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JP2014005962A - Refrigeration cycle device and hot water generator including the same - Google Patents

Refrigeration cycle device and hot water generator including the same Download PDF

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JP2014005962A
JP2014005962A JP2012140481A JP2012140481A JP2014005962A JP 2014005962 A JP2014005962 A JP 2014005962A JP 2012140481 A JP2012140481 A JP 2012140481A JP 2012140481 A JP2012140481 A JP 2012140481A JP 2014005962 A JP2014005962 A JP 2014005962A
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JP
Japan
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heat source
heat
source side
refrigeration cycle
compressor
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Application number
JP2012140481A
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Japanese (ja)
Inventor
Shunji Moriwaki
俊二 森脇
Masaru Matsui
大 松井
Shigeo Aoyama
繁男 青山
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Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Publication date
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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

【課題】制御安定性と省エネルギー性に優れた冷凍サイクル装置を提供すること。
【解決手段】熱源側熱媒体と熱交換する熱源側冷媒回路2と、利用側熱媒体と熱交換する利用側冷媒回路3とが、カスケード熱交換器22を介して熱的に接続される二元冷凍サイクルを備える冷凍サイクル装置1Aにおいて、熱源側熱媒体温度および利用側熱媒体温度に基づいて利用側圧縮機31の吸入圧力を決定し、前記吸入圧力を目標として熱源側圧縮機21の容量制御を行うとともに、利用側熱媒体温度と前記吸入圧力に基づいて、利用側圧縮機31の容量制御を行うので、制御目標値が安定して、各冷凍サイクルの安定性が向上するとともに、各冷凍サイクル間での干渉影響が低減して、高効率な運転状態を維持し、省エネルギー性を向上させることができる。
【選択図】図1
A refrigeration cycle apparatus excellent in control stability and energy saving is provided.
A heat source side refrigerant circuit 2 for exchanging heat with a heat source side heat medium and a user side refrigerant circuit 3 for exchanging heat with a user side heat medium are thermally connected via a cascade heat exchanger 22. In the refrigeration cycle apparatus 1A including the original refrigeration cycle, the suction pressure of the use side compressor 31 is determined based on the heat source side heat medium temperature and the use side heat medium temperature, and the capacity of the heat source side compressor 21 is set with the suction pressure as a target. Since the control of the capacity of the use side compressor 31 is performed based on the use side heat medium temperature and the suction pressure, the control target value is stabilized and the stability of each refrigeration cycle is improved. The influence of interference between the refrigeration cycles is reduced, a highly efficient operation state can be maintained, and energy saving can be improved.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、利用側冷媒回路と熱源側冷媒回路とがカスケード熱交換器を介して接続される二元冷凍サイクルを備えた、冷凍サイクル装置に関するものである。   The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus including a dual refrigeration cycle in which a use side refrigerant circuit and a heat source side refrigerant circuit are connected via a cascade heat exchanger.

従来、この種の冷凍サイクル装置および温水生成装置は、高温の温風または温水、あるいは、低温の冷風または冷水を生成することを目的のひとつとして、二元冷凍サイクルが利用されている(例えば、特許文献1を参照)。   Conventionally, a refrigeration cycle apparatus and a hot water generator of this type use a dual refrigeration cycle for the purpose of generating high-temperature hot air or hot water, or low-temperature cold air or cold water (for example, (See Patent Document 1).

図4は、特許文献1に記載された従来の冷凍サイクル装置を示すものである。   FIG. 4 shows a conventional refrigeration cycle apparatus described in Patent Document 1. As shown in FIG.

図4に示すように、冷凍サイクル装置100は、熱源側冷媒を循環させる熱源側冷媒回路110と、利用側冷媒を循環させる利用側冷媒回路120と、温水を循環させる温水回路130とを備えている。熱源側冷媒回路110は、熱源側圧縮機111、熱源側四方弁112、利用側冷媒と熱交換し凝縮器として機能するカスケード熱交換器113、熱源側膨張弁114および空気と熱交換し蒸発器として機能する熱源側熱交換器115が配管により環状に接続されて構成されている。   As shown in FIG. 4, the refrigeration cycle apparatus 100 includes a heat source side refrigerant circuit 110 that circulates the heat source side refrigerant, a use side refrigerant circuit 120 that circulates the use side refrigerant, and a hot water circuit 130 that circulates hot water. Yes. The heat source side refrigerant circuit 110 includes a heat source side compressor 111, a heat source side four-way valve 112, a cascade heat exchanger 113 that exchanges heat with a use side refrigerant and functions as a condenser, a heat source side expansion valve 114, and air to exchange heat with an evaporator. The heat source side heat exchanger 115 that functions as a ring is connected by a pipe in a ring shape.

また、利用側冷媒回路120は、利用側圧縮機121、利用側四方弁122、温水と熱交換し凝縮器として機能する利用側熱交換器123、利用側膨張弁124、および熱源側冷媒と熱交換し蒸発器として機能するカスケード熱交換器113が、配管により環状に接続されて構成されている。   The use side refrigerant circuit 120 includes a use side compressor 121, a use side four-way valve 122, a use side heat exchanger 123 that exchanges heat with hot water and functions as a condenser, a use side expansion valve 124, and a heat source side refrigerant and heat. A cascade heat exchanger 113 that exchanges and functions as an evaporator is configured to be connected annularly by piping.

また、温水回路130は、循環ポンプ131、利用側冷媒と熱交換し温水を生成する利用側熱交換器123、および、貯湯タンクやファンコンベクターのような放熱器132が配管により環状に接続されて構成されている。   The hot water circuit 130 includes a circulation pump 131, a use side heat exchanger 123 that generates heat by exchanging heat with a use side refrigerant, and a radiator 132 such as a hot water storage tank or a fan convector connected in a ring shape by piping. It is configured.

さらに、冷凍サイクル装置100は、熱源側圧縮機111から吐出される冷媒の圧力(熱源側圧縮機吐出圧力)Pdlを検出する熱源側圧力センサ151と、利用側圧縮機121から吐出される冷媒の圧力(利用側圧縮機吐出圧力)Pduを検出する利用側圧力センサ152と、圧縮機制御部141とを備える。   Furthermore, the refrigeration cycle apparatus 100 includes a heat source side pressure sensor 151 that detects a pressure (heat source side compressor discharge pressure) Pdl of refrigerant discharged from the heat source side compressor 111, and a refrigerant discharged from the use side compressor 121. A use-side pressure sensor 152 that detects pressure (use-side compressor discharge pressure) Pdu and a compressor control unit 141 are provided.

圧縮機制御部141は、利用側熱交換器123の出口における温水の温度目標値である所定の目標温水温度に基づいて、所定の目標熱源側吐出飽和温度と所定の目標利用側吐出飽和温度を決定し、熱源側圧縮機吐出圧力Pdlに相当する飽和温度である熱源側吐出飽和温度が、目標熱源側吐出飽和温度になるように、熱源側圧縮機111の容量制御、つまり、圧縮機吐出冷媒量の制御を行う。   The compressor control unit 141 sets a predetermined target heat source side discharge saturation temperature and a predetermined target use side discharge saturation temperature based on a predetermined target hot water temperature that is a temperature target value of hot water at the outlet of the use side heat exchanger 123. The capacity control of the heat source side compressor 111, that is, the compressor discharge refrigerant, is determined so that the heat source side discharge saturation temperature, which is the saturation temperature corresponding to the heat source side compressor discharge pressure Pdl, becomes the target heat source side discharge saturation temperature. Control the amount.

また、利用側圧縮機吐出圧力Pduに相当する飽和温度である熱源側吐出飽和温度が、所定の目標利用側吐出飽和温度になるように利用側圧縮機121の容量制御を行う。   Further, the capacity control of the use side compressor 121 is performed so that the heat source side discharge saturation temperature, which is a saturation temperature corresponding to the use side compressor discharge pressure Pdu, becomes a predetermined target use side discharge saturation temperature.

