JP5421716B2 - 冷凍サイクル装置および温水暖房装置 - Google Patents

Description

本発明は、凝縮器から流出した冷媒を過冷却する冷凍サイクル装置およびこの冷凍サイクル装置を用いた温水暖房装置に関する。

従来、冷媒回路の凝縮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凝縮器から流出した冷媒を過冷却する冷凍サイクル装置が知られている。例えば、特許文献１には、図５に示すような冷凍サイクル装置１００が開示されている。

この冷凍サイクル装置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、凝縮器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、凝縮器１１２と過冷却熱交換器１１３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（吐出温度）Ｔｄを検出する吐出温度センサ１４５と、蒸発器１１５に流入する冷媒の温度（蒸発器入口温度）Ｔｅｉを検出する温度センサ１４１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１４２とが設けられている。

そして、特許文献１に開示された冷凍サイクル装置１００では、吐出温度センサ１４５で検出される吐出温度Ｔｂが目標温度となるように主膨張弁１１４が制御される。また、冷凍サイクル装置１００では、温度センサ１４２で検出されるバイパス側出口温度Ｔｂｏから温度センサ１４１で検出される蒸発器入口温度Ｔｅｉを引いた値（Ｔｂｏ−Ｔｅｉ）が所定値αとなるように、換言すればバイパス路１２０を流れる冷媒が過冷却熱交換器１１３で所定の状態まで過熱（スーパーヒート）されるようにバイパス膨張弁１２１が制御される。

特開２０００−１８７３７号公報

上記のように、冷媒回路１１０からバイパス路１２０に冷媒を分流させて過冷却を行うと、冷凍サイクル装置１００のＣＯＰ（Coefficient of Performance）を向上させることができる。しかしながら、特許文献１に開示された冷凍サイクル装置１００のように、バイパス路１２０を流れる冷媒を過熱（スーパーヒート）した場合には、冷凍サイクル装置１００のＣＯＰをあまり効果的に向上させることができない。

本発明は、このような事情に鑑み、ＣＯＰを効果的に向上させることができる冷凍サイクル装置、およびこの冷凍サイクル装置を用いた温水暖房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、本発明は、圧縮機、凝縮器、過冷却熱交換器、主膨張手段および蒸発器が環状に接続された冷媒回路と、前記凝縮器と前記過冷却熱交換器の間または前記過冷却熱交換器と前記主膨張手段の間で前記冷媒回路から分岐し、前記過冷却熱交換器を経由して前記蒸発器と前記圧縮機の間で前記冷媒回路につながるバイパス路と、前記バイパス路の前記過冷却熱交換器よりも上流側に設けられたバイパス膨張手段と、前記バイパス路において前記過冷却熱交換器から流出する冷媒の乾き度が０．８以上１．０未満となるように、前記バイパス膨張手段を制御する制御装置と、を備える、冷凍サイクル装置を提供する。

また、本発明は、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であって、前記加熱手段として上記の冷凍サイクル装置を備える、温水暖房装置を提供する。

上記の構成によれば、バイパス路において過冷却熱交換器から流出した冷媒の乾き度が０．８以上１．０未満に保たれるので、冷凍サイクル装置のＣＯＰを効果的に向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置の概略構成図 図１に示す冷凍サイクル装置のモリエル線図 （ａ）は過冷却熱交換器から流出する冷媒の乾き度とＣＯＰ比との関係を示すグラフ、（ｂ）は過冷却熱交換器から流出する冷媒の乾き度と、バイパス路を流れた冷媒と蒸発器を通過した冷媒とが合流した後の冷媒の乾き度との関係を示すグラフ 変形例の冷凍サイクル装置の概略構成図 従来の冷凍サイクル装置の概略構成図

図１に、本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置１Ａを示す。この冷凍サイクル装置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、凝縮器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、通常運転とデフロスト運転を切り換えるための四方弁２８が設けられている。

本実施形態では、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、凝縮器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、凝縮器２２に供給管７１と回収管７２が接続されており、供給管７１を通じて凝縮器２２に水が供給され、凝縮器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。

