JP5760390B2 - ヒートポンプ及びその制御方法 - Google Patents
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Description
(Ta+k)≦T ・・・(1)
を満たすときに、条件(2)を満たすとした。式(1)におけるkは、循環ポンプ22を駆動するエネルギーが無駄にならず、十分な予熱の効果が得られる値に適宜決定すればよい。
hl≦0.25he ・・・(2)
を満たすこととする。これは、運転停止状態から通常運転に復帰する際、圧縮機3が作動すると圧縮機3の前後で圧力差がつくために、熱媒体の液位hlが急激に変動するが、運転停止中の熱媒体の液位hlが蒸発器高さheの0.25倍を超えていると、液相のままの熱媒体が圧縮機3に導入され、最悪の場合には圧縮機3が故障してしまう場合があるためである。このような不具合を防ぐために、本実施の形態では、運転停止モードでは蒸発器2内での熱媒体の液位hlを低い位置に保持し、熱媒体の液位hlが急激に変化しても、蒸発器2の出口においては熱媒体が気相となるようにしている。
0.5he≦hl<0.75he ・・・(3)
を満たすようにしている。熱媒体の液位hlを蒸発器高さheの0.5倍以上とすることは一般的によく行われており、できるだけ大きな熱量を熱媒体に与えるべく、蒸発器2の半分以上が液相の熱媒体で満たされるようにされる。また、熱媒体の液位hlを蒸発器高さheの0.75倍より小さくするのは、圧縮機3に液相のままの熱媒体が送られないようにするためである。
2 蒸発器
3 圧縮機
4 凝縮器
5 膨張弁
8 熱媒体循環ライン
9 高温熱源用温度計
12 圧縮機バイパスライン
13 圧縮機バイパス弁
15 制御器
17 運転モード切替部
21 ポンプ用バイパスライン
22 循環ポンプ
23 ポンプ用バイパス弁
Claims (7)
- 熱媒体を高温熱源と熱交換させ前記熱媒体を蒸発させる蒸発器と、該蒸発器で蒸発させた前記熱媒体を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された前記熱媒体を低温熱源と熱交換させ前記熱媒体を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器で凝縮させた前記熱媒体を膨張させて前記蒸発器に供給する膨張弁と、前記蒸発器と前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張弁とを順次ループ状に接続する熱媒体循環ラインと、を備え、前記蒸発器に供給される前記高温熱源の温度が環境温度よりも高いヒートポンプにおいて、
前記熱媒体循環ラインに前記圧縮機をバイパスするように設けられた圧縮機バイパスラインと、該圧縮機バイパスラインに設けられた圧縮機バイパス弁と、前記凝縮器の下流側で、かつ前記蒸発器の上流側の前記熱媒体循環ラインに設けられると共に、前記熱媒体循環ラインの一部をバイパスするように設けられたポンプ用バイパスラインと、前記ポンプ用バイパスラインに設けられた循環ポンプと、前記ポンプ用バイパスラインでバイパスした前記熱媒体循環ラインに設けられたポンプ用バイパス弁と、前記蒸発器に供給される前記高温熱源の温度を計測する高温熱源用温度計と、前記圧縮機と前記膨脹弁と前記圧縮機バイパス弁と前記循環ポンプと前記ポンプ用バイパス弁とを制御する制御器とを備え、
前記制御器は、前記圧縮機の運転を停止する際あるいは運転停止中に、前記高温熱源用温度計で検出した前記高温熱源の温度が所定温度以上であるとき、前記圧縮機バイパス弁を開放し、前記膨張弁を開放すると共に、前記ポンプ用バイパス弁を閉じ、前記循環ポンプの運転を開始させて前記熱媒体を強制循環させる強制循環待機運転モードに切り替える運転モード切替部を有し、
