Устройство кондиционирования воздуха - RU2743727C1
Код документа: RU2743727C1
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству кондиционирования воздуха, снабженного контуром хладагента, способным выполнять операцию нагрева.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Патентная литература 1 раскрывает устройство кондиционирования воздуха с тепловым насосом. Это устройство кондиционирования воздуха с тепловым насосом включает в себя внутренний теплообменник, содержащий первый теплообменник и второй теплообменник, перепускной контур, предусмотренный параллельно второму теплообменнику, и клапан управления, предусмотренный на стороне впуска хладагента, во время нагрева второго теплообменник. Клапан управления работает так, что хладагент обходит второй теплообменник в течение определенного периода времени от начала нагрева. Патентная литература 1 раскрывает, что согласно этой конфигурации усовершенствовано увеличение давления нагнетания в начале нагревания, тем самым, улучшая характеристики запуска операции нагрева.
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Патентная литература
[0003] Патентная литература 1: Нерассмотренная Заявка № S59-115944 на выдачу патента Японии.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
[0004] Как правило, внутренний вентилятор останавливается во время периода запуска операции нагрева для предотвращения выдувания холодного воздуха в помещение. Однако в устройство кондиционирования воздуха с тепловым насосом, раскрытом в патентной литературе 1, когда внутренний вентилятор останавливается в течение периода времени запуска операции нагрева, жидкий хладагент застаивается во втором теплообменнике, другими словами, генерируется неиспользуемый хладагент. Это затрудняет повышение давления на стороне высокого давления в контуре хладагента, в результате чего увеличивается период времени от начала операции нагрева до подачи теплого воздуха в помещение.
[0005] Настоящее изобретение выполнено для решения вышеприведенной проблемы, и задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства кондиционирования воздуха, способного сократить период времени от начала операции нагрева до момента подачи теплого воздуха в помещение.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
[0006] Устройство кондиционирования воздуха согласно варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя контур хладагента, включающий компрессор, первый теплообменник на стороне нагрузки и второй теплообменник на стороне нагрузки, каждый из которых выполняет функцию конденсатора, и теплообменник на стороне источника тепла, выполняющий функции испарителя, причем контур хладагента выполнен с возможностью циркуляции хладагента; вентилятор, выполненный с возможностью подачи воздуха, по меньшей мере, в один из первого теплообменника на стороне нагрузки и второго теплообменника на стороне нагрузки; первый блок переключения потока, расположенный за компрессором и перед вторым теплообменником на стороне нагрузки в направлении потока хладагента; и второй блок переключения потока, расположенный за вторым теплообменником на стороне нагрузки, и перед теплообменником на стороне источника тепла в направлении потока хладагента, при этом первый блок переключения потока выполнен с возможностью переключения между первым положением, в котором сообщение хладагента между компрессором и вторым теплообменником на стороне нагрузки заблокировано, и сообщение хладагента установлено между компрессором и первым теплообменником на стороне нагрузки, и вторым положением, в котором компрессор находится в сообщении хладагента с первым теплообменником на стороне нагрузки и вторым теплообменником на стороне нагрузки, а второй блок переключения потока выполнен с возможностью переключения между третьим положением, в котором сообщение хладагента между вторым теплообменником на стороне нагрузки и теплообменником на стороне источника тепла заблокировано, и сообщение хладагента установлено между первым теплообменником на стороне нагрузки и теплообменником на стороне источника тепла, и четвертым положением, в котором теплообменник на стороне источника тепла находится в сообщении хладагента с первым теплообменником на стороне нагрузки и вторым теплообменником на стороне нагрузки.
ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0007] Согласно настоящему изобретению, когда первый блок переключения потока и второй блок переключения потока установлены в первое положение и третье положение, соответственно, второй теплообменник на стороне нагрузки блокируется на обеих сторонах стороны впуска и стороны выпуска от пути потока, по которому течет хладагент. При этой операции, площадь теплопередачи теплообменника на стороне нагрузки может быть уменьшена, и может быть предотвращено образование неиспользуемого хладагента во втором теплообменнике на стороне нагрузки. Соответственно, так как температура конденсации и давление на стороне высокого давления в контуре хладагента могут быть увеличены, период времени от начала операции нагрева до подачи теплого воздуха в помещение может быть дополнительно сокращен.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0008] Фиг.1 представляет собой схему контура хладагента, иллюстрирующую схематичную конфигурацию устройства кондиционирования воздуха согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую пример последовательности управления активацией, выполняемых контроллером 100 устройства кондиционирования воздуха согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 представляет собой схему, иллюстрирующую путь потока хладагента от стороны впуска к стороне выпуска первого теплообменника 12а на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, когда трехходовой клапан 21 и трехходовой клапан 22 установлены в первом положении и третьем положении, соответственно, в устройстве кондиционирования воздуха согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4 представляет собой схему, иллюстрирующую путь потока хладагента от стороны впуска к стороне выпуска первого теплообменника 12а на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, когда трехходовой клапан 21 и трехходовой клапан 22 установлены во втором положении и четвертом положении, соответственно, в устройстве кондиционирования воздуха согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.5 представляет собой временную диаграмму, показывающую пример изменений во времени температуры конденсации контура 10 хладагента и скорости вращения внутреннего вентилятора 31 после начала операции нагрева в устройстве кондиционирования воздуха согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6 представляет собой схему контура хладагента, иллюстрирующую схематичную конфигурацию устройства кондиционирования воздуха согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7 представляет собой схему, иллюстрирующую путь потока хладагента от стороны впуска к стороне выпуска первого теплообменника 12а на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, когда четырехходовой клапан 24 установлен в первом положении в устройстве кондиционирования воздуха согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.8 представляет собой схему, иллюстрирующую путь потока хладагента от стороны впуска к стороне выпуска первого теплообменника 12а на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, когда четырехходовой клапан 24 установлен во втором положении в устройстве кондиционирования воздуха согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.9 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую пример последовательности управления активацией, выполняемого контроллером 100 устройства кондиционирования воздуха согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.10 представляет собой схему контура хладагента, иллюстрирующую схематичную конфигурацию устройства кондиционирования воздуха согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.11 представляет собой схему, иллюстрирующую путь потока хладагента от стороны впуска к стороне выпуска первого теплообменника 12а на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, когда трехходовой клапан 21 и трехходовой клапан 22 установлены в первом положении и третьем положении, соответственно, в устройстве кондиционирования воздуха согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.12 представляет собой схему, иллюстрирующую путь потока хладагента от стороны впуска к стороне выпуска первого теплообменника 12а на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, когда трехходовой клапан 21 и трехходовой клапан 22 установлены во втором положении и четвертом положении, соответственно, в устройстве кондиционирования воздуха согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.13 представляет собой временную диаграмму, показывающую пример изменений во времени температуры конденсации контура 10 хладагента и скорости вращения первого внутреннего вентилятора 31а, и скорости вращения второго внутреннего вентилятора 31b после начала операции нагрева в устройстве кондиционирования воздуха согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.14 представляет собой схему контура хладагента, иллюстрирующую схематичную конфигурацию устройства кондиционирования воздуха согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.15 представляет собой схему контура хладагента, иллюстрирующую схематичную конфигурацию устройства кондиционирования воздуха согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.16 представляет собой схему, иллюстрирующую путь потока хладагента от стороны впуска к стороне выпуска первого теплообменника 12а на стороне нагрузки, второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, третьего теплообменника 12с на стороне нагрузки и четвертого теплообменника 12d на стороне нагрузки, когда пятиходовой клапан 27 и пятиходовой клапан 28 установлены в первом положении и третьем положении, соответственно, в устройстве кондиционирования воздуха согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.17 представляет собой схему, иллюстрирующую путь потока хладагента от стороны впуска к стороне выпуска первого теплообменника 12а на стороне нагрузки, второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, третьего теплообменника 12с на стороне нагрузки и четвертого теплообменника 12d на стороне нагрузки, когда пятиходовой клапан 27 и пятиходовой клапан 28 установлены во втором положении и четвертом положении, соответственно, в устройстве кондиционирования воздуха согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.18 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую пример конфигурации пятиходового клапана 27 устройства кондиционирования воздуха согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.19 представляет собой схему, иллюстрирующую конфигурацию в разрезе, когда пятиходовой клапан 27, иллюстрированный на фиг.18, установлен в первое положение.
