空调机的制作方法

专利名称：空调机的制作方法
技术领域：
本发明涉及空调机，尤其涉及同时进行室外换热器的除霜和室内制热的空 调机。
背景技术：
对空气热源热泵空调机进行制热运转时，若室外空气的湿度高就会在室外 换热器上产生着霜。若产生着霜，则室外换热器的通风路径变窄，因此在室外 换热器中循环的室外空气的量减少。若循环的室外空气的量减少，则换热量减 少，随之在室外换热器内流动的制冷剂的蒸发温度下降。若制冷剂的蒸发温度 下降，则室外换热器的外侧的表面温度也会下降，更加容易产生着霜，使着霜 不断进行。这样下去，用室外换热器从室外空气中吸取的热量会减少，从室内 换热器能发散的热量也会减少，因此制热能力下降，破坏室内的舒适感。为了 防止这种现象，在室外换热器的着霜量超过了规定量时，通过除霜运转来融解 室外换热器的霜，使其流下并排出到机外。
作为以往人们熟知的除霜方式，有逆循环除霜方式。该方式是在制热运 转中需要除霜时，将冷冻循环转换成制冷循环，将压缩机作为热源，将室内机 作为蒸发机，使来自压缩机的高温气体制冷剂流入室外换热器中，利用制冷剂 的显热和冷凝潜热进行除霜。
此夕卜，作为一边在室内进行制热运转一边进行室外换热器的除霜的空调机 的现有例子，例如有专利文献l、专利文献2、专利文献3、专利文献4所公 开的技术。下面介绍这些现有例子。
专利文献1所公开的是一种热泵式空调机，在制热运转时室外换热器成为 蒸发器，室内换热器成为冷凝器而对室内进行制热，将室外换热器沿上下方向 分割为多个，将分割的各室外换热器并列地与室内换热器管道连接，且分别经 由双向阀与压缩机的吸入口侧管道连接，并且将压缩机的排出口侧分支，分别 经由双向阀与各室外换热器管道连接，在制热运转中进行除霜时，将来自压缩
4机的排出气体的一部分从上部侧到下部侧依次进行转换地流入分割的各室外 换热器，同时进行制热和除霜。
专利文献2公开的是空调机，用制冷管道将压缩机、四通阀、室内换热器、 膨胀阀、和室外换热器连接在一起构成冷冻循环，将室外换热器相对于伴随室 外鼓风机的旋转而产生的空气流分成前后两列，并分别连接膨胀阀而形成并列 结构，并且在压缩机的排出侧管道和两室外换热器的制热时入口侧管道之间设 置具备开关阀的旁路，设定成能进行高能力制热运转、低能力制热运转、除霜 和制热的同时运转等。
专利文献3公开的装置具备将分割为多个的换热器并联连接而构成的室 外侧换热器；在该室外侧换热器上连接压缩机、四通阀、室内换热器、减压装 置而构成的可以进行制热运转的冷冻循环；在上述室外侧换热器的制热运转时 将从压缩机排出的排出气体分别导入各换热器的入口部的旁通；对该旁通的各 出口进行开关的开关部件；检测对于室外侧换热器的各换热器的着霜的检测部 件；以及在制热运转时根据着霜的检测结果控制开关部件，并将来自压缩机的 排出气体流入着霜的换热器中的部件。
专利文献4公开的是一种空调机的冷冻装置，依次将压缩机、流道转换用 四通阀、并联连接的两个室外换热器、可以进行冷热转换的减压装置、以及室 内换热器进行管道连接而构成冷冻循环，将冷热兼用减压器分别串联地管道连 接在两个室外换热器上，并且从压缩机的排出侧分别具有开关阀的两个旁通 管，将该两个旁通管分别连接在分支管道连接室外换热器和冷热兼用减压器之 间的两个连接管道上，在除霜运转时，交替地开关各旁通管所具备的开关阀， 以交替地对两个室外换热器进行除霜。
专利文献l:特开平09-318206号公报；
专利文献2:特开2001 - 059664号公报；
专利文献3:特开平04- 110576号公报；
专利文献4:特开2002- 188873号公报。
在冬天的早晨等外部空气温度低时开始制热运转的情况下，在室温到达设 定温度之前需要开始进行除霜，在以往已知的逆循环除霜方式的空调机中，由 于停止制热运转后开始进行逆循环除霜运转，所以存在除霜的过程中室温大幅度下降而破坏舒适感，并且室温达到设定温度所需的时间变长的问题。
在专利文献l的空调机中，由于在制热运转中总是进行除霜，所以存在总 是在制热能力下降的状态下进行室内的制热的问题。此外，由于依次转换地进
行被分成3个的室外换热器的最小部分的除霜，所以存在除霜时间变长的问题。
在专利文献2和专利文献3的空调机中，由于将室外换热器相对于空气流 分割成前后两列来交替地进行除霜，所以存在被分割的室外换热器中的 一方的 除霜所产生的融解水不能用于另 一方的霜的融解，因此不能高效率地在短时间 内除霜的问题。
在专利文献4的空调机中，由于将室外换热器相对于空气流进行左右分离 并交替进行除霜，因此存在被分割的室外换热器中的 一方的除霜所产生的融解 水不能用于另 一方的霜的融解，因此不能高效率地在短时间内除霜的问题。

发明内容
本发明的目的在于提供既能够同时进行除霜和制热以确保室内的舒适感， 又能够缩短除霜时间，并且具有分割为多个的换热器，使得在换热器的着霜量 上产生了显著差异时只限于该相应部位进行除霜的空调机。
为了解决上述问题，本发明主要采用如下结构。
一种空调机，用制冷剂管道连接压缩机、四通阀、室内换热器、减压装置 以及室外换热器而构成冷冻循环，将上述室外换热器分成多个并进行并联连 接，与上述并联连接的各室外换热器的制冷剂回路对应地在制热运转时的入口 侧设置主回路开关阀，并设置连接上述压缩机的排出侧和上述各室外换热器的 制冷剂回路的制热运转时的入口侧的热气旁通回路，在上述热气旁通回路上与 上述各室外换热器的制冷剂回路对应地设置旁通开关阀，并设置控制上述开关 阀和上述冷冻循环的各构成部件的控制装置，其中，上述控制装置进行如下控 制在制热运转中开始进行上述室外换热器的除霜的情况下，对上述主回路开 关阀和上述旁通开关阀的一部分进行开关控制，进行在对上述多个室外换热器
中的一部分进行除霜的同时用其他室外换热器进行制热的除霜、制热运转，在 对上述多个室外换热器的全部依次反复进行上述除霜、制热运转之后，返回到 制热运转，并且，上述控制装置进行如下控制在上述除霜、制热运转结束后，
