(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機によって圧縮された冷媒により外部負荷へと提供する温熱媒体を加熱する温熱生成熱交換器と、
前記温熱生成熱交換器から導かれた冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁から導かれた冷媒を熱源媒体との熱交換によって蒸発させる蒸発器と、
を備えたヒートポンプの制御装置であって、
前記圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、前記膨張弁を閉方向に開度制御し、前記圧縮機の吐出冷媒圧力が該所定圧力以上となった場合に、前記温熱生成熱交換器の冷媒出口の温度の計測値と設定値との差に基づいて、前記膨張弁の開度を制御することを特徴とするヒートポンプの制御装置。
【請求項２】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機によって圧縮された冷媒により外部負荷へと提供する温熱媒体を加熱する温熱生成熱交換器と、
前記温熱生成熱交換器から導かれた冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁から導かれた冷媒を熱源媒体との熱交換によって蒸発させる蒸発器と、
前記温熱生成熱交換器から前記蒸発器へと向かう冷媒と前記蒸発器から前記圧縮機へと向かう冷媒とを熱交換させるインタークーラと、
を備えたヒートポンプの制御装置であって、
前記圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、前記インタークーラによる交換熱量が減少するように冷媒流量を制御し、前記圧縮機の吐出冷媒圧力が該所定圧力以上となった場合に、前記圧縮機の冷媒出口の温度の計測値と設定値との差に基づいて、前記冷媒流量を制御することを特徴とするヒートポンプの制御装置。
【請求項３】
前記ヒートポンプは、
前記温熱生成熱交換器から前記インタークーラへ向かう冷媒流量を調整するインタークーラ流量調整弁、及び前記温熱生成熱交換器から前記インタークーラへ向かう冷媒をバイパスさせて前記蒸発器へと導くインタークーラバイパス流路に設けられたインタークーラバイパス弁の少なくとも何れか一方を備え、
前記圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、前記インタークーラ流量調整弁の閉方向への開度制御、及び前記インタークーラバイパス弁の開方向への開度制御の少なくとも何れか一方を行うことを特徴とする請求項２記載のヒートポンプの制御装置。
【請求項４】
前記圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満、かつ前記圧縮機の吐出冷媒温度が設定値未満となった場合に、前記インタークーラによる交換熱量が減少するように冷媒流量を制御することなく、前記膨張弁を閉方向に開度制御することを特徴とする請求項２又は請求項３記載のヒートポンプの制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項記載の制御装置を備えたヒートポンプ。
【請求項６】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機によって圧縮された冷媒により外部負荷へと提供する温熱媒体を加熱する温熱生成熱交換器と、
前記温熱生成熱交換器から導かれた冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁から導かれた冷媒を熱源媒体との熱交換によって蒸発させる蒸発器と、
を備えたヒートポンプの制御方法であって、
前記圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、前記膨張弁を閉方向に開度制御し、前記圧縮機の吐出冷媒圧力が該所定圧力以上となった場合に、前記温熱生成熱交換器の冷媒出口の温度の計測値と設定値との差に基づいて、前記膨張弁の開度を制御することを特徴とするヒートポンプの制御方法。
【請求項７】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機によって圧縮された冷媒により外部負荷へと提供する温熱媒体を加熱する温熱生成熱交換器と、
前記温熱生成熱交換器から導かれた冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁から導かれた冷媒を熱源媒体との熱交換によって蒸発させる蒸発器と、
前記温熱生成熱交換器から前記蒸発器へと向かう冷媒と前記蒸発器から前記圧縮機へと向かう冷媒とを熱交換させるインタークーラと、
を備えたヒートポンプの制御方法であって、
前記圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、前記インタークーラによる交換熱量が減少するように冷媒流量を制御し、前記圧縮機の吐出冷媒圧力が該所定圧力以上となった場合に、前記圧縮機の冷媒出口の温度の計測値と設定値との差に基づいて、前記冷媒流量を制御することを特徴とするヒートポンプの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温熱を出力するヒートポンプの制御装置、ヒートポンプ、及びヒートポンプの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ヒートポンプサイクルによって温水（温熱）を供給するヒートポンプが知られている。
【０００３】
ここで、特許文献１には、高圧冷媒と低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器を有する超臨界冷凍サイクルにおいて、成績係数及び冷凍能力の向上を図りつつ、冷媒配管の経路を単純化する超臨界冷凍サイクルが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１０８３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
超臨界冷凍サイクルは、圧縮機の吐出冷媒圧力が臨界点圧力以上であることを前提に冷媒流量を調整する各弁が制御されている。このため、温熱媒体の流量急変等の過度時に、圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満である臨界点圧力未満となると、吐出冷媒圧力を迅速に上昇させなければ、圧縮機のサージング等の不安定動作が発生し、温熱生成熱交換器の熱媒出口温度が設定値に達しない可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、圧縮機の吐出冷媒圧力を迅速に上昇させることができる、ヒートポンプの制御装置、ヒートポンプ、及びヒートポンプの制御方法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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のヒートポンプの制御装置、ヒートポンプ、及びヒートポンプの制御方法は以下の手段を採用する。
