(57)【要約】【課題】過負荷時制御時に、冷媒の過度の圧力低下を抑えた過負荷保護制御を有する冷凍サイクル装置およびそれを備えた温水生成装置を提供すること。【解決手段】圧縮機１、放熱器２、膨張手段３、蒸発器４が接続された冷媒回路６と、熱媒体循環手段７、蒸発器４、外部熱源用熱交換器８が接続された熱媒体回路９と、圧縮機１の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段１４と、冷媒回路６の放熱器２の下流に冷媒と熱媒体が熱交換する過冷却器２１と、外部熱源用熱交換器８と蒸発器４の間で熱媒体回路９から分岐され、過冷却器２１を経由して、熱媒体回路９の蒸発器４と外部熱源用熱交換器８との間に接続される冷媒冷却回路２３と、冷媒冷却回路２３に配設された流量調整手段２２とを備え、吐出圧力検出手段１４で検出された圧力が所定の値以上の場合、流量調整手段２２により、冷媒冷却回路２３を流れる熱媒体の流量を所定量大きくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、膨張手段、蒸発器が環状に接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、熱媒体循環手段、前記蒸発器、外部熱源用熱交換器が環状に接続され、熱媒体が循環する熱媒体回路と、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記冷媒回路の前記放熱器の下流に冷媒と熱媒体が熱交換する過冷却器と、前記外部熱源用熱交換器と前記蒸発器の間で前記熱媒体回路から分岐され、前記過冷却器を経由して、前記熱媒体回路の前記蒸発器と前記外部熱源用熱交換器との間に接続される冷媒冷却回路と、前記冷媒冷却回路に配設され、前記過冷却器への熱媒体流入量を調整する流量調整手段と、制御装置とを備え、前記制御装置は、前記吐出圧力検出手段で検出された圧力が所定の値以上の場合、前記流量調整手段により、前記冷媒冷却回路を流れる熱媒体の流量を所定量大きくすることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の放熱器により水または不凍液を加熱し、暖房と給湯の少なくとも一方に利用することを特徴とする温水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱媒体を利用した冷凍サイクル装置およびこの冷凍サイクル装置を用いた温水生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機、放熱器、膨張手段、蒸発器を接続した冷凍サイクルにおいて、過負荷状態が検出された場合、暖房時においては蒸発器における冷媒の吸熱量の低減、冷房時においては放熱器における放熱量の増加により、圧縮機吐出圧力を低下させることができる。
【０００３】
従来、この種の冷凍サイクルでは、暖房時、圧縮機吐出圧力に設置された圧力センサの信号に基づき、室外送風機の印加電圧をリニアに制御することにより、室外送風機の回転数を制御して、風量を調節する過負荷制御方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−２１５５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、不凍液などを熱媒体として循環させることにより集熱し、熱交換手段を用いて熱媒体と熱交換することにより冷媒を加熱する冷凍サイクル装置において、過負荷制御として吸熱側の熱媒体の循環量を低減または循環を停止すると、熱交換手段内部での放熱により、熱媒体温度が低下し、これに伴い熱交換手段における冷媒温度も低下し、冷媒圧力も低下する。
【０００６】
さらに、熱媒体温度が凝固点以下にまで低下すると、凍結してしまい、凝固点よりさらに温度低下し続け、その結果、冷媒温度も低下し続け、冷媒圧力が過度に低下してしまう。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、過負荷時制御時に、冷媒の過度の圧力低下を抑えた過負荷保護制御を有する冷凍サイクル装置およびそれを備えた温水生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、膨張手段、蒸発器が環状に接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、熱媒体循環手段、前記蒸発器、外部熱源用熱交換器が環状に接続され、熱媒体が循環する熱媒体回路と、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記冷媒回路の前記放熱器の下流に冷媒と熱媒体が熱交換する過冷却器と、前記外部熱源用熱交換器と前記蒸発器の間で前記熱媒体回路から分岐され、前記過冷却器を経由して、前記熱媒体回路の前記蒸発器と前記外部熱源用熱交換器との間に接続される冷媒冷却回路と、前記冷媒冷却回路に配設され、前記過冷却器への熱媒体流入量を調整する流量調整手段と、制御装置とを備え、前記制御装置は、前記吐出圧力検出手段で検出された圧力が所定の値以上の場合、前記流量調整手段により、前記冷媒冷却回路を流れる熱媒体の流量を所定量大きくすることを特徴とするものである。
