УСТРОЙСТВО ХОЛОДИЛЬНОГО ЦИКЛА
REFRIGERATION CYCLE DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее раскрытие относится к устройству холодильного цикла, которое способно выполнять операцию нагрева, операцию оттаивания и одновременную операцию нагрева и оттаивания.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Патентная литература 1, фиг.1, раскрывают устройство кондиционирования воздуха. Устройство кондиционирования воздуха включает в себя наружный теплообменник, который включает в себя первый теплообменник и второй теплообменник. В устройстве кондиционирования воздуха, первый теплообменник и второй теплообменник попеременно оттаивают, в результате чего наружный теплообменник может оттаивать без остановки операции нагрева. Устройство кондиционирования воздуха снабжено блоком переключения потока, который позволяет высокотемпературному, высокого давления хладагенту течь через теплообменники, которые должны быть оттаяны. Блок переключения потока включает два четырехходовых клапана.
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Патентная литература
[0003] Патентная литература 1: Международная публикация № WO 2017/094148
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
[0004] В целом, устройство кондиционирования воздуха включает в себя четырехходовой клапан с приводом от перепада давления в качестве механизма, который переключает работу устройства между операцией охлаждения и операцией нагрева. Четырехходовой клапан с приводом от перепада давления имеет отверстие высокого давления, соединенное с нагнетательной стороной компрессора, и отверстие низкого давления, соединенное со стороной всасывания компрессора. Четырехходовой клапан с приводом от перепада давления управляется перепадом давления между высоким и низким давлением. Следовательно, либо в режиме охлаждения, либо в режиме нагрева, отверстие высокого давления должно поддерживаться при высоком давлении, а отверстие низкого давления должно поддерживаться при низком давлении. Когда давление в отверстии высокого давления ниже, чем давление в отверстии низкого давления, четырехходовой клапан с приводом от перепада давления обычно не работает.
[0005] В каждом из четырехходовых клапанов, используемых в качестве устройства переключения потока в патентной литературе 1, отверстие, в котором поддерживается высокое давление во время операции охлаждения, поддерживается при низком давлении во время операции нагрева, тогда как отверстие, в котором поддерживает низкое давление во время операции охлаждения, поддерживается при высоком давлении во время операции нагрева. Таким образом, обычный четырехходовой клапан с приводом от перепада давления не может использоваться в качестве устройства переключения потока. Следовательно, в устройстве для кондиционирования воздуха, раскрытом в патентной литературе 1, конфигурация контура хладагента является сложной.
[0006] Настоящее раскрытие применяется для решения вышеупомянутой проблемы и относится к устройству холодильного цикла, в котором конфигурация контура хладагента, который способен выполнять операцию нагрева, операцию оттаивания и одновременную операцию нагрева и оттаивания, может быть дополнительно упрощена.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
[0007] Устройство холодильного цикла согласно варианту осуществления настоящего раскрытия включает в себя: первый четырехходовой клапан, имеющий первое отверстие, второе отверстие, третье отверстие и четвертое отверстие; второй четырехходовой клапан и третий четырехходовой клапан, каждый из которых имеет пятое отверстие, шестое отверстие, седьмое отверстие и восьмое отверстие, причем восьмое отверстие является закрытым; компрессор, имеющий всасывающее отверстие, из которого хладагент всасывается в компрессор, и нагнетательное отверстие, из которого хладагент нагнетается из компрессора; нагнетательный трубопровод, соединяющий нагнетательное отверстие и первое отверстие; всасывающий трубопровод, соединяющий всасывающее отверстие и второе отверстие; первый трубопровод высокого давления, соединяющий нагнетательный трубопровод с пятым отверстием второго четырехходового клапана и пятым отверстием третьего четырехходового клапана; второй трубопровод высокого давления, соединяющий третье отверстие и разветвление, предусмотренное в первом трубопроводе высокого давления; первый клапан, предусмотренный на части первого трубопровода высокого давления, которая расположена между нагнетательным трубопроводом и разветвлением; второй клапан, предусмотренный на втором трубопроводе высокого давления; трубопровод низкого давления, соединяющая всасывающий трубопровод и шестое отверстие второго четырехходового клапана, и шестое отверстие третьего четырехходового клапана; первый наружный теплообменник, соединенный с седьмым отверстием второго четырехходового клапана; второй наружный теплообменник, соединенный с седьмым отверстием третьего четырехходового клапана; и внутренний теплообменник, соединенный с четвертым отверстием.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0008] Согласно варианту осуществления настоящего раскрытия, независимо от того, какая из операции нагрева, операции оттаивания и операции одновременного нагрева и оттаивания выполняется, давление в пятом отверстии второго четырехходового клапана поддерживается выше, чем давление в шестом отверстии второго четырехходового клапана, а давление в пятом отверстии третьего четырехходового клапана поддерживается выше, чем давление в шестом отверстии третьего четырехходового клапана. Следовательно, в качестве каждого из второго четырехходового клапана и третьего четырехходового клапана может использоваться четырехходовой клапан с приводом от перепада давления. Согласно варианту осуществления настоящего раскрытия, конфигурация контура хладагента, который допускает операцию нагрева, операцию оттаивания и одновременную операцию нагрева и оттаивания, может быть дополнительно упрощена.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0009] [Фиг.1] Фиг.1 представляет собой схему контура хладагента, иллюстрирующую конфигурацию устройства холодильного цикла согласно первому варианту осуществления настоящего раскрытия.
[Фиг.2] Фиг.2 представляет собой схему, иллюстрирующую состояние устройства холодильного цикла согласно первому варианту осуществления настоящего раскрытия во время операции нагрева.
[Фиг.3] Фиг.3 представляет собой схему, иллюстрирующую состояние устройства холодильного цикла согласно первому варианту осуществления настоящего раскрытия во время операции оттаивания.
[Фиг.4] Фиг.4 представляет собой схему, иллюстрирующую состояние устройства холодильного цикла согласно первому варианту осуществления настоящего раскрытия во время одновременной операции нагрева и оттаивания.
[Фиг.5] Фиг.5 представляет собой схему последовательности операций, иллюстрирующую последовательность обработки контроллером 50 устройства холодильного цикла в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего раскрытия.
[Фиг.6] Фиг.6 представляет собой график, иллюстрирующий пример рабочей частоты, которая изменяется с течением времени в случае, когда операция нагрева и одновременная операция нагрева и оттаивания поочередно выполняются в устройстве холодильного цикла согласно первому варианту осуществления настоящего раскрытия.
[Фиг.7] Фиг.7 представляет собой график, иллюстрирующий сравнительный пример рабочей частоты, которая изменяется с течением времени в случае, когда операция нагрева и одновременная операция нагрева и оттаивания выполняются попеременно.
[Фиг.8] Фиг.8 представляет собой график, иллюстрирующий пример рабочей частоты, которая изменяется с течением времени в случае, когда операция нагрева и операция оттаивания выполняются попеременно в устройстве холодильного цикла согласно первому варианту осуществления настоящего раскрытия.
[Фиг.9] Фиг.9 представляет собой схему контура хладагента, иллюстрирующую модификацию конфигурацию устройства холодильного цикла согласно первому варианту осуществления настоящего раскрытия.
[Фиг.10] Фиг.10 представляет собой схему контура хладагента, иллюстрирующую конфигурацию устройства холодильного цикла согласно второму варианту осуществления настоящего раскрытия.
[Фиг.11] Фиг.11 представляет собой вид сечения, иллюстрирующий схематичную конфигурацию четырехходового клапана 21а устройства холодильного цикла согласно второму варианту осуществления настоящего раскрытия.
[Фиг.12] Фиг.12 представляет собой схему, иллюстрирующую состояние устройства холодильного цикла согласно второму варианту осуществления настоящего раскрытия во время операции нагрева.
[Фиг.13] Фиг.13 представляет собой схему, иллюстрирующую состояние устройства холодильного цикла согласно второму варианту осуществления настоящего раскрытия во время операции оттаивания.
[Фиг.14] Фиг.14 представляет собой схему, иллюстрирующую состояние устройства холодильного цикла согласно первому варианту осуществления настоящего раскрытия во время одновременной операции нагрева и оттаивания.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0010] Первый вариант осуществления
Описано устройство холодильного цикла согласно первому варианту осуществления настоящего раскрытия.
[0011] В публикации нерассмотренной заявки на патент Японии № 2012-13363 раскрыто устройство для кондиционирования воздуха, включающее в себя холодильный цикл. Холодильный цикл включает в себя компрессор, четырехходовой клапан, наружные теплообменники, соединенные параллельно, устройства для снижения давления, предусмотренные на впускных сторонах соответствующих наружных теплообменников, и внутренний теплообменник. Холодильный цикл выполнен с возможностью выполнения операции нагрева, операции оттаивания реверсивным циклом, и операции оттаивания нагревом, в которой некоторые из наружных теплообменников работают как конденсаторы, а другие наружные теплообменники работают как испарители.
[0012] Когда устройство кондиционирования воздуха, раскрытое в публикации нерассмотренной заявки на патент Японии № 2012-13363, выполняет операцию оттаивания-нагрева, наружные теплообменники могут оттаивать, пока продолжается операция нагрева. Однако во время операции оттаивания-нагрева, поскольку часть мощности оттаивания холодильного цикла используется для нагрева, время, необходимое для завершения оттаивания, больше, чем в операции оттаивания с реверсивным циклом. Следовательно, в вышеупомянутом устройстве кондиционирования воздуха, поскольку выполняется операция оттаивания-нагрева, средняя тепловая мощность за один цикл от завершения оттаивания до завершения последующего оттаивания, которое следует за операцией нагрева, может быть снижена.
[0013] Вышеприведенный вариант осуществления применяется для решения вышеуказанной проблемы, и задачей варианта осуществления является обеспечение устройства холодильного цикла, которое может дополнительно улучшить среднюю тепловую мощность.
[0014] Устройство холодильного цикла в соответствии с первым вариантом осуществления включает в себя контур хладагента и контроллер. Контур хладагента включает в себя компрессор, первый наружный теплообменник, второй наружный теплообменник и внутренний теплообменник. Контроллер управляет контуром хладагента. Компрессор работает с переменной рабочей частотой, которая попадает в заданный диапазон рабочей частоты. Контур хладагента способен выполнять операцию нагрева, операцию оттаивания и одновременную операцию нагрева и оттаивания. В режиме нагрева, первый наружный теплообменник и второй наружный теплообменник работают как испарители, а внутренний теплообменник работает как конденсатор. При операции оттаивания, первый наружный теплообменник и второй наружный теплообменник работают как конденсаторы. В операции одновременного нагрева и оттаивания, один из первого наружного теплообменника и второго наружного теплообменника работает как испаритель, а другой из первого наружного теплообменника и второго наружного теплообменника и внутренний теплообменник работают как конденсаторы. Во время операции нагрева, в случае, когда значение, полученное вычитанием рабочей частоты компрессора из максимальной рабочей частоты, которая является верхним пределом диапазона рабочей частоты, больше или равно пороговому значению, контроллер вызывает одновременный нагрев и операцию оттаивания, которая должна выполняться после операции нагрева. Во время операции нагрева, в случае, когда значение, полученное вычитанием рабочей частоты компрессора из максимальной рабочей частоты, меньше порогового значения, контроллер вызывает операцию оттаивания, которая должна выполняться после операции нагрева.
[0015] Согласно первому варианту осуществления, возможно более точно определить, какая из операций одновременного нагрева и оттаивания и операции оттаивания должна быть выполнена после операции нагрева, и, таким образом, дополнительно улучшить среднюю мощность нагрева за один цикл от завершения оттаивания до завершения последующего оттаивания, следующего за операцией нагрева.
