JP3300188B2 - 圧縮式ヒートポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧縮式ヒートポンプに関
し、詳しくは、個別の採熱源により通流冷媒を加熱する
複数の採熱熱交換器を蒸発器としてを備え、膨張手段を
通過した蒸発対象冷媒を複数の前記採熱熱交換器に対し
直列に通流する複数採熱源の圧縮式ヒートポンプ、並び
に、個別の放熱源により通流冷媒を冷却する複数の放熱
熱交換器を凝縮器として備え、圧縮機から送られる凝縮
対象冷媒を複数の前記放熱熱交換器に対し直列に通流す
る複数放熱源の圧縮式ヒートポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような直列通流を行う圧縮式
ヒートポンプでは、図８に示すように、蒸発対象冷媒を
直列に通流（実線の矢印で示す流れ）する複数の採熱熱
交換器Ｎｅ１，Ｎｅ２、及び、凝縮対象冷媒を直列に通
流（破線の矢印で示す流れ）する複数の放熱熱交換器Ｎ
ｃ１，Ｎｃ２のいずれについても冷媒経路上で単に直列
接続する構成を採っており、複数の採熱熱交換器Ｎｅ
１，Ｎｅ２に対する冷媒直列通流の順序、並びに、複数
の放熱熱交換器Ｎｃ１，Ｎｃ２に対する冷媒直列通流の
順序は夫々、固定されていた。

【０００３】また、各採熱熱交換器Ｎｅ１，Ｎｅ２と使
用採熱源Ｇ１，Ｇ２との組み合わせや、各放熱熱交換器
Ｎｃ１，Ｎｃ２と使用放熱源Ｇ２，Ｇ１との組み合わせ
についても固定化されていた。図中、３は圧縮機、４は
膨張弁やキャピラリーチューブなどの膨張手段である。

【０００４】なお、四方弁等による冷媒循環方向の逆転
操作により、複数の熱源用熱交換器を採熱熱交換器（蒸
発器）Ｎｅ１，Ｎｅ２として機能させる採熱運転と、こ
れら複数の熱源用熱交換器を放熱熱交換器（凝縮器）Ｎ
ｃ１，Ｎｃ２として機能させる放熱運転との切り換え
（すなわち、上記の図８において実線に示す流れと破線
に示す流れとの切り換え）を行うものでは、冷媒循環方
向の逆転に伴い複数の熱源用熱交換器に対する冷媒直列
通流の順序が採熱運転時と放熱運転時とで逆転するが、
採熱運転において複数の採熱熱交換器Ｎｅ１，Ｎｅ２に
対する冷媒直列通流の順序が固定され、また、放熱運転
において複数の放熱熱交換器Ｎｃ１，Ｎｃ２に対する冷
媒直列通流の順序が固定されている点に変わりはない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、研究の結果、
冷媒の直列通流順序が固定されている従来の圧縮式ヒー
トポンプでは、各採熱源Ｇ１，Ｇ２の冷媒昇温効果（す
なわち、蒸発過程を経て飽和蒸気となっている冷媒を加
熱により昇温する効果、略言すれば、過熱度ｓｈの取得
効果）について見た場合、直列通流において最終順位の
採熱熱交換器Ｎｅ２で使用する採熱源Ｇ２の冷媒昇温効
果と、それよりも上流側の他の採熱熱交換器Ｎｅ１で使
用する採熱源Ｇ１の冷媒昇温効果との高低関係によっ
て、ヒートポンプ運転における冷媒の蒸発圧力ｐｅ，蒸
発温度ｔｅが異なるものとなる。

【０００６】そして、いずれかの採熱源Ｇ１，Ｇ２が種
々の原因により状況変化（例えば、採熱源の温度変化や
流量変化等）して、その冷媒昇温効果に変化を生じる場
合には、この冷媒昇温効果の変化により、最終順位の採
熱熱交換器Ｎｅ２で使用する採熱源Ｇ２の冷媒昇温効果
と、上流側の他の採熱熱交換器Ｎｅ１で使用する採熱源
Ｇ１の冷媒昇温効果との高低関係が変化することで、ヒ
ートポンプ運転における蒸発圧力ｐｅ，蒸発温度ｔｅが
変化するといったことが生じ、このため、蒸発圧力ｐ
ｅ，蒸発温度ｔｅの低下による成績係数ｃｏｐの低下を
来す場合があることが判明した。

【０００７】また、放熱源についても同様に、各放熱源
Ｇ２，Ｇ１の冷媒降温効果（すなわち、凝縮過程を経て
飽和液となっている冷媒を冷却により降温する効果、略
言すれば、過冷却度ｓｃの取得効果）について見た場
合、直列通流において最終順位の放熱熱交換器Ｎｃ２で
使用する放熱源Ｇ１の冷媒降温効果と、それよりも上流
側の他の放熱熱交換器Ｎｃ１で使用する放熱源Ｇ２の冷
媒降温効果との高低関係によって、ヒートポンプ運転に
おける冷媒の凝縮圧力ｐｃ，凝縮温度ｔｃが異なるもの
となる。

【０００８】そして、いずれかの放熱源Ｇ２，Ｇ１が種
々の原因により状況変化（例えば、放熱源の温度変化や
流量変化等）して、その冷媒降温効果に変化を生じる場
合には、この冷媒降温効果の変化により、最終順位の放
熱熱交換器Ｎｃ２で使用する放熱源Ｇ１の冷媒降温効果
と、上流側の他の放熱熱交換器Ｎｃ１で使用する放熱源
Ｇ２の冷媒降温効果との高低関係が変化することで、ヒ
ートポンプ運転における凝縮圧力ｐｃ，凝縮温度ｔｃが
変化するといったことが生じ、このため、凝縮圧力ｐ
ｃ，凝縮温度ｔｃの上昇による成績係数ｃｏｐの低下を
来す場合があることが判明した。

【０００９】以上の実情に対し、本発明の目的は次の通
りである。本発明の第１目的は、各採熱源の状況変化に
かかわらず、その時々の状況下で最大限の高成績係数運
転を可能にする点にある。本発明の第２目的は、一部採
熱源の状況悪化による成績係数の低下を防止する点にあ
る。本発明の第３目的は、検出手段の面での装置構成の
簡略化を可能にする点にある。本発明の第４目的は、各
採熱源の冷媒昇温効果の高低関係を正確に判定する点に
ある。本発明の第５目的は、各放熱源の状況変化にかか
わらず、その時々の状況下で最大限の高成績係数運転を
可能にする点にある。本発明の第６目的は、一部放熱源
の状況悪化による成績係数の低下を防止する点にある。
本発明の第７目的は、検出手段の面での装置構成の簡略
化を可能にする点にある。本発明の第８目的は、各放熱
源の冷媒降温効果の高低関係を正確に判定する点にあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】〔第１特徴構成〕 本発明の第１特徴構成は、個別の採熱源により通流冷媒
を加熱する複数の採熱熱交換器を蒸発器として備え、膨
張手段を通過した蒸発対象冷媒を複数の前記採熱熱交換
器に対し直列に通流する圧縮式ヒートポンプにおいて、
前記採熱源のうち冷媒昇温効果が最も高い状況にある最
有効の採熱源を判定する判定手段と、この判定手段の判
定結果に基づき、前記最有効の採熱源を使用採熱源とす
る採熱熱交換器が前記の直列通流において最終順位の採
熱熱交換器となるように、前記採熱熱交換器に対する冷
媒通流順序の変更を行う、又は、前記採熱熱交換器どう
しの間で使用採熱源を相互に交換する切換制御手段を設
け、 前記判定手段は、前記最有効の採熱源を判定すると
ともに、この最有効の採熱源との冷媒昇温効果の差が設
定差以上に大きい状況にある無効の採熱源を判定する構
成とし、 前記切換制御手段は、この判定結果に基づき、
前記最有効の採熱源を使用採熱源とする採熱熱交換器を
最終順位の採熱熱交換器とすることと、前記無効の採熱
源を使用採熱源とする採熱熱交換器を冷媒通流対象から
外すこととを行う構成としてあることにある。

【００１１】〔第２特徴構成〕 本発明の第２特徴構成は、上記第１特徴構成の実施にお
いて好適な構成を特定するものであり、前記判定手段
は、各採熱源の冷媒昇温効果の高低関係と、各採熱源の
温度との相関を用いて、各採熱源の温度の検出値から、
各採熱源の冷媒昇温効果の高低関係を判定する構成とし
てあることにある。

【００１２】〔第３特徴構成〕 本発明の第３特徴構成は、上記第１特徴構成の実施にお
いて好適な構成を特定するものであり、前記判定手段
は、各採熱源の冷媒昇温効果の高低関係と、各採熱源の
一種又は複数種の状態値と、各採熱源の流量との相関を
用いて、各採熱源の状態値及び流量の検出値から、各採
熱源の冷媒昇温効果の高低関係を判定する構成としてあ
ることにある。

