JP2012077980A - Control method of refrigerating cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は空気調和機といった冷凍サイクル装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner.
超臨界域で圧力が一定に維持されても、温度の変化に応じて大きく定圧比熱を変化させる物質は広く知られる。こういった物質には例えば二酸化炭素(CO2)が挙げられる。空気調和機では冷媒としてそうした物質の超臨界域での利用が模索される。定圧比熱が大きければ、少ない循環流量で室内の空気に効率的に熱エネルギーが伝達される。消費電力は低減されることができる。 Even if the pressure is kept constant in the supercritical region, substances that change the constant-pressure specific heat greatly according to the temperature change are widely known. An example of such a substance is carbon dioxide (CO2). In air conditioners, the use of such substances as refrigerants in the supercritical region is sought. If the constant pressure specific heat is large, heat energy is efficiently transmitted to the indoor air with a small circulation flow rate. The power consumption can be reduced.
その一方で、こういった超臨界状態の物質では温度の変化に応じて著しく定圧比熱が変化することから、環境温度すなわち外気の温度に応じて冷凍回路の運転状態は大きく変動する。運転状態の変動は冷媒の温度の変動を引き起こす。したがって、冷凍回路では圧力調整が継続的に実施されてしまう。こうした不安定なサイクルの圧力調整には様々な構成機器の制御や各サイクルの制御が駆使されなければならないことから、消費電力は増加してしまう。温度および圧力が早期に目標温度や目標圧力に収束すれば、消費電力は低減されることができる。 On the other hand, since the constant-pressure specific heat changes remarkably according to the temperature change in such a supercritical substance, the operation state of the refrigeration circuit greatly varies depending on the environmental temperature, that is, the temperature of the outside air. Variations in operating conditions cause refrigerant temperature variations. Therefore, pressure adjustment is continuously performed in the refrigeration circuit. Since the control of various components and the control of each cycle must be used for the pressure adjustment of such an unstable cycle, the power consumption increases. If the temperature and pressure converge to the target temperature and target at an early stage, power consumption can be reduced.
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、消費電力の低減に寄与する冷凍サイクル装置の制御方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said actual condition, and it aims at providing the control method of the refrigerating-cycle apparatus which contributes to reduction of power consumption.
上記目的を達成するために、本発明の一形態によれば、超臨界状態の第1定圧比熱を確立する温度を含む第1温度域で単位温度変化あたりに定圧比熱の第1変化量を示し、前記第1定圧比熱よりも低い超臨界状態の第2定圧比熱を確立する温度を含む第2温度域で単位温度変化あたりに前記第1変化量よりも小さい定圧比熱の第2変化量を示す冷媒を第1熱交換器および第2熱交換器の間で循環経路に沿って循環させ、前記冷媒の熱量に応じて前記第1熱交換器から前記第2熱交換器に熱エネルギーを運搬する工程と、制御回路に前記第1温度域内で第1温度条件を設定する工程と、前記第1温度条件に向けて前記制御回路の働きで前記循環経路内の温度および圧力を調整する工程と、前記温度および前記圧力の調整中に前記温度が前記第1温度条件から所定の期間にわたって逸脱すると、前記制御回路に前記第2温度域内で第2温度条件を設定する工程と、前記第2温度条件に向けて前記制御回路の働きで前記循環経路内の温度および圧力を調整する工程とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置の制御方法が提供される。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, the first change amount of the constant pressure specific heat per unit temperature change is shown in the first temperature range including the temperature establishing the first constant pressure specific heat in the supercritical state. The second change amount of the constant pressure specific heat is smaller than the first change amount per unit temperature change in the second temperature range including the temperature establishing the second constant pressure specific heat in the supercritical state lower than the first constant pressure specific heat. A refrigerant is circulated along a circulation path between the first heat exchanger and the second heat exchanger, and heat energy is conveyed from the first heat exchanger to the second heat exchanger according to the amount of heat of the refrigerant. A step of setting a first temperature condition in the first temperature range in the control circuit, and a step of adjusting the temperature and pressure in the circulation path by the action of the control circuit toward the first temperature condition; During the adjustment of the temperature and the pressure, the temperature is the first Deviating from the temperature condition over a predetermined period of time, setting the second temperature condition in the second temperature range in the control circuit, and the temperature in the circulation path by the action of the control circuit toward the second temperature condition And a step of adjusting the pressure. A method for controlling the refrigeration cycle apparatus is provided.
制御回路に第1温度条件が設定されると、第1温度条件に向けて循環経路内の温度および圧力は調整される。超臨界状態の第1定圧比熱が確立されると、高い定圧比熱の領域で冷凍サイクル装置は運転されることができる。効率的な運転が実現される。制御回路内で第1温度条件が第2温度条件に切り替えられると、冷媒は定圧比熱の第2変化量を示す。第1変化量は第2変化量に縮小されることから、第1温度域の冷媒に比べて第2温度域の冷媒の温度および圧力は安定化しやすい。したがって、冷媒は早期に第2温度条件を満足することが予想される。その結果、制御に伴う余分な消費電力は低減されることができる。 When the first temperature condition is set in the control circuit, the temperature and pressure in the circulation path are adjusted toward the first temperature condition. When the first constant pressure specific heat in the supercritical state is established, the refrigeration cycle apparatus can be operated in a high constant pressure specific heat region. Efficient operation is realized. When the first temperature condition is switched to the second temperature condition in the control circuit, the refrigerant exhibits a second change amount of the constant pressure specific heat. Since the first change amount is reduced to the second change amount, the temperature and pressure of the refrigerant in the second temperature range are more easily stabilized than the refrigerant in the first temperature range. Therefore, the refrigerant is expected to satisfy the second temperature condition at an early stage. As a result, extra power consumption associated with control can be reduced.
冷凍サイクルの制御方法は、前記循環経路に組み込まれて、前記冷媒を貯留する空間を区画する冷媒溜めの貯留量に応じて前記循環経路内で前記冷媒の温度および圧力を調整する工程と、暖房運転時に前記循環経路内で前記冷媒の圧力が所定圧に達すると、前記循環経路から前記冷媒溜めを切り離す工程とをさらに備えてもよい。冷媒の圧力が所定圧まで上昇すると、冷凍サイクル装置は定常運転に移行する。したがって、冷媒溜めが切り離されても循環経路内で冷媒の圧力変動は回避される。冷媒溜めの切り離しに応じて冷媒の流路は短縮化されることから、冷媒の圧力損失は低減される。冷媒は効率的に熱エネルギーを運搬することができる。 The method for controlling the refrigeration cycle includes the steps of adjusting the temperature and pressure of the refrigerant in the circulation path according to the storage amount of the refrigerant reservoir that is incorporated in the circulation path and partitions the space for storing the refrigerant, and heating The method may further include a step of separating the refrigerant reservoir from the circulation path when the pressure of the refrigerant reaches a predetermined pressure in the circulation path during operation. When the refrigerant pressure rises to a predetermined pressure, the refrigeration cycle apparatus shifts to steady operation. Therefore, even if the refrigerant reservoir is disconnected, the refrigerant pressure fluctuation is avoided in the circulation path. Since the refrigerant flow path is shortened in accordance with the separation of the refrigerant reservoir, the pressure loss of the refrigerant is reduced. The refrigerant can efficiently carry heat energy.
冷凍サイクルの制御方法は、前記第1熱交換器および第3熱交換器の間で1次側循環経路に沿って1次側冷媒を循環させ、圧縮機および膨張弁の間で前記第1熱交換器または前記第3熱交換器に、前記圧縮機で高温高圧に圧縮された1次側冷媒を供給し、前記第1熱交換器で前記1次側冷媒から前記冷媒に熱エネルギーを移動させる工程と、前記圧縮機で高温高圧に圧縮された前記1次側冷媒から、前記冷媒溜め内の前記冷媒に第4熱交換器で熱エネルギーを移動させる工程と、前記循環経路から前記冷媒溜めが切り離される際に、前記1次側循環経路から前記第4熱交換器を切り離す工程とをさらに備えてもよい。第1熱交換器および第2熱交換器は2次側の搬送回路を形成する。その一方で、第1熱交換器および第3熱交換器は1次側の冷凍回路を形成する。搬送回路では圧力の調整にあたって1次側冷媒が利用される。圧力の調整に固有の電気加熱装置や冷却装置は省略されることができる。圧力の調整にあたって空気調和機の消費電力の増加は回避されることができる。第4熱交換器の切り離しに応じて1次側冷媒の流路は短縮化されることから、1次側冷媒の圧力損失は低減される。1次側冷媒は効率的に熱エネルギーを運搬することができる。 The control method of the refrigeration cycle is such that the primary side refrigerant is circulated along the primary side circulation path between the first heat exchanger and the third heat exchanger, and the first heat is between the compressor and the expansion valve. A primary side refrigerant compressed to a high temperature and a high pressure by the compressor is supplied to the exchanger or the third heat exchanger, and heat energy is transferred from the primary side refrigerant to the refrigerant by the first heat exchanger. A step of transferring thermal energy by a fourth heat exchanger from the primary side refrigerant compressed to a high temperature and high pressure by the compressor to the refrigerant in the refrigerant reservoir, and the refrigerant reservoir from the circulation path. A step of separating the fourth heat exchanger from the primary-side circulation path when being separated. The first heat exchanger and the second heat exchanger form a secondary side transfer circuit. On the other hand, the first heat exchanger and the third heat exchanger form a primary side refrigeration circuit. In the transfer circuit, the primary side refrigerant is used for adjusting the pressure. Electric heating devices and cooling devices specific to the pressure adjustment can be omitted. In adjusting the pressure, an increase in power consumption of the air conditioner can be avoided. Since the flow path of the primary side refrigerant is shortened according to the disconnection of the fourth heat exchanger, the pressure loss of the primary side refrigerant is reduced. The primary refrigerant can carry heat energy efficiently.
冷媒には例えば二酸化炭素が挙げられる。超臨界状態の二酸化炭素は、一定圧力であっても、温度の変化に応じて大きく定圧比熱を変化させる。したがって、環境温度すなわち外気の温度に応じて冷凍回路の運転状態は大きく変動する。運転状態の変動は冷媒の温度の変動を引き起こす。こうした二酸化炭素が冷媒に利用されても、本形態に係る制御方法によれば、効率的に熱エネルギーが利用されるとともに、消費電力は低減されることができる。前記第1温度条件および前記第2温度条件で前記循環経路内の圧力は一定に維持されればよい。 An example of the refrigerant is carbon dioxide. Carbon dioxide in the supercritical state greatly changes the constant pressure specific heat according to the temperature change even at a constant pressure. Therefore, the operating state of the refrigeration circuit varies greatly depending on the environmental temperature, that is, the temperature of the outside air. Variations in operating conditions cause refrigerant temperature variations. Even when such carbon dioxide is used as a refrigerant, according to the control method according to the present embodiment, heat energy can be efficiently used and power consumption can be reduced. The pressure in the circulation path only needs to be kept constant under the first temperature condition and the second temperature condition.
以上のように本発明の一形態によれば、消費電力の低減に寄与する冷凍サイクル装置の制御方法が提供される。 As described above, according to one aspect of the present invention, a method for controlling a refrigeration cycle apparatus that contributes to a reduction in power consumption is provided.
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の第1実施形態に係る冷凍サイクル装置すなわち空気調和機11の構成を概略的に示す。空気調和機11は1次冷媒回路12および2次冷媒回路13を備える。1次冷媒回路12は冷凍回路を構成する。1次冷媒回路12では例えばアンモニアやプロパンといった自然冷媒が冷媒(以下「第1冷媒」という)として使用される。ただし、第1冷媒にはアンモニアやプロパン以外の物質が利用されてもよい。第1冷媒にはできる限り大気圧に近い圧力で相変化する自然物質が利用されることが望まれる。第1冷媒は例えば室外の空気との間で熱エネルギーをやり取りする。
FIG. 1 schematically shows the configuration of a refrigeration cycle apparatus, that is, an
