WO2017038161A1 - 冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法 - Google Patents

冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2017038161A1
WO2017038161A1 PCT/JP2016/063963 JP2016063963W WO2017038161A1 WO 2017038161 A1 WO2017038161 A1 WO 2017038161A1 JP 2016063963 W JP2016063963 W JP 2016063963W WO 2017038161 A1 WO2017038161 A1 WO 2017038161A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stage compressor
refrigerant
compressor
expansion valve
predetermined value
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/063963
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
峰正 大村
岡田 拓也
正広 寺岡
Original Assignee
三菱重工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工業株式会社 filed Critical 三菱重工業株式会社
Priority to CN201680035531.1A priority Critical patent/CN107709895A/zh
Priority to EP16841193.2A priority patent/EP3301380B1/en
Priority to KR1020177037231A priority patent/KR102098164B1/ko
Publication of WO2017038161A1 publication Critical patent/WO2017038161A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/10Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31Expansion valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/04Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General 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
    • F25B2400/04Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0409Refrigeration circuit bypassing means for the evaporator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General 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
    • F25B2400/04Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0411Refrigeration circuit bypassing means for the expansion valve or capillary tube
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General 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
    • F25B2400/04Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0415Refrigeration circuit bypassing means for the receiver
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General 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
    • F25B2400/23Separators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/02Compressor control
    • F25B2600/022Compressor control for multi-stage operation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/02Compressor control
    • F25B2600/025Compressor control by controlling speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/02Compressor control
    • F25B2600/027Compressor control by controlling pressure
    • F25B2600/0271Compressor control by controlling pressure the discharge pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/25Control of valves
    • F25B2600/2501Bypass valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19Pressures
    • F25B2700/193Pressures of the compressor
    • F25B2700/1931Discharge pressures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21Temperatures
    • F25B2700/2115Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F25B2700/21151Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the suction side of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21Temperatures
    • F25B2700/2115Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F25B2700/21152Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the discharge side of the compressor

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration cycle apparatus and a control method of the refrigeration cycle apparatus.
  • Some heat pump systems using a refrigeration cycle in which a refrigerant circulates have an object of enabling high-temperature tapping even under a low outside air temperature environment.
  • the lower the outside air temperature the lower the temperature and pressure of the refrigerant at the evaporator inlet of the refrigerant, and the lower the suction pressure of the compressor inlet.
  • the discharge pressure of the compressor is increased to a predetermined value, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor increases as the outside air temperature decreases.
  • the discharge pressure of the compressor is set higher as the tapping temperature is higher, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor is increased.
  • the refrigerant supplied to the suction pipe of the compressor is a supercooling liquid medium, and when the amount of the liquid medium supplied is large, the refrigerant at the inlet of the compressor is in a gas-liquid two-phase state. As a result, since the compressor compresses the liquid, the compressor may be damaged. Therefore, the method of supplying the supercooled liquid medium to the suction pipe of the compressor can not always be performed, and can only intermittently prevent the temperature rise of the compressor.
  • Patent Document 1 it is described that the liquid refrigerant is supplied between the low stage side compression mechanism and the high stage side compression mechanism to reduce the temperature of the suction refrigerant of the high stage side compressor.
  • the temperature of the refrigerant discharged from the high pressure side compression mechanism decreases, but when the amount of liquid refrigerant supplied to the high pressure side compression mechanism is large, the refrigerant at the high pressure side compression mechanism inlet is in the gas-liquid two-phase state It becomes. Therefore, the high stage compressor needs to be supplied with an appropriate amount of liquid medium.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and it is intended to reduce the temperature of the refrigerant sucked by the high stage compressor and to prevent the high stage compressor from sucking the liquid medium. And a control method of the refrigeration cycle apparatus.
  • a compression unit having a low-stage compressor and a high-stage compressor, a condenser, an expansion unit, and an evaporator are connected by piping, and refrigerant is circulated.
  • the refrigerant delivered from the condenser is branched before being supplied to the expansion unit through the bypass piping, and is supplied between the low-stage compressor and the high-stage compressor.
  • the flow rate adjustment unit adjusts the flow rate of the refrigerant while starting or stopping the flow of the refrigerant in the bypass pipe.
  • the flow rate adjusting unit When the high-stage compressor discharge temperature is higher than a predetermined value, the flow rate adjusting unit is controlled to increase the amount of refrigerant flowing through the bypass pipe, so the temperature of the refrigerant drawn by the high-stage compressor decreases. . Further, based on the high stage compressor suction superheat degree, the flow rate adjusting unit is controlled to adjust the amount of refrigerant flowing through the bypass pipe. Therefore, control can be performed such that the refrigerant sucked by the high-stage side compressor becomes the superheated gas, and the compressor can be prevented from sucking the liquid refrigerant. In addition, since the degree of superheat of the refrigerant sucked by the high-stage compressor can be made constant, it is possible to prevent the temperature rise and breakage of the compressor.
  • control unit controls the flow rate adjusting unit to reduce the amount of refrigerant flowing through the bypass pipe when the suction superheat degree of the high-stage compressor is equal to or less than a predetermined value.
  • the flow rate adjusting unit is controlled to reduce the amount of refrigerant flowing through the bypass pipe. It is possible to suppress a decrease in the degree of superheat of the refrigerant to be sucked.
  • the control unit The flow rate adjuster may be controlled to increase the amount of refrigerant flowing through the bypass pipe.
  • the flow rate adjusting unit is controlled to bypass the bypass pipe. Since the amount of the refrigerant flowing through increases, it is possible to suppress an increase in the degree of superheat of the refrigerant sucked by the high stage compressor.
  • the control unit when the suction superheat degree of the high pressure side compressor is higher than a predetermined value and the discharge temperature of the high pressure side compressor is not more than the predetermined value, the control unit The amount of the refrigerant flowing through the bypass pipe may be maintained by the flow rate adjusting unit.
  • the flow rate adjusting unit is not controlled. Since the amount of the refrigerant flowing through is maintained, it is possible to suppress a decrease and an increase in the degree of superheat of the refrigerant sucked by the high-stage-side compressor and maintain the refrigerant constant.
  • the controller is configured such that the degree of suction superheat of the high-stage compressor is higher than a predetermined value, and the discharge temperature of the high-stage compressor or the discharge of the high-stage compressor When the pressure is higher than a predetermined value, the rotational speed of the low-stage compressor or the high-stage compressor may be controlled to increase the discharge pressure of the refrigerant discharged from the low-stage compressor.
  • the suction superheat degree of the high-stage compressor when the suction superheat degree of the high-stage compressor is higher than a predetermined value and the discharge temperature of the high-stage compressor or the discharge pressure of the high-stage compressor is higher than a predetermined value Since the rotation speed of the stage side compressor or the high stage side compressor is controlled and the discharge pressure of the refrigerant discharged from the low stage side compressor is increased, the suction pressure of the high stage side compressor is also increased. The difference between the suction pressure and the discharge pressure of the stage-side compressor can be reduced. As a result, the high stage compressor discharge temperature can be reduced. In order to increase the discharge pressure of the refrigerant discharged from the low-stage compressor, the number of revolutions of the high-stage compressor is decreased or the number of revolutions of the low-stage compressor is increased.
  • the flow rate adjustment unit is an expansion valve
  • the control unit is configured to set a discharge temperature of the high stage compressor or a discharge pressure of the high stage compressor higher than a predetermined value.
