CN110418923A - 热泵系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在所谓的混合式的热泵系统中采用合理的结构来实现具有冗余性的结构的技术,该混合式的热泵系统的制冷剂回路的压缩机包括:发动机驱动压缩机和电动机驱动压缩机。作为运转控制部(A),独立地设置有:进行发动机(21)的工作控制的发动机控制部(25)和进行电动机(31)的工作控制的电动机控制部(35),并且,作为将商用电力转换为工作电力并将该工作电力供给到运转控制部(A)的电源部(B),独立地设置有:用于向发动机控制部(25)供给工作电力的发动机侧电源部(23);和用于向电动机控制部(35)供给工作电力的电动机侧电源部(33)。
Description
技术领域
本发明涉及热泵系统,其供制冷剂循环的制冷剂回路的压缩机包括:由发动机驱动而压缩制冷剂的发动机驱动压缩机、和由电动机驱动而压缩制冷剂的电动机驱动压缩机,该热泵系统包括:运转控制部和将商用电力转换为工作电力并将该工作电力供给到所述运转控制部的电源部。
背景技术
压缩式的热泵系统在供制冷剂循环的制冷剂回路(热泵回路)中设置有压缩机,作为这种压缩式的热泵系统,广泛普及的有:发动机驱动式的热泵系统(以下有时称“GHP”)、电动机驱动式的热泵系统(以下有时称“EHP”),发动机驱动式的热泵系统具备由发动机驱动的发动机驱动压缩机,以发动机作为压缩机驱动源;电动机驱动式的热泵系统具备由电动机驱动的电动机驱动压缩机,以电动机作为压缩机驱动源。
此外,还提出有所谓的混合式的热泵系统,该热泵系统具备发动机驱动压缩机和电动机驱动压缩机,能够以发动机和电动机双方作为压缩机驱动源(例如,参照专利文献1)。这种混合式的热泵系统之所以备受关注,例如,是因为它能够通过控制发动机驱动压缩机和电动机驱动压缩机的运转平衡来优化能量成本、环境负荷、便利性等。
专利文献
专利文献1:日本特开2013-250004号公报
发明内容
在现有的混合式的热泵系统中,当电源部出现漏电、故障等问题时,发动机和电动机都会因无法利用运转控制部进行工作控制而异常停止,从而引发无法继续进行制冷剂回路的空调处理的问题。
此外,这种混合式的热泵系统与GHP、EHP相比构造复杂,因此,比较昂贵,所以为了广泛普及,期望尽可能采用合理的结构来推动成本降低。
鉴于该情况,本发明的主要课题在于,提供一种技术,即:能够在作为制冷剂回路的压缩机而同时包括由发动机驱动的发动机驱动压缩机和由电动机驱动的电动机驱动压缩机的所谓的混合式的热泵系统中,采用可谋求成本降低的合理结构而实现具有冗余性的结构,在此,所谓冗余性是指:在发动机和电动机中的一方因漏电、故障等问题而异常停止时,也能使制冷剂回路继续进行工作。
本发明的第1特征结构为一种热泵系统,其供制冷剂循环的制冷剂回路的压缩机包括:发动机驱动压缩机和电动机驱动压缩机,该发动机驱动压缩机由发动机驱动而压缩制冷剂,该电动机驱动压缩机由电动机驱动而压缩制冷剂,并且,该热泵系统包括:运转控制部和将商用电力转换为工作电力并将该工作电力供给到所述运转控制部的电源部,
其中,作为所述运转控制部,设置有:进行所述发动机的工作控制的发动机控制部和进行所述电动机的工作控制的电动机控制部,
并且,作为所述电源部,以并联状态设置有:用于向所述发动机控制部供给工作电力的发动机侧电源部、和用于向所述电动机控制部供给工作电力的电动机侧电源部。
根据该结构,在发动机侧和电动机侧中的一侧的运转控制部或电源部出现漏电、故障等问题时,也能保证另一侧的运转控制部和电源部处于正常状态。由此,能够实现具有如下冗余性的结构,即,在发动机和电动机中的一方因漏电、故障等问题而异常停止时,也能使另一方进行运转而使制冷剂回路继续工作。
