制冷循环装置的制作方法

1.本发明的实施方式涉及一种包括室外机、室内机和水热交换单元的制冷循环装置。


背景技术：

2.已知一种制冷循环装置(又称为热泵式热源装置)，其具备对室外机的压缩机和室外热交换器、室内机的室内热交换器、水热交换单元的水热交换器等进行配管连接而成的热泵式制冷循环。该制冷循环装置除了制冷运转和制热运转之外，还能进行从水热交换单元向负载(散热器、热水供应箱)提供冷水的冷水供给运转以及提供热水的热水供给运转。
3.在执行制热运转或热水供给运转时，作为蒸发器起作用的室外热交换器的表面逐渐结霜，就这样室外热交换器的热交换量逐渐减少。作为对策，上述制冷循环装置定期或根据需要执行除霜运转，在制热运转和热水供给运转时，将压缩机的排出制冷剂(高温制冷剂)直接提供给室外热交换器。
4.然而，如果在室外气温较低等情况下，对室外换热器进行除霜后的制冷剂流入水热换交换器，则水热交换器的温度会大大降低，水热交换器内的水会结冰。如果水热交换器内的水不断结冰，则还可能导致水热交换器破裂。为避免这种结冰或破裂，当水热交换器的温度降低至设定值以下时，上述制冷循环装置使水热交换单元的泵运转以使水流通到水热交换器，由此来执行防止水热交换器结冰的结冰预防运转。现有技术文献专利文献
5.专利文献1：日本专利特开2004-353903号公报


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
6.用户有时会切断不使用的水热交换单元的电源。即使除霜后的制冷剂流入该不使用的水热交换单元的水热交换器而使该水热交换器的温度降低，在电源被切断的状态下的水热交换单元中也无法通过泵来执行结冰预防运转。在持续无法执行结冰预防运转的情况下，水热交换器内的水可能会结冰。
7.本发明的实施方式的目的在于提供一种制冷循环装置，能够防止水热交换器内的水的结冰于未然，且安全性较为优异。用于解决技术问题的技术手段
8.实施方式的制冷循环装置包括：室外机，该室外机具有压缩机和室外热交换器并且具有室外控制器；室内机，该室内机具有室内热交换器；以及水热交换单元，该水热交换单元具有水热交换器和使水在该水热交换器的水流路与负载之间循环的泵，并且具有水热控制器，该水热交换单元通过与所述室外机和所述室内机的电源不同的电源来进行运转。当所述水热交换器的温度低于设定值时，所述水热交换控制器使所述泵运转。在所述水热
交换单元的可运转台数达到规定台数时，所述室外控制器允许该制冷循环装置的运转，在未达到所述规定台数时，禁止该制冷循环装置的运转。
附图说明
9.图1是示出一个实施方式的结构的框图。
10.图2是示出一个实施方式中的室内控制器的控制的流程图。
11.图3是示出一个实施方式中的水热控制器的控制的流程图。
12.图4是示出一个实施方式中的室外控制器的控制的流程图。
具体实施方式
13.以下，参照附图对制冷循环装置的一个实施方式进行说明。如图1所示，多个室内热交换器11的一端和多个水热交换器21中的制冷剂流路21a的一端经由四通阀2配管连接到压缩机1的排出口，其各个室内热交换器11的另一端和各个水热交换器21中的制冷剂流路21a的另一端分别经由流量调节阀(第1流量调节阀)12和流量调节阀(第2流量调节阀)22配管连接到膨胀阀(减压器)3的一端。而且，室外热交换器4的一端配管连接到该膨胀阀3的另一端，该室外热交换器4的另一端经由上述四通阀2和蓄能器5配管连接到压缩机1的吸入口。通过以上配管连接，构成了热泵式制冷循环。
14.各个流量调节阀12是脉冲电动机阀(pmv)，其开度根据所提供的驱动脉冲电压的数量从全闭到全开连续变化，通过该开度变化来调节制冷剂到室内热交换器11的流量。各个流量调节阀22也是脉冲电动机阀(pmv)，其开度根据所提供的驱动脉冲电压的数量从全闭到全开连续变化，通过该开度变化来调节制冷剂到各个水热交换器21的制冷剂流路21a的流量。
