空調機的室外單元以及控制方法與流程
2023-06-23 07:06:16 3

本公開涉及同時設置有通過發動機驅動的發動機驅動壓縮機和通過電力驅動的電源驅動壓縮機的空調機的室外單元以及控制方法。
背景技術:
氣體熱泵在部分負載時,氣體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和發動機驅動壓縮機的混合動力室外單元(例如,參照專利文獻1、圖5),該單元同時設置有排量比通過氣體發動機驅動的發動機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、在高負載時以氣體發動機為主體而運轉。
根據專利文獻1,根據空調負載,選擇僅使發動機驅動壓縮機112運轉、僅使電源驅動壓縮機113運轉或者使發動機驅動壓縮機112和電源驅動壓縮機113雙方運轉。由此,根據所要求的空調負載而選擇可進行效率最高的運轉的壓縮機,不管空調負載的大小如何都能得到較高的效率。
現有技術文獻
專利文獻
【專利文獻1】特開2003-56931
技術實現要素:
然而,在專利文獻1所記載的構成中,在同時驅動排量即額定能力不同的壓縮機而運轉的情況下,存在排量較小、額定能力較低的壓縮機的運轉可靠性惡化的問題。
一般地,在單獨使額定能力較高的壓縮機運轉的情況下,與單獨使額定能力較低的壓縮機運轉的情況相比,具有高壓(排出壓力)變得更高、低壓(吸入壓力)變得更低而高低壓力差變大的傾向。在供冷運轉時,對於因室內機中的製冷劑的蒸發溫度大致確定的吸入壓力,壓縮機的額定能力的不同引起的差較小,但對於排出壓力,該差變大。
例如,在搭載有額定能力為20hp的發動機驅動壓縮機與額定能力為10hp的電源驅動壓縮機的混合動力室外單元中,具有使額定能力為20hp的發動機驅動壓縮機單獨進行供冷運轉的情況下的排出壓力變得比使額定能力為10hp的電源驅動壓縮機單獨進行供冷運轉的情況下高的傾向。而且,單獨運轉的發動機驅動壓縮機的運轉頻率與電源驅動壓縮機的運轉頻率的差、即發動機驅動壓縮機排出的製冷劑流量與電源驅動壓縮機排出的製冷劑流量的差越大,該排出壓力的差變得越顯著。
因此,在上述混合動力室外單元中,如果同時驅動雙方的壓縮機、縮小電源驅動壓縮機的運轉頻率,則電源驅動壓縮機的排出壓力被發動機驅動壓縮機的排出壓力帶動而顯著上升,電源驅動壓縮機被迫進行比單獨運轉時大的高低壓力差下的驅動。
在壓縮機的運轉頻率較低的情況下,向壓縮機內的各滑動部的潤滑油供給停滯,軸承中的油膜形成變得困難。由此,這樣高低壓力差較大的狀態下的驅動在壓縮機各滑動部的潤滑困難的狀態下,施加過大的負載,使電源驅動壓縮機的運轉可靠性下降。
本公開用於解決上述問題,其目的在於提供:在同時設置有第1壓縮機和容量比第1壓縮機小的第2壓縮機的空調機的室外單元中防止第2壓縮機的排出壓力被提升到第1壓縮機的排出壓力、使第2壓縮機的運轉可靠性提高的空調機的室外單元以及控制方法。
為了解決上述問題,在本公開的空調機的室外單元中,具備:
第1壓縮機;
容量比所述第1壓縮機小的第2壓縮機;
切換從所述第1壓縮機排出的製冷劑的流通方向的第1切換部;
切換從所述第2壓縮機排出的製冷劑的流通方向的第2切換部;
第1室外換熱器;
第2室外換熱器;
氣管連接口;
液管連接口;和
控制部,
所述控制部在供冷運轉時,使得所述氣管連接口連接於所述第1壓縮機的吸入管和所述第2壓縮機的吸入管,並且,切換所述第1切換部以及所述第2切換部,以使得所述液管連接口經由所述第1室外換熱器和第1切換部連接於所述第1壓縮機的排出管且經由所述第2室外換熱器和第2切換部而連接於所述第2壓縮機的排出管。
另外,還具備旁通迴路和控制旁通迴路的連通的開閉閥,該旁通迴路連結:第1切換部與第1室外換熱器之間的配管和第2切換部與第2室外換熱器之間的配管。
由此,在第1壓縮機和容量比第1壓縮機小的第2壓縮機同時驅動的供冷運轉時,即使在第2壓縮機排出的製冷劑流量與第1壓縮機排出的製冷劑流量相比極少的情況下,也通過調整第1膨脹閥的開度,將第2壓縮機的排出壓力維持為比第1壓縮機的排出壓力低的狀態。由此,容量較小的第2壓縮機的排出壓力不會被提升到第1壓縮機的排出壓力。
另外,在空調機的室外單元為在上部一體成形有送風風扇、在側面一體成形有第1室外換熱器與第2室外換熱器的頂吹單元且為將第1室外換熱器配置於第2室外換熱器之上的構成時,當第1壓縮機和第2壓縮機排出的各自的製冷劑流量最小且第1壓縮機的排出壓力與第2壓縮機的排出壓力大致相等的供冷運轉時,通過使得開閉閥打開、使得第2膨脹閥關閉,使第1壓縮機的排出製冷劑與第2壓縮機的排出製冷劑都在空氣流速較快、換熱效率較高的第1室外換熱器與空氣換熱。
