[go: up one dir, main page]

WO2015198751A1 - ヒートポンプ式チラー - Google Patents

ヒートポンプ式チラー Download PDF

Info

Publication number
WO2015198751A1
WO2015198751A1 PCT/JP2015/064167 JP2015064167W WO2015198751A1 WO 2015198751 A1 WO2015198751 A1 WO 2015198751A1 JP 2015064167 W JP2015064167 W JP 2015064167W WO 2015198751 A1 WO2015198751 A1 WO 2015198751A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circulating fluid
refrigerant
circulating
circuit
compressor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2015/064167
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
喜久 金屋
真矢 堀部
大塚 伸一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanmar Co Ltd filed Critical Yanmar Co Ltd
Priority to AU2015282159A priority Critical patent/AU2015282159B2/en
Priority to KR1020167032900A priority patent/KR20160146969A/ko
Priority to EP15811744.0A priority patent/EP3163220B1/en
Priority to CN201580033931.4A priority patent/CN106461282B/zh
Publication of WO2015198751A1 publication Critical patent/WO2015198751A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/025Motor control arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D31/00Other cooling or freezing apparatus
    • F25D31/002Liquid coolers, e.g. beverage cooler
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B47/00Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/006Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass for preventing frost
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/022Compressor control arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D29/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/003Indoor unit with water as a heat sink or heat source
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2327/00Refrigeration system using an engine for driving a compressor
    • F25B2327/001Refrigeration system using an engine for driving a compressor of the internal combustion type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/26Problems to be solved characterised by the startup of the refrigeration cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/01Timing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/02Compressor control
    • F25B2600/025Compressor control by controlling speed
    • F25B2600/0251Compressor control by controlling speed with on-off operation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/13Pump speed control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21Temperatures
    • F25B2700/2117Temperatures of an evaporator
    • F25B2700/21171Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21Temperatures
    • F25B2700/2117Temperatures of an evaporator
    • F25B2700/21171Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator
    • F25B2700/21172Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator at the inlet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21Temperatures
    • F25B2700/2117Temperatures of an evaporator
    • F25B2700/21171Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator
    • F25B2700/21173Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator at the outlet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2600/00Control issues
    • F25D2600/02Timing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2700/00Means for sensing or measuring; Sensors therefor
    • F25D2700/10Sensors measuring the temperature of the evaporator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2700/00Means for sensing or measuring; Sensors therefor
    • F25D2700/16Sensors measuring the temperature of products
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Definitions