【００１３】〔第４特徴構成〕 本発明の第４特徴構成は、個別の放熱源により通流冷媒
を冷却する複数の放熱熱交換器を凝縮器として備え、圧
縮機から送られる凝縮対象冷媒を複数の前記放熱熱交換
器に対し直列に通流する圧縮式ヒートポンプにおいて、
前記放熱源のうち冷媒降温効果が最も高い状況にある最
有効の放熱源を判定する判定手段と、この判定手段の判
定結果に基づき、前記最有効の放熱源を使用放熱源とす
る放熱熱交換器が前記の直列通流において最終順位の放
熱熱交換器となるように、前記放熱熱交換器に対する冷
媒通流順序の変更を行う、又は、前記放熱熱交換器どう
しの間で使用放熱源を相互に交換する切換制御手段を設
け、 前記判定手段は、前記最有効の放熱源を判定すると
ともに、この最有効の放熱源との冷媒降温効果の差が設
定差以上に大きい状況にある無効の放熱源を判定する構
成とし、 前記切換制御手段は、この判定結果に基づき、
前記最有効の放熱源を使用放熱源とする放熱熱交換器を
最終順位の放熱熱交換器とすることと、前記無効の放熱
源を使用放熱源とする放熱熱交換器を冷媒通流対象から
外すこととを行う構成と してあることにある。

【００１４】〔第５特徴構成〕 本発明の第５特徴構成は、上記第４特徴構成の実施にお
いて好適な構成を特定するものであり、前記判定手段
は、各放熱源の冷媒降温効果の高低関係と、各放熱源の
温度との相関を用いて、各放熱源の温度の検出値から、
各放熱源の冷媒降温効果の高低関係を判定する構成とし
てあることにある。

【００１５】〔第６特徴構成〕 本発明の第６特徴構成は、上記第４特徴構成の実施にお
いて好適な構成を特定するものであり、前記判定手段
は、各放熱源の冷媒降温効果の高低関係と、各放熱源の
一種又は複数種の状態値と、各放熱源の流量との相関を
用いて、各放熱源の状態値及び流量の検出値から、各放
熱源の冷媒降温効果の高低関係を判定する構成としてあ
ることにある。

【００１６】

【作用】〔第１特徴構成の作用〕 つまり、最終順位の採熱熱交換器で使用する採熱源の冷
媒昇温効果と、上流側の他の採熱熱交換器で使用する採
熱源の冷媒昇温効果との高低関係により、ヒートポンプ
運転における冷媒の蒸発圧力ｐｅ，蒸発温度ｔｅが異な
るものとなることについて研究した結果、採熱源のう
ち、最終順位の採熱熱交換器で使用する採熱源の冷媒昇
温効果が最も高い場合に、他の場合に比べ蒸発圧力ｐ
ｅ，蒸発温度ｔｅの高い運転が可能となることが判明し
た。

【００１７】すなわち、膨張手段を通過した蒸発対象冷
媒を複数の採熱熱交換器に対し直列に通流する形式で
は、最終順位の採熱熱交換器において、一定の蒸発圧力
ｐｅ，蒸発温度ｔｅのもとで冷媒蒸発を進行させて冷媒
を飽和蒸気に到らせることと、これに続き蒸発温度ｔｅ
から冷媒温度を上昇させて過熱度ｓｈを取得することと
を行い、これに対し、上流側の他の採熱熱交換器では、
最終順位の採熱熱交換器と等しい蒸発圧力ｐｅ，蒸発温
度ｔｅもとで、ある程度の乾き度ｘまで冷媒を蒸発させ
ることのみを行う形態となることから、このような直列
通流形式のヒートポンプ運転において適当な過熱度ｓｈ
を取得する場合の蒸発圧力ｐｅ，蒸発温度ｔｅは、最終
順位の採熱熱交換器で使用する採熱源の冷媒昇温効果
（過熱度ｓｈの取得効果）により異なるものとなる。

【００１８】そして、最終順位の採熱熱交換器について
見れば、蒸発圧力ｐｅ，蒸発温度ｔｅを一定に維持する
運転において、最終順位の採熱熱交換器で使用する採熱
源の冷媒昇温効果を変化させた場合に、その冷媒昇温効
果が高いほど取得過熱度ｓｈが大きくなることからも理
解されるように、一定の過熱度ｓｈを得るには、最終順
位の採熱熱交換器で使用する採熱源の冷媒昇温効果が高
いほど（すなわち、蒸発温度ｔｅからの過熱度ｓｈ分の
冷媒温度上昇（顕熱熱交換）をより効率的に行えるほ
ど）、蒸発圧力ｐｅ，蒸発温度ｔｅは高いものでよく、
このことから、各採熱熱交換器で使用する採熱源のう
ち、最終順位の採熱熱交換器で使用する採熱源の冷媒昇
温効果が最も高い場合に、他の場合に比べ蒸発圧力ｐ
ｅ，蒸発温度ｔｅの高い運転が可能となる。

【００１９】このことに着目して、本発明の第１特徴構
成では、採熱源のうち冷媒昇温効果が最も高い状況にあ
る最有効の採熱源を、採熱源状況の検出等による適当な
判定手法をもって判定手段に判定させ、そして、この判
定結果に基づき、切換制御手段により、最有効の採熱源
を使用採熱源とする採熱熱交換器が最終順位の採熱熱交
換器となるように、採熱熱交換器に対する冷媒通流順序
の変更を行うことで、又は、採熱熱交換器どうしの間で
使用採熱源を相互に交換することで、状況変化による各
採熱源の冷媒昇温効果の変化にかかわらず、その時々の
状況下で蒸発圧力ｐｅ，蒸発温度ｔｅの極力高い運転、
すなわち、成績係数ｃｏｐの極力高い運転を可能とす
る。

【００２０】そしてまた、最有効の採熱源を使用採熱源
とする採熱熱交換器を最終順位の採熱熱交換器とし、こ
れにより、蒸発圧力ｐｅ，蒸発温度ｔｅの極力高い運転
を実施する場合、上流側の他の採熱熱交換器で使用する
他の採熱源の冷媒昇温効果が最有効の採熱源に比べ過度
に小さいと、この上流側の他の採熱熱交換器では、冷媒
に対する作用温度が上記の蒸発温度ｔｅよりも低いもの
となって、乾き度ｘの増大とは逆に乾き度ｘの減少や過
冷却ｓｃが生じたり、また、乾き度ｘの増大はある程度
あるものの、これに比べ、この採熱熱交換器での圧力損
失によるエネルギ損失（換言すれば必要圧縮機仕事の増
大）の方が大きくなるといったことが生じ、これらが成
績係数ｃｏｐの低下要因となる。

【００２１】このことに着目して、本発明の第１特徴構
成では、最有効の採熱源の判定とともに、この最有効の
採熱源との冷媒昇温効果の差が設定差以上に大きい状況
にある無効の採熱源を判定手段に判定させ、そして、こ
の判定結果に基づき、最有効の採熱源を使用採熱源とす
る採熱熱交換器を最終順位の採熱熱交換器とすることに
加え、切換制御手段により、無効の採熱源を使用採熱源
とする採熱熱交換器を冷媒通流対象から外す（すなわ
ち、蒸発器としての対象から外す）ことで、上記の如き
成績係数ｃｏｐの低下要因を排除する。

【００２２】〔第２特徴構成の作用〕 採熱源の冷媒昇温効果は、採熱源の温度変化や流量変
化、あるいは、湿度変化（気体採熱源の場合）などによ
り変化するが、これら採熱源の状況変化のうち、一般に
は採熱源の温度変化が冷媒昇温効果を変化させる最も大
きな要因となることから、各採熱源の冷媒昇温効果の高
低関係と、各採熱源の温度との間には、近似的ではある
が特定の相関を認めることができる。

【００２３】したがって、この特定相関を用いれば、各
採熱源の温度から、各採熱源の冷媒昇温効果の高低関係
を判定することができ、また、このことは、各採熱源の
種別（すなわち、液体か気体か固体かの種別、また、液
体採熱源としての液体の種別、気体採熱源としての気体
の種別、固体採熱源としての固体の種別）が互いに異な
り、この種別の相違による冷媒昇温効果の差が各採熱源
にある場合についても、上記特定相関の把握上で各採熱
源の種別を加味して各採熱源の温度を見ることにより、
同様に可能である。

【００２４】このことに着目して、本発明の第２特徴構
成では、各採熱源の冷媒昇温効果の高低関係と、各採熱
源の温度との相関（上記の特定相関）を用いて、各採熱
源の温度の検出値から、各採熱源の冷媒昇温効果の高低
関係を判定手段に判定させ、これにより、各採熱源の中
から前記最有効の採熱源や前記無効の採熱源を判定手段
に判定させる。

