JP6373469B1

JP6373469B1 - ヒートポンプ

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Publication number: JP6373469B1
Application number: JP2017215660A
Authority: JP
Inventors: 小林　隆之; 隆之小林; 洋平葛山; 中山　浩; 浩中山; 康治徳永
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Chubu Electric Power Co Inc; Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Chubu Electric Power Co Inc; Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2017-11-08
Publication date: 2018-08-15
Anticipated expiration: 2037-11-08
Also published as: JP2019086238A; WO2019093420A1; EP3708924A1; CN111316047A; EP3708924A4

Abstract

【課題】圧縮に最適な状態の冷媒を低段側圧縮機、及び高段側圧縮機に導入し、効率の良い運転が可能なヒートポンプを提供する。【解決手段】冷媒回路２が、第一蒸発器１１の下流側と低段側圧縮機３の上流側との間を接続する第一流路Ｃ１、及び第一流路Ｃ１を開閉する第一弁部２１と、第一蒸発器１１の下流側と高段側圧縮機４の上流側との間を接続する第二流路Ｃ２、及び第二流路Ｃ２を開閉する第二弁部２２と、第二蒸発器１２の下流側と低段側圧縮機３の上流側との間を接続する第三流路Ｃ３、及び第三流路Ｃ３を開閉する第三弁部２３と、第二蒸発器１２の下流側と高段側圧縮機４の上流側との間を接続する第四流路Ｃ４、及び第四流路Ｃ４を開閉する第四弁部２４と、を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、冷媒回路が設けられたヒートポンプに関する。

従来から、冷媒が圧縮と膨張を繰り返して循環する冷媒回路が設けられた冷凍サイクル、即ちヒートポンプが知られている。このようなヒートポンプでは、例えば特許文献１に記載されているように冷媒を圧縮する低段側圧縮機と、低段側圧縮機から吐出された冷媒をさらに圧縮する高段側圧縮機とによって、冷媒を二段圧縮する場合がある。

そしてこのようなヒートポンプには、低段側圧縮機の上流側で冷媒を蒸発させる蒸発器が設けられている。蒸発器は、例えば冷媒と、水や空気等の熱媒体との間で熱交換を行なう熱交換器である。

特開２０１６−９０１０２号公報

ここで特許文献１のヒートポンプでは、蒸発器からの冷媒は低段側圧縮機へ導入され、その後に高段側圧縮機に導入されるようになっている。
しかしながら、蒸発器での熱交換量は必ずしも一定ではなく、環境要因等で変動する可能性がある。このため熱交換器から低段側圧縮機に導入される冷媒の温度は一定ではなく、低段側圧縮機に導入される冷媒が、低段側圧縮機での圧縮に最適な状態とはならず、ヒートポンプ全体として効率のよい運転を行うことができない場合がある。

そこで本発明は、圧縮に最適な状態の冷媒を低段側圧縮機、及び高段側圧縮機に導入し、効率の良い運転が可能なヒートポンプを提供する。

本発明の第一の態様に係るヒートポンプは、低段側圧縮機と、前記低段側圧縮機の下流側に直列に接続された高段側圧縮機と、前記高段側圧縮機の下流側に接続された凝縮器と、前記凝縮器の下流側に接続された膨張機構と、前記膨張機構の下流側に並列に接続された第一蒸発器及び第二蒸発器と、前記第一蒸発器の下流側と低段側圧縮機の上流側との間を接続する第一流路、及び該第一流路を開閉する第一弁部と、前記第一蒸発器の下流側と高段側圧縮機の上流側との間を接続する第二流路、及び該第二流路を開閉する第二弁部と、前記第二蒸発器の下流側と低段側圧縮機の上流側との間を接続する第三流路、及び該第三流路を開閉する第三弁部と、前記第二蒸発器の下流側と高段側圧縮機の上流側との間を接続する第四流路、及び該第四流路を開閉する第四弁部と、前記第一蒸発器及び前記第二蒸発器での負荷に応じて、前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第一蒸発器からの冷媒を前記低段側圧縮機に導入させ、かつ、前記第二蒸発器からの冷媒を直接に前記高段側圧縮機に導入させる第一状態と、前記第一蒸発器からの前記冷媒を直接に前記高段側圧縮機に導入させ、かつ、前記第二蒸発器からの前記冷媒を前記低段側圧縮機に導入させる第二状態とを切換え可能に、前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御し、前記制御部は、前記第一蒸発器から流出する前記冷媒の温度が前記第二蒸発器から流出する前記冷媒の温度よりも小さい場合には前記第一状態に切り換え、前記第一蒸発器から流出する前記冷媒の温度が前記第二蒸発器から流出する前記冷媒の温度よりも大きい場合には前記第二状態に切り換えるように前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御する。

