热泵装置制造方法

热泵装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种热泵装置。车辆用空气调节装置(1)具备提供热泵装置的第一循环系统(10)与第二循环系统(20)。第一循环系统具备前级压缩机(13)与后级压缩机(14)。第二循环系统具备前级压缩机(23)与后级压缩机(24)。循环系统(10、20)在供暖运行时作为多级压缩型的循环系统而运行。循环系统(10、20)在除霜运行时作为单级压缩型的循环系统而运行。控制装置(6)在执行用于一个循环系统的除霜运行时，执行另一个循环系统的供暖运行。控制装置以不同时执行用于第一循环系统的除霜运行与用于第二循环系统的除霜运行的方式控制循环系统(10、20)。能抑制因除霜运行而导致的供暖能力的降低。此外，能够获得高供暖能力与适当的除霜能力。由此，即使执行除霜也能够抑制供热量的变动。
【专利说明】热泵装置
[0001]本申请基于2012年4月27日申请的日本专利申请2012-102247，作为参照将其公开内容引入本申请。

【技术领域】
[0002]本发明涉及利用冷媒循环系统汲取热量的热泵装置。

【背景技术】
[0003]专利文献1-5公开了利用冷媒循环系统汲取热量的热泵装置。这样的热泵装置为了抑制或避免非利用侧的热交换器的霜或者冰所导致的封堵而执行除霜运行。此外，几个热泵装置具备进行除霜运行的循环系统和进行热泵运行的循环系统。这样的热泵装置具有在除霜运行中也能够持续供热的优点。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开平11-173712号公报
[0007]专利文献2:日本特开2006-116981号公报
[0008]专利文献3:日本特开2008-96033号公报
[0009]专利文献4:日本特开2008-209083号公报
[0010]专利文献5:日本特开2010-236709号公报
[0011]根据本发明的发明人的研究，对于现有技术，存在为了将热量的供给调节为所希望的状态而要求进一步改进的情况。例如，存在要求即便是装置执行除霜运行的情况下也抑制供热量的变动的情况。


【发明内容】

[0012]本发明的目的在于提供一种热泵装置，该热泵装置能够一边持续向外部供热一边进行除霜，此外，该热泵装置即便执行除霜也能够抑制供热量的变动。
[0013]本发明的另一目的在于提供当一个循环系统进行除霜运行时另一个循环系统能够增加供热量的热泵装置。
[0014]在本发明的一方式中，热泵装置具备:多个循环系统，其各自具备前级压缩机与后级压缩机以能够作为多级压缩型循环系统进行运行，并且作为热泵而发挥功能；以及控制装置，其将多个循环系统的运行模式单独切换为热泵运行与除霜运行。多个循环系统在执行热泵运行时作为多级压缩型循环系统而运行。控制装置具备:规划部，其将多个循环系统的允许进行除霜运行的允许期间以相互不重复的方式设定；热泵运行部，其同时执行多个循环系统的热泵运行；以及除霜运行部，其根据规划部设定的允许期间，在执行一个循环系统的除霜运行的同时，执行另一个循环系统的热泵运行。
[0015]根据该结构，用于多个循环系统的除霜运行的允许期间由规划部以相互不重复的方式依次被赋予。在执行一个循环系统的除霜运行时，执行另一个循环系统的供暖运行。由此，避免多个循环系统同时执行除霜运行。多个循环系统中的各个循环系统在执行热泵运行时作为多级压缩型循环系统而运行。由此，提供高供热能力。在执行一个循环系统的除霜运行，且执行另一个循环系统的供暖运行时，另一个循环系统也作为多级压缩型循环系统而运行。由此，能够抑制因除霜运行而导致的供热能力的降低。

【专利附图】

【附图说明】
[0016]图1是示出本发明的第一实施方式的车辆用空气调节装置的示意图。
[0017]图2是示出第一实施方式的循环系统的供暖运行的示意图。
[0018]图3是示出第一实施方式的循环系统的除霜运行的示意图。
[0019]图4是示出第一实施方式的控制的一部分的流程图。
[0020]图5是示出第一实施方式的控制的一部分的流程图。
[0021]图6是示出第一实施方式的控制的一部分的流程图。
[0022]图7是示出第一实施方式的控制计时器的波形的时序图。
[0023]图8是示出第一实施方式的控制的一部分的流程图。
[0024]图9是示出第一实施方式的动作的一例的时序图。
[0025]图10是示出本发明的第二实施方式的控制的一部分的流程图。
[0026]图11是示出第二实施方式的动作的一例的时序图。
[0027]图12是示出本发明的第三实施方式的循环系统的除霜运行的示意图。

【具体实施方式】
[0028]以下，参照附图对用于实施本发明的多个方式进行说明。在各方式中，有时对与利用在先的方式说明的事项对应的部分标注相同的附图标记，并省略重复的说明。在各方式中，在仅说明结构的一部分的情况下，对于结构的其他部分，可以应用在先说明的其他方式。另外，在后续的实施方式中，有时对与利用在先的实施方式说明的事项对应的部分标注仅百以上的位数不同的附图标记来表示对应关系，省略重复的说明。不仅可以进行在各实施方式中具体明示能够组合的部分彼此的组合，只要组合不特别造成阻碍，即使没有明示，也可以将实施方式彼此局部组合。
[0029](第一实施方式)
[0030]在图1中，在本发明的第一实施方式中提供具备热泵装置的车辆用空气调节装置
I。车辆用空气调节装置I调节行驶于道路的车辆的室内温度。车辆用空气调节装置I搭载于公交车。
[0031]车辆用空气调节装置I具备设置在车辆的顶棚上的空气调节单元2。空气调节单兀2具备室内设备部分2a、机械室部分2b以及室外设备部分2c。室内设备部分2a、机械室部分2b以及室外设备部分2c搭载在共用的底盘上，以及/或者通过利用具有一体感的外罩覆盖而构成一个单元。
