JP2002310464A - 熱搬送装置、及びそれを用いた空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液冷媒搬送装置を用い、冷熱源の冷熱を利用
して冷房を行う際に、必要以上の揚程で運転して液冷媒
搬送装置の信頼性を損なうことが無い熱搬送装置、及び
空気調和装置を提供する。 【解決手段】 液冷媒搬送装置１の吸入側に設けられ該
液冷媒搬送装置１に対する液冷媒の吸入圧力を検知する
吸入圧力検知手段１２と、上記液冷媒搬送装置の吐出側
に設けられ液冷媒の吐出圧力を検知する吐出圧力検知手
段１３と、上記吸入圧力検知手段１２及び吐出圧力検知
手段１３によってそれぞれ検知された吐出圧力と吸入圧
力に応じて上記液冷媒搬送装置１のポンプ揚程を制御す
る揚程制御手段１４とを備えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液冷媒搬送装置
を用いて熱搬送を行う熱搬送装置に関し、特に冷熱利用
時に低温熱源から冷熱を搬送する場合の制御を改善した
熱搬送装置、及びそれを用いた空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液冷媒搬送装置を用いた熱搬送装
置としては、例えば特開平９−８９３９０号公報に示さ
れているようなものが知られている。すなわち、複数台
の室内ユニットが接続された液ポンプサイクルでの冷房
運転において、運転周波数が可変の第１冷媒搬送ポンプ
と、運転周波数が一定の複数の第２冷媒搬送ポンプを備
え、第１冷媒搬送ポンプの回転数制御と、第２冷媒搬送
ポンプの運転台数の制御によって液ポンプ吸入圧力を所
定範囲内に制御するようにしたものである。

【０００３】この熱搬送装置は、利用側の熱負荷を平均
蒸発圧力に代表させ、それを吸入圧力として検知し、吸
入圧力が上限以上となった場合には熱負荷が大きいと判
断して、第２冷媒搬送ポンプの運転台数を増やし、ある
いは第１冷媒搬送ポンプの回転数を大きくし、吸入圧力
が下限以下となった場合には熱負荷が小さいと判断し
て、第２冷媒搬送ポンプの運転台数を減らし、あるいは
第１冷媒搬送ポンプの回転数を小さくするように制御す
るという動作を行う。

【０００４】また、他の方法としては、絞り装置をバイ
パスしてポンプ揚程の低減を図り、蒸発器出口の冷媒過
熱度を検知して、その乾き度が丁度１となるように液ポ
ンプ回転数を制御する、というものなどが知られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のような吸入圧力
に基づいて液ポンプ流量を制御する構成である場合、ポ
ンプ揚程に制限をもたないため、熱源側の熱交換特性の
変化が生じた場合などに回転数を大きくした際、異常な
高揚程となってしまう恐れがあった。また一方、利用側
熱交換器の冷媒過熱度で回転数を制御する場合、過渡状
態において温度検知に遅れが生じた場合などに冷媒分布
が安定せず、液冷媒搬送装置の吸入側で液切れが生じる
などの不具合を発生させる恐れがあった。さらに、室内
ユニットが複数台となった場合に、そのそれぞれの室内
ユニットに適正な流量を分配することができないなどの
問題点があった。

【０００６】この発明は、上記のような従来技術の問題
を解消するためになされたもので、第１の目的は液冷媒
搬送装置を用い、冷熱源の冷熱を利用して冷房を行う際
に、必要以上の揚程で運転して液冷媒搬送装置の信頼性
を損なうことが無い熱搬送装置、及び空気調和装置を提
供することにある。また第２の目的は、それに加えて流
量不足の発生を防ぎ、かつ、冷媒温度上昇による冷房能
力不足や、吸入圧力低下によるベーパーロックやキャビ
テーションなどの不具合を発生させることが無い熱搬送
装置及びそれを用いた空気調和装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る熱搬送装
置は、液冷媒搬送装置、絞り装置、利用側熱交換器、及
び熱源側熱交換器を順次接続してなる熱搬送装置におい
て、上記液冷媒搬送装置の吸入側に設けられ該液冷媒搬
送装置に対する液冷媒の吸入圧力を検知する吸入圧力検
知手段と、上記液冷媒搬送装置の吐出側に設けられ液冷
媒の吐出圧力を検知する吐出圧力検知手段と、上記吸入
圧力検知手段及び吐出圧力検知手段によってそれぞれ検
知された吐出圧力と吸入圧力に応じて上記液冷媒搬送装
置のポンプ揚程を制御する揚程制御手段とを備えたもの
である。

【０００８】また、揚程制御手段は、液冷媒搬送装置の
回転数によりポンプ揚程を制御するようにしたものであ
る。

【０００９】また、絞り装置及び利用側熱交換器を少な
くともバイパスするように第２絞り装置を介して設けら
れたバイパス配管を備えると共に、揚程制御手段は、上
記第２絞り装置の開度によりポンプ揚程を制御するよう
にしてなるものである。

