辐射式空气调节机

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辐射式空气调节机\n技术领域\n[0001] 本发明涉及辐射式空气调节机。\n背景技术\n[0002] 在住宅用的热泵式空气调节机中，即室外机和室内机分开的所谓分离式空气调节机中，通常的结构是室外机设有热交换器和风扇，并且室内机也设有热交换器和风扇。对此，同样是分离式空气调节机，还存在室内机的热交换器为辐射面板，不使用风扇而是通过热辐射进行室内的制冷或制热的类型。专利文献1～3表示了其示例。\n[0003] 专利文献1记载的空气调节机具备设置在房屋的天花板上的辐射面板。制冷剂配管蛇形配置在辐射面板的内部。在制冷运转时，辐射面板吸热以进行辐射式制冷。在制热运转时，辐射面板散热以进行辐射式制热。辐射式制冷制热不存在室内风扇对空气的搅拌和噪音，可以安静舒适地进行制冷制热。\n[0004] 专利文献2记载了一种利用多枚辐射面板进行制冷制热的空气调节装置，例如在室内的多个面上配置辐射面板，或在一面上设置多枚辐射面板。所述空气调节装置中，各辐射面板的表面安装有表面温度检测器，并对应各辐射面板的负载控制流向各辐射面板的热介质的流量。\n[0005] 专利文献3记载了一种辐射空气调节装置，能够在风扇盘管和辐射面板双方进行室温控制，同时控制辐射面温度。\n[0006] 专利文献1：日本专利公开公报特开平10-205802号\n[0007] 专利文献2：日本专利公开公报特开平4-320752号\n[0008] 专利文献3：日本专利公开公报特开2000-283535号\n[0009] 除了专利文献3记载的空气调节装置那样同时使用具备送风机的风扇盘管和辐射面板的类型以外，仅仅用辐射面板进行制冷制热的空气调节机中，由于不具备积极地在室内产生风的流动的动力源，所以不能适当地检测室温。因此，仅仅参照辐射面板温度进行控制时，难以将室温控制为舒适的室温。\n[0010] 辐射式空气调节机还追求也参照室温进行控制，但是将用于测量室温的温度检测器用通常的方式配置在辐射面板上时，会受到辐射面板的散热部释放的辐射热和制冷剂配管释放的辐射热等的影响，测量结果会产生偏差。如果将室温检测器配置于离开辐射面板的部位处所使用的要素、例如遥控装置等，虽然不用担心辐射面板的散热部和制冷剂配管释放的辐射热等的影响，但是此时如何传递室温测量结果又成为问题。假如进行无线通信，则必须配合取样率进行无线通信，但在采用遥控装置的情况下会加快电池的消耗。\n发明内容\n[0011] 本发明鉴于上述问题，目的是提供一种不具备送风机的无风型的辐射式空气调节机，能适当地检测室温，并进行细致、舒适的空调控制。\n[0012] 本发明的辐射式空气调节机包括：辐射面板，配置在室内；室外侧热交换器；压缩机，使制冷剂通过制冷剂配管在所述辐射面板和所述室外侧热交换器中循环；以及控制部；\n所述辐射面板具有箱体，在所述箱体内配置有散热部，在所述辐射面板的上部配置有上部室温检测器，在所述辐射面板的下部配置有下部室温检测器，所述控制部在制冷运转时参照来自所述上部室温检测器的输出信号进行控制，在制热运转时参照来自所述下部室温检测器的输出信号进行控制，在与所述散热部连接的制冷剂配管的位于所述箱体内的部分上，安装有用于检测该制冷剂配管的温度的制冷剂配管温度检测器，所述控制部还参照来自所述制冷剂配管温度检测器的输出信号进行控制，安装有所述制冷剂配管温度检测器的所述制冷剂配管是用于液体制冷剂的制冷剂配管，所述控制部在制冷运转时参照所述制冷剂配管温度检测器检测出的温度作为所述辐射面板的表面温度，在制热运转时参照在所述制冷剂配管温度检测器检测出的温度上加上修正温度后的温度作为所述辐射面板的表面温度。\n[0013] 辐射面板成为蒸发器的空气调节运转时(例如制冷运转时)，产生从辐射面板的上部朝向下部的气流，辐射面板的上部所迎来的空气成为不受散热部的辐射热影响的空气。