JP2008209012A - Refrigeration cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、給湯機や空調機など複数の機能を有する冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus having a plurality of functions such as a water heater and an air conditioner.
従来の複数の機能を有する冷凍サイクル装置としては、図10に示すように、室内空気温調を行う室内空調ユニットと、床暖房を行う床暖房ユニットとを備えたものがある(例えば特許文献1参照)。すなわち、冷媒回路として、室内熱交換器33と、床暖用熱交換器34とは並列に接続されている。
As shown in FIG. 10, a conventional refrigeration cycle apparatus having a plurality of functions includes an indoor air conditioning unit that controls indoor air temperature and a floor heating unit that performs floor heating (for example, Patent Document 1). reference). That is, as the refrigerant circuit, the
上記のように構成された冷凍サイクル装置では、圧縮機31を駆動させると、室内熱交換器33及び床暖用熱交換器34が放熱器として機能し、室外熱交換器37が蒸発器として機能することで、室内暖房及び床温水暖房を行うことができる。
In the refrigeration cycle apparatus configured as described above, when the
ところで、冬場において、室内暖房における吹出し温度は床暖房における温度よりも高温であることが望ましい。しかしながら、上記のような構成の場合、室内熱交換器33と床暖用熱交換器34に流入する冷媒温度は同じであり、快適性を満足させることができなかった。また、圧縮機31と床暖用熱交換器34の間に減圧弁などをさらに付与することにより、温度差を付けることも可能であるが、このような場合、無駄に高圧を上げる必要があるためシステム効率が低下するとともに、コスト高になるという課題があった。
By the way, in winter, it is desirable that the blowing temperature in indoor heating is higher than the temperature in floor heating. However, in the case of the configuration as described above, the refrigerant temperature flowing into the
そこで、このような課題を解決するために、図11に示すように、上流側を高温用として利用する第1の熱交換器6、下流側を低温用として利用する第2の熱交換器8として、それぞれを直列に配置したものがあった(例えば特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献2に示されるような構成の場合、例えば高温用として利用する第1の熱交換器6の運転を停止させたい場合、開閉用バルブV1、V3を全閉とし、連絡配管30に設けられたバルブV2を開ける必要があった。このような場合、バルブ個数が多いためコスト高になるとともに、バルブ制御が複雑となるという課題があった。
However, in the case of the configuration shown in
本発明は、上述した課題に対して、バルブ個数を最小限にするとともに、第1の冷媒回路と第2の冷媒回路と、それぞれの回路の冷媒流量を制御する流量制御弁と、それぞれの回路を連結し、開閉を制御する開閉弁を設け、冷媒流量及び冷媒流路を調整することによって高い効率を実現することを目的とするものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention minimizes the number of valves and controls the first refrigerant circuit, the second refrigerant circuit, the flow rate control valve for controlling the refrigerant flow rate of each circuit, and the respective circuits. And an open / close valve for controlling opening and closing, and adjusting the refrigerant flow rate and refrigerant flow path to achieve high efficiency.
前記課題を解決するために、請求項1記載の本発明の冷凍サイクル装置は、第1の圧縮機、給湯用熱交換器、温水暖房用熱交換器、絞り装置、蒸発器の順に循環する第1の冷媒回路と、前記第1の冷媒回路を流れる冷媒流量を制御する第1の流量制御弁と、第2の圧縮機、空調暖房用熱交換器、前記絞り装置、前記蒸発器の順に循環する第2の冷媒回路と、前記第2の冷媒回路を流れる冷媒流量を制御する第2の流量制御弁を設け、前記給湯用熱交換器出口を一端とし、他端を前記第2の圧縮機出口に接続するバイパス回路の途中に開閉弁を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the refrigeration cycle apparatus of the present invention according to claim 1 circulates in the order of the first compressor, the hot water supply heat exchanger, the hot water heating heat exchanger, the expansion device, and the evaporator. 1 refrigerant circuit, a first flow rate control valve that controls the flow rate of refrigerant flowing through the first refrigerant circuit, a second compressor, a heat exchanger for air conditioning and heating, the expansion device, and the evaporator in this order. And a second flow rate control valve for controlling a flow rate of the refrigerant flowing through the second refrigerant circuit, wherein the hot water supply heat exchanger outlet is one end and the other end is the second compressor. An on-off valve is provided in the middle of the bypass circuit connected to the outlet.
本構成によって、利用する熱交換器の温度帯に応じて、最適な圧力に調整することが出来るため、冷凍サイクル装置全体の効率を高くすることができる。 According to this configuration, the pressure can be adjusted to an optimum pressure according to the temperature zone of the heat exchanger to be used, so that the efficiency of the entire refrigeration cycle apparatus can be increased.
