JPWO2015056648A1 - Heat pump equipment - Google Patents
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Abstract
本発明はヒートポンプ装置に関し、少なくとも圧縮機(2)、凝縮器(3)、絞り膨張器(5)、及び蒸発器(4)を順次接続管(6)で接続して環状の冷媒回路を構成し、前記冷媒回路に封入する冷媒としてP−h線図上での等エントロピー線が低圧側では過熱域にあり、高圧側では飽和ガス線と2点以上の交点若しくは接点を有する特性を持つ冷媒を用い、圧縮機(2)の吐出側の冷媒状態を検知する吐出側検知手段(15)と、吐出側検知手段(15)の出力に基づいて圧縮行程中の冷媒が常に過熱域となるように圧縮機(2)の吐出側の冷媒状態を調整する制御手段(17)とを備えた。The present invention relates to a heat pump device, and at least a compressor (2), a condenser (3), a throttle expander (5), and an evaporator (4) are sequentially connected by a connecting pipe (6) to form an annular refrigerant circuit. The refrigerant encapsulated in the refrigerant circuit has a characteristic in which the isentropic line on the Ph diagram is in the superheated region on the low pressure side and has two or more intersections or contacts with the saturated gas line on the high pressure side. And the refrigerant in the compression stroke is always overheated based on the output of the discharge side detection means (15) for detecting the refrigerant state on the discharge side of the compressor (2) and the output of the discharge side detection means (15). And a control means (17) for adjusting the refrigerant state on the discharge side of the compressor (2).
Description
本発明は、冷媒を用いたヒートポンプ装置に関するものである。 The present invention relates to a heat pump device using a refrigerant.
近年、高温領域で使用される低圧冷媒を用いたヒートポンプ装置では、等エントロピー線の傾斜が急峻で圧縮機からの吐出冷媒の過熱度が小さくなるので、液圧縮による損傷を回避するため、吸入を過熱状態とするのに蒸発器から圧縮機の間の冷媒を加熱している。 In recent years, in heat pump devices using low-pressure refrigerants used in high-temperature regions, the slope of the isentropic line is steep and the degree of superheat of the refrigerant discharged from the compressor becomes small, so suction is avoided to avoid damage due to liquid compression. The refrigerant between the evaporator and the compressor is heated in the overheated state.
しかし、特有の特性を持った冷媒すなわち、P−h線図上での等エントロピー線が低圧側では過熱域にあり、高圧側では飽和ガス線と2点以上の交点若しくは接点を有する特性を持つ単一冷媒及び混合冷媒を含む冷媒を用いたヒートポンプ装置においては、吸入部が過熱状態にあっても過熱の度合いによって圧縮機の圧縮行程中に冷媒が液化し液圧縮する可能性がある。 However, the refrigerant having specific characteristics, that is, the isentropic line on the Ph diagram is in the superheated region on the low pressure side, and has the characteristic of having two or more intersections or contacts with the saturated gas line on the high pressure side. In a heat pump device using a refrigerant including a single refrigerant and a mixed refrigerant, the refrigerant may be liquefied and liquid-compressed during the compression stroke of the compressor depending on the degree of overheating even if the suction portion is in an overheated state.
これに対する解決手段として、例えば、特許文献1に示すものが知られている。特許文献1の冷凍装置は、圧縮機の吸入点の過熱度を検知する検知手段と、検知手段のデータに基づいて等エントロピー線と飽和ガス線が途中で接点を持つエントロピーより大きくなる様に圧縮機の吸入点の過熱度を制御する制御手段を備えたものである。特許文献1ではこのような構成を採用することで、冷媒回路に封入する冷媒としてP−h線図上での等エントロピー線が低圧側では過熱域にあり、高圧側では飽和ガス線と2点以上の交点若しくは接点を有する特性を持つ単一冷媒及び混合冷媒を含む冷媒を用いた場合における圧縮機の圧縮行程中の液圧縮を回避するようになっている。
As means for solving this problem, for example, the one disclosed in
ところで、上記の特有の特性を持つ冷媒を用いた圧縮機では、吸入側の過熱度と吐出側の過熱度を比較すると、一般に吐出側の過熱度が小さくなる傾向にある。従って、上記の従来の特許文献1のように圧縮機の吸入側の過熱度を制御しても、吐出側の過熱度によっては圧縮機の圧縮行程中に冷媒が液化し液圧縮する可能性がある。
By the way, in the compressor using the refrigerant having the above-mentioned specific characteristics, when the superheat degree on the suction side and the superheat degree on the discharge side are compared, generally the superheat degree on the discharge side tends to be small. Therefore, even if the superheat degree on the suction side of the compressor is controlled as in the above-described
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、上述したような特有の特性を持った冷媒を用いた場合でも、圧縮機の吐出状態を所定以上の過熱度として、圧縮行程中の圧縮機内での液圧縮を確実に回避することにより、圧縮機の信頼性を向上することができるヒートポンプ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and even when a refrigerant having the above-described specific characteristics is used, the compression state during the compression stroke is determined by setting the discharge state of the compressor as a degree of superheat above a predetermined level. It aims at providing the heat pump apparatus which can improve the reliability of a compressor by avoiding the liquid compression in a machine reliably.
