CN1865798A

CN1865798A - 空调装置

Info

Publication number: CN1865798A
Application number: CNA2006100063824A
Authority: CN
Inventors: 平田亮太; 中岛克典; 野口大成; 樋口辉一; 吉永摄理
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: JP2006317121A; EP1724134B1; EP1724134A2; KR20060118323A; KR100735777B1; EP1724134A3; JP4535933B2; CN100465537C

Abstract

本发明提供了一种可提高采暖的升温性能的空调装置。在采暖运转时可根据外气温度及室内温度来改变冷却水目标温度TTC(步骤S5)，在气体发动机的负荷级别高的状况下将冷却水目标温度TTC向负侧校正(步骤S6、S7)，另外，若冷却水温度TC持续低温度的状态，则将冷却水目标温度TTC设定成高于冷却水温度TC的强制目标温度(步骤S8～S12)，若冷却水温度TC比该冷却水目标温度TTC高，则控制电动三通阀，使在具有于冷却水回路中的冷却水与制冷剂回路中的制冷剂之间进行热交换的制冷剂加热用热交换器的第二路径中流动的气体发动机的冷却水增加(步骤S20)。

Description

空调装置

技术领域

本发明涉及具有对制冷剂回路内的压缩机进行驱动的发动机和使冷却水在该发动机中循环的冷却水回路的空调装置。

背景技术

到目前为止，公知有具备对制冷剂回路内的压缩机进行驱动的发动机和使冷却水在该发动机中循环的冷却水回路的空调装置。在这种空调装置中，在冷却水回路内配置在制冷剂回路中的制冷剂与冷却水之间进行热交换的板式热交换器，在采暖运转时，冷却水温度上升，则通过石蜡三通阀使冷却水在上述板式热交换器中流动，促进制冷剂与冷却水之间的热交换，提高采暖效力(例如，专利文献1)。

专利文献1：特开2003-232581号公报

但是，近年来随着发动机的高效化及压缩机效率的提高，发动机的排热量降低，因此，冷却水温度达到石蜡三通阀的固定的切换阀温度(例如70℃)耗费时间，具有阻碍采暖的升温性能(暖房立ち上がり)的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于提供一种能够提高采暖的升温性能的空调装置。

为解决上述问题，本发明的空调装置包括：对制冷剂回路内的压缩机进行驱动的发动机；使冷却水在该发动机内循环的冷却水回路；在冷却水回路中的冷却水与制冷剂回路中的制冷剂之间进行热交换的制冷剂加热用热交换器，其特征在于，所述冷却水回路具有使通过了所述发动机的冷却水返回所述发动机的第一路径、从所述第一路径分支并将通过了所述发动机的冷却水提供给所述制冷剂加热用热交换器的第二路径、将所述冷却水在所述第一路径和所述第二路径分开的电动三通阀，在采暖运转时，可根据外气温度或被调节室温度的至少任一温度来改变冷却水目标温度，在冷却水温度高于该冷却水目标温度的情况下，控制所述电动三通阀，以增加在所述第二路径中流动的冷却水。

根据该结构，由于在采暖运转时，可根据外气温度或被调节室温度的至少任一温度来改变冷却水目标温度，在冷却水温度高于该冷却水目标温度的情况下，控制所述电动三通阀，以增加在所述第二路径中流动的冷却水，故与使用阀切换温度固定的石蜡三通阀的情况相比，能够促进采暖时的制冷剂加热，可提高采暖的升温性能。

另外，本发明在上述结构中，检测所述发动机的负荷级别，在负荷级别超过规定级别的情况下，也可以将所述冷却水目标温度向负侧校正。根据该结构，可避免发动机排热向冷却水温度反映的响应迟缓所造成的过调量(オ一バ一シユ一ト)，能够避免发动机的过热及爆燃。