特開2010−196951号公報JP 2010-196951 A

しかしながら、前記従来の構成では、熱源側圧縮機は熱源側吐出飽和温度を目標として、利用側圧縮機は利用側吐出飽和温度を目標として、それぞれ個別に容量制御するので、一方の圧縮機の容量が変化した場合には、カスケード熱交換器における吸熱能力または放熱能力が変化するために、もう一方の冷凍サイクルの圧縮機吐出飽和温度も変化する。   However, in the conventional configuration, the capacity control of one compressor is performed because the heat source side compressor individually controls the capacity with the heat source side discharge saturation temperature as a target and the use side compressor with the use side discharge saturation temperature as a target. Is changed, the heat absorption capacity or the heat radiation capacity of the cascade heat exchanger is changed, so that the compressor discharge saturation temperature of the other refrigeration cycle is also changed.

このように、一方の冷凍サイクルの状態の変化が、他方の冷凍サイクルの状態に影響し、冷凍サイクル同士の干渉によって、圧縮機のハンチング現象が生じ、その結果、効率の良い安定な冷凍サイクルが形成できず、運転効率が低下するという課題を有していた。   In this way, the change in the state of one refrigeration cycle affects the state of the other refrigeration cycle, and the hunting phenomenon of the compressor occurs due to interference between the refrigeration cycles, resulting in an efficient and stable refrigeration cycle. It could not be formed and had a problem that the operating efficiency was lowered.

また、前記従来の構成では、各圧縮機の目標吐出飽和温度は、利用側熱媒体の目標温度のみに基づいて決定されるので、熱源側熱媒体温度や利用側の熱負荷の違いに応じて、運転効率を考慮した目標吐出飽和温度を設定することができず、その結果、省エネルギー性が低下するという課題を有していた。   Further, in the conventional configuration, since the target discharge saturation temperature of each compressor is determined based only on the target temperature of the use side heat medium, depending on the difference between the heat source side heat medium temperature and the use side heat load. Therefore, the target discharge saturation temperature in consideration of the operation efficiency cannot be set, and as a result, there is a problem that energy saving performance is lowered.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱源側圧縮機および利用側圧縮機の運転容量を適切に制御することで、冷凍サイクルの安定性と効率を向上させて、省エネルギー性の高い冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and by appropriately controlling the operating capacities of the heat source side compressor and the use side compressor, the stability and efficiency of the refrigeration cycle are improved and the energy saving property is high. An object is to provide a refrigeration cycle apparatus.

前記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、熱源側冷媒を圧縮する熱源側圧縮機、前記熱源側冷媒の放熱器または蒸発器として機能するカスケード熱交換器、熱源側膨張手段、前記熱源側冷媒の蒸発器または凝縮器として機能する熱源側熱交換器、を有する熱源側冷媒回路と、利用側冷媒を圧縮する利用側圧縮機、前記利用側冷媒の放熱器または蒸発器として機能する利用側熱交換器、利用側膨張手段、前記利用側冷媒の蒸発器または凝縮器として機能し、前記熱源側冷媒と前記利用側冷媒との間で熱交換する前記カスケード熱交換器、を有する利用側冷媒回路と、前記熱源側熱交換器に配設され、前記熱源側冷媒と熱交換する熱源側熱媒体の温度を検出する第1温度センサと、前記利用側熱交換器に配設され、前記利用側冷媒と熱交換する利用側熱媒体の温度を検出する第2温度センサと、前記カスケード熱交換器の前記熱源側冷媒または前記利用側冷媒の圧力を検出する圧力センサと、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記圧力センサの検出値が、前記第1温度センサと前記第2温度センサの検出値とに基づいて決定される目標吸入圧力となるように、前記熱源側圧縮機の運転動作の制御を行うとともに、前記制御装置は、前記利用側圧縮機を、前記第2温度センサの検出値と前記目標吸入圧力とに基づいて決定される冷媒循環量で運転することを特徴とするものである。   In order to solve the conventional problems, a refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a heat source side compressor that compresses a heat source side refrigerant, a cascade heat exchanger that functions as a radiator or an evaporator of the heat source side refrigerant, and a heat source side expansion. Means, a heat source side refrigerant circuit that functions as an evaporator or a condenser of the heat source side refrigerant, a utilization side compressor that compresses the utilization side refrigerant, a radiator or evaporator of the utilization side refrigerant The cascade heat exchanger that functions as a use side heat exchanger, a use side expansion means, an evaporator or a condenser of the use side refrigerant, and exchanges heat between the heat source side refrigerant and the use side refrigerant, Disposed on the heat source side heat exchanger, a first temperature sensor that detects the temperature of the heat source side heat medium that exchanges heat with the heat source side refrigerant, and the user side heat exchanger. The above-mentioned interest A second temperature sensor that detects the temperature of the use side heat medium that exchanges heat with the side refrigerant, a pressure sensor that detects the pressure of the heat source side refrigerant or the use side refrigerant of the cascade heat exchanger, and a control device. And the control device is configured to control the heat source compressor so that a detection value of the pressure sensor becomes a target suction pressure determined based on detection values of the first temperature sensor and the second temperature sensor. In addition to controlling the operation, the control device operates the use-side compressor at a refrigerant circulation amount determined based on a detection value of the second temperature sensor and the target suction pressure. To do.

これにより、状態の変化速度が圧力と比較して十分に遅い、熱源側および利用側の熱媒体温度に基づいて圧縮機の制御目標値が決定されるので、各々の冷凍サイクルの安定性が向上し、また、各冷凍サイクル間での干渉を低減して、冷凍サイクル全体の安定性を向上させることができる。   As a result, the control target value of the compressor is determined based on the heat medium temperature on the heat source side and the use side where the state change speed is sufficiently slow compared with the pressure, so that the stability of each refrigeration cycle is improved. In addition, it is possible to improve the stability of the entire refrigeration cycle by reducing interference between the refrigeration cycles.

また、各熱媒体温度から、それぞれの冷凍サイクルの蒸発圧力または凝縮圧力が推定できるので、利用側圧縮機の吸入冷媒圧力または熱源側圧縮機の吐出冷媒圧力の効率の最適点を推定して、高い効率で運転することができる。   Also, since the evaporation pressure or condensation pressure of each refrigeration cycle can be estimated from each heat medium temperature, the optimum point of efficiency of the suction refrigerant pressure of the use side compressor or the discharge refrigerant pressure of the heat source side compressor is estimated, It can be operated with high efficiency.

本発明によれば、冷凍サイクルの安定性と効率が向上した、省エネルギー性に優れた冷凍サイクル装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the stability and efficiency of a refrigerating cycle can be provided, and the refrigerating cycle apparatus excellent in energy saving property can be provided.

本発明の実施の形態1における冷凍サイクル装置の概略構成図Schematic configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 従来の冷凍サイクル装置における運転時の冷凍サイクル経時変化を示すグラフGraph showing refrigeration cycle aging during operation in a conventional refrigeration cycle apparatus 本発明の実施の形態1における冷凍サイクル装置の運転制御のフローチャートFlowchart of operation control of the refrigeration cycle apparatus in Embodiment 1 of the present invention. 従来の冷凍サイクル装置の概略構成図Schematic configuration diagram of a conventional refrigeration cycle apparatus