Фиг.20 представляет собой схему, иллюстрирующую конфигурацию в разрезе, когда пятиходовой клапан 27, иллюстрированный на фиг.18, установлен во второе положение.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0009] Первый вариант осуществления
Устройство кондиционирования воздуха согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения будет описан. Фиг.1 представляет собой схему контура хладагента, иллюстрирующую схематичную конфигурацию устройства кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. Как иллюстрировано на фиг.1, устройство кондиционирования воздуха включает контур 10 хладагента, выполненный с возможностью циркуляции хладагента. Контур 10 хладагента имеет конфигурацию, в которой компрессор 11, четырехходовой клапан 15, первый теплообменник 12a на стороне нагрузки, второй теплообменник 12b на стороне нагрузки, первое устройство 13 снижения давления, и теплообменник 14 на стороне источника тепла последовательно соединены кольцевым способом через трубопроводы для хладагента. В контуре 10 хладагента, первый теплообменник 12a на стороне нагрузки и второй теплообменник 12b на стороне нагрузки соединены параллельно друг с другом. Контур 10 хладагента выполнен с возможностью переключения операции охлаждения и операции нагрева. Во время операции охлаждения, первый теплообменник 12a на стороне нагрузки и второй теплообменник 12b на стороне нагрузки функционируют в качестве испарителя, а теплообменник 14 на стороне источника тепла функционирует в качестве конденсатора. Во время операции нагрева, первый теплообменник 12a на стороне нагрузки и второй теплообменник 12b на стороне нагрузки функционируют в качестве конденсатора, а теплообменник 14 на стороне источника тепла функционирует в качестве испарителя.
[0010] Устройство кондиционирования воздуха включает в себя внутренний вентилятор 31 для подачи воздуха в первый теплообменник 12a на стороне нагрузки и второй теплообменник 12b на стороне нагрузки и наружный вентилятор 32 для подачи воздуха в теплообменник 14 на стороне источника тепла. Первый теплообменник 12a на стороне нагрузки и второй теплообменник 12b на стороне нагрузки могут быть расположены последовательно в направлении потока воздуха, подаваемого от внутреннего вентилятора 31, или могут быть расположены параллельно в вышеописанном направлении потока воздуха.
[0011] Компрессор 11 представляет собой жидкостную машину, сконфигурированную для всасывания и сжатия газообразного хладагента низкого давления и для выпуска сжатого хладагента в качестве газообразного хладагента высокого давления. В качестве компрессора 11 используется, например, компрессор с инверторным приводом, способный регулировать скорость вращения привода. Четырехходовой клапан 15 выполнен с возможностью переключения направления потока хладагента в контуре 10 хладагента между операцией охлаждения и операцией нагрева. В четырехходовом клапане 15, иллюстрированном на фиг.1, сплошные линии указывают пути потока во время операции нагрева, а пунктирные линии указывают пути потока во время операции охлаждения.
[0012] Теплообменник 14 на стороне источника тепла представляет собой теплообменник, функционирующий в качестве конденсатора во время операции охлаждения и функционирующий в качестве испарителя во время операции нагрева. В теплообменнике 14 на стороне источника тепла происходит обмен теплом между хладагентом, текущим внутри него, и наружным воздухом, направляемым наружным вентилятором 32.
[0013] Первое устройство 13 понижения давления выполнено с возможностью понижения давления хладагента. В качестве первого устройства 13 понижения давления, например, используется электронный расширительный клапан, способный регулировать степень открытия посредством управления контроллером 100, описанным ниже.
[0014] Каждый из первого теплообменника 12a на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки функционируют в качестве испарителя во время операции охлаждения, и функционирует в качестве конденсатора во время операции нагрева. В каждом из первого теплообменника 12a на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки тепло обменивается между хладагентом, текущим внутри них, и воздухом внутри помещения, направляемым внутренним вентилятором 31. Например, первый теплообменник 12a на стороне нагрузки и второй теплообменник 12b на стороне нагрузки имеют одинаковую производительность.
[0015] Трехходовой клапан 21 (один пример первого блока переключения потока) для переключения пути потока в контуре 10 хладагента предусмотрен в разветвляющемся участке, расположенном перед первым теплообменником 12а на стороне нагрузки и вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки, которые соединены параллельно друг с другом относительно потока хладагента во время операции нагрева. Трехходовой клапан 21 расположен за компрессором 11 и четырехходовым клапаном 15 в направлении потока хладагента во время операции нагрева. Трехходовой клапан 21 выполнен с возможностью переключения, по меньшей мере, между первым положением и вторым положением посредством управления контроллером 100, описанным ниже. Когда трехходовой клапан 21 установлен в первое положение, сообщение хладагента между компрессором 11 и вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки блокируется, и сообщение хладагента устанавливается между компрессором 11 и первым теплообменником 12a на стороне нагрузки. Когда трехходовой клапан 21 установлен во втором положении, компрессор 11 находится в сообщении хладагента с первым теплообменником 12a на стороне нагрузки и вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки. Трехходовой клапан 21, иллюстрированный на фиг.1, установлен во втором положении. Трехходовой клапан 21 может быть дополнительно переключен в положение, отличное от первого положения и второго положения, так что сообщение хладагента между компрессором 11 и первым теплообменником 12а на стороне нагрузки блокируется, и сообщение хладагента устанавливается между компрессором 11 и вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки.
[0016] Трехходовой клапан 22 (один пример второго блока переключения потока) для переключения пути потока в контуре 10 хладагента предусмотрен в разветвляющемся участке, расположенном перед первым теплообменником 12а на стороне нагрузки и вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки, которые соединены параллельно друг с другом в направлении потока хладагента во время операции нагрева. Трехходовой клапан 22 предусмотрен перед теплообменником 14 на стороне источника тепла и первым устройством 13 снижения давления в направлении потока хладагента во время операции нагрева. Трехходовой клапан 22 выполнен с возможностью переключения, по меньшей мере, между третьим положением и четвертым положением посредством управления контроллером 100, описанным ниже. Когда трехходовой клапан 22 установлен в третье положение, сообщение хладагента между вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки и теплообменником 14 на стороне источника тепла блокируется, и сообщение хладагента устанавливается между первым теплообменником 12a на стороне нагрузки и теплообменником 14 на стороне источника тепла. Когда трехходовой клапан 22 установлен в четвертое положение, теплообменник 14 на стороне источника тепла находится в сообщении хладагента с первым теплообменником 12a на стороне нагрузки и вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки. Трехходовой клапан 22, иллюстрированный на фиг.1, установлен в четвертом положении. Трехходовой клапан 22 может быть дополнительно переключен в положение, отличное от третьего положения и четвертого положения, так что сообщение хладагента между первым теплообменником 12а на стороне нагрузки и теплообменником 14 на стороне источника тепла блокируется, и сообщение хладагента устанавливается между вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки и теплообменником 14 на стороне источника тепла.
[0017] Наружный блок, установленный снаружи помещения, вмещает компрессор 11, четырехходовой клапан 15, первое устройство 13 понижения давления, теплообменник 14 на стороне источника тепла и наружный вентилятор 32. Внутренний блок, установленный внутри помещения, вмещает первый теплообменник 12a на стороне нагрузки, второй теплообменник 12b на стороне нагрузки, трехходовые клапаны 21 и 22 и внутренний вентилятор 31.
[0018] Контроллер 100 включает в себя микрокомпьютер, включающий в себя центральный процессор, постоянную память, оперативную память и порт ввода-вывода. Контроллер 100 выполнен с возможностью управления работой всего устройства кондиционирования воздуха, включая операции компрессора 11, четырехходового клапана 15, трехходовых клапанов 21 и 22, первого устройства 13 понижения давления, внутреннего вентилятора 31 и наружного вентилятор 32 на основе сигналов обнаружения, принятых от различных датчиков, предусмотренных в контуре 10 хладагента, и сигнала операции, принятого от операционного блока. Контроллер 100 может быть предусмотрен для наружного блока или может быть предусмотрен для внутреннего блока. Контроллер 100 может включать в себя контроллер наружного блока, предусмотренный для наружного блока, и контроллер внутреннего блока, предусмотренный для внутреннего блока и способный связываться с контроллером наружного блока.