【００１０】さらに、熱源側熱交換器は、利用側の熱負
荷に応じて熱交換量を制御する熱交換量制御手段を備え
てなるものである。

【００１１】さらにまた、熱交換量制御手段は、液冷媒
搬送装置の吸入圧力が所定範囲となるよう制御されるよ
うにしてなるものである。

【００１２】さらに、熱源側熱交換器の凝縮温度検知手
段を備え、熱交換量制御手段は、この凝縮温度検知手段
の検知結果に応じて上記熱源側熱交換器の凝縮温度が所
定範囲となるよう熱交換量を制御するものである。

【００１３】また、液冷媒搬送装置の吸入液過冷却度を
演算する過冷却度演算手段を備え、熱交換量制御手段
は、上記液冷媒搬送装置の吸入液過冷却度が所定範囲と
なるよう熱交換量を制御するようにしたものである。

【００１４】また、この発明に係る空気調和装置は、利
用側の冷凍サイクルを構成する、液冷媒搬送装置、絞り
装置、利用側熱交換器、及び熱源側熱交換器を順次接続
してなる上記記載の熱搬送装置と、熱源側冷凍サイクル
を構成する、圧縮機、冷熱蓄熱時に凝縮器として用いら
れる熱交換器、及び上記利用側冷凍サイクルと共通の熱
源側熱交換器と、この熱源側熱交換器を蓄熱側冷凍サイ
クルまたは利用側冷凍サイクルに切替える切替え手段と
を備えたものである。

【００１５】また、熱源側熱交換器として室外熱交換器
を用いてなる上記熱搬送装置と、利用側熱交換器及び上
記室外熱交換器の間に介装され、上記室外熱交換器から
上記利用側熱交換器へ向う冷媒の通流を阻止する逆止弁
と、この逆止弁と並列に設けられ所用時に上記利用側熱
交換器を通流した冷媒を圧縮して上記室外熱交換器に向
けて吐出する圧縮機と、上記室外熱交換器に対し空気を
通流させる送風機とを備えたものである。

【００１６】さらにまた、熱源側熱交換器としてプレー
ト熱交換器を用いてなる上記記載の熱搬送装置と、上記
プレート熱交換器を蒸発器として用いる熱源側冷凍サイ
クルとを備えたものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本発明の
実施の形態１による熱搬送装置の要部を示す構成図であ
る。図において、１は液冷媒搬送装置、２は逆止弁、３
は絞り装置、４は利用側熱交換器である。上記絞り装置
３、及び利用側熱交換器４は一対で室内ユニットを構成
しており、複数台の室内ユニットが並列に接続されてい
る。５は利用側熱交換器４の温度を検知する第１の温度
センサ、６は利用側熱交換器４の出口部の温度を検知す
る第２の温度センサである。７は冷媒過熱度制御手段で
あり、第１及び第２の温度センサ５、６により利用側熱
交換器４及びその出口部の温度を検知し、その情報に基
づいて絞り装置３の開度を調節し、利用側熱交換器４の
出口部の冷媒過熱度を一定に、例えば丁度冷媒乾き度が
１となるように制御する。なお、冷媒としては例えばＨ
ＦＣ４０７Ｃが用いられている。

【００１８】８は熱源側熱交換器であり、蓄熱槽９、蓄
熱媒体１０、及び図示を省略している蓄熱手段などから
構成されている。上記蓄熱媒体１０としては、例えば水
が用いられ、冷房運転時には氷の形で冷熱が蓄えられ
る。１１は上記した液冷媒搬送装置１、逆止弁２、絞り
装置３、利用側熱交換器４、熱源側熱交換器８、及び液
冷媒搬送装置１を順次接続する利用側冷媒配管、１２は
液冷媒搬送装置１の吸入側に設けられ液冷媒の吸入圧力
を検知する吸入圧力検知手段、１３は液冷媒搬送装置１
の吐出側に設けられ液冷媒の吐出圧力を検知する吐出圧
力検知手段である。１４は上記液冷媒搬送装置１のポン
プ揚程を制御する揚程制御手段であり、この例では吸入
圧力検知手段１２及び吐出圧力検知手段１３によりそれ
ぞれ検知された吸入圧力と吐出圧力に基づいて、その圧
力差が所定範囲内となるように液冷媒搬送装置１の回転
数を制御する。

【００１９】１５は熱源側熱交換器８における熱交換量
を制御する熱交換量制御手段であり、蓄熱槽９の底部に
配設された空気吹出し部材１６、この空気吹出し部材１
６に空気を送給する空気ポンプ１６ａ、及び吸入圧力検
知手段１２により検知された吸入圧力に応じて空気ポン
プ１６ａの空気の送給量を制御する制御部１７などから
構成されている。

