JP2013257057A - ヒートポンプ式冷暖房給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房排熱利用給湯運転においても、過冷却器を有するバイパス回路の有効活用を実現するヒートポンプ式冷暖房給湯装置を提供すること。
【解決手段】熱源側膨張弁４と過冷却器５との間から分岐してバイパス膨張弁９、過冷却器５を介して圧縮機１へ連通する第１バイパス回路３０と、圧縮機１と四方弁２の間から分岐して温水用熱交換器２２、温水用膨張手段２３を介して、過冷却器５と利用側膨張弁６との間に連通する第２冷媒回路２１と、熱源側膨張弁４と過冷却器５との間から分岐して第２開閉手段４２を介して第１開閉手段４１と利用側膨張弁６の間に連通する第２バイパス回路４０とを備え、室内熱交換器７にて冷房運転を行い、かつ、温水用熱交換器２２にて温水生成運転を行う場合に、第１開閉手段４１を閉、第２開閉手段４２を開、熱源側膨張弁４を全閉とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷暖房および給湯運転を行うヒートポンプ式冷暖房給湯装置に関するものである。

従来、冷房運転時に発生する高温排熱を利用して給湯運転を行うヒートポンプ式冷暖房給湯装置として、図６に示すようなヒートポンプ式冷暖房給湯装置９０が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

このヒートポンプ式冷暖房給湯装置９０は、冷暖房運転のために冷媒を循環させる第１冷媒回路１１０と、給湯運転のための第２冷媒回路１２０とを備えている。第１冷媒回路１１０は、圧縮機１１１、四方弁１１２、熱源側熱交換器１１３、熱源側膨張手段１１４、過冷却器１１５、利用側膨張手段１１６、利用側熱交換器１１７、四方弁１１２、および気液分離器１１８が配管により環状に接続されて構成されている。

また、第２冷媒回路２２０は圧縮機１１１の吐出側配管から分岐して、開閉手段である電磁弁１１９、温水用熱交換器１２１、および温水用膨張手段１２２を介して、熱源側膨張手段１１４と利用側膨張弁１１６との間との間の第１冷媒回路１１０に連通する。

上記ヒートポンプ式冷暖房給湯装置９０において、第１冷媒回路１１０と第２冷媒回路２２０とにより、圧縮機１１１から吐出された冷媒は、温水用熱交換器１２１、温水用膨張手段１２２、利用側膨張手段１１６、利用側熱交換器１１７、四方弁１１２、および気液分離器１１８を介して圧縮機へ戻るサイクルを構成する。

これにより、温水用熱交換器１２１において加熱（給湯運転）、利用側熱交換器１１７において冷却（冷房運転）の作用をさせて、冷房排熱を利用した給湯運転を行うことにより省エネルギー化が可能となる。

また、図７に示すようなヒートポンプ式冷暖房給湯装置１００が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

このヒートポンプ式冷暖房給湯装置１００は、特許文献１と同様、冷暖房運転のために冷媒を循環させる第１冷媒回路１１０と、給湯運転のための第２冷媒回路１２０とを備えているが、第１冷媒回路１１０には、過冷却器１１５と利用側膨張手段１１６との間から分岐した一部の冷媒がバイパス膨張弁１１９を介して減圧冷却され、過冷却器１１５において第１冷媒回路１１０を循環する冷媒と熱交換して加熱、蒸発した後、気液分離器１１８の出口側配管に連通するバイパス回路１３０が追加されている点が異なる。

上記ヒートポンプ式冷暖房給湯装置１００において、第１冷媒回路１１０と第２冷媒回路１２０とにより、圧縮機１１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁１１２に入るまでの間で分岐され、まず、一部の冷媒は熱源側熱交換器１１３により大気中に放熱されて冷媒自身は冷却される。

