CN112771325A - 热交换机组 - Google Patents
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Abstract
对于利用可燃性制冷剂的热交换机组,提供一种热交换机组,即使在制冷剂泄漏的情况下,也能够降低作为着火源的热交换机组的外壳内的电气机器起火的可能性。热交换机组(100)通过使向利用侧设备(410)输送的液体介质与可燃性的制冷剂进行热交换,进行液体介质的冷却和加热中的至少一者。热交换机组(100)包括利用侧热交换器(10)、可能成为着火源的电气部件(20、61、93)、外壳、气体检测传感器。在利用侧热交换器中,在制冷剂与液体介质之间进行热交换。外壳收纳热交换器以及可能成为着火源的电气部件。气体检测传感器具有配置于比可能成为着火源的电气部件靠下方的检测元件(72),对配置检测元件的场所是否存在制冷剂的气体进行检测。
Description
技术领域
本公开涉及一种热交换机组,使向利用侧设备输送的液体介质与制冷剂进行热交换,进行液体介质的冷却/加热。
背景技术
目前,已知一种热交换机组,使向利用侧设备输送的液体介质与制冷剂进行热交换,从而进行液体介质的冷却/加热。例如,专利文献1(国际公开第2014/97440号)公开了一种热交换机组,在配置于中继器内的热交换器中通过制冷剂对盐水等进行冷却,并向利用侧设备输送冷却后的盐水等。
发明内容
发明所要解决的技术问题
不过,在上述热交换机组中,有时考虑到制冷剂的各种特性,会利用可燃性(包括微燃性)的制冷剂。然而,在可燃性的制冷剂用于热交换机组的情况下,若由于某种原因引起制冷剂泄漏,那么,收纳热交换器的外壳内的电气机器可能作为着火源起火。
为此,对于利用可燃性制冷剂的热交换机组而言,寻求即使在制冷剂泄漏的情况下降低作为着火源的热交换机组的外壳内的电气机器起火的可能性的对策。
解决技术问题所采用的技术方案
第一观点的热交换机组通过使向利用侧设备输送的液体介质与可燃性的制冷剂进行热交换,进行液体介质的冷却和加热中的至少一者。热交换机组包括热交换器、能成为着火源的电气部件、外壳、气体检测传感器。在热交换器中,在制冷剂与液体介质之间进行热交换。外壳收纳热交换器以及能成为着火源的电气部件。气体检测传感器具有配置于比电气部件靠下方处的检测元件,并且对配置检测元件的场所是否存在制冷剂的气体进行检测。
通常而言,制冷剂气体比空气重,若制冷剂泄漏,则泄漏的制冷剂气体易于在下方侧滞留。在本热交换机组中,通过将气体检测传感器的检测元件配置于比可能成为着火源的电气部件靠下方处,即使在制冷剂泄漏的情况下,也容易在由于外壳内的电气机器引发着火前检测到制冷剂的泄漏。
在第一观点所述的热交换机组的基础上,在第二观点的热交换机组中,检测元件配置于比外壳的底部的上方300mm的高度位置低的位置。
此处,由于在比与空气重的制冷剂气体容易积存的外壳的底部的上方300mm的高度位置低的位置处配置气体检测传感器的检测元件,因此,即使在制冷剂泄漏的情况下,也容易在比较早的时期检测到制冷剂泄漏,从而能够降低起火的可能性。
在第一观点所述的热交换机组的基础上,在第三观点的热交换机组中,外壳设置于机组设置空间内。检测元件配置于与机组设置空间的、供热交换机组设置的地面相距300mm以内的高度位置。
通过在上述位置配置气体检测传感器的检测元件,即使在制冷剂泄漏的情况下,也容易在早期检测到制冷剂泄漏,起火的可能性进一步降低。
在第一观点至第三观点中任一观点所述的热交换机组的基础上,在第四观点的热交换机组中,热交换机组还包括泵。泵具有马达以及端子箱,所述端子箱与用于向马达供给电力的电线连接。泵配置于外壳的内部。泵向利用侧设备输送液体介质。能成为着火源的电气部件包括端子箱。
在第一观点至第四观点中任一观点所述的热交换机组的基础上,在第五观点的热交换机组中,能成为着火源的电气部件包括电磁开闭器、接触器以及继电器中的至少一者。
附图说明
图1是第一实施方式的热交换机组的立体图。
图2是包括图1的热交换机组的热负载处理***的概略结构图。
图3是图1的热交换机组的设置场所即机械室的概略俯视图。
图4是图1的热交换机组的概略主视图。
图5是图1的热交换机组的外壳内部的下段的概略俯视图。
图6是将图1的热交换机组的外壳的侧板拆下后的状态的概略主视图。
图7将图1的热交换机组的外壳的侧板拆下后的状态的概略右侧视图。
图8是图1的热交换机组的集水盘的概略俯视图。
图9是图1的热交换机组的外壳的一部分以及图8的集水盘的概略后视图。
图10是图8的集水盘的概略右侧视图。
图11A是示意性地描绘设置于图8的集水盘的内部空间的浮子的一例的图。
图11B是示意性地描绘设置于图8的集水盘的内部空间的浮子的另一例的图。
图12是变形例1B的热交换机组的概略主视图。
图13是第二实施方式的热交换机组的立体图。
图14是包括图13的热交换机组的热负载处理***的概略结构图。
图15是图13的热交换机组的外壳内部的下段的概略俯视图。
图16是将图13的热交换机组的外壳的侧板拆下后的状态的概略主视图。
图17将图13的热交换机组的外壳的侧板拆下后的状态的概略右侧视图。
图18是图12的热交换机组的外壳的一部分以及图12的热交换机组的集水盘的概略后视图。
图19是在第一实施方式以及第二实施方式的热交换机组中使用的制冷剂的具体例。
具体实施方式
下面,对热交换机组的实施方式进行说明。
<第一实施方式>
(1)整体结构
参照附图,对第一实施方式的热交换机组100以及包括热交换机组100的热负载处理***1进行说明。
图1是热交换机组100的立体图。图2是包括热交换机组100的热负载处理***1的概略结构图。另外,在图2中,仅描绘了四台热源机组300中的一台的内部结构,省略了其他三台的内部结构的描绘。图3是设置热交换机组100的机械室R的概略俯视图。图4是热交换机组100的概略主视图。图5是热交换机组100的外壳90内部的下段的概略俯视图。图6是将热交换机组100的外壳90的侧板拆下后的状态的概略主视图。图7是将热交换机组100的外壳90的侧板拆下后的状态的概略右侧视图。
另外,在下文的说明中,有时使用表示“上”、“下”、“左”、“右”、“前(正面)”、“后(背面)”等方向的表达。在没有特别说明的情况下,这些方向表示图中箭头所示的方向。
热负载处理***1主要包括热交换机组100、热源机组300以及利用侧设备410。
热交换机组100是通过使液体介质与制冷剂进行热交换而进行液体介质的冷却和加热中的至少一者的机组。特别地,本实施方式的热交换机组100通过使液体介质与制冷剂进行热交换而进行液体介质的冷却和加热这两者。在热交换机组100中通过液体制冷剂被冷却或加热后的液体介质向利用侧设备410输送。
另外,本实施方式中使用的液体介质例如是水或盐水(brine)等热介质。用作盐水的液体介质例如是氯化钠水溶液、氯化钙水溶液、乙二醇水溶液、丙烯醇水溶液等。另外,液体介质不限定于此处例示的种类,只要适当选择即可。在本实施方式中,作为液体介质,使用盐水。
在本实施方式中,制冷剂是可燃性的制冷剂。另外,此处,可燃性的制冷剂包括在美国的ASHRAE34制冷剂命名和安全分类标准或ISO817制冷剂命名和安全分类标准下符合类3(强燃性)、类2(弱燃性)、子类2L(微燃性)的制冷剂。例如,图19示出了本实施方式中使用的制冷剂的具体例。图19中的“ASHRAE号”是ISO817中规定的制冷剂的阿什雷(英文:ASHRAE)编号,“成分”表示制冷剂包含的物质的阿什雷编号,“质量%”表示制冷剂包含的各物质的质量百分比浓度,“替代物”表示经常被该制冷剂替代的制冷剂的物质名称。在本实施方式中使用的制冷剂是R32。另外,图19例示的制冷剂具有密度大于空气密度的特征。
热交换机组100的设置场所没有限定,例如设置在室内。在本实施方式中,热交换机组100如图3所示的那样与其他机器(图3中的机器OD1~OD3)一起设置于机械室R。机器OD1~OD3没有限定,例如,包括锅炉、发电机、配电盘等。不过,机械室R内也可仅设置有热交换机组100。此外,热交换机组100还可设置于建筑物的屋顶或建筑物周围等室外。
热源机组300是将空气作为热源而对制冷剂进行冷却或加热的机器。热源机组300通过液体制冷剂连通管52和气体制冷剂连通管54与热交换机组100连接,与热交换机组100一起构成制冷剂回路50。制冷剂回路50主要具有后述热源机组300的压缩机330、流路切换机构332、热源侧热交换器340、第二膨胀机构344、后述的热交换机组100的利用侧热交换器10以及第一膨胀机构20等。热源机组300的设置场所没有限定,例如,设置于屋顶或建筑物周围等。
在本实施方式中,热负载处理***1具有四台热源机组300(参照图2)。此外,热交换机组100通过在四台热源机组300中冷却/加热后的制冷剂对液体介质进行冷却/加热。不过,热源机组300的台数是示例,其台数不限定于四台。热源机组300也可以是一台~三台,还可以是五台以上。
