空調機的室外單元的製作方法
2023-07-22 16:42:06 3

本公開涉及同時設置了通過發動機驅動的非電源驅動壓縮機與通過電力驅動的電源驅動壓縮機的空調機的室外單元除霜時的控制。
背景技術:
氣體熱泵在部分負載時,發動機的熱效率下降,作為空調機的運轉效率下降。為了避免該情況,提出所謂的電源驅動壓縮機與非電源驅動壓縮機的混合動力(hybrid)室外單元,該單元同時設置排量(displacementvolume)比通過發動機驅動的非電源驅動壓縮機小的電源驅動壓縮機,在部分負載時以電源驅動壓縮機為主體而運轉、在高負載時以發動機為主體而運轉。
圖3是專利文獻1的構成圖,在製冷循環中,非電源驅動壓縮機12與電源驅動壓縮機13並聯連接。
一般,如果在低外部空氣溫度下使空調機的室外單元進行供暖運轉,則搭載於室外單元的空氣換熱器結霜。如果在空氣換熱器結霜了的狀態下繼續運轉則作為空調機的供暖能力下降,所以需要進行使霜融化的運轉、即除霜運轉。一般的除霜運轉通過下述工作進行:暫時將壓縮機停止,將四通閥切換為與供冷運轉相同狀態而使製冷循環的製冷劑流通方向逆轉,再度起動壓縮機,將壓縮機排出的高溫製冷劑直接送到空氣換熱器。
在專利文獻1所述的混合動力室外單元中,也與一般的室外單元同樣,在除霜運轉時改變製冷劑的流通方向,所以暫時將發動機以及非電源驅動壓縮機12與電源驅動壓縮機13停止,而切換四通閥17。
另外,此時,也有不停止發動機地斷開將發動機的旋轉向非電源驅動壓縮機12傳遞的離合器、僅使非電源驅動壓縮機12停止的方法,但在剛將離合器斷開後,無旋轉負載的發動機的轉速有可能會異常上升。因此,為了不使發動機的壽命消耗,一般在即將進行除霜運轉之前,也使發動機停止。
在專利文獻2中,記載了搭載有發動機以及通過發動機驅動的非電源驅動壓縮機的氣體熱泵(ghp)室外單元的除霜運轉的一例(圖4)。在圖4中,將室外換熱器20與排熱回收器22並聯連接、設置使非電源驅動壓縮機12的排出製冷劑旁通到室外換熱器20的入口的氣體旁通迴路25。
在發動機,搭載有冷卻發動機的冷卻水系統。該冷卻水系統通過循環泵驅動,在發動機的外層部循環而吸收發動機排熱。形成為:吸收發動機排熱而變為高溫的冷卻水通過與空氣換熱的散熱器或者與製冷劑換熱的排熱回收器22被散熱、冷卻後,再次返回到發動機的外層部的構成。
除霜運轉在將四通閥17保持為供暖運轉中的切換狀態不變的情況下進行。高溫的排出製冷劑的一部分被向室外換熱器20供給而將霜融化、液化。另外,剩餘的製冷劑被送到室內單元30、31來對屋內供暖後,通過排熱回收器22使之蒸發、氣化。流出室外換熱器20的液態製冷劑與流出排熱回收器22的氣體製冷劑匯合,變為飽和蒸氣狀態,返回到非電源驅動壓縮機12。另外,返回到非電源驅動壓縮機12的製冷劑的過熱度通過調整流量調整閥26的開度而進行。
以上,如專利文獻2那樣,在以往的氣體熱泵(ghp)室外單元中,能夠進行利用了發動機的排熱的除霜運轉。
現有技術文獻
專利文獻
【專利文獻1】特開2003-56931
【專利文獻2】特開2005-274039
技術實現要素:
然而,在專利文獻2的構成中,非電源驅動壓縮機12排出的氣體製冷劑通過設置於氣體旁通迴路25的途中的流量調整閥26,存在不能發揮預期的除霜能力的可能性。一般的流量調整閥中,氣體製冷劑通過時的壓力損失較大、排出製冷劑具有的能量的一部分損失。於是,將室外換熱器20的霜融化而液化了的製冷劑被冷得相當涼,即使與流出排熱回收器22的氣體製冷劑匯合後,製冷劑也不能得到(實現)過熱度。
即,氣體狀態的排出製冷劑因通過流量調整閥26,有時會損失其能量、以液體豐富(liquidrich)的狀態返回到非電源驅動壓縮機12,存在有損非電源驅動壓縮機12的運轉可靠性的問題。
另外,在專利文獻1所述的混合動力室外單元中,在除霜運轉開始時,如果從電源驅動壓縮機13起動,也存在有損電源驅動壓縮機13的運轉可靠性的問題。
供暖運轉中,發動機工作,其表面溫度保持為80℃的程度。如果在除霜運轉開始前發動機停止,則其表面溫度逐漸下降,但發動機的熱容較大,其下降速度較慢。在除霜運轉開始前,發動機與電源驅動壓縮機13停止的狀態持續30秒~3分鐘,但該期間的發動機表面溫度的下降較小,維持為70℃以上。
非電源驅動壓縮機12構成為經由動力傳遞帶從發動機接受旋轉動力,所以非電源驅動壓縮機12與發動機的距離比電源驅動壓縮機13與發動機的距離近。因此,在發動機、非電源驅動壓縮機12、電源驅動壓縮機13停止的期間,容納非電源驅動壓縮機12的壓力容器的溫度受到發動機所保有的熱而得到維持,另一方面,容納電源驅動壓縮機13的壓力容器的溫度受到外部空氣溫度的影響而下降。這在外部空氣溫度為-10℃以下的極低溫條件下變得顯著。