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るヒートポンプ装置は、少なくとも圧縮機、凝縮器、絞り膨張器、及び蒸発器を順次接続管で接続して環状の冷媒回路を構成し、前記冷媒回路に封入する冷媒としてP−h線図上での等エントロピー線が低圧側では過熱域にあり、高圧側では飽和ガス線と2点以上の交点若しくは接点を有する特性を持つ冷媒を用い、前記圧縮機の吐出側の冷媒状態を検知する吐出側検知手段と、前記吐出側検知手段の出力に基づいて圧縮行程中の冷媒が常に過熱域となるように前記圧縮機の吐出側の冷媒状態を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a heat pump device according to the present invention comprises an annular refrigerant circuit by sequentially connecting at least a compressor, a condenser, a throttle expander, and an evaporator with a connecting pipe. The refrigerant encapsulated in the refrigerant circuit has a characteristic in which the isentropic line on the Ph diagram is in the superheated region on the low pressure side and has two or more intersections or contacts with the saturated gas line on the high pressure side. And a discharge side detection means for detecting a refrigerant state on the discharge side of the compressor, and a discharge side of the compressor so that the refrigerant in the compression stroke is always in an overheated region based on the output of the discharge side detection means. And a control means for adjusting the refrigerant state.
前記吐出側検知手段は、前記圧縮機の吐出圧力と吐出温度から前記冷媒状態を検知し、前記制御手段は、前記吐出圧力から算出した飽和温度と前記圧縮機の吐出温度が所定の温度差以上となるように前記吐出側の冷媒状態を調整してもよい。 The discharge side detection means detects the refrigerant state from the discharge pressure and discharge temperature of the compressor, and the control means has a saturation temperature calculated from the discharge pressure and the discharge temperature of the compressor equal to or greater than a predetermined temperature difference. The refrigerant state on the discharge side may be adjusted so that
前記圧縮機の吸入側の冷媒状態を検知する吸入側検知手段を備え、前記制御手段は、前記吸入側検知手段の出力に基づいて圧縮行程中の冷媒が常に過熱域となるように前記圧縮機の吸入側の冷媒状態を調整可能であってもよい。 The compressor includes suction side detection means for detecting a refrigerant state on the suction side of the compressor, and the control means is configured so that the refrigerant during the compression stroke is always in an overheated region based on an output of the suction side detection means. The refrigerant state on the suction side may be adjustable.
前記吸入側検知手段は、前記圧縮機の吸入圧力と吸入温度から前記冷媒状態を検知し、前記制御手段は、前記吸入圧力から算出した飽和温度と前記圧縮機の吸入温度が所定の温度差以上となるように前記吸入側の冷媒状態を調整してもよい。 The suction side detection means detects the refrigerant state from the suction pressure and suction temperature of the compressor, and the control means has a saturation temperature calculated from the suction pressure and the suction temperature of the compressor equal to or greater than a predetermined temperature difference. The refrigerant state on the suction side may be adjusted so that
前記制御手段は、前記吸入側検知手段の出力に基づいて前記吸入側の冷媒状態を調整する第1制御モードと、前記吐出側検知手段の出力に基づいて前記吐出側の冷媒状態を調整する第2制御モードとを切り替えて実行するようにしてもよい。 The control means adjusts the refrigerant state on the suction side based on the output of the suction side detection means, and adjusts the refrigerant state on the discharge side based on the output of the discharge side detection means. You may make it perform by switching between 2 control modes.