[0032]室内设备部分2a收纳用于与室内的空气进行热交换的部件。室内设备部分2a提供供空气调节用的空气流动的通道。室内设备部分2a具备用于从室内导入空气的吸入通道(IN) 3a、以及用于向室内供给空气的吹出通道(0UT)3b、3c。例如，吹出通道3b设置在车辆的右侧。例如，吹出通道3b设置在车辆的左侧。空气调节单元2具备从吸入通道3a向吹出通道3b、3c输送空气的多个室内用的送风机4a、4b。送风机4a(IN-FANl)从吸入通道3a向吹出通道3b输送空气。送风机4b (IN-FAN2)从吸入通道3a向吹出通道3c输送空气。
[0033]机械室部分2b收纳包括后述的循环系统10、20的压缩机在内的部件。室外设备部分2c收纳用于与室外的空气进行热交换的部件。空气调节单元2具备导入室外的空气并输送至后述的热交换器的室外用的送风机5a、5b(EX-FANl、2)。室外设备部分2c利用通过车辆的行驶而获得的风以及通过送风机5a、5b而获得的风来促进热交换。
[0034]空气调节单元2具备第一循环系统(CYLl) 10与第二循环系统(CYL2) 20。循环系统10、20是蒸气压缩式的制冷循环系统装置。第一循环系统10与第二循环系统20具有彼此相同的结构部件。循环系统10、20能够作为热泵而发挥功能。循环系统10、20至少以车辆的室外的空气作为热源而提供对车辆的室内进行供暖的供暖用的热泵循环系统。循环系统10、20能够提供热泵装置。循环系统10、20能够执行对室内的空气进行加热的供暖运行。循环系统10、20能够汲取室外的空气的热量来对室内的空气进行加热。循环系统10、20提供至少用于进行供暖的热泵循环系统。循环系统10、20也可以进一步提供用于制冷的制冷循环系统。
[0035]循环系统10、20构成为能够作为多级压缩型的循环系统进行运转。多级压缩型的循环系统即便在室外的气温为低温时也能够提供高供暖能力。循环系统10、20构成为例如在_20°C也能对室内进行供暖。
[0036]多个循环系统10、20在车辆用空气调节装置I所提供的空气调节功能方面并联地配置。即，多个循环系统10、20分别能够对室内进行供暖。多个循环系统10、20被利用于共同的热负荷即室内的供暖。具体而言，多个循环系统10、20能够提供包括(I)仅基于第一循环系统10的供暖、(2)仅基于第二循环系统的供暖、以及(3)基于第一循环系统10以及第二循环系统20双方的供暖在内的这三种供暖运行。
[0037]在图1中，第一循环系统10具备室内热交换器(IN-HEXl)Il以及室外热交换器(EX-HEXl) 12。室内热交换器11配置在室内设备部分2a。室内热交换器11配置在通过送风机4a进行送风的空气的通路上。室外热交换器12配置在室外设备部分2c。室外热交换器12配置在通过送风机5a进行送风的空气的通路上。
[0038]第一循环系统10具备多个压缩机13、14。多个压缩机13、14是包括电动马达的电动压缩机。多个压缩机13、14配置在机械室部分2b。当第一循环系统10作为多级压缩型的循环系统而运行时，这些压缩机13、14在第一循环系统10的冷媒通路上串联地配置。第一循环系统10具备能够作为多级压缩型循环系统而运行的前级压缩机(PCMPl) 13、以及后级压缩机(SCMPl) 14。当第一循环系统10作为多级压缩型的循环系统而运行时，冷媒通过前级压缩机13进行压缩，之后进一步通过后级压缩机14进行压缩。另外，当第一循环系统10作为单级压缩型的循环系统而运行时，这些压缩机13、14在第一循环系统10的冷媒通路上并联地或者选择性地配置。第一循环系统10具备减压器等其他功能部件。
[0039]第二循环系统20具备室内热交换器(1N_HEX2)21以及室外热交换器(EX-HEX2)22。室内热交换器21配置在室内设备部分2a。室内热交换器21配置在通过送风机4a进行送风的空气的通路上。室外热交换器22配置在室外设备部分2c。室外热交换器22配置在通过送风机5a进行送风的空气的通路上。
[0040]第二循环系统20具备多个压缩机23、24。多个压缩机23、24是包括电动马达的电动压缩机。多个压缩机23、24配置在机械室部分2b。当第二循环系统20作为多级压缩型的循环系统而运行时，这些压缩机23、24在第二循环系统20的冷媒通路上串联配置。第二循环系统20具备能够作为多级压缩型循环系统而运行的前级压缩机(PCMP2) 23、以及后级压缩机(SCMP2)24。当第二循环系统20作为多级压缩型的循环系统而运行时，冷媒通过前级压缩机23进行压缩，之后进一步通过后级压缩机24进行压缩。另外，当第二循环系统20作为单级压缩型的循环系统而运行时，这些压缩机23、24在第二循环系统20的冷媒通路上并联或者选择性地配置。第二循环系统20具备减压器等其他功能部件。
[0041]循环系统10、20具备用于减少或者除去附着于室外热交换器12、22上的霜或者冰的除霜功能。循环系统10、20能够通过执行除霜运行来抑制或者避免室外热交换器12、22的霜或者冰所导致的封堵。
[0042]除霜功能可以通过基于循环系统10、20的供热功能、或者电加热器等外部热源提供。在该实施方式中，循环系统10、20自身具备向室外热交换器12、22供热的除霜运行模式。循环系统10、20能够提供使室外热交换器12、22作为放热器而发挥功能的反向运行(制冷运行)、以及向室外热交换器12、22供给热的气体冷媒的热气运行等的除霜运行模式。在该实施方式中，循环系统10、20通过反向运行来提供除霜运行模式。