【００２０】次に、上記のように構成された実施の形態
１に係る熱搬送装置を用いて利用側で冷房運転を行う場
合の動作について説明する。蓄熱槽９に収容された蓄熱
媒体としての水１０は、例えば深夜電力などを利用して
図示を省略している冷凍機などにより冷熱源として予め
氷などの形で利用側に必要な量蓄えられている。液冷媒
搬送装置１は図示を省略している液冷媒を吸入、昇圧
し、その昇圧した液冷媒を絞り装置３を経て利用側熱交
換器４へ搬送する。利用側熱交換器４に送給された液冷
媒は、周りの空気と熱交換して蒸発し、当該利用側熱交
換器４を設置した部屋を冷房する。利用側熱交換器４で
蒸発した冷媒は、熱源側熱交換器８における蓄熱槽９に
収容された蓄熱媒体１０と熱交換を行い、凝縮して再び
液冷媒搬送装置１に吸入される。

【００２１】上記動作において、揚程制御手段１４は、
液冷媒搬送装置１に対する吸入圧力検知手段１２、及び
吐出圧力検知手段１３からの信号を受けて、吸入圧力と
吐出圧力の圧力差を求め、その圧力差が所定範囲内とな
るように液冷媒搬送装置１の回転数を制御する。また、
熱交換量制御手段１５は、吸入圧力検知手段１２により
検知された液冷媒搬送装置１の吸入圧力に応じて、空気
ポンプ１６ａによる空気の送給量を制御し、熱源側熱交
換器８と蓄熱媒体１０との熱交換量を調節する。次に、
これら揚程制御手段１４及び熱交換量制御手段１５の動
作について更に詳細に説明する。

【００２２】以下、図２を参照して液冷媒搬送装置１の
揚程制御についてさらに具体的に説明する。図２は液冷
媒搬送装置の吐出流量に対する揚程の関係を、該液冷媒
搬送装置１の回転数をパラメータとして示す特性図であ
る。図において、縦軸は吐出圧力と吸入圧力の差、すな
わち液冷媒搬送装置１の揚程であり、横軸は液冷媒搬送
装置１が吐出する液冷媒の流量である。また、曲線Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは液冷媒搬送装置１の回転数に応じた揚
程―流量特性曲線であり、Ａは最大回転数、Ｅは最小回
転数での特性を示す。

【００２３】また、図２中に「Ｕ」にて示すレベル３１
は液冷媒搬送装置１の上限揚程であり、液冷媒搬送装置
が保証される使用範囲で定義され、信頼性や寿命に影響
する値である。この上限揚程３１を越えた運転を行うこ
とは液冷媒搬送装置１の故障を発生させることにつなが
り、避けるべき運転状態である。さらに、「Ｌ」にて示
すレベル３２はこの熱搬送装置１の必要揚程であり、利
用側熱交換器４に液冷媒を所定流量搬送するのに最低限
必要な揚程である。この必要揚程を下回ると、室内ユニ
ットにおいて絞り装置３を全開にしても出口冷媒の過熱
度が目標値を上回ってしまうこととなり、冷房能力不足
を引き起こすので、これも避けるべき運転状態である。

【００２４】例えば現在、図２に示すポイント３３の状
態で運転されているとする。ここで、利用側の熱負荷が
減少し、必要流量が低下すると、室内ユニットの冷媒過
熱度制御手段７が絞り装置３の開度を小さくするため、
液冷媒搬送装置１の揚程は増大する方向となる。このと
き、予め設定された上限揚程３１のレベルを超えると、
揚程制御手段１４は液冷媒搬送装置１の回転数を小さく
し、揚程を小さくするように調整する。また、現在の運
転状態が図２に示すポイント３４であり、利用側の熱負
荷が増大し、必要流量が増大すると、室内ユニットの冷
媒過熱度制御手段７は絞り装置３の開度を大きくするた
め、揚程が必要揚程を下回る。この場合、揚程制御手段
１４は液冷媒搬送装置１の回転数を大きくし、必要流量
を確保するように制御される。

【００２５】すなわち、利用側の熱負荷が減少した場合
には、図中３５の矢印をたどり、利用側の熱負荷が増大
した場合には図中３６の矢印をたどることになる。な
お、説明の便宜のため、液冷媒搬送装置１の回転数を段
階的に制御するように表現したが、連続的に制御しても
よい。

【００２６】このように、この発明の実施の形態１によ
れば、液冷媒搬送装置１の揚程が所定範囲内となるよう
回転数を制御することで、異常な高揚程運転となること
がなく、また、利用側の流量不足となる心配もない、こ
の発明の第１の目的を達成した熱搬送装置を得ることが
できる。

【００２７】さらに、上記揚程制御手段１４は、常に必
要最小限の揚程となるよう制御してもよく、また、常に
設定された上限揚程で制御するようにしてもよい。前者
の場合、液冷媒搬送装置への入力が最小限となるため常
に高効率な運転を行うことができ、液冷媒搬送装置に必
要以上の仕事をさせることもないので信頼性が向上する
という効果が期待できる。後者においては、常に必要流
量が確保されるため、負荷変動に対する応答が速く、冷
房能力が低下することがないという効果が期待できる。

【００２８】次に、図３を参照して熱源側の熱交換量制
御について更に具体的に説明する。図３はこの実施の形
態１に係る熱搬送装置の運転状態を示すモリエル線図で
あり、縦軸は冷媒圧力、横軸はエンタルピを示す。

