制冷循環裝置和具備該制冷循環裝置的空氣調節的制造方法
【專利摘要】本發明的制冷循環裝置，設置有三通閥（切換裝置）（42），該三通閥（42）在壓縮機（6）的吸入管和四通閥（8）之間，能夠切換使制冷劑從四通閥（8）直接流至壓縮機（6）的吸入管的配管（25）和使制冷劑從四通閥（8）通過制冷劑加熱用的輔助熱交換器（蓄熱箱（32）、蓄熱熱交換器（34）、蓄熱材料（36））而流至壓縮機（6）的吸入管的配管（38），在除霜運轉時，控制三通閥（切換裝置）（42），使流過室內熱交換器（第一熱交換器）（16）和室外熱交換器（第二熱交換器）（14）的制冷劑經由四通閥（8）流過輔助熱交換器（蓄熱箱（32）、蓄熱熱交換器（34）、蓄熱材料（36）），引導至壓縮機（6）的吸入管。
【專利說明】制冷循環裝置和具備該制冷循環裝置的空氣調節機
【技術領域】
[0001]本發明涉及具備切換使附著于蒸發器的霜融解的制冷劑直接流至壓縮機的路徑和通過制冷劑加熱用的輔助熱交換器而流至壓縮機的路徑的機構的制冷循環裝置和空氣調節機。
【背景技術】
[0002]現有技術中，熱泵式空氣調節機在供暖運轉時，在室外熱交換器上結霜的情況下，切換四通閥從供暖循環到供冷循環進行除霜。在該除霜方式下，雖然室內風扇停止，但是由于從室內機逐漸放出冷氣，所以具有失去供暖感的缺點。
[0003]于是，提案有設置以設于室外機的壓縮機為熱源的蓄熱箱，在供暖運轉中利用蓄積于蓄熱箱的壓縮機的廢熱進行除霜的裝置(例如，參照專利文獻1、2)。
[0004]圖6表示專利文獻I的現有的制冷循環裝置的一例，用制冷劑配管將設于室外機的壓縮機100、四通閥102、室外熱交換器104、毛細管106和設于室內機的室內熱交換器108連接，并且設有將毛細管106旁通的第一旁通回路110，和一端與壓縮機100的排出側的配管連接、另一端與從毛細管106到室外熱交換器104的配管連接的第二旁通回路112。在第一旁通回路110中設有二通閥114、單向閥116和蓄熱熱交換器118，在第二旁通回路112中設有二通閥120和單向閥122。
[0005]另外，在壓縮機100的周圍設有蓄熱箱124，在蓄熱箱124的內部填充有用于與蓄熱熱交換器118進行熱交換的潛熱蓄熱材料126。
[0006]該制冷循環中，在進行除霜運轉時，控制兩個二通閥114、120打開，使從壓縮機100排出的制冷劑的一部分流至第二旁通回路112，使剩余的制冷劑流至四通閥102和室內熱交換器108。另外，在流過室內熱交換器108的制冷劑被用于供暖之后，使極少的制冷劑通過毛細管106流至室外熱交換器104。另一方面，使剩余的大部分制冷劑流入到第一旁通回路110，通過二通閥114流至蓄熱熱交換器118并由蓄熱材料126吸收熱，通過單向閥116之后，與通過毛細管106的制冷劑匯流并流至室外熱交換器104。之后，在室外熱交換器104的入口與流經第二旁通回路112的制冷劑匯流，利用制冷劑保持的熱進行除霜，進而在通過四通閥102之后，被吸入到壓縮機100中。
[0007]在該制冷循環裝置中，通過設置第二旁通回路112，在除霜時將從壓縮機100排出的熱氣引導至室外熱交換器104，并且使流入到室外熱交換器104的制冷劑的壓力保持得較聞，由此提聞除霜能力。
[0008]圖7表示專利文獻2中的現有的空氣調節機結構，該空氣調節機由用制冷劑配管相互連接的室外機2和室內機4構成。在室外機2的內部設有壓縮機6、四通閥8、過濾器10、膨脹閥12和室外熱交換器14，在室內機4的內部設有室內熱交換器16，它們通過經由制冷劑配管相互連接而構成制冷循環。
[0009]另外，壓縮機6和室內熱交換器16經由設置有四通閥8的第一配管18連接，室內熱交換器16和膨脹閥12經由設置有過濾器10的第二配管20連接。另外，膨脹閥12和室外熱交換器14經由第三配管22連接，室外熱交換器14和壓縮機6經由第四配管24連接。
[0010]在第四配管24的中間部配置有四通閥8，在壓縮機6的制冷劑吸入側的第四配管24設有用于分離液相制冷劑和氣相制冷劑的蓄液器(accumulator) 26。另外,壓縮機6和第三配管22經由第五配管28連接，在第五配管28設有第一電磁閥30。這些第五配管28和第一電磁閥30構成排出氣體旁通機構。
[0011]另外，在壓縮機6周圍設有蓄熱箱32，在蓄熱箱32內部設有蓄熱熱交換器34，并且填充有用于與蓄熱熱交換器34進行熱交換的蓄熱材料36，由蓄熱箱32、蓄熱熱交換器34和蓄熱材料36構成成為輔助熱交換器的蓄熱裝置。
[0012]另外，第二配管20和蓄熱熱交換器34經由第六配管38連接，蓄熱熱交換器34和第四配管24經由第七配管40連接，在第六配管38設有第二電磁閥31。
[0013]在室內機4內部設有室內熱交換器16,室內熱交換器16利用送風風扇(未圖不)進行吸入到室內機4內部的室內空氣與流過室內熱交換器16內部的制冷劑的熱交換，在供暖時將通過熱交換變暖后的空氣向室內吹出，另一方面，在供冷時將通過熱交換冷卻后的空氣向室內吹出。