このように、ヒートポンプは第一蒸発器と第二蒸発器を備えている。即ち、ヒートポンプは、それぞれ熱交換量や設置環境の異なる複数の熱交換器を有するマルチソース型の冷媒回路を有する。
ここで、各々の蒸発器では熱交換量が変動して冷媒の温度が変化することで、低段側圧縮機及び高段側圧縮機に向かう冷媒の状態がこれら低段側圧縮機及び高段側圧縮機での圧縮に最適な状態ではなくなってしまう場合がある。ここで第一流路、第二流路、第三流路、及び第四流路を第一弁、第二弁、第三弁、及び第四弁でそれぞれ開閉することで、第一蒸発器から低段側圧縮機へ冷媒を導入するだけでなく、低段側圧縮機をバイパスして直接高段側圧縮機へ冷媒を導入させることができる。さらに、このような第一蒸発器から圧縮機への冷媒の導入経路の切換えと同時に、第二蒸発器から圧縮機への冷媒の導入経路の切換えも可能である。即ち、第二蒸発器から低段側圧縮機へ冷媒を導入するだけでなく、低段側圧縮機をバイパスして直接高段側圧縮機へ冷媒を導入させることができる。
よって、各蒸発器から流出した冷媒の状態に応じて、最適な圧縮が可能な圧縮機へ冷媒の導入経路を切換えることができる。
また、このような制御部を備えることで、各蒸発器から流出した冷媒の状態に応じて、最適な圧縮が可能な圧縮機へ冷媒を導入するように、冷媒の導入経路を自動的に切換えることができる。そして、第一状態と第二状態との間で冷媒の流れを切換えることができることで、第一蒸発器からの冷媒と第二蒸発器からの冷媒の流れが互いに干渉することなく、第一蒸発器からの冷媒の流れと第二蒸発器からの冷媒の流れとをクロスさせるようにして冷媒を流通させ、最適な圧縮機へ冷媒を導入可能である。よって運転の自由度が高まるとともに効率の良い運転が可能となる。