\n辐射面板成为冷凝器的空气调节运转时(例如制热运转时)，产生从辐射面板的下部朝向上部的气流，辐射面板的下部所迎来的空气成为不受散热部的辐射热影响的空气。通过在辐射面板的上部和下部分别配置室温检测器，在辐射面板成为蒸发器的空气调节运转时和辐射面板成为冷凝器的空气调节运转时，都可以测量不受散热部的辐射热影响的室内空气的温度，可以适当地了解室温，进行细致、舒适的空调控制。\n[0014] 此外，按照所述结构，由于控制部不仅参照室温进行控制，还参照流过散热部的制冷剂的温度进行控制，所以能更快速地使室温接近目标温度。此外，因为能与辐射面板的制冷剂通道是制冷运转时的制冷剂通道还是制热运转时的制冷剂通道无关，在相同位置检测辐射面板的表面温度，所以不必在制冷运转时和制热运转时改变控制方法。而且，制冷剂配管温度检测器不是安装在辐射面板的表面，而是安装于制冷剂配管，所以减少了露水浸湿制冷剂配管温度检测器的可能性，降低了制冷剂配管温度检测器误检测的可能性。\n[0015] 此外，按照所述结构，在制热运转时，通过从制冷剂配管的温度预测散热部的过冷度并修正温度，可以准确地预测辐射面板的表面温度。\n[0016] 按照所述结构，制冷运转时用上部室温检测器测量不受散热部的辐射热影响的室内空气的温度，制热运转时用下部室温检测器测量不受散热部的辐射热影响的室内空气的温度，因而通过适当地把握应改变的室内空气的温度，可以进行细致、舒适的空调控制。\n[0017] 按照本发明，不论在制冷运转时还是制热运转时，都可以测量不受散热部的辐射热影响的室内空气的温度，从而能适当地了解室温，进行细致、舒适的空调控制。\n附图说明\n[0018] 图1是本发明的辐射式空气调节机的简要结构图，表示了制冷运转时的状态。\n[0019] 图2是本发明的辐射式空气调节机的简要结构图，表示了制热运转时的状态。\n[0020] 图3是表示辐射面板的第一实施方式的简要结构图。\n[0021] 图4是表示辐射面板的第二实施方式的简要结构图。\n[0022] 图5是表示辐射面板的第三实施方式的简要结构图。\n[0023] 图6是表示散热部的第一实施方式的剖视图。\n[0024] 图7是表示散热部的第二实施方式的剖视图。\n[0025] 图8是辐射式空气调节机的控制框图。\n[0026] 图9是辐射式空气调节机在制冷运转时的控制流程图。\n[0027] 图10是辐射式空气调节机在制热运转时的控制流程图。\n[0028] 图11是表示制冷运转时的室内气流的说明图。\n[0029] 图12是表示制热运转时的室内气流的说明图。\n[0030] 附图标记说明\n[0031] 1   辐射式空气调节机\n[0032] 10   室外机\n[0033] 11   箱体\n[0034] 12   压缩机\n[0035] 13   四通阀\n[0036] 14   室外侧热交换器\n[0037] 15   膨胀阀\n[0038] 16   室外侧送风机\n[0039] 17、18  制冷剂配管\n[0040] 30   辐射面板\n[0041] 31   箱体\n[0042] 32   散热部\n[0043] 36   制冷剂配管温度检测器\n[0044] 38   上部室温检测器\n[0045] 39   下部室温检测器\n[0046] 40   控制部\n具体实施方式\n[0047] 基于图1说明辐射式空气调节机1的简要结构。辐射式空气调节机1由室外机10和辐射面板30构成。辐射面板30配置在室内，相当于通常的分离式空气调节机的室内机。\n[0048] 室外机10在箱体11的内部收纳有压缩机12、四通阀13、室外侧热交换器14、膨胀阀\n15和室外侧送风机16等，所述箱体11由钣金件和合成树脂件构成。\n[0049] 室外机10通过两条制冷剂配管17、18与辐射面板30连接。制冷剂配管17用于流通液体制冷剂，采用比制冷剂配管18细的管。因此，制冷剂配管17又称为“液体管”、“细管”等。\n制冷剂配管18用于流通气体制冷剂，采用比制冷剂配管17粗的管。因此，制冷剂配管18又称为“气体管”、“粗管”等。