JP2011027372A - Refrigerating cycle device and heat pump water heater - Google Patents

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Takeshi Kono
雄 幸野
Yugo Mukai
有吾 向井
Kazunori Tsukui
和則 津久井
Masahiro Takebayashi
昌寛 竹林
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Hitachi Appliances Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refrigerating cycle of high efficiency under operating conditions covering a wide range. <P>SOLUTION: This refrigerating cycle device is configured by successively connecting a compressor communicating a suction chamber and a back pressure chamber by a bypass pipe, a heater, an expansion valve, and an evaporator, and further has: an electric valve disposed in the bypass pipe for controlling a pressure in the back pressure chamber to adjust refrigerant flow; an evaporation temperature sensor for detecting an evaporation temperature by the evaporator; a sensor for detecting the information to determine a discharge pressure from the compressor; and a control section for controlling an opening of the electric valve on the basis of the information from the temperature sensor and the sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、冷凍サイクル装置に係り、特に背圧室の圧力を調整する背圧制御構造に関する。   The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus, and more particularly to a back pressure control structure that adjusts the pressure in a back pressure chamber.

スクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールとで形成される圧縮室内の高圧流体により、両スクロールを互いに引き離そうとする力が発生する。この時、旋回スクロールが固定スクロールから引き離されないように、旋回スクロールの背面側、すなわち反固定スクロール側に吐出圧力と吸込圧力の中間の圧力となる背圧室を設け、この背圧によって旋回スクロールを固定スクロールに押し付けている。   In the scroll compressor, a force for separating the two scrolls from each other is generated by the high-pressure fluid in the compression chamber formed by the fixed scroll and the orbiting scroll. At this time, in order to prevent the orbiting scroll from being pulled away from the fixed scroll, a back pressure chamber serving as an intermediate pressure between the discharge pressure and the suction pressure is provided on the back side of the orbiting scroll, that is, the anti-fixed scroll side. Is pressed against the fixed scroll.

背圧は背圧室と吸込室をつなぐ連通路に設けられた圧力差制御弁(以下、背圧制御弁と称する)により調整され、背圧制御弁を用いたスクロール圧縮機として特許文献1,2が知られている。   The back pressure is adjusted by a pressure difference control valve (hereinafter referred to as a back pressure control valve) provided in a communication path connecting the back pressure chamber and the suction chamber. Patent Document 1, as a scroll compressor using the back pressure control valve 2 is known.

特許文献1は、背圧室と吸込口の間にバイパス管路を設け、バイパス管路にバイパス弁を設置する構成の空気圧縮機を開示している。圧縮機の再起動時には、背圧室内の背圧がバイパス管路,バイパス弁を介して吸込口内に流入すると共に、油タンク内の圧力が制御圧配管,アンロード用電磁弁,吸込アンローダ等を介して吸込口内に流入し、吸込口内の吸込圧の低下が緩慢になって背圧の低下状態とのバランスがとれ、吸込圧と背圧との差圧が低下する。この結果、旋回スクロールを固定スクロール側に押し付ける押圧力を低減でき、該各スクロールのラップ部間にカジリ現象が生じるのを防止して、寿命や信頼性を向上することができる。   Patent document 1 is disclosing the air compressor of a structure which provides a bypass line between a back pressure chamber and a suction inlet, and installs a bypass valve in a bypass line. When the compressor is restarted, the back pressure in the back pressure chamber flows into the suction port via the bypass line and bypass valve, and the pressure in the oil tank is controlled by the control pressure piping, unloading solenoid valve, suction unloader, etc. The suction pressure flows into the suction port, the suction pressure in the suction port decreases slowly and balances with the reduced back pressure state, and the differential pressure between the suction pressure and the back pressure decreases. As a result, it is possible to reduce the pressing force that presses the orbiting scroll toward the fixed scroll, and it is possible to prevent the galling phenomenon between the wrap portions of the scrolls, thereby improving the life and reliability.

特許文献2は、圧縮室と背圧室を背圧孔で連通し、更に背圧室と吐出パイプを接続するバイパス管があり、バイパス管にはキュピラリ管及び電磁弁が設けられている。この構成とすることにより、背圧室の圧力が、ある一定レベル以上に低くなって、旋回スクロールが固定スクロールから離反し効率が低下する時、電磁弁を開き吐出パイプから背圧室にガスを流入させ背圧室の圧力を上昇させるといったものである。   In Patent Document 2, there is a bypass pipe that connects the compression chamber and the back pressure chamber through a back pressure hole, and further connects the back pressure chamber and the discharge pipe, and the bypass pipe is provided with a cupilary pipe and an electromagnetic valve. With this configuration, when the pressure in the back pressure chamber becomes lower than a certain level and the orbiting scroll is separated from the fixed scroll and the efficiency is reduced, the solenoid valve is opened and gas is discharged from the discharge pipe to the back pressure chamber. The pressure of the back pressure chamber is increased by flowing in.

特開平6−66270号公報JP-A-6-66270 特開平3−258985号公報JP-A-3-258985

しかしながら特許文献1は、スクロール式空気圧縮機について開示しているのみで、冷凍サイクルを前提としていない。スクロール式空気圧縮機では吸込圧力も吐出圧力も各々一定であり、背圧も一定である。従って、背圧は適切な値になるように設計されている。この点で、段落0010に開示されているようにバイパス弁(13)は常閉型の電磁弁である。なお、電磁弁とは、構造上、全開か全閉のいずれかの状態しか保持できないものである。特許文献1では、起動時や再起動時に4秒程度だけバイパス弁(13)を全開にして背圧を減圧するものである。このように特許文献1では、スクロール式空気圧縮機特有の課題に着目しており、起動時の信頼性の向上のみに注目し背圧を吸込み側に逃しているが、定常運転時の効率向上に関する背圧制御については考慮されていない。   However, Patent Document 1 only discloses a scroll type air compressor, and does not assume a refrigeration cycle. In the scroll type air compressor, the suction pressure and the discharge pressure are both constant, and the back pressure is also constant. Therefore, the back pressure is designed to be an appropriate value. In this regard, as disclosed in paragraph 0010, the bypass valve (13) is a normally closed solenoid valve. Note that the electromagnetic valve can hold only one of the fully open and fully closed states due to its structure. In Patent Document 1, the back pressure is reduced by fully opening the bypass valve (13) for about 4 seconds at the time of starting or restarting. As described above, in Patent Document 1, attention is paid to the problems peculiar to the scroll type air compressor, and the back pressure is released to the suction side by focusing only on the improvement in reliability at the time of starting, but the efficiency is improved during steady operation. The back pressure control is not considered.

特許文献2では、背圧室の圧力は、背圧孔が圧縮室に連通している間の圧縮室内圧力の平均的な圧力で決まるので、圧力変動がある。圧縮室内の圧力が低い時に電磁弁を開くと吐出パイプのガスが圧縮室内に逆流し、圧縮室内の圧力を上昇させ無駄な圧縮動力の増加を招き圧縮機効率が低下する可能性がある。   In Patent Document 2, the pressure in the back pressure chamber is determined by an average pressure of the pressure in the compression chamber while the back pressure hole communicates with the compression chamber, and thus there is a pressure fluctuation. If the solenoid valve is opened when the pressure in the compression chamber is low, the gas in the discharge pipe flows back into the compression chamber, increasing the pressure in the compression chamber, leading to an increase in useless compression power and reducing the compressor efficiency.

本発明の目的は、広範囲の運転条件において高効率な冷凍サイクルを実現することにある。   An object of the present invention is to realize a highly efficient refrigeration cycle in a wide range of operating conditions.

上記本発明の目的は、
吸込室と背圧室とをバイパス管で連通した圧縮機の吐出部と、加熱器と、膨張弁と、蒸発器と、前記圧縮機の吸込部とを順次接続した冷凍サイクル装置であって、
前記背圧室の圧力を制御するため前記バイパス管に配設され、冷媒の流れを調整する電動弁と、
前記蒸発器での蒸発温度を検出する蒸発温度センサと、
前記圧縮機からの吐出圧を求めることができる情報を検出するセンサと、
前記温度センサおよび前記センサからの情報に基づいて、前記電動弁の開度を制御する制御部と、
を備えることにより達成される。
The object of the present invention is as follows.
A refrigeration cycle apparatus in which a suction section of a compressor in which a suction chamber and a back pressure chamber are communicated by a bypass pipe, a heater, an expansion valve, an evaporator, and a suction section of the compressor are sequentially connected,
A motor-operated valve arranged in the bypass pipe for controlling the pressure of the back pressure chamber and adjusting the flow of the refrigerant;
An evaporation temperature sensor for detecting an evaporation temperature in the evaporator;
A sensor for detecting information capable of obtaining a discharge pressure from the compressor;
Based on the temperature sensor and information from the sensor, a control unit that controls the opening of the motor-operated valve;
Is achieved.

また、上記本発明の目的は、
吸込室と背圧室とをバイパス管で連通した圧縮機の吐出部と、加熱器と、膨張弁と、蒸発器と、前記圧縮機の吸込部とを順次接続し、湯を貯めるタンクを備えたヒートポンプ給湯機であって、
前記背圧室の圧力を制御するため前記バイパス管に配設され、冷媒の流れを調整する電動弁と、
前記蒸発器での蒸発温度を検出する蒸発温度センサと、
前記圧縮機からの吐出圧を求めることができる情報を検出するセンサと、
前記蒸発温度センサ,前記センサ,前記負荷状態検出手段からの情報に基づいて、前記電動弁の開度を制御する制御部と、
を備えることにより達成される。
The object of the present invention is as follows.
A compressor discharge unit that connects a suction chamber and a back pressure chamber with a bypass pipe, a heater, an expansion valve, an evaporator, and a tank for storing hot water are sequentially connected to the suction unit of the compressor. Heat pump water heater,
A motor-operated valve arranged in the bypass pipe for controlling the pressure of the back pressure chamber and adjusting the flow of the refrigerant;
An evaporation temperature sensor for detecting an evaporation temperature in the evaporator;
A sensor for detecting information capable of obtaining a discharge pressure from the compressor;
Based on information from the evaporating temperature sensor, the sensor, and the load state detecting means, a controller that controls the opening of the motor-operated valve;
Is achieved.

本発明によれば、広範囲の運転条件において高効率な冷凍サイクルを実現することができる。   According to the present invention, a highly efficient refrigeration cycle can be realized in a wide range of operating conditions.