6;险测并判定上述多个室外换热器中着霜量多的室外换热器，并对与该室外换热 器对应的主回路开关阀及旁通开关阀进行开关控制，在进行了仅对上述该室外 换热器进行除霜的同时用其他室外换热器进行制热的限定除霜、制热运转之 后，返回到制热运转。
此外，在上述空调^/L中，在向上述限定除霜、制热运转转换时，上述控制
装置监视上述各室外换热器的各个制冷剂温度，并根据这些制冷剂温度判定并 进行转换控制。而且，上述控制装置在作为向上述限定除霜、制热运转的转换 判定，上述各室外换热器的制冷剂温度中最小值小于0。C、且除了上述制冷剂
温度成为最小值的室外换热器以外的其他室外换热器的制冷剂温度的平均值 与上述制冷剂温度的最小值之差大于5'C时，控制向上述限定除霜、制热运转转换。
本发明具有以下效果。
才艮据本发明，既能够通过同时进行除霜和制热的制热、除霜运转来确保室 内的舒适感，又能够缩短除霜时间。
此外，在分为多个的制冷剂回路的换热器的着霜量的差异显著而需要仅限 于对着霜量多的制冷剂回路的换热器进行除霜时，可以通过限定除霜、制热运 转来确保室内的舒适感的同时进一步缩短除霜时间。


图l是表示本发明实施方式的空调机的概略结构图。 图2是表示本发明实施方式的空调机的冷冻循环的结构的图。 图3是表示本发明实施方式的空调机的制冷运转时的制冷剂的流动的冷 冻循环图。
图4是表示本发明实施方式的空调机的制热运转时的制冷剂的流动的冷 冻循环图。
图5是表示本发明实施方式的空调机的在对第一换热器进行除霜时的制 冷剂的流动的冷冻循环图。
图6是表示本发明实施方式的空调机的在对第二换热器进行除霜时的制 冷剂的流动的冷冻循环图。
图7是表示本发明实施方式的空调机的在对第三换热器进行除霜时的制冷剂的流动的冷冻循环图。
图8是表示本发明实施方式的空调机的在对第四换热器进行除霜时的制 冷剂的流动的冷冻循环图。
图9是表示本发明实施方式的空调机的制热的起动运转时的室温变化的 特性图。
图中l-空调机，2-室内机，5-遥控器，6-室外才几，8-连接管道，10-控制装置，33-室内换热器，72-四通阀，73-室外换热器，74-减压装置， 75-压缩才几，76-蓄压器，311-室内风扇，313-室内送风马达，631-室外 风扇，633 -室外送风马达，710-吸入管道，711-排出管道，712-利用侧气 体管，713-液管，713a-第一主回路开关阀，713b-第二主回路开关阀，713c -第三主回路开关阀，713d-第四主回路开关阀，713e-热管，714-热源侧 气体管，715-热气旁通管，715a-第一旁通开关阀，715b-第二旁通开关阀， 715c-第三旁通开关阀，715d-第四旁通开关阀，716a-第一主回路、旁通共 用管，716b-第二主回路、旁通共用管，716c-第三主回路、旁通共用管，716d -第四主回路、旁通共用管，731-第一换热器，731a-第一换热器上侧制冷 剂回路，731b-第一换热器下侧制冷剂回路，732-第二换热器，732a-第二 换热器上侧制冷剂回路，732b-第二换热器下侧制冷剂回路，733 -第三换热 器，733a-第三换热器上侧制冷剂回路，733b-第三换热器下侧制冷剂回路， 734-第四换热器，734a-第四换热器上侧制冷剂回路，734b-第四换热器下 侧制冷剂回路，811a-第一换热器制冷剂温度检测传感器，811b-第二换热器 制冷剂温度检测传感器，811c-第三换热器制冷剂温度检测传感器，811d-第 四换热器制冷剂温度^r测传感器，812 -制冷剂温度4全测传感器。
具体实施例方式
下面参照附图详细说明本发明实施方式的空调机。图1是表示本发明实施 方式的空调机的概略结构图。图2是表示本实施方式的空调机的冷冻循环的结 构的图。
在图1和图2中，空调机1具备冷冻循环、送风装置、和对它们进行控制 的控制系统而构成。图示的空调机1是通过制冷剂管道8、电线、信号线等将 室内机2和室外机6连接起来的分离型空调机。冷冻循环具备压缩机75、四通阀72、室外换热器73、主回路开关阀713a、 713b、 713c、 713d、减压装置74、热管713e、室内换热器33、旁通开关阀715a、 715b、 715c、 715d，并利用制冷剂管道将它们连接而构成。制冷剂管道包括吸 入管道710、排出管道711、利用侧气体管712、液管713、热源侧气体管714、 热气旁通管715、热管713e、主回路、旁通共用管716a、 716b、 716c、 716d 等。
室内换热器33容纳在室内机2中，而且，压缩机75、四通阀72、室外换 热器73、主回路开关阀713a、 713b、 713c、 713d、减压装置74、热管713e、 旁通开关阀715a、 715b、 715c、 715d容纳在室外机6中。
四通阀72是制冷剂流道转换阀的一例。该四通阀72用来转换制冷循环和 制热循环。在此，制冷循环是将从压缩机75经由排出管道711排出的制冷剂 引入室外换热器73、并将来自室内换热器33的制冷剂返回到压缩机75的循 环。制热循环是将从压缩机75排出的制冷剂引入室内换热器33、并将来自室 外换热器73的制冷剂经由吸入管道710和蓄压器76返回到压缩机75的循环。
因此，室外换热器73在制冷循环的制冷运转时构成高压侧换热器(冷凝 器)，在制热循环的制热运转时构成低压侧换热器(蒸发器)。此外，室内换热 器33在制热循环的制热运转时构成高压侧换热器(冷凝器)，在制冷循环的制 冷运转时构成低压侧换热器(蒸发器)。
室外换热器73由制冷剂管道和换热风扇构成，将由该制冷剂管道形成的 制冷剂回路分割成多个后并联连接。该制冷剂回路被划分成多个。室外换热器 73由第一换热器731、第二换热器732、第三换热器733以及第四换热器734 构成。该被划分为多个的制冷剂回路的室外换热器的结构可以是各自分离的结 构(第一至第四换热器独立的结构)，也可以是一体结构。
