JPS6383556A - 冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は冷凍サイクルに係り、特に冷媒加熱器を用いた
冷凍サイクルに関する。

（従来の技術） 従来、冷媒加熱方式の冷凍サイクルは第４図に示す如く
構成されていた。

冷凍サイクル中の冷媒は熱の授受によって相変化しなが
らも圧縮機１の吐出側２と吸入側３との圧力差により回
路４内を循環する。

暖房運転時にあっては、圧縮機１で圧縮された冷媒ガス
は四方弁５（図中、実線で示した流路を形成している）
を通過して室内熱交換器６へ導かれ、ここで凝縮するこ
とによって潜熱を放出し、暖房が行なわれることになる
。

室内熱交換器６で凝縮した冷媒は更に吸入側３へと回路
４内を流れ、膨張弁７を介して第１の分岐点８に達する
が、一方の流路には第１の逆止弁９が設けられているた
めにそれ以上先へ流れることができず、従って他方の流
路へ流れて冷媒加熱用熱交換器１０へ導かれる。ここで
冷媒はバーナ１１により加熱され、蒸発してガス状に相
変化することによってその熱を潜熱として蓄熱すること
になる。

ガス状の冷媒は更に吸入側３へと回路４内を流れて第２
の分岐点１２に達するが、これより四方弁５方向への流
路には第２の逆止弁１３が設けられているためにそれ以
上先へ流れることができず、更に吸入側３へと流れアキ
ュームレータ１４を介して圧縮機１に戻ることになる。

尚、冷房運転については四方弁５を切換え、図中破線で
示す如く流路を形成すれば冷凍サイクルによる通常の冷
房運転がなされるようになる。

図中、１５は冷房回路の凝縮器を形成する室外熱交換器
である。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、暖房運転の立上り時即ち、暖房運転の起動開
始から安定運転に至るまでの過度時は、冷媒の温度（又
は圧力）が低く且つ回路を流れる冷媒循環量が極端に少
ない。その結果、冷媒加熱用熱交換器１０内の冷媒が過
度に加熱されてしまう。特に、外気温が低い場合には、
圧縮機１内の冷凍曙油へ冷媒が多量に溶は込んでしまう
ため、上述した冷媒加熱が顕著になる故、暖房の立上り
時等にはバーナ１１の加熱を抑制する必要が生ずる。

そこで、従来は第４図に示す如く、バーナ１１の燃料供
給系の途中に燃料の供給量を制御するための燃料供給制
御手段１６を介設し、この燃料供給制御手段１６を冷媒
加熱用熱交換器１０の出口に設けた温度センサ１７で検
知した冷Ｉｓ温度に基づき制御装置１８にて制御してい
た。

ところが、バーナ１１の燃焼量の調節によって冷媒加熱
用熱交換器１０の出口における冷媒温度を制御するだけ
では、室内側の負荷に対応して冷媒の過熱度が変化して
しまう。例えば、コンデンサ吸込温度等の周囲温度が変
化すると、これに追随させて適切な過熱度にυ制御する
ことが困難であった。

かくして、本発明の目的は従来技術の問題点を解消し、
冷媒加熱器出口における冷媒の過熱度を適正に制御して
安定した運転を行なうことができる冷凍サイクルを提供
することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の冷凍サイクルは上記目的を達成するために、暖
房運転時に循環冷媒を冷媒加熱器で加熱する冷凍サイク
ルにおいて、上記冷媒加熱器の入口側及び出口側にそれ
ぞれ設けられると共に循環冷媒の温度を検出する入口温
度センサ及び出口温度センサと、該入口温度センサ及び
出口温度センサでそれぞれ検出された循環冷媒の入口温
度と出口温度との差分をとり、この差分が所定の範囲内
となるように膨張弁の開度を変化させる制御部とを備え
たものである。

（作　用） 冷媒の過熱度は冷媒加熱器の入口側と出口側とにおける
冷媒の温度差から求められる。従って、冷媒加熱器の入
口側及び出口側においてそれぞれ入口温度センサ及び出
口温度センサにより冷媒の入口温度及び出口温度を検出
し、これら両者の差分をとってこの差分が所定の範囲内
となるように膨張弁の開度を制御すれば、冷媒加熱器出
口における過熱度を安定化することができる。