利用侧设备410是利用或贮存在热交换机组100中冷却/加热后的液体介质的设备。利用侧设备410通过液体介质连通配管420与热交换机组100连接,构成液体介质回路400。通过后述热交换机组100的泵60输送的液体介质在液体介质回路400中循环。
利用侧设备410例如是使在热交换机组100中冷却/加热后的液体介质与空气进行热交换而进行空气调节的空气处理机组或风机盘管机组。不过,利用侧设备410也可以是利用在热交换机组100中冷却/加热后的液体介质进行制造装置或制造物的冷却/加热的制造设备。此外,利用侧设备410还可以是对在热交换机组100中冷却/加热后的液体介质进行贮存的容器。贮存于作为利用侧设备410的容器的液体介质例如通过未图示的泵等向利用液体介质的机器输送。
图2中仅图示了一台利用侧设备410。不过,在热负载处理***1中也可包括多台利用侧设备,在热交换机组100中冷却/加热后的液体介质向多台利用侧设备输送。在热负载处理***1包括多台利用侧设备的情况下,利用侧设备的种类可以是完全相同的,利用侧设备也可包括多个种类的设备。
(2)详细结构
对热源机组300、液体制冷剂连通管52和气体制冷剂连通管54、液体介质回路400、热交换机组100进行详细说明。
(2-1)热源侧机组
参照图2,对热源机组300进行说明。另外,在图2中,仅描绘了四台热源机组300中的一台的内部结构,省略了其他三台的内部结构的描绘。省略描绘的热源机组300也具有与下文中说明的热源机组300的结构相同的结构。
热源机组300主要包括机组内制冷剂配管350、压缩机330、流路切换机构332、热源侧热交换器340、第二膨胀机构344、风扇342、气体侧截止阀304、液体侧截止阀302以及热源侧控制基板395(参照图2)。
(2-1-1)机组内配管
机组内制冷剂配管350是连接包括压缩机330、流路切换机构332、热源侧热交换器340、第二膨胀机构344、气体侧截止阀304以及液体侧截止阀302在内的热源机组300的构成之间的配管。机组内制冷剂配管350包括吸入管351、排出管352、第一气体侧配管353、液体侧配管354以及第二气体侧配管355(参照图2)。
吸入管351是连接压缩机330的吸入口(未图示)与流路切换机构332的配管。吸入管351设置有未图示的储罐。排出管352是连接压缩机330的排出口(未图示)与流路切换机构332的配管。第一气体侧配管353是连接流路切换机构332与热源侧热交换器340的气体侧的配管。液体侧配管354是连接热源侧热交换器340的液体侧与液体侧截止阀302的配管。液体侧配管354配置有第二膨胀机构344。第二气体侧配管355是连接流路切换机构332与气体侧截止阀304的配管。
(2-1-2)压缩机
压缩机330通过吸入管351将冷冻循环中的低压制冷剂吸入,通过压缩机构(未图示)对制冷剂进行压缩,并通过排出管352将压缩后的冷冻循环中的高压制冷剂排出。
压缩机330例如是涡旋式压缩机。不过,压缩机330的类型不限定于涡旋式,压缩机330也可以是螺杆式、旋转式等的压缩机。压缩机330例如是容量可变的压缩机,也可以是固定容量的压缩机。
(2-1-3)流路切换机构
流路切换机构332是根据热负载处理***1的运转模式对制冷剂回路50中的制冷剂的流动方向进行切换的机构。热负载处理***1的运转模式包括对液体介质进行冷却的模式(以下称为冷却模式)、对液体介质进行加热的模式(以下称为加热模式)。
在本实施方式中,流路切换机构332是四通换向阀。不过,流体切换机构332不限定于四通换向阀,也可通过将多个电磁阀和配管进行组合而构成为能够实现下述这样的制冷剂的流动方向的切换。
在冷却模式下,流路切换机构332切换制冷剂回路50中的制冷剂的流向,以使压缩机330排出的制冷剂被送至热源侧热交换器340。具体而言,在冷却模式下,流路切换机构332使吸入管351与第二气体侧配管355连通,使排出管352与第一气体侧配管353连通(参照图2的流路切换机构332中的实线)。
在加热模式下,流路切换机构332切换制冷剂回路50中的制冷剂的流向,以使压缩机330排出的制冷剂被送至热交换机组100的利用侧热交换器10。具体而言,在加热模式下,流路切换机构332使吸入管351与第一气体侧配管353连通,使排出管352与第二气体侧配管355连通(参照图2的流路切换机构332中的虚线)。
(2-1-4)热源侧热交换器
热源侧热交换器340是使热源机组300周围的空气与在热源侧热交换器340的内部流动的制冷剂进行热交换的热交换器。热源侧热交换器340的类型没有限定,例如是交叉翅片式的翅片管型热交换器。当热负载处理***1的运转模式处于冷却模式时,热源侧热交换器340作为冷凝器(放热器)起作用。此外,当热负载处理***1的运转模式处于加热模式时,热源侧热交换器340作为蒸发器起作用。
(2-1-5)第二膨胀机构
第二膨胀机构344是使在液体侧配管354中流动的制冷剂膨胀而进行制冷剂的压力和流量的调节的机构。在本实施方式中,第二膨胀机构344是开度能够调节的电子膨胀阀。另外,第二膨胀机构344不限定于电子膨胀阀。第二膨胀机构344也可以是具有感温筒的温度自动膨胀阀,还可以是毛细管。
(2-1-6)风扇
风扇342是为了促进热源侧热交换器340中的制冷剂与空气的热交换而以使空气流过热源侧热交换器340的方式生成气流的机构。风扇342的类型没有限定,例如是螺旋桨风扇。
(2-1-7)液体侧截止阀
液体侧截止阀302是对液体制冷剂连通管52与液体侧配管354的连通/非连通进行切换的阀。在液体侧截止阀302的一端连接有液体制冷剂连通管52,在液体侧截止阀302的另一端连接有液体侧配管354(参照图2)。
(2-1-8)气体侧截止阀
气体侧截止阀304是对气体制冷剂连通管54与第二气体侧配管355的连通/非连通进行切换的阀。气体侧截止阀304的一端连接有制冷剂连通管54,气体侧截止阀304的另一端连接有第二气体侧配管355(参照图2)。
(2-1-9)热源侧控制基板
热源侧控制基板395与后述热交换机组100的热交换机组侧控制基板95一起作为控制部95a起作用。关于控制部95a,将在后文中进行描述。
热源侧控制基板395具有各种电路以及微型计算机等,其中微型计算机包括CPU以及存储器,该存储器存储有供CPU执行的程序。
(2-2)制冷剂连通管
(2-2-1)液体制冷剂连通管
液体制冷剂连通管52连接热源机组300的液体侧截止阀302与热交换机组100的液体侧连接口100a,使热源机组300的液体侧配管354与热交换机组100的热交换机组内液体侧配管56连通。例如,利用扩口接头进行液体制冷剂连通管52与热交换机组100的液体侧连接口100a的连接。不过,液体制冷剂连通管52与热交换机组100的液体侧连接口100a的连接方法不限定于利用扩口接头的连接方法,例如,也可选择使用了凸缘接头的连接方法或钎焊连接。
(2-2-2)气体制冷剂连通管
气体制冷剂连通管54连接热源机组300的气体侧截止阀304与热交换机组100的气体侧连接口100b,使热源机组300的第二气体侧配管355与热交换机组100的热交换机组内气体侧配管58连通。气体制冷剂连通管54与热交换机组100的气体侧连接口100b例如钎焊连接。不过,气体制冷剂连通管54与热交换机组100的气体侧连接口100b的连接方法不限定于钎焊连接,也可选择利用各种管接头的连接方法。
(2-3)液体介质回路
液体介质回路400是供液体介质循环的回路。液体介质回路400通过热交换机组100的利用侧热交换器10与利用侧设备410经由配管连接的方式构成。
液体介质回路400包括热交换机组100的利用侧热交换器10以及泵60、利用侧设备410、热交换机组内第一液体介质配管66、热交换机组内第二液体介质配管68、热交换机组内连通配管67、第一连通配管422、第二连通配管424。
关于热交换机组100的利用侧热交换器10以及泵60,将在后文中进行说明。
如上所述,利用侧设备410例如是空气处理机组或风机盘管机组。此外,如上所述,利用侧设备410也可以是利用在热交换机组100中冷却/加热后的液体介质进行制造装置或制造物的冷却/加热的制造设备,还可以是对在热交换机组100中冷却/加热后的液体介质进行贮存的容器。
热交换机组内第一液体介质配管66是连接热交换机组100的液体介质入口62与利用侧热交换器10(特别是后述的第一热交换器10a)的配管。热交换机组内第一液体介质配管66配置有泵60。
热交换机组内第二液体介质配管68是连接利用侧热交换器10(特别是后述的第二热交换器10b)与热交换机组100的液体介质出口64的配管。
热交换机组内连通配管67是连接后述第一热交换器10a与第二交换器10b的配管。
第一连通配管422是连接利用侧设备410与热交换机组100的液体介质入口62的配管。连接方法没有限定,第一连接配管422例如通过凸缘接头与热交换机组100的液体介质入口62连接。另外,第一连通配管422也可与热交换机组100的液体介质入口62螺纹连接,还可焊接连接。
第二连通配管424是连接热交换机组100的液体介质出口64与利用侧设备410的配管。连接方法没有限定,第二连通配管424例如通过凸缘接头与热交换机组100的液体介质出口64连接。另外,第二连通配管424也可与热交换机组100的液体介质出口64螺纹连接,还可焊接连接。
