JP2013011391A - 冷凍サイクル装置およびそれを備えた温水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過冷却熱交換器を付加して蒸発器をバイパスする回路を伴う冷凍サイクルにおいて、圧縮機の吐出温度上昇を抑制する冷凍サイクル装置を提供すること。
【解決手段】過冷却熱交換器２３と主膨張手段２４との間、または、放熱器２２と過冷却熱交換器２３との間から分岐し、バイパス膨張手段３１、過冷却熱交換器２３を介して蒸発器２５と圧縮機２１との間に接続したバイパス回路３と、バイパス回路３の過冷却熱交換器２３出口の冷媒の乾き度を検出する冷媒乾き度検出手段（６２、６３）と、蒸発器２５から流出する冷媒の過熱度を検出する冷媒過熱度検出手段（６４、６５）と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する温度検出手段６１とを備えた冷凍サイクル装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷媒を過冷却する冷凍サイクル装置に関するものである。

従来、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を接続してなる冷媒回路において、圧縮機の吐出冷媒の吐出温度と凝縮器での凝縮温度と蒸発器での蒸発温度とを検出して、圧縮機吸入の冷媒ガスの乾き度を推定して、圧縮機吸入の冷媒ガス乾き度が予め定められた目標値となるよう膨張弁の開度を制御する冷凍空調装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この冷凍空調装置における作用について、図５に示す冷媒回路図、および図６に示す制御フローチャートを用いて冷房運転を例に説明する。

冷房運転では四方弁３は、図１中の実線の方向に流れるよう流路設定される。そして圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁３を経て、凝縮器となる室外熱交換器４で冷媒は室外機１周囲の外気と熱交換し凝縮液化された後、電子膨張弁５で減圧され低圧の二相冷媒となり、その後液配管６をへて室内熱交換器７に流入する。

そして蒸発器となる室内熱交換器７で冷媒は蒸発ガス化しながら室内側空気の熱を奪い冷却する。その後冷媒はガス配管８、四方弁３を通じたのち、圧縮機２に吸入される。

また、電子膨張弁５の開度制御は圧縮機２の吸入冷媒の乾き度Ｘｓを推定し、推定された吸入冷媒の乾き度Ｘｓが目標値Ｘｓｍとなるように、図６に示されるフローチャートに従い、制御される。

その結果、エネルギー効率ＣＯＰは吸入乾き度Ｘｓ＝０．９５の状態で最大となり、吸入乾き度０．９〜１．０の範囲では冷凍空調装置のＣＯＰは最大ＣＯＰから１０％低下する程度で行えており、比較的効率のよい運転が行える。

特許第３７５０４５７号公報

しかしながら、エコノマイザや冷媒予冷器などの過冷却熱交換器を付加して蒸発器をバイパスするような回路を伴う冷凍サイクルに対して、従来の技術のように、圧縮機吸入の冷媒ガスの乾き度を推定して、圧縮機吸入の冷媒ガス乾き度が予め定められた目標値となるような膨張弁開度制御を行う場合、蒸発器側の主冷媒回路とバイパス回路の両方の影響を受けるため、適正な制御が不可能となる。

また、圧縮機の吐出温度低減のためにバイパス回路を使用する場合、圧縮機吸入側の乾き度を０．９〜１．０に制御する運転では、圧縮機の吐出温度の低減が図れず、圧縮機の信頼性に重大な問題が生じる場合がある。

本発明は、このような事情を鑑み、過冷却熱交換器を付加して蒸発器をバイパスする回路を伴う冷凍サイクルにおいて、圧縮機の吐出温度上昇を抑制する冷凍サイクル装置を提
供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、過冷却熱交換器、主膨張手段、蒸発器が環状に接続された冷媒回路と、前記過冷却熱交換器と前記主膨張手段との間、または、前記放熱器と前記過冷却熱交換器との間で前記冷媒回路から分岐し、バイパス膨張手段、前記過冷却熱交換器を介して前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記冷媒回路に接続したバイパス回路と、前記バイパス回路の前記過冷却熱交換器出口の冷媒の乾き度を検出する冷媒乾き度検出手段と、前記蒸発器から流出する冷媒の過熱度を検出する冷媒過熱度検出手段と、前記圧縮機から吐出される冷媒の温度を検出する温度検出手段と、制御装置とを備え、前記温度検出手段で検出される温度が所定値以上の場合は、前記冷媒過熱度検出手段による冷媒の過熱度が予め定められた目標値以上になるように前記主膨張手段の開度を制御し、かつ、前記冷媒乾き度検出手段による冷媒の乾き度が、予め定められた目標値以下となるように前記バイパス膨張手段の開度を制御することを特徴とするものである。

これによって、吐出温度の過昇保護制御が必要な場合に、蒸発器出口の冷媒過熱度が所定値以上となるように主膨張手段の開度を所定開度だけ絞ることにより、主膨張手段を過度に開き過ぎることを防止し、かつ、バイパス回路出口の冷媒乾き度が所定値以下となるようにバイパス膨張手段の開度を大きくする。

その結果、蒸発器側の冷媒流量が過大になることを防止しながら、バイパス回路の出口側における液冷媒成分を多くできる。

本発明によれば、過冷却熱交換器を付加して蒸発器をバイパスする回路を伴う冷凍サイクルにおいて、圧縮機の吐出温度上昇を抑制する冷凍サイクル装置を提供できる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の概略構成図 同冷凍サイクル装置の吐出温度制御のフローチャート 同冷凍サイクル装置のバイパス膨張弁制御のフローチャート 同冷凍サイクル装置の主膨張弁制御のフローチャート 従来の冷凍空調装置の冷媒回路図 同冷凍空調装置の制御フローチャート

第１の発明は、圧縮機、放熱器、過冷却熱交換器、主膨張手段、蒸発器が環状に接続された冷媒回路と、前記過冷却熱交換器と前記主膨張手段との間、または、前記放熱器と前記過冷却熱交換器との間で前記冷媒回路から分岐し、バイパス膨張手段、前記過冷却熱交換器を介して前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記冷媒回路に接続したバイパス回路と、前記バイパス回路の前記過冷却熱交換器出口の冷媒の乾き度を検出する冷媒乾き度検出手段と、前記蒸発器から流出する冷媒の過熱度を検出する冷媒過熱度検出手段と、前記圧縮機から吐出される冷媒の温度を検出する温度検出手段と、制御装置とを備え、前記温度検出手段で検出される温度が所定値以上の場合は、前記冷媒過熱度検出手段による冷媒の過熱度が予め定められた目標値以上になるように前記主膨張手段の開度を制御し、かつ、前記冷媒乾き度検出手段による冷媒の乾き度が、予め定められた目標値以下となるように前記バイパス膨張手段の開度を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置である。

これにより、吐出温度の過昇防止制御が必要な場合に、蒸発器出口の冷媒過熱度が所定
値以上となるように、主膨張手段の開度を所定開度に設定するため、過度に開き過ぎることを防止しながら、かつ、バイパス回路の出口冷媒乾き度を所定値以下となるようにバイパス膨張手段の開度を大きくするため、バイパス回路側の冷媒流量を増加させることができる。

その結果、吐出温度の過昇防止制御が必要な場合に、吐出温度の上昇を抑制でき、かつ液冷媒過多による圧縮機での液圧縮現象を防止でき、信頼性向上が可能となるだけでなく、蒸発器側の冷媒流量が過多になることがないため、圧縮機吸入側への液冷媒成分の制御を安定して実施できる。

第２の発明は、特に、第１の発明の冷凍サイクル装置において、前記温度検出手段により検出される温度が高いほど、前記冷媒乾き度検出手段で検出される冷媒の乾き度の目標値を小さく設定することを特徴とするものである。

これにより、圧縮機に吸入される全冷媒重量流量のうち液成分比率が大きく設定されるように、バイパス膨張手段の設定開度が大きくなるため、バイパス回路の冷媒流量が増大し、バイパス回路の過冷却熱交換器において冷媒を十分に過熱できなくなり、バイパス回路出口での液成分が増加し、圧縮機に吸入される冷媒液成分が増大する。

その結果、吐出温度が高いほどバイパス回路出口の冷媒液成分の増大化が図れるため、圧縮機の吐出温度低減効果が増大する。

第３の発明は、特に、第１または２の発明の冷凍サイクル装置を備える温水生成装置であり、放熱器により温水を生成して暖房に利用することにより、放熱器が冷媒対空気熱交換器の場合だけでなく、冷媒対水熱交換器の場合にも適用可能となる。

その結果、利用側において対流式による冷房運転や輻射式による床暖房運転が可能となり、利用側の自由度を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１に、本発明の第１の実施の形態に係る冷凍サイクル装置を示す。この冷凍サイクル装置は、冷媒を循環させる冷媒回路２と、バイパス回路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Ｒ２９０等の単一冷媒等を用いることができる。

本実施の形態において、主冷媒回路（冷媒回路）２は、圧縮機２１、凝縮器（放熱器）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。それらのうち、凝縮器である凝縮器２２は冷媒対水熱交換器であり、冷媒が流動する冷媒流路、および水等の熱媒体が流動する熱媒体流路により構成され、蒸発器２５はフィンチューブ熱交換器である。また、主冷媒回路２には、冷媒の流動方向を切り換えるための四方弁２８が設けられている。

バイパス回路３は、過冷却熱交換器２３と蒸発器２５との間で主冷媒回路２から分岐し、過冷却熱交換器２３の２次側熱交換部２３ｂを経由して四方弁２８と圧縮機２１との間で主冷媒回路２に合流している。また、バイパス回路３には、過冷却熱交換器２３よりも上流側に本発明の流量調整手段であるバイパス膨張弁（バイパス膨張手段）３１が設けられている。

主冷媒回路２には、圧縮機２１の吐出側冷媒圧力Ｐｄを検出する吐出圧力センサ５１、過冷却熱交換器２３の入口、および出口側の冷媒温度を検出する過冷却熱交換器入口温度センサ６２、および過冷却熱交換器出口温度センサ６３、蒸発器２５の入口、および出口側の冷媒温度を検出する蒸発器入口温度センサ６４、および蒸発器出口温度センサ６５が設けられている。

制御装置４は、各種のセンサ５１、６１、６２、６３、６４および６５で検出される検出値等に基づいて、主膨張弁２４、およびバイパス膨張弁３１の開度を制御するともに、圧縮機２１の運転周波数を制御する。

また、凝縮器２２の熱媒体流路には供給管４１と回収管４２が接続されており、供給管４１を通じて凝縮器２２に水が供給され、凝縮器２２で冷媒と熱交換し、加熱された水（温水）が回収管４２を通じて回収されるようになっている。

以上のように構成された冷凍サイクル装置の運転動作について説明する。

加熱運転では、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、凝縮器２２にて高温冷媒と水（熱媒体）が熱交換することにより温水が生成され、暖房に利用される。図１に加熱運転時の冷媒、および水（熱媒体）の流れ方向を矢印で示している。

具体的には、回収管４２により回収された温水は、例えばラジエータ等の熱交換ユニット（図示せず）に、直接的または貯湯タンク（図示せず）を介して送られ、これにより暖房が行われる。

すなわち、加熱運転では圧縮機２１から吐出された高圧ガス冷媒は、凝縮器２２に流入し、供給管４１を通じて凝縮器２２に供給されて水と熱交換して水を加熱し、冷媒自身は放熱して液化凝縮し、飽和液状態または過冷却液状態となる。凝縮器２２から流出した高圧液冷媒は、過冷却熱交換器２３の出口側にて過冷却熱交換器の２次側熱交換部２３ｂと蒸発器２５側とに分岐される。

主膨張弁２４側に分岐した高圧冷媒は、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。フィンチューブ熱交換器である蒸発器２５に流入した低圧二相冷媒は、ここで蒸発して空気側から吸熱して、冷媒自身は加熱され、飽和ガスまたは過熱ガス状態となる。

一方、過冷却熱交換器２３側の２次側熱交換部２３ｂに流入し、バイパス膨張弁３１で減圧された低圧冷媒は、過冷却熱交換器２３側の１次側熱交換部２３ａを流動する飽和液状態または過冷却液状態の冷媒を冷却し、低圧冷媒自身は加熱されて飽和ガスまたは過熱ガス状態となる。この過冷却熱交換器２３の２次側熱交換部２３ｂ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、圧縮機２１に吸入される。

次に、制御装置４において、蒸発器２５の出口側冷媒過熱度ＳＨｅ、および、過冷却熱交換器の２次側熱交換部２３ｂの出口側冷媒乾き度Ｘｂｐの検出、演算方法について説明する。

まず、吐出圧力センサ５１による吐出圧力Ｐｄ、過冷却熱交換器入口および出口の温度センサ６２、６３による過冷却熱交換器の入口温度Ｔｓｃｉおよび出口温度Ｔｓｃｏを検出して、過冷却熱交換器の１次側熱交換部２３ａの入口、および出口における冷媒エンタ
ルピｈｓｃｉ、およびｈｓｃｏを演算する。

それらの結果、蒸発器入口温度センサ６４により蒸発器２５の蒸発温度Ｔｅを推定し、蒸発器出口温度センサ６５により検出される蒸発器２５の出口温度Ｔｅｏとの差温（Ｔｅｏ−Ｔｅ）を演算して、蒸発器２５の出口側過熱度ＳＨｅを検出すると共に、蒸発温度Ｔｅにおける飽和液冷媒エンタルピｈＬ、および、飽和蒸気冷媒エンタルピｈｖを演算する。

また、制御装置４では、圧縮機２１に運転指示を出力している運転周波数Ｆｑと、予め入力されている圧縮機固有の圧縮室容積、および体積効率により圧縮機から吐出される全冷媒質量流量Ｇｏを演算する。過冷却熱交換器２３の出口側で２つの回路に分岐された後、蒸発器２５側を流れる蒸発器側冷媒質量流量をＧｅ、バイパス回路３側を流れるバイパス側冷媒質量流量をＧｂとすると、全冷媒質量流量Ｇｏ、蒸発器側冷媒質量流量Ｇｅ、およびバイパス側冷媒質量流量Ｇｂの間には、数１で示す質量保存の関係式が成り立つ。

そして、過冷却熱交換器の２次側熱交換部２３ｂの出口における冷媒エンタルピをｈｂｐｏとすると、過冷却熱交換器２３における１次側熱交換部２３ａ（高圧冷媒側）と２次側熱交換部２３ｂ（低圧冷媒側）との間には、数２で示す熱収支の関係式が成り立つ。

更に、蒸発器側冷媒質量流量Ｇｅに対する、バイパス側冷媒質量流量Ｇｂの比率Ｇｂ／Ｇｅは、主膨張弁２４、およびバイパス膨張弁３１の各流量係数Ｋ１、Ｋ２や設定されている各開度Ｐｌｓ１、Ｐｌｓ２をパラメータとする関数ｆによって推定することができるため、数３で示す関係式が成り立つ。

上記３式より、過冷却熱交換器の２次側熱交換部２３ｂの出口における冷媒エンタルピｈｂｐｏを算出し、その冷媒エンタルピｈｂｐｏを用いることにより、過冷却熱交換器の２次側熱交換部２３ｂの出口側冷媒乾き度Ｘｂｐは、数４で示す関係式より検出することができる。

つぎに、本発明に関連する圧縮機の吐出温度制御について、図２に示すフローチャートを参照して以下に詳細に説明する。

まず、ステップＳ１にて圧縮機の吐出温度Ｔｄを検出し、ステップＳ２にて吐出温度Ｔｄと、第１所定温度Ｔｄ１との大小関係の比較を行い、Ｔｄ≧Ｔｄ１ならば、ステップＳ
３にて過冷却熱交換器の２次側熱交換部２３ｂの出口側における目標冷媒乾き度ＸｂｐｏをＸ１に設定した後、ステップＳ４のバイパス膨張弁制御に移行する。

一方、Ｔｄ＜Ｔｄ１ならば、ステップＳ５にて第１所定温度Ｔｄ１、および第２所定温度Ｔｄ２との大小関係を比較し、Ｔｄ２≦Ｔｄ＜Ｔｄ１ならば、過冷却熱交換器の２次側熱交換部２３ｂの出口側における目標冷媒乾き度ＸｂｐｏをＸ２（但し、Ｘ１＜Ｘ２）に設定した後、ステップＳ４のバイパス膨張弁制御に移行し、Ｔｄ＜Ｔｄ２ならば、ステップＳ１へ戻る。

そして、ステップＳ４を終了後、ステップＳ７にて主膨張弁制御へ移行する。

次に、本発明に関連するバイパス膨張弁３１による冷媒流量制御について、図３に示すフローチャートを参照して、以下に詳細に説明する。

制御装置４は、バイパス膨張弁３１の開度制御によりバイパス回路３を流れる冷媒流量の制御を行なう。

まず、ステップＳ１１にて吐出圧力Ｐｄ、過冷却熱交換器の１次側熱交換部２３ａの入口側冷媒温度Ｔｓｃｉ、出口側冷媒温度Ｔｓｃｏの検出を行う。

そして、ステップＳ１２にて前記圧力、および温度を用いて、過冷却熱交換器の１次側熱交換部２３ａの入口側冷媒エンタルピｈｓｃｉ、出口側冷媒エンタルピｈｓｃｏの演算を行う。

また、ステップＳ１３にて蒸発器２５の入口温度Ｔｅ（≒蒸発温度）を検出し、ステップＳ１４にて、その蒸発温度Ｔｅにおける飽和液冷媒エンタルピｈＬ、および飽和蒸気冷媒エンタルピｈｖの演算を行う。

通常の冷凍サイクルでは蒸発器２５の入口における冷媒は二相状態であるため、Ｒ４１０Ａ等の擬似共沸混合冷媒やＲ２９０等の単一冷媒では、冷媒温度Ｔｅはほぼ飽和温度とみなすことができ、冷媒物性特性より蒸発器入口基準の飽和圧力Ｐｅを算出する。

なお、Ｒ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒については、圧力検出手段を別途備えることにより、蒸発器入口における冷媒圧力Ｐｅを検出することが可能である。

更に、ステップＳ１５にて、圧縮機周波数Ｆｑを検出し、全冷媒質量流量Ｇｏの演算を行い、ステップＳ１６にて、主膨張弁２４，バイパス膨張弁３１の開度ＰＬＳ１，ＰＬＳ２を検出し、流量比率Ｇｂ／Ｇｅを数３で示す関係式より算出する。

そして、ステップ１７にて、前記３式を解くことにより得られる、過冷却熱交換器の２次側熱交換部２３ｂの出口における冷媒エンタルピｈｂｐｏを、数４に代入することにより、過冷却熱交換器の２次側熱交換部２３ｂの出口側における冷媒乾き度Ｘｂｐを算出する。

次に、ステップＳ１８にて、冷媒乾き度Ｘｂｐと、前記ステップＳ３、またはＳ６において設定した目標冷媒乾き度Ｘｂｐｏと大小関係を比較し、Ｘｂｐ≧Ｘｂｐｏならば、ステップＳ１９にてバイパス膨張弁３１の開度ＰＬＳ２を第１所定開度ｄＰ２だけ開く動作を行った後、図２中のステップＳ７へ移行する。

一方、Ｘｂｐ＜Ｘｂｐｏならば、ステップＳ２０にて、冷媒乾き度Ｘｂｐと、目標冷媒
乾き度Ｘｂｐｏより所定乾き度ｄＸだけ小さいＸｂｐｏ−ｄＸとの大小関係を比較し、Ｘｂｐ＜Ｘｂｐｏ−ｄＸならば、ステップＳ２１にてバイパス膨張弁３１の開度ＰＬＳ２を第１所定開度ｄＰ２だけ閉じる動作を行った後、図２中のステップＳ７へ移行する。

次に、本発明に関連する主膨張弁２４による冷媒流量制御について、図４に示すフローチャートを参照して以下に詳細に説明する。

制御装置４は、ステップＳ４にてバイパス膨張弁３１の開度制御を行った後、ステップＳ７にて主膨張弁２４の開度制御により主冷媒回路２を流れる冷媒流量の制御を行なう。

まず、ステップＳ３１にて蒸発器入口の冷媒温度Ｔｅ、出口の冷媒温度Ｔｅｏを検出し、ステップＳ３２にて蒸発器出口における冷媒過熱度ＳＨｅをＴｅｏ−Ｔｅより算出し、ステップＳ３３にて目標冷媒過熱度ＳＨｏを設定する。

そして、ステップＳ３４にて検出した蒸発器出口における冷媒過熱度ＳＨｅと、冷媒過熱度の目標値ＳＨｏに所定値ｄＴを加えた（ＳＨｏ＋ｄＴ）との大小関係の比較を行い、ＳＨｅ＞ＳＨｏ＋ｄＴの関係を満足する場合は、ステップＳ３５に移行して主膨張弁２４の開度ＰＬＳ１を第１所定パルスｄＰ１だけ開く動作を行った後、図２中のステップＳ１へ戻る。

一方、ＳＨｅ≦ＳＨｏ＋ｄＴの場合は、ステップＳ３６にて蒸発器出口における冷媒過熱度ＳＨと、冷媒過熱度の目標値ＳＨｏから所定値ｄＴを減じた（ＳＨｏ−ｄＴ）との大小関係の比較を行い、ＳＨ＜ＳＨｏ−ｄＴの関係を満足する場合は、ステップＳ３７に移行して、主膨張弁２４の開度ＰＬＳ１を第１所定パルスｄＰ１だけ閉じる動作を行なう。

一方、ステップＳ３６にて、ＳＨ＜ＳＨｏ−ｄＴの関係を満足しない場合は、制御不要と判断し、図２中のステップＳ１へ戻る。

以上のように、制御装置４の、主膨張弁２４、および、バイパス膨張弁３１による圧縮機の吐出温度制御は、ステップＳ１〜ステップＳ３７の動作を繰り返す。

以上説明したように、本実施の形態で過冷却熱交換器２３を含む主冷媒回路２と、過冷却熱交換器２３の１次側熱交換部２３ａの上流側、または、下流側から分岐してバイパス膨張弁３１および過冷却熱交換器２３の２次側熱交換部２３ｂを介して蒸発器２５と圧縮機２１の間で冷媒回路に合流するバイパス回路３と、おける過冷却熱交換器２３の１次側熱交換部２３ａの入口、出口の冷媒の温度を検出する温度センサ６２、６３と、圧縮機の吐出側に吐出温度センサ６１と、蒸発器の入口、出口側に温度センサ６４、６５とを備え、吐出温度Ｔｄが所定値Ｔｄ１以上の場合は、蒸発器２５の出口側の冷媒過熱度ＳＨｅが予め定められた目標値（ＳＨｏ−ｄＴ）以上になるように主膨張弁２４を制御し、かつ、バイパス回路３出口の冷媒乾き度Ｘｂｐが予め定められた目標値Ｘｂｐｏ以下となるようにバイパス膨張弁３１を制御する。

これによって、吐出温度の過昇保護制御が必要な場合に、蒸発器２５出口の冷媒過熱度が所定値以上となるように主膨張弁２４の開度を所定開度だけ絞ることにより、主膨張弁を過度に開き過ぎることを防止し、かつ、バイパス回路３出口の冷媒乾き度Ｘｂｐが所定値以下となるようにバイパス膨張弁３１の開度を大きくする。

その結果、蒸発器２５側の冷媒流量が過大になることを防止しながら、バイパス回路３の出口側における液冷媒成分を多くできる。

これによって、過冷却熱交換器を付加したバイパス回路３を伴う冷凍サイクルにおいて吐出温度上昇保護制御が必要な場合に、圧縮機２１の吐出温度上昇の抑制が可能となり、かつ極度な液冷媒過多による圧縮機での液圧縮現象を防止でき、信頼性向上が可能なる。

さらに、蒸発器２５側の冷媒流量が過多になることがないため、圧縮機２１の吸入側への液冷媒成分の制御が安定した冷凍サイクル制御を行うことができる。

なお、バイパス回路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、本発明の主膨張弁２４およびバイパス膨張弁３１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。

また、凝縮器２２で加熱される被加熱流体は、必ずしも水である必要はなく、空気であってもよい。すなわち、本発明は空調装置にも適用可能である。

さらに、凝縮器２２としてフィンチューブ熱交換器を採用し、蒸発器２５として冷媒対水熱交換器を採用することにより、蒸発器２５である冷媒対水熱交換器にて冷水を生成することが可能になる。

本発明は、冷凍サイクル装置によって水を加熱し、その水を暖房に利用する温水装置に特に有用である。

１ 冷凍サイクル装置
２ 主冷媒回路（冷媒回路）
３ バイパス回路
４ 制御装置
２１ 圧縮機
２２ 凝縮器（放熱器）
２３ 過冷却熱交換器
２４ 主膨張弁（主膨張手段）
２５ 蒸発器
３１ バイパス膨張弁（バイパス膨張手段）
５１ 吐出圧力センサ（冷媒乾き度検出手段）
６１ 吐出温度センサ（温度検出手段）
６２ 過冷却熱交換器入口温度センサ（冷媒乾き度検出手段）
６３ 過冷却熱交換器出口温度センサ（冷媒乾き度検出手段）
６４ 蒸発器入口温度センサ（冷媒過熱度検出手段）
６５ 蒸発器出口温度センサ（冷媒過熱度検出手段）

Claims (3)

1. 圧縮機、放熱器、過冷却熱交換器、主膨張手段、蒸発器が環状に接続された冷媒回路と、前記過冷却熱交換器と前記主膨張手段との間、または、前記放熱器と前記過冷却熱交換器との間で前記冷媒回路から分岐し、バイパス膨張手段、前記過冷却熱交換器を介して前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記冷媒回路に接続したバイパス回路と、前記バイパス回路の前記過冷却熱交換器出口の冷媒の乾き度を検出する冷媒乾き度検出手段と、前記蒸発器から流出する冷媒の過熱度を検出する冷媒過熱度検出手段と、前記圧縮機から吐出される冷媒の温度を検出する温度検出手段と、制御装置とを備え、前記温度検出手段で検出される温度が所定値以上の場合は、前記冷媒過熱度検出手段による冷媒の過熱度が予め定められた目標値以上になるように前記主膨張手段の開度を制御し、かつ、前記冷媒乾き度検出手段による冷媒の乾き度が、予め定められた目標値以下となるように前記バイパス膨張手段の開度を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記温度検出手段により検出される温度が高いほど、前記冷媒乾き度検出手段で検出される冷媒の乾き度の目標値を小さく設定することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置を備えた温水生成装置。