JP2011080633A

JP2011080633A - 冷凍サイクル装置および温水暖房装置

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Publication number: JP2011080633A
Application number: JP2009231659A
Authority: JP
Inventors: Shunji Moriwaki; 俊二森脇; Shigeo Aoyama; 繁男青山; Noriho Okaza; 典穂岡座; Yasuhiko Isayama; 安彦諌山
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2011-04-21
Anticipated expiration: 2029-10-05
Also published as: CN102032698A; DK2320165T3; EP2320165A2; EP2320165B1; CN102032698B; EP2320165A3; JP5421717B2

Abstract

【課題】蒸発器におけるエンタルピ増大効果および低圧側冷媒経路の圧力損失低減効果を最大とすることができ、かつ、低外気温度時に十分な加熱能力を得ることができる冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】冷凍サイクル装置１Ａは、過冷却熱交換器２３が設けられた冷媒回路２と、過冷却熱交換器２３を経由するバイパス路３と、冷媒回路２中の主膨張手段２４およびバイパス路３中のバイパス膨張手段３１を制御する制御装置４とを備えている。バイパス膨張手段３１は、バイパス側出口温度が圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力での飽和温度となり、かつ、蒸発器出口温度に基づいて算出される蒸発器２５出口での過熱度が予め定められた所定の過熱度以下となるように制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、凝縮器から流出した冷媒を過冷却する冷凍サイクル装置およびこの冷凍サイクル装置を用いた温水暖房装置に関する。

従来、冷媒回路の凝縮器の下流側に過冷却熱交換器が設けられ、この過冷却熱交換器に膨張させた冷媒を流入させることにより凝縮器から流出した冷媒を過冷却する冷凍サイクル装置が知られている。例えば、特許文献１には、図６に示すような冷凍サイクル装置１００が開示されている。

この冷凍サイクル装置１００は、冷媒を循環させる冷媒回路１１０と、バイパス路１２０とを備えている。冷媒回路１１０は、圧縮機１１１、凝縮器１１２、過冷却熱交換器１１３、主膨張弁１１４および蒸発器１１５が配管により環状に接続されて構成されている。バイパス路１２０は、凝縮器１１２と過冷却熱交換器１１３の間で冷媒回路１１０から分岐し、過冷却熱交換器１１３を経由して蒸発器１１５と圧縮機１１１の間で冷媒回路１１０につながっている。また、バイパス路１２０には、過冷却熱交換器１１３よりも上流側にバイパス膨張弁１２１が設けられている。

さらに、冷凍サイクル装置１００には、圧縮機１１１に吸入される冷媒の圧力を検出する圧力センサ１３１と、蒸発器１１５から流出する冷媒の温度（蒸発器出口温度）Ｔｅｏを検出する温度センサ１４１と、バイパス路１２０において過冷却熱交換器１１３から流出する冷媒の温度（バイパス側出口温度）Ｔｂｏを検出する温度センサ１４２とが設けられている。

そして、特許文献１には、圧力センサ１３１で検出される圧力から当該圧力での飽和温度Ｔｓが算出され、蒸発器１１５出口での過熱度（Ｔｅｏ−Ｔｓ）が目標過熱度となるように主膨張弁１１４が制御され、過冷却熱交換器１１３出口での過熱度（Ｔｂｏ−Ｔｓ）が目標過熱度となるようにバイパス膨張弁１２１が制御されることが記載されている。