第1の発明は、熱源側冷媒を圧縮する熱源側圧縮機、前記熱源側冷媒の放熱器または蒸発器として機能するカスケード熱交換器、熱源側膨張手段、前記熱源側冷媒の蒸発器または凝縮器として機能する熱源側熱交換器、を有する熱源側冷媒回路と、利用側冷媒を圧縮する利用側圧縮機、前記利用側冷媒の放熱器または蒸発器として機能する利用側熱交換器、利用側膨張手段、前記利用側冷媒の蒸発器または凝縮器として機能し、前記熱源側冷媒と前記利用側冷媒との間で熱交換する前記カスケード熱交換器、を有する利用側冷媒回路と、前記熱源側熱交換器に配設され、前記熱源側冷媒と熱交換する熱源側熱媒体の温度を検出する第1温度センサと、前記利用側熱交換器に配設され、前記利用側冷媒と熱交換する利用側熱媒体の温度を検出する第2温度センサと、前記カスケード熱交換器の前記熱源側冷媒または前記利用側冷媒の圧力を検出する圧力センサと、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記圧力センサの検出値が、前記第1温度センサと前記第2温度センサの検出値とに基づいて決定される目標吸入圧力となるように、前記熱源側圧縮機の運転動作の制御を行うとともに、前記制御装置は、前記利用側圧縮機を、前記第2温度センサの検出値と前記目標吸入圧力とに基づいて決定される冷媒循環量で運転することを特徴とする、冷凍サイクル装置である。   The first invention includes a heat source side compressor that compresses the heat source side refrigerant, a cascade heat exchanger that functions as a radiator or evaporator of the heat source side refrigerant, a heat source side expansion means, and an evaporator or condenser of the heat source side refrigerant. A heat source side refrigerant circuit that functions as a heat source side refrigerant circuit, a utilization side compressor that compresses the utilization side refrigerant, a utilization side heat exchanger that functions as a radiator or evaporator of the utilization side refrigerant, and utilization side expansion Means, a use side refrigerant circuit that functions as an evaporator or a condenser of the use side refrigerant and has the cascade heat exchanger that exchanges heat between the heat source side refrigerant and the use side refrigerant, and the heat source side heat A first temperature sensor that is disposed in the exchanger and detects a temperature of a heat source side heat medium that exchanges heat with the heat source side refrigerant, and a use that is disposed in the use side heat exchanger and exchanges heat with the use side refrigerant. Detect the temperature of the side heat medium A second temperature sensor; a pressure sensor that detects a pressure of the heat source side refrigerant or the usage side refrigerant of the cascade heat exchanger; and a control device, wherein the control device has a detection value of the pressure sensor, The operation of the heat source side compressor is controlled so that the target suction pressure is determined based on the detection values of the first temperature sensor and the second temperature sensor, and the control device In the refrigeration cycle apparatus, the side compressor is operated with a refrigerant circulation amount determined based on a detection value of the second temperature sensor and the target suction pressure.

これにより、利用側圧縮機の吸入圧力は、状態の変化速度が圧力と比較して十分に遅い、熱源側および利用側の熱媒体温度に基づいて決定されるので、利用側圧縮機の運転容量が安定する。   As a result, the suction pressure of the use side compressor is determined based on the heat medium temperature on the heat source side and the use side, where the rate of change of the state is sufficiently slower than the pressure, so the operating capacity of the use side compressor Is stable.

また、利用側圧縮機の運転容量が安定することにより、利用側冷媒回路から熱源側冷媒回路への干渉影響が小さくなり、熱源側圧縮機の制御安定性が向上する。   Further, since the operation capacity of the use side compressor is stabilized, the influence of interference from the use side refrigerant circuit to the heat source side refrigerant circuit is reduced, and the control stability of the heat source side compressor is improved.

さらに、熱源側熱媒体温度から熱源側冷媒回路における冷凍サイクルの蒸発圧力または凝縮圧力が推定できるとともに、利用側熱媒体温度から利用側冷媒回路における冷凍サイクルの凝縮圧力または蒸発圧力を推定することができる。   Further, the evaporation pressure or condensation pressure of the refrigeration cycle in the heat source side refrigerant circuit can be estimated from the heat source side heat medium temperature, and the condensation pressure or evaporation pressure of the refrigeration cycle in the utilization side refrigerant circuit can be estimated from the use side heat medium temperature. it can.

これにより、利用側圧縮機の吸入冷媒圧力または熱源側圧縮機の吐出冷媒圧力の効率の最適点を推定して、高い効率で冷凍サイクルを運転することができる。   Thereby, the optimum point of the efficiency of the suction refrigerant pressure of the use side compressor or the discharge refrigerant pressure of the heat source side compressor can be estimated, and the refrigeration cycle can be operated with high efficiency.

よって、安定性と効率が向上した、省エネルギー性に優れた冷凍サイクル装置を提供することができる。   Therefore, it is possible to provide a refrigeration cycle apparatus with improved stability and efficiency and excellent energy saving.

第2の発明は、特に、第1の発明において、前記制御装置は、前記利用側圧縮機を、前記第2温度センサの検出値と前記目標吸入圧力と前記利用側熱媒体の温度の目標値である目標利用側熱媒体温度とに基づいて決定される冷媒循環量で運転することを特徴とするものである。   According to a second aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, the control device causes the use side compressor to detect a detected value of the second temperature sensor, the target suction pressure, and a target value of the temperature of the use side heat medium. The operation is performed with the refrigerant circulation amount determined based on the target utilization side heat medium temperature.

これにより、利用熱媒体温度と所定の目標利用側熱媒体温度との比較により、利用側で必要とされる加熱能力または冷却能力が判断できる。その結果、利用側圧縮機の運転容量を必要能力に応じて設定することができ、不足容量または過剰容量での運転動作を抑制することができる。   Thereby, the heating capability or the cooling capability required on the use side can be determined by comparing the use heat medium temperature with the predetermined target use-side heat medium temperature. As a result, the operation capacity of the use side compressor can be set according to the required capacity, and the operation operation with insufficient capacity or excessive capacity can be suppressed.

よって、必要能力の増加時または減少時においても、高い運転効率を維持して、省エネルギー性をより向上させることができる。   Therefore, even when the required capacity increases or decreases, high operating efficiency can be maintained and energy saving can be further improved.

第3の発明は、特に第1または第2の発明において、前記冷凍サイクル装置の運転電流または消費電力を検出する電流電力検出手段を備え、前記制御装置は、前記目標吸入圧力を、前記電流電力検出手段の検出値が小さくなるように補正することを特徴とするものである。   In a third aspect of the invention, particularly in the first or second aspect of the invention, the apparatus further comprises current / power detection means for detecting an operating current or power consumption of the refrigeration cycle apparatus, and the control device sets the target suction pressure to the current power. The correction is made such that the detection value of the detection means becomes small.

これにより、常に、二元冷凍サイクルの消費電力を減少させるように運転動作を制御することができる。   Thereby, it is possible to always control the driving operation so as to reduce the power consumption of the dual refrigeration cycle.

よって、利用側冷媒回路および熱源側冷媒回路における様々な運転環境条件において、高い運転効率を維持して、省エネルギー性をより向上させることができる。   Therefore, high operating efficiency can be maintained and energy saving can be further improved under various operating environment conditions in the use side refrigerant circuit and the heat source side refrigerant circuit.

第4の発明は、特に第1〜3のいずれか1つの発明の冷凍サイクル装置を備える温水生成装置において、前記利用側熱媒体は、水、または、不凍液であり、前記利用側熱交換器により加温された前記利用側熱媒体を、給湯と暖房の少なくとも一方に利用することを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a warm water generator including the refrigeration cycle apparatus according to any one of the first to third aspects of the invention, wherein the use side heat medium is water or an antifreeze liquid, and the use side heat exchanger The heated use side heat medium is used for at least one of hot water supply and heating.

これにより、放熱器は、水−空気熱交換器や不凍液−水熱交換器など、種類を限定する必要がない。   Thereby, there is no need to limit a kind of radiator, such as a water-air heat exchanger or an antifreeze-water heat exchanger.

よって、利用側熱交換器により加温された熱媒体を、暖房機器(温風機、ラジエータ、床暖房パネル等)や給湯機器などに幅広く使用することができ、熱媒体を利用する自由度を高めることができる。   Therefore, the heat medium heated by the use-side heat exchanger can be widely used for heating equipment (hot air heaters, radiators, floor heating panels, etc.) and hot water supply equipment, and the degree of freedom in using the heat medium is increased. be able to.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における冷凍サイクル装置および温水生成装置の概略構成図を示すものである。図1において、冷凍サイクル装置1Aは、熱源側冷媒を循環させる熱源側冷媒回路2と、利用側冷媒を循環させる利用側冷媒回路3と、を備えている。冷媒としては、例えば、R407C等の非共沸混合冷媒、R410A等の擬似共沸混合冷媒、またはR134a等の単一冷媒等を用いることができる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus and a hot water generator in a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the refrigeration cycle apparatus 1A includes a heat source side refrigerant circuit 2 that circulates a heat source side refrigerant and a use side refrigerant circuit 3 that circulates a use side refrigerant. As the refrigerant, for example, a non-azeotropic refrigerant mixture such as R407C, a pseudo-azeotropic refrigerant mixture such as R410A, or a single refrigerant such as R134a can be used.

