JP7216308B2 - refrigeration cycle equipment - Google Patents
refrigeration cycle equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP7216308B2 JP7216308B2 JP2021062241A JP2021062241A JP7216308B2 JP 7216308 B2 JP7216308 B2 JP 7216308B2 JP 2021062241 A JP2021062241 A JP 2021062241A JP 2021062241 A JP2021062241 A JP 2021062241A JP 7216308 B2 JP7216308 B2 JP 7216308B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- refrigeration cycle
- composition ratio
- mode
- compressor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 title claims description 139
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 617
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 114
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 29
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 21
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 19
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 48
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 25
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical group O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 230000006870 function Effects 0.000 description 16
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 13
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 13
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 11
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 6
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- WFLOTYSKFUPZQB-OWOJBTEDSA-N (e)-1,2-difluoroethene Chemical group F\C=C\F WFLOTYSKFUPZQB-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 1
- CDOOAUSHHFGWSA-UPHRSURJSA-N (z)-1,3,3,3-tetrafluoroprop-1-ene Chemical compound F\C=C/C(F)(F)F CDOOAUSHHFGWSA-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trifluoroethene Chemical group FC=C(F)F MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FXRLMCRCYDHQFW-UHFFFAOYSA-N 2,3,3,3-tetrafluoropropene Chemical compound FC(=C)C(F)(F)F FXRLMCRCYDHQFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/006—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant containing more than one component
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/02—Compressor control
- F25B2600/025—Compressor control by controlling speed
- F25B2600/0253—Compressor control by controlling speed with variable speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/25—Control of valves
- F25B2600/2513—Expansion valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/25—Control of valves
- F25B2600/2523—Receiver valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/19—Pressures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2108—Temperatures of a receiver
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Description
冷凍サイクル装置に関する。 It relates to a refrigeration cycle device.
冷凍サイクル装置に使用する冷媒には、冷媒としての性能に加え、安全性が高い、環境負荷が小さい等の様々な要求を満たすことが求められている。例えば、特許文献1(特開2008-281326号公報)には、R134aに代えて、地球温暖化係数の小さなR1234yfを冷凍サイクル装置に使用することが記載されている。 Refrigerants used in refrigeration cycle devices are required to satisfy various requirements such as high safety and low environmental impact in addition to performance as a refrigerant. For example, Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-281326) describes the use of R1234yf, which has a low global warming potential, in a refrigeration cycle device instead of R134a.
しかし、冷媒に対する様々な要求がある中で、運転条件によらず、効率が良く、十分な能力を得ることが可能な冷媒を選定することは一般に困難である。 However, among various requirements for refrigerants, it is generally difficult to select a refrigerant that is efficient and capable of obtaining sufficient performance regardless of operating conditions.
第1観点に係る冷凍サイクル装置は、冷凍サイクルと、変更部と、制御部と、を備える。冷凍サイクルは、第1冷媒と第2冷媒とを含む非共沸混合冷媒を用いる。変更部は、冷凍サイクルを流れる冷媒中の、第1冷媒と第2冷媒との組成比を変更する。制御部は、変更部の動作を制御する。制御部は、第1モードと、第2モードと、を実行する。第1モードは、変更部の動作を制御して冷凍サイクルに第2冷媒を略単独で流すモードである。第2モードは、変更部の動作を制御して冷凍サイクルに第1冷媒と第2冷媒との混合冷媒を流すモードである。 A refrigeration cycle device according to a first aspect includes a refrigeration cycle, a changing section, and a control section. The refrigeration cycle uses a non-azeotropic refrigerant mixture containing a first refrigerant and a second refrigerant. The changing unit changes the composition ratio of the first refrigerant and the second refrigerant in the refrigerant flowing through the refrigeration cycle. The control unit controls the operation of the change unit. The controller executes a first mode and a second mode. The first mode is a mode in which the operation of the change unit is controlled to allow the second refrigerant to flow substantially independently through the refrigeration cycle. The second mode is a mode in which the operation of the change unit is controlled to allow the mixed refrigerant of the first refrigerant and the second refrigerant to flow through the refrigeration cycle.
第1観点の冷凍サイクル装置は、第2冷媒を略単独で使用することも、第1冷媒と第2冷媒とを含む非共沸混合冷媒を使用することも可能であるため、運転条件に応じて、適切な組成の冷媒を使用できる。 The refrigeration cycle device of the first aspect can use the second refrigerant substantially alone, or can use a non-azeotropic mixed refrigerant containing the first refrigerant and the second refrigerant. Therefore, a refrigerant of suitable composition can be used.
第2観点に係る冷凍サイクル装置は、第1観点の冷凍サイクル装置であって、第1モードでは、冷凍サイクルに第2冷媒の濃度が92wt%以上の冷媒が流される。 A refrigerating cycle device according to a second aspect is the refrigerating cycle device according to the first aspect, in which in the first mode, a refrigerant having a second refrigerant concentration of 92 wt % or more flows through the refrigerating cycle.
第3観点に係る冷凍サイクル装置は、第2観点の冷凍サイクル装置であって、第1モードでは、冷凍サイクルに第2冷媒の濃度が98wt%以上の冷媒が流される。 A refrigerating cycle device according to a third aspect is the refrigerating cycle device according to the second aspect, in which in the first mode, a refrigerant having a second refrigerant concentration of 98 wt % or more flows through the refrigerating cycle.
第4観点に係る冷凍サイクル装置は、第1観点から第3観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、検知部を更に備える。検知部は、冷凍サイクルを流れる冷媒中の、第1冷媒と第2冷媒との組成比を検知する。制御部は、検知部が検知する第1冷媒と第2冷媒との組成比が目標組成比になるように、変更部の動作を制御する。 A refrigeration cycle device according to a fourth aspect is the refrigeration cycle device according to any one of the first aspect to the third aspect, and further includes a detector. The detection unit detects the composition ratio of the first refrigerant and the second refrigerant in the refrigerant flowing through the refrigeration cycle. The control unit controls the operation of the changing unit so that the composition ratio of the first refrigerant and the second refrigerant detected by the detection unit becomes the target composition ratio.
第4観点の冷凍サイクル装置では、冷媒の組成比を検知しながら、第1冷媒と第2冷媒との組成比を変更するので、運転条件に応じ、適切な組成の冷媒を使用できる。 In the refrigeration cycle device of the fourth aspect, the composition ratio between the first refrigerant and the second refrigerant is changed while detecting the composition ratio of the refrigerant, so refrigerant with an appropriate composition can be used according to the operating conditions.
第5観点に係る冷凍サイクル装置は、第1観点から第4観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、第2冷媒の沸点は、第1冷媒の沸点より高い。 A refrigeration cycle device according to a fifth aspect is the refrigeration cycle device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the boiling point of the second refrigerant is higher than the boiling point of the first refrigerant.
第6観点に係る冷凍サイクル装置は、第5観点の冷凍サイクル装置であって、冷凍サイクルは、温度調整対象の温度調整を行う利用熱交換器を含む。利用熱交換器を蒸発器として利用する際に、制御部は、第1モードを実行する。利用熱交換器を放熱器として利用する際に、制御部は、第2モードを実行する。 A refrigerating cycle device according to a sixth aspect is the refrigerating cycle device according to the fifth aspect, wherein the refrigerating cycle includes a utilization heat exchanger that adjusts the temperature of a target for temperature adjustment. When using the utilization heat exchanger as an evaporator, the control unit executes the first mode. When using the utilization heat exchanger as a radiator, the control unit executes the second mode.
第6観点の冷凍サイクル装置では、利用熱交換器を蒸発器として利用する際には第2冷媒を略単独で使用して効率を重視した運転をすることができる。一方、能力不足の発生しやすい利用熱交換器を放熱器として利用する運転の際には、第1冷媒と第2冷媒との非共沸混合冷媒を用いて必要な能力を得ることができる。 In the refrigerating cycle apparatus of the sixth aspect, when the heat exchanger is used as an evaporator, the second refrigerant can be used substantially alone to allow efficiency-oriented operation. On the other hand, when the heat exchanger is used as a heat radiator, the required capacity can be obtained by using the non-azeotropic mixed refrigerant of the first refrigerant and the second refrigerant.
第7観点に係る冷凍サイクル装置は、第6観点の冷凍サイクル装置であって、利用熱交換器を放熱器として利用する際に、制御部は、冷凍サイクル装置に対する要求能力に応じて、第1モード又は第2モードを実行する。 A refrigerating cycle apparatus according to a seventh aspect is the refrigerating cycle apparatus according to the sixth aspect, wherein when the utilization heat exchanger is used as a heat radiator, the controller controls the first mode or the second mode.
第7観点の冷凍サイクル装置では、利用熱交換器を放熱器として利用する際にも、能力的に第1冷媒と第2冷媒との混合冷媒を用いることが不要であれば、第2冷媒を略単独で使用して効率を重視した運転を行うことができる。 In the refrigeration cycle apparatus of the seventh aspect, even when the heat exchanger is used as a heat radiator, the second refrigerant may be used if it is unnecessary to use the mixed refrigerant of the first refrigerant and the second refrigerant due to the capacity. It can be used almost independently to drive with an emphasis on efficiency.
第8観点に係る冷凍サイクル装置は、第7観点の冷凍サイクル装置であって、冷凍サイクルは、圧縮機を含む。制御部は、圧縮機の回転数を更に制御する。制御部は、第1モードを実行中に、圧縮機の回転数を所定の回転数に上げても要求能力が得られない場合に、第2モードを実行する。 A refrigerating cycle device according to an eighth aspect is the refrigerating cycle device according to the seventh aspect, wherein the refrigerating cycle includes a compressor. The controller further controls the rotation speed of the compressor. The control unit executes the second mode when the required capacity cannot be obtained even if the rotational speed of the compressor is increased to a predetermined rotational speed while the first mode is being executed.
第8観点の冷凍サイクル装置では、効率の低下を抑制しつつ、必要な能力を得ることができる。 In the refrigeration cycle device of the eighth aspect, it is possible to obtain the necessary capacity while suppressing the decrease in efficiency.
第9観点に係る冷凍サイクル装置は、第6観点又は第7観点の冷凍サイクル装置であって、制御部は、第2モードを実行する際に、変更部の動作を制御して、冷凍サイクルを流れる冷媒中の第1冷媒と第2冷媒との組成比を、第1組成比と、第2組成比と、の間で変更する。第2組成比は、第1組成比より第1冷媒の比率が高い。 A refrigerating cycle apparatus according to a ninth aspect is the refrigerating cycle apparatus according to the sixth aspect or the seventh aspect, wherein the control unit controls the operation of the changing unit when executing the second mode to operate the refrigerating cycle. The composition ratio of the first refrigerant and the second refrigerant in the flowing refrigerant is changed between the first composition ratio and the second composition ratio. The second composition ratio has a higher proportion of the first refrigerant than the first composition ratio.
第9観点の冷凍サイクル装置では、第1冷媒と第2冷媒との組成比を段階的に変化させるので、効率の低下は抑制しつつ、必要な能力を得ることができる。 In the refrigeration cycle device of the ninth aspect, the composition ratio between the first refrigerant and the second refrigerant is changed stepwise, so that the necessary capacity can be obtained while suppressing the decrease in efficiency.
第10観点に係る冷凍サイクル装置は、第9観点の冷凍サイクル装置であって、冷凍サイクルは、圧縮機を含む。制御部は、圧縮機の回転数を更に制御する。制御部は、冷凍サイクル装置に対する要求能力の変化に応じて、圧縮機の回転数、又は、冷凍サイクルを流れる冷媒中の第1冷媒と第2冷媒との組成比、のいずれかを変更する。 A refrigerating cycle device according to a tenth aspect is the refrigerating cycle device according to the ninth aspect, wherein the refrigerating cycle includes a compressor. The controller further controls the rotation speed of the compressor. The control unit changes either the number of rotations of the compressor or the composition ratio of the first refrigerant and the second refrigerant in the refrigerant flowing through the refrigeration cycle according to changes in the required capacity of the refrigeration cycle device.
第10観点の冷凍サイクル装置では、効率の低下は抑制しつつ、必要な能力を得ることができる。 In the refrigeration cycle device of the tenth aspect, it is possible to obtain the necessary capacity while suppressing the decrease in efficiency.
第11観点に係る冷凍サイクル装置は、第10観点の冷凍サイクル装置であって、制御部は、要求能力が増大した際に、圧縮機の回転数、及び、冷凍サイクルを流れる冷媒中の第1冷媒と第2冷媒との組成比のうち、変更した際の圧縮機の電力増加量が少ない方を変更する。 A refrigerating cycle device according to an eleventh aspect is the refrigerating cycle device according to the tenth aspect, wherein, when the required capacity increases, the control unit controls the rotation speed of the compressor and the first Of the composition ratios of the refrigerant and the second refrigerant, the one with the smaller amount of increase in the electric power of the compressor when changed is changed.
第11観点の冷凍サイクル装置では、効率の低下は抑制しつつ、必要な能力を得ることができる。 In the refrigeration cycle device of the eleventh aspect, it is possible to obtain the necessary capacity while suppressing the decrease in efficiency.
第12観点に係る冷凍サイクル装置は、第10観点又は第11観点の冷凍サイクル装置であって、制御部は、要求能力が低下した際に、冷凍サイクルを流れる冷媒中の第1冷媒の比率が所定値より高い場合には、冷凍サイクルを流れる冷媒中の第1冷媒の比率を下げるよう変更部を制御し、冷凍サイクルを流れる冷媒中の第1冷媒の比率が所定値以下の場合には、圧縮機の回転数を下げる。 A refrigerating cycle device according to a twelfth aspect is the refrigerating cycle device according to the tenth or eleventh aspect, wherein the controller controls, when the required capacity is reduced, the ratio of the first refrigerant in the refrigerant flowing through the refrigerating cycle to When the ratio is higher than the predetermined value, the changing unit is controlled to decrease the ratio of the first refrigerant in the refrigerant flowing through the refrigerating cycle, and when the ratio of the first refrigerant in the refrigerant flowing through the refrigerating cycle is equal to or less than the predetermined value, Decrease compressor speed.
第12観点の冷凍サイクル装置では、効率の低下は抑制しつつ、必要な能力を得ることができる。 In the refrigeration cycle apparatus of the twelfth aspect, it is possible to obtain the necessary capacity while suppressing the decrease in efficiency.
第13観点に係る冷凍サイクル装置は、第1観点から第12観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、第1冷媒は、CO2である。第2冷媒は、R1234Ze又はR1234yfである。 A refrigeration cycle device according to a thirteenth aspect is the refrigeration cycle device according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the first refrigerant is CO2. The second refrigerant is R1234Ze or R1234yf.
第14観点に係る冷凍サイクル装置は、第1観点から第12観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、第1冷媒は、R1132(E)又はR1123である。第2冷媒は、R1234Ze又はR1234yfである。 A refrigeration cycle device according to a fourteenth aspect is the refrigeration cycle device according to any one of the first aspect to the twelfth aspect, wherein the first refrigerant is R1132(E) or R1123. The second refrigerant is R1234Ze or R1234yf.
以下に、図面を参照して、本開示の冷凍サイクル装置の実施形態を説明する。 Embodiments of the refrigeration cycle apparatus of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.
冷凍サイクル装置は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを利用して、温度調整対象の冷却及び温度調整対象の加熱の少なくとも一方を行う装置である。本開示の冷凍サイクル装置は、冷媒として、非共沸混合冷媒を使用する。本開示の冷凍サイクル装置は、後述のように、条件に応じ、冷凍サイクルを流れる冷媒の組成比を変更する。 A refrigeration cycle device is a device that uses a vapor compression refrigeration cycle to perform at least one of cooling of a temperature-adjusted object and heating of a temperature-adjusted object. The refrigeration cycle device of the present disclosure uses a non-azeotropic mixed refrigerant as a refrigerant. The refrigeration cycle device of the present disclosure changes the composition ratio of the refrigerant flowing through the refrigeration cycle according to conditions, as described later.
<第1実施形態>
(1)全体概要
図1を参照して、第1実施形態に係る冷凍サイクル装置100を説明する。図1は、冷凍サイクル装置100の概略構成図である。
<First embodiment>
(1) Overall Overview A
ここでは、冷凍サイクル装置100は、温度調整対象である空気の冷却及び加熱を行う空調装置である。ただし、これに限定されるものではなく、冷凍サイクル装置100は、温度調整対象の液体(例えば水)の冷却及び加熱を行う装置でもよい。
Here, the
冷凍サイクル装置100は、図1に示すように、冷凍サイクルの一例としての主冷媒回路50と、変更部70と、検知部150と、コントローラ110と、を主に備える。主冷媒回路50と、主冷媒回路50に接続される後述する変更部70の第1バイパス流路80と、を含めて、冷媒回路200と呼ぶ。
The refrigerating
冷媒回路200には、非共沸混合冷媒が充填されている。言い換えれば、主冷媒回路50は、非共沸混合冷媒を用いる。非共沸混合冷媒は、少なくとも2種類の冷媒の混合物である。第1実施形態の冷凍サイクル装置100の冷媒回路200には、2種類の冷媒(第1冷媒及び第2冷媒)だけを含む非共沸混合冷媒が充填される。ただし、これに限定されるものではなく、非共沸混合冷媒は、3種類以上の冷媒の混合物であってもよい。例えば、第2冷媒は、1種類の冷媒ではなく、2種類以上の冷媒を含む共沸混合冷媒又は疑似共沸混合冷媒であってもよい。要するに、非共沸混合冷媒は、第2冷媒としての2種類以上の冷媒を含む共沸混合冷媒又は疑似共沸混合冷媒と、第2冷媒とは非共沸の第1冷媒と、の混合冷媒であっても。
The
限定するものではないが、具体的には、第1冷媒は、CO2(二酸化炭素)であり、第2冷媒は、HFO(ハイドロフルオロオレフィン)である。HFOは、温暖化係数が極めて低い冷媒である。限定するものではないが、第2冷媒として用いられるHFOの具体例は、R1234Ze(シス-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン)である。また、例えば、R1234Zeに代えて、R1234yf(2,3,3,3-テトラフルオロプロペン)が、第2冷媒のHFOとして用いられてもよい。CO2は沸点の比較的低い冷媒であり、R1234ZeやR1234yfは沸点の比較的高い冷媒である。言い換えれば、第2冷媒の沸点は、第1冷媒の沸点より高い。以下では、第1冷媒を低沸点冷媒と呼び、第2冷媒を高沸点冷媒と呼ぶ場合がある。 Specifically, but not limited to, the first refrigerant is CO2 (carbon dioxide) and the second refrigerant is HFO (hydrofluoroolefin). HFO is a refrigerant with a very low global warming potential. A specific non-limiting example of HFO for use as the second refrigerant is R1234Ze (cis-1,3,3,3-tetrafluoropropene). Further, for example, instead of R1234Ze, R1234yf (2,3,3,3-tetrafluoropropene) may be used as HFO of the second refrigerant. CO2 is a refrigerant with a relatively low boiling point, and R1234Ze and R1234yf are refrigerants with a relatively high boiling point. In other words, the boiling point of the second refrigerant is higher than the boiling point of the first refrigerant. Hereinafter, the first refrigerant may be called a low boiling point refrigerant, and the second refrigerant may be called a high boiling point refrigerant.