進而,在僅第1壓縮機工作的情況下,通過使開閉閥關閉,使第1壓縮機的排出製冷劑在空氣流速較快、換熱效率較高的第1室外換熱器與空氣換熱。另外,在僅第2壓縮機工作的情況下,通過使開閉閥打開、使第2膨脹閥關閉,而使第2壓縮機的排出製冷劑在第1室外換熱器與空氣換熱。
另外,在本公開的空調機的室外單元中,具備:第1壓縮機;容量比第1壓縮機小的第2壓縮機;切換第1壓縮機的排出製冷劑的流通方向的第1切換部;切換第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2室外換熱器;使發動機排熱與製冷劑換熱的第3室外換熱器;氣管連接口;液管連接口;控制部;連結第1切換部與第1室外換熱器之間的配管和第2切換部與第2室外換熱器之間的配管的旁通迴路;和控制旁通迴路的連通的開閉閥,具備:設置於所述第1切換部與所述第1室外換熱器之間的、使製冷劑僅向所述第1室外換熱器的方向流通而不向相反方向流通的第1單向閥;設置於所述第1切換部與所述氣管連接口之間的、使製冷劑僅向所述氣管連接口的方向流通而不向相反方向流通的第2單向閥;設置於所述第2切換部與所述第2室外換熱器之間的、使製冷劑僅向所述第2室外換熱器的方向流通而不向相反方向流通的第3單向閥;和設置於所述第2切換部與所述氣管連接口之間的、使製冷劑僅向所述氣管連接口的方向流通而不向相反方向流通的第4單向閥,控制部在除霜運轉時,使得氣管連接口連接於第2壓縮機的排出管,使得液管連接口經由第3室外換熱器連接於第1壓縮機以及第2壓縮機的吸入管,且切換第1切換部以及第2切換部、對開閉閥進行開閉,以使得液管連接口經由第2室外換熱器和第1切換部、或經由第1室外換熱器和第1切換部而選擇性地連接於第1壓縮機的排出管。
由此,能夠一邊繼續供暖運轉一邊進行除霜運轉。
在同時驅動第1壓縮機與容量比第1壓縮機小的第2壓縮機的供冷運轉時,即使在第2壓縮機排出的製冷劑流量與第2壓縮機相比極少的情況下,也能夠防止第2壓縮機的排出壓力的過度上升,使第2壓縮機的運轉可靠性提高。
另外,在同時驅動第1壓縮機與第2壓縮機的供冷運轉時,無論第2壓縮機排出的製冷劑流量如何,第2壓縮機的排出壓力都不會被提升到第1壓縮機的排出壓力,所以能夠防止第2壓縮機的運轉效率下降。
另外,在空調機的室外單元為頂吹單元且第1壓縮機與第2壓縮機都以最低頻率驅動的供冷運轉時,使第1壓縮機與第2壓縮機的排出壓力都下降,即使在壓縮機各滑動部的潤滑困難的運轉狀態下,也能夠使第1壓縮機以及第2壓縮機的運轉可靠性提高。
進而,即使在第1壓縮機或者第2壓縮機單獨工作的情況下,也使得在第1室外換熱器與第2室外換熱器中的換熱效率較高的換熱器與外部空氣換熱,所以能夠使空調機的運轉效率提高。
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是本公開的實施方式2中的空調機的製冷循環圖。
圖3是室外單元的外觀圖。
圖4是本公開的實施方式3中的空調機的製冷循環圖。
圖5是以往技術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(發動機驅動壓縮機)
113:第2壓縮機(電源驅動壓縮機)
117:第1四通閥
118:第2四通閥
120:第1室外換熱器
121:第2室外換熱器
122:發動機排熱換熱器(第3室外換熱器)
140:旁通管(旁通迴路)
141:旁通管開閉閥(開閉閥)
180:氣管連接口
190:液管連接口
200、210:室內機
300:控制部
具體實施方式
第1公開是一種空調機的室外單元,具備:
第1壓縮機;
容量比所述第1壓縮機小的第2壓縮機;
切換從所述第1壓縮機排出的製冷劑的流通方向的第1切換部;
切換從所述第2壓縮機排出的製冷劑的流通方向的第2切換部;
第1室外換熱器;
第2室外換熱器;
氣管連接口;
液管連接口;和
控制部,
所述控制部在供冷運轉時,
使得所述氣管連接口連接於所述第1壓縮機的吸入管和所述第2壓縮機的吸入管,並且,
切換所述第1切換部以及所述第2切換部,以使得所述液管連接口經由所述第1室外換熱器和第1切換部連接於所述第1壓縮機的排出管、且經由所述第2室外換熱器和第2切換部而連接於所述第2壓縮機的排出管。
第1公開所述的空調機的室外單元也可以還具備:調整在所述第1室外換熱器中流動的製冷劑的流量的第1膨脹閥。另外,也可以為:所述控制部在所述供冷運轉時,切換所述第1切換部以及所述第2切換部,以使得所述液管連接口經由所述第1膨脹閥、所述第1室外換熱器以及第1切換部而連接於所述第1壓縮機的排出管且經由所述第2室外換熱器和第2切換部而連接於所述第2壓縮機的排出管。
由此,在供冷運轉時,即使在第1壓縮機和容量比第1壓縮機小的第2壓縮機同時驅動、第2壓縮機排出的製冷劑流量與第1壓縮機排出的製冷劑流量相比極少的情況下,也能通過調整第1膨脹閥(第1室外單元減壓閥130)的開度,將第2壓縮機的排出壓力維持為比第1壓縮機的排出壓力低的狀態。由此,容量較小的第2壓縮機的排出壓力不會被提升到第1壓縮機的排出壓力。