熱源側冷媒回路2は、容量可変型の熱源側圧縮機21、熱源側四方弁25、利用側冷媒と熱交換し凝縮器または蒸発器として機能するカスケード熱交換器22、熱源側膨張弁(熱源側膨張手段)23および蒸発器または凝縮器として機能する熱源側熱交換器24が配管により環状に接続されて構成されている。   The heat source side refrigerant circuit 2 includes a capacity variable type heat source side compressor 21, a heat source side four-way valve 25, a cascade heat exchanger 22 that exchanges heat with a use side refrigerant and functions as a condenser or an evaporator, a heat source side expansion valve (heat source Side expansion means) 23 and a heat source side heat exchanger 24 functioning as an evaporator or a condenser are connected in an annular shape by piping.

なお、ここでいう容量とは、1周期ごとに圧縮機から吐出される冷媒量を指すものである。よって、圧縮機の回転数を変更することで、圧縮機からの吐出冷媒量を制御し、また、それに応じて、圧縮機の吐出圧力も変動する。   In addition, the capacity | capacitance here refers to the refrigerant | coolant amount discharged from a compressor for every period. Therefore, by changing the rotation speed of the compressor, the amount of refrigerant discharged from the compressor is controlled, and the discharge pressure of the compressor varies accordingly.

利用側冷媒回路3は、容量可変型の利用側圧縮機31、利用側四方弁35、凝縮器または蒸発器として機能する利用側熱交換器32、利用側膨張弁(利用側膨張手段)33および熱源側冷媒と熱交換し蒸発器または凝縮器として機能するカスケード熱交換器22が配管により環状に接続されて構成されている。   The use side refrigerant circuit 3 includes a variable capacity type use side compressor 31, a use side four-way valve 35, a use side heat exchanger 32 functioning as a condenser or an evaporator, a use side expansion valve (use side expansion means) 33, and A cascade heat exchanger 22 that exchanges heat with the heat-source-side refrigerant and functions as an evaporator or a condenser is connected in a ring shape by piping.

熱源側冷媒回路2の熱源側冷媒と、利用側冷媒回路3の利用側冷媒とは、互いに独立し、混合することはないが、カスケード熱交換器22を介して熱交換可能な構成となっている。カスケード熱交換器22には、二重管式熱交換器やプレート式熱交換器が用いられる。   The heat source side refrigerant of the heat source side refrigerant circuit 2 and the usage side refrigerant of the usage side refrigerant circuit 3 are independent of each other and do not mix, but are configured to be able to exchange heat via the cascade heat exchanger 22. Yes. As the cascade heat exchanger 22, a double tube heat exchanger or a plate heat exchanger is used.

本実施の形態では、冷凍サイクル装置1Aが、加熱手段により生成した温水を給湯や暖房に利用する温水生成装置の加熱手段を構成しており、利用側熱交換器32において、利用側冷媒と水との間での熱交換を行って、水を加熱する熱交換器となっている。利用側熱交換器32には、二重管式熱交換器やプレート式熱交換器が使用される。   In the present embodiment, the refrigeration cycle apparatus 1A constitutes a heating means of a hot water generation apparatus that uses hot water generated by the heating means for hot water supply or heating. In the use side heat exchanger 32, the use side refrigerant and water Heat exchanger is used to heat water. As the use side heat exchanger 32, a double tube heat exchanger or a plate heat exchanger is used.

具体的には、利用側熱交換器32と、水ポンプ71と、例えば貯湯タンクやファンコンベクター等の放熱器72とが配管により環状に接続されている温水回路7が備えられており、利用側熱交換器32で加熱された温水が放熱器72で放熱され、蓄熱や暖房が行われる。   Specifically, there is provided a hot water circuit 7 in which a use side heat exchanger 32, a water pump 71, and a radiator 72 such as a hot water storage tank or a fan convector are annularly connected by a pipe, The hot water heated by the heat exchanger 32 is radiated by the radiator 72, and heat storage and heating are performed.

通常運転では、熱源側冷媒回路2は、熱源側圧縮機21から吐出された冷媒が四方弁25を介してカスケード熱交換器22に送られ、利用側冷媒回路3は、利用側圧縮機31から吐出された冷媒が四方弁35を介して利用側熱交換器32に送られる。   In normal operation, in the heat source side refrigerant circuit 2, the refrigerant discharged from the heat source side compressor 21 is sent to the cascade heat exchanger 22 via the four-way valve 25, and the usage side refrigerant circuit 3 is supplied from the usage side compressor 31. The discharged refrigerant is sent to the use side heat exchanger 32 via the four-way valve 35.

一方、デフロスト運転では、熱源側冷媒回路2は、熱源側圧縮機21から吐出された冷媒が四方弁25を介して熱源側熱交換器24に送られ、利用側冷媒回路3は、利用側圧縮機31から吐出された冷媒が四方弁35を介してカスケード熱交換器22に送られる。図1では、通常運転時の冷媒の流れ方向を矢印で示している。   On the other hand, in the defrost operation, in the heat source side refrigerant circuit 2, the refrigerant discharged from the heat source side compressor 21 is sent to the heat source side heat exchanger 24 via the four-way valve 25, and the use side refrigerant circuit 3 The refrigerant discharged from the machine 31 is sent to the cascade heat exchanger 22 via the four-way valve 35. In FIG. 1, the direction of refrigerant flow during normal operation is indicated by arrows.

以下、通常運転における冷媒の状態変化を説明する。   Hereinafter, the state change of the refrigerant in the normal operation will be described.

熱源側冷媒回路2において、熱源側圧縮機21から吐出された高圧の熱源側冷媒は、カスケード熱交換器22に流入し、利用側冷媒回路3を循環する冷凍サイクルにおける低圧の利用側冷媒と熱交換して放熱する。カスケード熱交換器22から流出した高圧の熱源側冷媒は、熱源側膨張弁23によって減圧されて膨張した後に、熱源側熱交換器24に流入する。熱源側熱交換器24に流入した低圧の熱源側冷媒は、ここで空気から吸熱して蒸発する。熱源側熱交換器24において蒸発した低圧の熱源側冷媒は、再度、熱源側圧縮機21に吸入される。   In the heat source side refrigerant circuit 2, the high pressure heat source side refrigerant discharged from the heat source side compressor 21 flows into the cascade heat exchanger 22, and the low pressure use side refrigerant and heat in the refrigeration cycle circulating in the use side refrigerant circuit 3. Replace and dissipate heat. The high-pressure heat-source-side refrigerant that has flowed out of the cascade heat exchanger 22 is decompressed and expanded by the heat-source-side expansion valve 23, and then flows into the heat-source-side heat exchanger 24. The low-pressure heat source side refrigerant flowing into the heat source side heat exchanger 24 absorbs heat from the air and evaporates. The low-pressure heat source side refrigerant evaporated in the heat source side heat exchanger 24 is again sucked into the heat source side compressor 21.

一方、利用側冷媒回路3においては、カスケード熱交換器22における熱源側冷媒の放熱によって、利用側冷媒回路3を循環する冷凍サイクルにおける低圧の利用側冷媒が加熱されて蒸発する。カスケード熱交換器22において蒸発した低圧の利用側冷媒は、利用側圧縮機31に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、吐出される。利用側圧縮機31から吐出された高圧の利用側冷媒は、利用側熱交換器32に流入し、循環ポンプ71によって温水回路7を循環する水媒体と熱交換して放熱する。利用側熱交換器32から流出した高圧の利用側冷媒は、利用側膨張弁33によって減圧されて膨張した後に、再び、カスケード熱交換器22に流入する。   On the other hand, in the usage-side refrigerant circuit 3, the low-pressure usage-side refrigerant in the refrigeration cycle circulating in the usage-side refrigerant circuit 3 is heated and evaporated by the heat radiation of the heat-source-side refrigerant in the cascade heat exchanger 22. The low-pressure use-side refrigerant evaporated in the cascade heat exchanger 22 is sucked into the use-side compressor 31, compressed to a high pressure in the refrigeration cycle, and then discharged. The high-pressure use-side refrigerant discharged from the use-side compressor 31 flows into the use-side heat exchanger 32 and exchanges heat with the aqueous medium circulating in the hot water circuit 7 by the circulation pump 71 to radiate heat. The high-pressure use-side refrigerant that has flowed out of the use-side heat exchanger 32 is decompressed and expanded by the use-side expansion valve 33 and then flows into the cascade heat exchanger 22 again.