因此,在極低溫的外部空氣溫度條件下,在先起動電源驅動壓縮機13而開始除霜運轉時,電源驅動壓縮機13的排出製冷劑在收納電源驅動壓縮機13的壓力容器內部被瞬間地冷卻而冷凝、液化,與該液態製冷劑一起,從電源驅動壓縮機13的壓力容器內部排出制冷機油。即,如果開始除霜運轉,則制冷機油枯竭、產生有損電源驅動壓縮機13的運轉可靠性的問題。
本公開是解決上述問題的技術方案,其目的在於提供空調機的室外單元,在搭載有電源驅動壓縮機和非電源驅動壓縮機的混合動力室外單元中,在除霜運轉開始時,通過比電源驅動壓縮機先起動發動機和非電源驅動壓縮機,來防止制冷機油從電源驅動壓縮機的壓力容器內部排出、使得電源驅動壓縮機的運轉可靠性較高。
為了解決上述問題,本公開的空調機的室外單元是具備發動機、通過發動機驅動的非電源驅動壓縮機、與非電源驅動壓縮機並聯連接並通過電力驅動的電源驅動壓縮機和室外換熱器的空調機的室外單元,在進行使室外換熱器的霜融化的除霜運轉時,使得比電源驅動壓縮機先驅動發動機以及非電源驅動壓縮機。
由此,在開始除霜運轉時,從發動機、非電源驅動壓縮機、電源驅動壓縮機停止的狀態,先起動發動機以及非電源驅動壓縮機,但非電源驅動壓縮機的壓力容器的溫度通過發動機的排熱維持為高溫,所以非電源驅動壓縮機的排出製冷劑不會在壓力容器內部被冷卻而冷凝。即,處於非電源驅動壓縮機的壓力容器內的制冷機油不會與液態製冷劑一起被排出。
在發動機驅動時,通過排熱,發動機表面溫度上升到80℃的程度,電源驅動壓縮機的壓力容器的溫度也上升。由此,如果在發動機以及非電源驅動壓縮機驅動的狀態下起動電源驅動壓縮機,則電源驅動壓縮機的排出製冷劑不會在壓力容器內部被冷卻而冷凝。即,處於電源驅動壓縮機的壓力容器內的制冷機油不會與液態製冷劑一起被排出。
另外,從除霜運轉剛剛開始後變為發動機進行了驅動的狀態,所以變為非電源驅動壓縮機與電源驅動壓縮機接受發動機的排熱而維持高溫不變地運轉,變為持續向吸入的製冷劑提供大量熱。
另外,從除霜運轉剛剛開始後變為發動機驅動了的狀態,所以源源不絕地通過排熱回收器使將室外換熱器的霜融化而液化了的製冷劑蒸發。
根據本公開的空調機,能提供空調機的室外單元,在搭載有電源驅動壓縮機和非電源驅動壓縮機的混合動力室外單元中,能夠在除霜運轉開始時通過比電源驅動壓縮機先起動發動機與非電源驅動壓縮機,而防止制冷機油從電源驅動壓縮機的壓力容器內部排出、使得電源驅動壓縮機的運轉可靠性較高。
附圖說明
圖1是本公開的實施方式1中的空調機的製冷循環圖。
圖2是以與前側的面平行的鉛直平面將本公開的實施方式1中的空調機的室外單元100剖切而得的縱剖圖。
圖3是專利文獻1中的空調機的製冷循環圖。
圖4是專利文獻2中的空調機的製冷循環圖。
附圖標記說明
100:室外單元
112:第1壓縮機
113:第2壓縮機
117:第1切換部
118:第2切換部
120:第1室外換熱器(室外換熱器)
121:第2室外換熱器(室外換熱器)
122:發動機排熱換熱器(第3室外換熱器)
130:第1室外單元減壓裝置
151:第1壓縮機吸入配管(第1壓縮機的吸入管)
152:第2壓縮機吸入配管(第2壓縮機的吸入管)
155:第1壓縮機排出配管(第1壓縮機的排出管)
156:第2壓縮機排出配管(第2壓縮機的排出管)
180:氣管連接口
190:液管連接口
200、210:室內單元
300:空調機
400:控制部
具體實施方式
第1公開是一種空調機的室外單元,是具備發動機、通過發動機驅動的第1壓縮機、與第1壓縮機並聯連接並通過電力驅動的第2壓縮機、室外換熱器和控制部的空調機的室外單元,控制部在進行使室外換熱器的霜融化的除霜運轉時,使得比第2壓縮機先驅動發動機以及第1壓縮機。
由此,在開始除霜運轉時,從發動機、作為非電源驅動壓縮機的第1壓縮機、作為電源驅動壓縮機的第2壓縮機停止了1~3分鐘的狀態,先起動發動機以及第1壓縮機,但第1壓縮機的壓力容器的溫度通過發動機的排熱維持為高溫,所以第1壓縮機的排出製冷劑不會在壓力容器內部被冷卻而冷凝。即,處於第1壓縮機的壓力容器內的制冷機油不會與液態製冷劑一起被排出。
在發動機驅動時,通過排熱,發動機表面溫度上升到80℃的程度,第2壓縮機的壓力容器的溫度也上升。由此,如果在發動機以及第1壓縮機正在驅動的狀態下起動第2壓縮機,則第2壓縮機的排出製冷劑不會在壓力容器內部被冷卻而冷凝。即,處於第2壓縮機的壓力容器內的制冷機油不會與液態製冷劑一起被排出。
由此,在本公開中,在除霜運轉時,能夠防止被封入到容納第1壓縮機與第2壓縮機的各個壓力容器的制冷機油的枯竭、提高第1壓縮機與第2壓縮機的運轉可靠性。
