Устройство для осуществления холодильного цикла
Устройство для осуществления холодильного цикла включает компрессор; внутренний теплообменник; наружный теплообменник, включающий в себя первый и второй наружные теплообменники; перепускной проточный канал, который вынуждает сторону нагнетания компрессора сообщаться с первым наружным теплообменником или вторым наружным теплообменником; клапан управления потоком, предусмотренный в перепускном проточном канале; и контроллер. Контроллер осуществляет режим обогрева, в котором первый и второй наружные теплообменники выполняют функцию испарителя, а внутренний теплообменник - функцию конденсатора, и режим одновременного обогрева и размораживания, в котором часть хладагента, выпускаемого из компрессора, подается в один из наружных теплообменников через перепускной проточный канал, а другой из наружных теплообменников выполняет функцию испарителя, и внутренний теплообменник выполняет функцию конденсатора. При осуществлении режима одновременного обогрева и размораживания контроллер изменяет рабочую частоту компрессора так, чтобы она была выше, чем верхняя предельная частота компрессора в режиме обогрева. Техническим результатом изобретения является улучшение теплопроизводительности внутреннего теплообменника в устройстве для осуществления холодильного цикла. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству для осуществления холодильного цикла, способному работать в режиме обогрева и режиме одновременного обогрева и размораживания.
Уровень техники
[0002] В том случае, когда устройство для осуществления холодильного цикла работает в режиме обогрева, на наружном теплообменнике, который выполняет функцию испарителя, может образоваться наледь, которая затрудняет теплообмен в наружном теплообменнике. Таким образом, как хорошо известно, в том случае, когда на наружном теплообменнике образуется наледь, осуществляется режим размораживания для расплавления наледи, образовавшейся на наружном теплообменнике. 1-й патентный документ предлагает способ, в котором осуществляется режим одновременного размораживания и обогрева, для того чтобы непрерывно подавать нагретый воздух в помещение.
[0003]
Более конкретно, устройство для осуществления холодильного цикла, раскрытое с 1-м патентном документе, включает наружный теплообменник, который включает нижний теплообменник и верхний теплообменник, которые расположены на верхней стороне и нижней стороне, соответственно, в вертикальном направлении. Режим размораживания устройства для осуществления холодильного цикла, описанного в 1-м патентном документе, включает верхнее размораживание, в котором внутренний теплообменник выполняет функцию конденсатора и осуществляется размораживание верхнего теплообменника, и нижнее размораживание, в котором внутренний теплообменник выполняет функцию конденсатора и осуществляется размораживание нижнего теплообменника. При верхнем размораживании, верхний теплообменник выполняет функцию конденсатора, а нижний теплообменник выполняет функцию испарителя. При нижнем размораживании, верхний теплообменник выполняет функцию испарителя, а нижний теплообменник выполняет функцию конденсатора. Таким образом, в 1-м патентном документе, внутренний теплообменник выполняет функцию испарителя как при верхнем размораживании, так и при нижнем размораживании, и таким образом даже при осуществлении режима размораживания нагретый воздух может подаваться в помещение.
Перечень ссылок
[Патентные документы]
[0004]
1-й патентный документ: патент Японии №4,272,224
Сущность изобретения
Техническая проблема
[0005]
Как описано в 1-м патентном документе, в том случае, когда режим обогрева и режим размораживания осуществляются одновременно, внутренний теплообменник и часть наружного теплообменника выполнять функцию конденсатора, при этом увеличивается тепловая нагрузка по сравнению со случаем, когда осуществляется только режим обогрева. В результате теплопроизводительность внутреннего теплообменника может снижаться, и комфорт для пользователя может быть ухудшен.
[0006]
Задачей настоящего изобретения является улучшение теплопроизводительности внутреннего теплообменника в устройстве для осуществления холодильного цикла, в котором часть наружного теплообменника вынуждена выполнять функцию конденсатора и осуществляется режим одновременного обогрева и размораживания.
Решение проблемы
[0007]
Устройство для осуществления холодильного цикла в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения включает: компрессор; внутренний теплообменник; наружный теплообменник, включающий первый наружный теплообменник и второй наружный теплообменник; перепускной проточный канал, выполненный так, чтобы вынуждать сторону нагнетания компрессора сообщаться с первым наружным теплообменником или вторым наружным теплообменником; клапан управления потоком, предусмотренный в упомянутом перепускном проточном канале; и контроллер, выполненный с возможностью осуществления режима обогрева и режима одновременного обогрева и размораживания, причем упомянутый режим обогрева представляет собой режим, в котором первый наружный теплообменник и второй наружный теплообменник каждый вынужден выполнять функцию испарителя, а внутренний теплообменник вынужден выполнять функцию конденсатора, причем упомянутый режим одновременного обогрева и размораживания представляет собой режим, в котором часть хладагента, выпускаемого из компрессора, подается в один из первого наружного теплообменника и второго наружного теплообменника через упомянутый перепускной проточный канал, другой из первого наружного теплообменника и второго наружного теплообменника вынужден выполнять функцию испарителя, и внутренний теплообменник вынужден выполнять функцию конденсатора. При осуществлении режима одновременного обогрева и размораживания, контроллер изменяет верхнюю предельную частоту компрессора так, чтобы она была выше, чем верхняя предельная частота компрессора в режиме обогрева.
Полезные эффекты изобретения
[0008]
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, теплопроизводительность внутреннего теплообменника в режиме одновременного обогрева и размораживания может быть улучшена посредством изменения, в том случае, когда осуществляется режим одновременного режима обогрева и размораживания, верхней предельной частоты компрессора так, чтобы она была выше, чем верхняя предельная частота компрессора, которая используется в режиме обогрева.
Краткое описание чертежей
[0009]
Фиг.1 представляет собой схему контура хладагента, показывающую конфигурацию устройства для осуществления холодильного цикла в соответствии с 1-м вариантом осуществления.
Фиг.2 представляет собой функциональную блок-схему контроллера в соответствии с 1-м вариантом осуществления.
Фиг.3 представляет собой схему, показывающую работу устройства для осуществления холодильного цикла в соответствии с 1-м вариантом осуществления в режиме обогрева.
Фиг.4 представляет собой схему, показывающую работу устройства для осуществления холодильного цикла в соответствии с 1-м вариантом осуществления в режиме размораживания.
Фиг.5 представляет собой схему, показывающую работу устройства для осуществления холодильного цикла в соответствии с 1-м вариантом осуществления в первой операции в режиме одновременного обогрева и размораживания.
Фиг.6 представляет собой схему, показывающую работу устройства для осуществления холодильного цикла в соответствии с 1-м вариантом осуществления во второй операции в режиме одновременного обогрева и размораживания.
Фиг.7 представляет собой блок-схему последовательности операций при работе устройства для осуществления холодильного цикла в соответствии с 1-м вариантом осуществления.
Фиг.8 представляет собой блок-схему последовательности операций режима одновременного обогрева и размораживания устройства для осуществления холодильного цикла в соответствии с 1-м вариантом осуществления.
Описание вариантов осуществления
[0010]
1-й вариант осуществления
Будет описано устройство 1 для осуществления холодильного цикла в соответствии с 1-м вариантом осуществления. Фиг.1 представляет собой схему контура хладагента, показывающую конфигурацию устройства 1 для осуществления холодильного цикла в соответствии с 1-м вариантом осуществления. В 1-м варианте осуществления, устройство 1 для осуществления холодильного цикла представляет собой кондиционер воздуха, но это только пример. Как показано на фиг.1, устройство 1 для осуществления холодильного цикла в соответствии с 1-м вариантом осуществления включает контур 10 хладагента и контроллер 50, который управляет контуром 10 хладагента. Контур 10 хладагента в соответствии с 1-м вариантом осуществления включает компрессор 11, первый клапан 12 переключения потока, внутренний теплообменник 13, расширительный клапан 14, первый наружный теплообменник 15а, второй наружный теплообменник 15b, второй клапан 21а переключения потока и третий клапан 21b переключения потока. Как будет описано ниже, контур 10 хладагента способен работать по меньшей мере в режиме обогрева, режиме размораживания по реверсивному циклу (в дальнейшем называемом просто режимом размораживания) и режиме одновременного обогрева и размораживания. Контур 10 хладагента может также работать в режиме охлаждения. В режиме охлаждения, первый клапан 12 переключения потока, второй клапан 21а переключения потока и третий клапан 21b переключения потока каждый устанавливается в такое же положение, как и в режиме размораживания.
