JP2001066003A - 冷凍サイクル - Google Patents
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- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 109
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
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- F25B2341/06—Details of flow restrictors or expansion valves
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- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/17—Control issues by controlling the pressure of the condenser
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 最適制御線の沿って高圧圧力を制御する冷凍
サイクルにおいて、臨界圧力近傍におけるキャビテーシ
ョン現象等の不具合を回避する。 【解決手段】 減圧手段の上流側近傍の冷媒温度から求
められる最適な成績係数を得るための目標冷媒圧力が、
臨界圧力をはさんで下降又は上昇する場合に、冷媒圧力
が臨界圧力とならないように、下降する場合には臨界圧
力より所定値高い第１の圧力で、上昇する場合には臨界
圧力よりも所定低い第２の圧力で目標圧力をいったん保
持すると共に、下降する場合には目標圧力が第２の圧力
に到達した段階で第１の圧力から第２の圧力に移行し、
また上昇する場合には目標圧力が第１の圧力に到達した
段階で第２の圧力から第１の圧力に移行するので、臨界
圧力若しくは臨界圧力近傍での高圧圧力の変動を防止で
きる。
サイクルにおいて、臨界圧力近傍におけるキャビテーシ
ョン現象等の不具合を回避する。 【解決手段】 減圧手段の上流側近傍の冷媒温度から求
められる最適な成績係数を得るための目標冷媒圧力が、
臨界圧力をはさんで下降又は上昇する場合に、冷媒圧力
が臨界圧力とならないように、下降する場合には臨界圧
力より所定値高い第１の圧力で、上昇する場合には臨界
圧力よりも所定低い第２の圧力で目標圧力をいったん保
持すると共に、下降する場合には目標圧力が第２の圧力
に到達した段階で第１の圧力から第２の圧力に移行し、
また上昇する場合には目標圧力が第１の圧力に到達した
段階で第２の圧力から第１の圧力に移行するので、臨界
圧力若しくは臨界圧力近傍での高圧圧力の変動を防止で
きる。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】この発明は、冷媒が臨界点以
下の領域から臨界点以上の領域まで圧縮される冷凍サイ
クルの制御方法及びこの制御方法を用いた冷凍サイクル
に関する。
下の領域から臨界点以上の領域まで圧縮される冷凍サイ
クルの制御方法及びこの制御方法を用いた冷凍サイクル
に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平９−２６４６２２号公報は、超臨
界域で作動する蒸気圧縮式冷凍サイクルを効率よく運転
するように、放熱器出口側温度と放熱器の出口側圧力と
を制御する圧力制御弁を開示する。
界域で作動する蒸気圧縮式冷凍サイクルを効率よく運転
するように、放熱器出口側温度と放熱器の出口側圧力と
を制御する圧力制御弁を開示する。
【０００３】この引例において、前記圧力制御弁は、放
熱器から蒸発器まで至る冷媒流路内に形成され、前記冷
媒流路を上流側空間と下流側空間とに仕切る隔壁部と、
該隔壁部に形成され、前記上流側空間と下流側空間とを
連通させる弁口と、前記上流側空間内に密閉空間を形成
し、前記密閉空間内外の圧力差に応じて変位する変位部
材と、該変位部材に連結され前記弁口を開閉する弁体部
とを有する。そして、前記密閉空間には、前記冷媒が、
前記弁口が閉じた状態の前記密閉空間内体積に対して、
前記冷媒の温度が０℃での飽和液密度から前記冷媒の臨
界点での飽和密度に至る範囲の密度で封入され、これに
よって、放熱器の出口側圧力と放熱器の出口側温度と
は、ほぼ最適制御線に沿って制御される。
熱器から蒸発器まで至る冷媒流路内に形成され、前記冷