本発明におけるスクロール圧縮機の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the scroll compressor in this invention. 背圧Pb−吸込圧力Ps比と圧縮機効率の関係を示したグラフ。The graph which showed the relationship between back pressure Pb-suction pressure Ps ratio and compressor efficiency. 吐出圧力Pd/吸込圧力Psと電動弁開度の近似式のグラフ。The graph of the approximate expression of discharge pressure Pd / suction pressure Ps and a motor valve opening degree. 吐出圧力Pd−吸込圧力Psと電動弁開度の近似式のグラフ。The graph of the approximate expression of discharge pressure Pd-suction pressure Ps, and an electric valve opening degree. 図4の近似式を用いた時の制御フローチャート。FIG. 5 is a control flowchart when the approximate expression of FIG. 4 is used. FIG. 本発明第2の実施形態におけるスクロール圧縮機の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the scroll compressor in the 2nd Embodiment of this invention. 吐出圧力Pd−吸込圧力Psと背圧Pb−吸込圧力Ps比の近似式のグラフ。The graph of the approximate expression of discharge pressure Pd-suction pressure Ps and back pressure Pb-suction pressure Ps ratio. 図7の近似式を用いた時の制御フローチャート。FIG. 8 is a control flowchart when the approximate expression of FIG. 7 is used. FIG. 本発明第3の実施形態における主要部分拡大図。The principal part enlarged view in the 3rd Embodiment of this invention. ヒートポンプ給湯機のユニット構成図。The unit block diagram of a heat pump water heater.

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明の第1の実施形態を以下詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施形態におけるスクロール圧縮機の縦断面図、図2は背圧Pbと吸込圧力Psとの差を、基準となる差圧「背圧Pb0−吸込圧力Ps0」との比で表した「背圧Pb−吸込圧力Ps」比と、圧縮機効率との関係を示したグラフ、図3は吐出圧力Pd/吸込圧力Psと電動弁開度の関係を示したグラフ、図4は吐出圧力Pd−吸込圧力Psと電動弁開度の関係を示したグラフ、図5は図4のグラフから電動弁の開度を決める制御フローチャートである。   The first embodiment of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a scroll compressor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a difference between a back pressure Pb and a suction pressure Ps as a reference differential pressure “back pressure Pb0−suction pressure Ps0”. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the “back pressure Pb−suction pressure Ps” ratio expressed by the ratio of the compressor and the compressor efficiency, and FIG. 3 is a graph showing the relationship between the discharge pressure Pd / suction pressure Ps and the motor valve opening degree. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the discharge pressure Pd−the suction pressure Ps and the motor valve opening, and FIG. 5 is a control flowchart for determining the motor valve opening from the graph of FIG.

スクロール圧縮機1は、渦巻状のラップ6aとラップ5cを立設した旋回スクロール6及び固定スクロール5を主要部とする圧縮機構部3と、この圧縮機構部3を駆動する電動機4と、この圧縮機構部3と電動機4を収納する密閉容器2を備えている。密閉容器2内の上部には圧縮機構部3が、下部には電動機4が配置されている。そして、密閉容器2の底部には潤滑油13が貯留されている。   The scroll compressor 1 includes a swivel wrap 6a having a spiral wrap 6a and a wrap 5c, and a compression mechanism unit 3 having a fixed scroll 5 as main parts, an electric motor 4 for driving the compression mechanism unit 3, and this compression The airtight container 2 which accommodates the mechanism part 3 and the electric motor 4 is provided. A compression mechanism unit 3 is disposed in the upper part of the sealed container 2, and an electric motor 4 is disposed in the lower part. A lubricating oil 13 is stored at the bottom of the sealed container 2.

密閉容器2は、円筒状のケース2aに蓋チャンバ2bと底チャンバ2cが上下に溶接されて構成されている。蓋チャンバ2bには吸込パイプ2dが設けられ、ケース2a側面には吐出パイプ2eと背圧パイプ2gが設けられている。密閉容器2の内部は吐出圧室2fとなる。吐出圧室2fには圧縮機構部3と電動機4が収納されている。   The sealed container 2 is configured by welding a lid chamber 2b and a bottom chamber 2c up and down to a cylindrical case 2a. The lid chamber 2b is provided with a suction pipe 2d, and a discharge pipe 2e and a back pressure pipe 2g are provided on the side surface of the case 2a. The inside of the sealed container 2 is a discharge pressure chamber 2f. A compression mechanism 3 and an electric motor 4 are accommodated in the discharge pressure chamber 2f.

圧縮機構部3は、台板5d上に渦巻状のラップ5cを有する固定スクロール5と、同じく台板6b上に渦巻状のラップ6aを有する旋回スクロール6と、固定スクロール5にボルト8で固定されて旋回スクロール6を支持するフレーム9とを備えて構成されている。   The compression mechanism unit 3 is fixed to the fixed scroll 5 with the bolt 8 by the fixed scroll 5 having the spiral wrap 5c on the base plate 5d, the orbiting scroll 6 having the spiral wrap 6a on the base plate 6b. And a frame 9 that supports the orbiting scroll 6.

固定スクロール5には、リリース弁装置15が設けられている。固定スクロール5には相対向して旋回スクロール6が旋回自在に配置されている。   The fixed scroll 5 is provided with a release valve device 15. A revolving scroll 6 is rotatably disposed opposite to the fixed scroll 5.

旋回スクロール6の上面には、固定スクロール5のラップ5cと噛み合う渦巻状のラップ6aが設けられており、ラップ5cとラップ6aとの間に吸込室10と圧縮室11が形成される。   A spiral wrap 6a that meshes with the wrap 5c of the fixed scroll 5 is provided on the upper surface of the orbiting scroll 6, and a suction chamber 10 and a compression chamber 11 are formed between the wrap 5c and the wrap 6a.

フレーム9は、その外周側が溶接によって密閉容器2の内壁面に固定されている。フレーム9には、クランク軸7を回転自在に支持する主軸受9aを備えている。   The outer peripheral side of the frame 9 is fixed to the inner wall surface of the sealed container 2 by welding. The frame 9 includes a main bearing 9a that rotatably supports the crankshaft 7.

旋回スクロール6の下面側に、クランク軸7の偏心部7bが連結されている。旋回スクロール6の下面側とフレーム9の間には、オルダムリング12が配置されており、オルダムリング12は旋回スクロール6の下面側に形成された溝とフレーム9に形成された溝に装着されている。このオルダムリング12は、クランク軸7の偏心部7bの偏心回転を旋回スクロール6に伝えるが、旋回スクロール6を自転させることなく、公転運動をさせる働きをする。   An eccentric portion 7 b of the crankshaft 7 is connected to the lower surface side of the orbiting scroll 6. An Oldham ring 12 is disposed between the lower surface side of the orbiting scroll 6 and the frame 9. The Oldham ring 12 is mounted in a groove formed on the lower surface side of the orbiting scroll 6 and a groove formed on the frame 9. Yes. The Oldham ring 12 transmits the eccentric rotation of the eccentric portion 7 b of the crankshaft 7 to the orbiting scroll 6, but functions to make a revolving motion without rotating the orbiting scroll 6.

電動機4は、固定子4aおよび回転子4bを備えている。固定子4aは密閉容器2に圧入および溶接などにより締結されている。回転子4bは固定子4a内に回転可能に配置されている。回転子4bにはクランク軸7が固定されている。   The electric motor 4 includes a stator 4a and a rotor 4b. The stator 4a is fastened to the sealed container 2 by press-fitting or welding. The rotor 4b is rotatably arranged in the stator 4a. A crankshaft 7 is fixed to the rotor 4b.

クランク軸7は、主軸7aと偏心部7bとを備えて構成されており、フレーム9に設けた主軸受9aと下軸受17とで支持されている。偏心部7bはクランク軸7の主軸7aに対して偏心して一体に形成されており、旋回スクロール6の背面に設けた旋回軸受に嵌合されている。クランク軸7は電動機4によって駆動され、偏心部7bは主軸7aに対して偏心回転運動し、旋回スクロール6を旋回運動させるようになっている。また、クランク軸7は、主軸受9a,下軸受17および旋回軸受へ潤滑油13を導く給油通路7cが設けられ、電動機側軸端に潤滑油13を吸い上げて給油通路7cに導く給油管7dが装着されている。   The crankshaft 7 includes a main shaft 7 a and an eccentric portion 7 b and is supported by a main bearing 9 a and a lower bearing 17 provided on the frame 9. The eccentric portion 7 b is formed integrally with the main shaft 7 a of the crankshaft 7 so as to be eccentric, and is fitted to a orbiting bearing provided on the back surface of the orbiting scroll 6. The crankshaft 7 is driven by the electric motor 4, and the eccentric portion 7b is eccentrically rotated with respect to the main shaft 7a, thereby causing the orbiting scroll 6 to orbit. Further, the crankshaft 7 is provided with an oil supply passage 7c for guiding the lubricating oil 13 to the main bearing 9a, the lower bearing 17 and the slewing bearing, and an oil supply pipe 7d for sucking the lubricating oil 13 to the motor-side shaft end and guiding it to the oil supply passage 7c. It is installed.

旋回スクロール6の背面側とフレーム9との間には、吸込パイプ2dの圧力と吐出圧室2fの圧力との中間の圧力となる背圧室14が形成されている。旋回スクロール6は背圧室14の圧力、いわゆる背圧によって固定スクロール5に押し付けられラップ先端の隙間を小さくしている。背圧室14の圧力と吐出圧室2fの圧力との圧力差によりクランク軸7の中心部に形成された給油通路7cを介して密閉容器2底部に封入した潤滑油13が主軸受9aなどに供給される。この背圧室14は、密閉容器2内の潤滑油13を圧縮機構部3の摺動部に供給する経路中に形成されていることになる。   Between the back side of the orbiting scroll 6 and the frame 9, a back pressure chamber 14 is formed which is an intermediate pressure between the pressure of the suction pipe 2 d and the pressure of the discharge pressure chamber 2 f. The orbiting scroll 6 is pressed against the fixed scroll 5 by the pressure of the back pressure chamber 14, so-called back pressure, to reduce the gap at the tip of the lap. Lubricating oil 13 sealed at the bottom of the hermetic container 2 through an oil supply passage 7c formed at the center of the crankshaft 7 due to the pressure difference between the pressure in the back pressure chamber 14 and the pressure in the discharge pressure chamber 2f is applied to the main bearing 9a and the like. Supplied. The back pressure chamber 14 is formed in a path for supplying the lubricating oil 13 in the sealed container 2 to the sliding portion of the compression mechanism portion 3.

この圧縮機が運転されると、冷媒ガスは、吸込パイプ2dから旋回スクロール6および固定スクロール5により形成される圧縮室11に導かれ、スクロールの中心方向に移動させられるに従って圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、固定スクロール5の台板5dの略中央に設けられた吐出口5eから密閉容器2内である吐出圧室2fへ吐出され、吐出パイプ2eから外部へと流出していく。   When this compressor is operated, the refrigerant gas is guided from the suction pipe 2d to the compression chamber 11 formed by the orbiting scroll 6 and the fixed scroll 5, and is compressed as it is moved in the center direction of the scroll. The compressed refrigerant gas is discharged from the discharge port 5e provided in the approximate center of the base plate 5d of the fixed scroll 5 to the discharge pressure chamber 2f in the sealed container 2, and flows out from the discharge pipe 2e to the outside. .