本発明の第二の態様に係るヒートポンプは、上記第一の態様において、前記制御部は、前記凝縮器から流出する冷媒の温度と、前記第一蒸発器から流出する冷媒の温度と、前記第二蒸発器から流出する冷媒の温度と、が同等である場合には、前記第一蒸発器からの前記冷媒を直接に前記高段側圧縮機に導入させ、かつ、前記第二蒸発器からの前記冷媒を直接に前記高段側圧縮機に導入させるように前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御してもよい。
また、本発明の第三の態様に係るヒートポンプは、上記第一又は第二の態様において、前記制御部は、前記第一蒸発器から流出する冷媒の温度と、前記第二蒸発器から流出する冷媒の温度と、が同等であり、かつ、前記第一蒸発器から流出する前記冷媒の温度及び前記第二蒸発器から流出する前記冷媒の温度と、前記凝縮器から流出する冷媒の温度との間に温度差が存在する場合には、前記第一蒸発器からの前記冷媒を前記低段側圧縮機に導入させ、かつ、前記第二蒸発器からの冷媒を前記低段側圧縮機に導入させるように前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御してもよい。
また、本発明の第四の態様に係るヒートポンプは、上記第一から第三のいずれかの態様において、前記第一蒸発器の下流側は、前記第一流路及び前記第二流路によって、前記低段側圧縮機の上流側及び前記高段側圧縮機の上流側のみに接続され、前記第二蒸発器の下流側は、前記第三流路及び前記第四流路によって、前記低段側圧縮機の上流側及び前記高段側圧縮機の上流側のみに接続されていてもよい。
また、本発明の第五の態様に係るヒートポンプは、上記第一から第四のいずれかの態様において、前記第一蒸発器の下流側及び前記第二蒸発器の下流側と、前記高段側圧縮機の上流側及び前記低段側圧縮機の上流側との間には、流路を開閉する弁として、前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部のみが設けられていてもよい。
また、本発明の第六の態様に係るヒートポンプは、低段側圧縮機と、前記低段側圧縮機の下流側に直列に接続された高段側圧縮機と、前記高段側圧縮機の下流側に接続された凝縮器と、前記凝縮器の下流側に接続された膨張機構と、前記膨張機構の下流側に並列に接続された第一蒸発器及び第二蒸発器と、前記第一蒸発器の下流側と低段側圧縮機の上流側との間を接続する第一流路、及び該第一流路を開閉する第一弁部と、前記第一蒸発器の下流側と高段側圧縮機の上流側との間を接続する第二流路、及び該第二流路を開閉する第二弁部と、前記第二蒸発器の下流側と低段側圧縮機の上流側との間を接続する第三流路、及び該第三流路を開閉する第三弁部と、前記第二蒸発器の下流側と高段側圧縮機の上流側との間を接続する第四流路、及び該第四流路を開閉する第四弁部と、前記第一蒸発器及び前記第二蒸発器での負荷に応じて、前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記凝縮器から流出する冷媒の温度と、前記第一蒸発器から流出する冷媒の温度と、前記第二蒸発器から流出する冷媒の温度と、が同等である場合には、前記第一蒸発器からの前記冷媒を直接に前記高段側圧縮機に導入させ、かつ、前記第二蒸発器からの前記冷媒を直接に前記高段側圧縮機に導入させるように前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御する。
また、本発明の第七の態様に係るヒートポンプは、低段側圧縮機と、前記低段側圧縮機の下流側に直列に接続された高段側圧縮機と、前記高段側圧縮機の下流側に接続された凝縮器と、前記凝縮器の下流側に接続された膨張機構と、前記膨張機構の下流側に並列に接続された第一蒸発器及び第二蒸発器と、前記第一蒸発器の下流側と低段側圧縮機の上流側との間を接続する第一流路、及び該第一流路を開閉する第一弁部と、前記第一蒸発器の下流側と高段側圧縮機の上流側との間を接続する第二流路、及び該第二流路を開閉する第二弁部と、前記第二蒸発器の下流側と低段側圧縮機の上流側との間を接続する第三流路、及び該第三流路を開閉する第三弁部と、前記第二蒸発器の下流側と高段側圧縮機の上流側との間を接続する第四流路、及び該第四流路を開閉する第四弁部と、前記第一蒸発器及び前記第二蒸発器での負荷に応じて、前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第一蒸発器から流出する冷媒の温度と、前記第二蒸発器から流出する冷媒の温度と、が同等であり、かつ、前記第一蒸発器から流出する前記冷媒の温度及び前記第二蒸発器から流出する前記冷媒の温度と、前記凝縮器から流出する冷媒の温度との間に温度差が存在する場合には、前記第一蒸発器からの前記冷媒を前記低段側圧縮機に導入させ、かつ、前記第二蒸発器からの冷媒を前記低段側圧縮機に導入させるように前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御する。

上記のヒートポンプによれば、圧縮に最適な状態の冷媒を低段側圧縮機、及び高段側圧縮機に導入でき、効率の良い運転が可能となる。

本発明の実施形態のヒートポンプの全体構成図である。本発明の実施形態のヒートポンプの全体構成図であって、Ａモードで冷媒が循環している場合を示す。また、冷媒が流通しない箇所は破線で示す。本発明の実施形態のヒートポンプの全体構成図であって、Ｂモードで冷媒が循環している場合を示す。また、冷媒が流通しない箇所は破線で示す。本発明の実施形態のヒートポンプの全体構成図であって、Ｃモードで冷媒が循環している場合を示す。また、冷媒が流通しない箇所は破線で示す。本発明の実施形態のヒートポンプの全体構成図であって、Ｄモードで冷媒が循環している場合を示す。また、冷媒が流通しない箇所は破線で示す。

以下、本発明の実施形態のヒートポンプ１について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るヒートポンプ１は、二段圧縮サイクルで運転を行う冷媒回路２を有する。冷媒回路２は、低段側圧縮機３、高段側圧縮機４、凝縮器５、膨張弁（膨張機構）６、及び蒸発器１０を有し、これらの構成要素がこの順に配管１５によって接続されている。そして冷媒回路２を例えば二酸化炭素等の冷媒Ｒが循環する。ここで冷媒Ｒは特に二酸化炭素に限定されない。

