JP6218922B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

冷凍サイクル装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6218922B2
JP6218922B2 JP2016507239A JP2016507239A JP6218922B2 JP 6218922 B2 JP6218922 B2 JP 6218922B2 JP 2016507239 A JP2016507239 A JP 2016507239A JP 2016507239 A JP2016507239 A JP 2016507239A JP 6218922 B2 JP6218922 B2 JP 6218922B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerant
expansion valve
refrigeration cycle
pressure
cycle apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016507239A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2015136703A1 (ja
Inventor
七種　哲二
哲二 七種
杉本　猛
猛 杉本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd, Mitsubishi Electric Corp filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Publication of JPWO2015136703A1 publication Critical patent/JPWO2015136703A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6218922B2 publication Critical patent/JP6218922B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31—Expansion valves
    • F25B41/34—Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/39—Dispositions with two or more expansion means arranged in series, i.e. multi-stage expansion, on a refrigerant line leading to the same evaporator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/006—Accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/022—Compressor control arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/003—Indoor unit with water as a heat sink or heat source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02741—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using one four-way valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/05—Compression system with heat exchange between particular parts of the system
    • F25B2400/054—Compression system with heat exchange between particular parts of the system between the suction tube of the compressor and another part of the cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/06—Damage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/19—Calculation of parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2509—Economiser valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2513—Expansion valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19—Pressures
    • F25B2700/193—Pressures of the compressor
    • F25B2700/1931—Discharge pressures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19—Pressures
    • F25B2700/195—Pressures of the condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2103—Temperatures near a heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F25B2700/21152—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the discharge side of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2116—Temperatures of a condenser
    • F25B2700/21163—Temperatures of a condenser of the refrigerant at the outlet of the condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/385—Dispositions with two or more expansion means arranged in parallel on a refrigerant line leading to the same evaporator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Description

本発明は、ヒートポンプ式給湯機等の冷凍サイクル装置に関するものである。
従来の冷凍サイクル装置として、例えば、「作動媒体としてＨＦＯ−１１２３を含み、作動媒体蒸気Ａを圧縮して高温高圧の作動媒体蒸気Ｂとする圧縮機と、圧縮機から排出された作動媒体蒸気Ｂを冷却し、液化して低温高圧の作動媒体Ｃとする凝縮器と、凝縮器から排出された作動媒体Ｃを膨張させて低温低圧の作動媒体Ｄとする膨張弁と、膨張弁から排出された作動媒体Ｄを加熱して高温低圧の作動媒体蒸気Ａとする蒸発器と、蒸発器に負荷流体Ｅを供給するポンプと、凝縮器に流体Ｆを供給するポンプとを具備して概略構成される」ものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２０１２／１５７７６４号（第１２、第１３頁、第１図）
特許文献１に記載の冷凍サイクル装置においては、地球温暖化係数が低いＨＦＯ−１１２３を含む冷媒が用いられているが、ＨＦＯ−１１２３は、不均化反応と呼ばれる反応により、高温高圧の状態でエネルギーが投入されると発熱を伴う化学反応が進行し、急激な温度上昇に伴う急激な圧力上昇が発生し、爆発等の危険性を有するという問題があった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的はＨＦＯ−１１２３の不均化反応を抑制し、安全な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
また、第２の目的は地球温暖化係数が低いＨＦＯ−１１２３を冷凍サイクルに適用することで、地球環境への影響が少ない冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器を環状に接続し、冷媒としてＨＦＯ−１１２３を含む冷凍サイクル装置において、前記膨張弁の入口の冷媒を冷却する冷却手段を備え、前記冷却手段は、ＨＦＯ−１１２３を含む前記冷媒が不均化反応を起こす下限温度以下又は下限圧力以下となるまで前記冷媒を冷却するものであり、前記圧縮機から前記膨張弁までの高圧側の冷媒配管において、前記圧縮機から前記凝縮器の入口までの冷媒配管径よりも、前記凝縮器の出口から前記膨張弁までの冷媒配管径が小さい。
また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と凝縮器と第１膨張弁と第２膨張弁と蒸発器を環状に接続し、冷媒としてＨＦＯ−１１２３を含む冷凍サイクル装置において、前記第１膨張弁と前記第２膨張弁との間に設けられたレシーバと、前記レシーバ内に貯留される液冷媒の温度又は圧力を検出する検出手段と、を備え、前記検出手段により検出される液冷媒の温度又は圧力が、不均化反応を起こす下限値以下となるように、前記第１膨張弁又は前記第２膨張弁の開度を制御するものであり、前記圧縮機から前記第１膨張弁までの高圧側の冷媒配管において、前記圧縮機から前記凝縮器の入口までの冷媒配管径よりも、前記凝縮器の出口から前記第１膨張弁までの冷媒配管径が小さい。
本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器を環状に接続し、冷媒としてＨＦＯ−１１２３を含む冷凍サイクル装置において、前記膨張弁入口の冷媒を冷却する冷却手段を備えるように構成したので、高圧液冷媒の温度を低減することが可能となり不均化反応を抑制する効果が得られる。
