JPWO2020035941A1 - フリークーリング室外機 - Google Patents
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Abstract
フリークーリング室外機は、圧縮機、第一熱交換器、絞り装置、および、第一水熱交換器の冷媒側流路が配管で接続されて、冷媒が循環する冷媒回路と、ブラインポンプ、第二熱交換器、および、第二水熱交換器のブライン側流路が配管で接続されて、ブラインが循環するブライン回路と、水ポンプ、第二水熱交換器の水側流路、および、第一水熱交換器の水側流路が配管で接続されて、水が循環する水回路と、第二熱交換器に送風する送風機と、ブライン回路のブライン循環量を調整する流量調整弁と、水回路の水温を検知する水温検知センサと、外気温度を検知する外気温度センサと、外気温度がブライン凍結温度以下の場合、水温に基づいて、ブライン温度がブラインの凍結温度以下とならないようにブライン循環量を制御する制御装置と、を備えたものである。
Description
本発明は、熱媒体にブラインを用いたフリークーリング室外機に関するものである。
従来、省エネルギー化を実現するため、自然エネルギーを利用したフリークーリング室外機がある(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1のフリークーリング室外機では、送風装置を備えた冷却塔内に、被冷却対象となる水(以下、冷却水と称する)を冷却する冷却水コイルと冷凍機の冷媒を冷却するコンデンサコイルとを同じプレートフィンチューブ型熱交換器内に配管した熱交換ユニットを設け、冷却塔で冷却水または冷媒を冷却する。そして、冷却された冷却水または冷媒で、外部機器で熱交換して温められた高温の水を冷却し、再び外部機器に送っている。
上記のようなフリークーリング室外機を寒冷地などに設置する場合、冷却水の凍結を防止するため、冷却水に凝固点を降下させる添加物を混ぜたブラインが用いられるが、添加物の含有濃度(以下、ブライン濃度と称する)は、設置場所の最低気温に合わせて決定していた。
特許文献1のような従来のフリークーリング室外機では、ブライン濃度が高い場合、低い場合に比べて熱交換効率が低下する上に、粘度が高くなることでポンプ動力が必要になってエネルギー効率が低下してしまうという課題があった。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、ブラインの凍結を防止するとともにエネルギー効率を向上させることができるフリークーリング室外機を提供することを目的としている。
本発明に係るフリークーリング室外機は、圧縮機、第一熱交換器、絞り装置、および、第一水熱交換器の冷媒側流路が配管で接続されて、冷媒が循環する冷媒回路と、ブラインポンプ、第二熱交換器、および、第二水熱交換器のブライン側流路が配管で接続されて、ブラインが循環するブライン回路と、水ポンプ、前記第二水熱交換器の水側流路、および、前記第一水熱交換器の水側流路が配管で接続されて、水が循環する水回路と、前記第二熱交換器に送風する送風機と、前記ブライン回路のブライン循環量を調整する流量調整弁と、前記水回路の水温を検知する水温検知センサと、外気温度を検知する外気温度センサと、前記外気温度がブライン凍結温度以下の場合、前記水温に基づいて、ブライン温度がブラインの凍結温度以下とならないように前記ブライン循環量を制御する制御装置と、を備えたものである。
本発明に係るフリークーリング室外機によれば、外気温度がブライン凍結温度以下の場合、水回路の水温に基づいて、ブライン温度がブラインの凍結温度以下とならないようにブライン循環量を制御する。そのため、ブライン回路のブライン濃度を従来よりも低くすることができ、ブラインの凍結を防止するとともにエネルギー効率を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
実施の形態.
