JP2016133238A - Heat pump cycle device - Google Patents

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博 安孫子
Hiroshi Abiko
博 安孫子
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat pump cycle device restricting vibration of an injection piping and having a degree of freedom improved.SOLUTION: A heat pump cycle device 100 connects between a water refrigerant heat exchanger 3 and a first expansion valve 4 and connects with an intermediate pressure part of a compressor 1 and has an injection piping 14 having a second expansion valve 22 and a capillary tube 23 assembled in series. The injection piping 14 has a bypass pipe 15 bypassing the capillary tube 23 and is provided with a solenoid valve 21. Control means 60 closes the solenoid valve 21 when a refrigerant circuit is energized as a heating cycle, performs a starting time injection control with the second expansion valve 22 being set to have a minimum opening degree, and when the refrigerant circuit is being operated as the heating cycle, opens and closes the solenoid valve 21 in reference to the expansion valve/solenoid valve control table and at the same time performs an operation time injection control for adjusting a degree of opening of the second expansion valve 22.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ヒートポンプサイクル装置に係わり、詳細には、圧縮機の中間圧力部に液冷媒のインジェクションが行えるヒートポンプサイクル装置に関する。   The present invention relates to a heat pump cycle device, and more particularly to a heat pump cycle device capable of injecting liquid refrigerant into an intermediate pressure portion of a compressor.

従来、ヒートポンプサイクル装置としては、空気調和機が代表的な装置であり、圧縮機の吐出冷媒温度の上昇を抑制するために、圧縮機の中間圧力部に液冷媒をインジェクション(以下、液インジェクションと記載)するインジェクション配管を備えたものが提案されている(例えば、特許文献1)。   Conventionally, as a heat pump cycle apparatus, an air conditioner is a typical apparatus, and in order to suppress an increase in the refrigerant discharge refrigerant temperature, liquid refrigerant is injected into an intermediate pressure portion of the compressor (hereinafter referred to as liquid injection). The one provided with the injection pipe to be described is proposed (for example, Patent Document 1).

特許文献1に開示されている空気調和機は、圧縮機と、四方弁と、利用側熱交換器と、膨張弁と、熱源側熱交換器とが順次冷媒配管で接続された冷媒回路を備え、利用側熱交換器と膨張弁とを接続する冷媒配管から分岐して圧縮機の中間圧力部と接続され、膨張弁を備えたインジェクション配管設けられている。   The air conditioner disclosed in Patent Document 1 includes a refrigerant circuit in which a compressor, a four-way valve, a use side heat exchanger, an expansion valve, and a heat source side heat exchanger are sequentially connected by a refrigerant pipe. An injection pipe provided with an expansion valve is provided by branching from a refrigerant pipe connecting the use side heat exchanger and the expansion valve and connected to an intermediate pressure portion of the compressor.

一方、ヒートポンプサイクル装置の1つであり、ヒートポンプ式温冷水空気調和機やヒートポンプ式給湯装置等、利用側熱交換器が水と冷媒との熱交換を行う水冷媒熱交換器であり、水と冷媒との熱交換により温水を生成するヒートポンプサイクル装置が存在する。このようなヒートポンプサイクル装置においても、圧縮機に液インジェクションを行うために膨張弁を備えたインジェクション配管を設けたものが提案されている。   On the other hand, it is one of the heat pump cycle devices, and is a water-refrigerant heat exchanger in which the use side heat exchanger exchanges heat between water and refrigerant, such as a heat pump hot / cold water air conditioner and a heat pump hot water supply device. There is a heat pump cycle device that generates hot water by heat exchange with a refrigerant. Also in such a heat pump cycle apparatus, what provided the injection piping provided with the expansion valve in order to perform liquid injection to a compressor is proposed.

一般に、ヒートポンプサイクル装置は、低外気温度(0℃以下)で暖房運転や給湯運転を行う場合等、圧縮機が高圧縮比運転となって圧縮機の吐出冷媒温度が上昇すると、吐出冷媒温度保護制御が働いて頻繁に圧縮機が停止/再起動を繰り返す恐れがあり、安定したヒートポンプサイクル装置の運転が行えない恐れがある。   In general, the heat pump cycle device protects the discharge refrigerant temperature when the discharge refrigerant temperature of the compressor rises due to the high compression ratio operation, such as when heating operation or hot water supply operation is performed at a low outside air temperature (0 ° C. or less). There is a possibility that the compressor will frequently stop / restart due to the control, and there is a possibility that stable heat pump cycle apparatus cannot be operated.

インジェクション配管を備えたヒートポンプサイクル装置では、暖房運転や給湯運転を行っている際に吐出冷媒温度の上昇を抑えるため、インジェクション配管に備えられた膨張弁を所定開度で開き、利用側熱交換器あるいは水冷媒熱交換器で凝縮した液冷媒の一部を圧縮機の中間圧力部に注入する。このように、圧縮機に液インジェクションを行って圧縮機内部を冷却することで、圧縮機の吐出冷媒温度上昇を抑制できるので、吐出冷媒温度保護制御が働くことによって頻繁に圧縮機が停止/再起動することを防ぎ、ヒートポンプサイクル装置の運転を安定して行えるようにしている。   In a heat pump cycle device equipped with an injection pipe, the expansion valve provided in the injection pipe is opened at a predetermined opening in order to suppress an increase in the discharge refrigerant temperature during a heating operation or a hot water supply operation, and the use side heat exchanger Alternatively, a part of the liquid refrigerant condensed by the water refrigerant heat exchanger is injected into the intermediate pressure portion of the compressor. In this way, by performing liquid injection on the compressor to cool the inside of the compressor, an increase in the discharge refrigerant temperature of the compressor can be suppressed, so that the compressor is frequently stopped / restarted by the discharge refrigerant temperature protection control. Starting is prevented and the operation of the heat pump cycle device can be performed stably.

特開平8−210709号公報(第4〜6頁、第2図)JP-A-8-210709 (pages 4-6, FIG. 2)

上記のような液インジェクションが行えるヒートポンプサイクル装置においては、一般的に、暖房運転を開始する際の圧縮機起動時は、膨張弁を全閉としてインジェクション配管での冷媒の流通を遮断する、つまり、圧縮機への液インジェクションを行わない。圧縮機の起動時は、冷媒とともに冷凍機油が吐出されることで、圧縮機内部の冷凍機油量が一時的に減少する。この状態で液インジェクションにより圧縮機内部に液冷媒が注入されると、冷凍機油が希釈されて圧縮機の機構部で潤滑不足となるためである。   In the heat pump cycle device capable of performing liquid injection as described above, generally, when starting the compressor when starting the heating operation, the expansion valve is fully closed to interrupt the flow of the refrigerant in the injection pipe, that is, Do not inject liquid into the compressor. When the compressor is started, the amount of refrigerating machine oil inside the compressor is temporarily reduced by discharging the refrigerating machine oil together with the refrigerant. This is because if the liquid refrigerant is injected into the compressor by liquid injection in this state, the refrigeration oil is diluted and the mechanical portion of the compressor becomes insufficiently lubricated.

また、ヒートポンプサイクル装置が暖房運転中で、暖房負荷が低い等の理由により圧縮機が低回転で駆動している場合も、圧縮機への液インジェクションを行わない。圧縮機が低回転で駆動しているときは、圧縮機内部の温度が高くならず吐出冷媒温度も高くならないので、圧縮機内部を冷却する必要がない(吐出冷媒温度保護制御が働いて頻繁に圧縮機が停止/再起動することがない)ためであり、この状態で多量の液インジェクションを行うことによって圧縮機の内部温度が必要以上に低下することを防ぐためである。   Further, even when the heat pump cycle device is in a heating operation and the compressor is driven at a low rotation due to a low heating load, liquid injection to the compressor is not performed. When the compressor is driven at a low speed, the temperature inside the compressor does not increase and the discharge refrigerant temperature does not rise, so there is no need to cool the compressor inside (the discharge refrigerant temperature protection control works frequently. This is because the compressor is not stopped / restarted), and the internal temperature of the compressor is prevented from lowering more than necessary by performing a large amount of liquid injection in this state.

しかし、膨張弁が全閉とされてインジェクション配管での冷媒の流通が遮断されている場合は、圧縮機の運転によりインジェクション配管内部(インジェクション配管における、圧縮機のインジェクション配管接続口と膨張弁との間)に圧力変動が発生し、これに起因するインジェクション配管の振動が発生する恐れがある。   However, if the expansion valve is fully closed and the refrigerant flow in the injection pipe is blocked, the operation of the compressor causes the inside of the injection pipe (the connection between the injection pipe connection port of the compressor and the expansion valve in the injection pipe). Pressure fluctuation may occur during this period, which may cause vibration of the injection piping.

