(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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（１１，１２）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、
上記空気熱交換器（６）に送風をする送風機（１６）と、
上記第１液熱交換器（３）、第２液熱交換器（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、
上記空気熱交換器（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（Ｐｓ）を、上記第１液熱媒体の目標温度値（Ｔｓ）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（Ｐｓ）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。
【請求項２】
請求項１に記載の冷凍装置において、
上記第１液熱交換器（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（Ｐｓ）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。
【請求項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（１１，１２）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、
上記空気熱交換器（６）に送風をする送風機（１６）と、
上記第１液熱交換器（３）、第２液熱交換器（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液熱交換器（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（Ｐｓ）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（Ｐｓ）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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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、冷水熱交換器と、空気熱交換器とを備え、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５６−７９５５号公報：特許文献１）。
【０００３】
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換器と空気熱交換器とに連通する一方、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換器に連通する。これにより、上記空気熱交換器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換器と、比較的熱負荷が小さい温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。
【０００４】
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換器とに連通する。これによって、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。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５６−７９５５号公報（第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の冷凍装置は、上記空気熱交換器を凝縮器として機能させる場合、通常、上記温水熱交換器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、冷水熱交換器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−５℃の下で、上記温水熱交換器が４５℃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。
【０００７】
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換器が、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換器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。
【０００８】
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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
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、
上記空気熱交換器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
を備えることを特徴としている。
【００１０】
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液熱交換器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。これによって、上記第１液熱交換器と第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。これによって、上記空気熱交換器内の冷媒圧力は、上記第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。
【００１１】
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換器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。
【００１２】
また、上記空気熱交換器内の冷媒圧力は、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。したがって、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。
【００１３】
また、上記空気熱交換器の冷媒の目標圧力値になるように、上記空気熱交換器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換器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。
【００１４】
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、この空気熱交換器内の冷媒の圧力、この空気熱交換器の入口近傍の冷媒の圧力、あるいは、この空気熱交換器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。
【００１５】
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ってもよい。
【００１６】
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液熱交換器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。
【００１７】
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、上記空気熱交換器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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、
上記空気熱交換器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、
上記第１液熱交換器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
を備えることを特徴としている。
【００２０】
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液熱交換器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。これによって、上記第１液熱交換器と第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。これによって、上記空気熱交換器内の冷媒圧力は、上記第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。
【００２１】
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換器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。
【００２２】
また、上記空気熱交換器内の冷媒圧力は、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。
【００２３】
また、上記空気熱交換器の冷媒の目標圧力値になるように、上記空気熱交換器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換器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。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２５】
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。
【００２６】
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液熱交換器としての温水熱交換器３と、第２液熱交換器としての冷水熱交換器４と、空気熱交換器６を備える。
【００２７】
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、上記空気熱交換器６からの低圧冷媒と冷水熱交換器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。
【００２８】
上記温水熱交換器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。上記冷水熱交換器４は、膨張手段としての第１電子膨張弁１１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。
【００２９】
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１４に導かれる。一方、上記空気熱交換器６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１４に導かれた冷媒が、膨張手段としての第２電子膨張弁１２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。
【００３０】
上記空気熱交換器６は、送風機１６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。この送風機１６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、上記空気熱交換器６への送風量が制御される。
【００３１】
この冷凍装置は、上記温水熱交換器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１９を備える。この制御装置１９は、上記温水熱交換器３から排出される水の温度を検出する温水温度センサ１７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内の冷媒圧力を検出する圧力センサ１８とに各々接続されている。この制御装置１９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１１の開度と、上記第２電子膨張弁１２の開度とを制御するようになっている。また、図示しないインバータを制御して、このインバータから上記圧縮機１のモータに供給される電力の周波数を変更して、上記圧縮機１の冷媒吐出量を制御するようになっている。さらに、図示しないインバータを制御して、このインバータから上記送風機１６のモータに供給される電力の周波数を変更して、上記送風機１６から空気熱交換器６への送風量を制御するようになっている。つまり、この制御装置１９は、送風機制御手段としても働く。
【００３２】
上記制御装置１９は、上記温水熱交換器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。
【００３３】