2次冷媒回路13は搬送回路を構成する。2次冷媒回路13では例えばCO2(二酸化酸素)といった自然冷媒が冷媒(以下「第2冷媒」という)として使用される。ただし、第2冷媒にはCO2以外の物質が利用されてもよい。第2冷媒にはできる限り生物に負担の少ない自然物質が利用されることが望まれる。第2冷媒は第1冷媒との間で熱エネルギーをやり取りすると同時に室内の空気との間で熱エネルギーをやり取りする。
The secondary
1次冷媒回路12は圧縮機14を備える。圧縮機14は第1循環経路15に組み込まれる。第1循環経路15は四方弁16の第1口16aおよび第2口16bを相互に結ぶ。圧縮機14の吸込口14aは四方弁16の第1口16aに接続される。第1口16aから気冷媒は圧縮機14の吸込口14aに供給される。圧縮機14は低圧の気冷媒を規定の高温高圧まで圧縮する。圧縮機14の吐出口14bは四方弁16の第2口16bに接続される。圧縮機14の吐出口14bから気冷媒は四方弁16の第2口16bに供給される。第1循環経路15は例えば銅管などの冷媒配管で形成される。第1冷媒にアンモニアが利用される場合には、冷媒配管にはアンモニアに対して耐腐食性を有する管、例えばステンレス鋼(SUS)管が使用される。
The
四方弁16の第3口16cおよび第4口16dには第2循環経路17が接続される。第2循環経路17は四方弁16の第3口16cおよび第4口16dを相互に結ぶ。第2循環経路17には、室外熱交換器18、膨張弁19および冷媒−冷媒熱交換器21が順番に組み込まれる。室外熱交換器18は第1口18aおよび第2口18bを有する。第1口18aおよび第2口18bの間で冷媒は室外熱交換器18を通過する。室外熱交換器18は、通過する冷媒と周囲の空気との間で熱エネルギーの交換を実現する。室外熱交換器18の第1口18aは四方弁16の第3口16cに接続される。四方弁16の働きで、室外熱交換器18の第1口18aは、圧縮機14の吸込口14aおよび圧縮機14の吐出口14bのうちいずれかに切り替え可能に接続される。室外熱交換器18の第2口18bには膨張弁19が接続される。第2循環経路17は例えば銅管などの冷媒配管で形成されればよい。第1冷媒にアンモニアが利用される場合には、冷媒配管にはアンモニアに対して耐腐食性を有する管、例えばステンレス鋼(SUS)管が使用される。
A
室外熱交換器18に関連づけられて送風ファン22が設置される。送風ファン22は羽根車の回転に応じて気流を生成する。気流は室外熱交換器18を通過する。羽根車の毎分回転数に応じて送風ファン22から送られる気流の流量は調整される。気流の流量に応じて室外熱交換器18では冷媒と空気との間で交換される熱エネルギー量が調整されることができる。こうした熱エネルギー量の調整に従って第1冷媒の温度や圧力は変化する。
A
冷媒−冷媒熱交換器21は1次冷媒回路12の第2循環経路17を提供する第1流通路23を備える。第1流通路23は第1口23aおよび第2口23bを有する。第1口23aおよび第2口23bの間で冷媒は第1流通路23を通過する。第1流通路23の第1口23aは膨張弁19に接続される。第1流通路23の第2口23bは四方弁16の第4口16dに接続される。四方弁16の働きで、第1流通路23の第2口23bは、圧縮機14の吸込口14aおよび吐出口14bのうちいずれかに切り替え可能に接続される。四方弁16の切り替えに応じて、圧縮機14の働きで圧縮された第1冷媒は室外熱交換器18または冷媒−冷媒熱交換器21に選択的に供給される。
The refrigerant-
同時に、冷媒−冷媒熱交換器21は第2流通路24を備える。第2流通路24は例えば第1流通路23に平行に延びる。第2流通路24は第1口24aおよび第2口24bを有する。第1口24aおよび第2口24bの間で冷媒は第2流通路24を通過する。第2流通路24の第1口24aおよび第2口24bには循環経路25が接続される。循環経路25は第2流通路24の第1口24aおよび第2口24bを相互に結ぶ。循環経路25には、ポンプ26および室内熱交換器27が組み込まれる。このように冷媒−冷媒熱交換器21は1次冷媒回路12の第2循環経路17に組み込まれると同時に2次冷媒回路13の循環経路25に組み込まれる。第2流通路24内の第2冷媒と第1流通路23内の第1冷媒との間で熱エネルギーの交換が実現される。熱エネルギーの交換にあたって例えば第1流通路23の配管と第2流通路24の配管とは相互に接触すればよい。
At the same time, the refrigerant-
室内熱交換器27は第1口27aおよび第2口27bを有する。第1口27aおよび第2口27bの間で冷媒は室内熱交換器27を通過する。室内熱交換器27は、通過する冷媒と周囲の空気との間で熱エネルギーの交換を実現する。室内熱交換器27の第1口27aはポンプ26に接続される。ポンプ26の働きで第2冷媒は循環経路25を循環する。室内熱交換器27の第2口27bには第2流通路24の第1口24aが接続される。ポンプ26はいわゆる双方向ポンプに構成される。すなわち、ポンプ26は、室外熱交換器27および冷媒−冷媒熱交換器21の順で循環経路25に沿って第2冷媒を循環させることができ、反対に、冷媒−冷媒熱交換器21および室外熱交換器27の順で循環経路25に沿って第2冷媒を循環させることができる。
The
室内熱交換器27に関連づけられて送風ファン28が設置される。送風ファン28は羽根車の回転に応じて気流を生成する。気流は室内熱交換器27を通過する。羽根車の毎分回転数に応じて送風ファン28から送られる気流の流量は調整される。気流の流量に応じて室内熱交換器27では冷媒と空気との間で交換される熱エネルギー量が調整されることができる。こうした熱エネルギー量の調整に従って第2冷媒の温度や圧力は変化する。
A
循環経路25には切り離し自在に冷媒溜めすなわち冷媒タンク29が接続される。冷媒タンク29の接続にあたって冷媒−冷媒熱交換器21と室内熱交換器27との間で循環経路25には分岐経路31が接続される。分岐経路31は第1分岐点32と第2分岐点33とを相互に接続する。第1分岐点32および第2分岐点33は冷媒−冷媒熱交換器21と室内熱交換器27との間に配置される。分岐経路31に冷媒タンク29は接続される。
A refrigerant reservoir, that is, a
冷媒タンク29は内部空間29aを区画する。冷媒タンク29の内部空間29aに第2冷媒が貯留される。2次冷媒回路13では暖房運転時に超臨界圧が確立される。その一方で、冷房運転時には2次冷媒回路13で超臨界圧未満の圧力が確立される。その結果、冷房運転時に要求される冷媒量は暖房運転時に要求される冷媒量より小さい。冷房運転時には余剰の冷媒は冷媒タンク29に貯留されることができる。こうして暖房運転時に十分な冷媒量が確保される。
The
冷媒タンク29には第1補助経路34が接続される。第1補助経路34の一端は冷媒タンク29に接続される。第1補助経路34の他端はポンプ26および冷媒−冷媒熱交換器21の間で循環経路25に接続される。第2補助経路35は第1補助経路34から第3分岐点36で分岐する。第2補助経路35はポンプ26および室内熱交換器27の間で循環経路25に接続される。
A first
2次冷媒回路13には第1流路制御装置37が組み込まれる。第1流路制御装置37は第1流量調整弁38、第2流量調整弁39、第3流量調整弁41および第4流量調整弁42を備える。第1流量調整弁38は第3分岐点36および循環経路25の間で第1補助経路34に挿入される。第2流量調整弁39は第2補助経路35に挿入される。暖房運転時には第1流量調整弁38は閉じられる。第1流量調整弁38は第2冷媒の流通を阻止する。その結果、第2流量調整弁39の開度に応じて所定の流量の第2冷媒が冷媒タンク29からポンプ26の吸い込み側に供給される。冷房運転時には第2流量調整弁39は閉じられる。第2流量調整弁39は第2冷媒の流通を阻止する。その結果、第1流量調整弁38の開度に応じて所定の流量の第2冷媒が冷媒タンク29からポンプ26の吸い込み側に供給される。第3流量調整弁41は第1分岐点32と第2分岐点33との間で分岐経路31に挿入される。第4流量調整弁42は第1分岐点32と第2分岐点33との間で循環経路25に挿入される。
A first flow path control
ここで、1次冷媒回路12は第4熱交換器45を備える。第4熱交換器45は第2循環経路17に接続される。第2循環経路17には第1分岐路46および第2分岐路47が接続される。第1分岐路46は冷媒−冷媒熱交換器21と四方弁16との間で第2循環経路17から分岐する。第1分岐路46は第4分岐点48および第5分岐点49の間で第2循環経路17を迂回する。この第1分岐路46に第4熱交換器45は組み込まれる。こうして第4熱交換器45には暖房運転時に圧縮機14および膨張弁19の間で高温高圧の第1冷媒が流通する。このとき、第4熱交換器45は冷媒タンク29内の第2冷媒に第1冷媒から熱エネルギーを移動させる。熱エネルギーの移動に応じて冷媒タンク29内で第2冷媒は気化し膨張する。冷媒タンク29内の圧力は高められる。圧力の上昇に応じて冷媒タンク29から超臨界圧の第2冷媒が吐き出される。第4熱交換器45は、例えば銅やアルミニウムといった比較的に高い熱伝導率の材料から成形される配管で形成されればよい。配管は、例えば冷媒タンク29の内部空間29aを囲む伝熱性の壁体に巻き付けられてもよく、冷媒タンク29の内部空間29a内に配置されてもよい。本実施形態では第4熱交換器45は暖房運転時に冷媒−冷媒熱交換器21の上流に配置される。したがって、第4熱交換器45では冷媒−冷媒熱交換器21の放熱に先立って効率的に第2冷媒は加熱されることができる。ただし、第4熱交換器45で第2冷媒の加熱が十分に実現される限り、第4熱交換器45は少なくとも圧縮機14の第2口14bと膨張弁19との間に組み込まれればよい。
Here, the
第2分岐路47は膨張弁19と第1流通路23の第1口23aとの間で第2循環経路17から分岐する。第2分岐路47は第6分岐点51および第7分岐点52の間で第2循環経路17を迂回する。第2分岐路47は第8分岐点53および第9分岐点54の間で第1分岐路46と第1冷媒の経路を共通化する。第8分岐点53および第9分岐点54の間で第1分岐路46に第4熱交換器45が組み込まれる。こうして第4熱交換器45には冷房運転時に膨張後の第1冷媒が流通する。このとき、第4熱交換器45は冷媒タンク29内の第2冷媒から第1冷媒に熱エネルギーを移動させる。第1冷媒の吸熱作用に基づき冷媒タンク29内で第2冷媒は凝縮する。冷媒タンク29内の圧力は低下する。圧力の低下に応じて冷媒タンク29内に第2冷媒は貯留される。こうして冷媒タンク29および第4熱交換器45は圧力調整ユニットを形成する。圧力調整ユニットは暖房運転時および冷房運転時に第1冷媒の熱エネルギーに基づき2次冷媒回路13内で第2冷媒の圧力を調整する。本実施形態では第4熱交換器45は冷房運転時に冷媒−冷媒熱交換器21の上流に配置される。したがって、第4熱交換器45では冷媒−冷媒熱交換器21の吸熱に先立って効率的に第2冷媒は冷却されることができる。ただし、第4熱交換器45で第2冷媒の冷却が十分に実現される限り、第4熱交換器45は少なくとも膨張弁19と圧縮機14の第1口14aとの間に組み込まれればよい。
The
1次冷媒回路12には第2流路制御装置56が組み込まれる。第2流路制御装置56は第5流量調整弁57、第6流量調整弁58、第7流量調整弁59、第8流量調整弁61、第9流量調整弁62および第10流量調整弁63を備える。第5流量調整弁57は第4分岐点48および第5分岐点49の間で第2循環経路17に挿入される。第4流量調整弁は第4分岐点48および第8分岐点53の間で第1分岐路46に挿入される。第7流量調整弁59は第9分岐点54および第5分岐点49の間で第1分岐路46に挿入される。第8流量調整弁61は第6分岐点51および第7分岐点52の間で第2循環経路17に挿入される。第9流量調整弁62は第6分岐点51および第8分岐点53の間で第2分岐路47に挿入される。第10流量調整弁63は第9分岐点54および第7分岐点52の間で第2分岐路47に挿入される。
A second flow path control
2次冷媒回路13では第2分岐点33と室内熱交換器27との間で循環経路25に第1温度計67および第1圧力計68が挿入される。第1温度計67は暖房運転時に室内熱交換器27の入口で第2冷媒の温度を測定する。第1圧力計68は暖房運転時に室内熱交換器27の入口で第2冷媒の圧力を測定する。同様に、ポンプ26と室内熱交換器27との間で循環経路25には第2温度計69および第2圧力計71が挿入される。第2温度計69は冷房運転時に室内熱交換器27の入口で第2冷媒の温度を測定する。第2圧力計71は冷房運転時に室内熱交換器27の入口で第2冷媒の圧力を測定する。
In the secondary
図2に示されるように、空気調和機11は制御回路72を備える。制御回路72には室温計73、第1および第2温度計67、69、第1および第2圧力計68、71、第3〜第10流量調整弁41、42、57〜59、61〜63、送風ファン22、28、膨張弁19および圧縮機14が接続される。室温計73は室温を測定する。室温は室内の気温に相当する。室内に少なくとも室内熱交換器27が設置される。冷媒−冷媒熱交換器21および第4熱交換器45を含め1次冷媒回路12は室外に設置される。したがって、室内では第1冷媒の侵入は回避される。室温計73は制御回路72に室温信号を供給する。室温信号は室温を特定する。室温信号は例えば所定の時間間隔で出力される。
As shown in FIG. 2, the
第1温度計67は制御回路72に第1温度信号を供給する。第1温度信号は、第1温度計67で計測される第2冷媒の温度を特定する。第1圧力計68は制御回路72に第1圧力信号を供給する。第1圧力信号は、第1圧力計68で計測される第2冷媒の圧力を特定する。同様に、第2温度計69は制御回路72に第2温度信号を供給する。第2温度信号は、第2温度計69で計測される第2冷媒の温度を特定する。第2圧力計71は制御回路72に第2圧力信号を供給する。第2圧力信号は、第2圧力計71で計測される第2冷媒の圧力を特定する。
The
制御回路72は第3〜第10流量調整弁41、42、57〜59、61〜63、送風ファン22、28、膨張弁19および圧縮機14にそれぞれ制御信号を供給する。制御信号には、流量調整弁の開度(ゼロすなわち閉弁を含む)やファンの毎分回転数、膨張弁19の開度、圧縮機14の駆動周波数が記述される。第3〜第10流量制御弁41、42、57〜59、61〜63は制御信号で特定される開度で開弁したり閉弁したりする。送風ファン22、28は制御信号で特定される毎分回転数で回転する。毎分回転数に応じて送風ファン22、28の送風量は調整される。膨張弁19は制御信号で特定される開度で開弁する。圧縮機14は制御信号で特定される周波数で動作する。膨張弁19の開度や圧縮機14の動作周波数に応じて第1冷媒の吐出圧は調整される。
The
次に空気調和機11の動作を簡単に説明する。暖房運転時には1次冷媒回路12では第8流量調整弁61は開放され第9および第10流量調整弁62、63は閉じられる。同時に第7流量調整弁59は開放される。図3に示されるように、圧縮機14が作動すると、圧縮機によって高温高圧に圧縮された第1冷媒が冷媒−冷媒熱交換器21に供給される。第1流通路23内の第1冷媒から相変化に応じて第2流通路24内の第2冷媒に熱エネルギーは伝達される。室外熱交換器18には膨張後の第1冷媒が到達する。室外熱交換器18で第1冷媒は外気から吸熱する。吸熱に応じて第1冷媒は蒸発する。蒸発した第1冷媒は圧縮機14に流入する。
Next, the operation of the
1次冷媒回路12では第5流量調整弁57および第6流量調整弁58の開度に応じて第4分岐点48から第2循環経路17および第1分岐路46に冷媒は分配される。第1冷媒は圧力調整ユニットの第4熱交換器45を流通する。第4熱交換器45は高温高圧の第1冷媒から冷媒タンク29内の第2冷媒に熱エネルギーを伝達する。第2冷媒は過熱される。第2冷媒は膨張する。その結果、第1冷媒の熱エネルギーに基づき2次冷媒回路13内で第2冷媒の圧力は高められる。冷媒タンク29内で第2冷媒の密度は低下する。冷媒タンク29内で第2冷媒の貯留量は低下する。こうして2次冷媒回路13内で超臨界圧が確立される。
In the
2次冷媒回路13では第3流量調整弁41は開放され第4流量調整弁42は閉じられる。したがって、冷媒タンク29は循環経路25に接続される。ポンプ26が作動すると、超臨界圧の第2冷媒は冷媒−冷媒熱交換器21、冷媒タンク29および室内熱交換器27の順番で循環する。第2冷媒は冷媒−冷媒熱交換器21で第1冷媒から熱エネルギーを受け取る。第2冷媒は室内熱交換器27に送り込まれる。室内熱交換器27で第2冷媒から室内の空気に熱エネルギーは移動する。室内の空気は暖められる。
In the secondary
制御回路72では目標温度および目標圧力が設定される。制御回路72は第1温度計67および第1圧力計68から第1温度信号および第1圧力信号を取得する。信号の取得は例えば所定の時間間隔で定期的に実施されればよい。温度変化に比べて圧力変化は速いことから、第1圧力信号の取得の時間間隔は第1温度信号の取得の時間間隔より短く設定されてもよい。制御回路72は、目標温度に室内熱交換器27の入口温度を一致させ、目標圧力に室内熱交換器27の入口圧力を一致させるべく、室内熱交換器27の入口温度と目標温度との比較、並びに、室内熱交換器27の入口圧力と目標圧力との比較に基づき送風ファン28の毎分回転数を制御する。こうした制御にあたって制御回路72から送風ファン28に制御信号が供給される。
In the
こうした毎分回転数の制御に代えて、1次冷媒回路12の膨張弁19の開度や圧縮機14の動作周波数が制御されてもよい。制御回路72は、目標温度に室内熱交換器27の入口温度を一致させ、目標圧力に室内熱交換器27の入口圧力を一致させるべく、室内熱交換器27の入口温度と目標温度との比較、並びに、室内熱交換器27の入口圧力と目標圧力との比較に基づき膨張弁19の開度および圧縮機14の動作を制御する。こうした制御にあたって制御回路72から膨張弁19および圧縮機14に制御信号が供給される。送風ファン28の制御と、膨張弁19および圧縮機14の制御とは同時に実施されてもよく順番に交互に実施されてもよい。
Instead of controlling the number of revolutions per minute, the opening degree of the
その後、第1温度信号で特定される入口温度が特定の温度範囲(例えば目標温度の±1度)に入り、第1圧力信号で特定される入口圧力が特定の圧力範囲(例えば目標圧力の±0.1MPa)に入ると、図4に示されるように、制御回路72は循環経路25から冷媒タンク29を切り離す。第3流量調整弁41が閉じられ第4流量調整弁42が開放される。このとき、空気調和機11は、負荷変動(例えば室温の変動)に曝されない限り、安定した定常運転で動作する。したがって、室内熱交換器27の入口温度は特定の温度範囲に維持され、室内熱交換器27の入口圧力は特定の圧力範囲に維持される。冷媒タンク29が切り離されても循環経路25内で第2冷媒の圧力変動は回避される。冷媒タンク29の切り離しに応じて第2冷媒の流路は短縮化されることから、第2冷媒の圧力損失は低減される。第2冷媒は効率的に熱エネルギーを運搬することができる。
Thereafter, the inlet temperature specified by the first temperature signal enters a specific temperature range (for example, ± 1 degree of the target temperature), and the inlet pressure specified by the first pressure signal changes to the specific pressure range (for example, ±± of the target pressure). (0.1 MPa), the
冷媒タンク29の切り離しと同時に、制御回路72は1次冷媒回路12で第2循環経路17から第4熱交換器45を切り離す。第6流量調整弁58および第7流量調整弁59のうち少なくともいずれかが閉じられる。両方が閉じられてもよい。こうした第1分岐路46の切り離しに応じて第1冷媒の流路は短縮化されることから、第1冷媒の圧力損失は低減される。第1冷媒は効率的に熱エネルギーを運搬することができる。
Simultaneously with the disconnection of the
冷房運転時には1次冷媒回路12では第5流量調整弁57は開放され第6および第7流量調整弁58、59は閉じられる。同時に第10流量調整弁63は開放される。図5に示されるように、圧縮機14が作動すると、圧縮機によって高温高圧に圧縮された第1冷媒が室外熱交換器18に供給される。室外熱交換器18で第1冷媒は外気に熱を放出する。熱の放出に応じて第1冷媒は凝縮する。凝縮した第1冷媒は冷媒−冷媒熱交換器21に供給される。第1流通路23内の第1冷媒は相変化に応じて第2流通路24内の第2冷媒から吸熱する。吸熱に応じて第1冷媒は蒸発する。蒸発した第1冷媒は圧縮機14に流入する。
During the cooling operation, in the
1次冷媒回路12では第8流量調整弁61および第9流量調整弁62の開度に応じて第6分岐点51から第2循環経路17および第2分岐路47に冷媒は分配される。第1冷媒は圧力調整ユニットの第4熱交換器45を流通する。第4熱交換器45で膨張後の第1冷媒は冷媒タンク29内の第2冷媒から吸熱する。第2冷媒は過冷却される。その結果、第1冷媒の吸熱作用に基づき2次冷媒回路13内で第2冷媒の圧力は低下する。冷媒タンク29内で第2冷媒の密度は高められる。冷媒タンク29内で第2冷媒の貯留量は増加する。こうして2次冷媒回路13内で超臨界圧未満の圧力が確立される。
In the
2次冷媒回路13では第3流量調整弁41は開放され第4流量調整弁42は閉じられる。したがって、冷媒タンク29は循環経路25に接続される。ポンプ26が作動すると、図5に示されるように、ポンプ26は暖房運転時とは反対向きに第2冷媒を循環させる。すなわち、超臨界圧未満の第2冷媒は室内熱交換器27、冷媒タンク29および冷媒−冷媒熱交換器21の順番で循環する。第1冷媒は冷媒−冷媒熱交換器21で第2冷媒から吸熱し、室内熱交換器27に送り込まれる。室内熱交換器27で第2冷媒は室内の空気から熱エネルギーを奪う。室内の空気は冷却される。
In the secondary
前述と同様に、制御回路72では目標温度および目標圧力が設定される。制御回路72は第2温度計69および第2圧力計71から第2温度信号および第2圧力信号を取得する。信号の取得は例えば所定の時間間隔で定期的に実施されればよい。温度変化に比べて圧力変化は速いことから、第2圧力信号の取得の時間間隔は第2温度信号の取得の時間間隔より短く設定されてもよい。制御回路72は、暖房運転時と同様に、目標温度に室内熱交換器27の入口温度を一致させ、目標圧力に室内熱交換器27の入口圧力を一致させるべく、室内熱交換器27の入口温度と目標温度との比較、並びに、室内熱交換器27の入口圧力と目標圧力との比較に基づき送風ファン28の毎分回転数を制御する。前述と同様に、毎分回転数の制御に代えて、1次冷媒回路12の膨張弁19の開度や圧縮機14の動作周波数が制御されてもよい。送風ファン28の制御と、膨張弁19および圧縮機14の制御とは同時に実施されてもよく順番に交互に実施されてもよい。
As described above, the target temperature and the target pressure are set in the
その後、第2温度信号で特定される入口温度が特定の温度範囲(例えば目標温度の±1度)に入り、第2圧力信号で特定される入口圧力が特定の圧力範囲(例えば目標圧力の±0.1MPa)に入ると、図6に示されるように、制御回路72は循環経路25から冷媒タンク29を切り離す。第3流量調整弁41が閉じられ第4流量調整弁42が開放される。このとき、空気調和機11は、負荷変動(例えば室温の変動)に曝されない限り、安定した定常運転で動作する。したがって、室内熱交換器27の入口温度は特定の温度範囲に維持され、室内熱交換器27の入口圧力は特定の圧力範囲に維持される。冷媒タンク29が切り離されても循環経路25内で第2冷媒の圧力変動は回避される。冷媒タンク29の切り離しに応じて第2冷媒の流路は短縮化されることから、第2冷媒の圧力損失は低減される。第2冷媒は効率的に熱エネルギーを運搬することができる。
Thereafter, the inlet temperature specified by the second temperature signal enters a specific temperature range (for example, ± 1 degree of the target temperature), and the inlet pressure specified by the second pressure signal changes to the specific pressure range (for example, ±± of the target pressure). (0.1 MPa), the
冷媒タンク29の切り離しと同時に、制御回路72は1次冷媒回路12で第2循環経路17から第4熱交換器45を切り離す。第9流量調整弁62および第10流量調整弁63のうち少なくともいずれかが閉じられる。両方が閉じられてもよい。こうした第1分岐路46の切り離しに応じて第1冷媒の流路は短縮化されることから、第1冷媒の圧力損失は低減される。第1冷媒は効率的に熱エネルギーを運搬することができる。
Simultaneously with the disconnection of the
この実施形態では室内の温度変化に応じて目標温度および目標圧力は変更されてもよい。すなわち、制御回路72では、最初に、循環経路25内で第2冷媒の第1値の定圧比熱を確立する第1温度条件および第1圧力条件が設定される。第1温度条件および第1圧力条件は予め制御回路72内のデータテーブルに格納される。制御回路72の働きで第1温度条件および第1圧力条件に向けて循環経路25内の温度および圧力は調整される。前述のように、循環経路25内の温度および圧力の調整にあたって送風ファン28の毎分回転数が制御されればよく膨張弁19の開度や圧縮機14の動作周波数が制御されればよい。温度および圧力の調整中に循環経路25内の温度および圧力が第1温度条件および第1圧力条件にそれぞれ入ると、前述のように制御回路72は循環経路25から冷媒タンク29を切り離す。このとき、1次冷媒回路12で同時に第1分岐路46が第2循環経路17から切り離される。温度および圧力の調整中に温度および圧力のうち少なくともいずれか一方がそれぞれ第1温度条件または第1圧力条件から所定の期間にわたって逸脱すると、制御回路72では、第1温度条件および第1圧力条件に代えて、第1値よりも小さい第2値の定圧比熱を確立する第2温度条件および第2圧力条件が設定される。第2温度条件および第2圧力条件は予め制御回路72内のデータテーブルに格納される。再び制御回路72の働きで第2温度条件および第2圧力条件に向けて循環経路25内の温度および圧力は調整される。前述のように、循環経路25内の温度および圧力の調整にあたって送風ファン28の毎分回転数が制御されればよく膨張弁19の開度や圧縮機14の動作周波数が制御されればよい。循環経路25内の温度および圧力が第2温度条件および第2圧力条件にそれぞれ入ると、前述のように制御回路72は循環経路25から冷媒タンク29を切り離し第2循環経路17から第1分岐路46を切り離す。
In this embodiment, the target temperature and the target pressure may be changed according to the temperature change in the room. That is, in the
詳述すると、図7に示されるように、制御回路72はステップS1で様々な変数を初期化する。ステップS2で制御回路72は目標温度Tsetに第1設定温度値Tset1を設定する。ステップS3で制御回路72は目標圧力Psetに第1設定圧力値Pset1を設定する。第1設定温度値Tset1および第1設定圧力値Pset1の詳細は後述される。制御回路72はステップS4で変数nに「0(ゼロ)」値を設定し変数Hに任意値「5」を設定する。
Specifically, as shown in FIG. 7, the
ステップS5で制御回路72は第1温度信号および第1圧力信号を取得する。制御回路72は第1温度信号および第1圧力信号に基づき室内熱交換器27の入口温度T[℃]および入口圧力P[MPa]を特定する。続くステップS6で制御回路72は第1温度条件に入口温度Tを照らし合わせ第1圧力条件に入口圧力Pを照らし合わせる。第1温度条件は例えば第1設定温度値Tset1の±1度の温度範囲に設定される。第1圧力条件は例えば第1設定圧力値Pset1の±0.1MPaの圧力範囲に設定される。第1圧力条件にはできる限り低い圧力範囲が設定される。圧力が低ければ、例えば配管などの壁厚は薄くなることができる。壁厚の薄肉化は空気調和機11の軽量化や製造コストの縮減に寄与する。第1温度条件には、できる限り高い定圧比熱を得ることができる温度範囲が設定される。高い定圧比熱は冷媒流量の縮減に寄与する。少ない冷媒流量で効率的に室内は暖められることができる。第1温度条件の温度範囲内で入口温度Tが特定され第1圧力条件の圧力範囲内で入口圧力Pが特定されると、ステップS7で制御回路72は前述のように循環経路25から冷媒タンク29を切り離す。その後、室内熱交換器27の負荷が変動しない限り、入口温度Tおよび入口圧力Pは第1温度条件および第1圧力条件を満足し続ける。空気調和機11は安定した暖房運転を実現する。
In step S5, the
ステップS6で入口温度Tが第1温度条件の温度範囲から逸脱したり入口圧力Pが第1圧力条件の圧力範囲から逸脱したりすると、ステップS8で制御回路72は圧力調整の回数nを判断する。圧力調整の回数nが所定の回数H(ここでは「5回」)に満たなければ、ステップS9で制御回路72は2次冷媒回路13の圧力調整を実施する。前述のように、例えば送風ファン28の毎分回転数が調整される。続くステップS10で圧力調整の回数nが計数される。その後、制御回路72の処理はステップS5に戻る。こうして室内熱交換器27の入口温度Tおよび入口圧力Pは調整される。第2冷媒で第1値の定圧比熱が確立される。
If the inlet temperature T deviates from the temperature range of the first temperature condition or the inlet pressure P deviates from the pressure range of the first pressure condition in step S6, the
ステップS6で入口温度Tが第1温度条件の温度範囲から逸脱し続けたり入口圧力Pが第1圧力条件の圧力範囲から逸脱し続けたりすると、ステップS8で圧力調整の回数nが既定値Hに達する。このとき、制御回路72はステップS11に移行する。ステップS11で制御回路72は目標温度Tsetに第2設定温度値Tset2設定する。続くステップS12で制御回路72は目標圧力Psetに第2設定圧力値Pset2を設定する。第2設定温度値Tset2および第2設定圧力値Pset2の詳細は後述される。
If the inlet temperature T continues to deviate from the temperature range of the first temperature condition in step S6 or the inlet pressure P continues to deviate from the pressure range of the first pressure condition, the number n of pressure adjustments becomes the default value H in step S8. Reach. At this time, the
ステップS13で制御回路72は第1温度信号および第1圧力信号を取得する。制御回路72は第1温度信号および第1圧力信号に基づき室内熱交換器27の入口温度Tおよび入口圧力Pを特定する。続くステップS14で制御回路72は第2温度条件に入口温度Tを照らし合わせ第2圧力条件に入口圧力Pを照らし合わせる。第2温度条件は例えば第2設定温度値Tset2の±1度の温度範囲に設定される。第2圧力条件は例えば第2設定圧力値Pset2の±0.1MPaの圧力範囲に設定される。ここでは、第1圧力条件および第2圧力条件は一致してもよく重なり合ってもよい。第2温度条件には、第1温度条件よりも低い定圧比熱を得ることができる温度範囲が設定される。第2温度条件の温度範囲内で入口温度Tが特定され第2圧力条件の圧力範囲内で入口圧力Pが特定されると、ステップS15で制御回路72は前述のように循環経路25から冷媒タンク29を切り離す。その後、室内熱交換器27の負荷が変動しない限り、入口温度Tおよび入口圧力Pは第2温度条件および第2圧力条件を満足し続ける。空気調和機11は安定した暖房運転を実現する。
In step S13, the
ステップS14で入口温度Tが第2温度条件の温度範囲から逸脱したり入口圧力Pが第2圧力条件の圧力範囲から逸脱したりすると、ステップS16で制御回路72は2次冷媒回路13の圧力調整を実施する。前述のように、例えば送風ファン28の毎分回転数が調整される。その後、制御回路72の処理はステップS13に戻る。こうして室内熱交換器27の入口温度Tおよび入口圧力Pは調整される。第2冷媒で第2値の定圧比熱が確立される。
When the inlet temperature T deviates from the temperature range of the second temperature condition in step S14 or the inlet pressure P deviates from the pressure range of the second pressure condition, the
図8に示されるように、超臨界CO2の定圧比熱は圧力の低下に応じて温度依存性を強める。言い換えれば、圧力が低下すると、温度の変化に応じて定圧比熱は大きく変動する。圧力が一定に維持される場合には、定圧比熱の最大値を確立する温度に近づくにつれて定圧比熱の温度依存性は高まる。定圧比熱が大きければ、少ない冷媒流量で効率的に室内は暖められることができる。その一方で、定圧比熱の温度依存性が高いと、負荷の変動に応じてCO2の温度および圧力は変動しやすい。CO2の温度および圧力は目標温度および目標圧力に収束しづらい。 As shown in FIG. 8, the constant-pressure specific heat of supercritical CO2 increases the temperature dependence as the pressure decreases. In other words, when the pressure decreases, the constant pressure specific heat greatly fluctuates according to a change in temperature. When the pressure is kept constant, the temperature dependence of the constant pressure specific heat increases as the temperature approaches the temperature at which the maximum value of the constant pressure specific heat is established. If the constant pressure specific heat is large, the room can be efficiently warmed with a small refrigerant flow rate. On the other hand, if the temperature dependence of the constant pressure specific heat is high, the temperature and pressure of CO2 are likely to fluctuate according to the fluctuation of the load. The temperature and pressure of CO2 are difficult to converge to the target temperature and target pressure.
例えば、前述の空気調和機11で第2冷媒にCO2が使用される場合に、第1設定圧力値Pset1および第2設定圧力値Pset2に8.5[MPa]が設定されると、第1設定温度値Tset1には定圧比熱の最大値を確立する温度(=約摂氏37.5度)が設定される。したがって、入口温度Tが第1温度条件の温度範囲に留まり続ければ、高い定圧比熱に基づき効率的に安定した暖房運転は実現されることができる。ただし、室内熱交換器27の負荷変動が増大すると、2次冷媒回路13の圧力調整が継続的に実施される。この場合には、第1設定温度値Tset1に代えて第2設定温度値Tset2が使用される。第2設定温度値Tset2では例えば最大値よりも低い定圧比熱を確立する温度(例えば摂氏44度)が設定される。その結果、室内熱交換器27の負荷変動に対して定圧比熱の温度依存性は和らげられる。したがって、比較的に簡単に入口温度Tは第2温度条件の温度範囲に留まり続けることができる。圧力調整の動作、すなわち、送風ファン28の毎分回転数の制御や膨張弁19の開度の制御、圧縮機14の動作周波数の制御は抑制されることができる。その結果、消費電力は抑制される。しかも、第1温度条件に比べて第2温度条件では比較的に早期に入口温度Tおよび入口圧力Pは目標温度および目標圧力の収束することから、循環経路25から冷媒タンク29は早期に切り離されることができ、第2循環経路17から第1分岐路46は早期に切り離されることができる。こうした早期の切り離しは一層の消費電力の抑制に寄与する。
For example, when CO2 is used as the second refrigerant in the
なお、前述のように入口温度Tおよび入口圧力Pが第2温度条件および第2圧力条件を満足して空気調和機11の動作が安定する場合には、所定の期間後に、再び第2温度条件および第2圧力条件に代えて第1温度条件および第1圧力条件が使用されてもよい。この場合には、期間の判定にあたって例えば室内温度が計測されてもよい。室内温度の変動が抑制されれば、室内熱交換器27の負荷は安定する。したがって、第1温度条件および第1圧力条件に戻されても、第2冷媒の温度および圧力は早期に目標温度および目標圧力に収束すると予想される。
As described above, when the inlet temperature T and the inlet pressure P satisfy the second temperature condition and the second pressure condition and the operation of the
以上のような空気調和機11では、圧力調整ユニットの働きで、1次冷媒回路12の第1冷媒の熱エネルギーに基づき2次冷媒回路13内で第2冷媒の圧力は調整される。圧力の調整にあたって第1冷媒が利用される。圧力の調整に固有の電気加熱装置や冷却装置は省略されることができる。圧力の調整にあたって空気調和機の消費電力の増加は回避されることができる。
In the
しかも、空気調和機11では、圧力調整ユニットは、第1冷媒の吸熱作用に基づき第2冷媒の圧力を低下させることができる。2次冷媒回路13では、周囲の環境温度に関係なく確実に超臨界圧未満の圧力が確立されることができる。2次冷媒回路13では冷房運転用に第2冷媒の圧力は確実に調整されることができる。効率的な冷房運転が実現されることができる。
Moreover, in the
図9は本発明の第2実施形態に係る冷凍サイクル装置すなわち空気調和機11aの構成を概略的に示す。図中、前述の第1実施形態の構成と均等な構成には同一の参照符号が付されそれらの詳細な説明は割愛される。この第2実施形態では1次冷媒回路12に第1内部熱交換器74および第2内部熱交換器75が組み込まれる。第1および第2内部熱交換器74、75の組み込みにあたって第1循環経路15には第3分岐路76が接続される。第3分岐路76は四方弁16の第1口16aと圧縮機14の吸込口14aとの間で分岐点77から分岐点78まで第1循環経路15に迂回路を形成する。
FIG. 9 schematically shows a configuration of a refrigeration cycle apparatus, that is, an
第1内部熱交換器74は第1通路74aおよび第2通路74bを備える。第1通路74aは分岐点77および分岐点78の間で第3分岐路76に組み込まれる。第1冷媒は四方弁16の第1口16aから第1通路74aを通過して圧縮機14に至る。第2通路74bは冷媒−冷媒熱交換器21および膨張弁19の間で第2循環経路17に組み込まれる。ここでは第2通路74bは第6分岐点51と膨張弁19との間に配置される。第1通路74a内の冷媒と第2通路74b内の冷媒との間で熱エネルギーが交換される。熱エネルギーの交換にあたって例えば第1通路74aの配管と第2通路74bの配管とは相互に接触すればよい。
The first
第2内部熱交換器75は第1通路75aおよび第2通路75bを備える。第1通路75aは分岐点77および分岐点78の間で第1循環経路15に組み込まれる。第1冷媒は四方弁16の第1口16aから第1通路75aを通過して圧縮機14に至る。第2通路75bは膨張弁19および室外熱交換器18の間で第2循環経路17に組み込まれる。こうして第1通路75a内の冷媒と第2通路75b内の冷媒との間で熱エネルギーが交換される。熱エネルギーの交換にあたって例えば第1通路75aの配管と第2通路75bの配管とは相互に接触すればよい。
The second
分岐点77と分岐点78との間で第3分岐路76には第1開閉弁81が挿入される。分岐点77と分岐点78との間で第1循環経路15には第2開閉弁82が挿入される。第1開閉弁81および第2開閉弁82は弁体の開閉に応じて第1冷媒の流通と遮断とを切り替える。
A first on-off
暖房運転時には第1開閉弁81は開弁し第2開閉弁82は閉弁する。その結果、第1冷媒は四方弁16の第1口16aから第3分岐路76に流入する。第2通路74b内の冷媒から第1通路74a内の冷媒に熱エネルギーは移動する。熱エネルギーを受け取った第1冷媒は圧縮機14の吸い込み側に供給される。第4熱交換器45に供給される第1冷媒の温度は上昇する。冷媒タンク29内で第2冷媒の圧力は応答性よく上昇する。その一方で、冷房運転時には第1開閉弁81は閉弁し第2開閉弁82は開弁する。その結果、第1冷媒は分岐点77と分岐点78との間で第1循環経路15を流通する。第2通路75b内の冷媒から第1通路75a内の冷媒に熱エネルギーは移動する。その結果、熱エネルギーを受け取った第1冷媒は圧縮機14の吸い込み側に供給される。第4熱交換器45に供給される第1冷媒の温度は低下する。冷媒タンク29内で第2冷媒の圧力は応答性よく下降する。
During the heating operation, the first on-off
11 冷凍サイクル装置としての空気調和機、17 1次側循環経路(第2循環経路)、18 第3熱交換器としての室外熱交換器、19 膨張弁、21 第1熱交換器としての冷媒−冷媒熱交換器、25 循環経路、27 第2熱交換器としての室内熱交換器、29 冷媒溜めとしての冷媒タンク、45 第4熱交換器、72 制御回路。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
制御回路に前記第1温度域内で第1温度条件を設定する工程と、
前記第1温度条件に向けて前記制御回路の働きで前記循環経路内の温度および圧力を調整する工程と、
前記温度および前記圧力の調整中に前記温度が前記第1温度条件から所定の期間にわたって逸脱すると、前記制御回路に前記第2温度域内で第2温度条件を設定する工程と、
前記第2温度条件に向けて前記制御回路の働きで前記循環経路内の温度および圧力を調整する工程と
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置の制御方法。 The first constant pressure specific heat per unit temperature change in the first temperature range including the temperature that establishes the first constant pressure specific heat in the supercritical state, and the second constant pressure specific heat in the supercritical state lower than the first constant pressure specific heat. A refrigerant that exhibits a second change amount of constant pressure specific heat that is smaller than the first change amount per unit temperature change in a second temperature range including a temperature that establishes the temperature is circulated between the first heat exchanger and the second heat exchanger. Circulating along the path and conveying thermal energy from the first heat exchanger to the second heat exchanger according to the amount of heat of the refrigerant;
Setting a first temperature condition in the first temperature range in the control circuit;
Adjusting the temperature and pressure in the circulation path by the action of the control circuit toward the first temperature condition;
Setting the second temperature condition within the second temperature range in the control circuit when the temperature deviates from the first temperature condition for a predetermined period during the adjustment of the temperature and the pressure;
And a step of adjusting the temperature and pressure in the circulation path by the action of the control circuit toward the second temperature condition.
前記循環経路に組み込まれて、前記冷媒を貯留する空間を区画する冷媒溜めの貯留量に応じて前記循環経路内で前記冷媒の温度および圧力を調整する工程と、
暖房運転時に前記循環経路内で前記冷媒の圧力が所定圧に達すると、前記循環経路から前記冷媒溜めを切り離す工程と
をさらに備えることを特徴とする冷凍サイクル装置の制御方法。 In the control method of the refrigerating cycle device according to claim 1,
Adjusting the temperature and pressure of the refrigerant in the circulation path according to the storage amount of the refrigerant reservoir that is incorporated in the circulation path and partitions the space for storing the refrigerant;
A control method for a refrigeration cycle apparatus, further comprising a step of separating the refrigerant reservoir from the circulation path when the pressure of the refrigerant reaches a predetermined pressure in the circulation path during heating operation.
前記第1熱交換器および第3熱交換器の間で1次側循環経路に沿って1次側冷媒を循環させ、圧縮機および膨張弁の間で前記第1熱交換器または前記第2熱交換器に、前記圧縮機で高温高圧に圧縮された1次側冷媒を供給し、前記第1熱交換器で前記1次側冷媒から前記冷媒に熱エネルギーを移動させる工程と、
前記圧縮機で高温高圧に圧縮された前記1次側冷媒から、前記冷媒溜め内の前記冷媒に第4熱交換器で熱エネルギーを移動させる工程と、
前記循環経路から前記冷媒溜めが切り離される際に、前記1次側循環経路から前記第4熱交換器を切り離す工程と
をさらに備えることを特徴とする冷凍サイクル装置の制御方法。 In the control method of the refrigerating cycle device according to claim 2,
A primary-side refrigerant is circulated along the primary-side circulation path between the first heat exchanger and the third heat exchanger, and the first heat exchanger or the second heat is interposed between the compressor and the expansion valve. Supplying a primary side refrigerant compressed to a high temperature and high pressure by the compressor to the exchanger, and transferring thermal energy from the primary side refrigerant to the refrigerant in the first heat exchanger;
A step of transferring thermal energy by a fourth heat exchanger from the primary side refrigerant compressed to high temperature and high pressure by the compressor to the refrigerant in the refrigerant reservoir;
And a step of separating the fourth heat exchanger from the primary circulation path when the refrigerant reservoir is separated from the circulation path.
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