特に、圧縮機がロータリー圧縮機である場合は、機構部のロータの回転によって圧縮機のインジェクション配管内部の圧力が上昇/下降を繰り返す(ロータがインジェクション配管接続口付近にくればインジェクション配管内部の圧力が上昇し、ロータがインジェクション配管接続口から遠ざかればインジェクション配管内部の圧力が下降する)ため、インジェクション配管の振動が発生し、インジェクション配管の振動に起因する騒音が発生するという問題があった。また、インジェクション配管の振動によりインジェクション配管の接続部等の信頼性が低下するといった問題があった。   In particular, when the compressor is a rotary compressor, the pressure inside the injection pipe of the compressor repeatedly increases / decreases due to the rotation of the rotor of the mechanical unit (if the rotor comes near the injection pipe connection port, the pressure inside the injection pipe) When the rotor is moved away from the injection pipe connection port, the pressure inside the injection pipe is lowered), causing vibration of the injection pipe, and noise due to the vibration of the injection pipe. In addition, there is a problem that the reliability of the connection portion of the injection pipe decreases due to the vibration of the injection pipe.

上述したインジェクション配管の振動を抑制するためには、インジェクション配管に備える膨張弁として、暖房運転の際に圧縮機起動時の冷凍機油の希釈や運転中の圧縮機内部温度の過度の低下を発生させない程度の、極少量の液冷媒が流せる開度とできるものを選択し、暖房運転の際の圧縮機起動時や圧縮機の低回転駆動時は、膨張弁を上記極少量の液冷媒が流せる開度としてインジェクション配管に冷媒が流れるようにすることで、インジェクション配管内部の圧力変動を抑制することも考えられる。しかし、膨張弁は、一般的に極少量の冷媒を安定して流すことが困難であるという問題があった。また、極少量の液冷媒が流せる開度とするためには呼び径の大きな膨張弁は使いにくく、膨張弁の選択幅が狭くなってヒートポンプサイクル装置の設計自由度が低下するという問題があった。   In order to suppress the vibration of the injection pipe described above, as an expansion valve provided in the injection pipe, it does not cause dilution of refrigeration oil at the time of starting the compressor or excessive decrease in the internal temperature of the compressor during operation during heating operation. Select an opening that allows a very small amount of liquid refrigerant to flow, and open the expansion valve to allow the above-mentioned small amount of liquid refrigerant to flow when the compressor is started during heating operation or when the compressor is driven at a low speed. It is also conceivable that the pressure fluctuation in the injection pipe is suppressed by allowing the refrigerant to flow through the injection pipe. However, the expansion valve generally has a problem that it is difficult to flow a very small amount of refrigerant stably. In addition, in order to achieve an opening that allows a very small amount of liquid refrigerant to flow, an expansion valve with a large nominal diameter is difficult to use, and the selection range of the expansion valve is narrowed, which reduces the design flexibility of the heat pump cycle device. .

本発明は以上述べた問題点を解決し、インジェクション配管の振動を抑制し、かつ、設計自由度を向上させたヒートポンプサイクル装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a heat pump cycle device that suppresses vibration of injection piping and improves design flexibility.

本発明は上述の課題を解決するものであって、本発明のヒートポンプサイクル装置は、圧縮機と利用側熱交換器と第1膨張弁と熱源側熱交換器とを順次冷媒配管で接続し、一端が冷媒配管における水冷媒熱交換器と第1膨張弁の間に接続されるとともに他端が圧縮機の中間圧力部に接続され流量規制手段と第2膨張弁が直列に組み込まれたインジェクション配管を有する冷媒回路と、凝縮圧力検出手段と、圧縮機の回転数制御を行う制御手段とを備えたものであって、インジェクション配管には、流量規制手段をバイパスし開閉手段を備えたバイパス管が設けられている。そして、制御手段は、冷媒回路を暖房サイクルとして起動するときは、圧縮機の温度が予め定められた温度となるまで開閉手段を閉じ、圧縮機の温度が予め定められた温度となった後冷媒回路を暖房サイクルとして運転しているときは、凝縮圧力検出手段で検出した凝縮圧力および圧縮機の回転数に応じて、開閉手段の開閉制御を行うものである。   This invention solves the above-mentioned subject, The heat pump cycle device of this invention connects a compressor, a use side heat exchanger, a 1st expansion valve, and a heat source side heat exchanger in order with refrigerant piping, Injection pipe in which one end is connected between the water-refrigerant heat exchanger and the first expansion valve in the refrigerant pipe and the other end is connected to the intermediate pressure portion of the compressor, and the flow rate regulating means and the second expansion valve are incorporated in series. A refrigerant circuit, a condensing pressure detecting means, and a control means for controlling the rotational speed of the compressor, and the injection pipe includes a bypass pipe that bypasses the flow rate regulating means and includes an opening / closing means. Is provided. And when the control means starts the refrigerant circuit as a heating cycle, the control means closes the opening / closing means until the temperature of the compressor reaches a predetermined temperature, and the refrigerant after the temperature of the compressor reaches the predetermined temperature. When the circuit is operated as a heating cycle, opening / closing control of the opening / closing means is performed according to the condensing pressure detected by the condensing pressure detecting means and the rotational speed of the compressor.

本発明のヒートポンプサイクル装置は、暖房サイクルでの起動時や暖房運転中の、インジェクション配管内部での圧力変動に起因する振動を抑制することができる。   The heat pump cycle device of the present invention can suppress vibration caused by pressure fluctuation inside the injection pipe during startup in a heating cycle or during heating operation.

本発明の実施形態における、ヒートポンプサイクル装置の構成図である。It is a lineblock diagram of a heat pump cycle device in an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における、膨張弁/電磁弁制御テーブルである。It is an expansion valve / solenoid valve control table in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における、制御手段で行うメインルーチンに関する処理の流れを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the flow of the process regarding the main routine performed by the control means in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における、サブルーチンの一つである起動時インジェクション制御に関する処理の流れを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the flow of the process regarding the injection control at the time of starting which is one of the subroutines in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における、サブルーチンの一つである運転時インジェクション制御に関する処理の流れを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the flow of the process regarding the injection control during driving | operation which is one of the subroutines in embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、床暖房装置やラジエタ等の室内ユニットを有し、水冷媒熱交換器で水と冷媒との熱交換が行われるヒートポンプサイクル装置を例として説明することとする。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. As an embodiment, a heat pump cycle device having an indoor unit such as a floor heating device or a radiator and performing heat exchange between water and refrigerant in a water refrigerant heat exchanger will be described as an example. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

図1は、本発明によるヒートポンプサイクル装置の構成を示している。このヒートポンプサイクル装置100は、ロータリー圧縮機1(以下、圧縮機1と記載する)、四方弁2、冷媒と水との熱交換を行う利用側熱交換器である水冷媒熱交換器3、第1膨張弁4、熱源側熱交換器5、アキュムレータ6が順に冷媒配管11で接続されて冷媒回路10が構成されており、四方弁2により冷媒回路10における冷媒循環方向を切り換えるように構成されている。   FIG. 1 shows a configuration of a heat pump cycle apparatus according to the present invention. The heat pump cycle apparatus 100 includes a rotary compressor 1 (hereinafter referred to as a compressor 1), a four-way valve 2, a water-refrigerant heat exchanger 3 that is a use-side heat exchanger that performs heat exchange between refrigerant and water, 1 expansion valve 4, heat source side heat exchanger 5 and accumulator 6 are connected in order by refrigerant piping 11, and refrigerant circuit 10 is constituted, and it is constituted so that the refrigerant circulation direction in refrigerant circuit 10 may be switched by four-way valve 2. Yes.

冷媒回路10には、一端が冷媒配管11における水冷媒熱交換器3と第1膨張弁4の間に、他端が圧縮機1の中間圧力部1aに各々接続され、流量規制手段であるキャピラリーチューブ23と第2膨張弁22が直列に組み込まれたインジェクション配管14が設けられている。また、キャピラリーチューブ23の両端には、開閉手段である電磁弁21を備えたバイパス管15が接続されている。   One end of the refrigerant circuit 10 is connected between the water refrigerant heat exchanger 3 and the first expansion valve 4 in the refrigerant pipe 11, and the other end is connected to the intermediate pressure part 1 a of the compressor 1. An injection pipe 14 in which a tube 23 and a second expansion valve 22 are incorporated in series is provided. In addition, a bypass pipe 15 having an electromagnetic valve 21 as an opening / closing means is connected to both ends of the capillary tube 23.

