JPH0439573A - セパレート形ヒートポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高層建造物に設置するセパレート形ヒートポ
ンプに関するものである。

（従来の技術） 従来、高層建造物用の大形ヒートポンプの多くはセパレ
ート形のものであり（特公昭６１−５０６２号公報、実
公昭５５−２４５２４号公報）、第２図はこのセパレー
ト形ヒートポンプの暖房運転時の状態を示している。

即ち、この状態におけるヒートポンプは周知のように圧
縮機１１．凝縮器として機能する水熱交換器１２．受液
器１３．Ｎ磁式開閉弁１４．膨張弁１５、蒸発器として
機能する空熱交換器Ｉ６を含む冷媒のクローズドループ
を形成している。また、図示する例では圧縮機１１はス
クリュロータを使ったスクリュ式のものであって、油圧
シリンダＩ７により駆動される容量制御用のスライド弁
１８を備え、モータＩ９により駆動される。

水熱交換器１２には二つの管路２０，２１が接続してあ
り、一方の管路２０より冷水を導き、器内にてこの導か
れた水と管路２２内の冷媒との間で熱交換を行わせて、
他方の管路２１より暖房用として使う温水を送り出すよ
うになっている。

膨張弁１５には圧縮機ＩＩの吸込側の管路２３から分岐
させた管路２４により圧力信号と、管路２３の壁面に設
けた感温筒２５により温度信号とが入力され、交熱交換
器１６の出口側の圧力、温度に対応して、冷媒の過熱度
が一定になるように膨張弁１５の開度の制御が行われて
いる。

一方、図示する暖房運転時においては、凝縮器として機
能する水熱交換器１２に接続した温水用管路２１に温度
検出可能に設けた温度センサ２６による検出温度に基づ
いてスライド弁開度を調節して圧縮機１１の吐出ガス流
量の制御が行われている。

図中二点鎖線による四角形の部分は高層建造物で、その
屋上Ｒに交熱交換器１６を、その地下室Ｂにその他の部
分を設置していることを示しており、地下室Ｂと屋上Ｒ
との間の距離、即ち高低差は数１０ｘから１００ｉ以上
に達することがある。

そして、膨張弁１５にて高圧液体から減圧された冷媒は
地下室Ｂから屋上Ｒまで縦方向の管路２７中に飛ばされ
交熱交換器へ送られる。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の装置では、膨張弁Ｉ５の開閉、即ちここでの
冷媒流量は交熱交換器１６の出側の過熱度が一定となる
ように制御されているのに対して、圧縮機Ｉｆにおける
ガス流量は水熱交換器１２からの管路２１における温水
温度に基づいて制御されている。

ところが、交熱交換器１６の出側の状態と上記温水温度
で制御された圧縮機の吸込流量状態とが一致するまでに
は時間差があるため、圧縮機１１での吸込ガスの流量と
膨張弁Ｉ５からの給液量にアンバランスが生じ、交熱交
換器１６で蒸発し切れない冷媒が圧縮機ＩＩまで液バツ
クし、圧縮機１１を破損させるという問題が生じている
。

また、上記装置の停止中に交熱交換器１６の出側におけ
る過熱度が大きくなっていると、膨張弁Ｉ５が全開とな
り、この場合に装置の始動と同時に開閉弁１４を開くと
、受液器Ｉ３内の冷媒液が一気に、かつ大量に交熱交換
器Ｉ６に送られる。

しかし、圧縮機１１の吸込ガスの流量や交熱交換器１６
での蒸発量が最大になっていないため、縦方向の管路２
７中で冷媒の流速が不充分となり、冷媒液が溜まり、上
記同様液バツクによる圧縮機の破損が問題となっている
。