さらに、出口温度センサで検出された出口温度が所定値
を越えた場合に、制御部が冷媒加熱器への燃料供給量を
低減させるかあるいは圧縮機の回転数を増加させるかあ
るいはこれらを同時に行なうように構成すれば、冷媒加
熱器出口において冷媒が異常な温度となることを防止す
ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係る冷凍サイクルの構
成図である。圧縮機１．四方弁５．室内熱交換器６．膨
張弁７．第１の分岐点８．冷媒加熱用熱交換器１０．第
２の分岐点１２及びアキュームレータ１４が順次環状に
接続されて＠房回路が形成されている。また、冷房回路
用として四方弁５と第１の分岐点８との間に室外熱交換
器１５と逆止弁９とが直列に設けられると共に四方弁５
と第２の分岐点１２との間に逆止弁１３が設けられてい
る。さらに、冷媒加熱用熱交換器１０にはバーナ１１が
設けられている。

また、冷媒加熱用熱交換器１０の入口側及び出口側には
それぞれ冷媒の入口温度及び出口温廓を検出する入口温
度センサ１９及び出口温度センサ１７が設けられており
、これらのセンサ１９及び１７からの検出信号を入力す
るｉｌｌ　８部２０が膨張弁７に接続されている。

すなわち、本実施例は第４図に示した従来例において冷
媒加熱用熱交換器１０の入口側に入口温度センサ１９を
設けると共に制ｍ＋装だ１８の代わりに制御部２０を設
けたものである。

次に、本実施例の作用を述べる。

まず、暖房運転時にあっては、圧縮機１で圧縮された冷
媒ガスは吐出側２から四方弁５を通過して被空調室（図
示せず）内側に設けられた室内熱交換器６へ導かれ、こ
こで凝縮することによって潜熱を放出し、被空調室が暖
房されることになる。

室内熱交換器６で凝縮した冷媒は更に膨張弁７を介して
吸入側３へと回路４内を流れ、冷媒加熱用熱交換器１０
へ導かれる。ここで冷媒はバーナ１１により加熱され、
蒸発してガス状に相変化することによってその熱を潜熱
として蓄熱することになる。

またこのとき、冷媒加熱用熱交挨１１０の入口側と出口
側とにおいてそれぞれ入口温度センサ１９及び出口温度
センサ１７により冷媒の入口温度Ｔ１及び出口１１ｆＴ
２が検出され、これらの検出値がｕｌ　８部２０に入力
される。入口温度Ｔ１及び出口温度Ｔ２を入力した制御
部２０ではこれら温度の差分ΔＴ−Ｔ２−Ｔｔを算出す
ると共にこの差分ΔＴと予め設定されている基準値ΔＴ
ｓとを比較し、ΔＴ−ΔＴＳの場合にはそのまま待機す
るが、６丁〉ΔＴｓの場合には弁開度を開く旨の制御信
号Ｓ１を、ΔＴくΔＴＳの場合には弁開度を閉じる旨の
制御信号Ｓ１をそれぞれ膨張弁７に出力する。制御部２
ｏから制御信号Ｓ１を入力した膨張弁７は制御信号Ｓｋ
、基づいてその弁開度を調節する。このようにして、冷
媒加熱用熱交換器１０の入口側と出口側との冷媒温度の
差分ΔＴが一定に保たれる。

その後、ガス状となった冷媒はさらに吸入側３へと回路
４内を流れ、アキュームレータ１４を経て圧縮ｇ１１に
戻る。

なお、バーナ１１の燃焼量は室温センサ（図示せず）及
び室内設定温度によって決定され、室内温度が低く十分
な暖房能力を必要とする場合には燃焼量が増加される。

この場合、冷ｖｔ温度の差分ΔＴは大きくなるので制御
部２０によって膨張弁７の１度が大きくされ、これによ
り冷媒循環量が増加する。また、室内温度が十分に上昇
してバーナ１１の燃焼量が減少されると、冷媒温度の差
分６丁は小さくなる。この場合、制御部２０によって膨
張弁７の開度が小さくされ、これにより冷媒循環量が低
下する。このようにして、冷媒加熱用熱交換器１０の出
口の過熱度は常に一定に保持される。