制冷剂例如使用HFC类的R410A和R32等。\n[0050] 在室外机10内部的制冷剂配管中，与制冷剂配管17连接的制冷剂配管设有二通阀\n19，与制冷剂配管18连接的制冷剂配管设有三通阀20。当从室外机10取下制冷剂配管17、18时，二通阀19和三通阀20被关闭，以防止制冷剂从室外机10向外部泄漏。当需要从室外机10或者包含辐射面板30的整个制冷系统排出制冷剂时，通过三通阀20排出制冷剂。\n[0051] 辐射面板30通常直立设置于室内的墙壁附近，在由钣金件和合成树脂件构成的正面形状为矩形的箱体31的内部配置有多个散热部32。尽管为了简便而命名为“散热部”，但是该构件不仅在制热运转时对周围的空气散热，并且在制冷运转时从周围的空气吸热。\n[0052] 散热部32为铅直配置的筒状构件。如图6、7所示，用散热片34包围中心的制冷剂管\n33这样的结构是散热部32的基本结构。制冷剂管33和散热片34由铜和铝等热传导良好的金属形成，并彼此紧密接触。另外，此处所谓的“铅直”不限于严格的铅直方向。也可以是包含一定倾斜的铅直方向。\n[0053] 图6的散热片34和图7的散热片34都具有多个翅片放射状展开的水平断面形状。图\n6的散热片34形成为沿轴线方向分割成两部分的构件，从前后夹入制冷剂管33。图7的散热片34为一个部件，在中心的相当于车轮的轮毂的部分插入制冷剂管33。当然，图6、7所示的散热部32的结构仅仅是例示，可以采用不同断面形状的散热片34，也能够以不同的方式组合制冷剂管33和散热片34。\n[0054] 多个(在图中为7根)散热部32在箱体31的内部彼此并列配置。箱体31的前表面设有露出散热部32的开口部35。多个散热部32全部与制冷剂配管17、18连接。图3所示的连接结构示例中，全部的散热部32并列连接于制冷剂配管17、18。图4所示的连接结构示例中，全部的散热部32串联后与制冷剂配管17、18连接。\n[0055] 为了连接多个散热部32，还可以采用图3、4所示方式以外的方式。例如可以将多个散热部32以规定根数分组，属于同一组的散热部32并联，再将各组串联。或者还可以将多个散热部32以规定根数分组，属于同一组的散热部32串联，再将各组并联。\n[0056] 在进行辐射式空气调节机1的运转控制时，必须知道各部位的温度。为了实现该目的，室外机10和辐射面板30配置有温度检测器。在室外机10中，在室外侧热交换器14上配置有温度检测器21，在作为压缩机12的喷出部的喷出管12a上配置有温度检测器22，在作为压缩机12的吸入部的吸入管12b上配置有温度检测器23，在膨胀阀15和二通阀19之间的制冷剂配管上配置有温度检测器24。在辐射面板30上配置有温度检测器36。温度检测器21、22、\n23、24、36都由热敏电阻构成。\n[0057] 如图3所示，尽管温度检测器36用于测量散热部32的温度，但不是直接安装在散热部32上，而是安装在用于液体制冷剂的制冷剂配管17上。将温度检测器36配置在制冷剂配管17上的理由如下。即，由于散热部32的温度因位置(特别是上下的位置)不同而不同，所以难以决定将温度检测器36配置在哪个位置。\n[0058] 散热部32的表面温度还取决于连接多个散热部32的制冷剂通道如何设计。制冷剂通道为单一通道的情况下，因压力损失和制冷剂的气液相变化而容易产生温度差。制冷剂通道为多个通道的情况下，存在各通道产生温度差的可能性。此外，有时温度检测器为了提高感温性而用金属覆盖。当构成散热部32的金属和温度检测器使用的金属的种类不同时，在其接触部存在因异种金属而产生电位差从而引起电蚀的可能性。无论如何，都难以决定将温度检测器36配置在散热部32的哪个位置。\n[0059] 如果将箱体31内部的制冷剂配管17作为温度检测器36的安装部位，就可以解决上述问题。制冷剂配管17是在制冷运转时被膨胀阀15节流的制冷剂所流入的部位，并且是在制热运转时冷凝的制冷剂从散热部32流出的部位。以下仅将温度检测器36特别称为“制冷剂配管温度检测器36”。