前記制御手段は、当該ヒートポンプ装置の起動時には前記第1制御モードを実行し、該第1制御モードの実行中に前記吐出側検知手段による検知を行うと共に前記吐出圧力から算出した飽和温度と前記圧縮機の吐出温度が所定の温度差以上となった際に前記第2制御モードに切り替えるようにしてもよい。 The control means executes the first control mode when starting the heat pump device, performs detection by the discharge side detection means during execution of the first control mode, and calculates the saturation temperature and the compression calculated from the discharge pressure. You may make it switch to said 2nd control mode, when the discharge temperature of a machine becomes more than a predetermined temperature difference.
前記絞り膨張器は膨張弁であり、前記制御手段は、前記膨張弁の開度の調整、又は、前記膨張弁の開度及び前記圧縮機の回転数の調整により、前記冷媒状態の調整を行うようにしてもよい。 The throttle expander is an expansion valve, and the control means adjusts the refrigerant state by adjusting the opening of the expansion valve or adjusting the opening of the expansion valve and the rotation speed of the compressor. You may do it.
本発明に係るヒートポンプ装置によれば、制御手段によって圧縮機の吐出側の冷媒状態を所定以上の過熱度にすることで、圧縮行程中の冷媒が常に過熱域となるように調整できる。従って、圧縮機内での液圧縮を回避することができるという効果を奏する。 According to the heat pump device of the present invention, the refrigerant state on the discharge side of the compressor is set to a superheat degree equal to or higher than a predetermined level by the control means, so that the refrigerant during the compression stroke can be adjusted to always be in the superheat region. Therefore, there is an effect that the liquid compression in the compressor can be avoided.
以下に、本発明に係るヒートポンプ装置の実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a heat pump device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図1に示すように、本発明の実施の形態のヒートポンプ装置1は、冷媒を圧縮する圧縮機2と、冷媒と給水の熱を熱交換する凝縮器3と、冷媒を減圧する絞り膨張器5と、冷媒と排熱の熱を交換する蒸発器4とを順次、冷媒配管(接続管)6で接続した環状の冷媒回路により構成されている。
As shown in FIG. 1, a
圧縮機2の吐出側には冷媒配管6の表面温度を検知する吐出温度検知手段11が設けられ、同じく圧縮機2の吐出側には冷媒配管6内部の冷媒圧力を検知する吐出圧力検知手段12が設けられている。また、圧縮機2の吸入側には冷媒配管6の表面温度を検知する吸入温度検知手段13が設けられ、同じく圧縮機2の吸入側には冷媒配管6内部の冷媒圧力を検知する吸入圧力検知手段14が設けられている。なお、図1の例では、ヒートポンプ装置に必須であるその他の温度・圧力検知手段やサイトグラスなどの冷媒用構成機器は図示を省略している。
Discharge temperature detection means 11 for detecting the surface temperature of the
ここで、ヒートポンプ装置1の冷媒回路に封入する冷媒としては、P−h線図上での等エントロピー線が低圧側では過熱域にあり、高圧側では飽和ガス線と2点以上の交点若しくは接点を有する特性を持つ単一冷媒及び混合冷媒を含む冷媒を用いている。このような特有の特性を持つ冷媒としては、例えば図2に示すようなP−h線図上での等エントロピー線が低圧側では過熱域にあり、高圧側では飽和ガス線と2点以上の交点若しくは接点を有する冷媒であるR245faを用いることができる。例えば、図2において、等エントロピー線であるA線と飽和ガス線とは、2つの交点であるA1点及びA2点で交差している。
Here, as the refrigerant sealed in the refrigerant circuit of the
このヒートポンプ装置1は、吐出温度検知手段11及び吐出圧力検知手段12を介して圧縮機2の吐出側の冷媒状態を検知する吐出側検知手段15と、吸入温度検知手段13及び吸入圧力検知手段14を介して圧縮機2の吸入側の冷媒状態を検知する吸入側検知手段16と、圧縮機2の吐出側及び吸入側の冷媒状態を調整する制御手段17とを備えている。
The
吐出側検知手段15は、吐出圧力検知手段12により検知された圧縮機2の吐出圧力と、吐出温度検知手段11により検知された温度とを制御手段17に出力するようになっている。吸入側検知手段16は、吸入圧力検知手段14により検知された圧縮機2の吸入圧力と、吸入温度検知手段13により検知された温度とを制御手段17に出力するようになっている。
The discharge side detection means 15 outputs the discharge pressure of the
