JPH0593552A - 二段圧縮ヒートポンプシステム - Google Patents
二段圧縮ヒートポンプシステムInfo
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- JPH0593552A JPH0593552A JP3253541A JP25354191A JPH0593552A JP H0593552 A JPH0593552 A JP H0593552A JP 3253541 A JP3253541 A JP 3253541A JP 25354191 A JP25354191 A JP 25354191A JP H0593552 A JPH0593552 A JP H0593552A
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- refrigerant
- hot water
- heat exchanger
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-
- 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
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/13—Economisers
-
- 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
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/25—Control of valves
- F25B2600/2509—Economiser valves
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- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 負荷側熱交換器での高温と高能力を確保し、
かつ二段圧縮ヒートポンプシステム全体を高効率で安定
した信頼性の高い運転が実現できること。 【構成】 高段側圧縮機構２を高段圧力で、低段側圧縮
機構１を中間圧力で、主絞り装置４を低段側吸入過熱度
で、副絞り装置７を高段側吸入過熱度で、貯湯ポンプ機
構１２を給湯水温度で、給湯用熱交換器３ｂ出口側の補
助絞り装置８ｂを貯湯量で、空調用熱交換器３ａ出口の
補助絞り装置８ａをその室内ユニットが設置された部屋
の室温で制御することにより、負荷側熱交換器での高温
と高能力を確保し、かつ全体を高効率で安定した信頼性
の高い運転が実現できる二段圧縮ヒートポンプシステム
である。
かつ二段圧縮ヒートポンプシステム全体を高効率で安定
した信頼性の高い運転が実現できること。 【構成】 高段側圧縮機構２を高段圧力で、低段側圧縮
機構１を中間圧力で、主絞り装置４を低段側吸入過熱度
で、副絞り装置７を高段側吸入過熱度で、貯湯ポンプ機
構１２を給湯水温度で、給湯用熱交換器３ｂ出口側の補
助絞り装置８ｂを貯湯量で、空調用熱交換器３ａ出口の
補助絞り装置８ａをその室内ユニットが設置された部屋
の室温で制御することにより、負荷側熱交換器での高温
と高能力を確保し、かつ全体を高効率で安定した信頼性
の高い運転が実現できる二段圧縮ヒートポンプシステム
である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、給湯、暖房などに利用
する二段圧縮ヒートポンプシステムに関するものであ
る。
する二段圧縮ヒートポンプシステムに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、低温冷凍装置のように冷凍サイク
ルの蒸発圧力と凝縮圧力との比が大きい場合には、吐出
温度上昇の防止、および圧縮機の効率を向上させるため
に一段の圧縮機を二台直列に接続した二段圧縮冷凍サイ
クル装置が使われている。
ルの蒸発圧力と凝縮圧力との比が大きい場合には、吐出
温度上昇の防止、および圧縮機の効率を向上させるため
に一段の圧縮機を二台直列に接続した二段圧縮冷凍サイ
クル装置が使われている。
【０００３】この場合、低段側圧縮機の吐出ガスは高圧
の液冷媒や中間圧の二相冷媒と直接、あるいは間接的に
熱交換して冷却された後、高段側圧縮機に吸入され、そ
こで高圧まで圧縮、吐出されサイクル内を循環する。こ
うすることによって高段側圧縮機の吸入ガス温度を低下
させてその吐出温度上昇を防止するものである。
の液冷媒や中間圧の二相冷媒と直接、あるいは間接的に
熱交換して冷却された後、高段側圧縮機に吸入され、そ
こで高圧まで圧縮、吐出されサイクル内を循環する。こ
うすることによって高段側圧縮機の吸入ガス温度を低下
させてその吐出温度上昇を防止するものである。
【０００４】また、低段側、高段側圧縮機での各吸入圧
力と各吐出圧力との比（圧縮比）を適当に設定すること
によって各段の圧縮機の効率のよい条件で運転でき、総
合的にみて冷凍サイクル効率が向上するものである。
力と各吐出圧力との比（圧縮比）を適当に設定すること
によって各段の圧縮機の効率のよい条件で運転でき、総
合的にみて冷凍サイクル効率が向上するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来例では、低温冷凍装置のような単機能の用途
にのみもっぱら用いられており、冷暖房給湯装置のよう
に多用途に用いられた例はほとんどなく、そのためのシ
ステム全体の運転方法を含めた具体的な構成について提
案されたものはない。
ような従来例では、低温冷凍装置のような単機能の用途
