JP3140333B2 - ヒートポンプ装置 - Google Patents

ヒートポンプ装置

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JP3140333B2
JP3140333B2 JP07178840A JP17884095A JP3140333B2 JP 3140333 B2 JP3140333 B2 JP 3140333B2 JP 07178840 A JP07178840 A JP 07178840A JP 17884095 A JP17884095 A JP 17884095A JP 3140333 B2 JP3140333 B2 JP 3140333B2
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evaporator
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    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/06—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units
    • F24F3/065—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units with a plurality of evaporators or condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はヒートポンプ装置に
関し、詳しくは、冷媒と気体を熱交換させる対気体熱交
換器、及び、冷媒と液体を熱交換させる対液体熱交換器
を設け、これら対気体熱交換器と対液体熱交換器をとも
に蒸発器として機能させる二蒸発器運転と、これら対気
体熱交換器と対液体熱交換器をともに凝縮器として機能
させる二凝縮器運転との切り換え実施を可能にしたヒー
トポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記の如きヒートポンプ装置として、二
蒸発器運転では対気体熱交換器と対液体熱交換器とに対
し蒸発対象冷媒を直列に通流し、また、二凝縮器運転で
は対気体熱交換器と対液体熱交換器とに対し凝縮対象冷
媒を直列に通流し、そして、各運転において、これら対
気体熱交換器と対液体熱交換器とに対する冷媒の直列通
流順序を切り換え可能にしたものを先に提案した（例え
ば、特願平７−５７３７６号参照）。
【０００３】つまり、熱交換対象の気体及び液体の温度
状況等によって、冷媒を対気体熱交換器から対液体熱交
換器の順に直列通流させた方が成績係数の高い場合と、
逆に冷媒を対液体熱交換器から対気体熱交換器の順に直
列通流させた方が成績係数の高い場合とがあることに対
し、上記の如く直列通流順序の切り換えを可能にするこ
とにより、二蒸発器運転と二凝縮器運転との夫々におい
て極力高い成績係数を確保できるようにしたものであ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の二蒸発
器運転と二凝縮器運転との切り換えを行うことに対し、
対液体熱交換器として、蒸発器に適した構造の熱交換器
（すなわち、冷媒を管路内通過させるのに対し熱交換対
象の液体を管路外通過させて、冷媒と液体を管路壁を介
して熱交換させる構造のもの）を採用すると、二凝縮器
運転の際、対液体熱交換器における管路内面に凝縮によ
る液冷媒層が形成されて、この液冷媒層により熱交換効
率の低下や冷媒流通障害などの凝縮器性能の低下を生じ
る為、上述の通流順序切り換えにより二凝縮器運転での
成績係数の向上を図るものの、その効果が制限される問
題がある。
【０００５】また、対液体熱交換器として、凝縮器に適
した構造の熱交換器（すなわち、冷媒を管路外通過させ
るのに対し熱交換対象の液体を管路内通過させて、冷媒
と液体を管路壁を介して熱交換させる構造のもの）を採
用すると、二蒸発器運転の際、対液体熱交換器が管路外
に蒸発対象の液冷媒を溜める満液型蒸発器となって管路
外冷媒溜での液面制御が必要となるため運転制御が難し
くなる、また、管路外冷媒溜での液冷媒分だけ必要冷媒
量が増量する、さらには、対液体熱交換器における管路
内での液体凍結の危険性が高くなるといった問題が生じ
る。
【０００６】以上の実情に対し、本発明の主たる課題
は、二凝縮器運転の際の対液体熱交換器の凝縮器性能の
低下といった不都合を防止し、また、二蒸発器運転の際
の制御の煩雑化や必要冷媒量の増量、及び、凍結トラブ
ルといった不都合を防止しながら、二凝縮器運転及び二
蒸発器運転の夫々で前記の通流順序切り換えによる成績
係数の向上を効果的かつ確実に達成できるようにする点
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
・請求項１記載の発明では、対気体用熱交換器と対液体
熱交換器をともに蒸発器として機能させる二蒸発器運転
を第１循環形態又は第２循環形態をもって実施し、一
方、対気体用熱交換器と対液体熱交換器をともに凝縮器
として機能させる二凝縮器運転を第３循環形態又は第４
循環形態をもって実施する。
【０００８】すなわち、上記の第１又は第２循環形態に
よる二蒸発器運転では、蒸発対象冷媒の直列通流により
対気体熱交換器とともに蒸発器機能させる対液体熱交換
器として、蒸発器用と凝縮器用との二種の対液体熱交換
器のうち、蒸発器用の対液体熱交換器（すなわち、冷媒
を管路内通過させるのに対し熱交換対象の液体を管路外
通過させる形式の対液体熱交換器）を選択採用し、これ
により、二蒸発器運転において対気体熱交換器とともに
蒸発器機能させる対液体熱交換器での先述の如き制御の
煩雑化や必要冷媒量の増量、及び、凍結トラブルといっ
た不都合を防止する。
【０００９】また、上記の第３又は第４循環形態による
二凝縮器運転では、凝縮対象冷媒の直列通流により対気
体熱交換器とともに凝縮器機能させる対液体熱交換器と
して、蒸発器用と凝縮器用との二種の対液体熱交換器の
うち、凝縮器用の対液体熱交換器（すなわち、冷媒を管
路外通過させるのに対し熱交換対象の液体を管路内通過
させる形式の対液体熱交換器）を選択採用し、これによ
り、二凝縮器運転において対気体熱交換器とともに凝縮
器機能させる対液体熱交換器での先述の如き液冷媒層の
形成による凝縮器性能の低下といった不都合を防止す
る。
【００１０】そして、このように二蒸発器運転での上記
不都合や、二凝縮器運転での上記不都合をともに防止し
た状態で、二蒸発器運転では第１循環形態と第２循環形
態との切り換え（すなわち、対気体熱交換器と蒸発器用
の対液体熱交換器とに対する蒸発対象冷媒の通流順序切
り換え）を、また、二凝縮器運転では第３循環形態と第
４循環形態との切り換え（すなわち、対気体熱交換器と
凝縮器用の対液体熱交換器とに対する凝縮対象冷媒の通
