CN102042660B - 空调机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调机，该空调机能够在运行中水的供给变没了的场合及压缩机起动时没有水的供给的场合停止运行，防止冻结。该空调机用制冷剂配管(10、11)连接室外机(1)和室内机(23)，该室外机(1)设有板式热交换器(4)、压缩机(2)和室外膨胀阀(5)，该板式热交换器(4)具有水流过的板和制冷剂流过的板，该室内机(23)设有室内热交换器(25)；其中：在板式热交换器的侧面设有温度传感器(9)，用温度传感器测定水流过的板和制冷剂流过的板的温度，在该温度传感器的值为规定值以下的场合，停止压缩机的运行。

Description

空调机

技术领域

本发明涉及一种空调机，该空调机具有以水为热源的热源侧热交换器，对在该热源侧热交换器内部流动的水进行冻结保护，本发明尤其涉及适合于板式热交换器的空调机。

背景技术

近年来，环境问题成为全球规模的问题，作为一个解决办法，可列举出节能化。在具有以水为热源的热源侧热交换器的空调机中，能够利用未利用热源(地下水、来自设备的排热等)。另外，在水与制冷剂间进行换热的场合，换热效率好，节能性比以空气为热源的一般的空调机高，环境负荷低。另一方面，该热交换器在水与制冷剂间进行换热，所以，如制冷剂温度变负，则水结冻，结了冻的水在热交换器内膨胀，存在使热交换器破损的危险。

在专利文献1中记载了这样的技术，即，在多室型的空调机中，在热交换器的各制冷剂气体侧设置热敏电阻，根据由热敏电阻测定了的制冷剂气体温度，判定是否水充分地流到热交换器，在判定水未充分流动的场合，向压缩单元发出运行停止指令，防止热交换器的冻结。

在专利文献2中，记载了这样的技术，即，在冷冻装置中，在板式热交换器的冷热水流出的冷热水出口近旁设置冻结防止传感器，检测冷热水温度成为最低温度的冷热水出口的温度，判断冷水的冻结，控制压缩机等的运行，从而防止冷水的冻结。

[专利文献1]日本专利4186492号公报

[专利文献2]日本特开2005-188765号公报

发明内容

然而，上述专利文献1的空调机如在运行中未能供给水，则液体制冷剂不能与水换热，液体制冷剂滞留在热交换器内，所以，对应于蒸发能力调整室外膨胀阀的开度，将热交换器出口的制冷剂控制为一定过热度的气体。为此，热交换器出口的气体管温度不立即下降，仅制冷剂温度下降，在保护工作之前热交换器内的水冻结。

另外，上述专利文献2的冷冻装置在不能供给水的场合水不流到冷热水出口，所以，不能测量热交换器内部的正确的水温，在水刚断流后空调机的负荷变动等导致制冷剂温度急剧下降了的场合，不能判断冷水的冻结。

本发明的目的在于获得这样的空调机，该空调机能够在运行过程中水的供给变没了的场合及压缩机起动时没有水的供给的场合停止运行，防止冻结。

本发明的另一目的在于获得这样的空调机，该空调机能够在压缩机起动前没有水的供给的场合不开始运行，防止冻结。

为了解决上述问题，本发明的空调机用制冷剂配管连接室外机和室内机，该室外机设有板式热交换器、压缩机、室外膨胀阀，该板式热交换器具有水流过的板和制冷剂流过的板，该室内机设有室内热交换器；其特征在于：在上述板式热交换器的侧面设有温度传感器，用上述温度传感器测定上述水流过的板和上述制冷剂流过的板的温度，在上述温度传感器的值为规定值以下的场合，停止上述压缩机的运行。

最好上述温度传感器设置在这样的部分，该部分在向上述板式热交换器供给水的场合为气液二相制冷剂积存的部分、在没有向上述板式热交换器供给水的场合为液体制冷剂积存的部分。

