(57)【要約】【課題】外気温度が変動しても、それに応じた最適冷媒量で効率の良い運転ができる冷凍サイクル装置を提供すること。【解決手段】圧縮機１、放熱器２、膨張弁３、蒸発器４を順に接続形成した冷媒回路６と、前記放熱器２、前記膨張弁３の間と前記蒸発器４、前記圧縮機１の間とで熱交換を行う内部熱交換器５と、前記内部熱交換器５、前記膨張弁３の間と前記蒸発器４、前記内部熱交換器５の間とを接続するバイパス回路１５と、前記バイパス回路１５上に配設された冷媒量調整手段（１６、１７）と、外気温度を検出する外気温度検出手段７とを備え、前記外気温度検出手段７の検出温度に基づいて、前記冷媒量調整手段（１６、１７）の動作を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。【選択図】図１
2014074557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、膨張弁、蒸発器を順に接続形成した冷媒回路と、前記放熱器、前記膨張弁の間と前記蒸発器、前記圧縮機の間とで熱交換を行う内部熱交換器と、前記内部熱交換器、前記膨張弁の間と前記蒸発器、前記内部熱交換器の間とを接続するバイパス回路と、前記バイパス回路上に配設された冷媒量調整手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、制御装置とを備え、前記外気温度検出手段の検出温度に基づいて、前記冷媒量調整手段の動作を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記バイパス回路上に複数の冷媒量調整手段を配設し、前記制御装置は、前記外気温度検出手段の検出温度に基づいて、前記複数の冷媒量調整手段の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ヒートポンプ給湯機に搭載された冷凍サイクル装置において、冷媒は冷凍サイクル装置内に封入されており、全量が一閉回路で循環し、沸上げを行うよう制御されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような従来の冷媒サイクル装置について説明する。図３は、特許文献１に記載の冷凍サイクル装置に、冷凍サイクルの高圧側の冷媒と低圧側の冷媒とを熱交換する内部熱交換器を加えたものである。
【０００４】
図３に示すように、冷媒サイクル装置は、圧縮機１と、放熱器２と、膨張弁３と、蒸発器４と、前記放熱器２、前記膨張弁３間と、前記蒸発器４、前記圧縮機１間に設置された内部熱交換器５と、前記圧縮機１、前記放熱器２、前記膨張弁３、前記蒸発器４、前記内部熱交換器５により冷媒回路６を形成している。
【０００５】
また、前記蒸発器４に設置され、外気温度を検出する外気温度検出手段７と、前記圧縮機１の吐出温度を検出する吐出温度検出手段８と、前記放熱器２に低温水を供給する入水配管９と、前記放熱器２から高温水を供給する出湯配管１０と、前記放熱器２、前記入水配管９、前記出湯配管１０により構成される水回路１１と、前記水回路１１の上流側に設置された循環ポンプ１２と、前記出湯配管１０に設置された出湯温度検出手段１３と、前記冷媒回路６、前記水回路１１を制御する制御装置（図示せず）とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１５８１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の冷凍サイクル装置は、一般的に室外機内に配設されており、運転状況（春夏秋冬）にかかわらず、冷媒の全量が一閉回路で循環する構成となっている。
【０００８】
そのため、外気温度に応じた最適冷媒量での高効率運転が常に行えていないという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、外気温度が変動しても、それに応じた最適冷媒量で効率の良い運転ができる冷凍サイクル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】
【００１０】
前記従来の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、膨張弁、蒸発器を順に接続形成した冷媒回路と、前記放熱器、前記膨張弁の間と前記蒸発器、前記圧縮機の間とで熱交換を行う内部熱交換器と、前記内部熱交換器、前記膨張弁の間と前記蒸発器、前記内部熱交換器の間とを接続するバイパス回路と、前記バイパス回路上に配設された冷媒量調整手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、制御装置とを備え、前記外気温度検出手段の検出温度に基づいて、前記冷媒量調整手段の動作を制御す
