(57)【要約】【課題】高圧側の冷媒圧力を低コストで安定且つ精度良く検知することのできる冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】制御装置１２に、内部に保持した補正値を用いて圧力センサ９の検出値を補正する検出値補正部１２ａを設けた。これにより、低コストで比較的精度の低い圧力センサや製造上のばらつきの大きな圧力センサを用いても、冷凍サイクル装置毎に性能のばらつきが生じることなく、高圧側の冷媒圧力を安定且つ精度良く検知することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機（１）、高圧側熱交換器（２）、減圧手段（３）、および低圧側熱交換器（４）を液配管およびガス配管で接続して形成した冷凍サイクル（Ｒ）と、
前記高圧側熱交換器（２）に対して被加熱媒体を供給する被加熱媒体供給手段（６）、および前記低圧側熱交換器（４）に対して被冷却媒体を供給する被冷却媒体供給手段（４ａ）と、
前記圧縮機（１）が吐出する高圧側冷媒圧力を検出する高圧圧力検出手段（９）と、
前記高圧圧力検出手段（９）の検出結果を基に前記減圧手段（３）の開度、前記圧縮機（１）の回転数、前記被加熱媒体の流量、および前記被冷却媒体の流量のうち少なくとも１つを制御して前記冷凍サイクル（Ｒ）の成績係数が最大付近となる高圧側冷媒圧力範囲に制御する制御手段（１２）とを、
前記制御手段（１２）に、内部に記憶保持した補正値マップの補正値を用いて前記高圧圧力検出手段（９）の検出値を補正する検出値補正部（１２ａ）を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記冷凍サイクル装置に、前記圧縮機（１）が吸入する低圧側冷媒温度を検出する吸入温度検出手段（１０）、および前記圧縮機（１）が吐出する高圧側冷媒温度を検出する吐出温度検出手段（８）と、
前記制御手段（１２）に、前記両温度検出手段（８、１０）の検出結果から前記圧縮機（１）が吐出する前記高圧側冷媒圧力の推定値を算出する推定値算出部（１２ｂ）とを設け、
前記制御手段（１２）は、前記高圧圧力検出手段（９）の検出値を取り込むと同時に前記両温度検出手段（８、１０）の検出結果から推定値を算出し、その推定値に対して前記検出値が所定値以上の差がある場合、その差をなくすべく補正値として前記検出値補正部（１２ａ）の補正値マップに記憶保持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】
冷凍サイクル装置の総稼動時間が所定時間以下の間、請求項２に記載の作動を行なうことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項４】
冷凍サイクル装置の総稼動時間が所定時間以下の間、高圧側冷媒圧力の制御には前記検出値を用いずに前記推定値を用いることを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧側冷媒圧力を検出して冷凍サイクルの成績係数が最大付近となる高圧側冷媒圧力範囲に制御する冷凍サイクル装置に関するものであり、特に圧力検出手段の検出値の補正に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧側冷媒圧力を制御する従来技術として、特許文献１に示すものがある。高圧側が超臨界圧力にて運転される冷媒を用いた冷凍サイクル装置において、高圧側熱交換器の出口配管温度を検知し、その出口配管温度と冷凍サイクルの成績係数が最大付近となる高圧圧力範囲との関係を基にして、電子式膨張弁の開度、圧縮機の回転数、室内あるいは室外ファンの回転数のうち少なくとも１つ以上の制御を行っている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３０７７０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のような配管温度から高圧側冷媒圧力を推定する方法は、冷凍サイクルの状態が安定している安定期では良いが、不安定な過渡期では高圧側冷媒圧力の推定値が振れて作動が不安定になるという問題がある。そこで、高圧側冷媒回路に圧力センサを設けて実際の圧力を検知することが必要となってくる。
【０００５】
