(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、減圧機構、蒸発器が環状に接続されて冷媒が循環する冷媒回路と、
前記蒸発器と前記圧縮機との間に備えられた熱交換器と、
前記圧縮機に供給される電流を検出する圧縮機電流値検出手段と、
前記蒸発器を循環する冷媒の温度を検出する蒸発器温度検出手段と、
前記圧縮機に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度検出手段と、
前記圧縮機から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段と、
前記圧縮機電流値検出手段が検出した電流値と前記蒸発器温度検出手段が検出した蒸発器温度と前記吸入温度検出手段が検出した吸入温度と前記吐出温度検出手段が検出した吐出温度とに基づいて、前記圧縮機の吐出圧力を推定する吐出圧力推定手段とを有することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記吐出圧力推定手段により推定した吐出圧力が予め設定された閾値を超えると、前記圧縮機の回転速度を低下させ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。
【請求項３】
前記吐出圧力推定手段により推定した吐出圧力が予め設定された閾値を超えると、前記減圧機構の減圧量を小さく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。
【請求項４】
前記吐出圧力推定手段により推定した吐出圧力が予め設定された吐出圧力の目標値に一致するように、前記減圧機構を流れる冷媒の循環量を調整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。
【請求項５】
前記圧縮機の駆動時には、前記冷媒回路の高圧側の冷媒は超臨界状態となることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記冷媒として、二酸化炭素を用いることを特徴とする請求項５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、この種の冷凍サイクル装置には、冷媒の圧力が異常に上昇したことを検知する圧力スイッチまたは圧力センサーを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７はヒートポンプ給湯機に搭載の冷凍サイクル装置であり、１は圧縮機、２は放熱器、３は膨張弁、４は蒸発器、５は内部熱交換器であり、これらはこの順で環状に構成され、冷媒回路６を形成している。
【０００４】
図８は内部熱交換器５の断面図であり、２１は内部熱交換器５の高圧側流路、２２は低圧側流路である。１４は入水配管、１５は出湯配管である。また、５１は圧力スイッチであり、圧縮機１と放熱器２との間の冷媒回路６から分岐した分岐配管５５に連結して備えられる。５２はスイッチ手段であり、冷凍サイクル装置に供給されるＡＣ電源回路上に備えられる。ＡＣ電源回路上は冷凍サイクル装置の制御基板２３上に構成されている。
【０００５】
圧縮機１から吐出された高圧の冷媒は放熱器２へ供給され、放熱器２において水と熱交換を行って放熱した後に、内部熱交換器５の高圧側流路２１を経て膨張弁３に供給される。膨張弁３にて減圧された低圧の冷媒は、蒸発器４に供給されて吸熱した後に、内部熱交換器５の低圧側流路２２を経て圧縮機１へ吸入される。
【０００６】
内部熱交換器５においては、通常、高圧側流路２１を流通する冷媒から低圧側流路２２を流通する冷媒へと熱エネルギーを移動させて、冷媒量が過多となる運転条件時において、冷媒量を調節する役割を果たす。
【０００７】
一方、この種の冷凍サイクル装置においては、圧縮機１が吐出する冷媒の圧力が予め設定された閾値を超えたときに圧力スイッチ５１を動作させることにより、冷凍サイクル装置の運転を停止して、吐出圧力の異常上昇を防止している。
【０００８】
これは、圧縮機１から吐出される冷媒の吐出圧力が臨界圧力以下である冷凍サイクル装置（例えば、Ｒ４１０Ａを冷媒として使用する空気調和機に搭載の冷凍サイクル装置）においては、凝縮器での冷媒の凝縮温度から吐出圧力を推定し、吐出圧力の異常上昇を認知することができるものの、吐出圧力が臨界圧力を超える冷凍サイクル装置（例えば、二酸化炭素を冷媒として使用するヒートポンプ給湯機に搭載の冷凍サイクル装置）においては、放熱器２での冷媒温度から吐出圧力を推定することが難しいためである。