由此,在本公開中,在供冷運轉時,能夠防止容量比第1壓縮機小的第2壓縮機的排出壓力的過度上升,使第2壓縮機的運轉可靠性提高。
第2公開是如第1公開所述的空調機的室外單元,具備:連結第1切換閥與第1室外換熱器之間的配管和第2切換閥與第2室外換熱器之間的配管的旁通迴路;和控制旁通迴路的連通的開閉閥。
由此,在例如空調機的室外單元為頂吹單元、第1壓縮機和容量比第1壓縮機小的第2壓縮機排出的各自的製冷劑流量為最小(第1壓縮機和第2壓縮機都以最低運轉頻率驅動)且第1壓縮機的排出壓力與第2壓縮機的排出壓力大致相等的供冷運轉時,通過使得開閉閥打開、第2膨脹閥關閉,使第1壓縮機的排出製冷劑和第2壓縮機的排出製冷劑都在空氣流速較快、換熱能力較高的第1室外換熱器與空氣換熱。
當在這樣的運轉條件下僅使用第1室外換熱器時,與使用第1室外換熱器和第2室外換熱器的情況相比,第1室外換熱器內部的製冷劑流速上升產生的熱傳遞率提高效果比傳熱面積降低的影響大,從製冷劑向空氣的散熱量增大,第1壓縮機以及第2壓縮機的排出壓力下降。
由此,在本公開中,在第1壓縮機和第2壓縮機都以最低頻率驅動的供冷運轉時,使第1壓縮機和第2壓縮機的排出壓力都下降,即使在壓縮機各滑動部的潤滑困難的運轉狀態下,也能夠使第1壓縮機以及第2壓縮機的運轉可靠性提高。
另外,在僅第1壓縮機工作的情況下,通過使得開閉閥關閉,使第1壓縮機的排出製冷劑在空氣流速較快、換熱效率較高的第1室外換熱器與空氣換熱,在僅第2壓縮機工作的情況下,通過使得開閉閥打開、第2膨脹閥關閉,使第2壓縮機的排出製冷劑在第1室外換熱器與空氣換熱。
由此,在本公開中,即使在第1壓縮機或者第2壓縮機單獨工作的情況下,也使得在第1室外換熱器和第2室外換熱器中的換熱能力較高的換熱器與外部空氣換熱,所以能夠使空調機的運轉效率提高。
第3公開是如第2公開所述的空調機的室外單元,將第1室外換熱器的每單位面積的換熱能力設定得比第2室外換熱器高,供冷運轉的控制部在使第1壓縮機和第2壓縮機雙方以低運轉頻率進行供冷運轉的情況下,通過使得開閉閥打開、第2室外換熱器的出口的第2膨脹閥(第2室外單元減壓閥131)關閉,而使第1壓縮機和第2壓縮機雙方的排出製冷劑通過第1室外換熱器換熱。
由此,在第1壓縮機和第2壓縮機都以低頻率驅動的供冷運轉時,使第1壓縮機和第2壓縮機的排出壓力都下降,即使在壓縮機各滑動部的潤滑困難的運轉狀態下,也能夠使第1壓縮機以及第2壓縮機的運轉可靠性提高。
第4公開是如第2公開或第3公開所述的空調機的室外單元,供冷運轉的控制部在第1壓縮機單獨工作時,使得開閉閥關閉,由此通過第1室外換熱器使第1壓縮機的排出製冷劑換熱。
由此,在單獨驅動第1壓縮機的供冷運轉時,使其通過換熱能力較高的第1換熱器與外部空氣換熱,所以能夠使空調機的運轉效率提高。
第5公開是如第2公開或第3公開所述的空調機的室外單元,供冷運轉的控制部,在第2壓縮機單獨工作時,通過使得開閉閥打開、第2室外換熱器的出口的第2膨脹閥關閉,而使第2壓縮機的排出製冷劑通過第1室外換熱器換熱。
由此,在單獨驅動第2壓縮機的供冷運轉時,使其通過換熱能力較高的第1換熱器與外部空氣換熱,所以能夠使空調機的運轉效率提高。
第6公開是如第1公開所述的空調機的室外單元,還具備:使發動機排熱與製冷劑換熱的第3室外換熱器;連結所述第1切換部與所述第1室外換熱器之間的配管和所述第2切換部與所述第2室外換熱器之間的配管的旁通迴路;控制所述旁通迴路的連通的開閉閥;設置於所述第1切換部與所述第1室外換熱器之間的、使製冷劑僅向所述第1室外換熱器的方向流通而不向相反方向流通的第1單向閥;設置於所述第1切換部與所述氣管連接口之間的、使製冷劑僅向所述氣管連接口的方向流通而不向相反方向流通的第2單向閥;設置於所述第2切換部與所述第2室外換熱器之間的、使製冷劑僅向所述第2室外換熱器的方向流通而不向相反方向流通的第3單向閥;和設置於所述第2切換部與所述氣管連接口之間的、使製冷劑僅向所述氣管連接口的方向流通而不向相反方向流通的第4單向閥,所述控制部在除霜運轉時,使得所述氣管連接口連接於所述第2壓縮機的排出管,使得所述液管連接口經由所述第3室外換熱器而連接於所述第1壓縮機以及所述第2壓縮機的吸入管,且切換所述第1切換部以及所述第2切換部、對所述開閉閥進行開閉,以使得所述液管連接口經由所述第2室外換熱器和第1切換部或經由所述第1室外換熱器和第1切換部而選擇性地連接於所述第1壓縮機的排出管。
由此,能夠一邊繼續進行供暖運轉一邊進行除霜運轉。