[0016] Фиг.1 представляет собой схему контура хладагента, иллюстрирующую конфигурацию устройства холодильного цикла согласно первому варианту осуществления. В первом варианте осуществления, устройство кондиционирования воздуха предусмотрено в качестве примера как устройство холодильного цикла. Как иллюстрировано на фиг.1, устройство кондиционирования воздуха включает контур 10 хладагента, в котором хладагент циркулирует. Контур 10 хладагента включает в себя компрессор 11, первое устройство 12 переключения потока, внутренний теплообменник 13, расширительный клапан 14, первый наружный теплообменник 15a, второй наружный теплообменник 15b, и второе устройство 16 переключения потока. Как описано ниже, контур 10 хладагента способен выполнять операцию нагрева, операцию оттаивания реверсивным циклом (далее называемую просто «операция оттаивания»), операцию одновременного нагрева и оттаивания и операцию охлаждения.
[0017] Устройство холодильного цикла включает в себя наружный блок, установленный снаружи, и внутренний блок, установленный внутри помещения. Компрессор 11, первое устройство 12 переключения потока, расширительный клапан 14, первый наружный теплообменник 15a, второй наружный теплообменник 15b и второе устройство 16 переключения потока расположены в наружном блоке. Внутренний теплообменник 13 предусмотрен во внутреннем блоке. Устройство холодильного цикла дополнительно включает в себя контроллер 50, который управляет контуром 10 хладагента.
[0018] Компрессор 11 представляет собой жидкостную машину, которая всасывает и сжимает газообразный хладагент низкого давления в газообразный хладагент высокого давления, и нагнетает газообразный хладагент высокого давления. В качестве компрессора 11 используется инверторный компрессор, регулируемый по рабочей частоте. В компрессоре 11 диапазон рабочих частот устанавливается заранее. Компрессор 11 работает под управлением контроллера 50 с переменной рабочей частотой, которая попадает в диапазон рабочей частоты.
[0019] Первое устройство 12 переключения потока переключает направление потока хладагента в контуре 10 хладагента. В качестве первого устройства 12 переключения потока используется четырехходовой клапан, имеющий четыре отверстия E, F, G и H. Первое устройство 12 переключения потока может входить в первое состояние, в котором отверстия E и F сообщаются друг с другом, и отверстия G и H, сообщаются друг с другом, и во второе состояние, в котором отверстия E и H сообщаются друг с другом, и отверстия F и G сообщаются друг с другом. Посредством управления контроллером 50, состояние первого устройства 12 переключения потока устанавливается в первое состояние во время операции нагрева и операции одновременного нагрева и оттаивания, и устанавливается во второе состояние во время операции оттаивания и операции охлаждения. Кроме того, в качестве первого устройства 12 переключения потока также может использоваться комбинация множества двухходовых клапанов или трехходовых клапанов.
[0020] Внутренний теплообменник 13 является теплообменником, который передает тепло между хладагентом, который течет во внутреннем теплообменнике, и воздухом, посылаемым внутренним вентилятором (не показан), предусмотренным во внутреннем блоке. Внутренний теплообменник 13 работает как конденсатор во время операции нагрева и работает как испаритель во время операции охлаждения.
[0021] Расширительный клапан 14 представляет собой клапан, который снижает давление хладагента. В качестве расширительного клапана 14 используется электронный расширительный клапан, степень открытия которого может регулироваться посредством управления контроллером 50.
[0022] Каждый из первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b является теплообменником, который передает тепло между хладагентом, который течет в теплообменнике, и воздухом, посылаемым наружным вентилятором (не показан), предусмотренным в наружном блоке. Первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b работают как испарители во время операции нагрева, и работают как конденсаторы во время операции охлаждения. Первый наружный теплообменник 15a и второй наружный теплообменник 15b соединены параллельно в контуре 10 хладагента. Первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b, каждый, образованы с возможностью включения в них вертикально разделенных участков, то есть верхнего участка и нижнего участка. В этом случае первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b также расположены параллельно друг другу в потоке воздуха.
[0023] Второе устройство 16 переключения потока переключает поток хладагента для переключения операции между операцией нагрева, операцией оттаивания и операцией охлаждения и одновременной операцией нагрева и оттаивания. В качестве второго устройства 16 переключения потока используется четырехходовой клапан, имеющий четыре отверстия A, B1, B2 и C. Второе устройство 16 переключения потока может входить в первое состояние, второе состояние и третье состояние. В первом состоянии, отверстие C сообщается как с отверстием B1, так и с отверстием B2, а отверстие A не сообщается ни с отверстием B1, ни с отверстием B2. Во втором состоянии, отверстие A и отверстие B1 сообщаются друг с другом, и отверстие C и отверстие B2 сообщаются друг с другом. В третьем состоянии, отверстие A и отверстие B2 сообщаются друг с другом, и отверстие C и отверстие B1 сообщаются друг с другом. Посредством управления контроллером 50, состояние второго устройства 16 переключения потока устанавливается в первое состояние во время операции нагрева, операции оттаивания и операции охлаждения, и устанавливается во второе состояние или третье состояние во время одновременной операции нагрева и оттаивания. В качестве второго устройства 16 переключения потока, например, используется клапан переключения потока, идентичный клапану переключения потока, раскрытому в международной публикации № WO 2017/094148.
[0024] Компрессор 11, первое устройство 12 переключения потока, внутренний теплообменник 13, расширительный клапан 14, первый наружный теплообменник 15a, второй наружный теплообменник 15b и второе устройство 16 переключения потока соединены трубопроводами хладагента, например, трубопроводами 30-38. Трубопровод 30 соединяет нагнетательное отверстие компрессора 11 и отверстие G первого устройства 12 переключения потока. Трубопровод 31 соединяет отверстие Н первого устройства 12 переключения потока и внутренний теплообменник 13. Трубопровод 32 соединяет внутренний теплообменник 13 и расширительный клапан 14. Трубопровод 33 разветвляется на трубопроводы 33a и 33b и соединяет расширительный клапан 14 и каждый из первого наружного теплообменника 15a и второго наружного теплообменника 15b. Трубопроводы 33а и 33b снабжены капиллярными трубками 17a и 17b, соответственно. Трубопровод 34 соединяет первый наружный теплообменник 15а и отверстие B1 второго устройства 16 переключения потока. Трубопровод 35 соединяет второй наружный теплообменник 15b и отверстие B2 второго устройства 16 переключения потока. Трубопровод 36 соединяет отверстие C второго устройства 16 переключения потока и отверстие F первого устройства 12 переключения потока. Трубопровод 37 соединяет отверстие E первого устройства 12 переключения потока и всасывающее отверстие компрессора 11.
[0025] Трубопровод 38 соединяет трубопровод 30 и отверстие A второго устройства 16 переключения потока. Трубопровод 38 образует перепускной проточный канал горячего газа, который подает часть газообразного хладагента, нагнетаемого из компрессора 11, в первый наружный теплообменник 15а или второй наружный теплообменник 15b. Трубопровод 38 снабжен перепускным расширительным клапаном 18. В качестве перепускного расширительного клапана 18 используется электронный расширительный клапан. Посредством управления контроллером 50 перепускной расширительный клапан 18 устанавливается в закрытое состояние во время операции нагрева, операции оттаивания и операции охлаждения, и устанавливается в открытое состояние во время одновременной операции нагрева и оттаивания.
[0026] Контроллер 50 включает в себя микрокомпьютер, снабженный ЦП, ПЗУ, ОЗУ, портом ввода-вывода и т.д. В контроллер 50 вводятся следующие сигналы: сигнал обнаружения от каждого из датчика температуры и датчика давления, предусмотренных в контуре 10 хладагента; и рабочий сигнал от операционного блока, который управляется пользователем. В ответ на входные сигналы, контроллер 50 управляет работой всего устройства холодильного цикла, которое включает в себя компрессор 11, первое устройство 12 переключения потока, расширительный клапан 14, второе устройство 16 переключения потока, перепускной расширительный клапан 18, внутренний вентилятор и наружный вентилятор.
[0027] Далее будет описана работа устройства холодильного цикла во время операции нагрева. Фиг.2 представляет собой схему, иллюстрирующую состояние устройства холодильного цикла согласно первому варианту осуществления во время операции нагрева. Как иллюстрировано на фиг.2, во время операции нагрева, первое устройство 12 переключения потока установлено, чтобы быть в первом состоянии, в котором отверстия E и F сообщаются друг с другом, и отверстия G и H сообщаются друг с другом. Второе устройство 16 переключения потока устанавливается, чтобы быть в первом состоянии, в котором отверстие C сообщается с отверстиями B1 и B2. Перепускной расширительный клапан 18 устанавливается, чтобы быть, например, в закрытом состоянии.
[0028] Газообразный хладагент высокого давления, нагнетаемый из компрессора 11, поступает во внутренний теплообменник 13 через первое устройство 12 переключения потока. Во время операции нагрева, внутренний теплообменник 13 работает как конденсатор. Более конкретно, во внутреннем теплообменнике 13 хладагент, который течет во внутреннем теплообменнике 13, и воздух в помещении, подаваемый внутренним вентилятором, обмениваются теплом друг с другом, и тепло конденсации хладагента передается воздуху в помещении. В результате, газообразный хладагент, который поступил во внутренний теплообменник 13, конденсируется, превращаясь в жидкий хладагент высокого давления. Кроме того, внутренний воздух, поступающий от внутреннего вентилятора, нагревается за счет тепла, передаваемого от хладагента.
[0029] Жидкий хладагент, который вытекает из внутреннего теплообменника 13, понижается в давлении посредством расширительного клапана 14, чтобы превратиться в двухфазный хладагент низкого давления. После вытекания из расширительного клапана 14, двухфазный хладагент отводится, чтобы течь в трубопровод 33a и трубопровод 33b. Двухфазный хладагент, который поступил в трубопровод 33а, дополнительно понижается в давлении в капиллярной трубке 17а, а затем течет в первый наружный теплообменник 15а. Напротив, двухфазный хладагент, который поступил в трубопровод 33b, дополнительно понижается в давлении в капиллярной трубке 17b, а затем течет во второй наружный теплообменник 15b.
[0030] Во время операции нагрева, первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b оба работают как испарители. Более конкретно, в каждом из первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b хладагент, который течет в каждом наружном теплообменнике, и наружный воздух, направляемый наружным вентилятором, обмениваются теплом друг с другом, и тепло испарения для хладагента поглощается из наружного воздуха. В результате, двухфазный хладагент, который поступил в каждый из первого наружного теплообменника 15a и второго наружного теплообменника 15b испаряется и превращается в газообразный хладагент низкого давления. Газообразный хладагент, который вытекает из первого наружного теплообменника 15a, и газообразный хладагент, который вытекает из второго наружного теплообменника 15b, соединяются друг с другом во втором устройстве 16 переключения потока, и полученный газообразный хладагент всасывается в компрессор 11 через первое устройство 12 переключения потока. Газообразный хладагент, всасываемый в компрессор 11, сжимается в газообразный хладагент высокого давления. Во время операции нагрева, вышеуказанный цикл непрерывно повторяется.
