JP6119895B1 - Heat pump equipment - Google Patents

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Abstract

【課題】圧縮機の起動時における液バック状態を確実に回避するとともに圧縮機の起動時間を短くすることができるヒートポンプ装置を提供すること。【解決手段】冷媒を用いたヒートポンプサイクルを有するヒートポンプ装置であって、圧縮機20の吐出側と圧縮機20の吸入側とをバイパス弁71を介して接続するバイパス管路70と、ヒートポンプ装置の起動時に、圧縮機20の吸入側における冷媒圧力Pin、熱源温水温度Tw、圧縮機20の吸入側における冷媒過熱度ΔTin、圧縮機20の吐出側における冷媒過熱度ΔTout、圧縮機20の吸入側における冷媒温度Tinのうちの少なくとも1つに基づきバイパス弁71を開閉制御する制御部18と、を備える。【選択図】図1To provide a heat pump device capable of reliably avoiding a liquid back state at the time of starting of a compressor and shortening the starting time of the compressor. A heat pump device having a heat pump cycle using a refrigerant, wherein a bypass pipe connecting a discharge side of a compressor and a suction side of the compressor via a bypass valve, and a heat pump device. At startup, the refrigerant pressure Pin on the suction side of the compressor 20, the heat source hot water temperature Tw, the refrigerant superheat degree ΔTin on the suction side of the compressor 20, the refrigerant superheat degree ΔTout on the discharge side of the compressor 20, and the suction side of the compressor 20 And a control unit 18 that controls opening and closing of the bypass valve 71 based on at least one of the refrigerant temperatures Tin. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、圧縮機の起動時における液バック状態を確実に回避するとともに圧縮機の起動時間を短くすることができるヒートポンプ装置に関する。   The present invention relates to a heat pump apparatus that can reliably avoid a liquid back state at the time of starting a compressor and shorten the starting time of the compressor.

高温領域で使用される低圧冷媒を用いたヒートポンプ装置では、液圧縮による圧縮機の損傷を回避するため、圧縮機の吸入側、吐出側双方で過熱状態となるように制御を行っている。これに関連する制御手段として、例えば、特許文献1に示すものが知られている。特許文献1のヒートポンプ装置では、起動時には圧縮機吸入側、通常運転時には圧縮機吐出側で冷媒過熱度を制御することで、より安定した起動ができるようになっている。   In a heat pump device using a low-pressure refrigerant used in a high temperature region, in order to avoid damage to the compressor due to liquid compression, control is performed so that both the suction side and the discharge side of the compressor are overheated. As a control means related to this, for example, the one shown in Patent Document 1 is known. In the heat pump device of Patent Document 1, more stable start-up can be performed by controlling the degree of refrigerant superheat on the compressor suction side during start-up and on the compressor discharge side during normal operation.

国際公開第2015/056648号International Publication No. 2015/056648

しかし、上記のようなヒートポンプサイクルでは、熱源となる温水の温度が運転可能な下限温度付近であると、圧縮機に吸入される冷媒過熱度が十分に上がらず、通常運転に切り替わるまでに長時間を要することがある。   However, in the heat pump cycle as described above, if the temperature of the hot water serving as the heat source is near the lower limit temperature at which operation is possible, the degree of superheat of the refrigerant sucked into the compressor will not sufficiently increase, and it will take a long time before switching to normal operation. May be required.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、圧縮機の起動時における液バック状態を確実に回避するとともに圧縮機の起動時間を短くすることができるヒートポンプ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a heat pump device that can reliably avoid the liquid back state at the time of starting the compressor and shorten the starting time of the compressor. To do.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるヒートポンプ装置は、冷媒を圧縮する圧縮機、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器、前記凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する膨張機構、及び熱源温水から熱を回収して冷媒を蒸発させる蒸発器を環状に接続したヒートポンプサイクルを有するヒートポンプ装置であって、前記圧縮機の吐出側と前記圧縮機の吸入側とをバイパス弁を介して接続するバイパス管路と、前記ヒートポンプ装置の起動時に、前記圧縮機の吸入側における冷媒圧力、前記熱源温水の熱量、前記圧縮機の吸入側における冷媒過熱度、前記圧縮機の吐出側における冷媒過熱度、前記圧縮機の吸入側における冷媒温度のうちの少なくとも1つに基づき前記バイパス弁を開閉制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a heat pump device according to the present invention includes a compressor that compresses a refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant compressed by the compressor, and a condenser that is condensed by the condenser. A heat pump device having an expansion mechanism for decompressing the refrigerant and a heat pump cycle in which an evaporator for recovering heat from the heat source hot water and evaporating the refrigerant is connected in an annular shape, the discharge side of the compressor and the suction side of the compressor And a bypass line connecting the two through a bypass valve, and at the time of starting the heat pump device, the refrigerant pressure on the suction side of the compressor, the amount of heat of the heat source hot water, the degree of refrigerant superheat on the suction side of the compressor, the compression A controller that controls opening and closing of the bypass valve based on at least one of a refrigerant superheat degree on the discharge side of the compressor and a refrigerant temperature on the suction side of the compressor. Characterized in that was.

また、本発明にかかるヒートポンプ装置は、上記の発明において、前記バイパス管路の圧縮機吸入側接続点は、前記蒸発器と前記膨張機構との間であることを特徴とする。   The heat pump device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the compressor suction side connection point of the bypass line is between the evaporator and the expansion mechanism.

また、本発明にかかるヒートポンプ装置は、上記の発明において、前記バイパス管路の前記圧縮機吸入側接続点は、前記圧縮機と前記蒸発器との間であることを特徴とする。   Moreover, the heat pump device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the compressor suction side connection point of the bypass line is between the compressor and the evaporator.

また、本発明にかかるヒートポンプ装置は、上記の発明において、前記バイパス管路の前記圧縮機吸入側接続点は、前記圧縮機吸入側の冷媒温度を検出する温度検出部の上流側であることを特徴とする。   In the heat pump device according to the present invention, in the above invention, the compressor suction side connection point of the bypass line is upstream of a temperature detection unit that detects a refrigerant temperature on the compressor suction side. Features.

また、本発明にかかるヒートポンプ装置は、上記の発明において、前記圧縮機と前記凝縮器との間に逆止弁を備え、前記バイパス管路の圧縮機吐出側接続点は、前記圧縮機と前記逆止弁との間であることを特徴とする。   Moreover, the heat pump device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, a check valve is provided between the compressor and the condenser, and a compressor discharge side connection point of the bypass line is the compressor and the compressor. It is between check valves.

また、本発明にかかるヒートポンプ装置は、上記の発明において、前記圧縮機と前記バイパス管路の前記圧縮機吐出側接続点との間にフレキシブル配管を介在させたことを特徴とする。   Moreover, the heat pump device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, a flexible pipe is interposed between the compressor and the compressor discharge side connection point of the bypass pipeline.

また、本発明にかかるヒートポンプ装置は、上記の発明において、前記フレキシブル配管は、前記圧縮機の振動に対応して屈曲可能に配置されることを特徴とする。   Moreover, the heat pump device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the flexible pipe is arranged to be bendable in response to vibration of the compressor.

また、本発明にかかるヒートポンプ装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記圧縮機の吸入側における冷媒圧力が下限値未満、前記熱源温水の熱量が下限値未満、前記圧縮機の吸入側における冷媒過熱度が下限値未満、前記圧縮機の吐出側における冷媒過熱度が下限値未満、前記圧縮機の吸入側における冷媒温度が下限値未満、の少なくとも1つの条件が成立した場合に前記バイパス弁を開制御することを特徴とする。   Further, in the heat pump device according to the present invention, in the above invention, the control unit is configured such that the refrigerant pressure on the suction side of the compressor is less than a lower limit value, the amount of heat of the heat source hot water is less than a lower limit value, and the suction side of the compressor When the refrigerant superheat degree is less than the lower limit value, the refrigerant superheat degree on the discharge side of the compressor is less than the lower limit value, and the refrigerant temperature on the suction side of the compressor is less than the lower limit value, the bypass is satisfied The valve is controlled to open.