【００２５】〔第３特徴構成の作用〕 前述の如く、採熱源の冷媒昇温効果は、採熱源の温度や
湿度の変化（すなわち、採熱源の状態値変化）により、
また、採熱源の流量変化により変化することから、各採
熱源の冷媒昇温効果の高低関係と、各採熱源の一種又は
複数種の状態値と、各採熱源の流量との間には、特定の
相関を認めることができる。

【００２６】したがって、この特定相関を用いれば、各
採熱源の状態値及び流量から、各採熱源の冷媒昇温効果
の高低関係を判定することができ、また、このことは、
前述の第２特徴構成の場合と同じく、各採熱源の種別が
互いに異なる場合についても同様に可能である。

【００２７】このことに着目して、本発明の第３特徴構
成では、各採熱源の冷媒昇温効果の高低関係と、各採熱
源の一種又は複数種の状態値と、各採熱源の流量との相
関（上記の特定相関）を用いて、各採熱源の状態値及び
流量の検出値から、各採熱源の冷媒昇温効果の高低関係
を判定手段に判定させ、これにより、各採熱源の中から
前記最有効の採熱源や前記無効の採熱源を判定手段に判
定させる。

【００２８】〔第４特徴構成の作用〕 つまり、最終順位の放熱熱交換器で使用する放熱源の冷
媒降温効果と、上流側の他の放熱熱交換器で使用する放
熱源の冷媒降温効果との高低関係により、ヒートポンプ
運転における冷媒の凝縮圧力ｐｃ，凝縮温度ｔｃが異な
るものとなることについて研究した結果、放熱源のう
ち、最終順位の放熱熱交換器で使用する放熱源の冷媒降
温効果が最も高い場合に、他の場合に比べ凝縮圧力ｐ
ｃ，凝縮温度ｔｃの低い運転が可能となることが判明し
た。

【００２９】すなわち、圧縮機から送られる凝縮対象冷
媒を複数の放熱熱交換器に対し直列に通流する形式で
は、最終順位の放熱熱交換器において、一定の凝縮圧力
ｐｃ，凝縮温度ｔｃのもとで冷媒凝縮を進行させて冷媒
を飽和液に到らせることと、これに続き凝縮温度ｔｃか
ら冷媒温度を低下させて過冷却度ｓｃを取得することと
を行い、これに対し、上流側の他の放熱熱交換器では、
最終順位の放熱熱交換器と等しい凝縮圧力ｐｃ，凝縮温
度ｔｃもとで、ある程度の湿り度ｍまで冷媒を凝縮させ
ることのみを行う形態となることから、このような直列
通流形式のヒートポンプ運転において適当な過冷却度ｓ
ｃを取得する場合の凝縮圧力ｐｃ，凝縮温度ｔｃは、最
終順位の放熱熱交換器で使用する放熱源の冷媒降温効果
（過冷却度ｓｃの取得効果）により異なるものとなる。

【００３０】そして、最終順位の放熱熱交換器について
見れば、凝縮圧力ｐｃ，凝縮温度ｔｃを一定に維持する
運転において、最終順位の放熱熱交換器で使用する放熱
源の冷媒降温効果を変化させた場合に、その冷媒降温効
果が高いほど取得過冷却度ｓｃが大きくなることからも
理解されるように、一定の過冷却度ｓｃを得るには、最
終順位の放熱熱交換器で使用する放熱源の冷媒降温効果
が高いほど（すなわち、凝縮温度ｔｃからの過冷却度ｓ
ｃ分の冷媒温度低下（顕熱熱交換）をより効率的に行え
るほど）、凝縮圧力ｐｃ，凝縮温度ｔｃは低いものでよ
く、このことから、各放熱熱交換器で使用する放熱源の
うち、最終順位の放熱熱交換器で使用する放熱源の冷媒
降温効果が最も高い場合に、他の場合に比べ凝縮圧力ｐ
ｃ，凝縮温度ｔｃの低い運転が可能となる。

【００３１】このことに着目して、本発明の第４特徴構
成では、放熱源のうち冷媒降温効果が最も高い状況にあ
る最有効の放熱源を、放熱源状況の検出等による適当な
判定手法をもって判定手段に判定させ、そして、この判
定結果に基づき、切換制御手段により、最有効の放熱源
を使用放熱源とする放熱熱交換器が最終順位の放熱熱交
換器となるように、放熱熱交換器に対する冷媒通流順序
の変更を行うことで、又は、放熱熱交換器どうしの間で
使用放熱源を相互に交換することで、状況変化による各
放熱源の冷媒降温効果の変化にかかわらず、その時々で
凝縮圧力ｐｃ，凝縮温度ｔｃの極力低い運転、すなわ
ち、成績係数ｃｏｐの極力高い運転を可能とする。

【００３２】そしてまた、最有効の放熱源を使用放熱源
とする放熱熱交換器を最終順位の放熱熱交換器とし、こ
れにより、凝縮圧力ｐｃ，凝縮温度ｔｃの極力低い運転
を実施する場合、上流側の他の放熱熱交換器で使用する
他の放熱源の冷媒降温効果が最有効の放熱源に比べ過度
に小さいと、この上流側の他の放熱熱交換器では、冷媒
に対する作用温度が上記の凝縮温度ｔｃよりも高いもの
となって、湿り度ｍの増大とは逆に湿り度ｍの減少や過
熱ｓｈが生じたり、また、湿り度ｍの増大はある程度あ
るものの、これに比べ、この放熱熱交換器での圧力損失
によるエネルギ損失（換言すれば必要圧縮機仕事の増
大）の方が大きくなるといったことが生じ、これらが成
績係数ｃｏｐの低下要因となる。

【００３３】このことに着目して、本発明の第４特徴構
成では、最有効の放熱源の判定とともに、この最有効の
放熱源との冷媒降温効果の差が設定差以上に大きい状況
にある無効の放熱源を判定手段に判定させ、そして、こ
の判定結果に基づき、最有効の放熱源を使用放熱源とす
る放熱熱交換器を最終順位の放熱熱交換器とすることに
加え、切換制御手段により、無効の放熱源を使用放熱源
とする放熱熱交換器を冷媒通流対象から外す（すなわ
ち、凝縮器としての対象から外す）ことで、上記の如き
成績係数ｃｏｐの低下要因を排除する。

【００３４】〔第５特徴構成の作用〕 放熱源の冷媒降温効果は、放熱源の温度変化や流量変
化、あるいは、湿度変化（気体放熱源の場合）などによ
り変化するが、これら放熱源の状況変化のうち、一般に
は放熱源の温度変化が冷媒降温効果を変化させる最も大
きな要因となることから、各放熱源の冷媒降温効果の高
低関係と、各放熱源の温度との間には、近似的ではある
が特定の相関を認めることができる。

【００３５】したがって、この特定相関を用いれば、各
放熱源の温度から、各放熱源の冷媒降温効果の高低関係
を判定することができ、また、このことは、各放熱源の
種別（すなわち、液体か気体か固体かの種別、また、液
体放熱源としての液体の種別、気体放熱源としての気体
の種別、固体放熱源としての固体の種別）が互いに異な
り、この種別の相違による冷媒降温効果の差が各放熱源
にある場合についても、上記特定相関の把握上で各放熱
源の種別を加味して各放熱源の温度を見ることにより、
同様に可能である。

【００３６】このことに着目して、本発明の第５特徴構
成では、各放熱源の冷媒降温効果の高低関係と、各放熱
源の温度との相関（上記の特定相関）を用いて、各放熱
源の温度の検出値から、各放熱源の冷媒降温効果の高低
関係を判定手段に判定させ、これにより、各放熱源の中
から前記最有効の放熱源や前記無効の放熱源を判定手段
に判定させる。

【００３７】〔第６特徴構成の作用〕 前述の如く、放熱源の冷媒降温効果は、放熱源の温度や
湿度の変化（すなわち、放熱源の状態値変化）により、
また、放熱源の流量変化により変化することから、各放
熱源の冷媒降温効果の高低関係と、各放熱源の一種又は
複数種の状態値と、各放熱源の流量との間には、特定の
相関を認めることができる。

【００３８】したがって、この特定相関を用いれば、各
放熱源の状態値及び流量から、各放熱源の冷媒降温効果
の高低関係を判定することができ、また、このことは、
前述の第５特徴構成の場合と同じく、各放熱源の種別が
互いに異なる場合についても同様に可能である。

【００３９】このことに着目して、本発明の第６特徴構
成では、各放熱源の冷媒降温効果の高低関係と、各放熱
源の一種又は複数種の状態値と、各放熱源の流量との相
関（上記の特定相関）を用いて、各放熱源の状態値及び
流量の検出値から、各放熱源の冷媒降温効果の高低関係
を判定手段に判定させ、これにより、各放熱源の中から
前記最有効の放熱源や前記無効の放熱源を判定手段に判
定させる。