【０００９】
圧力スイッチ５１は、圧縮機１が吐出する冷媒の圧力が予め設定された閾値を超えたときに動作し、スイッチ手段５２は、圧力スイッチ５１の動作に伴ってオンからオフへと切り替えてＡＣ電源回路を遮断する。
【００１０】
これらを備えることによって、高圧側において冷媒が超臨界状態となる冷凍サイクル装置においても、吐出圧力の異常上昇を認知することができ、冷凍サイクル装置の運転を停止して、吐出圧力の異常上昇を防止する役割を果たす。
【００１１】
あるいは、圧力スイッチに替えて、吐出圧力を推定する吐出圧力推定手段を備えたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【００１２】
図９に示す冷凍サイクル装置は、圧力スイッチや圧力センサーのような圧力検出手段を備えず、吐出圧力を冷凍サイクル装置の運転状態から推定する吐出圧力推定手段１１を備えている。
【００１３】
そして、圧縮機１の電動機へ流れる電流を検出する圧縮機電流値検出手段７と、電動機の回転速度を検出する圧縮機回転速度検出手段５３と、放熱器２から膨張弁３へ送られる冷媒の温度を検出する放熱器出口温度検出手段５４と、蒸発器４での冷媒温度を検出する蒸発器温度検出手段８とを備え、吐出圧力推定手段１１が、少なくとも圧縮機電流値検出手段７、圧縮機回転速度検出手段５３、放熱器出口温度検出手段５４及び蒸発器温度検出手段８が検出した値に基づいて、吐出圧力推定手段１１が予め記録している電動機の消費電力、蒸発器温度および吐出圧力などとの相関関係を用いて吐出圧力を推定する。
【００１４】
この吐出圧力推定手段１１を備えることにより、圧力スイッチや圧力センサーを備えずとも、吐出圧力の認知を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００６−９０６５８号公報
【特許文献２】特開２００４−３６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１に記載の冷凍サイクル装置は、圧力スイッチ５１のスイッチ手段５２において回路損失を生じてしまい、冷凍サイクル装置のエネルギー消費効率を低下させてしまうという課題を有していた。
【００１７】
一方、特許文献２に記載の冷凍サイクル装置においては、圧力スイッチや圧力センサーなどの圧力検出手段を備えずに、冷凍サイクル装置の運転状態から吐出圧力を推定する吐出圧力推定手段１１を備えており、圧力検出手段を備えることによる回路損失は生じないものの、冷凍サイクル装置が蒸発器と圧縮機との間に内部熱交換器を備える場合に、起動直後などの過渡状態における内部熱交換器の熱交換量の急激な変化に起因して、吸入温度、密度が変化し、吐出圧力推定手段１１が予め記録している電動機の消費電力、蒸発器温度および吐出圧力などとの相関関係を用いて推定した吐出圧力の精度が損なわれてしまうという課題を有していた。
【００１８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、蒸発器と圧縮機との間に熱交換器を有する冷凍サイクル装置において、圧力センサーや圧力スイッチなどの直接圧力を検出する圧力検出手段を設けなくても、起動直後などの過渡状態において、吸入温度の変動を正しく認知し、高い精度で吐出圧力を推定すること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】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、減圧機構、蒸発器が環状に接続されて冷媒が循環する冷媒回路と、前記蒸発器と前記圧縮機との間に備えられた熱交換器と、前記圧縮機に供給される電流を検出する圧縮機電流値検出手段と、前記蒸発器を循環する冷媒の温度を検出する蒸発器温度検出手段と、前記圧縮機に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度検出手段と、前記圧縮機から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段と、前記圧縮機電流値検出手段が検出した電流値と前記蒸発器温度検出手段が検出した蒸発器温度と前記吸入温度検出手段が検出した吸入温度と前記吐出温度検出手段が検出した吐出温度とに基づいて、前記圧縮機の吐出圧力を推定する吐出圧力推定手段とを有することを特徴とするものである。
