JP2013113534A - Heat pump system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、暖房や給湯のために用いられるヒートポンプシステムに関するものである。 The present invention relates to a heat pump system used for heating and hot water supply.
従来、給湯や暖房のために水をヒートポンプサイクルにより加熱する事が行われている。例えば、特許文献１に示されるようなヒートポンプシステムでは、高温での出湯を効率よく行うために低段側サイクルと高段側のサイクルをカスケードコンデンサで連結したものが用いられている。ここで、前記カスケードコンデンサは低段側サイクルについては凝縮器として働き、高段側サイクルについては蒸発器としての機能を発揮するものである。 Conventionally, water is heated by a heat pump cycle for hot water supply or heating. For example, in a heat pump system as disclosed in Patent Document 1, a system in which a low-stage cycle and a high-stage cycle are connected by a cascade capacitor in order to efficiently perform hot water discharge at a high temperature is used. Here, the cascade capacitor functions as a condenser for the low-stage cycle, and functions as an evaporator for the high-stage cycle.
このように構成することで、１つのヒートポンプサイクルを用いた場合に比べて、水を高温に加熱する用途であってもＣＯＰを向上させることが可能となる。 By comprising in this way, compared with the case where one heat pump cycle is used, it becomes possible to improve COP even if it is a use which heats water to high temperature.
より具体的な各サイクルの制御方法の一例を挙げると、特許文献１に示されるようなヒートポンプシステムでは、低段側サイクルの低段側圧縮機はカスケードコンデンサに流入する高段側冷媒の圧力が常に一定となるようにその吐出容量又は駆動周波数が制御されているとともに、高段側サイクルの高段側圧縮機は目標出湯温度となるようにその吐出容量又は駆動周波数が制御されている。 As an example of a more specific control method for each cycle, in the heat pump system as shown in Patent Document 1, the low-stage compressor in the low-stage cycle has a high-stage refrigerant pressure flowing into the cascade condenser. The discharge capacity or drive frequency is controlled so as to be always constant, and the discharge capacity or drive frequency of the high stage compressor of the high stage side cycle is controlled so as to reach the target hot water temperature.
しかしながら、上述したような従来用いられている各圧縮機の制御方法及び制御構成では、前記ヒートポンプシステムに対して求められている更なるエネルギー効率の改善を実現することは難しい。 However, it is difficult to realize further improvement in energy efficiency required for the heat pump system with the conventional control method and control configuration of each compressor as described above.
そこで、本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、簡単でありながらも従来よりも高ＣＯＰ運転が可能となる各圧縮機の制御構成を有するヒートポンプシステムを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a heat pump system having a control configuration of each compressor that is simple but can be operated at a higher COP than conventional ones. And
すなわち、本発明のヒートポンプシステムは、低段側圧縮機、カスケードコンデンサ、低段側膨張弁、低段側エバポレータの順で低段側冷媒が循環するように構成された低段側サイクルと、高段側圧縮機、高段側コンデンサ、高段側膨張弁、前記カスケードコンデンサの順で高段側冷媒が循環するように構成された高段側サイクルと、前記低段側圧縮機と、前記高段側圧縮機を制御する圧縮機制御部と、を備え、前記低段側エバポレータにおいて前記低段側冷媒が外気から吸熱し、前記カスケードコンデンサにおいて前記低段側冷媒の放熱により前記高段側冷媒が加熱され、前記高段側コンデンサにおいて前記高温冷媒の放熱により水が加熱されるように構成されたヒートポンプシステムであって、前記ヒートポンプシステムが、前記水の温度を測定する第１温度センサと、外気温を測定する第２温度センサと、前記カスケードコンデンサにおける高段側冷媒の蒸発温度を測定する第３温度センサと、を更に備え、前記圧縮機制御部が、前記第１温度センサで測定される水温と、目標出湯温度との偏差が小さくなるように前記高段側圧縮機を制御するとともに、前記第３温度センサで測定される高段側冷媒の蒸発温度と、前記水温及び前記第２温度センサで測定される外気温に基づいて設定される目標蒸発温度との偏差が小さくなるように前記低段側圧縮機を制御するように構成されていることを特徴とする。 