热泵系统技术方案

提供一种即便在使用容积比被固定的多级压缩式制冷循环的情况下也能使能量消耗效率变得良好的热泵系统。压缩机构(20)包括容积比处于一定关系的低级侧压缩机构(22)和高级侧压缩机构(26)。混合阀(91)对流动至中间冷却器侧供热水流路(90A)的水的流量与流动至气体冷却器侧供热水流路(90B)的水的流量的比率进行调节。控制部(2)操作混合阀(91)以减小中间冷却器(5)的出口制冷剂温度与高级侧压缩机构(26)的出口制冷剂温度之间的差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及热泵系统。
技术介绍
目前，例如专利文献I(日本专利特开2002 - 106988号公报)记载的热泵供热水器那样，提出了一种在多级压缩式制冷循环中将从低级侧的压缩机排出的制冷剂和从高级侧压缩机排出的制冷剂用于加热水的系统。在该系统中，不仅通过在热泵回路中采用多级压缩方式来使压缩效率变得良好，还欲通过将从高级侧的压缩机排出的制冷剂和从低级侧的压缩机排出的制冷剂用于供热水用的热水加热来使能量效率变得良好。具体而言，该系统采用了以下结构设置阀以使供热水用的水的流动分支，利用从高级侧的压缩机排出的制冷剂对一个供热水的流动进行加热，并利用从低级侧的压缩机排出的制冷剂对另一个供热水用的水的流动进行加热。此外，从使循环效率变得良好的角度出发，还就供热水用的水的分流比提出了以下内容将利用从低级侧的压缩机排出的制冷剂进行加热的另一个流动设定为全部水量的一半以下是较为理想的。
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题此处，作为多级压缩式制冷循环，例如像使各级的压缩机的驱动轴共用的制冷循环那样，存在各级的压缩机的容积比被固定的形式。这种容积比被固定的形式例如使低级侧的压缩机中的动作和高级侧的压缩机中的动作联动，因此，无法个别地对各级压缩机进行容量控制。然而，在上述专利文献I (日本专利特开2002 - 106988号公报)记载的多级压缩式制冷循环中，未进行任何低级侧和高级侧的压缩机的容积比被固定的基于容积比的限制的考察。例如，在采用了容积比被固定的形式的压缩机的制冷循环中，当高级侧的排出制冷剂的目标温度确定时，低级侧的驱动状态有时唯一确定，从低级侧朝高级侧流动的制冷剂的温度有时也会确定。在这种情况下，如上述专利文献I (日本专利特开2002 - 106988号公报)中记载的系统那样仅进行将用于利用从低级侧的压缩机排出的制冷剂进行加热的供热水用的水的流量比率简单地设为全流量的一半以下这样的设定的话，有时无法充分地使能量消耗效率变得良好。本专利技术的技术问题在于提供一种即便在使用容积比被固定的多级压缩式制冷循环的情况下也能使能量消耗效率变得良好的热泵系统。解决技术问题所采用的技术方案第一技术方案的热泵系统包括热泵回路、负载分配元件及控制部。热泵回路至少具有压缩机构、膨胀机构及蒸发器，并供制冷剂循环。压缩机构包括容积比处于一定关系的低级侧压缩机构和高级侧压缩机构。负载分配元件确定第一热负载与第二热负载之间的负载分配。第一热负载是通过与从低级侧压缩机构排出的制冷剂进行热交换而被加热处理的热负载。第二热负载是通过与从高级侧压缩机构排出的制冷剂进行热交换而被加热处理的热负载。控制部进行以下的一个控制或另一个控制，以进行对负载分配元件进行操作的分配控制。在进行一个控制的情况下，控制部操作负载分配元件以维持满足规定温度条件的状态，规定温度条件包括在从低级侧压缩机构排出后结束了与第一热负载之间的热交换的制冷剂的温度与在从高级侧压缩机构排出后结束了与第二热负载之间的热交换的制冷剂的温度之比为I的情况。在进行另一个控制的情况下，控制部操作负载分配元件，以减小在从低级侧压缩机构排出后结束了与第一热负载之间的热交换的制冷剂的温度与在从高级侧压缩机构排出后结束了与第二热负载之间的热交换的制冷剂的温度之差。此处，制冷剂例如可以是包含烃的制冷剂、二氧化碳制冷剂等。