另外，本发明也可以在上述各结构中，若所述冷却水温度小于或等于预先设定的低温度的状态超过第一设定时间，则可以将所述冷却水设定成预先设定的强制目标温度，以使冷却水只在所述第一路径中流动。根据该结构，能够减少在制冷剂加热用热交换器中流动的冷却水，使冷却水温度上升，避免低温残渣淤泥(mayonnaise sullage)的堆积。这样在将冷却水温度设定为强制目标温度的情况下，若所述冷却水温度大于或等于预先设定高温度的状态超过第二设定时间，则最好把将所述冷却水温度向强制目标温度的设定解除。

另外，本发明在上述各结构中，也可以在上述第一路径配置在所述发动机的排气气体与所述冷却水之间进行热交换的排气热交换器，另外，也可以在制冷运转的情况下，判断该空调装置的室内单元是否为冻结温度，在判断为冻结温度时，则将冷却水目标温度设定为预先设定的低温度，使冷却水在所述第二路径中流动。

本发明在采暖运转的情况下可根据外气温度或被调节室温度的至少任一温度来改变冷却水目标温度，在冷却水温度比该冷却水目标温度高的情况下，控制电动三通阀，以使在具有于冷却水回路中的冷却水与制冷剂回路中的制冷剂之间进行热交换的制冷剂加热用交换器的第二路径中流动的冷却水增加，因此，与使用阀切换温度固定的石蜡三通阀的情况相比，能够促进采暖升温时的制冷剂加热，可提高采暖的升温性能。

附图说明

图1是表示本实施方式的气体加热泵式空调装置的图；

图2是表示电动三通阀的控制的流程图；

图3是用于说明冷却水目标温度的设定的图。

符号说明

10 气体加热泵式空调装置

11 室内单元

12 室外单元

21 压缩机

30 气体发动机

40 冷却水回路

41 电动三通阀

43 冷却水泵

44 排气热交换器

45 冷却水电动三通阀

46 制冷剂加热用热交换器

47 散热器

50 控制装置

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。

图1是表示本实施方式的气体加热泵式空调装置(以下称为空调装置)10的结构的图。

该空调装置10具有室内单元11和室外单元12，将室内单元11的室内制冷剂配管13与室外单元12的室外制冷剂配管20连结而构成。室内单元11设置在被调节室中，在室内制冷剂配管13上设有室内热交换器14和室内膨胀阀15，另外，在室内单元11中配置有将被调节室内的空气向室内热交换器14送风的室内风扇16。

室外单元12设置于室外，在室外制冷剂配管20上设有压缩机21、四通阀22、室外热交换器23、室外膨胀阀24，另外，在室外单元12内配置有将外气向室外热交换器23送风的室外风扇25。上述压缩机21通过动力传递机构26与气体发动机30连结，利用该气体发动机30使压缩机21旋转驱动。在上述制冷剂配管13、20内装满制冷剂，该制冷剂通过气体发动机30驱动的压缩机21而在制冷剂配管13、20内循环。即，通过这些制冷剂配管13、20以及配设于制冷剂配管13、20的各个部件而构成制冷剂回路。

另外，在室外单元12上配设有使冷却水在气体发动机30中循环并用于回收气体发动机30的热的冷却水回路40。该冷却水回路40具有电动三通阀41，该电动三通阀41的入口与气体发动机30的冷却水通路42的出口配管连接。在该电动三通阀41的两个出口的一个上配管连接冷却水泵43和排气热交换器44，该排气热交换器44的另一端与冷却水通路42的入口配管连接。即，通过与该电动三通阀41、冷却水泵43以及排气热交换器44相连的配管路径，形成有使通过了气体发动机30的冷却水返回气体发动机30的第一路径(图中由符号α表示的路径)。这里，排气热交换器44是在气体发动机30的排气气体与冷却水之间进行热交换的热交换器。