【０００８】
本発明の第一態様に係るヒートポンプの制御装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された冷媒により外部負荷へと提供する温熱媒体を加熱する温熱生成熱交換器と、前記温熱生成熱交換器から導かれた冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁から導かれた冷媒を熱源媒体との熱交換によって蒸発させる蒸発器と、を備えたヒートポンプの制御装置であって、前記圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、前記膨張弁を閉方向に開度制御し、前記圧縮機の吐出冷媒圧力が該所定圧力以上となった場合に、前記温熱生成熱交換器の冷媒出口の温度の計測値と設定値との差に基づいて、前記膨張弁の開度を制御することを特徴とする。
【０００９】
本構成によれば、ヒートポンプは、冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮機によって圧縮された冷媒により外部負荷へと提供する温熱媒体を加熱する温熱生成熱交換器、温熱生成熱交換器から導かれた冷媒を膨張させる膨張弁、及び膨張弁から導かれた冷媒を熱源媒体との熱交換によって蒸発させる蒸発器を備える。なお、ヒートポンプは、一例として、冷媒を超臨界圧力で吐出する。
【００１０】
圧縮機の吐出冷媒圧力が、正常な運転時において規定される所定圧力未満でなくなると、吐出冷媒圧力を迅速に上昇させなければ、圧縮機のサージング等の不安定動作が発生し、温熱生成熱交換器の熱媒出口温度が設定値に達しない可能性がある。
【００１１】
そこで、本構成によれば、圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、膨張弁を閉方向に開度制御し、圧縮機の吐出冷媒圧力が該所定圧力以上となった場合に、温熱生成熱交換器の冷媒出口の温度の計測値と設定値との差に基づいて、膨張弁の開度の制御が行われる。なお、所定圧力とは例えば臨界点圧力である。これにより、冷媒の流れが膨張弁によって止められるので、圧縮機の吐出冷媒圧力が上昇することとなる。なお、膨張弁は完全に閉じられる必要はなく、それまでの開度に比べて小さい開度となっていてもよい。
従って、本構成は、圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、圧縮機の吐出冷媒圧力を迅速に上昇させることができる。
【００１２】
本発明の第二態様に係るヒートポンプの制御装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された冷媒により外部負荷へと提供する温熱媒体を加熱する温熱生成熱交換器と、前記温熱生成熱交換器から導かれた冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁から導かれた冷媒を熱源媒体との熱交換によって蒸発させる蒸発器と、前記温熱生成熱交換器から前記蒸発器へと向かう冷媒と前記蒸発器から前記圧縮機へと向かう冷媒とを熱交換させるインタークーラと、を備えたヒートポンプの制御装置であって、前記圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、前記インタークーラによる交換熱量が減少するように冷媒流量を制御し、前記圧縮機の吐出冷媒圧力が該所定圧力以上となった場合に、前記圧縮機の冷媒出口の温度の計測値と設定値との差に基づいて、前記冷媒流量を制御することを特徴とする。
【００１３】
本構成によれば、ヒートポンプは、冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮機によって圧縮された冷媒により外部負荷へと提供する温熱媒体を加熱する温熱生成熱交換器、温熱生成熱交換器から導かれた冷媒を膨張させる膨張弁、膨張弁から導かれた冷媒を熱源媒体との熱交換によって蒸発させる蒸発器、及び温熱生成熱交換器から蒸発器へと向かう冷媒と蒸発器から圧縮機へと向かう冷媒とを熱交換させるインタークーラを備える。なお、ヒートポンプは、一例として、冷媒を超臨界圧力で吐出する。
【００１４】
圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満でなくなると、吐出冷媒圧力を迅速に上昇させなければ、圧縮機のサージング等の不安定動作が発生し、温熱生成熱交換器の熱媒出口温度が設定値に達しない可能性がある。
【００１５】
そこで、本構成によれば、圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、インタークーラによる交換熱量が低下するように冷媒流量が制御され、圧縮機の吐出冷媒圧力が該所定圧力以上となった場合に、圧縮機の冷媒出口の温度の計測値と設定値との差に基づいて、冷媒流量が制御される。インタークーラによる交換熱量が低下すると、圧縮器の吸込冷媒温度が低下する。これに伴い、吸込ガス冷媒の過熱度が低下し、その結果、圧縮機の吐出冷媒圧力が上昇することとなる。
従って、本構成は、圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、圧縮機の吐出冷媒圧力を迅速に上昇させることができる。
【００１６】
上記第二態様では、前記ヒートポンプが、前記温熱生成熱交換器から前記インタークーラへ向かう冷媒流量を調整するインタークーラ流量調整弁、及び前記温熱生成熱交換器から前記インタークーラへ向かう冷媒をバイパスさせて前記蒸発器へと導くインタークーラバイパス流路に設けられたインタークーラバイパス弁の少なくとも何れか一方を備え、前記圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、前記インタークーラ流量調整弁の閉方向への開度制御、及び前記インタークーラバイパス弁の開方向への開度制御の少なくとも何れか一方を行うことが好ましい。
【００１７】
本構成によれば、インタークーラ流量調整弁が閉方向に開度制御又はインタークーラバイパス弁が開方向に開度制御されることによってインタークーラへ向かう冷媒流量が減少し、インタークーラの交換熱量が減少するので、簡易にインタークーラの交換熱量を減少させることができる。
