JP2014031930A - Refrigeration cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus.
図9は、特許文献1に記載された冷凍サイクル装置の構成図である。冷凍サイクル装置400は、冷媒回路102及びバイパス回路103を備えている。冷媒回路102は、圧縮機121、凝縮器122、過冷却熱交換器123、主膨張弁124及び蒸発器125が環状に接続されることによって形成されている。バイパス回路103は、凝縮器122と主膨張弁124との間で冷媒回路102から分岐しており、バイパス膨張弁131及び過冷却熱交換器123を介して、圧縮機121の吸入側で冷媒回路102に接続されている。高圧冷媒は、凝縮器122から流出した後、過冷却熱交換器123に流入し、バイパス膨張弁131で減圧された低圧冷媒によって冷却される。
FIG. 9 is a configuration diagram of the refrigeration cycle apparatus described in Patent Document 1. The
冷媒回路102には、通常運転と除霜運転とを切り替えるための四方弁127が設けられている。除霜運転時において、四方弁127が破線で示された状態に切り換えられ、圧縮機121で圧縮された冷媒が蒸発器125に流入する。特許文献1には、除霜運転を行うとき、バイパス膨張弁131を閉じることが記載されている。
The
近年、地球温暖化、化石燃料の枯渇などの問題を受けて、資源及びエネルギーの消費を抑えることが益々重要になってきている。冷凍サイクル装置の効率をより一層高めるための方法として、除霜運転を効率的に実行するための技術が1つの答えとなりうる。 In recent years, in response to problems such as global warming and depletion of fossil fuels, it has become increasingly important to reduce the consumption of resources and energy. As a method for further improving the efficiency of the refrigeration cycle apparatus, a technique for efficiently executing the defrosting operation can be one answer.
すなわち、本開示は、
圧縮機、第1熱交換器、冷媒加熱器、第1膨張機構及び第2熱交換器を有し、これらの機器が環状に接続されることによって形成された主冷媒回路と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を前記第1熱交換器に流入させる第1モードと、前記圧縮機で圧縮された冷媒を前記第2熱交換器に流入させる第2モードとのいずれかのモードを選択的に示すように構成され、前記圧縮機と前記第1熱交換器との間において前記主冷媒回路に設けられた第1切換機構と、
前記冷媒加熱器と前記第1膨張機構との間の第1位置又は前記第1熱交換器と前記冷媒加熱器との間の第1位置において前記主冷媒回路から分岐し、前記冷媒加熱器を介して前記第2熱交換器と前記第1切換機構との間の第2位置で前記主冷媒回路に接続されたバイパス回路と、
前記第1位置と前記冷媒加熱器との間において前記バイパス回路に配置された第2膨張機構と、
前記第2熱交換器に堆積した霜を溶かすための除霜運転時において、前記第1切換機構が前記第2モードを示すように前記第1切換機構を制御し、かつ圧縮された冷媒が前記第2位置から前記第1位置へと向かって前記バイパス回路を流れることを許容するように前記第2膨張機構を制御する制御器と、
を備えた、冷凍サイクル装置を提供する。
That is, this disclosure
A main refrigerant circuit formed by connecting a compressor, a first heat exchanger, a refrigerant heater, a first expansion mechanism, and a second heat exchanger, and these devices are connected in a ring;
One of a first mode in which the refrigerant compressed by the compressor flows into the first heat exchanger and a second mode in which the refrigerant compressed by the compressor flows into the second heat exchanger A first switching mechanism provided in the main refrigerant circuit between the compressor and the first heat exchanger;
Branching from the main refrigerant circuit at a first position between the refrigerant heater and the first expansion mechanism or at a first position between the first heat exchanger and the refrigerant heater; A bypass circuit connected to the main refrigerant circuit at a second position between the second heat exchanger and the first switching mechanism,
A second expansion mechanism disposed in the bypass circuit between the first position and the refrigerant heater;
During the defrosting operation for melting the frost accumulated in the second heat exchanger, the first switching mechanism is controlled so that the first switching mechanism shows the second mode, and the compressed refrigerant is A controller that controls the second expansion mechanism to allow flow through the bypass circuit from a second position toward the first position;
A refrigeration cycle apparatus is provided.
上記の冷凍サイクル装置によれば、除霜運転時において、第2位置から第1位置に向かってバイパス回路に圧縮冷媒を流すことができる。冷媒加熱器において、主冷媒回路を流れる冷媒とバイパス回路を流れる冷媒とが熱交換することによって、冷媒加熱器の出口における冷媒の密度を下げることができる。すると、第1熱交換器と冷媒加熱器との間の流路に存在する冷媒量(質量)が減少し、それ以外の流路における冷媒量(質量)の割合が増加する。つまり、冷媒循環量が増加するので、除霜時間を短縮することができる。 According to the above refrigeration cycle apparatus, the compressed refrigerant can flow through the bypass circuit from the second position toward the first position during the defrosting operation. In the refrigerant heater, the density of the refrigerant at the outlet of the refrigerant heater can be reduced by exchanging heat between the refrigerant flowing through the main refrigerant circuit and the refrigerant flowing through the bypass circuit. Then, the refrigerant quantity (mass) existing in the flow path between the first heat exchanger and the refrigerant heater decreases, and the ratio of the refrigerant quantity (mass) in the other flow paths increases. That is, since the refrigerant circulation amount increases, the defrosting time can be shortened.
本開示の第1態様は、
圧縮機、第1熱交換器、冷媒加熱器、第1膨張機構及び第2熱交換器を有し、これらの機器が環状に接続されることによって形成された主冷媒回路と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を前記第1熱交換器に流入させる第1モードと、前記圧縮機で圧縮された冷媒を前記第2熱交換器に流入させる第2モードとのいずれかのモードを選択的に示すように、前記圧縮機と前記第1熱交換器との間において前記主冷媒回路に設けられた第1切換機構と、
前記冷媒加熱器と前記第1膨張機構との間の第1位置又は前記第1熱交換器と前記冷媒加熱器との間の第1位置において前記主冷媒回路から分岐し、前記冷媒加熱器を介して前記第2熱交換器と前記第1切換機構との間の第2位置で前記主冷媒回路に接続されたバイパス回路と、
前記第1位置と前記冷媒加熱器との間において前記バイパス回路に配置された第2膨張機構と、
前記第2熱交換器に堆積した霜を溶かすための除霜運転時において、前記第1切換機構が前記第2モードを示すように前記第1切換機構を制御し、かつ圧縮された冷媒が前記第2位置から前記第1位置へと向かって前記バイパス回路を流れることを許容するように前記第2膨張機構を制御する制御器と、
を備えた、冷凍サイクル装置を提供する。
The first aspect of the present disclosure is:
A main refrigerant circuit formed by connecting a compressor, a first heat exchanger, a refrigerant heater, a first expansion mechanism, and a second heat exchanger, and these devices are connected in a ring;
One of a first mode in which the refrigerant compressed by the compressor flows into the first heat exchanger and a second mode in which the refrigerant compressed by the compressor flows into the second heat exchanger A first switching mechanism provided in the main refrigerant circuit between the compressor and the first heat exchanger,
Branching from the main refrigerant circuit at a first position between the refrigerant heater and the first expansion mechanism or at a first position between the first heat exchanger and the refrigerant heater; A bypass circuit connected to the main refrigerant circuit at a second position between the second heat exchanger and the first switching mechanism,
A second expansion mechanism disposed in the bypass circuit between the first position and the refrigerant heater;
During the defrosting operation for melting the frost accumulated in the second heat exchanger, the first switching mechanism is controlled so that the first switching mechanism shows the second mode, and the compressed refrigerant is A controller that controls the second expansion mechanism to allow flow through the bypass circuit from a second position toward the first position;
A refrigeration cycle apparatus is provided.