[0031] Когда операция нагрева продолжается в течение длительного времени, на первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b может налипать иней, и эффективность теплообмена первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b может быть снижена. Следовательно, чтобы растопить иней, прилипший к первому наружному теплообменнику 15а и второму наружному теплообменнику 15b, периодически выполняется операция оттаивания или одновременная операция нагрева и оттаивания. При операции оттаивания, газообразный хладагент высокой температуры и высокого давления подается как в первый наружный теплообменник 15a, так и во второй наружный теплообменник 15b, и при этом первый наружный теплообменник 15a и второй наружный теплообменник 15b оттаивают за счет тепла, передаваемого от хладагента. В операции одновременного нагрева и оттаивания, один из первого наружного теплообменника 15a и второго наружного теплообменника 15b работает в качестве испарителя, чтобы обеспечить продолжение нагрева, в то время как другой из первого наружного теплообменника 15a и второго наружного теплообменника 15b оттаивает посредством подачи газообразного хладагента высокой температуры и высокого давления в другой наружный теплообменник.
[0032] Далее будет описана работа устройства холодильного цикла во время операции оттаивания. Фиг.3 представляет собой схему, иллюстрирующую состояние устройства холодильного цикла согласно первому варианту осуществления во время операции оттаивания. Как иллюстрировано на фиг.3, во время операции оттаивания, первое устройство 12 переключения потока устанавливается, чтобы быть во втором состоянии, в котором отверстие E и отверстие Н сообщаются друг с другом, и отверстия F и отверстие G сообщаются друг с другом. Второе устройство 16 переключения потока устанавливается, чтобы быть в первом состоянии, в котором отверстие C сообщается с отверстием B1 и отверстием B2. Перепускной расширительный клапан 18 устанавливается, чтобы быть, например, в закрытом состоянии. Настройка первого устройства 12 переключения потока, второго устройства 16 переключения потока и перепускного расширительного клапана 18 во время операции оттаивания является такой же, как и во время операции охлаждения.
[0033] Газообразный хладагент высокого давления, нагнетаемый из компрессора 11, протекает через первое устройство 12 переключения потока, а затем разветвляется во втором устройстве 16 переключения потока, чтобы течь в первый наружный теплообменник 15a и второй наружный теплообменник 15b. Во время операции оттаивания, первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b оба работают как конденсаторы. Более конкретно, иней, прилипший к каждому из первого наружного теплообменника 15a и второго наружного теплообменника 15b, плавится за счет тепла, передаваемого от хладагента, который протекает через каждый из первого наружного теплообменника 15a и второго наружного теплообменника 15b. В результате первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b оттаивают. В результате, газообразный хладагент, который протекает в каждом из первого наружного теплообменника 15a и второго наружного теплообменника 15b конденсируется и превращается в жидкий хладагент.
[0034] Жидкий хладагент, который вытекает из первого наружного теплообменника 15а, понижается в давлении в капиллярной трубке 17а. Жидкий хладагент, который вытекает из второго наружного теплообменника 15b, понижается в давлении в капиллярной трубке 17b. Эти жидкие хладагенты соединяются друг с другом, и полученный хладагент затем дополнительно понижается в давлении в расширительном клапане 14 для превращения в двухфазный хладагент низкого давления. Двухфазный хладагент, который вытекает из расширительного клапана 14, течет во внутренний теплообменник 13. Во время операции оттаивания, внутренний теплообменник 13 работает как испаритель. Более конкретно, во внутреннем теплообменнике 13 тепло испарения для хладагента, который поступил во внутренний теплообменник 13, поглощается из воздуха в помещении. В результате, двухфазный хладагент, который поступил во внутренний теплообменник 13, испаряется, превращаясь в газообразный хладагент низкого давления. Газообразный хладагент, вытекший из внутреннего теплообменника 13, всасывается в компрессор 11 через первое устройство 12 переключения потока. Газообразный хладагент, всасываемый в компрессор 11, сжимается в газообразный хладагент высокого давления. Во время операции оттаивания, вышеуказанный цикл непрерывно повторяется.
[0035] Далее, будет описана работа устройства холодильного цикла во время одновременной операции нагрева и оттаивания. Фиг.4 представляет собой схему, иллюстрирующую состояние устройства холодильного цикла согласно первому варианту осуществления во время одновременной операции нагрева и оттаивания. Одновременная операция нагрева и оттаивания включает первую операцию и вторую операцию. Во время первой операции, первый наружный теплообменник 15a и внутренний теплообменник 13 работают как конденсаторы, второй наружный теплообменник 15b работает как испаритель. В результате, нагрев продолжается пока первый наружный теплообменник 15a оттаивает. Во время второй операции, второй наружный теплообменник 15b и внутренний теплообменник 13 работают как конденсаторы, а первый наружный теплообменник 15a работает как испаритель. В результате, нагрев продолжается, пока второй наружный теплообменник 15b оттаивает. Первая операция и вторая операция выполняются поочередно, по меньшей мере, каждый раз, когда выполняется одновременно операция нагрева и оттаивания. Фиг.4 иллюстрирует состояние работы устройства холодильного цикла во время первой операции одновременного нагрева и оттаивания.
[0036] Как иллюстрировано на фиг.4, во время операции одновременного нагрева и оттаивания, первое устройство 12 переключения потока устанавливается, чтобы быть в первом состоянии, в котором отверстие E и отверстие F сообщаются друг с другом, и отверстия G и отверстие H сообщаются друг с другом. Второе устройство 16 переключения потока устанавливается, чтобы быть во втором состоянии, в котором отверстие A и отверстие В1 сообщаются друг с другом, и отверстие C и отверстие В2 сообщаются друг с другом. Перепускной расширительный клапан 18 открыт на заданную степень открытия.
[0037] Газообразный хладагент высокого давления, нагнетаемый из компрессора 11, протекает через трубопровод 38 и затем отводится так, что часть газообразного хладагента высокого давления течет в трубопровод 38. Газообразный хладагент, который поступил в трубопровод 38, понижается в давлении в перепускном расширительном клапане 18, а затем течет в первый наружный теплообменник 15а через второе устройство 16 переключения потока. В первом наружном теплообменнике 15а иней, прилипший к нему, плавится за счет тепла, передаваемого от хладагента, который течет в наружном теплообменнике 15а. В результате, первый наружный теплообменник 15a оттаивает. Кроме того, газообразный хладагент, который поступил в первый наружный теплообменник 15a, конденсируется для превращения в жидкий хладагент высокого давления или двухфазный хладагент, и жидкий хладагент высокого давления или двухфазный хладагент вытекает из первого наружного теплообменника 15а, и затем снижается в давлении в капиллярной трубке 17а.
[0038] Из газообразного хладагента высокого давления, нагнетаемого из компрессора 11, газообразный хладагент, отличный от газообразного хладагента, который поступил в трубопровод 38, течет во внутренний теплообменник 13 через первое устройство 12 переключения потока. Во внутреннем теплообменнике 13, хладагент, который течет во внутреннем теплообменнике 13, и воздух в помещении, подаваемый внутренним вентилятором, обмениваются теплом друг с другом, и тепло конденсации газообразного хладагента передается воздуху в помещении. В результате, газообразный хладагент, который поступил во внутренний теплообменник 13, конденсируется для превращения в жидкий хладагент высокого давления, а воздух в помещении, направляемый внутренним вентилятором, нагревается за счет тепла, передаваемого от хладагента.
[0039] Жидкий хладагент, который вытекает из внутреннего теплообменника 13, понижается в давлении в расширительном клапане 14, чтобы превратиться в двухфазный хладагент низкого давления. Двухфазный хладагент, который вытекает из расширительного клапана 14, соединяется с жидким хладагентом или двухфазным хладагентом, давление которого снижено в капиллярной трубке 17а, и полученный хладагент затем поступает во второй наружный теплообменник 15b через капиллярную трубку 17b. Во втором наружном теплообменнике 15b, хладагент, который течет во втором наружном теплообменнике 15b, и наружный воздух, направляемый наружным вентилятором, обмениваются теплом друг с другом, и тепло испарения для хладагента поглощается от наружного воздуха. В результате, двухфазный хладагент, который поступил во второй наружный теплообменник 15b, испаряется, превращаясь в газообразный хладагент низкого давления. Газообразный хладагент, который вытекает из второго наружного теплообменника 15b, всасывается в компрессор 11 через второе устройство 16 переключения потока и первое устройство 12 переключения потока. Газообразный хладагент, всасываемый в компрессор 11, сжимается в газообразный хладагент высокого давления. Во время первой операции одновременного нагрева и оттаивания, вышеуказанный цикл непрерывно повторяется. В результате, нагрев продолжается пока первый наружный теплообменник 15a оттаивает.
[0040] Хотя это не проиллюстрировано, во время второй операции одновременной операции нагрева и оттаивания, первое устройство 12 переключения потока устанавливается, чтобы быть в первом состоянии, как при первой операции. Второе устройство 16 переключения потока устанавливается, чтобы быть в третьем состоянии, в котором отверстие A и отверстие B сообщаются друг с другом, и отверстие C и отверстие В1 сообщаются друг с другом. В результате, во время второй операции, нагрев продолжается, пока второй наружный теплообменник 15b оттаивает.
[0041] Фиг.5 представляет собой блок-схему последовательности операций обработки контроллером 50 устройства холодильного цикла согласно первому варианту осуществления. Контроллер 50 начинает операцию нагрева в ответ, например, на сигнал начала операции нагрева от операционного блока (этап S1). После начала операции нагрева, контроллер 50 определяет, удовлетворяется ли условие определения оттаивания или нет (этап S2). Условием определения оттаивания является то, что время, прошедшее с момента начала операции нагрева, превышает пороговое время (например, 20 минут). В случае, когда определено, что условие определения оттаивания удовлетворено, процесс переходит к этапу S3. В случае, когда определено, что условие определения оттаивания не удовлетворяется, процесс этапа S2 периодически повторяется.
[0042] На этапе S3, контроллер 50 получает в качестве рабочей частоты f значение рабочей частоты компрессора 11 в настоящее время или среднее значение рабочих частот компрессора 11 в течение периода времени от времени начала операции нагрева до настоящего времени. После этого, контроллер 50 определяет, является ли значение разности частот (fmax-f), полученное вычитанием рабочей частоты f из максимальной рабочей частоты f max компрессора 11, больше или равно пороговому значению fth. Максимальная рабочая частота fmax является верхним предельным значением диапазона рабочих частот компрессора 11. Значения максимальной рабочей частоты fmax и порогового значения fth заранее сохраняются в ПЗУ контроллера 50. Рабочая частота компрессора 11 является, по существу, пропорциональной тепловой нагрузке, поскольку компрессор 11 управляется так, что рабочая частота увеличивается с увеличением тепловой нагрузки.
[0043] В случае, когда значение, полученное вычитанием рабочей частоты f из максимальной рабочей частоты fmax, больше или равно пороговому значению fth (f max - f ≥ fth), процесс переходит к процессу этапа S4. Напротив, в случае, когда значение, полученное вычитанием рабочей частоты f из максимальной рабочей частоты fmax, меньше, чем пороговое значение fth (fmax - f <fth), процесс переходит к процессу этапа S6.
[0044] На этапе S4, контроллер 50 заканчивает операцию нагрева и вызывает выполнение операции одновременного нагрева и оттаивания в течение заданного периода. Контроллер 50 включает в себя счетчик, который хранит количество N раз, когда выполняется операция одновременного нагрева и оттаивания. Начальное значение счетчика равно нулю. При выполнении операции одновременного нагрева и оттаивания, контроллер 50 добавляет единицу к значению числа N раз, которое сохранено в счетчике.