此外,发动机控制部和发动机侧电源部的结构不会受到电动机侧的结构的影响,所以可以沿用通常的GHP中所用的大部分的构成零件。另一方面,电动机控制部和电动机侧电源部的结构不会受到发动机侧的结构的影响,所以可以沿用通常的EHP中所用的大部分的构成零件。因此,能够采用合理的结构来实现成本降低。
因此,根据本发明,能够提供一种所谓的混合式的热泵系统,其能够通过采用合理的结构来实现具有冗余性的结构。
本发明的第2特征结构在于,经由独立的漏电保护器分别向所述发动机侧电源部和所述电动机侧电源部分配供给商用电力。
根据该结构,在与发动机侧电源部和电动机侧电源部中的一个电源部连接的漏电保护器进行漏电保护,从而停止向该一个电源部供给商用电力时,也能排除对另一个电源部的影响,从而继续向该另一个电源部供给商用电力。由此,在发动机和电动机中的一方因漏电保护器进行漏电保护而停止时,仅使由发动机和电动机中的另一方驱动的压缩机工作而压缩制冷剂,也能使制冷剂回路继续进行工作。
本发明的第3特征结构在于构成为:在包括所述发动机控制部和所述发动机侧电源部的发动机侧电路部、与包括所述电动机控制部和所述电动机侧电源部的电动机侧电路部中,一个电路部能够自由装卸于另一个电路部。
根据该结构,构成为:电动机侧电路部能够自由装卸于发动机侧电路部,或者发动机电路部能够自由装卸于电动机侧电路部。因此,通过安装发动机侧电路部和电动机侧电路部,能够构建混合式的热泵系统用的运转控制部和电源部,该混合式的热泵系统是组合发动机驱动式的热泵系统和电动机驱动式的热泵系统而成的。此外,通过从混合式的热泵系统用的运转控制部和电源部拆除电动机侧电路部,能够构建发动机驱动式的热泵系统用的运转控制部和电源部。此外,通过从混合式的热泵系统用的运转控制部和电源部拆除发动机侧电路部,能够构建电动机驱动式的热泵系统用的运转控制部和电源部。由此,能够简单且合理地在混合式和发动机驱动式之间进行形式变更,或在混合式和电动机驱动式之间进行形式变更,可以通过使构成零件共用化而进一步实现成本降低。
本发明的第4特征结构在于,在所述制冷剂回路中,所述发动机驱动压缩机和所述电动机驱动压缩机以并联状态连接。
根据该结构,在制冷剂回路中,发动机驱动压缩机和电动机驱动压缩机以并联状态连接。由此,在发动机和电动机中的一方异常停止时,仅使由发动机和电动机中的另一方驱动的压缩机工作而压缩制冷剂,也能使制冷剂回路继续进行工作。
附图说明
图1是实施方式的热泵系统的概略结构图。
具体实施方式
基于附图说明本发明的实施方式。
图1所示的热泵系统包括供制冷剂循环的制冷剂回路10。该制冷剂回路10构成为能够实现所谓的压缩式冷冻循环,即,先用压缩机11对气相制冷剂进行压缩,然后用冷凝器进行冷凝,使冷凝热从制冷剂向空气中释放,再用膨胀阀15使该冷凝后的液相制冷剂膨胀,然后用蒸发器进行蒸发,使制冷剂从空气中吸收蒸发热。
制冷剂回路10设有分油器12、四通阀13。分油器12从被压缩机11压缩后的气相制冷剂中分离出液相制冷剂,使其返回压缩机11。四通阀13构成为:将通过分油器12后的气相制冷剂的送出目的地在设于室外机的室外机换热器14侧和设于室内机的室内机换热器16侧之间进行切换。通过将四通阀13切换为图1所示的状态,能够进行所谓的制冷运转,即,使室外机换热器14发挥冷凝器的功能,并且使室内机换热器16发挥蒸发器的功能,在该形态下,在该室内机换热器16中对室内空气进行冷却。另一方面,通过将四通阀13切换到从图1所示的状态旋转90度的状态,能够进行所谓制热运转,即,使室外机换热器14发挥蒸发器的功能,并且使室内机换热器16发挥冷凝器的功能,在该形态下,在该室内机换热器16中对室内空气进行加热。