室外换热器731、 732、 733、 734分别经由主回路开关阀713a、 713b、 713c、 713d连接在减压装置74上。此外，设有热气旁通回路，该热气旁通回路从换 热器731、 732、 733、 734与主回路开关阀713a、 713b、 713c、 713d之间分支， 并经由旁通开关阀715a、 715b、 715c、 715d,利用热气旁通管715与压缩机 75的排出管711连接。
减压装置74设置在室外换热器73与室内换热器33之间，在制冷循环的制冷时对来自室外换热器73的制冷剂进行减压，在制热循环的制热运转时对 来自室内换热器33的制冷剂进行减压。在此，在本实施方式中，减压装置74 由能够控制节流孔开度的膨胀阀、例如电动式等构成。
主回路开关阀713a、 713b、 713c、 713d与旁通开关阀715a、 715b、 715c、 715d由电磁开关阀构成，用于对制冷剂主回路和热气旁通回路进行开关。
空调机1的送风装置由容纳在室外机6中的室外送风装置63和容纳在室 内机2中的室内送风装置31构成。室外送风装置具备使室外空气向室外换热 器73流通的室外风扇631和驱动室外风扇631的室外送风马达633。室内送 风装置具备使室内空气向室内换热器33流通的室内风扇311和驱动室内风扇 311的室内送风马达313。在本实施方式中，室外风扇631 ^^用轴流风扇，室 内风扇311使用横流风扇。
空调机1的控制系统具备制冷剂温度检测传感器811a、 811b、 811c、 811d、 812和控制装置IO而构成。制冷剂温度检测传感器811a、 811b、 811c、 811d、 812由检测制热时的室外换热器73的换热器731、 732、 733、 734的出口温度 的制冷剂温度^f企测传感器811a、 811b、 811c、 811d和^:测逆循环除霜时的室 外换热器73的出口温度的制冷剂温度检测传感器812构成。
控制装置10根据制冷剂温度检测传感器811a、 811b、 811c、 811d、 812 的检测结果和使用者的运转指令，控制压缩机75、四通阀72、室外送风马达 633、室内送风马达313、减压装置74、主回路开关阀713a、 713b、 713c、 713d、 旁通开关阀715a、 715b、 715c、 715d等。在此，在本实施方式中，用一个控 制装置10来表示具有运算功能的控制装置和具有控制各设备的功能的控制装 置，但是这些可以分开设置，或者将具有控制各设备的功能的控制装置进一步 分开设置。
下面参照图3和图4说明本发明实施方式的空调机的制冷和制热的运转动 作。图3是表示本实施方式的空调机的制冷运转时的制冷剂的流动的冷冻循环 图。图4是表示本实施方式的空调机的制热运转时的制冷剂的流动的冷冻循环 图。
首先，利用图3说明制冷循环中的制冷运转。在进行空调机l的制冷运转 时，如图3那样转换四通阀72，打开主回路开关阀713a、 713b、 713c、 713d,关闭旁通开关阀715a、 715b、 715c、 715d，以形成制冷运转循环，同时运转 压缩机75、室外送风马达633以及室内送风马达313。
净皮吸入到压缩机75中的气体制冷剂被压缩机75压缩，成为高温高压的气 体制冷剂，向图3的实线箭头方向流动，经过四通间72进入成为冷凝器的室 外换热器73的换热器731、 732、 733、 734,通过与室外空气的换热而被冷却 凝结，成为液体或气液混合的制冷剂。
然后，制冷剂经由主回i^各开关阀713a、 713b、 713c、 713d进入减压装置 74,通过减压而膨胀，成为低压的气液混合的制冷剂。该气液混合的制冷剂向 图3中表示低压制冷剂流动的虚线箭头的方向流动，经过热管713e之后流出 室外机6进入室内机2，并进入成为蒸发器的室内换热器33,与室内空气进行 换热以对室内进行制冷，自身则被加热，成为气体制冷剂之后回到压缩机75。
接着，利用图4说明制热循环中的制热运转。在图4中，进行制热运转时， 如图4那样转换四通阀72,打开主回路开关阀713a、 713b、 713c、 713d,关 闭旁通开关阀715a、 715b、 715c、 715d,以形成制热运转循环，同时运转压 缩机75、室外送风马达633以及室内送风马达313。
被吸入到压缩机75中的气体制冷剂被压缩机75压缩，成为高温高压的气 体制冷剂，向图4的实线箭头方向流动，经过四通阀72进入成为冷凝器的室 内换热器33，通过与室内空气的换热而被冷却凝结，成为液体或气液混合的 制冷剂。
凝结后成为液体或气液混合状态的制冷剂流出室内机2进入室外机6，流 经绕回到室外换热器73的下部或除霜水排出口附近的热管713e，将除霜时掉 下来的冰片融解后完全排出到室外机6的外部，使室外才几6内不产生残霜。流 过热管713e的制冷剂进入减压装置74，通过减压而膨胀，成为低压的气液混 合的制冷剂。该气液混合的制冷剂沿图4中表示低压制冷剂流动的虚线的箭头 方向流动，经由主回路开关阀713a、 713b、 713c、 713d，进入成为蒸发器的 室外换热器73的换热器731、 732、 733、 734,与室外空气进行换热而被加热， 成为气体制冷剂后回到压缩机75。通过反复进行上述制热循环中的制热运转 动作来继续进行制热运转。
在这样的制热运转时，因为室外换热器73从室外空气夺取热量而成为低
ii温，有时成为O'C以下而在传热面上着霜。在外部空气的温度低且湿度高时此 现象显著，附着在室外空气的流通面上的霜会防碍室外空气的流通，使室外风
扇631的风量减少。若室外风扇631的风量减少，则室外换热器73的温度进 一步降低，越来越容易着霜。因此，室外换热器73的着霜量继续增加，空调 机l从室外空气中吸取的热量减少，制热能力也降低，不能对室内进行充分的 制热，丧失了制热功能，因此需要除霜运转。
