JPWO2017221383A1

JPWO2017221383A1 - 熱媒体循環システム

Info

Publication number: JPWO2017221383A1
Application number: JP2018523238A
Authority: JP
Inventors: 善生山野; 靖大越; 拓也伊藤; 昂仁彦根
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-06-23
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2036-06-23
Also published as: WO2017221383A1; EP3477221A4; JP6570746B2; EP3477221B1; EP3477221A1

Abstract

熱媒体熱交換器の入口および出口に設置された入口圧力センサおよび出口圧力センサの検出値から得られる熱媒体の差圧を利用して熱媒体熱交換器内で熱媒体の凍結を防止し、継続的に運転が可能な熱媒体循環システムを提供する。熱媒体循環システムは、冷凍サイクル回路と、熱媒体循環回路と、を備え、入口温度センサと、入口圧力センサと、出口圧力センサと、蒸発温度検出センサと、熱媒体熱交換器内で熱媒体の凍結が発生する第１条件の場合に、入口温度センサが検出する熱媒体入口における熱媒体温度と蒸発温度検出センサが検出する冷媒の蒸発温度とから熱媒体熱交換器内で熱媒体の凍結が起こらない運転時最低流量を求め、入口圧力センサおよび出口圧力センサの検出値から得られる熱媒体の差圧が運転時最低差圧となるようにポンプを運転時最低流量に制御する制御装置と、を有する。

Description

本発明は、冷凍サイクル回路と熱媒体循環回路とを備えた熱媒体循環システムに関する。

たとえば水循環空調システムなどの熱媒体循環システムとして、従来、熱源にチリングユニットを用いた空調システムがある。空調システムは、ビルあるいは大規模商業施設などに用いられる。空調システムは、建物内に熱媒体として水を循環させ、負荷側設備であるファンコイルユニットまたはエアハンドリングユニットを介して水の熱を冷暖房に使用している。

チリングユニットは、１つの水循環回路に対して複数並列に設置されることが一般的である。水循環回路の水は、複数のチリングユニットにヘッダ配管を介して循環されている。

このような空調システムにおいて、省電力化のためには、インバータに対応した圧縮機および水循環ポンプを使用することが有効である。これらの圧縮機および水循環ポンプのインバータ制御のためには、水温を測定して負荷に対して最適な制御が実施されている。

また、複数のチリングユニットを備えた空調システムでは、インバータ制御だけでなく、チリングユニットの運転台数を制御して省電力化を実現している。

省電力化は、チリングユニットにおいて負荷に合わせて水流量を調整し、負荷が小さいときには水流量を少なくして水の搬送動力を減らすことが有効である。しかし、冷水の場合には、チリングユニット内を流れる水流量を少なくすると、水熱交換器が凍結して破損するおそれがあった。

このため、水熱交換器の入口および出口に配置された２つの水圧センサを利用して水熱交換器の出入口の差圧を測定し、水流量に換算して所定の水流量に達しない場合には、圧縮機を起動せずに水熱交換器を保護する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許第５６２２８５９号公報

特許文献１に記載された熱媒体循環システムは、水熱交換器内の水の凍結時における圧縮機の運転禁止のためだけに水圧センサを使用していた。その結果、配置された水圧センサは、他の用途に有効利用できていなかった。そのため、水熱交換器内の水の凍結の発生を防止することが考慮されていなかった。そして、水熱交換器内で水が凍結してしまうと、水の凍結が解消するまで熱媒体循環システムが使用できず、不便であった。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、熱媒体熱交換器の入口および出口に配置された入口圧力センサおよび出口圧力センサの検出値から得られる熱媒体の差圧を利用して熱媒体熱交換器内で熱媒体の凍結を防止し、継続的に運転が可能な熱媒体循環システムを提供することを目的とする。