図1は、本発明の実施の形態に係るフリークーリング室外機100の構成図である。
図1に示すように、本実施の形態に係るフリークーリング室外機100は、チラー運転を行う冷媒回路10と、フリークーリング運転を行うブライン回路20と、被冷却対象となる水(以下、冷却水と称する)が循環する水回路30と、制御装置50と、を備えている。
図1は、本発明の実施の形態に係るフリークーリング室外機100の構成図である。
図1に示すように、本実施の形態に係るフリークーリング室外機100は、チラー運転を行う冷媒回路10と、フリークーリング運転を行うブライン回路20と、被冷却対象となる水(以下、冷却水と称する)が循環する水回路30と、制御装置50と、を備えている。
冷媒回路10は、圧縮機11、第一熱交換器12、絞り装置13、第一水熱交換器14の冷媒側流路、および、アキュムレータ15が配管で順次接続されて構成されており、回路内を冷媒が循環する。また、第一熱交換器12の近傍には、第一熱交換器12に送風する第一送風機16が設けられている。
ブライン回路20は、ブラインポンプ21、流量調整弁23、第二熱交換器22、および、第二水熱交換器24のブライン側流路が配管で順次接続されて構成されており、回路内を、水に凝固点を降下させる添加物を混ぜたブラインが循環する。また、第二熱交換器22の近傍には、第二熱交換器22に送風する第二送風機25が設けられている。
水回路30は、水ポンプ31、第二水熱交換器24の水側流路、第一水熱交換器14の水側流路が配管で順次接続されて構成されており、回路内を冷却水が循環する。なお、第二水熱交換器24が第一水熱交換器14の上流側に配置されている。
圧縮機11は、冷媒を吸入し、冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出するものであり、例えば、インバータ回路を有しており、回転数を変化させて容量制御を行うことができるタイプで構成されている。第一熱交換器12は、冷媒と第一送風機16から送られる空気との間で熱交換を行い、冷媒を冷却するものである。絞り装置13は、冷媒を減圧させるものであり、例えば電子式膨張弁等のように、開度を可変に制御でき、通過する冷媒の流量を制御できる流量制御手段が最適であるが、例えば毛細管、膨張弁などの冷媒流量調節手段で構成してもよい。第一水熱交換器14は、冷媒と水回路30を流れる冷却水との間で熱交換を行い、冷却水を冷却するものである。なお、第一水熱交換器14において、冷却水の流れる方向に対して、冷媒の流れる方向が対向となっているが、それに限定されず、冷却水の流れる方向に対して、冷媒の流れる方向が並行となっていてもよい。アキュムレータ15は、冷媒回路10内で余剰となる冷媒を貯留するものである。
ブラインポンプ21は、ブライン回路20のブラインを加圧して回路内を移送するものであり、例えば、インバータ回路を有しており、回転数を変化させて流量を可変できるタイプで構成されている。第二熱交換器22は、ブラインと第二送風機25から送られる空気との間で熱交換を行い、ブラインを冷却するものである。流量調整弁23は、例えば電子式膨張弁であり、開度を可変に制御でき、通過するブラインの流量を調整することでブライン回路20を循環するブラインの流量(以下、ブライン循環量と称する)を調整できる流量調整手段である。なお、流量調整弁23の位置は、ブラインポンプ21と第二熱交換器22との間に限定されないが、ブラインポンプ21の下流側に配置されていることが望ましい。第二水熱交換器24は、ブラインと水回路30を流れる冷却水との間で熱交換を行い、冷却水を冷却するものである。なお、第二水熱交換器24において、冷却水の流れる方向に対して、ブラインの流れる方向が対向となっている。このように、冷却水に対してブラインを対向に流すことで、温度差がとれるため、熱交換効率を向上させることができる。
水ポンプ31は、水回路30の冷却水を加圧して回路内を移送するものであり、例えば、回転数が一定の定速タイプで構成されている。