媒流路を上流側空間と下流側空間とに仕切る隔壁部と、
該隔壁部に形成され、前記上流側空間と下流側空間とを
連通させる弁口と、前記上流側空間内に密閉空間を形成
し、前記密閉空間内外の圧力差に応じて変位する変位部
材と、該変位部材に連結され前記弁口を開閉する弁体部
とを有する。そして、前記密閉空間には、前記冷媒が、
前記弁口が閉じた状態の前記密閉空間内体積に対して、
前記冷媒の温度が０℃での飽和液密度から前記冷媒の臨
界点での飽和密度に至る範囲の密度で封入され、これに
よって、放熱器の出口側圧力と放熱器の出口側温度と
は、ほぼ最適制御線に沿って制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、超臨界
冷媒、特に二酸化炭素を用いた冷凍サイクルにおいて、
放熱器の出口側（高圧側）の冷媒温度と冷媒圧力とによ
って決定される最適制御線に沿って前記冷媒の高圧圧力
が制御されることが望ましいが、臨界圧力近傍において
冷凍サイクルがバランスしている状態において、圧力変
動や流量の変動が生じた場合、気泡の発生・消滅を繰り
返すキャビテーション現象が発生するために、熱交換器
等の侵食、破壊が加速されるという不具合が生じる。
冷媒、特に二酸化炭素を用いた冷凍サイクルにおいて、
放熱器の出口側（高圧側）の冷媒温度と冷媒圧力とによ
って決定される最適制御線に沿って前記冷媒の高圧圧力
が制御されることが望ましいが、臨界圧力近傍において
冷凍サイクルがバランスしている状態において、圧力変
動や流量の変動が生じた場合、気泡の発生・消滅を繰り
返すキャビテーション現象が発生するために、熱交換器
等の侵食、破壊が加速されるという不具合が生じる。
【０００５】このため、この発明は、最適制御線の沿っ
て高圧圧力を制御する冷凍サイクルにおいて、臨界圧力
近傍におけるキャビテーション現象等の不具合を回避す
る冷凍サイクルを提供することにある。
て高圧圧力を制御する冷凍サイクルにおいて、臨界圧力
近傍におけるキャビテーション現象等の不具合を回避す
る冷凍サイクルを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】したがって、この発明に
係る冷凍サイクルは、冷媒を該冷媒の臨界圧力の上下に
渡る範囲に圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を冷却す
る放熱器と、該放熱器により冷却された冷媒を減圧する
減圧手段と、該減圧手段によって減圧された冷媒を蒸発
させる蒸発器とによって少なくとも構成され、前記減圧
手段の上流側近傍の冷媒圧力と冷媒温度が最適制御特性
線に沿って制御される冷凍サイクルにおいて、前記減圧
手段の上流側近傍の冷媒温度及び冷媒圧力を検出する検
出手段と、前記冷媒温度に対応して設定される目標冷媒
圧力が前記臨界圧力に向かって下降する場合、前記目標
冷媒圧力を前記臨界圧力よりも所定値高い第１の圧力ま
で低下させた後該第１の圧力で維持し、且つ前記目標冷
媒圧力が前記臨界圧力よりも所定値低い第２の圧力以下
となった場合には、前記目標冷媒圧力を前記第１の圧力
から前記第２の圧力に移行して下降させ、前記冷媒温度
に対応して設定される目標冷媒圧力が前記臨界圧力に向
かって上昇する場合、前記目標冷媒圧力を前記第２の圧
力まで上昇させた後前記第２の圧力で維持し、且つ前記
目標冷媒圧力が前記第１の圧力以上となった場合には、
前記第２の圧力から前記第１の圧力に移行して上昇させ
る目標冷媒圧力設定手段と、前記検出手段によって検出
された冷媒圧力が、前記目標冷媒圧力設定手段によって
設定された目標冷媒圧力と一致するように制御する制御
手段とを具備することにある。
係る冷凍サイクルは、冷媒を該冷媒の臨界圧力の上下に
渡る範囲に圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を冷却す
る放熱器と、該放熱器により冷却された冷媒を減圧する
減圧手段と、該減圧手段によって減圧された冷媒を蒸発
させる蒸発器とによって少なくとも構成され、前記減圧
手段の上流側近傍の冷媒圧力と冷媒温度が最適制御特性
線に沿って制御される冷凍サイクルにおいて、前記減圧
手段の上流側近傍の冷媒温度及び冷媒圧力を検出する検
出手段と、前記冷媒温度に対応して設定される目標冷媒
圧力が前記臨界圧力に向かって下降する場合、前記目標
冷媒圧力を前記臨界圧力よりも所定値高い第１の圧力ま
