JPH062966A - 二段圧縮ヒートポンプシステム - Google Patents
二段圧縮ヒートポンプシステムInfo
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- JPH062966A JPH062966A JP15694592A JP15694592A JPH062966A JP H062966 A JPH062966 A JP H062966A JP 15694592 A JP15694592 A JP 15694592A JP 15694592 A JP15694592 A JP 15694592A JP H062966 A JPH062966 A JP H062966A
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- stage
- refrigerant
- compression
- low
- heat exchanger
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/13—Economisers
Landscapes
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 冷暖房給湯装置等のように多用途の装置に適
用した場合に、システム全体の効率や信頼性を向上でき
る二段圧縮ヒートポンプシステムを提供することを目的
とする。 【構成】 高段圧力検出手段30が高段側圧縮機構2の
冷媒出口の冷媒圧力を検出し、第1圧縮機構制御器14
が、その高段圧力検出手段30の検出結果に応じて、冷
媒圧力が所定の範囲内に納まるように、低段側圧縮機構
1の圧縮比と高段側圧縮機構2の圧縮比とを実質上等し
く保つように低段側圧縮機構1及び高段側圧縮機構2を
制御する。
用した場合に、システム全体の効率や信頼性を向上でき
る二段圧縮ヒートポンプシステムを提供することを目的
とする。 【構成】 高段圧力検出手段30が高段側圧縮機構2の
冷媒出口の冷媒圧力を検出し、第1圧縮機構制御器14
が、その高段圧力検出手段30の検出結果に応じて、冷
媒圧力が所定の範囲内に納まるように、低段側圧縮機構
1の圧縮比と高段側圧縮機構2の圧縮比とを実質上等し
く保つように低段側圧縮機構1及び高段側圧縮機構2を
制御する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、給湯、暖房などに利用
するための制御装置を有する二段圧縮ヒートポンプシス
テムに関するものである。
するための制御装置を有する二段圧縮ヒートポンプシス
テムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、低温冷凍装置のように冷凍サイク
ルの蒸発圧力と凝縮圧力との比が大きい場合には、吐出
温度上昇の防止、および圧縮機の効率を向上させるため
に一段の圧縮機を二台直列に接続した二段圧縮冷凍サイ
クル装置が使われている。
ルの蒸発圧力と凝縮圧力との比が大きい場合には、吐出
温度上昇の防止、および圧縮機の効率を向上させるため
に一段の圧縮機を二台直列に接続した二段圧縮冷凍サイ
クル装置が使われている。
【0003】この場合、低段側圧縮機の吐出ガスは高圧
の液冷媒や中間圧の二相冷媒と直接、あるいは間接的に
熱交換して冷却された後、高段側圧縮機に吸入され、そ
こで高圧まで圧縮、吐出されサイクル内を循環する。こ
うすることによって高段側圧縮機の吸入ガス温度を低下
させてその吐出温度上昇を防止するものである。
の液冷媒や中間圧の二相冷媒と直接、あるいは間接的に
熱交換して冷却された後、高段側圧縮機に吸入され、そ
こで高圧まで圧縮、吐出されサイクル内を循環する。こ
うすることによって高段側圧縮機の吸入ガス温度を低下
させてその吐出温度上昇を防止するものである。
【0004】また、低温冷凍装置として用いた場合に、
低段側、高段側圧縮機での各吸入圧力と各吐出圧力との
比(圧縮比)を適当に設定することによって各段の圧縮
機を効率のよい条件で運転し(例えば、低段側圧縮機の
運転を主に制御する等)、冷凍サイクル効率が向上でき
るようにするものである。
低段側、高段側圧縮機での各吸入圧力と各吐出圧力との
比(圧縮比)を適当に設定することによって各段の圧縮
機を効率のよい条件で運転し(例えば、低段側圧縮機の
運転を主に制御する等)、冷凍サイクル効率が向上でき
るようにするものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来例では、低温冷凍装置のような単機能の用途にの
みもっぱら用いられており、冷暖房給湯装置のように多
用途に用いられた例はほとんどない。また一般に冷凍サ
イクルの制御においては、ある入出力関係(例えば圧縮
機吸入過熱度を制御するための膨張弁操作)が他の入出
力関係(例えば圧力を制御するための圧縮機操作)に外
乱として影響を及ぼす。特に2段圧縮サイクルのように
システムが複雑になればこの影響を十分に考慮してシス
テムを運転しなければならない。
な従来例では、低温冷凍装置のような単機能の用途にの
みもっぱら用いられており、冷暖房給湯装置のように多
用途に用いられた例はほとんどない。また一般に冷凍サ
イクルの制御においては、ある入出力関係(例えば圧縮
機吸入過熱度を制御するための膨張弁操作)が他の入出
力関係(例えば圧力を制御するための圧縮機操作)に外
乱として影響を及ぼす。特に2段圧縮サイクルのように
システムが複雑になればこの影響を十分に考慮してシス
テムを運転しなければならない。
【0006】しかしそのためのシステム全体の効率や信
頼性を考慮した運転制御方法を含めた具体的な構成につ
いて提案されたものはない。
頼性を考慮した運転制御方法を含めた具体的な構成につ
いて提案されたものはない。
【0007】本発明は、従来のこのような課題を考慮
し、冷暖房給湯装置等のように多用途の装置に適用した
