CN105683672A - 空调装置 - Google Patents
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Abstract
在空调装置(1、101)中,在制热运转时满足制冷剂冷却部结露产生条件的情况下,进行使压缩机(21)的转速逐级上升的制冷剂冷却部结露防止控制,其中,所述制冷剂冷却部结露产生条件是用于判定在制冷剂套(29)中产生结露的条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种空调装置,特别地,涉及具有制冷剂套的空调装置,当进行使制冷剂依次在压缩机、室内热交换器、膨胀阀、室外热交换器中循环的制热运转时,该制冷剂套利用在膨胀阀与室外热交换器之间流动的制冷循环的低压制冷剂对电子零件进行冷却。
背景技术
目前,如专利文献1(日本专利特开2010-25374号公报)所示,存在一种具有制冷剂套的空调装置,当进行使制冷剂依次在压缩机、室内热交换器、膨胀阀、室外热交换器中循环的制热运转时,该制冷剂套利用在膨胀阀与室外热交换器之间流动的制冷循环的低压制冷剂对功率元件那样的电子零件进行冷却。在该空调装置中,在满足制冷剂套中产生结露的结露产生条件的情况下,进行以下控制:通过使压缩机的转速上升至规定转速,增大电子零件的发热量以抑制结露的产生。
发明内容
在上述现有的空调装置中,在满足结露产生条件的情况下,使压缩机的转速一下子就上升至规定转速,因此,制冷剂回路中的制冷剂循环量变得过大、即制热能力变得过度,从而压缩机可能会反复进行基于热关闭的启停。另外,在使用R32以作为制冷剂的情况下,能利用低制冷剂循环量确保制热能力,因此,从制冷剂套至压缩机的吸入为止的期间的压损减小而处于使流过制冷剂套的制冷剂的温度降低的倾向。因此,制冷剂套中的结露容易产生,进行使上述压缩机的转速一下子上升至规定转速的控制的频度也会增加,因此,压缩机可能会更容易反复地进行基于热关闭的启停。
本发明的技术问题在于:在具有制冷剂套的空调装置中,在制热运转时,能抑制压缩机的基于热关闭的启停的产生,并抑制制冷剂套的结露,其中,当进行使制冷剂依次在压缩机、室内热交换器、膨胀阀、室外热交换器中循环的制热运转时,该制冷剂套利用在膨胀阀与室外热交换器之间流动的制冷循环的低压制冷剂对电子零件进行冷却。
第一技术方案的空调装置具有制冷剂回路,并且还具有制冷剂套,其中,上述制冷剂回路是通过将压缩机、室内热交换器、膨胀阀、室外热交换器连接在一起而构成的,当进行使制冷剂依次在压缩机、室内热交换器、膨胀阀、室外热交换器中循环的制热运转时,上述制冷剂套利用在膨胀阀与室外热交换器之间流动的制冷循环的低压制冷剂对电子零件进行冷却。此外,此处,在制热运转时,在满足制冷剂冷却部结露产生条件的情况下,进行使压缩机的转速逐级上升的制冷剂冷却部结露防止控制,其中,上述制冷剂冷却部结露产生条件是用于判定在制冷剂套中产生结露的条件。
此处,如上所述,在制热运转时满足判断为制冷剂套中产生结露的制冷剂冷却部结露产生条件的情况下,进行使压缩机的转速逐级上升的制冷剂冷却部结露防止控制。因此,与进行现有的使压缩机的转速一下子上升的控制的情况不同,能抑制制冷剂回路中的制冷剂循环量变得过大、即制热能力变得过多,并能以必要最小限度的转速增量抑制制冷剂套中的结露。
藉此,此处,在制热运转时,能抑制压缩机的基于热关闭的启停的产生,并抑制制冷剂套中的结露。
第二技术方案的空调装置是在第一技术方案的空调装置的基础上,即便在满足制冷剂冷却部结露产生条件的情况下,若满足压缩机的转速过高的制冷剂冷却部结露防止控制限制条件,则也不使压缩机的转速上升。
此处,如上所述,即便在满足制冷剂冷却部结露产生条件的情况下,若满足压缩机的转速过高的制冷剂冷却部结露防止控制限制条件,则也不使压缩机的转速上升,因此,能有效地抑制压缩机的基于热关闭的启停。
第三技术方案的空调装置是在第一技术方案的空调装置的基础上,制冷剂冷却部结露防止控制是只要满足制冷剂冷却部结露产生条件、就反复将压缩机的转速的控制下限即下限转速与规定的转速增量相加的控制。
此处,如上所述,将制冷剂冷却部结露防止控制设为以下控制:只要满足制冷剂冷却部结露产生条件,就将压缩机的转速的控制下限即下限转速与规定的转速增量相加。因此,能持续进行根据要求制热能力改变压缩机的转速的压缩机容量控制,并能通过使该下限转速逐级上升而实质使压缩机的转速逐级上升。
藉此,此处,在制热运转时,能一边继续进行根据要求制热能力改变压缩机的转速的压缩机容量控制,一边抑制压缩机的基于热关闭的启停的产生,并能抑制制冷剂套中的结露。
第四技术方案的空调装置是在第三技术方案的空调装置的基础上,即便在满足制冷剂冷却部结露产生条件的情况下,若下限转速达到规定的下限转速上限值,则也不将下限转速与转速增量相加。
此处,如上所述,即便在满足制冷剂冷却部结露产生条件的情况下,若下限转速达到规定的下限转速上限值,则也不将下限转速与转速增量相加,因此,能有效地抑制压缩机的基于热关闭的启停。
第五技术方案的空调装置是在第一技术方案至第四技术方案中任意技术方案的空调装置的基础上,根据在制冷剂套与室外热交换器之间流动的制冷剂的温度以及电子零件的发热量对与电子零件热接触的制冷剂套的制冷剂冷却部的温度进行预测,根据制冷剂套周围的环境气体温度对露点温度进行预测,在预测出的制冷剂冷却部的温度比根据露点温度确定出的结露判定温度低的情况下,视为满足制冷剂冷却部结露产生条件。
作为是否满足制冷剂冷却部结露产生条件的指标,最理想的指标是判断与电子零件热接触的制冷剂套的制冷剂冷却部的温度是否比制冷剂套周围的环境气体的露点温度低。
