專利名稱：制冷循環(huán)裝置和使用該制冷循環(huán)裝置的熱水供暖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷循環(huán)裝置和使用該制冷循環(huán)裝置的熱水供暖裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，這種制冷循環(huán)裝置和熱水供暖裝置在制冷劑回路的散熱器的下游側(cè)設(shè)置有過冷卻熱交換器，通過使膨脹的制冷劑流入到該過冷卻熱交換器，對(duì)從散熱器流出的制冷劑進(jìn)行過冷卻(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。圖5是表示專利文獻(xiàn)I記載的現(xiàn)有制冷循環(huán)裝置的圖。如圖5所示，制冷循環(huán)裝置100具有使制冷劑循環(huán)的制冷劑回路110和旁通路120。制冷劑回路110由配管環(huán)狀連接壓縮機(jī)111、散熱器112、過冷卻熱交換器113、主膨脹閥114和蒸發(fā)器115而構(gòu)成。旁通路120在過冷卻熱交換器113與主膨脹閥114之間從制冷劑回路110分支，經(jīng)由過冷卻熱交換器113在蒸發(fā)器115和壓縮機(jī)111之間與制冷劑回路110連接。另外，在旁通路120中，在比過冷卻熱交換器113更靠上游側(cè)設(shè)置有旁通膨脹閥121。另外，制冷循環(huán)裝置100包括檢測從壓縮機(jī)111排出的制冷劑的溫度(壓縮機(jī)排出管溫度)Td的溫度傳感器141 ;檢測流入到蒸發(fā)器115的制冷劑的溫度(蒸發(fā)器入口溫度)Te的溫度傳感器142 ;檢測在旁通路120中流入到過冷卻熱交換器113的制冷劑的溫度(旁通側(cè)入口溫度)Tbi的溫度傳感器143 ;檢測在旁通路120中從過冷卻熱交換器113流出的制冷劑的溫度(旁通側(cè)出口溫度)Tbo的溫度傳感器144 ;控制主膨脹閥114以使由溫度傳感器141檢測出的排出管溫度Td成為根據(jù)由溫度傳感器142檢測的蒸發(fā)器入口溫度Te設(shè)定的壓縮機(jī)的排出管的目標(biāo)溫度Td (target)的主膨脹閥控制部；和控制旁通膨脹閥121以使過冷卻熱交換器113中的旁通側(cè)出口溫度Tbo與旁通側(cè)入口溫度Tbi之差(Tbo-Tbi)成為規(guī)定的目標(biāo)值的旁通膨脹閥控制部。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 :(日本)特開平10-68553號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題但是，在所述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，主膨脹機(jī)構(gòu)用現(xiàn)有公知的一般的控制方法(例如PI控制)控制溫度，所以旁通出口的制冷劑狀態(tài)需要經(jīng)?？刂茷閷?duì)主膨脹機(jī)構(gòu)的減壓量與排出溫度變化方向的關(guān)系沒有影響的過熱狀態(tài)。因此，因?yàn)椴荒軐⑴酝ǔ隹诘闹评鋭顟B(tài)控制為潮濕狀態(tài)，所以不僅不能最大限度發(fā)揮旁通的運(yùn)轉(zhuǎn)效率提高效果，而且為了在室外溫度為_20°C那樣的極低溫時(shí)通過旁通抑制排出溫度異常上升，需要使主膨脹機(jī)構(gòu)的減壓量降低而成為提高蒸發(fā)溫度的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，存在效率惡化，不能確保充分的加熱能力的課題。