場合に、システム全体の効率や信頼性を向上できる二段
圧縮ヒートポンプシステムを提供することを目的とする
ものである。
し、冷暖房給湯装置等のように多用途の装置に適用した
場合に、システム全体の効率や信頼性を向上できる二段
圧縮ヒートポンプシステムを提供することを目的とする
ものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮比可変の
低段側圧縮手段と、その低段側圧縮手段に直列に接続さ
れた圧縮比可変の高段側圧縮手段と、その高段側圧縮手
段の冷媒出口側に接続された第1熱交換手段と、低段側
圧縮手段の冷媒入口側に接続された第2熱交換手段と、
第1熱交換手段と第2熱交換手段との間に設けられた絞
り手段とを備えた二段圧縮ヒートポンプシステムにおい
て、高段側圧縮手段の冷媒出口の冷媒圧力を検出する高
段圧力検出手段と、その高段圧力検出手段の検出結果に
応じて、冷媒圧力が所定の範囲内に納まるように、低段
側圧縮手段の圧縮比と高段側圧縮手段の圧縮比とを実質
上等しく保つように低段側圧縮手段及び高段側圧縮手段
を制御する制御手段とを備えた二段圧縮ヒートポンプシ
ステムである。
低段側圧縮手段と、その低段側圧縮手段に直列に接続さ
れた圧縮比可変の高段側圧縮手段と、その高段側圧縮手
段の冷媒出口側に接続された第1熱交換手段と、低段側
圧縮手段の冷媒入口側に接続された第2熱交換手段と、
第1熱交換手段と第2熱交換手段との間に設けられた絞
り手段とを備えた二段圧縮ヒートポンプシステムにおい
て、高段側圧縮手段の冷媒出口の冷媒圧力を検出する高
段圧力検出手段と、その高段圧力検出手段の検出結果に
応じて、冷媒圧力が所定の範囲内に納まるように、低段
側圧縮手段の圧縮比と高段側圧縮手段の圧縮比とを実質
上等しく保つように低段側圧縮手段及び高段側圧縮手段
を制御する制御手段とを備えた二段圧縮ヒートポンプシ
ステムである。
【0009】
【作用】本発明は、高段圧力検出手段が高段側圧縮手段
の冷媒出口の冷媒圧力を検出し、制御手段が、その高段
圧力検出手段の検出結果に応じて、冷媒圧力が所定の範
囲内に納まるように、低段側圧縮手段の圧縮比と高段側
圧縮手段の圧縮比とを実質上等しく保つように低段側圧
縮手段及び高段側圧縮手段を制御する。
の冷媒出口の冷媒圧力を検出し、制御手段が、その高段
圧力検出手段の検出結果に応じて、冷媒圧力が所定の範
囲内に納まるように、低段側圧縮手段の圧縮比と高段側
圧縮手段の圧縮比とを実質上等しく保つように低段側圧
縮手段及び高段側圧縮手段を制御する。
【0010】
【実施例】以下に、本発明をその実施例を示す図面に基
づいて説明する。
づいて説明する。
【0011】図1は、本発明にかかる一実施例の二段圧
縮ヒートポンプシステムの構成図である。図2は、同実
施例の各制御器の入出力関係を示す図である。なお図1
と図2で同一の番号を付けたものは同一のものであるこ
とを示す。図1はすなわち、二段圧縮ヒートポンプシス
テムを例えば給湯用及び空調用に用いた構成を示してい
る。
縮ヒートポンプシステムの構成図である。図2は、同実
施例の各制御器の入出力関係を示す図である。なお図1
と図2で同一の番号を付けたものは同一のものであるこ
とを示す。図1はすなわち、二段圧縮ヒートポンプシス
テムを例えば給湯用及び空調用に用いた構成を示してい
る。
【0012】図1において、二段圧縮ヒートポンプシス
テムには、周波数可変の低段側圧縮機構1及び周波数可
変の高段側圧縮機構2が直列に接続され、その高段側圧
縮機構2の冷媒出口側には(冷媒の流れは図面上反時計
方向に循環する)、空調に用いる負荷側熱交換器(以
下、空調用熱交換器と記す)3a及び、給湯に用いる負
荷側熱交換器(以下、給湯用熱交換器と記す)3bが並
列に接続されている。それら空調用熱交換器3a及び給
湯用熱交換器3bの冷媒出口側には、それぞれ空調用補
助絞り装置(補助絞り手段)8a及び給湯用補助絞り装
置(補助絞り手段)8bが接続されている。空調用熱交
換器3a及び給湯用熱交換器3bが第1熱交換手段を構
成している。
テムには、周波数可変の低段側圧縮機構1及び周波数可
変の高段側圧縮機構2が直列に接続され、その高段側圧
縮機構2の冷媒出口側には(冷媒の流れは図面上反時計
方向に循環する)、空調に用いる負荷側熱交換器(以
下、空調用熱交換器と記す)3a及び、給湯に用いる負
荷側熱交換器(以下、給湯用熱交換器と記す)3bが並
列に接続されている。それら空調用熱交換器3a及び給
湯用熱交換器3bの冷媒出口側には、それぞれ空調用補
助絞り装置(補助絞り手段)8a及び給湯用補助絞り装
置(補助絞り手段)8bが接続されている。空調用熱交
換器3a及び給湯用熱交換器3bが第1熱交換手段を構
成している。
【0013】一方、低段側圧縮機構1の冷媒入口側に
は、熱を回収する熱源側熱交換器(第2熱交換手段)5
が接続され、その熱源側熱交換器5の冷媒入口側には、
主絞り装置(絞り手段)4が接続されている。主絞り装
置4の冷媒入口側は、低段用冷媒と高段用冷媒との熱交
換を図る冷媒対冷媒熱交換器6の低段用冷媒出口6cに
接続され、冷媒対冷媒熱交換器6の低段用冷媒入口6a
が、空調用補助絞り装置8a及び給湯用補助絞り装置8
bの冷媒出口側に接続されている。以上の構成によって
主冷凍サイクルが構成されている。
は、熱を回収する熱源側熱交換器(第2熱交換手段)5
が接続され、その熱源側熱交換器5の冷媒入口側には、
主絞り装置(絞り手段)4が接続されている。主絞り装
置4の冷媒入口側は、低段用冷媒と高段用冷媒との熱交
換を図る冷媒対冷媒熱交換器6の低段用冷媒出口6cに
接続され、冷媒対冷媒熱交換器6の低段用冷媒入口6a
が、空調用補助絞り装置8a及び給湯用補助絞り装置8
bの冷媒出口側に接続されている。以上の構成によって
主冷凍サイクルが構成されている。
【0014】又、冷媒対冷媒熱交換器6の低段用冷媒入
口6a側には副絞り装置7が接続され、その副絞り装置