本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００のシステム構成図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の圧縮機回転数の制御手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の他の例のシステム構成図である。 図４の冷凍サイクル装置１００の圧縮機回転数の制御手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００のシステム構成図である。 図７の冷凍サイクル装置１００の補助膨張弁７の制御手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の他の例のシステム構成図である。 図９の冷凍サイクル装置１００の補助膨張弁７の制御手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００のシステム構成図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の他の例のシステム構成図である。 本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００のシステム構成図である。 本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００の第１膨張弁５ａ及び第２膨張弁５ｂの制御手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００の他の例のシステム構成図である。 図１７の冷凍サイクル装置１００の第１膨張弁５ａ及び第２膨張弁５ｂの制御手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置１００のシステム構成図である。 図２１の冷凍サイクル装置１００の第１膨張弁５ａ、第２膨張弁５ｂ、及び補助膨張弁７の制御手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態７に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態８に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態９に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態９に係る冷凍サイクル装置１００のシステム構成図である。 本発明の実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置１００のシステム構成図である。 本発明の実施の形態１１に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 ＨＦＯ−１１２３冷媒単独での不均化反応の試験結果を示すグラフである。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。図１においては、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。
図１に示されるように、冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１、四方弁２、凝縮器３、膨張弁５、蒸発器６が環状に接続され、凝縮器３から膨張弁５に流れる冷媒と蒸発器６から圧縮機１に流れる冷媒を熱交換させる補助熱交換器４ａを設けたものである。
圧縮機１は、例えば、容量制御可能なインバーター圧縮機等で構成され、低温低圧ガス冷媒を吸引し、圧縮して高温高圧ガス冷媒の状態にして吐出するものである。
四方弁２は、圧縮機１を吐出した高温高圧ガス冷媒と圧縮機１に吸引する低温低圧ガス冷媒の方向を切り替えるものである。
凝縮器３は、例えばプレート式熱交換器で構成され、冷媒を水と熱交換させて放熱させるものである。
補助熱交換器４ａは、内部を流れる冷媒を熱交換させるものである。
膨張弁５は、冷媒を減圧させ低圧二相冷媒にするものである。
蒸発器６は、例えばプレートフィン式熱交換器等で構成され、冷媒を空気と熱交換させて蒸発させるものである。
圧縮機１と凝縮器３とを接続するように高圧ガス配管２１が設けられている。また、凝縮器３と膨張弁５とを接続するように高圧液配管２２が設けられている。高圧液配管２２の配管径は、高圧ガス配管２１の配管径よりも小さくなっている。
ここで、本実施の形態１においては、ＨＦＯ−１１２３冷媒を含む冷媒を使用しており、ＨＦＯ−１１２３単独冷媒又はＨＦＯ−１１２３とＲ３２もしくはＨＦＯ−１２３４ｙｆを２０〜５０％混合したものでもよい。このＨＦＯ−１１２３冷媒は、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が０．３であり、従来の冷媒Ｒ４１０Ａの２０９０に比べて低く、地球環境に与える影響が小さい冷媒である。しかし、一方では、ＨＦＯ−１１２３冷媒は、高エネルギーが投入されると発熱を伴う化学反応が進行し、急激な温度上昇に伴う圧力が爆発的に上昇する危険性があり、特に液冷媒で圧力上昇の危険性を有する。
図３０はＨＦＯ−１１２３冷媒単独の不均化反応の試験結果を示すグラフであり、圧力が高く、温度が高いほど不均化反応が発生しやすい特性を示す。なお、ＨＦＯ−１１２３にＲ３２やＨＦＯ−１２３４ｙｆを混合すると、不均化反応が発生する領域は、高圧力、高温度側にシフトするが、圧力が高く、温度が高いほど不均化反応が発生しやすい傾向は変わらない。
次に、図１を参照しながら、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の冷凍サイクルの動作を説明する。
低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機１に吸引され、圧縮されて高温高圧ガスとなって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁２を経由して凝縮器３へ流入する。凝縮器３に流入した高温高圧ガス冷媒は、被熱交換媒体である水に放熱し、液冷媒となる。凝縮器３を流出した液冷媒は、補助熱交換器４ａを通過し、気液二相冷媒となり、膨張弁５へ流入し、減圧膨張されて気液二相冷媒となる。膨張弁５を流出した気液二相冷媒は、蒸発器６に流入し、被熱交換媒体である空気を冷却し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。蒸発器６を流出した低温低圧のガス冷媒は、再び補助熱交換器４ａを通過したのち圧縮機１に再び吸引される。
ここで、補助熱交換器４ａでは、凝縮器３を流出した液冷媒と蒸発器６を流出したガスが熱交換するため、凝縮器３を流出した液冷媒は冷却されて過冷却状態となり、膨張弁５に流入する。
以上のように、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁５に流入する液冷媒を冷却して過冷却状態で膨張弁５に流入するようにしている。このため、膨張弁５に二相冷媒が流入することによって発生する液冷媒の圧力脈動や衝撃波の発生を防止することができる。したがって、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。また、凝縮器３はプレート式熱交換器で構成されているため、高圧冷媒の冷媒量を抑制することが可能であり、不均化反応発生の危険性を低減することができる。また、高圧液配管２２の配管径は高圧ガス配管２１の配管径よりも小さくなっており、不均化反応が起こりやすい高圧液冷媒の冷媒量を抑制することにより、不均化反応発生の危険性を低減することができる。
図２は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００のシステム構成図である。図２には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。図３は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の圧縮機回転数の制御手順を示すフローチャートである。
図２に示されるように、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００は、高圧センサ１４及び制御装置９を備える。なお、図２の冷凍サイクル装置１００のその他の構成要素は、図１の冷凍サイクル装置１００と同じである。
次に、図２及び図３を参照しながら、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の制御の動作を説明する。
ステップＳ１０１において、制御装置９には、高圧センサ１４によって検出された冷凍サイクルの高圧Ｐｄが入力され、ステップＳ１０２に移行する。
ステップＳ１０２において、制御装置９は、高圧センサ１４によって検出された高圧Ｐｄと予め設定された不均化反応が発生する下限圧力とを比較する。
ステップＳ１０２において、制御装置９は、高圧センサ１４によって検出された高圧Ｐｄが不均化反応下限圧力を超えていると判定した場合に（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、ステップＳ１０３に移行する。
ステップＳ１０２において、制御装置９は、高圧センサ１４によって検出された高圧Ｐｄが不均化反応下限圧力以下であると判定した場合に（ステップＳ１０２でＮＯ）、ステップＳ１０１に戻る。
ステップＳ１０３において、制御装置９は、圧縮機１の回転数を小さくするように制御する制御信号を出力し、ステップＳ１０１に戻る。
以上のように、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００は、高圧センサ１４によって検出された高圧Ｐｄが不均化反応が発生する下限圧力を超えないように圧縮機１の回転数を制御するため、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
図４は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の他の例のシステム構成図である。図４には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。図５は、図４の冷凍サイクル装置１００の圧縮機回転数の制御手順を示すフローチャートである。
図４に示されるように、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００は、吐出温度センサ１０及び制御装置９を備える。なお、図４の冷凍サイクル装置１００のその他の構成要素は、図１の冷凍サイクル装置１００と同じである。
次に、図４及び図５を参照しながら、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の制御の動作を説明する。
ステップＳ１１１において、制御装置９には、吐出温度センサ１０によって検出された冷凍サイクルの吐出温度Ｔｄが入力され、ステップＳ１１２に移行する。
ステップＳ１１２において、制御装置９は、吐出温度センサ１０によって検出された吐出温度Ｔｄと予め設定された不均化反応が発生する下限温度とを比較する。
ステップＳ１１２において、制御装置９は、吐出温度センサ１０によって検出された吐出温度Ｔｄが不均化反応下限温度を超えている場合に（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、ステップＳ１１３に移行する。
ステップＳ１１２において、制御装置９は、吐出温度センサ１０によって検出された吐出温度Ｔｄが不均化反応下限温度以下である場合に（ステップＳ１１２でＮＯ）、ステップＳ１１１に戻る。
ステップＳ１１３において、制御装置９は、圧縮機１の回転数を小さくするように制御する制御信号を出力し、ステップＳ１１１に戻る。
以上のように、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００は、吐出温度Ｔｄが不均化反応が発生する下限温度を超えないように圧縮機１の回転数を制御するので、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。図６には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。なお、本実施の形態２においては、実施の形態１と同じ構成要素について同じ符号を付してある。また、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、ＨＦＯ−１１２３冷媒を含む冷媒を使用する。