制御手段17は、吸入側検知手段16の出力に基づいて圧縮行程中の冷媒が常に過熱域となるように、絞り膨張器5の開度を調整することで圧縮機2の吸入側の冷媒状態を調整する第1制御モード(第1制御段階)を有する。第1制御モードが実行されると、制御手段17は、吸入圧力検知手段14により検知された吸入圧力時の飽和温度を算出すると共に、算出した飽和温度と、吸入温度検知手段13により検知された温度との差を算出して圧縮機2の吸入側の過熱度を求め、この過熱度がゼロにならないように絞り膨張器5の開度を増減調整する。そこで、本実施の形態では、絞り膨張器5として電子膨張弁を用いている。
The control means 17 adjusts the opening degree of the expansion expander 5 based on the output of the suction side detection means 16 so that the refrigerant in the compression stroke is always in the overheated region, so that the refrigerant state on the suction side of the compressor 2 A first control mode (first control stage) for adjusting When the first control mode is executed, the
制御手段17は、さらに、吐出側検知手段15の出力に基づいて圧縮行程中の冷媒が常に過熱域となるように、絞り膨張器5の開度を調整することで圧縮機2の吐出側の冷媒状態を調整する第2制御モード(第2制御段階)を有する。第2制御モードが実行されると、制御手段17は、吐出圧力検知手段12により検知された吐出圧力時の飽和温度を算出すると共に、算出した飽和温度と、吐出温度検知手段11により検知された温度との差を算出して圧縮機2の吐出側の過熱度を求め、この過熱度と予め設定した所定の値との比較結果に基づいて、吐出側の過熱度が所定値以上となるように絞り膨張器5の開度を増減調整する。
Further, the control means 17 adjusts the opening degree of the expansion expander 5 based on the output of the discharge side detection means 15 so that the refrigerant in the compression stroke is always in the overheated region, thereby controlling the discharge side of the
次に、以上のように構成されたヒートポンプ装置1の動作及び作用について、図3に示すフローチャートを参照して説明する。
Next, the operation and action of the
当該ヒートポンプ装置1が運転停止状態から起動されると、先ず、図3のステップS1において、制御手段17は、第1制御モードを実行する。
When the
第1制御モードが実行されると、吸入圧力検知手段14により検知された圧縮機2の吸入圧力、及び吸入温度検知手段13により検知された温度が、吸入側検知手段16から制御手段17へと出力される。制御手段17は、吸入側検知手段16からの出力に基づいて圧縮機2の吸入側の過熱度を求め、求めた吸入側の過熱度がゼロとならないように絞り膨張器5の開度を調整する。具体的には、制御手段17は、絞り膨張器5の開度を絞ることで冷媒の圧縮機2への流入量を減少させて過熱度を増加させ、これにより吸入側の過熱度を常にプラスに維持するように制御する。詳細は後述するが、この第1制御モードは、ヒートポンプ装置1の起動時専用の制御モードであり、定常運転時には第2制御モードが実行される。
When the first control mode is executed, the suction pressure of the
第1制御モードの実行中にも、吐出圧力検知手段12により検知された圧縮機2の吐出圧力、及び吐出温度検知手段11により検知された温度が、吐出側検知手段15から制御手段17に出力される。制御手段17は、吐出側検知手段15からの出力に基づいて圧縮機2の吐出側の過熱度を求め、求めた過熱度と予め設定した所定値とを大小比較する(ステップS2)。
Even during the execution of the first control mode, the discharge pressure of the
すなわち、制御手段17は、第1制御モードの実行中に吐出側の過熱度が所定値以上となったか否かの監視と判定を続け(ステップS2のNo)、所定値以上となった場合(ステップS2のYes)に第2制御モードに切り換え、以降はこの第2制御モードを実行する(ステップS3)。従って、ステップS2での所定値とは、第1制御モードから第2制御モードへの切り替えのタイミングを規定した切替タイミング設定値であり、吐出側の過熱度の指標として、例えば2K(ケルビン)が設定される。 That is, the control means 17 continues monitoring and determining whether or not the superheat degree on the discharge side becomes equal to or higher than a predetermined value during execution of the first control mode (No in step S2). Switching to the second control mode at step S2 (Yes), the second control mode is executed thereafter (step S3). Therefore, the predetermined value in step S2 is a switching timing setting value that defines the timing of switching from the first control mode to the second control mode. For example, 2K (Kelvin) is used as an index of the degree of superheat on the discharge side. Is set.