【００２９】上記説明したように、液冷媒搬送装置１の
揚程を制御するために該液冷媒搬送装置１の回転数が制
御され、利用側の熱負荷に見合った所定流量の冷媒が冷
媒配管１１を流れるように運転した場合、熱源側熱交換
器８における熱交換量が流量に応じて変化することにな
る。このため、仮に熱交換量制御手段をもたないシステ
ムにおいては結果として凝縮圧力が変化する。すなわ
ち、流量が小さくなると凝縮圧力が小さくなり、流量が
大きくなると凝縮圧力が高くなる。すなわち、図３にお
いて現在の運転状態を２１とすると、冷媒流量が増大す
ると２２のサイクルとなり、冷媒流量が減少すると２３
のサイクルとなる。

【００３０】ここで、凝縮圧力が高くなる場合、それに
応じて蒸発圧力も高くなるため、結果として利用側の冷
房能力が低下し、冷却能力不足を招く恐れがある。一
方、凝縮圧力が低くなると、液冷媒搬送装置１の吸入液
過冷却度が小さくなり、それに伴って吸入液がガス化し
やすくなる。これは、キャビテーションやベーパーロッ
クの不具合を発生させる恐れがあり、避けるべき状態で
ある。すなわち、常に吸入圧力が図中２４付近の状態で
運転されることが目標となる。

【００３１】この発明の実施の形態１においては、熱交
換量制御手段１５が液冷媒搬送装置１の吸入圧力を一定
にするように熱源側の熱交換量を調節することにより、
前記した冷却能力不足や、キャビテーションやベーパー
ロックなどの不具合の発生を防止する。即ち、図１に示
す熱交換量制御手段１５は吸入圧力検知手段１２により
液冷媒搬送装置１の吸入圧力を監視し、吸入圧力が予め
定めた設定値を超えたときには空気ポンプ１６ａを動作
させて空気吹出し部材１６に空気を送給して蓄熱槽９内
に気泡を発生させ、熱交換器８に対する伝熱性能を向上
させることにより熱交換量を増大させ、吸入圧力が予め
定めた設定値を下回ったときには空気ポンプ１６ａの動
作を停止させることにより熱交換量を減少させて、上記
吸入圧力が所定の範囲内を保持するように制御する。

【００３２】このように、この実施の形態１によれば、
付設された熱交換量制御手段１５により、液冷媒搬送装
置１の吸入圧力が所定の目標値を保持するように制御す
ることで、冷却能力不足を発生することなく、また吸入
液がガス化することによる不具合を発生させる心配も無
い、この発明の第２の目的を達成した熱搬送装置を提供
できる。さらに、高揚程運転や吸入液冷媒ガス化等の液
冷媒搬送装置の信頼性を損なう運転モードを特別な部品
を付加することなく回避できるものである。このため、
リサイクル性の向上にもつながるものである。

【００３３】実施の形態２．上記実施の形態１では、熱
交換量制御手段１５における制御目標値を液冷媒搬送装
置１に対する吸入圧力としたが、それに限定されるもの
ではない。例えば、実施の形態２として、図１におい
て、熱源側熱交換器８における冷媒の凝縮温度を検知す
る凝縮温度検知手段（図示省略）を設け、熱交換量制御
手段１５は、この凝縮温度検知手段の検知結果に応じて
上記熱源側熱交換器の凝縮温度が所定範囲となるよう熱
交換量を制御するようにした他は、図１と同様の構成と
しても、実施の形態１に示す熱搬送装置と同様の効果を
得ることができた。

【００３４】実施の形態３．上記熱交換量制御手段１５
のさらに別の例になる実施の形態３として、図１におい
て、液冷媒搬送装置１の吸入液の過冷却度を演算する過
冷却度演算手段（図示省略）を具備し、熱交換量制御手
段１５を、上記液冷媒搬送装置の吸入液の過冷却度が所
定範囲となるよう熱交換量を制御するように構成した他
は、図１と同様の構成の熱搬送装置を得たが、その場合
でも実施の形態１に示す熱搬送装置と同様の効果を得る
ことができた。

【００３５】なお、熱交換量制御手段における制御目標
値として、このほかに例えば熱源側熱交換器８の凝縮圧
力、あるいは液冷媒搬送装置１の吸入液の吸入温度など
を用いてもよい。さらに、熱源側熱交換器８が複数に分
割して並列に接続し、分割された各熱交換器毎に例えば
電磁開閉弁を備え、冷媒を通流する熱交換器の数を選ぶ
ことができるように設け、利用側の熱負荷に応じて、用
いる熱交換器の数を増減することにより伝熱面積を調節
するなどの手段をとるように構成しても良い。いずれに
せよ、利用側の熱負荷の増減に応じて熱源側の熱交換量
を制御して、液冷媒搬送装置の吸入状態が変化しないよ
うに調整されるものであれば良い。