流順序切り換え）を、夫々、熱交換対象である気体及び
液体の温度状況などに応じて適宜実施する。
【００１１】・請求項１記載の発明によれば次の効果を
奏する。二蒸発器運転と二凝縮器運転との切り換えに対
し、二蒸発器運転では、対気体熱交換器とともに蒸発器
機能させる対液体熱交換器での先述の如き制御の煩雑化
や必要冷媒量の増量、及び、凍結トラブルといった不都
合を防止した状態で、前述の通流順序切り換えによる成
績係数の向上を効果的かつ確実に達成でき、そして、二
凝縮器運転においても、対気体熱交換器とともに凝縮器
機能させる対液体熱交換器での先述の如き液冷媒層の形
成による凝縮器性能の低下といった不都合を防止した状
態で、前述の通流順序切り換えによる成績係数の向上を
効果的かつ確実に達成できる。
【００１２】・請求項２記載の発明では、第１又は第２
循環形態による二蒸発器運転の際、対気体熱交換器と蒸
発器用の対液体熱交換器を蒸発器機能させることに対応
させて、別の熱交換器を凝縮器機能させることにつき、
蒸発対象冷媒の直列通流対象から外す凝縮器用の対液体
熱交換器を上記の別熱交換器に使用して、この凝縮器用
の対液体熱交換器を凝縮対象冷媒の通流により凝縮器機
能させる。
【００１３】また、第３又は第４循環形態による二凝縮
器運転の際、対気体熱交換器と凝縮器用の対液体熱交換
器を凝縮器機能させることに対応させて、別の熱交換器
を蒸発器機能させることにつき、凝縮対象冷媒の直列通
流対象から外す蒸発器用の対液体熱交換器を上記の別熱
交換器に使用して、この蒸発器用の対液体熱交換器を蒸
発対象冷媒の通流により蒸発器機能させる。
【００１４】・請求項２記載の発明によれば、請求項１
記載の発明の効果に加えて次の効果を奏する。二蒸発器
運転の際、対気体熱交換器と蒸発器用の対液体熱交換器
との蒸発器機能に対応させて凝縮器機能させる別の熱交
換器として、蒸発対象冷媒の直列通流対象から外した凝
縮器用の対液体熱交換器を有効利用し、また、二凝縮器
運転の際、対気体熱交換器と凝縮器用の対液体熱交換器
との凝縮器機能に対応させて蒸発器機能させる別の熱交
換器として、凝縮対象冷媒の直列通流対象から外した蒸
発器用の対液体熱交換器を有効利用するから、上記の別
熱交換器として他の専用熱交換器を装備するに比べ、熱
交換器数を少なくしながら同等の機能性を得ることがで
きる。
【００１５】また、凝縮器に適した構造の凝縮器用の対
液体熱交換器が、二蒸発器運転において凝縮器機能させ
るべき上記の別熱交換器となり、また、蒸発器に適した
構造の蒸発器用の対液体熱交換器が、二凝縮器運転にお
いて蒸発器機能させるべき上記の別熱交換器となること
から、二蒸発器運転の際の上記別熱交換器での液冷媒層
の形成による凝縮器性能の低下といった不都合、並び
に、二凝縮器運転の際の上記別熱交換器での制御の煩雑
化や必要冷媒量の増量、及び、凍結トラブルといった不
都合も効果的に防止できる。
【００１６】・請求項３記載の発明では、第１又は第２
循環形態による二蒸発器運転の実施形態として、蒸発器
機能させる対気体熱交換器と蒸発器用の対液体熱交換器
を熱源側熱交換器とし、且つ、前記の別熱交換器として
凝縮器機能させる凝縮器用の対液体熱交換器を負荷側熱
交換器とする実施形態を二採熱源モードとし、また、第
３又は第４循環形態による二凝縮器運転の実施形態とし
て、凝縮器機能させる対気体熱交換器と凝縮器用の対液
体熱交換器を熱源側熱交換器とし、且つ、前記の別熱交
換器として蒸発器機能させる蒸発器用の対液体熱交換器
を負荷側熱交換器とする実施形態を二放熱源モードと
し、これら二採熱源モードと二放熱源モードとの適宜切
り換え実施を可能にする。
【００１７】すなわち、二採熱源モードでは、凝縮器機
能させる凝縮器用の対液体熱交換器を暖房や物質加熱な
どの所期の温熱用途のための液体加熱に用い、これに対
し、蒸発器機能させる対気体熱交換器と蒸発器用の対液
体熱交換器とにより、負荷側熱交換器（凝縮器用の対液
体熱交換器）での加熱に要する熱量を気体採熱源及び液
体採熱源から採熱する。
【００１８】また、二放熱源モードでは、蒸発器機能さ
せる蒸発器用の対液体熱交換器を冷房や物質冷却などの
所期の冷熱用途のための液体冷却に用い、これに対し、
凝縮器機能させる対気体熱交換器と凝縮器用の対液体熱
交換器とにより、負荷側熱交換器（蒸発器用の対液体熱
交換器）での冷却に伴う排熱を気体放熱源及び液体放熱
源に対し放熱する。
【００１９】・請求項３記載の発明によれば、請求項２
記載の発明の効果に加えて次の効果を奏する。二採熱源
モードでは、負荷側熱交換器（凝縮器用の対液体熱交換
器）での加熱に要する熱量を対気体熱交換器と蒸発器用
の対液体熱交換器との二種の熱源側熱交換器により採熱
し、また、二放熱源モードでは、負荷側熱交換器（蒸発
器用の対液体熱交換器）での冷却に伴う排熱を対気体熱
交換器と凝縮器用の対液体熱交換器との二種の熱源側熱
交換器により放熱するから、各モードにおいて採放熱源
となる気体や液体の個々の状況変化等にかかわらず、負
荷側熱交換器を安定的に加熱作用ないし冷却作用させる
ことができる。
【００２０】・請求項４記載の発明では、前記の二採熱
源モードからの切り換えの場合、対気体熱交換器及び蒸
発器用の対液体熱交換器を熱源側熱交換器とし、且つ、
凝縮器用の対液体熱交換器を負荷側熱交換器とする形態
のままで、冷媒循環形態を二採熱源モードの際の第１又
は第２循環形態から二凝縮器運転用の第３又は第４循環
形態に切り換えることにより、蒸発器用の対液体熱交換
器の熱源側熱交換器としての採熱作用、及び、凝縮器用
の対液体熱交換器の負荷側熱交換器としての加熱作用は
維持しながら、他方の熱源側熱交換器である対気体熱交
換器を二採熱源モードの際の本来の採熱目的とは異なる
何らかの加熱目的（ないし放熱目的）に用いることを可
能にする。
【００２１】また、前記の二放熱源モードからの切り換
えの場合では、対気体熱交換器及び凝縮器用の対液体熱
交換器を熱源側熱交換器とし、且つ、蒸発器用の対液体
熱交換器を負荷側熱交換器とする形態のままで、冷媒循
環形態を二放熱源モードの際の第３又は第４循環形態か
ら二蒸発器運転用の第１又は第２循環形態に切り換える
ことにより、凝縮器用の対液体熱交換器の熱源側熱交換
器としての放熱作用、及び、蒸発器用の対液体熱交換器
の負荷側熱交換器としての冷却作用は維持しながら、他
方の熱源側熱交換器である対気体熱交換器を二放熱源モ
ードの際の本来の放熱目的とは異なる何らかの冷却目的
（ないし採熱目的）に用いることを可能にする。
【００２２】・請求項４記載の発明によれば、請求項３
記載の発明の効果に加えて次の効果を奏する。二採熱源
モードからの切り換えの場合では、一方の熱源側熱交換
器（蒸発器用の対液体熱交換器）の採熱作用、及び、負
荷側熱交換器（凝縮器用の対液体熱交換器）の加熱作用
は維持しながら、他方の熱源側熱交換器である対気体熱
交換器を必要に応じ本来の採熱目的に代えて何らか加熱
目的（ないし放熱目的）に用い得ることで、ヒートポン
プ装置の一層の多機能化が可能となる。
【００２３】なお、採熱目的に代えての上記加熱目的
（ないし放熱目的）の例としては、二採熱源モードでの
採熱過程で着霜した対気体熱交換器の除霜処理や、圧縮
機回転数が最低回転数の状況で負荷側熱交換器（凝縮器
用の対液体熱交換器）の加熱能力をさらに低下側に調整
するべく、蒸発器用の対液体熱交換器による採熱量のう
ちの一部を負荷側に代えて対気体熱交換器により熱源側
へ放熱すること等を挙げることができる。
【００２４】また、二放熱源モードからの切り換えの場
合では、一方の熱源側熱交換器（凝縮器用の対液体熱交
換器）の放熱作用、及び、負荷側熱交換器（蒸発器用の
対液体熱交換器）の冷却作用は維持しながら、他方の熱
源側熱交換器である対気体熱交換器を必要に応じ本来の
放熱目的に代えて何らか冷却目的（ないし採熱目的）に
用い得ることで、ヒートポンプ装置の一層の多機能化が
可能となる。
【００２５】なお、放熱目的に代えての上記の冷却目的
（ないし採熱目的）の例としては、対気体熱交換器の周
辺に装備される装置（一般に室外器の装備装置）の過熱
を防止するべく、これら周辺装置に対して対気体熱交換
器を冷却作用させることや、圧縮機回転数が最低回転数
の状況で負荷側熱交換器（蒸発器用の対液体熱交換器）
の冷却能力をさらに低下側に調整するべく、凝縮器用の
対液体熱交換器による放熱量に相当する熱量のうちの一
部を負荷側に代えて対気体熱交換器により熱源側から採
熱すること等を挙げることができる。
【００２６】・請求項５記載の発明では、第１又は第２
循環形態による二蒸発器運転の実施形態として、蒸発器
機能させる対気体熱交換器と蒸発器用の対液体熱交換器
を負荷側熱交換器とし、且つ、前記の別熱交換器として
凝縮器機能させる凝縮器用の対液体熱交換器を熱源側熱
交換器とする実施形態を二冷却負荷モードとし、また、
第３又は第４循環形態による二凝縮器運転の実施形態と
して、凝縮器機能させる対気体熱交換器及び凝縮器用の
対液体熱交換器を負荷側熱交換器とし、且つ、前記の別
熱交換器として蒸発器機能させる蒸発器用の対液体熱交
換器を熱源側熱交換器とする実施形態を二加熱負荷モー
ドとし、これら二冷却負荷モードと二加熱負荷モードと
の適宜切り換え実施を可能にする。
【００２７】すなわち、二冷却負荷モードでは、蒸発器
機能させる対気体熱交換器と蒸発器用の対液体熱交換器
を冷房や物質冷却などの所期の冷熱用途のための気体冷
却及び液体冷却に用い、これに対し、凝縮器として機能
させる凝縮器用の対液体熱交換器により、負荷側熱交換
器（対気体熱交換器と蒸発器用の対液体熱交換器）での
冷却に伴う排熱を液体放熱源に対し放熱する。
【００２８】また、二加熱負荷モードでは、凝縮器機能
させる対気体熱交換器と凝縮器用の対液体熱交換器を暖
房や物質加熱などの所期の温熱用途のための気体加熱及
び液体加熱に用い、これに対し、蒸発器として機能させ
る蒸発器用の対液体熱交換器により、負荷側熱交換器
（対気体熱交換器と凝縮器用の対液体熱交換器）での加
熱に要する熱量を液体採熱源から採熱する。
【００２９】・請求項５記載の発明によれば、請求項２
記載の発明の効果に加えて次の効果を奏する。二冷却負
荷モードでは、対気体熱交換器と蒸発器用の対液体熱交
換器との二種の負荷側熱交換器をもって気体冷却と液体
冷却との二種の冷却を同時実施でき、また、二加熱負荷
モードでは、対気体熱交換器と凝縮器用の対液体熱交換
器との二種の負荷側熱交換器をもって気体加熱と液体加
熱との二種の加熱を同時実施できることで、ヒートポン
プ装置の多機能性を向上し得る。
【００３０】・請求項６記載の発明では、前記の二冷却
負荷モードからの切り換えの場合、対気体熱交換器及び
蒸発器用の対液体熱交換器を負荷側熱交換器とし、且
つ、凝縮器用の対液体熱交換器を熱源側熱交換器とする
形態のままで、冷媒循環形態を二冷却負荷モードの際の
第１又は第２循環形態から二凝縮器運転用の第３又は第
４循環形態に切り換えることにより、凝縮器用の対液体
熱交換器の熱源側熱交換器としての放熱作用、及び、蒸
発器用の対液体熱交換器の負荷側熱交換器としての冷却
作用は維持しながら、他方の負荷側熱交換器である対気
体熱交換器を二冷却負荷モードの際の冷却目的とは異な
る何らかの加熱目的（ないし放熱目的）に用いることを
可能にする。
【００３１】また、前記の二加熱負荷モードからの切り
換えの場合では、対気体熱交換器及び凝縮器用の対液体
熱交換器を負荷側熱交換器とし、且つ、蒸発器用の対液
体熱交換器を熱源側熱交換器とする形態のままで、冷媒
循環形態を二加熱負荷モードの際の第３又は第４循環形
態から二蒸発器運転用の第１又は第２循環形態に切り換
えることにより、蒸発器用の対液体熱交換器の熱源側熱
交換器としての採熱作用、及び、凝縮器用の対液体熱交
換器の負荷側熱交換器としての加熱作用は維持しなが
ら、他方の負荷側熱交換器である対気体熱交換器を二加
熱負荷モードの際の加熱目的とは異なる何らかの冷却目
的（ないし採熱目的）に用いることを可能にする。
【００３２】・請求項６記載の発明によれば、請求項５
記載の発明の効果に加えて次の効果を奏する。二冷却負
荷モードからの切り換えの場合では、熱源側熱交換器
（凝縮器用の対液体熱交換器）の放熱作用、及び、一方
の負荷側熱交換器（蒸発器用の対液体熱交換器）の冷却
作用は維持しながら、他方の負荷側熱交換器である対気
体熱交換器を必要に応じ冷却目的に代えて何らか加熱目
的（ないし放熱目的）に用い得ることで、ヒートポンプ
装置の一層の多機能化が可能となる。
【００３３】なお、冷却目的に代えての上記の加熱目的
（ないし放熱目的）の例としては、二冷却負荷モードに
おいて対気体熱交換器及び蒸発器用の対液体熱交換器の
夫々を空調対象域の冷房に使用している状況で、対気体
熱交換器の側の空調対象域についてのみ空調負荷が冷房
負荷から暖房負荷に転じた際に、これに応じ、対気体熱
交換器を冷房目的の使用から切り換えて暖房に使用する
ことなどを挙げることができる。
【００３４】また、二加熱負荷モードからの切り換えの
場合では、熱源側熱交換器（蒸発器用の対液体熱交換
器）の採熱作用、及び、一方の負荷側熱交換器（凝縮器
用の対液体熱交換器）の加熱作用は維持しながら、他方
の負荷側熱交換器である対気体熱交換器を必要に応じ加
熱目的に代えて何らか冷却目的（ないし採熱目的）に用
い得ることで、ヒートポンプ装置の一層の多機能化が可
能となる。
【００３５】なお、加熱目的に代えての上記の冷却目的
（ないし採熱目的）の例としては、二加熱負荷モードに
おいて対気体熱交換器及び凝縮器用の対液体熱交換器の
夫々を空調対象域の暖房に使用している状況で、対気体
熱交換器の側の空調対象域についてのみ空調負荷が暖房
負荷から冷房負荷に転じた際に、これに応じ、対気体熱
交換器を暖房目的の使用から切り換えて冷房に使用する
ことなどを挙げることができる。
【００３６】・請求項７記載の発明では、蒸発器用の対
液体熱交換器及び凝縮器用の対液体熱交換器を負荷側熱
交換器とし、且つ、対気体熱交換器を熱源側熱交換器と
する実施形態で、第１又は第２循環形態による二蒸発器
運転を実施することにより、凝縮器機能させる凝縮器用
の対液体熱交換器を暖房や物質加熱などの所期の温熱用
途のための液体加熱に用い、且つ、蒸発器機能させる蒸
発器用の対液体熱交換器を冷房や物質冷却などの所期の
冷熱用途のための液体冷却に用いながら、蒸発器機能さ
せる対気体熱交換器により、加熱用の負荷側熱交換器
（凝縮器用の対液体熱交換器）での加熱に要する熱量か
ら冷却用の負荷側熱交換器（蒸発器用の対液体熱交換
器）での冷却に伴う排熱量を差し引いた値に相当する熱
量（すなわち、加熱に要する熱量のうち、その一部を冷
却に伴う排熱の回収利用で賄うことにおいて不足する熱
量）を気体採熱源から採熱する。
【００３７】また、蒸発器用の対液体熱交換器及び凝縮
器用の対液体熱交換器を負荷側熱交換器とし、且つ、対
気体熱交換器を熱源側熱交換器とする実施形態で、第３
又は第４循環形態による二凝縮器運転を実施することに
より、凝縮器機能させる凝縮器用の対液体熱交換器を暖
房や物質加熱などの所期の温熱用途のための液体加熱に
用い、且つ、蒸発器機能させる蒸発器用の対液体熱交換
器を冷房や物質冷却などの所期の冷熱用途のための液体
冷却に用いながら、凝縮器機能させる対気体熱交換器に
より、冷却用の負荷側熱交換器（蒸発器用の対液体熱交
換器）での冷却に伴う排熱量から加熱用の負荷側熱交換
器（凝縮器用の対液体熱交換器）での加熱に要する熱量
からを差し引いた値に相当する熱量（すなわち、冷却に
伴う排熱のうち、その一部を加熱に要する熱量として回
収利用することにおいて余剰となる熱量）を気体放熱源
へ放熱する。
【００３８】・請求項７記載の発明によれば、請求項２
記載の発明の効果に加えて次の効果を奏する。負荷側熱
交換器としての凝縮器用の対液体熱交換器（加熱用）と
蒸発器用の対液体熱交換器（冷却用）とにより液体加熱
と液体冷却を同時に実施し得ることで多機能性を向上で
き、また、一方の負荷側熱交換器での冷却に伴う排熱を
他方の負荷側熱交換器での加熱に要する熱量として回収
利用する形態を採ることから、前述の成績係数の向上と
相まって一層高い省エネ効果を得ることができる。
【００３９】・請求項８記載の発明では、第１又は第２
循環形態による二蒸発器運転で対気体熱交換器と蒸発器
用の対液体熱交換器との両方を蒸発器機能させるに比
べ、熱交換対象である気体及び液体の温度状況等によっ
ては、対気体熱交換器と蒸発器用の対液体熱交換器との
うちのいづれか一方のみを蒸発器機能させた方が成績係
数の高い場合があることに対し、このような場合の対応
として、第５循環形態（すなわち、対気体熱交換器にの
み蒸発対象冷媒を通流させて対気体熱交換器を単独に蒸
発器機能させる状態）や、第６循環形態（すなわち、蒸
発器用の対液体熱交換器にのみ蒸発対象冷媒を通流させ
て、蒸発器用の対液体熱交換器を単独に蒸発器機能させ
る形態）への切り換えを可能にする。
【００４０】また、第３又は第４循環形態による二凝縮
器運転で対気体熱交換器と凝縮器用の対液体熱交換器と
の両方を凝縮器機能させるに比べ、熱交換対象である気
体及び液体の温度状況等によっては、対気体熱交換器と
凝縮器用の対液体熱交換器とのうちのいづれか一方のみ
を凝縮器機能させた方が成績係数の高い場合があること
に対し、このような場合の対応として、第７循環形態
（すなわち、対気体熱交換器にのみ凝縮対象冷媒を通流
させて対気体熱交換器を単独に凝縮器機能させる状態）
や、第８循環形態（すなわち、蒸発器用の対液体熱交換
器にのみ凝縮対象冷媒を通流させて、凝縮器用の対液体
熱交換器を単独に凝縮器機能させる形態）への切り換え
を可能にする。
【００４１】・請求項８記載の発明によれば、請求項
１、２、３、４、５、６又は７記載の発明の効果に加え
て、次の効果を奏する。二蒸発器運転で対気体熱交換器
と蒸発器用の対液体熱交換器との両方を蒸発器機能させ
るに比べ、これら対気体熱交換器と蒸発器用の対液体熱
交換器とのいずれか一方のみを蒸発器機能させた方が成
績係数の高い場合があることに対し、対気体熱交換器の
みを単独に蒸発器機能させる状態と、蒸発器用の対液体
熱交換器のみを単独に蒸発器機能させる状態とを選択的
に現出し得ることにより、また、二凝縮器運転で対気体
熱交換器と凝縮器用の対液体熱交換器との両方を凝縮器
機能させるに比べ、これら対気体熱交換器と凝縮器用の
対液体熱交換器とのいずれか一方のみを凝縮器機能させ
た方が成績係数の高い場合があることに対し、対気体熱
交換器のみを単独に凝縮器機能させる状態と、凝縮器用
の対液体熱交換器のみを単独に凝縮器機能させる状態と
を選択的に現出し得ることにより、先述の通流順序切換
による成績係数の向上と相まって、成績係数の向上を一
層効果的に達成することができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】図１において、１は冷媒を循環さ
せる圧縮機、２は膨張弁やキャピラリーチューブなどの
膨張手段、３は冷媒と気体Ｇを熱交換させる対気体熱交
換器、４Ａは冷媒と液体Ｌ（Ｌ１又はＬ２）を熱交換さ
せる蒸発器用の対液体熱交換器、４Ｂは冷媒と液体Ｌ
（Ｌ１又はＬ２）を熱交換させる凝縮器用の対液体熱交
換器である。
【００４３】蒸発器用の対液体熱交換器４Ａは、内部管
路ｐを備える構造において、冷媒を管路内通過させるの
に対し熱交換対象の液体Ｌを管路外通過させて、これら
冷媒と液体Ｌを管路壁を介して熱交換させるものであ
り、また、凝縮器用の対液体熱交換器４Ｂは、内部管路
ｑを備える構造において、逆に冷媒を管路外通過させる
のに対し熱交換対象の液体Ｌを管路内通過させて、これ
ら冷媒と液体Ｌを管路壁を介して熱交換させるものであ
る。
【００４４】５Ａ，５Ｂは夫々、液体Ｌ１，Ｌ２の流れ
経路を切り換える液用四方弁であり、これら液用四方弁
５Ａ，５Ｂの切り換え操作により、図１０に示す如く液
体Ｌ１（図中、一点鎖線で示す）を凝縮器用の対液体熱
交換器４Ｂに供給し、かつ、液体Ｌ２（図中、二点鎖線
で示す）を蒸発器用の対液体熱交換器４Ａに供給する第
１液送形態と、逆に、図１１に示す如く液体Ｌ１を蒸発
器用の対液体熱交換器４Ａに供給し、かつ、液体Ｌ２を
凝縮器用の対液体熱交換器４Ｂに供給する第２液送形態
との切り換えを行う。
【００４５】冷媒回路において、Ｖ１〜Ｖ５は夫々、冷
媒の流れ経路を切り換える冷媒用四方弁であり、これら
冷媒用四方弁Ｖ１〜Ｖ５の切り換え操作により、冷媒の
循環形態を次の第１〜第８の形態に切り換える。なお、
図２〜図９において冷媒の流れ経路を太実線の矢印で示
す。
【００４６】第１循環形態：図２に示す如く、圧縮機１
から吐出する凝縮対象冷媒（高圧乾き蒸気冷媒）を凝縮
器用の対液体熱交換器４Ｂに通流させて、凝縮器用の対
液体熱交換器４Ｂを凝縮器Ｃとして機能させ、また、膨
張手段２を通過した蒸発対象冷媒（低圧の湿り蒸気冷
媒）を対気体熱交換器３から蒸発器用の対液体熱交換器
４Ａの順に直列通流させて、これら対気体熱交換器３と
蒸発器用の対液体熱交換器４Ａを蒸発器Ｅとして機能さ
せる。
【００４７】第２循環形態：図３に示す如く、圧縮機１
から吐出する凝縮対象冷媒を凝縮器用の対液体熱交換器
４Ｂに通流させて、凝縮器用の対液体熱交換器４Ｂを凝
縮器Ｃとして機能させ、また、第１循環形態とは逆に、
膨張手段２を通過した蒸発対象冷媒を蒸発器用の対液体
熱交換器４Ａから対気体熱交換器３の順に直列通流させ
て、これら蒸発器用の対液体熱交換器４Ａと対気体熱交
換器３を蒸発器Ｅとして機能させる。
【００４８】第３循環形態：図４に示す如く、圧縮機１
から吐出する凝縮対象冷媒を対気体熱交換器３から凝縮
器用の対液体熱交換器４Ｂの順に直列通流させて、これ
ら対気体熱交換器３と凝縮器用の対液体熱交換器４Ｂを
凝縮器Ｃとして機能させ、また、膨張手段２を通過した
蒸発対象冷媒を蒸発器用の対液体熱交換器４Ａに通流さ
せて、蒸発器用の対液体熱交換器４Ａを蒸発器Ｅとして
機能させる。
【００４９】第４循環形態：図５に示す如く、第３循環
形態とは逆に、圧縮機１から吐出する凝縮対象冷媒を凝
縮器用の対液体熱交換器４Ｂから対気体熱交換器３の順
に直列通流させて、これら凝縮器用の対液体熱交換器４
Ｂと対気体熱交換器３を凝縮器Ｃとして機能させ、ま
た、膨張手段２を通過した蒸発対象冷媒を蒸発器用の対
液体熱交換器４Ａに通流させて、蒸発器用の対液体熱交
換器４Ａを蒸発器Ｅとして機能させる。
【００５０】第５循環形態：図６に示す如く、圧縮機１
から吐出する凝縮対象冷媒を凝縮器用の対液体熱交換器
４Ｂに通流させて、凝縮器用の対液体熱交換器４Ｂを凝
縮器Ｃとして機能させ、そして、蒸発器用の対液体熱交
換器４Ａに対する冷媒通流は遮断した状態で、膨張手段
２を通過した蒸発対象冷媒を対気体熱交換器３にのみ通
流させて、この対気体熱交換器３を単独に蒸発器Ｅとし
て機能させる。
【００５１】第６循環形態：図７に示す如く、圧縮機１
から吐出する凝縮対象冷媒を凝縮器用の対液体熱交換器
４Ｂに通流させて、凝縮器用の対液体熱交換器４Ｂを凝
縮器Ｃとして機能させ、そして、第５循環形態とは逆
に、対気体熱交換器３に対する冷媒通流は遮断した状態
で、膨張手段２を通過した蒸発対象冷媒を蒸発器用の対
液体熱交換器４Ａにのみ通流させて、この蒸発器用の対
液体熱交換器４Ａを単独に蒸発器Ｅとして機能させる。
【００５２】第７循環形態：図８に示す如く、凝縮器用
の対液体熱交換器４Ｂに対する冷媒通流は遮断した状態
で、圧縮機１から吐出する凝縮対象冷媒を対気体熱交換
器３にのみ通流させて、この対気体熱交換器３を単独に
凝縮器Ｃとして機能させ、そして、膨張手段２を通過し
た蒸発対象冷媒を蒸発器用の対液体熱交換器４Ａに通流
させて、蒸発器用の対液体熱交換器４Ａを蒸発器Ｅとし
て機能させる。
【００５３】第８循環形態：図９に示す如く、第７循環
形態とは逆に、対気体熱交換器３に対する冷媒通流は遮
断した状態で、圧縮機１から吐出する凝縮対象冷媒を凝
縮器用の対液体熱交換器４Ｂにのみ通流させて、この凝
縮器用の対液体熱交換器４Ｂを単独に凝縮器Ｃとして機
能させ、そして、膨張手段２を通過した蒸発対象冷媒を
蒸発器用の対液体熱交換器４Ａに通流させて、蒸発器用
の対液体熱交換器４Ａを蒸発器Ｅとして機能させる。
【００５４】次に、上記ヒートポンプ装置の具体的な使
用形態を説明する。 （使用形態１）液体Ｌ１を加熱又は冷却の対象の負荷側
液体（例えば冷暖房用の冷温水やブラインなど）とし、
液体Ｌ２を熱源側液体（例えば河川水や井戸水あるいは
排水など）とし、また、気体Ｇを熱源側気体（例えば外
気）とし、この条件において、第１又は第２循環形態
（図２又は図３）による運転を第１液送形態（図１０）
の下で行う二採熱源モードや、第３又は第４循環形態
（図４又は図５）による運転を第２液送形態（図１１）
の下で行う二放熱源モードを選択的に実施する。
【００５５】すなわち、二採熱源モードでは、凝縮器用
の対液体熱交換器４Ｂを負荷側熱交換器として、この凝
縮器用の対液体熱交換器４Ｂにより負荷側液体Ｌ１の加
熱を行い、これに対し、対気体熱交換器３と蒸発器用の
対液体熱交換器４Ａを熱源側熱交換器として、これら対
気体熱交換器３と蒸発器用の対液体熱交換器４Ａとによ
り、負荷側熱交換器としての凝縮器用の対液体熱交換器
４Ｂでの加熱に要する熱量を採熱源としての気体Ｇ及び
液体Ｌ２の両方から採熱する。
【００５６】そして、これら採熱源としての気体Ｇ及び
液体Ｌ２の温度状況などに応じ、二採熱源モード中での
循環形態切り換えとして、第１循環形態と第２循環形態
との相互切り換え（すなわち、熱源側熱交換器としての
対気体熱交換器３と蒸発器用の対液体熱交換器４Ａとに
対する蒸発対象冷媒の通流順序切り換え）を適宜行うこ
とで、あるいはまた、二採熱源モードに対する切り換え
モードとして、二採熱源モードと同様の第１液相形態を
採りながら第５又は第６循環形態（図６又は図７）によ
る運転（すなわち、熱源側熱交換器としての対気体熱交
換器３と蒸発器用の対液体熱交換器４Ａとのいずれか一
方を単独に採熱作用させる運転）を選択的に実施するこ
とで、採熱源としての気体Ｇ及び液体Ｌ２の温度状況変
化などにかかわらず極力高い成績係数を確保する。
【００５７】一方、上記の二放熱源モードでは、蒸発器
用の対液体熱交換器４Ａを負荷側熱交換器として、この
蒸発器用の対液体熱交換器４Ａにより負荷側液体Ｌ１の
冷却を行い、これに対し、対気体熱交換器３と凝縮器用
の対液体熱交換器４Ｂを熱源側熱交換器として、これら
対気体熱交換器３と凝縮器用の対液体熱交換器４Ｂとに
より、負荷側熱交換器としての蒸発器用の対液体熱交換
器４Ａでの冷却に伴う排熱を放熱源としての気体Ｇ及び
液体Ｌ２の両方に対し放熱する。
【００５８】そして、二採熱源モードの場合と同じく、
これら放熱源としての気体Ｇ及び液体Ｌ２の温度状況な
どに応じ、二放熱源モード中での循環形態切り換えとし
て、第３循環形態と第４循環形態との相互切り換え（す
なわち、熱源側熱交換器としての対気体熱交換器３と凝
縮器用の対液体熱交換器４Ｂとに対する凝縮対象冷媒の
通流順序切り換え）を適宜行うことで、あるいはまた、
二放熱源モードに対する切り換えモードとして、二放熱
源モードと同様の第２液相形態を採りながら第７又は第
８循環形態（図８又は図９）による運転（すなわち、熱
源側熱交換器としての対気体熱交換器３と凝縮器用の対
液体熱交換器４Ｂとのいずれか一方を単独に放熱作用さ
せる運転）を選択的に実施することで、放熱源としての
気体Ｇ及び液体Ｌ２の温度状況変化などにかかわらず極
力高い成績係数を確保する。
【００５９】さらに、上記の二採熱源モードについて
は、この二採熱源モードに対する別の切り換えモードと
して、二採熱源モードと同様の第１液相形態を採りなが
ら二放熱源モード用の第３循環形態（あるいは第４循環
形態）による運転を適宜実施することで、蒸発器用の対
液体熱交換器４Ａの熱源側熱交換器としての採熱作用、
及び、凝縮器用の対液体熱交換器４Ｂの負荷側熱交換器
としての負荷側液体Ｌ１に対する加熱作用は維持しなが
ら、他方の熱源熱交換器である対気体熱交換器３を必要
に応じ凝縮器として加熱作用や放熱作用させる状態を現
出し、これにより、二採熱源モードでの採熱過程で着霜
した対気体熱交換器３の除霜処理や、圧縮機回転数が最
低回転数の下での負荷側熱交換器（凝縮器用の対液体熱
交換器４Ｂ）の低下側への加熱能力調整などを行う。
【００６０】また同様に、上記の二放熱源モードについ
ては、この二放熱源モードに対する別の切り換えモード
として、二放熱源モードと同様の第２液相形態を採りな
がら二採熱源モード用の第１循環形態（あるいは第２循
環形態）による運転を適宜実施することで、凝縮器用の
対液体熱交換器４Ｂの熱源側熱交換器としての放熱作
用、及び、蒸発器用の対液体熱交換器４Ａの負荷側熱交
換器としての負荷側液体Ｌ１に対する冷却作用は維持し
ながら、他方の熱源熱交換器である対気体熱交換器３を
必要に応じ蒸発器として冷却作用や採熱作用させる状態
を現出し、これにより、対気体熱交換器３の周辺装置に
対する過熱防止の為の冷却処理や、圧縮機回転数が最低
回転数の下での負荷側熱交換器（蒸発器用に対液体熱交
換器４Ａ）の低下側への冷却能力調整などを行う。
【００６１】（使用形態２）液体Ｌ１を加熱又は冷却の
対象の負荷側液体（例えば冷暖房用の冷温水やブライン
など）とし、液体Ｌ２を熱源側液体（例えば河川水や井
戸水あるいは排水など）とし、また、気体Ｇを液体Ｌ１
とともに加熱又は冷却の対象の負荷側気体（例えば冷暖
房対象室の室内空気など）とし、この条件において、第
１又は第２循環形態による運転を第２液送形態の下で行
う二冷却負荷モードや、第３又は第４循環形態による運
転を第１液送形態の下で行う二加熱負荷モードを選択的
に実施する。
【００６２】すなわち、二冷却負荷モードでは、対気体
熱交換器３と蒸発器用の対液体熱交換器４Ａを負荷側熱
交換器として、これら対気体熱交換器３と蒸発器用の対
液体熱交換器４Ａとにより負荷側気体Ｇ及び負荷側液体
Ｌ１の冷却を行い、これに対し、凝縮器用の対液体熱交
換器４Ｂを熱源側熱交換器として、この凝縮器用の対液
体熱交換器４Ｂにより、負荷側熱交換器としての対気体
熱交換器３と蒸発器用の対液体熱交換器４Ａとでの冷却
に伴う排熱を放熱源としての液体Ｌ２に対し放熱する。
【００６３】そして、これら負荷側気体Ｇ及び負荷側液
体Ｌ１の温度状況などに応じ、二冷却負荷モード中での
循環形態切り換えとして、第１循環形態と第２循環形態
との相互切り換え（すなわち、負荷側熱交換器としての
対気体熱交換器３と蒸発器用の対液体熱交換器４Ａとに
対する蒸発対象冷媒の通流順序切り換え）を適宜行うこ
とで、負荷側気体Ｇ及び負荷側液体Ｌ１の温度状況変化
などにかかわらず極力高い成績係数を確保し、また、負
荷側気体Ｇと負荷側液体Ｌ１とのうちのいずれか一方の
冷却が不要になることに応じ、二冷却負荷モードに対す
る切り換えモードとして、二冷却負荷モードと同様の第
２液相形態を採りながら第５又は第６循環形態による運
転（すなわち、負荷側熱交換器としての対気体熱交換器
３と蒸発器用の対液体熱交換器４Ａとのいずれか一方を
単独に冷却作用させる運転）を選択的に実施する。
【００６４】一方、上記の二加熱負荷モードでは、対気
体熱交換器３と凝縮器用の対液体熱交換器４Ｂを負荷側
熱交換器として、これら対気体熱交換器３と凝縮器用の
対液体熱交換器４Ｂとにより負荷側気体Ｇ及び負荷側液
体Ｌ１の加熱を行い、これに対し、蒸発器用の対液体熱
交換器４Ａを熱源側熱交換器として、この蒸発器用の対
液体熱交換器４Ａにより、負荷側熱交換器としての対気
体熱交換器３と凝縮器用の対液体熱交換器４Ｂとでの加
熱に要する熱量を採熱源としての液体Ｌ２から採熱す
る。
【００６５】そして、二冷却負荷モードの場合と同じ
く、これら負荷側気体Ｇ及び負荷側液体Ｌ１の温度状況
などに応じ、二加熱負荷モード中での循環形態切り換え
として、第３循環形態と第４循環形態との相互切り換え
（すなわち、負荷側熱交換器としての対気体熱交換器３
と凝縮器用の対液体熱交換器４Ｂとに対する凝縮対象冷
媒の通流順序切り換え）を適宜行うことで、負荷側気体
Ｇ及び負荷側液体Ｌ１の温度状況変化などにかかわらず
極力高い成績係数を確保し、また、負荷側気体Ｇと負荷
側液体Ｌ１とのうちのいずれか一方の加熱が不要になる
ことに応じ、二加熱負荷モードに対する切り換えモード
として、二加熱負荷モードと同様の第１液相形態を採り
ながら第７又は第８循環形態による運転（すなわち、負
荷側熱交換器としての対気体熱交換器３と凝縮器用の対
液体熱交換器４Ｂとのいずれか一方を単独に加熱作用さ
せる運転）を選択的に実施する。
【００６６】さらに、上記の二冷却負荷モードについて
は、この二冷却負荷モードに対する別の切り換えモード
として、二冷却負荷モードと同様の第２液相形態を採り
ながら二加熱負荷モード用の第３循環形態（あるいは第
４循環形態）による運転を実施することで、凝縮器用の
対液体熱交換器４Ｂの熱源側熱交換器としての放熱作
用、及び、蒸発器用の対液体熱交換器４Ａの負荷側熱交
換器としての負荷側液体Ｌ１に対する冷却作用は維持し
ながら、他方の負荷側熱交換器である対気体熱交換器３
を必要に応じ凝縮器として負荷側気体Ｇに対し加熱作用
させる状態を現出し、これにより、負荷側液体Ｌ１が冷
却負荷状態のままで、負荷側気体Ｇが冷却負荷状態から
加熱負荷状態に転じることに対し対処する。
【００６７】また同様に、上記の二加熱負荷モードにつ
いては、この二加熱負荷モードに対する別の切り換えモ
ードとして、二加熱負荷モードと同様の第１液相形態を
採りながら二冷却負荷モード用の第１循環形態（あるい
は第２循環形態）による運転を実施することで、蒸発器
用の対液体熱交換器４Ａの熱源側熱交換器としての採熱
作用、及び、凝縮器用の対液体熱交換器４Ｂの負荷側熱
交換器としての負荷側液体Ｌ１に対する加熱作用は維持
しながら、他方の負荷側熱交換器である対気体熱交換器
３を必要に応じ蒸発器として負荷側気体Ｇに対し冷却作
用させる状態を現出し、これにより、負荷側液体Ｌ１が
加熱負荷状態のままで、負荷側気体Ｇが加熱負荷状態か
ら冷却負荷状態に転じることに対し対処する。
【００６８】（使用形態３）液体Ｌ１を加熱対象の負荷
側液体（例えば暖房用の温水や温ブラインなど）とし、
液体Ｌ２を冷却対象の負荷側液体（例えば冷房用の冷水
や冷ブライン）とし、また、気体Ｇを熱源側気体（例え
ば外気など）とし、この条件において、第１又は第２循
環形態による運転を第１液送形態の下で行う加熱主体の
加熱冷却モードや、第３又は第４循環形態による運転を
第１液送形態の下で行う冷却主体の加熱冷却モードを選
択的に実施する。
【００６９】すなわち、これら加熱冷却モードでは、凝
縮器用の対液体熱交換器４Ｂを加熱用の負荷側熱交換器
として、この凝縮器用の対液体熱交換器４Ｂにより加熱
対象の負荷側液体Ｌ１を加熱することと、蒸発器用の対
液体熱交換器４Ａを冷却用の負荷側熱交換器として、こ
の蒸発器用の対液体熱交換器４Ａにより冷却対象の負荷
側液体Ｌ２を冷却することとを並行実施し、これに対
し、対気体熱交換器３を熱源側熱交換器として使用する
が、加熱主体の加熱冷却モードでは、熱源側熱交換器と
しての対気体熱交換器３を蒸発器機能させることで、加
熱用の負荷側熱交換器（凝縮器用の対液体熱交換器４
Ｂ）での加熱に要する熱量から冷却用の負荷側熱交換器
（蒸発器用の対液体熱交換器４Ａ）での冷却に伴う排熱
量を差し引いた値に相当する熱量（すなわち、加熱に要
する熱量のうち、その一部を冷却に伴う排熱の回収利用
で賄うことにおいて不足する熱量）を、熱源側熱交換器
としての対気体熱交換器３により採熱源としての気体Ｇ
から採熱する。
【００７０】また、冷却主体の加熱冷却モードでは、熱
源側熱交換器としての対気体熱交換器３を凝縮器機能さ
せることで、冷却用の負荷側熱交換器（蒸発器用の対液
体熱交換器４Ａ）での冷却に伴う排熱量から加熱用の負
荷側熱交換器（凝縮器用の対液体熱交換器４Ｂ）での加
熱に要する熱量を差し引いた値に相当する熱量（すなわ
ち、冷却に伴う排熱のうち、その一部を加熱に要する熱
量として回収利用することにおいて余剰となる熱量）
を、熱源側熱交換器としての対気体熱交換器３により放
熱源としての気体Ｇに対し放熱する。
【００７１】そして、加熱主体の加熱冷却モードでは、
採熱源としての気体Ｇ及び冷却対象としての負荷側液体
Ｌ２の温度状況などに応じ、加熱主体の加熱冷却モード
中での循環形態切り換えとして、第１循環形態と第２循
環形態との相互切り換え（すなわち、熱源側熱交換器と
しての対気体熱交換器３と負荷側熱交換器としての蒸発
器用の対液体熱交換器４Ａとに対する蒸発対象冷媒の通
流順序切り換え）を適宜行うことで、採熱源としての気
体Ｇ及び冷却対象としての負荷側液体Ｌ２の温度状況変
化などにかかわらず極力高い成績係数を確保し、また、
冷却対象である負荷側液体Ｌ２の冷却が不要となった際
には、加熱主体の加熱冷却モードに対する切り換えモー
ドとして、加熱主体の加熱冷却モードと同様の第１液相
形態を採りながら第５循環形態による運転（すなわち、
熱源側熱交換器としての対気体熱交換器３を単独に蒸発
器機能させる運転）を実施する。
【００７２】また同様に、冷却主体の加熱冷却モードで
は、放熱源としての気体Ｇ及び加熱対象としての負荷側
液体Ｌ１の温度状況などに応じ、冷却主体の加熱冷却モ
ード中での循環形態切り換えとして、第３循環形態と第
４循環形態との相互切り換え（すなわち、熱源側熱交換
器としての対気体熱交換器３と負荷側熱交換器としての
凝縮器用の対液体熱交換器４Ｂとに対する凝縮対象冷媒
の通流順序切り換え）を適宜行うことで、放熱源として
の気体Ｇ及び加熱対象としての負荷側液体Ｌ１の温度状
況変化などにかかわらず極力高い成績係数を確保し、ま
た、加熱対象である負荷側液体Ｌ１の加熱が不要となっ
た際には、冷却主体の加熱冷却モードに対する切り換え
モードとして、冷却主体の加熱冷却モードと同様の第１
液相形態を採りながら第７循環形態による運転（すなわ
ち、熱源側熱交換器としての対気体熱交換器３を単独に
凝縮器機能させる運転）を実施する。
【００７３】なお、加熱用の負荷側熱交換器（凝縮器用
の対液体熱交換器４Ｂ）での加熱に要する熱量と、冷却
用の負荷側熱交換器（蒸発器用の対液体熱交換器４Ａ）
での冷却に伴う排熱量とがバランスする場合には、上記
の各加熱冷却モードに対する切り換えモードとして、第
１液相形態を採りながら第６又は第８循環形態による運
転（すなわち、熱源側熱交換器としての対気体熱交換器
３に対する冷媒供給を断った状態で、加熱用の負荷側熱
交換器である凝縮器用の対液体熱交換器４Ｂを凝縮器機
能させるともに、冷却用の負荷側熱交換器である蒸発器
用の対液体熱交換器４Ａを蒸発器機能させる運転）を実
施する。
【００７４】以上要するに、上記の発明実施形態におい
て、冷媒用四方弁Ｖ１〜Ｖ５は、冷媒循環形態の切り換
えとして前記の第１〜第８の循環形態の切り換えを行う
冷媒経路切換手段を構成する。
【００７５】そして、この冷媒経路切換手段としての冷
媒用四方弁Ｖ１〜Ｖ５と、液用四方弁５Ａ，５Ｂとが、
装置使用モードの切り換えとして、使用形態１の場合で
は前記の二採熱源モードと二放熱源モードとの切り換え
を行い、また、使用形態２の場合では前記の二冷却負荷
モードと二加熱負荷モードとの切り換えを行う使用モー
ド切換手段を構成する。
【００７６】〔別の実施形態〕 ・冷媒循環形態の切り換えを行う冷媒経路切換手段は、
前述の実施形態の如く５個の四方弁Ｖ１〜Ｖ５により構
成するに代えて、図１２に示す如く４個の四方弁Ｖ６〜
Ｖ９と２個の三方弁Ｖ１０，Ｖ１１との組み合わせによ
り構成してもよく、また、四方弁、三方弁、二方弁の適
宜組み合わせや、三方弁あるいは二方弁の複数個のみに
より構成してもよい。
【００７７】・蒸発器用の対液体熱交換器４Ａや凝縮器
用の対液体熱交換器４Ｂに対して供給する熱交換対象液
体Ｌの切り換えを行う手段は、前述の実施形態の如く２
個の四方弁５Ａ，５Ｂにより構成する代えて、三方弁や
二方弁を用いて構成するなど、種々の構成変更が可能で
ある。
【００７８】・蒸発器用の対液体熱交換器４Ａや凝縮器
用の対液体熱交換器４Ｂに供給する熱交換対象の液体Ｌ
は、水やブラインに限定されるものではなく、種々の液
体を対象とすることができ、また、対気体熱交換器３に
供給する気体Ｇも、空気に限定されるものではなく、種
々の気体を対象とすることができる。
【００７９】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするため符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】装置構成を示す回路図
【図２】第１循環形態の冷媒流れを示す回路図
【図３】第２循環形態の冷媒流れを示す回路図
【図４】第３循環形態の冷媒流れを示す回路図
【図５】第４循環形態の冷媒流れを示す回路図
【図６】第５循環形態の冷媒流れを示す回路図
【図７】第６循環形態の冷媒流れを示す回路図
【図８】第７循環形態の冷媒流れを示す回路図
【図９】第８循環形態の冷媒流れを示す回路図
【図１０】第１液送形態の液流れを示す回路図
【図１１】第２液送形態の液流れを示す回路図
【図１２】別実施形態を示す回路図
【符号の説明】
Ｇ 気体 ３ 対気体熱交換器 Ｌ 液体 ４Ａ 蒸発器用の対液体熱交換器 ４Ｂ 凝縮器用の対液体熱交換器 Ｅ 蒸発器 Ｃ 凝縮器 Ｖ１〜Ｖ５ 冷媒経路切換手段 Ｖ１〜Ｖ５，５Ａ，５Ｂ 使用モード切換手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25B 29/00 301 F25B 5/04 F25B 6/04 F25B 13/00 F25B 27/00 F25B 30/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱交換器として、冷媒と気体（Ｇ）を熱
    交換させる対気体熱交換器（３）と、冷媒を管路内通過
    させるのに対し熱交換対象の液体（Ｌ）を管路外通過さ
    せて、これら冷媒と液体（Ｌ）を管路壁を介して熱交換
    させる蒸発器用の対液体熱交換器（４Ａ）と、冷媒を管
    路外通過させるのに対し熱交換対象の液体（Ｌ）を管路
    内通過させて、これら冷媒と液体（Ｌ）を管路壁を介し
    て熱交換させる凝縮器用の対液体熱交換器（４Ｂ）とを
    設け、 冷媒循環形態の切り換えとして、 蒸発対象冷媒を前記対気体熱交換器（３）から前記蒸発
    器用の対液体熱交換器（４Ａ）の順に直列通流させて、
    これら対気体熱交換器（３）と蒸発器用の対液体熱交換
    器（４Ａ）を蒸発器（Ｅ）として機能させる第１循環形
    態と、 蒸発対象冷媒を前記蒸発器用の対液体熱交換器（４Ａ）
    から前記対気体熱交換器（３）の順に直列通流させて、
    これら蒸発器用の対液体熱交換器（４Ａ）と対気体熱交
    換器（３）を蒸発器（Ｅ）として機能させる第２循環形
    態と、 凝縮対象冷媒を前記対気体熱交換器（３）から前記凝縮
    器用の対液体熱交換器（４Ｂ）の順に直列通流させて、
    これら対気体熱交換器（３）と凝縮器用の対液体熱交換
    器（４Ｂ）を凝縮器（Ｃ）として機能させる第３循環形
    態と、 凝縮対象冷媒を前記凝縮器用の対液体熱交換器（４Ｂ）
    から前記対気体熱交換器（３）の順に直列通流させて、
    これら凝縮器用の対液体熱交換器（４Ｂ）と対気体熱交
    換器（３）を凝縮器（Ｃ）として機能させる第４循環形
    態との切り換えを行う冷媒経路切換手段（Ｖ１〜Ｖ５）
    を設けたヒートポンプ装置。
  2. 【請求項２】 前記冷媒経路切換手段（Ｖ１〜Ｖ５）
    は、 前記の第１及び第２循環形態の際、前記凝縮器用の対液
    体熱交換器（４Ｂ）に凝縮対象冷媒を通流させて、この
    凝縮器用の対液体熱交換器（４Ｂ）を凝縮器（Ｃ）とし
    て機能させ、且つ、前記の第３及び第４循環形態の際、
    前記蒸発器用の対液体熱交換器（４Ａ）に蒸発対象冷媒
    を通流させて、この蒸発器用の対液体熱交換器（４Ａ）
    を蒸発器（Ｅ）として機能させる構成としてある請求項
    １記載のヒートポンプ装置。
  3. 【請求項３】 装置使用モードの切り換えとして、 前記対気体熱交換器（３）及び前記蒸発器用の対液体熱
    交換器（４Ａ）を熱源側熱交換器とし、且つ、前記凝縮
    器用の対液体熱交換器（４Ｂ）を負荷側熱交換器とし
    て、前記の第１循環形態と第２循環形態とを選択的に実
    施する二採熱源モードと、 前記対気体熱交換器（３）及び前記凝縮器用の対液体熱
    交換器（４Ｂ）を熱源側熱交換器とし、且つ、前記蒸発
    器用の対液体熱交換器（４Ａ）を負荷側熱交換器とし
    て、前記の第３循環形態と第４循環形態とを選択的に実
    施する二放熱源モードとの切り換えを行う使用モード切
    換手段（Ｖ１〜Ｖ５，５Ａ，５Ｂ）を設けた請求項２記
    載のヒートポンプ装置。
  4. 【請求項４】 前記使用モード切換手段（Ｖ１〜Ｖ５，
    ５Ａ，５Ｂ）は、 前記の二採熱源モード又は二放熱源モードからの使用モ
    ード切り換えとして、熱源側熱交換器及び負荷側熱交換
    器の変更を伴わずに、前記冷媒経路切換手段（Ｖ１〜Ｖ
    ５）による冷媒循環形態の切り換えで、熱源側熱交換器
    としての前記対気体熱交換器（３）を蒸発器（Ｅ）とし
    て機能させる状態と凝縮器（Ｃ）として機能させる状態
    とに切り換えることが可能な構成としてある請求項３記
    載のヒートポンプ装置。
  5. 【請求項５】 装置使用モードの切り換えとして、 前記対気体熱交換器（３）及び前記蒸発器用の対液体熱
    交換器（４Ａ）を負荷側熱交換器とし、且つ、前記凝縮
    器用の対液体熱交換器（４Ｂ）を熱源側熱交換器とし
    て、前記の第１循環形態と第２循環形態とを選択的に実
    施する二冷却負荷モードと、 前記対気体熱交換器（３）及び前記凝縮器用の対液体熱
    交換器（４Ｂ）を負荷側熱交換器とし、且つ、前記蒸発
    器用の対液体熱交換器（４Ａ）を熱源側熱交換器とし
    て、前記の第３循環形態と第４循環形態とを選択的に実
    施する二加熱負荷モードとの切り換えを行う使用モード
    切換手段（Ｖ１〜Ｖ５，５Ａ，５Ｂ）を設けた請求項２
    記載のヒートポンプ装置。
  6. 【請求項６】 前記使用モード切換手段（Ｖ１〜Ｖ５，
    ５Ａ，５Ｂ）は、 前記の二冷却負荷モード又は二加熱負荷モードからの使
    用モード切り換えとして、熱源側熱交換器及び負荷側熱
    交換器の変更を伴わずに、前記冷媒経路切換手段（Ｖ１
    〜Ｖ５）による冷媒循環形態の切り換えで、負荷側熱交
    換器としての前記対気体熱交換器（３）を蒸発器（Ｅ）
    として機能させる状態と凝縮器（Ｃ）として機能させる
    状態とに切り換えることが可能な構成としてある請求項
    ５記載のヒートポンプ装置。
  7. 【請求項７】 前記蒸発器用の対液体熱交換器（４Ａ）
    及び前記凝縮器用の対液体熱交換器（４Ｂ）の夫々を負
    荷側熱交換器とし、且つ、前記対気体熱交換器（３）を
    熱源側熱交換器として、前記の第１〜第４の循環形態を
    選択的に実施する請求項２記載のヒートポンプ装置。
  8. 【請求項８】 前記冷媒経路切換手段（Ｖ１〜Ｖ５）
    は、冷媒循環形態の切り換えとして前記第１〜第４循環
    形態の切り換えに加え、 前記蒸発器用の対液体熱交換器（４Ａ）に対する冷媒通
    流を遮断して、前記対気体熱交換器（３）にのみ蒸発対
    象冷媒を通流させる第５循環形態と、 前記対気体熱交換器（３）に対する冷媒通流を遮断し
    て、前記蒸発器用の対液体熱交換器（４Ａ）にのみ蒸発
    対象冷媒を通流させる第６循環形態と、 前記凝縮器用の対液体熱交換器（４Ｂ）に対する冷媒通
    流を遮断して、前記対気体熱交換器（３）にのみ凝縮対
    象冷媒を通流させる第７循環形態と、 前記対気体熱交換器（３）に対する冷媒通流を遮断し
    て、前記凝縮器用の対液体熱交換器（４Ｂ）にのみ凝縮
    対象冷媒を通流させる第８循環形態との切り換えを行う
    構成としてある請求項１、２、３、４、５、６又は７記
    載のヒートポンプ装置。
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