JP5769684B2

JP5769684B2 - ヒートポンプ装置

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Publication number: JP5769684B2
Application number: JP2012230876A
Authority: JP
Inventors: 進一内野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2032-10-18
Also published as: US9568224B2; JP2014081180A; CN203595307U; CN103776185A; US20140109611A1; EP2722614B1; CN103776185B; EP2722614A1

Description

この発明は、ヒートポンプ装置において、圧縮機へ液冷媒が吸入されることを防止する技術に関する。

外気から吸熱した熱を利用して水を加熱するヒートポンプ装置がある。このヒートポンプ装置で加熱した水によりタンク内の水を温めるヒートポンプ式の給湯装置や、このヒートポンプ装置で加熱した水により暖房運転を行うヒートポンプ式の暖房装置がある。
ヒートポンプ式の給湯装置では、タンク内の水の温度が目標温度に達している場合には、ヒートポンプ装置が備える圧縮機の動作周波数を低くして、消費電力を抑える。同様に、ヒートポンプ式の暖房装置では、暖房運転を行う部屋の温度が目標温度に達している場合には、ヒートポンプ装置が備える圧縮機の動作周波数を低くして、消費電力を抑える。

圧縮機の動作周波数を低くすると、ヒートポンプ装置が備える冷媒回路を循環する冷媒の流量が少なくなる。冷媒の流量が少なくなると、ヒートポンプ装置が備える膨張弁の開度を最小としても、冷媒の圧力をあまり下げることができなくなる。冷媒の圧力が下がらないということは、冷媒の蒸発温度が低くならないということである。そのため、外気温度が低い場合には、冷媒の蒸発温度を外気温度よりも十分に低くすることができないことがある。
冷媒の蒸発温度を外気温度よりも十分に低くすることができないと、冷媒が外気から十分に吸熱できないので、冷媒を完全に蒸発させることができず、液冷媒が圧縮機に吸入されてしまう。圧縮機に液冷媒が吸入されると、圧縮機の内部に存在する潤滑油が圧縮機の外部に持ち出され、圧縮機の潤滑性が低下して、圧縮機が故障してしまう。

従来は、冷媒の蒸発温度が外気温度より十分に低くならない場合には、圧縮機の動作周波数を高くして、冷媒回路を循環する冷媒の流量を増やして、液冷媒の圧縮機への吸入を防止していた（特許文献１参照）。

特開平１０−００９６８３号公報

圧縮機の動作周波数を高くすると、消費電力が増えてしまう。
この発明は、圧縮機の動作周波数を高くすることなく、液冷媒の圧縮機への吸入を防止する手段を設けることを目的とする。

この発明に係るヒートポンプ装置は、圧縮機と、第１熱交換器と、膨張弁と、第２熱交換器と、第３熱交換器とが順次接続され、前記第２熱交換器と前記圧縮機との間に前記第３熱交換器をバイパスして接続したバイパス流路が設けられて構成され、冷媒が循環する冷媒回路と、
前記第３熱交換器と、前記第１熱交換器と、放熱装置とが順次接続されて構成され、流体が循環する流体回路と、
前記冷媒を前記第３熱交換器を通して流すか、前記第３熱交換器を通さず前記バイパス流路を通して流すかを切り替える流路切替装置と
を備えることを特徴とする。

この発明に係るヒートポンプ装置は、圧縮機へ吸入される冷媒を流体回路を循環する流体と熱交換させる第３熱交換器を備える。そのため、冷媒の蒸発温度が外気温度より十分に低くならない場合に、第３熱交換器へ冷媒を流して、流体により冷媒を加熱することにより、冷媒をガス冷媒にでき、液冷媒の圧縮機への吸入を防止することができる。