在本热泵系统中,作为制冷剂回路10的压缩机11而设有:由发动机21驱动而压缩制冷剂的发动机驱动压缩机20、和由电动机31驱动而压缩制冷剂的电动机驱动压缩机30。
即,本热泵系统构成为组合发动机驱动式的热泵系统(GHP)和电动机驱动式的热泵系统(EHP)而成的混合式的热泵系统,发动机驱动式的热泵系统以发动机21作为压缩机11的驱动源,电动机驱动式的热泵系统以电动机31作为压缩机11的驱动源。需要说明的是,作为发动机21,无需特别限定发动机形式、所使用的燃料等,例如可以采用以城市燃气作为使用燃料的往复式发动机、燃气涡轮发动机等。
在制冷剂回路10中,发动机驱动压缩机20和电动机驱动压缩机30以并联状态连接。详细而言,发动机驱动压缩机20的制冷剂排出部和电动机驱动压缩机30的制冷剂排出部在四通阀13的上游侧、详细而言是在分油器12的上游侧合流。另一方面,发动机驱动压缩机20的制冷剂流入部和电动机驱动压缩机30的制冷剂流入部在四通阀13的下游侧、详细而言是在由分油器12分离出的液相制冷剂的合流部的下游侧分支。
即,在制冷剂回路10中,由发动机驱动压缩机20压缩后的制冷剂和由电动机驱动压缩机30压缩后的制冷剂都在共用的分油器12和四通阀13中流通。
本热泵系统设有:电源部B和进行运转控制的运转控制部A。电源部B将商用电力转换为工作电力并将该工作电力供给到运转控制部A。更详细而言,电源部B用AC-DC变换器等将由商用电源42供给的交流商用电力转换为直流工作电力并将该直流工作电力供给到运转控制部A。
作为运转控制部A,独立地设有:进行发动机21的工作控制的发动机控制部25和进行电动机31的工作控制的电动机控制部35。另一方面,作为电源部B,以并联状态设有:作为向发动机控制部25供给工作电力的发动机侧电源部的电力转换部23;和作为向电动机控制部35供给工作电力的电动机侧电源部的电力转换部33。
具体而言,发动机控制部25和电力转换部23以安装于发动机侧电路部、即安装于GHP控制器22的形态设置。除此之外,该GHP控制器22中还安装有进行制冷剂回路10的工作控制的主控制部24。电力转换部23向发动机控制部25供给工作电力。除了发动机控制部25之外,电力转换部23也能够向其他电气设备供给工作电力。此外,经由漏电保护器28向GHP控制器22的电力转换部23分配供给从连接于商用电源42的端子部40分支出的商用电力。
另一方面,电动机控制部35和电力转换部33安装于EHP控制器32,该EHP控制器32是在上述GHP控制器22之外另设的电动机侧电路部。安装于该EHP控制器32的电力转换部33除了向电动机控制部35供给工作电力之外,也能够向其他电气设备供给工作电力。此外,经由漏电保护器38向EHP控制器32的电力转换部33分配供给从连接于商用电源42的端子部40分支出的商用电力。
也就是说,电力转换部23将由商用电源42分配供给的商用电力转换为工作电力并将该工作电力供给到发动机控制部25,电力转换部33也将由商用电源42分配供给的商用电力转换为工作电力并将该工作电力供给到电动机控制部35。像这样,以并联状态设置有:作为发动机侧电源部的电力转换部23和作为电动机侧电源部的电力转换部33。
而且,发动机控制部25从电力转换部23接受工作电力的供给而进行发动机21的工作控制,由此能够使制冷剂回路10工作而进行空调处理等。另一方面,电动机控制部35也从电力转换部33接受工作电力的供给而进行电动机31的工作控制,由此能够使制冷剂回路10工作而进行空调处理等。这样,无论通过发动机侧电源部即电力转换部23供给工作电力,还是通过电动机侧电源部即电力转换部33供给工作电力,都能够使制冷剂回路10工作而进行空调处理等。