另外，在供热水用的水的加热、暖气片或地板制热中利用的水的加热等的负载种类中，第一热负载与第二热负载既可以是相同种类的负载，也可以是不同种类的负载。例如，因第一热负载的加热处理及第二热负载的加热处理而获得的热量可以最终被供给至同一供给目的地，第一热负载和第二热负载可以是彼此在热能量上独立的负载。另外，压缩机构可以还具有与高级侧压缩机构和低级侧压缩机构不同的压缩机构，该不同的压缩机构既可以串联连接，也可以并联连接。另外，作为此处的高级侧压缩机构和低级侧压缩机构，例如，可以是具有共用的驱动轴的所谓一轴多级型，也可以被控制成容积比一定。作为所述分配控制，既可以是同时满足所述一个控制和另一个控制这两个控制的条件的控制，也可以是仅满足任意一个控制而不进行另一个处理的控制。在该热泵系统中，高级侧压缩机构和低级侧压缩机构的容积比处于一定的关系，因此，无法自由地驱动高级侧压缩机构和低级侧压缩机构。因此，不能自由地调节高级侧压缩机构的排出制冷剂的温度或低级侧压缩机构的排出制冷剂的温度，当调节一个温度时，另一个温度也会追随着被调节。在该热泵系统中，以上述结构为前提，不是通过控制高级侧压缩机构和低级侧压缩机构来调节流入第一热交换器的制冷剂的温度及流入第二热交换器的制冷剂的温度，而是通过进行操作负载分配元件的分配控制，以维持结束了与第一热负载的热交换的制冷剂的温度和结束了与第二热负载的热交换的制冷剂的温度满足规定温度条件的状态或者减小结束了与第一热负载的热交换的制冷剂的温度和结束了与第二热负载的热交换的制冷剂的温度之差，来调节流入第一热交换器的制冷剂的温度及流入第二热交换器的制冷剂的温度。这样，在高级侧压缩机构与低级侧压缩机构的容积比处于一定关系的热泵系统中，不是通过压缩机构的控制，而是通过使用负载分配元件的分配控制，来维持结束了与第一热负载的热交换的制冷剂的温度和结束了与第二热负载的热交换的制冷剂的温度满足规定温度条件的状态，或者减小结束了与第一热负载的热交换的制冷剂的温度和结束了与第二热负载的热交换的制冷剂的温度之差，其结果是，能提高热泵回路中的能量消耗效率。另外，此处的能量消耗效率的提高可以是例如提高热泵回路中的假定在负载最大、夕卜部气体温度最高的条件下压缩机构输出额定能力时的性能系数COP (CoefficientPerformance)、或进一步考虑了时间性能后的指标即年度性能系数AFP (AnnualPerformance Factor)等。第二技术方案的热泵系统是在第一技术方案的热泵系统的基础上，还包括第一热交换器及第二热交换器。负载分配元件具有热负载回路和流量调节机构。热负载回路具有分支部分、合流部分、第一流路及第二流路，并供流体流动。第一流路将分支部分与合流部分连接。第二流路不与第一流路合流，将分支部分与合流部分连接。流量调节机构能对在第一流路中流动的流体的流量与在第二流路中流动的流体的流量之间的比率进行调节。第一热交换器使从低级侧压缩机构的排出侧朝高级侧压缩机构的吸入侧流动的制冷剂与在第一流路中流动的流体彼此进行热交换。第二热交换器使从高级侧压缩机构朝膨胀机构流动的制冷剂与在第二流路中流动的流体彼此进行热交换。在控制部所进行的分配控制中，通过操作流量调节机构来进行以下的一个控制或另一个控制。在一个控制中，控制部操作流量调节机构，以维持满足规定温度条件的状态，规定温度条件包括在热泵回路中的第一热交换器的出口处流动的制冷剂的温度与在热泵回路中的第二热交换器的出口处流动的制冷剂的温度之比为I的情况。在另一个控制中，控制部操作流量调节机构，以减小在热泵回路中的第一热交换器的出口处流动的制冷剂的温度与在热泵回路中的第二热交换器的出口处流动的制冷剂的温度之差。作为所述流体，包含供热水用途的水、作为用于在暖气片或地板制热中利用的热介质的水等二次制冷剂。作为所述分配控制，既可以是同时满足所述一个控制和另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：中山浩，藤本修二，
申请(专利权)人：大金工业株式会社，
类型：
国别省市：