  • the present invention relates to a heat pump chiller that cools a liquid to be cooled by heat exchange with a refrigerant circulating in a refrigeration cycle.
  • Patent Document 1 discloses a configuration shown in FIG. 5 for preventing freezing of a chiller using a refrigerator.
  • the chiller of Patent Document 1 executes a refrigeration cycle with a compressor 501, a condenser 502, an expansion valve 503, and an evaporator 504, and cools a liquid to be cooled by heat exchange with a refrigerant circulating in the cycle. .
  • the liquid to be cooled is circulated by the circulation pump 520 in a closed circuit between the evaporator (heat exchanger) 504 and the cold water tank 510.
  • a liquid electromagnetic valve 505 is provided on the primary side of the expansion valve 503, and the temperature of the primary side of the liquid electromagnetic valve 505 is monitored by the first temperature sensor 506 at the time of activation.
  • the bypass valve 507 is opened while the liquid electromagnetic valve 505 is closed, and the refrigerant discharged from the compressor 501 is supplied to the second expansion valve 503. Bypass to the next side. By bypassing the refrigerant in this way, the refrigerant does not circulate in the refrigeration cycle, and freezing of the circulating water (cooled liquid) from the cold water tank 510 in the evaporator (heat exchanger) 504 can be prevented.
  • the object of the present invention is to provide a heat pump chiller that can prevent the liquid to be cooled from freezing even when there is a problem with the circulation pump or when there is a possibility of the problem.
  • a heat pump chiller circulates a refrigerant in the order of a compressor, a refrigerant-air heat exchanger, an expansion valve, and a refrigerant-circulating liquid heat exchanger.
  • a heat pump chiller comprising: a refrigerant circuit to be executed; and a circulating fluid circuit that circulates a circulating fluid cooled by heat exchange in the refrigerant-circulating fluid heat exchanger, wherein the circulating fluid circuit is provided with a circulating pump.
  • the compressor of the refrigerant circuit is not started unless it is confirmed that the drive of the circulation pump can be continued by receiving a predetermined signal, so that the circulating fluid stagnates in the refrigerant-circulating fluid heat exchanger. It is possible to prevent the circulating fluid from freezing and the like.
  • the predetermined signal is (1) A signal indicating that the circulation pump is operating normally, (2) a signal indicating that the circulating fluid temperature can be monitored normally, and (3) a signal indicating that the circulating pump is not overloaded, and any of the predetermined signals within the predetermined time. If even one of them is not received, the power supply circuit of the circulation pump is turned off and the start of the compressor is stopped.
  • a flow switch that is turned on by detecting the flow of the circulating fluid in the circulating fluid circuit and a thermal relay that is turned off when the circulating pump reaches a predetermined temperature or more are provided.
  • a temperature sensor is provided at each of the circulating fluid evaporator inlet, the evaporator outlet, and the evaporator surface, and the control unit is turned off by either the flow switch or the thermal relay.
  • the compressor and the circulating pump are stopped, and the state corresponding to the time when the circulating fluid is about to be frozen. Is detected, the drive of the circulation pump is maintained while the compressor is stopped, so that the freezing of the circulating fluid in the refrigerant-circulating fluid heat exchanger can be prevented more reliably.
  • the heat pump chiller of the present invention does not start the compressor of the refrigerant circuit unless it is confirmed that the drive of the circulation pump can be continued by receiving a predetermined signal. For this reason, there is an effect that it is possible to prevent the circulating fluid from being frozen in a case where a failure occurs in the circulation pump or a case where a failure may occur.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a heat pump chiller (hereinafter simply referred to as a chiller) 100 according to the present embodiment.
  • the chiller 100 generally includes a refrigerant circuit 110 that circulates a refrigerant and a circulating fluid circuit 200 that circulates a circulating fluid.
  • the control device (control unit) 140 controls the operation of the entire chiller 100.
  • the refrigerant circuit 110 includes a compressor 10, a refrigerant-air heat exchanger 20, an expansion valve 40, and a refrigerant-circulating liquid heat exchanger 50.
  • the chiller 100 executes a refrigeration cycle by circulating refrigerant in the order of the compressor 10, the refrigerant-air heat exchanger 20, the expansion valve 40, and the refrigerant-circulated liquid heat exchanger 50.
  • the chiller 100 cools the circulating fluid by heat exchange in the refrigerant-circulating fluid heat exchanger 50 (heat exchange between the circulating fluid and the refrigerant) (cooling operation).
  • the compressor 10 compresses and discharges the sucked refrigerant.
  • the refrigerant-air heat exchanger 20 exchanges heat between the refrigerant and air (specifically, outside air).
  • the expansion valve 40 expands the refrigerant compressed by the compressor 10.
  • the refrigerant-circulating liquid heat exchanger 50 exchanges heat between the circulating liquid and the refrigerant.
  • the compressor 10 may be a unit in which a plurality of compressors are connected in parallel.
  • the refrigerant-air heat exchanger 20 is a unit in which a plurality of refrigerant-air heat exchangers are connected in parallel. There may be.
  • the expansion valve 40 can be adjusted in opening degree by an instruction signal from the control device 140. Thereby, the expansion valve 40 can adjust the circulation amount of the refrigerant in the refrigerant circuit 110.
  • the expansion valve 40 is formed by connecting a plurality of expansion valves that can be closed in parallel. By doing so, the expansion valve 40 can adjust the circulation amount of the refrigerant in the refrigerant circuit 110 by combining the expansion valves to be opened.
  • the refrigerant-air heat exchanger fan 30 is provided to efficiently perform heat exchange in the refrigerant-air heat exchanger 20.
  • the engine 60 is provided as a drive source that drives the compressor 10.
  • the drive source for driving the compressor 10 is not limited to the engine, and another drive source (for example, a motor) may be used.
  • the chiller 100 is configured to perform a heating operation in addition to the cooling operation. For this reason, the chiller 100 includes a four-way valve 111 and a bridge circuit 112 on the refrigerant discharge side of the compressor 10.
  • the four-way valve 111 switches the flow direction of the refrigerant between the cooling operation and the heating operation according to an instruction signal from the control device 140. That is, during the cooling operation, the inflow port (lower side in FIG. 1) and one connection port (left side in FIG. 1) are connected, and the other connection port (right side in FIG. 1) and the outflow port ( 1 (upper line in FIG. 1). Further, during the heating operation, the inlet (lower side in FIG. 1) and the other connection port (right side in FIG. 1) are connected, and one connection port (left side in FIG. 1) and the outlet ( 1 (upper line in FIG. 1).
  • the bridge circuit 112 automatically switches the refrigerant flow direction between the cooling operation and the heating operation.
  • the bridge circuit 112 includes four check valves (a first check valve 112a, a second check valve 112b, a third check valve 112c, and a fourth check valve 112d).
  • the first check valve 112a and the second check valve 112b are connected in series so that the refrigerant flows in the same direction, and constitute a first check valve train.
  • the third check valve 112c and the fourth check valve 112d are connected in series so that the refrigerant flows in the same direction, and constitute a second check valve train.
  • the first check valve row and the second check valve row are connected in parallel so that the refrigerant flows in the same direction.
  • a connection point between the first check valve 112a and the second check valve 112b is a first intermediate connection point P1
  • the connection between the first check valve 112a and the third check valve 112c is the connection point between the third check valve 112c and the fourth check valve 112d.
  • the connection point between the third check valve 112c and the fourth check valve 112d is the second intermediate connection point P3, and the second check valve 112b and the fourth check point 112b.
  • a connection point with the check valve 112d is an inflow connection point P4.
  • the refrigerant flow path includes the compressor 10, the four-way valve 111, the refrigerant-air heat exchanger 20, the bridge circuit 112 (P1 to P2), the expansion valve 40, and the bridge circuit 112 (P4 to P3).
  • the refrigerant-circulating liquid heat exchanger 50, the four-way valve 111, and the compressor 10 become the refrigeration cycle.
  • the refrigerant flow path includes the compressor 10, the four-way valve 111, the refrigerant-circulating fluid heat exchanger 50, the bridge circuit 112 (P3 to P2), the expansion valve 40, and the bridge circuit 112 (P4).
  • the refrigerant-air heat exchanger 20, the four-way valve 111, and the compressor 10 are executed, and the heating cycle is executed.
  • the chiller 100 further includes an oil separator 81, an accumulator 82, and a receiver 83.
  • the oil separator 81 separates the lubricating oil of the compressor 10 contained in the refrigerant, and returns the separated lubricating oil to the compressor 10.
  • the accumulator 82 separates the refrigerant liquid that has not completely evaporated in the refrigerant-circulated liquid heat exchanger 50 acting as an evaporator or the refrigerant-air heat exchanger 20 acting as an evaporator.
  • the receiver 83 temporarily stores the high-pressure liquid refrigerant from the bridge circuit 112.
  • the chiller 100 includes a four-way valve 111 and a bridge circuit 112 so that the cooling operation and the heating operation can be switched.
  • the present invention is characterized by the operation during the cooling operation. It is what has. For this reason, this invention is applicable also to the chiller which can implement only a cooling operation.
  • the circulating fluid flowing through the circulating fluid circuit 200 becomes a liquid to be cooled that is cooled by heat exchange in the refrigerant-circulating fluid heat exchanger 50 during the cooling operation.
  • the liquid to be heated is heated by heat exchange in the refrigerant-circulating liquid heat exchanger 50.
  • the circulating fluid is used, for example, as cold water or hot water used in a building air conditioning system.
  • water is used as the circulating fluid, but the present invention is not limited to this, and a solution in which an antifreeze or the like is mixed in water may be used.
  • the circulating fluid circuit 200 includes an inflow pipe 211, an outflow pipe 212, and a circulation pump 300.
  • the circulating fluid is introduced into the refrigerant-circulating fluid heat exchanger 50 via the inflow pipe 211, and the temperature is adjusted in the refrigerant-circulating fluid heat exchanger 50.
  • the circulating fluid whose temperature has been adjusted is discharged from the chiller 100 through the outflow pipe 212.
  • the circulating fluid circuit 200 included in the chiller 100 basically forms only a part of a closed circuit through which the circulating fluid flows. That is, when the chiller 100 according to the present embodiment is used for an air conditioning system in a building, the circulating fluid circuit on the air conditioning system side and the circulating fluid circuit 200 on the chiller 100 side are connected to form a closed circuit. Circulating fluid flows in the circuit.