第1膨張弁4および第2膨張弁22は、ステッピングモータを用いて弁の開度をパルス制御可能としたものである。また、キャピラリーチューブ23は、第2膨張弁22を最小開度としたときに第2膨張弁22を通過する冷媒量よりも少ない冷媒量が流れるものが選択され、例えば、ヒートポンプサイクル装置100を暖房運転で起動する際に、キャピラリーチューブ23と最小開度とされた第2膨張弁22によって、圧縮機1に液インジェクションされる液冷媒量を圧縮機1の冷凍機油の希釈がごく僅かとなる極少量とできるものが選択されている。   The first expansion valve 4 and the second expansion valve 22 use a stepping motor to enable pulse control of the valve opening. In addition, the capillary tube 23 is selected such that when the second expansion valve 22 is at the minimum opening, a flow amount of refrigerant smaller than the amount of refrigerant passing through the second expansion valve 22 is selected. For example, the heat pump cycle device 100 is heated. When starting up by operation, the amount of liquid refrigerant injected into the compressor 1 by the capillary tube 23 and the second expansion valve 22 having the minimum opening is extremely small so that the refrigerating machine oil of the compressor 1 is diluted very little. A small amount is selected.

冷媒配管11における圧縮機1の吐出口付近には、圧縮機1から吐出された冷媒の温度(吐出冷媒温度)を検出するための吐出冷媒温度センサ51が備えられている。また、圧縮機1の密閉容器の下方には、圧縮機1の温度を検出するための圧縮機温度センサ52が備えられている。   A discharge refrigerant temperature sensor 51 for detecting the temperature of refrigerant discharged from the compressor 1 (discharge refrigerant temperature) is provided near the discharge port of the compressor 1 in the refrigerant pipe 11. A compressor temperature sensor 52 for detecting the temperature of the compressor 1 is provided below the sealed container of the compressor 1.

冷媒配管11における水冷媒熱交換器3と第1膨張弁4との間には、第1膨張弁4付近の冷媒温度を検出する冷媒温度センサ53が、また、冷媒配管11における第1膨張弁4と熱源側熱交換器5との間には、熱源側熱交換器5の温度を検出する熱交温度センサ54が、それぞれ備えられている。   Between the water-refrigerant heat exchanger 3 and the first expansion valve 4 in the refrigerant pipe 11, a refrigerant temperature sensor 53 that detects the refrigerant temperature in the vicinity of the first expansion valve 4 is also provided. Between the heat source side heat exchanger 5 and the heat source side heat exchanger 5, a heat exchange temperature sensor 54 for detecting the temperature of the heat source side heat exchanger 5 is provided.

熱源側熱交換器5の近傍には、外気温度を検出するための外気温度センサ55が設けられている。また、冷媒配管11における圧縮機1の吐出側(四方弁2と水冷媒熱交換器3との間)には、凝縮圧力検出手段である圧力センサ50が備えられている。   In the vicinity of the heat source side heat exchanger 5, an outside air temperature sensor 55 for detecting the outside air temperature is provided. Further, a pressure sensor 50 serving as a condensation pressure detecting means is provided on the refrigerant pipe 11 on the discharge side of the compressor 1 (between the four-way valve 2 and the water refrigerant heat exchanger 3).

水冷媒熱交換器3には、冷媒配管11と水配管16が接続されており、水配管16には室内ユニット40に水を循環させるための循環ポンプ30が設けられ、循環ポンプ30の駆動により冷媒と熱交換された水が図1に示す矢印80の方向に循環するように構成されている。また、水配管16における水冷媒熱交換器3の水の入口側には、水冷媒熱交換器3に流入する水の温度を検出する戻り温度センサ56が、水配管16における水冷媒熱交換器3の水の出口側には、水冷媒熱交換器3から流出するする水の温度を検出する往き温度センサ57が、それぞれ備えられている。   The water refrigerant heat exchanger 3 is connected to the refrigerant pipe 11 and the water pipe 16, and the water pipe 16 is provided with a circulation pump 30 for circulating water through the indoor unit 40. The water exchanged with the refrigerant is configured to circulate in the direction of the arrow 80 shown in FIG. A return temperature sensor 56 for detecting the temperature of the water flowing into the water refrigerant heat exchanger 3 is provided on the water inlet side of the water refrigerant heat exchanger 3 in the water pipe 16. 3 is provided with a forward temperature sensor 57 for detecting the temperature of water flowing out of the water-refrigerant heat exchanger 3.

以上説明した構成の他に、ヒートポンプサイクル装置100には制御手段60が備えられている。制御手段60は、各温度センサで検出した温度や圧力センサ50で検出した凝縮圧力を入力し、あるいは、図示しないリモコン等による使用者からの運転要求に応じて、圧縮機1や循環ポンプ30の駆動制御、四方弁2の切り換え制御、電磁弁21の開閉制御、第1膨張弁4および第2膨張弁22の開度調整等といった、ヒートポンプサイクル装置100の制御を行う。   In addition to the configuration described above, the heat pump cycle apparatus 100 is provided with a control means 60. The control means 60 inputs the temperature detected by each temperature sensor and the condensing pressure detected by the pressure sensor 50, or the compressor 1 and the circulation pump 30 according to the operation request from the user by a remote controller (not shown). The heat pump cycle device 100 is controlled such as drive control, switching control of the four-way valve 2, opening / closing control of the electromagnetic valve 21, opening adjustment of the first expansion valve 4 and the second expansion valve 22, and the like.

また、図1では、ヒートポンプサイクル装置100を、冷媒回路10を暖房サイクルとして運転したときの冷媒流れ方向を矢印70で、第2膨張弁22を所定の開度としてインジェクション配管14に冷媒が流れた場合の冷媒流れ方向を矢印90で、それぞれ示している。尚、ヒートポンプサイクル装置100において、冷媒回路10を冷房サイクルとして運転したときの冷媒流れ方向は、圧縮機1と四方弁2との間を除いて暖房サイクルとして運転したときの冷媒流れ方向(矢印70の方向)と逆方向となるが、冷房サイクル時の冷媒流れ方向の記載は省略している。また、冷媒回路10を冷房サイクルとして運転しているときは、第2膨張弁22が全閉とされる。冷房サイクル時は、インジェクション配管14の両端における圧力の高低が暖房運転時と逆となる、すなわち、インジェクション配管14における圧縮機1側の圧力が、冷媒配管11との接続側の圧力より高くなる。この状態では、圧縮機1の中間圧力部1aから冷媒配管11に向かってインジェクション配管14内を冷媒が流れるので、これを防ぐために第2膨張弁22が全閉とされる。   In FIG. 1, when the heat pump cycle device 100 is operated with the refrigerant circuit 10 operated as a heating cycle, the refrigerant flow direction is indicated by an arrow 70, the second expansion valve 22 is set to a predetermined opening, and the refrigerant flows into the injection pipe 14. The refrigerant flow direction in each case is indicated by arrows 90. In the heat pump cycle device 100, the refrigerant flow direction when the refrigerant circuit 10 is operated as a cooling cycle is the refrigerant flow direction when the refrigerant circuit 10 is operated as a heating cycle except between the compressor 1 and the four-way valve 2 (arrow 70). The direction of the refrigerant flow during the cooling cycle is omitted. Further, when the refrigerant circuit 10 is operated as a cooling cycle, the second expansion valve 22 is fully closed. During the cooling cycle, the level of pressure at both ends of the injection pipe 14 is opposite to that during heating operation. That is, the pressure on the compressor 1 side in the injection pipe 14 is higher than the pressure on the connection side with the refrigerant pipe 11. In this state, since the refrigerant flows in the injection pipe 14 from the intermediate pressure portion 1a of the compressor 1 toward the refrigerant pipe 11, the second expansion valve 22 is fully closed to prevent this.

次に、本発明のヒートポンプサイクル装置100における、冷媒回路10の動作やその作用・効果について、図1および図2を用いて説明する。尚、以下の説明では、ヒートポンプサイクル装置100が暖房運転を行う場合、つまり、冷媒回路10を暖房サイクルとして運転する場合を例に挙げて説明する。   Next, the operation | movement of the refrigerant circuit 10 and its effect | action and effect in the heat pump cycle apparatus 100 of this invention are demonstrated using FIG. 1 and FIG. In the following description, the case where the heat pump cycle apparatus 100 performs the heating operation, that is, the case where the refrigerant circuit 10 operates as the heating cycle will be described as an example.