[0043]车辆用空气调节装置I具备控制装置(CNTR) 6。控制装置6将多个循环系统10、20各自的运行模式切换为热泵运行即供暖运行与除霜运行。控制装置6由具备能够通过计算机读取的存储介质的微型计算机提供。存储介质暂时性地存储有能够由计算机读取的程序。存储介质能够由半导体存储器或者磁盘提供。通过利用控制装置6执行程序，由此使控制装置6作为本说明书所记载的装置而发挥功能，使控制装置6以执行本说明书所记载的控制方法的方式发挥功能。控制装置6所提供的机构也可以称作实现预定功能的功能性组件或者模块。
[0044]车辆用空气调节装置I具备多个传感器。多个传感器能够包括设定室内的目标温度的温度设定器、以及检测室内的温度的温度传感器。多个传感器包括霜传感器(FRSNl) 7与霜传感器(FRSN2)8。霜传感器7检测室外热交换器12的温度。霜传感器8检测室外热交换器22的温度。霜在室外热交换器12、22的温度低于规定的阈值温度时附着并生长。由此，可以认为在霜传感器7、8的检测温度低于阈值温度时，霜容易附着并生长。具体而言，霜在外部空气具有足够湿度时附着并生长。例如，当外部空气温度约为_5°C时，外部空气含有比较多的水蒸气。并且，当外部空气温度约为_5°C时，为了进行供暖，室外热交换器12、22成为比外部空气温度低很多的温度。因此，当外部空气温度处于包含_5°C的几度的范围内时，霜容易附着于室外热交换器12、22上并生长。
[0045]控制装置6提供温度控制部。温度控制部以使室内的温度接近、维持目标温度的方式控制包括循环系统10、20在内的空气调节单元2。此外，控制装置6提供除霜控制部。除霜控制部以下述方式控制包括循环系统10、20在内的空气调节单元2:使得在利用霜传感器7、8检测霜的附着时，使霜减少或者消失。除霜控制部以仅使多个循环系统10、20的一部分进行除霜运行的方式控制多个循环系统10、20。除霜控制部以在一个循环系统进行除霜运行时另一个循环系统进行供暖运行的方式进行控制。除霜控制部以避免多个循环系统10、20全部同时进行除霜运行的方式设定运行规划。除霜控制部以如下方式设定运行规划:在一个循环系统进行除霜运行之后，另一个循环系统进行除霜运行的情况下，在它们之间，使两个循环系统进行供暖运行。
[0046]如图2、图3所示，循环系统10、20具备减压器15、25、储存器16、26、双联式的四通阀17、27、以及开闭阀18、28。减压器15、25对冷媒进行减压。储存器16、26具备用于将气体冷媒供给至压缩机的作为气液分离器的功能、以及积蓄多余冷媒的作为容器的功能。四通阀17、27与开闭阀18、28能够电磁致动器进行操作。
[0047]四通阀17以使循环系统10中的冷媒的流动方向反转的方式切换循环系统10中的压缩机13、14的配置。四通阀17与开闭阀18提供用于使循环系统10中的冷媒的流动方向反转的流路切换装置。
[0048]四通阀27以使循环系统20中的冷媒的流动方向反转的方式切换循环系统20中的压缩机23、24的配置。四通阀27与开闭阀28提供用于使循环系统20中的冷媒的流动方向反转的流路切换装置。
[0049]如图2、图3所示，循环系统10构成为能够进行反转运行的循环系统。图2示出供暖运行(HEAT)时的循环系统10、20。多个循环系统10、20在执行热泵运行时作为多级压缩型循环系统而运行。在供暖运行中，四通阀17、27以及开闭阀18、28将前级压缩机13、23与后级压缩机14、24在循环系统10、20内串联连接。在室外热交换器12、22中蒸发的冷媒经过储存器16、26后被前级压缩机13、23压缩。冷媒进一步被后级压缩机14、24压缩。高温高压的冷媒供给至室内热交换器11、21，对向室内供给的空气进行加热。由此提供室内的供暖。冷媒被减压器15、25减压后再次供给至室外热交换器12、22。
[0050]在供暖运行中，四通阀17、27处于打开(ON)状态。在供暖运行中，开闭阀18、28处于关闭(OFF)状态，具体而言处于闭阀状态。在供暖运行中，送风机4a、4b处于工作(ON)状态。对送风机4a、4b的送风量以使得提供与供暖负荷适合的适当送风量的方式进行可变控制。在供暖运行中，送风机5a、5b处于工作(ON)状态。对送风机5a、5b的送风量以使得适量的空气通过室外热交换器12、22的方式进行可变控制。在供暖运行中，压缩机13、23、
14、24处于工作(ON)状态，即运行状态。对压缩机13、23、14、24的转速以使其提供与供暖负荷相应的适当的供暖能力的方式进行可变控制。
[0051]图3示出除霜运行(DEFROST)时的循环系统10、20。在除霜运行中，四通阀17、27以及开闭阀18、28将前级压缩机13、23与后级压缩机14、24在循环系统10、20内并联连接。在室内热交换器11、21中蒸发的冷媒经过储存器16、26后分支。分支后的一方的冷媒被前级压缩机13、23压缩。分支后的另一方的冷媒被后级压缩机14、24压缩。高温高压的冷媒供给至室外热交换器12、22，对室外热交换器12、22进行加热。由此，附着于室外热交换器12,22的霜融化。冷媒被减压器15、25减压后再次供给至室内热交换器11、21。
[0052]在除霜运行中，四通阀17、27处于关闭(OFF)状态。在除霜运行中，开闭阀18、28处于打开(ON)状态，具体而言是开阀状态。在除霜运行中，送风机4a、4b处于停止(OFF)状态或者小风量状态(Lo)。为了限制向室内吹出冷气，将送风机4a、4b的送风量限制为零或者小风量。在除霜运行中，送风机5a、5b处于停止(OFF)状态。为了抑制外部空气所导致的室外热交换器12、22的冷却，将送风机5a、5b的送风量限制为零或者小风量。在除霜运行中，压缩机13、23、14、24处于工作(ON)状态，即运行状态。对压缩机13、23、14、24的转速以使得室外热交换器12、22的温度达到霜能融化的程度的温度的方式进行固定控制或者可变控制。