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の間で冷媒回路２につながっている。本実施形態では、サブアキュムレータ２６と主アキュムレータ２７の間でバイパス路３が冷媒回路２につながっている。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。

通常運転では、圧縮機２１から吐出された冷媒が四方弁２８を介して凝縮器２２に送られ、デフロスト運転では、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。以下、通常運転における冷媒の状態変化を説明する。

圧縮機２１から吐出された高圧冷媒は、凝縮器２２に流入し、凝縮器２２を通過する水に放熱する。凝縮器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側とに分流する。

主膨張弁２４側に分流した高圧冷媒は、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。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側に分流した高圧冷媒は、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、凝縮器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。

上述した通常運転における冷媒の状態変化を図２にモリエル線図で示す。なお、図２中のａ〜ｈの点は、図１中のａ〜ｈの×印の位置での状態を表す。

本実施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、これにより凝縮器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でのエンタルピ差を増大させれば、バイパスにより蒸発器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量を調整すれば、凝縮器２２の加熱能力向上効果と冷凍サイクル装置１ＡのＣＯＰ向上効果の双方が得られる。

本実施形態では、詳しくは後述するが、バイパス路３を流れる冷媒が過冷却熱交換器２３で過熱（スーパーヒート）されないようにバイパス膨張弁３１が制御される。従って、バイパス路３において過冷却熱交換器２３から流出した冷媒の状態は、図２中のｇ点のように飽和状態となる。一方、蒸発器２５では冷媒がより大きな熱量で加熱されるため、蒸発器２５から流出した冷媒の状態は、図２中のｅ点になる。そして、圧縮機２１に吸入される冷媒は、それらの冷媒が合流したものであるから、ｇ点とｅ点の間のｈ点の状態になる。

冷媒回路２には、冷凍サイクルの高圧側圧力を検出する高圧圧力センサ５１と、冷凍サイクルの低圧側圧力を検出する低圧圧力センサ５２とが設けられている。本実施形態では、圧縮機２１と凝縮器２２の間に高圧圧力センサ５１が設けられており、主膨張弁２４と蒸発器２５の間に低圧圧力センサ５２に設けられている。ただし、高圧圧力センサ５１は、圧縮機２１から主膨張弁２４またはバイパス膨張弁３１までの間であればどこに設けられていてもよく、低圧圧力センサ５２は、主膨張弁２４またはバイパス膨張弁３１から圧縮機２１までの間であればどこに設けられていてもよい。

また、冷媒回路２には、過冷却熱交換器２３に流入する冷媒の温度（過冷却熱交換器入口温度）Ｔｓｃｏを検出する入口温度センサ６１と、過冷却熱交換器２３から流出する冷媒の温度（過冷却熱交換器出口温度）Ｔｓｃｉを検出する出口温度センサ６２と、蒸発器２５から流出する冷媒の温度（蒸発器出口温度）Ｔｅｏを検出する蒸発器出口温度センサ６３とが設けられている。

制御装置４は、各種のセンサ５１，５２，６１〜６３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の開度を制御する。本実施形態では、制御装置４は、通常運転時に、バイパス路３において過冷却熱交換器２３から流出する冷媒の乾き度Ｘ１が０．８以上１．０未満となるように、バイパス膨張弁３１を制御する。さらに、制御装置４は、通常運転時に、バイパス路３を流れた冷媒と蒸発器３５を通過した冷媒とが合流した後の冷媒の乾き度Ｘ２が０．７８以上０．９７以下となるように、主膨張弁２４およびバイパス膨張弁３１を制御する。

次に、通常運転時の制御装置４の制御を詳細に説明する。まずは、その制御の前提となる理論を説明する。

圧縮機２１が吐出する冷媒の質量流量をＧｏ、主膨張弁２４を通過する冷媒の質量流量をＧｅ、バイパス膨張弁３１を通過する冷媒の質量流量をＧｂとすると、以下の式（１）が成立する。
Ｇｏ＝Ｇｅ＋Ｇｂ・・・（１）

過冷却熱交換器２３では、冷媒回路２を流れる冷媒が放出する熱量とバイパス路３を流れる冷媒が吸収する熱量は等しいから、
Ｇｏ（ｈ_sci−ｈ_sco）＝Ｇｂ（ｈ_bo−ｈ_sco）・・・（２）
となる。

さらに、バイパス路３を流れた冷媒と蒸発器２５を通過した冷媒とが合流する前後でのエネルギ保存の関係から、
Ｇｏ・ｈ_suc＝Ｇｂ・ｈ_bo＋Ｇｅ・ｈ_eo・・・（３）
となる。

なお、式（２）および式（３）中の記号は以下のとおりである。
ｈ_sci：冷媒回路２において過冷却熱交換器に流入する冷媒のエンタルピ
ｈ_sco：冷媒回路２において過冷却熱交換器から流出する冷媒のエンタルピ
ｈ_bo：バイパス路３において過冷却熱交換器から流出する冷媒のエンタルピ
ｈ_suc：バイパス路３を流れた冷媒と蒸発器２５を通過した冷媒とが合流した後の冷媒のエンタルピ（圧縮機２１に吸入される冷媒のエンタルピ）
ｈ_eo：蒸発器２５から流出した冷媒のエンタルピ

ここで、バイパス路３において過冷却熱交換器２３から流出する冷媒の乾き度Ｘ１は、次式（４）により求められる。
Ｘ１＝（ｈ_bo−ｈ_l）／（ｈ_v−ｈ_l）・・・（４）
ｈ_l：低圧側圧力での飽和液体エンタルピ
ｈ_v：低圧側圧力での飽和気体エンタルピ

式（２）より、
ｈ_bo＝Ｇｏ（ｈ_sci−ｈ_sco）／Ｇｂ＋ｈ_sco・・・（５）
である。式（５）の右辺では、第１項（Ｇｏ（ｈ_sci−ｈ_sco）／Ｇｂ）が支配的であるため、第２項（ｈ_sco）は適当な一定値を用いても実用上は問題ない。従って、式（５）の右辺の第１項を決定すれば、バイパス路３において過冷却熱交換器２３から流出する冷媒のエンタルピｈ_boを算出できる。これにより、式（４）から乾き度Ｘ１を算出することができる。すなわち、式（５）の右辺の第１項から、乾き度Ｘ１を推定することができる。

なお、圧縮機２１が吐出する冷媒の質量流量Ｇｏに対するバイパス膨張弁３１を通過する冷媒の質量流量Ｇｂの比率であるバイパス率（Ｇｂ／Ｇｏ）をＲｂ、圧縮機２１が吐出する冷媒の質量流量Ｇｏに対する主膨張弁２４を通過する冷媒の質量流量Ｇｅの比率である循環率（Ｇｅ／Ｇｏ）をＲｅとすると、式（５）の右辺の第１項（Ｇｏ（ｈ_sci−ｈ_sco）／Ｇｂ）は、（ｈ_sci−ｈ_sco）／Ｒｂまたは（ｈ_sci−ｈ_sco）／（１−Ｒｅ）とも表すことができる。

また、式（４）中のｈ_lおよびｈ_vは、冷凍サイクルの低圧側圧力から求めることができる。冷凍サイクルの低圧側圧力は、本実施形態では低圧圧力センサ５２で検出されるが、主膨張弁２４およびバイパス膨張弁３１の開度から推定してもよいし、蒸発器２５を流れる冷媒の飽和温度（すなわち、低圧側圧力での飽和温度）から推定してもよい。

一方、バイパス路３を流れた冷媒と蒸発器２５を通過した冷媒とが合流した後の冷媒の乾き度Ｘ２は、次式（６）により求められる。
Ｘ２＝（ｈ_suc−ｈ_l）／（ｈ_v−ｈ_l）・・・（６）
ｈ_l：低圧側圧力での飽和液体エンタルピ
ｈ_v：低圧側圧力での飽和気体エンタルピ

式（２）および式（３）より、
ｈ_suc＝（ｈ_sci−ｈ_sco）＋Ｇｂ・ｈ_sco／Ｇｏ＋Ｇｅ・ｈ_eo／Ｇｏ・・・（７）
である。式（７）の右辺では、第１項（ｈ_sci−ｈ_sco）と第３項（Ｇｅ・ｈ_eo／Ｇｏ）が支配的であるため、第２項（Ｇｂ・ｈ_sco／Ｇｏ）は適当な一定値を用いても実用上は問題ない。従って、式（７）の右辺の第１項および第３項を決定すれば、バイパス路３を流れた冷媒と蒸発器２５を通過した冷媒とが合流した後の冷媒のエンタルピｈ_sucを算出できる。これにより、式（６）から乾き度Ｘ２を算出することができる。すなわち、式（７）の右辺の第１項および第３項から、乾き度Ｘ２を推定することができる。

なお、式（５）のときと同様にバイパス率Ｒｂまたは循環率Ｒｅを用いれば、式（７）の右辺の第３項（Ｇｅ・ｈ_eo／Ｇｏ）は、ｈ_eo・Ｒｅまたはｈ_eo（１−Ｒｂ）とも表すことができる。

制御装置４は、まず式（５）および式（４）に基づき、冷媒回路２を流れる冷媒の過冷却熱交換器２３を通過する前後でのエンタルピ差Δｈ（＝ｈ_sci−ｈ_sco）と、バイパス率Ｒｂまたは循環率Ｒｅとを使用して、バイパス路３において過冷却熱交換器２３から流出する冷媒の乾き度Ｘ１を算出する。エンタルピ差Δｈを決定するｈ_sciは、冷凍サイクルの高圧側圧力と過冷却熱交換器入口温度Ｔｓｃｉに相関し、これらの値から算出でき、ｈ_scoは、冷凍サイクルの高圧側圧力と過冷却熱交換器出口温度Ｔｓｃｏに相関し、これらの値から算出できる。これらのエンタルピの算出には、冷媒物性式が用いられる。あるいは、冷媒物性式に基づいて作成した相関式から算出したり、制御装置４のメモリ上に記憶させた数表から選択したりするようにしてもよい。

そこで、制御装置４は、入口温度センサ６１で検出される過冷却熱交換器入口温度Ｔｓｃｏと、出口温度センサ６２で検出される過冷却熱交換器出口温度Ｔｓｃｉと、高圧圧力センサ５１で検出される高圧側圧力とから、エンタルピ差Δｈを算出する。なお、冷凍サイクルの高圧側圧力は、本実施形態では高圧圧力センサ５１で検出されるが、凝縮器２２を流れる冷媒の凝縮温度（すなわち、高圧側圧力での凝縮温度）から推定してもよい。

また、制御装置４は、バイパス率Ｒｂまたは循環率Ｒｅを、主膨張弁２４の開度とバイパス膨張弁３１の開度とから算出する。例えば、主膨張弁２４の開度をＹｍ、バイパス膨張弁３１の開度をＹｂとしたとき、Ｒｂ＝Ａ・Ｙｂ／（Ｙｍ＋Ａ・Ｙｂ）、Ｒｅ＝Ｙｍ／（Ｙｍ＋Ａ・Ｙｂ）とすればよい。ただし、Ａは、主膨張弁２４とバイパス膨張弁３１の流量特性の違い（例えば、それぞれの弁が同一開度の場合の流量の比率など）から求まる一定値である。

つぎに、制御装置４は、式（７）および式（６）に基づき、冷媒回路２を流れる冷媒の過冷却熱交換器２３を通過する前後でのエンタルピ差Δｈ（＝ｈ_sci−ｈ_sco）と、バイパス率Ｒｂまたは循環率Ｒｅと、蒸発器２５から流出する冷媒のエンタルピｈ_eoを使用して、バイパス路３を流れた冷媒と蒸発器３５を通過した冷媒とが合流した後の冷媒の乾き度Ｘ２を算出する。蒸発器２５から流出する冷媒のエンタルピｈ_eoは、冷凍サイクルの低圧側圧力と蒸発器出口温度Ｔｅｏに相関し、これらの値から算出できる。

そこで、制御装置４は、乾き度Ｘ１を求めたときと同様にしてエンタルピ差Δｈおよびバイパス率Ｒｂまたは循環率Ｒｅを算出するとともに、蒸発器温度センサ６３で検出される蒸発器出口温度Ｔｅｏと、低圧圧力センサ５２で検出される低圧側圧力とから、エンタルピｈ_eoを算出する。

そして、制御装置４は、上記のように乾き度Ｘ１，Ｘ２を算出しながら、換言すれば乾き度Ｘ１，Ｘ２をモニタリングしながら、乾き度Ｘ１が０．８以上１．０未満となり、かつ、乾き度Ｘ２が０．７８以上０．９７以下となるように主膨張弁２４およびバイパス膨張弁３１を制御する。

以上説明したように、本実施形態によれば、バイパス路３において過冷却熱交換器２３から流出した冷媒の乾き度Ｘ１が０．８以上１．０未満に保たれる。図３（ａ）に示すように、冷凍サイクル装置１ＡのＣＯＰは、乾き度Ｘ１が約０．９０で最大になるので、本実施形態のような制御を行えば、冷凍サイクル装置１ＡのＣＯＰを効果的に向上させることができる。

なお、冷凍サイクル装置１ＡのＣＯＰを最大値から１％以内に維持するという観点からは、バイパス路３において過冷却熱交換器２３から流出した冷媒の乾き度Ｘ１が０．８５以上０．９７以下となるように、さらには、バイパス路３を流れた冷媒と蒸発器２５を通過した冷媒とが合流した後の冷媒の乾き度Ｘ２が０．８２以上０．９５以下となるように、主膨張弁２４およびバイパス膨張弁３１が制御されることが好ましい。

（変形例）
前記実施形態では、制御装置４が、バイパス路３を流れた冷媒と蒸発器３５を通過した冷媒とが合流した後の冷媒の乾き度Ｘ２をも算出しながら、図３（ｂ）に示すように、その乾き度Ｘ２が０．７８以上０．９７以下となるように、主膨張弁２４およびバイパス膨張弁３１を制御している。しかしながら、制御装置４は、バイパス路３において過冷却熱交換器２３から流出する冷媒の乾き度Ｘ１のみを算出しながら、その乾き度Ｘ１が０．８以上１．０未満となるように、主膨張弁２４およびバイパス膨張弁３１を制御してもよい。ただし、合流後の乾き度Ｘ２が０．７８以上０．９７以下になるように制御される方が、蒸発器２５を通過した冷媒が過度な過熱（スーパーヒート）状態または過度な湿り状態（乾き度が低い状態）となるといったＣＯＰを向上させる上で望ましくない状態となることを回避できる点で好ましい。

また、前記実施形態では、冷凍サイクルの高圧側圧力が高圧圧力センサ５１で検出されるようになっている。ただし、冷凍サイクルの高圧側圧力は、例えば凝縮器２２で加熱される水の温度から予測可能である。そこで、図４に示す変形例の冷凍サイクル装置１Ｂのように、高圧圧力センサ５１の代わりに凝縮器２２で加熱された水の温度を検出する水温度センサ６５を設け、制御装置４が、水温度センサ６５で検出される温度を冷凍サイクルの高圧側圧力に換算するようにしてもよい。なお、図４では、水温度センサ６５が回収管７２に設置されているが、水温度センサ６５の代わりに、供給管７１に、凝縮器２２に流入する水の温度を検出する水温度センサを設け、この水温度センサで検出される温度から冷凍サイクルの高圧側圧力を推定してもよい。

さらに、前記実施形態では、冷凍サイクルの低圧側圧力が低圧圧力センサ５２で検出されるようになっている。ただし、冷凍サイクルの低圧側圧力は、例えば外気温度から予測可能である。そこで、図４に示す変形例の冷凍サイクル装置１Ｂのように、低圧圧力センサ５２の代わりに外気温度を検出する外気温度センサ６６を設け、制御装置４が、外気温度センサ６６で検出される温度を冷凍サイクルの低圧側圧力に換算するようにしてもよい。