本発明は、斯る従来の問題点を課題としてなされたもの
で、圧縮機への液バツクの防止を可能としたセパレート
形ヒートポンプを提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために、本発明は、圧縮機凝縮器、
受液器、膨張弁、蒸発器を含む冷媒のクローズドループ
を形成するセパレート形ヒートポンプにおいて、上記圧
縮機の吸込側管路に圧力或は温度検出可能に設けた圧力
センサ。温度センサからの検出信号に基づいて、上記膨
張弁の所要開度を演算して、開度信号を出力する給液コ
ントローラと、圧縮機容量制御用スライド弁の駆動部に
設けたスライド弁開度検出可能に設けた開度センサから
の検出信号に基づいて、上記膨張弁の所要開度を演算し
て、開度信号を出力するリニアライザと、上記圧縮機の
起動信号を受けて起動後の経過時間に対応した上記膨張
弁の所要開度を演算して開度信号を出力する時間関数発
生器と、上記給液コントローラ、リニアライザ、時間関
数発生器からの各開度信号のうちの最も小さいものを制
御信号として上記膨張弁に対して出力するローセレクタ
とからなる膨張弁制御部を設けて形成した。

（作用） 上記のように形成することにより、装置の始動時も含め
て圧縮機の吸込カスの流量と膨張弁での冷媒液の流量と
のバランスがとれ、膨張弁出口での冷媒液は蒸発器へ連
続かつ安定して給液できる流速を保ち、蒸発器での蒸発
が安定して、液バツク現象がなくなるようになる。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。

第１図は、本発明に係るセパレート形ヒートポンプの暖
房運転時の状態を示し、第２図に示すヒートポンプとは
膨張弁に対する制御部を除き、他は実質的１こ同一であ
り、互いに対応する部分には同一番号を付して説明を省
略する。

図示するように、本装置の制御部１は圧縮機１１の吸込
側の管路２３に圧力或は温度検出可能に設けた圧力セン
サ２．温度センサ３を備えており、この各センサからそ
の検出信号を給液コントローラ４に入力するように形成
しである。この給液コントローラ４は上記各センサによ
り検出された蒸発器としての交熱交換器１６の出側圧力
および温度に基づいてこの出側での過熱度を算出し、こ
の算出結果にＰＩＤ演算を施して上記過熱度に対応した
膨張弁１５の所要開度を演算して、この開度信号を出力
するものである。

また、スライド弁１８の駆動部である油圧ンリンダ１７
にスライド弁開度検出可能に設けた開度センサ５からの
検出信号に基づいて、圧縮機１１の吸込容量Ｉを演算し
、この値に対応する膨張弁１５の所要開度Ｏを演算して
、この開度信号を出力するリニアライザ６と、モータＩ
９のオンオフを検出して、圧縮機始動後の経過時間ｔに
対する圧縮機１１の吸込側の流量に対応する膨張弁Ｊ５
の所要開度０を予め設定した関数から演算して、この開
度信号を出力する時間関数発生器７とが設けである。第
１図中リニアライザ６、時間関数発生器７の横に示すグ
ラフは、それぞれ上記吸込容量１１こ対する膨張弁１５
の所要開度Ｏ１上記経過時間ｔに対する膨張弁１５の所
要開度Ｏの関係を例示したものである。

さらに、給液コントローラ４．リニアライザ６゜時間関
数発生器７からの開度信号を受けて、これらのうちの最
も小さいものを弁１５に対して膨張弁１５の開度を調節
するローセレタ８が設けである。

そして、斯る構成により、圧縮機１１の始動時には給液
コントローラ４からの出力は最大となっているが、時間
関数発生器７からの出力が徐々に増加するため、この出
力が上記制御信号として出力されることになり、膨張弁
１５は徐々に開くようになっている。

また通常運転の状態では、時間関数発生器７からの出力
は最大になっているため、給液コントローラ４．リニア
ライザ６からの出力のうちのいずれか小さい方の出力に
より膨張弁Ｉ５の開度が制御される。例えば、水熱交換
器Ｉ２からの温水温度が規定値より上昇して圧縮機ＩＩ
の吸込容量が小さくなってくると、給液コントローラ４
からの出力よりもリニアライザ６からの出力の方が小さ
くなり、この出力により膨張弁１５の開度が制御される
。そして、斯る制御により、交熱交換器１６ての蒸発量
以上に膨張弁１５より冷媒液か送られることがなく、液
バツク現象をなくすようになっている。

