CN105980784B - 空调机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种空调机，即使在风机转速发生了变化的情况下也能够进行制热运转的结霜推断，即使是像风机马达的扭矩恒定不变的控制那样电流值与风机转速不对应的特性，也能合理地推断换热器的结霜状态，进行除霜判断。因此，该空调机，包括：在内部流动的制冷剂与空气之间进行热交换的室外换热器；向所述室外换热器送风的室外风机；对所述室外风机进行旋转驱动的室外风机马达；使期望的电流流向所述室外风机马达的室外风机变换器；对流向所述室外风机马达的电流进行检测的电流检测器；以及对所述室外风机变换器进行控制以使所述室外风机马达的转速为目标转速的控制部，所述控制部基于制热运转时所述电流检测器的检测值来开始所述室外换热器的除霜运转。

Description

空调机
技术领域
本发明涉及空调机，尤其是涉及测量向室外风机马达供给的电流、功率的变化来推断换热器的结霜的空调机。
背景技术
作为以往的换热器的结霜推断方法，已知有检测室外风机马达的电流增加来进行除霜运转的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭60－144546
发明内容
发明要解决的课题
在制热运转条件中的室外风机转速(以下，简称为风机转速)为恒定不变的情况下，随着室外换热器的结霜量增加，室外风机马达的电流(以下，简称为风机电流)也增大，因此能够进行结霜检测、除霜判断。但是，近年来考虑到设备的节能性，要求与负荷相应地对风机转速也进行合理控制，降低室外风机马达的耗电(以下，简称为风机功率)。风机转速降低则风机电流也减小，因此变得无法检测出由结霜导致的电流增大。
另外，在利用室外风机马达的电压(以下，简称为风机电压)调整风机转速的控制中，为了使风机转速下降而使风机电压减小。这里，若进行扭矩恒定不变的控制，则即使风机转速下降，风机电流也几乎不会减小。
因此，本发明目的在于，即使在风机转速发生了变化的情况下也能够进行制热运转的结霜推断，即使是像风机马达的扭矩恒定不变的控制那样电流值与风机转速不对应的特性，也能合理地推断换热器的结霜状态，进行除霜判断。
用于解决课题的手段
为了达到上述目的，本发明的特征在于“空调机包括：在内部流动的制冷剂与空气之间进行热交换的室外换热器；向所述室外换热器送风的室外风机；对所述室外风机进行旋转驱动的室外风机马达；使期望的电流流向所述室外风机马达的室外风机变换器；对流向所述室外风机马达的电流进行检测的电流检测器；以及对所述室外风机变换器进行控制以使所述室外风机马达的转速为目标转速的控制部，其中，所述控制部基于制热运转时所述电流检测器的检测值来开始所述室外换热器的除霜运转”。
发明效果
采用本发明，即使在风机转速发生了变化的情况下，也能够合理地判断除霜。进而，即使是像风机马达的扭矩恒定不变的控制那样电流值与风机转速不对应的特性，也能够合理地推断换热器的结霜状态，进行除霜判断。
对于上述以外的问题、特征及效果，经以下的实施方式的说明，能够了解。
附图说明
图1表示本发明的制冷循环***图。
图2表示本发明的室外风机的空气的流动。
图3表示风机转速和风机电流的关系的一例。
图4表示风机风量和风机电流的关系的另一例、以及风机转速和风机电压的关系的一例。
图5表示风机转速和风机电压的关系的一例。
图6表示检测被送往风机马达的电流或电压的一例。
图7表示检测被送往风机马达的电流或电压的一例。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的空调机的实施方式进行说明。
实施例1
以下，参照附图说明本发明的空调机的第1实施例。