当泵60运转时,液体介质在液体介质回路400中以下述方式流动。
从利用侧设备410流出的液体介质朝向热交换机组100的液体介质入口62而在第一连通配管422中流动。从液体介质入口62流入热交换机组100内的液体介质通过热交换机组内第一液体介质配管66向利用侧热交换器10流入。液体介质在通过利用侧热交换器10时与在制冷剂回路50中流动的制冷剂进行热交换而被冷却/加热。在利用侧热交换器10中冷却/加热后的液体介质从利用侧热交换器10流出,并且在热交换机组内第二液体介质配管68中朝向液体介质出口64流动。从液体介质出口64流入热交换机组100外的液体介质在第二连通配管424中流动并向利用侧设备410流入。
(2-4)热交换机组
热交换机组100是通过使向利用侧设备410输送的液体介质与制冷剂进行热交换而进行液体介质的冷却和加热中的至少一者的机组。如上所述,本实施方式的热交换机组100是通过使向利用侧设备410输送的液体介质与制冷剂进行热交换而进行液体介质的冷却和加热这两者的机组。
另外,在热交换机组100是仅以液体介质的冷却为目的的机组的情况下,热源机组300也可不具有流路切换机构332。此外,在热交换机组100是仅以液体介质的加热为目的的机组的情况下,特别地,在不进行反循环除霜运转的情况下,热源机组300也可不具有前述流路切换机构332,其中,反循环除霜运转是向热源侧热交换器340供给从压缩机330排出的制冷剂以将附着于热源侧热交换器340的霜去除的运转。
热交换机组100主要具有外壳90、集水盘80、利用侧热交换器10、第一膨胀机构20、泵60、气体检测传感器70、电气部件箱92(参照图4~图7)。
热交换机组100具有与热源机组300的数量相同的(与由热源机组300和热交换机组100构成的制冷剂回路50的数量相同的)第一膨胀机构20。在本实施方式中,热交换机组100具有四台第一膨胀机构20。
本实施方式的热交换机组100具有在液体介质回路400中串联连接的两台利用侧热交换器10(第一热交换器10a和第二交换器10b)。不过,利用侧热交换器10的台数是示例,不限定于两台。例如,热交换机组100也可具有在液体介质回路400中串联连接且与热源机组300的数量相同的(此处为四台)利用侧热交换器10。此外,例如,热交换机组100也可仅具有一台利用侧热交换器10,利用侧热交换器10与所有(此处为四台)热源机组300连接,构成与热源机组300的数量相同的制冷剂回路50。此外,热交换机组100也可具有在液体介质回路400中并联连接的多台利用侧热交换器10。
此外,本实施方式的热交换机组100具有一台泵60。不过,并不限定于此,热交换机组100也可具有在液体介质回路400中串联或并联连接的多台泵60。
(2-4-1)外壳
外壳90对包括集水盘80、利用侧热交换器10、第一膨胀机构20、泵60、气体检测传感器70以及电气部件箱92在内的热交换机组100的各种部件以及各种机器进行收纳。外壳90还收纳后述可能成为着火源的电气部件(本实施方式中为收纳于电气部件箱92的电气部件93、泵60的端子箱61、作为第一膨胀机构20的一例的电子膨胀阀)。热交换机组100的顶面和侧面由顶板和侧板围住(参照图1)。
在外壳90内的下部配置有集水盘80(参照图6)。集水盘80的上方配置有利用侧热交换器10和泵60(参照图6)。第一膨胀机构20配置在利用侧热交换器10的前方且配置于利用侧热交换器10的上端附近(参照图6)。电气部件箱92配置于外壳90的前表面侧上部(参照图7)。电气部件箱92配置于比利用侧热交换器10和泵60靠上方处(参照图6)。
外壳90的前表面设置有维修用的开口部91a(参照图6)。此外,外壳90的背面设置有维修用的开口部91b(参照图9)。通常,即在热负载处理***1运转时,外壳90的开口部91b、91b被外壳90的侧板封闭。通过将设置于开口部91a、91b的外壳90的侧板拆下,能够进行外壳90内部的部件和机器的维修及更换。
在外壳90的前表面(图4中的外壳90的右下部)的四个部位分别设置有热交换机组100的液体侧连接口100a和气体侧连接口100b。在各液体侧连接口100a连接液体制冷剂连通管52(参照图2)。在各气体侧连接口100b连接气体制冷剂连通管54(参照图2)。此外,在外壳90的背面设置有热交换机组100的液体介质入口62以及液体介质出口64(参照图5和图7)。在液体介质入口62连接第一连通配管422(参照图2)。在液体介质出口64连接第二连通配管424(参照图2)。
另外,液体侧连接口100a、气体侧连接口100b、液体介质入口62以及液体介质出口64的位置不限定于附图中描绘的位置,只要适当改变即可。
(2-4-2)集水盘
参照图5~图10,对集水盘80进行说明。
另外,图8是集水盘80的概略俯视图。图9是外壳90的一部分(集水盘80附近)以及图8的集水盘的示意后视图。图10是集水盘80的示意右侧视图。
集水盘80配置于外壳90的下部。特别地,在本实施方式中,集水盘80配置于外壳90的最下部。集水盘80配置于利用侧热交换器10的下方。此外,集水盘80配置于泵60的下方。集水盘80对利用侧热交换器10、泵60、供液体介质和制冷剂流动的配管等产生的冷凝水进行接收。此外,在热交换机组100设置于室外的情况下,雨水等也流入集水盘80。另外,集水盘80也可具有作为外壳90的底板的功能。
集水盘80具有底板82和侧壁84。底板82在俯视观察时是近似矩形形状(参照图8~图10)。侧壁84从底板82的外周缘向上方延伸(参照图9和图10)。
在此,将形成于集水盘80的底板82的上方且形成于集水盘80的侧壁84的上端部84a的下方的空间称为集水盘80的内部空间Si。向集水盘80的内部空间Si滴落的冷凝水被暂时接收于内部空间Si,从设置于集水盘80的排水口排出。排水口是用于将集水盘80的内部空间Si的水排出的开口。排水口设置于集水盘80的底板82以及侧壁84中的至少一者。在本实施方式中,在配置于集水盘80的后方侧的侧壁84安装有排水管86以与集水盘80的内部空间Si连通,排水管86的内部空间Si侧的端部作为排水口86a起作用(参照图8)。排水口86a设置于配置在集水盘80的后方侧的侧壁84的中央。换言之,排水管86安装于配置在集水盘80的后方侧的侧壁84的中央。排水管86安装于配置在集水盘80的后方侧的侧壁84的下部(参照图9)。
另外,在本实施方式中,仅在集水盘80的一个部位设置排水口,但不限定于此,也可在多个部位设置排水口。此外,排水口未必由固定于集水盘80的底板82或侧壁84的管形成,作为排水口,也可仅在集水盘80的底板82或侧壁84形成孔。
集水盘80的底板82具有相对水平面倾斜的倾斜部82a。特别地,在本实施方式中,底板82整体相对水平面倾斜,底板82整体作为倾斜部82a起作用。在本实施方式中,倾斜部82a以从前方侧向后方侧变低的方式倾斜,在前方侧具有上端82aa,在后方侧具有下端82ab(参照图10)。也就是说,在本实施方式中,底板82朝向配置在设置有排水口86a的集水盘80的后方侧的侧壁84变低,从而使得水容易经由排水口86a从集水盘80的内部空间Si排出。
另外,集水盘80的底板82也可不像本实施方式那样整体相对水平面倾斜。也就是说,底板82也可仅一部分具有倾斜部82a。例如,在集水盘80的底板82中的、冷凝水滴落的可能性较小的区域也可不设置倾斜。
(2-4-3)利用侧热交换器
利用侧热交换器10包括第一热交换器10a和第二热交换器10b。
另外,在下文的说明中,关于第一热交换器10a和第二交换器10b共通的特征,不区分称呼第一交换器10a或第二交换器10b,作为利用侧热交换器10的说明进行说明。
在利用侧热交换器10中,在制冷剂与液体介质之间进行热交换。在本实施方式中,利用侧热交换器10是板式热交换器。不过,利用侧热交换器10的类型不限定于板式热交换器,只要适当选择能够用于制冷剂和液体介质的热交换器的类型的热交换器即可。
第一热交换器10a和第二热交换器10b分别连接有两根热交换机组内液体侧配管56和两根热交换机组内气体侧配管58。此外,第一热交换器10a连接有热交换机组内第一液体介质配管66和热交换机组内连通配管67。第二热交换器10b连接有热交换机组内连通配管67和热交换机组内第二液体介质配管68。热交换机组内连通配管67是使第一热交换器10a内的液体介质流路(未图示)与第二交换器10b内的液体介质流路连通的配管。
当泵60运转时,液体介质通过第一连通配管422和热交换机组内第一液体介质配管66流入第一交换器10a,通过第一热交换器10a内的液体介质流路(未图示)向热交换机组内连通配管67流出。从第一热交换器10a向热交换机组内连通配管67流出的液体介质通过热交换机组内连通配管67流入第二热交换器10b。流入第二热交换器10b的液体介质通过第二热交换器10b内的液体介质流路(未图示),并进一步通过热交换机组内第二液体介质配管68和第二连通配管424向利用侧设备410输送。