另外,從除霜運轉剛剛開始後變為發動機驅動了的狀態,所以第1壓縮機與第2壓縮機接受發動機的排熱而維持高溫地運轉,持續向排出製冷劑給予大量熱。
由此,在本公開中,能夠迅速融化室外換熱器的霜,加快除霜運轉,縮短不向利用者供暖的、使其感覺寒冷而不愉快的時間。
另外,從除霜運轉剛剛開始後變為發動機驅動了的狀態,所以在除霜運轉中,源源不絕地通過排熱回收器使將室外換熱器的霜融化而液化了的製冷劑蒸發。
由此,在本公開中,在除霜運轉中,不需要使液化的低溫的製冷劑在室內單元中循環而蒸發,能夠消除利用者感覺寒冷而不愉快的狀況。
一種空調機的室外單元,具備:
包含第1部分(153)、在所述第1部分分支為第1分支路和所述第2分支路的供製冷劑流動的路徑;
發動機;
處於所述第1分支路上、通過所述發動機驅動的第1壓縮機;
處於所述第2分支路上、通過電力驅動的第2壓縮機;
處於所述路徑上的室外換熱器;和
控制部,
所述控制部在進行使所述室外換熱器的霜融化的除霜運轉時,使得比所述第2壓縮機先驅動所述發動機以及所述第1壓縮機。
第2公開是如第1公開所述的空調機的室外單元,還具備:切換所述第1壓縮機的排出製冷劑的流通方向的第1切換部;切換所述第2壓縮機的排出製冷劑的流通方向的第2切換部;第1室外換熱器;第1室外單元減壓裝置;第2室外換熱器;第2室外單元減壓裝置;利用發動機的排熱的第3室外換熱器;氣管連接口;液管連接口;和控制部,所述控制部,在除霜運轉時,切換所述第1切換部以及所述第2切換部,以使製冷劑在所述第1壓縮機的排出管、所述第1室外換熱器、所述第1室外單元減壓裝置、所述第3室外換熱器、所述第1壓縮機的吸入管中流通並且使製冷劑在所述第2壓縮機的排出管、所述第2室外換熱器、所述第2室外單元減壓裝置、所述第3室外換熱器、所述第2壓縮機的吸入管中流通。
由此,在開始除霜運轉時,從發動機、作為非電源驅動壓縮機的第1壓縮機、作為電源驅動壓縮機的第2壓縮機停止了1~3分鐘的狀態,先起動發動機以及第1壓縮機,但由於第1壓縮機的壓力容器的溫度通過發動機的排熱維持為高溫,所以第1壓縮機的排出製冷劑不會在壓力容器內部被冷卻而冷凝。即,處於第1壓縮機的壓力容器內的制冷機油不會與液態製冷劑一起被排出。
在發動機驅動時,通過排熱,發動機表面溫度上升到80℃程度,第2壓縮機的壓力容器的溫度也上升。由此,如果在發動機以及第1壓縮機正在驅動的狀態下起動第2壓縮機,則第2壓縮機的排出製冷劑不會在壓力容器內部被冷卻而冷凝。即,處於第2壓縮機的壓力容器內的制冷機油不會與液態製冷劑一起被排出。
由此,在本公開中,在除霜運轉時,能夠防止被封入到容納第1壓縮機和第2壓縮機的各個壓力容器的制冷機油的枯竭、提高第1壓縮機與第2壓縮機的運轉可靠性。
第3公開是如第1公開或第2公開所述的空調機的室外單元,所述控制部在所述發動機的轉速達到除霜運轉中的目標轉速前,使得起動所述第2壓縮機。
由此,在起動第2壓縮機而打開第2室外單元減壓裝置時,被減壓而變為低溫的大量的製冷劑不會流入應該除霜的第2室外換熱器。
第4公開是如第1公開至第3公開所述的空調機的室外單元,所述控制部,使得與所述第2壓縮機起動同時地逐漸開始打開第2室外單元減壓裝置。
由此,在起動第2壓縮機而打開第2室外單元減壓裝置時,被減壓而變為低溫的大量的製冷劑不會流入應該除霜的第2室外換熱器。
第5公開是如第1公開至第4公開所述的空調機的室外單元,所述第2壓縮機配置於接受所述發動機散熱的環境下。
由此,第2壓縮機,第2壓縮機的排出製冷劑不會在壓力容器內部被冷卻而冷凝。
在發動機驅動時,通過排熱,發動機表面溫度上升到80℃程度,第2壓縮機的壓力容器的溫度也上升。由此,如果在發動機以及第1壓縮機正在驅動的狀態下起動第2壓縮機,則第2壓縮機的排出製冷劑不會在壓力容器內部被冷卻而冷凝。即,處於第2壓縮機的壓力容器內的制冷機油不會與液態製冷劑一起被排出。
由此,在本公開中,在除霜運轉時,能夠防止被封入到容納第1壓縮機與第2壓縮機的各個壓力容器的制冷機油的枯竭、提高第1壓縮機與第2壓縮機的運轉可靠性。
以下,一邊參照附圖一邊對本公開的實施方式進行說明。另外,本公開並不限定於該實施方式。
(實施方式)
將本實施方式的空調機的製冷循環構成表示於圖1。圖1的空調機形成為相對於1臺室外單元連接了2臺室內單元的所謂的雙胞胎(twin)構成,另外,關於製冷循環構成,並不限定於圖1所示的構成。例如,也能夠並聯連接2臺以上室外單元、3臺以上室內單元。
本實施方式所涉及的空調機300具備室外單元100、室內單元200以及室內單元210和控制部400。