另外，上述温度传感器最好设在这样的位置，该位置比上述板式热交换器的高度方向的大致中心更处于下侧，比制冷剂流入上述板式热交换器的上述制冷剂配管更处于上侧。

本发明的另一空调机用制冷剂配管连接室外机和室内机，该室外机设有板式热交换器、压缩机、室外膨胀阀，该板式热交换器具有水流过的板和制冷剂流过的板，该室内机设有室内热交换器；其特征在于：在上述板式热交换器的侧面设有温度传感器，在上述压缩机开始运行之前用上述温度传感器测定上述水流过的板和上述制冷剂流过的板的温度，在上述温度传感器的值为规定值以上的场合，使上述压缩机开始运行。

另外，也可设有多个上述室内机。

按照本发明，在板式热交换器的侧面设有温度传感器，用温度传感器测定水流过的板和制冷剂流过的板的温度，在该温度传感器的值为规定值以下的场合，停止压缩机的运行，所以，在运行过程中水的供给变得没有了的场合及压缩机起动时没有水的供给的场合停止运行，能够防止冻结。

另外，在压缩机开始运行之前用温度传感器测定水流过的板和制冷剂流过的板的温度，在温度传感器的值为规定值以上的场合，使压缩机开始运行，所以，在压缩机起动前没有水的供给的场合不开始运行，能够防止冻结。

附图说明

图1为本发明实施例1的冷冻循环构成图。

图2为表示热源侧热交换器的制冷剂压力与制冷剂温度的关系的图。

图3为本发明实施例1的热源侧热交换器周围的构成图。

图4为表示现有技术的热源侧热交换器冻结时的温度变化的图。

图5为表示本发明实施例1的热源侧热交换器冻结时的温度变化的图。

图6为表示本发明实施例1的热源侧热交换器的温度传感器安装面的图。

图7为表示向本发明实施例1的热源侧热交换器通水了的状态和断水状态下的热源侧热交换器的高度方向的制冷剂状态的图。

图8为表示向本发明实施例1的热源侧热交换器通水了的状态和断水状态下的温度传感器安装位置C部的温度特性的图。

图9为表示向本发明实施例1的热源侧热交换器通水了的状态和断水状态下的热源侧热交换器的按部分的温度特性的图。

图10为说明本发明实施例2的冻结保护的控制的流程图。

附图标记说明

1室外机

2压缩机

3四通阀

4热源侧热交换器

5室外膨胀阀

6受液器

7高压压力传感器

8低压压力传感器

9温度传感器

10气体制冷剂配管

11液体制冷剂配管

15水配管

20控制部

21气体连接配管(制冷剂配管)

22液体连接配管(制冷剂配管)

23室内机

24室内膨胀阀

25室内热交换器

26室内送风机

27制冷剂入口管嘴

28制冷剂出口管嘴

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施例。

[实施例1]

图1为本实施例的空调机1的冷冻循环构成图。空调机由液体连接配管22、气体连接配管21连接作为热源单元的室外机1和2台室内机23。室内机23可为1台，也可为多台。室外机1具有用变频器对运行频率进行可变控制的容量可变式的压缩机2，连接压缩机2和四通阀3。在压缩机2的低压侧设有受液器6。四通阀3用气体制冷剂配管10与热源侧热交换器4连接。热源侧热交换器4和室外膨胀阀5用液体制冷剂配管11连接。

热源单元以水作为热源，热源侧热交换器4使用图3所示那样的板式热交换器。在该热源侧热交换器4，由水配管15从单元外部供给水，在与制冷剂间换热。该水以温度和流量处于规定范围的方式受到调整，从锅炉、冷水设备输送。

另外，在压缩机2的高压侧具有高压压力传感器7，在低压侧具有低压压力传感器8，在热源侧热交换器4的侧面设有温度传感器9。

首先，说明热源侧热交换器4冻结的过程。制热时，热源侧热交换器4成为蒸发器，低温低压的制冷剂流入，从由外部设备供给的水吸热而蒸发。水被吸热而温度降低。

如图2所示，热交换器入口的制冷剂温度依存于压力，该压力为大体与压缩机的低压压力相同的值。可以认为热交换器内的水的最低温度为与该制冷剂温度相同的值。在这里，设制冷剂温度变负的压力为P1，运行时保持P1以上地控制压缩机频率。一般的保护方法为，例如一旦低压压力低于P1，则降低压缩机频率，使低压压力恢复到P1以上。

