JP6695034B2 - ヒートポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプ装置の低圧側圧力の上昇を抑制する技術に関する。

従来、この種のヒートポンプ装置は、空調用冷凍サイクルと給湯用冷凍サイクルとの２つの冷凍回路で構成されるものが知られている。

空調用冷凍サイクルは、空調用圧縮機、室外熱交換器、室外熱交換器用開閉手段、室外熱交換器用絞り手段、室内熱交換器、室内熱交換器用開閉手段、及び、室内熱交換器用絞り手段が直列に接続されている。冷媒−冷媒熱交換器、及び、給湯熱源用絞り手段が直列に接続されている。冷媒−冷媒熱交換器、及び、給湯熱源用絞り手段が、室内熱交換器、室内熱交換器用開閉手段、及び、室内熱交換器用絞り手段に並列に接続されている。空調用冷凍サイクルは、空調用冷媒を循環させる。

また、給湯用冷凍サイクルは給湯用圧縮機、熱媒体−冷媒熱交換器、給湯用絞り手段、及び、冷媒−冷媒熱交換器が直列に接続して構成されている。給湯用冷凍サイクルは、給湯用冷媒を循環させる。

空調用冷凍サイクルと給湯用冷凍サイクルとは、冷媒−冷媒熱交換器で、空調用冷媒と給湯用冷媒とが熱交換を行なうように接続されることで、空調用冷凍サイクルでの冷房あるいは暖房運転と、給湯用冷凍サイクルでの給湯用熱媒体の加熱運転とを同時に行うことが可能となる（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記従来の構成では、空調用冷凍サイクルで暖房負荷が高い時や、外気温度が高い条件での冷房運転の場合には、空調用冷凍サイクルの凝縮温度が高くなる。したがって、冷媒−冷媒熱交換器での給湯用冷凍サイクルの蒸発温度も高くなり、低圧側圧力が上昇する。給湯用冷凍サイクルに二酸化炭素冷媒が使用された場合、低圧側圧力が臨界圧力以上となり、超臨界冷媒とる。超臨界冷媒が給湯用圧縮機に吸入されると、給湯用圧縮機内のオイルのシール性が低下して、圧縮機の信頼性が低下するという問題がある。

国際公開２００９／０９８７５１号

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、給湯用冷凍サイクルの低圧側圧力の上昇を抑えることのできるヒートポンプ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るヒートポンプ装置は、第１圧縮機、第１凝縮器、第１絞り手段、第１蒸発器を環状に接続し、第１冷媒を循環させる給湯用冷凍サイクルとしての第１冷凍回路と、第２冷媒を循環させ、第１蒸発器で第１冷凍回路と熱交換を行う空調用冷凍サイクルとしての第２冷凍回路と、制御部と、を備えている。制御部は、第１冷凍回路の低圧側圧力が第１所定値以上で、第１冷凍回路の給湯設定温度が所定値以下の場合、第１冷凍回路の低圧側圧力が第１所定値以下となるように、第１圧縮機の搬送量を増加する、第１冷凍回路低圧抑制第１モードと、第１冷凍回路の低圧側圧力が第１所定値よりも高い第２所定値より低く、第１冷凍回路の給湯設定温度が所定値より大きい場合、第１冷凍回路の低圧側圧力が第１所定値以下となるように、第１圧縮機の搬送量を増加するとともに、第１絞り手段の開度を小さくする、第１冷凍回路低圧抑制第２モードと、第１冷凍回路の低圧側圧力が第２所定値以上で、第１冷凍回路の給湯設定温度が所定値より大きい場合、第１冷凍回路の低圧側圧力が第２所定値以下となるように、第２冷凍回路の第２冷媒の流量を小さくする、第１冷凍回路低圧抑制第３モードとを有する。

本発明によれば、第１冷凍回路の低圧側圧力を下げ、第１冷媒の臨界圧力以下で第１冷媒を第１圧縮機に吸入することができる。これにより、第１圧縮機の信頼性を向上できる。

図１は、本発明の実施形態に係る冷凍サイクル図である。 図２は、同作用を説明するための図である。 図３は、同作用を説明するための図である。 図４は、同作用を説明するための図である。 図５は、同作用を説明するための図である。 図６は、制御フローを示す図である。 図７は、別の実施形態の制御フローを示す図である。 図８は、別の実施形態の制御フローを示す図である。

第１の発明に係るヒートポンプ装置は、第１圧縮機、第１凝縮器、第１絞り手段、第１蒸発器を環状に接続し、第１冷媒を循環させる第１冷凍回路と、第２冷媒を循環させ、第１蒸発器で第１冷凍回路と熱交換を行う第２冷凍回路と、制御部と、を備えている。制御部は、第１冷凍回路の低圧側圧力が所定値以下となるように、第１圧縮機の搬送量を増加する、第１冷凍回路低圧抑制第１モードを有する。

第１の発明によれば、第１圧縮機の搬送量を増加する、第１冷凍回路低圧抑制第１モードを有するため、第１冷凍回路低圧抑制第１モードの実行により、第１冷凍回路の低圧側圧力が所定値以下となる。これにより、第１圧縮機の信頼性が向上する。

第２の発明に係るヒートポンプ装置は、第１圧縮機、第１凝縮器、第１絞り手段、第１蒸発器を環状に接続し、第１冷媒を循環させる第１冷凍回路と、第２冷媒を循環させ、第１蒸発器で第１冷凍回路と熱交換を行う第２冷凍回路と、制御部と、を備えている。制御部は、第１冷凍回路の低圧側圧力が所定値以下となるように、第１圧縮機の搬送量を増加するとともに、第１絞り手段の開度を小さくする、第１冷凍回路低圧抑制第２モードを有する。

第２の発明によれば、第１圧縮機の搬送量を増加するとともに、第１絞り手段の開度を小さくする、第１冷凍回路低圧抑制第２モードを有するため、第１冷凍回路低圧抑制第２モードの実行により、第１冷凍回路の低圧側圧力が所定値以下となる。これにより、第１圧縮機の信頼性が向上する。

第３の発明に係るヒートポンプ装置は、第１圧縮機、第１凝縮器、第１絞り手段、第１蒸発器を環状に接続し、第１冷媒を循環させる第１冷凍回路と、第２冷媒を循環させ、第１蒸発器で第１冷凍回路と熱交換を行う第２冷凍回路と、制御部と、を備えている。制御部は、第１冷凍回路の低圧側圧力が所定値以下となるように、第２冷凍回路の第２冷媒の流量を小さくする、第１冷凍回路低圧抑制第３モードを有する。

第３の発明によれば、第２冷凍回路の第２冷媒の流量を小さくする、第１冷凍回路低圧抑制第３モードを有するため、第１冷凍回路低圧抑制第３モードの実行により、第１冷凍回路の低圧側圧力が所定値以下となる。これにより、第１圧縮機の信頼性が向上する。

第４の発明に係るヒートポンプ装置は、第２冷凍回路は、第２圧縮機、室外熱交換器、第２絞り手段を有する室外ユニットと、室内熱交換器を有する室内ユニットと、第１蒸発器に第２冷媒を循環する循環回路と、を備えている。循環回路には、第２冷媒の循環量を制御する第３絞り手段を備えられ、第１冷凍回路低圧抑制第３モードは、第１冷凍回路の低圧側圧力が所定値以下となるように、第３絞り手段の開度を小さくする。

第４の発明によれば、第２冷媒の循環量を制御する第３絞り手段の開度を小さくして、第１冷凍回路低圧抑制第３モードを実行することにより、第１冷凍回路の低圧側圧力が所定値以下となる。これにより、第１圧縮機の信頼性が向上する。

第５の発明に係るヒートポンプ装置は、第１冷凍回路低圧抑制第３モードは、第１冷凍回路の低圧側圧力が所定値以下となるように第２圧縮機の搬送量を小さくする。

第５の発明によれば、第２圧縮機の搬送量を小さくして、第１冷凍回路低圧抑制第３モードを実行することにより、第１冷凍回路の低圧側圧力が所定値以下となる。これにより、第１圧縮機の信頼性が向上する。

第６の発明に係るヒートポンプ装置は、第１蒸発器は、第１冷凍回路と第２冷凍回路とで熱交換を行う熱交換器である。

第６の発明によれば、第１蒸発器は熱交換器であるため、第１冷凍回路の低圧側圧力を下げることができる。これにより、第１圧縮機の信頼性が向上する。

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

図１は、本発明のヒートポンプ装置の実施形態を示す冷凍サイクル図である。

図１に示すヒートポンプ装置は、給湯用冷凍サイクルとしての第１冷凍回路５と、空調用冷凍サイクルとしての第２冷凍回路１５との２つの冷凍回路から構成される。

第１冷凍回路は、熱生成ユニット４０を構成する回路であり、給湯用冷媒（第１冷媒）が循環される。第２冷凍回路は、室外ユニット１０と、室内ユニット３０と、第１冷凍回路５に跨って配管される循環回路２０とで構成され、空調用冷媒（第２冷媒）が循環される。循環回路２０は、後述するガス管２５と液管２７とを熱生成ユニット４０の蒸発器４（第１蒸発器）を介してつなぐ回路である。

給湯用冷媒および空調用冷媒としては、Ｒ２２、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ３２、Ｒ１３４ａなどのフロン系冷媒のほかに、二酸化炭素（ＣＯ２）などの自然冷媒が用いられる。特に、給湯用冷媒としては高温用途に広く用いられるＲ４０７Ｃ，Ｒ１３４ａや二酸化炭素（ＣＯ２）が望ましい。

本実施形態においては、１台の室外ユニット１０に対して、２台の室内ユニット３０および１台の熱生成ユニット４０がそれぞれ接続された構成となっている。なお、冷凍サイクル構成に関しては、図１に示したものに限定されない。例えば、室外ユニット１０は２台以上、室内ユニット３０も１台もしくは３台以上、熱生成ユニット４０も２台以上、並列に接続可能である。本実施の形態では、第１冷凍回路５及び第２冷凍回路１５の制御手段として制御部１１６を備える。

第１冷凍回路を構成する熱生成ユニット４０は、給湯用圧縮機（第１圧縮機）１と、給湯用冷媒と水を主成分とする熱媒体と熱交換する凝縮器（第１凝縮器）２と、絞り手段（第１絞り手段）３と、後述するガス管２５から供給される空調用冷媒と給湯用冷媒とが熱交換する蒸発器（第１蒸発器）４と、を冷媒配管で直列に接続して構成され、給湯用冷媒を循環させる。蒸発器４は、プレート式の熱交換器である。

給湯用圧縮機１と蒸発器４との間には、給湯用圧縮機１に吸入される給湯用冷媒の圧力を検出する第１冷凍回路低圧検出手段６が配設されている。

凝縮器（第１凝縮器）２には、給湯用冷媒と熱交換する熱媒体の配管２ａが接続され、配管２ａには循環ポンプ２ｂが接続されている。

なお、熱媒体には水道水を用いることが一般的であるが、寒冷地の場合はエチレングリコールやアルコールを所定量水に溶解させた不凍液を用いてもよい。

凝縮器２で７０〜９０℃にまで沸き上げられた熱媒体は貯湯タンク（図示せず）に蓄えられる。熱媒体が飲料水の場合は直接給湯に使われる。一方、熱媒体が不凍液など飲料水でない場合は、室内に設置されたラジエータなどに供給されて暖房用途に、あるいは貯湯タンクで熱を飲料水に受け渡して給湯用途に利用される。

第２冷凍回路について説明する。

室外ユニット１０と室内ユニット３０とは、高温高圧のガス化した空調用冷媒が流れるガス管２５と、低圧の空調用冷媒が流れる吸入管２６と、高圧の液化した空調用冷媒が流れる液管２７とで接続されている。室内ユニット３０が、図１に示すように２台存在するときは、室内ユニット３０は３本の配管に対して並列に接続される。一方、室外ユニット１０と熱生成ユニット４０とは、室内ユニット３０と同じく配管に対し並列に接続されるが、ガス管２５と液管２７との二本の配管で接続されている。

室外ユニット１０は、空調用圧縮機（第２圧縮機）７と、室外熱交換器１１と、室外熱交換器１１の一方の入口に配設された室外ガス管開閉手段１２ｂおよび室外吸入管開閉手段１２ａと、室外熱交換器１１の他方の入口に配設された室外熱交換器用絞り手段（第２絞り手段）１３とを備えている。

空調用圧縮機７は、空調用冷媒を圧縮する。室外熱交換器１１は、室外送風ファン１７により送られる空気と、空調用冷媒とが熱交換するよう構成されている。室外熱交換器１１は、一般的には、フィン・チューブ型やマイクロチューブ型の熱交換器が適用される。室外ガス管開閉手段１２ｂは、ガス管２５における空調用冷媒の流量を制御する。室外吸入管開閉手段１２ａは、吸入管２６における空調用冷媒の流量を制御する。室外熱交換器用絞り手段１３は、室外熱交換器１１に供給する空調用冷媒の流量を調整する。

空調用圧縮機７の吸入側には、空調用圧縮機７にガス冷媒を供給するアキュムレータ１２が接続されている。空調用圧縮機７の吐出側には、吐出するガス状態の空調用冷媒に含まれる冷凍機油を分離する油分離器１６が接続されている。油分離器１６で分離された冷凍機油は、油戻し管１１４により空調用圧縮機７に戻される。油戻し管１１４の連通は、油戻し管開閉弁１１５の開閉により制御される。

室内ユニット３０は、室内熱交換器８ａ、８ｂと、室内熱交換器８ａ、８ｂの一方の入口に配設された室内ガス管開閉手段９ｂ、９ｄおよび室内吸入管開閉手段９ａ、９ｃと、室内熱交換器８ａ、８ｂの他方の入口に配設された室内熱交換器用絞り手段１０ａ、１０ｂと、を備えている。室内熱交換器８ａ、８ｂは、室内送風ファン３２で送られる空気と、空調用冷媒とが熱交換するよう構成されており、一般的には、フィン・チューブ型やマイクロチューブ型の熱交換器が適用される。室内ガス管開閉手段９ｂ、９ｄは、ガス管２５との空調用冷媒の流通の有無を制御する。室内吸入管開閉手段９ａ、９ｃは、吸入管２６との空調用冷媒の流通の有無を制御する。室内熱交換器用絞り手段１０ａ、１０ｂは、室内熱交換器８ａ、８ｂに供給する空調用冷媒の流量を調整する。

空調用圧縮機７の吐出側は、室外ガス管開閉弁１９を介して室外熱交換器１１の一端に冷媒配管で接続される。室外熱交換器１１の他端に接続される液管２７は、室外熱交換器用絞り手段１３を介して室外ユニット１０の外で分岐し、この分岐した液管２７の一方は、並列に接続される室内ユニット３０内でそれぞれの室内熱交換器用絞り手段１０ａ、１０ｂを介して、室内熱交換器８ａ、８ｂの一端に冷媒配管で接続される。

室内熱交換器８ａ、８ｂの他端は、２方向に分岐した冷媒配管で接続され、一方は室内ガス管開閉手段９ｂ、９ｄを介してガス管２５に接続され、他方は、室内吸入管開閉手段９ａ、９ｃを介して吸入管２６に接続される。

分岐した液管２７の他方は、蒸発器用絞り手段１４（第３絞り手段）を介して蒸発器４の一端に接続される。蒸発器４の他端には、ガス管２５が接続される。

以下、その動作、作用を説明する。

まず、室内熱交換器８ａ、８ｂを凝縮器として利用して第２冷凍回路１５を暖房運転し、第１冷凍回路５も運転する場合について説明する。図２に示されるように、空調用圧縮機７から吐出された第２冷媒は、開状態の室内ガス管開閉手段９ｂ、９ｄを通って室内熱交換器８ａ、８ｂに流入し、室内空気に放熱する。また第１冷凍回路５では、給湯用圧縮機１から吐出された第１冷媒は、凝縮器２にて放熱し、絞り手段３で絞られて蒸発器４に流入し、第２冷媒から吸熱して給湯用圧縮機１に吸入される。

そして、蒸発器４にて第１冷媒に吸熱された第２冷媒、及び、室内熱交換器８ａ、８ｂから流出した第２冷媒は、蒸発器用絞り手段１４、及び、室内熱交換器用絞り手段１０ａ、１０ｂをほぼ絞られることなく通った後に合流する。合流した第２冷媒は、室外熱交換器用絞り手段１３で絞られて室外熱交換器１１に流入する。室外熱交換器１１に流入した第２冷媒は、室外空気から吸熱して開状態の室外吸入管開閉手段１２ａを通って、空調用圧縮機７に吸入される。

室内吸入管開閉手段９ａ、９ｃ及び室外ガス管開閉手段１２ｂは閉じられており、第２冷媒が流通しないようになっている。

次に、室内熱交換器８ａ、８ｂを蒸発器として利用して第２冷凍回路１５を冷房運転し、第１冷凍回路５も運転する場合について説明する。図３に示されるように、空調用圧縮機７から吐出された第２冷媒は、開状態の室外ガス管開閉手段１２ｂを通って室外熱交換器１１に流入し、室外空気に放熱する。また第１冷凍回路５では第２冷凍回路１５の暖房運転時同様、給湯用圧縮機１から吐出された第１冷媒は、凝縮器２にて放熱し、絞り手段３で絞られて蒸発器４に流入し、第２冷媒から吸熱して給湯用圧縮機１に吸入される。

そして、蒸発器４にて第１冷媒に吸熱された第２冷媒、及び、室外熱交換器１１から流出した第２冷媒は、蒸発器用絞り手段１４、及び、室外熱交換器用絞り手段１３をほぼ絞られることなく通り、室内熱交換器用絞り手段１０ａ、１０ｂで絞られて室内熱交換器８ａ、８ｂに流入して室内空気から吸熱する。室内熱交換器８ａ、８ｂで熱交換を行った第２冷媒は、開状態の室内吸入管開閉手段９ａ、９ｃを通って、空調用圧縮機７に吸入される。室内ガス管開閉手段９ｂ、９ｄ及び室外吸入管開閉手段１２ａは閉じられており、第２冷媒が流通しないようになっている。

また、室内熱交換器８ａを凝縮器として、室内熱交換器８ｂを蒸発器として利用して第２冷凍回路１５を冷暖同時運転し、第１冷凍回路５も運転する場合について説明する。図４に示されるように、空調用圧縮機７から吐出された第２冷媒は、開状態の室内ガス管開閉手段９ｂを通って室内熱交換器８ａに流入し、室内空気に放熱する。また第１冷凍回路５では、給湯用圧縮機１から吐出された第１冷媒は、凝縮器２にて放熱し、絞り手段３で絞られて蒸発器４に流入し、第２冷媒から吸熱して給湯用圧縮機１に吸入される。

そして、蒸発器４にて第１冷媒に吸熱された第２冷媒、及び、室内熱交換器８ａから流出した第２冷媒は、蒸発器用絞り手段１４、及び、室内熱交換器用絞り手段１０ａをほぼ絞られることなく通り、室内熱交換器用絞り手段１０ｂ、及び、室外熱交換器用絞り手段１３で絞られて室内熱交換器８ｂ、及び、室外熱交換器１１に流入する。室内熱交換器８ｂ、及び、室外熱交換器１１に流入した第２冷媒は、室内空気、及び、室外空気から吸熱して開状態の室内吸入管開閉手段９ｃ、及び、室外吸入管開閉手段１２ａを通って、空調用圧縮機７に吸入される。この場合、室内吸入管開閉手段９ａ、室内ガス管開閉手段９ｄ及び室外ガス管開閉手段１２ｂは閉じられており、第２冷媒が流通しないようになっている。

室内熱交換器８ａを蒸発器として、室内熱交換器８ｂを凝縮器として利用して第２冷凍回路を冷暖同時運転し、第１冷凍回路５も運転する場合について説明する。図５に示されるように、室内吸入管開閉手段９ａ、及び、室内ガス管開閉手段９ｄを開状態とし、室内ガス管開閉手段９ｂ、及び、室内吸入管開閉手段９ｃを閉状態として、室外熱交換器開閉手段の開閉は変えず運転する。

以上のような運転状態で、第２冷凍回路１５が暖房運転で室内空気への放熱量が多く必要（例えば、室内の温度が５℃で、設定温度が３０℃）な場合や、冷房運転で室外空気の温度が高く（例えば、４０℃）、室外熱交換器１１へ流入する第２冷媒の温度を室外空気の温度以上としなければならない場合、第２冷凍回路１５の高圧側圧力が高くなる。従って、蒸発器４に流入する第２冷媒も圧力が高くなることで、凝縮温度が高くなり、第２冷媒から第１冷媒への熱交換量が多くなる。その結果、第１冷凍回路５の低圧側圧力が高くなる。

特に、第１冷媒が二酸化炭素（ＣＯ２）の場合には臨界点（３１.１℃、７.４ＭＰａ）が低く、上述のように第２冷凍回路１５の凝縮温度が高くなると、第１冷凍回路５の低圧側が超臨界状態となった状態で、給湯用圧縮機１に吸い込まれる場合がある。そして、超臨界冷媒となって給湯用圧縮機１に吸入されると、給湯用圧縮機１内のオイルのシール性が低下して、給湯用圧縮機１の信頼性が低下する。

本実施の形態では、制御部１１６は、図６に示されるように、第１冷凍回路低圧検出手段６が検出した圧力Ｐｓ１が第１所定値α（例えば５．５Ｍｐｓ）以上か否かを判断し（Ｓ１）、ついで第１冷凍回路５の給湯設定温度（または暖房設定温度）が所定温度以上かを判断する（Ｓ２）。圧力Ｐｓ１が第１所定値α以上であって、給湯設定温度が例えば７０℃以下（または暖房設定温度が例えば２５℃以下）であれば、第１冷凍回路低圧抑制第１モードとする。第１冷凍回路低圧抑制第１モードでは、第１冷凍回路低圧検出手段６が検出する圧力Ｐｓ１が第１所定値α以下となるように、給湯用圧縮機１の搬送量（周波数）を増加する（Ｓ３）。

本実施形態によれば、第１冷凍回路５の低圧側から高圧側への搬送量が増加することで低圧側の冷媒密度が低下することとなる。従って、蒸発器４での吸熱側の温度によらず、第１冷凍回路５の低圧側圧力が低下することとなる。よって、蒸発器４での吸熱側の温度によらず、第１冷凍回路５の低圧側圧力を臨界圧力以下にして給湯用圧縮機１に吸入することができ、給湯用圧縮機１の信頼性を向上することができる。

また、第１冷凍回路５の低圧側圧力が低下して給湯用圧縮機１に吸込まれる第１冷媒の冷媒密度は低下するが、搬送量が増えるため、冷媒循環量は低下しない。

従って、蒸発器４における吸熱量は減少せず、凝縮器２における加熱量は低下しないこととなる。よって、第１冷凍回路５の低圧側圧力が低下しつつ、第１冷凍回路５の加熱能力の低下を抑制することができる。

一方、第１冷凍回路５において、例えば高温水あるいは高温風を生成する場合には、第１冷凍回路５の高圧側圧力を上げる必要がある。

本実施の形態では、図６に示す（Ｓ２およびＳ４）において、凝縮器（第１凝縮器）２の利用側で高温水あるいは高温風を生成する必要があるか否かが判断される。

すなわち給湯設定温度が例えば７０℃より高く（または暖房設定温度が例えば２５℃より高く）に設定されていれば、第１冷凍回路低圧検出手段６が検出する圧力Ｐｓ１が、第１所定値αよりも高く設定された第２所定値β以上か否かが判断される（Ｓ４）。

ここでは圧力Ｐｓ１が第２所定値βのとき、第１冷凍回路５の高圧側圧力が例えば１３Ｍｐｓとなるように設定される。

上記（Ｓ４）において、圧力Ｐｓ１が第２所定値β未満の場合には、第１冷凍回路低圧抑制第２モードとする（Ｓ５）。

この第１冷凍回路低圧抑制第２モードでは、第１冷凍回路低圧検出手段６が検出する圧力Ｐｓ１が第１所定値α以下となるように、給湯用圧縮機１の搬送量を増加するとともに絞り手段３の開度を小さくする。

これによって、第１冷凍回路５の低圧側から高圧側への第１冷媒の搬送量が増加するとともに、高圧側から低圧側への第１冷媒の搬送量が減少する。

従って、第１冷凍回路５の高圧側の冷媒密度が上昇し、高圧側圧力が上昇するとともに低圧側の冷媒密度が低下し、低圧側圧力が低下する。よって、高温出水や高温風が必要な場合でも、高圧側圧力の上昇に伴う低圧側圧力の上昇を抑制することとなる。これにより、高温出水や高温風が必要な場合でも、低圧側圧力を臨界圧力以下に低下して給湯用圧縮機１に吸入でき、給湯用圧縮機１の信頼性を向上できる。

また、上記（Ｓ４）において、圧力Ｐｓ１が第２所定値β以上の場合には、第１冷凍回路低圧抑制第３モードとする（Ｓ６）。

第１冷凍回路低圧抑制第３モードでは、第１冷凍回路低圧検出手段６が検出する圧力Ｐｓ１が第２所定値β以下となるように、第２冷凍回路１５の第２冷媒の流量を小さくする為に、蒸発器用絞り手段１４の開度を小さくする。

第１冷凍回路５および第２冷凍回路１５の運転状態が、上記したように、第２冷凍回路１５が暖房運転で室内空気への放熱量が多く必要（例えば、室内の温度が５℃で、設定温度が３０℃）な場合や、冷房運転で室外空気の温度が高く（例えば、４０℃）、室外熱交換器１１へ流入する第２冷媒の温度を室外空気の温度以上としなければならない場合、第２冷凍回路１５の高圧側圧力が高くなる。従って、蒸発器４に流入する第２冷媒も圧力が高くなることで、凝縮温度が高くなり、第２冷媒から第１冷媒への熱交換量が多くなって、第１冷凍回路５の低圧側圧力が高くなる。

この場合、第１冷凍回路５において、例えば、凝縮器２の放熱側の温度が高いような給湯機の沸き終いや、空気調和機の暖房過負荷などの場合、第１冷凍回路５の高圧側圧力が高くて低圧側の第１冷媒を高圧側に搬送し難くなる。

本実施の形態では、圧力Ｐｓ１が第２所定値β以上の場合に、第１冷凍回路低圧抑制第３モードとなり、第１冷凍回路低圧検出手段６が検出する圧力Ｐｓ１が第２所定値β以下となるように、第２冷凍回路１５の第２冷媒の流量を小さくする為に、蒸発器用絞り手段１４の開度を小さくするため、蒸発器４における第２冷媒から第１冷媒への熱交換量を低下することができる。

従って、凝縮器２での放熱側の温度が高く、第１冷凍回路５の高圧側圧力高くて、低圧側から高圧側への冷媒密度を上げられない場合でも、第２冷媒からの吸熱による第１冷媒の蒸発量が減少し、低圧側の冷媒密度を低下できる。よって、沸き終いや暖房過負荷となる場合でも、低圧側圧力を低下できる。これにより、沸き終いや暖房過負荷となる場合でも、低圧側圧力を臨界圧力以下に低下して給湯用圧縮機１に吸入することができ、より簡素な構成で給湯用圧縮機１の信頼性を向上できる。

また、本実施の形態では第２冷凍回路１５の第２冷媒の流量を小さくする手段として蒸発器用絞り手段１４の開度を小さくしたが、これに限られない。空調用圧縮機７の搬送量を小さくして第２冷凍回路１５の第２冷媒の流量を小さくすることや、蒸発器用絞り手段１４の開度を小さくするとともに、空調用圧縮機７の搬送量を小さくして第２冷凍回路１５の第２冷媒の流量を小さくすることも可能である。

また、以上のように本実施形態では、蒸発器４をプレート式の熱交換器で構成している。蒸発器４をプレート式の熱交換器とすることで、低圧側に保有する第１冷媒量を少なくし、高圧側への搬送量増加に伴う高圧側圧力の急上昇を抑制することができる。また、給湯用圧縮機１に吸入される第１冷媒の過熱度が高い場合に、第１冷凍回路５の低圧側圧力を低下することで蒸発器４出口での第１冷媒の過熱度を小さくすることができ、給湯用圧縮機１に吸入される第１冷媒の過熱度増大による効率低下や、給湯用圧縮機１から吐出される第１冷媒の温度過昇を抑制することができる。

本実施の形態では第１冷凍回路５の低圧側圧力を検出する手段として用いた第１冷凍回路低圧検出手段６を、給湯用圧縮機１と蒸発器４との間に配設したが、絞り手段３と蒸発器４との間に配設することも可能である。

本実施の形態では第１冷凍回路５の低圧側圧力を検出する手段として第１冷凍回路低圧検出手段６を用いたが、図１に示すように、別の形態として蒸発器４入口の温度を検出する蒸発器入口温度検出手段１１７を用いてもよい。

この場合、図７の制御フローとなる。図７の制御フローでは、図６の制御フローと比較したとき、（Ｓ１１）の判断が異なっている。その他のステップは、図６の制御フローと同じであるので、説明を省略する。

すなわち、蒸発器入口温度検出手段１１７が検出した温度Ｔｅｉｎが例えば２０℃以上か否かが判断される（Ｓ１１）。

そして、例えば２０℃以上の場合には、以下、図６の制御フローと同様に、ステップＳ２に移行するように制御される。

また、本実施の形態では、図１に示すように、別の形態として空調用圧縮機７の吐出圧力を検出する空調用圧縮機吐出圧力検出手段１１８を用いてもよい。

この場合、図８の制御フローとなる。図８の制御フローでは、図６の制御フローと比較したとき、（Ｓ１２）の判断が異なっている。その他のステップは、図６の制御フローと同じであるので、説明を省略する。

すなわち、空調用圧縮機吐出圧力検出手段１１８が検出する圧力が例えば３．７Ｍｐｓ以上か否かが判断される（Ｓ１１）。

そして、例えば３．７Ｍｐｓの場合には、以下、図６の制御フローと同様に、ステップＳ２に移行するように制御される。

これによれば、蒸発器４での吸熱側の温度によらず、第１冷凍回路５の低圧側圧力が低下することとなる。よって、蒸発器４での吸熱側の温度によらず、第１冷凍回路５の低圧側圧力を臨界圧力以下にして給湯用圧縮機１に吸入することができ、より簡素な構成で圧縮機の信頼性を向上することができる。

以上、本実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。あくまでも本発明の実施の態様を例示するものであるから、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更、及び応用が可能である。

以上のように本発明に係るヒートポンプ装置は、給湯用冷凍サイクルの低圧側圧力の上昇を抑えることが可能となり、給湯機能あるいは暖房機能を備えたヒートポンプ装置に適用できる。

１ 給湯用圧縮機（第１圧縮機）
２ 凝縮器（第１凝縮器）
３ 絞り手段（第１絞り手段）
４ 蒸発器（第１蒸発器）
５ 給湯用冷凍サイクル（第１冷凍回路）
６ 第１冷凍回路低圧検出手段
７ 空調用圧縮機（第２圧縮機）
１０ 室外ユニット
１１ 室外熱交換器
１３ 室外熱交換器用絞り手段（第２絞り手段）
１４ 蒸発器用絞り手段（第３絞り手段）
１５ 空調用冷凍サイクル（第２冷凍回路）
１１６ 制御部
２０ 循環回路
３０ 室内ユニット

Claims (4)

1. 第１圧縮機、第１凝縮器、第１絞り手段、第１蒸発器を環状に接続し、第１冷媒を循環させる給湯用冷凍サイクルとしての第１冷凍回路と、第２冷媒を循環させ、前記第１蒸発器で前記第１冷凍回路と熱交換を行う空調用冷凍サイクルとしての第２冷凍回路と、制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記第１冷凍回路の低圧側圧力が第１所定値以上で、前記第１冷凍回路の給湯設定温度が所定値以下の場合、前記第１冷凍回路の低圧側圧力が前記第１所定値以下となるように、前記第１圧縮機の搬送量を増加する、第１冷凍回路低圧抑制第１モードと、
   前記第１冷凍回路の低圧側圧力が前記第１所定値よりも高い第２所定値より低く、前記第１冷凍回路の給湯設定温度が所定値より大きい場合、前記第１冷凍回路の低圧側圧力が前記第１所定値以下となるように、前記第１圧縮機の搬送量を増加するとともに、前記第１絞り手段の開度を小さくする、第１冷凍回路低圧抑制第２モードと、
   前記第１冷凍回路の低圧側圧力が前記第２所定値以上で、前記第１冷凍回路の給湯設定温度が所定値より大きい場合、前記第１冷凍回路の低圧側圧力が前記第２所定値以下となるように、前記第２冷凍回路の第２冷媒の流量を小さくする、第１冷凍回路低圧抑制第３モードとを有する、ヒートポンプ装置。
2. 前記第２冷凍回路は、第２圧縮機、室外熱交換器、第２絞り手段を有する室外ユニットと、室内熱交換器を有する室内ユニットと、前記第１蒸発器に第２冷媒を循環する循環回路と、を備え、この循環回路には、第２冷媒の循環量を制御する第３絞り手段を備え、
   前記第１冷凍回路低圧抑制第３モードは、前記第１冷凍回路の低圧側圧力が所定値以下となるように、前記第３絞り手段の開度を小さくする、請求項１に記載のヒートポンプ装置。
3. 前記第２冷凍回路は、第２圧縮機、室外熱交換器、第２絞り手段を有する室外ユニットと、室内熱交換器を有する室内ユニットと、前記第１蒸発器に第２冷媒を循環する循環回路と、を備え、
   前記第１冷凍回路低圧抑制第３モードは、前記第１冷凍回路の低圧側圧力が所定値以下となるように、前記第２圧縮機の搬送量を小さくする、請求項１に記載のヒートポンプ装置
   。
4. 前記第１蒸発器は、前記第１冷凍回路と前記第２冷凍回路とで熱交換を行う熱交換器である、請求項１から３の何れか一項に記載のヒートポンプ装置。

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