本開示の第2態様は、第1態様に加え、前記冷媒加熱器と前記第2位置との間において前記バイパス回路から分岐し、前記バイパス回路を流れた冷媒が前記第1切換機構を迂回して前記圧縮機に吸入されるように、前記圧縮機の吸入口と前記第1切換機構との間の第3位置において前記主冷媒回路に接続された補助バイパス回路と、前記バイパス回路と前記補助バイパス回路との分岐位置に配置された第2切換機構と、をさらに備えた、冷凍サイクル装置を提供する。補助バイパス回路13及び第2切換機構42を使用すれば、暖房運転と除霜運転とをスムーズに切り換えることができる。また、冷房運転時にバイパス回路12に冷媒が流入することを阻止できる。
In addition to the first aspect, the second aspect of the present disclosure branches from the bypass circuit between the refrigerant heater and the second position, and the refrigerant flowing through the bypass circuit bypasses the first switching mechanism. An auxiliary bypass circuit connected to the main refrigerant circuit at a third position between the suction port of the compressor and the first switching mechanism, the bypass circuit, and the auxiliary A refrigeration cycle apparatus further comprising a second switching mechanism disposed at a branch position with respect to the bypass circuit. If the
本開示の第3態様は、第1態様に加え、前記冷媒加熱器と前記第2位置との間において前記バイパス回路に設けられた開閉弁をさらに備えた、冷凍サイクル装置を提供する。 According to a third aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, there is provided a refrigeration cycle apparatus further including an on-off valve provided in the bypass circuit between the refrigerant heater and the second position.
本開示の第4態様は、第1〜第3態様のいずれか1つに加え、暖房運転時において、前記制御器は、前記第1切換機構が前記第1モードを示すように前記第1切換機構を制御し、かつ前記第1熱交換器を通過した冷媒の一部が前記バイパス回路を経由して前記圧縮機に吸入されるように前記第2膨張機構を制御する、冷凍サイクル装置を提供する。これにより、冷媒の過冷却度が適切に確保され、第1膨張機構でフラッシュガスが発生することを防止できる。 According to a fourth aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first to third aspects, during the heating operation, the controller may change the first switching so that the first switching mechanism indicates the first mode. Provided is a refrigeration cycle apparatus that controls a mechanism and controls the second expansion mechanism so that a part of the refrigerant that has passed through the first heat exchanger is sucked into the compressor via the bypass circuit. To do. Thereby, the supercooling degree of a refrigerant | coolant is ensured appropriately and it can prevent that flash gas generate | occur | produces with a 1st expansion mechanism.
本開示の第5態様は、第2態様に加え、暖房運転時において、前記制御器は、前記第1切換機構が前記第1モードを示すように前記第1切換機構を制御し、かつ前記第1熱交換器を通過した冷媒の一部が前記バイパス回路及び前記補助バイパス回路を経由して前記第1位置から前記第3位置へと導かれるように、前記第2膨張機構及び前記第2切換機構を制御する、冷凍サイクル装置を提供する。これにより、冷媒の過冷却度が適切に確保され、第1膨張機構でフラッシュガスが発生することを防止できる。 In a fifth aspect of the present disclosure, in addition to the second aspect, during the heating operation, the controller controls the first switching mechanism so that the first switching mechanism indicates the first mode, and the first switching mechanism The second expansion mechanism and the second switch so that a part of the refrigerant that has passed through one heat exchanger is guided from the first position to the third position via the bypass circuit and the auxiliary bypass circuit. Provided is a refrigeration cycle apparatus for controlling a mechanism. Thereby, the supercooling degree of a refrigerant | coolant is ensured appropriately and it can prevent that flash gas generate | occur | produces with a 1st expansion mechanism.
本開示の第6態様は、第1〜第5態様のいずれか1つに加え、前記第1膨張機構と前記第2熱交換器との間において前記主冷媒回路に配置された温度センサをさらに備え、除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、冷凍サイクル装置を提供する。 According to a sixth aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first to fifth aspects, a temperature sensor disposed in the main refrigerant circuit between the first expansion mechanism and the second heat exchanger is further provided. And a refrigeration cycle apparatus that adjusts the flow rate of the refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism based on a detection value of the temperature sensor during a defrosting operation.
本開示の第7態様は、第1〜第5態様のいずれか1つに加え、前記第2熱交換器に配置された温度センサをさらに備え、除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、冷凍サイクル装置を提供する。 In addition to any one of the first to fifth aspects, the seventh aspect of the present disclosure further includes a temperature sensor arranged in the second heat exchanger, and a detection value of the temperature sensor during the defrosting operation. And a refrigeration cycle apparatus for adjusting the flow rate of the refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism.
本開示の第8態様は、第1〜第5態様のいずれか1つに加え、前記第1熱交換器と前記冷媒加熱器との間において前記主冷媒回路に配置された温度センサをさらに備え、除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、冷凍サイクル装置を提供する。 The eighth aspect of the present disclosure further includes a temperature sensor arranged in the main refrigerant circuit between the first heat exchanger and the refrigerant heater in addition to any one of the first to fifth aspects. In the defrosting operation, a refrigeration cycle apparatus is provided that adjusts the flow rate of the refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism based on the detection value of the temperature sensor.
本開示の第9態様は、第1〜第5態様のいずれか1つに加え、前記第1熱交換器に配置された温度センサをさらに備え、除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、冷凍サイクル装置を提供する。 In addition to any one of the first to fifth aspects, the ninth aspect of the present disclosure further includes a temperature sensor arranged in the first heat exchanger, and a detection value of the temperature sensor during the defrosting operation. And a refrigeration cycle apparatus for adjusting the flow rate of the refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism.
本開示の第10態様は、第1〜第5態様のいずれか1つに加え、前記冷媒加熱器と前記第1膨張機構との間において前記主冷媒回路に配置された温度センサをさらに備え、除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、冷凍サイクル装置を提供する。 The tenth aspect of the present disclosure further includes a temperature sensor disposed in the main refrigerant circuit between the refrigerant heater and the first expansion mechanism, in addition to any one of the first to fifth aspects. Provided is a refrigeration cycle apparatus that adjusts the flow rate of refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism based on a detection value of the temperature sensor during a defrosting operation.
本開示の第11態様は、第1〜第5態様のいずれか1つに加え、前記圧縮機の吸入冷媒の温度を検出する温度センサをさらに備え、除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、冷凍サイクル装置を提供する。 In an eleventh aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first to fifth aspects, the eleventh aspect further includes a temperature sensor that detects a temperature of the refrigerant sucked in the compressor, and the temperature sensor is detected during a defrosting operation. Provided is a refrigeration cycle apparatus that adjusts the flow rate of refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism based on the value.
本開示の第12態様は、第1〜第5態様のいずれか1つに加え、前記圧縮機の吐出冷媒の温度を検出する温度センサをさらに備え、除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、冷凍サイクル装置を提供する。 A twelfth aspect of the present disclosure includes, in addition to any one of the first to fifth aspects, a temperature sensor that detects a temperature of refrigerant discharged from the compressor, and detects the temperature sensor during a defrosting operation. Provided is a refrigeration cycle apparatus that adjusts the flow rate of refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism based on the value.
本開示の第13態様は、第2態様に加え、前記冷媒加熱器と前記第2切換機構との間において前記バイパス回路に配置された温度センサをさらに備え、除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、冷凍サイクル装置を提供する。 A thirteenth aspect of the present disclosure includes, in addition to the second aspect, a temperature sensor disposed in the bypass circuit between the refrigerant heater and the second switching mechanism, and the temperature sensor during the defrosting operation A refrigeration cycle apparatus is provided that adjusts the flow rate of the refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism based on the detected value.
本開示の第14態様は、第1〜第5態様のいずれか1つに加え、前記第1熱交換器において冷媒と熱交換するべき熱媒体を前記第1熱交換器に供給する供給経路と、前記供給経路に配置された温度センサと、をさらに備え、除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、冷凍サイクル装置を提供する。 A fourteenth aspect of the present disclosure includes, in addition to any one of the first to fifth aspects, a supply path that supplies the first heat exchanger with a heat medium that is to exchange heat with a refrigerant in the first heat exchanger. And a temperature sensor arranged in the supply path, and adjusts the flow rate of the refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism based on the detection value of the temperature sensor during the defrosting operation. A refrigeration cycle apparatus is provided.
本開示の第15態様は、第1〜第5態様のいずれか1つに加え、前記第1熱交換器において冷媒と熱交換した熱媒体を回収する回収経路と、前記回収経路に配置された温度センサと、をさらに備え、除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、冷凍サイクル装置を提供する。 According to a fifteenth aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first to fifth aspects, a recovery path that recovers a heat medium that has exchanged heat with a refrigerant in the first heat exchanger, and the recovery path are arranged in the recovery path There is provided a refrigeration cycle apparatus further comprising a temperature sensor, wherein the flow rate of the refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism is adjusted based on a detection value of the temperature sensor during a defrosting operation.
第6〜第15態様によれば、第1熱交換器と冷媒加熱器との間において、冷媒の密度を最適化することができる。第2熱交換器の霜を溶かすための冷媒の流量が減りすぎることも防止できる。また、冷凍サイクル装置が温水装置に適用されている場合、除霜運転時において、温水を循環させるための配管が凍結及び破損することを防止できる。 According to the sixth to fifteenth aspects, the density of the refrigerant can be optimized between the first heat exchanger and the refrigerant heater. It can also prevent that the flow volume of the refrigerant | coolant for melting the frost of a 2nd heat exchanger reduces too much. Moreover, when the refrigeration cycle apparatus is applied to the hot water apparatus, it is possible to prevent the piping for circulating the hot water from being frozen and broken during the defrosting operation.
本開示の第16態様は、第1〜第15態様のいずれか1つの冷凍サイクル装置を有する、冷温水装置を提供する。温水を使用して室内の暖房を行うことができ、冷水を使用して室内の冷房を行うことができる。 A sixteenth aspect of the present disclosure provides a cold / hot water apparatus having any one of the refrigeration cycle apparatuses according to the first to fifteenth aspects. Indoor heating can be performed using hot water, and indoor cooling can be performed using cold water.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following embodiment.
図1に示すように、冷凍サイクル装置100は、制御器5、主冷媒回路11及びバイパス回路12を備えている。冷凍サイクル装置100は、例えば、温水及び冷水を生成できる冷温水装置に適用されている。温水を使用して室内の暖房を行うことができ、冷水を使用して室内の冷房を行うことができる。
As shown in FIG. 1, the
主冷媒回路11は、圧縮機22、第1熱交換器23、冷媒加熱器24、第1膨張機構31、第2熱交換器25及びアキュームレータ21を有する。これらの機器が冷媒管で環状に接続され、これにより、主冷媒回路11が形成されている。
The main
主冷媒回路11には、圧縮機22と第1熱交換器23との間において、第1切換機構41が設けられている。第1切換機構41を制御することによって、暖房運転と除霜運転(又は冷房運転)との間で運転モードを相互に切り換えることができる。図1において、暖房運転時には、破線矢印で示す方向に冷媒が循環する。除霜運転時及び冷房運転時には、実線矢印で示す方向に冷媒が循環する。暖房運転時において、第1熱交換器23及び第2熱交換器25は、それぞれ、凝縮器(放熱器)及び蒸発器の機能を果たす。除霜運転時及び冷房運転時において、第1熱交換器23及び第2熱交換器25は、それぞれ、蒸発器及び凝縮器(放熱器)の機能を果たす。
The main
第1切換機構41は、第1モードと第2モードとのいずれかのモードを選択的に示すように構成されている。第1モードは、圧縮機22で圧縮された冷媒を第1熱交換器23に流入させるモードであり、暖房運転に対応している。第1切換機構41は、第1モードにおいて、圧縮機22の吐出経路を第1熱交換器23に接続させ、圧縮機22の吸入経路を第2熱交換器25に接続させる。第2モードは、圧縮機22で圧縮された冷媒を第2熱交換器25に流入させるモードであり、冷房運転又は除霜運転に対応している。第1切換機構41は、第2モードにおいて、圧縮機22の吐出経路を第2熱交換器25に接続させ、圧縮機22の吸入経路を第1熱交換器23に接続させる。本実施形態において、第1切換機構41は四方弁である。ただし、第1切換機構41は、冷媒の流れ方向を変更する機能を有する限り、四方弁に限定されない。例えば、2つの三方弁を使用して、四方弁と同じ機能を実現できる。
The
バイパス回路12は、冷媒加熱器24と第1膨張機構31との間の第1位置(点dの近傍)において、主冷媒回路11から分岐し、冷媒加熱器24を介して第2熱交換器25と第1切換機構41との間の第2位置(点b)で主冷媒回路11に接続されている。バイパス回路12には、第1位置(点dの近傍)と冷媒加熱器24との間において、第2膨張機構32が設けられている。バイパス回路12は、第1熱交換器23と冷媒加熱器24との間において、主冷媒回路11から分岐していてもよい。
The
冷媒加熱器24は、主冷媒回路11において、第1熱交換器23と第1膨張機構31との間に配置されている。冷媒加熱器24は、1次熱交換部24a及び2次熱交換部24bを含む。1次熱交換部24a及び2次熱交換部24bは、それぞれ、主冷媒回路11の一部及びバイパス回路12の一部によって形成されている。冷媒加熱器24の役割は、暖房運転時において、冷媒の過冷却度を十分に確保することにある。また、冷媒加熱器24は、除霜運転時において、冷媒の密度を適度に下げるために使用される。冷媒加熱器24として、二重管式熱交換器などの液体−冷媒熱交換器を使用できる。
The
第1熱交換器23は、冷媒と熱媒体との間で熱交換を生じさせる。冷凍サイクル装置100が冷温水装置に適用されているとき、熱媒体は、水、ブライン、オイルなどの液体である。第1熱交換器23として、二重管式熱交換器などの液体−冷媒熱交換器を使用できる。第2熱交換器25は、冷媒と外気との間で熱交換を生じさせる。第2熱交換器25として、フィンチューブ熱交換器などの空気−冷媒熱交換器を使用できる。なお、冷凍サイクル装置100が空気調和装置に適用されているとき、熱交換器23及び25は、いずれも空気−冷媒熱交換器でありうる。
The
図8に示すように、複数台の第1熱交換器23が主冷媒回路11に並列に設けられていてもよい。この構成は、冷凍サイクル装置100の能力が大きく、複数の場所で個別に暖房又は冷房が要求される場合に有利である。同様に、複数台の第2熱交換器25が主冷媒回路11に並列に設けられていてもよい。
As shown in FIG. 8, a plurality of
第1熱交換器23には、水供給経路72及び水回収経路71が接続されている。水供給経路72は、第1熱交換器23において冷媒と熱交換するべき熱媒体(典型的には、水)を第1熱交換器23に供給するために使用される。水回収経路71は、第1熱交換器23において冷媒と熱交換した熱媒体を回収するために使用される。水供給経路72及び水回収経路71は、循環ポンプ(図示せず)、ラジエータなどの熱交換端末(図示せず)、貯湯タンク(図示せず)などの機器とともに熱媒体回路を形成している。暖房運転時において、第1熱交換器23で温水が生成される。冷房運転時において、第1熱交換器23で冷水が生成される。温水又は冷水は、直接的又は貯湯タンクを経由して熱交換端末に送られ、熱交換端末によって暖房機能又は冷房機能が発揮される。
A
第1熱交換器23は、室内ユニット7に内蔵されて屋内に配置されうる。これにより、凍結による第1熱交換器23の破損を防止できる。第2熱交換器25は、冷媒と空気との間で熱交換を生じさせるために、屋外に配置されうる。第1熱交換器23を屋内に配置し、第2熱交換器25を屋外に配置するために、第1熱交換器23(室内ユニット7)は、第1接続配管61によって第1切換機構41に接続され、第2接続配管62によって冷媒加熱器24に接続されている。室内ユニット7の設置場所、冷凍サイクル装置100の能力などにもよるが、接続配管61及び62の長さは、例えば、3〜30mの範囲にある。第1接続配管61の前後には、コネクタが配置されている。同様に、第2接続配管62の前後には、コネクタが配置されている。後述するように、接続配管61及び62は、除霜運転の効率を低下させる原因の1つである。
The
本実施形態において、膨張機構31及び32は、それぞれ、開度を変更可能な弁である。膨張機構31及び32は、典型的には、電動膨張弁であり、制御器5によって制御される。膨張機構31及び32の開度を変更することによって、膨張機構31及び32を流れる冷媒の流量を調節できる。
In this embodiment, each of the
冷凍サイクル装置100は、さらに、補助バイパス回路13及び第2切換機構42を備えている。補助バイパス回路13は、冷媒加熱器24と第2位置(点b)との間においてバイパス回路12から分岐し、バイパス回路12を流れた冷媒が第1切換機構41を迂回して圧縮機22に吸入されるように、圧縮機22の吸入口と第1切換機構41との間の第3位置(点fの近傍)において主冷媒回路11に接続されている。本実施形態において、第3位置は、アキュームレータ21の入口の近傍に設定されている。補助バイパス回路13は、アキュームレータ21に直接接続されていてもよい。第2切換機構42は、バイパス回路12と補助バイパス回路13との分岐位置に配置されている。第2切換機構42は、典型的には、三方弁である。補助バイパス回路13及び第2切換機構42を使用すれば、暖房運転と除霜運転とをスムーズに切り換えることができる。また、冷房運転時にバイパス回路12に冷媒が流入することを阻止できる。
The
本実施形態において、第2切換機構42も第1モードと第2モードとのいずれかのモードを選択的に示すように構成されている。第1モードは、第1位置(点dの近傍)から第3位置(点fの近傍)に向かって冷媒がバイパス回路12及び補助バイパス回路13を流れることを許容するモードであり、暖房運転に対応している。第2切換機構42は、第1モードにおいて、補助バイパス回路13をバイパス回路12に接続させ、補助バイパス回路13に冷媒が流れることを許容する。第2モードは、第2位置(点b)から第1位置(点dの近傍)に向かって冷媒がバイパス回路12を流れることを許容するモードであり、除霜運転に対応している。つまり、本実施形態では、第1切換機構41と第2切換機構42とが互いに連動するように制御されうる。
In the present embodiment, the
冷凍サイクル装置100は、さらに、入水温度センサ51、第1温度センサ52、吐出温度センサ53、第2温度センサ54、バイパス温度センサ55及び吐出圧力センサ56を備えている。
The
入水温度センサ51は、水供給経路72に配置されており、第1熱交換器23に供給されるべき熱媒体(例えば、水)の温度を検出する。
The incoming
第1温度センサ52は、第1膨張機構31と第2熱交換器25との間において主冷媒回路11に配置されている。第1温度センサ52は、第2熱交換器25に配置されていてもよい。暖房運転時において、第1温度センサ52は、冷媒の蒸発温度を検出する。除霜運転時において、第1温度センサ52は、第2熱交換器25で冷却された冷媒の温度を検出する。例えば、除霜運転時において、第1温度センサ52の検出値が閾値を超えた場合に、第2熱交換器25に堆積した霜が十分に溶けたものと判断して除霜運転を終了する。
The
吐出温度センサ53は、圧縮機22と第1切換機構41との間において主冷媒回路11に配置されており、圧縮機22で圧縮された冷媒の温度(いわゆる吐出温度)を検出する。吐出温度センサ53は、圧縮機22の吐出口に配置されていてもよい。当業者に知られているように、吐出温度から冷凍サイクルの低圧側の温度(蒸発温度)を推定できる。
The
第2温度センサ54は、第1熱交換器23と冷媒加熱器24との間において主冷媒回路11に配置されている。詳細には、第2温度センサ54は、第2接続配管62と冷媒加熱器24との間において主冷媒回路11に配置されている。
The
バイパス温度センサ55は、冷媒加熱器24と第2切換機構42との間においてバイパス回路12に配置されている。バイパス温度センサ55は、バイパス回路12を流れる冷媒の温度を検出する。除霜運転時において、バイパス温度センサ55の検出値は、圧縮機22の吐出温度に概ね等しい。
The
吐出圧力センサ56は、圧縮機22と第1切換機構41との間において主冷媒回路11に配置されており、圧縮機22で圧縮された冷媒の圧力を検出する。吐出圧力センサ56は、圧縮機22の吐出口に配置されていてもよい。
The
制御器5は、各種センサの検出結果に基づき、暖房運転、冷房運転及び除霜運転が行われるように、第1膨張機構31、第2膨張機構32、第1切換機構41、第2切換機構42及び圧縮機22を適切に制御する。制御器5として、A/D変換回路、入出力回路、演算回路、記憶装置などを含むDSP(Digital Signal Processor)を使用できる。制御器5には、冷凍サイクル装置100を制御するためのプログラムが格納されている。
The
次に、冷凍サイクル装置100の暖房運転、冷房運転及び除霜運転について説明する。
Next, heating operation, cooling operation, and defrosting operation of the
(暖房運転)
暖房運転時において、制御器5は、第1切換機構41が第1モードを示すように第1切換機構41を制御する。さらに、制御器5は、第1熱交換器23を通過した冷媒の一部がバイパス回路12を経由して圧縮機22に吸入されるように第2膨張機構32を制御する。本実施形態では、第1熱交換器23を通過した冷媒の一部がバイパス回路12及び補助バイパス回路13を経由して第1位置(点dの近傍)から第3位置(点f)へと導かれるように、第2膨張機構32及び第2切換機構42を制御する。これにより、冷媒の過冷却度が適切に確保され、第1膨張機構31でフラッシュガスが発生することを防止できる。
(Heating operation)
During the heating operation, the
詳細には、第1切換機構41及び第2切換機構42は、それぞれ、第1モードを示すように制御される(図1の破線の状態)。冷媒は、圧縮機22から吐出された後、第1切換機構41及び第1接続配管61を経由して、第1熱交換器23に導かれる。第1熱交換器23において、冷媒と熱媒体(水)との間で熱交換が起こる。冷却された冷媒は、第2接続配管62を経由して、冷媒加熱器24の1次熱交換部24aに導かれる。1次熱交換部24aを流れる冷媒と2次熱交換部24bを流れる冷媒との間で熱交換が起こり、1次熱交換部24aを流れる冷媒の過冷却度が増える。過冷却状態の冷媒は、冷媒加熱器24の1次熱交換部24aから出た後、主冷媒回路11とバイパス回路12との分岐部(第1位置)に導かれる。
Specifically, the
冷媒の一部は、主冷媒回路11に進み、第1膨張機構31で減圧され、第2熱交換器25に導かれる。第2熱交換器25において、冷媒と空気との間で熱交換が起こる。加熱された冷媒は、第1切換機構41及びアキュームレータ21を経由して、圧縮機22に吸入される。冷媒の残部は、バイパス回路12に進み、第2膨張機構32で減圧され、冷媒加熱器24の2次熱交換部24bに導かれる。冷媒加熱器24において、1次熱交換部24aを流れる冷媒と2次熱交換部24bを流れる冷媒との間で熱交換が起こる。バイパス回路12、第2切換機構42及び補助バイパス回路13を通過した後、冷媒は、アキュームレータ21を経由して圧縮機22に吸入される。
A part of the refrigerant proceeds to the main
暖房運転時において、バイパス温度センサ55の検出値に基づき、第1膨張機構31及び第2膨張機構32を流れる冷媒の流量を調節することができる。
During the heating operation, the flow rate of the refrigerant flowing through the
(冷房運転)
冷房運転時において、制御部5は、第1切換機構41が第2モードを示すように第1切換機構41を制御する。さらに、制御部5は、圧縮された冷媒が第2位置(点b)から第1位置(点dの近傍)へと向かって流れることを禁止し、第2熱交換器25を通過した冷媒が、第1膨張機構31、冷媒加熱器24及び第1熱交換器23を経由して圧縮機22に吸入されるように、第2膨張機構32及び第2切換機構42を制御する。
(Cooling operation)
During the cooling operation, the
詳細には、第1切換機構41は第2モードを示すように制御される(図1の実線の状態)。第2切換機構42は第1モードを示すように制御される(図1の破線の状態)。冷媒は、圧縮機22から吐出された後、第2熱交換器25に導かれる。第2熱交換器25において、冷媒と空気との間で熱交換が起こる。冷却された冷媒は、第1膨張機構31で減圧され、主冷媒回路11とバイパス回路12との分岐部(第1位置)に導かれる。バイパス回路12に冷媒が流れないように、第2膨張機構32は閉じられている。
Specifically, the
冷房運転時において、冷媒の全量が冷媒加熱器24の1次熱交換部24aに導かれる。バイパス回路12の冷媒の流量がゼロなので、冷媒熱加熱器24において、冷媒同士の熱交換は起こらない。その後、冷媒は、第2接続配管62を経由して、第1熱交換器23に導かれる。第1熱交換器23において、冷媒と熱媒体との間で熱交換が起こる。加熱された冷媒は、第1接続配管61、第1切換機構41及びアキュームレータ21を経由して、圧縮機22に吸入される。
During the cooling operation, the entire amount of the refrigerant is led to the primary
(除霜運転)
外気温度が十分に低いときに暖房運転を続けると、第2熱交換器25に霜が堆積する。第2熱交換器25に堆積した霜を溶かすために、除霜運転時が定期的又は霜の堆積状況に応じて実行される。所定条件が満たされたとき、例えば、第2熱交換器25の表面温度が閾値温度を下回ったとき、除霜運転が始まる。除霜運転時において、制御器5は、第1切換機構41が第2モードを示すように第1切換機構41を制御する(図1の実線の状態)。さらに、制御器5は、圧縮された冷媒が第2位置(点b)から第1位置(点dの近傍)へと向かってバイパス回路12を流れることを許容するように第2膨張機構32及び第2切換機構42を制御する。
(Defrosting operation)
If the heating operation is continued when the outside air temperature is sufficiently low, frost accumulates on the
詳細には、第1切換機構41及び第2切換機構42は、それぞれ、第2モードを示すように制御される(図1の実線の状態)。冷媒は、圧縮機22から吐出された後、第2位置(点b)に導かれる。冷媒の大部分は、第2熱交換器25に導かれる。第2熱交換器25において、冷媒と霜との間で熱交換が起こる。冷媒の熱によって、第2熱交換器25に堆積した霜が溶ける。冷却された冷媒は、第1膨張機構31で減圧される。
Specifically, the
一方、冷媒の一部は、バイパス回路12に進み、冷媒加熱器24の2次熱交換部24bに導かれる。1次熱交換部24aを流れる冷媒と2次熱交換部24bを流れる冷媒との間で熱交換が起こり、1次熱交換部24aを流れる冷媒が加熱される。2次熱交換部24bから出た冷媒は、第2膨張機構32で減圧され、第1位置(点dの近傍)で主冷媒回路11の冷媒に合流する。
On the other hand, a part of the refrigerant proceeds to the
合流した冷媒は、冷媒加熱器24の1次熱交換部24aに導かれる。1次熱交換部24aを流れる冷媒は、2次熱交換部24bを流れる冷媒によって加熱される。加熱された冷媒は、第2接続配管62を経由して、第1熱交換器23に導かれる。冷媒は、第1熱交換器23においてさらに加熱され、その後、第1接続配管61、第1切換機構41及びアキュームレータ21を経由して圧縮機22に吸入される。なお、第1熱交換器23において、冷媒は、水供給経路72、水回収経路71などに残留している熱によって加熱される。
The merged refrigerant is guided to the primary
このように、冷媒加熱器24の2次熱交換部24bの流れ方向は、暖房運転時と除霜運転時とで異なる。本実施形態によれば、除霜運転時において、高温の冷媒をバイパス回路12の冷媒加熱器24に冷媒を流すことができる。そのため、第2接続配管62に冷媒が流入する前に冷媒加熱器24で冷媒を加熱し、その密度を下げることができる。
Thus, the flow direction of the secondary
仮に、除霜運転時にバイパス回路12に冷媒を流さない場合、冷媒加熱器24の1次熱交換部24aの出口(点e)において、冷媒は、比較的低い乾き度及び高い密度を有する。つまり、第2接続配管62の中の冷媒の密度も高い。先に説明したように、第2接続配管62は、例えば、3〜30mの長さを持っている。そのため、除霜運転が実行されているとき、相当量の冷媒が第2接続配管62に保持され、主冷媒回路11の他の部分の冷媒量が減少する。つまり、主冷媒回路11を循環する冷媒の質量流量が減少し、第2熱交換器25の霜を溶かすために用いられる熱量も減り、除霜に長い時間が必要となる。
If no refrigerant flows through the
これに対し、本実施形態によれば、バイパス回路12に高温の冷媒を流すことによって、冷媒加熱器24の1次熱交換部24aの出口(点e)における冷媒の密度を下げることができる。つまり、第2接続配管62に保持される冷媒の量を減らすことができる。従って、冷媒の循環量が増加し、除霜時間を効果的に短縮することができる。
On the other hand, according to this embodiment, the density of the refrigerant at the outlet (point e) of the primary
図2は、除霜運転時のモリエル線図である。点a〜点fで示されたサイクルは、本実施形態におけるサイクルである。点a’〜点f’で示されたサイクルは、除霜運転時にバイパス回路12に冷媒を流さなかった場合の参照サイクルである。図2の点a〜点fにおける冷媒の状態は、それぞれ、図1の点a〜点fにおける冷媒の状態を表している。参照サイクルの点a’〜点f’は、それぞれ、本実施形態のサイクルの点a〜点fに対応している。
FIG. 2 is a Mollier diagram during the defrosting operation. The cycle indicated by the points a to f is a cycle in the present embodiment. The cycle indicated by the points a ′ to f ′ is a reference cycle in the case where the refrigerant is not passed through the
本実施形態によれば、第2接続配管62での冷媒の保持量を減らし、主冷媒回路11の他の部分の冷媒量を増やすことができる。これにより、圧縮機21の吸入の冷媒の密度が増加し、さらに、冷凍サイクルの高圧側の冷媒の密度を増やすことができる。除霜運転時の冷凍サイクルを本実施形態とバイパス回路12に冷媒を流さない場合とで比較すると、本実施形態の冷凍サイクルは、全体的に高圧側にシフトしている。従って、第2熱交換器25における熱交換量が増加するので、除霜時間を短縮できる。
According to the present embodiment, the amount of refrigerant retained in the
図3は、第2接続配管62における冷媒の密度の変化を示すグラフである。除霜運転時にバイパス回路12に冷媒を流さない場合、点e’での冷媒の密度がD1であり、エンタルピがH1であると仮定する。除霜運転時にバイパス回路12に冷媒を流し、冷媒加熱器24で冷媒を加熱したとき、点eでの冷媒の密度はD2(<D1)であり、エンタルピはH2(>H1)となる。
FIG. 3 is a graph showing changes in refrigerant density in the
次に、図4のフローチャートを参照しつつ、除霜運転時において制御器5によって実行される除霜制御を説明する。図4中の「スタート」及び「エンド」は、それぞれ、除霜運転の開始及び終了を意味する。
Next, defrosting control executed by the
まず、除霜運転の開始後、圧縮機22の周波数(モータの回転数)を低下させる(ステップS1)。次に、第1膨張機構31(電動膨張弁)の開度を調節する。具体的には、第1膨張機構31の開度を除霜運転時用の初期開度に設定にする(ステップS2)。次に、第1切換機構41及び第2切換機構42が第2モード(図1の実線の状態)を示すように、第1切換機構41及び第2切換機構42を制御する(ステップS3及びS4)。次に、第2膨張機構32(電動膨張弁)の開度を調節する。具体的には、第2膨張機構32の開度を除霜運転時用の初期開度に設定する(ステップS5)。
First, after the start of the defrosting operation, the frequency of the compressor 22 (the number of rotations of the motor) is reduced (step S1). Next, the opening degree of the first expansion mechanism 31 (electric expansion valve) is adjusted. Specifically, the opening of the
第1膨張機構31の開度及び第2膨張機構32の開度を固定しつつ、第2熱交換器25の入口(暖房運転時の入口)における温度Tinを第1温度センサ52で検出する。さらに、冷媒加熱器24の入口(暖房運転時の入口)における温度Tscを第2温度センサ54で検出する(ステップS7)。ステップS8において、温度Tscが設定温度Tfreよりも高いかどうかを判断する。温度Tscが設定温度Tfre以下の場合には、冷媒加熱器24による加熱量を増やすために、第1膨張機構31の開度を閉方向に調節するとともに、第2膨張機構32の開度を開方向に調節してバイパス回路12の冷媒の流量を増やす(ステップS9)。つまり、第2温度センサ54の検出値に基づき、第1膨張機構41及び第2膨張機構42を流れる冷媒の流量を調節する。これにより、第1熱交換器23と冷媒加熱器24との間において、冷媒の密度を最適化することができる。第2熱交換器25の霜を溶かすための冷媒の流量が減りすぎることも防止できる。
While the opening degree of the
ステップS10において、温度Tinが終了温度Tdefよりも高いかどうかを判断する。温度Tinが終了温度Tdefよりも高い場合には、霜が溶け終わったものと判断する。その後、第2膨張機構32を全閉にする(ステップS11)。第1切換機構41及び第2切換機構42が第1モード(図1の破線の状態)を示すように、第1切換機構41及び第2切換機構42を制御する(ステップS12及びS13)。これにより、冷凍サイクル装置100が定常運転に移行する(ステップS14)。なお、ステップS11において、第2膨張機構32が全閉となるものの、定常運転では第2膨張機構32を開いてバイパス回路12に冷媒を流す。除霜運転から定常運転への過渡期など、第2膨張機構32をいったん全閉とし、しばらく時間が経過してから第2膨張機構32を開くことにより、冷凍サイクル装置100の信頼性が向上する可能性がある。もちろん、ステップS11において、第2膨張機構32を定常運転時の開度に調節してもよい。
In step S10, it is determined whether the temperature Tin is higher than the end temperature Tdef. When the temperature Tin is higher than the end temperature Tdef, it is determined that the frost has finished melting. Thereafter, the
なお、除霜運転時において、吐出温度センサ53、バイパス温度センサ55などの温度センサの検出値に基づき、第1膨張機構31及び第2膨張機構32の制御を行い、第1膨張機構31及び第2膨張機構32を流れる冷媒の流量を調節してもよい。具体的には、吐出温度センサ53又はバイパス温度センサ55の検出値(吐出温度)を使用して、圧縮機22の入口における冷媒の温度(いわゆる吸入温度)を推定する。吐出温度から吸入温度を推定できることは、当業者によく知られている。さらに、吸入温度から冷媒加熱器24の入口(暖房運転時の入口)における温度Tscを推定する。例えば、吸入温度と温度Tscとの関係を予め実験的に調べ、予め調べた関係を制御器5が持つことによって、吸入温度から温度Tscを推定できる。推定した温度Tscを使用して、図4のステップS8及びS9の処理を実行する。なお、温度Tscに代えて、推定された吸入温度が設定温度Tfre1よりも高いかどうかを判断し、ステップS9の処理を実行してもよい。
During the defrosting operation, the
また、除霜運転時において、第1温度センサ52の検出値に基づき、第1膨張機構31及び第2膨張機構32を流れる冷媒の流量を調節してもよい。第1温度センサ52は、第2熱交換器25に配置されていてもよい。具体的には、第1温度センサ52によって検出された温度Tinに基づき、除霜運転の状態を判断する。まず、温度Tinが設定温度Tdeよりも高いかどうかを判断する。温度Tinが設定温度Tde以下の場合には、除霜のための熱量を増やす必要があると判断する。除霜のための熱量を増やすには、第1熱交換器23と冷媒加熱器24との間において、冷媒の密度を下げることが有効である。従って、第1膨張機構31の開度を閉方向に調節するとともに、第2膨張機構32の開度を開方向に調節してバイパス回路12の冷媒の流量を増やす。これにより、第1熱交換器23と冷媒加熱器24との間において冷媒の密度が下がり、第2熱交換器25の冷媒の流量が増加し、除霜のための熱量も増える。
Further, during the defrosting operation, the flow rate of the refrigerant flowing through the
ただし、バイパス回路12の冷媒の流量が多すぎると、第2熱交換器25の冷媒の流量が不足する可能性がある。そのような状況に陥ることを回避するために、以下の処理を実行してもよい。すなわち、温度Tinの時間変化から除霜状態を把握する。具体的には、温度Tinが設定温度以下の温度範囲で低下し続ける場合には、バイパス回路12の冷媒の流量が多すぎると判断し、第1膨張機構31の開度を開方向に調節するとともに、第2膨張機構32の開度を閉方向に調節してバイパス回路12の冷媒の流量を減らす。このような制御を行うことにより第2熱交換器25の霜を溶かすための冷媒の流量が減りすぎることも防止できる。
However, if the flow rate of the refrigerant in the
また、冷凍サイクル装置100は、冷媒過熱器24と第1膨張機構31との間において主冷媒回路11に配置された温度センサ、圧縮機22の吸入冷媒の温度を検出する吸入温度センサなどの温度センサを備えていてもよい。除霜運転時において、これらのセンサの検出値に基づいて、第1膨張機構31及び第2膨張機構32の制御を行い、第1膨張機構31及び第2膨張機構32を流れる冷媒の流量を調節してもよい。具体的には、冷媒過熱器24と第1膨張機構31との間において主冷媒回路11に配置された温度センサ又は吸入温度センサの検出値を使用して、冷媒加熱器24の入口(暖房運転時の入口)における温度Tscを推定する。例えば、冷媒過熱器24と第1膨張機構31との間において主冷媒回路11に配置された温度センサによる検出値と温度Tscとの関係を予め実験的に調べ、予め調べた関係を制御器5が持つことによって、その検出値から温度Tscを推定できる。同様に、例えば、吸入温度と温度Tscとの関係を予め実験的に調べ、予め調べた関係を制御器5が持つことによって、吸入温度から温度Tscを容易に推定できる。推定した温度Tscを使用して、図4のステップS8及びS9の処理を実行する。なお、温度Tscに代えて、吸入温度などの推定された温度が設定温度Tfre2よりも高いかどうかを判断し、ステップS9の処理を実行してもよい。
Further, the
また、除霜運転時において、第1膨張機構31及び第2膨張機構32の開度をステップS2及びステップS5で初期開度に設定した後、除霜運転終了までその初期開度を維持してもよい。このようにすれば、除霜運転の効率面では不利かもしれないが、複雑な制御を排除できる。
In addition, during the defrosting operation, after the opening degree of the
また、冷凍サイクル装置100が温水装置に適用されている場合、除霜運転時に水供給経路72及び水回収経路71の配管が凍結及び破損する可能性がある。例えば、入水温度センサ51の検出値が閾値(例えば、5℃)を下回った場合に、バイパス回路12の冷媒の流量が増えるように第1膨張機構31及び第2膨張機構32を制御する。すなわち、入水温度センサ51の検出値に基づき、第1膨張機構31及び第2膨張機構32を流れる冷媒の流量を調節する。このようにすれば、第1熱交換器25に流入するべき冷媒のエンタルピが増加するので、上記の不具合を防止できる。入水温度センサ51に代えて、水回収経路71に配置された温度センサ(出水温度センサ)を使用して上記の制御を実行してもよい。
Moreover, when the
さらに、冷凍サイクル装置100は、第1熱交換器23に配置された温度センサを備えていてもよい。この温度センサの検出値から水供給回路72及び水回収経路71の中の熱媒体の温度を推定し、推定した温度が閾値(例えば、5℃)を下回った場合に、バイパス回路12の冷媒の流量が増えるように第1膨張機構31及び第2膨張機構32を制御する。すなわち、第1熱交換器23に配置された温度センサの検出値に基づき、第1膨張機構31及び第2膨張機構32を流れる冷媒の流量を調節する。これにより、上記の不具合を防止できる。
Furthermore, the
(変形例1)
図5は、変形例1に係る冷凍サイクル装置の構成図である。図5において、図1と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。
(Modification 1)
FIG. 5 is a configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to Modification 1. In FIG. 5, the same components as those in FIG.
本変形例の冷凍サイクル装置200においては、四方弁が第2切換機構43に使用されている。四方弁の1つの接続口を塞げば、四方弁は三方弁と同じ機能を果たすことができるので、四方弁を第2切換機構43に使用することも可能である。
In the
(変形例2)
図6は、変形例2に係る冷凍サイクル装置の構成図である。図6において、図1と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。
(Modification 2)
FIG. 6 is a configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to
本変形例の冷凍サイクル装置300では、先の実施形態における第2切換機構42及び補助バイパス回路13が省略されている。これらの代わりに、冷凍サイクル装置300は、冷媒加熱器24と第2位置(点b)との間においてバイパス回路12に設けられた開閉弁44を備えている。さらに、第1熱交換器23に加熱能力のみが必要とされる場合、すなわち、冷凍サイクル装置300が温水暖房機などの暖房専用機に適用される場合、開閉弁44を省略できる。冷房と暖房との両方の機能が要求される場合には、開閉弁44が必要である。
In the
次に、図7のフローチャートを参照しつつ、除霜運転時において制御器5によって実行される除霜制御を説明する。なお、図7に示すステップST1〜ST12は、それぞれ、図4に示すステップS1〜S3、S5〜S10及びS12〜S14に対応している。暖房運転時及び除霜運転時を通じて、開閉弁44は開いている。本変形例では、ステップST10において、第2膨張機構32の開度を閉方向に調節する。過渡期における冷凍サイクル装置300の信頼性を向上させるために、図4のステップS11で説明したように、第2膨張機構32を一時的に全閉としてもよい。
Next, defrosting control executed by the
なお、冷房運転時において、バイパス回路12に冷媒を流す必要はない。従って、冷房運転時において、開閉弁44は閉じられる。ただし、第2膨張機構32は、全閉とされず、一定の開度で開いている。これにより、第2膨張機構32と開閉弁44との間においてバイパス回路12に冷媒が閉じ込められることを防止できる。
Note that it is not necessary for the refrigerant to flow through the
冷媒の体積は温度の変化に伴って変化する。そのため、冷媒がバイパス回路12に閉じ込められていると、気温の上昇に伴ってバイパス回路12の中の冷媒の体積が増加し、バイパス回路12の破損などの不具合を招く可能性がある。第2膨張機構32を少しだけ開いておくことにより、こうした不具合を防止できる。
The volume of the refrigerant changes as the temperature changes. Therefore, if the refrigerant is confined in the
本発明に係る冷凍サイクル装置は、冷温水装置、給湯機、温水暖房機、空気調和装置などに広く利用できる。 The refrigeration cycle apparatus according to the present invention can be widely used in cold / hot water apparatuses, hot water heaters, hot water heaters, air conditioners, and the like.
5 制御器
7 室内機
11 主冷媒回路
12 バイパス回路
21 アキュームレータ
22 圧縮機
23 第1熱交換器
24 冷媒加熱器
25 第2熱交換器
31 第1膨張機構
32 第2膨張機構
41 第1切換機構
42,43 第2切換機構
44 開閉弁
51 入水温度センサ
52 第1温度センサ
53 吐出温度センサ
54 第2温度センサ
55 バイパス温度センサ
56 吐出圧力センサ
61 第1接続配管
62 第2接続配管
71 水回収経路
72 水供給経路
100〜300 冷凍サイクル装置
5
Claims (16)
前記圧縮機で圧縮された冷媒を前記第1熱交換器に流入させる第1モードと、前記圧縮機で圧縮された冷媒を前記第2熱交換器に流入させる第2モードとのいずれかのモードを選択的に示すように構成され、前記圧縮機と前記第1熱交換器との間において前記主冷媒回路に設けられた第1切換機構と、
前記冷媒加熱器と前記第1膨張機構との間の第1位置又は前記第1熱交換器と前記冷媒加熱器との間の第1位置において前記主冷媒回路から分岐し、前記冷媒加熱器を介して前記第2熱交換器と前記第1切換機構との間の第2位置で前記主冷媒回路に接続されたバイパス回路と、
前記第1位置と前記冷媒加熱器との間において前記バイパス回路に配置された第2膨張機構と、
前記第2熱交換器に堆積した霜を溶かすための除霜運転時において、前記第1切換機構が前記第2モードを示すように前記第1切換機構を制御し、かつ圧縮された冷媒が前記第2位置から前記第1位置へと向かって前記バイパス回路を流れることを許容するように前記第2膨張機構を制御する制御器と、
を備えた、冷凍サイクル装置。 A main refrigerant circuit formed by connecting a compressor, a first heat exchanger, a refrigerant heater, a first expansion mechanism, and a second heat exchanger, and these devices are connected in a ring;
One of a first mode in which the refrigerant compressed by the compressor flows into the first heat exchanger and a second mode in which the refrigerant compressed by the compressor flows into the second heat exchanger A first switching mechanism provided in the main refrigerant circuit between the compressor and the first heat exchanger;
Branching from the main refrigerant circuit at a first position between the refrigerant heater and the first expansion mechanism or at a first position between the first heat exchanger and the refrigerant heater; A bypass circuit connected to the main refrigerant circuit at a second position between the second heat exchanger and the first switching mechanism,
A second expansion mechanism disposed in the bypass circuit between the first position and the refrigerant heater;
During the defrosting operation for melting the frost accumulated in the second heat exchanger, the first switching mechanism is controlled so that the first switching mechanism shows the second mode, and the compressed refrigerant is A controller that controls the second expansion mechanism to allow flow through the bypass circuit from a second position toward the first position;
A refrigeration cycle apparatus comprising:
前記バイパス回路と前記補助バイパス回路との分岐位置に配置された第2切換機構と、
をさらに備えた、請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 The compressor branches from the bypass circuit between the refrigerant heater and the second position, and the refrigerant flowing through the bypass circuit bypasses the first switching mechanism and is sucked into the compressor. An auxiliary bypass circuit connected to the main refrigerant circuit at a third position between the suction port and the first switching mechanism;
A second switching mechanism disposed at a branch position between the bypass circuit and the auxiliary bypass circuit;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, further comprising:
除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 A temperature sensor disposed in the main refrigerant circuit between the first expansion mechanism and the second heat exchanger;
The refrigeration cycle according to any one of claims 1 to 5, wherein a flow rate of refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism is adjusted based on a detection value of the temperature sensor during a defrosting operation. apparatus.
除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 A temperature sensor disposed in the second heat exchanger;
The refrigeration cycle according to any one of claims 1 to 5, wherein a flow rate of refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism is adjusted based on a detection value of the temperature sensor during a defrosting operation. apparatus.
除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 A temperature sensor disposed in the main refrigerant circuit between the first heat exchanger and the refrigerant heater;
The refrigeration cycle according to any one of claims 1 to 5, wherein a flow rate of refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism is adjusted based on a detection value of the temperature sensor during a defrosting operation. apparatus.
除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 A temperature sensor disposed on the first heat exchanger;
The refrigeration cycle according to any one of claims 1 to 5, wherein a flow rate of refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism is adjusted based on a detection value of the temperature sensor during a defrosting operation. apparatus.
除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 A temperature sensor disposed in the main refrigerant circuit between the refrigerant heater and the first expansion mechanism;
The refrigeration cycle according to any one of claims 1 to 5, wherein a flow rate of refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism is adjusted based on a detection value of the temperature sensor during a defrosting operation. apparatus.
除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 A temperature sensor for detecting the temperature of refrigerant sucked in the compressor;
The refrigeration cycle according to any one of claims 1 to 5, wherein a flow rate of refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism is adjusted based on a detection value of the temperature sensor during a defrosting operation. apparatus.
除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 A temperature sensor for detecting the temperature of the refrigerant discharged from the compressor;
The refrigeration cycle according to any one of claims 1 to 5, wherein a flow rate of refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism is adjusted based on a detection value of the temperature sensor during a defrosting operation. apparatus.
除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 A temperature sensor disposed in the bypass circuit between the refrigerant heater and the second switching mechanism;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 2, wherein the flow rate of the refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism is adjusted based on a detection value of the temperature sensor during a defrosting operation.
前記供給経路に配置された温度センサと、をさらに備え、
除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 A supply path for supplying the first heat exchanger with a heat medium to be heat exchanged with the refrigerant in the first heat exchanger;
A temperature sensor disposed in the supply path,
The refrigeration cycle according to any one of claims 1 to 5, wherein a flow rate of refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism is adjusted based on a detection value of the temperature sensor during a defrosting operation. apparatus.
前記回収経路に配置された温度センサと、をさらに備え、
除霜運転時において、前記温度センサの検出値に基づき、前記第1膨張機構及び前記第2膨張機構を流れる冷媒の流量を調節する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 A recovery path for recovering the heat medium exchanged with the refrigerant in the first heat exchanger;
A temperature sensor disposed in the recovery path;
The refrigeration cycle according to any one of claims 1 to 5, wherein a flow rate of refrigerant flowing through the first expansion mechanism and the second expansion mechanism is adjusted based on a detection value of the temperature sensor during a defrosting operation. apparatus.
The cold / hot water apparatus which has a refrigeration cycle apparatus described in any one of Claims 1-15.
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JP2019190760A (en) * | 2018-04-26 | 2019-10-31 | 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 | Air conditioner |
CN114440494A (en) * | 2022-02-17 | 2022-05-06 | 广东芬尼克兹节能设备有限公司 | Compressor frequency adjusting method and device, computer equipment and storage medium |
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2012
- 2012-08-02 JP JP2012172035A patent/JP2014031930A/en active Pending
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