特許 6844663 水量調整装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6844663

(24)【登録日】2021年3月1日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】水量調整装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20210308BHJP

   F24F 11/87 20180101ALI20210308BHJP

   F25B 39/04 20060101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   F25B1/00 381H

   F25B1/00 399Y

   F24F11/87

   F25B39/04 H

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2019-127955(P2019-127955)

(22)【出願日】2019年7月9日

(65)【公開番号】特開2021-12009(P2021-12009A)

(43)【公開日】2021年2月4日

【審査請求日】2020年7月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】大浦 竜太

(72)【発明者】

【氏名】小谷 拓也

【審査官】 森山 拓哉

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／０３６３３３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭５３−０９０６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１９−０２００９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２８０８１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２４Ｆ １１／８７

Ｆ２５Ｂ ３９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入口と出口の差圧が所定範囲内になるように回転数制御される循環ポンプ（５１）によって、水配管中の水を循環させ、冷媒回路（２）を流れる冷媒と、水配管を流れる水との間で熱交換器（２３）において熱交換を行わせる冷凍サイクル装置（１）において、水配管を流れる水量を制御する水量調整装置（１０）であって、
水配管を流れる水量を調整する水量調整弁（１１）と、
前記熱交換器の入口の水配管の温度を測定する第１温度センサ（１２）と、
前記熱交換器の出口の水配管の温度を測定する第２温度センサ（１３）と、
前記第１温度センサの測定温度と前記第２温度センサの測定温度の差に基づいて、前記水量調整弁の開度を制御する制御部（４０）と、
を備え、
前記制御部が前記水量調整弁の開度を調整することにより、水配管の水量を変化させ、前記循環ポンプの入口と出口の差圧を変化させることによって、前記循環ポンプの回転数を変化させる、
水量調整装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記第１温度センサの測定温度と前記第２温度センサの測定温度の差が、所定範囲内に入るように、前記水量調整弁の開度を制御する、
請求項１に記載の水量調整装置。

【請求項3】

前記制御部は、水配管を流れる水量が所定範囲内になるように、前記水量調整弁の開度を調整する、
請求項１または２に記載の水量調整装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記水量を、前記冷媒の冷媒側能力に基づいて演算する、
請求項３に記載の水量調整装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記冷媒の冷媒側能力を、前記冷媒の循環量と、前記熱交換器の冷媒配管の入口と出口におけるエンタルピ変化とに基づいて演算する、
請求項４に記載の水量調整装置。

【請求項6】

前記制御部は、水配管を流れる水量が所定範囲内になるように、前記水量調整弁の開度を調整した後で、
前記第１温度センサの測定温度と前記第２温度センサの測定温度の差に基づいて、前記水量調整弁の開度を制御する、
請求項３から５のいずれか１項に記載の水量調整装置。

【請求項7】

前記熱交換器（２３）は、前記冷凍サイクル装置（１）の熱源側熱交換器であり、
前記制御部（４０）および前記熱交換器は、前記冷凍サイクル装置の熱源ユニット（２０）に配置されている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の水量調整装置。

【請求項8】

入口と出口の差圧が所定範囲内になるように回転数制御される循環ポンプ（５１）を有し、前記循環ポンプによって、水配管中の水を循環させる水回路（５）と、
冷媒回路（２）と、水配管を流れる水との間で熱交換を行う熱交換器（２３）と、を有する冷凍サイクル装置（１）と、
水配管を流れる水量を制御する水量調整装置（１０）と、を備え、
前記水量調整装置は、
水配管を流れる水量を調整する水量調整弁（１１）と、
前記熱交換器の入口の水配管の温度を測定する第１温度センサ（１２）と、
前記熱交換器の出口の水配管の温度を測定する第２温度センサ（１３）と、
前記第１温度センサの測定温度と前記第２温度センサの測定温度の差に基づいて、前記水量調整弁の開度を制御する制御部（４０）と、を含み、
前記制御部が前記水量調整弁の開度を調整することにより、水配管の水量を変化させ、前記循環ポンプの入口と出口の差圧を変化させることによって、前記循環ポンプの回転数を変化させる、
水量調整装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