室外單元100具備:以氣體為驅動源的發動機111;通過發動機111得到驅動力而壓縮製冷劑的第1壓縮機112;和通過商用電源等電力驅動的第2壓縮機113。第1壓縮機112的排量比第2壓縮機113的排量大。另外,第1壓縮機112、第2壓縮機113的潤滑油為相同的制冷機油。
在第1壓縮機112,連接有第1壓縮機吸入配管151。在第2壓縮機113,連接有第2壓縮機吸入配管152。在這些第1壓縮機吸入配管151與第2壓縮機吸入配管152的匯合點153,連接有吸入配管154。在該吸入配管154,設置有儲存器114。該儲存器114向第1壓縮機112以及第2壓縮機113供給氣體製冷劑。吸入配管154的一端連接於匯合點153,吸入配管154的另一端經由儲存器114而連接於氣管158。
在第1壓縮機112,連接有第1壓縮機排出配管155。在該第1壓縮機排出配管155,設置有第1壓縮機用油分離器115。該第1壓縮機用油分離器115將第1壓縮機112的排出氣體所含的制冷機油分離。
通過第1壓縮機用油分離器115分離出的制冷機油經由第1壓縮機用油返回管115a而返回到第1壓縮機吸入配管151。第1壓縮機用油返回管115a的連通通過第1壓縮機用油返回管開閉閥115b的開閉來控制。
在第2壓縮機113,連接有第2壓縮機排出配管156。在該第2壓縮機排出配管156,設置有第2壓縮機用油分離器116。該第2壓縮機用油分離器116將第2壓縮機113的排出氣體所含的制冷機油分離。
通過第2壓縮機用油分離器116分離出的制冷機油通過第2壓縮機用油返回管116a返回到第2壓縮機113的吸入配管。第2壓縮機用油返回管116a的連通通過第2壓縮機用油返回管開閉閥116b的開閉來控制。
另外,也可以為下述的構成:使第1壓縮機用油返回管115a與第2壓縮機用油返回管116a匯合,將通過第1壓縮機用油分離器115分離出的制冷機油與通過第2壓縮機用油分離器116分離出的制冷機油集中,返回到第1壓縮機112與第2壓縮機113。此時,制冷機油的返回目的地為儲存器114與匯合點133之間。
第1壓縮機排出配管155經由第1壓縮機用油分離器115、第1切換部117而連接於作為室外換熱器的第1室外換熱器120。第1切換部117為四通閥,在供冷運轉與供暖運轉中,切換流動第1壓縮機112的排出製冷劑的路徑。
第2壓縮機排出配管156經由第2壓縮機用油分離器116、第2切換部118而連接於作為室外換熱器的第2室外換熱器121。第2切換部118為四通閥,在供冷運轉與供暖運轉中,切換流動第2壓縮機113的排出製冷劑的路徑。
另外,在圖1中,製冷劑以實線流動的情況為供冷運轉,製冷劑以虛線流動的情況為供暖運轉。
第1室外換熱器120,其一端與第1切換部177連接,其另一端經由使製冷劑減壓、膨脹的第1室外單元減壓裝置130與液管157連接。
第2室外換熱器121,其一端與第2切換部178連接,其另一端經由使製冷劑減壓、膨脹的第2室外單元減壓裝置131與液管157連接。
關於第1室外換熱器120以及第2室外換熱器121,可利用例如翅片&管換熱器、微型管換熱器等。在第1室外換熱器120以及第2室外換熱器121的附近,具備室外送風風扇150。通過該室外送風風扇150向第1室外換熱器120以及第2室外換熱器121供給室外單元100的周圍的空氣,在第1室外換熱器120以及第2室外換熱器121的管內部流動的製冷劑與空氣進行換熱。
在室外單元100,具備2個配管連接口。一個具備與主要液態製冷劑流動的液管157連接的液管連接口190。進而,另一個具備與主要氣體製冷劑流通的氣管158連接的氣管連接口180。
另外,室外單元100具備:經由發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132連接於液管157的作為第3室外換熱器的發動機排熱換熱器122。
該發動機排熱換熱器122進行在發動機111的冷卻中使用後的高溫的冷卻水與製冷劑的換熱,在供暖運轉時利用。關於發動機排熱換熱器122,能夠利用例如板式換熱器。
發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132調整要流入發動機排熱換熱器122的製冷劑流量。
室內單元200具備:室內換熱器201;向室內換熱器201供給室內單元200周圍的空氣的室內送風風扇202;和使製冷劑減壓、膨脹的室內單元減壓裝置203。
液管157經由室內單元減壓裝置203而連接於室內換熱器201的一端。室內換熱器201的另一端連接於氣管158。
室內單元210具備:室內換熱器211;向室內換熱器211供給室內單元210周圍的空氣的室內送風風扇212;和使製冷劑減壓、膨脹的室內單元減壓裝置213。
