КОНДИЦИОНЕР
AIR CONDITIONER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к кондиционеру, который содержит контур хладагента, который соединяет компрессионный механизм, конденсатор, расширительный механизм и испаритель, и нагревательное устройство, которое нагревает хладагент внутри контура хладагента.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В известном уровне техники кондиционеров, которые обеспечивают процесс нагревания, был предложен кондиционер, который имеет функцию нагревания хладагента с целью повышения нагревательной способности. Например, в кондиционере в соответствии с патентным документом 1 (т.е. опубликованной японской выложенной заявкой № H06-26696 на патент) хладагент, который проходит через устройство для нагревания хладагента, который выполняет функцию испарителя, нагревается при помощи горелки во время процесса нагревания. Здесь, в кондиционере, описанном в патентном документе 1 (т.е. опубликованной японской выложенной заявке № H06-26696 на патент), количество топлива, которое сжигает горелка, регулируется во время процесса нагревания в соответствии с разностью температур между температурой хладагента на стороне впуска устройства для нагревания хладагента, который выполняет функцию испарителя, и температурой хладагента на стороне выпуска устройства для нагревания хладагента.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
В области техники, описанной в патентном документе 1 (т.е. опубликованной японской выложенной заявке № H06-26696 на патент), количество топлива, которое сжигает горелка во время процесса нагревания, регулируется в соответствии с разностью температур, однако, поскольку горелка горит постоянно, существует вероятность того, что горелка будет гореть бесполезно. Например, желательно уменьшить величину тепловой мощности горелки, когда тепловая нагрузка является такой, что холодильный цикл один без нагревания хладагента может полностью обеспечить процесс нагревания, но так или иначе горелка осуществляет нагрев.
Целью настоящего изобретения является создание кондиционера, который может предотвращать бесполезное нагревание хладагента в соответствии с тепловой нагрузкой и может быстро осуществлять процесс нагревания, или когда тепловая нагрузка является большой, или когда нагрузка, требуемая процессом размораживания, является большой, и, таким образом, может сделать пространство для кондиционирования воздуха комфортным.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
Кондиционером в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения является кондиционер, который содержит контур хладагента, который соединяет компрессионный механизм, теплообменник на стороне источника тепла, расширительный механизм и теплообменник на стороне использования, и в котором осуществление холодильного цикла, который использует контур хладагента, кондиционирует пространство, которое необходимо кондиционировать, так что температура пространства, которое необходимо кондиционировать, достигает целевой установленной температуры. Кроме того, кондиционер настоящего изобретения содержит элемент для генерации тепла, электромагнитное индукционное нагревательное устройство, устройство для определения целевой температуры пространства для кондиционирования воздуха, устройство для определения температуры наружного воздуха и блок управления. Элемент для генерации тепла устанавливает тепловой контакт с трубопроводом хладагента и/или хладагентом, который проходит через трубопровод хладагента. Электромагнитное индукционное нагревательное устройство содержит узел для генерации магнитного поля. Узел для генерации магнитного поля генерирует магнитное поле для нагревания элемента для генерации тепла за счет индукционного нагрева. Устройство для определения целевой температуры пространства для кондиционирования воздуха определяет температуру пространства, которое необходимо кондиционировать. Устройство для определения температуры наружного воздуха определяет температуру наружного воздуха. Блок управления, когда холодильный цикл осуществляет процесс нагревания или процесс размораживания, препятствует генерации магнитного поля при помощи узла для генерации магнитного поля в случае, когда температура пространства, которое необходимо кондиционировать, и температура наружного воздуха не удовлетворяют первому заданному условию, или в случае, когда разность температур между целевой установленной температурой и температурой пространства, которое необходимо кондиционировать, не удовлетворяют второму заданному условию.
Кондиционер настоящего изобретения содержит контур хладагента, который содержит электромагнитное индукционное нагревательное устройство, которое с помощью узла для генерации магнитного поля, нагревающего элемент для генерации тепла за счет индукционного нагрева, нагревает трубопровод хладагента, который устанавливает тепловой контакт с элементом для генерации тепла и/или хладагентом, который проходит через трубопровод хладагента. То есть в данном кондиционере хладагент, который проходит через трубопровод хладагента, может нагреваться за счет принудительной работы электромагнитного индукционного нагревательного устройства. В настоящем изобретении в таком кондиционере блок управления обеспечивает работу электромагнитного индукционного нагревательного устройства (т.е. разрешает узлу для генерации магнитного поля генерировать магнитное поле), если температура пространства, которое необходимо кондиционировать, и температура наружного воздуха удовлетворяют первому заданному условию, и разность температур между целевой установленной температурой и температурой пространства, которое необходимо кондиционировать, удовлетворяет второму заданному условию.
Таким образом, блок управления определяет величину тепловой нагрузки пространства, которое необходимо кондиционировать, или нагрузки, требуемой процессом размораживания посредством определения того, что удовлетворяют ли температура пространства, которое необходимо кондиционировать, и температура наружного воздуха первому заданному условию, удовлетворяет ли разность температур между целевой установленной температурой и температурой пространства, которое необходимо кондиционировать, второму заданному условию. Следовательно, блок управления может приводить в действие электромагнитное индукционное нагревательное устройство, только когда тепловая нагрузка или нагрузка, требуемая процессом размораживания, является большой, и нагревание хладагента при помощи электромагнитного индукционного нагревательного устройства является необходимым. Следовательно, если тепловая нагрузка или нагрузка, требуемая процессом размораживания, является большой, тогда процесс нагревания пространства, которое необходимо кондиционировать, может осуществляться быстро, и, таким образом, может быть обеспечено комфортное пространство для пользователя. Кроме того, так как электромагнитное индукционное нагревательное устройство не работает бесполезно, можно уменьшить расход электроэнергии.