例如，即使使旁通出口的制冷劑狀態(tài)為潮濕狀態(tài)，由于排出溫度受旁通側(cè)的潮濕制冷劑的影響，主膨脹機(jī)構(gòu)的減壓量與排出溫度變化方向的關(guān)系發(fā)生變化，所以在現(xiàn)有的一般的控制方法中，難以控制為目標(biāo)溫度，在這種情況下，也具有維持效率惡化的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的課題。本發(fā)明是為解決所述現(xiàn)有的課題而研發(fā)的，目的在于提供通過控制為適當(dāng)?shù)闹评溲h(huán)狀態(tài)，即使在低的室外溫度下，也能夠高效地確保充分的加熱能力的制冷循環(huán)裝置和熱水供暖裝置。用于解決課題的方法為解決所述現(xiàn)有的課題，本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置，其特征在于，包括制冷劑回路，其中壓縮機(jī)、散熱器、過冷卻熱交換器、主膨脹機(jī)構(gòu)和蒸發(fā)器依次環(huán)狀連接；旁通路，其在上述散熱器與上述主膨脹機(jī)構(gòu)之間從上述制冷劑回路分支，經(jīng)由上述過冷卻熱交換器，與從上述蒸發(fā)器到上述壓縮機(jī)之間的上述制冷劑回路或上述壓縮機(jī)的壓縮室連接；旁通膨脹機(jī)構(gòu)，其設(shè)置于上述旁通路的上述過冷卻熱交換器的上游側(cè)；第一溫度傳感器，其檢測從上述壓縮機(jī)排出的制冷劑的溫度；和控制裝置，其使上述主膨脹機(jī)構(gòu)動(dòng)作，以使由上述第一溫度傳感器檢測的上述溫度成為規(guī)定的目標(biāo)溫度，其中上述控制裝置使上述旁通膨脹機(jī)構(gòu)動(dòng)作，以使流過上述旁通回路的制冷劑在上述過冷卻熱交換器的出口成為飽和狀態(tài)，并且在由上述第一溫度傳感器檢測的上述溫度比上述規(guī)定的目標(biāo)溫度高的情況下，使上述主膨脹機(jī)構(gòu)向開度關(guān)閉方向動(dòng)作。由此，在旁通出口制冷劑被控制為飽和狀態(tài)，且排出溫度比設(shè)定為目標(biāo)的溫度高的情況下，主膨脹機(jī)構(gòu)向開度關(guān)閉方向動(dòng)作，因此，由于旁通側(cè)的潮濕制冷劑流量增加，所以壓縮機(jī)吸入制冷劑的焓降低，能夠使排出溫度降低，使排出溫度與目標(biāo)溫度接近。另外，本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置，其特征在于在由上述第一溫度傳感器檢測的溫度比上述規(guī)定的目標(biāo)溫度低的情況下，上述控制裝置使上述主膨脹機(jī)構(gòu)向開度打開方向動(dòng)作。由此，在旁通出口制冷劑被控制為飽和狀態(tài)，且排出溫度比設(shè)定為目標(biāo)的溫度低的情況下，主膨脹機(jī)構(gòu)向開度打開方向動(dòng)作，因此，由于旁通側(cè)的潮濕制冷劑流量減少，所以壓縮機(jī)吸入制冷劑的焓增加，能夠使排出溫度上升，使排出溫度與目標(biāo)溫度接近。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供通過控制為適當(dāng)?shù)闹评溲h(huán)狀態(tài)，即使在低的室外溫度下也能夠高效地確保充分的加熱能力的制冷循環(huán)裝置和熱水供暖裝置。


圖I是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖2是該制冷循環(huán)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)的莫里爾圖。圖3是用功能實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)表示該制冷循環(huán)裝置的控制裝置的框圖。圖4是該制冷循環(huán)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)控制的流程圖。圖5是現(xiàn)有制冷循環(huán)裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
符號(hào)說明IA :制冷循環(huán)裝置
2 :制冷劑回路3 :旁通路4:控制裝置21 :壓縮機(jī)22 :散熱器23 :過冷卻熱交換器
24 :主膨脹閥(主膨脹機(jī)構(gòu))25 :蒸發(fā)器31 旁通膨脹閥(旁通膨脹機(jī)構(gòu))51 :壓力傳感器61 :第一溫度傳感器