その後、過冷却器１１５で更に冷却されて、過冷却器１１５と利用側膨張手段１１６との間から分岐した一部の冷媒がバイパス回路１３０側へ分岐し、バイパス膨張弁１１９を介して減圧冷却され、過冷却器１１５において第１冷媒回路１１０を循環する冷媒と熱交換して加熱、蒸発した後、気液分離器１１８の出口側配管に連通する。

これによって、熱源側熱交換器１１３により冷却された冷媒は、過冷却器１１５にて第１バイパス回路１３０に分岐した低圧低温の冷媒により更に冷却され、冷媒過冷却度が大きくなり、蒸発器である室内熱交換器１１７に流入する冷媒エンタルピーが低下する。

その結果、室内熱交換器１１７に流入する冷媒乾き度が小さくなり、即ち気相冷媒成分が減少するため、利用側熱交換器１１７にて蒸発に寄与する冷媒量の比率が高まり、蒸発器としての性能を引き出される。

また、室内熱交換器１１７に流入する冷媒乾き度が小さくなる（液相成分が多い）ことにより、冷媒乾き度が大きい場合（気相成分が多い）と比較して、複数の冷媒流路から構成される利用側熱交換器１１７（蒸発器）の流入側において冷媒流量が不均一となる現象が回避（冷媒分流性能が向上）され、利用側熱交換器１１７の伝熱面積が有効に活用される。

さらに、利用側熱交換器１１７での蒸発に寄与しない冷媒は第１バイパス回路１３０を介して、利用側熱交換器１１７へ流入せずに圧縮機１１１へ戻ることにより、冷媒配管内における不要な圧力損失の発生がなくなる。

一方、圧縮機１１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁１１２に入るまでの間で分岐された残りの冷媒は、温水用熱交換器１２１、温水用膨張手段１２２、利用側膨張手段１１６、利用側熱交換器１１７、四方弁１１２、および気液分離器１１８を介して圧縮機へ戻るサイクルを構成する。

これらの作用により、熱源側熱交換器１１３での大気放熱運転、および温水用熱交換器１２１での温水加熱運転を行いながら、利用側熱交換器１１７において冷房運転する場合には、第１バイパス回路１３０を活用することができ、利用側熱交換器１１７での蒸発熱交換量（冷却能力）を維持したまま、低圧側での冷媒圧力損失を低減できる。その結果、圧縮機１の吸入側の冷媒密度が増大して冷媒流量が増大し、熱源側熱交換器１１３での放熱量増大、および温水用熱交換器１２１における加熱量の増大が可能となる。

登録実用新案第１５８６３３０号公報 特開２０１０−１９６９５３号公報

しかしながら、前記従来の構成では、ヒートポンプ式冷暖房給湯装置の高性能化のために設置されているバイパス回路１３０が、冷房排熱利用給湯運転では活用することができず、更なる省エネルギー化を図ることができない。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、冷房排熱利用給湯運転においても、過冷却器を有するバイパス回路を、有効に活用することができるヒートポンプ式冷暖房給湯装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のヒートポンプ式冷暖房給湯装置は、圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、熱源側膨張手段、過冷却器、利用側膨張手段、利用側熱交換器が環状に接続された第１冷媒回路と、前記熱源側膨張手段と前記過冷却器の間または前記過冷
却器と前記利用側膨張手段の間で前記第１冷媒回路から分岐し、バイパス膨張手段および前記過冷却器を経由して、前記四方弁と前記圧縮機との間で前記第１冷媒回路に接続する第１バイパス回路と、前記圧縮機と前記四方弁の間から分岐して温水用熱交換器を介して、前記過冷却器と前記利用側膨張手段との間に接続する第２冷媒回路と、前記第２冷媒回路と前記第１冷媒回路との接続部と前記利用側膨張手段との間に設けられた第１開閉手段と、前記熱源側膨張手段と前記過冷却器との間から分岐して第２開閉手段を介して、前記第１開閉手段と前記利用側膨張手段との間に接続する第２バイパス回路と、制御装置とを備え、前記制御装置は、前記室内熱交換器にて冷房運転を行い、かつ、前記温水用熱交換器にて温水生成運転を行う場合に、前記第１開閉手段を閉、前記第２開閉手段を開、前記熱源側膨張手段を閉とすることを特徴とするものである。

