WO2004102086A1 - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

　圧縮機１の吐出側を温水熱交換器３および空気熱交換器６の少なくとも１つに連通する吐出三方弁８と、圧縮機１の吸入側を空気熱交換器６および冷水熱交換器４の少なくとも１つに連通する吸入三方弁９を備える。冷却主体運転を行なう際、圧縮機１の吐出側を温水熱交換器３と空気熱交換器６とに連通する一方、圧縮機１の吸入側を冷水熱交換器４に連通して、空気熱交換器６を凝縮器として働かせる。制御装置１９は、温水熱交換器３で加熱する水の目標温度値Ｔｓに応じて、空気熱交換器６内の冷媒の目標圧力値Ｐｓを定める。空気熱交換器６内の圧力を検出する圧力センサ１８の検出値Ｐｍが、目標圧力値Ｐｓに近づくように、空気熱交換器６に送風する送風機１６を制御する。空気熱交換器６の凝縮圧の大幅な低下を防止できて、冷媒の寝込み現象を低減できる。

Description

技術分野

本発明は、 液熱交換器および空気熱交換器を有する冷凍装置に関する。 背景技術 明

従来、 冷水と温水とを同時に供給する冷凍装置としては、 冷媒を圧縮する圧縮 機と、 温水熱交換器と、 膨張器と、 冷水田熱交換器と、 空気熱交觀とを備え、 上 記圧縮機の吐出側に吐出三方弁を設けると共に、 上記圧縮機の吸入側に吸入三方 弁を設けたものがある （特開昭 5 6— 7 9 5 5号公報） 。

上記従来の冷凍装置は、 上記冷水熱交換器の熱負荷が温水熱交換器の熱負荷よ りも大きいとき、 上記吐出側三方弁の開度を調節して、 上記圧縮機の吐出側を上 記温水熱交^^と空気熱交 とに連通する一方、 上記吸入側三方弁の開度を調 節して、 上記圧縮機の吸入側を上記冷水熱交 m¾に連通する。 これにより、 上記 空気熱交 を凝縮器として機能させて、 比較的熱負荷が大きい冷水熱交^^と、 比較的熱負荷が小さい温水熱交 との間で、 熱負荷のバランスを行なラように している。

一方、 上記温水熱交換器の熱負荷が冷水熱交換器の熱負荷よりも大きいとき、 上記吐出側三方弁の開度を調節して、 上記圧縮機の吐出側を上記温水熱交換器の みに連通する一方、 上記吸入側三方弁の開度を調節して、 上記圧縮機の吸入側を 上記冷水熱交換器と空気熱交 とに連通する。 これによつて、 上記空気熱交換 器を蒸発器として機能させて、 比較的熱負荷が大きい温水熱交換器と、 比較的熱 負荷が小さい冷水熱交換器との間で、 熱負荷のバランスを行なうようにしている。

しかしながら、 上記従来の冷凍装置は、 上記空気熱交 を凝縮器として機能 させる場合、 通常、 上記温水熱交 ί ^で熱交換する温水よりも、 上記空気熱交換 する空気のほうが低温であるので、 上記温水熱交換器内の冷媒の凝縮圧よりも、 上記空気熱交換器内の冷媒の凝縮圧が低くなる。 したがって、 上記温水熱交換器 内の冷媒の流速よりも、 上記空気熱交換器内の冷媒の流速が小さくなるので、 こ の空気熱交換器内に冷媒が滞留するいわゆる寝込み現象が生じる。 その結果、 上 記従来の冷凍装置は、 冷水熱交 と空気熱交換器のみを有する通常の冷凍装置 に比べて、 冷媒回路内に保持する必要がある冷媒量が大きいという問題がある。 例えば、 上記従来の冷凍装置は、 室外温度が一 5 °Cの下で、 上記温水熱交換器が 4 5 °C程度の温水の熱交換を行なう場合、 上記通常の冷凍装置で用いる冷媒量の 2倍以上の量の冷媒が必要になるという問題がある。

また、 上記温水熱交換器および冷水熱交換器の熱負荷が変化して、 上記温水熱 交換器の熱負荷が冷水熱交換器の熱負荷よりも大きくなった場合、 上記吐出側お よび吸入側三方弁が調節されて、 上記凝縮器として機能していた空気熱交 が、 蒸発器として機能する。 このとき、 上記寝込み現象で上記空気熱交 内に滞留 していた大量の液冷媒が圧縮機に流入し、 この圧縮機に液圧縮が生じて故障に至 る虞があるという問題がある。 発明の開示