冷凍サイクルは簡易的に示しているが、スクロール圧縮機1(吐出パイプ2e),凝縮器18,膨張弁19,蒸発器20,スクロール圧縮機1(吸込パイプ2d)を順次接続し、冷媒が循環するよう構成されている。なお、凝縮器18は超臨界冷凍サイクルではガスクーラーとも呼ばれる。例えば、ヒートポンプ給湯機においてはCO2などを冷媒として超臨界冷凍サイクルとして運転される。この凝縮器なりガスクーラーなりを通過した流体は加熱されるので双方を含むよう加熱器と呼んでも良い。 Although the refrigeration cycle is shown simply, the scroll compressor 1 (discharge pipe 2e), the condenser 18, the expansion valve 19, the evaporator 20, and the scroll compressor 1 (suction pipe 2d) are connected in order, and the refrigerant circulates. It is configured to The condenser 18 is also called a gas cooler in the supercritical refrigeration cycle. For example, a heat pump water heater is operated as a supercritical refrigeration cycle using CO 2 or the like as a refrigerant. Since the fluid passing through the condenser or gas cooler is heated, it may be called a heater so as to include both.

圧縮機から流出した冷媒ガスは、凝縮器18で放熱・液化し、膨張弁19で減圧される。減圧された冷媒は蒸発器20で吸熱・蒸発し吸込みパイプ2dから再び吸込室10に吸込まれる。   The refrigerant gas flowing out of the compressor is radiated and liquefied by the condenser 18 and decompressed by the expansion valve 19. The decompressed refrigerant absorbs heat and evaporates in the evaporator 20 and is sucked into the suction chamber 10 again from the suction pipe 2d.

吸込パイプ2dと背圧パイプ2gは、バイパス管21によって連通されており、バイパス管21には電動弁22が設けられている。この電動弁22の開度を調節することで背圧Pbを制御する。これによれば、吐出圧Pdと吸込圧Psとの中間の圧力とされる背圧を、吸込圧Psまで下げる方向に制御することができる。   The suction pipe 2d and the back pressure pipe 2g are communicated with each other by a bypass pipe 21, and an electric valve 22 is provided in the bypass pipe 21. The back pressure Pb is controlled by adjusting the opening degree of the electric valve 22. According to this, it is possible to control the back pressure, which is an intermediate pressure between the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps, in a direction to lower it to the suction pressure Ps.

図2は、圧力比をパラメータとし、背圧Pb−吸込圧力Psの比と圧縮機効率との関係を示したもので、実験によるものである。ここで、縦軸と横軸は圧力比2.25のピーク効率を1とした比率で示している。つまり、図2などでいうPb−Ps比とは、(Pb−Ps)/(Pb0−Ps0)のことであり、基準となるPb0−Ps0からの倍率を表している。   FIG. 2 shows the relationship between the ratio of the back pressure Pb-suction pressure Ps and the compressor efficiency with the pressure ratio as a parameter, and is based on an experiment. Here, the vertical axis and the horizontal axis indicate the ratio with the peak efficiency of 2.25 as the peak efficiency. That is, the Pb-Ps ratio referred to in FIG. 2 is (Pb-Ps) / (Pb0-Ps0), and represents the magnification from Pb0-Ps0 as a reference.

この図から、Pb−Ps比は効率上適正な値が存在することが分かる。例えば、圧力比2.25であればPb−Ps比=1.0程度(2.25,1.0)といった具合であり、その他にも(2.5,1.2),(2.75,1.35),(3.0,1.08),(3.33,1.25),(3.67,1.39)といった具合である。これら、少なくともピーク圧縮機効率を与える(Pd/Ps,Pb−Ps比)の値を圧縮比毎に制御部25の中にデータ群0として保持しておく。この圧力比の変化は、例えば、ヒートポンプ給湯機の圧縮機の場合、外気温や目標貯湯温度などが原因となる。   From this figure, it can be seen that the Pb-Ps ratio has an appropriate value in terms of efficiency. For example, if the pressure ratio is 2.25, the Pb-Ps ratio is about 1.0 (2.25, 1.0), and the others are (2.5, 1.2), (2.75). , 1.35), (3.0, 1.08), (3.33, 1.25), (3.67, 1.39), and so on. These values that give at least the peak compressor efficiency (Pd / Ps, Pb-Ps ratio) are stored as the data group 0 in the control unit 25 for each compression ratio. For example, in the case of a compressor of a heat pump water heater, the change in the pressure ratio is caused by an outside air temperature, a target hot water storage temperature, or the like.

ここで、背圧Pb−吸込圧力Psは、旋回スクロール6を固定スクロール5に押し付ける因子である。逆に、これらスクロールを引き離す力の因子は、吐出圧力Pd−吸込圧力Psである。従って、吐出圧力Pdに関する情報と吸込圧力Psに関する情報とが得られれば、Pbに関する情報を得ることで、後述のように背圧Pb−吸込圧力Psを、つまり押付力を制御することができる。   Here, the back pressure Pb−the suction pressure Ps is a factor for pressing the orbiting scroll 6 against the fixed scroll 5. Conversely, the factor of the force that separates these scrolls is discharge pressure Pd−suction pressure Ps. Therefore, if the information about the discharge pressure Pd and the information about the suction pressure Ps are obtained, the back pressure Pb−the suction pressure Ps, that is, the pressing force can be controlled by obtaining the information about Pb as described later.

ヒートポンプ給湯機のような冷凍サイクル装置は、負荷状態や運転状態によって吸込圧力も吐出圧力も様々に変化する点でスクロール式空気圧縮機を利用したシステムとは異なる。このような様々な圧力条件において効率上適正な押付力を実現するように電動弁22の開度を調節すると、年間を通して圧縮機の省エネルギー化を図ることができる。何故ならば、押付力を大きくしていくと、両スクロール間からの冷媒漏れによる損失を小さく押さえることはできるが、摺動摩擦による損失は大きくなってしまうからであり、逆に、押付力を小さくすると、摺動摩擦による損失を小さく押さえることはできるが、両スクロール間からの冷媒漏れによる損失は大きくなってしまうからである。   A refrigeration cycle apparatus such as a heat pump water heater is different from a system using a scroll type air compressor in that the suction pressure and the discharge pressure change variously depending on the load state and the operation state. When the opening degree of the motor-operated valve 22 is adjusted so as to achieve an appropriate pressing force in terms of efficiency under such various pressure conditions, energy saving of the compressor can be achieved throughout the year. This is because, if the pressing force is increased, the loss due to refrigerant leakage between the two scrolls can be reduced, but the loss due to sliding friction increases, and conversely the pressing force is reduced. Then, the loss due to the sliding friction can be reduced, but the loss due to the refrigerant leakage between the scrolls becomes large.

従って、これらのバランスを取り適切な押付力が得られるよう、背圧Pb−吸込圧力Psを制御する必要がある。なお、電動弁22の開度によって直接制御されるのは背圧Pbである。   Therefore, it is necessary to control the back pressure Pb−the suction pressure Ps so as to balance these and obtain an appropriate pressing force. The back pressure Pb is directly controlled by the opening degree of the motor-operated valve 22.

次に、背圧Pb−吸込圧力Ps比の制御方法について説明する。なお、背圧Pb−吸込圧力Ps比を制御することは、実質的には「背圧Pb−吸込圧力Ps」を制御することと同じである。   Next, a method for controlling the back pressure Pb-suction pressure Ps ratio will be described. Note that controlling the back pressure Pb-suction pressure Ps ratio is substantially the same as controlling "back pressure Pb-suction pressure Ps".

吐出配管には吐出圧力Pdを検出する吐出圧力センサ23が、蒸発器20には蒸発温度Teを検出する蒸発温度センサ24が取り付けられている。スクロール圧縮機1で制御されるのは吐出圧力Pdであるため、これを直接検出して制御することが好ましい。吐出圧力センサ23は主に吐出圧Pdを算出するために用いられ、蒸発温度センサ24は主に蒸発温度Teを検出することによって吸込圧Psを算出するために用いられる。   A discharge pressure sensor 23 for detecting the discharge pressure Pd is attached to the discharge pipe, and an evaporation temperature sensor 24 for detecting the evaporation temperature Te is attached to the evaporator 20. Since it is the discharge pressure Pd that is controlled by the scroll compressor 1, it is preferable to directly detect and control this. The discharge pressure sensor 23 is mainly used for calculating the discharge pressure Pd, and the evaporation temperature sensor 24 is mainly used for calculating the suction pressure Ps by detecting the evaporation temperature Te.

検出された吐出圧力Pdと蒸発温度Teは制御部25(C/U)に入力され、制御部25は、吐出圧Pdと吸込圧Psとに基づいて、背圧Pb−吸込圧力Psが圧縮機効率の観点から適正になるように、すなわち背圧Pbが適正になるように、制御部25が電動弁22の開度を算出する。つまり、吐出圧力センサ23からの情報により吐出圧力を算出し、蒸発温度センサ24からの情報により吸込圧力を算出して、当該算出した吐出圧力の情報と吸込圧力の情報とを用いて電動弁22の開度を演算する。算出された開度は、制御部25から電動弁22に送られ、所望の開度になるように電動弁22が駆動される。   The detected discharge pressure Pd and evaporation temperature Te are input to the control unit 25 (C / U), and the control unit 25 determines that the back pressure Pb−the suction pressure Ps is based on the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps. The controller 25 calculates the opening degree of the motor-operated valve 22 so as to be appropriate from the viewpoint of efficiency, that is, so that the back pressure Pb is appropriate. That is, the discharge pressure is calculated from the information from the discharge pressure sensor 23, the suction pressure is calculated from the information from the evaporation temperature sensor 24, and the motor-operated valve 22 is calculated using the calculated discharge pressure information and the suction pressure information. Is calculated. The calculated opening is sent from the control unit 25 to the motor-operated valve 22, and the motor-operated valve 22 is driven so as to have a desired opening.