下面参照图5-8说明本实施方式的空调机的制热循环中的除霜、制热运 转。图5是表示本实施方式的空调机的在对第一换热器进行除霜时的制冷剂的 流动的冷冻循环图，图6是表示本实施方式的空调机的在对第二换热器进行除 霜时的制冷剂的流动的冷冻循环图，图7是表示本实施方式的空调机的在对第 三换热器进行除霜时的制冷剂的流动的冷冻循环图，图8是表示本实施方式的 空调机的在对第四换热器进行除霜时的制冷剂的流动的冷冻循环图。
如前所述，若在温度低且湿度高的日子进行制热运转，则室外换热器73 会着霜，制热能力下降。在由制冷剂温度检测传感器812检测的温度低于规定 温度、且制热循环中的制热运转进行了规定时间以上的情况下，视为着霜量达 到了规定量，在进行制热循环的状态下进行除霜运转。
在该除霜运转中，如图5所示，使四通阀72与制热运转时一样，关闭第 一主回路开关阀713a,打开第二主回路开关阀713b、第三主回路开关阀713c 和第四主回路开关阀713d，打开第一旁通开关阀715a，关闭第二旁通开关阀 715b、第三旁通开关阀715c和第四旁通开关阀715d,使室外换热器73中的 第一换热器731起冷凝器的作用，同时使第二换热器732、第三换热器733和 第四换热器734起蒸发器的作用，形成同时进行除霜和制热的除霜、制热运转 循环。此时，使室外送风马达633低速运转或停止，并且控制室内送风马达 313的运转以使吹出温度能够保持规定温度以上。
在此，被吸入压缩机75中的气体制冷剂被压缩机75压缩，成为高温高压 气体制冷剂，被排出到排出管711，在中途分支， 一部分制冷剂进入四通阀72， 另一部分制冷剂进入热气旁通管715。
进入四通阀72的一部分制冷剂沿图6的实线箭头方向流动，进入室内换 热器33,与室内空气进行换热而被凝结，成为液体或气液混合的制冷剂。此时进行室内的制热。成为液体或气液混合的制冷剂的制冷剂流出室内机2进入
室外机6，流经热管713e，将除霜时掉下来的周边的冰片融解后排出到室外机 6的外部。
流过热管713e的制冷剂进入减压装置74，通过减压而膨胀，成为低压的 气液混合的制冷剂。该气液混合的制冷剂沿图5中表示低压制冷剂的流动的虚 线的箭头方向流动，经由第二主回路开关阀713b、第三主回路开关阀713c和 第四主回路开关阀713d,进入成为蒸发器的室外换热器73的第二换热器732、 第三换热器733和第四换热器734,与室外空气进行换热而被加热，成为气体 制冷剂后返回压缩机75。
另一方面，进入热气旁通管715的制冷剂沿图5的实线箭头方向流动，经 由第一旁通开关阀715a进入室外换热器73的第一换热器731。进入第一换热 器731的制冷剂是高温高压，因此使附着在第一换热器731上的霜融解并向下 方流下。流下来的融解水流入起蒸发器作用的位于下侧的第二换热器732、第 三换热器733和第四换热器734，最初一边融解第二换热器732、第三换热器 733和第四换热器734的着霜一边向下流动，随着向下流动而成为低温，在外 部空气温度低时等最终再次结水。
此时，融解水一边向第二换热器732、第三换热器733和第四换热器734 供热一边向下流动，该热量促进第二换热器732、第三换热器733和第四换热 器734内部的制冷剂的气化。也就是说，在位于上侧的第一换热器731中用于 融解着霜的热量的一部分融解位于下侧的第二换热器732、第三换热器733和 第四换热器734的着霜的一部分，进而用于内部的制冷剂的气化之后被回收， 从而可以有效地利用除霜的热量。
对第 一换热器731进行了除霜的制冷剂在刚流出第 一换热器731后与在第 二换热器732、第三换热器733和第四换热器734中气化的制冷剂合流之后返 回压缩机75。若第一换热器731的除霜运转进行了规定时间或者第一换热器 731的出口的制冷剂温度检测传感器811a上升到规定温度，则接着进行第二 换热器732的除霜。
在向第二换热器732的除霜转换时，打开第一主回路开关阀713a、第三 主回路开关阀713c、第四主回路开关阀713d,关闭第二主回路开关阀713b,并关闭第一旁通开关阀715a、第三旁通开关阀715c和第四旁通开关阀715d, 打开第二旁通开关阀715b，使室外换热器73中的第二换热器732起冷凝器的 作用，同时使笫一换热器731、第三换热器733和第四换热器734起蒸发器的 作用，形成同时进行除霜和制热的除霜、制热运转循环。此时，使室外送风马 达633低速运转或停止，并且控制室内送风马达313的运转以使吹出温度能够 保持规定温度以上。
此时，从四通阀72流入室内换热器33、直至被减压装置74减压为止的 制冷剂的流动与对第一换热器731进行除霜时相同。被减压装置74减压的制 冷剂沿图6的虚线的箭头方向流动，经由第一主回路开关阀713a、第三主回 路开关阀713c、第四主回路开关阀713d，进入成为蒸发器的室外换热器73的 第一换热器731、第三换热器733和第四换热器734，与室外空气进行换热而 被加热，成为气体制冷剂后返回压缩机75。
进入热气旁通管715的制冷剂沿图6的实线箭头方向流动，经由第二旁通 开关阀715b进入室外换热器73的第二换热器732。进入第二换热器732的制 冷剂是高温高压，因此使附着在第二换热器732上的霜融解后向下方流下。流 下来的融解水从除霜水的排出口排出到室外机6的外部。对第二换热器732 进行了除霜的制冷剂在刚走出第二换热器732后与在第一热器731、第三换热 器733和第四换热器734中气化的制冷剂合流之后返回压缩机75。若第二换 热器732的除霜运转进行了规定时间或者第二换热器732的出口的制冷剂温度 检测传感器811b上升到规定温度，则接着进行第三换热器733的除霜。