前記運転モード切替部は、前記強制循環待機運転モード中に、前記高温熱源用温度計で検出した前記高温熱源の温度が所定温度未満となったとき、前記循環ポンプの運転を停止し、前記ポンプ用バイパス弁を開放すると共に、前記圧縮機バイパス弁と前記膨脹弁の開度を調整して前記蒸発器の液位が所定の液位となるように制御した後、前記圧縮機バイパス弁と前記膨脹弁とを閉じて、前記熱媒体の循環を停止する
ことを特徴とするヒートポンプ。 - 前記運転モード切替部は、前記圧縮機の運転を停止する際に、前記高温熱源用温度計で検出した前記高温熱源の温度が所定温度未満であるとき、前記圧縮機バイパス弁と前記膨脹弁とを閉じて、前記熱媒体の循環を停止する請求項1記載のヒートポンプ。
- 前記運転モード切替部は、前記強制循環待機運転モードから通常運転に復帰する際、前記循環ポンプの運転を停止し、前記ポンプ用バイパス弁を開放すると共に、前記圧縮機バイパス弁と前記膨脹弁の開度を調整して前記蒸発器の液位が所定の液位となるように制御した後、前記圧縮機の運転を再開すると共に、前記圧縮機バイパス弁を閉じる請求項1または2記載のヒートポンプ。
- 前記蒸発器の出口での前記熱媒体の温度を計測する熱媒体用温度計を備え、
前記運転モード切替部は、前記強制循環待機運転モード中に、前記熱媒体用温度計で検出した前記熱媒体の温度が前記熱媒体の蒸発温度未満となるように、前記循環ポンプの吐出量を調整する請求項1〜3いずれかに記載のヒートポンプ。 - 熱媒体を高温熱源と熱交換させ前記熱媒体を蒸発させる蒸発器と、該蒸発器で蒸発させた前記熱媒体を圧縮する圧縮機と、前記蒸発器よりも上方に配置され、該圧縮機で圧縮された前記熱媒体を低温熱源と熱交換させ前記熱媒体を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器で凝縮させた前記熱媒体を膨張させて前記蒸発器に供給する膨張弁と、前記蒸発器と前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張弁とを順次ループ状に接続する熱媒体循環ラインと、を備え、前記蒸発器に供給される前記高温熱源の温度が環境温度よりも高いヒートポンプにおいて、
前記熱媒体循環ラインに前記圧縮機をバイパスするように設けられた圧縮機バイパスラインと、該圧縮機バイパスラインに設けられた圧縮機バイパス弁と、前記凝縮器の下流側で、かつ前記蒸発器の上流側の前記熱媒体循環ラインに入口が接続され、前記凝縮器の入口近傍の前記熱媒体循環ラインに出口が接続されたポンプ用バイパスラインと、前記ポンプ用バイパスラインに設けられた循環ポンプと、前記蒸発器に供給される前記高温熱源の温度を計測する高温熱源用温度計と、前記圧縮機と前記膨脹弁と前記圧縮機バイパス弁と前記循環ポンプとを制御する制御器とを備え、
前記制御器は、前記圧縮機の運転を停止する際あるいは運転停止中に、前記高温熱源用温度計で検出した前記高温熱源の温度が所定温度以上であるとき、前記圧縮機バイパス弁を開放すると共に、前記膨張弁を開放し、前記循環ポンプの運転を開始させて前記熱媒体を強制循環させる強制循環待機運転モードに切り替える運転モード切替部を有し、
前記運転モード切替部は、前記強制循環待機運転モード中に、前記高温熱源用温度計で検出した前記高温熱源の温度が所定温度未満となったとき、前記循環ポンプの運転を停止し、前記ポンプ用バイパス弁を開放すると共に、前記圧縮機バイパス弁と前記膨脹弁の開度を調整して前記蒸発器の液位が所定の液位となるように制御した後、前記圧縮機バイパス弁と前記膨脹弁とを閉じて、前記熱媒体の循環を停止する
ことを特徴とするヒートポンプ。 - 熱媒体を高温熱源と熱交換させ前記熱媒体を蒸発させる蒸発器と、該蒸発器で蒸発させた前記熱媒体を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された前記熱媒体を低温熱源と熱交換させ前記熱媒体を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器で凝縮させた前記熱媒体を膨張させて前記蒸発器に供給する膨張弁と、前記蒸発器と前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張弁とを順次ループ状に接続する熱媒体循環ラインと、を備え、前記蒸発器に供給される前記高温熱源の温度が環境温度よりも高いヒートポンプの制御方法において、