15.另外，在制热运转时或热水供给运转时，即使各流量调节阀12、22处于全闭状态，少量制冷剂有时也会从各流量调节阀12、22泄漏到室内热交换器11侧和水热交换器21侧。
16.在制热运转时，如箭头所示，从压缩机1排出的气体制冷剂通过四通阀2流到各个室内热交换器11。流到各个室内热交换器11的气体制冷剂的热量被室内空气带走并冷凝。从各个室内热交换器11流出的液体制冷剂通过各个流量调节阀12，进一步由膨胀阀3减压并流过室外热交换器4。流过室外热交换器4的液体制冷剂从外部气体中汲取热量并气化。从室外热交换器4流出的气体制冷剂通过四通阀2和蓄能器5被吸入压缩机1。即，形成各个室内热交换器11作为冷凝器发挥功能、且室外热交换器4作为蒸发器发挥功能的制冷剂流路(也称为制热循环)。
17.在热水供给运转(供给热水运转)时，如箭头所示，从压缩机1排出的气体制冷剂通过四通阀2并流过各个水热交换器21的制冷剂流路21a。流过各个制冷剂流路21a的气体制冷剂被流过各个水流路21b的水带走热量并冷凝。从各个制冷剂流路21a流出的液体制冷剂通过各个流量调节阀22，进一步由膨胀阀3减压并流过室外热交换器(蒸发器)4。流过室外热交换器4的液体制冷剂从外部气体中汲取热量并气化。从室外热交换器4流出的气体制冷剂通过四通阀2和蓄能器5被吸入压缩机1。即，形成各个水热交换器21的制冷剂流路21a作为冷凝器发挥功能、且室外热交换器4作为蒸发器发挥功能的制冷剂流路(也称为热水供给循环)。
18.在制冷运转时，通过切换四通阀2的流路，从压缩机1排出的气体制冷剂通过四通阀2而流过室外热交换器4。流过室外热交换器4的气体制冷剂将热量释放到外部气体中而冷凝。从室外热交换器4流出的液体制冷剂由膨胀阀3减压，并进一步通过各个流量调节阀12而流过各个室内热交换器11。流过各个室内热交换器11的液体制冷剂从室内空气中带走热量而气化。从各个室内热交换器11流出的气体制冷剂通过四通阀2和蓄能器5被吸入压缩机1。即，形成室外热交换器11作为冷凝器发挥功能、且各室外热交换器11作为蒸发器发挥功能的制冷剂流路(也称为冷气循环)。
19.在进行冷水供给运转时，与制冷运转时同样地，通过切换四通阀2的流路，从压缩机1排出的气体制冷剂通过四通阀2而流过室外热交换器4。流过室外热交换器4的气体制冷剂将热量释放到外部气体中而冷凝。从室外热交换器4流出的液体制冷剂由膨胀阀3减压，并进一步通过各个流量调节阀22而流到各个水热交换器21的制冷剂流路21a。流过各个制冷剂流路21a的液体制冷剂从流过各个水流路21b的水中带走热量而气化。从各个制冷剂流路21a流出的气体制冷剂通过四通阀2和蓄能器5吸入压缩机1。即，形成室外热交换器4作为冷凝器发挥功能、且各个水热交换器21的制冷剂流路21a作为蒸发器发挥功能的制冷剂流路(也称为冷水供给循环)。
20.吸入外部气体并通过室外热交换器4的室外风扇6配置在室外热交换器4附近，并且检测该室外风扇6的吸入空气(外部气体)的温度to的外部气体温度传感器7配置在室外热交换器4附近。检测该室外热交换器4的温度tc的热交换器温度传感器8安装于室外热交换器4。
21.室内风扇13和室内温度传感器14分别配置在各个室内热交换器11附近。各个室内风扇13吸入室内空气并使该吸入空气通过各个室内热交换器11。各个室内温度传感器14检测各个室内风扇13的吸入空气的温度(室内温度)ta。
22.各个水热交换器21在通过制冷剂流路21a的制冷剂与通过水流路21b的水之间进行热交换。各个水流路21b的流入口分别经由水管23和配置于该水管23的泵24连接到负载l1～ln的水流出口。负载l1～ln例如是散热器、热水供给箱。各个水流路21b的流出口分别经由水管25连接到负载l1～ln的水流入口。通过各个泵24的运转，收纳在负载l1～ln中的水通过各个水管23、各个水流路21b、各个水管25而循环。在各个水管23中的各个泵24的配置位置与各个水流路21b的流入口之间，分别配置有电加热器26，以作为加热水的辅助热源。检测水的温度tw的水温传感器27分别安装于各个水流路21b的流出口。