本発明に係る熱媒体循環システムは、圧縮機と熱源側熱交換器と絞り装置と熱媒体熱交換器とが配管接続された冷媒が循環する冷凍サイクル回路と、熱媒体を循環させるポンプと前記熱媒体熱交換器と負荷側熱交換器とが配管接続された前記熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、を備え、前記熱媒体熱交換器の熱媒体入口における熱媒体温度を検出する入口温度センサと、前記熱媒体熱交換器の熱媒体入口における熱媒体圧力を検出する入口圧力センサと、前記熱媒体熱交換器の熱媒体出口における熱媒体圧力を検出する出口圧力センサと、前記熱媒体熱交換器内の前記冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出センサと、前記熱媒体熱交換器内で前記熱媒体の凍結が発生する第１条件の場合に、前記入口温度センサが検出する熱媒体入口における熱媒体温度と前記蒸発温度検出センサが検出する前記冷媒の蒸発温度とから前記熱媒体熱交換器内で前記熱媒体の凍結が起こらない運転時最低流量を求め、前記入口圧力センサおよび前記出口圧力センサの検出値から得られる前記熱媒体の差圧が運転時最低差圧となるように前記ポンプを前記運転時最低流量に制御する制御装置と、を有するものである。

本発明に係る熱媒体循環システムによれば、制御装置は、熱媒体熱交換器内で熱媒体の凍結が発生する第１条件の場合に、入口温度センサが検出する熱媒体入口における熱媒体温度と蒸発温度検出センサが検出する冷媒の蒸発温度とから熱媒体熱交換器内で熱媒体の凍結が起こらない運転時最低流量を求める。そして、制御装置は、入口圧力センサおよび出口圧力センサの検出値から得られる熱媒体の差圧が運転時最低差圧となるようにポンプを運転時最低流量に制御する。これにより、熱媒体熱交換器の入口および出口に配置された入口圧力センサおよび出口圧力センサの検出値から得られる熱媒体の差圧を利用して熱媒体熱交換器内で熱媒体の凍結を防止し、熱媒体循環システムが停止することを防止できる。

本発明の実施の形態１に係る水循環空調システムを示す概略構成図である。本発明の実施の形態１に係る冷媒の蒸発温度および入口水温と水の運転時最低流量との関係を示す特性図である。本発明の実施の形態１に係る水循環空調システムの制御を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る水循環空調システムを示す概略構成図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。
さらに、明細書全文に示されている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る水循環空調システム１００を示す概略構成図である。実施の形態１では、本発明の熱媒体循環システムについて水循環空調システム１００を例に挙げて説明する。
水循環空調システム１００は、チリングユニット１と、チリングユニット１を一部に備えている水回路２と、を具備している。水回路２は、本発明の熱媒体循環回路に相当する。水回路２を循環する水が本発明の熱媒体に相当する。
チリングユニット１は、冷凍サイクル回路１０と水循環ポンプ３と制御装置２０とを備え、水回路２の一部を構成している。

チリングユニット１の冷凍サイクル回路１０は、圧縮機１１と熱源側熱交換器１２と絞り装置１３と水熱交換器１４とを配管接続して冷媒が循環するように構成されている。
圧縮機１１は、たとえば、フロンなどの熱源側冷媒である冷媒を圧縮する。圧縮機１１は、制御装置２０によってインバータ制御される。熱源側熱交換器１２は、冷媒を外気などの空気と熱交換させる。熱源側熱交換器１２には、空気を熱源側熱交換器１２に送風させる送風ファン１５が隣接して配置されている。送風ファン１５は、制御装置２０によってインバータ制御される。絞り装置１３は、冷媒を圧力調整する。絞り装置１３は、制御装置２０によって開閉制御される。絞り装置１３は、たとえば、ＬＥＶなどの開度を調整できる弁を用いることができる。しかし、絞り装置１３は、開度を調整できない毛細管などを用いてもよい。水熱交換器１４は、冷媒と冷媒とは異なる水とを熱交換させる。水熱交換器１４は、冷媒の熱で水回路２の水を目的の温度に冷却する。水熱交換器１４は、本発明の熱媒体熱交換器に相当する。