これによって、温水用熱交換器を凝縮器として作用させ、温水と熱交換することにより冷却された冷媒は、過冷却器と室外膨張手段との間で一部の冷媒が分岐して第１バイパス回路を流れる低圧低温の冷媒により更に冷却され、冷媒過冷却度が大きくなり、蒸発器である室内熱交換器に流入する冷媒エンタルピーが低下する。

その結果、室内熱交換器に流入する冷媒乾き度が小さくなり、即ち気相冷媒成分が減少するため、利用側熱交換器にて蒸発に寄与する冷媒量の比率が高まり、蒸発器としての性能を引き出される。

また、室内熱交換器に流入する冷媒乾き度が小さくなる（液相成分が多い）ことにより、冷媒乾き度が大きい場合（気相成分が多い）と比較して、複数の冷媒流路から構成される利用側熱交換器（蒸発器）の流入側において冷媒流量が不均一となる現象が回避（冷媒分流性能が向上）され、利用側熱交換器（蒸発器）の伝熱面積が有効に活用される。

さらに、利用側熱交換器での蒸発に寄与しない冷媒は第１バイパス回路を介して、利用側熱交換器へ流入せずに圧縮機へ戻ることにより、冷媒配管内における不要な圧力損失の発生がなくなる。

本発明によれば、冷房排熱利用給湯運転においても、過冷却器を有するバイパス回路を、有効に活用することができるヒートポンプ式冷暖房給湯装置を提供できる。

本発明の第１実施の形態に係る冷房単独運転におけるヒートポンプ式冷暖房給湯装置の概略構成図 同ヒートポンプ式冷暖房給湯装置のモリエル線図（冷媒圧力Ｐ−冷媒エンタルピーｈ線図） 同ヒートポンプ式冷暖房給湯装置の冷房排熱利用給湯運転における第１バイパス回路利用時の原理説明図 同ヒートポンプ式冷暖房給湯装置の冷凍サイクル制御全体のフローチャート 本発明の第１実施の形態に係るヒートポンプ式冷暖房給湯装置の第１バイパス回路におけるバイパス膨張弁の開度制御フローチャート 従来のヒートポンプ式冷暖房給湯装置の概略構成図 従来の他のヒートポンプ式冷暖房給湯装置の概略構成図

第１の発明は、圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、熱源側膨張手段、過冷却器、利用側膨張手段、利用側熱交換器が環状に接続された第１冷媒回路と、前記熱源側膨張手段と前記過冷却器の間または前記過冷却器と前記利用側膨張手段の間で前記第１冷媒回路から分
岐し、バイパス膨張手段および前記過冷却器を経由して、前記四方弁と前記圧縮機との間で前記第１冷媒回路に接続する第１バイパス回路と、前記圧縮機と前記四方弁の間から分岐して温水用熱交換器を介して、前記過冷却器と前記利用側膨張手段との間に接続する第２冷媒回路と、前記第２冷媒回路と前記第１冷媒回路との接続部と前記利用側膨張手段との間に設けられた第１開閉手段と、前記熱源側膨張手段と前記過冷却器との間から分岐して第２開閉手段を介して、前記第１開閉手段と前記利用側膨張手段との間に接続する第２バイパス回路と、制御装置とを備え、前記制御装置は、前記室内熱交換器にて冷房運転を行い、かつ、前記温水用熱交換器にて温水生成運転を行う場合に、前記第１開閉手段を閉、前記第２開閉手段を開、前記熱源側膨張手段を閉とすることを特徴とするヒートポンプ式冷暖房給湯装置である。