【００３６】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形
態４に係る熱搬送装置の要部を示す構成図である。図に
おいて、１は回転数不変型の液冷媒搬送装置であり、揚
程−流量特性は１つしかもたない。１４は揚程制御手段
であり、この実施の形態４においては、液冷媒搬送装置
１の吐出側と吸入側を接続してなるバイパス配管１８、
このバイパス配管１８の途中に設置された第２絞り装置
１９、及びバイパス流量制御手段２０を用いて構成され
ている。なお、その他の符号は上記実施の形態１に示す
ものと同様であるので説明を省略する。

【００３７】上記バイパス流量制御手段２０は、吸入圧
力検知手段１２および吐出圧力検知手段１３によりそれ
ぞれ検知された吸入圧力及び吐出圧力に基づいて液冷媒
搬送装置１の目標揚程を演算し、目標揚程が現在値より
も高いときには第２絞り装置１９の開度を絞り、目標揚
程が現在値よりも低いときには第２絞り装置１９の開度
を大きくするように制御して、ポンプ揚程が所定範囲内
に収まるように第２絞り装置１９の開度を調節する。な
お、その外の動作は上記実施の形態１と同様であるので
説明を省略する。

【００３８】以上のように、実施の形態４によれば、液
冷媒搬送装置１の回転数制御を行う必要がないので制御
回路が簡単にでき、しかも、実施の形態１と同様の効果
が得られる。

【００３９】なお、上記実施の形態４では、バイパス配
管１８は、絞り装置３、利用側熱交換器４、及び熱源側
熱交換器８をバイパスするように設けたが、それに限定
されず、絞り装置３と利用側熱交換器４をバイパスする
ように設けても同様の効果が期待できる。

【００４０】実施の形態５．図５は本発明の実施の形態
５になる蓄熱式の空気調和装置の要部を示すブロック構
成図である。図において、４１は圧縮機、４２は四方
弁、４３は室外熱交換器、４４はアキュムレータであ
る。４５は第３絞り装置、４６、４７、４８、４９は運
転モードを切り替える切替え手段としての電磁弁群であ
る。なお、揚程制御手段１４は図示を簡略化しており、
また液冷媒搬送装置１の吸入圧力検知手段、及び吐出圧
力検知手段、並びに熱交換量制御手段は図示を省略して
いるが、上記図４に示すものと同様の熱搬送装置が用い
られている。そして、熱源側熱交換器８は上記切替え手
段４６ないし４９により冷媒回路を切替えることにより
熱源側の冷凍サイクルと利用側冷凍サイクルで共通に用
いられるように構成されている。

【００４１】次に、この蓄熱式の空気調和装置の運転動
作を説明する。蓄冷運転時は、電磁弁４６，４８が開放
され、４７、４９が閉止される。圧縮機４１より吐出さ
れる高圧ガス冷媒は室外熱交換器４３で凝縮し、第３絞
り装置４５または第２絞り装置１９により減圧されて低
圧二相冷媒となって熱源側熱交換器８に流入する。ここ
で冷媒は蓄熱槽９内の水と熱交換してガス冷媒となり、
一方で蓄熱槽９内の水は冷却されて氷となる。

【００４２】次に、この蓄冷された冷熱を取り出して、
利用側で冷房運転する場合の動作について説明する。切
替え手段としての電磁弁４７、４８が開放され、電磁弁
４６、４９は閉止される。液冷媒搬送装置１は液冷媒を
吸入、昇圧し、室内ユニットへ搬送する。室内ユニット
においては、冷媒過熱度制御手段７が利用側熱交換器４
の出口冷媒の乾き度がちょうど１となるようにそれぞれ
が絞り装置３の開度を自律的に制御される。利用側熱交
換器４において室内空気と熱交換した冷媒はガス化して
開成された電磁弁４７、４８を通り、熱源側熱交換器８
へ流入する。ここで蓄熱槽９に氷として蓄えられた冷熱
源と熱交換して液化し、再び液冷媒搬送装置１へと吸入
される。

【００４３】揚程制御手段１４は、常に液冷媒搬送装置
１の吐出圧力と吸入圧力を検知し、揚程が上限を上回ら
ないよう、また、必要揚程を下回らないよう制御するた
め、必要流量が確保され、異常な高揚程となることもな
い。さらに、図示を省略している熱交換量制御手段は蓄
熱槽９内において、氷と熱源側熱交換器８の伝熱管との
間に気泡を吹き込んで熱伝達率を制御しており、目標吸
入圧力になるようにしている。ここで、蓄熱媒体は氷で
あるため、熱源温度は０℃固定であり、目標となる吸入
圧力は例えば３℃〜７℃程度の冷媒飽和圧力に設定され
る。

【００４４】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、実施の形態４と同様の熱搬送装置を用いると共に、
熱源側熱交換器８を熱源側の冷凍サイクルと、利用側冷
凍サイクルで共通にし、切替え手段によって切替えて用
いるようにしたので、簡単な構成で、冷却能力不足を発
生することなく、また吸入液がガス化することによる不
具合を発生させる心配も無い空気調和装置を低コストで
提供できる効果がある。

