JP2014005961A - 冷凍サイクル装置及びそれを備えた温水生成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷凍サイクルの状態の変化への追従性が向上した、安定性に優れた冷凍サイクル装置を提供すること。
【解決手段】低温側冷媒を圧縮する低温側圧縮機111、カスケード熱交換器112、低温側減圧装置113、熱源と熱交換する低温側熱交換器114を有する低温側冷凍サイクル110と、高温側冷媒を圧縮する高温側圧縮機121、熱媒体と熱交換する高温側熱交換器122、高温側減圧装置123、前記低温側冷媒と前記高温側冷媒との間で熱交換する前記カスケード熱交換器112を有する高温側冷凍サイクル120と、制御部とを備え、前記高温側圧縮機の制御周期の間に、前記低温側圧縮機の制御を行うので、高温側冷凍サイクルの運転条件の変更によって生じる低温側冷凍サイクルの状態の変化への追従性能を向上させ、冷凍サイクル装置としての安定性を向上させることができる。
【選択図】図1
【解決手段】低温側冷媒を圧縮する低温側圧縮機111、カスケード熱交換器112、低温側減圧装置113、熱源と熱交換する低温側熱交換器114を有する低温側冷凍サイクル110と、高温側冷媒を圧縮する高温側圧縮機121、熱媒体と熱交換する高温側熱交換器122、高温側減圧装置123、前記低温側冷媒と前記高温側冷媒との間で熱交換する前記カスケード熱交換器112を有する高温側冷凍サイクル120と、制御部とを備え、前記高温側圧縮機の制御周期の間に、前記低温側圧縮機の制御を行うので、高温側冷凍サイクルの運転条件の変更によって生じる低温側冷凍サイクルの状態の変化への追従性能を向上させ、冷凍サイクル装置としての安定性を向上させることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、低温側冷凍サイクルと高温側冷凍サイクルとがカスケード熱交換器を介して接続される二元冷凍サイクル装置を備えた、冷凍サイクル装置に関するものである。
従来、この種の冷凍サイクル装置には、低温側冷凍サイクルの低温側蒸発器において大気等の熱源から熱を吸収し、高温側冷凍サイクルに設置された冷媒―熱媒体熱交換器において、熱媒体、たとえば水を65〜80℃の温水とすることが可能な、二元冷凍サイクルを用いたヒートポンプ式温水生成装置がある(例えば、特許文献1を参照)。
高温側冷凍サイクルと低温側冷凍サイクルとは、カスケード熱交換器において、低温側冷凍サイクルの低温側冷媒の凝縮熱で、高温側冷凍サイクルの高温側冷媒が蒸発するよう、熱的に接続されている。
二元冷凍サイクルを備えた温水生成装置により、温水を65〜80℃の高温にまで加熱する場合、1つの冷凍サイクルを使って、温水を同じ温度にまで加熱する場合よりも、エネルギー消費量を低減できるという長所がある。
特許文献1に記載の、二元冷凍サイクルを用いた温水生成装置では、高温側冷凍サイクルと低温側冷凍サイクルの各圧縮機の運転周波数を、利用者が設定した目標温水往き温度より決定し、各冷凍サイクルの適切な目標凝縮温度(目標高圧)となるように制御する。
また、特許文献1に記載の冷凍サイクルでは、まず、温水生成装置が生成する温水温度の目標値、すなわち、目標温水往き温度を取得し、この目標温水往き温度から、高温側冷凍サイクルと低温側冷凍サイクルについて、目標凝縮温度(目標高圧)を設定する。
次いで、高温側冷凍サイクルで検知した凝縮温度が、高温側冷凍サイクルの目標凝縮温度よりも高い場合は、高温側冷凍サイクルの圧縮機(高温側圧縮機)の運転周波数を低下させ、逆に、高温側冷凍サイクルで検知した凝縮温度が、高温側冷凍サイクルの目標凝縮温度値よりも低い場合は、高温側圧縮機の運転周波数を増加させる。
また、低温側冷凍サイクルで検知した凝縮温度が、低温側冷凍サイクルの目標凝縮温度よりも高い場合は、低温側冷凍サイクルの圧縮機(低温側圧縮機)の運転周波数を低下させ、逆に、低温側冷凍サイクルで検知した凝縮温度が、低温側冷凍サイクルの目標凝縮温度値よりも低い場合は、冷温側圧縮機の運転周波数を増加させる。
以上のような制御により、高温側冷凍サイクル、および、低温側冷凍サイクルの状態の安定化を図っている。
しかしながら、前記従来の構成では、一方の冷凍サイクルの運転状態の変更によって生じる、他方の冷凍サイクルの急激な状態の変化に対応することができないという課題を有
していた。
していた。
例えば、特許文献1に記載の温水生成装置が、目標温水往き温度を一定として運転しているときは、この目標温水往き温度から決定する目標凝縮温度(目標高圧)も一定となり、高温側冷凍サイクルおよび低温側冷凍サイクルの各圧縮機の運転周波数は一定となる。
よって、温水生成装置が、熱媒体である水を加熱する単位時間当たりの熱量、つまり、加熱能力は一定である。
このような運転を継続すると、暖房対象の部屋が温まるにしたがい、徐々に当該部屋での放熱量(熱負荷)は小さくなり、ついには、加熱能力が熱負荷を超えるようになる。すると、温水生成装置に戻る温水戻り温度は上昇しはじめ、また、それに応じて温水往き温度も上昇し、やがて、温水往き温度は、利用者が設定した目標温水往き温度を超えてしまう。
温水往き温度の上昇により、高温側冷凍サイクルの凝縮温度(高圧)は過度に上昇し、高温側冷凍サイクルの圧縮機への入力が増加することで、温水生成装置の運転効率は低下する。
このような運転効率の低下を回避するため、温水往き温度が目標温水往き温度よりも所定温度以上高くなれば、一般的には、高温側冷凍サイクルおよび低温側冷凍サイクルの各圧縮機の運転周波数を落として加熱能力を下げる。
ここで、高温側冷凍サイクルの圧縮機の運転周波数を下げると、高温側冷凍サイクルの高温側冷媒の循環量が減少する。すると、カスケード熱交換器において、高温側冷媒の蒸発に要する吸熱量は、低温側冷媒が放熱可能な熱量よりも小さくなり、低温側冷凍サイクルの凝縮温度(高圧)が上昇する。この凝縮温度(高圧)の上昇を検知して、低温側冷凍サイクルの圧縮機の運転周波数を下げる。
しかし、高温側冷凍サイクルの圧縮機の運転周波数の低下は、低温側冷凍サイクルにおいて、凝縮温度(高圧)を急激に上昇させたり、カスケード熱交換器出口における過冷却度を急激に小さくしたり、低温側冷凍サイクルに急激な変化をもたらす。
したがって、低温側冷凍サイクルの圧縮機の制御周期と高温側冷凍サイクルの制御周期とを一致させて制御を行うと、高温側冷凍サイクルの変化による、低温側冷凍サイクルの急激な変化に追従できず、低温側冷凍サイクルが不安定になり、運転効率が低下するという課題がある。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、低温側冷凍サイクルと高温側冷凍サイクルの制御周期を適切に設定することで、冷凍サイクルの状態の変化への追従性能を向上させて、安定性に優れた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、低温側冷媒を圧縮する低温側圧縮機、前記低温側冷媒の凝縮器または蒸発器として機能するカスケード熱交換器、低温側減圧装置、前記低温側冷媒の蒸発器または凝縮器として機能し、熱源と熱交換する低温側熱交換器、を有する低温側冷凍サイクルと、高温側冷媒を圧縮する高温側圧縮機、前記高温側冷媒の凝縮器または蒸発器として機能し、熱媒体と熱交換する高温側熱交換器、高温側減圧装置、前記高温側冷媒の蒸発器または凝縮器として機能し、前記低温側冷媒と前記高温側冷媒との間で熱交換する前記カスケード熱交換器、を有する高温側冷凍
サイクルと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記高温側圧縮機の運転容量の制御周期の間に、前記低温側圧縮機の運転容量の制御を行うことを特徴とする。
サイクルと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記高温側圧縮機の運転容量の制御周期の間に、前記低温側圧縮機の運転容量の制御を行うことを特徴とする。
これにより、一方の冷凍サイクルの運転容量変化によって、他方の冷凍サイクルの状態に変化が生じた場合に、その状態変化を検知して早期に対応することができる。
本発明によれば、冷凍サイクルの状態の変化へと早期に対応することが可能な、安定性に優れた冷凍サイクル装置を提供することができる。
第1の発明は、低温側冷媒を圧縮する低温側圧縮機、前記低温側冷媒の凝縮器または蒸発器として機能するカスケード熱交換器、低温側減圧装置、前記低温側冷媒の蒸発器または凝縮器として機能し、熱源と熱交換する低温側熱交換器、を有する低温側冷凍サイクルと、高温側冷媒を圧縮する高温側圧縮機、前記高温側冷媒の凝縮器または蒸発器として機能し、熱媒体と熱交換する高温側熱交換器、高温側減圧装置、前記高温側冷媒の蒸発器または凝縮器として機能し、前記低温側冷媒と前記高温側冷媒との間で熱交換する前記カスケード熱交換器、を有する高温側冷凍サイクルと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記高温側圧縮機の運転容量の制御周期の間に、前記低温側圧縮機の運転容量の制御を行うことを特徴とする、冷凍サイクル装置である。
これにより、低温側圧縮機の制御は、高温側圧縮機の制御周期の間に行われるので、高温側圧縮機の運転容量が変化した後、高温側圧縮機の運転容量が一定の状態で、低温側圧縮機のみの運転容量の制御を行うことで、低温側冷凍サイクルの凝縮温度の急上昇/急下降に対応することができる。
よって、熱媒体温度が目標温度から乖離することを抑制するとともに、高温側圧縮機の運転容量の変化によって生じる、低温側冷凍サイクルの状態の変化へと早期に対応することができるので、冷凍サイクルの安定性を向上させることができる。
第2の発明は、特に第1の発明において、前記制御部は、前記高温側圧縮機の運転容量が変化した場合に、前記低温側圧縮機の運転容量の制御周期を変更することを特徴とするものである。
これにより、高温側圧縮機の運転容量が変化しない場合には、低温側圧縮機を制御するタイミングを、高温側圧縮機を制御するタイミングと一致させ、高温側圧縮機の運転容量が変化した場合に、高温側圧縮機の制御周期の間にも低温側圧縮機の制御を行うよう、低温側圧縮機の制御間隔を変更することができる。
これにより、高温側圧縮機の運転容量の変化以外の、例えば、熱媒体温度や外気温度の変化などによる、比較的緩やかな冷凍サイクルの変化に対しては、過剰に反応することなく、低温側冷凍サイクルをより安定化させることができる。
第3の発明は、特に第1または第2の発明の冷凍サイクル装置を備える温水生成装置において、前記熱媒体は、水、または、不凍液であり、前記高温側熱交換器によって加温さ
れた前記熱媒体を、給湯と暖房の少なくとも一方に利用することを特徴とするものである。
れた前記熱媒体を、給湯と暖房の少なくとも一方に利用することを特徴とするものである。
これにより、加温された熱媒体は、直接給湯に用いてもよいし、水と熱交換して、間接的に給湯に用いてもよい。さらに、床暖房やラジエータ等に供給して、間接的な輻射暖房に用いても良く、熱媒体を利用する自由度が高めることができる。
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は、本発明の実施の形態1における冷凍サイクル装置の構成図である。なお、図1においては、冷凍サイクル装置を、水を熱媒体として用いる温水生成装置として使用した場合について示す。
図1は、本発明の実施の形態1における冷凍サイクル装置の構成図である。なお、図1においては、冷凍サイクル装置を、水を熱媒体として用いる温水生成装置として使用した場合について示す。
温水生成装置100は、低温側冷凍サイクル110、高温側冷凍サイクル120、水熱媒サイクル130、そして制御部(図示せず)とで構成される。
低温側冷凍サイクル110は、気体状態の低温側冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の低温側冷媒を吐出する低温側圧縮機111、低温側冷媒と高温側冷媒とが熱交換を行うカスケード熱交換器112、低温側冷媒の流量を調整する低温側減圧装置としての低温側冷媒流量調整弁113、室外空気から採熱する低温側熱交換器としての空気熱交換器114、室外空気を強制的に空気熱交換器114に導入する空気熱交換器ファン115とを備える。カスケード熱交換器112において、低温側冷媒は流路112aを流れる構成となっている。
高温側冷凍サイクル120は、気体状態の高温側冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の高温側冷媒を吐出する高温側圧縮機121、高温側冷媒と水熱媒とが熱交換を行う、高温側熱交換器としての冷媒−水熱交換器122、高温側冷媒の流量を調整する高温側減圧装置としての高温側冷媒流量調整弁123、カスケード熱交換器112とで構成されている。カスケード熱交換器112において、高温側冷媒は流路112bを流れる構成となっている。また、冷媒−水熱交換器122において、高温側冷媒は流路122aを流れる構成となっている。
低温側冷媒流量調整弁113と高温側冷媒流量調整弁123は、それぞれ、低温側冷媒、および、高温側冷媒を減圧して膨張させる機構であり、開度の制御が可能な電子式膨張弁を用いる。
水熱媒サイクル130は、冷媒−水熱交換器122、および、水循環ポンプ131とで構成されている。冷媒−水熱交換器122において、水熱媒は流路122bを流れる構成となっている。また、水熱媒サイクル130は、ラジエータや床暖房パネルなどの暖房設備と接続し、これらを介して、利用者に温水を供給して暖房を提供する。
低温側冷凍サイクル110の低温側冷媒と、高温側冷凍サイクル120の高温側冷媒とは、混合することはないが、カスケード熱交換器112を介して熱交換可能な構成となっている。カスケード熱交換器112には、二重管式熱交換器やプレート式熱交換器が用いられる。
また、高温側冷凍サイクル120の高温側冷媒と、水熱媒サイクル130の水熱媒とは、混合することはないが、冷媒−水熱交換器122を介して熱交換可能な構成となってい
る。冷媒−水熱交換器122には、二重管式熱交換器やプレート式熱交換器が使用される。
る。冷媒−水熱交換器122には、二重管式熱交換器やプレート式熱交換器が使用される。
直流電源によって駆動される水循環ポンプ131は羽根車を有し、この羽根車の回転数をPWM制御することで、水熱媒サイクル130内の水熱媒の循環流量を変更することができる。
低温側冷凍サイクル110において、空気熱交換器114の室外空気の取り入れ口には、室外空気の温度(外気温度)Todを検知する外気温度検知センサ116が設置され、カスケード熱交換器112の流路112aには、低温側冷凍サイクル110の凝縮温度を検知する低温側凝縮温度検知センサ117が、それぞれ設置されている。
なお、低温側凝縮温度検知センサ117の代わりに、低温側圧縮機111から低温側冷媒流量調整弁113の間の配管に、低温側冷凍サイクル110の高圧を検知する圧力センサを設置し、検知した高圧より、低温側冷凍サイクル110の凝縮温度を換算するようにしてもよい。
また、高温側冷凍サイクル120において、冷媒−水熱交換器122の流路122aには、高温側冷凍サイクル120の凝縮温度を検知する高温側凝縮温度検知センサ127が設置されている。なお、高温側凝縮温度検知センサ127の代わりに、高温側圧縮機121から高温側冷媒流量調整弁123の間の配管に、高温側冷凍サイクル120の高圧を検知する圧力センサを設置し、検知した高圧より、高温側冷凍サイクル120の凝縮温度を換算するようにしてもよい。
また、水熱媒サイクル130において、冷媒−水熱交換器122の流路122bには、熱媒体温度検知部として、流路122bに流入する水熱媒戻り温度Twiを検知する水熱媒戻り温度検知センサ132、および、流路122bから流出する水熱媒往き温度Twoを検知する水熱媒往き温度検知センサ133が設置されている。
制御部(図示せず)は、マイコン(図示せず)に組み込まれた制御プログラムで、各検知センサより検知値を取得し、低温側圧縮機111と高温側圧縮機121の運転周波数、低温側冷媒流量調整弁113と高温側冷媒流量調整弁123の開度、空気熱交換器ファン115の回転数、水循環ポンプ131の回転数の制御を行う。
制御部には、利用者が操作するリモコン(図示せず)が接続されており、利用者は、温水生成装置100の運転および停止や、冷媒−水熱交換器122の流路122bから流出する水熱媒の温度の目標値である、目標水熱媒往き温度Twosを設定する。
次に、温水生成装置100の動作について説明する。図2は、本発明の第1に実施の形態における、制御部の制御動作を説明したフローチャートである。
温水生成装置100の制御部は、常にタイマTmを動作させ、高温側圧縮機121の運転周波数を制御する時間間隔THごとに、ステップS002からステップS011までの処理を周期的に行う。
制御部は、まず、利用者がリモコンにて設定した目標水熱媒往き温度Twosを取得し(ステップS002)、水熱媒戻り温度検知センサ132から水熱媒戻り温度Twiを取得し、水熱媒往き温度検知センサ133から水熱媒往き温度Twoを取得し(ステップS003)、外気温度検知センサ116から外気温度Todを取得する(ステップS004)。さらに、低温側凝縮温度検知センサ117より、低温側冷凍サイクル110の凝縮温
度Tcl、高温側凝縮温度検知センサ127より、高温側冷凍サイクル120の凝縮温度Tchを取得する(ステップS005)。
度Tcl、高温側凝縮温度検知センサ127より、高温側冷凍サイクル120の凝縮温度Tchを取得する(ステップS005)。
なお、低温側凝縮温度検知センサ117および高温側凝縮温度検知センサ127の変わりに、低温側冷凍サイクル110および高温側冷凍サイクル120の高圧を検知する圧力センサを用いる場合は、その検知圧力から凝縮温度Tcl、Tchを換算する。
次に、制御部は、外気温度Todと水熱媒戻り温度Twiとから、水熱媒サイクル130に接続されたラジエータや床暖房パネルの熱負荷を推定し、低温側圧縮機111の運転周波数Fqlと、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhとを仮決定する(ステップS006)。
例えば、外気温度Todと水熱媒戻り温度Twiが共に低い場合は、運転周波数FqlとFqhは共に高く、逆に外気温度Todと水熱媒戻り温度Twiとが共に高い場合は、運転周波数FqlとFqhは共に低くする。
このように、運転周波数FqlとFqhを仮決定することで、外気温度Todと水熱媒戻り温度Twiとで決まる運転条件における、温水生成装置100の加熱能力を仮決めしておく。
次に、ステップS007において、ステップS006で決めた運転周波数FqlとFqhを元に、まず、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhのみ補正する。補正の手順は、例えば次の通りである。
制御部は、低温側圧縮機111と高温側圧縮機121の運転を共に効率良く行うための目標値として、現在の水熱媒往き温度Twoと外気温度Todとから低温側冷凍サイクル110の低温側凝縮温度の目標値Tclsを、また、現在の水熱媒往き温度Twoより、高温側冷凍サイクル120の高温側凝縮温度の目標値Tchsを、それぞれ設定する。
例えば、外気温度Todが2℃、目標水熱媒往き温度Twosが55℃の場合、起動中などで、現在の水熱媒往き温度Twoが50℃のときは、高温側凝縮温度の目標値Tchs=53℃、低温側凝縮温度の目標値Tcls=30℃とする。また、定常運転中で、水熱媒往き温度Twoが55℃のときは、高温側凝縮温度の目標値Tchs=58℃、低温側凝縮温度の目標値Tcls=33℃とする。
ステップS007では、高温側凝縮温度検知センサ127で検知した高温側冷凍サイクル120の凝縮温度Tchが高温側凝縮温度の目標値Tchsとなるように、高温側圧縮機121の運転周波数を補正する。
上記例の運転条件では、高温側凝縮温度の目標値Tchs=58℃のもとで、水熱媒往き温度Twoが57℃となると、高温側圧縮機121の運転周波数が据え置いたままでは、高温側凝縮温度の目標値Tchは58℃を超えてしまう。そこで、ステップS007では、高温側圧縮機121の運転周波数を下げることになる。
なお、温水生成装置100の起動中や、利用者の設定により、温水を供給するラジエータや床暖房パネルの数が増えた直後には、水熱媒往き温度Twoが目標水熱媒往き温度Twosに速やかに到達するように、ステップS007の補正は行わないようにしてもよい。
次に、制御部は、タイマTmをリセットし(ステップS008)、時間TLごとにタイ
マカウントを行う(ステップS009)。時間TLは、低温側圧縮機111の運転周波数を制御する時間間隔であり、高温側圧縮機121の運転周波数を制御する時間間隔THよりも短い。そして、ステップS010において、低温側凝縮温度検知センサ117で検知した低温側冷凍サイクル110の凝縮温度Tclが低温側凝縮温度の目標値Tclsとなるように、低温側圧縮機111の運転周波数を補正する。
マカウントを行う(ステップS009)。時間TLは、低温側圧縮機111の運転周波数を制御する時間間隔であり、高温側圧縮機121の運転周波数を制御する時間間隔THよりも短い。そして、ステップS010において、低温側凝縮温度検知センサ117で検知した低温側冷凍サイクル110の凝縮温度Tclが低温側凝縮温度の目標値Tclsとなるように、低温側圧縮機111の運転周波数を補正する。
ステップS007で、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhを下げると、高温側冷凍サイクル120の高温側冷媒の循環量が減少し、カスケード熱交換器112の流路112bを流れる高温側冷媒が蒸発するために必要な熱量は減少する。結果、カスケード熱交換器112の流路112aを流れる低温側冷媒が供給する熱は過剰となり、低温側冷凍サイクル110の凝縮温度は急激に上昇する。
ステップS009では、このような低温側冷凍サイクル110の凝縮温度の急激な上昇を抑えるため、高温側圧縮機121の運転周波数を制御する時間間隔THよりも短い時間間隔TLで、低温側圧縮機111の運転周波数Fqlを下げる制御を行う。
なお、低温側圧縮機111の運転周波数Fqlを制御する時間間隔TLは、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhの制御する時間間隔THの間にも行えるように、THの2分の1以下とすることが望ましい。例えば、TH=30秒のとき、TL=10秒とすれば、高温側圧縮機121の運転周波数が変化した場合でも、その高温側圧縮機121の運転周波数の元で、低温側圧縮機111の運転周波数の制御を3回行うことができる。
なお、本実施の形態では、主に、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhを下げる場合の例で説明したが、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhを上げる場合でも同様である。高温側圧縮機121の運転周波数Fqhを上げる場合とは、例えば、水熱媒往き温度Twoが目標水熱媒往き温度Twosを超える状態が続き、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhを落とすよう補正された状態で、利用者により目標水熱媒往き温度Twosが高めに設定変更される場合などである。
この場合、ステップS007では、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhを上昇させ、また、ステップS010では、低温側圧縮機111の運転周波数Fqlを上昇させる制御を行う。
ステップS011において、タイマTmと時間間隔THを比較し、タイマTmが、時間間隔THよりも大きい値である場合は、ステップS002に戻る。一方、タイマTmが、時間間隔THよりも小さい値である場合、ステップS009に戻る。
以上のように、本実施の形態では、低温側圧縮機111の運転周波数Fqlの制御は、常に高温側圧縮機121の運転周波数Fqhの制御間隔の間にも行うので、水熱媒往き温度Twoの目標水熱媒往き温度Twosからの乖離を抑制するために、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhが変化したのち、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhが一定の状態で、低温側圧縮機111の運転周波数のみの制御を、低温側冷凍サイクル110の凝縮温度の急上昇/急下降に対応して行うことになる。よって、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhの変化による、低温側冷凍サイクル110の凝縮温度の急上昇/急下降を早期に抑えることが可能となり、低温側冷凍サイクル110の運転状態を安定化させることができる。
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2における、制御部の制御動作を説明したフローチャートである。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同一の部分については同一符号を
付し、その詳細な説明は省略する。
図3は、本発明の実施の形態2における、制御部の制御動作を説明したフローチャートである。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同一の部分については同一符号を
付し、その詳細な説明は省略する。
図3は、図2と比較して、ステップS008とS009の間に、ステップS012〜S014が入ったフローとなっている。その他の処理は、図2と同じなので、本実施の形態では、ステップS012〜S014の動作について主に説明する。
制御部は、タイマTmをリセットした(ステップS008)のち、その直前のステップS006もしくはS007にて、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhを変更したか否かを判断する(ステップS012)。
高温側圧縮機121の運転周波数Fqhを変更したと判断した場合は、実施の形態1で記載したように、Fqh変更により、低温側冷凍サイクル110の凝縮温度が急上昇、あるいは急下降する可能性があるため、低温側圧縮機111の運転周波数を制御する時間間隔TLを、高温側圧縮機121の運転周波数を制御する時間間隔THの2分の1以下であるTLsに設定する(ステップS013)。
一方、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhを変更していないと判断した場合は、低温側冷凍サイクル110の凝縮温度が急上昇、あるいは急下降する可能性はないため、低温側圧縮機111の運転周波数Fqlを制御する時間間隔TLを、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhを制御する時間間隔THに設定する(ステップS014)。
高温側圧縮機121の運転周波数Fqhを変更したか否かにより、低温側圧縮機111の運転周波数Fqlを制御する時間間隔TLを変更するステップS012〜S014以降の制御は、実施の形態1と同じである。
以上のように、本実施の形態では、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhが変化しない場合は、低温側圧縮機111の運転周波数Fqlの制御間隔TLは、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhの制御間隔THと略一致させ、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhが変化したときのみ、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhの制御間隔THの間にも行うよう、低温側圧縮機111の運転周波数Fqlを制御する時間間隔TLを短く変更する。
これにより、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhの変化による、低温側冷凍サイクル110の凝縮温度の急上昇/急下降を早期に抑えることが可能となるとともに、熱媒体温度や外気温度の変化などによる、高温側圧縮機121の運転周波数Fqhの変化以外の比較的緩やかな冷凍サイクルの変化に対し、過剰に反応することなく、低温側冷凍サイクル110を安定化させることができる。
以上のように、本発明にかかる冷凍サイクル装置は、冷凍サイクルの制御周期を適切に設定することで、安定性を向上させることができるので、温水生成、給湯、空調調和などの用途に用いられる冷凍サイクル装置として適用することができる。
100 冷凍サイクル装置(温水生成装置)
110 低温側冷凍サイクル
111 低温側圧縮機
112 カスケード熱交換器
113 低温側冷媒流量調整弁(低温側減圧装置)
114 空気熱交換器(低温側熱交換器)
120 高温側冷凍サイクル
121 高温側圧縮機
122 冷媒−水熱交換器(高温側熱交換器)
123 高温側冷媒流量調整弁(高温側減圧装置)
130 水熱媒サイクル
131 水循環ポンプ
110 低温側冷凍サイクル
111 低温側圧縮機
112 カスケード熱交換器
113 低温側冷媒流量調整弁(低温側減圧装置)
114 空気熱交換器(低温側熱交換器)
120 高温側冷凍サイクル
121 高温側圧縮機
122 冷媒−水熱交換器(高温側熱交換器)
123 高温側冷媒流量調整弁(高温側減圧装置)
130 水熱媒サイクル
131 水循環ポンプ
Claims (3)
- 低温側冷媒を圧縮する低温側圧縮機、前記低温側冷媒の凝縮器または蒸発器として機能するカスケード熱交換器、低温側減圧装置、前記低温側冷媒の蒸発器または凝縮器として機能し、熱源と熱交換する低温側熱交換器、を有する低温側冷凍サイクルと、
高温側冷媒を圧縮する高温側圧縮機、前記高温側冷媒の凝縮器または蒸発器として機能し、熱媒体と熱交換する高温側熱交換器、高温側減圧装置、前記高温側冷媒の蒸発器または凝縮器として機能し、前記低温側冷媒と前記高温側冷媒との間で熱交換する前記カスケード熱交換器、を有する高温側冷凍サイクルと、制御部と、を備え、
前記制御部は、前記高温側圧縮機の運転容量の制御周期の間に、前記低温側圧縮機の運転容量の制御を行うことを特徴とする、冷凍サイクル装置。 - 前記制御部は、前記高温側圧縮機の運転容量が変化した場合に、前記低温側圧縮機の運転容量の制御周期を変更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。
- 前記熱媒体は、水、または、不凍液であり、前記高温側熱交換器によって加温された前記熱媒体を、給湯と暖房の少なくとも一方に利用することを特徴とする、請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置を備える、温水生成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012140479A JP2014005961A (ja) | 2012-06-22 | 2012-06-22 | 冷凍サイクル装置及びそれを備えた温水生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=50103849
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104180548A (zh) * | 2014-08-18 | 2014-12-03 | 上海理工大学 | 复叠式制冷系统 |
JP2015215109A (ja) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | 三菱重工冷熱株式会社 | 多元冷凍装置の圧縮機の容量制御方法 |
JP2016003789A (ja) * | 2014-06-16 | 2016-01-12 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 温水生成装置 |
-
2012
- 2012-06-22 JP JP2012140479A patent/JP2014005961A/ja active Pending
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JP2016003789A (ja) * | 2014-06-16 | 2016-01-12 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 温水生成装置 |
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