JP5730074B2 - Hot water system - Google Patents

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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Description

本発明は、ヒートポンプ式の給湯システムに関する。   The present invention relates to a heat pump hot water supply system.

通常、給湯システムに用いられるヒートポンプ装置は、エバポレータ、アキュムレータ、圧縮機、ガスクーラを備えた冷凍サイクル回路により構成されている。
このようなヒートポンプ装置を用いた給湯システムにおいて、低外気温時における給湯能力を向上させるため、冷凍サイクル回路中から得た冷媒ガスを圧縮機にインジェクションし、ガスクーラに流入する冷媒流量を増加させる手法がある（例えば特許文献１参照。）。 Usually, a heat pump device used in a hot water supply system is configured by a refrigeration cycle circuit including an evaporator, an accumulator, a compressor, and a gas cooler.
In such a hot water supply system using a heat pump device, a method of injecting refrigerant gas obtained from the refrigeration cycle circuit into the compressor and increasing the flow rate of refrigerant flowing into the gas cooler in order to improve the hot water supply capability at low outside air temperature (For example, refer to Patent Document 1).

冷凍サイクル回路中から冷媒ガスを得るには、熱交換器を高圧側熱交換器と低圧側熱交換器とから構成し、これら高圧側熱交換器と低圧側熱交換器の間に中間圧レシーバと呼ばれる気液分離器を設け、気液分離器から飽和ガスを高圧側熱交換器と低圧側熱交換器との間にインジェクションする。このとき、圧縮機と気液分離器の間に電磁弁等の開閉手段を設けて、インジェクションをＯＮ／ＯＦＦする方法がある。   In order to obtain refrigerant gas from the refrigeration cycle circuit, the heat exchanger is composed of a high pressure side heat exchanger and a low pressure side heat exchanger, and an intermediate pressure receiver is interposed between the high pressure side heat exchanger and the low pressure side heat exchanger. A gas-liquid separator referred to as a gas-liquid separator is provided, and a saturated gas is injected from the gas-liquid separator between the high-pressure side heat exchanger and the low-pressure side heat exchanger. At this time, there is a method of providing an opening / closing means such as a solenoid valve between the compressor and the gas-liquid separator to turn on / off the injection.

特開２００６−１１２７０８号公報JP 2006-112708 A 特開平１１−１４２００１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-14001 特許第４４０８４１３号公報Japanese Patent No. 4408413

しかしながら、気液分離器が、液相状態の冷媒ガスで満たされてしまっている、満液の状態でインジェクションをＯＮすると、圧縮機に密度の高い液冷媒が流れ込み、圧縮機が故障してしまうという問題がある。   However, if the gas-liquid separator is filled with the liquid-phase refrigerant gas and the injection is turned on in a full liquid state, a high-density liquid refrigerant flows into the compressor and the compressor breaks down. There is a problem.

そこで、中間レシーバに液位センサを設け、中間レシーバにおける液相状態の冷媒ガスが規定レベル以上のときに液冷媒の圧縮機への流れ込みを防止する制御を行う方式が提案されている（特許文献２参照。）。
しかし、この方式では、液位センサが必要であり、コストがかかるという問題がある。 In view of this, a method has been proposed in which a liquid level sensor is provided in the intermediate receiver, and control is performed to prevent the liquid refrigerant from flowing into the compressor when the refrigerant gas in the liquid phase state at the intermediate receiver is above a specified level (Patent Document). 2).
However, this method has a problem that a liquid level sensor is required and costs are increased.

また、インジェクションする冷媒の過熱度を検出することで、液冷媒の圧縮機への流れ込みを防止する制御を行う方式も提案されている（特許文献３参照。）。
しかし、この方式では、インジェクションをＯＮして冷媒が流れない限り、過熱度を判定することができない。すなわち、この方式では、過熱度の判定時に中間レシーバに液冷媒が満液の状態であると、圧縮機に液冷媒が流れてしまうことになる。 In addition, there has been proposed a method of performing control for preventing the flow of liquid refrigerant into the compressor by detecting the degree of superheat of the refrigerant to be injected (see Patent Document 3).
However, with this method, the degree of superheat cannot be determined unless the injection is turned on and the refrigerant flows. That is, in this method, if the liquid refrigerant is full in the intermediate receiver when determining the degree of superheat, the liquid refrigerant will flow into the compressor.

本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、液位センサを設けることなく、低コストで圧縮機に液冷媒が流れ込むのを確実に防止することのできる給湯システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made based on such a technical problem, and provides a hot water supply system capable of reliably preventing liquid refrigerant from flowing into a compressor at a low cost without providing a liquid level sensor. For the purpose.