[0045] Затем, на этапе S5, контроллер 50 определяет, является ли число N раз, когда выполняется операция одновременного нагрева и оттаивания, больше или равно пороговому числу Nth. В случае, когда число N раз больше или равно пороговому числу Nth (N ≥ Nth), процесс переходит к процессу этапа S7. Контроллер 50 может обеспечить выполнение операции нагрева до того, как процесс переходит к этапу S7. Напротив, в случае, когда число N раз меньше порогового числа Nth (N < Nth), процесс возвращается к процессу этапа S1, и операция нагрева возобновляется.
[0046] На этапе S6, контроллер 50 вызывает дальнейшее продолжение операции нагрева в течение заданного периода, если это необходимо. После этого, процесс переходит к процессу этапа S7.
[0047] На этапе S7, контроллер 50 заканчивает операцию нагрева или операцию одновременного нагрева и оттаивания, и вызывает выполнение операции оттаивания в течение заданного периода. Обычно, период времени выполнения операции оттаивания, в котором выполняется операция оттаивания, является короче, чем период выполнения операции одновременного нагрева и оттаивания, в которой выполняется операция одновременного нагрева и оттаивания. Кроме того, когда вызывается выполнение операции оттаивания, контроллер 50 инициализирует счетчик и устанавливает значение числа N раз, когда операция одновременного нагрева и оттаивания выполняется равной нулю. После окончания операции оттаивания, процесс возвращается к процессу этапа S1, и контроллер 50 возобновляет операцию нагрева.
[0048] Фиг.6 представляет собой график, иллюстрирующий пример рабочей частоты, которая изменяется с течением времени в случае, когда операция нагрева и одновременная операция нагрева и оттаивания поочередно выполняются в устройстве холодильного цикла согласно первому варианту осуществления. На фиг.6 горизонтальная ось указывает время, а вертикальная ось указывает рабочую частоту компрессора 11. Нижнее предельное значение диапазона рабочих частот компрессора 11 будет упоминаться как минимальная рабочая частота fmin. Кроме того, рабочая частота f1 удовлетворяет fmax - f1=fth. На фиг.6 и фигурах 7 и 8, которые будут упоминаться ниже, заштрихованные участки концептуально представляют рабочие характеристики компрессора 11, назначенного для оттаивания.
[0049] В примере, показанном на фиг.6, операция нагрева, в которой компрессор 11 работает на рабочей частоте f1, выполняется в течение периода времени от времени t0 до времени t1 и в течение периода времени от времени t2 до времени t3. Операция одновременного нагрева и оттаивания, в которой компрессор 11 работает на максимальной рабочей частоте fmax, выполняется в течение периода времени от времени t1 до времени t2 и в течение периода времени от времени t3 до времени t4. Обычно, период выполнения операции одновременного нагрева и оттаивания (включая первую операцию и вторую операцию) устанавливается на заданный период времени. Период выполнения операции одновременного нагрева и оттаивания, а именно каждый из периода времени от времени t1 до времени t2 и периода времени от времени t3 до времени t4, составляет, например, 13 минут. Кроме того, обычно период непрерывного выполнения операции нагрева от времени, в которое операция одновременного нагрева и оттаивания заканчивается до времени, в которое начинается последующая операция одновременного нагрева и оттаивания, устанавливается на заданный период времени. Период непрерывного выполнения операции нагрева, то есть каждый из периода времени от времени t0 до времени t1 и периода времени от времени t2 до времени t3, составляет, например, 20 минут. В случае, когда период непрерывного выполнения операции нагрева установлен на 20 минут, а период выполнения операции одновременного нагрева и оттаивания установлен на 13 минут, период повторения операции нагрева и операции одновременного нагрева и оттаивания составляет 33 минут. Порог fth устанавливается равным рабочей частоте компрессора 11, которая требуется для завершения оттаивания первого наружного теплообменника 15a и второго наружного теплообменника 15b в течение периода времени выполнения одной одновременной операции нагрева и оттаивания.
[0050] Рабочая частота f1 компрессора 11 во время операции нагрева удовлетворяет fmax-f1 ≥ fth. Следовательно, во время операции одновременного нагрева и оттаивания, тепловая мощность, эквивалентная тепловой мощности во время операции нагрева, и мощность оттаивания, необходимая для оттаивания первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b, могут быть обеспечены посредством операции компрессора 11 при максимальной рабочей частоте fmax или менее. Следовательно, в случае, когда fmax-f1 ≥ fth удовлетворяется, операция нагрева и одновременная операция нагрева и оттаивания выполняются поочередно, посредством чего можно оттаивать первый наружный теплообменник 15a и второй наружный теплообменник 15b, поддерживая требуемую тепловую мощность. В результате нагрев может продолжаться в течение длительного времени.
[0051] Фиг.7 представляет собой график, иллюстрирующий сравнительный пример рабочей частоты, которая изменяется с течением времени в случае, когда операция нагрева и одновременная операция нагрева и оттаивания выполняются попеременно. В примере, показанном на фиг.7, fmax - f2 ≥ fth не выполняется, поскольку рабочая частота f2 компрессора 11 во время операции нагрева больше, чем рабочая частота f1. Следовательно, даже когда компрессор 11 работает на максимальной рабочей частоте fmax во время операции одновременного нагрева и оттаивания, тепловая мощность, эквивалентная тепловой мощности во время операции нагрева, не может поддерживаться, или оттаивание первого наружного теплообменника 15a и второго наружного теплообменника 15b не может быть завершено в течение заданного периода времени.
[0052] Фиг.8 представляет собой график, иллюстрирующий пример рабочей частоты, которая изменяется с течением времени в случае, когда операция нагрева и операция оттаивания поочередно выполняются в устройстве холодильного цикла согласно первому варианту осуществления. В примере, показанном на фиг.8, операция нагрева, в которой компрессор 11 работает на рабочей частоте f2, выполняется в течение периода времени от времени t10 до времени t11 и в течение периода времени от времени t12 до времени t13. Операция оттаивания, в которой компрессор 11 работает на максимальной рабочей частоте fmax, выполняется в течение периода времени от времени t11 до времени t12 и в течение периода времени от времени t13 до времени t14. Обычно, период выполнения операции оттаивания устанавливается равным заданному периоду времени. Период выполнения операции оттаивания, то есть каждый из периода времени от времени t11 до времени t12 и периода времени от времени t13 до времени t14, составляет, например, 3 минуты. Кроме того, обычно период непрерывного выполнения операции нагрева от времени, в которое операция оттаивания заканчивается до времени, когда начинается последующая операция оттаивания, устанавливается на заданный период времени. Период непрерывного выполнения операции нагрева, то есть каждый из периода времени от времени t10 до времени t11 и периода времени от времени t12 до времени t13, составляет, например, 30 минут. В случае, когда период непрерывного выполнения операции нагрева установлен на 30 минут, а период выполнения операции оттаивания установлен на 3 минуты, период повторения операции нагрева и операции оттаивания составляет 33 минуты.
[0053] В примере, показанном на фиг.8, рабочая частота f2 компрессора 11 во время операции нагрева не удовлетворяет fmax - f2 ≥ fth. В этом случае, даже когда операция одновременного нагрева и оттаивания выполняется после операции нагрева, тепловая мощность, эквивалентная тепловой мощности во время операции нагрева, не может поддерживаться, или оттаивание первого наружного теплообменника 15a и второго наружного теплообменника 15b не может быть завершено в течение заданного периода. Следовательно, в первом варианте осуществления, в случае, когда рабочая частота f2 компрессора 11 во время операции нагрева не удовлетворяет fmax - f2 ≥ f, не операция одновременного нагрева и оттаивания, а операция оттаивания выполняется после операции нагрева. Во время операции оттаивания, нагрев временно прерывается, но оттаивание первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b может выполняться с высокой мощностью оттаивания. Следовательно, в случае, когда выполняется операция оттаивания, первый наружный теплообменник 15a и второй наружный теплообменник 15b могут быть надежно оттаяны в течение короткого периода времени.
[0054] Фиг.9 представляет собой схему контура хладагента, иллюстрирующую модификацию конфигурацию устройства холодильного цикла согласно первому варианту осуществления. По сравнению с контуром 10 хладагента, как показано на фиг.1, контур 10 хладагента модификации включает в себя два четырехходовых клапана 21a и 21b и обратный клапан 22 вместо второго устройства 16 переключения потока. Четырехходовые клапаны 21a и 21b управляются контроллером 50. Контур 10 хладагента модификации, а также контур 10 хладагента, как показано на фиг.1, способен выполнять, по меньшей мере, операцию нагрева, операцию оттаивания и одновременную операцию нагрева и оттаивания, хотя контур 10 хладагента модификация является более сложным, чем контур 10 хладагента, как показано на фиг.1. Первый вариант осуществления также применим к устройству холодильного цикла, снабженному контуром 10 хладагента модификации. Кроме того, первый вариант осуществления также применим к устройству холодильного цикла, включающему в себя контур хладагента, отличный от контура 10 хладагента модификации, при условии, что контур хладагента способен выполнять операцию нагрева, в которой первый наружный теплообменник 15a и второй наружный теплообменник 15b работают как испарители, а внутренний теплообменник 13 работает как конденсатор, операцию оттаивания, в которой первый наружный теплообменник 15a и второй наружный теплообменник 15b работают как конденсаторы, и одновременную операцию нагрева и оттаивания, в которой один из первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b работает в качестве испарителя, а другой из первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b и внутренний теплообменник 13 работают в качестве конденсаторов.
Как описано выше, устройство холодильного цикла согласно первому варианту осуществления включает в себя контур 10 хладагента, который включает в себя компрессор 11, первый наружный теплообменник 15а, второй наружный теплообменник 15b и внутренний теплообменник 13 и контроллер 50, который управляет контуром 10 хладагента. Компрессор 11 работает с переменной рабочей частотой, которая находится в заданном диапазоне рабочих частот. Контур 10 хладагента способен выполнять операцию нагрева, при которой первый наружный теплообменник 15a и второй наружный теплообменник 15b работают как испарители, а внутренний теплообменник 13 работает как конденсатор, операцию оттаивания, в которой первый наружный теплообменник 15a и второй наружный теплообменник 15b работают как конденсаторы, и одновременную операцию нагрева и оттаивания, в которой один из первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b работает в качестве испарителя, а другой из первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b и внутренний теплообменник 13 работают в качестве конденсаторов. Контроллер 50 может обеспечить выполнение операции одновременного нагрева и оттаивания после операции нагрева в случае, когда значение, полученное вычитанием рабочей частоты f компрессора 11 из максимальной рабочей частоты fmax, которая является верхним пределом диапазона рабочей частоты, больше или равно пороговому значению fth во время операции нагрева, а также может обеспечить, чтобы операция оттаивания выполнялась после операции нагрева в случае, когда значение, полученное вычитанием рабочей частоты f компрессора 11 из максимальной рабочей частота fmax меньше порогового значения fth во время операции нагрева.