冷凍サイクル装置100の冷媒回路200に充填されている全冷媒の総重量に対する、冷媒回路200に充填されている第1冷媒の総重量の割合は、20wt%以下であることが好ましい。
The ratio of the total weight of the first refrigerant charged in the
主冷媒回路50、変更部70、検知部150及びコントローラ110について概説する。
The main
主冷媒回路50は、図1に示すように、圧縮機10と、流路切換機構15と、熱源熱交換器20と、膨張機構30と、利用熱交換器40と、を主に含む。圧縮機10と、流路切換機構15と、熱源熱交換器20と、膨張機構30と、利用熱交換器40とは、後述する冷媒配管52a~52eにより接続されて主冷媒回路50を構成する(図1参照)。冷凍サイクル装置100は、冷媒を主冷媒回路50において循環させることで、温度調整対象の空気の冷却及び加熱を行う。
The main
変更部70は、主冷媒回路50を流れる冷媒中の、第1冷媒と第2冷媒との組成比を変更する機構である。
The changing
検知部150は、主冷媒回路50内を循環する冷媒の組成比を検知する。
The
なお、冷凍サイクル装置100は、図1に二点鎖線で示すように、図示しないケーシングを有する熱源ユニット2と、図示しないケーシングを有し、熱源ユニット2と冷媒配管を介して接続される利用ユニット4と、を備える。熱源ユニット2は、例えば、冷凍サイクル装置100の設置される建物の屋上又は機械室や、冷凍サイクル装置100の設置される建物の周囲等に設置される。利用ユニット4は、空調対象空間内や、空調対象空間の近傍の空間(例えば天井裏や機械室等)に配置される。限定するものではないが、熱源ユニット2のケーシングには、主冷媒回路50の圧縮機10、流路切換機構15、熱源熱交換器20及び膨張機構30と、変更部70と、検知部150と、が主に収容される。利用ユニット4のケーシングには、主冷媒回路50の利用熱交換器40が主に収容される。
1, the
コントローラ110は、冷凍サイクル装置100の各種構成の動作を制御する。
The
例えば、コントローラ110は、変更部70の動作を制御する。コントローラ110は、変更部70の動作を制御することで、第1モードと、第2モードと、を実行する。第1モードは、変更部70の動作を制御して主冷媒回路50に第2冷媒を略単独で流すモードである。第2モードは、変更部70の動作を制御して主冷媒回路50に第1冷媒と第2冷媒との混合冷媒を流すモードである。
For example, the
なお、ここで、第2冷媒を略単独で流すとは、第1冷媒を含まない第2冷媒を流す状態に限定されず、所定濃度以上の高濃度の第2冷媒を流す状態(実質的に第2冷媒を単独で流す状態)を含む。具体的には、主冷媒回路50に第2冷媒を略単独で流す状態には、主冷媒回路50に92wt%以上の濃度の第2冷媒を流す状態を含む。なお、第1モードでは、なるべく第2冷媒の濃度が高い冷媒(第1冷媒の濃度が低い冷媒)が主冷媒回路50に流されることが好ましい。好ましくは、第1モードでは、主冷媒回路50には、第2冷媒の濃度が98wt%以上の冷媒が流される。
It should be noted that the flow of the second refrigerant substantially alone is not limited to the state of flowing the second refrigerant that does not contain the first refrigerant, but the state of flowing the second refrigerant having a high concentration equal to or higher than a predetermined concentration (substantially state in which the second refrigerant flows alone). Specifically, the state in which the second refrigerant flows substantially alone through the main
(2)詳細構成
(2-1)主冷媒回路
主冷媒回路50は、図1に示すように、圧縮機10と、流路切換機構15と、熱源熱交換器20と、膨張機構30と、利用熱交換器40と、を主に含む。
(2) Detailed Configuration (2-1) Main Refrigerant Circuit The main
主冷媒回路50は、圧縮機10、流路切換機構15、熱源熱交換器20、膨張機構30、及び利用熱交換器40を接続するための配管として、図1に示すように、吸入管52aと、吐出管52bと、第1ガス冷媒管52cと、液冷媒管52dと、第2ガス冷媒管52eと、を有する(図1参照)。吸入管52aは、圧縮機10の吸入口10bと、流路切換機構15と、を接続している。吐出管52bは、圧縮機10の吐出口10cと、流路切換機構15と、を接続している。第1ガス冷媒管52cは、流路切換機構15と、熱源熱交換器20のガス端と、を接続している。液冷媒管52dは、熱源熱交換器20の液端と、利用熱交換器40の液端と、を接続している。液冷媒管52dには、膨張機構30が設けられている。第2ガス冷媒管52eは、利用熱交換器40のガス端と、流路切換機構15と、を接続している。
The main
(2-1-1)圧縮機
圧縮機10は、吸入口10bから冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入して、図示しない圧縮機構において冷媒を圧縮し、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を吐出口10cから吐出する。図1では、圧縮機10は1台だけ描画されているが、主冷媒回路50は、直列又は並列に接続された複数の圧縮機10を有してもよい。
(2-1-1) Compressor The
圧縮機10は、例えばスクロール圧縮機である。ただし、これに限定されるものではなく、圧縮機10は、ロータリ圧縮機等、スクロール圧縮機以外のタイプの圧縮機でもよい。圧縮機10の種類は、適宜選択されればよい。
圧縮機10は、限定するものではないが、モータ10aの回転数が可変の、インバータ制御方式の圧縮機である。圧縮機10の動作を制御する後述のコントローラ110は、例えば空調負荷に応じ、圧縮機10のモータ10aの回転数を制御する。
The
(2-1-2)流路切換機構
流路切換機構15は、冷凍サイクル装置100の運転モード(冷房運転モード/暖房運転モード)に応じ、主冷媒回路50における冷媒の流れ方向を切り換える機構である。冷房運転モードは、熱源熱交換器20を放熱器として機能させ、利用熱交換器40を蒸発器として機能させる冷凍サイクル装置100の運転モードである。暖房運転モードは、利用熱交換器40を放熱器として機能させ、熱源熱交換器20を蒸発器として機能させる冷凍サイクル装置100の運転モードである。
(2-1-2) Channel Switching Mechanism The
冷房運転モードでは、流路切換機構15は、圧縮機10が吐出する冷媒が熱源熱交換器20に送られるように、主冷媒回路50における冷媒の流向を切り換える。具体的には、冷房運転モードでは、流路切換機構15は、吸入管52aを第2ガス冷媒管52eと連通させ、吐出管52bを第1ガス冷媒管52cと連通させる(図1中の実線参照)。
In the cooling operation mode, the flow
暖房運転モードでは、流路切換機構15は、圧縮機10が吐出する冷媒が利用熱交換器40に送られるように、主冷媒回路50における冷媒の流向を切り換える。具体的には、暖房運転モードでは、流路切換機構15は、吸入管52aを第1ガス冷媒管52cと連通させ、吐出管52bを第2ガス冷媒管52eと連通させる(図1中の破線参照)。
In the heating operation mode, the flow
流路切換機構15は、例えば四路切換弁である。ただし、流路切換機構15は、四路切換弁以外で実現されてもよい。例えば、流路切換機構15は、上記の冷媒の流れ方向の切り換えを実現できるように、複数の電磁弁と配管とを組み合わせて構成されてもよい。
The
(2-1-3)熱源熱交換器
熱源熱交換器20は、冷凍サイクル装置100が冷房運転モードで運転される際には冷媒の放熱器として機能し、冷凍サイクル装置100が暖房運転モードで運転される際には冷媒の蒸発器として機能する。図1では、熱源熱交換器20は1台だけ描画されているが、主冷媒回路50は、複数の並列に配置された熱源熱交換器20を有してもよい。
(2-1-3) Heat Source Heat Exchanger The heat
限定するものではないが、熱源熱交換器20は、例えば、複数の伝熱管及び複数の伝熱フィンを有するフィンアンドチューブ型の熱交換器である。
Although not limited, the heat
熱源熱交換器20の一端には、図1に示すように第1ガス冷媒管52cが接続される。熱源熱交換器20の他端には、図1に示すように液冷媒管52dが接続される。
One end of the heat
冷凍サイクル装置100が冷房運転モードで運転される際には、第1ガス冷媒管52cから熱源熱交換器20に冷媒が流入する。第1ガス冷媒管52cから熱源熱交換器20に流入した冷媒は、図示しないファンにより供給される空気と熱交換することで放熱し、少なくとも一部が凝縮する。熱源熱交換器20で放熱した冷媒は、液冷媒管52dに流出する。
When the
冷凍サイクル装置100が暖房運転モードで運転される際には、液冷媒管52dから熱源熱交換器20に冷媒が流入する。液冷媒管52dから熱源熱交換器20に流入した冷媒は、熱源熱交換器20で、図示しないファンにより供給される空気と熱交換することで吸熱し、蒸発する。熱源熱交換器20で吸熱した(加熱された)冷媒は、第1ガス冷媒管52cへと流出する。
When the
なお、本実施形態では、熱源熱交換器20では、内部を流れる冷媒と、熱源熱交換器20に供給される熱源としての空気の間で熱交換が行われるが、熱源熱交換器20は空気と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器に限定されない。例えば、熱源熱交換器20は、内部を流れる冷媒と、熱源熱交換器20に供給される熱源としての液体との間で熱交換を行う熱交換器であってもよい。
In this embodiment, in the heat
(2-1-4)膨張機構
膨張機構30は、冷媒の減圧や、冷媒の流量調節を行う機構である。本実施形態では、膨張機構30は、開度調節可能な電子膨張弁である。膨張機構30の開度は、運転状況に応じて適宜調節される。なお、膨張機構30は、電子膨張弁に限定されるものではなく、温度自動膨張弁や、キャピラリチューブであってもよい。
(2-1-4) Expansion Mechanism The
(2-1-5)利用熱交換器
利用熱交換器40は、冷凍サイクル装置100が冷房運転モードで運転される際には冷媒の蒸発器として機能し、冷凍サイクル装置100が暖房運転モードで運転される際には冷媒の放熱器として機能する。利用熱交換器40は、蒸発器として機能する際には、温度調整対象(本実施形態では空気)を冷却する。利用熱交換器40は、放熱器として機能する際には、温度調整対象(本実施形態では空気)を加熱する。
(2-1-5) Utilization heat exchanger The
なお、図1に示した例では、冷凍サイクル装置100は、利用熱交換器40を1台だけ有する。ただし、これに限定されるものではない。冷凍サイクル装置100の主冷媒回路50は、並列に配置された複数の利用熱交換器40を有してもよい。そして、各利用ユニット4は、利用熱交換器40の液側に配置される、図示しない膨張機構(例えば開度調整可能な電子膨張弁)を有してもよい。
In addition, in the example shown in FIG. 1 , the
限定するものではないが、利用熱交換器40は、例えば、複数の伝熱管及び複数の伝熱フィンを有するフィンアンドチューブ型の熱交換器である。
Although not limited, the
利用熱交換器40の一端には、図1に示すように液冷媒管52dが接続される。利用熱交換器40の他端には、図1に示すように第2ガス冷媒管52eが接続される。
One end of the
冷凍サイクル装置100が冷房運転モードで運転される際には、液冷媒管52dから利用熱交換器40に冷媒が流入する。液冷媒管52dから利用熱交換器40に流入した冷媒は、利用熱交換器40で、図示しないファンにより供給される空気と熱交換して吸熱し、蒸発する。利用熱交換器40で吸熱した(加熱された)冷媒は、第2ガス冷媒管52eへと流出する。なお、利用熱交換器40で冷却された温度調整対象としての空気は、空調対象空間へと吹き出す。
When the refrigerating
冷凍サイクル装置100が暖房運転モードで運転される際には、第2ガス冷媒管52eから利用熱交換器40に冷媒が流入する。第2ガス冷媒管52eから利用熱交換器40に流入した冷媒は、図示しないファンにより供給される空気と熱交換することで放熱し、少なくとも一部が凝縮する。利用熱交換器40で放熱した冷媒は、液冷媒管52dに流出する。なお、利用熱交換器40で加熱された温度調整対象としての空気は、空調対象空間へと吹き出す。
When the
(2-2)変更部
変更部70は、主冷媒回路50を流れる冷媒中の、第1冷媒と第2冷媒との組成比を変更する機構である。
(2-2) Changer The
変更部70は、第1バイパス流路80と、冷媒容器72と、熱源側弁82aと、利用側弁82bと、を含む。
The
第1バイパス流路80は、主冷媒回路50の熱源側端Aと、主冷媒回路50の利用側端Bと、を接続する配管である。熱源側端Aは、主冷媒回路50の液冷媒管52dの、熱源熱交換器20と膨張機構30との間の部分である。利用側端Bは、主冷媒回路50の液冷媒管52dの、利用熱交換器40と膨張機構30との間の部分である。
The
第1バイパス流路80には、冷媒容器72と、熱源側弁82aと、利用側弁82bと、が配置される。
A
冷媒容器72は、内部に冷媒を貯留可能な容器である。
The
熱源側弁82aは、熱源側端Aと変更部70との間に配置される。利用側弁82bは、利用側端Bと変更部70との間に配置される。熱源側弁82a及び利用側弁82bは、開度調整可能な電子膨張弁である。
The heat
変更部70が、主冷媒回路50を流れる冷媒中の、第1冷媒と第2冷媒との組成比を変更する方法について説明する。
A method for changing the composition ratio of the first refrigerant and the second refrigerant in the refrigerant flowing through the main
冷凍サイクル装置100の運転中に、熱源側弁82a及び利用側弁82bの開度が調節されると、熱源側弁82aと利用側弁82bとの開度に応じて、冷媒容器72に貯留される冷媒の液相と気相との比率を増減させることができる。
When the opening degrees of the heat
共沸混合冷媒や疑似共沸混合冷媒が気液二相の状態で存在する場合には、気相の冷媒の組成比と、液相の冷媒の組成比と、は概ね同一となる。 When the azeotropic refrigerant mixture or the pseudo-azeotropic refrigerant mixture exists in a gas-liquid two-phase state, the composition ratio of the gas-phase refrigerant and the composition ratio of the liquid-phase refrigerant are approximately the same.