7の冷媒出口は冷媒対冷媒熱交換器6の高段用冷媒入口
6bに接続され、高段用冷媒出口6dは低段側圧縮機構
1と高段側圧縮機構2の中間合流点6eに接続されてい
る。上述の低段用冷媒入口6a及び低段用冷媒出口6c
間の冷媒経路が第1冷媒経路を構成し、高段用冷媒入口
6b及び高段用冷媒出口6d間の冷媒経路が第2冷媒経
路を構成している。
口6a側には副絞り装置7が接続され、その副絞り装置
7の冷媒出口は冷媒対冷媒熱交換器6の高段用冷媒入口
6bに接続され、高段用冷媒出口6dは低段側圧縮機構
1と高段側圧縮機構2の中間合流点6eに接続されてい
る。上述の低段用冷媒入口6a及び低段用冷媒出口6c
間の冷媒経路が第1冷媒経路を構成し、高段用冷媒入口
6b及び高段用冷媒出口6d間の冷媒経路が第2冷媒経
路を構成している。
【0015】又、空調用熱交換器3aは、例えば室内フ
ァン(図示せず)などとともに室内ユニット9を構成し
部屋10に設置される。また給湯用熱交換器3bは、例
えば貯湯槽11、流量可変の貯湯ポンプ機構12などと
ともに給湯ユニット13を構成している。
ァン(図示せず)などとともに室内ユニット9を構成し
部屋10に設置される。また給湯用熱交換器3bは、例
えば貯湯槽11、流量可変の貯湯ポンプ機構12などと
ともに給湯ユニット13を構成している。
【0016】又、高段側圧縮機構2の冷媒出口側には、
高段側圧縮機構2で圧縮されて空調用及び給湯用熱交換
器3a,3bの出口に至るまでの冷媒圧力を高段圧力と
して検出する高段圧力検出手段30が設けられ、その高
段圧力検出手段30には、その高段圧力が高段圧力設定
範囲内となるように、かつ低段側圧縮機構1の周波数と
高段側圧縮機構2の周波数の比が一定となるように、低
段側圧縮機構1の周波数と高段側圧縮機構2の周波数を
制御する第1圧縮機構制御器(制御手段)14が接続さ
れている。又、部屋10には室温を検出する室温検出手
段10aが設けられ、その室温検出手段10aには、高
段圧力が高段圧力設定範囲内にある時に、その室温が室
温設定値と一致するように、かつ低段側圧縮機構1の周
波数と高段側圧縮機構2の周波数の比が一定となるよう
に、低段側圧縮機構1の周波数と高段側圧縮機構2の周
波数を制御する第2圧縮機構制御器(室温用制御手段)
15が接続されている。
高段側圧縮機構2で圧縮されて空調用及び給湯用熱交換
器3a,3bの出口に至るまでの冷媒圧力を高段圧力と
して検出する高段圧力検出手段30が設けられ、その高
段圧力検出手段30には、その高段圧力が高段圧力設定
範囲内となるように、かつ低段側圧縮機構1の周波数と
高段側圧縮機構2の周波数の比が一定となるように、低
段側圧縮機構1の周波数と高段側圧縮機構2の周波数を
制御する第1圧縮機構制御器(制御手段)14が接続さ
れている。又、部屋10には室温を検出する室温検出手
段10aが設けられ、その室温検出手段10aには、高
段圧力が高段圧力設定範囲内にある時に、その室温が室
温設定値と一致するように、かつ低段側圧縮機構1の周
波数と高段側圧縮機構2の周波数の比が一定となるよう
に、低段側圧縮機構1の周波数と高段側圧縮機構2の周
波数を制御する第2圧縮機構制御器(室温用制御手段)
15が接続されている。
【0017】低段側圧縮機構1の冷媒入口側には、低段
側圧縮機構1の入口部での冷媒の過熱度を低段側吸入過
熱度として検出する低段過熱度検出手段31が設けら
れ、その低段過熱度検出手段31には、その低段側吸入
過熱度が低段側吸入過熱度設定範囲内となるように、主
絞り装置4の開度を制御する主絞り装置制御器(絞り制
御手段)16が接続されている。
側圧縮機構1の入口部での冷媒の過熱度を低段側吸入過
熱度として検出する低段過熱度検出手段31が設けら
れ、その低段過熱度検出手段31には、その低段側吸入
過熱度が低段側吸入過熱度設定範囲内となるように、主
絞り装置4の開度を制御する主絞り装置制御器(絞り制
御手段)16が接続されている。
【0018】高段側圧縮機構2の入口側には、高段側圧
縮機構2の入口部での冷媒の過熱度を高段側吸入過熱度
として検出する高段側吸入過熱度検出手段32が設けら
れ、高段側吸入過熱度検出手段32には、その高段側吸
入過熱度が高段側吸入過熱度設定範囲内となるように、
副絞り装置7の開度を制御する第1副絞り装置制御器
(第1副絞り制御手段)17が接続されている。又、高
段側圧縮機構2の出口側には、高段側圧縮機構2の出口
部での冷媒温度を高段側吐出温度として検出する高段側
吐出温度検出手段33が設けられ、その高段側吐出温度
検出手段33には、前述の高段側吸入過熱度が高段側吸
入過熱度設定範囲内にある時に、その高段側吐出温度が
高段側吐出温度設定範囲内となるように、副絞り装置7
の開度を制御する第2副絞り装置制御器(第2副絞り制
御手段)18が接続されている。
縮機構2の入口部での冷媒の過熱度を高段側吸入過熱度
として検出する高段側吸入過熱度検出手段32が設けら
れ、高段側吸入過熱度検出手段32には、その高段側吸
入過熱度が高段側吸入過熱度設定範囲内となるように、
副絞り装置7の開度を制御する第1副絞り装置制御器
(第1副絞り制御手段)17が接続されている。又、高
段側圧縮機構2の出口側には、高段側圧縮機構2の出口
部での冷媒温度を高段側吐出温度として検出する高段側
吐出温度検出手段33が設けられ、その高段側吐出温度
検出手段33には、前述の高段側吸入過熱度が高段側吸
入過熱度設定範囲内にある時に、その高段側吐出温度が
高段側吐出温度設定範囲内となるように、副絞り装置7
の開度を制御する第2副絞り装置制御器(第2副絞り制
御手段)18が接続されている。
【0019】給湯用熱交換器3bの出口部には、給湯用
熱交換器3bの出口部での冷媒の過冷却度を給湯用熱交
換器出口過冷却度として検出する給湯用過冷却度検出手
段34bが設けられ、その給湯用過冷却度検出手段34
bには、その給湯用熱交換器出口過冷却度が給湯用熱交
換器出口過冷却度設定範囲内となるように、給湯用補助