低段側圧縮機３は冷媒Ｒを吸込み、冷媒Ｒを圧縮する。

高段側圧縮機４は低段側圧縮機３に直列に接続され、低段側圧縮機３から吐出された冷媒Ｒをさらに高圧に圧縮する。

凝縮器５は、高段側圧縮機４から吐出された高温高圧の冷媒Ｒと、空気や水等の熱媒体Ｒ１との間で熱交換を行い、冷媒Ｒを冷却し凝縮させる。

膨張弁６は、凝縮器５からの冷媒Ｒを断熱膨張させ、冷媒Ｒを減圧する。膨張弁６は複数（本実施形態では二つ）が、後述する第一蒸発器１１と第二蒸発器１２とに対応して、蒸発器１０の上流側（入口側）に設けられている。

蒸発器１０としては、本実施形態では第一蒸発器１１と第二蒸発器１２とが設けられている。第一蒸発器１１と第二蒸発器１２とは並列に設けられている。

第一蒸発器１１は、膨張弁６を通過した冷媒Ｒと、熱媒体Ｒ２として例えば空気との間で熱交換を行う空気熱交換器である。

第一蒸発器１１と、低段側圧縮機３の上流側（吸い込み側）との間における配管１５は、第一流路Ｃ１となっている。第一流路Ｃ１には、第一流路Ｃ１を冷媒Ｒが流通可能とし、または不能とするように第一流路Ｃ１を開閉する第一弁部２１が設けられている。
第一蒸発器１１と、高段側圧縮機４の上流側（高段側圧縮機４の吸い込み側であって、低段側圧縮機３の吐出側）との間における配管１５は、第二流路Ｃ２となっている。第二流路Ｃ２には、第二流路Ｃ２を冷媒Ｒが流通可能とし、または不能とするように第二流路Ｃ２を開閉する第二弁部２２が設けられている。本実施形態では、第一流路Ｃ１は、第二弁部２２が設けられた位置よりも上流側、即ち第一蒸発器１１に近い側で第二流路Ｃ２から分岐するように設けられている。

第二蒸発器１２は、膨張弁６を通過した冷媒Ｒと、熱媒体Ｒ３として例えば水との間で熱交換を行う水熱交換器である。

第二蒸発器１２と、低段側圧縮機３の上流側（吸い込み側）との間における配管１５は、第三流路Ｃ３となっている。第三流路Ｃ３には、第三流路Ｃ３を冷媒Ｒが流通可能とし、または不能とするように第三流路Ｃ３を開閉する第三弁部２３が設けられている。本実施形態では第三流路Ｃ３には第三弁部２３が設けられた位置よりも下流側で、即ち低段側圧縮機３に近い位置で第一流路Ｃ１が接続されている。

第二蒸発器１２と、高段側圧縮機４の上流側（高段側圧縮機４の吸い込み側であって、低段側圧縮機３の吐出側）との間における配管１５は、第四流路Ｃ４となっている。第四流路Ｃ４には、第四流路Ｃ４を冷媒Ｒが流通可能とし、または不能とするように第四流路Ｃ４を開閉する第四弁部２４が設けられている。本実施形態では、第四流路Ｃ４は、第三弁部２３が設けられた位置よりも上流側、即ち第二蒸発器１２に近い側で第三流路Ｃ３から分岐するように設けられている。

さらに本実施形態では、第一弁部２１、第二弁部２２、第三弁部２３、及び第四弁部２４を開閉動作させるＭＰＵ（ＭＩＣＲＯ−ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＵＮＩＴ）等からなる制御部３０が設けられている。

制御部３０は、第一蒸発器１１及び第二蒸発器１２での負荷（熱交換量）に応じて、第一弁部２１、第二弁部２２、第三弁部２３、及び第四弁部２４を開閉動作させる。
次に、制御部３０での各弁の開閉動作の制御手法について説明する。
以下、第一蒸発器１１から流出する冷媒Ｒの温度をＴ１とし、第二蒸発器１２から流出する冷媒Ｒの温度をＴ２とする。

〔Ａモード〕
Ｔ１＜Ｔ２となっている場合がＡモード（第一状態）である。本モードでは、制御部３０は、図２に示すように第一蒸発器１１からの冷媒Ｒが低段側圧縮機３に導入されるように第二弁部２２を閉塞し、かつ、第一弁部２１を開放する。よって第一蒸発器１１からの冷媒Ｒは低段側圧縮機３で圧縮された後に高段側圧縮機４で圧縮される。