[0056] В вышеупомянутой конфигурации, в случае, когда значение (fmax - f), полученное вычитанием рабочей частоты f во время операции нагрева из максимальной рабочей частоты fmax, больше, чем пороговое значение fth, то есть в случае, когда тепловая нагрузка мала, а резервная мощность тепловой мощности велика, операция одновременного нагрева и оттаивания выполняется после операции нагрева. В операции одновременного нагрева и оттаивания в случае, когда тепловая нагрузка мала, возможно, завершить оттаивание первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b в течение определенного времени, сохраняя тепловую мощность во время операции нагрева. Следовательно, в случае, когда тепловая нагрузка мала, можно продолжать нагревание в течение длительного времени, заставляя попеременно выполнять операцию нагрева и одновременную операцию нагрева и оттаивания. Напротив, в случае, когда значение fmax - f меньше или равно пороговому значению fth, то есть в случае, когда тепловая нагрузка является большой, а резервная мощность тепловой мощности мала, выполняется операция оттаивания после операции нагрева. В результате, в случае, когда тепловая нагрузка велика, первый наружный теплообменник 15a и второй наружный теплообменник 15b могут быть надежно оттаяны в течение короткого периода времени посредством операции оттаивания. Следовательно, можно точно определить, какую из одновременной операции нагрева и оттаивания и операции оттаивания следует выполнять после операции нагрева, основываясь на тепловой нагрузке. Таким образом, возможно, дополнительно улучшить среднюю тепловую мощность за один цикл от завершения оттаивания до завершения последующего оттаивания, которое следует за операцией нагрева. Таким образом, в случае, когда устройство холодильного цикла применяется к устройству кондиционирования воздуха, возможно, дополнительно повысить комфорт в помещении.
[0057] В устройстве холодильного цикла согласно первому варианту осуществления, в случае, когда число N раз выполнения одновременной операции нагрева и оттаивания после последнего выполнения операции оттаивания достигает порогового значения Nth, контроллер 50 заставляет операцию оттаивания выполняться независимо от значения, полученного вычитанием рабочей частоты f во время операции нагрева из максимальной рабочей частоты fmax.
[0058] В вышеупомянутой конфигурации, операция оттаивания может периодически выполняться независимо от тепловой нагрузки. Следовательно, даже если оттаивание первого наружного теплообменника 15a и второго наружного теплообменника 15b не завершается одновременной операцией нагрева и оттаивания, иней, остающийся в первом наружном теплообменнике 15a и втором наружном теплообменнике 15b, может быть надежно расплавлен при операции оттаивания.
[0059] Второй вариант осуществления
Описано устройство холодильного цикла согласно второму варианту осуществления. Фиг.10 представляет собой схему контура хладагента, иллюстрирующую конфигурацию устройства холодильного цикла согласно второму варианту осуществления. Во втором варианте осуществления, устройство кондиционирования воздуха предусмотрено в качестве примера устройства холодильного цикла. Как иллюстрировано на фиг.10, устройство холодильного цикла согласно второму варианту осуществления включает в себя контур 10 хладагента и контроллер 50, который управляет контуром 10 хладагента. Контур 10 хладагента по второму варианту осуществления имеет ту же конфигурацию, что и контур 10 хладагента, как иллюстрировано на фиг.9. Контроллер 50 во втором варианте осуществления может быть способен выполнять управление, аналогичное управлению в первом варианте осуществления, как указано на Фиг.5, или управление, отличное от управления по первому варианту осуществления.
[0060] Контур 10 хладагента способен выполнять, по меньшей мере, операцию нагрева, операцию оттаивания и одновременную операцию нагрева и оттаивания. Контур 10 хладагента может также выполнять операцию охлаждения. Во время операции охлаждения, первое устройство 12 переключения потока, четырехходовой клапан 21а, и четырехходовой клапан 21b устанавливаются, чтобы быть в соответствующих состояниях, которые совпадают с состояниями во время операции оттаивания.
[0061] Компрессор 11 включает в себя всасывающее отверстие 11а, из которого всасывается хладагент, и нагнетательное отверстие 11b, из которого нагнетается сжатый хладагент. Всасывающее отверстие 11а поддерживает давление всасывания, то есть низкое давление, а нагнетательное отверстии 11b поддерживает давление нагнетания, то есть высокое давление.
[0062] Четырехходовой клапан, который является первым устройством 12 переключения потока, включает в себя четыре отверстия E, F, G и H. В последующем описании, отверстие G, отверстие E, отверстие F и отверстие H могут упоминаться как «первое отверстие G», «второе отверстие E», «третье отверстие F» и «четвертое отверстие H», соответственно. Первое отверстие G является отверстием высокого давления, в котором поддерживается высокое давление в зависимости от операции нагрева, операции оттаивания и одновременной операции нагрева и оттаивания. Второе отверстие E представляет собой отверстие низкого давления, в котором поддерживается низкое давление независимо от выполнения операции нагрева, операции оттаивания и одновременной операции нагрева и оттаивания. Как описано выше, первое устройство 12 переключения потока может входить в первое состояние, обозначенное сплошными линиями на фиг.10, и второе состояние, обозначенное пунктирными линиями на фиг.10. В первом состоянии, первое отверстие G и четвертое отверстие Н сообщаются друг с другом, и второе отверстие E и третье отверстие F сообщаются друг с другом. Во втором состоянии, первое отверстие G и третье отверстие F сообщаются друг с другом, и второе отверстие E и четвертое отверстие Н сообщаются друг с другом. Посредством управления контроллером 50, первое устройство 12 переключения потока устанавливается, чтобы быть в первом состоянии во время операции нагрева и одновременной операции нагрева и оттаивания, и устанавливается, чтобы быть во втором состоянии во время операции оттаивания.
[0063] Четырехходовой клапан 21a включает в себя четыре отверстия I, J, K и L. В последующем описании отверстие K, отверстие I, отверстие L и отверстие J могут упоминаться как «пятое отверстие K», «шестое отверстие I», «седьмое отверстие L» и «восьмое отверстие J», соответственно. Пятое отверстие K является отверстием высокого давления, в котором поддерживается высокое давление независимо от операции нагрева, операции оттаивания и одновременной операции нагрева и оттаивания. Шестое отверстие I является отверстием низкого давления, в котором поддерживается низкое давление независимо от выполнения операции нагрева, операции оттаивания и одновременной операции нагрева и оттаивания. Восьмое отверстие J является закрытым, чтобы предотвратить утечку хладагента. Четырехходовой клапан 21a может входить в первое состояние, обозначенное сплошными линиями на фиг.10, и второе состояние, обозначенное пунктирными линиями на фиг.10. В первом состоянии, пятое отверстие K и восьмое отверстие J сообщаются друг с другом, и шестое отверстие I и седьмое отверстие L сообщаются друг с другом. Во втором состоянии, пятое отверстие K и седьмое отверстие L сообщаются друг с другом, и шестое отверстие I и восьмое отверстие J сообщаются друг с другом. Посредством управления контроллером 50, четырехходовой клапан 21a устанавливается, чтобы быть в первом состоянии во время операции нагрева, устанавливается, чтобы быть во втором состоянии во время операции оттаивания, и устанавливается, чтобы быть в первом состоянии или втором состоянии, как описано ниже при одновременной операции нагрева и оттаивании.
[0064] Четырехходовой клапан 21b включает в себя четыре отверстия M, N, O, и P. В последующем описании отверстие O, отверстие M, отверстие P и отверстие N могут упоминаться как «пятое отверстие O», «шестое отверстие М», «седьмое отверстие P» и «восьмое отверстие N», соответственно. Пятое отверстие O является отверстием высокого давления, в котором поддерживается высокое давление независимо от выполнения операции нагрева, операции оттаивания и одновременной операции нагрева и оттаивания. Шестое отверстие М является отверстием низкого давления, в котором поддерживается низкое давление независимо от выполнения операции нагрева, операции оттаивания и одновременной операции нагрева и оттаивания. Восьмое отверстие N является закрытым, чтобы предотвратить утечку хладагента. Четырехходовой клапан 21b может входить в первое состояние, обозначенное сплошными линиями на фиг.10, и второе состояние, обозначенное пунктирными линиями на фиг.10. В первом состоянии, пятое отверстие O и восьмое отверстие N сообщаются друг с другом, и шестое отверстие М и седьмое отверстие P сообщаются друг с другом. Во втором состоянии, пятое отверстие O и седьмое отверстие P сообщаются друг с другом, и шестое отверстие М и восьмое отверстие N сообщаются друг с другом. Посредством управления контроллером 50, четырехходовой клапан 21b устанавливается, чтобы быть в первом состоянии во время операции нагрева, устанавливается, чтобы быть во втором состоянии во время операции оттаивания и устанавливается, чтобы быть в первом состоянии или втором состоянии, как описано ниже при операции одновременного нагрева и оттаивания.
[0065] Каждое из первого устройства 12 переключения потока, четырехходовой клапан 21a и четырехходовой клапан 21b, является четырехходовым клапаном с приводом от перепада давления, который приводится в действие посредством разности давлений между давлением нагнетания и давлением всасывания. Четырехходовые клапаны, имеющие такую же конфигурацию, могут использоваться в качестве первого устройства 12 переключения потока, четырехходового клапана 21а и четырехходового клапана 21b.
[0066] Нагнетательное отверстие 11b компрессора 11 и первое отверстие G первого устройства 12 переключения потока соединены друг с другом нагнетательным трубопроводом 61. В нагнетательном трубопроводе 61, хладагент высокого давления, нагнетаемый из нагнетательного отверстия 11b компрессора 11, протекает независимо от операции нагрева, операции оттаивания и одновременной операции нагрева и оттаивания. Всасывающее отверстие 11а компрессора 11 и второе отверстие E первого устройства 12 переключения потока соединены друг с другом всасывающим трубопроводом 62. Во всасывающем трубопроводе 62, хладагент низкого давления, всасываемый во всасывающее отверстие 11а компрессора 11, протекает независимо от выполнения операции нагрева, операции оттаивания и одновременной операции нагрева и оттаивания.
[0067] Один из концов первого трубопровода 67 высокого давления соединен с разветвлением 63, предусмотренным в промежуточном участке нагнетательного трубопровода 61, а другой конец первого трубопровода 67 высокого давления разветвляется в первый трубопровод 67а высокого давления и первый трубопровод 67b высокого давления в разветвлении 68. Первый трубопровод 67а высокого давления соединен с пятым отверстием K высокого давления четырехходового клапана 21а. Первый трубопровод 67b высокого давления соединен с пятым отверстием O высокого давления четырехходового клапана 21b.
[0068] Другое разветвление 65 предусмотрено между разветвлением 63 и разветвлением 68 первого трубопровода 67 высокого давления. Разветвление 65 первого трубопровода 67 высокого давления и третье отверстие F первого устройства 12 переключения потока соединены вторым трубопроводом 64 высокого давления.
[0069] Перепускной расширительный клапан 18 предусмотрен в качестве первого клапана на части первого трубопровода 67 высокого давления, которая расположена между разветвлением 63 и разветвлением 65. Первый клапан представляет собой двухпозиционный клапан, который открывается и закрывается посредством управления контроллером 50. В качестве первого клапана в дополнение к электронному расширительному клапану может быть использован электромагнитный клапан или электрический клапан. Первый клапан также имеет функцию снижения давления хладагента. Работа первого клапана будет описана ниже.
[0070] Во втором трубопроводе 64 высокого давления, предусмотрен обратный клапан 22 в качестве второго клапана. Обратный клапан 22 позволяет хладагенту течь в направлении от третьего отверстия F первого устройства 12 переключения потока к первому трубопроводу 67 высокого давления, и блокирует поток хладагента в направлении от первого трубопровода 67 высокого давления в направлении третьего отверстия F. В качестве второго клапана также может использоваться двухпозиционный клапан, такой как электромагнитный клапан и клапан с двигателем, который открывается и закрывается посредством управления контроллером 50. Работа второго клапана в случае, когда клапан "открытия-закрытия" используется в качестве второго клапана, будет описана ниже.
[0071] Один из концов трубопровода 70 низкого давления соединен с разветвлением 69, предусмотренным в промежуточном участке всасывающего трубопровода 62, а другой конец трубопровода 70 низкого давления разветвляется на трубопровод 67а низкого давления и трубопровод 67b низкого давления в разветвлении 71. Трубопровод 67а низкого давления соединен с шестым отверстием I низкого давления четырехходового клапана 21а. Трубопровод 67b низкого давления соединен с шестым отверстием М низкого давления четырехходового клапана 21b.