そこで、 本発明の目的は、 空気熱交換器に寝込み現象が生じ難い冷凍装置を提 供することにある。

上記目的を達成するため、 請求項 1の発明の冷凍装置は、 冷媒を圧縮する圧縮 機と、

上記冷媒と第 1液熱媒体との熱交換を行なう第 1液熱交換器と、

上記冷媒を膨張させる膨張手段と、

上記冷媒と第²液熱媒体との熱交換を行なう第²液熱交換器と、

上記冷媒と空気との熱交換を行なう空気熱交換器と、

上記空気熱交腿に送風をする送風機と、

上記第 1液熱交換器、 第 2液熱交換器および空気熱交換器の冷媒流量を調節す る冷媒流量調節手段と、

上記空気熱交換器の冷媒の圧力を検出する圧力センサと、

上記空気熱交換器の冷媒の目標圧力値を、 上記第 1液熱媒体の目標温度値に応 じて設定する目標圧力値設定手段と、 上記圧力センサの検出値が上記目標圧力値になるように、 上記送風機を制御す る送風機制御手段と

を備えることを特^ ¾としている。

請求項 1の冷凍装置によれば、 上記圧縮機で圧縮された冷媒が、 上記冷媒流量 調節手段によって各熱交換器の流量が調節されて、 上記第 1液熱交 «、 上記膨 張手段、 上記第 2液熱交換器を順次循環する。 この場合、 上記第 1液熱交 は 凝縮器として働いて上記第 1液熱媒体を力口熱し、 上記第 2液熱交！^は蒸発器と して働いて上記第 2液熱媒体を冷却する。 また、 上記冷媒流量調節手段によって 上記空気熱交換器への冷媒流量が調節されて、 この空気熱交 が凝縮器または 蒸発器として働く。 これによつて、 上記第 1液熱交 と第 2液熱交換器との間 の熱負荷のバランス調節が行なわれる。 上記空気熱交換器の冷媒の目標圧力値が、 上記第 1液熱媒体の目標温度値に応じて、 上記目標圧力値設定手段によって設定 される。 そして、 上記圧力センサの検出値が上記目標圧力値になるように、 上記 送風機制御手段によって、 上記送風機の例えばファンの回転数や稼働台数などが 制御される。 これによつて、 上記空気熱交換器内の冷媒圧力は、 上記第 1液熱交 内の冷媒圧力に対して大幅に低下することが防止される。 つまり、 上記第 1 液熱交換器内の冷媒の凝縮圧に対して、 上記空気熱交換器内の冷媒の凝縮圧が大 幅に低下することが防止される。 したがって、 上記空気熱交 内の冷媒の滞留 が生じ難くなり、 冷媒のいわゆる寝込み現象が生じ難くなる。 その結果、 この冷 凍装置は、 冷媒回路内に保持すべき冷媒量が大幅に削減でき、 また、 上記圧縮機 の液圧縮の虞を回避できる。

また、 例えば上記第 1液熱媒体の目標温度が比較的低くて、 上記第 1液熱交換 器の凝縮圧と空気熱交 の凝縮圧とのいずれも低くてよい場合、 上記送風機に よる送風量を適切に増大することによって、 いずれの熱交換器への冷媒流量も低 減できるので、 上記圧縮機の冷媒吐出量を必要最小限に抑えることができる。 し たがって、 この冷凍装置は、 上記圧縮機を駆動する例えばモータの消費電力を、 効果的に低減することができる。

また、 上記空気熱交難内の冷媒圧力は、 上記第 1液熱媒体の目標温度値に応 じた圧力に調節されるので、 上記空気熱交換器に冷媒を供給する上記圧縮機の吐 出圧力は、 上記第 1液熱媒体の目標温度値に見合った圧力であればよい。 したが つて、 例えば、 圧縮機の吐出圧力を、 上記第 1液熱媒体について設定可能な目標 温度値の最高値に応じた吐出圧力に固定するよりも、 圧縮機の吐出圧力を上記目 標温度値に応じて低減することができる。 その結果、 上記圧縮機を駆動する例え ばモータの消費電力を、 効果的に削減することができる。

また、 上記空気熱交 »の冷媒の目標圧力値になるように、 上記空気熱交 への送風量が制御されるので、 上記空気熱交換器内の冷 ¾1Ε力が第 1液熱交 内の冷媒圧力に対して大幅に低下することが防止され、 ひいては、 上記空気熱交 換器に供給する冷媒流量を、 必要最小限まで減少することができる。 したがって、 上記冷媒流量調節手段によって空気熱交 と共に冷媒が供給される第 1液熱交 換器に、 従来よりも大きい流量の冷媒が供給できるので、 この第 1液熱交換器に よる第 1液熱媒体の温度制御を、 従来よりも高精度に行なうことができる。

