JP4897852B2

JP4897852B2 - Heat pump system

Info

Publication number: JP4897852B2
Application number: JP2009125181A
Authority: JP
Inventors: 幸信池本; 弘三堤; 章吉 ▲高▼島
Original assignee: TOYO. SS. CO., LTD.
Current assignee: TOYO. SS. CO., LTD.
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2029-05-25
Also published as: JP2010271007A

Description

本発明はヒートポンプシステム及びその運転方法に関する。 The present invention relates to a heat pump system and an operation method thereof.

ベント・ヨハンセン（ＢＥＮＴＪＯＨＡＮＳＥＮ）は、「自然冷媒としての二酸化炭素及び炭化水素Ｒ−１２７０の応用及び経験から得た知識」において、カスケードシステムを開示している。 BENT JOHANSEN discloses a cascade system in "Knowledge gained from the application and experience of carbon dioxide and hydrocarbon R-1270 as natural refrigerants".

図１を参照して、このカスケードシステム１００は、第１系統１１０と、第２系統１３０を備える。第１系統１１０は、圧縮機１１１と、凝縮器１１２と、熱交換部位１１５と、膨張弁１１３と、蒸発器１１４を備える。圧縮機１１１は、圧縮機１１１、凝縮器１１２、熱交換部位１１５、膨張弁１１３、蒸発器１１４、及び圧縮機１１１の順番に炭化水素冷媒を循環させる。第２系統１３０は、サーマルポンプユニット１０５と、流路１４６と、膨張弁１３２と、蒸発器１３３と、流路１４１と、凝縮器１３４と、流路１４２を備える。サーマルポンプユニット１０５は、サーマルポンプユニット１０５、流路１４６、膨張弁１３２、蒸発器１３３、流路１４１、凝縮器１３４、流路１４２、及びサーマルポンプユニット１０５の順番に二酸化炭素冷媒を循環させる。 With reference to FIG. 1, the cascade system 100 includes a first system 110 and a second system 130. The first system 110 includes a compressor 111, a condenser 112, a heat exchange site 115, an expansion valve 113, and an evaporator 114. The compressor 111 circulates the hydrocarbon refrigerant in the order of the compressor 111, the condenser 112, the heat exchange portion 115, the expansion valve 113, the evaporator 114, and the compressor 111. The second system 130 includes a thermal pump unit 105, a flow path 146, an expansion valve 132, an evaporator 133, a flow path 141, a condenser 134, and a flow path 142. The thermal pump unit 105 circulates the carbon dioxide refrigerant in the order of the thermal pump unit 105, the flow path 146, the expansion valve 132, the evaporator 133, the flow path 141, the condenser 134, the flow path 142, and the thermal pump unit 105.

サーマルポンプユニット１０５は、容器１３１Ａ及び１３１Ｂと、熱交換部位１３５Ａ及び１３５Ｂを備える。流路１４２は、流路１４２Ａを介して容器１３１Ａに接続され、流路１４２Ｂを介して容器１３１Ｂに接続される。流路１４２Ａに流路１４２から容器１３１Ａに向かう二酸化炭素冷媒の流れを許容する逆止弁１６２Ａが設けられている。流路１４２Ｂに流路１４２から容器１３１Ｂに向かう二酸化炭素冷媒の流れを許容する逆止弁１６２Ｂが設けられている。流路１４１は、流路１４３を介して接続部１４３ｘに接続されている。接続部１４３ｘは、流路１４３Ａを介して容器１３１Ａに接続され、流路１４３Ｂを介して容器１３１Ｂに接続されている。流路１４３、１４３Ａ、及び１４３Ｂにそれぞれ電磁弁１５３、１５３Ａ、及び１５３Ｂが設けられている。容器１３１Ａは、流路１４４Ａを介して熱交換部位１３５Ａに接続されている。流路１４４Ａに電磁弁１５４Ａが設けられている。熱交換部位１３５Ａは、流路１４５Ａを介して容器１３１Ａに接続されている。容器１３１Ｂは、流路１４４Ｂを介して熱交換部位１３５Ｂに接続されている。流路１４４Ｂに電磁弁１５４Ｂが設けられている。熱交換部位１３５Ｂは、流路１４５Ｂを介して容器１３１Ｂに接続されている。容器１３１Ａは、流路１４６Ａを介して流路１４６に接続されている。流路１４６Ａに容器１３１Ａから流路１４６に向かう二酸化炭素冷媒の流れを許容する逆止弁１６６Ａが設けられている。容器１３１Ｂは、流路１４６Ｂを介して流路１４６に接続されている。流路１４６Ｂに容器１３１Ｂから流路１４６に向かう二酸化炭素冷媒の流れを許容する逆止弁１６６Ｂが設けられている。 The thermal pump unit 105 includes containers 131A and 131B and heat exchange parts 135A and 135B. The channel 142 is connected to the container 131A via the channel 142A, and is connected to the container 131B via the channel 142B. A check valve 162A that allows the flow of carbon dioxide refrigerant from the flow path 142 toward the container 131A is provided in the flow path 142A. A check valve 162B that allows the flow of carbon dioxide refrigerant from the flow path 142 toward the container 131B is provided in the flow path 142B. The channel 141 is connected to the connection portion 143x through the channel 143. The connection portion 143x is connected to the container 131A via the flow path 143A, and is connected to the container 131B via the flow path 143B. Solenoid valves 153, 153A, and 153B are provided in the flow paths 143, 143A, and 143B, respectively. The container 131A is connected to the heat exchange part 135A via the flow path 144A. An electromagnetic valve 154A is provided in the flow path 144A. The heat exchange part 135A is connected to the container 131A via the flow path 145A. The container 131B is connected to the heat exchange part 135B via the flow path 144B. An electromagnetic valve 154B is provided in the flow path 144B. The heat exchange part 135B is connected to the container 131B via the flow path 145B. The container 131A is connected to the flow path 146 via the flow path 146A. A check valve 166A that allows the flow of carbon dioxide refrigerant from the container 131A toward the flow path 146 is provided in the flow path 146A. The container 131B is connected to the flow path 146 through the flow path 146B. A check valve 166B that allows the flow of carbon dioxide refrigerant from the container 131B to the flow path 146 is provided in the flow path 146B.

蒸発器１１４及び凝縮器１３４は、熱交換器１０１を形成する。熱交換器１０１において、蒸発器１１４内の炭化水素冷媒と凝縮器１３４内の二酸化炭素冷媒との間で熱交換が行われる。熱交換部位１１５、１３５Ａ、及び１３５Ｂは、熱交換器１０２を形成する。熱交換器１０２において、熱交換部位１１５内の炭化水素冷媒と熱交換部位１３５Ａ内の二酸化炭素冷媒との間で熱交換が行われ、熱交換部位１１５内の炭化水素冷媒と熱交換部位１３５Ｂ内の二酸化炭素冷媒との間で熱交換が行われる。 The evaporator 114 and the condenser 134 form the heat exchanger 101. In the heat exchanger 101, heat exchange is performed between the hydrocarbon refrigerant in the evaporator 114 and the carbon dioxide refrigerant in the condenser 134. The heat exchange sites 115, 135 A, and 135 B form the heat exchanger 102. In the heat exchanger 102, heat exchange is performed between the hydrocarbon refrigerant in the heat exchange part 115 and the carbon dioxide refrigerant in the heat exchange part 135A, and the hydrocarbon refrigerant in the heat exchange part 115 and the heat exchange part 135B Heat exchange with the carbon dioxide refrigerant.