これに対し、低沸点冷媒(第1冷媒)と高沸点冷媒(第2冷媒)との非共沸混合冷媒が気液二相の状態で存在する場合には、液相部分では高沸点冷媒の比率が高くなり、ガス相部分では低沸点冷媒の比率が高くなる。そのため、熱源側弁82a及び利用側弁82bとの開度を調節して、冷媒容器72に貯留される液相の冷媒量とガス相の冷媒量とを変化させれば、冷媒容器72に貯留される第1冷媒の量を増減させることができる。そして、冷媒容器72に貯留される第1冷媒を増加させれば、主冷媒回路50中に存在する第1冷媒の量が減るため、主冷媒回路50を流れる冷媒中の第2冷媒の比率を高めることができる。一方で、冷媒容器72に貯留される第1冷媒を減少させれば、主冷媒回路50中に存在する第1冷媒の量が増えるため、主冷媒回路50を流れる冷媒中の第2冷媒の比率を下げる(第1冷媒の比率を高める)ことができる。
On the other hand, when a non-azeotropic mixed refrigerant of a low boiling point refrigerant (first refrigerant) and a high boiling point refrigerant (second refrigerant) exists in a gas-liquid two-phase state, the high boiling point refrigerant is present in the liquid phase. The ratio becomes high, and the ratio of the low boiling point refrigerant becomes high in the gas phase portion. Therefore, if the opening degrees of the heat
(2-3)検知部
検知部150は、主冷媒回路50内を循環する冷媒中の、第1冷媒と第2冷媒との組成比を検知する。
(2-3) Detection Section The
検知部150は、主冷媒回路50の、熱源熱交換器20と膨張機構30との間と利用熱交換器40と膨張機構30との間と、を接続する配管151を含む。なお、配管151は、主冷媒回路50を流れる冷媒の組成の検知に用いられるものであり、蒸気圧縮式冷凍サイクルには直接的には不要な配管である。配管151は、液冷媒管52dに比べて細径の配管であり、ごく少量の冷媒が流れる。
The
検知部150は、配管151に配置される、冷媒容器152と、弁154と、を含む。弁154は、第1弁154aと、第2弁154bと、を含む。第1弁154aは、配管151の、熱源熱交換器20と膨張機構30との間における液冷媒管52dとの接続部と、冷媒容器152と、の間に配置される。第2弁154bは、配管151の、利用熱交換器40と膨張機構30との間における液冷媒管52dとの接続部と、冷媒容器152と、の間に配置される。第1弁154a及び第2弁154bは、例えば開度可変の電子膨張弁である。ただし、これに限定されるものではなく、第1弁154a及び第2弁154bは、例えばキャピラリチューブであってもよい。検知部150は、冷媒容器152内の冷媒の圧力を計測する圧力センサ156と、冷媒容器152内の冷媒の温度を計測する温度センサ158と、を有する。
The
コントローラ110は、冷房運転時や暖房運転時に、必要に応じ、第1弁154a及び第2弁154bを開き、冷媒容器152内に二相の(液相及び気相の)冷媒が存在するように、第1弁154a及び第2弁154bを所定の開度に制御する。例えば、コントローラ110は、吸着制御及び脱着制御を行う際に、第1弁154a及び第2弁154bを開き、冷媒容器152に二相の冷媒が貯留されるように、第1弁154a及び第2弁154bを所定の開度に制御する。
During cooling operation or heating operation, the
非共沸混合冷媒では、非共沸混合冷媒に用いられている冷媒の種類と、二相冷媒の圧力及び温度が分かれば、その組成比が算出可能である。そのため、検知部150は、圧力センサ156の計測する二相冷媒の圧力と、温度センサ158の計測する二相冷媒の温度と、に基づいて、冷媒容器152内の冷媒の組成比、言い換えれば主冷媒回路50の液冷媒管52dを流れる冷媒中の第1冷媒と第2冷媒との組成比を検知できる。
For the non-azeotropic refrigerant mixture, the composition ratio can be calculated if the type of refrigerant used in the non-azeotropic refrigerant mixture and the pressure and temperature of the two-phase refrigerant are known. Therefore, the
なお、冷媒の組成比は、コントローラ110が、検知部150の一部として機能して、圧力センサ156及び温度センサ158の計測結果に基づいて、主冷媒回路50を循環する冷媒の組成比を検知(算出)してもよい。あるいは、検知部150は、コントローラ110とは独立した装置で、圧力センサ156及び温度センサ158の計測結果に基づいて主冷媒回路50を循環する冷媒の組成比を検知してもよい。
The composition ratio of the refrigerant is detected by the
本実施形態では、コントローラ110が、圧力センサ156及び温度センサ158の計測結果に基づいて、主冷媒回路50を循環する冷媒の組成比を検知するものとして説明する。具体的には、コントローラ110のメモリ(記憶部)には、使用する非共沸混合冷媒について、二相冷媒の圧力及び温度と、非共沸混合冷媒の組成比の関係を表すデータ(例えば、テーブルや関係式)が記憶されている。コントローラ110は、メモリに記憶されている、二相冷媒の圧力及び温度と、非共沸混合冷媒の組成比との関係を表すデータと、圧力センサ156及び温度センサ158の計測結果と、に基づいて、主冷媒回路50を循環する冷媒の組成比を検知する。
In this embodiment, the
なお、主冷媒回路50を循環する冷媒の組成比の検知方法は、ここで例示した方法に限定される必要はなく、検知部150は、他の方法で、又、上記方法とは異なる機器を用いて、主冷媒回路50を循環する冷媒の組成比を検知してもよい。
Note that the method of detecting the composition ratio of the refrigerant circulating in the main
(2-4)コントローラ
コントローラ110は、冷凍サイクル装置100の各種機器の動作を制御するための制御部である。
(2-4) Controller The
コントローラ110は、例えば、マイクロコントローラユニット(MCU)や各種の電気回路や電子回路を主に含む(図示省略)。MCUは、CPU、メモリ、I/Oインタフェース等を含む。MCUのメモリには、MCUのCPUが実行するための各種プログラムが記憶されている。また、コントローラ110には、FPGAやASICが利用されてもよい。なお、コントローラ110の各種機能は、ソフトウェアで実現される必要はなく、ハードウェアで実現されても、ハードウェアとソフトウェアとが協働することで実現されてもよい。
The
コントローラ110は、熱源ユニット2及び利用ユニット4とは独立した装置であってもよい。また、コントローラ110は、熱源ユニット2及び利用ユニット4と独立した装置ではなく、例えば、熱源ユニット2に搭載されている図示しない制御部と、利用ユニット4に搭載されている図示しない制御部と、が協働することで、コントローラ110として機能してもよい。
The
コントローラ110は、主冷媒回路50の、圧縮機10、流路切換機構15、及び膨張機構30と電気的に接続され、圧縮機10、流路切換機構15、及び膨張機構30の動作を制御する(図1参照)。また、コントローラ110は、熱源ユニット2の熱源熱交換器20に空気を供給する図示しないファンや、利用ユニット4の利用熱交換器40に空気を供給する図示しないファンの動作を制御できるように、これらのファンと電気的に接続されている。また、コントローラ110は、変更部70の熱源側弁82a及び利用側弁82bと電気的に接続され、熱源側弁82a及び利用側弁82bの動作を制御する(図1参照)。また、コントローラ110は、検知部150の第1弁154a及び第2弁154bの動作を制御できるように、第1弁154a及び第2弁154bと電気的に接続されている。また、コントローラ110は、圧力センサ156及び温度センサ158と電気的に接続され、圧力センサ156及び温度センサ158の計測値を取得可能である。また、コントローラ110は、圧力センサ156及び温度センサ158以外の冷凍サイクル装置100の様々な場所に配置される図示しないセンサとも電気的に接続され、これらのセンサの計測値を取得可能である。
The
コントローラ110は、例えば、CPUが、メモリに記憶されているプログラムを実行することで、各種制御を実行する。例えば、コントローラ110は、冷凍サイクル装置100が冷房運転や暖房運転を行う際に、冷凍サイクル装置100の各種機器の動作を制御する。また、コントローラ110は、冷凍サイクル装置100に対する要求能力に応じ、圧縮機10の回転数を増減したり、変更部70の動作を制御して主冷媒回路50を流れる冷媒中の、第1冷媒と第2冷媒との組成比を変更したりする。
The
以下に、変更部70による主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒と第2冷媒との組成比の制御については触れずに、冷房運転時と暖房運転時における冷凍サイクル装置100の各種機器の基本的な動作について説明する。
Hereinafter, without mentioning the control of the composition ratio of the first refrigerant and the second refrigerant in the refrigerant flowing through the main
その後に、冷凍サイクル装置100に対する要求能力に応じた、圧縮機10の回転数の制御や、変更部70を用いた主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒と第2冷媒との組成比の制御(以後、説明が煩雑になるのを避けるため組成比制御と呼ぶ場合がある)について説明する。