制御装置50は、圧縮機11の回転数、絞り装置13の開度、第一送風機16の回転数、ブラインポンプ21の回転数、流量調整弁23の開度、第二送風機25の回転数、および、水ポンプ31の回転数などを制御するものである。制御装置50は、例えば、専用のハードウェア、またはメモリーに格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう)で構成されるものである。
フリークーリング室外機100の筐体(図示せず)の外部には、外気温度を検知する外気温度センサ40が設けられている。また、水回路30の第一水熱交換器14の水側流路の出口側には、水温を検知する水温検知センサ32が設けられている。また、第二水熱交換器24のブライン側流路の出口側には、ブライン温度を検知するブライン温度検知センサ26が設けられている。外気温度センサ40、水温検知センサ32、および、ブライン温度検知センサ26は、例えばサーミスタである。
図2は、本発明の実施の形態に係るフリークーリング室外機100のブライン回路20に用いられるブラインの凍結を防止する制御のフローチャートである。
次に、フリークーリング室外機100のブライン回路20に用いられるブラインの凍結を防止する制御(以下、ブライン凍結防止制御と称する)について、図2を用いて説明する。なお、このブライン凍結防止制御は、外気温度センサ40で検知した外気温度Toutが、ブライン回路20に用いられるブラインの凍結温度Tfrz(例えば、−5℃)以下の場合、つまり、ブラインが凍結する恐れがある条件の場合に行われる。なお、ブライン凍結防止制御は、上記の条件に代えて、ブライン温度検知センサ26で検知したブライン温度Tbrnが、ブラインの凍結温度Tfrz(例えば、−5℃)にオフセット温度(例えば2℃)を加えた温度以下である場合に行われるようにしてもよい。
次に、フリークーリング室外機100のブライン回路20に用いられるブラインの凍結を防止する制御(以下、ブライン凍結防止制御と称する)について、図2を用いて説明する。なお、このブライン凍結防止制御は、外気温度センサ40で検知した外気温度Toutが、ブライン回路20に用いられるブラインの凍結温度Tfrz(例えば、−5℃)以下の場合、つまり、ブラインが凍結する恐れがある条件の場合に行われる。なお、ブライン凍結防止制御は、上記の条件に代えて、ブライン温度検知センサ26で検知したブライン温度Tbrnが、ブラインの凍結温度Tfrz(例えば、−5℃)にオフセット温度(例えば2℃)を加えた温度以下である場合に行われるようにしてもよい。
(ステップS1)
制御装置50は、フリークーリング室外機100が運転状態であるかどうかを判定する。制御装置50は、フリークーリング室外機100が運転状態であると判定した場合、ステップS2へ進む。一方、制御装置50は、フリークーリング室外機100が運転状態ではない、つまり切停止状態であると判定した場合、ステップS12へ進む。ここで、切停止状態とは、フリークーリング室外機100に通電はされているが、圧縮機11、ブラインポンプ21、および、水ポンプ31が全て停止しており、第一送風機16および第二送風機25も停止している状態のことである。
制御装置50は、フリークーリング室外機100が運転状態であるかどうかを判定する。制御装置50は、フリークーリング室外機100が運転状態であると判定した場合、ステップS2へ進む。一方、制御装置50は、フリークーリング室外機100が運転状態ではない、つまり切停止状態であると判定した場合、ステップS12へ進む。ここで、切停止状態とは、フリークーリング室外機100に通電はされているが、圧縮機11、ブラインポンプ21、および、水ポンプ31が全て停止しており、第一送風機16および第二送風機25も停止している状態のことである。
(ステップS2)
制御装置50は、圧縮機11および第一送風機16を停止させてチラー運転を停止し、フリークーリング運転のみを行う。
制御装置50は、圧縮機11および第一送風機16を停止させてチラー運転を停止し、フリークーリング運転のみを行う。
(ステップS3)