本実施の形態の冷凍サイクル装置1Aの構成は、上述のように、利用側冷媒回路3を循環する低圧の利用側冷媒が、熱源側冷媒回路2を循環する高圧の熱源側冷媒の放熱によって加熱されるようになっているので、利用側冷媒回路3における冷凍サイクルの凝縮温度は、熱源側冷媒回路2における冷凍サイクルの凝縮温度よりも高温にすることができる。   In the configuration of the refrigeration cycle apparatus 1A of the present embodiment, as described above, the low-pressure use-side refrigerant circulating in the use-side refrigerant circuit 3 is heated by the heat radiation of the high-pressure heat source-side refrigerant circulating in the heat source-side refrigerant circuit 2. Therefore, the condensation temperature of the refrigeration cycle in the use side refrigerant circuit 3 can be higher than the condensation temperature of the refrigeration cycle in the heat source side refrigerant circuit 2.

したがって、利用側熱交換器32における利用側冷媒の放熱によって、高温の水媒体を得ることができるようになっている。   Therefore, a high-temperature aqueous medium can be obtained by the heat radiation of the usage-side refrigerant in the usage-side heat exchanger 32.

しかしながら、熱源側冷媒回路2および利用側冷媒回路3により形成される各冷凍サイクルは、カスケード熱交換器22により熱的に接続されているため、一方の冷媒回路における圧縮機の運転容量が変化した場合には、カスケード熱交換器22における吸熱能力または放熱能力が変化し、もう一方の冷媒回路の冷凍サイクルの状態も変化することになる。   However, since each refrigeration cycle formed by the heat source side refrigerant circuit 2 and the use side refrigerant circuit 3 is thermally connected by the cascade heat exchanger 22, the operating capacity of the compressor in one refrigerant circuit has changed. In this case, the heat absorption capability or heat dissipation capability in the cascade heat exchanger 22 changes, and the state of the refrigeration cycle of the other refrigerant circuit also changes.

すなわち、各圧縮機の運転容量変化により、熱源側および利用側の冷凍サイクルは互いに干渉するので、例えば、各圧縮機の運転容量を各圧縮機に対応する冷凍サイクルの吐出圧力が所定の目標値となるように制御した場合は、図2に示すように、圧縮機運転容量の変化によって、各圧縮機にハンチング現象が生じて、圧縮機の吐出圧力が目標値の近傍で振動することで、運転効率が低下して、省エネルギー性を損なう可能性がある。   That is, since the refrigeration cycle on the heat source side and the use side interfere with each other due to the change in the operation capacity of each compressor, for example, the operation capacity of each compressor is set to a predetermined target value for the discharge pressure of the refrigeration cycle corresponding to each compressor. 2, a hunting phenomenon occurs in each compressor due to a change in the compressor operating capacity, and the discharge pressure of the compressor vibrates in the vicinity of the target value, as shown in FIG. There is a possibility that the operation efficiency is lowered and the energy saving property is impaired.

また、二元冷凍サイクルを高い効率で運転するためには、カスケード熱交換器22における熱源側凝縮温度または利用側蒸発温度を、熱源側冷媒回路2における蒸発温度と利用側冷媒回路3における凝縮温度に対応した適正温度に調整する必要がある。   In order to operate the dual refrigeration cycle with high efficiency, the heat source side condensing temperature or the use side evaporating temperature in the cascade heat exchanger 22 is set to the evaporation temperature in the heat source side refrigerant circuit 2 and the condensing temperature in the use side refrigerant circuit 3. It is necessary to adjust to an appropriate temperature corresponding to.

したがって、省エネルギー性を確保しながら幅広い用途や環境条件において、高温の水媒体を生成して活用するためには、この熱源側圧縮機21および利用側圧縮機31の運転容量を適切に制御することが重要である。   Therefore, in order to generate and utilize a high-temperature aqueous medium in a wide range of applications and environmental conditions while ensuring energy saving, the operating capacities of the heat source side compressor 21 and the use side compressor 31 should be appropriately controlled. is important.

以下、本実施の形態における運転制御の動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the operation control in the present embodiment will be described.

熱源側冷媒回路2には、熱源側熱交換器24の空気媒体入り口側における空気媒体の温度(空気温度)Taを検出する第1温度センサ51が設けられ、利用側冷媒回路3には、利用側圧縮機31に吸入される冷媒の圧力(利用側吸入圧力)Psを検出する圧力センサ61が設けられている。   The heat source side refrigerant circuit 2 is provided with a first temperature sensor 51 that detects the temperature (air temperature) Ta of the air medium on the air medium inlet side of the heat source side heat exchanger 24. A pressure sensor 61 that detects the pressure (use side suction pressure) Ps of the refrigerant sucked into the side compressor 31 is provided.

一方、温水回路7には、利用側熱交換器32から流出する水媒体の温度(温水温度)Twを検出する第2温度センサ52が設けられている。   On the other hand, the hot water circuit 7 is provided with a second temperature sensor 52 that detects the temperature (warm water temperature) Tw of the aqueous medium flowing out from the use side heat exchanger 32.

また、制御装置4には、冷凍サイクル装置1Aの運転電流Iaを検出する電流センサ41が設けられている。   Further, the control device 4 is provided with a current sensor 41 for detecting the operating current Ia of the refrigeration cycle apparatus 1A.

制御装置4は、電流センサ41、第1温度センサ51、第2温度センサ52、圧力センサ61で検出される検出値等に基づいて、熱源側圧縮機21および利用側圧縮機31の回転数、熱源側四方弁25および利用側四方弁35の切り換え、ならびに熱源側膨張弁23および利用側膨張弁33の開度を動作させる。   Based on the detection values detected by the current sensor 41, the first temperature sensor 51, the second temperature sensor 52, and the pressure sensor 61, the control device 4 rotates the rotation speeds of the heat source side compressor 21 and the use side compressor 31, The switching of the heat source side four-way valve 25 and the use side four way valve 35 and the opening degree of the heat source side expansion valve 23 and the use side expansion valve 33 are operated.

本実施の形態では、制御装置4は、空気温度Taと温水温度Twから、まず、所定の圧力目標値Pstを決定し、その後、運転電流Iaが最小となるように圧力目標値Pstを補正しながら、利用側吸入圧力Psが所定の圧力目標値Pstとなるように熱源側圧縮機21の運転容量を制御する。   In the present embodiment, the control device 4 first determines a predetermined pressure target value Pst from the air temperature Ta and the hot water temperature Tw, and then corrects the pressure target value Pst so that the operating current Ia is minimized. However, the operating capacity of the heat source side compressor 21 is controlled so that the use side suction pressure Ps becomes a predetermined pressure target value Pst.

また、制御装置4は、温水温度Twと、温水温度Twと操作用リモコン(図示せず)などにより、予め設定された温水温度Twの目標値である所定の目標温水温度Twtとの偏差と、所定の圧力目標値Pstと、に基づいて決定される圧縮機容量で、利用側圧縮機31を運転させる。   Further, the control device 4 uses a hot water temperature Tw, a deviation between the hot water temperature Tw and a predetermined target hot water temperature Twt that is a preset target value of the hot water temperature Tw by using an operation remote controller (not shown), The use side compressor 31 is operated at a compressor capacity determined based on the predetermined pressure target value Pst.

次に、制御装置4の通常運転開始時における熱源側圧縮機および利用側圧縮機の容量制
御を図3に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。
Next, capacity control of the heat source side compressor and the use side compressor at the start of normal operation of the control device 4 will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.

制御装置4は、常にタイマを動作させ、一定時間間隔で、ステップS1からステップS14までの処理を周期的に行う。以下の添え字(n)は、制御周期におけるループ回数を示すものである。   The control device 4 always operates the timer, and periodically performs the processing from step S1 to step S14 at regular time intervals. The subscript (n) below indicates the number of loops in the control cycle.