在向第三换热器733的除霜转换时，打开第一主回路开关阀713a、第二 主回路开关阀713b、第四主回路开关阀713d,关闭第三主回路开关阀713c, 并关闭第一旁通开关阀715a、第二旁通开关阀715b和第四旁通开关阀715d， 打开第三旁通开关阀715c，使室外换热器73中的第三换热器733起冷凝器的 作用，同时使第一换热器731、第二换热器732和第四换热器734起蒸发器的 作用，形成同时进行除霜和制热的除霜、制热运转循环。此时，使室外送风马 达633低速运转或停止，并且控制室内送风马达313的运转以使吹出温度能够 保持规定温度以上。
在此，从四通阀72流入室内换热器33、直至被减压装置74减压为止的制冷剂的流动与对第一换热器731进行除霜时相同。被减压装置74减压的制 冷剂沿图7的虚线的箭头方向流动，经由第一主回路开关阀713a、第二主回 路开关阀713b、第四主回路开关阀713d,进入成为蒸发器的室外换热器73 的第一换热器731、第二换热器732和第四换热器734,与室外空气进行换热 而被加热，成为气体制冷剂后返回压缩机75。
进入热气旁通管715的制冷剂沿图7的实线箭头方向流动，经由第三旁通 开关阀715c进入室外换热器73的第三换热器733。进入第三换热器733的制 冷剂是高温高压，因此^f吏附着在第三换热器733上的霜融解后向下方流下。流 下来的融解水从除霜水的排出口排出到室外机6的外部。对第三换热器733 进行了除霜的制冷剂在刚流出第三换热器733后与在第一热器731、第二换热 器732和第四换热器734中气化的制冷剂合流之后返回压缩机75。若第三换 热器733的除霜运转进行了规定时间或者第三换热器733的出口的制冷剂温度 检测传感器811c上升到规定温度，则接着进行第四换热器734的除霜。
在向第四换热器734的除霜转换时，打开第一主回路开关阀713a、第二 主回路开关阀713b、第三主回路开关阀713c，关闭第四主回路开关阔713d, 并关闭第一旁通开关阀715a、第二旁通开关阀715 b和第三旁通开关阀715c, 打开第四旁通开关阀715d，使室外换热器73中的第四换热器734起冷凝器的 作用，同时使第一换热器731、第二换热器732和第三换热器733起蒸发器的 作用，形成同时进行除霜和制热的除霜、制热运转循环。此时，使室外送风马 达633低速运转或停止，并且控制室内送风马达313的运转以使吹出温度能够 保持规定温度以上。
在此，从四通阀72流入室内换热器33、直至被减压装置74减压为止的 制冷剂的流动与对第一换热器731进行除霜时相同。被減压装置74减压的制 冷剂沿图8的虚线的箭头方向流动，经由第一主回路开关阀713a、第二主回 路开关阀713b、第三主回路开关阀713c，进入成为蒸发器的室外换热器73的 第一换热器731、第二换热器732和第三换热器733,与室外空气进行换热而 净皮加热，成为气体制冷剂后返回压缩才几75。
进入热气旁通管715的制冷剂沿图8的实线箭头方向流动，经由第四旁通 开关阀715d进入室外换热器73的第四换热器734。进入第四换热器734的制冷剂是高温高压，因此使附着在第四换热器734上的霜融解后向下方流下。流 下来的融解水从除霜水的排出口排出到室外机6的外部。对第四换热器734 进行了除霜的制冷剂在刚流出第四换热器734后与在第 一热器731 、第二换热 器732和第三换热器733中气化的制冷剂合流之后返回压缩机75。若第四换 热器734的除霜运转进行了规定时间或者第四换热器734的出口的制冷剂温度 检测传感器811d上升到规定温度，则打开第一主回路开关阀713a、第二主回 路开关阀713b、第三主回路开关阀713c和第四主回路开关阀713d,关闭第一 旁通开关阀715a、第二旁通开关阀715 b、第三旁通开关阀715c和第四旁通 开关阀715d,结束除霜、制热运转，立即恢复到图4的制热运转。
在此，因为从上部流下来的除霜时的融解水经过室外换热器73的下部， 因此下部比上部容易残留水滴。若在残留有水滴的状态下结束部分除霜、制热 运转并开始制热运转，则残留的水滴会结冰，从而防碍室外空气的通风。若室 外空气的通风被防碍，则如前所述，霜更容易成长。
因此，在进行室外换热器73的除霜时，在从上侧依次进行第一换热器731、 第二换热器732、第三换热器733和第四换热器734的除霜的同时，使下侧的 除霜时间比先进行的上侧换热器731的除霜时间长。由此，在室外换热器73 着霜且着霜量达到了需要除霜的规定量时，从位于上侧的换热器开始依次进行 部分除霜、制热运转。由于热气(来自热气旁通管的热气)流过位于上侧的制 冷剂回路，因此附着在室外换热器73上侧的制冷剂回路的空气侧传热面上的 霜融解后向下方流下。
在该融解水的温度高时，融解水与位于下侧的换热器的空气侧传热面的霜 接触，并利用融解水自身的显热将其融解并进一步流下。此时，由于位于下侧 的换热器中霜被融解的部分由于被除去了防碍导热的霜，因此从外部空气向制 冷剂的热转移会顺畅地进行，换热能力恢复，从而抑制了室内制热能力的下降。 若流下来的融解水的温度降到融点，则融解水不再融解霜而流下， 一边流下一 边被在位于下侧的换热器内流动的下侧制冷剂回路的制冷剂冷却而凝固。
此时，因为融解水的凝固热对下侧的制冷剂回路的制冷剂加温，所以在位 于上侧的换热器中用于融解霜的热量被回收。若用于上侧的换热器的除霜的除 霜、制热运转结束，则依次开始进行用于下侧的换热器的除霜的除霜、制热运转。由于使来自压缩机75的热气流入进行除霜的制冷剂回路，因此附着在该 制冷剂回路的空气侧传热面上的霜融解，并向下方流下。
此时，刚结束除霜的换热器由于被去除了防碍导热的霜，因此从外部空气 向制冷剂的热转移会顺畅地进行，换热能力恢复，从而抑制了室内制热能力的 下降。如此，即使在除霜、制热运转中也能够在抑制制热能力的大幅度下降的 同时继续制热。