冷凍サイクル装置における水量調整装置に関する。

【背景技術】

【0002】

冷媒を用いて室内の空気調和を行う空気調和装置において、水を用いて熱源側熱交換器を冷却（または加熱）する、水冷式の空気調和装置が知られている。特許文献１（特開２００８−７５９４８号公報）は、水冷式の空気調和装置において、冷媒回路の高圧圧力が最適圧力となるように、冷却水の供給流量を調節することを開示している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

一般に、水冷式の空気調和装置では、熱交換を行う冷却水を循環させる水配管および水配管内の冷却水の循環を制御する循環ポンプは現地調達であり、循環ポンプを水冷式の空気調和装置が直接制御することはできない。本開示では、循環ポンプを直接制御することなく、水配管中の冷却水の循環量を制御する制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0004】

第１観点の水量調整装置は、冷凍サイクル装置において、水配管を流れる水量を制御する。冷凍サイクル装置は、入口と出口の差圧が所定範囲内になるように回転数制御される循環ポンプによって、水配管中の水を循環させ、冷媒回路を流れる冷媒と、水配管を流れる水との間で熱交換器において熱交換を行わせる。水量調整装置は、水配管を流れる水量を調整する水量調整弁と、熱交換器の入口の水配管の温度を測定する第１温度センサと、熱交換器の出口の水配管の温度を測定する第２温度センサと、第１温度センサの測定温度と第２温度センサの測定温度の差に基づいて、水量調整弁の開度を制御する制御部と、を備える。

【0005】

第１観点の水量調整装置は、水量調整弁によって、水配管を流れる水量を制御するので、循環ポンプを直接制御することなく、水配管中の冷却水の循環量を制御することができる。

【0006】

第２観点の水量調整装置は、第１観点の水量調整装置であって、制御部は、第１温度センサの測定温度と第２温度センサの測定温度の差が、所定範囲内に入るように、水量調整弁の開度を制御する。

【0007】

第３観点の水量調整装置は、第１観点または第２観点の水量調整装置であって、制御部は、水配管を流れる水量が所定範囲内になるように、水量調整弁の開度を調整する。

【0008】

第４観点の水量調整装置は、第３観点の水量調整装置であって、制御部は、水量を、冷媒の冷媒側能力に基づいて演算する。

【0009】

第４観点の水量調整装置においては、制御部は、冷媒の冷媒側能力に基づいて演算して水量を所定範囲内になるように、水量調整弁の開度を調整するので、水量を適正な範囲に制御することができる。

【0010】

第５観点の水量調整装置は、第４観点の水量調整装置であって、制御部は、冷媒の冷媒側能力を、冷媒の循環量と、熱交換器の冷媒入口と出口におけるエンタルピ変化とに基づいて演算する。

【0011】

第６観点の水量調整装置は、第３観点〜第５観点のいずれかの水量調整装置であって、制御部は、水配管を流れる水量が所定範囲内になるように、水量調整弁の開度を調整する。その後、制御部は、第１温度センサの測定温度と第２温度センサの測定温度の差に基づいて、水量調整弁の開度を制御する。

【0012】

第６観点の水量調整装置においては、制御部は、水量が所定範囲内になるように、水量調整弁の開度を調整した後で、第１温度センサの測定温度と第２温度センサの測定温度の差に基づいて、水量調整弁の開度を制御するので、より適切に水量調整弁の開度を制御できる。

【0013】

第７観点の水量調整装置は、第１観点〜第６観点のいずれかの水量調整装置であって、熱交換器は、冷凍サイクル装置の熱源側熱交換器である。制御部および熱交換器は、冷凍サイクル装置の熱源ユニットに配置されている。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】冷凍サイクル装置１および水量調整装置１０の全体構成と冷媒回路を示す図である。