なお、 本明細書において、 上記空気熱交換器の冷媒の圧力とは、 この空気熱交 内の冷媒の圧力、 この空気熱交換器の入口近傍の冷媒の圧力、 あるいは、 こ の空気熱交 の出口近傍の冷媒の圧力のいずれも意味すると定義する。

また、 上記冷媒流量調節手段は、 三方弁または複数の二方弁の組み合わせであ つてもよい。

請求項 2の発明の冷凍装置は、 請求項 1に記載の冷凍装置において、

上記第 1液熱交 で冷媒と熱交換された上記第 1液熱媒体の温度を検出する 温度センサと、

上記温度センサの検出値に基いて、 上記目標圧力値を修正する目標圧力値修正 手段を備えることを特徴としている。

請求項 2の冷凍装置によれば、 上記温度センサで検出される上記第 1液熱媒体 の実際の温度に基いて、 上記空気熱交 の冷媒の目標圧力値が修正される。 し たがって、 上記空気熱交換器は、 冷媒の凝縮圧の大幅な低下が、 上記第 1液熱交 換器における冷媒の実際の凝縮圧に応じて確実に防止される。 その結果、 この空 気熱交換器内の冷媒の滞留が効果的に防止されて、 冷媒の寝込み現象が効果的に 防止される。

また、 上記空気熱交換器内の冷媒の圧力は、 上記第 1液熱媒体の実際の温度に 応じた圧力に調節されるので、 上記空気熱交換器に冷媒を供給する上記圧縮機の 吐出圧力は、 上記第 1液熱媒体の実際の温度に見合った圧力であればよい。 した がって、 上記圧縮機の吐出圧力を上記第 1液熱媒体の実際の温度に応じて低減す ることができるので、 上記圧縮機を駆動する例えばモータの消費電力を、 効果的 に削減することができる。

請求項 3の発明の冷凍装置は、 冷媒を圧縮する圧縮機と、

上記冷媒と第 1液熱媒体との熱交換を行なう第 1液熱交換器と、

上記冷媒を膨張させる fl彭張手段と、

上記冷媒と第 2液熱媒体との熱交換を行なう第 2液熱交換器と、

上記冷媒と空気との熱交換を行なう空気熱交換器と、

上記空気熱交 に送風をする送風機と、

上記第 1液熱交換器、 第 2液熱交換器およぴ空気熱交換器の冷媒流量を調節す る冷媒流量調節手段と、

上記空気熱交 ¾βの冷媒の圧力を検出する圧力センサと、

上記第 1液熱交^^で冷媒と熱交換された上記第 1液熱媒体の温度を検出する 温度センサと、

上記空気熱交換器の冷媒の目標圧力値を、 上記温度センサの検出値に応じて設 定する目標圧力値設定手段と、

上記圧力センサの検出値が上記目標圧力値になるように、 上記送風機を制御す る送風機制御手段と

を備えることを特^ [としている。

請求項 3の冷凍装置によれば、 上記圧縮機で圧縮された冷媒が、 上記冷媒流量 調節手段によって各熱交換器の流量が調節されて、 上記第 1液熱交換器、 上記膨 張手段、 上記第 2液熱交換器を順次循環する。 この場合、 上記第 1液熱交鶴は 凝縮器として働いて上記第 1液熱媒体を加熱し、 上記第 2液熱交換器は蒸発器と して働いて上記第 2液熱媒体を冷却する。 また、 上記冷媒流量調節手段によって 上記空気熱交換器への冷媒流量が調節されて、 この空気熱交換器が凝縮器または 蒸発器として働く。 これによつて、 上記第 1液熱交 と第 2液熱交換器との間 の熱負荷のバランス調節が行なわれる。 上記空気熱交換器の冷媒の目標圧力値が、 上記温度センサで検出された上記第 1液熱媒体の温度に応じて、 上記目標圧力値 設定手段によって設定される。 そして、 上記圧力センサの検出値が上記目標圧力 値になるように、 上記送風機制御手段によって、 上記送風機の例えばファンの回 転数や稼働台数などが制御される。 これによつて、 上記空気熱交 内の冷媒圧 力は、 上記第 1液熱交 內の冷媒圧力に対して大幅に低下することが防止され る。 つまり、 上記第 1液熱交換器内の冷媒の凝縮圧に対して、 上記空気熱交 内の冷媒の凝縮圧が大幅に低下することが防止される。 したがって、 上記空気熱 交換器内の冷媒の滞留が生じ難くなり、 冷媒のいわゆる寝込み現象が生じ難くな る。 その結果、 この冷凍装置は、 冷媒回路内に保持すべき冷媒量が大幅に削減で き、 また、 上記圧縮機の液圧縮の虞を回避できる。