[0019] Далее будет описана работа холодильного цикла устройства кондиционирования воздуха. Сначала будет описана операция холодильного цикла во время операции охлаждения. Во время операции охлаждения, пути потока четырехходового клапана 15 переключаются, как показано пунктирными линиями на фиг.1, под управлением контроллера 100. Следовательно, во время операции охлаждения, контур 10 хладагента сконфигурирован так, что хладагент высокого давления, который был выпущен из компрессора 11, течет в теплообменник 14 на стороне источника тепла. Во время операции охлаждения, трехходовой клапан 21 устанавливается во второе положение, а трехходовой клапан 22 устанавливается в четвертое положение посредством управления контроллером 100.
[0020] Высокотемпературный газообразный хладагент высокого давления, который был выпущен из компрессора 11, проходит через теплообменник 14 на стороне источника тепла после прохождения через четырехходовой клапан 15. Во время операции охлаждения, теплообменник 14 на стороне источника тепла выполняет функцию конденсатора. Более конкретно, в теплообменнике 14 на стороне источника тепла происходит обмен теплом между хладагентом, текущим внутри него, и наружным воздухом, направляемым наружным вентилятором 32, и тепло конденсации хладагента передается наружному воздуху. При этой операции, хладагент, который протекает в теплообменнике 14 на стороне источника тепла, конденсируется, превращаясь в жидкий хладагент высокого давления. Жидкий хладагент высокого давления, который вытекает из теплообменника 14 на стороне источника тепла, поступает в первое устройство 13 понижения давления. Жидкий хладагент, который протекает в первое устройство 13 понижения давления, имеет пониженное давление, чтобы стать двухфазным хладагентом низкого давления.
[0021] Двухфазный хладагент низкого давления, пониженный по давлению первым устройством 13 понижения давления, расходится в трехходовом клапане 22 и течет в каждый из первого теплообменника 12а на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки. Во время операции охлаждения, каждый из первого теплообменника 12a на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки функционирует как испаритель. Более конкретно, в каждом из первого теплообменника 12a на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, тепло обменивается между хладагентом, текущим внутри него, и воздухом внутри помещения, направляемым внутренним вентилятором 31, и теплотой испарения хладагента, получаемым из воздуха в помещении. При этой операции двухфазный хладагент, который поступил в первый теплообменник 12a на стороне нагрузки и второй теплообменник 12b на стороне нагрузки, испаряется и становится газообразным хладагентом низкого давления. Кроме того, воздух в помещении, направляемый внутренним вентилятором 31, охлаждается действием тепла, принимаемым хладагентом. Газообразный хладагент низкого давления, испаряемый каждым из первого теплообменника 12a на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, объединяется в трехходовом клапане 21 и всасывается компрессором 11 после прохождения через четырехходовой клапан 15. Газообразный хладагент низкого давления, всасываемый компрессором 11, сжимается, превращаясь в газообразный хладагент высокой температуры и высокого давления. Во время операции охлаждения, вышеописанный цикл непрерывно повторяется.
[0022] Далее будет описана операция холодильного цикла во время операции нагрева. Во время операции нагрева, пути потока четырехходового клапана 15 переключаются, как показано сплошными линиями на фиг.1, под управлением контроллера 100. Следовательно, во время операции охлаждения, контур 10 хладагента сконфигурирован так, что хладагент высокого давления, который был выпущен из компрессора 11, течет в первый теплообменник 12а на стороне нагрузки или во второй теплообменник 12b на стороне нагрузки. Когда операция нагрева начинается, управление активацией сначала выполняется контроллером 100. После стабилизации холодильного цикла, вместо управления активацией выполняется нормальное управление.
[0023] Сначала будет описана операция холодильного цикла после стабилизации холодильного цикла во время операции нагрева. Высокотемпературный и высокого давления газообразный хладагент, выпускаемый из компрессора 11, проходит через четырехходовой клапан 15, расходится в трехходовом клапане 21 и течет в каждый из первого теплообменника 12а на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки. Во время операции нагрева, каждый из первого теплообменника 12a на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки функционирует как конденсатор. Более конкретно, в каждом из первого теплообменника 12a на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, тепло обменивается между хладагентом, текущим внутри него, и воздухом внутри помещения, направляемым внутренним вентилятором 31, и теплотой конденсации хладагента, передаваемым воздуху в помещении. При этой операции, двухфазный хладагент, который поступил в первый теплообменник 12a на стороне нагрузки и второй теплообменник 12b на стороне нагрузки, конденсируется и становится жидким хладагентом высокого давления. Воздух в помещении, направляемый внутренним вентилятором 31, нагревается действием теплоотдачи хладагента.
[0024] Жидкий хладагент высокого давления, конденсируемый каждым из первого теплообменника 12a на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, объединяется в трехходовом клапане 22 и течет в первое устройство 13 понижения давления. Жидкий хладагент, который протек в первом устройстве 13 понижения давления, понижается в давлении, чтобы стать двухфазным хладагентом низкого давления. Двухфазный хладагент низкого давления, пониженный по давлению первым устройством 13 понижения давления, поступает в теплообменник 14 на стороне источника тепла. Во время операции нагрева, теплообменник 14 на стороне источника тепла выполняет функцию испарителя. Более конкретно, в теплообменнике 14 на стороне источника тепла, тепло обменивается между хладагентом, текущим внутри него, и наружным воздухом, направляемым наружным вентилятором 32, и теплом испарения хладагента, принимаемым от воздуха внутри помещения. При этой операции, хладагент, который протекает в теплообменнике 14 на стороне источника тепла, испаряется, превращаясь в газообразный хладагент низкого давления. Газообразный хладагент низкого давления, вытекший из теплообменника 14 на стороне источника тепла, всасывается компрессором 11 после прохождения через четырехходовой клапан 15. Газообразный хладагент низкого давления, всасываемый компрессором 11, сжимается, превращаясь в газообразный хладагент высокой температуры и высокого давления. Во время операции нагрева, вышеописанный цикл непрерывно повторяется.
[0025] Далее будет описана операция с момента, когда начинается операция нагрева, до того, когда холодильный цикл стабилизируется. Фиг.2 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую пример последовательности управления активацией, выполняемого контроллером 100 устройства кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. Управление активацией, иллюстрированное на фиг.2, выполняется, когда состояние, в котором устройство кондиционирования воздуха остановлен, изменяется на состояние, в котором компрессор 11 активируется для начала операции нагрева, в ответ на команду от операционного блока, такого как, например, пульт дистанционного управления. Как иллюстрировано на фиг.2, когда начинается управление активацией, контроллер 100 останавливает внутренний вентилятор 31 (этап S1). Более конкретно, контроллер 100 останавливает внутренний вентилятор 31, когда внутренний вентилятор 31 работает, и контроллер 100 поддерживает состояние остановки внутреннего вентилятора 31, когда внутренний вентилятор 31 остановлен.
[0026] Затем контроллер 100 устанавливает трехходовой клапан 21 в первое положение и устанавливает трехходовой клапан 22 во второе положение (этап S2).
[0027] Фиг.3 представляет собой схему, иллюстрирующую путь потока хладагента от стороны впуска к стороне выпуска первого теплообменника 12а на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, когда трехходовой клапан 21 и трехходовой клапан 22 установлены в первом положении и третьем положении, соответственно, в устройстве кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. На фиг.3, пути потока, в которых потоки хладагента обозначены жирными линиями, и пути потока, в которых не течет хладагент, и внутренний вентилятор 31 в остановленном состоянии обозначены тонкими линиями. Как иллюстрировано на фиг.3, когда трехходовой клапан 21 установлен в первом положении, а трехходовой клапан 22 установлен в третьем положении, хладагент, который был выпущен из компрессора 11, течет только в первый теплообменник 12а на стороне нагрузки, не поступая во второй теплообменник 12b на стороне нагрузки. Второй теплообменник 12b на стороне нагрузки отделен от пути потока хладагента трехходовым клапаном 21, предусмотренным перед ним, и трехходовым клапаном 22, предусмотренным за ним.
[0028] Возвращаясь к фиг.2, контроллер 100 получает измерение давления на стороне высокого давления в контуре 10 хладагента или измерение температуры конденсации в контуре 10 хладагента. Измерение давления на стороне высокого давления получается на основе выходного сигнала датчика давления, предусмотренного в секции на стороне высокого давления контура 10 хладагента (другими словами, секция между компрессором 11 и первым устройством 13 понижения давления), например. Измерение температуры конденсации получается на основе выходного сигнала датчика температуры, предусмотренного в секции, например, от двухфазного участка первого теплообменника 12a на стороне нагрузки до первого устройства 13 понижения давления.