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。これによって、上記圧縮機１、空気熱交換器６、受液器１４、第１電子膨張弁１１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。
【００３４】
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および温水熱交換器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の熱負荷よりも大き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の吐出冷媒が、上記温水熱交換器３と空気熱交換機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、上記冷水熱交換器４からの冷媒のみが圧縮機１に導かれる開度にする。これによって、上記温水熱交換器３および空気熱交換器６の両方が凝縮器として働いて、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で温水熱交換器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。
【００３５】
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および温水熱交換器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の熱負荷と温水熱交換器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、上記冷水熱交換器４からの冷媒のみが圧縮機１に導かれる開度にする。これによって、上記圧縮機１、温水熱交換器３、受液器１４、第１電子膨張弁１１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、上記冷水熱交換器４で水の冷却を行なう。
【００３６】
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および温水熱交換器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、上記空気熱交換機６からの冷媒と、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。これによって、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、上記空気熱交換器６で温水熱交換器３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。
【００３７】
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。これによって、上記圧縮機１、温水熱交換器３、受液器１４、第２電子膨張弁１２および空気熱交換器６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のみが蒸発器として働いて、上記温水熱交換器３で水の加熱のみを行なう。
【００３８】
図２は、上記制御装置１９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で上記温水熱交換器３と空気熱交換器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、上記空気熱交換器６で空気と熱交換されて降温し、受液器１４で合流する。この受液器１４の冷媒は、上記第１電子膨張弁１１で断熱膨張し、低温・低圧になり、上記冷水熱交換器で水を冷却して昇温し、上記圧縮機１に吸入される。
【００３９】
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、かつ、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内の冷媒圧力よりも低下する。ここで、上記制御装置１９は、上記温水熱交換器３で熱交換される水の目標温度値Ｔｓに応じて、上記空気熱交換器６の冷媒の目標圧力値Ｐｓ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１８による空気熱交換器６内の冷媒圧力の検出値Ｐｍが、上記目標圧力値Ｐｓに近づくようように、上記送風機１６のモータの回転数を調節する。これにより、上記送風機１６のファンによる空気熱交器６への送風量を調節して、上記空気熱交換器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。
【００４０】
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、上記空気熱交換器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。
【００４１】
さらに、この冷凍装置は、上記温水熱交換器３の目標温度Ｔｓに応じて空気熱交換器の冷媒の目標圧力Ｐｓを可変に定めるので、例えば上記目標温度Ｔｓが比較的低くて、上記温水熱交換器３の凝縮圧と空気熱交換器６の凝縮圧とのいずれも低くてよい場合、上記送風機１６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。したがって、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、上記温水熱交換器３の負荷が最大となる最高目標温度Ｔｓの場合の凝縮圧に対応して、上記空気熱交換器６の目標圧力Ｐｓ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。
【００４２】
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Ｔｓに応じた圧力に調節されるので、上記空気熱交換器６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Ｔｓ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Ｔｓ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。
【００４３】
また、上記空気熱交換器６の冷媒が目標圧力Ｐｓになるように、上記送風機１６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換器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、上記空気熱交換器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換器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。
【００４４】
上記実施形態において、上記制御装置１９は、上記温水熱交換器３で熱交換される水の目標温度値Ｔｓに応じて、上記空気熱交換器６の冷媒の目標圧力値Ｐｓを定めたが、上記目標温度Ｔｓを、上記温水温度センサ１７の検出値Ｔｍに基いて修正を行なってもよい。これによって、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、上記空気熱交換器６の圧力を、上記温水熱交換器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。
【００４５】
また、上記実施形態において、上記制御装置１９は、上記温水熱交換器３で熱交換される水の目標温度値Ｔｓに応じて、上記空気熱交換器６の冷媒の目標圧力値Ｐｓを定めたが、この目標圧力値Ｐｓは、上記温水温度センサ１７の検出値Ｔｍに応じて設定してもよい。これによって、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。
【００４６】
上記実施形態において、上記吐出三方弁８および吸入三方弁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、複数の切換弁等を組み合わせて用いてもよい。
【００４７】
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グリコール系液などのブラインを用いてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の冷凍装置によれば、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、上記空気熱交換器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ので、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を防止でき、これによって、上記空気熱交換器内の冷媒の寝込み現象を生じ難くできる。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、上記圧縮機の液圧縮の虞を回避できる。
【００４９】
また、上記空気熱交換器への送風機による送風量を適切に増大することによって、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、効果的に低減することができる。
【００５０】
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、上記目標温度値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目標温度値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。
【００５１】
また、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るので、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て、上記第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。その結果、上記第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。
【００５２】
請求項２の発明の冷凍装置によれば、請求項１に記載の冷凍装置において、上記第１液熱交換器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ので、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、上記空気熱交換器における冷媒の凝縮圧の大幅な低下が、確実に防止できる。その結果、この空気熱交換器内の冷媒の寝込み現象が効果的に防止できる。
【００５３】
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。
【００５４】
請求項３の発明の冷凍装置によれば、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、上記空気熱交換器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、上記第１液熱交換器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ので、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を防止でき、これによって、上記空気熱交換器内の冷媒の寝込み現象を生じ難くできる。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、上記圧縮機の液圧縮の虞を回避できる。
【００５５】
また、上記空気熱交換器への送風機による送風量を適切に増大することによって、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、効果的に低減することができる。
【００５６】
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。
【００５７】
また、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るので、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て、上記第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。その結果、上記第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】本発明の実施形態の冷凍装置を示す概略図である。
【図２】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。
【符号の説明】
１  圧縮機
３  温水熱交換器
４  冷水熱交換器
６  空気熱交換器
８  吐出三方弁
９  吸入三方弁
１１  第１電子膨張弁
１２  第２電子膨張弁
１４  受液器
１６  送風機
１７  温水温度センサ
１８  圧力センサ
１９  制御装置
【図１】
2004340470.tif 000003
【図２】
2004340470.tif 000004