具體實(shí)施例方式第一發(fā)明的制冷循環(huán)裝置，其特征在于，包括制冷劑回路，其中壓縮機(jī)、散熱器、過冷卻熱交換器、主膨脹機(jī)構(gòu)和蒸發(fā)器依次環(huán)狀連接；旁通路，其在上述散熱器與上述主膨脹機(jī)構(gòu)之間從上述制冷劑回路分支，經(jīng)由上述過冷卻熱交換器，與從上述蒸發(fā)器到上述壓縮機(jī)之間的上述制冷劑回路或上述壓縮機(jī)的壓縮室連接；旁通膨脹機(jī)構(gòu)，其設(shè)置于上述旁通路的上述過冷卻熱交換器的上游側(cè)；第一溫度傳感器，其檢測從上述壓縮機(jī)排出的制冷劑的溫度；和控制裝置，其使上述主膨脹機(jī)構(gòu)動(dòng)作，以使由上述第一溫度傳感器檢測的上述溫度成為規(guī)定的目標(biāo)溫度，其中上述控制裝置使上述旁通膨脹機(jī)構(gòu)動(dòng)作，以使流過上述旁通回路的制冷劑在上述過冷卻熱交換器的出口成為飽和狀態(tài)，并且在由上述第一溫度傳感器檢測的上述溫度比上述規(guī)定的目標(biāo)溫度高的情況下，使上述主膨脹機(jī)構(gòu)向開度關(guān)閉方向動(dòng)作。由此，在旁通出口制冷劑被控制為飽和狀態(tài)，且排出溫度比設(shè)定為目標(biāo)的溫度高的情況下，主膨脹機(jī)構(gòu)向開度關(guān)閉方向動(dòng)作，因此，由于旁通側(cè)的潮濕制冷劑流量增加，所以壓縮機(jī)吸入制冷劑的焓降低，能夠使排出溫度降低，使排出溫度與目標(biāo)溫度接近。因此，一邊將旁通出口制冷劑狀態(tài)維持為飽和狀態(tài)一邊將排出溫度控制為適當(dāng)，所以能夠?qū)⒃谶^冷卻熱交換器的主流制冷劑和旁通流制冷劑的熱交換帶來的蒸發(fā)器的焓差增大效果，以及制冷劑的旁通路的低壓側(cè)制冷劑路徑的壓力損耗降低效果設(shè)定為最大，能夠獲得更高的運(yùn)轉(zhuǎn)效率和充分的加熱能力，并且，在室外溫度為-20°C那樣的極低溫時(shí)也能夠抑制排出溫度的異常上升，并維持高效的加熱運(yùn)轉(zhuǎn)。第二發(fā)明的制冷循環(huán)裝置，其特征在于在由上述第一溫度傳感器檢測的溫度比上述規(guī)定的目標(biāo)溫度低的情況下，上述控制裝置使上述主膨脹機(jī)構(gòu)向開度打開方向動(dòng)作。由此，在旁通出口制冷劑被控制為飽和狀態(tài)，且排出溫度比設(shè)定為目標(biāo)的溫度低的情況下，主膨脹機(jī)構(gòu)向開度打開方向動(dòng)作，因此，由于旁通側(cè)的潮濕制冷劑流量減少，所以壓縮機(jī)吸入制冷劑的焓增加，能夠使排出溫度上升，使排出溫度與目標(biāo)溫度接近。因此，除上述第一方面的效果之外，能夠防止?jié)駢嚎s導(dǎo)致的壓縮機(jī)損傷，提高壓縮機(jī)的可靠性。第三發(fā)明的制冷循環(huán)裝置，在第一或第二方面的基礎(chǔ)上，其特征在于上述控制裝置，以基于在規(guī)定時(shí)間中由上述第一溫度傳感器檢測的上述溫度的變化量決定的開度，使上述主膨脹機(jī)構(gòu)動(dòng)作。由此，在負(fù)載變動(dòng)等導(dǎo)致的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的變化中排出溫度急劇變化的情況下，也能夠進(jìn)行與變化量對(duì)應(yīng)的開度的修正動(dòng)作，所以提高了控制的穩(wěn)定性。因此，能夠更迅速地獲得上述發(fā)明效果，也能夠提高舒適性第四發(fā)明是一種熱水供暖裝置，其具有第一 第三發(fā)明的制冷循環(huán)裝置，由此不僅能夠適用于散熱器為制冷劑與空氣進(jìn)行熱交換的熱交換器的情況，也能夠適用于制冷劑與水進(jìn)行熱交換的熱交換器的情況。下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，本發(fā)明并不受該實(shí)施方式限定。圖I表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置和熱水供暖裝置的概略結(jié)構(gòu)圖，圖2表示該制冷循環(huán)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)的莫里爾圖。在圖I中，制冷循環(huán)裝置IA具有使制冷劑循環(huán)的制冷劑回路2、旁通路3和控制裝置4。作為制冷劑，例如能夠使用R407C等非共沸混合制冷劑、R410A等擬似共沸混合制冷劑或單一制冷劑等。