[0029] Контроллер 100 определяет, является ли полученное измерение выше заранее определенного порогового значения (этап S3). Более конкретно, при получении измерения давления на стороне высокого давления, контроллер 100 определяет, является ли измерение давления на стороне высокого давления выше заранее определенного порогового значения. В качестве альтернативы, когда получаемое измерения температуры конденсации получается, контроллер 100 определяет, является ли измерение температуры конденсации выше заданной пороговой температуры. Соответственно, контроллер 100 определяет, был ли холодильный цикл в контуре 10 хладагента стабилизирован.
[0030] При определении того, что полученное измерение выше, чем пороговое значение, контроллер 100 переходит к процессу этапа S4. С другой стороны, при определении того, что полученное измерение равно или ниже порогового значения, контроллер 100 снова получает измерение давления на стороне высокого давления или измерение температуры конденсации и выполняет процесс этапа S3 снова.
[0031] На этапе S4, контроллер 100 запускает внутренний вентилятор 31. Затем, контроллер 100 устанавливает трехходовой клапан 21 во второе положение и устанавливает трехходовой клапан 22 в четвертое положение (этап S5). Затем контроллер 100 заканчивает управление активацией, и управление активацией переводится в нормальное управление.
[0032] Фиг.4 представляет собой схему, иллюстрирующую путь потока хладагента от стороны впуска к стороне выпуска первого теплообменника 12а на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, когда трехходовой клапан 21 и трехходовой клапан 22 установлены во второе положение и четвертое положение, соответственно, в устройстве кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. На фиг.4, пути потока, по которым течет хладагент, и внутренний вентилятор 31 в рабочем состоянии обозначены жирными линиями. Как иллюстрировано на фиг.4, когда трехходовой клапан 21 установлен во втором положении, а трехходовой клапан 22 установлен в четвертом положении, хладагент, который был выпущен из компрессора 11, течет в первый теплообменник 12а на стороне нагрузки и второй теплообменник 12b на стороне нагрузки параллельно.
[0033] Далее будет описан эффект согласно настоящему варианту осуществления. Во время операции нагрева, количество тепла, обмениваемого между хладагентом и воздухом во внутреннем блоке, обозначено как Qc [кВт], скорость потока циркуляции хладагента в контуре 10 хладагента обозначено как Gr [кг/с], a удельная энтальпия хладагента на входной стороне внутреннего блока обозначена как hci [кДж/кг], удельная энтальпия хладагента на выходной стороне внутреннего блока обозначена как hco [кДж/кг], площадь поверхности первого теплообменника 12a на стороне нагрузки (другими словами, площадь теплопередачи между хладагентом и воздухом) обозначена как Aoa [м2], площадь поверхности второго теплообменника 12b на стороне нагрузки обозначена как Aob [м2], общий коэффициент теплопередачи каждого из первого теплообменника 12a на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки обозначен как K [кВт/м2K)], температура конденсации хладагента обозначена как CT [градусов C], а температура всасывания воздуха внутри помещения обозначена как Tair_in [градусов C]. В это время, когда хладагент течет только в первый теплообменник 12a на стороне нагрузки, как показано на фиг.3, характеристики, когда контур 10 хладагента стабилизирован, представлены следующими уравнениями (1) и (2).
Qc=Gr × (hci - hco) (1)
Qc=Aoa × K × (CT - Tair_in) (2)
[0034] С другой стороны, когда хладагент течет только в оба, первый теплообменник 12a на стороне нагрузки и второй теплообменник 12b на стороне нагрузки, как иллюстрировано на фиг.4, характеристики, когда контур 10 хладагента стабилизирован, представлены следующими уравнениями (3) и (4).
Qc=Gr × (hci - hco) (3)
Qc=(Aoa+Aob) × K × (CT - Tair_in) (4)
[0035] Скорость Gr потока циркуляции определяется главным образом скоростью вращения компрессора 11. Разница удельной энтальпии (hci - hco) является практически постоянной величиной, не зависящей от давления на стороне высокого давления. Следовательно, количество тепла Qc, представленное уравнениями (1) и (2), можно считать таким же, как количество тепла Qc, представленное уравнениями (3) и (4). Поскольку площадь Aoa поверхности в уравнении (2) меньше, чем сумма площадей (Aoa+Aob) поверхности в уравнении (4), температура CT конденсации в уравнении (2) выше температура CT конденсации в уравнение (4). Более конкретно, сравнивая состояние, показанное на фиг.3, с состоянием, показанным на фиг.4, в состоянии, иллюстрированном на фиг.3, температура СТ конденсации стабилизируется при высокой температуре, и, следовательно, давление на стороне высокого давления также стабилизируется при высоком давлении. Соответственно, сразу после включения компрессора 11 температура CT конденсации и давление на стороне высокого давления могут достичь высокого значения в состоянии, показанном на фиг.3, быстрее, чем в состоянии, показанном на фиг.4.
[0036] В состоянии, показанном на фиг.3, поскольку внутренний вентилятор 31 остановлен, значение общего коэффициента K теплопередачи уменьшено. Соответственно, температура CT конденсации и давление на стороне высокого давления контура 10 хладагента могут быть увеличены в состоянии, показанном на фиг.3, быстрее, чем в состоянии, показанном на фиг.4.
[0037] Кроме того, в состоянии, проиллюстрированном на фиг.3, второй теплообменник 12b на стороне нагрузки блокируется с обеих сторон, со стороны впуска и стороны выпуска, от пути потока, по которому течет хладагент. Следовательно, можно предотвратить образование неиспользуемого хладагента во втором теплообменнике 12b на стороне нагрузки. Соответственно, температура CT конденсации и давление на стороне высокого давления контура 10 хладагента могут быть увеличены в состоянии, показанном на фиг.3, быстрее, чем в состоянии, показанном на фиг.4.
[0038] С другой стороны, в состоянии, иллюстрированном на фиг.4, как в первом теплообменнике 12а на стороне нагрузки, так и во втором теплообменнике 12b на стороне нагрузки, тепло может обмениваться между хладагентом и воздухом в помещении. Соответственно, после того, как температура CT конденсации и давление на стороне высокого давления в контуре 10 хладагента увеличены, может быть получена высокая теплопроизводительность.
[0039] Фиг.5 представляет собой временную диаграмму, показывающую пример изменений во времени температуры конденсации контура 10 хладагента и скорости вращения внутреннего вентилятора 31 после начала операции нагрева в устройстве кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. На фиг.5, горизонтальная ось указывает время, вертикальная ось верхней временной диаграммы указывает температуру конденсации контура 10 хладагента, а вертикальная ось нижней временной диаграммы указывает скорость вращения внутреннего вентилятора 31. Даже когда вертикальная ось верхней временной диаграммы на фиг.5 показывает давление на стороне высокого давления в контуре 10 хладагента вместо температуры конденсации, форма волны каждого графика является одинаковой. Сплошные линии на фиг.5 показывают изменения во времени температуры конденсации и скорости вращения внутреннего вентилятора 31 в устройстве кондиционирования воздуха по настоящему варианту осуществления, соответственно. Пунктирные линии на фиг.5 показывают изменения во времени температуры конденсации и скорости вращения внутреннего вентилятора 31 в устройстве кондиционирования воздуха по сравнительному примеру. Следует отметить, что устройство кондиционирования воздуха в сравнительном примере имеет такую же конфигурацию, что и устройство кондиционирования воздуха по настоящему варианту осуществления, за исключением того, что трехходовые клапаны 21 и 22 не предусмотрены.
[0040] Как показано на фиг.5, в устройстве кондиционирования воздуха по сравнительному примеру, когда операция нагрева начинается в момент времени t0, работа внутреннего вентилятора 31 запускается в момент времени t2, в который температура конденсации и давление на стороне высокого давления достаточно увеличены. С другой стороны, в устройстве кондиционирования воздуха по настоящему варианту осуществления, поскольку температура конденсации и давление на стороне высокого давления контура 10 хладагента могут быть увеличены быстрее, чем в устройстве для кондиционирования воздуха по сравнительному примеру, работа внутреннего вентилятора 31 может быть начата в момент времени t1 раньше, чем момент времени t2 (t1-t0 < t2-t0). Соответственно, согласно устройству кондиционирования воздуха по настоящему варианту осуществления, период времени от начала операции нагрева до подачи теплого воздуха в помещение может быть дополнительно сокращен.