[0014]在上述那 樣構成的現有的空氣調節機中，以供暖運轉時為例，與制冷劑的流動一起說明各部件相互的連接關系和功能。
[0015]從壓縮機6的排出口排出的制冷劑通過第一配管18從四通閥8到達室內熱交換器16。在室內熱交換器16中與室內空氣進行熱交換而冷凝后的制冷劑，從室內熱交換器16輸出，通過第二配管20，通過防止異物侵入膨脹閥12的過濾器10，到達膨脹閥12。在膨脹閥12中減壓后的制冷劑通過第三配管22到達室外熱交換器14，在室外熱交換器14中與室外空氣進行熱交換而蒸發后的制冷劑通過第四配管24、四通閥8和蓄液器26返回至壓縮機6的吸入口。
[0016]另外，從第一配管18的壓縮機6排出口和四通閥8之間分支的第五配管28，經由第一電磁閥30在第三配管22的膨脹閥12和室外熱交換器14之間匯流，在內部收納有蓄熱材料36和蓄熱熱交換器34的蓄熱箱32以與壓縮機6相接并將其包圍的方式配置，將壓縮機6中產生的熱蓄積于蓄熱材料36。而且，從第二配管20的室內熱交換器16和過濾器10之間分支的第六配管38，經由第二電磁閥31到達蓄熱熱交換器34的入口，從蓄熱熱交換器34的出口出來的第七配管40在第四配管24的四通閥8和蓄液器26之間匯流。
[0017]通常供暖運轉時，控制第一電磁閥30和第二電磁閥31關閉，制冷劑不流過該制冷劑回路。
[0018]接著，說明除霜.供暖時的動作和制冷劑的流動。
[0019]在上述的通常供暖運轉中，當在室外熱交換器14上結霜且結霜的霜生長時，室外熱交換器14的通風阻力增加，風量減少，室外熱交換器14內的蒸發溫度降低。當利用檢測室外熱交換器14的配管溫度的溫度傳感器(未圖示)檢測到蒸發溫度比非結霜時降低時，從控制裝置輸出從通常供暖運轉向除霜.供暖運轉的指示。
[0020]當從通常供暖運轉轉換成除霜?供暖運轉時，控制第一電磁閥30和第二電磁閥31打開，在上述通常供暖運轉時的制冷劑的流動的基礎上，從壓縮機6的排出口排出的氣相制冷劑的一部分通過第五配管28和第一電磁閥30，與通過第三配管22的制冷劑匯流，將室外熱交換器14加熱、冷凝而液相化之后，通過第四配管24經由四通閥8和蓄液器26返回至壓縮機6的吸入口。
[0021]另外，在第二配管20的室內熱交換器16和過濾器10之間分流的液相制冷劑的一部分，經由第六配管38和第二電磁閥31，在蓄熱熱交換器34中從蓄熱材料36吸熱而蒸發、氣相化，通過第七配管40與通過第四配管24的制冷劑匯流，從蓄液器26返回至壓縮機6的吸入口。
[0022]在除霜?供暖開始時，由于霜的附著而成為冰點以下的室外熱交換器14的溫度被從壓縮機6的排出口排出的氣相制冷劑加熱，霜在零度附近融解，當霜的融解結束時，室外熱交換器14的溫度再次開始上升。當由溫度傳感器(未圖示)檢測到該室外熱交換器14的溫度上升時，判斷為除霜結束，從控制裝置輸出從除霜.供暖運轉向通常供暖運轉的指示。
[0023]現有技術文獻
[0024]專利文獻
[0025]專利文獻1:日本特開平3 — 31666號公報
[0026]專利文獻2:日本專利第4666111號公報

【發明內容】

[0027]發明要解決的課題
[0028]但是，在上述現有的結構中，在熱源具有的熱量較少的情況下，需要將從壓縮機排出的熱氣的大部分引導至 室外熱交換器，隨之，室內熱交換器的壓力降低，由此，具有室內機的能力降低、損害舒適性的課題。另外，與現有的方式同樣，采用在制冷劑流過室內熱交換器之后，經由蓄熱箱導向室外熱交換器的結構或制冷劑流過室外熱交換器之后，分配導向室外熱交換器和蓄熱箱的結構的情況下，流過蓄熱箱的制冷劑的溫度變高，從蓄熱箱吸熱不充分，當要確保室內機的能力時，具有花費時間去除霜的課題。
[0029]本發明是為了解決上述現有的課題而研發的，其目的在于，提供一種能夠縮短除霜時間的制冷循環裝置和具備該制冷循環裝置提高供暖運轉時的舒適性的空氣調節機。
[0030]用于解決課題的技術方案
[0031]為了實現所述目的，本發明提供一種制冷循環裝置，其包括:
[0032]壓縮機；
[0033]與上述壓縮機連接的第一熱交換器；
[0034]與上述第一熱交換器連接的膨脹閥；
[0035]與上述膨脹閥連接的第二熱交換器；
[0036]與上述第二熱交換器和上述壓縮機連接的四通閥；
[0037]配置于上述壓縮機周圍的制冷劑加熱用的輔助熱交換器；和
[0038]在上述壓縮機的吸入管與上述四通閥之間，能夠切換使制冷劑從上述四通閥直接流至上述壓縮機的吸入管的路徑和使制冷劑從上述四通閥通過上述輔助熱交換器流至上述壓縮機的吸入管的路徑的切換裝置，
[0039]在融解附著于上述第二熱交換器的霜的除霜運轉時，控制上述切換裝置，使流過上述第一熱交換器和上述第二熱交換器的制冷劑經由上述四通閥流過上述輔助熱交換器，被引導至上述壓縮機的吸入管。
[0040]發明效果[0041]根據本發明，由于采用在除霜運轉時通過第一熱交換器和第二熱交換器之后的制冷劑通過輔助熱交換器的結構，所以能夠使第一熱交換器為高溫，使輔助熱交換器為低溫。因此，通過迅速進行從熱源吸熱，能夠縮短除霜時間，抑制供暖運轉時的除霜運轉的室溫降低而提高舒適性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1是具備本發明實施方式I的制冷循環裝置的空氣調節機的結構圖。