Кондиционером в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения является кондиционер в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, в котором элемент для генерации тепла включает в себя ферромагнитный материал.
В этом кондиционере нагревание за счет электромагнитной индукции может осуществляться эффективно, так как узел для генерации магнитного поля принудительно генерирует магнитное поле на участке, который включает в себя ферромагнитный материал.
Кондиционером в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения является кондиционер в соответствии с первым или вторым аспектами настоящего изобретения, в котором случаем, когда температура пространства, которое необходимо кондиционировать, и температура наружного воздуха удовлетворяют первому заданному условию, является случай, когда температура пространства, которое необходимо кондиционировать, и температура наружного воздуха находятся в первом температурном интервале при запуске процесса нагревания или во время процесса размораживания. Случаем, когда разность температур удовлетворяет второму заданному условию, является случай, когда разность температур превышает первую заданную температуру при запуске процесса нагревания или во время процесса размораживания.
В кондиционере настоящего изобретения блок управления определяет, что тепловая нагрузка пространства, которое необходимо кондиционировать, или нагрузка, требуемая процессом размораживания, является большой, если при запуске процесса нагревания или во время процесса размораживания температура пространства, которое необходимо кондиционировать, и температура наружного воздуха находятся в первом температурном интервале, и разность температур превышает первую заданную температуру.
Следовательно, блок управления может приводить в действие электромагнитное индукционное нагревательное устройство при запуске процесса нагревания и во время процесса размораживания, только когда тепловая нагрузка является большой, и нагревание хладагента при помощи электромагнитного индукционного нагревательного устройства является необходимым. Следовательно, если тепловая нагрузка является большой, тогда процесс нагревания пространства, которое необходимо кондиционировать, может осуществляться быстро, и, таким образом, комфортное пространство может быть обеспечено для пользователя. Кроме того, так как электромагнитное индукционное нагревательное устройство не работает бесполезно, можно уменьшить расход электроэнергии.
Кондиционером в соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения является кондиционер в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, в котором блок управления дополнительно препятствует генерации магнитного поля при помощи узла для генерации магнитного поля, если частота вращения компрессионного механизма меньше или равна заданной частоте при запуске процесса нагревания или во время процесса размораживания.
Следовательно, блок управления может приводить в действие электромагнитное индукционное нагревательное устройство при запуске процесса нагревания или во время процесса размораживания, только когда тепловая нагрузка является большой, и необходимо, чтобы электромагнитное индукционное нагревательное устройство нагревало хладагент. Следовательно, во время запуска процесса нагревания, может осуществляться дополнительное нагревание, только если тепловая нагрузка является большой, и, следовательно, процесс нагревания может запускаться быстро. Кроме того, во время процесса размораживания может осуществляться дополнительное нагревание, только если тепловая нагрузка, требуемая процессом размораживания, является большой, и, следовательно, время, необходимое для осуществления процесса размораживания может быть сокращено. Кроме того, так как электромагнитное индукционное нагревательное устройство не работает бесполезно, можно уменьшить расход электроэнергии.
Кондиционером в соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения является кондиционер в соответствии с третьим или четвертым аспектами настоящего изобретения, в котором блок управления дополнительно препятствует генерации магнитного поля при помощи узла для генерации магнитного поля во время процесса нагревания, за исключением процесса нагревания при запуске, в случае, когда частота вращения компрессионного механизма меньше или равна заданной частоте, или в случае, когда температура пространства, которое необходимо кондиционировать, и температура наружного воздуха уклоняются от второго температурного интервала.
В кондиционере настоящего изобретения блок управления определяет, что тепловая нагрузка пространства, которое необходимо кондиционировать, является большой, если во время процесса нагревания, за исключением процесса нагревания при запуске, частота вращения компрессионного механизма превышает заданную частоту, и температура пространства, которое необходимо кондиционировать, и температура наружного воздуха находятся во втором температурном интервале.
Следовательно, блок управления может приводить в действие электромагнитное индукционное нагревательное устройство во время процесса нагревания, за исключением процесса нагревания при запуске (т.е. во время регулярного процесса нагревания), только когда тепловая нагрузка является большой, и нагревание хладагента при помощи электромагнитного индукционного нагревательного устройства является необходимым. Следовательно, если тепловая нагрузка является большой, тогда процесс нагревания пространства, которое необходимо кондиционировать, может осуществляться быстро, и, таким образом, комфортное пространство может быть обеспечено для пользователя. Кроме того, так как электромагнитное индукционное нагревательное устройство не работает бесполезно, можно уменьшить расход электроэнергии.
Кондиционером в соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения является кондиционер в соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения, в котором второй температурный интервал уже первого температурного интервала.
В кондиционере настоящего изобретения электромагнитное индукционное нагревательное устройство работает при более жестких условиях во время регулярного процесса нагревания, чем при запуске процесса нагревания. Во время регулярного процесса нагревания компрессор находится в состоянии, в котором он уже работает, и, следовательно, находится в более нагретом состоянии, чем при запуске процесса нагревания. Следовательно, независимо от того, определено ли, что нагревание хладагента является необходимым или ненужным во втором температурном интервале при запуске процесса нагревания, который уже первого температурного интервала, тепловая нагрузка может эффективно и быстро сопровождать нагревательную способность во время регулярного процесса нагревания.