第7公開是一種空調機的控制方法,空調機具備:第1壓縮機;容量比第1壓縮機小的第2壓縮機;切換第1壓縮機的排出製冷劑的流通方向的第1切換部;切換第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2室外換熱器;氣管連接口;和液管連接口,該控制方法中,在供冷運轉時,使得氣管連接口連接於第1壓縮機的吸入管和第2壓縮機的吸入管,並切換第1切換部以及所述第2切換部,以使得液管連接口經由第1室外換熱器和第1切換部而連接於第1壓縮機的排出管、且經由第2室外換熱器和第2切換部而連接於第2壓縮機的排出管。
由此,在供冷運轉時,即使在第1壓縮機和容量比第1壓縮機小的第2壓縮機同時驅動、第2壓縮機排出的製冷劑流量與第1壓縮機排出的製冷劑流量相比極少的情況下,也通過調整第1膨脹閥的開度,將第2壓縮機的排出壓力維持為比第1壓縮機的排出壓力低的狀態。由此,容量較小的第2壓縮機的排出壓力不會被提升到第1壓縮機的排出壓力。
由此,在本公開中,在供冷運轉時,能夠防止容量比第1壓縮機小的第2壓縮機的排出壓力的過度上升,使第2壓縮機的運轉可靠性提高。
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,本公開並不由該實施方式限定。
(實施方式1)
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臺室內機的所謂的雙胞胎構成。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臺以上室內機。
100為室外單元,室外單元100與室內機200、210通過製冷劑流通的配管連結。300為供冷供暖運轉的控制部。在室外單元100中,111為例如以氣體為驅動源的發動機,112為從發動機111得到驅動力而壓縮製冷劑的第1壓縮機(發動機驅動壓縮機),113為通過商用電源等電力驅動的第2壓縮機(電源驅動壓縮機)。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。
114為儲存器,從第1壓縮機112的吸入配管與第2壓縮機113的吸入配管的匯合點連接於與兩壓縮機相反側的製冷劑配管,向兩壓縮機供給氣體製冷劑。
115為第1壓縮機用油分離器,被設置於第1壓縮機112的排出配管,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。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的開閉而控制。
116為第2壓縮機用油分離器,被設置於第2壓縮機113的排出配管,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的開閉而控制。
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與匯合點之間,所述匯合點為第1壓縮機112的吸入配管與第2壓縮機113的吸入配管的匯合點。
117是在供冷運轉與供暖運轉中切換第1壓縮機112的排出製冷劑流動的路徑的第1四通閥。另外,118是在供冷運轉與供暖運轉中切換第2壓縮機113的排出製冷劑流動的路徑的第2四通閥。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。
120為其一端與第1四通閥連接的第1室外換熱器,121為其一端與第2四通閥連接的第2室外換熱器。在第1室外換熱器120、第2室外換熱器121中,利用翅片&管換熱器、微型管換熱器等。通過室外送風風扇150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通過翅片的空氣進行換熱。
122是進行在發動機111的冷卻中使用後的高溫的冷卻水與製冷劑的換熱的發動機排熱換熱器,在供暖時利用。在發動機排熱換熱器中利用板式換熱器。
130為與第1室外換熱器連接且使製冷劑減壓、膨脹的第1室外單元減壓閥。另外,131為與第2室外換熱器連接且使製冷劑減壓、膨脹的第2室外單元減壓閥。進而,132為調整向發動機排熱換熱器122流入的製冷劑流量的發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥。
在室外單元100,具有2個配管連接口。180為與主要供氣體製冷劑流通的氣管連接的氣管連接口,190為與主要供液態製冷劑流通的液管連接的液管連接口。
在室內機200中,201為室內換熱器,202為向室內換熱器201供給室內機200周圍的空氣的室內送風風扇,203為使製冷劑減壓、膨脹的室內機減壓裝置。同樣,在室內機210中,211為室內換熱器,212為向室內換熱器211供給室內機210周圍的空氣的室內送風風扇,213為使製冷劑減壓、膨脹的室內機減壓裝置。
接下來,對室外單元100、室內機200、210的工作進行說明。