また、本発明にかかるヒートポンプ装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記バイパス弁の開状態時に、前記圧縮機の吸入側における冷媒圧力が上限値以上、前記熱源温水の熱量が上限値以上、前記圧縮機の吸入側における冷媒過熱度が上限値以上、前記圧縮機の吐出側における冷媒過熱度が上限値以上、前記圧縮機の吸入側における冷媒温度が上限値以上、前記圧縮機の吸入側における冷媒圧力が第1設定値以上で冷媒過熱度が第2設定値以上、の少なくとも1つの条件が成立した場合に前記バイパス弁を閉制御することを特徴とする。   In the heat pump device according to the present invention, in the above invention, when the bypass valve is in an open state, the control unit is configured such that the refrigerant pressure on the suction side of the compressor is equal to or higher than an upper limit value, and the heat amount of the heat source hot water is an upper limit value. The refrigerant superheat degree on the suction side of the compressor is higher than the upper limit value, the refrigerant superheat degree on the discharge side of the compressor is higher than the upper limit value, the refrigerant temperature on the suction side of the compressor is higher than the upper limit value, The bypass valve is controlled to be closed when at least one of the conditions that the refrigerant pressure on the suction side is equal to or higher than the first set value and the refrigerant superheat degree is equal to or higher than the second set value is satisfied.

また、本発明にかかるヒートポンプ装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記バイパス弁の開度を制御することにより前記開閉制御を行うことを特徴とする。   The heat pump device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the control unit performs the opening / closing control by controlling an opening degree of the bypass valve.

また、本発明にかかるヒートポンプ装置は、上記の発明において、前記制御部は起動運転モード、通常運転モードの少なくとも2つの運転モードを持ち、前記起動運転モードは前記バイパス弁を開閉制御するモードであり、前記ヒートポンプ装置の起動時には前記起動運転モードとすることを特徴とする。   In the heat pump device according to the present invention, in the above invention, the control unit has at least two operation modes of a start operation mode and a normal operation mode, and the start operation mode is a mode for controlling opening and closing of the bypass valve. In the start-up of the heat pump device, the start-up operation mode is set.

また、本発明にかかるヒートポンプ装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記起動運転モード時に前記圧縮機の吸入側における冷媒過熱度が上限値以上の場合に前記通常運転モードに移行することを特徴とする。   In the heat pump device according to the present invention, in the above invention, the control unit shifts to the normal operation mode when the refrigerant superheat degree on the suction side of the compressor is equal to or higher than an upper limit value in the start-up operation mode. It is characterized by.

また、本発明にかかるヒートポンプ装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記ヒートポンプ装置の起動時は起動運転モードとなり、前記起動運転モード時に前記圧縮機の吐出側における冷媒過熱度が上限値以上の場合に通常運転モードに移行することを特徴とする。   The heat pump device according to the present invention is the heat pump device according to the above invention, wherein the control unit is in a startup operation mode when the heat pump device is started, and the refrigerant superheat degree on the discharge side of the compressor is the upper limit value in the startup operation mode. It shifts to normal operation mode in the above case, It is characterized by the above-mentioned.

本発明によれば、圧縮機の吐出側と圧縮機の吸入側とをバイパス弁を介して接続するバイパス管路を設け、制御部が、ヒートポンプ装置の起動時に、前記圧縮機の吸入側における冷媒圧力、熱源温水の熱量、前記圧縮機の吸入側における冷媒過熱度、前記圧縮機の吐出側における冷媒過熱度、前記圧縮機の吸入側における冷媒温度のうちの少なくとも1つに基づき前記バイパス弁を開閉制御するようにしているので、圧縮機の起動時における液バック状態を確実に回避するとともに圧縮機の起動時間を短くすることができる。   According to the present invention, the bypass pipe that connects the discharge side of the compressor and the suction side of the compressor via the bypass valve is provided, and the control unit is configured to provide the refrigerant on the suction side of the compressor when the heat pump device is activated. The bypass valve based on at least one of pressure, heat quantity of heat source hot water, refrigerant superheat on the suction side of the compressor, refrigerant superheat on the discharge side of the compressor, and refrigerant temperature on the suction side of the compressor. Since the opening / closing control is performed, it is possible to reliably avoid the liquid back state at the time of starting the compressor and shorten the starting time of the compressor.

本発明の実施の形態に係る排熱回収ヒートポンプ装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an exhaust heat recovery heat pump device according to an embodiment of the present invention. 飽和ガス線と等エントロピー線とを含むR245faのP−h線図である。It is a Ph diagram of R245fa including a saturated gas line and an isentropic line. 図1に示したヒートポンプ部の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the heat pump part shown in FIG. 図1に示したバイパス管路を含むヒートポンプ部の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the heat pump part containing the bypass pipe line shown in FIG. 起動運転モード制御部による起動運転モード制御処理を含む制御部の制御処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control processing of the control part containing the starting operation mode control process by a starting operation mode control part. 図1に示した排熱回収ヒートポンプ装置におけるバイパス管路の冷媒戻り先を蒸発器と膨張機構との間に設けた一例を示す図である。It is a figure which shows an example which provided the refrigerant | coolant return destination of the bypass line in the exhaust heat recovery heat pump apparatus shown in FIG. 1 between the evaporator and the expansion mechanism.

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(全体構成)
図1は、本発明の実施の形態に係る排熱回収ヒートポンプ装置10の全体構成図である。排熱回収ヒートポンプ装置10は、工場排水等の温水から排熱を回収し、回収した排熱を利用して水蒸気を生成するシステムであり、生成した水蒸気は乾燥装置や殺菌装置等の外部の蒸気利用設備に送られる。
(overall structure)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an exhaust heat recovery heat pump apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. The exhaust heat recovery heat pump device 10 is a system that recovers exhaust heat from warm water such as factory waste water and generates steam using the recovered exhaust heat. The generated steam is external steam such as a drying device or a sterilizer. Sent to the use facility.

図1に示すように、排熱回収ヒートポンプ装置10は、水を蒸発させて水蒸気を生成し、外部へと送り出す蒸気生成部12と、温水供給部14によって供給される温水(熱源温水)から熱を回収し、この熱を蒸気生成部12での蒸気生成のための熱源として供給するヒートポンプ部16と、制御部18とを備える。   As shown in FIG. 1, the exhaust heat recovery heat pump device 10 generates heat by evaporating water to generate water vapor, and heat is generated from the hot water (heat source hot water) supplied by the hot water supply unit 14 and the hot water supply unit 14. And a heat pump unit 16 that supplies this heat as a heat source for generating steam in the steam generation unit 12 and a control unit 18.

ヒートポンプ部16は、冷媒を圧縮する圧縮機20と、圧縮機20で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器22と、凝縮器22を出た冷媒を減圧する膨張機構24と、熱源温水から熱を回収して冷媒を蒸発させる蒸発器26とを環状に接続したヒートポンプサイクルを有したヒートポンプ装置である。本実施の形態では、凝縮器22の出口側と膨張機構24の入口側との間に加熱器28を接続している。膨張機構24は、例えば電子膨張弁である。   The heat pump unit 16 includes a compressor 20 that compresses the refrigerant, a condenser 22 that condenses the refrigerant compressed by the compressor 20, an expansion mechanism 24 that decompresses the refrigerant that has exited the condenser 22, and heat from the heat source hot water. This is a heat pump device having a heat pump cycle in which an evaporator 26 that recovers and evaporates the refrigerant is connected in an annular shape. In the present embodiment, a heater 28 is connected between the outlet side of the condenser 22 and the inlet side of the expansion mechanism 24. The expansion mechanism 24 is, for example, an electronic expansion valve.