また、 例えば上記第 1液熱媒体の温度が比較的低くて、 上記第 1液熱交換器の 凝縮圧と空気熱交 の凝縮圧とのいずれも低くてよい場合、 上記送風機による 送風量を適切に増大することによって、 いずれの熱交換器への冷媒流量も低減で きるので、 上記圧縮機の冷媒吐出量を必要最小限に抑えることができる。 したが つて、 この冷凍装置は、 上記圧縮機を駆動する例えばモータの消費電力を、 効果 的に低減することができる。

また、 上記空気熱交觀内の冷媒圧力は、 上記温度センサで検出された上記第

1液熱媒体の実際の温度に応じた圧力に調節されるので、 上記空気熱交 m¾に冷 媒を供給する上記圧縮機の吐出圧力は、 上記第 1液熱媒体の実際の温度に見合つ た圧力であればよい。 したがって、 上記圧縮機の吐出圧力を、 上記第 1液熱媒体 の実際の温度に応じて低減することができるので、 上記圧縮機を駆動する例えば モータの消費電力を、 効果的に削減することができる。

また、 上記空気熱交 の冷媒の目標圧力値になるように、 上記空気熱交 への送風量が制御されるので、 上記空気熱交換器内の冷媒圧力が第 1液熱交換器 内の冷媒圧力に対して大幅に低下することが防止され、 ひいては、 上記空気熱交 に供給する冷媒流量を、 必要最小限まで減少することができる。 したがって、 上記冷媒流量調節手段によって空気熱交 »と共に冷媒が供給される第 1液熱交 換器に、 従来よりも大きい流量の冷媒が供給できるので、 この第 1液熱交換器に よる第 1液熱媒体の温度制御を、 従来よりも高精度に行なうことができる。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の実施形態の冷凍装置を示す概略図である。

図 2は、 冷凍装置が冷却主体モード運転を行なう際の冷媒回路を示す図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図 1は、 本発明の実施形態の冷凍装置を示す概略図である。

この冷凍装置は、 冷水と温水とを同時に供給する冷凍装置であり、 冷媒を圧縮 する圧縮機 1と、 第 1液熱交 としての温水熱交 3と、 第 2液熱交 と しての冷水熱交換器 4と、 空気熱交換器 6を備える。 上記冷媒としては、 例えば 4 0 7。等の《：?〇 （ハイド口フルォロカーボン） 冷媒を用いる。

上記圧縮機 1の吐出配管に吐出三方弁 8を接続し、 この吐出三方弁 8の開度を 変えることによって、 上記圧縮機 1からの高圧冷媒を、 上記温水熱交換器 3と空 気熱交換器 6とに流量の割合を変えて供給するようにしている。 一方、 上記圧縮 機 1の吸入配管に吸入三方弁 9を接続し、 この吸入三方弁 9の開度を変えること により、 上記空気熱交観 6からの低圧冷媒と冷水熱交鶴 4からの低圧冷媒と を、 流量の割合を変えて圧縮機 1に供給するようにしている。 つまり、 上記吐出 三方弁 8および吸入三方弁 9は、 冷媒流量調節手段として機能する。

上記温水熱交腿 3は、 上記圧縮機 1からの高温.高圧の冷媒と、 第 1液熱媒 体としての水とを熱交換して、 この水を加熱する。 上記冷水熱交 ¾«4は、 膨張 手段としての第 1電子膨張弁 1 1で膨張された低温■低圧の冷媒と、 第 2液熱媒 体としての水とを熱交換して、 この水を冷却する。

上記空気熱交換器 6は、 上記吐出三方弁 8および吸入三方弁 9の開度に応じて、 凝縮器または蒸発器として働く。 この空気熱交換器 6は、 凝縮器として働く場合、 上記圧縮機 1から吐出三方弁 8を介して高温■高圧の冷媒が供給され、 この冷媒 と空気とを熱交換する。 この熱交換された冷媒は、 逆止弁が介設された冷媒配管 を経て受液器 1 4に導かれる。 一方、 上記空気熱交 は、 蒸発器として働く 場合、 上記温水熱交換器 3から上記受液器 1 4に導カゝれた冷媒が、 膨張手段とし ての第 2電子膨張弁 1 2で膨張'減圧されて供給され、 この冷媒と空気とを熱交 換する。 この熱交換された冷媒は、 上記吸入三方弁 9を介して上記圧縮機 1に吸 入される。

上記空気熱交換器 6は、 送風機 1 6による送風を受けて、 内部の冷媒の凝縮圧 が調節されるようになっている。 この送 JM 1 6は、 ファンと、 このファンを駆 動する可変速モータを備え、 この可変速モータの回転数が制御されて、 上記空気 熱交 $^ 6への送風量が制御される。