[0041] Как описано выше, устройство кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления включает в себя контур 10 хладагента, включающий в себя компрессор 11, первый теплообменник 12a на стороне нагрузки и второй теплообменник 12b на стороне нагрузки, каждый из которых функционирует как конденсатор, и теплообменник 14 на стороне источника тепла, работающий в качестве испарителя и выполненные с возможностью циркуляции хладагента, внутренний вентилятор 31 (пример вентилятора), выполненный с возможностью подачи воздуха, по меньшей мере, к одному из первого теплообменника 12a на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, трехходовой клапан 21 (пример первого блока переключения потока), расположенный за компрессором 11 и перед вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки в направлении потока хладагента, и трехходовой клапан 22 (пример второго блока переключения потока), расположенный за вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки и перед теплообменником 14 на стороне источника тепла в направлении потока хладагента. Трехходовой клапан 21 выполнен с возможностью переключения между первым положением и вторым положением. В первом положении, сообщение хладагента между компрессором 11 и вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки блокируется, и сообщение хладагента устанавливается между компрессором 11 и первым теплообменником 12a на стороне нагрузки. Во втором положении, компрессор 11 находится в сообщении хладагента с первым теплообменником 12a на стороне нагрузки и вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки. Трехходовой клапан 22 выполнен с возможностью переключения между третьим положением и четвертым положением. В третьем положении, сообщение хладагента между вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки и теплообменником 14 на стороне источника тепла блокируется, и сообщение хладагента устанавливается между первым теплообменником 12a на стороне нагрузки и теплообменником 14 на стороне источника тепла. В четвертом положении, теплообменник 14 на стороне источника тепла находится в сообщении хладагента с первым теплообменником 12a на стороне нагрузки и вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки.
[0042] Согласно этой конфигурации, когда трехходовой клапан 21 и трехходовой клапан 22 установлены в первое положение и третье положение, соответственно, второй теплообменник 12b на стороне нагрузки блокируется на обеих сторонах стороны впуска и стороны выпуска от пути потока, по которому течет хладагент. При этой операции, площадь теплопередачи теплообменника на стороне нагрузки может быть уменьшена, и может быть предотвращено образование неиспользуемого хладагента во втором теплообменнике 12b на стороне нагрузки. Соответственно, так как температура СТ конденсации и давление на стороне высокого давления в контуре 10 хладагента могут быть быстро увеличены, период времени от начала операции нагрева до подачи теплого воздуха во внутреннее пространство может быть дополнительно сокращен.
[0043] Устройство кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления дополнительно включает контроллер 100, выполненный с возможностью управления трехходовыми клапанами 21 и 22 и внутренним вентилятором 31. Контроллер 100 выполнен с возможностью: получения давления на стороне высокого давления в контуре 10 хладагента или температуры конденсации в контуре 10 хладагента в качестве измерения; когда измерение равно или ниже порогового значения, остановки внутреннего вентилятора 31, установки трехходового клапана 21 в первое положение и установки трехходового клапана 22 в третье положение; и когда измерение превысит пороговое значение, приведения в действие внутреннего вентилятора 31, установки трехходового клапана 21 во второе положение и установки трехходового клапана 22 в четвертое положение.
[0044] Согласно этой конфигурации, поскольку контроллер 100 определяет температуру первого теплообменника 12a на стороне нагрузки, на основе полученного измерения, работа внутреннего вентилятора 31 может быть начата в соответствующее время. Соответственно, возможно подавать теплый воздух во внутреннее пространство на ранней стадии, предотвращая подачу холодного воздуха во внутреннее пространство. Кроме того, согласно этой конфигурации, после того, как давление на стороне высокого давления или температура конденсации в контуре 10 хладагента увеличены, каждый из первого теплообменника 12a на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки обменивается теплом между хладагентом и воздухом в помещении. Соответственно, теплопроизводительность устройства кондиционирования воздуха может быть увеличена.
[0045] В устройстве кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления, первый теплообменник 12a на стороне нагрузки и второй теплообменник 12b на стороне нагрузки могут быть соединены параллельно друг с другом в состоянии, в котором трехходовой клапан 21 установлен во второе положение, а трехходовой клапан 22 установлен в четвертое положение. Каждый из первого блока переключения потока и второго блока переключения потока может иметь трехходовой клапан.
[0046] Второй вариант осуществления
Устройство кондиционирования воздуха согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения будет описан. Фиг.6 представляет собой схему контура хладагента, иллюстрирующую схематичную конфигурацию устройства кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. Следует отметить, что компоненты, имеющие те же функции и действия, что и в первом варианте осуществления, обозначены теми же ссылочными обозначениями, и их описание здесь опущено. Как иллюстрировано на фиг.6, первый теплообменник 12a на стороне нагрузки и второй теплообменник 12b на стороне нагрузки по настоящему варианту осуществления соединены последовательно в направлении потока хладагента в контуре 10 хладагента. Второе устройство 26 понижения давления может быть предусмотрено между первым теплообменником 12а на стороне нагрузки и вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки в направлении потока хладагента. В качестве второго устройства 26 понижения давления, например, используется электронный расширительный клапан, способный регулировать степень открытия посредством управления контроллером 100, например.
[0047] Четырехходовой клапан 23 предусмотрен в контуре 10 хладагента, причем четырехходовой клапан 23 выполнен с возможностью переключения, какой из первого теплообменника 12a на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки расположен ближе по ходу. Четырехходовой клапан 23 управляется контроллером 100. Четырехходовой клапан 23, показанный на фиг.6, установлен так, что он расположен перед первым теплообменником 12a на стороне нагрузки и вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки в направлении потока хладагента во время операции нагрева.
[0048] Кроме того, в контуре 10 хладагента предусмотрен четырехходовой клапан 24 для соединения сообщения хладагента между первым теплообменником 12a на стороне нагрузки и вторым устройством 26 понижения давления, и сообщения хладагента между вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки и первым устройством 13 понижения давления. Четырехходовой клапан 24 функционирует как первый блок переключения потока, предусмотренный перед вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки, и функционирует как второй блок переключения потока, предусмотренный за вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки. Четырехходовой клапан 24 выполнен с возможностью переключения между первым положением и вторым положением посредством управления контроллером 100.
[0049] Фиг.7 представляет собой схему, иллюстрирующую путь потока хладагента от стороны впуска к стороне выпуска первого теплообменника 12а на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, когда четырехходовой клапан 24 установлен в первом положении в устройстве кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. Четырехходовой клапан 24, установленный в первом положении, устанавливается в первое положение как первый блок переключения потока, и устанавливается в третье положение как второй блок переключения потока. Более конкретно, когда четырехходовой клапан 24 установлен в первое положение, сообщение хладагента между компрессором 11 и вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки блокируется, и сообщение хладагента устанавливается между компрессором 11 и первым теплообменником 12a на стороне нагрузки, как иллюстрировано на фиг.7. Когда четырехходовой клапан 24 установлен в первое положение, сообщение хладагента между вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки и теплообменником 14 на стороне источника тепла блокируется, и сообщение хладагента устанавливается между первым теплообменником 12a на стороне нагрузки и теплообменником 14 на стороне источника тепла. В этом состоянии, хладагент, который был выпущен из компрессора 11, течет только в первый теплообменник 12a на стороне нагрузки, но не течет во второй теплообменник 12b на стороне нагрузки. Короткий контур пути потока для короткой циркуляции без прохождения через второй теплообменник 12b на стороне нагрузки образован в четырехходовом клапане 24. Второй теплообменник 12b на стороне нагрузки отделен от пути потока хладагента одним четырехходовым клапаном 24 на обеих сторонах, стороне впуска и стороне выпуска второго теплообменника 12b стороны нагрузки.
[0050] Фиг.8 представляет собой схему, иллюстрирующую путь потока хладагента от стороны впуска к стороне выпуска первого теплообменника 12а на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, когда четырехходовой клапан 24 установлен во втором положении в устройстве кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. Четырехходовой клапан 24, установленный во втором положении, устанавливается во второе положение как первый блок переключения потока, и устанавливается в четвертое положение как второй блок переключения потока. Более конкретно, когда четырехходовой клапан 24 установлен во втором положении, компрессор 11 находится в сообщении хладагента с первым теплообменником 12a стороны нагрузки и вторым теплообменником 12b стороны нагрузки, а теплообменник 14 стороны источника тепла находится в сообщении хладагента с первым теплообменником 12a стороны нагрузки и вторым теплообменником 12b стороны нагрузки, как иллюстрировано на фиг.8. В этом состоянии, хладагент, который был выпущен из компрессора 11, течет только в первый теплообменник 12a на стороне нагрузки после прохождения через четырехходовой клапан 15 и четырехходовой клапан 23. Хладагент, который выпущен из первого теплообменника 12a на стороне нагрузки, течет во второй теплообменник 12b на стороне нагрузки после прохождения через четырехходовой клапан 24, второе устройство 26 понижения давления и четырехходовой клапан 23. Хладагент, который выпущен из первого теплообменника 12a на стороне нагрузки, течет во второй теплообменник 12b на стороне нагрузки после прохождения через четырехходовой клапан 24 и первое устройство 13 понижения давления. Хладагент, который был выпущен из компрессора 11, поступает последовательно как в первый теплообменник 12a на стороне нагрузки, так и во второй теплообменник 12b на стороне нагрузки.