Таким образом, посредством осуществления определения во время регулярного процесса нагревания с использованием температурного условия, которое уже температурного условия, используемого при запуске процесса нагревания, блок управления может эффективнее предотвращать бесполезное нагревание хладагента, чем это имело бы место, если величина тепловой нагрузки определялась бы с использованием того же температурного интервала для запуска процесса нагревания, что и для регулярного процесса нагревания. Следовательно, расход электроэнергии может быть уменьшен.
БЛАГОПРИЯТНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В кондиционере в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения блок управления определяет величину тепловой нагрузки пространства, которое необходимо кондиционировать, или нагрузки, требуемой процессом размораживания, посредством определения того, что удовлетворяют ли температура пространства, которое необходимо кондиционировать, и температура наружного воздуха первому заданному условию, и удовлетворяет ли разность температур между целевой установленной температурой и температурой пространства, которое необходимо кондиционировать, второму заданному условию. Следовательно, блок управления приводит в действие электромагнитное индукционное нагревательное устройство, только когда тепловая нагрузка или нагрузка, требуемая процессом размораживания, является большой, и нагревание хладагента при помощи электромагнитного индукционного нагревательного устройства является необходимым. Следовательно, если тепловая нагрузка или нагрузка, требуемая процессом размораживания, является большой, тогда процесс нагревания пространства, которое необходимо кондиционировать, может осуществляться быстро, и, таким образом, может быть обеспечено комфортное пространство для пользователя. Кроме того, так как электромагнитное индукционное нагревательное устройство не работает бесполезно, можно уменьшить расход электроэнергии.
В кондиционере в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения нагревание за счет электромагнитной индукции может осуществляться эффективно, так как узел для генерации магнитного поля принудительно генерирует магнитное поле на участке, который включает в себя ферромагнитный материал.
В кондиционере в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения блок управления может приводить в действие электромагнитное индукционное нагревательное устройство при запуске процесса нагревания и во время процесса размораживания, только когда тепловая нагрузка является большой, и нагревание хладагента при помощи электромагнитного индукционного нагревательного устройства является необходимым. Следовательно, если тепловая нагрузка является большой, тогда процесс нагревания пространства, которое необходимо кондиционировать, может осуществляться быстро, и, таким образом, комфортное пространство может быть обеспечено для пользователя. Кроме того, так как электромагнитное индукционное нагревательное устройство не работает бесполезно, можно уменьшить расход электроэнергии.
В кондиционере в соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения блок управления может приводить в действие электромагнитное индукционное нагревательное устройство при запуске процесса нагревания или во время процесса размораживания, только когда тепловая нагрузка является большой, и необходимо, чтобы электромагнитное индукционное нагревательное устройство нагревало хладагент. Следовательно, во время запуска процесса нагревания, может осуществляться дополнительное нагревание, только если тепловая нагрузка является большой, и, следовательно, процесс нагревания может запускаться быстро. Кроме того, во время процесса размораживания может осуществляться дополнительное нагревание, только если тепловая нагрузка, требуемая процессом размораживания, является большой, и, следовательно, время, необходимое для осуществления процесса размораживания, может быть сокращено. Кроме того, так как электромагнитное индукционное нагревательное устройство не работает бесполезно, можно уменьшить расход электроэнергии.
В кондиционере в соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения блок управления может приводить в действие электромагнитное индукционное нагревательное устройство во время процесса нагревания, за исключением процесса нагревания при запуске (т.е. во время регулярного процесса нагревания), только когда тепловая нагрузка является большой, и нагревание хладагента при помощи электромагнитного индукционного нагревательного устройства является необходимым. Следовательно, если тепловая нагрузка является большой, тогда процесс нагревания пространства, которое необходимо кондиционировать, может осуществляться быстро, и, таким образом, комфортное пространство может быть обеспечено для пользователя. Кроме того, так как электромагнитное индукционное нагревательное устройство не работает бесполезно, можно уменьшить расход электроэнергии.
В кондиционере в соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения посредством осуществления определения во время регулярного процесса нагревания с использованием температурного условия, которое уже температурного условия, используемого при запуске процесса нагревания, блок управления может эффективнее предотвращать бесполезное нагревание хладагента, чем это имело бы место, если величина тепловой нагрузки определялась бы с использованием того же температурного диапазона для запуска процесса нагревания, что и для регулярного процесса нагревания. Следовательно, расход электроэнергии может быть уменьшен.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - схема контура хладагента кондиционера, который использует охлаждающее устройство в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - внешний вид под наклоном наружного узла, если смотреть со стороны передней поверхности.
Фиг.3 - внешний вид под наклоном наружного узла, если смотреть со стороны задней поверхности.
Фиг.4 - вид под наклоном наружного узла, из которого удалены панель правой боковой поверхности и панель задней поверхности.
Фиг.5 - вид сверху наружного узла с оставшимися только нижней пластиной и машинной камерой.
Фиг.6 - вид в разрезе электромагнитного индукционного нагревательного устройства.