【００２０】
これによって、冷凍サイクル装置の運転が起動直後などの過渡状態において、熱交換器における熱交換量が急激に変化し、それに伴って吸入過熱度、密度が変動しても、吸入温度検出手段により吸入温度の変動を正しく認知し、吐出圧力を高い精度で推定することが可能となる。
【００２１】
なお、圧縮機に吸入される冷媒の過熱度とは、圧縮機１に吸入される冷媒温度と圧縮機に吸入される冷媒の飽和温度との差である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、蒸発器と圧縮機との間に熱交換器を有する冷凍サイクル装置において、圧力センサーや圧力スイッチなどの直接圧力を検出する圧力検出手段を設けなくても、起動直後などの過渡状態において、吸入温度の変動を正しく認知し、高い精度で吐出圧力を推定すること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】
【００２３】
【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概略構成図
【図２】同冷凍サイクル装置の起動直後の蒸発器温度Ｔｅおよび吸入温度Ｔｓの経時変化図
【図３】同圧縮機の電流値、蒸発器温度および過熱度に対する推定吐出圧力の相関図
【図４】同冷凍サイクル装置の起動後の吐出圧力Ｐｄの経時変化図
【図５】本発明の実施の形態３における冷凍サイクル装置起動後の吐出圧力Ｐｄの修正値を示す図
【図６】同冷凍サイクル装置起動後の吐出圧力ＰｄとＣＯＰの経時変化図
【図７】従来の冷凍サイクル装置の概略構成図
【図８】従来の冷凍サイクル装置に搭載の内部熱交換器の断面図
【図９】他の従来の冷凍サイクル装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
第１の発明は、圧縮機、放熱器、減圧機構、蒸発器が環状に接続されて冷媒が循環する冷媒回路と、前記蒸発器と前記圧縮機との間に備えられた熱交換器と、前記圧縮機に供給される電流を検出する圧縮機電流値検出手段と、前記蒸発器を循環する冷媒の温度を検出する蒸発器温度検出手段と、前記圧縮機に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度検出手段と、前記圧縮機から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段と、前記圧縮機電流値検出手段が検出した電流値と前記蒸発器温度検出手段が検出した蒸発器温度と前記吸入温度検出手段が検出した吸入温度と前記吐出温度検出手段が検出した吐出温度とに基づいて、前記圧縮機の吐出圧力を推定する吐出圧力推定手段とを有することを特徴とする冷凍サイクル装置である。
【００２５】
これにより、冷凍サイクル装置の起動直後などの過渡状態において、熱交換器における熱交換量の急激な変化に伴って吸入過熱度、密度が大きく変化しても、圧縮機電流値と蒸発器温度と吸入温度検出手段により検出する吸入温度とを用いて、過渡状態においても吐出圧力を高い精度で推定することが可能となる。
【００２６】
また、圧縮機から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段を備え、前記吐出圧力推定手段は、前記吐出温度検出手段が検出した吐出温度を加えて、吐出圧力を推定するものである。
【００２７】
これにより、冷凍サイクル装置の起動直後などの過渡状態において、圧縮機から吐出される冷媒温度が定常状態に達していなくても、吐出温度検出手段が検出する吐出温度によ
り、圧縮機本体や圧縮機に接続される周辺配管の温度上昇に消費されるエネルギー消費量を推定することができ、圧縮機に供給される動力のうち冷媒に供給されるエネルギーを推定して、過渡状態においても、より高い精度で吐出圧力を推定することができる。
【００２８】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、吐出圧力推定手段により推定した吐出圧力が予め設定された閾値を超えると、前記圧縮機の回転速度を低下させることにより、冷凍サイクル装置の吐出圧力の異常上昇を防止することができる。