この冷凍装置は、 上記温水熱交騰 3が加熱する水の目標温度と、 上記冷水熱 交換器 4が冷却する水の目標温度とに応じて、 冷凍装置の動作を制御する制御装 置 1 9を備える。 この制御装置 1 9は、 上記温水熱交 3から排出される水の 温度を検出する温水温度センサ 1 7と、 上記冷水熱交換器 4から排出される水の 温度を検出する冷水温度センサと、 上記空気熱交換器 6内の冷 ¾1ΐ力を検出する 圧力センサ 1 8とに各々接続されている。 この制御装置 1 9は、 上記各センサか らの信号に基いて、 上記吐出三方弁 8の開度と、 上記吸入三方弁 9の開度と、 上 記第 1電子膨張弁 1 1の開度と、 上記第 2電子膨張弁 1 2の開度とを制御するよ うになつている。

すなわち、 上記吐出 3方弁 8および吸入 3方弁 9は、 3つのポートを有するハ ウジングと、 このハウジング内に収容されて上記 3つのポートのうちの 2つまた は全てのポートを互いに連通させる弁体と、 この弁体を駆動するソレノィドまた はモータを備える。 上記ソレノイドまたはモータは、 駆動装置 8 a , 9 aによつ て駆動電力が供給される。 上記駆動装置 8 a， 9 aは、 上記制御装置 1 9からの 信号に基づいて、 上記ソレノイドまたはモータに供給する電力を変更して、 上記 弁体のハウジングに対する位置を制御する。 これにより、 上記 3つのポートの間 の連通や、 上記連通されたポートの間の流体流量を制御するようになっている。 また、 上記第 1およぴ第 2電子膨張弁 1 1， 1 2は、 ニードル弁と、 流入ポー トと流出ポートとの間に形成されて上記ニードル弁を収容する流体通路と、 上記 ニードル弁を軸方向に進退駆動するソレノイドを備える。 上記ソレノイドは、 駆 動装置 1 1 a , 1 2 aによって駆動電力が供給される。 上記駆動装置 1 1 a， 1 2 aは、 上記制御装置 1 9からの信号に基づいて、 上記ソレノィドに供給する電 力を変更して、 上記ユードル弁の流体通路に対する位置を制御する。 これにより、 上記-一ドル弁の外周面と、 上記流体通路の内周面との間の距離が変更されて、 上記流入ポートと流出ポー卜との間の流体の圧力差を制御するようになっている。 また、 上記制御装置 1 9は、 上記圧縮機 1に駆動電力を供給するィンバータ 1 aに接続されており、 このインバータ 1 aの作動周波数を制御して、 このインバ ータ 1 aから上記圧縮機 1のモータに供給される電力の周波数を変更する。 これ により、 上記圧縮機 1のモータの回転数を制御して、 このモータで駆動される圧 縮要素の回転数を制御して、 この圧縮機 1からの冷媒吐出量を制御するようにな つている。

さらに、 上記制御装置 1 9は、 上記送風機 1 6に駆動電力を供給するィンバー タ 1 6 aに接続されており、 このィンバータ 1 6 aの作動周波数を制御して、 こ のインバータ 1 6 aから上記送風機 1 6のモータに供給される電力の周波数を変 更する。 これにより、 上記送風機 1 6のモータの回転数を制御して、 このモータ で駆動される送風機 1 6のファンの回転数を制御して、 この送風機 1 6から空気 熱交換器 6に送られる風量を制御するようになっている。 つまり、 この制御装置 1 9は、 送風機制御手段としても働く。

上記制御装置 1 9は、 上記温水熱交 3の目標温度および熱負荷と、 上記冷 水熱交換器 4の目標温度および熱負荷に応じて、 大略 5つのモードの運転を行な う。

まず、 第 1のモードは、 冷却専用モードであり、 上記冷水熱交換器 4のみに目 標温度が設定されている場合の運転モードである。 このモードでは、 上記吐出三 方弁 8の開度を、 上記圧縮機 1の吐出冷媒の全てが空気熱交換器 6に供給される 開度にする。 また、 上記吸入三方弁 9の開度を、 上記冷水熱交換器 4のみから冷 媒が圧縮機 1に供給される開度にする。 これによつて、 上記圧縮機 1、 空気熱交 難 6、 受液器 1 4、 第 1電子膨張弁 1 1および冷水熱交換器 4を循環する冷媒 サイクルが形成され、 上記空気熱交換器 6のみが凝縮器として働いて、 上記冷水 熱交換器 4で水の冷却のみを行なう。

