JP4716935B2 - 冷凍サイクル装置及びヒートポンプ式給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、２段圧縮式の圧縮機、加熱用熱交換器、冷却器、第１電動膨張弁及び蒸発器を冷媒配管で環状に接続してなる冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置に関する。また、循環ポンプ、加熱用熱交換器及び暖房装置を温水配管で環状に接続してなる温水回路と、２段圧縮式の圧縮機、前記加熱用熱交換器、冷却器、第１電動膨張弁及び蒸発器を冷媒配管で環状に接続してなる冷媒回路とを備えたヒートポンプ式給湯機に関する。

この種のヒートポンプ式給湯機は、特許文献１などに開示されている。この種のヒートポンプ式給湯機においては、加熱能力を高めるために、前記加熱用熱交換器と前記冷却器との間の前記冷媒回路から分岐され、その途中に第２電動膨張弁及び前記冷却器を有し、前記加熱用熱交換器から吐出した冷媒の一部を前記圧縮機の低圧側と高圧側との中間に冷媒を戻す中間インジェクション回路を更に設けて、スプリットサイクル運転（一段膨張中間冷却）をすることが考えられる。
特開２００３−１３９３９１号公報

しかし従来は、前記スプリットサイクル運転時に第２電動膨張弁の開度を一定なものに固定して使用すると、第１電動膨張弁や圧縮機の性能バラツキ（個性）等により、前記中間インジェクション回路に流れる冷媒循環量が必ずしも一定とはならず、想定した冷凍サイクルの形成の実現が図れない。

そこで本発明は、中間インジェクション回路に流れる冷媒循環量を一定の範囲内に抑え、想定した冷凍サイクルの形成の実現を図ることを目的とする。

このため第１の発明は、２段圧縮式の圧縮機、加熱用熱交換器、冷却器、第１電動膨張弁及び蒸発器を冷媒配管で環状に接続してなる冷媒回路と、前記加熱用熱交換器と前記冷却器との間の前記冷媒回路から分岐され、その途中に第２電動膨張弁及び前記冷却器を有し、前記加熱用熱交換器から吐出した冷媒の一部を前記圧縮機の低圧側と高圧側との中間に冷媒を戻す中間インジェクション回路とを備えた冷凍サイクル装置であって、
前記圧縮機の高圧側の冷媒吐出温度を検出する第１温度検出センサと、
前記加熱用熱交換器出口の冷媒温度を検出する第２温度検出センサと、
前記冷却器出口の冷媒温度を検出する第３温度検出センサと、
前記第１温度検出センサの検出温度が第１の所定温度範囲内にある場合には前記第１電動膨張弁の開度を維持するように制御すると共に前記第２温度検出センサの検出温度と前記第３温度検出センサの検出温度との差が第２の所定温度範囲内にある場合には前記第２電動膨張弁の開度を維持するように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。

第２の発明は、２段圧縮式の圧縮機、加熱用熱交換器、冷却器、第１電動膨張弁及び蒸発器を冷媒配管で環状に接続してなる冷媒回路と、前記加熱用熱交換器と前記冷却器との間の前記冷媒回路から分岐され、その途中に第２電動膨張弁及び前記冷却器を有し、前記加熱用熱交換器から吐出した冷媒の一部を前記圧縮機の低圧側と高圧側との中間に冷媒を戻す中間インジェクション回路とを備えた冷凍サイクル装置であって、
前記圧縮機の高圧側の冷媒吐出温度を検出する第１温度検出センサと、
前記圧縮機の第１の回転圧縮要素の冷媒吐出温度を検出する第２温度検出センサと、
前記圧縮機の第２の回転圧縮要素の冷媒吸入温度を検出する第３温度検出センサと、
前記第１温度検出センサの検出温度が第１の所定温度範囲内にある場合には前記第１電動膨張弁の開度を維持するように制御すると共に前記第２温度検出センサの検出温度と前記第３温度検出センサの検出温度との差が第２の所定温度範囲内にある場合には前記第２電動膨張弁の開度を維持するように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。

第３の発明は、循環ポンプ、加熱用熱交換器及び暖房装置を温水配管で環状に接続してなる温水回路と、２段圧縮式の圧縮機、前記加熱用熱交換器、冷却器、第１電動膨張弁及び蒸発器を冷媒配管で環状に接続してなる冷媒回路と、前記加熱用熱交換器と前記冷却器との間の前記冷媒回路から分岐され、その途中に第２電動膨張弁及び前記冷却器を有し、前記加熱用熱交換器から吐出した冷媒の一部を前記圧縮機の低圧側と高圧側との中間に冷媒を戻す中間インジェクション回路とを備えたヒートポンプ式給湯機であって、
前記圧縮機の高圧側の冷媒吐出温度を検出する第１温度検出センサと、
前記加熱用熱交換器出口の冷媒温度を検出する第２温度検出センサと、
前記冷却器出口の冷媒温度を検出する第３温度検出センサと、
前記第１温度検出センサの検出温度が第１の所定温度範囲内にある場合には前記第１電動膨張弁の開度を維持するように制御すると共に前記第２温度検出センサの検出温度と前記第３温度検出センサの検出温度との差が第２の所定温度範囲内にある場合には前記第２電動膨張弁の開度を維持するように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。

第４の発明は、循環ポンプ、加熱用熱交換器及び暖房装置を温水配管で環状に接続してなる温水回路と、２段圧縮式の圧縮機、前記加熱用熱交換器、冷却器、第１電動膨張弁及び蒸発器を冷媒配管で環状に接続してなる冷媒回路と、前記加熱用熱交換器と前記冷却器との間の前記冷媒回路から分岐され、その途中に第２電動膨張弁及び前記冷却器を有し、前記加熱用熱交換器から吐出した冷媒の一部を前記圧縮機の低圧側と高圧側との中間に冷媒を戻す中間インジェクション回路とを備えたヒートポンプ式給湯機であって、
前記圧縮機の高圧側の冷媒吐出温度を検出する第１温度検出センサと、
前記圧縮機の第１の回転圧縮要素の冷媒吐出温度を検出する第２温度検出センサと、
前記圧縮機の第２の回転圧縮要素の冷媒吸入温度を検出する第３温度検出センサと、
前記第１温度検出センサの検出温度が第１の所定温度範囲内にある場合には前記第１電動膨張弁の開度を維持するように制御すると共に前記第２温度検出センサの検出温度と前記第３温度検出センサの検出温度との差が第２の所定温度範囲内にある場合には前記第２電動膨張弁の開度を維持するように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。

以上のように本発明は、スプリットサイクル運転がなされた際に、第１電動膨張弁や圧縮機の性能バラツキ（個性）による中間インジェクション回路に流れる冷媒循環量を一定の範囲内に抑え、想定した冷凍サイクルの形成の実現が図れる。

本発明の第１の実施の形態を図面を参照して、以下説明する。図１は本発明が適用されるヒートポンプ式給湯機の回路説明図で、このヒートポンプ式給湯機は後述するが、循環ポンプ、加熱用熱交換器及び暖房装置を温水配管で環状に接続してなる温水回路Ｋと、２段圧縮式の能力が調整可能な圧縮機、前記加熱用熱交換器、冷却器、第１電動膨張弁及び蒸発器を冷媒配管で環状に接続してなる冷媒回路Ｒと、前記加熱用熱交換器と前記冷却器との間の前記冷媒回路Ｒから分岐され、その途中に第２電動膨張弁及び前記冷却器を有し、前記加熱用熱交換器から吐出した冷媒の一部を前記圧縮機の低圧側と高圧側との中間に冷媒を戻す中間インジェクション回路Ｍとを主要構成としている。

前記冷媒回路Ｒは高圧側が超臨界圧力となる冷媒を用いる遷臨界冷媒サイクル装置を構成し、以下詳述するが、２段圧縮式の能力が調整可能な圧縮機１、マフラ２、加熱用熱交換器３、冷却器４、第１電動膨張弁６及び蒸発器７及びアキュムレータ８を冷媒配管ＲＨで環状に接続される。

１は二酸化炭素を冷媒として吸入圧縮し高温高圧にする能力調整が可能な内部中間圧型２段圧縮式ロータリコンプレッサ（以下、「圧縮機」という。）で、第１及び第２の回転圧縮要素１Ａ、１Ｂを備えている。２は前記圧縮機１の冷媒出口側に接続されて圧縮機１から吐出される冷媒の圧力脈動を減衰・軽減して騒音を低減するマフラ、３は冷媒流路３Ａと水流路３Ｂとを備えて冷媒と水とを熱交換させる冷媒対水熱交換器である加熱用熱交換器、４は一次流路４Ａ及び二次流路４Ｂとを備えた冷却器、６は冷却器４の一次流路４Ａの出口側に接続され冷媒を減圧する減圧手段としての第１電動膨張弁、７は前記第１電動膨張弁６で減圧された冷媒を蒸発させ外気と熱交換する蒸発器、８は蒸発器７の出口側と圧縮機1の吸入側との間に接続された気液分離器であるアキュムレータである。

前記中間インジェクション回路Ｍは、第２電動膨張弁１１、冷却器４の二次流路４Ｂとを備え、前記第２電動膨張弁１１が開くと、前記圧縮機１の高圧側と低圧側との中間に冷媒を戻す回路である。そして、二酸化炭素を冷媒として用いる際には、冷媒がガス化した状態、即ち超臨界域で用いることとなる。この超臨界域では、二酸化炭素は高圧となり、蒸気密度も高いため、内部高圧の圧縮機では密閉容器に負荷がかかるという問題があるが、内部中間圧とした内部中間圧型２段圧縮式ロータリコンプレッサである圧縮機１を用いることとした。

１２は前記蒸発器７に発生付着した霜が一定以上となったことを検出センサ（図示せず）が検出すると開く除霜用電磁弁で、前記圧縮機１の高圧側と低圧側との中間との間から分岐して前記蒸発器７に戻る分岐路１３の中間位置に配設される。

前記温水回路Ｋは、循環ポンプ１４、加熱用熱交換器３の水流路３Ｂ及び暖房装置１５を温水配管ＯＨで環状に接続して構成される。

次に、図２の制御ブロック図に基づいて説明する。マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という。）４０は、本ヒートポンプ式給湯機における前記冷媒回路Ｒを備えた室外機としてのヒートポンプユニットの動作を含めた暖房に係る全動作を統括制御するＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）４１、各種データを記憶する記憶装置としてのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）４２、冷凍サイクル動作に係るプログラムを含めた給湯動作に係るプログラムを格納するＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）４３から構成されている。そして、ＣＰＵ４１は前記ＲＡＭ４２に記憶されたデータに基づき、前記ＲＯＭ４３に格納されたプログラムに従い、本ヒートポンプ式給湯機の冷凍サイクル動作を含めた暖房に係る動作を統括制御する。

４５は運転スイッチで、４６は前記圧縮機１の高圧側の冷媒吐出温度を検出するもので前記圧縮機1の高圧側出口、即ち第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒出口に設けられた第１温度検出センサである。

また、４７は加熱用熱交換器３の冷媒出口に設けられて冷媒温度を検出する第２温度検出センサ、４８は冷却器４の冷媒出口に設けられて冷媒温度を検出する第３温度検出センサである。

冷媒回路Ｒに冷媒が流れると共に中間インジェクション回路Ｍにも冷媒が流れて、前記圧縮機１の高圧側と低圧側との中間、即ち第１の回転圧縮要素１Ａと第２の回転圧縮要素１Ｂとの間にも戻されるスプリットサイクル運転がなされて、中間インジェクション回路Ｍに流れる冷媒循環量が変化すると、冷却器４で冷却される一次流路４Ａを流れる冷媒の冷却度合いが変化する。即ち、中間インジェクション回路Ｍに流れる冷媒の循環量が増えれば、冷却器４の一次流路４Ａを流れる冷媒の温度低下が大きくなり、循環量が減れば温度低下が小さくなる。このため、加熱用熱交換器３の冷媒出口の冷媒温度を検出する第２温度検出センサ４７と冷却器４の冷媒出口の冷媒温度を検出する第３温度検出センサ４８とを設け、その温度差Ｓ１を検出し、この温度差Ｓ１が一定範囲内となるように第２電動膨張弁１１の開度を制御し、第１電動膨張弁６や圧縮機１の性能バラツキ（個性）による冷媒循環量を一定の範囲内に抑え、想定した冷凍サイクルの形成の実現を図ろうとするものである。

以上の構成により、図３のフローチャートに基づき動作について説明する。先ず、使用者が運転スイッチ４５を操作してオンすると、マイコン４０は圧縮機１をオンさせて運転を開始される。そして、マイコン４０は第１電動膨張弁６をオンさせて完全閉成状態から完全開成状態までを０ステップから５００ステップとしたときの３００ステップの状態で開き、また第２電動膨張弁１１をその開度を同じく５０ステップの状態（僅か開く状態）に固定するように制御する。

従って、冷媒回路Ｒでは、圧縮機１が１００Ｈｚ程度の運転周波数で運転するので、圧縮機１→マフラ２→冷媒対水熱交換器３の冷媒流路３Ａ→冷却器４の一次流路４Ａ→第１電動膨張弁６→蒸発器７→アキュムレータ８→圧縮機１の順に冷媒が流れる。

また、前述したように、加熱能力を高めるべく、マイコン４０は第２電動膨張弁１１をその開度を５０ステップの状態（僅か開く状態）に固定するように制御するので、中間インジェクション回路Ｍにも冷媒が流れて、前記圧縮機１の高圧側と低圧側との中間、即ち第１の回転圧縮要素１Ａと第２の回転圧縮要素１Ｂとの間にも戻される。即ち、加熱用熱交換器３の冷媒流路３Ａを介する冷媒は第２電動膨張弁１１、冷却器４の二次流路４Ｂ、前記圧縮機１の第１の回転圧縮要素１Ａと第２の回転圧縮要素１Ｂとの間にも戻される。

このスプリットサイクル運転がなされている状態において、前記圧縮機１の高圧側の冷媒吐出温度、即ち、第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吐出温度の目標吐出温度ＴＤが１００℃と設定されており、運転を開始して間もないので、第１温度検出センサ４６が検出する前記圧縮機１の第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吐出温度Ｄ２が目標吐出温度ＴＤのプラスマイナス２℃の範囲内に入っているか否かがマイコン４０により判定されると入っていないので、次に第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吐出温度Ｄ２が目標吐出温度ＴＤマイナス２℃より小さいか否かがマイコン４０により判定される。

この場合、運転を開始して間もないので、第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吐出温度Ｄ２が目標吐出温度ＴＤマイナス２℃より小さいので、マイコン４０は第１電動膨張弁６を所定ステップずつ絞るように制御する。

次に、加熱用熱交換器３の冷媒出口の冷媒温度から冷却器４の冷媒出口の冷媒温度を差し引いた値が１５℃以上２０℃以下の範囲内に入っているか否かがマイコン４０により判定されるが、運転を開始して間もないので、この温度差Ｓ１は１５℃より小さく範囲外なので、次にこの温度差Ｓ１が１５℃より小さいか否かがマイコン４０により判定される。

この場合、前記温度差Ｓ１が１５℃より小さいので、第２電動膨張弁１１を所定ステップずつ開いて、冷却器４の一次流路４Ａの冷媒出口の冷媒温度を低くして温度差が大きくなるように制御する。そして、再び前記圧縮機１の第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吐出温度Ｄ２が目標吐出温度ＴＤのプラスマイナス２℃の範囲内に入っているか否かの判定に戻るが、この判定及びその他の前述した判定と変化がなければ、前述したような動作を繰り返す。

ここで、前記第１電動膨張弁６を所定ステップずつ絞るように制御していくと、第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吐出温度Ｄ２が上昇することとなり、冷媒吐出温度Ｄ２が目標吐出温度ＴＤのプラスマイナス２℃の範囲内に入るか、又は加熱用熱交換器３の冷媒出口の冷媒温度と冷却器４の冷媒出口の冷媒温度との差Ｓ１が１５℃以上２０℃以下の範囲内に入ることとなる。

仮に、加熱用熱交換器３の冷媒出口の冷媒温度と冷却器４の冷媒出口の冷媒温度との差Ｓ１が１５℃以上２０℃以下の範囲内に入ると、この差Ｓ１が１５℃より低いか否かの判定をすることをやめて、冷媒吐出温度Ｄ２が目標吐出温度ＴＤのプラスマイナス２℃の範囲内に入っているかの判定をすることとなる。

やがて、目標吐出温度ＴＤのプラスマイナス２℃の範囲内に入ると、第１電動膨張弁６を３００ステップよりある程度絞った状態に、マイコン４０によりその開度が維持されることとなる。そして、前述の如く、加熱用熱交換器３の冷媒出口の冷媒温度と冷却器４の冷媒出口の冷媒温度との差Ｓ１が１５℃以上２０℃以下の範囲内にある場合には、第２電動膨張弁１１を５０ステップよりある程度開いた状態に、マイコン４０によりその開度が維持されることとなる。

この状態が継続し、やがて暖房装置１５の暖房負荷が軽くなると、例えば設定温度を低くしたり、設定温度に達したために温水が熱交換量が少なくなって温水配管ＯＨ内を流れる水の戻り温度が上昇し、第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吐出温度Ｄ２が上昇することとなり、冷媒吐出温度Ｄ２が１０２℃を超えて目標吐出温度ＴＤのプラスマイナス２℃の範囲外となる。

すると、目標吐出温度ＴＤが９８℃より小さいか否かの判定がなされた際に、小さくないと判定されるので、マイコン４０は第１電動膨張弁６を所定ステップずつ開くように制御することとなる。すると、冷媒配管ＲＨ内を流れる冷媒の量が徐々に多くあり、第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吐出温度Ｄ２が下降することとなるので、やがて加熱用熱交換器３の冷媒出口の冷媒温度と冷却器４の冷媒出口の冷媒温度との差Ｓ１が１５℃以上２０℃以下の範囲内に入ることとなり、第１電動膨張弁６の開度をそのままの状態に維持するように、マイコン４０が制御することとなる。

そして、加熱用熱交換器３の冷媒出口の冷媒温度と冷却器４の冷媒出口の冷媒温度との差Ｓ１が１５℃以上２０℃以下の範囲内にある場合には、第２電動膨張弁１１の開度をそのままの状態に維持するように、マイコン４０が制御することとなる。

なお、前記温度差Ｓ１が１５℃以上２０℃以下の範囲外になった場合には、この温度差Ｓ１が１５℃より低いか否かが判定されて低いと判定されると第２電動膨張弁１１を開くように制御し、１５℃より低くないと判定される（２０℃を超えた場合）と第２電動膨張弁１１を閉じるように制御する。

次に、図４及び図５に基き、第２の実施形態について説明するが、第１の実施形態と同一の番号は同一の機能を有するものとし、異なる構成についてのみ説明する。

先ず、５０は圧縮機１の第１の回転圧縮要素１Ａの冷媒吐出温度を検出する第２温度検出センサ、５１は第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吸入温度を検出する第３温度検出センサである。

冷媒回路Ｒに冷媒が流れると共に中間インジェクション回路Ｍにも冷媒が流れて、前記圧縮機１の高圧側と低圧側との中間、即ち第１の回転圧縮要素１Ａと第２の回転圧縮要素１Ｂとの間にも戻されるスプリットサイクル運転がなされて、中間インジェクション回路Ｍに流れる冷媒循環量が変化すると、第１の回転圧縮要素１Ａの冷媒吐出温度と混合される冷媒の量が変化するため、第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吸入温度が変化する。即ち、中間インジェクション回路Ｍに流れる冷媒の循環量が増えれば、第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吸入温度の低下が大きくなり、冷媒循環量が減れば温度低下が小さくなる。このため、第１の回転圧縮要素１Ａの冷媒吐出温度を検出する第２温度検出センサ５０と、第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吸入温度を検出する第３温度検出センサ５１とを設け、その温度差Ｓ２を検出し、この温度差Ｓ２が一定範囲内となるように第２電動膨張弁１１の開度を制御し、第１電動膨張弁６や圧縮機１の性能バラツキ（個性）による冷媒循環量を一定の範囲内に抑え、想定した冷凍サイクルの形成の実現を図ろうとするものである。

次に、図５のフローチャートに基き、第２の実施形態の動作について説明する。先ず、使用者が運転スイッチ４５を操作してオンすると、マイコン４０は圧縮機１をオンさせて運転を開始される。そして、マイコン４０は第１電動膨張弁６をオンさせて完全閉成状態から完全開成状態までを０ステップから５００ステップとしたときの３００ステップの状態で開き、また第２電動膨張弁１１をその開度を同じく５０ステップの状態（僅か開く状態）に固定するように制御する。

従って、冷媒回路Ｒでは、圧縮機１が１００Ｈｚ程度の運転周波数で運転するので、圧縮機１→マフラ２→冷媒対水熱交換器３の冷媒流路３Ａ→冷却器４の一次流路４Ａ→第１電動膨張弁６→蒸発器７→アキュムレータ８→圧縮機１の順に冷媒が流れる。

また、前述したように、加熱能力を高めるべく、マイコン４０は第２電動膨張弁１１をその開度を５０ステップの状態（僅か開く状態）に固定するように制御するので、中間インジェクション回路Ｍにも冷媒が流れて、前記圧縮機１の高圧側と低圧側との中間、即ち第１の回転圧縮要素１Ａと第２の回転圧縮要素１Ｂとの間にも戻される。即ち、加熱用熱交換器３の冷媒流路３Ａを介する冷媒は第２電動膨張弁１１、冷却器４の二次流路４Ｂ、前記圧縮機１の第１の回転圧縮要素１Ａと第２の回転圧縮要素１Ｂとの間にも戻される。

このスプリットサイクル運転がなされている状態において、前記圧縮機１の高圧側の冷媒吐出温度、即ち、第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吐出温度の目標吐出温度ＴＤが１００℃と設定されており、運転を開始して間もないので、第１温度検出センサ４６が検出する前記圧縮機１の第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吐出温度Ｄ２が目標吐出温度ＴＤのプラスマイナス２℃の範囲内に入っているか否かがマイコン４０により判定されると入っていないので、次に第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吐出温度Ｄ２が目標吐出温度ＴＤマイナス２℃より小さいか否かがマイコン４０により判定される。

この場合、運転を開始して間もないので、第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吐出温度Ｄ２が目標吐出温度ＴＤマイナス２℃より小さいので、マイコン４０は第１電動膨張弁６を所定ステップずつ絞るように制御する。

次に、第１の回転圧縮要素１Ａの冷媒吐出温度から第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吸入温度を差し引いた値が１０℃以上１５℃以下の範囲内に入っているか否かがマイコン４０により判定されるが、運転を開始して間もないので、この温度差Ｓ２は１０℃より小さく範囲外なので、次にこの温度差が１０℃より小さいか否かがマイコン４０により判定される。

この場合、前記温度差Ｓ２が１０℃より小さいので、第２電動膨張弁１１を所定ステップずつ開いて、冷却器４の一次流路４Ａの冷媒出口の冷媒温度を低くして温度差Ｓ２が大きくなるように制御する。そして、再び前記圧縮機１の第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吐出温度Ｄ２が目標吐出温度ＴＤのプラスマイナス２℃の範囲内に入っているか否かの判定に戻るが、この判定及びその他の前述した判定と変化がなければ、前述したような動作を繰り返す。

ここで、前記第１電動膨張弁６を所定ステップずつ絞るように制御していくと、第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吐出温度Ｄ２が上昇することとなり、冷媒吐出温度Ｄ２が目標吐出温度ＴＤのプラスマイナス２℃の範囲内に入るか、又は第１の回転圧縮要素１Ａの冷媒吐出温度と第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吸入温度との差Ｓ２が１０℃以上１５℃以下の範囲内に入ることとなる。

仮に、第１の回転圧縮要素１Ａの冷媒吐出温度と第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吸入温度との差Ｓ２が１０℃以上１５℃以下の範囲内に入ると、この差Ｓ２が１０℃より低いか否かの判定をすることをやめて、冷媒吐出温度Ｄ２が目標吐出温度ＴＤのプラスマイナス２℃の範囲内に入っているかの判定をすることとなる。

やがて、目標吐出温度ＴＤのプラスマイナス２℃の範囲内に入ると、第１電動膨張弁６を３００ステップよりある程度絞った状態に、マイコン４０によりその開度が維持されることとなる。そして、前述の如く、第１の回転圧縮要素１Ａの冷媒吐出温度と第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吸入温度との差Ｓ２が１０℃以上１５℃以下の範囲内にある場合には、第２電動膨張弁１１を５０ステップよりある程度開いた状態に、マイコン４０によりその開度が維持されることとなる。

この状態が継続し、やがて暖房装置１５の暖房負荷が軽くなると、例えば設定温度を低くしたり、設定温度に達したために温水が熱交換量が少なくなって温水配管ＯＨ内を流れる水の戻り温度が上昇し、第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吐出温度Ｄ２が上昇することとなり、冷媒吐出温度Ｄ２が１０２℃を超えて目標吐出温度ＴＤのプラスマイナス２℃の範囲外となる。

すると、目標吐出温度ＴＤが９８℃より小さいか否かの判定がなされた際に、小さくないと判定されるので、マイコン４０は第１電動膨張弁６を所定ステップずつ開くように制御することとなる。すると、冷媒配管ＲＨ内を流れる冷媒の量が徐々に多くあり、第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吐出温度Ｄ２が下降することとなるので、やがて第１の回転圧縮要素１Ａの冷媒吐出温度と第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吸入温度との差Ｓ２が１０℃以上１５℃以下の範囲内に入ることとなり、第１電動膨張弁６の開度をそのままの状態に維持するように、マイコン４０が制御することとなる。

そして、第１の回転圧縮要素１Ａの冷媒吐出温度と第２の回転圧縮要素１Ｂの冷媒吸入温度との差Ｓ２が１０℃以上１５℃以下の範囲内にある場合には、第２電動膨張弁１１の開度をそのままの状態に維持するように、マイコン４０が制御することとなる。

なお、前記差Ｓ２が１０℃以上１５℃以下の範囲外になった場合には、この差が１０℃より低いか否かが判定されて低いと判定されると第２電動膨張弁１１を開くように制御し、１０℃より低くないと判定される（１５℃を超えた場合）と第２電動膨張弁１１を閉じるように制御する。

以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

第１の実施形態に係るヒートポンプ式給湯機の回路説明図である。 第１の実施形態に係る制御ブロック図である。 第１の実施形態に係るフローチャートを示す図である。 第２の実施形態に係るヒートポンプ式給湯機の回路説明図である。 第２の実施形態に係るフローチャートを示す図である。

符号の説明

１ 圧縮機
３ 加熱用熱交換器
６ 第１電動膨張弁
１１ 第２電動膨張弁
１５ 暖房装置
４０ マイコン
４６ 第１温度検出センサ
４７、５０ 第２温度検出センサ
４８、５１ 第３温度検出センサ
Ｒ 冷媒回路
Ｋ 温水回路
Ｍ 中間インジェクション回路

Claims (4)

1. ２段圧縮式の圧縮機、加熱用熱交換器、冷却器、第１電動膨張弁及び蒸発器を冷媒配管で環状に接続してなる冷媒回路と、前記加熱用熱交換器と前記冷却器との間の前記冷媒回路から分岐され、その途中に第２電動膨張弁及び前記冷却器を有し、前記加熱用熱交換器から吐出した冷媒の一部を前記圧縮機の低圧側と高圧側との中間に冷媒を戻す中間インジェクション回路とを備えた冷凍サイクル装置であって、
   前記圧縮機の高圧側の冷媒吐出温度を検出する第１温度検出センサと、
   前記加熱用熱交換器出口の冷媒温度を検出する第２温度検出センサと、
   前記冷却器出口の冷媒温度を検出する第３温度検出センサと、
   前記第１温度検出センサの検出温度が第１の所定温度範囲内にある場合には前記第１電動膨張弁の開度を維持するように制御すると共に前記第２温度検出センサの検出温度と前記第３温度検出センサの検出温度との差が第２の所定温度範囲内にある場合には前記第２電動膨張弁の開度を維持するように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. ２段圧縮式の圧縮機、加熱用熱交換器、冷却器、第１電動膨張弁及び蒸発器を冷媒配管で環状に接続してなる冷媒回路と、前記加熱用熱交換器と前記冷却器との間の前記冷媒回路から分岐され、その途中に第２電動膨張弁及び前記冷却器を有し、前記加熱用熱交換器から吐出した冷媒の一部を前記圧縮機の低圧側と高圧側との中間に冷媒を戻す中間インジェクション回路とを備えた冷凍サイクル装置であって、
   前記圧縮機の高圧側の冷媒吐出温度を検出する第１温度検出センサと、
   前記圧縮機の第１の回転圧縮要素の冷媒吐出温度を検出する第２温度検出センサと、
   前記圧縮機の第２の回転圧縮要素の冷媒吸入温度を検出する第３温度検出センサと、
   前記第１温度検出センサの検出温度が第１の所定温度範囲内にある場合には前記第１電動膨張弁の開度を維持するように制御すると共に前記第２温度検出センサの検出温度と前記第３温度検出センサの検出温度との差が第２の所定温度範囲内にある場合には前記第２電動膨張弁の開度を維持するように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
3. 循環ポンプ、加熱用熱交換器及び暖房装置を温水配管で環状に接続してなる温水回路と、２段圧縮式の圧縮機、前記加熱用熱交換器、冷却器、第１電動膨張弁及び蒸発器を冷媒配管で環状に接続してなる冷媒回路と、前記加熱用熱交換器と前記冷却器との間の前記冷媒回路から分岐され、その途中に第２電動膨張弁及び前記冷却器を有し、前記加熱用熱交換器から吐出した冷媒の一部を前記圧縮機の低圧側と高圧側との中間に冷媒を戻す中間インジェクション回路とを備えたヒートポンプ式給湯機であって、
   前記圧縮機の高圧側の冷媒吐出温度を検出する第１温度検出センサと、
   前記加熱用熱交換器出口の冷媒温度を検出する第２温度検出センサと、
   前記冷却器出口の冷媒温度を検出する第３温度検出センサと、
   前記第１温度検出センサの検出温度が第１の所定温度範囲内にある場合には前記第１電動膨張弁の開度を維持するように制御すると共に前記第２温度検出センサの検出温度と前記第３温度検出センサの検出温度との差が第２の所定温度範囲内にある場合には前記第２電動膨張弁の開度を維持するように制御する制御装置とを設けたことを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
4. 循環ポンプ、加熱用熱交換器及び暖房装置を温水配管で環状に接続してなる温水回路と、２段圧縮式の圧縮機、前記加熱用熱交換器、冷却器、第１電動膨張弁及び蒸発器を冷媒配管で環状に接続してなる冷媒回路と、前記加熱用熱交換器と前記冷却器との間の前記冷媒回路から分岐され、その途中に第２電動膨張弁及び前記冷却器を有し、前記加熱用熱交換器から吐出した冷媒の一部を前記圧縮機の低圧側と高圧側との中間に冷媒を戻す中間インジェクション回路とを備えたヒートポンプ式給湯機であって、
   前記圧縮機の高圧側の冷媒吐出温度を検出する第１温度検出センサと、
   前記圧縮機の第１の回転圧縮要素の冷媒吐出温度を検出する第２温度検出センサと、
   前記圧縮機の第２の回転圧縮要素の冷媒吸入温度を検出する第３温度検出センサと、
   前記第１温度検出センサの検出温度が第１の所定温度範囲内にある場合には前記第１電動膨張弁の開度を維持するように制御すると共に前記第２温度検出センサの検出温度と前記第３温度検出センサの検出温度との差が第２の所定温度範囲内にある場合には前記第２電動膨張弁の開度を維持するように制御する制御装置とを設けたことを特徴とするヒートポンプ式給湯機。

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