図６に示されるように、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１、四方弁２、凝縮器３、膨張弁５、蒸発器６が環状に接続され、凝縮器３出口の冷媒を一部バイパスして補助膨張弁７で減圧した冷媒と凝縮器３出口の冷媒とを熱交換させる補助熱交換器４ｂを備え、補助膨張弁７で減圧され補助熱交換器４ｂで熱交換された冷媒を圧縮機１の圧縮室にインジェクションさせるものである。補助熱交換器４ｂは、内部を流れる冷媒を熱交換させるものである。補助膨張弁７は、冷媒を減圧させ二相冷媒にするものである。
次に、図６を参照しながら、本実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の冷凍サイクルの動作を説明する。
低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機１に吸引され、圧縮されて高温高圧ガスとなって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁２を経由して凝縮器３へ流入する。凝縮器３に流入した高温高圧ガス冷媒は、被熱交換媒体である水に放熱し、液冷媒となる。凝縮器３を流出した液冷媒は２分岐し、一方は補助熱交換器４ｂを通過したのち膨張弁５へ流入し、減圧膨張されて気液二相冷媒となる。膨張弁５を流出した気液二相冷媒は、蒸発器６に流入し、被熱交換媒体である空気を冷却し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。蒸発器６を流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機１に再び吸引される。分岐したもう一方の液冷媒は、補助膨張弁７に流入し、減圧膨張して二相冷媒となり、補助熱交換器４ｂを通過して圧縮機１の圧縮室にインジェクションされる。
ここで、補助熱交換器４ｂでは、凝縮器３を流出した液冷媒と分岐して減圧された二相冷媒が熱交換するため、膨張弁５に流入する液冷媒は冷却された過冷却状態となる。
以上のように、本実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁５に流入する液冷媒を冷却して過冷却状態で膨張弁５に流入するようにしている。このため、膨張弁５に二相冷媒が流入することによって発生する液冷媒の圧力脈動や衝撃波の発生を防止することができる。したがって、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
図７は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００のシステム構成図である。図７には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。図８は、図７の冷凍サイクル装置１００の補助膨張弁７の制御手順を示すフローチャートである。
図７に示されるように、本実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁入口温度センサ８及び制御装置９を備える。図７の冷凍サイクル装置１００のその他の構成要素は、図１と同じ符号を付してある。
次に、図７及び図８を参照しながら、本実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の制御の動作を説明する。
ステップＳ２０１において、制御装置９には、膨張弁入口温度センサ８によって検出された冷凍サイクルの膨張弁入口温度Ｔｅｘｐｉが入力され、ステップＳ２０２に移行する。
ステップＳ２０２において、制御装置９は、膨張弁入口温度センサ８によって検出された膨張弁入口温度Ｔｅｘｐｉと予め設定された不均化反応が発生する下限温度とを比較する。
ステップＳ２０２において、制御装置９は、膨張弁入口温度センサ８によって検出された膨張弁入口温度Ｔｅｘｐｉが不均化反応下限温度を超えている場合に（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、ステップＳ２０３に移行する。
ステップＳ２０２において、制御装置９は、膨張弁入口温度センサ８によって検出された膨張弁入口温度Ｔｅｘｐｉが不均化反応下限温度以下である場合に（ステップＳ２０２でＮＯ）、ステップＳ２０１に戻る。
ステップ２０３において、制御装置９は、補助膨張弁７の開度を大きくするように制御する制御信号を出力し、ステップＳ２０１に戻る。
以上のように、本実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁入口温度Ｔｅｘｐｉが不均化反応が発生する下限温度を超えないように補助膨張弁７の開度を制御するので、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
図９は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の他の例のシステム構成図である。図９には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。図１０は、図９の冷凍サイクル装置１００の補助膨張弁７の制御手順を示すフローチャートである。
図９に示されるように、本実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁入口温度センサ８、高圧センサ１４、制御装置９を設けたものである。その他、実施の形態１と同じ構成要素について同じ符号を付してある。
次に、図９及び図１０を参照しながら、本実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の制御の動作を説明する。
ステップＳ２１１において、制御装置９には、膨張弁入口温度センサ８によって検出された冷凍サイクルの膨張弁入口温度Ｔｅｘｐｉと、高圧センサ１４で検出した冷凍サイクルの高圧Ｐｄと、が入力され、ステップＳ２１２に移行する。
ステップＳ２１２において、制御装置９は、高圧センサ１４によって検出された高圧Ｐｄより飽和温度を算出し、高圧Ｐｄより算出した飽和温度と膨張弁入口温度Ｔｅｘｐｉとの差によって、膨張弁５入口の過冷却度ＳＣｅｘｐｉを演算し、ステップＳ２１３に移行する。
ステップＳ２１３において、制御装置９は、演算した膨張弁５入口の過冷却度ＳＣｅｘｐｉと予め設定した設定値を比較する。
ステップＳ２１３において、制御装置９は、膨張弁５入口の過冷却度ＳＣｅｘｐｉが予め設定した設定値よりも小さい場合に（ステップＳ２１３でＹＥＳ）、ステップＳ２１４に移行する。
ステップＳ２１３において、制御装置９は、膨張弁５入口の過冷却度ＳＣｅｘｐｉが予め設定した設定値以上の場合に（ステップＳ２１３でＮＯ）、ステップＳ２１１に戻る。
ステップＳ２１４において、制御装置９は、補助膨張弁７の開度を大きくするように制御する制御信号を出力し、ステップＳ２１１に戻る。
以上のように、本実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁入口過冷却度ＳＣｅｘｐｉを設定値以上確保し、膨張弁５に流入する液冷媒を過冷却状態で膨張弁５に流入するようにしている。このため、膨張弁５に二相冷媒が流入することによって発生する高圧液冷媒の圧力脈動や衝撃波の発生を防止することができる。したがって、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。図１１には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。なお、本実施の形態３においては、実施の形態１と同じ構成要素について同じ符号を付してある。また、本実施の形態３においても、実施の形態１，２と同様に、ＨＦＯ−１１２３冷媒を含む冷媒を使用する。
図１１に示されるように、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１、四方弁２、凝縮器３、膨張弁５、蒸発器６が環状に接続され、凝縮器３出口の冷媒を一部バイパスして補助膨張弁７で減圧した冷媒と凝縮器３出口の冷媒とを熱交換させる補助熱交換器４ｃを備え、補助膨張弁７で減圧され補助熱交換器４ｃで熱交換された冷媒を圧縮機１の吸入に合流させるものである。補助熱交換器４ｃは、内部を流れる冷媒を熱交換させるものである。補助膨張弁７は、冷媒を減圧させて二相冷媒にするものである。
次に、図１１を参照しながら、本実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の冷凍サイクルの動作を説明する。
低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機１に吸引され、圧縮されて高温高圧ガスとなって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁２を経由して凝縮器３へ流入する。凝縮器３に流入した高温高圧ガス冷媒は、被熱交換媒体である水に放熱し、液冷媒となる。凝縮器３を流出した液冷媒は２分岐し、一方は補助熱交換器４ｃを通過したのち膨張弁５へ流入し、減圧膨張されて気液二相冷媒となる。膨張弁５を流出した気液二相冷媒は、蒸発器６に流入し、被熱交換媒体である空気を冷却し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。蒸発器６を流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機１に再び吸引される。分岐したもう一方の液冷媒は、補助膨張弁７に流入し、減圧膨張して二相冷媒となり、補助熱交換器４ｃを通過して圧縮機１の吸入に合流される。
ここで、補助熱交換器４ｃでは、凝縮器３を流出した液冷媒と分岐して減圧された二相冷媒が熱交換するため、膨張弁５に流入する液冷媒は冷却されて過冷却状態となる。
以上のように、本実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁５に流入する液冷媒を冷却して過冷却状態で膨張弁５に流入するようにしている。このため、膨張弁５に二相冷媒が流入することによって発生する高圧液冷媒の圧力脈動や衝撃波の発生を防止することができる。したがって、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
図１２は、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００のシステム構成図である。図１２には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。
図１２に示されるように、本実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁入口温度センサ８及び制御装置９を備えたものである。なお、図１２の冷凍サイクル装置１００の制御手順を示すフローチャートは、図８と同様であるので説明を割愛する。
以上のように、本実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁入口温度Ｔｅｘｐｉが不均化反応が発生する下限温度を超えないように補助膨張弁７の開度を制御するので、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
図１３は、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の他の例のシステム構成図である。図１３には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。