制御装置50は、水温検知センサ32で検知した水温Twtrと、あらかじめ設定された水回路30を流れる冷却水の目標水温Ttgt(例えば10℃)との差分Tdif(=Twtr−Ttgt)を算出する。
制御装置50は、水温検知センサ32で検知した水温Twtrと、あらかじめ設定された水回路30を流れる冷却水の目標水温Ttgt(例えば10℃)との差分Tdif(=Twtr−Ttgt)を算出する。
(ステップS4)
制御装置50は、差分Tdifが、第一基準温度差Tst1(例えば0℃)以下かどうかを判定する。そして、制御装置50が、差分Tdifが第一基準温度差Tst1以下であると判定した場合は、ステップS5へ進む。一方、制御装置50が、差分Tdifが第一基準温度差Tst1より大きいと判定した場合は、ステップS6へ進む。
制御装置50は、差分Tdifが、第一基準温度差Tst1(例えば0℃)以下かどうかを判定する。そして、制御装置50が、差分Tdifが第一基準温度差Tst1以下であると判定した場合は、ステップS5へ進む。一方、制御装置50が、差分Tdifが第一基準温度差Tst1より大きいと判定した場合は、ステップS6へ進む。
(ステップS5)
制御装置50は、第二送風機25を停止させ、ブラインポンプ21を最大回転数で動作させるとともに、ブライン循環量が最低流量となるように、流量調整弁23の開度を制御する。ここで、水温Twtrが目標水温Ttgt以下の無負荷であるため、ブラインを第二熱交換器22および第二水熱交換器24で熱交換させる必要がない。しかし、外気温度Toutがブラインの凍結温度Tfrz以下であるため、ブラインポンプ21を停止させるとブラインの温度が低下し、凍結温度Tfrz以下となって凍結する恐れがある。そこで、上記のように第二送風機25、ブラインポンプ21、および、流量調整弁23を制御することで、第二熱交換器22での熱交換量をできるだけ少なくするとともに、ブラインポンプ21を動作させることにより発生した熱をブラインに伝えている。こうすることで、ブラインの温度が凍結温度Tfrz以下となるのを防ぎ、ブラインの凍結を防止することができる。なお、ブラインポンプ21を最大回転数で動作させるのは、ブラインの凍結を防止するため、ブラインに伝える熱量をできるだけ多くするためである。
制御装置50は、第二送風機25を停止させ、ブラインポンプ21を最大回転数で動作させるとともに、ブライン循環量が最低流量となるように、流量調整弁23の開度を制御する。ここで、水温Twtrが目標水温Ttgt以下の無負荷であるため、ブラインを第二熱交換器22および第二水熱交換器24で熱交換させる必要がない。しかし、外気温度Toutがブラインの凍結温度Tfrz以下であるため、ブラインポンプ21を停止させるとブラインの温度が低下し、凍結温度Tfrz以下となって凍結する恐れがある。そこで、上記のように第二送風機25、ブラインポンプ21、および、流量調整弁23を制御することで、第二熱交換器22での熱交換量をできるだけ少なくするとともに、ブラインポンプ21を動作させることにより発生した熱をブラインに伝えている。こうすることで、ブラインの温度が凍結温度Tfrz以下となるのを防ぎ、ブラインの凍結を防止することができる。なお、ブラインポンプ21を最大回転数で動作させるのは、ブラインの凍結を防止するため、ブラインに伝える熱量をできるだけ多くするためである。
(ステップS6)
制御装置50は、差分Tdifが、第二基準温度差Tst2(例えば2℃)以下かどうかを判定する。そして、制御装置50が、差分Tdifが第二基準温度差Tst2以下であると判定した場合は、ステップS7へ進む。一方、制御装置50が、差分Tdifが第二基準温度差Tst2より大きいと判定した場合は、ステップS8へ進む。なお、第二基準温度差Tst2>第一基準温度差Tst1である。
制御装置50は、差分Tdifが、第二基準温度差Tst2(例えば2℃)以下かどうかを判定する。そして、制御装置50が、差分Tdifが第二基準温度差Tst2以下であると判定した場合は、ステップS7へ進む。一方、制御装置50が、差分Tdifが第二基準温度差Tst2より大きいと判定した場合は、ステップS8へ進む。なお、第二基準温度差Tst2>第一基準温度差Tst1である。