にのみもっぱら用いられており、冷暖房給湯装置のよう
に多用途に用いられた例はほとんどなく、そのためのシ
ステム全体の運転方法を含めた具体的な構成について提
案されたものはない。
【０００６】本発明は、冷暖房給湯装置のように多用途
の装置にも適用でき、さらにシステム全体の制御方法を
含めた具体的な二段圧縮ヒートポンプシステムを提供す
ることを目的とするものである。
の装置にも適用でき、さらにシステム全体の制御方法を
含めた具体的な二段圧縮ヒートポンプシステムを提供す
ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、周波数可変の
低段側圧縮機構と周波数可変の高段側圧縮機構を直列に
接続し、これに負荷側熱交換器、主絞り装置、熱源側熱
交換器を接続して主冷凍サイクルを構成し、低段用冷媒
と高段用冷媒とを熱交換させる冷媒対冷媒熱交換器の低
段用冷媒入口と、副絞り装置を介した冷媒対冷媒熱交換
器の高段用冷媒入口が、負荷側熱交換器の出口と接続さ
れ、冷媒対冷媒熱交換器の低段用冷媒出口が主絞り装置
を介して熱源側熱交換器の入口と接続され、冷媒対冷媒
熱交換器の高段用冷媒出口を低段側圧縮機構と高段側圧
縮機構の中間に接続し、負荷側熱交換器での冷媒圧力を
高段圧力として検出して高段圧力設定値と一致するよう
に高段側圧縮機構の周波数を制御する高段側圧縮機構制
御器と、主絞り装置で減圧されて低段圧縮機構に吸入さ
れる冷媒圧力を低段圧力として、副絞り装置で減圧され
た冷媒と低段圧縮機構で圧縮された冷媒の圧力を中間圧
力として検出して中間圧力が高段圧力と低段圧力の相乗
平均値と一致するように低段側圧縮機構の周波数を制御
する低段側圧縮機構制御器を備えたものである。
低段側圧縮機構と周波数可変の高段側圧縮機構を直列に
接続し、これに負荷側熱交換器、主絞り装置、熱源側熱
交換器を接続して主冷凍サイクルを構成し、低段用冷媒
と高段用冷媒とを熱交換させる冷媒対冷媒熱交換器の低
段用冷媒入口と、副絞り装置を介した冷媒対冷媒熱交換
器の高段用冷媒入口が、負荷側熱交換器の出口と接続さ
れ、冷媒対冷媒熱交換器の低段用冷媒出口が主絞り装置
を介して熱源側熱交換器の入口と接続され、冷媒対冷媒
熱交換器の高段用冷媒出口を低段側圧縮機構と高段側圧
縮機構の中間に接続し、負荷側熱交換器での冷媒圧力を
高段圧力として検出して高段圧力設定値と一致するよう
に高段側圧縮機構の周波数を制御する高段側圧縮機構制
御器と、主絞り装置で減圧されて低段圧縮機構に吸入さ
れる冷媒圧力を低段圧力として、副絞り装置で減圧され
た冷媒と低段圧縮機構で圧縮された冷媒の圧力を中間圧
力として検出して中間圧力が高段圧力と低段圧力の相乗
平均値と一致するように低段側圧縮機構の周波数を制御
する低段側圧縮機構制御器を備えたものである。
【０００８】また、本発明は、低段側圧縮機構吸入部で
の冷媒の過熱度を低段側吸入過熱度として検出して低段
側吸入過熱度が低段側吸入過熱度設定値と一致するよう
に主絞り装置を制御する主絞り装置制御器を備え、さら
に高段側圧縮機構吸入部での冷媒の過熱度を高段側吸入
過熱度として検出して高段側吸入過熱度が高段側吸入過
熱度設定値と一致するように副絞り装置を制御する副絞
り装置制御器を備えたものである。
の冷媒の過熱度を低段側吸入過熱度として検出して低段
側吸入過熱度が低段側吸入過熱度設定値と一致するよう
に主絞り装置を制御する主絞り装置制御器を備え、さら
に高段側圧縮機構吸入部での冷媒の過熱度を高段側吸入
過熱度として検出して高段側吸入過熱度が高段側吸入過
熱度設定値と一致するように副絞り装置を制御する副絞
り装置制御器を備えたものである。
【０００９】また、本発明は、並列に接続された複数台
の負荷側熱交換器の冷媒入口を高段側圧縮機構の吐出側
と接続し、並列に接続された複数台の負荷側熱交換器の
冷媒出口をそれぞれ複数台の補助絞り装置を介して冷媒
対冷媒熱交換器の高段用冷媒入口と副絞り装置に接続
し、複数台の負荷側熱交換器のうち少なくとも１台を給
湯用熱交換器として利用して貯湯槽、流量可変の貯湯ポ
ンプ機構等を接続して給湯ユニットを構成し、給湯用熱
交換器で加熱された給湯水の温度を給湯水温度として検
出して給湯水温度を給湯水温度設定値と一致するように
貯湯ポンプ機構を制御する貯湯ポンプ機構制御器を備
え、また貯湯槽に蓄えられた湯量を貯湯量として検出し
て貯湯量を貯湯量設定値と一致するように複数台の補助
絞り装置のうち給湯用熱交換器出口側に接続された補助
絞り装置を制御する給湯用補助絞り装置制御器を備え、
さらに複数台の負荷側熱交換器のうち少なくとも１台を
空調用熱交換器として利用して室内ファン等とともに室
内ユニットを構成し、室内ユニットが設置された部屋の
室温を検出して室温を室温設定値と一致するように複数
台の補助絞り装置のうち空調用熱交換器出口側に接続さ
れた補助絞り装置を制御する空調用補助絞り装置制御器
を備えたものである。
の負荷側熱交換器の冷媒入口を高段側圧縮機構の吐出側
と接続し、並列に接続された複数台の負荷側熱交換器の
冷媒出口をそれぞれ複数台の補助絞り装置を介して冷媒
対冷媒熱交換器の高段用冷媒入口と副絞り装置に接続
し、複数台の負荷側熱交換器のうち少なくとも１台を給
湯用熱交換器として利用して貯湯槽、流量可変の貯湯ポ
ンプ機構等を接続して給湯ユニットを構成し、給湯用熱
交換器で加熱された給湯水の温度を給湯水温度として検
出して給湯水温度を給湯水温度設定値と一致するように
貯湯ポンプ機構を制御する貯湯ポンプ機構制御器を備
え、また貯湯槽に蓄えられた湯量を貯湯量として検出し
て貯湯量を貯湯量設定値と一致するように複数台の補助
絞り装置のうち給湯用熱交換器出口側に接続された補助
絞り装置を制御する給湯用補助絞り装置制御器を備え、