実施の形態１に係るヒートポンプ装置１００の構成図。実施の形態１に係るヒートポンプ装置１００の通常時における冷媒及び水の流れを示す図。実施の形態１に係るヒートポンプ装置１００の低動作周波数、低外気温度時における冷媒及び水の流れを示す図。実施の形態１に係るヒートポンプ装置１００の低動作周波数、低外気温度時におけるＰ−ｈ線図。実施の形態１に係る制御装置１５による三方弁１０の制御動作を示すフローチャート。実施の形態２に係るヒートポンプ装置１００の構成図。実施の形態２に係るヒートポンプ装置１００の通常の加熱運転時における冷媒及び水の流れを示す図。実施の形態２に係るヒートポンプ装置１００の低動作周波数、低外気温度の加熱運転時における冷媒及び水の流れを示す図。実施の形態２に係るヒートポンプ装置１００の通常の除霜運転時における冷媒及び水の流れを示す図。実施の形態２に係るヒートポンプ装置１００の低水温度の除霜運転時における冷媒及び水の流れを示す図。実施の形態２に係る制御装置１５による除霜運転時における三方弁１０の制御動作を示すフローチャート。第１接続点７及び第２接続点８の位置の他の例を示す図。冷媒回路６の他の例を示す図。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るヒートポンプ装置１００の構成図である。
ヒートポンプ装置１００は、圧縮機１と、第１熱交換器２と、膨張弁３と、第２熱交換器４と、第３熱交換器５とが順次配管により接続され、環状に構成された冷媒回路６を備える。冷媒回路６は、第２熱交換器４と第３熱交換器５との間の第１接続点７と、第３熱交換器５と圧縮機１との間の第２接続点８とが配管により接続され、第３熱交換器５をバイパスしたバイパス流路９が設けられている。
第１接続点７には、冷媒を第３熱交換器５を通して流すか、第３熱交換器５を通さずバイパス流路９を通して流すかを切り替える三方弁１０（流路切替装置の一例）が設けられている。
冷媒回路６は、Ｒ４１０Ａ等の冷媒が循環する。

また、ヒートポンプ装置１００は、第３熱交換器５と、第１熱交換器２と、ポンプ１１と、タンク１２（放熱装置の一例）とが順次配管により接続され、環状に構成された水回路１３（流体回路の一例）を備える。
水回路１３は、水（流体の一例）が循環する。

また、ヒートポンプ装置１００は、第２熱交換器４の周囲の空気の温度である外気温度を検出する温度センサ１４と、圧縮機１の動作周波数、膨張弁３の開度、三方弁１０の開閉等を制御する制御装置１５とを備える。制御装置１５は、例えば、マイクロコンピュータ等で構成される。

図２は、実施の形態１に係るヒートポンプ装置１００の通常時における冷媒及び水の流れを示す図である。図２において、実線矢印は冷媒の流れを示し、破線矢印は水の流れを示す。
通常時には、三方弁１０は、制御装置１５により図１に示す破線側に設定される。

冷媒回路６では、圧縮機１により高温高圧となったガス冷媒は、第１熱交換器２へ流入する。第１熱交換器２へ流入したガス冷媒は、水回路１３を循環する水と熱交換され凝縮して液冷媒となる。この際、水回路１３を循環する水は加熱される。液冷媒は、膨張弁３を通り、膨張して低温低圧の気液二相冷媒となる。気液二相冷媒は、第２熱交換器４へ流入して、外気（熱交換対象の一例）と熱交換され蒸発してガス冷媒となる。ガス冷媒は、第３熱交換器５を通ることなく、バイパス流路９を通って、再び圧縮機１に吸入され、高温高圧となる。

一方、水回路１３では、第１熱交換器２で加熱された水は、ポンプ１１を通り、タンク１２へ流入する。タンク１２へ流入した水は、タンク１２内に蓄えられた水と熱交換され冷却される。この際、タンク１２内に蓄えられた水は加熱される。冷却された水は、第３熱交換器５を通り、再び第１熱交換器２へ流入する。なお、第３熱交換器５には冷媒が流れていないため、第３熱交換器５では水は熱交換されない。

