熱泵系統技術方案

提供一種即便是容積比固定型的多級壓縮式制冷循環也能使將流體加熱至加熱目標溫度時的能量消耗效率良好的熱泵系統。中間冷卻器(5)使來自低級側壓縮機構(22)的排出制冷劑與流經中間冷卻器側供熱水流路(90A)的水作熱交換，氣體冷卻器(6)使來自容積比和低級側壓縮機構(22)處于一定關系的高級側壓縮機構(26)的排出制冷劑與流經氣體冷卻器側供熱水流路(90B)的水作熱交換。混合閥(91)調節中間冷卻器側供熱水流路(90A)和氣體冷卻器側供熱水流路(90B)的水流量比率。中間冷卻器(5)的流入制冷劑溫度比加熱目標溫度低時，若中間冷卻器(5)的流入制冷劑溫度、氣體冷卻器(6)的流入制冷劑溫度及加熱目標溫度間的關系滿足規定條件，則控制部(2)將混合閥(91)控制成允許水流動至中間冷卻器(5)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及熱泵系統。
技術介紹
目前，例如專利文獻I(日本專利特開2002 - 106988號公報)記載的熱泵供熱水器那樣，提出了一種在多級壓縮式制冷循環中將從低級側的壓縮機排出的制冷劑和從高級側壓縮機排出的制冷劑用于加熱水的系統。在該系統中，不僅通過在熱泵回路中采用多級壓縮方式來使壓縮效率變得良好，還欲通過將從高級側的壓縮機排出的制冷劑和從低級側的壓縮機排出的制冷劑用于供熱水用的熱水加熱來使能量效率變得良好。具體而言，該系統采用了以下結構設置閥以使供熱水用的水的流動分支，利用從高級側的壓縮機排出的制冷劑對一個供熱水的流動進行加熱，并利用從低級側的壓縮機排出的制冷劑對另一個供熱水用的水的流動進行加熱。此外，從使循環效率變得良好的角度出發，還就供熱水用的水的分流比提出了以下內容將利用從低級側的壓縮機排出的制冷劑進行加熱的另一個流動設定為全部水量的一半以下是較為理想的。
技術實現思路
專利技術所要解決的技術問題此處，作為多級壓縮式制冷循環，例如像使各級的壓縮機的驅動軸共用的制冷循環那樣，存在各級的壓縮機的容積比被固定的形式。這種容積比被固定的形式例如使低級側的壓縮機中的動作和高級側的壓縮機中的動作聯動，因此，無法個別地對各級壓縮機進行容量控制。然而，在上述專利文獻I (日本專利特開2002 - 106988號公報)記載的多級壓縮式制冷循環中，未進行任何低級側和高級側的壓縮機的容積比被固定的基于容積比的限制的考察。另外，也未進行任何基于加熱合流后的供熱水用的水的目標溫度的考察例如，在采用了容積比被固定的形式的壓縮機的制冷循環中，當高級側的排出制冷劑的目標溫度確定時，低級側的驅動狀態有時唯一確定，從低級側朝高級側流動的制冷劑的溫度有時也會確定。在這種情況下，如上述專利文獻I (日本專利特開2002 - 106988號公報)中記載的系統那樣僅進行將用于利用從低級側的壓縮機排出的制冷劑進行加熱的供熱水用的水的流量比率簡單地設為全流量的一半以下這樣的設定的話，有時無法充分地使能量消耗效率變得良好。特別地，目前完全未研究過將供熱水用的水等加熱對象加熱至加熱目標溫度并使制冷循環的能量消耗效率變得良好。本專利技術的技術問題在于提供一種即便在使用容積比被固定的多級壓縮式制冷循環的情況下也能使將加熱對象的流體加熱至目標溫度的情況下的能量消耗效率變得良好的熱泵系統。解決技術問題所采用的技術方案第一專利技術的熱泵系統包括熱泵回路、熱負載回路、第一熱交換器、第二熱交換器、流量調節機構以及控制部。熱泵回路至少具有壓縮機構、膨脹機構及蒸發器并供制冷劑循環。壓縮機構包括容積比處于一定關系的低級側壓縮機構和高級側壓縮機構。熱負載回路具有分支部分、合流部分、第一流路及第二流路，并供流體流動。第一流路將分支部分與合流部分連接。第二流路不與第一流路合流，將分支部分與合流部分連接。第一熱交換器使從低級側壓縮機構的排出側朝高級側壓縮機構的吸入側流動的制冷劑與在第一流路中流動的流體彼此進行熱交換。第二熱交換器使從高級側壓縮機構朝膨脹機構流動的制冷劑與在第二流路中流動的流體彼此進行熱交換。流量調節機構能對在第一流路中流動的流體的流量與在第二流路中流動的流體的流量之間的比率進行調節。