23.上述室外机1、上述四通阀2、上述膨胀阀3、上述室外热交换器4、上述蓄能器5、上述室外风扇6、上述外部气体温度传感器7、上述热交换器温度传感器8与室外控制器10一起收纳在室外机a中。室外机a经由电源线31和插入并连接到电源线31的电源开关32连接到室外机用的交流电源(第1电源)30。通过用户对电源开关32的接通操作，交流电源30的交流电压被提供给室外机a。通过提供该电源电压，能进行包含室外控制器10的动作在内的室外机a的运转。
24.上述各个室内热交换器11、上述各个流量调节阀12、上述各个室内风扇13、上述各个室内温度传感器14与各个室内控制器15一起分别收纳在多台室内机b1、b2、...bn中。这些室内机b1～bn分别经由电源线41和插入并连接到该电源线41的电源开关42a～42n连接到室内机用的交流电源(第2电源)40。通过用户对电源开关42a～42n进行接通操作，交流电
源40的交流电压分别被提供给室内机b1～bn。通过提供该电源电压，能够分别进行包含各个室内控制器15的动作在内的室内机b1～bn的运转。
25.操作显示器15a分别连接到各个室内控制器15。这些操作显示器15a具有用于指定运转的开始和停止的运转按钮、室内设定温度ts的操作按钮、用文字或图像来显示运转状态等的显示画面等。
26.上述各个水热交换器21、上述各个水管23、上述各个泵24、上述各个水管25、上述各个加热器26、上述各个水温传感器27与各个水热控制器28一起分别收纳在多台水热交换单元c1～cn中。水热交换单元c1～cn分别经由电源线51和插入并连接到该电源线51的电源开关52a～52n连接到水热交换单元用的交流电源(第3电源)50。通过用户对电源开关52a～52n进行接通操作，交流电源50的交流电压分别被提供给水热交换单元c1～cn。通过提供该电源电压，能分别进行包含各个水热控制器28的动作在内的水热交换单元c1～cn的运转。
27.操作显示器28a分别连接到各个水热控制器28。这些操作显示器28a具有用于指定运转的开始和停止的运转按钮、针对水热交换单元c1～cn的水设定温度tws的操作按钮、用文字或图像来显示运转状态等的显示画面等。
28.由此，构成室内机b1～bn和水热交换单元c1～cn与室外机a并联连接的多类型的制冷循环装置(也称为热泵式热源装置)。
29.室外机a的室外控制器10根据各个操作显示器15a和各个操作显示器28a的用户操作来统一控制室外机a的运转、室内机b1～bn的运转以及水热交换单元c1～cn的运转，因此，作为主要功能，具有第1控制部分10a、第2控制部分10b、第3控制部分10c、第4控制部分10d以及第5控制部分10e。
30.第1控制部分10a在进行室内机b1～bn的制热运转时形成各个室内热交换器11作为冷凝器发挥功能并且室外热交换器4作为蒸发器发挥功能的制冷剂流路(制热循环)。此外，第1控制部分10a在进行从水热交换单元c1～cn向负载l1～ln供给热水的热水供给运转时，形成各个水热交换器21的制冷剂流路21a分别作为冷凝器发挥功能并且室外热交换器4作为蒸发器发挥功能的制冷剂流路(热水供给循环)。
31.第2控制部分10b在进行室内机b1～bn的制冷运转时，形成室外热交换器4作为冷凝器发挥功能并且各个室内热交换器11作为蒸发器发挥功能的制冷剂流路(冷气循环)。此外，第2控制部分10b在进行从水热交换单元c1～cn向负载l1～ln提供冷水的冷水供给运转时，形成室外热交换器4作为冷凝器发挥功能并且各个水热交换器21的制冷剂流路21a分别作为蒸发器发挥功能的(冷水供给循环)。