まず、制御装置4は、第1温度センサ51で空気温度Ta(n)を検出するとともに、第2温度センサで温水温度Tw(n)を検出する(ステップS1)。次に、所定の圧力目標値Pst(n)を、Pst(n)=f{Ta(n),Tw(n)}により算出し、決定する(ステップS2)。   First, the control device 4 detects the air temperature Ta (n) with the first temperature sensor 51, and detects the hot water temperature Tw (n) with the second temperature sensor (step S1). Next, a predetermined pressure target value Pst (n) is calculated and determined by Pst (n) = f {Ta (n), Tw (n)} (step S2).

関数f{Ta(n),Tw(n)}は、空気温度Taと温水温度Twの組み合わせによる多数の運転条件下において、冷凍サイクル装置1Aの運転効率が略最大となる利用側圧縮機31の吸入圧力Psを実験的に求めて、導出した式である。   The function f {Ta (n), Tw (n)} is a function of the use-side compressor 31 in which the operating efficiency of the refrigeration cycle apparatus 1A becomes substantially maximum under a number of operating conditions based on combinations of the air temperature Ta and the hot water temperature Tw. This is a formula derived by experimentally obtaining the suction pressure Ps.

そして、圧力センサ61で利用側吸入圧力Ps(n)を検出し(ステップS3)、利用側吸入圧力Ps(n)が所定の圧力目標値Pst(n)と等しくなるように熱源側圧縮機21の運転容量を調整する(ステップS4)。   Then, the use side suction pressure Ps (n) is detected by the pressure sensor 61 (step S3), and the heat source side compressor 21 is set so that the use side suction pressure Ps (n) is equal to a predetermined pressure target value Pst (n). Is adjusted (step S4).

次に、制御装置4は、所定の目標温水温度Twtと現在の温水温度Tw(n)の偏差ΔTwt(n)を、ΔTwt(n)=Twt−Tw(n)により算出する(ステップS5)。そして、利用側圧縮機31の運転容量Ru(n)を、Ru(n)=f{ΔTwt(n),Tw(n),Pst(n)}により算出し、調整する(ステップS6)。   Next, the control device 4 calculates a deviation ΔTwt (n) between the predetermined target hot water temperature Twt and the current hot water temperature Tw (n) by ΔTwt (n) = Twt−Tw (n) (step S5). Then, the operating capacity Ru (n) of the use side compressor 31 is calculated and adjusted by Ru (n) = f {ΔTwt (n), Tw (n), Pst (n)} (step S6).

関数f{ΔTwt(n),Tw(n),Pst(n)}は、偏差ΔTwtと必要加熱能力の関係と、温水温度Twと圧力目標値Pstの多数の組み合わせにおける加熱能力と利用側圧縮機31の運転容量の関係を実験的に求め、この2つの関係から導出した式である。   The function f {ΔTwt (n), Tw (n), Pst (n)} is the relationship between the deviation ΔTwt and the required heating capacity, the heating capacity and the use side compressor in many combinations of the hot water temperature Tw and the pressure target value Pst. The relationship between 31 operating capacities is obtained experimentally, and is derived from these two relationships.

その後、制御装置4は、前回の制御周期で検出した空気温度Ta(n−1)と今回の制御周期で検出した空気温度Ta(n)との差分の絶対値ΔTa(n)をΔTa(n)=|Ta(n)−Ta(n−1)|により算出するとともに、ΔTa(n)と、予め設定された所定の第1の偏差とを比較し、ΔTa(n)が所定の第1の偏差未満か否かを判断する。   Thereafter, the control device 4 sets the absolute value ΔTa (n) of the difference between the air temperature Ta (n−1) detected in the previous control cycle and the air temperature Ta (n) detected in the current control cycle to ΔTa (n ) = | Ta (n) −Ta (n−1) | and ΔTa (n) is compared with a predetermined first deviation, and ΔTa (n) is set to a predetermined first value. It is determined whether or not the deviation is less than.

また、同時に前回の制御周期で検出した温水温度Tw(n−1)と今回の制御周期で検出した温水温度Tw(n)との差分の絶対値ΔTw(n)をΔTw(n)=|Tw(n)−Tw(n−1)|により算出するとともに、ΔTw(n)と、予め設定された所定の第2の偏差とを比較し、ΔTw(n)が所定の第2の偏差未満か否かを判断する(ステップS7)。   At the same time, the absolute value ΔTw (n) of the difference between the hot water temperature Tw (n−1) detected in the previous control cycle and the hot water temperature Tw (n) detected in the current control cycle is expressed as ΔTw (n) = | Tw (N) −Tw (n−1) | is calculated and ΔTw (n) is compared with a predetermined second deviation, and ΔTw (n) is less than the predetermined second deviation. It is determined whether or not (step S7).

ΔTa(n)が所定の第1の偏差未満でない場合、または、ΔTw(n)が所定の第2の偏差未満でない場合は(ステップS7でNO)、空気温度Taまたは温水温度Twの変化が大きく、冷凍サイクルが安定状態ではないと判断し、運転電流Iaによる圧力目標Pstの補正を行わずに、ステップS1に戻る。   If ΔTa (n) is not less than the predetermined first deviation or ΔTw (n) is not less than the predetermined second deviation (NO in step S7), the change in air temperature Ta or hot water temperature Tw is large. Then, it is determined that the refrigeration cycle is not in a stable state, and the process returns to step S1 without correcting the pressure target Pst with the operating current Ia.

一方、ΔTa(n)が所定の第1の偏差未満かつΔTw(n)が所定の第2の偏差未満の場合は(ステップS7でYES)、空気温度Taまたは温水温度Twの変化が小さく、冷凍サイクルが安定状態であると判断し、運転電流Iaによる圧力目標Pstの補正を実行する。   On the other hand, if ΔTa (n) is less than the predetermined first deviation and ΔTw (n) is less than the predetermined second deviation (YES in step S7), the change in the air temperature Ta or the hot water temperature Tw is small, and the refrigeration It is determined that the cycle is in a stable state, and correction of the pressure target Pst by the operating current Ia is executed.

そこで、制御装置4は、電流センサ41で運転電流Ia(n)を検出し(ステップS8)、前回の制御周期で検出した運転電流Ia(n−1)と今回の制御周期で検出した運転電流Ia(n)を比較し、今回の運転電流Ia(n)が前回の運転電流Ia(n−1)未満か否かを判断する(ステップS9)。   Therefore, the control device 4 detects the operating current Ia (n) with the current sensor 41 (step S8), and the operating current Ia (n-1) detected in the previous control cycle and the operating current detected in the current control cycle. Ia (n) is compared to determine whether or not the current operating current Ia (n) is less than the previous operating current Ia (n-1) (step S9).

今回の運転電流Ia(n)が前回の運転電流Ia(n−1)未満の場合には(ステップS9でYES)、今回の圧力目標値Pstの補正により運転効率が向上したと判断し、係数Aに1を代入する(ステップS10)。   If the current operating current Ia (n) is less than the previous operating current Ia (n−1) (YES in step S9), it is determined that the operating efficiency has been improved by correcting the current pressure target value Pst, and the coefficient 1 is substituted into A (step S10).

一方、今回の運転電流Ia(n)が前回の運転電流Ia(n−1)以上の場合には(ステップS9でNO)、今回の圧力目標値Pstの補正により運転効率が低下したと判断し、係数Aに−1を代入する(ステップS11)。   On the other hand, if the current operating current Ia (n) is greater than or equal to the previous operating current Ia (n−1) (NO in step S9), it is determined that the operating efficiency has decreased due to the correction of the current pressure target value Pst. Then, −1 is assigned to the coefficient A (step S11).

次に、制御装置4は、今回の圧力目標値Pst(n)と前回の圧力目標値Pst(n−1)を比較し、今回の圧力目標値Pst(n)が前回の圧力目標値Pst(n−1)未満か否かを判断する(ステップS12)。   Next, the control device 4 compares the current pressure target value Pst (n) with the previous pressure target value Pst (n−1), and the current pressure target value Pst (n) is the previous pressure target value Pst ( n-1) It is judged whether it is less than (step S12).

今回の圧力目標値Pst(n)が前回の圧力目標値Pst(n−1)未満の場合には(ステップS12でYES)、今回の制御周期では圧力目標値Pstを前回より低く設定したと判断し、今回の圧力目標値Pst(n)から所定量Bに係数Aを乗じたものを減じ、次回の圧力目標値Pst(n)を決定して(ステップS13)、ステップS3に戻る。   If the current pressure target value Pst (n) is less than the previous pressure target value Pst (n-1) (YES in step S12), it is determined that the pressure target value Pst is set lower than the previous time in the current control cycle. Then, the current pressure target value Pst (n) is subtracted by multiplying the predetermined amount B by the coefficient A to determine the next pressure target value Pst (n) (step S13), and the process returns to step S3.

一方、今回の圧力目標値Pst(n)が前回の圧力目標値Pst(n−1)以上の場合には(ステップS12でNO)、今回の制御周期では圧力目標値Pstを前回より高く設定したと判断し、今回の圧力目標値Pst(n)から所定量Bに係数Aを乗じたものを加え、次回の圧力目標値Pst(n)を決定して(ステップS14)、ステップS3に戻る。   On the other hand, when the current pressure target value Pst (n) is equal to or greater than the previous pressure target value Pst (n-1) (NO in step S12), the pressure target value Pst is set higher than the previous time in the current control cycle. Is added to the current pressure target value Pst (n) multiplied by the coefficient A to determine the next pressure target value Pst (n) (step S14), and the process returns to step S3.

このように、ある制御ループにおける電流値および圧力目標値と、その前の制御ループにおける電流値および圧力目標値とを比較することで、常に消費電力が少なくなるように圧力目標値Pstを補正する。   In this way, by comparing the current value and pressure target value in a certain control loop with the current value and pressure target value in the previous control loop, the pressure target value Pst is corrected so that the power consumption is always reduced. .

以上のように、本実施の形態においては、冷凍サイクル装置1Aの運転電流Iaを検出する電流センサ41を具備する制御装置4と、熱源側冷媒回路2には空気温度Taを検出する第1温度センサ51と、利用側冷媒回路3には利用側吸入圧力Psを検出する圧力センサ61と、温水回路7には温水温度Twを検出する第2温度センサ52と、を備えた構成である。   As described above, in the present embodiment, the control device 4 including the current sensor 41 that detects the operating current Ia of the refrigeration cycle apparatus 1A and the first temperature that detects the air temperature Ta in the heat source side refrigerant circuit 2. The sensor 51, the use side refrigerant circuit 3 includes a pressure sensor 61 that detects the use side suction pressure Ps, and the warm water circuit 7 includes a second temperature sensor 52 that detects the warm water temperature Tw.

また、制御装置4は、第1温度センサ51で検出される空気温度Taと第2温度センサ52で検出される温水温度Twに基づいて、所定の圧力目標値Pstを決定して、圧力センサ61の検出値が圧力目標値Pstとなるように、熱源側圧縮機21の容量制御を行うとともに、利用側圧縮機31を、第2温度センサ52で検出される温水温度Twと、予め設定された所定の目標温水温度Twtと、圧力目標値Pstとから決定される圧縮機容量で運転する。   Further, the control device 4 determines a predetermined pressure target value Pst based on the air temperature Ta detected by the first temperature sensor 51 and the hot water temperature Tw detected by the second temperature sensor 52, and the pressure sensor 61. The capacity of the heat source side compressor 21 is controlled so that the detected value becomes the pressure target value Pst, and the use side compressor 31 is preset with the hot water temperature Tw detected by the second temperature sensor 52. The compressor is operated with a compressor capacity determined from a predetermined target hot water temperature Twt and a pressure target value Pst.

これによって、利用側圧縮機31の運転容量は、熱源側圧縮機21の容量変化による影響が小さく、状態の変化速度が圧力と比較して十分に遅い温水温度Twと空気温度Taに基づいて決定されるので、熱源側圧縮機21の容量変化による干渉を抑制することができ、利用側圧縮機31の運転容量は安定する。   As a result, the operating capacity of the use side compressor 31 is determined based on the hot water temperature Tw and the air temperature Ta, which are less affected by the capacity change of the heat source side compressor 21 and whose state change speed is sufficiently slower than the pressure. Therefore, interference due to the capacity change of the heat source side compressor 21 can be suppressed, and the operation capacity of the use side compressor 31 is stabilized.

また、利用側圧縮機31の運転容量が安定するので、熱源側圧縮機21の容量制御対象となる利用側吸入圧力は、冷凍サイクルの干渉影響が低減することで安定し、よって、熱源側圧縮機21の制御安定性が向上する。   In addition, since the operation capacity of the use side compressor 31 is stabilized, the use side suction pressure that is the capacity control target of the heat source side compressor 21 is stabilized by reducing the interference effect of the refrigeration cycle. The control stability of the machine 21 is improved.

また、温水温度Twと所定の目標温水温度Twtとの比較により、利用側で必要とされる加熱能力が判断できる。その結果、利用側圧縮機31の運転容量を必要能力に応じて設定することができ、不足容量または過剰容量で運転されることが防止できる。   Further, the heating capacity required on the use side can be determined by comparing the hot water temperature Tw with a predetermined target hot water temperature Twt. As a result, the operating capacity of the use-side compressor 31 can be set according to the required capacity, and operation with insufficient capacity or excessive capacity can be prevented.

さらに、空気温度Taから、熱源側冷媒回路2における冷凍サイクルの蒸発圧力が推定できるとともに、温水温度Twから、利用側冷媒回路3における冷凍サイクルの凝縮圧力を推定することができる。これにより、運転中の二元冷凍サイクルにおいて、効率が高くなる利用側圧縮機31の吸入冷媒圧力が推定できるので、様々な運転状態において、高い運転効率となる目標冷媒圧力に設定し、制御することが可能となる。   Further, the evaporation pressure of the refrigeration cycle in the heat source side refrigerant circuit 2 can be estimated from the air temperature Ta, and the condensation pressure of the refrigeration cycle in the use side refrigerant circuit 3 can be estimated from the hot water temperature Tw. As a result, in the operating two-way refrigeration cycle, the suction refrigerant pressure of the use-side compressor 31 with high efficiency can be estimated. Therefore, in various operating states, the target refrigerant pressure with high operating efficiency is set and controlled. It becomes possible.

したがって、冷凍サイクルの状態を安定させるとともに、最適な目標値の下で運転を行って、二元冷凍サイクルの省エネルギー性を向上させる。   Therefore, the state of the refrigeration cycle is stabilized and the operation is performed under the optimum target value, thereby improving the energy saving performance of the dual refrigeration cycle.

また、制御装置4は、電流センサ41で検出される運転電流Iaが最小となるように圧力目標値Pstを補正する。   Further, the control device 4 corrects the pressure target value Pst so that the operating current Ia detected by the current sensor 41 is minimized.

これにより、常に、二元冷凍サイクルの運転電流が小さくなるように、熱源側圧縮機21が容量制御される。   As a result, the capacity of the heat source side compressor 21 is controlled so that the operating current of the dual refrigeration cycle is always reduced.

したがって、利用側および熱源側における幅広い運転環境条件の変化に対し、常に高い運転効率で運転することができる。   Therefore, it is possible to always operate with high operation efficiency with respect to changes in a wide range of operating environment conditions on the use side and the heat source side.

なお、図1では、圧力センサ61が利用側冷媒回路3におけるカスケード熱交換器22出口部近傍に設けられているが、圧力センサ61は、利用側冷媒回路3における利用側膨張弁33と利用側圧縮機31の間の低圧冷媒が流れる配管上であればどの位置に設けられていてもよい。また、圧力センサ61は、熱源側冷媒回路2における熱源側圧縮機21と熱源側膨張弁23の間の高圧冷媒が流れる配管上であればどの位置に設けられていてもよい。   In FIG. 1, the pressure sensor 61 is provided in the vicinity of the outlet of the cascade heat exchanger 22 in the usage-side refrigerant circuit 3, but the pressure sensor 61 includes the usage-side expansion valve 33 and the usage-side in the usage-side refrigerant circuit 3. As long as it is on the piping through which the low-pressure refrigerant flows between the compressors 31, it may be provided at any position. Further, the pressure sensor 61 may be provided at any position as long as it is on a pipe through which the high-pressure refrigerant flows between the heat source side compressor 21 and the heat source side expansion valve 23 in the heat source side refrigerant circuit 2.