しかし、コストを考慮して比較的精度の低い圧力センサや製造上のばらつきの大きな圧力センサを用いる場合、冷凍サイクル装置毎に性能のばらつきが生じるという問題がある。本発明は、上記従来の問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、高圧側の冷媒圧力を低コストで安定且つ精度良く検知することのできる冷凍サイクル装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項４に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、少なくとも圧縮機（１）、高圧側熱交換器（２）、減圧手段（３）、および低圧側熱交換器（４）を液配管およびガス配管で接続して形成した冷凍サイクル（Ｒ）と、高圧側熱交換器（２）に対して被加熱媒体を供給する被加熱媒体供給手段（６）、および低圧側熱交換器（４）に対して被冷却媒体を供給する被冷却媒体供給手段（４ａ）と、圧縮機（１）が吐出する高圧側冷媒圧力を検出する高圧圧力検出手段（９）と、高圧圧力検出手段（９）の検出結果を基に減圧手段（３）の開度、圧縮機（１）の回転数、被加熱媒体の流量、および被冷却媒体の流量のうち少なくとも１つを制御して冷凍サイクル（Ｒ）の成績係数が最大付近となる高圧側冷媒圧力範囲に制御する制御手段（１２）とを備え、
制御手段（１２）に、内部に記憶保持した補正値マップの補正値を用いて高圧圧力検出手段（９）の検出値を補正する検出値補正部（１２ａ）を設けたことを特徴とする。
【０００７】
これにより、低コストで比較的精度の低い圧力センサや製造上のばらつきの大きな圧力センサを用いても、冷凍サイクル装置毎に性能のばらつきが生じることなく、高圧側の冷媒圧力を安定且つ精度良く検知することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、冷凍サイクル装置に、圧縮機（１）が吸入する低圧側冷媒温度を検出する吸入温度検出手段（１０）、および圧縮機（１）が吐出する高圧側冷媒温度を検出する吐出温度検出手段（８）と、制御手段（１２）に、両温度検出手段（８、１０）の検出結果から圧縮機（１）が吐出する高圧側冷媒圧力の推定値を算出する推定値算出部（１２ｂ）とを設け、制御手段（１２）は、高圧圧力検出手段（９）の検出値を取り込むと同時に両温度検出手段（８、１０）の検出結果から推定値を算出し、その推定値に対して検出値が所定値以上の差がある場合、その差を無くすべく補正値として検出値補正部（１２ａ）の補正値マップに記憶保持させることを特徴とする。
【０００９】
これにより、低コストで比較的精度の低い圧力センサや製造上のばらつきの大きな圧力センサを用いても、個々の圧力センサでの各圧力検出値と吸入・吐出温度を基にした理論上の推定値とのずれを、圧力検出値毎の補正値として蓄えることにより、冷凍サイクル装置毎に性能のばらつきが生じることなく、高圧側の冷媒圧力を安定且つ精度良く検知することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、冷凍サイクル装置の総稼動時間が所定時間以下の間、請求項２に記載の作動を行なうことを特徴とする。また、請求項４に記載の発明では、冷凍サイクル装置の総稼動時間が所定時間以下の間、高圧側冷媒圧力の制御には検出値を用いずに推定値を用いることを特徴とする。
【００１１】
このように、所定期間の間データを蓄積してから実行に移ることで、冷凍サイクル装置の作動を安定したものにすると共に、冷凍サイクル装置を保護することができる。尚、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態における冷凍サイクル装置の構成を示す模式図である。尚、本実施形態は、冷凍サイクル装置をヒートポンプ式給湯器に適用したものである。本実施形態でのヒートポンプ式給湯器は、超臨界ヒートポンプサイクルを用いて給湯用水を高温（本実施形態では約９０℃）に加熱すると共に、その加熱した高温水を貯湯タンク７に貯湯すると共に、貯湯されていた高温水と給水される冷水と混合し、所望する温度の温水にして給湯している。
【００１３】
尚、超臨界ヒートポンプサイクル（以下、ヒートポンプと略す）とは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、本実施形態では二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒とするヒートポンプサイクルである。ヒートポンプ式給湯器は大きく分けて、主に後述する冷凍サイクル機器が収納されたヒートポンプシステムとしての冷凍サイクルユニットと、主に貯湯タンク７が収納されたタンクユニットとよりなる。
【００１４】