図１３に示されるように、本実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁入口温度センサ８、高圧センサ１４、及び制御装置９を備えたものである。なお、図１３の冷凍サイクル装置１００の制御手順を示すフローチャートは、図１０と同様であるので説明を割愛する。
以上のように、本実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁入口過冷却度ＳＣｅｘｐｉを設定値以上確保し、膨張弁５に流入する液冷媒を過冷却状態にするようにしている。このため、膨張弁５に二相冷媒が流入することによって発生する高圧液冷媒の圧力脈動や衝撃波の発生を防止することができる。したがって、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
実施の形態４．
図１４は、本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 図１４には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。なお、本実施の形態４においては、実施の形態１と同じ構成要素について同じ符号を付してある。また、本実施の形態４においても、実施の形態１〜３と同様に、ＨＦＯ−１１２３冷媒を含む冷媒を使用する。
図１４に示されるように、実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１、四方弁２、凝縮器３、第１膨張弁５ａ、第２膨張弁５ｂ、蒸発器６が環状に接続され、第１膨張弁５ａと第２膨張弁５ｂの間にレシーバ１１を備えるものである。第１膨張弁５ａは冷媒を減圧させるものである。第２膨張弁５ｂは冷媒を減圧させるものである。レシーバ１１は、冷凍サイクル装置１００の運転状態に応じて発生する余剰冷媒を液冷媒の状態で貯溜する容器である。
次に、図１４を参照しながら、本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００の冷凍サイクルの動作を説明する。
低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機１に吸引され、圧縮されて高温高圧ガスとなって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁２を経由して凝縮器３へ流入する。凝縮器３に流入した高温高圧ガス冷媒は、被熱交換媒体である水に放熱し、液冷媒となる。凝縮器３を流出した液冷媒は第１膨張弁５ａへ流入し、減圧されて飽和液冷媒となり、レシーバ１１に流入する。レシーバ１１に流入した冷媒は第２膨張弁５ｂへ流入し、減圧されて気液二相冷媒となる。第２膨張弁５ｂを流出した気液二相冷媒は、蒸発器６に流入し、被熱交換媒体である空気を冷却し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。蒸発器６を流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機１に再び吸引される。ここで、冷凍サイクルで発生した余剰冷媒は、レシーバ１１内に液冷媒として貯溜される。
以上のように、本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００は、冷凍サイクルで発生した余剰冷媒を、減圧してレシーバ１１内に貯溜するため、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
図１５は、本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００のシステム構成図である。図１５には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。図１６は、本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００の第１膨張弁５ａ及び第２膨張弁５ｂの制御手順を示すフローチャートである。
図１５に示されるように、本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００は、レシーバ入口温度センサ１２及び制御装置９を備える。図１５においては、図１４と同じ構成要素について同じ符号を付してある。
次に、図１５及び図１６を参照しながら、本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００の制御の動作を説明する。
ステップＳ４０１において、制御装置９には、レシーバ入口温度センサ１２によって検出された冷凍サイクルの中圧飽和温度Ｔｒｅｃが入力され、ステップＳ４０２に移行する。
ステップＳ４０２において、制御装置９は、レシーバ入口温度センサ１２によって検出された中圧飽和温度Ｔｒｅｃと不均化反応下限温度とを比較する。
ステップＳ４０２において、制御装置９は、レシーバ入口温度センサ１２によって検出された中圧飽和温度Ｔｒｅｃが不均化反応下限温度よりも大きい場合に（ステップＳ４０２でＹＥＳ）、ステップＳ４０３に移行する。
ステップＳ４０２において、制御装置９は、レシーバ入口温度センサ１２によって検出された中圧飽和温度Ｔｒｅｃが不均化反応下限温度以下の場合に（ステップＳ４０２でＮＯ）、ステップＳ４０１に戻る。
ステップＳ４０３において、制御装置９は、レシーバ入口温度センサ１２によって検出された中圧飽和温度Ｔｒｅｃが不均化反応下限温度以下となるように第１膨張弁５ａの開度を小さくし、第２膨張弁５ｂの開度を大きくするように制御信号を出力し、ステップＳ４０１に戻る。
以上のように、本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００は、中圧飽和温度Ｔｒｅｃが不均化反応下限温度以下となるように第１膨張弁５ａの開度を小さくし、第２膨張弁５ｂの開度を大きくするように制御するので、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用し、運転状態が変化して余剰冷媒が発生しても、不均化反応を抑制した状態でレシーバ内に貯溜することが可能で、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
図１７は、本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００の他の例のシステム構成図であり、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。図１８は、図１７の冷凍サイクル装置１００の第１膨張弁５ａ及び第２膨張弁５ｂの制御手順を示すフローチャートである。
図１７に示されるように、本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００は、レシーバ入口圧力センサ１５、制御装置９を備えたものである。図１７においては、図１４と同じ構成要素について同じ符号を付してある。
次に、図１７及び図１８を参照しながら、本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００の制御の動作を説明する。
ステップＳ４１１において、制御装置９には、レシーバ入口圧力センサ１５によって検出された冷凍サイクルのレシーバ入口圧力Ｐｒｅｃが入力され、ステップＳ４１２に移行する。
ステップＳ４１２において、制御装置９は、レシーバ入口圧力センサ１５が検出したレシーバ入口圧力Ｐｒｅｃと不均化反応下限圧力とを比較する。
ステップＳ４１２において、制御装置９は、レシーバ入口圧力センサ１５によって検出したレシーバ入口圧力Ｐｒｅｃが不均化反応下限圧力よりも大きい場合に（ステップＳ４１２でＹＥＳ）、ステップＳ４１３に移行する。
ステップＳ４１２において、制御装置９は、レシーバ入口圧力センサ１５によって検出したレシーバ入口圧力Ｐｒｅｃが不均化反応下限圧力以下の場合に（ステップＳ４１２でＮＯ）、ステップＳ４１１に戻る。
ステップＳ４１３において、制御装置９は、レシーバ入口圧力センサ１５で検出したレシーバ入口圧力Ｐｒｅｃが不均化反応下限圧力以下となるように第１膨張弁５ａの開度を小さくし、第２膨張弁５ｂの開度を大きくするように制御信号を出力し、ステップＳ４１１に戻る。
以上のように、本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００は、レシーバ入口圧力Ｐｒｅｃが不均化反応下限圧力以下となるように第１膨張弁５ａの開度を小さくし、第２膨張弁５ｂの開度を大きくするように制御するので、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用し、運転状態が変化して余剰冷媒が発生しても、不均化反応を抑制した状態でレシーバ内に貯溜することが可能で、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
実施の形態５．
図１９は、本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 図１９には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。なお、本実施の形態５においては、実施の形態１〜４と同じ構成要素について同じ符号を付してある。また、本実施の形態５においても、実施の形態１〜４と同様に、ＨＦＯ−１１２３冷媒を含む冷媒を使用する。
図１９に示されるように、実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１、四方弁２、凝縮器３、第１膨張弁５ａ、レシーバ１１、第２膨張弁５ｂ、蒸発器６が環状に接続され、凝縮器３から第２膨張弁５ｂに流れる冷媒と蒸発器６から圧縮機１に流れる低圧冷媒を熱交換させる補助熱交換器４ａを備えるものである。
次に、図１９を参照しながら、本実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１００の冷凍サイクルの動作を説明する。
低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機１に吸引され、圧縮されて高温高圧ガスとなって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁２を経由して凝縮器３へ流入する。凝縮器３に流入した高温高圧ガス冷媒は、被熱交換媒体である水に放熱し、液冷媒となる。凝縮器３を流出した液冷媒は第１膨張弁５ａへ流入し、減圧されて中圧飽和液冷媒となり、レシーバ１１に流入する。レシーバ１１を流出した中圧飽和液冷媒は補助熱交換器４ａを通過したのち第２膨張弁５ｂへ流入し、減圧されて気液二相冷媒となる。第２膨張弁５ｂを流出した気液二相冷媒は、蒸発器６に流入し、被熱交換媒体である空気を冷却し、蒸発してガス冷媒となる。蒸発器６を流出したガス冷媒は、再び補助熱交換器４ａを通過したのち圧縮機１に再び吸引される。
ここで、補助熱交換器４ａでは、レシーバ１１を流出した液冷媒と蒸発器６を流出したガスとが熱交換するため、レシーバ１１を流出した液冷媒は冷却されて過冷却状態となり、第２膨張弁５ｂに流入する。ここで、冷凍サイクルで発生した余剰冷媒は、レシーバ１１内に液冷媒として貯溜される。