水回路２は、チリングユニット１と負荷側熱交換器４と調節弁５とを配管接続して水が循環するように構成されている。
チリングユニット１の水循環ポンプ３は、水熱交換器１４の熱交換に用いる水回路２の水を循環させる。水循環ポンプ３は、制御装置２０によってインバータ制御される。
負荷側熱交換器４は、建物内に水回路２の水を用いて室内空気を冷却する熱交換器などが用いられる。
調節弁５は、負荷側熱交換器４内を流れる水流量を調節する。調節弁５は、制御装置２０によって開度を開弁側あるいは閉弁側に制御される。

制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポートなどを備えたマイコンを有している。
制御装置２０には、無線あるいは有線の制御信号線２１を介して各種センサが検出値を受信可能に接続されている。センサとしては、入口温度センサ２２、出口温度センサ２３、入口圧力センサ２４、出口圧力センサ２５および冷媒温度センサ２６などがある。
制御装置２０には、無線あるいは有線の制御信号線２１を介して圧縮機１１、送風ファン１５、絞り装置１３および水循環ポンプ３が運転指示を送信可能に接続されている。
制御装置２０は、入口温度センサ２２が検出する水入口における水温と冷媒温度センサ２６が検出する冷媒の蒸発温度から運転時最低流量を取得するテーブルを記憶して有している。

入口温度センサ２２は、水熱交換器１４の水入口における水温を検出する。出口温度センサ２３は、水熱交換器１４の水出口における水温を検出する。入口圧力センサ２４は、水熱交換器１４の水入口における水圧を検出する。出口圧力センサ２５は、水熱交換器１４の水出口における水圧を検出する。冷媒温度センサ２６は、水熱交換器１４内の冷媒の蒸発温度を検出する。
なお、冷媒温度センサ２６が本発明の蒸発温度検出センサに相当する。蒸発温度検出センサとしては、水熱交換器１４の冷媒出口における冷媒圧を検出する冷媒圧力センサを用いてもよい。

制御装置２０は、入口温度センサ２２、出口温度センサ２３、入口圧力センサ２４、出口圧力センサ２５および冷媒温度センサ２６の検出値から最適な運転条件を演算する。そして、制御装置２０は、圧縮機１１、送風ファン１５、絞り装置１３および水循環ポンプ３を演算した最適な運転条件の運転指示を出力して制御する。
制御装置２０は、無線の制御信号線２７を介してリモコン６と通信可能に接続されている。制御装置２０は、使用者のリモコン６の操作によって運転条件の条件設定を変更し、変更された条件設定をリモコン６に表示可能にしている。

次に、水循環空調システム１００の動作について説明する。
水循環空調システム１００では、制御装置２０は、負荷側熱交換器４の必要熱量によって変化する水回路２の水温を水熱交換器１４の水入口および水出口にそれぞれ配置した入口温度センサ２２および出口温度センサ２３で検出する。そして、制御装置２０は、入口温度センサ２２および出口温度センサ２３の検出値から最適な運転効率になる圧縮機１１の回転数、送風ファン１５の回転数、絞り装置１３の開度および水循環ポンプ３の回転数を演算する。制御装置２０は、圧縮機１１、送風ファン１５、絞り装置１３および水循環ポンプ３のそれぞれに演算結果の運転指示を送信する。そして、制御装置２０は、出口温度センサ２３の検出値が目標水温になるように圧縮機１１、送風ファン１５、絞り装置１３および水循環ポンプ３のそれぞれを制御する。

水循環空調システム１００の運転中、負荷が低下してくると、水熱交換器１４の出口水温と入口水温との温度差が少なくなる。このため、圧縮機１１の回転数、送風ファン１５の回転数および水循環ポンプ３の回転数を低下させる。

ここで、図１に示すような水循環空調システム１００が冷房運転の場合には、水循環ポンプ３の回転数を低下させると、水熱交換器１４内の水流量が低下する。このときに、冷媒温度が氷点下となる運転条件、すなわち水回路２の水熱交換器１４内で水の凍結が発生する運転条件では、水熱交換器１４内で水が凍結して水熱交換器１４が破損するおそれがある。
一方、水循環ポンプ３の回転数を低下させて水流量を減らすことは、水の搬送動力削減に有効であり、消費電力の削減効果がある。また、水循環空調システム１００を停止させないため、再度の出力上昇が容易となる。