また、冷凍サイクルユニット内は、大きく分けてヒートポンプサイクルの冷媒回路（冷凍サイクル）Ｒと、給湯関係の給湯水加熱回路Ｋとで構成されている。まず、ヒートポンプサイクルの冷媒回路Ｒは、冷媒を圧縮する圧縮機１と、給湯用水の加熱手段である水冷媒熱交換器（高圧側熱交換器）２と、減圧手段である減圧弁３と、大気から吸熱するための冷媒空気熱交（低圧側熱交換器）換器４と、ヒートポンプサイクル中の余剰冷媒を蓄えると共に冷媒を気液分離してガス冷媒だけを圧縮機１へ供給するアキュームレータ５とを環状に接続して構成され、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素（ＣＯ２）が封入されている。
【００１５】
圧縮機１は、内蔵する駆動モータと、吸引したガス冷媒を臨界圧力以上の高圧にまで昇圧して吐出する高圧圧縮部とで構成しており、これらが密閉容器内に収納されている。水冷媒熱交換器２は、高圧圧縮部で昇圧された高温高圧のガス冷媒と給湯用水とを熱交換して給湯用水を加熱するもので、高圧冷媒通路２ａに隣接して給湯水通路２ｂが設けられ、その高圧冷媒通路２ａを流れる冷媒の流れ方向と給湯水通路２ｂを流れる給湯用水の流れ方向とが対向するように構成されている。
【００１６】
減圧弁３は、水冷媒熱交換器２と室外熱交換器４との間に設けられ、水冷媒熱交換器２で冷却された冷媒を高圧から低圧まで減圧して室外熱交換器４に供給する。また、この減圧弁３は、弁開度を電気的に調整可能な構成を有し、後述する制御装置（制御手段）１２により通電制御される。室外熱交換器４は、送風ファン（被冷却媒体供給手段）４ａによる送風を受けて、減圧弁３で減圧された冷媒を大気との熱交換によって蒸発させ、ガスとなった冷媒は先の圧縮機１に吸引される。
【００１７】
次に、給湯関係の給湯水加熱回路Ｋは、給湯用水の加熱手段である上記水冷媒熱交換器２の給湯水通路３ｂと、給湯用水を循環させる循環ポンプ（被加熱媒体供給手段）６と、給湯用水を貯留する貯湯タンク７とを環状に接続して構成される。循環ポンプ６は、図示しない内蔵モータの回転数に応じて流水量を調節することができる。貯湯タンク７は、耐蝕性に優れた金属製（例えばステンレス製）で断熱構造を有し、高温の給湯用水を長時間に渡って保温することができる。
【００１８】
そして、制御装置１２は、圧縮機１・膨張弁３・送風ファン４ａ・循環ポンプ６へ信号を送り、給湯水の沸き上げを開始する。圧縮機１にて高温・高圧に圧縮されたＣＯ２冷媒と、水冷媒熱交換器２にて循環ポンプ６より圧送された水とが熱交換して温水が作られる。この後、ＣＯ２冷媒は膨張弁３にて膨張して低温低圧となり、室外熱交換器４にて蒸発して大気より吸熱を行い、アキュームレータ５で気液分離されて圧縮機１へと戻る。
【００１９】
また、水冷媒熱交換器２で作られた温水は、貯湯タンク７に貯湯される。そして、貯湯タンク７に貯留された高温の給湯用水は、出湯時に図示しない温調用混合弁で水道からの冷水と混合して所定温度調節した後、主に台所や風呂等に給湯して使用される。
【００２０】
次に、本発明の要部に関する構成を説明する。圧縮機１の吐出側配管には、圧縮機１が吐出する高圧側冷媒温度を検出する吐出温度センサ（吐出温度検出手段）８が設けられ、水冷媒熱交換器２の冷媒出口には、高圧側冷媒圧力を検出する圧力センサ（高圧圧力検出手段）９が設けられ、室外熱交換器４の冷媒出口側配管には、圧縮機１が吸入する低圧側冷媒温度を検出する吸入温度センサ（吸入温度検出手段）１０が設けられている。
【００２１】
そして、これらセンサ８〜１０の検出値は制御装置１２に入力され、制御装置１２は各検出値に基づいて、圧縮機１の回転数、減圧弁３の開度、送風ファン４ａの回転数、循環ポンプ６の流量をそれぞれ制御する。また、制御装置１２には、内部に記憶保持した補正値マップの補正値を用いて圧力センサ９の検出値を補正する検出値補正部１２ａと、両温度センサ８・１０の検出結果から圧縮機１が吐出する高圧側冷媒圧力の推定値を算出する推定値算出部１２ｂとを設けている。
【００２２】
圧力センサ９の精度やばらつきから、真の圧力値に対して検出値がずれる場合がある。そこで、沸き上げ運転中に冷媒温度からの推定値を算出し、この推定値に対して検出値を比較し、所定以上の差がある場合、制御装置１２内に記憶保持している検出値の補正値マップに、その差が無くなるよう差分を補正値として上書きし、後に補正値として用いることにより、検出値を精度良く使うことができる。
【００２３】
そしてこれは、例えば、システムの試運転時等で補正値マップへの蓄積が無い場合は圧力センサ９の精度上、正確な高圧圧力検出が行なえない場合がある。そこで、冷凍サイクル装置を稼動し始めてから所定時間（例えば、１週間分の稼動時間）内に起動された沸き上げ運転に関しては、圧力センサ９の検出値を用いずに両温度センサ８・１０からの推定値を用いる。そして、この所定時間の間は、補正値マップへ補正値データの蓄積を行なうものである。
【００２４】