  • the discharge temperature of the high-stage compressor or the discharge pressure of the high-stage compressor is higher than a predetermined value, so the opening degree of the expansion valve can not be increased, and an increase in the degree of superheat can not be suppressed. Even in this case, by controlling the rotational speed of the low-stage compressor or the high-stage compressor, it is possible to reliably lower the high-stage compressor discharge temperature.
  • a compression unit having a low-stage compressor and a high-stage compressor, a condenser, an expansion unit, and an evaporator are connected by piping and refrigerant And a bypass pipe that branches off in a pipe that connects the condenser and the expansion unit and that joins with a pipe that connects the low-stage compressor and the high-stage compressor;
  • a control method of a refrigeration cycle apparatus including a flow rate adjusting unit provided in a pipe and adjusting the amount of refrigerant flowing through the bypass pipe, wherein the discharge temperature of the high-stage compressor is higher than a predetermined value. Controlling the flow rate adjusting unit to increase the amount of refrigerant flowing through the bypass pipe; controlling the flow rate adjusting unit based on the degree of suction superheat of the high-stage compressor; Step to adjust the amount And, with a.
  • the present invention it is possible to reduce the temperature of the refrigerant drawn by the high-stage compressor and to prevent the high-stage compressor from drawing the liquid medium.
  • the heat pump water heater 1 includes a heat pump system (hereinafter simply referred to as a heat pump) 2 and a water circulation system 3 connected to a hot water storage tank unit (not shown).
  • a heat pump heat pump
  • a water circulation system 3 connected to a hot water storage tank unit (not shown).
  • a refrigerating cycle apparatus is the heat pump 2
  • the refrigerating cycle apparatus of this invention is not limited to this example.
  • the refrigeration cycle apparatus according to the present invention is also applicable to those having a refrigerant cycle such as an air conditioner.
  • the water circulation system path 3 on the hot water storage tank unit side is a water supply side system path 3A connected to the water side flow path of the condenser (refrigerant / water heat exchanger) 11 in the heat pump 2 and the hot water manufactured by the condenser 11 And a hot water extraction side system path 3B for taking out the water, and a water pump and a flow control valve are provided in the water supply side system path 3A.
  • the heat pump 2 includes a compression unit having a low-stage compressor 7 and a high-stage compressor 8, a condenser 11 for radiating the refrigerant gas, a first expansion valve 12 for decompressing the refrigerant to an intermediate pressure, and a gas-liquid separation.
  • the exchanger 17) is constituted by a closed cycle refrigerant circuit connected in this order via a refrigerant pipe.
  • the condenser 11 of the heat pump 2 is a refrigerant / water heat exchanger, and a high temperature / high pressure refrigerant gas discharged from the compression section is circulated in one refrigerant side flow path, and a water circulation system is generated in the other water side flow path The water is circulated through the passage 3 to exchange heat between the water and the refrigerant gas. And this condenser 11 is comprised so that warm water may be produced
  • the refrigerant circuit is provided with a gas injection circuit 31 for supplying the high pressure side compressor 8 with the intermediate pressure refrigerant gas separated by the intermediate pressure receiver 13 having a gas-liquid separation function.
  • the gas injection circuit 31 may be provided with a solenoid valve and a check valve so that the gas injection circuit 31 can be opened and closed as needed.
  • the refrigerant circuit is provided with a liquid bypass circuit 32 which supplies the high-stage compressor 8 with the refrigerant cooled by heat exchange with water in the condenser 11.
  • the liquid bypass circuit 32 is provided with a third expansion valve 33.
  • the heat pump water heater 1 when the heat pump 2 is operated, the high temperature / high pressure refrigerant gas compressed in two stages in the compression section is introduced into the condenser 11, where water is supplied from the water supply system 3A of the water circulation system 3 It exchanges heat with the water flowing through the side flow path. This water is heated and raised by heat release from the high temperature / high pressure refrigerant gas, and then returns to the hot water storage tank (not shown) through the hot water extraction side system path 3B until the amount of hot water storage in the hot water storage tank reaches a predetermined amount, The heat exchange between the refrigerant and the water is continuously continued by the condenser 11, and when the amount of stored hot water reaches a predetermined amount, the stored hot water operation is ended.
  • the refrigerant cooled by heat exchange with water in the condenser 11 is decompressed by the first expansion valve 12 and reaches the intermediate pressure receiver 13, where it is separated into gas and liquid.
  • the gas refrigerant of intermediate pressure separated by the intermediate pressure receiver 13 is supplied to the high pressure side compressor 8 by the gas injection circuit 31, and is sucked into the high pressure side compressor 8 and recompressed.
  • the economizer effect by the gas injection can improve the heating capacity and coefficient of performance (COP) and increase the hot water supply capacity.
  • the liquid refrigerant separated by the intermediate pressure receiver 13 is depressurized by the second expansion valve 16 and flows into the evaporator (air heat exchanger) 17 as a low-temperature low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
  • the refrigerant flowing into the evaporator 17 exchanges heat with the outside air blown by the blower, absorbs heat from the outside air, and is vaporized and gasified.
  • the refrigerant gasified by the evaporator 17 is sucked into the compressor and recompressed.
  • generation of warm water is performed by repeating the same operation.
  • a first temperature sensor 21 is provided in the discharge pipe of the high-stage compressor 8. The temperature of the refrigerant discharged from the high pressure side compressor 8 (the discharge temperature of the high pressure side compressor 8) is measured by the first temperature sensor 21.
  • a second temperature sensor 22 is provided in a portion of the suction pipe of the high-stage compressor 8 after joining with the liquid bypass circuit 32. The temperature of the refrigerant drawn into the high pressure side compressor 8 is measured by the second temperature sensor 22. Further, a pressure sensor 23 is provided in a suction pipe of the high-stage compressor 8. The pressure sensor 23 measures the pressure in the suction pipe of the high-stage compressor 8.
  • the control unit 40 calculates the degree of superheat of the refrigerant drawn into the high pressure side compressor 8 based on the temperature and pressure of the refrigerant measured by the second temperature sensor 22 and the pressure sensor 23.
  • control unit 40 adjusts the opening degree of the third expansion valve 33 according to the calculated degree of superheat of the refrigerant and the discharge temperature of the high-stage compressor 8. Specifically, when the discharge temperature of the high-stage compressor 8 is equal to or less than the predetermined first threshold value, the opening degree of the third expansion valve 33 is controlled to maintain the opening degree of the third expansion valve 33 . On the other hand, when the discharge temperature of the high-stage compressor 8 becomes higher than the predetermined first threshold, the third expansion valve 33 is set to set the opening degree of the third expansion valve 33 to the predetermined initial value. Is controlled.
  • the degree of opening of the third expansion valve 33 is reduced so as to decrease the degree of opening of the third expansion valve 33. It is controlled.
  • the degree of superheat of the refrigerant drawn into the high pressure side compressor 8 becomes higher than a predetermined second threshold value, the temperature of the third expansion valve 33 is adjusted according to the discharge temperature of the high pressure side compressor 8. The opening degree is maintained or the opening degree of the third expansion valve 33 is increased.
  • the third The opening degree of the third expansion valve 33 is controlled to maintain the opening degree of the expansion valve 33, and the opening degree of the third expansion valve 33 is increased when the opening degree of the third expansion valve 33 becomes higher than the first threshold.