[0053]多个循环系统10、20在执行除霜运行时，作为单级压缩型循环系统而运行。根据该结构，能够抑制由于进行除霜而导致的过度的温度上升或者局部的温度上升，执行适当的除霜。
[0054]当一个循环系统进行除霜运行，另一个循环系统进行供暖运行时，控制进行供暖运行的循环系统的压缩机的转速，以便抑制室内的温度降低。在这种情况下，例如，能够将进行供暖运行的压缩机的转速固定控制成固定的转速。能够将进行供暖运行的压缩机的转速设定成能抑制吹出到室内的空气的温度的过度降低。另外，能够对进行供暖运行的压缩机的转速以使得室内的温度接近、维持成目标温度的方式进行可变控制。另外，为了抑制因一个循环系统的除霜运行而导致的供暖能力的降低，能够将进行供暖运行的压缩机的转速控制为比该除霜运行开始前的转速高的转速。例如，能够将进行供暖运行的压缩机的转速控制为最高转速。
[0055]图4示出用于第一循环系统10的结霜判断处理140。控制装置6在结霜判断处理140中判断附着于室外热交换器12的霜是否是需要进行除霜的程度的量。换言之，控制装置6判断是否需要进行除霜。当判断为结霜至需要进行除霜时，控制装置6设定用于要求进行除霜运行的标志。换言之，控制装置6通过结霜判断处理140要求进行除霜运行。
[0056]在步骤141中，控制装置6判断霜传感器7的检测温度FRl是否低于阈值温度Tth。在FRl < Tth的情况下，即肯定的结果的情况下，向Y行进。在FRl彡Tth的情况下，即否定的结果的情况，向N行进。在检测温度FRl比较高的情况下，控制装置6进入步骤144，对计时器以及标志进行复位，结束处理。在检测温度FRl低于阈值温度Tth的情况下，进入步骤 142。
[0057]在步骤142中，控制装置6开始基于计时器FTMl进行的计时。计时器FTMl是用于推断结霜量的计时器。计时器FTMl用于判断检测温度FRl比阈值温度Tth低的状态超过规定时间并持续的情况。在FRl < Tth超过规定时间并持续的情况下，能够推断为在室外热交换器12上附着超过规定量的霜。
[0058]在步骤143中，控制装置6再次判断检测温度FRl是否低于阈值温度Tth。在FRl ^ Tth的情况下，控制装置6进入步骤144，对结霜计时器以及标志进行复位，结束处理。即，在结霜计时器FTMl的测量中，当检测温度FRl回到高温时，使结霜判断复位。在步骤143中，在FRl < Tth的情况下，进入步骤145。
[0059]在步骤145中，控制装置6判断计时器FTMl是否超过阈值时间Fth。在FTMl ( Fth的情况下，返回步骤143。在FTMl > Fth的情况下，进入步骤146。在步骤146中，控制装置6设定标志FLGl。在标志FLGl处于设定状态时表示需要进行除霜运行。在标志FLG2处于复位状态时表示不需要进行除霜运行。
[0060]图5示出用于第二循环系统20的结霜判断处理150。步骤151-156与步骤141-146对应。在步骤151-156中，控制装置6为了第二循环系统20而执行与步骤141-146相同的处理。
[0061]图6示出控制计时器处理160。在步骤161中，开始基于控制计时器HTMl、HTM2进行的计时。控制计时器HTMl规定能够执行用于第一循环系统10的除霜运行的第一允许期间roi。控制计时器HTM2规定能够执行用于第二循环系统20的除霜运行的第二允许期间PD2。换言之，控制计时器HTMl规定禁止执行用于第一循环系统10的除霜运行的期间。控制计时器HTM2规定禁止执行用于第二循环系统20的除霜运行的期间。第一允许期间HH与第二允许期间PD2设定为不重复。控制计时器HTM1、HTM2因在供暖期间中持续地发挥功能而也被称作供暖计时器。
[0062]图7示出控制计时器HTM1、HTM2的波形。控制计时器HTM1、HTM2输出具有规定的周期和规定的负载比的矩形波。
[0063]第一控制计时器HTMl以规定的周期反复进行打开(ON)与关闭(OFF)。第一控制计时器HTMl以打开期间规定能够执行用于第一循环系统10的除霜运行的第一允许期间PDl。
[0064]第二控制计时器HTM2以规定的周期反复进行打开(ON)与关闭(OFF)。第二控制计时器HTM2以打开期间规定能够执行用于第二循环系统20的除霜运行的第二允许期间PD2。
[0065]第一控制计时器HTMl的周期PT与第二控制计时器HTM2的周期PT相同。但是，第一控制计时器HTMl的波形与第二控制计时器HTM2的波形错开。第一控制计时器HTMl的波形与第二控制计时器HTM2的波形错开PT/2。第一允许期间PDl与第二允许期间TO2以不同时发生、即不重复的方式错开。在第一允许期间PDl与第二允许期间PD2之间设有无效期间TD。在无效期间TD内不允许进行除霜运行。无效期间TD为了在用于一个循环系统的除霜运行与用于另一个循环系统的除霜运行之间执行基于全部循环系统的供暖运行而被利用。
[0066]控制装置6具备规划部。规划部依次设定用于多个循环系统10、20的除霜运行的允许期间ro1、PD2并使它们不相互重复。规划部交替地赋予用于第一循环系统10的除霜运行的第一允许期间PDI与用于第二循环系统20的除霜运行的第二允许期间TO2。控制计时器HTM1、HTM2以规定的周期PT反复设定允许期间H)l、PD20进行步骤161的控制操作的控制装置6的部分与控制计时器HTM1、HTM2可以用作规划部的一例。
[0067]图8示出响应结霜判断处理140、150而执行的、用于车辆用空气调节装置I的运行处理170。在图中示出主要用于循环系统10、20的运行处理。