然而，能够用上述手段保护的场合为供给温度、流量处于规定范围的水的场合。在水的供给变得没有了的场合、成为了规定使用范围以下的场合，即使将压缩机频率降低到下限，低压压力也下降到低于P1。结果，制冷剂温度变负，水冻结，热交换器破损。在该场合，需要停止压缩机的运行。

下面，说明本实施例的冻结保护方法。图3表示板式热交换器4及其周围的图。制冷剂的流动为制热时的流动。作为相关技术，有在热交换器出口的气体制冷剂配管10设置温度传感器，使用由该温度传感器测定了的温度T10的值进行冻结保护的方法。然而，在运行中水的供给变得没有了的场合，如图4所示，在水的供给变得没有了的同时，制冷剂温度和水温下降，但气体管温度T10不立即下降，而是推迟下降，所以，不能很好地进行冻结保护。这是因为，作为板式热交换器的内部结构的特征，上部容易变成气体，以及相应于蒸发能力调整室外膨胀阀的开度，将热交换器出口的制冷剂控制为一定过热度的气体。在水的供给变得没有了的场合，蒸发能力下降，为此，室外膨胀阀5的开度变小，制冷剂循环量下降。由于板式热交换器内的液体的上升速度受到抑制，所以，气体管温度T10不立即下降。为此，在要根据气体管温度T10的下降判定水的冻结的场合，在气体管温度T10刚开始下降时，制冷剂温度已经变负，水产生了冻结。

因此，在本实施例中，在板式热交换器4的侧面的规定位置设置温度传感器9，根据由该温度传感器9测定的温度T9进行冻结保护。板式热交换器4重叠了几层由不锈钢等构成的薄板状的热交换器，使水流动的板与制冷剂流动的板交替，所以，在板式热交换器4的侧面，水流动的板及制冷剂流动的板裸露，温度传感器9与双方的板接触地设置。因此，温度传感器9设置在受到水和制冷剂的温度影响的面，测定反映了水和制冷剂双方的温度。水流动时，水与制冷剂换热，T9成为接近水的温度。如水的供给变没，则接近制冷剂的温度，所以，在水的供给变没了的同时，T9与制冷剂温度及水温同样地下降。该场合的温度变化表示于图5。如使得一旦T9下降到规定的值、例如2℃就停止运行，则温度比制冷剂高的水的温度不会变负，能够防止水的冻结。

为了在正常地供水的场合不进行保护停止，仅在水的供给没有的场合更正确地进行保护停止，说明温度传感器9的高度方向的位置。

图6表示温度传感器安装面的位置。在实际搭载了板式热交换器4的状态下，安装面为与存在制冷剂入口管嘴27和制冷剂出口管嘴28的面垂直的铅直方向的面。在该面，水与制冷剂交替地流动，能够测定反映了水和制冷剂双方的温度。在本实施例中，设为比板式热交换器4的高度方向的全长(H)的一半(H/2)更下侧，比制冷剂入口管嘴27更上侧的范围。如图6所示，为斜线部分的两个面。

图7将板式热交换器4的高度方向分成A～D部，表示热交换器内的制冷剂状态。状态I为正常进行水的供给时的状态。状态IV为水的供给停止了的状态，表示热交换器内的水将要开始冻结前的状态。

