JP2016223743A - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空気調和装置は、圧縮機2と、凝縮器3と、膨張弁4と、蒸発器5と、冷媒ポンプ32と、圧縮機及び冷媒ポンプを制御する制御装置15,23を備え、この制御装置は、圧縮機を使用して冷凍サイクル運転を行う圧縮機サイクルでの運転制御機能と、冷媒ポンプを使用して冷凍サイクル運転を行うポンプサイクルでの運転制御機能を備え、これらを選択して運転できる。また、前記制御装置は、冷媒ポンプを使用したポンプサイクルでの運転時に、圧縮機も併用して運転するポンプ・圧縮機併用サイクルでの運転制御機能を更に備え、ポンプ・圧縮機併用サイクルでの運転時には、凝縮器側の圧力が蒸発器側の圧力よりも低圧になるようにして運転される。
【選択図】図7
Description
上述したようなサーバー機械室を多く持つデータセンターなどでは、近年、サーバー以外の電力消費を抑える要望が高まっており、前記サーバー機械室を空調する前記空気調和装置についても低消費電力化が求められている。
サーバー機械室は年間を通じて30℃程度で運用される。このため、例えば真冬の場合などでは、外気温度がサーバー機械室よりも低温になっている場合が多い。このように、外気温度がサーバー機械室内の温度よりも低い場合、圧縮機を使用した冷凍サイクル運転をするまでもなく、単に冷媒を、室内と外気との間を循環させ、外気で冷媒を冷却することによっても、室内の冷房運転を行うことが可能となる。
図6に示すモリエル線図において、矢印Aは、凝縮器(室外熱交換器)で凝縮した液冷媒を蒸発器(室内熱交換器)に送るために、冷媒ポンプで昇圧している状態を示す。冷媒ポンプで昇圧された液冷媒は前記蒸発器に送られると、矢印Dで示すように、その液冷媒の蒸発潜熱により前記蒸発器において室内空気から熱を奪って冷房を行い、自らは蒸発してガス冷媒となる。この蒸発器で蒸発して過熱状態で出たガス冷媒を、矢印Eで示すように、圧縮機サイクルで使用する圧縮機を利用して僅かに圧縮する。この圧縮機による圧縮では、室内機と室外機を接続している冷媒配管の圧力損失に勝る程度の圧力まで昇圧する。
前記室内機19には、開度制御が可能な膨張弁4、蒸発器(室内熱交換器)5、アキュームレータ1、回転数制御が可能な圧縮機2などが順次冷媒配管で接続されて設けられている。12は前記蒸発器5に室内空気を流すための室内送風機、13はこの室内送風機12を駆動し回転数制御が可能なモータ、14は阻止弁、6は前記圧縮機2の吐出側に設けたサイレンサ、11は前記サイレンサ6の下流側に設けた逆止弁である。また、前記蒸発器5と前記アキュームレータ1の間の冷媒配管と、前記逆止弁11下流側の冷媒配管とを接続し、前記圧縮機2をバイパスするバイパス配管10が設けられており、このバイパス配管10にも逆止弁10aが設けられている。
上記何れのサイクルでの運転においても、前記凝縮器4、前記膨張弁5、前記蒸発器6は共有である。なお、図7に示す本実施例において、前記圧縮機2はインバータで回転数制御が可能なものを用い、好ましくは圧力比1.2以下(例えば1.1〜1.2)の低圧力比で運転可能なものを使用すると良い。また、前記冷媒ポンプ32としては、インバータで回転数制御が可能な渦流ポンプを使用することがこのましい。渦流ポンプは、高揚程が得られると共に高圧力で使用でき且つ冷媒に使用してもキャビテーションが発生し難いので、冷媒ポンプ32として好適である。
「(室内空気吸込温度−室内空気吹出温度)×推定風量×空気比熱C」
で推定できる。ここで、室内空気吸込温度は、前記吸込温度センサ40により検知でき、室内空気吹出温度は、前記蒸発器5の空気吹出側にも温度センサを設けることにより検知可能である。
「(室内空気吸込温度−外気温度)×実験係数」
などで推定できる。ここで、室内空気吸込温度は前記吸込温度センサ40により、外気温度は外気温度センサ41により検知できる。なお、前記実験係数とは、前記凝縮器3の能力と、空気調和装置毎の個別仕様などによる調整係数で、製品毎の実験などにより求めることができる。
ポンプサイクルでの運転に切り替えた後、前記吸込温度センサ40で検知される室内空気吸込温度(室内温度)が設定温度(予め定めた室内空間の設定温度)以下に収まれば、ポンプサイクルでの運転により冷房能力を十分発揮できていることになる。
なお、前記圧縮機2が、圧力比1.2以下の低圧力比での運転ができるように構成されている場合には、前記減圧弁22を不要にすることもできる。
夏期や中間期のように外気温度が比較的高く、上述したポンプサイクルやポンプ・圧縮機併用サイクルでは必要な冷房能力を出せない場合には、通常の圧縮機サイクルで運転を行う。この圧縮機サイクルでは、冷媒ポンプ32を使用しないので、阻止弁30a,30bを閉じ、圧縮機2を運転する。即ち、室内機19に設けた吸込温度センサ40により室内空気の温度を検知し、この温度が設定温度となるように、制御装置15により前記圧縮機2の回転数、膨張弁4の開度、室内送風機12を駆動するモータの回転数などを制御する。なお、前記制御装置15は圧力センサ7,8、配管温度センサ9などの検知情報も得て、適切な圧縮機サイクルとなるように前記圧縮機2などを制御する。
更に、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
6,31a,31b…サイレンサ、7,8,28…圧力センサ、
9,29…配管温度センサ、
10…バイパス回路、10a…逆止弁、11…逆止弁、
12…室内送風機、13…モータ、
14,20,21,30a,30b…阻止弁、
15,23…制御装置、16…信号伝送路、
17,18…冷媒配管(17…ガス側接続配管、18…液側接続配管)、
19…室内機、
22…減圧弁、
24…バイパス回路、24a…逆止弁、
25…室外送風機、26…モータ、
27…レシーバタンク、
32…冷媒ポンプ、33…室外機、
40…吸込温度センサ、41…外気温度センサ。
Claims (13)