開度の算出方法を図3乃至図5を用いて説明する。図3は図2に示した各圧力条件でのピーク効率の電動弁開度を圧力比でまとめたものであり、実験によるものである。つまり、この直線上で冷凍サイクルを運転、つまり冷凍サイクル内の圧縮機を運転すると圧縮機効率がピークとなる。図3から分かるように圧力比Pd/Psと電動弁開度%は、吸込圧力Ps毎に直線で近似でき、次式で表される。
開度=傾き×圧力比+定数
A method for calculating the opening will be described with reference to FIGS. FIG. 3 summarizes the motor valve opening degree of the peak efficiency under each pressure condition shown in FIG. 2 as a pressure ratio, and is based on an experiment. That is, when the refrigeration cycle is operated on this straight line, that is, when the compressor in the refrigeration cycle is operated, the compressor efficiency peaks. As can be seen from FIG. 3, the pressure ratio Pd / Ps and the motor valve opening% can be approximated by a straight line for each suction pressure Ps and are expressed by the following equations.
Opening = slope x pressure ratio + constant

定数は近似直線の切片である。圧力比が大きくなるほど(吸込圧力Psが低くなるほど)、開度は大きくなり、定数も大きくなることが分かる。ここでは、例えば、Ps=3MPa,4MPa,5MPaの近似式が各々求められている。おおよそではあるが、各々、冬期条件,中間期条件,夏期条件での吸込圧力Psに対応する。この近似式をPsの値毎に制御部25の中にデータ群1として保持しておく。制御部25は、背圧室の圧力である背圧を所望の圧力に制御するよう、上の近似式、つまり任意の吸込圧力毎の電動弁開度の近似式に基づいて電動弁の開度を演算し、制御する。   The constant is the intercept of the approximate line. It can be seen that the larger the pressure ratio (the lower the suction pressure Ps), the larger the opening and the larger the constant. Here, for example, approximate expressions of Ps = 3 MPa, 4 MPa, and 5 MPa are obtained. Although roughly, each corresponds to the suction pressure Ps under winter conditions, intermediate conditions, and summer conditions. This approximate expression is held as a data group 1 in the control unit 25 for each value of Ps. The controller 25 controls the opening of the motor-operated valve based on the above approximate expression, that is, the approximate expression of the motor-operated valve opening for each suction pressure so as to control the back pressure, which is the pressure in the back pressure chamber, to a desired pressure. Is calculated and controlled.

そして、実際に圧縮機を運転してみる。吐出圧力センサ23から吐出圧Pdが、蒸発温度センサ24から吸込圧Psが分かっているので、図3の横座標を特定することができる(例えばPd/Ps≒2.85の破線)。このとき、今回の吸込圧Psの値に対応する開度x1はそれらに最も近い2つの開度a1,a2を用いて比率により求める。   Then, actually run the compressor. Since the discharge pressure Pd is known from the discharge pressure sensor 23 and the suction pressure Ps is known from the evaporation temperature sensor 24, the abscissa of FIG. 3 can be specified (for example, a broken line of Pd / Ps≈2.85). At this time, the opening degree x1 corresponding to the value of the current suction pressure Ps is obtained by a ratio using the two opening degrees a1 and a2 closest to them.

吸込圧力PsがPs=3MPaの近似式とPs=4MPaの近似式との間にあり、例えばPs=3.5MPaである場合、先ず求めたい開度x1の両側の開度a1とa2を、それぞれの近似式から求める。それが求まったら、求めたい開度x1を次式により求める。
(x1−a2)/(a1−a2)=(Ps−4MPa)/(3MPa−4MPa)
∴x1=a2+(Ps−4MPa)/(3MPa−4MPa)×(a1−a2)
→x1=a2+(4MPa−Ps)/(4MPa−3MPa)×(a1−a2)
When the suction pressure Ps is between an approximate expression of Ps = 3 MPa and an approximate expression of Ps = 4 MPa, for example, Ps = 3.5 MPa, first, the opening degrees a1 and a2 on both sides of the opening degree x1 to be obtained are respectively From the approximate expression of When it is obtained, the opening degree x1 to be obtained is obtained by the following equation.
(x1-a2) / (a1-a2) = (Ps-4 MPa) / (3 MPa-4 MPa)
∴x1 = a2 + (Ps-4 MPa) / (3 MPa-4 MPa) × (a1-a2)
→ x1 = a2 + (4MPa-Ps) / (4MPa-3MPa) × (a1-a2)

なお、最後の式は直感的に分かりやすいように±を調整しただけのものである。   The last equation is just adjusted ± to make it intuitively easy to understand.

以上のように、隣り合う第1,第2の近似式の圧力差(ex.Ps=3MPaとPs=4MPaの場合は1MPa)、及び、第1,第2の近似式のうち何れか一方の吸込圧力(ex.Ps=4MPa)と蒸発温度から算出した吸込圧力(これは圧縮機運転中の実際の吸込圧力である)との差圧(ex.4MPa−Ps)を用いて、それら圧力差,差圧の比率から開度(ex.x1)を演算することができる。なお、このように求めたい開度が、他の方法から分かる開度の内側にある場合を内挿することにより求めるという。   As described above, one of the pressure difference between the adjacent first and second approximate expressions (ex. Ps = 3 MPa and 1 MPa when Ps = 4 MPa) and the first and second approximate expressions. Using the differential pressure (ex.4 MPa-Ps) between the suction pressure (ex.Ps = 4 MPa) and the suction pressure calculated from the evaporation temperature (this is the actual suction pressure during compressor operation), the pressure difference , The opening degree (ex.x1) can be calculated from the ratio of the differential pressures. In addition, it says that it calculates | requires by interpolating the case where the opening degree calculated | required in this way exists in the inside of the opening degree known from another method.

また、吸込圧力Psが近似式の間になく、例えばPs=4MPaの近似式とPs=5MPaの近似式との間になく、Ps=5.5MPaである場合、先ず、求めたい開度x4に最も近い2つの開度a2とa3をそれぞれの近似式から求める。それが求まったら、求めたい開度x4を次式により求める。
(x4−a3)/(a2−a3)=(Ps−5MPa)/(4MPa−5MPa)
∴x4=a3+(Ps−5MPa)/(4MPa−5MPa)×(a2−a3)
→x4=a3−(Ps−5MPa)/(5MPa−4MPa)×(a2−a3)
Further, when the suction pressure Ps is not between the approximate expressions, for example, between the approximate expression of Ps = 4 MPa and the approximate expression of Ps = 5 MPa, and Ps = 5.5 MPa, first, the opening x4 to be obtained is set to The two closest openings a2 and a3 are obtained from their approximate expressions. When it is obtained, the opening degree x4 to be obtained is obtained by the following equation.
(x4-a3) / (a2-a3) = (Ps-5 MPa) / (4 MPa-5 MPa)
∴x4 = a3 + (Ps-5 MPa) / (4 MPa-5 MPa) × (a2-a3)
→ x4 = a3- (Ps-5 MPa) / (5 MPa-4 MPa) × (a2-a3)

なお、最後の式は直感的に分かりやすいように±を調整しただけのものである。   The last equation is just adjusted ± to make it intuitively easy to understand.

ここで、図3は開度%と圧力比Pd/Psとの関係から近似式を求めたが、図4のように圧力差Pd−Psでまとめても近似式は同様の傾向であり、上記の開度の算出方法が適用可能である。
開度=傾き×圧力差+定数
Here, FIG. 3 shows an approximate expression from the relationship between the opening degree% and the pressure ratio Pd / Ps. However, the approximate expression has the same tendency even if the pressure difference Pd−Ps is summarized as shown in FIG. The calculation method of the opening degree can be applied.
Opening angle = inclination x pressure difference + constant

また、近似式を簡単な1次直線で表したが、ほぼ直線に近い多項式で近似しても同様の制御が可能であることは言うまでもない。更に、ここでは吐出圧力Pdを検出したが、凝縮温度を検出し吐出圧力へ変換しても同様の作用効果が得られる。あるいは、超臨界冷凍サイクルであれば凝縮せず、必ずしも凝縮温度とはならないので、冷媒入口温度センサによって加熱器での冷媒入口温度を検出しても同様の作用効果が得られる。これらのように温度センサを用いることで、吐出圧力センサ23を別個に用いるよりも安価にシステムを構築することが可能である。但し、別の目的で既に吐出圧力センサ23が必要なのであれば、これを当該目的と共用する方が好ましいということは言うまでもない。以下、同様である。   Although the approximate expression is represented by a simple linear line, it is needless to say that the same control is possible even when approximated by a polynomial that is almost a straight line. Further, although the discharge pressure Pd is detected here, the same effect can be obtained even if the condensation temperature is detected and converted to the discharge pressure. Alternatively, the supercritical refrigeration cycle does not condense and does not necessarily reach the condensing temperature. Therefore, even if the refrigerant inlet temperature is detected by the refrigerant inlet temperature sensor, the same effect can be obtained. By using the temperature sensor as described above, it is possible to construct a system at a lower cost than using the discharge pressure sensor 23 separately. However, if the discharge pressure sensor 23 is already necessary for another purpose, it goes without saying that it is preferable to share it with the purpose. The same applies hereinafter.

以上のように、隣り合う第1,第2の近似式の圧力差(ex.Ps=4MPaとPs=5MPaの場合は1MPa)、及び、第1,第2の近似式のうち求めたい開度に近い方の吸込圧力(ex.Ps=5MPa)と蒸発温度から算出した吸込圧力(これは圧縮機運転中の実際の吸込圧力である)との差圧(ex.5MPa−Ps)を用いて、それら圧力差,差圧の比率から開度(ex.x4)を演算することができる。なお、このように求めたい開度が、他の方法から分かる開度の外側にある場合を外挿することにより求めるという。   As described above, the pressure difference between the adjacent first and second approximate expressions (ex. Ps = 4 MPa and 1 MPa in the case of Ps = 5 MPa) and the opening desired to be obtained from the first and second approximate expressions Using the differential pressure (ex.5 MPa-Ps) between the suction pressure closer to the pressure (ex.Ps = 5 MPa) and the suction pressure calculated from the evaporation temperature (this is the actual suction pressure during compressor operation) The opening degree (ex.x4) can be calculated from the pressure difference and the ratio of the differential pressures. In addition, it says that it calculates | requires by extrapolating the case where the opening degree calculated | required in this way is outside the opening degree known from another method.

図4に示した近似直線を用いた場合の制御部25の処理を図5に示した制御フローチャートで説明する。吐出圧力Pdと蒸発温度Teを検出する。Teから吸込圧力Psを算出する。差Pd−Psを算出する。Psからどの近似式を利用するか判断する。開度xを算出する。電動弁22に開度xを出力する。なお、この開度を制御するために電動弁22にはステッピングモータが使われる。   The processing of the control unit 25 when the approximate straight line shown in FIG. 4 is used will be described with reference to the control flowchart shown in FIG. The discharge pressure Pd and the evaporation temperature Te are detected. The suction pressure Ps is calculated from Te. The difference Pd−Ps is calculated. Which approximate expression is used is determined from Ps. The opening degree x is calculated. The opening x is output to the motor-operated valve 22. In order to control the opening, a stepping motor is used for the motor-operated valve 22.

この開度xで冷凍サイクル、つまり圧縮機を運転すれば、圧縮機効率をピークとすることができる。以上の構成とすることにより、様々な条件において効率上適正な差圧、つまり背圧Pb−吸込圧力Ps比にでき、年間を通し圧縮機の省エネルギー化が図れる。   If the refrigeration cycle, that is, the compressor is operated at the opening degree x, the compressor efficiency can be peaked. By adopting the above-described configuration, it is possible to achieve a differential pressure that is efficient in various conditions, that is, a ratio of back pressure Pb to suction pressure Ps, and energy saving of the compressor can be achieved throughout the year.