制御手段60の図示しない記憶部には、図2に示す膨張弁/電磁弁制御テーブル200が記憶されている。この膨張弁/電磁弁制御テーブル200は、後述する運転時インジェクション制御を行うためのものであり、冷媒回路10を暖房サイクルとして運転しているときの電磁弁21の開閉制御および第2膨張弁22の開度調整を行うためのものである。尚、この膨張弁/電磁弁制御テーブル200は、予め試験等による確認結果に基づいて作成し制御手段60に記憶されている。   An expansion valve / electromagnetic valve control table 200 shown in FIG. 2 is stored in a storage unit (not shown) of the control means 60. This expansion valve / solenoid valve control table 200 is for performing injection control during operation, which will be described later, and controls the opening / closing of the solenoid valve 21 and the second expansion valve 22 when the refrigerant circuit 10 is operated as a heating cycle. This is for adjusting the opening degree. The expansion valve / solenoid valve control table 200 is created in advance based on the confirmation result of a test or the like and stored in the control means 60.

膨張弁/電磁弁制御テーブル200には、圧力センサ50で検出する凝縮圧力(以降、凝縮圧力HPと記載)および圧縮機1の回転数(以降、圧縮機回転数Fと記載)に対応して、電磁弁21の開閉および第2膨張弁22の開度が定められている。尚、第2膨張弁22の開度は、前述したようにステッピングモータで制御されるので、膨張弁/電磁弁制御テーブル200には、各凝縮圧力HPおよび圧縮機回転数Fにおける第2膨張弁22の開度に対応した、ステッピングモータに加えるパルス数(単位:P)が定められている。また、第2膨張弁22の開度とパルス数との関係は、パルス数が50Pの時が第2膨張弁22の最小開度(第2膨張弁22を通過する冷媒量が最小量となる開度)、パルス数が500Pの時が最大開度(第2膨張弁22を通過する冷媒量が最大量となる開度)、となっている。尚、パルス数が0Pの時は、第2膨張弁22は全閉(第2膨張弁22を冷媒が通過できない状態)となる。また、圧縮機回転数Fは制御手段60によって制御されており、制御手段60は、現在の圧縮機回転数Fを記憶部に記憶し、圧縮機回転数Fを変更する毎に更新を行っている。   The expansion valve / solenoid valve control table 200 corresponds to the condensing pressure detected by the pressure sensor 50 (hereinafter referred to as condensing pressure HP) and the rotational speed of the compressor 1 (hereinafter referred to as compressor rotational speed F). The opening / closing of the electromagnetic valve 21 and the opening of the second expansion valve 22 are determined. Since the opening degree of the second expansion valve 22 is controlled by the stepping motor as described above, the expansion valve / solenoid valve control table 200 includes the second expansion valve at each condensing pressure HP and the compressor rotational speed F. The number of pulses (unit: P) applied to the stepping motor corresponding to the opening of 22 is determined. Further, the relationship between the opening of the second expansion valve 22 and the number of pulses indicates that the minimum opening of the second expansion valve 22 (the amount of refrigerant passing through the second expansion valve 22 is the minimum amount) when the number of pulses is 50P. Opening degree), and when the number of pulses is 500 P, the maximum opening degree (the opening degree at which the amount of refrigerant passing through the second expansion valve 22 becomes the maximum amount) is obtained. When the number of pulses is 0P, the second expansion valve 22 is fully closed (a state in which refrigerant cannot pass through the second expansion valve 22). The compressor speed F is controlled by the control means 60, and the control means 60 stores the current compressor speed F in the storage unit and updates it every time the compressor speed F is changed. Yes.

例えば、低外気温度における暖房運転時は要求される運転能力が高いため、圧縮機1の回転数を上昇させて水冷媒熱交換器3における冷媒流量を増加させる必要がある。しかし、圧縮機1の回転数を上昇させると、圧縮機1の内部温度が上昇し圧縮機1の吐出圧力が性能上限値に近づく恐れがある。そこで、圧縮機1に液インジェクションを行うことで、圧縮機1が冷却され、また、インジェクション配管14から圧縮機1に戻る冷媒によって水冷媒熱交換器3における冷媒流量も増加する。一方、液インジェクション量が多すぎると、圧縮機1の内部温度が必要以上に低下するとともに、液冷媒によって圧縮機1の冷凍機油が希釈されて圧縮機1の潤滑不良が発生する恐れがある。   For example, since the required operating capacity is high during heating operation at a low outside air temperature, it is necessary to increase the refrigerant flow rate in the water-refrigerant heat exchanger 3 by increasing the rotation speed of the compressor 1. However, when the rotation speed of the compressor 1 is increased, the internal temperature of the compressor 1 increases and the discharge pressure of the compressor 1 may approach the performance upper limit value. Therefore, by performing liquid injection on the compressor 1, the compressor 1 is cooled, and the refrigerant flow rate in the water refrigerant heat exchanger 3 is also increased by the refrigerant returning from the injection pipe 14 to the compressor 1. On the other hand, when the amount of liquid injection is too large, the internal temperature of the compressor 1 is unnecessarily lowered and the refrigerating machine oil of the compressor 1 is diluted by the liquid refrigerant, which may cause poor lubrication of the compressor 1.

本実施例の膨張弁/電磁弁制御テーブル200では、上述した圧縮機1の内部温度の上昇抑制や水冷媒熱交換器3での冷媒流量を調整するため、および、液インジェクションによる圧縮機1の潤滑不良発生を防ぐために、凝縮圧力HPおよび圧縮機回転数Fに対応づけて電磁弁21の開閉および第2膨張弁22の開度が定められている。尚、第2膨張弁22の開度は、予め試験等で確認して定められたものである。   In the expansion valve / solenoid valve control table 200 of this embodiment, the above-described increase in the internal temperature of the compressor 1 is adjusted, the refrigerant flow rate in the water refrigerant heat exchanger 3 is adjusted, and the compressor 1 by liquid injection is used. In order to prevent the occurrence of poor lubrication, the opening / closing of the electromagnetic valve 21 and the opening of the second expansion valve 22 are determined in association with the condensation pressure HP and the compressor rotational speed F. Note that the opening degree of the second expansion valve 22 is determined in advance by a test or the like.

膨張弁/電磁弁制御テーブル200では、凝縮圧力HPが3.5MPa以上である場合は、圧縮機回転数Fが30rps未満で電磁弁が閉、パルス数が50P(最小開度に相当)と定められている。また、圧縮機回転数Fが30rps以上50rps未満で電磁弁が開、パルス数が200Pと定められている。また、圧縮機回転数Fが50rps以上70rps未満で電磁弁が開、パルス数が350Pと定められている。そして、圧縮機回転数Fが70rps以上で電磁弁が開、パルス数が500P(最大開度に相当)と定められている。   In the expansion valve / solenoid valve control table 200, when the condensing pressure HP is 3.5 MPa or more, the compressor speed F is less than 30 rps, the solenoid valve is closed, and the number of pulses is 50 P (corresponding to the minimum opening). It has been. Further, the solenoid valve is opened and the number of pulses is set to 200 P when the compressor rotational speed F is 30 rps or more and less than 50 rps. Further, the solenoid valve is opened and the number of pulses is set to 350 P when the compressor rotation speed F is 50 rps or more and less than 70 rps. When the compressor rotational speed F is 70 rps or higher, the solenoid valve is opened and the number of pulses is 500 P (corresponding to the maximum opening).

凝縮圧力HPが3.5MPa以上である場合は、圧縮機1の吐出圧力が性能上限に達する可能性が高く、また、圧縮機回転数Fが高いほど圧縮機1の吐出圧力が高くなる。従って、凝縮圧力HPが3.5MPa以上かつ圧縮機回転数Fが30rps以上である場合は、インジェクション配管14を流れて圧縮機1の中間圧力部1aに注入される液冷媒量を多くして圧縮機1を冷却し吐出圧力の上昇を抑制するように、圧縮機回転数Fが高くなるほど第2膨張弁22の開度が大きくなるようにパルス数が定められている。   When the condensation pressure HP is 3.5 MPa or more, the discharge pressure of the compressor 1 is likely to reach the upper limit of performance, and the discharge pressure of the compressor 1 increases as the compressor rotation speed F increases. Therefore, when the condensing pressure HP is 3.5 MPa or more and the compressor rotational speed F is 30 rps or more, the amount of liquid refrigerant flowing through the injection pipe 14 and injected into the intermediate pressure portion 1a of the compressor 1 is increased and compressed. The number of pulses is determined so that the opening degree of the second expansion valve 22 increases as the compressor speed F increases so as to cool the machine 1 and suppress the increase in discharge pressure.