  • the opening degree of 33 is controlled.
  • the pressure sensor 23 provided in the suction pipe of the high-stage compressor 8 is used to calculate the degree of superheat of the refrigerant drawn into the high-stage compressor 8.
  • third temperature sensors 24A, 24B, 24C provided in a pipe connected to the intermediate pressure receiver 13 may be used.
  • a third temperature sensor 24A provided in the refrigerant pipe 20 connecting the intermediate pressure receiver 13 and the evaporator (air heat exchanger) 17, a gas connecting the intermediate pressure receiver 13 and the suction pipe of the high stage compressor 8
  • At least one of the third temperature sensor 24B provided in the injection circuit 31 and the third temperature sensor 24C provided in a pipe connecting the condenser 11 and the intermediate pressure receiver 13 is used.
  • the third temperature sensor 24A can measure the temperature of the refrigerant that is a saturated liquid supplied from the intermediate pressure receiver 13 to the evaporator 17, and the third temperature sensor 24B receives the suction of the high-stage compressor 8 from the intermediate pressure receiver 13.
  • the temperature of the refrigerant that is a saturated gas supplied to the pipe can be measured, and the third temperature sensor 24C can measure the temperature of the gas-liquid two-phase refrigerant supplied to the intermediate pressure receiver 13.
  • the control unit 40 sets the temperature of the refrigerant drawn into the high-stage compressor 8 based on the temperature difference between the refrigerant measured by the first temperature sensor 21 and at least one of the third temperature sensors 24A, 24B, 24C. Calculate the degree of superheat.
  • the third temperature sensors 24A, 24B and 24C are provided instead of the pressure sensor 23, the configuration can be simplified and the cost can be reduced as compared with the case where the pressure sensor 23 is provided in the suction pipe of the high stage compressor 8.
  • step S1 the discharge temperature (hereinafter also referred to as “first temperature”) of the high-stage compressor 8 is detected (step S1). It is determined whether it is higher than one threshold (step S2).
  • the third expansion valve 33 continues to be closed.
  • the third expansion valve opening initial value setting command is sent to the third expansion valve 33 (step S3), and the opening degree of the third expansion valve 33 is predetermined. It is in the open state up to the initial value of. Thereby, the refrigerant cooled by the condenser 11 is supplied to the high stage compressor 8 through the liquid bypass circuit 32.
  • first superheat degree the high-stage compressor suction superheat degree (hereinafter also referred to as "first superheat degree") is calculated (step S4), and it is determined whether the first superheat degree is higher than a predetermined second threshold value. (Step S5). If the first degree of superheat is equal to or less than the second threshold, the third degree of expansion valve opening degree reduction command is sent to the third expansion valve 33 because the degree of suction superheat of the high-stage compressor 8 is low (step S6), the opening degree of the third expansion valve 33 is reduced. Thereafter, the detection of the first degree of superheat is continued (step S4), and the adjustment of the opening degree of the third expansion valve 33 is continuously performed.
  • the discharge temperature (first temperature) of the high-stage compressor 8 is detected (step S7), and the first temperature is higher than the predetermined first threshold. Is also determined (step S8).
  • the current opening degree of the third expansion valve 33 is continued. Thereafter, the detection of the first degree of superheat is continued (step S4), and the adjustment of the opening degree of the third expansion valve 33 is continuously performed.
  • step S9 when the first temperature becomes higher than the first threshold, the third expansion valve opening degree increase command is sent to the third expansion valve 33 (step S9), and the opening degree of the third expansion valve 33 is further opened. It will be As a result, the refrigerant cooled by the condenser 11 is more supplied to the high stage compressor 8 through the liquid bypass circuit 32. Thereafter, the detection of the first degree of superheat is continued (step S4), and the adjustment of the opening degree of the third expansion valve 33 is continuously performed.
  • the refrigerant cooled by the condenser 11 is continuously supplied to the high-stage compressor 8 through the liquid bypass circuit 32.
  • the degree of opening of the third expansion valve 33 is further opened, and the refrigerant cooled by the condenser 11 in the high-stage compressor 8 is more It can be supplied to suppress an increase in the first temperature and the first degree of superheat.
  • the heat pump water heater 1 according to the present embodiment is different from the heat pump water heater 1 according to the first embodiment only in the control unit 40, and the other configuration is the same (see FIG. 1 or FIG. 2). Therefore, in the following, in particular, the control unit 40 of the second embodiment will be described, and detailed description of overlapping components will be omitted.
  • the control unit 40 calculates the degree of superheat of the refrigerant drawn into the high pressure side compressor 8 based on the temperature and pressure of the refrigerant measured by the second temperature sensor 22 and the pressure sensor 23.
  • the temperature of the refrigerant measured by at least one of the third temperature sensors 24A, 24B, 24C may be used as in the first embodiment.
  • the control unit 40 adjusts the opening degree of the third expansion valve 33 in accordance with the calculated degree of superheat of the refrigerant and the discharge temperature of the high stage compressor 8. Further, the control unit 40 controls the number of rotations of the high pressure side compressor 8 in accordance with the discharge temperature of the high pressure side compressor 8.
  • the opening degree of the third expansion valve 33 is controlled to maintain the opening degree of the third expansion valve 33 .
  • the third expansion valve 33 is set to set the opening degree of the third expansion valve 33 to the predetermined initial value. Is controlled.
  • the degree of opening of the third expansion valve 33 is reduced so as to decrease the degree of opening of the third expansion valve 33. It is controlled.
  • the degree of superheat of the refrigerant drawn into the high pressure side compressor 8 becomes higher than a predetermined second threshold value, the temperature of the third expansion valve 33 is adjusted according to the discharge temperature of the high pressure side compressor 8. The opening degree is maintained or the opening degree of the third expansion valve 33 is increased.
  • the third Is the opening degree of the third expansion valve 33 controlled so as to maintain the opening degree of the expansion valve 33, and when it becomes higher than the first threshold value, does the opening degree of the third expansion valve 33 reach the maximum opening degree? It is judged whether or not.
  • the opening degree of the third expansion valve 33 when the opening degree of the third expansion valve 33 does not reach the maximum opening degree, the opening degree of the third expansion valve 33 is controlled to increase the opening degree of the third expansion valve 33, and When the opening degree of the third expansion valve 33 reaches the maximum opening degree, the rotational speed of the high-stage compressor 8 is controlled so as to decrease the rotational speed of the high-stage compressor 8.
  • the rotational speed of the low-stage compressor 7 is increased instead of controlling the rotational speed of the high-stage compressor 8.
  • the rotation speed of the low-stage compressor 7 may be controlled.
  • Steps S ⁇ b> 1 to S ⁇ b> 8 are the same as the control of the third expansion valve 33 in the first embodiment described above, and the description is omitted.
  • step S8 In a state where the first degree of superheat is higher than the second threshold, and after it is determined in step S8 whether the first temperature is higher than the predetermined first threshold, the first temperature is equal to or lower than the first threshold , And the current opening degree of the third expansion valve 33 is continued. Thereafter, the detection of the first degree of superheat is continued (step S4), and the adjustment of the opening degree of the third expansion valve 33 is continuously performed.
  • step S9 it is determined whether the opening degree of the third expansion valve 33 has reached the maximum opening degree.