32.第3控制部分10c在进行上述制热运转时和上述热水供给运转时，基于由热交换器温度传感器8检测的室外热交换器4的温度(蒸发温度)tc来检测室外热交换器4的结霜量，在该结霜量为规定量以上的情况下，切换到制冷剂的流动方向与制热循环和热水供给循环相反的、与冷气循环和冷水供给循环相同的除霜循环，执行压缩机1的排出制冷剂(高温制冷剂)经由四通阀2直接流过室外热交换器4的除霜运转，利用制冷剂的热量去除室外热交换器4的霜。该除霜运转持续到结霜量减少到小于规定量或者经过一定时间为止。
33.第4控制部分10d中，在该制冷循环装置的安装完成之后的最初的试运转时，或者在增加或减少设置室内机b1～bn、水热交换单元c1～cn之后的最初的试运转时，经由通信线路60与室内机b1～bn的各个室内控制器15和水热交换单元c1～cn的各个水热控制器28
进行相互通信，由此来检测各个室内控制器15的控制用地址、各个水热控制器28的控制用地址、室内机b1～bn的容量(马力)、水热交换单元c1～cn的容量(马力)、水热交换单元c1～cn的台数(也称为连接台数)ns等，并将上述检测结果作为控制用数据存储在该室外控制器10的内部存储器中。
34.在进行试运转时，由于工作人员对全部室外机a的电源开关32、室内机b1～bn的电源开关42a～42n以及水热交换单元c1～cn的电源开关52a～52n进行接通操作，因此，检测设置完成了的所有水热交换单元c1～cn的台数ns，并将该检测结果作为规定台数ns存储在室外控制器10的内部存储器中。
35.第5控制部分10e中，在试运转结束后通过电源开关32的接通操作接通交流电源30时，经由通信线路60与水热交换单元c1～cn的各水热控制器28进行相互通信，由此来检测水热交换单元c1～cn的可运转台数(即、能动作的水热控制器28的台数)n，将检测出的可运转台数n与试运转时所存储的规定台数ns进行比较，在可运转台数n达到规定台数ns的情况下，允许包含该室外机a的该制冷循环装置的运转，在可运转台数n小于规定台数ns的情况下，禁止包含室外机a的该制冷循环装置的运转。
36.[各个室内控制器15的控制]室内机b1～bn的各个室内控制器15执行图2的流程图所示的控制。流程图中的s1、s2
…
表示处理的步骤。
[0037]
即，在制热运转时和制冷运转时(s1的是)，各个室内控制器15经由通信线路60向室外控制器10通知与各个室内温度传感器14的检测温度ta和室内设定温度ts之差相对应的该室内机b1～bn的请求能力(s2)。然后，各个室内控制器15控制到各个室内热交换器11的制冷剂流量、即各个流量调节阀12的开度，以使得各个室内温度传感器14的检测温度ta成为室内设定温度ts(s3)。
[0038]
[各个水热控制器28的控制]水热交换单元c1～cn的各个水热控制器28执行图3的流程图所示的控制。
[0039]
即，在各个热水供给运转时和冷水供给运转时(s11中的是)，各个水热控制器28打开各个流量调节阀12来形成到各个水热交换器21的制冷剂流路(s12)，并且使各个泵24运转以使水在各个水热交换器21的水流路21b与负载之间循环(s13)。此外，各个水热控制器28利用各个水温传感器27来检测从各个水热交换器21的水流路21b流出的水的温度tw，并控制各个泵24的送水量，以使得该检测温度tw成为水设定温度tws(s14)。然后，各个水热控制器28通过与室外控制器的通信来监视有无进行除霜运转(s15)。在热水供给运转时定期地或根据需要执行除霜运转，在冷水供给运转时不执行除霜运转。若在热水供给运转时执行除霜运转，则对室外热交换器4进行除霜之后的制冷剂通过处于打开状态的各个流量调节阀12而流入各个水热交换器11，因而各个水热交换器11的温度tw降低。
[0040]
在未处于执行除霜运转过程中的情况下(s15的否)，各水热控制器28返回到上述s11的判定。在处于执行除霜运转过程中的情况下(s15中的是)，各个水热控制器28将各个水温传感器27的检测温度tw与用于防止结冰的设定值tws进行比较(s16)。
[0041]