通過控制部300,在進行供冷運轉時,第1四通閥117與第2四通閥118被設定為使得製冷劑以實線流動(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,在發動機排熱換熱器122中沒有製冷劑流動。
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1四通閥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室外單元減壓閥130,與通過了第2室外單元減壓閥131的製冷劑匯合後,向室內機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2四通閥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室外單元減壓閥131,與通過了第1室外單元減壓閥130的製冷劑匯合後,向室內機200、210供給。
在同時驅動第1壓縮機112與第2壓縮機113、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,通過例如使得第2室外單元減壓閥131完全打開、縮小第1室外單元減壓閥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室外單元減壓閥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室外單元減壓閥130之間的製冷劑溫度(第1室外換熱器出口溫度),計算由第1壓縮機112的排出壓力計算的第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室外單元減壓閥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,通過使得第1壓縮機用油返回管開閉閥115b打開,而通過第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,使得第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,而通過第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,使得第2壓縮機用油返回管開閉閥116b變為閉。
進入室內機200的高壓的液態製冷劑通過室內機減壓裝置203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機200流出。
在室內機210,也與室內機200同樣,首先,高壓的液態製冷劑通過室內機減壓裝置213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機210流出。
另外,在僅室內機200進行供冷運轉的情況下,將室內機減壓裝置213關閉,不向室內機210的室內換熱器211進行製冷劑的供給。另一方面,在僅室內機210進行供冷運轉的情況下,將室內機減壓裝置203關閉,不向室內機200的室內換熱器201進行製冷劑的供給。
從室內機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1四通閥117,另一方通過第2四通閥,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,通過控制部300例如如下進行。
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與第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與第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與第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。
通過控制部300,在進行供暖運轉時,第1四通閥117與第2四通閥118設定為如虛線所示地使製冷劑流動(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1四通閥117,與通過了第2四通閥118的製冷劑匯合後,向室內機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2四通閥118,與通過了第1四通閥117的製冷劑匯合後,向室內機200、210供給。
進入室內機200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而通過室內機減壓裝置203,從室內機200流出。
在室內機210,也與室內機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而通過室內機減壓裝置213,從室內機210流出。