ヒートポンプサイクルに流れる冷媒は、図2に示すように、P−h線図上での等エントロピー線L1が低圧側で過熱域にあり、高圧側で飽和ガス線L2と等エントロピー線L1とが2点以上の交点もしくは接点を有する特性を持つ冷媒である。この冷媒は、例えば、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン(構造式:CHFCHCF、R245fa)である。図2は、R245faのP−h線図を示しており、飽和ガス線L2と等エントロピー線L1とが交点PP1,PP2の2点で交わっている。 As shown in FIG. 2, the refrigerant flowing in the heat pump cycle has an isentropic line L1 on the Ph diagram in the superheated region on the low pressure side, and a saturated gas line L2 and an isentropic line L1 on the high pressure side. It is a refrigerant having the characteristic of having intersections or contact points greater than or equal to a point. This refrigerant is, for example, 1,1,1,3,3-pentafluoropropane (structural formula: CHF 2 CH 2 CF 3 , R245fa). FIG. 2 shows a Ph diagram of R245fa, where the saturated gas line L2 and the isentropic line L1 intersect at two points PP1 and PP2.

圧縮機20で圧縮されて高温高圧となった冷媒は、凝縮器22で蒸気生成部12を循環する水と熱交換して冷却され凝縮する。凝縮器22を出た冷媒は、加熱器28で給水経路30を流れる水を予熱してさらに冷却された後、膨張機構24で断熱膨張され、蒸発器26で温水供給部14の温水経路32を流れる熱源温水から吸熱して蒸発して圧縮機20へと戻る。   The refrigerant that has been compressed by the compressor 20 to a high temperature and high pressure is cooled and condensed by exchanging heat with the water circulating in the steam generation unit 12 in the condenser 22. The refrigerant that has exited the condenser 22 is preheated with water flowing through the water supply path 30 by the heater 28 and further cooled, and then adiabatic expansion is performed by the expansion mechanism 24, and the hot water path 32 of the hot water supply unit 14 is expanded by the evaporator 26. It absorbs heat from the flowing heat source hot water, evaporates and returns to the compressor 20.

ヒートポンプ部16の冷媒経路には、圧縮機20の吸入側の冷媒圧力Pin及び冷媒温度Tinをそれぞれ検出する吸入圧力センサ34及び吸入温度センサ35と、圧縮機20の吐出側の冷媒圧力Pout及び冷媒温度Toutをそれぞれ検出する吐出圧力センサ36及び吐出温度センサ37と、膨張機構24の入口側の冷媒の温度Taを検出する入口温度センサ38と、蒸発器26に流入する熱源温水の熱量を検出する手段として熱源温水温度センサ29とが設置され熱源温水の温度Twを測定している。熱源温水の熱量として、本実施形態では熱源温水の温度Twを熱量の基準としているが、熱源温水の温度変動が少ない場合などは、熱源温水温度センサ29の代わりに熱源温水流量センサを設け、熱源温水の流量を熱量の基準としてもよい。また、熱源温水温度センサ29と熱源温水流量センサの双方を設け、熱源温水の流量と温度から算出される熱流量を熱量の基準としてもよい。以降、本実施形態では、熱源温水の温度Twを熱量の基準とした場合の制御を代表例として説明する。   The refrigerant path of the heat pump unit 16 includes a suction pressure sensor 34 and a suction temperature sensor 35 that respectively detect a refrigerant pressure Pin and a refrigerant temperature Tin on the suction side of the compressor 20, and a refrigerant pressure Pout and a refrigerant on the discharge side of the compressor 20. The discharge pressure sensor 36 and the discharge temperature sensor 37 for detecting the temperature Tout, the inlet temperature sensor 38 for detecting the refrigerant temperature Ta on the inlet side of the expansion mechanism 24, and the heat quantity of the heat source hot water flowing into the evaporator 26 are detected. As a means, a heat source hot water temperature sensor 29 is installed to measure the temperature Tw of the heat source hot water. In this embodiment, the heat source hot water temperature Tw is used as the heat quantity reference as the heat quantity of the heat source hot water. However, when the temperature fluctuation of the heat source hot water is small, a heat source hot water flow rate sensor is provided instead of the heat source hot water temperature sensor 29, and the heat source It is good also considering the flow volume of warm water as a reference | standard of calorie | heat amount. Further, both the heat source hot water temperature sensor 29 and the heat source hot water flow rate sensor may be provided, and the heat flow calculated from the flow rate and temperature of the heat source hot water may be used as a reference for the heat amount. Hereinafter, in the present embodiment, the control when the temperature Tw of the heat source hot water is used as a reference for the amount of heat will be described as a representative example.

圧縮機20の吐出側と吸入側との間は、バイパス弁71を介して接続されるバイパス管路70が設けられる。このバイパス弁71は、ヒートポンプ装置の起動時に、制御部18によって開閉制御される。バイパス弁71が開のとき、圧縮機20の吐出側の冷媒が吸入側に流入する。このバイパス弁71の制御については後述する。   A bypass line 70 connected via a bypass valve 71 is provided between the discharge side and the suction side of the compressor 20. The bypass valve 71 is controlled to be opened and closed by the control unit 18 when the heat pump device is activated. When the bypass valve 71 is open, the refrigerant on the discharge side of the compressor 20 flows into the suction side. The control of the bypass valve 71 will be described later.

蒸気生成部12は、ヒートポンプ部16を循環する冷媒を熱源として水を蒸発させて蒸気を生成する凝縮器22と、凝縮器22で生成される水と蒸気を含む気液二相流を蒸気と水とに分離する水蒸気分離器42と、水蒸気分離器42で分離された蒸気を外部の蒸気利用設備に供給する蒸気供給経路44と、水蒸気分離器42で分離された水を給水経路30から供給される水と合流させて凝縮器22から水蒸気分離器42へと導く水循環経路46とを有する。   The steam generation unit 12 uses a refrigerant circulating in the heat pump unit 16 as a heat source to evaporate water to generate steam, and a vapor-liquid two-phase flow including water and steam generated by the condenser 22 A water vapor separator 42 that separates into water, a steam supply path 44 that supplies the steam separated by the water vapor separator 42 to an external steam utilization facility, and water that is separated by the water vapor separator 42 is supplied from the water supply path 30. And a water circulation path 46 that joins the water to be led from the condenser 22 to the water vapor separator 42.

水蒸気分離器42は、鉛直方向に沿った円筒状容器で構成され、下端壁に接続された水循環経路46に接続された給水経路30から水が給水補給されることで容器内部に水を貯留する。給水経路30は、図示しない水道管や水タンクからの水(給水)を給水ポンプ48によって加熱器28を経て水循環経路46まで導入する。給水ポンプ48は制御部18の制御下に、水蒸気分離器42内に貯留された水の水位を測定する水位センサ50の検出値(水位)に基づきインバータ(INV)52を介してその運転回転数が制御される。水蒸気分離器42には、内部の蒸気圧が所定圧力以上になった際に開放される圧力逃がし弁54が接続されている。   The water vapor separator 42 is formed of a cylindrical container along the vertical direction, and stores water inside the container by supplying water from the water supply path 30 connected to the water circulation path 46 connected to the lower end wall. . In the water supply path 30, water (water supply) from a water pipe or a water tank (not shown) is introduced to the water circulation path 46 through the heater 28 by the water supply pump 48. Under the control of the control unit 18, the feed water pump 48 is operated at its rotational speed via an inverter (INV) 52 based on a detection value (water level) of a water level sensor 50 that measures the water level of water stored in the water vapor separator 42. Is controlled. Connected to the water vapor separator 42 is a pressure relief valve 54 that is opened when the internal vapor pressure exceeds a predetermined pressure.

