CN101737878A - 使用可燃性制冷剂的空调器及其控制方法 - Google Patents

使用可燃性制冷剂的空调器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种使用可燃性制冷剂的空调器及其控制方法，包括压缩机、四通阀、室内热交换器、节流机构、室外换热器组成的制冷/热泵空调系统，在室内热交换器的两端分别设置有空调连接管液阀和空调连接管气阀，在室内侧设置有冷媒工质浓度传感器；在室外换热器的连接管路上设置有排泄管支路及其自动排泄阀。冷媒工质浓度传感器设置在室内热交换器附近；排泄管支路及其自动排泄阀设置在节流机构和室外换热器之间的管路上。本发明设置有冷媒工质浓度传感器、排泄管支路及其自动排泄阀，当检测到可燃的冷媒工质泄漏后，室外机部分把冷媒排放到室外大空间，从而减小室内的泄漏量，避免房间内的可燃工质浓度达到燃烧极限，产生人身伤害和财产损失。

Description

使用可燃性制冷剂的空调器及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种使用可燃性流体作为制冷剂的空调器及其控制方法，更具体地说，涉及使用可燃性制冷剂，特别是诸如丙烷、异丁烷及类似物质的HC基(烃基)制冷剂的空调器。
背景技术
近年来开始用碳氢氟HFC制冷剂来代替氟氯烷基HCFC制冷剂，但是HFC基制冷剂具有促进地球变暖的本性。因此，人门开始利用HC基制冷剂的研究，它不会破坏臭氧层或剧烈影响地球变暖。可是，由于HC基制冷剂是可燃性的，需要防止爆炸或引燃，以保证安全。
虽然天然制冷剂有很好的环境性能，但是一般都是可燃的气体，如：丙烷、丁烷等，而制冷剂在家用空调中采用，最大的风险在于，其泄漏到室内的冷媒工质在一定的浓度范围内，具有可燃性，而由于房间内往往有很多家用电器，有点燃可燃气体的风险，在封闭的室内空间甚至可能产生爆炸的危险。因此，如何减小这个危险，减小可燃工质气体在室内的泄漏量，从而使其浓度小于燃烧极限，以保证室内人员的安全，成为一个新的课题。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、运行安全可靠、具有报警及排泄泄漏的可燃冷媒工质的空调器及控制方法，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种使用可燃性制冷剂的空调器，包括压缩机、四通阀、室内热交换器、节流机构、室外换热器组成的制冷/热泵空调系统，其结构特征是在室内热交换器的两端分别设置有空调连接管液阀和空调连接管气阀，在室内侧设置有冷媒工质浓度传感器；在室外换热器的连接管路上设置有排泄管支路及其自动排泄阀。
所述冷媒工质浓度传感器设置在室内热交换器附近；排泄管支路及其自动排泄阀设置在节流机构和室外换热器之间的管路上。
所述自动排泄阀的冷媒工质排出口设置在室外机风机的迎风面，室外风机的电机为防爆电机。
或者冷媒工质浓度传感器设置在室内热交换器附近；排泄管支路及其自动排泄阀设置在室外换热器和压缩机之间的管路上；在四通阀和室内热交换器之间的管路上依次设置有自动开关阀、空调连接管气阀、室内机侧压力传感器。
所述自动排泄阀为电动两通阀或者有调节功能的阀；节流部件为毛细管，或者采用有完全关断功能的电子膨胀阀，或者采用两通阀和毛细管的组合。
一种使用可燃性制冷剂的空调器的控制方法，其特征是当空调器处于冷媒工质检测保护模式时，控制装置启动冷媒工质检测，通过冷媒工质浓度传感器检测室内机的冷媒泄漏情况，当检测到出现泄漏后，会采取相应的措施：
当检测浓度小于设定值时，会向空调用户发出报警信号，至少会在空调显示部分发出报警显示信号；
当检测浓度大于等于设定值时，进入冷媒泄漏应急处理模式。