【００１８】
上記第二態様では、前記圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満、かつ前記圧縮機の吐出冷媒温度が設定値未満となった場合に、前記インタークーラによる交換熱量が減少するように冷媒流量を制御することなく、前記膨張弁を閉方向に開度制御することが好ましい。
【００１９】
インタークーラは、圧縮機の吐出冷媒温度が設定値未満となると、吐出冷媒温度を上昇させるために交換熱量を増加させ、吸込冷媒温度を上昇させる。しかし、交換熱量の増加は、圧縮機の吐出冷媒圧力を低下させることにもなる。このため、圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、インタークーラによる交換熱量が増加すると、さらに吐出冷媒圧力の低下を招くこととなり、圧縮機の不安定動作等が生じる可能性がより高くなる。
【００２０】
すなわち、吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満、かつ吐出冷媒温度が設定値未満となった場合に、インタークーラの交換熱量を減少させると、吐出冷媒圧力は上昇する一方、吸込冷媒温度は下降してしまい、吐出冷媒圧力と吐出冷媒温度を設定値に制御することができない。
そこで、本構成によれば、圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満、かつ圧縮機の吐出冷媒温度が設定値未満となった場合に、インタークーラの交換熱量を減少させる制御がされずに、膨張弁が閉方向に開度制御される。従って、本構成は、圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満、かつ圧縮機の吐出冷媒温度が設定値未満となっていても、圧縮機の吐出冷媒圧力を迅速に上昇させることができる。
【００２１】
本発明の第三態様に係るヒートポンプは、上記記載の制御装置を備える。
【００２２】
本発明の第四態様に係るヒートポンプの制御方法は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された冷媒により外部負荷へと提供する温熱媒体を加熱する温熱生成熱交換器と、前記温熱生成熱交換器から導かれた冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁から導かれた冷媒を熱源媒体との熱交換によって蒸発させる蒸発器と、を備えたヒートポンプの制御方法であって、前記圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、前記膨張弁を閉方向に開度制御し、前記圧縮機の吐出冷媒圧力が該所定圧力以上となった場合に、前記温熱生成熱交換器の冷媒出口の温度の計測値と設定値との差に基づいて、前記膨張弁の開度を制御することを特徴とする。
【００２３】
本発明の第五態様に係るヒートポンプの制御方法は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された冷媒により外部負荷へと提供する温熱媒体を加熱する温熱生成熱交換器と、前記温熱生成熱交換器から導かれた冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁から導かれた冷媒を熱源媒体との熱交換によって蒸発させる蒸発器と、前記温熱生成熱交換器から前記蒸発器へと向かう冷媒と前記蒸発器から前記圧縮機へと向かう冷媒とを熱交換させるインタークーラと、を備えたヒートポンプの制御方法であって、前記圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、前記インタークーラによる交換熱量が減少するように冷媒流量を制御し、前記圧縮機の吐出冷媒圧力が該所定圧力以上となった場合に、前記圧縮機の冷媒出口の温度の計測値と設定値との差に基づいて、前記冷媒流量を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、圧縮機の吐出冷媒圧力が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、圧縮機の吐出冷媒圧力を迅速に上昇させることができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るターボヒートポンプの冷媒回路を示した概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る実施形態に係る制御装置における膨張弁開度制御に関する機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る制御装置におけるインタークーラ流量制御に係る機能ブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るターボヒートポンプが正常に運転されている状態における、ターボヒートポンプの冷凍サイクル図の一例である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る吐出冷媒圧力が臨界点圧力未満となった場合におけるターボヒートポンプの冷凍サイクル図の一例である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る吐出冷媒圧力が臨界点圧力未満となった場合におけるターボヒートポンプの冷凍サイクル図の一例である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る吐出冷媒圧力上昇処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１実施形態に係る膨張弁の開閉による吐出冷媒圧力への影響を示すグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態に係る吐出冷媒圧力が臨界点圧力未満となった場合におけるターボヒートポンプの冷凍サイクル図の一例である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る吐出冷媒圧力上昇処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る吐出冷媒圧力上昇処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明に係るヒートポンプの制御装置、ヒートポンプ、及びヒートポンプの制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２７】
〔第１実施形態〕