\n[0060] 在制冷运转时，由于制冷剂配管17中流通有气液两相状态的制冷剂(但几乎未气化，而是液相制冷剂多的状态的制冷剂)，换句话说，由于制冷剂的气液相变化少，所以能将制冷剂配管17的温度作为散热部32的温度进行处理。另一方面，在制热运转时，制冷剂配管\n17成为制冷系统的过冷部(液相部)，由于液体制冷剂积存，所以不能直接将制冷剂配管17的温度作为散热部32的温度进行处理。可是，利用后述的“修正温度”的构思，在制热运转时也可以从制冷剂配管温度检测器36的测量温度求出散热部32的表面温度。\n[0061] 制冷剂配管温度检测器36的安装位置是制冷剂配管17在箱体31内部处于较上方的部分。选择这种部位作为制冷剂配管温度检测器36的安装位置的理由后述。\n[0062] 辐射面板30上除了配置有制冷剂配管温度检测器36以外，还配置有室温检测器。\n室温检测器38配置在箱体31的上部，室温检测器39配置在箱体31的下部。以下将室温检测器38称为“上部室温检测器38”，将室温检测器39称为“下部室温检测器39”。上部室温检测器38和下部室温检测器39与温度检测器21、22、23、24和制冷剂配管温度检测器36相同，也由热敏电阻构成。上部室温检测器38和下部室温检测器39配置在不易受到散热部32的辐射热和制冷剂配管17、18的辐射热影响的部位。\n[0063] 图8所示的控制部40用于辐射式空气调节机1的整体控制。控制部40进行控制，以使室内温度达到使用者设定的目标值。\n[0064] 控制部40对压缩机12、四通阀13、膨胀阀15和室外侧送风机16发出动作指令。此外，控制部40分别从温度检测器21～24、制冷剂配管温度检测器36、上部室温检测器38和下部室温检测器39接收检测温度的输出信号。控制部40参照来自温度检测器21～24、制冷剂配管温度检测器36、上部室温检测器38和下部室温检测器39的输出信号，对压缩机12和室外侧送风机16发出运转指令，并对四通阀13和膨胀阀15发出状态切换的指令。\n[0065] 图1表示了辐射式空气调节机1进行制冷运转(除湿运转)或者除霜运转的状态。从压缩机12喷出的高温高压的制冷剂进入室外侧热交换器14，在此与室外空气进行热交换。\n即，制冷剂向室外空气散热。散热并冷凝而成为液态的制冷剂从室外侧热交换器14通过膨胀阀15被送到辐射面板30的散热部，减压并膨胀而成为低温低压，从而使散热部32的表面温度下降。表面温度下降后的散热部32从室内空气吸热，由此冷却室内空气。吸热后的低温的气态制冷剂返回压缩机12。由室外侧送风机16生成的气流促进从室外侧热交换器14散热。\n[0066] 图2表示了辐射式空气调节机1进行制热运转的状态。此时四通阀13进行切换以使制冷剂的流向与制冷运转时相反。即，从压缩机12喷出的高温高压的制冷剂进入散热部32，在此与室内空气进行热交换。即，制冷剂对室内空气散热，加热室内空气。散热并冷凝而成为液态的制冷剂从散热部32通过膨胀阀15被送到室外侧热交换器14，减压并膨胀而使室外侧热交换器14的表面温度下降。表面温度下降后的室外侧热交换器14从室外空气吸热。吸热后的低温的气态制冷剂返回压缩机12。由室外侧送风机16生成的气流促进室外侧热交换器14吸热。通过除霜运转除去因吸热而附着在室外侧热交换器14上的霜。\n[0067] 图9表示了辐射式空气调节机1的辐射面板30成为蒸发器的作为空气调节运转一例的制冷运转时的控制流程图。制冷运转开始后，在步骤#101中，控制部40参照上部室温检测器38的输出信号。制冷运转时室内的空气如图11所示进行循环，因此通过上部室温检测器38的空气成为不受散热部32的辐射热影响的空气。\n[0068] 下一步骤#102中，控制部40参照制冷剂配管温度检测器36的输出信号。制冷运转(除湿运转)或者除霜运转时，由于可以将制冷剂配管温度检测器36检测出的温度作为散热部32的表面温度进行处理，所以控制部40以不施加修正的方式参照制冷剂配管温度检测器\n36的输出信号。