另外,與供冷時同樣,在僅室內機200進行供暖運轉的情況下,將室內機減壓裝置213關閉,不向室內機210的室內換熱器211進行製冷劑的供給。另一方面,在僅室內機210進行供暖運轉的情況下,將室內機減壓裝置203關閉,不向室內機200的室內換熱器201進行製冷劑的供給。
從室內機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室外單元減壓閥130、第2室外單元減壓閥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,通過第1室外單元減壓閥130、第2室外單元減壓閥131以及發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132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。
向第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流入的製冷劑流量分別由第1室外單元減壓閥130、第2室外單元減壓閥131以及發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132的開度來控制。第1室外單元減壓閥130的開度控制為:例如檢測第1室外換熱器的前後的溫度,使得其溫度差變為預定值。第2室外單元減壓閥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和第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。在第1室外換熱器120蒸發的製冷劑通過第1四通閥117,與在第2室外換熱器121蒸發後通過了第2四通閥118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1四通閥117和第2四通閥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與第2壓縮機113的運轉方法,通過控制部300例如如下進行。
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與第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為最小的第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。
但是,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,在存在結霜的危險性的情況下,即使以使得運轉成本或者消耗能量變為最小的方式設定各壓縮機的運轉頻率,也不管該設定,進行提高第1壓縮機112的運轉頻率、降低第2壓縮機113的運轉頻率的控制。
在提高第1壓縮機112的運轉頻率時,發動機111的排熱量增加,向發動機排熱換熱器122供給的冷卻水熱量也增加。即,在發動機排熱換熱器122,能夠使更多的製冷劑蒸發,減少向第1室外換熱器120和第2室外換熱器121流動的製冷劑量而降低結霜的危險性。
如從以上的說明可知,在本實施方式中,在同時驅動第1壓縮機112和第2壓縮機113而進行供冷運轉的情況下,即使在第2壓縮機113排出的製冷劑流量與第1壓縮機112相比極少時,也通過例如使得第2室外單元減壓閥131完全打開、縮小第1室外單元減壓閥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,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。
由此,在第2壓縮機113的運轉頻率較低的狀態下的供冷運轉時,能夠防止第2壓縮機113的排出壓力的過度上升、抑制第2壓縮機113的運轉可靠性的下降。
另外,無論第2壓縮機113的運轉頻率如何,第2壓縮機113的排出壓力都不會被提升到第1壓縮機112的排出壓力,所以能夠防止第2壓縮機113的運轉效率下降。
第1實施方式所涉及的空調機的室外單元的另外的表現,是一種空調機的室外單元,是具備供製冷劑流動並且構成路徑的配管、第1壓縮機、第2壓縮機、第1室外換熱器、第2室外換熱器、連接於所述配管的切換部以及控制所述切換部而在供冷運轉時從所述路徑之中選擇第1路徑的控制器的空調機的室外單元,所述第1路徑包含第1部分(151)以及第2部分(152),在所述第1部分分支為第1分支路徑和第2分支路徑,在所述第2部分,所述第1分支路徑與所述第2分支路徑匯合,所述第1部分、所述第1壓縮機、第1室外換熱器、所述第2部分在所述第1分支路徑上以該順序出現,所述第1部分、所述第2壓縮機、所述第2室外換熱器、所述第2部分在所述第2分支路徑上以該順序出現,所述空調機的室外單元還具備在所述第1分支路徑上出現、限制在所述第1分支路流動的製冷劑的流量的第1膨脹閥。