所述冷媒泄漏应急处理模式包括(a)向空调器发出冷媒工质泄漏报警；(b)停止空调压缩机；(c)停止室内机、室外机运行；(d)开启自动排泄阀，向室外空间排放冷媒工质。
或者所述冷媒泄漏应急处理模式包括(a)向空调器发出冷媒工质泄漏报警；(b)检测空调是否处于制热运行工况，如果是制热运行，切换成制冷运行工况，如果是制冷工况，则运行工况不变；(c)关闭节流部件；(d)检测室内机侧压力，当检测到室内机侧压力小于设定值时，关闭自动开关阀及压缩机；(e)开启自动排泄阀。
本发明设置有冷媒工质浓度传感器、排泄管支路及其自动排泄阀，当检测到可燃的冷媒工质泄漏后，室外机部分把冷媒排放到室外大空间，从而减小室内的泄漏量，避免房间内的可燃工质浓度达到燃烧极限，产生人身伤害和财产损失。
附图说明
图1为本发明实施例一的系统流程图；
图2为本发明实施例二的系统流程图；
图3为本发明实施例三的系统流程图；
图4为实施例一布置在房屋外墙的示意图；
图5为本发明的控制关系框图；
图6为实施例一判断进入冷媒泄漏应急处理模式的流程图；
图7为实施例一的冷媒应急处理模式的流程图；
图8为实施例二的冷媒应急处理模式的流程图。
图中：1为压缩机、2为四通阀、3为室内热交换器、4为节流部件、5为室外换热器、6为室外风机、7为自动排泄阀、8为排出口、9为自动开关阀、10为冷媒工质浓度传感器、11为空调连接管液阀、12为空调连接管气阀、13为室内机侧压力传感器、14为空调安装的房屋、15为加长的排泄管、16为高空的排泄口、17为室外新鲜空气、18为混合冷媒后的空气、19为排泄管支路、21为室外机、22为室内机。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
第一实施例
参见图1，图中压缩机1、四通阀2、室内热交换器3、节流部件4、室外换热器5组成基本的制冷/热泵空调系统，显而易见单独制冷或热泵的系统和图1中所示的系统类似，也可以采用本发明揭示的技术。本实施例中采用的工质为R290，以室内机制热工况为例，高压高温的气态工质从压缩机1排出，经四通阀2排出到室内换热器3中向室内冷凝散热，经过冷凝后的液体经节流部件4的节流，本实施例中节流部件4为毛细管，低压的液态的制冷工质在室外机换热器5中蒸发吸热后，低压的冷媒工质气体回到压缩机1的吸气口，再经压缩机1排出。与普通空调系统不同，在室内侧增加了冷媒工质浓度传感器10，在室外换热器5或空调连接管液阀11与空调连接管气阀12之间室外机侧的管路上，布置有排泄管支路19，该支路连接有自动排泄阀7，自动排泄阀7开启时，冷媒工质经排出口8排向外界大气。
本实施例中，排泄管支路19布置在节流机构4和室外机换热器5之间的管路上，该管路为液态工质管，排泄管支路19布置在该管段时，更易于排出可燃工质，且排出时间会缩短，所以，优选把排泄管支路19布置在节流机构4和室外换热器5之间的管路上。自动排泄阀7为电动两通阀，冷媒排泄支路采用管径为空调液管管径的1/2，本实施例中采用空调器为小1HP空调，可燃冷媒排放时间为3分钟。一般在2-20分钟时间内，空调器可以把内部的可燃冷媒基本排放掉。这样在室内侧就会出现高压的冷媒工质，如果在换热器有泄漏点，则会出现气态的工质泄漏；如果在换热器后面有泄漏点，则出现高压液态的冷媒泄漏。
当空调器处于冷媒工质检测保护模式时，空调的控制装置会启动冷媒工质检测，当检测到出现泄漏后，会采取相应的措施。其详细的步骤如图6所示：
进入冷媒工质检测保护模式；
通过冷媒工质浓度传感器检测室内机的冷媒泄漏情况；
当检测浓度小于设定值时，会向空调用户发出报警信号，至少会在空调显示部分发出报警显示信号；
当检测浓度大于等于设定值时，进入冷媒泄漏应急处理模式。