  • the third expansion valve 33 opening degree increase command is sent to the third expansion valve 33 (step S10), and the opening degree of the third expansion valve 33 Is further opened.
  • the refrigerant cooled by the condenser 11 is more supplied to the high stage compressor 8 through the liquid bypass circuit 32.
  • the detection of the first degree of superheat is continued (step S4), and the adjustment of the opening degree of the third expansion valve 33 is continuously performed.
  • step S11 when the opening degree of the third expansion valve 33 has reached the maximum opening degree, the rotational speed of the high-stage compressor 8 is decreased (step S11). As a result, the discharge pressure of the low-stage compressor 7 is increased, and the suction pressure of the high-stage compressor 8 is also increased. As a result, as shown in FIG. 5, the difference between the suction pressure and the discharge pressure of the high-stage compressor 8 becomes smaller, and the difference is higher than in the case where the discharge pressure of the low-stage compressor 7 is not increased. The gas temperature of the refrigerant discharged from the stage compressor 8 can be reduced.
  • the low-stage side The rotational speed of the compressor 7 may be increased.
  • the rotational speed of the high-stage compressor 8 or the low-stage compressor 7 is adjusted.
  • the invention is not limited to this example.
  • the discharge pressure of the high-stage compressor 8 may be detected.
  • the rotational speed of the high-stage compressor 8 or the low-stage compressor 7 Adjustments may be made.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

高段側圧縮機が吸入する冷媒の温度を低下させるとともに、高段側圧縮機が液媒体を吸入することを防止することを目的とする。冷凍サイクル装置は、低段側圧縮機(7)と高段側圧縮機(8)を有する圧縮部と、凝縮器(11)と、第1膨張弁(12)と、蒸発器(17)とを有し、凝縮器(11)と第1膨張弁(12)とを結ぶ配管において分岐し、低段側圧縮機(7)と高段側圧縮機(8)とを結ぶ配管と合流する液バイパス回路(32)と、液バイパス回路(32)に設けられ、液バイパス回路(32)を流れる冷媒の量を調整する第3膨張弁(33)と、高段側圧縮機(8)の吐出温度が所定値よりも高いとき、第3膨張弁(33)を制御して液バイパス回路(32)を流れる冷媒の量を増加させ、かつ、高段側圧縮機(8)の吸入過熱度に基づいて、第3膨張弁(33)を制御して液バイパス回路(32)を流れる冷媒の量を調整する制御部(40)とを備える。

Description

冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法
 本発明は、冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法に関するものである。
 冷媒が循環する冷凍サイクルを用いたヒートポンプシステムには、低外気温環境下でも高温出湯を可能とすることを目的とするものがある。
 ヒートポンプシステムは、外気温度が低いほど、冷媒の蒸発器入口における冷媒温度及び圧力が低下し、圧縮機入口の吸入圧力も低下する。その結果、圧縮機の吐出圧力を所定値まで上昇させるとき、外気温度が低いほど、圧縮機から吐出される冷媒の温度が上昇する。また、出湯温度が高いほど、圧縮機の吐出圧力が高く設定されるため、圧縮機から吐出される冷媒の温度が上昇する。
特開2007-155143号公報
 上述した条件下などにおいて、圧縮機から吐出される冷媒の温度が上昇すると、潤滑油の劣化や、弁の損傷、軸受の焼損などが生じるおそれがある。そのため、外気温度が低い場合は、凝縮器(冷媒/水熱交換器)で冷却された冷媒を、蒸発器に通過させないでバイパスして、圧縮機の吸入管に供給する場合がある。これにより、圧縮機が吸入する冷媒の温度が低下し、圧縮機から吐出される冷媒の温度を低下させることができる。
 しかし、圧縮機の吸入管に供給される冷媒は、過冷却液媒体であり、供給される液媒体の量が多いと、圧縮機入口における冷媒は、気液2相の状態となってしまう。その結果、圧縮機は、液体を圧縮することになるため、圧縮機が破損する恐れがある。したがって、圧縮機の吸入管へ過冷却液媒体を供給する方法は、常時行うことができず、圧縮機の温度上昇を断続的に防止できるだけである。
 上記の特許文献1では、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構の間に液冷媒を供給し、高段側圧縮機の吸入冷媒の温度を低下させることが記載されている。これにより、高段側圧縮機構の吐出冷媒温度が低下するが、高段側圧縮機構に供給される液冷媒の量が多いと、高段側圧縮機構入口における冷媒は、気液2相の状態となってしまう。したがって、高段側圧縮機には、適切な量の液媒体が供給される必要がある。
 なお、上述した課題は、ヒートポンプシステム以外の冷凍サイクル装置である空気調和装置等においても存在する。
 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高段側圧縮機が吸入する冷媒の温度を低下させるとともに、高段側圧縮機が液媒体を吸入することを防止することが可能な冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法を提供することを目的とする。
 本発明の第1態様に係る冷凍サイクル装置は、低段側圧縮機と高段側圧縮機を有する圧縮部と、凝縮器と、膨張部と、蒸発器とが配管接続され、冷媒が循環する冷媒サイクルを備え、前記凝縮器と前記膨張部とを結ぶ配管において分岐し、前記低段側圧縮機と前記高段側圧縮機とを結ぶ配管と合流するバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管を流れる冷媒の量を調整する流量調整部と、前記高段側圧縮機の吐出温度が所定値よりも高いとき、前記流量調整部を制御して前記バイパス配管を流れる冷媒の量を増加させ、かつ、前記高段側圧縮機の吸入過熱度に基づいて、前記流量調整部を制御して前記バイパス配管を流れる冷媒の量を調整する制御部とを備える。
 この構成によれば、凝縮器から送出された冷媒は、バイパス配管を通じて、膨張部に供給される前に分岐されて、低段側圧縮機と高段側圧縮機の間に供給される。流量調整部は、バイパス配管の冷媒の流通を開始したり停止したりしつつ、冷媒の流量を調整する。