此外,GHP控制器22和EHP控制器32构成为:能够经由通信部26、通信部36而互相通信。根据该结构,例如,能够由发动机控制部25和电动机控制部35对发动机21和电动机31各自的输出进行控制,使之互相协调,以使得在制冷剂回路10中进行所请求的空调处理的同时实现能量成本、环境负荷等的优化。
如上所述,在本热泵系统中,以并联状态独立地设有:安装了发动机控制部25及电力转换部23的GHP控制器22;和安装了电动机控制部35及电力转换部33的EHP控制器32。因此,在GHP控制器22和EHP控制器32中的一方出现了漏电、故障等问题时,也能保证另一方处于正常状态。因此,能够实现具有如下所述的冗余性的结构:在发动机21和电动机31中的一方因上述问题而异常停止时,也能使另一方运转而继续进行制冷剂回路10中的空调处理等工作。
此外,在制冷剂回路10中,发动机驱动压缩机20和电动机驱动压缩机30以并联状态连接。因此,在发动机21或电动机31异常停止时,仅使由未异常停止的发动机21或电动机31驱动的压缩机11工作而压缩制冷剂,也能使制冷剂回路10继续进行工作。
此外,在商用电力分支部即端子部40的下游设有漏电保护器28、38。在漏电保护器28、38的下游分别设有:发动机侧电源部即电力转换部23和电动机侧电源部即电力转换部33。因此,由商用电源42供给的商用电力在端子部40处分支后,通过独立的漏电保护器28、38分别向GHP控制器22的电力转换部23和EHP控制器32的电力转换部33供给。因此,即使在因某些问题导致漏电保护器28、38中的一方进行了漏电保护动作时,也能不受其影响而向与漏电保护器28、38中的另一方连接的电力转换部23、33继续供给商用电力,使发动机21或电动机31继续运转。
需要说明的是,可以在漏电保护器28、38的下游侧分别设置独立的噪声滤波器(省略图示),并经由该独立的噪声滤波器向GHP控制器22的电力转换部23和EHP控制器32的电力转换部33分别供给商用电力。此外,也可以在通往各漏电保护器28、38的商用电力的分支部的上游侧设置共用的噪声滤波器,并经由该共用的噪声滤波器向GHP控制器22的电力转换部23和EHP控制器32的电力转换部33分别分配供给商用电力。
GHP控制器22与EHP控制器32并联配置。因此,能够防止GHP控制器22的相关结构和EHP控制器32的相关结构互相影响。因此,在将本实施方式的热泵系统应用于通常的GHP而将该GHP改造成混合式的热泵系统时,可以沿用该GHP中所用的大多数的构成零件,从而实现成本降低。另一方面,在将本实施方式的热泵系统应用于通常的EHP而将该EHP改造成混合式的热泵系统时,可以沿用该EHP中所用的大多数的构成零件,从而实现成本降低。
此外,构成为:EHP控制器32能够自由装卸于GHP控制器22,该EHP控制器32是包括:电动机控制部35和作为电动机侧电源部的电力转换部33的电动机侧电路部,该GHP控制器22是包括:发动机控制部25和作为发动机侧电源部的电力转换部23的发动机侧电路部。即,仅通过向GHP控制器22安装EHP控制器32,即可构建混合式的热泵系统用的运转控制部A和电源部B。另一方面,若拆除EHP控制器32,则仅利用GHP控制器22构建发动机驱动式的热泵系统用的运转控制部A和电源部B。由此,能够简单且合理地实现混合式和发动机驱动式之间的形式变更,通过使构成零件共用化而进一步实现成本降低。
需要说明的是,可以通过解除GHP控制器22的通信部26和EHP控制器32的通信部36之间的通过通信线实现的连接,并解除连接于商用电源42的端子部40和EHP控制器32侧的漏电保护器38之间的电连接,而从GHP控制器22侧拆卸EHP控制器32。此外,在拆下EHP控制器32时,当然也可以拆下漏电保护器38、电动机31、电动机驱动压缩机30等与EHP控制器32相关的设备。