制冷劑回路2用配管將壓縮機(jī)21、散熱器22、過冷卻熱交換器23、主膨脹閥(主膨脹機(jī)構(gòu))24和蒸發(fā)器25環(huán)狀連接而構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，在蒸發(fā)器25與壓縮機(jī)21之間設(shè)置有進(jìn)行氣液分離的輔助蓄積器(accumulator) 26和主蓄積器27。另外，在制冷劑回路2中設(shè)置有用于切換通常運(yùn)轉(zhuǎn)和除霜運(yùn)轉(zhuǎn)的四通閥28。在本實(shí)施方式中，制冷循環(huán)裝置IA構(gòu)成將由加熱機(jī)構(gòu)生成的熱水應(yīng)用于供暖的熱水供暖裝置的加熱機(jī)構(gòu)，散熱器22成為在制冷劑與水之間進(jìn)行熱交換來加熱水的熱交換器。具體而言，在散熱器22連接有供給管71和回收管72，通過供給管71向散熱器22供水，由散熱器22加熱后的水(熱水)通過回收管72被回收。由回收管72回收的熱水直接或經(jīng)由儲(chǔ)熱水箱輸送至例如福射散熱體(radiator)等供暖設(shè)備，由此進(jìn)行供暖。在本實(shí)施方式中，旁通路3在過冷卻熱交換器23與主膨脹閥24之間從制冷劑回路2分支，經(jīng)由過冷卻熱交換器23與蒸發(fā)器25和壓縮機(jī)21之間的、輔助蓄積器26和主蓄積器27之間的制冷劑回路2連接。另外，在旁通路3中，在比過冷卻熱交換器23更靠上游側(cè)設(shè)置有旁通膨脹閥(旁通膨脹機(jī)構(gòu))31。在通常運(yùn)轉(zhuǎn)中，從壓縮機(jī)21排出的制冷劑經(jīng)由四通閥28向散熱器22輸送，在除霜運(yùn)轉(zhuǎn)中，從壓縮機(jī)21排出的制冷劑經(jīng)由四通閥28向蒸發(fā)器25輸送。在圖I中，用箭頭表示通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的制冷劑的流動(dòng)方向。下面，說明通常運(yùn)轉(zhuǎn)中的制冷劑的狀態(tài)變化。從壓縮機(jī)21排出的高壓制冷劑流入到散熱器22，向通過散熱器22的水散熱。從散熱器22流出的高壓制冷劑流入到過冷卻熱交換器23，被由旁通膨脹閥31減壓后的低壓制冷劑過冷卻。從過冷卻熱交換器23流出的高壓制冷劑，被分配到主膨脹閥24側(cè)和旁通膨脹閥31側(cè)。分配到主膨脹閥24側(cè)的高壓制冷劑，在被主膨脹閥24減壓而膨脹之后，流入到蒸發(fā)器25。流入到蒸發(fā)器25的低壓制冷劑在此從空氣中吸熱。另一方面，分配到旁通膨脹閥31側(cè)的高壓制冷劑，在被旁通膨脹閥31減壓而膨脹之后，流入到過冷卻熱交換器23。流入到過冷卻熱交換器23的低壓制冷劑，被從散熱器22流出的高壓制冷劑加熱。之后，從過冷卻熱交換器23流出的低壓制冷劑，與從蒸發(fā)器25流出的低壓制冷劑匯流，再次被吸入到壓縮機(jī)21。本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置IA的結(jié)構(gòu)，用于防止在低室外溫度時(shí)吸入到壓縮機(jī)21的制冷劑的壓力降低而使制冷劑循環(huán)量減少，由此降低散熱器22的加熱能力的情況。為了實(shí)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)，主要是通過過冷卻使蒸發(fā)器25中的焓差增大，并且通過旁通路3使制冷劑分支，由此抑制在制冷劑回路2的低壓側(cè)制冷劑回路中流動(dòng)的吸熱效果小的氣相制冷劑的量，由此降低制冷劑回路2低壓側(cè)制冷劑回路的壓力損耗。在此，低壓側(cè)制冷劑回路為從主膨脹閥24至壓縮機(jī)21的制冷劑 回路2。只要制冷劑回路2的低壓側(cè)制冷劑回路的壓力損耗降低，與之相應(yīng)地，吸入到壓縮機(jī)21的制冷劑的壓力上升而比體積減少，制冷劑循環(huán)量增加。另外，只要使蒸發(fā)器25中的焓差增大，即使利用旁通使通過蒸發(fā)器25的制冷劑的質(zhì)量流量降低，也能夠確保蒸發(fā)器25中的吸熱量。即，只要使制冷劑的過冷卻度和旁通(bypass)量為最大，就可獲得最大限度的散熱器22的加熱能力提高效果和制冷循環(huán)裝置IA的性能系數(shù)提高效果。