 高段側圧縮機吐出温度が所定値よりも高いとき、流量調整部が制御されて、バイパス配管を流れる冷媒の量が増加することから、高段側圧縮機が吸入する冷媒の温度が低下する。また、高段側圧縮機吸入過熱度に基づいて、流量調整部を制御してバイパス配管を流れる冷媒の量を調整する。したがって、高段側圧縮機が吸入する冷媒が過熱ガスとなるように制御でき、圧縮機が液冷媒を吸入することを防止できる。また、高段側圧縮機が吸入する冷媒の過熱度を一定にできるため、圧縮機の高温化及び破損を防止できる。
 本発明の第1態様において、前記制御部は、前記高段側圧縮機の吸入過熱度が所定値以下であるとき、前記流量調整部を制御して前記バイパス配管を流れる冷媒の量を減少させてもよい。
 この構成によれば、高段側圧縮機の吸入過熱度が所定値以下であるとき、流量調整部が制御されて、バイパス配管を流れる冷媒の量が減少することから、高段側圧縮機が吸入する冷媒の過熱度の低下を抑制できる。
 本発明の第1態様において、前記制御部は、前記高段側圧縮機の吸入過熱度が所定値よりも高く、かつ、前記高段側圧縮機の吐出温度が所定値よりも高いとき、前記流量調整部を制御して前記バイパス配管を流れる冷媒の量を増加させてもよい。
 この構成によれば、高段側圧縮機の吸入過熱度が所定値よりも高く、かつ、高段側圧縮機の吐出温度が所定値よりも高いとき、流量調整部が制御されて、バイパス配管を流れる冷媒の量が増加することから、高段側圧縮機が吸入する冷媒の過熱度の上昇を抑制できる。
 本発明の第1態様において、前記制御部は、前記高段側圧縮機の吸入過熱度が所定値よりも高く、かつ、前記高段側圧縮機の吐出温度が所定値以下であるとき、前記流量調整部によって、前記バイパス配管を流れる冷媒の量を維持させてもよい。
 この構成によれば、高段側圧縮機の吸入過熱度が所定値よりも高く、かつ、高段側圧縮機吐出温度が所定値以下であるとき、例えば流量調整部が制御されないで、バイパス配管を流れる冷媒の量が維持されることから、高段側圧縮機が吸入する冷媒の過熱度の低下及び上昇を抑制でき、一定に維持することができる。
 本発明の第1態様において、前記制御部は、前記高段側圧縮機の吸入過熱度が所定値よりも高く、かつ、前記高段側圧縮機の吐出温度又は前記高段側圧縮機の吐出圧力が所定値よりも高いとき、前記低段側圧縮機又は前記高段側圧縮機の回転数を制御して前記低段側圧縮機から吐出される冷媒の吐出圧力を増加させてもよい。
 この構成によれば、高段側圧縮機の吸入過熱度が所定値よりも高く、かつ、高段側圧縮機の吐出温度又は高段側圧縮機の吐出圧力が所定値よりも高いとき、低段側圧縮機又は高段側圧縮機の回転数が制御されて、低段側圧縮機から吐出される冷媒の吐出圧力が増加することから、高段側圧縮機の吸入圧力も増加し、高段側圧縮機の吸入圧力と吐出圧力の差を低減できる。その結果、高段側圧縮機吐出温度を低下させることができる。
 低段側圧縮機から吐出される冷媒の吐出圧力を増加させるには、高段側圧縮機の回転数を減少させるか、又は、低段側圧縮機の回転数を増加させる。
 本発明の第1態様において、前記流量調整部は、膨張弁であって、前記制御部は、前記高段側圧縮機の吐出温度又は前記高段側圧縮機の吐出圧力が所定値よりも高いとき、前記膨張弁の開度が最大開度に到達しているときに、前記低段側圧縮機又は前記高段側圧縮機の回転数を制御してもよい。
 この構成によれば、高段側圧縮機の吐出温度又は高段側圧縮機の吐出圧力が所定値よりも高く、膨張弁の開度を増加させることができず、過熱度の上昇を抑制できない場合であっても、低段側圧縮機又は前記高段側圧縮機の回転数を制御することで、高段側圧縮機吐出温度を確実に低下させることができる。
 本発明の第2態様に係る冷凍サイクル装置の制御方法は、低段側圧縮機と高段側圧縮機を有する圧縮部と、凝縮器と、膨張部と、蒸発器とが配管接続され、冷媒が循環する冷媒サイクルを有し、前記凝縮器と前記膨張部とを結ぶ配管において分岐し、前記低段側圧縮機と前記高段側圧縮機とを結ぶ配管と合流するバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管を流れる冷媒の量を調整する流量調整部とを備える冷凍サイクル装置の制御方法であって、前記高段側圧縮機の吐出温度が所定値よりも高いとき、前記流量調整部を制御して前記バイパス配管を流れる冷媒の量を増加させるステップと、前記高段側圧縮機の吸入過熱度に基づいて、前記流量調整部を制御して前記バイパス配管を流れる冷媒の量を調整するステップと、を有する。
 本発明によれば、高段側圧縮機が吸入する冷媒の温度を低下させるとともに、高段側圧縮機が液媒体を吸入することを防止することができる。
本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ給湯機を示す構成図である。 本発明の第1実施形態の変形例に係るヒートポンプ給湯機を示す構成図である。 本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ給湯機の動作を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係るヒートポンプ給湯機の動作を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係るヒートポンプ給湯機のヒートポンプのモリエル線図である。
[第1実施形態]
 以下に、本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ給湯機1について、図面を参照して説明する。
 本実施形態に係るヒートポンプ給湯機1は、図1に示すように、ヒートポンプシステム(以下、単にヒートポンプという。)2と、図示省略の貯湯タンクユニットと接続されている水循環系路3とを備えている。なお、以下では、冷凍サイクル装置がヒートポンプ2である場合について説明するが、本発明の冷凍サイクル装置はこの例に限定されない。例えば、本発明に係る冷凍サイクル装置は、空気調和装置等の冷媒サイクルを有するものにも適用可能である。
 貯湯タンクユニット側の水循環系路3は、ヒートポンプ2における凝縮器(冷媒/水熱交換器)11の水側流路に接続された給水側系路3Aと、該凝縮器11で製造された温水を取出す温水取出し側系路3Bとを備え、給水側系路3Aには、水ポンプ及び流量制御弁が設けられている。
 ヒートポンプ2は、低段側圧縮機7及び高段側圧縮機8を有する圧縮部と、冷媒ガスを放熱する凝縮器11と、冷媒を中間圧に減圧する第1膨張弁12と、気液分離機能付きの中間圧レシーバ13と、中間圧冷媒を低温低圧の気液二相冷媒に減圧する第2膨張弁16と、送風機18から送風される外気と冷媒とを熱交換させる蒸発器(空気熱交換器)17とがこの順に冷媒配管を介して接続された閉サイクルの冷媒回路により構成されている。
 上記ヒートポンプ2の凝縮器11は、冷媒/水熱交換器であって、一方の冷媒側流路に圧縮部から吐出された高温高圧の冷媒ガスが循環され、他方の水側流路に水循環系路3を介して水が循環されることにより水と冷媒ガスとが熱交換される。そして、この凝縮器11は、高温高圧の冷媒ガスで水を加熱することによって温水が生成されるように構成されている。
 また、冷媒回路には、気液分離機能付きの中間圧レシーバ13で分離された中間圧冷媒ガスを、高段側圧縮機8に供給するガスインジェクション回路31が設けられている。このガスインジェクション回路31には、必要に応じてガスインジェクション回路31を開閉できるように電磁弁及び逆止弁が設けられてもよい。ガスインジェクションによるエコノマイザ効果により、ヒートポンプ2による加熱能力及び成績係数(COP)を向上させ、給湯能力を増大することができる。
 冷媒回路には、凝縮器11で水と熱交換して冷却された冷媒を高段側圧縮機8に供給する液バイパス回路32が設けられている。この液バイパス回路32には、第3膨張弁33が設けられる。
 ヒートポンプ給湯機1において、ヒートポンプ2が運転されると、圧縮部で2段圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、凝縮器11に導入され、ここで水循環系路3の給水側系路3Aから水側流路に流通される水と熱交換される。この水は高温高圧冷媒ガスからの放熱により加熱、昇温された後、温水取出し側系路3Bを経て貯湯タンク(図示省略)に戻り、貯湯タンク内の貯湯量が所定量に到達するまで、連続的に凝縮器11にて冷媒と水との熱交換が継続され、貯湯量が所定量に到達すると、貯湯運転が終了される。
 凝縮器11で水と熱交換して冷却された冷媒は、第1膨張弁12により減圧されて中間圧レシーバ13に至り、ここで気液分離される。中間圧レシーバ13で分離された中間圧のガス冷媒は、及びガスインジェクション回路31により高段側圧縮機8に供給され、高段側圧縮機8に吸入されて再圧縮される。このガスインジェクションによるエコノマイザ効果により、加熱能力及び成績係数(COP)を向上させ、給湯能力を増大することができる。