【０００９】
これによって、過冷却器における熱交換により冷媒の放熱能力が大きくなり、冷凍サイ
クルとして放熱器、および過冷却器による放熱量が増大するため、冷媒の凝縮圧力が低下し、放熱器入口圧力（圧縮機吐出圧力）も低下する。即ち、放熱器の利用側媒体の流量を増やすことなく、圧縮機吐出圧力が低下する。
【００１０】
一方、蒸発器を流れる熱媒体の流量は変化しないので、蒸発器における冷媒の単位時間当たりの吸熱量もほぼ同じであり、蒸発器において熱媒体の大きな温度低下はない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、過負荷時制御時に、冷媒の過度の圧力低下を抑えた過負荷保護制御を有する冷凍サイクル装置およびそれを備えた温水生成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る温水生成装置の概略構成図
【図２】同温水生成装置の過負荷制御のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、圧縮機、放熱器、膨張手段、蒸発器が環状に接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、熱媒体循環手段、前記蒸発器、外部熱源用熱交換器が環状に接続され、熱媒体が循環する熱媒体回路と、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記冷媒回路の前記放熱器の下流に冷媒と熱媒体が熱交換する過冷却器と、前記外部熱源用熱交換器と前記蒸発器の間で前記熱媒体回路から分岐され、前記過冷却器を経由して、前記熱媒体回路の前記蒸発器と前記外部熱源用熱交換器との間に接続される冷媒冷却回路と、前記冷媒冷却回路に配設され、前記過冷却器への熱媒体流入量を調整する流量調整手段と、制御装置とを備え、前記制御装置は、前記吐出圧力検出手段で検出された圧力が所定の値以上の場合、前記流量調整手段により、前記冷媒冷却回路を流れる熱媒体の流量を所定量大きくすることを特徴とする冷凍サイクル装置である。
【００１４】
これにより、過冷却器における熱交換により冷媒の放熱能力が大きくなり、冷凍サイクルとして放熱器、および過冷却器による放熱量が増大するため、冷媒の凝縮圧力が低下し、放熱器入口圧力（圧縮機吐出圧力）も低下する。即ち、放熱器の利用側媒体の流量を増やすことなく、圧縮機吐出圧力が低下する。
【００１５】
一方、蒸発器を流れる熱媒体の流量は変化しないので、蒸発器における冷媒の単位時間当たりの吸熱量もほぼ同じであり、蒸発器において熱媒体の大きな温度低下はない。
【００１６】
その結果、蒸発器における冷媒の大きな温度低下はないので、冷媒圧力の過度の低下を抑制しながら、かつ放熱器の利用側媒体の流量を増やすことなく、圧縮機の吐出圧力を低下させることができる。その結果、圧縮機の運転圧縮比が小さくなり、圧縮機への負荷低減による装置の運転信頼性向上が図れる。
【００１７】
第２の発明は、前記第１の発明の放熱器により水または不凍液を加熱し、暖房と給湯の少なくとも一方に利用することを特徴とする温水生成装置である。
【００１８】
これにより、放熱器は、冷媒対空気熱交換器でも、冷媒対水熱交換器でも、冷媒対不凍液熱交換器など、種類を限定する必要がなくなる。
【００１９】
その結果、放熱器により加熱された熱媒体を、暖房機器（温風機、ラジエータ、床暖房パネル等）や給湯機器などに幅広く使用することができ、利用側の自由度を向上させることができる。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１に、本発明の第１の実施の形態に係る冷凍サイクル装置を備えた温水生成装置の構成を示す。
【００２２】
圧縮機１、放熱器２、膨張手段３および蒸発器４が環状に接続された冷媒回路６と、熱媒体循環手段７、蒸発器４、外部熱源用熱交換器８が環状に接続され、熱媒体が循環する熱媒体回路９と、放熱器２、温水循環手段３１、温水暖房機３２が接続された温水回路３３とから構成されている。
【００２３】
冷媒回路６は圧縮機１の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段１４と、放熱器２の下流に冷媒と熱媒体が熱交換する過冷却器２１を備えている。
【００２４】
また、外部熱源用熱交換器８と蒸発器４の間で熱媒体回路９から分岐し、過冷却器２１を経由して、熱媒体回路９の蒸発器４と外部熱源用熱交換器８の間に接続する冷媒冷却回路２３と、冷媒冷却回路２３において過冷却器２１への熱媒体流入量を調整する流量調整手段２２とを備えている。
【００２５】
また、制御装置１７は、吐出圧力検出手段１４により検出された値に基づいて、流量調整手段２２を動作させて熱媒体流量を制御している。
【００２６】
以上のように構成された温水生成装置の過負荷制御の動作、作用について説明する。
【００２７】
冷媒回路６において、冷媒は圧縮機１で圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、放熱器２に流入し、温水と熱交換することにより放熱し凝縮する。
【００２８】
凝縮した冷媒は、膨張手段３により減圧されて気液二相冷媒となり、再び蒸発器４で蒸発気化する。冷媒は蒸発器４で熱媒体からの吸熱により気化した後、圧縮機１に入る。
【００２９】
熱媒体循環手段７により熱媒体回路９を循環する熱媒体は、外部熱源用熱交換器８での吸熱により温度上昇し、蒸発器４に入る。蒸発器４で低温の冷媒との熱交換により、熱媒体は放熱し温度低下した後、再び外部熱源用熱交換器８で吸熱する。
【００３０】
温水循環手段３１により温水回路３３を循環する水は、放熱器２で吸熱して温度上昇し、温水暖房機３２で放熱する。
【００３１】
この時、室内の暖房負荷や蒸発器４への熱供給量のバランスによっては、圧縮機１の吐出圧力が過度に上昇し、圧縮機１の信頼性を損なう恐れが生じる。
【００３２】
このような状態になった場合の対策としては、蒸発器４へ流入する熱媒体量を低減するという手段が一般的である。しかし、熱媒体流入量を低減すると、熱媒体温度が大きく低下する。
【００３３】
温度が凝固点以下にまで低下すると熱媒体が凍結し、熱媒体による蒸発器への熱供給がなくなって、さらに熱媒体温度は低下する。蒸発器における熱媒体温度の低下に伴って、蒸発器４における冷媒の温度も低下するので、冷媒圧力が過度に低下してしまい、圧縮機の信頼性を損なう恐れがある。
【００３４】
そこで、吐出圧力検出手段１４で検出された圧力が所定の値以上の場合、流量調整手段２２により、過冷却器２１に流入する熱媒体流量を増加させると、過冷却器２１における熱交換により冷媒の放熱能力が大きくなり、冷凍サイクルとして放熱器２、および過冷却器２１による放熱量が増大するため、冷媒の凝縮圧力が低下し、放熱器入口圧力（圧縮機吐出圧力）も低下する。即ち、放熱器２の利用側媒体の流量を増やすことなく、圧縮機吐出圧力が低下する。
【００３５】
一方、蒸発器４を流れる熱媒体の流量は変化しないので、蒸発器４における冷媒の単位時間当たりの吸熱量もほぼ同じであり、蒸発器４において熱媒体の大きな温度低下はない。
【００３６】
次に、本発明の過負荷制御について、図２のフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００３７】
吐出圧力検出手段１４により圧縮機吐出圧力Ｐを検出し（Ｓ１）、検出圧力Ｐが所定の圧力Ｐｃ以上であるかどうか判定する（Ｓ２）。
【００３８】
検出圧力Ｐが所定の圧力Ｐｃより低い場合は、流量調整手段２２の開度が０かどうかを判定し（Ｓ３）、０の場合はステップＳ１に戻り圧縮機吐出圧力を検出する。
【００３９】
流量調整手段２２の開度が０ではない場合は、開度を所定量小さくし（Ｓ４）、ステップＳ１に戻り圧縮機吐出圧力を検出する。
【００４０】
検出圧力Ｐが所定圧力Ｐｃ以上の場合、吐出圧力を下げる必要があるので、まず流量調整手段２２が全開であるかどうか判定し（Ｓ５）、全開の場合はそのままステップＳ１に戻り圧縮機吐出圧力を検出する。
【００４１】
流量調整手段２２が全開ではない場合は、流量調整手段２２の開度を所定量大きくする（Ｓ６）。これにより過冷却器２１に流入する熱媒体量が所定量増加し、過冷却器２１における熱交換量が増加するので、高圧側冷媒の放熱量が増加し、圧力が低下する。その後、ステップＳ１に戻り圧縮機吐出圧力を検出する。
【００４２】
以上のような制御により、蒸発器４における冷媒の大きな温度低下はないので、冷媒圧力の過度の低下を抑制しながら、かつ放熱器２の利用側媒体の流量を増やすことなく、圧縮機１の吐出圧力を低下させることができる。
【００４３】
その結果、圧縮機１の運転圧縮比が小さくなり、圧縮機１への負荷低減による装置の運転効率の向上が図れる。
【００４４】
また、前記放熱器は冷媒と水との間で熱交換を行わせる熱交換器とすることにより、放熱器で加熱された温水を、暖房機器（ラジエータ、床暖房パネル等）や給湯機器などに幅広く使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、冷凍サイクル装置によって水を加熱し、その水を暖房・給湯に利用する温水生成装置に特に有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１  圧縮機
２  放熱器
３  膨張手段
４  蒸発器
６  冷媒回路
７  熱媒体循環手段
８  外部熱源用熱交換器
９  熱媒体回路
１４  吐出圧力検出手段
１７  制御装置
２１  過冷却器
２２  流量調整手段
２３  冷媒冷却回路
３１  温水循環手段
３２  温水暖房機
３３  温水回路
【図１】
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【図２】
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