図２は、その補正値マップへの補正値データの蓄積手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１で沸き上げ運転中か否かを判定する。その判定結果がＮＯであって沸き上げ運転以外の状態である場合には、リターンしてステップＳ１の判定を繰り返す。また、判定結果がＹＥＳであって沸き上げ運転の状態にある場合にはステップＳ２へ進む。
【００２５】
次に、ステップＳ２で冷凍サイクル装置の総稼動時間が所定時間以下か否かを判定する。その判定結果がＮＯであって所定時間を超えている場合には、以下の処理を行なわない。また、判定結果がＹＥＳであって所定時間以下の場合にはステップＳ３へ進んで以下の処理を行なう。
【００２６】
ステップＳ３で、高圧側冷媒圧力を圧力センサ９で検知して、その検出値を取り込む。また、ステップＳ４で、高圧側冷媒温度と低圧側冷媒温度とを両温度センサ８・１０で検知して、その検出値を取り込みと共に、推定値算出部１２ｂで両温度センサ８・１０の検出結果から圧縮機１が吐出する高圧側冷媒圧力の推定値を算出する。そして、ステップＳ５で、算出した推定値に対する圧力センサ９での検出値との差を算出する。
【００２７】
次のステップＳ６では、ステップＳ５で算出した差が所定値以上であるか否かを判定する。その判定結果がＮＯであって差が所定値以下である場合には、リターンして処理は行なわないが、判定結果がＹＥＳであって差が所定値以上である場合にはステップＳ７へ進み、算出した差をその時の検出値に対する補正値として検出値補正部１２ａの補正値マップに記憶保持させるものである。
【００２８】
次に、本実施形態での特徴を述べる。まず、制御装置１２に、内部に記憶保持した補正値マップの補正値を用いて圧力センサ９の検出値を補正する検出値補正部１２ａを設けている。これにより、低コストで比較的精度の低い圧力センサや製造上のばらつきの大きな圧力センサを用いても、冷凍サイクル装置毎に性能のばらつきが生じることなく、高圧側の冷媒圧力を安定且つ精度良く検知することができる。
【００２９】
また、冷凍サイクル装置に、圧縮機１が吸入する低圧側冷媒温度を検出する吸入温度センサ１０、および圧縮機１が吐出する高圧側冷媒温度を検出する吐出温度センサ８と、制御装置１２に、両温度センサ８・１０の検出結果から圧縮機１が吐出する高圧側冷媒圧力の推定値を算出する推定値算出部１２ｂとを設け、制御装置１２は、圧力センサ９の検出値を取り込むと同時に両温度センサ８・１０の検出結果から推定値を算出し、その推定値に対して検出値が所定値以上の差がある場合、その差を無くすべく補正値として検出値補正部１２ａの補正値マップに記憶保持させている。
【００３０】
これにより、低コストで比較的精度の低い圧力センサや製造上のばらつきの大きな圧力センサを用いても、個々の圧力センサでの各圧力検出値と吸入・吐出温度を基にした理論上の推定値とのずれを、圧力検出値毎の補正値として蓄えることにより、冷凍サイクル装置毎に性能のばらつきが生じることなく、高圧側の冷媒圧力を安定且つ精度良く検知することができる。
【００３１】
また、冷凍サイクル装置の総稼動時間が所定時間以下の間、上記の作動を行なうと共に、高圧側冷媒圧力の制御には検出値を用いずに推定値を用いている。このように、所定期間の間データを蓄積してから実行に移ることで、冷凍サイクル装置の作動を安定したものにすると共に、冷凍サイクル装置を保護することができる。
【００３２】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、圧縮機１が吸入する低圧側冷媒温度を検出する吸入温度検出手段として、室外熱交換器４の冷媒出口側配管に設けた吸入温度センサ１０を用いているが、温度センサ１１（図１参照）を用いて室外熱交換器４を通過した空気温度で代用検知しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における冷凍サイクル装置の構成を示す模式図である。
【図２】補正値マップへの補正値データの蓄積手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  圧縮機
２  水冷媒熱交換器（高圧側熱交換器）
３  膨張弁（減圧手段）
４  室外熱交換器（低圧側熱交換器）
４ａ  送風ファン（被冷却媒体供給手段）
６  循環ポンプ（被加熱媒体供給手段）
８  吐出温度センサ（吐出温度検出手段）
９  圧力センサ（高圧圧力検出手段）
１０  吸入温度センサ（吸入温度検出手段）
１２  制御装置（制御手段）
１２ａ  検出値補正部
１２ｂ  推定値算出部
Ｒ  冷凍サイクル
【図１】
2004239481.tif 000003
【図２】
2004239481.tif 000004