水循環経路46は、水蒸気分離器42の下端壁から凝縮器22までを連通する液管46aと、凝縮器22から水蒸気分離器42の上部側壁までを連通する蒸気管46bとから構成されている。液管46aには水が流通し、蒸気管46bには水及び蒸気を含む気液二相流が流通する。液管46aには循環ポンプ56が設けられている。循環ポンプ56は制御部18の制御下に、インバータ(INV)58を介してその運転回転数が制御される。   The water circulation path 46 includes a liquid pipe 46 a that communicates from the lower end wall of the water vapor separator 42 to the condenser 22, and a vapor pipe 46 b that communicates from the condenser 22 to the upper side wall of the water vapor separator 42. Water flows through the liquid pipe 46a, and a gas-liquid two-phase flow containing water and steam flows through the steam pipe 46b. A circulation pump 56 is provided in the liquid pipe 46a. The operation speed of the circulation pump 56 is controlled through an inverter (INV) 58 under the control of the control unit 18.

蒸気供給経路44は、水蒸気分離器42の上端壁に接続され、蒸気管46bから当該水蒸気分離器42内に供給され、ここで水が分離された後の蒸気を外部に送り出す経路である。蒸気供給経路44には、流れる蒸気の圧力を調整する圧力調整弁(蒸気圧力調整手段)60が設置されている。圧力調整弁60は、制御部18の制御下に、圧力センサ62で測定される水蒸気分離器42内の蒸気圧力に基づきその開度が調整される。圧力調整弁60の開度を適宜調整することにより、排熱回収ヒートポンプ装置10から外部に送り出される蒸気の流量や圧力を制御できる。蒸気供給経路44を流れる蒸気の圧力を調整する蒸気圧力調整手段としては、圧力調整弁60に代えて又はこれと共に蒸気を圧縮する蒸気圧縮機を用いてもよい。   The steam supply path 44 is a path that is connected to the upper end wall of the water vapor separator 42 and is supplied into the water vapor separator 42 from the steam pipe 46b, where the steam after the water is separated is sent out to the outside. The steam supply path 44 is provided with a pressure adjustment valve (steam pressure adjusting means) 60 for adjusting the pressure of the flowing steam. The pressure adjustment valve 60 is adjusted in opening degree based on the vapor pressure in the water vapor separator 42 measured by the pressure sensor 62 under the control of the control unit 18. By appropriately adjusting the opening degree of the pressure regulating valve 60, the flow rate and pressure of the steam sent out from the exhaust heat recovery heat pump device 10 can be controlled. As the steam pressure adjusting means for adjusting the pressure of the steam flowing through the steam supply path 44, a steam compressor that compresses steam instead of or together with the pressure adjusting valve 60 may be used.

制御部18は、インバータ(INV)40を介して圧縮機20の運転回転数を制御する。制御部18は、ヒートポンプ装置の起動時に起動運転モードとなり、起動運転モード制御部18aに対して起動運転モード制御を行わせる。また、制御部18は、起動運転モード制御が終了した時点で通常運転モードとなり、通常運転モード制御部18bに対して通常運転モード制御を行わせる。   The control unit 18 controls the operating rotational speed of the compressor 20 via the inverter (INV) 40. The control unit 18 enters the start-up operation mode when the heat pump device is started, and causes the start-up operation mode control unit 18a to perform start-up operation mode control. Further, the control unit 18 enters the normal operation mode when the startup operation mode control ends, and causes the normal operation mode control unit 18b to perform the normal operation mode control.

起動運転モード制御部18aは、ヒートポンプ装置の起動時に、起動運転モード制御を行う。この起動運転モード制御は、圧縮機20の吸入側における冷媒圧力Pin、熱源温水温度Tw、圧縮機20の吸入側における冷媒過熱度ΔTin、圧縮機20の吐出側における冷媒過熱度ΔTout、圧縮機20の吸入側における冷媒温度Tinのうちの少なくとも1つに基づきバイパス弁71を開閉制御するとともに、各センサ34〜38の検出値をもとにインバータ40を介して圧縮機20の運転回転数を制御する。   The startup operation mode control unit 18a performs startup operation mode control when the heat pump device is started up. The start-up operation mode control includes the refrigerant pressure Pin on the suction side of the compressor 20, the heat source hot water temperature Tw, the refrigerant superheat degree ΔTin on the suction side of the compressor 20, the refrigerant superheat degree ΔTout on the discharge side of the compressor 20, and the compressor 20 The bypass valve 71 is controlled to open and close based on at least one of the refrigerant temperatures Tin on the suction side, and the operating rotational speed of the compressor 20 is controlled via the inverter 40 based on the detection values of the sensors 34 to 38. To do.

通常運転モード制御部18bは、バイパス弁71が閉となって起動運転モード制御が終了した時点から、各センサ34〜38の検出値に基づき圧縮機20の運転制御を行うことで、ヒートポンプ部16の加熱出力を制御する。すなわち、通常運転モード制御部18bは、各センサ34〜38の検出値をもとに、圧縮機20の吐出側から膨張機構24の入口側までの冷媒のエンタルピ差と、ヒートポンプサイクルの冷媒循環量との積であるヒートポンプ加熱出力を算出し、この算出したヒートポンプ加熱出力が目標加熱出力となるように、圧縮機20の運転回転数を制御する。なお、通常運転モード制御部18bによる制御時、バイパス弁71は閉状態となっている。   The normal operation mode control unit 18b performs the operation control of the compressor 20 based on the detection values of the sensors 34 to 38 from the time when the bypass operation 71 is closed and the start-up operation mode control is finished, so that the heat pump unit 16 Control the heating output. That is, the normal operation mode control unit 18b determines the refrigerant enthalpy difference from the discharge side of the compressor 20 to the inlet side of the expansion mechanism 24 based on the detection values of the sensors 34 to 38, and the refrigerant circulation amount of the heat pump cycle. And the operation rotational speed of the compressor 20 is controlled so that the calculated heat pump heating output becomes the target heating output. Note that the bypass valve 71 is closed during control by the normal operation mode control unit 18b.

なお、制御部18は、さらに給水ポンプ48、循環ポンプ56及び圧力調整弁60の制御を行うものであってもよいが、これら蒸気生成部12側は図示しない別の制御部によって制御してもよい。   The control unit 18 may further control the water supply pump 48, the circulation pump 56, and the pressure regulating valve 60, but the steam generation unit 12 side may be controlled by another control unit (not shown). Good.

ここで、図1、図3、図4に示すように、バイパス管路70の圧縮機吸入側の接続点PT2は、蒸発器26と圧縮機20との間の管路LN1上に設けられる。また、接続点PT2は、圧縮機吸入側の冷媒温度を検出する吸入温度センサ35の上流側に設けられる。これによって、吸入温度センサ35は、バイパス管路70からの冷媒を含めた冷媒温度を検出することができるので、バイパス弁71を開にしたときであっても、精度の高い温度検出を行うことができる。   Here, as shown in FIGS. 1, 3, and 4, the connection point PT <b> 2 on the compressor suction side of the bypass pipe 70 is provided on the pipe LN <b> 1 between the evaporator 26 and the compressor 20. The connection point PT2 is provided on the upstream side of the suction temperature sensor 35 that detects the refrigerant temperature on the compressor suction side. As a result, the suction temperature sensor 35 can detect the temperature of the refrigerant including the refrigerant from the bypass pipe line 70, so that the temperature can be detected with high accuracy even when the bypass valve 71 is opened. Can do.

一方、バイパス管路70の圧縮機吐出側の接続点PT1は、圧縮機20と凝縮器22との間の管路LN2上に設けられる。また、接続点PT1と凝縮器22との間の管路LN2上に逆止弁80が配置される。この逆止弁80を設けることによって、凝縮器22側から、バイパス管路70を介した冷媒の逆流を防止することができる。   On the other hand, the connecting point PT1 on the compressor discharge side of the bypass line 70 is provided on the line LN2 between the compressor 20 and the condenser 22. A check valve 80 is disposed on the pipe line LN2 between the connection point PT1 and the condenser 22. By providing this check valve 80, it is possible to prevent the refrigerant from flowing back through the bypass line 70 from the condenser 22 side.