ここで、制御装置２０は、入口圧力センサ２４および出口圧力センサ２５の検出値から得られる水の差圧から水回路２の水流量がベルヌーイの定理から推定できる。このため、制御装置２０は、冷媒温度が氷点下となる運転条件、すなわち水回路２のチリングユニット１の水熱交換器１４内で水の凍結が発生する運転条件の場合に、水熱交換器１４内で水の凍結が起こらない運転時最低流量の水流量を保持するように水循環ポンプ３の回転数を制御する。
つまり、制御装置２０は、運転条件が水熱交換器１４内で水の凍結が発生する条件の場合に、水熱交換器１４内で水の凍結が起こらない運転時最低流量を演算する。そして、制御装置２０は、入口圧力センサ２４および出口圧力センサ２５の検出値から得られる水の差圧が運転時最低差圧となるように水循環ポンプ３の回転数を運転時最低流量に制御する。

ここで、水熱交換器１４内で凍結が起こらない水の運転時最低流量は、冷媒の蒸発温度と水熱交換器１４の入口水温との関係で変化する。
図２は、本発明の実施の形態１に係る冷媒の蒸発温度および入口水温と水の運転時最低流量との関係を示す特性図である。この図２に示す特性図の関係のテーブルは、制御装置２０に記憶されて制御装置２０が有している。
制御装置２０は、入口温度センサ２２の検出値である入口水温および冷媒温度センサ２６の検出値である冷媒温度を受信することで、図２のテーブルに当てはめて自動的に運転時最低流量が演算できる。このため、入口水温が高い条件では、運転時最低流量を減少させることができるため、消費電力を削減できる。
なお、図２のテーブルで得られる運転時最低流量は、負荷が減少して負荷側熱交換器４内を流れる水流量を調節する調節弁５の開度が閉弁側に制御されて水循環ポンプ３の回転数を更に減速できる場合でも、水熱交換器１４内で水の凍結が起こらないように維持される流量である。

以上のように水熱交換器１４の水入口の配管に入口温度センサ２２および入口圧力センサ２４が配置されている。水熱交換器１４の水出口の配管に出口温度センサ２３および出口圧力センサ２５が配置されている。水熱交換器１４の冷媒流通側に冷媒温度センサ２６が配置されている。制御装置２０は、制御信号線２１で接続された入口温度センサ２２、出口温度センサ２３、入口圧力センサ２４、出口圧力センサ２５および冷媒温度センサ２６の検出値から最適な運転条件を演算する。制御装置２０は、演算した最適な運転条件で圧縮機１１、送風ファン１５、絞り装置１３および水循環ポンプ３に運転指示を送信する。そして、制御装置２０は、出口温度センサ２３の検出値が目標水温になるように圧縮機１１、送風ファン１５、絞り装置１３および水循環ポンプ３のそれぞれを制御する。

そして、制御装置２０は、水熱交換器１４内で水の凍結が発生する条件の場合に、水熱交換器１４内で水の凍結が起こらない運転時最低流量を演算する。そして、制御装置２０は、入口圧力センサ２４および出口圧力センサ２５の検出値から得られる水の差圧が運転時最低差圧となるように水循環ポンプ３の回転数を運転時最低流量に制御する。これにより、水熱交換器１４内で水の凍結が起こらない運転時最低流量を保持することができ、水循環空調システム１００の高効率化が実現できる。また、水熱交換器１４内で水の凍結が防止され、水循環空調システム１００が継続的に運転できて利便性が向上できる。

次に、水循環ポンプ３が運転時最低流量を維持する制御について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に係る水循環空調システム１００の制御を示すフローチャートである。