以下に、本発明にかかる第１実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、遠心式（ターボ式）の圧縮機を用いたターボヒートポンプ１の概略構成図が示されている。冷媒としては、例えば代替フロン冷媒（Ｒ１３４ａ）が用いられる。
【００２８】
ターボヒートポンプ１は、冷媒を圧縮する圧縮機３と、外部から供給される熱源水（熱源媒体）と冷媒とが熱交換する蒸発器５と、温水（温熱媒体）を出力する温熱生成熱交換器６と、蒸発器５と温熱生成熱交換器６との間に設けられた膨張弁９とを備えている。これら圧縮機３、蒸発器５、温熱生成熱交換器６及び膨張弁９によって、主系統の冷媒回路が構成されている。
【００２９】
圧縮機３は、高圧力比が得られる遠心圧縮機となっている。圧縮機３は、軸線周りに回転する羽根車１９を二段備えている。羽根車１９の冷媒流れ上流側には、流入する冷媒流量を調節するＩＧＶ（インレットガイドベーン；吸込冷媒流量調整手段）２１が設けられている。ＩＧＶ２１の開度は、制御装置７によってＩＧＶ用電動モータＭが駆動されることによって調整される。
圧縮機３は、増速機１８を介して接続された電動機１７によって駆動される。電動機１７は、制御装置７によって制御され、インバータ２０による周波数制御によって回転数が適宜変更され得るようになっている。
圧縮機３の吸込側には吸込冷媒圧力Ｐ０を計測する圧力センサおよび吸込冷媒温度Ｔ０を計測する温度センサが、圧縮機３の吐出側には吐出冷媒圧力Ｐ１を計測する圧力センサおよび吐出冷媒温度Ｔ１を計測する温度センサが、それぞれ設けられている。これらセンサの出力値は、それぞれ制御装置７へと送られる。なお、圧縮機３は、冷媒を超臨界圧力で吐出する。
【００３０】
蒸発器５は、例えば、プレート式の熱交換器とされている。蒸発器５には、熱源水配管１３が接続されており、この熱源水配管１３内を流れる熱源水と熱交換器内の冷媒とが熱交換を行い、熱源水から与えられる熱によって熱交換器内の冷媒が蒸発する。
【００３１】
温熱生成熱交換器６は、例えば、プレート式の熱交換器とされている。温熱生成熱交換器６には、温水配管１１が接続されており、この温水配管１１内を流れる水と熱交換器内の冷媒とが熱交換を行う。温水配管１１は、プロセス用加熱機器等の外部負荷と接続されている。温水配管１１には、熱媒入口温度Ｔａ及び熱媒出口温度Ｔｂを測定する温度センサがそれぞれ設けられている。また、図示しないが、温水配管１１には温水流量を計測する流量センサが設けられている。これらセンサからの出力値は、制御装置７へと送られる。
温熱生成熱交換器６の冷媒出口には、温水熱交出口冷媒温度Ｔ２を計測する温度センサが設けられており、この温度センサの出力値は制御装置７へと送られる。
【００３２】
膨張弁９は、蒸発器５と温熱生成熱交換器６との間の冷媒配管に設けられており、温熱生成熱交換器６から導かれた液冷媒を絞ることによって等エンタルピ膨張させるものである。膨張弁９の開度は、制御装置７によって制御される。
【００３３】
温熱生成熱交換器６と膨張弁９との間には、インタークーラ１０が設けられている。インタークーラ１０は、温熱生成熱交換器６から導かれた液冷媒と、蒸発器５にて蒸発したガス冷媒とを熱交換する熱交換器である。このインタークーラ１０によって、圧縮機３へと吸い込まれる冷媒の温度が調整される。
インタークーラ１０と膨張弁９とを接続するインタークーラ下流側冷媒配管２３には、インタークーラ流量調整弁２５が設けられている。温熱生成熱交換器６とインタークーラ１０とを接続するインタークーラ上流側冷媒配管２４と、インタークーラ下流側冷媒配管２３との間には、インタークーラ１０をバイパスして冷媒を流すインタークーラバイパス冷媒配管２７が設けられており、このインタークーラバイパス冷媒配管２７には冷媒流量を調整するインタークーラバイパス弁２８が設けられている。インタークーラ流量調整弁２５とインタークーラバイパス弁２８の開度を制御装置７によって適宜調整することにより、インタークーラ１０へと送り込む温熱生成熱交換器６からの高温冷媒流量を調整する。
インタークーラ下流側冷媒配管２３には、インタークーラ流量調整弁２５と膨張弁９との間から分岐して吸込冷媒配管２９へと至るインジェクション配管３０が設けられている。インジェクション配管３０にはインジェクション弁３１が設けられている。このインジェクション弁３１の開度は、制御装置７によって制御される。インジェクション弁３１にて所望量に調整された冷媒を吸込冷媒配管２９へ吹き込むことにより、圧縮機３へと供給される吸込冷媒の温度を調整する。
また、蒸発器５とインタークーラ１０との間には、冷媒を蓄えるためのアキュムレータ（不図示）が設けられている。
【００３４】
圧縮機３の吐出側と蒸発器５の下流側との間には、ホットガスバイパス（以下、「ＨＧＢＰ」という。）配管３４が設けられている。ＨＧＢＰ配管３４には、ＨＧＢＰ弁３５が設けられており、制御装置７によってその開度が制御されるようになっている。ＨＧＢＰ弁３５は、高負荷の場合には全閉とされており、低負荷となり所定値を下回った場合に開となり漸次開度が増大されるようになっている。これにより、圧縮機３がサージングまたは旋回失速に陥ることを回避できる。
なお、ＨＧＢＰ弁３５の開度については、外部負荷が増加してＨＧＢＰ弁３５を閉めていくときの開度のスケジュールと、外部負荷が減少してＨＧＢＰ弁３５を開けていくときの開度のスケジュールを異ならせてヒステリシスを持たせることが更に好ましい。これにより、システムに大きな影響を与えるＨＧＢＰ弁３５の開度変更の回数を少なくし、安定的にシステムを運転することができる。
【００３５】
次に、上記構成のターボヒートポンプ１の動作について説明する。
圧縮機３は、電動機１７によって駆動され、制御装置７によるインバータ制御により所定周波数で回転させられる。
蒸発器５及びインタークーラ１０から吸い込まれた低圧ガス冷媒は、圧縮機３によって超臨界状態まで圧縮される。
圧縮機３から吐出された冷媒は、温熱生成熱交換器６へと導かれる。温熱生成熱交換器６において、高温高圧のガス冷媒は略等圧的に冷却され、高圧低温の冷媒となる。この際に得られる放出熱によって、温水配管１１内を流れる温水が加熱される。
【００３６】
温熱生成熱交換器６において高圧低温とされた冷媒は、インタークーラ上流側冷媒配管２４を通過してインタークーラ１０へと導かれる。インタークーラ１０では、温熱生成熱交換器６からの高温液冷媒と蒸発器５にて蒸発した低温ガス冷媒との熱交換が行われる。インタークーラ１０での交換熱量は、制御装置７によってインタークーラ流量調整弁２５及びインタークーラバイパス弁２８の開度を調整することによって制御される。
インタークーラ１０にて熱交換を終えた高圧冷媒は、インタークーラ下流側冷媒配管２３を通過して膨張弁９へと導かれ、この膨張弁９によって等エンタルピ的に膨張させられる。膨張弁９の開度は、制御装置７によって蒸発器５への供給冷媒量が所定量になるように制御される。