尚、圧縮機回転数Fが30rps未満である場合は、電磁弁21を閉と定められるとともに第2膨張弁22に加えるパルス数を50Pとして第2膨張弁22を最小開度と定められている。これは、凝縮圧力HPが3.5MPa以上であっても、圧縮機回転数Fが30rps以上である場合と比べて圧縮機1の吐出圧力が性能上限に達する可能性が低いこと、および、圧縮機1の内部温度が必要以上に低下することや液冷媒によって圧縮機1の冷凍機油が希釈されて圧縮機1の潤滑不良が発生することを防ぐことを考慮して、最小開度とした第2膨張弁22とキャピラリーチューブ23により圧縮機1の中間圧力部1aに注入される液冷媒量を極少とするためである。   When the compressor rotational speed F is less than 30 rps, the electromagnetic valve 21 is determined to be closed, and the number of pulses applied to the second expansion valve 22 is set to 50P, and the second expansion valve 22 is determined to be the minimum opening. . This is because, even when the condensation pressure HP is 3.5 MPa or more, it is less likely that the discharge pressure of the compressor 1 will reach the upper limit of the performance than when the compressor rotation speed F is 30 rps or more, and the compression In consideration of preventing the internal temperature of the machine 1 from being lowered more than necessary and preventing the refrigerant oil of the compressor 1 from being diluted by the liquid refrigerant to cause poor lubrication of the compressor 1, the first opening is set to the minimum. This is because the amount of liquid refrigerant injected into the intermediate pressure portion 1a of the compressor 1 by the two expansion valve 22 and the capillary tube 23 is minimized.

上記と同様に、凝縮圧力HPが2.5MPa以上3.0MPa未満である場合や、3.0MPa以上3.5MPa未満である場合についても、圧縮機回転数Fに応じて電磁弁21の開閉制御を行うとともに、圧縮機1を冷却し吐出圧力の上昇を抑制するような液インジェクション量となる第2膨張弁22の開度に対応したパルス数が定められている。ここでも、圧縮機1の吐出圧力が性能上限に達する可能性が低いと考えられる場合や、圧縮機1の内部温度が必要以上に低下するとともに液冷媒によって冷凍機油が希釈されて圧縮機1の潤滑不良が発生する恐れがある場合は、電磁弁21を閉とするとともに第2膨張弁22に加えるパルス数を50Pとして第2膨張弁22を最小開度とすることで、圧縮機1の中間圧力部1aに注入される液冷媒量を極少としている。   Similarly to the above, when the condensing pressure HP is 2.5 MPa or more and less than 3.0 MPa, or when the condensation pressure HP is 3.0 MPa or more and less than 3.5 MPa, the opening / closing control of the electromagnetic valve 21 is performed according to the compressor rotational speed F. The number of pulses corresponding to the opening of the second expansion valve 22 is determined to be a liquid injection amount that cools the compressor 1 and suppresses an increase in discharge pressure. Here again, when it is considered that the discharge pressure of the compressor 1 is unlikely to reach the upper limit of performance, or when the internal temperature of the compressor 1 is unnecessarily lowered, the refrigeration oil is diluted with liquid refrigerant and the compressor 1 If there is a risk of poor lubrication, the solenoid valve 21 is closed and the number of pulses applied to the second expansion valve 22 is set to 50 P, and the second expansion valve 22 is set to the minimum opening, so The amount of liquid refrigerant injected into the pressure part 1a is minimized.

また、凝縮圧力HPが2.5MPa未満である場合は、圧縮機回転数Fに関わらず全て電磁弁21が閉、パルス数が50Pと定められている。凝縮圧力HPが2.5MPa未満である場合は、圧縮機回転数Fに関わらず圧縮機1の吐出圧力が性能上限に達する可能性が低い。従って、圧縮機1の内部温度が必要以上に低下することや液冷媒によって圧縮機1の冷凍機油が希釈されて圧縮機1の潤滑不良が発生することを防ぐことを考慮して、圧縮機回転数Fに関わらず電磁弁21を閉とするとともに第2膨張弁22に加えるパルス数を50Pとして第2膨張弁22を最小開度とすることで、圧縮機1の中間圧力部1aに注入される液冷媒量を極少としている。   When the condensation pressure HP is less than 2.5 MPa, all the solenoid valves 21 are closed and the number of pulses is set to 50P regardless of the compressor rotation speed F. When the condensation pressure HP is less than 2.5 MPa, the possibility that the discharge pressure of the compressor 1 reaches the upper limit of performance is low regardless of the compressor rotation speed F. Accordingly, in consideration of preventing the internal temperature of the compressor 1 from being lowered more than necessary and preventing the refrigerant oil of the compressor 1 from being diluted by the liquid refrigerant to cause poor lubrication of the compressor 1, Regardless of the number F, the solenoid valve 21 is closed and the number of pulses applied to the second expansion valve 22 is set to 50 P, and the second expansion valve 22 is set to the minimum opening, so that it is injected into the intermediate pressure part 1 a of the compressor 1. The amount of liquid refrigerant is extremely small.

次に、ヒートポンプサイクル装置100の具体的な動作について説明する。使用者が室内ユニット40の図示しないリモコン等を操作して暖房運転開始を指示すると、制御手段60は、循環ポンプ30を回転させて水冷媒熱交換器3と室内ユニット40との間で水を循環させるとともに、冷媒回路10が暖房サイクルとなるように四方弁2を切り換え、圧縮機1を起動してヒートポンプサイクル装置100の暖房運転を開始する。尚、ヒートポンプサイクル装置100が暖房運転を開始したときは、電磁弁21は開、第2膨張弁22は全閉とされている。   Next, a specific operation of the heat pump cycle apparatus 100 will be described. When the user operates a remote controller (not shown) of the indoor unit 40 to instruct the start of heating operation, the control means 60 rotates the circulation pump 30 to supply water between the water / refrigerant heat exchanger 3 and the indoor unit 40. While circulating, the four-way valve 2 is switched so that the refrigerant circuit 10 becomes a heating cycle, the compressor 1 is started, and the heating operation of the heat pump cycle apparatus 100 is started. When the heat pump cycle device 100 starts the heating operation, the electromagnetic valve 21 is opened and the second expansion valve 22 is fully closed.

制御手段60は、暖房運転を開始したときに後述する起動時インジェクション制御終了条件が成立していなければ、電磁弁21を閉とするとともに第2膨張弁22を最小開度(第2膨張弁22に50Pを加える)とする起動時インジェクション制御を行う。起動時インジェクション制御は、暖房運転が開始されて圧縮機1が起動する際に、圧縮機1に極少量の液インジェクションを行う制御であり、電磁弁21を閉じるとともに第2膨張弁22を最小開度とすることによって、最小開度とした第2膨張弁22とキャピラリーチューブ23により圧縮機1の中間圧力部1aに注入される液冷媒量を極少量となる。   The control means 60 closes the electromagnetic valve 21 and sets the second expansion valve 22 to the minimum opening (the second expansion valve 22) unless a start-up injection control end condition to be described later is satisfied when the heating operation is started. The injection control at the time of starting is performed. The start-up injection control is a control for injecting a very small amount of liquid into the compressor 1 when the compressor 1 is started after the heating operation is started. The electromagnetic valve 21 is closed and the second expansion valve 22 is opened to the minimum. By setting the degree, the amount of liquid refrigerant injected into the intermediate pressure part 1a of the compressor 1 by the second expansion valve 22 and the capillary tube 23 having the minimum opening becomes a very small amount.

背景技術で説明したように、膨張弁(今の場合、第2膨張弁22)を最小開度としても、極少量の冷媒を安定して流すことは困難である。一方、キャピラリーチューブ23は、一定量の冷媒を安定して流通させることができる。従って、起動時インジェクション制御において、最小開度としたときに第2膨張弁22を通過する冷媒量よりも少ない冷媒量が流れるキャピラリーチューブ23と、最小開度とされた第2膨張弁22とによって、圧縮機1に安定して極少量の液インジェクションを行える。   As described in the background art, it is difficult to stably flow a very small amount of refrigerant even when the expansion valve (in this case, the second expansion valve 22) is set to the minimum opening. On the other hand, the capillary tube 23 can stably distribute a certain amount of refrigerant. Therefore, in the injection control at the time of startup, the capillary tube 23 in which a smaller amount of refrigerant passes through the second expansion valve 22 when the minimum opening is reached, and the second expansion valve 22 having the minimum opening. A very small amount of liquid injection can be stably performed in the compressor 1.