絞り装置8bの開度を制御する給湯用補助絞り装置制御
器(補助絞り制御手段)20が接続されている。
熱交換器3bの出口部での冷媒の過冷却度を給湯用熱交
換器出口過冷却度として検出する給湯用過冷却度検出手
段34bが設けられ、その給湯用過冷却度検出手段34
bには、その給湯用熱交換器出口過冷却度が給湯用熱交
換器出口過冷却度設定範囲内となるように、給湯用補助
絞り装置8bの開度を制御する給湯用補助絞り装置制御
器(補助絞り制御手段)20が接続されている。
【0020】空調用熱交換器3aの出口部には、空調用
熱交換器3aの出口部での冷媒の過冷却度を空調用熱交
換器出口過冷却度として検出する空調用過冷却度検出手
段34aが設けられ、その空調用過冷却度検出手段34
aには、その空調用熱交換器出口過冷却度が空調用熱交
換器出口過冷却度設定範囲内となるように、空調用補助
絞り装置8aの開度を制御する第1空調用補助絞り装置
制御器(補助絞り制御手段)21が接続されている。
又、室温検出手段10aには、その室温を室温設定値と
一致するように空調用補助絞り装置8aの開度を制御す
る第2空調用補助絞り装置制御器(室温補助絞り制御手
段)22が接続されている。
熱交換器3aの出口部での冷媒の過冷却度を空調用熱交
換器出口過冷却度として検出する空調用過冷却度検出手
段34aが設けられ、その空調用過冷却度検出手段34
aには、その空調用熱交換器出口過冷却度が空調用熱交
換器出口過冷却度設定範囲内となるように、空調用補助
絞り装置8aの開度を制御する第1空調用補助絞り装置
制御器(補助絞り制御手段)21が接続されている。
又、室温検出手段10aには、その室温を室温設定値と
一致するように空調用補助絞り装置8aの開度を制御す
る第2空調用補助絞り装置制御器(室温補助絞り制御手
段)22が接続されている。
【0021】又、貯湯槽11の給湯水入口部には、給湯
用熱交換器3bで加熱された給湯水の温度を給湯水温度
として検出する湯温検出手段13aが設けられ、その湯
温検出手段13aには、その給湯水温度を給湯水温度設
定値と一致するように貯湯ポンプ機構12の給湯水流量
を制御する貯湯ポンプ機構制御器19が接続されてい
る。
用熱交換器3bで加熱された給湯水の温度を給湯水温度
として検出する湯温検出手段13aが設けられ、その湯
温検出手段13aには、その給湯水温度を給湯水温度設
定値と一致するように貯湯ポンプ機構12の給湯水流量
を制御する貯湯ポンプ機構制御器19が接続されてい
る。
【0022】次に、上記実施例の動作について説明す
る。
る。
【0023】まず、冷凍サイクルの動作については、高
段側圧縮機構2から吐出された冷媒は、空調用熱交換器
3a用及び給湯用熱交換器3b用に分岐され、空調用熱
交換器3aでは部屋10の空気と熱交換し、給湯用熱交
換器3bでは給湯水と熱交換して凝縮液化する。その
後、空調用補助絞り装置8aあるいは給湯用補助絞り装
置8bを経た冷媒は、一度合流した後、高段用冷媒と低
段用冷媒に分岐される。高段用冷媒は副絞り装置7で中
間圧まで減圧されて寒冷を発し、冷媒対冷媒熱交換器6
の高段用冷媒入口6bより冷媒対冷媒熱交換器6に入
る。低段用冷媒はそのまま冷媒対冷媒熱交換器6の低段
用冷媒入口6aより冷媒対冷媒熱交換器6に入り、冷媒
対冷媒熱交換器6内で、高段用冷媒と低段用冷媒は間接
的に熱交換をおこなう。
段側圧縮機構2から吐出された冷媒は、空調用熱交換器
3a用及び給湯用熱交換器3b用に分岐され、空調用熱
交換器3aでは部屋10の空気と熱交換し、給湯用熱交
換器3bでは給湯水と熱交換して凝縮液化する。その
後、空調用補助絞り装置8aあるいは給湯用補助絞り装
置8bを経た冷媒は、一度合流した後、高段用冷媒と低
段用冷媒に分岐される。高段用冷媒は副絞り装置7で中
間圧まで減圧されて寒冷を発し、冷媒対冷媒熱交換器6
の高段用冷媒入口6bより冷媒対冷媒熱交換器6に入
る。低段用冷媒はそのまま冷媒対冷媒熱交換器6の低段
用冷媒入口6aより冷媒対冷媒熱交換器6に入り、冷媒
対冷媒熱交換器6内で、高段用冷媒と低段用冷媒は間接
的に熱交換をおこなう。
【0024】熱交換された低段用冷媒は冷却されて過冷
却度が増大し、冷媒対冷媒熱交換器6の低段用冷媒出口
6c、主絞り装置4を経て熱源側熱交換器5に至る。冷
媒はここで熱源より吸熱して蒸発し、低段側圧縮機構1
に入り、圧縮吐出され高温ガスとなり中間合流点6eに
至る。一方高段用冷媒は冷媒対冷媒熱交換器6内で加熱
され一部が気化して、高段用冷媒出口6dから中間合流
点6eに至る。中間合流点6eでは、高段用冷媒と低段
用冷媒が再び合流して直接的に熱交換して低段用冷媒を
冷却した後、高段側圧縮機構2に吸入され圧縮される。
却度が増大し、冷媒対冷媒熱交換器6の低段用冷媒出口
6c、主絞り装置4を経て熱源側熱交換器5に至る。冷
媒はここで熱源より吸熱して蒸発し、低段側圧縮機構1
に入り、圧縮吐出され高温ガスとなり中間合流点6eに
至る。一方高段用冷媒は冷媒対冷媒熱交換器6内で加熱
され一部が気化して、高段用冷媒出口6dから中間合流
点6eに至る。中間合流点6eでは、高段用冷媒と低段
用冷媒が再び合流して直接的に熱交換して低段用冷媒を
冷却した後、高段側圧縮機構2に吸入され圧縮される。
【0025】次に、図1と図2を用いて各制御器の動作
について説明する。
について説明する。
【0026】第1圧縮機構制御器14は、例えば高段圧
力が高段圧力設定範囲を下回ったときには低段側圧縮機
構1の周波数と高段側圧縮機構2の周波数を増大させ
る。このときの低段側圧縮機構1の周波数と高段側圧縮
機構2の周波数の比は、中段圧力(高段側圧縮機構2の
吸入圧力あるいは低段側圧縮機構1の吐出圧力)がほぼ
高段圧力と低段圧力(熱源側熱交換器5内での冷媒の蒸
発圧力)との相乗平均値となるようにあらかじめ設定さ
れている。したがって高段圧力が適正な圧力範囲内に維
持され、かつ低段側圧縮機構1での圧縮比(=中段圧力
/低段圧力)と高段側圧縮機構2での圧縮比(=高段圧