このように、背圧室と吸込パイプとをバイパス管で連通しバイパス管に電動弁を設ける構成において、運転圧力条件を検知するセンサから情報を得て当該情報に基づいて背圧が適正な値になるよう、吸込圧力が低いときは高いときよりも開度が大きくなるように電動弁開度を制御することで、旋回スクロール6を固定スクロール5へ押し付ける力を過大にすることなく、様々な運転条件において圧縮機効率上適正な冷凍サイクルの運転を行うことができる。従って、広範囲の運転条件において高効率な冷凍サイクル装置を実現することができる。   In this way, in the configuration in which the back pressure chamber and the suction pipe are connected by the bypass pipe and the motor valve is provided in the bypass pipe, information is obtained from the sensor that detects the operating pressure condition, and the back pressure is an appropriate value based on the information. By controlling the motor-operated valve opening so that the opening becomes larger when the suction pressure is low than when it is high, various forces can be obtained without excessively pressing the orbiting scroll 6 against the fixed scroll 5. The operation of the refrigeration cycle appropriate for the compressor efficiency can be performed under the operating conditions. Therefore, a highly efficient refrigeration cycle apparatus can be realized in a wide range of operating conditions.

このような冷凍サイクル装置を、例えばヒートポンプ給湯機に適用することを考える。図10はヒートポンプ給湯機のユニット構成図である。上記と同じ符号のものは同一の作用効果をなすので説明は省略する。   Consider applying such a refrigeration cycle apparatus to, for example, a heat pump water heater. FIG. 10 is a unit configuration diagram of the heat pump water heater. Those having the same reference numerals as those described above have the same operational effects, so the description thereof will be omitted.

ヒートポンプ給湯機は、CO2を冷媒とした超臨界冷凍サイクルであり、湯を貯めるタンクを備えた冷凍サイクル装置である。加熱器を利用して湯を生成し、この湯をタンクに貯めておいて、タンクからの出湯を台所や風呂などで利用する。また、上で説明した冷凍サイクル装置の構成に加え、負荷状態(目標貯湯温度,外気温,運転状態など)を加味して運転することが可能である。例えば、負荷状態検出手段として、貯湯温度を設定するためのリモコン等や、外気温センサを備えており、これらから目標貯湯温度や外気温などの情報が制御部(25)へ入力される。 The heat pump water heater is a supercritical refrigeration cycle using CO 2 as a refrigerant, and is a refrigeration cycle apparatus including a tank for storing hot water. Hot water is generated using a heater, the hot water is stored in a tank, and the hot water from the tank is used in a kitchen or a bath. Further, in addition to the configuration of the refrigeration cycle apparatus described above, it is possible to operate in consideration of the load state (target hot water storage temperature, outside air temperature, operation state, etc.). For example, the load state detection means includes a remote controller for setting the hot water storage temperature and an outside air temperature sensor, and information such as the target hot water storage temperature and the outside air temperature is input to the control unit (25).

深夜の設定された時刻(例えば、午前3時)になるとスクロール圧縮機1が起動し、吐出パイプ2eから圧縮された高温高圧の冷媒が吐出される。吐出された冷媒は水−冷媒熱交換器29で貯湯タンク32の水と熱交換され冷却される。一方、貯湯タンク32の水は水循環ポンプ31で搬送され、貯湯タンク32下部の水が水−冷媒熱交換器29で加熱され貯湯タンク32上部にお湯として貯められる。   When the time set at midnight (for example, 3 am) is reached, the scroll compressor 1 is activated, and the compressed high-temperature and high-pressure refrigerant is discharged from the discharge pipe 2e. The discharged refrigerant is heat-exchanged with water in the hot water storage tank 32 by the water-refrigerant heat exchanger 29 and cooled. On the other hand, water in the hot water storage tank 32 is conveyed by the water circulation pump 31, and water in the lower part of the hot water storage tank 32 is heated by the water-refrigerant heat exchanger 29 and stored as hot water in the upper part of the hot water storage tank 32.

一方、水−冷媒熱交換器29を出た冷媒は、膨張弁19で減圧され蒸発器20に入り大気の熱を吸熱し蒸発される。蒸発器20を出た冷媒は吸込パイプ2dからスクロール圧縮機1に吸い込まれ、ここで再び圧縮される。   On the other hand, the refrigerant leaving the water-refrigerant heat exchanger 29 is decompressed by the expansion valve 19 and enters the evaporator 20 to absorb the heat of the atmosphere and evaporate. The refrigerant exiting the evaporator 20 is sucked into the scroll compressor 1 from the suction pipe 2d and is compressed again here.

次に、制御方法について説明する。リモコン30で使用者が貯湯タンク32に貯めるお湯の温度を設定する。制御部である制御ユニット25には吐出圧力センサ23,蒸発温度センサ24,出湯温度センサ28,吐出ガス温度センサ33からの信号が入力される。出湯温度センサ28は、水の流れにおいて、水−冷媒熱交換器29の下流で、貯湯タンク32の入口に配設されている。   Next, a control method will be described. The remote controller 30 sets the temperature of hot water stored in the hot water storage tank 32 by the user. Signals from the discharge pressure sensor 23, the evaporation temperature sensor 24, the tapping temperature sensor 28, and the discharge gas temperature sensor 33 are input to the control unit 25 that is a control unit. The hot water temperature sensor 28 is disposed at the inlet of the hot water storage tank 32 downstream of the water-refrigerant heat exchanger 29 in the flow of water.

出湯温度センサ28で得られた温度がリモコン30で設定されたお湯の温度より低い場合は、スクロール圧縮機1の回転数を上げて冷媒循環量を増加させ、吐出ガス温度センサ33で得られた温度がリモコン30で設定されたお湯の温度より低い場合は、膨張弁19を絞って吐出圧力センサ23で検出される吐出圧力を上昇させる。以上の方法により貯湯タンク32のお湯の温度が所望の温度となるように制御し、早朝の設定された時刻(例えば、午前7時)になると運転が停止される。   When the temperature obtained by the hot water temperature sensor 28 is lower than the hot water temperature set by the remote controller 30, the rotation speed of the scroll compressor 1 is increased to increase the amount of refrigerant circulation, and the discharge gas temperature sensor 33 obtains the temperature. When the temperature is lower than the hot water temperature set by the remote controller 30, the expansion valve 19 is throttled to increase the discharge pressure detected by the discharge pressure sensor 23. With the above method, the hot water temperature of the hot water storage tank 32 is controlled to be a desired temperature, and the operation is stopped at a set time in the early morning (for example, 7:00 am).

ヒートポンプ給湯機が起動し停止するまでの間、吐出圧力センサ23と蒸発温度センサ24から得られた信号により、上記の制御方法でスクロール圧縮機1の背圧を効率上適正な背圧となるように電動弁22を駆動し、高効率な冷凍サイクルとすることができる。つまり、スクロール圧縮機1の電気入力を過大にさせることが無くなるので、ヒートポンプ給湯機の省エネルギー化を図ることができる。   Until the heat pump water heater is started and stopped, the back pressure of the scroll compressor 1 is efficiently converted to an appropriate back pressure by the above control method based on the signals obtained from the discharge pressure sensor 23 and the evaporation temperature sensor 24. The motorized valve 22 can be driven to make a highly efficient refrigeration cycle. That is, the electric input of the scroll compressor 1 is not excessively increased, so that energy saving of the heat pump water heater can be achieved.

また、圧縮機の運転状態を加味することもできる。この場合は例えば、制御部内でのインバータの周波数から圧縮機の回転数を推定することで、これを加味することができる。   Further, the operation state of the compressor can be taken into consideration. In this case, for example, this can be taken into account by estimating the rotational speed of the compressor from the frequency of the inverter in the control unit.

例えば、90℃でタンクに貯湯するときと、65℃でタンクに貯湯するときとでは、背圧Pb−吸込圧Psは大きく異なるので、旋回スクロール6が固定スクロール5に押し付けられる力が大きく異なる。65℃貯湯時に合わせて押付力が適切になるようにすると、90℃貯湯では当該押付力が過大となる。また、夏期や冬期でも異なるし、運転状態によっても異なるので、押付力が過大となる領域が色々と出てくる。   For example, when the hot water is stored in the tank at 90 ° C. and when the hot water is stored in the tank at 65 ° C., the back pressure Pb−the suction pressure Ps is greatly different, so that the force with which the orbiting scroll 6 is pressed against the fixed scroll 5 is greatly different. If the pressing force is made appropriate in accordance with the 65 ° C. hot water storage, the pressing force becomes excessive in the 90 ° C. hot water storage. In addition, since it varies depending on the summer and winter seasons, and also varies depending on the driving conditions, there are various areas where the pressing force is excessive.

従って、上記に説明した冷凍サイクル装置の制御に加えて、負荷状態を加味して、つまり、タンクへの目標貯湯温度を加味して背圧Pbを制御したり、外気温を加味して背圧Pbを制御したり、運転状態を加味して背圧Pbを制御することで、省エネ性の高いヒートポンプ給湯機とすることができる。また、より早く所望の背圧Pbとすることも可能となる。このように、蒸発温度センサなどの情報に加えて負荷状態をも加味することで、当該押付力を適正にすることが考えられる。   Therefore, in addition to the control of the refrigeration cycle apparatus described above, the back pressure Pb is controlled in consideration of the load state, that is, the back pressure Pb is controlled by taking into account the target hot water storage temperature in the tank, or the outside air temperature is taken into account. By controlling Pb or controlling the back pressure Pb in consideration of the operation state, a heat pump water heater with high energy saving performance can be obtained. In addition, the desired back pressure Pb can be achieved earlier. Thus, it is conceivable that the pressing force is made appropriate by taking into account the load state in addition to the information such as the evaporation temperature sensor.

例えば、目標貯湯温度を加味して背圧Pbを制御することは、吐出圧力Pdを加味して背圧Pbを制御することである。つまり、ユーザーの希望使用状態,機器の使用状態に適うよう、負荷状態に応じて背圧Pbを制御し、押付力を制御することである。また、外気温を加味して背圧Pbを制御することは、季節や温暖地・寒冷地などを加味して吸込圧力Psを加味して背圧Pbを制御することである。つまり、機器の使用条件に適うよう、負荷状態に応じて背圧Pbを制御し、押付力を制御することである。   For example, controlling the back pressure Pb in consideration of the target hot water storage temperature is controlling the back pressure Pb in consideration of the discharge pressure Pd. That is, the back pressure Pb is controlled in accordance with the load state so as to suit the user's desired use state and device use state, and the pressing force is controlled. In addition, controlling the back pressure Pb in consideration of the outside air temperature is to control the back pressure Pb in consideration of the season, a warm region, a cold region, etc., and the suction pressure Ps. That is, the back pressure Pb is controlled in accordance with the load state so as to meet the use conditions of the device, and the pressing force is controlled.