 一方、中間圧レシーバ13で分離された液冷媒は、第2膨張弁16により減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となって蒸発器(空気熱交換器)17に流入される。蒸発器17に流入した冷媒は、送風機により送風される外気と熱交換され、外気から吸熱して蒸発ガス化される。
 蒸発器17でガス化された冷媒は、圧縮部に吸い込まれ、再圧縮される。以下、同様の動作を繰り返すことにより、温水の生成が行われる。
 高段側圧縮機8の吐出管には、第1温度センサ21が設けられる。第1温度センサ21によって、高段側圧縮機8から吐出した冷媒の温度(高段側圧縮機8の吐出温度)が測定される。
 高段側圧縮機8の吸入管には、液バイパス回路32と合流した後の部分に第2温度センサ22が設けられる。第2温度センサ22によって、高段側圧縮機8に吸入される冷媒の温度が測定される。また、高段側圧縮機8の吸入管には、圧力センサ23が設けられる。圧力センサ23によって、高段側圧縮機8の吸入管の圧力が測定される。
 制御部40は、第2温度センサ22及び圧力センサ23によって測定された冷媒の温度と圧力に基づいて、高段側圧縮機8に吸入される冷媒の過熱度を算出する。
 また、制御部40は、算出した冷媒の過熱度と、高段側圧縮機8の吐出温度に応じて、第3膨張弁33の開度を調整する。
 具体的には、高段側圧縮機8の吐出温度が所定の第1閾値以下である場合、第3膨張弁33の開度を維持するように第3膨張弁33の開度が制御される。これに対し、高段側圧縮機8の吐出温度が所定の第1閾値よりも高くなった場合、第3膨張弁33の開度を所定の初期値に設定するように、第3膨張弁33の開度が制御される。
 また、高段側圧縮機8に吸入される冷媒の過熱度が所定の第2閾値以下である場合、第3膨張弁33の開度を減少するように、第3膨張弁33の開度が制御される。これに対し、高段側圧縮機8に吸入される冷媒の過熱度が所定の第2閾値よりも高くなった場合、高段側圧縮機8の吐出温度に応じて、第3膨張弁33の開度を維持するか、第3膨張弁33の開度を増加する。
 高段側圧縮機8に吸入される冷媒の過熱度が所定の第2閾値よりも高くなった場合において、高段側圧縮機8の吐出温度が所定の第1閾値以下である場合、第3膨張弁33の開度を維持するように第3膨張弁33の開度が制御され、第1閾値よりも高くなったとき、第3膨張弁33の開度を増加するように第3膨張弁33の開度が制御される。
 また、上述した実施形態では、高段側圧縮機8に吸入される冷媒の過熱度を算出するため、高段側圧縮機8の吸入管に設けられた圧力センサ23を用いる場合について説明したが、図2に示すように、中間圧レシーバ13に接続された配管に設けられる第3温度センサ24A,24B,24Cを用いてもよい。
 温度センサとしては、中間圧レシーバ13と蒸発器(空気熱交換器)17を結ぶ冷媒配管20に設けられる第3温度センサ24A、中間圧レシーバ13と高段側圧縮機8の吸入管を結ぶガスインジェクション回路31に設けられる第3温度センサ24B、凝縮器11と中間圧レシーバ13を結ぶ配管に設けられる第3温度センサ24Cの少なくともいずれか一つが用いられる。
 第3温度センサ24Aは、中間圧レシーバ13から蒸発器17に供給される飽和液である冷媒の温度を測定でき、第3温度センサ24Bは、中間圧レシーバ13から高段側圧縮機8の吸入管に供給される飽和ガスである冷媒の温度を測定でき、第3温度センサ24Cは、中間圧レシーバ13に供給される気液2相の冷媒の温度を測定できる。
 制御部40は、第3温度センサ24A,24B,24Cの少なくともいずれか一つと、第1温度センサ21によって測定された冷媒の温度差に基づいて、高段側圧縮機8に吸入される冷媒の過熱度を算出する。圧力センサ23の代わりに第3温度センサ24A,24B,24Cを設ける場合、圧力センサ23を高段側圧縮機8の吸入管に設ける場合に比べて構成を簡便にでき、コストも低減できる。
 以下、図3を参照して、本実施形態に係るヒートポンプシステムにおける第3膨張弁33の制御について説明する。
 まず、第3膨張弁33が閉鎖した状態において、高段側圧縮機8の吐出温度(以下「第1温度」ともいう。)を検知しており(ステップS1)、第1温度が所定の第1閾値よりも高いか否かが判断される(ステップS2)。
 第1温度が第1閾値以下である場合、第3膨張弁33が閉鎖した状態を継続する。
 一方、第1温度が第1閾値よりも高くなった場合、第3膨張弁開度初期値設定指令が第3膨張弁33に送られ(ステップS3)、第3膨張弁33の開度が所定の初期値まで開状態とされる。これにより、液バイパス回路32を介して、高段側圧縮機8に凝縮器11で冷却された冷媒が供給される。
 また、高段側圧縮機吸入過熱度(以下「第1過熱度」ともいう。)を算出しており(ステップS4)、第1過熱度が所定の第2閾値よりも高いか否かが判断される(ステップS5)。第1過熱度が第2閾値以下である場合、高段側圧縮機8の吸入過熱度が低い状態であることから、第3膨張弁開度減少指令が第3膨張弁33に送られ(ステップS6)、第3膨張弁33の開度が減少される。その後、第1過熱度の検知が継続され(ステップS4)、第3膨張弁33の開度の調整が引き続き行われる。
 一方、第1過熱度が第2閾値よりも高くなった場合、高段側圧縮機8の吐出温度(第1温度)を検知して(ステップS7)、第1温度が所定の第1閾値よりも高いか否かが判断される(ステップS8)。
 第1過熱度が第2閾値よりも高く、第1温度が第1閾値以下である場合、第3膨張弁33の現時点の開度を継続する。その後、第1過熱度の検知が継続され(ステップS4)、第3膨張弁33の開度の調整が引き続き行われる。
 一方、第1温度が第1閾値よりも高くなった場合、第3膨張弁開度増加指令が第3膨張弁33に送られ(ステップS9)、第3膨張弁33の開度が更に開かれた状態となる。これにより、液バイパス回路32を介して、高段側圧縮機8に凝縮器11で冷却された冷媒がより多く供給されることになる。その後、第1過熱度の検知が継続され(ステップS4)、第3膨張弁33の開度の調整が引き続き行われる。
 以上より、第1過熱度が第2閾値よりも高ければ、液バイパス回路32を通じて高段側圧縮機8に凝縮器11で冷却された冷媒が供給され続ける。また、第1温度が第1閾値よりも高くなった場合、第3膨張弁33の開度が更に開かれた状態となり、高段側圧縮機8に凝縮器11で冷却された冷媒がより多く供給されて、第1温度及び第1過熱度の上昇を抑制できる。
[第2実施形態]
 次に、本発明の第2実施形態に係るヒートポンプ給湯機1について説明する。本実施形態に係るヒートポンプ給湯機1は、第1実施形態と比較して制御部40のみが異なり、その他の構成は同様である(図1又は図2参照)。したがって、以下では、特に第2実施形態の制御部40について説明し、重複する構成要素についての詳細な説明は省略する。
 制御部40は、第2温度センサ22及び圧力センサ23によって測定された冷媒の温度と圧力に基づいて、高段側圧縮機8に吸入される冷媒の過熱度を算出する。なお、圧力センサ23の代わりに、第1実施形態と同様に第3温度センサ24A,24B,24Cの少なくともいずれか一つによって測定された冷媒の温度を使用してもよい。
 制御部40は、算出した冷媒の過熱度と、高段側圧縮機8の吐出温度に応じて、第3膨張弁33の開度を調整する。また、制御部40は、高段側圧縮機8の吐出温度に応じて、高段側圧縮機8の回転数が制御される。
 具体的には、高段側圧縮機8の吐出温度が所定の第1閾値以下である場合、第3膨張弁33の開度を維持するように第3膨張弁33の開度が制御される。これに対し、高段側圧縮機8の吐出温度が所定の第1閾値よりも高くなった場合、第3膨張弁33の開度を所定の初期値に設定するように、第3膨張弁33の開度が制御される。
 また、高段側圧縮機8に吸入される冷媒の過熱度が所定の第2閾値以下である場合、第3膨張弁33の開度を減少するように、第3膨張弁33の開度が制御される。これに対し、高段側圧縮機8に吸入される冷媒の過熱度が所定の第2閾値よりも高くなった場合、高段側圧縮機8の吐出温度に応じて、第3膨張弁33の開度を維持するか、第3膨張弁33の開度を増加する。
 高段側圧縮機8に吸入される冷媒の過熱度が所定の第2閾値よりも高くなった場合において、高段側圧縮機8の吐出温度が所定の第1閾値以下である場合、第3膨張弁33の開度を維持するように第3膨張弁33の開度が制御され、第1閾値よりも高くなったとき、第3膨張弁33の開度が最大開度に到達しているか否かが判断される。