ることを特徴とするものである。
【００１１】
これにより、外気温度が変動しても、それに応じた最適冷媒量で効率の良い運転ができる冷凍サイクル装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、外気温度が変動しても、それに応じた最適冷媒量で効率の良い運転ができる冷凍サイクル装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置の構成図
【図２】同冷凍サイクル装置の外気温制御を示す図
【図３】従来の冷凍サイクル装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、圧縮機、放熱器、膨張弁、蒸発器を順に接続形成した冷媒回路と、前記放熱器、前記膨張弁の間と前記蒸発器、前記圧縮機の間とで熱交換を行う内部熱交換器と、前記内部熱交換器、前記膨張弁の間と前記蒸発器、前記内部熱交換器の間とを接続するバイパス回路と、前記バイパス回路上に配設された冷媒量調整手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、制御装置とを備え、前記外気温度検出手段の検出温度に基づいて、前記冷媒量調整手段の動作を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置である。
【００１５】
これにより、外気温度が変動しても、それに応じた最適冷媒量で効率の良い運転ができる冷凍サイクル装置を提供できる。
【００１６】
第２の発明は、前記バイパス回路上に複数の冷媒量調整手段を配設し、前記制御装置は、前記外気温度検出手段の検出温度に基づいて、前記複数の冷媒量調整手段の動作を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置である。
【００１７】
これにより、冷媒過多の場合は、複数の冷媒量調整手段を全閉にすることで、複数の冷媒量調整手段第の間に冷媒を閉じ込めることができ、冷媒回路内の冷媒量を減少させることができる。
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機に搭載された冷凍サイクル装置の構成を示す図である。
【００２０】
図１において、冷凍サイクル装置は、圧縮機１と、水冷媒熱交換器である放熱器２と、膨張弁３と、空気冷媒熱交換器である蒸発器４とを順に接続形成した冷媒回路６と、前記放熱器２、前記膨張弁３の間の高圧側の冷媒と前記蒸発器４、前記圧縮機１の間の低圧側の冷媒とが熱交換する内部熱交換器５から形成されている。
【００２１】
また、前記蒸発器４に設置され、外気温度を検出する外気温度検出手段７と、前記圧縮機１の吐出温度を検出する吐出温度検出手段８と、機器の運転制御を行う制御装置１４とを備えている。
【００２２】
また、前記放熱器２に低温水を供給する入水配管９と、前記放熱器２から高温水を供給
する出湯配管１０と、前記放熱器２、前記入水配管９、前記出湯配管１０により水回路１１が形成されている。
【００２３】
また、前記水回路１１の上流側に循環ポンプ１２、前記出湯配管１０に出湯温度検出手段１３を配設している。
【００２４】
さらに、前記内部熱交換器５と前記膨張弁３との間と、前記蒸発器４と前記内部熱交換器５との間とを接続するバイパス回路１５を設け、前記バイパス回路１５上で上流側に第一冷媒量調整手段１６を、前記バイパス回路１５上で下流側に第二冷媒量調整手段１７を配設している。
【００２５】
図２は、外気温度により区間分け（ＡからＥ）を設けたことを示す図である。
【００２６】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯機の冷凍サイクル装置について、以下に、その動作、作用を説明する。
【００２７】
基本的な動作について、図１を用いて説明する。沸上げ開始時は、圧縮機１から吐出された高温の冷媒は、水回路１１の入水配管９より供給された低温水と、放熱器２で熱交換され、その後、内部熱交換器５で放熱される。
【００２８】
続いて、膨張弁３により減圧された低温の冷媒は、蒸発器４、内部熱交換器５で吸熱され、圧縮機１に戻され、再び圧縮される。これによって、出湯配管１０には高温の湯が供給される。
【００２９】
ヒートポンプ給湯機の冷凍サイクル装置における冷媒は、室外機の冷凍サイクル装置内に封入されており、全量が一閉回路で循環し、沸上げを行うよう制御されている。
【００３０】
そのため、例えば、平均外気温度である中間期条件で最適となるように冷媒量を封入すると、冬期条件では冷媒過多となり、蒸発器４で十分に熱交換されないまま湿り状態で圧縮機１に吸入され、効率が悪化してしまう。
【００３１】
また、夏期条件では、冷媒過少となり、加熱度が取れ過ぎた状態で冷媒が圧縮機１に吸入され、吐出温度が上昇し効率が悪化してしまう。
【００３２】
本発明の冷凍サイクル装置は、図１に示すように、前記内部熱交換器５と前記膨張弁３との間と、前記蒸発器４と前記内部熱交換器５との間とを接続するバイパス回路１５と、前記バイパス回路１５上で上流側に設置された第一冷媒量調整手段１６と、前記バイパス回路１５上での下流側に設置された第二冷媒量調整手段１７とを備えている。
【００３３】
沸上げ開始時は、第一冷媒量調整手段１６と第二冷媒量調整手段１７を全開にしておき、冬期条件のように冷媒過多の場合は、第二冷媒量調整手段１７を先に全閉し、その後、第一冷媒量調整手段１６を全閉にすることで、第一冷媒量調整手段１６と第二冷媒量調整手段１７との間に冷媒を閉じ込めることができ、冷媒回路６内の冷媒量を減少させることができる。
【００３４】
その状態で更に冷媒量を減らしたい時は、第一冷媒量調整手段１６を再度全開にし、その後全閉にすることで可能になる。冷媒回路６内の冷媒を増加させたい時は、第二冷媒量調整手段１７を一定量開き、一定時間後に再度全閉にすることで冷媒を適量冷凍サイクル内に供給ができる。
【００３５】
ここで、最適な冷媒量を判断するために、目標吐出温度Ｔｄ、目標周波数Ｈ、目標膨張弁開度Ｖは、その時々の外気温度Ｔｅ、出湯温度Ｔｏｕｔ、入水温度Ｔｉｎに応じて最適冷凍サイクルとなるようなデータを予め実験により取得しておく。
【００３６】
また、図２のように、外気温度により区間分けをしておく（例としてＡからＥとする）。運転一日目に、外気温度が区間Ａの状態にあるとする。
【００３７】
始めに、第一冷媒量調整手段１６と第二冷媒量調整手段１７を全開にして運転を開始する。その時の入水温度Ｔｉｎ（Ａ）、学習制御により定められた目標出湯温度Ｔｏｕｔ（Ａ）、それにより決まる予めデータとして取得された目標吐出温度Ｔｄ（Ａ）、目標周波数Ｈ（Ａ）で安定運転させる。
【００３８】
その時、膨張弁開度がＶ１となったとする。二日目に、予めデータとして取得された目標膨張弁開度Ｖ（Ａ）と差がある場合、Ｖ１＝Ｖ（Ａ）となるように第一冷媒量調整手段と第二冷媒量調整手段を制御することにより冷媒量を調節し、最適な冷凍サイクルにする。三日目以降に外気温度区間が変化（この場合の例として、ＡからＢ）したとする。
【００３９】
その時の入水温度Ｔｉｎ（Ｂ）、学習制御により定められた目標出湯温度Ｔｏｕｔ（Ｂ）、それにより決まる予めデータとして取得された目標吐出温度Ｔｄ（Ｂ）、目標周波数Ｈ（Ｂ）で安定運転させる。
【００４０】
その時、膨張弁開度がＶ２となったとする。四日目に、予めデータとして取得された目標膨張弁開度Ｖ（Ｂ）と差がある場合、Ｖ２＝Ｖ（Ｂ）となるように第一冷媒量調整手段１６と第二冷媒量調整手段１７を制御することにより冷媒量を調節し、最適な冷凍サイクルにする。
【００４１】
なお、冷凍サイクル装置は一般的に、安価な深夜電力を有効に利用して運転するため、深夜の運転時間が長くなるよう制御されている。
【００４２】
そのため、深夜時間帯の沸上げ時に冷媒量調節を行うと、冷凍サイクルを長く安定させることができ、高精度の冷媒量調節が可能となり、高効率化を図ることができる。
【００４３】
しかし、一般的に貯湯槽に高温の湯を貯めるため、全量沸上げ完了時には入水温度が上昇し、冷凍サイクルが不安定となるため、沸上げ開始後１時間程度で冷媒量調節を完了させることが望ましい。
【００４４】
以上のように、本発明によれば、外気温度の変化に応じて冷媒量を最適化するため、外気温度が変化しても、効率の良い運転を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明にかかる冷凍サイクル装置は、外気温度の変化に応じ冷媒量を調整し、効率の良い運転を常時行うことができるため、冷凍サイクル装置を搭載した空気調和機や給湯機等に適用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１  圧縮機
２  放熱器
３  膨張弁
４  蒸発器
５  内部熱交換器
６  冷媒回路
７  外気温度検出手段
１４  制御装置
１５  バイパス回路
１６  第一冷媒量調整手段
１７  第二冷媒量調整手段
【図１】
2014074557.tif 000003
【図２】
2014074557.tif 000004
【図３】
2014074557.tif 000005