[0051] Фиг.9 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую пример последовательности управления активацией, выполняемой контроллером 100 устройства кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. Управление активацией, иллюстрированное на фиг.9, выполняется, когда состояние, в котором устройство кондиционирования воздуха остановлен, изменяется на состояние, в котором компрессор 11 активируется для начала операции нагрева, в ответ на команду от операционного блока, такого как, например, пульт дистанционного управления. Как иллюстрировано на фиг.9, когда начинается управление активацией, контроллер 100 останавливает внутренний вентилятор 31 (этап S11). Более конкретно, контроллер 100 останавливает внутренний вентилятор 31, когда внутренний вентилятор 31 работает, и контроллер 100 поддерживает состояние остановки внутреннего вентилятора 31, когда внутренний вентилятор 31 остановлен.
[0052] Затем, контроллер 100 устанавливает четырехходовой клапан 24 в первое положение (этап S12). С этой операцией, четырехходовой клапан 24 установлен в первом положении как первый блок переключения потока, и установлен в третьем положении как второй блок переключения потока.
[0053] Далее, контроллер 100 получает измерение давления на стороне высокого давления в контуре 10 хладагента или измерение температуры конденсации в контуре 10 хладагента. Измерение давления на стороне высокого давления получается на основе выходного сигнала датчика давления, предусмотренного в секции на стороне высокого давления контура 10 хладагента (другими словами, секция между компрессором 11 и первым устройством 13 понижения давления), например. Измерение температуры конденсации получается на основе выходного сигнала датчика температуры, предусмотренного в секции, например, от двухфазного участка первого теплообменника 12a на стороне нагрузки до первого устройства 13 понижения давления.
[0054] Контроллер 100 определяет, является ли полученное измерение выше заранее определенного порогового значения (этап S13). Более конкретно, при получении измерения давления на стороне высокого давления, контроллер 100 определяет, является ли измерение давления на стороне высокого давления выше заранее определенного порогового давления. В качестве альтернативы, когда получается измерение температуры конденсации, контроллер 100 определяет, является ли измерение температуры конденсации выше заданной пороговой температуры. Соответственно, контроллер 100 определяет, был ли холодильный цикл в контуре 10 хладагента стабилизирован.
[0055] При определении того, что полученное измерение выше, чем пороговое значение, контроллер 100 переходит к процессу этапа S14. С другой стороны, при определении того, что полученное измерение равно или ниже порогового значения, контроллер 100 получает измерение давления на стороне высокого давления или измерение температуры конденсации и выполняет процесс этапа S13 снова.
[0056] На этапе S14, контроллер 100 запускает внутренний вентилятор 31 в работу. Затем, контроллер 100 устанавливает четырехходовой клапан 24 во второе положение (этап S15). С этой операцией, четырехходовой клапан 24 установлен во втором положении как первый блок переключения потока, и установлен в четвертом положении как второй блок переключения потока. Затем контроллер 100 заканчивает управление активацией, и управление активацией переводится в нормальное управление.
[0057] Согласно настоящему варианту осуществления, могут быть получены те же эффекты, что и в первом варианте осуществления.
[0058] В настоящем варианте осуществления, второе устройство 26 понижения давления предусмотрено между первым теплообменником 12а на стороне нагрузки и вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки, которые соединены последовательно. Следовательно, когда четырехходовой клапан 24 установлен во втором положении, температура конденсации в первом теплообменнике 12а на стороне нагрузки и температура конденсации во втором теплообменнике 12b на стороне нагрузки может быть отлична друг от друга. Например, когда степень открытия второго устройства 26 понижения давления уменьшается, температура конденсации во втором теплообменнике 12b на стороне нагрузки становится ниже, чем температура конденсации первого теплообменника 12a на стороне нагрузки. В результате, температура выдуваемого воздуха, который прошел через первый теплообменник 12a на стороне нагрузки, и температура выдуваемого воздуха, который прошел через второй теплообменник 12b на стороне нагрузки, может быть отлична друг от друга. Кроме того, когда четырехходовой клапан 23 переключен, температура конденсации во втором теплообменнике 12b на стороне нагрузки может быть выше, чем температура конденсации в первом теплообменнике 12a на стороне нагрузки.
[0059] Как описано выше, в устройстве кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления, в состоянии, в котором первый блок переключения потока установлен во второе положение, а второй блок переключения потока установлен в четвертое положение (например, состояние, в котором четырехходовой клапан 24 установлен в первое положение), первый теплообменник 12a на стороне нагрузки и второй теплообменник 12b на стороне нагрузки могут быть соединены последовательно в направлении потока хладагента.
[0060] В устройстве кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления, каждый из первого блока переключения потока и второго блока переключения потока может иметь один четырехходовой клапан 24.
[0061] Кроме того, устройство кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления может дополнительно включать в себя второе устройство 26 понижения давления (пример устройства понижения давления), предусмотренное между первым теплообменником 12a на стороне нагрузки и вторым теплообменником 12b на стороне нагрузки в направлении потока хладагента.
[0062] Третий вариант осуществления
Устройство кондиционирования воздуха согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения будет описан. Фиг.10 представляет собой схему контура хладагента, иллюстрирующую схематичную конфигурацию устройства кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. Следует отметить, что компоненты, имеющие те же функции и действия, что и в первом варианте осуществления, обозначены теми же ссылочными обозначениями, и их описание здесь опущено. Как иллюстрировано на фиг.10, устройство кондиционирования воздуха по настоящему варианту осуществления отличается от устройства по первому варианту осуществления тем, что первый внутренний вентилятор 31а для подачи воздуха в первый теплообменник 12а на стороне нагрузки и второй внутренний вентилятор 31b для подачи воздуха ко второму теплообменнику 12b на стороне нагрузки предусмотрены индивидуально.
[0063] Первый теплообменник 12a на стороне нагрузки, второй теплообменник 12b на стороне нагрузки, первый внутренний вентилятор 31a и второй внутренний вентилятор 31b размещены, например, в одном внутреннем блоке. Например, выпускное отверстие для воздуха, вытянутое в направлении слева направо, образовано во внутреннем блоке. Воздух, который был отправлен первым внутренним вентилятором 31а, и который прошел через первый теплообменник 12а на стороне нагрузки, выдувается из участка на одной стороне относительно центра в направлении слева направо выпускного отверстия для воздуха. Воздух, который был отправлен вторым внутренним вентилятором 31b, и который прошел через второй теплообменник 12а на стороне нагрузки, выдувается из участка на другой стороне относительно центра в направлении слева направо выпускного отверстия для воздуха.
[0064] Фиг.11 представляет собой схему, иллюстрирующую путь потока хладагента от стороны впуска к стороне выпуска первого теплообменника 12а на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, когда трехходовой клапан 21 и трехходовой клапан 22 установлены в первом положении и третьем положении, соответственно, в устройстве кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. Как иллюстрировано на фиг.11, когда трехходовой клапан 21 установлен в первом положении, а трехходовой клапан 22 установлен в третьем положении, хладагент, который был выпущен из компрессора 11, течет только в первый теплообменник 12а на стороне нагрузки, не поступая во второй теплообменник 12b на стороне нагрузки. Второй теплообменник 12b на стороне нагрузки отделен от пути потока хладагента трехходовым клапаном 21, предусмотренным перед ним, и трехходовым клапаном 22, предусмотренным за ним.
[0065] Фиг.12 представляет собой схему, иллюстрирующую путь потока хладагента от стороны впуска к стороне выпуска первого теплообменника 12а на стороне нагрузки и второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, когда трехходовой клапан 21 и трехходовой клапан 22 установлены во второе положение и четвертое положение, соответственно, в устройстве кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. Как иллюстрировано на фиг.12, когда трехходовой клапан 21 установлен во втором положении, а трехходовой клапан 22 установлен в четвертом положении, хладагент, который был выпущен из компрессора 11, течет как в первый теплообменник 12а на стороне нагрузки, так и во второй теплообменник 12b на стороне нагрузки параллельно.