【００３７】
膨張弁９によって膨張された冷媒は、蒸発器５へと導かれ、蒸発器５にて熱源水と熱交換することによって蒸発させられる。蒸発器５において蒸発した低圧ガス冷媒は、インタークーラ１０にて所定温度だけ上昇させられる。圧縮機３へと吸い込まれる冷媒の温度を低下させたい場合には、制御部によってインジェクション弁３１の開度を調整することによって低温冷媒を吸込冷媒配管２９へと吹き込む。その後、ガス冷媒は、圧縮機３へと導かれ、再び圧縮される。
【００３８】
制御装置７は、膨張弁９の開度（以下、「膨張弁開度」という。）を制御する膨張弁開度制御、ＩＧＶ２１のベーン開度を制御するベーン開度制御、インバータ２０による周波数制御、ＨＧＢＰ弁３５の開度（以下、「ＨＧＢＰ弁開度」という。）を制御するＨＧＢＰ弁開度制御、並びにインタークーラ流量調整弁２５の開度（以下、「インタークーラ流量調整弁開度」という。）及びインタークーラバイパス弁２８の開度（以下、「インタークーラバイパス弁開度」という。）を制御するインタークーラ流量制御等を行う。
なお、制御装置７は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random
Access Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。そして、各種制御に係る機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種制御が実現される。
【００３９】
図２は、本第１実施形態に係る制御装置７における膨張弁開度制御に係る機能ブロック図である。
【００４０】
制御装置７は、ＦＦ制御部４０、ＦＢ制御部４１、及び合算部４２を備える。
【００４１】
ＦＦ制御部４０は、温熱生成熱交換器６で行う熱交換に必要とする冷媒流量に基づくフィードフォワード制御によって、膨張弁９の開度（以下、「ＦＦ制御開度」という。）を算出し、合算部４２へ出力する。
【００４２】
ＦＢ制御部４１は、温熱生成熱交換器６の冷媒出口の温度の計測値（温水熱交出口冷媒温度Ｔ２）と設定値との差に基づくフィードバック制御によって、膨張弁９の開度（以下、「ＦＢ制御開度」という。）を算出し、合算部４２へ出力する。
【００４３】
合算部４２は、ＦＢ制御部４１から入力されたＦＢ制御開度とＦＦ制御部４０から入力されたＦＦ制御開度とを合算し、膨張弁９の開度として膨張弁９へ出力する。
【００４４】
次に、ＦＦ制御部４０及びＦＢ制御部４１による膨張弁９の開度の算出について詳細に説明する。
【００４５】
ＦＦ制御部４０は、設定した熱媒出口温度Ｔｂとするための温熱生成熱交換器６で交換するべき熱量（以下、「温熱生成熱交換器交換熱量」）から求められる冷媒流量をｓｅｔ条件とし、現在の温熱生成熱交換機交換熱量から求められる冷媒流量をｎｏｗ条件として演算し、各々に対応する膨張弁９の開度を算出し、按分によりＦＦ制御開度を決定する。以下、ｓｅｔ条件による膨張弁９の開度の算出方法について説明する。なお、ｎｏｗ条件による膨張弁９の開度については、変数の末尾に付される「_set」を「_now」とすることで、算出する。
【００４６】
まず、温熱生成熱交換器交換熱量Ｑcon_set[kW]が、熱媒流量Ｇw[m3/s]、熱媒比熱Cpw[kJ/kg・K]、熱媒密度ρw[kg/m3]、熱媒出口温度Ｔｂの設定値Ｔwout_set[℃]、及び熱媒入口温度Ｔwin[℃]（熱媒入口温度Ｔａ）から（１）式に基づいて算出される。なお、ｎｏｗ条件では、熱媒出口温度Ｔｂの設定値Ｔwout_setの替わりである熱媒出口温度Ｔwout_nowとして、現在の熱媒出口温度Ｔｂが用いられる。
【数１】
0006037637.tif 000002
【００４７】
膨張弁９を通過する冷媒流量Ｇexv_set[kg/s]は、温熱生成熱交換器６を流通する冷媒流量と一致するので、下記（２）式，（３）式から冷媒流量Ｇexv_setが算出される。なお、圧縮機３が吐出する冷媒のエンタルピをｈd[kJ/kg]とし、温熱生成熱交換器６の出口における冷媒のエンタルピをｈcon[kJ/kg]とすることで、（３）式から温熱生成熱交換器６における冷媒のエンタルピ落差Δｈcon[kJ/kg]が算出される。
【数２】
0006037637.tif 000003
【数３】
0006037637.tif 000004
【００４８】
膨張弁９のＣｖ値Ｃｖexv_set[-]は、冷媒流量Ｇexv_set[kg/s]、膨張弁９の入口における冷媒密度ρexv[kg/m3]、及び膨張弁９の前後差圧ΔＰexv[MPa]から下記（４）式に基づいて算出される。
【数４】
0006037637.tif 000005
【００４９】
そして、（５）式に示されるように、膨張弁９のバルブ特性に基づいて、膨張弁９のＣｖ値Ｃｖexv_set[-]を開度Ｆexv_set[%]に変換する。
【数５】
0006037637.tif 000006
【００５０】
ＦＦ制御部４０は、同様にして算出したｎｏｗ条件による膨張弁９の開度Ｆexv_nowと開度Ｆexv_setとの按分（平均）により、ＦＦ制御開度を決定する。これにより、熱媒出口温度Ｔｂは、急激に変化することが抑制されつつ、徐々に設定値Ｔwout_setとされる。
【００５１】
なお、上述したＦＦ制御部４０によるＦＦ制御開度の算出方法は、一例であり、ｎｏｗ条件による膨張弁９の開度Ｆexv_nowを算出することなく、ｓｅｔ条件により算出した開度Ｆexv_setをＦＦ制御開度として決定してもよい。また、ＦＦ制御部４０は、温水熱交出口冷媒温度Ｔ２及び冷媒圧力等、他の制御量が設定値となるように、ＦＦ制御開度を算出してもよい。
【００５２】
ＦＢ制御部４１は、温水熱交出口冷媒温度Ｔ２が予め設定された設定値となるように、フィードバック制御によりＦＢ制御開度を算出する。
例えば、ＦＢ制御部４１は、温水熱交出口冷媒温度Ｔ２が設定値よりも低い場合は、膨張弁９の開度が大きくなるように、温水熱交出口冷媒温度Ｔ２が設定値よりも高い場合は、膨張弁９の開度が小さくなるように、温水熱交出口冷媒温度Ｔ２と設定値との差に基づいてＦＢ制御開度を算出する。
【００５３】
なお、上述したＦＢ制御部４１によるＦＢ制御開度の算出方法は、一例であり、熱媒出口温度Ｔｂ及び冷媒圧力等、他の制御量が設定値となるように、ＦＢ制御開度を算出制御してもよい。
【００５４】
図３は、本第１実施形態に係る制御装置７におけるインタークーラ流量制御に係る機能ブロック図である。
【００５５】
制御装置７は、減算部４５、ＰＩ演算部４６、及び開度変換部４７Ａ，４７Ｂを用いて、吐出冷媒温度Ｔ１と吐出冷媒温度Ｔ１の設定値である吐出冷媒温度設定値との差に基づいて、インタークーラ流量調整弁開度及びインタークーラバイパス弁開度を制御する。