[0068]在步骤171中，控制装置6判断后述的除霜计时器DTM是否超过规定的阈值时间Dth0在DTM > Dth的情况下，进入步骤176。该处理阻止超过阈值时间Dth的长时间的除霜运行。
[0069]在步骤172中，控制装置6判断第一控制计时器HTMl是否打开。在步骤173中，控制装置6判断第二控制计时器HTM2是否打开。在步骤172中第一控制计时器HTMl打开的情况下，进入步骤174。在步骤173中第二控制计时器HTM2打开的情况下，进入步骤175。在两个控制计时器HTM1、HTM2关闭的情况下，进入步骤176。
[0070]在步骤176中，控制装置6执行普通的供暖控制。控制装置6以如下方式控制四通阀17、27等:使得在第一循环系统10执行供暖运行的同时第二循环系统20执行供暖运行。其结果，利用两个循环系统10、20对室内进行供暖。通过步骤176，提供两个循环系统
10、20进行供暖运行的供暖处理177。供暖处理177也可以用作同时执行多个循环系统10、20的热泵运行的热泵运行部的一例。控制装置6具备热泵运行部。
[0071]在步骤174中，控制装置6判断要求进行用于第一循环系统10的除霜的标志FLGl是否处于设定状态。在设定了标志FLGl的情况下，控制装置6执行用于第一循环系统10的除霜供暖处理180。在没有设定标志FLGl的情况下，控制装置6执行供暖处理177。由此，控制装置6在通过控制计时器HTMl允许进行用于第一循环系统10的除霜运行，并且要求进行用于第一循环系统10的除霜的情况下，执行除霜供暖处理180。除霜供暖处理180包括后述的步骤181-186的控制操作。
[0072]除霜供暖处理180也可以用作根据规划部(控制计时器HTM1)所设定的允许期间PDl执行一个循环系统10的除霜运行，同时执行另一个循环系统20的热泵运行的第一除霜运行部的一例。控制装置6具备第一除霜运行部。
[0073]在步骤181中，控制装置6开始基于除霜计时器DTM进行的时间测量。除霜计时器DTM规定除霜运行的最大持续时间。在步骤182中，控制装置6执行用于第一循环系统10的除霜供暖运行。控制装置6以下述方式控制四通阀17、27等:使得在第一循环系统10执行除霜运行的同时第二循环系统20执行供暖运行。其结果，一边对第一循环系统10进行除霜，一边利用第二循环系统20对室内进行供暖。
[0074]步骤183-185提供规定除霜供暖处理180的终止期的终止期判断处理。在步骤183-185中的任一步骤中没有检测到终止期的情况下，返回步骤182。
[0075]在步骤183中，控制装置6判断控制计时器HTMl是否打开。在控制计时器HTMl关闭的情况下，表示第一允许期间roi已结束。控制计时器HTMl关闭的期间是禁止进行用于第一循环系统10的除霜运行的期间。在进行除霜供暖处理180期间，当控制计时器HTMl关闭时，为了结束除霜供暖处理180而进入步骤186。换言之，控制装置6响应第一允许期间roi的结束而结束除霜运行。
[0076]在步骤184中，控制装置6判断检测温度FRl是否超过阈值温度Tth。在FRl >Tth的情况下，认为室外热交换器12达到不需要进行除霜运行的程度的足够高温。通过步骤184来避免过度的温度上升。阈值温度Tth是用于结束除霜运行的阈值。步骤184中的阈值温度Tth可以设定为比步骤141、143中的阈值温度Tth高的温度。在进行除霜供暖处理180的期间，当FRl > Tth时，为了结束除霜供暖处理180而进入步骤186。换言之，控制装置6响应室外热交换器12已充分加热的情况而结束除霜运行。
[0077]在步骤185中，控制装置6判断除霜计时器DTM是否超过阈值时间Dth。阈值时间Dth规定除霜运行的最大持续时间。在进行除霜供暖处理180的期间，当DTM > Dth时，为了结束除霜供暖处理180而进入步骤186。换言之，控制装置6响应除霜运行的持续时间达到规定值的情况而结束除霜运行。
[0078]在步骤186中，控制装置6执行用于结束除霜供暖运行的结束处理。结束处理可以包括将进行了除霜运行的第一循环系统10切换为用于进行供暖运行的状态的处理、以及等待至冷媒压力平衡的等待处理。在除霜运行结束后，控制装置6必须执行步骤176。在通过步骤183结束除霜运行后，处理流程从步骤173进入步骤176。在通过步骤184结束除霜运行后的情况下，通过处理140对标志FLGl进行复位，因此，处理流程从步骤174进入步骤176。在通过步骤185结束除霜运行后，处理流程从步骤171进入步骤176。
[0079]在步骤175中，控制装置6判断要求进行用于第二循环系统20的除霜的标志FLG2是否处于设定状态。在设定了标志FLG2的情况下，控制装置6执行用于第二循环系统20的除霜供暖处理190。在没有设定标志FLG2的情况下，控制装置6执行供暖处理177。由此，控制装置6在通过控制计时器HTM2允许进行用于第二循环系统20的除霜运行，并且要求进行用于第二循环系统20的除霜的情况下，执行除霜供暖处理190。除霜供暖处理190包括后述的步骤191-196的控制操作。
[0080]在步骤191中，控制装置6开始基于除霜计时器DTM进行的时间测量。在步骤192中，控制装置6执行用于第二循环系统20的除霜供暖运行。控制装置6以下述方式控制四通阀17、27等:使得在第二循环系统20执行除霜运行的同时第一循环系统10执行供暖运行。其结果，一边对第二循环系统20进行除霜，一边利用第一循环系统10对室内进行供暖。
[0081]步骤193-195提供规定除霜供暖处理190的终止期的终止期判断处理。步骤193-195以及步骤196与步骤183-185以及186对应。在步骤193-196中，控制装置6为了第二循环系统20而执行与步骤183-186相同的处理。