【図2】水量調整弁１１の開度制御の流れを示すフローチャートである。

【図3】図２のステップＳ１０２（冷媒能力の演算）をさらに説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜第１実施形態＞
（１）冷凍サイクル装置１の構成
第１実施形態の冷凍サイクル装置１の全体構成の概略を図１に示す。図１は、冷媒回路２を中心に記載している。冷凍サイクル装置１は、冷暖房を行う空気調和装置、冷温水器などに用いることができる。冷凍サイクル装置１は、水冷式である。冷媒回路２を流れる冷媒は、熱源側熱交換器２３において、水回路５を流れる水と熱交換を行う。

【0016】

本実施形態の冷凍サイクル装置１は、熱源ユニット２０と、利用ユニット３０ａ、３０ｂと、制御部４０と、を有している。利用ユニット３０ａ、３０ｂは、１台または複数台である。図１では、２台の利用ユニット３０ａ、３０ｂが例示されている。

【0017】

熱源ユニット２０は、圧縮機２１と、アキュムレータ２６と、四方切換弁２２と、熱源側熱交換器２３と、第２電動弁２４と、高圧レシーバ２５と、バイパス回路２７と、第３電動弁２８と、複数の温度センサ１２〜１７と、圧力センサ１８と、液側閉鎖弁６１と、ガス側閉鎖弁６２とを含んでいる。熱源ユニット２０においては、四方切換弁２２と、熱源側熱交換器２３と、第２電動弁２４と、高圧レシーバ２５と、液側閉鎖弁６１とは、順に冷媒配管によって接続されている。ここで、第２電動弁２４と液側閉鎖弁６１との間の冷媒配管を液管２９と呼ぶ。

【0018】

圧縮機２１は、冷媒を圧縮する。四方切換弁２２は、図１の破線（暖房）と、実線（冷房）とで冷媒の流れを切り換える。熱源側熱交換器２３は、冷媒回路２を流れる冷媒と、水回路５を流れる水とで熱交換させる。熱源側熱交換器２３は、プレート式熱交換器である。第２電動弁２４は、冷媒配管を流れる冷媒の流量を調整する。高圧レシーバ２５、アキュムレータ２６は、冷媒を一時貯留する。

【0019】

圧力センサ１８は、圧縮機２１の吐出側に接続され、高圧圧力を計測する。温度センサ１４は、熱源側熱交換器２３の四方切換弁２２側の冷媒配管に配置され、熱源側熱交換器２３の冷媒配管の入口温度を測定する。温度センサ１５は、熱源側熱交換器２３の第２電動弁２４側の冷媒配管に配置され、熱源側熱交換器２３の冷媒配管の出口温度を測定する。温度センサ１６は、熱源側熱交換器２３上に配置され、気液２相状態の冷媒温度を測定する。温度センサ１７は、液管２９上に配置され、冷媒配管の温度を測定する。

【0020】

バイパス回路２７は、圧縮機２１の吐出側の冷媒配管と、第２電動弁２４と高圧レシーバ２５との間の冷媒配管（液管２９）とを接続している。第３電動弁２８（バイパス電動弁）は、バイパス回路２７上に配置されている。第３電動弁２８の開度は、閉から全開まで、連続的にまたは段階的に変更可能である。第３電動弁２８の開度を変更することにより、バイパス回路２７を流れる冷媒の流量が変化する。バイパス回路２７は、冷房運転時（利用側熱交換器を蒸発器として運転させた場合）に、液管２９の圧力が低下した時に、液管２９に圧縮機２１の吐出側の高圧冷媒を供給し、液管２９の圧力を維持する役割をもつ。バイパス回路２７は、圧縮機２１の吐出側の冷媒配管から、第２電動弁２４と高圧レシーバ２５との間の冷媒配管に接続されているが、これに限らず、第２電動弁２４と利用ユニット３０ａ、３０ｂの液側閉鎖弁６１との間の冷媒配管に接続されていればよい。また、圧縮機２１から吐出された高圧冷媒は、第２電動弁２４と後述する第１電動弁３１ａ、３１ｂとの間に供給される構成であればよい。