【００５６】
減算部４５は、吐出冷媒温度設定値を温度センサから入力された吐出冷媒温度Ｔ１で減算し、ＰＩ演算部４６へ出力する。
【００５７】
ＰＩ演算部４６は、減算部４５から入力された減算値に基づいて、吐出冷媒温度Ｔ１が吐出冷媒温度設定値となるように、ＰＩ制御等によってインタークーラに流す冷媒流量を示すＰＩ演算値を算出し、開度変換部４７Ａ，４７Ｂへ出力する。
【００５８】
開度変換部４７Ａは、ＰＩ演算部４６から入力されたＰＩ演算値に基づいて、インタークーラ流量調整弁開度を算出し、インタークーラ流量調整弁２５へ出力する。
【００５９】
開度変換部４７Ｂは、ＰＩ演算部４６から入力されたＰＩ演算値に基づいて、インタークーラバイパス弁開度を算出し、インタークーラバイパス弁２８へ出力する。
【００６０】
図４は、ターボヒートポンプ１が正常に運転されている状態における、ターボヒートポンプ１の冷凍サイクル図（モリエル線図）の一例である。図４に示されるｈexvは膨張弁９を通過する冷媒のエンタルピ、ｈconは温熱生成熱交換器６の出口における冷媒のエンタルピ、ｈgeは蒸発器５の出口における冷媒のエンタルピ、ｈsは圧縮機３の入口における冷媒のエンタルピ、ｈdは圧縮機３が吐出する冷媒のエンタルピである。
なお、ターボヒートポンプ１が正常に運転されている状態とは、冷媒の各種温度及び圧力が予め定められた所定範囲内であり、特に、図４に示されるように圧縮機３の吐出冷媒圧力Ｐ１が、超臨界圧力以上となっている状態である。
【００６１】
図５，図６は、圧縮機３の吐出冷媒圧力Ｐ１が、正常な運転時において規定される圧力である臨界点圧力未満となった場合におけるターボヒートポンプ１の冷凍サイクル図の一例である。つまり、図５，図６に示される状態は、ターボヒートポンプ１が正常に運転されていない状態である。
【００６２】
温熱生成熱交換器６を流れる冷媒流量と膨張弁９の入口における冷媒の密度を固定値とすると、図５に示されるように、吐出冷媒圧力Ｐ１の低下によって膨張弁９の前後差圧が低下する。そして、膨張弁９のＣｖ値は、上記前後差圧に反比例するので、ＦＦ制御部４０によって算出されるＦＦ制御開度は大きくなる。
このように、吐出冷媒圧力Ｐ１が臨界点圧力未満となっても、膨張弁９に対して通常の制御を行うと、膨張弁９の開度は、吐出冷媒圧力Ｐ１の変化に対して逆動作となるため、吐出冷媒圧力Ｐ１が臨界点圧力以上に回復できなくなる可能性が生じる。または、吐出冷媒圧力Ｐ１の臨界点圧力以上への回復が遅れることによって、熱媒出口温度Ｔｂが設定値に達しない可能性が生じる。
【００６３】
図６は、吐出冷媒圧力Ｐ１が臨界点圧力未満となり、温熱生成熱交換器６における温水熱交出口冷媒温度Ｔ２が飽和域に入った場合を示している。
図６に示される場合は、図５で説明した現象に加え、以下の現象が生じる可能性がある。飽和域内では、エンタルピ変化による冷媒の温度変化が生じないため、温水熱交出口冷媒温度Ｔ２を指標としてフィードバック制御される膨張弁９のＦＢ制御開度が、過大又は過小となり安定して制御されない可能性が生じる。
【００６４】
そこで、本第１実施形態に係る制御装置７は、吐出冷媒圧力Ｐ１が臨界点圧力未満となった場合に、吐出冷媒圧力Ｐ１を上昇させるための処理(以下、「吐出冷媒圧力上昇処理」という。）を行う。
【００６５】
図７は、吐出冷媒圧力上昇処理を行う場合に、制御装置７によって実行されるプログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、該プログラムは制御装置７が備えるＲＡＭの所定領域に予め記憶されている。なお、本プログラムは、ターボヒートポンプ１の運転開始と共に開始し、ターボヒートポンプ１の運転終了と共に終了する。
【００６６】
まず、ステップ１００では、吐出冷媒圧力Ｐ１は所定圧力である臨界点圧力未満であるか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ１０２へ移行する。なお、ステップ１００を行うタイミングでは、膨張弁９は、ＦＦ制御部４０及びＦＢ制御部４１による通常の制御が行われており、ステップ１００において否定判定となった場合は、ＦＦ制御部４０及びＦＢ制御部４１による通常の制御が継続される。
【００６７】
ステップ１０２では、膨張弁９を閉方向に開度制御する。なお、膨張弁９は完全に閉じられる必要はなく、それまでの開度に比べて小さい開度となっていてもよい。
ここで、図８は、膨張弁９の開閉による吐出冷媒圧力Ｐ１への影響を示すグラフである。図８に示されるように、膨張弁９の開度が小さくなると、冷媒の流れが膨張弁９で止められることとなるため、その後吐出冷媒圧力Ｐ１が上昇する。一方、膨張弁９の開度が大きくなると、冷媒は流れの抵抗が小さくなり流量が増加し、吐出冷媒圧力Ｐ１が下降する。すなわち、膨張弁９を閉じることによって、臨界点圧力未満となった吐出冷媒圧力Ｐ１を上昇させ、臨界点圧力以上にすることができる。
【００６８】
また、制御装置７は、一定の時間変化を伴って膨張弁９を徐々に閉じるように制御してもよいし、瞬時に所定開度へ閉じてもよいが、膨張弁９を徐々に閉じた方が冷媒の圧力変動を小さくできる。
【００６９】
次のステップ１０４では、吐出冷媒圧力Ｐ１は所定圧力である臨界点圧力以上に回復したか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ１０６へ移行し、否定判定の場合は、ステップ１０２へ戻り、吐出冷媒圧力Ｐ１が臨界点圧力以上に回復するまで膨張弁９の閉方向への開度制御が継続される。
【００７０】
ステップ１０６では、膨張弁９に対するＦＦ制御部４０及びＦＢ制御部４１による通常の制御が行われ、ステップ１００へ戻る。
このように、制御装置７は、圧縮機３の吐出冷媒圧力Ｐ１が臨界点圧力未満に低下しても、吐出冷媒圧力Ｐ１を臨界点圧力以上の安定した状態にした後に、吐出冷媒温度Ｔ１及び温水熱交出口冷媒温度Ｔ２を制御することとなるため、より早く膨張弁９等に対する安定した制御を行うことが可能となる。
【００７１】
以上説明したように、本第１実施形態に係るターボヒートポンプ１の制御装置７は、圧縮機３の吐出冷媒圧力Ｐ１が正常な運転時において規定される所定圧力である臨界点圧力未満となった場合に、膨張弁９を閉方向に開度制御する。従って、本第１実施形態に係る制御装置７は、圧縮機３の吐出冷媒圧力Ｐ１が、正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、圧縮機３の吐出冷媒圧力Ｐ１を迅速に上昇させることができる。
【００７２】
