[发明专利]热泵系统及热泵式供热水机

说明书

技术领域

本发明涉及一种串联连接有两个独立的压缩机的二级压缩式的热泵系统。

背景技术

以节能为目的进行着供热水系统的热泵化。

作为其制冷剂系统，已知有如下二级压缩制冷循环，其具备串联连接有低级侧压缩机和高级侧压缩机的制冷剂回路，利用该制冷剂回路使制冷剂循环(例如，专利文献1～3)。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-93552号公报

专利文献2：日本特开平6-2966号公报

专利文献3：日本特开2009-168330号公报

发明的概要

发明要解决的技术课题

为了使二级压缩制冷循环始终在效率良好的状态下进行运行，需要使低级侧及高级侧的两个压缩机分别以独立的转速进行运行。因此，成为最大的课题的是控制两个压缩机中分别所含的制冷机油的油位水平。与在1个壳体的内部搭载有低级侧及高级侧的两个压缩机构的压缩机不同，当串联连结两个独立的压缩机时，为了使两个压缩机稳固地运行，需要在两个压缩机之间将制冷机油的量保持为适当的、均等的水平。

本发明是基于该技术课题而完成的，其目的在于提供一种无需停止运行或进行复杂的运行操作而容易均等地保持两个压缩机的制冷机油的量的二级压缩热泵系统。此外，本发明的目的在于提供一种具备该二级压缩式热泵系统的高效率的热泵式供热水机。

用于解决技术课题的手段

基于这种目的而完成的本发明划分为第一发明和第二发明。

首先，第一发明所涉及的热泵系统，其具备：压缩机构，具备低级侧压缩机和高级侧压缩机，压缩并吐出制冷剂；油分离器，设置于高级侧压缩机的吐出侧；第1热交换器，使由压缩机构压缩的制冷剂与热交换对象进行热交换；膨胀阀，使从第1热交换器流出的制冷剂减压膨胀；第2热交换器，使在膨胀阀中减压膨胀的制冷剂与热交换对象进行热交换；均油路径，连结低级侧压缩机和高级侧压缩机，使制冷机油在低级侧压缩机与高级侧压缩机之间流通；主返回配管，连结油分离器与高级侧压缩机的吸入侧之间；回油路径，连结主返回配管和均油路径；回油用开闭阀，设置于回油路径；及制冷剂路径切换机构，在使制冷剂依次流过低级侧压缩机和高级侧压缩机的二级压缩路径与仅流过低级侧压缩机和高级侧压缩机中的任意一个的一级压缩路径之间进行选择性切换。

例如，若假想设定热泵式的供热水机，则由于设备的高压压力依赖于进入水制冷剂热交换器(水-制冷剂热交换器)中的水的温度(例如，35～75℃的范围)进行确定，因此压缩机的吸入侧与吐出侧的压力差可能会因水温而大幅变化。若在水-制冷剂热交换器的入口水温较低的状态下进行二级压缩运行，则低级侧压缩机与高级侧压缩机之间的差压变小。根据该压缩机间的差压，确定返回的制冷机油的量。因此，本发明中，正在进行二级压缩运行时，若低级侧压缩机与高级侧压缩机之间的差压降低，则被切换成一级压缩运行。

第一发明的热泵系统中，若在处于已经选择了二级压缩路径的状态时，满足以下条件(1)～条件(3)中的任意一个，则制冷剂的路径被切换成一级压缩路径。

条件(1)：T_W≤T_R

T_W：当第1热交换器的热交换对象为水时，进入水制冷剂热交换器(水热交换)中的水的温度，T_R：规定值

条件(2)：(P_HO-P_LI)≤ΔP_R1

P_LI：低级侧压缩机的吸入压力，P_HO：高级侧压缩机的吐出压力，规定值：ΔP_R1

条件(3)：(P_LO-P_LI)≤ΔP_R2

P_LI：低级侧压缩机的吸入压力，P_LO：低级侧压缩机的吐出压力，规定值：ΔP_R2

并且，第一发明的热泵系统中，若选择一级压缩路径，则制冷剂路径切换机构能够通过打开回油用开闭阀，使来自油分离器的制冷机油不经由高级侧压缩机而经由回油路径返回到均油路径。

通过设置以上结构的回油路径、均油路径，在低级侧压缩机、高级侧压缩机各自的制冷机油的量不足时，能够容易恢复油量。