【0021】

利用ユニット３０ａは、利用側熱交換器３２ａと、第１電動弁３１ａとを含んでいる。利用ユニット３０ｂは、利用側熱交換器３２ｂと、第１電動弁３１ｂとを含んでいる。第１電動弁３１ａ、３１ｂと利用側熱交換器３２ａ、３２ｂとは冷媒配管で接続され、さらに、第１電動弁３１ａ、３１ｂは冷媒配管で液側閉鎖弁６１に、利用側熱交換器３２ａ、３２ｂは、冷媒配管で、ガス側閉鎖弁６２に接続されている。

【0022】

第１電動弁３１ａ、３１ｂは、冷媒を減圧し、また、冷媒流量の調整を行う。利用側熱交換器３２ａ、３２ｂは、冷媒と室内の空気とで熱交換を行う。

【0023】

制御部４０は、コンピュータである。制御部４０は、プロセッサとメモリとを有している。本実施形態においては、制御部４０は、熱源ユニット２０に配置されている。制御部４０は、別の位置に配置されていても良い。制御部４０は複数のコンピュータから構成され、複数のコンピュータが別の位置に配置され連携して制御を行っても良い。制御部４０は、熱源ユニット２０、利用ユニット３０ａ、３０ｂ内の各機器を制御する。制御部４０は、熱源ユニット２０、利用ユニット３０ａ、３０ｂ内の各機器、および、温度センサ１２〜１７と、接続されている。制御部４０は、各機器の稼動の状態、各センサの測定値などの情報を入手して、その情報に基づいて各機器を制御する。

【0024】

暖房運転時には、圧縮機２１から吐出した冷媒は、利用側熱交換器３２ａ、３２ｂ、第１電動弁３１ａ、３１ｂ、高圧レシーバ２５、第２電動弁２４、熱源側熱交換器２３、アキュムレータ２６を経由して、再び圧縮機２１に吸入される。言い換えると、暖房時には、利用側熱交換器３２ａ、３２ｂが、凝縮器（放熱器）として、熱源側熱交換器２３が、蒸発器として機能する。

【0025】

冷房運転時には、圧縮機２１から吐出した冷媒は、熱源側熱交換器２３、第２電動弁２４、高圧レシーバ２５、第１電動弁３１ａ、３１ｂ、利用側熱交換器３２ａ、３２ｂ、アキュムレータ２６を経由して、再び圧縮機２１に吸入される。言い換えると、冷房時には、熱源側熱交換器２３が、凝縮器（放熱器）として、利用側熱交換器３２ａ、３２ｂが、蒸発器として機能する。

【0026】

（２）水回路５と水量調整装置１０の構成
水量調整装置１０は、水量調整弁１１と、第１温度センサ１２と、第２温度センサ１３と、制御部４０とを備える。

【0027】

上述したように、冷凍サイクル装置１の冷媒は、熱源側熱交換器２３において水と熱交換する。この水は、水回路５内を循環している。水回路５は、熱源側熱交換器２３、水量調整弁１１、循環ポンプ５１、水熱源（図示せず）が水配管で接続されている。水配管上には、第１温度センサ１２と、第２温度センサ１３が配置されている。第１温度センサ１２は、熱源ユニット２０の外側であって、熱源側熱交換器２３の入口の水配管上に配置されている。第２温度センサ１３は、熱源ユニット２０の外側であって、熱源側熱交換器２３の出口の水配管上に配置されている。第１温度センサ１２及び第２温度センサ１３は、上述した位置に限定されず、それぞれ熱源ユニット２０内の熱源側熱交換器２３の入口の水配管上、出口の水配管上に配置されていてもよい。