当各个水温传感器27的检测温度tw为设定值tws以上时(s16中的是)，各个水热控制器28使各个泵24停止(s17)。由于各个泵24停止，不会从各个水热交换器21向负载l1～ln提供不需要的冷水。之后，各水热控制器28返回到上述s11的判定。
[0042]
当各个水温传感器27的检测温度tw低于设定值tws时(s16中的否)，各个水热控制器28以规定的送水量使各个泵24运转，以防止各个水热交换器21结冰(s18)。此时，各个泵24的送水量只是为了防止结冰，只需不会向负载l1～ln提供冷水的程度的较少的量就足够了。通过该结冰预防运转，能防止水热交换器21的结冰于未然。之后，各水热控制器28返回到上述s11的判定。
[0043]
在上述s11的判定中，在不是热水供给运转也不是冷水供给运转的例如制热运转时(s11的否)，各水热控制器28将各流量调节阀12全闭，以使得制冷剂不流入各水热交换器21(s19)。然后，各个水热控制器28转移到上述s16，并将各个水温传感器27的检测温度tw与用于防止结冰的设定值tws进行比较(s16)。
[0044]
即使各个流量调节阀12处于全闭状态，少量制冷剂有时也会从各个流量调节阀12泄漏并流到各个水热交换器21侧，从而各个水热交换器21的温度tw降低。
[0045]
若处于各个水温传感器27的检测温度tw为设定值tws以上的状态(s16中的是)，则各个水热控制器28使各个泵24停止(s17)。由于各个泵24停止，不会从各个水热交换器21向负载l1～ln提供不需要的冷水。之后，各水热控制器28返回到上述s11的判定。
[0046]
当各个水温传感器27的检测温度tw低于设定值tws时(s16中的否)，各个水热控制器28以规定的送水量使各个泵24运转，以防止各个水热交换器21结冰(s18)。此时的各个泵24的送水量只是为了防止结冰，只需不会向负载l1～ln提供冷水的程度的较少的量就足够了。通过该结冰预防运转，能防止水热交换器21的结冰于未然。之后，各水热控制器28返回到上述s11的判定。
[0047]
[室外控制器10的控制]如图4的流程图所示，当通过电源开关32的接通操作来接通交流电源30时(s21)，室外机a的室外控制器10判定运转模式是否是安装完成后的试运转(s22)。
[0048]
在试运转的情况下(s22中的是)，室外控制器10经由通信线路60执行与水热交换单元c1～cn的各水热控制器28的相互通信(s23)，利用该相互通信来检测设置完成了的所有水热交换单元c1～cn的台数(也称为连接台数)ns(s24)，并将该检测结果作为规定台数ns存储在内部存储器中(s25)。然后，若没有通过电源开关32的关断操作切断交流电源30(s26中的否)，则室外控制器10返回到上述s22的判定。
[0049]
在不是试运转的情况下(s22中的否)，室外控制器10经由通信线路60执行与水热交换单元c1～cn的各水热控制器28的相互通信(s27)，利用该相互通信，来检测水热交换单元c1～cn的可运转台数n(即，能动作的水热控制器28的台数)n(s28)，将检测出的可运转台数n与试运转时所存储的上述规定台数ns进行比较(s29)。
[0050]
当可运转台数n达到规定台数ns时(s29的否；n＝ns)，室外控制器10允许室外机a的运转(s30)。通过该允许，能够执行与操作显示器15a、操作显示器28a的操作相对应的制热运转、热水供给运转、制冷运转、冷水供给运转等全部运转。然后，若没有通过电源开关32的关断操作切断交流电源30(s26中的否)，则室外控制器10返回到上述s22的判定。
[0051]
当可运转台数n未达到规定台数ns时(s29中的是；n＜ns)，室外控制器10禁止包含该室外机a的该制冷循环装置的运转，并且通过各操作显示器15a、28a的显示将该禁止的意思及原因等通知给用户。(s31)。由于上述禁止运转，制热运转、热水供给运转、制冷运转、冷水供给运转等所有运转都无法执行。然后，若没有通过电源开关32的关断操作切断交流电
源30(s26中的否)，则室外控制器10返回到上述s22的判定。
[0052]
例如，在制冷期等冷水供给运转时，水热交换单元c1～cn中、一台或多台有时不需要运转而停止。在这种情况下，为了节省电力，用户有时对停止的水热交换单元、例如水热交换单元c1的电源开关52a进行关断操作，从而切断对水热交换单元c1的电源电压供给。此后，即使从制冷期转移到制热期，在水热交换单元c1的电源开关52a保持关断的情况下，室内机b1～bn的制热运转或其它水热交换单元c2～cn的热水供给运转有时也会开始。
[0053]
在这种情况下，在切断电源电压供给的水热交换单元c1中，流量调节阀22的动作、泵24的运转、电加热器26的动作以及水热控制器28的动作处于停止的状态。若直接进行室内机b1～bn的制热运转、其它水热交换单元c2～cn的热水供给运转而室外热交换器4结霜，并对室外热交换器4执行除霜运转，则即使水热交换单元c1的流量调节阀22处于全闭状态，除霜后的制冷剂有时也会从流量调节阀22泄漏并流到水热交换器21的制冷剂流路21a侧。在这种情况下，即使水温传感器27的检测温度tw下降至小于用于防止结冰的设定值tws，在电源电压的供给被切断的水热交换单元c1中也无法使泵24运转。于是，水热交换单元c1中的水热交换器21内的水结冰。当不断结冰时，水热交换器21也可能会破裂。
[0054]
然而，在电源电压的供给被切断的水热交换单元c1中，由于水热控制器28处于动作停止的状态，因此成为水热交换单元c1～cn的可运转台数n小于规定台数ns的状态。由此，禁止包含室外机a的该制冷循环装置的运转。也就是说，制热运转、热水供给运转中当然也禁止除霜运转。因此，能防止水热交换单元c1中的水热交换器21内的水结冰于未然。进而，能防止由于不断结冰而引起的水热交换器21的破裂。
[0055]
用户能通过各个操作显示器15a、28a的显示来识别包含室外机a的该制冷循环装置的运转被禁止的情况及其原因。基于该识别，用户可以对水热交换单元c1的电源开关52a进行接通操作，并且在对室外机a的电源开关32进行关断操作后再次进行接通操作。之后，水热交换单元c1～cn的可运转台数n变为与规定台数ns相同，允许包含室外机a的该制冷循环装置的所有运转。
[0056]
在上述实施方式中，构成为通过试运转时的室外控制器10的通信来检测并存储规定台数ns，但也可以构成为由作业员确认水热交换单元c1～cn的安装台数，利用操作显示器15a或28a的操作将其作为规定台数ns输入到室外控制器10中并进行存储。
[0057]
在上述实施方式中，当室外机a的电源开关32接通时，检测水热交换单元c1～cn的可运转台数n，但也可以构成为在每次开始室外机a的运转时，检测水热交换单元c1～cn的可运转台数n。
[0058]
除此以外，上述实施方式以及变形例仅为举例示出，并非为了限定发明范围。该新的实施方式和变形例可以通过其它各种方式来实施，在不脱离发明要旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。上述实施方式及变形均包含在发明范围和要旨中，并且也包含在专利权利要求书所记载的发明及其等同范围内。标号说明
[0059]a…
室外机，b1～bn
…
室内机，c1～cn
…
水热交换单元，1
…
压缩机，2
…
四通阀，3
…
膨胀阀(减压器)，4
…
室外热交换器，8
…
热交换器温度传感器，10
…
室外控制器，11
…
室内热交换器，12
…
流量调节阀，15
…
室内控制器，21
…
水热交换器，21a
…
制冷剂流路，21b
…
水流路，22
…
流量调节阀，24
…
泵，26
…
电加热器，27
…
水温传感器，28
…
水热控制器，30、40、
50
…
交流电源，32、42a～42n、52a～52n
…
电源开关，60
…
通信线路。