當流入第一熱交換器的制冷劑的溫度比在熱負載回路中流動的合流后的流體的加熱目標溫度低時，在流入第一熱交換器的制冷劑的溫度、流入第二熱交換器的制冷劑的溫度及加熱目標溫度之間的關系滿足規定條件的情況下，控制部控制流量調節機構，以允許使流體流動至第一熱交換器。此處，制冷劑例如可以是包含烴的制冷劑、二氧化碳制冷劑等。另外，作為流體，包含供熱水用途的水、作為用于在暖氣片或地板制熱中利用的熱介質的水等二次制冷劑。另外，壓縮機構可以還具有與高級側壓縮機構和低級側壓縮機構不同的壓縮機構，該不同的壓縮機構既可以串聯連接，也可以并聯連接。另外，作為此處的高級側壓縮機構和低級側壓縮機構，例如，可以是具有共用的驅動軸的所謂一軸多級型，也可以被控制成容積比一定。在該熱泵系統中，高級側壓縮機構和低級側壓縮機構的容積比處于一定的關系，因此，無法自由地驅動高級側壓縮機構和低級側壓縮機構。因此，在流入第一熱交換器的制冷劑的溫度未達到流體的加熱目標溫度的情況下，也無法自由地調節高級側壓縮機構的排出制冷劑的溫度或低級側壓縮機構的排出制冷劑的溫度，當調節其中一方時，另一方會追隨著被調節。在上述結構中，在流入第一熱交換器的制冷劑的溫度未達到流體的加熱目標溫度的情況下，即便使流體流動至第一熱交換器，也無法使從第一熱交換器流出的流體的溫度升溫至加熱目標溫度。在該熱泵系統中，即便在這樣的流入第一熱交換器的制冷劑的溫度未達到流體的加熱目標溫度的情況下，若滿足規定條件，則也控制流量調節機構以允許使流體流動至第一熱交換器。因此，在滿足規定條件的情況下，能使熱泵回路中的能量消耗效率變得良好。第二專利技術的熱泵系統是在第一專利技術的熱泵系統的基礎上，規定條件是指在根據流入第一熱交換器的制冷劑的溫度、流入第二熱交換器的制冷劑的溫度及加熱目標溫度進行確定的狀況下，與不使流體流動至第一熱交換器相比，使流體流動至第一熱交換器時熱泵回路中的能量消耗效率更高。另外，作為該熱泵系統，例如可以是能對在使流體流動至第一熱交換器的情況和不使流體流動至第一熱交換器的情況下的上述各狀況下的熱泵回路中的能量消耗效率進行比較的數據庫等被預先存儲于存儲部等的系統。在該熱泵系統中，能進一步可靠地使能量消耗效率變得良好。第三專利技術的熱泵系統是在第二專利技術的熱泵系統的基礎上，通過將流入第一熱交換器的制冷劑的溫度和加熱目標溫度之間的差分與流入第二熱交換器的制冷劑的溫度和加熱目標溫度之間的差分之比跟規定值進行比較，控制部判斷與不使流體流動至第一熱交換器相比，使流體流動至第一熱交換器時熱泵回路中的能量消耗效率是否更高。在該熱泵系統中，控制部可根據流入第一熱交換器的制冷劑的溫度、流入第二熱交換器的制冷劑的溫度與加熱目標溫度之間的差分，來自動地判斷是使流體流動至第一熱交換器的情況和不使流體流動至第一熱交換器的情況。第四專利技術的熱泵系統是在第一專利技術至第三專利技術中任一專利技術的熱泵系統的基礎上，在使流體流動至第一熱交換器的情況下，控制部進行流量調節控制，在該流量調節控制中，進行以下一個控制或另一個控制，以對流量調節機構進行操作。在進行一個控制的情況下，控制部操作流量調節機構，以維持滿足規定溫度條件的狀態，規定溫度條件包括在熱泵回路中的第一熱交換器的出口處流動的制冷劑的溫度與在熱泵回路中的第二熱交換器的出口處流動的制冷劑的溫度之比為I的情況。在進行另一個控制的情況下，控制部操作流量調節機構，以減小在熱泵回路中的第一熱交換器的出口處流動的制冷劑的溫度與在熱泵回路中的第二熱交換器的出口處流動的制冷劑的溫度之差。作為該流量調節控制，既可以是同時滿足該一個控制和另一個控制這兩個控制的條件的控制，也可以是僅滿足任意一個控制且不進行其它處理的控制。在該熱泵系統中，對流量調節機構進行操作，以便維持滿足規定溫度條件的狀態，該規定溫度條件包括在熱泵回路中的第一熱交換器的出口處流動的制冷劑的溫度與在熱泵回路中的第二熱交換器的出口處流動的制冷劑的溫度之比為I的情況，或者減小在熱泵回路中的第一熱交換器的出口處流動的制冷劑的溫度與本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：中山浩，藤本修二，
申請(專利權)人：大金工業株式會社，
類型：
國別省市：