JPH0531064B2 - - Google Patents

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、電磁式開閉弁１４、膨張
弁１５、蒸発器として機能する空熱交換器１６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はスクリユロータ
を使つてスクリユ式のものであつて、油圧シリン
ダ１７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１９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つている。

膨張弁１５には圧縮機１１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、空熱交換器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、図示する暖房転転時においては、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に空熱交換器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10ｍか100ｍ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
飛ばされ空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１５の開閉、即ち
ここでの冷媒流量は空熱交換器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１１におけるガス流量は水熱交換器１
２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、空熱交換器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１５からの給液量に
アンバランスが生じ、空熱交換器１６で蒸発し切
れない冷媒が圧縮機１１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空熱交換器１６の出
側における過熱度が大きくなつていると、膨張弁
１５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１３内の冷媒液が
一気に、かつ大量に空熱交換器１６に送られる。
しかし、圧縮機１１の吸込ガスの流量や空熱交換
器１６での蒸発量が最大になつていないため、縦
方向の管路２７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
の破損が問題となつている。

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つて説
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
は実質的に同一であり、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１
１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てある。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
た蒸発器としての空熱交換器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シリ
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１９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１５
の所要開度Ｏ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
けてある。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
量に対する膨張弁１５の所要開度Ｏ、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
てある。

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つ
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
うになつている。

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つているため、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１５の開度が制
御される。例えば、水熱交換器１２からの温水温
度が規定値より上昇して圧縮機１１の吸込容量が
小さくなつてくると、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、空熱交換器１
６での蒸発量以上に膨張弁１５より冷媒液が送ら
れることがなく、液バツク現象をなくすようにな
つている。

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ができるようになつている。
そして、この冷房運転時の状態では圧縮機１１か
ら空熱交換器１６、受液器１３、開閉弁１４、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１２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１
８の開度制御をするとともに、空熱交換器１６が
凝縮器として、水熱交換器１２が蒸発器として機
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
けて形成してある。

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。 １……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、１６……空熱交換器、１７
……油圧シリンダ、１８……スライド弁、１９…
…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。