图1是实施例1的空调机的制冷循环***图。虽然图示的是室外机10和室内机40一对一地连接的例子，但是也可以是连接有多台室内机的多联式空调机，室外机也可以是连接有多台的模块式连接的室外机。首先，对制热运转时的制冷剂流动及结霜现象进行说明。经压缩机11压缩了的高压气态制冷剂进入四通阀13并被送往室内机40。在室内换热器41与室内空气进行热交换，由此制冷剂凝结而成为液态制冷剂。该液态制冷剂从室内膨胀阀42、室外膨胀阀15通过而被减压，并且在室外换热器14，在内部流动的制冷剂与室外空气进行热交换，由此变成为低压气态制冷剂。该低压气态制冷剂经由四通阀13返回压缩机11而形成制冷循环，利用压缩机对制冷剂进行压缩，从而再次进行循环。
这里，在室外换热器14，与室外空气进行热交换时，有时由于潜热交换，大气中的水蒸气在换热器翅片表面凝结而成为液滴。进而，在蒸发温度低于0℃的情况下，液滴在翅片上进行热交换，凝固而变成霜。附着的霜由于空调机的连续运转而成长，堵塞翅片，使风机风量降低、导热系数降低等妨碍换热器的导热，因此需要除霜。
接着，对除霜运转时的制冷剂流动及除霜现象进行说明。本实施例的除霜运转相对于制热运转而言将四通阀13切换到虚线侧来进行实施，制冷剂的流动与制冷运转时同方向。通过所谓的逆循环来进行除霜运转。经压缩机11压缩了的高压气态制冷剂进入四通阀13并被送往室外换热器14，从而该高压气态制冷剂与附着的霜进行热交换，而凝结变成高压液态制冷剂。另外，在除霜过程中，为了抑制向外部空气的散热损失，使室外风机19停止。这里，在室外换热器14，附着的霜融化变成水并在重力作用下滴落。由此，解决了翅片的堵塞，能够使换热器的导热性能恢复。凝结了的高压液态制冷剂经由室外膨胀阀15被送往室内机40。然后，经室内膨胀阀42节流后，经由室内换热器41、室外机10、四通阀13被送往压缩机，从而再次在制冷循环内进行循环。另外，在除霜过程中，室内机风机也被控制成为风机停止状态以使室内机风机不产生冷风，使室内机风机不积极地进行热交换。因此，根据除霜运转的持续时间的不同，经室内膨胀阀42节流后的液态制冷剂也并非全部都气化，也有以气液两相返回室外机的情况。
进而，对室外风机19进行说明。
由控制装置61向室外风机变换器21发送转速指令，由室外风机变换器21向室外风机马达20送出期望的电流或者电压，从而室外风机马达20对室外风机19进行旋转驱动。由此，室外风机19旋转，产生适当的风量。其中，被送往风机马达20的电流或者电压由室外风机变换器21的电流检测器、电压检测器来检测，控制装置61(控制部)将室外风机变换器21控制成使室外风机马达20的转速成为目标转速。
图6是对被送往风机马达20的电流或者电压进行检测的一例。由控制装置61供给来的电力经由室外风机变换器21被送往室外风机马达20。这里，将从控制装置61送往室外风机变换器21的功率称为变换器一次功率，将从室外风机变换器21送往室外风机马达20的功率称为变换器二次功率。与本次结霜联动而增加的电流值的检测是测量变换器二次功率的U、V、W相的电流值。这里，也可以不对三相都进行检测而是检测特定的相来代替。检测后的电力经由信号线被送往控制装置61，用于结霜检测。另外，也可以对各相间的电压同时进行测量，计量变换器二次功率。此时，也能够以三相中的任两相如U、W或U、V或V、W进行功率测量。
图7表示对被送往风机马达20的电流或者电压进行检测的一例。与图6不同，其测量变换器一次功率的R、S、T相的电流值。商用电源的电流计为通用品且价格便宜，因此也可以用它们的电流代用于结霜检测。另外，也可以不对三相都进行检测而是检测特定的相来代替。检测后的电流被送往控制装置61，用于结霜检测。另外，也可以对各相间的电压同时进行测量，计量变换器一次功率。此时，也能够以三相中的任两相如R、T或R、S或S、T进行功率测量。