当热负载处理***1的运转模式处于冷却模式时,在各利用侧热交换器10中,制冷剂从热交换机组内液体侧配管56向各利用侧热交换器10内的制冷剂流路(未图示)流入。在各利用侧热交换器10内的液体介质流路(未图示)中流动的液体介质通过与在各利用侧热交换器10内的制冷剂流路(未图示)中流动的制冷剂进行热交换而冷却。在各利用侧热交换器10内的制冷剂流路(未图示)中流动的制冷剂向热交换机组内气体侧配管58流入,并通过气体制冷剂连通管54向热源机组300的第二气体侧配管355流入。
另一方面,当热负载处理***1的运转模式处于加热模式时,在各利用侧热交换器10中,制冷剂从热交换机组内气体侧配管58向各利用侧热交换器10内的制冷剂流路(未图示)流入。在各利用侧热交换器10内的液体介质流路(未图示)中流动的液体介质与在各利用侧热交换器10内的制冷剂流路(未图示)中流动的制冷剂进行热交换。在各利用侧热交换器10内的制冷剂流路(未图示)中流动的制冷剂向热交换机组内液体侧配管56流入,并通过液体制冷剂连通管52向热源机组300的液体侧配管354流入。
(2-4-4)第一膨胀机构
第一膨胀机构20是使在热交换机组内液体侧配管56中流动的制冷剂膨胀而进行制冷剂的压力和流量的调节的机构。
在本实施方式中,第一膨胀机构20是开度能够调节的电子膨胀阀。作为第一膨胀机构20的电子膨胀阀配置于利用侧热交换器10的前方且配置于利用侧热交换器10的上端附近。另外,第一膨胀机构20不限定于电子膨胀阀。第一膨胀机构20也可以是具有感温筒的温度自动膨胀阀,还可以是毛细管。
(2-4-5)泵
泵60是向利用侧设备410输送液体介质的泵。泵60配置于热交换机组内第一液体介质配管66。
泵60例如是定速的涡流泵。不过,泵60不限定于涡流泵,泵60的类型只要适当选择即可。此外,泵60也可以是流量可变的泵。
另外,在本实施方式中,泵60在液体介质回路400中的液体介质的流动方向上配置于比利用侧热交换器10靠上游侧,换言之,配置于热交换机组内第一液体介质配管66。不过,并不限定于此,泵60也可在液体介质回路400中的液体介质的流动方向上配置于比利用侧热交换器10靠下游侧,换言之,配置于热交换机组内第二液体介质配管68。
(2-4-6)气体检测传感器
气体检测传感器70是具有检测元件72且对配置检测元件72的场所是否存在制冷剂的气体进行检测的传感器。
检测元件72例如是半导体方式的传感器元件。半导体式检测元件的导电性根据周围没有制冷剂的气体的状态和周围存在制冷剂的气体的状态而变化。气体检测传感器70包括与检测元件72电连接的检测电路(未图示),通过检测电路对检测元件72的导电性的变化进行检测,从而对配置检测元件72的场所是否存在制冷剂的气体进行检测。
不过,检测元件72不限定于半导体方式的元件,只要是能够检测制冷剂气体的元件即可。例如,作为检测元件72,气体检测传感器70也可具有未图示的红外线光源和红外线检测元件,通过与检测元件72电连接的检测电路对会根据是否存在制冷剂气体而变化的检测元件72的红外线的检测量的变化进行检测,从而对配置检测元件72的场所是否存在制冷剂的气体进行检测。
如前文所述,由于制冷剂气体的密度大于空气的密度,因此,在热交换机组100中制冷剂发生了泄漏的情况下,制冷剂气体容易向较低的位置移动。因此,气体检测传感器70的检测元件72优选配置于位于外壳90内的下部的集水盘80的内部空间Si。优选,检测元件72配置于集水盘80的底板82的倾斜部82a的下端82ab侧(本实施方式中是底板82的后端侧)。此外,优选,检测元件72配置于排水口86a附近,排水口86a是水从集水盘80的内部空间Si排出的排出口。
在本实施方式中,气体检测传感器70的检测元件72配置于集水盘80的内部空间Si且配置于倾斜部82a的下端82ab侧(参照图10)。此外,气体检测传感器70的检测元件72配置于与设置在集水盘80的后方侧的侧壁84上的排水口86a相邻的位置(参照图8~图10)。由于检测元件72配置上述这样制冷剂气体容易积存的位置,因此,能够进行可靠性高的制冷剂泄漏检测。
另外,供气体检测传感器70的检测元件72配置的位置是示例,不限定于图8~图10中标注符号72并描绘的位置。
例如,供气体检测传感器70的检测元件72配置的位置也可以是集水盘80的后方侧的侧壁84附近(倾斜部82a的下部82ab侧)即远离排水口86a的位置。
此外,例如,在制冷剂气体泄漏的可能性比较高的部位确定的情况下,气体检测传感器70的检测元件72也可配置于集水盘80的内部空间Si的、制冷剂气体泄漏的可能性比较高的部位附近。此时,气体检测传感器70的检测元件72也可配置于倾斜部82a的下端82ab侧以外的场所(例如,倾斜部82a的上端82aa侧)。例如,气体检测传感器70的检测元件72也可配置于集水盘80的内部空间Si且配置在液体侧连接口100a以及气体侧连接口100b的附近。
此外,例如,如图9中以符号72b表示的那样,供气体检测传感器70的检测元件72配置的位置也可是比集水盘80的侧壁84的上端部84a靠上方处(外壳90内且比集水盘80的内部空间Si靠上方处)。
另外,无论是否配置于集水盘80的内部空间Si,气体检测传感器70的检测元件72均配置于比可能成为着火源的电气部件靠下方处(参照图6和图7)。通过将检测元件72配置于比可能成为着火源的电气部件靠下方处,即使在热交换机组100中制冷剂发生了泄漏的情况下,也容易在制冷剂气体从外壳90的底部侧到达可能成为着火源的电气部件的高度位置之前检测到制冷剂的泄漏。
另外,可能成为着火源的电气部件包括可能产生电火花的电气部件。在本实施方式中,可能成为着火源的电气部件包括收纳于后述电气安装件箱92的电磁开闭器、接触器以及继电器等电气部件93、作为第一膨胀机构20的一例的电子膨胀阀、泵60的端子箱61。泵60的端子箱61连接有用于向泵60的马达60a供给电力的电线61a。
此外,虽然未在本实施方式的热交换机组100中装设,但是,在热交换机组100设置于寒冷地区这样的情况下,在热交换机组100内可能配置有加热器。加热器根据其规格可能达到足以构成着火源这一程度的高温。可能达到足以构成着火源这一程度的高温的电气部件也优选配置于比气体检测传感器70的检测元件72靠上方处。
此外,优选,气体检测传感器70的检测元件72配置于比成为制冷剂的泄漏部位的可能性较高的热交换机组100的液体侧连接口100a以及气体侧连接口100b靠下方的位置(参照图6和图7)。另一方面,可能成为着火源的电气部件优选配置于比热交换机组100的液体侧连接口100a和气体侧连接口100b靠上方的位置。通过上述配置,即使在热交换机组100的液体侧连接口100a或气体侧连接口100b处发生了制冷剂泄漏的情况下,也容易在制冷剂气体从外壳90的底部侧到达可能成为着火源的电气部件的高度位置之前检测到制冷剂的泄漏。
另外,优选,气体检测传感器70的检测元件72配置于比外壳90的底部的上方300mm的高度位置低的位置。通过上述配置,即使在热交换机组100中发生了制冷剂泄漏的情况下,也容易在制冷剂气体从外壳90的底部侧到达可能成为着火源的电气部件的高度位置之前检测到制冷剂的泄漏。此外,通过将气体检测传感器70的检测元件72配置于比外壳90的底部的上方300mm的高度位置低的位置,能够降低制冷剂泄漏时起火的可能性,并且,能够避免热交换机组100(外壳90)的大型化。
另外,优选,可能成为着火源的电气部件(在本实施方式中是收纳于电气部件箱92的电磁开闭器、接触器以及继电器等电气部件93、作为第一膨胀机构20的一例的电子膨胀阀、泵60的端子箱61)配置于与外壳90的底部相距300mm以上的高度位置(参照图6和图7)。通过在上述高度位置配置可能成为着火源的电气部件,即使在制冷剂泄漏的情况下,也能够降低外壳90内的电气部件成为着火源而引发起火的可能性。
此外,在制冷剂泄漏的情况下,由于制冷剂从利用侧热交换器10或包括热交换机组内液体侧配管56和热交换机组内气体侧配管58的制冷剂配管57泄漏的可能性高,因此,优选,气体检测传感器70的检测元件72配置于下述位置。
俯视观察时,外壳90的内部被至少划分成配置泵60的泵配置区域A1以及配置供制冷剂流动的制冷剂配管57或利用侧热交换器10的制冷剂侧区域A2(参照图5和图8)。也就是说,在俯视观察时,在外壳90的内部存在泵配置区域A1和制冷剂侧区域A2。气体检测传感器70的检测元件72优选如图8所示的那样远离泵配置区域A1而配置于制冷剂侧区域A2的附近。
此外,从维修的观点来看,优选,气体检测传感器70的检测元件72配置于外壳90的维修用的开口部91b的附近空间。另外,开口部91b的附近空间是指作业人员能够从开口部91b触及的空间。例如,开口部91b的附近空间是手从开口部91b触摸到的范围的空间(例如,从开口部91b起距离50cm以内的空间)。若在上述位置配置气体检测传感器70的检测元件72,那么,通过将封闭开口部91b的外壳90的侧板拆下,就能够容易地进行检测元件72的更换和检修。