(實施方式2)
將本實施方式中的空調機的製冷循環圖表示於圖2。圖2與圖1比較,具有將第1四通閥117與第1室外換熱器120之間的配管和第2四通閥118與第2室外換熱器之間的配管連結的旁通管140,在旁通管140存在旁通管開閉閥141。其他的構成與圖1相同,所以賦予與圖1同一附圖標記而表示,將構成要素的說明省略。
在圖3中,表示室外單元100的外觀圖。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和第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3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,且被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靠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。
室外單元100的供冷、供暖時的運轉工作基本地與實施方式1同樣。在這裡,對供冷運轉時的旁通管開閉閥141的工作進行說明。
如在實施方式1中也記載地,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。在供冷負載與兩壓縮機運轉時的最小供冷能力同等、使第1壓縮機112和第2壓縮機113雙方以最低運轉頻率運轉時,有時運轉成本變為最小。
在本實施方式中,在這樣地使第1壓縮機112和第2壓縮機113雙方以最低運轉頻率運轉的情況下,使得旁通管開閉閥141打開,且使得第2室外單元減壓閥131完全關閉。於是,第2壓縮機113的排出製冷劑通過了第2壓縮機用油分離器116、第2四通閥118後,通過旁通管140,與第1壓縮機112的排出製冷劑一起,流入每單位面積的換熱能力比第2室外換熱器121高的第1室外換熱器120,進行換熱。
當在這樣的運轉條件下僅使用第1室外換熱器120時,與使用第1室外換熱器120和第2室外換熱器121的情況相比,第1室外換熱器120內部的製冷劑流速上升產生的熱傳遞率提高效果比傳熱面積的降低效果大,從製冷劑向空氣的散熱量增大,第1壓縮機112以及第2壓縮機113的排出壓力下降。
另外,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,所以變為僅驅動第2壓縮機113。
此時,使得旁通管開閉閥141打開,且使得第2室外單元減壓閥131完全關閉。於是,第2壓縮機113的排出製冷劑通過了第2壓縮機用油分離器116、第2四通閥118後,通過旁通管140流入第1室外換熱器120而冷凝。
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,所以與通過第2室外換熱器121使第2壓縮機113的排出製冷劑換熱的情況相比,作為空調機的運轉效率提高。
另一方面,在供冷負載比第1壓縮機112的最小供冷能力大、僅驅動第1壓縮機112的情況下,使得旁通管開閉閥141關閉。於是,第1壓縮機112的排出製冷劑通過了第1壓縮機用油分離器115、第1四通閥117後,流入換熱能力較高的第1室外換熱器120而冷凝。
另外,在同時驅動第1壓縮機112和第2壓縮機113而進行供冷運轉的情況下,使得旁通管開閉閥141關閉。另外,供暖運轉時也使得旁通管開閉閥141關閉。
從以上的說明可知,在本實施方式中,在使第1壓縮機112和第2壓縮機113雙方以最低運轉頻率進行供冷運轉的情況下,僅通過每單位面積的換熱能力比第2室外換熱器121高的第1室外換熱器120使第1壓縮機112和第2壓縮機113雙方的排出製冷劑換熱,使第1壓縮機112以及第2壓縮機113的排出壓力下降。
由此,即使在第1壓縮機112和第2壓縮機113都以最低頻率驅動、壓縮機各滑動部的潤滑困難的供冷運轉時,也能夠使第1壓縮機以及第2壓縮機的運轉可靠性提高。
另外,在供冷負載較小、僅第1壓縮機112或者第2壓縮機113工作的情況下,使第1壓縮機112或者第2壓縮機113的排出製冷劑在空氣流速較快、換熱效率較高的第1室外換熱器120與空氣換熱。
由此,在供冷運轉時,即使在僅第2壓縮機113工作的情況下,也能夠使空調機的運轉效率提高。
(實施方式3)
將本實施方式中的空調機的製冷循環圖示於圖4。圖4與通過實施方式說明了的圖2相比,存在第1單向閥171、第2單向閥172、第3單向閥173、第4單向閥174。第1單向閥171設置於第1四通閥117與第1室外換熱器120之間,第2單向閥172設置於第1四通閥117與氣管連接口180之間,第3單向閥173設置於第2四通閥118與第2室外換熱器121之間,第4單向閥174設置於第2四通閥118與氣管連接口180之間。