また、請求項2記載の本発明の冷凍サイクル装置は、給湯負荷及び温水暖房負荷に応じて、前記開閉弁の開閉を決定する制御手段を有したことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, further comprising control means for determining opening and closing of the on-off valve according to a hot water supply load and a hot water heating load.
本構成によって、温水暖房負荷と空調暖房負荷に応じて前記開閉弁の開閉制御を行い、前記第1の圧縮機と前記第2の圧縮機の運転周波数を最適な効率となるように制御することができるので、冷凍サイクル装置全体の効率を高くすることができる。 With this configuration, opening and closing control of the on-off valve is performed in accordance with the hot water heating load and the air conditioning heating load, and the operation frequency of the first compressor and the second compressor is controlled to have optimum efficiency. Therefore, the efficiency of the entire refrigeration cycle apparatus can be increased.
また、請求項3記載の本発明の冷凍サイクル装置は、給湯運転が停止した状態においては、温水暖房負荷及び空調暖房負荷に応じて、前記第1の流量制御弁と前記第2の流量制御弁の開度を制御する制御手段を有したことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, when the hot water supply operation is stopped, the first flow rate control valve and the second flow rate control valve according to the hot water heating load and the air conditioning heating load. It has the control means which controls the opening degree of this.
本構成によって、温水暖房負荷が空調暖房負荷よりも大きい場合は前記第1の流量制御弁の開度を大きくし、温水暖房負荷が空調暖房負荷よりも小さい場合は前記第1の流量制御弁の開度を小さくすることで、冷凍サイクル装置全体の効率を高くすることができる。 With this configuration, when the hot water heating load is larger than the air conditioning heating load, the opening degree of the first flow control valve is increased, and when the hot water heating load is smaller than the air conditioning heating load, the first flow control valve of the first flow control valve is increased. By reducing the opening degree, the efficiency of the entire refrigeration cycle apparatus can be increased.
また、請求項4記載の本発明の冷凍サイクル装置は、給湯運転も空調暖房運転も停止した状態で温水暖房運転のみを行う場合は、前記開閉弁を開くように制御し、前記第2の圧縮機のみ運転することを特徴とする。 In the refrigeration cycle apparatus according to the fourth aspect of the present invention, when only the hot water heating operation is performed in a state where both the hot water supply operation and the air conditioning heating operation are stopped, the on-off valve is controlled to open, and the second compression It is characterized by operating only the machine.
本構成によって、温水暖房運転のみの運転の場合は、前記第2の圧縮機のみをONすることで、給湯用熱交換器に冷媒を流すことがないので、給湯用熱交換器の入口出口に閉止用バルブを設けることなく、低コストで冷凍サイクル装置全体の効率を高くすることができる。 With this configuration, in the case of only the hot water heating operation, since only the second compressor is turned on, the refrigerant does not flow through the hot water supply heat exchanger. The efficiency of the entire refrigeration cycle apparatus can be increased at low cost without providing a closing valve.
また、請求項5記載の本発明の冷凍サイクル装置は、温水暖房運転が停止した状態においては、給湯と空調暖房の運転状態に応じて前記第1の流量制御弁及び前記第2の流量制御弁の開度を制御することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the state where the hot water heating operation is stopped, the refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes the first flow rate control valve and the second flow rate control valve according to the operating states of hot water supply and air conditioning heating. The opening degree is controlled.
本構成によって、給湯も空調暖房も運転している場合、給湯用熱交換器と空調暖房用熱交換器を流れる冷媒圧力は異なるが、前記第1の流量制御弁及び第2の流量制御弁を制御することで冷凍サイクル装置全体の効率を高くすることができる。 With this configuration, when both hot water supply and air conditioning / heating are operating, the refrigerant pressure flowing through the hot water supply heat exchanger and the air conditioning / heating heat exchanger is different, but the first flow control valve and the second flow control valve are By controlling, the efficiency of the entire refrigeration cycle apparatus can be increased.
また、請求項6記載の本発明の冷凍サイクル装置は、前記絞り装置が膨張機であることを特徴とする。 The refrigeration cycle apparatus of the present invention according to claim 6 is characterized in that the expansion device is an expander.
本構成によって、膨張機入口温度が高くなった場合にも、冷凍サイクル装置全体の効率を高く保つことができる。 With this configuration, even when the expander inlet temperature becomes high, the efficiency of the entire refrigeration cycle apparatus can be kept high.