また、運転状態を加味して背圧Pbを制御することは、例えばスクロール圧縮機1の制御部25からのインバータの周波数などから回転数を加味して背圧Pbを制御することである。つまり、押下力や摺動摩擦による損失(摩擦損失)などの機器の運転状態に適うよう、負荷状態に応じて背圧Pbを制御し、押付力を制御することである。   Further, controlling the back pressure Pb in consideration of the operation state is to control the back pressure Pb in consideration of, for example, the frequency of the inverter from the control unit 25 of the scroll compressor 1. That is, the pressing force is controlled by controlling the back pressure Pb in accordance with the load state so as to suit the operation state of the device such as a pressing force and a loss due to sliding friction (friction loss).

回転数が高くなると、旋回スクロール6の1回転に要する時間が短くなるため、1回転あたりに冷媒が圧縮室から漏れる量が少なくなる。従って、圧力の高い圧縮室から圧力の低い圧縮室へ冷媒が漏れる量が少なくなるため、高圧の冷媒は旋回スクロール6の中心寄りに、低圧の冷媒は外側寄りに存在する。逆に、回転数が低くなると、上記に言う冷媒の漏れ量が相対的に多くなるため、高圧の冷媒が多少なりとも外側寄りに存在することになる。   When the number of revolutions increases, the time required for one revolution of the orbiting scroll 6 is shortened, so that the amount of refrigerant leaking from the compression chamber per revolution is reduced. Accordingly, the amount of refrigerant leaking from the high-pressure compression chamber to the low-pressure compression chamber decreases, so that the high-pressure refrigerant exists closer to the center of the orbiting scroll 6 and the low-pressure refrigerant exists closer to the outside. On the other hand, when the rotational speed is low, the amount of refrigerant leakage described above becomes relatively large, so that a high-pressure refrigerant is present at the outer side to some extent.

従って、両スクロールの引き離し力、つまり、旋回スクロール6を押下げる押下力が大きくなる。これに対抗するため、回転数が高いときよりも低いときは旋回スクロール6の押上力(=押付力)を大きくする、つまり、背圧Pbを大きくする方が好ましい。背圧Pbを大きくするには、具体的には、電動弁の開度を小さくする。詳細に言うと、回転数が高いときの電動弁の開度よりも、回転数が低いときの電動弁の開度を小さく制御するということである。   Therefore, the pulling force of both scrolls, that is, the pressing force for pushing down the orbiting scroll 6 is increased. To counter this, it is preferable to increase the push-up force (= pressing force) of the orbiting scroll 6 when the rotational speed is low, that is, to increase the back pressure Pb. In order to increase the back pressure Pb, specifically, the opening of the motor-operated valve is decreased. More specifically, the opening degree of the motor-operated valve when the rotational speed is low is controlled to be smaller than the opening degree of the motor-operated valve when the rotational speed is high.

また、回転数が高くなると、両スクロールで接している全ての箇所(鏡板,歯先,歯側面など)での摩擦損失が増加する。回転数に対して1次よりも大きい次数で、この摩擦損失が増加することが知られている。従って、回転数が高い状態では、背圧Pbを低くして摩擦損失を抑えることが機器全体としては得策である。背圧Pbを低くするには、具体的には、電動弁の開度を大きくする。詳細に言うと、回転数が低いときの電動弁の開度よりも、回転数が高いときの電動弁の開度を大きく制御するということである。   Further, when the rotational speed is increased, friction loss at all locations (end plate, tooth tip, tooth side surface, etc.) in contact with both scrolls increases. It is known that this friction loss increases at an order larger than the first order with respect to the rotational speed. Therefore, in a state where the rotational speed is high, it is advantageous for the entire device to lower the back pressure Pb and suppress friction loss. To lower the back pressure Pb, specifically, the opening of the motor-operated valve is increased. More specifically, the opening degree of the motor-operated valve when the rotational speed is high is controlled to be larger than the opening degree of the motor-operated valve when the rotational speed is low.

これらは以下の実施例においても同様である。   The same applies to the following embodiments.

本発明の第2の実施形態を以下詳細に説明する。図6は本発明の第2の実施形態におけるスクロール圧縮機の縦断面図、図7は吐出圧力Pd−吸込圧力Psと背圧Pb−吸込圧力Ps比との関係を示したグラフ、図8は図7のグラフから電動弁の開度を決める制御フローチャートである。実施例1と同じ符号のものは同一の作用効果をなすので説明は省略する。   The second embodiment of the present invention will be described in detail below. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a scroll compressor according to the second embodiment of the present invention, FIG. 7 is a graph showing the relationship between the discharge pressure Pd-suction pressure Ps and the back pressure Pb-suction pressure Ps ratio, and FIG. It is a control flowchart which determines the opening degree of a motor operated valve from the graph of FIG. The same reference numerals as those in the first embodiment have the same functions and effects, and thus the description thereof is omitted.

図6のバイパス管21には背圧を検出する背圧センサ26が設けられている。制御部25には、吐出圧力Pdと、蒸発温度Teと、背圧Pbとが入力され、蒸発温度から吸込圧力Psを算出し、吐出圧力Pdと吸込圧力Psから効率上適正な背圧Pb−吸込圧力Ps(比)を算出する。この考え方は実施例1におけるものと同様であり、実施例1におけるデータ群0を基に行う。   6 is provided with a back pressure sensor 26 for detecting the back pressure. The controller 25 receives the discharge pressure Pd, the evaporation temperature Te, and the back pressure Pb, calculates the suction pressure Ps from the evaporation temperature, and uses the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps to obtain an appropriate back pressure Pb− in terms of efficiency. The suction pressure Ps (ratio) is calculated. This concept is the same as that in the first embodiment, and is performed based on the data group 0 in the first embodiment.

制御部25に保持された背圧Pb−吸込圧力Ps比と、冷凍サイクルの運転によって今回制御部25に入力された背圧Pb−吸込圧力Ps比を比較して、両者が等しくなるように電動弁22を駆動する。なお、今回制御部25に入力された、背圧Pbは背圧センサ26によって検出されたもの、吸込圧力Psは蒸発温度Teから算出されたものである。制御部25は、この背圧センサ26からの情報により背圧室の圧力である背圧を算出し、蒸発温度センサ24からの情報により吸込圧力を算出して、当該算出した背圧の情報と吸込圧力の情報とを用いて電動弁22を開閉制御する。   The back pressure Pb-suction pressure Ps ratio held in the control unit 25 is compared with the back pressure Pb-suction pressure Ps ratio input to the control unit 25 at this time by the operation of the refrigeration cycle, and electric is performed so that both are equal. The valve 22 is driven. The back pressure Pb input to the controller 25 this time is detected by the back pressure sensor 26, and the suction pressure Ps is calculated from the evaporation temperature Te. The control unit 25 calculates the back pressure, which is the pressure of the back pressure chamber, from the information from the back pressure sensor 26, calculates the suction pressure from the information from the evaporation temperature sensor 24, and calculates the back pressure information and the calculated back pressure information. The open / close control of the motor-operated valve 22 is performed using the information on the suction pressure.

開度の算出方法を図7と図8を用いて説明する。図7は図2に示した各圧力条件でのピーク効率の背圧Pb−吸込圧力Psを圧力差でまとめたもので、実験によるものである。図3と同様、図7から分かるように圧力差「Pd−Ps」と圧力差「Pb−Ps」は、吸込圧力Ps毎に直線で近似でき、次式で表される。
Pb−Ps=傾き×(Pd−Ps)+定数
A method of calculating the opening will be described with reference to FIGS. FIG. 7 summarizes the peak efficiency back pressure Pb−suction pressure Ps under each pressure condition shown in FIG. 2 as a pressure difference, and is based on an experiment. As in FIG. 3, as can be seen from FIG. 7, the pressure difference “Pd−Ps” and the pressure difference “Pb−Ps” can be approximated by a straight line for each suction pressure Ps, and are expressed by the following equations.
Pb−Ps = slope × (Pd−Ps) + constant

ここで、定数は図3に示した近似式とは逆に、吸込圧力Psが高くなるほど、圧力差「Pb−Ps」は大きくなることが分かる。ここでは、第1の実施例と同様に、Ps=3MPa,4MPa,5MPaの近似式が各々求められている。この近似式をPsの値毎に制御部25の中にデータ群2として保持しておく。制御部25は、上の近似式、つまり、任意の吸込圧力毎の背圧と吸込圧との差圧の近似式に基づいて算出された吸込圧力に対応する当該差圧を演算し、背圧センサからの情報により算出された背圧が演算された背圧になるよう電動弁22を開閉制御する。   Here, it can be seen that the constant is opposite to the approximate expression shown in FIG. 3 and that the pressure difference “Pb−Ps” increases as the suction pressure Ps increases. Here, similar to the first embodiment, approximate expressions of Ps = 3 MPa, 4 MPa, and 5 MPa are obtained. This approximate expression is held as a data group 2 in the control unit 25 for each value of Ps. The control unit 25 calculates the differential pressure corresponding to the suction pressure calculated on the basis of the above approximate expression, that is, the approximate expression of the differential pressure between the back pressure and the suction pressure for each suction pressure. The motor-operated valve 22 is controlled to open and close so that the back pressure calculated based on information from the sensor becomes the calculated back pressure.

そして、実際に圧縮機を運転してみる。吐出圧力センサ23から吐出圧Pdが、蒸発温度センサ24から吸込圧Psが分かっているので、図7の横座標を特定することができる(例えばPd−Ps≒6.5の破線)。このとき、今回の吸込圧Psの値に対応する差圧x10はそれらに最も近い2つの差圧からの比率により求める。   Then, actually run the compressor. Since the discharge pressure Pd is known from the discharge pressure sensor 23 and the suction pressure Ps is known from the evaporation temperature sensor 24, the abscissa of FIG. 7 can be specified (for example, a broken line of Pd−Ps≈6.5). At this time, the differential pressure x10 corresponding to the value of the current suction pressure Ps is obtained by the ratio from the two differential pressures closest to them.

吸込圧力PsがPs=3MPaの近似式とPs=4MPaの近似式との間にあり、例えばPs=3.5MPaである場合、先ず求めたい差圧x10の両側の差圧a8とa9を、それぞれの近似式から求める。それが求まったら、求めたい差圧x10を次式により求める。
(x10−a9)/(a8−a9)=(Ps−3MPa)/(4MPa−3MPa)
∴x10=a9+(Ps−3MPa)/(4MPa−3MPa)×(a8−a9)
→x10=a9+(Ps−3MPa)/(4MPa−3MPa)×(a8−a9)
When the suction pressure Ps is between an approximate expression of Ps = 3 MPa and an approximate expression of Ps = 4 MPa, for example, Ps = 3.5 MPa, first, the differential pressures a8 and a9 on both sides of the differential pressure x10 to be obtained are respectively From the approximate expression of When it is obtained, the differential pressure x10 to be obtained is obtained by the following equation.
(x10-a9) / (a8-a9) = (Ps-3 MPa) / (4 MPa-3 MPa)
∴x10 = a9 + (Ps−3 MPa) / (4 MPa−3 MPa) × (a8−a9)
→ x10 = a9 + (Ps−3 MPa) / (4 MPa−3 MPa) × (a8−a9)

なお、最後の式は直感的に分かりやすいように±を調整しただけのものである。しかし、内容も表現形式も、その上の式と同一である。このように内挿することにより開度を求めるのは実施例1と同様である。   The last equation is just adjusted ± to make it intuitively easy to understand. However, the contents and the expression form are the same as the above formula. The degree of opening is obtained by interpolating in this way, as in the first embodiment.