さらに、接続点PT1と圧縮機20との間の管路LN2の一部にフレキシブル配管81を介在させている。フレキシブル配管81は、圧縮機20の振動に対して屈曲可能に配置されている。図3、図4において、フレキシブル配管81の下流端部は、筐体等に取り付けられたブラケット100によって固定されている。そして、フレキシブル配管81の上流端部、すなわち、−Z方向の端部は、XY平面方向(水平方向)に屈曲可能である。一方、圧縮機20は、レシプロエンジンを用いており、V型エンジンではあるが、対になる気筒が互い違いに上下するため、気筒間でZ方向の振動は相殺され、主としてX方向に振動する。ここで、フレキシブル配管81は、X方向の振動を吸収することができるので、下流に配置された接続点PT1への振動が少なくなる。接続点PT1には、細径のバイパス管路70が接続されており、この接続部は、管路LN2に比してバイパス管路70が細径であるため、応力集中が生じやすい構造となっているが、振動が伝わらず、しかも、ブラケット100で固定されているので、応力集中が生じにくくなる。なお、図3、図4に示すように、逆止弁80もブラケット100によって固定されている。   Further, a flexible pipe 81 is interposed in a part of the pipe line LN2 between the connection point PT1 and the compressor 20. The flexible pipe 81 is arranged to be bendable with respect to the vibration of the compressor 20. 3 and 4, the downstream end portion of the flexible pipe 81 is fixed by a bracket 100 attached to a housing or the like. The upstream end portion of the flexible pipe 81, that is, the end portion in the -Z direction can be bent in the XY plane direction (horizontal direction). On the other hand, the compressor 20 uses a reciprocating engine and is a V-type engine. However, because the paired cylinders move up and down alternately, the vibration in the Z direction is canceled between the cylinders and mainly vibrates in the X direction. Here, since the flexible pipe 81 can absorb the vibration in the X direction, the vibration to the connection point PT1 disposed downstream is reduced. A small bypass pipe 70 is connected to the connection point PT1, and this connection has a structure in which stress concentration tends to occur because the bypass pipe 70 has a smaller diameter than the pipe LN2. However, vibration is not transmitted, and since it is fixed by the bracket 100, stress concentration is less likely to occur. As shown in FIGS. 3 and 4, the check valve 80 is also fixed by the bracket 100.

(起動運転モード制御処理の一例)
ここで、図5に示したフローチャートを参照して、起動運転モード制御部18aによる起動運転モード制御処理を含む制御部18の制御処理の一例について説明する。図5に示すように、まず、制御部18は、起動指示を受けたか否かを判断する(ステップS101)。制御部18は、起動指示を受けなかった場合(ステップS101,No)には、ステップS101の判断処理を繰り返す。一方、制御部18は、起動指示を受けた場合(ステップS101,Yes)には、圧縮機20を起動し(ステップS102)、起動運転モード制御部18aに対して起動運転モード制御を行わせる。起動運転モード制御部18aは、まず、圧縮機20の吸入側における冷媒圧力Pinが下限値Pinlow未満か否かを判断する(ステップS103)。冷媒圧力Pinが下限値Pinlow未満である場合(ステップS103,Yes)には、バイパス弁71を開にして(ステップS104)、圧縮機20を運転する。
(Example of startup operation mode control processing)
Here, an example of the control process of the control unit 18 including the startup operation mode control process by the startup operation mode control unit 18a will be described with reference to the flowchart shown in FIG. As shown in FIG. 5, first, the control unit 18 determines whether or not an activation instruction has been received (step S101). When the control unit 18 does not receive the activation instruction (No at Step S101), the determination process at Step S101 is repeated. On the other hand, when receiving the start instruction (Yes in step S101), the control unit 18 starts up the compressor 20 (step S102) and causes the start-up operation mode control unit 18a to perform start-up operation mode control. The starting operation mode control unit 18a first determines whether or not the refrigerant pressure Pin on the suction side of the compressor 20 is less than the lower limit value Pinlow (step S103). When the refrigerant pressure Pin is less than the lower limit value Pinlow (step S103, Yes), the bypass valve 71 is opened (step S104), and the compressor 20 is operated.

その後、起動運転モード制御部18aは、冷媒圧力Pinが上限値Pinhigh(>下限値Pinlow)以上であるか否かを判断する(ステップS106)。冷媒圧力Pinが上限値Pinhigh以上でない場合(ステップS106,No)には、バイパス弁71を開にした状態でステップS106の判断処理を繰り返す。一方、冷媒圧力Pinが上限値Pinhigh以上である場合(ステップS106,Yes)には、バイパス弁71を閉にして(ステップS107)、圧縮機20を運転する。   Thereafter, the startup operation mode control unit 18a determines whether or not the refrigerant pressure Pin is equal to or higher than the upper limit value Pinhigh (> lower limit value Pinlow) (step S106). When the refrigerant pressure Pin is not equal to or higher than the upper limit value Pinhigh (No at Step S106), the determination process at Step S106 is repeated with the bypass valve 71 opened. On the other hand, when the refrigerant pressure Pin is equal to or higher than the upper limit value Pinhigh (step S106, Yes), the bypass valve 71 is closed (step S107), and the compressor 20 is operated.

その後、起動運転モード制御部18aは、圧縮機20の吐出側における冷媒過熱度が、あらかじめ通常運転移行条件として設定した規定値以上であるか否かを判断する(ステップS108)。規定値以上であった場合(ステップS108,Yes)には、制御部18は起動運転モード制御部18aによる制御から通常運転モード制御部18bによる制御に切り替える。規定値未満であった場合(ステップS108,No)には、再度圧縮機20の吸入側における冷媒圧力の判定(ステップS103)を繰り返す。なお、通常運転移行条件としてその他の移行条件(例えば熱源温水の温度条件、圧縮機起動後タイマ条件など)を規定してもよい。また、これらの1以上の条件を組み合わせたAND条件あるいはOR条件とし、AND条件あるいはOR条件を満足した場合に通常運転モード制御に移行するようにしてもよい。   Thereafter, the start-up operation mode control unit 18a determines whether or not the refrigerant superheat degree on the discharge side of the compressor 20 is equal to or more than a specified value set in advance as a normal operation transition condition (step S108). If it is equal to or greater than the specified value (step S108, Yes), the control unit 18 switches from the control by the startup operation mode control unit 18a to the control by the normal operation mode control unit 18b. If it is less than the specified value (No at Step S108), the determination of the refrigerant pressure on the suction side of the compressor 20 (Step S103) is repeated again. In addition, you may prescribe | regulate other transition conditions (for example, temperature conditions of heat source warm water, timer conditions after starting a compressor, etc.) as normal operation transition conditions. Further, an AND condition or an OR condition obtained by combining one or more of these conditions may be used, and when the AND condition or the OR condition is satisfied, the process may be shifted to the normal operation mode control.