かかる目的のもとになされた本発明の給湯システムは、冷媒と外気との間で熱交換を行う第一の熱交換器と、冷媒を圧縮する低段側圧縮機および高段側圧縮機からなる２段階構成の圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒と加熱対象の水との間で熱交換を行うことで水を加熱する第二の熱交換器と、第二の熱交換器を経た冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離するレシーバと、レシーバで分離されたガス冷媒を圧縮機の低段側圧縮機と高段側圧縮機との間にインジェクションするインジェクション回路と、インジェクション回路を開閉するインジェクション電磁弁と、インジェクション電磁弁の開閉を制御する制御部と、を備える。そして、制御部は、第二の熱交換器の容量が第一の熱交換器の容量よりも大きいとき、第二の熱交換器の出口過冷却度、第二の熱交換器の圧力または吐出圧力の少なくとも一つを検出し、その検出値を予め定めた基準値と比較し、所定条件を満たしたときにインジェクション電磁弁を開いてインジェクションをＯＮにすることを特徴とする。
このようにして、第一の熱交換器の出口過熱度または吸入過熱度、第一の熱交換器の冷媒圧力または吸入圧力、第二の熱交換器の出口過冷却度、第二の熱交換器の圧力または吐出圧力の少なくとも一つを検出し、その検出値を予め定めた基準値と比較し、所定条件を満たしたときにインジェクション電磁弁を開いてインジェクションをＯＮにするようにしたので、液位センサを用いることなく、中間圧レシーバの液位が満液でない場合にインジェクションをＯＮにすることができる。また、インジェクションをＯＮして冷媒を流すことなく、事前にインジェクションをＯＮにするか否かの判定を行える。 The hot water supply system of the present invention based on such an object includes a first heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant and the outside air, and a low-stage compressor and a high-stage compressor that compress the refrigerant. A compressor having a two-stage configuration, a second heat exchanger that heats water by performing heat exchange between the refrigerant compressed by the compressor and water to be heated, and a second heat exchanger A receiver that separates the passed refrigerant into a liquid refrigerant and a gas refrigerant, an injection circuit that injects the gas refrigerant separated by the receiver between a low-stage compressor and a high-stage compressor of the compressor, and an injection circuit An injection solenoid valve that opens and closes; and a control unit that controls opening and closing of the injection solenoid valve. And when the capacity | capacitance of a 2nd heat exchanger is larger than the capacity | capacitance of a 1st heat exchanger , a control part is the outlet subcooling degree of a 2nd heat exchanger, the pressure or discharge of a 2nd heat exchanger. At least one of the pressures is detected, the detected value is compared with a predetermined reference value, and when a predetermined condition is satisfied, the injection solenoid valve is opened to turn on the injection .
In this way, the outlet heat degree or suction superheat degree of the first heat exchanger, the refrigerant pressure or suction pressure of the first heat exchanger, the outlet supercooling degree of the second heat exchanger, the second heat exchange Since at least one of the pressure of the container or the discharge pressure is detected, the detected value is compared with a predetermined reference value, and when the predetermined condition is satisfied, the injection solenoid valve is opened to turn on the injection. Without using the liquid level sensor, the injection can be turned ON when the liquid level of the intermediate pressure receiver is not full. Further, it is possible to determine whether or not to turn on the injection in advance without turning on the injection and flowing the refrigerant.

また、本発明において、制御部の処理として、第一の熱交換器の容量が第二の熱交換器の容量よりも大きいとき、第一の熱交換器の出口過熱度または吸入過熱度、第一の熱交換器の冷媒圧力または吸入圧力の少なくとも一つを検出し、その検出値を予め定めた基準値と比較し、所定条件を満たしたときにインジェクション電磁弁を開いてインジェクションをＯＮにすることができる。 Further, in the present invention, as the processing of the control unit, when the capacity of the first heat exchanger is larger than the capacity of the second heat exchanger, the outlet superheat degree or suction superheat degree of the first heat exchanger, At least one of the refrigerant pressure or suction pressure of one heat exchanger is detected, the detected value is compared with a predetermined reference value, and when a predetermined condition is satisfied, the injection solenoid valve is opened to turn on the injection. be able to.

さらに、本発明において、制御部の処理として、第一の熱交換器の容量と第二の熱交換器の容量とがほぼ等しいとき、第一の熱交換器の出口過熱度または吸入過熱度、第一の熱交換器の冷媒圧力または吸入圧力の少なくとも一つを検出するとともに、第二の熱交換器の出口過冷却度、第二の熱交換器の圧力または吐出圧力の少なくとも一つを検出し、それぞれの検出値を予め定めた基準値と比較し、所定条件を満たしたときにインジェクション電磁弁を開いてインジェクションをＯＮにすることができる。 Furthermore, in the present invention, as the process of the control unit, when the capacity of the first heat exchanger and the capacity of the second heat exchanger are substantially equal, the outlet superheat degree or the suction superheat degree of the first heat exchanger, At least one of the refrigerant pressure or suction pressure of the first heat exchanger is detected, and at least one of the outlet subcooling degree of the second heat exchanger, the pressure of the second heat exchanger or the discharge pressure is detected Then, each detected value is compared with a predetermined reference value, and when a predetermined condition is satisfied, the injection solenoid valve can be opened to turn on the injection.

本発明によれば、第一の熱交換器の出口過熱度または吸入過熱度、第一の熱交換器の冷媒圧力または吸入圧力、第二の熱交換器の出口過冷却度、第二の熱交換器の圧力または吐出圧力の少なくとも一つを検出し、その検出値を予め定めた基準値と比較し、所定条件を満たしたときにインジェクション電磁弁を開いてインジェクションをＯＮにするようにしたので、液位センサを用いることなく、中間圧レシーバの液位が満液でない場合にインジェクションをＯＮにすることができる。また、インジェクションをＯＮして冷媒を流すことなく、事前にインジェクションをＯＮにするか否かの判定を行える。このようにして、低コストで高段側圧縮機に液冷媒が流れ込むのを確実に防止することが可能となる。   According to the present invention, the outlet heat degree or suction superheat degree of the first heat exchanger, the refrigerant pressure or suction pressure of the first heat exchanger, the outlet supercooling degree of the second heat exchanger, the second heat Because at least one of the pressure or discharge pressure of the exchanger is detected, the detected value is compared with a predetermined reference value, and when the predetermined condition is satisfied, the injection solenoid valve is opened to turn on the injection. Without using the liquid level sensor, the injection can be turned on when the liquid level of the intermediate pressure receiver is not full. Further, it is possible to determine whether or not to turn on the injection in advance without turning on the injection and flowing the refrigerant. In this way, it is possible to reliably prevent the liquid refrigerant from flowing into the high stage compressor at a low cost.

本実施の形態における給湯システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the hot water supply system in this Embodiment. 本実施形態におけるインジェクションをＯＮするときの処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of a process when turning ON the injection in this embodiment.