液管157經由室內單元減壓裝置213而連接於室內換熱器211的一端。室內換熱器211的另一端連接於氣管158。
氣管158經由氣管連接口180而在室外單元100分支,分別經由第1切換部117、第2切換部118而連接於儲存器114。
如上所述,在儲存器114,連接有吸入配管154的另一端;該吸入配管154的一端連接於匯合點153。
接下來,將本實施方式中的空調機300的室外單元100的內部結構表示於圖2。
圖2是以與前側的面平行的鉛直平面將室外單元100剖切所得的縱剖圖。如圖2所示,室外單元100通過分隔板103分割為上下2段。在室外單元100的下段,設置有機械室101。在室外單元100的上段,設置有換熱器室102。
室外單元100為所謂的頂吹的室外單元。通過設置於單元上部的室外送風風扇150旋轉,室外單元100的內部變為負壓,將室外單元100的周圍空氣通過第1室外換熱器120與第2室外換熱器121吸入。而且,成為通過兩換熱器換熱後的空氣通過室外送風風扇150向上方吹出的構成。
如圖2所示,第1室外換熱器120的正面面積比第2室外換熱器121大,且設置於接近室外送風風扇150的位置。一般,在將換熱器配置於頂吹的室外單元的側面的情況下,通過換熱器的空氣的流速越朝向接近風扇的上部越快。因此,第1室外換熱器120的每單位面積的換熱能力比第2室外換熱器121大。
在機械室101,設置有發動機111、第1壓縮機112。發動機111的旋轉動力通過動力傳遞帶(未圖示)向第1壓縮機傳遞。
在圖2中未圖示,但此外,在機械室101,搭載有儲存器114、第1壓縮機用油分離器115、第2壓縮機用油分離器116、第1切換部117、第2切換部118、第1室外單元減壓裝置130、第2室外單元減壓裝置131、發動機排熱換熱器122、發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132、發動機111的排氣消聲器、使發動機111的冷卻水循環的冷卻水泵、控制基板、製冷劑配管等多個部件。
在換熱器室102,第1室外換熱器120與第2室外換熱器121構成為分別形成換熱器室102的外壁,另外,在分隔板103的大致中央部設置有第2壓縮機113。
如從圖2可知,發動機111與第1壓縮機的距離比發動機111與第2壓縮機的距離近。另外,第2壓縮機113位於發動機111的正上,形成為由於自然對流而充分接受發動機111的排熱的構成。第2壓縮機113配置於能夠接受發動機111的發動機散熱的環境下。
另外,在本實施方式中,將第2壓縮機113配置於換熱器室102,但也可以將第2壓縮機113配置於機械室101。
由此,第2壓縮機113也配置於能接受發動機111的發動機散熱的環境下。
接下來,對室外單元100、室內單元200、210的工作進行說明。
供冷運轉時,通過控制部400,第1切換部117與第2切換部118設定為使製冷劑按實線流動(參照圖1)。另外,發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132為關閉,製冷劑不向發動機排熱換熱器122流動。
通過第1壓縮機112壓縮後的高溫高壓的製冷劑流入第1壓縮機用油分離器115。在第1壓縮機用油分離器115使制冷機油分離了的純度較高的氣體製冷劑,通過第1切換部117,進入第1室外換熱器120。氣體製冷劑在第1室外換熱器120與外部空氣換熱而散熱後冷凝、變為高壓的液態製冷劑而通過第1室外單元減壓裝置130,與通過了第2室外單元減壓裝置131的製冷劑匯合後,向室內單元200、210供給。
另一方面,通過第2壓縮機113壓縮後的高溫高壓的製冷劑流入第2壓縮機用油分離器116。在第2壓縮機用油分離器116使制冷機油分離了的純度較高的氣體製冷劑,通過第2切換部118,進入第2室外換熱器121。氣體製冷劑在第2室外換熱器121與外部空氣換熱而散熱後冷凝、變為高壓的液態製冷劑而通過第2室外單元減壓裝置131,與通過了第1室外單元減壓裝置130的製冷劑匯合後,向室內單元200、210供給。
在同時驅動第1壓縮機112與第2壓縮機113且第2壓縮機113排出的製冷劑流量與第1壓縮機112相比極少的情況下,通過例如將第2室外單元減壓裝置131完全打開、縮小第1室外單元減壓裝置130的開度,將第2壓縮機113的排出壓力維持為比第1壓縮機112的排出壓力低的狀態。即,使得第2壓縮機113的排出壓力不會被提升到第1壓縮機112的排出壓力。