起動運転モード制御部18aは、冷媒圧力Pinが下限値Pinlow未満でない場合(ステップS103,No)には、さらに圧縮機起動後の経過時間があらかじめ設定した規定値以内か否かを判断する(ステップS105)。圧縮機起動後の経過時間があらかじめ設定した規定値を超えた場合(ステップS105,No)には、ステップS104に移行してバイパス弁71を開にする。一方、圧縮機起動後の経過時間があらかじめ設定した規定値以内である場合(ステップS105,Yes)には、ステップS108に移行する。この制御を行う場合、圧縮機起動後の経過時間があらかじめ設定した規定値を超え(ステップS105,No)に、かつ、圧縮機20の吸入側における冷媒圧力が上限値以上(ステップS106,Yes)の場合に、バイパス弁71のチャタリングが発生することを防止するため、バイパス弁71に例えば10秒の不感時間を設けている。この時間は、機器の構成や運転条件によって適宜設定することができる。   If the refrigerant pressure Pin is not less than the lower limit value Pinlow (No at Step S103), the start-up operation mode control unit 18a further determines whether or not the elapsed time after the start of the compressor is within a preset specified value (Step S103). S105). When the elapsed time after the start of the compressor exceeds a preset specified value (No at Step S105), the process proceeds to Step S104 and the bypass valve 71 is opened. On the other hand, when the elapsed time after starting up the compressor is within the preset specified value (step S105, Yes), the process proceeds to step S108. When this control is performed, the elapsed time after starting the compressor exceeds a preset specified value (No in Step S105), and the refrigerant pressure on the suction side of the compressor 20 is equal to or higher than the upper limit (Step S106, Yes). In this case, in order to prevent chattering of the bypass valve 71 from occurring, the bypass valve 71 is provided with a dead time of 10 seconds, for example. This time can be appropriately set depending on the configuration of the equipment and the operating conditions.

起動運転モード制御部18aは、圧縮機20の吐出側における冷媒過熱度が規定値以上でない場合(ステップS108,No)には、ステップS103に移行して上述した起動運転モード制御を繰り返す。一方、起動運転モード制御部18aは、圧縮機20の吐出側における冷媒過熱度が規定値以上である場合(ステップS108,Yes)には、起動運転モード制御を終了し、制御部18は、起動運転モードから通常運転モードに移行して通常運転モード制御部18bによる通常運転モード制御を行い(ステップS109)、本処理を終了する。   If the refrigerant superheating degree on the discharge side of the compressor 20 is not equal to or greater than the specified value (No at Step S108), the activation operation mode control unit 18a proceeds to Step S103 and repeats the activation operation mode control described above. On the other hand, when the refrigerant superheat degree on the discharge side of the compressor 20 is equal to or higher than the specified value (step S108, Yes), the startup operation mode control unit 18a ends the startup operation mode control, and the control unit 18 starts up. The operation mode is shifted to the normal operation mode, the normal operation mode control is performed by the normal operation mode control unit 18b (step S109), and this process is terminated.

なお、図5で示した起動運転モード制御処理では、圧縮機20の吸入側における冷媒圧力Pinが下限値Pinlow未満の場合にバイパス弁71を開にするようにしていたが、これに限らず、熱源温水温度Twが下限値Twlow未満の場合にバイパス弁71を開にしてもよい。また、圧縮機20の吸入側における冷媒過熱度ΔTinが下限値ΔTinlow未満の場合にバイパス弁71を開にしてもよい。また、圧縮機20の吐出側における冷媒過熱度ΔToutが下限値ΔToutlow未満の場合にバイパス弁71を開にしてもよい。また、圧縮機20の吸入側における冷媒温度Tinが下限値Tinlow未満の場合にバイパス弁71を開にしてもよい。さらに、起動運転モード制御処理では、これらの1以上の条件を組み合わせたAND条件あるいはOR条件とし、AND条件あるいはOR条件を満足した場合にバイパス弁71を開にするようにしてもよい。   In the startup operation mode control process shown in FIG. 5, the bypass valve 71 is opened when the refrigerant pressure Pin on the suction side of the compressor 20 is less than the lower limit value Pinlow. The bypass valve 71 may be opened when the heat source hot water temperature Tw is lower than the lower limit value Twlow. Further, the bypass valve 71 may be opened when the refrigerant superheating degree ΔTin on the suction side of the compressor 20 is less than the lower limit value ΔTinlow. Further, the bypass valve 71 may be opened when the refrigerant superheat degree ΔTout on the discharge side of the compressor 20 is less than the lower limit value ΔToutlow. Further, the bypass valve 71 may be opened when the refrigerant temperature Tin on the suction side of the compressor 20 is lower than the lower limit value Tinlow. Further, in the startup operation mode control process, an AND condition or an OR condition obtained by combining one or more of these conditions may be used, and the bypass valve 71 may be opened when the AND condition or the OR condition is satisfied.

さらに、上述した起動運転モード制御処理によるバイパス弁71は、開または閉にする開閉制御であったが、これに限らず、起動運転モード制御部18aは、PID制御によるバイパス弁71の開度調整を行うようにしてもよい。例えば、起動運転モード制御部18aは、冷媒圧力Pinが下限値Pinlow未満の場合に、冷媒圧力Pinに応じてバイパス弁71を開にし、冷媒圧力Pinが迅速に上限値Pinhigh(目標値)に近づくようにバイパス弁71の開度調整を行う。そして、起動運転モード制御部18aは、冷媒圧力Pinが一定時間、上限値Pinhigh以上となった場合にバイパス弁71を閉にする。   Furthermore, although the bypass valve 71 based on the above-described startup operation mode control processing is open / close control that opens or closes, the present invention is not limited thereto, and the startup operation mode control unit 18a adjusts the opening degree of the bypass valve 71 by PID control. May be performed. For example, when the refrigerant pressure Pin is less than the lower limit value Pinlow, the activation operation mode control unit 18a opens the bypass valve 71 according to the refrigerant pressure Pin, and the refrigerant pressure Pin quickly approaches the upper limit value Pinhigh (target value). Thus, the opening degree of the bypass valve 71 is adjusted. And the starting operation mode control part 18a closes the bypass valve 71, when the refrigerant | coolant pressure Pin becomes more than upper limit Pinhigh for a fixed time.

また、図5で示した起動運転モード制御処理では、圧縮機20の吸入側における冷媒圧力Pinが上限値Pinhigh以上の場合にバイパス弁71を閉にするようにしていたが、これに限らず、熱源温水温度Twが上限値Twhigh以上の場合にバイパス弁71を閉にしてもよい。また、圧縮機20の吸入側における冷媒過熱度ΔTinが上限値ΔTinhigh以上の場合にバイパス弁71を閉にしてもよい。また、圧縮機20の吐出側における冷媒過熱度ΔToutが上限値ΔTouthigh以上の場合にバイパス弁71を閉にしてもよい。また、圧縮機20の吸入側における冷媒温度Tinが上限値Tinhigh以上の場合にバイパス弁71を閉にしてもよい。さらに、起動運転モード制御処理では、これらの1以上の条件を組み合わせたAND条件あるいはOR条件とし、AND条件あるいはOR条件を満足した場合にバイパス弁71を閉にするようにしてもよい。   In the start-up operation mode control process shown in FIG. 5, the bypass valve 71 is closed when the refrigerant pressure Pin on the suction side of the compressor 20 is equal to or higher than the upper limit value Pinhigh. The bypass valve 71 may be closed when the heat source hot water temperature Tw is equal to or higher than the upper limit value Thigh. Further, the bypass valve 71 may be closed when the refrigerant superheating degree ΔTin on the suction side of the compressor 20 is equal to or higher than the upper limit value ΔTinhigh. Further, the bypass valve 71 may be closed when the refrigerant superheating degree ΔTout on the discharge side of the compressor 20 is equal to or higher than the upper limit value ΔTouthigh. Further, the bypass valve 71 may be closed when the refrigerant temperature Tin on the suction side of the compressor 20 is equal to or higher than the upper limit value Tinhigh. Further, in the startup operation mode control process, an AND condition or an OR condition obtained by combining one or more of these conditions may be set, and the bypass valve 71 may be closed when the AND condition or the OR condition is satisfied.

例えば、冷媒圧力Pinが上限値(第1設定値)Pinhigh以上であり、かつ、冷媒過熱度ΔTinが上限値(第2設定値)ΔTinhigh以上の場合にバイパス弁71を閉にする。   For example, the bypass valve 71 is closed when the refrigerant pressure Pin is equal to or higher than the upper limit value (first set value) Pinhigh and the refrigerant superheat degree ΔTin is equal to or higher than the upper limit value (second set value) ΔTinhigh.