 上述の場合において、第3膨張弁33の開度が最大開度に到達していないとき、第3膨張弁33の開度を増加するように第3膨張弁33の開度が制御され、第3膨張弁33の開度が最大開度に到達しているとき、高段側圧縮機8の回転数を減少するように、高段側圧縮機8の回転数が制御される。
 なお、第3膨張弁33の開度が最大開度に到達しているとき、高段側圧縮機8の回転数を制御するのではなく、低段側圧縮機7の回転数を増加するように、低段側圧縮機7の回転数が制御されてもよい。
 以下、図4を参照して、本発明の第2実施形態に係るヒートポンプシステムにおける第3膨張弁33の制御について説明する。
 ステップS1からS8までは、上述した第1実施形態における第3膨張弁33の制御と同一であるため省略する。
 第1過熱度が第2閾値よりも高い状態で、ステップS8において、第1温度が所定の第1閾値よりも高いか否かが判断された後、第1温度が第1閾値以下である場合、第3膨張弁33の現時点の開度を継続する。その後、第1過熱度の検知が継続され(ステップS4)、第3膨張弁33の開度の調整が引き続き行われる。
 一方、第1温度が第1閾値よりも高くなった場合、第3膨張弁33の開度が最大開度まで到達しているか否かが判断される(ステップS9)。
 第3膨張弁33の開度が最大開度に到達していなければ、第3膨張弁33開度増加指令が第3膨張弁33に送られ(ステップS10)、第3膨張弁33の開度が更に開かれた状態となる。これにより、液バイパス回路32を介して、高段側圧縮機8に凝縮器11で冷却された冷媒がより多く供給されることになる。その後、第1過熱度の検知が継続され(ステップS4)、第3膨張弁33の開度の調整が引き続き行われる。
 これに対し、第3膨張弁33の開度が最大開度に到達している場合、高段側圧縮機8の回転数を減少させる(ステップS11)。これにより、低段側圧縮機7の吐出圧力が上がることから、高段側圧縮機8の吸入圧力も上がる。その結果、図5に示すように、高段側圧縮機8の吸入圧力と吐出圧力の差が小さくなり、低段側圧縮機7の吐出圧力を上昇させる調整を行わない場合に比べて、高段側圧縮機8から吐出する冷媒のガス温度を低下させることができる。
 なお、上述した実施形態では、ステップS11において、第3膨張弁33の開度が最大開度に到達している場合、高段側圧縮機8の回転数を減少させるとしたが、低段側圧縮機7の回転数を増加させてもよい。
 また、上述した実施形態では、第1温度を検出して、第1温度が第1閾値よりも高くなった場合において、高段側圧縮機8又は低段側圧縮機7の回転数が調節されることについて記載したが、本発明はこの例に限定されない。たとえば、第1温度の温度検出の代わりに、高段側圧縮機8の吐出圧の検知を行ってもよい。高段側圧縮機8の吐出圧が検知され、高段側圧縮機8の吐出圧が所定の閾値よりも高くなった場合、高段側圧縮機8又は低段側圧縮機7の回転数の調節を行ってもよい。
1 ヒートポンプ給湯機
2 ヒートポンプ
7 低段側圧縮機
8 高段側圧縮機
11 凝縮器
12 第1膨張弁
13 中間圧レシーバ
16 第2膨張弁
17 蒸発器
31 ガスインジェクション回路
32 液バイパス回路
33 第3膨張弁
40 制御部

Claims (7)

  1.  低段側圧縮機と高段側圧縮機を有する圧縮部と、凝縮器と、膨張部と、蒸発器とが配管接続され、冷媒が循環する冷媒サイクルを備え、
     前記凝縮器と前記膨張部とを結ぶ配管において分岐し、前記低段側圧縮機と前記高段側圧縮機とを結ぶ配管と合流するバイパス配管と、
     前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管を流れる冷媒の量を調整する流量調整部と、
     前記高段側圧縮機の吐出温度が所定値よりも高いとき、前記流量調整部を制御して前記バイパス配管を流れる冷媒の量を増加させ、かつ、前記高段側圧縮機の吸入過熱度に基づいて、前記流量調整部を制御して前記バイパス配管を流れる冷媒の量を調整する制御部と、
    を備える冷凍サイクル装置。
  2.  前記制御部は、前記高段側圧縮機の吸入過熱度が所定値以下であるとき、前記流量調整部を制御して前記バイパス配管を流れる冷媒の量を減少させる請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
  3.  前記制御部は、前記高段側圧縮機の吸入過熱度が所定値よりも高く、かつ、前記高段側圧縮機の吐出温度が所定値よりも高いとき、前記流量調整部を制御して前記バイパス配管を流れる冷媒の量を増加させる請求項1又は2に記載の冷凍サイクル装置。
  4.  前記制御部は、前記高段側圧縮機の吸入過熱度が所定値よりも高く、かつ、前記高段側圧縮機の吐出温度が所定値以下であるとき、前記流量調整部によって、前記バイパス配管を流れる冷媒の量を維持させる請求項1又は2に記載の冷凍サイクル装置。
  5.  前記制御部は、前記高段側圧縮機の吸入過熱度が所定値よりも高く、かつ、前記高段側圧縮機の吐出温度又は前記高段側圧縮機の吐出圧力が所定値よりも高いとき、前記低段側圧縮機又は前記高段側圧縮機の回転数を制御して前記低段側圧縮機から吐出される冷媒の吐出圧力を増加させる請求項1から3のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
  6.  前記流量調整部は、膨張弁であって、
     前記制御部は、前記高段側圧縮機の吐出温度又は前記高段側圧縮機の吐出圧力が所定値よりも高いとき、前記膨張弁の開度が最大開度に到達しているときに、前記低段側圧縮機又は前記高段側圧縮機の回転数を制御する請求項5に記載の冷凍サイクル装置。
  7.  低段側圧縮機と高段側圧縮機を有する圧縮部と、凝縮器と、膨張部と、蒸発器とが配管接続され、冷媒が循環する冷媒サイクルを有し、前記凝縮器と前記膨張部とを結ぶ配管において分岐し、前記低段側圧縮機と前記高段側圧縮機とを結ぶ配管と合流するバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管を流れる冷媒の量を調整する流量調整部とを備える冷凍サイクル装置の制御方法であって、
     前記高段側圧縮機の吐出温度が所定値よりも高いとき、前記流量調整部を制御して前記バイパス配管を流れる冷媒の量を増加させるステップと、
     前記高段側圧縮機の吸入過熱度に基づいて、前記流量調整部を制御して前記バイパス配管を流れる冷媒の量を調整するステップと、
    を有する冷凍サイクル装置の制御方法。
PCT/JP2016/063963 2015-08-28 2016-05-11 冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法 WO2017038161A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680035531.1A CN107709895A (zh) 2015-08-28 2016-05-11 制冷循环装置及制冷循环装置的控制方法
EP16841193.2A EP3301380B1 (en) 2015-08-28 2016-05-11 Refrigeration cycle device and refrigeration cycle device control method
KR1020177037231A KR102098164B1 (ko) 2015-08-28 2016-05-11 냉동 사이클 장치 및 냉동 사이클 장치의 제어 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-169268 2015-08-28
JP2015169268A JP2017044454A (ja) 2015-08-28 2015-08-28 冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017038161A1 true WO2017038161A1 (ja) 2017-03-09

Family

ID=58186999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/063963 WO2017038161A1 (ja) 2015-08-28 2016-05-11 冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3301380B1 (ja)
JP (1) JP2017044454A (ja)
KR (1) KR102098164B1 (ja)
CN (1) CN107709895A (ja)