本発明の冷凍サイクル装置によれば、温水暖房負荷と空調暖房負荷に応じて前記開閉弁の開閉制御を行い、前記第1の圧縮機と前記第2の圧縮機のON/OFFを最適に制御することができるので、冷凍サイクル装置全体の効率を高くすることができる。 According to the refrigeration cycle apparatus of the present invention, the on-off valve is controlled according to the hot water heating load and the air conditioning heating load, and the ON / OFF of the first compressor and the second compressor is optimally controlled. Therefore, the efficiency of the entire refrigeration cycle apparatus can be increased.
以下本発明の冷凍サイクル装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the refrigeration cycle apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
本発明の冷凍サイクル装置の構成を図5を用いて説明する。
(Embodiment 1)
The configuration of the refrigeration cycle apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
図5に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置は、例えば二酸化炭素等の冷媒を作動流体とし、冷媒を昇圧する第1の圧縮機101と、この第1の圧縮機101で昇圧された冷媒を冷却する給湯用熱交換器102と、温水暖房用熱交換器103と、冷媒流量を制御する第1の流量制御弁104と、冷媒を減圧膨張する絞り装置105と、この絞り装置105で減圧された冷媒を加熱する蒸発器106を順次配管接続して第1の冷媒回路110が構成され、冷媒を昇圧する第2の圧縮機107と、この第2の圧縮機107で昇圧された冷媒を冷却する空調暖房用熱交換器108と、冷媒流量を制御する第2の流量制御弁109と、前記絞り装置105と、前記蒸発器106を順次配管接続して第2の冷媒回路111が構成されている。
As shown in FIG. 5, the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment uses, for example, a refrigerant such as carbon dioxide as a working fluid, and the
また、113は前記給湯用熱交換器102の出口と前記第2の圧縮機107の出口とを接続するバイパス回路113であり、途中に開閉弁112を設けている。
制御手段として、第1の圧縮機101の運転ON/OFFを制御する第1の圧縮機運転制御手段118と、第2の圧縮機107の運転ON/OFFを制御する第2の圧縮機運転制御手段119と、開閉弁112の開閉を制御する開閉弁制御手段120が設けられ、第1の圧縮機101出口に冷媒吐出温度を検出する第1の圧縮機吐出温度検出手段121と、第2の圧縮機107出口に冷媒吐出温度を検出する第2の圧縮機吐出温度検出手段122が設けられている。
As control means, first compressor operation control means 118 that controls operation ON / OFF of the
また、本実施形態の冷凍サイクル装置は、給湯ユニット、温水暖房ユニット、空調暖房ユニットを有する。 Moreover, the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment includes a hot water supply unit, a hot water heating unit, and an air conditioning heating unit.
給湯ユニットは、給湯用温水回路114と、給湯用温水回路114に接続され、給湯用水を冷媒で加熱する給湯用熱交換器102と、給湯用温水回路114に接続され、加熱された水を貯蔵する貯湯タンク116を有する。給湯ユニットは、給湯運転時に作動する。
The hot water supply unit is connected to the hot water supply
温水暖房ユニットは、温水暖房用温水回路115と、温水暖房用温水回路に接続され、温水暖房用の水を冷媒で加熱する温水暖房用熱交換器103と、温水暖房用温水回路115に接続され、温水暖房用熱交換器103によって加熱された温水を放熱するラジエータ117とを有する。温水暖房ユニットは、温水暖房時に作動する。なお、温水暖房に利用できる用途であれば、117はラジエータに限らず例えば床暖房でも構わない。
The hot water heating unit is connected to a
空調暖房ユニットは、空気と冷媒の熱交換を行う空調暖房用熱交換器108と、空調暖房用熱交換器108に暖房用の空気を送る送風ファンを有する。空調暖房ユニットは、空調暖房時に作動する。
The air conditioning heating unit includes an air conditioning
以上のように構成された冷凍サイクル装置の冷媒の作動状態について、図2のモリエル線図を用いて説明する。 The operating state of the refrigerant in the refrigeration cycle apparatus configured as described above will be described with reference to the Mollier diagram of FIG.