【0028】

循環ポンプ５１は、水を水回路５内で循環させる。循環ポンプ５１は、ポンプの入口と出口の差圧が所定範囲内になるように回転数制御される。本実施形態においては、循環ポンプ５１の回転数は、制御部４０とは、独立に制御される。循環ポンプ５１は、図１では、水回路５の熱源側熱交換器２３の出口側に接続されている。循環ポンプ５１は、水回路５の熱源側熱交換器２３の入口側に接続されていてもよく、水回路５内に配置されていれば、他の位置であっても良い。

【0029】

水量調整弁１１は、水回路５内を流れる水の水量を調整する。水量調整弁１１は、開度の調整の可能な電動弁である。水量調整弁１１は、制御部４０によって制御される。水回路５内の水量は、原始的に循環ポンプ５１の回転数で決まるが、循環ポンプ５１は制御部４０によって制御できないので、制御部４０は、水量調整弁１１によって、水回路５の水量を制御する。水量調整弁１１の制御により水回路５の水量が変化すると、循環ポンプ５１の入口と出口に差圧が生じる。循環ポンプ５１は、生じた差圧に基づき、水回路５の水の循環量を制御する。水量調整弁１１は、図１では、水回路５の熱源側熱交換器２３の入口側に接続されている。水量調整弁１１は、水回路５の熱源側熱交換器２３の出口側に接続されていてもよく、水回路５内に配置されていれば、他の位置であっても良い。

【0030】

水熱源は、水回路５を流れる水を冷却するものであり、たとえば、クーリングタワーである。

【0031】

第１温度センサ１２は、熱源側熱交換器２３の入口の水配管の温度を測定する。第２温度センサ１３は、熱源側熱交換器２３の出口の水配管の温度を測定する。第１温度センサ１２および第２温度センサ１３は、サーミスタである。第１温度センサ１２および第２温度センサ１３で測定した温度の測定値は、制御部４０に送られる。

【0032】

冷凍サイクル装置１の制御部４０は、第１温度センサ１２および第２温度センサ１３で測定した温度の測定値やその他の情報を基にして、水量調整弁１１の開度の調整を行う。

【0033】

（３）水量調整弁１１の開度制御
水量調整弁１１の開度制御フローを、図２を用いて説明する。

【0034】

初期状態として、冷凍サイクル装置１が運転中であり、かつ、循環ポンプ５１が運転され水回路５に水が流れている状態を想定する。ここで、冷凍サイクル装置１は冷房運転を行っているものとする。言い換えると、熱源側熱交換器２３は、凝縮器として機能しているものとする。この状態において、制御部４０は、水量調整弁１１の開度調整を行う。

【0035】

まず、ステップＳ１０１では、第１温度センサ１２は、熱源側熱交換器２３の入口の水配管の温度を測定する。第２温度センサ１３は、熱源側熱交換器２３の出口の水配管の温度を測定する。温度の測定値は、温度センサ１２、１３から制御部４０に送られる。

【0036】

次に、ステップＳ１０２とＳ１０３では、制御部４０は、熱源側熱交換器２３を単位時間当たりに通過する水量を演算する。

【0037】

ステップＳ１０２では、制御部４０は、水量を演算するための準備として、冷媒の冷媒側能力を演算する。このステップＳ１０２の冷媒側能力の演算をより詳細に説明するフローを図３に示す。

【0038】

本実施形態では、制御部４０は、冷媒側能力を演算するために、熱源側熱交換器２３の入口と出口の比エンタルピ差と、冷媒循環量とを算出する。

【0039】

ステップＳ１０２１、Ｓ１０２２では、制御部４０は、熱源側熱交換器２３の入口と出口の比エンタルピ差を計算する。ステップＳ１０２１では、温度センサ１４、１５は、熱源側熱交換器２３の冷媒配管の入口温度および出口温度を測定する。また、圧力センサ１８は、凝縮圧力（吐出圧力）を測定する。凝縮圧力を直接測定する代わりに、温度センサ１６により熱源側熱交換器２３における気液２相状態の冷媒温度（凝縮温度）を測定して、冷媒の物性値を用いて凝縮圧力を推定しても良い。