第1單向閥171使通過了第1壓縮機用油分離器115以及第1四通閥117的第1壓縮機112的排出製冷劑僅向第1室外換熱器120的方向流通而不向其相反方向流通。第2單向閥172使通過了第1壓縮機用油分離器115以及第1四通閥117的第1壓縮機112的排出製冷劑僅向氣管連接口180的方向流通而不向其相反方向流通。
另外,第3單向閥173使通過了第2壓縮機用油分離器116以及第2四通閥118的第2壓縮機113的排出製冷劑僅向第2室外換熱器121的方向流通而不向其相反方向流通。第4單向閥174使通過了第2壓縮機用油分離器116以及第2四通閥118的第2壓縮機113的排出製冷劑僅向氣管連接口180的方向流通而不向其相反方向流通。
其他的構成與圖2相同,所以賦予與圖2同一附圖標記而表示,將構成要素的說明省略。
接下來,對室外單元100、室內機200、210的工作進行說明。通過控制部300進行供冷運轉時的工作與實施方式1、2相同,所以將其說明省略。
通過控制部300,在進行供暖運轉時,與實施方式1同樣,第1四通閥117和第2四通閥118被設定為,使得製冷劑按虛線流動(參照圖1)。
在根據第1室外換熱器120以及第2室外換熱器121的結霜狀態而判斷為需要進行使第1室外換熱器120以及第2室外換熱器121的霜融化的除霜運轉的情況下,通過控制部300進行除霜運轉。通過控制部300首先將發動機111以及第1壓縮機112和第2壓縮機113停止,僅切換第1四通閥117以使得製冷劑按實線流動。
接下來,使得第1室外單元減壓閥130打開、使得第2室外單元減壓閥131關閉、使得發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132打開、使得旁通管開閉閥141關閉,起動發動機111以及第1壓縮機112和第2壓縮機113。
第1壓縮機112排出後的高溫高壓的氣體製冷劑通過第1壓縮機用油分離器115、第1四通閥117、第1單向閥171後,流入第1室外換熱器120,將附著於第1室外換熱器120的霜融化。氣體製冷劑被冷卻而變為高壓的液態製冷劑,通過第1室外單元減壓閥130和發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132,流入發動機排熱換熱器(第3室外換熱器)122。
另一方面,第2壓縮機113排出後的高溫、高壓的排出製冷劑通過第2壓縮機用油分離器116、第2四通閥118、第4單向閥174後,向室內機200、210供給。
進入室內機200、室內機210後的高溫高壓的氣體製冷劑分別流入室內換熱器201、211。高溫高壓的氣體製冷劑在室內換熱器201、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而分別通過室內機減壓裝置203、213,從室內機200、210流出。從室內機200、210流出的高壓的液態製冷劑通過液管連接口190,與流出第1室外單元減壓閥130的液態製冷劑匯合,通過發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132,流入發動機排熱換熱器122。
流入發動機排熱換熱器122後的液態製冷劑與在發動機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以及第2壓縮機113。
在第1室外換熱器120的除霜結束時,使得第2室外單元減壓閥131打開、使得第1室外單元減壓閥130關閉,而開始第2室外換熱器121的除霜。另外,使得旁通管開閉閥141打開。
第1壓縮機112排出後的高溫高壓的氣體製冷劑通過第1壓縮機用油分離器115、第1四通閥117、第1單向閥171、旁通管開閉閥141後,流入第2室外換熱器121,將附著於第2室外換熱器121的霜融化。氣體製冷劑被冷卻而變為高壓的液態製冷劑,通過第2室外單元減壓閥131和發動機排熱換熱器用製冷劑流量調整閥132,流入發動機排熱換熱器122。之後的製冷劑的流動與第1室外換熱器120的除霜運轉時同樣。
如從以上的說明可知,在本實施方式中,在實施方式2(圖2)的構成中,設置例如第1單向閥171、第2單向閥172、第3單向閥173、第4單向閥174,在對第1室外換熱器120和第2室外換熱器121除霜時,通過僅切換第1四通閥117以使得製冷劑按實線流動,能一邊進行室內機200、210的供暖運轉一邊進行第1室外換熱器120和第2室外換熱器121的除霜。
【工業上的可利用性】
本公開能夠適於作為在供冷運轉時進行可靠性較高的運轉的空調機而利用。