另外，在电动三通阀41的另一出口配管连接冷却水电动三通阀45的入口，在该冷却水电动三通阀45的一出口配管连接制冷剂加热用热交换器46的一端，而在冷却水电动三通阀45的另一出口配管连接散热器47的一端，制冷剂加热用热交换器46及散热器47的另一端与上述第一路径配管连接。即，在本结构中形成有第二路径(图中由符号β表示的路径)和第三路径(图中由符号γ表示的路径)，所述第二路径使通过了气体发动机30的冷却水通过电动三通阀41、冷却水电动三通阀45以及制冷剂加热用热交换器46而返回第一路径，所述第三路径使通过了气体发动机30的冷却水通过电动三通阀41、冷却水电动三通阀45以及散热器47而返回第一路径。

这里，制冷剂加热用热交换器46是在制冷剂回路内的制冷剂与冷却水之间进行热交换的热交换器，例如，适用板式热交换器或双重管。另外，散热器47与室外热交换器23邻接设置，以供给室外风扇25的送风空气，将通过该散热器47的冷却水冷却。另外，也可以将该散热器47一体组装到室外热交换器23上。

在该室外单元12上配置有控制空调装置10的控制装置50。在该控制装置50上除了连接有计测气体发动机30的冷却水通路42的出口温度的冷却水温度传感器51、计测外气温度的外气温传感器52，及计测配置有室内单元11的室内(被调节室内)的温度的温度传感器53，以及配置于各热交换器14、23上的温度传感器(未图示)等之外，还通过室内单元11的未图示的室内控制装置而连接有使用者操作的操作装置(未图示)。并且，该控制单元50根据通过操作装置输入的使用者的指示等来控制气体发动机30、四通阀22以及各膨胀阀15、24等，进行空气调节运转(采暖运转、制冷运转等)，同时，在该空气调节运转时，控制冷却水泵43、电动三通阀41以及冷却水电动三通阀45，将冷却水分配给上述第一路径～第三路径的任一路径，或者进行分配的冷却水控制。

接下来说明除冷却水控制以外的其他的空调运转控制。

控制装置50在进行制冷运转的情况下，如图1所示，将四通阀22切换到实线的位置(制冷运转的位置)，从压缩机21排出的制冷剂沿图中实线箭头所示的方向流动，室外热交换器23作为冷凝器起作用，室内热交换器14作为蒸发器起作用。另一方面，在进行采暖运转的情况下，将四通阀22切换到虚线的位置(采暖运转的位置)，从压缩机21排出的制冷剂沿图中虚线箭头所示的方向流动，室内热交换器14作为冷凝器起作用，室外热交换器23作为蒸发器起作用。由于空气调节运转时的各膨胀阀15、24及送风风扇16、25的控制与以往大致相同，故省略说明。

其次说明制冷水控制。控制装置50在空气调节运转时(气体发动机运转时)驱动冷却水泵43，对冷却水电动三通阀45进行切换控制，基本上在制冷运转时使冷却水向散热器47流动，而在采暖运转时使冷却水向制冷剂加热用热交换器46流动。但是，即使是制冷运转时室内单元11也处于冻结温度的状况的情况等下，控制冷却水电动三通阀45，使冷却水向制冷剂加热用热交换器46流动。

图2是表示电动三通阀41的控制的流程图。

控制装置50首先判断运转模式(步骤S1)，在运转模式为制冷运转的情况(步骤S1：制冷)，判断室内单元11是否成为冻结温度(步骤S2)。具体地，控制装置11通过未图示的温度传感器而获取室内线圈温度，若根据该室内线圈温度判断室内单元11成为冻结温度(步骤S2：是)，则将冷却水目标温度TTC设定为低温度(60℃)(步骤S3)，若判断为没有成为冻结温度，则将冷却水目标温度TTC设定为通常温度(75℃)(步骤S4)。另外，步骤S2的判断中，也可以代替室内线圈温度，通过压力传感器测定室内热交换器14的低压侧制冷剂压力，从该制冷剂压力判断是否成为冻结温度。