第1室外單元減壓裝置130的控制例如如下所述那樣進行。測定第1壓縮機112的排出壓力和第1室外換熱器120與第1室外單元減壓裝置130之間的製冷劑溫度(第1室外換熱器出口溫度),計算從第1壓縮機112的排出壓力計算出的第1室外換熱器120中的製冷劑冷凝溫度與第1室外換熱器出口溫度的差、即流出第1室外換熱器120的製冷劑的過冷度,控制第1室外單元減壓裝置130以使得該過冷度變為預定值。
另外,通過第1壓縮機用油分離器115分離出的制冷機油,在第1壓縮機112驅動著的情況下,通過使第1壓縮機用油返回管開閉閥115b打開,通過第1壓縮機用油返回管115a返回到第1壓縮機112的吸入配管。在第1壓縮機112不驅動的情況下,第1壓縮機用油返回管開閉閥115b變為閉。
另外,通過第2壓縮機用油分離器116分離出的制冷機油,在第2壓縮機113驅動著的情況下,通過使得第2壓縮機用油返回管開閉閥116b打開,通過第2壓縮機用油返回管116a返回到第2壓縮機113的吸入配管。在第2壓縮機113不驅動的情況下,第2壓縮機用油返回管開閉閥116b變為閉。
進入室內單元200的高壓的液態製冷劑在室內單元減壓裝置203被減壓,變為氣液二相狀態,流入室內換熱器201。氣液二相狀態的製冷劑在室內換熱器201,與成為空調對象的空間的空氣換熱而吸熱後蒸發,變為氣體製冷劑而從室內單元200流出。
在室內單元210,也與室內單元200同樣,首先,高壓的液態製冷劑在室內單元減壓裝置213被減壓,變為氣液二相狀態,流入室內換熱器211。氣液二相狀態的製冷劑在室內換熱器211,與成為空調對象的空間的空氣換熱而吸熱後蒸發,變為氣體製冷劑而從室內單元210流出。
另外,在僅室內單元200進行供冷運轉的情況下,將室內單元減壓裝置213關閉,不向室內單元210的室內換熱器211進行製冷劑的供給。另一方面,在僅室內單元210進行供冷運轉的情況下,將室內單元減壓裝置203關閉,不向室內單元200的室內換熱器201進行製冷劑的供給。
從室內單元200、210流出的氣體製冷劑再度返回到室外單元100。流入室外單元100的氣體製冷劑在室外單元100的內部分支,一方通過第1切換部117、另一方通過第2切換部,再度匯合。匯合後的製冷劑通過儲存器114,返回到第1壓縮機112以及第2壓縮機113。
供冷運轉時的、第1壓縮機112與第2壓縮機113的運轉方法例如如下所述。
在供冷負載比第1壓縮機112以最低運轉頻率運轉時的供冷能力(第1壓縮機112的最小供冷能力)小的情況下,僅通過第1壓縮機112則陷入斷續運轉,所以僅使第2壓縮機113運轉。
在供冷負載比第1壓縮機112的最小供冷負載大、且比第1壓縮機112和第2壓縮機113都以最低運轉頻率運轉的情況下的供冷能力(兩壓縮機運轉時的最小供冷能力)小的情況下,選擇第1壓縮機112和第2壓縮機113的某一方例如運轉成本較低或者消耗能量較小一方而運轉。
在供冷負載比兩壓縮機運轉時的最小供冷能力大的情況下,使第1壓縮機112和第2壓縮機113雙方以例如運轉成本或者消耗能量變為最小的方式運轉。在該情況下,在用於使運轉成本或者消耗能量最小的第1壓縮機112和第2壓縮機113的運轉頻率的確定中,利用各壓縮機的運轉頻率與運轉成本或者消耗能量的關係。
實際上,第1壓縮機112承擔的供冷負載相對於供冷負載全體的比例,為僅使第1壓縮機112以最高運轉頻率運轉時的供冷能力相對於使兩壓縮機都以最高運轉頻率運轉的情況下的最大供冷能力(兩壓縮機運轉時的最大供冷能力)的比例±15%程度。
供暖運轉時、通過控制部400,第1切換部117與第2切換部118設定為製冷劑按虛線流動(參照圖1)。
通過第1壓縮機112壓縮後的高溫高壓的製冷劑流入第1壓縮機用油分離器115。在第1壓縮機用油分離器115,使制冷機油分離了的純度較高的氣體製冷劑通過第1切換部117,與通過了第2切換部118的製冷劑匯合後,向室內單元200、210供給。
另一方面,通過第2壓縮機113壓縮後的高溫高壓的製冷劑流入第2壓縮機用油分離器116。在第2壓縮機用油分離器116,使制冷機油分離了的純度較高的氣體製冷劑通過第2切換部118,與通過了第1切換部117的製冷劑匯合後,向室內單元200、210供給。
進入室內單元200後的高溫高壓的氣體製冷劑流入室內換熱器201。高溫高壓的氣體製冷劑在室內換熱器201,與成為空調對象的空間的空氣換熱而散熱後冷凝,變為高壓的液態製冷劑,通過室內單元減壓裝置203,從室內單元200流出。
在室內單元210中,也與室內單元200同樣,首先,高溫高壓的氣體製冷劑流入室內換熱器211。高溫高壓的氣體製冷劑在室內換熱器211,與成為空調對象的空間的空氣換熱而散熱後冷凝,變為高壓的液態製冷劑,通過室內單元減壓裝置213,從室內單元210流出。
