空气调节装置的制作方法

本发明涉及空气调节装置。

背景技术：

以往，有如下的空气调节装置：所述空气调节装置在制热运转时检测室外风扇马达的电流值以及室外风扇的转速，并根据室外风扇马达的电流值成为基准电流值以上或者室外风扇的转速下降了预定转速来判定除霜运转的开始(参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－58222号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，在专利文献1所记载的空气调节机中，由于预先确定基准电流值，所以在室外风扇马达老化而室外风扇马达的效率下降了的情况下，无法考虑与风扇转速的下降相伴的风扇输入的减少的情况等来变更基准电流值。因此，存在无法在制热运转时在适当的定时转移到除霜运转这样的课题。即，存在除霜效率差这样的课题。

本发明是以上述课题为背景而作出的，其目的在于提供一种空气调节装置，所述空气调节装置与以往相比能够效率良好地进行除霜运转。

用于解决课题的手段

本发明的空气调节装置是通过连接压缩机、室外热交换器、室内热交换器以及切换单元而构成的，所述切换单元被设置在比所述室外热交换器靠所述压缩机的排出侧且比所述室内热交换器靠所述压缩机的排出侧的位置，其中，所述空气调节装置具备：风扇，所述风扇向所述室外热交换器送风；电源装置，所述电源装置向所述风扇供给电力；风扇输入检测单元，所述风扇输入检测单元对与供给到所述风扇的电力相关联的物理量进行检测；以及控制单元，所述控制单元控制所述切换单元，以便对使所述室外热交换器作为蒸发器发挥功能的第1运转和使所述室外热交换器作为冷凝器发挥功能第2运转进行切换，在所述风扇输入检测单元检测到的物理量为基准量以上的情况下，将所述第1运转切换为所述第2运转，所述控制单元调整所述基准量，以使流经所述室外热交换器的制冷剂的温度高的情况下的所述基准量小于流经所述室外热交换器的制冷剂的温度低的情况下的所述基准量。

发明效果

本发明的空气调节装置具备控制单元，所述控制单元控制所述切换单元，以便对使所述室外热交换器作为蒸发器发挥功能的第1运转和使所述室外热交换器作为冷凝器发挥功能的第2运转进行切换，在所述风扇输入检测单元检测到的物理量为基准量以上的情况下，将所述第1运转切换为所述第2运转，所述控制单元调整所述基准量，以使流经所述室外热交换器的制冷剂的温度高的情况下的所述基准量小于流经所述室外热交换器的制冷剂的温度低的情况下的所述基准量。因此，能够在进行制热运转的情况下在适当的定时开始除霜运转。因此，与以往相比，能够效率良好地进行除霜运转。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的概略图。

图2是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的与经过时间相伴的结霜量以及总电力值的变化的图。

图3是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的与经过时间相伴的结霜量以及总电流值的变化的图。

图4是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的与经过时间相伴的电力量的变化的图。

图5是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的与经过时间相伴的总电力量的变化的图。

图6是表示在本发明的实施方式1的空气调节装置100的室外热交换器3附着有霜的状态的概略图。

图7是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的相对湿度与霜密度ρ的关系的图。

图8是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的制冷剂温度与所需除霜热量的关系的图。

图9是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的与经过时间相伴的压缩机1的频率的变化的图。

图10是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的与经过时间相伴的压缩机1的频率的变化的图。

具体实施方式

实施方式1.