で低下させた後該第１の圧力で維持し、且つ前記目標冷
媒圧力が前記臨界圧力よりも所定値低い第２の圧力以下
となった場合には、前記目標冷媒圧力を前記第１の圧力
から前記第２の圧力に移行して下降させ、前記冷媒温度
に対応して設定される目標冷媒圧力が前記臨界圧力に向
かって上昇する場合、前記目標冷媒圧力を前記第２の圧
力まで上昇させた後前記第２の圧力で維持し、且つ前記
目標冷媒圧力が前記第１の圧力以上となった場合には、
前記第２の圧力から前記第１の圧力に移行して上昇させ
る目標冷媒圧力設定手段と、前記検出手段によって検出
された冷媒圧力が、前記目標冷媒圧力設定手段によって
設定された目標冷媒圧力と一致するように制御する制御
手段とを具備することにある。
【０００７】よって、この発明によれば、減圧手段の上
流側近傍の冷媒温度から求められる最適な成績係数を得
るための目標冷媒圧力が、臨界圧力をはさんで下降又は
上昇する場合に、冷媒圧力が臨界圧力とならないよう
に、下降する場合には臨界圧力より所定値高い第１の圧
力で、上昇する場合には臨界圧力よりも所定低い第２の
圧力で目標圧力をいったん保持すると共に、下降する場
合には目標圧力が第２の圧力に到達した段階で第１の圧
力から第２の圧力に移行し、また上昇する場合には目標
圧力が第１の圧力に到達した段階で第２の圧力から第１
の圧力に移行するので、臨界圧力若しくは臨界圧力近傍
での高圧圧力の変動を防止できるため、キャビテーショ
ン現象による不具合を防止できるものである。
流側近傍の冷媒温度から求められる最適な成績係数を得
るための目標冷媒圧力が、臨界圧力をはさんで下降又は
上昇する場合に、冷媒圧力が臨界圧力とならないよう
に、下降する場合には臨界圧力より所定値高い第１の圧
力で、上昇する場合には臨界圧力よりも所定低い第２の
圧力で目標圧力をいったん保持すると共に、下降する場
合には目標圧力が第２の圧力に到達した段階で第１の圧
力から第２の圧力に移行し、また上昇する場合には目標
圧力が第１の圧力に到達した段階で第２の圧力から第１
の圧力に移行するので、臨界圧力若しくは臨界圧力近傍
での高圧圧力の変動を防止できるため、キャビテーショ
ン現象による不具合を防止できるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面により説明する。
いて図面により説明する。
【０００９】図１に示すように、超臨界冷媒、例えば二
酸化炭素を冷媒として使用する冷凍サイクル１は、冷媒
を圧縮する圧縮機２、この圧縮機２によって圧縮された
冷媒を冷却する放熱器３、この放熱器３によって冷却さ
れた冷媒が通過する高圧側熱交換器５および前記圧縮機
２に吸引される冷媒が通過する低圧側熱交換器９からな
り、高圧側の冷媒と低圧側の冷媒との間で熱交換させる
内部熱交換器４、この内部熱交換器４の高圧側熱交換器
５を通過して過冷却された冷媒を膨張させる膨張手段と
しての膨張弁６、この膨張弁６で膨張した冷媒を蒸発さ
せる蒸発器７、蒸発器７によって蒸発された冷媒が流入
すると共に冷凍サイクル１を循環する冷媒量を調整する
アキュムレータ８、及びアキュムレータ８と前記圧縮機
２との間に位置して前記圧縮機２に吸引される冷媒を過
熱する低圧側熱交換器９とによって少なくとも構成され
る。
酸化炭素を冷媒として使用する冷凍サイクル１は、冷媒
を圧縮する圧縮機２、この圧縮機２によって圧縮された
冷媒を冷却する放熱器３、この放熱器３によって冷却さ
れた冷媒が通過する高圧側熱交換器５および前記圧縮機
２に吸引される冷媒が通過する低圧側熱交換器９からな
り、高圧側の冷媒と低圧側の冷媒との間で熱交換させる
内部熱交換器４、この内部熱交換器４の高圧側熱交換器
５を通過して過冷却された冷媒を膨張させる膨張手段と
しての膨張弁６、この膨張弁６で膨張した冷媒を蒸発さ
せる蒸発器７、蒸発器７によって蒸発された冷媒が流入
すると共に冷凍サイクル１を循環する冷媒量を調整する
アキュムレータ８、及びアキュムレータ８と前記圧縮機
２との間に位置して前記圧縮機２に吸引される冷媒を過
熱する低圧側熱交換器９とによって少なくとも構成され
る。
【００１０】以上の構成の冷凍サイクル１において、図
３又は図４で示されるモリエル線図ａ−ｂ−ｃ−ｄは、
膨張弁１２が絞られることによって高圧圧力が超臨界域
（約１０ＭＰａ）まで上昇した場合を示したものであ
る。この場合、冷媒は、圧縮機２の圧縮行程（ａ−ｂ）
によって約４ＭＰａから約１０ＭＰａまで圧縮され、放
熱器３及び内部熱交換器４の高圧側熱交換器５による冷