图2是表示在本实施例的室外机10内的由室外风机引起的空气的流动的图。从控制基板61向室外风机变换器21发送转速指令，从室外风机变换器21向室外风机马达20送出电流、电压，室外风机19旋转。另外，示出了：在本实施例的室外机10中，室外风机19配置于上部，室外换热器14配置于室外机10的侧面的外周侧。但是，本发明并不限于此，也可以是具有向横向吹出的室外风机的室外机。
通过室外换热器14后的空气向室外风机19的方向流入，最终向室外风机19的下游(在图2中为上侧方向)流出。这里，室外换热器14结霜时，对风的流动而言阻力增加。于是，由于本实施例的室外机的室外风机19的风机转速被控制为保持恒定不变，因此，风机电流或者风机功率会增加与该阻力相应的部分，本发明人想到了这一点。
图3是风机转速与风机电流的关系的一例。实线表示未结霜时的风机电流，具有风机转速增加时风机电流也增加的特性。另外，虚线表示结霜量非常多时的风机电流。像这样，结霜时的风机电流与未结霜时的风机电流相比较能够看出电流值增加。若风机电流的增加比该虚线的值还多则结霜过多，换热器的性能明显下降，因此能够判断为需要进行除霜。也就是说，在本实施例中，将虚线的结霜多的风机电流定义为需要开始除霜的设定值(以下，称为除霜判断值)，将实线的未结霜时的风机电流定义为不需要进行除霜的设定值(以下，称为基准值)。
对结霜及除霜判断进行具体说明。在本实施例中，控制部(控制装置61)基于制热运转时电流检测器的检测值控制空调机，以开始室外换热器14的除霜运转。在风机转速为f1的情况下，在制热运转初期由于没有结霜，电流检测器的检测值A1与基准值的风机电流相等(A1≈A1base)。这里，继续结霜由此风机电流(电流检测器的检测值)增加，在风机电流(电流检测器的检测值)成为除霜判断值以上(A1≥A1def)时，控制部(控制装置61)判断为结霜量多，开始室外换热器14的除霜运转。
在该除霜运转后，再次开始制热运转时，风机电流(电流检测器的检测值)变得与基准值的风机电流相当(A1≈A1base)。另外，基准值的风机电流可以预先存储于控制部(控制装置61)的存储部，也可以将除霜结束后的风机电流代用作基准值的风机电流。此外，除霜判断值的风机电流可以预先存储于控制部(控制装置61)的存储部，也可以如式(1)这样作为相对于基准值的增加率求出。
A1def＝K1×A1base…(1)
K1：电流增加率
这里，在基准值、除霜判断值不变的状态下风机转速从f1下降为f2时，在制热运转初期比基准值的风机电流小(A2＜A1base)。并且，即使继续结霜而风机电流增加，也是与基准值相当的电流(A2≈A1base)，小于除霜判断值(A2＜A1def)，因而不会进行除霜。
为了防止这类状况，设置为在转速发生了变化的情况下具有与该转速相应的基准值(A2base)和除霜判断值(A2def)。也就是说，在本实施例中，风机电流(电流检测器的检测值)的除霜判断值设定为室外风机19的转速越大则越大。
进一步具体而言，如图3所示，与室外风机马达20的第1转速(f1)和比该第1转速(f1)小的第2转速(f2)分别相应地设定有第1基准值(A1base)和比该第1基准值(A1base)小的第2基准值(A2base)作为未结霜状态的基准值。另外，与室外风机马达20的第1转速(f1)相应地设有比第1基准值(A1base)大的第1除霜判断值(A1def)作为结霜状态的除霜判断值，与室外风机马达20的第2转速(f2)相应地设有比第2基准值(A2base)大且比第1除霜判断值(A1def)小的第2除霜判断值(A2def)作为结霜状态的除霜判断值。