另一方面，在采暖运转的情况下(步骤S1：采暖)，控制装置50转到步骤S5的处理，通过温度传感器52、53获取外气温度及室内温度，利用算式(1)而从这些温度中求得表示空调装置10的温度状况的温度水平TL。

TL＝(外气温度-5)+(室温-10)×2......(1)

该式(1)所示的温度水平TL是使室温的影响大于外气温度的情况的一例，要点是能够算出反映外气温度和室温的温度水平TL的范围，各值可以任意变更。

控制装置50使用预先保持的转换表从温度水平TL设定冷却水目标温度TTC。这里，该转换表适用如下的表格：假设室内外的温度降低，制冷剂回路的制冷剂压力难以上升的状况越严重将冷却水目标温度TTC设定得越低，即，将冷却水目标温度TTC与温度水平TL成比例地设定。

更加具体地，在本实施方式中，如图3所示，温度水平TL在-20℃～30℃的范围内，将冷却水目标温度TTC设定成与温度水平TL成一次比例的温度(下限温度60℃～通常温度75℃)，温度水平TL大于或等于30℃时，将冷却水目标温度TTC设定成通常温度75℃，在温度水平TL小于或等于-20℃时，将冷却水目标温度TTC设定成下限温度60℃。这里，通常温度75℃是指，温度水平TL为预料制冷剂压力上升状态的冷却水目标温度TTC，换句话说，是与代替本结构的电动三通阀41而使用了石蜡三通阀的到目前为止的冷却水回路的石蜡三通阀的阀切换温度大致同样的值。另外，也可以代替转换表，使用将温度水平TL转换成冷却水目标温度TTC的转换式，求出冷却水目标温度TTC。

这样，在设定与运转模式及温度水平TL对应的冷却水目标温度TTC之后，控制装置50进行与气体发动机30的负荷对应的冷却水目标温度TTC的校正(步骤S6、S7)。

具体地说，控制装置50存储与发动机转速、燃料调节阀开度、节流开度、气体发动机30的转矩值、发动机热效率、IG(发火)需要电压、燃料气体流量以及λ(过量空气率)一一对应的数据库，在气体发动机30的控制中取得可测定的信息(发动机转速、燃料调节阀开度以及节流阀开度)，参照数据库取得目前的转矩值、IG需要电压以及λ，从这些信息特定气体发动机30的负荷级别。另外，在本实施方式中，设定0(低负荷)～6(重负荷)这七个级别的负荷级别。

控制装置50在气体发动机30的负荷高的情况下(负荷级别大于或等于4)(步骤S6)，即，在冷却水温度迅速上升的状况下，需要将冷却水目标温度TTC向负侧校正，即校正为-5℃这样低的值(步骤S7)。另一方面，在气体发动机30的负荷低的情况下(负荷级别小于或等于3)，控制装置50不进行冷却水目标温度TTC的校正。

然后，控制装置50通过冷却水温度传感器51取得冷却水温度TC，该冷却水温度TC小于或等于预先设定的低温度(65℃)的情况下(步骤S8：小于或等于65℃)，为了防止冷却水温度继续为低温状态而引起的低温残渣淤泥的生成，开始计测冷却水低温的持续时间的计测用定时器即定时器TM1的计数(步骤S9)，而且，将计测冷却水高温的持续时间的计测用定时器即定时器TM2归零(步骤S10)。若定时器TM1的计数时间未达到第一设定时间(例如60分钟)(步骤S11：否)，则如算式(2)所示，控制装置50由上述步骤S1～S7的处理中设定的冷却水目标温度TTC与冷却水温度TC的差算出电动阀校正量ΔSTEP，以该电动阀校正量ΔSTEP对电动三通阀41进行控制后(步骤S20)，转到步骤S1的处理。