  • the circulation pump 300 is a pump for circulating the circulating fluid in the closed circuit. In the configuration shown in FIG. 1, the circulation pump 300 is provided in the outflow pipe 212, but may be provided in the
  • the chiller 100 includes an inflowing circulating fluid temperature sensor TWR, an outflowing circulating fluid temperature sensor TWL, a heat exchanger surface temperature sensor TWS, and a pressure sensor PL in order to prevent the circulating fluid from freezing during the cooling operation. I have.
  • the inflow circulating fluid temperature sensor TWR is provided in the inflow tube 211 and detects the temperature of the circulating fluid flowing into the refrigerant-circulating fluid heat exchanger 50 (specifically, the circulating fluid in the inflow tube 211).
  • the outflow circulating fluid temperature sensor TWL is provided in the outflow pipe 212 and detects the temperature of the circulating liquid flowing out from the refrigerant-circulating liquid heat exchanger 50 (specifically, the circulating liquid in the outflow pipe 212).
  • the heat exchanger surface temperature sensor TWS is provided on the surface of the refrigerant-circulating liquid heat exchanger 50 and detects the surface temperature.
  • the pressure sensor PL is provided in the refrigerant suction path of the compressor 10 and detects the pressure of the refrigerant flowing out from the refrigerant-circulated liquid heat exchanger 50. Note that the refrigerant evaporating temperature of the refrigerant flowing out of the refrigerant-circulating fluid heat exchanger 50 is obtained from the pressure detected by the pressure sensor PL.
  • the control device 140 performs the following control based on detection signals from various sensors in order to prevent the circulating fluid from freezing during the cooling operation. Specifically, the temperature detected by any of the inflowing circulating fluid temperature sensor TWR, the outflowing circulating fluid temperature sensor TWL, and the heat exchanger surface temperature sensor TWS, or the refrigerant evaporation temperature converted from the detected pressure of the pressure sensor PL is predetermined. When it is detected that the temperature is lower than (eg, 2 ° C.), the compressor 10 is stopped and the circulation pump 300 is operated.
  • a predetermined temperature for example, 2 ° C.
  • the refrigeration cycle of the refrigerant circuit 110 is stopped by stopping the compressor 10, and the circulating pump 300 is operated to make it difficult to freeze the circulating fluid in the circulating fluid circuit 200.
  • the four sensors prevent freezing due to refrigerant supercooling during cold weather. There is no direct relationship with the anti-freezing function (freezing prevention by an interlock mechanism described later) in the present invention. Also, these sensors do not necessarily have to have all four.
  • the circulation pump 300 must be driven during the cooling operation of the chiller 100 according to the present embodiment. When a malfunction occurs in the circulation pump 300 and the pump is stopped, if the compressor 10 is continuously driven in this state, the cooling of the circulating fluid stagnating in the refrigerant-circulating fluid heat exchanger 50 occurs and freezing occurs. There is a fear.
  • the present invention is characterized by preventing the above-mentioned freezing and has an interlock mechanism for preventing freezing.
  • the configuration of this interlock mechanism will be described below with reference to FIG.
  • the interlock here is a mechanism that cannot perform other operations unless certain conditions are met.
  • the compressor 10 when the chiller 100 is started, the compressor 10 cannot be started unless the normal operation of the circulating fluid circuit 200 is confirmed. This prevents the circulating fluid from freezing due to a malfunction of the circulation pump 300 or the like.
  • the interlock mechanism includes a controller / power supply unit 400, a control box 410 and a pump unit 420.
  • the controller / power source unit 400 includes a controller board 401 and two types of power sources (AC 230V power source and AC 200V power source).
  • AC 230V power source is used as a driving power source for the circulation pump 300
  • AC 200V power source is used as a power source for sensors and the like.
  • the control box 410 includes a flow switch 411, a first connection relay 412, a second connection relay 413, and a third connection relay 414.
  • the flow switch 411 is a switch that is turned on by detecting this flow when the circulation pump 300 is driven to generate a flow of the circulating fluid. That is, when the flow switch 411 is off, it is determined that the circulation pump 300 is not driven.
  • the first connection relay 412 is a relay that is turned on when a sensor that monitors the temperature of the circulating fluid (for example, the inflowing circulating fluid temperature sensor TWR described above) is on.
  • the first connection relay 412 is a relay that is turned on / off depending on whether or not the sensor (for example, the inflowing circulating fluid temperature sensor TWR) is operating, and is turned on / off by the detected temperature of the sensor. Is not to be done.
  • the sensor for example, the inflowing circulating fluid temperature sensor TWR
  • a plurality of first connection relays 412 corresponding to each sensor are also provided.
  • the second connection relay 413 and the third connection relay 414 are connected in series with the motor 301 (the drive source of the circulation pump 300), and when both are connected, power is supplied to the motor 301.
  • the pump unit 420 includes a motor 301 and a thermal relay 421 that are driving sources of the circulation pump 300.
  • the thermal relay 421 monitors the temperature of the motor 301 and is turned off when the temperature exceeds a predetermined temperature. That is, when the thermal relay 421 is turned off, it is determined that the circulation pump 300 is in an overload state.
  • the controller board 401 is connected to a closed circuit formed by connecting the flow switch 411 and the first connection relay 412 in series, and detects that this circuit is conductive (current is flowing through this circuit).
  • the second connection relay 413 and the third connection relay 414 are made conductive. That is, the controller board 401 detects that the closed circuit is conductive when the flow switch 411 and the first connection relay 412 are both conductive.
  • the controller board 401 is a part of the control device 140. When the continuity of the closed circuit is no longer detected, the control device 140 turns off the second connection relay 413 and the third connection relay 414 and stops the power supply to the motor 301.
  • CP described in FIG. 2 is an overcurrent protection relay.
  • the thermal relay 421 is connected in series with an AC 200V power source to form a closed circuit. When the thermal relay 421 is turned off (non-conducting), no current flows through the closed circuit. This current is monitored by the control device 140, and when the current is no longer detected (when the thermal relay 421 is turned off), the control device 140 also uses the second connection relay 413 and the second connection relay 414. Is turned off and power supply to the motor 301 is stopped.
  • power supply to the motor 301 (drive of the circulation pump 300) is continued when all of the following three conditions (a) to (c) are satisfied, and the conditions (a) to (c) If any one of these is not satisfied, the power supply to the motor 301 is stopped.
  • the flow switch 411 is on (the circulation pump 300 is normally driven).
  • the first connection relay 412 is ON (the circulating fluid temperature is normally monitored).
  • Thermal relay 421 is on (circulation pump 300 is not overloaded).
  • the on-signal of the flow switch 411, the on-signal of the first connection relay 412 and the on-signal of the thermal relay 421 indicate that the circulating fluid circuit described in the claims is operating normally. It corresponds to the predetermined signal which shows.
  • the drive source of the compressor 10 is the engine 60, and in order to stop the start of the compressor 10, control for closing a gas valve for adjusting fuel supply to the engine 60 is performed, or the start of the engine 60 is performed. If it is before, it is possible to perform control to stop the power supply to the starter. Or when the drive source of the compressor 10 is a motor, the control which stops the electric power feeding to this motor may be sufficient.
  • the startup sequence of the chiller 100 will be described with reference to the time chart of FIG.
  • TWR inflowing circulating fluid temperature sensor
  • TWR is illustrated as a sensor that monitors the temperature of the circulating fluid (hereinafter simply referred to as a temperature sensor).
  • the chiller operation signal is turned on to activate the refrigerant circuit 110, and the pump operation signal is turned on to activate the circulating fluid circuit 200 (time T1).
  • the detection signal of the temperature sensor is on and the thermal relay 421 is also on.
  • the detection signal of the temperature sensor in FIG. 3 is a signal that is turned on / off depending on the detected temperature. Specifically, the signal is turned off when the detected temperature is 2 ° C. or lower, and turned on when the detected temperature exceeds 2 ° C. It becomes.
  • the pump operation signal at time T1 By turning on the pump operation signal at time T1, the driving of the circulation pump 300 is started, and the circulation of the circulating fluid is started in the circulating fluid circuit 200. Then, the flow switch 411 detects the circulation of the circulating fluid, and the flow switch 411 is turned on at time T2.
  • the refrigerant circuit 110 does not start immediately because the flow switch 411 is not turned on at that time.
  • the flow switch 411 is turned on at time T2
  • the activation sequence of the refrigerant circuit 110 is started.
  • the outdoor fan is first started and pre-purge is performed.
  • the outdoor fan is a fan for chiller ventilation, but may be a fan that is also used as the refrigerant-air heat exchanger fan 30.
  • fan control of the outdoor fan and drive control of the cooling water pump (pump for circulating the cooling water of the engine 60) are started.
  • the starter of the engine 60 is driven, and the engine 60 is started at time T3. That is, driving of the compressor 10 (starting of the refrigerant circuit 110) is started by starting the engine 60 at time T3.
  • the operation of the chiller 100 is stopped. That is, the chiller operation signal and the pump operation signal are turned off, the circulation pump 300 is stopped in the circulating fluid circuit 200, and the compressor 10 is stopped in the refrigerant circuit 110 by performing an engine stop sequence.
  • the conditions (a) to (c) are satisfied again after the operation of the chiller 100 as described above is stopped, the operation of the chiller 100 is resumed by the same sequence as that at the time of activation.
  • the detected temperature becomes below predetermined temperature (for example, 2 degreeC)
  • predetermined temperature for example, 2 degreeC
  • the compressor 10 is stopped and the circulation pump 300 is not stopped. If the temperature detected by the temperature sensor falls below a specified temperature (for example, 2 ° C), this indicates that the circulating fluid temperature is approaching the freezing temperature. It is to do.
  • the detected temperature being equal to or lower than the predetermined temperature means that even one of the temperature sensors has a detected temperature equal to or lower than the predetermined temperature. And that the detected temperature exceeds the predetermined temperature means that the detected temperature of all the temperature sensors exceeds the predetermined temperature.
  • the pump power supply circuit is turned off and the compressor 10 is stopped.
  • the thermal relay 421 is turned off during the operation of the chiller 100, it is determined that the circulation pump 300 is in an overload state. In this case, the pump power supply circuit is turned off and the compressor 10 is stopped.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Abstract