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における給湯システム１の構成を説明するための図である。
図１に示すように、給湯システム１は、ヒートポンプユニット（ヒートポンプ装置）２と、貯湯ユニット３とから構成されている。
ヒートポンプユニット２は、ＣＯ２冷媒が循環する冷媒回路を構成するものであり、室外の空気である外気と、冷媒との間で熱交換を行うものである。
ヒートポンプユニット２には、圧縮機２１と、エバポレータ（第一の熱交換器）２２と、アキュムレータ２３と、ガスクーラ（第二の熱交換器）２４と、中間圧レシーバ２５と、制御部２９と、が設けられている。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram for illustrating a configuration of hot water supply system 1 in the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the hot water supply system 1 includes a heat pump unit (heat pump device) 2 and a hot water storage unit 3.
The heat pump unit 2 constitutes a refrigerant circuit in which CO 2 refrigerant circulates, and performs heat exchange between the outside air that is outdoor air and the refrigerant.
The heat pump unit 2 includes a compressor 21, an evaporator (first heat exchanger) 22, an accumulator 23, a gas cooler (second heat exchanger) 24, an intermediate pressure receiver 25, a control unit 29, Is provided.

圧縮機２１は、一体に構成された電動モータにより回転駆動されることにより、低圧の冷媒を吸入して圧縮し、高圧の冷媒を吐出するものである。本実施形態における圧縮機２１は、低段側圧縮機２１Ｌと高段側圧縮機２１Ｈとからなる２段構成を有している。このような、低段側圧縮機２１Ｌと高段側圧縮機２１Ｈとしてはスクロール型圧縮機や、ロータリ式圧縮機など公知の形式の圧縮機を用いることができ、特に限定するものではない。   The compressor 21 is rotationally driven by an integrally configured electric motor, thereby sucking in and compressing low-pressure refrigerant and discharging high-pressure refrigerant. The compressor 21 in the present embodiment has a two-stage configuration including a low-stage compressor 21L and a high-stage compressor 21H. As the low-stage compressor 21L and the high-stage compressor 21H, a known type compressor such as a scroll compressor or a rotary compressor can be used, and is not particularly limited.

エバポレータ２２は、外気と冷媒との間で熱交換を行うものである。エバポレータ２２としては、公知の熱交換器を用いることができ、特に限定するものではない。   The evaporator 22 performs heat exchange between the outside air and the refrigerant. A known heat exchanger can be used as the evaporator 22 and is not particularly limited.

アキュムレータ２３は、圧縮機２１に流入する冷媒に含まれる液相の冷媒を分離し、気相の冷媒のみを圧縮機２１に供給するものである。なお、アキュムレータ２３としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。   The accumulator 23 separates the liquid-phase refrigerant contained in the refrigerant flowing into the compressor 21 and supplies only the gas-phase refrigerant to the compressor 21. In addition, as the accumulator 23, a well-known thing can be used and it does not specifically limit.

ガスクーラ２４は、貯湯ユニット３側の水と冷媒とで熱交換することによって水を加熱する。   The gas cooler 24 heats water by exchanging heat between the water on the hot water storage unit 3 side and the refrigerant.

中間圧レシーバ２５は、ガスクーラ２４を経た冷媒を飽和液状態の冷媒と飽和ガス状態の冷媒とに分離する。そして、中間圧レシーバ２５で分離された飽和液状態の冷媒はエバポレータ２２に供給され、飽和ガス状態の冷媒は、インジェクション回路５０を経て、圧縮機２１において低段側圧縮機２１Ｌと高段側圧縮機２１Ｈとの中間にインジェクションされる。   The intermediate pressure receiver 25 separates the refrigerant that has passed through the gas cooler 24 into a saturated liquid state refrigerant and a saturated gas state refrigerant. Then, the saturated liquid state refrigerant separated by the intermediate pressure receiver 25 is supplied to the evaporator 22, and the saturated gas state refrigerant passes through the injection circuit 50 in the compressor 21 and the high stage side compressor 21 </ b> L. It is injected in the middle of the machine 21H.

このようなヒートポンプユニット２の冷凍サイクル回路には、ガスクーラ２４の出口側と、エバポレータ２２の入口側とに、電子膨張弁２６、２７が設けられている。電子膨張弁２６、２７は、高圧の冷媒を断熱膨張させることにより減圧して、低圧の冷媒とするものであり、制御部２９により開度が制御される。   In such a refrigeration cycle circuit of the heat pump unit 2, electronic expansion valves 26 and 27 are provided on the outlet side of the gas cooler 24 and the inlet side of the evaporator 22. The electronic expansion valves 26 and 27 are pressure-reduced by adiabatic expansion of a high-pressure refrigerant to obtain a low-pressure refrigerant, and the opening degree is controlled by the control unit 29.

中間圧レシーバ２５の飽和ガス状態の冷媒の出口側には、インジェクション電磁弁２８が設けられている。そして、インジェクション電磁弁２８は、その開閉動作（開度）が制御部２９により給湯システム１の運転状態に応じて制御され、これによってインジェクションがＯＮ／ＯＦＦされる。   An injection solenoid valve 28 is provided on the outlet side of the refrigerant in the saturated gas state of the intermediate pressure receiver 25. The opening / closing operation (opening degree) of the injection solenoid valve 28 is controlled by the control unit 29 in accordance with the operation state of the hot water supply system 1, and thereby the injection is turned ON / OFF.

貯湯ユニット３は、断熱材で覆われた貯湯タンク３０を備える。
ヒートポンプユニット２には、この貯湯タンク３０内の水をガスクーラ２４に送り込む水ポンプ３１が設けられている。
そして、水ポンプ３１の動作は、制御部２９により制御される。このような貯湯ユニット３は、貯湯タンク３０から水ポンプ３１によって送り込まれた加熱対象としての水が、ガスクーラ２４においてヒートポンプユニット２側の冷媒と熱交換することで加熱される。 The hot water storage unit 3 includes a hot water storage tank 30 covered with a heat insulating material.
The heat pump unit 2 is provided with a water pump 31 that feeds the water in the hot water storage tank 30 to the gas cooler 24.
The operation of the water pump 31 is controlled by the control unit 29. Such a hot water storage unit 3 is heated by heat exchange of water as a heating target sent from the hot water storage tank 30 by the water pump 31 with the refrigerant on the heat pump unit 2 side in the gas cooler 24.

このような給湯システム１においては、圧縮機２１により圧縮された高温高圧の超臨界状態の冷媒は、ガスクーラ２４に導かれる。当該冷媒は、ガスクーラ２４において貯湯ユニット３側の水との間で熱交換、つまり水に向かって放熱する。
すると高温高圧の超臨界状態の冷媒は、ガスクーラ２４の内部で冷却され、低温高圧の超臨界状態の冷媒となる。
その一方で、水は、ガスクーラ２４において冷媒の熱を吸収し、加熱された湯として貯湯タンク３０に供給される。 In such a hot water supply system 1, the high-temperature and high-pressure supercritical refrigerant compressed by the compressor 21 is guided to the gas cooler 24. The refrigerant exchanges heat with water on the hot water storage unit 3 side in the gas cooler 24, that is, dissipates heat toward the water.
Then, the high-temperature and high-pressure supercritical refrigerant is cooled inside the gas cooler 24 and becomes a low-temperature and high-pressure supercritical refrigerant.
On the other hand, the water absorbs the heat of the refrigerant in the gas cooler 24 and is supplied to the hot water storage tank 30 as heated hot water.

ガスクーラ２４から流出した冷媒は、電子膨張弁２６を経て、中間圧レシーバ２５において飽和ガスと飽和液とに分離され、飽和液状態の冷媒は、電子膨張弁２７を経て、エバポレータ２２に導かれ、エバポレータ２２において外気との間で熱交換、つまり、外気の熱を吸収する。そのため、低温低圧の液相の冷媒は、エバポレータ２２の内部で蒸発し、気相の冷媒となる。
エバポレータ２２を流出した冷媒は、アキュムレータ２３に流入する。冷媒はアキュムレータ２３において、気相の冷媒と液相の冷媒とに分離され、気相の冷媒は圧縮機２１に吸入される。吸入された冷媒は、圧縮機２１により圧縮された後、再びガスクーラ２４に向けて吐出され、上述の過程が繰り返される。 The refrigerant flowing out of the gas cooler 24 is separated into a saturated gas and a saturated liquid in the intermediate pressure receiver 25 through the electronic expansion valve 26, and the refrigerant in the saturated liquid state is guided to the evaporator 22 through the electronic expansion valve 27, The evaporator 22 exchanges heat with the outside air, that is, absorbs the heat of the outside air. Therefore, the low-temperature and low-pressure liquid-phase refrigerant evaporates inside the evaporator 22 and becomes a gas-phase refrigerant.
The refrigerant that has flowed out of the evaporator 22 flows into the accumulator 23. The refrigerant is separated in the accumulator 23 into a gas phase refrigerant and a liquid phase refrigerant, and the gas phase refrigerant is sucked into the compressor 21. The sucked refrigerant is compressed by the compressor 21 and then discharged again toward the gas cooler 24, and the above-described process is repeated.

このような給湯システム１においては、中間圧レシーバ２５からの飽和ガス状態の冷媒が、圧縮機２１の低段側圧縮機２１Ｌと高段側圧縮機２１Ｈとの中間にインジェクションされる。これにより、インジェクションされる分の冷媒を圧縮するのは高段側圧縮機２１Ｈのみとなるため、圧縮仕事は低段側圧縮機２１Ｌが吸入する冷媒を圧縮する分の仕事量と高段側圧縮機２１Ｈが吸入する冷媒（低段側圧縮機２１Ｌが吸入する冷媒とインジェクションされる分の冷媒の合算）を圧縮する分の仕事量との合計となる。
一方、インジェクションを行わない場合の圧縮仕事は、低段側圧縮機２１Ｌが吸入する冷媒を圧縮する分の仕事量と高段側圧縮機２１Ｈが吸入する冷媒（低段側圧縮機２１Ｌが吸入する冷媒に等しい）を圧縮する分の仕事量の合計となる。
このため、インジェクションをする場合、インジェクションを行わない場合のいずれにおいても、同じ冷媒循環量が必要な場合、インジェクションすることにより、低段側圧縮機２１Ｌでインジェクションされる分の冷媒を圧縮する仕事量が不要になるため、圧縮機の仕事量がインジェクションしない場合に比べて小さくできる。 In such a hot water supply system 1, the refrigerant in the saturated gas state from the intermediate pressure receiver 25 is injected into the middle between the low stage side compressor 21 </ b> L and the high stage side compressor 21 </ b> H of the compressor 21. As a result, only the high-stage compressor 21H compresses the refrigerant that is injected, so that the compression work is equivalent to the work amount and high-stage compression that compress the refrigerant sucked by the low-stage compressor 21L. This is the total of the work amount for compressing the refrigerant sucked by the machine 21H (the sum of the refrigerant sucked by the low-stage compressor 21L and the refrigerant for the injection).
On the other hand, the compression work when the injection is not performed is the amount of work for compressing the refrigerant sucked by the low-stage compressor 21L and the refrigerant sucked by the high-stage compressor 21H (the low-stage compressor 21L sucks). It is the total amount of work for compressing (equal to refrigerant).
For this reason, in the case where the injection is performed and the case where the injection is not performed, when the same refrigerant circulation amount is required, the work amount for compressing the refrigerant for the amount injected by the low-stage compressor 21L by the injection. Can be reduced compared with the case where the work of the compressor is not injected.