(ステップS7)
制御装置50は、水温検知センサ32で検知した水温Twtrが目標水温Ttgtとなるよう、ブラインポンプ21および第二送風機25を制御する。具体的には、制御装置50は、ブラインポンプ21の回転数を制御し、ブライン循環量を調整するとともに、第二送風機25の回転数を制御し、第二熱交換器22に送られる外気の量を制御する。このとき、水温Twtrと目標水温Ttgtとの差が非常に小さい負荷極小であるため、ブラインポンプ21の回転数は変動し、第二送風機25の回転数は停止を含めて変動することになる。なお、ブラインポンプ21の回転数を制御する代わりに、ブラインポンプ21の回転数を一定とし、流量調整弁23を制御することで、ブライン循環量を調整してもよい。
制御装置50は、水温検知センサ32で検知した水温Twtrが目標水温Ttgtとなるよう、ブラインポンプ21および第二送風機25を制御する。具体的には、制御装置50は、ブラインポンプ21の回転数を制御し、ブライン循環量を調整するとともに、第二送風機25の回転数を制御し、第二熱交換器22に送られる外気の量を制御する。このとき、水温Twtrと目標水温Ttgtとの差が非常に小さい負荷極小であるため、ブラインポンプ21の回転数は変動し、第二送風機25の回転数は停止を含めて変動することになる。なお、ブラインポンプ21の回転数を制御する代わりに、ブラインポンプ21の回転数を一定とし、流量調整弁23を制御することで、ブライン循環量を調整してもよい。
(ステップS8)
制御装置50は、差分Tdifが、第三基準温度差Tst3(例えば5℃)以下かどうかを判定する。そして、制御装置50が、差分Tdifが第三基準温度差Tst3以下であると判定した場合は、ステップS9へ進む。一方、制御装置50が、差分Tdifが第三基準温度差Tst3より大きいと判定した場合は、ステップS10へ進む。なお、第三基準温度差Tst3>第二基準温度差Tst2である。
制御装置50は、差分Tdifが、第三基準温度差Tst3(例えば5℃)以下かどうかを判定する。そして、制御装置50が、差分Tdifが第三基準温度差Tst3以下であると判定した場合は、ステップS9へ進む。一方、制御装置50が、差分Tdifが第三基準温度差Tst3より大きいと判定した場合は、ステップS10へ進む。なお、第三基準温度差Tst3>第二基準温度差Tst2である。
(ステップS9)
制御装置50は、水温検知センサ32で検知した水温Twtrが目標水温Ttgtとなるよう、ブラインポンプ21および第二送風機25を制御する。具体的には、制御装置50は、ブラインポンプ21の回転数を制御し、ブライン循環量を調整するとともに、第二送風機25の回転数を制御し、第二熱交換器22に送られる外気の量を制御する。このとき、水温Twtrと目標水温Ttgtとの差が小さい低負荷であるため、ブラインポンプ21は最大回転数で固定され、第二送風機25の回転数は変動することになる。なお、ブラインポンプ21の回転数を制御する代わりに、ブラインポンプ21の回転数を一定とし、流量調整弁23を制御することで、ブライン循環量を調整してもよい。
制御装置50は、水温検知センサ32で検知した水温Twtrが目標水温Ttgtとなるよう、ブラインポンプ21および第二送風機25を制御する。具体的には、制御装置50は、ブラインポンプ21の回転数を制御し、ブライン循環量を調整するとともに、第二送風機25の回転数を制御し、第二熱交換器22に送られる外気の量を制御する。このとき、水温Twtrと目標水温Ttgtとの差が小さい低負荷であるため、ブラインポンプ21は最大回転数で固定され、第二送風機25の回転数は変動することになる。なお、ブラインポンプ21の回転数を制御する代わりに、ブラインポンプ21の回転数を一定とし、流量調整弁23を制御することで、ブライン循環量を調整してもよい。
(ステップS10)