[0066] Процесс управления активацией в настоящем варианте осуществления является таким же, как в первом варианте осуществления.
[0067] Фиг.13 представляет собой временную диаграмму, показывающую пример изменений во времени температуры конденсации в контуре 10 хладагента и скорости вращения первого внутреннего вентилятора 31а, и скорости вращения второго внутреннего вентилятора 31b после начала операции нагрева в устройстве кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. На фиг.13, горизонтальная ось показывает время, вертикальная ось верхней временной диаграммы показывает температуру конденсации в контуре 10 хладагента, вертикальная ось средней временной диаграммы показывает скорость вращения первого внутреннего вентилятора 31а, а вертикальная ось нижней временной диаграммы показывает скорость вращения второго внутреннего вентилятора 31b. Сплошные линии на фиг.13 показывают изменения во времени температуры конденсации и скоростей вращения первого внутреннего вентилятора 31а и второго внутреннего вентилятора 31b в устройстве кондиционирования воздуха по настоящему варианту осуществления, соответственно. Пунктирные линии на фиг.13 показывают изменения во времени температуры конденсации и скоростей вращения первого внутреннего вентилятора 31а и второго внутреннего вентилятора 31b в устройство кондиционирования воздуха по настоящему варианту осуществления, соответственно. Следует отметить, что устройство кондиционирования воздуха в сравнительном примере имеет такую же конфигурацию, что и устройство кондиционирования воздуха по настоящему варианту осуществления, за исключением того, что трехходовые клапаны 21 и 22 не предусмотрены.
[0068] Как показано на фиг.13, в устройстве кондиционирования воздуха по сравнительному примеру, когда операция нагрева начинается в момент времени t0, работа первого внутреннего вентилятора 31а и второго внутреннего вентилятора 31b запускается в момент времени t2, в который температура конденсации и давление на стороне высокого давления достаточно увеличены. С другой стороны, в устройстве кондиционирования воздуха по настоящему варианту осуществления, поскольку температура конденсации и давление на стороне высокого давления контура 10 хладагента могут быть увеличены быстрее, чем в устройстве кондиционирования воздуха по сравнительному примеру, работа внутреннего вентилятора 31а и второго внутреннего вентилятора 31b может быть начата в момент времени t1 раньше, чем момент времени t2. Соответственно, согласно устройству кондиционирования воздуха по настоящему варианту осуществления, период времени от начала операции нагрева до подачи теплого воздуха в помещение может быть дополнительно сокращен.
[0069] В настоящем варианте осуществления, первый внутренний вентилятор 31а для подачи воздуха в первый теплообменник 12а на стороне нагрузки и второй внутренний вентилятор 31b для подачи воздуха ко второму теплообменнику 12b на стороне нагрузки предусмотрены индивидуально. Следовательно, объем воздуха, проходящий через первый теплообменник 12a на стороне нагрузки, и объем воздуха, проходящий через второй теплообменник 12b на стороне нагрузки, могут быть отрегулированы независимо. Соответственно, объем воздуха, выпускаемого из выпускного отверстия для воздуха внутреннего блока, может быть отрегулирован более точно для каждого участка выпускного отверстия для воздуха.
[0070] Четвертый вариант осуществления
Устройство кондиционирования воздуха согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения будет описан. Фиг.14 представляет собой схему контура хладагента, иллюстрирующую схематичную конфигурацию устройства кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. Следует отметить, что компоненты, имеющие те же функции и действия, что и в первом и втором вариантах осуществления, обозначены теми же ссылочными обозначениями, и их описание здесь опущено. Как иллюстрировано на фиг.14, устройство кондиционирования воздуха по настоящему варианту осуществления отличается от устройства по второму варианту осуществления тем, что первый внутренний вентилятор 31а для подачи воздуха в первый теплообменник 12а на стороне нагрузки и второй внутренний вентилятор 31b для подачи воздуха ко второму теплообменнику 12b на стороне нагрузки предусмотрены индивидуально.
[0071] Первый теплообменник 12a на стороне нагрузки, второй теплообменник 12b на стороне нагрузки, первый внутренний вентилятор 31a и второй внутренний вентилятор 31b размещены, например, в одном внутреннем блоке. Например, выпускное отверстие для воздуха, вытянутое в направлении слева направо, образовано во внутреннем блоке. Воздух, который был отправлен первым внутренним вентилятором 31а, и который прошел через первый теплообменник 12а на стороне нагрузки, выдувается из участка на одной стороне относительно центра в направлении слева направо выпускного отверстия для воздуха. Воздух, который был отправлен вторым внутренним вентилятором 31b, и который прошел через второй теплообменник 12а на стороне нагрузки, выдувается из участка на другой стороне относительно центра в направлении слева направо выпускного отверстия для воздуха.
[0072] Процесс управления активацией в настоящем варианте осуществления является таким же, как во втором варианте осуществления.
[0073] В настоящем варианте осуществления, подобно третьему варианту осуществления, объем воздуха, проходящий через первый теплообменник 12a на стороне нагрузки, и объем воздуха, проходящий через второй теплообменник 12b на стороне нагрузки, могут быть отрегулированы независимо. Кроме того, в настоящем варианте осуществления, подобно второму варианту осуществления, температура конденсации в первом теплообменнике 12а на стороне нагрузки и температура конденсации во втором теплообменнике 12b на стороне нагрузки могут быть отличны друг от друга. Соответственно, объем и температура воздуха, выпускаемого из выпускного отверстия для воздуха внутреннего блока, может быть отрегулирован более точно для каждого участка выпускного отверстия для воздуха.
[0074] Пятый вариант осуществления
Устройство кондиционирования воздуха согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения будет описан. Фиг.15 представляет собой схему контура хладагента, иллюстрирующую схематичную конфигурацию устройства кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. Следует отметить, что компоненты, имеющие те же функции и действия, что и в первом варианте осуществления, обозначены теми же ссылочными обозначениями, и их описание здесь опущено. Как иллюстрировано на фиг.15, устройство кондиционирования воздуха по настоящему варианту осуществления отличается от устройства по первому варианту осуществления тем, что четыре теплообменника на стороне нагрузки предусмотрены параллельно друг другу. Следует отметить, что количество теплообменников на стороне нагрузки также может составлять три, пять или более. Первый теплообменник 12a на стороне нагрузки, второй теплообменник 12b на стороне нагрузки, третий теплообменник 12c на стороне нагрузки и четвертый теплообменник 12d на стороне нагрузки имеют одинаковую производительность и размещены в одном внутреннем блоке, например. В настоящем варианте осуществления, предусмотрен один внутренний вентилятор 31, но, аналогично третьему или четвертому варианту осуществления, четыре внутренних вентилятора могут быть предусмотрены для подачи воздуха в первый теплообменник 12a на стороне нагрузки, второй теплообменник 12b на стороне нагрузки, третий теплообменник 12с на стороне нагрузки и четвертый теплообменник 12d на стороне нагрузки, соответственно.
[0075] Пятиходовой клапан 27 (один пример первого блока переключения потока) предусмотрен на участке разветвления, расположенном перед первым теплообменником 12a со стороны нагрузки, вторым теплообменником 12b со стороны нагрузки, третьим теплообменник 12с на стороне нагрузки, и четвертым теплообменником 12d на стороне нагрузки относительно потока хладагента во время операции нагрева. Пятиходовой клапан 27 выполнен с возможностью переключения, по меньшей мере, между первым положением и вторым положением посредством управления контроллером 100.
[0076] Пятиходовой клапан 28 (один пример второго блока переключения потока) предусмотрен на участке разветвления, расположенном за первым теплообменником 12a со стороны нагрузки, вторым теплообменником 12b со стороны нагрузки, третьим теплообменник 12с на стороне нагрузки, и четвертым теплообменником 12d на стороне нагрузки в направлении потока хладагента во время операции нагрева. Пятиходовой клапан 28 выполнен с возможностью переключения, по меньшей мере, между третьим положением и четвертым положением посредством управления контроллером 100, описанным ниже.