在本實(shí)施方式中，詳細(xì)內(nèi)容在后面闡述，旁通路3的出口制冷劑為飽和狀態(tài)，在壓縮機(jī)21的排出制冷劑溫度比預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的目標(biāo)溫度高的情況下，主膨脹閥24控制成以規(guī)定開度關(guān)閉，在壓縮機(jī)21的排出制冷劑溫度比預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的目標(biāo)溫度低的情況下，主膨脹閥24控制成以規(guī)定開度打開。由此，在主膨脹閥24向開度關(guān)閉方向動(dòng)作的情況下，蒸發(fā)器25側(cè)的制冷劑流量減少，從蒸發(fā)器25流出的制冷劑狀態(tài)如圖2中的從e點(diǎn)向e’點(diǎn)那樣焓增加，并且旁通路3側(cè)的制冷劑流量增加，如圖2中的從b點(diǎn)向b’點(diǎn)那樣焓降低。但是，蒸發(fā)器25的流出制冷劑的焓變化，從制冷劑流速降低導(dǎo)致的熱傳導(dǎo)率降低和氣相狀態(tài)的熱交換的觀點(diǎn)考慮，可以說沒有大的變化。即，作為蒸發(fā)器25側(cè)的流出制冷劑和旁通路3側(cè)的流出制冷劑的混合流的壓縮機(jī)21的吸入制冷劑狀態(tài)為，循環(huán)量增加并且焓向降低方向變化的旁通路3的流出制冷劑的影響是支配性的，壓縮機(jī)21的吸入制冷劑的焓如圖2中的從s點(diǎn)向s’點(diǎn)那樣向降低方向變化，壓縮機(jī)21的排出制冷劑溫度如圖2中的從Td向Td’那樣向降低方向變化。另一方面，在主膨脹閥24向開度打開方向動(dòng)作的情況下，產(chǎn)生與上述的主膨脹閥24向開度關(guān)閉方向動(dòng)作的情況相反的作用，壓縮機(jī)21的排出制冷劑溫度上升。因此，壓縮機(jī)21的排出制冷劑溫度被控制為規(guī)定的目標(biāo)溫度。下面，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)控制的動(dòng)作進(jìn)行說明。在制冷劑回路2中，設(shè)置有檢測吸入到壓縮機(jī)21的制冷劑的壓力(吸入壓力)Ps的壓力傳感器51 ;和檢測從壓縮機(jī)21排出的制冷劑的溫度(排出溫度)Tdn的第一溫度傳感器61。另一方面，在旁通路3中設(shè)置有檢測從過冷卻熱交換器23流出的制冷劑的溫度(旁通出口溫度)Tbo的第二溫度傳感器62?？刂蒲b置4基于由壓力傳感器51、第一溫度傳感器61、第二溫度傳感器62檢測的檢測值等，控制壓縮機(jī)21的轉(zhuǎn)速、四通閥28的切換以及主膨脹閥24和旁通膨脹閥31的開度。圖3表示用功能實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)表示控制裝置的框圖?？刂蒲b置4具有飽和溫度計(jì)算機(jī)構(gòu)41、飽和量比較機(jī)構(gòu)42、旁通閥操作決定機(jī)構(gòu)43、排出溫度存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)44、偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)45、溫度變化量計(jì)算機(jī)構(gòu)46、主閥操作量計(jì)算機(jī)構(gòu)47和閥操作決定機(jī)構(gòu)48。
飽和溫度計(jì)算機(jī)構(gòu)41根據(jù)由壓力傳感器51檢測出的吸入壓力Ps，計(jì)算吸入到壓縮機(jī)21的制冷劑的壓力下的飽和溫度Ts。飽和量比較機(jī)構(gòu)42對(duì)由飽和溫度計(jì)算機(jī)構(gòu)41計(jì)算出的飽和溫度Ts和由第二溫度傳感器62檢測出的旁通出口溫度Tbo進(jìn)行比較。