却行程（ｂ−ｃ）において冷却されそのエンタルピ
（ｉ）が低下する。尚、超臨界域まで圧縮された場合、
冷媒が液化しないことから、点ｂでの圧力と点ｃでの圧
力の間には圧力差が生じるので、膨張弁６による高圧圧
力制御は膨張弁の上流側近傍の圧力によって実行するこ
とが望ましい。
３又は図４で示されるモリエル線図ａ−ｂ−ｃ−ｄは、
膨張弁１２が絞られることによって高圧圧力が超臨界域
（約１０ＭＰａ）まで上昇した場合を示したものであ
る。この場合、冷媒は、圧縮機２の圧縮行程（ａ−ｂ）
によって約４ＭＰａから約１０ＭＰａまで圧縮され、放
熱器３及び内部熱交換器４の高圧側熱交換器５による冷
却行程（ｂ−ｃ）において冷却されそのエンタルピ
（ｉ）が低下する。尚、超臨界域まで圧縮された場合、
冷媒が液化しないことから、点ｂでの圧力と点ｃでの圧
力の間には圧力差が生じるので、膨張弁６による高圧圧
力制御は膨張弁の上流側近傍の圧力によって実行するこ
とが望ましい。
【００１１】そして、膨張弁６の膨張行程（ｃ−ｄ）に
おいて冷媒は気液混合領域まで圧力が下げられ、蒸発器
７において蒸発し、さらに内部熱交換器４の低圧側熱交
換器９にて過熱されて圧縮機２に吸入される（ｄ−
ａ）。これによって、蒸発器７に吸熱した熱を放熱器３
にて放熱する熱交換サイクルが構成される。
おいて冷媒は気液混合領域まで圧力が下げられ、蒸発器
７において蒸発し、さらに内部熱交換器４の低圧側熱交
換器９にて過熱されて圧縮機２に吸入される（ｄ−
ａ）。これによって、蒸発器７に吸熱した熱を放熱器３
にて放熱する熱交換サイクルが構成される。
【００１２】また、図３又は図４で示されるモリエル線
図ｅ−ｆ−ｇ−ｈは、熱負荷が低い場合に実行される熱
交換サイクルを示すもので、膨張弁１２が開放されるこ
とによって高圧圧力が亜臨界域（約６．５ＭＰａ）まで
低下した場合を示したものである。この場合、冷媒は、
圧縮機２の圧縮行程（ｅ−ｆ）によって約３．５ＭＰａ
から約６．５ＭＰａまで圧縮され、放熱器３及び内部熱
交換器４の高圧側熱交換器５による冷却行程（ｆ−ｇ）
において冷却されそのエンタルピ（ｉ）が低下し、冷媒
は液化する。そして、膨張弁６の膨張行程（ｇ−ｈ）に
おいて冷媒は液相領域から気液混合領域まで圧力が下げ
られ、蒸発器７において蒸発し、さらに内部熱交換器４
の低圧側熱交換器９にて過熱されて圧縮機２に吸入され
る（ｈ−ｅ）。これによって、蒸発器７に吸熱した熱を
放熱器３にて放熱する熱交換サイクルが構成される。
図ｅ−ｆ−ｇ−ｈは、熱負荷が低い場合に実行される熱
交換サイクルを示すもので、膨張弁１２が開放されるこ
とによって高圧圧力が亜臨界域（約６．５ＭＰａ）まで
低下した場合を示したものである。この場合、冷媒は、
圧縮機２の圧縮行程（ｅ−ｆ）によって約３．５ＭＰａ
から約６．５ＭＰａまで圧縮され、放熱器３及び内部熱
交換器４の高圧側熱交換器５による冷却行程（ｆ−ｇ）
において冷却されそのエンタルピ（ｉ）が低下し、冷媒
は液化する。そして、膨張弁６の膨張行程（ｇ−ｈ）に
おいて冷媒は液相領域から気液混合領域まで圧力が下げ
られ、蒸発器７において蒸発し、さらに内部熱交換器４
の低圧側熱交換器９にて過熱されて圧縮機２に吸入され
る（ｈ−ｅ）。これによって、蒸発器７に吸熱した熱を
放熱器３にて放熱する熱交換サイクルが構成される。
【００１３】以上の冷凍サイクル１において、膨張弁６
の入口側近傍の冷媒温度に対応して最適な成績係数（Ｃ
ＯＰ）を有する冷媒圧力が存在することは公知であり、
その最適なＣＯＰが得られる冷媒温度と冷媒圧力の点を
結んだ線は、図２、図３乃至図４において最適制御線η
max として示される。
の入口側近傍の冷媒温度に対応して最適な成績係数（Ｃ
ＯＰ）を有する冷媒圧力が存在することは公知であり、
その最適なＣＯＰが得られる冷媒温度と冷媒圧力の点を
結んだ線は、図２、図３乃至図４において最適制御線η
max として示される。
【００１４】したがって、高圧側の冷媒温度（Ｔexpin
）から最適制御線ηmax によって目標高圧圧力Ｐhmを
求め、これに実際の高圧圧力を一致させるように前記膨
張弁１３の開度を制御することによって最適なＣＯＰで
冷凍サイクルを稼動させることができるものである。
）から最適制御線ηmax によって目標高圧圧力Ｐhmを
求め、これに実際の高圧圧力を一致させるように前記膨
張弁１３の開度を制御することによって最適なＣＯＰで
冷凍サイクルを稼動させることができるものである。