このとき、インジェクション配管14は、最小開度とされた第2膨張弁22とキャピラリーチューブ23によって極少量の冷媒が流れる状態となるため、圧縮機1のロータの回転に起因するインジェクション配管14内部の圧力変動が小さくなり、これに起因したインジェクション配管14の振動を抑制することができる。また、圧縮機1には、最小開度とされた第2膨張弁22とキャピラリーチューブ23によって極少量しか液インジェクションがなされないため、圧縮機1起動時に、多量の液冷媒がインジェクションされることによって、冷凍機油が希釈されて圧縮機1の機構部が潤滑不良となることを防ぐことができる。   At this time, since the injection pipe 14 is in a state in which a very small amount of refrigerant flows through the second expansion valve 22 and the capillary tube 23 set to the minimum opening degree, the injection pipe 14 has an inside of the injection pipe 14 caused by the rotation of the rotor of the compressor 1. The pressure fluctuation is reduced, and the vibration of the injection pipe 14 due to this can be suppressed. In addition, since only a very small amount of liquid is injected into the compressor 1 by the second expansion valve 22 and the capillary tube 23 having the minimum opening, a large amount of liquid refrigerant is injected when the compressor 1 is started. It is possible to prevent the refrigeration oil from being diluted and the mechanical portion of the compressor 1 from being poorly lubricated.

制御手段60は、起動時インジェクション制御を、以下に説明する起動時インジェクション制御終了条件が成立するまで行う。起動時インジェクション制御終了条件とは、圧縮機1の内部温度が上昇して圧縮機1内部に存在する液冷媒がガス冷媒となる所定の温度となることで、圧縮機1から吐出される冷媒によって圧縮機1の外部に持ち出される冷凍機油量が少なくなった、または、圧縮機1内部で凝縮した液冷媒による冷凍機油の希釈が少なくなったと考えられる条件である。制御手段60は、吐出冷媒温度センサ51で検出した吐出冷媒温度と、圧力センサ50で検出した凝縮圧力から算出する水冷媒熱交換器3での凝縮温度との差が所定値以上(例えば、10℃以上)となれば、あるいは、圧縮機温度センサ52で検出した圧縮機1の温度と凝縮温度との差が所定値以上(例えば、5℃以上)となれば、圧縮機1の内部温度が上昇して冷媒によって圧縮機1の外部に持ち出される冷凍機油量が少なくなる所定の温度となったまたは圧縮機1内部で凝縮した液冷媒による冷凍機油の希釈が少なくなった、つまり、起動時インジェクション制御終了条件が成立したと判断する。尚、上記各温度差は、予め試験等で求めて制御手段60の記憶部に記憶される。   The control means 60 performs the start-up injection control until a start-up injection control end condition described below is satisfied. The start-up injection control end condition is that the internal temperature of the compressor 1 rises and the liquid refrigerant existing in the compressor 1 reaches a predetermined temperature at which it becomes a gas refrigerant, so that the refrigerant discharged from the compressor 1 This is a condition that the amount of the refrigerating machine oil taken out of the compressor 1 is reduced, or the dilution of the refrigerating machine oil by the liquid refrigerant condensed inside the compressor 1 is reduced. The control means 60 determines that the difference between the discharge refrigerant temperature detected by the discharge refrigerant temperature sensor 51 and the condensation temperature in the water refrigerant heat exchanger 3 calculated from the condensation pressure detected by the pressure sensor 50 is a predetermined value or more (for example, 10 If the difference between the temperature of the compressor 1 detected by the compressor temperature sensor 52 and the condensation temperature is a predetermined value or more (for example, 5 ° C. or more), the internal temperature of the compressor 1 is The amount of the refrigeration oil that rises and is taken out of the compressor 1 by the refrigerant reaches a predetermined temperature, or the dilution of the refrigeration oil by the liquid refrigerant condensed inside the compressor 1 is reduced, that is, injection at startup It is determined that the control end condition is satisfied. Each temperature difference is obtained in advance by a test or the like and stored in the storage unit of the control means 60.

制御手段60は、起動時インジェクション制御終了条件が成立すれば、起動時インジェクション制御を終了して通常の暖房運転制御に移行する。具体的には、制御手段60は、往き温度センサ57で検出された現在の水温、つまり、水冷媒熱交換器3で暖められた水の温度が、使用者が設定した暖房運転の目標温度である設定温度に対応する水の温度となるように圧縮機1の駆動制御を行う。圧縮機1から吐出された冷媒は四方弁2を通過し、水冷媒熱交換器3で水と熱交換して凝縮し、さらに第1膨張弁4で減圧されて熱源側熱交換器5で外気と熱交換して蒸発して再び圧縮機1で圧縮される過程を繰り返す。尚、起動時インジェクション制御を終了したときの電磁弁21および第2膨張弁22の状態は、起動時インジェクション制御を行っているときのまま(電磁弁21は閉、第2膨張弁22は最小開度)となっている。   If the start-up injection control end condition is satisfied, the control means 60 ends the start-up injection control and shifts to normal heating operation control. Specifically, the control means 60 determines that the current water temperature detected by the forward temperature sensor 57, that is, the temperature of the water heated by the water-refrigerant heat exchanger 3, is the target temperature for heating operation set by the user. The drive control of the compressor 1 is performed so that the temperature of water corresponds to a certain set temperature. The refrigerant discharged from the compressor 1 passes through the four-way valve 2, condenses by exchanging heat with water in the water refrigerant heat exchanger 3, is further decompressed by the first expansion valve 4, and is outside air in the heat source side heat exchanger 5. The process of evaporating and evaporating and compressing again with the compressor 1 is repeated. Note that the state of the solenoid valve 21 and the second expansion valve 22 when the start-up injection control is finished is the same as when the start-up injection control is being performed (the solenoid valve 21 is closed and the second expansion valve 22 is minimum open). Degree).

制御手段60は、上記暖房運転制御を行っているときに運転時インジェクション制御を行う。具体的には、制御手段60は、圧力センサ50で検出した凝縮圧力を取り込み、膨張弁/電磁弁制御テーブル200を参照して取り込んだ凝縮圧力と記憶部から読み出した圧縮機回転数Fとに対応した、電磁弁21の開閉と、第2膨張弁22のステッピングモータに加えるパルス数を抽出する。制御手段60は、抽出した電磁弁21の開閉に応じて電磁弁21を開くあるいは閉じる。また、制御手段60は、抽出したパルス数に対応したパルス信号を第2膨張弁22のステッピングモータに加えて第2膨張弁22の開度を加えるパルス数に応じた開度とする。これにより、圧縮機1の中間圧力部1aには第2膨張弁22の開度に応じた量の液冷媒がインジェクションされる。   The control means 60 performs the injection control during operation while performing the heating operation control. Specifically, the control means 60 takes in the condensing pressure detected by the pressure sensor 50, converts the condensing pressure taken in with reference to the expansion valve / electromagnetic valve control table 200, and the compressor rotational speed F read out from the storage unit. Correspondingly, the number of pulses applied to the opening / closing of the electromagnetic valve 21 and the stepping motor of the second expansion valve 22 is extracted. The control means 60 opens or closes the electromagnetic valve 21 according to the opening / closing of the extracted electromagnetic valve 21. Further, the control means 60 adds a pulse signal corresponding to the extracted number of pulses to the stepping motor of the second expansion valve 22 and sets the opening of the second expansion valve 22 to an opening corresponding to the number of pulses. Thus, an amount of liquid refrigerant corresponding to the opening of the second expansion valve 22 is injected into the intermediate pressure portion 1a of the compressor 1.

膨張弁/電磁弁制御テーブル200に示すように、凝縮圧力HPや圧縮機回転数Fが低い場合は、電磁弁21が閉と定められているとともにパルス数が50Pと定められている。このときは、上述した圧縮機1の起動時に行う起動時インジェクション制御の場合と同様に、最小開度としたときに第2膨張弁22を通過する冷媒量よりも少ない冷媒量が流れるキャピラリーチューブ23と、最小開度とされた第2膨張弁22とによって、圧縮機1に安定して極少量の液インジェクションが行われる。   As shown in the expansion valve / electromagnetic valve control table 200, when the condensing pressure HP and the compressor rotational speed F are low, the electromagnetic valve 21 is determined to be closed and the number of pulses is determined to be 50P. At this time, as in the case of the start-up injection control that is performed when the compressor 1 is started, the capillary tube 23 in which a smaller amount of refrigerant flows than the amount of refrigerant that passes through the second expansion valve 22 when the opening degree is the minimum. Then, the second expansion valve 22 having the minimum opening allows a very small amount of liquid injection to be stably performed in the compressor 1.