然后，制热运转时，在室外风机马达20的转速为第1转速(f1)的情况下，在电流检测器的检测值为第1除霜判断值(A1def)以上时，控制部(控制装置61)开始室外换热器14的除霜运转，并且，在室外风机马达20的转速为第2转速(f2)的情况下，在电流检测器的检测值为第2除霜判断值(A2def)以上时，控制部(控制装置61)开始室外换热器14的除霜运转。
在对室外风机19进行步进控制的情况下，也可以事先将与各步骤相对应的风机电流(电流检测器的检测值)的基准值、除霜判断值存储于控制部(控制装置61)的存储部。另外，在变换器控制下，转速连续变化，因此针对各转速分别在控制部(控制装置61)的存储部进行存储，在存储容量上存在问题，所以也可以通过以下式(2)、式(3)来求出。
A2base＝A1base×(f2/f1)n…(2)
n：幂指数
A2def＝K2×A2base…(3)
K2：电流增加率
基准值也可以如式(2)这样认为与转速变化率的幂指数成比例来进行换算。并且，除霜判断值也可以如式(3)这样以基准值乘以电流增加率所得到的值来进行换算。也就是说，在本实施例中，具有存储第1基准值(A1base)的存储部，基于被存储于该存储部的基准值(例如A1base)，其他的第2基准值(A2base)、第1除霜判断值(A1def)或者第2除霜判断值(A2def)，如式(2)、式(3)所示那样能够基于存储于存储部的基准值(例如A1base)和室外风机马达20的转速(f1、f2)而被算出。关于电流增加率K2，在对室外风机进行步进控制的情况下，也可以将与各步骤相对应的值事前存储于控制部(控制装置61)的存储部。
这里，在变换器控制下，转速连续变化，因此针对各转速在控制部(控制装置61)的存储部进行存储，在容量上存在问题，所以也可以将式(3)的电流增加率K2和式(1)的电流增加率K1视为大致相等(K2≈K1)，而使用相同的比率K1。这样，不会给控制基板的存储容量造成负担。
另外，在实施例1的式(2)中对第1基准值(A1base)进行转速校正来求得第2基准值(A2base)、第2除霜判断值(A2def)，将制热运转中的电流值A2和第2除霜判断值(A2def)进行比较来进行结霜检测，但是，也可以不对第1基准值(A1base)进行转速校正，而是将如式(4)这样对制热运转中的A2进行了转速校正而得到的A2校正与第1基准值(A1base)相比较来进行结霜检测。
A2校正＝A2×(f1/f2)n…(4)
实施例2
以下，参照附图对本发明的空调机的第2实施例进行说明。对于与实施例相同的特征，省略说明。
图4的左图是风机转速与风机电流的关系的一例。另外，右图是风机转速与风机电压的关系的一例。从右图开始说明，这是利用电压调整风机转速的控制的特性，是为了使风机转速从f1下降为f2而将风机电压从V1降低为V2的例子。这样的电压特性不取决于有没有结霜，因此特性式为一条线。接着，说明左图。这是进行扭矩恒定不变控制的情况等的特性，电流并非一定与风机转速的变化相对应。在风机转速从f1下降为f2的情况下，未结霜状态的风机电流几乎没有降低(A1base≈A2base)。
另一方面，在有结霜的情况下，风机电流在转速大时较大，除霜判断值也是在风机转速大时变大(A1def＞A2def)。因此，实施例1中所述的式(3)的电流增加率K2和式(1)的电流增加率K1不相等，转速大的一方较大(K2＜K1)。这样，针对风机的各转速具有值，需要预先存储于控制部(控制装置61)的存储部，但是存储容量存在限度。此外，在风机转速比风机转速f1高的区域，由于具有上述的实施例1那样的特性，因此特性在中途发生变化的难以用于除霜判断。