Фиг.7 - график, который показывает в качестве температурных интервалов условие обеспечения процесса нагревания, условие обеспечения работы электромагнитного индукционного нагревательного устройства при запуске и во время процесса размораживания и условие обеспечения работы электромагнитного индукционного нагревательного устройства во время регулярного процесса нагревания на основании зависимости между температурой наружного воздуха и температурой внутри помещения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на чертежи. Кроме того, варианты осуществления, приведенные ниже, являются исключительно иллюстративными примерами настоящего изобретения и не ограничивают его технический объем.
КОНДИЦИОНЕР
Фиг.1 - блок-схема кондиционера, который использует холодильное устройство в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. В кондиционере 1 на фиг.1 наружный узел 2, который используется в качестве узла источника тепла, и внутренний узел 4, который используется в качестве узла использования, соединены при помощи трубопроводов хладагента, и, таким образом, образован контур 10 хладагента, который выполняет парокомпрессионный холодильный цикл.
Наружный узел 2 вмещает компрессор 21, четырехходовой переключающий клапан 22, наружный теплообменник 23, приводимый в действие электродвигателем расширительный клапан 24, накопитель 25, наружные вентиляторы 26, перепускной клапан 27 горячего газа, капиллярную трубку 28 и электромагнитное индукционное нагревательное устройство 6. Внутренний узел 4 вмещает внутренний теплообменник 41 и внутренний вентилятор 42.
Контур 10 хладагента содержит выпускную трубку 10a, газовую трубку 10b, трубку 10c для жидкости, трубку 10d для жидкости на наружной стороне, газовую трубку 10e на наружной стороне, накопительную трубку 10f, всасывающую трубку 10g и обводную линию 10h для горячего газа.
Выпускная трубка 10a соединяет компрессор 21 и четырехходовой переключающий клапан 22. Газовая трубка 10b соединяет четырехходовой переключающий клапан 22 и внутренний теплообменник 41. Трубка 10c для жидкости соединяет внутренний теплообменник 41 и приводимый в действие электродвигателем расширительный клапан 24. Трубка 10d для жидкости на наружной стороне соединяет приводимый в действие электродвигателем расширительный клапан 24 и наружный теплообменник 23. Газовая трубка 10e на наружной стороне соединяет наружный теплообменник 23 и четырехходовой переключающий клапан 22.
Накопительная трубка 10f соединяет четырехходовой переключающий клапан 22 и накопитель 25. Электромагнитное индукционное нагревательное устройство 6 установлено на одном участке накопительной трубки 10f. По меньшей мере, участок накопительной трубки 10f, который закрыт электромагнитным индукционным нагревательным устройством 6 и должен нагреваться, является медной трубкой, окруженной трубкой из нержавеющей стали. Среди трубок, которые образуют контур 10 хладагента, участком снаружи трубки из нержавеющей стали является медная трубка.
Всасывающая трубка 10g соединяет накопитель 25 и сторону впуска компрессора 21. Обводная линия 10h для горячего газа соединяет точку A1 разветвления, которая расположена вдоль выпускной трубки 10a, и точку D1 разветвления, которая расположена вдоль трубки 10d для жидкости на наружной стороне.
Перепускной клапан 27 горячего газа расположен вдоль обводной линии 10h для горячего газа. Для переключения между состоянием, в котором обеспечивается поток хладагента через обводную линию 10h для горячего газа, и состоянием, в котором он не обеспечивается, блок 11 управления открывает и закрывает перепускной клапан 27 горячего газа. Кроме того, капиллярная трубка 28, в которой площадь поперечного сечения канала для хладагента уменьшена, расположена на стороне вниз по потоку от перепускного клапана 27 горячего газа, кроме того, во время процесса размораживания поддерживается постоянное отношение хладагента, который проходит через наружный теплообменник 23, к хладагенту, который проходит через обводную линию 10h для горячего газа.
Четырехходовой переключающий клапан 22 может переключаться между процессом охлаждения и процессом нагревания. На фиг.1 сплошные линии обозначают состояние соединения для осуществления процесса нагревания, и пунктирные линии обозначают состояние соединения для осуществления процесса охлаждения. Во время процесса нагревания внутренний теплообменник 41 выполняет функцию конденсатора, а наружный теплообменник 23 выполняет функции испарителя. Во время процесса охлаждения наружный теплообменник 23 выполняет функцию конденсатора, а внутренний теплообменник 41 выполняет функции испарителя.
Наружные вентиляторы 26, которые подают наружный воздух в наружный теплообменник 23, расположены в окрестности наружного теплообменника 23. Внутренний вентилятор 42, который подает воздух внутри помещения во внутренний теплообменник 41, расположен в окрестности внутреннего теплообменника 41.
Кроме того, различные датчики расположены в наружном узле 2 и внутреннем узле 4.
Конкретно, наружный узел 2 содержит датчик Ps давления на выходе, который определяет давление на выходе (т.е. давление Ph на стороне высокого давления) компрессора 21, датчик T21 температуры на выходе, который определяет температуру Td на выходе компрессора 21, первый датчик T22 температуры на стороне жидкости, который определяет температуру хладагента в жидком состоянии или парожидкостном двухфазном состоянии на стороне жидкости наружного теплообменника 23, датчик T23 наружного теплообменника, который определяет температуру (т.е. температуру Tm наружного теплообменника) наружного теплообменника 23, и датчик T25 температуры на входе, который определяет температуру на входе (т.е. температуру Tsu всасывания) накопителя 25. Кроме того, датчик T24 температуры наружного воздуха, который определяет температуру наружного воздуха, который проходит в наружный узел 2 (т.е. температуру Ta наружного воздуха), расположен на стороне отверстия для всасывания наружного воздуха наружного узла 2.