さらに複数台の負荷側熱交換器のうち少なくとも１台を
空調用熱交換器として利用して室内ファン等とともに室
内ユニットを構成し、室内ユニットが設置された部屋の
室温を検出して室温を室温設定値と一致するように複数
台の補助絞り装置のうち空調用熱交換器出口側に接続さ
れた補助絞り装置を制御する空調用補助絞り装置制御器
を備えたものである。
【００１０】また、複数台の負荷側熱交換器の冷媒入口
を高段側圧縮機構の吐出側と接続し、並列に接続された
複数台の負荷側熱交換器の冷媒出口をそれぞれ複数台の
補助絞り装置を介して冷媒対冷媒熱交換器の高段用冷媒
入口と副絞り装置に接続し、複数台の負荷側熱交換器の
うちで優先順位を設定して優先順位に応じて複数台の補
助絞り装置を制御する補助絞り装置制御器を備えたもの
である。
を高段側圧縮機構の吐出側と接続し、並列に接続された
複数台の負荷側熱交換器の冷媒出口をそれぞれ複数台の
補助絞り装置を介して冷媒対冷媒熱交換器の高段用冷媒
入口と副絞り装置に接続し、複数台の負荷側熱交換器の
うちで優先順位を設定して優先順位に応じて複数台の補
助絞り装置を制御する補助絞り装置制御器を備えたもの
である。
【００１１】
【作用】本発明では、例えば、高段側圧縮機構を高段圧
力で、低段側圧縮機構を中間圧力で、主絞り装置を低段
側吸入過熱度で、副絞り装置を高段側吸入過熱度で、貯
湯ポンプ機構を給湯水温度で、給湯用熱交換器出口側の
補助絞り装置を貯湯量で、空調用熱交換器出口の補助絞
り装置をその室内ユニットが設置された部屋の室温で制
御することにより、負荷側熱交換器での高温と高能力を
確保し、かつ二段圧縮ヒートポンプシステム全体を高効
率で安定した信頼性の高い運転が実現できる。
力で、低段側圧縮機構を中間圧力で、主絞り装置を低段
側吸入過熱度で、副絞り装置を高段側吸入過熱度で、貯
湯ポンプ機構を給湯水温度で、給湯用熱交換器出口側の
補助絞り装置を貯湯量で、空調用熱交換器出口の補助絞
り装置をその室内ユニットが設置された部屋の室温で制
御することにより、負荷側熱交換器での高温と高能力を
確保し、かつ二段圧縮ヒートポンプシステム全体を高効
率で安定した信頼性の高い運転が実現できる。
【００１２】また、必要に応じて並列に接続された複数
台の負荷側熱交換器のうちのいずれかに冷媒を優先的に
循環させる補助絞り装置制御器により、たとえば給湯あ
るいは空調を優先させて湯切れ、空調の立上り時間など
を改善できる。
台の負荷側熱交換器のうちのいずれかに冷媒を優先的に
循環させる補助絞り装置制御器により、たとえば給湯あ
るいは空調を優先させて湯切れ、空調の立上り時間など
を改善できる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１４】図１は本発明の二段圧縮ヒートポンプシス
テムを空調給湯システムとして用いた一実施例であり、
図２は本発明の二段圧縮ヒートポンプシステムを空調給
湯システムとして用いた一実施例における制御装置を示
す。１は周波数可変の低段側圧縮機構、２は周波数可変
の高段側圧縮機構、３ａは空調に用いる負荷側熱交換器
（以下、空調用熱交換器と記す）、３ｂは給湯に用いる
負荷側熱交換器（以下、給湯用熱交換器と記す）、４は
主絞り装置、５は熱源側熱交換器であり、これらを直列
に接続した低段側圧縮機構１および高段側圧縮機構２と
連結することにより主冷凍サイクルを構成している。６
は低段用冷媒と高段用冷媒との熱交換を図る冷媒対冷媒
熱交換器であり、冷媒対冷媒熱交換器６の低段用冷媒入
口６ａと副絞り装置７を介した高段用冷媒入口６ｂは、
負荷側熱交換器３ａ、３ｂの出口側にある補助絞り装置
８ａ、８ｂと接続される。また冷媒対冷媒熱交換器６の
低段用冷媒出口６ｃは主絞り装置４と接続され、高段用
冷媒出口６ｄは低段側圧縮機構１と高段側圧縮機構２の
中間合流点６ｅに接続される。
テムを空調給湯システムとして用いた一実施例であり、
図２は本発明の二段圧縮ヒートポンプシステムを空調給
湯システムとして用いた一実施例における制御装置を示
す。１は周波数可変の低段側圧縮機構、２は周波数可変
の高段側圧縮機構、３ａは空調に用いる負荷側熱交換器
（以下、空調用熱交換器と記す）、３ｂは給湯に用いる
負荷側熱交換器（以下、給湯用熱交換器と記す）、４は
主絞り装置、５は熱源側熱交換器であり、これらを直列
に接続した低段側圧縮機構１および高段側圧縮機構２と
連結することにより主冷凍サイクルを構成している。６
は低段用冷媒と高段用冷媒との熱交換を図る冷媒対冷媒
熱交換器であり、冷媒対冷媒熱交換器６の低段用冷媒入
口６ａと副絞り装置７を介した高段用冷媒入口６ｂは、
負荷側熱交換器３ａ、３ｂの出口側にある補助絞り装置
８ａ、８ｂと接続される。また冷媒対冷媒熱交換器６の
低段用冷媒出口６ｃは主絞り装置４と接続され、高段用
冷媒出口６ｄは低段側圧縮機構１と高段側圧縮機構２の
中間合流点６ｅに接続される。
【００１５】空調用熱交換器３ａは、室内ファン（図示
せず）などと室内ユニット９を構成し部屋１０に設置さ
れる。また給湯用熱交換器３ｂは、貯湯槽１１、流量可
変の貯湯ポンプ機構１２などと給湯ユニット１３を構成
している。
せず）などと室内ユニット９を構成し部屋１０に設置さ
れる。また給湯用熱交換器３ｂは、貯湯槽１１、流量可
変の貯湯ポンプ機構１２などと給湯ユニット１３を構成
している。
【００１６】１４は高段側圧縮機構２で圧縮されて負荷
側熱交換器３ａ、３ｂの出口に至るまでの冷媒圧力を高
段圧力として検出して高段圧力設定値と一致するように
高段側圧縮機構２の周波数を制御する高段側圧縮機構制
御器であり、１５は主絞り装置４で減圧されて低段側圧
縮機構１に吸入される冷媒圧力を低段圧力として検出
し、副絞り装置７で減圧された冷媒と低段側圧縮機構１
で圧縮された冷媒の圧力を中間圧力として検出して中間
圧力が高段圧力と低段圧力の相乗平均値と一致するよう
に低段側圧縮機構１の周波数を制御する低段側圧縮機構
制御器である。
側熱交換器３ａ、３ｂの出口に至るまでの冷媒圧力を高
段圧力として検出して高段圧力設定値と一致するように
高段側圧縮機構２の周波数を制御する高段側圧縮機構制
御器であり、１５は主絞り装置４で減圧されて低段側圧
縮機構１に吸入される冷媒圧力を低段圧力として検出
し、副絞り装置７で減圧された冷媒と低段側圧縮機構１
で圧縮された冷媒の圧力を中間圧力として検出して中間
圧力が高段圧力と低段圧力の相乗平均値と一致するよう
に低段側圧縮機構１の周波数を制御する低段側圧縮機構
制御器である。
【００１７】１６は低段側圧縮機構１の吸入部での冷媒
の過熱度を低段側吸入過熱度として検出して前記低段側
吸入過熱度が低段側吸入過熱度設定値と一致するように
前記主絞り装置４を制御する主絞り装置制御器であり、
１７は高段側圧縮機構２の吸入部での冷媒の過熱度を高
段側吸入過熱度として検出して前記高段側吸入過熱度が
高段側吸入過熱度設定値と一致するように副絞り装置７
を制御する副絞り装置制御器である。
の過熱度を低段側吸入過熱度として検出して前記低段側
吸入過熱度が低段側吸入過熱度設定値と一致するように
前記主絞り装置４を制御する主絞り装置制御器であり、
１７は高段側圧縮機構２の吸入部での冷媒の過熱度を高
段側吸入過熱度として検出して前記高段側吸入過熱度が
高段側吸入過熱度設定値と一致するように副絞り装置７
を制御する副絞り装置制御器である。
【００１８】１８は給湯用熱交換器３ｂで加熱された給
湯水の温度を給湯水温度として検出して前記給湯水温度
を給湯水温度設定値と一致するように貯湯ポンプ機構１
２を制御する貯湯ポンプ機構制御器であり、１９は貯湯
槽１１に蓄えられた湯量を貯湯量として検出して前記貯
湯量を貯湯量設定値と一致するように給湯用熱交換器３
ｂの出口側に接続された補助絞り装置８ｂを制御する給
湯用補助絞り装置制御器である。
湯水の温度を給湯水温度として検出して前記給湯水温度
を給湯水温度設定値と一致するように貯湯ポンプ機構１
２を制御する貯湯ポンプ機構制御器であり、１９は貯湯
槽１１に蓄えられた湯量を貯湯量として検出して前記貯
湯量を貯湯量設定値と一致するように給湯用熱交換器３
ｂの出口側に接続された補助絞り装置８ｂを制御する給
湯用補助絞り装置制御器である。
【００１９】２０は室内ユニット９が設置された部屋１
０の室温を検出して前記室温を室温設定値と一致するよ
うに空調用熱交換器３ａの出口側に接続された補助絞り
装置８ａを制御する空調用補助絞り装置制御器である。
０の室温を検出して前記室温を室温設定値と一致するよ
うに空調用熱交換器３ａの出口側に接続された補助絞り
装置８ａを制御する空調用補助絞り装置制御器である。
【００２０】２１は並列に接続された複数台の負荷側熱
交換器（本実施例においては、空調用熱交換器３ａと給
湯用熱交換器３ｂ）の優先順位を設定して前記優先順位
に応じて前記複数台の補助絞り装置８ａ、８ｂを制御す
る補助絞り装置制御器である。
交換器（本実施例においては、空調用熱交換器３ａと給
湯用熱交換器３ｂ）の優先順位を設定して前記優先順位
に応じて前記複数台の補助絞り装置８ａ、８ｂを制御す
る補助絞り装置制御器である。
【００２１】次に、以上のような構成の実施例の動作を
説明する。高段側圧縮機構２から圧縮吐出された冷媒
は、空調用熱交換器３ａで部屋１０の空気と、あるいは
給湯用熱交換器３ｂで給湯水と熱交換して、熱を与え凝
縮液化する。このとき高段圧縮機構２の周波数は、高段
圧縮機構制御器１４によって高段圧力（空調用熱交換器
３ａ内あるいは給湯用熱交換器３ｂ内での冷媒の凝縮圧
力）が高段圧力設定値と一致するように操作される。し
たがって高段圧力が適正な圧力に維持されるため、空調
用熱交換器３ａあるいは給湯用熱交換器３ｂで安定して
高温を得ることが可能となる。
説明する。高段側圧縮機構２から圧縮吐出された冷媒
は、空調用熱交換器３ａで部屋１０の空気と、あるいは
給湯用熱交換器３ｂで給湯水と熱交換して、熱を与え凝
縮液化する。このとき高段圧縮機構２の周波数は、高段
圧縮機構制御器１４によって高段圧力（空調用熱交換器
３ａ内あるいは給湯用熱交換器３ｂ内での冷媒の凝縮圧
力）が高段圧力設定値と一致するように操作される。し
たがって高段圧力が適正な圧力に維持されるため、空調
用熱交換器３ａあるいは給湯用熱交換器３ｂで安定して
高温を得ることが可能となる。
【００２２】このようにして、空調用熱交換器３ａ内あ
るいは給湯用熱交換器３ｂ内で対象体に熱を与えて凝縮
液化した冷媒は、副絞り装置７の手前で低段用冷媒と高
段用冷媒とに分岐される。ここで高段用冷媒は副絞り装
置７で減圧されて、周囲に寒冷を発生した後、冷媒対冷
媒熱交換器６にその高段用冷媒入口６ｂから入って高段
用冷媒出口６ｄから出る。一方、低段用冷媒はそのまま
冷媒対冷媒熱交換器６にその低段用冷媒入口６ａから入
り低段用冷媒出口６ｃから出る。したがってその冷媒対
冷媒熱交換器６内では低段用冷媒と減圧されて寒冷を発
生している高段用冷媒とが熱交換する。この結果、低段
用冷媒は冷却されて過冷却度が増大するのに対して、高
段用冷媒は部分的に気化する。
るいは給湯用熱交換器３ｂ内で対象体に熱を与えて凝縮
液化した冷媒は、副絞り装置７の手前で低段用冷媒と高
段用冷媒とに分岐される。ここで高段用冷媒は副絞り装
置７で減圧されて、周囲に寒冷を発生した後、冷媒対冷
媒熱交換器６にその高段用冷媒入口６ｂから入って高段
用冷媒出口６ｄから出る。一方、低段用冷媒はそのまま
冷媒対冷媒熱交換器６にその低段用冷媒入口６ａから入
り低段用冷媒出口６ｃから出る。したがってその冷媒対
冷媒熱交換器６内では低段用冷媒と減圧されて寒冷を発
生している高段用冷媒とが熱交換する。この結果、低段
用冷媒は冷却されて過冷却度が増大するのに対して、高
段用冷媒は部分的に気化する。
【００２３】冷媒対冷媒熱交換器６を出た低段用冷媒
は、主絞り装置４、熱源側熱交換器５を経て低段側圧縮
機構１に吸入される。このとき主絞り装置４は、主絞り
装置制御器１６によって低段側圧縮機構１の吸入部での
冷媒の過熱度（＝低段側吸入過熱度）が低段側吸入過熱
度設定値と一致するように操作される。したがって低段
側吸入過熱度が適正に維持されるため、液圧縮による圧
縮機構の破損防止あるいは低段側圧縮機構１の吐出冷媒
温度の上昇防止が実現でき、さらに低段側圧縮機構１の
効率が向上するものである。また低段側圧縮機構１は、
低段側圧縮機構制御器１５によって低段側圧縮機構１の
吐出圧力（＝中間圧力）が低段側圧縮機構１の吸入圧力
（＝低段圧力）と高段圧力の相乗平均値と一致するよう
に操作される。したがって低段側圧縮機構１、高段側圧
縮機構２での圧縮比が適正に維持されるため、各段の圧
縮機構の効率のよい条件で運転することができる。
は、主絞り装置４、熱源側熱交換器５を経て低段側圧縮
機構１に吸入される。このとき主絞り装置４は、主絞り
装置制御器１６によって低段側圧縮機構１の吸入部での
冷媒の過熱度（＝低段側吸入過熱度）が低段側吸入過熱
度設定値と一致するように操作される。したがって低段
側吸入過熱度が適正に維持されるため、液圧縮による圧
縮機構の破損防止あるいは低段側圧縮機構１の吐出冷媒
温度の上昇防止が実現でき、さらに低段側圧縮機構１の
効率が向上するものである。また低段側圧縮機構１は、
低段側圧縮機構制御器１５によって低段側圧縮機構１の
吐出圧力（＝中間圧力）が低段側圧縮機構１の吸入圧力
（＝低段圧力）と高段圧力の相乗平均値と一致するよう
に操作される。したがって低段側圧縮機構１、高段側圧
縮機構２での圧縮比が適正に維持されるため、各段の圧
縮機構の効率のよい条件で運転することができる。
【００２４】このようにして、低段側圧縮機構１で圧縮
された低段用冷媒は高温となり、冷媒対冷媒熱交換器６
内で部分的に気化した高段用冷媒と合流する。ここで低
段用冷媒は部分的に気化した高段用冷媒により冷却され
た後、高段側圧縮機構２で圧縮される。このとき副絞り
装置７は、副絞り装置制御器１７によって高段側圧縮機
構２の吸入部での冷媒の過熱度（＝高段側吸入過熱度）
が高段側吸入過熱度設定値と一致するように操作され
る。したがって高段側吸入過熱度が適正に維持されるた
め、液圧縮による圧縮機構の破損防止あるいは高段側圧
縮機構２の吐出冷媒温度の上昇防止が実現でき、さらに
高段側圧縮機構２の効率が向上するものである。
された低段用冷媒は高温となり、冷媒対冷媒熱交換器６
内で部分的に気化した高段用冷媒と合流する。ここで低
段用冷媒は部分的に気化した高段用冷媒により冷却され
た後、高段側圧縮機構２で圧縮される。このとき副絞り
装置７は、副絞り装置制御器１７によって高段側圧縮機
構２の吸入部での冷媒の過熱度（＝高段側吸入過熱度）
が高段側吸入過熱度設定値と一致するように操作され
る。したがって高段側吸入過熱度が適正に維持されるた
め、液圧縮による圧縮機構の破損防止あるいは高段側圧
縮機構２の吐出冷媒温度の上昇防止が実現でき、さらに
高段側圧縮機構２の効率が向上するものである。
【００２５】次に、貯湯ポンプ機構１２、貯湯ポンプ機
構制御器１８と、補助絞り装置８ａ、８ｂと給湯用補助
絞り装置制御器１９、空調用補助絞り装置制御器２０、
補助絞り装置制御器２１について説明する。
構制御器１８と、補助絞り装置８ａ、８ｂと給湯用補助
絞り装置制御器１９、空調用補助絞り装置制御器２０、
補助絞り装置制御器２１について説明する。
【００２６】貯湯槽１１内の貯湯量が減少すると、給湯
用補助絞り装置制御器１９によって給湯用補助絞り装置
８ｂを操作して給湯用熱交換器３ｂ内を流れる冷媒流量
を増加させ、給湯用熱交換器３ｂの加熱能力を増大させ
る。一方、給湯用熱交換器３ｂ内の冷媒圧力（＝高段圧
力）は高段側圧縮機構制御器１４、高段側圧縮機構２に
より適正な圧力に維持されているので貯湯ポンプ機構制
御器１８によって検出される給湯水温度（給湯用熱交換
器３ｂで加熱された給湯水の温度）が上昇する。このと
き貯湯ポンプ機構１２は、貯湯ポンプ機構制御器１８に
よって給湯水温度が給湯水温度設定値と一致するように
給湯用熱交換器３ｂ内を流れる冷媒と熱交換する給湯水
量を増加させる。したがって所定の高温の給湯水を短時
間で給湯することができる。
用補助絞り装置制御器１９によって給湯用補助絞り装置
８ｂを操作して給湯用熱交換器３ｂ内を流れる冷媒流量
を増加させ、給湯用熱交換器３ｂの加熱能力を増大させ
る。一方、給湯用熱交換器３ｂ内の冷媒圧力（＝高段圧
力）は高段側圧縮機構制御器１４、高段側圧縮機構２に
より適正な圧力に維持されているので貯湯ポンプ機構制
御器１８によって検出される給湯水温度（給湯用熱交換
器３ｂで加熱された給湯水の温度）が上昇する。このと
き貯湯ポンプ機構１２は、貯湯ポンプ機構制御器１８に
よって給湯水温度が給湯水温度設定値と一致するように
給湯用熱交換器３ｂ内を流れる冷媒と熱交換する給湯水
量を増加させる。したがって所定の高温の給湯水を短時
間で給湯することができる。
【００２７】室内ユニット９を設置した部屋１０を暖房
したい場合、空調用補助絞り装置制御器２０によって空
調用補助絞り装置８ａを操作して空調用熱交換器３ａ内
を流れる冷媒流量を増加させ、空調用熱交換器３ａの加
熱能力を増大させる。一方、空調用熱交換器３ａ内の冷
媒は高段圧縮機構制御器１４、高段側圧縮機構２により
適正な圧力（＝高段圧力設定値）に維持されているので
空調用熱交換器３ａ、室内ファン（図示せず）等によっ
て部屋１０の空気と熱交換させて主邸の高温空気を部屋
１０に吹き出すことにより、部屋１０を短時間で暖房す
ることができる。
したい場合、空調用補助絞り装置制御器２０によって空
調用補助絞り装置８ａを操作して空調用熱交換器３ａ内
を流れる冷媒流量を増加させ、空調用熱交換器３ａの加
熱能力を増大させる。一方、空調用熱交換器３ａ内の冷
媒は高段圧縮機構制御器１４、高段側圧縮機構２により
適正な圧力（＝高段圧力設定値）に維持されているので
空調用熱交換器３ａ、室内ファン（図示せず）等によっ
て部屋１０の空気と熱交換させて主邸の高温空気を部屋
１０に吹き出すことにより、部屋１０を短時間で暖房す
ることができる。
【００２８】また、給湯負荷と空調負荷が同時に発生し
たときに補助絞り装置制御器２１が作動する。
たときに補助絞り装置制御器２１が作動する。
【００２９】まず空調負荷と給湯負荷に優先順位がない
とき、補助絞り装置制御器２１は、給湯用補助絞り装置
制御器１９、空調用補助絞り装置制御器２０による各操
作量で、それぞれ給湯用補助絞り装置８ｂ、空調用補助
絞り装置８ａを操作する。
とき、補助絞り装置制御器２１は、給湯用補助絞り装置
制御器１９、空調用補助絞り装置制御器２０による各操
作量で、それぞれ給湯用補助絞り装置８ｂ、空調用補助
絞り装置８ａを操作する。
【００３０】つぎに空調負荷と給湯負荷に優先順位があ
るときを、給湯を優先的に行いたい場合で説明する。こ
のとき、補助絞り装置制御器２１は、給湯用補助絞り装
置制御器１９による給湯用補助絞り装置８ｂの操作量と
空調用補助絞り装置制御器２０による空調用補助絞り装
置８ａの操作量のうち、給湯用補助絞り装置制御器１９
による操作量を優先的に給湯用絞り装置８ｂに出力する
ことによって給湯負荷にすばやく対応することができ
る。たとえば、給湯用補助絞り装置８ｂは給湯用補助絞
り装置制御器１９による操作量で操作し、空調用補助絞
り装置８ａは空調用補助絞り装置制御器２０による操作
量より小なる操作量で操作することによって、給湯用熱
交換器３ｂに優先的により多くの冷媒を循環させて給湯
用熱交換器３ｂの加熱能力を増大させることができるも
のである。
るときを、給湯を優先的に行いたい場合で説明する。こ
のとき、補助絞り装置制御器２１は、給湯用補助絞り装
置制御器１９による給湯用補助絞り装置８ｂの操作量と
空調用補助絞り装置制御器２０による空調用補助絞り装
置８ａの操作量のうち、給湯用補助絞り装置制御器１９
による操作量を優先的に給湯用絞り装置８ｂに出力する
ことによって給湯負荷にすばやく対応することができ
る。たとえば、給湯用補助絞り装置８ｂは給湯用補助絞
り装置制御器１９による操作量で操作し、空調用補助絞
り装置８ａは空調用補助絞り装置制御器２０による操作
量より小なる操作量で操作することによって、給湯用熱
交換器３ｂに優先的により多くの冷媒を循環させて給湯
用熱交換器３ｂの加熱能力を増大させることができるも
のである。
【００３１】同様に空調を優先的に行いたい場合、補助
絞り装置制御器２１は、空調用補助絞り装置制御器２０
による空調用補助絞り装置８ａの操作量と給湯用補助絞
り装置制御器１９による給湯用補助絞り装置８ｂの操作
量のうち、空調用補助絞り装置制御器２０による操作量
を優先的に空調用絞り装置８ａに出力することによって
空調負荷にすばやく対応することができる。
絞り装置制御器２１は、空調用補助絞り装置制御器２０
による空調用補助絞り装置８ａの操作量と給湯用補助絞
り装置制御器１９による給湯用補助絞り装置８ｂの操作
量のうち、空調用補助絞り装置制御器２０による操作量
を優先的に空調用絞り装置８ａに出力することによって
空調負荷にすばやく対応することができる。
【００３２】なお上記の実施例では、二台の負荷側熱交
換器を並列に接続した構成としたが、負荷側熱交換器の
台数に限定されるものではない。
換器を並列に接続した構成としたが、負荷側熱交換器の
台数に限定されるものではない。
【００３３】なお、本発明の各制御器は、それら制御機
能を発揮する回路の他、コンピュータを利用してソフト
ウェア的に実現されてもよい。
能を発揮する回路の他、コンピュータを利用してソフト
ウェア的に実現されてもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明の２段圧縮ヒート
ポンプシステムは、負荷側熱交換器での高温と高能力を
確保し、かつ二段圧縮ヒートポンプシステム全体を高効
率で安定した信頼性の高い運転が実現できるものであ
る。
ポンプシステムは、負荷側熱交換器での高温と高能力を
確保し、かつ二段圧縮ヒートポンプシステム全体を高効
率で安定した信頼性の高い運転が実現できるものであ
る。
【００３５】また、必要に応じて並列に接続された複数
台の負荷側熱交換器の内のいずれかに優先的に冷媒を循
環させる補助絞り装置制御器により、たとえば給湯ある
いはある部屋の空調を優先させて湯切れ、空調の立上り
時間などを改善できるという長所を有する。
台の負荷側熱交換器の内のいずれかに優先的に冷媒を循
環させる補助絞り装置制御器により、たとえば給湯ある
いはある部屋の空調を優先させて湯切れ、空調の立上り
時間などを改善できるという長所を有する。
【図１】本発明の二段圧縮ヒートポンプシステムの一実
施例の構成図である。
施例の構成図である。
【図２】本発明の二段圧縮ヒートポンプシステムを空調
給湯システムとして用いた一実施例における制御装置を