ヒートポンプ装置１００が運転をしばらく継続することにより、タンク１２内に蓄えられた水の温度が上昇して目標温度に達する。制御装置１５は、タンク１２内に蓄えられた水の温度が目標温度に達したことを、図示していない温度センサ等により検知すると、圧縮機１の動作周波数を低く設定する。これにより、消費電力を抑えつつ、タンク１２内に蓄えられた水が冷めないように維持される。
圧縮機１の動作周波数を低くすると、冷媒回路６を循環する冷媒の流量が少なくなる。膨張弁３の開度は、第２熱交換器４から流出した冷媒の過熱度が所定値になるように制御される。しかし、膨張弁３の開度を小さくすることにも限界があり、冷媒の流量が少なくなると、膨張弁３の開度を最小としても、冷媒の圧力をあまり下げることができなくなる。冷媒の圧力が下がらないということは、冷媒の蒸発温度が低くならないということである。そのため、外気温度が低い場合には、冷媒の蒸発温度を外気温度よりも十分に低くすることができないことがある。
冷媒の蒸発温度を外気温度よりも十分に低くすることができないと、第２熱交換器４で冷媒が外気から十分に吸熱することができないので、冷媒を完全にガス冷媒にすることができず、液冷媒が圧縮機１に吸入されてしまう。圧縮機１に液冷媒が吸入されると、圧縮機１の内部に存在する潤滑油が圧縮機１の外部に持ち出され、潤滑性が低下して、圧縮機１が故障してしまう。

そこで、制御装置１５は、圧縮機１の動作周波数が所定の周波数よりも低く、かつ、膨張弁３の開度が最小であり、かつ、温度センサ１４により検出される外気温度が予め定められた第１の温度よりも低い場合（低動作周波数、低外気温度時）には、三方弁１０を図１の実線側に切り替える。
所定の周波数や第１の温度は、用いる冷媒の種類や、膨張弁３の最小開度等により異なる。そのため、例えば、事前に計算により求めた値や、シミュレーションにより求めた値を制御装置１５が有するメモリ等に記憶させておく。

図３は、実施の形態１に係るヒートポンプ装置１００の低動作周波数、低外気温度時における冷媒及び水の流れを示す図である。図３において、実線矢印は冷媒の流れを示し、破線矢印は水の流れを示す。
低動作周波数、低外気温度時には、三方弁１０は、制御装置１５により図１に示す実線側に設定される。

冷媒回路６では、圧縮機１により高温高圧となったガス冷媒は、第１熱交換器２へ流入する。第１熱交換器２へ流入したガス冷媒は、水回路１３を循環する水と熱交換され凝縮して液冷媒となる。この際、水回路１３を循環する水は加熱される。液冷媒は、膨張弁３を通り、膨張して第２熱交換器４へ流入する。ここでは、膨張弁３を通った冷媒の圧力が十分に低くなっておらず、冷媒の蒸発温度が外気温度よりも十分に低くなっていないため、冷媒が完全に蒸発してガス冷媒とならず、少なくとも一部が液冷媒のままになってしまう。
液冷媒を含む冷媒は、三方弁１０から第３熱交換器５側へ流れ、第３熱交換器５へ流入する。第３熱交換器５へ流入した冷媒は、水回路１３を循環する水と熱交換される。ここで、水回路１３を循環する水は、少なくとも０℃よりも高い温度である。一方、圧力を十分に低くできないとはいえ、通常、冷媒の蒸発温度を０℃よりも低い温度まで下げることは可能であるため、冷媒は０℃よりも低い。したがって、ここでは、水回路１３を循環する水から冷媒が吸熱し、冷媒が蒸発してガス冷媒となる。ガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、高温高圧となる。

一方、水回路１３では、第１熱交換器２で加熱された水は、ポンプ１１を通り、タンク１２へ流入する。タンク１２へ流入した水は、タンク１２内に蓄えられた水と熱交換され冷却される。この際、タンク１２内に蓄えられた水は加熱される。冷却された水は、第３熱交換器５で冷媒と熱交換され、さらに冷却され、再び第１熱交換器２へ流入する。

つまり、低動作周波数、低外気温度時には、冷媒を第３熱交換器５側へ流し、第３熱交換器５で水回路１３を循環する水により冷媒を加熱することにより、圧縮機１に吸入される冷媒をガス冷媒にする。