さらに本モードでは、制御部３０は第二蒸発器１２からの冷媒Ｒが低段側圧縮機３を経由せずに高段側圧縮機４のみに導入されるように第三弁部２３を閉塞し、かつ、第四弁部２４を開放する。よって第二蒸発器１２からの冷媒Ｒは高段側圧縮機４のみで圧縮される。

〔Ｂモード〕
Ｔ１＞Ｔ２となっている場合がＢモード（第二状態）である。本モードでは、制御部３０は、図３に示すように第一蒸発器１１からの冷媒Ｒが低段側圧縮機３を経由せずに高段側圧縮機４のみに導入されるように第一弁部２１を閉塞し、かつ、第二弁部２２を開放する。よって第一蒸発器１１からの冷媒Ｒは低段側圧縮機３を経由せずに高段側圧縮機４のみで圧縮される。

さらに本モードでは、制御部３０は第二蒸発器１２からの冷媒Ｒが低段側圧縮機３に導入されるように第四弁部２４を閉塞し、かつ、第三弁部２３を開放する。よって第二蒸発器１２からの冷媒Ｒは低段側圧縮機３で圧縮された後に高段側圧縮機４で圧縮される。

〔Ｃモード〕
Ｔ１≒Ｔ２となっているとともに、凝縮器５から流出する冷媒Ｒの温度と、Ｔ１及びＴ２とが同等である場合がＣモードである。本モードでは制御部３０は、図４に示すように低段側圧縮機３の運転を停止する。さらに第一蒸発器１１及び第二蒸発器１２から流出した冷媒Ｒが低段側圧縮機３を経由せずに高段側圧縮機４のみに導入されるように、第一弁部２１及び第三弁部２３を閉塞し、かつ、第二弁部２２及び第四弁部２４を開放する。よって第一蒸発器１１からの冷媒Ｒ及び第二蒸発器１２からの冷媒Ｒはともに低段側圧縮機３を経由せずに高段側圧縮機４のみで圧縮される。

〔Ｄモード〕
Ｔ１≒Ｔ２となっているとともに、凝縮器５から流出する冷媒Ｒの温度と、Ｔ１及びＴ２との温度差が大きい場合がＤモードである。本モードでは制御部３０は、図５に示すように第一蒸発器１１及び第二蒸発器１２から流出した冷媒Ｒが低段側圧縮機３に導入されるように、第二弁部２２及び第四弁部２４を閉塞し、かつ、第一弁部２１及び第三弁部２３を開放する。よって第一蒸発器１１からの冷媒Ｒ及び第二蒸発器１２からの冷媒Ｒはともに低段側圧縮機３で圧縮された後に高段側圧縮機４で圧縮される。

以上説明した本実施形態のヒートポンプ１では、第一蒸発器１１と第二蒸発器１２を備えている。即ち、ヒートポンプ１は、それぞれ熱交換量や設置環境の異なる複数の熱交換器、即ち第一蒸発器１１と第二蒸発器１２とを有するマルチソース型の冷媒回路２を有する。

ここで、各々の蒸発器１０では負荷（熱交換量）が変動して冷媒Ｒの温度が変化することで、低段側圧縮機３及び高段側圧縮機４に向かう冷媒Ｒの状態が、これら低段側圧縮機３及び高段側圧縮機４での圧縮に最適な状態ではなくなる場合がある。本実施形態では制御部３０によって第一流路Ｃ１、第二流路Ｃ２、第三流路Ｃ３、及び第四流路Ｃ４を、第一弁部２１、第二弁部２２、第三弁部２３、及び第四弁部２４で開閉させることで、第一蒸発器１１から低段側圧縮機３へ冷媒Ｒを導入するだけでなく、低段側圧縮機３をバイパスして直接に高段側圧縮機４へ冷媒Ｒを導入することができる。

さらに、このような第一蒸発器１１からの冷媒Ｒの流通経路の切換えと同時に、第二蒸発器１２からの冷媒Ｒの流通経路の切換えも可能である。即ち、第二蒸発器１２から低段側圧縮機３へ冷媒Ｒを導入するだけでなく、低段側圧縮機３をバイパスして直接に高段側圧縮機４へ冷媒Ｒを導入させることができる。