[0043]圖2是表示具備該制冷循環裝置的空氣調節機在通常供暖時的制冷劑的流動的示意圖。
[0044]圖3是表示具備該制冷循環裝置的空氣調節機在除霜?供暖時的制冷劑的流動的示意圖。
[0045]圖4是本發明實施方式2的制冷循環結構圖。
[0046]圖5是本發明實施方式2的控制時間圖。
[0047]圖6是具備現有的制冷循環裝置的空氣調節機的結構圖。
[0048]圖7是現有的一例進行的制冷循環結構圖。
【具體實施方式】 [0049]第一方面提供一種制冷循環裝置，其特征在于，包括:
[0050]壓縮機；
[0051]與上述壓縮機連接的第一熱交換器；
[0052]與上述第一熱交換器連接的膨脹閥；
[0053]與上述膨脹閥連接的第二熱交換器；
[0054]與上述第二熱交換器和上述壓縮機連接的四通閥；
[0055]配置于上述壓縮機周圍的制冷劑加熱用的輔助熱交換器；和
[0056]在上述壓縮機的吸入管與上述四通閥之間，能夠切換使制冷劑從上述四通閥直接流至上述壓縮機的吸入管的路徑和使制冷劑從上述四通閥通過上述輔助熱交換器流至上述壓縮機的吸入管的路徑的切換裝置，
[0057]在融解附著于上述第二熱交換器的霜的除霜運轉時，控制上述切換裝置，使流過上述第一熱交換器和上述第二熱交換器的制冷劑經由上述四通閥流過上述輔助熱交換器，被引導至上述壓縮機的吸入管。
[0058]由此，由于采用在除霜運轉時通過第一熱交換器和第二熱交換器之后的制冷劑通過輔助熱交換器的結構，所以能夠使第一熱交換器為高溫，使輔助熱交換器為低溫，通過迅速進行從熱源吸熱，能夠縮短除霜時間，抑制供暖運轉時的除霜運轉的室溫降低而提高舒適性。
[0059]第二方面的制冷循環裝置特別是在第一方面的基礎上，上述切換裝置使用三通閥。通過該結構，能夠進行收納以節省裝置空間，能夠進行設備的緊湊化。
[0060]第三方面的制冷循環裝置特別是在第一或第二方面的基礎上，具有從上述壓縮機的排出管連接到上述膨脹閥與上述第二熱交換器之間的排出氣體旁通機構。通過該結構，能夠將來自壓縮機的高溫制冷劑供給到第二熱交換器，能夠大幅縮短除霜時間。[0061]第四方面的制冷循環裝置特別是在第一~第三中任一方面的基礎上，上述輔助熱交換器的熱源為以包圍上述壓縮機的方式配置的對上述壓縮機中產生的熱進行蓄熱的蓄熱材料。通過采用這種結構，在加熱器等輔助電力消失或供給最低限度的輔助電力的情況下，能夠在較短時間內結束第二熱交換器的除霜。另外，在采用該結構的情況下，能夠使與蓄熱材料進行熱交換的上述輔助熱交換器為低溫，所以能夠增加來自蓄熱材料的最大吸收熱量，縮短除霜時間，抑制供暖運轉時的除霜運轉的例如室溫降低而提高舒適性。
[0062]第五方面的制冷循環裝置特別是在第一~第四中任一方面的基礎上，在設于從上述四通閥到上述輔助熱交換器之間的上述切換裝置與上述輔助熱交換器之間設有使制冷劑壓力損失增大的節流機構。通過設置該機構，能夠使流過輔助熱交換器的制冷劑變得更低溫，能夠提高從熱源吸熱的速度。
[0063]第六方面的制冷循環裝置特別是在第一~第五中任一方面的基礎上，還包括:檢測上述第二熱交換器的配管溫度的溫度傳感器；和與上述壓縮機、上述膨脹閥、上述切換裝置和上述溫度傳感器電連接的制冷循環控制裝置。
[0064]在通常供暖運轉時，當上述溫度傳感器檢測到上述第二熱交換器內的溫度比非結霜時降低時，上述制冷循環控制裝置輸出從通常供暖運轉向除霜.供暖運轉切換的指示。
[0065]另外，除霜.供暖運轉時，在上述第二熱交換器內的溫度為零度附近使霜融解，當霜的融解結束、上述溫度傳感器檢測到上述第二熱交換器內的溫度上升時，判斷為除霜結束，上述制冷循環控制裝置輸出從除霜. 供暖運轉向通常供暖運轉切換的指示。
[0066]第七方面的制冷循環裝置特別是在第六方面的基礎上，上述制冷循環控制裝置在判定為除霜運轉結束后，暫時降低上述壓縮機的運轉速度，并且將膨脹閥的膨脹閥開度減小到能夠使上述第一熱交換器中過冷卻的液體制冷劑保持在上述第一熱交換器的管內的程度，之后，將上述制冷劑路徑的上述切換裝置由使制冷劑從上述四通閥通過上述輔助熱交換器流至上述壓縮機的吸入管的路徑切換成使制冷劑從上述四通閥直接流至上述壓縮機的吸入管的路徑。由此，在從除霜?供暖運轉時切換成通常供暖運轉時，能夠將供暖能力的降低抑制得盡可能小，并將切換裝置的入口出口的壓力差抑制得比切換裝置的允許壓力差小，能夠可靠地切換切換裝置。另外，能夠提供可采用切換裝置本身的允許壓力差也較小的低成本的合理的制冷循環裝置。
[0067]第八方面提供一種空氣調節機，其將第一~第七方面的第一熱交換器設為室內熱交換器，將第二熱交換器設為室外熱交換器。在從除霜.供暖運轉時切換成通常供暖運轉時，能夠將供暖能力的降低抑制得盡可能小，并將切換裝置的入口出口的壓力差抑制得比切換裝置的允許壓力差小，可靠地切換切換裝置。另外，能夠提供可采用切換裝置本身的允許壓力差也較小的低成本的合理的空氣調節機。