特開平１０−６８５５３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているように、過冷却熱交換器１１３出口での過熱度（Ｔｂｏ−Ｔｓ）が目標過熱度となるようにバイパス膨張弁１２１を制御した場合には、過冷却熱交換器１１３ではさらに多くの冷媒を蒸発させることができるのであるから、過冷却熱交換器１１３の性能を最大限に活用することができない。すなわち、主流冷媒とバイパス流冷媒との熱交換による蒸発器１１５におけるエンタルピ増大効果および冷媒のバイパスによる低圧側冷媒経路の圧力損失低減効果を最大とすることができない。しかも、蒸発器１１５をバイパスする冷媒が過熱（スーパーヒート）されると圧縮機１１１に吸入される冷媒の比体積が増加し冷媒循環量の減少が生じるばかりか圧縮機の吐出温度も高くなる。このため、大きな加熱能力が求められる低外気温度時には、吐出温度を抑えて信頼性を確保する観点から圧縮機の回転数をあまり大きくすることができず、加熱能力が不足するおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑み、蒸発器におけるエンタルピ増大効果および低圧側冷媒経路の圧力損失低減効果を最大とすることができ、かつ、低外気温度時に十分な加熱能力を得ることができる冷凍サイクル装置、およびこの冷凍サイクル装置を用いた温水暖房装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、圧縮機、凝縮器、過冷却熱交換器、主膨張手段および蒸発器が環状に接続された冷媒回路と、前記凝縮器と前記過冷却熱交換器の間または前記過冷却熱交換器と前記主膨張手段の間で前記冷媒回路から分岐し、前記過冷却熱交換器を経由して前記蒸発器と前記圧縮機の間で前記冷媒回路につながるバイパス路と、前記バイパス路の前記過冷却熱交換器よりも上流側に設けられたバイパス膨張手段と、前記バイパス路において前記過冷却熱交換器から流出する冷媒の温度を検出する第１温度センサと、前記冷媒回路において前記蒸発器から流出する冷媒の温度を検出する第２温度センサと、前記第１温度センサで検出される温度が前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力での飽和温度となり、かつ、前記第２温度センサで検出される温度に基づいて算出される前記蒸発器出口での過熱度が予め定められた所定の過熱度以下となるように、前記バイパス膨張手段を制御する制御装置と、を備える、冷凍サイクル装置を提供する。

また、本発明は、加熱手段により生成した温水を暖房に利用する温水暖房装置であって、前記加熱手段として上記の冷凍サイクル装置を備える、温水暖房装置を提供する。

上記の構成によれば、バイパス路において過冷却熱交換器から流出する冷媒の温度が圧縮機に吸入される冷媒の圧力での飽和温度に維持されるため、過冷却熱交換器から流出する冷媒を湿り状態または飽和気体状態に保つことができる。しかも、蒸発器出口での過熱度が所定の過熱度以下に抑えられるため、バイパス路を流れる冷媒の流量が多くなりすぎて圧縮機に吸入される冷媒（バイパス路を流れた冷媒と蒸発器を通過した冷媒とが合流した後の冷媒）の乾き度が低下しすぎることを防止することができ、圧縮機に吸入される冷媒の乾き度を所望の範囲（例えば０．８以上１．０未満）に収めることができる。これにより、主流冷媒とバイパス流冷媒との熱交換による蒸発器におけるエンタルピ増大効果および冷媒のバイパスによる低圧側冷媒経路の圧力損失低減効果を最大とすることができる。また、圧縮機の吐出温度が抑えられるため、低外気温度時に圧縮機の回転数を大きくすることが可能になり、十分な加熱能力を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係る冷凍サイクル装置の概略構成図図１に示す冷凍サイクル装置のモリエル線図第１実施形態における制御装置が行う制御のフローチャート本発明の第２実施形態に係る冷凍サイクル装置の概略構成図第２実施形態における制御装置が行う制御のフローチャート従来の冷凍サイクル装置の概略構成図

（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態に係る冷凍サイクル装置１Ａを示す。この冷凍サイクル装置１Ａは、冷媒を循環させる冷媒回路２と、バイパス路３と、制御装置４とを備えている。冷媒としては、例えば、Ｒ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒、Ｒ４１０Ａ等の擬似共沸混合冷媒、または単一冷媒等を用いることができる。

冷媒回路２は、圧縮機２１、凝縮器２２、過冷却熱交換器２３、主膨張弁（主膨張手段）２４および蒸発器２５が配管により環状に接続されて構成されている。本実施形態では、蒸発器２５と圧縮機２１の間に、気液分離を行うサブアキュムレータ２６および主アキュムレータ２７が設けられている。また、冷媒回路２には、通常運転とデフロスト運転を切り換えるための四方弁２８が設けられている。

本実施形態では、冷凍サイクル装置１Ａが、加熱手段により生成した温水を暖房に利用する温水暖房装置の加熱手段を構成しており、凝縮器２２が、冷媒と水との間で熱交換を行わせて水を加熱する熱交換器となっている。具体的には、凝縮器２２に供給管７１と回収管７２が接続されており、供給管７１を通じて凝縮器２２に水が供給され、凝縮器２２で加熱された水（温水）が回収管７２を通じて回収されるようになっている。回収管７２により回収された温水は、例えばラジエータ等の暖房機に直接的または貯湯タンクを介して送られ、これにより暖房が行われる。

バイパス路３は、過冷却熱交換器２３と主膨張弁２４の間で冷媒回路２から分岐し、過冷却熱交換器２３を経由して蒸発器２５と圧縮機２１の間で冷媒回路２につながっている。本実施形態では、サブアキュムレータ２６と主アキュムレータ２７の間でバイパス路３が冷媒回路２につながっている。また、バイパス路３には、過冷却熱交換器２３よりも上流側にバイパス膨張弁（バイパス膨張手段）３１が設けられている。

通常運転では、圧縮機２１から吐出された冷媒が四方弁２８を介して凝縮器２２に送られ、デフロスト運転では、圧縮機２１から吐出された冷媒が四方弁２８を介して蒸発器２５に送られる。図１では、通常運転時の冷媒の流れ方向を矢印で示している。以下、通常運転における冷媒の状態変化を説明する。

圧縮機２１から吐出された高圧冷媒は、凝縮器２２に流入し、凝縮器２２を通過する水に放熱する。凝縮器２２から流出した高圧冷媒は、過冷却熱交換器２３に流入し、バイパス膨張弁３１で減圧された低圧冷媒によって過冷却される。過冷却熱交換器２３から流出した高圧冷媒は、主膨張弁２４側とバイパス膨張弁３１側とに分流する。

主膨張弁２４側に分流した高圧冷媒は、主膨張弁２４によって減圧されて膨張した後に、蒸発器２５に流入する。蒸発器２５に流入した低圧冷媒は、ここで空気から吸熱する。一方、バイパス膨張弁３１側に分流した高圧冷媒は、バイパス膨張弁３１によって減圧されて膨張した後に、過冷却熱交換器２３に流入する。過冷却熱交換器２３に流入した低圧冷媒は、凝縮器２２から流出した高圧冷媒によって加熱される。その後、過冷却熱交換器２３から流出した低圧冷媒は、蒸発器２５から流出した低圧冷媒と合流し、再度圧縮機２１に吸入される。

本実施形態の冷凍サイクル装置１Ａの構成は、低外気温度時に圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力が低下して冷媒循環量が減少し、これにより凝縮器２２の加熱能力が低下することを防止するためのものである。これを実現するには、過冷却により蒸発器２５でのエンタルピ差を増大させるとともに、バイパス路３によって冷媒をバイパスさせることにより冷媒回路２の低圧側部分を流れる吸熱効果の小さい気相冷媒の量を抑え、これにより冷媒回路２の低圧側部分での圧力損失を低減させることが重要である。冷媒回路２の低圧側部分での圧力損失が低減すれば、その分圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力が上昇して比体積が減少するため、冷媒循環量が増加する。また、蒸発器２５でのエンタルピ差を増大させれば、バイパスにより蒸発器２５を通過する冷媒の質量流量が低下したとしても、蒸発器２５での吸熱量を確保することができる。すなわち、冷媒の過冷却度とバイパス量を最大にすれば、最大限の凝縮器２２の加熱能力向上効果と冷凍サイクル装置１ＡのＣＯＰ（Coefficient of Performance）向上効果が得られる。

本実施形態では、詳しくは後述するが、バイパス路３を流れる冷媒が過冷却熱交換器２３で過熱（スーパーヒート）されないようにバイパス膨張弁３１が制御される。従って、バイパス路３において過冷却熱交換器２３から流出した冷媒の状態は、図２中にａ点で示すように飽和状態となる。一方、蒸発器２５では冷媒が過熱されるため、蒸発器２５から流出した冷媒の状態は、図２中のｂ点になる。そして、圧縮機２１に吸入される冷媒は、それらの冷媒が合流したものであるから、ａ点とｂ点の間のｃ点の状態になる。

バイパス路３には、過冷却熱交換器２３から流出する冷媒の温度（バイパス側出口温度）Ｔｂｏを検出する第１温度センサ６１が設けられている。一方、冷媒回路２には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力（吸入圧力）Ｐｓを検出する圧力センサ５１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度（吐出温度）Ｔｄを検出する吐出温度センサ６５と、蒸発器２５から流出する冷媒の温度（蒸発器出口温度）Ｔｅｏを検出する第２温度センサ６２とが設けられている。

制御装置４は、各種のセンサ５１，６１，６２，６５で検出される検出値等に基づいて、圧縮機２１の回転数、四方弁２８の切り換え、ならびに主膨張弁２４およびバイパス膨張弁３１の開度を制御する。本実施形態では、制御装置４は、通常運転時に、第１温度センサ６１で検出されるバイパス側出口温度Ｔｂｏが圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力での飽和温度ＳＴｓとなり、かつ、第２温度センサ６２で検出される蒸発器出口温度Ｔｅｏに基づいて算出される蒸発器２５出口での過熱度ＳＨｅが予め定められた所定の過熱度以下となるように、バイパス膨張手段３１を制御する。

次に、通常運転時の制御装置４の制御を図３に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。

まず、制御装置４は、吐出温度センサ６５で吐出温度Ｔｄを検出し（ステップＳ１）、この吐出温度Ｔｄが目標値となるように主膨張弁２４の開度を調整する（ステップＳ２）。

ついで、制御装置４は、圧力センサ５１で吸入圧力Ｐｓを検出するとともに、第１温度センサ６１でバイパス側出口温度Ｔｂｏを検出する（ステップＳ３）。さらに、制御装置４は、検出した吸入圧力Ｐｓから圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力での飽和温度ＳＴｓを算出する（ステップＳ４）。この飽和温度ＳＴｓの算出は、冷媒物性式を用いて行われる。その後、制御装置４は、バイパス側出口温度Ｔｂｏが飽和温度ＳＴｓと等しいか否かを判定する（ステップＳ５）。

バイパス側出口温度Ｔｂｏが飽和温度ＳＴｓと等しくない場合には（ステップＳ５でＮＯ）、過冷却熱交換器２３ではさらに多くの冷媒を蒸発させることができたと考えられるため、制御装置４は、バイパス膨張弁３１の開度を所定量上げて（ステップＳ６）、ステップＳ１に戻る。

一方、バイパス側出口温度Ｔｂｏが飽和温度ＳＴｓと等しい場合には（ステップＳ５でＹＥＳ）、過冷却熱交換器２３の性能は冷媒の蒸発に最大限に活用できていると考えられるため、制御装置４は、バイパス膨張弁３１の開度を補正するための制御に移る。

すなわち、制御装置４は、第２温度センサ６２で蒸発器出口温度Ｔｅｏを検出し（ステップＳ７）、以下の式により蒸発器２５出口での過熱度ＳＨｅを算出する（ステップＳ８）。
ＳＨｅ＝Ｔｅｏ−ＳＴｓ

その後、制御装置４は、算出した蒸発器２５出口での過熱度ＳＨｅが予め定められた所定の過熱度以下か否かを判定する（ステップＳ９）。ステップＳ９でＮＯの場合には、図２中に示す点ｃが右に行き過ぎている（流量不足により過熱度過大）、すなわち点ａが左に行き過ぎている（流量過多により湿り過ぎ）と考えられるため、バイパス膨張弁３１の開度を所定量下げて（ステップＳ１０）、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ１０でＹＥＳの場合には、バイパス膨張弁３１の開度は適正であると考えられるため、制御装置４は、そのままステップＳ１に戻る。

以上説明したように、本実施形態では、バイパス側出口温度Ｔｂｏが圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力での飽和温度ＳＴｓに維持されるため、過冷却熱交換器２３から流出する冷媒を湿り状態または飽和気体状態に保つことができる。しかも、蒸発器２５出口での過熱度ＳＨｅが所定の過熱度以下に抑えられるため、バイパス路３を流れる冷媒の流量が多くなりすぎて圧縮機２１に吸入される冷媒（バイパス路３を流れた冷媒と蒸発器２５を通過した冷媒とが合流した後の冷媒）の乾き度が低下しすぎることを防止することができ、圧縮機２１に吸入される冷媒の乾き度を所望の範囲（例えば０．８以上１．０未満）に収めることができる。これにより、主流冷媒とバイパス流冷媒との熱交換による蒸発器２５におけるエンタルピ増大効果および冷媒のバイパスによる低圧側冷媒経路の圧力損失低減効果を最大とすることができる。また、圧縮機２１の吐出温度Ｔｄが抑えられるため、低外気温度時に圧縮機２１の回転数を大きくすることが可能になり、十分な加熱能力を得ることができる。

ここで、ステップＳ９で使用する「所定の過熱度」は、圧縮機２１に吸入される冷媒の乾き度が０．８以上１．０未満となる過熱度であることが好ましい。このようになっていれば、最も効率的な状態で冷凍サイクル装置１Ａを運転することが可能になる。なお、圧縮機２１に吸入される冷媒の乾き度は、以下の式により算出される。
Ｘ＝（ｈａ−ｈｌ）／（ｈｖ−ｈｌ）
Ｘ：圧縮機２１に吸入される冷媒の乾き度
ｈａ：圧縮機２１に吸入される冷媒のエンタルピ
ｈｌ：圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力での飽和気体エンタルピ
ｈｖ：圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力での飽和液体エンタルピ

また、「所定の過熱度」は、外気温度が低くなるほど圧縮機２１に吸入される冷媒の乾き度が小さくなるように、外気温度に応じて定められていることが好ましい。このようになっていれば、外気温度低下に伴う蒸発圧力の低下により吐出温度が適正範囲を超えて上昇することを抑制しながら圧縮機２１の回転数を上昇させることができ、加熱能力を十分に得ることができる。この場合、外気温度センサで外気温度を検出しながら制御を行えばよい。

あるいは、「所定の過熱度」は、圧縮機２１による冷媒の圧縮比が高くなるほど圧縮機２１に吸入される冷媒の乾き度が小さくなるように、冷媒の圧縮比に応じて定められていることが好ましい。このようになっていれば、圧縮比上昇に伴う吐出温度上昇を抑制しながら圧縮機２１の回転数を上昇させることができ、加熱能力を十分に得ることができる。この場合、圧力センサで圧縮機２１の吐出圧力と吸入圧力を検出しながら制御を行えばよい。

さらに別の観点からは、「所定の過熱度」は、圧縮機２１の回転数が高くなるほど圧縮機２１に吸入される冷媒の乾き度が小さくなるように、圧縮機２１の回転数に応じて定められていることが好ましい。このようになっていれば、回転数上昇に伴う吐出温度上昇を抑制しながら圧縮機２１の回転数を上昇させることができ、加熱能力を十分に得ることができる。

＜変形例＞
なお、図１では、圧力センサ５１が冷媒回路２におけるバイパス路３がつながる位置と主アキュムレータ２７の間に設けられているが、圧力センサ５１は、蒸発器２５と圧縮機２１の間であれば冷媒回路２のどの位置に設けられていてもよい。あるいは、圧力センサ５１は、バイパス路３の過冷却熱交換器２３よりも下流側に設けられていてもよい。

（第２実施形態）
図４に、本発明の第２実施形態に係る冷凍サイクル装置１Ｂを示す。なお、本実施形態では、第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態でも、第１実施形態と同様に、制御装置４は、通常運転時に、第１温度センサ６１で検出されるバイパス側出口温度Ｔｂｏが圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力での飽和温度ＳＴｓとなり、かつ、第２温度センサ６２で検出される蒸発器出口温度Ｔｅｏに基づいて算出される蒸発器２５出口での過熱度ＳＨｅが予め定められた所定の過熱度以下となるように、バイパス膨張手段３１を制御する。ただし、本実施形態では、制御装置４が、第１温度センサ６１で検出されるバイパス側出口温度Ｔｂｏが圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力での飽和温度ＳＴｓとなることを、第１温度センサ６１で検出されるバイパス側出口温度Ｔｂｏが第３温度センサ６３で検出される温度と略等しくなることにより検知する点で第１実施形態と異なる。

具体的に、図４に示すように、本実施形態では、冷媒回路２に圧力センサ５１（図１参照）が設けられておらず、代わりに、バイパス路３に、過冷却熱交換器２３に流入する冷媒の温度（バイパス側入口温度）Ｔｂｉを検出する第３温度センサ６３が設けられている。

次に、通常運転時の制御装置４の制御を図５に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。

まず、制御装置４は、第１実施形態と同様に、吐出温度センサ６５で吐出温度Ｔｄを検出し（ステップＳ２１）、この吐出温度Ｔｄが目標値となるように主膨張弁２４の開度を調整する（ステップＳ２２）。

ついで、制御装置４は、第１温度センサ６１でバイパス側出口温度Ｔｂｏを検出するとともに、第３温度センサ６３でバイパス側入口温度Ｔｂｉを検出する（ステップＳ２３）。その後、制御装置４は、バイパス側出口温度Ｔｂｏがバイパス側入口温度Ｔｂｉと略等しいか否かを判定する（ステップＳ２４）。ここで、「略等しい」とは、実際には圧力損失の影響でバイパス側出口温度Ｔｂｏはバイパス側入口温度Ｔｂｉと完全には等しくならないため、その現象を考慮した概念である。例えば、バイパス側出口温度Ｔｂｏとバイパス側入口温度Ｔｂｉとの温度差が３Ｋ以下であれば、それらが略等しいとしてもよい。

バイパス側出口温度Ｔｂｏがバイパス側入口温度Ｔｂｉと略等しくない場合には（ステップＳ２４でＮＯ）、過冷却熱交換器２３ではさらに多くの冷媒を蒸発させることができたと考えられるため、制御装置４は、バイパス膨張弁３１の開度を所定量上げて（ステップＳ２５）、ステップＳ２１に戻る。

一方、バイパス側出口温度Ｔｂｏがバイパス側入口温度Ｔｂｉと略等しい場合には（ステップＳ２４でＹＥＳ）、過冷却熱交換器２３の性能は冷媒の蒸発に最大限に活用できていると考えられるため、制御装置４は、バイパス膨張弁３１の開度を補正するための制御に移る。

すなわち、制御装置４は、第２温度センサ６２で蒸発器出口温度Ｔｅｏを検出し（ステップＳ２６）、以下の式により蒸発器２５出口での過熱度ＳＨｅを算出する（ステップＳ２７）。
ＳＨｅ＝Ｔｅｏ−Ｔｂｉ

その後、制御装置４は、算出した蒸発器２５出口での過熱度ＳＨｅが予め定められた所定の過熱度以下か否かを判定する（ステップＳ２８）。ステップＳ２８でＮＯの場合には、図２中に示す点ｃが右に行き過ぎている、すなわち点ａが左に行き過ぎていると考えられるため、バイパス膨張弁３１の開度を所定量下げて（ステップＳ２９）、ステップＳ２１に戻る。一方、ステップＳ２８でＹＥＳの場合には、バイパス膨張弁３１の開度は適正であると考えられるため、制御装置４は、そのままステップＳ２１に戻る。

本実施形態のような制御を行っても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜変形例＞
なお、本実施形態では、バイパス側入口温度Ｔｂｉを検出する第３温度センサ６３が用いられているが、本発明の第３温度センサは、冷媒回路２において蒸発器２５に流入する冷媒の温度（蒸発器入口温度）Ｔｅｉを検出するものであってもよい。この場合のフローチャートは、図５に示すフローチャートのバイパス側入口温度Ｔｂｉを蒸発器入口温度Ｔｅｉに変更したものとなり、ステップＳ２７では、蒸発器２５出口での過熱度ＳＨｅを以下の式により算出すればよい。
ＳＨｅ＝Ｔｅｏ−Ｔｅｉ