制御装置２０は、本ルーチンが開始された後のステップＳ１では、出口温度センサ２３によって水熱交換器１４の出口水温を検出する。
制御装置２０は、ステップＳ２では、検出した水熱交換器１４の出口水温が目標水温に到達しているか否かを判断する。出口水温が目標水温に到達している場合には、ステップＳ３に移行する。一方、出口水温が目標水温に到達していない場合には、ステップＳ４に移行する。

制御装置２０は、ステップＳ４では、圧縮機１１の回転数を増速させると共に、送風ファン１５の回転数を増速させる。ステップＳ４の処理の後、ステップＳ１に移行する。

制御装置２０は、ステップＳ３では、水循環ポンプ３の回転数が減速可能か否かを判断する。水循環ポンプ３の回転数が減速可能か否かは、たとえば、水熱交換器１４の出口水温と入口水温との温度差が設定値よりも近づいた場合などで判断する。水循環ポンプ３の回転数が減速可能である場合には、ステップＳ５に移行する。水循環ポンプ３の回転数が減速不可である場合には、ステップＳ１に移行する。

制御装置２０は、ステップＳ５では、水循環ポンプ３の回転数を減速させる。このときに、冷媒温度が氷点下となる運転条件、すなわち水回路２の水熱交換器１４内で水の凍結が発生する運転条件となる場合がある。また、同時に、圧縮機１１の回転数が減速されると共に、送風ファン１５の回転数が減速されてもよい。水循環ポンプ３の回転数は、運転時最低流量に制御される。運転時最低流量は、入口温度センサ２２の検出値である入口水温および冷媒温度センサ２６の検出値である冷媒温度を、図２のテーブルに当てはめて自動的に演算する。なお、ステップＳ９の処理を経て再度ステップＳ５の処理に進んでいる場合などは、水循環ポンプ３の回転数は、運転時最低流量よりも少し大きい流量に制御される。ステップＳ５の処理の後、ステップＳ６に移行する。

制御装置２０は、ステップＳ６では、水熱交換器１４の水入口および水出口の水の差圧を検出する。この処理は、入口圧力センサ２４および出口圧力センサ２５の検出値から得られる水の差圧からベルヌーイの定理によって水回路２の実際の水流量を推定するためである。この処理で得られる水の差圧は、水循環ポンプ３の水流量が運転時最低流量となる運転時最低差圧である。ステップＳ６の処理の後、ステップＳ７に移行する。

制御装置２０は、ステップＳ７では、ステップＳ６で推定した水流量が運転時最低流量を確保しているか否かを判断する。運転時最低流量は、入口温度センサ２２の検出値である入口水温および冷媒温度センサ２６の検出値である冷媒温度を、図２のテーブルに当てはめて自動的に演算する。制御装置２０は、ステップＳ６で推定した水流量がこの演算された運転時最低流量以上であるか否かを判断する。水流量が運転時最低流量を確保している場合には、ステップＳ８に移行する。一方、水流量が運転時最低流量を確保していない場合には、ステップＳ９に移行する。

制御装置２０は、ステップＳ９では、水循環ポンプ３の回転数を増速させる。これにより、水流量が運転時最低流量を確保できるようにする。ステップＳ９の処理の後、ステップＳ３に移行する。

制御装置２０は、ステップＳ８では、ステップＳ６で推定した水流量が運転時最低流量を確保した状態を維持する。これにより、制御装置２０は、水循環ポンプ３の回転数を減速させて運転条件が水熱交換器１４内で水の凍結が発生する条件の場合でも、水の差圧が運転時最低差圧となるように水循環ポンプ３の回転数を運転時最低流量に制御する。ステップＳ８の処理の後、本ルーチンを終了する。