以上のように、本実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１００は、レシーバ１１を流出する飽和液冷媒を補助熱交換器４ａで冷却している。このため、配管の圧力損失があっても確実に過冷却状態の液冷媒を第２膨張弁５ｂに流入させることが可能となり、二相冷媒の流入により発生する高圧液冷媒の圧力脈動や衝撃波の発生を防止することができる。したがって、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。また、運転状態が変化して余剰冷媒が発生しても、不均化反応を抑制した状態でレシーバ１１内に貯溜することが可能で、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
実施の形態６．
図２０は、本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 図２０には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。なお、本実施の形態６においては、実施の形態２，４と同じ構成要素について同じ符号を付してある。また、本実施の形態６においても、実施の形態１〜５と同様に、ＨＦＯ−１１２３冷媒を含む冷媒を使用する。
図２０に示されるように、実施の形態６に係る冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１、四方弁２、凝縮器３、第１膨張弁５ａ、レシーバ１１、補助熱交換器４ｂ、第２膨張弁５ｂ、蒸発器６が環状に接続され、補助熱交換器４ｂにおいて、レシーバ１１出口の冷媒を一部バイパスして補助膨張弁７で減圧した冷媒とレシーバ１１出口の冷媒とを熱交換させ、補助膨張弁７で減圧され補助熱交換器４ｂで熱交換された冷媒を圧縮機１の圧縮室にインジェクションさせるものである。
次に、図２０を参照しながら、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００の冷凍サイクルの動作を説明する。
低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機１に吸引され、圧縮されて高温高圧ガスとなって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁２を経由して凝縮器３へ流入する。凝縮器３に流入した高温高圧ガス冷媒は、被熱交換媒体である水に放熱し、液冷媒となる。凝縮器３を流出した液冷媒は第１膨張弁５ａへ流入し、減圧されて中圧飽和液冷媒となり、レシーバ１１に流入する。レシーバ１１を流出した中圧液冷媒は２分岐し、一方は補助熱交換器４ｂを通過したのち第２膨張弁５ｂへ流入し、減圧膨張されて気液二相冷媒となる。第２膨張弁５ｂを流出した気液二相冷媒は、蒸発器６に流入し、被熱交換媒体である空気を冷却し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。蒸発器６を流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機１に再び吸引される。レシーバ１１を流出して分岐したもう一方の中圧液冷媒は、補助膨張弁７に流入し、減圧膨張して二相冷媒となり、補助熱交換器４ｂを通過して圧縮機１の圧縮室にインジェクションされる。
ここで、補助熱交換器４ｂでは、レシーバ１１を流出した液冷媒と分岐して減圧された二相冷媒が熱交換するため、膨張弁５に流入する冷媒は冷却されて過冷却状態となる。また、冷凍サイクルで発生した余剰冷媒は、レシーバ１１内に中圧液冷媒として貯溜される。
以上のように、本実施の形態６に係る冷凍サイクル装置１００は、レシーバ１１を流出する飽和液冷媒を補助熱交換器４ａで冷却している。このため、配管の圧力損失があっても過冷却状態の液冷媒を第２膨張弁５ｂに流入させることが可能となり、二相冷媒の流入により発生する高圧液冷媒の圧力脈動や衝撃波の発生を防止することができる。したがって、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。また、運転状態が変化して余剰冷媒が発生しても、不均化反応を抑制した状態でレシーバ内に貯溜することが可能で、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
図２１は、本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置１００のシステム構成図である。図２１には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。図２２は、図２１の冷凍サイクル装置１００の第１膨張弁５ａ、第２膨張弁５ｂ、及び補助膨張弁７の制御手順を示すフローチャートである。
図２１に示されるように、本実施の形態６に係る冷凍サイクル装置１００は、レシーバ入口温度センサ１２、膨張弁入口温度センサ８、制御装置９を備えたものである。
次に、図２１及び図２２を参照しながら、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００の制御の動作を説明する。
ステップＳ６０１において、制御装置９には、レシーバ入口温度センサ１２によって検出された冷凍サイクルの中圧飽和温度Ｔｒｅｃを入力し、ステップＳ６０２に移行する。 ステップＳ６０２において、制御装置９は、レシーバ入口温度センサ１２によって検出された中圧飽和温度Ｔｒｅｃと不均化反応下限温度とを比較する。
ステップＳ６０２において、レシーバ入口温度センサ１２によって検出された中圧飽和温度Ｔｒｅｃが不均化反応下限温度よりも大きい場合は（ステップＳ６０２でＹＥＳ）、ステップＳ６０３に移行する。
ステップＳ６０２において、レシーバ入口温度センサ１２によって検出された中圧飽和温度Ｔｒｅｃが不均化反応下限温度以下の場合は（ステップＳ６０２でＮＯ）、ステップＳ６０４に移行する。
ステップＳ６０３において、制御装置９は、レシーバ入口温度センサ１２によって検出された中圧飽和温度Ｔｒｅｃが不均化反応下限温度以下となるように、第１膨張弁５ａの開度を小さくし、第２膨張弁５ｂの開度を大きくするように制御信号を出力し、ステップＳ７０４に移行する。
ステップＳ６０４において、制御装置９は、膨張弁入口温度センサ８によって検出された膨張弁入口温度Ｔｅｘｐｉを入力し、ステップＳ６０５に移行する。ステップＳ６０５において、制御装置９は、中圧飽和温度Ｔｒｅｃと膨張弁入口温度Ｔｅｘｐｉの差を演算することにより、膨張弁入口の過冷却度ＳＣｅｘｐｉを算出し、ステップＳ６０６に移行する。ステップＳ６０６において、制御装置９は、膨張弁入口の過冷却度ＳＣｅｘｐｉと予め設定した設定値を比較する。
ステップＳ６０６において、制御装置９は、膨張弁入口の過冷却度ＳＣｅｘｐｉが予め設定した設定値よりも小さい場合に（ステップＳ６０６でＹＥＳ）、ステップＳ６０７に移行する。
ステップＳ６０６において、制御装置９は、膨張弁入口の過冷却度ＳＣｅｘｐｉが予め設定した設定値以上の場合に（ステップＳ６０６でＮＯ）、ステップＳ６０１に戻る。
ステップＳ６０７において、制御装置９は、補助膨張弁７の開度を大きくするように制御信号を出力し、ステップＳ６０１に戻る。
以上のように、本実施の形態６に係る冷凍サイクル装置１００は、レシーバ１１内の中圧飽和温度Ｔｒｅｃが不均化反応下限温度以下となるように、第１膨張弁５ａの開度と第２膨張弁５ｂの開度を制御するため、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用し、運転状態が変化して余剰冷媒が発生しても、不均化反応を抑制した状態でレシーバ内に貯溜することが可能であり、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。また、第２膨張弁５ｂに流入する冷媒の過冷却度を確保するように補助膨張弁７の開度を制御するため、二相冷媒の流入により発生する高圧液冷媒の圧力脈動や衝撃波の発生を防止することができるため、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
実施の形態７．
図２３は、本発明の実施の形態７に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 図２３には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。なお、本実施の形態７においては、実施の形態１〜６と同じ構成要素について同じ符号を付してある。また、本実施の形態７においても、実施の形態１〜６と同様に、ＨＦＯ−１１２３冷媒を含む冷媒を使用する。
図２３に示されるように、実施の形態７に係る冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１、四方弁２、凝縮器３、膨張弁５、蒸発器６、アキュームレータ１３を環状に接続したものである。アキュームレータ１３は冷凍サイクル装置１００の運転状態に応じて発生する余剰冷媒を低圧液冷媒の状態で貯溜する容器である。
次に、図２３を参照しながら、本実施の形態７に係る冷凍サイクル装置１００の冷凍サイクルの動作を説明する。
低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機１に吸引され、圧縮されて高温高圧ガスとなって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁２を経由して凝縮器３へ流入する。凝縮器３に流入した高温高圧ガス冷媒は、被熱交換媒体である水に放熱し、液冷媒となる。凝縮器３を流出した液冷媒は膨張弁５へ流入し、減圧膨張されて気液二相冷媒となる。膨張弁５を流出した気液二相冷媒は、蒸発器６に流入し、被熱交換媒体である空気を冷却し、蒸発して乾き度の高い低圧二相冷媒又は低圧ガス冷媒となる。蒸発器６を流出した低圧冷媒は、アキュームレータ１３を介して圧縮機１に再び吸引される。冷凍サイクルで発生した余剰冷媒は、アキュームレータ１３内に低圧液冷媒として貯溜される。
以上のように、本実施の形態７に係る冷凍サイクル装置１００は、冷凍サイクルで発生した余剰冷媒を、低圧に減圧してアキュームレータ１３内に貯溜するため、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
実施の形態８．
図２４は、本発明の実施の形態８に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 図２４には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。なお、本実施の形態８においては、実施の形態１，７と同じ構成要素について同じ符号を付してある。また、本実施の形態８においても、実施の形態１〜７と同様に、ＨＦＯ−１１２３冷媒を含む冷媒を使用する。
図２４に示されるように、実施の形態８に係る冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１、四方弁２、凝縮器３、膨張弁５、蒸発器６、アキュームレータ１３を環状に接続され、凝縮器３から膨張弁５に流れる冷媒と蒸発器６から圧縮機１に流れる低圧冷媒を熱交換させる補助熱交換器４ａを備えるものである。
次に、図２４を参照しながら、本実施の形態８に係る冷凍サイクル装置１００の冷凍サイクルの動作を説明する。