【0040】

次に、制御部４０は、ステップＳ１０２１で測定した測定値を用いて、熱源側熱交換器２３の入口と出口の比エンタルピ差を演算する（Ｓ１０２２）。より具体的には、次のようにする。まず、制御部４０は、熱源側熱交換器２３の入口の比エンタルピを冷媒配管の入口温度及び凝縮圧力から、冷媒毎のモリエル線図を用いて算出する。次に、制御部４０は、熱源側熱交換器２３の出口の比エンタルピを冷媒配管の出口温度及び凝縮圧力から、冷媒毎のモリエル線図を用いて算出する。そして、制御部４０は、熱源側熱交換器２３の入口と出口の比エンタルピ差を（１）式で求める。
（熱交換器の入口と出口の比エンタルピ差［ｋＪ／ｋｇ］）＝（熱交換器の入口の比エンタルピ［ｋＪ／ｋｇ］）−（熱交換器の出口の比エンタルピ［ｋＪ／ｋｇ］）・・・（１）

【0041】

次に、ステップＳ１０２３では、制御部４０は、冷媒循環量の推定を行う。制御部４０は、冷媒循環量の推定のために、予め作成した回帰式を記憶している。回帰式は以下のようにして作成される。冷凍サイクル装置の運転条件を変えて運転を行い、パラメータ値を測定する。パラメータとは、凝縮圧力、蒸発圧力、吸入温度、圧縮機回転数である。凝縮圧力、蒸発圧力については、上記と同様に、それぞれ、凝縮温度、蒸発温度を用いてもよい。回帰式は、これらのパラメータを変化させて実測した冷媒循環量から作成される。ステップＳ１０２３においては、制御部４０は、これのパラメータ値を測定した結果を用い、予め作成しておいた回帰式に入力し、冷媒循環量［ｋｇ／ｓ］を算出する。

【0042】

制御部４０は、ステップＳ１０２２で算出した熱源側熱交換器２３の入口と出口の比エンタルピ差［ｋＪ／ｋｇ］と、ステップＳ１０２３で求めた冷媒循環量［ｋｇ／ｓ］より、（２）式を用いて、冷媒側能力［ｋＷ］を演算する（Ｓ１０２４）。
（冷媒側能力［ｋＷ］）＝（冷媒循環量［ｋｇ／ｓ］）×（熱交換器の入口と出口の比エンタルピ差［ｋＪ／ｋｇ］）・・・（２）

【0043】

ここまでの測定、演算を行うことにより、制御部４０は、ステップＳ１０２の冷媒側能力の演算を終える。

【0044】

次に、制御部４０は、ステップＳ１０１で行った熱源側熱交換器２３の入口と出口の水配管の温度の測定値と、ステップＳ１０２で行った冷媒側能力の演算結果を用いて、水量の演算を行う。まず、制御部４０は、ステップＳ１０１で測定した水配管の入口温度から水の物性値を用いて、入口水比熱［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］と入口水密度［ｋｇ／ｍ^３］を求める。制御部４０は、同様にして、ステップＳ１０１で測定した水配管の出口温度から水の物性値を用いて、出口水比熱［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］と出口水密度［ｋｇ／ｍ^３］を求める。次に、制御部４０は、ステップＳ１０１で求めた水配管の出口温度［℃］と水配管の入口温度［℃］と、ステップＳ１０２で求めた冷媒側能力［ｋＷ］を用い、（３）式を用いて、水量［ｍ^３／ｓ］を計算する。
（水量［ｍ^３／ｓ］）＝（冷媒側能力［ｋＷ］）／（（出口水比熱［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］）×（出口水密度［ｋｇ／ｍ^３］）×（水配管の出口温度［℃］）−（入口水比熱［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］）×（入口水密度［ｋｇ／ｍ^３］）×（水配管の入口温度［℃］））・・・（３）