Кроме того, во внутреннем узле 4 второй датчик T41 температуры на стороне жидкости, который определяет температуру хладагента (т.е. температуру конденсации во время процесса нагревания или температуру хладагента, которая соответствует температуре испарения во время процесса охлаждения), расположен на стороне жидкости внутреннего теплообменника 41. Датчик T42 температуры внутри помещения, который определяет температуру воздуха внутри помещения (т.е. температуру Tr внутри помещения), который проходит во внутренний узел 4, расположен на стороне отверстия для всасывания воздуха внутри помещения. В настоящем варианте осуществления каждый из датчика T21 температуры на выходе, первого датчика T22 температуры на стороне жидкости, датчика T23 температуры наружного теплообменника, датчика T24 температуры наружного воздуха, датчика T25 температуры на входе, второго датчика T41 температуры на стороне жидкости и датчика T42 температуры внутри помещения является терморезистором.
Блок 11 управления содержит наружный блок 11a управления и внутренний блок 11b управления. Наружный блок 11a управления и внутренний блок 11b управления соединены при помощи линии 11c связи. Кроме того, наружный блок 11a управления управляет устройством, расположенным в наружном узле 2, и внутренний блок 11b управления управляет устройством, расположенным во внутреннем узле 4. Кроме того, блок 11 управления соединен таким образом, что он может принимать сигналы определения различных датчиков Ps, T21-T25, T41, T42, и таким образом, что оно может управлять различными клапанами и устройством 6, 21, 22, 24, 26, 42 на основании этих сигналов определения и им подобного.
ВНЕШНИЙ ВИД НАРУЖНОГО УЗЛА
Фиг.2 - внешний вид под наклоном наружного узла 2, если смотреть со стороны передней поверхности, и фиг.3 - внешний вид под наклоном наружного узла 2, если смотреть со стороны задней поверхности. На фиг.2-5 кожух наружного узла образован в виде, по существу, прямоугольного параллелепипеда при помощи верхней пластины 2a, нижней пластины 2b, передней панели 2c, панели 2d левой боковой поверхности, панели 2f правой боковой поверхности и панели 2e задней поверхности.
ВНУТРЕННЯЯ ЧАСТЬ НАРУЖНОГО УЗЛА
Фиг.4 - вид под наклоном наружного узла 2 с удаленными панелью правой боковой поверхности и панелью задней поверхности. На фиг.4 разделительная пластина 2h разделяет наружный узел 2 на камеру вентилятора и машинную камеру. Наружный теплообменник 23 и наружные вентиляторы 26 (см. фиг.1) расположены в камере вентилятора, и электромагнитное индукционное нагревательное устройство 6, компрессор 21 и накопитель 25 расположены в машинной камере.
УСТРОЙСТВО ОКРЕСТНОСТИ НИЖНЕЙ ПЛАСТИНЫ НАРУЖНОГО УЗЛА
Фиг.5 - вид сверху наружного узла 2 с оставшимися только нижней пластиной 2b и машинной камерой. Кроме того, на фиг.5 штрихпунктирные линии с двойным тире используются для обозначения наружного теплообменника 23, так что его положение известно. Обводная линия 10h для горячего газа расположена над нижней пластиной 2b, проходит от машинной камеры, в которой расположен компрессор 21, к камере вентилятора, образует контур через камеру вентилятора и, затем, возвращается в машинную камеру. Приблизительно половина всей длины обводной линии 10h для горячего газа находится под наружным теплообменником 23. Кроме того, отверстия 86a-86e для выпуска воды, которые проходят через нижнюю пластину 2b в направлениях толщины пластины, образованы на участках нижней пластины 2b, которые расположены под наружным теплообменником 23.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИНДУКЦИОННОЕ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
Фиг.6 - вид в разрезе электромагнитного индукционного нагревательного устройства 6. На фиг.6 электромагнитное индукционное нагревательное устройство 6 расположено таким образом, что участок 11f накопительной трубки 10f, который должен нагреваться, закрыт с наружной стороны в радиальных направлениях и нагревается за счет электромагнитной индукции. Участок 11f накопительной трубки 10f, который должен нагреваться, имеет двойную трубчатую конструкцию, содержащую медную трубку на внутренней стороне и трубу 100f из нержавеющей стали на наружной стороне. Ферритовая нержавеющая сталь, которая содержит 16-18% хрома, или дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь, которая содержит 3-5% никеля, 15-17,5% хрома и 3-5% меди, используются в качестве материала нержавеющей стали трубки 100f из нержавеющей стали.
Во-первых, электромагнитное индукционное нагревательное устройство 6 располагают на накопительной трубке 10f, затем окрестность верхнего конца электромагнитного индукционного нагревательного устройства 6 закрепляют с помощью первой шестигранной гайки 61, наконец, окрестность нижнего конца электромагнитного индукционного нагревательного устройства 6 закрепляют с помощью второй шестигранной гайки 66.
Обмотка 68 намотана по спирали вокруг наружной стороны основного корпуса 65 катушки, причем направления, в которых проходит накопительная трубка 10f, являются осевыми направлениями намотки. Обмотка 68 расположена на внутренней стороне ферритового кожуха 71. Ферритовый кожух 71 дополнительно вмещает первые ферритовые части 98 и вторые ферритовые части 99.