制御装置50は、水温検知センサ32で検知した水温Twtrが目標水温Ttgtとなるよう、ブラインポンプ21および第二送風機25を制御する。具体的には、制御装置50は、ブラインポンプ21の回転数を制御し、ブライン循環量を調整するとともに、第二送風機25の回転数を制御し、第二熱交換器22に送られる外気の量を制御する。このとき、水温Twtrと目標水温Ttgtとの差が大きい高負荷であるため、ブラインポンプ21および第二送風機25は最大回転数で固定されることになる。なお、ブラインポンプ21の回転数を制御する代わりに、ブラインポンプ21の回転数を一定とし、流量調整弁23を制御することで、ブライン循環量を調整してもよい。
制御装置50は、水温検知センサ32で検知した水温Twtrが目標水温Ttgtとなるよう、ブラインポンプ21および第二送風機25を制御する。具体的には、制御装置50は、ブラインポンプ21の回転数を制御し、ブライン循環量を調整するとともに、第二送風機25の回転数を制御し、第二熱交換器22に送られる外気の量を制御する。このとき、水温Twtrと目標水温Ttgtとの差が大きい高負荷であるため、ブラインポンプ21および第二送風機25は最大回転数で固定されることになる。なお、ブラインポンプ21の回転数を制御する代わりに、ブラインポンプ21の回転数を一定とし、流量調整弁23を制御することで、ブライン循環量を調整してもよい。
(ステップS11)
制御装置50は、外気温度センサ40で検知した外気温度Toutが、ブライン回路20に用いられるブラインの凍結温度Tfrz(例えば、−5℃)以下であるかどうかを判定する。そして、制御装置50が、外気温度Toutが、ブラインの凍結温度Tfrz以下であると判定した場合、ステップS3へ戻る。一方、制御装置50が、外気温度Toutが、ブラインの凍結温度Tfrzより大きいと判定した場合、ブライン凍結防止制御を終了する。なお、制御装置50は、上記判定の代わりに、ブライン温度検知センサ26で検知したブライン温度Tbrnが、ブラインの凍結温度Tfrz(例えば、−5℃)にオフセット温度(例えば2℃)を加えた温度以下であるかどうかを判定してもよい。
制御装置50は、外気温度センサ40で検知した外気温度Toutが、ブライン回路20に用いられるブラインの凍結温度Tfrz(例えば、−5℃)以下であるかどうかを判定する。そして、制御装置50が、外気温度Toutが、ブラインの凍結温度Tfrz以下であると判定した場合、ステップS3へ戻る。一方、制御装置50が、外気温度Toutが、ブラインの凍結温度Tfrzより大きいと判定した場合、ブライン凍結防止制御を終了する。なお、制御装置50は、上記判定の代わりに、ブライン温度検知センサ26で検知したブライン温度Tbrnが、ブラインの凍結温度Tfrz(例えば、−5℃)にオフセット温度(例えば2℃)を加えた温度以下であるかどうかを判定してもよい。
(ステップS12)
制御装置50は、水温Twtrが、あらかじめ設定された基準温度Tstd(例えば5℃)以下かどうかを判定する。そして、制御装置50が、水温Twtrが、基準温度Tstd以下であると判定した場合は、ステップS13へ進む。一方、制御装置50が、Twtrが、基準温度Tstdより大きいと判定した場合は、ステップS14へ進む。
制御装置50は、水温Twtrが、あらかじめ設定された基準温度Tstd(例えば5℃)以下かどうかを判定する。そして、制御装置50が、水温Twtrが、基準温度Tstd以下であると判定した場合は、ステップS13へ進む。一方、制御装置50が、Twtrが、基準温度Tstdより大きいと判定した場合は、ステップS14へ進む。
(ステップS13)
制御装置50は、ブラインポンプ21を起動し、最大回転数で動作させるとともに、ブライン循環量が最低流量となるように、流量調整弁23の開度を制御する。さらに、制御装置50は、水の凍結を防止するため、水ポンプ31を起動し、水回路30の水を循環させる。ここで、水温Twtrがブラインの凍結温度Tfrz以下であるため、このままではブラインが凍結してしまう恐れがある。また、外気温度Toutがブラインの凍結温度Tfrz以下であるため、ブラインを第二熱交換器22で熱交換させると、ブラインの温度が低下してしまう。