【0045】

次に、ステップＳ１０４では、制御部４０は、演算された現在の水量が、水量の許容範囲内か否かを判断する。制御部４０は、現在の水量が許容範囲内のときは、ステップＳ１０５に進む。水量が許容範囲の上限を超えているときは、ステップＳ１１２に進み、水量調整弁１１の開度を小さくするように制御して、制御を終了する。制御部４０は、水量が許容範囲の下限を下回っているときは、ステップＳ１１１に進み、水量調整弁１１の開度を大きくするように制御して、制御を終了する。

【0046】

ステップＳ１０５に進んだときは、制御部４０は、ステップＳ１０１で測定した熱源側熱交換器２３の入口と出口の水温差が目標範囲内にあるか否かを判断する。制御部４０は、測定した水温差が目標範囲内のときは、水量調整弁１１の開度を維持（Ｓ１１０）し、制御を終了する。測定した水温差が目標範囲内の上限を超えるときは、制御部４０は、水量調整弁１１の開度を大きく（Ｓ１１１）し、制御を終了する。制御部４０は、測定した水温差が目標範囲内の下限を下回るときは、水量調整弁１１の開度を小さく（Ｓ１１２）し、制御を終了する。

【0047】

以上のように、制御部４０は、ステップＳ１０１〜Ｓ１１０（またはＳ１１１、またはＳ１１２）を実行することによって、１回の制御を終了する。好ましくは、ステップＳ１０４で水量が許容範囲に、かつ、ステップＳ１０５で水温差が目標範囲内になり、ステップＳ１１０の水量調整弁の開度が保持されるようになるまで、制御部４０は、ステップＳ１０１〜Ｓ１１０（またはＳ１１１、またはＳ１１２）を繰り返す。また、制御部４０は、ステップＳ１０４で水量が許容範囲に、かつ、ステップＳ１０５で水温差が目標範囲内になり、ステップＳ１１０の水量調整弁の開度が保持されるようになった後であっても、所定時間ごとに、ステップＳ１０１〜Ｓ１１０（またはＳ１１１、またはＳ１１２）を繰り返して、水量調整弁１１の開度を適切な状態に保ってもよい。

【0048】

（４）特徴
（４−１）
本実施形態の水量調整装置１０は、入口と出口の差圧が所定範囲内になるように回転数制御される循環ポンプ（５１）によって、水回路５の水配管中の水を循環させ、冷媒回路（２）を流れる冷媒と、水配管を流れる水との間で熱交換器（２３）において熱交換を行わせる冷凍サイクル装置（１）に備えられ、水配管を流れる水量を制御する。水量調整装置１０は、水配管を流れる水量を調整する水量調整弁１１と、熱交換器２３の入口の水配管の温度を測定する第１温度センサ１２と、熱交換器２３の出口の水配管の温度を測定する第２温度センサ１３と、第１温度センサ１２の測定温度と第２温度センサ１３の測定温度の差に基づいて、水量調整弁１１の開度を制御する制御部４０とを備える。

【0049】

本実施形態の水量調整装置１０は、水量調整弁１１で水回路５の水配管の水量を調整することにより、冷凍サイクル装置１の負荷に応じて循環ポンプ５１の回転数を間接的に制御でき、装置全体として省エネ性を向上させることができる。

【0050】

また、制御部４０は、第１温度センサ１２の測定温度と第２温度センサ１３の測定温度の差が所定範囲内に入るように水量調整弁１１の開度を制御するため、水回路５の水量を適量に制御することができる。