 チラー(100)は、冷媒回路(110)と循環液回路(200)とを備えており、循環液回路(200)には循環ポンプ(300)を設けている。チラー(100)の起動時には、循環ポンプ(300)の給電回路をオンした後、制御装置(140)が、所定時間内に循環液回路(200)が正常運転されていることを示す所定信号(例えば、フロースイッチ(411)のオン信号)を受信しない場合には、循環ポンプ(300)の給電回路をオフすると共に、冷媒回路(110)の圧縮機(10)の起動を中止する。

Description

ヒートポンプ式チラー
 本発明は、冷凍サイクルを循環する冷媒との熱交換によって被冷却液の冷却を行うヒートポンプ式チラーに関する。
 従来のヒートポンプ式チラーとして、特許文献1は、冷凍機を用いたチラーの凍結防止のために、図5に示す構成を開示している。特許文献1のチラーは、圧縮機501、凝縮器502、膨張弁503および蒸発器504にて冷凍サイクルを実行し、該サイクルを循環する冷媒との熱交換によって被冷却液の冷却を行っている。尚、被冷却液は、蒸発器(熱交換器)504と冷水タンク510との間の閉回路を、循環ポンプ520によって循環させられる。
 特許文献1のチラーでは、膨張弁503の一次側に液電磁弁505を設け、起動時には、液電磁弁505の一次側の温度を第1温度センサ506で監視している。そして、第1温度センサ506での検出温度が第一設定値以下の場合は、液電磁弁505を閉じたままでバイパス弁507を開いて、圧縮機501から吐出される冷媒を膨張弁503の二次側にバイパスする。このように冷媒をバイパスすることにより、冷媒は冷凍サイクルを循環せず、蒸発器(熱交換器)504における冷水タンク510からの循環水(被冷却液)の凍結を防止することができる。
日本国特許公報「特許第5098472号公報」
 しかしながら、上記特許文献1の構成では、循環ポンプ520の駆動確認を行わないで圧縮機501を駆動する構成である。このため、循環ポンプ520に不具合が生じて循環水の循環が生じていない場合等には、蒸発器(熱交換器)504において循環水が凍結するおそれがある。
 本発明は、循環ポンプに不具合が生じている場合や、不具合を生じる可能性がある場合等においても、被冷却液の凍結防止を図ることができるヒートポンプ式チラーを提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明に係るヒートポンプ式チラーは、冷媒を、圧縮機、冷媒-空気熱交換器、膨張弁および冷媒-循環液熱交換器の順で循環させることによって冷凍サイクルを実行する冷媒回路と、前記冷媒-循環液熱交換器での熱交換によって冷却される循環液を循環させる循環液回路とを備え、前記循環液回路に循環ポンプを設けたヒートポンプ式チラーにおいて、当該ヒートポンプ式チラーの起動時には、前記循環ポンプの給電回路をオンした後、当該ヒートポンプ式チラーの制御部が、所定時間内に上記循環液回路が正常運転されていることを示す所定信号を受信した場合に、前記圧縮機を起動し、前記制御部が、前記所定時間内に前記所定信号を受信しない場合には、前記循環ポンプの給電回路をオフすると共に、前記圧縮機の起動を中止することを特徴としている。
 上記の構成によれば、所定信号に受信によって循環ポンプの駆動が継続可能であることを確認できない限り、冷媒回路の圧縮機を起動しないので、冷媒-循環液熱交換器内で循環液が停滞することによる循環液の凍結等を防止できる。
 また、上記ヒートポンプ式チラーにおいては、前記所定信号とは、
(1)循環ポンプが正常に駆動していることを示す信号、
(2)循環液の温度監視が正常に行えていることを示す信号、および
(3)循環ポンプが過負荷状態となっていないことを示す信号であり、前記所定時間内に前記所定信号の何れか一つでも受信しない場合には、前記循環ポンプの給電回路をオフすると共に、前記圧縮機の起動を中止する構成とすることができる。
 上記の構成によれば、(1)の信号を確認することで、循環液の停滞による凍結を防止できる。また、(2)の信号を確認することで、循環液の温度監視を行えず、循環液の過冷却が生じて凍結が発生することを防止できる。また、(3)の信号を確認することで、循環ポンプの過負荷による循環液の循環不良による凍結を防止できる。
 また、上記ヒートポンプ式チラーにおいては、前記循環液回路における循環液の流れを検知してオンとなるフロースイッチと、前記循環ポンプが所定温度以上になった場合にオフとなるサーマルリレーとを設け、前記循環液回路における循環液の蒸発器入口部、蒸発器出口部および蒸発器表面部にそれぞれ温度センサを設け、前記制御部が、前記フロースイッチまたは前記サーマルリレーの何れか一つでもオフとなったことを検出した場合には、前記循環ポンプの給電回路をオフすると共に、前記圧縮機を停止し、前記3つの温度センサによる検知温度のいずれか一つが所定温度以下であることを検知した場合には、前記循環ポンプの給電回路のオンを維持しながら、前記圧縮機を停止する構成とすることができる。
 上記の構成によれば、循環液の流れが検知できなくなった場合または循環ポンプの過負荷に相当する状態を検知した場合は圧縮機および循環ポンプを停止し、循環液の凍結間近に相当する状態を検知した場合は圧縮機を停止しながら循環ポンプの駆動を維持するので冷媒-循環液熱交換器での循環液の凍結をさらに確実に防止できる。
 本発明のヒートポンプ式チラーは、所定信号に受信によって循環ポンプの駆動が継続可能であることを確認できない限り、冷媒回路の圧縮機を起動しない。このため、循環ポンプに不具合が生じている場合や、不具合を生じる可能性がある場合等において、循環液の凍結防止を図ることができるといった効果を奏する。
本実施の形態に係るヒートポンプ式チラーの概略構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係るヒートポンプ式チラーにおけるインターロック機構の回路図である。 本実施の形態に係るヒートポンプ式チラーの起動シーケンスを示すタイムチャートである。 本実施の形態に係るヒートポンプ式チラーの運転中の動作テーブルである。 従来のヒートポンプ式チラーの概略構成を示すブロック図である。
 以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施の形態に係るヒートポンプ式チラー(以下、単にチラーと称する)100の概略構成を示すブロック図である。チラー100は、大略的に、冷媒を流通させる冷媒回路110と、循環液とを流通させる循環液回路200とを備えている。また、制御装置(制御部)140は、チラー100全体の動作を制御する。
 冷媒回路110は、圧縮機10、冷媒-空気熱交換器20、膨張弁40および冷媒-循環液熱交換器50を備えて構成されている。チラー100は、冷媒を圧縮機10、冷媒-空気熱交換器20、膨張弁40、冷媒-循環液熱交換器50の順で循環させることによって冷凍サイクルを実行している。そして、チラー100は、冷媒-循環液熱交換器50での熱交換(循環液と冷媒との間での熱交換)によって循環液の冷却を行う(冷却運転)。
 冷媒回路110において、圧縮機10は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。冷媒-空気熱交換器20は、冷媒と空気(具体的には外気)との間で熱交換させる。膨張弁40は、圧縮機10で圧縮した冷媒を膨張させる。冷媒-循環液熱交換器50は、循環液と冷媒との間で熱交換させる。圧縮機10は、複数台の圧縮機を並列に接続したものであってもよく、同様に、冷媒-空気熱交換器20は、複数台の冷媒-空気熱交換器を並列に接続したものであってもよい。
 膨張弁40は、制御装置140からの指示信号により開度を調整できるようになっている。これにより、膨張弁40は、冷媒回路110における冷媒の循環量を調整することができる。詳しくは、膨張弁40は、閉塞可能な複数の膨張弁を並列に接続したものとされている。こうすることで、膨張弁40は、開放する膨張弁を組み合わせて冷媒回路110における冷媒の循環量を調整することができる。
 図1に示すチラー100において、冷媒-空気熱交換器用ファン30は、冷媒-空気熱交換器20での熱交換を効率よく行うために設けられている。エンジン60は、圧縮機10を駆動する駆動源として設けられている。但し、本発明において、圧縮機10を駆動する駆動源はエンジンに限定されるものではなく、他の駆動原(例えば、モータ)を用いてもよい。
 本実施の形態に係るチラー100は、冷却運転以外に、加熱運転を実行できる構成となっている。このため、チラー100は、圧縮機10の冷媒吐出側に四方弁111を備えると共に、ブリッジ回路112を備えている。