図４は、実施の形態１に係るヒートポンプ装置１００の低動作周波数、低外気温度時におけるＰ−ｈ線図である。図４において、実線は第３熱交換器５へ冷媒を流さない場合を示し、破線は第３熱交換器５へ冷媒を流した場合を示す。なお、実線と破線とが重なる部分については実線のみを示している。
第３熱交換器５へ冷媒を流さない場合、圧縮機１により圧縮されたガス冷媒（点ａ）は、第１熱交換器２を通り液冷媒（点ｂ）となる。液冷媒（点ｂ）は、膨張弁３を通り気液二相冷媒（点ｃ）となる。気液二相冷媒（点ｃ）は、第２熱交換器４を通り気液二相冷媒（点ｄ）となる。そして、気液二相冷媒（点ｄ）は、圧縮機１を通りガス冷媒（点ａ）となる。つまり、気液二相冷媒（点ｄ）が圧縮機１に吸入されてしまう。
一方、第３熱交換器５へ冷媒を流した場合、圧縮機１により圧縮されたガス冷媒（点ｅ）は、第１熱交換器２を通り液冷媒（点ｂ）となる。液冷媒（点ｂ）は、膨張弁３を通り気液二相冷媒（点ｃ）となる。気液二相冷媒（点ｃ）は、第２熱交換器４を通り気液二相冷媒（点ｄ）となる。気液二相冷媒（点ｄ）は、第３熱交換器５を通りガス冷媒（点ｆ）となる。そして、ガス冷媒（点ｆ）は、圧縮機１を通りガス冷媒（点ｅ）となる。つまり、ガス冷媒（点ｆ）が圧縮機１に吸入される。
すなわち、点ｄと点ｆとの差分が、第３熱交換器５による加熱量である。
なお、ここでは、液冷媒（点ｂ）が膨張弁３を通り気液二相冷媒（点ｃ）となるとしたが、場合によっては、液冷媒（点ｂ）が膨張弁３を通っても液冷媒のままである可能性もある。この場合であっても、ヒートポンプ装置１００の動作に影響はなく、ヒートポンプ装置１００の動作に変わりはない。

図５は、実施の形態１に係る制御装置１５による三方弁１０の制御動作を示すフローチャートである。
（Ｓ１１）
制御装置１５は、三方弁１０を図１の破線側に設定する。これにより、冷媒はバイパス流路９を通り、第３熱交換器５には流れない。

（Ｓ１２）
制御装置１５は、圧縮機１の動作周波数が所定の周波数（閾値Ａ）よりも低く、かつ、膨張弁３の開度が最小であり、かつ、温度センサ１４により検出される外気温度が第１の温度（閾値Ｂ）よりも低いか否かを判定する。
圧縮機１の動作周波数が所定の周波数よりも低く、かつ、膨張弁３の開度が最小であり、かつ、温度センサ１４により検出される外気温度が第１の温度よりも低い場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、処理をＳ１３へ進める。一方、それ以外の場合（Ｓ１２でＮＯ）、所定の時間経過後に、Ｓ１２にて再び判定する。

（Ｓ１３）
制御装置１５は、三方弁１０を図１の実線側に設定する。これにより、冷媒は第３熱交換器５に流れる。

（Ｓ１４）
制御装置１５は、圧縮機１の動作周波数が所定の周波数（閾値Ａ）以上、又は、膨張弁３の開度が最小より大きい、又は、温度センサ１４により検出される外気温度が第１の温度（閾値Ｂ）以上か否かを判定する。
圧縮機１の動作周波数が所定の周波数以上、又は、膨張弁３の開度が最小より大きい、又は、温度センサ１４により検出される外気温度が第１の温度以上の場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、処理をＳ１１へ戻す。一方、それ以外の場合（Ｓ１４でＮＯ）、所定の時間経過後に、Ｓ１４にて再び判定する。

以上のように、実施の形態１に係るヒートポンプ装置１００では、圧縮機１の動作周波数が所定の周波数よりも低く、かつ、膨張弁３の開度が最小であり、かつ、外気温度が第１の温度よりも低い場合、液冷媒が圧縮機１に吸入されると判定する。そして、この場合、圧縮機１に吸入される前の冷媒を、第３熱交換器５へ流す。
これにより、圧縮機１に吸入される前の冷媒が第３熱交換器５で加熱され、蒸発してガス冷媒になる。そのため、液冷媒が圧縮機１に吸入されることを防止できる。