此外，在除霜、制热运转中，有时位于已除霜的换热器的下侧的换热器的 着霜量暂时增加。但是，由于继续进行用于对下侧的换热器进行除霜的除霜、 制热运转，所以下侧的换热器也被除霜。因此，下侧的换热器的霜不会由于上 侧的换热器的除霜的影响而不断增加。
这样可以使除霜、制热运转的合计所需时间与逆循环除霜运转时相比缩 短。而且，此时可以抑制压缩机75的排出温度的下降，因此还可以抑制制热 能力的下降。因此，可以在对室内进行制热的同时进行除霜，并且可以缩短除 霜、制热运转的所需时间。
接着，以下说明本实施方式的空调机的制热循环中的限定除霜、制热运转。 在实际使用的环境下，有时由于室外换热器周围的气象状况(气温变化、是否 降雨降雪、风向和风速的变化等)而使室外换热器的着霜量整体上并不固定的 情况。例如在暴风雪等恶劣天气时，根据室外机的安装状况(是否有室外机的 风雪保护结构、周围建筑物的影响)而使室外机的换热器的着霜并不一定固定， 有时集中在一部分。由于除霜、制热运转是在由制冷剂温度检测传感器812 检测的温度低于一定值时开始控制，所以即使着霜量多的换热器只是一部分， 也进行除霜、制热运转。因此，对于本来不需要进行除霜的换热器，也按照上 述控制依次转换分为多个制冷剂回路的换热器，进行除霜、制热运转，因此很 难说除霜效率良好。
于是，只在室外换热器的一部分的着霜量极端多的情况下，代替利用除霜、 制热运转的按顺序对换热器进行除霜的方式，而进行只限于对所需部位进行除 霜的限定除霜、制热运转。在此假设着霜量多的室外换热器是第二换热器732， 并利用图6说明第二换热器732的限定除霜、制热运转。
从制热运转状态向第二换热器732的限定除霜、制热运转转换时，打开第一主回路开关阀713a、第三主回路开关阀713c、第四主回路开关阀713d，关 闭第二主回i 各开关阀713b，并关闭第一旁通开关阀715a、第三旁通开关阀715c 和第四旁通开关阀715d，打开第二旁通开关阀715b,使室外换热器73中的第 二换热器732起冷凝器的作用，同时使第一换热器731、第三换热器733和第 四换热器734起蒸发器的作用，形成同时进行除霜和制热的除霜、制热运转循 环。此时，使室外送风马达633低速运转或停止，并且控制室内送风马达313 的运转以使吹出温度能够保持规定温度以上。
此时，从四通阀72流入室内换热器33、直至被减压装置74减压为止的 制冷剂的流动与对第一换热器731进行除霜时相同。被减压装置74减压的制 冷剂沿图6的虚线的箭头方向流动，经由第一主回路开关阀713a、第三主回 路开关阀713c、第四主回路开关阀713d,进入成为蒸发器的室外换热器73的 第一换热器731、第三换热器733和第四换热器734，与室外空气进行换热而 :帔加热，成为气体制冷剂后返回压缩机75。
进入热气旁通管715的制冷剂沿图6的实线箭头方向流动，经由第二旁通 开关阀715b进入室外换热器73的第二换热器732。进入第二换热器732的制 冷剂是高温高压，因此使附着在第二换热器732上的霜融解后向下方流下。流 下来的融解水从除霜水的排出口排出到室外机6的外部。对第二换热器732 进行了除霜的制冷剂在刚流出第二换热器732后与在第 一热器731 、第三换热 器733和第四换热器734中气化的制冷剂合流之后返回压缩机75。若第二换 热器732的除霜运转进行了规定时间或者第二换热器732的出口的制冷剂温度 检测传感器811b上升到规定温度，则打开第一主回路开关阀713a、第二主回 路开关阀713b、第三主回路开关阀713c和第四主回路开关阀713d,关闭第一 旁通开关阀715a、第二旁通开关阀715 b、第三旁通开关阀715c和第四旁通 开关阀715d,结束部分除霜、制热运转，立即恢复到图4的制热运转。
在此，说明向限定除霜、制热运转的转移判定。向限定除霜、制热运转的 转移判定在除霜、制热运转结束的时刻由控制装置IO进行。由于在除霜、制 热运转中按顺序对分割的多个制冷剂回路的换热器进行除霜(对一个换热器进 行规定时间的除霜后进行下一个换热器的除霜)，因此可以利用安装在各换热 器上的制冷剂温度^r测传感器811监视各换热器的除霜、制热运转结束时刻的
18温度。在各换热器的着霜量没有极端的差别的情况下，各换热器的除霜结束时 刻的制冷剂温度检测传感器的温度之差很小。
但是，若换热器的着霜量的差别很大，则着霜量多的换热器的除霜结束时 刻的制冷剂温度检测传感器的检测温度TMIN比其他着霜量少的换热器的除霜
结束时刻的制冷剂温度^r测传感器的^^测温度的平均Tave小5"C至15°C。
因此，向限定除霜、制热运转的转移判定条件为在除霜、制热运转结束 时刻着霜量多的换热器的制冷剂温度检测传感器的检测温度TMIN与其他着霜 量少的换热器的除霜结束时刻的制冷剂温度检测传感器的检测温度的平均 TAVE之间的温度差AT大于5°C、且着霜量多的换热器的除霜结束时刻的制冷 剂温度检测传感器的检测温度TWm小于0°C (Tmin<0)(用制冷剂温度检测传 感器811检测的制冷剂温度小于O'C时有可能残留未融解的霜)。如此在除霜、 制热运转结束时满足了向限定除霜、制热运转的转移判定条件的情况下，在进 行除霜禁止时间的制热运转后(若除霜、制热运转结束后进行多次除霜运转， 则制热效率会下降，因此在除霜、制热运转结束后设置禁止除霜运转的时间， 在该禁止时间不进行除霜运转)，进行限定除霜、制热运转。
在此，假设上述霜量多的室外换热器是第二换热器732,并利用图6说明 限定除霜、制热运转的判定例。假设在除霜、制热运转结束时刻，第一换热器 731的制冷剂温度检测传感器811a的检测温度Ta=3°C 、第二换热器732的制 冷剂温度检测传感器811b的^全测温度11)=-3"C、第三换热器733的制冷剂温 度检测传感器811c的检测温度Tc^5。C、第四换热器734的制冷剂温度检测传 感器811d的检测温度Td=4°C，若计算上述温度差AT则如下式。 △ T = T扁—T國=(Ta + Tc + Td) /3 - Tb=7[°C]。