さらに、バイパス弁71を開にして起動運転モード制御を行う条件とバイパス弁71を閉にして通常運転モード制御に移行する条件とを異なるカテゴリの条件で組み合わせてもよい。例えば、冷媒圧力Pinが下限値Pinlow未満の場合にバイパス弁71を開にし、冷媒過熱度ΔToutが上限値ΔTouthigh以上の場合にパイパス弁71を閉にする制御を行ってもよい。   Furthermore, the condition for performing the startup operation mode control with the bypass valve 71 opened may be combined with the condition for shifting to the normal operation mode control with the bypass valve 71 closed under different category conditions. For example, the control may be performed such that the bypass valve 71 is opened when the refrigerant pressure Pin is less than the lower limit value Pinlow and the bypass valve 71 is closed when the refrigerant superheat degree ΔTout is equal to or higher than the upper limit value ΔThigh.

また、図5では、ステップS103において、冷媒圧力Pinが下限値Pinlow未満でない場合(ステップS103,No)に、さらにステップS105で、圧縮機起動後の経過時間があらかじめ設定した規定値以内か否かを判断し、圧縮機起動後の経過時間があらかじめ設定した規定値を超えた場合(ステップS105,No)にバイパス弁71を開にし(ステップS104)、圧縮機起動後の経過時間があらかじめ設定した規定値以内である場合(ステップS105,Yes)に圧縮機20の吐出側における冷媒過熱度が、あらかじめ通常運転移行条件として設定した規定値以上であるか否かを判断する(ステップS108)ようにしていた。しかし、これに限らず、ステップS105の判断処理を削除し、冷媒圧力Pinが下限値Pinlow未満でない場合(ステップS103,No)に、直ちに圧縮機20の吐出側における冷媒過熱度が、あらかじめ通常運転移行条件として設定した規定値以上であるか否かを判断する(ステップS108)ようにしてもよい。この処理は、圧縮機20の吸入側における冷媒圧力が下限値以上であれば、液バックが生じないと推測されるため、バイパス弁71の閉状態を維持したまま、圧縮機20の吐出側における冷媒過熱度条件のみを基準として通常運転モード制御への切替を行おうとするものである。   In FIG. 5, when the refrigerant pressure Pin is not lower than the lower limit value Pinlow in Step S103 (No in Step S103), whether or not the elapsed time after starting the compressor is within a preset specified value in Step S105. When the elapsed time after starting the compressor exceeds a preset value (step S105, No), the bypass valve 71 is opened (step S104), and the elapsed time after starting the compressor is set in advance. If it is within the specified value (step S105, Yes), it is determined whether or not the refrigerant superheat degree on the discharge side of the compressor 20 is equal to or more than the specified value set in advance as the normal operation transition condition (step S108). It was. However, the present invention is not limited to this, and the determination process in step S105 is deleted, and when the refrigerant pressure Pin is not lower than the lower limit Pinlow (No in step S103), the refrigerant superheat degree on the discharge side of the compressor 20 immediately becomes normal operation in advance. It may be determined whether or not the value is equal to or greater than a specified value set as the transition condition (step S108). In this process, if the refrigerant pressure on the suction side of the compressor 20 is equal to or higher than the lower limit value, it is presumed that liquid back does not occur. Therefore, the closed state of the bypass valve 71 is maintained and the discharge side of the compressor 20 is maintained. Switching to the normal operation mode control is performed based only on the refrigerant superheat condition.

なお、上述した熱源温水の温度Twは、蒸発器26の上流側の温度であってもよいし、蒸発器26の下流側の温度であってもよい。さらに、熱源温水の温度Twに代わり、蒸発器本体の温度を基準としてもよい。また、蒸発器26の上流側の熱源温水温度と下流側の熱源温水温度との温度差を、上述したバイパス弁71の開閉の条件として用いてもよい。   The temperature Tw of the heat source hot water described above may be the temperature on the upstream side of the evaporator 26 or the temperature on the downstream side of the evaporator 26. Furthermore, it is good also considering the temperature of an evaporator main body instead of the temperature Tw of heat source warm water. Further, a temperature difference between the heat source hot water temperature on the upstream side of the evaporator 26 and the heat source hot water temperature on the downstream side may be used as a condition for opening and closing the bypass valve 71 described above.

上述した実施の形態では、パイパス管路70における圧縮機20の吸入側(冷媒の戻り先)は、圧縮機20と蒸発器26との間の接続点PT2に接続されていたが、これに限らず、図6に示すように、パイパス管路70における圧縮機20の吸入側を蒸発器26と膨張機構24との間の管路LN3上の接続点PT3に接続してもよい。図6に示したバイパス管路70の配置では、戻った冷媒によって蒸発器26の蒸発を促進することができる利点を有する。一方、図1に示したバイパス管路70の配置では、バイパス弁71を開にした場合の応答速度を速くすることができる利点を有する。   In the above-described embodiment, the suction side (refrigerant return destination) of the compressor 20 in the bypass pipe line 70 is connected to the connection point PT2 between the compressor 20 and the evaporator 26. However, the present invention is not limited to this. Instead, as shown in FIG. 6, the suction side of the compressor 20 in the bypass pipe line 70 may be connected to a connection point PT3 on the pipe line LN3 between the evaporator 26 and the expansion mechanism 24. The arrangement of the bypass line 70 shown in FIG. 6 has an advantage that evaporation of the evaporator 26 can be promoted by the returned refrigerant. On the other hand, the arrangement of the bypass pipe line 70 shown in FIG. 1 has an advantage that the response speed when the bypass valve 71 is opened can be increased.

本実施の形態では、ヒートポンプ装置の起動時に、圧縮機20の吸入側における冷媒圧力Pin、熱源温水温度Tw、圧縮機20の吸入側における冷媒過熱度ΔTin、圧縮機20の吐出側における冷媒過熱度ΔTout、圧縮機20の吸入側における冷媒温度Tinのうちの少なくとも1つに基づきバイパス弁71を開閉制御するようにしている。この結果、圧縮機20の起動時における液バック状態を確実に回避するとともに圧縮機20の起動時間を短くすることができる。   In the present embodiment, when the heat pump device is started, the refrigerant pressure Pin, the heat source hot water temperature Tw on the suction side of the compressor 20, the refrigerant superheat degree ΔTin on the suction side of the compressor 20, and the refrigerant superheat degree on the discharge side of the compressor 20 The bypass valve 71 is controlled to open and close based on at least one of ΔTout and the refrigerant temperature Tin on the suction side of the compressor 20. As a result, it is possible to reliably avoid the liquid back state at the start of the compressor 20 and shorten the start time of the compressor 20.

なお、従来、圧縮機の吐出側から吸入側に冷媒をバイパスするバイパス管路(ホットガスバイパス)を設けているものがあるが、このバイパス管路は、通常運転時における、急激な負荷変動に対応するための容量制御を行う機能を有するものであり、本実施の形態における、圧縮機起動時に確実に液バック状態を回避するとともに圧縮機の起動時間を短縮するために用いるバイパス管路とは異なる機能を有するものである。なお、通常運転時に、従来のバイパス管路を用いた長期間にわたる容量制御では、圧縮機吸入側の冷媒過熱度が上昇しすぎてしまう問題をもたらす。   Conventionally, there is a bypass line (hot gas bypass) that bypasses the refrigerant from the discharge side to the suction side of the compressor. This bypass line is subject to sudden load fluctuations during normal operation. It has a function to perform capacity control to cope with, and in this embodiment, the bypass pipe line used for reliably avoiding the liquid back state at the time of starting the compressor and shortening the starting time of the compressor It has different functions. Note that, during normal operation, capacity control over a long period of time using a conventional bypass pipe causes a problem that the degree of refrigerant superheating on the compressor suction side increases excessively.

10 排熱回収ヒートポンプ装置
12 蒸気生成部
14 温水供給部
16 ヒートポンプ部
18 制御部
18a 起動運転モード制御部
18b 通常運転モード制御部
20 圧縮機
22 凝縮器
24 膨張機構
26 蒸発器
28 加熱器
29 熱源温水温度センサ
30 給水経路
32 温水経路
34 吸入圧力センサ
35 吸入温度センサ
36 吐出圧力センサ
37 吐出温度センサ
38 入口温度センサ
40,52,58 インバータ
42 水蒸気分離器
44 蒸気供給経路
46 水循環経路
70 バイパス管路
71 バイパス弁
80 逆止弁
81 フレキシブル配管
100 ブラケット
LN1,LN2,LN3 管路
PT1,PT2,PT3 接続点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Waste heat recovery heat pump apparatus 12 Steam generation part 14 Hot water supply part 16 Heat pump part 18 Control part 18a Start-up operation mode control part 18b Normal operation mode control part 20 Compressor 22 Condenser 24 Expansion mechanism 26 Evaporator 28 Heater 29 Heat source hot water Temperature sensor 30 Water supply path 32 Hot water path 34 Suction pressure sensor 35 Suction temperature sensor 36 Discharge pressure sensor 37 Discharge temperature sensor 38 Inlet temperature sensor 40, 52, 58 Inverter 42 Steam separator 44 Steam supply path 46 Water circulation path 70 Bypass pipe 71 Bypass valve 80 Check valve 81 Flexible piping 100 Bracket LN1, LN2, LN3 Pipe line PT1, PT2, PT3 Connection point

Claims (9)

冷媒を圧縮する圧縮機、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器、前記凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する膨張機構、及び熱源温水から熱を回収して冷媒を蒸発させる蒸発器を環状に接続したヒートポンプサイクルを有するヒートポンプ装置であって、
前記冷媒は、高圧側で飽和ガス線と等エントロピー線とが2点以上の交点もしくは接点を有し、
前記圧縮機の吐出側と前記圧縮機の吸入側とをバイパス弁を介して接続するバイパス管路と、
前記バイパス弁を開閉制御する起動運転モードと、前記バイパス弁を閉制御して通常運転を行う通常運転モードとを切り替える制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記起動運転モードにおいて、
前記圧縮機の吸入側における冷媒圧力が上限値以上、前記熱源温水の熱量が上限値以上、前記圧縮機の吸入側における冷媒過熱度が上限値以上、前記圧縮機の吸入側における冷媒温度が上限値以上、前記圧縮機の吸入側における冷媒過熱度が前記冷媒過熱度の上限値より低い第2設定値以上かつ冷媒圧力が前記冷媒圧力の上限値より低い第1設定値以上、の少なくとも1つの条件が成立した場合に前記バイパス弁を閉制御し、
前記バイパス弁が閉状態かつ、前記圧縮機の吐出側における冷媒過熱度が上限値以上の場合に前記通常運転モードに移行することを特徴とするヒートポンプ装置。
A compressor that compresses the refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant compressed by the compressor, an expansion mechanism that decompresses the refrigerant condensed by the condenser, and an evaporator that recovers heat from the heat source hot water and evaporates the refrigerant A heat pump device having a heat pump cycle in which the two are connected in an annular shape,
The refrigerant has two or more intersections or contact points on the high-pressure side with a saturated gas line and an isentropic line,
A bypass line connecting the discharge side of the compressor and the suction side of the compressor via a bypass valve;
A controller that switches between a start-up operation mode for opening and closing the bypass valve and a normal operation mode for performing a normal operation by closing the bypass valve;
With
The control unit, in the startup operation mode,
The refrigerant pressure on the suction side of the compressor is equal to or higher than the upper limit value, the amount of heat of the heat source hot water is equal to or higher than the upper limit value, the degree of refrigerant superheat on the suction side of the compressor is equal to or higher than the upper limit value, and the refrigerant temperature on the suction side of the compressor is upper limit value Or more, a refrigerant superheat degree on the suction side of the compressor being at least a second set value lower than an upper limit value of the refrigerant superheat degree and a refrigerant pressure being at least a first set value lower than the upper limit value of the refrigerant pressure. When the condition is satisfied, the bypass valve is closed and controlled,
The heat pump device according to claim 1, wherein the normal operation mode is entered when the bypass valve is in a closed state and the refrigerant superheating degree on the discharge side of the compressor is equal to or higher than an upper limit value.
前記制御部は、前記圧縮機の吸入側における冷媒圧力が下限値未満、前記熱源温水の熱量が下限値未満、前記圧縮機の吸入側における冷媒過熱度が下限値未満、前記圧縮機の吐出側における冷媒過熱度が下限値未満、前記圧縮機の吸入側における冷媒温度が下限値未満、の少なくとも1つの条件が成立した場合に前記バイパス弁を開制御することを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプ装置。   The control unit is configured such that the refrigerant pressure on the suction side of the compressor is less than a lower limit value, the amount of heat of the heat source hot water is less than a lower limit value, the degree of refrigerant superheat on the suction side of the compressor is less than a lower limit value, and the discharge side of the compressor 2. The bypass valve is controlled to open when at least one of the following conditions is satisfied: the refrigerant superheat degree is less than a lower limit value and the refrigerant temperature on the suction side of the compressor is less than a lower limit value. Heat pump device. 前記制御部は、前記バイパス弁の開度を制御することにより前記開閉制御を行うことを特徴とする請求項1または2に記載のヒートポンプ装置。   The heat pump device according to claim 1, wherein the control unit performs the opening / closing control by controlling an opening degree of the bypass valve. 前記バイパス管路の径は、前記圧縮機と前記凝縮器との間の配管の径よりも小さく、
前記圧縮機と前記バイパス管路の圧縮機吐出側接続点との間の配管にフレキシブル配管を介在させ、
前記フレキシブル配管の下流端部をブラケットによって固定したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のヒートポンプ装置。
The diameter of the bypass line is smaller than the diameter of the pipe between the compressor and the condenser,
Interposing flexible piping in the piping between the compressor and the compressor discharge side connection point of the bypass line,
The heat pump device according to any one of claims 1 to 3, wherein a downstream end portion of the flexible pipe is fixed by a bracket.
前記圧縮機吐出側接続点と前記凝縮器との間に逆止弁を備え、
前記逆止弁をブラケットによって固定したことを特徴とする請求項4に記載のヒートポンプ装置。
A check valve is provided between the compressor discharge side connection point and the condenser,
The heat pump device according to claim 4, wherein the check valve is fixed by a bracket.
前記フレキシブル配管は、前記圧縮機の振動方向に対応して屈曲可能に配置されることを特徴とする請求項4または5に記載のヒートポンプ装置。   The heat pump apparatus according to claim 4 or 5, wherein the flexible pipe is arranged to be bendable corresponding to a vibration direction of the compressor. 前記バイパス管路の圧縮機吸入側接続点は、前記蒸発器と前記膨張機構との間であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のヒートポンプ装置。 The heat pump device according to any one of claims 1 to 6, wherein a compressor suction side connection point of the bypass pipe is between the evaporator and the expansion mechanism. 前記バイパス管路の圧縮機吸入側接続点は、前記圧縮機と前記蒸発器との間であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のヒートポンプ装置。 The heat pump device according to any one of claims 1 to 6, wherein a compressor suction side connection point of the bypass pipe is between the compressor and the evaporator. 前記バイパス管路の前記圧縮機吸入側接続点は、圧縮機吸入側の冷媒温度を検出する温度検出部の上流側であることを特徴とする請求項8に記載のヒートポンプ装置。 The heat pump device according to claim 8, wherein the compressor suction side connection point of the bypass pipe is upstream of a temperature detection unit that detects a refrigerant temperature on the compressor suction side .
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