【００２９】
第４の発明は、特に、第１または第２の発明において、吐出圧力推定手段により推定した吐出圧力が予め設定された閾値を超えると、前記減圧機構の減圧量を小さくすることにより、冷凍サイクル装置の吐出圧力の異常上昇を防止することができる。
【００３０】
第５の発明は、特に、第１または第２の発明において、吐出圧力推定手段により推定した吐出圧力が予め設定された吐出圧力の目標値に一致するように、前記減圧機構を流れる冷媒の循環量を調整することにより、冷凍サイクル装置を高いエネルギー効率で運転することができる。
【００３１】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれかの発明において、冷前記圧縮機の駆動時には、前記冷媒回路の高圧側の冷媒は超臨界状態となる冷凍サイクル装置においても、吐出圧力を高い精度で推定することができる。
【００３２】
第７の発明は、特に、第６の発明に記載の冷媒として、二酸化炭素を用いることにより、冷媒が漏洩しても燃焼の危険がなく、安心して冷凍サイクル装置を運転することができる。
【００３３】
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。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクル装置の構成図である。図１は、例えば、ヒートポンプ給湯機に搭載される冷凍サイクル装置であり、圧縮機１、放熱器２、本発明の減圧機構としての膨張弁３、蒸発器４、本発明の熱交換器としての内部熱交換器５を備え、それらを環状に接続し、冷媒回路６を構成している。
【００３５】
放熱器２は、冷媒と熱交換する水を貯湯タンク（図示せず）の下方より循環ポンプ（図示せず）を介して供給させる入水配管１４と、その水を貯湯タンクの上方に戻す出湯配管１５を備えている。
【００３６】
そして、冷媒回路６は、冷媒として二酸化炭素が循環し、放熱器２から膨張弁３へと供給される冷媒は内部熱交換器５の高圧側流路２１を流通し、蒸発器４から圧縮機１へと供給される冷媒は内部熱交換器５の低圧側流路２２を流通する。
【００３７】
蒸発器４を循環する冷媒の温度を検出する蒸発器温度検出手段８は蒸発器４の冷媒入口の配管表面上に、吸入温度検出手段９は圧縮機１へと冷媒を導入する配管表面上に、吐出温度検出手段１０は圧縮機１から放熱器２へと冷媒を導入する配管の表面上に設けられる。
【００３８】
また、圧縮機１の回転速度や膨張弁３の開度を制御する制御基板２３の回路上には、圧縮機１に供給される電流を検出する圧縮機電流値検出手段７と、少なくとも圧縮機電流値検出手段７が検出した電流値と蒸発器温度検出手段８が検出した蒸発器温度と吸入温度検
出手段９が検出した吸入温度とを用いて圧縮機１より吐出される冷媒の圧力を推定する吐出圧力推定手段１１と、圧縮機１の回転速度を調整する圧縮機制御手段１２と、膨張弁３の開度を調整する膨張弁制御手段１３とを備えている。
【００３９】
以上のように構成された冷凍サイクル装置について、以下にその動作および作用を説明する。
【００４０】
圧縮機１を運転すると、高圧まで圧縮されて吐出された冷媒は、放熱器２に送られ、循環ポンプの動力にて入水配管１４を通ってきた低温水と熱交換して放熱する。これにより、加熱された低温水は、高温水となり、出湯配管１５を通り、貯湯タンクに送られ、高温の温水として貯湯される。
【００４１】
放熱器２から流出する冷媒は、内部熱交換器５の高圧側流路２１を経て膨張弁３に供給されて減圧膨張され、蒸発器４に送られ、送風ファンにて送られた空気と熱交換して、蒸発してガス化する。このガス化した冷媒は、内部熱交換器５の低圧側流路２２を経て、再度、圧縮機１に吸入され、再度圧縮される過程を繰り返し、貯湯タンク内の低温水は徐々に加熱される。
【００４２】
加熱され貯湯タンクに貯湯された温水は、蛇口やシャワーなどの給湯端末（図示せず）から給湯されることで、この冷凍サイクル装置は、例えば、給湯機として利用できる。
【００４３】
まず、吐出圧力が予め設定された閾値Ｐ０以下の場合の圧縮機制御手段１２、膨張弁制御手段１３の制御動作について説明する。
【００４４】
冷凍サイクル装置が運転を行っている場合、圧縮機１の回転速度ｆｃは、放熱器２における加熱能力が目標値となるように、予め設定された回転速度になるように圧縮機制御手段１２により調整される。
