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CN106164604B - 空气调节装置 - Google Patents

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CN106164604B
CN106164604B CN201480077044.2A CN201480077044A CN106164604B CN 106164604 B CN106164604 B CN 106164604B CN 201480077044 A CN201480077044 A CN 201480077044A CN 106164604 B CN106164604 B CN 106164604B
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heat exchanger
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

本发明得到一种空气调节装置，其在应用HFO1123制冷剂或含有HFO1123的混合制冷剂的情况下，能够抑制歧化反应(自分解反应)的产生。本发明的空气调节装置具备控制装置(40)，所述控制装置(40)控制压缩机(3)的运转频率、膨胀阀(7)的开度以及向热源侧热交换器(9)送风的送风机的风量中的至少1个，以使从压缩机(3)排出的制冷剂的温度以及压力不超过阈值。

Description

空气调节装置
技术领域
本发明涉及空气调节装置，其具备由配管连接压缩机、热源侧热交换器、膨胀阀以及利用侧热交换器并供制冷剂循环的制冷剂回路。
背景技术
专利文献1记载了使用含有1，1，2-三氟乙烯(HFO1123)的热循环用工作介质的热循环系统。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/157764号
发明内容
发明所要解决的课题
如专利文献1记载的技术那样，在作为向制冷剂回路填充的制冷剂应用HFO1123制冷剂或含有HFO1123的混合制冷剂的情况下，HFO1123在高压高温条件下产生歧化反应(自分解反应)，因连锁反应产生剧烈的压力上升等。因此，希望在恰当的压力以及温度的范围进行运转，以便不产生歧化反应。
本发明是以上述那样的课题为背景做出的，其目的在于得到如下的空气调节装置，其在应用HFO1123制冷剂或含有HFO1123的混合制冷剂的情况下，能够抑制歧化反应(自分解反应)的产生。
用于解决课题的手段
本发明的空气调节装置具备由配管连接压缩机、热源侧热交换器、膨胀阀以及利用侧热交换器并供制冷剂循环的制冷剂回路，其中所述制冷剂是HFO1123制冷剂或含有HFO1123的混合制冷剂，所述空气调节装置具备控制装置，所述控制装置控制所述压缩机的运转频率、所述膨胀阀的开度以及向所述热源侧热交换器送风的送风机的风量中的至少1个，以使从所述压缩机排出的所述制冷剂的温度以及压力不超过阈值。
发明效果
本发明在应用HFO1123制冷剂或含有HFO1123的混合制冷剂的情况下，能够抑制歧化反应(自分解反应)的产生。
附图说明
图1是有关实施方式1的空气调节装置100的制冷剂回路图。
图2是表示HFO1123制冷剂的歧化反应和压力和温度的关系的图。
图3是表示有关实施方式1的空气调节装置100的控制装置40的动作的流程图。
图4是表示有关实施方式2的空气调节装置100的控制装置40的动作的流程图。
具体实施方式
实施方式1.
图1是有关实施方式1的空气调节装置100的制冷剂回路图。
如图1所示，空气调节装置100具备室外机1和室内机2，室外机1和室内机2由液体配管8以及气体配管5连接。
室外机1具备：压缩机3、四通阀4、热源侧热交换器9、膨胀阀7、将空气向热源侧热交换器9送风的热源侧送风机91、以及对构成空气调节装置100的各部件的动作进行控制的控制装置40。
室内机2具备利用侧热交换器6、以及将空气向利用侧热交换器6送风的利用侧送风机61。
空气调节装置100依次由配管连接压缩机3、四通阀4、热源侧热交换器9、膨胀阀7、利用侧热交换器6，形成供制冷剂循环的制冷剂回路。
室外机1还具备旁通回路20，该旁通回路20将膨胀阀7和第1开闭阀11之间的配管分支，并与压缩机3的吸入侧的配管连接。在旁通回路20设置第1旁通开闭阀21、第2旁通开闭阀22、积存制冷剂的容器30。
压缩机3例如是由变频器控制转速，并被容量控制的类型。
