JP6477908B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
冷凍サイクル装置は、
冷媒を低圧から低圧よりも高い高圧まで圧縮し、超臨界状態とされた高圧冷媒を吐出するとともに、低圧から高圧までの冷媒の圧縮過程の途中に低圧と高圧の間の中間圧である中間圧冷媒を導入する圧縮機構と、
圧縮機構から吐出された高圧冷媒と熱交換媒体との熱交換によって高圧冷媒を放熱させる放熱器と、
放熱器から流出の高圧冷媒の一部を低圧まで減圧させて低圧冷媒とする第1減圧器と、
低圧冷媒を蒸発させるとともに、蒸発後の低圧冷媒を圧縮機構に吸入させる蒸発器と、
放熱器から流出の高圧冷媒の他の一部を中間圧まで減圧させて中間圧冷媒とする第2減圧器と、
放熱器から流出して第1減圧器に向かって流れる高圧冷媒と、第2減圧器から流出して圧縮機構に向かって流れる中間圧冷媒とを熱交換させる内部熱交換器と、
放熱器に流入する熱交換媒体の温度を検出する温度検出部と、
温度検出部の検出温度に基づいて、圧縮機構、放熱器、第1減圧器、蒸発器、第2減圧器および内部熱交換器を有して構成される冷凍サイクルの作動を制御して、高圧冷媒の圧力および中間圧冷媒の流量を調整する制御装置とを備え、
制御装置は、検出温度が冷媒の臨界温度よりも高い場合に、検出温度が高いほど高圧冷媒の圧力が高くなるように、高圧冷媒の圧力を調整するとともに、検出温度が高いほど中間圧冷媒の流量が多くなるように、中間圧冷媒の流量を調整する。
本実施形態では、本開示の冷凍サイクル装置を給湯暖房機に適用している。図1に示すように、本実施形態の給湯暖房機1は、貯湯タンク内の給湯水を循環させる給湯回路10と、冷媒を循環させる冷凍サイクル装置20とを備えている。
本実施形態は、第2膨張弁27の開度制御が第1実施形態と異なるものである。本実施形態では、制御装置30は、図12に示す各ステップを実行して、冷凍サイクルの作動を制御することにより、高圧冷媒の圧力とインジェクション流量を適切に調節する。図12のステップS1〜S4は、図2のステップS1〜S4と同じである。
本実施形態は、第2膨張弁27の開度制御が第1実施形態と異なるものである。本実施形態では、制御装置30は、図14に示す各ステップを実行して、冷凍サイクルの作動を制御することにより、高圧冷媒の圧力とインジェクション流量を適切に調節する。図14のステップS1〜S4は、図2のステップS1〜S4と同じである。
本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように、請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
Claims (8)
- 冷凍サイクル装置であって、
冷媒を低圧から前記低圧よりも高い高圧まで圧縮し、超臨界状態とされた高圧冷媒を吐出するとともに、前記低圧から前記高圧までの冷媒の圧縮過程の途中に前記低圧と前記高圧の間の中間圧である中間圧冷媒を導入する圧縮機構(21)と、
前記圧縮機構から吐出された前記高圧冷媒と熱交換媒体との熱交換によって前記高圧冷媒を放熱させる放熱器(23)と、
前記放熱器から流出の前記高圧冷媒の一部を前記低圧まで減圧させて低圧冷媒とする第1減圧器(25)と、
前記低圧冷媒を蒸発させるとともに、蒸発後の前記低圧冷媒を前記圧縮機構に吸入させる蒸発器(26)と、
前記放熱器から流出の前記高圧冷媒の他の一部を前記中間圧まで減圧させて中間圧冷媒とする第2減圧器(27)と、
前記放熱器から流出して前記第1減圧器に向かって流れる前記高圧冷媒と、前記第2減圧器から流出して前記圧縮機構に向かって流れる前記中間圧冷媒とを熱交換させる内部熱交換器(24)と、
前記放熱器に流入する前記熱交換媒体の温度を検出する温度検出部(31)と、
前記温度検出部の検出温度に基づいて、前記圧縮機構、前記放熱器、前記第1減圧器、前記蒸発器、前記第2減圧器および前記内部熱交換器を有して構成される冷凍サイクルの作動を制御して、前記高圧冷媒の圧力および前記中間圧冷媒の流量を調整する制御装置(30)とを備え、
前記制御装置は、前記検出温度が前記冷媒の臨界温度よりも高い場合に、前記検出温度が高いほど前記高圧冷媒の圧力が高くなるように、前記高圧冷媒の圧力を調整するとともに、前記検出温度が高いほど前記中間圧冷媒の流量が多くなるように、前記中間圧冷媒の流量を調整する冷凍サイクル装置。 - 前記制御装置は、前記検出温度が前記冷媒の臨界温度よりも高い場合に、前記検出温度が高いほど前記中間圧冷媒の流量が多くなり、かつ、前記検出温度が前記臨界温度よりも低い場合と比較して、前記検出温度の上昇量に対する前記中間圧冷媒の流量の増加量の割合が大きくなるように、前記中間圧冷媒の流量を調整する請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記第2減圧器は、通路開度が調整されるように構成されており、
前記制御装置は、前記第2減圧器の通路開度を制御することにより、前記中間圧冷媒の流量を調整するようになっている請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記内部熱交換器から流出した前記中間圧冷媒のエンタルピと関連する前記中間圧冷媒の物理量を検出する物理量検出部(32、33)を備え、
前記制御装置は、前記物理量検出部の検出物理量に基づいて、前記エンタルピを算出するエンタルピ算出部(S5−2)と、前記エンタルピ算出部の算出値に基づいて、前記エンタルピが予め定められた目標値となるように、前記第2減圧器の通路開度を制御する開度制御部(S6−1)とを有する請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記内部熱交換器から流出した前記中間圧冷媒の過熱度と関連する前記中間圧冷媒の物理量を検出する物理量検出部(32、33)を備え、
前記制御装置は、前記物理量検出部の検出物理量に基づいて、前記過熱度を算出する過熱度算出部(S5−4)と、前記過熱度算出部の算出値に基づいて、前記過熱度が予め定められた目標値となるように、前記第2減圧器の通路開度を制御する開度制御部(S6−2)とを有する請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記高圧冷媒の圧力を検出する圧力検出部(34)を備え、
前記第1減圧器は、通路開度が調整されるように構成されており、
前記制御装置は、前記検出温度に基づいて、前記高圧冷媒の目標圧力を決定する圧力決定部(S2)と、前記圧力検出部の検出圧力に基づいて、前記高圧冷媒の圧力が前記目標圧力となるように、前記第1減圧器の通路開度を制御する開度制御部(S4)を有し、
前記圧力決定部は、前記検出温度が前記冷媒の臨界温度よりも高い場合に、前記検出温度が高いほど前記高圧冷媒の圧力が高くなるように、前記目標圧力を決定する請求項1ないし5のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記冷媒は、二酸化炭素であり、
前記目標圧力は、前記冷媒のモリエル線図上における600kg/m3の等密度線と前記検出温度と同じ温度の等温線との交点での圧力よりも高く、前記冷媒のモリエル線図上における700kg/m3の等密度線と前記検出温度と同じ温度の等温線との交点での圧力よりも低い請求項6に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記熱交換媒体は、給湯または暖房に用いられる給湯水である請求項1ないし7のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
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