【００１５】以上のことから、前記膨張弁６の上流側近
傍には冷媒の圧力を検出する圧力センサ１０と冷媒の温
度を検出する温度センサ１１とを配して、前記膨張弁６
の上流側近傍の冷媒圧力Ｐ及び冷媒温度Ｔexpin を検出
するものである。これによって、温度センサ１１によっ
て検出された冷媒温度Ｔexpin がコントロールユニット
（Ｃ／Ｕ）１２に入力され、目標高圧冷媒圧力Ｐhmが求
められ、この目標高圧冷媒圧力Ｐhmと前記圧力センサ１
０によって検出された冷媒圧力Ｐとの差ΔＰが０となる
ように、前記膨張弁１３の弁開度を調整する電磁コイル
やアクチュエータ等の駆動手段１３に出力信号が出力さ
れるものである。
傍には冷媒の圧力を検出する圧力センサ１０と冷媒の温
度を検出する温度センサ１１とを配して、前記膨張弁６
の上流側近傍の冷媒圧力Ｐ及び冷媒温度Ｔexpin を検出
するものである。これによって、温度センサ１１によっ
て検出された冷媒温度Ｔexpin がコントロールユニット
（Ｃ／Ｕ）１２に入力され、目標高圧冷媒圧力Ｐhmが求
められ、この目標高圧冷媒圧力Ｐhmと前記圧力センサ１
０によって検出された冷媒圧力Ｐとの差ΔＰが０となる
ように、前記膨張弁１３の弁開度を調整する電磁コイル
やアクチュエータ等の駆動手段１３に出力信号が出力さ
れるものである。
【００１６】しかしながら、冷媒の高圧圧力が、冷媒の
臨界圧力Ｐｃ（二酸化炭素の場合には、約７．３４ＭＰ
ａ）近傍で安定した場合、急激な熱負荷の変動等に起因
する圧力の変動や冷媒量の変動が生じた場合、高圧側冷
媒に気泡が生じたり消滅したりするキャビテーション現
象が生じるため、放熱器等の侵食、破壊が加速されると
いう不具合が生じる恐れがある。
臨界圧力Ｐｃ（二酸化炭素の場合には、約７．３４ＭＰ
ａ）近傍で安定した場合、急激な熱負荷の変動等に起因
する圧力の変動や冷媒量の変動が生じた場合、高圧側冷
媒に気泡が生じたり消滅したりするキャビテーション現
象が生じるため、放熱器等の侵食、破壊が加速されると
いう不具合が生じる恐れがある。
【００１７】このため、本願おいては、図２で示すよう
に、目標高圧圧力Ｐhmを得る最適特性線ηmax に臨界圧
力Ｐｃの近傍において臨界圧力Ｐｃを避けるヒステリシ
スを形成し、目標高圧圧力Ｐhmが臨界圧力Ｐｃとならな
いようにするものである。
に、目標高圧圧力Ｐhmを得る最適特性線ηmax に臨界圧
力Ｐｃの近傍において臨界圧力Ｐｃを避けるヒステリシ
スを形成し、目標高圧圧力Ｐhmが臨界圧力Ｐｃとならな
いようにするものである。
【００１８】具体的には、冷媒温度Ｔexpin によって設
定される目標高圧圧力Ｐhmが、前記最適制御線ηmax に
沿って臨界圧力Ｐｃに向かって下降する場合には、臨界
圧力Ｐｃより所定値高い第１の圧力Ｐａにおいてそれ以
上下降しないように目標高圧圧力Ｐhmを維持し、さらに
冷媒温度Ｔexpin が低下する場合には、この冷媒温度Ｔ
expin （Ｔｂ）に対応する目標高圧圧力Ｐhmが前記臨界
圧力Ｐｃより所定値低い第２の圧力Ｐｂと一致した段階
で、目標高圧圧力Ｐhmが第１の圧力Ｐａから第２の圧力
Ｐｂに移行して設定されるようにし、反対に冷媒温度Ｔ
expin によって設定される目標高圧圧力Ｐhmが前記最適
制御線ηmax に沿って臨界圧力Ｐｃに向かって上昇する
場合には、前記第２の圧力Ｐｂにおいてそれ以上上昇し
ないように目標高圧圧力Ｐhmを維持し、さらに冷媒温度
Ｔexpin が上昇する場合には、この冷媒温度Ｔexpin
（Ｔａ）に対応する目標高圧圧力Ｐhmが前記第１の圧力
Ｐａと一致した段階で、目標高圧圧力Ｐhmが第２の圧力
Ｐｂから第１の圧力Ｐａに移行して設定されるようにす
るものである。
定される目標高圧圧力Ｐhmが、前記最適制御線ηmax に
沿って臨界圧力Ｐｃに向かって下降する場合には、臨界
圧力Ｐｃより所定値高い第１の圧力Ｐａにおいてそれ以
上下降しないように目標高圧圧力Ｐhmを維持し、さらに
冷媒温度Ｔexpin が低下する場合には、この冷媒温度Ｔ
expin （Ｔｂ）に対応する目標高圧圧力Ｐhmが前記臨界
圧力Ｐｃより所定値低い第２の圧力Ｐｂと一致した段階
で、目標高圧圧力Ｐhmが第１の圧力Ｐａから第２の圧力
Ｐｂに移行して設定されるようにし、反対に冷媒温度Ｔ
expin によって設定される目標高圧圧力Ｐhmが前記最適
制御線ηmax に沿って臨界圧力Ｐｃに向かって上昇する
場合には、前記第２の圧力Ｐｂにおいてそれ以上上昇し
ないように目標高圧圧力Ｐhmを維持し、さらに冷媒温度