第2制御モードが実行されると、吐出圧力検知手段12により検知された圧縮機2の吐出圧力、及び吐出温度検知手段11により検知された温度が、吐出側検知手段15から制御手段17へと出力される。制御手段17は、吐出側検知手段15からの出力に基づいて吐出側の過熱度を求め、求めた過熱度と予め設定した所定値(例えば5K(ケルビン))とを大小比較し、圧縮機2の吐出温度が所定の温度差以上となるように絞り膨張器5の開度を調整する。制御手段17は、例えば、ヒートポンプ装置1の運転中に、求めた過熱度が所定値よりも小さくなった場合は、絞り膨張器5の開度を絞るように調整する。こうすることで冷媒の圧縮機2への流入量が減少し過熱度は増加する。逆に、過熱度が所定値よりも大きくなった場合は、絞り膨張器5の開度を開くように調整する。こうすることで圧縮機2への冷媒流入量が増加し過熱度は減少する。
When the second control mode is executed, the discharge pressure of the
このような第2制御モードは、ヒートポンプ装置1の起動時の第1制御モードが完了した後の定常運転中に実行される制御モードであり、絞り膨張器5の開度を調整することで圧縮機2の吐出側の冷媒状態を所定値以上の過熱度に調整する。この調整によって吐出側の過熱度を常にプラスにしておけば、吸入側の過熱度もプラスになるので、圧縮行程中の冷媒が全ての行程で飽和域となることを避けて必ず過熱域となるように調整でき、圧縮機2内での液圧縮を確実に防止することができる。
Such a second control mode is a control mode that is executed during steady operation after the completion of the first control mode when the
但し、ヒートポンプ装置1の運転が完全に停止してから数時間以上経過し、装置が完全に冷え切った状態から起動する起動時(冷温起動時)等において、圧縮機2が冷えた状態から定常運転時の温度域まで加熱されるまでの間は、上記第2制御モードを実行することが難しい。すなわち、一般的に圧縮機は、高い圧力に耐えられるよう鉄やアルミ等の金属で製造されており、これらの金属は密度が大きく圧縮機の熱容量も大きい。このため、冷温起動時には、圧縮機2の吸入側での過熱度が十分に大きい場合であっても、圧縮機2の筐体が冷えているため、圧縮された冷媒の一部がまだ冷たい圧縮機2の内部(圧縮部〜吐出口)で冷やされて一部が凝縮する。従って、圧縮機2の金属筐体が十分に加熱されるまでは、吐出側の過熱度がゼロの状態が続くため、吐出側の過熱度を所定値以上に維持する第2制御モードを起動時から実行しようとすると、ヒートポンプ装置1の起動自体が困難となり或いは不安定となる場合がある。
However, after a few hours have elapsed since the operation of the
そこで、当該ヒートポンプ装置1では、起動時には、吸入側の冷媒状態を制御する第1制御モードを実行する。この第1制御モードの実行中は、圧縮機2の吸入側の過熱度が十分に大きい状態(例えば、10K)であっても、吐出側の過熱度はゼロの状態が継続され、圧縮機2の筐体(特に圧縮部)が十分に加熱された時点で、吐出側の過熱度はゼロからプラスの値に転じる。すなわち、第1制御モードを実行していると、タイミングの前後はあってもいずれ吐出側の過熱度が所定値(切替タイミング設定値)を超えるため、第1制御モードの実行中は、吐出側の冷媒状態を監視しておく。そして、吐出側の過熱度が所定値(切替タイミング設定値)に到達したタイミングで吐出側の冷媒状態を制御する第2制御モードに切り替える。これにより、ヒートポンプ装置1が冷温状態等であっても円滑に且つ安定した起動が可能となり、起動後の定常運転中は、第2制御モードによって吐出側の過熱度が常にプラスに維持されるため、吸入側の過熱度もプラスになり、定常運転に移行して冷媒流量が増加した状態であっても確実に液圧縮を防止し、安定的に運転することができる。
Therefore, the
なお、ヒートポンプ装置1が、例えば、冷温起動の可能性がない環境で使用され、或いは冷温起動の可能性がない仕様となっている場合等には、第1制御モードは省略してもよく、この場合には起動時から第2制御モードを実行すればよい。
The first control mode may be omitted when the
以上説明したように、ヒートポンプ装置1によれば、圧縮機2の吐出側の冷媒状態を検知する吐出側検知手段15と、吐出側検知手段15の出力に基づいて圧縮行程中の冷媒が常に過熱域となるように圧縮機2の吐出側の冷媒状態を調整する制御手段17とを備える。このように、制御手段17によって圧縮機2の吐出側の冷媒状態を所定以上の過熱度にすることで、圧縮行程中の冷媒が常に過熱域となるように調整できる。従って、圧縮機2内での液圧縮を回避することができる。