ΔSTEP＝k(TC-TTC)......(2)

k是规定系数

在该步骤S20的处理中，采暖运转时，若冷却水温度TC比冷却水目标温度TTC高，则控制电动三通阀41，使通过气体发动机30而在第二路径中流动的冷却水增加。由此，在制冷剂加热用热交换器46中流动的冷却水增加，利用该冷却水促进制冷剂加热。

这样，在本结构中，由于在采暖运转时，由步骤S5的处理将冷却水目标温度TTC设定成与反映外气温度和室温的温度水平TL成比例，故设想室内外的温度降低制冷剂回路的制冷剂压力难以上升的状况越显著，将冷却水目标温度TTC(下限温度60℃)设定得越低。

由此，即使冷却水温度TC是低温度(例如小于或等于65℃)，在制冷剂回路的制冷剂压力难以上升的状况下，能够增大在制冷剂加热用热交换器46中流动的冷却水，促进制冷剂加热，提高采暖能力。

另外，由于通过提高采暖能力使室内温度的上升速度加快，故能够进一步促进制冷剂压力的上升，通过该制冷剂压力的上升而进一步使气体发动机30承载负荷，气体发动机30的排热量加大，冷却水温度的上升速度提高，进一步促进制冷剂加热，提高采暖能力。由此，特别是在外气温度低且室温也低的状况的采暖运转时，能够提高采暖时的采暖能力。

另外，制冷运转时，在室内单元11成为冻结温度的情况下，将冷却水目标温度TTC设定为下限温度(60℃)(步骤S2、S3)，并且切换控制冷却水电动三通阀45，使冷却水在制冷剂加热用热交换器46中流动，由此，在步骤S20中，控制电动三通阀41，使在第二路径中流动的冷却水增加。由此，通过制冷剂加热用热交换器46进行制冷剂加热，使制冷剂回路内的低压制冷剂的压力上升，防止室内热交换器14的冻结。

另外，制冷运转时，在室内单元11没有达到冻结温度的情况下，切换控制冷却水电动三通阀45，使冷却水向散热器47流动，因此向该冷却水电动三通阀45供给的冷却水在第三路径中流动并被散热器47冷却。

该空调装置10由于在冷却水回路40的第一路径上配置有排气热交换器44，故通过冷却水在第一路径中循环，能够进行冷却水的暖机运转，可提高气体发动机30的热回收效率，另一方面，在暖机运转的状态下若气体发动机30持续为高负荷的状态，则产生直到发动机排热向冷却水温度TC反映的响应迟缓所造成的过调量，恐怕会产生气体发动机30的过热及爆燃。

由此，在本机构中，在气体发动机30的负荷级别高的状况下将冷却水目标温度TTC向负侧校正(步骤S6、S7)，由此，在负荷级别高的状况下，能够比发动机30的负荷级别低的状况快地结束暖机运转。因此，能够由制冷剂加热用热交换器46或散热器47降低冷却水温度TC，可避免气体发动机30的过热及爆燃。

另外，如图2所示，本结构的控制装置50在冷却水温度TC小于或等于低温度(65℃)的情况下，开始定时器TM1的计数(步骤S9)，若该定时器TM1的计数时间超过第一设定时间(例如60分)(步骤S11：是)，则在将冷却水目标温度TTC设定为强制目标温度(例如为上限温度85℃)之后，进行电动三通阀41的控制(步骤S20)。由此，若冷却水温度TC为低温度的状态，即，容易堆积低温残渣淤泥的状况继续比较长时间，则将冷却水目标温度TTC设定为比冷却水温度TC确实高的温度。因此，由步骤S20的处理，控制电动三通阀41以使通过气体发动机30而在第一路径中流动的冷却水增加，转到暖机运转的状态。其结果，冷却水温度TC通过排气气体的热量而上升，即使低温残渣淤泥堆积也能够将其溶解，可解除低温残渣淤泥的堆积。

