JP2010196951A

JP2010196951A - ヒートポンプシステム

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Publication number: JP2010196951A
Application number: JP2009041320A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Honda; 雅裕本田
Original assignee: Daikin Europe NV; Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Europe NV; Daikin Industries Ltd
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: AU2010219037B2; EP2402684A4; US20110296860A1; EP2402684B1; KR101366986B1; WO2010098073A1; EP2402684A1; KR101391775B1; CN102326037B; ES2855427T3; US8984901B2; JP5711448B2; KR20110129913A; CN102326037A; KR20130086655A; AU2010219037A1

Abstract

【課題】ヒートポンプサイクルを利用して水媒体を加熱することが可能なヒートポンプシステムにおいて、高温の水媒体を得る。
【解決手段】ヒートポンプシステム１は、熱源側圧縮機２１と熱源側冷媒の放熱器として機能する第１利用側熱交換器４１ａと熱源側冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器２４とを有する熱源側冷媒回路２０と、利用側圧縮機６２ａと利用側冷媒の放熱器として機能して水媒体を加熱する冷媒−水熱交換器６５ａと熱源側冷媒の放熱によって利用側冷媒の蒸発器として機能する第１利用側熱交換器４１ａとを有する利用側冷媒回路４０ａとを備えており、熱源側圧縮機２１の吐出における熱源側冷媒の圧力に相当する飽和温度が目標温度になるように熱源側圧縮機２１の容量制御を行い、利用側圧縮機６２ａの吐出における利用側冷媒の圧力に相当する飽和温度が目標温度になるように利用側圧縮機６２ａの容量制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプシステム、特に、ヒートポンプサイクルを利用して水媒体を加熱することが可能なヒートポンプシステムに関する。

従来より、特許文献１（特開昭６０−１６４１５７号公報）に示されるような、ヒートポンプサイクルを利用して水を加熱することが可能なヒートポンプ給湯機がある。このようなヒートポンプ給湯機は、主として、圧縮機、冷媒−水熱交換器及び熱源側熱交換器を有しており、冷媒−水熱交換器における冷媒の放熱によって水を加熱し、これによって得られた温水を貯湯槽に供給するように構成されている。

上記従来のヒートポンプ給湯機では、高温の温水を貯湯槽に供給するために、冷媒−水熱交換器だけでなく補助加熱器を併用して水を加熱したり、圧縮機の吐出圧力を高くする等の運転効率の悪い条件で運転を行う必要があり、好ましいものとはいえない。

本発明の課題は、ヒートポンプサイクルを利用して水媒体を加熱することが可能なヒートポンプシステムにおいて、高温の水媒体を得ることができるようにすることにある。

第１の発明にかかるヒートポンプシステムは、熱源側冷媒回路と利用側冷媒回路とを備えている。熱源側冷媒回路は、熱源側冷媒を圧縮する容量可変型の熱源側圧縮機と、熱源側冷媒の放熱器として機能することが可能な第１利用側熱交換器と、熱源側冷媒の放熱器として機能することが可能な熱源側熱交換器とを有している。利用側冷媒回路は、利用側冷媒を圧縮する容量可変型の利用側圧縮機と、利用側冷媒の放熱器として機能して水媒体を加熱することが可能な冷媒−水熱交換器と、熱源側冷媒の放熱によって利用側冷媒の蒸発器として機能することが可能な第１利用側熱交換器とを有している。そして、このヒートポンプシステムは、熱源側圧縮機の吐出における熱源側冷媒の圧力に相当する飽和温度である熱源側吐出飽和温度が所定の目標熱源側吐出飽和温度になるように熱源側圧縮機の容量制御を行い、利用側圧縮機の吐出における利用側冷媒の圧力に相当する飽和温度である利用側吐出飽和温度が所定の目標利用側吐出飽和温度になるように利用側圧縮機の容量制御を行う。

このヒートポンプシステムでは、第１利用側熱交換器において、利用側冷媒回路を循環する利用側冷媒が熱源側冷媒回路を循環する熱源側冷媒の放熱によって加熱されるようになっており、利用側冷媒回路は、この熱源側冷媒から得た熱を利用して、熱源側冷媒回路における冷凍サイクルよりも高温の冷凍サイクルを得ることができるため、冷媒−水熱交換器における利用側冷媒の放熱によって高温の水媒体を得ることができる。このとき、安定的に高温の水媒体を得るためには、熱源側冷媒回路における冷凍サイクル及び利用側冷媒回路における冷凍サイクルがいずれも安定するように制御することが好ましいが、このヒートポンプシステムでは、両冷媒回路の圧縮機をいずれも容量可変型にして、各圧縮機の吐出における冷媒の圧力に相当する飽和温度（すなわち、熱源側吐出飽和温度及び利用側吐出飽和温度）を各冷凍サイクルの冷媒の圧力の代表値として用いて、各吐出飽和温度が目標吐出飽和温度になるように各圧縮機の容量制御を行うようにしているため、両冷媒回路における冷凍サイクルの状態を安定させることができ、これにより、安定的に高温の水媒体を得ることができる。

第２の発明にかかるヒートポンプシステムは、第１の発明にかかるヒートポンプシステムにおいて、目標利用側吐出飽和温度は、冷媒−水熱交換器の出口における水媒体の温度の目標値である所定の目標水媒体出口温度によって可変される。

このヒートポンプシステムでは、冷媒−水熱交換器の出口における目標水媒体出口温度に応じて目標利用側吐出飽和温度が適切に設定されるため、所望の目標水媒体出口温度が得られやすく、また、目標水媒体出口温度が変更された場合であっても、応答性のよい制御を行うことができる。

第３の発明にかかるヒートポンプシステムは、第１又は第２の発明にかかるヒートポンプシステムにおいて、目標熱源側吐出飽和温度は、目標利用側吐出飽和温度、又は、目標水媒体出口温度によって可変される。

このヒートポンプシステムでは、目標利用側吐出飽和温度、又は、目標水媒体出口温度に応じて目標熱源側吐出飽和温度が適切に設定されるため、利用側冷媒回路における冷凍サイクルの状態に応じた適切な状態になるように熱源側冷媒回路における冷凍サイクルを制御することができる。

第４の発明にかかるヒートポンプシステムは、第１〜第３の発明のいずれかにかかるヒートポンプシステムにおいて、利用側冷媒回路は、第１利用側熱交換器を流れる熱源側冷媒の流量を可変することが可能な第１利用側流量調節弁をさらに有しており、利用側圧縮機の吐出における利用側冷媒の圧力と利用側圧縮機の吸入における利用側冷媒の圧力との圧力差である利用側出入口圧力差が所定の利用側低負荷制御圧力差以下の場合には、第１利用側流量調節弁の開度を小さくする制御を行う。

第１〜第３の発明のいずれかにかかるヒートポンプシステムのような、両冷媒回路の各圧縮機の吐出における冷媒の圧力に相当する飽和温度（すなわち、熱源側吐出飽和温度及び利用側吐出飽和温度）が目標温度になるように各圧縮機の容量制御を行う構成において、幅広い温度の水媒体の供給が要求される場合には、利用側圧縮機の吐出における利用側冷媒の圧力と利用側圧縮機の吸入における利用側冷媒の圧力との圧力差である利用側出入口圧力差が非常に小さくなり、利用側圧縮機の容量制御だけでは利用側冷媒回路の冷凍サイクルを制御しきれないおそれがある。

そこで、このヒートポンプシステムでは、利用側圧縮機の吐出における利用側冷媒の圧力と利用側圧縮機の吸入における利用側冷媒の圧力との圧力差である利用側出入口圧力差が利用側低差圧保護圧力差以下の場合には、第１利用側熱交換器を流れる熱源側冷媒の流量を可変することが可能な第１利用側流量調節弁の開度を小さくする制御を行うことで、利用側出入口圧力差が非常に小さくなる場合であっても、第１利用側熱交換器における熱交換能力を抑えて、利用側出入口圧力差が大きくなるようにして、幅広い温度の水媒体を供給する要求に対応することができる。

第５の発明にかかるヒートポンプシステムは、第４の発明にかかるヒートポンプシステムにおいて、利用側出入口圧力差が利用側低負荷制御圧力差よりも大きい場合には、第１利用側熱交換器の出口における熱源側冷媒の過冷却度である熱源側冷媒過冷却度が所定の目標熱源側冷媒過冷却度になるように第１利用側流量調節弁の開度制御を行う。

このヒートポンプシステムでは、利用側出入口圧力差が利用側低負荷制御圧力差よりも大きく第１利用側熱交換器における熱交換能力の抑制が要求されていない場合には、熱源側冷媒過冷却度が目標熱源側冷媒過冷却度になるように第１利用側流量調節弁の開度制御を行うようにしているため、第１利用側熱交換器の熱交換能力に適した条件で運転を行うことができる。

第６の発明にかかるヒートポンプシステムは、第５の発明にかかるヒートポンプシステムにおいて、利用側出入口圧力差が利用側低負荷制御圧力差以下の場合には、目標熱源側冷媒過冷却度を大きくする。

このヒートポンプシステムでは、熱源側冷媒過冷却度を目標熱源側冷媒過冷却度にする第１利用側流量調節弁の開度制御において、目標熱源側冷媒過冷却度を大きくすることによって、第１利用側熱交換器における熱交換能力を抑えるようにしているため、利用側出入口圧力差が利用側低負荷制御圧力差以下であるかどうかにかかわらず、熱源側冷媒過冷却度を目標熱源側冷媒過冷却度にする第１利用側流量調節弁の開度制御を採用することができる。

第７の発明にかかるヒートポンプシステムは、第１〜第６の発明のいずれかにかかるヒートポンプシステムにおいて、熱源側冷媒回路は、熱源側熱交換器を熱源側冷媒の放熱器として機能させる熱源側放熱運転状態と熱源側熱交換器を熱源側冷媒の蒸発器として機能させる熱源側蒸発運転状態とを切り換えることが可能な熱源側切換機構をさらに有しており、利用側冷媒回路は、冷媒−水熱交換器を利用側冷媒の放熱器として機能させるとともに第１利用側熱交換器を利用側冷媒の蒸発器として機能させる利用側放熱運転状態と冷媒−水熱交換器を利用側冷媒の蒸発器として機能させるとともに第１利用側熱交換器を利用側冷媒の放熱器として機能させる利用側蒸発運転状態とを切り換えることが可能な第１利用側切換機構をさらに有している。

第８の発明にかかるヒートポンプシステムは、第７の発明にかかるヒートポンプシステムにおいて、熱源側熱交換器の除霜が必要であると判定された場合には、熱源側切換機構を熱源側放熱運転状態にすることによって熱源側熱交換器を熱源側冷媒の放熱器として機能させるとともに、第１利用側切換機構を利用側蒸発運転状態にすることによって冷媒−水熱交換器を利用側冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、第１利用側熱交換器を利用側冷媒の放熱器として機能させる除霜運転を行う。

このヒートポンプシステムでは、熱源側熱交換器を除霜する際に、熱源側切換機構を熱源側放熱運転状態にすることによって熱源側熱交換器を熱源側冷媒の放熱器として機能させるだけでなく、第１利用側切換機構を利用側蒸発運転状態にすることによって冷媒−水熱交換器を利用側冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、第１利用側熱交換器を利用側冷媒の放熱器として機能させるようにしているため、熱源側熱交換器において放熱して冷却された熱源側冷媒を、第１利用側熱交換器において利用側冷媒の放熱によって加熱し、第１利用側熱交換器において放熱して冷却された利用側冷媒を、冷媒−水熱交換器において蒸発させることによって加熱することができ、これにより、熱源側熱交換器の除霜を確実に行うことができる。

第９の発明にかかるヒートポンプシステムは、第８の発明にかかるヒートポンプシステムにおいて、除霜運転を行う場合には、熱源側切換機構を熱源側放熱運転状態にした後に、第１利用側切換機構を利用側蒸発運転状態にする。

第８の発明にかかるヒートポンプシステムでは、除霜運転を行う場合に、熱源側切換機構を熱源側放熱運転状態にし、かつ、第１利用側切換機構を利用側蒸発運転状態に切り換えることによって各冷媒回路内の冷媒が均圧され、このような各冷媒回路内の冷媒の均圧時の音（すなわち、均圧音）が発生するが、このような均圧音が過大にならないようにすることが好ましい。

そこで、このヒートポンプシステムでは、除霜運転を行う場合に、熱源側切換機構を熱源側放熱運転状態にした後に、第１利用側切換機構を利用側蒸発運転状態にするようにして、両冷媒回路内の冷媒が同時に均圧されることがないようにしているため、除霜運転を行う場合の均圧音が過大にならないようにすることができる。

第１０の発明にかかるヒートポンプシステムは、第９の発明にかかるヒートポンプシステムにおいて、除霜運転を行う場合には、利用側圧縮機を停止した状態にして、第１利用側切換機構を利用側蒸発運転状態にする。

このヒートポンプシステムでは、除霜運転を行う場合に、利用側圧縮機を停止した状態にして、第１利用側切換機構を利用側蒸発運転状態にするようにしているため、利用側冷媒回路における均圧音が大きくならないようにすることができる。

第１１の発明にかかるヒートポンプシステムは、第１０の発明にかかるヒートポンプシステムにおいて、利用側冷媒回路は、冷媒−水熱交換器を流れる利用側冷媒の流量を可変することが可能な冷媒−水熱交側流量調節弁をさらに有しており、除霜運転を行う場合には、冷媒−水熱交側流量調節弁が開状態のままで利用側圧縮機を停止させる。

このヒートポンプシステムでは、除霜運転を行う場合に、冷媒−水熱交側流量調節弁が開状態のままで利用側圧縮機を停止させるようにしているため、利用側冷媒回路における均圧を速やかに行うことができる。

第１２の発明にかかるヒートポンプシステムは、第１〜第１１の発明のいずれかにかかるヒートポンプシステムにおいて、熱源側圧縮機及び利用側圧縮機が停止した状態から起動する場合には、熱源側圧縮機を起動した後に利用側圧縮機を起動する。

このヒートポンプシステムでは、熱源側圧縮機及び利用側圧縮機が停止した状態から起動する場合に、熱源側圧縮機を起動した後に利用側圧縮機を起動するようにしているため、第１利用側熱交換器における熱源側冷媒と利用側冷媒との熱交換が積極的に行われにくくなり、これにより、熱源側圧縮機の吐出における熱源側冷媒の圧力が速やかに上昇し、また、熱源側圧縮機の吐出における熱源側冷媒の圧力と熱源側圧縮機の吸入における熱源側冷媒の圧力との圧力差である熱源側出入口圧力差が確保されやすくなり、熱源側冷媒回路を速やかにかつ安定的に起動することができる。

第１３の発明にかかるヒートポンプシステムは、第１２の発明にかかるヒートポンプシステムにおいて、熱源側圧縮機の吐出における熱源側冷媒の圧力が所定の熱源側起動吐出圧力以上になった後に、利用側圧縮機を起動する。

このヒートポンプシステムでは、熱源側圧縮機の吐出における熱源側冷媒の圧力が所定の熱源側起動吐出圧力以上になるまで、利用側圧縮機を起動しないようにしているため、熱源側圧縮機の吐出における熱源側冷媒の圧力が上昇しない状態のままで、利用側圧縮機を起動することを確実に防ぐことができる。

第１４の発明にかかるヒートポンプシステムは、第１２の発明にかかるヒートポンプシステムにおいて、熱源側圧縮機の吐出における熱源側冷媒の圧力と熱源側圧縮機の吸入における熱源側冷媒の圧力との圧力差である熱源側出入口圧力差が所定の熱源側起動圧力差以上になった後に、前記利用側圧縮機を起動する。

このヒートポンプシステムでは、熱源側圧縮機の吐出における熱源側冷媒の圧力と熱源側圧縮機の吸入における熱源側冷媒の圧力との圧力差である熱源側出入口圧力差が熱源側起動圧力差以上になるまで、利用側圧縮機を起動しないようにしているため、熱源側出入口圧力差が確保されない状態のままで、利用側圧縮機を起動することを確実に防ぐことができる。

第１５の発明にかかるヒートポンプシステムは、第１〜第１４の発明のいずれかにかかるヒートポンプシステムにおいて、容量可変型の循環ポンプを有しており、冷媒−水熱交換器において利用側冷媒との間で熱交換を行う水媒体が循環する水媒体回路をさらに備えている。そして、このヒートポンプシステムは、循環ポンプを停止した状態又は小流量で運転した状態で、利用側圧縮機を起動する。

このヒートポンプシステムでは、利用側圧縮機を起動する場合に、循環ポンプを停止した状態又は小流量で運転した状態で利用側圧縮機を起動するようにしているため、冷媒−水熱交換器における利用側冷媒と水媒体との熱交換が積極的に行われにくくなり、これにより、利用側圧縮機の吐出における利用側冷媒の圧力が速やかに上昇し、また、利用側圧縮機の吐出における利用側冷媒の圧力と利用側圧縮機の吸入における利用側冷媒の圧力との圧力差である利用側出入口圧力差が確保されやすくなり、利用側冷媒回路を速やかにかつ安定的に起動することができる。

第１６の発明にかかるヒートポンプシステムは、第１５の発明にかかるヒートポンプシステムにおいて、利用側圧縮機の吐出における利用側冷媒の圧力が所定の利用側起動吐出圧力以上になった後に、水媒体回路を循環する水媒体の流量が大きくなるように循環ポンプの容量制御を行う。

このヒートポンプシステムでは、利用側圧縮機の吐出における利用側冷媒の圧力が利用側起動吐出圧力以上になるまで、水媒体回路を循環する水媒体の流量を大きくしないようにしているため、利用側圧縮機の吐出における利用側冷媒の圧力が上昇しない状態のままで、水媒体回路を循環する水媒体の流量が大きくなるように循環ポンプの容量制御を行うことを確実に防ぐことができる。

第１７の発明にかかるヒートポンプシステムは、第１５の発明にかかるヒートポンプシステムにおいて、利用側圧縮機の吐出における利用側冷媒の圧力と利用側圧縮機の吸入における利用側冷媒の圧力との圧力差である利用側出入口圧力差が所定の利用側起動圧力差以上になった後に、水媒体回路を循環する水媒体の流量が大きくなるように循環ポンプの容量制御を行う。

このヒートポンプシステムでは、利用側圧縮機の吐出における利用側冷媒の圧力と利用側圧縮機の吸入における利用側冷媒の圧力との圧力差である利用側出入口圧力差が利用側起動圧力差以上になるまで、水媒体回路を循環する水媒体の流量を大きくしないようにしているため、利用側出入口圧力差が確保されない状態のままで、水媒体回路を循環する水媒体の流量が大きくなるように循環ポンプの容量制御を行うことを確実に防ぐことができる。

第１８の発明にかかるヒートポンプシステムは、第１〜第１７の発明のいずれかにかかるヒートポンプシステムにおいて、熱源側冷媒回路は、熱源側冷媒の放熱器として機能することで空気媒体を加熱することが可能な第２利用側熱交換器をさらに有している。

このヒートポンプシステムでは、第２利用側熱交換器における熱源側冷媒の放熱によって空気媒体を加熱する運転を行うことができるようになっているため、第１利用側熱交換器及び利用側冷媒回路において加熱された水媒体を給湯に使用するだけでなく、第２利用熱交換器において加熱された空気媒体を室内の暖房に使用することができる。

第１９の発明にかかるヒートポンプシステムは、第１８の発明にかかるヒートポンプシステムにおいて、第２利用側熱交換器を熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行う場合には、第２利用側熱交換器を熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行わない場合よりも目標熱源側吐出飽和温度を大きくする。

このヒートポンプシステムでは、第２利用側熱交換器を熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行う場合には、第２利用側熱交換器を熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行わない場合よりも目標熱源側吐出飽和温度を大きくするようにしているため、第２利用側熱交換器を熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行わない場合には、熱源側冷媒回路における冷凍サイクルができるだけ低い圧力で行われるようにして、熱源側冷媒回路における運転効率を高め、第２利用側熱交換器を熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行う場合には、第２利用側熱交換器に空気媒体の加熱に適した飽和温度の熱源側冷媒を供給することができる。

第２０の発明にかかるヒートポンプシステムは、第１〜第１７の発明のいずれかにかかるヒートポンプシステムにおいて、熱源側冷媒回路は、熱源側冷媒の蒸発器として機能することで空気媒体を冷却することが可能な第２利用側熱交換器をさらに有しており、第１利用側熱交換器を熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行うとともに第２利用側熱交換器を熱源側冷媒の蒸発器として機能させる運転を行うことが可能である。

このヒートポンプシステムでは、第１利用側熱交換器及び利用側冷媒回路によって水媒体を加熱する運転を行うことができるだけでなく、第１利用側熱交換器及び利用側冷媒回路によって水媒体を加熱する運転を行うとともに、水媒体を加熱することによって熱源側冷媒が得た冷却熱を、第２利用側熱交換器における熱源側冷媒の蒸発によって空気媒体を冷却する運転に利用することができるようになっているため、例えば、第１利用側熱交換器及び利用側冷媒回路によって加熱された水媒体を給湯に使用するとともに第２利用側熱交換器において冷却された空気媒体を室内の冷房に使用する等のように、水媒体を加熱することによって熱源側冷媒が得た冷却熱を有効利用することができ、これにより、省エネルギー化を図ることができる。

第２１の発明にかかるヒートポンプシステムは、第１〜第２０の発明のいずれかにかかるヒートポンプシステムにおいて、第１利用側熱交換器は、複数あり、利用側冷媒回路は、各第１利用側熱交換器に対応するように複数設けられている。

このヒートポンプシステムでは、水媒体の加熱が必要な複数の場所や用途に対応することができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１及び第７の発明では、安定的に高温の水媒体を得ることができる。

第２の発明では、所望の目標水媒体出口温度が得られやすく、また、目標水媒体出口温度が変更された場合であっても、応答性のよい制御を行うことができる。

第３の発明では、利用側冷媒回路における冷凍サイクルの状態に応じて適切に熱源側冷媒回路における冷凍サイクルを制御することができる。

第４の発明では、利用側出入口圧力差が非常に小さくなる場合であっても、第１利用側熱交換器における熱交換能力を抑えて、利用側出入口圧力差が大きくなるようにして、幅広い温度の水媒体を供給する要求に対応することができる。

第５の発明では、第１利用側熱交換器の熱交換能力に適した条件で運転を行うことができる。

第６の発明では、利用側出入口圧力差が利用側低負荷制御圧力差以下であるかどうかにかかわらず、熱源側冷媒過冷却度を目標熱源側冷媒過冷却度にする第１利用側流量調節弁の開度制御を採用することができる。

第８の発明では、熱源側熱交換器において放熱して冷却された熱源側冷媒を、第１利用側熱交換器において利用側冷媒の放熱によって加熱し、第１利用側熱交換器において放熱して冷却された利用側冷媒を、冷媒−水熱交換器において蒸発させることによって加熱することができ、これにより、熱源側熱交換器の除霜を確実に行うことができる。

第９の発明では、除霜運転を行う場合の均圧音が過大にならないようにすることができる。

第１０の発明では、利用側冷媒回路における均圧音が大きくならないようにすることができる。

第１１の発明では、利用側冷媒回路における均圧を速やかに行うことができる。

第１２の発明では、熱源側冷媒回路を速やかにかつ安定的に起動することができる。

第１３の発明では、熱源側圧縮機の吐出における熱源側冷媒の圧力が上昇しない状態のままで、利用側圧縮機を起動することを確実に防ぐことができる。

第１４の発明では、熱源側出入口圧力差が確保されない状態のままで、利用側圧縮機を起動することを確実に防ぐことができる。

第１５の発明では、利用側冷媒回路を速やかにかつ安定的に起動することができる。

第１６の発明では、利用側圧縮機の吐出における利用側冷媒の圧力が上昇しない状態のままで、水媒体回路を循環する水媒体の流量が大きくなるように循環ポンプの容量制御を行うことを確実に防ぐことができる。

第１７の発明では、利用側出入口圧力差が確保されない状態のままで、水媒体回路を循環する水媒体の流量が大きくなるように循環ポンプの容量制御を行うことを確実に防ぐことができる。

第１８の発明では、第１利用側熱交換器及び利用側冷媒回路において加熱された水媒体を給湯に使用するだけでなく、第２利用熱交換器において加熱された空気媒体を室内の暖房に使用することができる。

第１９の発明では、第２利用側熱交換器を熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行わない場合には、熱源側冷媒回路における冷凍サイクルができるだけ低い圧力で行われるようにして、熱源側冷媒回路における運転効率を高め、第２利用側熱交換器を熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行う場合には、第２利用側熱交換器に空気媒体の加熱に適した飽和温度の熱源側冷媒を供給することができる。

第２０の発明では、例えば、第１利用側熱交換器及び利用側冷媒回路によって加熱された水媒体を給湯に使用するとともに第２利用側熱交換器において冷却された空気媒体を室内の冷房に使用する等のように、水媒体を加熱することによって熱源側冷媒が得た冷却熱を有効利用することができ、これにより、省エネルギー化を図ることができる。

第２１の発明では、水媒体の加熱が必要な複数の場所や用途に対応することができる。

本発明の第１実施形態及び変形例１にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態における各回路の起動制御を示すフローチャートである。第１実施形態の変形例１、第２実施形態の変形例１及び第３実施形態の変形例１における利用側低負荷運転制御を示すフローチャートである。第１実施形態の変形例２にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。第１実施形態の変形例２、第２実施形態の変形例２及び第３実施形態の変形例２における除霜運転を示すフローチャートである。第１実施形態の変形例３にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。本発明の第２実施形態及び変形例１にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。第２実施形態の変形例２にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。第２実施形態の変形例３にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。第２実施形態の変形例３にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。第２実施形態の変形例３にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。第２実施形態の変形例４にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。本発明の第３実施形態及び変形例１にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。第３実施形態の変形例２にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。第３実施形態の変形例３にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。第２実施形態の変形例４にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。第２実施形態の変形例４にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。第２実施形態の変形例４にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。第２実施形態の変形例５にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。

以下、本発明にかかるヒートポンプシステムの実施形態について、図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
＜構成＞
−全体−
図１は、本発明の第１実施形態にかかるヒートポンプシステム１の概略構成図である。ヒートポンプシステム１は、蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを利用して水媒体を加熱する運転等を行うことが可能な装置である。

ヒートポンプシステム１は、主として、熱源ユニット２と、第１利用ユニット４ａと、液冷媒連絡管１３と、ガス冷媒連絡管１４と、貯湯ユニット８ａと、温水暖房ユニット９ａと、水媒体連絡管１５ａと、水媒体連絡管１６ａとを備えており、熱源ユニット２と第１利用ユニット４ａとが冷媒連絡管１３、１４を介して接続されることによって、熱源側冷媒回路２０を構成し、第１利用ユニット４ａが利用側冷媒回路４０ａを構成し、第１利用ユニット４ａと貯湯ユニット８ａと温水暖房ユニット９ａとが水媒体連絡管１５ａ、１６ａを介して接続されることによって、水媒体回路８０ａを構成している。熱源側冷媒回路２０には、ＨＦＣ系冷媒の一種であるＨＦＣ−４１０Ａが熱源側冷媒として封入されており、また、ＨＦＣ系冷媒に対して相溶性を有するエステル系又はエーテル系の冷凍機油が熱源側圧縮機２２（後述）の潤滑のために封入されている。また、利用側冷媒回路４０ａには、ＨＦＣ系冷媒の一種であるＨＦＣ−１３４ａが利用側冷媒として封入されており、また、ＨＦＣ系冷媒に対して相溶性を有するエステル系又はエーテル系の冷凍機油が利用側圧縮機６２ａの潤滑のために封入されている。尚、利用側冷媒としては、高温の冷凍サイクルに有利な冷媒を使用されるという観点から、飽和ガス温度６５℃に相当する圧力がゲージ圧で高くとも２．８ＭＰａ以下、好ましくは、２．０ＭＰａ以下の冷媒を使用することが好ましい。そして、ＨＦＣ−１３４ａは、このような飽和圧力特性を有する冷媒の一種である。また、水媒体回路８０ａには、水媒体としての水が循環するようになっている。

−熱源ユニット−
熱源ユニット２は、屋外に設置されており、冷媒連絡管１３、１４を介して利用ユニット４ａに接続されており、熱源側冷媒回路２０の一部を構成している。

熱源ユニット２は、主として、熱源側圧縮機２１と、油分離機構２２と、熱源側切換機構２３と、熱源側熱交換器２４と、熱源側膨張機構２５と、吸入戻し管２６と、過冷却器２７と、熱源側アキュムレータ２８と、液側閉鎖弁２９と、ガス側閉鎖弁３０とを有している。

熱源側圧縮機２１は、熱源側冷媒を圧縮する機構であり、ここでは、ケーシング（図示せず）内に収容されたロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素（図示せず）が、同じくケーシング内に収容された熱源側圧縮機モータ２１ａによって駆動される密閉式圧縮機が採用されている。この熱源側圧縮機２１のケーシング内には、圧縮要素において圧縮された後の熱源側冷媒が充満する高圧空間（図示せず）が形成されており、この高圧空間には、冷凍機油が溜められている。熱源側圧縮機モータ２１ａは、インバータ装置（図示せず）によって、その回転数（すなわち、運転周波数）を可変でき、これにより、熱源側圧縮機２１の容量制御が可能になっている。

油分離機構２２は、熱源側圧縮機２１から吐出された熱源側冷媒中に含まれる冷凍機油を分離して熱源側圧縮機の吸入に戻すための機構であり、主として、熱源側圧縮機２１の熱源側吐出管２１ｂに設けられた油分離器２２ａと、油分離器２２ａと熱源側圧縮機２１の熱源側吸入管２１ｃとを接続する油戻し管２２ｂとを有している。油分離器２２ａは、熱源側圧縮機２１から吐出された熱源側冷媒中に含まれる冷凍機油を分離する機器である。油戻し管２２ｂは、キャピラリチューブを有しており、油分離器２２ａにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油を熱源側圧縮機２１の熱源側吸入管２１ｃに戻す冷媒管である。

熱源側切換機構２３は、熱源側熱交換器２４を熱源側冷媒の放熱器として機能させる熱源側放熱運転状態と熱源側熱交換器２４を熱源側冷媒の蒸発器として機能させる熱源側蒸発運転状態とを切り換え可能な四路切換弁であり、熱源側吐出管２１ｂと、熱源側吸入管２１ｃと、熱源側熱交換器２４のガス側に接続された第１熱源側ガス冷媒管２３ａと、ガス側閉鎖弁３０に接続された第２熱源側ガス冷媒管２３ｂとに接続されている。そして、熱源側切換機構２３は、熱源側吐出管２１ｂと第１熱源側ガス冷媒管２３ａとを連通させるとともに、第２熱源側ガス冷媒管２３ｂと熱源側吸入管２１ｃとを連通（熱源側放熱運転状態に対応、図１の熱源側切換機構２３の実線を参照）したり、熱源側吐出管２１ｂと第２熱源側ガス冷媒管２３ｂとを連通させるとともに、第１熱源側ガス冷媒管２３ａと熱源側吸入管２１ｃとを連通（熱源側蒸発運転状態に対応、図１の熱源側切換機構２３の破線を参照）する切り換えを行うことが可能である。尚、熱源側切換機構２３は、四路切換弁に限定されるものではなく、例えば、複数の電磁弁を組み合わせる等によって、上述と同様の熱源側冷媒の流れの方向を切り換える機能を有するように構成したものであってもよい。

熱源側熱交換器２４は、熱源側冷媒と室外空気との熱交換を行うことで熱源側冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する熱交換器であり、その液側に熱源側液冷媒管２４ａが接続されており、そのガス側に第１熱源側ガス冷媒管２３ａが接続されている。この熱源側熱交換器２４において熱源側冷媒と熱交換を行う室外空気は、熱源側ファンモータ３２ａによって駆動される熱源側ファン３２によって供給されるようになっている。

熱源側膨張弁２５は、熱源側熱交換器２４を流れる熱源側冷媒の減圧等を行う電動膨張弁であり、熱源側液冷媒管２４ａに設けられている。

吸入戻し管２６は、熱源側液冷媒管２４ａを流れる熱源側冷媒の一部を分岐して熱源側圧縮機２１の吸入に戻す冷媒管であり、ここでは、その一端が熱源側液冷媒管２４ａに接続されており、その他端が熱源側吸入管２１ｃに接続されている。そして、吸入戻し管２６には、開度制御が可能な吸入戻し膨張弁２６ａが設けられている。この吸入戻し膨張弁２６ａは、電動膨張弁からなる。

過冷却器２７は、熱源側液冷媒管２４ａを流れる熱源側冷媒と吸入戻し管２６を流れる熱源側冷媒（より具体的には、吸入戻し膨張弁２６ａによって減圧された後の冷媒）との熱交換を行う熱交換器である。

熱源側アキュムレータ２８は、熱源側吸入管２１ｃに設けられており、熱源側冷媒回路２０を循環する熱源側冷媒を熱源側吸入管２１ｃから熱源側圧縮機２１に吸入される前に一時的に溜めるための容器である。

液側閉鎖弁２９は、熱源側液冷媒管２４ａと液冷媒連絡管１３との接続部に設けられた弁である。ガス側閉鎖弁３０は、第２熱源側ガス冷媒管２３ｂとガス冷媒連絡管１４との接続部に設けられた弁である。

また、熱源ユニット２には、各種のセンサが設けられている。具体的には、熱源ユニット２には、熱源側圧縮機２１の吸入における熱源側冷媒の圧力である熱源側吸入圧力Ｐｓ１を検出する熱源側吸入圧力センサ３３と、熱源側圧縮機２１の吐出における熱源側冷媒の圧力である熱源側吐出圧力Ｐｄ１を検出する熱源側吐出圧力センサ３４と、熱源側熱交換器２４の液側における熱源側冷媒の温度である熱源側熱交換器温度Ｔｈｘを検出する熱源側熱交温度センサ３５と、外気温度Ｔｏを検出する外気温度センサ３６とが設けられている。

−液冷媒連絡管−
液冷媒連絡管１３は、液側閉鎖弁２９を介して熱源側液冷媒管２４ａに接続されており、熱源側切換機構２３が熱源側放熱運転状態において熱源側冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器２４の出口から熱源ユニット２外に熱源側冷媒を導出することが可能で、かつ、熱源側切換機構２３が熱源側蒸発運転状態において熱源ユニット２外から熱源側冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器２４の入口に熱源側冷媒を導入することが可能な冷媒管である。

−ガス冷媒連絡管−
ガス冷媒連絡管１４は、ガス側閉鎖弁３０を介して第２熱源側ガス冷媒管２３ｂに接続されており、熱源側切換機構２３が熱源側放熱運転状態において熱源ユニット２外から熱源側圧縮機２１の吸入に熱源側冷媒を導入することが可能で、かつ、熱源側切換機構２３が熱源側蒸発運転状態において熱源側圧縮機２１の吐出から熱源ユニット２外に熱源側冷媒を導出することが可能な冷媒管である。

−第１利用ユニット−
第１利用ユニット４ａは、屋内に設置されており、冷媒連絡管１３、１４を介して熱源ユニット２に接続されており、熱源側冷媒回路２０の一部を構成している。また、第１利用ユニット４ａは、利用側冷媒回路４０ａを構成している。さらに、第１利用ユニット４ａは、水媒体連絡管１５ａ、１６ａを介して貯湯ユニット８ａ及び温水暖房ユニット９ａに接続されており、水媒体回路８０ａの一部を構成している。

第１利用ユニット４ａは、主として、第１利用側熱交換器４１ａと、第１利用側流量調節弁４２ａと、利用側圧縮機６２ａと、冷媒−水熱交換器６５ａと、冷媒−水熱交側流量調節弁６６ａと、利用側アキュムレータ６７ａと、循環ポンプ４３ａとを有している。

第１利用側熱交換器４１ａは、熱源側冷媒と利用側冷媒との熱交換を行うことで熱源側冷媒の放熱器として機能する熱交換器であり、その熱源側冷媒が流れる流路の液側には、第１利用側液冷媒管４５ａが接続されており、その熱源側冷媒が流れる流路のガス側には、第１利用側ガス冷媒管５４ａが接続されており、その利用側冷媒が流れる流路の液側には、カスケード側液冷媒管６８ａが接続されており、その利用側冷媒が流れる流路のガス側には、第２カスケード側ガス冷媒管６９ａが接続されている。第１利用側液冷媒管４５ａには、液冷媒連絡管１３が接続されており、第１利用側ガス冷媒管５４ａには、ガス冷媒連絡管１４が接続されており、カスケード側液冷媒管６８ａには、冷媒−水熱交換器６５ａが接続されており、第２カスケード側ガス冷媒管６９ａには、利用側圧縮機６２ａが接続されている。

第１利用側流量調節弁４２ａは、開度制御を行うことで第１利用側熱交換器４１ａを流れる熱源側冷媒の流量を可変することが可能な電動膨張弁であり、第１利用側液冷媒管４５ａに設けられている。

利用側圧縮機６２ａは、利用側冷媒を圧縮する機構であり、ここでは、ケーシング（図示せず）内に収容されたロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素（図示せず）が、同じくケーシング内に収容された利用側圧縮機モータ６３ａによって駆動される密閉式圧縮機が採用されている。この利用側圧縮機６２ａのケーシング内には、圧縮要素において圧縮された後の熱源側冷媒が充満する高圧空間（図示せず）が形成されており、この高圧空間には、冷凍機油が溜められている。利用側圧縮機モータ６３ａは、インバータ装置（図示せず）によって、その回転数（すなわち、運転周波数）を可変でき、これにより、利用側圧縮機６２ａの容量制御が可能になっている。また、利用側圧縮機６２ａの吐出には、カスケード側吐出管７０ａが接続されており、利用側圧縮機６２ａの吸入には、カスケード側吸入管７１ａが接続されている。このカスケード側吸入管７１ａは、第２カスケード側ガス冷媒管６９ａに接続されている。

冷媒−水熱交換器６５ａは、利用側冷媒と水媒体との熱交換を行うことで利用側冷媒の放熱器として機能する熱交換器であり、その利用側冷媒が流れる流路の液側には、カスケード側液冷媒管６８ａが接続されており、その利用側冷媒が流れる流路のガス側には、第１カスケード側ガス冷媒管７２ａが接続されており、その水媒体が流れる流路の入口側には、第１利用側水入口管４７ａが接続されており、その水媒体が流れる流路の出口側には、第１利用側水出口管４８ａが接続されている。第１カスケード側ガス冷媒管７２ａは、カスケード側吐出管７０ａに接続されており、第１利用側水入口管４７ａには、水媒体連絡管１５ａが接続されており、第１利用側水出口管４８ａには、水媒体連絡管１６ａが接続されている。

冷媒−水熱交側流量調節弁６６ａは、開度制御を行うことで冷媒−水熱交換器６５ａを流れる利用側冷媒の流量を可変することが可能な電動膨張弁であり、カスケード側液冷媒管６８ａに設けられている。

利用側アキュムレータ６７ａは、カスケード側吸入管７１ａに設けられており、利用側冷媒回路４０ａを循環する利用側冷媒をカスケード側吸入管７１ａから利用側圧縮機６２ａに吸入される前に一時的に溜めるための容器である。

このように、利用側圧縮機６２ａ、冷媒−水熱交換器６５ａ、冷媒−水熱交側流量調節弁６６ａ及び第１利用側熱交換器４１ａが冷媒管７１ａ、７０ａ、７２ａ、６８ａ、６９ａを介して接続されることによって、利用側冷媒回路４０ａが構成されている。

循環ポンプ４３ａは、水媒体の昇圧を行う機構であり、ここでは、遠心式や容積式のポンプ要素（図示せず）が循環ポンプモータ４４ａによって駆動されるポンプが採用されている。循環ポンプ４３ａは、第１利用側水出口管４８ａに設けられている。循環ポンプモータ４４ａは、インバータ装置（図示せず）によって、その回転数（すなわち、運転周波数）を可変でき、これにより、循環ポンプ４３ａの容量制御が可能になっている。

これにより、第１利用ユニット４ａは、第１利用側熱交換器４１ａをガス冷媒連絡管１４から導入される熱源側冷媒の放熱器として機能させることで、第１利用側熱交換器４１ａにおいて放熱した熱源側冷媒を液冷媒連絡管１３に導出し、第１利用側熱交換器４１ａにおける熱源側冷媒の放熱によって利用側冷媒回路４０ａを循環する利用側冷媒を加熱し、この加熱された利用側冷媒が利用側圧縮機６２ａにおいて圧縮された後に、冷媒−水熱交換器６５ａにおいて放熱することによって水媒体を加熱する給湯運転を行うことが可能になっている。

また、第１利用ユニット４ａには、各種のセンサが設けられている。具体的には、第１利用ユニット４ａには、第１利用側熱交換器４１ａの液側における熱源側冷媒の温度である第１利用側冷媒温度Ｔｓｃ１を検出する第１利用側熱交温度センサ５０ａと、冷媒−水熱交換器６５ａの液側における利用側冷媒の温度であるカスケード側冷媒温度Ｔｓｃ２を検出する第１冷媒−水熱交温度センサ７３ａと、冷媒−水熱交換器６５ａの入口における水媒体の温度である水媒体入口温度Ｔｗｒを検出する水媒体出口温度センサ５１ａと、冷媒−水熱交換器６５ａの出口における水媒体の温度である水媒体出口温度Ｔｗｌを検出する水媒体出口温度センサ５２ａと、利用側圧縮機６２ａの吸入における利用側冷媒の圧力である利用側吸入圧力Ｐｓ２を検出する利用側吸入圧力センサ７４ａと、利用側圧縮機６２ａの吐出における利用側冷媒の圧力である利用側吐出圧力Ｐｄ２を検出する利用側吐出圧力センサ７５ａと、利用側圧縮機６２ａの吐出における利用側冷媒の温度である利用側吐出温度Ｔｄ２を検出する利用側吐出温度センサ７６ａとが設けられている。

−貯湯ユニット−
貯湯ユニット８ａは、屋内に設置されており、水媒体連絡管１５ａ、１６ａを介して第１利用ユニット４ａに接続されており、水媒体回路８０ａの一部を構成している。

貯湯ユニット８ａは、主として、貯湯タンク８１ａと、熱交換コイル８２ａとを有している。

貯湯タンク８１ａは、給湯に供される水媒体としての水を溜める容器であり、その上部には、蛇口やシャワー等に温水となった水媒体を送るための給湯管８３ａが接続されており、その下部には、給湯管８３ａによって消費された水媒体の補充を行うための給水管８４ａが接続されている。

熱交換コイル８２ａは、貯湯タンク８１ａ内に設けられており、水媒体回路８０ａを循環する水媒体と貯湯タンク８１ａ内の水媒体との熱交換を行うことで貯湯タンク８１ａ内の水媒体の加熱器として機能する熱交換器であり、その入口には、水媒体連絡管１６ａが接続されており、その出口には、水媒体連絡管１５ａが接続されている。

これにより、貯湯ユニット８ａは、第１利用ユニット４ａにおいて加熱された水媒体回路８０ａを循環する水媒体によって貯湯タンク８１ａ内の水媒体を加熱して温水として溜めることが可能になっている。尚、ここでは、貯湯ユニット８ａとして、第１利用ユニット４ａにおいて加熱された水媒体との熱交換によって加熱された水媒体を貯湯タンクに溜める型式の貯湯ユニットを採用しているが、第１利用ユニット４ａにおいて加熱された水媒体を貯湯タンクに溜める型式の貯湯ユニットを採用してもよい。

また、貯湯ユニット８ａには、各種のセンサが設けられている。具体的には、貯湯ユニット８ａには、貯湯タンク８１ａに溜められる水媒体の温度である貯湯温度Ｔｗｈを検出するための貯湯温度センサ８５ａが設けられている。

−温水暖房ユニット−
温水暖房ユニット９ａは、屋内に設置されており、水媒体連絡管１５ａ、１６ａを介して第１利用ユニット４ａに接続されており、水媒体回路８０ａの一部を構成している。

温水暖房ユニット９ａは、主として、熱交換パネル９１ａを有しており、ラジエータや床暖房パネル等を構成している。

熱交換パネル９１ａは、ラジエータの場合には、室内の壁際等に設けられ、床暖房パネルの場合には、室内の床下等に設けられており、水媒体回路８０ａを循環する水媒体の放熱器として機能する熱交換器であり、その入口には、水媒体連絡管１６ａが接続されており、その出口には、水媒体連絡管１５ａが接続されている。

−水媒体連絡管−
水媒体連絡管１５ａは、貯湯ユニット８ａの熱交換コイル８２ａの出口及び温水暖房ユニット９ａの熱交換パネル９１ａの出口に接続されている。水媒体連絡管１６ａは、貯湯ユニット８ａの熱交換コイル８２ａの入口及び温水暖房ユニット９ａの熱交換パネル９１ａの入口に接続されている。水媒体連絡管１６ａには、水媒体回路８０ａを循環する水媒体を貯湯ユニット８ａ及び温水暖房ユニット９ａの両方、又は、貯湯ユニット８ａ及び温水暖房ユニット９ａのいずれか一方に供給するかの切り換えを行うことが可能な水媒体側切換機構１６１ａが設けられている。この水媒体側切換機構１６１ａは、三方弁からなる。

＜動作＞
次に、ヒートポンプシステム１の動作について説明する。

ヒートポンプシステム１の運転モードとしては、第１利用ユニット４ａの給湯運転（すなわち、貯湯ユニット８ａ及び／又は温水暖房ユニット９ａの運転）を行う給湯運転モードがある。

以下、ヒートポンプシステム１の給湯運転モードにおける動作について説明する。

−給湯運転モード−
第１利用ユニット４ａの給湯運転を行う場合には、熱源側冷媒回路２０においては、熱源側切換機構２３が熱源側蒸発運転状態（図１の熱源側切換機構２３の破線で示された状態）に切り換えられ、吸入戻し膨張弁２６ａが閉止された状態になる。また、水媒体回路８０ａにおいては、水媒体切換機構１６１ａが貯湯ユニット８ａ及び／又は温水暖房ユニット９ａに水媒体を供給する状態に切り換えられる。

このような状態の熱源側冷媒回路２０において、冷凍サイクルにおける低圧の熱源側冷媒は、熱源側吸入管２１ｃを通じて、熱源側圧縮機２１に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、熱源側吐出管２１ｂに吐出される。熱源側吐出管２１ｂに吐出された高圧の熱源側冷媒は、油分離器２２ａにおいて冷凍機油が分離される。油分離器２２ａにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油は、油戻し管２２ｂを通じて、熱源側吸入管２１ｃに戻される。冷凍機油が分離された高圧の熱源側冷媒は、熱源側切換機構２３、第２熱源側ガス冷媒管２３ｂ及びガス側閉鎖弁３０を通じて、熱源ユニット２からガス冷媒連絡管１４に送られる。

ガス冷媒連絡管１４に送られた高圧の熱源側冷媒は、第１利用ユニット４ａに送られる。第１利用ユニット４ａに送られた高圧の熱源側冷媒は、第１利用側ガス冷媒管５４ａを通じて、第１利用側熱交換器４１ａに送られる。第１利用側熱交換器４１ａに送られた高圧の熱源側冷媒は、第１利用側熱交換器４１ａにおいて、利用側冷媒回路４０ａを循環する冷凍サイクルにおける低圧の利用側冷媒と熱交換を行って放熱する。第１利用側熱交換器４１ａにおいて放熱した高圧の熱源側冷媒は、第１利用側流量調節弁４２ａ及び第１利用側液冷媒管４５ａを通じて、第１利用ユニット４ａから液冷媒連絡管１３に送られる。

液冷媒連絡管１３に送られた熱源側冷媒は、熱源ユニット２に送られる。熱源ユニット２に送られた熱源側冷媒は、液側閉鎖弁２９を通じて、過冷却器２７に送られる。過冷却器２７に送られた熱源側冷媒は、吸入戻し管２６に熱源側冷媒が流れていないため、熱交換を行うことなく、熱源側膨張弁２５に送られる。熱源側膨張弁２５に送られた熱源側冷媒は、熱源側膨張弁２５において減圧されて、低圧の気液二相状態になり、熱源側液冷媒管２４ａを通じて、熱源側熱交換器２４に送られる。熱源側熱交換器２４に送られた低圧の冷媒は、熱源側熱交換器２４において、熱源側ファン３２によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する。熱源側熱交換器２４において蒸発した低圧の熱源側冷媒は、第１熱源側ガス冷媒管２３ａ及び熱源側切換機構２３を通じて、熱源側アキュムレータ２８に送られる。熱源側アキュムレータ２８に送られた低圧の熱源側冷媒は、熱源側吸入管２１ｃを通じて、再び、熱源側圧縮機２１に吸入される。

一方、利用側冷媒回路４０ａにおいては、第１利用側熱交換器４１ａにおける熱源側冷媒の放熱によって利用側冷媒回路４０ａを循環する冷凍サイクルにおける低圧の利用側冷媒が加熱されて蒸発する。第１利用側熱交換器４１ａにおいて蒸発した低圧の利用側冷媒は、第２カスケード側ガス冷媒管６９ａを通じて、利用側アキュムレータ６７ａに送られる。利用側アキュムレータ６７ａに送られた低圧の利用側冷媒は、カスケード側吸入管７１ａを通じて、利用側圧縮機６２ａに吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、カスケード側吐出管７０ａに吐出される。カスケード側吐出管７０ａに吐出された高圧の利用側冷媒は、第１カスケード側ガス冷媒管７２ａを通じて、冷媒−水熱交換器６５ａに送られる。冷媒−水熱交換器６５ａに送られた高圧の利用側冷媒は、冷媒−水熱交換器６５ａにおいて、循環ポンプ４３ａによって水媒体回路８０ａを循環する水媒体と熱交換を行って放熱する。冷媒−水熱交換器６５ａにおいて放熱した高圧の利用側冷媒は、冷媒−水熱交側流量調節弁６６ａにおいて減圧されて、低圧の気液二相状態になり、カスケード側液冷媒管６８ａを通じて、再び、第１利用側熱交換器４１ａに送られる。

また、水媒体回路８０ａにおいては、冷媒−水熱交換器６５ａにおける利用側冷媒の放熱によって水媒体回路８０ａを循環する水媒体が加熱される。冷媒−水熱交換器６５ａにおいて加熱された水媒体は、第１利用側水出口管４８ａを通じて、循環ポンプ４３ａに吸入され、昇圧された後に、第１利用ユニット４ａから水媒体連絡管１６ａに送られる。水媒体連絡管１６ａに送られた水媒体は、水媒体側切換機構１６１ａを通じて、貯湯ユニット８ａ及び／又は温水暖房ユニット９ａに送られる。貯湯ユニット８ａに送られた水媒体は、熱交換コイル８２ａにおいて貯湯タンク８１ａ内の水媒体と熱交換を行って放熱し、これにより、貯湯タンク８１ａ内の水媒体を加熱する。温水暖房ユニット９ａに送られた水媒体は、熱交換パネル９１ａにおいて放熱し、これにより、室内の壁際等を加熱したり室内の床を加熱する。

このようにして、第１利用ユニット４ａの給湯運転を行う給湯運転モードにおける動作が行われる。

−各冷媒回路の吐出飽和温度制御及び各熱交換器出口の過冷却度制御−
次に、上述の給湯運転における各冷媒回路２０、４０ａの吐出飽和温度制御及び各熱交換器４１ａ、６５ａ出口の過冷却度制御について説明する。

このヒートポンプシステム１では、上述のように、第１利用側熱交換器４１ａにおいて、利用側冷媒回路４０ａを循環する利用側冷媒が熱源側冷媒回路２０を循環する熱源側冷媒の放熱によって加熱されるようになっており、利用側冷媒回路４０ａは、この熱源側冷媒から得た熱を利用して、熱源側冷媒回路２０における冷凍サイクルよりも高温の冷凍サイクルを得ることができるため、冷媒−水熱交換器６５ａにおける利用側冷媒の放熱によって高温の水媒体を得ることができるようになっている。このとき、安定的に高温の水媒体を得るためには、熱源側冷媒回路２０における冷凍サイクル及び利用側冷媒回路４０ａにおける冷凍サイクルがいずれも安定するように制御することが好ましい。

そこで、このヒートポンプシステム１では、両冷媒回路２０、４０ａの圧縮機２１、６２ａをいずれも容量可変型にして、各圧縮機２０、６２ａの吐出における冷媒の圧力に相当する飽和温度（すなわち、熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１及び利用側吐出飽和温度Ｔｃ２）を各冷凍サイクルの冷媒の圧力の代表値として用いて、各吐出飽和温度Ｔｃ１、Ｔｃ２が所定の目標吐出飽和温度Ｔｃ１ｓ、Ｔｃ２ｓになるように各圧縮機２１、６２ａの容量制御を行うようにしている。

ここで、熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１は、熱源側圧縮機２１の吐出における熱源側冷媒の圧力である熱源側吐出圧力Ｐｄ１を、この圧力値に相当する飽和温度に換算した値であり、利用側吐出飽和温度Ｔｃ２は、利用側圧縮機６２ａの吐出における利用側冷媒の圧力である利用側吐出圧力Ｐｄ２を、この圧力値に相当する飽和温度に換算した値である。

そして、熱源側冷媒回路２０においては、熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１が目標熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１ｓよりも小さい場合には、熱源側圧縮機２１の回転数（すなわち、運転周波数）を大きくすることで熱源側圧縮機２１の運転容量が大きくなるように制御し、熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１が目標熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１ｓよりも大きい場合には、熱源側圧縮機２１の回転数（すなわち、運転周波数）を小さくすることで熱源側圧縮機２１の運転容量が小さくなるように制御する。また、利用側冷媒回路４０ａにおいては、利用側吐出飽和温度Ｔｃ２が目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２ｓよりも小さい場合には、利用側圧縮機６２ａの回転数（すなわち、運転周波数）を大きくすることで利用側圧縮機６２ａの運転容量が大きくなるように制御し、利用側吐出飽和温度Ｔｃ２が目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２ｓよりも大きい場合には、利用側圧縮機６２ａの回転数（すなわち、運転周波数）を小さくすることで利用側圧縮機６２ａの運転容量が小さくなるように制御する。

これにより、熱源側冷媒回路２０においては第１利用側冷媒回路４１ａを流れる熱源側冷媒の圧力が安定し、また、利用側冷媒回路４０ａにおいては冷媒−水熱交換器６５ａを流れる利用側冷媒の圧力が安定するため、両冷媒回路２０、４０ａにおける冷凍サイクルの状態を安定させることができ、安定的に高温の水媒体を得ることができる。

また、このとき、所望の温度の水媒体を得るためには、各目標吐出飽和温度Ｔｃ１ｓ、Ｔｃ２ｓを適切に設定することが好ましい。

そこで、このヒートポンプシステム１では、まず、利用側冷媒回路４１ａについて、冷媒−水熱交換器６５ａの出口における水媒体の温度の目標値である所定の目標水媒体出口温度Ｔｗｌｓを設定しておき、目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２ｓを目標水媒体出口温度Ｔｗｌｓによって可変される値として設定するようにしている。ここでは、例えば、目標水媒体出口温度Ｔｗｌｓが８０℃に設定される場合には、目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２ｓを８５℃に設定したり、また、目標水媒体出口温度Ｔｗｌｓが２５℃に設定される場合には、目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２ｓを３０℃に設定する等のように、目標水媒体出口温度Ｔｗｌｓが高い温度に設定されるにつれて目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２ｓも高い温度になるように、かつ、目標水媒体出口温度Ｔｗｌｓよりも少し高い温度になるように、３０℃〜８５℃の範囲内で関数化して設定している。これにより、目標水媒体出口温度Ｔｗｌｓに応じて目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２ｓが適切に設定されるため、所望の目標水媒体出口温度Ｔｗｓが得られやすく、また、目標水媒体出口温度Ｔｗｓが変更された場合であっても、応答性のよい制御を行うことができる。

また、熱源側冷媒回路２０については、目標熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１ｓを目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２ｓ、又は、目標水媒体出口温度Ｔｗｓによって可変される値として設定するようにしている。ここでは、例えば、目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２ｓ又は目標水媒体出口温度Ｔｗｓが７５℃や８０℃に設定される場合には、目標熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１ｓを３５℃〜４０℃の温度範囲になるように設定したり、また、目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２ｓ又は目標水媒体出口温度Ｔｗｓが３０℃や２５℃に設定される場合には、目標熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１ｓを１０℃〜１５℃の温度範囲になるように設定する等のように、目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２ｓ又は目標水媒体出口温度Ｔｗｓが高い温度に設定されるにつれて目標熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１ｓも高い温度範囲になるように、かつ、目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２ｓ又は目標水媒体出口温度Ｔｗｓよりも低い温度範囲になるように、１０℃〜４０℃の範囲内で関数化して設定している。尚、目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２ｓについては、目標水媒体出口温度Ｔｗｓを正確に得るという目的から、上述のように、１つの温度として設定されることが好ましいが、目標熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１ｓについては、目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２ほどの厳密な設定は必要なく、むしろある程度の温度幅を許容するほうが好ましいことから、上述のように、温度範囲として設定されるほうが好ましい。これにより、目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２ｓ、又は、目標水媒体出口温度Ｔｗｓに応じて目標熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１ｓが適切に設定されるため、利用側冷媒回路４０ａにおける冷凍サイクルの状態に応じて適切に熱源側冷媒回路２０における冷凍サイクルを制御することができる。

また、このヒートポンプシステム１では、熱源側冷媒回路２０を流れる熱源側冷媒の主減圧を行う機構として第１利用側流量調節弁４２ａを、そして、利用側冷媒回路４０ａを流れる利用側冷媒の主減圧を行う機構として冷媒−水熱交側流量調節弁６６ａを設けて、熱源側冷媒回路２０については、第１利用側熱交換器４１ａの出口における熱源側冷媒の過冷却度である熱源側冷媒過冷却度ＳＣ１が目標熱源側冷媒過冷却度ＳＣ１ｓになるように第１利用側流量調節弁４２ａの開度制御を行うようにし、そして、利用側冷媒回路４０ａについては、冷媒−水熱交換器６５ａの出口における利用側冷媒の過冷却度である利用側冷媒過冷却度ＳＣ２が目標利用側冷媒過冷却度ＳＣ２ｓになるように冷媒−水熱交側流量調節弁６６ａの開度制御を行うようにしている。

ここで、熱源側冷媒過冷却度ＳＣ１は、熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１から第１利用側冷媒温度Ｔｓｃ１を差し引いた値であり、利用側冷媒過冷却度ＳＣ２は、利用側吐出飽和温度Ｔｃ２からカスケード側冷媒温度Ｔｓｃ２を差し引いた値である。

そして、熱源側冷媒回路２０においては、熱源側冷媒過冷却度ＳＣ１が目標熱源側冷媒過冷却度ＳＣ１ｓよりも小さい場合には、第１利用側流量調節弁４２ａの開度を小さくすることで第１利用側熱交換器４１ａを流れる熱源側冷媒の流量が小さくなるように制御し、熱源側冷媒過冷却度ＳＣ１が目標熱源側冷媒過冷却度ＳＣ１ｓよりも大きい場合には、第１利用側流量調節弁４２ａの開度を大きくすることで第１利用側熱交換器４１ａを流れる熱源側冷媒の流量が大きくなるように制御する。また、利用側冷媒回路４０ａにおいては、利用側冷媒過冷却度ＳＣ２が目標利用側冷媒過冷却度ＳＣ２ｓよりも小さい場合には、冷媒−水熱交側流量調節弁６６ａの開度を小さくすることで冷媒−水熱交換器６５ａを流れる利用側冷媒の流量が小さくなるように制御し、利用側冷媒過冷却度ＳＣ２が目標利用側冷媒過冷却度ＳＣ２ｓよりも大きい場合には、冷媒−水熱交側流量調節弁６６ａの開度を大きくすることで冷媒−水熱交換器６５ａを流れる利用側冷媒の流量が大きくなるように制御する。尚、目標冷媒過冷却度ＳＣ１ｓ、ＳＣ２ｓは、第１利用側熱交換器４１ａ及び冷媒−水熱交換器６５ａの熱交換能力の設計条件等を考慮して設定されている。

これにより、熱源側冷媒回路２０においては第１利用側冷媒回路４１ａを流れる熱源側冷媒の流量が安定し、また、利用側冷媒回路４０ａにおいては冷媒−水熱交換器６５ａを流れる利用側冷媒の流量が安定するため、第１利用側熱交換器４１ａ及び冷媒−水熱交換器６５ａの熱交換能力に適した条件で運転を行うことができ、両冷媒回路２０、４０ａにおける冷凍サイクルの状態を安定させることに寄与する。

このように、このヒートポンプシステム１では、各冷媒回路２０、４０ａの吐出飽和温度制御及び各熱交換器４１ａ、６５ａ出口の過冷却度制御によって、各冷媒回路２０、４０ａにおける冷媒の圧力及び流量が安定し、これにより、両冷媒回路２０、４０ａにおける冷凍サイクルの状態を安定させることができ、安定的に高温の水媒体を得ることができる。

−水媒体回路を循環する水媒体の流量制御−
次に、上述の給湯運転における水媒体回路８０ａを循環する水媒体の流量制御について説明する。

このヒートポンプシステム１では、冷媒−水熱交換器６５ａの出口における水媒体の温度（すなわち、水媒体出口温度Ｔｗｌ）と冷媒−水熱交換器６５ａの入口における水媒体の温度（すなわち、水媒体入口温度Ｔｗｒ）との温度差（すなわち、Ｔｗｌ−Ｔｗｒ）である水媒体出入口温度差ΔＴｗが所定の目標水媒体出入口温度差ΔＴｗｓになるように循環ポンプ４３ａの容量制御が行われる。より具体的には、水媒体出入口温度差ΔＴｗが目標水媒体出入口温度差ΔＴｗｓよりも大きい場合には、水媒体回路８０ａを循環する水媒体の流量が少ないものと判定して、循環ポンプモータ４４ａの回転数（すなわち、運転周波数）を大きくすることで循環ポンプ４３ａの運転容量が大きくなるように制御し、水媒体出入口温度差ΔＴｗが目標水媒体出入口温度差ΔＴｗｓよりも小さい場合には、水媒体回路８０ａを循環する水媒体の流量が多いものと判定して、循環ポンプモータ４４ａの回転数（すなわち、運転周波数）を小さくすることで循環ポンプ４３ａの運転容量が小さくなるように制御する。これにより、水媒体回路８０ａを循環する水媒体の流量が適切に制御されるようになっている。尚、目標水媒体出入口温度差ΔＴｗｓは、冷媒−水熱交換器６５ａの熱交換能力の設計条件等を考慮して設定されている。

−各回路の起動制御−
次に、上述の給湯運転を開始する際の各回路２０、４０ａ、８０ａの起動制御について図２を用いて説明する。

このヒートポンプシステム１では、熱源側圧縮機２１及び利用側圧縮機６２ａが停止した状態から起動して給湯運転を開始する場合には、まず、熱源側圧縮機２１を起動した後に利用側圧縮機６２ａを起動する。より具体的には、熱源側圧縮機２１を起動し（ステップＳ１）、そして、所定の利用側圧縮機起動条件を満たすと判定された後に、（ステップＳ２）、利用側圧縮機６２ａを起動する（ステップＳ３）。

これにより、第１利用側熱交換器４１ａにおける熱源側冷媒と利用側冷媒との熱交換が積極的に行われにくくなり、これにより、熱源側圧縮機２１の吐出における熱源側冷媒の圧力である熱源側吐出圧力Ｐｄ１が速やかに上昇し、また、熱源側吐出圧力Ｐｄ１と熱源側圧縮機２１の吸入における熱源側冷媒の圧力である熱源側吸入圧力Ｐｓ１との圧力差である熱源側出入口圧力差ΔＰ１が確保されやすくなり、熱源側冷媒回路２０を速やかにかつ安定的に起動することができる。

また、ここで、利用側圧縮機起動条件を設定しているのは、熱源側吐出圧力Ｐｄ１が上昇しない状態のままや熱源側出入口圧力差ΔＰ１が確保されない状態のままで、すなわち、熱源側冷媒回路２０における冷凍サイクルの状態が安定しないままで、利用側圧縮機６２ａを起動することを確実に防ぐためであり、ここでは、圧縮機側起動条件として、熱源側吐出圧力Ｐｄ１が所定の熱源側起動吐出圧力Ｐｄｉ１以上になったこととしたり、熱源側出入口圧力差ΔＰ１が所定の熱源側起動圧力差ΔＰｉ１以上になったこととしている。

次に、利用側圧縮機６２ａを起動するが、このとき、水媒体回路８０ａを循環する水媒体の流量が大きいと、冷媒−水熱交換器６５ａを流れる水媒体の温度が高くなりにくくなり、利用側圧縮機６２ａが起動された直後から冷媒−水熱交換器６５ａにおける利用側冷媒と水媒体との熱交換が積極的に行われてしまい、これにより、利用側圧縮機６２ａの吐出における利用側冷媒の圧力である利用側吐出圧力Ｐｄ２が速やかに上昇しにくくなり、また、利用側吐出圧力Ｐｄ２と利用側圧縮機６２ａの吸入における利用側冷媒の圧力である利用側吸入圧力Ｐｓ２との圧力差である利用側出入口圧力差ΔＰ２が確保されにくくなり、利用側冷媒回路４０ａを速やかにかつ安定的に起動することができなくなるおそれがある。

そこで、このヒートポンプシステム１では、循環ポンプ４３ａを停止した状態又は小流量で運転した状態で、利用側圧縮機６２ａを起動するようにしている（ステップＳ３）。より具体的には、循環ポンプ４３ａを停止するか、又は、循環ポンプモータ４４ａの回転数（すなわち、運転周波数）を最小値に設定することで循環ポンプ４３ａを小流量で運転した状態にして、利用側圧縮機６２ａを起動する。

これにより、冷媒−水熱交換器６５ａにおける利用側冷媒と水媒体との熱交換が積極的に行われにくくなり、利用側吐出圧力Ｐｄ２が速やかに上昇しやすくなり、また、利用側出入口圧力差ΔＰ２が確保されやすくなるため、利用側冷媒回路４０ａを速やかにかつ安定的に起動することができる。

次に、水媒体回路８０ａを流れる水媒体の流量が大きくなるように循環ポンプ４３ａの容量制御を行うが（ステップＳ５）、このとき、所定の循環ポンプ流量増加条件を満たすと判定されるまで（ステップＳ４）、水媒体回路８０ａを循環する水媒体の流量が大きくなるように循環ポンプ４３ａの容量制御を行うことのないようにしている。

ここで、循環ポンプ流量増加条件を設定しているのは、利用側吐出圧力Ｐｄ２が上昇しない状態のままや利用側出入口圧力差ΔＰ２が確保されない状態のままで、すなわち、利用側冷媒回路４０ａにおける冷凍サイクルの状態が安定しないままで、水媒体回路８０ａを流れる水媒体の流量が大きくなるように循環ポンプ４３ａの容量制御が行われること（ここでは、水媒体出入口温度差ΔＴｗが目標水媒体出入口温度差ΔＴｗｓになるように循環ポンプ４３ａの運転容量を制御する水媒体出入口温度差制御が行われること、ステップＳ５）を確実に防ぐためであり、ここでは、循環ポンプ流量増加条件として、利用側吐出圧力Ｐｄ２が所定の利用側起動吐出圧力Ｐｄｉ２以上になったこととしたり、利用側出入口圧力差ΔＰ２が所定の利用側起動圧力差ΔＰｉ２以上になったこととしている。

＜特徴＞
このヒートポンプシステム１には、以下のような特徴がある。

−Ａ−
このヒートポンプシステム１では、第１利用側熱交換器４１ａにおいて、利用側冷媒回路４０ａを循環する利用側冷媒が熱源側冷媒回路２０を循環する熱源側冷媒の放熱によって加熱されるようになっており、利用側冷媒回路４０ａは、この熱源側冷媒から得た熱を利用して、熱源側冷媒回路２０における冷凍サイクルよりも高温の冷凍サイクルを得ることができるため、冷媒−水熱交換器６５ａにおける利用側冷媒の放熱によって高温の水媒体を得ることができる。このとき、安定的に高温の水媒体を得るためには、熱源側冷媒回路２０における冷凍サイクル及び利用側冷媒回路４０ａにおける冷凍サイクルがいずれも安定するように制御することが好ましいが、このヒートポンプシステム１では、両冷媒回路２０、４０ａの圧縮機２１、６２ａをいずれも容量可変型にして、各圧縮機２１、６２ａの吐出における冷媒の圧力に相当する飽和温度（すなわち、熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１及び利用側吐出飽和温度Ｔｃ２）を各冷凍サイクルの冷媒の圧力の代表値として用いて、各吐出飽和温度Ｔｃ１、Ｔｃ２が目標吐出飽和温度Ｔｃ１ｓ、Ｔｃ２ｓになるように各圧縮機２１、６２ａの容量制御を行うようにしているため、両冷媒回路２０、４０ａにおける冷凍サイクルの状態を安定させることができ、これにより、安定的に高温の水媒体を得ることができる。しかも、このヒートポンプシステム１では、第１利用側熱交換器４１ａが熱源側冷媒と利用側冷媒との熱交換により直接的に熱の授受を行う熱交換器になっており、熱源側冷媒回路２０から利用側冷媒回路４０ａに授受される際の熱ロスが少なく、高温の水媒体を得ることに貢献している。また、このヒートポンプシステム１では、冷媒−水熱交換器６５ａの出口における目標水媒体出口温度Ｔｗｓに応じて目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２が適切に設定されるため、所望の目標水媒体出口温度Ｔｗｓが得られやすく、また、目標水媒体出口温度Ｔｗｓが変更された場合であっても、応答性のよい制御を行うことができる。さらに、このヒートポンプシステム１では、目標利用側吐出飽和温度Ｔｃ２ｓ、又は、目標水媒体出口温度Ｔｗｓに応じて、目標熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１ｓが適切に設定されるため、利用側冷媒回路４０ａにおける冷凍サイクルの状態に応じた適切な状態になるように熱源側冷媒回路２０における冷凍サイクルを制御することができる。

−Ｂ−
このヒートポンプシステム１では、熱源側圧縮機２１及び利用側圧縮機６２ａが停止した状態から起動する場合に、熱源側圧縮機２１を起動した後に利用側圧縮機６２ａを起動するようにしているため、第１利用側熱交換器４１ａにおける熱源側冷媒と利用側冷媒との熱交換が積極的に行われにくくなり、これにより、熱源側圧縮機２１の吐出における熱源側冷媒の圧力が速やかに上昇し、また、利用側圧縮機６２ａの吐出における熱源側冷媒の圧力である熱源側吐出圧力Ｐｄ１と熱源側圧縮機２１の吸入における熱源側冷媒の圧力との圧力差である熱源側出入口圧力差ΔＰ１が確保されやすくなり、熱源側冷媒回路２０を速やかにかつ安定的に起動することができる。しかも、このヒートポンプシステム１では、熱源側吐出圧力Ｐｄ１が所定の熱源側起動吐出圧力Ｐｄｉ１以上になるまで、又は、熱源側出入口圧力差ΔＰ１が熱源側起動圧力差ΔＰｄｉ１以上になるまで、利用側圧縮機６２ａを起動しないようにしているため、熱源側吐出圧力Ｐｄ１が上昇しない状態のままで、又は、熱源側出入口圧力差ΔＰｄｉが確保されない状態のままで、利用側圧縮機６２ａを起動することを確実に防ぐことができる。

−Ｃ−
このヒートポンプシステム１では、利用側圧縮機６２ａを起動する場合に、循環ポンプ４３ａを停止した状態又は小流量で運転した状態で利用側圧縮機６２ａを起動するようにしているため、冷媒−水熱交換器６５ａにおける利用側冷媒と水媒体との熱交換が積極的に行われにくくなり、これにより、利用側圧縮機６２ａの吐出における利用側冷媒の圧力である利用側吐出圧力Ｐｄ２が速やかに上昇し、また、利用側吐出圧力Ｐｄ２と利用側圧縮機６２ａの吸入における利用側冷媒の圧力である利用側吸入圧力Ｐｄ２との圧力差である利用側出入口圧力差ΔＰ２が確保されやすくなり、利用側冷媒回路４０ａを速やかにかつ安定的に起動することができる。しかも、このヒートポンプシステム１では、利用側吐出圧力Ｐｄ２が利用側起動吐出圧力Ｐｄｉ２以上になるまで、又は、利用側出入口圧力差ΔＰ２が利用側起動圧力差ΔＰｄｉ２以上になるまで、水媒体回路８０ａを循環する水媒体の流量を大きくしないようにしているため、利用側吐出圧力Ｐｄ２が上昇しない状態のままで、又は、利用側出入口圧力差ΔＰｄ２が確保されない状態のままで、水媒体回路８０ａを循環する水媒体の流量が大きくなるように循環ポンプ４３ａの容量制御を行うことを確実に防ぐことができる。

（１）変形例１
上述のヒートポンプシステム１（図１参照）のような、両冷媒回路２０、４０ａの各圧縮機２１、６２ａの吐出における冷媒の圧力に相当する飽和温度（すなわち、熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１及び利用側吐出飽和温度Ｔｃ２）が目標温度Ｔｃ１ｓ、Ｔｃ２ｓになるように各圧縮機２１、６２ａの容量制御を行う構成において、幅広い温度の水媒体の供給が要求される場合（例えば、外気温度Ｔｏが比較的高い温度条件であるにもかかわらず、目標水媒体出口温度Ｔｗｌｓとして２５℃等の低い温度の水媒体の供給が要求される場合）には、利用側圧縮機６２ａの吐出における利用側冷媒の圧力である利用側吐出圧力Ｐｄ２と利用側圧縮機６２ａの吸入における利用側冷媒の圧力である利用側吸入圧力Ｐｄ２との圧力差である利用側出入口圧力差ΔＰ２が非常に小さくなり、利用側冷媒回路４０ａに低負荷の運転が要求されることになるため、利用側圧縮機６２ａの容量制御だけでは利用側冷媒回路４０ａの冷凍サイクルを制御しきれないおそれがある。また、利用側出入口圧力差ΔＰ２が小さくなることは、利用側圧縮機６２ａ内における冷凍機油の循環を悪くして潤滑不足が発生する原因にもなる。

そこで、このヒートポンプシステム１では、図３に示されるように、上述のヒートポンプシステム１（図１参照）と同様に、各冷媒回路２０、４０ａの吐出飽和温度制御を行いつつ、利用側出入口圧力差ΔＰ２が所定の利用側低負荷保護圧力差ΔＰ２ｓ以下になった場合には（ステップＳ１１）、第１利用側熱交換器４１ａを流れる熱源側冷媒の流量を可変することが可能な第１利用側流量調節弁４２ａの開度を小さくする制御である利用側低負荷運転制御を行う（ステップＳ１１）。尚、利用側低負荷保護圧力差ΔＰ２ｓは、第１利用側熱交換器４１ａの熱交換能力の設計条件や利用側圧縮機６２ａの潤滑構造の設計条件等を考慮して設定されている。

これにより、利用側出入口圧力差ΔＰ２が非常に小さくなる場合であっても、第１利用側熱交換器４１ａに流入する熱源側冷媒の流量を小さくし、第１利用側熱交換器４１ａにおける熱交換能力を抑えて、利用側出入口圧力差ΔＰ２が大きくなるようにして、利用側冷媒回路４０ａが低負荷条件でも容易に運転できるようになるため、幅広い温度の水媒体を供給する要求に対応することができる。

ここで、上述のヒートポンプシステム１（図１参照）と同様に、第１利用側流量調節弁４１ａの制御として、第１利用側熱交換器４１ａ出口の過冷却度制御を採用している場合には、利用側出入口圧力差ΔＰ２が利用側低負荷保護圧力差ΔＰ２ｓよりも大きい場合には（ステップＳ１１）、この第１利用側熱交換器４１ａ出口の過冷却度制御における目標熱源側冷媒過冷却度ＳＣ１ｓの値を維持することで、第１利用側流量調節弁４２ａの開度を小さくする制御を行わないようにして、第１利用側熱交換器４１ａの熱交換能力に適した条件で運転を行うことができる。そして、利用側出入口圧力差ΔＰ２が利用側低負荷保護圧力差ΔＰ２ｓ以下になった場合には（ステップＳ１１）、第１利用側熱交換器４１ａ出口の過冷却度制御における目標熱源側冷媒過冷却度ＳＣ１ｓの値を利用側出入口圧力差ΔＰ２が利用側低負荷保護圧力差ΔＰ２ｓよりも大きい場合における値よりも大きな値にすることによって、第１利用側流量調節弁４２ａの開度を小さくする制御を行うようにして、第１利用側熱交換器４１ａにおける熱交換能力を抑えて、利用側冷媒回路４０ａを低負荷条件で運転することができ、利用側出入口圧力差ΔＰ２が利用側低負荷制御圧力差ΔＰ２ｓ以下であるかどうかにかかわらず、熱源側冷媒過冷却度ＳＣ１を目標熱源側冷媒過冷却度ＳＣ１ｓにする第１利用側流量調節弁４２ａの開度制御を採用することができる。

（２）変形例２
上述のヒートポンプシステム１（図１参照）において、図４に示されるように、冷媒−水熱交換器６５ａを利用側冷媒の放熱器として機能させるとともに第１利用側熱交換器４１ａを利用側冷媒の蒸発器として機能させる利用側放熱運転状態と冷媒−水熱交換器６５ａを利用側冷媒の蒸発器として機能させるとともに第１利用側熱交換器４１ａを利用側冷媒の放熱器として機能させる利用側蒸発運転状態とを切り換えることが可能な第１利用側切換機構６４ａを利用側冷媒回路４０ａにさらに設けるようにしてもよい。

ここで、第１利用側切換機構６４ａは、四路切換弁であり、カスケード側吐出管７０ａと、カスケード側吸入管７１ａと、第１カスケード側ガス冷媒管７２ａと、第２カスケード側ガス冷媒管６９ａとに接続されている。そして、第１利用側切換機構６４ａは、カスケード側吐出管７０ａと第１カスケード側ガス冷媒管７２ａとを連通させるとともに、第２カスケード側ガス冷媒管６９ａとカスケード側吸入管７１ａとを連通（利用側放熱運転状態に対応、図１７の第１利用側切換機構６４ａの実線を参照）したり、カスケード側吐出管７０ａと第２カスケード側ガス冷媒管６９ａとを連通させるとともに、第１カスケード側ガス冷媒管７２ａとカスケード側吸入管７１ａとを連通（利用側蒸発運転状態に対応、図４の第１利用側切換機構６４ａの破線を参照）する切り換えを行うことが可能である。尚、第１利用側切換機構６４ａは、四路切換弁に限定されるものではなく、例えば、複数の電磁弁を組み合わせる等によって、上述と同様の利用側冷媒の流れの方向を切り換える機能を有するように構成したものであってもよい。

このような構成を有するヒートポンプシステム１では、給湯運転モードにおける動作によって、熱源側熱交換器２４の除霜が必要であると判定された場合には、熱源側切換機構２３を熱源側放熱運転状態にすることによって熱源側熱交換器２４を熱源側冷媒の放熱器として機能させるとともに、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にすることによって冷媒−水熱交換器６５ａを利用側冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、第１利用側熱交換器４１ａを利用側冷媒の放熱器として機能させる除霜運転を行うことができる。

以下、この除霜運転における動作について図５を用いて説明する。

まず、所定の除霜運転開始条件を満たすかどうか（すなわち、熱源側熱交換器２４の除霜が必要であるかどうか）の判定を行う（ステップＳ２１）。ここでは、除霜時間間隔Δｔｄｆ（すなわち、前回の除霜運転終了からの積算運転時間）が所定の除霜時間間隔設定値Δｔｄｆｓに達したかどうかによって、除霜運転開始条件を満たすかどうかを判定する。

そして、除霜運転開始条件を満たしていると判定された場合には、以下の除霜運転を開始する（ステップＳ２２）。

除霜運転を開始する際には、熱源側冷媒回路２０においては、熱源側切換機構２３が熱源側放熱運転状態（図４の熱源側切換機構２３の実線で示された状態）に切り換えられ、利用側冷媒回路４０ａにおいては、第１利用側切換機構６４ａが利用側蒸発運転状態（図４の第１利用側切換機構６４ａの破線で示された状態）に切り換えられ、吸入戻し膨張弁２６ａが閉止された状態になる。

ここで、このような熱源側切換機構２３を熱源側放熱運転状態にし、かつ、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態に切り換える操作を行うと、各冷媒回路２０、４０ａ内の冷媒が均圧され、このような各冷媒回路２０、４０ａ内の冷媒の均圧時の音（すなわち、均圧音）が発生するが、このような均圧音が過大にならないようにすることが好ましい。

そこで、このヒートポンプシステム１では、除霜運転を開始する際に、熱源側切換機構２３を熱源側放熱運転状態にした後に、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にするようにして、両冷媒回路２０、４０ａ内の冷媒が同時に均圧されることがないようにしている。これにより、除霜運転を行う場合の均圧音が過大にならないようにすることができる。

また、このヒートポンプシステム１では、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にする際に、利用側圧縮機６２ａを停止した状態にして、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にするようにしているため、利用側冷媒回路４０ａにおける均圧音が大きくならないようにすることができる。

さらに、このヒートポンプシステム１では、利用側圧縮機６２ａを停止した状態にする際に、冷媒−水熱交側流量調節弁６６ａが開状態のままで（より具体的には、全開状態にして）、利用側圧縮機６２ａを停止させるようにしているため、利用側冷媒回路４０ａにおける均圧を速やかに行うことができる。

このような状態の熱源側冷媒回路２０において、冷凍サイクルにおける低圧の熱源側冷媒は、熱源側吸入管２１ｃを通じて、熱源側圧縮機２１に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、熱源側吐出管２１ｂに吐出される。熱源側吐出管２１ｂに吐出された高圧の熱源側冷媒は、油分離器２２ａにおいて冷凍機油が分離される。油分離器２２ａにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油は、油戻し管２２ｂを通じて、熱源側吸入管２１ｃに戻される。冷凍機油が分離された高圧の熱源側冷媒は、熱源側切換機構２３及び第１熱源側ガス冷媒管２３ａを通じて、熱源側熱交換器２４に送られる。熱源側熱交換器２４に送られた高圧の熱源側冷媒は、熱源側熱交換器２４において、熱源側熱交換器２４に付着した氷と熱交換を行って放熱する。熱源側熱交換器において放熱した高圧の熱源側冷媒は、熱源側膨張弁２５を通じて、過冷却器２７に送られる。過冷却器２７に送られた熱源側冷媒は、吸入戻し管２６に熱源側冷媒が流れていないため、熱交換を行うことなく、熱源側液冷媒管２４ａ及び液側閉鎖弁２９を通じて、熱源ユニット２から液冷媒連絡管１３に送られる。

液冷媒連絡管１３に送られた熱源側冷媒は、第１利用ユニット４ａに送られる。

第１利用ユニット４ａに送られた熱源側冷媒は、第１利用側流量調節弁４２ａに送られる。第１利用側流量調節弁４２ａに送られた熱源側冷媒は、第１利用側流量調節弁４２ａにおいて減圧されて、低圧の気液二相状態になり、第１利用側液冷媒管４５ａを通じて、第１利用側熱交換器４１ａに送られる。第１利用側熱交換器４１ａに送られた低圧の熱源側冷媒は、第１利用側熱交換器４１ａにおいて、利用側冷媒回路４０ａを循環する冷凍サイクルにおける高圧の利用側冷媒と熱交換を行って蒸発する。第１利用側熱交換器４１ａにおいて蒸発した低圧の熱源側冷媒は、第１利用側ガス冷媒管５４ａを通じて、第１利用ユニット４ａからガス冷媒連絡管１４に送られる。

第１利用ユニット４ａからガス冷媒連絡管１４に送られた熱源側冷媒は、熱源ユニット２に送られる。熱源ユニット２に送られた低圧の熱源側冷媒は、ガス側閉鎖弁３０、第２熱源側ガス冷媒管２３ｂ及び熱源側切換機構２３を通じて、熱源側アキュムレータ２８に送られる。熱源側アキュムレータ２８に送られた低圧の熱源側冷媒は、熱源側吸入管２１ｃを通じて、再び、熱源側圧縮機２１に吸入される。

一方、利用側冷媒回路４０ａにおいては、第１利用側熱交換器４１ａにおける熱源側冷媒の蒸発によって利用側冷媒回路４０ａを循環する冷凍サイクルにおける高圧の利用側冷媒が放熱する。第１利用側熱交換器４１ａにおいて放熱した高圧の利用側冷媒は、冷媒−水熱交側流量調節弁６６ａに送られる。冷媒−水熱交側流量調節弁６６ａに送られた高圧の利用側冷媒は、冷媒−水熱交側流量調節弁６６ａにおいて減圧されて、低圧の気液二相状態になり、カスケード側液冷媒管６８ａを通じて、冷媒−水熱交換器６５ａに送られる。冷媒−水熱交換器６５ａに送られた低圧の利用側冷媒は、冷媒−水熱交換器６５ａにおいて、循環ポンプ４３ａによって水媒体回路８０ａを循環する水媒体と熱交換を行って蒸発する。冷媒−水熱交換器６５ａにおいて蒸発した低圧の利用側冷媒は、第１カスケード側ガス冷媒管７２ａ及び第１利用側切換機構６４ａを通じて、利用側アキュムレータ６７ａに送られる。利用側アキュムレータ６７ａに送られた低圧の利用側冷媒は、カスケード側吸入管７１ａを通じて、利用側圧縮機６２ａに吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、カスケード側吐出管７０ａに吐出される。カスケード側吐出管７０ａに吐出された高圧の利用側冷媒は、第１利用側切換機構６４ａ及び第２カスケード側ガス冷媒管６９ａを通じて、再び、第１利用側熱交換器４１ａに送られる。

このようにして、熱源側切換機構２３を熱源側放熱運転状態にすることによって熱源側熱交換器２４を熱源側冷媒の放熱器として機能させるとともに、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にすることによって冷媒−水熱交換器６５ａを利用側冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、第１利用側熱交換器４１ａを利用側冷媒の放熱器として（すなわち、熱源側冷媒の蒸発器として）機能させる除霜運転を開始する。

そして、所定の除霜運転終了条件を満たすかどうか（すなわち、熱源側熱交換器２４の除霜が終了したかどうか）の判定を行う（ステップＳ２３）。ここでは、熱源側熱交換器温度Ｔｈｘが所定の除霜完了温度Ｔｈｘｓに達したかどうか、又は、除霜運転開始からの経過時間である除霜運転時間ｔｄｆが所定の除霜運転設定時間ｔｄｆｓに達したかどうかによって、除霜運転終了条件を満たすかどうかを判定する。

そして、除霜運転終了条件を満たしていると判定された場合には、除霜運転を終了し、給湯運転モードに戻す処理を行う（ステップＳ２４）。

これにより、このヒートポンプシステム１では、熱源側熱交換器２４を除霜する際に、熱源側切換機構２３を熱源側放熱運転状態にすることによって熱源側熱交換器２４を熱源側冷媒の放熱器として機能させるだけでなく、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にすることによって冷媒−水熱交換器６５ａを利用側冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、第１利用側熱交換器４１ａを利用側冷媒の放熱器として機能させるようにしているため、熱源側熱交換器２４において放熱して冷却された熱源側冷媒を、第１利用側熱交換器４１ａにおいて利用側冷媒の放熱によって加熱し、第１利用側熱交換器４１ａにおいて放熱して冷却された利用側冷媒を、冷媒−水熱交換器６５ａにおいて蒸発させることによって加熱することができ、これにより、熱源側熱交換器２４の除霜を確実に行うことができる。しかも、除霜運転を行う場合の利用側冷媒回路４０ａの均圧音が過大にならないようにし、また、利用側冷媒回路４０ａにおける均圧を速やかに行うことができる。

（３）変形例３
上述のヒートポンプシステム１（図１及び図４参照）では、熱源ユニット２に１つの第１利用ユニット４ａが冷媒連絡管１３、１４を介して接続されているが、図６に示されるように（ここでは、温水暖房ユニット、貯湯ユニット及び水媒体回路８０ａ、８０ｂ等の図示を省略）、複数（ここでは、２つ）の第１利用ユニット４ａ、４ｂを、冷媒連絡管１３、１４を介して、互いが並列に接続されるようにしてもよい。尚、第１利用ユニット４ｂの構成は、第１利用ユニット４ａの構成と同様であるため、第１利用ユニット４ｂの構成については、それぞれ、第１利用ユニット４ａの各部を示す符号の添字「ａ」の代わりに添字「ｂ」を付して、各部の説明を省略する。

これにより、このヒートポンプシステム１では、水媒体の加熱が必要な複数の場所や用途に対応することができる。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態及びその変形例におけるヒートポンプシステム１（図１、図４及び図６参照）において、給湯運転だけでなく、室内の暖房を行うことができることが好ましい。

そこで、このヒートポンプシステム２００では、上述の第１実施形態にかかるヒートポンプシステム１（図１参照）の構成において、図７に示されるように、熱源側冷媒の放熱器として機能することで空気媒体を加熱することが可能な第２利用側熱交換器１０１ａを、熱源側冷媒回路２０にさらに設けるようにしている。以下、このヒートポンプシステム２００の構成について説明する。

＜構成＞
−全体−
図７は、本発明の第２実施形態にかかるヒートポンプシステム２００の概略構成図である。ヒートポンプシステム２００は、蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを利用して水媒体を加熱する運転等を行うことが可能な装置である。

ヒートポンプシステム２００は、主として、熱源ユニット２と、第１利用ユニット４ａと、第２利用ユニット１０ａと、液冷媒連絡管１３と、ガス冷媒連絡管１４と、貯湯ユニット８ａと、温水暖房ユニット９ａと、水媒体連絡管１５ａと、水媒体連絡管１６ａとを備えており、熱源ユニット２と第１利用ユニット４ａと第２利用ユニット１０ａとが冷媒連絡管１３、１４を介して接続されることによって、熱源側冷媒回路２０を構成し、第１利用ユニット４ａが利用側冷媒回路４０ａを構成し、第１利用ユニット４ａと貯湯ユニット８ａと温水暖房ユニット９ａとが水媒体連絡管１５ａ、１６ａを介して接続されることによって、水媒体回路８０ａを構成している。熱源側冷媒回路２０には、ＨＦＣ系冷媒の一種であるＨＦＣ−４１０Ａが熱源側冷媒として封入されており、また、ＨＦＣ系冷媒に対して相溶性を有するエステル系又はエーテル系の冷凍機油が熱源側圧縮機２２の潤滑のために封入されている。また、利用側冷媒回路４０ａには、ＨＦＣ系冷媒の一種であるＨＦＣ−１３４ａが利用側冷媒として封入されており、また、ＨＦＣ系冷媒に対して相溶性を有するエステル系又はエーテル系の冷凍機油が利用側圧縮機６２ａの潤滑のために封入されている。尚、利用側冷媒としては、高温の冷凍サイクルに有利な冷媒を使用されるという観点から、飽和ガス温度６５℃に相当する圧力がゲージ圧で高くとも２．８ＭＰａ以下、好ましくは、２．０ＭＰａ以下の冷媒を使用することが好ましい。そして、ＨＦＣ−１３４ａは、このような飽和圧力特性を有する冷媒の一種である。また、水媒体回路８０ａには、水媒体としての水が循環するようになっている。

尚、以下の構成に関する説明では、第１実施形態におけるヒートポンプシステム１（図１参照）と同様の構成を有する熱源ユニット２、第１利用ユニット４ａ、貯湯ユニット８ａ、温水暖房ユニット９ａ、液冷媒連絡管１３、ガス冷媒連絡管１４及び水媒体連絡管１５ａ、１６ａの構成については、同じ符号を付して説明を省略し、第２利用ユニット１０ａの構成のみについて説明を行う。

−第２利用ユニット−
第２利用ユニット１０ａは、屋内に設置されており、冷媒連絡管１３、１４を介して熱源ユニット２に接続されており、熱源側冷媒回路２０の一部を構成している。

第２利用ユニット１０ａは、主として、第２利用側熱交換器１０１ａと第２利用側流量調節弁１０２ａとを有している。

第２利用側熱交換器１０１ａは、熱源側冷媒と空気媒体としての室内空気との熱交換を行うことで熱源側冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する熱交換器であり、その液側に第２利用側液冷媒管１０３ａが接続されており、そのガス側に第２利用側ガス冷媒管１０４ａが接続されている。第２利用側液冷媒管１０３ａには、液冷媒連絡管１３が接続されており、第２利用側ガス冷媒管１０４ａには、ガス冷媒連絡管１４が接続されている。この第２利用側熱交換器１０１ａにおいて熱源側冷媒と熱交換を行う空気媒体は、利用側ファンモータ１０６ａによって駆動される利用側ファン１０５ａによって供給されるようになっている。

第２利用側流量調節弁１０２ａは、開度制御を行うことで第２利用側熱交換器１０１ａを流れる熱源側冷媒の流量を可変することが可能な電動膨張弁であり、第２利用側液冷媒管１０３ａに設けられている。

これにより、第２利用ユニット１０ａは、熱源側切換機構２３が熱源側放熱運転状態において、第２利用側熱交換器１０１ａを液冷媒連絡管１３から導入される熱源側冷媒の蒸発器として機能させることで、第２利用側熱交換器１０１ａにおいて蒸発した熱源側冷媒をガス冷媒連絡管１４に導出し、第２利用側熱交換器１０１ａにおける熱源側冷媒の蒸発によって空気媒体を冷却する冷房運転を行うことが可能になっており、熱源側切換機構２３が熱源側蒸発運転状態において第２利用側熱交換器１０１ａがガス冷媒連絡管１４から導入される熱源側冷媒の放熱器として機能して、第２利用側熱交換器１０１ａにおいて放熱した熱源側冷媒を液冷媒連絡管１３に導出し、第２利用側熱交換器１０１ａにおける熱源側冷媒の放熱によって空気媒体を加熱する暖房運転を行うことが可能になっている。

また、第２利用ユニット１０ａには、各種のセンサが設けられている。具体的には、第２利用ユニット１０ａには、室内温度Ｔｒを検出する室内温度センサ１０７ａが設けられている。

＜動作＞
次に、ヒートポンプシステム２００の動作について説明する。

ヒートポンプシステム２００の運転モードとしては、第１利用ユニット４ａの給湯運転（すなわち、貯湯ユニット８ａ及び／又は温水暖房ユニット９ａの運転）のみを行う給湯運転モードと、第２利用ユニット１０ａの冷房運転のみを行う冷房運転モードと、第２利用ユニット１０ａの暖房運転のみを行う暖房運転モードと、第１利用ユニット４ａの給湯運転を行うとともに第２利用ユニット１０ａの暖房運転を行う給湯暖房運転モードとがある。

以下、ヒートポンプシステム２００の４つの運転モードにおける動作について説明する。

−給湯運転モード−
第１利用ユニット４ａの給湯運転のみを行う場合には、熱源側冷媒回路２０においては、熱源側切換機構２３が熱源側蒸発運転状態（図７の熱源側切換機構２３の破線で示された状態）に切り換えられ、吸入戻し膨張弁２６ａ及び第２利用側流量調節弁１０２ａが閉止された状態になる。また、水媒体回路８０ａにおいては、水媒体切換機構１６１ａが貯湯ユニット８ａ及び／又は温水暖房ユニット９ａに水媒体を供給する状態に切り換えられる。

このようにして、第１利用ユニット４ａの給湯運転のみを行う給湯運転モードにおける動作が行われる。

−冷房運転モード−
第２利用ユニット１０ａの冷房運転のみを行う場合には、熱源側冷媒回路２０においては、熱源側切換機構２３が熱源側放熱運転状態（図７の熱源側切換機構２３の実線で示された状態）に切り換えられ、第１利用側流量調節弁４２ａが閉止された状態になる。

このような状態の熱源側冷媒回路２０において、冷凍サイクルにおける低圧の熱源側冷媒は、熱源側吸入管２１ｃを通じて、熱源側圧縮機２１に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、熱源側吐出管２１ｂに吐出される。熱源側吐出管２１ｂに吐出された高圧の熱源側冷媒は、油分離器２２ａにおいて冷凍機油が分離される。油分離器２２ａにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油は、油戻し管２２ｂを通じて、熱源側吸入管２１ｃに戻される。冷凍機油が分離された高圧の熱源側冷媒は、熱源側切換機構２３及び第１熱源側ガス冷媒管２３ａを通じて、熱源側熱交換器２４に送られる。熱源側熱交換器２４に送られた高圧の熱源側冷媒は、熱源側熱交換器２４において、熱源側ファン３２によって供給される室外空気と熱交換を行って放熱する。熱源側熱交換器において放熱した高圧の熱源側冷媒は、熱源側膨張弁２５を通じて、過冷却器２７に送られる。過冷却器２７に送られた熱源側冷媒は、熱源側液冷媒管２４ａから吸入戻し管２６に分岐された熱源側冷媒と熱交換を行って過冷却状態になるように冷却される。吸入戻し管２６を流れる熱源側冷媒は、熱源側吸入管２１ｃに戻される。過冷却器２７において冷却された熱源側冷媒は、熱源側液冷媒管２４ａ及び液側閉鎖弁２９を通じて、熱源ユニット２から液冷媒連絡管１３に送られる。

液冷媒連絡管１３に送られた高圧の熱源側冷媒は、第２利用ユニット１０ａに送られる。第２利用ユニット１０ａに送られた高圧の熱源側冷媒は、第２利用側流量調節弁１０２ａに送られる。第２利用側流量調節弁１０２ａに送られた高圧の熱源側冷媒は、第２利用側流量調節弁１０２ａにおいて減圧されて、低圧の気液二相状態になり、第２利用側液冷媒管１０３ａを通じて第２利用側熱交換器１０１ａに送られる。第２利用側熱交換器１０１ａに送られた低圧の熱源側冷媒は、第２利用側熱交換器１０１ａにおいて、利用側ファン１０５ａによって供給される空気媒体と熱交換を行って蒸発し、これにより、室内の冷房を行う。第２利用側熱交換器１０１ａにおいて蒸発した低圧の熱源側冷媒は、第２利用側ガス冷媒管１０４ａを通じて、第２利用ユニット１０ａからガス冷媒連絡管１４に送られる。

ガス冷媒連絡管１４に送られた低圧の熱源側冷媒は、熱源ユニット２に送られる。熱源ユニット２に送られた低圧の熱源側冷媒は、ガス側閉鎖弁３０、第２熱源側ガス冷媒管２３ｂ及び熱源側切換機構２３を通じて、熱源側アキュムレータ２８に送られる。熱源側アキュムレータ２８に送られた低圧の熱源側冷媒は、熱源側吸入管２１ｃを通じて、再び、熱源側圧縮機２１に吸入される。

このようにして、第２利用ユニット１０ａの冷房運転のみを行う冷房運転モードにおける動作が行われる。

−暖房運転モード−
第２利用ユニット１０ａの暖房運転のみを行う場合には、熱源側冷媒回路２０においては、熱源側切換機構２３が熱源側放熱運転状態（図７の熱源側切換機構２３の破線で示された状態）に切り換えられ、吸入戻し膨張弁２６ａ及び第１利用側流量調節弁４２ａが閉止された状態になる。

ガス冷媒連絡管１４に送られた高圧の熱源側冷媒は、第２利用ユニット１０ａに送られる。第２利用ユニット１０ａに送られた高圧の熱源側冷媒は、第２利用側ガス冷媒管１０４ａを通じて、第２利用側熱交換器１０１ａに送られる。第２利用側熱交換器１０１ａに送られた高圧の熱源側冷媒は、第２利用側熱交換器１０１ａにおいて、利用側ファン１０５ａによって供給される空気媒体と熱交換を行って放熱し、これにより、室内の暖房を行う。第２利用側熱交換器１０１ａにおいて放熱した高圧の熱源側冷媒は、第２利用側流量調節弁１０２ａ及び第２利用側液冷媒管１０３ａを通じて、第２利用ユニット１０ａから液冷媒連絡管１３に送られる。

このようにして、第２利用ユニット１０ａの暖房運転のみを行う暖房運転モードにおける動作が行われる。

−給湯暖房運転モード−
第１利用ユニット４ａの給湯運転を行うとともに第２利用ユニット１０ａの暖房運転を行う場合には、熱源側冷媒回路２０においては、熱源側切換機構２３が熱源側蒸発運転状態（図７の熱源側切換機構２３の破線で示された状態）に切り換えられ、吸入戻し膨張弁２６ａが閉止された状態になる。また、水媒体回路８０ａにおいては、水媒体切換機構１６１ａが貯湯ユニット８ａ及び／又は温水暖房ユニット９ａに水媒体を供給する状態に切り換えられる。

ガス冷媒連絡管１４に送られた高圧の熱源側冷媒は、第１利用ユニット４ａ及び第２利用ユニット１０ａに送られる。

第２利用ユニット１０ａに送られた高圧の熱源側冷媒は、第２利用側ガス冷媒管１０４ａを通じて、第２利用側熱交換器１０１ａに送られる。第２利用側熱交換器１０１ａに送られた高圧の熱源側冷媒は、第２利用側熱交換器１０１ａにおいて、利用側ファン１０５ａによって供給される空気媒体と熱交換を行って放熱し、これにより、室内の暖房を行う。第２利用側熱交換器１０１ａにおいて放熱した高圧の熱源側冷媒は、第２利用側流量調節弁１０２ａ及び第２利用側液冷媒管１０３ａを通じて、第２利用ユニット１０ａから液冷媒連絡管１３に送られる。

第１利用ユニット４ａに送られた高圧の熱源側冷媒は、第１利用側ガス冷媒管５４ａを通じて、第１利用側熱交換器４１ａに送られる。第１利用側熱交換器４１ａに送られた高圧の熱源側冷媒は、第１利用側熱交換器４１ａにおいて、利用側冷媒回路４０ａを循環する冷凍サイクルにおける低圧の利用側冷媒と熱交換を行って放熱する。第１利用側熱交換器４１ａにおいて放熱した高圧の熱源側冷媒は、第１利用側流量調節弁４２ａ及び第１利用側液冷媒管４５ａを通じて、第１利用ユニット４ａから液冷媒連絡管１３に送られる。

第２利用ユニット１０ａ及び第１利用ユニット４ａから液冷媒連絡管１３に送られた熱源側冷媒は、液冷媒連絡管１３において合流して、熱源ユニット２に送られる。熱源ユニット２に送られた熱源側冷媒は、液側閉鎖弁２９を通じて、過冷却器２７に送られる。過冷却器２７に送られた熱源側冷媒は、吸入戻し管２６に熱源側冷媒が流れていないため、熱交換を行うことなく、熱源側膨張弁２５に送られる。熱源側膨張弁２５に送られた熱源側冷媒は、熱源側膨張弁２５において減圧されて、低圧の気液二相状態になり、熱源側液冷媒管２４ａを通じて、熱源側熱交換器２４に送られる。熱源側熱交換器２４に送られた低圧の冷媒は、熱源側熱交換器２４において、熱源側ファン３２によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する。熱源側熱交換器２４において蒸発した低圧の熱源側冷媒は、第１熱源側ガス冷媒管２３ａ及び熱源側切換機構２３を通じて、熱源側アキュムレータ２８に送られる。熱源側アキュムレータ２８に送られた低圧の熱源側冷媒は、熱源側吸入管２１ｃを通じて、再び、熱源側圧縮機２１に吸入される。

このようにして、第１利用ユニット４ａの給湯運転を行うとともに第２利用ユニット１０ａの暖房運転を行う給湯暖房運転モードにおける動作が行われる。

ここで、給湯運転用の第１利用ユニット４ａと冷暖房運転用の第２利用ユニット１０ａとが熱源ユニット２に接続されたヒートポンプシステム２００の構成においても、第１実施形態におけるヒートポンプシステム１（図１参照）と同様に、各冷媒回路２０、４０ａの吐出飽和温度制御、各熱交換器４１ａ、６５ａ出口の過冷却度制御、水媒体回路８０ａを循環する水媒体の流量制御、及び、各回路２０、４０ａ、８０ａの起動制御が行われる。

しかし、これらの制御の中で熱源側冷媒回路２０の吐出飽和温度制御については、第２利用側熱交換器１０１ａが接続されており、第２利用側熱交換器１０１ａを熱源側冷媒の放熱器として機能させる暖房運転や給湯暖房運転を行うことから、空気媒体の加熱に適した熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１を有する熱源側冷媒を第２利用側熱交換器１０１ａに供給する必要がある。

そこで、このヒートポンプシステム２００における熱源側冷媒回路２０の吐出飽和温度制御では、第２利用側熱交換器１０１ａを熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行う場合（ここでは、暖房運転モードや給湯暖房運転モード）には、第２利用側熱交換器１０１ａを熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行わない場合（ここでは、給湯運転モードや冷房運転モード）よりも目標熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１ｓを大きくするようにしている。より具体的には、第１実施形態におけるヒートポンプシステム１（すなわち、このヒートポンプシステム２００において、第２利用側熱交換器１０１ａを熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行わない場合に対応）では、目標熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１ｓの温度範囲を１０℃〜４０℃の温度範囲になるように制御していたところ、このヒートポンプシステム２００では、第２利用側熱交換器１０１ａを熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行わない場合（ここでは、給湯運転モードや冷房運転モード）では、第１実施形態におけるヒートポンプシステム１と同様に、目標熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１ｓの温度範囲を１０℃〜４０℃の温度範囲になるように制御し、第２利用側熱交換器１０１ａを熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行う場合（ここでは、暖房運転モードや給湯暖房運転モード）では、目標熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１ｓの温度範囲を、１０℃〜４０℃という温度範囲よりも大きい、４０℃〜５０℃の温度範囲になるように制御している。

これにより、第２利用側熱交換器１０１ａを熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行わない場合には、熱源側冷媒回路２０における冷凍サイクルができるだけ低い圧力で行われるようにして、熱源側冷媒回路２０における運転効率を高めるようにし、第２利用側熱交換器１０１ａを熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行う場合には、第２利用側熱交換器１０１ａに空気媒体の加熱に適した飽和温度の熱源側冷媒を供給することができる。

＜特徴＞
このヒートポンプシステム２００には、以下のような特徴がある。

−Ａ−
このヒートポンプシステム２００では、第１実施形態におけるヒートポンプシステム１と同様の作用効果を得ることができるとともに、第２利用側熱交換器１０１ａを有する第２利用ユニット１０ａが設けられており、第２利用側熱交換器１０１ａにおける熱源側冷媒の放熱によって空気媒体を加熱する運転（ここでは、暖房運転）や第２利用側熱交換器１０１ａにおける熱源側冷媒の蒸発によって空気媒体を冷却する運転（ここでは、冷房運転）を行うことができるようになっているため、第１利用側熱交換器４１ａ及び利用側冷媒回路４０ａにおいて加熱された水媒体を給湯に使用するだけでなく、第２利用熱交換器１０１ａにおいて加熱された空気媒体を室内の暖房に使用することができる。

−Ｂ−
このヒートポンプシステム２００では、熱源側冷媒回路２０の吐出飽和温度制御において、第２利用側熱交換器１０１ａを熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行う場合（ここでは、暖房運転モードや給湯暖房運転モード）には、第２利用側熱交換器１０１ａを熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行わない場合（ここでは、給湯運転モードや冷房運転モード）よりも目標熱源側吐出飽和温度Ｔｃ１ｓを大きくするようにしているため、第２利用側熱交換器１０１ａを熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行わない場合には、熱源側冷媒回路２０における冷凍サイクルができるだけ低い圧力で行われるようにして、熱源側冷媒回路２０における運転効率を高めるようにし、第２利用側熱交換器１０１ａを熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行う場合には、第２利用側熱交換器１０１ａに空気媒体の加熱に適した飽和温度の熱源側冷媒を供給することができる。

（１）変形例１
上述のヒートポンプシステム２００（図７参照）のような、給湯運転用の第１利用ユニット４ａと冷暖房運転用の第２利用ユニット１０ａとが熱源ユニット２に接続された構成においても、第１実施形態の変形例１におけるヒートポンプシステム１（図１参照）と同様に、幅広い温度の水媒体の供給が要求される場合には、利用側圧縮機６２ａの吐出における利用側冷媒の圧力である利用側吐出圧力Ｐｄ２と利用側圧縮機６２ａの吸入における利用側冷媒の圧力である利用側吸入圧力Ｐｄ２との圧力差である利用側出入口圧力差ΔＰ２が非常に小さくなり、利用側冷媒回路４０ａに低負荷の運転が要求されることになるため、利用側圧縮機６２ａの容量制御だけでは利用側冷媒回路４０ａの冷凍サイクルを制御しきれないおそれがあり、また、利用側圧縮機６２ａ内における冷凍機油の循環を悪くして潤滑不足が発生する原因にもなる。

そこで、このヒートポンプシステム２００においても、第１実施形態におけるヒートポンプシステム１（図１参照）と同様の利用側低負荷運転制御（図３参照）を行うようにしている。

（２）変形例２
上述のヒートポンプシステム２００（図７参照）のような、給湯運転用の第１利用ユニット４ａと冷暖房運転用の第２利用ユニット１０ａとが熱源ユニット２に接続された構成においても、第１実施形態の変形例２におけるヒートポンプシステム１（図４参照）と同様に、図８に示されるように、冷媒−水熱交換器６５ａを利用側冷媒の放熱器として機能させるとともに第１利用側熱交換器４１ａを利用側冷媒の蒸発器として機能させる利用側放熱運転状態と冷媒−水熱交換器６５ａを利用側冷媒の蒸発器として機能させるとともに第１利用側熱交換器４１ａを利用側冷媒の放熱器として機能させる利用側蒸発運転状態とを切り換えることが可能な第１利用側切換機構６４ａを利用側冷媒回路４０ａにさらに設けるようにしてもよい。

このような構成を有するヒートポンプシステム２００では、給湯運転モード、暖房運転モードや給湯暖房運転モードにおける動作によって、熱源側熱交換器２４の除霜が必要であると判定された場合には、熱源側切換機構２３を熱源側放熱運転状態にすることによって熱源側熱交換器２４を熱源側冷媒の放熱器として機能させ、かつ、第２利用側熱交換器１０１ａを熱源側冷媒の蒸発器として機能させるとともに、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にすることによって冷媒−水熱交換器６５ａを利用側冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、第１利用側熱交換器４１ａを利用側冷媒の放熱器として機能させる除霜運転を行うことができる。

除霜運転を開始する際には、熱源側冷媒回路２０においては、熱源側切換機構２３が熱源側放熱運転状態（図８の熱源側切換機構２３の実線で示された状態）に切り換えられ、利用側冷媒回路４０ａにおいては、第１利用側切換機構６４ａが利用側蒸発運転状態（図８の第１利用側切換機構６４ａの破線で示された状態）に切り換えられ、吸入戻し膨張弁２６ａが閉止された状態になる。

そこで、このヒートポンプシステム２００では、除霜運転を開始する際に、熱源側切換機構２３を熱源側放熱運転状態にした後に、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にするようにして、両冷媒回路２０、４０ａ内の冷媒が同時に均圧されることがないようにしている。これにより、除霜運転を行う場合の均圧音が過大にならないようにすることができる。

また、このヒートポンプシステム２００では、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にする際に、利用側圧縮機６２ａを停止した状態にして、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にするようにしているため、利用側冷媒回路４０ａにおける均圧音が大きくならないようにすることができる。

さらに、このヒートポンプシステム２００では、利用側圧縮機６２ａを停止した状態にする際に、冷媒−水熱交側流量調節弁６６ａが開状態のままで（より具体的には、全開状態にして）、利用側圧縮機６２ａを停止させるようにしているため、利用側冷媒回路４０ａにおける均圧を速やかに行うことができる。

液冷媒連絡管１３に送られた熱源側冷媒は、液冷媒連絡管１３において分岐して、第１利用ユニット４ａ及び第２利用ユニット１０ａに送られる。

第２利用ユニット１０ａに送られた熱源側冷媒は、第２利用側流量調節弁１０２ａに送られる。第２利用側流量調節弁１０２ａに送られた熱源側冷媒は、第２利用側流量調節弁１０２ａにおいて減圧されて、低圧の気液二相状態になり、第２利用側液冷媒管１０３ａを通じて、第２利用側熱交換器１０１ａに送られる。第２利用側熱交換器１０１ａに送られた低圧の熱源側冷媒は、第２利用側熱交換器１０１ａにおいて、利用側ファン１０５ａによって供給される空気媒体と熱交換を行って蒸発する。第２利用側熱交換器１０１ａにおいて蒸発した低圧の熱源側冷媒は、第２利用側ガス冷媒管１０４ａを通じて、第２利用ユニット１０ａからガス冷媒連絡管１４に送られる。

第２利用ユニット１０ａ及び第１利用ユニット４ａからガス冷媒連絡管１４に送られた熱源側冷媒は、ガス冷媒連絡管１４において合流して、熱源ユニット２に送られる。熱源ユニット２に送られた低圧の熱源側冷媒は、ガス側閉鎖弁３０、第２熱源側ガス冷媒管２３ｂ及び熱源側切換機構２３を通じて、熱源側アキュムレータ２８に送られる。熱源側アキュムレータ２８に送られた低圧の熱源側冷媒は、熱源側吸入管２１ｃを通じて、再び、熱源側圧縮機２１に吸入される。

このようにして、熱源側切換機構２３を熱源側放熱運転状態にすることによって熱源側熱交換器２４を熱源側冷媒の放熱器として機能させ、かつ、第２利用側熱交換器１０１ａを熱源側冷媒の蒸発器として機能させるとともに、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にすることによって冷媒−水熱交換器６５ａを利用側冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、第１利用側熱交換器４１ａを利用側冷媒の放熱器として（すなわち、熱源側冷媒の蒸発器として）機能させる除霜運転を開始する。

これにより、このヒートポンプシステム２００では、熱源側熱交換器２４を除霜する際に、熱源側切換機構２３を熱源側放熱運転状態にすることによって熱源側熱交換器２４を熱源側冷媒の放熱器として機能させるだけでなく、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にすることによって冷媒−水熱交換器６５ａを利用側冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、第１利用側熱交換器４１ａを利用側冷媒の放熱器として機能させるようにしているため、熱源側熱交換器２４において放熱して冷却された熱源側冷媒を、第１利用側熱交換器４１ａにおいて利用側冷媒の放熱によって加熱し、第１利用側熱交換器４１ａにおいて放熱して冷却された利用側冷媒を、冷媒−水熱交換器６５ａにおいて蒸発させることによって加熱することができ、これにより、熱源側熱交換器２４の除霜を確実に行うことができる。しかも、第２利用側熱交換器１０１ａも熱源側冷媒の蒸発器として機能させるようにしているため、除霜運転時間ｔｄｆを短縮することができ、また、第２利用ユニット１０ａにおいて冷却される空気媒体の温度が低くなることを抑えることができる。

（３）変形例３
上述のヒートポンプシステム２００（図７及び図８参照）では、熱源ユニット２に１つの第１利用ユニット４ａと１つの第２利用ユニット１０ａとが冷媒連絡管１３、１４を介して接続されているが、図９〜図１１に示されるように（ここでは、温水暖房ユニット、貯湯ユニット及び水媒体回路８０ａ、８０ｂ等の図示を省略）、複数（ここでは、２つ）の第１利用ユニット４ａ、４ｂを、冷媒連絡管１３、１４を介して、互いが並列に接続されるようにしたり、及び／又は、複数（ここでは、２つ）の第２利用ユニット１０ａ、１０ｂを、冷媒連絡管１３、１４を介して、互いが並列に接続されるようにしてもよい。尚、第１利用ユニット４ｂの構成は、第１利用ユニット４ａの構成と同様であるため、第１利用ユニット４ｂの構成については、それぞれ、第１利用ユニット４ａの各部を示す符号の添字「ａ」の代わりに添字「ｂ」を付して、各部の説明を省略する。また、第２利用ユニット１０ｂの構成は、第２利用ユニット１０ａの構成と同様であるため、第２利用ユニット１０ｂの構成については、それぞれ、第２利用ユニット１０ａの各部を示す符号の添字「ａ」の代わりに添字「ｂ」を付して、各部の説明を省略する。

これにより、これらのヒートポンプシステム２００では、水媒体の加熱が必要な複数の場所や用途に対応することができ、また、空気媒体の冷却が必要な複数の場所や用途に対応することができる。

（４）変形例４
上述のヒートポンプシステム２００（図７〜図１１参照）では、第２利用ユニット１０ａ、１０ｂ内に第２利用側流量調節弁１０２ａ、１０２ｂが設けられているが、図１２に示されるように（ここでは、温水暖房ユニット、貯湯ユニット及び水媒体回路８０ａ等の図示を省略）、第２利用ユニット１０ａ、１０ｂから第２利用側流量調節弁１０２ａ、１０２ｂを省略して、第２利用側流量調節弁１０２ａ、１０２ｂを有する膨張弁ユニット１７を設けるようにしてもよい。

（第３実施形態）
上述の第２実施形態及びその変形例におけるヒートポンプシステム２００（図７〜図１２参照）においては、第１利用ユニット４ａの給湯運転を行うとともに第２利用ユニット１０ａの冷房運転を行うことができないため、このような給湯冷房運転を行うことができれば、夏期等の冷房運転が行われている運転状態において、給湯運転を行うことができるようになるため、好ましい。

そこで、このヒートポンプシステム３００では、上述の第２実施形態にかかるヒートポンプシステム２００（図７参照）の構成において、図１３に示されるように、第２利用側熱交換器１０１ａを熱源側冷媒の蒸発器として機能させることで空気媒体を冷却するとともに、第１利用側熱交換器４１ａを熱源側冷媒の放熱器として機能させることで水媒体を加熱する運転である給湯冷房運転を行うことができるようにしている。以下、このヒートポンプシステム３００の構成について説明する。

＜構成＞
−全体−
図１３は、本発明の第３実施形態にかかるヒートポンプシステム３００の概略構成図である。ヒートポンプシステム３００は、蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを利用して水媒体を加熱する運転等を行うことが可能な装置である。

ヒートポンプシステム３００は、主として、熱源ユニット２と、第１利用ユニット４ａと、第２利用ユニット１０ａと、吐出冷媒連絡管１２と、液冷媒連絡管１３と、ガス冷媒連絡管１４と、貯湯ユニット８ａと、温水暖房ユニット９ａと、水媒体連絡管１５ａと、水媒体連絡管１６ａとを備えており、熱源ユニット２と第１利用ユニット４ａと第２利用ユニット１０ａとが冷媒連絡管１２、１３、１４を介して接続されることによって、熱源側冷媒回路２０を構成し、第１利用ユニット４ａが利用側冷媒回路４０ａを構成し、第１利用ユニット４ａと貯湯ユニット８ａと温水暖房ユニット９ａとが水媒体連絡管１５ａ、１６ａを介して接続されることによって、水媒体回路８０ａを構成している。熱源側冷媒回路２０には、ＨＦＣ系冷媒の一種であるＨＦＣ−４１０Ａが熱源側冷媒として封入されており、また、ＨＦＣ系冷媒に対して相溶性を有するエステル系又はエーテル系の冷凍機油が熱源側圧縮機２２の潤滑のために封入されている。また、利用側冷媒回路４０ａには、ＨＦＣ系冷媒の一種であるＨＦＣ−１３４ａが利用側冷媒として封入されており、また、ＨＦＣ系冷媒に対して相溶性を有するエステル系又はエーテル系の冷凍機油が利用側圧縮機６２ａの潤滑のために封入されている。尚、利用側冷媒としては、高温の冷凍サイクルに有利な冷媒を使用されるという観点から、飽和ガス温度６５℃に相当する圧力がゲージ圧で高くとも２．８ＭＰａ以下、好ましくは、２．０ＭＰａ以下の冷媒を使用することが好ましい。そして、ＨＦＣ−１３４ａは、このような飽和圧力特性を有する冷媒の一種である。また、水媒体回路８０ａには、水媒体としての水が循環するようになっている。

尚、以下の構成に関する説明では、第２実施形態におけるヒートポンプシステム２００（図７参照）と同様の構成を有する第２利用ユニット１０ａ、貯湯ユニット８ａ、温水暖房ユニット９ａ、液冷媒連絡管１３、ガス冷媒連絡管１４及び水媒体連絡管１５ａ、１６ａの構成については、同じ符号を付して説明を省略し、熱源ユニット２、吐出冷媒連絡管１２、及び、第１利用ユニット４ａの構成のみについて説明を行う。

−熱源ユニット−
熱源ユニット２は、屋外に設置されており、冷媒連絡管１２、１３、１４を介して利用ユニット４ａ、１０ａに接続されており、熱源側冷媒回路２０の一部を構成している。

熱源ユニット２は、主として、熱源側圧縮機２１と、油分離機構２２と、熱源側切換機構２３と、熱源側熱交換器２４と、熱源側膨張機構２５と、吸入戻し管２６と、過冷却器２７と、熱源側アキュムレータ２８と、液側閉鎖弁２９と、ガス側閉鎖弁３０と、吐出側閉鎖弁３１とを有している。

ここで、吐出側閉鎖弁３１は、熱源側圧縮機２１の吐出と熱源側切換機構２３とを接続する熱源側吐出管２１ｂから分岐された熱源側吐出分岐管２１ｄとガス冷媒連絡管１４との接続部に設けられた弁である。

尚、熱源ユニット２は、吐出側閉鎖弁３１及び熱源側吐出分岐管２１ｄを有する点を除いた構成については、第２実施形態におけるヒートポンプシステム２００（図７参照）と同様であるため、ここでは、同じ符号を付して説明を省略する。

−吐出冷媒連絡管−
吐出冷媒連絡管１２は、吐出側閉鎖弁３１を介して熱源側吐出分岐管２１ｄに接続されており、熱源側切換機構２３が熱源側放熱運転状態及び熱源側蒸発運転状態のいずれにおいても熱源側圧縮機２１の吐出から熱源ユニット２外に熱源側冷媒を導出することが可能な冷媒管である。

−第１利用ユニット−
第１利用ユニット４ａは、屋内に設置されており、冷媒連絡管１２、１３を介して熱源ユニット２及び第２利用ユニット１０ａに接続されており、熱源側冷媒回路２０の一部を構成している。また、第１利用ユニット４ａは、利用側冷媒回路４０ａを構成している。さらに、第１利用ユニット４ａは、水媒体連絡管１５ａ、１６ａを介して貯湯ユニット８ａ及び温水暖房ユニット９ａに接続されており、水媒体回路８０ａの一部を構成している。

ここで、第１利用側熱交換器４１ａには、その熱源側冷媒が流れる流路のガス側に、第２実施形態におけるヒートポンプシステム２００（図７参照）のようなガス冷媒連絡管１４に接続された第１利用側ガス冷媒管５４ａに代えて、吐出冷媒連絡管１２が接続された第１利用側吐出冷媒管４６ａが接続されている。第１利用側吐出冷媒管４６ａには、吐出冷媒連絡管１２から第１利用側熱交換器４１ａへ向かう熱源側冷媒の流れを許容し、第１利用側熱交換器４１ａから吐出冷媒連絡管１２へ向かう熱源側冷媒の流れを禁止する第１利用側吐出逆止弁４９ａが設けられている。

尚、利用ユニット４ａは、第１利用側ガス冷媒管５４ａに代えて、第１利用側吐出冷媒管４６ａが接続されている点を除いた構成については、第２実施形態におけるヒートポンプシステム２００（図７参照）と同様であるため、ここでは、同じ符号を付して説明を省略する。

＜動作＞
次に、ヒートポンプシステム３００の動作について説明する。

ヒートポンプシステム３００の運転モードとしては、第１利用ユニット４ａの給湯運転（すなわち、貯湯ユニット８ａ及び／又は温水暖房ユニット９ａの運転）のみを行う給湯運転モードと、第２利用ユニット１０ａの冷房運転のみを行う冷房運転モードと、第２利用ユニット１０ａの暖房運転のみを行う暖房運転モードと、第１利用ユニット４ａの給湯運転を行うとともに第２利用ユニット１０ａの暖房運転を行う給湯暖房運転モードと、第１利用ユニット４ａの給湯運転を行うとともに第２利用ユニット１０ａの冷房運転を行う給湯冷房運転モードとがある。

以下、ヒートポンプシステム３００の５つの運転モードにおける動作について説明する。

−給湯運転モード−
第１利用ユニット４ａの給湯運転のみを行う場合には、熱源側冷媒回路２０においては、熱源側切換機構２３が熱源側蒸発運転状態（図１３の熱源側切換機構２３の破線で示された状態）に切り換えられ、吸入戻し膨張弁２６ａ及び第２利用側流量調節弁１０２ａが閉止された状態になる。また、水媒体回路８０ａにおいては、水媒体切換機構１６１ａが貯湯ユニット８ａ及び／又は温水暖房ユニット９ａに水媒体を供給する状態に切り換えられる。

このような状態の熱源側冷媒回路２０において、冷凍サイクルにおける低圧の熱源側冷媒は、熱源側吸入管２１ｃを通じて、熱源側圧縮機２１に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、熱源側吐出管２１ｂに吐出される。熱源側吐出管２１ｂに吐出された高圧の熱源側冷媒は、油分離器２２ａにおいて冷凍機油が分離される。油分離器２２ａにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油は、油戻し管２２ｂを通じて、熱源側吸入管２１ｃに戻される。冷凍機油が分離された高圧の熱源側冷媒は、熱源側吐出分岐管２１ｄ及び吐出側閉鎖弁３１を通じて、熱源ユニット２から吐出冷媒連絡管１２に送られる。

吐出冷媒連絡管１２に送られた高圧の熱源側冷媒は、第１利用ユニット４ａに送られる。第１利用ユニット４ａに送られた高圧の熱源側冷媒は、第１利用側吐出冷媒管４６ａ及び第１利用側吐出逆止弁４９ａを通じて、第１利用側熱交換器４１ａに送られる。第１利用側熱交換器４１ａに送られた高圧の熱源側冷媒は、第１利用側熱交換器４１ａにおいて、利用側冷媒回路４０ａを循環する冷凍サイクルにおける低圧の利用側冷媒と熱交換を行って放熱する。第１利用側熱交換器４１ａにおいて放熱した高圧の熱源側冷媒は、第１利用側流量調節弁４２ａ及び第１利用側液冷媒管４５ａを通じて、第１利用ユニット４ａから液冷媒連絡管１３に送られる。

−冷房運転モード−
第２利用ユニット１０ａの冷房運転のみを行う場合には、熱源側冷媒回路２０においては、熱源側切換機構２３が熱源側放熱運転状態（図１３の熱源側切換機構２３の実線で示された状態）に切り換えられ、第１利用側流量調節弁４２ａが閉止された状態になる。

−暖房運転モード−
第２利用ユニット１０ａの暖房運転のみを行う場合には、熱源側冷媒回路２０においては、熱源側切換機構２３が熱源側放熱運転状態（図１３の熱源側切換機構２３の破線で示された状態）に切り換えられ、吸入戻し膨張弁２６ａ及び第１利用側流量調節弁４２ａが閉止された状態になる。

−給湯暖房運転モード−
第１利用ユニット４ａの給湯運転を行うとともに第２利用ユニット１０ａの暖房運転を行う場合には、熱源側冷媒回路２０においては、熱源側切換機構２３が熱源側蒸発運転状態（図１３の熱源側切換機構２３の破線で示された状態）に切り換えられ、吸入戻し膨張弁２６ａが閉止された状態になる。また、水媒体回路８０ａにおいては、水媒体切換機構１６１ａが貯湯ユニット８ａ及び／又は温水暖房ユニット９ａに水媒体を供給する状態に切り換えられる。

このような状態の熱源側冷媒回路２０において、冷凍サイクルにおける低圧の熱源側冷媒は、熱源側吸入管２１ｃを通じて、熱源側圧縮機２１に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、熱源側吐出管２１ｂに吐出される。熱源側吐出管２１ｂに吐出された高圧の熱源側冷媒は、油分離器２２ａにおいて冷凍機油が分離される。油分離器２２ａにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油は、油戻し管２２ｂを通じて、熱源側吸入管２１ｃに戻される。冷凍機油が分離された高圧の熱源側冷媒は、その一部が、熱源側吐出分岐管２１ｄ及び吐出側閉鎖弁３１を通じて、熱源ユニット２から吐出冷媒連絡管１２に送られ、その残りが、熱源側切換機構２３、第２熱源側ガス冷媒管２３ｂ及びガス側閉鎖弁３０を通じて、熱源ユニット２からガス冷媒連絡管１４に送られる。

−給湯冷房運転モード−
第１利用ユニット４ａの給湯運転を行うとともに第２利用ユニット１０ａの冷房運転を行う場合には、熱源側冷媒回路２０においては、熱源側切換機構２３が熱源側放熱運転状態（図１３の熱源側切換機構２３の実線で示された状態）に切り換えられる。また、水媒体回路８０ａにおいては、水媒体切換機構１６１ａが貯湯ユニット８ａに水媒体を供給する状態に切り換えられる。

このような状態の熱源側冷媒回路２０において、冷凍サイクルにおける低圧の熱源側冷媒は、熱源側吸入管２１ｃを通じて熱源側圧縮機２１に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、熱源側吐出管２１ｂに吐出される。熱源側吐出管２１ｂに吐出された高圧の熱源側冷媒は、油分離器２２ａにおいて冷凍機油が分離される。油分離器２２ａにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油は、油戻し管２２ｂを通じて、熱源側吸入管２１ｃに戻される。冷凍機油が分離された高圧の熱源側冷媒は、その一部が、熱源側吐出分岐管２１ｄ及び吐出側閉鎖弁３１を通じて、熱源ユニット２から吐出冷媒連絡管１２に送られ、その残りが、熱源側切換機構２３及び第１熱源側ガス冷媒管２３ａを通じて、熱源側熱交換器２４に送られる。熱源側熱交換器２４に送られた高圧の熱源側冷媒は、熱源側熱交換器２４において、熱源側ファン３２によって供給される室外空気と熱交換を行って放熱する。熱源側熱交換器において放熱した高圧の熱源側冷媒は、熱源側膨張弁２５を通じて、過冷却器２７に送られる。過冷却器２７に送られた熱源側冷媒は、熱源側液冷媒管２４ａから吸入戻し管２６に分岐された熱源側冷媒と熱交換を行って過冷却状態になるように冷却される。吸入戻し管２６を流れる熱源側冷媒は、熱源側吸入管２１ｃに戻される。過冷却器２７において冷却された熱源側冷媒は、熱源側液冷媒管２４ａ及び液側閉鎖弁２９を通じて、熱源ユニット２から液冷媒連絡管１３に送られる。

熱源ユニット２及び第１利用ユニット４ａから液冷媒連絡管１３に送られた熱源側冷媒は、液冷媒連絡管１３において合流して、第２利用ユニット１０ａに送られる。第２利用ユニット１０ａに送られた熱源側冷媒は、第２利用側流量調節弁１０２ａに送られる。第２利用側流量調節弁１０２ａに送られた熱源側冷媒は、第２利用側流量調節弁１０２ａにおいて減圧されて、低圧の気液二相状態になり、第２利用側液冷媒管１０３ａを通じて第２利用側熱交換器１０１ａに送られる。第２利用側熱交換器１０１ａに送られた低圧の熱源側冷媒は、第２利用側熱交換器１０１ａにおいて、利用側ファン１０５ａによって供給される空気媒体と熱交換を行って蒸発し、これにより、室内の冷房を行う。第２利用側熱交換器１０１ａにおいて蒸発した低圧の熱源側冷媒は、第２利用側ガス冷媒管１０４ａを通じて、第２利用ユニット１０ａからガス冷媒連絡管１４に送られる。

また、水媒体回路８０ａにおいては、冷媒−水熱交換器６５ａにおける利用側冷媒の放熱によって水媒体回路８０ａを循環する水媒体が加熱される。冷媒−水熱交換器６５ａにおいて加熱された水媒体は、第１利用側水出口管４８ａを通じて、循環ポンプ４３ａに吸入され、昇圧された後に、第１利用ユニット４ａから水媒体連絡管１６ａに送られる。水媒体連絡管１６ａに送られた水媒体は、水媒体側切換機構１６１ａを通じて、貯湯ユニット８ａに送られる。貯湯ユニット８ａに送られた水媒体は、熱交換コイル８２ａにおいて貯湯タンク８１ａ内の水媒体と熱交換を行って放熱し、これにより、貯湯タンク８１ａ内の水媒体を加熱する。

このようにして、第１利用ユニット４ａの給湯運転を行うとともに第２利用ユニット１０ａの冷房運転を行う給湯冷房運転モードにおける動作が行われる。

ここで、給湯運転用の第１利用ユニット４ａと冷暖房運転用の第２利用ユニット１０ａとが給湯冷房運転が可能になるように熱源ユニット２に接続されたヒートポンプシステム３００の構成においても、第２実施形態におけるヒートポンプシステム２００（図７参照）と同様に、各冷媒回路２０、４０ａの吐出飽和温度制御、各熱交換器４１ａ、６５ａ出口の過冷却度制御、水媒体回路８０ａを循環する水媒体の流量制御、及び、各回路２０、４０ａ、８０ａの起動制御が行われる。

これにより、このヒートポンプシステム３００では、第２実施形態におけるヒートポンプシステム２００と同様の作用効果を得ることができるだけでなく、第１利用側熱交換器４１ａ及び利用側冷媒回路４０ａによって水媒体を加熱する運転を行うとともに、水媒体を加熱することによって熱源側冷媒が得た冷却熱を、第２利用側熱交換器１０１ａにおける熱源側冷媒の蒸発によって空気媒体を冷却する運転に利用することができるようになっているため、例えば、第１利用側熱交換器４１ａ及び利用側冷媒回路４０ａによって加熱された水媒体を給湯に使用するとともに第２利用側熱交換器１０１ａにおいて冷却された空気媒体を室内の冷房に使用する等のように、水媒体を加熱することによって熱源側冷媒が得た冷却熱を有効利用することができ、これにより、省エネルギー化を図ることができる。

（１）変形例１
上述のヒートポンプシステム３００（図１３参照）のような、給湯運転用の第１利用ユニット４ａと冷暖房運転用の第２利用ユニット１０ａとが給湯冷房運転が可能になるように熱源ユニット２に接続された構成においても、第２実施形態の変形例１におけるヒートポンプシステム２００（図７参照）と同様に、幅広い温度の水媒体の供給が要求される場合には、利用側圧縮機６２ａの吐出における利用側冷媒の圧力である利用側吐出圧力Ｐｄ２と利用側圧縮機６２ａの吸入における利用側冷媒の圧力である利用側吸入圧力Ｐｄ２との圧力差である利用側出入口圧力差ΔＰ２が非常に小さくなり、利用側冷媒回路４０ａに低負荷の運転が要求されることになるため、利用側圧縮機６２ａの容量制御だけでは利用側冷媒回路４０ａの冷凍サイクルを制御しきれないおそれがあり、また、利用側圧縮機６２ａ内における冷凍機油の循環を悪くして潤滑不足が発生する原因にもなる。

そこで、このヒートポンプシステム３００においても、第２実施形態におけるヒートポンプシステム２００（図７参照）と同様の利用側低負荷運転制御（図３参照）を行うようにしている。

（２）変形例２
上述のヒートポンプシステム３００（図１３参照）において、図１４に示されるように、冷媒−水熱交換器６５ａを利用側冷媒の放熱器として機能させるとともに第１利用側熱交換器４１ａを利用側冷媒の蒸発器として機能させる利用側放熱運転状態と冷媒−水熱交換器６５ａを利用側冷媒の蒸発器として機能させるとともに第１利用側熱交換器４１ａを利用側冷媒の放熱器として機能させる利用側蒸発運転状態とを切り換えることが可能な第１利用側切換機構６４ａ（第２実施形態におけるヒートポンプシステム２００に設けられた第１利用側切換機構６４ａと同様）を利用側冷媒回路４０ａにさらに設け、第１利用ユニット４ａをガス冷媒連絡管１４にさらに接続し、第１利用側熱交換器４１ａを吐出冷媒連絡管１２から導入される熱源側冷媒の放熱器として機能させる水媒体加熱運転状態と第１利用側熱交換器４１ａを液冷媒連絡管１３から導入される熱源側冷媒の蒸発器として機能させる水媒体冷却運転状態とを切り換えることが可能な第２利用側切換機構５３ａをさらに設けるようにしてもよい。

ここで、第１利用側熱交換器４１ａの熱源側冷媒が流れる流路のガス側には、第１利用側吐出冷媒管４６ａとともに、第１利用側ガス冷媒管５４ａが接続されている。第１利用側ガス冷媒管５４ａには、ガス冷媒連絡管１４に接続されている。第２利用側切換機構５３ａは、第１利用側吐出冷媒管４６ａに設けられた第１利用側吐出開閉弁５５ａ（ここでは、第１利用側吐出逆止弁４９ａを省略）と、第１利用側ガス冷媒管５４ａに設けられた第１利用側ガス開閉弁５６ａとを有しており、第１利用側吐出開閉弁５５ａを開け、かつ、第１利用側ガス開閉弁５６ａを閉止することによって水媒体加熱運転状態とし、第１利用側吐出開閉弁５５ａを閉止し、かつ、第１利用側ガス開閉弁５６ａを開けることによって水媒体冷却運転状態とするものである。第１利用側吐出開閉弁５５ａ及び第１利用側ガス開閉弁５６ａは、いずれも開閉制御が可能な電磁弁からなる。尚、第２利用側切換機構５３ａは、三方弁等によって構成してもよい。

このような構成を有するヒートポンプシステム３００では、給湯運転モード、暖房運転モード及び給湯暖房運転モードにおける動作によって、熱源側熱交換器２４の除霜が必要であると判定された場合には、熱源側切換機構２３を熱源側放熱運転状態にすることによって熱源側熱交換器２４を熱源側冷媒の放熱器として機能させ、かつ、第２利用側熱交換器１０１ａを熱源側冷媒の蒸発器として機能させるとともに、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にすることによって冷媒−水熱交換器６５ａを利用側冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、第１利用側熱交換器４１ａを利用側冷媒の放熱器として機能させる除霜運転を行うことができる。

除霜運転を開始する際には、熱源側冷媒回路２０においては、熱源側切換機構２３が熱源側放熱運転状態（図１４の熱源側切換機構２３の実線で示された状態）に切り換えられ、利用側冷媒回路４０ａにおいては、第１利用側切換機構６４ａが利用側蒸発運転状態（図１４の第１利用側切換機構６４ａの破線で示された状態）に切り換えられ、第２利用側切換機構５３ａが水媒体冷却運転状態（すなわち、第１利用側吐出開閉弁５５ａを閉止し、かつ、第１利用側ガス開閉弁５６ａを開けた状態）に切り換えられ、吸入戻し膨張弁２６ａが閉止された状態になる。

そこで、このヒートポンプシステム３００では、除霜運転を開始する際に、熱源側切換機構２３を熱源側放熱運転状態にした後に、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にするようにして、両冷媒回路２０、４０ａ内の冷媒が同時に均圧されることがないようにしている。これにより、除霜運転を行う場合の均圧音が過大にならないようにすることができる。

また、このヒートポンプシステム３００では、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にする際に、利用側圧縮機６２ａを停止した状態にして、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にするようにしているため、利用側冷媒回路４０ａにおける均圧音が大きくならないようにすることができる。

さらに、このヒートポンプシステム３００では、利用側圧縮機６２ａを停止した状態にする際に、冷媒−水熱交側流量調節弁６６ａが開状態のままで（より具体的には、全開状態にして）、利用側圧縮機６２ａを停止させるようにしているため、利用側冷媒回路４０ａにおける均圧を速やかに行うことができる。

第１利用ユニット４ａに送られた熱源側冷媒は、第１利用側流量調節弁４２ａに送られる。第１利用側流量調節弁４２ａに送られた熱源側冷媒は、第１利用側流量調節弁４２ａにおいて減圧されて、低圧の気液二相状態になり、第１利用側液冷媒管４５ａを通じて、第１利用側熱交換器４１ａに送られる。第１利用側熱交換器４１ａに送られた低圧の熱源側冷媒は、第１利用側熱交換器４１ａにおいて、利用側冷媒回路４０ａを循環する冷凍サイクルにおける高圧の利用側冷媒と熱交換を行って蒸発する。第１利用側熱交換器４１ａにおいて蒸発した低圧の熱源側冷媒は、第１利用側熱交換器４１ａにおいて蒸発した低圧の熱源側冷媒は、第２利用側切換機構５３ａを構成する第１利用側ガス開閉弁５６ａ及び第１利用側ガス冷媒管５４ａを通じて、第１利用ユニット４ａからガス冷媒連絡管１４に送られる。

これにより、このヒートポンプシステム３００では、熱源側熱交換器２４を除霜する際に、熱源側切換機構２３を熱源側放熱運転状態にすることによって熱源側熱交換器２４を熱源側冷媒の放熱器として機能させるだけでなく、第１利用側切換機構６４ａを利用側蒸発運転状態にすることによって冷媒−水熱交換器６５ａを利用側冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、第１利用側熱交換器４１ａを利用側冷媒の放熱器として機能させるようにしているため、熱源側熱交換器２４において放熱して冷却された熱源側冷媒を、第１利用側熱交換器４１ａにおいて利用側冷媒の放熱によって加熱し、第１利用側熱交換器４１ａにおいて放熱して冷却された利用側冷媒を、冷媒−水熱交換器６５ａにおいて蒸発させることによって加熱することができ、これにより、熱源側熱交換器２４の除霜を確実に行うことができる。しかも、第２利用側熱交換器１０１ａも熱源側冷媒の蒸発器として機能させるようにしているため、除霜運転時間ｔｄｆを短縮することができ、また、第２利用ユニット１０ａにおいて冷却される空気媒体の温度が低くなることを抑えることができる。

（３）変形例３
変形例２におけるヒートポンプシステム３００（図１４参照）のような、第１利用側熱交換器４１ａを吐出冷媒連絡管１２から導入される熱源側冷媒の放熱器として機能させる水媒体加熱運転状態と第１利用側熱交換器４１ａを液冷媒連絡管１３から導入される熱源側冷媒の蒸発器として機能させる水媒体冷却運転状態とを切り換えることが可能な第２利用側切換機構５３ａを備えた構成では、第１利用ユニット４ａの運転を停止して第２利用ユニット１０ａの運転（冷房運転や暖房運転）を行う場合（すなわち、吐出冷媒連絡管１２を使用しない運転の場合）に、熱源側圧縮機２１から吐出された熱源側冷媒が吐出冷媒連絡管１２に溜まり込んで、熱源側圧縮機２１に吸入される熱源側冷媒の流量が不足（すなわち、冷媒循環量不足）するおそれがある。

そこで、このヒートポンプシステム３００では、図１５に示されるように、第２利用側切換機構５３ａが水媒体加熱運転状態及び水媒体冷却運転状態のいずれにおいても吐出冷媒連絡管１２とガス冷媒連絡管１４とを連通させる第１冷媒回収機構５７ａを設けるようにしている。ここで、第１冷媒回収機構５７ａは、キャピラリチューブを有する冷媒管であり、その一端が、第１利用側吐出冷媒管４６ａのうち第１利用側吐出開閉弁５５ａと吐出冷媒連絡管１２とを接続する部分に接続されており、その他端が、第１利用側ガス冷媒管５４ａのうち第１利用側ガス開閉弁５６ａとガス冷媒連絡管１４とを接続する部分に接続されており、第１利用側吐出開閉弁５５ａや第１利用側ガス開閉弁５６ａの開閉状態によらず、吐出冷媒連絡管１２とガス冷媒連絡管１４とを連通させるようになっている。

これにより、このヒートポンプシステム３００では、熱源側冷媒が吐出冷媒連絡管１２に溜まり込みにくくなるため、熱源側冷媒回路２０における冷媒循環量不足の発生を抑えることができる。

また、変形例２におけるヒートポンプシステム３００（図１４参照）のような、第１利用側熱交換器４１ａを吐出冷媒連絡管１２から導入される熱源側冷媒の放熱器として機能させる水媒体加熱運転状態と第１利用側熱交換器４１ａを液冷媒連絡管１３から導入される熱源側冷媒の蒸発器として機能させる水媒体冷却運転状態とを切り換えることが可能な第２第２利用側切換機構５３ａを備えた構成では、第１利用ユニット４ａの運転を停止して第２利用ユニット１０ａの運転（冷房運転や暖房運転）を行う場合に、第１利用側熱交換器４１ａに熱源側冷媒が溜まり込んで、熱源側圧縮機２１に吸入される熱源側冷媒の流量が不足（すなわち、冷媒循環量不足）するおそれがある。

そこで、このヒートポンプシステム３００では、図１５に示されるように、第２利用側切換機構５３ａが水媒体加熱運転状態及び水媒体冷却運転状態のいずれにおいても第１利用側熱交換器４１ａとガス冷媒連絡管１４とを連通させる第２冷媒回収機構５８ａを設けるようにしている。ここで、第２冷媒回収機構５８ａは、キャピラリチューブを有する冷媒管であり、その一端が、第１利用側ガス冷媒管５４ａのうち第１利用側熱交換器４１ａのガス側と第１利用側ガス開閉弁５６ａとを接続する部分に接続されており、その他端が、第１利用側ガス冷媒管５４ａのうち第１利用側ガス開閉弁５６ａとガス冷媒連絡管１４とを接続する部分に接続されており、第１利用ユニット４ａの運転を停止している場合であっても、第１利用側ガス開閉弁５６ａをバイパスして第１利用側熱交換器４１ａのガス側とガス冷媒連絡管１４とを連通させるようになっている。

これにより、このヒートポンプシステム３００では、熱源側冷媒が第１利用側熱交換器４１ａに溜まり込みにくくなるため、熱源側冷媒回路２０における冷媒循環量不足の発生を抑えることができる。

さらに、変形例におけるヒートポンプシステム３００（図１４参照）では、第１利用側吐出開閉弁５５ａ及び第１利用側ガス開閉弁５６ａによって第２利用側切換機構５３ａを構成しているため、給湯運転を伴う運転モードのいずれにおいても、吐出冷媒連絡管１２のみから第１利用ユニット４ａに熱源側冷媒が供給されることになる。

しかし、給湯運転を伴う運転モードのうち給湯運転モードや給湯暖房運転モードにおいて、熱源側冷媒は、吐出冷媒連絡管１２だけでなくガス冷媒連絡管１４においても冷凍サイクルの高圧になっている。このため、給湯運転モードや給湯暖房運転モードにおいては、吐出冷媒連絡管１２だけでなくガス冷媒連絡管１４からも第１利用ユニット４ａに高圧の熱源側冷媒を送ることができるようにしてもよい。

そこで、このヒートポンプシステム３００では、図１５に示されるように、第１利用側ガス冷媒管５４ａに第１利用側ガス逆止弁５９ａ及び第１利用側バイパス冷媒管６０ａをさらに設けて、第１利用側吐出開閉弁５５ａ及び第１利用側ガス開閉弁５６ａとともに第２利用側切換機構５３ａを構成するようにしている。ここで、第１利用側ガス逆止弁５９ａは、第１利用側ガス冷媒管５４ａのうち第１利用側ガス開閉弁５６ａとガス冷媒連絡管１４とを接続する部分に設けられている。第１利用側ガス逆止弁５９ａは、第１利用側熱交換器４１ａからガス冷媒連絡管１４へ向かう熱源側冷媒の流れを許容し、ガス冷媒連絡管１４から第１利用側熱交換器４１ａへ向かう熱源側冷媒の流れを禁止する逆止弁であり、これにより、第１利用側ガス開閉弁５６ａを通じて、ガス冷媒連絡管１４から第１利用側熱交換器４１ａへ向かう熱源側冷媒の流れが禁止されるようになっている。第１利用側バイパス冷媒管６０ａは、第１利用側ガス開閉弁５６ａ及び第１利用側ガス逆止弁５９ａをバイパスするように第１利用側ガス冷媒管５４ａに接続されており、第１利用側ガス冷媒管５４ａの一部を構成している。第１利用側バイパス冷媒管６０ａには、ガス冷媒連絡管１４から第１利用側熱交換器４１ａへ向かう熱源側冷媒の流れを許容し、第１利用側熱交換器４１ａからガス冷媒連絡管１４へ向かう熱源側冷媒の流れを禁止する第１利用側バイパス逆止弁５９ａが設けられており、これにより、第１利用側バイパス冷媒管６０ａを通じて、ガス冷媒連絡管１４から第１利用側熱交換器４１ａへ向かう熱源側冷媒の流れが許容されるようになっている。

これにより、このヒートポンプシステム３００では、給湯運転モード及び給湯暖房運転モードにおいて、吐出冷媒連絡管１２だけでなくガス冷媒連絡管１４からも第１利用ユニット４ａに高圧の熱源側冷媒を送ることができるようになるため、熱源ユニット２から第１利用ユニット４ａに供給される熱源側冷媒の圧力損失が減少し、給湯能力や運転効率の向上に寄与することができる。

（４）変形例４
上述のヒートポンプシステム３００（図１３〜図１５参照）では、熱源ユニット２に１つの第１利用ユニット４ａと１つの第２利用ユニット１０ａとが冷媒連絡管１２、１３、１４を介して接続されているが、図１６〜図１８に示されるように（ここでは、温水暖房ユニット、貯湯ユニット及び水媒体回路８０ａ、８０ｂ等の図示を省略）、複数（ここでは、２つ）の第１利用ユニット４ａ、４ｂを、冷媒連絡管１３、１４を介して、互いが並列に接続されるようにしたり、及び／又は、複数（ここでは、２つ）の第２利用ユニット１０ａ、１０ｂを、冷媒連絡管１２、１３、１４を介して、互いが並列に接続されるようにしてもよい。尚、第１利用ユニット４ｂの構成は、第１利用ユニット４ａの構成と同様であるため、第１利用ユニット４ｂの構成については、それぞれ、第１利用ユニット４ａの各部を示す符号の添字「ａ」の代わりに添字「ｂ」を付して、各部の説明を省略する。また、第２利用ユニット１０ｂの構成は、第２利用ユニット１０ａの構成と同様であるため、第２利用ユニット１０ｂの構成については、それぞれ、第２利用ユニット１０ａの各部を示す符号の添字「ａ」の代わりに添字「ｂ」を付して、各部の説明を省略する。

これにより、これらのヒートポンプシステム３００では、水媒体の加熱が必要な複数の場所や用途に対応することができ、また、空気媒体の冷却が必要な複数の場所や用途に対応することができる。

（５）変形例５
上述のヒートポンプシステム３００（図１３〜図１８参照）では、第２利用ユニット１０ａ、１０ｂ内に第２利用側流量調節弁１０２ａ、１０２ｂが設けられているが、図１９に示されるように（ここでは、温水暖房ユニット、貯湯ユニット及び水媒体回路８０ａ等の図示を省略）、第２利用ユニット１０ａ、１０ｂから第２利用側流量調節弁１０２ａ、１０２ｂを省略して、第２利用側流量調節弁１０２ａ、１０２ｂを有する膨張弁ユニット１７を設けるようにしてもよい。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態及びその変形例について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

＜Ａ＞
第２、第３実施形態及びそれらの変形例にかかるヒートポンプシステム２００、３００において、第２利用ユニット１０ａ、１０ｂが室内の冷暖房に使用される利用ユニットではなく、冷蔵や冷凍等の冷暖房とは異なる用途に使用されるものであってもよい。

＜Ｂ＞
第３実施形態及びその変形例にかかるヒートポンプシステム３００において、例えば、第２熱源側ガス冷媒管２３ｂと熱源側吸入管２１ｃとを連通させることによってガス冷媒連絡管１４を冷凍サイクルにおける低圧の熱源側冷媒が流れる冷媒管として使用し、これにより、第２利用側熱交換器１０１ａ、１０１ｂを熱源側冷媒の蒸発器としてのみ機能させるようにして、第２利用ユニット１０ａ、１０ｂを冷房専用の利用ユニットにしてもよい。この場合においても、給湯冷房運転モードにおける運転が可能であり、省エネルギー化を図ることができる。

＜Ｃ＞
第１〜第３の実施形態及びその変形例にかかるヒートポンプシステム１、２００、３００においては、利用側冷媒としてＨＦＣ−１３４ａが使用されているが、これに限定されず、例えば、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ（２、３、３、３−テトラフルオロ−１−プロペン）等、飽和ガス温度６５℃に相当する圧力がゲージ圧で高くとも２．８ＭＰａ以下、好ましくは、２．０ＭＰａ以下の冷媒であればよい。

本発明を利用すれば、ヒートポンプサイクルを利用して水媒体を加熱することが可能なヒートポンプシステムにおいて、高温の水媒体を得ることができるようになる。

１、２００、３００ヒートポンプシステム
２熱源ユニット
４ａ、４ｂ第１利用ユニット
１０ａ、１０ｂ第２利用ユニット
２０熱源側冷媒回路
２１熱源側圧縮機
２３熱源側切換機構
２４熱源側熱交換器
４０ａ、４０ｂ利用側冷媒回路
４１ａ、４１ｂ第１利用側熱交換器
４２ａ、４２ｂ第１利用側流量調節弁
４３ａ、４３ｂ循環ポンプ
６２ａ、６２ｂ利用側圧縮機
６４ａ、６４ｂ第１利用側切換機構
６５ａ、６５ｂ冷媒−水熱交換器
６６ａ、６６ｂ冷媒−水熱交側流量調節弁
８０ａ、８０ｂ水媒体回路
１０１ａ、１０１ｂ第２利用側熱交換器

特開昭６０−１６４１５７号公報

Claims

熱源側冷媒を圧縮する容量可変型の熱源側圧縮機（２１）と、熱源側冷媒の放熱器として機能することが可能な第１利用側熱交換器（４１ａ、４１ｂ）と、熱源側冷媒の放熱器として機能することが可能な熱源側熱交換器（２４）とを有する熱源側冷媒回路（２０）と、
利用側冷媒を圧縮する容量可変型の利用側圧縮機（６２ａ、６２ｂ）と、利用側冷媒の放熱器として機能して水媒体を加熱することが可能な冷媒−水熱交換器（６５ａ、６５ｂ）と、熱源側冷媒の放熱によって利用側冷媒の蒸発器として機能することが可能な前記第１利用側熱交換器（４１ａ、４１ｂ）とを有する利用側冷媒回路（４０ａ、４０ｂ）とを備え、
前記熱源側圧縮機の吐出における熱源側冷媒の圧力に相当する飽和温度である熱源側吐出飽和温度が所定の目標熱源側吐出飽和温度になるように前記熱源側圧縮機の容量制御を行い、
前記利用側圧縮機の吐出における利用側冷媒の圧力に相当する飽和温度である利用側吐出飽和温度が所定の目標利用側吐出飽和温度になるように前記利用側圧縮機の容量制御を行う、
ヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
前記目標利用側吐出飽和温度は、前記冷媒−水熱交換器（６５ａ、６５ｂ）の出口における水媒体の温度の目標値である所定の目標水媒体出口温度によって可変される、請求項１に記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
前記目標熱源側吐出飽和温度は、前記目標利用側吐出飽和温度、又は、前記目標水媒体出口温度によって可変される、請求項１又は２に記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
前記熱源側冷媒回路（２０）は、前記第１利用側熱交換器（４１ａ、４１ｂ）を流れる熱源側冷媒の流量を可変することが可能な第１利用側流量調節弁（４２ａ、４２ｂ）をさらに有しており、
前記利用側圧縮機（６２ａ、６２ｂ）の吐出における利用側冷媒の圧力と前記利用側圧縮機の吸入における利用側冷媒の圧力との圧力差である利用側出入口圧力差が所定の利用側低負荷制御圧力差以下の場合には、前記第１利用側流量調節弁の開度を小さくする制御を行う、
請求項１〜３のいずれかに記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
前記利用側出入口圧力差が前記利用側低負荷制御圧力差よりも大きい場合には、前記第１利用側熱交換器（４１ａ、４１ｂ）の出口における熱源側冷媒の過冷却度である熱源側冷媒過冷却度が所定の目標熱源側冷媒過冷却度になるように前記第１利用側流量調節弁（４２ａ、４２ｂ）の開度制御を行う、請求項４に記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
前記利用側出入口圧力差が前記利用側低負荷制御圧力差以下の場合には、前記目標熱源側冷媒過冷却度を大きくする、請求項５に記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
前記熱源側冷媒回路（２０）は、前記熱源側熱交換器（２４）を熱源側冷媒の放熱器として機能させる熱源側放熱運転状態と前記熱源側熱交換器を熱源側冷媒の蒸発器として機能させる熱源側蒸発運転状態とを切り換えることが可能な熱源側切換機構（２３）をさらに有しており、
前記利用側冷媒回路（４０ａ、４０ｂ）は、前記冷媒−水熱交換器（６５ａ、６５ｂ）を利用側冷媒の放熱器として機能させるとともに前記第１利用側熱交換器（４１ａ、４１ｂ）を利用側冷媒の蒸発器として機能させる利用側放熱運転状態と前記冷媒−水熱交換器を利用側冷媒の蒸発器として機能させるとともに前記第１利用側熱交換器を利用側冷媒の放熱器として機能させる利用側蒸発運転状態とを切り換えることが可能な利用側切換機構（６４ａ、６４ｂ）をさらに有している、
請求項１〜６のいずれかに記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
前記熱源側熱交換器（２４）の除霜が必要であると判定された場合には、前記熱源側切換機構（２３）を前記熱源側放熱運転状態にすることによって前記熱源側熱交換器を熱源側冷媒の放熱器として機能させるとともに、前記利用側切換機構（６４ａ、６４ｂ）を前記利用側蒸発運転状態にすることによって前記冷媒−水熱交換器（６５ａ、６５ｂ）を利用側冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、前記第１利用側熱交換器（４１ａ、４１ｂ）を利用側冷媒の放熱器として機能させる除霜運転を行う、請求項７に記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
前記除霜運転を行う場合には、前記熱源側切換機構（２３）を前記熱源側放熱運転状態にした後に、前記利用側切換機構（６４ａ、６４ｂ）を前記利用側蒸発運転状態にする、請求項８に記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
前記除霜運転を行う場合には、前記利用側圧縮機（６２ａ、６２ｂ）を停止した状態にして、前記利用側切換機構（６４ａ、６４ｂ）を前記利用側蒸発運転状態にする、請求項９に記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
前記利用側冷媒回路（４０ａ、４０ｂ）は、前記冷媒−水熱交換器（６５ａ、６５ｂ）を流れる利用側冷媒の流量を可変することが可能な冷媒−水熱交側流量調節弁（６６ａ、６６ｂ）をさらに有しており、
前記除霜運転を行う場合には、前記冷媒−水熱交側流量調節弁が開状態のままで前記利用側圧縮機（６２ａ、６２ｂ）を停止させる、
請求項１０に記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
前記熱源側圧縮機（２１）及び前記利用側圧縮機（６２ａ、６２ｂ）が停止した状態から起動する場合には、前記熱源側圧縮機を起動した後に前記利用側圧縮機を起動する、請求項１〜１１のいずれかに記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
前記熱源側圧縮機（２１）の吐出における熱源側冷媒の圧力が所定の熱源側起動吐出圧力以上になった後に、前記利用側圧縮機（６２ａ、６２ｂ）を起動する、請求項１２に記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
前記熱源側圧縮機（２１）の吐出における熱源側冷媒の圧力と前記熱源側圧縮機の吸入における熱源側冷媒の圧力との圧力差である熱源側出入口圧力差が所定の熱源側起動圧力差以上になった後に、前記利用側圧縮機（６２ａ、６２ｂ）を起動する、請求項１２に記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
容量可変型の循環ポンプ（４３ａ、４３ｂ）を有しており、前記冷媒−水熱交換器（６５ａ、６５ｂ）において利用側冷媒との間で熱交換を行う水媒体が循環する水媒体回路（８０ａ、８０ｂ）をさらに備えており、
前記循環ポンプを停止した状態又は小流量で運転した状態で、前記利用側圧縮機（６２ａ、６２ｂ）を起動する、
請求項１〜１４のいずれかに記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
前記利用側圧縮機（６２ａ、６２ｂ）の吐出における利用側冷媒の圧力が所定の利用側起動吐出圧力以上になった後に、前記水媒体回路（８０ａ、８０ｂ）を循環する水媒体の流量が大きくなるように前記循環ポンプ（４３ａ、４３ｂ）の容量制御を行う、請求項１５に記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
前記利用側圧縮機（６２ａ、６２ｂ）の吐出における利用側冷媒の圧力と前記利用側圧縮機の吸入における利用側冷媒の圧力との圧力差である利用側出入口圧力差が所定の利用側起動圧力差以上になった後に、前記水媒体回路（８０ａ、８０ｂ）を循環する水媒体の流量が大きくなるように前記循環ポンプ（４３ａ、４３ｂ）の容量制御を行う、請求項１５に記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。
前記熱源側冷媒回路（２０）は、熱源側冷媒の放熱器として機能することで空気媒体を加熱することが可能な第２利用側熱交換器（１０１ａ、１０１ｂ）をさらに有している、請求項１〜１７のいずれかに記載のヒートポンプシステム（２００、３００）。
前記第２利用側熱交換器（１０１ａ、１０１ｂ）を熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行う場合には、前記第２利用側熱交換器を熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行わない場合よりも前記目標熱源側吐出飽和温度を大きくする、請求項１８に記載のヒートポンプシステム（２００、３００）。
前記熱源側冷媒回路（２０）は、熱源側冷媒の蒸発器として機能することで空気媒体を冷却することが可能な第２利用側熱交換器（１０１ａ、１０１ｂ）をさらに有しており、前記第１利用側熱交換器（４１ａ、４１ｂ）を熱源側冷媒の放熱器として機能させる運転を行うとともに前記第２利用側熱交換器を熱源側冷媒の蒸発器として機能させる運転を行うことが可能である、請求項１〜１７のいずれかに記載のヒートポンプシステム（３００）。
前記第１利用側熱交換器（４１ａ、４１ｂ）は、複数あり、
前記利用側冷媒回路（４０ａ、４０ｂ）は、前記各第１利用側熱交換器に対応するように複数設けられている、
請求項１〜２０のいずれかに記載のヒートポンプシステム（１、２００、３００）。