此外,由于气体检测传感器70的检测元件72是检测制冷剂气体的,因此,优选构成为,检测元件72配置于即使冷凝水积存于集水盘80的内部空间Si,检测元件72也不容易浸入水中的位置。
例如,优选,热交换机组100具有浮子88,该浮子88配置于集水盘80的内部空间Si,并且检测元件72安装于该浮子88的上表面88a或侧面88b。浮子88是构成为在冷凝水积存于集水盘80的内部空间Si的情况下会上浮至水面之上的构件。
更具体而言,对浮子88的结构进行说明。例如,具体而言,浮子88具有主体部881和摆动轴882,其中,摆动轴882被设置于集水盘80的侧壁84或外壳90的框架(未图示)的支承部(未图示)支承为能够摆动(参照图11A和图11B)。主体部881构成为在水中漂浮。气体检测传感器70的检测元件72可如图11A所示的那样安装于浮子88的上表面88a(主体部881的上表面),也可如图11B所示的那样安装于浮子88的侧面88b(主体部881的侧面)。当集水盘80内没有水时,浮子88的主体部881位于第一位置。尽管没有限定,不过,位于第一位置的浮子88的主体部881如图11A和图11B中的实线所示的那样与集水盘80的底板82接触。另一方面,当集水盘80内积水时,浮子88的主体部881绕着摆动轴882摆动,如图11A和图11B中的双点划线所示的那样在浮力的作用下上浮。通过如上所述那样构成,即使在冷凝水积存于集水盘80的内部空间Si的情况下,也容易抑制气体检测传感器70的检测元件72浸水。因此,例如,即使在由于某种原因而导致排水管86堵塞,从而使得水无法从排水口86a排出的情况下,也能够在制冷剂泄漏时通过气体检测传感器70检测气体制冷剂。
另外,热交换机组100也可不具有浮子88。此外,气体检测传感器70的检测元件72也可直接安装于集水盘80的侧壁84或外壳90的框架(未图示)。此时,优选,气体检测传感器70的检测元件72配置于不容易浸水的位置,例如,配置于图9中的符号72a所示的集水盘80的内部空间Si的、比排水口86a高的位置。
(2-4-7)电气部件箱
电气部件箱92是收纳各种电气部件的壳体。电气部件箱92收纳有热交换机组侧控制基板95以及未图示的电源端子台。此外,电气部件箱92收纳有电磁开闭器、接触器以及继电器等电气部件93。另外,电气部件93也可不包括电磁开闭器、接触器以及继电器全部这些部件,也可仅包括电磁开闭器、接触器以及继电器中的任意一者。另外,收纳于电气部件箱92的电气部件不限定于例示的情况,也可根据需要收纳各种电气部件。
热交换机组侧控制基板95与热源机组300的热源侧控制基板395一起作为控制部95a起作用。热交换机组侧控制基板95具有各种电路和微型计算机等,其中,微型计算机包括CPU和存储器,存储器存储有供CPU执行的程序。
控制部95a对热负载处理***1的各部分的动作进行控制。
控制部95a与热源机组300和热交换机组100的各种机器电连接。与控制部95a连接的热源机组300和热交换机组100的各种机器包括热源机组300的压缩机330、流路切换机构332、第二膨胀机构344和风扇342、热交换机组100的第一膨胀机构20和泵60。此外,控制部95a与热源机组300和热交换机组100具有的各种传感器能够通信地连接,从各种传感器(未图示)接收测量值。热交换机组100具有的各种传感器没有限定,例如包括:设置于热交换机组内液体侧配管56和热交换机组内气体侧配管58的、对制冷剂的温度进行测量的温度传感器;设置于热交换机组内液体侧配管56的压力传感器;设置于热交换机组内第一液体介质配管66、热交换机组内连通配管67以及热交换机组内第二液体介质配管68的、对液体介质的温度进行测量的温度传感器等。此外,热源机组300具有的各种传感器没有限定,例如包括设置于吸入管351而对吸入温度进行测量的温度传感器、设置于排出管352而对排出温度进行测量的温度传感器或对排出压力进行测量的压力传感器。此外,控制部95a与热源机组300的气体检测传感器70能够通信地连接。
控制部95a根据由未图示的操作装置提供的运转/停止指令,对热源机组300和热交换机组100的各种机器的动作进行控制。此外,控制部95a根据热负载处理***1的运转模式(冷却模式/加热模式)控制热源机组300的流路切换机构332的状态。此外,控制部95a控制热源机组300和热交换机组100的各种机器的动作,以使液体制冷剂被冷却/加热而达到规定的目标温度,并从热交换机组100的液体介质出口64流出。另外,由于蒸气压缩冷冻机的工作原理是公知的,因此,在此省略说明。此外,当通过气体检测传感器70检测到制冷剂气体的泄漏时,控制部95a控制各种机器以使热源机组300和热交换机组100的各种机器进行规定的泄漏时动作。
(3)特征
(3-1)
上述实施方式的热交换机组100通过使向利用侧设备410输送的液体介质与制冷剂进行热交换,从而进行液体介质的冷却和加热中的至少一者。热交换机组100包括利用侧热交换器10、可能成为着火源的电气部件、外壳90、气体检测传感器70。在利用侧热交换器10中,在可燃性制冷剂与液体介质之间进行热交换。外壳90收纳利用侧热交换器10以及可能成为着火源的电气部件。气体检测传感器70具有配置于比可能成为着火源的电气部件靠下方处的检测元件72,对配置检测元件72的场所是否存在制冷剂的气体进行检测。
另外,在本实施方式中,可能成为着火源的电气部件例如包括电气部件93。电气部件93包括电磁开闭器、接触器以及继电器中的至少一者。在本实施方式中,电气部件93收纳于电气部件箱92。另外,在本实施方式中,可能成为着火源的电气部件包括泵60的端子箱61。泵60的端子箱61连接有用于向泵60的马达60a供给电力的电线61a。另外,在本实施方式中,可能成为着火源的电气部件例如包括作为第一膨胀机构20的一例的电子膨胀阀。
另外,热交换机组100不必具有所有例示的可能成为起火源的电气部件,也可具有其中的一部分。此外,热交换机组100除了具有例示的可能成为起火源的电气部件以外,或者,作为例示的可能成为起火源的电气部件的替代,还可具有例示以外的、可能成为起火源的电气部件。例如,在泵60的流量可变的情况下,可能成为起火源的电气部件也可包括收纳于电气部件92的用于泵60的逆变器基板(未图示)。
如上所述,制冷剂气体比空气重,若制冷剂泄漏,则泄漏的制冷剂气体容易滞留在下方侧。在本热交换机组100中,通过将气体检测传感器70的检测元件72配置于比可能成为着火源的电气部件靠下方处,即使在制冷剂泄漏的情况下,也容易在由于外壳90内的电气机器引发着火前检测到制冷剂的泄漏。
(3-2)
在上述实施方式的热交换机组100中,气体检测传感器70的检测元件72配置于比从外壳90的底部向上方300mm的高度位置低的位置。
由于在比与重于空气的制冷剂气体容易积存的外壳90的底部相距300mm的高度位置低的位置处配置气体检测传感器70的检测元件72,因此,即使在制冷剂泄漏的情况下,也容易在比较早的时期检测到制冷剂泄漏,从而降低起火的可能性。
此外,通过将基准值设为300mm这样比较小的值,能够降低制冷剂泄漏时起火的可能性,并且,能够避免热交换机组100(外壳90)的大型化。
(4)变形例
(4-1)变形例1A
上述实施方式的热交换机组100具有泵60,不过,并不限定于此。泵60也可与热交换机组100分开而设置于外壳90外。
(4-2)变形例1B
热交换机组100除了具有检测元件72配置在外壳90内的气体检测传感器70以外,或者,作为检测元件72配置在外壳90内的气体检测传感器70的替代,也可具有气体检测传感器270,该气体检测传感器270具有配置于外壳90外的检测元件272(参照图12)。
气体检测传感器270是对配置检测元件272的场所是否存在制冷剂的气体进行检测的传感器。除了检测元件272的设置场所外,气体检测传感器270与气体检测传感器70是相同的。
由于热交换机组100具有气体检测传感器270,因此,即使在制冷剂气体流出至外壳90外的情况下,也能够通过气体检测传感器270检测制冷剂气体,安全性高。
此外,优选,气体检测传感器270的检测元件272配置于比上述热交换机组100的、可能成为着火源的电气部件靠下方处。特别地,在使用气体检测传感器270以替代检测元件72配置在外壳90内的气体检测传感器70的情况下,气体检测传感器270的检测元件272配置于比上述热交换机组100的、可能成为着火源的电气部件靠下方处。
另外,如上所述,由于制冷剂气体的密度大于空气的密度,因此,优选,气体检测传感器270的检测元件272配置于供热交换机组100设置的机组设置空间(例如,机械室R)的地面FL附近。例如,优选,检测元件272配置于机械室R的、与设置热交换机组100的地面FL相距300mm以内的高度位置。
例如,有时,热交换机组100在机械室R内设置在设置于地面FL的基础(架台)2之上(参照图12)。在上述情况下,气体检测传感器270的检测元件272优选配置于机械室R的地面FL附近。气体检测传感器270的检测元件272优选配置于与机械室R的地面FL相距300mm以内的高度位置。此时,气体检测传感器270的检测元件272也可如图12所示的那样配置于比热交换机组100的外壳90的底部低的位置。
(4-3)变形例1C
在上述实施方式中,通过热交换机组100冷却/加热的液体介质在液体介质回路400中循环,但不限定于此。例如,在直接利用冷却/加热后的液体介质本身的情况下,向利用侧设备410(例如容器)输送的液体介质也可不在液体介质回路400中循环,就这样直接利用。
<第二实施方式>
(1)整体结构
参照附图,对第二实施方式的热交换机组200和包括热交换机组100的热负载处理***201进行说明。
图13是热交换机组200的立体图。图14是包括热交换机组200的热负载处理***201的概略结构图。另外,热交换机组200就相同的制冷剂回路150具有三个***,图14中仅描绘了其中一个***的制冷剂回路150。图15是热交换机组200的外壳190的内部的下段的概略俯视图。图16是将热交换机组200的外壳190的侧板拆下后的状态的概略主视图。图17是将热交换机组200的外壳190的侧板拆下后的状态的概略右侧视图。图18是热交换机组200的外壳190的一部分(集水盘80附近)以及集水盘80的概略后视图。
另外,在下文的说明中,有时使用表示“上”、“下”、“左”、“右”、“前(正面)”、“后(背面)”等方向的表达。在没有特别说明的情况下,这些方向表示图中箭头所示的方向。
首先,对热负载处理***201与第一实施方式的热负载处理***1的差异进行概述。
在热负载处理***1中,在热源侧热交换器340中,通过使热源机组300周围的空气与制冷剂进行热交换来进行制冷剂的冷却/加热。与之相对地,在热负载处理***201中,通过在热源侧液体介质回路500中流动的热源侧液体介质与制冷剂的热交换,进行制冷剂的冷却/加热。另外,在本实施例中,热负载处理***201是这样一种***,即制冷剂通过在热源侧液体介质回路500中流动的冷却水冷却,向利用侧设备410输送的液体介质在热交换机组200中通过制冷剂冷却。不过,并不限定于此,热负载处理***201也可以是这样一种***,即制冷剂通过在热源侧液体介质回路500中流动的热源侧液体介质(例如废热水等)加热,向利用侧设备410输送的液体介质在热交换机组200中通过制冷剂加热。此外,热负载处理***201还可以是能够对冷却模式和加热模式进行切换执行的***,在冷却模式下,制冷剂通过在热源侧液体介质回路500中流动的温度较低的热源侧液体介质冷却,向利用侧设备410输送的液体介质在热交换机组200中通过制冷剂冷却,在加热模式下,制冷剂通过在热源侧液体介质回路500中流动的温度较高的热源侧液体介质加热,向利用侧设备410输送的液体介质在热交换机组200中通过制冷剂加热。另外,下面,将在热源侧液体介质回路500中流动的液体介质称为热源侧液体介质,将向利用侧设备410输送的液体介质简称为液体介质。
此外,在热负载处理***1中,通过热源机组300和热交换机组100形成制冷剂回路50。与之相对地,在热负载处理***201中,热交换机组200具有制冷剂回路150整体。另外,在本实施方式中,一台热交换机组200具有三个***的制冷剂回路150。不过,热交换机组200也可具有一个或两个***的制冷剂回路150,或者具有四个***以上的制冷剂回路150。
下面,对热负载处理***201的整体结构进行说明。
热负载处理***201主要包括热交换机组200、热源侧液体介质回路500、利用侧设备410。
热交换机组200是通过使向利用侧设备410输送的液体介质与制冷剂进行热交换而进行液体介质的冷却和加热中的至少一者的机器。在热交换机组200中通过液体制冷剂冷却/加热后的液体介质向利用侧设备410输送。
另外,图14中描绘并例示的热交换机组200是通过使液体介质与制冷剂进行热交换而仅进行液体介质的冷却的机组。不过,并不限于此,热交换机组200也可以是通过使液体介质与制冷剂进行热交换而仅进行液体介质的加热的机组。此外,与第一实施方式的热交换机组100相同的是,热交换机组200还可以是能够通过使液体介质与制冷剂进行热交换而进行液体介质的冷却/加热这两者的机器。
另外,本实施方式中使用的液体介质和制冷剂与第一实施方式中说明的液体介质和制冷剂是相同的。此处,省略说明。本实施方式中使用的热源侧液体介质例如是水或盐水。
热源侧液体介质回路500是供热源侧液体介质循环的液体介质回路,热源侧液体介质在热交换机组200中对制冷剂进行冷却。热源侧液体介质回路500主要包括热源设备510和热源侧泵520。
在本实施方式中,热源设备510是对热源侧液体介质进行冷却的设备。例如,热源设备510是冷却塔。冷却塔可以是对热源侧热介质进行直接冷却的敞开式冷却塔,也可以是对热源侧热介质进行间接冷却的密闭式冷却塔。另外,热源侧液体介质的种类只要根据冷却塔的类型等适当确定即可。设置场所没有限定,热源设备510例如设置于屋顶或建筑物周围的空间等。
热源侧泵520是向热交换机组200输送在热源设备510中冷却后的热源侧液体介质的泵。热源侧泵520例如是定速的涡流泵。不过,热源侧泵520不限定于涡流泵,热源侧泵520的种类只要适当选择即可。此外,热源侧泵520也可以是流量可变的泵。设置场所没有限定,热源侧泵520例如与热交换机组200设置于相同的机械室R。
至于利用侧设备410,与第一实施方式的热负载处理***1中的利用侧设备410相同。不过,在第二实施方式中,利用侧设备410是利用通过制冷剂冷却后的液体介质的设备。例如,尽管没有限定,不过,利用侧设备410是仅用于制冷的空气处理机组或风机盘管机组。另外,利用侧设备410不限定于利用通过制冷剂冷却后的液体介质的设备。在热负载处理***201构成为液体介质在热交换机组200中通过制冷剂加热的情况下,利用侧设备410也可以是利用通过制冷剂加热后的液体介质的设备。
另外,图14中仅图示了一台利用侧设备410。不过,与第一实施方式相同的是,热负载处理***201也可包括多台利用侧设备。此外,在热负载处理***201包括多台利用侧设备的情况下,利用侧设备的种类可以是完全相同的,利用侧设备也可包括多个种类的设备。
(2)详细结构
对热交换机组200进行详细说明。
另外,除了泵160(与第一实施方式的泵60相同的机器)配置于热交换机组200的外部(第一连通配管422)这点以及热交换机组200内的液体介质配管的结构以外,第二实施方式的液体介质回路400A与第一实施方式的液体介质回路400是相同的。此处,在热交换机组200的说明中,将对热交换机组200内的液体介质配管进行说明,省略除此之外的液体介质回路400A的详细说明。
(2-1)热交换机组
参照图13~图18,对热交换机组200进行说明。
热交换机组200具有三个***的制冷剂回路150。图14中,仅描绘了三个***中的一个***的制冷剂回路150。由于其他制冷剂回路150与此处说明的制冷剂回路150相同,因此,在此省略说明。
由于热交换机组200的设置场所与第一实施方式的热交换机组100的设置场所相同,因此,省略说明。
热交换机组200主要包括压缩机130、热源侧热交换器140、膨胀机构120、利用侧热交换器110、外壳190、集水盘80、气体检测传感器70以及电气部件箱192。压缩机130、热源侧热交换器140、膨胀机构120以及利用侧热交换器110通过制冷剂配管151连接,从而构成制冷剂回路150。制冷剂配管151包括连接压缩机130的排出侧与热源侧热交换器140的气体侧的第一制冷剂配管151a。此外,制冷剂配管151包括连接热源侧热交换器140的液体侧与利用侧热交换器110的液体侧的第二制冷剂配管151b。第二制冷剂配管151b配置有膨胀机构120。此外,制冷剂配管151包括连接利用侧热交换器110的气体侧与压缩机130的吸入侧的第三制冷剂配管151c。另外,在第三制冷剂配管151c也可配置未图示的储罐。
另外,在本实施方式中,热交换机组200如上所述那样是通过制冷剂对液体介质进行冷却的机器。在热交换机组200是能够切换并实施制冷剂对液体介质的冷却/加热的机器的情况下,如第一实施方式的制冷剂回路50那样,在制冷剂回路150设置流路切换机构。
(2-1-1)压缩机
压缩机130将从利用侧热交换器110返回的冷冻循环中的低压制冷剂吸入,通过压缩机构(未图示)对制冷剂进行压缩,并且将压缩后的冷冻循环中的高压制冷剂送往热源侧热交换器140。
压缩机130例如是涡旋式压缩机。不过,压缩机130的类型不限定于涡旋式,压缩机130也可以是螺杆式、旋转式等的压缩机。压缩机130例如是容量可变的压缩机,也可以是固定容量的压缩机。
(2-1-2)热源侧热交换器
热源侧热交换器140是使在热源侧热交换器140内流动的热源侧液体介质与在热源侧热交换器140内流动的制冷剂进行热交换的热交换器。热源侧热交换器340的类型没有限定,例如是双重管式热交换器。不过,热源侧热交换器340的类型不限定于双重管式热交换器,只要适当选择能够用于制冷剂和热源侧液体介质的热交换器的类型的热交换器即可。
(2-1-3)膨胀机构
