JP2007240120A - ヒートポンプ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のヒートポンプ装置200は、圧縮機201、放熱器202、膨張機203および蒸発器204を備えている。圧縮機201および膨張機203は、同一容器内に配置されるとともに、シャフト213で連結された膨張機一体型圧縮機211を構成する。膨張機203は、容積可変機構207を備えた、容積可変型の膨張機である。制御器208は、圧縮機201および膨張機203の回転数に応じて、容積可変機構207を制御し、膨張機203の吸入容積を変更する。
【選択図】図1
Description
圧縮機流量=圧縮機吸入冷媒密度×圧縮機吸入容積×回転数ω×圧縮機体積効率
膨張機流量=膨張機吸入冷媒密度×膨張機吸入容積×回転数ω×膨張機体積効率
圧縮機により圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
圧縮機にシャフトが結合され、放熱器を通過した冷媒を膨張させる、吸入容積可変型の膨張機と、
膨張機により膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、
圧縮機および膨張機の回転数に応じて、膨張機の吸入容積を変更する制御を行う制御器と、を備えた、ヒートポンプ装置を提供する。
圧縮機により圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
圧縮機にシャフトが結合され、放熱器を通過した冷媒を膨張させる、吸入容積可変型の膨張機と、
膨張機により膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、
圧縮機および膨張機の回転起動時に、膨張機の吸入容積を設定可能な最小の吸入容積に設定する制御を行う制御器とを備えた、ヒートポンプ装置を提供する。
圧縮機により圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
圧縮機とシャフトが結合され、放熱器を通過した冷媒を膨張させる、吸入容積可変型の膨張機と、
膨張機により膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、
圧縮機および膨張機の回転停止前の所定期間に、膨張機の吸入容積を設定可能な最大の吸入容積に設定する制御を行う制御器と、を備えた、ヒートポンプ装置を提供する。
図1は、本実施形態に係るヒートポンプ装置の構成図である。図1に示すように、ヒートポンプ装置200は、圧縮機201、放熱器202、膨張機203および蒸発器204がこの順に冷媒配管で接続されてなる冷媒回路212を備えている。この冷媒回路212には、高圧側(圧縮機201から放熱器202を経て膨張機203に至る区間)において超臨界状態となる冷媒(作動流体)が充填されている。本実施形態では、そのような冷媒として二酸化炭素(CO2)が充填されており、定格運転時には、高圧側は約10MPa超、低圧側は約3〜5MPaの圧力となる。ただし、冷媒の種類は特に限定されるものではなく、運転時に超臨界状態とならない冷媒であってもよい。
膨張機一体型圧縮機211は、密閉容器601と、その内部の上側に配置されたスクロール式の圧縮機201と、その下側に配置された2段ロータリー式の膨張機203と、圧縮機201と膨張機203との間に配置された電動機205と、それら圧縮機201、膨張機203および電動機205に共用のシャフト213とを備えている。電動機205がシャフト213を回転駆動することにより、圧縮機201が作動する。この膨張機一体型圧縮機211においては、冷媒が膨張機203で膨張する際にシャフト213に与えるトルクを、圧縮機201の補助動力として利用するようになっている。冷媒の膨張エネルギーをいったん電気エネルギーに変換することなく、圧縮機201に直接伝達するので、高いエネルギー回収効率を見込める。
図7は、膨張機の吸入容積を決定する手順を示すフローチャートである。制御器208は、このフローチャートに示す手順で容積可変機構207を制御する。まず、ステップS201において、ヒートポンプ装置200の起動時からの経過時間が予め定めた所定時間T1(例えば、20秒)を超えているかどうかを判断する。すなわち、制御器208は、ヒートポンプ装置200の電源スイッチをオンにした時点、言い換えれば、インバータ装置206が電動機205に通電を開始した時点からの経過時間を計測するタイマを含む。インバータ装置206は、例えば、電動機206の通電開始とともに制御器208に対して起動トリガを送る。制御器208は、起動トリガの入力を契機にタイマをスタートし、タイマがタイムアップした場合に、ヒートポンプ装置200の起動時からの経過時間が所定時間T1を超えたと判断する。なお、ヒートポンプ装置200の起動時とは、一時的な停止状態からの再起動を含む概念である。
流量G=(Pin−Pout)×A×K
201 圧縮機
202 放熱器
203 膨張機
204 蒸発器
205 電動機
206 インバータ装置
207 容積可変機構
208 制御器
209 温度センサ
210 圧力センサ
211 膨張機一体型圧縮機
Claims (6)
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
前記圧縮機にシャフトが結合され、前記放熱器を通過した冷媒を膨張させる、吸入容積可変型の膨張機と、
前記膨張機により膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記圧縮機および前記膨張機の回転数に応じて、前記膨張機の吸入容積を変更する制御を行う制御器と、
を備えた、ヒートポンプ装置。 - 前記制御器は、前記圧縮機および前記膨張機の回転数が増加するにしたがい、前記膨張機の吸入容積を減少させる制御を行う、請求項1記載のヒートポンプ装置。
- 前記制御器は、前記圧縮機および前記膨張機の回転数が減少するにしたがい、前記膨張機の吸入容積を増加させる制御を行う、請求項1または請求項2記載のヒートポンプ装置。
- 前記制御器は、前記圧縮機および前記膨張機の回転数変更時には、前記回転数と前記吸入容積との積が一定となるように、前記膨張機の吸入容積を変更する制御を行う、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のヒートポンプ装置。
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
前記圧縮機にシャフトが結合され、前記放熱器を通過した冷媒を膨張させる、吸入容積可変型の膨張機と、
前記膨張機により膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記圧縮機および前記膨張機の回転起動時に、前記膨張機の吸入容積を設定可能な最小の吸入容積に設定する制御を行う制御器と、
を備えた、ヒートポンプ装置。 - 冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
前記圧縮機にシャフトが結合され、前記放熱器を通過した冷媒を膨張させる、吸入容積可変型の膨張機と、
前記膨張機により膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記圧縮機および前記膨張機の回転停止前の所定期間に、前記膨張機の吸入容積を設定可能な最大の吸入容積に設定する制御を行う制御器と、
を備えた、ヒートポンプ装置。
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