低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機１に吸引され、圧縮されて高温高圧ガスとなって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁２を経由して凝縮器３へ流入する。凝縮器３に流入した高温高圧ガス冷媒は、被熱交換媒体である水に放熱し、液冷媒となる。凝縮器３を流出した液冷媒は補助熱交換器４ａを通過した後、膨張弁５へ流入し、減圧されて気液二相冷媒となる。膨張弁５を流出した気液二相冷媒は、蒸発器６に流入し、被熱交換媒体である空気を冷却し、蒸発して乾き度の高い低圧二相冷媒又は低圧ガス冷媒となる。蒸発器６を流出した低圧冷媒は、アキュームレータ１３を介して圧縮機１に再び吸引される。
ここで、補助熱交換器４ａでは、凝縮器３を流出した液冷媒と蒸発器６を流出した冷媒が熱交換するため、凝縮器３を流出した液冷媒は冷却されて過冷却状態となり、膨張弁５に流入する。冷凍サイクルで発生した余剰冷媒は、アキュームレータ１３内に低圧液冷媒として貯溜される。
以上のように、本実施の形態８に係る冷凍サイクル装置１００は、凝縮器３を流出した液冷媒を補助熱交換器４ａで冷却しているので、配管の圧力損失があっても確実に過冷却状態の液冷媒を膨張弁５に流入させることが可能となり、二相冷媒の流入により発生する高圧液冷媒の圧力脈動や衝撃波の発生を防止することができるため、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。また、冷凍サイクルで発生した余剰冷媒を、低圧に減圧してアキュームレータ１３内に貯溜するため、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
実施の形態９．
図２５は、本発明の実施の形態９に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。 図２５には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。なお、本実施の形態９においては、実施の形態１〜８と同じ構成要素について同じ符号を付してある。また、本実施の形態９においても、実施の形態１〜８と同様に、ＨＦＯ−１１２３冷媒を含む冷媒を使用する。
図２５に示されるように、実施の形態９に係る冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１、四方弁２、凝縮器３、補助熱交換器４ｂ、膨張弁５、蒸発器６、アキュームレータ１３を環状に接続され、補助熱交換器４ｂにおいて、凝縮器３出口の冷媒を一部バイパスして補助膨張弁７で減圧した冷媒と凝縮器３出口の冷媒とを熱交換させ、補助膨張弁７で減圧され補助熱交換器４ｂで熱交換した後の冷媒を圧縮機１の圧縮室にインジェクションさせるものである。
次に、図２５を参照しながら、本実施の形態９に係る冷凍サイクル装置１００の冷凍サイクルの動作を説明する。
低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機１に吸引され、圧縮されて高温高圧ガスとなって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁２を経由して凝縮器３へ流入する。凝縮器３に流入した高温高圧ガス冷媒は、被熱交換媒体である水に放熱し、液冷媒となる。凝縮器３を流出した液冷媒は２分岐し、一方は補助熱交換器４ｂを通過したのち膨張弁５へ流入し、減圧膨張されて気液二相冷媒となる。膨張弁５を流出した気液二相冷媒は、蒸発器６に流入し、被熱交換媒体である空気を冷却し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。蒸発器６を流出した低温低圧のガス冷媒は、アキュームレータ１３を介して圧縮機１に再び吸引される。凝縮器３を流出して分岐したもう一方の液冷媒は、補助膨張弁７に流入し、減圧膨張して低圧二相冷媒となり、補助熱交換器４ｂを通過して圧縮機１の圧縮室にインジェクションされる。
ここで、補助熱交換器４ｂでは、凝縮器３を流出した液冷媒と分岐して減圧されたの二相冷媒が熱交換するため、膨張弁５に流入する冷媒は冷却されて過冷却状態となる。また、冷凍サイクルで発生した余剰冷媒は、アキュームレータ１３内に低圧液冷媒として貯溜される。
以上のように、本実施の形態９に係る冷凍サイクル装置１００は、凝縮器３を流出する液冷媒を補助熱交換器４ｂで冷却している。このため、配管の圧力損失があっても過冷却状態の液冷媒を膨張弁５に流入させることが可能となり、二相冷媒の流入により発生する高圧液冷媒の圧力脈動や衝撃波の発生を防止することができる。したがって、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。また、運転状態が変化して余剰冷媒が発生しても、不均化反応を抑制した状態でアキュームレータ内に貯溜することが可能で、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
図２６は、本発明の実施の形態９に係る冷凍サイクル装置１００のシステム構成図であり、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。図２６においては、図９と同じ構成要素について同じ符号を付してある。
図２６に示されるように、本実施の形態９に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁入口温度センサ８、高圧センサ１４、制御装置９を設けたものである。なお、図２６の冷凍サイクル装置１００の補助膨張弁７の制御手順を示すフローチャートは図１０と同じであるので説明を割愛する。
以上のように、本実施の形態９に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁入口過冷却度ＳＣｅｘｐｉを設定値以上確保し、膨張弁５に流入する液冷媒を過冷却状態で膨張弁５に流入するようにしている。このため、膨張弁５に二相冷媒が流入することによって発生する高圧液冷媒の圧力脈動や衝撃波の発生を防止することができる。したがって、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。また、運転状態が変化して余剰冷媒が発生しても、不均化反応を抑制した低圧液冷媒の状態でアキュームレータ１３内に貯溜することが可能で、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
実施の形態１０．
図２７は、本発明の実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。図２７においては、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。なお、本実施の形態１０においては、実施の形態３，７と同じ構成要素について同じ符号を付してある。また、本実施の形態１０においても、実施の形態１〜９と同様に、ＨＦＯ−１１２３冷媒を含む冷媒を使用する。
図２７に示されるように、実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１、四方弁２、凝縮器３、膨張弁５、蒸発器６、アキュームレータ１３を環状に接続され、凝縮器３出口の冷媒を一部バイパスして補助膨張弁７で減圧した冷媒と凝縮器３出口の冷媒とを熱交換させる補助熱交換器４ｃを備え、補助膨張弁７で減圧され補助熱交換器４ｃで熱交換した後の低温低圧冷媒を圧縮機１の吸入に合流させるものである。
次に、図２７を参照しながら、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００の冷凍サイクルの動作を説明する。
低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機１に吸引され、圧縮されて高温高圧ガスとなって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁２を経由して凝縮器３へ流入する。凝縮器３に流入した高温高圧ガス冷媒は、被熱交換媒体である水に放熱し、液冷媒となる。凝縮器３を流出した液冷媒は２分岐し、一方は補助熱交換器４ｃを通過したのち膨張弁５へ流入し、減圧膨張されて気液二相冷媒となる。膨張弁５を流出した気液二相冷媒は、蒸発器６に流入し、被熱交換媒体である空気を冷却し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。蒸発器６を流出した低温低圧のガス冷媒は、アキュームレータ１３を介して圧縮機１に再び吸引される。分岐したもう一方の液冷媒は、補助膨張弁７に流入し、減圧膨張して二相冷媒となり、補助熱交換器４ｃを通過して圧縮機１の吸入に合流される。
ここで、補助熱交換器４ｃでは、凝縮器３を流出した液冷媒と分岐して減圧された二相冷媒が熱交換するため、膨張弁５に流入する液冷媒は冷却されて過冷却状態となる。また、冷凍サイクルで発生した余剰冷媒は、アキュームレータ１３内に低圧液冷媒として貯溜される。
以上のように、本実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁５に流入する液冷媒を冷却して過冷却状態で膨張弁５に流入するようにしている。このため、膨張弁５に二相冷媒が流入することによって発生する高圧液冷媒の圧力脈動や衝撃波の発生を防止することができる。したがって、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。また、運転状態が変化して余剰冷媒が発生しても、不均化反応を抑制した低圧液冷媒の状態でアキュームレータ１３内に貯溜することが可能で、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
図２８は、本発明の実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置１００のシステム構成図である。図２８には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。なお、図２８において、図９と同じ構成要素については同じ符号を付してある。
図２８に示されるように、本実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁入口温度センサ８、高圧センサ１４、及び制御装置９を設けたものである。なお、図２８の冷凍サイクル装置１００の制御手順を示すフローチャートは、図１０と同様であるので説明を割愛する。
以上のように、本実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁入口過冷却度ＳＣｅｘｐｉを設定値以上確保し、膨張弁５に流入する液冷媒を過冷却状態で膨張弁５に流入するようにしている。このため、膨張弁５に二相冷媒が流入することによって発生する高圧液冷媒の圧力脈動や衝撃波の発生を防止することができる。したがって、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。また、運転状態が変化して余剰冷媒が発生しても、不均化反応を抑制した低圧液冷媒の状態でアキュームレータ１３内に貯溜することが可能で、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
実施の形態１１．
図２９は、本発明の実施の形態１１に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。図２９には、負荷側の水の温度を上げる加熱運転を実施している時の状態が示されている。ここで、本実施の形態１１においても、実施の形態１〜１０と同様に、ＨＦＯ−１１２３冷媒を含む冷媒を使用する。