次に、実施の形態１に係る水循環空調システム１００の効果を説明する。
実施の形態１によると、水循環空調システム１００は、圧縮機１１と熱源側熱交換器１２と絞り装置１３と水熱交換器１４が配管接続されて冷媒が循環する冷凍サイクル回路１０を備えている。水循環空調システム１００は、水を循環させる水循環ポンプ３と水熱交換器１４と負荷側熱交換器４とが配管接続されて水が循環する水回路２を備えている。水循環空調システム１００は、水熱交換器１４の水入口における水温を検出する入口温度センサ２２を有している。水循環空調システム１００は、水熱交換器１４の水入口における水圧を検出する入口圧力センサ２４を有している。水循環空調システム１００は、水熱交換器１４の水出口における水圧を検出する出口圧力センサ２５を有している。水循環空調システム１００は、水熱交換器１４内の冷媒の蒸発温度を検出する冷媒温度センサ２６を有している。水循環空調システム１００は、水熱交換器１４内で水の凍結が発生する条件の場合に、入口温度センサ２２が検出する水入口における水温と冷媒温度センサ２６が検出する冷媒の蒸発温度とから水熱交換器１４内で水の凍結が起こらない運転時最低流量を求める制御装置２０を有している。そして、制御装置２０は、入口圧力センサ２４および出口圧力センサ２５の検出値から得られる水の差圧が運転時最低差圧となるように水循環ポンプ３を運転時最低流量に制御する。
この構成によれば、水熱交換器１４の水入口および水出口に配置された入口圧力センサ２４および出口圧力センサ２５の検出値から得られる水の差圧を利用して水熱交換器１４内で水の凍結が防止でき、水循環空調システム１００が停止することを防止できる。また、水熱交換器１４内で水の凍結による水熱交換器１４の破損が防止できる。
また、制御装置２０は、運転条件が水熱交換器１４内で水の凍結が発生する条件の場合に、水循環ポンプ３を運転時最低流量に制御する。このため、水循環ポンプ３は、余分な動力を削減でき、消費電力が削減でき、水循環空調システム１００の高効率化が図れる。

実施の形態１によると、制御装置２０は、負荷が減少して負荷側熱交換器４内を流れる水流量を調節する調節弁５の開度が閉弁側に制御された場合に、水循環ポンプ３を運転時最低流量に維持するように制御する。
この構成によれば、水循環ポンプ３は、水の水熱交換器１４内で凍結が発生せずに余分な動力を削減でき、消費電力が削減でき、水循環空調システム１００の高効率化が図れる。

実施の形態１によると、制御装置２０は、入口温度センサ２２が検出する水入口における水温と冷媒温度センサ２６が検出する冷媒の蒸発温度とから運転時最低流量を取得するテーブルを有している。制御装置２０は、テーブルを用いて運転時最低流量を求める。
この構成によれば、制御装置２０は、図２のテーブルを用いて入口温度センサ２２が検出する水入口における入口水温と冷媒温度センサ２６が検出する冷媒の蒸発温度とから運転時最低流量を自動的に取得でき、水循環空調システム１００の高効率化が図れる。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る水循環空調システム２００を示す概略構成図である。実施の形態２では、実施の形態１と同じ構成については説明を省略し、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
図４に示すように、水循環空調システム２００では、水回路２は、冷凍サイクル回路１０と水循環ポンプ３とを備えて負荷側熱交換器４に対して並列に設置された複数のチリングユニット１を含んでいる。複数のチリングユニット１のそれぞれは、実施の形態１で説明した構成を備えている。つまり、チリングユニット１は、冷凍サイクル回路１０と水循環ポンプ３とを備え、水回路２の一部を構成している。また、チリングユニット１から流出する水回路２の水出口配管には、逆止弁が設けられていない。

次に、水循環空調システム２００の動作について説明する。
複数のチリングユニット１を並列に設置した水循環空調システム２００では、負荷側熱交換器４の必要熱量に合わせて１以上のチリングユニット１を台数制御して停止できるようになっている。

このとき、運転中のチリングユニット１における水循環ポンプ３の動力によって、水循環ポンプ３が停止中のチリングユニット１に向かって水回路２の水が水循環ポンプ３の水送出方向と逆方向に流れることになる。従来では、逆方向の流れによる水のショートサイクルを防止するため、チリングユニット１の水出口配管には、逆止弁が設置されていた。