実施の形態２．
実施の形態１では、水を加熱して、タンク１２内に蓄えられた水を加熱する加熱運転時の動作について説明した。実施の形態２では、第２熱交換器４に付着した霜を除去する除霜運転時の動作について説明する。

図６は、実施の形態２に係るヒートポンプ装置１００の構成図である。
実施の形態２に係るヒートポンプ装置１００は、実施の形態１に係るヒートポンプ装置１００の構成に加え、さらに、冷媒の循環する方向を切り替える四方弁１６（方向切替装置）と、第１熱交換器２へ流入する水の温度を検出する温度センサ１７とを備える。

図７は、実施の形態２に係るヒートポンプ装置１００の通常の加熱運転時における冷媒及び水の流れを示す図である。図７において、実線矢印は冷媒の流れを示し、破線矢印は水の流れを示す。
通常の加熱運転時には、四方弁１６は、制御装置１５により図６に示す実線側に設定され、三方弁１０は、制御装置１５により図６に示す破線側に設定される。これにより、ヒートポンプ装置１００は、図２の場合と同様に動作する。

図８は、実施の形態２に係るヒートポンプ装置１００の低動作周波数、低外気温度の加熱運転時における冷媒及び水の流れを示す図である。図８において、実線矢印は冷媒の流れを示し、破線矢印は水の流れを示す。
低動作周波数、低外気温度の加熱運転時には、四方弁１６は、制御装置１５により図６に示す実線側に設定され、三方弁１０は、制御装置１５により図６に示す実線側に設定される。これにより、ヒートポンプ装置１００は、図３の場合と同様に動作する。

加熱運転時に、第２熱交換器４を流れる冷媒の温度が低いと、空気中に含まれる水分が第２熱交換器４に付着し霜へと成長する。第２熱交換器４に霜が付着すると、第２熱交換器４での熱交換効率が悪くなる。そのため、第２熱交換器４に霜が付着した場合、霜を取り除く除霜運転が実行される。

図９は、実施の形態２に係るヒートポンプ装置１００の通常の除霜運転時における冷媒及び水の流れを示す図である。図９において、実線矢印は冷媒の流れを示し、破線矢印は水の流れを示す。
通常の除霜運転時には、四方弁１６は、制御装置１５により図６に示す破線側に設定され、三方弁１０は、制御装置１５により図６に示す破線側に設定される。

冷媒回路６では、圧縮機１により高温高圧となったガス冷媒は、第３熱交換器５を通ることなく、第２熱交換器４へ流入する。第２熱交換器４へ流入したガス冷媒は、外気と熱交換され凝縮して液冷媒となる。この際、第２熱交換器４へ流入した高温高圧の冷媒により、第２熱交換器４に付着した霜が溶かされる。液冷媒は、膨張弁３を通り、膨張して低温低圧の気液二相冷媒となる。気液二相冷媒は、第１熱交換器２へ流入して、水回路１３を循環する水と熱交換され蒸発してガス冷媒となる。この際、水回路１３を循環する水は冷却される。ガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、高温高圧となる。

一方、水回路１３では、第１熱交換器２で冷却された水は、ポンプ１１を通り、タンク１２へ流入する。タンク１２へ流入した水は、タンク１２内に蓄えられた水と熱交換され加熱される。この際、タンク１２内に蓄えられた水は冷却される。加熱された水は、第３熱交換器５を通り、再び第１熱交換器２へ流入する。なお、第３熱交換器５には冷媒が流れていないため、第３熱交換器５では水は熱交換されない。

上記説明の通り、除霜運転時には、低温の冷媒が第１熱交換器２へ流れる。場合によっては、０度以下の冷媒が第１熱交換器２へ流れることもある。この場合、第１熱交換器２内で水回路１３を循環する水が凍結してしまい、凍結による水の体積膨張で第１熱交換器２が破損することがある。

そこで、制御装置１５は、温度センサ１７により検出される、第１熱交換器２へ流入する水の温度が、予め定められた第２の温度よりも低い場合（低水温度時）には、三方弁１０を図６の実線側に切り替える。
第２の温度は、凝固点よりも多少高い温度である。第２の温度は、第１熱交換器２の大きさ（熱交換量）等により異なる。そのため、例えば、事前に計算により求めた値や、シミュレーションにより求めた値を制御装置１５が有するメモリ等に記憶させておく。