Ｔexpin が上昇する場合には、この冷媒温度Ｔexpin
（Ｔａ）に対応する目標高圧圧力Ｐhmが前記第１の圧力
Ｐａと一致した段階で、目標高圧圧力Ｐhmが第２の圧力
Ｐｂから第１の圧力Ｐａに移行して設定されるようにす
るものである。
【００１９】これによって、前記最適制御線ηmax は、
図３で示すように、圧力Ｐｂから等温線Ｔａにそって圧
力Ｐａに移行し、且つ圧力Ｐａから等温線Ｔｂに沿って
圧力Ｐｂに移行するヒステリシスが形成されることとな
る。
図３で示すように、圧力Ｐｂから等温線Ｔａにそって圧
力Ｐａに移行し、且つ圧力Ｐａから等温線Ｔｂに沿って
圧力Ｐｂに移行するヒステリシスが形成されることとな
る。
【００２０】また、図４に示す第２の実施の形態は、前
記冷媒温度Ｔexpin からエンタルピｉを演算し、このエ
ンタルピｉに基づいて目標高圧圧力を制御するようにし
たもので、冷媒温度Ｔexpin から演算されるエンタルピ
ｉによって設定される目標高圧圧力Ｐhmが、前記最適制
御線ηmax に沿って臨界圧力Ｐｃに向かって下降する場
合には、臨界圧力Ｐｃより所定値高い第１の圧力Ｐａに
おいてそれ以上下降しないように目標高圧圧力Ｐhmを維
持し、さらに冷媒温度Ｔexpin から演算されるエンタル
ピｉが低下する場合には、この冷媒温度Ｔexpin から演
算されるエンタルピｉｂに対応する目標高圧圧力Ｐhmが
前記臨界圧力Ｐｃより所定値低い第２の圧力Ｐｂと一致
した段階で、目標高圧圧力Ｐhmが第１の圧力Ｐａから第
２の圧力Ｐｂに移行して設定されるようにし、反対に冷
媒温度Ｔexpin から演算されるエンタルピｉによって設
定される目標高圧圧力Ｐhmが前記最適制御線ηmax に沿
って臨界圧力Ｐｃに向かって上昇する場合には、前記第
２の圧力Ｐｂにおいてそれ以上上昇しないように目標高
圧圧力Ｐhmを維持し、さらに冷媒温度Ｔexpin から演算
されるエンタルピｉが上昇する場合には、この冷媒温度
Ｔexpin から演算されるエンタルピｉａに対応する目標
高圧圧力Ｐhmが前記第１の圧力Ｐａと一致した段階で、
目標高圧圧力Ｐhmが第２の圧力Ｐｂから第１の圧力Ｐａ
に移行して設定されるようにするものである。
記冷媒温度Ｔexpin からエンタルピｉを演算し、このエ
ンタルピｉに基づいて目標高圧圧力を制御するようにし
たもので、冷媒温度Ｔexpin から演算されるエンタルピ
ｉによって設定される目標高圧圧力Ｐhmが、前記最適制
御線ηmax に沿って臨界圧力Ｐｃに向かって下降する場
合には、臨界圧力Ｐｃより所定値高い第１の圧力Ｐａに
おいてそれ以上下降しないように目標高圧圧力Ｐhmを維
持し、さらに冷媒温度Ｔexpin から演算されるエンタル
ピｉが低下する場合には、この冷媒温度Ｔexpin から演
算されるエンタルピｉｂに対応する目標高圧圧力Ｐhmが
前記臨界圧力Ｐｃより所定値低い第２の圧力Ｐｂと一致
した段階で、目標高圧圧力Ｐhmが第１の圧力Ｐａから第
２の圧力Ｐｂに移行して設定されるようにし、反対に冷
媒温度Ｔexpin から演算されるエンタルピｉによって設
定される目標高圧圧力Ｐhmが前記最適制御線ηmax に沿
って臨界圧力Ｐｃに向かって上昇する場合には、前記第
２の圧力Ｐｂにおいてそれ以上上昇しないように目標高
圧圧力Ｐhmを維持し、さらに冷媒温度Ｔexpin から演算
されるエンタルピｉが上昇する場合には、この冷媒温度
Ｔexpin から演算されるエンタルピｉａに対応する目標
高圧圧力Ｐhmが前記第１の圧力Ｐａと一致した段階で、
目標高圧圧力Ｐhmが第２の圧力Ｐｂから第１の圧力Ｐａ
に移行して設定されるようにするものである。
【００２１】これによって、前記最適制御線ηmax は、
図４で示すように、圧力Ｐｂから等エンタルピ線ｉａに
そって圧力Ｐａに移行し、且つ圧力Ｐａから等エンタル
ピ線ｉｂに沿って圧力Ｐｂに移行するヒステリシスが形
成されることとなる。
図４で示すように、圧力Ｐｂから等エンタルピ線ｉａに
そって圧力Ｐａに移行し、且つ圧力Ｐａから等エンタル
ピ線ｉｂに沿って圧力Ｐｂに移行するヒステリシスが形
成されることとなる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、目標高圧圧力を臨界圧力からはずして設定し実際の
高圧圧力が臨界圧力とならないようにしたので、キャビ
テーション現象による不具合を防止できるので、熱交換
器等の侵食・破壊を防止できるために、空調機器の寿命
を延ばすことができるものである。