A部为制冷剂的状态时常成为气体的部位，在板式热交换器4的上部和制冷剂出口管嘴28的附近，包含气体制冷剂配管10。B部为制冷剂的状态时常成为气液二相的部位。C部为制冷剂的状态在状态I为二相，在状态IV成为液体的部位。比热交换器全长H的大致一半更处于下方，直到制冷剂入口管嘴27的上侧。D部为制冷剂的状态时常成为液体的部位，从制冷剂入口管嘴27的上侧到热交换器最下部，包含作为制冷剂入口的液体制冷剂配管11。在本实施例中，为了说明制热运行时的循环，设为制冷剂入口管嘴27和制冷剂出口管嘴28，但在制冷运行时，制冷剂从制冷剂入口管嘴27流出，制冷剂从制冷剂出口管嘴28流入到板式热交换器4。

板式热交换器由于流动方向的截面积大，所以，制冷剂的流速变慢。由于制冷剂从下向上流动，所以，二相制冷剂中的液体制冷剂难以上升，与气体制冷剂分离，仅液体制冷剂容易滞留在下部。另外，由于内容积非常小，所以，如未蒸发完的制冷剂流动过来，则热交换器在瞬间由液体制冷剂充满。如由液体制冷剂充满，则蒸发性能进一步下降，变得不能恢复。为了不这样，监视热交换器出口的配管的温度，为了仅使能够蒸发完的制冷剂流动，对室外膨胀阀的开度进行调整。在本实施例中，利用了该板式热交换器的特征。在状态IV，水的供给变得没有，不能获得蒸发能力，为此，不能蒸发的制冷剂增加，滞留在板式热交换器4的下部。如室外膨胀阀5不动作，则液体立即积存到板式热交换器4的上部，由二相或液体制冷剂充满到A部，但实际上进行关闭室外膨胀阀5、减少制冷剂流量的控制。这样，A部在很短时间由气体制冷剂充满，温度不下降。在C部，由于在状态I为气液二相，在状态IV由液体制冷剂充满，所以，温度急剧下降。在本实施例中，在该C部设置温度传感器9，一旦温度传感器9的值低于规定值，则停止运行。

下面，说明在状态IV下C部的表面温度急剧下降的理由。

图8表示水和制冷剂对温度传感器9产生的影响。作为例子，设状态I的热交换器内的制冷剂温度为1℃，水温为9℃，状态IV下的热交换器内的制冷剂温度为0℃，水温为8℃。设置温度传感器9的热交换器的表面温度受到内部的制冷剂和水的影响。首先，在状态I下，制冷剂为气液二相。在水的供给变没了的状态IV下，制冷剂成为液体。液体制冷剂的热容量比二相制冷剂大。另外，由于水停止，所以，水的导热系数下降。在该状态下，热交换器的表面温度受制冷剂侧的温度的影响很大，接近制冷剂的温度。根据以上特性，C部在水的供给变没了时，温度大幅度下降。

图9按状态分类表示板式热交换器4的A～D部的温度。

确定冻结保护的规定的温度(保护值)，由虚线对其进行表示。状态I和II为正常地供给水的场合，在这里不能保护。

状态I为水流入到板式热交换器4的稳定时，表示A～D部的哪一处都比保护值高的温度，不进行保护停止。

状态II表示过渡时。空调机如开始运行或发生负荷变动，则有时低压压力一时下降，如低压压力下降，则制冷剂温度也下降。特别是如用于大厦等的多室型的空调机那样需要功率的场合，容易发生负荷变动。在本实施例中，设空调机的负荷变动大的场合为过渡时。对于在A～C部测定温度的场合，由于供给水，气体或二相制冷剂存在，受水温的影响大，所以，温度不下降很多。然而，D部的制冷剂存在液体或干度低、接近液体的制冷剂，相比水温，受到制冷剂温度的影响更大，所以，在制冷剂的温度下降到了低于保护值的温度的场合，即使供给水，也进行保护停止。

状态III和IV为没有水的供给的场合，在这里需要保护停止。

状态III表示在没有供给水的状态下起动了的场合。在该场合，A部和B部尽管温度下降，但是否下降到保护值并不确定，存在不进行保护停止的危险。

状态IV表示在运行中水的供给变没了的场合。在该场合，如图4及图7说明的那样，A部的温度基本不下降，B部的温度也没有下降达到保护值的程度。另一方面，C部和D部由于充满液体制冷剂，温度急剧下降。