As described above, according to the
ヒートポンプ装置1では、圧縮機2の吸入側の冷媒状態を検知する吸入側検知手段16を備え、制御手段17は、吸入側検知手段16の出力に基づいて圧縮行程中の冷媒が常に過熱域となるように圧縮機2の吸入側の冷媒状態を調整可能である。この際、制御手段17は、吸入側検知手段16の出力に基づいて吸入側の冷媒状態を調整する第1制御モードと、吐出側検知手段15の出力に基づいて吐出側の冷媒状態を調整する第2制御モードとを切り替えて実行する。これにより、ヒートポンプ装置1が冷温状態等であっても第1制御モードを実行することで円滑に且つ安定した起動が可能となる。また、起動後に定常運転に移行した際には第2制御モードが実行されるため、吐出側の過熱度を常にプラスに維持することで、液圧縮を防止した安定的な運転が可能となる。
The
この場合、ヒートポンプ装置1の起動時には第1制御モードを実行し、該第1制御モードの実行中に吐出側検知手段15による検知を行うと共に吐出圧力から算出した飽和温度と圧縮機2の吐出温度が所定の温度差以上となった際に第2制御モードに切り替えるように制御されると、起動運転から定常運転へと円滑に移行しつつ、圧縮機2での液圧縮を防止することができる。
In this case, the first control mode is executed when the
上記では、制御手段17による圧縮機2の吐出側及び吸入側の冷媒状態の調整は、電子膨張弁である絞り膨張器5の開度調整によって行うものとしたが、絞り膨張器5の開度調整と合わせて圧縮機2の回転数を調整することで行ってもよい。そうすると、例えばヒートポンプ装置1の起動時間が短縮可能になる等の利点がある。また、絞り膨張器5が電子膨張弁ではなく、温度膨張弁や圧力膨張弁の場合には自由度の高い開度調整が難しく、その場合には圧縮機2の回転数制御と組み合わせることで、冷媒状態をより円滑に調整することができる。
In the above, adjustment of the refrigerant state on the discharge side and suction side of the
また、上記では、吸入側検知手段16として、吸入温度検知手段13及び吸入圧力検知手段14を介して圧縮機2の吸入側の冷媒状態を検知するものを例示したが、吸入側検知手段16は、蒸発器4の入口側と出口側の冷媒温度を検知する温度検知手段を介して、これら入口側と出口側の冷媒温度の温度差に基づき、圧縮機2の吸入側の冷媒状態を検知するものであってもよい。
In the above description, the suction side detection means 16 is exemplified by detecting the refrigerant state on the suction side of the
以上のように、本発明に係るヒートポンプ装置は、特有の特性を持った冷媒、すなわち、P−h線図上での等エントロピー線が低圧側では過熱域にあり、高圧側では飽和ガス線と2点以上の交点若しくは接点を有する特性を持つ冷媒を用いたヒートポンプ装置に有用であり、特に、圧縮行程中の圧縮機内での液圧縮を確実に回避することにより、圧縮機の信頼性を向上するのに適している。 As described above, the heat pump device according to the present invention is a refrigerant having specific characteristics, that is, the isentropic line on the Ph diagram is in the superheated region on the low pressure side, and the saturated gas line on the high pressure side. Useful for heat pump devices that use refrigerants with characteristics that have two or more intersections or contacts, especially improving the reliability of the compressor by reliably avoiding liquid compression in the compressor during the compression stroke Suitable for doing.
1 ヒートポンプ装置
2 圧縮機
3 凝縮器
4 蒸発器
5 絞り膨張器
6 冷媒配管(接続管)
11 吐出温度検知手段
12 吐出圧力検知手段
13 吸入温度検知手段
14 吸入圧力検知手段
15 吐出側検知手段
16 吸入側検知手段
17 制御手段DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るヒートポンプ装置は、少なくとも圧縮機、凝縮器、絞り膨張器、及び蒸発器を順次接続管で接続して環状の冷媒回路を構成し、前記冷媒回路に封入する冷媒としてP−h線図上での等エントロピー線が低圧側では過熱域にあり、高圧側では飽和ガス線と2点以上の交点若しくは接点を有する特性を持つ冷媒を用いたヒートポンプ装置であって、前記圧縮機の吸入側の冷媒状態を検知する吸入側検知手段と、前記圧縮機の吐出側の吐出圧力と吐出温度とに基づいて前記圧縮機の吐出側の冷媒状態を検知する吐出側検知手段と、前記吸入側検知手段と前記吐出側検知手段との出力に基づいて前記圧縮機の吸入側の冷媒状態または前記圧縮機の吐出側の冷媒状態を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記吸入側検知手段の出力に基づいて前記吸入側の冷媒状態を加熱域となるように制御する第1制御モードと、前記吐出側検知手段の出力に基づいて前記吐出側の冷媒状態を加熱域となるように制御する第2制御モードとを有し、該第1制御モードの実行中に前記吐出側検知手段による検知を行うと共に前記吐出圧力から算出した飽和温度と前記圧縮機の吐出温度が所定の温度差以上となった際に前記第2制御モードに切り替えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a heat pump device according to the present invention comprises an annular refrigerant circuit by sequentially connecting at least a compressor, a condenser, a throttle expander, and an evaporator with a connecting pipe. The refrigerant encapsulated in the refrigerant circuit has a characteristic in which the isentropic line on the Ph diagram is in the superheated region on the low pressure side and has two or more intersections or contacts with the saturated gas line on the high pressure side. a heat pump apparatus had use of a suction-side detection means for detecting a state of refrigerant in the suction side of the compressor, the discharge side of the compressor based on a discharge pressure of the discharge side of the compressor and a discharge temperature Based on the output of the discharge side detection means for detecting the refrigerant state and the suction side detection means and the discharge side detection means, the refrigerant state on the suction side of the compressor or the refrigerant state on the discharge side of the compressor is controlled. Control means The control means controls the discharge state based on the output of the first control mode for controlling the suction side refrigerant state to be a heating region based on the output of the suction side detection means and the output of the discharge side detection means. A second control mode for controlling the refrigerant state on the side so as to be in a heating region, and performing detection by the discharge-side detection means during execution of the first control mode and a saturation temperature calculated from the discharge pressure; Switching to the second control mode is performed when the discharge temperature of the compressor becomes a predetermined temperature difference or more .
前記制御手段は、当該ヒートポンプ装置の起動時に前記第1制御モードを実行してもよい。 The control means may execute the first control mode when the heat pump device is activated .
前記第2制御モードでは、前記制御手段は、前記吐出圧力から算出した飽和温度と前記圧縮機の吐出温度が所定の温度差以上となるように前記吐出側の冷媒状態を制御してもよい。 In the second control mode, the control means may control the refrigerant state on the discharge side so that the saturation temperature calculated from the discharge pressure and the discharge temperature of the compressor are equal to or greater than a predetermined temperature difference .