[0082]除霜供暖处理190也可以用作根据规划部(控制计时器HTM2)执行一个循环系统20的除霜运行，同时执行另一个循环系统10的热泵运行的第二除霜运行部的一例。控制装置6具备第二除霜运行部。
[0083]通过图4以及图5所示的结霜判断处理140、150，控制装置6独立地判断是否需要进行第一循环系统10的除霜，是否需要进行第二循环系统20的除霜。结霜判断处理140、150也可以用作判断是否需要对多个循环系统中的各个循环系统进行除霜运行的判断部的一例。由此，控制装置6具备判断部(140、150)。
[0084]此外，通过图8所示的运行处理170，控制装置6选择并执行供暖运行或者除霜运行。在结霜判断处理140、150中没有要求进行除霜时，控制装置6利用两个循环系统10、20执行供暖运行。
[0085]在结霜判断处理140、150中仅要求进行第一循环系统10的除霜时，控制装置6执行用于第一循环系统10的除霜运行，同时执行用于第二循环系统20的供暖运行。并且，控制装置6仅在通过控制计时器HTM1、HTM2允许第一循环系统10的除霜运行的期间，执行用于第一循环系统10的除霜运行。
[0086]在结霜判断处理140、150中仅要求进行第二循环系统20的除霜时，控制装置6执行用于第二循环系统20的除霜运行，同时执行用于第一循环系统10的供暖运行。并且，控制装置6仅在通过控制计时器HTMl、HTM2允许第二循环系统20的除霜运行的期间，执行用于第二循环系统20的除霜运行。
[0087]除霜运行部(180、190)在通过由规划部赋予的允许期间PD1、PD2允许进行除霜运行，并且通过判断部判断有除霜运行的必要性时，执行一个循环系统的除霜运行，同时执行另一个循环系统的热泵运行。根据该结构，在判断了一个循环系统的除霜运行的必要性，并且赋予了该一个循环系统的除霜运行的机会时，执行该一个循环系统的除霜运行。由此，能够响应除霜运行的必要性并且避免多个循环系统同时进行除霜运行。
[0088]控制计时器HTM1、HTM2设定为不允许同时进行第一循环系统10的除霜运行与第二循环系统20的除霜运行。因此，即便要求进行第一循环系统10的除霜与第二循环系统20的除霜双方，也能避免两个循环系统10、20同时执行除霜运行。
[0089]此外，控制计时器HTM1、HTM2设定为，在进行用于一个循环系统的除霜运行的前后双方，两个循环系统10、20同时执行供暖运行。换言之，规划部在第一允许期间PDl与第二允许期间PD2之间，设定通过热泵运行部执行多个循环系统10、20的热泵运行的期间TD。根据该结构，在除霜运行与除霜运行之间执行热泵运行。由此，抑制了因除霜运行而导致的供暖能力的长期持续不足。
[0090]图9示出车辆用空气调节装置I进行供暖时的动作的一例。信号PWSW是用于指示供暖的信号。信号PWSW例如通过由车辆的驾驶员操作的开关赋予。在时刻to，信号PWSW接通(0N)。在信号PWSW接通的期间，提供供暖。在时刻te，当信号PWSW断开(OFF)时，供暖结束。
[0091]如时刻t0?时刻tl之间所示，车辆用空气调节装置I根据供暖负荷提供多个不同的运行模式。车辆用空气调节装置I将多个循环系统10、20各自的供暖能力切换为低能力L、高能力H或者停止0FF，由此提供多个运行模式。车辆用空气调节装置I提供第一循环系统10以低能力L运行且第二循环系统20以低能力L运行的模式。车辆用空气调节装置I提供第一循环系统10以高能力H运行且第二循环系统20以低能力L运行的模式。车辆用空气调节装置I提供第一循环系统10以高能力H运行且第二循环系统20以高能力H运行的模式。车辆用空气调节装置I提供第一循环系统10以低能力L运行且第二循环系统20以高能力H运行的模式。车辆用空气调节装置I提供第一循环系统10停止OFF且第二循环系统20以低能力L运行的模式。车辆用空气调节装置I提供第一循环系统10以低能力L运行且第二循环系统20停止OFF的模式。
[0092]车辆用空气调节装置I通过对压缩机13、14、23、24的转速进行可变控制，由此能够在停止OFF与高能力H之间阶段性或者连续地调节供暖能力。
[0093]在附图中，示出在时刻tlO后进行除霜运行的例子。在附图中，DEF表示除霜运行。在时刻tl I，控制计时器HTMl打开(ON)。此时，标志FLGl打开(ON)。控制装置6响应控制计时器HTMl与标志FLGl而开始进行用于第一循环系统10的除霜运行。当室外热交换器12的除霜进行时，室外热交换器12的温度上升。在时刻tl2，检测温度FRl超过阈值温度Tth。其结果，控制装置6结束除霜运行。同时，控制装置6使标志FLGl复位成关闭(OFF)。
[0094]在时刻til与时刻tl2之间执行用于第一循环系统10的除霜运行的期间中，控制装置6执行用于第二循环系统20的供暖运行。在时刻tl2后，控制装置6利用两个循环系统10、20执行供暖运行。
[0095]接下来，在时刻tl3，标志FLG2打开(ON)。此时，控制计时器HTM2打开(ON)。控制装置6响应控制计时器HTM2与标志FLG2而开始进行用于第二循环系统20的除霜运行。在时刻tl4，控制计时器HTM2关闭(OFF)。控制装置6响应控制计时器HTM2而结束第二循环系统20的除霜运行。
[0096]在时刻tl3与时刻tl4之间执行用于第二循环系统20的除霜运行的期间中，控制装置6执行用于第一循环系统10的供暖运行。在时刻tl4后，控制装置6利用两个循环系统10、20执行供暖运行。