[0072] Четвертое отверстие H первого устройства 12 переключения потока соединено с одним из отверстий впуска/выпуска внутреннего теплообменника 13 трубопроводом 80 для хладагента. Часть трубопровода 80 для хладагента представляет собой удлинительный трубопровод, который соединяет наружный блок и внутренний блок. Часть трубопровода 80 для хладагента, которая расположена ближе к наружному блоку, чем удлинительный трубопровод, предусматривает не иллюстрированный запорный клапан.
[0073] Другое отверстие впуска/выпуска внутреннего теплообменника 13 соединено с одним из отверстий впуска/выпуска расширительного клапана 14 трубопроводом 81 для хладагента. Часть трубопровода 81 для хладагента представляет собой удлинительный трубопровод, который соединяет наружный блок и внутренний блок. Часть трубопровода 81 для хладагента, которая расположена ближе к наружному блоку, чем удлинительный трубопровод, предусматривает не иллюстрированный запорный клапан.
[0074] С другим отверстием впуска/выпуска расширительного клапана 14, соединен один из концов трубопровода 82 для хладагента. Другой конец трубопровода 82 для хладагента разветвляется на трубопровод 82а для хладагента и трубопровод 82b для хладагента в разветвлении 84. На трубопроводе 82а для хладагента предусмотрено устройство для снижения давления, такое как капиллярная трубка 17а. Трубопровод 82а для хладагента соединен с одним из впускных/выпускных отверстий первого наружного теплообменника 15а. На трубопроводе 82b для хладагента предусмотрено устройство для снижения давления, такое как капиллярная трубка 17b. Трубопровод 82b для хладагента соединен с одним из впускных/выпускных отверстий второго наружного теплообменника 15b. То есть, другое впускное/выпускное отверстие расширительного клапана 14 соединено с указанным выше одним из впускных/выпускных отверстий первого наружного теплообменника 15а и вышеуказанным одним из впускных/выпускных отверстий второго наружного теплообменника 15b посредством трубопровода 82 для хладагента. Кроме того, вышеуказанное впускное/выпускное отверстие первого наружного теплообменника 15а соединено с вышеуказанным впускным/выпускным отверстием второго наружного теплообменника 15b трубопроводом 82а для хладагента и трубопроводом 82b для хладагента.
[0075] Другое впускное/выпускное отверстие первого наружного теплообменника 15а соединено с седьмым отверстием L четырехходового клапана 21а посредством трубопровода 83а для хладагента. Другое впускное/выпускное отверстие второго наружного теплообменника 15b соединено с седьмым отверстием Р четырехходового клапана 21b посредством трубопровода 83b для хладагента. По меньшей мере, во время операции нагрева и операции оттаивания в контуре 10 хладагента первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b соединены параллельно друг другу.
[0076] Фиг.11 представляет собой вид сечения, иллюстрирующий схематичную конфигурацию четырехходового клапана 21а устройства холодильного цикла согласно второму варианту осуществления. Как показано на фиг.11, четырехходовой клапан 21а включает в себя основной корпус 100 клапана и управляющий электромагнитный клапан 120. Четырехходовой клапан 21а является четырехходовым клапаном с приводом от перепада давления.
[0077] Основной корпус 100 клапана включает в себя цилиндр 101, золотниковый стол 102, предусмотренный на части внутренней стенки цилиндра 101, и золотниковый клапан 103, который скользит по золотниковому столу 102 вдоль направления центральной оси цилиндра 101. Шестое отверстие I, которое является отверстием низкого давления, предусмотрено в центре золотникового стола 102 в направлении центральной оси цилиндра 101. Седьмое отверстие L и восьмое отверстие J расположены на противоположных сторонах относительно шестого отверстия I в направлении центральной оси цилиндра 101. Пятое отверстие K, которое является отверстием высокого давления, расположено напротив шестого отверстия I относительно центральной оси цилиндра 101.
[0078] Золотниковый клапан 103 выполнен в форме купола, который открывается в направлении золотникового стола 102. Поршень 104, соединенный с золотниковым клапаном 103, предусмотрен на одной торцевой стороне золотникового клапана 103 в направлении центральной оси цилиндра 101. Первая камера 106 предусмотрена между одним концом цилиндра 101 и поршнем 104. Поршень 105, соединенный с золотниковым клапаном 103, предусмотрен на другой торцевой стороне золотникового клапана 103 в направлении центральной оси цилиндра 101. Вторая камера 107 предусмотрена между другим концом цилиндра 101 и поршнем 105. Поршни 104 и 105 выполнены с возможностью скольжения вдоль внутренней поверхности стенки цилиндра 101. Поршни 104 и 105 перемещаются вместе с золотниковым клапаном 103 в направлении центральной оси цилиндра 101.
[0079] Управляющий электромагнитный клапан 120 соединен с основным корпусом 100 клапана четырьмя направляющими трубопроводами 110, 111, 112 и 113. Направляющий трубопровод 110 соединен с пятым отверстием K основного корпуса 100 клапана. Направляющий трубопровод 111 соединен с шестым отверстием I основного корпуса 100 клапана. Направляющий трубопровод 112 соединен с первой камерой 106 основного корпуса 100 клапана. Направляющий трубопровод 113 соединен со второй камерой 107 основного корпуса 100 клапана.
[0080] Состояние управляющего электромагнитного клапана 120 переключается в первое состояние или второе состояние посредством управления контроллером 50. В первом состоянии управляющего электромагнитного клапана 120, направляющий трубопровод 110 и направляющий трубопровод 113 сообщаются друг с другом в управляющем электромагнитном клапане 120, а направляющий трубопровод 111 и направляющий трубопровод 112 сообщаются друг с другом в управляющем электромагнитном клапане 120. Следовательно, в первом состоянии, пятое отверстие K и вторая камера 107 сообщаются друг с другом, посредством чего давление во второй камере 107 увеличивается до высокого значения, а шестое отверстие I и первая камера 106 сообщаются друг с другом, посредством чего давление в первой камере 106 уменьшается до низкого значения. Золотниковый клапан 103 перемещается к первой камере 106 за счет разности давлений между первой камерой 106 и второй камерой 107 и, таким образом, приводится в состояние, иллюстрированное на фиг.11. В результате шестое отверстие I и седьмое отверстие L сообщаются друг с другом, а пятое отверстие K и восьмое отверстие J сообщаются друг с другом.
[0081] Во втором состоянии управляющего электромагнитного клапана 120, направляющий трубопровод 110 и направляющий трубопровод 112 сообщаются друг с другом в управляющем электромагнитном клапане 120, а направляющий трубопровод 111 и направляющий трубопровод 113 сообщаются друг с другом в управляющем электромагнитном клапане 120. Следовательно, во втором состоянии, пятое отверстие K и первая камера 106 сообщаются друг с другом, посредством чего давление в первой камере 106 увеличивается до высокого значения, а шестое отверстие I и вторая камера 107 сообщаются друг с другом, посредством чего давление во второй камере 107 уменьшается до низкого значения. Золотниковый клапан 103 перемещается ко второй камере 107 за счет разности давлений между первой камерой 106 и второй камерой 107. В результате шестое отверстие I и восьмое отверстие J сообщаются друг с другом, а пятое отверстие K и седьмое отверстие L сообщаются друг с другом.
[0082] В первом состоянии или во втором состоянии, поскольку давление в пятом отверстии K выше, чем давление в шестом отверстии I, золотниковый клапан 103 прижимается к золотниковому столу 102 за счет разности давлений, уменьшая, тем самым, утечку хладагента в золотниковом клапане 103.
[0083] Хотя это не проиллюстрировано или не описано, каждый из четырехходовых клапанов 21b и первого устройства 12 переключения потока имеет конфигурацию, аналогичную конфигурации четырехходового клапана 21а.
[0084] Далее будет описана работа устройства холодильного цикла во время операции нагрева. Фиг.12 представляет собой схему, иллюстрирующую состояние устройства холодильного цикла согласно второму варианту осуществления во время операции нагрева. Как иллюстрировано на фиг.12, во время операции нагрева, первое устройство 12 переключения потока устанавливается, чтобы быть в первом состоянии, в котором первое отверстие G и четвертое отверстие Н сообщаются друг с другом, и второе отверстия E и третье отверстие F сообщаются друг с другом. Четырехходовой клапан 21a устанавливается, чтобы быть в первом состоянии, в котором пятое отверстие K и восьмое отверстие J сообщаются друг с другом, и шестое отверстие I и седьмое отверстие L сообщаются друг с другом. Четырехходовой клапан 21b устанавливается, чтобы быть в первом состоянии, в котором пятое отверстие O и восьмое отверстие N сообщаются друг с другом, и шестое отверстие М и седьмое отверстие P сообщаются друг с другом.
[0085] Перепускной расширительный клапан 18, то есть первый клапан, устанавливается в открытое состояние. Когда перепускной расширительный клапан 18 устанавливается, чтобы быть в открытом состоянии, давление в пятом отверстии K четырехходового клапана 21a и давление в пятом отверстии O четырехходового клапана 21b поддерживаются на высоком или промежуточном уровне. Промежуточное давление представляет собой давление выше, чем давление всасывания компрессора 11, и ниже, чем давление нагнетания компрессора 11. Когда перепускной расширительный клапан 18 установлен в открытое состояние, концевая сторона первого трубопровода 67 высокого давления закрывается восьмым отверстием J четырехходового клапана 21a и восьмым отверстием N четырехходового клапана 21b и, таким образом, хладагент не вытекает из других отверстий четырехходового клапана 21а и четырехходового клапана 21b. Перепускной расширительный клапан 18 может быть установлен в закрытое состояние. Давление шестого отверстия I четырехходового клапана 21a и давление шестого отверстия M четырехходового клапана 21b поддерживаются низкими. Следовательно, даже когда перепускной расширительный клапан 18 устанавливается, чтобы быть в закрытом состоянии, давление в пятом отверстии K четырехходового клапана 21a поддерживается выше, чем давление в шестом отверстии I четырехходового клапана 21a, и давление в пятом отверстии O четырехходового клапана 21b поддерживается выше, чем давление в шестом отверстии М четырехходового клапана 21b.
[0086] Поток хладагента в направлении от первого трубопровода 67 высокого давления к третьему отверстию F первого устройства 12 переключения потока блокируется обратным клапаном 22. В случае, когда двухпозиционный клапан используется в качестве второго клапана вместо обратного клапана 22, двухпозиционный клапан устанавливается, чтобы быть в закрытом состоянии. В результате поток хладагента в направлении от первого трубопровода 67 высокого давления к третьему отверстию F первого устройства 12 переключения потока блокируется двухпозиционным клапаном.
[0087] Газообразный хладагент высокого давления, нагнетаемый из компрессора 11, поступает во внутренний теплообменник 13 через нагнетательный трубопровод 61, первое устройство 12 переключения потока, и трубопровод 80 хладагента. Во время операции нагрева, внутренний теплообменник 13 работает как конденсатор. Более конкретно, во внутреннем теплообменнике 13 хладагент, который течет во внутреннем теплообменнике 13, и воздух в помещении, подаваемый внутренним вентилятором, обмениваются теплом друг с другом, и тепло конденсации хладагента передается воздуху в помещении. Следовательно, газообразный хладагент, который поступил во внутренний теплообменник 13, конденсируется, превращаясь в жидкий хладагент высокого давления. Кроме того, внутренний воздух, поступающий от внутреннего вентилятора, нагревается за счет тепла, передаваемого от хладагента.