WO (1) WO2017038161A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017204222A1 (de) * 2017-03-14 2018-09-20 Siemens Aktiengesellschaft Wärmepumpe und Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe
CN107255309B (zh) * 2017-06-30 2020-06-23 美的集团武汉制冷设备有限公司 空调系统、控制方法及计算机可读存储介质
CN112714853B (zh) * 2018-09-28 2022-11-29 三菱电机株式会社 制冷循环装置的室外机、制冷循环装置以及空调装置
US11460224B2 (en) * 2018-10-31 2022-10-04 Emerson Climate Technologies, Inc. Oil control for climate-control system
CN111023605A (zh) * 2019-12-20 2020-04-17 北京工业大学 一种高压比制冷压缩机分流气液共进补气口协同降温方法
CN113340031B (zh) * 2021-05-27 2023-04-07 广东芬尼克兹节能设备有限公司 一种co2热泵系统的控制方法及其控制系统、存储介质
CN113639485B (zh) * 2021-07-23 2023-03-28 青岛海尔空调电子有限公司 用于调节热泵设备排气过热度的方法、装置和热泵设备
GB2614564A (en) * 2022-01-07 2023-07-12 Carno Heat Ltd Multistage compression system
JP2024005797A (ja) * 2022-06-30 2024-01-17 株式会社前川製作所 冷凍装置及び冷凍装置の制御方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH062966A (ja) * 1992-06-16 1994-01-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二段圧縮ヒートポンプシステム
JP2001074319A (ja) * 1999-09-01 2001-03-23 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP2002327690A (ja) * 2001-04-27 2002-11-15 Daikin Ind Ltd 2段圧縮機
JP2007147228A (ja) * 2005-11-30 2007-06-14 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP2009192164A (ja) * 2008-02-15 2009-08-27 Mitsubishi Electric Corp 冷凍装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0195256A (ja) * 1987-10-06 1989-04-13 Sanki Eng Co Ltd 直膨冷凍装置
JP2574545B2 (ja) * 1991-02-18 1997-01-22 松下電器産業株式会社 冷凍サイクル装置
JP2000346478A (ja) * 1999-06-03 2000-12-15 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP2007155143A (ja) 2005-11-30 2007-06-21 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP5196452B2 (ja) * 2007-04-24 2013-05-15 キャリア コーポレイション 充填量管理を備えた遷臨界冷媒蒸気圧縮システム
KR101336720B1 (ko) * 2008-01-02 2013-12-05 엘지전자 주식회사 공기조화 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH062966A (ja) * 1992-06-16 1994-01-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二段圧縮ヒートポンプシステム
JP2001074319A (ja) * 1999-09-01 2001-03-23 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP2002327690A (ja) * 2001-04-27 2002-11-15 Daikin Ind Ltd 2段圧縮機
JP2007147228A (ja) * 2005-11-30 2007-06-14 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP2009192164A (ja) * 2008-02-15 2009-08-27 Mitsubishi Electric Corp 冷凍装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3301380A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017044454A (ja) 2017-03-02
EP3301380A1 (en) 2018-04-04
EP3301380B1 (en) 2019-05-01
CN107709895A (zh) 2018-02-16
KR20180011259A (ko) 2018-01-31
KR102098164B1 (ko) 2020-04-08
EP3301380A4 (en) 2018-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017038161A1 (ja) 冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法
JP5452138B2 (ja) 冷凍空調装置
JP5042058B2 (ja) ヒートポンプ式給湯用室外機及びヒートポンプ式給湯装置
KR101479458B1 (ko) 냉동 장치
EP3205954B1 (en) Refrigeration cycle device
JP2017142039A (ja) 空気調和装置
US11384965B2 (en) Refrigeration cycle apparatus performing a refrigerant circulation operation using a liquid pump
CN110691950B (zh) 空调装置
WO2014091909A1 (ja) ヒートポンプ式加熱装置
JP6029879B2 (ja) ヒートポンプ式加熱装置
JP2006300370A (ja) 空気調和機
JP6814974B2 (ja) 冷凍装置
JP2008096033A (ja) 冷凍装置
US20190360725A1 (en) Refrigeration apparatus
JP2005214575A (ja) 冷凍装置
KR102500807B1 (ko) 공기 조화기 및 그 제어방법
US20200049383A1 (en) Refrigeration cycle device
JP2019020081A (ja) 空気調和装置及びその運転方法
WO2017026115A1 (ja) 冷凍装置
JP6372307B2 (ja) ヒートポンプ装置
WO2015121992A1 (ja) 冷凍サイクル装置
JP4727523B2 (ja) 冷凍装置
JPWO2017098655A1 (ja) 冷凍サイクル装置
JP2004012112A (ja) 空気調和機とその制御方法
JP2015148414A (ja) 空気調和機

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16841193

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177037231

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016841193

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE