一级侧热泵单元构成为使制冷剂依次在第一压缩机、第一热交换器、级联式热交换器、第一膨胀阀及蒸发器中循环并在该第一热交换器中与制热单元的热媒进行热交换，二级侧热泵单元构成为使制冷剂依次在第二压缩机、第二热交换器、第二膨胀阀及级联式热交换器中循环并在该第二热交换器中与制热单元的热媒进行热交换，一级侧热泵单元及二级侧热泵单元的制冷剂是以二氧化碳（CO2）为主要成分的制冷剂，并使一级侧的热循环（a、b、c、d）及二级侧的热循环（e、f、g、h）的高压侧都在超临界压力的大致相同压力范围内动作。
Heat pump type heating device
One side of the heat pump unit is composed of a refrigerant sequentially in the first compressor, a first heat exchanger, cascade heat exchanger, heat medium circulation and the first expansion valve and an evaporator in the first heat exchanger and heating unit for heat exchange, two stage side heat pump unit is refrigerant sequentially in second compressor, second heat the second heat exchanger, heat medium circulation and expansion valve and cascade heat exchanger in the second heat exchanger and heating unit for heat exchange, a refrigerant side heat pump unit and two stage side heat pump unit is using carbon dioxide (CO2) as the main component of the refrigerant, and the heat cycle level side (a, B, C, d) and the two side of the thermal cycle (E, F, G, H) of the high voltage side in supercritical pressure is roughly the same as in the pressure range of action.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种热泵式制热装置，具体来说，涉及通过使用具有二级压缩型制冷回路的热泵进行制热来实现COP提高的技术。
技术介绍
已知在欲利用蒸汽压缩式制冷回路产生低温或高温的情况下，会采用包括二级压缩型的制冷回路的制冷装置。作为这种包括二级压缩型的制冷回路的装置，例如有专利文献I记载的制冷装置，在该制冷装置中，低温侧制冷回路使用制冷剂配管将压缩机、级联(cascade)式热交换器的冷凝部、膨胀阀及蒸发器依次连接来构成，高温侧制冷回路使用制冷剂配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀及上述级联式热交换器的蒸发器依次连接来构成。一般来说，在制冷回路中，压缩比越高，压缩机的效率越差，特别是，在一级压缩式的制冷回路中，提高压缩比，会一次性对制冷剂进行压缩并将其从低温侧的蒸发器送至高温侧的冷凝器，因此，压缩机的效率不佳，但通过如上所述使用二级压缩型的制冷回路，能将高温侧制冷回路及低温侧制冷回路各自的压缩机的压缩比抑制得很低，并能提高各压缩机的效率。此外，根据例如专利文献2记载的供热水装置，通过使用二级压缩型的制冷回路，不仅能利用低温侧制冷回路及高温侧制冷回路来进行高温供热水，还能利用低温侧制冷回路适当地进行中温供热水。此外，根据例如专利文献3记载的热泵式供热水装置，通过使用二级压缩型的制冷回路，不仅能利用低温侧制冷回路来进行预热，还能利用低温侧制冷回路及高温侧制冷回路来进行高温供热水。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利特开2000 - 320914号公报专利文献2:日本专利特开昭62 - 77554号公报专利文献3:日本专利特许第2554208号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题但是，在由低温侧制冷回路和高温侧制冷回路通过级联式热交换器构成二级压缩型的制冷回路的情况下，如图10中示出的二级压缩型的制冷回路的现有的一般的莫里尔图(实线)那样，与一级压缩式的制冷回路的情况(虚线)相比，在为了得到低温的情况下(在低温侧制冷回路中)，因焓差增大而良好，但在为了得到高温的情况下(在高温侧制冷回路中)，因焓差减少，而无法确保充分的高温输出，因而，存在无法提高COP (性能系数)这样的问题。图11示出了使用CO2 (二氧化碳)作为制冷剂时的莫里尔图，但特别是在制冷剂使用CO2并在超临界压力的范围内使制冷回路动作这样的情况下，焓差的减少幅度变大，上述问题就很显著。此外，图11中使用箭头示出范围，可知在制冷剂使用CO2的二级压缩型的制冷回路中，例如在制热等这种为了得到高温的情况下(在高温侧制冷回路中)，无法有效地使用上述箭头的范围的热、即虽然温度较低而无法直接在制热中使用但其温度比外部气体温度(吸热源)高而能用作制冷回路的吸热源的热(余热)。本专利技术鉴于上述技术问题而完成，其目的在于提供一种能使用二级压缩型的制冷回路来充分提高COP的热泵式制热装置。解决技术问题所采用的技术方案为了实现上述目的，本专利技术的热泵式制热装置包括:制热单元，该制热单元使热媒在制热端循环；一级侧热泵单元，在该一级侧热泵单元中，制冷剂依次在第一压缩机、第一热交换器、级联式热交换器、第一膨胀阀及蒸发器中循环，并利用上述第一热交换器与上述制热单元的热媒进行热交换；二级侧热泵单元，在该二级侧热泵单元中，制冷剂依次在第二压缩机、第二热交换器、第二膨胀阀及上述级联式热交换器中循环，并在上述第二热交换器与上述制热单元的热媒进行热交换；以及控制元件,该控制元件对上述制热单元、上述一级侧热泵单元及上述二级侧热泵单元进行控制，上述一级侧热泵单元及上述二级侧热泵单元的制冷剂是以二氧化碳为主要成分的制冷剂，上述控制元件使上述一级侧热泵单元及上述二级侧热泵单元的高压侧都在超临界压力的大致相同压力范围内动作(技术方案I)。较为理想的是，上述控制元件最好控制成使上述二级侧热泵单元的制冷剂的蒸发温度处于上述一级侧热泵单元的制冷剂的蒸发温度以上(技术方案2)。此外，上述控制元件最好控制成使上述二级侧热泵单元的制冷剂的蒸发温度处于临界点以下且为规定温度以上的范围(技术方案3)。此外，上述规定温度最好是15°C (技术方案4)。此外，上述控制元件最好控制成当在上述制热单元中制热能力不足时，使上述二级侧热泵单元的制冷剂的蒸发温度处于上述一级侧热泵单元的制冷剂的蒸发温度以上且不足上述规定温度的范围(技术方案5)。此外，上述二级侧热泵单元最好包括二级侧内部热交换元件，该二级侧内部热交换元件使流过上述级联式热交换器的制冷剂与从上述第二压缩机至上述第二膨胀阀间的制冷剂进行热交换，来进行加热(技术方案6)。此外，上述一级侧热泵单元最好包括一级侧内部热交换元件，该一级侧内部热交换元件使流过上述蒸发器的制冷剂与从上述第一压缩机至上述第一膨胀阀间的制冷剂进行热交换，来进行加热(技术方案7)。此外，最好包括温度检测元件，该温度检测元件对流过上述第一压缩机的制冷剂的温度进行检测，上述控制元件对流过上述蒸发器并在上述一级侧内部热交换元件中进行热交换的制冷剂的流量进行控制，以使由上述温度检测元件检测出的制冷剂的温度达到规定温度(技术方案8)。此外，除了上述制热单元以外，最好还包括温热单元，该温热单元使热媒循环，上述一级侧热泵单元的制冷剂与在上述制热单元中循环的热媒进行热交换，上述二级侧热泵单元的制冷剂与在上述温热单元中循环的热媒进行热交换(技术方案9)。此外，除了上述制热单元以外，最好还包括温热单元，该温热单元使与上述制热单元相同的热媒循环，上述控制元件使与上述一级侧热泵单元的制冷剂进行完热交换的热媒在上述制热单元中循环，并使与上述二级侧热泵单元的制冷剂进行完热交换的热媒分配至上述制热单元及上述温热单元中并在其中循环(技术方案10)。此外，最好上述温热单元是供热水单元(技术方案11)。专利技术效果根据本专利技术的热泵式制热装置，包括制热单元、一级侧热泵单元及二级侧热泵单元，一级侧热泵单元构成为使制冷剂依次在第一压缩机、第一热交换器、级联式热交换器、第一膨胀阀及蒸发器中循环并在该第一热交换器中与制热单元的热媒进行热交换，二级侧热泵单元构成为使制冷剂依次在第二压缩机、第二热交换器、第二膨胀阀及级联式热交换器中循环并在该第二热交换器中与制热单元的热媒进行热交换，一级侧热泵单元及二级侧热泵单元的制冷剂为以二氧化碳(CO2)为主要成分的制冷剂，并使一级侧热泵单元及二级侧热泵单元的高压侧都在超临界压力的大致相同压力范围内动作，因此，能在一级侧、二级侧都产生高温，并能使制热能力提高，此外，二级侧热泵单元将虽然无法直接在一级侧热泵单元的制热中使用但其温度比外部气体温度高的余热作为吸热源，与将外部气体作为吸热源相比，压缩比小，能良好地使COP提高(技术方案I)。此外，由于以使二级侧热泵单元的制冷剂的蒸发温度为一级侧热泵单元的制冷剂的蒸发温度以上的方式进行控制，因此，若二级侧热泵单元的制冷剂的蒸发温度比一级侧热泵单元的制冷剂的蒸发温度低，则与将两台以外部气体作为吸热源的热泵单元(一级侧热泵单元)并排进行运转的情况相比，效率会变差，但本专利技术能防止这种效率变差，能良好地使COP提高(技术方案2)。此外，由于以使二级侧热泵单元的制冷剂的蒸发温度处于临界点以下且规定温度以上的范围的方式进行控制，因此，能良好地使COP提高(技术方案3)。此外，由于本文档来自技高网...
【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：粕谷润一郎，狩野靖明，石井焦，
申请(专利权)人：三电有限公司，
类型：
国别省市：
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