具体的には、上記のＡモードからＤモードのように第一弁部２１、第二弁部２２、第三弁部２３、及び第四弁部２４を動作させることで、各蒸発器１０（１１、１２）から流出した冷媒Ｒの状態に応じて、低段側圧縮機３か、高段側圧縮機４のうち、最適な圧縮が可能な圧縮機へ冷媒Ｒの導入経路を切換えることができる。よって圧縮に最適な状態の冷媒Ｒを低段側圧縮機３、及び高段側圧縮機４に導入でき、効率の良い運転が可能となる。

さらに、制御部３０が設けられていることで、第一蒸発器１１及び第二蒸発器１２の各々から流出した冷媒Ｒの状態に応じて、低段側圧縮機３及び高段側圧縮機４のうち、最適な圧縮が可能な圧縮機へ、冷媒Ｒの導入経路を自動的に切換えることができる。

また、ＡモードとＢモードとの間で冷媒Ｒの流れを切り替えることができることで、第一蒸発器１１からの冷媒Ｒを低段側圧縮機３と高段側圧縮機４とのいずれにも導入させることが可能になると同時に、第二蒸発器１２からの冷媒Ｒを低段側圧縮機３と高段側圧縮機４とのいずれにも導入させることが可能になる。

即ち、第一蒸発器１１からの冷媒Ｒと第二蒸発器１２からの冷媒Ｒの流れが互いに干渉することなく、第一蒸発器１１からの冷媒Ｒの流れと第二蒸発器１２からの冷媒Ｒの流れとをクロスさせるようにして冷媒Ｒを流通させ、低段側圧縮機３、高段側圧縮機４へ流入させることが可能となる。よって運転の自由度が高まる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
例えば、制御部３０は必ずしも設けなくともよい。この場合、手動で第一弁部２１、第二弁部２２、第三弁部２３、及び第四弁部２４を開閉動作させてもよい。

また、蒸発器１０は三つ以上設けてもよく、蒸発器１０の数量は上述の場合に限定されない。

１…ヒートポンプ
２…冷媒回路
３…低段側圧縮機
４…高段側圧縮機
５…凝縮器
６…膨張弁（膨張機構）
１０…蒸発器
１１…第一蒸発器
１２…第二蒸発器
１５…配管
２１…第一弁部
２２…第二弁部
２３…第三弁部
２４…第四弁部
３０…制御部
Ｒ…冷媒
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３…熱媒体
Ｃ１…第一流路
Ｃ２…第二流路
Ｃ３…第三流路
Ｃ４…第四流路