これにより、温水用熱交換器を凝縮器（加熱器）として作用させ、温水と熱交換することにより冷却された冷媒は、過冷却器と室外膨張手段との間で一部の冷媒が分岐して第１バイパス回路を流れる低圧低温の冷媒により更に冷却され、冷媒過冷却度が大きくなり、蒸発器（冷却器）である室内熱交換器に流入する冷媒エンタルピーが低下する。

その結果、室内熱交換器に流入する冷媒乾き度が小さくなり、即ち気相冷媒成分が減少するため、利用側熱交換器にて蒸発に寄与する冷媒量の比率が高まり、蒸発器としての性能が引き出される。

また、室内熱交換器に流入する冷媒乾き度が小さくなる（液相成分が多い）ことにより、冷媒乾き度が大きい場合（気相成分が多い）と比較して、複数の冷媒流路から構成される利用側熱交換器（蒸発器）の流入側において冷媒流量が不均一となる現象を回避（冷媒分流性能が向上）でき、利用側熱交換器（蒸発器）の有効活用が可能となる。

さらに、利用側熱交換器での蒸発に寄与しない冷媒は第１バイパス回路を介して、利用側熱交換器へ流入せずに圧縮機へ戻ることにより、冷凍サイクルにおける不要な配管内圧力損失の上昇を回避できる。

これらの作用により、利用側熱交換器での冷房運転、および温水側熱交換器での温水生成運転を同時に行う冷房排熱利用給湯運転においても、利用側熱交換器での蒸発熱交換量（冷却能力）を維持したまま、低圧側での冷媒圧力損失を低減できるため、圧縮機吸入側の冷媒密度が増大し、その結果、冷媒流量が増大し、温水用熱交換器における加熱量の増大が可能となる。

第２の発明は、特に、第１の発明のヒートポンプ式冷暖房給湯装置において、前記第１バイパス回路の出口側における冷媒過熱度を検出する冷媒過熱度検出手段を備え、前記制御装置は、前記冷媒過熱度検出手段による冷媒過熱度が所定範囲内となるように、前記バイパス膨張手段の開度を制御することを特徴とするものである。

これにより、第１の発明の効果に加えて、第１バイパス回路の出口側冷媒過熱度を所定の目標範囲内に収めることが可能となり、運転条件ごとに第１バイパス回路を通過するバイパス流量が最適化される。

特に、第１バイパス回路の出口側冷媒過熱度の制御目標の上限値を１Ｋ以内と設定することにより、第１バイパス回路の出口側における冷媒が過度に過熱されることがなく、過熱度がほぼゼロ（冷媒飽和状態）にすることができ、過冷却器の性能を最大限に引き出すことができ、効率の最大化が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の
形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１に、本発明の第１の実施の形態に係るヒートポンプ式冷暖房給湯装置１０を示す。このヒートポンプ式冷暖房給湯装置１０は、冷媒を循環させる第１冷媒回路２０、第２冷媒回路２１、第１バイパス回路３０、第２バイパス回路４０と、各種アクチュエータ、各種センサ、および、制御装置５０とを備えている。

冷媒としては、例えば、Ｒ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒、Ｒ４１０Ａ等の擬似共沸混合冷媒、または単一冷媒等を用いることができる。

第１冷媒回路２０は、圧縮機１、四方弁２、熱源側熱交換器３、熱源側膨張弁４、過冷却器５、第１開閉手段４１、利用側膨張弁６、および、利用側熱交換器７が環状に接続され、第２冷媒回路２１は圧縮機１と四方弁２の間から分岐して温水用熱交換器２２、温水用膨張弁２３を介して、過冷却器５と利用側膨張弁６との間の第１冷媒回路２０に連通する。

この温水用熱交換器２２としては外側流路に水が流動し、内側流路に冷媒が流動する冷媒対水熱交換器、例えば、二重管式熱交換器とし、熱源側熱交換器３、および利用側熱交換器６はフィンチューブ熱交換器とする。

第２冷媒回路２１と第１冷媒回路２０との接続部と、利用側膨張弁６との間に第１開閉手段４１が設けられている。

次に、第１バイパス回路３０は、過冷却器５と第１開閉手段４１との間で第１冷媒回路２０から分岐し、バイパス膨張弁９、および、過冷却器５の低圧側熱交換部を経由して気液分離器８と圧縮機１との間で第１冷媒回路に再び連通し、第２バイパス回路４０は熱源側膨張弁４と過冷却器５との間で第１冷媒回路２０から分岐し、第２開閉手段４２を介して、第１開閉手段４１と利用側膨張弁６との間に再び連通する。

なお、冷媒回路２０には冷媒の流動方向を切り換えるための四方弁２が設けられ、利用側熱交換器７における冷房運転、および暖房運転、温水用熱交換器２２における温水生成（給湯）運転など、運転モードによって切替え制御を行う。

また、第１バイパス回路３０には、過冷却器５から流出した冷媒の温度Ｔｒ、および圧力Ｐｒを検出する温度センサＴｈ、および圧力センサＰＳが設けられている。

また、制御装置５０は、温度検出手段５１、圧力検出手段５２、冷媒過熱度検出手段５３、開閉手段制御手段５４、および膨張弁制御手段５５から構成され、温度検出手段５１は温度センサＴｈによる検出値を取り込み、圧力検出手段５２は圧力センサＰＳによる検出値を取り込み、それらの検出値を冷媒過熱度検出手段５３に入力し、第１バイパス回路３０の出口側における冷媒過熱度ＳＨを検出する。

以上のように構成されたヒートポンプ式冷暖房給湯装置１０における冷房排熱利用給湯運転時の運転動作について説明する。

図１では、利用側熱交換器６での冷房運転、および、温水側熱交換器２２での温水生成運転を同時に行う冷房排熱利用給湯運転時の冷媒および温水の流れ方向を矢印で示しており、図２に本発明の第１実施の形態に係るヒートポンプ式冷暖房給湯装置のモリエル線図（冷媒圧力Ｐ−冷媒エンタルピーｈ線図）を示す。

冷房排熱利用給湯運転では、温水用膨張弁２３：全開、四方弁２：冷房モード（圧縮機１と熱源側熱交換器３を連通）、熱源側膨張弁４：全閉、第１開閉手段：閉、第２開閉手段：開、利用側膨張弁６：所定開度、バイパス膨張弁９：所定開度と設定する。

この設定により、圧縮機１から吐出された高圧高温ガス冷媒（図２中ａ点）は、熱源側膨張弁４：全閉に設定されているため熱源側熱交換器３側には流れず、温水用熱交換器２２に流入して放熱器として機能し、温水端末機器と連通する温水利用回路の水媒体を加熱して温水を生成して、高圧高温ガス冷媒自身は冷却されて液化凝縮し、飽和液状態または過冷却液状態となる（図２中ｂ点）。

温水用熱交換器２２から流出した高圧液冷媒は温水用膨張弁２３（全開）を通過後、第１開閉手段が閉に設定されているため、過冷却器５側に流れ、過冷却器５の入口側にて一部の高圧冷媒は第１バイパス回路３０側に分岐し、残りの高圧冷媒は過冷却器５により更に過冷却された後（図２中ｃ点）、熱源側膨張弁４が全閉に、かつ、第２開閉手段が開に設定されているため熱源側熱交換器３側には流れず、熱源側膨張弁４と過冷却器５との間で第１冷媒回路２０から第２バイパス回路４０側に流れ、第２開閉手段４２（開）を介して、第１開閉手段４１と利用側膨張弁６との間に流れる。

その後、第１開閉手段が閉に設定されているため、高圧液冷媒は利用側熱交換器７側に流れ、利用側膨張弁６にて減圧されて膨張した後（図２中ｄ点）、蒸発器として作用する利用側熱交換器７に流入する。

利用側熱交換器７に流入した低圧二相冷媒は、冷房単独運転の場合と同様、ここで蒸発して空気側から吸熱して、空気を冷却、除湿し、冷媒自身は加熱され、過熱ガス状態（図２中ｇ点）となって圧縮機１へと戻る。

一方、過冷却器５の入口側にて第１バイパス回路３０側に分岐した高圧冷媒は、バイパス膨張弁９によって減圧、膨張した後（図２中ｅ点）、過冷却器５の２次側熱交換部にて１次側熱交換部を流れる第１冷媒回路２０の液冷媒を冷却しながら、自身は加熱されて二相冷媒状態または飽和ガス状態（図２中ｆ点）となり、圧縮機１の吸入側にて第１冷媒回路２０を流れる冷媒に再び合流し（図２中ｈ点）、再度圧縮機１に吸入される。

その際、第１バイパス回路３０の出口側冷媒過熱度ＳＨを所定の目標範囲内、例えば±１Ｋに収めるように、バイパス膨張弁９の開度制御を行うものである。

以上の運転動作により、利用側熱交換器７において冷房運転を行いながら、温水用熱交換器２２を介して温水を生成する運転においても、第１バイパス回路３０を利用でき、高効率な運転が可能になる。

従って、冷房排熱利用給湯運転時においても、この第１バイパス回路３０を用いた運転により、蒸発器である利用側熱交換器７に流入する冷媒エンタルピーを低減、すなわち高圧側における過冷却度の拡大を図りながら（図２中矢印Ａ）、同時に蒸発に寄与しない冷媒ガス成分を、第１バイパス回路３０を介して圧縮機１の吸入側にバイパスできるため、蒸発器における無意味な圧力損失増大を抑制、すなわち圧縮機１の吸入圧力上昇を図れ（図２中矢印Ｂ）、冷媒流量の増大、凝縮（加熱）能力の増大を図ることが可能となる。

なお、温水利用回路において生成された温水は、例えばラジエータ等の熱交換ユニット（図示せず）や、貯湯タンク（図示せず）など搬送され、これにより暖房や給湯が行われる。

それに対して、各種アクチュエータの設定変更、および制御装置５０の制御により、図３に示すような、利用側熱交換器６での冷房運転、熱源側熱交換器３にて冷房排熱を大気へ放熱する運転を行う冷房単独運転時も従来と同様に実施することができ、この場合の動作について図３を用いて以下に説明する。

冷房単独運転では、温水用膨張弁２３：全閉、四方弁２：冷房モード（圧縮機１と熱源側熱交換器３を連通）、熱源側膨張弁４：全開、第１開閉手段：開、第２開閉手段：閉、利用側膨張弁６：所定開度、バイパス膨張弁９：所定開度と設定する。なお、設定により本発明のヒートポンプ式冷暖房給湯装置は、図５に示す従来例と基本的に同様の冷房サイクルを形成することになる。

この設定により、圧縮機１から吐出された高圧ガス冷媒（図２中ａ点）は、熱源側熱交換器３に流入し、室外側空気に放熱して、冷媒自身は冷却されて液化凝縮し、過冷却液状態（図２中ｂ点）となる。

熱源側熱交換器３から流出した高圧液冷媒（図２中ｂ点）は過冷却器５により更に過冷却（図２中ｃ点）され、過冷却器５の出口側にて一部の高圧冷媒は第１バイパス回路３０側に分岐し、残りの高圧冷媒は利用側膨張弁６にて減圧されて膨張した後（図２中ｄ点）、蒸発器として作用する利用側熱交換器７に流入する。

フィンチューブ熱交換器である利用側熱交換器７に流入した低圧二相冷媒は、ここで蒸発して空気側から吸熱して、空気を冷却、除湿し、冷媒自身は加熱され、過熱ガス状態（図２中ｇ点）となって利用側熱交換器７から流出し、圧縮機１へと戻る。

一方、過冷却器５の出口側にて第１バイパス回路３０側に分岐した高圧冷媒は、バイパス膨張弁９によって減圧、膨張した後（図２中ｅ点）、過冷却器５の２次側熱交換部にて１次側熱交換部を流れる第１冷媒回路２０の液冷媒を冷却しながら、自身は加熱されて二相冷媒状態または飽和ガス状態（図２中ｆ点）となり、圧縮機１の吸入側にて第１冷媒回路２０を流れる冷媒に再び合流し（図２中ｈ点）、再度圧縮機１に吸入される。

その際、第１バイパス回路３０の出口側冷媒過熱度ＳＨを所定の目標範囲内、例えば±１Ｋに収めるように、バイパス膨張弁９の開度制御を行うものである。

以上の運転動作により、利用側熱交換器６での冷房運転、熱源側熱交換器３にて冷房排熱を大気へ放熱する運転を行う冷房単独運転が可能になる。

以上のような運転動作を行う本発明のヒートポンプ式冷暖房給湯装置１０に関連する冷房排熱利用給湯運転時の冷凍サイクル制御アルゴリズムについて、図４に示す冷凍サイクル制御全体のフローチャート、および図５に示す第１バイパス回路３０におけるバイパス膨張弁９の開度制御のフローチャートを参照して以下に詳細に説明する。

まず、図４に示すステップＳ１にて、冷房排熱利用給湯運転に向けた各アクチュエータの設定として、温水用膨張弁２３：全開、四方弁２：冷房モード（圧縮機１と熱源側熱交換器３を連通）、熱源側膨張弁４：全閉、第１開閉手段：閉、第２開閉手段：開、利用側膨張弁６：所定開度、バイパス膨張弁９：所定開度と設定する。

次に、ステップＳ２にて圧縮機１の運転周波数Ｆｑを設定し、ステップＳ３にて利用側膨張弁６の開度制御を行った後、ステップＳ４にて圧縮機１の運転を開始する。

その後、所定条件を満足した時点で、ステップＳ５にて第１バイパス回路３０のバイパス膨張弁９の開度制御に移行する。

バイパス膨張弁９の開度制御としては、図５に示すステップＳ６にて、温度センサＴｈ、および圧力センサＰＳにより、過冷却器５から流出した冷媒温度Ｔｒ、および冷媒圧力Ｐｒを検出し、ステップＳ７にて、上記冷媒圧力Ｐｒの検出値を冷媒過熱度検出手段５３に入力して冷媒の飽和温度Ｔｓａｔを算出する。

そして、ステップＳ８にて、第１バイパス回路３０の出口側における冷媒過熱度ＳＨを算出する。

その後、ステップＳ９にて、検出された冷媒過熱度ＳＨが予め設定された下限値ＳＨ１と上限値ＳＨ２の間にあるか否かを判定し、ＳＨ１〜ＳＨ２の範囲内にある場合（ステップＳ９でＹｅｓの場合）は、バイパス膨張弁９の開度は維持したまま、ステップＳ６へ戻る。

一方、冷媒過熱度ＳＨが下限値ＳＨ１と上限値ＳＨ２の間にない場合（ステップＳ９でＮｏの場合）には、制御装置５０にて冷媒過熱度ＳＨと下限値ＳＨ１の大小関係を比較するべくステップＳ１０に移行する。

ステップＳ１０にて、冷媒過熱度ＳＨが下限値ＳＨ１以下となると判定された場合（ステップＳ１０でＹｅｓの場合）は、ステップＳ１１に移行し、制御装置５０によりバイパス膨張弁９の開度を所定量下げて流れる冷媒流量を少なくする動作を行う。

逆にステップＳ１１にて冷媒過熱度ＳＨが上限値ＳＨ２以上となると判定された場合（ステップＳ１０でＮｏの場合）は、ステップＳ１２に移行し、制御装置５０によりバイパス膨張弁９の開度を所定量上げて流れる冷媒流量を多くする動作を行った後、ステップＳ６に戻り、ステップＳ６〜ステップＳ１２の動作を繰り返す。

以上のように、冷房排熱利用給湯運転時においても、第１バイパス回路３０を用いたステップＳ１〜ステップＳ１２の動作を繰り返すことにより、蒸発器である利用側熱交換器７に流入する冷媒エンタルピーを低減、すなわち高圧側における過冷却度の拡大を図りながら、同時に蒸発に寄与しない冷媒ガス成分を、第１バイパス回路３０を介して圧縮機１の吸入側にバイパスできるため、蒸発器における無意味な圧力損失増大を抑制、すなわち圧縮機１の吸入圧力上昇を図れ、冷媒流量の増大、凝縮（加熱）能力の増大を図ることが可能となる。

さらに、バイパス膨張弁９の開度制御により、第１バイパス回路３０の出口側冷媒過熱度ＳＨを所定の目標範囲内に収めることが可能となり、運転条件ごとに第１バイパス回路３０を通過するバイパス流量が最適化される。

特に、第１バイパス回路３０の出口側冷媒過熱度ＳＨの制御目標範囲を、例えば０Ｋ〜１Ｋ以内とする制御を行うことにより、第１バイパス回路３０の出口側における冷媒が過度に過熱されることがなく、過熱度がほぼゼロ（冷媒飽和状態）にすることができ、過冷却器５の性能を最大限に引き出すことができ、効率の最大化が可能となる。

以上のように、本発明は、ヒートポンプ装置によって、冷房、暖房、および、水を加熱し、その水を暖房・給湯に利用するヒートポンプ式冷暖房給湯装置に特に有用である。

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 熱源側熱交換器
４ 熱源側膨張弁（熱源側膨張手段）
５ 過冷却器
６ 利用側膨張弁（利用側膨張手段）
７ 利用側熱交換器
９ バイパス膨張弁（バイパス膨張手段）
１０ ヒートポンプ式冷暖房給湯装置
２０ 第１冷媒回路
２１ 第２冷媒回路
２２ 温水用熱交換器
２３ 温水用膨張弁（温水用膨張手段）
３０ 第１バイパス回路
４０ 第２バイパス回路
４１ 第１開閉手段
４２ 第２開閉手段
５０ 制御装置
５１ 温度検出手段
５２ 圧力検出手段
５３ 冷媒過熱度検出手段
５４ 開閉手段制御手段
５５ 膨張弁制御手段（膨張手段制御手段）

Claims (2)

1. 圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、熱源側膨張手段、過冷却器、利用側膨張手段、利用側熱交換器が環状に接続された第１冷媒回路と、前記熱源側膨張手段と前記過冷却器の間または前記過冷却器と前記利用側膨張手段の間で前記第１冷媒回路から分岐し、バイパス膨張手段および前記過冷却器を経由して、前記四方弁と前記圧縮機との間で前記第１冷媒回路に接続する第１バイパス回路と、前記圧縮機と前記四方弁の間から分岐して温水用熱交換器を介して、前記過冷却器と前記利用側膨張手段との間に接続する第２冷媒回路と、前記第２冷媒回路と前記第１冷媒回路との接続部と前記利用側膨張手段との間に設けられた第１開閉手段と、前記熱源側膨張手段と前記過冷却器との間から分岐して第２開閉手段を介して、前記第１開閉手段と前記利用側膨張手段との間に接続する第２バイパス回路と、制御装置とを備え、前記制御装置は、前記室内熱交換器にて冷房運転を行い、かつ、前記温水用熱交換器にて温水生成運転を行う場合に、前記第１開閉手段を閉、前記第２開閉手段を開、前記熱源側膨張手段を閉とすることを特徴とするヒートポンプ式冷暖房給湯装置。
2. 前記第１バイパス回路の出口側における冷媒過熱度を検出する冷媒過熱度検出手段を備え、前記制御装置は、前記冷媒過熱度検出手段による冷媒過熱度が所定範囲内となるように、前記バイパス膨張手段の開度を制御することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式冷暖房給湯装置。