なお、本第１実施形態に係るターボヒートポンプ１は、インタークーラ１０、インタークーラ流量調整弁２５、インタークーラバイパス冷媒配管２７、及びインタークーラバイパス弁２８を備える形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、インタークーラ１０、インタークーラ流量調整弁２５、インタークーラバイパス冷媒配管２７、及びインタークーラバイパス弁２８を備えない形態としてもよい。
【００７３】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について説明する。
【００７４】
なお、本第２実施形態に係るターボヒートポンプ１及び制御装置７の構成は、図１，図２に示す第１実施形態に係るターボヒートポンプ１及び制御装置７の構成と同様であるので説明を省略する。
【００７５】
図９は、圧縮機３の吐出冷媒圧力Ｐ１が、正常な運転時において規定される臨界圧力未満となった場合におけるターボヒートポンプ１の冷凍サイクル図の一例である。
【００７６】
インタークーラ１０は、圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔ１が吐出冷媒温度設定値未満となると、吐出冷媒温度Ｔ１を上昇させるために交換熱量を増加させ、吸込冷媒温度Ｔ０を上昇させる。しかし、交換熱量の増加は、吸込冷媒圧力Ｐ０が一定の場合、吸込ガス冷媒の過熱度を上昇させ、圧縮機３の回転数を一定とすると、圧縮機３の吐出冷媒圧力Ｐ１を低下させることにもなる。
【００７７】
ここで、吸込ガス冷媒の過熱度と吐出冷媒圧力Ｐ１との関係をより詳細に説明する。
遠心式である圧縮機３の特性から、機械マッハ数の上昇に伴って、吸込冷媒圧力Ｐ０を一定とすると吐出冷媒圧力Ｐ１が上昇する。なお、機械マッハ数Ｍｏ[-]は、下記（６）式で表わされるように、圧縮機３が吸い込む冷媒（ガス冷媒）の音速（以下、「吸込ガス冷媒音速」という。）ａs[m/s]に反比例する。なお、下記（６）式において、πは円周率[-]、Ｄは圧縮機３の羽根外径[m]、Ｎは圧縮機３の回転数[rpm]である。
【数６】
0006037637.tif 000007
【００７８】
吸込ガス冷媒音速の変化は、冷媒の過熱度の変化に比例する。過熱度は、吸込冷媒温度Ｔ０と吸込冷媒圧力Ｐ０における冷媒の飽和温度の差であるため、吸込冷媒温度Ｔ０が上昇すると機械マッハ数は低下する。
ここで、吐出冷媒圧力Ｐ１が低下した状態で、インタークーラ１０の交換熱量を増加させると、吐出冷媒温度Ｔ１と共に吸込冷媒温度Ｔ０が上昇することにより、吸込ガス冷媒音速が上昇する。そして、吸込ガス冷媒音速の上昇に伴い機械マッハ数が低下し、さらに吐出冷媒圧力Ｐ１の低下を招くこととなる。この結果、圧縮機の不安定動作等が生じる可能性がより高くなる。
【００７９】
そこで、本第２実施形態に係る制御装置７は、圧縮機３の吐出冷媒圧力Ｐ１が臨界点圧力未満となった場合に、インタークーラ１０による交換熱量が減少するように冷媒流量を制御する。
【００８０】
図１０は、本第２実施形態に係る吐出冷媒圧力上昇処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１０における図７と同一のステップについては図７と同一の符号を付して、その説明を一部又は全部省略する。
【００８１】
ステップ１００で吐出冷媒圧力Ｐ１が所定圧力である臨界点圧力未満であると判定された場合に移行するステップ１０２’では、インタークーラ流量調整弁２５を閉方向に開度制御し、インタークーラバイパス弁２８を開方向に開度制御する。
インタークーラ流量調整弁２５が閉じられると、インタークーラ１０に向かう冷媒流量が減少する。また、インタークーラバイパス弁２８が開かれると、インタークーラ１０には向かわずに、蒸発器５へ向かう冷媒流量が増加するため、インタークーラに向かう冷媒流量が減少する。インタークーラ１０に向かう冷媒流量が減少すると、インタークーラ１０の交換熱量が減少する。このように、インタークーラ流量調整弁２５を閉じ、インタークーラバイパス弁２８を開くことで、簡易にインタークーラ１０の交換熱量を減少させることができる。
インタークーラ１０の交換熱量が減少すると、吸込冷媒温度Ｔ０が低下するので過熱度も低下する。そうすると、上述したように吸込ガス冷媒音速の変化は、冷媒の過熱度の変化に比例するので、低下し、（６）式から分かるように機械マッハ数が上昇する。機械マッハ数が上昇すると、吐出冷媒圧力Ｐ１が上昇することとなる。
【００８２】
なお、インタークーラ流量調整弁２５は完全に閉じられる必要はなく、それまでの開度に比べて小さい開度となっていてもよい。インタークーラバイパス弁２８は完全に開かれる必要はなく、それまでの開度に比べて大きい開度となっていてもよい。
また、制御装置７は、例えば、先にインタークーラ流量調整弁２５を閉方向に開度制御し、インタークーラ流量調整弁２５が所定開度まで閉じた後に、インタークーラバイパス弁２８を開方向へ開度制御するが、インタークーラ１０による交換熱量が減少できればよく、これに限られない。
さらに、制御装置７は、一定の時間変化を伴ってインタークーラ流量調整弁２５及びインタークーラバイパス弁２８の開度を変化させてもよいし、瞬時に所定開度へ変化させてもよいが、インタークーラ流量調整弁２５及びインタークーラバイパス弁２８の開度を徐々に変化させた方が冷媒の圧力変動を小さくできる。
【００８３】
次のステップ１０４’では、吐出冷媒圧力Ｐ１は所定圧力である臨界点圧力以上に回復したか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ１０６’へ移行し、否定判定の場合は、ステップ１０２’へ戻り、吐出冷媒圧力Ｐ１が臨界点圧力以上に回復するまでインタークーラ流量調整弁２５及びインタークーラバイパス弁２８の開度制御が継続される。
【００８４】
ステップ１０６’では、インタークーラ流量調整弁２５及びインタークーラバイパス弁２８に対する通常の制御が行われ、ステップ１００へ戻る。このように、制御装置７は、圧縮機３の吐出冷媒圧力Ｐ１が臨界点圧力未満に低下しても、吐出冷媒圧力Ｐ１を臨界点圧力以上の安定した状態にした後に、吐出冷媒温度Ｔ１及び温水熱交出口冷媒温度Ｔ２を制御することとなるため、より早くインタークーラ流量調整弁２５及びインタークーラバイパス弁２８等に対する安定した制御を行うことが可能となる。
【００８５】
以上説明したように、本第２実施形態に係るターボヒートポンプ１の制御装置７は、圧縮機３の吐出冷媒圧力Ｐ１が正常な運転時において規定される所定圧力である臨界点圧力未満となった場合に、インタークーラ１０による交換熱量が減少するように冷媒流量を制御する。従って、本第１実施形態に係る制御装置７は、圧縮機３の吐出冷媒圧力Ｐ１が、正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、圧縮機３の吐出冷媒圧力Ｐ１を迅速に上昇させることができる。
【００８６】