【0051】

また、本実施形態の水量調整弁１１の開度の制御は、冷暖房運転のような通常運転時に行われるので、通常運転時に、水回路５の水量を適量に制御することができる。さらに、制御を所定時間おきに繰り返すことにより、通常運転中、水量を適量に保つことができる。

【0052】

（４−２）
本実施形態の水量調整装置１０においては、制御部４０は、水回路５の水配管を流れる水量が所定範囲内になるように、水量調整弁１１の開度を調整する（Ｓ１０４）。この水量は、直接測定したものではなく、演算により算出された（Ｓ１０３）ものである。

【0053】

本実施形態の水量調整装置１０は、熱源側熱交換器２３の入口と出口の水配管の温度差だけでなく、演算された水量に基づいて、水量調整弁１１の開度を調整するので、より適切に、水量を制御できる。また、水量を演算により算出しているため、高価な水量センサを用いる必要がない。

【0054】

（４−３）
さらに、上記水量の演算（Ｓ１０３）は、冷媒の冷媒側能力（Ｓ１０２において演算）に基づいて演算されたものである。

【0055】

言い換えると、冷凍サイクル装置１の熱交換量に依存して水量が演算され、その水量に基づいて、水回路５の水量が制御されるため、より適切に、水量を制御できる。

【0056】

本実施形態においては、冷媒の冷媒側能力は、冷媒の循環量と、熱源側熱交換器２３の冷媒入口と出口における比エンタルピ差とに基づいて演算されている（式（２））。

【0057】

（４−４）
本実施形態の水量調整装置１０においては、水回路５の水配管を流れる水量が所定範囲内になるように、水量調整弁１１の開度を調整（Ｓ１０４）した後で、熱源側熱交換器２３の入口と出口の水配管の温度差に基づいて、水量調整弁１１の開度を制御する（Ｓ１０５）。このように制御することにより、適切に、水回路５の水配管を流れる水量を制御できる。

【0058】

（５）変形例
（５−１）変形例１Ａ
変形例１Ａの水量調整装置１０の構成は、第１実施形態と同じである。変形例１Ａの水量調整弁１１の開度制御方法は、ステップＳ１０２３の冷媒循環量の演算方法を除いて、第１実施形態と同じである。変形例１Ａの冷媒循環量の演算方法について、説明する。

【0059】

変形例１Ａでは、冷媒循環量を算出するパラメータとして、冷凍サイクル装置１の運転状態を示すパラメータと、圧縮機２１の特性を示すパラメータとを用いる。

【0060】

冷凍サイクル装置１の運転状態を示すパラメータとして、冷媒の蒸発圧力と圧縮機２１への冷媒吸入温度を測定する。まず、冷媒の蒸発圧力と、吸入温度から、冷媒の吸入密度（ｋｇ／ｍ^３）を算出する。次に圧縮機２１の特性を示すパラメータとして、容積効率［％］、ピストン押しのけ量［ｍ^３／ｒｅｖ］を用い、さらに、現在の圧縮機２１の回転数［ｒｐｓ］を用いて、（４）式で、冷媒循環量［ｋｇ／ｓ］を計算する。
（冷媒循環量［ｋｇ／ｓ］）＝（容積効率［％］）×（ピストン押しのけ量［ｍ^３／ｒｅｖ］）×（圧縮機回転数［ｒｐｓ］）・・・（４）

【0061】

以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

【符号の説明】

【0062】

１・・・・・・・冷凍サイクル装置
２・・・・・・・冷媒回路
５・・・・・・・水回路
１０・・・・・・水量調整装置
１１・・・・・・水量調整弁
１２・・・・・・第１温度センサ
１３・・・・・・第２温度センサ
２０・・・・・・熱源ユニット
２３・・・・・・熱源側熱交換器
３０ａ、３０ｂ・利用ユニット
４０・・・・・・制御部
５１・・・・・・循環ポンプ

【先行技術文献】

【特許文献】

【0063】

【特許文献1】特開２００８−７５９４８号公報

【図1】

【図2】

【図3】