[0097]接下来，在时刻tl5，标志FLGl打开(ON)。此时，控制计时器HTMl打开(ON)。控制装置6响应控制计时器HTMl与标志FLGl而开始进行用于第一循环系统10的除霜运行。在时刻tl5，标志FLG2也打开(ON)。但是，控制计时器HTM2关闭(OFF)。由此，不执行第二循环系统20的除霜运行。在时刻tl6，控制计时器HTMl关闭(OFF)。控制装置6响应控制计时器HTMl而结束用于第一循环系统10的除霜运行。
[0098]在时刻tl5与时刻tl6之间执行用于第一循环系统10的除霜运行的期间中，控制装置6执行用于第二循环系统20的供暖运行。在时刻tl6后，控制装置6利用两个循环系统10、20执行供暖运行。
[0099]在时刻tl7，控制计时器HTM2打开(ON)。此时，标志FLG2打开(ON)。控制装置6响应控制计时器HTM2与标志FLG2而开始进行用于第二循环系统20的除霜运行。当室外热交换器22的除霜进行时，室外热交换器22的温度上升。在时刻tl8，检测温度FR2超过阈值温度Tth。其结果，控制装置6结束除霜运行。同时，控制装置6将标志FLG2复位成关闭(OFF)。
[0100]在时刻117与时刻118之间执行用于第二循环系统20的除霜运行的期间中，控制装置6执行用于第一循环系统10的供暖运行。在时刻tl8后，控制装置6利用两个循环系统10、20执行供暖运行。
[0101]如附图所示，利用控制计时器HTM1、HTM2使得用于各个循环系统的除霜运行能够相互不重复地按顺序、例如交替地执行。并且，在执行用于一个循环系统的除霜运行时，另一个循环系统执行供暖运行。由此，抑制了因除霜运行而导致的供暖能力的降低。
[0102]并且，在除霜运行的前后双方，多个循环系统10、20同时执行供暖运行。因此，能够抑制室内的供暖效果的过度降低。
[0103]此外，即使持续要求多个循环系统10、20的除霜运行，也交替地执行用于一个循环系统的除霜运行与用于另一个循环系统的除霜运行。因此，多个循环系统10、20的结霜量变平均。另外，多个循环系统10、20的供暖能力变平均。此外，多个循环系统10、20的累计运行时间变平均。
[0104]此外，多个循环系统10、20在执行供暖运行时构成多级压缩型的循环系统。因此，能够提供高供暖能力。特别是，在外部空气温度极低时也能够提供供暖。另外，在仅一个循环系统进行供暖运行时也能提供高供暖能力。多个循环系统10、20在执行除霜运行时构成单级压缩型的循环系统。因此，抑制了室外热交换器12、22的温度的过度上升以及局部上升。其结果，例如，能够提供霜容易发生附着的0°C附近的适当的除霜能力。
[0105](第二实施方式)
[0106]在所述实施方式中，在一个循环系统执行除霜运行时，另一个循环系统执行供暖运行。在该实施方式中，为了抑制因一个循环系统的除霜运行而导致的供暖能力的降低，另一个循环系统执行增强了的供暖运行。
[0107]在图10中，在该实施方式中，控制装置6代替在先的实施方式中的运行处理170而执行运行处理270。代替在先的实施方式的步骤182、192而采用步骤282、292。
[0108]在步骤282中，控制装置6执行除霜供暖。这里，进行供暖运行的第二循环系统20的供暖能力得到增强。这里，控制装置6通过将压缩机23、24的转速设定为最大值来增加供暖能力。
[0109]此外，在步骤282中，控制装置6以如下方式执行延迟处理:在包括第一循环系统10执行除霜运行的期间在内的更长的期间内，通过第二循环系统20执行增强了的供暖运行。控制装置6在通过第二循环系统20开始增强了的供暖运行后经过规定的延迟时间TL时，开始进行用于第一循环系统10的除霜运行。另外，控制装置6在结束用于第一循环系统10的除霜运行后经过规定的延迟时间TT时，结束通过第二循环系统20进行的增强了的供暖运行。
[0110]在步骤292中，控制装置6执行除霜供暖。这里，进行供暖运行的第一循环系统10的供暖能力得到增强。这里，控制装置6通过将压缩机13、14的转速设定为最大值来增加供暖能力。
[0111]此外，在步骤292中，控制装置6以如下方式执行延迟处理:在包括第二循环系统20执行除霜运行的期间在内的更长的期间内，通过第一循环系统10执行增强了的供暖运行。控制装置6在通过第一循环系统10开始增强了的供暖运行后经过规定的延迟时间TL时，开始进行用于第二循环系统20的除霜运行。另外，控制装置6在结束用于第二循环系统20的除霜运行后经过规定的延迟时间TT时，结束通过第一循环系统10进行的增强了的供暖运行。
[0112]根据该实施方式，如图11所示，同时执行除霜运行与增强供暖，并且在比除霜期间更长的期间执行增强供暖。在图示的例子中，第二循环系统20从时刻t21到时刻t24执行增强供暖运行。第一循环系统10从时刻t22到时刻t23执行除霜运行。在比除霜运行更长的期间执行增强供暖。另外，在除霜运行之前的期间TL与之后的期间TT双方执行增强供暖。
[0113]根据该实施方式，获得与在先的实施方式相同的优点。并且，根据该实施方式，控制装置6在执行一个循环系统的除霜运行的同时，执行另一个循环系统的增强了的热泵运行。由此，能够更可靠地抑制因除霜运行而导致的供暖能力的降低。另外，控制装置6在包括执行一个循环系统的除霜运行的期间在内的、更长期间内，执行另一个循环系统的增强了的热泵运行。由此，能够更可靠地抑制供暖能力的降低。
[0114](第三实施方式)
[0115]在所述实施方式中，通过使循环系统内的冷媒的流动反转来提供除霜运行。在该实施式中，通过将高温的冷媒向室外热交换器12、22供给来提供除霜运行。
[0116]在图12中，循环系统10、20具备热气旁通路319a、329a，该热气旁通路319a、329a将离开压缩机14、24后的高温高压的冷媒直接向室外热交换器12、22导入。在热气旁通路319a、329a中设置有旁通开闭阀319b、329b。旁通开闭阀319b、329b在进行供暖运行时关闭。旁通开闭阀319b、329b在进行除霜运行时打开。通过打开旁通开闭阀319b、329b,高温的冷媒导入到室外热交换器12、22，执行除霜。