After that, the composition ratio of the first refrigerant and the second refrigerant in the refrigerant flowing through the main
(2-5-1)冷房運転
コントローラ110は、図示しないリモコンから冷房運転の実行が指示された時や、空調対象空間の温度から見て冷房運転の実行が必要と判断される時に、冷房運転を実行する。
(2-5-1) Cooling operation The
冷房運転時には、コントローラ110は、熱源熱交換器20が冷媒の放熱器として機能し、利用熱交換器40が冷媒の蒸発器として機能するように、流路切換機構15の動作を制御する。また、コントローラ110は、圧縮機10や、図示しない熱源ユニット2及び利用ユニット4に搭載されているファンの運転を開始する。また、コントローラ110は、冷凍サイクル装置100の各種センサの計測値や、ユーザが設定する空調対象空間の目標温度等に基づき、圧縮機10のモータ10aの回転数や、熱源ユニット2及び利用ユニット4に搭載されているファンの回転数や、膨張機構30としての電子膨張弁の開度を調節する。
During cooling operation, the
(2-5-2)暖房運転
コントローラ110は、図示しないリモコンから暖房運転の実行が指示された時や、空調対象空間の温度から見て暖房運転の実行が必要と判断される時に、暖房運転を実行する。
(2-5-2) Heating operation The
暖房運転時には、コントローラ110は、熱源熱交換器20が冷媒の蒸発器として機能し、利用熱交換器40が冷媒の放熱器として機能するように、流路切換機構15の動作を制御する。また、コントローラ110は、圧縮機10や、図示しない熱源ユニット2及び利用ユニット4に搭載されているファンの運転を開始する。また、コントローラ110は、冷凍サイクル装置100の各種センサの計測値や、ユーザが設定する空調対象空間の目標温度等に基づき、圧縮機10のモータ10aの回転数や、熱源ユニット2及び利用ユニット4に搭載されているファンの回転数や、膨張機構30としての電子膨張弁の開度を調節する。
During heating operation, the
なお、コントローラ110は、暖房運転時に熱源熱交換器20への着霜が検知されると、暖房運転を中断し、流路切換機構15の動作を制御し、主冷媒回路50における冷媒の流れ方向を冷房運転時と同方向に切り換えて、デフロスト運転(逆サイクルデフロスト運転)を行う。デフロスト運転は、熱源熱交換器20に付着した霜を除去するための運転である。冷凍サイクル装置のデフロスト運転については、一般に知られているため、デフロスト運転の詳細については説明を省略する。
Note that when frost formation on the heat
(2-5-3)要求能力に応じた圧縮機及び変更部の制御
以下に、コントローラ110が実行する、冷凍サイクル装置100に対する要求能力に応じた圧縮機10及び変更部70の制御について説明する。
(2-5-3) Control of Compressor and Changer Dependent on Required Capability Control of
まず、冷凍サイクル装置100に対する要求能力に応じた圧縮機10及び変更部70の制御について説明する前に、コントローラ110が、主冷媒回路50に第2冷媒を略単独で流す第1モードと、主冷媒回路50に第1冷媒と第2冷媒との混合冷媒を流す第2モードと、を切り換えて実行する理由について説明する。
First, before describing the control of the
R1234ZeやR1234yfのような第2冷媒(高沸点冷媒)を用いる場合、冷凍サイクル装置100の比較的効率の良い運転が可能である。しかし、高沸点冷媒を利用すると、低外気温時に暖房運転を行う際に能力不足が生じる可能性がある。これに対し、高沸点冷媒に、CO2のような第1冷媒(低沸点冷媒)を混合した非共沸混合冷媒を用いることで、能力不足を補うことができる。ただし、第2冷媒に第1冷媒を混合した非共沸混合冷媒を用いる場合には、第2冷媒を単独で使用する場合に比べ効率が低下するという課題がある。
When using a second refrigerant (refrigerant with a high boiling point) such as R1234Ze or R1234yf, the
そこで、コントローラ110は、冷凍サイクル装置100に対する要求能力に応じて、主冷媒回路50に第2冷媒を略単独で流す第1モードと、主冷媒回路50に第1冷媒と第2冷媒との混合冷媒を流す第2モードと、を切り換えて実行する。
Therefore, the
具体的には、コントローラ110は、要求能力が比較的低く、第2冷媒を略単独で使用しても能力不足が発生しにくい冷房運転時には、第1モードを実行する。ここでは、コントローラ110は、冷房運転時には、第2モードを実行しない。要するに、コントローラ110は、利用熱交換器40を蒸発器として利用する際には、第1モードを実行する。そのため、詳細な説明は省略するが、第2モードの実行後には(例えば、暖房運転中に第2モードを実行した後に、第1モードを実行するための組成比制御が行われていない場合には)、コントローラ110は、冷房運転の開始時に、主冷媒回路50に第2冷媒を略単独で流すための組成比制御を実行する。
Specifically, the
一方、コントローラ110は、要求能力が比較的大きくなりやすく、第1モードでは能力不足が発生する可能性のある暖房運転時には、第2モードを実行する。要するに、コントローラ110は、利用熱交換器40を放熱器として利用する際には、第2モードを実行する。
On the other hand, the
制御方法として、暖房運転時に、常に第2モードを実行することも可能である。 As a control method, it is also possible to always execute the second mode during the heating operation.
しかし、暖房運転時であっても、第1モードを実行した方が効率の良い場合もある。図3を参照しながら説明する。図2は、圧縮機10のモータ10aの回転数を変更して能力を変更する時のCOPの変化と、冷媒中の第1冷媒の比率を変更して能力を変更する時のCOPの変化と、を模式的に表した図である。図2中の実線は、圧縮機10のモータ10aの回転数を増加させて冷凍サイクル装置100の能力を増加させる時のCOPの変化を示す。図2中の破線は、主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒の比率を増加させて冷凍サイクル装置100の能力を増加させる時のCOPの変化を示す。図2から分かるように、ある所定の能力値までは(図中の二点鎖線参照)、圧縮機10のモータ10aの回転数を増加させてその能力を得る方が、組成比制御(変更部70を用いた主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒と第2冷媒との組成比の制御)を行って能力を確保するよりもCOPが高いことが分かる。
However, even during the heating operation, it may be more efficient to execute the first mode. Description will be made with reference to FIG. FIG. 2 shows the change in COP when changing the capacity by changing the rotation speed of the
そこで、コントローラ110は、暖房運転時に(言い換えれば、利用熱交換器40を放熱器として利用する際に)、常に第2モードを実行するのではなく、冷凍サイクル装置100に対する要求能力に応じて、第1モード、又は、第2モードを実行することが好ましい。具体的には、コントローラ110は、以下に図3及び図4を参照しながら説明するように、圧縮機10のモータ10aの回転数の制御と、組成比制御と、を組み合わせて実行することが好ましい。図3は、冷凍サイクル装置100の能力不足時に行われる制御のフローチャートの例である。図4は、冷凍サイクル装置100の能力過剰時に行われる制御のフローチャートの例である。図3及び図4の処理は並列的に実行される。
Therefore,
説明の前提として、図2中の、二点鎖線で示す線と、圧縮機10のモータ10aの回転数を変更して能力を変更する時のCOPの変化を示す実線と、の交点に当たる位置のモータ10aの回転数(上限回転数)が予め得られているものとする。上限回転数は、実機を用いた実験で得られてもよいし、シミュレーションや、理論的な計算により得られてもよい。コントローラ110のメモリには、予め得られた上限回転数の値が記憶されている。
As a premise for the explanation, the position corresponding to the intersection of the line shown by the two-dot chain line in FIG. It is assumed that the rotation speed (upper limit rotation speed) of the
コントローラ110は、暖房運転時に、要求能力が増加し、現状の運転では要求能力を達成できない場合(能力不足時)に、図3のフローチャートに従い、圧縮機10のモータ10aの回転数の制御又は、組成比制御を行う。
The
図3のフローチャートのステップS1では、現状の運転では要求能力を達成できないのかが(能力不足か否か)が判断される。ステップS1の判断は、能力不足と判断されるまで繰り替えし実行される。 In step S1 of the flow chart of FIG. 3, it is determined whether or not the required capacity cannot be achieved in the current operation (whether or not the capacity is insufficient). The determination of step S1 is repeatedly executed until it is determined that the ability is insufficient.