[0077] Фиг.16 представляет собой схему, иллюстрирующую путь потока хладагента от стороны впуска к стороне выпуска первого теплообменника 12а на стороне нагрузки, второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, третьего теплообменника 12с на стороне нагрузки и четвертого теплообменника 12d на стороне нагрузки, когда пятиходовой клапан 27 и пятиходовой клапан 28 установлены в первом положении и третьем положении, соответственно, в устройстве кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. Как иллюстрировано на фиг.16, когда пятиходовой клапан 27 установлен в первом положении, а пятиходовой клапан 28 установлен в третьем положении, хладагент, который был выпущен из компрессора 11, течет только в первый теплообменник 12а на стороне нагрузки, не поступая во второй теплообменник 12b на стороне нагрузки, третий теплообменник 12с на стороне нагрузки и четвертый теплообменник 12d на стороне нагрузки. Второй теплообменник 12b на стороне нагрузки, третий теплообменник 12с на стороне нагрузки, и четвертый теплообменник 12d на стороне нагрузки отделены от пути потока хладагента пятиходовым клапаном 27, предусмотренным перед ними, и пятиходовым клапаном 28, предусмотренным за ними.
[0078] Фиг.17 представляет собой схему, иллюстрирующую путь потока хладагента от стороны впуска к стороне выпуска первого теплообменника 12а на стороне нагрузки, второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, третьего теплообменника 12с на стороне нагрузки и четвертого теплообменника 12d на стороне нагрузки, когда пятиходовой клапан 27 и пятиходовой клапан 28 установлены во втором положении и четвертом положении, соответственно, в устройстве кондиционирования воздуха согласно настоящему варианту осуществления. Как иллюстрировано на фиг.17, когда пятиходовой клапан 27 установлен во втором положении, а пятиходовой клапан 28 установлен в четвертом положении, хладагент, который был выпущен из компрессора 11, течет только во все из первого теплообменника 12а на стороне нагрузки, второго теплообменника 12b на стороне нагрузки, третьего теплообменника 12с на стороне нагрузки и четвертого теплообменника 12d на стороне нагрузки.
[0079] Процесс управления активацией в настоящем варианте осуществления является таким же, как в первом варианте осуществления.
[0080] Фиг.18 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую пример конфигурации пятиходового клапана 27 устройства кондиционирования воздуха согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.18 сплошные стрелки указывают направление потока хладагента во время операции нагрева, а пунктирные стрелки указывают направление потока хладагента во время операции охлаждения. Фиг.19 представляет собой схему, иллюстрирующую конфигурацию в разрезе, когда пятиходовой клапан 27, иллюстрированный на фиг.18, установлен в первое положение. Фиг.20 представляет собой схему, иллюстрирующую конфигурацию в разрезе, когда пятиходовой клапан 27, иллюстрированный на фиг.18, установлен во второе положение. Далее будет описан пятиходовой клапан 27, а пятиходовой клапан 28 имеет ту же конфигурацию, что и пятиходовой клапан 27.
[0081] Как иллюстрировано на фиг.18 - фиг.20, пятиходовой клапан 27 имеет структуру поворотного клапана. Пятиходовой клапан 27 включает в себя оболочку 41, выполненную в форме имеющего дно цилиндра, и корпус 42 столбчатого клапана, размещенный в оболочке 41, чтобы быть концентрическим с оболочкой 41. Корпус 42 клапана выполнен с возможностью поворота вокруг вала 43 вращения, предусмотренного на центральной оси оболочки 41 в пределах заданного диапазона углов относительно оболочки 41, посредством управления контроллером 100.
[0082] Первый порт 51, второй порт 52, третий порт 53, четвертый порт 54 и пятый порт 55 образованы в круглом дне оболочки 41 для размещения с заданными интервалами в направлении вдоль окружности вокруг вала 43 вращения. Первый порт 51 служит как впуск хладагента во время операции нагрева и как выпуск хладагента во время операции охлаждения. Второй порт 52 - пятый порт 55 каждый служит как выпуск хладагента во время операции нагрева и как впуск хладагента во время операции охлаждения. Первый порт 51 соединен с четырехходовым клапаном 15 через трубопровод для хладагента. Второй порт 52 - пятый порт 55 соединены к первому теплообменнику 12а на стороне нагрузки - четвертому теплообменнику 12d на стороне нагрузки через трубопроводы, соответственно.
[0083] Вокруг вала 43 вращения в корпусе 42 клапана образована сообщающаяся канавка 44 в форме сектора или круговой дуги, обращенная к первому порту 51 - пятому порту 55.
[0084] Когда пятиходовой клапан 27 установлен в первом положении, первый порт 51 и второй порт 52 сообщаются друг с другом через сообщающуюся канавку 44, как иллюстрировано на фиг.19. Второй порт 52 - пятый порт 55 закрыты корпусом 42 клапана. Напротив, когда пятиходовой клапан 27 установлен во второе положение, первый порт 51 сообщается с каждым из второго порта 52 - пятого порта 55 через сообщающуюся канавку 44, как иллюстрировано на фиг.20.
[0085] Как описано выше, каждый из первого блока переключения потока и второго блока переключения потока может иметь поворотный клапан.
[0086] В настоящем варианте осуществления, площадь теплопередачи теплообменника на стороне нагрузки, когда пятиходовой клапан 27 и пятиходовой клапан 28 установлены в первом положении и третьем положении, соответственно, уменьшается примерно до четверти площади теплопередачи теплообменника на стороне нагрузки, когда пятиходовой клапан 27 и пятиходовой клапан 28 установлены во втором и четвертом положениях, соответственно. Следовательно, температура конденсации и давление на стороне высокого давления в контуре 10 хладагента могут быть увеличены быстрее, чем в вариантах 1-4 осуществления. Соответственно, период времени от начала операции нагрева до момента подачи теплого воздуха во внутреннее пространство может быть уменьшен больше, чем в вариантах 1-4 осуществления.
[0087] Настоящее изобретение не ограничено вышеописанными вариантами осуществления, но может быть модифицировано в различных формах.
Например, хотя трехходовой клапан, четырехходовой клапан, пятиходовой клапан и другие клапаны представлены в качестве первого блока переключения потока и второго блока переключения потока в вышеописанных вариантах осуществления, каждый из первого блок переключения потока и второго блока переключения потока могут состоять из одного или множества двухходовых клапанов.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
[0088] 10 Контур хладагента,
11 Компрессор,
12а Первый теплообменник на стороне нагрузки,
12b Второй теплообменник на стороне нагрузки,
12с Третий теплообменник на стороне нагрузки,
12d Четвертый теплообменник на стороне нагрузки,
13 Первое устройство понижения давления,
14 Теплообменник на стороне источника тепла,
15 Четырехходовой клапан,
21, 22 Трехходовой клапан,
23, 24 Четырехходовой клапан,
26 Второе устройство понижения давления,
27, 28 Пятиходовой клапан,
31 Внутренний вентилятор,
31а Первый внутренний вентилятор,
31b Второй внутренний вентилятор,
32 Наружный вентилятор,
41 Оболочка,
42 Корпус клапана,
43 Вал вращения,
44 Сообщающаяся канавка,
51 Первый порт,
52 Второй порт,
53 Третий порт,
54 Четвертый порт,
55 Пятый порт,
100 Контроллер.
Реферат
Устройство кондиционирования воздуха включает в себя контур хладагента, включающий в себя первый теплообменник на стороне нагрузки и второй теплообменник на стороне нагрузки, первый блок переключения потока, расположенный перед вторым теплообменником на стороне нагрузки, и второй блок переключения потока, расположенный за вторым теплообменником на стороне нагрузки. Первый блок переключения потока выполнен с возможностью переключения между первым положением, в котором сообщение хладагента между компрессором и вторым теплообменником на стороне нагрузки заблокировано, и вторым положением, в котором компрессор находится в сообщении хладагента с первым теплообменником на стороне нагрузки и вторым теплообменником на стороне нагрузки. Второй блок переключения потока выполнен с возможностью переключения между третьим положением, в котором сообщение хладагента между вторым теплообменником на стороне нагрузки и теплообменником на стороне источника тепла заблокировано, и четвертым положением, в котором первый теплообменник со стороны нагрузки находится в сообщении хладагента со вторым теплообменником на стороне нагрузки и теплообменником на стороне источника тепла. Техническим результатом является дополнительное сокращение периода времени от начала операции нагрева до подачи теплого воздуха в помещение за счет увеличения температуры конденсации и давления на стороне высокого давления в контуре хладагента. 8 з.п. ф-лы, 20 ил.