図2のモリエル線図において、第1の冷媒回路110を流れる冷媒の流れはA→B→C→Dで示され、第2の冷媒回路111を流れる冷媒の流れはA→E→F→Dで示される。給湯用途として要求される温水(またはブライン)の温度は、温水暖房用途や空調暖房用途に比べて高い値になるため、給湯用途に用いるサイクルの高圧は10〜12MPaに制御する必要がある。一方、温水暖房用途や空調暖房用途としても利用される温度は給湯用よりも低い温度になるため、冷凍サイクルの高圧は8〜10MPaに制御するのが、冷凍サイクル装置全体の効率を高くするためには望ましい。すなわち、冷凍サイクルの高圧は
、要求される温度が高くなるほど大きくする必要があり、給湯用途の場合の温水出口温度は60〜90℃であるのに対し、温水暖房用途の温水出口温度は35〜45℃、空調暖房用途の温風温度は40〜45℃であるので、給湯用途の冷凍サイクルの高圧が最も高くなるように制御するのが望ましい。
In the Mollier diagram of FIG. 2, the flow of the refrigerant flowing through the
したがって図2に示すように、給湯、温水暖房、空調暖房がいずれも運転する冷凍サイクルにおいては、第1の冷媒回路110と第2の冷媒回路111の高圧が同じではなくそれぞれ最適な値に制御することで、高効率な冷凍サイクルを実現することができる。例えば、給湯と空調暖房の両方を運転する場合は、第1の冷媒回路の高圧を第2の冷媒回路の高圧より高くすれば良い。
Therefore, as shown in FIG. 2, in the refrigeration cycle in which hot water supply, hot water heating, and air conditioning heating are all operated, the high pressures of the
本実施形態の冷凍サイクル装置は、給湯、温水暖房、空調暖房のいずれを運転するか否かによって、制御方法が異なる。そこで、次に、どのような用途に本実施形態の冷凍サイクル装置を利用するかによって異なる運転パターンに付いて説明する。 The refrigeration cycle apparatus of the present embodiment has a different control method depending on whether one of hot water supply, hot water heating, and air conditioning heating is operated. Accordingly, different operation patterns will be described next depending on what purpose the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment is used for.
図1に給湯、温水暖房、空調暖房がそれぞれON/OFFした場合のフローチャートを示す。例えば、給湯、温水暖房、空調暖房、いずれの用途も利用する場合には、運転パターンaを選択する。また、別の例としては、空調暖房運転と温水暖房運転を行い、給湯運転は行わない場合には、運転パターンeを選択する。 FIG. 1 shows a flowchart when hot water supply, hot water heating, and air conditioning heating are turned ON / OFF, respectively. For example, when using any of hot water supply, hot water heating, and air conditioning heating, the operation pattern a is selected. As another example, when the air conditioning heating operation and the hot water heating operation are performed and the hot water supply operation is not performed, the operation pattern e is selected.
このような運転パターンごとに、温水暖房ユニット、給湯ユニット、空調暖房ユニット、第1の圧縮機101、第2の圧縮機107、第1の流量制御弁104、第2の流量制御弁109および開閉弁112をどのように制御するかを表1に示す。
For each such operation pattern, a hot water heating unit, a hot water supply unit, an air conditioning heating unit, a
例えば、運転パターンaの場合には、温水暖房ユニット、給湯ユニット、空調暖房ユニットを全て運転し、さらに、第1の圧縮機および第2の圧縮機を運転する。また、第1の流量制御弁および第2の流量制御弁は、流量制御状態とし、開閉弁は閉状態とすることを示す。また、温水暖房運転および給湯運転を行い、空調暖房運転を行わない場合については、第1および第2の圧縮機の運転を行う場合と、第1の圧縮機のみ運転して第2の圧縮機を運転しない場合とがある。そこで、前者の運転パターンをb−1、後者の運転パターンをb−2と分けて記載した。 For example, in the case of the operation pattern a, all of the hot water heating unit, the hot water supply unit, and the air conditioning heating unit are operated, and further, the first compressor and the second compressor are operated. The first flow control valve and the second flow control valve are in a flow control state, and the on-off valve is in a closed state. In addition, when the hot water heating operation and the hot water supply operation are performed and the air conditioning heating operation is not performed, when the first and second compressors are operated, only the first compressor is operated and the second compressor is operated. May not drive. Therefore, the former operation pattern is described separately as b-1, and the latter operation pattern as b-2.
以下、各運転パターンに付いて、詳細に説明する。 Hereinafter, each operation pattern will be described in detail.
(a) 温水暖房運転、給湯運転および空調暖房運転を実施する場合
給湯、温水暖房及び空調暖房の全てが運転開始するように指示がある場合、ステップ201で、第1の圧縮機101及び第2の圧縮機107はそれぞれ運転を開始し、開閉弁112は全閉となるように制御され、ステップ202に移る。ステップ202では、第1の圧縮機吐出温度検出手段121により検出された温度Td1と設定温度Tm1が比較され、Td1がTm1より大きい場合には、ステップ203に移り、第1の流量制御弁104の開度を大きくするように制御する。このことにより、吐出温度Td1は小さくなるようにバランスするので、目標の値に近づくように制御することができ、ステップ205に移る。また、Td1がTm1以下の場合には、ステップ204に移り、第1の流量制御弁104の開度を小さくするように制御する。このことにより、吐出温度Td1は大きくなるようにバランスするので、目標の値に近づくように制御することができ、ステップ205に移る。ステップ205では、第2の圧縮機吐出温度検出手段122により検出された温度Td2と設定温度Tm2が比較され、Td2がTm2より大きい場合には、ステップ206に移り、第2の流量制御弁109の開度を大きくするように制御する。このことにより、吐出温度Td2は小さくなるようにバランスするので、目標の値に近づくように制御することができ、ステップ201に戻る。また、Td2がTm2以下の場合には、ステップ207に移り、第2の流量制御弁109の開度を小さくするように制御する。このことにより、吐出温度Td2は大きくなるようにバランスするので、目標の値に近づくように制御することができ、ステップ201に戻る。なお、フローチャートには明示していないが、絞り装置105は第1の圧縮機101及び第2の圧縮機107の吸入スーパーヒートが最適な値(例えば5℃)となるように弁開度が制御される。したがって、吐出温度を合わせるように制御することで、ねらいとする吐出圧力に合わせることができる。
(A) When performing hot water heating operation, hot water supply operation, and air conditioning heating operation When there is an instruction to start all of hot water supply, hot water heating, and air conditioning heating, in
以上のように、利用する熱交換器の温度帯に応じて、それぞれの利用側熱交換器の圧力を最適な値に調整することが出来るため、冷凍サイクル装置全体の効率を高くすることができる。 As described above, according to the temperature zone of the heat exchanger to be used, the pressure of each use-side heat exchanger can be adjusted to an optimum value, so that the efficiency of the entire refrigeration cycle apparatus can be increased. .
(b−1)、(b−2) 温水暖房運転、給湯運転実施し、空調暖房運転を実施しない場合
本実施形態の冷凍サイクル装置において、温水暖房運転、給湯運転を実施し、空調暖房運転を実施しない場合の動作を、図6のフローチャートを用いて説明する。
(B-1), (b-2) When performing hot water heating operation and hot water supply operation and not performing air conditioning heating operation In the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment, performing hot water heating operation and hot water supply operation and performing air conditioning heating operation The operation when not implemented will be described with reference to the flowchart of FIG.
給湯、温水暖房が運転を開始し、空調暖房のみが運転停止する指示がある場合、ステップ301で、第1の圧縮機101は運転を開始し、第2の圧縮機107は停止するように制御され、ステップ302に移る。ステップ302では、第1の圧縮機吐出温度検出手段121により検出された温度Td1と設定温度Tm1が比較され、Td1がTm1より大きい場合には、ステップ303に移り、第1の流量制御弁104の開度を大きくするように制御する。このことにより、吐出温度Td1は小さくなるようにバランスするので、目標の値に近づくように制御することができ、ステップ305に移る。また、Td1がTm1以下の場合には、ステップ304に移り、第1の流量制御弁104の開度を小さくするように制御する。このことにより、吐出温度Td1は大きくなるようにバランスするので、目標の値に近づくように制御することができ、ステップ305に移る。ステップ305では、温水暖房負荷Qdと給湯負荷Qkyの総和Q1と設定負荷Qm1(例えば、第1の圧縮機101の最大能力6kW)が比較され、Q1がQm1より大きい場合には、第1の圧縮機のみでは要求負荷を満足させることができないことを示しており、ステップ306に移り、第2の圧縮機107をONとし、開閉弁112を全開とし、第2の流量制御弁109の開度を全閉となるように制御する。このことにより、第2の圧縮機で吐出された冷媒は温水暖房用熱交換器103を流れるので、要求負荷を満たすことが可能となり、ステップ301に戻る。また、Q1がQm1以下の場合には、第1の圧縮機のみで要求負荷が満たされることを示しており、ステップ307に移り、第2の圧縮機107をOFFとし、開閉弁112を全閉となるように制御したのち、ステップ301に戻る。すなわち、ス
テップ306が運転パターンb−1であり、ステップ307が運転パターンb−2である。
When there is an instruction to stop operation of hot water supply and hot water heating and only air conditioning heating, in
図4に、本発明の実施の形態2における圧縮機周波数と圧縮機効率の関係を示す。すなわち、圧縮機の回転数はある値で圧縮機効率がピークとなることを表しており、1台の圧縮機にて高回転数(C点)で運転するよりも、2台の圧縮機をそれぞれ最適な回転数(B点)に近い値で運転する方が高効率な冷凍サイクル運転を行うことができる。つまり、設定負荷Qm1は、必ずしも、第1の圧縮機101の最大能力6kWでなく、それより低い値を選択しても良い。
FIG. 4 shows the relationship between the compressor frequency and the compressor efficiency in the second embodiment of the present invention. In other words, the compressor rotation speed represents a certain value and the compressor efficiency peaked. Two compressors were operated rather than operating at a high rotation speed (point C) with one compressor. A highly efficient refrigeration cycle operation can be performed by operating at a value close to the optimum rotational speed (point B). That is, the set load Qm1 is not necessarily the maximum capacity of 6 kW of the
ここで、温水暖房負荷Qdは、温水暖房入口温度検出手段123により検出された温水暖房入口温度T1(例えば30℃)と、ユーザーなどからの温水暖房要求温度T2(例えば35℃)と、温水暖房用水回路115の水流量Gd(例えば6L/min)を用いて、下の(式1)のように求められ、給湯負荷Qkyは、給湯入口温度検出手段124により検出された給湯入口温度T3(例えば10℃)と、給湯要求温度T4(例えば90℃)と、給湯用水回路114の水流量Gky(例えば1L/min)を用いて、下の(式2)のように求めることができる。このときのQdは約2.0kW、Qkyは約5.5kWである。
Here, the hot water heating load Qd includes the hot water heating inlet temperature T1 (for example, 30 ° C.) detected by the hot water heating inlet temperature detecting means 123, the required hot water heating temperature T2 (for example, 35 ° C.) from the user, and the hot water heating. Using the water flow rate Gd (for example, 6 L / min) of the
Qd=Gd*C*(T2−T1)・・・(式1)
Qky=Gky*C*(T4−T3)・・・(式2)
C:水比熱*水密度
式1、式2から分かるように、要求される温水温度と入口温水温度との差が大きいほど、要求負荷は大きくなる。なお、Gd、Gkyはあらかじめ水ポンプ回転数と流量の関係を把握していれば、ある程度推定できるので必ずしもリアルタイムで測る必要はない。
Qd = Gd * C * (T2-T1) (Formula 1)
Qky = Gky * C * (T4-T3) (Formula 2)
C: Water specific heat * water density As can be seen from
以上のように、利用する熱交換器の要求負荷の総和に応じて圧縮機の運転台数及び冷媒回路を制御することが可能となり、比較的高い圧縮機効率となる圧縮機回転数で運転しつつ要求負荷を満たすことができるので、ユーザーの快適性を損なうことなく高効率な冷凍サイクル装置の運転を行うことができる。 As described above, it is possible to control the number of operating compressors and the refrigerant circuit according to the total required load of the heat exchanger to be used, while operating at a compressor speed that provides relatively high compressor efficiency. Since the required load can be satisfied, a highly efficient refrigeration cycle apparatus can be operated without impairing user comfort.
(c) 温水暖房運転および空調暖房運転を実施し、給湯運転を実施しない場合
本実施形態の冷凍サイクル装置において、温水暖房運転および空調暖房運転を実施し、給湯運転を実施しない場合の動作を、図7のフローチャートを用いて説明する。
(C) When performing hot water heating operation and air conditioning heating operation and not performing hot water supply operation In the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment, the operation when performing hot water heating operation and air conditioning heating operation and not performing hot water supply operation, This will be described with reference to the flowchart of FIG.
温水暖房、空調暖房が運転を開始し、給湯のみが運転停止する指示がある場合、ステップ401で、第1の圧縮機101は運転を停止し、第2の圧縮機107は運転を開始し、開閉弁112は全開となるように制御してステップ402に移る。ステップ402では、第2の圧縮機吐出温度検出手段122により検出された温度Td2と設定温度Tm2が比較され、Td2がTm2より大きい場合には、ステップ403に移り、絞り装置105の開度を大きくするように制御する。このことにより、吐出温度Td2は小さくなるようにバランスするので、目標の値に近づくように制御することができ、ステップ405に移る。また、Td2がTm2以下の場合には、ステップ404に移り、絞り装置105の開度を小さくするように制御する。このことにより、吐出温度Td2は大きくなるようにバランスするので、目標の値に近づくように制御することができ、ステップ405に移る。ステップ405では、温水暖房負荷Qdと、空調暖房負荷Qkuと設定負荷Qm2との総和とが比較され、Qdが(Qku+Qm2)より大きい場合には、温水暖房負荷が空調暖房負荷よりも一定値以上大きいことを示しており、ステップ406に移り、第1の流量制御弁104の弁開度を大きくするように、第2の流量制御弁109の弁開度を小さくするように制御する。
In the case where there is an instruction to start operation of hot water heating and air conditioning heating and stop only hot water supply, in
このことにより、冷媒流量は温水暖房用熱交換器に多く流れるため、圧縮機の追加運転や運転周波数を変化させることなく温水暖房能力を増大させることができ、ステップ401に戻る。また、Qdが(Qku+Qm2)より小さい場合には、温水暖房負荷が必要以上に大きくないことを示しており、ステップ407に移り、第1の流量制御弁104の弁開度を小さくするように、第2の流量制御弁109の弁開度を大きくするように制御する。このことにより、冷媒流量は空調暖房用熱交換器に多く流れるため、絞り装置105の入口で合流する冷媒温度を下げることができるので、冷凍サイクル装置全体の効率を高くすることができ、ステップ401に戻る。
As a result, a large amount of refrigerant flows to the hot water heating heat exchanger, so that the hot water heating capacity can be increased without changing the additional operation or operating frequency of the compressor, and the process returns to step 401. Further, when Qd is smaller than (Qku + Qm2), it indicates that the hot water heating load is not larger than necessary, and the routine proceeds to step 407 so that the valve opening degree of the first
なお空調暖房負荷Qkuは空気入口温度検出手段125により検出された空気入口温度T5(例えば20℃)と、ユーザーなどからの室内要求温度T6(例えば25℃)と、T6に対応する空気出口温度T7(例えば45℃)と、ユーザーなどからの室内要求風量Q1(例えば10m3/h)から、下の簡易的な(式3)によって求められる。このときのQkuは約4.6kWである。 The air-conditioning heating load Qku includes the air inlet temperature T5 (for example, 20 ° C.) detected by the air inlet temperature detecting means 125, the indoor required temperature T6 (for example, 25 ° C.) from the user, and the air outlet temperature T7 corresponding to T6. (For example, 45 ° C.) and the indoor required air volume Q1 (for example, 10 m 3 / h) from the user or the like, can be obtained by the following simple (formula 3). At this time, Qku is about 4.6 kW.
Qku=C*Q1*(T7−T5)・・・(式3)
C:空気比熱
以上のように、温水暖房負荷及び空調暖房負荷に応じて、前記第1の流量制御弁と前記第2の流量制御弁の開度を制御することで、快適性を損なうことなく、冷凍サイクル装置の効率を高くすることができる。
Qku = C * Q1 * (T7-T5) (Formula 3)
C: Specific air heat As described above, the opening degree of the first flow rate control valve and the second flow rate control valve is controlled according to the hot water heating load and the air conditioning heating load without impairing comfort. The efficiency of the refrigeration cycle apparatus can be increased.
(d) 温水暖房運転のみ実施し、給湯運転および空調運転を実施しない場合
本実施形態の冷凍サイクル装置において、温水暖房運転のみ実施し、給湯運転および空調運転を実施しない場合の動作を、図8のフローチャートを用いて説明する。
(D) When only the hot water heating operation is performed and the hot water supply operation and the air conditioning operation are not performed In the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment, the operation when only the hot water heating operation is performed and the hot water supply operation and the air conditioning operation are not performed is illustrated in FIG. It demonstrates using the flowchart of these.
温水暖房運転を開始し、給湯及び空調暖房が運転停止する指示がある場合、ステップ501で、第1の圧縮機101は運転を停止し、第2の圧縮機107は運転を開始し、開閉弁112は全開とし、第2の流量制御弁109は全閉となるように制御してステップ502に移る。ステップ502では、第2の圧縮機吐出温度検出手段122により検出された温度Td2と設定温度Tm2が比較され、Td2がTm2より大きい場合には、ステップ503に移り、絞り装置105の開度を大きくするように制御する。このことにより、吐出温度Td2は小さくなるようにバランスするので、目標の値に近づくように制御することができ、ステップ501に戻る。また、Td2がTm2以下の場合には、ステップ504に移り、絞り装置105の開度を小さくするように制御する。このことにより、吐出温度Td2は大きくなるようにバランスするので、目標の値に近づくように制御することができ、ステップ501に戻る。
When there is an instruction to start the hot water heating operation and stop the hot water supply and air conditioning heating, in
すなわち、給湯運転が停止している場合は、第1の圧縮機101を運転させず、第2の圧縮機107のみを運転して、高圧が8〜10MPaとなるように制御することが望ましい。
That is, when the hot water supply operation is stopped, it is desirable not to operate the
以上のように、給湯用熱交換器に不必要に冷媒を流すことがないので、冷凍サイクル装置の効率を高くすることができる。 As described above, since the refrigerant does not flow unnecessarily through the hot water supply heat exchanger, the efficiency of the refrigeration cycle apparatus can be increased.
(e,f,g) 温水暖房運転しない場合
本実施形態の冷凍サイクル装置において、温水暖房運転しない場合の動作を、図9のフローチャートを用いて説明する。
(E, f, g) When Hot Water Heating Operation is Not Performed In the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment, an operation when the hot water heating operation is not performed will be described using the flowchart of FIG.
温水暖房を運転停止する指示がある場合、ステップ601で、開閉弁112の弁開度は
全閉となるように制御され、ステップ602に移り、給湯運転がONかどうかを判定する。給湯運転が「ON」であると判定されるとステップ603に移り、第1の圧縮機101を「ON」としたのちステップ605に移り、空調暖房運転が「ON」かどうかを判定する。空調暖房運転が「ON」であると判定されるとステップ607に移り、第2の圧縮機107を「ON」としたのちステップ610に移り、吐出温度Td1が設定温度Tm1となるように、及び吐出温度Td2が設定温度Tm2となるように制御したのちステップ601に戻る。このステップ610は、第1の流量制御弁104と第2の流量制御弁109の弁開度を制御する制御手段Aであり、図3のステップ201から207と同じ動作であるので説明を省略する。なお、ステップ605で空調暖房運転が「OFF」と判定された場合、ステップ608に移り第2の圧縮機107を「OFF」としたのちステップ610にすすむ。
If there is an instruction to stop the hot water heating operation, in
ステップ602で給湯運転が「OFF」であると判定されるとステップ604に移り、第1の圧縮機101を「OFF」としたのちステップ606に移り、空調暖房運転が「ON」かどうかを判定する。空調暖房運転が「ON」であると判定されるとステップ607に移る。ステップ606で空調暖房運転が「OFF」と判定された場合、ステップ609に移り第2の圧縮機107を「ON」としたのちステップ611にすすむ。ステップ611では、吐出温度Td2が設定温度Tm2となるように制御したのちステップ601に戻る。このステップ611は、第2の流量制御弁109の弁開度を制御する制御手段Bであり、図3のステップ205から207と同じ動作であるので説明を省略する。
If it is determined in
すなわち、ステップ601から607を経由して610に至る経路が運転パターンeであり、ステップ601から608を経由して610に至る経路が運転パターンfであり、ステップ601から609を経由して611に至る経路が運転パターンgである。
That is, the route from
以上のように、給湯用熱交換器と空調暖房用熱交換器を流れる冷媒圧力は異なるが、給湯と空調暖房の運転状態に応じて、前記第1の流量制御弁及び第2の流量制御弁を制御することで冷凍サイクル装置全体の効率を高くすることができる。 As described above, although the refrigerant pressures flowing through the hot water supply heat exchanger and the air conditioning / heating heat exchanger are different, the first flow control valve and the second flow control valve according to the operating state of the hot water supply and air conditioning / heating. By controlling this, the efficiency of the entire refrigeration cycle apparatus can be increased.
本発明にかかる冷凍サイクル装置は、浴室乾燥用や融雪用など、他の用途の冷凍サイクル装置として利用することができる。 The refrigeration cycle apparatus according to the present invention can be used as a refrigeration cycle apparatus for other uses such as bathroom drying and snow melting.
6 第1の熱交換器
8 第2の熱交換器
30 連絡配管
31 圧縮機
33 室内熱交換器
34 床暖用熱交換器
37 室外熱交換器
101 第1の圧縮機
102 給湯用熱交換器
103 温水暖房用熱交換器
104 第1の流量制御弁
105 絞り装置
106 蒸発器
107 第2の圧縮機
108 空調暖房用熱交換器
109 第2の流量制御弁
110 第1の冷媒回路
111 第2の冷媒回路
112 開閉弁
113 バイパス回路
114 給湯用温水回路
115 温水暖房用温水回路
116 貯湯タンク
117 ラジエータ
118 第1の圧縮機運転制御手段
119 第2の圧縮機運転制御手段
120 開閉弁制御手段
121 第1の圧縮機吐出冷媒温度検出手段
122 第2の圧縮機吐出冷媒温度検出手段
123 温水暖房入口温度検出手段
124 給湯入口温度検出手段
125 空気入口温度検出手段
6 First Heat Exchanger 8 Second Heat Exchanger 30 Connecting
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