能力不足と判断された場合、処理はステップS2に進む。ステップS2では、現在の圧縮機10のモータ10aの回転数が上限回転数であるか否かが判断される。圧縮機10のモータ10aの回転数が上限回転数に達していないと判断された場合、処理はステップS3に進む。
If it is determined that the capacity is insufficient, the process proceeds to step S2. In step S2, it is determined whether or not the current rotation speed of the
ステップS3では、コントローラ110は、圧縮機10のモータ10aの回転数を増加させる。ステップS3では、コントローラ110は、予め定められた値だけ回転数を増加されてもよいし、要求能力に対して不足する能力に応じて回転数の増分を変更してもよい。ステップS3の実施後、処理はステップS1に戻る。
At step S<b>3 , the
一方、ステップS2で、圧縮機10のモータ10aの回転数が上限回転数に達していると判断された場合には、処理はステップS4に進む。ステップS4では、コントローラ110は、組成比制御を行い、主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒の比率を増加させる。要するに、コントローラ110は、第1モードを実行中に、圧縮機10の回転数を所定の回転数(上限回転数)に上げても要求能力が得られない場合に、第2モードを実行し、主冷媒回路50に、第1冷媒と第2冷媒との混合冷媒が流れるように変更部70を制御する。ステップS4で、コントローラ110は、予め定められた値だけ第1冷媒の比率を増加させてもよいし(例えば2wt%増やす等)、要求能力に対して不足する能力に応じて第1冷媒の比率をどれだけ増加させるかが決定してもよい。
On the other hand, when it is determined in step S2 that the rotation speed of the
ステップS4では、具体的には、コントローラ110は、検知部150が検知する主冷媒回路50を流れる冷媒中の、第1冷媒と第2冷媒との組成比が目標組成比になるように、変更部70の熱源側弁82a及び利用側弁82bの開度を制御する。そして、検知部150が検知する主冷媒回路50を流れる冷媒中の、第1冷媒と第2冷媒との組成比が目標組成比になると、コントローラ110は、熱源側弁82a及び利用側弁82bを閉じる。ステップS4の実施後、処理はステップS1に戻る。
Specifically, in step S4, the
なお、ステップS4の実施後に、再びステップS4の処理が行われる場合には、コントローラ110は、第2モードにおいて、変更部70の動作を制御して、主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒と第2冷媒との組成比を、第1組成比と、第1組成比より第1冷媒の比率が高い第2組成比と、の間で変更することになる。このように、第1冷媒の比率を段階的に変化させることで、第1冷媒を過剰に含む冷媒を用いることで生じる効率の低下は抑制しつつ、必要な能力を確保することができる。
Note that when the process of step S4 is performed again after step S4 is performed, the
コントローラ110は、暖房運転時に、図3のフローチャートで説明する処理と並列的に、図4のフローチャートで説明する処理を実行する。コントローラ110は、暖房運転時に、要求能力が低下し、現状の運転では要求能力が過剰である場合(能力過剰時)に、図4のフローチャートに従い、圧縮機10のモータ10aの回転数の制御又は、組成比制御を行う。
図4のフローチャートのステップS11では、現状の運転では要求能力に対して能力が過剰か否かが判断される。ステップS11の判断は、能力過剰と判断されるまで繰り替え時実行される。 In step S11 of the flow chart of FIG. 4, it is determined whether or not the capacity is excessive with respect to the required capacity in the current operation. The determination of step S11 is repeatedly executed until it is determined that the capacity is excessive.
能力過剰と判断された場合には、ステップS12に進む。ステップS12では、現在の主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒の比率(言い換えれば第1冷媒の濃度)が下限値であるか否かが判断される。第1冷媒の比率の下限値は、例えば、コントローラ110が、主冷媒回路50を流れる冷媒が、略単独の第2冷媒であると判断する濃度であり、予め定められている。言い換えれば、ステップS12では、コントローラ110は、実行しているモードが第1モードであるか否かを判断する。
When it is determined that the capacity is excessive, the process proceeds to step S12. In step S12, it is determined whether or not the current ratio of the first refrigerant in the refrigerant flowing through the main refrigerant circuit 50 (in other words, the concentration of the first refrigerant) is the lower limit value. The lower limit value of the ratio of the first refrigerant is, for example, a predetermined concentration at which the
ステップS12で、現在の主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒の比率が下限値であると判定されると(第1モードを実行中と判断されると)、処理はステップS13に進む。一方、現在の主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒の比率が下限値ではないと判定されると、処理はステップS14に進む。
If it is determined in step S12 that the ratio of the first refrigerant in the current refrigerant flowing through the main
ステップS13では、コントローラ110は、圧縮機10のモータ10aの回転数を減少させる。ステップS3では、コントローラ110は、予め定められた値だけ回転数が減少されてもよいし、要求能力に対して過剰な能力に応じてどれだけ回転数を減少するかを変更してもよい。ステップS13の実施後、処理はステップS11に戻る。
At step S<b>13 , the
ステップS14では、コントローラ110は、組成比制御を行い、主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒の比率を低下させる。ステップS14では、コントローラ110は、予め定められた値だけ第1冷媒の比率を低下させてもよいし、要求能力に対して過剰な能力に応じて第1冷媒の比率をどれだけ低下させるかを変更してもよい。
In step S<b>14 , the
ステップS14では、具体的には、コントローラ110は、検知部150が検知する主冷媒回路50を流れる冷媒中の、第1冷媒と第2冷媒との組成比が目標組成比になるように、変更部70の熱源側弁82a及び利用側弁82bの開度を制御する。そして、検知部150が検知する主冷媒回路50を流れる冷媒中の、第1冷媒と第2冷媒との組成比が目標組成比になると、コントローラ110は、熱源側弁82a及び利用側弁82bを閉じる。ステップS14の実施後、処理はステップS11に戻る。
Specifically, in step S14, the
(3)特徴
(3-1)
冷凍サイクル装置100は、主冷媒回路50と、変更部70と、制御部の一例としてのコントローラ110と、を備える。主冷媒回路50は、第1冷媒と第2冷媒とを含む非共沸混合冷媒を用いる。変更部70は、主冷媒回路50を流れる冷媒中の、第1冷媒と第2冷媒との組成比を変更する。コントローラ110は、変更部70の動作を制御する。コントローラ110は、第1モードと、第2モードと、を実行する。第1モードは、変更部70の動作を制御して主冷媒回路50に第2冷媒を略単独で流すモードである。第2モードは、変更部70の動作を制御して主冷媒回路50に第1冷媒と第2冷媒との混合冷媒を流すモードである。
(3) Features (3-1)
The
冷凍サイクル装置100は、第2冷媒を略単独で使用することも、第1冷媒と第2冷媒とを含む非共沸混合冷媒を使用することも可能であるため、運転条件に応じて、適切な組成の冷媒を使用できる。
The
なお、好ましくは、冷凍サイクル装置100では、第1モードでは、主冷媒回路50に第2冷媒の濃度が92wt%以上の冷媒が流される。
Preferably, in the
また、さらに好ましくは、冷凍サイクル装置100では、第1モードでは、主冷媒回路50に第2冷媒の濃度が98wt%以上の冷媒が流される。
More preferably, in the
(3-2)
冷凍サイクル装置100は、検知部150を備える。検知部150は、主冷媒回路50を流れる冷媒中の、第1冷媒と第2冷媒との組成比を検知する。コントローラ110は、検知部150が検知する第1冷媒と第2冷媒との組成比が目標組成比になるように、変更部70の動作を制御する。
(3-2)
The
冷凍サイクル装置100では、冷媒の組成比を検知しながら、第1冷媒と第2冷媒との組成比を変更するので、運転条件に応じ、適切な組成の冷媒を使用できる。
In the refrigerating
(3-3)
冷凍サイクル装置100では、第2冷媒の沸点は、第1冷媒の沸点より高い。
(3-3)
In the
例えば、具体的には、第1冷媒は、CO2である。第2冷媒は、R1234Ze又はR1234yfである。 For example, specifically, the first refrigerant is CO2. The second refrigerant is R1234Ze or R1234yf.
(3-4)
冷凍サイクル装置100では、主冷媒回路50は、温度調整対象の温度調整を行う利用熱交換器40を含む。利用熱交換器40を蒸発器として利用する際に、コントローラ110は、第1モードを実行する。利用熱交換器40を放熱器として利用する際に、コントローラ110は、第2モードを実行する。
(3-4)
In the
冷凍サイクル装置100では、利用熱交換器40を蒸発器として利用する際には第2冷媒を略単独で使用して効率を重視した運転をすることができる。一方、能力不足の発生しやすい利用熱交換器40を放熱器として利用する運転の際には、第1冷媒と第2冷媒との非共沸混合冷媒を用いて必要な能力を得ることができる。
In the
(3-5)
冷凍サイクル装置100は、利用熱交換器40を放熱器として利用する際に、コントローラ110は、冷凍サイクル装置100に対する要求能力に応じて、第1モード又は第2モードを実行する。
(3-5)
When the refrigerating
冷凍サイクル装置100では、利用熱交換器40を放熱器として利用する際にも、能力的に第1冷媒と第2冷媒との混合冷媒を用いることが不要であれば、第2冷媒を略単独で使用して効率を重視した運転を行うことができる。
In the refrigerating
(3-6)
冷凍サイクル装置100では、主冷媒回路50は、圧縮機10を含む。コントローラ110は、圧縮機10の回転数を制御する。コントローラ110は、第1モードを実行中に、圧縮機10の回転数を所定の回転数(上限回転数)に上げても要求能力が得られない場合に、第2モードを実行する。
(3-6)
In
冷凍サイクル装置100では、効率の低下を抑制しつつ、必要な能力を得ることができる。
The
(3-7)
冷凍サイクル装置100では、コントローラ110は、第2モードを実行する際に、変更部70の動作を制御して、主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒と第2冷媒との組成比を、第1組成比と、第2組成比と、の間で変更する。第2組成比では、第1組成比より第1冷媒の比率が高い。
(3-7)
In the
冷凍サイクル装置100では、第1冷媒と第2冷媒との組成比を段階的に変化させるので、効率の低下は抑制しつつ、必要な能力を得ることができる。
In the refrigerating
(3-8)
冷凍サイクル装置100は、主冷媒回路50は、圧縮機10を含む。コントローラ110は、圧縮機10の回転数を制御する。コントローラ110は、冷凍サイクル装置100に対する要求能力の変化に応じて、圧縮機10の回転数、又は、主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒と第2冷媒との組成比、のいずれかを変更する。
(3-8)
冷凍サイクル装置100では、効率の低下は抑制しつつ、必要な能力を得ることができる。
The refrigerating
(3-9)
冷凍サイクル装置100では、コントローラ110は、要求能力が低下した際に、主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒の比率が所定値(下限値)より高い場合には、主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒の比率を下げるよう変更部70を制御し、主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒の比率が所定値(下限値)以下の場合には、圧縮機10の回転数を下げる。
(3-9)
In the
冷凍サイクル装置100では、効率の低下は抑制しつつ、必要な能力を得ることができる。
The refrigerating
(4)変形例
以下に、上記実施形態の変形例を説明する。なお、以下の変形例は、互いに矛盾しない範囲で適宜組み合わせられてもよい。
(4) Modifications Modifications of the above embodiment will be described below. It should be noted that the following modified examples may be appropriately combined within a mutually consistent range.