以上的步骤是各实施例都有的部分，根据系统的不同，各个实施例的具体的冷媒泄漏应急处理模式还有不同。本实施例的冷媒泄漏应急处理模式的步骤如图7所示包括：
向空调器发出冷媒工质泄漏报警；
停止空调压缩机；
停止室内机、室外机运行；
开启自动排泄阀，向室外空间排放冷媒工质。
如图4所示，本实施例的空调室外机布置在房间外墙，冷媒工质通过加长的排泄管15，从高空的排泄口16向空中排放，由于大量泄漏以至于需要排泄的机会比较少，所以，并不会出现很多空调的冷媒需要同时排泄的情况，所以，这样的实施方式是可行和安全的。本实施例中使用的制冷工质为R290。在本发明中，可以采用的制冷工质为具有可燃性的制冷工质，包括HC及含有HC成份的制冷剂组合物，也可以是可燃的HCFC，CFC及其组合物。本实施例中采用的自动排泄阀为电动调节阀，通过缩小排放冷媒的孔径，控制排出量，避免在局部产生浓度过高的冷媒工质气体。按照本实施例揭示的方法，可以最快速度使室内机不在向房间内排出冷媒工质，最大限度保证室内的安全。
第二实施例
参见图2，与实施例一不同之处在于，在压缩机1与室内换热器3之间的管路上连接有自动开关阀9和室内机侧压力传感器13。节流部件4采用有完全关断功能的电子膨胀阀，也可以采用两通阀和毛细管的组合，自动排泄阀7采用有调节功能的阀，可以有一定的节流功能，控制排出量，避免在局部产生浓度过高的冷媒工质气体。排泄管支路19布置在四通阀2和室外换热器5之间的管路上。本实施例中排泄管支路19布置在气态工质侧，使得排出的工质主要以气态工质的形式，排出的时间比较长，排出口的工质流速慢，不易在室外产生较大的浓度。本实施例中可燃工质为R290+R22，空调器为2.5HP，排空时间为19.3分钟。
本实施例的冷媒泄漏应急处理模式的步骤如图8所示，包括：
向空调器发出冷媒工质泄漏报警；
检测空调是否处于制热运行工况，如果是制热运行，切换成制冷运行工况，如果不是制热工况，则运行工况不变；
关闭节流部件；
检测室内机侧压力，当检测到室内机侧压力小于设定值时，
关闭自动开关阀及压缩机；
开启自动排泄阀。
在本实施例中设定值为一个大气压，另外，开启自动排泄阀也可以在图8的向空调器发出冷媒工质泄漏报警之后进行。
第三实施例
参见图3，与实施例一不同之处在于，冷媒工质排出口8布置在室外机风机的迎风面，室外风机采用的电机为防爆电机(图中未示出)。
本实施例的泄漏应急处理模式与实施例一基本相同，主要的步骤是进入冷媒泄漏应急处理模式后，向空调器发出冷媒工质泄漏报警；停止空调压缩机；停止室内机运行。与实施例一不同之处在于，室外机的风机处于开启状态。由于冷媒工质排出口8布置在室外机风机的迎风面，所以通过开启室外风机可以扩大送风量充分稀释冷媒浓度，大量的室外新鲜空气17经过冷媒工质排出口8后，成为混合冷媒后的空气18，进一步减小爆炸的可能性，同时加快冷媒工质排放。根据实验测定的不同容量的空调器，开启不同的排放时间，本实施例实际采用的机组为1.5HP空调器，排放冷媒工质的时间11.5分钟，本实施例中冷媒排泄支路采用的管径为空调液管管径的2/3。
本发明空调器的控制系统如图5所示，101为冷媒泄露检测装置，102为室内机侧压力检测装置，111为空调器控制装置，121室内机控制装置，122为室外风机控制装置，123为自动排泄阀控制装置，124为节流控制装置，125为压缩机控制装置，126为四通阀控制装置，127为自动开关阀控制装置，128为显示装置。具体的控制步骤可以参考图6-图8所示。
下面以第二实施例的控制步骤，参考图6和图8，来说明空调器控制系统如何运作。
在空调器进入冷媒工质泄漏保护模式后，空调器控制装置111控制冷媒泄漏检测装置101以一定的时间间隔读取冷媒工质浓度传感器10的检测浓度，并且与设定的浓度设定值进行比较：