以下，使用附图对本发明的空气调节装置100进行详细的说明。此外，在以下的附图中，各结构构件的大小关系有时与实际的大小关系不同。另外，在以下的附图中，标注有相同的附图标记的部件是相同的部件或者与之相当的部件，这在说明书的全文中是通用的。此外，在说明书全文中示出的结构要素的方式只不过是示例，本发明并不限定于这些记载。

图1是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的概略图。如图1所示，空气调节装置100具备压缩机1、四通阀2、室外热交换器3、膨胀阀4以及室内热交换器5。例如通过用配管依次连接压缩机1、四通阀2、室外热交换器3、膨胀阀4以及室内热交换器5，从而构成制冷剂回路90。

压缩机1是对吸入的制冷剂进行压缩而使其作为高温以及高压的制冷剂排出的可变容量的压缩机。四通阀2例如是能够与执行制热运转、制冷运转相应地对从压缩机1排出的制冷剂的流动方向进行切换的切换单元。四通阀2被设置成在室外热交换器3靠压缩机1的排出侧且比室内热交换器5靠压缩机1的排出侧的位置。在图1中，以切换四通阀2以进行制冷运转的状态为例进行说明。此外，图1的实线箭头表示进行制冷运转时的制冷剂的流动。另外，图1的虚线箭头表示进行制热运转时的制冷剂的流动。

室外热交换器3是在制冷运转时作为冷凝器发挥功能、在制热运转时作为蒸发器发挥功能的热交换器。室外侧风扇31是向室外热交换器3供给外部气体并形成气流的送风单元。室外侧风扇31例如由轴流风扇或离心风扇构成。通过对室外侧马达(省略图示)进行驱动，从而使室外侧风扇31旋转。在从室外侧风扇31供给的空气与流经室外热交换器3的内部的制冷剂之间进行热交换。室外侧风扇31由供给电力的电源装置(省略图示)驱动。

膨胀阀4用于在制冷运转时使从室外热交换器3流出的制冷剂减压膨胀，在制热运转时使从室内热交换器5流出的制冷剂减压膨胀。

室内热交换器5是在制冷运转时作为蒸发器发挥功能、在制热运转时作为冷凝器发挥功能的热交换器。室内侧风扇51是向室内热交换器5供给室内的空气并形成气流的送风单元。室内侧风扇51例如由轴流风扇或离心风扇构成。通过对室内侧马达(省略图示)进行驱动，从而使室内侧风扇51旋转。在从室内侧风扇51供给的空气与流经室内热交换器5的内部的制冷剂之间进行热交换。

室外侧制冷剂温度传感器32是对流经室外热交换器3的制冷剂的温度进行探测的温度检测单元。室内侧制冷剂温度传感器52是对流经室内热交换器5的制冷剂的温度进行探测的传感器。此外，在以后的说明中，在仅说明“制冷剂温度”的情况下，是指流经室外热交换器3的内部的制冷剂的温度。

控制单元80控制室外侧马达来调整室外侧风扇31的转速，并控制室内侧马达来调整室内侧风扇51的转速。控制单元80使输入到室外侧马达的电压、电流变化而对室外侧马达进行控制。控制单元80调整室外侧风扇31的转速，从而能够调整通过室外热交换器3的风量。

也能够通过设置对室外侧风扇31的转速进行检测的转速检测单元来检测室外侧风扇31的当前的转速。另外，也能够根据施加于室外侧马达的电流、施加于室外侧马达的电压的信息来推断室外侧风扇31的当前的转速。在以后的说明中，在仅说明“风扇输入”的情况下，是指与供给到室外侧风扇31(使室外侧风扇31旋转的室外侧马达)的电力相关联的物理量。

另外，控制单元80例如在空气调节装置100开始运转时，对室外侧马达进行控制，以使室外侧风扇31旋转。此外，控制单元80例如由实现该功能的电路设备等硬件、或者在微型计算机或cpu等运算装置上执行的软件构成。

控制单元80将四通阀2切换到制冷侧，从而执行制冷运转。控制单元80将四通阀2切换到制热侧，从而执行制热运转。此外，在以下的说明中，“除霜运转”是指控制单元80将四通阀2切换到制冷侧并使室外侧风扇31停止时的运转。制热运转相当于本发明的“第1运转”，除霜运转相当于本发明的“第2运转”。

首先，参照图1，对本发明的空气调节装置100执行制冷运转时的制冷剂的流动进行说明。从压缩机1排出的制冷剂流入到室外热交换器3。流入到室外热交换器3的制冷剂与通过室外侧风扇旋转而被供给到室外热交换器3的空气进行热交换，从室外热交换器3流出。从室外热交换器3流出的制冷剂在流入到膨胀阀4而被减压之后，从膨胀阀4流出，流入到室内热交换器5。流入到室内热交换器5的制冷剂与通过室内侧风扇旋转而被供给到室内热交换器5的空气进行热交换，从室内热交换器5流出。从室内热交换器5流出的制冷剂流入到压缩机1。

接下来，参照图1，对本发明的空气调节装置100执行制热运转时的制冷剂的流动进行说明。从压缩机1排出的制冷剂流入到室内热交换器5。流入到室内热交换器5的制冷剂与通过室内侧风扇旋转而被供给到室内热交换器5的空气进行热交换，从室内热交换器5流出。从室内热交换器5流出的制冷剂在流入到膨胀阀4而被减压之后，从膨胀阀4流出，流入到室外热交换器3。流入到室外热交换器3的制冷剂与通过室外侧风扇旋转而被供给到室外热交换器3的空气进行热交换，从室外热交换器3流出。从室外热交换器3流出的制冷剂流入到压缩机1。

图2是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的与经过时间相伴的结霜量以及总电力值的变化的图。图3是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的与经过时间相伴的结霜量以及总电流值的变化的图。

在图2的横轴规定经过时间[min]，在图2的纵轴规定结霜量[g]以及总电力量[w]。在图2中，结霜量用实线表示，总电力值用虚线表示。如图2所示，结霜量随着时间经过而增加，总电力值随着时间经过而增加。

在图3的横轴规定经过时间[min]，在图3的纵轴规定结霜量[g]以及总电流量[a]。在图3中，结霜量用实线表示，总电流值用虚线表示。如图3所示，结霜量随着时间经过而增加，总电流值随着时间经过而增加。

图4是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的与经过时间相伴的电力量的变化的图。图5是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的与经过时间相伴的总电力量的变化的图。在图4、图5中，对使用电力量作为风扇输入的情况进行说明，所述电力量是施加于室外风扇马达的电流值以及施加于室外风扇马达的电压值之积。另外，在制热运转时进行图4、图5中的处理。

首先，如图4所示，控制单元80每隔预定时间对风扇输入进行检测，并算出风扇输入的变化量。具体而言，例如在时刻(t－1)下的风扇输入为w(t－1)、时刻t下的风扇输入为w(t)时，如下式(1.1)那样，算出风扇输入的差即δw(t)。

δw(t)＝w(t)－w(t－1)…式(1.1)

接下来，如图5所示，控制单元80按照下式(1.2)，对δw(t)进行累计，从而算出δwtotal。

δwtotal＝σδw(t)…式(1.2)

然后，控制单元80如下式(1.3)那样判定δwtotal是否为阈值α以上。控制单元80在判定为δwtotal为阈值α以上的情况下，对四通阀2进行控制，以开始除霜运转。另外，控制单元80在判定为δwtotal未满阈值α的情况下，继续进行制热运转。

δwtotal≥α…式(1.3)

此处，α根据制冷剂温度而变动。具体而言，例如假定制冷剂温度越高，附着于室外热交换器3的霜的密度越大，因此，控制单元80减小α的值。通过这样减小α的值，从而能够提前δwtotal成为α以上的值的定时，提前除霜运转的开始。另外，例如假定制冷剂温度越低，附着于室外热交换器3的霜的密度越小，因此，控制单元80增大α的值。通过这样增大α的值，从而能够推迟δwtotal成为α以上的值的定时，推迟除霜运转的开始。此外，在以上的说明中，对使用电力值作为风扇输入的例子进行了说明，但不限定于此。例如，也可以使用施加于室外风扇马达的电流值、施加于室外风扇马达的电压值作为风扇输入。