(4-1)変形例A
主冷媒回路50を流れる冷媒の組成を変更するための機構は、上記実施形態の変更部70のような機構に限定されるものではない。例えば、冷凍サイクル装置100は、図5のように、変更部70に代えて、変更部170を有するものであってもよい。
(4-1) Modification A
The mechanism for changing the composition of the refrigerant flowing through the main
変更部170は、冷媒容器72に代えて、内部に吸着材172aが充填されている容器172を含む。その他の構成については、上記実施形態の変更部70と同様である。
The changing
吸着材172aは、第1冷媒を吸着する特性を有する。具体的に、第1実施形態の冷凍サイクル装置100では、吸着材172aは、CO2を吸着する特性を有する。
The adsorbent 172a has the property of adsorbing the first refrigerant. Specifically, in the
また、吸着材172aは、第2冷媒を吸着しない特性を有する。具体的に、第1実施形態の冷凍サイクル装置100では、吸着材172aは、第2冷媒として使用されるR1234ZeやR1234yfを吸着しない。あるいは、吸着材172aは、第1冷媒に加えて第2冷媒も吸着するものの、第2冷媒の吸着性能が第1冷媒の吸着性能より低い特性を有するものでもよい。
Also, the adsorbent 172a has a property of not adsorbing the second refrigerant. Specifically, in the
なお、吸着材172aは、例えばCO2の吸着性能が高いゼオライトである。また、吸着材172aは、CO2の吸着性能が高い金属有機構造体(MOF)であってもよい。なお、吸着材172aの種類は、第1冷媒を吸着し、かつ、第2冷媒を吸着しない又は第2冷媒の吸着性能が第1冷媒の吸着性能より低いものであれば、例示した種類の吸着材に限定されない。 Note that the adsorbent 172a is, for example, zeolite with high CO2 adsorption performance. Alternatively, the adsorbent 172a may be a metal-organic framework (MOF) having high CO2 adsorption performance. The type of the adsorbent 172a is the exemplified type if it adsorbs the first refrigerant and does not adsorb the second refrigerant or if the adsorption performance of the second refrigerant is lower than the adsorption performance of the first refrigerant. Not limited to materials.
変更部170では、吸着材172aに第1冷媒を吸着させる場合には、熱源側弁82a及び利用側弁82bが開かれ、主冷媒回路50を流れる冷媒の一部が、容器172に流入する。冷媒が容器172内を通過する際、第1冷媒は吸着材172aに吸着される一方で、第2冷媒は吸着材172aに吸着されない又はほとんど吸着されないので、容器172を通過した冷媒は第2冷媒の比率が高い冷媒となる。これを主冷媒回路50に流入させることで、主冷媒回路50を流れる冷媒中の第2冷媒の比率を増加させることができる。
In the changing
一方、吸着材172aから第1冷媒を脱着させる場合にも、熱源側弁82a及び利用側弁82bが開かれ、主冷媒回路50を流れる冷媒の一部が、容器172に流入する。脱着時には、さらに、例えば圧縮機10から吐出される高温の冷媒の熱を利用して、あるいは、図示内ヒータ等の発する熱を利用して、容器172内の吸着材172aが加熱される。その結果、吸着材172aから第1冷媒が脱着され、容器172を流れる冷媒に混入するので、容器172から流出する冷媒は、第2冷媒の比率が低い(容器172に流入した時よりも第2冷媒の比率が低い)冷媒となる。この冷媒を主冷媒回路50に流入させることで、主冷媒回路50を流れる冷媒中の第2冷媒の比率を低下させることができる。言い換えれば、この冷媒を主冷媒回路50に流入させることで、主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒の比率を増加させることができる。
On the other hand, also when the first refrigerant is desorbed from the adsorbent 172 a , the heat
さらに、変更部の構成は、例示のものに限定されず、主冷媒回路50を流れる冷媒の組成比を変更可能であれば、他の構成であってもよい。例えば、変更部は、冷媒精留塔を利用するものであってもよい。
Furthermore, the configuration of the change unit is not limited to the illustrated one, and other configurations may be used as long as the composition ratio of the refrigerant flowing through the main
(4-2)変形例B
上記実施形態では、第1冷媒はCO2であり、第2冷媒はHFO冷媒のR1234Ze又はR1234yfである非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置について説明を行った。ただし、第1冷媒及び第2冷媒の種類は例示の冷媒に限定されるものではない。例えば、第1冷媒は、HFO冷媒のR1132(E)(トランス-1,2?ジフルオロエチレン)またはR1123(トリフルオロエチレン)であってもよい。このような冷媒の組合せでも、第2冷媒を実質的に単独で用いることで高効率の運転を実現しつつ、第2冷媒を単独で用いる場合には能力が不足する場合には、第1冷媒と第2冷媒との非共沸混合冷媒を用いることで能力不足を補うことができる。
(4-2) Modification B
In the above embodiment, the refrigeration cycle apparatus using a non-azeotropic refrigerant mixture in which the first refrigerant is CO2 and the second refrigerant is HFO refrigerant R1234Ze or R1234yf has been described. However, the types of the first refrigerant and the second refrigerant are not limited to the illustrated refrigerants. For example, the first refrigerant may be the HFO refrigerant R1132(E) (trans-1,2-difluoroethylene) or R1123 (trifluoroethylene). Even with such a combination of refrigerants, high-efficiency operation is realized by using the second refrigerant substantially alone, and if the capacity is insufficient when the second refrigerant is used alone, the first refrigerant Insufficient capacity can be compensated for by using a non-azeotropic mixture of refrigerant and the second refrigerant.
(4-3)変形例C
上記実施形態では、建物等に設置される冷凍サイクル装置100を例に、本開示の冷凍サイクル装置を説明している。しかし、本開示の冷凍サイクル装置は、建物に設置されるものに限定されない。本開示の冷凍サイクル装置は、例えば、自動車等の乗物に搭載される装置であってもよい。
(4-3) Modification C
In the above embodiment, the refrigeration cycle device of the present disclosure is described by taking the
(4-4)変形例D
上記実施形態では、冷凍サイクル装置100が、熱源ユニット2と、熱源ユニット2に冷媒配管により接続される利用ユニット4と、を有する場合を例に、本開示の冷凍サイクル装置を説明している。しかし、本開示の冷凍サイクル装置は、このような装置に限定されるものではない。例えば、本開示の冷凍サイクル装置は、全ての機器が1つのケーシングに搭載される一体式の装置であってもよい。
(4-4) Modification D
In the above-described embodiment, the refrigeration cycle device of the present disclosure is described by taking as an example the case where the
(4-5)変形例E
上記実施形態では、コントローラ110は、利用熱交換器40を蒸発器として使用する際には、第2冷媒が実質単独で使用される第1モードを実行する。ただし、これに限定されるものでなく、コントローラ110は、利用熱交換器40を蒸発器として使用する際にも、能力不足が問題となる条件が存在する場合には、第1モードに加え、第1冷媒と第2冷媒との非共沸混合冷媒が使用される第2モードを実行してもよい。この場合、冷凍サイクル装置は、温度調整対象を冷却する運転だけを行う装置であってもよい。
(4-5) Modification E
In the above embodiment, the
(4-6)変形例F
上記実施形態では、冷凍サイクル装置100は、利用熱交換器40を蒸発器として使用する運転と、利用熱交換器40を放熱器として使用する運転と、を切り換えて実行可能な装置である。ただし、これに限定されるものでなく、冷凍サイクル装置100は、利用熱交換器40を放熱器として使用する運転だけを主に行う装置であってもよい。
(4-6) Modification F
In the above embodiment, the
(4-7)変形例G
上記実施形態では、要求能力の変化に応じて冷凍サイクル装置100の能力を増大させる際に、コントローラ110は、圧縮機10のモータ10aの回転数と、主冷媒回路50を流れる冷媒の組成比のうち、変更後によりCOPを高く維持可能な方を変更する。これに代えて、コントローラ110は、要求能力の変化に応じて冷凍サイクル装置100の能力を増大させる際に、圧縮機10のモータ10aの回転数と、主冷媒回路50を流れる冷媒の組成比のうち、より電力増加量の低い方を変更してもよい。
(4-7) Modification G
In the above embodiment, when increasing the capacity of the
このような制御を行うため、例えば、圧縮機10のモータ10aの回転数を変化させた場合の能力と電力使用量との関係と、主冷媒回路50を流れる冷媒の第1冷媒の比率を変化させた場合の能力と電力使用量との関係と、が求められ、閾値となる圧縮機の上限回転数が予め決定されていてもよい。上限回転数は、例えばコントローラ110のメモリ(記憶部)に記憶される。
In order to perform such control, for example, the relationship between the capacity and the power consumption when the rotation speed of the
他の例では、図6のように、圧縮機10に電流計又は電力量計10dが設けられてもよい。そして、コントローラ110は、冷凍サイクル装置100に対する要求が増大した場合に、主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒と第2冷媒との組成比は変化させずに圧縮機10のモータ10aの回転数を変えた場合の電流値の変化と、圧縮機10のモータ10aの回転数は変化させずに主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒と第2冷媒との組成比を変えた場合の電流値の変化とを、それぞれ実測してもよい。そして、コントローラ110は、2つの制御のうち、圧縮機10の電流値の増加が実際に少なかった方を、最終的に実行する制御として選択してもよい。
In another example, as shown in FIG. 6, the
(4-8)変形例H
上記実施形態では、第2モードにおいて、第1冷媒と第2冷媒との組成比を段階的に変化させているが、これに限定されるものではない。例えば、第2モードでは、コントローラ110は、主冷媒回路50を流れる冷媒中の第1冷媒と第2冷媒との組成比を、常に所定の(常に同一の)組成比になるよう制御してもよい。
(4-8) Modification H
In the above embodiment, the composition ratio between the first refrigerant and the second refrigerant is changed stepwise in the second mode, but it is not limited to this. For example, in the second mode, the
<付記>
以上、本開示の実施形態及び変形例を説明したが、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。
<Appendix>
While embodiments and modifications of the present disclosure have been described above, it will be appreciated that various changes in form and detail are possible without departing from the spirit and scope of the present disclosure as defined in the claims. Will.
本開示は、冷凍サイクル装置に広く適用でき有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure is widely applicable and useful to refrigeration cycle devices.
