KR20110129416A - 히트 펌프 시스템 - Google Patents

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KR20110129416A
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마사히로 혼다
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

히트 펌프 시스템(1)은, 열원 유닛(2)과, 토출 냉매 연락관(12)과, 액냉매 연락관(13)과, 가스 냉매 연락관(14)과, 제1 이용 유닛(4a)과, 제2 이용 유닛(10a)을 구비하고 있고, 제1 이용 유닛(4a)은, 토출 냉매 연락관(12)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능하는 것이 가능한 제1 이용측 열교환기(41a)를 갖고 있으며, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행하는 것이 가능하고, 제2 이용 유닛(10a)은, 액냉매 연락관(13)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능하는 것이 가능한 제2 이용측 열교환기(101a)를 갖고 있으며, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전을 행하는 것이 가능하다.

Description

히트 펌프 시스템{HEAT PUMP SYSTEM}
본 발명은, 히트 펌프 시스템, 특히 히트 펌프 사이클을 이용하여 물 매체를 가열하는 것이 가능한 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.
종래부터 특허문헌 1(일본 특허 공개 소60-164157호 공보)에 기재된 바와 같은, 히트 펌프 사이클을 이용하여 물을 가열하는 것이 가능한 히트 펌프 온수기가 있다. 이러한 히트 펌프 온수기는, 주로 압축기, 냉매-물 열교환기 및 열원측 열교환기를 갖고 있으며, 냉매-물 열교환기에 있어서의 냉매의 방열에 의해 물을 가열하고, 이에 의해 얻어진 온수를 저탕조에 공급하도록 구성되어 있다.
일본 특허 공개 소60-164157호 공보
상기 종래의 히트 펌프 온수기에서는, 열원측 열교환기에 있어서 열원으로서의 외기를 냉각하는 운전이 행해지고 있기 때문에, 이 냉매가 얻은 냉각 열을 다른 용도로 이용할 수 있으면, 에너지 절약형 히트 펌프 시스템을 얻을 수 있다.
본 발명의 과제는, 히트 펌프 사이클을 이용하여 물 매체를 가열하는 것이 가능한 히트 펌프 시스템의 에너지 절약화를 도모하는 데 있다.
제1 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 열원 유닛과, 토출 냉매 연락관과, 액냉매 연락관과, 가스 냉매 연락관과, 제1 이용 유닛과, 제2 이용 유닛을 구비하고 있다. 열원 유닛은, 열원측 냉매를 압축하는 열원측 압축기와, 열원측 열교환기와, 열원측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 열원측 방열 운전 상태와 상기 열원측 열교환기를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 열원측 증발 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 열원측 전환 기구를 갖고 있다. 토출 냉매 연락관은, 열원측 전환 기구가 열원측 방열 운전 상태 및 열원측 증발 운전 상태의 어떤 경우든 열원측 압축기의 토출로부터 열원 유닛 외부로 열원측 냉매를 도출하는 것이 가능하다. 액냉매 연락관은, 열원측 전환 기구가 열원측 방열 운전 상태에서 열원측 냉매의 방열기로서 기능하는 열원측 열교환기의 출구로부터 열원 유닛 외부로 열원측 냉매를 도출하는 것이 가능하고, 또한 열원측 전환 기구가 열원측 증발 운전 상태에서 열원 유닛 외부로부터 열원측 냉매의 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기의 입구에 열원측 냉매를 도입하는 것이 가능하다. 가스 냉매 연락관은, 열원 유닛 외부로부터 열원측 압축기의 흡입에 열원측 냉매를 도입하는 것이 가능하다. 제1 이용 유닛은, 토출 냉매 연락관 및 액냉매 연락관에 접속되어 있고, 토출 냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능하는 것이 가능한 제1 이용측 열교환기를 갖고 있으며, 제1 이용측 열교환기에 있어서 방열한 열원측 냉매를 액냉매 연락관에 도출하고, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행하는 것이 가능하다. 제2 이용 유닛은, 액냉매 연락관 및 가스 냉매 연락관에 접속되어 있고, 열원측 전환 기구가 열원측 방열 운전 상태에서 액냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능하는 것이 가능한 제2 이용측 열교환기를 갖고 있으며, 제2 이용측 열교환기에 있어서 증발한 열원측 냉매를 가스 냉매 연락관에 도출하고, 제2 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전을 행하는 것이 가능하다.
이 히트 펌프 시스템에서는, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행할 수 있을 뿐 아니라, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행함과 함께, 물 매체를 가열함으로써 열원측 냉매가 얻은 냉각 열을, 제2 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전에 이용할 수 있게 되어 있기 때문에, 예를 들어 제1 이용 유닛에 있어서 가열된 물 매체를 급탕에 사용함과 함께 제2 이용 유닛에 있어서 냉각된 공기 매체를 실내의 냉방에 사용하거나 하여, 종래의 히트 펌프 온수기에서는 열원측 열교환기에 있어서 외기를 냉각하기만 해도, 유효하게 이용되지 못했던 냉각 열을 유효하게 이용할 수 있고, 이에 의해, 히트 펌프 사이클을 이용하여 물 매체를 가열하는 것이 가능한 히트 펌프 시스템의 에너지 절약화를 도모할 수 있다.
제2 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 제2 이용 유닛이 제2 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전을 행하고 있을 때에, 제1 이용 유닛이 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행한다.
이 히트 펌프 시스템에서는, 제2 이용 유닛이 제2 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전을 행함과 함께, 공기 매체를 냉각함으로써 열원측 냉매가 얻은 열을, 필요에 따라 제1 이용 유닛에 있어서의 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전에 이용할 수 있다.
제3 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제2 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 제1 이용 유닛에 있어서 가열된 물 매체, 또는 제1 이용 유닛에 있어서 가열된 물 매체와의 열교환에 의해 가열된 물 매체를 저류하는 저탕 유닛을 더 구비하고 있고, 저탕 유닛에 저류되는 물 매체의 온도인 저탕 온도가 소정의 저탕 설정 온도 이하로 된 경우에, 제1 이용 유닛이 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행한다.
이 히트 펌프 시스템에서는, 제2 이용 유닛이 제2 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전을 행하고 있고, 또한, 저탕 온도가 저탕 설정 온도 이하로 된 경우에, 제1 이용 유닛이 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전이 행해지게 되어 있기 때문에, 공기 매체를 냉각함으로써 열원측 냉매가 얻은 열을 유효하게 이용하면서, 저탕 온도를 저탕 설정 온도 이상으로 유지할 수 있다.
제4 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 내지 제3 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 가스 냉매 연락관은, 열원측 전환 기구가 열원측 방열 운전 상태에서 열원 유닛 외부로부터 열원측 압축기의 흡입에 열원측 냉매를 도입하는 것이 가능하고, 또한, 열원측 전환 기구가 열원측 증발 운전 상태에서 열원측 압축기의 토출로부터 열원 유닛 외부로 열원측 냉매를 도출하는 것이 가능하고, 제2 이용 유닛은, 열원측 전환 기구가 열원측 증발 운전 상태에서 제2 이용측 열교환기가 가스 냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능하여, 제2 이용측 열교환 환기에 있어서 방열한 열원측 냉매를 액냉매 연락관에 도출하고, 제2 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 공기 매체를 가열하는 운전을 행하는 것이 가능하다.
이 히트 펌프 시스템에서는, 열원측 전환 기구가 열원측 방열 운전 상태에서, 제2 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전을 행할 수 있고, 또한, 열원측 전환 기구가 열원측 증발 운전 상태에서, 제2 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 공기 매체를 가열하는 운전을 행할 수 있게 되어 있기 때문에, 예를 들어 제1 이용 유닛에 있어서 가열된 물 매체를 급탕에 사용함과 함께, 제2 이용 유닛을 실내의 냉방 및 난방에 사용할 수 있다.
제5 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 내지 제4 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 제1 이용 유닛은, 가스 냉매 연락관에 더 접속되어 있고, 제1 이용측 열교환기를 토출 냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 물 매체 가열 운전 상태와 제1 이용측 열교환기를 액냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 물 매체 냉각 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 이용측 전환 기구를 더 구비하고 있다. 그리고, 제1 이용 유닛은, 이용측 전환 기구가 물 매체 가열 운전 상태에서, 제1 이용측 열교환기에 있어서 방열한 열원측 냉매를 액냉매 연락관에 도출함과 함께, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행하는 것이 가능하고, 이용측 전환 기구가 물 매체 냉각 운전 상태에서, 제1 이용측 열교환기에 있어서 증발한 열원측 냉매를 가스 냉매 연락관에 도출함과 함께, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 물 매체를 냉각하는 운전을 행하는 것이 가능하다.
이 히트 펌프 시스템에서는, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전과 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 물 매체를 냉각하는 운전을 전환하여 행할 수 있게 되어 있고, 게다가, 제2 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전을 행함과 함께, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 물 매체를 냉각하는 운전을 행할 수 있게 되어 있기 때문에, 예를 들어 제1 이용 유닛에 있어서 냉각된 물 매체를 라디에이터나 바닥 난방 패널 등에 사용하면서, 제2 이용 유닛에 있어서 냉각된 공기 매체를 실내의 냉방에 사용하거나 하여, 제1 이용 유닛과 제2 이용 유닛을 조합한 쾌적한 공기 조화를 행할 수 있다.
제6 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제4 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 제1 이용 유닛은, 가스 냉매 연락관에 더 접속되어 있고, 제1 이용측 열교환기를 토출 냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 물 매체 가열 운전 상태와 제1 이용측 열교환기를 액냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 물 매체 냉각 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 이용측 전환 기구를 더 구비하고 있다. 그리고, 제1 이용 유닛은, 이용측 전환 기구가 물 매체 가열 운전 상태에서, 제1 이용측 열교환기에 있어서 방열한 열원측 냉매를 액냉매 연락관에 도출함과 함께, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행하는 것이 가능하고, 이용측 전환 기구가 물 매체 냉각 운전 상태에서, 제1 이용측 열교환기에 있어서 증발한 열원측 냉매를 가스 냉매 연락관에 도출함과 함께, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 물 매체를 냉각하는 운전을 행하는 것이 가능하고, 열원측 열교환기의 제상(除霜)이 필요하다고 판정된 경우에는, 열원측 전환 기구를 열원측 방열 운전 상태로 함으로써 열원측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키고, 또한, 제2 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시킴과 함께, 이용측 전환 기구를 물 매체 냉각 운전 상태로 함으로써 제1 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 제상 운전을 행한다.
이 히트 펌프 시스템에서는, 열원측 열교환기를 제상할 때에 제2 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시킴과 함께, 제1 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키도록 하고 있기 때문에, 제2 이용측 열교환기만을 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 경우에 비하여, 제상 운전 시간을 단축할 수 있고, 또한, 제2 이용 유닛에 있어서 냉각되는 공기 매체의 온도가 낮아지는 것을 억제할 수 있다.
제7 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제6 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 제상 운전 중에 있어서, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 냉각되는 물 매체의 온도가 소정의 동결 하한 온도 이하로 된 경우에는, 제1 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 것을 중지한다.
이 히트 펌프 시스템에서는, 제상 운전 중에 있어서, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 냉각되는 물 매체의 온도가 동결 하한 온도 이하로 된 경우에는, 제1 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 것이 중지되도록 되어 있기 때문에, 제상 운전에 의한 물 매체의 동결을 방지할 수 있다.
제8 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제6 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 제1 이용측 열교환기를 흐르는 열원측 냉매의 유량을 가변하는 것이 가능한 제1 이용측 유량 조절 밸브를 더 구비하고 있다. 그리고, 이 히트 펌프 시스템은, 제상 운전 중에 있어서, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 냉각된 물 매체의 온도가 소정의 동결 주의 온도 이하로 된 경우에는, 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도를 작게 하는 제어를 행하고, 제상 운전 개시부터의 경과 시간인 제상 운전 시간이 소정의 제상 운전 설정 시간 이하이고 열원측 열교환기의 제상이 완료되지 않은 경우에는, 다음 회의 열원측 열교환기의 제상을 개시할 때까지의 소정의 제상 시간 간격 설정값을 작게 한다.
이 히트 펌프 시스템에서는, 제상 운전 중에 있어서, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 냉각된 물 매체의 온도가 동결 주의 온도 이하로 된 경우에는, 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도를 작게 하는 제어가 행해지게 되어 있기 때문에, 물 매체의 동결을 방지하면서 제상 운전을 계속할 수 있다.
그러나, 이와 같은 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도를 작게 하는 제어를 행하면, 물 매체의 동결을 방지할 수는 있지만, 열원측 열교환기의 제상이 충분히 행해지지 않아, 얼음의 해동 잔여가 발생하고, 이러한 제상 운전이 반복되어 행해짐으로써, 열원측 열교환기에 있어서 얼음이 성장하는 아이스 업 현상이 발생하여 열원측 열교환기가 열원측 냉매의 증발기로서 충분히 기능하지 못하게 될 우려가 있다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템에서는, 이러한 제1 이용측 유량 조절 밸브의 제어 외에, 제상 운전 설정 시간 이하이고 열원측 열교환기의 제상이 완료되지 않은 경우에 다음 회의 열원측 열교환기의 제상을 개시할 때까지의 제상 시간 간격 설정값을 작게 하도록 하고 있으며, 이에 의해, 물 매체의 동결을 방지하고, 또한 아이스 업 현상의 발생을 억제하면서 제상 운전을 행할 수 있다.