本実施形態では、制御部２９において、中間圧レシーバ２５からの飽和ガス状態の冷媒を圧縮機２１にインジェクションするに際し、中間圧レシーバ２５の液位が満液状態であるか否かを推定し、その結果に応じてインジェクションを制御する。図２は、その制御の流れを示す図である。
この図２に示すように、制御部２９においては、ヒートポンプユニット２が運転を開始すると（ステップＳ１０１）、エバポレータ２２およびガスクーラ２４のいずれか一方または双方における所定のパラメータ（後述）を検出し、その検出値に基づいて中間圧レシーバ２５の冷媒量を推定する処理を実行する（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）。その結果、所定条件を満たした場合に、インジェクションをＯＮとしてインジェクション電磁弁２８を開き、中間圧レシーバ２５から飽和ガス状態の冷媒を圧縮機２１にインジェクションする（ステップＳ１０４）。 In the present embodiment, the controller 29 estimates whether or not the liquid level of the intermediate pressure receiver 25 is full when the refrigerant in the saturated gas state from the intermediate pressure receiver 25 is injected into the compressor 21. The injection is controlled according to the result. FIG. 2 is a diagram showing the flow of the control.
As shown in FIG. 2, when the heat pump unit 2 starts operation (step S101), the control unit 29 detects a predetermined parameter (described later) in one or both of the evaporator 22 and the gas cooler 24. A process of estimating the refrigerant amount of the intermediate pressure receiver 25 based on the detected value is executed (steps S102 and S103). As a result, when a predetermined condition is satisfied, the injection is turned ON, the injection electromagnetic valve 28 is opened, and the refrigerant in the saturated gas state is injected from the intermediate pressure receiver 25 into the compressor 21 (step S104).

ステップＳ１０２、Ｓ１０３では、検出する熱交換器のパラメータ複数の形態がありうるので、以下にそれを列挙する。
（ケース１−１）
まずステップＳ１０２では、エバポレータ２２の出口過熱度または吸入過熱度を検出することによりエバポレータ２２内の冷媒量を推定する。ここで、エバポレータ２２の出口過熱度、吸入過熱度は、いずれか一方を「各部位に取り付けられた温度センサで検知する温度」と「各部位に取り付けられた圧力センサから換算する圧力飽和温度」の差分を演算する等の既知の手法により検出すればよい。なお、圧力飽和温度は、圧力センサで検知する圧力から、制御部に予め持たしている圧力−飽和温度対応表を使って換算するなどの方法がある。 In steps S102 and S103, there can be a plurality of forms of parameters of the heat exchanger to be detected, and are listed below.
(Case 1-1)
First, in step S102, the refrigerant amount in the evaporator 22 is estimated by detecting the outlet superheat degree or the suction superheat degree of the evaporator 22. Here, one of the outlet superheat degree and the suction superheat degree of the evaporator 22 is “temperature detected by a temperature sensor attached to each part” and “pressure saturation temperature converted from a pressure sensor attached to each part”. What is necessary is just to detect with the known method of calculating the difference of these. The pressure saturation temperature may be converted from the pressure detected by the pressure sensor using a pressure-saturation temperature correspondence table previously stored in the control unit.

そして、ステップＳ１０３では、
エバポレータ２２の出口過熱度または吸入過熱度の検出値＜予め定めた基準過熱度
のときにインジェクションをＯＮにし、インジェクション電磁弁２８を開く。 In step S103,
When the detected value of the outlet superheat degree or the suction superheat degree of the evaporator 22 is smaller than the predetermined reference superheat degree, the injection is turned on and the injection solenoid valve 28 is opened.

これは、エバポレータ２２の出口過熱度、吸入過熱度が小さければ、エバポレータ２２内が気液２相状態の冷媒で満たされている（過熱ガスでない）と推定できる。したがって、エバポレータ２２内に冷媒があり中間圧レシーバ２５は満液でないと判断（推定）して、インジェクションをＯＮにするものである。   If the outlet superheat degree and the suction superheat degree of the evaporator 22 are small, it can be estimated that the evaporator 22 is filled with the gas-liquid two-phase refrigerant (not the superheated gas). Therefore, it is determined (estimated) that there is a refrigerant in the evaporator 22 and the intermediate pressure receiver 25 is not full, and the injection is turned on.

（ケース１−２）
まずステップＳ１０２では、エバポレータ２２の圧力または吸入圧力を検出することによりエバポレータ２２内の冷媒量を推定する。ここで、エバポレータ２２の圧力または吸入圧力は圧力センサ等の既知の手法により検出すればよい。 (Case 1-2)
First, in step S102, the refrigerant amount in the evaporator 22 is estimated by detecting the pressure of the evaporator 22 or the suction pressure. Here, the pressure or suction pressure of the evaporator 22 may be detected by a known method such as a pressure sensor.

そして、ステップＳ１０３では、
エバポレータ２２の圧力または吸入圧力の検出値＞予め定めた基準圧力
のときインジェクションをＯＮにする。 In step S103,
When the detected value of the pressure of the evaporator 22 or the suction pressure> predetermined reference pressure, the injection is turned ON.

これは、エバポレータ２２の圧力または吸入圧力が高ければ、エバポレータ２２内の冷媒の密度が大きいため、エバポレータ２２内に冷媒があり、中間圧レシーバ２５は満液でないと判断して、インジェクションをＯＮにするものである。   This is because if the pressure of the evaporator 22 or the suction pressure is high, the density of the refrigerant in the evaporator 22 is large. Therefore, it is determined that there is refrigerant in the evaporator 22 and the intermediate pressure receiver 25 is not full, and the injection is turned on. To do.

（ケース１−３）
まずステップＳ１０２では、（ケース１−１）＋（ケース１−２）の組み合わせでエバポレータ２２内の冷媒量を推定する。すなわち、エバポレータ２２の出口過熱度または吸入過熱度、およびエバポレータ２２の圧力または吸入圧力を検出することによりエバポレータ２２内の冷媒量を推定する。 (Case 1-3)
First, in step S102, the refrigerant amount in the evaporator 22 is estimated by a combination of (case 1-1) + (case 1-2). That is, the refrigerant amount in the evaporator 22 is estimated by detecting the outlet superheat degree or the suction superheat degree of the evaporator 22 and the pressure or suction pressure of the evaporator 22.

そして、ステップＳ１０３では、
エバポレータ２２の出口過熱度または吸入過熱度の検出値＜予め定めた基準過熱度
かつ
エバポレータ２２の圧力の検出値＞予め定めた基準圧力
のときインジェクションをＯＮにする。 In step S103,
When the detected value of the outlet superheat degree or the suction superheat degree of the evaporator 22 <the predetermined reference superheat degree and the detected value of the pressure of the evaporator 22> the predetermined reference pressure, the injection is turned ON.

このようにして、エバポレータ２２の出口過熱度または吸入過熱度の検出値と、エバポレータ２２の圧力または吸入圧力の検出値とを組み合わせることで、より正確にエバポレータ２２内の冷媒量を推定できる。   Thus, the refrigerant amount in the evaporator 22 can be estimated more accurately by combining the detected value of the outlet superheat degree or the suction superheat degree of the evaporator 22 with the detected value of the pressure of the evaporator 22 or the suction pressure.

（ケース２−１）
まずステップＳ１０２では、ガスクーラ２４の出口過冷却度を検出することによりガスクーラ２４の冷媒量を推定する。なお、ガスクーラ２４の圧力は臨界圧力を超えて超臨界状態で運転することがあるが、出口過冷却度を検出するためにはガスクーラ２４の圧力が臨界圧力以下である必要があるため、超臨界で運転している時はこの方法を取ることが出来ない。ここで、ガスクーラ２４の出口過冷却度は「各部位に取り付けられた圧力センサから換算する圧力飽和温度」と「各部位に取り付けられた温度センサで検知する温度」の差分を演算する等の既知の手法により検出すればよい。なお、圧力飽和温度は、圧力センサで検知する圧力から、制御部に予め持たしている圧力−飽和温度対応表を使って換算するなどの方法がある。超臨界状態の場合は圧力に対応した飽和温度がないため、過冷却度が出せない形となる。 (Case 2-1)
First, in step S102, the refrigerant amount of the gas cooler 24 is estimated by detecting the degree of outlet supercooling of the gas cooler 24. The pressure of the gas cooler 24 may exceed the critical pressure and operate in a supercritical state. However, in order to detect the degree of outlet supercooling, the pressure of the gas cooler 24 needs to be lower than the critical pressure. You can't do this when you are driving. Here, the degree of supercooling at the outlet of the gas cooler 24 is known, such as calculating the difference between “pressure saturation temperature converted from the pressure sensor attached to each part” and “temperature detected by the temperature sensor attached to each part”. It is sufficient to detect by this method. The pressure saturation temperature may be converted from the pressure detected by the pressure sensor using a pressure-saturation temperature correspondence table previously stored in the control unit. In the supercritical state, there is no saturation temperature corresponding to the pressure, so that the degree of supercooling cannot be achieved.

そして、ステップＳ１０３では、
ガスクーラ２４の出口過冷却度の検出値＞予め定めた基準過冷却度
のときインジェクションをＯＮにする。 In step S103,
When the detected value of the degree of supercooling at the outlet of the gas cooler 24> the predetermined standard degree of supercooling, the injection is turned ON.

これは、ガスクーラ２４の出口過冷却度が大きければ、ガスクーラ２４に液冷媒が貯まっていると推定する。そして、ガスクーラ２４に冷媒があり中間圧レシーバ２５は満液でないと判断して、インジェクションをＯＮにするものである。   It is estimated that the liquid refrigerant is stored in the gas cooler 24 if the degree of outlet supercooling of the gas cooler 24 is large. Then, it is determined that there is a refrigerant in the gas cooler 24 and the intermediate pressure receiver 25 is not full, and the injection is turned on.

（ケース２−２）
まずステップＳ１０２では、ガスクーラ２４の圧力または吐出圧力を検出することによりガスクーラ２４の冷媒量を推定する。ここで、ガスクーラ２４の圧力または吐出圧力は圧力センサ等の既知の手法により検出すればよい。 (Case 2-2)
First, in step S102, the refrigerant amount of the gas cooler 24 is estimated by detecting the pressure or discharge pressure of the gas cooler 24. Here, the pressure or discharge pressure of the gas cooler 24 may be detected by a known method such as a pressure sensor.

そして、ステップＳ１０３では、
ガスクーラ２４の圧力または吐出圧力の検出値＞予め定めた基準圧力
のときインジェクションをＯＮにする。 In step S103,
When the detected value of the pressure of the gas cooler 24 or the discharge pressure> predetermined reference pressure, the injection is turned ON.

これは、ガスクーラ２４の圧力または吐出圧力が高ければ、ガスクーラ２４内の冷媒の密度が大きいため、ガスクーラ２４内に冷媒があり中間圧レシーバ２５は満液でないと判断して、ガスインジェクションを行なうものである。   This is because, if the pressure or discharge pressure of the gas cooler 24 is high, the density of the refrigerant in the gas cooler 24 is large, so that there is refrigerant in the gas cooler 24 and the intermediate pressure receiver 25 is determined not to be full and performs gas injection. It is.

（ケース２−３）
まずステップＳ１０２では、（ケース２−１）＋（ケース２−２）の組み合わせでガスクーラ２４の冷媒量を推定する。すなわち、ガスクーラ２４の出口過冷却度、ガスクーラ２４の圧力または吐出圧力を検出することによりガスクーラ２４の冷媒量を推定する。 (Case 2-3)
First, in step S102, the refrigerant amount of the gas cooler 24 is estimated by a combination of (case 2-1) + (case 2-2). That is, the refrigerant amount of the gas cooler 24 is estimated by detecting the degree of outlet supercooling of the gas cooler 24, the pressure of the gas cooler 24, or the discharge pressure.

そして、ステップＳ１０３では、
ガスクーラ２４の出口過冷却度の検出値＞予め定めた基準過冷却度
かつ
ガスクーラ２４の圧力または吐出圧力の検出値＞予め定めた基準圧力
のときインジェクションをＯＮにする。 In step S103,
When the detected value of the outlet supercooling degree of the gas cooler 24> the predetermined reference supercooling degree and the detected value of the pressure or discharge pressure of the gas cooler 24> the predetermined reference pressure, the injection is turned ON.

ガスクーラ２４の出口過冷却度の検出値と、ガスクーラ２４の圧力または吐出圧力の検出値とを組み合わせることで、より正確にエバポレータ２２内の冷媒量を推定できる。   By combining the detected value of the degree of supercooling of the outlet of the gas cooler 24 and the detected value of the pressure of the gas cooler 24 or the discharge pressure, the amount of refrigerant in the evaporator 22 can be estimated more accurately.

上記のケース（１−１）〜（１−３）と、ケース（２−１）〜（２−３）は、以下のようにして使い分けることができる。
Ａ）ガスクーラ２４の容量＜＜エバポレータ２２の容量の場合は、ケース（１−１）〜（１−３）のいずれか一つの、エバポレータ２２の検出値に基づいてインジェクションＯＮを判断する。
Ｂ）ガスクーラ２４の容量＞＞エバポレータ２２の容量の場合は、ケース（２−１）〜（２−３）のいずれか一つの、ガスクーラ２４の検出値に基づいてインジェクションＯＮを判断する。
Ｃ）ガスクーラ２４の容量≒エバポレータ２２の容量の場合は、ケース（１−１）〜（１−３）のいずれか一つと、ケース（２−１）〜（２−３）ののいずれか一つとの、両者の冷媒量推定値でインジェクションＯＮを判断する。 The cases (1-1) to (1-3) and the cases (2-1) to (2-3) can be properly used as follows.
A) In the case of the capacity of the gas cooler 24 << the capacity of the evaporator 22, the injection ON is determined based on the detected value of the evaporator 22 in any one of cases (1-1) to (1-3).
B) Capacity of the gas cooler 24 >> In the case of the capacity of the evaporator 22, it is determined whether the injection is ON based on the detection value of the gas cooler 24 in any one of cases (2-1) to (2-3).
C) When the capacity of the gas cooler 24 is equal to the capacity of the evaporator 22, any one of the cases (1-1) to (1-3) and any one of the cases (2-1) to (2-3). Whether the injection is ON is determined based on the estimated refrigerant amount.

上述したように、エバポレータ２２の出口過熱度または吸入過熱度、エバポレータ２２の圧力または吸入圧力、ガスクーラ２４の出口過冷却度、ガスクーラ２４の圧力または吐出圧力を、予め定めた基準値と比較し、所定の条件を満たしたにインジェクションをＯＮするようにしたので、液位センサを用いることなく、中間圧レシーバ２５の液位が満液でない場合にインジェクションをＯＮにすることができる。また、インジェクションをＯＮして冷媒を流すことなく、事前にインジェクションをＯＮにするか否かの判定を行える。
このようにして、低コストで圧縮機２１に液冷媒が流れ込むのを確実に防止することが可能となる。 As described above, the outlet superheat degree or suction superheat degree of the evaporator 22, the pressure or suction pressure of the evaporator 22, the outlet supercooling degree of the gas cooler 24, the pressure or discharge pressure of the gas cooler 24 are compared with predetermined reference values, Since the injection is turned on when the predetermined condition is satisfied, the injection can be turned on when the liquid level of the intermediate pressure receiver 25 is not full without using the liquid level sensor. Further, it is possible to determine whether or not to turn on the injection in advance without turning on the injection and flowing the refrigerant.
In this way, it is possible to reliably prevent the liquid refrigerant from flowing into the compressor 21 at a low cost.

給湯システム１の構成を示したが、その構成は、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、適宜の変更を許容する。
また、上記実施の形態で挙げた制御において、判定のための基準値は適宜設定すればよい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。 Although the configuration of the hot water supply system 1 has been shown, the configuration allows appropriate changes as long as the configuration does not depart from the gist of the present invention.
In the control described in the above embodiment, a reference value for determination may be set as appropriate.
In addition to this, as long as it does not depart from the gist of the present invention, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.

１…給湯システム、２…ヒートポンプユニット（ヒートポンプ装置）、３…貯湯ユニット、２１…圧縮機、２１Ｈ…高段側圧縮機、２１Ｌ…低段側圧縮機、２２…エバポレータ（第一の熱交換器）、２３…アキュムレータ、２４…ガスクーラ（第二の熱交換器）、２５…中間圧レシーバ、２８…インジェクション電磁弁、２９…制御部、３０…貯湯タンク、３１…水ポンプ、５０…インジェクション回路   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hot water supply system, 2 ... Heat pump unit (heat pump apparatus), 3 ... Hot water storage unit, 21 ... Compressor, 21H ... High stage side compressor, 21L ... Low stage side compressor, 22 ... Evaporator (1st heat exchanger) ), 23 ... Accumulator, 24 ... Gas cooler (second heat exchanger), 25 ... Intermediate pressure receiver, 28 ... Injection solenoid valve, 29 ... Control unit, 30 ... Hot water storage tank, 31 ... Water pump, 50 ... Injection circuit

Claims (3)