示す構成図である。
給湯システムとして用いた一実施例における制御装置を
示す構成図である。
１ 低段側圧縮機構 １０ 部屋 ２ 高段側圧縮機構 １１ 貯湯槽 ３ａ 空調用熱交換器 １２ 貯湯ポンプ
機構 ３ｂ 給湯用熱交換器 １３ 貯湯ユニッ
ト ４ 主絞り装置 １４ 高段側圧縮
機構制御器 ５ 熱源側熱交換器 １５ 低段側圧縮
機構制御器 ６ 冷媒対冷媒熱交換器 １６ 主絞り装置
制御器 ６ａ 低段用冷媒入口 １７ 副絞り装置
制御器 ６ｂ 高段用冷媒入口 １８ 貯湯ポンプ
機構制御器 ６ｃ 低段用冷媒出口 １９ 給湯用補助
絞り装置制御器 ６ｄ 高段用冷媒出口 ２０ 空調用補助
絞り装置制御器 ６ｅ 中間合流点 ２１ 補助絞り装
置制御器 ７ 副絞り装置 ８ａ、８ｂ 補助絞り装置 ９ 室内ユニット
機構 ３ｂ 給湯用熱交換器 １３ 貯湯ユニッ
ト ４ 主絞り装置 １４ 高段側圧縮
機構制御器 ５ 熱源側熱交換器 １５ 低段側圧縮
機構制御器 ６ 冷媒対冷媒熱交換器 １６ 主絞り装置
制御器 ６ａ 低段用冷媒入口 １７ 副絞り装置
制御器 ６ｂ 高段用冷媒入口 １８ 貯湯ポンプ
機構制御器 ６ｃ 低段用冷媒出口 １９ 給湯用補助
絞り装置制御器 ６ｄ 高段用冷媒出口 ２０ 空調用補助
絞り装置制御器 ６ｅ 中間合流点 ２１ 補助絞り装
置制御器 ７ 副絞り装置 ８ａ、８ｂ 補助絞り装置 ９ 室内ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田頭 實 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 周波数可変の低段側圧縮機構と周波数可
変の高段側圧縮機構を直列に接続し、これに負荷側熱交
換器、主絞り装置、熱源側熱交換器を接続して主冷凍サ
イクルを構成する二段圧縮ヒートポンプシステムであっ
て、低段用冷媒と高段用冷媒とを熱交換させる冷媒対冷
媒熱交換器の低段用冷媒入口と、副絞り装置を介した前
記冷媒対冷媒熱交換器の高段用冷媒入口が、前記負荷側
熱交換器の出口と接続され、前記冷媒対冷媒熱交換器の
低段用冷媒出口が前記主絞り装置を介して前記熱源側熱
交換器の入口と接続され、前記冷媒対冷媒熱交換器の高
段用冷媒出口が前記低段側圧縮機構と前記高段側圧縮機
構の中間に接続され、さらに前記高段側圧縮機構で圧縮
されて前記負荷側熱交換器の出口に至るまでの冷媒圧力
を高段圧力として検出して高段圧力設定値と一致するよ
うに前記高段側圧縮機構の周波数を制御する高段側圧縮
機構制御器と、前記主絞り装置で減圧されて前記低段側
圧縮機構に吸入される冷媒圧力を低段圧力として検出
し、かつ前記副絞り装置で減圧された冷媒と前記低段側
圧縮機構で圧縮された冷媒の圧力を中間圧力として検出
して前記中間圧力が前記高段圧力と前記低段圧力の相乗
平均値と実質上一致するように前記低段側圧縮機構の周
波数を制御する低段側圧縮機構制御器を備えたことを特
徴とする二段圧縮ヒートポンプシステム。 - 【請求項２】 低段側圧縮機構吸入部での冷媒の過熱度
を低段側吸入過熱度として検出して前記低段側吸入過熱
度が低段側吸入過熱度設定値と一致するように前記主絞
り装置を制御する主絞り装置制御器を備えたことを特徴
とする請求項１記載の二段圧縮ヒートポンプシステム。 - 【請求項３】 高段側圧縮機構吸入部での冷媒の過熱度
を高段側吸入過熱度として検出して前記高段側吸入過熱
度が高段側吸入過熱度設定値と一致するように前記副絞
り装置を制御する副絞り装置制御器を備えたことを特徴
とする請求項２記載の二段圧縮ヒートポンプシステム。 - 【請求項４】 並列に接続された複数台の負荷側熱交換
器の冷媒入口が前記高段側圧縮機構の吐出側と接続さ
れ、前記並列に接続された複数台の負荷側熱交換器の冷
媒出口がそれぞれ複数台の補助絞り装置を介して前記冷
媒対冷媒熱交換器の高段用冷媒入口と前記副絞り装置に
分岐して接続され、前記複数台の負荷側熱交換器のうち
少なくとも１台が給湯用熱交換器として利用されて、貯
湯槽、流量可変の貯湯ポンプ機構等を接続して給湯ユニ
ットを構成し、さらに前記給湯用熱交換器で加熱された
給湯水の温度を給湯水温度として検出して前記給湯水温
度を給湯水温度設定値と一致するように前記貯湯ポンプ
機構を制御する貯湯ポンプ機構制御器を備えたことを特
徴とする請求項３記載の二段圧縮ヒートポンプシステ
ム。 - 【請求項５】 貯湯槽に蓄えられた湯量を貯湯量として
検出して前記貯湯量を貯湯量設定値と一致するように前
記複数台の補助絞り装置のうち前記給湯用熱交換器出口
側に接続された補助絞り装置を制御する給湯用補助絞り
装置制御器を備えたことを特徴とする請求項４記載の二
段圧縮ヒートポンプシステム。 - 【請求項６】 並列に接続された複数台の負荷側熱交換
器の冷媒入口が前記高段側圧縮機構の吐出側と接続さ
れ、前記並列に接続された複数台の負荷側熱交換器の冷
媒出口がそれぞれ複数台の補助絞り装置を介して前記冷
媒対冷媒熱交換器の高段用冷媒入口と前記副絞り装置に
接続され、前記複数台の負荷側熱交換器のうち少なくと
も１台が空調用熱交換器として利用されて、室内ファン
等とともに室内ユニットを構成し、さらに前記室内ユニ
ットが設置された部屋の室温を検出して前記室温を室温
設定値と一致するように前記複数台の補助絞り装置のう
ち前記空調用熱交換器出口側に接続された補助絞り装置
を制御する空調用補助絞り装置制御器を備えたことを特
徴とする請求項３記載の二段圧縮ヒートポンプシステ
ム。 - 【請求項７】 並列に接続された複数台の負荷側熱交換
器の冷媒入口が前記高段側圧縮機構の吐出側と接続さ
れ、前記並列に接続された複数台の負荷側熱交換器の冷