なお、本第２実施形態に係る制御装置７は、圧縮機３の吐出冷媒圧力Ｐ１が正常な運転時において規定される所定圧力である臨界点圧力未満となった場合に、インタークーラ流量調整弁２５を閉方向に開度制御し、インタークーラバイパス弁２８を開方向に開度制御する形態について説明した。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、圧縮機３の吐出冷媒圧力Ｐ１が正常な運転時において規定される所定圧力である臨界点圧力未満となった場合に、インタークーラ流量調整弁２５を閉方向に開度制御、及びインタークーラバイパス弁２８を開方向に開度制御の何れか一方のみを行う形態としてもよい。
【００８７】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態について説明する。
【００８８】
なお、本第３実施形態に係るターボヒートポンプ１及び制御装置７の構成は、図１，図２に示す第１実施形態に係るターボヒートポンプ１及び制御装置７の構成と同様であるので説明を省略する。
【００８９】
図１１は、本第３実施形態に係る吐出冷媒圧力上昇処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１１における図７，図１０と同一のステップについては図７，図１０と同一の符号を付して、その説明を一部又は全部省略する。
ステップ１００で吐出冷媒圧力Ｐ１が所定圧力である臨界点圧力未満であると判定された場合に移行するステップ１０１では、圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔ１が吐出冷媒温度設定値未満となったか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ１０２へ移行し、否定判定の場合は、ステップ１０２’へ移行する。
【００９０】
ステップ１０２では、膨張弁９を閉方向に開度制御する。
【００９１】
インタークーラ１０は、圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔ１が吐出冷媒温度設定値未満となると、吐出冷媒温度Ｔ１を上昇させるために交換熱量を増加させ、吸込冷媒温度Ｔ０を上昇させる。しかし、第２実施形態で説明したように、インタークーラ１０による交換熱量の増加は、吐出冷媒圧力Ｐ１を低下させることにもなる。このため、吐出冷媒圧力Ｐ１が正常な運転時において規定される所定圧力未満となった場合に、インタークーラ１０による交換熱量が増加すると、さらに吐出冷媒圧力Ｐ１の低下を招くこととなり、圧縮機３の不安定動作等が生じる可能性がより高くなる。
すなわち、吐出冷媒圧力Ｐ１が正常な運転時において規定される所定圧力未満、かつ吐出冷媒温度Ｔ１が吐出冷媒温度設定値未満となった場合に、インタークーラ１０の交換熱量を減少させると、吐出冷媒圧力Ｐ１は上昇する一方、吸込冷媒温度Ｔ０は下降してしまい、吐出冷媒圧力Ｐ１と吐出冷媒温度Ｔ１を設定値に制御することができない。
そこで、吐出冷媒圧力Ｐ１が正常な運転時において規定される所定圧力未満、かつ吐出冷媒温度Ｔ１が吐出冷媒温度設定値未満となった場合に、インタークーラ１０の交換熱量が減少するように制御せずに、膨張弁９が閉方向に開度制御される。
なお、この場合、吐出冷媒圧力Ｐ１が所定圧力である臨界点圧力以上となった後に、インタークーラ１０の交換熱量を増加させて、吸込冷媒温度Ｔ０を上昇させる。
【００９２】
次のステップ１０４では、吐出冷媒圧力Ｐ１は所定圧力である臨界点圧力以上に回復したか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ１０６へ移行し、否定判定の場合は、ステップ１０１へ戻り、吐出冷媒圧力Ｐ１が臨界点圧力以上に回復するまで膨張弁９の開度制御が継続される。
【００９３】
ステップ１０６では、膨張弁９に対するＦＦ制御部４０及びＦＢ制御部４１による通常の制御が行われ、ステップ１００へ戻る。
【００９４】
一方、ステップ１０２’では、インタークーラ流量調整弁２５を閉方向に開度制御し、インタークーラバイパス弁２８を開方向に開度制御する。
【００９５】
次のステップ１０４’では、吐出冷媒圧力Ｐ１は所定圧力である臨界点圧力以上に回復したか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ１０６’へ移行し、否定判定の場合は、ステップ１０１へ戻り、吐出冷媒圧力Ｐ１が臨界点圧力以上に回復するまでインタークーラ流量調整弁２５及びインタークーラバイパス弁２８の開度制御が継続される。
【００９６】
ステップ１０６’では、インタークーラ流量調整弁２５及びインタークーラバイパス弁２８に対する通常の制御が行われ、ステップ１００へ戻る。
【００９７】
このように、本第３実施形態に係る制御装置７は、吐出冷媒温度Ｔ１が吐出冷媒温度設定値未満となったか否かに応じて、膨張弁９の閉方向への開度制御、インタークーラ１０による交換熱量を減少させる制御を各々独立して行う。従って、圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔ１が吐出冷媒温度設定値未満か否かに応じて、吐出冷媒圧力Ｐ１を所定圧力まで回復させるために適した制御を行うことができる。
【００９８】
以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００９９】
例えば、上記各実施形態では、圧縮機３は冷媒を超臨界圧力で吐出する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、圧縮機３は冷媒を超臨界圧力未満で吐出する形態としてもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１  ターボヒートポンプ
３  圧縮機
５  蒸発器
６  温熱生成熱交換器
７  制御装置
９  膨張弁
１０  インタークーラ
２５  インタークーラ流量調整弁
２７  インタークーラバイパス冷媒配管
２８  インタークーラバイパス弁
【図１】
0006037637.tif 000008
【図２】
0006037637.tif 000009
【図３】
0006037637.tif 000010
【図４】
0006037637.tif 000011
【図５】
0006037637.tif 000012
【図６】
0006037637.tif 000013
【図７】
0006037637.tif 000014
【図８】
0006037637.tif 000015
【図９】
0006037637.tif 000016
【図１０】
0006037637.tif 000017
【図１１】
0006037637.tif 000018