また、吸込圧力Psが近似式の間になく、例えばPs=4MPaの近似式とPs=5MPaの近似式との間になく、Ps=5.5MPaである場合、先ず、求めたい差圧x11に最も近い2つの差圧a7とa8をそれぞれの近似式から求める。それが求まったら、求めたい差圧x11を次式により求める。
(x11−a7)/(a8−a7)=(Ps−5MPa)/(4MPa−5MPa)
∴x11=a7+(Ps−5MPa)/(4MPa−5MPa)×(a8−a7)
→x11=a7+(Ps−5MPa)/(5MPa−4MPa)×(a7−a8)
In addition, when the suction pressure Ps is not between the approximate expressions, for example, between the approximate expression of Ps = 4 MPa and the approximate expression of Ps = 5 MPa, and Ps = 5.5 MPa, first, the differential pressure x11 is obtained. The two closest differential pressures a7 and a8 are obtained from the approximate equations. When it is obtained, the differential pressure x11 to be obtained is obtained by the following equation.
(x11-a7) / (a8-a7) = (Ps-5 MPa) / (4 MPa-5 MPa)
∴x11 = a7 + (Ps−5 MPa) / (4 MPa−5 MPa) × (a8−a7)
→ x11 = a7 + (Ps-5 MPa) / (5 MPa-4 MPa) × (a7-a8)

なお、最後の式は直感的に分かりやすいように±を調整しただけのものである。このように外挿することにより開度を求めるのは実施例1と同様である。   The last equation is just adjusted ± to make it intuitively easy to understand. The degree of opening is obtained by extrapolation in this way, as in the first embodiment.

図7に示した近似直線を用いた場合の制御部25の処理を図8に示した制御フローチャートで説明する。吐出圧力Pdと蒸発温度Teを検出する。Teから吸込圧力Psを算出する。そして、Pd−Psを算出する。Psからどの近似式を利用するか判断する。そして、差圧xを算出する。差圧xがPb−Psより小さい時は弁を開き、差圧xがPb−Psより大きい時は弁を閉じる。この動作はフィードバック制御とする。なお、所望の貯湯温度が変更されることにより、圧縮機の吐出圧力Pdが変更された場合は、先ず実施例1の方法で動作させ、その後、実施例2によるフィードバック制御としても良い。   The processing of the control unit 25 when the approximate straight line shown in FIG. 7 is used will be described with reference to the control flowchart shown in FIG. The discharge pressure Pd and the evaporation temperature Te are detected. The suction pressure Ps is calculated from Te. Then, Pd−Ps is calculated. Which approximate expression is used is determined from Ps. Then, the differential pressure x is calculated. When the differential pressure x is smaller than Pb-Ps, the valve is opened, and when the differential pressure x is larger than Pb-Ps, the valve is closed. This operation is feedback control. In addition, when the discharge pressure Pd of the compressor is changed by changing the desired hot water storage temperature, the operation is first performed by the method of the first embodiment, and then the feedback control by the second embodiment may be performed.

この差圧xで冷凍サイクル、つまり圧縮機を運転すれば、圧縮機効率をピークとすることができる。以上の構成とすることにより、様々な条件において効率上適正な差圧、つまり背圧Pb−吸込圧力Ps比にでき、年間を通して機器の省エネルギー化が図れる。   If the refrigeration cycle, that is, the compressor is operated with this differential pressure x, the compressor efficiency can be peaked. By adopting the above configuration, a differential pressure that is efficient in various conditions, that is, a ratio of back pressure Pb to suction pressure Ps, can be achieved, and energy saving of the device can be achieved throughout the year.

このように、背圧室と吸込パイプとをバイパス管で連通しバイパス管に電動弁を設ける構成において、運転圧力条件を検知するセンサから情報を得て当該情報に基づいて背圧が適正な値になるよう、吸込圧力が高いときは低いときよりも背圧と吸込圧との差圧が大きくなるように電動弁開度を制御することで、様々な運転条件において圧縮機効率上適正な冷凍サイクルの運転を行うことができる。従って、広範囲の運転条件において高効率な冷凍サイクル装置を実現することができる。   In this way, in the configuration in which the back pressure chamber and the suction pipe are connected by the bypass pipe and the motor valve is provided in the bypass pipe, information is obtained from the sensor that detects the operating pressure condition, and the back pressure is an appropriate value based on the information. Therefore, when the suction pressure is high, the motor valve opening is controlled so that the differential pressure between the back pressure and the suction pressure is greater than when the suction pressure is low. Cycle operation can be performed. Therefore, a highly efficient refrigeration cycle apparatus can be realized in a wide range of operating conditions.

なお、実施例1では開度を制御することによって差圧を制御するが、実施例2では直接差圧を制御する構成としている。この構成では、背圧を検出し適正な差圧、つまり背圧Pb−吸込圧力Ps(比)と比較して電動弁22の開閉を行うので、経年変化や、ゴミが堆積する、詰まる等により、仮に電動弁22部分の流路断面積が当初から変化したとしても適正な差圧、つまり背圧Pb−吸込圧力Ps比に制御可能である。また、背圧Pbそのものを検出して制御するので、精度良く押付力を制御することができる。   In the first embodiment, the differential pressure is controlled by controlling the opening, but in the second embodiment, the differential pressure is directly controlled. In this configuration, the back pressure is detected and the motor-operated valve 22 is opened / closed in comparison with an appropriate differential pressure, that is, back pressure Pb−suction pressure Ps (ratio). Therefore, due to secular change, accumulation of dust, clogging, etc. Even if the flow passage cross-sectional area of the motor-operated valve 22 changes from the beginning, it can be controlled to an appropriate differential pressure, that is, a back pressure Pb-suction pressure Ps ratio. Moreover, since the back pressure Pb itself is detected and controlled, the pressing force can be controlled with high accuracy.

本発明の第3の実施形態を図9を用いて説明する。本実施形態は、図1および図6に示したスクロール圧縮機に図9に示す背圧制御弁を設けている。背圧制御弁16について説明する。固定スクロール5に、ばね収納穴5fが形成されている。ばね収納穴5fの背圧室14側に貫通穴5gが形成されており、この貫通穴5gにはピース16aが圧入されている。ピース16aには前記ばね収納穴5fと背圧室14を連通する連通穴16bが形成されている。   A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the back pressure control valve shown in FIG. 9 is provided in the scroll compressor shown in FIGS. The back pressure control valve 16 will be described. A spring accommodating hole 5 f is formed in the fixed scroll 5. A through hole 5g is formed on the back pressure chamber 14 side of the spring housing hole 5f, and a piece 16a is press-fitted into the through hole 5g. The piece 16a is formed with a communication hole 16b that allows the spring housing hole 5f and the back pressure chamber 14 to communicate with each other.

ばね収納穴5fには前記連通穴16bを塞ぐように弁体16cが、ばね16dによって押し付けられている。ばね16dはシール部材16eに取り付けられており、シール部材16eは、ばね収納穴5fと吐出圧室2fを区画するように固定スクロール5に圧入されている。ばね収納穴5fの側面には固定スクロール5端面部に形成されたR溝5hと連通する導通路5iが形成されている。R溝5hは吸込室10と連通している。   A valve body 16c is pressed against the spring housing hole 5f by a spring 16d so as to close the communication hole 16b. The spring 16d is attached to a seal member 16e, and the seal member 16e is press-fitted into the fixed scroll 5 so as to partition the spring housing hole 5f and the discharge pressure chamber 2f. On the side surface of the spring housing hole 5f, there is formed a conduction path 5i that communicates with the R groove 5h formed in the end surface portion of the fixed scroll 5. The R groove 5 h communicates with the suction chamber 10.

次に動作について説明する。密閉容器2下部に溜められた潤滑油13は密閉容器2と背圧室14の圧力差により給油管7dと給油通路7cを通って各軸受部に給油される。軸受部に給油された潤滑油13は背圧室14に入り、ここで潤滑油13内に溶け込んでいた冷媒が発泡し背圧室14の圧力を上昇させる。背圧室14とばね収納穴5fの圧力差がばね16dの付勢力より大きくなると弁体16cが開き、背圧室14内の潤滑油13は導通路5iとR溝5hを通って吸込室10に供給される。すなわち、背圧室14の圧力は、吸込圧力+一定値(この一定値は、ばね力によって決まる)となる。   Next, the operation will be described. Lubricating oil 13 stored in the lower part of the sealed container 2 is supplied to each bearing portion through the oil supply pipe 7d and the oil supply passage 7c due to a pressure difference between the sealed container 2 and the back pressure chamber 14. The lubricating oil 13 supplied to the bearing portion enters the back pressure chamber 14 where the refrigerant dissolved in the lubricating oil 13 foams and raises the pressure in the back pressure chamber 14. When the pressure difference between the back pressure chamber 14 and the spring housing hole 5f becomes larger than the urging force of the spring 16d, the valve body 16c opens, and the lubricating oil 13 in the back pressure chamber 14 passes through the conduction path 5i and the R groove 5h, and the suction chamber 10 To be supplied. That is, the pressure in the back pressure chamber 14 is the suction pressure + a constant value (this constant value is determined by the spring force).

電動弁22が万一の故障等により全閉で停止したような場合、背圧室14からガスを抜く通路がなくなるので背圧Pbの圧力は吐出圧力Pdになってしまう。背圧室14の圧力が吐出圧力Pdになると軸受に給油できなくなりカジリ現象が起きることも想像できる。しかし、背圧制御弁16を設け、ばね力を運転される範囲の中で最も高い背圧Pb−吸込圧力Psに設定することにより、万が一、電動弁22が故障した場合でも圧縮機は運転を続けることができる。すなわち、背圧制御弁16を動作させることで、背圧Pbを吐出圧力Pdと吸込圧力Psの中間の圧力とし、確実に給油できカジリ現象を回避できる。   In the case where the motor-operated valve 22 stops in a fully closed state due to a failure or the like, there is no passage for extracting gas from the back pressure chamber 14, so the pressure of the back pressure Pb becomes the discharge pressure Pd. It can also be imagined that when the pressure in the back pressure chamber 14 becomes the discharge pressure Pd, the bearing cannot be lubricated and a galling phenomenon occurs. However, by providing the back pressure control valve 16 and setting the spring force to the highest back pressure Pb−suction pressure Ps in the operating range, the compressor can be operated even if the electric valve 22 fails. You can continue. That is, by operating the back pressure control valve 16, the back pressure Pb is set to an intermediate pressure between the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps, so that oil can be reliably supplied and a galling phenomenon can be avoided.