（その他の実施形態）
前記第１および第２実施形態では、吐出温度Ｔｄが目標値になるように主膨張弁２４が制御されているが、主制御弁２４を制御する方法はこれに限られるものではない。例えば、主膨張弁２４は、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力が目標値になるように制御されてもよい。あるいは、主膨張弁２４を圧縮機２１出口での過熱度または凝縮器２２出口での過冷却度に基づいて制御することも可能である。

また、バイパス路３は、必ずしも過冷却熱交換器２３と主膨張弁２４の間で冷媒回路２から分岐している必要はなく、凝縮器２２と過冷却熱交換器２３の間で冷媒回路２から分岐していてもよい。

さらに、本発明の主膨張手段およびバイパス膨張手段は、必ずしも膨張弁である必要はなく、膨張する冷媒から動力を回収する膨張機であってもよい。この場合、例えば、膨張機と連結された発電機によって負荷を変化させることにより、膨張機の回転数を制御すればよい。

本発明は、冷凍サイクル装置によって温水を生成し、その温水を暖房に利用する温水暖房装置に特に有用である。

１Ａ，１Ｂ冷凍サイクル装置
２冷媒回路
２１圧縮機
２２凝縮器
２３過冷却熱交換器
２４主膨張弁（主膨張手段）
２５蒸発器
３バイパス路
３１バイパス膨張弁（バイパス膨張手段）
４制御装置
５１圧力センサ
６１第１温度センサ
６２第２温度センサ
６３第３温度センサ

Claims

圧縮機、凝縮器、過冷却熱交換器、主膨張手段および蒸発器が環状に接続された冷媒回路と、
前記凝縮器と前記過冷却熱交換器の間または前記過冷却熱交換器と前記主膨張手段の間で前記冷媒回路から分岐し、前記過冷却熱交換器を経由して前記蒸発器と前記圧縮機の間で前記冷媒回路につながるバイパス路と、
前記バイパス路の前記過冷却熱交換器よりも上流側に設けられたバイパス膨張手段と、
前記バイパス路において前記過冷却熱交換器から流出する冷媒の温度を検出する第１温度センサと、
前記冷媒回路において前記蒸発器から流出する冷媒の温度を検出する第２温度センサと、
前記第１温度センサで検出される温度が前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力での飽和温度となり、かつ、前記第２温度センサで検出される温度に基づいて算出される前記蒸発器出口での過熱度が予め定められた所定の過熱度以下となるように、前記バイパス膨張手段を制御する制御装置と、
を備える、冷凍サイクル装置。
前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力を検出する圧力センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記圧力センサで検出される圧力から前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力での飽和温度を算出する、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
前記バイパス路において前記過冷却熱交換器に流入する冷媒の温度または前記冷媒回路において前記蒸発器に流入する冷媒の温度を検出する第３温度センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記第１温度センサで検出される温度が前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力での飽和温度となることを、前記第１温度センサで検出される温度が前記第３温度センサで検出される温度と略等しくなることにより検知する、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
前記所定の過熱度は、前記圧縮機に吸入される冷媒の乾き度が０．８以上１．０未満となる過熱度である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
前記所定の過熱度は、外気温度が低くなるほど前記圧縮機に吸入される冷媒の乾き度が小さくなるように、外気温度に応じて定められている、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
前記所定の過熱度は、前記圧縮機による冷媒の圧縮比が高くなるほど前記圧縮機に吸入される冷媒の乾き度が小さくなるように、冷媒の圧縮比に応じて定められている、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
前記所定の過熱度は、前記圧縮機の回転数が高くなるほど前記圧縮機に吸入される冷媒の乾き度が小さくなるように、圧縮機の回転数に応じて定められている、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
前記凝縮器は、冷媒と水との間で熱交換を行わせて水を加熱する熱交換器である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
加熱手段により生成した温水を暖房に利用する温水暖房装置であって、
前記加熱手段として請求項８に記載の冷凍サイクル装置を備える、温水暖房装置。