第 2のモードは、 冷却主体モードであり、 上記冷水熱交換器 4および温水熱交 6のいずれにも目標温度が設定されており、 力つ、 上記冷水熱交換器 4の熱 負荷が 熱交 »6の熱負荷よりも大きい場合の モードである。 このモー ドでは、 上記吐出三方弁 8の開度を、 上記圧縮機 1の吐出冷媒が、 上記温水熱交 3と空気熱交 «6とに所定割合で導かれる開度にする。 また、 上記吸入三 方弁 9の開度を、 上記冷水熱交 4からの冷媒のみが圧縮機 1に導かれる開度 にする。 これによつて、 上記温水熱交 3および空気熱交 6の両方が凝縮 器として働いて、 上記温水熱交 3で水の加熱を行なうと共に、 上記冷水熱交 換器 4で水の冷却を行なう。 上記吐出三方弁 8の開度は、 上記空気熱交換器 6で 温水熱交 6の熱負荷と冷水熱交換器 4の熱負荷とのバランスを行なう開度に、 調節される。

第 3のモードは、 冷却加熱均一モードであり、 上記冷水熱交換器 4および温水 熱交 のいずれにも目標温度が設定されており、 つ、 上記冷水熱交 4 の熱負荷と温水熱交 m¾ 6の熱負荷とが略同じ場合の運転モードである。 このモ ードでは、 上記吐出三方弁 8の開度を、 上記圧縮機 1の吐出冷媒の全てが温水熱 交換器 3に供給される開度にする。 また、 上記吸入三方弁 9の開度を、 上記冷水 熱交 からの冷媒のみが圧縮機 1に導かれる開度にする。 これによつて、 上 記圧縮機 1、 温水熱交騰 3、 受液器 1 4、 第 1電子膨張弁 1 1およぴ冷水熱交 4を循環する冷媒サイクルが形成され、 上記温水熱交換器 3で水の加熱を行 なうと共に、 上記冷水熱交 4で水の冷却を行なう。

第 4のモードは、 加熱主体モードであり、 上記冷水熱交換器 4および温水熱交 6のいずれにも目標温度が設定されており、 かつ、 上記冷水熱交換器 4の熱 負荷が温水熱交換器 6の熱負荷よりも小さい場合の運転モードである。 このモー ドでは、 上記吐出三方弁 8の開度を、 上記圧縮機 1の吐出冷媒の全てが温水熱交 m¾ 3に供給される開度にする。 また、 上記吸入三方弁 9の開度を、 上記空気熱 交換機 6力 らの冷媒と、 上記冷水熱交換器 4からの冷媒とが所定割合で圧縮機 1 に導かれる開度にする。 これによつて、 上記冷水熱交換器 4および空気熱交換器 6の両方が蒸発器として働く。 上記吸入三方弁 9の開度は、 上記空気熱交鶴 6 で温水熱交 3の熱負荷と冷水熱交 4の熱負荷とのバランスを行なう開度 に、 調節される。

第 5のモードは、 加熱専用モードであり、 上記温水熱交換器 3のみに目標温度 が設定されている場合の運転モードである。 このモードでは、 上記吐出三方弁 8 の開度を、 上記圧縮機 1の吐出冷媒の全てが温水熱交 3に供給される開度に する。 また、 上記吸入三方弁 9の開度を、 上記空気熱交換器 6のみから冷媒が圧 縮機 1に供給される開度にする。 これによつて、 上記圧縮機 1、 温水熱交換器 3、 受液器 1 4、 第 2電子膨張弁 1 2および空気熱交 ¾ § 6を循環する冷媒サイクル が形成され、 上記空気熱交 6のみが蒸発器として働いて、 上記温水熱交 3で水の加熱のみを行なう。

図 2は、 上記制御装置 1 9が第 2の運転モードである冷却主体モードを行なう 際、 この冷凍装置に形成される冷媒回路を示す図である。 この冷却主体モードに おいて、 上記圧縮機 1から吐出された高温'高圧の冷媒は、 上記吐出三方弁 8で 上記温水熱交 3と空気熱交 6とに分流され、 上記温水熱交換器 3で水を 加熱して降温すると共に、 上記空気熱交 6で空気と熱交換されて降温し、 受 液器 1 4で合流する。 この受液器 1 4の冷媒は、 上記第 1電子膨張弁 1 1で断熱 膨張し、 低温，低圧になり、 上記冷水熱交膽で水を冷却して昇温し、 上記圧縮 機 1に吸入される。