力/中段圧力)がほぼ等しくなるため、空調用熱交換器
3aあるいは給湯用熱交換器3bで安定して効率よく高
温を得ることが可能となる。すなわち、低段側圧縮機構
1での圧縮比と高段側圧縮機構2での圧縮比が常にほぼ
等しくなるように、低段側圧縮機構1と高段側圧縮機構
2を運転制御することによってシステム全体の効率と信
頼性を向上させている。
力が高段圧力設定範囲を下回ったときには低段側圧縮機
構1の周波数と高段側圧縮機構2の周波数を増大させ
る。このときの低段側圧縮機構1の周波数と高段側圧縮
機構2の周波数の比は、中段圧力(高段側圧縮機構2の
吸入圧力あるいは低段側圧縮機構1の吐出圧力)がほぼ
高段圧力と低段圧力(熱源側熱交換器5内での冷媒の蒸
発圧力)との相乗平均値となるようにあらかじめ設定さ
れている。したがって高段圧力が適正な圧力範囲内に維
持され、かつ低段側圧縮機構1での圧縮比(=中段圧力
/低段圧力)と高段側圧縮機構2での圧縮比(=高段圧
力/中段圧力)がほぼ等しくなるため、空調用熱交換器
3aあるいは給湯用熱交換器3bで安定して効率よく高
温を得ることが可能となる。すなわち、低段側圧縮機構
1での圧縮比と高段側圧縮機構2での圧縮比が常にほぼ
等しくなるように、低段側圧縮機構1と高段側圧縮機構
2を運転制御することによってシステム全体の効率と信
頼性を向上させている。
【0027】第2圧縮機構制御器15は、例えば高段圧
力が高段圧力設定範囲内にあり、部屋10の室温が室温
設定値を下回ったときには、低段側圧縮機構1の周波数
と高段側圧縮機構2の周波数を増大させる。このときも
低段側圧縮機構1の周波数と高段側圧縮機構2の周波数
の比は、第1圧縮機構制御器14と同様に設定されてい
る。したがって低段側圧縮機構1での圧縮比(=中段圧
力/低段圧力)と高段側圧縮機構2での圧縮比(=高段
圧力/中段圧力)がほぼ等しく、かつ部屋10の負荷に
応じて安定して効率よく高温を得ることが可能となる。
力が高段圧力設定範囲内にあり、部屋10の室温が室温
設定値を下回ったときには、低段側圧縮機構1の周波数
と高段側圧縮機構2の周波数を増大させる。このときも
低段側圧縮機構1の周波数と高段側圧縮機構2の周波数
の比は、第1圧縮機構制御器14と同様に設定されてい
る。したがって低段側圧縮機構1での圧縮比(=中段圧
力/低段圧力)と高段側圧縮機構2での圧縮比(=高段
圧力/中段圧力)がほぼ等しく、かつ部屋10の負荷に
応じて安定して効率よく高温を得ることが可能となる。
【0028】主絞り装置制御器16は、例えば低段側吸
入過熱度が低段側吸入過熱度設定範囲を下回ったときに
は、主絞り装置4によって熱源側熱交換器5に流入する
冷媒量を制限する。したがって低段側吸入過熱度が適正
範囲内に維持されるため、液圧縮による圧縮機構の破損
防止あるいは低段側圧縮機構1の吐出冷媒温度の上昇防
止が実現でき、さらに低段側圧縮機構1の効率が向上す
るものである。
入過熱度が低段側吸入過熱度設定範囲を下回ったときに
は、主絞り装置4によって熱源側熱交換器5に流入する
冷媒量を制限する。したがって低段側吸入過熱度が適正
範囲内に維持されるため、液圧縮による圧縮機構の破損
防止あるいは低段側圧縮機構1の吐出冷媒温度の上昇防
止が実現でき、さらに低段側圧縮機構1の効率が向上す
るものである。
【0029】第1副絞り装置制御器17は、例えば高段
側吸入過熱度が高段側吸入過熱度設定範囲を下回ったと
きには、副絞り装置7の開度を制御することによって、
中間合流点6eで低段用冷媒と合流して低段用冷媒を冷
却する高段用冷媒量を制限する。したがって高段側吸入
過熱度が適正範囲内に維持されるため、液圧縮による圧
縮機構の破損防止あるいは高段側圧縮機構2の吐出冷媒
温度の上昇防止、さらに高段側圧縮機構2の効率の向上
が実現できる。
側吸入過熱度が高段側吸入過熱度設定範囲を下回ったと
きには、副絞り装置7の開度を制御することによって、
中間合流点6eで低段用冷媒と合流して低段用冷媒を冷
却する高段用冷媒量を制限する。したがって高段側吸入
過熱度が適正範囲内に維持されるため、液圧縮による圧
縮機構の破損防止あるいは高段側圧縮機構2の吐出冷媒
温度の上昇防止、さらに高段側圧縮機構2の効率の向上
が実現できる。
【0030】第2副絞り装置制御器18は、例えば高段
側吸入過熱度が高段側吸入過熱度設定範囲内にあり、か
つ高段側吐出温度が高段側吐出温度設定範囲を上回った
ときには、副絞り装置7の開度を制御することによっ
て、中間合流点6eで低段用冷媒と合流して低段用冷媒
を冷却する高段用冷媒量を増大させる。したがって高段
側の吸入過熱度が低下して高段側吐出温度が適正範囲内
に維持されるため、吐出温度異常上昇による圧縮機構の
破損防止あるいは吐出冷媒の顕熱の有効利用が実現でき
るものである。
側吸入過熱度が高段側吸入過熱度設定範囲内にあり、か
つ高段側吐出温度が高段側吐出温度設定範囲を上回った
ときには、副絞り装置7の開度を制御することによっ
て、中間合流点6eで低段用冷媒と合流して低段用冷媒
を冷却する高段用冷媒量を増大させる。したがって高段
側の吸入過熱度が低下して高段側吐出温度が適正範囲内
に維持されるため、吐出温度異常上昇による圧縮機構の
破損防止あるいは吐出冷媒の顕熱の有効利用が実現でき
るものである。
【0031】貯湯ポンプ機構制御器19は、例えば給湯
水温度が給湯水温度設定値を下回ったときには貯湯ポン
プ機構12によって給湯用熱交換器3bに流入する給湯
水量を制限する。したがって給湯水温度を給湯水温度設
定値に一致させることができる。
水温度が給湯水温度設定値を下回ったときには貯湯ポン
プ機構12によって給湯用熱交換器3bに流入する給湯
水量を制限する。したがって給湯水温度を給湯水温度設
定値に一致させることができる。
【0032】給湯用補助絞り装置制御器20は、例えば
給湯用熱交換器出口過冷却度が給湯用熱交換器出口過冷
却度設定範囲を上回ったときには、給湯用補助絞り装置