膨胀阀7例如是开度被可变地控制的电子膨胀阀。
热源侧热交换器9与由热源侧送风机91送风的外气进行热交换。
利用侧热交换器6与由利用侧送风机61送风的室内空气进行热交换。
第1旁通开闭阀21被设置在旁通回路20的制冷剂的流入侧(膨胀阀7和第1开闭阀11之间的配管侧)。
第2旁通开闭阀22被设置在旁通回路20的制冷剂的流出侧(压缩机3的吸入侧的配管侧)。
第1旁通开闭阀21以及第2旁通开闭阀22是对旁通回路20的制冷剂的流路进行开闭的开闭阀。
容器30是积存制冷剂的容器。
气体配管5以及液体配管8是连接室外机1和室内机2的连接配管。第1开闭阀11以及第2开闭阀12分别与液体配管8以及气体配管5连接。液体配管8将室内机2的利用侧热交换器6和室外机1的第1开闭阀11之间连接。气体配管5将室内机2的利用侧热交换器6和室外机1的第2开闭阀12之间连接。
另外，第1开闭阀11、第2开闭阀12、第1旁通开闭阀21以及第2旁通开闭阀22可以是通过手动打开、关闭的手动阀，也可以是由控制装置40控制开闭的状态的电磁阀。
室外机1还具备排出温度传感器41、排出压力传感器51和吸入压力传感器52。
排出温度传感器41检测从压缩机3排出的制冷剂的温度。
排出压力传感器51检测从压缩机3排出的制冷剂的压力。
吸入压力传感器52检测向压缩机3吸入的制冷剂的压力。
另外，就在制冷剂回路中循环的制冷剂的压力而言，压缩机3的吸入侧最低，压缩机3的排出侧最高。由此，在下面的说明中，将压缩机3的吸入侧的压力称为低压，将压缩机3的排出侧的压力称为高压。
作为在空气调节装置100的冷冻循环(制冷剂回路)中使用的制冷剂，使用1，1，2-三氟乙烯(HFO1123)等引起歧化反应的性质的物质，或者使用在引起歧化反应的性质的物质中混合其它物质的混合制冷剂。
为了生成混合制冷剂，作为在引起歧化反应的性质的物质中混合的物质，例如，使用四氟丙烯制冷剂(2,3,3,3-四氟丙烯制冷剂即HFO1234yf、1,3,3,3-四氟-1-丙烯即HFO1234ze等)、二氟甲烷(HFC32)等，但是并不限于这些物质，也可以混合HC290(丙烷)等，只要是能够作为冷冻循环(制冷剂回路)的制冷剂使用的具有热性能的物质，则使用任意的物质均可，做成任意的混合比均可。
这样构成的空气调节装置100可通过四通阀4的切换进行制冷运转或制热运转。另外，空气调节装置100可进行将室内机2内的制冷剂向室外机1回收的抽空运转。
接着，参照图1，说明空气调节装置100的冷冻循环的运转动作。在图1中，实线表示制冷时的流动，虚线表示制热时的流动。
(制冷运转)
首先，对通常运转中的制冷运转进行说明。
在制冷运转时，四通阀4被切换到制冷侧(实线所示的状态)。另外，第1开闭阀11、第2开闭阀12、第2旁通开闭阀22为开状态。第1旁通开闭阀21为闭状态。
在该状态下，若从压缩机3排出高压高温的气体制冷剂，则该高压高温的气体制冷剂经四通阀4向热源侧热交换器9流入，通过与室外空气的热交换而散热，据此，成为高压液体制冷剂并流出。从热源侧热交换器9流出的高压液体制冷剂向膨胀阀7流入，成为低压的二相制冷剂。
从膨胀阀7流出的低压二相制冷剂在液体配管8通过，向室内机2流入，在利用侧热交换器6与室内空气进行热交换并蒸发，成为低压气体制冷剂并流出。从利用侧热交换器6流出的低压气体制冷剂在气体配管5通过，向室外机1流入，经四通阀4向压缩机3返回。
另外，在制冷运转时，由于第1旁通开闭阀21为闭状态，所以，不存在制冷剂向旁通回路20流入的情况。另外，通过使第2旁通开闭阀22为开状态，能够防止容器30的液封。
(制热运转)
接着，对在通常运转中的制热运转进行说明。
在制热运转时，四通阀4被切换到制热侧(虚线所示的状态)。另外，第1开闭阀11、第2开闭阀12、第2旁通开闭阀22为开状态。第1旁通开闭阀21为闭状态。
在该状态下，若从压缩机3排出高压高温的气体制冷剂，则该高压高温的气体制冷剂经四通阀4以及气体配管5向室内机2的利用侧热交换器6流入，通过与室内空气的热交换而散热，据此，成为高压液体制冷剂并流出。从利用侧热交换器6流出的高压液体制冷剂在液体配管8通过，向膨胀阀7流入，成为低压的二相制冷剂。
从膨胀阀7流出的低压二相制冷剂向热源侧热交换器9流入，通过与室外空气的热交换而蒸发，据此，成为低压气体制冷剂并流出。从热源侧热交换器9流出的低压气体制冷剂经四通阀4向压缩机3返回。
另外，在制热运转时，由于第1旁通开闭阀21为闭状态，所以，不存在制冷剂向旁通回路20流入的情况。另外，通过使第2旁通开闭阀22为开状态，能够防止容器30的液封。
(抽空运转)