このとき、インジェクション配管14は、最小開度とされた第2膨張弁22とキャピラリーチューブ23によって極少量の冷媒が流れる状態となるため、圧縮機1のロータの回転に起因するインジェクション配管14内部の圧力変動が小さくなり、これに起因したインジェクション配管14の振動を抑制することができる。また、最小開度とされた第2膨張弁22とキャピラリーチューブ23によって、圧縮機1には極少量の液インジェクションしか行われないので、圧縮機1内部における冷凍機油の希釈がごく僅かとなって冷凍機油の粘度低下による圧縮機1の潤滑不良発生を抑制できる。また、極少量の液インジェクションとすることによって、圧縮機1は必要以上に冷却されず、圧縮機1の内部温度低下による暖房能力の低下を最小限とすることができる。   At this time, since the injection pipe 14 is in a state in which a very small amount of refrigerant flows through the second expansion valve 22 and the capillary tube 23 set to the minimum opening degree, the injection pipe 14 has an inside of the injection pipe 14 caused by the rotation of the rotor of the compressor 1. The pressure fluctuation is reduced, and the vibration of the injection pipe 14 due to this can be suppressed. Further, since the compressor 1 can perform only a very small amount of liquid injection by the minimum expansion opening 22 and the capillary tube 23, the dilution of the refrigerating machine oil inside the compressor 1 is negligible. Occurrence of poor lubrication of the compressor 1 due to a decrease in the viscosity of the refrigeration oil can be suppressed. Moreover, by setting it as a very small amount of liquid injection, the compressor 1 is not cooled more than necessary, and the fall of the heating capability by the internal temperature fall of the compressor 1 can be minimized.

尚、以上説明した実施形態では、凝縮圧力を圧力センサ50で検出する場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、水冷媒熱交換器3に温度センサを設けて水冷媒熱交換器3での凝縮温度を検出し、検出した凝縮温度から凝縮圧力を算出してもよい。   In the embodiment described above, the case where the condensation pressure is detected by the pressure sensor 50 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the water refrigerant heat exchanger 3 is provided with a temperature sensor. 3 may be detected, and the condensation pressure may be calculated from the detected condensation temperature.

次に、本発明のヒートポンプサイクル装置100に関わる処理について、図3乃至図5に示すフローチャートを用いて説明する。図3はヒートポンプサイクル装置100のメインルーチン、図4はヒートポンプサイクル装置100の起動時インジェクション制御を示すサブルーチン、図5はヒートポンプサイクル装置100の運転時インジェクション制御を示すサブルーチンである。これら各図において、STはステップを表し、これに続く数字はステップ番号を表している。尚、図3および図4では、本発明に関わる処理を中心に説明しており、これ以外の処理、例えば、暖房運転時に使用者が指示した設定温度等の運転条件に応じた制御、といった、ヒートポンプサイクル装置100に関わる一般的な処理については説明を省略する。   Next, processing related to the heat pump cycle apparatus 100 of the present invention will be described using the flowcharts shown in FIGS. 3 is a main routine of the heat pump cycle apparatus 100, FIG. 4 is a subroutine showing the injection control at the start of the heat pump cycle apparatus 100, and FIG. 5 is a subroutine showing the injection control at the time of operation of the heat pump cycle apparatus 100. In each of these drawings, ST represents a step, and the number following this represents a step number. In addition, in FIG.3 and FIG.4, it demonstrated centering on the process in connection with this invention, for example, control according to operation conditions, such as setting temperature which the user instruct | indicated at the time of heating operation, such as, Description of general processing related to the heat pump cycle apparatus 100 is omitted.

まず、図3を用いてヒートポンプサイクル装置100のメインルーチンに関する処理の流れについて説明する。図3に示すように、ヒートポンプサイクル装置100が運転を開始すると、制御手段60は、使用者によって要求される運転モードが暖房運転であるか否かを判断する(ST1)。要求される運転モードが暖房運転である場合は(ST1−Yes)、制御手段60は、冷媒回路10が暖房サイクルとなっている場合はその状態を維持し、冷房サイクルとなっている場合は四方弁2を切り換えて冷媒回路10を暖房サイクルとする。   First, the flow of processing relating to the main routine of the heat pump cycle apparatus 100 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, when the heat pump cycle apparatus 100 starts operation, the control means 60 determines whether or not the operation mode requested by the user is heating operation (ST1). When the required operation mode is the heating operation (ST1-Yes), the control means 60 maintains the state when the refrigerant circuit 10 is in the heating cycle, and four-way when the cooling circuit is in the cooling cycle. The refrigerant circuit 10 is switched to the heating cycle by switching the valve 2.

次に、制御手段60は、起動時インジェクション制御を行う(ST2)。起動時インジェクション制御が終了すれば、制御手段60は、運転時インジェクション制御を行う(ST3)。   Next, the control means 60 performs startup injection control (ST2). When the startup injection control is completed, the control means 60 performs the driving injection control (ST3).

次に、制御手段60は、ヒートポンプサイクル装置100の運転終了指示があるか否かを判断する(ST4)。運転終了指示がなければ(ST4−No)、制御手段60はST1に処理を戻し、運転終了指示があれば(ST4−Yes)、制御手段60は処理を終了しヒートポンプサイクル装置100を停止する。   Next, the control means 60 determines whether or not there is an operation end instruction for the heat pump cycle apparatus 100 (ST4). If there is no operation end instruction (ST4-No), the control means 60 returns the process to ST1, and if there is an operation end instruction (ST4-Yes), the control means 60 ends the process and stops the heat pump cycle apparatus 100.

尚、ST1において、要求される運転モードが暖房運転でない場合(ST1−No)、つまり、冷房運転あるいは除霜運転である場合は、制御手段60は、冷媒回路10が冷房サイクルとなっている場合はその状態を維持し、暖房サイクルとなっている場合は四方弁2を切り換えて冷媒回路10を冷房サイクルとする。次に、制御手段60は、第2膨張弁22を全閉とする、あるいは、全閉である状態を維持する(ST5)。そして、制御手段60は、冷房運転あるいは除霜運転に関する制御を行い(ST6)、ST4に処理を進める。   In ST1, when the required operation mode is not the heating operation (ST1-No), that is, in the case of the cooling operation or the defrosting operation, the control means 60 is in the case where the refrigerant circuit 10 is in the cooling cycle. Maintains that state, and when it is in the heating cycle, the four-way valve 2 is switched to set the refrigerant circuit 10 to the cooling cycle. Next, the control means 60 fully closes the 2nd expansion valve 22, or maintains the state which is fully closed (ST5). And the control means 60 performs control regarding a cooling operation or a defrost operation (ST6), and advances a process to ST4.

次に、図4を用いて、ヒートポンプサイクル装置100のサブルーチンの一つである起動時インジェクション制御を行う際の処理の流れについて説明する。制御手段60は、起動時インジェクション制御を行うとき、圧力センサ50で検出した凝縮圧力HPを取り込み、取り込んだ凝縮圧力HPを用いて凝縮温度を算出する(ST21)。また、制御手段60は、吐出冷媒温度センサ51で検出した圧縮機1の吐出冷媒温度あるいは圧縮機温度センサ52で検出した圧縮機1の温度を取り込む(ST22)。   Next, the flow of processing when performing start-up injection control, which is one of the subroutines of the heat pump cycle apparatus 100, will be described with reference to FIG. When performing the injection control at start-up, the control means 60 takes in the condensation pressure HP detected by the pressure sensor 50, and calculates the condensation temperature using the taken-in condensation pressure HP (ST21). Further, the control means 60 takes in the discharge refrigerant temperature of the compressor 1 detected by the discharge refrigerant temperature sensor 51 or the temperature of the compressor 1 detected by the compressor temperature sensor 52 (ST22).

次に、制御手段60は、算出した凝縮温度と取り込んだ圧縮機1の吐出冷媒温度あるいは圧縮機1の温度を使用して、吐出冷媒温度と凝縮温度との差が所定値以上となったか、あるいは、圧縮機1の温度と凝縮圧力との差が所定値以上となったかを判断する。つまり、起動時インジェクション制御の終了条件が成立しているか否かを判断する(ST23)。   Next, the control means 60 uses the calculated condensing temperature and the intake refrigerant temperature of the compressor 1 taken in or the temperature of the compressor 1 to determine whether the difference between the discharge refrigerant temperature and the condensing temperature is a predetermined value or more. Alternatively, it is determined whether the difference between the temperature of the compressor 1 and the condensation pressure is equal to or greater than a predetermined value. In other words, it is determined whether or not the start condition for starting injection control is satisfied (ST23).