【００４０】

【発明の効果】〔第１特徴構成の効果〕 本発明の第１特徴構成によれば、各採熱源の状況変化に
かかわらず，その時々で最大限の高成績係数運転を行え
ることにより、省エネを効果的に達成でき、また、凝縮
器側で高い加熱能力を安定的に得ることができる。

【００４１】また、最有効の採熱源との冷媒昇温効果の
差が設定差以上に大きい状況にある無効の採熱源を用い
ることによる成績係数の低下を防止でき、これにより、
最有効の採熱源を使用採熱源とする採熱熱交換器を最終
順位の採熱熱交換器とすることによる蒸発圧力，蒸発温
度の上昇と相まって、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】〔第２特徴構成の効果〕 本発明の第２特徴構成によれば、採熱源温度の検出が容
易であること、及び、採熱源温度の検出のみにより最有
効の採熱源や無効の採熱源を判定できることから、検出
手段の面で装置構成が簡略となる。

【００４３】〔第３特徴構成の効果〕 本発明の第３特徴構成によれば、各採熱源の一種又は複
数種の状態値の検出値と、各採熱源の流量の検出値とを
用いて、各採熱源の冷媒昇温効果の高低関係を判定する
から、最有効の採熱源や無効の採熱源を正確に判定で
き、これにより、前述の第１特徴構成の効果を確実に得
ることができる。

【００４４】〔第４特徴構成の効果〕 本発明の第４特徴構成によれば、各放熱源の状況変化に
かかわらず，その時々で最大限の高成績係数運転を行え
ることにより、省エネを効果的に達成でき、また、蒸発
器側で高い冷却能力を安定的に得ることができる。

【００４５】また、最有効の放熱源との冷媒降温効果の
差が設定差以上に大きい状況にある無効の放熱源を用い
ることによる成績係数の低下を防止でき、これにより、
最有効の放熱源を使用放熱源とする放熱熱交換器を最終
順位の放熱熱交換器とすることによる凝縮圧力，凝縮温
度の低下と相まって、成績係数の向上を一層効果的に達
成することができる。

【００４６】〔第５特徴構成の効果〕 本発明の第５特徴構成によれば、放熱源温度の検出が容
易であること、及び、放熱源温度の検出のみにより最有
効の放熱源や無効の放熱源を判定できることから、検出
手段の面で装置構成が簡略となる。

【００４７】〔第６特徴構成の効果〕 本発明の第６特徴構成によれば、各放熱源の一種又は複
数種の状態値の検出値と、各放熱源の流量の検出値とを
用いて、各放熱源の冷媒降温効果の高低関係を判定する
から、最有効の放熱源や無効の放熱源を正確に判定で
き、これにより、前述の第４特徴構成の効果を確実に得
ることができる。

【００４８】

【実施例】図１において、１は冷暖房対象域の加熱（暖
房）や冷却（冷房）、あるいは、物品の加熱や冷却など
に用いる出力熱交換器、２Ａ，２Ｂは第１及び第２の熱
源熱交換器であり、これら出力熱交換器１及び熱源熱交
換器２Ａ，２Ｂは、圧縮機３及び膨張弁４（あるいはキ
ャピラリーチューブ）等とともに圧縮式ヒートポンプを
構成する。

【００４９】第１熱源熱交換器２Ａは、空気Ｇ１を採熱
源ないし放熱源とする空気・冷媒熱交換器であり、この
第１熱源熱交換器２Ａで用いる空気Ｇ１としては、外気
や、冷暖房対象域からの排気、あるいは、太陽熱集熱器
等の加熱手段を通過させた加熱空気や、散水冷却器等の
冷却手段を通過させた冷却空気などを適用できる。

【００５０】一方、第２熱源熱交換器２Ｂは水Ｇ２を採
熱源ないし放熱源とする水・冷媒熱交換器であり、この
第２熱源熱交換器２Ｂで用いる水Ｇ２としては、河川
水、井水、海水、生活排水や工場排水、あるいは、太陽
熱集熱器等の加熱手段を通過させた加熱水や加熱ブライ
ン、冷却塔等の冷却手段を通過させた冷却水や冷却ブラ
イン、あるいはまた、蓄熱手段により温熱や冷熱を蓄熱
した蓄熱水や蓄熱ブラインなどを適用できる。

【００５１】また、これら採・放熱源としての空気Ｇ１
や水Ｇ２は、ファン５やポンプ６等により熱源熱交換器
２Ａ，２Ｂに対し強制供給する形態、あるいは、自然対
流により熱源熱交換器２Ａ，２Ｂに接触させる形態のい
ずれを採用してもよい。

【００５２】７は冷媒の循環方向を切り換える四方弁で
あり、この冷媒循環方向の切り換えにより採熱運転と放
熱運転の切り換えを行い、採熱運転（図中、実線の矢印
で示す冷媒流れ）では、出力熱交換器１を凝縮器として
加熱作用させるとともに、第１及び第２熱源熱交換器２
Ａ，２Ｂの両方ないし一方を蒸発器として採熱作用さ
せ、これに対し、放熱運転（図中、破線で示す冷媒流
れ）では、出力熱交換器１を蒸発器として冷却作用させ
るとともに、第１及び第２熱源熱交換器２Ａ，２Ｂの両
方ないし一方を凝縮器として放熱作用させる。

【００５３】つまり、採熱運転（換言すれば加熱運転）
では、第１及び第２熱源熱交換器２Ａ，２Ｂが個別の採
熱源（すなわち、空気採熱源Ｇ１と水採熱源Ｇ２）によ
り通流冷媒（膨張弁４を通過した蒸発対象冷媒）を加熱
する採熱熱交換器となり、放熱運転（換言すれば冷却運
転）では、第１及び第２熱源熱交換器２Ａ，２Ｂが個別
の放熱源（空気放熱源Ｇ１と水放熱源Ｇ２）により通流
冷媒（圧縮機３から吐出された凝縮対象冷媒）を冷却す
る放熱熱交換器となる。

【００５４】Ｖ１〜Ｖ４は、採熱運転及び放熱運転の夫
々において第１及び第２熱源熱交換器２Ａ，２Ｂに対す
る冷媒通流形態を切り換える三方弁であり、これら三方
弁Ｖ１〜Ｖ４の切り換え操作により、下記第１〜第４通
流形態の選択を可能にしてある。

【００５５】第１通流形態；図２の（イ）に示す如く、
採熱運転では蒸発対象冷媒を第１熱源熱交換器２Ａから
第２熱源熱交換器２Ｂの順に直列に通流（実線の矢印）
し、放熱運転では逆に凝縮対象冷媒を第２熱源熱交換器
２Ｂから第１熱源熱交換器２Ａの順に直列に通流（破線
の矢印）する。

【００５６】第２通流形態；図２の（ロ）に示す如く、
採熱運転では蒸発対象冷媒を第２熱源熱交換器２Ｂから
第１熱源熱交換器２Ａの順に直列に通流（実線の矢印）
し、放熱運転では逆に凝縮対象冷媒を第１熱源熱交換器
２Ａから第２熱源熱交換器２Ｂの順に直列に通流（破線
の矢印）する。

【００５７】第３通流形態；図２の（ハ）に示す如く、
採熱運転（実線の矢印）及び放熱運転（破線の矢印）の
夫々において、第２熱源熱交換器２Ｂを冷媒通流対象か
ら外し、第１熱源熱交換器２Ａにのみ冷媒を通流する。

【００５８】第４通流形態；図２の（ニ）に示す如く、
第３通流形態とは逆に、採熱運転（実線の矢印）及び放
熱運転（破線の矢印）の夫々において、第１熱源熱交換
器２Ａを冷媒通流対象から外し、第２熱源熱交換器２Ｂ
にのみ冷媒を通流する。

【００５９】他方、８Ｐは冷媒の蒸発圧力に等しい蒸発
器出口圧力ｐｅ（すなわち、圧縮機３が吸入する低圧蒸
気冷媒の圧力）を検出する冷媒圧力検出器、８Ｔは冷媒
の蒸発温度ｔｅと過熱度ｓｈとの和に等しい蒸発器出口
温度ｔｅ’（すなわち、圧縮機３が吸入する低圧蒸気冷
媒の温度を検出する冷媒温度検出器、９Ａは採熱源ない
し放熱源としての空気Ｇ１の温度ｔ１を検出する空気側
検出器、９Ｂは採熱源ないし放熱源としての水Ｇ２の温
度ｔ２を検出する水側検出器であり、１０は各検出器８
Ｐ，８Ｔ，９Ａ，９Ｂの検出結果や、適当な検出手段に
より検出する出力熱交換器１の熱負荷などに応じヒート
ポンプ運転を制御する制御器である。

【００６０】この制御器１０は基本制御として、運転モ
ード指令に応じ四方弁７の切り換え操作により採熱運転
と放熱運転との切り換えを行い、また、採熱運転と放熱
運転との夫々において出力熱交換器１の熱負荷に応じ圧
縮機３の出力を調整し、かつ、冷媒圧力検出器８Ｐによ
る検出圧力ｐｅと冷媒温度検出器８Ｔによる検出温度ｔ
ｅ’とから演算する過熱度ｓｈが目標過熱度になるよう
に、膨張弁４の絞り度を調整する。

【００６１】なお、過熱度ｓｈは、冷媒圧力検出器８Ｐ
による検出圧力ｐｅ（蒸発圧力）のもとでの飽和蒸気冷
媒の温度（蒸発温度ｔｅ）と、冷媒温度検出器８Ｔによ
る検出温度ｔｅ’（蒸発器出口温度）との差（ｓｈ＝ｔ
ｅ’−ｔｅ）として演算される。

【００６２】また、制御器１０は上記の基本制御ととも
に、採熱運転では次記の如き「採熱源状況による基本発
停」、「冷媒昇温効果の比較判定」、及び、「蒸発対象
冷媒の通流形態切換」の各制御（図３のフローチャート
参照）を実行し、放熱運転では次記の如き「放熱源状況
による基本発停」、「冷媒降温効果の比較判定」、及
び、「凝縮対象冷媒の通流形態切換」の各制御（図４の
フローチャート参照）を実行する。

【００６３】（採熱運転） 「採熱源状況による基本発停」 設定された下限蒸発圧力，下限蒸発温度を実行の蒸発圧
力ｐｅ，蒸発温度ｔｅとした場合の第１熱源熱交換器２
Ａでの空気採熱源Ｇ１の冷媒加熱能力ＨＱ１と、その空
気採熱源Ｇ１の温度ｔ１との相関Ｒ１を用いて、空気側
検出器９Ａの検出温度ｔ１から、下限蒸発圧力，下限蒸
発温度を実行の蒸発圧力ｐｅ，蒸発温度ｔｅとした場合
の現状における第１熱源熱交換器２Ａでの空気採熱源Ｇ
１の冷媒加熱能力ＨＱ１を演算する。

【００６４】また同様に、下限蒸発圧力，下限蒸発温度
を実行の蒸発圧力ｐｅ，蒸発温度ｔｅとした場合の第２
熱源熱交換器２Ｂでの水採熱源Ｇ２の冷媒加熱能力ＨＱ
２と、その水採熱源Ｇ２の温度ｔ２との相関Ｒ２を用い
て、水側検出器９Ｂの検出温度ｔ２から、下限蒸発圧
力，下限蒸発温度を実行の蒸発圧力ｐｅ，蒸発温度ｔｅ
とした場合の現状における第２熱源熱交換器２Ｂでの水
採熱源Ｇ２の冷媒加熱能力ＨＱ２を演算する。

【００６５】そして、演算した各採熱源Ｇ１，Ｇ２の冷
媒加熱能力ＨＱ１，ＨＱ２の和と、下限蒸発圧力，下限
蒸発温度を実行の蒸発圧力ｐｅ，蒸発温度ｔｅとした場
合の第１及び第２熱源熱交換器２Ａ，２Ｂの全体として
の設定必要加熱能力ＨＱＱとを比較し、演算した各採熱
源Ｇ１，Ｇ２の冷媒加熱能力ＨＱ１，ＨＱ２の和が上記
の設定必要加熱能力ＨＱＱ未満（ＨＱ１＋ＨＱ２＜ＨＱ
Ｑ）のときには、圧縮機３を停止してヒートポンプ運転
を停止する。また、演算した各採熱源Ｇ１，Ｇ２の冷媒
加熱能力ＨＱ１，ＨＱ２の和が上記の設定必要加熱能力
ＨＱＱ以上（ＨＱ１＋ＨＱ２≧ＨＱＱ）のときには、ヒ
ートポンプ運転を実施継続する。

【００６６】「冷媒昇温効果の比較判定」 各熱源熱交換器２Ａ，２Ｂでの各採熱源（空気採熱源Ｇ
１と水採熱源Ｇ２）の冷媒昇温効果ＨＴ１，ＨＴ２（す
なわち、蒸発過程を経て飽和蒸気となっている冷媒を加
熱により昇温する効果、換言すれば過熱度ｓｈの取得効
果）の高低関係と、各採熱源Ｇ１，Ｇ２の温度ｔ１，ｔ
２との相関Ｒ３を用いて、空気側検出器９Ａの検出温度
ｔ１と水側検出器９Ｂの検出温度ｔ２とから、各熱源熱
交換器２Ａ，２Ｂでの各採熱源Ｇ１，Ｇ２の冷媒昇温効
果ＨＴ１，ＨＴ２の高低関係を判定する。

【００６７】そして、この高低関係の判定において、各
採熱源Ｇ１，Ｇ２のうち、冷媒昇温効果ＨＴがより高い
状況にある最有効の採熱源を判定するとともに、この最
有効採熱源の冷媒昇温効果（すなわち、ＨＴ１＞ＨＴ２
の場合はＨＴ１，ＨＴ１≦ＨＴ２の場合はＨＴ２）と設
定された下限冷媒昇温効果ＨＴＴとを比較し、最有効採
熱源の冷媒昇温効果ＨＴ１ないしＨＴ２が下限冷媒昇温
効果ＨＴＴ未満（＜ＨＴＴ）のときには、圧縮機３を停
止してヒートポンプ運転を停止する。

【００６８】また、最有効採熱源の冷媒昇温効果ＨＴ１
ないしＨＴ２が下限冷媒昇温効果ＨＴＴ以上（≧ＨＴ
Ｔ）のときには、冷媒昇温効果ＨＴがより低い状況にあ
る他方の採熱源と最有効採熱源との冷媒昇温効果ＨＴの
差（すなわち、ＨＴ１＞ＨＴ２の場合はＨＴ１−ＨＴ
２，ＨＴ１≦ＨＴ２の場合はＨＴ２−ＨＴ１）が設定差
ΔＨＴ以上であるか否かを判定し、最有効採熱源との冷
媒昇温効果ＨＴの差が設定差ΔＨＴ以上であるとき、そ
の他方の採熱源を成績係数ｃｏｐの低下要因となる無効
の採熱源と判定する。

【００６９】「蒸発対象冷媒の通流形態切換」 上記の如き最有効の採熱源と無効の採熱源との判定結果
に応じて下記ａ〜ｄの通流形態切換を行う。 ａ．空気採熱源Ｇ１が前記最有効の採熱源で、かつ、水
採熱源Ｇ２が前記無効の採熱源に当たらない場合（すな
わち、ＨＴ１＞ＨＴ２、かつ、ＨＴ２≧ＨＴ１−ΔＨ
Ｔ）には、三方弁Ｖ１〜Ｖ４の切り換えにより、第２熱
源熱交換器２Ｂから第１熱源熱交換器２Ａの順で蒸発対
象冷媒を直列に通流する前記の第２通流形態（図２の
（ロ）の実線の矢印）を採る。なお、図５の（イ）は、
この際のヒートポンプ・サイクルを示す圧力ｐ・比エン
タルピｈ線図（モリエル線図）であり、Δｘは各熱源熱
交換器２Ａ，２Ｂでの乾き度ｘの変化量を示す。

【００７０】ｂ．空気採熱源Ｇ１が最有効の採熱源で、
かつ、水採熱源Ｇ２が無効の採熱源である場合（すなわ
ち、ＨＴ１＞ＨＴ２、かつ、ＨＴ２＜ＨＴ１−ΔＨＴ）
には、三方弁Ｖ１〜Ｖ４の切り換えにより、第２熱源熱
交換器２Ｂを冷媒通流対象から外して第１熱源熱交換器
２Ａにのみ蒸発対象冷媒を通流する前記の第３通流形態
（図２の（ハ）の実線の矢印）を採る。

【００７１】ｃ．水採熱源Ｇ２が最有効の採熱源で、か
つ、空気採熱源Ｇ１が無効の採熱源に当たらない場合
（すなわち、ＨＴ２＞ＨＴ１、かつ、ＨＴ１≧ＨＴ２−
ΔＨＴ）には、三方弁Ｖ１〜Ｖ４の切り換えにより、第
１熱源熱交換器２Ａから第２熱源熱交換器２Ｂの順で蒸
発対象冷媒を直列に通流する前記の第１通流形態（図２
の（イ）の実線の矢印）を採る。なお、図５の（ロ）
は、この際のヒートポンプ・サイクルを示す圧力ｐ・比
エンタルピｈ線図（モリエル線図）である。

【００７２】ｄ．水採熱源Ｇ２が最有効の採熱源で、か
つ、空気採熱源Ｇ１が無効の採熱源である場合（すなわ
ち、ＨＴ２＞ＨＴ１、かつ、ＨＴ１＜ＨＴ２−ΔＨＴ）
には、三方弁Ｖ１〜Ｖ２の切り換えにより、第１熱源熱
交換器２Ａを冷媒通流対象から外して第２熱源熱交換器
２Ｂにのみ蒸発対象冷媒を通流する前記の第４通流形態
（図２の（ニ）の実線の矢印）を採る。

【００７３】すなわち、この「蒸発対象冷媒の通流形態
切換」では、前記の「冷媒昇温効果の比較判定」におけ
る判定結果に基づき、採熱源Ｇ１，Ｇ２のうちで冷媒昇
温効果ＨＴが最も高い状況にある最有効の採熱源を使用
採熱源とする採熱熱交換器が蒸発対象冷媒の直列通流に
おいて最終順位の採熱熱交換器となるように、採熱熱交
換器２Ａ，２Ｂに対する冷媒通流順序の変更を行い、ま
た、この最有効の採熱源との冷媒昇温効果ＨＴの差が設
定差ΔＨＴ以上に大きい状況にある無効の採熱源を使用
採熱源とする採熱熱交換器を冷媒通流対象から外すよう
にしてある。

【００７４】以上要するに、本実施例において採熱運転
の場合、制御器１０は、採熱源Ｇ１，Ｇ２のうち冷媒昇
温効果ＨＴが最も高い状況にある最有効の採熱源を判定
するとともに、この最有効の採熱源との冷媒昇温効果Ｈ
Ｔの差が設定差ΔＨＴ以上に大きい状況にある無効の採
熱源を判定する判定手段Ｘを構成する。

【００７５】また、制御器１０と三方弁Ｖ１〜Ｖ４は、
この判定手段の判定結果に基づき、最有効の採熱源を使
用採熱源とする採熱熱交換器が直列通流において最終順
位の採熱熱交換器となるように、採熱熱交換器２Ａ，２
Ｂに対する冷媒通流順序を変更するとともに、無効の採
熱源を使用採熱源とする採熱熱交換器を冷媒通流対象か
ら外す切換制御手段Ｙを構成する。

【００７６】そして、上記の判定手段Ｘは、各採熱源Ｇ
１，Ｇ２の冷媒昇温効果ＨＴ１，ＨＴ２の高低関係と、
各採熱源Ｇ１，Ｇ２の温度ｔ１，ｔ２との相関Ｒ３を用
いて、各採熱源Ｇ１，Ｇ２の温度ｔ１，ｔ２の検出値か
ら、各採熱源Ｇ１，Ｇ２の冷媒昇温効果ＨＴの高低関係
を判定する構成としてある。

【００７７】（放熱運転） 「放熱源状況による基本発停」 設定された上限凝縮圧力，上限凝縮温度を実行の凝縮圧
力ｐｃ，凝縮温度ｔｃとした場合の第１熱源熱交換器２
Ａでの空気放熱源Ｇ１の冷媒冷却能力ＬＱ１と、その空
気放熱源Ｇ１の温度ｔ２との相関Ｒ４を用いて、空気側
検出器９Ａの検出温度ｔ１から、上限凝縮圧力，上限凝
縮温度を実行の凝縮圧力ｐｃ，凝縮温度ｔｃとした場合
の現状における第１熱源熱交換器２Ａでの空気放熱源Ｇ
１の冷媒冷却能力ＬＱ１を演算する。

【００７８】また同様に、上限凝縮圧力，上限凝縮温度
を実行の凝縮圧力ｐｃ，凝縮温度ｔｃとした場合の第２
熱源熱交換器２Ｂでの水放熱源Ｇ２の冷媒冷却能力ＬＱ
２と、その水放熱源Ｇ２の温度ｔ２との相関Ｒ５を用い
て、水側検出器９Ｂの検出温度ｔ２から、上限凝縮圧
力，上限凝縮温度を実行の凝縮圧力ｐｃ，凝縮温度ｔｃ
とした場合の現状における第２熱源熱交換器２Ｂでの水
放熱源Ｇ２の冷媒冷却能力ＬＱ２を演算する。

【００７９】そして、演算した各放熱源Ｇ１，Ｇ２の冷
媒冷却能力ＬＱ１，ＬＱ２の和と、上限凝縮圧力，上限
凝縮温度を実行の凝縮圧力ｐｃ，凝縮温度ｔｃとした場
合の第１及び第２熱源熱交換器２Ａ，２Ｂの全体として
の設定必要冷却能力ＬＱＱとを比較し、演算した各放熱
源Ｇ１，Ｇ２の冷媒冷却能力ＬＱ１，ＬＱ２の和が上記
の設定必要冷却能力ＬＱＱ未満（ＬＱ１＋ＬＱ２＜ＬＱ
Ｑ）のときには、圧縮機３を停止してヒートポンプ運転
を停止する。また、演算した各放熱源Ｇ１，Ｇ２の冷媒
冷却能力ＬＱ１，ＬＱ２の和が上記の設定必要冷却能力
ＬＱＱ以上（ＬＱ１＋ＬＱ２≧ＬＱＱ）のときには、ヒ
ートポンプ運転を実施継続する。

【００８０】「冷媒降温効果の比較判定」 各熱源熱交換器２Ａ，２Ｂでの各放熱源（空気放熱源Ｇ
１と水放熱源Ｇ２）の冷媒降温効果ＬＴ１，ＬＴ２（す
なわち、凝縮過程を経て飽和液となっている冷媒を冷却
により降温する効果、換言すれば過冷却度ｓｃの取得効
果）の高低関係と、各放熱源Ｇ１，Ｇ２の温度ｔ１，ｔ
２との相関Ｒ６を用いて、空気側検出器９Ａの検出温度
ｔ１と水側検出器９Ｂの検出温度ｔ２とから、各熱源熱
交換器２Ａ，２Ｂでの各放熱源Ｇ１，Ｇ２の冷媒降温効
果ＬＴ１，ＬＴ２の高低関係を判定する。

【００８１】そして、この高低関係の判定において、各
放熱源Ｇ１，Ｇ２のうち、冷媒降温効果ＬＴがより高い
状況にある最有効の放熱源を判定するとともに、この最
有効放熱源の冷媒降温効果（すなわち、ＬＴ１＞ＬＴ２
の場合はＬＴ１，ＬＴ１≦ＬＴ２の場合はＬＴ２）と設
定された下限冷媒降温効果ＬＴＴとを比較し、最有効放
熱源の冷媒降温効果ＬＴ１ないしＬＴ２が下限冷媒降温
効果ＬＴＴ未満（＜ＬＴＴ）のときには、圧縮機３を停
止してヒートポンプ運転を停止する。

【００８２】また、最有効放熱源の冷媒降温効果ＬＴ１
ないしＬＴ２が下限冷媒降温効果ＬＴＴ以上（≧ＬＴ
Ｔ）のときには、冷媒降温効果ＬＴがより低い状況にあ
る他方の放熱源と最有効放熱源との冷媒降温効果ＬＴの
差（すなわち、ＬＴ１＞ＬＴ２の場合はＬＴ１−ＬＴ
２，ＬＴ１≦ＬＴ２の場合はＬＴ２−ＬＴ１）が設定差
ΔＬＴ以上であるか否かを判定し、最有効放熱源との冷
媒降温効果ＬＴの差が設定差ΔＬＴ以上であるとき、そ
の他方の放熱源を成績係数ｃｏｐの低下要因となる無効
の放熱源と判定する。

【００８３】「凝縮対象冷媒の通流形態切換」 上記の如き最有効の放熱源と無効の放熱源との判定結果
に応じて下記ｅ〜ｈの通流形態切換を行う。 ｅ．空気放熱源Ｇ１が前記最有効の放熱源で、かつ、水
放熱源Ｇ２が前記無効の放熱源に当たらない場合（すな
わち、ＬＴ１＞ＬＴ１、かつ、ＬＴ２≧ＬＴ１−ΔＬ
Ｔ）には、三方弁Ｖ１〜Ｖ４の切り換えにより、第２熱
源熱交換器２Ｂから第１熱源熱交換器２Ａの順で凝縮対
象冷媒を直列に通流する前記の第１通流形態（図２の
（イ）の破線の矢印）を採る。なお、図６の（イ）は、
この際のヒートポンプ・サイクルを示す圧力ｐ・比エン
タルピｈ線図（モリエル線図）であり、Δｍは各熱源熱
交換器２Ａ，２Ｂでの湿り度ｍ（＝１−ｘ）の変化量を
示す。

【００８４】ｆ．空気放熱源Ｇ１が最有効の放熱源で、
かつ、水放熱源Ｇ２が無効の放熱源である場合（すなわ
ち、ＬＴ１＞ＬＴ２、かつ、ＬＴ２＜ＬＴ１−ΔＬＴ）
には、三方弁Ｖ１〜Ｖ４の切り換えにより、第２熱源熱
交換器２Ｂを冷媒通流対象から外して第１熱源熱交換器
２Ａにのみ凝縮対象冷媒を通流する前記の第３通流形態
（図２の（ハ）の破線の矢印）を採る。

【００８５】ｇ．水放熱源Ｇ２が最有効の放熱源で、か
つ、空気放熱源Ｇ１が無効の放熱源に当たらない場合
（すなわち、ＬＴ２＞ＬＴ１、かつ、ＬＴ１≧ＬＴ２−
ΔＬＴ）には、三方弁Ｖ１〜Ｖ４の切り換えにより、第
１熱源熱交換器２Ａから第２熱源熱交換器２Ｂの順で凝
縮対象冷媒を直列に通流する前記の第２通流形態（図２
の（ロ）の破線の矢印）を採る。なお、図６の（ロ）
は、この際のヒートポンプ・サイクルを示す圧力ｐ・比
エンタルピｈ線図（モリエル線図）である。

【００８６】ｈ．水放熱源Ｇ２が最有効の放熱源で、か
つ、空気放熱源Ｇ１が無効の放熱源である場合（すなわ
ち、ＬＴ２＞ＬＴ１、かつ、ＬＴ１＜ＬＴ２−ΔＬＴ）
には、三方弁Ｖ１〜Ｖ４の切り換えにより、第１熱源熱
交換器２Ａを冷媒通流対象から外して第２熱源熱交換器
２Ｂにのみ凝縮対象冷媒を通流する前記の第４通流形態
（図２の（ニ）の破線の矢印）を採る。

【００８７】すなわち、この「凝縮対象冷媒の通流形態
切換」では、前記の「冷媒降温効果の比較判定」におけ
る判定結果に基づき、放熱源Ｇ１，Ｇ２のうちで冷媒降
温効果ＬＴが最も高い状況にある最有効の放熱源を使用
放熱源とする放熱熱交換器が凝縮対象冷媒の直列通流に
おいて最終順位の放熱熱交換器となるように、放熱熱交
換器２Ａ，２Ｂに対する冷媒通流順序の変更を行い、ま
た、この最有効の放熱源との冷媒降温効果ＬＴの差が設
定差ΔＬＴ以上に大きい状況にある無効の放熱源を使用
放熱源とする放熱熱交換器を冷媒通流対象から外すよう
にしてある。

【００８８】以上要するに、本実施例において放熱運転
の場合、制御器１０は、放熱源Ｇ１，Ｇ２のうち冷媒降
温効果ＬＴが最も高い状況にある最有効の放熱源を判定
するとともに、この最有効の放熱源との冷媒降温効果Ｌ
Ｔの差が設定差ΔＬＴ以上に大きい状況にある無効の放
熱源を判定する判定手段Ｘを構成する。

【００８９】また、制御器１０と三方弁Ｖ１〜Ｖ４は、
この判定手段の判定結果に基づき、最有効の放熱源を使
用放熱源とする放熱熱交換器が直列通流において最終順
位の放熱熱交換器となるように、放熱熱交換器２Ａ，２
Ｂに対する冷媒通流順序を変更するとともに、無効の放
熱源を使用放熱源とする放熱熱交換器を冷媒通流対象か
ら外す切換制御手段Ｙを構成する。

【００９０】そして、上記の判定手段Ｘは、各放熱源Ｇ
１，Ｇ２の冷媒降温効果ＬＴ１，ＬＴ２の高低関係と、
各放熱源Ｇ１，Ｇ２の温度ｔ１，ｔ２との相関Ｒ６を用
いて、各放熱源Ｇ１，Ｇ２の温度ｔ１，ｔ２の検出値か
ら、各放熱源Ｇ１，Ｇ２の冷媒降温効果ＬＴの高低関係
を判定する構成としてある。

【００９１】〔別実施例〕 次に別実施例を列記する。 （採熱源について） 前記の空気側検出器９Ａや水側検出器９Ｂの如き採熱源
状況の検出器を、各採熱源Ｇ１，Ｇ２の一種又は複数種
の状態値（例えば温度ｔや湿度ｒ、あるいは、比エンタ
ルピｈ等）と、各採熱源Ｇ１，Ｇ２の流量（流量に相応
する検出値として採熱源用のファン５やポンプ６の運転
状況値であって良い）を検出するものとし、この検出方
式のもとで、判定手段Ｘは、各採熱源Ｇ１，Ｇ２の冷媒
昇温効果ＨＴの高低関係と、各採熱源Ｇ１，Ｇ２の一種
又は複数種の状態値と、各採熱源Ｇ１，Ｇ２の流量との
相関を用いて、各採熱源Ｇ１，Ｇ２の状態値及び流量の
検出値から、各採熱源Ｇ１，Ｇ２の冷媒昇温効果ＨＴの
高低関係を判定し、この高低関係の判定において、冷媒
昇温効果ＨＴが最も高い状況にある最有効の採熱源や、
この最有効の採熱源との冷媒昇温効果ＨＴの差が設定差
ΔＨＴ以上に大きい状況にある無効の採熱源を判定する
構成としても良い。

【００９２】図３のフローチャートにおいて〔ＨＴ１≧
ＨＴＴ？〕，〔ＨＴ２≧ＨＴＴ？〕の部分を省略した制
御形態を採用してもよい。

【００９３】直列通流の対象とする採熱熱交換器２Ａ，
２Ｂは２器に限定されるものではなく、３器以上の複数
であっても良い。また、これら複数の採熱熱交換器２
Ａ，２Ｂで使用する採熱源Ｇ１，Ｇ２は、液体採熱源、
気体採熱源、固体採熱源のいずれであっても良く、さら
に、これら採熱源は互いに同種のもの、あるいは、異種
のもの、いずれであっても良い。

【００９４】最有効の採熱源を使用採熱源とする採熱熱
交換器を最終順位の採熱熱交換器とするのに、前述の実
施例のように複数の採熱熱交換器２Ａ，２Ｂに対する冷
媒通流の順序を変更するのに代えて、図７に示す如く、
三方弁Ｖ５，Ｖ６による切り換え等により、複数の採熱
熱交換器２Ａ，２Ｂどうしの間で使用採熱源Ｇ１，Ｇ２
を相互に交換する形態を採用しても良い。

【００９５】複数の採熱熱交換器２Ａ，２Ｂに対する冷
媒通流の順序を変更する構成としては、前述実施例の如
き三方弁Ｖ１〜Ｖ４を用いる回路切換構成に代えて、図
１におけるｕ１〜ｕ６の箇所に二方弁を介装する回路切
換構成や、あるいは、三方弁Ｖ１，Ｖ２を介装するとと
もに、ｕ５，ｕ６の箇所に二方弁を介装する回路切換構
成など、種々の形態の回路切換構成を採用できる。

【００９６】本発明は、複数の専用の採熱熱交換器を備
える圧縮式ヒートポンプについて実施してもよい。

【００９７】（放熱源について） 前記の空気側検出器９Ａや水側検出器９Ｂの如き放熱源
状況の検出器を、各放熱源Ｇ１，Ｇ２の一種又は複数種
の状態値（例えば温度ｔや湿度ｒ、あるいは、比エンタ
ルピｈ等）と、各放熱源Ｇ１，Ｇ２の流量（流量に相応
する検出値として放熱源用のファン５やポンプ６の運転
状況値であって良い）を検出するものとし、この検出方
式のもとで、判定手段Ｘは、各放熱源Ｇ１，Ｇ２の冷媒
降温効果ＬＴの高低関係と、各放熱源Ｇ１，Ｇ２の一種
又は複数種の状態値と、各放熱源Ｇ１，Ｇ２の流量との
相関を用いて、各放熱源Ｇ１，Ｇ２の状態値及び流量の
検出値から、各放熱源Ｇ１，Ｇ２の冷媒降温効果ＬＴの
高低関係を判定し、この高低関係の判定において、冷媒
降温効果ＬＴが最も高い状況にある最有効の放熱源や、
この最有効の放熱源との冷媒降温効果ＬＴの差が設定差
ΔＬＴ以上に大きい状況にある無効の放熱源を判定する
構成としても良い。

【００９８】図４のフローチャートにおいて〔ＬＴ１≧
ＬＴＴ？〕，〔ＬＴ２≧ＬＴＴ？〕の部分を省略した制
御形態を採用してもよい。

【００９９】直列通流の対象とする放熱熱交換器２Ａ，
２Ｂは２器に限定されるものではなく、３器以上の複数
であっても良い。また、これら複数の放熱熱交換器２
Ａ，２Ｂで使用する放熱源Ｇ１，Ｇ２は、液体放熱源、
気体放熱源、固体放熱源のいずれであっても良く、さら
に、これら放熱源は互いに同種のもの、あるいは、異種
のもの、いずれであっても良い。

【０１００】最有効の放熱源を使用放熱源とする放熱熱
交換器を最終順位の放熱熱交換器とするのに、前述の実
施例のように複数の放熱熱交換器２Ａ，２Ｂに対する冷
媒通流の順序を変更するのに代えて、先述の採熱源の場
合と同様、図７に示す如く、三方弁Ｖ５，Ｖ６による切
り換え等により、複数の放熱熱交換器２Ａ，２Ｂどうし
の間で使用放熱源Ｇ１，Ｇ２を相互に交換する形態を採
用しても良い。

【０１０１】複数の放熱熱交換器２Ａ，２Ｂに対する冷
媒通流の順序を変更する構成としては、これも先述の採
熱源の場合と同様、前述実施例の如き三方弁Ｖ１〜Ｖ４
を用いる回路切換構成に代えて、図１におけるｕ１〜ｕ
６の箇所に二方弁を介装する回路切換構成や、あるい
は、三方弁Ｖ１，Ｖ２を介装するとともに、ｕ５，ｕ６
の箇所に二方弁を介装する回路切換構成など、種々の形
態の回路切換構成を採用できる。

【０１０２】前述の実施例においては、各放熱源Ｇ１，
Ｇ２の冷媒冷却能力ＬＱ１，ＬＱ２の和が第１及び第２
熱源熱交換器２Ａ，２Ｂの全体としての設定必要冷却能
力ＬＱＱ以上であることを運転条件とすることにより、
適当な過冷却度ｓｃが確保されるようにしているが、放
熱源用のファン５やポンプ６の調整により過冷却度ｓｃ
を目標過冷却度に調整する制御や、あるいは、蒸発器出
口冷媒と凝縮器通過最終段階の冷媒との熱交換により過
冷却度を増大させる方式において、その熱交換量の調整
により過冷却度ｓｃを目標過冷却度に調整する制御を実
施するようにしてもよい。

【０１０３】本発明は、複数の専用の放熱熱交換器を備
える圧縮式ヒートポンプについて実施してもよい。

【０１０４】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】装置構成を示す図

【図２】冷媒通流の切換形態を示す図

【図３】採熱運転の制御フローチャート

【図４】放熱運転の制御フローチャート

【図５】運転サイクルを示すモリエル線図

【図６】運転サイクルを示すモリエル線図

【図７】別実施例を示す装置構成図

【図８】従来の装置構成を示す図

【符号の説明】

Ｇ１，Ｇ２ 採熱源，放熱源 ２Ａ，２Ｂ 採熱熱交換器，放熱熱交換器 ３ 圧縮機 ４ 膨張手段 ＨＴ（ＨＴ１，ＨＴ２） 冷媒昇温効果 ΔＨＴ 冷媒昇温効果の設定差 ＬＴ（ＬＴ１，ＬＴ２） 冷媒降温効果 ΔＬＴ 冷媒降温効果の設定差 Ｘ 判定手段 Ｙ 切換制御手段 ｔ１，ｔ２ 採熱源の温度，放熱源の温度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 薫 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会 社クボタ 技術開発研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−27467（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 1/00 F25B 5/00 - 6/04

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 個別の採熱源（Ｇ１），（Ｇ２）により
   通流冷媒を加熱する複数の採熱熱交換器（２Ａ），（２
   Ｂ）を蒸発器として備え、膨張手段（４）を通過した蒸
   発対象冷媒を複数の前記採熱熱交換器（２Ａ），（２
   Ｂ）に対し直列に通流する圧縮式ヒートポンプであっ
   て、 前記採熱源（Ｇ１），（Ｇ２）のうち冷媒昇温効果（Ｈ
   Ｔ）が最も高い状況にある最有効の採熱源を判定する判
   定手段（Ｘ）と、 この判定手段（Ｘ）の判定結果に基づき、前記最有効の
   採熱源を使用採熱源とする採熱熱交換器が前記の直列通
   流において最終順位の採熱熱交換器となるように、前記
   採熱熱交換器（２Ａ），（２Ｂ）に対する冷媒通流順序
   の変更を行う、又は、前記採熱熱交換器（２Ａ），（２
   Ｂ）どうしの間で使用採熱源を相互に交換する切換制御
   手段（Ｙ）を設け、 前記判定手段（Ｘ）は、前記最有効の採熱源を判定する
   とともに、この最有効の採熱源との冷媒昇温効果（Ｈ
   Ｔ）の差が設定差（ΔＨＴ）以上に大きい状況にある無
   効の採熱源を判定する構成とし、 前記切換制御手段（Ｙ）は、この判定結果に基づき、前
   記最有効の採熱源を使用採熱源とする採熱熱交換器を最
   終順位の採熱熱交換器とすることと、前記無効の採熱源
   を使用採熱源とする採熱熱交換器を冷媒通流対象から外
   すこととを行う構成としてある 圧縮式ヒートポンプ。
2. 【請求項２】 前記判定手段（Ｘ）は、各採熱源（Ｇ
   １），（Ｇ２）の冷媒昇温効果（ＨＴ１），（ＨＴ２）
   の高低関係と、各採熱源（Ｇ１），（Ｇ２）の温度（ｔ
   １），（ｔ２）との相関を用いて、各採熱源（Ｇ１），
   （Ｇ２）の温度（ｔ１），（ｔ２）の検出値から、各採
   熱源（Ｇ１），（Ｇ２）の冷媒昇温効果（ＨＴ１），
   （ＨＴ２）の高低関係を判定する構成としてある請求項
   １記載の圧縮式ヒートポンプ。
3. 【請求項３】 前記判定手段（Ｘ）は、各採熱源（Ｇ
   １），（Ｇ２）の冷媒昇温効果（ＨＴ１），（ＨＴ２）
   の高低関係と、各採熱源（Ｇ１），（Ｇ２）の 一種又は
   複数種の状態値と、各採熱源（Ｇ１），（Ｇ２）の流量
   との相関を用いて、各採熱源（Ｇ１），（Ｇ２）の状態
   値及び流量の検出値から、各採熱源（Ｇ１），（Ｇ２）
   の冷媒昇温効果（ＨＴ１），（ＨＴ２）の高低関係を判
   定する構成としてある請求項１記載の圧縮式ヒートポン
   プ。
4. 【請求項４】 個別の放熱源（Ｇ１），（Ｇ２）により
   通流冷媒を冷却する複数の放熱熱交換器（２Ａ），（２
   Ｂ）を凝縮器として備え、圧縮機（３）から送られる凝
   縮対象冷媒を複数の前記放熱熱交換器（２Ａ），（２
   Ｂ）に対し直列に通流する圧縮式ヒートポンプであっ
   て、 前記放熱源（Ｇ１），（Ｇ２）のうち冷媒降温効果（Ｌ
   Ｔ）が最も高い状況にある最有効の放熱源を判定する判
   定手段（Ｘ）と、 この判定手段（Ｘ）の判定結果に基づき、前記最有効の
   放熱源を使用放熱源とする放熱熱交換器が前記の直列通
   流において最終順位の放熱熱交換器となるように、前記
   放熱熱交換器（２Ａ），（２Ｂ）に対する冷媒通流順序
   の変更を行う、又は、前記放熱熱交換器（２Ａ），（２
   Ｂ）どうしの間で使用放熱源を相互に交換する切換制御
   手段（Ｙ）を設け、 前記判定手段（Ｘ）は、前記最有効の放熱源を判定する
   とともに、この最有効の放熱源との冷媒降温効果（Ｌ
   Ｔ）の差が設定差（ΔＬＴ）以上に大きい状況にある無
   効の放熱源を判定する構成とし、 前記切換制御手段（Ｙ）は、この判定結果に基づき、前
   記最有効の放熱源を使用放熱源とする放熱熱交換器を最
   終順位の放熱熱交換器とすることと、前記無効の放熱源
   を使用放熱源とする放熱熱交換器を冷媒通流対象から外
   すこととを行う構成としてある 圧縮式ヒートポンプ。
5. 【請求項５】 前記判定手段（Ｘ）は、各放熱源（Ｇ
   １），（Ｇ２）の冷媒降温効果（ＬＴ１），（ＬＴ２）
   の高低関係と、各放熱源（Ｇ１），（Ｇ２）の温度（ｔ
   １），（ｔ２）との相関を用いて、各放熱源（Ｇ１），
   （Ｇ２）の温度（ｔ１），（ｔ２）の検出値から、各放
   熱源（Ｇ１），（Ｇ２）の冷媒降温効果（ＬＴ１），
   （ＬＴ２）の高低関係を判定する構成としてある請求項
   ４記載の圧縮式ヒートポンプ。
6. 【請求項６】 前記判定手段（Ｘ）は、各放熱源（Ｇ
   １），（Ｇ２）の冷媒 降温効果（ＬＴ１），（ＬＴ２）
   の高低関係と、各放熱源（Ｇ１），（Ｇ２）の一種又は
   複数種の状態値と、各放熱源（Ｇ１），（Ｇ２）の流量
   との相関を用いて、各放熱源（Ｇ１），（Ｇ２）の状態
   値及び流量の検出値から、各放熱源（Ｇ１），（Ｇ２）
   の冷媒降温効果（ＬＴ１），（ＬＴ２）の高低関係を判
   定する構成としてある請求項４記載の圧縮式ヒートポン
   プ。