1 スクロール圧縮機
2 密閉容器
2a ケース
2b 蓋チャンバ
2c 底チャンバ
2d 吸込パイプ
2e 吐出パイプ
2f 吐出圧室
2g 背圧パイプ
3 圧縮機構部
4 電動機
4a 固定子
4b 回転子
5 固定スクロール
5c,6a ラップ
5d,6b 台板
5e 吐出口
5f ばね収納穴
5g 貫通穴
5h R溝
5i 導通路
6 旋回スクロール
7 クランク軸
7a 主軸
7b 偏心部
7c 給油通路
7d 給油管
8 ボルト
9 フレーム
9a 主軸受
10 吸込室
11 圧縮室
12 オルダムリング
13 潤滑油
14 背圧室
15 リリース弁装置
16 背圧制御弁
16a ピース
16b 連通穴
16c 弁体
16d ばね
16e シール部材
17 下軸受
18 凝縮器
19 膨張弁
20 蒸発器
21 バイパス管
22 電動弁
23 吐出圧力センサ
24 蒸発温度センサ
25 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Scroll compressor 2 Sealed container 2a Case 2b Cover chamber 2c Bottom chamber 2d Suction pipe 2e Discharge pipe 2f Discharge pressure chamber 2g Back pressure pipe 3 Compression mechanism part 4 Electric motor 4a Stator 4b Rotor 5 Fixed scroll 5c, 6a Wrap 5d, 6b Base plate 5e Discharge port 5f Spring storage hole 5g Through hole 5h R groove 5i Conducting path 6 Orbiting scroll 7 Crankshaft 7a Main shaft 7b Eccentric part 7c Oil supply passage 7d Oil supply pipe 8 Bolt 9 Frame 9a Main bearing 10 Suction chamber 11 Compression chamber 12 Oldham ring 13 Lubricating oil 14 Back pressure chamber 15 Release valve device 16 Back pressure control valve 16a Piece 16b Communication hole 16c Valve body 16d Spring 16e Seal member 17 Lower bearing 18 Condenser 19 Expansion valve 20 Evaporator 21 Bypass pipe 22 Motor operated valve 23 Discharge pressure sensor 24 Evaporation temperature sensor 25 Control unit

Claims (16)

吸込室と背圧室とをバイパス管で連通した圧縮機の吐出部と、加熱器と、膨張弁と、蒸発器と、前記圧縮機の吸込部とを順次接続した冷凍サイクル装置であって、
前記背圧室の圧力を制御するため前記バイパス管に配設され、冷媒の流れを調整する電動弁と、
前記蒸発器での蒸発温度を検出する蒸発温度センサと、
前記圧縮機からの吐出圧を求めることができる情報を検出するセンサと、
前記蒸発温度センサおよび前記センサからの情報に基づいて、前記電動弁の開度を制御する制御部と、
を備えた冷凍サイクル装置。
A refrigeration cycle apparatus in which a suction section of a compressor in which a suction chamber and a back pressure chamber are communicated by a bypass pipe, a heater, an expansion valve, an evaporator, and a suction section of the compressor are sequentially connected,
A motor-operated valve arranged in the bypass pipe for controlling the pressure of the back pressure chamber and adjusting the flow of the refrigerant;
An evaporation temperature sensor for detecting an evaporation temperature in the evaporator;
A sensor for detecting information capable of obtaining a discharge pressure from the compressor;
Based on information from the evaporation temperature sensor and the sensor, a control unit that controls the opening of the motor-operated valve;
A refrigeration cycle apparatus comprising:
請求項1において、
前記センサは、前記圧縮機の吐出圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする冷凍サイクル装置。
In claim 1,
The refrigeration cycle apparatus, wherein the sensor is a pressure sensor that detects a discharge pressure of the compressor.
請求項1において、
前記センサは、前記加熱器での凝縮温度を検出する凝縮温度センサであることを特徴とする冷凍サイクル装置。
In claim 1,
The refrigeration cycle apparatus, wherein the sensor is a condensing temperature sensor that detects a condensing temperature in the heater.
請求項1において、
前記制御部は、
前記センサからの情報により吐出圧力を算出し、前記蒸発温度センサからの情報により吸込圧力を算出して、当該算出した吐出圧力の情報と吸込圧力の情報とを用いて、吸込圧力が低いときは高いときよりも開度が大きくなるように前記電動弁の開度を演算し、前記電動弁の開度を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
In claim 1,
The controller is
When the discharge pressure is calculated from the information from the sensor, the suction pressure is calculated from the information from the evaporation temperature sensor, and the suction pressure is low using the calculated discharge pressure information and the suction pressure information. A refrigeration cycle apparatus, wherein the opening degree of the motor-operated valve is calculated so that the opening degree is larger than when it is high, and the opening degree of the motor-operated valve is controlled.
請求項4において、
前記制御部は、
前記背圧室の圧力である背圧を所望の圧力に制御するよう、任意の吸込圧力毎の前記電動弁の開度の近似式に基づいて前記電動弁の開度を演算し、前記電動弁の開度を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
In claim 4,
The controller is
The opening degree of the motor-operated valve is calculated based on an approximate expression of the opening degree of the motor-operated valve for each arbitrary suction pressure so as to control the back pressure, which is the pressure of the back-pressure chamber, to a desired pressure. A refrigerating cycle device that controls the opening degree of the refrigeration.
請求項1において、
前記背圧室の圧力を検出する背圧センサを備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
In claim 1,
A refrigeration cycle apparatus comprising a back pressure sensor for detecting the pressure in the back pressure chamber.
請求項6において、
前記制御部は、
前記背圧センサからの情報により前記背圧室の圧力である背圧を算出し、前記蒸発温度センサからの情報により吸込圧力を算出して、当該算出した背圧の情報と吸込圧力の情報とを用いて、吸込圧力が高いときは低いときよりも背圧と吸込圧との差圧が大きくなるように前記電動弁を開閉制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
In claim 6,
The controller is
Back pressure that is the pressure of the back pressure chamber is calculated from information from the back pressure sensor, suction pressure is calculated from information from the evaporation temperature sensor, and the calculated back pressure information and suction pressure information are calculated. Is used to control the opening and closing of the motor-operated valve so that the differential pressure between the back pressure and the suction pressure is greater when the suction pressure is high than when the suction pressure is low.
請求項7において、
前記制御部は、
任意の吸込圧力毎の背圧の近似式に基づいて前記算出された吸込圧力に対応する背圧を演算し、前記背圧センサからの情報により算出された背圧が前記演算された背圧になるよう前記電動弁を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
In claim 7,
The controller is
A back pressure corresponding to the calculated suction pressure is calculated based on an approximate expression of a back pressure for each suction pressure, and the back pressure calculated based on information from the back pressure sensor is calculated as the calculated back pressure. The refrigeration cycle apparatus characterized by controlling the said motor operated valve.
請求項1において、
前記背圧室と前記吸込室との間に背圧制御弁を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
In claim 1,
A refrigeration cycle apparatus comprising a back pressure control valve between the back pressure chamber and the suction chamber.
吸込室と背圧室とをバイパス管で連通した圧縮機の吐出部と、加熱器と、膨張弁と、蒸発器と、前記圧縮機の吸込部とを順次接続し、湯を貯めるタンクを備えたヒートポンプ給湯機であって、
前記背圧室の圧力を制御するため前記バイパス管に配設され、冷媒の流れを調整する電動弁と、
前記蒸発器での蒸発温度を検出する蒸発温度センサと、
前記圧縮機からの吐出圧を求めることができる情報を検出するセンサと、
前記蒸発温度センサ,前記センサ,前記負荷状態検出手段からの情報に基づいて、前記電動弁の開度を制御する制御部と、
を備えたヒートポンプ給湯機。
A compressor discharge unit that connects a suction chamber and a back pressure chamber with a bypass pipe, a heater, an expansion valve, an evaporator, and a tank for storing hot water are sequentially connected to the compressor suction unit. Heat pump water heater,
A motor-operated valve arranged in the bypass pipe for controlling the pressure of the back pressure chamber and adjusting the flow of the refrigerant;
An evaporation temperature sensor for detecting an evaporation temperature in the evaporator;
A sensor for detecting information capable of obtaining a discharge pressure from the compressor;
Based on information from the evaporating temperature sensor, the sensor, and the load state detecting means, a controller that controls the opening of the motor-operated valve;
Heat pump water heater equipped with.
請求項10において、
前記ヒートポンプ給湯機の負荷状態を検出する負荷状態検出手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
In claim 10,
A heat pump water heater comprising load state detection means for detecting a load state of the heat pump water heater.
請求項11において、
前記負荷状態検出手段は、外気の温度を検出する外気温センサであって、
前記負荷状態は、外気温であることを特徴とするヒートポンプ給湯機。
In claim 11,
The load state detection means is an outside air temperature sensor that detects the temperature of outside air,
The heat pump water heater, wherein the load state is an outside air temperature.
請求項11において、
前記負荷状態検出手段は、リモコンであって、
前記制御部は、前記リモコンから入力された前記タンクへの目標貯湯温度を設定し、前記タンクへの目標貯湯温度に基づいて前記電動弁の開度を制御することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
In claim 11,
The load state detecting means is a remote control,
The said control part sets the target hot water storage temperature to the said tank input from the said remote control, and controls the opening degree of the said motor operated valve based on the target hot water storage temperature to the said tank, The heat pump water heater characterized by the above-mentioned.
請求項10において、
前記制御部は、前記ヒートポンプ給湯機の運転状態を検出し、当該検出した運転状態に基づいて前記電動弁の開度を制御することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
In claim 10,
The said control part detects the driving | running state of the said heat pump water heater, and controls the opening degree of the said motor operated valve based on the said detected driving | running state, The heat pump water heater characterized by the above-mentioned.
請求項14において、
前記運転状態は前記圧縮機の回転数であり、回転数が高いときの前記電動弁の開度よりも、回転数が低いときの前記電動弁の開度を小さく制御することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
In claim 14,
The operating state is the rotation speed of the compressor, and the opening degree of the motor-operated valve when the rotation speed is low is controlled smaller than the opening degree of the motor-operated valve when the rotation speed is high. Water heater.
請求項14において、
前記運転状態は前記圧縮機の回転数であり、回転数が低いときの前記電動弁の開度よりも、回転数が高いときの前記電動弁の開度を大きく制御することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
In claim 14,
The operation state is the rotation speed of the compressor, and the opening degree of the motor-operated valve when the rotation speed is high is controlled to be larger than the opening degree of the motor-operated valve when the rotation speed is low. Water heater.
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