 四方弁111は、制御装置140からの指示信号により、冷却運転時と加熱運転時とで冷媒の流れ方向を切り替える。すなわち、冷却運転時には、流入口(図1中の下側)と一方の接続口(図1中の左側)とを接続し、かつ、他方の接続口(図1中の右側)と流出口(図1中の上側)とを接続する(図1に示す実線経路)。また、加熱運転時には、流入口(図1中の下側)と他方の接続口(図1中の右側)とを接続し、かつ、一方の接続口(図1中の左側)と流出口(図1中の上側)とを接続する(図1に示す破線経路)。
 ブリッジ回路112は、冷却運転時と加熱運転時とで冷媒の流れ方向が自動的に切り替わるものである。ブリッジ回路112は、4つの逆止弁(第1逆止弁112a、第2逆止弁112b、第3逆止弁112cおよび第4逆止弁112d)を備えている。第1逆止弁112aおよび第2逆止弁112bは、冷媒の流れる方向が同じになるように直列に接続され、第1逆止弁列を構成している。第3逆止弁112cおよび第4逆止弁112dは、冷媒の流れる方向が同じになるように直列に接続され、第2逆止弁列を構成している。そして、第1逆止弁列および第2逆止弁列は、冷媒の流れる方向が同じになるように並列に接続されている。
 ブリッジ回路112においては、第1逆止弁112aと第2逆止弁112bとの間の接続点が第1中間接続点P1とされ、第1逆止弁112aと第3逆止弁112cとの間の接続点が流出接続点P2とされ、第3逆止弁112cと第4逆止弁112dとの間の接続点が第2中間接続点P3とされ、第2逆止弁112bと第4逆止弁112dとの間の接続点が流入接続点P4とされている。
 チラー100の冷却運転時には、冷媒の流れ経路は、圧縮機10、四方弁111、冷媒-空気熱交換器20、ブリッジ回路112(P1からP2)、膨張弁40、ブリッジ回路112(P4からP3)、冷媒-循環液熱交換器50、四方弁111、圧縮機10となり、冷凍サイクルを実行する。また、チラー100の加熱運転時には、冷媒の流れ経路は、圧縮機10、四方弁111、冷媒-循環液熱交換器50、ブリッジ回路112(P3からP2)、膨張弁40、ブリッジ回路112(P4からP1)、冷媒-空気熱交換器20、四方弁111、圧縮機10となり、加熱サイクルを実行する。
 本実施の形態では、チラー100は、オイルセパレータ81、アキュムレータ82およびレシーバ83をさらに備えている。オイルセパレータ81は、冷媒に含有する圧縮機10の潤滑油を分離し、かつ分離した潤滑油を圧縮機10に戻す。アキュムレータ82は、蒸発器として作用する冷媒-循環液熱交換器50または蒸発器として作用する冷媒-空気熱交換器20で蒸発し切れなかった冷媒液を分離する。レシーバ83は、ブリッジ回路112からの高圧液冷媒を一時的に蓄える。
 本実施の形態に係るチラー100は、四方弁111とブリッジ回路112とを備えることによって、冷却運転と加熱運転とを切替可能な構成となっているが、本発明は冷却運転時の動作に特徴を有するものである。このため、本発明は、冷却運転のみを実施可能なチラーに対しても適用可能である。
 続いて、循環液回路200について説明する。循環液回路200を流れる循環液は、冷却運転時には、冷媒-循環液熱交換器50における熱交換によって冷却される被冷却液となる。また、加熱運転時には、冷媒-循環液熱交換器50における熱交換によって加熱される被加熱液となる。上記循環液は、例えば、建物の空調システムにて利用される冷水や温水として使用される。上記循環液には例えば水が使用されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、水に不凍剤等を混入した溶液であっても良い。
 循環液回路200は、流入管211と流出管212と循環ポンプ300とを備えて構成されている。循環液は、流入管211を介して冷媒-循環液熱交換器50に導入され、冷媒-循環液熱交換器50において温度を調節される。温度調節された循環液は、流出管212を介してチラー100から排出される。尚、チラー100に含まれる循環液回路200は、基本的には、循環液が流れる閉回路の一部のみを形成するものである。すなわち、本実施の形態に係るチラー100を建物の空調システムに利用する場合には、空調システム側の循環液回路とチラー100側の循環液回路200とが接続されて閉回路をなし、この閉回路内を循環液が流れる。循環ポンプ300は、上記閉回路内で循環液を循環させるためのポンプである。図1に示す構成では、循環ポンプ300は流出管212に設けられているが、流入管211に設けられていても良い。
 本実施の形態に係るチラー100は、冷却運転時における循環液の凍結防止を図るために、流入循環液温度センサTWR、流出循環液温度センサTWL、熱交換器表面温度センサTWSおよび圧力センサPLを備えている。
 流入循環液温度センサTWRは、流入管211に設けられており、冷媒-循環液熱交換器50に流入する循環液(具体的には流入管211内の循環液)の温度を検出する。流出循環液温度センサTWLは、流出管212に設けられており、冷媒-循環液熱交換器50から流出する循環液(具体的には流出管212内の循環液)の温度を検出する。熱交換器表面温度センサTWSは、冷媒-循環液熱交換器50の表面に設けられ、該表面温度を検出する。圧力センサPLは、圧縮機10の冷媒吸入経路に設けられ、冷媒-循環液熱交換器50から流出する冷媒の圧力を検出する。尚、圧力センサPLによって検出される圧力からは、冷媒-循環液熱交換器50から流出する冷媒の冷媒蒸発温度が求められる。
 制御装置140は、冷却運転時における循環液の凍結防止を図るために、各種センサからの検知信号に基づいて以下の制御を行う。具体的には、流入循環液温度センサTWR、流出循環液温度センサTWLおよび熱交換器表面温度センサTWSの何れかによる検知温度、または、圧力センサPLの検知圧力から換算される冷媒蒸発温度が所定温度(例えば2℃)以下であることを検知した場合に、圧縮機10を停止すると共に、循環ポンプ300を動作させる。
 すなわち、上記4つの温度の何れか一つでも所定温度(例えば2℃)以下であることを検知した場合には、そのまま冷却運転を実行し続けると循環液の凍結の虞があると判断され、これを防止するための制御が実行される。具体的には、圧縮機10を停止することで冷媒回路110の冷凍サイクルを停止させ、さらに、循環ポンプ300を動作させることで、循環液回路200内の循環液を凍結させにくくする。
 尚、流入循環液温度センサTWR、流出循環液温度センサTWL、熱交換器表面温度センサTWSおよび圧力センサPLの4つのセンサは、寒冷時等における冷媒の過冷却による凍結を防止するものであって、本発明における凍結防止機能(後述するインターロック機構による凍結防止)との直接の関係は無い。また、これらのセンサは必ずしも上記4つの全てを備える必要はない。
 本実施の形態に係るチラー100の冷却運転時は、循環ポンプ300は必ず駆動される必要がある。循環ポンプ300に不具合が生じて該ポンプが停止した場合、その状態で圧縮機10を駆動し続けると、冷媒-循環液熱交換器50内に停滞する循環液の過冷却が生じ、凍結が生じる虞がある。
 本発明は、上記凍結を防止する点に特徴を有するものであり、凍結防止のためのインターロック機構を有している。このインターロック機構の構成について、図2を参照して以下に説明する。尚、ここでのインターロックとは、ある一定の条件が整わないと他の動作ができなくなるような機構のことである。本実施の形態では、チラー100の起動時に、循環液回路200の正常運転が確認されなければ圧縮機10の起動ができないような構成としている。これにより、循環ポンプ300の不具合等による循環液の凍結を防止するようになっている。
 図2に示すように、インターロック機構は、コントローラ・電源部400、制御ボックス410およびポンプユニット420を備えて構成されている。
 コントローラ・電源部400は、コントローラ基板401と2種類の電源(AC230V電源およびAC200V電源)を備えている。ここでは、AC230V電源は循環ポンプ300の駆動電源として使用され、AC200V電源はセンサ等の電源として使用されている。
 制御ボックス410は、フロースイッチ411と、第1接続リレー412、第2接続リレー413および第3接続リレー414とを備えている。フロースイッチ411は、循環ポンプ300が駆動されて循環液の流れが生じている場合に、この流れを検知してオンとなるスイッチである。すなわち、フロースイッチ411がオフである場合、循環ポンプ300は駆動していないと判断される。第1接続リレー412は、循環液の温度監視を行っているセンサ(例えば、上述の流入循環液温度センサTWR)がオンとなっているときに導通状態とされるリレーである。尚、第1接続リレー412は、上記センサ(例えば、流入循環液温度センサTWR)が作動しているか否かに応じてオン/オフされるリレーであって、上記センサの検出温度によってオン/オフされるものではない。また、循環液の温度監視を行っているセンサが複数ある場合は、各センサに対応する第1接続リレー412も複数設けられる。第2接続リレー413および第3接続リレー414は、モータ301(循環ポンプ300の駆動源)と直列に接続されており、これらが共に導通している場合に、モータ301への給電が行われる。