そこで、上記のようにブラインポンプ21、水ポンプ31、および、流量調整弁23を制御することで、第二熱交換器22での熱交換量をできるだけ少なくするとともに、ブラインポンプ21を動作させて発生した熱をブラインに与えている。さらに、ブラインポンプ21および水ポンプ31を動作させることで、第二水熱交換器24でブラインと水回路30を流れる水との間で熱交換が行われ、水から熱をブラインに与えている。こうすることで、ブラインの温度が凍結温度Tfrz以下となるのを防ぎ、ブラインの凍結を防止することができる。なお、ブラインポンプ21を最大回転数で動作させるのは、ブラインの凍結を防止するため、ブラインに伝える熱量をできるだけ多くするためである。
制御装置50は、ブラインポンプ21を起動し、最大回転数で動作させるとともに、ブライン循環量が最低流量となるように、流量調整弁23の開度を制御する。さらに、制御装置50は、水の凍結を防止するため、水ポンプ31を起動し、水回路30の水を循環させる。ここで、水温Twtrがブラインの凍結温度Tfrz以下であるため、このままではブラインが凍結してしまう恐れがある。また、外気温度Toutがブラインの凍結温度Tfrz以下であるため、ブラインを第二熱交換器22で熱交換させると、ブラインの温度が低下してしまう。そこで、上記のようにブラインポンプ21、水ポンプ31、および、流量調整弁23を制御することで、第二熱交換器22での熱交換量をできるだけ少なくするとともに、ブラインポンプ21を動作させて発生した熱をブラインに与えている。さらに、ブラインポンプ21および水ポンプ31を動作させることで、第二水熱交換器24でブラインと水回路30を流れる水との間で熱交換が行われ、水から熱をブラインに与えている。こうすることで、ブラインの温度が凍結温度Tfrz以下となるのを防ぎ、ブラインの凍結を防止することができる。なお、ブラインポンプ21を最大回転数で動作させるのは、ブラインの凍結を防止するため、ブラインに伝える熱量をできるだけ多くするためである。
(ステップS14)
制御装置50は、外気温度センサ40で検知した外気温度Toutが、ブライン回路20に用いられるブラインの凍結温度Tfrz(例えば、−5℃)以下であるかどうかを判定する。そして、制御装置50が、外気温度Toutが、ブラインの凍結温度Tfrz以下であると判定した場合、ステップS12へ戻る。一方、制御装置50が、外気温度Toutが、ブラインの凍結温度Tfrzより大きいと判定した場合、ブライン凍結防止制御を終了する。なお、制御装置50は、上記判定の代わりに、ブライン温度検知センサ26で検知したブライン温度Tbrnが、ブラインの凍結温度Tfrz(例えば、−5℃)にオフセット温度(例えば2℃)を加えた温度以下であるかどうかを判定してもよい。
制御装置50は、外気温度センサ40で検知した外気温度Toutが、ブライン回路20に用いられるブラインの凍結温度Tfrz(例えば、−5℃)以下であるかどうかを判定する。そして、制御装置50が、外気温度Toutが、ブラインの凍結温度Tfrz以下であると判定した場合、ステップS12へ戻る。一方、制御装置50が、外気温度Toutが、ブラインの凍結温度Tfrzより大きいと判定した場合、ブライン凍結防止制御を終了する。なお、制御装置50は、上記判定の代わりに、ブライン温度検知センサ26で検知したブライン温度Tbrnが、ブラインの凍結温度Tfrz(例えば、−5℃)にオフセット温度(例えば2℃)を加えた温度以下であるかどうかを判定してもよい。
以上のようにブライン凍結防止制御を行うことによって、外気温度Toutがブラインの凍結温度Tfrz以下となっても、ブラインが凍結しないようにしている。そうすることで、ブライン回路20に従来よりも濃度の低いブラインを用いることができるため、熱交換効率を向上させるとともに、粘度を低くすることができる。その結果、ブラインの凍結を防止するとともにエネルギー効率を向上させることができる。