Первые ферритовые части 98 выполнены из феррита, который имеет высокую магнитную проницаемость, кроме того, когда электрический ток проходит в обмотку 68, первые ферритовые части 98 захватывают магнитный поток, генерируемый даже на участках снаружи трубки 100f из нержавеющей стали, и образуют траекторию для этого магнитного потока. Первые ферритовые части 98 расположены на обеих концевых сторонах ферритового кожуха 71.
Хотя их положения размещения и формы отличаются от положений размещения и форм первых ферритовых частей 98, вторые ферритовые части 99 функционируют таким же образом, что и первые ферритовые части 98 и расположены в части для размещения ферритового кожуха 71 в окрестности наружной стороны основного корпуса 65 катушки.
РАБОТА КОНДИЦИОНЕРА
В кондиционере 1 четырехходовой клапан 22 способен переключаться между процессом охлаждения и процессом нагревания.
ПРОЦЕСС ОХЛАЖДЕНИЯ
В процессе охлаждения четырехходовой клапан 22 установлен в состоянии, обозначенном пунктирными линиями на фиг.1. При приведении в действие компрессора 21 в этом состоянии парокомпрессионный холодильный цикл осуществляется в контуре 10 хладагента, в котором наружный теплообменник 23 становится конденсатором, а внутренний теплообменник 41 становится испарителем.
Наружный теплообменник 23 обменивается теплом хладагента высокого давления, выходящего из компрессора 21, с наружным воздухом, после чего хладагент конденсируется. Когда хладагент, который прошел через наружный теплообменник 23, проходит через расширительный клапан 24, давление хладагента понижается, затем внутренний теплообменник 41 обменивается теплом хладагента с воздухом внутри помещения, после чего хладагент испаряется. Кроме того, воздух внутри помещения, температура которого понизилась вследствие обмена его тепла с хладагентом, проходит в пространство, которое необходимо кондиционировать. Хладагент, который прошел через внутренний теплообменник 41, всасывается в компрессор 21 и сжимается.
ПРОЦЕСС НАГРЕВАНИЯ
В процессе нагревания четырехходовой клапан 22 установлен в состоянии, обозначенном сплошными линиями на фиг.1. При приведении в действие компрессора 21 в этом состоянии парокомпрессионный холодильный цикл осуществляется в контуре 10 хладагента, в котором наружный теплообменник 23 становится испарителем, а внутренний теплообменник 41 становится конденсатором.
Внутренний теплообменник 41 обменивается теплом хладагента высокого давления, выходящего из компрессора 21, с воздухом внутри помещения, после чего хладагент конденсируется. Кроме того, воздух внутри помещения, температура которого повысилась вследствие обмена его тепла с хладагентом, проходит в пространство, которое необходимо кондиционировать. При прохождении конденсированного хладагента через расширительный клапан 24 давление хладагента понижается, потом наружный теплообменник 23 обменивается теплом хладагента с наружным воздухом, после чего хладагент испаряется. Хладагент, который прошел через наружный теплообменник 23, всасывается в компрессор 21, где он сжимается.
В процессе нагревания снижение производительности может быть восполнено при запуске, в частности, когда компрессор 21 недостаточно нагрет, при помощи электромагнитного индукционного нагревательного устройства 6, нагревающего хладагент.
ПРОЦЕСС РАЗМОРАЖИВАНИЯ
Когда температура наружного воздуха составляет между -5ºC и +5ºC, и процесс нагревания осуществлен, влага, содержащаяся в воздухе, или конденсируется на поверхность наружного теплообменника 23 и затем превращается в иней, или замерзает и покрывает поверхность наружного теплообменника 23, в обоих случаях уменьшая эффективность теплообмена. Процесс размораживания осуществляется для растапливания инея или льда, прилипшего к наружному теплообменнику 23. Процесс размораживания осуществляется при использовании того же цикла, что и цикл процесса охлаждения.
Тепло хладагента высокого давления, выходящего из компрессора 21, обменивается с наружным воздухом при помощи наружного теплообменника 23, после чего хладагент конденсируется. Тепло, излучаемое этим хладагентом, растапливает иней или лед, покрывающий наружный теплообменник 23. При прохождении конденсированного хладагента через расширительный клапан 24, его давление понижается, затем внутренний теплообменник 41 обменивается теплом хладагента с воздухом внутри помещения, после чего хладагент испаряется. При этом внутренний вентилятор 42 выключен. Причина состоит в том, что если бы внутренний вентилятор 42 работал, тогда охлажденный воздух проходил бы в пространство, которое необходимо кондиционировать, что отрицательно влияло бы на комфорт пользователя. Кроме того, хладагент, который прошел через внутренний теплообменник 41, всасывается в компрессор 21 и сжимается.
Кроме того, во время процесса размораживания электромагнитное индукционное нагревательное устройство 6 нагревает накопительную трубку 10f, и, таким образом, компрессор 21 может сжимать нагретый хладагент. В результате, температура газообразного хладагента, вышедшего из компрессора 21, повышается, и время, необходимое для растапливания инея, сокращается.
Кроме того, во время процесса размораживания хладагент высокого давления, вышедший из компрессора 21, также проходит в обводную линию 10h для горячего газа. Даже если лед образуется на нижней пластине 2b наружного узла 2, то лед растапливается за счет тепла, изучаемого хладагентом, который проходит через обводную линию 10h для горячего газа. Вода, образуемая в это время, выходит через отверстия 86a-86e для выпуска воды. Кроме того, обводная линия 10h для горячего газа также нагревает отверстия 86a-86e для выпуска воды, что предотвращает отверстия 86a-86e для выпуска воды от замерзания и закупоривания.
УСЛОВИЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВАТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
Если тепловая нагрузка во время процесса нагревания является большой, или если нагрузка, требуемая процессом размораживания, является большой, тогда блок управления обеспечивает работу электромагнитного индукционного нагревательного устройства 6. То есть, только если тепловая нагрузка является большой, или нагрузка, требуемая процессом размораживания, является большой, тогда электромагнитному индукционному нагревательному устройству разрешается нагревать хладагент, и, таким образом, повышать нагревательную способность или повышать способность размораживания процесса размораживания. В кондиционере 1 в соответствии с данным вариантом осуществления условия, при которых электромагнитному индукционному нагревательному устройству разрешается работать, различаются для случая запуска процесса нагревания или процесса размораживания и для случаев, отличных от запуска процесса нагревания (т.е. регулярного процесса нагревания).
В этой связи, процесс нагревания, осуществляемый кондиционером 1 в соответствии с данным вариантом осуществления, осуществляется при температурном условии, обведенном сплошными линиями на фиг.7. Здесь фиг.7 показывает в качестве температурных интервалов условие обеспечения процесса нагревания, условие обеспечения работы электромагнитного индукционного нагревательного устройства при запуске и во время процесса размораживания и условие обеспечения работы электромагнитного индукционного нагревательного устройства во время регулярного процесса нагревания на основании зависимости между температурой наружного воздуха и температурой внутри помещения. Кроме того, если температура Ta наружного воздуха является высокой, а температура Tr внутри помещения является низкой (например, если температура Ta наружного воздуха составляет 15°C, а температура Tr внутри помещения составляет 10°C), тогда процесс нагревания не разрешается, и температурный интервал условия обеспечения процесса нагревания на фиг.7 является четырехугольником с отсутствующим углом, т.е. пятиугольником. Область для обеспечения процесса нагревания является неполной, так как в пропущенной области температура Ta наружного воздуха является высокой, а температура Tr внутри помещения является низкой, и, следовательно, температура Tr внутри помещения может быть увеличена посредством впуска наружного воздуха, как есть без осуществления процесса нагревания. Следовательно, расход электроэнергии может быть уменьшен за счет обеспечения процесса нагревания в таком температурном интервале.
Текст, приведенный ниже, отдельно объясняет со ссылкой на фиг.7 условие обеспечения работы электромагнитного индукционного нагревательного устройства для двух случаев: при запуске процесса нагревания или во время процесса размораживания и во время регулярного процесса нагревания.
УСЛОВИЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТЫ ПРИ ЗАПУСКЕ ПРОЦЕССА НАГРЕВАНИЯ ИЛИ ВО ВРЕМЯ ПРОЦЕССА РАЗМОРАЖИВАНИЯ
При запуске процесса нагревания или во время процесса размораживания блок 11 управления обеспечивает работу электромагнитного индукционного нагревательного устройства 6, если диапазон температуры Ta наружного воздуха составляет Ta<8°C (см. ломаная линия на фиг.7), диапазон температуры Tr внутри помещения составляет Tr<21°C (см. ломаная линия на фиг.7), разность ΔTrs температур, рассчитанная посредством вычитания температуры Tr внутри помещения, определенной датчиком T42 температуры внутри помещения, из установленной температуры Tse внутри помещения, которая используется в качестве целевой установленной температуры пространства внутри помещения, установленной при помощи устройства ввода (не показано), такого как дистанционный регулятор, превышает 1K, и частота вращения компрессора 21 превышает максимальную частоту (в данном варианте осуществления 184 Гц). Напротив, если условие обеспечения работы не удовлетворяется, тогда определяется, что тепловая нагрузка или нагрузка, требуемая процессом размораживания, является небольшой, и, следовательно, работа электромагнитного индукционного нагревательного устройства 6 остановлена. Кроме того, «при запуске процесса нагревания» относится к интервалу 10 минут, так как пользователь начал процесс нагревания с помощью устройства ввода (не показано), такого как дистанционный регулятор. То есть процесс переходит к регулярному процессу нагревания спустя 10 минут после начала процесса нагревания.
УСЛОВИЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТЫ ВО ВРЕМЯ РЕГУЛЯРНОГО ПРОЦЕССА НАГРЕВАНИЯ
Во время регулярного процесса нагревания блок 11 управления обеспечивает работу электромагнитного индукционного нагревательного устройства 6, если диапазон температуры Ta наружного воздуха составляет Ta<-5°C (см. штрих-пунктирная линия на фиг.7), диапазон температуры Tr внутри помещения составляет Tr<21°C (см. штрих-пунктиная линия на фиг.7), разность ΔTrs температур, рассчитанная посредством вычитания температуры Tr внутри помещения, определенной датчиком T42 температуры внутри помещения, из установленной температуры Tse внутри помещения, которая используется в качестве целевой установленной температуры пространства внутри помещения, установленной с помощью устройства ввода (не показано), такого как дистанционный регулятор, превышает 1K, и частота вращения компрессора 21 превышает максимальную частоту (в данном варианте осуществления 184 Гц). Напротив, если условие обеспечения работы не удовлетворяется, тогда определяется, что тепловая нагрузка является небольшой, и, следовательно, работа электромагнитного индукционного нагревательного устройства остановлена.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
В кондиционере 1 данного варианта осуществления при запуске процесса нагревания или во время процесса размораживания блок 11 управления определяет, что тепловая нагрузка является большой, или нагрузка, требуемая процессом размораживания, является большой, и обеспечивает работу электромагнитного индукционного нагревательного устройства 6, если диапазон температуры Ta наружного воздуха составляет Ta<8°C, диапазон температуры Tr внутри помещения составляет Tr<21°C, разность ΔTrs температур, рассчитанная посредством вычитания температуры Tr внутри помещения, определенной датчиком T42 температуры внутри помещения, из установленной температуры Tse внутри помещения, которая используется в качестве целевой установленной температуры пространства внутри помещения, установленной с помощью устройства ввода, такого как дистанционный регулятор, превышает 1K, и частота вращения компрессора 21 превышает максимальную частоту.