That is, the heat pump system of the present invention includes a low-stage cycle configured such that a low-stage refrigerant circulates in the order of a low-stage compressor, a cascade condenser, a low-stage expansion valve, and a low-stage evaporator. A high stage side cycle configured to circulate a high stage side refrigerant in the order of a stage side compressor, a high stage side condenser, a high stage side expansion valve, and the cascade condenser; the low stage side compressor; A compressor control unit that controls the stage side compressor, wherein the low stage side refrigerant absorbs heat from outside air in the low stage side evaporator, and the cascade stage condenser radiates heat from the low stage side refrigerant to cause the high stage side refrigerant to Is heated, and water is heated by the heat radiation of the high-temperature refrigerant in the high-stage condenser, wherein the heat pump system A first temperature sensor that measures the outside air temperature, a second temperature sensor that measures the outside air temperature, and a third temperature sensor that measures the evaporation temperature of the high-stage refrigerant in the cascade capacitor, and the compressor controller The high stage compressor is controlled so that the deviation between the water temperature measured by the first temperature sensor and the target hot water temperature becomes small, and the evaporation of the high stage refrigerant measured by the third temperature sensor The low-stage compressor is controlled so that a deviation between a temperature and a target evaporation temperature set based on an outside air temperature measured by the water temperature and the second temperature sensor is small. It is characterized by.
このようなものであれば、従来常に一定となるように制御されていた高段側冷媒の蒸発温度を現在の出湯温度と現在の外気温に基づいて逐次変更するように構成されているので、使用条件に合わせて運転効率を最適化することができる。 If this is the case, the evaporating temperature of the high-stage refrigerant, which has been controlled so as to be always constant, is configured to sequentially change based on the current hot water temperature and the current outside air temperature. The operating efficiency can be optimized according to the usage conditions.
また、第１温度センサ及び第２温度センサは従来からヒートポンプシステムの制御を行うために用いられているものであり、新たに第３温度センサを設けて高温側冷媒の蒸発温度をモニタリングするだけで、高ＣＯＰ運転が可能となるため、制御構成の複雑化を防ぐことができる。 In addition, the first temperature sensor and the second temperature sensor are conventionally used for controlling the heat pump system, and a third temperature sensor is newly provided to monitor the evaporation temperature of the high-temperature side refrigerant. Further, since high COP operation is possible, complication of the control configuration can be prevented.
さらに、前記低段側圧縮機は高温側冷媒の蒸発温度、すなわち、中間圧力のみを制御しており、前記高段側圧縮機は出湯温度のみをそれぞれ独立に制御しているので制御則も簡単なものにできる。 Furthermore, the low-stage compressor controls only the evaporating temperature of the high-temperature side refrigerant, that is, the intermediate pressure, and the high-stage compressor independently controls only the tapping temperature, so the control law is simple. Can be anything.
なお、上述したような水温と外気温に基づいて目標蒸発温度を逐次変更するという構成は、本願発明者が鋭意研究の結果、前述したパラメータが変化すると高ＣＯＰを実現する最適な蒸発温度、中間圧力が変化していくという従来知られていなかった現象を見出したことにより初めてなされたものである。 In addition, the configuration in which the target evaporation temperature is sequentially changed based on the water temperature and the outside temperature as described above is an optimum evaporation temperature that achieves a high COP when the above-described parameter changes as a result of intensive studies by the inventor. It was made for the first time by finding a phenomenon that was not known in the past that the pressure changed.
目標蒸発温度を簡単に逐次変更するための具体的な構成としては、水温と、外気温の組み合わせごとに目標蒸発温度を記憶した目標蒸発温度記憶部を更に備え、前記圧縮機制御部が、前記第１温度センサで測定された水温と前記第２温度センサで測定された外気温に基づいて前記前記目標蒸発温度記憶部に記憶されている目標蒸発温度を取得するように構成されたものであればよい。このようなものであれば、水温と、外気温から定まる使用条件ごとに最もＣＯＰが高くなる蒸発温度を実験的に予め取得しておき、その実験結果に基づいて簡単に最適制御を行うことができる。 A specific configuration for easily and sequentially changing the target evaporation temperature further includes a target evaporation temperature storage unit that stores a target evaporation temperature for each combination of water temperature and outside air temperature, and the compressor control unit includes The target evaporating temperature stored in the target evaporating temperature storage unit is acquired based on the water temperature measured by the first temperature sensor and the outside air temperature measured by the second temperature sensor. That's fine. If this is the case, the evaporating temperature at which the COP is highest for each use condition determined from the water temperature and the outside air temperature is experimentally acquired in advance, and optimal control can be easily performed based on the experimental results. it can.
本発明と同等の効果を得られる別のヒートポンプシステムとしては、低段側圧縮機、カスケードコンデンサ、低段側膨張弁、低段側エバポレータの順で低段側冷媒が循環するように構成された低段側サイクルと、高段側圧縮機、高段側コンデンサ、高段側膨張弁、前記カスケードコンデンサの順で高段側冷媒が循環するように構成された高段側サイクルと、前記低段側圧縮機と、前記高段側圧縮機を制御する圧縮機制御部と、を備え、前記低段側エバポレータにおいて前記低段側冷媒が外気から吸熱し、前記カスケードコンデンサにおいて前記低段側冷媒の放熱により前記高段側冷媒が加熱され、前記高段側コンデンサにおいて前記高温冷媒の放熱により水が加熱されるように構成されたヒートポンプシステムであって、前記ヒートポンプシステムが、前記水の温度を測定する第１温度センサと、外気温を測定する第２温度センサと、前記カスケードコンデンサにおける高段側冷媒の圧力を測定する圧力センサと、を更に備え、前記圧縮機制御部が、前記第１温度センサで測定される水温と、目標出湯温度との偏差が小さくなるように前記高段側圧縮機を制御するとともに、前記圧力センサで測定される高段側冷媒の圧力から換算される蒸発温度と、前記水温及び前記第２温度センサで測定される外気温に基づいて設定される目標蒸発温度との偏差が小さくなるように前記低段側圧縮機を制御するように構成されていることを特徴とする。 As another heat pump system that can obtain the same effect as the present invention, the low-stage side refrigerant is circulated in the order of the low-stage compressor, the cascade condenser, the low-stage expansion valve, and the low-stage evaporator. A low-stage side cycle, a high-stage side compressor, a high-stage side condenser, a high-stage side expansion valve, a high-stage side cycle configured to circulate a high-stage side refrigerant in the order of the cascade condenser, and the low-stage side cycle A compressor for controlling the high-stage compressor, the low-stage evaporator absorbs heat from the outside air in the low-stage evaporator, and the cascade condenser stores the low-stage refrigerant. The heat pump system is configured such that the high-stage refrigerant is heated by heat radiation, and water is heated by the heat radiation of the high-temperature refrigerant in the high-stage condenser. A first temperature sensor that measures the temperature of the water, a second temperature sensor that measures the outside air temperature, and a pressure sensor that measures the pressure of the high-stage refrigerant in the cascade capacitor, and the compression The machine control unit controls the high-stage compressor so that a deviation between the water temperature measured by the first temperature sensor and the target hot water temperature becomes small, and the high-stage refrigerant measured by the pressure sensor The low-stage compressor is controlled so that the deviation between the evaporation temperature converted from the pressure of the gas and the target evaporation temperature set based on the water temperature and the outside air temperature measured by the second temperature sensor is small. It is comprised as follows.
このように本発明のヒートポンプシステムによれば、加熱される水温と外気温の組み合わせに応じて、高温側冷媒の蒸発温度を最もＣＯＰが高くなる値に変更することができ、従来のヒートポンプシステムよりもエネルギー効率を向上させることができる。 As described above, according to the heat pump system of the present invention, the evaporation temperature of the high-temperature side refrigerant can be changed to a value at which the COP becomes the highest according to the combination of the heated water temperature and the outside air temperature. Can also improve energy efficiency.
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１に示すように本実施形態のヒートポンプシステム１００は、例えば給湯や暖房のために用いられるものであり、特に８０℃の高温のお湯を出湯する事が可能なように構成してある。 As shown in FIG. 1, the heat pump system 100 of the present embodiment is used, for example, for hot water supply or heating, and is particularly configured to discharge hot water at a high temperature of 80 ° C.
前記ヒートポンプシステム１００は、それぞれ冷媒特性の異なる低段側サイクル１と高段側サイクル３を１つのカスケードコンデンサ２で連結した、いわゆるカスケードサイクルである。すなわち、前記ヒートポンプシステム１００は、室外に設けられる低段側サイクル１と室内に設けられる高段側サイクル３と各部の制御を行う制御機構を備えている。そして、前記高段側サイクル３を構成する高段側コンデンサ３３と、暖房給湯端末４１との間には水の流路４が形成してあり、流路４中に設けてあるポンプにより、必要な量の水が前記高段側コンデンサ３３へと流入して加熱されお湯となるようにしてある。なお、本明細書では水とは冷水及び温水を含む概念として記述しており、水温Ｔｗもいわゆる湯温の概念を含むものである。 The heat pump system 100 is a so-called cascade cycle in which a low-stage cycle 1 and a high-stage cycle 3 having different refrigerant characteristics are connected by a single cascade capacitor 2. That is, the heat pump system 100 includes a low-stage cycle 1 provided outdoors, a high-stage cycle 3 provided indoors, and a control mechanism that controls each part. And the water flow path 4 is formed between the high stage side capacitor | condenser 33 which comprises the said high stage side cycle 3, and the heating hot-water supply terminal 41, and it is required by the pump provided in the flow path 4. A large amount of water flows into the high-stage condenser 33 and is heated to become hot water. In this specification, water is described as a concept including cold water and hot water, and the water temperature Tw also includes the concept of so-called hot water temperature.
各部について説明する。 Each part will be described.
前記低段側サイクル１は、低段側圧縮機１１、低段側四方弁１２、カスケードコンデンサ２、低段側膨張弁１４、低段側エバポレータ１５、前記低段側圧縮機１１の順で低段側冷媒が循環するように構成してある。 The low-stage cycle 1 includes a low-stage compressor 11, a low-stage four-way valve 12, a cascade condenser 2, a low-stage expansion valve 14, a low-stage evaporator 15, and the low-stage compressor 11 in this order. The stage side refrigerant is configured to circulate.
前記高段側サイクル３は、高段側圧縮機３１、高段側四方弁３２、高段側コンデンサ３３、高段側膨張弁３４、前記カスケードコンデンサ２、前記高段側圧縮機３１の順で高段側冷媒が循環するように構成してある。 The high-stage cycle 3 includes a high-stage compressor 31, a high-stage four-way valve 32, a high-stage condenser 33, a high-stage expansion valve 34, the cascade condenser 2, and the high-stage compressor 31 in this order. The high stage side refrigerant is configured to circulate.
すなわち、各サイクルが協業することにより、前記低段側エバポレータ１５において前記低段側冷媒が外気から吸熱し、前記カスケードコンデンサ２において前記低段側冷媒の放熱により前記高段側冷媒が加熱され、前記高段側コンデンサ３３において前記高温冷媒の放熱により水が加熱されるように構成してある。 That is, by the cooperation of each cycle, the low-stage side refrigerant in the low-stage evaporator 15 absorbs heat from the outside air, and the cascade condenser 2 heats the high-stage side refrigerant by the heat radiation of the low-stage side refrigerant, In the high stage side capacitor 33, water is heated by the heat radiation of the high temperature refrigerant.
さらに、本実施形態のヒートポンプシステム１００は、前記流路４上に設けられており、前記高段側コンデンサ３３から暖房給湯端末４１に流入する水の温度を測定する第１温度センサＴ１と、前記低段側エバポレータ１５の近傍に設けられており、外気温Ｔａを測定する第２温度センサＴ２と、前記高段側サイクル３において高段側膨張弁３４とカスケードコンデンサ２への流入口との間に設けられており、前記カスケードコンデンサ２における高段側冷媒の蒸発温度Ｔｃを測定する第３温度センサＴ３と、を備えている。 Furthermore, the heat pump system 100 of the present embodiment is provided on the flow path 4, and includes a first temperature sensor T1 that measures the temperature of water flowing from the high-stage condenser 33 into the heating hot water supply terminal 41; Provided in the vicinity of the low-stage evaporator 15 and between the second temperature sensor T2 for measuring the outside air temperature Ta and the high-stage side expansion valve 34 and the inlet to the cascade condenser 2 in the high-stage side cycle 3 And a third temperature sensor T3 for measuring the evaporation temperature Tc of the higher stage refrigerant in the cascade capacitor 2.
前記制御機構Cは、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ、入出力インターフェース等を備えたいわゆるコンピュータであって、前記メモリに格納されたプログラムが実行されることにより少なくとも、図２の機能ブロック図に示すように蒸発温度記憶部６、圧縮機制御部５、としての機能を発揮するものである。 The control mechanism C is a so-called computer having a CPU, a memory, an A / D, a D / A converter, an input / output interface, etc., and at least when the program stored in the memory is executed, at least as shown in FIG. As shown in the functional block diagram, it functions as the evaporation temperature storage unit 6 and the compressor control unit 5.
前記蒸発温度記憶部６は、水温Ｔｗと、外気温Ｔａの組み合わせごとに最もＣＯＰを高くすることができる高段側冷媒の蒸発温度Ｔｃを記憶したものである。例えば、この蒸発温度Ｔｃは、水温Ｔｗと外気温Ｔａの組み合わせをそれぞれ変えて、最もＣＯＰが高くなる蒸発温度Ｔｃを予め実験的に求めておき、相関式により算出される値である。 The evaporating temperature storage unit 6 is obtained by storing the temperature T w, the evaporation temperature Tc of the high-stage side refrigerant can be increased most COP for each combination of the outside air temperature Ta. For example, the evaporation temperature Tc, by changing the combination of the water temperature T w and the outside air temperature Ta, respectively, the most COP is advance becomes seeking evaporation temperature Tc experimentally in advance high value calculated by the correlation equation.
前記圧縮機制御部５は、前記低段側圧縮機１１を制御する低段側圧縮機制御部５１と、前記高段側圧縮機３１を制御する高段側圧縮機制御部５３とから構成してあり、本実施形態では各圧縮機に設けられているインバータに目標値と測定値の偏差を入力することにより各圧縮機の回転数を制御してそれぞれの冷媒吐出容量を制御するように構成してある。 The compressor controller 5 includes a low-stage compressor controller 51 that controls the low-stage compressor 11 and a high-stage compressor controller 53 that controls the high-stage compressor 31. In this embodiment, the refrigerant discharge capacity is controlled by controlling the rotation speed of each compressor by inputting the deviation between the target value and the measured value to the inverter provided in each compressor. It is.
より具体的には前記高段側圧縮機制御部５３は、前記第１温度センサＴ１で測定される水温Ｔｗと、目標出湯温度Ｔｒｗとの偏差が小さくなるように前記高段側圧縮機３１を制御するように構成してある。また、前記低段側圧縮機制御部５１は、前記第３温度センサＴ３で測定される高段側冷媒の蒸発温度Ｔｃと、前記水温Ｔｗ及び前記第２温度センサＴ２で測定される外気温Ｔａに基づいて設定される蒸発温度Ｔｒｃとの偏差が小さくなるように前記低段側圧縮機１１を制御するように構成してある。ここで、前記低段側圧縮機制御部５１は、測定された水温Ｔｗと外気温Ｔａの組み合わせに該当する目標蒸発温度Ｔｒｃを前記蒸発温度記憶部６から検索し、取得された値を目標蒸発温度Ｔｒｃとして逐次変更していくように構成してある。 The more specifically the high pressure side compressor control unit 53, the water temperature T w which is measured by the first temperature sensor T1, the target hot water temperature T rw and the high-stage compressor so that the deviation becomes small 31 is controlled. Further, the low-stage compressor controller 51, the outside air temperature to be measured and the evaporation temperature Tc of the high-stage side refrigerant measured by the third temperature sensor T3, with the water temperature T w and the second temperature sensor T2 The low-stage compressor 11 is controlled so that the deviation from the evaporation temperature Trc set based on T a becomes small. Here, the low-stage compressor controller 51 searches the target evaporation temperature T rc corresponding to the combination of the measured temperature T w and the outside air temperature T a from the evaporation temperature storage unit 6, the obtained values Are sequentially changed as the target evaporation temperature T rc .
すなわち、図３のＴ−Ｓ線図に示すように、水温Ｔｗと、外気温Ｔａに応じて低段側サイクル１と高段側サイクル３との間で熱交換が行われる中間圧力、高段側冷媒の蒸発温度Ｔｃを適宜変更していくことにより、中間圧力をどのような場合でも一定に保っている場合に比べて向上させることができる。具体的には、目標出湯温度Ｔｒｗを５５℃、外気温Ｔａ度―１５℃〜＋２０℃、加熱能力１４ｋＷに設定している場合、従来の中間圧一定制御を用いた場合に比べて本実施形態では平均で２．８％程度ＣＯＰを向上させることができる。特に低外気温Ｔａ度（−１５℃）では、５．３％ＣＯＰを向上させることができ、本実施形態のヒートポンプは特に寒冷地においてそのエネルギー効率を向上させる効果が顕著となる。また、図１及び図２に示されるように従来設けられていなかった第３温度センサＴ３を設けるとともに、簡単な制御則を導入するだけでこのようなエネルギー効率の改善を実現することができる。 That is, as shown in T-S diagram in FIG. 3, the water temperature T w and, intermediate pressure heat exchange is performed between the low-stage cycle 1 and the high-stage cycle 3 in accordance with the outside air temperature T a, By appropriately changing the evaporation temperature Tc of the high-stage refrigerant, the intermediate pressure can be improved as compared with the case where the intermediate pressure is kept constant in any case. This Specifically, a target hot water temperature T rw 55 ° C., air temperature T a of -15 ℃ ~ + 20 ℃, if you set the heating capacity 14 kW, compared with the case of using the conventional intermediate pressure constant control In the embodiment, the COP can be improved by about 2.8% on average. In particular low outside air temperature T a degree (-15 ° C.), can be improved 5.3% COP, the heat pump of this embodiment is effective to improve the energy efficiency becomes conspicuous especially in cold climates. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, such an improvement in energy efficiency can be realized by providing a third temperature sensor T3 which has not been provided conventionally and introducing a simple control law.
その他の実施形態について説明する。 Other embodiments will be described.
前記実施形態では、カスケードコンデンサと、高段側膨張弁との間に第３温度センサを設けていたが、この第３温度センサの代わりに圧力センサを設けても構わない。そして、前記圧縮機制御部が、前記第１温度センサで測定される水温と、目標出湯温度との偏差が小さくなるように前記高段側圧縮機を制御するとともに、前記圧力センサで測定される高段側冷媒の圧力から換算される蒸発温度と、前記水温及び前記第２温度センサで測定される外気温に基づいて設定される目標蒸発温度との偏差が小さくなるように前記低段側圧縮機を制御するように構成してあれば、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。 In the said embodiment, although the 3rd temperature sensor was provided between the cascade capacitor | condenser and the high stage side expansion valve, you may provide a pressure sensor instead of this 3rd temperature sensor. The compressor control unit controls the high-stage compressor so that a deviation between the water temperature measured by the first temperature sensor and the target hot water temperature is small, and is measured by the pressure sensor. The low-stage compression is performed so that the deviation between the evaporation temperature converted from the pressure of the high-stage refrigerant and the target evaporation temperature set based on the water temperature and the outside air temperature measured by the second temperature sensor is small. If it is configured to control the machine, the same effect as in the above embodiment can be obtained.
さらに、目標蒸発温度は予め目標温度記憶部に記憶させておくのではなく、実験的に決定された相関式に測定された水温と外気温を代入して逐次算出するようにしても構わない。 Further, the target evaporation temperature may not be stored in the target temperature storage unit in advance, but may be sequentially calculated by substituting the measured water temperature and the outside air temperature into an experimentally determined correlation equation.
また、各温度センサの設けられる位置は、目的とする測定対象の温度が測定できる場所であればどこであっても構わない。 Further, the position where each temperature sensor is provided may be anywhere as long as the temperature of the target measurement target can be measured.
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。 In addition, various modifications and combinations of embodiments may be performed without departing from the spirit of the present invention.
１００・・・ヒートポンプシステム
１ ・・・低段側サイクル
１１ ・・・低段側圧縮機
１４ ・・・低段側膨張弁
１５ ・・・低段側エバポレータ
２ ・・・カスケードコンデンサ
３ ・・・高段側サイクル
３１ ・・・高段側圧縮機
３３ ・・・高段側コンデンサ
３４ ・・・高段側膨張弁
５ ・・・圧縮機制御部
６ ・・・目標蒸発温度記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Heat pump system 1 ... Low stage side cycle 11 ... Low stage side compressor 14 ... Low stage side expansion valve 15 ... Low stage side evaporator 2 ... Cascade capacitor 3 ... High stage side cycle 31 ・ ・ ・ High stage side compressor 33 ・ ・ ・ High stage side condenser 34 ・ ・ ・ High stage side expansion valve 5 ・ ・ ・ Compressor control unit 6 ・ ・ ・ Target evaporation temperature storage unit
Claims (3)
高段側圧縮機、高段側コンデンサ、高段側膨張弁、前記カスケードコンデンサの順で高段側冷媒が循環するように構成された高段側サイクルと、
前記低段側圧縮機と、前記高段側圧縮機を制御する圧縮機制御部と、を備え、
前記低段側エバポレータにおいて前記低段側冷媒が外気から吸熱し、前記カスケードコンデンサにおいて前記低段側冷媒の放熱により前記高段側冷媒が加熱され、前記高段側コンデンサにおいて前記高温冷媒の放熱により水が加熱されるように構成されたヒートポンプシステムであって、
前記ヒートポンプシステムが、前記水の温度を測定する第１温度センサと、外気温を測定する第２温度センサと、前記カスケードコンデンサにおける高段側冷媒の蒸発温度を測定する第３温度センサと、を更に備え、
前記圧縮機制御部が、前記第１温度センサで測定される水温と、目標出湯温度との偏差が小さくなるように前記高段側圧縮機を制御するとともに、
前記第３温度センサで測定される高段側冷媒の蒸発温度と、前記水温及び前記第２温度センサで測定される外気温に基づいて設定される目標蒸発温度との偏差が小さくなるように前記低段側圧縮機を制御するように構成されていることを特徴とするヒートポンプシステム。 A low-stage cycle configured such that a low-stage refrigerant circulates in the order of a low-stage compressor, a cascade condenser, a low-stage expansion valve, and a low-stage evaporator;
A high-stage cycle configured such that a high-stage refrigerant circulates in the order of a high-stage compressor, a high-stage condenser, a high-stage expansion valve, and the cascade condenser;
The low-stage compressor, and a compressor controller that controls the high-stage compressor,
In the low-stage evaporator, the low-stage refrigerant absorbs heat from the outside air, and in the cascade condenser, the high-stage refrigerant is heated by heat radiation of the low-stage refrigerant, and in the high-stage condenser by heat radiation of the high-temperature refrigerant. A heat pump system configured to heat water,
The heat pump system includes a first temperature sensor that measures the temperature of the water, a second temperature sensor that measures the outside air temperature, and a third temperature sensor that measures the evaporation temperature of the high-stage refrigerant in the cascade capacitor. In addition,
The compressor control unit controls the high-stage compressor so that a deviation between a water temperature measured by the first temperature sensor and a target hot water temperature is small,
The deviation between the evaporating temperature of the higher stage refrigerant measured by the third temperature sensor and the target evaporating temperature set based on the water temperature and the outside air temperature measured by the second temperature sensor is reduced. A heat pump system configured to control a low-stage compressor.
前記圧縮機制御部が、前記第１温度センサで測定された水温と前記第２温度センサで測定された外気温に基づいて前記前記目標蒸発温度記憶部に記憶されている目標蒸発温度を取得するように構成された請求項１記載のヒートポンプシステム。 A target evaporation temperature storage unit that stores a target evaporation temperature for each combination of water temperature and outside air temperature;
The compressor control unit obtains a target evaporation temperature stored in the target evaporation temperature storage unit based on a water temperature measured by the first temperature sensor and an outside air temperature measured by the second temperature sensor. The heat pump system according to claim 1 configured as described above.
高段側圧縮機、高段側コンデンサ、高段側膨張弁、前記カスケードコンデンサの順で高段側冷媒が循環するように構成された高段側サイクルと、
前記低段側圧縮機と、前記高段側圧縮機を制御する圧縮機制御部と、を備え、
前記低段側エバポレータにおいて前記低段側冷媒が外気から吸熱し、前記カスケードコンデンサにおいて前記低段側冷媒の放熱により前記高段側冷媒が加熱され、前記高段側コンデンサにおいて前記高温冷媒の放熱により水が加熱されるように構成されたヒートポンプシステムであって、
前記ヒートポンプシステムが、前記水の温度を測定する第１温度センサと、外気温を測定する第２温度センサと、前記カスケードコンデンサにおける高段側冷媒の圧力を測定する圧力センサと、を更に備え、
前記圧縮機制御部が、前記第１温度センサで測定される水温と、目標出湯温度との偏差が小さくなるように前記高段側圧縮機を制御するとともに、
前記圧力センサで測定される高段側冷媒の圧力から換算される蒸発温度と、前記水温及び前記第２温度センサで測定される外気温に基づいて設定される目標蒸発温度との偏差が小さくなるように前記低段側圧縮機を制御するように構成されていることを特徴とするヒートポンプシステム。
A low-stage cycle configured such that a low-stage refrigerant circulates in the order of a low-stage compressor, a cascade condenser, a low-stage expansion valve, and a low-stage evaporator;
A high-stage cycle configured such that a high-stage refrigerant circulates in the order of a high-stage compressor, a high-stage condenser, a high-stage expansion valve, and the cascade condenser;
The low-stage compressor, and a compressor controller that controls the high-stage compressor,
In the low-stage evaporator, the low-stage refrigerant absorbs heat from the outside air, and in the cascade condenser, the high-stage refrigerant is heated by heat radiation of the low-stage refrigerant, and in the high-stage condenser by heat radiation of the high-temperature refrigerant. A heat pump system configured to heat water,
The heat pump system further comprises a first temperature sensor that measures the temperature of the water, a second temperature sensor that measures the outside air temperature, and a pressure sensor that measures the pressure of the high-stage refrigerant in the cascade capacitor,
The compressor control unit controls the high-stage compressor so that a deviation between a water temperature measured by the first temperature sensor and a target hot water temperature is small,
The deviation between the evaporation temperature converted from the pressure of the high-stage refrigerant measured by the pressure sensor and the target evaporation temperature set based on the water temperature and the outside air temperature measured by the second temperature sensor is small. Thus, the heat pump system is configured to control the low-stage compressor.
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