8bの開度を制御することによって、給湯用熱交換器3
bから流出する冷媒量を増大させる。
給湯用熱交換器出口過冷却度が給湯用熱交換器出口過冷
却度設定範囲を上回ったときには、給湯用補助絞り装置
8bの開度を制御することによって、給湯用熱交換器3
bから流出する冷媒量を増大させる。
【0033】第1空調用補助絞り装置制御器21は、例
えば空調用熱交換器出口過冷却度が空調用熱交換器出口
過冷却度設定範囲を上回ったときには、空調用補助絞り
装置8aの開度を制御することによって、空調用熱交換
器3aから流出する冷媒量を増大させる。又、第2空調
用補助絞り装置制御器22は、空調用熱交換器出口過冷
却度が空調用熱交換器出口過冷却度設定範囲内にあると
きに部屋10の室温が室温設定値を下回ったときには、
空調用補助絞り装置8a開度を制御することによって、
空調用熱交換器3aに流入する冷媒量を増大させる。し
たがって空調用熱交換器出口過冷却度、給湯用熱交換器
出口過冷却度をともに適正範囲内に維持するように冷媒
分流が行われ、さらに部屋10の負荷に応じて空調用熱
交換器3aに流入する冷媒量を調整することができるの
で、空調用熱交換器3a、給湯用熱交換器3bで効率よ
く高温を得ることが可能となり、また空調用熱交換器3
a、給湯用熱交換器3bでの冷媒の溜り込みを防止して
冷凍サイクル全体での適正な冷媒分布を維持できるため
システムの信頼性を向上させることも可能となる。
えば空調用熱交換器出口過冷却度が空調用熱交換器出口
過冷却度設定範囲を上回ったときには、空調用補助絞り
装置8aの開度を制御することによって、空調用熱交換
器3aから流出する冷媒量を増大させる。又、第2空調
用補助絞り装置制御器22は、空調用熱交換器出口過冷
却度が空調用熱交換器出口過冷却度設定範囲内にあると
きに部屋10の室温が室温設定値を下回ったときには、
空調用補助絞り装置8a開度を制御することによって、
空調用熱交換器3aに流入する冷媒量を増大させる。し
たがって空調用熱交換器出口過冷却度、給湯用熱交換器
出口過冷却度をともに適正範囲内に維持するように冷媒
分流が行われ、さらに部屋10の負荷に応じて空調用熱
交換器3aに流入する冷媒量を調整することができるの
で、空調用熱交換器3a、給湯用熱交換器3bで効率よ
く高温を得ることが可能となり、また空調用熱交換器3
a、給湯用熱交換器3bでの冷媒の溜り込みを防止して
冷凍サイクル全体での適正な冷媒分布を維持できるため
システムの信頼性を向上させることも可能となる。
【0034】以上の構成により、負荷側熱交換器3a,
3bにおける高温と高能力を確保し、かつ二段圧縮ヒー
トポンプシステム全体を効率の高いかつ安定した信頼性
の高い運転が実現できるものである。さらに高段側圧縮
機構2の周波数と低段側圧縮機構1の周波数の比を一定
にして制御することによりシステム構成に要する部品点
数を少なくできコスト低減も実現できるものである。
3bにおける高温と高能力を確保し、かつ二段圧縮ヒー
トポンプシステム全体を効率の高いかつ安定した信頼性
の高い運転が実現できるものである。さらに高段側圧縮
機構2の周波数と低段側圧縮機構1の周波数の比を一定
にして制御することによりシステム構成に要する部品点
数を少なくできコスト低減も実現できるものである。
【0035】なお、上記実施例では、低段側圧縮手段で
ある低段側圧縮機構1の圧縮比と高段側圧縮手段である
高段側圧縮機構2の圧縮比とを実質上等しく保つため
に、周波数を制御する構成としたが、これに限らず、低
段側圧縮機構1の圧縮比と高段側圧縮機構2の圧縮比と
を実質上等しく保つように制御できればよく、例えば駆
動電圧など他の方法により制御する構成にしてもよい。
なおここで実質上等しいとは、約1割程度の差があって
もよいことを意味する。
ある低段側圧縮機構1の圧縮比と高段側圧縮手段である
高段側圧縮機構2の圧縮比とを実質上等しく保つため
に、周波数を制御する構成としたが、これに限らず、低
段側圧縮機構1の圧縮比と高段側圧縮機構2の圧縮比と
を実質上等しく保つように制御できればよく、例えば駆
動電圧など他の方法により制御する構成にしてもよい。
なおここで実質上等しいとは、約1割程度の差があって
もよいことを意味する。
【0036】また、上記実施例では、高段側圧縮機構2
の冷媒出口側に2台の負荷側熱交換器を並列に接続した
構成としたが、これに限らず、負荷側熱交換器の台数は
1台、あるいは3台以上であっても勿論よい。
の冷媒出口側に2台の負荷側熱交換器を並列に接続した
構成としたが、これに限らず、負荷側熱交換器の台数は
1台、あるいは3台以上であっても勿論よい。
【0037】また、上記実施例では、各制御器14〜1
8,20〜22のすべてを用いてヒートポンプシステム
を制御する構成にしたが、これに限らず、第1圧縮機構
制御器14のみで制御するように構成してもよい。ある
いは又、第1圧縮機構制御器14と主絞り装置制御器1
6、第1圧縮機構制御器14と第1及び第2副絞り装置
制御器17,18、第1圧縮機構制御器14と給湯用又
は、第1及び第2空調用補助絞り装置制御器20,2
1,22、第1圧縮機構制御器14と第2圧縮機構制御
器15等の組合せで制御するように構成してもよい。更
に、第1圧縮機構制御器14と他の制御器のうちいずれ
か2つ以上を組み合わせて制御するように構成するよう
にしてもよい。
8,20〜22のすべてを用いてヒートポンプシステム
を制御する構成にしたが、これに限らず、第1圧縮機構
制御器14のみで制御するように構成してもよい。ある
いは又、第1圧縮機構制御器14と主絞り装置制御器1
6、第1圧縮機構制御器14と第1及び第2副絞り装置
制御器17,18、第1圧縮機構制御器14と給湯用又
は、第1及び第2空調用補助絞り装置制御器20,2
1,22、第1圧縮機構制御器14と第2圧縮機構制御
器15等の組合せで制御するように構成してもよい。更
に、第1圧縮機構制御器14と他の制御器のうちいずれ
か2つ以上を組み合わせて制御するように構成するよう
にしてもよい。
【0038】また、上記実施例では、熱交換器である2
つの負荷側熱交換器を空調用と給湯用にそれぞれ用いた
が、これに限らず、例えば両方とも空調用として用いて
もよい。あるいは又、両方とも給湯用として用いてもよ
い。
つの負荷側熱交換器を空調用と給湯用にそれぞれ用いた
が、これに限らず、例えば両方とも空調用として用いて
もよい。あるいは又、両方とも給湯用として用いてもよ
い。
【0039】また、上記実施例では、負荷側熱交換器を
空調用と給湯用に用いたが、これに限定されるものでは
なく、熱源を必要とする例えば、乾燥用など他の用途に
用いてもよい。
空調用と給湯用に用いたが、これに限定されるものでは
なく、熱源を必要とする例えば、乾燥用など他の用途に
用いてもよい。
【0040】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、高段側圧縮手段の冷媒出口の冷媒圧力を検出す
る高段圧力検出手段と、その高段圧力検出手段の検出結
果に応じて、冷媒圧力が所定の範囲内に納まるように、
低段側圧縮手段の圧縮比と高段側圧縮手段の圧縮比とを
実質上等しく保つように低段側圧縮手段及び高段側圧縮
手段を制御する制御手段とを備えているので、冷暖房給
湯装置等のように多用途の装置に適用した場合に、シス
テム全体の効率や信頼性を向上できるという長所を有す
る。
発明は、高段側圧縮手段の冷媒出口の冷媒圧力を検出す
る高段圧力検出手段と、その高段圧力検出手段の検出結
果に応じて、冷媒圧力が所定の範囲内に納まるように、
低段側圧縮手段の圧縮比と高段側圧縮手段の圧縮比とを
実質上等しく保つように低段側圧縮手段及び高段側圧縮
手段を制御する制御手段とを備えているので、冷暖房給
湯装置等のように多用途の装置に適用した場合に、シス
テム全体の効率や信頼性を向上できるという長所を有す
る。
【図1】本発明にかかる一実施例の二段圧縮ヒートポン
プシステムの構成図である。
プシステムの構成図である。
【図2】同実施例の二段圧縮ヒートポンプシステムの制
御入出力関係を示す図である。
御入出力関係を示す図である。
1 低段側圧縮機構 2 高段側圧縮機構 3a 空調用熱交換器 3b 給湯用熱交換器 4 主絞り装置 5 熱源側熱交換器 6 冷媒対冷媒熱交換器 6a 低段用冷媒入口 6b 高段用冷媒入口 6c 低段用冷媒出口 6d 高段用冷媒出口 7 副絞り装置 8a 空調用補助絞り装置 8b 給湯用補助絞り装置 14 第1圧縮機構制御器 15 第2圧縮機構制御器 16 主絞り装置制御器 17 副絞り装置制御器 20 給湯用補助絞り装置制御器 21 第1空調用補助絞り装置制御器 22 第2空調用補助絞り装置制御器 30 高段圧力検出手段 31 低段過熱度検出手段 32 高段側吸入過熱度検出手段 33 高段側吐出温度検出手段 34a 空調用過冷却度検出手段 34b 給湯用過冷却度検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戎 晃司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (6)
- 【請求項1】 圧縮比可変の低段側圧縮手段と、その低
段側圧縮手段に直列に接続された圧縮比可変の高段側圧
縮手段と、その高段側圧縮手段の冷媒出口側に接続され
た第1熱交換手段と、前記低段側圧縮手段の冷媒入口側
に接続された第2熱交換手段と、前記第1熱交換手段と
前記第2熱交換手段との間に設けられた絞り手段とを備
えた二段圧縮ヒートポンプシステムにおいて、前記高段
側圧縮手段の冷媒出口の冷媒圧力を検出する高段圧力検
出手段と、その高段圧力検出手段の検出結果に応じて、
前記冷媒圧力が所定の範囲内に納まるように、前記低段
側圧縮手段の圧縮比と前記高段側圧縮手段の圧縮比とを
実質上等しく保つように前記低段側圧縮手段及び前記高
段側圧縮手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴
とする二段圧縮ヒートポンプシステム。 - 【請求項2】 更に、前記低段側圧縮手段入口部での冷
媒の過熱度を検出する低段過熱度検出手段と、その検出
結果に応じて、前記過熱度が低段側吸入過熱度設定範囲
内となるように前記絞り手段の開度を制御する絞り制御
手段とを備えたことを特徴とする請求項1記載の二段圧
縮ヒートポンプシステム。 - 【請求項3】 更に、前記第1熱交換手段と前記絞り手
段との間に接続された第1冷媒経路と、その第1冷媒経
路及び前記第1熱交換手段の間に、副絞り手段を介して
入口側が接続され、出口側が前記低段側圧縮手段の冷媒
出口側へ接続された第2冷媒経路と、前記高段側圧縮手
段入口部での冷媒の過熱度を検出する高段側吸入過熱度
検出手段と、その検出された過熱度が高段側吸入過熱度
設定範囲内となるように前記副絞り手段の開度を制御す
る第1副絞り制御手段と、前記高段側圧縮手段出口部で
の冷媒の温度を検出する高段側吐出温度検出手段と、そ
の検出された温度が、前記過熱度が前記高段側吸入過熱
度設定範囲内にある時に高段側吐出温度設定範囲内とな
るように前記副絞り手段の開度を制御する第2副絞り制
御手段とを備えたことを特徴とする請求項1記載の二段
圧縮ヒートポンプシステム。 - 【請求項4】 第1熱交換手段は、並列に接続された複
数の熱交換器であり、各熱交換器の冷媒出口側にはそれ
ぞれ補助絞り手段が設けられ、前記複数の熱交換器のう
ち少なくとも一つは、その熱交換器の冷媒出口での冷媒
の過冷却度を検出する過冷却度検出手段と、その検出さ
れた過冷却度が過冷却度設定範囲内となるようにその熱
交換器の補助絞り手段の開度を制御する補助絞り制御手
段とを備えたことを特徴とする請求項1又は3記載の二
段圧縮ヒートポンプシステム。 - 【請求項5】 第1熱交換手段は、並列に接続された複
数の熱交換器であり、各熱交換器の冷媒出口側にはそれ
ぞれ補助絞り手段が設けられ、前記複数の熱交換器のう