これに対し、実施の形態２では、複数のチリングユニット１のうち圧縮機１１を停止させた１以上のチリングユニット１の制御装置２０は、水が水送出方向と逆方向に流れる場合、つまり、出口圧力センサ２５の検出値が入口圧力センサ２４の検出値よりも大きくなる場合に、入口圧力センサ２４および出口圧力センサ２５の検出値から得られる水の差圧に基づいて水が逆方向に流れない停止時最低流量を演算する。そして、圧縮機１１を停止させた１以上のチリングユニット１の制御装置２０は、入口圧力センサ２４および出口圧力センサ２５の検出値から得られる水の差圧を停止時最低差圧になるように水循環ポンプ３の回転数を停止時最低流量に制御する。
つまり、従来であれば停止中とされた圧縮機１１が停止しているチリングユニット１では、水循環ポンプ３をわずかに作動させて水が逆方向に流れない停止時最低流量を維持する。これにより、水の逆方向への流れを防ぐ逆止弁の設置が省略できる。また、停止時最低流量は、実施の形態１の運転時最低流量と同様に水循環ポンプ３をわずかに作動させて水を水熱交換器１４内で凍結させない。
このときの停止時最低流量は、０よりも大きく、水循環ポンプ３の運転時の発熱分のみ排熱する流量である。

次に、実施の形態２に係る水循環空調システム２００の効果を説明する。
実施の形態２によると、水回路２は、冷凍サイクル回路１０と水循環ポンプ３とを備えて負荷側熱交換器４に対して並列に設置された複数のチリングユニット１を含んでいる。複数のチリングユニット１のうち圧縮機１１を停止させた１以上のチリングユニット１の制御装置２０は、水が水循環ポンプ３の水送出方向と逆方向に流れる場合に、入口圧力センサ２４および出口圧力センサ２５の検出値から得られる水の差圧に基づいて水が逆方向に流れない停止時最低流量を求める。そして、圧縮機１１を停止させた１以上のチリングユニット１の制御装置２０は、水循環ポンプ３を停止時最低流量に制御する。
この構成によれば、水回路２の水が逆方向に流れることが防止できるため、逆止弁の設置を省略できる。また、停止時最低流量は、運転時最低流量と同様に水循環ポンプ３をわずかに作動させて水を水熱交換器１４内で凍結させない。よって、水熱交換器１４内で水の凍結が防止でき、水循環空調システム２００が停止することを防止できる。また、水熱交換器１４内で水の凍結による水熱交換器１４の破損が防止できる。

実施の形態２によると、停止時最低流量は、０よりも大きく、水循環ポンプ３の運転時の発熱分のみ排熱する流量である。
この構成によれば、水が逆方向に流れない停止時最低流量が演算でき、水が水循環ポンプ３の水送出方向と逆方向に流れない程度に水循環ポンプ３がわずかに作動でき、消費電力が削減できる。また、同時に、運転中の水循環ポンプ３の発熱が冷却できる。

以上の実施の形態１、２では、フロンなどの熱源側冷媒の熱で水を目的の温度に冷却するための水熱交換器１４を有する空気熱源のチリングユニット１を使用した水循環空調システム１００、２００を例に挙げて説明した。しかし、熱源側熱交換器が水と熱源側冷媒とが熱交換する水熱源のチリングユニットを熱源とした水循環空調システムにも利用できる。水循環空調システムは、冷凍サイクル回路に四方弁を有し、フロンなどの熱源側冷媒の熱で水を目的の温度に冷却するだけでなく、水を目的の温度に温めることができてもよい。また、水回路を循環する水であった熱媒体は、ブラインに置き換えることができる。本発明の熱媒体循環システムは、水循環空調システムを含む、熱媒体が循環するシステムに適用できる。

１チリングユニット、２水回路、３水循環ポンプ、４負荷側熱交換器、５調節弁、６リモコン、１０冷凍サイクル回路、１１圧縮機、１２熱源側熱交換器、１３絞り装置、１４水熱交換器、１５送風ファン、２０制御装置、２１制御信号線、２２入口温度センサ、２３出口温度センサ、２４入口圧力センサ、２５出口圧力センサ、２６冷媒温度センサ、２７制御信号線、１００水循環空調システム、２００水循環空調システム。