また、本実施の形態では、第2温度センサは、利用側熱交換器32から流出する水媒体の温度を検出するようにしたが、利用側熱交換器32に流入する水媒体の温度でも、利用側熱交換器32の流路内における水媒体温度でもよい。   Further, in the present embodiment, the second temperature sensor detects the temperature of the aqueous medium flowing out from the use side heat exchanger 32, but even with the temperature of the aqueous medium flowing into the use side heat exchanger 32, The temperature of the aqueous medium in the flow path of the use side heat exchanger 32 may be used.

また、本実施の形態では、電流センサ41で検出される運転電流Iaが最小になるように圧力目標値Pstを補正したが、電力センサを用いて、消費電力が最小になるように圧力目標値Pstを補正してもよい。   In the present embodiment, the pressure target value Pst is corrected so that the operating current Ia detected by the current sensor 41 is minimized. However, the power target is used to minimize the power consumption using the power sensor. Pst may be corrected.

さらに、本発明の実施の形態では、利用側冷媒回路3における冷凍サイクルによって、水媒体が加熱されるが、加熱される媒体は、ブラインであってもよいし、放熱器72は、ラジエータやファンコンベクター、床暖房パネル、貯湯タンクでもよい。   Furthermore, in the embodiment of the present invention, the aqueous medium is heated by the refrigeration cycle in the use-side refrigerant circuit 3, but the medium to be heated may be brine, and the radiator 72 may be a radiator or a fan controller. Vectors, floor heating panels and hot water storage tanks may be used.

以上のように、本発明にかかる冷凍サイクル装置は、圧縮機の運転容量を適切に制御することで、冷凍サイクルの安定性および省エネルギー性を向上させることができるので、温水生成、給湯、空調調和などの用途に用いられる冷凍サイクル装置として適用すること
ができる。
As described above, the refrigeration cycle apparatus according to the present invention can improve the stability and energy saving of the refrigeration cycle by appropriately controlling the operating capacity of the compressor, so that hot water generation, hot water supply, air conditioning harmony It can be applied as a refrigeration cycle apparatus used for such applications.

1A 冷凍サイクル装置
2 熱源側冷媒回路
3 利用側冷媒回路
4 制御装置
21 熱源側圧縮機
22 カスケード熱交換器
23 熱源側膨張弁(熱源側膨張手段)
24 熱源側熱交換器
31 利用側圧縮機
32 利用側熱交換器
33 利用側膨張弁(利用側膨張手段)
41 電流センサ(電流電力検出手段)
51 第1温度センサ
52 第2温度センサ
61 圧力センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A Refrigeration cycle apparatus 2 Heat source side refrigerant circuit 3 Use side refrigerant circuit 4 Control device 21 Heat source side compressor 22 Cascade heat exchanger 23 Heat source side expansion valve (heat source side expansion means)
24 heat source side heat exchanger 31 use side compressor 32 use side heat exchanger 33 use side expansion valve (use side expansion means)
41 Current sensor (current power detection means)
51 First temperature sensor 52 Second temperature sensor 61 Pressure sensor

Claims (4)

熱源側冷媒を圧縮する熱源側圧縮機、前記熱源側冷媒の放熱器または蒸発器として機能するカスケード熱交換器、熱源側膨張手段、前記熱源側冷媒の蒸発器または凝縮器として機能する熱源側熱交換器、を有する熱源側冷媒回路と、
利用側冷媒を圧縮する利用側圧縮機、前記利用側冷媒の放熱器または蒸発器として機能する利用側熱交換器、利用側膨張手段、前記利用側冷媒の蒸発器または凝縮器として機能し、前記熱源側冷媒と前記利用側冷媒との間で熱交換する前記カスケード熱交換器、を有する利用側冷媒回路と、
前記熱源側熱交換器に配設され、前記熱源側冷媒と熱交換する熱源側熱媒体の温度を検出する第1温度センサと、
前記利用側熱交換器に配設され、前記利用側冷媒と熱交換する利用側熱媒体の温度を検出する第2温度センサと、
前記カスケード熱交換器の前記熱源側冷媒または前記利用側冷媒の圧力を検出する圧力センサと、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記圧力センサの検出値が、前記第1温度センサと前記第2温度センサの検出値とに基づいて決定される目標吸入圧力となるように、前記熱源側圧縮機の運転動作の制御を行うとともに、
前記制御装置は、前記利用側圧縮機を、前記第2温度センサの検出値と前記目標吸入圧力とに基づいて決定される冷媒循環量で運転することを特徴とする、冷凍サイクル装置。
Heat source side compressor that compresses the heat source side refrigerant, cascade heat exchanger that functions as a radiator or evaporator of the heat source side refrigerant, heat source side expansion means, heat source side heat that functions as an evaporator or condenser of the heat source side refrigerant A heat source side refrigerant circuit having an exchanger;
A user-side compressor that compresses a user-side refrigerant, a user-side heat exchanger that functions as a radiator or evaporator of the user-side refrigerant, a user-side expansion means, and functions as an evaporator or condenser of the user-side refrigerant, The cascade heat exchanger for exchanging heat between the heat source side refrigerant and the utilization side refrigerant, and a utilization side refrigerant circuit,
A first temperature sensor that is disposed in the heat source side heat exchanger and detects a temperature of a heat source side heat medium that exchanges heat with the heat source side refrigerant;
A second temperature sensor that is disposed in the use side heat exchanger and detects a temperature of a use side heat medium that exchanges heat with the use side refrigerant;
A pressure sensor for detecting the pressure of the heat source side refrigerant or the use side refrigerant of the cascade heat exchanger;
A control device,
The control device operates the heat source side compressor so that a detection value of the pressure sensor becomes a target suction pressure determined based on detection values of the first temperature sensor and the second temperature sensor. And control
The said control apparatus operates the said utilization side compressor by the refrigerant | coolant circulation amount determined based on the detected value of the said 2nd temperature sensor, and the said target suction pressure, The refrigeration cycle apparatus characterized by the above-mentioned.
前記制御装置は、前記利用側圧縮機を、前記第2温度センサの検出値と前記目標吸入圧力と前記利用側熱媒体の温度の目標値である目標利用側熱媒体温度とに基づいて決定される冷媒循環量で運転することを特徴とする、請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 The control device determines the use side compressor based on a detection value of the second temperature sensor, the target suction pressure, and a target use side heat medium temperature that is a target value of the temperature of the use side heat medium. 2. The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the refrigeration cycle apparatus is operated with a circulating amount of refrigerant. 前記冷凍サイクル装置の運転電流または消費電力を検出する電流電力検出手段を備え、前記制御装置は、前記目標吸入圧力を、前記電流電力検出手段の検出値が小さくなるように補正することを特徴とする、請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。 Current power detection means for detecting an operating current or power consumption of the refrigeration cycle apparatus is provided, and the control device corrects the target suction pressure so that a detection value of the current power detection means becomes small. The refrigeration cycle apparatus according to claim 1 or 2. 前記利用側熱媒体は、水、または、不凍液であり、前記利用側熱交換器により加温された前記利用側熱媒体を、給湯と暖房の少なくとも一方に利用することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置を備える温水生成装置。 The use side heat medium is water or antifreeze, and the use side heat medium heated by the use side heat exchanger is used for at least one of hot water supply and heating. A warm water generator comprising the refrigeration cycle apparatus according to any one of 1 to 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2548309B (en) * 2015-03-16 2020-06-17 Mitsubishi Electric Corp Air-conditioning and hot fluid supply composite system
CN111765666A (en) * 2020-07-29 2020-10-13 巴法禄(上海)空调系统有限公司 An energy-saving ground source heat pump unit system

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