図１０は、実施の形態２に係るヒートポンプ装置１００の低水温度の除霜運転時における冷媒及び水の流れを示す図である。図１０において、実線矢印は冷媒の流れを示し、破線矢印は水の流れを示す。
低水温度の除霜運転時には、四方弁１６は、制御装置１５により図６に示す破線側に設定され、三方弁１０は、制御装置１５により図６に示す実線側に設定される。

冷媒回路６では、圧縮機１により高温高圧となったガス冷媒は、第３熱交換器５側へ流れ、第３熱交換器５へ流入する。第３熱交換器５へ流入したガス冷媒は、水回路１３を循環する水と熱交換される。この際、第３熱交換器５へ流入した高温高圧の冷媒により、水が加熱される。一方、冷媒は、冷却される。
冷却された冷媒は、三方弁１０を通って第２熱交換器４へ流入する。第２熱交換器４へ流入した冷媒は、外気と熱交換され凝縮して液冷媒となる。この際、第２熱交換器４へ流入した冷媒により、第２熱交換器４に付着した霜が溶かされる。なお、第２熱交換器４へ流入した冷媒は第３熱交換器５で冷却されている。しかし、冷媒の流量を調整すること等により、第３熱交換器５で冷却された冷媒の温度をある程度高温に保つことも可能であり、第２熱交換器４に付着した霜を溶かすことも可能である。
液冷媒は、膨張弁３を通り、膨張して低温低圧の気液二相冷媒となる。気液二相冷媒は、第１熱交換器２へ流入して、水回路１３を循環する水と熱交換され蒸発してガス冷媒となる。この際、水回路１３を循環する水は冷却される。ガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、高温高圧となる。

一方、水回路１３では、第１熱交換器２で冷却された水は、ポンプ１１を通り、タンク１２へ流入する。タンク１２へ流入した水は、タンク１２内に蓄えられた水と熱交換され加熱される。この際、タンク１２内に蓄えられた水は冷却される。冷却された水は、第３熱交換器５で冷媒と熱交換され、加熱され、再び第１熱交換器２へ流入する。

つまり、第１熱交換器２へ流入する水の温度が低い場合には、冷媒を第３熱交換器５側へ流し、第３熱交換器５で水回路１３を循環する水を冷媒により加熱することにより、水が第１熱交換器２で凍結することを防止する。

図１１は、実施の形態２に係る制御装置１５による除霜運転時における三方弁１０の制御動作を示すフローチャートである。
（Ｓ２１）
制御装置１５は、三方弁１０を図６の破線側に設定する。これにより、冷媒は第３熱交換器５には流れない。

（Ｓ２２）
制御装置１５は、温度センサ１７により検出される、第１熱交換器２へ流入する水の温度が、第２の温度（閾値Ｃ）よりも低いか否かを判定する。
第１熱交換器２へ流入する水の温度が第２の温度よりも低い場合（Ｓ２２でＹＥＳ）、処理をＳ２３へ進める。一方、それ以外の場合（Ｓ２２でＮＯ）、所定の時間経過後に、Ｓ２２にて再び判定する。

（Ｓ２３）
制御装置１５は、三方弁１０を図６の実線側に設定する。これにより、冷媒は第３熱交換器５に流れる。

（Ｓ２４）
制御装置１５は、温度センサ１７により検出される、第１熱交換器２へ流入する水の温度が第２の温度（閾値Ｃ）以上か否かを判定する。
第１熱交換器２へ流入する水の温度が第２の温度以上の場合（Ｓ２４でＹＥＳ）、処理をＳ２１へ戻す。一方、それ以外の場合（Ｓ２４でＮＯ）、所定の時間経過後に、Ｓ２４にて再び判定する。

以上のように、実施の形態２に係るヒートポンプ装置１００では、第１熱交換器２へ流入する水の温度が第２の温度よりも低い場合、第１熱交換器２で水が凍結すると判定する。そして、この場合、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒を、第３熱交換器５へ流す。
これにより、第１熱交換器２へ流入する前の水が第３熱交換器５で加熱される。そのため、水が第１熱交換器２で凍結することを防止できる。