但是,制冷剂套的制冷剂冷却部的温度在距电子零件较近的部分较高,在距电子零件较远的部分较低,因此,不容易确定制冷剂冷却部的哪个部分的温度作为制冷剂冷却部的代表温度是妥当的,另外,当将多个温度传感器设于制冷剂冷却部时,产生成本上升。
因此,此处,如上所述,根据在制冷剂套与室外热交换器之间流动的制冷剂的温度以及电子零件的发热量对制冷剂冷却部的温度进行预测。此外,根据制冷剂套周围的环境气体温度对露点温度进行预测,在该预测出的制冷剂冷却部的温度比根据露点温度确定出的结露判定温度低的情况下,视为满足制冷剂冷却部结露产生条件。此处,能利用设于室外热交换器的液体侧的温度传感器对在制冷剂套与室外热交换器之间流动的制冷剂的温度进行检测,另外,还能由在电子零件中流动的电流值对电子零件的发热量进行预测。
这样,此处,预测出制冷剂套的制冷剂冷却部的温度及露点温度,使用上述预测出的制冷剂冷却部的温度及露点温度,能恰当地判定是否满足制冷剂冷却部结露产生条件。
第六技术方案的空调装置是在第一技术方案至第五技术方案中任意技术方案的空调装置的基础上,被封入至制冷剂回路的制冷剂是R32。
此处,如上所述,被封入至制冷剂回路的制冷剂是R32,因此,能利用低制冷剂循环量确保制热能力,从制冷剂套至压缩机的吸入为止的期间的压损减小而处于使流过制冷剂套的制冷剂的温度降低的倾向。因此,制冷剂套中的结露容易产生,进行上述使压缩机的转速一下子上升至规定转速的控制的频度也会增加,因此,压缩机可能会更容易反复地进行基于热关闭的启停。
但是,此处,如上所述,进行制冷剂冷却部结露防止控制,因此,在制热运转时,能抑制压缩机的基于热关闭的启停的产生,并能抑制制冷剂套中的结露。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的空调装置的示意结构图。
图2是第一实施方式的空调装置的控制框图。
图3是室外单元的平面剖视图。
图4是表示室外单元的拆下送风机室侧前板及机械室侧前板后的状态的主视图。
图5是制冷剂冷却部结露防止控制的流程图。
图6是变形例1的制冷剂冷却部结露防止控制的流程图。
图7是本发明第二实施方式的空调装置的示意结构图。
图8是第二实施方式的空调装置的控制框图。
具体实施方式
以下,根据附图对本发明的空调装置的实施方式及其变形例进行说明。另外,本发明的空调装置的具体结构并不限于下述实施方式及其变形例,能在不脱离发明要点的范围内进行变更。
-第一实施方式-
(1)空调装置的整体结构
图1是本发明第一实施方式的空调装置1的示意结构图。
空调装置1是能通过进行蒸汽压缩式的制冷循环来进行建筑物等的室内的制冷及制热的装置。空调装置1主要是通过将室外单元2与室内单元4连接在一起而构成的。此处,室外单元2与室内单元4经由液体制冷剂连通管5及气体制冷剂连通管6而连接在一起。即,空调装置1的蒸汽压缩式制冷剂回路10是通过室外单元2与室内单元4经由制冷剂连通管5、6连接在一起而构成的。另外,在该制冷剂回路10中封入有HFC类制冷剂的一种制冷剂即R32,以作为制冷剂。
<室内单元>
室内单元4设置于室内,构成了制冷剂回路10的一部分。室内单元4主要具有室内热交换器41。
室内热交换器41是在制冷运转时作为制冷剂的蒸发器起作用以冷却室内空气,并在制热运转时作为制冷剂的散热器起作用以加热室内空气的热交换器。室内热交换器41的液体侧与液体制冷剂连通管5连接,室内热交换器41的气体侧与气体制冷剂连通管6连接。
室内单元4具有室内风扇42,该室内风扇42用于将室内空气吸入至室内单元4内,并在使该室内空气在室内热交换器41中与制冷剂热交换后,将其作为供给空气供给到室内。即,室内单元4具有室内风扇42,以用作将作为在室内热交换器41中流动的制冷剂的加热源或冷却源的室内空气供给至室内热交换器41的风扇。此处,作为室内风扇42,使用由室内风扇用电动机42a驱动的离心风扇、多叶片风扇等。
在室内单元4中设有各种传感器。具体而言,在室内热交换器41中,设有室内热交换液体侧温度传感器49和室内热交换中间温度传感器48,其中,上述室内热交换液体侧温度传感器49对室内热交换器41的液体侧的制冷剂的温度Trrl进行检测,上述室内热交换中间温度传感器48对室内热交换器41的中间部分的制冷剂的温度Trrm进行检测。在室内单元4中设有室内温度传感器50,该室内温度传感器50对吸入至室内单元4内的室内空气的温度Tra进行检测。
室内单元4具有室内侧控制部40,该室内侧控制部40对构成室内单元4的各部分的动作进行控制。此外,室内侧控制部40具有为了进行室内单元4的控制而设的微型计算机、存储器等,其能与遥控器(未图示)之间进行控制信号等的交换,或与室外单元2之间进行控制信号等的交换。
<室外单元>
室外单元2设置于室外,构成了制冷剂回路10的一部分。室外单元2主要具有压缩机21、四通切换阀22、室外热交换器23、制冷剂套29、膨胀阀26、液体侧截止阀27及气体侧截止阀28。
压缩机21是将制冷循环的低压制冷剂压缩成高压的设备。压缩机21形成为利用能由逆变器控制频率(转速)的压缩机用电动机21a对旋转式、涡旋式等容积式的压缩要素(未图示)进行旋转驱动的密闭式结构。即,压缩机21构成为能通过使频率(转速)发生变化来控制运转容量。压缩机21的吸入侧与吸入管31连接,排出侧与排出管32连接。吸入管31是将压缩机21的吸入侧和四通切换阀22连接的制冷剂管。排出管32是将压缩机21的排出侧和四通切换阀22连接的制冷剂管。