 ポンプユニット420は、循環ポンプ300の駆動源であるモータ301とサーマルリレー421を備えている。サーマルリレー421は、モータ301の温度を監視しており、該温度が所定温度以上となった場合にオフとなる。すなわち、サーマルリレー421がオフとなった場合には、循環ポンプ300が過負荷状態であると判断される。
 コントローラ基板401は、フロースイッチ411と第1接続リレー412とを直列に接続してなる閉回路に接続されており、この回路が導通している(この回路に電流が流れている)ことを検出した場合に、第2接続リレー413および第3接続リレー414を導通させる。すなわち、コントローラ基板401が、上記閉回路が導通していることを検出するのは、フロースイッチ411および第1接続リレー412が共に導通している場合である。尚、コントローラ基板401は、制御装置140の一部である。上記閉回路の導通が検出されなくなると、制御装置140は、第2接続リレー413および第3接続リレー414をオフとし、モータ301への給電を停止する。また、図2中に記載のCPは、過電流保護継電器である。
 サーマルリレー421はAC200V電源と直列に接続されて閉回路を構成しており、サーマルリレー421がオフ(非導通)となった場合には、該閉回路に電流が流れなくなる。この電流は制御装置140にて監視されており、該電流が検出されなくなった場合(サーマルリレー421がオフとなった場合)も、制御装置140は、第2接続リレー413および第2接続リレー414をオフとし、モータ301への給電を停止する。
 以上をまとめると、モータ301への給電(循環ポンプ300の駆動)は、以下の3つの条件(a)~(c)の全てが満たされた場合に継続され、条件(a)~(c)の何れか一つでも満たされなくなるとモータ301への給電は停止される。
(a)フロースイッチ411がオンである(循環ポンプ300が正常に駆動している)。
(b)第1接続リレー412がオンである(循環液の温度監視が正常に行えている)。
(c)サーマルリレー421がオンである(循環ポンプ300が過負荷状態となっていない)。
 すなわち、本実施の形態では、フロースイッチ411のオン信号、第1接続リレー412のオン信号、およびサーマルリレー421のオン信号が、特許請求の範囲に記載の循環液回路が正常運転されていることを示す所定信号に相当する。
 また、図2において図示はされていないが、本発明のインターロック機構においては、条件(a)~(c)の何れか一つでも満たされなくなった場合、モータ301への給電が停止されると共に、圧縮機10の起動も停止される。本実施の形態では、圧縮機10の駆動源はエンジン60であり、圧縮機10の起動を停止するには、エンジン60への燃料供給を調整するガスバルブを閉じる制御を行ったり、エンジン60の起動前であればスタータへの給電を停止する制御を行ったりすることが考えられる。あるいは、圧縮機10の駆動源がモータである場合には、該モータへの給電を停止する制御であっても良い。
 続いて、本実施の形態に係るチラー100の起動シーケンスを図3のタイムチャートを参照して説明する。尚、以下の説明では、循環液の温度監視を行っているセンサ(以下、単に温度センサと称する)として、流入循環液温度センサTWRのみを例示する。
 チラー100を起動するには、冷媒を流通させる冷媒回路110と、循環液とを流通させる循環液回路200との起動が必要である。このため、冷媒回路110を起動させるためにチラー運転信号をオンとし、循環液回路200を起動させるためにポンプ運転信号をオンとする(時間T1)。また、時間T1において、正常状態であれば、温度センサの検出信号はオンであり、サーマルリレー421もオン状態である。尚、図3における温度センサの検知信号は、検出温度によってオン/オフされる信号であり、具体的には、検出温度が2℃以下の場合にオフとなり、2℃を超えている場合にオンとなる。
 時間T1においてポンプ運転信号をオンとすることにより、循環ポンプ300の駆動が開始され、循環液回路200において循環液の流通が開始される。そして、この循環液の流通をフロースイッチ411が検知し、時間T2でフロースイッチ411がオンとなる。
 一方、時間T1においてチラー運転信号をオンとしても、その時点でフロースイッチ411がオンとなっていないため、冷媒回路110はすぐには起動しない。時間T2でフロースイッチ411がオンとなると、冷媒回路110の起動シーケンスが開始される。
 この起動シーケンスでは、最初に室外ファンが起動されてプレパージが行われる。上記室外ファンはチラー換気用のファンであるが、冷媒-空気熱交換器用ファン30と兼用のファンであっても良い。このプレパージが終了すると、室外ファンのファン制御と冷却水ポンプ(エンジン60の冷却水を循環させるためのポンプ)の駆動制御が開始される。その後、エンジン60のスタータが駆動されて、時間T3でエンジン60が起動する。すなわち、時間T3でのエンジン60の起動によって、圧縮機10の駆動(冷媒回路110の起動)が開始される。
 チラー100の冷却運転を行っている間に、上述した3つの条件(a)~(c)のうち一つでも満たされなくなった場合は、チラー100の運転は停止される。すなわち、チラー運転信号およびポンプ運転信号をオフとし、循環液回路200においては循環ポンプ300を停止させ、冷媒回路110においてはエンジンの停止シーケンスを行って圧縮機10を停止させる。また、上述したようなチラー100の運転停止後、条件(a)~(c)が再び満たされると、起動時と同様のシーケンスによってチラー100の運転が再開される。
 尚、温度センサについては、その検出温度が所定温度(例えば2℃)以下となった場合には、圧縮機10のみが停止され、循環ポンプ300は停止されない。温度センサの検出温度が所定温度(例えば2℃)以下となった場合は、循環液温度が凍結温度に近づいていることを示すものであるため、循環液の流通を維持してその凍結を防止するためである。ここで、上記温度センサが複数ある場合、その検出温度が所定温度以下になるとは、温度センサの中の一つでも検出温度が所定温度以下になった場合を意味する。そして、その検出温度が所定温度を超えているとは、全ての温度センサの検出温度が所定温度を超えている場合を意味する。
 以上の説明におけるチラー100の運転中の動作をまとめると図4に示すものとなる。
 まず、チラー100の運転中にフロースイッチ411がオフとなった場合、循環ポンプ300が正常に作動しておらず、そのままチラー100を作動し続けると循環液の凍結が起こりうる。このため、ポンプ給電回路をオフすると共に圧縮機10を停止させる。また、チラー100の運転中にサーマルリレー421がオフとなった場合、循環ポンプ300が過負荷状態であると判断されるので、この場合もポンプ給電回路をオフすると共に圧縮機10を停止させる。
 一方、フロースイッチ411およびサーマルリレー421が共にオンである場合でも、温度センサによる検出温度が2℃以下となった場合には、圧縮機10のみを停止し、循環ポンプ300は駆動を継続する。すなわち、フロースイッチ411およびサーマルリレー421が共にオンであり、温度センサによる検出温度が2℃を超えている場合のみ、チラー100は正常に駆動される。
 本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
 この出願は、2014年6月24日に日本で出願された特願2014-129488に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。
10  圧縮機
20  冷媒-空気熱交換器
30  冷媒-空気熱交換器用ファン
40  膨張弁
50  冷媒-循環液熱交換器
60  エンジン
100  ヒートポンプ式チラー
110  冷媒回路
140  制御装置(制御部)
200  循環液回路
300  循環ポンプ
301  モータ
400  コントローラ・電源部
410  制御ボックス
411  フロースイッチ
412  第1接続リレー
413  第2接続リレー
414  第1接続リレー
420  ポンプユニット
421  サーマルリレー
TWR  流入循環液温度センサ
TWL  流出循環液温度センサ
TWS  熱交換器表面温度センサ

Claims (3)

  1.  冷媒を、圧縮機、冷媒-空気熱交換器、膨張弁および冷媒-循環液熱交換器の順で循環させることによって冷凍サイクルを実行する冷媒回路と、前記冷媒-循環液熱交換器での熱交換によって冷却される循環液を循環させる循環液回路とを備え、前記循環液回路に循環ポンプを設けたヒートポンプ式チラーにおいて、
     当該ヒートポンプ式チラーの起動時には、前記循環ポンプの給電回路をオンした後、当該ヒートポンプ式チラーの制御部が、所定時間内に上記循環液回路が正常運転されていることを示す所定信号を受信した場合に、前記圧縮機を起動し、
     前記制御部が、前記所定時間内に前記所定信号を受信しない場合には、前記循環ポンプの給電回路をオフすると共に、前記圧縮機の起動を中止することを特徴とするヒートポンプ式チラー。
  2.  請求項1に記載のヒートポンプ式チラーにおいて、
     前記所定信号とは、
    (1)循環ポンプが正常に駆動していることを示す信号、
    (2)循環液の温度監視が正常に行えていることを示す信号、および
    (3)循環ポンプが過負荷状態となっていないことを示す信号であり、
     前記所定時間内に前記所定信号の何れか一つでも受信しない場合には、前記循環ポンプの給電回路をオフすると共に、前記圧縮機の起動を中止することを特徴とするヒートポンプ式チラー。
  3.  請求項1または2に記載のヒートポンプ式チラーにおいて、
     前記循環液回路における循環液の流れを検知してオンとなるフロースイッチと、前記循環ポンプが所定温度以上になった場合にオフとなるサーマルリレーとを設け、
     前記循環液回路における循環液の蒸発器入口部、蒸発器出口部および蒸発器表面部にそれぞれ温度センサを設け、
     前記制御部が、前記フロースイッチまたは前記サーマルリレーの何れか一つでもオフとなったことを検出した場合には、前記循環ポンプの給電回路をオフすると共に、前記圧縮機を停止し、
     前記3つの温度センサによる検知温度のいずれか一つが所定温度以下であることを検知した場合には、前記循環ポンプの給電回路のオンを維持しながら、前記圧縮機を停止することを特徴とするヒートポンプ式チラー。
PCT/JP2015/064167 2014-06-24 2015-05-18 ヒートポンプ式チラー Ceased WO2015198751A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2015282159A AU2015282159B2 (en) 2014-06-24 2015-05-18 Heat pump type chiller
KR1020167032900A KR20160146969A (ko) 2014-06-24 2015-05-18 히트 펌프식 칠러
EP15811744.0A EP3163220B1 (en) 2014-06-24 2015-05-18 Heat pump type chiller
CN201580033931.4A CN106461282B (zh) 2014-06-24 2015-05-18 热泵式冷却装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-129488 2014-06-24
JP2014129488A JP6342727B2 (ja) 2014-06-24 2014-06-24 ヒートポンプ式チラー

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015198751A1 true WO2015198751A1 (ja) 2015-12-30

Family

ID=54937849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/064167 Ceased WO2015198751A1 (ja) 2014-06-24 2015-05-18 ヒートポンプ式チラー

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3163220B1 (ja)
JP (1) JP6342727B2 (ja)
KR (1) KR20160146969A (ja)
CN (1) CN106461282B (ja)
AU (1) AU2015282159B2 (ja)
WO (1) WO2015198751A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113218020A (zh) * 2021-05-19 2021-08-06 济南朗仕环境科技有限公司 一种智能化新风系统自动启停温控系统

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11988421B2 (en) 2021-05-20 2024-05-21 Carrier Corporation Heat exchanger for power electronics
JP2023157663A (ja) * 2022-04-15 2023-10-26 東芝キヤリア株式会社 熱源ユニット

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60259866A (ja) * 1984-05-14 1985-12-21 キヤリア・コーポレイシヨン 冷凍システム運転方法および冷凍システム制御システム
JPH1078266A (ja) * 1996-09-04 1998-03-24 Nippon P-Mac Kk 水熱源空気調和装置の制御方法及び保護機能を有する水熱源空気調和装置
US6041605A (en) * 1998-05-15 2000-03-28 Carrier Corporation Compressor protection
JP2009036485A (ja) * 2007-08-03 2009-02-19 Toshiba Carrier Corp 給湯装置
JP2009174769A (ja) * 2008-01-24 2009-08-06 Miura Co Ltd チラー
JP2009204246A (ja) * 2008-02-28 2009-09-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 冷凍機の制御装置及び制御方法
JP2014052122A (ja) * 2012-09-06 2014-03-20 Yanmar Co Ltd エンジン駆動ヒートポンプチラー

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6213962A (ja) * 1985-07-10 1987-01-22 株式会社日立製作所 冷凍装置の凍結防止制御装置
JPH0718026B2 (ja) 1991-03-26 1995-03-01 有限会社テー・エス・ビー ステンレススチールの表面処理方法
CN2201500Y (zh) * 1994-07-11 1995-06-21 南京航空航天大学 电动微型水泵系列
JPH0861886A (ja) * 1994-08-17 1996-03-08 Mitsubishi Plastics Ind Ltd 冷却塔
JPH116481A (ja) * 1997-06-17 1999-01-12 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ポンプの起動停止制御方法
JP2007127307A (ja) * 2005-11-01 2007-05-24 Ebara Refrigeration Equipment & Systems Co Ltd 冷凍機及びその運転方法
CN100501280C (zh) * 2007-07-31 2009-06-17 四川长虹电器股份有限公司 冷水机组控制系统及其控制方法
CN101946139A (zh) * 2007-12-20 2011-01-12 纳幕尔杜邦公司 具有旁路的二次回路冷却系统和用于绕过在所述系统中的贮存器的方法
JP2009236392A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Sanyo Electric Co Ltd 空気調和機
CN202159965U (zh) * 2011-07-12 2012-03-07 蔡建斌 一种智能型电机、水泵智能保护断路器
JP5500161B2 (ja) * 2011-12-16 2014-05-21 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
CN103094882A (zh) * 2013-02-02 2013-05-08 浙江大元泵业有限公司 三相大功率潜水泵电机保护系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60259866A (ja) * 1984-05-14 1985-12-21 キヤリア・コーポレイシヨン 冷凍システム運転方法および冷凍システム制御システム
JPH1078266A (ja) * 1996-09-04 1998-03-24 Nippon P-Mac Kk 水熱源空気調和装置の制御方法及び保護機能を有する水熱源空気調和装置
US6041605A (en) * 1998-05-15 2000-03-28 Carrier Corporation Compressor protection
JP2009036485A (ja) * 2007-08-03 2009-02-19 Toshiba Carrier Corp 給湯装置
JP2009174769A (ja) * 2008-01-24 2009-08-06 Miura Co Ltd チラー
JP2009204246A (ja) * 2008-02-28 2009-09-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 冷凍機の制御装置及び制御方法
JP2014052122A (ja) * 2012-09-06 2014-03-20 Yanmar Co Ltd エンジン駆動ヒートポンプチラー

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113218020A (zh) * 2021-05-19 2021-08-06 济南朗仕环境科技有限公司 一种智能化新风系统自动启停温控系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN106461282A (zh) 2017-02-22
EP3163220B1 (en) 2020-09-16
AU2015282159A1 (en) 2017-01-12
EP3163220A4 (en) 2017-06-14
EP3163220A1 (en) 2017-05-03
AU2015282159B2 (en) 2018-11-08
JP6342727B2 (ja) 2018-06-13
JP2016008775A (ja) 2016-01-18
KR20160146969A (ko) 2016-12-21
CN106461282B (zh) 2019-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9709308B2 (en) Heat pump device and refrigerant bypass method
CN104654495B (zh) 冷热水空调系统
US11536502B2 (en) Refrigerant cycle apparatus
AU2014325839A1 (en) Air conditioner
JP2013119954A (ja) ヒートポンプ式温水暖房機
EP2592368A2 (en) High-pressure control mechanism for air-cooled heat pump
KR20100129138A (ko) 공기 조화 장치
EP3130868A1 (en) Heat pump system
WO2017175299A1 (ja) 冷凍サイクル装置
KR20190005445A (ko) 멀티형 공기조화기
JP6342727B2 (ja) ヒートポンプ式チラー
JP6318021B2 (ja) ヒートポンプ式チラー
WO2016148078A1 (ja) ヒートポンプ
JP2015152174A (ja) 温水システム
CN1922453B (zh) 冷冻装置
JP5827210B2 (ja) ヒートポンプシステム
JP4546067B2 (ja) 空気調和装置
JPWO2018198220A1 (ja) 冷凍装置
JP2004278814A (ja) 冷凍装置およびその制御方法
WO2017195294A1 (ja) 冷凍サイクル装置
JP3821162B2 (ja) 冷凍装置
WO2021044886A1 (ja) 冷凍サイクル装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15811744

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20167032900

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015811744

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015811744

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015282159

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20150518

Kind code of ref document: A