제9 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제5 내지 제8 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 이용측 전환 기구가 물 매체 가열 운전 상태 및 물 매체 냉각 운전 상태의 어떤 경우든 토출 냉매 연락관과 가스 냉매 연락관을 연통시키는 제1 냉매 회수 기구를 더 구비하고 있다.
제5 내지 제8 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템과 같은, 제1 이용측 열교환기를 토출 냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 물 매체 가열 운전 상태와 제1 이용측 열교환기를 액냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 물 매체 냉각 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 이용측 전환 기구를 더 구비한 구성에서는, 제1 이용 유닛이 열원측 냉매의 증발에 의해 물 매체를 냉각하는 운전을 행하거나, 제1 이용 유닛의 운전을 정지하고 제2 이용 유닛의 운전을 행하는 경우(즉, 토출 냉매 연락관을 사용하지 않는 운전의 경우)에, 열원측 압축기로부터 토출된 열원측 냉매가 토출 냉매 연락관에 저류되어, 열원측 압축기에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족(즉, 냉매 순환량 부족)할 우려가 있다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템에서는, 이용측 전환 기구가 물 매체 가열 운전 상태 및 물 매체 냉각 운전 상태의 어떤 경우든 토출 냉매 연락관과 가스 냉매 연락관을 연통시키는 제1 냉매 회수 기구를 설치함으로써, 열원측 냉매가 토출 냉매 연락관에 저류되기 어려워지도록 하고, 이에 의해, 냉매 순환량 부족의 발생을 억제할 수 있다.
제10 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제5 내지 제9 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 이용측 전환 기구가 물 매체 가열 운전 상태 및 물 매체 냉각 운전 상태의 어떤 경우든 제1 이용측 열교환기와 가스 냉매 연락관을 연통시키는 제2 냉매 회수 기구를 더 구비하고 있다.
제5 내지 제9 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템과 같은, 제1 이용측 열교환기를 토출 냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 물 매체 가열 운전 상태와 제1 이용측 열교환기를 액냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 물 매체 냉각 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 이용측 전환 기구를 더 구비한 구성에서는, 제1 이용 유닛의 운전을 정지하고 제2 이용 유닛의 운전을 행하는 경우에, 제1 이용측 열교환기에 열원측 냉매가 저류되어, 열원측 압축기에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족(즉, 냉매 순환량 부족)할 우려가 있다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템에서는, 이용측 전환 기구가 물 매체 가열 운전 상태 및 물 매체 냉각 운전 상태의 어떤 경우든 제1 이용측 열교환기와 가스 냉매 연락관을 연통시키는 제2 냉매 회수 기구를 더 설치함으로써, 열원측 냉매가 제1 이용측 열교환기에 저류되기 어려워지도록 하고, 이에 의해 냉매 순환량 부족의 발생을 억제할 수 있다.
제11 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제5 내지 제10 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 이용측 전환 기구가 물 매체 냉각 운전 상태이며 제2 이용 유닛이 적어도 운전하고 있는 경우에 있어서, 열원측 압축기에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족하다고 판정된 경우에는, 이용측 전환 기구를 물 매체 가열 운전 상태로 함으로써 제1 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 냉매 회수 운전을 행한다.