旁通閥操作決定機(jī)構(gòu)43基于飽和量比較機(jī)構(gòu)42的比較結(jié)果，決定旁通膨脹閥31的開度以使旁通出口溫度Tbo成為飽和溫度Ts，對(duì)旁通膨脹閥31輸出所決定的操作量Op。排出溫度存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)44存儲(chǔ)由第一溫度傳感器61檢測出的溫度，至少存儲(chǔ)具有規(guī)定時(shí)間間隔的兩個(gè)排出溫度(上一次的排出溫度Tdlri和本次的排出溫度Tdn)。偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)45計(jì)算排出溫度Tdn與目標(biāo)溫度Tdt的偏差D(Tdn-Tdt)。目標(biāo)排出溫度Tdt被預(yù)先存儲(chǔ)。溫度變化量計(jì)算機(jī)構(gòu)46計(jì)算從上一次的排出溫度Tdlri起的溫度變化量V(Tdn-Tdn^1)。主閥操作量計(jì)算機(jī)構(gòu)47根據(jù)由偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)45計(jì)算出的偏差D和由溫度變化量計(jì)算機(jī)構(gòu)46計(jì)算出的溫度變化量V計(jì)算主膨脹閥24的操作量Op (D+V)。閥操作決定機(jī)構(gòu)48根據(jù)由主閥操作量計(jì)算機(jī)構(gòu)47計(jì)算出的操作量Op與飽和量比較機(jī)構(gòu)42的比較結(jié)果，決定主膨脹閥24的開度，對(duì)主膨脹閥24輸出所決定的操作量Op。在本實(shí)施方式中，控制裝置4控制旁通膨脹閥31，使得在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由第二溫度傳感器62檢測的旁通出口溫度Tbo成為基于由壓力傳感器51檢測的吸入壓力Ps計(jì)算的飽和溫度Ts。另外，控制裝置4控制主膨脹閥24，使得在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由第一溫度傳感器61檢測的溫度Tdn成為預(yù)先決定的規(guī)定的目標(biāo)排出溫度Tdt，在旁通出口溫度Tbo與飽和溫度Ts大致相等，且排出溫度Tdn比規(guī)定的目標(biāo)排出溫度Tdt高的情況下，控制主膨脹閥24以使其關(guān)閉基于其偏差D決定的操作量Op。另外，在旁通出口溫度Tbo與飽和溫度Ts大致相等，且排出溫度Tdn比規(guī)定的目標(biāo)排出溫度Tdt低的情況下，控制主膨脹閥24以使其打開基于其偏差D決定的操作量Op。另外，在規(guī)定時(shí)間的排出溫度Tdn的變化有降低傾向時(shí)，控制主膨脹閥24以使其打開基于其變化量決定的操作量0p，在有上升傾向時(shí)，控制主膨脹閥24以使其關(guān)閉基于其變化量決定的操作量Op。下面，參照?qǐng)D4所示的流程圖，詳細(xì)地說明通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的控制裝置4的控制。首先，控制裝置4用第二溫度傳感器62檢測旁通出口溫度Tbo，用壓力傳感器51檢測吸入壓力Ps (步驟I)。接著，控制裝置4根據(jù)由壓力傳感器51檢測出的吸入壓力Ps計(jì)算吸入到壓縮機(jī)21的制冷劑的壓力下的飽和溫度Ts (步驟2)。該飽和溫度Ts的計(jì)算用制冷劑物性式進(jìn)行。然后，控制裝置4調(diào)節(jié)旁通膨脹閥31的開度以使旁通出口溫度Tbo成為飽和溫度Ts (步驟3)。之后，控制裝置4用第一溫度傳感器61檢測排出溫度Tdn(步驟4)，通過D =Tdn-Tdt計(jì)算與目標(biāo)排出溫度Tdt的偏差D，通過V = Tdn-Tdlri計(jì)算從上一次的排出溫度Tdlri起的溫度變化量(步驟5)。然后，通過Op = D+V計(jì)算本次的主膨脹閥24的操作量Op (步驟6)。
在此，控制裝置4判斷操作量Op是否為0 (步驟7)。在操作量Op為0的情況下(在步驟7中為“是(YES) ”)，認(rèn)為不需要使主膨脹閥24動(dòng)作，所以返回步驟I。另一方面，在操作量Op為0以外的情況下(在步驟7中為“否(NO)”)，需要決定主膨脹閥24的開閉方向，首先，判定旁通出口溫度Tbo是否與飽和溫度Ts相等(步驟8)?？芍谂酝ǔ隹跍囟萒bo與飽和溫度Ts相等的情況下(在步驟8中為“是”)，旁通出口的制冷劑狀態(tài)為飽和氣體或氣液二相狀態(tài)，增加旁通流量(減少主膨脹閥24側(cè)流量)時(shí)，排出溫度Tdn降低，減少旁通流量(增加主膨脹閥24側(cè)流量)時(shí)，排出溫度Td上升。然后，控制裝置4判斷在步驟5和步驟6中計(jì)算出的操作量Op的符號(hào)是否為負(fù) (步驟9)。