図２９に示されるように、実施の形態１１に係る冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１、四方弁２、凝縮器３、膨張弁５、蒸発器６、アキュームレータ１３ａを環状に接続した構成となっている。また、アキュームレータ１３ａの内部には、凝縮器３の出口側から膨張弁５の入口側に至る配管の一部が挿入されている。
アキュームレータ１３ａは、冷凍サイクル装置１００の運転状態に応じて発生する余剰冷媒を低圧液冷媒の状態で貯溜する容器であるとともに、凝縮器３から膨張弁５にいたる配管の一部を挿入しており、凝縮器３出口の冷媒とアキュームレータ１３ａ内の低温低圧冷媒とを熱交換させる機能も有している。その他構成要素について実施の形態１と同じ構成要素について同じ符号を付してある。
次に、図２９を参照しながら、本実施の形態１１に係る冷凍サイクル装置１００の冷凍サイクルの動作を説明する。
低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機１に吸引され、圧縮されて高温高圧ガスとなって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁２を経由して凝縮器３へ流入する。凝縮器３に流入した高温高圧ガス冷媒は、被熱交換媒体である水に放熱し、液冷媒となる。凝縮器３を流出した液冷媒はアキュームレータ１３ａ内の配管を通過したのち膨張弁５へ流入し、減圧膨張されて気液二相冷媒となる。膨張弁５を流出した気液二相冷媒は、蒸発器６に流入し、被熱交換媒体である空気を冷却し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。蒸発器６を流出した低温低圧のガス冷媒は、アキュームレータ１３ａを介して圧縮機１に再び吸引される。
ここで、アキュームレータ１３ａ内では、凝縮器３出口の冷媒とアキュームレータ１３内の低温低圧冷媒とを熱交換するように凝縮器３から膨張弁５にいたる配管の一部を挿入しているため、膨張弁５に流入する液冷媒は冷却されて過冷却状態となる。また冷凍サイクルで発生した余剰冷媒は、アキュームレータ１３内に低圧液冷媒として貯溜される。
以上のように、本実施の形態１１に係る冷凍サイクル装置１００は、膨張弁５に流入する液冷媒を冷却して過冷却状態で膨張弁５に流入するようにしている。このため、膨張弁５に二相冷媒が流入することによって発生する液冷媒の圧力脈動や衝撃波の発生を防止することができる。したがって、ＨＦＯ−１１２３冷媒を使用しても不均化反応を抑制し、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。また、運転状態が変化して余剰冷媒が発生しても、不均化反応を抑制した低圧液冷媒の状態でアキュームレータ１３内に貯溜することが可能で、安全でかつ地球環境に与える影響が小さい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
なお、被熱交換媒体が水や空気である例について説明したが、ブラインであってもよい。
また、レシーバ入口温度センサ１２が、本発明の第１の検出手段に相当する。
また、レシーバ入口圧力センサ１５が、本発明の第２の検出手段に相当する。
また、高圧センサ１４が、本発明の第３の検出手段に相当する。
また、膨張弁入口温度センサ８が、本発明の第４の検出手段に相当する。
また、吐出温度センサ１０が、本発明の第５の検出手段に相当する。
また、補助熱交換器４ａ，４ｂ，４ｃ、アキュームレータ１３ａが、本発明の冷却手段に相当する。
１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 凝縮器、４ａ，４ｂ，４ｃ 補助熱交換器、５ 膨張弁、５ａ 第１膨張弁、５ｂ 第２膨張弁、６ 蒸発器、７ 補助膨張弁、８ 膨張弁入口温度センサ、９ 制御装置、１０ 吐出温度センサ、１１ レシーバ、１２ レシーバ入口温度センサ、１３，１３ａ アキュームレータ、１４ 高圧センサ、１５ レシーバ入口圧力センサ、２１ 高圧ガス配管、２２ 高圧液配管、１００ 冷凍サイクル装置、Ｐｄ 高圧、Ｐｒｅｃ レシーバ入口圧力、Ｔｄ 吐出温度、Ｔｒｅｃ 中圧飽和温度。

Claims (11)

  1. 圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器を環状に接続し、冷媒としてＨＦＯ−１１２３を含む冷凍サイクル装置において、
    前記膨張弁の入口の冷媒を冷却する冷却手段を備え、
    前記冷却手段は、ＨＦＯ−１１２３を含む前記冷媒が不均化反応を起こす下限温度以下又は下限圧力以下となるまで前記冷媒を冷却するものであり、
    前記圧縮機から前記膨張弁までの高圧側の冷媒配管において、
    前記圧縮機から前記凝縮器の入口までの冷媒配管径よりも、前記凝縮器の出口から前記膨張弁までの冷媒配管径が小さい
    冷凍サイクル装置。
  2. 前記冷却手段は、
    前記凝縮器から流出し前記膨張弁で減圧される前の冷媒と前記圧縮機に吸入される冷媒とを熱交換させる補助熱交換器である
    請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  3. 前記冷却手段は、
    前記凝縮器の出口の冷媒を一部バイパスして補助膨張弁で減圧した冷媒と前記凝縮器の出口の冷媒とを熱交換させる補助熱交換器であり、
    前記補助膨張弁で減圧され前記補助熱交換器で熱交換された冷媒は、前記圧縮機の圧縮室にインジェクションされる
    請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  4. 前記冷却手段は、
    前記凝縮器の出口の冷媒を一部バイパスして補助膨張弁で減圧した冷媒と前記凝縮器の出口の冷媒とを熱交換させる補助熱交換器であり、
    前記補助膨張弁で減圧され前記補助熱交換器で熱交換された冷媒は、前記圧縮機の吸入側に合流する
    請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  5. 前記冷却手段は、前記圧縮機の吸入側に設けられたアキュームレータであり、
    前記凝縮器の出口側と前記膨張弁の入口側とを接続する配管の一部が前記アキュームレータの内部に挿入されている
    請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  6. 圧縮機と凝縮器と第１膨張弁と第２膨張弁と蒸発器を環状に接続し、冷媒としてＨＦＯ−１１２３を含む冷凍サイクル装置において、
    前記第１膨張弁と前記第２膨張弁との間に設けられたレシーバと、
    前記レシーバ内に貯留される液冷媒の温度又は圧力を検出する検出手段と、を備え、
    前記検出手段により検出される液冷媒の温度又は圧力が、不均化反応を起こす下限値以下となるように、前記第１膨張弁又は前記第２膨張弁の開度を制御するものであり、
    前記圧縮機から前記第１膨張弁までの高圧側の冷媒配管において、
    前記圧縮機から前記凝縮器の入口までの冷媒配管径よりも、前記凝縮器の出口から前記第１膨張弁までの冷媒配管径が小さい
    冷凍サイクル装置。
  7. 前記圧縮機の出口の高圧冷媒の圧力を検出する第３の検出手段と、
    前記補助熱交換器の出口の冷媒の温度を検出する第４の検出手段と、
    前記第３の検出手段の検出圧力及び前記第４の検出手段の検出温度に基づいて前記補助熱交換器の出口の冷媒の過冷却度を算出し、前記補助熱交換器の出口の冷媒の過冷却度が予め設定された設定値以上となるように前記補助膨張弁の開度を制御する制御装置と、を備えた
    請求項３又は請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
  8. 前記補助熱交換器の出口の冷媒の温度を検出する第４の検出手段と、
    前記第４の検出手段の検出温度に基づいて冷媒の温度が、不均化反応を起こす下限値以下となるように前記補助膨張弁の開度を制御する制御装置と、を備えた
    請求項３又は請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
  9. 前記圧縮機の出口の高圧冷媒の圧力を検出する第３の検出手段と、
    前記第３の検出手段の検出圧力が、不均化反応を起こす下限値以下となるように前記圧縮機の回転数を制御する制御装置と、を備えた
    請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
  10. 前記圧縮機の出口の温度を検出する第５の検出手段と、
    前記第５の検出手段の検出温度が、不均化反応を起こす下限値以下となるように前記圧縮機の回転数を制御する制御装置と、を備えた
    請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
  11. 前記凝縮器はプレート式熱交換器であり、被熱交換媒体は水又はブラインである
    請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
JP2016507239A 2014-03-14 2014-03-14 冷凍サイクル装置 Active JP6218922B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/056981 WO2015136703A1 (ja) 2014-03-14 2014-03-14 冷凍サイクル装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2015136703A1 JPWO2015136703A1 (ja) 2017-04-06
JP6218922B2 true JP6218922B2 (ja) 2017-10-25

Family

ID=54071180

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016507239A Active JP6218922B2 (ja) 2014-03-14 2014-03-14 冷凍サイクル装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10508848B2 (ja)
EP (1) EP3118542B1 (ja)
JP (1) JP6218922B2 (ja)
CN (1) CN106415156B (ja)
WO (1) WO2015136703A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3367021B1 (en) * 2015-10-20 2022-02-23 Mitsubishi Electric Corporation Refrigeration cycle device
EP3404342A4 (en) * 2016-01-12 2019-08-28 AGC Inc. COLD CIRCULATION DEVICE AND COLD CIRCULATION SYSTEM
CN109072900B (zh) 2016-02-22 2020-11-10 Ａｇｃ株式会社 压缩机和热循环系统
WO2017145826A1 (ja) * 2016-02-24 2017-08-31 旭硝子株式会社 冷凍サイクル装置
JP6787482B2 (ja) * 2017-03-31 2020-11-18 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