【００４５】
これによって、冷凍サイクル装置は、運転条件に応じて必要な加熱能力を満足する回転速度を選択して運転を行うことができる。
【００４６】
膨張弁３の開度は、吐出温度検出手段１０が検出する吐出温度Ｔｄが予め設定された目標値に一致するように、膨張弁制御手段１３により調整される。
【００４７】
これよって、冷凍サイクル装置は、エネルギー消費効率が最大になる吐出温度を目標吐出温度として膨張弁３の開度を制御し、高いエネルギー消費効率で運転することができる。
【００４８】
なお、膨張弁制御手段１３は、圧縮機１に吸入される冷媒の過熱度が略一定となるように、吐出温度Ｔｄの目標値が予め設定されるため、冷凍サイクル装置が略定常状態にある場合は、膨張弁３が調整されることにより、圧縮機１に吸入される冷媒の過熱度は略一定となる。
【００４９】
次に、吐出圧力が予め設定された閾値Ｐ０を越えた場合の圧縮機制御手段１２の制御動作について説明する。
【００５０】
圧縮機制御手段１２は、吐出圧力が予め設定された閾値Ｐ０を超えると、冷凍サイクル装置に圧力の異常上昇が発生したと判断して圧縮機１の回転速度を低下させる（例えば、閾値Ｐ０を超えた後Ｐ０以下になるまで、１０秒ごとに２Ｈｚ低下）。
【００５１】
さらに、吐出圧力推定手段１１が行う吐出圧力推定方法について説明する。
【００５２】
圧縮機電流値検出手段７は、制御基板２３を介して圧縮機１に供給される電流の値を検出し、検出した電流値Ｉｃを信号として吐出圧力推定手段１１に送る。
【００５３】
蒸発器温度検出手段８は、蒸発器４の冷媒側入口における配管表面の温度を検出し、検出した蒸発器温度Ｔｅを信号として吐出圧力推定手段１１に送る。
【００５４】
吸入温度検出手段９は、圧縮機１へと吸入される冷媒の温度を検出し、検出した吸入温度Ｔｓを信号として吐出圧力推定手段１１に送る。
【００５５】
蒸発器温度検出手段８は、蒸発器４の冷媒側入口の温度を検出しているため、冷凍サイクル装置の運転が略定常状態である場合は、過熱度に相当する検出した蒸発器温度Ｔｅと吸入温度Ｔｓとの温度差は略一定になるが、冷凍サイクル装置が起動直後（例えば、圧縮機１の起動直後）など過渡状態である場合は、内部熱交換器５における熱交換量の急激な変化に伴って過熱度が大きく変化してしまい、吐出圧力推定手段１１は吐出圧力を精度高く推定することができない。
【００５６】
ところが、吸入温度検出手段９により吸入温度Ｔｓを検出することにより、冷凍サイクル装置が過渡状態であっても、図２に示すように、精度を損なうことなく吸入温度Ｔｓを検出することができる。
【００５７】
このように、検出した吸入温度Ｔｓを用いて、図３に示す推定吐出圧力の相関図から吐出圧力Ｐｄを推定する。
【００５８】
このようにすることにより、冷凍サイクル装置の起動直後に内部熱交換器５における熱交換量の変化に伴って過熱度が大きく変化しても、吸入温度検出手段９により吸入温度Ｔｓを検出することにより、図４に示すように、吸入温度Ｔｓを検出して用いない場合よりも高い精度で吐出圧力Ｐｄを推定することができる。
【００５９】
圧縮機制御手段１２は、吐出圧力推定手段１１が前述のようにして推定した吐出圧力Ｐｄが予め設定された閾値Ｐ０を超えると、冷凍サイクル装置に圧力の異常上昇が発生したと判断して回転速度を低下させて吐出圧力の低下を図る。
【００６０】
吸入温度Ｔｓを検出して用いない場合は、図４に示すように、吐出圧力Ｐｄを高めに推定して真の吐出圧力が閾値Ｐ０に到達していないにも関わらず異常と判断し、圧縮機１の回転速度を低下させてしまっていたが、このようにすることにより、冷凍サイクル装置の起動直後に内部熱交換器５における熱交換量の変化に伴って過熱度が変化しても、正しく冷凍サイクル装置の圧力の異常上昇発生を判断して圧縮機１の回転速度を低下させることができる。
【００６１】
以上のように、本実施の形態においては吐出圧力推定手段１１が、圧縮機電流値検出手段７が検出する電流値Ｉｃと蒸発器温度検出手段８が検出する蒸発器温度Ｔｅと吸入温度検出手段９が検出する吸入温度Ｔｓとを用いて吐出圧力Ｐｄを推定することにより、冷凍サイクル装置の起動直後などの過渡状態において、内部熱交換器における熱交換量の急激な変化に伴って過熱度が大きく変化しても、精度を損なうことなく吸入温度を検知することができるように作用する。
【００６２】