在操作量Op的符號(hào)為負(fù)的情況下(在步驟9中為“是”)，認(rèn)為需要使排出溫度Tdn上升，所以將主膨脹閥24打開操作量Op (步驟10)，返回步驟I。另一方面，在操作量Op的符號(hào)為正的情況下(在步驟9中為“否”)，認(rèn)為需要使排出溫度Tdn降低，所以將主膨脹閥24關(guān)閉操作量Op (步驟11)，返回步驟I。另一方面，在旁通出口溫度Tbo與飽和溫度Ts不相等的情況下(在步驟8中為“否”)，旁通出口的制冷劑狀態(tài)為過熱氣體，增加旁通流量(減少主膨脹閥24側(cè)流量)時(shí)排出溫度Tdn上升，減少旁通流量(增加主膨脹閥24側(cè)流量)時(shí)排出溫度Tdn降低。而且，控制裝置4判斷在步驟5和步驟6中計(jì)算的操作量Op的符號(hào)是否為負(fù)(步驟12)。在操作量Op的符號(hào)為負(fù)的情況下(在步驟12中為“是”)，認(rèn)為需要使排出溫度Tdn上升，所以將主膨脹閥24關(guān)閉操作量Op (步驟13)，返回步驟I。另一方面，在操作量Op的符號(hào)為正的情況下(在步驟12中為“否”)，認(rèn)為需要使排出溫度Tdn降低，所以將主膨脹閥24打開操作量Op (步驟14)，返回步驟I。如上所述，在本實(shí)施方式中，具有在制冷劑回路2中檢測從壓縮機(jī)21排出的制冷劑的溫度的第一溫度傳感器61 ;檢測吸入到壓縮機(jī)21的制冷劑的壓力的壓力傳感器51 ；在旁通路3中檢測從過冷卻熱交換器23流出的制冷劑的溫度的第二溫度傳感器62 ;和控制裝置4。控制裝置4控制旁通膨脹閥31，以使由第二溫度傳感器62檢測的旁通出口溫度Tbo成為基于由壓力傳感器51檢測的吸入壓力Ps計(jì)算的飽和溫度Ts。另外，控制主膨脹閥24，以使由第一溫度傳感器61檢測的排出溫度Tdn成為預(yù)先決定的規(guī)定的目標(biāo)溫度Tdt。在旁通出口溫度Tbo與飽和溫度Ts大致相等，且排出溫度Tdn比規(guī)定的目標(biāo)排出溫度Tdt高的情況下，控制主膨脹閥24以使其關(guān)閉基于其偏差D決定的操作量Op。另外，在旁通出口溫度Tbo與飽和溫度Ts大致相等，且排出溫度Tdn比規(guī)定的目標(biāo)排出溫度Tdt低的情況下，控制主膨脹閥24以使其打開基于其偏差D決定的操作量Op。另外，在規(guī)定時(shí)間的排出溫度Tdn的變化有降低傾向時(shí)，控制主膨脹閥24以使其打開基于該變化量決定的操作量0p，在具有上升傾向時(shí)控制主膨脹閥24以使其關(guān)閉基于該變化量決定的操作量Op。由此，在旁通路3的出口制冷劑控制為飽和狀態(tài)，排出溫度比規(guī)定的目標(biāo)溫度高的情況下，主膨脹閥24向開度關(guān)閉方向動(dòng)作，所以能夠增加旁通側(cè)的潮濕制冷劑流量，壓縮機(jī)21的吸入制冷劑的焓降低，使排出溫度降低。另外，在旁通路3的出口制冷劑控制為飽和狀態(tài)，排出溫度比規(guī)定的目標(biāo)溫度低的情況下，主膨脹閥24向開度打開方向動(dòng)作，所以能夠降低旁通側(cè)的潮濕制冷劑流量，壓縮機(jī)21的吸入制冷劑的焓上升，使溫度上升。
因此，一邊將旁通路3的出口制冷劑狀態(tài)維持為飽和狀態(tài)，一邊適當(dāng)?shù)乜刂婆懦鰷囟?，所以能夠使過冷卻熱交換器23的主流制冷劑和旁通流制冷劑的熱交換的蒸發(fā)器25的焓差增大效果，以及制冷劑的旁通的低壓側(cè)制冷劑路徑的壓力損耗降低效果達(dá)到最大，能夠獲得更高的運(yùn)轉(zhuǎn)效率和充分的加熱能力，并且即使在室外溫度為_20°C的極低溫時(shí)，也能夠一邊抑制溫度的異常上升一邊高效地維持加熱運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，在本實(shí)施方式中，控制裝置4再以基于規(guī)定時(shí)間的由第一溫度傳感器61檢測的溫度的變化量決定的開度，控制主膨脹閥24。 由此，即使在因負(fù)載變動(dòng)等導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變化而使排出溫度劇烈變化的情況下，也能夠進(jìn)行與變化量對(duì)應(yīng)的開度的修正動(dòng)作，所以提高了控制的穩(wěn)定性。因此，能夠更迅速地獲得上述發(fā)明的效果，也能夠提高舒適性。