図１を参照して、カスケードシステム１００の第１状態を説明する。第１状態において、電磁弁１５３Ａ及び１５４Ｂが閉じ、電磁弁１５３、１５３Ｂ、及び１５４Ａが開いている。凝縮器１３４において、二酸化炭素冷媒は蒸発器１１４内の炭化水素冷媒に熱を奪われて液化する。液体状態の二酸化炭素冷媒は、凝縮器１３４から容器１３１Ｂに導入され、容器１３１Ｂにためられる。容器１３１Ａから液体状態の二酸化炭素冷媒が熱交換部位１３５Ａに導入され、熱交換部位１１５内の炭化水素冷媒から熱を奪って気化する。気化した二酸化炭素冷媒により容器１３１Ａから液体状態の二酸化炭素冷媒が膨張弁１３２へ送り出される。膨張弁１３２を通過した二酸化炭素冷媒は、蒸発器１３３において蒸発する。気体状態の二酸化炭素冷媒が蒸発器１３３から凝縮器１３４に導入され、上述したように液化する。容器１３１Ａが空になると、カスケードシステム１００は第１状態から第２状態に変化する。 A first state of the cascade system 100 will be described with reference to FIG. In the first state, the solenoid valves 153A and 154B are closed, and the solenoid valves 153, 153B, and 154A are open. In the condenser 134, the carbon dioxide refrigerant is liquefied by the heat of the hydrocarbon refrigerant in the evaporator 114. The liquid carbon dioxide refrigerant is introduced into the container 131B from the condenser 134 and stored in the container 131B. A liquid carbon dioxide refrigerant is introduced from the container 131A into the heat exchange part 135A, and heat is taken from the hydrocarbon refrigerant in the heat exchange part 115 to be vaporized. The liquid carbon dioxide refrigerant is sent out from the container 131A to the expansion valve 132 by the vaporized carbon dioxide refrigerant. The carbon dioxide refrigerant that has passed through the expansion valve 132 evaporates in the evaporator 133. A gaseous carbon dioxide refrigerant is introduced from the evaporator 133 into the condenser 134 and liquefied as described above. When the container 131A is empty, the cascade system 100 changes from the first state to the second state.

図２を参照して、カスケードシステム１００の第２状態を説明する。第２状態において、電磁弁１５３、１５４Ａ、及び１５４Ｂが閉じ、電磁弁１５３Ａ及び１５３Ｂが開いている。容器１３１Ａ及び１３１Ｂの間で均圧が行われる。容器１３１Ａから熱交換部位１３５Ａに液体状態の二酸化炭素冷媒が導入されず、容器１３１Ｂから熱交換部位１３５Ｂに液体状態の二酸化炭素冷媒が導入されない。したがって、サーマルポンプユニット１０５は、二酸化炭素冷媒を膨張弁１３２へ送り出すことを停止する。その結果、蒸発器１３３が外部から奪う熱が第１状態に比べて減少する。第１状態から第２状態に変化してから所定の時間が経過すると、カスケードシステム１００は、第２状態から第３状態に変化する。 A second state of the cascade system 100 will be described with reference to FIG. In the second state, the solenoid valves 153, 154A, and 154B are closed, and the solenoid valves 153A and 153B are open. Pressure equalization is performed between the containers 131A and 131B. The liquid carbon dioxide refrigerant is not introduced from the container 131A to the heat exchange part 135A, and the liquid carbon dioxide refrigerant is not introduced from the container 131B to the heat exchange part 135B. Therefore, the thermal pump unit 105 stops sending the carbon dioxide refrigerant to the expansion valve 132. As a result, the heat taken away from the outside by the evaporator 133 is reduced compared to the first state. When a predetermined time has elapsed since the change from the first state to the second state, the cascade system 100 changes from the second state to the third state.

図３を参照して、カスケードシステム１００の第３状態を説明する。第３状態において、電磁弁１５３Ｂ及び１５４Ａが閉じ、電磁弁１５３、１５３Ａ、及び１５４Ｂが開いている。第３状態において、第１状態の場合と逆に、液体状態の二酸化炭素冷媒が容器１３１Ａにためられ、容器１３１Ｂから液体状態の二酸化炭素冷媒が膨張弁１３２へ送り出される。 A third state of the cascade system 100 will be described with reference to FIG. In the third state, the solenoid valves 153B and 154A are closed, and the solenoid valves 153, 153A, and 154B are open. In the third state, contrary to the case of the first state, the carbon dioxide refrigerant in the liquid state is accumulated in the container 131A, and the carbon dioxide refrigerant in the liquid state is sent out from the container 131B to the expansion valve 132.

ＢＥＮＴＪＯＨＡＮＳＥＮ，「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｗｉｔｈｎａｔｕｒａｌｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅ／ＣＯ２ａｎｄｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎＲ−１２７０」，８ｔｈＩＩＲＧｕｓｔａｖＬｏｒｅｎｔｚｅｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＮａｔｕｒａｌＷｏｒｋｉｎｇＦｌｕｉｄｓ，Ｃｏｐｅｎｈａｇｅｎ，７−１０Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２００８BENT JOHANSEN, "Applications and experience with natural refrigerates carbon diode-CO2 and hydrocarbon renFoncon C Rand 1270", 8th IIR Gustav Rentzen.

本発明の目的は、冷媒の送液量の変動が防止されるヒートポンプシステム及びその運転方法を提供することである。 The objective of this invention is providing the heat pump system by which the fluctuation | variation of the liquid feeding amount of a refrigerant | coolant is prevented, and its operating method.

以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 The means for solving the problem will be described below using the numbers used in the (DETAILED DESCRIPTION). These numbers are added to clarify the correspondence between the description of (Claims) and (Mode for Carrying Out the Invention). However, these numbers should not be used to interpret the technical scope of the invention described in (Claims).

本発明によるヒートポンプシステム（１）は、第１系統圧縮機（１１）、第１系統凝縮器（１２）、第１系統熱交換部位（１５）、第１系統膨張弁（１３）、第１系統蒸発器（１４）、及び前記第１系統圧縮機の順番に第１冷媒が循環する第１系統（１０）と、サーマルポンプユニット（５）、第２系統第１流路（４６）、第２系統膨張弁（３２）、第２系統蒸発器（３３）、第２系統第２流路（４１）、第２系統凝縮器（３４）、第２系統第３流路（４２）、及び前記サーマルポンプユニットの順番に第２冷媒が循環する第２系統（３０）を具備する。前記第１系統蒸発器及び前記第２系統凝縮器は第１熱交換器（２）を形成する。前記サーマルポンプユニットは、前記第１系統第３流路に接続された第１容器（３１Ａ）と、前記第２系統第３流路に接続された第２容器（３１Ｂ）と、前記第１容器及び前記第２容器に接続された第３容器（３１Ｃ）と、前記第３容器に接続された第２系統熱交換部位（３５）とを備える。前記第１系統熱交換部位及び前記第２系統熱交換部位は第２熱交換器（３）を形成する。前記第２系統第１流路は、前記第３容器と前記第２系統膨張弁とを接続する。 A heat pump system (1) according to the present invention includes a first system compressor (11), a first system condenser (12), a first system heat exchange site (15), a first system expansion valve (13), and a first system. The first system (10) in which the first refrigerant circulates in the order of the evaporator (14) and the first system compressor, the thermal pump unit (5), the second system first flow path (46), the second System expansion valve (32), second system evaporator (33), second system second flow path (41), second system condenser (34), second system third flow path (42), and the thermal A second system (30) in which the second refrigerant circulates in the order of the pump units is provided. The first system evaporator and the second system condenser form a first heat exchanger (2). The thermal pump unit includes a first container (31A) connected to the first system third flow path, a second container (31B) connected to the second system third flow path, and the first container. And a third container (31C) connected to the second container, and a second system heat exchange part (35) connected to the third container. The first system heat exchange part and the second system heat exchange part form a second heat exchanger (3). The second system first flow path connects the third container and the second system expansion valve.

前記第１容器の第１容器上部（３７Ａ）は、第１開閉弁（５５Ａ）を介して前記第３容器の第３容器上部（３７Ｃ）に接続される。前記第１容器の第１容器下部（３８Ａ）は、前記第１容器から前記第３容器に向かう前記第２冷媒の流れを許容する第１逆止弁（６４Ａ）を介して前記第３容器に接続される。前記第２容器の第２容器上部（３７Ｂ）は、第２開閉弁（５５Ｂ）を介して前記第３容器上部に接続される。前記第２容器の第２容器下部（３８Ｂ）は、前記第２容器から前記第３容器に向かう前記第２冷媒の流れを許容する第２逆止弁（６４Ｂ）を介して前記第３容器に接続される。前記第２系統第２流路は、第３開閉弁（５３Ａ）を介して前記第１容器上部に接続される。前記第２系統第２流路は、第４開閉弁（５３Ｂ）を介して前記第２容器上部に接続される。前記第２系統第３流路は、前記第２系統第３流路から前記第１容器に向かう前記第２冷媒の流れを許容する第３逆止弁（６２Ａ）を介して前記第１容器に接続される。前記第２系統第３流路は、前記第２系統第３流路から前記第２容器に向かう前記第２冷媒の流れを許容する第４逆止弁（６２Ｂ）を介して前記第２容器に接続される。前記第３容器の第３容器下部（３８Ｃ）と前記第２系統熱交換部位の下部（３５ｂ）とが接続される。前記第３容器上部と前記第２系統熱交換部位の上部（３５ａ）とが接続される。前記第２系統第１流路は、前記第３容器下部と前記第２系統膨張弁とを接続する。 The first container upper part (37A) of the first container is connected to the third container upper part (37C) of the third container via a first on-off valve (55A). The first container lower portion (38A) of the first container is connected to the third container via a first check valve (64A) that allows the flow of the second refrigerant from the first container toward the third container. Connected. The second container upper part (37B) of the second container is connected to the third container upper part via a second on-off valve (55B). The second container lower part (38B) of the second container is connected to the third container via a second check valve (64B) that allows the flow of the second refrigerant from the second container toward the third container. Connected. The second system second flow path is connected to the upper part of the first container via a third on-off valve (53A). The second system second flow path is connected to the upper part of the second container via a fourth on-off valve (53B). The second system third flow path is connected to the first container via a third check valve (62A) that allows the flow of the second refrigerant from the second system third flow path toward the first container. Connected. The second system third flow path is connected to the second container via a fourth check valve (62B) that allows the flow of the second refrigerant from the second system third flow path toward the second container. Connected. The third container lower part (38C) of the third container is connected to the lower part (35b) of the second system heat exchange part. The upper part of the third container and the upper part (35a) of the second system heat exchange part are connected. The second system first flow path connects the lower part of the third container and the second system expansion valve.

上記ヒートポンプシステムは、制御装置（７０）を更に具備する。前記制御装置は、前記第１開閉弁及び前記第４開閉弁が開き、前記第２開閉弁及び前記第３開閉弁が閉じた第１送液状態と、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁が閉じ、前記第３開閉弁及び前記第４開閉弁が開いた第２送液状態と、前記第１開閉弁及び前記第４開閉弁が閉じ、前記第２開閉弁及び前記第３開閉弁が開いた第３送液状態とを実現する。 The heat pump system further includes a control device (70). The control device includes a first liquid supply state in which the first on-off valve and the fourth on-off valve are open, the second on-off valve and the third on-off valve are closed, the first on-off valve, and the second on-off valve. A second liquid supply state in which the valve is closed and the third on-off valve and the fourth on-off valve are open; the first on-off valve and the fourth on-off valve are closed; the second on-off valve and the third on-off valve The third liquid feeding state is opened.

本発明によるヒートポンプシステムの運転方法は、第１系統圧縮機（１１）、第１系統凝縮器（１２）、第１系統熱交換部位（１５）、第１系統膨張弁（１３）、第１系統蒸発器（１４）、及び前記第１系統圧縮機の順番に第１冷媒を循環させるステップと、サーマルポンプユニット（５）、第２系統膨張弁（３２）、第２系統蒸発器（３３）、第２系統凝縮器（３４）、及び前記サーマルポンプユニットの順番に第２冷媒を循環させるステップとを具備する。前記第１系統蒸発器及び前記第２系統凝縮器は第１熱交換器（２）を形成する。前記サーマルポンプユニットは、第１容器（３１Ａ）と、第２容器（３１Ｂ）と、第３容器（３１Ｃ）と、第２系統熱交換部位（３５）とを備える。前記第１系統熱交換部位及び前記第２系統熱交換部位は第２熱交換器（３）を形成する。前記第２冷媒を循環させる前記ステップは、第１送液状態を実現するステップと、第２送液状態を実現するステップと、第３送液状態を実現するステップとを備える。前記第１送液状態を実現するステップは、前記第１容器から液体状態の前記第２冷媒を前記第３容器に導入するステップと、前記第３容器から液体状態の前記第２冷媒を前記第２系統熱交換部位に導入するステップと、前記第２系統熱交換部位で気化した気体状態の前記第２冷媒を用いて前記第３容器から液体状態の第２冷媒を前記第２系統膨張弁へ送り出すステップと、前記第２系統凝縮器から液体状態の前記第２冷媒を前記第２容器に導入するステップとを備える。前記第２送液状態を実現するステップは、前記第１容器及び前記第２容器を均圧するステップと、前記第３容器から液体状態の前記第２冷媒を前記第２系統熱交換部位に導入するステップと、前記第２系統熱交換部位で気化した気体状態の前記第２冷媒を用いて前記第３容器から液体状態の第２冷媒を前記第２系統膨張弁へ送り出すステップと、前記第２系統凝縮器から液体状態の前記第２冷媒を前記第１容器又は前記第２容器に導入するステップとを備える。前記第３送液状態を実現するステップは、前記第２容器から液体状態の前記第２冷媒を前記第３容器に導入するステップと、前記第３容器から液体状態の前記第２冷媒を前記第２系統熱交換部位に導入するステップと、前記第２系統熱交換部位で気化した気体状態の前記第２冷媒を用いて前記第３容器から液体状態の第２冷媒を前記第２系統膨張弁へ送り出すステップと、前記第２系統凝縮器から液体状態の前記第２冷媒を前記第１容器に導入するステップとを備える。 The operation method of the heat pump system according to the present invention includes a first system compressor (11), a first system condenser (12), a first system heat exchange site (15), a first system expansion valve (13), and a first system. Circulating the first refrigerant in the order of the evaporator (14) and the first system compressor; a thermal pump unit (5); a second system expansion valve (32); a second system evaporator (33); A second system condenser (34), and a step of circulating the second refrigerant in the order of the thermal pump unit. The first system evaporator and the second system condenser form a first heat exchanger (2). The thermal pump unit includes a first container (31A), a second container (31B), a third container (31C), and a second system heat exchange part (35). The first system heat exchange part and the second system heat exchange part form a second heat exchanger (3). The step of circulating the second refrigerant includes a step of realizing a first liquid feeding state, a step of realizing a second liquid feeding state, and a step of realizing a third liquid feeding state. The step of realizing the first liquid feeding state includes the step of introducing the second refrigerant in a liquid state from the first container into the third container, and the second refrigerant in a liquid state from the third container. Introducing the second refrigerant in the liquid state from the third container to the second system expansion valve using the second refrigerant in the gas state vaporized at the second system heat exchange site and the step of introducing the heat into the second system heat exchange site; A step of sending out, and a step of introducing the second refrigerant in a liquid state from the second system condenser into the second container. The step of realizing the second liquid feeding state includes equalizing the pressure of the first container and the second container, and introducing the second refrigerant in a liquid state from the third container into the second system heat exchange part. A step of sending the second refrigerant in the liquid state from the third container to the second system expansion valve using the second refrigerant in the gas state vaporized at the second system heat exchange site, and the second system Introducing the second refrigerant in a liquid state from a condenser into the first container or the second container. The step of realizing the third liquid feeding state includes the step of introducing the second refrigerant in a liquid state from the second container into the third container, and the second refrigerant in a liquid state from the third container. Introducing the second refrigerant in the liquid state from the third container to the second system expansion valve using the second refrigerant in the gas state vaporized at the second system heat exchange site and the step of introducing the heat into the second system heat exchange site; A step of sending out, and a step of introducing the second refrigerant in a liquid state from the second system condenser into the first container.

前記第１容器の第１容器下部（３８Ａ）と前記第３容器とが第１逆止弁（６４Ａ）を介して接続される。前記第１容器の第１容器上部（３７Ａ）と前記第３容器の第３容器上部（３７Ｃ）とが第１開閉弁（５５Ａ）を介して接続される。前記第２容器の第２容器下部（３８Ｂ）と前記第３容器とが第２逆止弁（６４Ｂ）を介して接続される。前記第２容器の第２容器上部（３７Ｂ）と前記第３容器上部とが第２開閉弁（５５Ｂ）を介して接続される。前記第３容器の第３容器下部（３８Ｃ）と前記第２系統膨張弁とが接続される。前記第１容器から液体状態の前記第２冷媒を前記第３容器に導入する前記ステップにおいて、前記第１開閉弁が開いた状態で前記第１容器から液体状態の前記第２冷媒が前記第１逆止弁を通って前記第３容器に導入される。前記第２容器から液体状態の前記第２冷媒を前記第３容器に導入する前記ステップにおいて、前記第２開閉弁が開いた状態で前記第２容器から液体状態の前記第２冷媒が前記第２逆止弁を通って前記第３容器に導入される。 The first container lower part (38A) of the first container and the third container are connected via a first check valve (64A). The first container upper part (37A) of the first container and the third container upper part (37C) of the third container are connected via a first on-off valve (55A). The second container lower part (38B) of the second container and the third container are connected via a second check valve (64B). The second container upper part (37B) of the second container and the third container upper part are connected via a second on-off valve (55B). The third container lower part (38C) of the third container is connected to the second system expansion valve. In the step of introducing the second refrigerant in the liquid state from the first container into the third container, the second refrigerant in the liquid state from the first container with the first on-off valve opened is the first refrigerant. It is introduced into the third container through a check valve. In the step of introducing the second refrigerant in the liquid state from the second container into the third container, the second refrigerant in the liquid state from the second container in the state where the second on-off valve is opened. It is introduced into the third container through a check valve.

本発明によれば、冷媒の送液量の変動が防止されるヒートポンプシステム及びその運転方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat pump system by which the fluctuation | variation of the liquid feeding amount of a refrigerant | coolant is prevented, and its operating method are provided.

図１は、カスケードシステムの第１状態を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a first state of the cascade system. 図２は、カスケードシステムの第２状態を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a second state of the cascade system. 図３は、カスケードシステムの第３状態を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a third state of the cascade system. 図４は、本発明の第１の実施形態に係るヒートポンプシステムの第１送液状態を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing a first liquid feeding state of the heat pump system according to the first embodiment of the present invention. 図５は、ヒートポンプシステムの制御部の概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a control unit of the heat pump system. 図６は、ヒートポンプシステムの第２送液状態を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic view showing a second liquid feeding state of the heat pump system. 図７は、ヒートポンプシステムの第３送液状態を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic view showing a third liquid feeding state of the heat pump system.

添付図面を参照して、本発明によるヒートポンプシステム及びその運転方法を実施するための形態を以下に説明する。 With reference to an accompanying drawing, the form for carrying out the heat pump system by the present invention and its operating method is explained below.

（第１の実施形態）
図４を参照して、本発明の第１の実施形態に係るヒートポンプシステム１を説明する。ヒートポンプシステム１は、第１系統１０と、第２系統３０を備える。第１系統１０は、圧縮機１１と、凝縮器１２と、熱交換部位１５と、膨張弁１３と、蒸発器１４を備える。圧縮機１１は、圧縮機１１、凝縮器１２、熱交換部位１５、膨張弁１３、蒸発器１４、及び圧縮機１１の順番に第１冷媒を循環させる。第１冷媒は、例えば、炭化水素冷媒又はフロン冷媒である。第２系統３０は、サーマルポンプユニット５と、流路４６と、膨張弁３２と、蒸発器３３と、流路４１と、凝縮器３４と、流路４２を備える。サーマルポンプユニット５は、サーマルポンプユニット５、流路４６、膨張弁３２、蒸発器３３、流路４１、凝縮器３４、流路４２、及びサーマルポンプユニット５の順番に第２冷媒を循環させる。第２冷媒は、例えば、二酸化炭素冷媒である。流路４１は、凝縮器３４の入口３４ａと蒸発器３３とを接続する。凝縮器３４の出口３４ｂは、入口３４ａより低い位置に配置される。 (First embodiment)
With reference to FIG. 4, the heat pump system 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. The heat pump system 1 includes a first system 10 and a second system 30. The first system 10 includes a compressor 11, a condenser 12, a heat exchange part 15, an expansion valve 13, and an evaporator 14. The compressor 11 circulates the first refrigerant in the order of the compressor 11, the condenser 12, the heat exchange part 15, the expansion valve 13, the evaporator 14, and the compressor 11. The first refrigerant is, for example, a hydrocarbon refrigerant or a chlorofluorocarbon refrigerant. The second system 30 includes a thermal pump unit 5, a flow path 46, an expansion valve 32, an evaporator 33, a flow path 41, a condenser 34, and a flow path 42. The thermal pump unit 5 circulates the second refrigerant in the order of the thermal pump unit 5, the flow path 46, the expansion valve 32, the evaporator 33, the flow path 41, the condenser 34, the flow path 42, and the thermal pump unit 5. The second refrigerant is, for example, a carbon dioxide refrigerant. The flow path 41 connects the inlet 34 a of the condenser 34 and the evaporator 33. The outlet 34b of the condenser 34 is disposed at a position lower than the inlet 34a.

サーマルポンプユニット５は、液体状態の第２冷媒をためる容器３１Ａ、３１Ｂ、及び３１Ｃと、熱交換部位３５を備える。流路４２は、凝縮器３４の出口３４ｂに接続されている。流路４２は、流路４２Ａを介して容器３１Ａの上部３７Ａに接続され、流路４２Ｂを介して容器３１Ｂの上部３７Ｂに接続される。流路４２Ａに流路４２から容器３１Ａに向かう第２冷媒の流れを許容する逆止弁６２Ａが設けられている。流路４２Ｂに流路４２から容器３１Ｂに向かう第２冷媒の流れを許容する逆止弁６２Ｂが設けられている。すなわち、流路４２は、逆止弁６２Ａを介して容器３１Ａに接続され、逆止弁６２Ｂを介して容器３１Ｂに接続される。流路４１は、流路４３を介して接続部４３ｘに接続されている。接続部４３ｘは、流路４３Ａを介して容器３１Ａの上部３７Ａに接続され、流路４３Ｂを介して容器３１Ｂの上部３７Ｂに接続されている。流路４３Ａ及び４３Ｂにそれぞれ開閉弁５３Ａ及び５３Ｂが設けられている。すなわち、流路４１は、開閉弁５３Ａを介して上部３７Ａに接続され、開閉弁５３Ｂを介して上部３７Ｂに接続される。容器３１Ａの上部３７Ａは、流路４５Ａを介して接続部４５ｘに接続されている。容器３１Ｂの上部３７Ｂは、流路４５Ｂを介して接続部４５ｘに接続されている。接続部４５ｘは、流路４５Ｃを介して容器３１Ｃの上部３７Ｃに接続されている。流路４５Ａに開閉弁５５Ａが設けられ、流路４５Ｂに開閉弁５５Ｂが設けられている。すなわち、容器３１Ａの上部３７Ａは開閉弁５５Ａを介して容器３１Ｃの上部３７Ｃに接続され、容器３１Ｂの上部３７Ｂは開閉弁５５Ｂを介して容器３１Ｂの上部３７Ｂに接続されている。容器３１Ａの下部３８Ａは、流路４４Ａを介して容器３１Ｃの下部３８Ｃに接続されている。流路４４Ａに容器３１Ａから容器３１Ｃに向かう第２冷媒の流れを許容する逆止弁６４Ａが設けられている。容器３１Ｂの下部３８Ｂは、流路４４Ｂを介して容器３１Ｃの下部３８Ｃに接続されている。流路４４Ｂに容器３１Ｂから容器３１Ｃに向かう第２冷媒の流れを許容する逆止弁６４Ｂが設けられている。すなわち、容器３１Ａの下部３８Ａは逆止弁６４Ａを介して容器３１Ｃに接続され、容器３１Ｂの下部３８Ｂは逆止弁６４Ｂを介して容器３１Ｃに接続されている。容器３１Ｃの下部３８Ｃと熱交換部位３５の下部３５ｂとが流路４７を介して接続されている。熱交換部位３５の上部３５ａと流路４５Ｃとが流路４８を介して接続されている。すなわち、熱交換部位３５の下部３５ｂと容器３１Ｃの下部３８Ｃとが接続され、熱交換部位３５の上部３５ａと容器３１Ｃの上部３７Ｃとが接続されている。熱交換部位３５の下部３５ｂは上部３５ａより低い位置に配置される。流路４６は、容器３１Ｃの下部３８Ｃと膨張弁３２とを接続する。開閉弁５３Ａ、５３Ｂ、５５Ａ、及び５５Ｂは、例えば、電磁弁である。容器３１Ａの下部３８Ａは上部３７Ａより低い位置に配置され、容器３１Ｂの下部３８Ｂは上部３７Ｂより低い位置に配置され、容器３１Ｃの下部３８Ｃは上部３７Ｃより低い位置に配置される。例えば、上部３７Ａ、３７Ｂ、及び３７Ｃはそれぞれ容器３１Ａ、３１Ｂ、及び３１Ｃの天井部であり、下部３８Ａ、３８Ｂ、及び３８Ｃはそれぞれ容器３１Ａ、３１Ｂ、及び３１Ｃの底部である。容器３１Ａ及び３１Ｂは、凝縮器３４より低い位置に配置される。容器３１Ｃは、容器３１Ａ及び容器３１Ｂより低い位置に配置される。熱交換部位３５の下部３５ｂは、容器３１Ｃの下部３８Ｃより低い位置に配置される。 The thermal pump unit 5 includes containers 31 A, 31 B, and 31 C that store the second refrigerant in a liquid state, and a heat exchange portion 35. The flow path 42 is connected to the outlet 34 b of the condenser 34. The flow path 42 is connected to the upper part 37A of the container 31A via the flow path 42A, and is connected to the upper part 37B of the container 31B via the flow path 42B. A check valve 62A that allows the flow of the second refrigerant from the flow path 42 toward the container 31A is provided in the flow path 42A. A check valve 62B that allows the flow of the second refrigerant from the flow path 42 toward the container 31B is provided in the flow path 42B. That is, the flow path 42 is connected to the container 31A via the check valve 62A, and is connected to the container 31B via the check valve 62B. The flow path 41 is connected to the connection portion 43 x via the flow path 43. The connecting portion 43x is connected to the upper portion 37A of the container 31A via the flow path 43A, and is connected to the upper portion 37B of the container 31B via the flow path 43B. On-off valves 53A and 53B are provided in the flow paths 43A and 43B, respectively. That is, the flow path 41 is connected to the upper part 37A via the on-off valve 53A, and is connected to the upper part 37B via the on-off valve 53B. The upper part 37A of the container 31A is connected to the connection part 45x via the flow path 45A. The upper part 37B of the container 31B is connected to the connection part 45x via the flow path 45B. The connection part 45x is connected to the upper part 37C of the container 31C via the flow path 45C. An opening / closing valve 55A is provided in the flow path 45A, and an opening / closing valve 55B is provided in the flow path 45B. That is, the upper part 37A of the container 31A is connected to the upper part 37C of the container 31C via the opening / closing valve 55A, and the upper part 37B of the container 31B is connected to the upper part 37B of the container 31B via the opening / closing valve 55B. The lower part 38A of the container 31A is connected to the lower part 38C of the container 31C via the flow path 44A. A check valve 64A for allowing the flow of the second refrigerant from the container 31A toward the container 31C is provided in the flow path 44A. The lower part 38B of the container 31B is connected to the lower part 38C of the container 31C via the flow path 44B. A check valve 64B that allows the flow of the second refrigerant from the container 31B toward the container 31C is provided in the flow path 44B. That is, the lower part 38A of the container 31A is connected to the container 31C via the check valve 64A, and the lower part 38B of the container 31B is connected to the container 31C via the check valve 64B. The lower part 38C of the container 31C and the lower part 35b of the heat exchange part 35 are connected via a flow path 47. The upper part 35 a of the heat exchange part 35 and the flow path 45 C are connected via the flow path 48. That is, the lower part 35b of the heat exchange part 35 and the lower part 38C of the container 31C are connected, and the upper part 35a of the heat exchange part 35 and the upper part 37C of the container 31C are connected. The lower part 35b of the heat exchange part 35 is arrange | positioned in the position lower than the upper part 35a. The flow path 46 connects the lower portion 38C of the container 31C and the expansion valve 32. The on-off valves 53A, 53B, 55A, and 55B are, for example, electromagnetic valves. The lower part 38A of the container 31A is disposed at a position lower than the upper part 37A, the lower part 38B of the container 31B is disposed at a position lower than the upper part 37B, and the lower part 38C of the container 31C is disposed at a position lower than the upper part 37C. For example, the upper portions 37A, 37B, and 37C are the ceiling portions of the containers 31A, 31B, and 31C, respectively, and the lower portions 38A, 38B, and 38C are the bottom portions of the containers 31A, 31B, and 31C, respectively. The containers 31 A and 31 B are disposed at a position lower than the condenser 34. The container 31C is disposed at a position lower than the container 31A and the container 31B. The lower part 35b of the heat exchange part 35 is disposed at a position lower than the lower part 38C of the container 31C.

蒸発器１４及び凝縮器３４は、熱交換器２を形成する。熱交換器２において、蒸発器１４内の第１冷媒と凝縮器３４内の第２冷媒との間で熱交換が行われる。熱交換部位１５及び３５は、熱交換器３を形成する。熱交換器３において、熱交換部位１５内の第１冷媒と熱交換部位３５内の第２冷媒との間で熱交換が行われる。熱交換器２及び３は、カスケード熱交換器といわれる場合がある。 The evaporator 14 and the condenser 34 form the heat exchanger 2. In the heat exchanger 2, heat exchange is performed between the first refrigerant in the evaporator 14 and the second refrigerant in the condenser 34. The heat exchange parts 15 and 35 form the heat exchanger 3. In the heat exchanger 3, heat exchange is performed between the first refrigerant in the heat exchange part 15 and the second refrigerant in the heat exchange part 35. Heat exchangers 2 and 3 may be referred to as cascade heat exchangers.

図５を参照して、ヒートポンプシステム１が備える制御部は、制御装置７０と開閉弁５３Ａ、５３Ｂ、５５Ａ、及び５５Ｂを備える。制御装置７０は、開閉弁５３Ａ、５３Ｂ、５５Ａ、及び５５Ｂを制御する。 With reference to FIG. 5, the control part with which the heat pump system 1 is provided is provided with the control apparatus 70 and on-off valve 53A, 53B, 55A, and 55B. The control device 70 controls the on-off valves 53A, 53B, 55A, and 55B.

以下、本実施形態に係るヒートポンプシステム１の運転方法を説明する。圧縮機１１は、圧縮機１１、凝縮器１２、熱交換部位１５、膨張弁１３、蒸発器１４、及び圧縮機１１の順番に第１冷媒を循環させる。サーマルポンプユニット５は、サーマルポンプユニット５、膨張弁３２、蒸発器３３、凝縮器３４、及びサーマルポンプユニット５の順番に第２冷媒を循環させる。第２冷媒を循環させることは、ヒートポンプシステム１が第１乃至第３送液状態を第１送液状態、第２送液状態、第３送液状態、第２送液状態、及び第１送液状態の順番にとることを含む。 Hereinafter, an operation method of the heat pump system 1 according to the present embodiment will be described. The compressor 11 circulates the first refrigerant in the order of the compressor 11, the condenser 12, the heat exchange part 15, the expansion valve 13, the evaporator 14, and the compressor 11. The thermal pump unit 5 circulates the second refrigerant in the order of the thermal pump unit 5, the expansion valve 32, the evaporator 33, the condenser 34, and the thermal pump unit 5. Circulating the second refrigerant means that the heat pump system 1 changes the first to third liquid feeding states into the first liquid feeding state, the second liquid feeding state, the third liquid feeding state, the second liquid feeding state, and the first liquid feeding state. Including in order of liquid state.

図４を参照して、ヒートポンプシステム１の第１送液状態を説明する。第１送液状態において、制御装置７０は、開閉弁５３Ａ及び５５Ｂを閉じ、開閉弁５３Ｂ及び５５Ａを開く。 With reference to FIG. 4, the 1st liquid feeding state of the heat pump system 1 is demonstrated. In the first liquid feeding state, the control device 70 closes the on-off valves 53A and 55B and opens the on-off valves 53B and 55A.

開閉弁５５Ａが開いているため、容器３１Ａ内の液面より上の上部空間と容器３１Ｃ内の液面より上の上部空間とが連通している。したがって、容器３１Ａから逆止弁６４Ａを通って容器３１Ｃに液体状態の第２冷媒が重力により導入される。 Since the on-off valve 55A is open, the upper space above the liquid level in the container 31A communicates with the upper space above the liquid level in the container 31C. Therefore, the second refrigerant in the liquid state is introduced from the container 31A through the check valve 64A into the container 31C by gravity.

容器３１Ｃから流路４７を通って熱交換部位３５に液体状態の第２冷媒が重力により導入され、熱交換部位１５内の第１冷媒から熱を奪って気化する。熱交換部位３５で気化した気体状態の第２冷媒の圧力により、容器３１Ｃから流路４６を通って膨張弁３２へ液体状態の第２冷媒が送り出される。容器３１Ｃから送り出された第２冷媒は、膨張弁３２を通過した後、蒸発器３３において蒸発する。気体状態の第２冷媒が蒸発器３３から凝縮器３４に導入される。凝縮器３４において、第２冷媒は蒸発器１４内の第１冷媒に熱を奪われて液化する。 The second refrigerant in a liquid state is introduced from the container 31C through the flow path 47 into the heat exchange part 35 by gravity, and takes heat from the first refrigerant in the heat exchange part 15 and vaporizes. The second refrigerant in the liquid state is sent out from the container 31C through the flow path 46 to the expansion valve 32 by the pressure of the second refrigerant in the gas state vaporized in the heat exchange part 35. The second refrigerant sent out from the container 31C passes through the expansion valve 32 and then evaporates in the evaporator 33. The second refrigerant in the gaseous state is introduced from the evaporator 33 to the condenser 34. In the condenser 34, the second refrigerant is liquefied by the heat of the first refrigerant in the evaporator 14.

開閉弁５３Ｂが開いているため、容器３１Ｂ内の液面より上の上部空間と流路４１とが連通している。したがって、凝縮器３４から流路４２及び４２Ｂを通って容器３１Ｂに液体状態の第２冷媒が導入され、容器３１Ｂにためられる。 Since the on-off valve 53B is open, the upper space above the liquid level in the container 31B and the flow path 41 are in communication. Therefore, the second refrigerant in the liquid state is introduced from the condenser 34 through the flow paths 42 and 42B into the container 31B and stored in the container 31B.

図６を参照して、ヒートポンプシステム１の第２送液状態を説明する。第２送液状態において、制御装置７０は、開閉弁５５Ａ及び５５Ｂを閉じ、開閉弁５３Ａ及び５３Ｂを開く。 With reference to FIG. 6, the 2nd liquid feeding state of the heat pump system 1 is demonstrated. In the second liquid feeding state, the control device 70 closes the on-off valves 55A and 55B and opens the on-off valves 53A and 53B.

開閉弁５５Ａ及び５５Ｂが閉じているため、容器３１Ａ内の上部空間と容器３１Ｃ内の上部空間とが遮断され、容器３１Ｂ内の上部空間と容器３１Ｃ内の上部空間とが遮断されている。 Since the on-off valves 55A and 55B are closed, the upper space in the container 31A and the upper space in the container 31C are blocked, and the upper space in the container 31B and the upper space in the container 31C are blocked.

第１送液状態の場合と同様に、容器３１Ｃから流路４６を通って膨張弁３２へ液体状態の第２冷媒が送り出される。容器３１Ｃから送り出された第２冷媒は、膨張弁３２を通過した後、蒸発器３３において蒸発する。気体状態の第２冷媒が蒸発器３３から凝縮器３４に導入される。凝縮器３４において、第２冷媒は蒸発器１４内の第１冷媒に熱を奪われて液化する。 Similarly to the case of the first liquid supply state, the second refrigerant in the liquid state is sent out from the container 31C through the flow path 46 to the expansion valve 32. The second refrigerant sent out from the container 31C passes through the expansion valve 32 and then evaporates in the evaporator 33. The second refrigerant in the gaseous state is introduced from the evaporator 33 to the condenser 34. In the condenser 34, the second refrigerant is liquefied by the heat of the first refrigerant in the evaporator 14.

開閉弁５３Ａ及び５３Ｂが開いているため、容器３１Ａ内の上部空間と容器３１Ｂ内の上部空間とが連通している。したがって、容器３１Ａ及び３１Ｂが均圧される。開閉弁５３Ａが開いているため容器３１Ａ内の上部空間と流路４１とが連通し、開閉弁５３Ｂが開いているため容器３１Ｂ内の上部空間と流路４１とが連通している。したがって、凝縮器３４から容器３１Ａ又は３１Ｂに液体状態の第２冷媒が導入され、容器３１Ａ又は３１Ｂにためられる。 Since the on-off valves 53A and 53B are open, the upper space in the container 31A communicates with the upper space in the container 31B. Therefore, the containers 31A and 31B are equalized. Since the on-off valve 53A is open, the upper space in the container 31A communicates with the flow path 41, and since the on-off valve 53B is open, the upper space in the container 31B communicates with the flow path 41. Therefore, the second refrigerant in the liquid state is introduced from the condenser 34 to the container 31A or 31B and stored in the container 31A or 31B.

図７を参照して、ヒートポンプシステム１の第３送液状態を説明する。第３送液状態において、制御装置７０は、開閉弁５３Ａ及び５５Ｂを開き、開閉弁５３Ｂ及び５５Ａを閉じる。 With reference to FIG. 7, the 3rd liquid feeding state of the heat pump system 1 is demonstrated. In the third liquid feeding state, the control device 70 opens the on-off valves 53A and 55B and closes the on-off valves 53B and 55A.

開閉弁５５Ｂが開いているため、容器３１Ｂ内の上部空間と容器３１Ｃ内の上部空間とが連通している。したがって、容器３１Ｂから逆止弁６４Ｂを通って容器３１Ｃに液体状態の第２冷媒が重力により導入される。 Since the on-off valve 55B is open, the upper space in the container 31B communicates with the upper space in the container 31C. Therefore, the second refrigerant in the liquid state is introduced from the container 31B through the check valve 64B into the container 31C by gravity.

開閉弁５３Ａが開いているため、容器３１Ａ内の上部空間と流路４１とが連通している。したがって、凝縮器３４から流路４２及び４２Ａを通って容器３１Ａに液体状態の第２冷媒が導入され、容器３１Ａにためられる。 Since the on-off valve 53A is open, the upper space in the container 31A and the flow path 41 are in communication. Therefore, the second refrigerant in the liquid state is introduced from the condenser 34 through the flow paths 42 and 42A into the container 31A and stored in the container 31A.

本実施形態によれば、サーマルポンプユニット５により第２冷媒の送液が行われる。第２冷媒の送液のためにメカニカルポンプを用いないため、ヒートポンプシステム１の製造コストが低減される。 According to the present embodiment, the second refrigerant is fed by the thermal pump unit 5. Since a mechanical pump is not used for feeding the second refrigerant, the manufacturing cost of the heat pump system 1 is reduced.

本実施形態によれば、容器３１Ａ〜３１Ｃが設けられるため、容器３１Ａ及び３１Ｂの均圧が行われる第２送液状態においても、熱交換部位３５において第２冷媒が気化することにより容器３１Ｃから液体状態の第２冷媒が膨張弁３２へ送り出される。したがって、サーマルポンプユニット５が膨張弁３２へ送り出す第２冷媒の流量が第１及び第３送液状態に比べて低下しない。ゆえに、第２冷媒の送液量の変動が防止される。 According to the present embodiment, since the containers 31A to 31C are provided, the second refrigerant is vaporized at the heat exchanging portion 35 to evaporate from the container 31C even in the second liquid feeding state where the pressure equalization of the containers 31A and 31B is performed. The second refrigerant in the liquid state is sent out to the expansion valve 32. Therefore, the flow rate of the second refrigerant that the thermal pump unit 5 sends out to the expansion valve 32 does not decrease compared to the first and third liquid supply states. Therefore, fluctuations in the amount of the second refrigerant sent are prevented.

更に、本実施形態に係るサーマルポンプユニット５において、全部で３つの容器３１Ａ〜３１Ｃと、熱交換部位３５と熱交換部位１５の間の熱交換と、全部で４つの開閉弁（電磁弁）５３Ａ、５３Ｂ、５５Ａ、及び５５Ｂと、全部で４つの逆止弁６２Ａ、６２Ｂ、６４Ａ、及び６４Ｂとが設けられる。一方、サーマルポンプユニット１０５において、全部で２つの容器１３１Ａ及び１３１Ｂと、熱交換部位１３５Ａと熱交換部位１１５の間の熱交換と、熱交換部位１３５Ｂと熱交換部位１１５の間の熱交換と、全部で５つの電磁弁１５３、１５３Ａ、１５３Ｂ、１５４Ａ、及び１５４Ｂと、全部で４つの逆止弁１６２Ａ、１６２Ｂ、１６４Ａ、及び１６４Ｂとが設けられる。したがって、本実施形態によれば、サーマルポンプユニット５の製造コストを大きく増加させずに第２冷媒の送液量の変動を防止することが可能である。 Furthermore, in the thermal pump unit 5 according to the present embodiment, a total of three containers 31A to 31C, heat exchange between the heat exchange part 35 and the heat exchange part 15, and a total of four on-off valves (solenoid valves) 53A. , 53B, 55A and 55B and a total of four check valves 62A, 62B, 64A and 64B. On the other hand, in the thermal pump unit 105, a total of two containers 131A and 131B, heat exchange between the heat exchange part 135A and the heat exchange part 115, heat exchange between the heat exchange part 135B and the heat exchange part 115, A total of five solenoid valves 153, 153A, 153B, 154A, and 154B and a total of four check valves 162A, 162B, 164A, and 164B are provided. Therefore, according to this embodiment, it is possible to prevent fluctuations in the amount of the second refrigerant sent without greatly increasing the manufacturing cost of the thermal pump unit 5.

制御装置７０が開閉弁５３Ａ、５３Ｂ、５５Ａ、及び５５Ｂを自動制御する場合について説明したが、開閉弁５３Ａ、５３Ｂ、５５Ａ、及び５５Ｂは手動により制御されてもよい。 Although the case where the control device 70 automatically controls the on-off valves 53A, 53B, 55A, and 55B has been described, the on-off valves 53A, 53B, 55A, and 55B may be manually controlled.

１…ヒートポンプシステム
２、３…熱交換器
５…サーマルポンプユニット
１０…第１系統
１１…圧縮機
１２…凝縮器
１３…膨張弁
１４…蒸発器
１５…熱交換部位
３０…第２系統
３１Ａ〜３１Ｃ…容器
３２…膨張弁
３３…蒸発器
３４…凝縮器
３４ａ…入口
３４ｂ…出口
３５…熱交換部位
３５ａ…上部
３５ｂ…下部
３７Ａ〜３７Ｃ…上部
３８Ａ〜３８Ｃ…下部
４１、４２、４２Ａ、４２Ｂ、４３、４３Ａ、４３Ｂ、４４Ａ、４４Ｂ、４５Ａ〜４５Ｃ、４６〜４８…流路
４３ｘ、４５ｘ…接続部
５３Ａ、５３Ｂ、５５Ａ、５５Ｂ…開閉弁
６２Ａ、６２Ｂ、６４Ａ、６４Ｂ…逆止弁
７０…制御装置
１００…カスケードシステム
１０１、１０２…熱交換器
１０５…サーマルポンプユニット
１１０…第１系統
１１１…圧縮機
１１２…凝縮器
１１３…膨張弁
１１４…蒸発器
１１５…熱交換部位
１３０…第２系統
１３１Ａ、１３１Ｂ…容器
１３２…膨張弁
１３３…蒸発器
１３４…凝縮器
１３５Ａ、１３５Ｂ…熱交換部位
１４１、１４２、１４２Ａ、１４２Ｂ、１４３、１４３Ａ、１４３Ｂ、１４４Ａ、１４４Ｂ、１４５Ａ、１４５Ｂ、１４６、１４６Ａ、１４６Ｂ…流路
１４３ｘ…接続部
１５３、１５３Ａ、１５３Ｂ、１５４Ａ、１５４Ｂ…電磁弁
１６２Ａ、１６２Ｂ、１６６Ａ、１６６Ｂ…逆止弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat pump system 2, 3 ... Heat exchanger 5 ... Thermal pump unit 10 ... 1st system 11 ... Compressor 12 ... Condenser 13 ... Expansion valve 14 ... Evaporator 15 ... Heat exchange part 30 ... 2nd system 31A-31C ... Container 32 ... Expansion valve 33 ... Evaporator 34 ... Condenser 34a ... Inlet 34b ... Outlet 35 ... Heat exchange part 35a ... Upper 35b ... Lower 37A-37C ... Upper 38A-38C ... Lower 41, 42, 42A, 42B, 43 , 43A, 43B, 44A, 44B, 45A to 45C, 46 to 48 ... flow paths 43x, 45x ... connection portions 53A, 53B, 55A, 55B ... open / close valves 62A, 62B, 64A, 64B ... check valves 70 ... control device DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Cascade system 101, 102 ... Heat exchanger 105 ... Thermal pump unit 110 ... 1st system 111 ... Compressor 112 ... Condenser 113 ... Expansion valve 14 ... Evaporator 115 ... Heat exchange site 130 ... Second system 131A, 131B ... Container 132 ... Expansion valve 133 ... Evaporator 134 ... Condenser 135A, 135B ... Heat exchange site 141, 142, 142A, 142B, 143, 143A, 143B, 144A, 144B, 145A, 145B, 146, 146A, 146B ... flow path 143x ... connection part 153, 153A, 153B, 154A, 154B ... solenoid valve 162A, 162B, 166A, 166B ... check valve

Claims

The first system in which the first refrigerant circulates in the order of the first system compressor, the first system condenser, the first system heat exchange site, the first system expansion valve, the first system evaporator, and the first system compressor. When,
Thermal pump unit, second system first flow path, second system expansion valve, second system evaporator, second system second flow path, second system condenser, second system third flow path, and thermal pump A second system in which the second refrigerant circulates in the order of the units,
The first system evaporator and the second system condenser form a first heat exchanger;
The thermal pump unit is
A first container connected to the second flow path third flow path;
A second container connected to the second system third flow path;
A third container connected to the first container and the second container;
A second system heat exchange site connected to the third container,
The first system heat exchange part and the second system heat exchange part form a second heat exchanger,
The second system first flow path connects the third container and the second system expansion valve ,
The first container upper part of the first container is connected to the third container upper part of the third container via a first on-off valve,
A first container lower portion of the first container is connected to the third container via a first check valve that allows the flow of the second refrigerant from the first container toward the third container;
A second container upper part of the second container is connected to the third container upper part via a second on-off valve;
A second container lower portion of the second container is connected to the third container via a second check valve that allows the flow of the second refrigerant from the second container toward the third container;
The second system second flow path is connected to the upper part of the first container via a third on-off valve,
The second system second flow path is connected to the upper part of the second container via a fourth on-off valve,
The second system third channel is connected to the first container via a third check valve that allows the flow of the second refrigerant from the second system third channel toward the first container,
The second system third channel is connected to the second container via a fourth check valve that allows the flow of the second refrigerant from the second system third channel toward the second container,
A third container lower part of the third container and a lower part of the second system heat exchange site are connected;
The upper part of the third container and the upper part of the second system heat exchange site are connected,
The second system first flow path is a heat pump system that connects the lower part of the third container and the second system expansion valve .

Further comprising a control device;
The controller is
A first liquid supply state in which the first on-off valve and the fourth on-off valve are open, and the second on-off valve and the third on-off valve are closed;
A second liquid feeding state in which the first on-off valve and the second on-off valve are closed and the third on-off valve and the fourth on-off valve are opened;
A third liquid feeding state in which the first on-off valve and the fourth on-off valve are closed, and the second on-off valve and the third on-off valve are opened;
The heat pump system according to claim 1 which realizes