前記吸入側検知手段は、前記圧縮機の吸入圧力と吸入温度から前記冷媒状態を検知し、
前記第1制御モードでは、前記制御手段は、前記吸入圧力から算出した飽和温度と前記圧縮機の吸入温度が所定の温度差以上となるように前記吸入側の冷媒状態を制御してもよい。
The suction side detection means detects the refrigerant state from the suction pressure and the suction temperature of the compressor,
In the first control mode, the control means may control the refrigerant state on the suction side so that a saturation temperature calculated from the suction pressure and a suction temperature of the compressor are equal to or greater than a predetermined temperature difference.
Claims (7)
前記吐出側検知手段は、前記圧縮機の吐出圧力と吐出温度から前記冷媒状態を検知し、
前記制御手段は、前記吐出圧力から算出した飽和温度と前記圧縮機の吐出温度が所定の温度差以上となるように前記吐出側の冷媒状態を調整することを特徴とするヒートポンプ装置。In the heat pump device according to claim 1,
The discharge side detection means detects the refrigerant state from the discharge pressure and discharge temperature of the compressor,
The said control means adjusts the refrigerant | coolant state of the said discharge side so that the saturation temperature calculated from the said discharge pressure and the discharge temperature of the said compressor may become more than predetermined temperature difference, The heat pump apparatus characterized by the above-mentioned.
前記圧縮機の吸入側の冷媒状態を検知する吸入側検知手段を備え、
前記制御手段は、前記吸入側検知手段の出力に基づいて圧縮行程中の冷媒が常に過熱域となるように前記圧縮機の吸入側の冷媒状態を調整可能であることを特徴とするヒートポンプ装置。In the heat pump device according to claim 1 or 2,
Comprising suction side detection means for detecting a refrigerant state on the suction side of the compressor;
The heat pump device characterized in that the control means can adjust the refrigerant state on the suction side of the compressor so that the refrigerant in the compression stroke is always overheated based on the output of the suction side detection means.
前記吸入側検知手段は、前記圧縮機の吸入圧力と吸入温度から前記冷媒状態を検知し、
前記制御手段は、前記吸入圧力から算出した飽和温度と前記圧縮機の吸入温度が所定の温度差以上となるように前記吸入側の冷媒状態を調整することを特徴とするヒートポンプ装置。In the heat pump device according to claim 3,
The suction side detection means detects the refrigerant state from the suction pressure and the suction temperature of the compressor,
The said control means adjusts the refrigerant | coolant state of the said suction side so that the saturation temperature calculated from the said suction pressure and the suction temperature of the said compressor may become more than predetermined temperature difference, The heat pump apparatus characterized by the above-mentioned.
前記制御手段は、前記吸入側検知手段の出力に基づいて前記吸入側の冷媒状態を調整する第1制御モードと、前記吐出側検知手段の出力に基づいて前記吐出側の冷媒状態を調整する第2制御モードとを切り替えて実行することを特徴とするヒートポンプ装置。The heat pump device according to claim 4,
The control means adjusts the refrigerant state on the suction side based on the output of the suction side detection means, and adjusts the refrigerant state on the discharge side based on the output of the discharge side detection means. 2. A heat pump device that executes by switching between two control modes.
前記制御手段は、当該ヒートポンプ装置の起動時には前記第1制御モードを実行し、該第1制御モードの実行中に前記吐出側検知手段による検知を行うと共に前記吐出圧力から算出した飽和温度と前記圧縮機の吐出温度が所定の温度差以上となった際に前記第2制御モードに切り替えることを特徴とするヒートポンプ装置。In the heat pump device according to claim 5,
The control means executes the first control mode when starting the heat pump device, performs detection by the discharge side detection means during execution of the first control mode, and calculates the saturation temperature and the compression calculated from the discharge pressure. A heat pump device that switches to the second control mode when the discharge temperature of the machine reaches or exceeds a predetermined temperature difference.
前記絞り膨張器は膨張弁であり、
前記制御手段は、前記膨張弁の開度の調整、又は、前記膨張弁の開度及び前記圧縮機の回転数の調整により、前記冷媒状態の調整を行うことを特徴とするヒートポンプ装置。In the heat pump device according to any one of claims 1 to 6,
The throttle expander is an expansion valve;
The said control means adjusts the said refrigerant | coolant state by adjusting the opening degree of the said expansion valve, or adjusting the opening degree of the said expansion valve, and the rotation speed of the said compressor, The heat pump apparatus characterized by the above-mentioned.
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