此时，冷却水温度TC上升，在步骤S8的判断中，若制造装置50判定冷却水温度TC大于或等于上限温度(85℃)，则开始计测冷却水高温的持续时间的计测用定时器即定时器TM2的计数(步骤S13)，若该定时器TM2的计数时间超过第二设定时间(例如10分钟)(步骤S14：是)，则在将定时器TM1归零之后(步骤S15)，转到步骤S11的处理。

由此，若冷却水温度TC为大于或等于可溶解低温残渣淤泥的上限温度(85℃)的时间超过第二设定时间，则步骤S11为否定结果，把将冷却水目标温度TTC向强制目标温度的设定解除。由此，恢复基于上述步骤S1～S7的处理设定的冷却水目标温度TTC的电动三通阀41的控制。以上是含有电动三通阀41的控制的冷却水控制。

根据本实施方式，采暖运转时，可根据外气温度及室内温度来改变冷却水目标温度TTC，若冷却水温度TC高于该冷却水目标温度TTC，则控制电动三通阀41以使在第二路径中流动的冷却水增加，因此与使用阀切换温度固定的石蜡三通阀的情况相比，能够促进采暖时的制冷剂加热，可提高采暖的升温性能。

另外，由于在气体发动机30的负荷级别高的状况下将冷却水目标温度TTC向负侧校正，故可避免由直到发动机排热向冷却水温度TC反映的响应的迟缓造成过调量，能够避免发动机30的过热及爆燃。

另外，若冷却水温度TC持续为低温度的状态，则将冷却水目标温度TTC设定为比冷却水温度TC高的强制目标温度，故通过暖机运转使冷却水温度上升可避免低温残渣淤泥的堆积。由此，不仅提高采暖的升温性能，而且可充分谋求发动机保护。

以上说明了本发明的一实施方式，但本发明不限于此，可进行各种变更实施。例如，在上述实施方式中，关于可根据外气温度及室内温度改变冷却水目标温度TTC的情况进行了叙述，也可以根据外气温度或室内温度来改变冷却水目标温度TTC。

Claims

1.一种空调装置，其包括：对制冷剂回路内的压缩机进行驱动的发动机；使冷却水在该发动机内循环的冷却水回路；在冷却水回路中的冷却水与制冷剂回路中的制冷剂之间进行热交换的制冷剂加热用热交换器，其特征在于，

所述冷却水回路具有使通过了所述发动机的冷却水返回所述发动机的第一路径、从所述第一路径分支并将通过了所述发动机的冷却水提供给所述制冷剂加热用热交换器的第二路径、将所述冷却水在所述第一路径和所述第二路径分配的电动三通阀，

在采暖运转时，可根据外气温度或被调节室温度的至少任一温度来改变冷却水目标温度，在冷却水温度高于该冷却水目标温度的情况下，控制所述电动三通阀，以增加在所述第二路径中流动的冷却水。

2.如权利要求1所述的空调装置，其特征在于，检测所述发动机的负荷级别，在负荷级别超过规定级别的情况下，将所述冷却水目标温度向负侧校正。

3.如权利要求1或2所述的空调装置，其特征在于，若所述冷却水温度小于或等于预先设定的低温度的状态超过第一设定时间，则将所述冷却水温度设定成预先设定的强制目标温度，以使冷却水只在所述第一路径中流动。

4.如权利要求3所述的空调装置，其特征在于，在将所述冷却水温度设定为强制目标温度的情况下，若所述冷却水温度大于或等于预先设定的高温度的状态超过第二设定时间，则解除所述冷却水温度向强制目标温度的设定。

5.如权利要求1～4任一项所述的空调装置，其特征在于，在所述第一路径配置有于所述发动机的排气气体与所述冷却水之间进行热交换的排气热交换器。

6.如权利要求1～5任一项所述的空调装置，其特征在于，在制冷运转的情况下，判断该空调装置的室内单元是否为冻结温度，在判断为冻结温度时，则将冷却水目标温度设定为预先设定的低温度，使冷却水在所述第二路径中流动。