另外,與供冷時同樣,在僅室內單元200進行供暖運轉的情況下,將室內單元減壓裝置213關閉,不向室內單元210的室內換熱器211進行製冷劑的供給。另一方面,在僅室內單元210進行供暖運轉的情況下,將室內單元減壓裝置203關閉,不向室內單元200的室內換熱器201進行製冷劑的供給。
從室內單元200、210流出的高壓的液態製冷劑再度返回到室外單元100。流入室外單元100的高壓的液態製冷劑在第1室外單元減壓裝置130、第2室外單元減壓裝置131以及發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132的跟前分支後,在第1室外單元減壓裝置130、第2室外單元減壓裝置131以及發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132被減壓,分別變為氣液二相狀態,流入第1室外換熱器120、第2室外換熱器121以及發動機排熱換熱器122。
流入第1室外換熱器120、第2室外換熱器121以及發動機排熱換熱器122的製冷劑流量分別通過第1室外單元減壓裝置130、第2室外單元減壓裝置131以及發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132的開度控制。第1室外單元減壓裝置130的開度控制為:例如檢測第1室外換熱器的前後的溫度,使其溫度差變為預定值。第2室外單元減壓裝置131以及發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132的開度也進行同樣的控制。
流入第1室外換熱器120與第2室外換熱器121的氣液二相狀態的製冷劑,與外部空氣換熱而吸熱後蒸發。通過第1室外換熱器120蒸發了的製冷劑通過第1切換部117,與通過第2室外換熱器121蒸發後通過第2切換部118後的氣體製冷劑匯合。
另一方面,流入發動機排熱換熱器122的氣液二相狀態的製冷劑與在發動機111的冷卻中使用後的高溫的冷卻水換熱而吸熱後蒸發。從發動機排熱換熱器122出來的氣體製冷劑與流出第1切換部117和第2切換部118後的氣體製冷劑匯合後,流入儲存器114。從儲存器114流出的氣體製冷劑返回到第1壓縮機112以及第2壓縮機113。
供暖運轉時的、第1壓縮機112和第2壓縮機113的運轉方法例如如下所述。
在供暖負載比第1壓縮機112以最低運轉頻率運轉時的供暖能力(第1壓縮機112的最小供暖能力)小的情況下,僅通過第1壓縮機112則陷入斷續運轉,所以僅使第2壓縮機113運轉。
在供暖負載比第1壓縮機112的最小供暖負載大、且比第1壓縮機112和第2壓縮機113都以最低運轉頻率運轉的情況下的供暖能力(兩壓縮機運轉時的最小供暖能力)小的情況下,選擇第1壓縮機112和第2壓縮機113的某一方例如運轉成本較低或者消耗能量較小一方而運轉。
在供暖負載比兩壓縮機運轉時的最小供暖能力大的情況下,使第1壓縮機112和第2壓縮機113雙方以例如運轉成本或者消耗能量變為最小的方式運轉。在該情況下,在用於使運轉成本或者消耗能量最小的第1壓縮機112和第2壓縮機113的運轉頻率的確定中,利用各壓縮機的運轉頻率與運轉成本或者消耗能量的關係。
實際上,第1壓縮機112承擔的供暖負載相對於供暖負載全體的比例,為僅使第1壓縮機112以最高運轉頻率運轉時的供暖能力相對於使兩壓縮機都以最高運轉頻率運轉的情況下的最大供暖能力(兩壓縮機運轉時的最大供暖能力)的比例±15%程度。
在供暖運轉時,一直監視第1室外換熱器120以及第2室外換熱器121的結霜狀態,在判斷為第1室外換熱器120以及第2室外換熱器121已經結霜的情況下,通過控制部400,切換為除霜運轉。
在進入除霜運轉時,首先,發動機111以及第1壓縮機112、第2壓縮機113停止。在第1壓縮機112與第2壓縮機113停止後、經過30秒~2分鐘、製冷劑的狀態某種程度穩定時,第1切換部117與第2切換部118切換為使製冷劑以實線流動。此時,第1室外單元減壓裝置130變為完全打開,第2室外單元減壓裝置131變為完全關閉。另外,發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132變為打開,室內單元減壓裝置203、213變為完全關閉。
接下來,發動機111起動,第1壓縮機112開始驅動。第1壓縮機112排出的製冷劑經第1切換部進入第1室外換熱器120,開始將附著於第1室外換熱器的霜融化。向第1室外換熱器120的霜給予熱、被冷卻而液化了的低溫的製冷劑,通過完全打開的第1室外單元減壓裝置130後,進入發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132而被減壓,變為氣液二相狀態,流入發動機排熱換熱器122。