前記熱媒体循環ラインに前記圧縮機をバイパスするように圧縮機バイパスラインを設けると共に、該圧縮機バイパスラインに圧縮機バイパス弁を設け、前記凝縮器の下流側で、かつ前記蒸発器の上流側の前記熱媒体循環ラインに前記熱媒体循環ラインの一部をバイパスするようにポンプ用バイパスラインを設けると共に、前記ポンプ用バイパスラインに循環ポンプを設け、前記ポンプ用バイパスラインでバイパスした前記熱媒体循環ラインにポンプ用バイパス弁を設け、かつ、前記蒸発器に供給される前記高温熱源の温度を計測する高温熱源用温度計を設け、
前記圧縮機の運転を停止する際あるいは運転停止中に、前記高温熱源用温度計で検出した前記高温熱源の温度が所定温度以上であるとき、前記圧縮機バイパス弁を開放し、前記膨張弁を開放すると共に、前記ポンプ用バイパス弁を閉じ、前記循環ポンプの運転を開始させて前記熱媒体を強制循環させる強制循環待機運転モードに切り替え、
かつ、前記強制循環待機運転モード中に、前記高温熱源用温度計で検出した前記高温熱源の温度が所定温度未満となったとき、前記循環ポンプの運転を停止し、前記ポンプ用バイパス弁を開放すると共に、前記圧縮機バイパス弁と前記膨脹弁の開度を調整して前記蒸発器の液位が所定の液位となるように制御した後、前記圧縮機バイパス弁と前記膨脹弁とを閉じて、前記熱媒体の循環を停止する
ことを特徴とするヒートポンプの制御方法。 - 熱媒体を高温熱源と熱交換させ前記熱媒体を蒸発させる蒸発器と、該蒸発器で蒸発させた前記熱媒体を圧縮する圧縮機と、前記蒸発器よりも上方に配置され、該圧縮機で圧縮された前記熱媒体を低温熱源と熱交換させ前記熱媒体を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器で凝縮させた前記熱媒体を膨張させて前記蒸発器に供給する膨張弁と、前記蒸発器と前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張弁とを順次ループ状に接続する熱媒体循環ラインと、を備え、前記蒸発器に供給される前記高温熱源の温度が環境温度よりも高いヒートポンプの制御方法において、
前記熱媒体循環ラインに前記圧縮機をバイパスするように圧縮機バイパスラインを設けると共に、該圧縮機バイパスラインに圧縮機バイパス弁を設け、前記凝縮器の下流側で、かつ前記蒸発器の上流側の前記熱媒体循環ラインにポンプ用バイパスラインの入口を接続すると共に、前記凝縮器の入口近傍の前記熱媒体循環ラインに前記ポンプ用バイパスラインの出口を接続し、前記ポンプ用バイパスラインに循環ポンプを設け、かつ、前記蒸発器に供給される前記高温熱源の温度を計測する高温熱源用温度計を設け、
前記圧縮機の運転を停止する際あるいは運転停止中に、前記高温熱源用温度計で検出した前記高温熱源の温度が所定温度以上であるとき、前記圧縮機バイパス弁を開放すると共に、前記膨張弁を開放し、前記循環ポンプの運転を開始させて前記熱媒体を強制循環させる強制循環待機運転モードに切り替え、
かつ、前記強制循環待機運転モード中に、前記高温熱源用温度計で検出した前記高温熱源の温度が所定温度未満となったとき、前記循環ポンプの運転を停止し、前記ポンプ用バイパス弁を開放すると共に、前記圧縮機バイパス弁と前記膨脹弁の開度を調整して前記蒸発器の液位が所定の液位となるように制御した後、前記圧縮機バイパス弁と前記膨脹弁とを閉じて、前記熱媒体の循環を停止する
ことを特徴とするヒートポンプの制御方法。
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