Кроме того, в кондиционере 1 во время регулярного процесса нагревания блок 11 управления определяет, что тепловая нагрузка является большой, и обеспечивает работу электромагнитного индукционного нагревательного устройства 6, если диапазон температуры Ta наружного воздуха составляет Ta<-5°C, диапазон температуры Tr внутри помещения составляет Tr<21°C, разность ΔTrs температур, рассчитанная посредством вычитания температуры Tr внутри помещения, определенной датчиком T42 температуры внутри помещения, из установленной температуры Tse внутри помещения, которая используется в качестве целевой установленной температуры пространства внутри помещения, установленной с помощью устройства ввода, такого как дистанционный регулятор, превышает 1K, и частота вращения компрессора 21 превышает максимальную частоту (в данном варианте осуществления 184 Гц).
Таким образом, блок 11 управления определяет величину тепловой нагрузки пространства внутри помещения или нагрузки, требуемой процессом размораживания. Кроме того, блок 11 управления разделяет условие для определения величины тепловой нагрузки во время процесса нагревания на два случая: при запуске и во время регулярного процесса нагревания. Следовательно, блок 11 управления может приводить в действие электромагнитное индукционное нагревательное устройство 6, только когда тепловая нагрузка или нагрузка, требуемая процессом размораживания, является большой, и нагревание хладагента при помощи электромагнитного индукционного нагревательного устройства 6 является необходимым. Следовательно, если тепловая нагрузка или нагрузка, требуемая процессом размораживания, является большой, тогда процесс нагревания пространства внутри помещения может выполняться быстро, и, таким образом, комфортное пространство может быть обеспечено для пользователя. Кроме того, так как электромагнитное индукционное нагревательное устройство 6 не работает бесполезно, можно уменьшить расход электроэнергии.
МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПРИМЕРЫ
(1)
В кондиционере 1 в соответствии с вышеупомянутым вариантом осуществления условие обеспечения работы для электромагнитного индукционного нагревательного устройства 6 во время регулярного процесса нагревания устанавливается, но, в частности, может не устанавливаться. Причина состоит в том, что, вероятно, существует меньше возможностей для работы электромагнитного индукционного нагревательного устройства 6, чем это имело бы место при запуске процесса нагревания и во время процесса размораживания. Тем не менее, даже во время регулярного процесса нагревания, как в кондиционере 1 данного варианта осуществления, определение условия обеспечения работы электромагнитного индукционного нагревательного устройства 6 и, соответственно, приведение в действие электромагнитного индукционного нагревательного устройства 6 является эффективным в том, что пространство внутри помещения становится комфортным для пользователя, когда тепловая нагрузка является большой.
(2)
В кондиционере 1 в соответствии с вышеупомянутым вариантом осуществления при условии обеспечения работы при запуске процесса нагревания или во время процесса размораживания блок 11 управления обеспечивает работу электромагнитного индукционного нагревательного устройства 6, если диапазон температуры Ta наружного воздуха составляет Ta<8°C (см. ломаная линия на фиг.7), диапазон температуры Tr внутри помещения составляет Tr<21°C (см. ломаная линия на фиг.7), разность ΔTrs температур, рассчитанная посредством вычитания температуры Tr внутри помещения, определенной датчиком T42 температуры внутри помещения, из установленной температуры Tse внутри помещения, которая используется в качестве целевой установленной температуры пространства внутри помещения, установленной с помощью устройства ввода (не показано), такого как дистанционный регулятор, превышает 1K, и частота вращения компрессора 21 превышает максимальную частоту (в данном варианте осуществления 184 Гц), однако это необязательно включает в себя условие, при котором частота вращения компрессора 21 превышает максимальную частоту (в данном варианте осуществления 184 Гц). Это также распространяется на условие обеспечения работы во время регулярного процесса нагревания.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Настоящее изобретение используется в кондиционере для холодных регионов.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 - кондиционер
2 - наружный узел (узел источника тепла)
4 - внутренний узел (узел использования)
6 - электромагнитное индукционное нагревательное устройство
11 - блок управления
21 - компрессор (компрессионный механизм)
22 - четырехходовой переключающий клапан (переключающий механизм)
23 - наружный теплообменник (теплообменник на стороне источника тепла)
26 - наружный вентилятор (вентилятор на стороне источника тепла)
41 - внутренний теплообменник (теплообменник на стороне использования)
10f - накопительная трубка (трубопровод хладагента)
ЛИТЕРАТУРА
Патентный документ 1
Опубликованная японская выложенная заявка № H06-26696 на патент.