なお、上記実施例では図面上管路の錯綜を避けるため暖
房運転時の状態のみを示したが、現実にはヒートポンプ
は当該技術分野では従来より広くなされているように、
管路切換弁により冷房運転時の状態とすることかできる
ようになっている。

そして、この冷房運転時の状態では圧縮機ＩＩから交熱
交換器１６．受液器１３．開閉弁＋４．膨張弁１５．水
熱交換器１２を、この順序で経て圧縮機１１に戻るクロ
ーズドループを形成し、温度センサ２６が水熱交換器Ｉ
２の出側の冷水温度を検出して、この検出信号に基づい
てスライド弁１８の開度制御をするとともに、交熱交換
器１６が凝縮器として、水熱交換器Ｉ２か蒸発器として
機能する。その他は、暖房運転時の場合と同じである。

（発明の効果） 以上の説明より明らかなように、本発明によれば、圧縮
機、凝縮器、受液器、膨張弁、蒸発器を含む冷媒のクロ
ーズドループを形成するセパレート形ヒートポンプにお
いて、上記圧縮機の吸込側管路に圧力或は温度検出可能
に設けた圧力センサ。温度センサからの検出信号に基づ
いて、上記膨張弁の所要開度を演算して、開度信号を出
力する給液コントローラと、圧縮機容量制御用スライド
弁の駆動部に設けたスライド弁開度検出可能に設けた開
度センサからの検出信号に基づいて、上記膨張弁の所要
開度を演算して、開度信号を出力するリニアライザと、
上記圧縮機の起動信号を受けて起動後の経過時間に対応
した上記膨張弁の所要開度を演算して開度信号を出力す
る時間関数発生器と、上記給液コントローラ、リニアラ
イザ、時間関数発生器からの各開度信号のうちの最も小
さいものを制御信号として上記膨張弁に対して出力する
ローセレクタとからなる膨張弁制御部を設けて形成しで
ある。

このため、圧縮機の吸込ガスの流量と膨張弁での冷媒液
の流量とのバランスがとれ、膨張弁出側での冷媒液の流
速を蒸発器へ連続かつ安定して冷媒供給可能な大きさに
保つことができるようになり、蒸発が安定し、液バツク
現象をなくして圧縮機の破損防止が可能になるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るヒートポンプの暖房運転時の状態
のみを示す全体構成図、第２図は従来のヒートポンプの
暖房運転時の状態のみを示す全体構成図である。 ■・・・制御部、２・・・圧力センサ、３・・・温度セ
ンサ、４・・・給液コントローラ、５・・・開度センサ
、６・・・リニアライザ、７・・・時間関数発生器、８
・・・ローセレクタ、１１・・・圧縮機、１２・・・水
熱交換器、１３・受液器、１４・・・開閉弁、１５・・
・膨張弁、Ｉ６・・・交熱交換器、１７・・・油圧シリ
ンダ、１８・・・スライド弁、Ｉ９・・・モータ、２３
・・・管路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機、凝縮器、受液器、膨張弁、蒸発器を含む
   冷媒のクローズドループを形成するセパレート形ヒート
   ポンプにおいて、上記圧縮機の吸込側管路に圧力或は温
   度検出可能に設けた圧力センサ、温度センサからの検出
   信号に基づいて、上記膨張弁の所要開度を演算して、開
   度信号を出力する給液コントローラと、圧縮機容量制御
   用スライド弁の駆動部に設けたスライド弁開度検出可能
   に設けた開度センサからの検出信号に基づいて、上記膨
   張弁の所要開度を演算して、開度信号を出力するリニア
   ライザと、上記圧縮機の起動信号を受けて起動後の経過
   時間に対応した上記膨張弁の所要開度を演算して開度信
   号を出力する時間関数発生器と、上記給液コントローラ
   、リニアライザ、時間関数発生器からの各開度信号のう
   ちの最も小さいものを制御信号として上記膨張弁に対し
   て出力するローセレクタとからなる膨張弁制御部を設け
   たことを特徴とするセパレート形ヒートポンプ。