なお、図６では、バイパス流路９の分岐点である第１接続点７及び第２接続点８の位置を、第２熱交換器４と四方弁１６との間とした。しかし、加熱運転時における液冷媒の圧縮機１への吸入防止のみを目的とし、除霜運転時における第１熱交換器２での水の凍結防止を目的としない場合には、図１２に示すように、第１接続点７及び第２接続点８の位置を、四方弁１６と圧縮機１との間としてもよい。

また、上記説明では、基本的な構成の回路に第３熱交換器５を加えた冷媒回路６を用いて説明した。しかし、例えば、冷媒回路６は、図１３に示すように、図６に示す膨張弁３に代えて、膨張弁３ａと、レシーバ１８と、膨張弁３ｂとを順次配管により接続した構成の回路であってもよい。このような構成であれば、膨張弁３ａ，３ｂを制御することにより、加熱運転時における第１熱交換器２での過冷却度と、第２熱交換器４での過熱度とを適切に制御することができる。

また、上記説明では、三方弁１０を、第１接続点７の位置に設けた。しかし、三方弁１０は、第１接続点７の位置ではなく、第２接続点８の位置に設けてもよい。

また、上記説明では、放熱装置の一例として、タンク１２を用いて説明した。しかし、放熱装置としては、例えば、床暖房、パネルヒータ等の暖房装置を用いてもよい。

また、上記説明において、第１熱交換器２は、例えば、プレート式熱交換器である。第１熱交換器２としてプレート式熱交換器を用いた場合、水の分配の影響を考慮し、プレート式熱交換器の下部から上部に向けて水が流れるようにすることが望ましい。また、この場合、冷媒は、水の流れに対して対向するようにプレート熱交換器の上部から下部へ流れるようにすることが望ましい。
なお、第１熱交換器２としては、ねじり配管等の別の熱交換器を用いてもよい。

また、上記説明では、第２熱交換器４で冷媒と熱交換される熱交換対象として、外気を用いて説明した。しかし、熱交換対象は、他の回路を循環する水等の流体等でもよい。

また、上記説明では、流体の一例として、水を用いて説明した。しかし、流体としては、他のものを用いてもよい。

１圧縮機、２第１熱交換器、３膨張弁、４第２熱交換器、５第３熱交換器、６冷媒回路、７第１接続点、８第２接続点、９バイパス流路、１０三方弁、１１ポンプ、１２タンク、１３水回路、１４温度センサ、１５制御装置、１６四方弁、１７温度センサ、１８レシーバ、１００ヒートポンプ装置。

Claims

圧縮機と、第１熱交換器と、膨張弁と、第２熱交換器と、第３熱交換器とが順次接続され、前記第２熱交換器と前記圧縮機との間に前記第３熱交換器をバイパスするバイパス流路が接続されて構成され、冷媒が循環する冷媒回路と、
前記第３熱交換器と、前記第１熱交換器と、放熱装置とが順次接続されて構成され、流体が循環する流体回路と、
前記冷媒を前記第３熱交換器を通して流すか、前記第３熱交換器を通さず前記バイパス流路を通して流すかを切り替える流路切替装置と
を備え、
前記第２熱交換器は、前記冷媒と所定の熱交換対象とを熱交換させ、
前記流路切替装置は、前記第１熱交換器において前記冷媒により前記流体が加熱される加熱運転時には、前記圧縮機の動作周波数が所定の周波数よりも低く、かつ、前記膨張弁の開度が最小であり、かつ、前記熱交換対象の温度が予め定められた第１の温度よりも低い場合に、前記冷媒を前記第３熱交換器を通して流す
ことを特徴とするヒートポンプ装置。
前記流路切替装置は、前記第２熱交換器に付着した霜を除去する除霜運転時には、前記第１熱交換器へ流入する流体の温度が予め定められた第２の温度よりも低い場合に、前記冷媒を前記第３熱交換器を通して流す
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置。
前記熱交換対象は、外気である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートポンプ装置。