当检测浓度大于零而小于设定的浓度时，空调器控制装置111向显示装置127输出报警信号；当检测浓度大于等于设定的浓度时，空调器控制装置111向显示装置127输出报警信号；
空调器控制装置111判断空调器的运行工况，当工况是制热工况时，通过控制四通阀控制装置126，切换空调器的运行工况为制冷工况；如果工况是时非制热的其他工况时，工况不变；空调器控制装置111控制节流控制装置124关闭节流部件4；
空调器控制装置111控制室内机侧压力检测装置102以一定的时间间隔读取检测室内机侧压力传感器13的检测值，并且与设定的压力设定值进行比较，当检测值大于等于设定值时，保持运行状态。
当检测值小于设定值时，空调器控制装置111控制压缩机控制装置关闭压缩机1；同时，空调器控制装置111控制室外风机控制装置122关闭室外风机6；空调器控制装置111控制室内机控制装置121关闭室内机22；空调器控制装置111控制自动开关阀控制装置127关闭自动开关阀9；空调器控制装置111控制自动排泄阀控制装置123关闭自动排泄阀7。

Claims (8)

1.一种使用可燃性制冷剂的空调器，包括压缩机(1)、四通阀(2)、室内热交换器(3)、节流机构(4)、室外换热器(5)组成的制冷/热泵空调系统，其特征是在室内热交换器的两端分别设置有空调连接管液阀(11)和空调连接管气阀(12)，在室内侧设置有冷媒工质浓度传感器(10)；在室外换热器的连接管路上设置有排泄管支路(19)及其自动排泄阀(7)。
2.根据权利要求1所述使用可燃性制冷剂的空调器，其特征是所述冷媒工质浓度传感器(10)设置在室内热交换器(3)附近；排泄管支路(19)及其自动排泄阀(7)设置在节流机构(4)和室外换热器(5)之间的管路上。
3.根据权利要求2所述使用可燃性制冷剂的空调器，其特征是所述自动排泄阀(7)的冷媒工质排出口(8)设置在室外机风机的迎风面，室外风机的电机为防爆电机。
4.根据权利要求1所述使用可燃性制冷剂的空调器，其特征是所述冷媒工质浓度传感器(10)设置在室内热交换器(3)附近；排泄管支路(19)及其自动排泄阀(7)设置在室外换热器(5)和压缩机(1)之间的管路上；在四通阀(2)和室内热交换器(3)之间的管路上依次设置有自动开关阀(9)、空调连接管气阀(12)、室内机侧压力传感器(13)。
5.根据权利要求2或3或4所述使用可燃性制冷剂的空调器，其特征是所述自动排泄阀(7)为电动两通阀或者有调节功能的阀；节流部件(4)为毛细管，或者采用有完全关断功能的电子膨胀阀，或者采用两通阀和毛细管的组合。
6.根据权利要求1所述使用可燃性制冷剂的空调器的控制方法，其特征是当空调器处于冷媒工质检测保护模式时，控制装置启动冷媒工质检测，通过冷媒工质浓度传感器检测室内机的冷媒泄漏情况，当检测到出现泄漏后，会采取相应的措施：
当检测浓度小于设定值时，会向空调用户发出报警信号，至少会在空调显示部分发出报警显示信号；
当检测浓度大于等于设定值时，进入冷媒泄漏应急处理模式。
7.根据权利要求6所述使用可燃性制冷剂的空调器的控制方法，其特征是所述冷媒泄漏应急处理模式包括(a)向空调器发出冷媒工质泄漏报警；(b)停止空调压缩机；(c)停止室内机、室外机运行；(d)开启自动排泄阀，向室外空间排放冷媒工质。
8.根据权利要求6所述使用可燃性制冷剂的空调器的控制方法，其特征是所述冷媒泄漏应急处理模式包括(a)向空调器发出冷媒工质泄漏报警；(b)检测空调是否处于制热运行工况，如果是制热运行，切换成制冷运行工况，如果是制冷工况，则运行工况不变；(c)关闭节流部件；(d)检测室内机侧压力，当检测到室内机侧压力小于设定值时，关闭自动开关阀及压缩机；(e)开启自动排泄阀。
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