〔其他实施方式〕
(1)上述实施方式构成为:在制冷剂回路10中以并联状态连接发动机驱动压缩机20和电动机驱动压缩机30,但本发明不限定于该结构。例如,也可以在制冷剂回路中以串联状态连接发动机驱动压缩机和电动机驱动压缩机。此外,也可以构成为,用共用的压缩机来构成发动机驱动压缩机和电动机驱动压缩机,并且,对发动机的轴输出和电动机的轴输出进行合成而将合成得到的轴输出输入该共用的压缩机。
(2)上述实施方式构成为:电动机侧电路部即EHP控制器32能够自由装卸于发动机侧电路部即GHP控制器22,从而简单且合理地进行混合式和发动机驱动式之间的形式变更,但本发明不限定于该结构。例如,也可以构成为:发动机侧电路部即GHP控制器22能够自由装卸于电动机侧电路部即EHP控制器32,从而简单且合理地进行混合式和电动机驱动式之间的形式变更。
(3)在上述实施方式中构成为:在制冷剂回路10中,使发动机驱动压缩机20的制冷剂排出部和电动机驱动压缩机30的制冷剂排出部在四通阀13的上游侧合流,并使由发动机驱动压缩机20压缩后的制冷剂和由电动机驱动压缩机30压缩后的制冷剂都从共用的四通阀13流通,但本发明不限定于该结构。例如,也可以构成为:在发动机驱动压缩机侧和电动机驱动压缩机侧分别设置四通阀等,并使发动机驱动压缩机20的制冷剂排出部和电动机驱动压缩机30的制冷剂排出部在冷凝器的上游侧合流。此外,也可以独立地构成供由发动机驱动压缩机压缩后的制冷剂循环的制冷剂回路、和供由电动机驱动压缩机压缩后的制冷剂循环的制冷剂回路。
本发明能够应用于制冷剂回路的压缩机包括发动机驱动压缩机和电动机驱动压缩机的、所谓的混合式的热泵系统。
附图标记说明
10:制冷剂回路;11:压缩机;20:发动机驱动压缩机;21:发动机;22:GHP控制器(发动机侧电路部);23:电力转换部(发动机侧电源部);25:发动机控制部;30:电动机驱动压缩机;31:电动机;32:EHP控制器(电动机侧电路部);33:电力转换部(电动机侧电源部);35:电动机控制部;A:运转控制部;B:电源部。
Claims (4)
1.一种热泵系统,其供制冷剂循环的制冷剂回路的压缩机包括:发动机驱动压缩机和电动机驱动压缩机,该发动机驱动压缩机由发动机驱动而压缩制冷剂,该电动机驱动压缩机由电动机驱动而压缩制冷剂,
并且,该热泵系统包括:运转控制部和将商用电力转换为工作电力并将该工作电力供给到所述运转控制部的电源部,
所述热泵系统的特征在于,
作为所述运转控制部,设置有:进行所述发动机的工作控制的发动机控制部和进行所述电动机的工作控制的电动机控制部,
并且,作为所述电源部,以并联状态设置有:用于向所述发动机控制部供给工作电力的发动机侧电源部;和用于向所述电动机控制部供给工作电力的电动机侧电源部。
2.根据权利要求1所述的热泵系统,其特征在于,
经由独立的漏电保护器分别向所述发动机侧电源部和所述电动机侧电源部分配供给商用电力。
3.根据权利要求1或2所述的热泵系统,其特征在于,
所述热泵系统构成为:在包括所述发动机控制部和所述发动机侧电源部的发动机侧电路部、与包括所述电动机控制部和所述电动机侧电源部的电动机侧电路部中,一个电路部能够自由装卸于另一个电路部。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的热泵系统,其特征在于,
在所述制冷剂回路中,所述发动机驱动压缩机和所述电动机驱动压缩机以并联状态连接。
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