ち少なくとも一つは空調用であり、その空調が行われる
室の室温に応じて、その熱交換器の補助絞り手段の開度
を制御する室温補助絞り制御手段を備えたことを特徴と
する請求項1又は3記載の二段圧縮ヒートポンプシステ
ム。 - 【請求項6】 更に、前記高段圧力が前記高段圧力設定
範囲内にある時に前記室温に応じて、前記低段側圧縮手
段の圧縮比と前記高段側圧縮手段との圧縮比を実質上等
しく保つように前記低段側圧縮手段及び前記高段側圧縮
手段を制御する室温用制御手段を備えたことを特徴とす
る請求項5記載の二段圧縮ヒートポンプシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15694592A JPH062966A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 二段圧縮ヒートポンプシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15694592A JPH062966A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 二段圧縮ヒートポンプシステム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH062966A true JPH062966A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=15638781
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15694592A Pending JPH062966A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 二段圧縮ヒートポンプシステム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH062966A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6865904B2 (en) * | 2002-11-25 | 2005-03-15 | Tempia Co., Ltd. | Combined regeneration heating and cooling system |
JP2006258397A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Mitsubishi Electric Corp | 冷凍装置 |
US7802441B2 (en) | 2004-05-12 | 2010-09-28 | Electro Industries, Inc. | Heat pump with accumulator at boost compressor output |
US7849700B2 (en) | 2004-05-12 | 2010-12-14 | Electro Industries, Inc. | Heat pump with forced air heating regulated by withdrawal of heat to a radiant heating system |
JP2012073021A (ja) * | 2011-12-05 | 2012-04-12 | Daikin Industries Ltd | 冷凍装置 |
WO2015045247A1 (ja) | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 三菱重工業株式会社 | ヒートポンプシステム、及び、ヒートポンプ式給湯器 |
WO2017038161A1 (ja) * | 2015-08-28 | 2017-03-09 | 三菱重工業株式会社 | 冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法 |
JPWO2017081781A1 (ja) * | 2015-11-11 | 2018-07-26 | 富士電機株式会社 | 排熱回収ヒートポンプ装置 |
-
1992
- 1992-06-16 JP JP15694592A patent/JPH062966A/ja active Pending
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WO2017038161A1 (ja) * | 2015-08-28 | 2017-03-09 | 三菱重工業株式会社 | 冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法 |
KR20180011259A (ko) * | 2015-08-28 | 2018-01-31 | 미츠비시 쥬코 서멀 시스템즈 가부시키가이샤 | 냉동 사이클 장치 및 냉동 사이클 장치의 제어 방법 |
CN107709895A (zh) * | 2015-08-28 | 2018-02-16 | 三菱重工制冷空调系统株式会社 | 制冷循环装置及制冷循环装置的控制方法 |
EP3301380A4 (en) * | 2015-08-28 | 2018-04-18 | Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems, Ltd. | Refrigeration cycle device and refrigeration cycle device control method |
JPWO2017081781A1 (ja) * | 2015-11-11 | 2018-07-26 | 富士電機株式会社 | 排熱回収ヒートポンプ装置 |
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