[0011]
Устройство 1 для осуществления холодильного цикла включает в себя наружный блок, расположенный за пределами помещения, и внутренний блок, расположенный внутри помещения. Наружный блок включает в себя компрессор 11, первый клапан 12 переключения потока, расширительный клапан 14, первый наружный теплообменник 15а, второй наружный теплообменник 15b, второй клапан 21а переключения потока и третий клапан 21b переключения потока. Внутренний блок включает в себя внутренний теплообменник 13.
[0012]
Компрессор 11 представляет собой пневматическую машину, которая всасывает газообразный хладагент низкого давления, сжимает газообразный хладагент низкого давления, превращая его в газообразный хладагент высокого давления, и выпускает газообразный хладагент высокого давления. В качестве компрессора 11 используется инверторный компрессор, выполненный с возможностью регулирования рабочей частоты. В компрессоре 11 диапазон рабочей частоты установлен заранее. Компрессор 11 выполнен так, чтобы работать в соответствии с управлением, осуществляемым контроллером 50, и с рабочей частотой, которая может быть изменена в пределах упомянутого диапазона рабочей частоты. Компрессор 11 содержит всасывающее отверстие 11а, через которое всасывается хладагент, и выпускное отверстие 11b, через которое выпускается сжатый хладагент.Всасывающее отверстие 11а поддерживается при давлении всасывания, то есть низком давлении. Выпускное отверстие 11b поддерживается при давлении нагнетания, то есть высоком давлении.
[0013]
Первый клапан 12 переключения потока представляет собой четырехходовой клапан и содержит четыре отверстия E, F, G и H. В приведенном ниже описании отверстие G, отверстие Е, отверстие F и отверстие H могут также называться первым отверстием G, вторым отверстием Е, третьим отверстием F и четвертым отверстием Н, соответственно. Первое отверстие G представляет собой отверстие высокого давления, давление в котором поддерживается высоким в любом из режима обогрева, режима размораживания и режима одновременного обогрева и размораживания. Второе отверстие Е представляет собой отверстие низкого давления, давление в котором поддерживается низким в любом из режима обогрева, режима размораживания и режима одновременного обогрева и размораживания. Первый клапан 12 переключения потока может находиться в первом положении, на фиг.1 показанном сплошными линиями, и втором положении, на фиг.1 показанном пунктирными линиями. В первом положении первое отверстие G сообщается с четвертым отверстием Н, а второе отверстие Е сообщается с третьим отверстием F. Во втором положении первое отверстие G сообщается с третьим отверстием F, а второе отверстие Е сообщается с четвертым отверстием Н. В соответствии с управлением, осуществляемым контроллером 50, в режиме обогрева и в режиме одновременного обогрева и размораживания первый клапан 12 переключения потока устанавливается в первое положение, а в режиме размораживания первый клапан 12 переключения потока устанавливается во второе положение.
[0014]
Внутренний теплообменник 13 представляет собой теплообменник, выполненный так, чтобы осуществлять теплообмен между хладагентом, который протекает в данном теплообменнике, и воздухом, который подается внутренним вентилятором (не показанным), расположенным во внутреннем блоке. Внутренний теплообменник 13 в режиме обогрева выполняет функцию конденсатора, а в режиме охлаждения - функцию испарителя.
[0015]
Расширительный клапан 14 представляет собой клапан, который уменьшает давление хладагента. В качестве расширительного клапана 14 используется электронный расширительный клапан, степень открытия которого можно регулировать в соответствии с управлением, осуществляемым контроллером 50.
[0016]
Первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b каждый представляет собой теплообменник, который вызывает теплообмен между хладагентом, который протекает в теплообменнике, и воздухом, который подается наружным вентилятором (не показанным), расположенным в наружном блоке. Первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b каждый в режиме обогрева выполняет функцию испарителя, а в режиме охлаждения - функцию конденсатора. В контуре 10 хладагента первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b соединены параллельно друг другу. Первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b образованы посредством, например, разделения одного теплообменника на верхнюю часть и нижнюю часть, соответственно. Например, первый наружный теплообменник 15а расположен под вторым наружным теплообменником 15b. В этом случае первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b также расположены параллельно друг другу в потоке воздуха.
[0017]
Второй клапан 21а переключения потока представляет собой четырехходовой клапан и содержит четыре отверстия I, J, K и L. В приведенном ниже описании отверстие К, отверстие I, отверстие L и отверстие J могут также называться пятым отверстием К, шестым отверстием I, седьмым отверстием L и восьмым отверстием J, соответственно. Пятое отверстие К представляет собой отверстие высокого давления, давление в котором поддерживается высоким в любом из режима обогрева, режима размораживания и режима одновременного обогрева и размораживания. Шестое отверстие I представляет собой отверстие низкого давления, давление в котором поддерживается низким в любом из режима обогрева, режима размораживания и режима одновременного обогрева и размораживания. Восьмое отверстие J закрыто, так что хладагент не вытекает из восьмого отверстия J. Второй клапан 21а переключения потока может находиться в первом положении, на фиг.1 показанном сплошными линиями, и втором положении, на фиг.1 показанном пунктирными линиями. В первом положении пятое отверстие К сообщается с восьмым отверстием J, а шестое отверстие I сообщается с седьмым отверстием L. Во втором положении пятое отверстие К сообщается с седьмым отверстием L, а шестое отверстие I сообщается с восьмым отверстием J. В соответствии с управлением, осуществляемым контроллером 50, второй клапан 21а переключения потока устанавливается в первое положение в режиме обогрева, во второе положение в режиме размораживания и в первое положение или второе положение в режиме одновременного обогрева и размораживания.
[0018]
Третий клапан 21b переключения потока представляет собой четырехходовой клапан и содержит четыре отверстия М, N, O и P. В приведенном ниже описании отверстие О, отверстие М, отверстие Р и отверстие N могут также называться пятым отверстием O, шестым отверстием M, седьмым отверстием P и восьмым отверстием N, соответственно. Пятое отверстие О представляет собой отверстие высокого давления, давление в котором поддерживается высоким в любом из режима обогрева, режима размораживания и режима одновременного обогрева и размораживания. Шестое отверстие М представляет собой отверстие низкого давления, давление в котором поддерживается низким в любом из режима обогрева, режима размораживания и режима одновременного обогрева и размораживания. Восьмое отверстие N закрыто, так что хладагент не вытекает из восьмого отверстия N. Третий клапан 21b переключения потока может находиться в первом положении, на фиг.1 показанном сплошными линиями, и втором положении, на фиг.1 показанном пунктирными линиями. В первом положении пятое отверстие О сообщается с восьмым отверстием N, а шестое отверстие M сообщается с седьмым отверстием P. Во втором положении пятое отверстие O сообщается с седьмым отверстием P, а шестое отверстие M сообщается с восьмым отверстием N. В соответствии с управлением, осуществляемым контроллером 50, в режиме обогрева третий клапан 21b переключения потока устанавливается в первое положение; в режиме размораживания третий клапан 21b переключения потока устанавливается во второе положение; и в режиме одновременного обогрева-размораживания третий клапан 21b переключения потока устанавливается в первое положение или второе положение, как описано ниже.
[0019]
Первый клапан 12 переключения потока, второй клапан 21а переключения потока и третий клапан 21b переключения потока каждый представляет собой четырехходовой клапан, управляемый дифференциальным давлением между давлениями на стороне нагнетания и на стороне всасывания компрессора 11. В качестве первого клапана 12 переключения потока, второго клапана 21а переключения потока и третьего клапана 21b переключения потока могут быть использованы четырехходовые клапаны, имеющие одинаковую конфигурацию.
[0020]
Выпускное отверстие 11b компрессора 11 и первое отверстие G первого клапана 12 переключения потока соединены выпускной трубой 61. Хладагент высокого давления, выпускаемый из выпускного отверстия 11b компрессора 11, перемещается через выпускную трубу 61 в любом из режима обогрева, режима размораживания и режима одновременного обогрева и размораживания. Всасывающее отверстие 11а компрессора 11 и второе отверстие Е первого клапана 12 переключения потока соединены всасывающей трубой 62. Хладагент низкого давления, всасываемый во всасывающее отверстие 11а компрессора 11, перемещается через всасывающую трубу 62 в любом из режима обогрева, режима размораживания и режима одновременного обогрева и размораживания.
[0021]
Один из концов первой трубы 67 высокого давления соединен с разветвлением 63, расположенным в промежуточном участке выпускной трубы 61. Другой конец первой трубы 67 высокого давления в разветвлении 68 разделяется на первую трубу 67а высокого давления и первую трубу 67b высокого давления. Первая труба 67а высокого давления соединена с пятым отверстием К второго клапана 21а переключения потока, которое является отверстием высокого давления. Первая труба 67b высокого давления соединена с пятым отверстием О третьего клапана 21b переключения потока, которое является отверстием высокого давления. Первые трубы 67, 67а и 67b высокого давления образуют перепускной проточный канал, который вынуждает сторону нагнетания компрессора 11 сообщаться с первым наружным теплообменником 15а или вторым наружным теплообменником 15b.