膨胀机构120是使在第二制冷剂配管151b中流动的制冷剂膨胀而进行制冷剂的压力和流量的调节的机构。在本实施方式中,膨胀机构120是开度能够调节的电子膨胀阀。另外,膨胀机构120不限定于电子膨胀阀。膨胀机构120也可以是具有感温筒的温度自动膨胀阀,还可以是毛细管。
(2-1-4)利用侧热交换器
在利用侧热交换器110中,在制冷剂与液体介质之间进行热交换。在本实施方式中,利用侧热交换器110是板式热交换器。不过,利用侧热交换器110的类型不限定于板式热交换器,只要适当选择能够用于制冷剂和液体介质的热交换器的类型的热交换器即可。
利用侧热交换器110连接有第二制冷剂配管151b、第三制冷剂配管151c、第一热交换机组内液体介质配管166、第二热交换机组内液体介质配管168。第一热交换机组内液体介质配管166是连接热交换机组200的液体介质入口162与利用侧热交换器110的配管。第二热交换机组内液体介质配管168是连接利用侧热交换器110与热交换机组200的液体介质出口164的配管。热交换机组200的液体介质入口162连接第一连通配管422,该第一连通配管422连接利用侧设备410与热交换机组200的液体介质入口162。热交换机组200的液体介质入口164连接第二连通配管424,该第二连通配管424连接利用侧设备410与热交换机组200的液体介质出口164。
当压缩机130运转时,制冷剂从第二制冷剂配管151b流入利用侧热交换器110,在利用侧热交换器110内的未图示的制冷剂流路中流动,并且向第三制冷剂配管151c流出。此外,当泵160运转时,从利用侧设备410流出的液体介质朝向热交换机组200的液体介质入口162而在第一连通配管422中流动。从液体介质入口162流入热交换机组200内的液体介质通过第一热交换机组内液体介质配管166向利用侧热交换器110流入。液体介质在通过利用侧热交换器110的未图示的液体介质流路时,与在未图示的制冷剂流路中流动的制冷剂进行热交换而被冷却。在利用侧热交换器110中冷却后的液体介质向第二交换机组内液体介质配管168流出,并朝向液体介质出口164流动。从液体介质出口164流入热交换机组200外的液体介质在第二连通配管424中流动并向利用侧设备410流入。
(2-1-5)外壳
外壳190对包括压缩机130、热源侧热交换器140、膨胀机构120、利用侧热交换器110、集水盘80、气体检测传感器70以及电气部件箱192在内的热交换机组200的各种部件以及各种机器进行收纳。外壳190还收纳后述可能成为着火源的电气部件(本实施方式中为收纳于电气部件箱192的电气部件93、收纳于电气部件箱192的逆变器基板194、压缩机130的端子箱131、作为膨胀机构120的一例的电子膨胀阀)。热交换机组200的顶面和侧面由顶板和侧板围住(参照图13)。
在外壳190内的下部配置有集水盘80(参照图18)。在集水盘80的上方配置有热源侧热交换器140(参照图18)。此外,在集水盘80的上方配置有利用侧热交换器110(参照图18)。利用侧热交换器110配置于比热源侧热交换器140靠上方处(参照图18)。膨胀机构120配置于外壳190的背面侧且配置于比热源侧热交换器140靠上方处(参照图18)。电气部件箱192配置于外壳190的前表面侧上部(参照图18)。电气部件箱192配置于热源侧热交换器140的上方(参照图18)。压缩机130配置于热源侧热交换器140的上方。
外壳190的至少背面处设置有维修用的开口部191b(参照图18)。通常,即在热负载处理***201运转时,外壳190的开口部191b被外壳190的侧板封闭。通过将设置于外壳190的开口部191b的外壳190的侧板拆下,能够进行外壳190内部的部件和机器的维修及更换。
外壳190的背面设置有供热源侧液体介质的配管连接的热源侧液体介质入口以及热源侧液体介质出口(省略图示)。此外,在外壳190的背面设置有供第一连通配管422连接的液体介质入口162以及供第二连通配管424连接的液体介质出口164。连接方式没有限定,例如,第一连通配管422与液体介质入口162螺纹连接。此外,连接方式没有限定,例如,第二连通配管424与供第二连接配管424连接的液体介质出口164螺纹连接。另外,热源侧液体介质入口和热源侧液体介质出口、液体介质入口162以及液体介质出口164的位置不限定于附图中描绘的位置,只要适当改变即可。
(2-1-6)集水盘
集水盘80配置于外壳190的下部。特别地,在本实施方式中,集水盘80配置于外壳190的最下部。集水盘80配置于利用侧热交换器110的下方。此外,集水盘80配置于热源侧热交换器140的下方。集水盘80对利用侧热交换器110以及供液体介质流动的配管等产生的冷凝水进行接收。此外,在热交换机组200设置于室外的情况下,雨水等也流入集水盘80。另外,集水盘80也可具有作为外壳190的底板的功能。
由于第二实施方式的热交换机组200的集水盘80的结构与第一实施方式的热交换机组100的集水盘80的结构相同,因此,在此为了避免重复,将省略说明。
(2-1-7)气体检测传感器
气体检测传感器70是具有检测元件72且对配置检测元件72的场所是否存在制冷剂的气体进行检测的传感器。气体检测传感器70是与第一实施方式的气体检测传感器70相同的传感器。
与第一实施方式相同的是,优选,气体检测传感器70的检测元件72配置于位于外壳190内的下部的集水盘80的内部空间Si。此外,与第一实施方式相同的是,优选,检测元件72配置于集水盘80的底板82的倾斜部82a的下端82ab侧(本实施方式中是底板82的后端侧)。此外,与第一实施方式相同的是,优选,检测元件72配置于排水口86a附近,排水口86a是水从集水盘80的内部空间Si排出的排出口。由于检测元件72配置在上述这样制冷剂气体容易积存的位置,因此,能够进行可靠性高的制冷剂泄漏检测。
此外,例如,如图18中以符号72b表示的那样,供气体检测传感器70的检测元件72配置的位置也可是比集水盘80的侧壁84的上端部84a靠上方处(外壳90内且集水盘80的内部空间Si的上方)。
此外,与第一实施方式相同地,无论是否配置于集水盘80的内部空间Si,气体检测传感器70的检测元件72均配置于比可能成为着火源的电气部件靠下方处。
另外,可能成为着火源的电气部件包括可能产生电火花的电气部件。在本实施方式中,可能成为着火源的电气部件包括收纳于电气部件箱192的电磁开闭器、接触器以及继电器等电气部件93、压缩机130用的逆变器基板194、作为膨胀机构20的一例的电子膨胀阀、压缩机130的端子箱131。压缩机130的端子箱131连接有用于向压缩机130的马达130a供给电力的电线(省略图示)。
此外,虽然未在本实施方式的热交换机组200中装设,但是,在热交换机组200设置于寒冷地区这样的情况下,在热交换机组200内可能配置有加热器。加热器根据其规格可能达到足以构成着火源这一程度的高温。可能达到足以构成着火源这一程度的高温的电气部件也优选配置于比气体检测传感器70的检测元件72靠上方处。
另外,优选,气体检测传感器70的检测元件72配置于比从外壳190的底部向上方300mm的高度位置低的位置。通过上述配置,即使在热交换机组200中发生了制冷剂泄漏的情况下,也容易在制冷剂气体从外壳190的底部侧到达可能成为着火源的电气部件的高度位置之前检测到制冷剂的泄漏。此外,通过将气体检测传感器70的检测元件72配置于比外壳190的底部的上方300mm的高度位置低的位置,能够降低制冷剂泄漏时起火的可能性,并且,能够避免热交换机组200(外壳190)的大型化。
另外,优选,可能成为着火源的电气部件(在本实施方式中是收纳于电气部件箱192的电磁开闭器、接触器以及继电器等电气部件93、压缩机130用的逆变器基板194、作为膨胀机构120的一例的电子膨胀阀、压缩机130的端子箱131)配置于与外壳190的底部相距300mm以上的高度位置(参照图16和图17)。通过在上述高度位置配置可能成为着火源的电气部件,即使在制冷剂泄漏的情况下,也能够降低外壳190内的电气部件成为着火源而引发起火的可能性。
此外,从维修的观点来看,优选,气体检测传感器70的检测元件72配置于外壳190的维修用的开口部191b的附近空间。另外,开口部191b的附近空间是指作业人员能够从开口部191b触及的空间。例如,开口部191b的附近空间优选是手从开口部191b触摸到的范围的空间(例如,从开口部191b起距离50cm以内的空间)。若在上述位置配置气体检测传感器70的检测元件72,那么,通过将封闭开口部191b的外壳190的侧板拆下,就能够容易地进行检测元件72的更换和检修。
此外,由于气体检测传感器70的检测元件72是检测制冷剂气体的,因此,优选构成为下述结构:即使冷凝水积存于集水盘80的内部空间Si,检测元件72也不容易浸入水中。例如,与第一实施方式相同的是,热交换机组200优选具有配置于集水盘80的内部空间Si的浮子88,气体检测传感器70的检测元件72优选安装于浮子88的上表面88a或浮子88的侧面88b。此处,为了避免重复说明,将省略浮子88的说明。
此外,气体检测传感器70的检测元件72也可直接安装于集水盘80的侧壁84和外壳90的框架(未图示)。此时,优选,气体检测传感器70的检测元件72配置于不容易浸水的位置,例如,配置于图18中的符号72a所示的集水盘80的内部空间Si的、比排水口86a高的位置。
另外,气体检测传感器70的检测元件72的位置、可能成为着火源的电气部件的位置、气体检测传感器70的检测元件72与可能成为着火源的电气部件的位置关系也可在不矛盾的范围内应用第一实施方式的(2-4-6)所记载的事项。
(2-1-8)电气部件箱
电气部件箱192是收纳各种电气部件的壳体。电气部件箱192收纳有热交换机组侧控制基板195以及未图示的电源端子台。此外,电气部件箱192收纳有压缩机130用的逆变器基板194。此外,电气部件箱92收纳有电磁开闭器、接触器以及继电器等电气部件93。另外,电气部件93也可不包括电磁开闭器、接触器以及继电器全部这些部件,也可仅包括电磁开闭器、接触器以及继电器中的任意一者。另外,收纳于电气部件箱192的电气部件不限定于例示的情况,也可根据需要收纳各种电气部件。
热交换机组侧控制基板195具有各种电路和微型计算机等,其中,微型计算机包括CPU和存储器,存储器存储有供CPU执行的程序。
热交换机组侧控制基板195控制热交换机组200的各部分的动作。
热交换机组侧控制基板195与热交换机组200的各种机器电连接。与热交换机组侧控制基板195连接的热交换机组200的各种机器包括压缩机130和膨胀机构120。此外,优选,热交换机组侧控制基板195能够向泵160和热源侧泵520等发送控制信号。此外,热交换机组侧控制基板195与热源机组200具有的各种传感器能够通信地连接,从各种传感器(未图示)接收测量值。热交换机组200具有的各种传感器没有限定,例如包括:设置于第一制冷剂配管151a和第三制冷剂配管151c的、对制冷剂的温度进行测量的温度传感器;设置于第一制冷剂配管151a的、对制冷剂的压力进行测量的压力传感器;设置于第一热交换机组内液体介质配管166以及第二热交换机组内液体介质配管168的、对液体介质的温度进行测量的温度传感器等。此外,热交换机组侧控制基板195与热交换机组200的气体检测传感器70能够通信地连接。
热交换机组侧控制基板195根据由未图示的操作装置提供的运转/停止指令,对热交换机组200的各种机器的动作、热泵160以及热源侧泵520的动作进行控制。此外,热交换机组侧控制基板195控制热交换机组200的各种机器的动作,以使液体制冷剂被冷却并达到规定的目标温度,并且从热交换机组200的液体介质出口164流出。另外,由于蒸气压缩冷冻机的工作原理是公知的,因此,在此省略说明。此外,当通过气体检测传感器70检测到制冷剂气体泄漏时,热交换机组侧控制基板195控制机器以使热交换机组200的各种机器、泵160以及热源侧泵520进行规定的泄漏时动作。
(3)特征
(3-1)
上述实施方式的热交换机组200通过使向利用侧设备410输送的液体介质与制冷剂进行热交换,从而进行液体介质的冷却和加热中的至少一者。热交换机组200包括利用侧热交换器110、可能成为着火源的电气部件、外壳190、气体检测传感器70。在利用侧热交换器110中,在可燃性制冷剂与液体介质之间进行热交换。外壳190收纳利用侧热交换器110以及可能成为着火源的电气部件。气体检测传感器70具有配置于比可能成为着火源的电气部件靠下方处的检测元件72,对配置检测元件72的场所是否存在制冷剂的气体进行检测。
另外,在本实施方式中,可能成为着火源的电气部件例如包括电气部件93。电气部件93包括电磁开闭器、接触器以及继电器中的至少一者。在本实施方式中,电气部件93收纳于电气部件箱92。另外,在本实施方式中,可能成为着火源的电气部件例如包括压缩机130的端子箱131。压缩机130的端子箱131连接有用于向压缩机130的马达130a供给电力的电线(未图示)。另外,在本实施方式中,可能成为着火源的电气部件包括作为膨胀机构120的一例的电子膨胀阀。此外,在本实施方式中,可能成为起火源的电气部件包括收纳于电气部件箱192的压缩机130用的逆变器基板194。
另外,热交换机组200不必具有所有例示的可能成为起火源的电气部件,也可具有其中的一部分。此外,热交换机组200除了具有例示的可能成为起火源的电气部件以外,或者,作为例示的可能成为起火源的电气部件的替代,还可具有例示以外的、可能成为起火源的电气部件。
如上所述,制冷剂气体比空气重,若制冷剂泄漏,则泄漏的制冷剂气体容易滞留在下方侧。在本热交换机组200中,通过将气体检测传感器70的检测元件72配置于比可能成为着火源的电气部件靠下方处,即使在制冷剂泄漏的情况下,也容易在由于外壳190内的电气机器引发着火前检测到制冷剂的泄漏。
(3-2)
在上述实施方式的热交换机组200中,气体检测传感器70的检测元件72配置于比外壳190的底部的上方300mm的高度位置低的位置。
由于在比重于空气的制冷剂气体容易积存的外壳190的底部的上方300mm的高度位置低的位置处配置气体检测传感器70的检测元件72,因此,即使在制冷剂泄漏的情况下,也容易在比较早的时期检测到制冷剂泄漏,从而容易降低起火的可能性。
此外,通过将基准值设为300mm这样比较小的值,能够降低制冷剂泄漏时起火的可能性,并且,能够避免热交换机组200(外壳190)的大型化。
(4)变形例
(4-1)变形例2A
上述实施方式的热交换机组200不具有泵160和热源侧泵520,但不限于此。热交换机组200也可具有配置于外壳190内的泵160以及/或者热源侧泵520。
(4-2)变形例2B
与第一实施方式的变形例1B相同地,热交换机组200除了具有检测元件72配置在外壳90内的气体检测传感器70以外,或者,作为检测元件72配置在外壳90内的气体检测传感器70的替代,还可具有气体检测传感器,该气体检测传感器具有配置于外壳90外的检测元件。为了避免与变形例1B的记载重复,关于细节,省略说明。
(4-3)变形例2C
在上述实施方式中,通过热交换机组200冷却/加热的液体介质在液体介质回路400中循环,但不限定于此。例如,在直接利用冷却/加热后的液体介质本身的情况下,向利用侧设备410(例如容器)输送的液体介质也可不在液体介质回路400中循环,就这样直接利用。
此外,相同的是,与制冷剂进行热交换的热源侧液体介质在热源侧液体介质回路50中循环,但不限定于此。例如,热源侧液体介质也可以是地下水或热废水。此外,热负载处理***201也可不包括热源设备510,在热源侧热交换器140中与制冷剂进行热交换后的热源侧液体介质就原样直接被排出。
以上,对本公开的实施方式进行了说明,但应当理解的是,能够在不脱离权利要求书记载的本公开的主旨和范围的情况下进行形态和细节的各种变更。
工业上的可利用性
能够广泛地应用于利用可燃性制冷剂的热交换机组,是有用的。
符号说明
10、110 利用侧热交换器(热交换器)
20 第一膨胀机构(电气部件)
60 泵
60a 马达
61 端子箱(电气部件)
61a 电线
70、270 气体检测传感器
72、272 检测元件
90、190 外壳
93 电气部件
100、200 热交换机组
120 膨胀机构(电气部件)
131 端子箱(电气部件)
194 逆变器基板(电气部件)
410 利用侧设备
FL 地面
R 机械室(机组设置空间)
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2014/97440号。
Claims (5)
1.一种热交换机组(100、200),通过使向利用侧设备(410)输送的液体介质与可燃性的制冷剂进行热交换,进行所述液体介质的冷却以及加热中的至少一者,其特征在于,所述热交换机组包括:
热交换器(10、110),所述热交换器使所述制冷剂与所述液体介质之间进行热交换;
能成为着火源的电气部件(20、61、93、120、131、194);
外壳(90、190),所述外壳收纳所述热交换器以及所述电气部件;以及
气体检测传感器(70、270),所述气体检测传感器具有配置于比所述电气部件靠下方处的检测元件(72、272),并且对配置所述检测元件的场所是否存在所述制冷剂的气体进行检测。
2.如权利要求1所述的热交换机组,其特征在于,
所述检测元件配置于比所述外壳的底部的上方300mm的高度位置低的位置。
3.如权利要求1所述的热交换机组,其特征在于,
所述外壳设置于机组设置空间(R)内,
所述检测元件配置于与所述机组设置空间的、供所述热交换机组设置的地面(FL)相距300mm以内的高度位置。
4.如权利要求1至3中任一项所述的热交换机组,其特征在于,
所述热交换机组还包括泵(60),所述泵具有马达(60a)和端子箱(61),所述端子箱(61)供用于将电力供给至所述马达的电线(61a)连接,所述泵配置于所述外壳的内部,并且向所述利用侧设备输送所述液体介质,
所述电气部件包括所述端子箱。
5.如权利要求1至4中任一项所述的热交换机组,其特征在于,
所述电气部件包括电磁开闭器、接触器以及继电器中的至少一者。
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