JP6441000B2 - 蒸気圧縮式冷凍サイクル - Google Patents
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Description
1.蒸気圧縮式冷凍サイクルの構成
本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍サイクル1は、図1に示すように、高圧熱交換器3、第1減圧器5A、第2減圧器5B、低圧熱交換器7、第1圧縮機9A、第2圧縮機9B、及び気液分離器11等を備えている。
第1減圧器5Aは、高圧熱交換器3から流出した高圧冷媒を減圧・膨張させる。第1減圧器5Aにて減圧された冷媒(以下、中間圧冷媒という。)は、気液分離器11にて気相冷媒と気相冷媒とに分離される。
2.蒸気圧縮式冷凍サイクルの制御
2.1 制御系の構成
第1圧縮機9A、第2圧縮機9B、第1減圧器5A、及び第2減圧器5B等の作動は、図2に示すように、制御装置21により制御されている。制御装置21は、CPU、ROM及びRAM等を有するマイクロコンピュータにて構成されている。
制御装置21は、低圧熱交換器7にて必要な冷凍能力(冷房能力)が発生するように、第1圧縮機9Aの回転数を制御する。具体的には、制御装置21は、室内温度(室内温度センサS7の検出温度)が予め設定された温度範囲(例えば、10℃〜30℃)となるように、第1圧縮機9Aの作動を制御する。
制御装置21は、低圧熱交換器7での熱負荷の大きさ及び外気温度に基づいて、第2圧縮機9Bを稼働させるインジェクション運転と第2圧縮機9Bを停止させる非インジェクション運転とを切替制御する。
第1減圧器5Aは可変絞り装置にて構成されている。可変絞り装置は、絞り開度を変更調節する電気式のアクチュエータ(図示せず。)を有する。制御装置21は、上記アクチュエータの作動を制御して第1減圧器5Aの絞り開度を変更する。
本実施形態に係る通常制御モードは、移行制御モードが実行されていないときに実行される。制御装置21は、通常制御モード時には、第1吐出圧センサS1及び中間圧センサS3からの検出信号を利用して第1減圧器5Aの絞り開度を制御する。つまり、制御装置21は、第1減圧器5Aから流出する冷媒の湿り度(液相冷媒の割合)が大きくなるように絞り開度を制御する。
移行制御モードは、非インジェクション運転からインジェクション運転に移行する場合であって、第2圧縮機9Bの圧力比が予めから設定された所定の範囲(以下、仕様圧力比という。)外の場合に実行される。
第2減圧器5Bは、可変絞り装置(図示せず。)にて構成されている。可変絞り装置は、絞り開度を変更調節する電気式のアクチュエータ(図示せず。)を有する。制御装置21は、上記アクチュエータの作動を制御して第2減圧器5Bの絞り開度を変更する。具体的には、制御装置21は、低圧熱交換器7の冷媒出口側の冷媒加熱度が、0以上の値であって予め設定された所定の値となるように第2減圧器5Bの絞り開度を制御する。
本実施形態では、インジェクション運転と非インジェクション運転とを切り替えることが可能であるので、第1圧縮機9A及び第2圧縮機9Bの消費動力を更に低減可能なインジェクション方式の蒸気圧縮式冷凍サイクル1を得ることができる。
本実施形態に係る移行制御モードは、第2圧縮機9Bの吐出圧Pd2を第2圧縮機9Bの吸入側に導入することにより、第2圧縮機9Bの吸入圧Ps2を上昇させるものである。
本実施形態は第2実施形態の変形例である。すなわち、第2実施形態では、移行制御モード時における第2バルブ15Aの開度は、予め設定された圧力損失が発生する一定の開度であった。これに対して、本実施形態は、第2吐出圧Pd2が停止圧力Pdsに近づくほど第2バルブ15Aの開度を小さくするものである。
上述の実施形態に係る移行制御モードは、第2吸入圧Ps2を上昇させることにより、第2圧縮機9Bの圧力比を仕様圧力比以内にするものであった。これに対して、本実施形態は、現実の圧力比が仕様圧力比以内になるように高圧冷媒の圧力を制御するものである。
本実施形態に係る制御装置21は、低圧熱交換器7から室内に供給される吹出空気の温度が予め設定された温度範囲となるように第1圧縮機9Aの作動を制御する。このため、図7に示すように、制御装置21には、吹出空気の温度を検出する吹出温度センサS8からの出力信号が入力される。
上述の実施形態では、第1圧縮機9Aと第2圧縮機9Bとは、冷媒流れに対して並列に配置されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1圧縮機9Aと第2圧縮機9Bとは、冷媒流れに対して直列に配置してもよい。