媒出口がそれぞれ複数台の補助絞り装置を介して前記冷
媒対冷媒熱交換器の高段用冷媒入口と前記副絞り装置に
接続され、さらに前記複数台の負荷側熱交換器のうちで
優先順位を設定して前記優先順位に応じて前記複数台の
補助絞り装置を制御する補助絞り装置制御器を備えたこ
とを特徴とする請求項３記載の二段圧縮ヒートポンプシ
ステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3253541A JPH0593552A (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 二段圧縮ヒートポンプシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3253541A JPH0593552A (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 二段圧縮ヒートポンプシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0593552A true JPH0593552A (ja) | 1993-04-16 |
Family
ID=17252806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3253541A Pending JPH0593552A (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 二段圧縮ヒートポンプシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0593552A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007147218A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Daikin Ind Ltd | 冷凍装置 |
| US7802441B2 (en) | 2004-05-12 | 2010-09-28 | Electro Industries, Inc. | Heat pump with accumulator at boost compressor output |
| US7849700B2 (en) | 2004-05-12 | 2010-12-14 | Electro Industries, Inc. | Heat pump with forced air heating regulated by withdrawal of heat to a radiant heating system |
| WO2015045247A1 (ja) | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 三菱重工業株式会社 | ヒートポンプシステム、及び、ヒートポンプ式給湯器 |
| JP2017511871A (ja) * | 2014-03-04 | 2017-04-27 | コンヴェクタ アクチェンゲゼルシャフト | 冷却設備 |
| CN107278253A (zh) * | 2016-09-07 | 2017-10-20 | 徐生恒 | 空气能双级热泵空调系统 |
| WO2024004558A1 (ja) * | 2022-06-30 | 2024-01-04 | 株式会社前川製作所 | 冷凍装置及び冷凍装置の制御方法 |
-
1991
- 1991-10-01 JP JP3253541A patent/JPH0593552A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7802441B2 (en) | 2004-05-12 | 2010-09-28 | Electro Industries, Inc. | Heat pump with accumulator at boost compressor output |
| US7849700B2 (en) | 2004-05-12 | 2010-12-14 | Electro Industries, Inc. | Heat pump with forced air heating regulated by withdrawal of heat to a radiant heating system |
| JP2007147218A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Daikin Ind Ltd | 冷凍装置 |
| WO2015045247A1 (ja) | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 三菱重工業株式会社 | ヒートポンプシステム、及び、ヒートポンプ式給湯器 |
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| WO2018045507A1 (zh) * | 2016-09-07 | 2018-03-15 | 徐生恒 | 空气能双级热泵空调系统 |
| WO2024004558A1 (ja) * | 2022-06-30 | 2024-01-04 | 株式会社前川製作所 | 冷凍装置及び冷凍装置の制御方法 |
| TWI883469B (zh) * | 2022-06-30 | 2025-05-11 | 日商前川製作所股份有限公司 | 冷凍裝置及冷凍裝置之控制方法 |
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