从以上说明可知，在C部，供给水时不进行保护停止，能够仅在水的供给变没了时正确地对其进行检测，进行保护停止。在本实施例中，利用该特性在C部设置温度传感器9，进行冻结保护。虽然说明了处在板式热交换器4的一半高度位置并且处在比液体制冷剂流入的制冷剂入口管嘴27更上方的位置的C部，但只要为这样的区域即可，该区域在供给水的场合为成为气液二相，在水的供给变没了的场合液体制冷剂积存。

在多室型空调机的场合，必须考虑负荷变动大的过渡时(状态II)，所以，温度传感器9的适当的设定场所如上述那样为C部。然而，例如在室内机仅为1台、负荷变动小的场合，难以成为状态II，所以，即使为D部，通水时也不会低于保护值。因此，也可在D部设置温度传感器9。

[实施例2]

另外，使用C部的温度传感器9，在压缩机的运行开始前检测是否正供给规定温度范围的水，如为规定范围之外，则不开始运行，从而也能够保护板式热交换器4不受冻结影响。

图10表示本实施例的冻结保护的控制的流程图。首先，在压缩机起动前判定是否正供给规定的温度范围的水(S1)。如水的温度低，处于使用范围外，则不开始运行。如在使用范围内，则开始运行(S2)。

在刚开始运行后，为了把握下降到了用于冻结防止的保护值以下的累计时间，开始时间测量(S4)。然后，为了判断水是否冻结，测定温度T9，判定其是否低于规定的值即保护值(S5)。保护值例如设定为2℃等。在处在了规定温度以上的场合，使时间测量复位(S3)，再度开始时间测量(S4)，继续运行。在T9处在规定温度以下的场合，为了判定其状态是否连续地持续，判定在S3开始了的时间测量是否经过了规定时间(S6)。这样，在T9处于规定温度以下而且经过了规定时间的场合停止运行(S7)。由于在低于保护值的温度持续了一阵子的场合判断运行停止，为此，在误检测了的场合或一时存在意料之外的制冷剂温度下降的场合，能够防止即使正供给水也进行保护停止。

Claims (5)

1.一种空调机，用制冷剂配管连接室外机和室内机，该室外机设有板式热交换器、压缩机、和室外膨胀阀，该板式热交换器具有水流过的第一板和制冷剂流过的第二板，该室内机设有室内热交换器；其特征在于：在所述板式热交换器的与存在制冷剂入口管嘴和制冷剂出口管嘴的面垂直的铅直方向的面上设有温度传感器，用所述温度传感器测定反映了所述第一板的水和所述第二板的制冷剂双方的温度，在所述温度传感器的值为规定值以下的场合，停止所述压缩机的运行。

2.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于：所述温度传感器设置在这样的部分，该部分在向所述板式热交换器供给水的场合为气液二相制冷剂积存的部分，在没有向所述板式热交换器供给水的场合为液体制冷剂积存的部分。

3.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于：所述温度传感器设在这样的位置，该位置比所述板式热交换器的高度方向的大致中心更处于下侧、比制冷剂流入所述板式热交换器的所述制冷剂配管更处于上侧。

4.一种空调机，用制冷剂配管连接室外机和室内机，该室外机设有板式热交换器、压缩机、和室外膨胀阀，该板式热交换器具有水流过的第一板和制冷剂流过的第二板，该室内机设有室内热交换器；其特征在于：在所述板式热交换器的与存在制冷剂入口管嘴和制冷剂出口管嘴的面垂直的铅直方向的面上设有温度传感器，在所述压缩机开始运行之前用所述温度传感器测定反映了所述第一板的水和所述第二板的制冷剂双方的温度，在所述温度传感器的值为规定值以上的场合，使所述压缩机开始运行。

5.一种多室型空调机，其特征在于：在权利要求1～4中的任何一项所述的空调机中，设有多个所述室内机。

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