JP2017166709A - 冷凍サイクル装置及びそれを備えた温水暖房装置 - Google Patents

冷凍サイクル装置及びそれを備えた温水暖房装置 Download PDF

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Abstract

【課題】適正な冷凍サイクル状態に迅速に制御することで、低外気温度においても、加熱能力と効率を向上させることができる冷凍サイクル装置を提供すること。【解決手段】バイパス路３の過冷却熱交換器２３の上流側に設けられたバイパス膨張手段３１と、圧縮機２１から吐出された冷媒の飽和温度を検出する飽和温度検出手段５１と、圧縮機２１から吐出された冷媒の温度を検出する温度センサ６１とを備え、圧縮機２１から吐出された冷媒の温度が、飽和温度より所定温度高い温度以上であり、かつ、圧縮機２１の運転上限温度より所定温度低い温度未満であるときに、バイパス膨張手段３１の開度を開方向に動作させることを特徴とする冷凍サイクル装置で、圧縮機２１の吐出温度の異常上昇を抑制できる。【選択図】図１

Description

本発明は、放熱器から流出した冷媒の一部をバイパスし、主流冷媒とバイパス流冷媒との間で熱交換を行って主流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、この種の冷凍サイクル装置および温水暖房装置は冷媒回路の放熱器の下流側に過冷却熱交換器が設けられ、この過冷却熱交換器に膨張させた冷媒を流入させることにより放熱器から流出した冷媒を過冷却している（例えば、特許文献１参照）。
図５は、特許文献１に記載された従来の冷凍サイクル装置を示すものである。
図５に示すように、冷凍サイクル装置１００は、冷媒を循環させる冷媒回路１１０と、バイパス路１２０とを備えている。冷媒回路１１０は、圧縮機１１１、放熱器１１２、過冷却熱交換器１１３、主膨張弁１１４および蒸発器１１５が配管により環状に接続されて構成されている。
バイパス路１２０は、過冷却熱交換器１１３と主膨張弁１１４の間で冷媒回路１１０から分岐し、過冷却熱交換器１１３を経由して蒸発器１１５と圧縮機１１１の間で冷媒回路１１０につながっている。また、バイパス路１２０には、過冷却熱交換器１１３よりも上流側にバイパス膨張弁１２１が設けられている。
さらに、冷凍サイクル装置１００には、圧縮機１１１から吐出される冷媒の温度（圧縮機吐出管温度）Ｔｄを検出する温度センサ１４１と、蒸発器１１５に流入する冷媒の温度（蒸発器入口温度）Ｔｅを検出する温度センサ１４２と、バイパス路１２０において過冷却熱交換器１１３に流入する冷媒の温度（バイパス側入口温度）Ｔｂｉを検出する温度センサ１４３と、バイパス路１２０において過冷却熱交換器１１３から流出する冷媒の温度（バイパス側出口温度）Ｔｂｏを検出する温度センサ１４４とを備えている。
そして、温度センサ１４２で検出される蒸発器入口温度Ｔｅから圧縮機の吐出管の目標温度Ｔｄ（ｔａｒｇｅｔ）が設定され、温度センサ１４１で検出された吐出管温度Ｔｄが、その目標温度Ｔｄ（ｔａｒｇｅｔ）となるように、主膨張弁１１４を制御する主膨張弁制御部と、過冷却熱交換器１１３でのバイパス側出口温度Ｔｂｏとバイパス側入口温度Ｔｂｉとの差（Ｔｂｏ−Ｔｂｉ）が所定の目標値となるようにバイパス膨張弁１２１を制御するバイパス膨張弁制御部から構成されている。
特開平１０−６８５５３号公報
しかしながら、前記従来の構成では、バイパス膨張弁１２１はバイパス路１２０の入口側と出口側の温度差、即ち、バイパス路１２０出口の過熱度を制御するように動作するので、バイパス路１２０出口の冷媒状態を湿り状態に制御することができない。
その為に、外気温度が−２０℃のような極低温時の暖房運転時にバイパス膨張弁１２１を開けた場合、バイパス路１２０の冷媒流量が適正量まで増加するまでの間に、バイパス
路１２０を流れる冷媒が、過冷却熱交換器１１３にて極端に加熱されて、圧縮機１１１の吸入冷媒状態が過度の過熱状態となり、圧縮機１１１の吐出温度が異常上昇してしまう可能性がある。
従って、極低温外気温度時はバイパス路１２０を使用することができず、バイパス路１２０使用による運転効率向上効果を得ることができないために、効率が悪く、十分な加熱能力を確保できないという課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、適正な冷凍サイクル状態に迅速に制御することで、低外気温度においても、加熱能力と効率を向上させることができる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、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、前記放熱器と前記主膨張手段の間で前記冷媒回路から分岐され、前記過冷却熱交換器を経由して、前記圧縮機の圧縮室、または、前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記冷媒回路に接続されたバイパス路と、前記バイパス路の前記過冷却熱交換器の上流側に設けられたバイパス膨張手段と、前記圧縮機から吐出された冷媒の飽和温度を検出する飽和温度検出手段と、前記圧縮機から吐出された冷媒の温度を検出する温度センサと、制御装置と、を備え、前記圧縮機から吐出された冷媒の温度が、前記飽和温度より所定温度高い温度以上であり、かつ、前記圧縮機の運転上限温度より所定温度低い温度未満であるときに、前記バイパス膨張手段の開度を開方向に動作させることを特徴とするものである。
これにより、圧縮機の運転温度上限値より所定温度低い温度で、バイパス膨張弁の開度を開方向に動作させるので、バイパス路を介して高圧側から低圧側に過熱冷媒が流れるため、急激に吐出温度が上昇しても、圧縮機の運転上限温度まで到達するまでの間に、主膨張手段とバイパス膨張手段とが適正開度に制御されるため、バイパス路出口の冷媒が飽和状態となり、圧縮機の吐出温度の異常上昇を抑制できる。
また、特に、圧縮機の吐出冷媒が過熱状態で、バイパス膨張手段の開度を閉止状態から開状態とすることで、バイパス開始時に圧縮機の吐出温度が急激に上昇しても、バイパス路出口の冷媒が飽和状態となり、圧縮機の吐出温度の異常上昇を抑制できるとともに、圧縮機内のオイルに溶解していた冷媒は、蒸発して殆ど溶解していないので、圧縮機の油量が急激に減少することを防止できる。
本発明によれば、適正な冷凍サイクル状態に迅速に制御することで、低外気温度においても、加熱能力と効率を向上させることができ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におけ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圧縮機の吐出温度の温度設定を示す図 同冷凍サイクル装置の運転中のモリエル線図 同冷凍サイクル装置の運転制御のフローチャートを示す図 従来の冷凍サイクル装置の概略構成図
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、前記放熱器と前記主膨張手段の間で前記冷媒回路から分岐され、前記過
冷却熱交換器を経由して、前記圧縮機の圧縮室、または、前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記冷媒回路に接続されたバイパス路と、前記バイパス路の前記過冷却熱交換器の上流側に設けられたバイパス膨張手段と、前記圧縮機から吐出された冷媒の飽和温度を検出する飽和温度検出手段と、前記圧縮機から吐出された冷媒の温度を検出する温度センサと、制御装置と、を備え、前記圧縮機から吐出された冷媒の温度が、前記飽和温度より所定温度高い温度以上であり、かつ、前記圧縮機の運転上限温度より所定温度低い温度未満であるときに、前記バイパス膨張手段の開度を開方向に動作させ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、圧縮機の運転温度上限値より所定温度低い温度で、バイパス膨張弁の開度を開方向に動作させるので、バイパス路を介して高圧側から低圧側に過熱冷媒が流れるため、急激に吐出温度が上昇しても、圧縮機の運転上限温度まで到達するまでの時間に、主膨張手段とバイパス膨張手段とが適正開度に制御されるため、バイパス路出口の冷媒が飽和状態となり、圧縮機の吐出温度の異常上昇を抑制できる。
また、特に、圧縮機の吐出冷媒が過熱状態で、バイパス膨張手段の開度を閉止状態から開状態とすることで、バイパス開始時に圧縮機の吐出温度が急激に上昇しても、バイパス路出口の冷媒が飽和状態となり、圧縮機の吐出温度の異常上昇を抑制できるとともに、圧縮機内のオイルに溶解していた冷媒は、蒸発して殆ど溶解していないので、圧縮機の油量が急激に減少することを防止できる。
したがって、外気温度が−２０℃のような極低温時においても、過冷却熱交換器での主流冷媒とバイパス路を流れる冷媒との熱交換による蒸発器におけるエンタルピー差増大効果、および、高圧側から低圧側への冷媒のバイパスによる低圧側冷媒経路の圧力損失低減効果を活用することができ、より高い運転効率と十分な加熱能力を得ることができる。
第２の発明は、第１の発明において、前記バイパス膨張手段を閉止状態から開方向に動作させるとき、前記主膨張手段の開度は閉方向に動作させることを特徴とするものである。
これにより、主膨張手段での減圧量が増加し、蒸発温度の上昇を防止するので、バイパス膨張手段入口部の冷媒状態が速やかに液化され、短時間でバイパス路出口の冷媒を飽和状態にすることができる。
したがって、圧縮機の吐出温度が、目標温度に対して過度に上昇することを抑制できる。
第３の発明は、前記圧縮機から吐出された冷媒の温度が、前記圧縮機の運転上限温度より所定温度低い温度以上のとき、前記主膨張手段の開度を略最大開度にするとともに、前記圧縮機の回転数を低下させることを特徴とするものである。
これにより、圧縮機の運転消費電力を低下できるとともに、主膨張手段の減圧量が低下するので、蒸発器における冷媒の蒸発を抑制でき、圧縮機の吸入冷媒のエンタルピーが低下するので、圧縮機の吐出温度を短時間で低下させることができる。
すなわち、圧縮機の吐出温度を適正な温度まで低下しておいてから、バイパス膨張手段を開くので、再起動時など、圧縮機温度が高い状態においても、確実に圧縮機の吐出温度の異常上昇を防止できる。
第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれかの発明の冷凍サイクル装置を備えた温水暖
房装置で、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、本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクル装置および温水暖房装置の概略構成図を示すものである。
図１において、冷凍サイクル装置１Ａは、冷媒を循環させる冷媒回路２と、バイパス路３と、制御装置４とを備えている。
冷媒としては、例えば、Ｒ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒、Ｒ４１０Ａ等の擬似共沸混合冷媒、またはＲ３２等の単一冷媒等を用いることができる。
冷媒回路２は、圧縮機２１、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。
本実施の形態では、蒸発器２５と圧縮機２１の間に、気液分離を行うサブアキュムレータ２６および主アキュムレータ２７が設けられている。また、冷媒回路２には、通常運転と除霜運転とを切り換えるための四方弁２８が設けられている。
本実施の形態では、冷凍サイクル装置１Ａが、加熱手段により生成した温水を暖房に利用する温水暖房装置の加熱手段を構成しており、放熱器２２が、冷媒と水との間で熱交換を行わせて水を加熱する熱交換器となっている。
具体的には、放熱器２２に供給管７１と回収管７２が接続されており、供給管７１を通じて放熱器２２に水が供給され、放熱器２２で加熱された水（温水）が回収管７２を通じて回収されるようになっている。
回収管７２により回収された温水は、例えばラジエータ等の暖房機に直接的または貯湯タンクを介して送られ、これにより暖房が行われる。
本実施の形態では、バイパス路３は、過冷却熱交換器２３と主膨張弁２４の間で冷媒回路２から分岐し、過冷却熱交換器２３を経由して蒸発器２５と圧縮機２１の間における、サブアキュムレータ２６と主アキュムレータ２７の間の冷媒回路２に接続されている。
また、バイパス路３には、過冷却熱交換器２３よりも上流側にバイパス膨張弁（バイパス膨張手段）３１が設けられている。
また、冷媒回路２には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力（吐出圧力）Ｐｄを検出する圧力センサ５１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度（吐出温度）Ｔｄを検出する温度センサ６１とが設けられている。
なお、制御装置４は、圧力センサ５１、温度センサ６１で検出される検出値等に基づいて、圧縮機２１の回転数、四方弁２８の切り換え、ならびに主膨張弁２４およびバイパス膨張弁３１の開度を動作させる。
通常運転では、圧縮機２１から吐出された冷媒が、四方弁２８を介して、放熱器２２に
送られ、除霜運転では、圧縮機２１から吐出された冷媒が、四方弁２８を介して、蒸発器２５に送られる。図１では、通常運転時の冷媒の流れ方向を矢印で示している。
まず、本実施の形態の冷凍サイクル装置１Ａの通常運転における冷媒の状態変化について、図１に基づいて説明する。
圧縮機２１から吐出された高圧冷媒は、放熱器２２に流入し、放熱器２２を通過する水に放熱する。放熱器２２から流出した高圧冷媒は、過冷却熱交換器２３に流入し、バイパス膨張弁３１で減圧された低圧冷媒によって過冷却される。過冷却熱交換器２３から流出した高圧冷媒は、主膨張弁２４側とバイパス膨張弁３１側とに分配される。
主膨張弁２４側に分配された高圧冷媒は、主膨張弁２４によって減圧されて膨張した後に、蒸発器２５に流入する。蒸発器２５に流入した低圧冷媒は、ここで空気から吸熱する。
一方、バイパス膨張弁３１側に分配された高圧冷媒は、バイパス膨張弁３１によって減圧されて膨張した後に、過冷却熱交換器２３に流入する。過冷却熱交換器２３に流入した低圧冷媒は、放熱器２２から流出した高圧冷媒によって加熱される。その後、過冷却熱交換器２３から流出した低圧冷媒は、蒸発器２５から流出した低圧冷媒と合流し、再度、圧縮機２１に吸入される。
本実施の形態の冷凍サイクル装置１Ａの構成は、低外気温度時に圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力が低下して冷媒循環量が減少し、これにより放熱器２２の加熱能力が低下することを防止するためのものである。
これを実現するには、過冷却により蒸発器２５でのエンタルピー差を増大させるとともに、バイパス路３によって冷媒をバイパス路３に流通させることにより、冷媒回路２の低圧側部分を流れる吸熱効果の小さい気相冷媒の量を抑え、これにより冷媒回路２の低圧側部分での圧力損失を低減させることが重要である。
冷媒回路２の低圧側部分での圧力損失が低減すれば、その分、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力が上昇して比体積が減少するため、冷媒循環量が増加する。
また、蒸発器２５でのエンタルピー差を増大させれば、バイパス路３に冷媒を流通することにより蒸発器２５を通過する冷媒の質量流量が低下したとしても、蒸発器２５での吸熱量を確保することができる。
すなわち、冷媒の過冷却度とバイパス路３の冷媒の質量流量を最大にすれば、最大限の放熱器２２の加熱能力向上効果と冷凍サイクル装置１Ａの成績係数向上効果が得られる。
しかしながら、外気温度が−２０℃のような極低温時や利用側負荷の小さい場合に、バイパス路３に冷媒を流す効果を活用する場合は、バイパス路３に流れる冷媒の流量が適正になるまでの間に、圧縮機の吐出温度が異常上昇するといった問題がある。
従って、バイパス路３に冷媒を流通させることによる性能向上効果を幅広い条件で活用し、機器の効率を向上するためには、この吐出温度の異常上昇を抑制することが重要なのである。
そのために、本実施の形態では、図２に示すように、制御装置４は、圧縮機２１の吐出温度が、吐出圧力の飽和温度より第１所定温度高い第１設定温度以上であり、圧縮機２１
の吐出温度が、運転上限温度より第２所定温度低い第２設定温度未満（図２のＡゾーン）であり、かつ、圧縮機２１の運転回転数が目標とする回転数で運転中や目標回転数に移行運転中であるときに、バイパス膨張手段３１の開度を閉止状態から開状態となるように動作させ、かつ、主膨張弁２４の開度を所定量閉方向に動作させるのである。
また、制御装置４は、圧縮機２１の吐出温度が、第２設定温度以上（図２のＢゾーン）であるときには、主膨張弁２４の開度を略最大開度まで開き、圧縮機２１の回転数を低下させて運転させる。
これにより、バイパス膨張手段３１の開度を閉止状態から開状態となるバイパス開始時に、過熱冷媒がバイパスされて、急激に吐出温度が上昇しても、圧縮機２１の運転上限温度に到達するまでに時間があるので、その間に主膨張弁２４とバイパス膨張弁３１が適正開度まで制御できる。
特に、主膨張弁２４での減圧量が増加し、蒸発温度の上昇を防止するので、バイパス膨張手段３１入口部の冷媒状態が速やかに液化され、短時間でバイパス路３出口の冷媒が飽和状態となり、圧縮機２１の吐出温度の異常上昇を抑制できるのである。
また、バイパス膨張手段３１の開度を閉止状態から開状態となるバイパス開始時に、圧縮機２１の吐出温度が急激に上昇しても、圧縮機２１内のオイルに溶解していた冷媒は蒸発して殆ど溶解していないので、圧縮機２１の油量が急激に減少することがない。
したがって、圧縮機２１の給油不良による破損や、冷凍サイクル内のオイル循環量増加による性能低下などが防止できる。
さらに、再起動時など、圧縮機２１の吐出温度がすでに高い場合は、圧縮機２１の消費電力が低下するとともに、蒸発器２５における冷媒の蒸発が抑制され、圧縮機２１の吸入冷媒エンタルピーが低下して、図３のｃ点のように圧縮機２１の吐出温度が短時間で適正な温度まで低下する。
したがって、バイパス膨張手段３１の開度を閉止状態から開状態となるバイパス開始時には、常に圧縮機２１の吐出温度が適正な温度であるので、幅広い運転条件においても、確実に圧縮機２１の吐出温度の異常上昇を抑制できる。
なお、圧縮機２１の運転上限温度とは、圧縮機２１の耐久性等を考慮して、圧縮機２１の吐出温度、あるいは、圧縮機２１の本体の温度が異常上昇しないように、圧縮機２１の運転を停止させる温度である。
次に、本実施の形態の冷凍サイクル装置１Ａの通常運転時の制御仕様を、図４に示すフローチャートに基づいて、具体的に説明する。
本実施の形態では、制御装置４は、通常運転時に、温度センサ６１で検出された吐出温度Ｔｄが、圧力センサ５１で検出された吐出圧力Ｐｄに基づいて算出される吐出飽和温度ＳＴより、第１所定温度Ｔｍ１高い第１設定温度Ｔｓ１以上であり、圧縮機２１の吐出温度の運転上限温度ＬＴより第２所定温度Ｔｍ２低い第２設定温度Ｔｓ２未満であり、かつ、圧縮機２１の運転回転数が目標とする回転数Ｈｚｔであるときに、バイパス膨張弁３１を閉止状態から開状態となるように動作させるとともに、主膨張弁２４の開度を、所定開度Ｐｍ閉方向に動作させている。
また、吐出温度Ｔｄが、第２設定温度Ｔｓ２以上であるとき、主膨張弁２４の開度を最
大開度まで開き、圧縮機２１の回転数を低下させる。
以下、詳細に説明すると、まず、制御装置４は、バイパス膨張弁３１を閉止状態のまま、圧縮機２１を目標回転数Ｈｚｔで運転し、主膨張弁２４を通常制御する（ステップＳ１）。
そして、圧力センサ５１、温度センサ６１で、吐出温度Ｔｄと、吐出圧力Ｐｄとを検出する（ステップＳ２）。
次に、圧力センサ５１で検出した吐出圧力Ｐｄから、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力での吐出飽和温度ＳＴを算出し、吐出飽和温度ＳＴに第１所定温度Ｔｍ１を加算した値である第１設定温度Ｔｓ１と、圧縮機２１の吐出温度の運転上限温度ＬＴから第２所定温度を減算して第２設定温度Ｔｓ２を算出する（ステップＳ３）。この吐出飽和温度ＳＴの算出は、冷媒物性式を用いて行われる。
その後、制御装置４は、吐出温度Ｔｄと第１設定温度Ｔｓ１を比較し、ＴｄがＴｓ１以上か否かを判断する（ステップＳ４）。
吐出温度Ｔｄが、第１設定温度Ｔｓ１より低い場合には（ステップＳ４でＮＯ）、圧縮機２１の温度が低く、圧縮機２１内のオイルに冷媒が多く溶解している可能性があると判断し、バイパス膨張弁３１を閉止状態のまま運転を継続する。
一方、吐出温度Ｔｄが、第１設定温度Ｔｓ１以上の場合には（ステップＳ４でＹＥＳ）、圧縮機２１内のオイルに冷媒が殆ど溶解していないと判断し、次に、吐出温度Ｔｄが第２設定温度Ｔｓ２より低いか否かを判断する（ステップＳ５）。
吐出温度Ｔｄが、第２設定温度Ｔｓ２以上の場合には（ステップＳ５でＮＯ）、吐出温度Ｔｄが、圧縮機２１の運転上限温度ＬＴまで十分な温度差がなく、吐出温度Ｔｄが運転上限温度ＬＴに達するまでの時間が短いと判断し、主膨張弁２４の開度を最大開度まで開き、圧縮機２１の運転周波数を下限回転数に設定して、吐出温度Ｔｄを低下させる運転を実施する（ステップＳ６）。
そして、吐出温度Ｔｄが低下運転中のフラグを１にセット（ステップＳ７）した後、ステップＳ２に戻り、再度、吐出温度Ｔｄを監視する。
一方、吐出温度Ｔｄが、第２設定温度Ｔｓ２より低い場合には（ステップＳ５でＹＥＳ）、吐出温度Ｔｄが、バイパス膨張弁３１の開度を開方向に動作させる適正温度範囲であると判断し、その後、吐出温度低下運転中のフラグが１にセットされているか否かを判断する（ステップＳ８）。
フラグが１以外の場合（ステップＳ８でＮＯ）には、通常制御中であり、バイパス開始可能と判断し、バイパス膨張弁３１を、閉止状態から初期開度まで開くとともに、主膨張弁２４の開度を閉方向に所定開度Ｐｍ動作させる（ステップＳ１１）。
一方、フラグが１の場合には（ステップＳ８でＹＥＳ）、吐出温度低下運転を終了し、主膨張弁を初期開度に設定し、圧縮機を目標回転数に設定（ステップＳ９）した後、フラグを０にセット（ステップＳ１０）し、ステップＳ１１に移行する。
ステップ１１実行時は、圧縮機２１の回転数は目標回転数に到達している必要はなく、上昇途中でも良い。
以上のように、本実施の形態においては、冷媒回路２において、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する温度センサ６１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力を検出する圧力センサ５１と、制御装置４とを備えた構成であり、制御装置４は、通常運転時に、圧縮機２１の吐出温度が、吐出飽和温度より第１所定温度高い第１設定温度以上であり、圧縮機２１の吐出温度の運転上限温度より第２所定温度低い第２設定温度未満であり、かつ、圧縮機２１の運転回転数が目標とする回転数や目標回転数に移行運転中であるときに、バイパス膨張弁３１の開度を閉止状態から開状態となるように動作させるとともに、主膨張弁２４の開度を所定閉方向に動作させるのである。
また、圧縮機２１の吐出温度が、第２設定温度以上であるとき、主膨張弁２４の開度を最大開度まで開き、圧縮機２１の運転周波数を最低回転数で運転させる。
これによって、圧縮機２１の吐出温度が運転上限温度に到達するまでの間に、短時間でバイパス路３出口の冷媒が飽和状態にできるので、圧縮機２１の吐出温度の異常上昇を抑制できる。
また、圧縮機２１の油量が急激に減少することがないので、圧縮機２１の破損や、冷凍サイクルの性能低下を防止できる。
さらに、再起動時など、圧縮機２１の吐出温度がすでに高い場合においても、圧縮機２１の吐出温度が短時間で適正な温度まで低下した後、バイパス膨張弁３１の開度が開方向に動作されるので、圧縮機２１の吐出温度の異常上昇を抑制できる。
したがって、外気温度が−２０℃のような極低温時においても、バイパスによる過冷却熱交換器２３での主流冷媒とバイパス流冷媒との熱交換による蒸発器２５におけるエンタルピー差増大効果、および、冷媒のバイパスによる低圧側冷媒経路の圧力損失低減効果を活用することができ、高い運転効率と十分な加熱能力を得ることができる。
なお、図１では、圧力センサ５１が、冷媒回路２における圧縮機２１と四方弁２８の間に設けられているが、圧力センサ５１は、圧縮機２１と主膨張弁２４の間であれば、冷媒回路２のどの位置に設けられていてもよい。
あるいは、圧力センサ５１は、バイパス路３の過冷却熱交換器２３よりも下流側に設けられていてもよい。
また、本実施の形態では、圧力センサ５１により吐出飽和温度を算出しているが、吐出飽和温度は、冷媒回路２および放熱器２２における高圧の二相冷媒が流通する部分の温度を検出して代用してもよい。
さらに、バイパス路３は、必ずしも過冷却熱交換器２３と主膨張弁２４の間で冷媒回路２から分岐している必要はなく、放熱器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。
また、バイパス路３の接続部は、必ずしも圧縮機２１の吸入配管である必要はなく、インジェクション機構のある圧縮機の場合は、例えば、インジェクションポートに接続すればよい。
また、図１では、温度センサ６１が、冷媒回路２における圧縮機２１と四方弁２８の間に設けられているが、温度センサ６１は、圧縮機２１から放熱器２２の間であれば、冷媒
回路２のどの位置に設けられていてもよい。
さらに、本発明の主膨張手段およびバイパス膨張手段は、必ずしも膨張弁である必要はなく、膨張する冷媒から動力を回収する膨張機であってもよい。この場合、例えば、膨張機と連結された発電機によって負荷を変化させることにより、膨張機の回転数を制御すればよい。
本発明は、冷凍サイクル装置によって温水を生成し、その温水を暖房に利用する温水暖房装置に特に有用である。
１Ａ 冷凍サイクル装置
２ 冷媒回路
３ バイパス路
４ 制御装置
２１ 圧縮機
２２ 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 圧力センサ（飽和温度検出手段）
６１ 温度センサ

Claims (4)

  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、前記放熱器と前記主膨張手段の間で前記冷媒回路から分岐され、前記過冷却熱交換器を経由して、前記圧縮機の圧縮室、または、前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記冷媒回路に接続されたバイパス路と、
    前記バイパス路の前記過冷却熱交換器の上流側に設けられたバイパス膨張手段と、
    前記圧縮機から吐出された冷媒の飽和温度を検出する飽和温度検出手段と、
    前記圧縮機から吐出された冷媒の温度を検出する温度センサと、
    制御装置と、
    を備え、
    前記圧縮機から吐出された冷媒の温度が、前記飽和温度より所定温度高い温度以上であり、かつ、前記圧縮機の運転上限温度より所定温度低い温度未満であるときに、
    前記バイパス膨張手段の開度を開方向に動作させることを特徴とする冷凍サイクル装置。
  2. 前記バイパス膨張手段を閉止状態から開方向に動作させるとき、前記主膨張手段の開度は閉方向に動作させることを特徴とする前記請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  3. 前記圧縮機から吐出された冷媒の温度が、前記圧縮機の運転上限温度より所定温度低い温度以上のとき、前記主膨張手段の開度を略最大開度にするとともに、前記圧縮機の回転数を低下させることを特徴とする前記請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
  4. 前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置を備えた温水暖房装置。
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