[0022]
Первая труба 67 высокого давления содержит разветвление 65, расположенное между разветвлением 63 и разветвлением 68. Разветвление 65 первой трубы 67 высокого давления и третье отверстие F первого клапана 12 переключения потока соединены второй трубой 64 высокого давления.
[0023]
В первой трубе 67 высокого давления, между разветвлением 63 и разветвлением 65 расположен перепускной расширительный клапан 18. Перепускной расширительный клапан 18 представляет собой клапан управления потоком, степень открытия которого регулируется посредством контроллера 50, чтобы регулировать расход хладагента, который протекает через первую трубу 67 высокого давления. Перепускной расширительный клапан 18 представляет собой, например, электронный расширительный клапан. Перепускной расширительный клапан 18 выполняет также функцию снижения давления хладагента. Работа перепускного расширительного клапана 18 будет описана ниже.
[0024]
Вторая труба 64 высокого давления содержит запорный клапан 22. Запорный клапан 22 выполнен так, чтобы позволять хладагенту перемещаться в направлении от третьего отверстия F первого клапана 12 переключения потока к первой трубе 67 высокого давления и препятствовать перемещению хладагента в направлении от первой трубы 67 высокого давления к третьему отверстию F. Вместо запорного клапана 22 может быть использован двухпозиционный клапан, такой как соленоидный клапан или клапан с электроприводом, который открывается и закрывается в соответствии с управлением, осуществляемым контроллером 50. Работа, которая осуществляется в том случае, когда вместо запорного клапана 22 используется двухпозиционный клапан, будет описана ниже.
[0025]
Один из концов трубы 70 низкого давления соединен с разветвлением 69, расположенным в промежуточном участке всасывающей трубы 62. Другой конец трубы 70 низкого давления в разветвлении 71 разделяется на трубу 70а низкого давления и трубу 70b низкого давления. Труба 70а низкого давления соединена с шестым отверстием I второго клапана 21а переключения потока, которое является отверстием низкого давления. Труба 70b низкого давления соединена с шестым отверстием М третьего клапана 21b переключения потока, которое является отверстием низкого давления.
[0026]
Четвертое отверстие Н первого клапана 12 переключения потока соединено с одним из входного/выходного отверстий внутреннего теплообменника 13 трубой 80 хладагента. Часть трубы 80 хладагента представляет собой удлинительную трубу, которая соединяет наружный блок с внутренним блоком. В трубе 80 хладагента предусмотрен стопорный клапан (не показанный), расположенный ближе к наружному блоку, чем упомянутая удлинительная труба.
[0027]
Другое входное/выходное отверстие внутреннего теплообменника 13 соединено с одним из входного/выходного отверстий расширительного клапана 14 трубой 81 хладагента. Часть трубы 81 хладагента представляет собой другую удлинительную трубу, которая соединяет наружный блок с внутренним блоком. В трубе 81 хладагента предусмотрен стопорный клапан (не показанный), расположенный ближе к наружному блоку, чем упомянутая удлинительная труба.
[0028]
Один из концов трубы 82 хладагента соединен с другим входным/выходным отверстием расширительного клапана 14. Другой конец трубы 82 хладагента в разветвлении 84 разделяется на трубу 82а хладагента и трубу 82b хладагента. В трубе 82а хладагента предусмотрено устройство, понижающее давление, такое как капиллярная трубка 17а. Труба 82а хладагента соединена с одним из входного/выходного отверстий первого наружного теплообменника 15а. В трубе 82b хладагента предусмотрено устройство, понижающее давление, такое как капиллярная трубка 17b. Труба 82b хладагента соединена с одним из входного/выходного отверстий второго наружного теплообменника 15b. То есть другое входное/выходное отверстие расширительного клапана 14 соединено с упомянутым одним из входного/выходного отверстий первого наружного теплообменника 15а и упомянутым одним из входного/выходного отверстий второго наружного теплообменника 15b трубой 82 хладагента. Упомянутое одно из входного/выходного отверстий первого наружного теплообменника 15а соединено с упомянутым одним из входного/выходного отверстий второго наружного теплообменника 15b трубами 82а и 82b хладагента.
[0029]
Упомянутое другое входное/выходное отверстие первого наружного теплообменника 15а соединено с седьмым отверстием L второго клапана 21а переключения потока трубой 83а хладагента, расположенной между ними. Упомянутое другое входное/выходное отверстие второго наружного теплообменника 15b соединено с седьмым отверстием Р третьего клапана 21b переключения потока трубой 83b хладагента, расположенной между ними. По меньшей мере в режиме обогрева и в режиме размораживания, в контуре 10 хладагента первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b соединены параллельно друг другу.
[0030]
В кожухе наружного блока предусмотрен датчик 91 температуры наружного воздуха для измерения температуры наружного воздуха вокруг наружного блока. В том случае, когда наружный блок расположен внутри помещения, температура наружного воздуха означает температуру воздуха вокруг наружного блока. В первом наружном теплообменнике 15а предусмотрен датчик 92а температуры теплообменника для измерения температуры первого наружного теплообменника 15а. Во втором наружном теплообменнике 15b предусмотрен датчик 92b температуры теплообменника для измерения температуры второго наружного теплообменника 15b. Датчик 91 температуры наружного воздуха, датчик 92а температуры теплообменника и датчик 92b температуры теплообменника представляют собой, например, терморезисторы. Результаты измерений, осуществляемых датчиком 91 температуры наружного воздуха, датчиком 92а температуры теплообменника и датчиком 92b температуры теплообменника, передаются в контроллер 50 и используются контроллером 50 для осуществления управления. Контур 10 хладагента может также включать в себя датчик температуры или датчик давления, помимо вышеописанных датчиков.
[0031]
Контроллер 50 включает в себя микрокомпьютер, который снабжен, например, центральным процессором (central processing unit - CPU), постоянным запоминающим устройством (read-only memory - ROM), оперативным запоминающим устройством (random access memory - RAM) и портом ввода-вывода (input/output - I/O). Фиг.2 представляет собой функциональную блок-схему контроллера 50 в соответствии с 1-м вариантом осуществления. Как показано на фиг.2, контроллер 50 принимает результаты измерений, осуществляемых датчиком 91 температуры наружного воздуха, датчиком 92а температуры теплообменника и датчиком 92b температуры теплообменника. Контроллер 50 может также принимать сигнал измерения из другого датчика температуры и другого датчика давления, которые предусмотрены в контуре 10 хладагента, и сигнал оперативного управления из операционного блока, который приводится в действие пользователем.
[0032]
Контроллер 50 включает в себя блок 501 оперативного управления, блок 502 изменения верхней предельной частоты в виде функциональных блоков, которые реализованы посредством выполнения программ. Контроллер 50 дополнительно включает в себя блок 504 памяти, который представляет собой запоминающее устройство, такое как ROM или RAM. Блок 501 оперативного управления управляет работой всего устройства 1 для осуществления холодильного цикла на основе входных сигналов и вынуждает устройство 1 для осуществления холодильного цикла работать в режиме обогрева, режиме размораживания или режиме одновременного обогрева и размораживания. Конкретно, блок 501 оперативного управления управляет рабочей частотой компрессора 11, степенью открытия расширительного клапана 14, переключением первого клапана 12 переключения потока, переключением второго клапана 21а переключения потока и переключением третьего клапана 21b переключения потока, степенью открытия перепускного расширительного клапана 18 и вентилятором.
[0033]
В режиме одновременного обогрева и размораживания блок 502 изменения верхней предельной частоты изменяет верхнюю предельную частоту компрессора 11 так, чтобы она была выше, чем верхняя предельная частота компрессора 11 в режиме обогрева. Верхняя предельная частота компрессора 11 представляет собой верхнее предельное значение диапазона рабочей частоты компрессора 11. Ниже будет подробно описано, как осуществляется изменение верхней предельной частоты компрессора 11. Блок 503 памяти хранит разного рода данные и программы, которые используются в обработке блоком 501 оперативного управления и блоком 502 изменения верхней предельной частоты.