图5是风机转速和风机功率的关系的一例，在图4说明的进行扭矩恒定不变控制的情况也具有该特性。作为消除风机电流的除霜判断难度的方法，本发明人发现利用风机功率来进行判断，能够进行除霜判断。这里，功率∝电流×电压，在频率控制下电压变化，即使电流难以表现出因结霜引起的变化，风机功率也会表现出因结霜引起的变化，因此能够进行结霜检测、除霜判断。
实线表示未结霜时的风机功率，具有风机转速增加则风机功率也增加的特性。另外，虚线是结霜量非常多的情况下的风机功率。与未结霜时的风机功率相比，可以看出功率值增加。若风机功率大于该虚线的值，则结霜过多而换热器的性能明显降低，因此需要进行除霜。在本实施例中，将虚线的结霜多的风机功率定义为需要开始除霜的除霜判断值，将实线的未结霜时的风机功率定义为不需要除霜的基准值。
对结霜及除霜判断进行具体地说明。在本实施例中，控制部(控制装置61)进行空调机的控制，在制热运转时基于电流检测器及电压检测器的检测值算出的功率值(风机功率)为除霜判断值以上的情况下，开始室外换热器14的除霜运转。这里，在风机转速为f1的情况下，制热运转初期未结霜，因此基于电流检测器及电压检测器的检测值算出的功率值(风机功率)与基准值的风机功率相当(W1≈W1base)。
这里，继续结霜而风机功率增加，基于该电流检测器及电压检测器的检测值算出的功率值(风机功率)为除霜判断值以上(W1≥W1def)的情况下，控制部(控制装置61)判断为结霜量变多，开始室外换热器14的除霜运转。
在该除霜运转后，再次开始制热运转时，基于电流检测器及电压检测器的检测值算出的功率值(风机功率)与基准值的风机功率相当(W1≈W1base)。其中，基准值的风机功率可以预先存储于控制部(控制装置61)的存储部，也可以将除霜结束后的风机功率代用作基准值的风机功率。此外，除霜判断值的风机功率可以预先存储于控制部(控制装置61)的存储部，也可以像式(5)这样作为相对于基准值的增加率求出。
W1def＝L1×W1base…(5)
L1：功率增加率
这里，在基准值、除霜判断值不变的状态下风机转速从f1下降为f2时，在制热运转初期比基准值的风机功率小(W2＜W1base)。并且，即使继续结霜而风机功率增加，也是与基准值相当的功率(W2≈W1base)，小于除霜判断值(A2＜A1def)，因而不会进行除霜。
为了防止这类状况，设为在转速发生了变化的情况下具有与该转速相应的基准值(W2base)和除霜判断值(W2def)。这里，在本实施例中，用于除霜判断的风机功率(基于电流检测器及电压检测器的检测值算出的功率值)的设定值设定为室外风机19的转速越大则越大。
在对室外风机19进行步进控制的情况下，也可以将与各步骤相应的值事前存储于控制部(控制装置61)的存储部。另外，在变换器控制下，转速连续变化，因此针对各转速分别在控制部(控制装置61)的存储部进行存储，在存储容量上存在问题，所以也可以利用以下式(6)、式(7)来求出。
W2base＝W1base×(f2/f1)n…(6)
n：幂指数
W2def＝L2×W2base…(7)
L2：功率增加率
基准值也可以如式(6)这样认为与转速变化率的幂指数成比例来进行换算。并且，除霜判断值也可以如式(7)这样以基准值乘以电流增加率所得到的值来进行换算。关于功率增加率L2，在对室外风机进行步进控制的情况下，也可以将与各步骤相对应的值事前存储于控制部(控制装置61)的存储部。在变换器控制下，转速连续变化，因此针对各转速分别在控制部(控制装置61)的存储部进行存储，在存储容量上存在问题，所以也可以将式(7)的功率增加率L2视为与式(5)的功率增加率L1大致相等(L2≈L1)，使用相同的比率L1。这样就不会对控制基板的存储容量造成负担。基于此的控制部(控制装置61)的除霜运转的开始控制与实施例1相同，因此省略详细的说明。