[0117]根据该实施方式，不使循环系统10、20内的冷媒的流动方向反转就能够切换供暖运行与除霜运行。
[0118]以上，对公开的本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明完全不受上述的实施方式限制，能够进行各种变形后加以实施。所述实施方式的构造仅是例示，本发明的技术范围不限定于这些记载的范围。
[0119]例如，控制装置所提供的机构与功能能够由仅软件、仅硬件、或者软件与硬件的组合提供。例如，也可以利用模拟电路构成控制装置。
[0120]另外，在所述实施方式中，说明了将本发明应用于空气调节装置的例子。代替该情况，本发明也能够应用于住宅用空气调节装置、写字楼用空气调节装置、热水供给装置等的热泵装置。另外，称作供暖运行的热泵运行有时也称作沸腾运行或者热水供给运行。另外，本发明不限于以空气作为热源的热泵装置，也能够应用于以水、地热等作为热源的热泵装置。另外，本发明也能够应用于具备三个以上循环系统的热泵装置。
[0121]另外，在所述实施方式中，为了对全部循环系统10、20依次赋予除霜运行的机会，采用了控制计时器HTM1、HTM2。代替该情况，也可以设置禁止处理部，该禁止处理部在执行用于一个循环系统的除霜运行后的规定的禁止期间之间，禁止进行用于相同循环系统的除霜运行，仅允许进行用于其他循环系统的除霜运行。
[0122]另外，在所述实施方式中，由通过控制装置6进行的软件处理提供控制计时器HTM1、HTM2。代替该情况，能够利用提供互补的两种输出的各种装置。例如，能够利用具有互补输出的PWM振荡电路、多谐振荡电路等。
[0123]另外，在所述实施方式中，为了提供增强供暖，将压缩机的转速控制为最大值。代替该情况，也可以将压缩机的转速控制为与规定的相加值加合后的转速。例如，也可以使压缩机以为了进行供暖运行而通过反馈控制赋予的转速与规定的相加值加合后的转速运行。
【权利要求】
1.一种热泵装置，其中，具备: 多个循环系统(10、20)，其各自具备前级压缩机(13、23)和后级压缩机(14、24)以能够作为多级压缩型循环系统进行运行，并且作为热泵发挥功能；以及 控制装置￠)，其将多个所述循环系统的运行模式单独切换为热泵运行与除霜运行，多个所述循环系统(10、20)在执行所述热泵运行时作为所述多级压缩型循环系统进行运行， 所述控制装置(6)具备: 规划部(161、HTMl、HTM2)，其将多个所述循环系统(10、20)的允许除霜运行的允许期间(PD1、PD2)以相互不重复的方式设定； 热泵运行部(177)，其同时执行多个所述循环系统的热泵运行；以及除霜运行部(180、190)，其根据所述规划部的动作，在执行一个所述循环系统的除霜运行的同时，执行另一个所述循环系统的热泵运行。
2.根据权利要求1所述的热泵装置，其中， 多个所述循环系统(10、20)具备第一循环系统(10)和第二循环系统(20)， 所述除霜运行部(180、190)具备: 第一除霜运行部(180)，其根据所述规划部的动作，在执行所述第一循环系统的除霜运行的同时，执行所述第二循环系统的热泵运行；以及 第二除霜运行部(190)，其根据所述规划部的动作，在执行所述第二循环系统的除霜运行的同时，执行所述第一循环系统的热泵运行， 所述规划部将允许进行所述第一循环系统的除霜运行的第一允许期间(PDl)与允许进行所述第二循环系统的除霜运行的第二允许期间(TO2)交替地设定。
3.根据权利要求2所述的热泵装置，其中， 所述规划部在所述第一允许期间(PDl)与所述第二允许期间(TO2)之间，设定通过所述热泵运行部执行多个所述循环系统的热泵运行的期间(TD)。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的热泵装置，其中， 所述规划部具备计时器(HTM1、HTM2)，该计时器(HTM1、HTM2)以规定的周期(PT)反复设定所述允许期间(PD1、PD2)。
5.根据权利要求1?4中任一项所述的热泵装置，其中， 所述控制装置(6)还具备判断部(140、150)，该判断部(140、150)判断是否需要对多个循环系统中的各个循环系统进行除霜运行， 所述除霜运行部(180、190)在所述规划部允许进行一个所述循环系统的除霜运行并且所述判断部判断为需要进行所述一个所述循环系统的除霜运行时，在执行所述一个所述循环系统的除霜运行的同时执行另一个所述循环系统的热泵运行。
6.根据权利要求1?5中任一项所述的热泵装置，其中， 多个所述循环系统(10、20)在执行所述除霜运行时作为单级压缩型循环系统进行运行。
7.根据权利要求1?6中任一项所述的热泵装置，其中， 所述除霜运行部(180、190)在执行一个所述循环系统的除霜运行的同时，执行另一个所述循环系统的增强了的热泵运行。
8.根据权利要求7所述的热泵装置，其中， 所述除霜运行部(180、190)在包括执行一个所述循环系统的除霜运行的期间在内的、更长的期间内，执行另一个所述循环系统的增强了的热泵运行。
9.根据权利要求1?8中任一项所述的热泵装置，其中， 多个所述循环系统是以车辆的室外的空气作为热源而对车辆的室内进行供暖的供暖用的循环系统。
【文档编号】F25B1/00GK104246396SQ201380022273
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年4月22日 优先权日:2012年4月27日
【发明者】松本淳, 家田恒, 泷泽亮 申请人:株式会社电装