因此，AT〉5、且TMiN-TbO,从而满足限定除霜、制热运转的转移条件， 因此确定第二换热器732的限定除霜、制热运转的转移。
如此，通过根据需要进行只对限定部位进行除霜的限定除霜、制热运转， 与依次对分割的多个室外换热器进行除霜的除霜、制热运转相比，能够进一步 缩短除霜所需的时间，从而提高除霜效率。例如，在考虑被分割成4个的室外 换热器的情况下，假设包括除霜的换热器的每一个制冷剂回路的除霜、制热运 转的时间大致相同，则限定除霜、制热运转所需要的时间为除霜、制热运转所需时间的约1/4。
接着，通常在产生着霜的温度条件下进行制热时，外部空气温度往往很低，
为了提高暖风温度而要求高的冷凝温度，而且压缩机75的吸入压力由于外部 空气温度低而变低，因此压缩比上升，压缩机75的效率下降。为了对此进行 弥补，在使用转速控制压缩^L时需要通过提高转速来确保制冷剂的循环量。而 且，压缩机的作功量也加在制热能力上，所以需要充分运转压缩机以确保制热 能力。因此，压缩机75以高负荷驱动，从而压缩机75被保持高温。若从该状 态进入除霜、制热运转，则由于压缩机75被保持高温，所以从压缩机75排出 的制冷剂以高温状态流过热气旁通回路，并流入室外换热器73以进行除霜。
此外，为了使外部空气大量地循环以提高换热效率，对室外换热器73送 风的室外风扇631通常使用轴流风扇631。由于轴流风扇能够产生的风压不太 大，所以室外机6的结构设置如下将外部空气吸入口、室外换热器73、轴 流风扇631和外部空气吹出口大致排列成一条直线，将通风路径设置成简单的 形状，从而抑制通风的压力损失。
此外，伴随外部空气温度的下降，在进行将压缩机75的排出温度向高温 侧偏移而进行控制的同时，缩短除霜禁止期间。换言之，另外设置检测空调机 周围温度即外部空气温度的温度检测传感器，根据该传感器的温度下降，进行 提高压缩机的转速或缩小减压装置的节流孔的控制来使压缩机排出温度向 高温侧偏移以提高制热能力，同时由于外部空气温度的降低会加速霜 的成长，因此进行控制以便能够缩短除霜期间并能进行除霜运转。由 此，在压缩机75的蓄热量增加的同时，除霜、制热运转或限定除霜、 制热运转的时间被缩短，恢复到制热运转时的压缩机75的排出温度的 恢复加速，制热能力下降的时间缩短。因此，即使外部空气温度低时 也能够抑制除霜、制热运转或限定除霜、制热运转时的室温变化。
此外，使除霜、制热运转或限定除霜、制热运转时的室外风扇631 的转速低于制热运转时的转速，进而在外部空气温度低于规定值的情 况下进行除霜运转时停止室外送风机的运转。这样，在除霜、制热运 转或限定除霜、制热运转时通过降低室外风扇631的转速，减少除霜、 制热运转或限定除霜、制热运转时由于室外风扇631引起的强制对流而从融解水、风扇、以及管道^皮外部空气夺去的热量，高效率地进行 霜的融解。
此外，在外部空气的温度进一步降低、对外部空气的放热量增加
的情况下停止室外风扇631的运转。由此，因室外风扇631引起的强 制对流被外部空气夺去的热量的大部分有效地用于霜的溶解，使室外 换热器73的除霜有效地进行。因此，可以缩短除霜、制热运转或限定 除霜、制热运转的时间，而且在外部空气温度低时也能够进行除霜、 制热运转或限定除霜、制热运转。
此外，只在即使进行除霜、制热运转的时间达到了最长除霜运转 时间而室外换热器73的温度也达不到规定值的情况下，转换四通阀 72以进行逆循环除霜运转。也就是说，因为若换热器制冷剂温度检测 传感器811a~ 811d不能达到0。C以上就有可能存在残霜，所以进行逆 循环除霜。由此，在制热循环中的热气旁通除霜中没有被完全融解的 室外换热器73的制冷剂回路出口 (制冷时的室外换热器的入口 )附近 的霜也能够通过进行逆循环除霜运转，用来自压缩机75的高温制冷剂
融解
如此，在由于空调机的设置条件和气象条件的恶化而在进行通常 的除霜、制热运转或限定除霜、制热运转时会产生残霜的情况下，也 能够进行没有残霜的完全的除霜运转。因此，可以扩大能进行室内制 热的设置条件和气象条件的范围。
其次，参照图9说明本发明实施方式的其他结构例(将换热器分 为两个时的实际测量结果)的制热起动特性。图9是表示图1所示的 空调机的制热起动运转时的室温变化的特性图。在此，假设是在寒冷 的早晨，从室温、外部空气温度都为-5。C的状态开始的例子。
如图9的特性所示，在本实施方式的制热运转和除霜、制热运转 的方式中，除霜的运转时间很短，约为两分钟(第一至第四换热器中 的总的除霜时间、图9中室内温度下降的时间)，而且，由于即使在 在除霜、制热运转中室外换热器的一部分也起蒸发器的作用而对室内 进行制热，所以在室温上升时能将室内温度的下降抑制在3。C左右，在室温稳定时也能抑制在同等程度，因此能够确保舒适性并继续制热。 而且，在本实施方式的根据需要进行的制热运转和限定除霜、制热运 转的方式中，除霜运转的时间比上述除霜、制热运转中的除霜运转时 间还短，而且在限定除霜、制热运转中室外换热器的一部分起蒸发器 的作用以对室内进行制热，因此与上述除霜、制热运转相比，室内温 度的降低被进一步抑制，从而能够确保舒适感并继续制热。从图10
可知，室内温度从-5。C到达20。C的时间为80分钟，很短。
如上所述，本发明实施方式的空调机的特征在于具备如下的控制 装置。即，控制装置进行如下的控制在制热运转中进行在对分为多 个的制冷剂回路的一部分换热器进行除霜的同时用其他换热器进行制 热的除霜、制热运转，在所有制冷剂回路的除霜结束后恢复到制热运 转，而且，在制热运转中在分为多个的制冷剂回路的换热器之中需要 仅限于对着霜量多的制冷剂回路的换热器进行除霜的情况下，进行在 仅限于对着霜量多的换热器进行除霜的同时用其他换热器进行制热的 限定除霜、制热运转，之后恢复到制热运转。