- 圧縮機と、該圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、該凝縮器により凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、該膨張弁により膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記凝縮器と膨張弁との間に設けられた冷媒ポンプと、前記圧縮機及び前記冷媒ポンプを制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記圧縮機を使用して冷凍サイクル運転を行う圧縮機サイクルでの運転制御機能と、前記冷媒ポンプを使用して冷凍サイクル運転を行うポンプサイクルでの運転制御機能を備え、これらを選択して運転できるように構成されている空気調和装置であって、
前記制御装置は、前記冷媒ポンプを使用した前記ポンプサイクルでの運転時に、前記圧縮機も併用して運転するポンプ・圧縮機併用サイクルでの運転制御機能を更に備え、
前記ポンプ・圧縮機併用サイクルでの運転時には、前記凝縮器側の圧力が前記蒸発器側の圧力よりも低圧になるようにして運転される
ことを特徴とする空気調和装置。 - 圧縮機と、該圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、該凝縮器により凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、該膨張弁により膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記凝縮器と膨張弁との間に設けられた冷媒ポンプと、前記圧縮機及び前記冷媒ポンプを制御する制御装置を備える空気調和装置であって、
前記制御装置は、前記圧縮機を使用して冷凍サイクル運転を行う圧縮機サイクルでの運転制御機能と、前記冷媒ポンプを使用して冷凍サイクル運転を行うポンプサイクルでの運転制御機能と、前記冷媒ポンプと前記圧縮機を併用して運転するポンプ・圧縮機併用サイクルでの運転制御機能を備え、これらを選択して運転できるように構成され、
前記ポンプ・圧縮機併用サイクルでの運転時には、前記凝縮器側の圧力が前記蒸発器側の圧力よりも低圧になるようにして運転される
ことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1または2に記載の空気調和装置において、
前記圧縮機と前記凝縮器の間における前記凝縮器の近くに減圧弁を備え、この減圧弁はポンプ・圧縮機併用サイクルでの運転時に、前記凝縮器側の圧力が前記蒸発器側の圧力よりも低圧になるように制御されることを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1または2に記載の空気調和装置において、
前記圧縮機は、インバータで回転数制御が可能なものを用い、且つ圧力比が1.1〜1.2の低圧力比で運転可能なものであることを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1または2に記載の空気調和装置において、前記蒸発器を備える室内機と、前記凝縮器を備える室外機と、前記室内機と前記室外機を接続する冷媒配管を有し、前記ポンプ・圧縮機併用サイクルでの運転時には、前記圧縮機は、前記室内機と前記室外機を接続する冷媒配管の圧力損失に勝る圧力まで昇圧することを特徴とする空気調和装置。
- 請求項1または2に記載の空気調和装置において、
前記冷媒ポンプは、インバータで回転数制御が可能な渦流ポンプであることを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1または2に記載の空気調和装置において、
前記制御装置は、前記圧縮機サイクルで運転している場合の冷房負荷よりも、前記ポンプサイクルに切り替えた場合に期待できる冷房能力(期待能力)の方が大きい場合には前記圧縮機サイクルから前記ポンプサイクルへの運転に切り替えることを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1または2に記載の空気調和装置において、
前記制御装置は、前記ポンプサイクルで運転している場合に、室内温度が設定温度を超える場合には前記ポンプ・圧縮機併用サイクルでの運転に切り替えることを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1または2に記載の空気調和装置において、
前記冷媒ポンプは回転数制御が可能なものであり、前記制御装置は、前記ポンプサイクルで運転している場合、室内温度が設定温度の範囲になるように、前記冷媒ポンプの回転数を制御して冷媒循環量を変化させることを特徴とする空気調和装置。 - 請求項9に記載の空気調和装置において、
前記制御装置は、前記ポンプサイクルで運転している場合に、前記冷媒ポンプの回転数を最大にしても室内温度が設定温度を超える場合、前記ポンプ・圧縮機併用サイクルでの運転に切り替えることを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1または2に記載の空気調和装置において、
前記圧縮機及び前記冷媒ポンプは、インバータで回転数制御が可能なものであり、前記制御装置は、前記ポンプ・圧縮機併用サイクルでの運転においては、前記冷媒ポンプの回転数と前記圧縮機の回転数を制御して冷房能力を調整することを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1または2に記載の空気調和装置において、
前記制御装置は、前記ポンプ・圧縮機併用サイクルで運転している場合で、室内温度が設定温度を超える状態が一定時間以上続く場合には、圧縮機サイクルでの運転に切り替えるように制御することを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1または2に記載の空気調和装置において、
前記制御装置は、前記ポンプ・圧縮機併用サイクルで運転中に、室内側の冷房負荷が小さくなった場合には、前記圧縮機の運転を停止し、ポンプサイクルでの運転に移行するように制御することを特徴とする空気調和装置。
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