JP6938273B2 (ja) * 2017-08-10 2021-09-22 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 ヒートポンプおよびその設計方法
US10655039B2 (en) 2017-12-29 2020-05-19 Trane International Inc. Lower GWP refrigerant compositions
US20190203093A1 (en) 2017-12-29 2019-07-04 Trane International Inc. Lower gwp refrigerant compositions
JP6857813B2 (ja) * 2018-03-05 2021-04-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 冷凍サイクル装置
CN109386985B (zh) * 2018-10-22 2020-07-28 广东美的暖通设备有限公司 两管制喷气增焓室外机及多联机系统
JP7309044B2 (ja) 2020-04-07 2023-07-14 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
WO2023248923A1 (ja) * 2022-06-23 2023-12-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 冷凍装置

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1068553A (ja) * 1996-08-27 1998-03-10 Daikin Ind Ltd 空気調和機
JPH10141798A (ja) * 1996-11-08 1998-05-29 Denso Corp ヒ−トポンプ装置
US6058727A (en) * 1997-12-19 2000-05-09 Carrier Corporation Refrigeration system with integrated oil cooling heat exchanger
JP4209860B2 (ja) 1997-12-16 2009-01-14 パナソニック株式会社 可燃性冷媒を用いた空気調和装置
CN1166907C (zh) * 1997-12-16 2004-09-15 松下电器产业株式会社 使用可燃性致冷剂的空调器
JP2002107074A (ja) * 2000-09-29 2002-04-10 Sanyo Electric Co Ltd プレート型熱交換器及びそれを用いたヒートポンプ給湯機
JP2002139261A (ja) * 2000-11-01 2002-05-17 Mitsubishi Electric Corp 冷凍サイクル装置
JP3671850B2 (ja) * 2001-03-16 2005-07-13 三菱電機株式会社 冷凍サイクル
JP2002318039A (ja) * 2001-04-20 2002-10-31 Hitachi Ltd 空気調和機
JP4018443B2 (ja) * 2002-05-13 2007-12-05 株式会社前川製作所 寒冷地対応サーモサイホンチラー冷凍機
JP2004286266A (ja) * 2003-03-20 2004-10-14 Hitachi Ltd 冷凍装置及びヒートポンプ式冷温水機
JP5011957B2 (ja) * 2006-09-07 2012-08-29 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
JP2008128493A (ja) * 2006-11-16 2008-06-05 Sanden Corp 冷凍回路及び該冷凍回路を用いた車両用空調装置
JP2008215697A (ja) * 2007-03-02 2008-09-18 Mitsubishi Electric Corp 空気調和装置
JP2009180429A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP5042058B2 (ja) * 2008-02-07 2012-10-03 三菱電機株式会社 ヒートポンプ式給湯用室外機及びヒートポンプ式給湯装置
JP2009222329A (ja) * 2008-03-18 2009-10-01 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
US9163865B2 (en) * 2008-06-13 2015-10-20 Mitsubishi Electric Corporation Refrigeration cycle device and method of controlling the same
JP2009298918A (ja) * 2008-06-13 2009-12-24 Mitsubishi Electric Corp 液体組成物及びこれを使用した冷凍サイクル装置
JPWO2009157320A1 (ja) * 2008-06-24 2011-12-08 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置及び空気調和装置
JP2010007975A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Daikin Ind Ltd エコノマイザーサイクル冷凍装置
JP5401642B2 (ja) * 2009-03-27 2014-01-29 サンデン株式会社 冷凍回路形成部材
JP5411643B2 (ja) * 2009-10-05 2014-02-12 パナソニック株式会社 冷凍サイクル装置および温水暖房装置
JP2011085275A (ja) * 2009-10-13 2011-04-28 Panasonic Corp 冷凍装置
JP5233960B2 (ja) * 2009-11-06 2013-07-10 パナソニック株式会社 冷凍サイクル装置及びそれを用いた温水暖房装置
EP2562017B1 (en) * 2010-04-23 2016-02-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Vehicle air conditioning device
JP2012012532A (ja) * 2010-07-02 2012-01-19 Panasonic Corp 圧縮機及びそれを用いた冷凍サイクル装置
RU2636152C2 (ru) * 2011-05-19 2017-11-21 Асахи Гласс Компани, Лимитед Рабочая среда и система теплового цикла
CN106085363A (zh) * 2011-05-19 2016-11-09 旭硝子株式会社 工作介质及热循环系统
DK177329B1 (en) * 2011-06-16 2013-01-14 Advansor As Refrigeration system
CN103958986B (zh) * 2011-11-29 2016-08-31 三菱电机株式会社 冷冻空调装置
KR101109634B1 (ko) * 2011-12-16 2012-01-31 인제대학교 산학협력단 열교환기 내장형 어큐뮬레이터
JP5986778B2 (ja) * 2012-03-30 2016-09-06 出光興産株式会社 冷媒組成物およびフッ化炭化水素の分解抑制方法
WO2015140874A1 (ja) * 2014-03-17 2015-09-24 三菱電機株式会社 空気調和装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106415156B (zh) 2019-05-31
JPWO2015136703A1 (ja) 2017-04-06
US20160320111A1 (en) 2016-11-03
CN106415156A (zh) 2017-02-15
EP3118542A4 (en) 2018-01-31
EP3118542B1 (en) 2021-05-19
WO2015136703A1 (ja) 2015-09-17
US10508848B2 (en) 2019-12-17
EP3118542A1 (en) 2017-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6218922B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP5452138B2 (ja) 冷凍空調装置
JP2015218909A (ja) 冷凍サイクル装置およびそれを備えた温水生成装置
JPWO2009150761A1 (ja) 冷凍サイクル装置、並びにその制御方法
US11473819B2 (en) Heat pump for using environmentally compatible coolants
US20150135756A1 (en) Multi-room air-conditioning apparatus
JPWO2019053880A1 (ja) 冷凍空調装置
EP3109566B1 (en) Air conditioning device
JP6362780B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP2012189238A (ja) 冷凍空調装置
JPWO2014129361A1 (ja) 空気調和装置
JP6772703B2 (ja) 冷媒回路装置
JP6422590B2 (ja) 熱源システム
JP2016090143A (ja) 二段圧縮式冷凍サイクル装置及びその制御装置並びに制御方法
JP2005214550A (ja) 空気調和装置
JP2018119708A (ja) 冷媒回路システム及び制御方法
JP4608971B2 (ja) ヒートポンプ
JP5551902B2 (ja) 高温型ヒートポンプシステム
EP3306238B1 (en) Control device, refrigerant circuit system and control method
WO2015121993A1 (ja) 冷凍サイクル装置
JP2013249967A (ja) 温水生成装置
JP2012102895A (ja) 冷凍サイクル装置および冷温水装置
JP2006125790A (ja) 空気調和装置
JP5421716B2 (ja) 冷凍サイクル装置および温水暖房装置
JP7149500B2 (ja) 冷凍装置

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170509

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170627

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170829

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170926

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6218922

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250