流入發動機排熱換熱器122後的氣液二相狀態的製冷劑與在發動機111的冷卻中使用後的高溫的冷卻水換熱而吸熱後蒸發。從發動機排熱換熱器122出來的氣體製冷劑流入儲存器114。從儲存器114流出的氣體製冷劑返回到第1壓縮機112。
開始除霜運轉後,發動機111的轉速逐漸增加。在發動機111驅動時,通過其排熱,發動機111的表面溫度上升,產生自然對流。即,因發動機111的排熱而加熱了的周圍的空氣向鉛直上方移動,在分隔板103的下部且第2壓縮機113的正下擴散,經由分隔板103,加熱停止狀態的第2壓縮機113。
這樣,第2壓縮機113從起動前被發動機111的排熱充分加熱。因此,在第2壓縮機113的起動時,不會出現下述情況:排出製冷劑在容納第2壓縮機113的壓力容器內被瞬間地冷卻而冷凝,與處於壓力容器內的制冷機油一起被排出。
第2壓縮機113的起動優選:在第1壓縮機的排出壓力沒有升高時、即發動機111的轉速達到除霜運轉中的目標運轉轉速前進行。另外,與第2壓縮機起動同時地,逐漸開始打開第2室外單元減壓裝置131。
在僅發動機111以及第1壓縮機112工作而進行除霜運轉時,在第1壓縮機的排出側(第1壓縮機的排出口~第1壓縮機用油分離器115~第1室外換熱器120~第1室外單元減壓裝置130~發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132)與第1壓縮機的吸入側(發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132~發動機排熱換熱器122~儲液器144~第1壓縮機的吸入口)之間產生壓力差。
另外此時,第2壓縮機的排出側(第2壓縮機的排出口~第2壓縮機用油分離器116~第2室外換熱器121~第2室外單元減壓裝置131),在供暖運轉時第2室外換熱器121變為蒸發器,所以維持為壓力較低的狀態。
如果在起動第2壓縮機前、發動機的轉速達到除霜運轉中的目標運轉轉速,則經由第2室外單元減壓裝置131施加較大的壓力差,在起動第2壓縮機而打開第2室外單元減壓裝置131時,被減壓而變為低溫的大量的製冷劑流入應該除霜的第2室外換熱器。因此,優選在發動機111的轉速達到除霜運轉中的目標轉速前起動第2壓縮機113。
在第2壓縮機起動時,第2壓縮機的排出製冷劑開始將第2室外換熱器121的霜融化。向第2室外換熱器121的霜給予熱、被冷卻而液化了的低溫的製冷劑通過第2室外單元減壓裝置131後,與流出了第1室外單元減壓裝置的液態製冷劑匯合,進入發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132而被減壓,變為氣液二相狀態,流入發動機排熱換熱器122。
流入到發動機排熱換熱器122的氣液二相狀態的製冷劑與在發動機111的冷卻中使用後的高溫的冷卻水換熱而吸熱後蒸發。從發動機排熱換熱器122出來的氣體製冷劑流入儲存器114。從儲存器114流出的氣體製冷劑返回到第1壓縮機112和第2壓縮機113。
從以上的說明可知,在本實施方式中,當在除霜運轉時起動第2壓縮機113時,發動機111已經在工作,被發動機111的表面加熱而上升後的空氣,在分隔板103的下部且第2壓縮機113的正下擴散,變為經由分隔板103加熱停止著的第2壓縮機113的狀態。如果在該狀態下起動第2壓縮機113,則第2壓縮機113的排出製冷劑不會在壓力容器內部被冷卻而冷凝。即,處於第2壓縮機113的壓力容器內的制冷機油不會與液態製冷劑一起被排出。
由此,在本公開中,在除霜運轉時,能夠防止被封入到容納第2壓縮機113的壓力容器的制冷機油的枯竭、能提高第2壓縮機113的運轉可靠性。
另外,從剛剛開始除霜運轉後變為發動機111驅動了的狀態,所以第1壓縮機112與第2壓縮機113接受發動機111的排熱而維持高溫不變地運轉,持續向排出製冷劑給予大量熱。
由此,在本公開中,能使第1室外換熱器120以及第2室外換熱器121的霜迅速融化,加速除霜運轉,縮短不向利用者供暖的、使其感覺寒冷而不愉快的時間。
另外,從剛剛開始除霜運轉後變為發動機111驅動了的狀態,所以在除霜運轉中,源源不絕地通過排熱回收器使融化第1室外換熱器120以及第2室外換熱器121的霜而液化了的製冷劑蒸發。
由此,在本公開中,在除霜運轉中,不需要使液化了的低溫的製冷劑在室內單元中循環而蒸發,能夠消除利用者感覺寒冷而不愉快的狀況。
本公開能夠合適地作為在除霜運轉時進行可靠性較高的運轉的空調機而利用。