ば、目標高圧圧力を臨界圧力からはずして設定し実際の
高圧圧力が臨界圧力とならないようにしたので、キャビ
テーション現象による不具合を防止できるので、熱交換
器等の侵食・破壊を防止できるために、空調機器の寿命
を延ばすことができるものである。
【図１】本願発明の実施の形態に係る冷凍サイクルの一
例を示した概略構成図である。
例を示した概略構成図である。
【図２】本願発明の第１の実施の形態に係るヒステリシ
スを有する最適制御線を示した特性線図である。
スを有する最適制御線を示した特性線図である。
【図３】本願発明の第１の実施の形態に係るヒステリシ
スを有する最適制御線及び最適制御線に沿って制御され
た冷凍サイクルのモリエル線図を示した図である。
スを有する最適制御線及び最適制御線に沿って制御され
た冷凍サイクルのモリエル線図を示した図である。
【図４】本願発明の第２の実施の形態に係るヒステリシ
スを有する最適制御線及び最適制御線に沿って制御され
た冷凍サイクルのモリエル線図を示した図である。
スを有する最適制御線及び最適制御線に沿って制御され
た冷凍サイクルのモリエル線図を示した図である。
１ 冷凍サイクル ２ 圧縮機 ３ 放熱器 ４ 内部熱交換器 ５ 高圧側熱交換器 ６ 膨張弁 ７ 蒸発器 ８ アキュムレータ ９ 低圧側熱交換器 １０ 圧力センサ １１ 温度センサ １２ コントロールユニット １３ 駆動手段
Claims (1)
- 【請求項１】 冷媒を該冷媒の臨界圧力の上下に渡る範
囲に圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を冷却する放熱
器と、該放熱器により冷却された冷媒を減圧する減圧手
段と、該減圧手段によって減圧された冷媒を蒸発させる
蒸発器とによって少なくとも構成され、前記減圧手段の
上流側近傍の冷媒圧力と冷媒温度が最適制御特性線に沿
って制御される冷凍サイクルにおいて、 前記減圧手段の上流側近傍の冷媒温度及び冷媒圧力を検
出する検出手段と、 前記冷媒温度に対応して設定される目標冷媒圧力が前記
臨界圧力に向かって下降する場合、前記目標冷媒圧力を
前記臨界圧力よりも所定値高い第１の圧力まで低下させ
た後該第１の圧力で維持し、且つ前記目標冷媒圧力が前
記臨界圧力よりも所定値低い第２の圧力以下となった場
合には、前記目標冷媒圧力を前記第１の圧力から前記第
２の圧力に移行して下降させ、前記冷媒温度に対応して
設定される目標冷媒圧力が前記臨界圧力に向かって上昇
する場合、前記目標冷媒圧力を前記第２の圧力まで上昇
させた後前記第２の圧力で維持し、且つ前記目標冷媒圧
力が前記第１の圧力以上となった場合には、前記第２の
圧力から前記第１の圧力に移行して上昇させる目標冷媒
圧力設定手段と、 前記検出手段によって検出された冷媒圧力が、前記目標
冷媒圧力設定手段によって設定された目標冷媒圧力と一
致するように制御する制御手段とを具備することを特徴
とする冷凍サイクル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24066299A JP2001066003A (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 冷凍サイクル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24066299A JP2001066003A (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 冷凍サイクル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001066003A true JP2001066003A (ja) | 2001-03-16 |
Family
ID=17062846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24066299A Pending JP2001066003A (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 冷凍サイクル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001066003A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006087005A1 (en) * | 2005-02-18 | 2006-08-24 | Carrier Corporation | Method for controlling high-pressure in an intermittently supercritically operating refrigeration circuit |