另外，在圖I中，壓力傳感器51設(shè)置于制冷劑回路2的連接有旁通路3的位置與主蓄積器27之間，但壓力傳感器51只要是在蒸發(fā)器25與壓縮機(jī)21之間，可以設(shè)置于制冷劑回路2的任何位置?；蛘?，壓力傳感器51也可以設(shè)置得比旁通路3的過冷卻熱交換器23更靠下游側(cè)。另外，在本實(shí)施方式中，通過壓力傳感器51計(jì)算飽和溫度Ts，但飽和溫度Ts也可以檢測制冷劑回路2和旁通路3的低壓的二相制冷劑流通的部分的溫度來代用。另外，旁通路3并不一定需要在過冷卻熱交換器23與主膨脹閥24之間從制冷劑回路2分支，也可以在散熱器22與過冷卻熱交換器23之間從制冷劑回路2分支。另外，旁通路3的連接部并不一定需要是壓縮機(jī)21的吸入配管，在具有注入機(jī)構(gòu)的壓縮機(jī)的情況下，例如，也可以與注入口連接。另外，本發(fā)明的主膨脹機(jī)構(gòu)24和旁通膨脹機(jī)構(gòu)31并不一定需要是膨脹閥，只要是從膨脹的制冷劑回收動(dòng)力的膨脹機(jī)即可。在這種情況下，例如，也可以通過與膨脹機(jī)連結(jié)的發(fā)電機(jī)使負(fù)載變化，由此控制膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速。工業(yè)上的可利用性本發(fā)明對(duì)利用制冷循環(huán)裝置生成熱水，將該熱水用于供暖的熱水供暖裝置尤其有用。
權(quán)利要求
1.一種制冷循環(huán)裝置，其特征在于，包括制冷劑回路，其中壓縮機(jī)、散熱器、過冷卻熱交換器、主膨脹機(jī)構(gòu)和蒸發(fā)器依次環(huán)狀連接;旁通路，其在所述散熱器與所述主膨脹機(jī)構(gòu)之間從所述制冷劑回路分支，經(jīng)由所述過冷卻熱交換器，與從所述蒸發(fā)器到所述壓縮機(jī)之間的所述制冷劑回路或所述壓縮機(jī)的壓縮室連接；旁通膨脹機(jī)構(gòu)，其設(shè)置于所述旁通路的所述過冷卻熱交換器的上游側(cè)；第一溫度傳感器，其檢測從所述壓縮機(jī)排出的制冷劑的溫度；和控制裝置，其使所述主膨脹機(jī)構(gòu)動(dòng)作，以使由所述第一溫度傳感器檢測的所述溫度成為規(guī)定的目標(biāo)溫度，其中所述控制裝置使所述旁通膨脹機(jī)構(gòu)動(dòng)作，以使流過所述旁通回路的制冷劑在所述過冷卻熱交換器的出口成為飽和狀態(tài)，并且在由所述第一溫度傳感器檢測的所述溫度比所述規(guī)定的目標(biāo)溫度高的情況下，使所述主膨脹機(jī)構(gòu)向開度關(guān)閉方向動(dòng)作。
2.如權(quán)利要求I所述的制冷循環(huán)裝置，其特征在于在由所述第一溫度傳感器檢測的溫度比所述規(guī)定的目標(biāo)溫度低的情況下，所述控制裝置使所述主膨脹機(jī)構(gòu)向開度打開方向動(dòng)作。
3.如權(quán)利要求I或2所述的制冷循環(huán)裝置，其特征在于所述控制裝置，以基于在規(guī)定時(shí)間中由所述第一溫度傳感器檢測的所述溫度的變化量決定的開度，使所述主膨脹機(jī)構(gòu)動(dòng)作。
4.一種熱水供暖裝置，其特征在于具有權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的制冷循環(huán)裝置。
全文摘要
一種制冷循環(huán)裝置，其具有檢測從壓縮機(jī)(21)排出的制冷劑的溫度的第一溫度傳感器(61)和控制裝置(4)，在旁通路(3)的出口溫度為飽和溫度，且由第一溫度傳感器(61)檢測的溫度比規(guī)定的目標(biāo)溫度高的情況下，向開度關(guān)閉方向控制主膨脹閥(24)，在由第一溫度傳感器(61)檢測的溫度比規(guī)定的目標(biāo)溫度低的情況下，向開度打開方向控制主膨脹閥(24)，由此總是能夠達(dá)到適當(dāng)?shù)臏囟龋阅軌颢@得高的運(yùn)轉(zhuǎn)效率和充分的加熱能力。
文檔編號(hào)F24D3/00GK102620459SQ20121005922
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者日下道美, 森脅俊二, 青山繁男 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社