[0068]以下，作為裝載于空氣調節機的例子，參照附圖對本發明的制冷循環裝置的實施方式進行說明。另外，本發明不限定于該實施方式。
[0069](實施方式I)
[0070]圖1表示具備本發明實施方式I的制冷循環裝置的空氣調節機結構，空氣調節機由用制冷劑配管相互連接的室外機2和室內機4構成。
[0071]如圖1所示，在室外機2內部設有壓縮機6、四通閥8、過濾器10、膨脹閥12和室外熱交換器(第二熱交換器)14。在室內機4內部設有室內熱交換器(第一熱交換器)16。它們通過經由制冷劑配管相互連接而構成制冷循環。
[0072]更詳細而言，壓縮機6和室內熱交換器16經由設有四通閥8的第一配管18連接，室內熱交換器16和膨脹閥12經由設有過濾器10的第二配管20連接。另外，膨脹閥12和室外熱交換器14經由第三配管22連接，室外熱交換器14和壓縮機6經由第四配管24和配管25連接。在連接室外熱交換器14和壓縮機6的配管24和配管25之間配置有四通閥8。另外，在四通閥8和壓縮機6之間經由配管25連接有三通閥(切換裝置)42。在三通閥42和壓縮機制冷劑吸入側的配管25還設有用于分離液相制冷劑和氣相制冷劑的蓄液器26。另外，在連結室外熱交換器14和室內熱交換器16的配管22，經由配管28與壓縮機6連接,在配管28設有電磁閥30。這些配管28和電磁閥30構成排出氣體旁通機構。
[0073]另外，在壓縮機6周圍設有蓄熱箱32。在蓄熱箱32內部設有蓄熱熱交換器34，并且填充有用于與蓄熱熱交換器34進行熱交換的蓄熱材料(例如，乙二醇水溶液)36。這樣，由蓄熱箱32、蓄熱熱交換器34和蓄熱材料36構成成為輔助熱交換器的蓄熱裝置。
[0074]另外，三通閥42和蓄熱熱交換器34經由包括毛細管(節流機構)43的配管38連接，連接三通閥42和壓縮機6的配管25經由配管40與蓄熱熱交換器34連接。
[0075]在室內機4內部，在室內熱交換器16的基礎上，還設有送風風扇(未圖示)、上下葉片(未圖示)和左右葉片(未圖示)。室內熱交換器16利用送風風扇進行吸入到室內機4內部的室內空氣與流過室內熱交換器16內部的制冷劑的熱交換，在供暖時將通過熱交換變暖后的空氣向室內吹出，另一方面，在供冷時將通過熱交換冷卻后的空氣向室內吹出。上下葉片根據需要上下變更從室內機4吹出的空氣方向。左右葉片根據需要左右變更從室內機4吹出的空氣方向。
[0076]另外，壓縮機6、送風風扇、上下葉片、左右葉片、四通閥8、膨脹閥12、電磁閥30、三通閥42等與控制裝置(未圖示，例如微機)電連接，由控制裝置控制而動作。
[0077]在上述構成的本發明的制冷循環裝置中，以供暖運轉時為例，與制冷劑的流動一起說明各部件相互的連接關系和功能。
[0078]從壓縮機6的排出口排出的制冷劑從四通閥8通過配管18到達室內熱交換器16。在室內熱交換器16中與室內空氣進行熱交換而冷凝后的制冷劑，從室內熱交換器16輸出，通過第二配管20，通過防止異物侵入膨脹閥12的過濾器10，到達膨脹閥12。在膨脹閥12中減壓后的制冷劑通過第三配管22，到達室外熱交換器14。另外，在室外熱交換器14中與室外空氣進行熱交換而蒸發后的制冷劑，通過配管24、四通閥8、三通閥42、配管25和蓄液器26，經由壓縮機6的吸入口返回至壓縮機6。
[0079]另外，從配管18的壓縮機6排出口和四通閥8之間分支的配管28，經由電磁閥30在配管22的膨脹閥12和室外熱交換器14之間匯流。
[0080]另外，在內部收納有蓄熱材料36和蓄熱熱交換器34的蓄熱箱32，以與壓縮機6相接并將其包圍的方式配置，將壓縮機6中產生的熱蓄積于蓄熱材料36。
[0081]三通閥42的一方與四通閥8的吸入配管連接，另一方與連接三通閥42和壓縮機6的吸入口的配管25連接，第三方與連接三通閥42和蓄熱熱交換器34的配管38連接。利用上述控制裝置，能夠切換使制冷劑從四通閥8通過配管25導向壓縮機6的吸入口的路徑和使制冷劑從四通閥8通過配管38并經由蓄熱熱交換器34導向壓縮機6的吸入口的路徑。
[0082]接著，參照示意性地表示空氣調節機通常供暖時的動作和制冷劑的流動的圖2說明通常供暖時的動作。
[0083]通常供暖運轉時，控制電磁閥30關閉，如上所述，從壓縮機6的排出口排出的制冷劑通過配管18從四通閥8到達室內熱交換器16。在室內熱交換器16中與室內空氣進行熱交換而冷凝后的制冷劑，從室內熱交換器16輸出，通過配管20，到達膨脹閥12。在膨脹閥12中減壓后的制冷劑通過第三配管22，到達室外熱交換器14。在室外熱交換器14中與室外空氣進行熱交換而蒸發后的制冷劑，通過配管24，到達四通閥8。通常供暖運轉時，三通閥42以使制冷劑從室外熱交換器14導向壓縮機6的吸入口的路徑即連通配管24和配管25的方式進行控制，通過四通閥8的制冷劑通過三通閥42返回至壓縮機6的吸入口。
[0084]另外，在壓縮機6中產生的熱從壓縮機6的外壁經由蓄熱箱32的內壁在收納于蓄熱箱32內部的蓄熱材料36中蓄熱。 [0085]接著,參照示意性地表示空氣調節機在除霜.供暖時的動作和制冷劑的流動的圖3說明除霜.供暖時的動作。圖中，實線箭頭表示用于供暖的制冷劑的流動，虛線箭頭表示用于除霜的制冷劑的流動。
[0086]在上述的通常供暖運轉中，當在室外熱交換器14上結霜且結霜的霜生長時，室外熱交換器14的通風阻力增加，風量減少，室外熱交換器14內的蒸發溫度降低。如圖3所示，在本發明的空氣調節機中設有檢測室外熱交換器14的配管溫度的溫度傳感器51。當溫度傳感器51檢測到蒸發溫度比非結霜時降低時，從控制裝置輸出從通常供暖運轉向除霜?供暖運轉切換的指示。
[0087]當從通常供暖運轉切換成除霜?供暖運轉時，控制電磁閥30打開。在上述通常供暖運轉時的制冷劑的流動的基礎上，從壓縮機6的排出口排出的氣相制冷劑的一部分通過配管28和電磁閥30，與通過配管22的制冷劑匯流，將室外熱交換器14加熱、冷凝而液相化之后，到達四通閥8。
[0088]除霜.供暖運轉時，三通閥42以使制冷劑從室外熱交換器14導向蓄熱熱交換器34的路徑即連通配管24和配管38的方式進行控制。通過四通閥8的制冷劑被毛細管43減壓而成為低溫，用蓄熱熱交換器34吸收蓄熱材料36的熱，以氣相或高干燥質量(quality)狀態到達蓄液器26，返回至壓縮機6的吸入口。
[0089]通過采用這種結構，能夠使與蓄熱材料36進行熱交換的蓄熱熱交換器34成為低溫。而且，來自蓄熱材料36的最大吸收熱量與壓縮機6的溫度和蓄熱熱交換器34溫度的溫度差成比例，所以如果使蓄熱熱交換器34的溫度為低溫，則可使壓縮機6的溫度和蓄熱熱交換器34溫度的溫度差更大，能夠增加來自蓄熱材料36的最大吸收熱量，能夠縮短除霜時間，抑制供暖運轉時的除霜運轉引起的室溫降低而提高舒適性。
[0090]另外，通過促進蓄熱熱交換器34中的液體制冷劑的蒸發，不會使液體制冷劑返回到壓縮機6，也能夠提高壓縮機6的可靠性。
[0091]另外，若如專利文獻I中的現有技術的圖6那樣使通過蓄熱熱交換器118的制冷劑為旁通路徑，則通過蓄熱熱交換器118的制冷劑的循環量降低。在蓄熱材料126的溫度為高溫的情況下，由于過熱度在蓄熱熱交換器118的后半部變高，有時熱交換量降低而不能充分發揮除霜能力。但是，本結構中，采用在蓄熱熱交換器34中用I個路徑流過制冷劑的結構，所以能夠防止過熱度的過度引起的熱交換量的降低，能夠充分發揮除霜能力。
[0092]在除霜?供暖開始時，由于霜的附著而成為冰點以下的室外熱交換器14的溫度被混合有從壓縮機6的排出口排出的氣相制冷劑和從室內熱交換器16返回的液相或氣液二相制冷劑的制冷劑加熱，在零度附近使霜融解，當霜的融解結束時，溫度再次開始上升。當溫度傳感器51檢測到該室外熱交換器14的溫度上升時，判斷為除霜結束，從控制裝置輸出從除霜.供暖運轉向通常供暖運轉切換的指示。
[0093]另外，從壓縮機6經由配管28通過電磁閥30到達室外熱交換器14的排出氣體旁通路徑并不一定需要，除需要極大的除霜能力的情況之外也可以采用沒有該路徑的結構。
[0094]在該情況下，氣相制冷劑從壓縮機6的排出口經由配管18、室內熱交換器16、配管20、配管22流至室外熱交換器14，對室外熱交換器14進行除霜，雖然除霜能力偏低，但能夠以低成本實現緊湊的結構。
[0095]另外，在該結構中，采用在從三通閥42到達蓄熱熱交換器34的配管38中設有毛細管43的結構，但也可以采用減小與蓄熱熱交換器34連通的三通閥42的開口部的方式來代替本結構。在該情況下，能夠消除毛細管43，能夠以低成本實現緊湊的結構。
[0096](實施方式2)
[0097]<得到本發明的一個方式的過程>
[0098]圖1所示的實施方式I的空氣調節機作為上述圖7所示的現有的空氣調節機的改良版而被提案，圖1表示改良后的除霜方式的制冷循環裝置的一例。
[0099]本發明實施方式I的空氣調節機，在四通閥8和壓縮機6之間經由配管25連接有成為切換裝置的三通閥42，另外，在三通閥42和壓縮機制冷劑吸入側的配管25設有用于分離液相制冷劑和氣相制冷劑的蓄液器26。另外，三通閥42和蓄熱熱交換器34經由包含成為節流機構的毛細管43的配管38連接，連接蓄熱熱交換器34、三通閥42和壓縮機6的配管25經由配管40連接。
[0100]三通閥42的一方與四通閥8的吸入配管連接，另一方與連接三通閥42和壓縮機6的吸入口的配管25連接，第三方與連接三通閥42和蓄熱熱交換器34的配管38連接，能夠切換使制冷劑從四通閥8通過配管25導向壓縮機6的吸入口的路徑和使制冷劑從四通閥8通過配管38經由蓄熱熱交換器34導向壓縮機6的吸入口的路徑。
[0101]通常供暖運轉時，從壓縮機6的排出口排出的制冷劑通過配管18從四通閥8到達室內熱交換器16。在室內熱交換器16中與室內空氣進行熱交換而冷凝后的制冷劑，從室內熱交換器16輸出，通過配管20到達膨脹閥12，在膨脹閥12中減壓后的制冷劑通過配管22到達室外熱交換器14。在室外熱交換器14中與室外空氣進行熱交換而蒸發后的制冷劑，通過配管24，到達四通閥8。三通閥42以使制冷劑從室外熱交換器14導向壓縮機6的吸入口的路徑即連通配管24和配管25的方式進行控制，通過四通閥8的制冷劑通過三通閥42，返回至壓縮機6的吸入口。
[0102]另外，在壓縮機6中產生的熱從壓縮機6的外壁經由蓄熱箱32的內壁在收納于蓄熱箱32內部的蓄熱材料36中蓄熱。
[0103]在上述的通常供暖運轉中，當在室外熱交換器14上結霜且結霜的霜生長時，室外熱交換器14的通風阻力增加，風量減少，室外熱交換器14內的蒸發溫度降低。若設置檢測室外熱交換器14的配管溫度的溫度傳感器(未圖示)且溫度傳感器檢測到蒸發溫度比非結霜時降低，則從控制裝置輸出從通常供暖運轉向除霜.供暖運轉切換的指示。
[0104]除霜.供暖運轉時，三通閥42以使制冷劑從室外熱交換器14導向蓄熱熱交換器34的路徑即連通配管24和配管38的方式進行控制，通過四通閥8的制冷劑被毛細管43減壓而成為低溫，利用蓄熱熱交換器34吸收蓄熱材料36的熱，而以氣相或高干燥度狀態到達蓄液器26，返回至壓縮機6的吸入口。
[0105]在除霜?供暖開始時，由于霜的附著而成為冰點以下的室外熱交換器14的溫度被混合有從壓縮機6的排出口排出的氣相制冷劑和從室內熱交換器16返回的液相或氣液二相制冷劑的制冷劑加熱，在零度附近使霜融解，當霜的融解結束時，室外熱交換器14的溫度再次開始上升。當溫度傳感器檢測到該室外熱交換器14的溫度上升時，判斷為除霜結束，從控制裝置輸出從除霜.供暖運轉向通常供暖運轉切換的指示。
[0106]使用該三通閥42的裝置采用如下結構，即，在除霜運轉時，流過室內熱交換器16和室外熱交換器14的制冷劑經由四通閥8流過蓄熱熱交換器34導向壓縮機6的吸入管，通過進行將室內熱交換器16維持成高溫且將蓄熱熱交換器34維持成低溫的運轉，迅速進行從熱源吸熱，能夠縮短除霜時間，抑制供暖運轉時的除霜運轉的室溫降低而提高舒適性。 [0107]在上述的本發明實施方式I的結構中，在除霜?供暖運轉時，使制冷劑從三通閥42的入口流至壓縮機6的吸入口的狀態時，三通閥42的入口出口的壓力差變大，變得比三通閥42的允許壓力差大，而有時不能切換至通常供暖運轉，為了避免該情況，當要采用允許壓力差較大的三通閥時，具有成本高的課題。
[0108]因此，本發明人等為了解決上述課題發現如下結構，即，在從除霜.供暖運轉時切換成通常供暖運轉時，能夠盡可能小地抑制供暖能力的降低，并將三通閥的入口出口的壓力差抑制得比三通閥的允許壓力差小，可靠地切換三通閥，并且，可采用三通閥本身的允許壓力差也較小的低成本的制冷循環裝置，完成具備實施方式2的制冷循環裝置的空氣調節機。
[0109]圖4是表示具備本發明實施方式2的制冷循環裝置的空氣調節機結構的制冷循環結構圖，對與圖1所示的本發明的實施方式I相同的構成要素標注相同的符號，并省略詳細的說明。
[0110]圖4中，在該空氣調節機中，在實施方式I的結構基礎上，還具備控制其運轉的制冷循環控制裝置50。制冷循環控制裝置50與溫度傳感器51電連接而檢測室外熱交換器(第一熱交換器)14的溫度。另外，制冷循環控制裝置50還與壓縮機6、膨脹閥12、成為切換裝置的三通閥42電連接，確定并驅動控制壓縮機6的運轉速度、膨脹閥12的節流量、三通閥42的制冷劑路徑切換。
[0111]通常供暖運轉時，控制電磁閥30關閉，從壓縮機6的排出口排出的制冷劑通過配管18從四通閥8到達室內熱交換器16。在室內熱交換器16中與室內空氣進行熱交換而冷凝后的制冷劑，從室內熱交換器16輸出，通過配管20，到達膨脹閥12。另外，在膨脹閥12中減壓后的制冷劑通過配管22到達室外熱交換器14。在室外熱交換器14中與室外空氣進行熱交換而蒸發后的制冷劑，通過配管24，到達四通閥8。三通閥42以使制冷劑從室外熱交換器14導向壓縮機6的吸入口的路徑即連通配管24和配管25的方式進行控制，通過四通閥8的制冷劑通過三通閥42，返回至壓縮機6的吸入口。
[0112]另外，在壓縮機6中產生的熱從壓縮機6的外壁經由構成輔助熱交換器的蓄熱箱32的外壁在收納于蓄熱箱32內部的蓄熱材料36中進行蓄積。
[0113]在上述的通常供暖運轉中，當在室外熱交換器14上結霜且結霜的霜生長時，室外熱交換器14的通風阻力增加，風量減少，室外熱交換器14內的蒸發溫度降低。當溫度傳感器51檢測到蒸發溫度比非結霜時降低時，制冷循環控制裝置50輸出從通常供暖運轉向除霜.供暖運轉切換的指示。
[0114]當從通常供暖運轉切換成除霜?供暖運轉時，控制電磁閥30打開。在上述通常供暖運轉時的制冷劑的流動的基礎上，從壓縮機6的排出口排出的氣相制冷劑的一部分通過成為排出氣體旁通機構的配管28和電磁閥30，與通過配管22的制冷劑匯流，在將室外熱交換器14加熱、冷凝而液相化之后，到達四通閥8。
[0115]除霜.供暖運轉時，三通閥42以使制冷劑從室外熱交換器14導向蓄熱熱交換器34的路徑即連通配管24和配管38的方式進行控制。通過四通閥8的制冷劑，由成為節流機構的毛細管43減壓而成為低溫，利用蓄熱熱交換器34吸收蓄熱材料36的熱，而以氣相或高干燥度狀態到達蓄液器26，返回至壓縮機6的吸入口。