これによって、冷凍サイクル装置が起動直後などの過渡状態にあっても、吐出圧力の異常上昇の発生を正しく認知し、圧縮機の回転速度を低下させて吐出圧力の低下を図ること
により、設計圧力を超える異常圧力での運転を防止することができる。
【００６３】
なお、圧縮機制御手段１２は、吐出圧力推定手段１１により推定した吐出圧力が、予め設定された閾値Ｐ０を超えると、圧縮機１の回転速度を低下させる替わりに、圧縮機１の運転を停止させるものであってもよい。
【００６４】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態における冷凍サイクル装置の構成および基本動作は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００６５】
また、吐出圧力が予め設定された閾値Ｐ０以下の場合の圧縮機回転速度の決定方法、圧縮機電流値検出手段７、蒸発器温度検出手段８、吸入温度検出手段９および吐出温度検出手段１０の動作は実施の形態１と同様であるので説明は省略する。
【００６６】
以下では、実施の形態１と本実施の形態とで異なる膨張弁制御手段１３の膨張弁３の制御方法について説明する。
【００６７】
本実施の形態の膨張弁制御手段１３は、吐出圧力推定手段１１により推定した吐出圧力が、予め設定された閾値Ｐ０を超えると、実施の形態１のように圧縮機１の回転速度を低下させる替わりに、膨張弁３の開度を大きくする。
【００６８】
これにより、膨張弁３を流れる冷媒の循環量が増加し、吐出圧力Ｐｄが低下する。このようにすることにより、冷凍サイクル装置の起動直後などの過渡状態において、吐出圧力推定手段１１が推定する吐出圧力Ｐｄの精度が多少悪くても、膨張弁３の開度を大きくして、吐出圧力Ｐｄを一旦低下させることにより、圧縮機１の運転を安全に継続することができる。そして、圧縮機１の運転を継続することで、冷凍サイクル装置の圧力の異常上昇発生を正しく判断し、設計圧力を超える吐出圧力の異常上昇を抑制することができる。
【００６９】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態における冷凍サイクル装置の構成は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００７０】
また、冷凍サイクル装置が運転を行っている場合の圧縮機回転速度の決定方法、圧縮機電流値検出手段７、蒸発器温度検出手段８、吸入温度検出手段９および吐出温度検出手段１０の動作は実施の形態１と同様であるので説明は省略する。
【００７１】
実施の形態１および２と本実施の形態とで異なる膨張弁制御手段１３の膨張弁３の制御方法と吐出圧力推定手段１１の推定方法の２点について以下に説明する。
【００７２】
吐出温度検出手段１０は、圧縮機１から吐出される冷媒が循環する配管表面の温度を検出し、吐出温度Ｔｄを信号として吐出圧力推定手段１１に送る。
【００７３】
吐出温度検出手段１０は、配管表面温度を検出しているため、冷凍サイクル装置の運転が略定常状態である場合は、検出した吐出温度Ｔｄと配管内部の冷媒温度と略同一になるが、冷凍サイクル装置が起動直後など過渡状態にある場合は、圧縮機１から吐出される冷媒温度が急激に変化するため、検出した吐出温度Ｔｄは時間遅れを有して配管内部の冷媒温度と一致しない。吐出温度検出手段１０が検出する吐出温度Ｔｄは、冷凍サイクル装置の起動後、時間経過とともに、圧縮機１から吐出される冷媒温度へと漸近していく。
【００７４】
吐出圧力推定手段１１は、圧縮機電流値検出手段７が検出する電流値Ｉｃ、蒸発器温度
検出手段８が検出する蒸発器温度Ｔｅ、吸入温度検出手段９が検出する吸入温度Ｔｓに加えて、吐出温度検出手段１０が検出する吐出温度Ｔｄに基づいて吐出圧力Ｐｄを推定する。
【００７５】
冷凍サイクル装置の運転が略定常状態であり、吐出温度検出手段１０が検出する吐出温度Ｔｄが、十分に配管内部の冷媒温度に漸近している場合は、図３に示す予め用意した推定吐出圧力の相関図、電流値Ｉｃおよび蒸発器温度Ｔｅを用いて、吐出圧力Ｐｄを推定する。
【００７６】
一方、冷凍サイクル装置が起動直後など過渡状態である場合は、圧縮機１やその周囲に接続される配管の温度が十分に上昇しておらず、圧縮機１に供給される動力のうち一部しか冷媒にエネルギーとして供給されないため、吐出温度検出手段１０が検出する吐出温度Ｔｄと冷媒に供給されたエネルギーの相関を予め把握し、この相関に基づいて作成した図５に示すような吐出圧力の修正値を加えて真の吐出圧力Ｐｄを推定する。図５は、吐出温度Ｔｄごとの吐出圧力Ｐｄの補正値を示している。