[0088] Жидкий хладагент, который вытекает из внутреннего теплообменника 13, течет в расширительный клапан 14 через трубопровод 81 хладагента. Жидкий хладагент, который поступил в расширительный клапан 14, понижается в давлении, чтобы превратиться в двухфазный хладагент низкого давления. После вытекания из расширительного клапана 14, двухфазный хладагент течет через трубопровод 82 хладагента, и затем разветвляется, чтобы течь в трубопровод 82а хладагента и трубопровод 82b хладагента. Двухфазный хладагент, который поступил в трубопровод 82а хладагента, дополнительно понижается в давлении в капиллярной трубке 17а, а затем течет в первый наружный теплообменник 15а. Двухфазный хладагент, который поступил в трубопровод 82b, дополнительно понижается в давлении в капиллярной трубке 17b, а затем течет во второй наружный теплообменник 15b.
[0089] Во время операции нагрева, первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b оба работают как испарители. Более конкретно, в каждом из первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b хладагент, который течет в каждом наружном теплообменнике, и наружный воздух, направляемый наружным вентилятором, обмениваются теплом друг с другом, и тепло испарения для хладагента поглощается из наружного воздуха. Следовательно, двухфазный хладагент, который поступил в каждый из первого наружного теплообменника 15a и второго наружного теплообменника 15b испаряется и превращается в газообразный хладагент низкого давления.
[0090] После вытекания из первого наружного теплообменника 15а, газообразный хладагент всасывается в компрессор 11 через трубопровод 83а для хладагента, четырехходовой клапан 21а, трубопровод 70а низкого давления, трубопровод 70 низкого давления и всасывающий трубопровод 62. После вытекания из второго наружного теплообменника 15b, газообразный хладагент протекает через трубопровод 83b для хладагента, четырехходовой клапан 21b и трубопровод 70b низкого давления, затем присоединяется к газообразному хладагенту, который вытек из первого наружного теплообменника 15а, и полученный газообразный хладагент всасывается в компрессор 11. То есть, газообразный хладагент, который вытек из каждого из первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b, всасывается в компрессор 11 без прохождения через первое устройство 12 переключения потока. Газообразный хладагент, всасываемый в компрессор 11, сжимается в газообразный хладагент высокого давления. Во время операции нагрева, вышеуказанный цикл непрерывно повторяется.
[0091] Во время операции нагрева, первое отверстие G первого устройства 12 переключения потока, пятое отверстие K четырехходового клапана 21a, и пятое отверстие O четырехходового клапана 21b поддерживаются при высоком уровне давления или промежуточном давлении. Кроме того, во время операции нагрева, второе отверстие E первого устройства 12 переключения потока, шестое отверстие I четырехходового клапана 21а и шестое отверстие М четырехходового клапана 21b находятся под низким давлением.
[0092] Далее будет описана работа устройства холодильного цикла во время операции оттаивания. Фиг.13 представляет собой схему, иллюстрирующую состояние устройства холодильного цикла согласно второму варианту осуществления во время операции оттаивания. Как иллюстрировано на фиг.13, во время операции оттаивания, первое устройство 12 переключения потока устанавливается, чтобы быть во втором состоянии, в котором первое отверстие G и третье отверстие F сообщаются друг с другом, и второе отверстия E и четвертое отверстие Н сообщаются друг с другом. Четырехходовой клапан 21а устанавливается, чтобы быть во втором состоянии, в котором пятое отверстие K и седьмое отверстие L сообщаются друг с другом, и шестое отверстие I и восьмое отверстие J сообщаются друг с другом. Четырехходовой клапан 21b устанавливается, чтобы быть во втором состоянии, в котором пятое отверстие O и седьмое отверстие P сообщаются друг с другом, и шестое отверстие М и восьмое отверстие N сообщаются друг с другом.
[0093] Перепускной расширительный клапан 18, который представляет собой первый клапан, устанавливается, чтобы быть, например, в закрытом состоянии. Поток хладагента в направлении от третьего отверстия F первого устройства 12 переключения потока к первому трубопроводу 67 высокого давления допускается обратным клапаном 22. В случае, когда двухпозиционный клапан используется в качестве второго клапана вместо обратного клапана 22, двухпозиционный клапан устанавливается, чтобы быть в открытом состояние. В результате, поток хладагента в направлении от третьего отверстия F первого устройства 12 переключения потока к первому трубопроводу 67 высокого давления допускается двухпозиционным клапаном.
[0094] Газообразный хладагент высокого давления, нагнетаемый из компрессора 11, протекает через нагнетательный трубопровод 61, первое устройство 12 переключения потока, второй трубопровод 64 высокого давления и первый трубопровод 67 высокого давления и отводится, чтобы течь в первый трубопровод 67a высокого давления и первый трубопровод 67b высокого давления. Газообразный хладагент, который втекает в первый трубопровод 67а высокого давления, течет в первый наружный теплообменник 15а через четырехходовой клапан 21а и трубопровод 83а хладагента. Газообразный хладагент, который втекает в первый трубопровод 67b высокого давления, течет во второй наружный теплообменник 15b через четырехходовой клапан 21b и трубопровод 83b хладагента. Во время операции оттаивания, первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b оба работают как конденсаторы. Более конкретно, иней, прилипающий к каждому из первого наружного теплообменника 15a и второго наружного теплообменника 15b, плавится за счет тепла, передаваемого от хладагента, который протекает через каждый из первого наружного теплообменника 15a и второго наружного теплообменника 15b. В результате первый наружный теплообменник 15а и второй наружный теплообменник 15b оттаивают. В результате, газообразный хладагент, который протекает в каждом из первого наружного теплообменника 15a и второго наружного теплообменника 15b конденсируется и превращается в жидкий хладагент.
[0095] Жидкий хладагент, который вытек из первого наружного теплообменника 15а, понижается в давлении в капиллярной трубке 17а, а затем течет в расширительный клапан 14 через трубопровод 82а для хладагента и трубопровод 82 для хладагента. Жидкий хладагент, который вытек из второго наружного теплообменника 15b, понижается в давлении в капиллярной трубке 17b, проходит через трубопровод 82b хладагента и затем присоединяется к жидкому хладагенту, который вытек из первого наружного теплообменника 15а, и полученный хладагент поступает в расширительный клапан 14. Жидкий хладагент, который поступил в расширительный клапан 14, понижается в давлении, чтобы превратиться в двухфазный хладагент низкого давления. После вытекания из расширительного клапана 14, двухфазный хладагент поступает во внутренний теплообменник 13 через трубопровод 81 для хладагента. Во время операции оттаивания, внутренний теплообменник 13 работает как испаритель. Более конкретно, во внутреннем теплообменнике 13 тепло испарения для хладагента, который втекает во внутренний теплообменник 13, поглощается из воздуха в помещении. Следовательно, двухфазный хладагент, который поступил во внутренний теплообменник 13, испаряется для превращения в газообразный хладагент низкого давления. Газообразный хладагент, вытекший из внутреннего теплообменника 13, всасывается в компрессор 11 через трубопровод 80 для хладагента, первое устройство 12 переключения потока и всасывающий трубопровод 62. Газообразный хладагент, всасываемый в компрессор 11, сжимается в газообразный хладагент высокого давления. Во время операции оттаивания, вышеуказанный цикл непрерывно повторяется.
[0096] Во время операции оттаивания, первое отверстие G первого устройства 12 переключения потока, пятое отверстие K четырехходового клапана 21a, и пятое отверстие O четырехходового клапана 21b каждое поддерживаются при высоком давлении. Кроме того, во время операции оттаивания, второе отверстие E первого устройства 12 переключения потока, шестое отверстие I четырехходового клапана 21а и шестое отверстие М четырехходового клапана 21b каждое поддерживаются при низком давлении.
[0097] Далее, будет описана работа устройства холодильного цикла во время одновременной операции нагрева и оттаивания. Фиг.14 представляет собой схему, иллюстрирующую состояние устройства холодильного цикла согласно второму варианту осуществления во время одновременной операции нагрева и оттаивания. Одновременная операция нагрева и оттаивания включает первую операцию и вторую операцию. Во время первой операции, первый наружный теплообменник 15a и внутренний теплообменник 13 работают как конденсаторы, второй наружный теплообменник 15b работает как испаритель. В результате, нагрев продолжается пока первый наружный теплообменник 15a оттаивает. Во время второй операции, второй наружный теплообменник 15b и внутренний теплообменник 13 работают как конденсаторы, а первый наружный теплообменник 15a работает как испаритель. В результате, нагрев продолжается, пока второй наружный теплообменник 15b оттаивает. Фиг.14 иллюстрирует работу устройства холодильного цикла во время первой операции одновременной операции нагрева и оттаивания.
[0098] Как иллюстрировано на фиг.14, во время первой операции, первое устройство 12 переключения потока устанавливается, чтобы быть в первом состоянии, в котором первое отверстие G и четвертое отверстие Н сообщаются друг с другом, и второе отверстия E и третье отверстие F сообщаются друг с другом. Четырехходовой клапан 21а устанавливается, чтобы быть во втором состоянии, в котором пятое отверстие K и седьмое отверстие L сообщаются друг с другом, и шестое отверстие I и восьмое отверстие J сообщаются друг с другом. Четырехходовой клапан 21b устанавливается, чтобы быть в первом состоянии, в котором пятое отверстие О и восьмое отверстие N сообщаются друг с другом, и шестое отверстие М и седьмое отверстие Р сообщаются друг с другом.
[0099] Перепускной расширительный клапан 18, то есть первый клапан, установлен в открытое состояние. Поток хладагента в направлении от первого трубопровода 67 высокого давления к третьему отверстию F первого устройства 12 переключения потока блокируется обратным клапаном 22. В случае, когда двухпозиционный клапан используется в качестве второго клапана вместо обратного клапана 22, двухпозиционный клапан устанавливается в закрытое состояние. В результате поток хладагента в направлении от первого трубопровода 67 высокого давления к третьему отверстию F первого устройства 12 переключения потока блокируется двухпозиционным клапаном.
[0100] Газообразный хладагент высокого давления, нагнетаемый из компрессора 11, протекает через нагнетательный трубопровод 61 и разветвляется так, что часть газообразного хладагента высокого давления течет в первый трубопровод 67 высокого давления. Давление газообразного хладагента, который поступил в первый трубопровод 67 высокого давления, снижается до промежуточного давления в перепускном расширительном клапане 18, и затем газообразный хладагент течет в первый наружный теплообменник 15а через первый трубопровод 67а высокого давления, четырехходовой клапан 21а и трубопровод 83а хладагента. В первом наружном теплообменнике 15а иней, прилипший к нему, плавится за счет тепла, передаваемого от хладагента, который течет в наружном теплообменнике 15а. В результате, первый наружный теплообменник 15a оттаивает. Газообразный хладагент, который поступил в первый наружный теплообменник 15a, конденсируется для превращения в жидкий хладагент промежуточного давления или двухфазный хладагент, и жидкий хладагент промежуточного давления или двухфазный хладагент вытекает из первого наружного теплообменника 15а, и затем снижается в давлении в капиллярной трубке 17а.