[0116]在除霜?供暖開始時，由于霜的附著而成為冰點以下的室外熱交換器14的溫度被混合有從壓縮機6的排出口排出的氣相制冷劑和從室內熱交換器16返回的液相或氣液二相制冷劑的制冷劑加熱，在零度附近使霜融解，當霜的融解結束時，溫度再次開始上升。當溫度傳感器51檢測到該室外熱交換器14的溫度上升時，判斷為除霜結束，制冷循環控制裝置50輸出從除霜.供暖運轉向通常供暖運轉切換的指示。
[0117]圖5 (a)~(f)表示本發明實施方式2的控制時間圖，特別是從判斷為上述除霜結束的時刻起，表示隨時間經過向通常供暖轉換的時刻時的壓縮機轉速、膨脹閥開度、三通閥路徑狀態、制冷劑壓力(高低壓)，供暖能力的變化。另外，圖5中，(a)表示除霜判定，(b)表示壓縮機轉速，(C)表示膨脹閥開度，Cd)表示三通閥路徑狀態，Ce)表示制冷劑壓力(高低壓)，Cf)表示供暖能力的變化。
[0118]首先，說明從 除霜?供暖運轉向通常供暖切換時不減小膨脹閥12的膨脹閥開度的情況下的控制時間圖。
[0119]如圖5(a)所示，在時間Tl的時刻，判定為除霜結束，向通常供暖運轉轉換。在此，時間Tl表示室外熱交換器14的溫度成為規定溫度以上時。規定溫度是指附著于室外熱交換器14的霜融解而室外熱交換器14內的溫度開始上升的溫度。另外,室外熱交換器14的溫度由溫度傳感器51檢測。時間Tl時，如圖5 (b)所示，制冷循環控制裝置50輸出指示以降低壓縮機6的轉速，進行控制以使得從除霜?供暖運轉結束時的設定值即轉速Fl逐漸降低，直到時間T2達到轉速F2。在此，時間T2表示從時間Tl經過預先制定的規定時間后的時刻。如圖5 (d)所示，制冷循環控制裝置50輸出在時間T2的時刻將三通閥42從除霜側向供暖側切換的指示。具體而言，將三通閥42由使制冷劑從四通閥8通過蓄熱熱交換器34流至壓縮機6的吸入管的路徑切換成使制冷劑從四通閥8直接流至壓縮機6的吸入管的路徑。當如上述控制時，如圖5 (e)所示，壓縮機6的轉速變低，制冷劑壓力的高壓側的壓力下降，成為低壓側的壓力上升的狀態。此時，時間T2的制冷劑壓力的高壓側和低壓側的高低壓差ΛΡ比時間Tl的高低壓差小。即，在時間T2，三通閥42的入口出口壓力能夠比三通閥42的允許壓力差小，所以能夠可靠地切換三通閥42。但是，如圖5 (f)所示，由于制冷劑壓力的高壓側的壓力下降，具有室內熱交換器16的溫度降低且供暖能力下降的問題(圖中，由虛線表示)。
[0120]本發明的實施方式2中，通過進行減小膨脹閥12的膨脹閥開度的控制，解決上述問題。對從除霜.供暖運轉向通常供暖切換時減小膨脹閥12的膨脹閥開度的情況下的控制時間圖進行說明。
[0121]在本發明的實施方式2中，如圖5 (a)所示，在時間Tl的時刻，判定為除霜結束且向通常供暖運轉轉換。如圖5 (b)所示，制冷循環控制裝置50輸出從壓縮機6的轉速Fl降低的指示。與此同時，制冷循環控制裝置50輸出使膨脹閥12的膨脹閥開度減小的趨勢的指示。特別是輸出如下指示，即，如圖5 (c)所示，膨脹閥12，從除霜?供暖運轉結束時的設定值即膨脹閥開度Pl逐漸減小，到時間T2為止，減小到能夠將在室內熱交換器16中進行了過冷卻的液體制冷劑保持于室內熱交換器16的管內的程度的膨脹閥開度P2。其結果是，如圖5 (e)和圖5 (f)所示，隨著減小膨脹閥12的膨脹閥開度，減少制冷劑壓力的高壓側的壓力降低，隨之，減少供暖能力下降(圖中，由實線表示)。另外，時間T2的制冷劑壓力的高壓側和低壓側的高低壓差ΛΡ比時間Tl的高低壓差小。如圖5 (d)所示，制冷循環控制裝置50輸出在時間T2的時刻將三通閥42從除霜側向供暖側切換的指示。即，將三通閥42由使制冷劑從四通閥8通過蓄熱熱交換器34流至壓縮機6的吸入管的路徑切換成使制冷劑從四通閥8直接流至壓縮機6的吸入管的路徑。另外，在本發明的實施方式2中，與不減小膨脹閥12的膨脹閥開度的情況相比，制冷劑壓力的高壓側和低壓側的高低壓差ΛΡ變大，但三通閥42的切換只要高低壓差ΛΡ比三通閥42的允許壓力差小，就可以順利地進行。
[0122]在時間T2以后，為了作為通常供暖運轉進行動作，如圖5 (b)和圖5 (C)所示，壓縮機6的轉速和膨 脹閥12的膨脹閥開度以在時間T3成為通常供暖啟動時的初始設定值的方式進行控制。在此，時間T3表示壓縮機6的轉速和膨脹閥12的膨脹閥開度成為通常供暖啟動時的初始設定值的時刻。另外，時間T3以后，以壓縮機6的轉速和膨脹閥12的膨脹閥開度按照通常供暖啟動時的初始設定值成為一定的方式進行控制，但也可以在經過規定時間后，根據能力控制變化設定值。
[0123]另外，如圖5 (e)和圖5 (f)所示，制冷劑壓力(高低壓)和供暖能力中，時間T3的制冷劑壓力的高壓側比時間Tl的制冷劑壓力的高壓側高，供暖能力上升。這是因為，時間T2以后，為了快速地提高供暖能力，以提高壓縮機6的轉速、調整膨脹閥12的節流并增大制冷劑壓力的高低壓差的方式進行控制。另一方面，時間Tl以前為除霜循環期間，所以放熱偵儀由高溫高壓的氣體融解霜的部分)被霜冷卻，所以制冷劑壓力的高壓側降低，供暖能力也下降。