Claims

低段側圧縮機と、
前記低段側圧縮機の下流側に直列に接続された高段側圧縮機と、
前記高段側圧縮機の下流側に接続された凝縮器と、
前記凝縮器の下流側に接続された膨張機構と、
前記膨張機構の下流側に並列に接続された第一蒸発器及び第二蒸発器と、
前記第一蒸発器の下流側と低段側圧縮機の上流側との間を接続する第一流路、及び該第一流路を開閉する第一弁部と、
前記第一蒸発器の下流側と高段側圧縮機の上流側との間を接続する第二流路、及び該第二流路を開閉する第二弁部と、
前記第二蒸発器の下流側と低段側圧縮機の上流側との間を接続する第三流路、及び該第三流路を開閉する第三弁部と、
前記第二蒸発器の下流側と高段側圧縮機の上流側との間を接続する第四流路、及び該第四流路を開閉する第四弁部と、
前記第一蒸発器及び前記第二蒸発器での負荷に応じて、前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第一蒸発器からの冷媒を前記低段側圧縮機に導入させ、かつ、前記第二蒸発器からの冷媒を直接に前記高段側圧縮機に導入させる第一状態と、前記第一蒸発器からの前記冷媒を直接に前記高段側圧縮機に導入させ、かつ、前記第二蒸発器からの前記冷媒を前記低段側圧縮機に導入させる第二状態とを切換え可能に、前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御し、
前記制御部は、前記第一蒸発器から流出する前記冷媒の温度が前記第二蒸発器から流出する前記冷媒の温度よりも小さい場合には前記第一状態に切り換え、前記第一蒸発器から流出する前記冷媒の温度が前記第二蒸発器から流出する前記冷媒の温度よりも大きい場合には前記第二状態に切り換えるように前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御するヒートポンプ。
前記制御部は、前記凝縮器から流出する冷媒の温度と、前記第一蒸発器から流出する冷媒の温度と、前記第二蒸発器から流出する冷媒の温度と、が同等である場合には、前記第一蒸発器からの前記冷媒を直接に前記高段側圧縮機に導入させ、かつ、前記第二蒸発器からの前記冷媒を直接に前記高段側圧縮機に導入させるように前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御する請求項１に記載のヒートポンプ。
前記制御部は、前記第一蒸発器から流出する冷媒の温度と、前記第二蒸発器から流出する冷媒の温度と、が同等であり、かつ、前記第一蒸発器から流出する前記冷媒の温度及び前記第二蒸発器から流出する前記冷媒の温度と、前記凝縮器から流出する冷媒の温度との間に温度差が存在する場合には、前記第一蒸発器からの前記冷媒を前記低段側圧縮機に導入させ、かつ、前記第二蒸発器からの冷媒を前記低段側圧縮機に導入させるように前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御する請求項１又は２に記載のヒートポンプ。
前記第一蒸発器の下流側は、前記第一流路及び前記第二流路によって、前記低段側圧縮機の上流側及び前記高段側圧縮機の上流側のみに接続され、前記第二蒸発器の下流側は、前記第三流路及び前記第四流路によって、前記低段側圧縮機の上流側及び前記高段側圧縮機の上流側のみに接続されている請求項１から３のいずれか一項に記載のヒートポンプ。
前記第一蒸発器の下流側及び前記第二蒸発器の下流側と、前記高段側圧縮機の上流側及び前記低段側圧縮機の上流側との間には、流路を開閉する弁として、前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部のみが設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載のヒートポンプ。
低段側圧縮機と、
前記低段側圧縮機の下流側に直列に接続された高段側圧縮機と、
前記高段側圧縮機の下流側に接続された凝縮器と、
前記凝縮器の下流側に接続された膨張機構と、
前記膨張機構の下流側に並列に接続された第一蒸発器及び第二蒸発器と、
前記第一蒸発器の下流側と低段側圧縮機の上流側との間を接続する第一流路、及び該第一流路を開閉する第一弁部と、
前記第一蒸発器の下流側と高段側圧縮機の上流側との間を接続する第二流路、及び該第二流路を開閉する第二弁部と、
前記第二蒸発器の下流側と低段側圧縮機の上流側との間を接続する第三流路、及び該第三流路を開閉する第三弁部と、
前記第二蒸発器の下流側と高段側圧縮機の上流側との間を接続する第四流路、及び該第四流路を開閉する第四弁部と、
前記第一蒸発器及び前記第二蒸発器での負荷に応じて、前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記凝縮器から流出する冷媒の温度と、前記第一蒸発器から流出する冷媒の温度と、前記第二蒸発器から流出する冷媒の温度と、が同等である場合には、前記第一蒸発器からの前記冷媒を直接に前記高段側圧縮機に導入させ、かつ、前記第二蒸発器からの前記冷媒を直接に前記高段側圧縮機に導入させるように前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御するヒートポンプ。
低段側圧縮機と、
前記低段側圧縮機の下流側に直列に接続された高段側圧縮機と、
前記高段側圧縮機の下流側に接続された凝縮器と、
前記凝縮器の下流側に接続された膨張機構と、
前記膨張機構の下流側に並列に接続された第一蒸発器及び第二蒸発器と、
前記第一蒸発器の下流側と低段側圧縮機の上流側との間を接続する第一流路、及び該第一流路を開閉する第一弁部と、
前記第一蒸発器の下流側と高段側圧縮機の上流側との間を接続する第二流路、及び該第二流路を開閉する第二弁部と、
前記第二蒸発器の下流側と低段側圧縮機の上流側との間を接続する第三流路、及び該第三流路を開閉する第三弁部と、
前記第二蒸発器の下流側と高段側圧縮機の上流側との間を接続する第四流路、及び該第四流路を開閉する第四弁部と、
前記第一蒸発器及び前記第二蒸発器での負荷に応じて、前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第一蒸発器から流出する冷媒の温度と、前記第二蒸発器から流出する冷媒の温度と、が同等であり、かつ、前記第一蒸発器から流出する前記冷媒の温度及び前記第二蒸発器から流出する前記冷媒の温度と、前記凝縮器から流出する冷媒の温度との間に温度差が存在する場合には、前記第一蒸発器からの前記冷媒を前記低段側圧縮機に導入させ、かつ、前記第二蒸発器からの冷媒を前記低段側圧縮機に導入させるように前記第一弁部、前記第二弁部、前記第三弁部、及び前記第四弁部の開閉動作を制御するヒートポンプ。