四通切换阀22是用于对制冷剂回路10中的制冷剂的流动方向进行切换的切换阀。四通切换阀22在制冷运转时进行朝制冷循环状态的切换:使室外热交换器23作为在压缩机21中压缩后的制冷剂的散热器起作用,且使室内热交换器41作为在室外热交换器23中散热后的制冷剂的蒸发器起作用。即,四通切换阀22在制冷运转时使压缩机21的排出侧(此处为排出管32)与室外热交换器23的气体侧(此处为第一气体制冷剂管33)连接(参照图1的四通切换阀22的实线)。而且,压缩机21的吸入侧(此处为吸入管31)与气体制冷剂连通管6侧(此处为第二气体制冷剂管34)连接(参照图1的四通切换阀22的实线)。另外,四通切换阀22在制热运转时进行朝制热循环状态的切换:使室外热交换器23作为在室内热交换器41中散热后的制冷剂的蒸发器起作用,且使室内热交换器41作为在压缩机21中压缩后的制冷剂的散热器起作用。即,四通切换阀22在制热运转时使压缩机21的排出侧(此处为排出管32)与气体制冷剂连通管6侧(此处为第二气体制冷剂管34)连接(参照图1的四通切换阀22的虚线)。而且,压缩机21的吸入侧(此处为吸入管31)与室外热交换器23的气体侧(此处为第一气体制冷剂管33)连接(参照图1的四通切换阀22的虚线)。此处,第一气体制冷剂管33是将四通切换阀22和室外热交换器23的气体侧连接的制冷剂管。第二气体制冷剂管34是将四通切换阀22和气体侧截止阀28连接的制冷剂管。
室外热交换器23是在制冷运转时作为将室外空气作为冷却源的制冷剂的散热器起作用、并在制热运转时作为将室外空气作为加热源的制冷剂的蒸发器起作用的热交换器。室外热交换器23的液体侧与液体制冷剂管35连接,气体侧与第一气体制冷剂管33连接。液体制冷剂管35是将室外热交换器23的液体侧与液体制冷剂连通管5一侧连接的制冷剂管。
膨胀阀26是在制冷运转时将室外热交换器23中散热后的制冷循环中的高压制冷剂减压至制冷循环中的低压的阀。另外,膨胀阀26是在制热运转时将室内热交换器41中散热后的制冷循环中的高压制冷剂减压至制冷循环中的低压的阀。膨胀阀26设于液体制冷剂管35的靠液体侧截止阀27的部分。此处,使用电动膨胀阀以作为膨胀阀26。
制冷剂套29是利用在室外热交换器23与膨胀阀26之间流动的制冷剂对构成后述的电气部件单元70的功率元件等高发热性的电子零件72(被冷却零件)进行冷却的热交换器。即,制冷剂套29在制冷运转时作为利用室外热交换器23中散热后的制冷循环中的高压制冷剂对电子零件72进行冷却的热交换器起作用,并在制热运转时作为利用由膨胀阀26减压后的制冷循环的低压制冷剂对电子零件72进行冷却的热交换器起作用。
液体侧截止阀27及气体侧截止阀28是设于与外部的设备、配管(具体而言是液体制冷剂连通管5及气体制冷剂连通管6)连接的连接口的阀。液体侧截止阀27设于液体制冷剂管35的端部。气体侧截止阀28设于第二气体制冷剂管34的端部。
室外单元2具有室外风扇36,该室外风扇36用于将室外空气吸入至室外单元2内,并在使该室外空气在室外热交换器23中与制冷剂热交换后,将其排出到外部。即,室外单元2具有室外风扇36,以用作将作为在室外热交换器23中流动的制冷剂的冷却源或加热源的室外空气供给至室外热交换器23的风扇。此处,作为室外风扇36,使用了由室外风扇用电动机36a驱动的螺旋桨风扇等。
在室外单元2中设有各种传感器。具体而言,在吸入管31中设有吸入温度传感器43,该吸入温度传感器43对吸入至压缩机21的制冷循环中的低压制冷剂的温度Ts进行检测。在排出管32中设有排出温度传感器44,该排出温度传感器44对从压缩机21排出的制冷循环中的高压制冷剂的温度Td进行检测。在室外热交换器23中设有室外热交换中间温度传感器45和室外热交换液体侧温度传感器46,其中,上述室外热交换中间温度传感器45对室外热交换器23的中间部分的制冷剂的温度Torm进行检测,上述室外热交换液体侧温度传感器46对室外热交换器23的液体侧的制冷剂的温度Torl进行检测。在室外单元2中设有室外温度传感器47,该室外温度传感器47对吸入至室外单元2内的室外空气的温度Toa进行检测。
室外单元2具有室外侧控制部20,该室外侧控制部20对构成室外单元2的各部分的动作进行控制。此外,室外侧控制部20具有为了进行室外单元2的控制而设的微型计算机、存储器等,从而能与室内单元4(即室内侧控制部40)之间进行控制信号等的交换。此外,室外侧控制部20构成后述的电气部件单元70。
<制冷剂连通管>
制冷剂连通管5、6是在将空调装置1设置于建筑物等的设置场所时在现场进行布设的制冷剂管,能根据设置场所、室外单元与室内单元的组合等设置条件而使用具有各种长度和管径的制冷剂管。
如上所述,通过将室外单元2、室内单元4、制冷剂连通管5、6连接在一起来构成空调装置1的制冷剂回路10。制冷剂回路10主要是通过将压缩机21、作为散热器或蒸发器的室外热交换器23、制冷剂套29、膨胀阀26、作为蒸发器或散热器的室内热交换器41连接在一起而构成的。此外,还进行作为制冷循环运转的制冷运转,当进行该制冷运转时,通过制冷剂套29利用在室外热交换器23与膨胀阀26之间流动的制冷循环的高压制冷剂对电子零件72进行冷却,其中,上述制冷循环运转使制冷剂依次在压缩机21、作为散热器的室外热交换器23、膨胀阀26、作为蒸发器的室内热交换器41中循环。此外,还进行作为制冷循环运转的制热运转,当进行该制热运转时,通过制冷剂套29利用在膨胀阀26与室外热交换器23之间流动的制冷循环的低压制冷剂对电子零件72进行冷却,其中,上述制冷循环运转使制冷剂依次在压缩机21、作为散热器的室内热交换器41、膨胀阀26、作为蒸发器的室外热交换器23中循环。
<控制部>
空调装置1能利用由室内侧控制部40和室外侧控制部20构成的控制部8对室外单元2及室内单元4的各设备进行控制。即,由室内侧控制部40和室外侧控制部20构成控制部8,该控制部8对包括上述制冷运转、制热运转等制冷循环运转在内的空调装置1整体的运转进行控制。
如图2所示,控制部8被连接成能接收各种传感器43~50等的检测信号,并被连接成能根据上述检测信号等对各种设备及阀21a、22、26、36a、42a等进行控制。
(2)室外单元的结构
接着,使用图3及图4对室外单元2的结构进行说明。此处,图3是室外单元2的俯视剖视图。图4是表示室外单元2的拆下送风机室侧前板54及机械室侧前板55后的状态的主视图。另外,在以下说明中,除非另有说明,否则“上”、“下”、“左”、“右”和“前表面”、“侧面”、“背面”、“顶面”、“底面”等表示方向和面的文字就是指将图4所示的室外单元2作为前表面的情况下的方向和面的意思。
室外单元2具有以下结构(所谓箱型结构):通过使用沿铅垂方向延伸的隔板57将单元壳体50的内部空间左右分割而形成送风机室S1和机械室S2。室外单元2在将室外空气从单元壳体50的背面及侧面的一部分朝内部吸入之后,从单元壳体50的前表面排出空气。室外单元2主要具有:单元壳体50;制冷剂回路构成零件,该制冷剂回路构成零件包括压缩机21、四通切换阀22、室外热交换器23、膨胀阀26、制冷剂套29、截止阀27、28及将上述设备连接的制冷剂管31~35;室外风扇36;设有多个电气部件的电气部件单元70;以及各种传感器43~47。另外,此处,对送风机室S1形成于单元壳体50的靠左侧面的位置、机械室S2形成于单元壳体50的靠右侧面的位置的例子进行了说明,但左右也可以相反。
单元壳体50形成为大致长方体状,主要收容有制冷剂回路构成零件21~28、室外风扇36及电气部件单元70。单元壳体50具有底板51、送风机室侧侧板52、机械室侧侧板53、送风机室侧前板54、机械室侧前板55以及顶板56。
底板51是构成单元壳体50的底面部分的板状构件。在底板51的下侧设有固定于现场安装面的基础脚58、59。
送风机室侧侧板52是构成单元壳体50的靠送风机室S1的侧面部分的板状构件。送风机室侧侧板52的下部固定于底板51。在送风机室侧侧板52上形成有由室外风扇36吸入至单元壳体50内的室外空气的吸入口52a。
机械室侧侧板53是构成单元壳体50的靠机械室S2的侧面部分的一部分和单元壳体50的靠机械室S2的背面部分的板状构件。机械室侧侧板53的下部固定于底板51。在送风机室侧侧板52的背面侧的端部与机械室侧侧板53的送风机室S1侧的端部之间形成有由室外风扇36吸入至单元壳体50内的室外空气的吸入口52b。
送风机室侧前板54是构成单元壳体50的送风机室S1的前表面部分的板状构件。送风机室侧前板54的下部固定于底板51,送风机室侧前板54的左侧面侧的端部固定于送风机室侧侧板52的前表面侧的端部。在送风机室侧前板54处设有吹出口54a,该吹出口54a用于利用室外风扇36将吸入至单元壳体50内部的室外空气吹出至外部。
机械室侧前板55是构成单元壳体50的机械室S2的前表面部分的一部分和单元壳体50的机械室S2的侧面部分的一部分的板状构件。机械室侧前板55的送风机室S1侧的端部固定于送风机室侧前板54的机械室S2侧的端部,机械室侧前板55的背面侧的端部固定于机械室侧侧板53的前表面侧的端部。
顶板56是构成单元壳体50的顶面部分的板状构件。顶板56固定于送风机室侧板52、机械室侧侧板53、送风机室侧前板54。
隔板57是配置于底板51上的沿铅垂方向延伸的板状构件。隔板57通过将单元壳体50的内部空间左右分割而形成靠左侧面的送风机室S1和靠右侧面的机械室S2。隔板57的下部固定于底板51,隔板58的前表面侧的端部固定于送风机侧前板54,隔板58的背面侧的端部固定于室外热交换器22的机械室S2侧的端部。
室外风扇36在送风机室S1内以面向吹出口54a的方式配置于室外热交换器23的前表面侧的位置。
室外热交换器23是大致L字形状的热交换器面板,并以沿着单元壳体50的左侧面及背面的方式配置于送风机室S1内。
压缩机21是立式圆筒形状的密闭型压缩机,配置于机械室S2内。
电气部件单元70以位于靠单元壳体50的前表面的位置的方式配置于机械室S2内。电气部件单元70是设有用于室外单元2内的设备的控制等的多个电气部件的单元,其构成室外侧控制部20。电气部件单元70主要具有基板71和多个电气部件,这多个电气部件包括构成压缩机用电动机21a的逆变器的功率元件等高发热性的电子零件72。高发热性的电子零件72安装于基板71的前表面。
此处,制冷剂套29是沿液体制冷剂管35的弯曲成U字的部分的长边方向的纵长形状的构件,其支承于基板71上。制冷剂套29具有供以沿上下方向折返的方式弯曲成U字的液体制冷剂管35安装的制冷剂冷却部29a。制冷剂冷却部29a被配置成从前表面覆盖安装于基板71的电子零件72,并与电子零件72热接触。
另外,此处,虽未图示,但四通切换阀22、膨胀阀26等制冷剂回路构成零件、各种传感器43~47也配置于单元壳体50内。
(3)空调装置的基本动作
接着,使用图1对空调装置1的基本动作进行说明。空调装置1能利用制冷剂套29对电子零件72进行冷却,并进行制冷运转及制热运转,以作为基本动作。另外,此处,在制冷运转中及制热运转中,进行以下压缩机容量控制:根据要求空调能力对压缩机21的频率(转速)进行调节。另外,制冷运转、制热运转及压缩机容量控制是由控制部8进行的。
<制冷运转>
在制冷运转时,四通切换阀22被切换至制冷循环状态(图1的实线所示的状态)。
在制冷回路10中,制冷循环中的低压气体制冷剂被吸入至压缩机21,并在被压缩至制冷循环中的高压之后被排出。
从压缩机21排出后的高压气体制冷剂经由四通切换阀22而被输送至室外热交换器23。
被输送至室外热交换器23的高压气体制冷剂在室外热交换器23中与由室外风扇36作为冷却源供给来的室外空气进行热交换而散热,从而成为高压的液体制冷剂。
室外热交换器23中散热后的高压液体制冷剂被输送至制冷剂套29。
输送至制冷剂套29的高压液体制冷剂通过与被冷却零件即电子零件72进行热交换而被加热。此时,电子零件72根据在制冷剂套29中流动的高压液体制冷剂的流量(即制冷剂循环量)及温度被冷却。
制冷剂套29中被加热后的高压液体制冷剂被输送至膨胀阀26。
输送至膨胀阀26的高压液体制冷剂被膨胀阀26减压至制冷循环中的低压,并成为低压的气液两相状态的制冷剂。在膨胀阀26中减压后的低压气液两相状态的制冷剂经由液体侧截止阀27及液体制冷剂连通管5而被输送至室内热交换器41。
被输送至室内热交换器41后的低压的气液两相状态的制冷剂在室内热交换器41中与由室内风扇42作为加热源供给来的室内空气进行热交换而蒸发。藉此,室内空气被冷却,然后,被供给至室内,以进行室内的制冷。
在室内热交换器41中蒸发后的低压气体制冷剂经由气体制冷剂连通管6、气体侧截止阀28及四通切换阀22而被再次吸入压缩机21。
<制热运转>
在制热运转时,四通切换阀22被切换至制热循环状态(图1的虚线所示的状态)。
在制冷回路10中,制冷循环中的低压气体制冷剂被吸入至压缩机21,并在被压缩至制冷循环中的高压之后被排出。
从压缩机21排出后的高压气体制冷剂经由四通切换阀22、气体侧截止阀28及气体制冷剂连通管6而被输送至室内热交换器41。
被输送至室内热交换器41的高压气体制冷剂在室内热交换器41中与由室内风扇42作为冷却源供给来的室内空气进行热交换而散热,从而成为高压的液体制冷剂。藉此,室内空气被加热,然后,被供给至室内,以进行室内的制热。
室内热交换器41中散热后的高压液体制冷剂经由液体制冷剂连通管5及液体侧截止阀27而被输送至膨胀阀26。
输送至膨胀阀26的高压液体制冷剂被膨胀阀26减压至制冷循环中的低压,并成为低压的气液两相状态的制冷剂。膨胀阀26中减压后的低压的气液两相状态下的制冷剂被输送至制冷剂套29。
输送至制冷剂套29的低压的气液两相状态的制冷剂通过与被冷却零件即电子零件72进行热交换而被加热。此时,电子零件72根据在制冷剂套29中流动的低压的气液两相状态的制冷剂的流量(即制冷剂循环量)及温度被冷却。
制冷剂套29中被加热后的低压的气液两相状态的制冷剂被输送至室外热交换器23。
输送至室外热交换器23的低压的气液两相状态的制冷剂在室外热交换器23中与由室外风扇36作为加热源供给来的室外空气进行热交换而蒸发,从而成为低压的气体制冷剂。
在室外热交换器23中蒸发后的低压制冷剂经由四通切换阀22而被再次吸入压缩机21。
<压缩机容量控制>
在上述制冷运转中(此处为制冷运转中及制热运转中),进行以下压缩机容量控制:根据要求空调能力对压缩机21的频率(转速)进行调节。
具体而言,在制冷运转中,作为压缩机容量控制,根据由室内温度传感器50检测出的室内空气的温度Tra和由遥控器(未图示)等设定的目标室内温度Tras的温度差对压缩机21的频率(转速)进行调节。此处,室内空气的温度Tra与目标室内温度Tras的温度差相当于要求空调能力(此处为要求制冷能力)。此外,在要求制冷能力较大的情况下(即在Tra-Tras较大的情况下),进行增大压缩机21的频率(转速)的变更。此外,在要求制冷能力较小的情况下(即在Tra-Tras较小的情况下),进行减小压缩机21的频率(转速)的变更。但是,压缩机21考虑到压缩机用电动机21a的特性等而不会以比下限频率fm0(下限转速Nm0)小的频率(转速)继续运转,因此,在Tra达到Tras的情况下,为了不使制冷能力变得过度,转移至停止压缩机21的运转的状态(热关闭),当Tra-Tras再次增大时,开始压缩机21的运转。
此外,在制热运转中,作为压缩机容量控制,根据由室内温度传感器50检测出的室内空气的温度Tra和由遥控器(未图示)等设定的目标室内温度Tras的温度差对压缩机21的频率(转速)进行调节。此处,室内空气的温度Tra与目标室内温度Tras的温度差相当于要求空调能力(此处为要求制热能力)。此外,在要求制热能力较大的情况下(即在Tras-Tra较大的情况下),进行增大压缩机21的频率(转速)的变更。此外,在要求制热能力较小的情况下(即在Tras-Tra较小的情况下),进行减小压缩机21的频率(转速)的变更。但是,压缩机21考虑到压缩机用电动机21a的特性等而不会以比下限频率fm0(下限转速Nm0)小的频率(转速)继续运转,因此,在Tra达到Tras的情况下,为了不使制热能力变得过度,转移至停止压缩机21的运转的状态(热关闭),当Tras-Tra再次增大时,开始压缩机21的运转。
(4)制冷剂冷却部结露防止控制
在具有制冷剂套29的空调装置1中,可能会在制冷剂套29中产生结露,其中,如上所述,当进行制热运转时,上述制冷剂套29利用在膨胀阀26与室外热交换器23之间流动的制冷循环的低压制冷剂对电子零件72进行冷却。
与此相对,与现有的专利文献1中记载的空调装置相同,当进行使压缩机21的转速一下子上升的控制时,制冷剂回路10的制冷剂循环量变得过大,即制热能力变得过度,压缩机21可能反复进行基于热关闭的启停。另外,在使用R32以作为制冷剂的情况下,能利用低制冷剂循环量确保制热能力,因此,从制冷剂套29至压缩机21的吸入为止的期间的压损减小而处于使流过制冷剂套29的制冷剂的温度降低的倾向。因此,制冷剂套29中的结露容易产生,进行使上述压缩机21的转速一下子上升至规定转速的控制的频度也会增加,因此,压缩机21可能会更容易反复地进行基于热关闭的启停。
因此,此处,在制热运转时满足制冷剂冷却部结露产生条件的情况下,进行使压缩机21的转速逐级上升的制冷剂冷却部结露防止控制,其中,上述制冷剂冷却部结露产生条件是用于判定在制冷剂套29中产生结露的条件。
另外,与进行制热运转时不同,当进行制冷运转时,几乎不会在制冷剂套29中产生结露。其原因是,当进行制冷运转时,制冷剂套29作为利用在室外热交换器23与膨胀阀26之间流动的制冷循环的高压制冷剂(该情况下的制冷剂的温度处于制冷剂套29周围的环境气体的温度以上)冷却电子零件72的热交换器起作用。
接着,使用图1~图5,对制冷剂冷却部结露防止控制进行说明。此处,图5是制冷剂冷却部结露防止控制的流程图。另外,与上述基本动作相同,以下说明的制冷剂冷却部结露防止控制是由控制部8进行的。
在制热运转时,控制部8首先在步骤ST1中判断是否满足判断为在制冷剂套29中产生结露的制冷剂冷却部结露产生条件。此处,作为是否满足制冷剂冷却部结露产生条件的指标,最理想的指标是判断与电子零件72热接触的制冷剂套29的制冷剂冷却部29a的温度Tfin是否比制冷剂套29周围的环境气体的露点温度Tdew低。
但是,制冷剂套29的制冷剂冷却部29a的温度Tfin在距电子零件72较近的部分较高,在距电子零件72较远的部分较低,因此,不容易确定制冷剂冷却部72的哪个部分的温度作为制冷剂冷却部29a的代表温度是妥当的,另外,当将多个温度传感器设于制冷剂冷却部29a时,产生成本上升。
因此,此处,根据在制冷剂套29与室外热交换器23之间流动的制冷剂的温度以及电子零件72的发热量对制冷剂冷却部29的温度Tfin进行预测。此处,在制冷剂套29与室外热交换器23之间流动的制冷剂的温度使用由设于室外热交换器23的液体侧的室外热交换液体侧温度传感器46检测出的制冷剂的温度Torl,另外,能由在电子零件72中流动的电流值Iinv预测出电子零件72的发热量。具体而言,如下式那样,将制冷剂冷却部29的温度Tfin表现为在制冷剂套29与室外热交换器23之间流动的制冷剂的温度Torl及在电子零件72中流动的电流值Iinv的关系式而加以预测。此处,α是预先通过实验求出的系数。
Tfin=Torl+α×Iinv(A)
另外,此处,根据制冷剂套29周围的环境气体温度对露点温度Tdew进行预测。此处,制冷剂套29周围的环境气体温度使用由室外温度传感器47检测出的室外空气的温度Toa。具体而言,如下式那样,将露点温度Tdew表现为室外空气的温度Toa的关系式而加以预测。此处,β是预先通过实验求出的系数,γ是露点系数。
Tdew=β×Toa+γ(B)
此外,在由关系式(A)预测出的制冷剂冷却部29a的温度Tfin比根据由关系式(B)预测出的露点温度Tdew确定的结露判定温度(Tdew+ΔTdew1)低的情况下,视为满足制冷剂冷却部结露产生条件。此处,ΔTdew1是结露判定值,在意图使制冷剂冷却部结露防止控制容易触发的情况下,以结露判定温度为比结露温度Tdew高的值的方式进行设定,在意图使制冷剂冷却部结露防止控制不易触发的情况下,以结露判定温度为接近结露温度Tdew的值的方式进行设定。
这样,此处,预测出制冷剂套29的制冷剂冷却部29a的温度Tfin及露点温度Tdew,使用上述预测出的制冷剂冷却部29a的温度Tfin及露点温度Tdew,能恰当地判定是否满足制冷剂冷却部结露产生条件。
另外,作为是否满足制冷剂冷却部结露产生条件的指标,与上述不同,也能采用现有专利文献1中记载的各种指标。但是,当考虑判定的恰当性时,如上所述,较为理想的是,对与电子零件72热接触的制冷剂套29的制冷剂冷却部29a的温度Tfin是否比制冷剂套29周围的环境气体的露点温度Tdew低进行判定。
接着,在步骤ST1中,当判定为满足制冷剂冷却部结露产生条件时,控制部8在步骤ST2中在将压缩机21的频率(转速)的控制下限即下限频率fm(下限转速Nm)与规定的频率增量Δfm(转速增量ΔNm)相加之后,再次返回至步骤ST1的是否满足制冷剂冷却部结露产生条件的判定处理。即,只要满足步骤ST1的制冷剂冷却部结露产生条件,控制部8就反复进行将压缩机21的频率(转速)的控制下限即下限频率fm(下限转速Nm)与规定的频率增量Δfm(转速增量ΔNm)相加。此处,压缩机21如上所述进行压缩机容量控制以作为基本控制,因此,压缩机21的频率(转速)的控制下限是指压缩机容量控制的控制下限。因此,在步骤ST1的处理中,在最初判定为满足制冷剂冷却部结露产生条件的情况下,将压缩机容量控制的控制下限的初始值即下限频率fm0(下限转速Nm0)与规定的频率增量Δfm(转速增量ΔNm)相加,然后,将加上了频率增量Δfm(转速增量ΔNm)的下限频率fm(下限转速Nm)与频率增量Δfm(转速增量ΔNm)相加。
这样,此处,通过继续进行根据要求制热能力改变压缩机21的频率(转速)的压缩机容量控制,并使该下限频率fm(下限转速Nm)逐级上升,能实质上使压缩机21的频率(转速)逐级上升。因此,与进行现有的使压缩机21的转速一下子上升的控制的情况不同,能抑制制冷剂回路10中的制冷剂循环量变得过大、即制热能力变得过度,并能以必要最小限度的转速增量抑制制冷剂套29中的结露。
藉此,此处,在制热运转时,一边能继续进行根据要求制热能力改变压缩机21的频率(转速)的压缩机容量控制,一边能抑制压缩机21的基于热关闭的启停的产生,并能抑制制冷剂套29中的结露。
此外,在步骤ST1中,在判定为未满足制冷剂冷却部结露产生条件的情况下,控制部8在步骤ST3中判定是否满足制冷剂冷却部结露解除条件,该制冷剂冷却部结露解除条件是用于判定在制冷剂套29中未产生结露的条件。此处,作为是否满足制冷剂冷却部结露解除条件的指标,与步骤ST1的制冷剂冷却部结露产生条件相同,使用了判定与电子零件72热接触的制冷剂套29的制冷剂冷却部29a的温度Tfin是否比制冷剂套29周围的环境气体的露点温度Tdew高的指标。具体而言,在由关系式(A)预测出的制冷剂冷却部29a的温度Tfin比根据由关系式(B)预测出的露点温度Tdew确定的结露解除温度(Tdew+Δtdew2)高的情况下,视为满足制冷剂冷却部结露解除条件。此处,Tdew2是结露解除值,为了获得可靠地抑制了制冷剂套29中的结露的状态,将结露解除温度设定为比结露判定温度高的值。
这样,此处,预测出制冷剂套29的制冷剂冷却部29a的温度Tfin及露点温度Tdew,使用上述预测出的制冷剂冷却部29a的温度Tfin及露点温度Tdew,能恰当地判定是否满足制冷剂冷却部结露解除条件。
接着,在步骤ST3中,当判定为满足制冷剂冷却部结露解除条件时,控制部8在步骤ST4中在将压缩机21的频率(转速)的控制下限即下限频率fm(下限转速Nm)返回至压缩机容量控制中的控制下限的初始值即下限频率fm0(下限转速Nm0)之后,再次返回至步骤ST1的是否满足制冷剂冷却部结露产生条件的判定处理。藉此,解除了制冷剂冷却部结露防止控制。另外,在步骤ST3中,当判定为未满足制冷剂冷却部结露解除条件时,控制部8不改变压缩机21的频率(转速)的控制下限即下限频率fm(下限转速Nm),就返回至步骤ST1的是否满足制冷剂冷却部结露产生条件的判定处理,继续进行制冷剂冷却部结露防止控制。
(5)变形例1
在上述第一实施方式中,只要满足步骤ST1的制冷剂冷却部结露产生条件,控制部8就反复进行将压缩机21的频率(转速)的控制下限即下限频率fm(下限转速Nm)与规定的频率增量Δfm(转速增量ΔNm)相加,使压缩机21的频率(转速)逐级上升。
但是,当使压缩机21的频率(转速)过度上升时,压缩机21会产生基于热关闭的启停。
因此,此处,如图6所示,在步骤ST1的是否满足制冷剂冷却部结露产生条件的判定处理与步骤ST2的使压缩机21的频率(转速)上升的处理之间,增加步骤ST5的判定处理。此处,步骤ST5的判定处理是对是否满足压缩机21的频率(转速)过高的制冷剂冷却部结露防止控制限制条件进行判定的处理。具体而言,此处,步骤ST5判定压缩机21的频率(转速)的控制下限即下限频率fm(下限转速Nm)是否达到规定的下限频率上限值fmx(下限转速上限值Nmx)、即是否满足fm(Nm)≤fmx(Nmx)。然后,在步骤ST5中,在满足fm(Nm)≤fmx(Nmx)的情况下,进行步骤ST2的使压缩机21的频率(转速)逐级上升的处理,在未满足fm(Nm)≤fmx(Nmx)的情况下,不进行步骤ST2的使压缩机21的频率(转速)逐级上升的处理。即,即便在步骤ST1中满足制冷剂冷却部结露产生条件的情况下,若在步骤ST5中下限频率fm(下限转速Nm)达到下限频率上限值fmx(下限转速上限值Nmx),则控制部8也不会将下限频率fm(下限转速Nm)与频率增量Δfm(转速增量ΔNm)相加。
藉此,即便在满足制冷剂冷却部结露产生条件的情况下,若满足压缩机21的频率(转速)过高的制冷剂冷却部结露防止控制限制条件,则控制部8也能不使压缩机21的频率(转速)上升,因此,能有效地抑制压缩机21的基于热关闭的启停。
(6)变形例2
在上述第一实施方式及其变形例1中,作为制冷剂冷却部结露防止控制,通过反复进行将压缩机21的频率(转速)的控制下限即下限频率fm(下限转速Nm)与规定的频率增量Δfm(转速增量ΔNm)相加,使压缩机21的频率(转速)逐级上升。
但是,使压缩机21的频率(转速)逐级上升的控制并不限定于此。
例如,在步骤ST2中,控制部8也可通过将压缩机容量控制暂时中断,并反复将压缩机21的频率(转速)的当前值与规定的频率增量(转速增量)相加,从而使压缩机21的频率(转速)逐级上升。在该情况下,控制部8只要在步骤ST4中通过回复至压缩机容量控制来解除制冷剂冷却部结露防止控制而将压缩机21的频率(转速)返回至原来的值即可。
另外,在步骤ST5中,只要进行以下动作即可:根据制冷剂冷却部结露防止控制中的压缩机21的频率(转速)的当前值是否达到上限频率(上限转速)来进行是否满足压缩机21的频率(转速)过高的制冷剂冷却部结露防止控制限制条件的判定,即便在步骤ST1中满足制冷剂冷却部结露产生条件的情况下,若在步骤ST5中频率(转速)的当前值达到上限频率(上限转速),则也不会将频率(转速)的当前值与规定的频率增量(转速增量)相加。
-第二实施方式-
在上述第一实施方式及其变形例1、2中,在包括具有一个膨胀阀26并设有制冷剂套29的制冷剂回路10的空调装置1中,应用了制冷剂冷却部结露防止控制,其中,上述制冷剂套29利用在上述膨胀阀26与室外热交换器23之间流动的制冷循环的低压制冷剂对电子零件72进行冷却,但并不限定于此。
例如,如图7及图8所示,也可在具有包括两个膨胀阀24、26的制冷剂回路110的空调装置101中应用与第一实施方式及其变形例1、2相同的制冷剂冷却部结露防止控制。
此处,除了室外单元的结构不同这点之外,具有制冷剂回路110的空调装置101的结构与第一实施方式的空调装置1的结构相同,因此,以下以室外单元102的结构为中心进行说明。
室外单元102设置于室外,构成了制冷剂回路110的一部分。室外单元102主要具有压缩机21、四通切换阀22、室外热交换器23、第一膨胀阀24、储罐25、第二膨胀阀26、液体侧截止阀27、气体侧截止阀28及储罐气体排出管30。另外,室外单元102具有室外风扇36、各种传感器43~47以及室外侧控制部40。另外,压缩机21、四通切换阀22、室外热交换器23、液体侧截止阀27、气体侧截止阀28、各种传感器43~47及室外风扇36与第一实施方式相同,因此,此处省略说明。
第一膨胀阀24是在制冷运转时作为将室外热交换器23中散热后的制冷循环中的高压制冷剂减压至制冷循环中的中压的上游侧膨胀阀起作用的阀。另外,第一膨胀阀24是在制热运转时作为将积存于储罐25的制冷循环中的中压制冷剂减压至制冷循环中的低压的下游侧膨胀阀起作用的阀。第一膨胀阀24设于液体制冷剂管35的靠室外热交换器23的部分。此处,使用电动膨胀阀以作为第一膨胀阀24。
储罐25设于第一膨胀阀24与第二膨胀阀26之间。储罐25是能在制冷运转时及制热运转时对制冷循环中的中压制冷剂进行积存的容器。
第二膨胀阀26与第一实施方式不同,其是在制冷运转时作为将积存于储罐25的制冷循环中的中压制冷剂减压至制冷循环中的低压的下游侧膨胀阀起作用的阀。另外,第二膨胀阀26是在制热运转时作为将室内热交换器41中散热后的制冷循环中的高压制冷剂减压至制冷循环中的中压的上游侧膨胀阀起作用的阀。
此处,制冷剂套29是利用在室外热交换器23与第一膨胀阀24之间流动的制冷剂对电子零件72(被冷却零件)进行冷却的热交换器。即,制冷剂套29在制冷运转时作为利用室外热交换器23中散热后的制冷循环中的高压制冷剂对电子零件72进行冷却的热交换器起作用,并在制热运转时作为利用由第一膨胀阀24减压后的制冷循环的低压制冷剂对电子零件72进行冷却的热交换器起作用。
储罐气体排出管30是将积存于储罐25内的制冷循环中的中压气体制冷剂引导至压缩机21的吸入管31的制冷剂管。储罐气体排出管30被设成将储罐25的上部与吸入管31的中途部分之间连接。在储罐气体排出管30中设有储罐气体排出阀30a、毛细管30b及止回阀30c。储罐气体排出阀30a是将储罐气体排出管30的制冷剂流动导通或断开的能进行打开关闭控制的阀,此处,使用了电磁阀。毛细管30b是将积存于储罐25内的气体制冷剂减压至制冷循环中的低压的机构,此处,使用了直径比储罐气体排出管的直径细的毛细管。止回阀30c是仅允许制冷剂从储罐25一侧朝吸入管31一侧流动的阀机构,此处,使用了止回阀。
室外侧控制部20与第一实施方式相同,与室外侧控制部40一起构成控制部8。另外,此处,与第一实施方式不同,两个膨胀阀24、26及储罐气体排出管30a由控制部8控制。另外,此处,与第一实施方式相同,进行压缩机容量控制以作为基本动作。
此外,在上述空调装置101中,与第一实施方式的空调装置1相同,在具有制冷剂套29的空调装置1中,可能会在制冷剂套29中产生结露,其中,当进行制热运转时,该制冷剂套29利用在第一膨胀阀24与室外热交换器23之间流动的制冷循环的低压制冷剂对电子零件72进行冷却,但通过进行与第一实施方式及其变形例1、2相同的制冷剂冷却部结露防止控制,在制热运转时,能抑制压缩机21的基于热关闭的启停的产生,并抑制制冷剂套29中的结露。
-其它实施方式-
在上述第一实施方式及其变形例、第二实施方式中,使用了R32以作为制冷剂,但并不限定于此,也可使用其它制冷剂。
工业上的可利用性
本发明能广泛地应用于具有制冷剂套的空调装置,当进行使制冷剂依次在压缩机、室内热交换器、膨胀阀、室外热交换器中循环的制热运转时,该制冷剂套利用在膨胀阀与室外热交换器之间流动的制冷循环的低压制冷剂对电子零件进行冷却。
(符号说明)
1、101空调装置
10、110制冷剂回路
21压缩机
23室外热交换器
24、26膨胀阀
29制冷剂套
29a制冷剂冷却部
41室内热交换器
72电子零件
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2010-25374号公报
Claims (6)
1.一种空调装置(1、101),具有制冷剂回路(10、110),并且还具有制冷剂套(29),其中,所述制冷剂回路(10、110)是通过将压缩机(21)、室内热交换器(41)、膨胀阀(24、26)、室外热交换器(23)连接在一起而构成的,当进行使制冷剂依次在所述压缩机、所述室内热交换器、所述膨胀阀、所述室外热交换器中循环的制热运转时,所述制冷剂套(29)利用在所述膨胀阀与所述室外热交换器之间流动的制冷循环的低压制冷剂对电子零件(72)进行冷却,
所述空调装置(1、101)的特征在于,
在所述制热运转时,在满足制冷剂冷却部结露产生条件的情况下,进行使所述压缩机的转速逐级上升的制冷剂冷却部结露防止控制,其中,所述制冷剂冷却部结露产生条件是用于判定在所述制冷剂套中产生结露的条件。
2.如权利要求1所述的空调装置(1、101),其特征在于,
即便在满足所述制冷剂冷却部结露产生条件的情况下,若满足所述压缩机(21)的转速过高的制冷剂冷却部结露防止控制限制条件,则也不使所述压缩机的转速上升。
3.如权利要求1所述的空调装置(1、101),其特征在于,
所述制冷剂冷却部结露防止控制是只要满足所述制冷剂冷却部结露产生条件、就反复将所述压缩机(21)的转速的控制下限即下限转速与规定的转速增量相加的控制。
4.如权利要求3所述的空调装置(1、101),其特征在于,
即便在满足所述制冷剂冷却部结露产生条件的情况下,若所述下限转速达到规定的下限转速上限值,则也不将所述下限转速与所述转速增量相加。
5.如权利要求1至4中任一项所述的空调装置(1、101),其特征在于,
根据在所述制冷剂套(29)与所述室外热交换器(23)之间流动的制冷剂的温度以及所述电子零件的发热量对与所述电子零件热接触的所述制冷剂套的制冷剂冷却部(29a)的温度进行预测,
根据所述制冷剂套周围的环境气体温度对露点温度进行预测,
在所述预测出的所述制冷剂冷却部的温度比根据所述露点温度确定出的结露判定温度低的情况下,视为满足所述制冷剂冷却部结露产生条件。
6.如权利要求1至5中任一项所述的空调装置(1、101),其特征在于,
被封入至所述制冷剂回路(10、110)的制冷剂是R32。
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