[0124]通過以上那樣進行動作，在從除霜?供暖運轉向通常供暖運轉切換時，盡可能小地抑制供暖能力的降低，并且將三通閥42的入口出口的壓力差抑制得比三通閥42的允許壓力差更小，以可靠地切換三通閥42，并且能夠采用三通閥本身的允許壓力差也較小的低成本的裝置。
[0125]另外，從上述的壓縮機6經過配管28且通過電磁閥30到達室外熱交換器(第一熱交換器)的排出氣體旁通路徑并不一定需要，除需要極大的除霜能力的情況之外，也可以采用沒有該路徑的結構。
[0126]另外，該實施方式2中，作為輔助熱交換器，將以包圍壓縮機6的方式設置的蓄熱熱交換器34作為例子進行了說明，但不限于此，也可以是其它結構的輔助熱交換器。
[0127]另外，上述實施方式2中，以應用于空氣調節機的制冷循環進行了說明，但是熱泵式熱水器等其它裝置，也可得到相同的效果。
[0128]產業上的可利用性
[0129]本發明的制冷循環裝置不僅可以提高從熱源吸熱的能力、提高除霜能力，而且盡可能降低液體制冷劑返回壓縮機，而提高壓縮機的可靠性。另外，由于盡可能降低除霜中的供暖能力下降，并能夠采用低成本的制冷劑路徑的切換裝置，所以對空氣調節機、冷藏庫、熱泵式熱水器等是有用的。
[0130]符號說明
[0131]2室外機
[0132]4室內機
[0133]6壓縮機
[0134]8四通閥
[0135]10過濾器
[0136]12膨脹閥
[0137]14室外熱交換器(第二熱交換器)
[0138]16室內熱交換器(第一熱交換器)
[0139]18、20、22、24、25 配管
[0140]26蓄液器
[0141]28配管(排出氣體旁通機構)
[0142]30電磁閥(排出氣體旁通機構)
[0143]31電磁閥
[0144]32蓄熱箱(輔助熱交換器)
[0145]34蓄熱熱交換器(輔助熱交換器)
[0146]36蓄熱材料(輔助熱交換器)
[0147]38、40 配管
[0148]42三通閥(切換裝置)
[0149]43毛細管(節流機構)
[0150]50制冷循環控制裝置
[0151]51溫度傳感器
【權利要求】
1.一種制冷循環裝置，其特征在于，包括: 壓縮機； 與所述壓縮機連接的第一熱交換器； 與所述第一熱交換器連接的膨脹閥； 與所述膨脹閥連接的第二熱交換器； 與所述第二熱交換器和所述壓縮機連接的四通閥； 配置于所述壓縮機周圍的制冷劑加熱用的輔助熱交換器；和 在所述壓縮機的吸入管與所述四通閥之間，能夠切換使制冷劑從所述四通閥直接流至所述壓縮機的吸入管的路徑和使制冷劑從所述四通閥通過所述輔助熱交換器流至所述壓縮機的吸入管的路徑的切換裝置， 在融解附著于所述第二熱交換器的霜的除霜運轉時，控制所述切換裝置，使流過所述第一熱交換器和所述第二熱交換器的制冷劑經由所述四通閥流過所述輔助熱交換器，被引導至所述壓縮機的吸入管。
2.如權利要求1所述的制冷循環裝置，其特征在于: 所述切換裝置使用三通閥。
3.如權利要求1或2所述的制冷循環裝置，其特征在于: 具有從所述壓縮機的排出管連接到所述膨脹閥與所述第二熱交換器之間的排出氣體旁通機構。
4.如權利要求1~3中任一項所述的制冷循環裝置，其特征在于: 所述輔助熱交換器的熱源為以包圍所述壓縮機的方式配置的對所述壓縮機中產生的熱進行蓄熱的蓄熱材料。
5.如權利要求1~4中任一項所述的制冷循環裝置，其特征在于: 在設于從所述四通閥到所述輔助熱交換器之間的所述切換裝置與所述輔助熱交換器之間設有使制冷劑壓力損失增大的節流機構。
6.如權利要求1~5中任一項所述的制冷循環裝置，其特征在于，還包括: 檢測所述第二熱交換器的配管溫度的溫度傳感器；和 與所述壓縮機、所述膨脹閥、所述切換裝置和所述溫度傳感器電連接的制冷循環控制裝置， 在通常供暖運轉時，當所述溫度傳感器檢測到所述第二熱交換器內的溫度比非結霜時降低時，所述制冷循環控制裝置輸出從通常供暖運轉向除霜.供暖運轉切換的指示， 除霜?供暖運轉時，在所述第二熱交換器內的溫度為零度附近使霜融解，當霜的融解結束、所述溫度傳感器檢測到所述第二熱交換器內的溫度上升時，判斷為除霜結束，所述制冷循環控制裝置輸出從除霜.供暖運轉向通常供暖運轉切換的指示。
7.如權利要求6所述的制冷循環裝置，其特征在于: 所述制冷循環控制裝置在判定為除霜運轉結束后，暫時降低所述壓縮機的運轉速度，并且將膨脹閥的膨脹閥開度減小到能夠使所述第一熱交換器中過冷卻的液體制冷劑保持在所述第一熱交換器的管內的程度，之后，將所述制冷劑路徑的所述切換裝置由使制冷劑從所述四通閥通過所述輔助熱交換器流至所述壓縮機的吸入管的路徑切換成使制冷劑從所述四通閥直接流至所述壓縮機的吸入管的路徑。
8.如權利要求1~7中任一項所述的空氣調節機，其特征在于:所述第一熱交換器為室內熱交換器，所述第 二熱交換器為室外熱交換器。
【文檔編號】F25B47/02GK103765133SQ201280041931
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年10月2日 優先權日:2011年11月4日
【發明者】山本憲昭, 加守田廣和, 野間富之, 犬井正雄 申請人:松下電器產業株式會社