10 圧縮機
40 利用熱交換器
50 主冷媒回路(冷凍サイクル)
70 変更部
100 冷凍サイクル装置
110 コントローラ(制御部)
150 検知部
170 変更部
10
70
150
Claims (11)
圧縮機(10)を含み、第1冷媒と、前記第1冷媒より沸点が高い第2冷媒とを含む非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル(50)と、
前記冷凍サイクルを流れる冷媒中の、前記第1冷媒と前記第2冷媒との組成比を変更する変更部(70,170)と、
前記圧縮機の回転数と、前記変更部の動作と、を制御する制御部(110)と、
を備え、
前記制御部は、前記変更部の動作を制御して前記冷凍サイクルに前記第2冷媒を略単独で流す第1モードと、前記変更部の動作を制御して前記冷凍サイクルに前記第1冷媒と前記第2冷媒との混合冷媒を流す第2モードと、を実行し、
前記制御部は、前記第1モードを実行中に、前記圧縮機の回転数を所定の回転数に上げても前記冷凍サイクル装置に対する要求能力が得られない場合に、前記第2モードを実行する、
冷凍サイクル装置(100)。 A refrigeration cycle device,
a refrigeration cycle (50) including a compressor (10) and using a non-azeotropic mixed refrigerant containing a first refrigerant and a second refrigerant having a boiling point higher than that of the first refrigerant ;
a changing unit (70, 170) that changes the composition ratio of the first refrigerant and the second refrigerant in the refrigerant flowing through the refrigeration cycle;
a control unit (110) that controls the rotation speed of the compressor and the operation of the change unit;
with
The control unit controls the operation of the changing unit to allow the second refrigerant to flow substantially alone in the refrigerating cycle, and controls the operation of the changing unit to supply the first refrigerant to the refrigerating cycle. a second mode in which the mixed refrigerant with the second refrigerant flows;
The control unit executes the second mode when the required performance of the refrigeration cycle apparatus cannot be obtained even if the rotation speed of the compressor is increased to a predetermined rotation speed while the first mode is being executed. ,
A refrigeration cycle device (100).
請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 In the first mode, a refrigerant having a concentration of the second refrigerant of 92 wt% or more is passed through the refrigeration cycle,
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1.
請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 In the first mode, a refrigerant having a concentration of 98 wt% or more of the second refrigerant is flowed through the refrigeration cycle,
The refrigeration cycle apparatus according to claim 2.
前記制御部は、前記検知部が検知する前記第1冷媒と前記第2冷媒との組成比が目標組成比になるように、前記変更部の動作を制御する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 further comprising a detection unit (150) for detecting the composition ratio of the first refrigerant and the second refrigerant in the refrigerant flowing through the refrigeration cycle,
The control unit controls the operation of the changing unit so that the composition ratio of the first refrigerant and the second refrigerant detected by the detection unit becomes a target composition ratio.
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記利用熱交換器を蒸発器として利用する際に、前記制御部は、前記第1モードを実行し、
前記利用熱交換器を放熱器として利用する際に、前記制御部は、前記第1モードを実行中に、前記圧縮機の回転数を所定の回転数に上げても前記要求能力が得られない場合に、前記第2モードを実行する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle includes a utilization heat exchanger (40) that adjusts the temperature of a temperature adjustment target,
When using the utilization heat exchanger as an evaporator, the control unit executes the first mode,
When the utilization heat exchanger is used as a radiator, the control unit cannot obtain the required capacity even if the rotation speed of the compressor is increased to a predetermined rotation speed while the first mode is being executed. executing the second mode if
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 4 .
請求項1から5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 When executing the second mode, the control unit controls the operation of the changing unit to change the composition ratio of the first refrigerant and the second refrigerant in the refrigerant flowing through the refrigeration cycle to a first change between the composition ratio and a second composition ratio in which the ratio of the first refrigerant is higher than the first composition ratio;
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 5 .
請求項6に記載の冷凍サイクル装置。 The control unit adjusts the rotation speed of the compressor or the composition ratio of the first refrigerant and the second refrigerant in the refrigerant flowing through the refrigeration cycle in accordance with the change in the required capacity. change the
The refrigeration cycle apparatus according to claim 6 .
請求項7に記載の冷凍サイクル装置。 When the required capacity increases, the control unit changes the rotation speed of the compressor and the composition ratio of the first refrigerant and the second refrigerant in the refrigerant flowing through the refrigeration cycle. change the one with the smaller power increase amount of the compressor of
The refrigeration cycle apparatus according to claim 7 .
請求項7又は8に記載の冷凍サイクル装置。 If the ratio of the first refrigerant in the refrigerant flowing through the refrigerating cycle is higher than a predetermined value when the required capacity is lowered, the control unit controls the amount of the first refrigerant in the refrigerant flowing through the refrigerating cycle. controlling the changing unit to reduce the ratio, and reducing the rotation speed of the compressor when the ratio of the first refrigerant in the refrigerant flowing through the refrigeration cycle is equal to or less than the predetermined value;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 7 or 8 .
前記第2冷媒は、R1234Ze又はR1234yfである、
請求項1から9のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 the first refrigerant is CO2,
The second refrigerant is R1234Ze or R1234yf,
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 9 .
前記第2冷媒は、R1234Ze又はR1234yfである、
請求項1から9のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 the first refrigerant is R1132 (E) or R1123,
The second refrigerant is R1234Ze or R1234yf,
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 9 .
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021062241A JP7216308B2 (en) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | refrigeration cycle equipment |
EP22781007.4A EP4317849A4 (en) | 2021-03-31 | 2022-03-29 | Refrigeration cycle device |
CN202280026142.8A CN117098959A (en) | 2021-03-31 | 2022-03-29 | Refrigeration cycle device |
PCT/JP2022/015713 WO2022210796A1 (en) | 2021-03-31 | 2022-03-29 | Refrigeration cycle device |
JP2023005586A JP2023038281A (en) | 2021-03-31 | 2023-01-18 | Refrigeration cycle device |
US18/374,327 US20240019178A1 (en) | 2021-03-31 | 2023-09-28 | Refrigeration cycle apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021062241A JP7216308B2 (en) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | refrigeration cycle equipment |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023005586A Division JP2023038281A (en) | 2021-03-31 | 2023-01-18 | Refrigeration cycle device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022157804A JP2022157804A (en) | 2022-10-14 |
JP7216308B2 true JP7216308B2 (en) | 2023-02-01 |
Family
ID=83459475
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021062241A Active JP7216308B2 (en) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | refrigeration cycle equipment |
JP2023005586A Pending JP2023038281A (en) | 2021-03-31 | 2023-01-18 | Refrigeration cycle device |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023005586A Pending JP2023038281A (en) | 2021-03-31 | 2023-01-18 | Refrigeration cycle device |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240019178A1 (en) |
EP (1) | EP4317849A4 (en) |
JP (2) | JP7216308B2 (en) |
CN (1) | CN117098959A (en) |
WO (1) | WO2022210796A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002039648A (en) | 2000-07-25 | 2002-02-06 | Mitsubishi Electric Corp | Refrigerant charging method and air conditioner |
JP2004232951A (en) | 2003-01-30 | 2004-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Refrigerant sealing method |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0665944B2 (en) * | 1986-01-10 | 1994-08-24 | 株式会社日立製作所 | Refrigeration cycle |
JPH06337177A (en) * | 1993-03-29 | 1994-12-06 | Toshiba Corp | Refrigerating device |
JP2008281326A (en) | 2007-04-11 | 2008-11-20 | Calsonic Kansei Corp | Refrigerating unit and heat exchanger used for the refrigerating unit |
EP3128257B1 (en) * | 2014-03-17 | 2020-04-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for operating a refrigeration cycle device |
JP6567167B2 (en) * | 2016-03-23 | 2019-08-28 | 三菱電機株式会社 | Air conditioner |
-
2021
- 2021-03-31 JP JP2021062241A patent/JP7216308B2/en active Active
-
2022
- 2022-03-29 CN CN202280026142.8A patent/CN117098959A/en active Pending
- 2022-03-29 EP EP22781007.4A patent/EP4317849A4/en active Pending
- 2022-03-29 WO PCT/JP2022/015713 patent/WO2022210796A1/en active Application Filing
-
2023
- 2023-01-18 JP JP2023005586A patent/JP2023038281A/en active Pending
- 2023-09-28 US US18/374,327 patent/US20240019178A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002039648A (en) | 2000-07-25 | 2002-02-06 | Mitsubishi Electric Corp | Refrigerant charging method and air conditioner |
JP2004232951A (en) | 2003-01-30 | 2004-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Refrigerant sealing method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4317849A4 (en) | 2024-04-17 |
US20240019178A1 (en) | 2024-01-18 |
EP4317849A1 (en) | 2024-02-07 |
CN117098959A (en) | 2023-11-21 |
JP2023038281A (en) | 2023-03-16 |
JP2022157804A (en) | 2022-10-14 |
WO2022210796A1 (en) | 2022-10-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5762427B2 (en) | Air conditioner | |
US9032747B2 (en) | Multi-mode air conditioner with refrigerant cycle and heat medium cycle | |
JP5137933B2 (en) | Air conditioner | |
EP2902726B1 (en) | Combined air-conditioning and hot-water supply system | |
JPWO2011030418A1 (en) | Air conditioner | |
JP5908183B1 (en) | Air conditioner | |
JP5837099B2 (en) | Air conditioner | |
JP6120943B2 (en) | Air conditioner | |
JP2013015264A (en) | Air conditioner | |
JP5657140B2 (en) | Air conditioner | |
JP5312606B2 (en) | Air conditioner | |
WO2019017350A1 (en) | Freezer | |
WO2013111180A1 (en) | Coolant replenishment method for air-conditioning unit, and air-conditioning unit | |
JP6589946B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP7216308B2 (en) | refrigeration cycle equipment | |
WO2015140878A1 (en) | Accumulator and refrigeration cycle apparatus | |
JPWO2019021464A1 (en) | Air conditioner | |
JP7157353B1 (en) | refrigeration cycle equipment | |
CN117136288B (en) | Refrigeration cycle device | |
JPWO2013111180A1 (en) | Refrigerant charging method for air conditioner, air conditioner | |
JP2005212652A (en) | Freezing cycle for vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220408 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220607 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220808 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230102 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7216308 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |