JP2009168330A - 冷凍装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】蓄熱タンク(16)内の熱媒水を加熱するための熱源ユニット(15)では、低段側圧縮機(52)と、高段側圧縮機(62)と、動力回収用の膨張機(65)とが冷媒回路(30)に設けられる。低段側圧縮機(52)は、その駆動軸(53)に連結された電動機(54)によって回転駆動される。高段側圧縮機(62)は、その駆動軸(63)に連結された電動機(64)及び膨張機(65)によって回転駆動される。コントローラ(90)の高段側制御部は、出口水温センサ(77)の計測値が目標温度となるように、高段側圧縮機(62)の回転速度を調節する。また、コントローラ(90)の低段側制御部は、吐出圧力センサ(74)の計測値が目標高圧となるように、低段側圧縮機(52)の回転速度を調節する。
【選択図】図1
Description
図1に示すように、本実施形態の空調システム(10)は、熱源ユニット(15)と、蓄熱タンク(16)と、熱源側水回路(20)と、利用側水回路(24)とを備えている。なお、熱源ユニット(15)の詳細な構成については、後述する。
熱源ユニット(15)は、冷媒回路(30)を備えている。冷媒回路(30)には、圧縮機ユニット(50)と、膨張・圧縮ユニット(60)と、利用側熱交換器である水熱交換器(40)と、気液分離器(45)と、低段側膨張機構である膨張弁(49)と、熱源側熱交換器である室外熱交換器(44)とが設けられている。また、冷媒回路(30)には、二酸化炭素(CO2)が冷媒として充填されている。
空調システム(10)の運転動作を説明する。
コントローラ(90)の制御動作について説明する。上述したように、コントローラ(90)では、高段側制御部(91)が第1制御動作を行い、低段側制御部(92)が第2制御動作を行い、膨張弁制御部(93)が第3制御動作を行う。これら3つの制御動作は、互いに関連することなく個別に行われる。
高段側制御部(91)が行う第1制御動作について説明する。
低段側制御部(92)が行う第2制御動作について説明する。この第2制御動作は、冷媒回路(30)で行われる冷凍サイクルの高圧が目標高圧となるように、低段側圧縮機(52)の回転速度を調節する動作である。
膨張弁制御部(93)が行う第3制御動作について説明する。この第3制御動作は、低段側圧縮機(52)へ吸入される冷媒の過熱度が所定の目標過熱度となるように、膨張弁(49)の開度を調節する動作である。
本実施形態のコントローラ(90)では、水熱交換器(40)で得られる加熱能力が目標能力となるように高段側圧縮機(62)の回転速度(即ち、膨張機(65)の回転速度)を調節する第1制御動作を高段側制御部(91)が行い、冷媒回路(30)で行われる冷凍サイクルの高圧が所定の目標高圧となるように低段側圧縮機(52)の回転速度を調節する第2制御動作を低段側制御部(92)が行う。
上記実施形態の熱源ユニット(15)では、図6に示すように、冷媒回路(30)に内部熱交換器(80)が設けられていてもよい。
上記の実施形態では、熱媒水を加熱するための熱源ユニット(15)を本発明の冷凍装置によって構成したが、本発明の冷凍装置の用途は、これに限定されるものではない。つまり、例えば室内空気を冷媒回路(30)の冷媒と熱交換させる一般的な空調機を、本発明の冷凍装置によって構成してもよい。その場合、空気を冷媒と熱交換させる空気熱交換器が、水熱交換器(40)の代わりに利用側回路として冷媒回路(30)に設けられる。
上記の実施形態において、低段側圧縮機(52)、高段側圧縮機(62)、及び膨張機(65)を構成する流体機械は、ロータリー式の流体機械に限定されるものではない。低段側圧縮機(52)、高段側圧縮機(62)、及び膨張機(65)のそれぞれを構成する流体機械は、押しのけ容積が固定の容積型流体機械であればよく、例えばこれらをスクロール型の流体機械で構成してもよい。
30 冷媒回路
40 水熱交換器(利用側熱交換器)
44 室外熱交換器(熱源側熱交換器)
45 気液分離器
49 膨張弁(低段側膨張機構)
52 低段側圧縮機
62 高段側圧縮機
65 膨張機
80 内部熱交換器
90 コントローラ(制御手段)
Claims (7)
- それぞれが回転駆動されて冷媒を圧縮する低段側圧縮機(52)及び高段側圧縮機(62)と、上記高段側圧縮機(62)の駆動軸(63)に連結されて高圧冷媒の膨張により生じた動力で該高段側圧縮機(62)を駆動する膨張機(65)と、上記膨張機(65)から流出した中間圧冷媒を液冷媒とガス冷媒に分離してガス冷媒を上記高段側圧縮機(62)の吸入側へ供給する気液分離器(45)と、上記気液分離器(45)から流出した液冷媒を膨張させる低段側膨張機構(49)と、利用側熱交換器(40)と、熱源側熱交換器(44)とが接続された冷媒回路(30)を備え、
上記冷媒回路(30)で冷媒を循環させて二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
上記利用側熱交換器(40)で得られる加熱能力又は冷却能力が所定の目標能力となるように上記高段側圧縮機(62)の回転速度を調節する第1制御動作と、上記冷媒回路(30)で行われる冷凍サイクルの高圧が所定の目標高圧となるように上記低段側圧縮機(52)の回転速度を調節する第2制御動作とを行うように構成された制御手段(90)を備えている
ことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1において、
上記利用側熱交換器(40)が放熱器となって上記熱源側熱交換器(44)が蒸発器となる加熱運転を行う一方、
上記制御手段(90)は、上記加熱運転中の第1制御動作として、上記利用側熱交換器(40)で得られる加熱能力を示す物理量として該利用側熱交換器(40)を通過した被加熱流体の温度を用い、該利用側熱交換器(40)を通過した被加熱流体の温度が所定の目標温度となるように上記高段側圧縮機(62)の回転速度を調節する動作を行うように構成されている
ことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1において、
上記利用側熱交換器(40)が放熱器となって上記熱源側熱交換器(44)が蒸発器となる加熱運転を行う一方、
上記制御手段(90)は、上記加熱運転中において、上記利用側熱交換器(40)から流出した冷媒の温度と、該利用側熱交換器(40)へ流入する被加熱流体の温度とに基づいて上記目標高圧を設定するように構成されている
ことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1において、
上記冷媒回路(30)には、開度可変の膨張弁(49)が上記低段側膨張機構として設けられる一方、
上記制御手段(90)は、上記低段側圧縮機(52)へ吸入される冷媒の過熱度が所定の目標過熱度となるように上記膨張弁(49)の開度を調節する第3制御動作を行うように構成されている
ことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項4において、
上記利用側熱交換器(40)が放熱器となって上記熱源側熱交換器(44)が蒸発器となる加熱運転を行う一方、
上記制御手段(90)は、上記加熱運転中において、上記高段側圧縮機(62)から吐出された冷媒の温度に基づいて上記目標過熱度を設定するように構成されている
ことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1において、
上記利用側熱交換器(40)が放熱器となって上記熱源側熱交換器(44)が蒸発器となり、該利用側熱交換器(40)で水を冷媒と熱交換させて加熱する加熱運転を行う
ことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1において、
上記冷媒回路(30)には、上記気液分離器(45)から上記低段側膨張機構(49)へ送られる冷媒と、上記低段側圧縮機(52)へ吸入される冷媒とを熱交換させる内部熱交換器(80)が設けられている
ことを特徴とする冷凍装置。
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