的控制裝置30進行的空調(diào)裝置100的制熱控制的順序的圖。需要說明的是,對與圖5相同的步驟,使用相同的記載。
在制熱運轉(zhuǎn)(s4)中,作為外部空氣溫度、負荷條件,在作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50的翅片5b的溫度成為0℃以下、因積雪等而使得低壓側(cè)壓力下降、或者預(yù)測為在翅片5b表面存在霜的條件下,控制裝置30的判定機構(gòu)32判定為進行除霜(s5)。例如,可以以與后述的s8相同的結(jié)構(gòu)來判定是否除霜。
然后,控制裝置30的選擇機構(gòu)31選擇逆向除霜運轉(zhuǎn)模式或制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式作為進行除霜運轉(zhuǎn)的模式(s6)。
例如,在實施了規(guī)定次數(shù)(例如多次)的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式下的除霜運轉(zhuǎn)時,選擇機構(gòu)31選擇逆向除霜運轉(zhuǎn)模式作為下一次的除霜運轉(zhuǎn)的模式。
另外,例如,在外部空氣溫度比閾值(外部空氣溫度用閾值)低的情況下,控制裝置30的選擇機構(gòu)31選擇逆向除霜運轉(zhuǎn)模式作為下一次的除霜運轉(zhuǎn)的模式。作為閾值,例如以外部空氣0℃為基準(zhǔn)。這是因為:霜的融化溫度為0℃,當(dāng)外部空氣成為0℃以下時,不再能夠從外部空氣獲得向霜傳遞的熱量。此外,可以與熱交換器的大小相應(yīng)地將基準(zhǔn)設(shè)定為外部空氣-5℃、外部空氣-10℃等。隨著外部空氣溫度下降,從除霜對象的并聯(lián)熱交換器50向外部空氣散失的散熱量增加。由于在從除霜對象的并聯(lián)熱交換器50向外部空氣散失的散熱量比作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50中的從外部空氣吸收的吸熱量高的狀態(tài)下逆向除霜運轉(zhuǎn)模式更有效率,所以,將閾值設(shè)定為外部空氣-5℃、外部空氣-10℃附近。在選擇機構(gòu)31基于外部空氣溫度來選擇除霜運轉(zhuǎn)的模式的情況下,如圖1所示,設(shè)置溫度傳感器24作為檢測外部空氣溫度的檢測機構(gòu)即可。
另外,例如,控制裝置30的選擇機構(gòu)31可以檢測在上一次的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式下在除霜對象的并聯(lián)熱交換器50中流動的制冷劑的溫度、以及在作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50中流動的制冷劑的溫度,并基于這些溫度的平均值來選擇進行除霜運轉(zhuǎn)的模式。這是因為:在該平均溫度下,來自外部空氣的吸熱量與向外部空氣散失的散熱量取得平衡,可知作為制冷循環(huán)整體來說在逆向除霜運轉(zhuǎn)和制熱除霜同時運轉(zhuǎn)中哪一個更有利。可以使用溫度傳感器22-1和22-2作為檢測這些溫度的檢測機構(gòu)。
需要說明的是,在例如如圖3等那樣的室外機的結(jié)構(gòu)的情況下,當(dāng)進行制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時,在作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50處從外部空氣吸熱,所以,使室外風(fēng)扇5f動作。
在選擇制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式作為進行除霜運轉(zhuǎn)的模式的情況下,控制裝置30的判定機構(gòu)32將因由結(jié)霜引起的傳熱和風(fēng)量的下降而導(dǎo)致的室外熱交換器5的傳熱性能下降這種情況納入考慮,來判定是否開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)。也就是說,判定機構(gòu)32判定是否在室外熱交換器5上附著了規(guī)定量以上的霜(s8)。
例如,在滿足了
(制熱通常運轉(zhuǎn)時間)>x1…(3)
的條件的情況下,判定機構(gòu)32開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)。也就是說,作為檢測機構(gòu)的控制裝置30的計時機構(gòu)33檢測制熱通常運轉(zhuǎn)時間(所有的并聯(lián)熱交換器50作為蒸發(fā)器進行動作的主回路的運轉(zhuǎn)時間)作為判斷室外熱交換器5(并聯(lián)熱交換器50)的結(jié)霜量的指標(biāo)。接著,在制熱通常運轉(zhuǎn)時間比x1(運轉(zhuǎn)時間用閾值)長的情況下,判定機構(gòu)32開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)。
另外,例如,在滿足了
(低壓側(cè)壓力)<(根據(jù)外部空氣溫度算出的飽和壓力)-x2…(4)
的條件的情況下,判定機構(gòu)32開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)。也就是說,檢測機構(gòu)檢測低壓側(cè)壓力(流到作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50中的至少一個中的制冷劑的壓力)作為判斷室外熱交換器5(并聯(lián)熱交換器50)的結(jié)霜量的指標(biāo)。接著,在低壓側(cè)壓力比“根據(jù)外部空氣溫度算出的飽和壓力-x2”(壓力用閾值)低的情況下,判定機構(gòu)32開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)。在此情況下,作為檢測機構(gòu),例如在第一連接配管13-1和13-2中的至少一方安裝壓力傳感器即可。另外,在制熱通常運轉(zhuǎn)時使第二電磁閥9-1和9-2中的至少一方為打開狀態(tài)(打開),從而也能夠?qū)毫鞲衅?1用作檢測機構(gòu)。
另外,例如,在滿足了
(并聯(lián)熱交換器50的制冷劑溫度)<(外部空氣溫度)-x3…(5)的條件的情況下,判定機構(gòu)32開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)。也就是說,檢測機構(gòu)檢測流到作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50中的至少一個中的制冷劑的溫度作為判斷室外熱交換器5(并聯(lián)熱交換器50)的結(jié)霜量的指標(biāo)。接著,在該制冷劑的溫度比“外部空氣溫度-x3”(溫度用閾值)低的情況下,判定機構(gòu)32開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)。在此情況下,也能夠?qū)囟葌鞲衅?2-1和22-2中的至少一方用作檢測機構(gòu)。
另外,例如,在滿足了
(室內(nèi)機的吹出溫度)<(室內(nèi)溫度)+x4…(6)
的條件的情況下,判定機構(gòu)32開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)。也就是說,檢測機構(gòu)檢測室內(nèi)機b和c中的至少一方的吹出溫度作為室內(nèi)機b和c中的至少一方的制熱能力(加熱能力)。接著,在該吹出溫度比“室內(nèi)溫度+x4”(加熱能力用閾值)低的情況下,判定機構(gòu)32開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)。在此情況下,作為檢測機構(gòu),如圖1所示,設(shè)置檢測室內(nèi)機b的吹出溫度的溫度傳感器23-b、以及檢測室內(nèi)機c的吹出溫度的溫度傳感器23-c中的至少一方即可。另外,作為檢測室內(nèi)溫度的檢測機構(gòu),設(shè)置對設(shè)置有室內(nèi)機b的室內(nèi)的溫度進行檢測的溫度傳感器25-b、以及對設(shè)置有室內(nèi)機c的室內(nèi)的溫度進行檢測的溫度傳感器25-c中的至少一方即可。需要說明的是,在將本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置用于空調(diào)裝置100以外的情況下,檢測機構(gòu)檢測與在作為冷凝器進行動作的熱交換器(相當(dāng)于本發(fā)明的第一熱交換器的熱交換器)中流動的制冷劑進行了熱交換后的熱交換對象的溫度作為加熱能力即可。
需要說明的是,在是否開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的判定中,可以采用上述式(3)~(6)的任一個條件,也可以組合來進行判定。在組合上述式(3)~(6)來判定是否開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的情況下,可以構(gòu)成為在所采用的條件中的至少一個成立的情況下開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn),也可以構(gòu)成為在所采用的條件全都成立的情況下開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)。
另一方面,在選擇逆向除霜運轉(zhuǎn)作為進行除霜運轉(zhuǎn)的模式的情況下,控制裝置30的判定機構(gòu)32基本上以與s8同樣的方法來判定是否開始逆向除霜運轉(zhuǎn)(s12)。
例如,在構(gòu)成為在s8中基于制熱通常運轉(zhuǎn)時間來判定是否開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的情況下,在s12中,在滿足了
(制熱通常運轉(zhuǎn)時間)>x5…(7)
的條件的情況下,判定機構(gòu)32開始逆向除霜運轉(zhuǎn)。也就是說,在制熱通常運轉(zhuǎn)時間比x5(運轉(zhuǎn)時間用閾值)長的情況下,判定機構(gòu)32開始逆向除霜運轉(zhuǎn)。
另外,例如,在構(gòu)成為在s8中基于低壓側(cè)壓力來判定是否開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的情況下,在s12中,在滿足了
(低壓側(cè)壓力)<(根據(jù)外部空氣溫度算出的飽和壓力)-x6…(8)
的條件的情況下,判定機構(gòu)32開始逆向除霜運轉(zhuǎn)。也就是說,在低壓側(cè)壓力比“根據(jù)外部空氣溫度算出的飽和壓力-x6”(壓力用閾值)低的情況下,判定機構(gòu)32開始逆向除霜運轉(zhuǎn)。
另外,例如,在構(gòu)成為在s8中基于并聯(lián)熱交換器50的制冷劑溫度來判定是否開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的情況下,在s12中,在滿足了
(并聯(lián)熱交換器50的制冷劑溫度)<(外部空氣溫度)-x7…(9)的條件的情況下,判定機構(gòu)32開始逆向除霜運轉(zhuǎn)。也就是說,在該制冷劑的溫度比“外部空氣溫度-x7”(溫度用閾值)低的情況下,判定機構(gòu)32開始逆向除霜運轉(zhuǎn)。
另外,例如,在構(gòu)成為在s8中基于室內(nèi)機的吹出溫度來判定是否開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的情況下,在s12中,在滿足了
(室內(nèi)機的吹出溫度)<(室內(nèi)溫度)+x8…(10)
的條件的情況下,判定機構(gòu)32開始逆向除霜運轉(zhuǎn)。也就是說,在該吹出溫度比“室內(nèi)溫度+x8”(加熱能力用閾值)低的情況下,判定機構(gòu)32開始逆向除霜運轉(zhuǎn)。
在此,在本實施方式1的空調(diào)裝置100中,判定機構(gòu)32構(gòu)成為:與逆向除霜運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況相比,在制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況下在室外熱交換器5(并聯(lián)熱交換器50)的結(jié)霜量少的狀態(tài)下開始除霜運轉(zhuǎn)。
因此,例如,在構(gòu)成為基于制熱通常運轉(zhuǎn)時間來判定是否開始除霜運轉(zhuǎn)的情況下,設(shè)定成x1<x5。例如設(shè)定成x1=40分鐘、x5=50分鐘。也就是說,制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時的運轉(zhuǎn)時間用閾值(x1)成為比逆向除霜運轉(zhuǎn)時的運轉(zhuǎn)時間用閾值(x5)小的值。即,判定機構(gòu)32構(gòu)成為:與逆向除霜運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況相比,在制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況下使用較小的值的運轉(zhuǎn)時間用閾值來開始除霜運轉(zhuǎn)。
另外,例如,在構(gòu)成為基于低壓側(cè)壓力來判定是否開始除霜運轉(zhuǎn)的情況下,設(shè)定成x2<x6。例如,設(shè)定成x2=與飽和溫度5℃相當(dāng)、x6=與飽和溫度10℃相當(dāng)。也就是說,制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時的壓力用閾值(根據(jù)外部空氣溫度算出的飽和壓力-x2)成為比逆向除霜運轉(zhuǎn)時的壓力用閾值(根據(jù)外部空氣溫度算出的飽和壓力-x6)高的值。即,判定機構(gòu)32構(gòu)成為:與逆向除霜運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況相比,在制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況下使用較高的值的壓力用閾值來開始除霜運轉(zhuǎn)。
另外,例如,在構(gòu)成為基于并聯(lián)熱交換器50的制冷劑溫度來判定是否開始除霜運轉(zhuǎn)的情況下,設(shè)定成x3<x7。例如,設(shè)定成x3=5℃、x7=10℃。也就是說,制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時的溫度用閾值(外部空氣溫度-x3)成為比逆向除霜運轉(zhuǎn)時的溫度用閾值(外部空氣溫度-x7)高的值。即,判定機構(gòu)32構(gòu)成為:與逆向除霜運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況相比,在制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況下使用較高的值的溫度用閾值來開始除霜運轉(zhuǎn)。
另外,例如,在構(gòu)成為基于室內(nèi)機的吹出溫度來判定是否開始除霜運轉(zhuǎn)的情況下,設(shè)定成x4>x8。例如,設(shè)定成x4=100%能力時的吹出溫度的90%、x8=100%能力時的吹出溫度的80%。也就是說,制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時的加熱能力用閾值(室內(nèi)溫度+x4)成為比逆向除霜運轉(zhuǎn)時的加熱能力用閾值(室內(nèi)溫度+x8)高的值。即,判定機構(gòu)32構(gòu)成為:與逆向除霜運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況相比,在制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況下使用較高的值的加熱能力用閾值來開始除霜運轉(zhuǎn)。
通過如上述那樣設(shè)定各閾值,在下一次進行制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的情況下,比進行逆向除霜運轉(zhuǎn)時提前進入除霜。需要說明的是,在連續(xù)進行制熱除霜運轉(zhuǎn)的情況下,并聯(lián)熱交換器50-1先作為蒸發(fā)器進行動作。因此,在構(gòu)成為基于并聯(lián)熱交換器50的制冷劑溫度來判定是否開始除霜運轉(zhuǎn)的情況下,采用并聯(lián)熱交換器50-1的制冷劑溫度能夠更正確地開始除霜。
當(dāng)在s6中制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式被選擇并且在s8中判定為開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時,控制裝置30開始對并聯(lián)熱交換器50-1和50-2交替地進行除霜的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)(s15)。在此,對按照圖2中室外熱交換器5的下層側(cè)的并聯(lián)熱交換器50-2、上層側(cè)的并聯(lián)熱交換器50-1的順序進行了除霜的情況下的控制方法的一個例子進行說明,但也可以將順序反過來。
進入制熱除霜同時運轉(zhuǎn)之前的制熱通常運轉(zhuǎn)中的各閥的打開/關(guān)閉成為圖6的“制熱通常運轉(zhuǎn)”欄中所示的狀態(tài)。而且,從該狀態(tài)起,控制裝置30如圖6的“制熱除霜同時運轉(zhuǎn)”的“50-1:蒸發(fā)器50-2:除霜”欄中所示那樣,將各閥(valve)變更成(a)~(e)的狀態(tài)并開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)(s16)。
(a)第一電磁閥8-2關(guān)閉
(b)第二電磁閥9-2打開
(c)第一節(jié)流裝置10打開
(d)第二節(jié)流裝置7-1全開
(e)第二節(jié)流裝置7-2開始控制
進行對并聯(lián)熱交換器50-2進行除霜并將并聯(lián)熱交換器50-1作為蒸發(fā)器的運轉(zhuǎn),直到判斷為滿足了除霜對象的并聯(lián)熱交換器50-2的霜完全融化這樣的除霜完成條件為止(s17)。當(dāng)繼續(xù)進行除霜而使附著在并聯(lián)熱交換器50-2上的霜融化時,除霜對象的并聯(lián)熱交換器50-2的壓力上升、并聯(lián)熱交換器50-2的制冷劑流出口的過冷度sc下降、或者第二節(jié)流裝置7-2的開度打開。于是,例如在第一連接配管13-2等上安裝溫度傳感器和壓力傳感器,在滿足了式(11)~式(14)的任一個的情況下判定為除霜完成即可。在此,將x9設(shè)定為通過飽和溫度換算為10℃左右、x10設(shè)定為例如最大開度的50%左右、x11設(shè)定為5k左右、將x12設(shè)定為2k左右即可。
(除霜對象的并聯(lián)熱交換器50-2的壓力)>x9…(11)
(第二節(jié)流裝置7-2的開度)>x10…(12)
(除霜對象的并聯(lián)熱交換器50-2的出口的過冷度sc)<x11…(13)
(從除霜對象的并聯(lián)熱交換器50-2的出口的過冷度sc的最大值減少的減少量)>x12…(14)
在此,在除霜開始的初期階段(從除霜開始起2~3分鐘左右),在除霜對象的并聯(lián)熱交換器50-2中不積存制冷劑,除霜對象的并聯(lián)熱交換器50-2的制冷劑流出口的過冷度sc變小。為了防止將其誤判定為因霜融化而引起的過冷度sc的下降,在從除霜開始起直到經(jīng)過一定時間(2~3分鐘左右)為止,優(yōu)選不進行基于除霜對象的并聯(lián)熱交換器50-2的制冷劑流出口的過冷度sc的完成判定。
另外,根據(jù)因外部空氣溫度、外部風(fēng)的風(fēng)速、風(fēng)雪等而導(dǎo)致的結(jié)霜狀態(tài),即使判定為滿足了除霜完成條件,事實上也存在沒有完成除霜的情況。于是,即便通過乘上安全系數(shù)以使霜完全融化而判定為滿足了除霜完成條件,也能夠通過使除霜繼續(xù)進行規(guī)定時間(2~3分鐘左右)來進行完全除霜,能夠提高設(shè)備的可靠性。
接著,當(dāng)判斷為滿足了式(11)~式(14)的任一個并經(jīng)過規(guī)定時間時,結(jié)束并聯(lián)熱交換器50-2的除霜(s18)。當(dāng)結(jié)束并聯(lián)熱交換器50-2的除霜時,控制裝置30如下面(a)~(c)那樣使第二電磁閥9-2等的狀態(tài)變化,開始并聯(lián)熱交換器50-1的除霜(s19)。
(a)第二電磁閥9-2關(guān)閉
(b)第一電磁閥8-2打開
(c)第二節(jié)流裝置7-1、7-2通常的中間壓控制
此時,控制裝置30將各閥(valve)變更成圖6的“制熱除霜同時運轉(zhuǎn)”的“50-1:除霜50-2:蒸發(fā)器”所示的狀態(tài)(s19),這次開始并聯(lián)熱交換器50-1的除霜??刂蒲b置30在(s19)~(s22)中進行的處理與(s15)~(s18)相比僅閥的號碼不同,而關(guān)于除霜完成條件的成立與否、規(guī)定時間經(jīng)過后的除霜結(jié)束等控制處理等,進行同樣的處理??刂蒲b置30在并聯(lián)熱交換器50-1的除霜結(jié)束時,結(jié)束制熱除霜同時運轉(zhuǎn)(s22),進行通常的制熱運轉(zhuǎn)的控制(s4)。
如上所述,在室外熱交換器5中,通過按照位于上層側(cè)的并聯(lián)熱交換器50-2、位于下層側(cè)的并聯(lián)熱交換器50-1的順序進行除霜,能夠防止殘留有冰層。
另一方面,當(dāng)在s6中逆向除霜運轉(zhuǎn)模式被選擇并且在s12中判定為開始逆向除霜運轉(zhuǎn)時,控制裝置30開始對并聯(lián)熱交換器50-1和50-2同時進行除霜的逆向除霜運轉(zhuǎn)(s13)。
進入逆向除霜運轉(zhuǎn)之前的制熱通常運轉(zhuǎn)中的各閥的打開/關(guān)閉成為圖6的“制熱通常運轉(zhuǎn)”欄中所示的狀態(tài)。而且,從該狀態(tài)起,控制裝置30如圖6的“逆向除霜”欄中所示那樣,將各閥(valve)變更成(a)、(b)的狀態(tài)而開始逆向除霜運轉(zhuǎn)。
(a)冷熱切換裝置2關(guān)閉
(b)流量控制裝置4-b和4-c全開
進行對并聯(lián)熱交換器50-1和50-2進行除霜的運轉(zhuǎn),直到判斷為滿足了除霜對象的并聯(lián)熱交換器50-1和50-2的霜完全融化這樣的除霜完成條件為止(s13)。當(dāng)繼續(xù)進行除霜而使附著在并聯(lián)熱交換器50-1和50-2上的霜融化時,除霜對象的并聯(lián)熱交換器50-1和50-2的壓力和溫度上升。于是,例如在第一連接配管13-2等上安裝溫度傳感器和壓力傳感器,在滿足了式(15)~式(16)的任一個的情況下判定為除霜完成即可。在此,將x13設(shè)定為通過飽和溫度換算為5℃左右、將x10設(shè)定為5℃左右即可。
(除霜對象的并聯(lián)熱交換器50-1和50-2的壓力)>x13…(15)
(除霜對象的并聯(lián)熱交換器50-1和50-2出口的溫度)>x14…(16)
如以上所說明的那樣,根據(jù)本實施方式1的空調(diào)裝置100,構(gòu)成為:與進行逆向除霜運轉(zhuǎn)時相比,在進行制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時在室外熱交換器5的結(jié)霜量少的狀態(tài)下開始除霜運轉(zhuǎn)。因此,本實施方式1的空調(diào)裝置100能夠在制熱能力高的狀態(tài)下繼續(xù)進行制熱運轉(zhuǎn)。
而且,根據(jù)本實施方式1的空調(diào)裝置100,構(gòu)成為:基于制熱運轉(zhuǎn)的繼續(xù)時間、除霜對象的并聯(lián)熱交換器50中的壓力以及制冷劑溫度等對除霜的開始進行判定。因此,本實施方式1的空調(diào)裝置100能夠在制熱除霜同時運轉(zhuǎn)中更正確地對除霜的開始進行判定。
另外,根據(jù)本實施方式1的空調(diào)裝置100,在除霜對象的并聯(lián)熱交換器50中的壓力通過飽和溫度換算而成為0℃~10℃的情況下,雖然除霜運轉(zhuǎn)中的制熱能力提高,但在作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50處需要大量的吸熱量。因此,上述的開始判定更加有效。
另外,根據(jù)本實施方式1的空調(diào)裝置100,控制裝置30設(shè)定外部空氣溫度的閾值,在外部空氣溫度為閾值(例如外部空氣溫度為0℃、-5℃等)以上的情況下進行制熱除霜同時運轉(zhuǎn),在外部空氣溫度不足閾值的情況下停止室內(nèi)機b和c的制熱而進行對多個并聯(lián)熱交換器50都進行除霜的逆向除霜運轉(zhuǎn)。因此,本實施方式1的空調(diào)裝置100能夠在制熱平均能力高的狀態(tài)下進行運轉(zhuǎn)。在外部空氣溫度像例如-5℃、-10℃等那樣為0℃以下的低溫的情況下,由于本來外部空氣的絕對濕度就低,所以,向并聯(lián)熱交換器50結(jié)霜的結(jié)霜量少。因此,直到向并聯(lián)熱交換器50結(jié)霜的結(jié)霜量成為規(guī)定量為止的通常運轉(zhuǎn)時間延長。因此,即使停止室內(nèi)機b和c的制熱而對所有的并聯(lián)熱交換器50的整個面都進行除霜,室內(nèi)機b和c的制熱停止的時間也短。在進行了制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的情況下,若將從除霜對象的并聯(lián)熱交換器50向外部空氣散熱的情況也納入考慮的話,則通過根據(jù)外部空氣溫度來有選擇地進行制熱除霜同時運轉(zhuǎn)和逆向除霜運轉(zhuǎn)的任一個,從而能夠高效地進行除霜。
在此,在逆向除霜運轉(zhuǎn)中,如圖6所示,將冷熱切換裝置2設(shè)定為關(guān)閉,將第二節(jié)流裝置7-1和7-2設(shè)定為全開,將第一電磁閥8-2和8-1設(shè)定為開(打開),將第二電磁閥9-1和9-2設(shè)定為關(guān)(關(guān)閉),將第一節(jié)流裝置10設(shè)定為關(guān)(關(guān)閉)。由此,壓縮機1排出的高溫高壓的氣體制冷劑通過冷熱切換裝置2以及第一電磁閥8-1和8-2,流入并聯(lián)熱交換器50-1和50-2,能夠融化附著在并聯(lián)熱交換器50-1和50-2上的霜。
另外,如本實施方式1那樣,在并聯(lián)熱交換器50-1和50-2由一體型構(gòu)成并且將外部空氣利用室外風(fēng)扇5f輸送到除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的情況下,為了在制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時減少散熱量,也可以在外部空氣溫度低的情況下以降低風(fēng)扇輸出的方式進行變更。
實施方式2.
在本實施方式2的空調(diào)裝置100中,在s8中判定是否開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的判定方法與實施方式1不同。具體地說,控制裝置30的判定機構(gòu)32使用下式(17)和(18)來判定是否開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)。
[s8中的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的開始判定方法]
(制熱的運轉(zhuǎn)時間)>x5…(17)
(制熱的運轉(zhuǎn)時間)=(制熱通常運轉(zhuǎn)時間)+(上一次的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)時間)×100/(100-x16)…(18)
需要說明的是,x16(權(quán)利要求中記載的a)是除霜對象的并聯(lián)熱交換器50的ak值相對于所有的并聯(lián)熱交換器50的ak值的比例[%]。需要說明的是,關(guān)于熱通過率k值,詳細地算出時能夠更正確地求出開始的判定時間,但是,也可以假定與空氣的風(fēng)量大致成比例而簡單地用空氣的風(fēng)量比率來代替。另外,在不清楚空氣的風(fēng)量比率的情況下,風(fēng)速分布也可以設(shè)為均勻。x5是在s12中用于判定是否開始逆向除霜運轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)時間用閾值。
也就是說,本實施方式2的判定機構(gòu)32,在制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況以及逆向除霜運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況這兩種情況下,使用相同的運轉(zhuǎn)時間用閾值(x5)來判定是否開始除霜運轉(zhuǎn)。判定機構(gòu)32構(gòu)成為:在制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況下,在“制熱通常運轉(zhuǎn)時間+上一次的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式下的除霜運轉(zhuǎn)的時間×100/(100-x16)”比運轉(zhuǎn)時間用閾值(x5)長時,開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)。
例如在x16為50%的情況下,制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時的時間計數(shù)成為2倍。這是因為:與制熱通常運轉(zhuǎn)時相比,與作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50的傳熱面積減半相應(yīng)地,結(jié)霜加速。如上述設(shè)定那樣,運轉(zhuǎn)時間用閾值(x5)不管是制熱除霜同時運轉(zhuǎn)還是逆向除霜運轉(zhuǎn)都設(shè)定為相同的值,通過以這種方式對運轉(zhuǎn)時間進行計數(shù),在開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時,能夠在先作為蒸發(fā)器進行動作的并聯(lián)熱交換器50的結(jié)霜量少的狀態(tài)下開始除霜運轉(zhuǎn),能夠簡單地進行控制。
實施方式3.
在本實施方式3的空調(diào)裝置100中,在s8中判定是否開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的判定方法與實施方式1和2不同。具體地說,在實施方式1和2中,在判定是否開始制熱除霜同時運轉(zhuǎn)時,每次使用相同的值的運轉(zhuǎn)時間用閾值(在實施方式1為x1,在實施方式2中為x5)。相比之下,本實施方式3的控制裝置30的判定機構(gòu)32使用下式(19)和(20),使在下一次的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式下判定是否開始除霜運轉(zhuǎn)時的運轉(zhuǎn)時間用閾值不同。
另外,在本實施方式3的空調(diào)裝置100中,s6中的除霜運轉(zhuǎn)模式的選擇方法與實施方式1和2不同。具體地說,本實施方式3的控制裝置30的選擇機構(gòu)31使用下式(21)和(22)來選擇除霜運轉(zhuǎn)模式。
[s8中的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的開始判定方法]
·如實施方式1那樣,在構(gòu)成為根據(jù)制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式被選擇時和逆向除霜運轉(zhuǎn)模式被選擇時而使運轉(zhuǎn)時間用閾值不同的情況下,
(制熱通常運轉(zhuǎn)時間)>x17…(19-1)
·如實施方式2那樣,在構(gòu)成為制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況和逆向除霜運轉(zhuǎn)模式被選擇的情況這兩種情況下使用相同的運轉(zhuǎn)時間用閾值的情況下,
(制熱通常運轉(zhuǎn)時間)+(上一次的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)時間)×100/(100-x16)>x17…(19-2)
需要說明的是,x17由下式(20)求出。
x17=x18+x19…(20)
在此,x18是上一次的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式下的除霜運轉(zhuǎn)的時間x17old。x19是基于上一次的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式下的除霜運轉(zhuǎn)的時間而使x17增減的值。
詳細地說,在上一次的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式下的除霜運轉(zhuǎn)的時間比規(guī)定時間長的情況下,向x19代入負值。也就是說,將在下一次的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式下判定是否開始除霜運轉(zhuǎn)時的運轉(zhuǎn)時間用閾值設(shè)為比在上一次的判定中使用的上述閾值小的值。由此,在并聯(lián)熱交換器50易于結(jié)霜的條件下,能夠縮短從上一次的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)結(jié)束時起直到下一次的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)開始為止的制熱通常運轉(zhuǎn)時間,能夠在平均制熱能力高的狀態(tài)下運轉(zhuǎn)空調(diào)裝置100。
另外,在上一次的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式下的除霜運轉(zhuǎn)的時間比規(guī)定時間短的情況下,向x19代入正值。也就是說,將在下一次的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式下判定是否開始除霜運轉(zhuǎn)時的運轉(zhuǎn)時間用閾值設(shè)為比在上一次的判定中使用的上述閾值大的值。由此,在并聯(lián)熱交換器50難以結(jié)霜的條件下,能夠延長從上一次的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)結(jié)束時起直到下一次的制熱除霜同時運轉(zhuǎn)開始為止的制熱通常運轉(zhuǎn)時間,能夠在平均制熱能力高的狀態(tài)下運轉(zhuǎn)空調(diào)裝置100。
[s6中的除霜運轉(zhuǎn)選擇方法]
如下式(21)那樣,在上述運轉(zhuǎn)時間用閾值x17被設(shè)定為比選擇用閾值x20小的值的情況下,選擇機構(gòu)31選擇逆向除霜運轉(zhuǎn)模式作為除霜運轉(zhuǎn)模式。
x17<x20…(21)
另一方面,如下式(22)那樣,在上述運轉(zhuǎn)時間用閾值x17被設(shè)定為選擇用閾值x20以上的值的情況下,選擇機構(gòu)31選擇制熱除霜同時運轉(zhuǎn)模式作為除霜運轉(zhuǎn)模式。
x17≥x20…(22)
通過進行上面的判定,在制熱除霜同時運轉(zhuǎn)中,在并聯(lián)熱交換器50的除霜花費時間且霜容易殘留于并聯(lián)熱交換器50的狀態(tài)下,可以去除通過逆向除霜運轉(zhuǎn)而殘留的霜。因此,能夠在平均制熱能力高的狀態(tài)下運轉(zhuǎn)空調(diào)裝置100。
需要說明的是,在上述實施方式1~3中,對能進行制冷和制熱這兩者的空調(diào)裝置100進行了說明,但只要是至少能進行制熱的空調(diào)裝置100,就能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。
另外,在上述實施方式1~3中,作為本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置的一個例子,對使用了本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置的空調(diào)裝置進行了說明,但不限于此。例如冷藏裝置和冷凍裝置等其他裝置也可以使用本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置。
附圖標(biāo)記說明
1壓縮機、1a排出配管、1b吸入配管、2冷熱切換裝置(流路切換裝置)、3-b、3-c室內(nèi)熱交換器、4-b、4-c流量控制裝置、5室外熱交換器、5a傳熱管、5b翅片、5f室外風(fēng)扇、6儲液器、7-1、7-2第二節(jié)流裝置、8-1、8-2第一電磁閥、9-1、9-2第二電磁閥、10第一節(jié)流裝置、11-1、11-2b、11-2c第一延長配管、12-1、12-2b、12-2c第二延長配管、13-1、13-2第一連接配管、14-1、14-2第二連接配管、15除霜配管、19-b、19-c室內(nèi)風(fēng)扇、21壓力傳感器、22-1、22-2、23-b、23-c、24、25-b、25-c溫度傳感器、30控制裝置、31選擇機構(gòu)、32判定機構(gòu)、33計時機構(gòu)、50-1、50-2并聯(lián)熱交換器、100空調(diào)裝置、a、a-1、a-2室外機、b、c室內(nèi)機。