起動時インジェクション制御の終了条件が成立していれば(ST23−Yes)、制御手段60は、起動時インジェクション制御を終了する。起動時インジェクション制御の終了条件が成立していなければ(ST23−No)、制御手段60は、第2膨張弁22を最小開度とし(ST24)、電磁弁21を閉とする(ST25)。そして、制御手段60は、ST21に処理を戻す。   If the end condition of the start-up injection control is satisfied (ST23-Yes), the control means 60 ends the start-up injection control. If the start condition for starting injection control is not satisfied (ST23-No), the control means 60 sets the second expansion valve 22 to the minimum opening (ST24) and closes the electromagnetic valve 21 (ST25). And the control means 60 returns a process to ST21.

次に、図5を用いて、ヒートポンプサイクル装置100のサブルーチンの一つである運転時インジェクション制御を行う際の処理の流れについて説明する。制御手段60は、運転時インジェクション制御を行うとき、圧力センサ50で検出した凝縮圧力HPを取り込み(ST31)、また、圧縮機回転数Fを記憶部から読み出す(ST32)。   Next, the flow of processing when performing in-operation injection control, which is one of the subroutines of the heat pump cycle apparatus 100, will be described using FIG. When performing the injection control during operation, the control means 60 takes in the condensation pressure HP detected by the pressure sensor 50 (ST31), and reads out the compressor rotation speed F from the storage unit (ST32).

次に、制御手段60は、膨張弁/電磁弁制御テーブル200を参照し、取り込んだ凝縮圧力HPと読み出した圧縮機回転数Fに応じた電磁弁21の開閉と第2膨張弁22に加えるパルス数を抽出する(ST32)。   Next, the control means 60 refers to the expansion valve / electromagnetic valve control table 200, and opens / closes the electromagnetic valve 21 according to the acquired condensing pressure HP and the read compressor rotational speed F, and a pulse applied to the second expansion valve 22. Numbers are extracted (ST32).

次に、制御手段60は、抽出したパルス数を第2膨張弁22に加えて第2膨張弁22の開度を調整する(ST34)とともに、抽出した電磁弁21の開閉に応じて電磁弁21を開くあるいは閉じる(ST35)。そして、制御手段60は、運転時インジェクション制御を終了する。   Next, the control means 60 adds the extracted number of pulses to the second expansion valve 22 to adjust the opening degree of the second expansion valve 22 (ST34), and at the same time opens and closes the extracted electromagnetic valve 21 according to the opening and closing of the electromagnetic valve 21. Is opened or closed (ST35). And the control means 60 complete | finishes the injection control during a driving | operation.

以上説明した通り、本発明のヒートポンプサイクル装置は、暖房サイクルでの起動時や暖房運転中の凝縮圧力と圧縮機の回転数によっては、開閉手段を閉じる。これにより、第2膨張弁と流量規制手段により極少量の液冷媒をインジェクション配管流すことができ、インジェクション配管内部での圧力変動に起因する振動を抑制することができる。また、第2膨張弁と流量規制手段によってインジェクション配管を流れる液冷媒量を極少量とできるので、極少量の液インジェクションを安定して行えるとともに、第2膨張弁の選択幅が広がって設計自由度が向上する。   As described above, the heat pump cycle device of the present invention closes the opening / closing means depending on the condensing pressure and the rotational speed of the compressor during startup in the heating cycle or during heating operation. Thereby, an extremely small amount of liquid refrigerant can be caused to flow through the injection pipe by the second expansion valve and the flow rate regulating means, and vibrations caused by pressure fluctuations inside the injection pipe can be suppressed. In addition, since the amount of liquid refrigerant flowing through the injection pipe can be made extremely small by the second expansion valve and the flow rate restricting means, a very small amount of liquid injection can be stably performed, and the selection range of the second expansion valve can be widened to increase design flexibility. Will improve.

1 圧縮機
1a 中間圧力部
2 四方弁
3 水冷媒熱交換器
4 第1膨張弁
5 熱源側熱交換器
6 アキュムレータ
10 冷媒回路
14 インジェクション配管
15 バイパス管
21 電磁弁
22 第2膨張弁
23 キャピラリーチューブ
30 循環ポンプ
40 室内ユニット
50 圧力センサ
51 吐出冷媒温度センサ
52 圧縮機温度センサ
53 冷媒温度センサ
54 熱交温度センサ
55 外気温度センサ
56 戻り温度センサ
57 往き温度センサ
60 制御手段
70 冷媒流れ
80 水流れ
90 インジェクション配管での冷媒流れ
100 ヒートポンプサイクル装置
200 膨張弁/電磁弁制御テーブル
HP 凝縮圧力
F 圧縮機回転数
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 1a Intermediate pressure part 2 Four-way valve 3 Water refrigerant heat exchanger 4 1st expansion valve 5 Heat source side heat exchanger 6 Accumulator 10 Refrigerant circuit 14 Injection piping 15 Bypass pipe 21 Electromagnetic valve 22 2nd expansion valve 23 Capillary tube 30 Circulation pump 40 Indoor unit 50 Pressure sensor 51 Discharge refrigerant temperature sensor 52 Compressor temperature sensor 53 Refrigerant temperature sensor 54 Heat exchange temperature sensor 55 Outside air temperature sensor 56 Return temperature sensor 57 Outward temperature sensor 60 Control means 70 Refrigerant flow 80 Water flow 90 Injection Refrigerant flow in piping 100 Heat pump cycle device 200 Expansion valve / solenoid valve control table HP Condensation pressure F Compressor rotation speed

Claims (3)

圧縮機と利用側熱交換器と第1膨張弁と熱源側熱交換器とを順次冷媒配管で接続し、一端が前記冷媒配管における前記水冷媒熱交換器と前記第1膨張弁の間に接続され他端が前記圧縮機の中間圧力部に接続され流量規制手段と第2膨張弁が直列に組み込まれたインジェクション配管を有する冷媒回路と、
凝縮圧力検出手段と、
前記圧縮機の回転数制御を行う制御手段と
を備えたヒートポンプサイクル装置であって、
前記インジェクション配管には、前記流量規制手段をバイパスし開閉手段を備えたバイパス管が設けられ、
前記制御手段は、
前記冷媒回路を暖房サイクルとして起動するときは、前記圧縮機の温度が予め定められた温度となるまで前記開閉手段を閉じ、
前記圧縮機の温度が予め定められた温度となった後前記冷媒回路を暖房サイクルとして運転しているときは、前記凝縮圧力検出手段で検出した凝縮圧力および前記圧縮機の回転数に応じて、前記開閉手段の開閉制御を行う、
ことを特徴とするヒートポンプサイクル装置。
The compressor, the use side heat exchanger, the first expansion valve, and the heat source side heat exchanger are sequentially connected by a refrigerant pipe, and one end is connected between the water refrigerant heat exchanger and the first expansion valve in the refrigerant pipe. A refrigerant circuit having an injection pipe in which the other end is connected to the intermediate pressure portion of the compressor and the flow rate regulating means and the second expansion valve are incorporated in series;
Condensation pressure detection means;
A heat pump cycle device comprising a control means for controlling the rotational speed of the compressor,
The injection pipe is provided with a bypass pipe provided with an opening / closing means that bypasses the flow rate regulating means,
The control means includes
When starting the refrigerant circuit as a heating cycle, close the opening and closing means until the temperature of the compressor reaches a predetermined temperature,
When the refrigerant circuit is operating as a heating cycle after the temperature of the compressor reaches a predetermined temperature, depending on the condensation pressure detected by the condensation pressure detection means and the rotation speed of the compressor, Open / close control of the opening / closing means;
The heat pump cycle apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載のヒートポンプサイクル装置において、
前記流量規制手段はキャピラリーチューブであることを特徴とするヒートポンプサイクル装置。
In the heat pump cycle device according to claim 1,
The heat pump cycle device, wherein the flow rate regulating means is a capillary tube.
請求項1または請求項2に記載のヒートポンプサイクル装置において、
前記圧縮機は、ロータリー圧縮機であることを特徴とするヒートポンプサイクル装置。
In the heat pump cycle device according to claim 1 or 2,
The heat pump cycle device, wherein the compressor is a rotary compressor.
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