冷媒と外気との間で熱交換を行う第一の熱交換器と、
前記冷媒を圧縮する低段側圧縮機および高段側圧縮機からなる２段階構成の圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と加熱対象の水との間で熱交換を行うことで前記水を加熱する第二の熱交換器と、
前記第二の熱交換器を経た前記冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離するレシーバと、
前記レシーバで分離された前記ガス冷媒を前記圧縮機の前記低段側圧縮機と前記高段側圧縮機との間にインジェクションするインジェクション回路と、
前記インジェクション回路を開閉するインジェクション電磁弁と、
前記インジェクション電磁弁の開閉を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第二の熱交換器の容量が前記第一の熱交換器の容量よりも大きいとき、前記第二の熱交換器の出口過冷却度、前記第二の熱交換器の圧力または吐出圧力の少なくとも一つを検出し、その前記検出値を予め定めた基準値と比較し、所定条件を満たしたときにインジェクション電磁弁を開いてインジェクションをＯＮにすることを特徴とする給湯システム。 A first heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the outside air;
A two-stage compressor comprising a low-stage compressor and a high-stage compressor for compressing the refrigerant;
A second heat exchanger that heats the water by performing heat exchange between the refrigerant compressed by the compressor and water to be heated;
A receiver that separates the refrigerant that has passed through the second heat exchanger into a liquid refrigerant and a gas refrigerant;
An injection circuit for injecting the gas refrigerant separated by the receiver between the low-stage compressor and the high-stage compressor of the compressor;
An injection solenoid valve for opening and closing the injection circuit;
A control unit that controls opening and closing of the injection solenoid valve,
When the capacity of the second heat exchanger is larger than the capacity of the first heat exchanger, the control unit is configured to adjust the degree of outlet subcooling of the second heat exchanger, the second heat exchanger, Detecting at least one of pressure and discharge pressure, comparing the detected value with a predetermined reference value, and opening an injection solenoid valve to turn on the injection when a predetermined condition is satisfied, system. 冷媒と外気との間で熱交換を行う第一の熱交換器と、
前記冷媒を圧縮する低段側圧縮機および高段側圧縮機からなる２段階構成の圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と加熱対象の水との間で熱交換を行うことで前記水を加熱する第二の熱交換器と、
前記第二の熱交換器を経た前記冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離するレシーバと、
前記レシーバで分離された前記ガス冷媒を前記圧縮機の前記低段側圧縮機と前記高段側圧縮機との間にインジェクションするインジェクション回路と、
前記インジェクション回路を開閉するインジェクション電磁弁と、
前記インジェクション電磁弁の開閉を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第一の熱交換器の容量が前記第二の熱交換器の容量よりも大きいとき、前記第一の熱交換器の出口過熱度または吸入過熱度、前記第一の熱交換器の冷媒圧力または吸入圧力の少なくとも一つを検出し、その前記検出値を予め定めた基準値と比較し、所定条件を満たしたときにインジェクション電磁弁を開いてインジェクションをＯＮにすることを特徴とする給湯システム。 A first heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the outside air;
A two-stage compressor comprising a low-stage compressor and a high-stage compressor for compressing the refrigerant;
A second heat exchanger that heats the water by performing heat exchange between the refrigerant compressed by the compressor and water to be heated;
A receiver that separates the refrigerant that has passed through the second heat exchanger into a liquid refrigerant and a gas refrigerant;
An injection circuit for injecting the gas refrigerant separated by the receiver between the low-stage compressor and the high-stage compressor of the compressor;
An injection solenoid valve for opening and closing the injection circuit;
A control unit that controls opening and closing of the injection solenoid valve,
When the capacity of the first heat exchanger is larger than the capacity of the second heat exchanger, the control unit is configured such that the outlet superheat degree or the suction superheat degree of the first heat exchanger, the first heat Detecting at least one of the refrigerant pressure or the suction pressure of the exchanger, comparing the detected value with a predetermined reference value, and opening the injection solenoid valve when the predetermined condition is satisfied to turn on the injection ; A hot water supply system that is characteristic. 冷媒と外気との間で熱交換を行う第一の熱交換器と、
前記冷媒を圧縮する低段側圧縮機および高段側圧縮機からなる２段階構成の圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と加熱対象の水との間で熱交換を行うことで前記水を加熱する第二の熱交換器と、
前記第二の熱交換器を経た前記冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離するレシーバと、
前記レシーバで分離された前記ガス冷媒を前記圧縮機の前記低段側圧縮機と前記高段側圧縮機との間にインジェクションするインジェクション回路と、
前記インジェクション回路を開閉するインジェクション電磁弁と、
前記インジェクション電磁弁の開閉を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第一の熱交換器の容量と前記第二の熱交換器の容量とがほぼ等しいとき、前記第一の熱交換器の出口過熱度または吸入過熱度、前記第一の熱交換器の冷媒圧力または吸入圧力の少なくとも一つを検出するとともに、前記第二の熱交換器の出口過冷却度、前記第二の熱交換器の圧力または吐出圧力の少なくとも一つを検出し、それぞれの前記検出値を予め定めた基準値と比較し、所定条件を満たしたときにインジェクション電磁弁を開いてインジェクションをＯＮにすることを特徴とする給湯システム。 A first heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the outside air;
A two-stage compressor comprising a low-stage compressor and a high-stage compressor for compressing the refrigerant;
A second heat exchanger that heats the water by performing heat exchange between the refrigerant compressed by the compressor and water to be heated;
A receiver that separates the refrigerant that has passed through the second heat exchanger into a liquid refrigerant and a gas refrigerant;
An injection circuit for injecting the gas refrigerant separated by the receiver between the low-stage compressor and the high-stage compressor of the compressor;
An injection solenoid valve for opening and closing the injection circuit;
A control unit that controls opening and closing of the injection solenoid valve,
When the capacity of the first heat exchanger and the capacity of the second heat exchanger are substantially equal , the control unit is configured such that the outlet superheat degree or the suction superheat degree of the first heat exchanger, the first heat exchanger, Detect at least one of the refrigerant pressure or suction pressure of the heat exchanger, and detect at least one of the outlet subcooling degree of the second heat exchanger, the pressure of the second heat exchanger, or the discharge pressure. The hot water supply system is characterized in that each detected value is compared with a predetermined reference value, and when a predetermined condition is satisfied, the injection solenoid valve is opened to turn on the injection .
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