【００７７】
このようにすることにより、冷凍サイクル装置の起動直後など過渡状態において、圧縮機１やその周囲に接続される配管の温度が十分に上昇していなくても、吐出温度検出手段１０が検出する吐出温度Ｔｄに基づいて、より正確な吐出圧力Ｐｄを推定することができる。
【００７８】
図６に、冷凍サイクル装置起動後の吐出圧力ＰｄとＣＯＰの経時変化を示す。図６の実線は、実際の吐出圧力であり、長破線は吐出温度Ｔｄを用いて修正を行わない場合の推定値であり、短破線は吐出温度Ｔｄを用いて修正を行った場合の推定値である。
【００７９】
図６に示すように、吐出温度Ｔｄを用いて修正を行わない場合には、高めに推定していた吐出圧力Ｐｄを、吐出温度Ｔｄを用いて修正を行うことで、実際の吐出圧力に近い値に、高い精度で推定することができる。
【００８０】
膨張弁３の開度は、吐出圧力推定手段１１が推定した吐出圧力Ｐｄが予め定められた目標値となるように膨張弁制御手段１３によって制御される。このようにすることによって、図６に示すように、冷凍サイクル装置の起動直後など過渡状態において、冷凍サイクル装置のエネルギー消費効率が最大となるように膨張弁３を制御して動作させることができる。
【００８１】
以上のように、本実施の形態においては吐出圧力推定手段１１が、圧縮機電流値検出手段７が検出する電流値Ｉｃ、蒸発器温度検出手段８が検出する蒸発器温度Ｔｅ、吸入温度検出手段９が検出する吸入温度Ｔｓと吐出温度検出手段１０が検出する吐出温度Ｔｄとを用いて吐出圧力Ｐｄを推定することにより、冷凍サイクル装置の起動直後などの過渡状態において、圧縮機１やその周辺に接続される配管の温度が十分に上昇していなくても、吐出温度検出手段１０が検出する吐出温度Ｔｄを用いてより正確な吐出圧力Ｐｄを正しく推定できる。
【００８２】
これによって、冷凍サイクル装置が起動直後などの過渡状態にあっても、吐出圧力Ｐｄを正しく推定して、推定した吐出圧力Ｐｄを用いて膨張弁３の開度、すなわち、膨張弁３を流れる冷媒の循環量を調整し、冷凍サイクル装置のエネルギー消費効率が最大となるように運転させることができる。
【００８３】
なお、圧縮機制御手段１２は、吐出圧力推定手段１１により推定した吐出圧力が、予め設定された閾値Ｐ０を超えると、圧縮機１の回転速度を低下させるものとしてもよい。ま
た、膨張弁制御手段１３は、吐出圧力推定手段１１により推定した吐出圧力が、予め設定された閾値Ｐ０を超えると、膨張弁３の開度を大きくするものとしてもよい。
【００８４】
このようにすることにより、冷凍サイクル装置の起動直後などの過渡状態において、吐出圧力推定手段１１が推定する吐出圧力Ｐｄの精度が多少悪くても、吐出圧力Ｐｄを一旦低下させることにより、圧縮機１の運転を安全に継続することができる。
【００８５】
そして、圧縮機１の運転を継続することで、冷凍サイクル装置の圧力の異常上昇発生を正しく判断し、設計圧力を超える吐出圧力の異常上昇を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上のように、本発明にかかる冷凍サイクル装置は、直接圧力を検出する圧力センサーや圧力スイッチなどを設けなくても、圧縮機からの吐出圧力を推定することができ、ヒートポンプ給湯機や温水暖房装置などで使用する冷凍サイクル装置において、エネルギー効率の向上や保護装置の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００８７】
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  圧縮機電流値検出手段
８  蒸発器温度検出手段
９  吸入温度検出手段
１０  吐出温度検出手段
１１  吐出圧力推定手段
１２  圧縮機制御手段
１３  膨張弁制御手段
１４  入水配管
１５  出湯配管
２１  高圧側流路
２２  低圧側流路
２３  制御基板
５１  圧力スイッチ
５２  スイッチ手段
５３  圧縮機回転速度検出手段
５４  放熱器出口温度検出手段
５５  分岐配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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