本発明に係る熱媒体循環システムは、圧縮機と熱源側熱交換器と絞り装置と熱媒体熱交換器とが配管接続された冷媒が循環する冷凍サイクル回路と、熱媒体を循環させるポンプと前記熱媒体熱交換器と負荷側熱交換器とが配管接続された前記熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、を備え、前記熱媒体熱交換器の熱媒体入口における熱媒体温度を検出する入口温度センサと、前記熱媒体熱交換器の熱媒体入口における熱媒体圧力を検出する入口圧力センサと、前記熱媒体熱交換器の熱媒体出口における熱媒体圧力を検出する出口圧力センサと、前記熱媒体熱交換器内の前記冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出センサと、前記熱媒体熱交換器内で前記熱媒体の凍結が発生する第１条件の場合に、前記入口温度センサが検出する熱媒体入口における熱媒体温度と前記蒸発温度検出センサが検出する前記冷媒の蒸発温度とから前記熱媒体熱交換器内で前記熱媒体の凍結が起こらない運転時最低流量を求め、前記入口圧力センサおよび前記出口圧力センサの検出値から得られる前記熱媒体の差圧から推定される前記熱媒体の流量が前記運転時最低流量以上を確保するように前記ポンプを制御する制御装置と、を有するものである。

Claims

圧縮機と熱源側熱交換器と絞り装置と熱媒体熱交換器とが配管接続された冷媒が循環する冷凍サイクル回路と、
熱媒体を循環させるポンプと前記熱媒体熱交換器と負荷側熱交換器とが配管接続された前記熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、
を備え、
前記熱媒体熱交換器の熱媒体入口における熱媒体温度を検出する入口温度センサと、
前記熱媒体熱交換器の熱媒体入口における熱媒体圧力を検出する入口圧力センサと、
前記熱媒体熱交換器の熱媒体出口における熱媒体圧力を検出する出口圧力センサと、
前記熱媒体熱交換器内の前記冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出センサと、
前記熱媒体熱交換器内で前記熱媒体の凍結が発生する第１条件の場合に、前記入口温度センサが検出する熱媒体入口における熱媒体温度と前記蒸発温度検出センサが検出する前記冷媒の蒸発温度とから前記熱媒体熱交換器内で前記熱媒体の凍結が起こらない運転時最低流量を求め、前記入口圧力センサおよび前記出口圧力センサの検出値から得られる前記熱媒体の差圧が運転時最低差圧となるように前記ポンプを前記運転時最低流量に制御する制御装置と、
を有する熱媒体循環システム。
前記制御装置は、負荷が減少して前記負荷側熱交換器内を流れる熱媒体流量を調節する調節弁の開度が閉弁側に制御された場合に、前記ポンプを前記運転時最低流量に維持するように構成された請求項１に記載の熱媒体循環システム。
前記制御装置は、前記入口温度センサが検出する熱媒体入口における熱媒体温度と前記蒸発温度検出センサが検出する前記冷媒の蒸発温度とから前記運転時最低流量を取得するテーブルを有し、前記テーブルを用いて前記運転時最低流量を求めるように構成された請求項１または２に記載の熱媒体循環システム。
前記熱媒体循環回路は、前記冷凍サイクル回路と前記ポンプとを備えて前記負荷側熱交換器に対して並列に設置された複数のチリングユニットを含み、
前記複数のチリングユニットのうち前記圧縮機を停止させた１以上のチリングユニットの制御装置は、前記熱媒体が前記ポンプの熱媒体送出方向と逆方向に流れる第２条件の場合に、前記入口圧力センサおよび前記出口圧力センサの検出値から得られる前記熱媒体の差圧に基づいて前記熱媒体が前記逆方向に流れない停止時最低流量を求め、前記ポンプを前記停止時最低流量に制御するように構成された請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱媒体循環システム。
前記停止時最低流量は、０よりも大きく、前記ポンプの運転時の発熱分のみ排熱する流量である請求項４に記載の熱媒体循環システム。