さらに、冷房運転については四方弁５を切換え、図中の
破線で示す如く流路を形成すれば冷凍サイクルによる通
常の冷房運転がなされる。

なお、制御部２０が出口温度センサ１７からの検出信号
のみを入力して出口温度Ｔ２が一定の値を示す如く膨張
弁７の開度を制御するように構成しても効果が得られる
。

第２図は第２の実／ｉ！例を示す構成図である。

この実施例は第１の実施例において、制御部２０により
圧縮ｔ１１の回転数及びバーナ１１への燃料供給量をも
制御するように構成したものである。

すなわち、圧縮機１に電力を供給するインバータ２１と
バーナ１１に燃料を供給する燃料供給系に設けられた比
例制御弁２２とが制御部２０に接続されている。

ここで、制御部２０の動作を第３図のフローチャートを
参照して説明する。

まず、入口温度センサ１９及び出口温度センサ１７でそ
れぞれ検出された入口温度Ｔ１及び出口温度Ｔ２を入力
しく処１！１３１）、出口温度Ｔ２と予め設定されてい
る所定値Ｔｏとの比較を行なう（処理３２）。比較の結
果、Ｔ２　＞ＴＯの場合には制御信号Ｓ２及びＳ３をそ
れぞれインバータ２１及び比例制御弁２２に出力して圧
縮機１の回転数を増加させると共にバーナ１１への燃料
供給量を低減させた後（処理３３）、再び処理３２を繰
返す。

このようにしてＴ２≦Ｔｏとなると、次に冷媒温度の差
分ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ＋をｎ出しく処理３４）、さらにこの
差分ΔＴと予め設定されている基準値ΔＴＳとを比較す
る（処理３５）。その結果、ΔＴ〉ΔＴＳの場合には弁
開度を開く旨の制御信号Ｓ１を、ΔＴくΔＴｓの場合に
は弁開度を閉じる旨の制御信号Ｓ１をそれぞれ膨張弁７
に出力しく処理３６）、再び処理３２に戻る。

以上の処理を繰返すことにより、差分ΔＴが一定に保持
されると共に出口温度Ｔ２が所定値を越えることが防止
される。

このような構成とすれば、冷媒循環量の不足やバーナへ
の燃料供給ｍ過大等による冷媒の異常な温度上昇が防止
され、快適度が向上する。

なお、上記した第２の実施例では出口温度Ｔ２が所定１
ｉ！ＩＴｏを越えた場合に制御部２０から制御部＠Ｓ２
及びＳ３を出力して圧縮１１１１の回転数の増加とバー
ナ１１への燃料供給量の低減とを同時に行なったが、い
ずれか一方のみを行なうように構成することも可能であ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、次の如き優れた効
果が発揮される。

（１）　　冷媒循環量を調節して冷媒加熱器出口の冷媒
の過熱度を室内側の負荷に拘らず一定にｉ制御すること
ができる。従って、暖房能力が大きいときには冷媒循環
間を増加させて過熱度の上昇を抑え、これにより冷媒の
熱分解が防止されるのでシステムの信頼性が向上する。

一方、暖房能力が小さいときには冷媒循環量を減少させ
て液バツク等による圧縮機の損傷を防止することができ
る。

（２）　　冷媒の過熱度が常に適正に制御されるので効
率の優れた運転が行なわれる。

（３）　　冷媒加熱器出口の冷媒温度が異常に上昇する
ことが防止され、快適度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る冷凍サイクルの構
成図、第２図は第２の実施例の構成図、第３図は第２の
実施例の動作を示すフローチャート、第４図は従来例の
構成図である。 図中、１は圧縮機、７（よ膨張弁、１０は冷媒加熱用熱
交換器、１７は出口温度センサ、１９は入口温度センサ
、２０は制御部である。 第１図 第３・図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）暖房運転時に循環冷媒を冷媒加熱器で加熱する冷
   凍サイクルにおいて、上記冷媒加熱器の入口側及び出口
   側にそれぞれ設けられると共に循環冷媒の湿度を検出す
   る入口温度センサ及び出口温度センサと、該入口温度セ
   ンサ及び出口温度センサでそれぞれ検出された循環冷媒
   の入口温度と出口温度との差分をとり、この差分が所定
   の範囲内となるように膨張弁の開度を変化させる制御部
   とを備えたことを特徴とする冷凍サイクル。
2. （２）上記制御部が、上記出口温度センサで検出された
   出口温度が所定値を越えた場合には上記冷媒加熱器への
   燃料供給量を低減させることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の冷凍サイクル。
3. （３）上記制御部が、上記出口温度センサで検出された
   出口温度が所定値を越えた場合には圧縮機の回転数を増
   加させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   冷凍サイクル。
4. （４）上記制御部が、上記出口温度センサで検出された
   出口温度が所定値を越えた場合には上記冷媒加熱器への
   燃料供給量を低減させると共に圧縮機の回転数を増加さ
   せることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の冷凍
   サイクル。