[0101] Из газообразного хладагента высокого давления, нагнетаемого из компрессора 11, газообразный хладагент, отличный от газообразного хладагента, который поступил в первый трубопровод 67 высокого давления, течет во внутренний теплообменник 13 через первое устройство 12 переключения потока и трубопровод 80 для хладагента. Во внутреннем теплообменнике 13, хладагент, который течет во внутреннем теплообменнике 13, и воздух в помещении, направляемый внутренним вентилятором, обмениваются теплом друг с другом, и тепло конденсации газообразного хладагента передается воздуху в помещении. В результате, газообразный хладагент, который поступил во внутренний теплообменник 13, конденсируется, превращаясь в жидкий хладагент высокого давления. Кроме того, внутренний воздух, поступающий от внутреннего вентилятора, нагревается за счет тепла, передаваемого от хладагента.
[0102] Жидкий хладагент, который вытекает из внутреннего теплообменника 13, течет в расширительный клапан 14 через трубопровод 81 хладагента. Жидкий хладагент, который поступил в расширительный клапан 14, понижается в давлении, чтобы превратиться в двухфазный хладагент низкого давления. Двухфазный хладагент, который вытекает из расширительного клапана 14, проходит через трубопровод 82 для хладагента и присоединяется к жидкому хладагенту или двухфазному хладагенту, сниженному в давлении в капиллярной трубке 17a. Получающийся в результате хладагент, затем дополнительно снижается в давлении в капиллярной трубке 17b, и течет во второй наружный теплообменник 15b. Во втором наружном теплообменнике 15b, хладагент, который течет во втором наружном теплообменнике 15b, и наружный воздух, направляемый наружным вентилятором, обмениваются теплом друг с другом, и тепло испарения для хладагента поглощается из наружного воздуха. В результате, двухфазный хладагент, который поступил во второй наружный теплообменник 15b, испаряется, превращаясь в газообразный хладагент низкого давления. После вытекания из второго наружного теплообменника 15b, газообразный хладагент всасывается в компрессор 11 через трубопровод 83b для хладагента, четырехходовой клапан 21b, трубопровод 70b низкого давления, трубопровод 70 низкого давления и всасывающий трубопровод 62. То есть, газообразный хладагент, который вытекает из второго наружного теплообменника 15b, всасывается в компрессор 11 без протекания через первое устройство 12 переключения потока. Газообразный хладагент, всасываемый в компрессор 11, сжимается в газообразный хладагент высокого давления. Во время первой операции одновременного нагрева и оттаивания, вышеуказанный цикл непрерывно повторяется. В результате, нагрев продолжается пока первый наружный теплообменник 15a оттаивает.
[0103] Во время первой операции одновременной операции нагрева и оттаивания, первое отверстие G первого устройства 12 переключения потока, пятое отверстие K четырехходового клапана 21a, и пятое отверстие O четырехходового клапана 21b поддерживаются при высоком уровне давления или промежуточном давлении. Кроме того, во время первой операции, второе отверстие Е первого устройства 12 переключения потока, шестое отверстие I четырехходового клапана 21а и шестое отверстие M четырехходового клапана 21b каждое поддерживаются при низком давлении.
[0104] Хотя это не проиллюстрировано, во время второй операции одновременной операции нагрева и оттаивания, четырехходовой клапан 21а устанавливается, чтобы быть в первом состоянии, а четырехходовой клапан 21b устанавливается, чтобы быть во втором состоянии, противоположном первой операции. Первое устройство 12 переключения потока и перепускной расширительный клапан 18 устанавливаются, чтобы быть в соответствующих состояниях, которые являются такими же, как и во время первой операции. В результате, во время второй операции, нагрев продолжается, пока второй наружный теплообменник 15b оттаивает. Во время второй операции, первое отверстие G первого устройства 12 переключения потока, пятое отверстие K четырехходового клапана 21a, и пятое отверстие O четырехходового клапана 21b каждое поддерживаются при высоком уровне давления или промежуточном давлении. Кроме того, во время второй операции, второе отверстие E первого устройства 12 переключения потока, шестое отверстие I четырехходового клапана 21а и шестое отверстие М четырехходового клапана 21b каждое поддерживаются при низком давлении.
[0105] Как описано выше, устройство холодильного цикла согласно второму варианту осуществления включает в себя первое устройство 12 переключения потока, четырехходовой клапан 21a, четырехходовой клапан 21b, компрессор 11, нагнетательный трубопровод 61, всасывающий трубопровод 62, первый трубопровод 67 высокого давления, второй трубопровод 64 высокого давления, перепускной расширительный клапан 18, обратный клапан 22, трубопровод 70 низкого давления, первый наружный теплообменник 15а, второй наружный теплообменник 15b и внутренний теплообменник 13. Первое устройство 12 переключения потока имеет первое отверстие G, второе отверстие E, третье отверстие F и четвертое отверстие H. Четырехходовой клапан 21a имеет пятое отверстие K, шестое отверстие I, седьмое отверстие L и закрытое восьмое отверстие J. Четырехходовой клапан 21b имеет пятое отверстие O, шестое отверстие М, седьмое отверстие P и закрытое восьмое отверстие N. Компрессор 11 имеет всасывающее отверстие 11а, из которого всасывается хладагент, и нагнетательное отверстие 11b, из которого нагнетается хладагент. Нагнетательный трубопровод 61 соединяет нагнетательное отверстие 11b компрессора 11 и первое отверстие G первого устройства 12 переключения потока. Всасывающий трубопровод 62 соединяет всасывающее отверстие 11а компрессора 11 и второе отверстие E первого устройства 12 переключения потока. Первый трубопровод 67 высокого давления соединяет нагнетательный трубопровод 61 и пятое отверстие K четырехходового клапана 21a и пятое отверстие O четырехходового клапана 21b. Второй трубопровод 64 высокого давления соединяет третье отверстие F первого устройства 12 переключения потока и разветвление 65, предусмотренное в первом трубопроводе 67 высокого давления. Перепускной расширительный клапан 18 предусмотрен на части первого трубопровода 67 высокого давления, которая расположена между нагнетательным трубопроводом 61 и разветвлением 65. Обратный клапан 22 предусмотрен на втором трубопроводе 64 высокого давления. Трубопровод 70 низкого давления соединяет всасывающий трубопровод 62 и шестое отверстие I четырехходового клапана 21a и шестое отверстие М четырехходового клапана 21b. Первый наружный теплообменник 15а соединен с седьмым отверстием L четырехходового клапана 21а. Второй наружный теплообменник 15b соединен с седьмым отверстием Р четырехходового клапана 21b. Внутренний теплообменник 29 соединен с четвертым отверстием Н первого устройства 12 переключения потока. Первое устройство 12 переключения потока является примером первого четырехходовой клапан. Четырехходовой клапан 21а является примером второго четырехходового клапана. Четырехходовой клапан 21b является примером третьего четырехходового клапана. Перепускной расширительный клапан 18 является примером первого клапана. Обратный клапан 22 является примером второго клапана.
[0106] В вышеприведенной конфигурации, независимо от выполнения операции нагрева, операции оттаивания и операции одновременного нагрева и оттаивания, давление в пятом отверстии K четырехходового клапана 21а поддерживается выше, чем давление в шестом отверстии I четырехходового клапана 21а, а давление в пятом отверстии O четырехходового клапана 21b поддерживается выше, чем давление в шестом отверстии М четырехходового клапана 21b. Следовательно, в качестве каждого из четырехходового клапана 21а и четырехходового клапана 21b может быть использован четырехходовой клапан с приводом от перепада давления. Следовательно, во втором варианте осуществления, конфигурация контура 10 хладагента, который может выполнять операцию нагрева, операцию оттаивания и одновременную операцию нагрева и оттаивания, может быть дополнительно упрощена.
[0107] Кроме того, устройство холодильного цикла согласно второму варианту осуществления, способно выполнять операцию нагрева, при которой первый наружный теплообменник 15a и второй наружный теплообменник 15b работают как испарители, а внутренний теплообменник 13 работает как конденсатор, операцию оттаивания, в которой первый наружный теплообменник 15a и второй наружный теплообменник 15b работают как конденсаторы, и одновременную операцию нагрева и оттаивания, в которой один из первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b работает в качестве испарителя, а другой из первого наружного теплообменника 15а и второго наружного теплообменника 15b и внутренний теплообменник 13 работают в качестве конденсаторов. Во время операции нагрева, первое устройство 12 переключения потока устанавливается так, чтобы первое отверстие G и четвертое отверстие H сообщались друг с другом, а второе отверстие E и третье отверстие F сообщались друг с другом; четырехходовой клапан 21a устанавливается так, чтобы пятое отверстие K и восьмое отверстие J сообщались друг с другом, а шестое отверстие I и седьмое отверстие L сообщались друг с другом; четырехходовой клапан 21b устанавливается так, чтобы пятое отверстие О и восьмое отверстие N сообщались друг с другом, а шестое отверстие М и седьмое отверстие Р сообщались друг с другом; и обратный клапан 22 блокирует поток хладагента от разветвления 65 к третьему отверстию F. Во время операции оттаивания, первое устройство 12 переключения потока устанавливается так, чтобы первое отверстие G и третье отверстие F сообщались друг с другом, и чтобы второе отверстие E и четвертое отверстие H сообщались друг с другом; четырехходовой клапан 21a устанавливается так, чтобы пятое отверстие K и седьмое отверстие L сообщались друг с другом, а шестое отверстие I и восьмое отверстие J сообщались друг с другом; четырехходовой клапан 21b устанавливается так, чтобы пятое отверстие O и седьмое отверстие P сообщались друг с другом, а шестое отверстие M и восьмое отверстие N сообщались друг с другом; и обратный клапан 22 позволяет протеканию хладагента из третьего отверстия F к разветвлению 65. Во время операции одновременного нагревания и оттаивания, первое устройство 12 переключения потока установлен так, что бы позволить первому отверстию G и четвертому отверстию H сообщаться друг с другом, а второму отверстию E и третьему отверстию F сообщаться друг с другом; четырехходовой клапан 21a установлен так, чтобы позволить пятому отверстию K и седьмому отверстию L сообщаться друг с другом, а шестому отверстию I и восьмому отверстию J сообщаться друг с другом; четырехходовой клапан 21b установлен так, чтобы пятое отверстие О и восьмое отверстие N сообщались друг с другом, а шестое отверстие М и седьмое отверстие P сообщались друг с другом; перепускной расширительный клапан 18 устанавливается, чтобы быть в открытом состоянии; и обратный клапан 22 блокирует поток хладагента от разветвления 65 в направлении третьего отверстия F.
[0108] Первый и второй варианты осуществления, как описано выше, могут быть использованы для практического использования в комбинации.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
[0109] 10 контур хладагента,
11 компрессор
11а всасывающее отверстие
11а нагнетательное отверстие
12 первое устройство переключения потока,
13 внутренний теплообменник
14 расширительный клапан
15а первый наружный теплообменник
15b второй наружный теплообменник
16 второе устройство переключения потока,
17a, 17b капиллярные трубки
18 перепускной расширительный клапан
21a, 21b четырехходовой клапан
22 обратный клапан
30, 31, 32, 33, 33a, 33b, 34, 35, 36, 37, 38 трубопровод
50 контроллер
61 нагнетательный трубопровод
62 всасывающий трубопровод
63, 65, 68, 69, 71, 84 разветвление
64 второй трубопровод высокого давления
67, 67a, 67b первый трубопровод высокого давления
70, 70a, 70b трубопровод низкого давления
80, 81, 82, 82a, 82b, 83a, 83b трубопровод хладагента
100 основной корпус клапана
101 цилиндр
102 золотниковый стол
103 золотниковый клапан
104, 105 поршень
106 первая камера
107 вторая камера
110, 111, 112, 113 направляющий трубопровод
120 управляющий электромагнитный клапан