| JP2008002706A (ja) * | 2006-06-20 | 2008-01-10 | Sanden Corp | 冷凍機 |
| JP2009002614A (ja) * | 2007-06-22 | 2009-01-08 | Denso Corp | ヒートポンプ装置 |
| FR2928445A1 (fr) * | 2008-03-06 | 2009-09-11 | Valeo Systemes Thermiques | Methode de commande d'un organe de detente que comprend une boucle de climatisation d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d'un vehicule |
| RU2373462C2 (ru) * | 2005-02-18 | 2009-11-20 | Кэрриер Корпорейшн | Способ управления высоким давлением в периодически функционирующей суперкритически холодильной схеме |
| US8181480B2 (en) | 2006-09-11 | 2012-05-22 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigeration device |
| EP2182304A4 (en) * | 2007-07-18 | 2014-11-19 | Mitsubishi Electric Corp | COOLING CIRCUIT DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING THEIR OPERATION |
| JP2015028401A (ja) * | 2013-07-30 | 2015-02-12 | 三菱重工業株式会社 | 超臨界式ヒートポンプサイクル及びその制御方法 |
| JP2023007844A (ja) * | 2021-07-02 | 2023-01-19 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 冷凍装置及び冷凍システム並びに冷凍装置の制御方法 |
-
1999
- 1999-08-27 JP JP24066299A patent/JP2001066003A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8186171B2 (en) * | 2005-02-18 | 2012-05-29 | Carrier Corporation | Method for controlling high-pressure in an intermittently supercritically operating refrigeration circuit |
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| RU2373462C2 (ru) * | 2005-02-18 | 2009-11-20 | Кэрриер Корпорейшн | Способ управления высоким давлением в периодически функционирующей суперкритически холодильной схеме |
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| JP2023007844A (ja) * | 2021-07-02 | 2023-01-19 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 冷凍装置及び冷凍システム並びに冷凍装置の制御方法 |
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