以上、本実施の形態に係るフリークーリング室外機100は、圧縮機11、第一熱交換器12、絞り装置13、および、第一水熱交換器14の冷媒側流路が配管で順次接続されて、冷媒が循環する冷媒回路10を備えたものである。また、フリークーリング室外機100は、ブラインポンプ21、第二熱交換器22、および、第二水熱交換器24のブライン側流路が配管で順次接続されて、ブラインが循環するブライン回路20を備えたものである。また、フリークーリング室外機100は、水ポンプ31、第二水熱交換器24の水側流路、および、第一水熱交換器14の水側流路が配管で順次接続されて、水が循環する水回路30を備えたものである。また、フリークーリング室外機100は、第二熱交換器22に送風する送風機と、ブライン回路20のブライン循環量を調整する流量調整弁23と、水回路30の水温を検知する水温検知センサ32と、外気温度を検知する外気温度センサ40と、を備えたものである。また、フリークーリング室外機100は、外気温度がブライン凍結温度以下の場合、水回路30の水温に基づいて、ブライン温度がブラインの凍結温度以下とならないようにブライン循環量を制御する制御装置50を備えたものである。
本実施の形態に係るフリークーリング室外機100によれば、外気温度がブライン凍結温度以下の場合、水回路30の水温に基づいて、ブライン温度がブラインの凍結温度以下とならないようにブライン循環量を制御する。そのため、ブライン回路20のブライン濃度を従来よりも低くすることができ、ブラインの凍結を防止するとともにエネルギー効率を向上させることができる。
10 冷媒回路、11 圧縮機、12 第一熱交換器、13 絞り装置、14 第一水熱交換器、15 アキュムレータ、16 第一送風機、20 ブライン回路、21 ブラインポンプ、22 第二熱交換器、23 流量調整弁、24 第二水熱交換器、25 第二送風機、26 ブライン温度検知センサ、30 水回路、31 水ポンプ、32 水温検知センサ、40 外気温度センサ、50 制御装置、100 フリークーリング室外機。
Claims (4)
- 圧縮機、第一熱交換器、絞り装置、および、第一水熱交換器の冷媒側流路が配管で接続されて、冷媒が循環する冷媒回路と、
ブラインポンプ、第二熱交換器、および、第二水熱交換器のブライン側流路が配管で接続されて、ブラインが循環するブライン回路と、
水ポンプ、前記第二水熱交換器の水側流路、および、前記第一水熱交換器の水側流路が配管で接続されて、水が循環する水回路と、
前記第二熱交換器に送風する送風機と、
前記ブライン回路のブライン循環量を調整する流量調整弁と、
前記水回路の水温を検知する水温検知センサと、
外気温度を検知する外気温度センサと、
前記外気温度がブライン凍結温度以下の場合、前記水温に基づいて、ブライン温度がブラインの凍結温度以下とならないように前記ブライン循環量を制御する制御装置と、を備えた
フリークーリング室外機。 - 前記制御装置は、
運転状態において、
前記外気温度がブライン凍結温度以下、かつ、前記水温とあらかじめ設定された目標水温との差分が、第一基準温度差以下であると判定した場合、
前記送風機を停止させ、前記ブラインポンプを最大回転数で動作させるとともに、前記ブライン循環量が最低流量となるように、前記流量調整弁の開度を制御する
請求項1に記載のフリークーリング室外機。 - 前記制御装置は、
運転状態において、
前記外気温度がブライン凍結温度以下、かつ、前記水温と前記目標水温との差分が、前記第一基準温度差より大きく前記第一基準温度差より大きい第二基準温度差以下であると判定した場合、
前記水温が前記目標水温となるように、前記ブラインポンプまたは前記流量調整弁と、前記送風機とを制御する
請求項2に記載のフリークーリング室外機。 - 前記制御装置は、
切停止状態において、
前記外気温度がブライン凍結温度以下、かつ、前記水温が基準温度以下であると判定した場合、
前記ブラインポンプおよび前記水ポンプを起動し、
前記ブラインポンプを最大回転数で動作させるとともに、前記ブライン循環量が最低流量となるように、前記流量調整弁の開度を制御する
請求項1〜3のいずれか一項に記載のフリークーリング室外機。
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