上記冷却主体モードにおいて、 外気温度が比較的低温であり、 つ、 上記温水 熱交換器 3に供給される水の温度が比較的高温である場合、 上記空気熱交換器 6 内の冷媒圧力は、 上記温水熱交換器 3内の冷 力よりも低下する。 ここで、 上 記制御装置 1 9は、 上記温水熱交 3で熱交換される水の目標温度値 T sに応 じて、 上記空気熱交換器 6の冷媒の目標圧力値 P sを定める。 すなわち、 目標圧 力値設定手段として働く。 そして、 上記圧力センサ 1 8による空気熱交換器 6内 の冷媒圧力の検出値 P mが、 上記目標圧力値 P sに近づくように、 上記送風機 1 6のモータの回転数を調節する。 これにより、 上記送風機 1 6のファンによる空 気熱交器 6への送風量を調節して、 上記空気熱交 6内の冷媒圧力と、 上記温 水熱交換器 3内の冷媒圧力との間の差を縮小する。 したがって、 上記空気熱交換 器 6内の冷媒圧力が、 上記温水熱交換器 3内の冷媒圧力よりも大幅に低下するこ とが回避できる。 その結果、 従来におけるように、 凝縮圧が大幅に低下した空気 熱交換器 6に冷媒が蓄積されて生じる冷媒の寝込み現象が、 効果的に防止できる。 また、 この冷凍装置は、 上記空気熱交換器 6の冷媒の寝込み現象が防止できる ので、 冷媒回路内に保持すべき冷媒量が、 従来よりも大幅に削減できる。 さらに、 上記冷却主体モードから加熱主体モードに転換したときに、 上記空気熱交^! 6 内に滞留した液冷媒が圧縮機 1に流入して、 この圧縮機 1が液圧縮を起こして故 障に至る不都合が、 効果的に防止できる。

さらに、 この冷凍装置は、 上記温水熱交難 3の目標温度 T sに応じて空気熱 交換器の冷媒の目標圧力 P sを可変に定めるので、 例えば上記目標温度 T sが比 較的低くて、 上記温水熱交 m¾ 3の凝縮圧と空気熱交 6の凝縮圧とのいずれ も低くてよい場合、 上記送風機 1 6による送風量を適切に増大することができ、 その結果、 圧縮機 1の冷媒吐出量を必要最小限に抑えることができる。 したがつ て、 この冷凍装置は、 上記圧縮機 1のモータの消費電力を効果的に低減すること ができる。 例えば、 上記温水熱交 3の負荷が最大となる最高目標温度 T sの 場合の凝縮圧に対応して、 上記空気熱交 6の目標圧力 P sを比較的高い値に 固定して設定した場合と比較して、 圧縮機 1の消費電力を大幅に削減することが できる。

また、 上記空気熱交換器 6内の冷媒圧力が、 上記温水熱交換器 3の目標温度 T sに応じた圧力に調節されるので、 上記空気熱交 に冷媒を供給する上記圧 縮機 1の吐出圧力は、 上記温水熱交換器 3の目標温度 T sに見合った圧力であれ ばよい。 したがって、 圧縮機の吐出圧力を、 温水熱交換器について設定可能な目 標温度の最高値に応じた吐出圧力に固定する必要がない。 その結果、 本実施形態 の冷凍装置は、 上記圧縮機 1の吐出圧力を目標温度 T sに応じて必要最小限にで きるから、 上記圧縮機 1のモータの消費電力を、 効果的に削減することができる。 また、 上記空気熱交換器 6の冷媒が目標圧力 P sになるように、 上記送風機 1 6による送風量が制御されるので、 上記空気熱交換器 6内の冷媒圧力が温水熱交 3内の冷媒圧力に対して大幅に低下することが防止され、 ひいては、 上記空 気熱交 6に供給する冷媒流量を、 必要最小限まで減少することができる。 し たがって、 上記吐出三方弁 8によって空気熱交換器 6と共に冷媒が供給される温 水熱交 3に、 従来よりも大きい流量の冷媒が供給できる。 その結果、 上記温 水熱交換器 3による水の温度制御を、 従来よりも高精度に行なうことができる。 上記実施形態において、 上記制御装置 1 9は、 上記温水熱交 3で熱交換さ れる水の目標温度値 T sに応じて、 上記空気熱交換器 6の冷媒の目標圧力値 P s を定めたが、 上記目標温度 T sを、 上記温水温度センサ 1 7の検出値 Tmに基い て修正を行なってもよい。 これによつて、 例えば上記温水熱交換器 3の熱負荷が 変動した場合などにおいて、 上記空気熱交 m¾ 6の圧力を、 上記温水熱交 3 の実際の凝縮圧に対応して適切に制御することができる。 その結果、 上記温水熱 交換器 3の凝縮圧と、 上記空気熱交換器 6の凝縮圧との差を効果的に縮小できて、 上記空気熱交換器 6の冷媒の寝込み現象を、 安定して確実に防止できる。 また、 上記圧縮機 1の消費電力を効果的に削減できる。

また、 上記実施形態において、 上記制御装置 1 9は、 上記温水熱交換器 3で熱 交換される水の目標温度値 T sに応じて、 上記空気熱交 6の冷媒の目標圧力 値 P sを定めたが、 この目標圧力値 P sは、 上記温水温度センサ 1 7の検出値 T mに応じて設定してもよい。 これによつて、 上記温水熱交換器 3の現実の熱負荷 に応じて、 上記空気熱交換器 6の圧力を適切に制御することができる。 その結果、 上記温水熱交換器 3の凝縮圧と、 上記空気熱交換器 6の凝縮圧との差を効果的に 縮小できて、 上記空気熱交換器 6の冷媒の寝込み現象を、 安定して確実に防止で きる。 また、 上記圧縮機 1の吐出圧力を、 上記温水熱交換器 3の現実の熱負荷に 見合う圧力であって、 必要最小限の吐出圧力に低減できるから、 上記圧縮機 1の 消費電力を効果的に削減できる。

上記実施形態にぉ 、て、 上記吐出三方弁 8およぴ吸入三方弁 9は、 1つのポー トを、 他の 2つのポートに開度を変えて連通する機能を有するものであれば、 ど のような形式のものでもよい。 また、 三方弁の機能と同一の機能を奏するように、 複数の切換弁等を,祖み合わせて用いてもよい。

また、 上記実施形態において、 上記第 1液熱媒体および第 2液熱媒体として水 を用いたが、 上記第 1液熱媒体および第 2液熱媒体のいずれか一方または両方に、 水以外の例えばエチレンダリコール系液などのブラインを用いてもよい。

Claims

請 求 の 範 囲

1. 冷媒を圧縮する圧縮機 （1) と、

上記冷媒と第 1液熱媒体との熱交換を行なう第 1液熱交換器 （3) と、 上記冷媒を膨張させる膨張手段 （1 1， 12〉 と、

上記冷媒と第 2液熱媒体との熱交換を行なう第 2液熱交換器 （4) と、 上記冷媒と空気との熱交換を行なう空気熱交換器 （6) と、

上記空気熱交腿 (6) に送風をする送風機 （16) と、

上記第 1液熱交換器 (3) 、 第 2液熱交觸 （4) および空気熱交換器 (6) の冷媒流量を調節する冷媒流量調節手段 （8， 9) と、

上記空気熱交 (6) の冷媒の圧力を検出する圧力センサ （18) と、 上記空気熱交換器 (6) の冷媒の目標圧力値 （P s) を、 上記第 1液熱媒体の 目標温度値 (T s) に応じて設定する目標圧力値設定手段 （19) と、

上記圧力センサ （18) の検出値が上記目標圧力値 （P s) になるように、 上 記送風機 （16) を制御する送風機制御手段 （19) と

を備えることを特徴とする冷凍装置。

2. 請求項 1に記載の冷凍装置において、

上記第 1液熱交 (3) で冷媒と熱交換された上記第 1液熱媒体の温度を検 出する温度センサ （17) と、

上記温度センサの検出値 (Tm) に基いて、 上記目標圧力値 （P s) を修正す る目標圧力値修正手段 （19) を備えることを特徴とする冷凍装置。

3. 冷媒を圧縮する圧縮機 （1〉 と、

上記冷媒と第 1液熱媒体との熱交換を行なう第 1液熱交換器 （3) と、 上記冷媒を膨張させる膨張手段 （1 1， 12) と、

上記冷媒と第 2液熱媒体との熱交換を行なう第 2液熱交 (4) と、 上記冷媒と空気との熱交換を行なう空気熱交換器 （6) と、

上記空気熱交 l (6) に送風をする送賺 （16) と、 上記第 1液熱交難 (3) 、 第 2液熱交 « (4) および空気熱交鶴 (6) の冷媒流量を調節する冷媒流量調節手段 （8, 9) と、

上記空気熱交換器 (6) の冷媒の圧力を検出する圧力センサ （18) と、 上記第 1液熱交難 (3) で冷媒と熱交換された上記第 1液熱媒体の温度を検 出する温度センサ （17) と、

上記空気熱交換器 (6) の冷媒の目標圧力値 （P s) を、 上記温度センサの検 出値 （Tm) に応じて設定する目標圧力値設定手段 （19) と、

上記圧力センサ （18) の検出値が上記目標圧力値 （P s) になるように、 上 記送風機 （16) を制御する送風機制御手段 （19) と

を備えることを特徴とする冷凍装置。