图6是表示在本发明的实施方式1的空气调节装置100的室外热交换器3附着有霜的状态的概略图。如图6所示，将附着于室外热交换器3的霜的高度设为hf_total[mm]，将相邻的翅片3b间的距离设为fp[mm]。并且，假定从翅片3b的长边方向的一端侧向另一端侧吹风的情况。此时，如图6所示，由于霜附着于室外热交换器3，所以风速ua衰减，相比于霜未附着于室外热交换器3的情况，室外热交换器3中的热交换被妨碍。

在制热运转中，霜附着于构成室外热交换器3的导热管3a以及翅片3b，随着霜的增长，通风阻力增加，室外侧风扇31的输入增加。另外，导热管3a以及翅片3b的温度越低，霜的密度越小。即，制冷剂温度越低，霜密度越小。

因此，在翅片3b堵塞的状态下，在霜密度不同时，附着于室外热交换器3的霜的量不同。即，即使室外热交换器3的堵塞状态相同且风扇输入的增加幅度相同，在除霜运转时所需的除霜热量也不同。具体而言，制冷剂温度越高，为了融解附着于室外热交换器3的霜而所需的热量越多。

图7是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的相对湿度与霜密度ρ的关系的图。此外，在图7的横轴规定相对湿度在图7的纵轴规定霜密度ρ[kg/m³]。另外，在图7中示出了制冷剂温度ts[℃]为－30℃、－20℃。

如图7所示，相对湿度越高，霜密度ρ越低。另外，与制冷剂温度ts为－30℃的情况相比，在制冷剂温度ts为－20℃的情况下霜密度ρ大。即，可得知：制冷剂温度ts越高，霜密度ρ越大。此处，在霜密度ρ变大时，除霜时间变长，在霜密度ρ变大时，需要更大的除霜能力。因此，可得知：在制冷剂温度ts变大时，除霜时间变长。

图8是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的制冷剂温度与所需除霜热量的关系的图。如图8所示，流经室外热交换器3的内部的制冷剂回路90的制冷剂的温度与所需除霜热量的关系为比例关系。

如图8所示，可得知：在制冷剂温度ts变大时，除霜时间变长。具体而言，例如在平均制冷剂温度为－40℃～－30℃时，最小除霜时间为1分钟。另外，例如在平均制冷剂温度为－10℃～－5℃时，最小除霜时间为3分钟。另外，例如在平均制冷剂温度为－5℃～0℃时，最小除霜时间为5分钟。

此外，在图8中，为了便于说明，示出了制冷剂温度ts与所需除霜热量的关系为比例关系的例子，但不限定于这样的关系，与制冷剂温度ts的增加相对的所需除霜热量的增加幅度也可以不是恒定的。

图9是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的与经过时间相伴的压缩机1的频率的变化的图。图10是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的与经过时间相伴的压缩机1的频率的变化的图。

在图9、图10的横轴规定经过时间，在图9、图10的纵轴规定压缩机1的频率。在图9、图10中，用实线表示制冷剂温度较高时的压缩机1的频率的变化，用虚线表示制冷剂温度较低时的压缩机1的频率的变化。

此处，也可以考虑：与制冷剂温度较高的情况相比，在制冷剂温度较低的情况下缩短除霜运转的运转时间。但是，为了效率良好地进行除霜运转，需要将附着于室外热交换器3的霜融解的时间以及用于使融解后的霜从室外热交换器3落下的时间。因此，若制冷剂温度较低时的除霜运转的时间比制冷剂温度较高时的除霜运转的时间短，则融解后的霜有可能会再次冻结。因此，在本实施方式1中，对即使在制冷剂温度较低的情况下也以与制冷剂温度较高的情况相同的除霜时间进行运转，并降低压缩机1的频率的例子进行说明。

以下，使用图9，对基于制冷剂温度使除霜运转时的压缩机1的频率变化的例子进行说明。在图9中，将执行制热运转的区间设为区间(a)，将执行除霜运转的区间设为区间(b)，将在除霜运转后执行制热运转的区间设为区间(c)。

如图9所示，在区间(a)，控制单元80在将四通阀2切换到制热侧的状态下，对压缩机1进行控制，以使压缩机1成为预定频率。接下来，在压缩机1以预定频率的状态运转预定时间之后，控制单元80对压缩机1进行控制，以降低压缩机1的频率。然后，控制单元80在压缩机1的频率为0的情况下(t11)，将四通阀2切换到制冷侧，并开始除霜运转。

如图9所示，在区间(b)，在制冷剂温度较高的情况下，控制单元80在将四通阀2切换到制冷侧的状态下，对压缩机1进行控制，以使压缩机1成为预定频率fmax。接下来，在压缩机1以预定频率fmax的状态运转预定时间之后，控制单元80对压缩机1进行控制，以降低压缩机1的频率。然后，控制单元80在压缩机1的频率为0的情况下(时刻t14)，将四通阀2再次切换到制热侧，并开始制热运转。

如图9所示，在区间(b)，在制冷剂温度较低的情况下，控制单元80在将四通阀2切换到制冷侧的状态下，对压缩机1进行控制，以使压缩机1成为预定频率fmax。接下来，在压缩机1以预定频率fmax的状态运转预定时间之后(时刻t12)，控制单元80对压缩机1进行控制，以降低压缩机1的频率而使压缩机1成为预定频率f1。在压缩机1成为预定频率f1之后(时刻t13)，控制单元80使压缩机1以预定频率f1的状态运转预定时间。在压缩机1以预定频率f1的状态运转预定时间之后(时刻t13)，控制单元80对压缩机1进行控制，以降低压缩机1的频率。然后，控制单元80在压缩机1的频率为0的情况下(时刻t14)，将四通阀2再次切换到制热侧，并开始制热运转。

如图9所示，在区间(c)，控制单元80在将四通阀2切换到制热侧的状态下，对压缩机1进行控制，以使压缩机1的频率成为预定频率。

以下，使用图10，对基于制冷剂温度使除霜运转时的压缩机1的频率变化的例子进行说明。在图10中，将执行制热运转的区间设为区间(a)，将执行除霜运转的区间设为区间(b)，将在除霜运转后执行制热运转的区间设为区间(c)。此外，在图10中，区间(a)以及区间(c)中的与时间经过相伴的压缩机1的频率的变化与图9相同，所以省略说明。

如图10所示，在区间(b)，在制冷剂温度较高的情况下，控制单元80在将四通阀2切换到制冷侧的状态下，对压缩机1进行控制，以使压缩机1成为预定频率fmax。接下来，在压缩机1以预定频率fmax的状态运转预定时间之后，控制单元80对压缩机1进行控制，以降低压缩机1的频率。然后，控制单元80在压缩机1的频率为0的情况下(时刻t24)，将四通阀2再次切换到制热侧，并开始制热运转。

如图10所示，在区间(b)，在制冷剂温度较低的情况下，控制单元80在将四通阀2切换到制冷侧的状态下，对压缩机1进行控制，以使压缩机1成为预定频率f2。接下来，在压缩机1以预定频率f2的状态(时刻t22)运转预定时间之后(时刻t23)，控制单元80对压缩机1进行控制，以降低压缩机1的频率。然后，控制单元80在压缩机1的频率为0的情况下(时刻t24)，将四通阀2再次切换到制热侧，并开始制热运转。

如上所述，本实施方式1的空气调节装置100是通过连接压缩机1、室外热交换器3、室内热交换器5以及四通阀2而构成的，所述四通阀2被设置在比室外热交换器3靠压缩机1的排出侧且比室内热交换器5靠压缩机1的排出侧的位置，其中，所述空气调节装置100具备：风扇31，所述风扇31向室外热交换器3送风；电源装置，所述电源装置向风扇31供给电力；风扇输入检测单元，所述风扇输入检测单元对与供给到风扇31的电力相关联的物理量进行检测；以及控制单元80，所述控制单元80控制四通阀2，以便对使室外热交换器3作为蒸发器发挥功能的第1运转和使室外热交换器3作为冷凝器发挥功能的第2运转进行切换，在风扇输入检测单元检测到的物理量为基准量以上的情况下，将所述第1运转切换为所述第2运转，控制单元80调整所述基准量，以使流经室外热交换器3的制冷剂的温度高的情况下的所述基准量小于流经室外热交换器3的制冷剂的温度低的情况下的所述基准量。因此，能够在进行制热运转的情况下在适当的定时开始除霜运转。因此，与以往相比，能够效率良好地进行除霜运转。

另外，本实施方式1的空气调节装置100是通过连接压缩机1、室外热交换器3、室内热交换器5以及四通阀2而构成的，所述四通阀2被设置在比室外热交换器3靠压缩机1的排出侧且比室内热交换器5靠压缩机1的排出侧的位置，其中，所述空气调节装置100具备：风扇31，所述风扇31向室外热交换器3送风；电源装置，所述电源装置向风扇31供给电力；风扇输入检测单元，所述风扇输入检测单元对与供给到风扇31的电力相关联的物理量进行检测；以及控制单元80，所述控制单元80控制四通阀2，以便对使室外热交换器3作为蒸发器发挥功能的第1运转和使室外热交换器3作为冷凝器发挥功能的第2运转进行切换，在风扇输入检测单元检测到的物理量为基准量以上的情况下，将所述第1运转切换为所述第2运转，控制单元80对压缩机1的频率进行控制，以使流经室外热交换器3的制冷剂的温度高的情况下的压缩机1的频率大于流经室外热交换器3的制冷剂的温度低的情况下的压缩机1的频率。因此，在进行除霜运转的情况下，与以往相比，能够进行适当的与结霜量相应的除霜运转。因此，与以往相比，能够效率良好地进行除霜运转。

实施方式2.

与实施方式1不同，在本实施方式2中，基于结霜量mf来确定除霜运转的执行定时，基于结霜量mf来确定除霜运转时的压缩机1的频率。此外，在本实施方式2中，对于没有特别记述的项目而言，使其与实施方式1相同，使用相同的附图标记对相同的功能、结构进行记述。

基于表面积a0[m²]、霜密度ρf[kg/m³]以及霜高度hf(t)，结霜量mf(t)如下式(2.1)所示。

mf(t)＝a0×ρf(t)×hf(t)…式(2.1)

此外，下式(2.1)假定了霜均匀地附着于室外热交换器3。表面积a0[m²]是室外热交换器3的热交换表面积。另外，霜密度ρf[kg/m³]是附着于室外热交换器3的霜的密度，其会受到冷却面温度、相对湿度的影响。另外，霜高度hf(t)是附着于室外热交换器3的霜的高度。

基于结霜量mf(t)，结霜量mf如下式(2.2)所示。

mf＝σmf(t)…式(2.2)

基于结霜量mf[kg]以及潜热δh[kj/kg]，除霜热量qf[kj]如式(2.3)所示。

qf＝mf×δh…式(2.3)

基于除霜热量qf[kj]以及除霜能力p[kw]，除霜时间tf[sec]如下式(2.4)所示。

tf＝qf/p…式(2.4)

如上所述，本实施方式2的空气调节装置100的控制单元80根据结霜量来确定除霜时间。因此，与以往相比，能够效率良好地进行除霜运转。

此外，室外侧风扇31相当于本发明的“风扇”。

附图标记说明

1：压缩机；2：四通阀；3：室外热交换器；3a：导热管；3b：翅片；4：膨胀阀；5：室内热交换器；31：室外侧风扇；32：室外侧制冷剂温度传感器；51：室内侧风扇；52：室内侧制冷剂温度传感器；80：控制单元；90：制冷剂回路；100：空气调节装置；a0：表面积；f1、f2、fmax：预定频率；hf：霜高度；mf：结霜量；mf：结霜量；p：除霜能力；qf：除霜热量；t11、t12、t13、t14、t21、t22、t23、t24：时刻；tf：除霜时间；ts：表面温度；ua：风速；δh：潜热；α：阈值；ρ：霜密度；ρf：霜密度；相对湿度。