5B… 第2減圧器 7… 低圧熱交換器 9A… 第1圧縮機
9B… 第2圧縮機 11… 気液分離器 19… 第1バルブ
Claims (11)
- 低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、
高温側の冷媒を冷却する高圧熱交換器と、
低温側の冷媒を加熱・蒸発させる低圧熱交換器と、
前記高圧熱交換器から流出した高圧冷媒を減圧・膨張させる第1減圧器と、
前記第1減圧器にて減圧された中間圧冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器と、
前記気液分離器にて分離された液相冷媒を減圧・膨張させて前記低圧熱交換器に供給する第2減圧器と、
前記低圧熱交換器側から流出した冷媒を吸引して圧縮するとともに、圧縮された冷媒を前記高圧熱交換器側に吐出する第1圧縮機と、
前記気液分離器から気相冷媒を吸引して圧縮するとともに、圧縮された冷媒を前記第1圧縮機の吐出側に吐出する第2圧縮機と、
前記第2圧縮機の作動を制御するインジェクション制御部であって、前記第2圧縮機を稼働させるインジェクション運転と前記第2圧縮機を停止させる非インジェクション運転とを切替制御可能なインジェクション制御部と、
前記第2圧縮機の吸入側圧力に対する当該第2圧縮機の吐出側圧力の比を圧力比としたとき、前記非インジェクション運転から前記インジェクション運転に移行する場合であって前記圧力比が予め設定された所定の範囲外の場合に、前記圧力比を前記所定の範囲内にする圧力比制御システムと、
前記非インジェクション運転時に、前記第1圧縮機の吐出側と前記第2圧縮機の吐出側とが連通することを阻止する第1バルブと
を備えることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍サイクル。 - 前記圧力比制御システムは、
前記圧力比が前記所定の範囲内になるように前記第1減圧器の開度を制御する移行制御部
を有することを特徴とする請求項1に記載の蒸気圧縮式冷凍サイクル。 - 前記移行制御部は、前記第2圧縮機の吐出圧が、前記第1圧縮機の吐出圧に基づいて決定される圧力になったときに停止することを特徴とする請求項2に記載の蒸気圧縮式冷凍サイクル。
- 前記圧力比制御システムは、
前記第2圧縮機の吐出側と前記第2圧縮機の吸入側とを繋ぐ均圧回路に設けられ、当該均圧回路の連通状態を調節する第2バルブ、及び
前記第2バルブの作動を制御する第2バルブ制御部であって、前記均圧回路を連通させて前記第2圧縮機の吐出圧を前記吸入側に導く第2バルブ制御部
を有していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の蒸気圧縮式冷凍サイクル。 - 前記第2バルブ制御部は、前記第2圧縮機の吐出圧が、前記第1圧縮機の吐出圧に基づいて決定される圧力(以下、停止圧力という。)になったときに、前記第2バルブを閉じることを特徴とする請求項4に蒸気圧縮式冷凍サイクル。
- 前記第2バルブ制御部は、前記第2圧縮機の吐出圧が前記停止圧力に近づくほど前記第2バルブの開度を小さくすることを特徴とする請求項5に記載の蒸気圧縮式冷凍サイクル。
- 前記圧力比制御システムは、
前記圧力比が前記所定の範囲内になるように前記高圧冷媒の圧力を制御する高圧制御部
を有することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の蒸気圧縮式冷凍サイクル。 - 前記高圧制御部は、
前記高圧熱交換器の放熱能力を調整する放熱力調整部、及び
前記高圧熱交換器の放熱能力を増大させるように前記放熱力調整部の作動を制御する放熱力制御部
を有することを特徴とする請求項7に記載の蒸気圧縮式冷凍サイクル。 - 前記放熱力調整部は、前記高圧熱交換器に冷却風を送風する送風機であることを特徴とする請求項8に記載の蒸気圧縮式冷凍サイクル。
- 前記放熱力調整部は、前記高圧熱交換器に水を散水する散水器であることを特徴とする請求項8に記載の蒸気圧縮式冷凍サイクル。
- 前記非インジェクション運転から前記インジェクション運転に移行する場合であって前記圧力比が前記所定の範囲外の場合に実行される制御モードを移行制御モードとしたとき、
前記高圧制御部は、前記移行制御モード時に当該移行制御モードが実行されていない場合に比べて前記第1圧縮機の吐出冷媒量を減少させることを特徴とする請求項7に記載の蒸気圧縮式冷凍サイクル。
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