\n[0069] 以后控制部40以规定的取样率执行步骤#101和步骤#102，同时继续制冷运转。\n[0070] 这样，由于控制部40不仅参照室温进行控制，还参照流经散热部32的制冷剂的温度进行控制，所以能够更快地使室温接近目标温度。\n[0071] 如上所述，由于温度检测器36安装在制冷剂配管17的位于箱体31内的部分上，所以能够与辐射面板30的制冷剂通道是制冷运转时的制冷剂通道还是制热运转时的制冷剂通道无关，在相同位置检测辐射面板30的表面温度。因此，不必在制冷运转时和制热运转时改变控制方法。\n[0072] 在制冷运转(除湿运转)时，散热部32产生露水。由于制冷剂配管温度检测器36安装于制冷剂配管17在箱体31内处于较上方的部分上，所以即使散热部32的露水作为排出水存留在散热部32的下方(由配置在散热部32下方的排水盘32a(参照图11)承接排出水)，制冷剂配管温度检测器36也不会接触排出水。因此，不必担心制冷剂配管温度检测器36的检测温度产生误差，或者制冷剂配管温度检测器36发生故障。尽管比不上散热部32严重，但是制冷剂配管17上也会产生露水，为了减小所述露水的影响，将制冷剂配管温度检测器36配置在制冷剂配管17的上方部位也十分有效。另外，在图1中，将制冷剂配管温度检测器36设置在制冷剂配管17中的、穿过比散热部32靠向上方的箱体31的上框内部的部分上。\n[0073] 如图4所示将多个散热部32串联时，制冷剂配管温度检测部36也配置在制冷剂配管17的上方部位。此外，将多个散热部32串联时，如图5所示，也可以将制冷剂配管温度检测器36安装于制冷剂配管37，所述制冷剂配管37用于在辐射面板30的上部将散热部32彼此连接。所述结构下也能够从露水保护制冷剂配管温度检测器36。也就是说，将制冷剂配管温度检测器36配置在不易产生露水的部位是必须遵守的事项。\n[0074] 图10表示了辐射式空气调节机1的辐射面板30成为冷凝器的作为空气调节运转一例的制热运转时的控制流程图。制热运转开始后，在步骤#111中，控制部40参照下部室温检测器39的输出信号。制热运转时室内的空气如图12所示进行循环，因此通过下部室温检测器39的空气成为不受散热部32的辐射热影响的空气。\n[0075] 下一步骤#112中，控制部40参照在制冷剂配管温度检测器36检测出的温度上加上修正温度后的温度。\n[0076] 如上所述，制冷剂配管温度检测器36配置于制冷剂配管17，并不直接检测辐射面板30的表面温度(更准确地讲是散热部32的表面温度)。此外，制冷剂配管17的温度与辐射面板30的表面温度之差根据过冷度的值而变化。因此在制热运转时，通过从制冷剂配管17的温度预测散热部32的过冷度并修正温度，来预测辐射面板30的表面温度。优选重复试验来决定修正温度。\n[0077] 以后控制部40以规定的取样率执行步骤#111和步骤#112，同时继续制热运转。\n[0078] 这样，由于控制部40在制热运转时不仅参照室温进行控制，还参照从制冷剂配管\n17的温度预测散热部32的过冷度并修正温度后的、准确性高的辐射面板30的预测表面温度进行控制，所以能更快速地使室温接近目标温度。\n[0079] 作为测量室温的装置设置有上部室温检测器38和下部室温检测器39是最低条件，但是本发明不限于此。也可以在上部室温检测器38和下部室温检测器39的中间高度的部位配置第三室温检测器，或者配置更多的室温检测器，控制部40还参照这些室温检测器的测量结果进行控制。另外，当然上部室温检测器38和下部室温检测器39以外的室温检测器也应该配置在不易受到散热部32的辐射热和制冷剂配管17、18的辐射热影响的部位。\n[0080] 到此为止说明的都是散热部32铅直配置，但是也可以将散热部32水平配置。此时的散热片34只要是将与制冷剂管33的轴线垂直的多个薄板彼此间隔配置即可。\n[0081] 以上说明了本发明的实施方式，但是本发明的范围不限于此，可以在不脱离发明主旨的范围内进行各种变形并实施。\n[0082] 工业实用性\n[0083] 本发明能广泛应用于辐射式空气调节机。