前記実施形態では、制御装置４が乾き度Ｘ１，Ｘ２を算出し、これらをモニタリングしながら主膨張弁２４およびバイパス膨張弁３１を制御しているが、乾き度Ｘ１，Ｘ２は必ずしも算出される必要はない。例えば、乾き度Ｘ１が０．８以上１．０未満となるような温度と圧力の相関データを制御装置４に入力しておき、制御装置４は、温度センサおよび圧力センサで検出される検出値を相関データと比較することにより主膨張弁２４およびバイパス膨張弁３１を制御してもよい。

また、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、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，１Ｂ 冷凍サイクル装置
２ 冷媒回路
２１ 圧縮機
２２ 凝縮器
２３ 過冷却熱交換器
２４ 主膨張弁（主膨張手段）
２５ 蒸発器
３ バイパス路
３１ バイパス膨張弁（バイパス膨張手段）
４ 制御装置
５１ 高圧圧力センサ
５２ 低圧圧力センサ
６１ 入口温度センサ
６２ 出口温度センサ
６３ 蒸発器出口温度センサ
６５ 水温度センサ
６６ 外気温度センサ

Claims (8)

1. 圧縮機、凝縮器、過冷却熱交換器、主膨張手段および蒸発器が環状に接続された冷媒回路と、
   前記凝縮器と前記過冷却熱交換器の間または前記過冷却熱交換器と前記主膨張手段の間で前記冷媒回路から分岐し、前記過冷却熱交換器を経由して前記蒸発器と前記圧縮機の間で前記冷媒回路につながるバイパス路と、
   前記バイパス路の前記過冷却熱交換器よりも上流側に設けられたバイパス膨張手段と、
   前記バイパス路を流れた冷媒と前記蒸発器を通過した冷媒とが合流した後の冷媒が流入するアキュムレータと、
   前記バイパス路において前記過冷却熱交換器から流出する冷媒の乾き度が０．８以上１．０未満となり、かつ、前記バイパス路を流れた冷媒と前記蒸発器を通過した冷媒とが合流した後の冷媒の乾き度が０．７８以上０．９７以下となるように、前記主膨張手段および前記バイパス膨張手段を制御する制御装置と、
   を備える、冷凍サイクル装置。
2. 前記冷媒回路において前記過冷却熱交換器に流入する冷媒の温度を検出する入口温度センサと、
   前記冷媒回路において前記過冷却熱交換器から流出する冷媒の温度を検出する出口温度センサと、
   前記制御装置は、前記入口温度センサおよび前記出口温度センサで検出される温度、ならびに、冷凍サイクルの高圧側圧力または高圧側圧力での凝縮温度に基づいて、前記バイパス膨張手段を制御する、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記冷媒回路において前記過冷却熱交換器に流入する冷媒の温度を検出する入口温度センサと、
   前記冷媒回路において前記過冷却熱交換器から流出する冷媒の温度を検出する出口温度センサと、
   前記冷媒回路において前記蒸発器から流出する冷媒の温度を検出する蒸発器出口温度センサと、をさらに備え、
   前記制御装置は、前記入口温度センサ、前記出口温度センサおよび前記蒸発器出口温度センサで検出される温度、ならびに、冷凍サイクルの高圧側圧力または高圧側圧力での凝縮温度および冷凍サイクルの低圧側圧力または低圧側圧力での飽和温度に基づいて、前記主膨張手段および前記バイパス膨張手段を制御する、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
4. 冷凍サイクルの高圧側圧力を検出する高圧圧力センサをさらに備える、請求項２または３に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記凝縮器は、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であり、
   前記凝縮器で加熱された水の温度を検出する水温度センサをさらに備え、
   前記制御装置は、前記水温度センサで検出される温度を前記冷凍サイクルの高圧側圧力に換算する、請求項２または３に記載の冷凍サイクル装置。
6. 冷凍サイクルの低圧側圧力を検出する低圧圧力センサをさらに備える、請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
7. 外気温度を検出する外気温度センサをさらに備え、
   前記制御装置は、前記外気温度センサで検出される温度を前記冷凍サイクルの低圧側圧力に換算する、請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
8. 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であって、
   前記加熱手段として請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置を備える、温水暖房装置。

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