【００４５】なお、揚程制御手段１４は、上記図１に示
すような液冷媒搬送装置１の回転数を制御するものでも
差し支えないことは勿論である。

【００４６】実施の形態６．図６は本発明の実施の形態
６になる年間冷房用途に好適な空気調和装置の要部を示
すブロック図である。図において、５１は熱源側熱交換
器としての室外熱交換器、５２はこの室外熱交換器５１
に室外空気を送風する送風機である。５３は利用側熱交
換器４と室外熱交換器５１とを接続する冷媒配管の途中
に設けられ、室外熱交換器５１から利用側熱交換器４方
向への冷媒の流れを阻止する逆止弁、５４はこの逆止弁
５３と並列に設けられた圧縮機、５５はこの圧縮機５４
の吸入側に設けられ、該圧縮機５４に対する冷媒の流路
を開閉する電磁弁、５６は圧縮機５４の吐出側に設けら
れ、冷媒が熱源側熱交換器である室外熱交換器５１側か
ら圧縮機５４の吐出側に流入するのを阻止する逆止弁、
５７は室外熱交換器５１の通風部に設けられた外気温を
検知する温度センサである。

【００４７】なお、熱交換量制御手段１５は、温度セン
サ５７によって検知された外気温度と、吸入圧力検知手
段１２によって検知された液冷媒搬送装置１の吸入圧力
に基づいて、吸入圧力の目標値を設定し、吸入圧力が目
標値を超えたときは送風量を増して熱交換量を増大さ
せ、目標値を下回ったときは送風量を減じて熱交換量を
減少させるように制御される。

【００４８】次に動作について説明する。この実施の形
態６においては、外気が低温である場合は、電磁弁５５
を閉止して圧縮機５４の運転を止め、液冷媒搬送装置１
を運転して利用側熱交換器４の設置された室内を冷房す
る。即ち、液冷媒搬送装置１は上記実施の形態１と同様
に、揚程制御手段１４によって上限揚程または必要揚
程、あるいはその間になるように回転数が制御され、絞
り装置３を経由して利用側熱交換器４へ冷媒を送給す
る。利用側熱交換器４に送給された冷媒は室内空気と熱
交換して蒸発し、気体となって逆止弁５３を経て熱源側
熱交換器である室外熱交換器５１に入り、送風機５２に
より送風される室外空気と熱交換して液体となり、液冷
媒搬送装置１の吸入側に戻る。

【００４９】一方、液冷媒搬送装置１に対する吸入圧力
は、目標値となるよう熱交換量制御手段１５により、送
風機５２の送風量が制御されるが、この例では熱源が外
気温度であり、一定ではないため、外気温度センサ５７
によって外気温度を検知し、それに基づいて目標吸入圧
力が設定される。

【００５０】なおこの場合、室内側の設定温度によって
冷房効果が得られる外気温度が異なるが、概ね利用側の
室内温度より１０℃程度以上低ければ外気による冷房運
転が可能である。例えば、利用側が無人の機械室などの
場合で、冷房の設定温度が例えば３５℃とすれば、外気
温度が２５℃程度以下の場合に圧縮機５４を止めて冷房
運転することができる。

【００５１】一方、外気温度が外気冷房可能な温度より
も高い場合には、電磁弁５５を開放して圧縮機５４を運
転する。この圧縮機５４の吐出圧によって逆止弁５６は
開放され、圧縮機５４と並列に設けられた逆止弁５３は
閉止される。圧縮機５４で圧縮された冷媒は室外熱交換
器５１にて外気によって冷却され、液冷媒となって液冷
媒搬送装置１の向きに送給される。なお、液冷媒搬送装
置１として、その内部流路に十分な隙間を有しているも
のを用いることにより、圧力損失をあまり生じることな
く液冷媒を通過させることができる。液冷媒搬送装置１
を通過した冷媒は、利用側の絞り装置３を経て熱交換器
４に至り、利用側の室内空気と熱交換して気体となり、
電磁弁５５を通って圧縮機５４の吸入側に戻る。

【００５２】なお、液冷媒搬送装置１として、ほとんど
隙間のない液ポンプを用いる場合には、液冷媒搬送装置
１をバイパスするバイパス流路と、そのバイパス流路内
に開閉弁を設け（何れも図示を省略）、圧縮機５４の運
転時にそのバイパス弁を開くことにより、同様に動作さ
せることができる。なお、上記圧縮機５４は、冷房負荷
（必要冷媒流量）に基づいて回転数が制御され、また、
蒸発器である利用側熱交換器４の出口部の冷媒過熱度や
凝縮器５１の出口過冷却度などに基づいて乾き度が１と
なるように絞り装置３の開度が調整される。

【００５３】なお、上記圧縮機５４による運転と、液冷
媒搬送装置１による運転の切り替えは、何れも図示を省
略している、利用側の室内温度を検知する温度センサ、
室内温度（上限、下限）設定手段、及び液冷媒搬送装置
１の運転中に室内温度が上限を上回れば圧縮機１による
運転に切り替え、圧縮機１の運転中に下限を下回れば液
冷媒搬送装置１による運転に切り替えるように制御する
制御手段によって、行われる。このように、年間を通し
て平均的に見た場合、冬期は主に液冷媒搬送装置１によ
る冷房が行われ、春秋期は圧縮機５４と液冷媒搬送装置
１の交互運転が行われ、夏季は主に圧縮機５４による運
転により、利用側の室内熱負荷が処理されることとな
る。

【００５４】上記のように、この実施の形態６によれ
ば、熱交換量制御手段１５の構成が簡単で、液冷媒搬送
装置１の吸入圧力が所定の目標値を保持するように制御
することで、冷却能力不足を発生することなく、また吸
入液がガス化することによる不具合を発生させる心配も
無い、年間冷房を好適に行うことができるという効果が
得られる。

【００５５】実施の形態７．図７はこの発明の実施の形
態７に係る空気調和装置を示す構成図である。この空気
調和装置は、熱源側冷凍サイクルと利用側冷凍サイクル
を分離した２次ループ方式の空気調和装置であるが、制
御動作としては上記実施の形態１ないし実施の形態６に
記載の熱搬送装置と全く同様な制御を行うことで、安定
した運転を行うことができる。

【００５６】すなわち、図において６１は圧縮機、６２
は室外熱交換器、６３は絞り装置、６４は１次側冷凍サ
イクルと２次側冷凍サイクルとの間の熱交換を行うプレ
ート熱交換器である。ここで、熱源側である１次側冷凍
サイクルでは、圧縮機６１から吐出された高圧ガス冷媒
は室外熱交換器６２で室外空気と熱交換して放熱、凝縮
し、絞り装置６３で減圧されて低圧二相冷媒となり、プ
レート熱交換器６４において利用側である２次側の冷媒
と熱交換し、再び蒸発して圧縮機６１に吸入される。

【００５７】一方、利用側である２次側冷凍サイクルで
は、液冷媒搬送装置１より吐出された液冷媒は、絞り装
置３を経て利用側熱交換器４で蒸発し、ガス化した冷媒
がプレート熱交換器６４で再び凝縮して液冷媒搬送装置
１に吸入される。その他、２次側冷凍サイクルの制御動
作は上記した実施の形態１に示すものと同様であるの
で、説明を省略する。なお、２次ループの場合、１次側
が熱源になるので、この実施の形態７においては、熱交
換量制御手段は図示を省略している１次側圧縮機の能力
調節手段、例えば圧縮機６１の回転数制御手段が利用側
の熱負荷に応じて熱交換量の制御を行っている。

【００５８】以上のように、この実施の形態７によれ
ば、熱源側冷凍サイクルと利用側冷凍サイクルを分離し
た２次ループ方式としたため、大きな蓄熱槽や、蓄熱の
ためのサイクルを不要とし、利用側の熱負荷に柔軟に対
応できる空気調和装置を提供することができる。

【００５９】ところで、上記各実施の形態では液冷媒と
してＨＦＣ４０７Ｃを用いる場合を示したが、特にこれ
に限定されるものではなく、例えば、弗化炭化水素系の
その他の混合冷媒または単一冷媒、メタン、エタン、プ
ロパン等炭化水素系の冷媒、あるいはアンモニア等の自
然冷媒など、様々な冷媒を用いることができる。また、
利用側熱交換器４のユニットの数も特に限定されるもの
ではなく、１以上の任意の数であってよい。さらに、冷
媒過熱度検知手段７は各ユニット毎に設けるのが好まし
いが、複数のユニットをグループ分けしてグループ毎に
１つ設けたり、全体で１つ設けるようにしても差し支え
ない。さらにまた、この発明の熱搬送装置、及び空気調
和装置は無人の機械室のみならず、無人、有人を問わ
ず、熱搬送あるいは空気調和を用いるあらゆる用途に利
用することができることは言うまでもない。

【００６０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば液冷媒搬
送装置を用いて冷熱利用運転するときに、揚程制御手段
により吐出圧力と吸入圧力に応じて液冷媒搬送装置のポ
ンプ揚程を制御するようにしたことにより、必要以上の
揚程で運転して信頼性を損なうことが無く、利用側で冷
却能力不足に陥ることもない熱搬送装置を提供できる効
果がある。

【００６１】また、さらに熱交換量制御手段を付設した
場合には、吸入液の状態が一定となるため、吸入液がガ
ス化しやすくなることで起こるベーパーロックやキャビ
テーションなどの不具合を発生させることが無い液冷媒
搬送装置を提供できるという効果がある。

【００６２】さらに、冷熱利用運転時に、吐出圧力と吸
入圧力に応じて揚程制御手段により液冷媒搬送装置のポ
ンプ揚程を制御するようにした熱搬送装置を用いて空気
調和機を構成した場合には、必要以上の揚程で運転して
信頼性を損なうことが無く、利用側で冷却能力不足に陥
ることもない空気調和機を得ることができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１になる熱搬送装置の
要部を示す構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１に係る液冷媒搬送装
置の吐出流量に対する揚程の関係を、該液冷媒搬送装置
の回転数をパラメータとして示す特性図である。

【図３】 この発明の実施の形態１に係る熱搬送装置の
運転状態を表すモリエル線図。

【図４】 この発明の実施の形態４に係る熱搬送装置の
要部を示す構成図である。

【図５】 この発明の実施の形態５になる蓄熱式の空気
調和装置の要部を示すブロック構成図である。

【図６】 この発明の実施の形態６になる年間冷房用途
の空気調和装置の要部を示すブロック図である。

【図７】 この発明の実施の形態７になる２次ループ式
の空気調和装置の要部を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 液冷媒搬送装置、 ３ 絞り装置、 ４ 利用側熱交換器、 ７ 冷媒過熱度制御手段、 ８ 熱源側熱交換器、 １２ 吸入圧力検知手段、 １３ 吐出圧力検知手段、 １４ 揚程制御手段、 １５ 熱交換量制御手段、 １８ バイパス配管、 １９ 第２絞り装置、 ２０ バイパス流量制御手段、 ４１、５４、６１ 圧縮機、 ４３、５１、６２ 室外熱交換器（凝縮器）、 ４６、４７、４８、４９ 切替え手段、 ６４ プレート熱交換器、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 守也 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 畑村 康文 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3L054 BA06 BF02 BH01 3L060 AA01 AA05 CC04 CC16 CC19 DD02 EE04 EE09 EE41 EE45

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液冷媒搬送装置、絞り装置、利用側熱交換
   器、及び熱源側熱交換器を順次接続してなる熱搬送装置
   において、上記液冷媒搬送装置の吸入側に設けられ該液
   冷媒搬送装置に対する液冷媒の吸入圧力を検知する吸入
   圧力検知手段と、上記液冷媒搬送装置の吐出側に設けら
   れ液冷媒の吐出圧力を検知する吐出圧力検知手段と、上
   記吸入圧力検知手段及び吐出圧力検知手段によってそれ
   ぞれ検知された吐出圧力と吸入圧力に応じて上記液冷媒
   搬送装置のポンプ揚程を制御する揚程制御手段とを備え
   てなることを特徴とする熱搬送装置。
2. 【請求項２】揚程制御手段は、液冷媒搬送装置の回転数
   によりポンプ揚程を制御するものであることを特徴とす
   る請求項１記載の熱搬送装置。
3. 【請求項３】絞り装置及び利用側熱交換器を少なくとも
   バイパスするように第２絞り装置を介して設けられたバ
   イパス配管を備えると共に、揚程制御手段は、上記第２
   絞り装置の開度によりポンプ揚程を制御するものである
   ことを特徴とする請求項１記載の熱搬送装置。
4. 【請求項４】熱源側熱交換器は、利用側の熱負荷に応じ
   て熱交換量を制御する熱交換量制御手段を備えてなるこ
   とを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載
   の熱搬送装置。
5. 【請求項５】熱交換量制御手段は、液冷媒搬送装置の吸
   入圧力が所定範囲となるよう制御するものであることを
   特徴とする請求項４記載の熱搬送装置。
6. 【請求項６】熱源側熱交換器の凝縮温度検知手段を備
   え、熱交換量制御手段は、この凝縮温度検知手段の検知
   結果に応じて上記熱源側熱交換器の凝縮温度が所定範囲
   となるよう熱交換量を制御することを特徴とする請求項
   ４記載の熱搬送装置。
7. 【請求項７】液冷媒搬送装置の吸入液過冷却度を演算す
   る過冷却度演算手段を備え、熱交換量制御手段は、上記
   液冷媒搬送装置の吸入液過冷却度が所定範囲となるよう
   熱交換量を制御することを特徴とする請求項４記載の熱
   搬送装置。
8. 【請求項８】利用側の冷凍サイクルを構成する、液冷媒
   搬送装置、絞り装置、利用側熱交換器、及び熱源側熱交
   換器を順次接続してなる請求項１ないし請求項７の何れ
   かに記載の熱搬送装置と、熱源側冷凍サイクルを構成す
   る、圧縮機、冷熱蓄熱時に凝縮器として用いられる熱交
   換器、及び上記利用側冷凍サイクルと共通の熱源側熱交
   換器と、この熱源側熱交換器を蓄熱側冷凍サイクルまた
   は利用側冷凍サイクルに切替える切替え手段とを備えて
   なることを特徴とする空気調和装置。
9. 【請求項９】熱源側熱交換器として室外熱交換器を用い
   てなる請求項１ないし請求項７の何れかに記載の熱搬送
   装置と、利用側熱交換器及び上記室外熱交換器の間に介
   装され、上記室外熱交換器から上記利用側熱交換器へ向
   う冷媒の通流を阻止する逆止弁と、この逆止弁と並列に
   設けられ所用時に上記利用側熱交換器を通流した冷媒を
   圧縮して上記室外熱交換器に向けて吐出する圧縮機と、
   上記室外熱交換器に対し空気を通流させる送風機とを備
   えたことを特徴とする空気調和装置。
10. 【請求項１０】熱源側熱交換器としてプレート熱交換器
    を用いてなる請求項１ないし請求項７の何れかに記載の
    熱搬送装置と、上記プレート熱交換器を蒸発器として用
    いる熱源側冷凍サイクルとを備えたことを特徴とする空
    気調和装置。