接着，对抽空运转进行说明。
在抽空运转时，四通阀4被切换到制冷侧(实线所示的状态)。另外，第2开闭阀12、第1旁通开闭阀21为开状态。第1开闭阀11、第2旁通开闭阀22为闭状态。再有，控制装置40使膨胀阀7的开度为全开。另外，控制装置40使热源侧送风机91以及利用侧送风机61运转。
在该状态下，若压缩机3起动，则低压的气体制冷剂由压缩机3压缩，成为高温高压的气体制冷剂并被排出。从压缩机3排出的高压高温的气体制冷剂经四通阀4向热源侧热交换器9流入，通过与室外空气的热交换而散热，据此，成为高压液体制冷剂并流出。从热源侧热交换器9流出的高压液体制冷剂在膨胀阀7通过，向旁通回路20流入。
流入到旁通回路20的高压液体制冷剂在第1旁通开闭阀21通过，向容器30流入。因为第2旁通开闭阀22为闭状态，所以，流入到旁通回路20的高压液体制冷剂被积存在容器30内。
利用侧热交换器6、液体配管8以及气体配管5内的制冷剂因压缩机3的运转而被吸引，在从压缩机3被排出后，通过上述动作，被积存在容器30内。
通过这样的抽空运转，室内机2内的制冷剂被回收到室外机1侧。在抽空运转后，第2开闭阀12被关闭，例如，进行室内机2的拆卸等。
接着，对防止歧化反应的产生的控制动作进行说明。
本实施方式1中的空气调节装置100作为在冷冻循环(制冷剂回路)中使用的制冷剂，使用HFO1123制冷剂单体或将HFO1123和其它的制冷剂(例如，R32、HFO1234yf等)混合了的混合制冷剂。
HFO1123制冷剂在高压高温条件下，产生歧化反应(自分解反应)，因连锁反应而产生剧烈的压力上升等。
即，为了防止歧化反应的产生，需要以制冷剂的温度达到恰当的压力以及温度的范围的方式进行运转。
另外，歧化反应的化学式如下。
CF2＝CHF(gas：气体)→1/2CF4(gas：气体)+3/2C(amorphous：无定型)+HF+44.7kcal/mol
图2是表示HFO1123制冷剂的歧化反应和压力和温度的关系的图。
在空气调节装置100的制冷剂回路中，制冷剂的温度以及压力最高的是从压缩机3排出的制冷剂。尤其是，在进行抽空运转的情况下，由于在制冷剂回路中循环的制冷剂量减少，所以，存在从压缩机3排出的制冷剂的温度以及压力容易上升的情况。
因此，如图2所示，控制成使从压缩机3排出的制冷剂的温度不超过温度阈值Tdmax，且使从压缩机3排出的制冷剂的压力不超过压力阈值Pdmax，据此，制冷剂的温度以及压力不会达到歧化反应区域，能够防止歧化反应的产生。
图3是表示有关实施方式1的空气调节装置100的控制装置40的动作的流程图。
下面，根据图3的各步骤，说明防止歧化反应的产生的控制动作。
(S10)
在控制装置40预先存储比歧化反应区域的温度以及压力低的温度阈值Tdmax以及压力阈值Pdmax的信息。
控制装置40取得排出温度传感器41以及排出压力传感器51的检测结果，判断从压缩机3排出的制冷剂的温度(以下为排出温度Td)是否超过温度阈值Tdmax以及从压缩机3排出的制冷剂的压力(以下为排出压力Pd)是否超过压力阈值Pdmax。
在排出温度Td超过温度阈值Tdmax，且排出压力Pd超过压力阈值Pdmax的情况下，进入步骤S11。
另一方面，在排出温度Td没有超过温度阈值Tdmax或排出压力Pd没有超过压力阈值Pdmax的情况下，不进行步骤S11的动作，维持当前的控制状态，返回步骤S10。
(S11)
控制装置40使压缩机3的运转频率减速(降低)。该减速量可以与排出温度Td和排出压力Pd相应地进行设定，也可以是预先设定的值。
控制装置40在步骤S11后，返回步骤S10，反复进行上述的动作。也就是说，反复进行上述的动作，直至排出温度Td以及排出压力Pd低于温度阈值Tdmax以及压力阈值Pdmax。
另外，步骤S11中的控制并不限于压缩机3的运转频率的减速，也可以使膨胀阀7的开度变大。另外，也可以增加向热源侧热交换器9送风的送风机的风量。即，控制装置40只要控制压缩机3的运转频率、膨胀阀7的开度以及向热源侧热交换器9送风的送风机的风量中的至少1个，以便使排出温度Td以及排出压力Pd不超过温度阈值Tdmax以及压力阈值Pdmax即可。
另外，上述的防止歧化反应的产生的控制动作也可以在制冷运转时、制热运转时、抽空运转时的任意情况下进行。
如上所述，在本实施方式1中，控制装置40进行控制，使排出温度Td以及排出压力Pd不超过温度阈值Tdmax以及压力阈值Pdmax。
因此，在应用HFO1123制冷剂或含有HFO1123的混合制冷剂的情况下，能够抑制歧化反应(自分解反应)的产生。
实施方式2.
在本实施方式2中，以与实施方式1的不同点为中心进行说明，对与实施方式1相同的结构标注相同的符号，省略说明。
在上述实施方式1中，使用排出温度传感器41，检测从压缩机3排出的排出温度Td。但是，由于由排出温度传感器41进行的温度检测存在响应延迟，所以，存在实际的温度和被检测的温度产生差异的情况。
在本实施方式2中，从排出压力传感器51以及吸入压力传感器52的检测值算出并求得排出温度Td。
图4是表示有关实施方式2的空气调节装置100的控制装置40的动作的流程图。
下面，根据图4的各步骤，对与上述实施方式1的不同点进行说明。另外，对与上述实施方式1相同的动作标注相同的步骤号码，省略说明。
(S20)
控制装置40从排出压力传感器51以及吸入压力传感器52的检测值算出排出温度Td。
若将压缩机3的压缩过程看作多变过程变化，则使用向压缩机3吸入的制冷剂的温度(以下为吸入温度Ts)[K]、排出压力Pd[MPa]、向压缩机3吸入的制冷剂的压力(以下为吸入压力Ps)[MPa]、多变过程指数k[-]，排出温度Td[K]成为式(1)的关系。
[数式1]
排出压力Pd使用排出压力传感器51的检测值。
吸入压力Ps使用吸入压力传感器52的检测值。
吸入温度Ts作为吸入压力Ps的饱和气体温度算出并求得。
多变过程指数k使用从压缩机3的特性确定的固定值。
以后的动作与上述实施方式1相同。
如上所述，在本实施方式2中，控制装置40从排出压力传感器51以及吸入压力传感器52的检测值算出排出温度Td。
因此，在上述实施方式1的效果的基础上，还具有下面的效果。即，因为使用排出压力传感器51以及吸入压力传感器52的检测值，算出排出温度Td，不会产生温度传感器那样的因热容量造成的响应延迟，所以，能够使实际的排出温度Td和检测值的误差变少。由此，能够更快地检查排出温度Td的温度上升。因此，能够精度更高地抑制歧化反应(自分解反应)的产生。
符号说明
1：室外机；2：室内机；3：压缩机；4：四通阀；5：气体配管；6：利用侧热交换器；7：膨胀阀；8：液体配管；9：热源侧热交换器；11：第1开闭阀；12：第2开闭阀；20：旁通回路；21：第1旁通开闭阀；22：第2旁通开闭阀；30：容器；40：控制装置；41：排出温度传感器；51：排出压力传感器；52：吸入压力传感器；61：利用侧送风机；91：热源侧送风机；100：空气调节装置。

Claims (2)

1.一种空气调节装置，所述空气调节装置具备依次连接压缩机、热源侧热交换器、膨胀阀以及利用侧热交换器并供制冷剂循环的制冷剂回路，
其特征在于，
所述制冷剂是HFO1123制冷剂或含有HFO1123的混合制冷剂，
所述空气调节装置具备：
旁通回路，该旁通回路从所述膨胀阀和所述利用侧热交换器之间分支，并与所述压缩机的吸入侧连接；
容器，其设于所述旁通回路；
控制装置，所述控制装置在将从所述压缩机排出的所述制冷剂经所述旁通回路积存于所述容器的抽空运转时，控制所述压缩机的运转频率、所述膨胀阀的开度以及向所述热源侧热交换器送风的送风机的风量中的至少1个，以使从所述压缩机排出的所述制冷剂的温度以及压力不超过比歧化反应区域的温度以及压力低的阈值。
2.如权利要求1所述的空气调节装置，其特征在于，
所述空气调节装置还具备：
检测从所述压缩机排出的所述制冷剂的压力的排出压力传感器、和
检测向所述压缩机吸入的所述制冷剂的压力的吸入压力传感器，
所述控制装置从所述排出压力传感器以及所述吸入压力传感器的检测值算出从所述压缩机排出的所述制冷剂的温度。
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