[0034]
Ниже будет описана работа устройства 1 для осуществления холодильного цикла в режиме обогрева. Фиг.3 представляет собой схему, показывающую работу устройства 1 для осуществления холодильного цикла в соответствии с 1-м вариантом осуществления в режиме обогрева. Как показано на фиг.3, в режиме обогрева первый клапан 12 переключения потока устанавливается в первое положение, в котором первое отверстие G сообщается с четвертым отверстием Н, а второе отверстие Е сообщается с третьим отверстием F. Второй клапан 21а переключения потока устанавливается в первое положение, в котором пятое отверстие К сообщается с восьмым отверстием J, а шестое отверстие I сообщается с седьмым отверстием L. Третий клапан 21b переключения потока устанавливается в первое положение, в котором пятое отверстие О сообщается в восьмым отверстием N, а шестое отверстие М сообщается с седьмым отверстием Р.
[0035]
Перепускной расширительный клапан 18 устанавливается в открытое положение. В данном случае перепускной расширительный клапан 18 становится полностью открытым. Когда перепускной расширительный клапан 18 устанавливается в открытое положение, давление в пятом отверстии К второго клапана 21а переключения потока и давление в пятом отверстии О третьего клапана 21b переключения потока поддерживается на уровне высокого давления или промежуточного давления. В данном случае промежуточное давление - это давление, которое выше давления всасывания компрессора 11 и ниже давления нагнетания компрессора 11. В том случае, когда перепускной расширительный клапан 18 устанавливается в открытое положение, концевая сторона первой трубы 67 высокого давления закрыта восьмым отверстием J второго клапана 21а переключения потока и восьмым отверстием N третьего клапана 21b переключения потока. Таким образом, хладагент не вытекает из других отверстий второго клапана 21а переключения потока и третьего клапана 21b переключения потока. Перепускной расширительный клапан 18 может устанавливаться в закрытое положение. Давление в шестом отверстии I второго клапана 21а переключения потока и давление в шестом отверстии М третьего клапана 21b переключения потока поддерживается на уровне низкого давления. Таким образом, даже когда перепускной расширительный клапана 18 устанавливается в закрытое положение, давление в пятом отверстии К второго клапана 21а переключения потока выше, чем давление в шестом отверстии I, и давление в пятом отверстии О третьего клапана 21b переключения потока выше, чем давление в шестом отверстии М.
[0036]
Перемещение хладагента в направлении от первой трубы 67 высокого давления к третьему отверстию F первого клапана 12 переключения потока заблокировано запорным клапаном 22. В том случае, когда вместо запорного клапана 22 используется двухпозиционный клапан, двухпозиционный клапан устанавливается в закрытое положение. В результате перемещение хладагента в направлении от первой трубы 67 высокого давления к третьему отверстию F первого клапана 12 переключения потока заблокировано двухпозиционным клапаном.
[0037]
Газообразный хладагент высокого давления, выпускаемый из компрессора 11, перемещается во внутренний теплообменник 13 через выпускную трубу 61, первый клапан 12 переключения потока и трубу 80 хладагента. В режиме обогрева внутренний теплообменник 13 выполняет функцию конденсатора. То есть во внутреннем теплообменнике 13 происходит теплообмен между газообразным хладагентом, который перемещается во внутреннем теплообменнике 13, и воздухом помещения, который подается внутренним вентилятором, а теплота конденсации хладагента передается воздуху помещения. В результате газообразный хладагент во внутреннем теплообменнике 13 конденсируется, превращаясь в жидкий хладагент высокого давления. Воздух помещения, который подается внутренним вентилятором, подвергается нагреванию посредством тепла, получаемого от хладагента.
[0038]
После вытекания из внутреннего теплообменника 13 жидкий хладагент втекает в расширительный клапан 14 через трубу 81 хладагента. Жидкий хладагент, который втекает в расширительный клапан 14, в результате снижения давления превращается в двухфазный хладагент низкого давления. После вытекания из расширительного клапана 14 двухфазный хладагент перемещается через трубу 82 хладагента и разделяется на потоки двухфазного хладагента, которые втекают в соответствующие трубы хладагента, то есть трубу 82а хладагента и трубу 82b хладагента. Поток двухфазного хладагента, который втекает в трубу 82а хладагента, дополнительно подвергается расширению в результате снижения давления в капиллярной трубке 17а и затем втекает в первый наружный теплообменник 15а. Поток двухфазного хладагента, который втекает в трубу 82b хладагента, дополнительно подвергается расширению в результате снижения давления в капиллярной трубке 17b и затем втекает во второй наружный теплообменник 15b.
[0039]
В режиме обогрева первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b каждый выполняет функцию испарителя. То есть в каждом из первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b происходит теплообмен между наружным воздухом, который подается наружным вентилятором, и двухфазным хладагентом, который втекает в каждый наружный теплообменник, а теплота испарения двухфазного хладагента поглощается из наружного воздуха. В результате двухфазный хладагент, который втекает в каждый из первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b, испаряется, превращаясь в газообразный хладагент низкого давления.
[0040]
После выхода из первого наружного теплообменника 15а, газообразный хладагент перемещается через трубу 83а хладагента, второй клапан 21а переключения потока, трубу 70а низкого давления, трубу 70 низкого давления и всасывающую трубу 62 и всасывается в компрессор 11. После выхода из второго наружного теплообменника 15b, газообразный хладагент перемещается через трубу 83b хладагента, третий клапан 21b переключения потока и трубу 70b низкого давления, соединяется с газообразным хладагентом, который выходит из первого наружного теплообменника 15а, и всасывается в компрессор 11. То есть газообразный хладагент, который выходит из первого наружного теплообменника 15а, и газообразный хладагент, который выходит из второго наружного теплообменника 15b, всасываются в компрессор 11, не проходя через первый клапан 12 переключения потока. Газообразный хладагент, который всасывается в компрессор 11, подвергается сжатию, превращаясь в газообразный хладагент высокого давления. В режиме обогрева вышеописанный цикл непрерывно повторяется.
[0041]
В режиме обогрева давления в первом отверстии G первого клапана 12 переключения потока, пятом отверстии К второго клапана 21а переключения потока и пятом отверстии О третьего клапана 21b переключения потока поддерживаются на уровне высокого давления или промежуточного давления. Кроме того, в режиме обогрева давления во втором отверстии Е первого клапана 12 переключения потока, шестом отверстии I второго клапана 21а переключения потока и шестом отверстии М третьего клапана 21b переключения потока поддерживаются на уровне низкого давления.
[0042]
Ниже будет описана работа устройства 1 для осуществления холодильного цикла в режиме размораживания. Фиг.4 показывает работу устройства 1 цикла для осуществления холодильного цикла в соответствии с 1-м вариантом осуществления в режиме размораживания. Как показано на фиг.4, в режиме размораживания первый клапан 12 переключения потока устанавливается во второе положение, в котором первое отверстие G сообщается с третьим отверстием F, а второе отверстие Е сообщается с четвертым отверстием Н. Второй клапан 21а переключения потока устанавливается во второе положение, в котором пятое отверстие К сообщается с седьмым отверстием L, а шестое отверстие I сообщается с восьмым отверстием J. Третий клапан 21b переключения потока устанавливается во второе положение, в котором пятое отверстие О сообщается с седьмым отверстием Р, а шестое отверстие М сообщается с восьмым отверстием N.
[0043]
Перепускной расширительный клапан 18 устанавливается в закрытое положение. Запорный клапан 22 позволяет хладагенту перемещаться в направлении от третьего отверстия F первого клапана 12 переключения потока к первой трубе 67 высокого давления. В том случае, когда вместо запорного клапана 22 используется двухпозиционный клапан, двухпозиционный клапан устанавливается в открытое положение и таким образом позволяет хладагенту перемещаться в направлении от третьего отверстия F первого клапана 12 переключения потока к первой трубе 67 высокого давления.
[0044]
Газообразный хладагент высокого давления, выпускаемый из компрессора 11, перемещается через выпускную трубу 61, первый клапан 12 переключения потока, вторую трубу 64 высокого давления и первую трубу 67 высокого давления и разделяется на потоки газообразного хладагента высокого давления, которые перемещаются в соответствующие трубы высокого давления, то есть первую трубу 67а высокого давления и первую трубу 67b высокого давления. Поток газообразного хладагента, который втекает в первую трубу 67а высокого давления, перемещается в первый наружный теплообменник 15а через второй клапан 21а переключения потока и трубу 83а хладагента. Поток газообразного хладагента, который втекает в первую трубу 67b высокого давления, перемещается во второй наружный теплообменник 15b через третий клапан 21b переключения потока и трубу 83b хладагента. В режиме размораживания первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b каждый выполняет функцию конденсатора. То есть в первом наружном теплообменнике 15а и втором наружном теплообменнике 15b тепло, передаваемое от потоков хладагента, которые перемещаются в первом наружном теплообменнике 15а и втором наружном теплообменнике 15b, расплавляет наледь, образовавшуюся на первом наружном теплообменнике 15а и втором наружном теплообменнике 15b, соответственно. В результате первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b подвергаются размораживанию. Потоки газообразного хладагента, которые втекают в первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b, конденсируются, превращается в жидкий хладагент.
[0045]
После вытекания из первого наружного теплообменника 15а, жидкий хладагент подвергается расширению в результате снижения давления в капиллярной трубке 17а и перемещается в расширительный клапан 14 через трубу 82а хладагента и трубу 82 хладагента. После вытекания из второго наружного теплообменника 15b, жидкий хладагент подвергается расширению в результате снижения давления в капиллярной трубке 17b, перемещается через трубу 82b хладагента, соединяется с жидким хладагентом, который вытекает из первого наружного теплообменника 15а, и втекает в расширительный клапан 14. Жидкий хладагент, который втекает в расширительный клапан 14, в результате снижения давления превращается в двухфазный хладагент низкого давления. После вытекания из расширительного клапана 14, двухфазный хладагент перемещается во внутренний теплообменник 13 через трубу 81 хладагента. В режиме размораживания внутренний теплообменник 13 выполняет функцию испарителя. То есть во внутреннем теплообменнике 13 теплота испарения хладагента, который перемещается во внутреннем теплообменнике 13, поглощается из воздуха помещения. В результате двухфазный хладагент во внутреннем теплообменнике 13 испаряется, превращаясь в газообразный хладагент низкого давления. После выхода из внутреннего теплообменника 13 газообразный хладагент проходит через трубу 80 хладагента, первый клапан 12 переключения потока и всасывающую трубу 62 и всасывается в компрессор 11. Газообразный хладагент, который всасывается в компрессор 11, подвергается сжатию, превращаясь в газообразный хладагент высокого давления. В режиме размораживания вышеописанный цикл непрерывно повторяется.
[0046]
В режиме размораживания давления в первом отверстии G первого клапана 12 переключения потока, пятом отверстии К второго клапана 21а переключения потока и пятом отверстии О третьего клапана 21b переключения потока поддерживаются на уровне высокого давления. Кроме того, в режиме размораживания давления во втором отверстии Е первого клапана 12 переключения потока, шестом отверстии I второго клапана 21а переключения потока и шестом отверстии М третьего клапана 21b переключения потока поддерживаются на уровне низкого давления.
[0047]
Ниже будет описана работа устройства 1 для осуществления холодильного цикла в режиме одновременного обогрева и размораживания. Режим одновременного обогрева и размораживания включает первую операцию и вторую операцию. В первой операции, первый наружный теплообменник 15а и внутренний теплообменник 13 каждый выполняет функцию конденсатора, а второй наружный теплообменник 15b выполняет функцию испарителя. В результате первый наружный теплообменник 15а подвергается размораживанию, при этом продолжается обогрев. Во второй операции, второй наружный теплообменник 15b и внутренний теплообменник 13 каждый выполняет функцию конденсатора, а первый наружный теплообменник 15а выполняет функцию испарителя. В результате второй наружный теплообменник 15b подвергается размораживанию, при этом продолжается обогрев. Фиг.5 представляет собой схему, показывающую работу устройства 1 для осуществления холодильного цикла в соответствии с 1-м вариантом осуществления в первой операции в режиме одновременного обогрева и размораживания.
[0048]
Как показано на фиг.5, в первой операции, первый клапан 12 переключения потока устанавливается в первое положение, в котором первое отверстие G сообщается с четвертым отверстием Н, а второе отверстие Е сообщается с третьим отверстием F; второй клапан 21а переключения потока устанавливается во второе положение, в котором пятое отверстие К сообщается с седьмым отверстием L, а шестое отверстие I сообщается с восьмым отверстием J; и третий клапан 21b переключения потока устанавливается в первое положение, в котором пятое отверстие О сообщается с восьмым отверстием N, а шестое отверстие М сообщается седьмым отверстием Р.
[0049]
Перепускной расширительный клапан 18 устанавливается в открытое положение, и степень открытия перепускного расширительного клапана 18 устанавливается равной заданной степени открытия. Перемещение хладагента в направлении от первой трубы 67 высокого давления к третьему отверстию F первого клапана 12 переключения потока заблокировано запорным клапаном 22. В том случае, когда вместо запорного клапана 22 используется двухпозиционный клапан, двухпозиционный клапан устанавливается в закрытое положение и таким образом блокирует перемещение хладагента в направлении от первой трубы 67 высокого давления к третьему отверстию F первого клапана 12 переключения потока.
[0050]
Газообразный хладагент высокого давления, выпускаемый из компрессора 11, разделяется, в результате чего часть газообразного хладагента высокого давления из выпускной трубы 61 перемещается в первую трубу 67 высокого давления. Давление газообразного хладагента, который перемещается в первую трубу 67 высокого давления, уменьшается до промежуточного давления в перепускном расширительном клапане 18, и затем хладагент перемещается в первый наружный теплообменник 15а через первую трубу 67а высокого давления, второй клапан 21а переключения потока и трубу 83а хладагента. В первом наружном теплообменнике 15а, тепло, передаваемое от хладагента, который перемещается в первом наружном теплообменнике 15а, расплавляет наледь, образовавшуюся на первом наружном теплообменнике 15а. В результате первый наружный теплообменник 15а подвергается размораживанию. Газообразный хладагент в первом наружном теплообменнике 15а конденсируется, превращаясь в жидкий или двухфазный хладагент промежуточного давления. Жидкий или двухфазный хладагент промежуточного давления выходит из первого наружного теплообменника 15а и подвергается расширению в результате снижения давления в капиллярной трубке 17а.
[0051]
Из газообразного хладагента высокого давления, выпускаемого из компрессора 11, другой газообразный хладагент высокого давления, отличающийся от газообразного хладагента высокого давления, который перемещается в первую трубу 67 высокого давления, проходит во внутренний теплообменник 13 через первый клапан 12 переключения потока и трубу 80 хладагента. Во внутреннем теплообменнике 13 происходит теплообмен между газообразным хладагентом, который перемещается во внутреннем теплообменнике 13, и воздухом помещения, который подается внутренним вентилятором, а теплота конденсации газообразного хладагента передается воздуху помещения. В результате газообразный хладагент во внутреннем теплообменнике 13 конденсируется, превращаясь в жидкий хладагент высокого давления. Воздух помещения, который подается внутренним вентилятором, подвергается нагреванию посредством тепла, получаемого от хладагента.
[0052]
После вытекания из внутреннего теплообменника 13, жидкий хладагент втекает в расширительный клапан 14 через трубу 81 хладагента. Жидкий хладагент, который втекает в расширительный клапан 14, в результате снижения давления превращается в двухфазный хладагент низкого давления. После вытекания из расширительного клапана 14, двухфазный хладагент перемещается через трубу 82 хладагента, соединяется с жидким или двухфазным хладагентом, подвергающимся расширению в результате снижения давления в капиллярной трубке 17а, дополнительно подвергается расширению в результате снижения давления в капиллярной трубке 17b и перемещается во второй наружный теплообменник 15b. Во втором наружном теплообменнике 15b происходит теплообмен между хладагентом, который перемещается во втором наружном теплообменнике 15b, и наружным воздухом, который подается наружным вентилятором, а теплота испарения хладагента поглощается из наружного воздуха. В результате двухфазный хладагент, который перемещается во второй наружный теплообменник 15b, испаряется, превращаясь в газообразный хладагент низкого давления. После выхода из второго наружного теплообменника 15b, газообразный хладагент перемещается через трубу 83b хладагента, третий клапан 21b переключения потока, трубу 70b низкого давления, трубу 70 низкого давления и всасывающую трубу 62 и всасывается в компрессор 11. То есть газообразный хладагент, который выходит из второго наружного теплообменника 15b, всасывается в компрессор 11, не проходя через первый клапан 12 переключения потока. Газообразный хладагент, который всасывается в компрессор 11, подвергается сжатию, превращаясь в газообразный хладагент высокого давления. В первой операции режима одновременного обогрева и размораживания вышеописанный цикл непрерывно повторяется, в результате чего первый наружный теплообменник 15а подвергается размораживанию, при этом продолжается обогрев.
[0053]
В первой операции режима одновременного обогрева и размораживания, давления в первом отверстии G первого клапана 12 переключения потока, пятом отверстии К второго клапана 21а переключения потока и пятом отверстии О третьего клапана 21b переключения потока каждое поддерживается на уровне высокого давления или промежуточного давления. В первой операции, давления во втором отверстии Е первого клапана 12 переключения потока, шестом отверстии I второго клапана 21а переключения потока и шестом отверстии М третьего клапана 21b переключения потока каждое поддерживается на уровне низкого давления.
[0054]
Фиг.6 представляет собой схему, показывающую работу устройства 1 для осуществления холодильного цикла в соответствии с 1-м вариантом осуществления во второй операции в режиме одновременного обогрева и размораживания. Как показано на фиг.6, во второй операции режима одновременного обогрева и размораживания, второй клапан 21а переключения потока устанавливается в первое положение, а третий клапан 21b переключения потока устанавливается во второе положение. Первый клапан 12 переключения потока и перепускной расширительный клапан 18 устанавливаются в такие же положения, как и положения в первой операции. В результате во второй операции второй наружный теплообменник 15b подвергается размораживанию, при этом продолжается обогрев. Во второй операции давления в первом отверстии G первого клапана 12 переключения потока, пятом отверстии К второго клапана 21а переключения потока и пятом отверстии О третьего клапана 21b переключения потока каждое поддерживается на уровне высокого давления или промежуточного давления. Кроме того, во второй операции, давления во втором отверстии Е первого клапана 12 переключения потока, шестом отверстии I второго клапана 21а переключения потока и шестом отверстии М третьего клапана 21b переключения потока каждое поддерживается на уровне низкого давления.
[0055]
Ниже будет описано, как осуществляется изменение верхней предельной частоты компрессора 11 посредством блока 502 изменения верхней предельной частоты. Верхняя предельная частота компрессора 11 устанавливается так, чтобы давление, температура хладагента на стороне нагнетания и значение электрического тока компрессора 11 не достигали значений, требующих защиты. В данном случае, в режиме обогрева, при помощи расширительного клапана 14 осуществляется регулирование температуры хладагента на стороне нагнетания компрессора 11, чтобы она не достигала температуры, требующей защиты. Таким образом, в режиме обогрева, верхняя предельная частота компрессора 11 зависит в основном от значения электрического тока. Значение электрического тока определяется всеми элементами устройства 1 для осуществления холодильного цикла, и производительность W компрессора 11 поддерживает все элементы. Производительность W компрессора 11 может быть получена из приведенного ниже уравнения (1).
[0056]
В уравнении (1), Gr - расход хладагента, а dH - разность энтальпий между стороной всасывания и стороной нагнетания компрессора 11. Как показано в уравнении (1), производительность W компрессора 11 пропорциональна расходу Gr хладагента. Расход Gr хладагента может быть получен из приведенного ниже уравнения (2).
[0057]
В уравнении (2), f - рабочая частота компрессора 11, ρ - плотность на всасывании компрессора 11, Vst - рабочий объем компрессора 11 и ηv - объемный кпд компрессора 11. Как показано в уравнении (2), расход Gr хладагента пропорционален плотности ρ на всасывании компрессора 11. Необходимо отметить, что рабочий объем Vst и объемный кпд ηv являются фиксированными величинами и определяются техническими характеристиками компрессора 11.
[0058]
Использование наружного теплообменника в режиме обогрева отличается от использования наружного теплообменника в режиме одновременного обогрева и размораживания. Конкретно, в режиме обогрева, первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b каждый выполняет функцию испарителя, тогда как в режиме одновременного обогрева и размораживания, только один из первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b выполняет функцию испарителя. Таким образом, даже если рабочая частота f компрессора 11 и объем воздуха из наружного вентилятора (не показанного) в режиме обогрева такие же, как в режиме одновременного обогрева и размораживания, давление испарения в режиме обогрева отличается от давления испарения в режиме одновременного обогрева и размораживания, и давление всасывания (низкое давление) компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания ниже, чем давление всасывания компрессора 11 в режиме обогрева.
[0059]
Плотность ρ всасывания компрессора 11 пропорциональна давлению всасывания, и чем ниже давление всасывания, тем меньше плотность ρ всасывания. Как очевидно из уравнения (2), при фиксированной рабочей частоте f компрессора 11, чем меньше плотность ρ всасывания, тем меньше расход Gr хладагента. В результате, в режиме одновременного обогрева и размораживания, производительность W компрессора 11 уменьшается, когда уменьшается расход Gr хладагента. Таким образом, можно видеть, что даже в том случае, когда рабочая частота f компрессора 11 достигает своего значения, требующего защиты, в режиме обогрева, рабочая частота f компрессора 11 не достигает своего значения, требующего защиты, в режиме одновременного обогрева и размораживания.
[0060]
Таким образом, верхняя предельная частота компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания может быть установлена выше, чем верхняя предельная частота в режиме обогрева. Таким образом, блок 502 изменения верхней предельной частоты изменяет верхнюю предельную частоту компрессора в режиме одновременного обогрева и размораживания так, чтобы она была выше, чем в режиме обогрева.
[0061] Будет описано значение, до которого увеличивается верхняя предельная частота компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания. Необходимо отметить, что в приведенном ниже описании, верхняя предельная частота компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания называется верхней предельной частотой fmod, а верхняя предельная частота компрессора 11 в режиме обогрева называется верхней предельной частотой fmh, и первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b в совокупности называются наружным теплообменником.
[0062]
В том случае, когда производительность первого наружного теплообменника 15а равна производительности второго теплообменника 15b, производительность испарителя в режиме одновременного обогрева и размораживания равна половине производительности всего наружного теплообменника. В таком случае, когда разность температур Δdeg между температурой наружного воздуха и температурой испарения в наружном теплообменнике в режиме обогрева равна 5°, разность температур Δdeg в режиме одновременного обогрева и размораживания равна 10°, что в 2 раза превышает разность Δdeg температур в режиме обогрева. Когда температура наружного воздуха равна 2°С и используется хладагент R32, плотность насыщенного газа хладагента в том случае, когда разность температур Δdeg равна 5°, соответствует 20,04 кг/м3, а плотность насыщенного газа хладагента в том случае, когда разность температур Δdeg равна 10°, соответствует 16,98 кг/м3. В результате коэффициент увеличения скорости компрессора 11 равен 1/0,85, то есть приблизительно 1,2.
[0063]
Даже когда температура наружного воздуха равна -5°С, коэффициент увеличения скорости компрессора 11 примерно равен коэффициенту увеличения скорости компрессора в том случае, когда температура наружного воздуха равна 5°С, то есть приблизительно 1,2. Таким образом, в том случае, когда наружный теплообменник разделен на две части, то есть первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b, коэффициент увеличения верхней предельной частоты компрессора 11 может быть установлен равным 1,2. В действительности максимальный коэффициент увеличения верхней предельной частоты компрессора 11 установлен равным 1,2. То есть верхняя предельная частота fmod компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания установлена так, чтобы она была, максимально, в 1,2 раза выше, чем верхняя предельная частота fmh в режиме обогрева. Верхняя предельная частота fmod в режиме одновременного обогрева и размораживания сохранена заранее в виде данных в блоке 503 хранения контроллера 50. Посредством настройки, вышеописанным способом, значения, до которого увеличивается верхняя предельная частота компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания, даже когда верхняя предельная частота компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания установлена выше, чем в режиме обогрева, величина производительности W компрессора 11 может быть сделана равной величине производительности W в режиме обогрева.
[0064]
Фиг.7 представляет собой блок-схему последовательности операций при работе устройства 1 для осуществления холодильного цикла в соответствии с 1-м вариантом осуществления. Блок 501 оперативного управления контроллера 50 запускает режим обогрева на основе, например, сигнала запуска режима обогрева из оперативного блока (S1). Когда режим обогрева запущен, блок 501 оперативного управления определяет, выполнено ли условие установления размораживания (S2). Упомянутое условие установления размораживания, например, это если время, которое проходит от запуска режима обогрева, превышает предельный период времени (например, 20 минут). В том случае, когда определено, что условие установления размораживания выполнено (ДА на этапе S2), процесс переходит к обработке на этапе S3. В том случае, когда определено, что условие установления размораживания не выполнено (НЕТ на этапе S2), процесс этапа S2 периодически повторяется.
[0065]
На этапе S3, блок 501 оперативного управления принимает, в качестве рабочей частоты f, значение рабочей частоты компрессора 11 в данный момент времени или среднее значение рабочих частот компрессора 11 за период времени от запуска режима обогрева до данного момента времени. Затем контроллер 50 определяет, действительно ли разность частот (fmh - f) больше или равна пороговому значению fth, при этом упомянутая разность частот представляет собой значение, полученное при вычитании рабочей частоты f из верхней предельной частоты fmh компрессора 11 (S3). Верхняя предельная частота fmh и пороговое значение fth заранее сохранены в виде данных в блоке 503 хранения контроллера 50. Управление компрессором 11 осуществляется таким образом, что чем выше тепловая нагрузка, тем выше рабочая частота, и соответственно рабочая частота компрессора 11 по существу пропорциональна тепловой нагрузке.
[0066]
В том случае, когда значение, полученное при вычитании рабочей частоты f из верхней предельной частоты fmh, больше или равно пороговому значению fth(fmh-f≥fth)(ДА на этапе S3), процесс переходит к обработке на этапе S4. Если же значение, полученное при вычитании рабочей частоты f из верхней предельной частоты fmh, меньше порогового значения fth(fmh-f<fth)(НЕТ на этапе S3), то процесс переходит к обработке на этапе S6.
[0067]
На этапе S4, осуществляется режим одновременного обогрева и размораживания (S4). В данном случае блок 501 оперативного управления включает в себя счетчик, который хранит число раз N, сколько осуществляется режим одновременного обогрева и размораживания. Первоначальное значение счетчика равно нулю. В том случае, когда режим одновременного обогрева и размораживания осуществлен, блок 501 оперативного управления добавляет 1 к числу раз N, которое хранится в виде данных в счетчике.
[0068]
Фиг.8 представляет собой блок-схему последовательности операций в режиме одновременного обогрева и размораживания устройства 1 для осуществления холодильного цикла в соответствии с 1-м вариантом осуществления. Когда режим одновременного обогрева и размораживания запущен, сначала первый клапан 12 переключения потока устанавливается в первое положение, второй клапан 21а переключения потока устанавливается во второе положение и третий клапан 21b переключения потока устанавливается в первое положение, чтобы выполнять первую операцию для размораживания первого наружного теплообменника 15а. Перепускной расширительный клапан 18 устанавливается в открытое положение, так что степень открытия перепускного расширительного клапана 18 устанавливается равной заданной степени открытия (S41).
[0069]
Затем верхняя предельная частота компрессора 11 изменяется посредством блока 502 изменения верхней предельной частоты контроллера 50 до верхней предельной частоты fmod в режиме одновременного обогрева и размораживания (S42). В режиме одновременного обогрева и размораживания верхняя предельная частота fmod выше, чем верхняя предельная частота fmh в режиме обогрева, например, в 1,2 раза выше, чем верхняя предельная частота fmh в режиме обогрева. Поскольку верхняя предельная частота компрессора 11 изменяется после осуществления операций переключения первого клапана 12 переключения потока, второго клапана 21а переключения потока, третьего клапана 21b переключения потока и перепускного расширительного клапана 18, может быть предотвращено увеличение верхней предельной частоты компрессора 11 до достижения своего значения, требующего защиты, в режиме обогрева до операций переключения.
[0070]
Первая операция осуществляется до тех пор, пока не истекает заданный первый период времени (НЕТ на этапе S43). Когда начинается первая операция, первый наружный теплообменник 15а выполняет функцию конденсатора, и соответственно тепловая нагрузка увеличивается. Управление компрессором 11 осуществляется таким образом, что чем больше тепловая нагрузка, тем выше рабочая частота. При этом управление осуществляется так, что рабочая частота f компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания устанавливается выше, чем рабочая частота компрессора в режиме обогрева. Необходимо отметить, что в 1-м варианте осуществления, поскольку верхняя предельная частота компрессора 11 изменяется до верхней предельной частоты fmod, которая выше, чем верхняя предельная частота fmh в режиме обогрева, рабочая частота компрессора 11 может быть установлена выше, чем в режиме обогрева, и может быть улучшена теплопроизводительность внутреннего теплообменника 13. В результате, объем нагретого воздуха, который подается во внутренний блок в режиме одновременного обогрева и размораживания, может быть сделан близким к объему нагретого воздуха, который подается в режиме обогрева, и соответственно может быть сохранен комфорт для пользователя.
[0071]
Когда заданный первый период времени истекает (ДА на этапе S43), второй клапан 21а переключения потока устанавливается в первое положение, третий клапан 21b переключения потока устанавливается во второе положение (S44), и осуществляется вторая операция для размораживания второго наружного теплообменника 15b. Во второй операции, первый клапан 12 переключения потока и перепускной расширительный клапан 18 устанавливаются в такие же положения, как и в первой операции. Во второй операции, поскольку верхняя предельная частота fmod компрессора 11 также устанавливается выше, чем верхняя предельная частота fmh в режиме обогрева, можно улучшить теплопроизводительность внутреннего теплообменника 13 и поддерживать комфорт для пользователя.
[0072]
Вторая операция осуществляется до тех пор, пока не истекает заданный второй период времени (НЕТ на этапе S45). Упомянутый второй период времени может быть равен упомянутому первому периоду времени или установлен равным другому периоду времени, отличающимся от первого периода времени. Когда заданный второй период времени истекает (ДА на этапе S45), верхняя предельная частота компрессора 11 изменяется до верхней предельной частоты fmh в режиме обогрева посредством блока 502 изменения верхней предельной частоты (S46). То есть, в том случае, когда заканчивается режим одновременного обогрева и размораживания, блок 502 изменения верхней предельной частоты изменяет верхнюю предельную частоты компрессора 11 до верхней предельной частоты fmh, которая ниже, чем верхняя предельная частота fmod, то есть верхняя предельная частота в режиме одновременного обогрева и размораживания. Затем перепускной расширительный клапан 18 устанавливается в закрытое положение (S47) и режим одновременного обогрева и размораживания заканчивается.
[0073]
Ссылаясь на фиг.7, блок 501 оперативного управления определяет, действительно ли число раз N, сколько осуществлен режим одновременного обогрева и размораживания, больше или равно пороговому значению Nth, то есть пороговому числу раз (S5). В том случае, когда число раз N больше или равно пороговому значению Nth(N≥Nth)(ДА на этапе S5), процесс переходит к обработке на этапе S7. Перед тем как процесс переходит к обработке на этапе S7, может быть осуществлен режим обогрева. Если же число раз N меньше порогового значения Nth(N<Nth)(НЕТ на этапе S5), то процесс возвращается к обработке на этапе S1, и повторно запускается режим обогрева.
[0074]
На этапе S6, блок 501 оперативного управления продолжает дальше режим обогрева в течение заданного периода времени. Затем процесс переходит к обработке на этапе S7. На этапе S7, контроллер 50 заканчивает режим обогрева или режим одновременного обогрева и размораживания и осуществляет режим размораживания в течение заданного периода времени. Как правило, период времени, в течение которого осуществляется режим размораживания, короче, чем сумма первого периода времени и второго периода времени режима одновременного обогрева и размораживания. Кроме того, блок 501 оперативного управления управляет компрессором 11 так, чтобы рабочая частота f компрессора 11 в режиме размораживания была равна верхней предельной частоте fmh в режиме обогрева. То есть верхняя предельная частота компрессора 11 в режиме размораживания равна верхней предельной частоте fmh в режиме обогрева и изменяется так, чтобы она была ниже, чем верхняя предельная частота fmod в режиме одновременного обогрева и размораживания. Кроме того, при осуществлении режима размораживания, блок 501 оперативного управления приводит в исходное положение счетчик и устанавливает число раз N, сколько осуществляется режим одновременного обогрева и размораживания, на нуль. После окончания режима размораживания, процесс возвращается к обработке на этапе S1, и блок 501 оперативного управления повторно запускает режим обогрева.
[0075]
Как описано выше, в 1-м варианте осуществления, теплопроизводительность внутреннего теплообменника 13 может быть улучшена посредством установки верхней предельной частоты fmod компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания так, чтобы она была выше, чем верхняя предельная частота fmh компрессора 11 в режиме обогрева. В результате, в режиме одновременного обогрева и размораживания, может быть сохранен комфорт для пользователя внутреннего блока. В конфигурации 1-го варианта осуществления, верхняя предельная частота компрессора 11 увеличивается в пределах диапазона, в котором производительность W компрессора 11 не увеличивается. Таким образом, можно уменьшить прирост в потреблении электроэнергии.
[0076]
Даже в том случае, когда тепловая нагрузка большая и рабочая частота компрессора 11 может достигать своей верхней предельной частоты, можно быстро повысить верхнюю предельную частоту и продолжать работу, поскольку верхняя предельная частота компрессора 11 изменяется до верхней предельной частоты fmod только при условии запуска режима одновременного обогрева и размораживания. Необходимо отметить, что в качестве условия, необходимого для изменения верхней предельной частоты компрессора 11 до верхней предельной частоты fmod, может быть добавлено другое условие, помимо запуска режима одновременного обогрева и размораживания.
[0077]
Приведенное выше описание относится к 1-му варианту осуществления, но оно не является ограничивающим. То есть различные модификации могут быть выполнены без отхода от сущности настоящего изобретения. Например, в 1-м варианте осуществления описано, что переключение проточных каналов в первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b осуществляется при помощи второго клапана 21а переключения потока и третьего клапана 21b переключения потока, однако данное описание не является ограничивающим. Переключение проточных каналов в первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b может осуществляться при помощи, например, одного клапана переключения потока вместо двух клапанов переключения потока. В этом случае клапан переключения потока представляет собой четырехходовой клапан.
[0078]
Кроме того, в 1-м варианте осуществления описано, что верхняя предельная частота fmod компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания в 1,2 раза выше, чем верхняя предельная частота fmh компрессора 11 в режиме обогрева; однако данное описание не является ограничивающим. Например, верхняя предельная частота fmod компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания может быть установлена так, чтобы ее значение соответствовало разности температур Δdeg между температурой испарения наружного теплообменника и температурой наружного воздуха.
[0079]
Например, если температура наружного воздуха равна 2°С и используется хладагент R32, то при разности температур Δdeg, равной 10°, плотность насыщенного газа хладагента соответствует 16,98 кг/м3, а при разности температур Δdeg, равной 20°, плотность насыщенного газа хладагента соответствует 12,00 кг/м3. Таким образом, коэффициент увеличения скорости компрессора 11 равен 1/0,7, то есть приблизительно 1,4. То есть при разности температур Δdeg, равной 10°, верхняя предельная частота fmod компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания может быть установлена, максимально, в 1,4 раза выше, чем верхняя предельная частота fmh в режиме обогрева.
[0080]
Кроме того, коэффициент увеличения не ограничен упомянутым значением и достаточно, чтобы верхняя предельная частота fmod в режиме одновременного обогрева и размораживания в том случае, когда разность температур Δdeg большая, была установлена выше, чем верхняя предельная частота fmod в том случае, когда разность температур Δdeg мала. Контроллер 50 может сохранять в блоке 503 хранения верхние предельные частоты fmod компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания, которые соответствуют разностям температур Δdeg, и считывать верхнюю предельную частоту fmod, соответствующую разности температур Δdeg, на основе разности температур Δdeg, получаемой при осуществлении режима одновременного обогрева и размораживания.
[0081]
Кроме того, в 1-м варианте осуществления, вышеприведенное описание также относится к изменению верхней предельной частоты fmod компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания в том случае, когда кпд первого наружного теплообменника 15а эквивалентен кпд второго наружного теплообменника 15b; однако данное изобретение может быть также применимо к случаю, когда кпд первого теплообменника 15а отличается от кпд второго теплообменника 15b. В этом случае верхняя предельная частота fmod компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания может изменяться в зависимости от соотношения между кпд первого наружного теплообменника 15а и кпд второго наружного теплообменника 15b, так что верхняя предельная частота fmod компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания в первой операции отличается от верхней предельной частоты fmod во второй операции. Кроме того, ссылаясь на 1-й вариант осуществления, вышеприведенное описание относится также к верхней предельной частоте fmod компрессора 11 в том случае, когда наружный теплообменник разделен на две части; однако настоящее изобретение может быть также применимо в том случае, когда наружный теплообменник разделен на три или более частей. В этом случае верхняя предельная частота fmod компрессора 11 в режиме одновременного обогрева и размораживания может изменяться в зависимости от количества частей, на которое разделен наружный теплообменник.
Перечень ссылочных позиций
[0082]
1: устройство для осуществления холодильного цикла, 10: контур хладагента, 11: компрессор, 11а: всасывающее отверстие, 11b: выпускное отверстие, 12: первый клапан переключения потока, 13: внутренний теплообменник, 14: расширительный клапан, 15а: первый наружный теплообменник, 15b: второй наружный теплообменник, 17а,17b: капиллярная трубка, 18: перепускной расширительный клапан, 21а: второй клапан переключения потока, 21b: третий клапан переключения потока, 22: запорный клапан, 50: контроллер, 61: выпускная труба, 62: всасывающая труба, 63,65,68,69,71,84: разветвление, 64: вторая труба высокого давления, 67,67а,67b: первая труба высокого давления, 70,70а,70b: труба низкого давления, 80,81,82,82а,82b,83а,83b: труба хладагента, 91: датчик температуры наружного воздуха, 92а,92b: датчик температуры теплообменника, 501: блок оперативного управления, 502: блок изменения предельной частоты, 503: блок хранения.
1. Устройство для осуществления холодильного цикла, содержащее:
компрессор (11);
внутренний теплообменник (13);
наружный теплообменник, включающий в себя первый наружный теплообменник (15a) и второй наружный теплообменник (15b);
перепускной проточный канал (67), выполненный так, чтобы вынуждать сторону нагнетания компрессора (11) сообщаться с первым наружным теплообменником (15a) или вторым наружным теплообменником (15b);
клапан (18) управления потоком, предусмотренный в упомянутом перепускном проточном канале (67); и
контроллер (50), выполненный с возможностью осуществления режима обогрева и режима одновременного обогрева и размораживания, причем упомянутый режим обогрева представляет собой режим, в котором первый наружный теплообменник (15a) и второй наружный теплообменник (15b) каждый вынужден выполнять функцию испарителя, а внутренний теплообменник (13) вынужден выполнять функцию конденсатора, и упомянутый режим одновременного обогрева и размораживания представляет собой режим, в котором часть хладагента, выпускаемого из компрессора (11), подается в один из первого наружного теплообменника (15a) и второго наружного теплообменника (15b) через упомянутый перепускной проточный канал (67), при этом другой из первого наружного теплообменника (15a) и второго наружного теплообменника (15b) вынужден выполнять функцию испарителя, а внутренний теплообменник (13) вынужден выполнять функцию конденсатора,
причем упомянутый контроллер (50) выполнен с возможностью изменения, при осуществлении режима одновременного обогрева и размораживания, верхней предельной частоты компрессора (11) так, чтобы она была выше, чем верхняя предельная частота компрессора (11) в режиме обогрева, и
при этом верхняя предельная частота компрессора (11) представляет собой верхнее предельное значение диапазона рабочей частоты компрессора (11).
2. Устройство для осуществления холодильного цикла по п.1, в котором контроллер (50) выполнен так, чтобы осуществлять режим размораживания, в котором первый наружный теплообменник (15a) и второй наружный теплообменник (15b) каждый вынужден выполнять функцию конденсатора, а внутренний теплообменник (13) вынужден выполнять функцию испарителя, и
контроллер (50) выполнен так, чтобы устанавливать рабочую частоту компрессора (11) в режиме размораживания так, чтобы рабочая частота компрессора (11) в режиме размораживания была равна верхней предельной частоте компрессора (11) в режиме обогрева.
3. Устройство для осуществления холодильного цикла по п.1 или 2, в котором контроллер (50) выполнен так, чтобы устанавливать верхнюю предельную частоту компрессора (11) в режиме одновременного обогрева и размораживания так, чтобы ее значение соответствовало разности температур в режиме обогрева между температурой испарения в наружном теплообменнике и температурой наружного воздуха.
4. Устройство для осуществления холодильного цикла по п.3, в котором контроллер (50) выполнен так, чтобы устанавливать верхнюю предельную частоту компрессора (11) в режиме одновременного обогрева и размораживания в том случае, когда разность температур больше, так, чтобы ее значение было выше, чем верхняя предельная частота компрессора (11) в режиме одновременного обогрева и размораживания в том случае, когда разность температур меньше.
5. Устройство для осуществления холодильного цикла по п.3, в котором контроллер (50) выполнен так, чтобы устанавливать верхнюю предельную частоту компрессора (11) в режиме одновременного обогрева и размораживания так, чтобы верхняя предельная частота компрессора (11) в режиме одновременного обогрева и размораживания была максимум в 1,2 раза или в 1,4 раза выше, чем верхняя предельная частота компрессора (11) в режиме обогрева.
6. Устройство для осуществления холодильного цикла по п.1 или 2, дополнительно содержащее клапан (21a, 21b) переключения потока, выполненный с возможностью соединения упомянутого перепускного проточного канала (67) с выбранным одним из первого наружного теплообменника (15a) и второго наружного теплообменника (15b),
причем контроллер (50) выполнен с возможностью изменения, при осуществлении режима одновременного обогрева и размораживания, верхней предельной частоты компрессора (11) после осуществления операции переключения упомянутого клапана (21a, 21b) переключения потока.
