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Title:
HEAT PUMP DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/117408
Kind Code:
A1
Abstract:
A heat pump device in which one or more load-side units are connected to a single heat source-side unit and water can be heated to high temperature. The hot water supplier (100)(heat pump device) has the heat source-side unit (10) having mounted on it a first compressor (11), a four-way switching valve (12), and a heat source-side heat exchanger (13), and also has a load-side unit (50) having mounted on it a first flow rate control device (51), a first load-side heat exchanger (52), a second compressor (53), a second load-side heat exchanger (54), and a second flow rate control device (55). A main circuit (A) is formed by sequentially interconnecting, using liquid piping (2) and gas piping (2), the first compressor (11), the four-way switching valve (12), the heat source-side heat exchanger (13), the first flow rate control device (51), and the first load-side heat exchanger (52). A load-side refrigerant circuit (B) is formed by sequentially interconnecting, using load-side refrigerant piping (56), the second compressor (53), the second load-side heat exchanger (54), the second flow rate control device (55), and the first load-side heat exchanger (52).

Inventors:
KAMEYAMA JUNICHI (JP)
KASAI TOMOHIKO (JP)
Application Number:
PCT/JP2007/056280
Publication Date:
October 02, 2008
Filing Date:
March 27, 2007
Export Citation:
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Assignee:
MITSUBISHI ELECTRIC CORP (JP)
KAMEYAMA JUNICHI (JP)
KASAI TOMOHIKO (JP)
International Classes:
F25B7/00; F25B1/00
Foreign References:
JP2004132647A2004-04-30
JPH08261599A1996-10-11
JP2003314920A2003-11-06
JP2004324947A2004-11-18
JP2004132647A2004-04-30
Other References:
See also references of EP 2131122A4
Attorney, Agent or Firm:
KOBAYASHI, Hisao et al. (The 6th Central Bldg. 19-10, Toranomon 1-chome, Minato-k, Tokyo 01, JP)
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Claims:
 第1圧縮機と、流路切替弁と、熱源側熱交換器とを搭載した熱源側ユニットと、
 第1流量制御装置と、第1負荷側熱交換器と、第2圧縮機と、第2負荷側熱交換器と、第2流量制御装置とを搭載した第1負荷側ユニットとを備え、
 前記第1圧縮機と、前記流路切替弁と、前記熱源側熱交換器と、前記第1流量制御装置と、前記第1負荷側熱交換器とを冷媒配管で順次接続し、主回路を構成するとともに、
 前記第2圧縮機と、前記第2負荷側熱交換器と、前記第2流量制御装置と、前記第1負荷側熱交換器とを冷媒配管で順次接続し、負荷側冷媒回路を構成した
 ことを特徴とするヒートポンプ装置。
 第1圧縮機と、流路切替弁と、熱源側熱交換器とを搭載した熱源側ユニットと、
 第1流量制御装置と、第1負荷側熱交換器とを搭載した第1負荷側ユニットとを備え、
 前記第1圧縮機と、前記流路切替弁と、前記熱源側熱交換器と、前記第1流量制御装置と、前記第1負荷側熱交換器とを冷媒配管で順次接続し、主回路を構成するとともに、
 前記第1負荷側ユニット内において、
 前記第1負荷側熱交換器の出入り口の一端に接続する前記冷媒配管に設けられ、前記冷媒の流通を前記第1負荷側熱交換器の出入り口側の一端から他端の方向のみに許容する第1逆止弁と、
 前記第1負荷側熱交換器の出入り口の他端に接続する前記冷媒配管に設けられ、前記冷媒の流通を前記第1負荷側熱交換器の出入り口側の一端から他端の方向のみに許容する第2逆止弁と、
 前記冷媒配管において前記第2逆止弁の下流で分岐して前記第1逆止弁と前記第1負荷側熱交換器との間に接続する第1バイパス管と、
 前記第1バイパス管に設けられ、前記冷媒の流通を分岐点から接続点の方向のみに許容する第3逆止弁と、
 前記冷媒配管において前記第1負荷側熱交換器と前記第2逆止弁との間で分岐して前記第1逆止弁の上流に接続する第2バイパス管と、
 前記第2バイパス管に設けられ、前記冷媒の流通を分岐点から接続点の方向のみに許容する第4逆止弁とを備えた
 ことを特徴とするヒートポンプ装置。
 第1圧縮機と、流路切替弁と、熱源側熱交換器とを搭載した熱源側ユニットと、
 第1流量制御装置と、第1負荷側熱交換器と、第2圧縮機と、第2負荷側熱交換器と、第2流量制御装置とを搭載した第1負荷側ユニットとを備え、
 前記第1圧縮機と、前記流路切替弁と、前記熱源側熱交換器と、前記第1流量制御装置と、前記第1負荷側熱交換器とを冷媒配管で順次接続し、主回路を構成するとともに、
 前記第2圧縮機と、前記第2負荷側熱交換器と、前記第2流量制御装置と、前記第1負荷側熱交換器とを冷媒配管で順次接続し、負荷側冷媒回路を構成し、
 前記第1負荷側ユニット内において、
 前記第2負荷側熱交換器の出入り口の一端に接続する前記冷媒配管に設けられ、前記冷媒の流通を前記第2負荷側熱交換器の出入り口側の一端から他端の方向のみに許容する第1逆止弁と、
 前記第2負荷側熱交換器の出入り口の他端に接続する前記冷媒配管に設けられ、前記冷媒の流通を前記第2負荷側熱交換器の出入り口側の一端から他端の方向のみに許容する第2逆止弁と、
 前記冷媒配管において前記第2逆止弁の下流で分岐して前記第1逆止弁と前記第2負荷側熱交換器との間に接続する第1バイパス管と、
 前記第1バイパス管に設けられ、前記冷媒の流通を分岐点から接続点の方向のみに許容する第3逆止弁と、
 前記冷媒配管において前記第2負荷側熱交換器と前記第2逆止弁との間で分岐して前記第1逆止弁の上流に接続する第2バイパス管と、
 前記第2バイパス管に設けられ、前記冷媒の流通を分岐点から接続点の方向のみに許容する第4逆止弁とを備えた
 ことを特徴とするヒートポンプ装置。
 前記第1負荷側ユニット内の前記第2負荷側熱交換器に水配管を接続した
 ことを特徴とする請求項1または3に記載のヒートポンプ装置。
 前記第1負荷側ユニット内の前記第1負荷側熱交換器に水配管を接続した
 ことを特徴とする請求項2に記載のヒートポンプ装置。
 前記第1流量制御装置及び前記第1負荷側熱交換器を直列に接続した1又は複数の第2負荷側ユニットを備え、
 前記第1負荷側ユニットと前記第2負荷側ユニットとを並列に前記主回路に接続した
 ことを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
Description:
ヒートポンプ装置

 本発明は、熱源側ユニット(室外機)1台に して1台又は複数台の負荷側ユニット(給湯 又は室内機)を接続したヒートポンプ装置に し、特に給湯に利用する水を高温に加熱で るヒートポンプ装置に関するものである。

 従来から、1台の熱源側ユニットに複数台 の負荷側ユニットを2本の冷媒配管を介して 列に接続したマルチ型の空気調和装置が存 する。この空気調和装置は、熱源側ユニッ に圧縮機と、四方切換弁と、室外熱交換器( 源側熱交換器)とを搭載し、負荷側ユニット に絞り装置と、室内熱交換器(負荷側熱交換 )とを搭載することで構成されていた。この うな空気調和装置によれば、各負荷側ユニ トで選択的かつ独立的に給湯運転、冷房運 又は暖房運転を実行できるようになってい 。すなわち、ある室内機では冷房運転を、 の室内機では暖房運転を、更に別の室内機 は給湯運転を同時に行うことができるよう なっていたのである。

 そのようなものとして、「冷媒圧縮機、 方切換弁、熱源機側熱交換器、アキュムレ タ、冷媒流路切換装置等で構成される1台の 熱源機に対し、室内側熱交換器、第1の冷媒 量制御装置等で構成される1台もしくは複数 の室内機と、上記熱源機からの冷媒と水利 対象へ送られる利用水との間で熱交換を行 第1の水利用側熱交換器、水利用側冷媒流量 制御装置等で構成される1台もしくは複数台 第1の水温調節機とを、それぞれ第1、第2の 続配管を介して並列に接続するとともに、 記室内機の室内側熱交換器の冷媒出入口の 方又は上記第1の水温調節機の第1の水利用側 熱交換器の冷媒出入口の一方を、上記第1の 続配管又は上記第2の接続配管に切換可能に 続する切換弁を有する第1の分岐部と、上記 室内機の室内側熱交換器の冷媒出入口の他方 又は上記第1の水温調節機の第1の水利用側熱 換器の冷媒出入口の他方を、上記第1の冷媒 流量制御装置を介して上記第2の接続配管に 続する第2の分岐部とを、第2の冷媒流量制御 装置を介して接続した」空気調和装置が提案 されている(たとえば、特許文献1参照)。

 この空気調和装置は、空気調和用の熱源 及び水加温用の熱源機の2台を用意する必要 がなく、簡単な構成で各室内機での給湯運転 、冷房運転又は暖房運転を実現することが可 能になっている。したがって、水加熱用の熱 源機分の設備費や運転維持費等を削減するこ とができる。また、冷房運転及び暖房同時を 同時に実行する機会が多い春や秋等の中間期 には、冷房運転時の排熱を第1に水温調節機 効率よく再利用でき、消費エネルギーを低 することも可能になっている。

特開平8-261599号公報(第4頁、第1図)

 上記の空気調和装置は、負荷側ユニット 並列に接続し、1台の熱源機で給湯運転、冷 房運転及び暖房運転の全てを実行するために 、給湯運転を実行する負荷側ユニットの利用 形態の幅が狭くなってしまうという課題があ った。つまり、給湯運転を実行する負荷側ユ ニットは、比較的高温を必要としないもの( とえば、温水プール等)に給湯するような利 形態に限定されてしまっていたのである。 た、負荷側ユニットに貯湯タンク等を備え 水を高温に沸き上げてから給湯するという とも考えられるが、高温の給湯に備えて常 水を沸き上げておかなければならず、全体 運転効率が低下することになってしまうこ になる。したがって、上記の空気調和装置 有する効果を実現するだけでなく、更に負 側ユニットの多様な利用形態を実現できる とが要求されているのである。

 本発明は、上記の課題を解決するために されたもので、熱源側ユニット1台に対して 1台又は複数台の負荷側ユニットを接続し、 雑な回路構成とすることなく、水を高温に 熱することを可能にしたヒートポンプ装置 提供することを目的としている。

 本発明に係るヒートポンプ装置は、第1圧 縮機と、流路切替弁と、熱源側熱交換器とを 搭載した熱源側ユニットと、第1流量制御装 と、第1負荷側熱交換器と、第2圧縮機と、第 2負荷側熱交換器と、第2流量制御装置とを搭 した第1負荷側ユニットとを備え、前記第1 縮機と、前記流路切替弁と、前記熱源側熱 換器と、前記第1流量制御装置と、前記第1負 荷側熱交換器とを冷媒配管で順次接続し、主 回路を構成するとともに、前記第2圧縮機と 前記第2負荷側熱交換器と、前記第2流量制御 装置と、前記第1負荷側熱交換器とを冷媒配 で順次接続し、負荷側冷媒回路を構成した とを特徴とする。

 本発明に係るヒートポンプ装置は、第1圧 縮機と、流路切替弁と、熱源側熱交換器とを 搭載した熱源側ユニットと、第1流量制御装 と、第1負荷側熱交換器とを搭載した第1負荷 側ユニットとを備え、前記第1圧縮機と、前 流路切替弁と、前記熱源側熱交換器と、前 第1流量制御装置と、前記第1負荷側熱交換器 とを冷媒配管で順次接続し、主回路を構成す るとともに、前記第1負荷側ユニット内にお て、前記第1負荷側熱交換器の出入り口の一 に接続する前記冷媒配管に設けられ、前記 媒の流通を前記第1負荷側熱交換器の出入り 口側の一端から他端の方向のみに許容する第 1逆止弁と、前記第1負荷側熱交換器の出入り の他端に接続する前記冷媒配管に設けられ 前記冷媒の流通を前記第1負荷側熱交換器の 出入り口側の一端から他端の方向のみに許容 する第2逆止弁と、前記冷媒配管において前 第2逆止弁の下流で分岐して前記第1逆止弁と 前記第1負荷側熱交換器との間に接続する第1 イパス管と、前記第1バイパス管に設けられ 、前記冷媒の流通を分岐点から接続点の方向 のみに許容する第3逆止弁と、前記冷媒配管 おいて前記第1負荷側熱交換器と前記第2逆止 弁との間で分岐して前記第1逆止弁の上流に 続する第2バイパス管と、前記第2バイパス管 に設けられ、前記冷媒の流通を分岐点から接 続点の方向のみに許容する第4逆止弁とを備 たことを特徴とする。

 本発明に係るヒートポンプ装置は、第1圧 縮機と、流路切替弁と、熱源側熱交換器とを 搭載した熱源側ユニットと、第1流量制御装 と、第1負荷側熱交換器と、第2圧縮機と、第 2負荷側熱交換器と、第2流量制御装置とを搭 した第1負荷側ユニットとを備え、前記第1 縮機と、前記流路切替弁と、前記熱源側熱 換器と、前記第1流量制御装置と、前記第1負 荷側熱交換器とを冷媒配管で順次接続し、主 回路を構成するとともに、前記第2圧縮機と 前記第2負荷側熱交換器と、前記第2流量制御 装置と、前記第1負荷側熱交換器とを冷媒配 で順次接続し、負荷側冷媒回路を構成し、 記第1負荷側ユニット内において、前記第2負 荷側熱交換器の出入り口の一端に接続する前 記冷媒配管に設けられ、前記冷媒の流通を前 記第2負荷側熱交換器の出入り口側の一端か 他端の方向のみに許容する第1逆止弁と、前 第2負荷側熱交換器の出入り口の他端に接続 する前記冷媒配管に設けられ、前記冷媒の流 通を前記第2負荷側熱交換器の出入り口側の 端から他端の方向のみに許容する第2逆止弁 、前記冷媒配管において前記第2逆止弁の下 流で分岐して前記第1逆止弁と前記第2負荷側 交換器との間に接続する第1バイパス管と、 前記第1バイパス管に設けられ、前記冷媒の 通を分岐点から接続点の方向のみに許容す 第3逆止弁と、前記冷媒配管において前記第2 負荷側熱交換器と前記第2逆止弁との間で分 して前記第1逆止弁の上流に接続する第2バイ パス管と、前記第2バイパス管に設けられ、 記冷媒の流通を分岐点から接続点の方向の に許容する第4逆止弁とを備えたことを特徴 する。

 本発明に係るヒートポンプ装置は、主回 の他に負荷側冷媒回路を備えたので、空気 和や水の冷却、水の加熱を負荷側冷媒回路 行なうことができ、運転効率の向上を図る とができる。つまり、負荷側冷媒回路を備 ることによって、主回路の能力を増強する とができ、運転効率の向上が可能になって るのである。また、第1負荷側ユニットを水 の加熱用途に使用する場合には、水を高温に 加熱することができる。

 本発明に係るヒートポンプ装置は、第1負 荷側熱交換器において、主回路の冷媒を一方 方向にのみ流通させることができるので、第 1負荷側熱交換器での熱交換効率を向上させ ことができる。したがって、第1負荷側ユニ トを水の加熱用途に使用する場合には、水 流れと、冷媒の流れとが対向流となり、熱 換効率の向上を図ることができるのである

 本発明に係るヒートポンプ装置は、負荷 冷媒回路を備えるとともに、第2負荷側熱交 換器での負荷側冷媒回路の冷媒を一方方向に のみ流通させることができるので、第2負荷 熱交換器での熱交換効率を更に向上させる とができる。また、第1負荷側ユニットを水 加熱用途に使用する場合には、第2負荷側熱 交換器での熱交換効率を更に向上させつつ、 水を高温に加熱することができる。

実施の形態1に係る給湯機の冷媒回路構 成を示す冷媒回路図である。 負荷側冷媒回路に使用可能な冷媒の物 値を示すグラフである。 実施の形態2に係る給湯空調装置の冷媒 回路構成を示す冷媒回路図である。 実施の形態3に係る給湯空調装置の冷媒 回路構成を示す冷媒回路図である。 実施の形態4に係る給湯機の冷媒回路構 成を示す冷媒回路図である。

符号の説明

 1 液配管、2 ガス配管、3 水配管、4 第1 接続配管、5 第2接続配管、6 バイパス管、8 分岐配管、8a 分岐配管、8b 分岐配管、9 分 岐配管、9a 分岐配管、9b 分岐配管、10 熱源 側ユニット、11 第1圧縮機、12 四方切換弁、 13 熱源側熱交換器、14 アキュムレータ、15  吐出圧力検出装置、16 吸入圧力検出装置、22  会合部、23 会合部、30 中継機、31 第2熱交 換部、32 第3逆止弁、33 第4逆止弁、34 第5逆 止弁、35 第6逆止弁、36 気液分離装置、37  1熱交換部、38 第2流量制御装置、39 第3流量 制御装置、40 第2分岐部、41 第1分岐部、42  2逆止弁、43 第1逆止弁、44 第1弁装置、45  2弁装置、46 圧力検出装置、47 圧力検出装 、50 負荷側ユニット、50’ 負荷側ユニッ 、50a 負荷側ユニット、50b 負荷側ユニット 51 第1流量制御装置、51a 第1流量制御装置 51b 第1流量制御装置、52 第1負荷側熱交換器 、52a 第1負荷側熱交換器、52b 第1負荷側熱交 換器、53 第2圧縮機、54 第2負荷側熱交換器 55 第2流量制御装置、56 負荷側冷媒配管、61  バイパス管、62 バイパス管、63 第7逆止弁 64 第8逆止弁、65 第9逆止弁、66 第10逆止弁 、100 給湯機、200 給湯空調装置、300 給湯空 調装置、400 給湯機。

 以下、図面に基づいて本発明の実施の形態 ついて説明する。
実施の形態1.
 図1は、本発明の実施の形態1に係る給湯機10 0の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。 1に基づいて、給湯機100の冷媒回路構成につ て説明する。この給湯機100は、ビルやマン ョン等に設置され、冷媒を循環させる冷凍 イクル(ヒートポンプサイクル)を利用する とで温水プールや床暖房、シャワー、浴槽 飲料等に使用される低温、中温又は高温の を供給できるヒートポンプ装置である。な 、図1を含め、以下の図面では各構成部材の きさの関係が実際のものとは異なる場合が る。

 給湯機100は、大きく分けて熱源側ユニッ 10と、負荷側ユニット50(第1負荷側ユニット) とで構成されている。熱源側ユニット10及び 荷側ユニット50は、冷媒配管である液配管1 冷媒配管であるガス配管2とで順次接続され て連絡するようになっている。液配管1及び ス配管2で熱源側ユニット10内の各種冷媒機 と、熱源側ユニット50内の冷凍機器(第1流量 御装置51及び第1負荷側熱交換器52)とを接続 ることにより主回路Aを構成している。また 、負荷側ユニット50の第2負荷側熱交換器54に 、水配管3が導通されており、この水配管3 、第2負荷側熱交換器54によって温水又は冷 にされた水を所定の場所に供給するように っている。

 熱源側ユニット10には、冷凍機器である 1圧縮機11と、流路切替弁である四方切換弁12 と、熱源側熱交換器13と、アキュムレータ14 が搭載されている。また、熱源側ユニット10 には、第1圧縮機11の吐出された冷媒の圧力を 検出する圧力センサである吐出圧力検出装置 15と、第1圧縮機11へ吸入する冷媒の圧力を検 する圧力センサである吸入圧力検出装置16 が設けられている。さらに、図示していな が、熱源側熱交換器13に空気を供給するため のファン等の送風手段や、第1圧縮機11及び四 方切換弁12を制御する制御装置が設けられて る。

 第1圧縮機11は、液配管1を流れる冷媒を吸 入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態 にするものであり、たとえばインバータによ り回転数が制御され容量制御されるタイプの もので構成するとよい。四方切換弁12は、温 又は冷水を供給するときで冷媒の流れを切 替えるものである。熱源側熱交換器13は、 水を供給するときには蒸発器として機能し 冷水を供給するときには凝縮器として機能 、図示省略の送風手段から供給される空気 冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を蒸発 ス化又は凝縮液化するものである。

 アキュムレータ14は、四方切換弁12と第1 縮機11との間に配置され、過剰な冷媒を貯留 するものである。アキュムレータ14があるこ によって、気液分離が可能である。なお、 キュムレータ14は、過剰な冷媒を貯留でき 容器であればよい。吐出圧力検出装置15は、 第1圧縮機11と四方切換弁12との間における吐 側配管に設置され、第1圧縮機11から吐出さ た冷媒の圧力を検出するようになっている また、吸入圧力検出装置16は、四方切換弁12 とアキュムレータ14との間における吸入側配 に設置され、第1圧縮機11へ吸入される冷媒 圧力を検出するようになっている。そして 吐出圧力検出装置15及び吸入圧力検出装置16 で検出された圧力情報は、図示省略の制御装 置に送られるようになっている。

 負荷側ユニット50には、冷凍機器である 1流量制御装置51と、第1負荷側熱交換器52と 第2圧縮機53と、第2負荷側熱交換器54と、第2 量制御装置とが搭載されている。第1負荷側 熱交換器52と、第2圧縮機53と、第2負荷側熱交 換器54と、第2流量制御装置とは、負荷側冷媒 配管56で順次接続されて連絡するようになっ いる。この負荷側冷媒配管56で負荷側ユニ ト50内の各種冷凍機器を接続することにより 、負荷側冷媒回路Bを構成している。さらに 図示していないが、第1負荷側熱交換器52に 気を供給するためのファン等の送風手段が けられている。

 第1流量制御装置51は、減圧弁や膨張弁と て機能し、冷媒を減圧して膨張させるもの ある。この第1流量制御装置51は、開度が可 に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁 で構成するとよい。また、第1流量制御装置 51は、冷水を供給するときは第1負荷側熱交換 器52の出口側の過熱度により、温水を供給す ときは同じく出口側の過冷却度により開閉 態を制御するとよい。第1負荷側熱交換器52 、温水を供給するときには凝縮器として機 し、冷水を供給するときには蒸発器として 能し、図示省略の送風手段から供給される 気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を 縮液化又は蒸発ガス化するものである。

 第2圧縮機53は、負荷側冷媒配管56を流れ 冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・ 圧の状態にするものであり、たとえばイン ータにより回転数が制御され容量制御され タイプのもので構成するとよい。第2負荷側 交換器54は、温水を供給するときには凝縮 として機能し、冷水を供給するときには蒸 器として機能し、水配管3を導通する水と冷 との間で熱交換を行ない、冷媒を凝縮液化 は蒸発ガス化するものである。第2流量制御 装置55は、減圧弁や膨張弁として機能し、冷 を減圧して膨張させるものである。この第1 流量制御装置51は、開度が可変に制御可能な の、たとえば電子式膨張弁等で構成すると い。

 すなわち、給湯機100は、2つの冷凍サイク ル(主回路A及び負荷側冷媒回路B)を備え、水 管3を導通する水を高温に加熱することがで るのである。したがって、負荷側ユニット5 0内の負荷側冷媒回路Bは、主回路Aの能力を増 強するための機能を果たしている。なお、こ こでは、水配管3を導通する水を加熱する場 を例に説明しているが、これに限定するも ではなく、負荷側ユニット50に四方切換弁を 搭載し、負荷側冷媒配管56を導通する冷媒の れを切り換えることで、水配管3を導通する 水を冷却することもできるようになっている 。

 ここで、給湯機100の動作について説明する
 始めに、冷水を供給する場合の運転動作に いて説明する。まず、第1圧縮機11で高温・ 圧にされた冷媒は、第1圧縮機11から吐出し 、四方切換弁12を経由し、熱源側熱交換器13 に流入する。熱源側熱交換器13に流入した冷 は、外気と熱交換して凝縮液化する。すな ち、冷媒は放熱して液体に状態変化するの ある。凝縮液化した冷媒は、液配管1を流れ 、負荷側ユニット50内の第1流量制御装置51に 入する。このとき、吸入圧力検出装置16で 出する冷媒の圧力が予め設定してある所定 圧力になるように第1圧縮機11の運転容量を 御するとよい。

 第1流量制御装置51に流入した冷媒は、減 されて、液とガスの低圧二相状態の冷媒に 態変化する。この二相状態の冷媒は、第1負 荷側熱交換器52に流入し、外気と熱交換して 発ガス化する。すなわち、外気から吸熱し (外気を冷却して)、気体に状態変化するの ある。蒸発ガス化した冷媒は、第1負荷側熱 換器52から流出し、ガス配管2を流れて、四 切換弁12及びアキュムレータ14を経由し、第 1圧縮機11に再度吸入される。

 一方、負荷側ユニット50内では、第2圧縮 53で高温・高圧にされた冷媒が、第2圧縮機5 3から吐出して、図示省略の四方切換弁を経 し、第1負荷側熱交換器52に流入する。第1負 側熱交換器52に流入した冷媒は、主回路Aを れる冷媒と熱交換して凝縮液化する。すな ち、冷媒は放熱して液体に状態変化するの ある。凝縮液化した冷媒は、負荷側冷媒配 56を流れ、第2流量制御装置55に流入する。 2流量制御装置55に流入した冷媒は、減圧さ て、液とガスの低圧二相状態の冷媒に状態 化する。

 この二相状態の冷媒は、第2負荷側熱交換 器54に流入し、水配管3を導通している水と熱 交換して蒸発ガス化する。すなわち、水から 吸熱して(水を冷却して)、気体に状態変化す のである。蒸発ガス化した冷媒は、第2負荷 側熱交換器54から流出し、四方切換弁を経由 、第2圧縮機53に再度吸入される。このよう して、水配管3を導通する水を冷却し、冷水 を作ることができる。すなわち、主回路Aで 接冷水を作るのではなく、主回路Aと水配管3 との間に負荷側冷媒回路Bを設けることで、 湯機100の能力を向上させているのである。

 次に、温水を供給する場合の運転動作に いて説明する。まず、第1圧縮機11で高温・ 圧にされた冷媒は、第1圧縮機11から吐出し 、四方切換弁12を経由し、負荷側ユニット50 内の第1負荷側熱交換器52に流入する。このと き、吐出圧力検出装置15で検出する冷媒の圧 が予め設定してある所定の圧力になるよう 第1圧縮機11の運転容量を制御するとよい。 1負荷側熱交換器52に流入した冷媒は、負荷 冷媒回路Bを流れる冷媒と熱交換して凝縮液 化する。すなわち、冷媒は放熱して液体に状 態変化するのである。凝縮液化した冷媒は、 液配管1を流れ、第1流量制御装置51に流入す 。

 第1流量制御装置51に流入した冷媒は、減 されて、液とガスの低圧二相状態の冷媒に 態変化する。この二相状態の冷媒は、負荷 ユニット50から流出し、熱源側熱交換器13に 流入し、外気と熱交換して蒸発ガス化する。 すなわち、外気から吸熱して(外気を冷却)、 体に状態変化するのである。蒸発ガス化し 冷媒は、熱源側熱交換器13から流出し、ガ 配管2を流れて、四方切換弁12及びアキュム ータ14を経由し、第1圧縮機11に再度吸入され る。

 一方、負荷側ユニット50内では、第2圧縮 53で高温・高圧にされた冷媒が、第2圧縮機5 3から吐出して、図示省略の四方切換弁を経 し、第2負荷側熱交換器54に流入する。第2負 側熱交換器54に流入した冷媒は、水配管3を 通している水と熱交換して凝縮液化する。 なわち、冷媒は放熱して(水を加熱して)、 体に状態変化するのである。凝縮液化した 媒は、負荷側冷媒配管56を流れ、第2流量制 装置55に流入する。第2流量制御装置55に流入 した冷媒は、減圧されて、液とガスの低圧二 相状態の冷媒に状態変化する。

 この二相状態の冷媒は、第1負荷側熱交換 器52に流入し、主回路Aを流れる冷媒と熱交換 して蒸発ガス化する。すなわち、冷媒から吸 熱して(冷媒を冷却)、気体に状態変化するの ある。蒸発ガス化した冷媒は、第1負荷側熱 交換器52から流出し、四方切換弁を経由し、 2圧縮機53に再度吸入される。このとき、冷 が第1負荷側熱交換器52で蒸発するときの蒸 温度は、50℃以上となっている。つまり、 1負荷側熱交換器52で蒸発ガス化した高温の ス冷媒が第2圧縮機53に吸入され、圧縮・吐 されることになるのである。

 したがって、このガス冷媒が第2負荷側熱 交換器54において水配管3を導通している水と 熱交換して凝縮液化するときの凝縮温度は80 ~100℃となり、水を高温に加熱することが可 能となる。このようにして、水配管3を導通 る水を加熱し、高温の温水を作ることがで る。すなわち、主回路Aで直接温水を作るの はなく、主回路Aと水配管3との間に負荷側 媒回路Bを設けることで、給湯機100の能力を 上させているのである。なお、第1流量制御 装置51を熱源側ユニット10内に搭載してもよ 。

 図2は、負荷側冷媒回路Bに使用可能な冷 の物性値を示すグラフである。図2に基づい 、負荷側冷媒回路Bに使用可能な冷媒の一例 について説明する。この図2では、R134aの冷媒 の物性値を示しており、横軸が圧力[MPa]を、 軸が飽和温度[℃]をそれぞれ示している。 の冷媒は、図2に示すように、凝縮温度が100 となっても凝縮圧力は4MPa以下であることが わかる。したがって、負荷側冷媒配管56は、 別な耐圧を有するような材料で構成する必 がなく、一般的な材料で負荷側冷媒配管56 構成することができる。

 つまり、既設の配管を利用したり、特別 材料で構成したりすることがないために、 造に要する費用及び負荷側ユニット50を配 する際の費用を低減することができるとと に、安全な構成とすることができ、高温の 水を作ることができるのである。なお、負 側冷媒回路Bに使用可能な冷媒をR134aに限定 るものではない。図2に示すような物性値と 似する物性値を有している冷媒を負荷側冷 回路Bに使用してもよい。たとえば、R134aと 似した物性値を有する非共沸混合冷媒や擬 共沸混合冷媒、単一冷媒等を使用すること できる。また、安価に耐圧性のある配管を 製することができるのであれば、高い動作 力を有する冷媒を使用してもよい。

 ここでは、負荷側冷媒回路Bに使用する冷 媒について説明したが、主回路Aに使用する 媒も特に限定するものではない。たとえば 非共沸混合冷媒(R407C等)や擬似共沸混合冷媒( R410AやR404A)、単一冷媒(二酸化炭素やプロパン 、イソブタン、アンモニア等)を設置する場 や給湯機100の用途等に応じて決定するとよ 。また、給湯機100を空気調和装置に置き換 、負荷側ユニット50を室内機として機能させ ることも可能である。この場合には、冷水を 供給する場合の運転動作が冷房運転動作にな り、温水を供給する場合の運転動作が暖房運 転動作になる。

実施の形態2.
 図3は、本発明の実施の形態2に係る給湯空 装置200の冷媒回路構成を示す冷媒回路図で る。図3に基づいて、給湯空調装置200の冷媒 路構成について説明する。この給湯空調装 200は、実施の形態1に係る給湯機100を備える とともに、更に他の負荷側ユニットを並列に 接続して構成されている。つまり、この給湯 空調装置200は、ビルやマンション等に設置さ れ、各負荷側ユニットで給湯運転や冷房運転 、暖房運転を単独かつ独立に行なうことがで きるヒートポンプ装置である。なお、この実 施の形態2では上述した実施の形態1との相違 を中心に説明するものとし、実施の形態1と 同一部分には、同一符号を付して説明を省略 するものとする。

 実施の形態1では、1つの負荷側ユニット50 が給湯用途に利用される場合を例に説明した が、実施の形態2では、この負荷側ユニット50 を給湯用途に利用するとともに、負荷側ユニ ット50a(第2負荷側ユニット)及び負荷側ユニッ ト50b(第2負荷側ユニット)を空気調和用の室内 ユニットとして利用することを特徴としてい る。つまり、負荷側ユニット50では、温水又 冷水の供給を行ない、負荷側ユニット50a及 負荷側ユニット50bでは、室内の冷房運転又 暖房運転を行ない、それぞれの負荷側ユニ トで各運転を単独かつ独立に行なうことが きるようになっているのである。

 負荷側ユニット50aには、冷凍機器である 1流量制御装置51aと、第1負荷側熱交換器52a が直列に接続され、搭載されている。この 荷側ユニット50aは、負荷側ユニット50と並列 となるように主回路Aに接続されている。ま 、図示していないが、第1負荷側熱交換器52a 空気を供給するためのファン等の送風手段 設けられている。負荷側ユニット50bには、 凍機器である第1流量制御装置51bと、第1負 側熱交換器52bとが直列に接続され、搭載さ ている。この負荷側ユニット50bは、負荷側 ニット50と並列となるように主回路Aに接続 れている。また、図示していないが、第1負 側熱交換器52bに空気を供給するためのファ 等の送風手段が設けられている。

 第1流量制御装置51a及び第1流量制御装置51 bは、第1流量制御装置51と同様に、減圧弁や 張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張さ るものである。この流量制御装置51a及び第1 量制御装置51bは、開度が可変に制御可能な の、たとえば電子式膨張弁等で構成すると い。また、第1流量制御装置51a及び第1流量 御装置51bは、冷房時は第1負荷側熱交換器52a び第1負荷側熱交換器52bの出口側の過熱度に より、暖房時は同じく出口側の過冷却度によ り開閉状態を制御するとよい。第1負荷側熱 換器52a及び第1負荷側熱交換器52bは、暖房時 凝縮器として機能し、冷房時は蒸発器とし 機能し、図示省略の送風手段から供給され 空気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒 凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。

 ここで、給湯空調装置200の動作について説 する。
 始めに、冷房運転時の動作について説明す 。まず、第1圧縮機11で高温・高圧にされた 媒は、第1圧縮機11から吐出して、四方切換 12を経由し、熱源側熱交換器13に流入する。 熱源側熱交換器13に流入した冷媒は、外気と 交換して凝縮液化する。すなわち、冷媒は 熱して液体に状態変化するのである。凝縮 化した冷媒は、液配管1を流れ、負荷側ユニ ット50の第1流量制御装置51、負荷側ユニット5 0aの第1流量制御装置51a及び負荷側ユニット50b の第1流量制御装置51bに流入する。このとき 吸入圧力検出装置16で検出する冷媒の圧力が 予め設定してある所定の圧力になるように第 1圧縮機11の運転容量を制御するとよい。

 第1流量制御装置51、第1流量制御装置51a及 び第1流量制御装置51bに流入した冷媒は、減 されて、液とガスの低圧二相状態の冷媒に 態変化する。この二相状態の冷媒は、負荷 ユニット50a及び負荷側ユニット50bでは、第1 荷側熱交換器52a及び第1負荷側熱交換器52bに 流入し、外気と熱交換して蒸発ガス化する。 すなわち、外気から吸熱して(外気を冷却し )、気体に状態変化するのである。蒸発ガス した冷媒は、第1負荷側熱交換器52a及び第1 荷側熱交換器52bから流出し、ガス配管2を流 て、四方切換弁12及びアキュムレータ14を経 由し、第1圧縮機11に再度吸入される。

 一方、実施の形態1で説明したように、負 荷側ユニット50内では、負荷側冷媒回路Bと主 回路Aとの間で熱交換が行なわれ、水配管3を 通する水を冷却し、冷水を作ることができ 。このように、給湯空調装置200では、冷房 転時には、負荷側ユニット50a及び負荷側ユ ット50bでは空気を冷却して、室内側を冷房 ることができ、負荷側ユニット50では水配 3を導通している水を冷却し、冷水を作るこ ができる。すなわち、同一の熱源側ユニッ 10で冷房運転と水の冷却運転を同時に実行 きるのである。

 次に、暖房運転時の動作について説明す 。まず、第1圧縮機11で高温・高圧にされた 媒は、第1圧縮機11から吐出して、四方切換 12を経由し、負荷側ユニット50の第1負荷側 交換器52、負荷側ユニット50aの第1負荷側熱 換器52a及び負荷側ユニット50bの第1負荷側熱 換器52bに流入する。このとき、吐出圧力検 装置15で検出する冷媒の圧力が予め設定し ある所定の圧力になるように第1圧縮機11の 転容量を制御するとよい。第1負荷側熱交換 52a及び第1負荷側熱交換器52bに流入した冷媒 は、外気と熱交換して凝縮液化する。すなわ ち、冷媒は放熱して(外気を暖めて)、液体に 態変化するのである。凝縮液化した冷媒は 液配管1を流れ、第1流量制御装置51a及び第1 量制御装置51bに流入する。

 一方、実施の形態1で説明したように、負 荷側ユニット50内では、負荷側冷媒回路Bと主 回路Aとの間で熱交換が行なわれ、水配管3を 通する水を加熱し、温水を作ることができ 。そして、第1流量制御装置51、第1流量制御 装置51a及び第1流量制御装置51bに流入した冷 は、減圧されて、液とガスの低圧二相状態 冷媒に状態変化する。この二相状態の冷媒 、負荷側ユニット50、負荷側ユニット50a及び 負荷側ユニット50bから流出し、熱源側熱交換 器13に流入し、外気と熱交換して蒸発ガス化 る。すなわち、外気から吸熱して(外気を冷 却)、気体に状態変化するのである。蒸発ガ 化した冷媒は、熱源側熱交換器13から流出し 、ガス配管2を流れて、四方切換弁12及びアキ ュムレータ14を経由し、第1圧縮機11に再度吸 される。

 このように、給湯空調装置200では、暖房 転時には、負荷側ユニット50a及び負荷側ユ ット50bでは空気を暖めて、室内側を暖房す ことができ、負荷側ユニット50では水配管3 導通している水を加熱し、温水を作ること できる。すなわち、同一の熱源側ユニット1 0で暖房運転と水の加熱運転を同時に実行で るのである。以上のように、給湯空調装置20 0では、負荷側ユニット50、負荷側ユニット50a 及び負荷側ユニット50bを多様な利用形態で使 用することができるのである。

 なお、負荷側ユニット50を室内機として 負荷側ユニット50a又は負荷側ユニット50bを 湯用として利用することも可能である。図3 は、給湯用の負荷側ユニット1台に空気調和 用途の負荷側ユニット2台を搭載した場合を に示しているが、この組み合わせに限定す ものではない。給湯空調装置200には、2台の 荷側ユニットを搭載してもよく、4台以上の 負荷側ユニットを搭載してもよい。また、各 負荷側ユニットは、設置される場所や用途に 応じて利用形態を決定するとよい。さらに、 第1流量制御装置50、第1流量制御装置50a及び 1流量制御装置50bを熱源側ユニット10内に搭 してもよい。

実施の形態3.
 図4は、本発明の実施の形態3に係る給湯空 装置300の冷媒回路構成を示す冷媒回路図で る。図4に基づいて、給湯空調装置300の冷媒 路構成について説明する。この給湯空調装 300は、実施の形態2に係る給湯空調装置200と 同様に、ビルやマンション等に設置され、各 負荷側ユニットで給湯運転や冷房運転、暖房 運転を単独かつ独立に行なうことができるヒ ートポンプ装置である。なお、この実施の形 態3では上述した実施の形態1及び実施の形態2 との相違点を中心に説明するものとし、実施 の形態1及び実施の形態2と同一部分には、同 符号を付して説明を省略するものとする。

 実施の形態2では、3台の負荷側ユニット 単純に並列に接続した場合を例に説明した 、実施の形態3では、3台の負荷側ユニットを 並列に接続するとともに、中継器30を搭載し 、各負荷側ユニットの運転動作(室内の冷房 運転及び暖房運転、水の冷却運転及び加熱運 転)を効率よく実行できることを特徴として る。つまり、給湯空調装置200は、それぞれ 負荷側ユニットで各運転を単独かつ独立に 率よく行なうことができるようになってい のである。

 熱源側ユニット10では、液配管1とガス配 2とが第1接続配管4と第2接続配管5とで接続 れている。第1接続配管4には、ガス配管2か 液配管1の方向のみに冷媒の流通を許容する 6逆止弁35が設けられている。第2接続配管5 も、ガス配管2から液配管1の方向のみに冷媒 の流通を許容する第5逆止弁34が設けられてい る。また、液配管1の第1接続配管4及び第2接 配管5の接続部分の間には、第3逆止弁32が設 られており、ガス配管2の第1接続配管4及び 2接続配管5の接続部分の間には、第4逆止弁3 3が設けられている。第3逆止弁32は、熱源側 交換器13から流れてくる冷媒のみを許容し、 第4逆止弁33は、四方切換弁12に向かう冷媒の を許容するものである。

 中継機30は、熱源側ユニット10と各負荷側 ユニットとの間に設けられている。この中継 機30は、四方切換弁12と接続されたガス配管2 、熱源側熱交換器13と接続された液配管1と よって熱源側ユニット10と接続され、負荷 ユニット50aの第1負荷側熱交換器52a、負荷側 ニット50bの第1負荷側熱交換器52b及び負荷側 ユニット50の第1負荷側熱交換器52に接続され 負荷側ユニット側の分岐配管9a、分岐配管9b 及び分岐配管9と、負荷側ユニット50aの第1流 制御装置51a、負荷側ユニット50bの第1流量制 御装置51b及び負荷側ユニット50の第1流量制御 装置51に接続された負荷側ユニット側の分岐 管8a、分岐配管8b及び分岐配管8とによって 負荷側ユニットと接続されている。

 また、中継機30には、第1分岐部41、第2流 制御装置38、第2分岐部40、気液分離装置36、 第1熱交換部37、第2熱交換部31及び第3流量制 装置39が搭載されている。第2分岐部40は、負 荷側ユニット側の分岐配管9a、分岐配管9b及 9を、ガス配管2又は液配管1に選択的に接続 る機能を有している。この第2分岐部40は、 端が負荷側ユニット側の分岐配管9a、分岐配 管9b及び分岐配管9にそれぞれ接続され、他端 が一括接続されてガス配管2に接続された3つ 第2弁装置45と、一端が負荷側ユニット側の 岐配管9a、分岐配管9b及び分岐配管9にそれ れ接続され、他端が一括接続されて液配管1 接続された3つの第1弁装置44とで構成されて いる。

 そして、中継機30の第2分岐部40は、図示 略の制御装置で第1弁装置44を閉止、第2弁装 45を開放制御することによって、負荷側ユ ット側の分岐配管9a、分岐配管9b及び分岐配 9をガス配管2に接続し、冷媒の流れを決定 るものである。また、中継機30の第2分岐部40 は、図示省略の制御装置で第1弁装置44を開放 、第2弁装置45を閉止制御することによって、 負荷側ユニット側の分岐配管9a、分岐配管9b び分岐配管9を液配管1に接続し、冷媒の流れ を決定するものである。

 中継機30の第1分岐部41は、負荷側ユニッ 側の分岐配管8a、分岐配管8b及び分岐配管8に それぞれ逆並列関係に一端が接続された第1 止弁43及び第2逆止弁42と、第1逆止弁43の各他 端を一括接続した会合部23と、第2逆止弁42の 他端を一括接続した会合部22とを有してい 。気液分離装置36は、液配管1の途中に設け れ、その気相部は第2分岐部40の第1弁装置44 接続され、その液相部は第1分岐部41に接続 れている。

 第2流量制御装置38は、気液分離装置36と 1分岐部41との間に接続されており、減圧弁 膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張 せるものである。この第2流量制御装置38は 開度が可変に制御可能なもの、たとえば電 式膨張弁等で構成するとよい。バイパス管6 、第1分岐部41とガス配管2とを接続し、冷媒 を導通させるものである。第3流量制御装置39 は、バイパス管6の途中に設けられており、 圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧し 膨張させるものである。この第2流量制御装 38は、開度が可変に制御可能なもの、たと ば電子式膨張弁等で構成するとよい。

 第2熱交換部31は、バイパス管6の第3流量 御装置39の下流部分と第2流量制御装置38から 第1分岐部41の会合部22に至る配管との間で熱 換を実行させるものである。第1熱交換部37 、バイパス管6の第2熱交換部31の下流部分と 、気液分離装置36と第2流量制御装置38とを接 する配管との間で熱交換を実行させるもの ある。また、中継機30には、第2流量制御装 38と気液分離装置36との間における配管に設 けられ、この部分を導通する冷媒の圧力を検 出する圧力検出装置47と、第2流量制御装置38 第1分岐部41との間における配管に設けられ この部分を導通する冷媒の圧力を検出する 力検出装置46とが備えられている。

 ここで、給湯空調装置300の動作について 明する。この給湯空調装置300では、大きく3 つの形態の運転動作が実行される。つまり、 負荷側ユニット50a及び負荷側ユニット50bで冷 房運転を、負荷側ユニット50で水の冷却運転 それぞれ実行する運転動作(以下、冷房冷却 運転と称する)と、負荷側ユニット50a及び負 側ユニット50bで暖房運転を、負荷側ユニッ 50で水の加熱運転をそれぞれ実行する運転動 作(以下、暖房加熱運転と称する)と、各負荷 ユニットが異なる運転を実行する運転動作( たとえば、冷暖房同時運転等)とがある。

 始めに、冷房冷却運転について説明する まず、第1圧縮機11で高温・高圧にされた冷 は、第1圧縮機11から吐出して、四方切換弁1 2を経由し、熱源側熱交換器13に流入する。熱 源側熱交換器13に流入した冷媒は、外気と熱 換して凝縮液化する。すなわち、冷媒は放 して液体に状態変化するのである。凝縮液 した冷媒は、液配管1を流れ、第3逆止弁32を 経由して中継機30へ流入する。中継機30へ流 した冷媒は、気液分離装置36及び第2流量制 装置38を経由し、第1分岐部41へ流入する。

 第1分岐部41へ流入した冷媒は、会合部22 分岐配管8a、分岐配管8b及び分岐配管8に分流 するとともに、負荷側ユニット50aの第1流量 御装置51a及び負荷側ユニット50bの第1流量制 装置51bに流入する。このとき、吸入圧力検 装置16で検出する冷媒の圧力が予め設定し ある所定の圧力になるように第1圧縮機11の 転容量を制御するとよい。また、第1流量制 装置51a及び第1流量制御装置51bは、第1負荷 熱交換器52a及び第1負荷側熱交換器52bの出口 過熱度により開度を制御するとよい。

 第1流量制御装置51a及び第1流量制御装置51 bに流入した冷媒は、減圧されて、液とガス 低圧二相状態の冷媒に状態変化する。この 相状態の冷媒は、負荷側ユニット50a及び負 側ユニット50bでは、第1負荷側熱交換器52a及 第1負荷側熱交換器52bに流入し、外気と熱交 換して蒸発ガス化する。すなわち、室内空気 から吸熱して(室内空気を冷却して)、気体に 態変化するのである。この冷却された室内 気を室内に供給することで、室内が冷房さ るようになっている。

 一方、実施の形態1で説明したように、負 荷側ユニット50内では、負荷側冷媒回路Bと主 回路Aとの間で熱交換が行なわれ、水配管3を 通する水を冷却し、冷水を作ることができ 。このように、給湯空調装置300では、冷房 却運転時には、負荷側ユニット50a及び負荷 ユニット50bでは空気を冷却して、室内側を 房することができ、負荷側ユニット50では 配管3を導通している水を冷却し、冷水を作 ことができる。なお、このとき、第1流量制 御装置51は、第1負荷側熱交換器52の出口の過 度により開度を制御するとよい。

 第1負荷側熱交換器52a、第1負荷側熱交換 52b及び第1負荷側熱交換器52でガス状態とな た冷媒は、分岐配管9a、分岐配管9b及び分岐 管9を流れて、第2分岐部40の第2弁装置45を通 り、ガス配管2、第4逆止弁33、四方切換弁12及 びアキュムレータ14を経由し、第1圧縮機11に 度吸入される。このようにして、給湯空調 置300は、冷房冷却運転を実行するのである なお、このとき、第1弁装置44は閉止、第2弁 装置45は開放制御されているものとする。

 また、このとき、ガス配管2は低圧、液配 管1は高圧となっているために必然的に第3逆 弁32及び第4逆止弁33へ冷媒が流通すること なる。さらに、冷房冷却運転を実行してい とき、第2流量制御装置38を通過した冷媒の 部がバイパス管6へ流入し、第3流量制御装置 39で低圧まで減圧されて、第2熱交換部31で各 荷側ユニット側の第1分岐部41に流入する冷 との間で熱交換が行なわれる。また、第1熱 交換部37では、第2流量制御装置38に流入する 媒との間で熱交換が行なわれ、蒸発した冷 は、ガス配管2へ流入し、第4逆止弁33、四方 切換弁12及びアキュムレータ14を経由し、第1 縮機11に吸入される。

 一方、第1熱交換部37及び第2熱交換部31で 交換が行なわれ、冷却され、過冷却度を十 に付加され、第1分岐部41に流入した冷媒は 第2逆止弁42と、分岐配管8a、分岐配管8b及び 分岐配管8とを経由して、冷房しようとして る負荷側ユニット50aの第1流量制御装置51a及 負荷側ユニット50bの第1流量制御装置51bに流 入するとともに、水を冷却しようとしている 負荷側ユニット50の第1流量制御装置51に流入 ることになる。

 次に、暖房加熱運転について説明する。 ず、第1圧縮機11で高温・高圧にされた冷媒 、第1圧縮機11から吐出して、四方切換弁12 経由し、ガス配管2から第5逆止弁34を経て液 管1を通って中継機30へ流入する。中継機30 流入した冷媒は、気液分離装置36を経由し、 第2分岐部40へ流入する。第2分岐部40へ流入し た冷媒は、第1弁装置44と、分岐配管9a、分岐 管9b及び分岐配管9とを流れて、負荷側ユニ ト50aの第1負荷側熱交換器52a及び負荷側ユニ ット50bの第1負荷側熱交換器52bに流入する。

 第1負荷側熱交換器52a及び第1負荷側熱交 器52bに流入した冷媒は、外気と熱交換して 縮液化する。すなわち、冷媒は放熱して(外 を暖めて)、液体に状態変化するのである。 この暖められた室内空気を室内に供給するこ とで、室内が暖房されるようになっている。 凝縮液化した冷媒は、第1流量制御装置51a及 第1流量制御装置51bに流入する。このとき、 1流量制御装置51a及び第1流量制御装置51bは 第1負荷側熱交換器52a及び第1負荷側熱交換器 52bの出口の過冷却度により開度を制御すると よい。

 一方、実施の形態1で説明したように、負 荷側ユニット50内では、負荷側冷媒回路Bと主 回路Aとの間で熱交換が行なわれ、水配管3を 通する水を加熱し、温水を作ることができ 。そして、第1流量制御装置51a、第1流量制 装置51b及び第1流量制御装置51に流入した冷 は、分岐配管8a、分岐配管8b及び分岐配管8を 経由し、第1分岐部41に流入する。それから、 第1逆止弁43を通過した後、会合部23で合流し 第3流量制御装置39に流入する。液冷媒は、 の第3流量制御装置39で減圧されて、液とガ の低圧二相状態の冷媒に状態変化する。

 この二相状態の冷媒は、バイパス管6、第 2熱交換部31及び第1熱交換部37を経由した後、 ガス配管2に流入し、第6逆止弁35を通過し、 源側熱交換器13に流入し、外気と熱交換して 蒸発ガス化する。すなわち、外気から吸熱し て(外気を冷却)、気体に状態変化するのであ 。蒸発ガス化した冷媒は、熱源側熱交換器1 3から流出し、ガス配管2を流れて、四方切換 12及びアキュムレータ14を経由し、第1圧縮 11に再度吸入される。このようにして、給湯 空調装置300は、暖房加熱運転を実行するので ある。また、このとき、第2弁装置45は閉止、 第1弁装置44は開放制御されているものとする 。さらに、ガス配管2が低圧、液配管1が高圧 ため必然的に第5逆止弁34及び第6逆止弁35へ 媒は流通することになる。

 次に、冷暖房同時運転(暖房主体)につい 説明する。ここでは、負荷側ユニット50a及 負荷側ユニット50bが暖房運転を実行し、負 側ユニット50が水の冷却運転を実行する場合 を例に説明する。まず、第1圧縮機11で高温・ 高圧にされた冷媒は、第1圧縮機11から吐出し て、四方切換弁12を経由し、ガス配管2から第 5逆止弁34を経て液配管1を通って中継機30へ流 入する。中継機30へ流入した冷媒は、気液分 装置36を経由し、第2分岐部40へ流入する。 2分岐部40へ流入した冷媒は、負荷側ユニッ 50a及び負荷側ユニット50bに接続された第1弁 置44と、分岐配管9a及び分岐配管9bとを順に 過し、暖房しようとしている負荷側ユニッ 50a及び負荷側ユニット50bに流入する。

 第1負荷側熱交換器52a及び第1負荷側熱交 器52bに流入した冷媒は、外気と熱交換して 縮液化する。すなわち、冷媒は放熱して(外 を暖めて)、液体に状態変化するのである。 そして、凝縮液化した冷媒は、第1流量制御 置51a及び第1流量制御装置51bに流入し、少し 圧されて高圧と低圧の中間の圧力(中間圧) 変化する。このとき、第1流量制御装置51a及 第1流量制御装置51bは、第1負荷側熱交換器52 a及び第1負荷側熱交換器52bの出口の過冷却度 よりほぼ全開状態に制御されている。中間 の冷媒は、分岐配管8a及び分岐配管8bを経由 し、第1分岐部41に流入する。それから、第1 止弁43を通過した後、会合部23で合流する。

 一方、水の冷却運転を実行する負荷側ユ ット50へ流れ込む冷媒は、中継機30の第1分 部41の会合部23で合流した冷媒の一部が第2熱 交換部31を経て、第1分岐部41の会合部22に至 、第2逆止弁42及び分岐配管8を通り、第1負荷 側熱交換器52に流入する。この負荷側ユニッ 50内では、負荷側冷媒回路Bと主回路Aとの間 で熱交換が行なわれ、水配管3を導通する水 冷却するようになっている。ガス状態とな た冷媒は、第2分岐部40の負荷側ユニット50に 接続された第2弁装置45を介してガス配管2に 入する。

 また、負荷側ユニット50a及び負荷側ユニ ト50bから中継機30の第1分岐部41の会合部23に 流入した暖房に使用された冷媒の一部は、液 配管1の高圧と第1分岐部41の中間圧との差を 定にするように制御される第3流量制御装置3 9を通過し、バイパス管6に流入し、ガス配管2 に至り、ここで負荷側ユニット50を経た冷媒 合流してガス配管2を流れて、第6逆止弁35を 経由し、熱源側熱交換器13に流入し、蒸発ガ 化される。このガス状態の冷媒は、四方切 弁12及びアキュムレータ14を経由して第1圧 機11に吸入される。

 このとき、暖房しようとしている負荷側 ニット50a及び負荷側ユニット50bに接続され 第2弁装置45は閉止、第1弁装置44は開放制御 れ、水の冷却運転を実行しようとしている 荷側ユニット50に接続される第1弁装置44は 止、第2弁装置45は開放制御されているもの する。また、ガス配管2が低圧、液配管1が高 圧のため必然的に第5逆止弁34及び第6逆止弁35 へ冷媒は流通することになる。このように、 負荷側ユニット50a及び負荷側ユニット50bでは 暖房運転を行うと同時に、負荷側ユニット50 は水を冷却する運転が可能となる。

 また、このような負荷側ユニット50a及び 荷側ユニット50bでは暖房運転を行い、負荷 ユニット50では水を冷却する運転を行なう 合では、第1負荷側熱交換器52a及び第1負荷側 熱交換器52で空気へ放熱すると同時に、第1負 荷側熱交換器52で水から吸熱することを同時 実行できるため、熱源側熱交換器13から吸 する熱量が小さくなるため蒸発温度の低下 なく、第1圧縮機11の効率的な運転を実行す ことが可能となる。

 次に、冷暖房同時運転(冷房主体)につい 説明する。ここでは、負荷側ユニット50a及 負荷側ユニット50bが冷房運転を実行し、負 側ユニット50が水の加熱運転を実行する場合 を例に説明する。まず、第1圧縮機11で高温・ 高圧にされた冷媒は、第1圧縮機11から吐出し て、四方切換弁12を経由し、熱源側熱交換器1 3に流入する。熱源側熱交換器13に流入した冷 媒は、外気と任意量熱交換して気液二相状態 の高温・高圧冷媒となる。この冷媒は、液配 管1を流れ、第3逆止弁32を経由して中継機30へ 流入する。中継機30へ流入した冷媒は、気液 離装置36でガス冷媒と液冷媒とに分離され 。

 このうち、ガス冷媒は、第2分岐部40内の 1弁装置44及び分岐配管9を流れて、水を加熱 しようとしている負荷側ユニット50内の第1負 荷側熱交換器52に流入する。第1負荷側熱交換 器52に流入した冷媒は、負荷側冷媒回路Bを流 れる冷媒と熱交換して凝縮液化する。負荷側 冷媒回路Bでは、第2圧縮機53で高温・高圧に れた冷媒が、第2圧縮機53から吐出して、図 省略の四方切換弁を経由し、第2負荷側熱交 器54に流入する。第2負荷側熱交換器54に流 した冷媒は、水配管3を導通している水と熱 換して凝縮液化する。この冷媒は、負荷側 媒配管56を流れ、第2流量制御装置55に流入 る。第2流量制御装置55に流入した冷媒は、 圧されて、液とガスの低圧二相状態の冷媒 状態変化する。

 したがって、この負荷側冷媒回路Bを流れ るガス冷媒が第2負荷側熱交換器54において水 配管3を導通している水と熱交換して凝縮液 するときの凝縮温度は80℃~100℃となり、水 高温に加熱することが可能となる。このよ にして、水配管3を導通する水を加熱し、高 の温水を作ることができる。一方、第1負荷 側熱交換器52を流出した凝縮液化した冷媒は 第1流量制御装置51に流入する。この第1流量 制御装置51は、第1負荷側熱交換器52の出口の 冷却度により制御されてほぼ全開状態に制 されている。

 したがって、冷媒は、第1流量制御装置51 少し減圧され、高圧と低圧との中間の圧力( 中間圧)となり、第1流量制御装置51から流出 ることになる。その後、分岐配管8及び第1分 岐部41の第1逆止弁43を経由して会合部23から イパス管6に流入する。そして、第3流量制御 装置39で低圧まで減圧されて、第2熱交換部31 第1分岐部41に流入する冷媒との間で熱交換 行なわれる。また、第1熱交換部37で第2流量 制御装置38へ流入する冷媒との間で熱交換を ない蒸発した冷媒は、ガス配管2に流入する 。

 一方、中継器30の気液分離装置36で分離さ れた残りの液冷媒は、第1熱交換部37で熱交換 して冷却され、第2の流量制御装置38に流入す る。この第2流量制御装置38は、高圧と中間圧 との差を一定にするように制御されている。 このため、第2流量制御装置38を流出した冷媒 は、第2熱交換部40でさらに冷却され過冷却度 を十分につけられた後、第1分岐部41の会合部 22に流入する。それから、冷房しようとして る負荷側ユニット50a及び負荷側ユニット50b 流入することになる。

 つまり、会合部22に流入した冷媒は、負 側ユニット50a及び負荷側ユニット50bに接続 れている第2逆止弁42を経由し、分岐配管8a及 び分岐配管8bを流れて負荷側ユニット50a及び 荷側ユニット50bに流入するのである。そし 、この冷媒は、第1流量制御装置51a及び第1 量制御装置51bに到達する。このとき、第1流 制御装置51a及び第1流量制御装置51bは、第1 荷側熱交換器52a及び第1負荷側熱交換器52bの 口の過熱度により制御されている。したが て、冷媒は、第1流量制御装置51a及び第1流 制御装置51bで低圧まで減圧されることにな 。

 それから、冷媒は、第1負荷側熱交換器52a 及び第1負荷側熱交換器52bで室内空気と熱交 して、蒸発ガス化され室内を冷房する。そ 後、このガス状態となった冷媒は、分岐配 9a及び分岐配管9bを流れて第2分岐部40に流入 る。そして、第2分岐部40内の第2弁装置45を て、ガス配管2に流入する。ガス配管2に流 した冷媒は、バイパス管6を経由しガス配管2 に流入する上述した負荷側ユニット50の加熱 に使用された冷媒と合流した後、第4逆止弁 33、四方切換弁12及びアキュムレータ14を経由 し、第1圧縮機11に吸入される。

 このとき、冷房しようとしている負荷側 ニット50a及び負荷側ユニット50bに接続され 第2弁装置45は開放、第1弁装置44は閉止制御 れ、水の加熱運転を実行しようとしている 荷側ユニット50に接続される第2弁装置45は 止、第1弁装置44は開放制御されているもの する。また、ガス配管2が低圧、液配管1が高 圧のため必然的に第3逆止弁32及び第4逆止弁33 へ冷媒は流通することになる。このように、 負荷側ユニット50a及び負荷側ユニット50bでは 冷房運転を行うと同時に、負荷側ユニット50 は水を加熱する運転が可能となる。

 また、このような負荷側ユニット50a及び 荷側ユニット50bでは冷房運転を行い、負荷 ユニット50では水を加熱する運転を行なう 合では、第1負荷側熱交換器52a及び第1負荷側 熱交換器52で空気から吸熱すると同時に、第1 負荷側熱交換器52で水に放熱することを同時 実行できるため、熱源側熱交換器13から放 する熱量が小さくなるため高圧の上昇が小 く、第1圧縮機11の効率的な運転を実行する とが可能となる。なお、第1流量制御装置50 第1流量制御装置50a及び第1流量制御装置50bを 熱源側ユニット10内に搭載してもよい。

実施の形態4.
 図5は、本発明の実施の形態4に係る給湯機40 0の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。 5に基づいて、給湯機400の冷媒回路構成につ て説明する。この給湯機400は、実施の形態1 に係る給湯機100と同様に、ビルやマンション 等に設置され、冷媒を循環させる冷凍サイク ル(ヒートポンプサイクル)を利用することで 水プールや床暖房、シャワー、浴槽、飲料 に使用される低温、中温又は高温の湯を供 するヒートポンプ装置である。なお、この 施の形態4では上述した実施の形態1との相 点を中心に説明するものとし、実施の形態1 同一部分には、同一符号を付して説明を省 するものとする。

 実施の形態1では、負荷側ユニット50に負 側冷媒回路Bを搭載した場合を例に説明した が、実施の形態4では、負荷側ユニット50’内 における冷媒の流れを制御することによって 、水配管3を流れる水との熱交換を効率よく 行できることを特徴としている。つまり、 湯機400は、負荷側ユニット50’の主回路Aを れる冷媒と水配管3を流れる水とを常に対向 せることで、熱交換効率を向上できるよう なっているのである。なお、図5では、水配 管3の水の流れを矢印で示している。

 給湯機400は、液配管1及びガス配管2に第1 イパス管61及び第2バイパス管62を接続する とともに、第7逆止弁63(請求の範囲で示す第3 逆止弁)、第8逆止弁64(請求の範囲で示す第2逆 止弁)、第9逆止弁65(請求の範囲で示す第4逆止 弁)及び第10逆止弁66(請求の範囲で示す第1逆 弁)を設け、各逆止弁を制御することによっ 、第2負荷側熱交換器54を流れる冷媒が一方 向のみに流れるようにしているのである。 1バイパス管61及び第2バイパス管62は、第1負 荷側熱交換器52の出入り口の一端(加熱運転時 に第1負荷側熱交換器52に流入する冷媒の入口 側)で、ガス配管2を分岐させ、第1負荷側熱交 換器52の出入り口の他端(第1負荷側熱交換器52 と第1流量制御装置51との間)に接続させるよ になっている。

 また、第1バイパス管61の分岐点(負荷側熱 交換器52の入口側で分岐している部分)は、第 2バイパス管62の分岐点より下流側(負荷側熱 換器52の入口により近い方)に設けられ、第1 イパス管61の接続点(負荷側熱交換器52の出 側で接続している部分)は、第2バイパス管62 接続点より下流側(負荷側熱交換器52の出口 より遠い方)に設けられている。第7逆止弁63 は、第1バイパス管61に設けられ、第1流量制 装置51側から第1負荷側熱交換器52に流れ込も うとする冷媒を、第1負荷側熱交換器52を介さ ずに第1負荷側熱交換器52の入口側への流通を 許容するものである。

 第8逆止弁64は、第1負荷側熱交換器52の出 側であって、第1バイパス管61の接続点及び 2バイパス管62の接続点との間における液配 1に設けられ、第1負荷側熱交換器52から第1 量制御装置51の方向のみに冷媒の流通を許容 するものである。第9逆止弁65は、第2バイパ 管62に設けられ、第1負荷側熱交換器52側から 第1流量制御装置51に流れ込もうとする冷媒を 、第1負荷側熱交換器52を介さずに第1負荷側 交換器52の入口側への流通を許容するもので ある。第10逆止弁66は、第1負荷側熱交換器52 入口側であって、第1バイパス管61の分岐点 び第2バイパス管62の分岐点との間における ス配管2に設けられ、第1負荷側熱交換器52の 向のみに冷媒の流通を許容するものである

 このように、負荷側ユニット50’内の負 側冷媒回路B’を構成すると、負荷側ユニッ 50’の水の冷却運転時、熱源側ユニット10か ら液配管1を経て流入してくる液冷媒は、第1 量制御装置51で低圧に減圧され二相状態と り、第7逆止弁63を経て第2負荷側熱交換器52 流入し、水配管3を流れている水と熱交換す ことで蒸発ガス化して、第9逆止弁65を経て ス配管2へ流入し、熱源側ユニット10へ戻る とになる。つまり、水の冷却運転時におい 、第1負荷側熱交換器52内での水の流れと冷 の流れとを対向させることができるのであ 。

 したがって、第1負荷側熱交換器52の内部 は、冷媒と水の流れ方向が対向するような ているため、水配管3を流れ、第1負荷側熱 換器52に流入してくる水と、第1負荷側熱交 器52から流出する冷媒とが熱交換することに なり、水配管3を流れ、第1負荷側熱交換器52 ら流出する水と、第1負荷側熱交換器52に流 してくる冷媒とが熱交換することになるた に、第1負荷側熱交換器52での水と冷媒との 交換器効率を向上できる。

 また、負荷側ユニット50’の水の加熱運 時、熱源側ユニット10からガス配管2を経て 入してくる高圧ガス冷媒は、第10逆止弁66を て第1負荷側熱交換器51に流入し、水配管3を 流れている水と熱交換することで凝縮液化し た後、第8逆止弁64を経て第1流量制御装置51で 低圧に減圧され二相状態となり、液配管1を て熱源側ユニット10へ戻ることになる。つま り、水の加熱運転時において、第1負荷側熱 換器52内での水の流れと冷媒の流れとを対向 させることができるのである。

 したがって、第1負荷側熱交換器52の内部 は、冷媒と水の流れ方向が対向するような ているため、水配管3を流れ、第1負荷側熱 換器52に流入してくる水と、第1負荷側熱交 器52から流出する冷媒とが熱交換することに なり、水配管3を流れ、第1負荷側熱交換器52 ら流出する水と、第1負荷側熱交換器52に流 してくる冷媒とが熱交換することになるた に、第1負荷側熱交換器52での水と冷媒との 交換器効率を向上できる。すなわち、負荷 ユニット50’Dが、冷却運転、加熱運転のど らを実行している場合でも、第1負荷側熱交 器52内部では水と冷媒との流れが対向する うに構成しているのである。

 また、実施の形態4では、負荷側ユニット 50’に負荷側冷媒回路Bを図示せずに説明した が、負荷側ユニット50’に負荷側ユニット50 同様に負荷側冷媒回路Bを設けてもよい。こ 場合には、第1バイパス管61及び第2バイパス 管62が負荷側冷媒配管56に接続されるととも 、第8逆止弁64が第2圧縮機53と第2負荷側熱交 器54との間に配置され、第10逆止弁66が第2流 量制御装置55と第2負荷側熱交換器54との間に 置されることになる。

 つまり、第1バイパス管61は、第2負荷側熱 交換器54の出入り口の一端で負荷側冷媒配管5 6を分岐し、第2負荷側熱交換器54の出入り口 他端で負荷側冷媒配管56を分岐させ、第2バ パス管62は、第1バイパス管61の分岐点よりも 第2負荷側熱交換器54側から離れた位置におけ る負荷側冷媒配管56を分岐させ、第1バイパス 管61の接続点よりも第2負荷側熱交換器54側の 荷側冷媒配管56に接続させることになるの ある。

 また、給湯機400を空気調和装置に置き換 、負荷側ユニット50’を室内機として機能 せることも可能である。この場合には、冷 を供給する場合の運転動作が冷房運転動作 なり、温水を供給する場合の運転動作が暖 運転動作になる。さらに、負荷側ユニット50 ’の構成を、実施の形態1~実施の形態3に係る 負荷側ユニット50と組み合わせるようにして よい。このようにすれば、負荷側冷媒回路B を搭載するとともに、水と冷媒とを対向に流 通させることができ、各実施の形態の効果を 全部有することになる。なお、第1流量制御 置50を熱源側ユニット10内に搭載してもよい