此外，控制装置进行如下控制根据外部空气温度的降低，使压 缩机的排出温度向高温侧偏移，并且缩短除霜禁止期间，而且，使除 霜、制热运转以及限定除霜、制热运转时的室外送风装置的转速低于 制热运转时的转速，进而在外部空气温度低于规定值的情况下进行除 霜时停止室外送风装置的运转，而且，在即使除霜、制热运转以及限 定除霜、制热运转的进行时间达到除霜运转时间而室外换热器的温度 也达不到规定值的情况下，转换四通阀以进行逆循环除霜运转。
如此，本发明实施方式的空调机的特征在于得到如下的具体结构 例的支持。即，空调机的主要目的在于既能够同时进行除霜和制热以 确保室内的舒适感，又能够缩短除霜时间，形成用制冷剂管道连接压 缩机75、四通阀72、室内换热器33、减压装置74以及室外换热器73 的冷冻循环，并设置使热气从压缩机75的排出侧流入室外换热器73 的旁通回路715。室外换热器73将其制冷剂回路上下分割为2至4个， 例如构成第一换热器731、第二换热器732、第三换热器733、第四换热器734。
在制热运转时，控制装置IO进行如下控制使第一主回路开关阀 713a、第二主回路开关阀713b、第三主回3各开关阀713c、第四主回路 开关阀713d以及第一旁通开关阀715a、第二旁通开关阀715b、第三 旁通开关阀715c、第四旁通开关阀715d各自适当地进行开关(如上 所述)，在进行对第一换热器731进行除霜的同时用其他换热器732 ~ 734制热的除霜、制热运转之后，同样依次进行对第二至第四换热器 732~ 734进行除霜的同时用其他换热器制热的除霜、制热运转，在对 所有的换热器的除霜结束后，立即恢复到制热运转。此外，在制热运 转时，控制装置IO进行如下控制使第一主回路开关阀713a、第二 主回路开关阀713b、第三主回路开关阀713c、第四主回路开关阀713d 以及第一旁通开关阀715a、第二旁通开关阀715b、第三旁通开关阀 715c、第四旁通开关阀715d各自适当地进行开关(如上所述)，进行 只限于对着霜量多的制冷剂回路的换热器进行除霜的同时用其他换热 器进行制热的限定除霜、制热运转后，立即恢复到制热运转。
权利要求
1.一种空调机，用制冷剂管道连接压缩机、四通阀、室内换热器、减压装置以及室外换热器而构成冷冻循环，将上述室外换热器分成多个并进行并联连接，与上述并联连接的各室外换热器的制冷剂回路对应地在制热运转时的入口侧设置主回路开关阀，并设置连接上述压缩机的排出侧和上述各室外换热器的制冷剂回路的制热运转时的入口侧的热气旁通回路，在上述热气旁通回路上与上述各室外换热器的制冷剂回路对应地设置旁通开关阀，并设置控制上述开关阀和上述冷冻循环的各构成部件的控制装置，其特征在于，上述控制装置进行如下控制在制热运转中开始进行上述室外换热器的除霜的情况下，对上述主回路开关阀和上述旁通开关阀的一部分进行开关控制，进行在对上述多个室外换热器中的一部分进行除霜的同时用其他室外换热器进行制热的除霜、制热运转，在对上述多个室外换热器的全部依次反复进行上述除霜、制热运转之后，返回到制热运转，并且，上述控制装置进行如下控制在上述除霜、制热运转结束后，检测并判定上述多个室外换热器中着霜量多的室外换热器，并对与该室外换热器对应的主回路开关阀及旁通开关阀进行开关控制，在进行了仅对上述该室外换热器进行除霜的同时用其他室外换热器进行制热的限定除霜、制热运转之后，返回到制热运转。
2. 根据权利要求1所述的空调机，其特征在于，在向上述限定除霜、制热运转转换时，上述控制装置监视上述各室外换热 器的各个制冷剂温度，并根据这些制冷剂温度判定并进行转换控制。
3. 根据权利要求2所述的空调机，其特征在于，上述控制装置在作为向上述限定除霜、制热运转的转换判定，上述各室外 换热器的制冷剂温度中最小值小于0'C、且除了上述制冷剂温度成为最小值的 室外换热器以外的其他室外换热器的制冷剂温度的平均值与上述制冷剂温度 的最小值之差大于5X:时，控制向上述限定除霜、制热运转转换。
4. #4居权利要求1、 2和3中任意一项所述的空调机，其特征在于， 上述控制装置根据检测出的外部气体温度的下降，控制上述压缩机或上述减压装置，以使上述压缩机的排出温度变得更高，并且控制能缩短上 述除霜、制热运转结束后的除霜运转禁止期间。
5. 根据权利要求l、 2和3中任意一项所述的空调机，其特征在于， 上述控制装置进行如下控制在上述除霜、制热运转时或限定除霜、制热运转时，使上述室外换热器用的送风装置的转速比上述制热运转时低, 或者停止上述送风装置。
6. 根据权利要求1所述的空调机，其特征在于，上述控制装置进行如下控制在即使进行上述除霜、制热运转或限定 除霜、制热运转，上述室外换热器的制冷剂温度也不能达到规定值的情况 下，转换上述四通阀并进行逆循环除霜运转。
全文摘要
本发明涉及空调机，课题是能够在同时进行除霜和制热以确保室内的舒适感的同时，缩短除霜时间。在制热运转中开始室外换热器的除霜的情况下，对主回路开关阀(713)及旁通开关阀(715)的一部分进行开关控制，进行对室内换热器(73)中的一部分(731)进行除霜的同时用其他室外换热器(732、733、734)制热的除霜、制热运转，并控制成依次对所有室外换热器反复进行除霜、制热运转之后恢复到制热运转，而且在除霜、制热运转结束后检测并判定室外换热器中着霜量多的室外换热器，对与该室外换热器对应的主回路开关阀及旁通开关阀进行开关控制，进行只限于对该室外换热器进行除霜的同时用其他室外换热器制热的限定除霜、制热运转。
文档编号F25B49/02GK101592414SQ20081013086
公开日2009年12月2日 申请日期2008年8月19日 优先权日2008年5月26日
发明者丸山裕, 塚田裕, 小栗诚, 弋 曾, 羽生博之 申请人:日立空调·家用电器株式会社