另外，在实施例2中对基准值、除霜判断值进行转速校正，但是也可以采用对检测电流值进行转速校正而不对基准值、除霜判断值进行校正的方法。
符号说明
10 室外机
11 压缩机
13 四通阀
14 室外换热器
15 室外膨胀阀
19 室外风机
20 室外风机马达
21 室外风机变换器
40 室内机
41 室内换热器
42 室内膨胀阀
61 控制装置(控制部)

Claims (5)

1.一种空调机，包括：
在内部流动的制冷剂与空气之间进行热交换的室外换热器；
向所述室外换热器送风的室外风机；
对所述室外风机进行旋转驱动的室外风机马达；
使期望的电流流向所述室外风机马达的室外风机变换器；
对流向所述室外风机马达的电流进行检测的电流检测器；以及
对所述室外风机变换器进行控制以使所述室外风机马达的转速为目标转速的控制部，
其特征在于，
所述控制部具有随着所述室外风机的转速的变大而变大的除霜判定设定值，在制热运转时，当与所述室外风机的转速相对应的所述电流检测器的检测电流值成为与所述室外风机的转速相对应而设定的除霜判定设定值以上时，开始所述室外换热器的除霜运转。
2.一种空调机，包括：
在内部流动的制冷剂与空气之间进行热交换的室外换热器；
向所述室外换热器送风的室外风机；
对所述室外风机进行旋转驱动的室外风机马达；
使期望的电流流向所述室外风机马达的室外风机变换器；
对流向所述室外风机马达的电流进行检测的电流检测器；
对流向所述室外风机马达的电压进行检测的电压检测器；
根据流向所述室外风机马达的电流和电压换算出功率，并对该功率进行检测的功率检测器；以及
对所述室外风机变换器进行控制以使所述室外风机马达的转速为目标转速的控制部，
其特征在于，
所述控制部具有随着所述室外风机的转速的变大而变大的除霜判定设定值，在制热运转时，当与所述室外风机的转速相对应的所述功率检测器的检测功率值成为与所述室外风机的转速相对应而设定的除霜判定设定值以上时，开始所述室外换热器的除霜运转。
3.根据权利要求2所述的空调机，其特征在于，
所述控制部具有随着所述室外风机的转速变大而变大的未结霜时的基准设定值，
所述除霜判定设定值被设定成大于所述基准设定值，并且是随着所述室外风机的转速变大而所述除霜判定设定值和所述基准设定值的差分变大。
4.根据权利要求3所述的空调机，其特征在于，
分别与所述室外风机马达的第1转速和比该第1转速小的第2转速相应地，设定第1基准设定值和比该第1基准设定值小的第2基准设定值作为未结霜状态的所述基准设定值，
并且，与所述室外风机马达的所述第1转速相应地，设定比所述第1基准设定值大的第1除霜判定设定值作为结霜状态的所述除霜判定设定值，进而，与所述室外风机马达的所述第2转速相应地，设定比所述第2基准设定值大且比所述第1除霜判定设定值小的第2除霜判定设定值作为结霜状态的所述除霜判定设定值，
在制热运转时所述室外风机马达的转速为所述第1转速的情况下，所述电流检测器的检测值或者所述功率检测器的检测值为所述第1除霜判定设定值以上时，所述控制部开始所述室外换热器的除霜运转，并且，在所述室外风机马达的转速为所述第2转速的情况下，所述电流检测器的检测值或者所述功率检测器的检测值为所述第2除霜判定设定值以上时，所述控制部开始所述室外换热器的除霜运转。
5.根据权利要求4所述的空调机，其特征在于，
该空调机包括能够存储所述第1基准设定值或所述第2基准设定值的存储部，
能够基于所述室外风机马达的转速、所述电流检测器的检测值和所述功率检测器的检测值中的一者以及存储于所述存储部的基准设定值，来算出除了存储于所述存储部的基准设定值以外的所述第1基准设定值、所述第2基准设定值、所述第1除霜判定设定值或所述第2除霜判定设定值。
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