제5 내지 제10 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템과 같은, 제1 이용측 열교환기를 토출 냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 물 매체 가열 운전 상태와 제1 이용측 열교환기를 액냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 물 매체 냉각 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 이용측 전환 기구를 더 구비한 구성에서는, 제1 이용 유닛이 열원측 냉매의 증발에 의해 물 매체를 냉각하는 운전을 행하거나 제1 이용 유닛의 운전을 정지하고 제2 이용 유닛의 운전을 행하는 경우에, 열원측 압축기로부터 토출된 열원측 냉매가 토출 냉매 연락관에 저류되어, 열원측 압축기에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족(즉, 냉매 순환량 부족)할 우려가 있으며, 또한, 제1 이용 유닛의 운전을 정지하고 제2 이용 유닛의 운전을 행하는 경우에, 제1 열원측 열교환기에 열원측 냉매가 저류되어, 열원측 압축기에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족(즉, 냉매 순환량 부족)할 우려가 있다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템에서는, 이용측 전환 기구가 물 매체 냉각 운전 상태이며 제2 이용 유닛이 적어도 운전하고 있는 경우에 있어서, 열원측 압축기에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족하다고 판정된 경우에, 이용측 전환 기구를 물 매체 가열 운전 상태로 함으로써 제1 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 냉매 회수 운전을 행함으로써, 열원측 냉매가 토출 냉매 연락관에 저류되기 어려워지도록 하고, 또한, 열원측 냉매가 제1 이용측 열교환기에 저류되기 어려워지도록 하고, 이에 의해, 냉매 순환량 부족의 발생을 억제할 수 있다.
제12 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 내지 제11 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 제1 이용측 열교환기는, 열원측 냉매와 물 매체의 열교환을 행하는 열교환기이다.
제13 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제12 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 용량 가변형의 순환 펌프를 갖고 있으며, 제1 이용측 열교환기에 있어서 열원측 냉매와의 사이에서 열교환을 행하는 물 매체가 순환하는 물 매체 회로를 더 구비하고 있다. 그리고, 이 히트 펌프 시스템은, 열원측 압축기의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력과 열원측 압축기의 흡입에 있어서의 열원측 냉매의 압력의 압력차인 열원측 출입구 압력차가 소정의 열원측 저차압 보호 압력차 이하인 경우에는, 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 순환 펌프의 용량 제어를 행한다.
물 매체가 물 매체 회로를 순환하도록 구성되어 있는 경우에는, 제1 이용 유닛의 운전이 개시한 직후 등과 같은 물 매체의 온도가 낮은 운전 조건에 있어서, 열원측 압축기의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력이 저하하여 열원측 출입구 압력차가 작아져, 열원측 압축기 내에 있어서의 냉동기유의 순환이 나빠짐으로써, 윤활 부족이 발생할 우려가 있다.
그럼에도 불구하고, 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 커지도록 순환 펌프의 용량 제어를 행하면, 제1 이용측 열교환기를 흐르는 물 매체의 온도가 높아지기 어려워져, 열원측 출입구 압력차가 커지는 것을 방해하게 된다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템에서는, 용량 가변형의 순환 펌프를 설치함과 함께, 열원측 압축기의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력과 열원측 압축기의 흡입에 있어서의 열원측 냉매의 압력의 압력차인 열원측 출입구 압력차가 열원측 저차압 보호 압력차 이하인 경우에는, 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 순환 펌프의 용량 제어를 행함으로써, 제1 이용 유닛의 운전이 개시한 직후 등과 같은 물 매체의 온도가 낮아 열원측 출입구 압력차가 작아지기 쉬운 경우에도, 열원측 압축기에 불안정한 운전을 강요하지 않고, 열원측 출입구 압력차를 확보하여, 열원측 압축기에 있어서의 윤활 부족을 발생하기 어렵게 할 수 있다.
제14 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제13 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 열원측 출입구 압력차가 열원측 저차압 보호 압력차보다 큰 경우에는, 제1 이용측 열교환기의 출구에 있어서의 물 매체의 온도와 제1 이용측 열교환기의 입구에 있어서의 물 매체의 온도의 온도차인 물 매체 출입구 온도차가 소정의 목표 물 매체 출입구 온도차로 되도록 순환 펌프의 용량 제어를 행한다.
이 히트 펌프 시스템에서는, 열원측 출입구 압력차가 열원측 저차압 보호 압력차보다 커서 열원측 압축기에 있어서의 윤활 부족이 발생하기 어려운 경우에는, 제1 이용측 열교환기의 출구에 있어서의 물 매체의 온도와 제1 이용측 열교환기의 입구에 있어서의 물 매체의 온도의 온도차인 물 매체 출입구 온도차가 목표 물 매체 출입구 온도차로 되도록 순환 펌프의 용량 제어를 행하도록 하고 있기 때문에, 제1 이용측 열교환기의 열교환 능력에 적합한 조건에서 운전을 행할 수 있다.
제15 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제14 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 열원측 출입구 압력차가 열원측 저차압 보호 압력차 이하인 경우에는, 목표 물 매체 출입구 온도차를 크게 한다.
이 히트 펌프 시스템에서는, 물 매체 출입구 온도차를 목표 물 매체 출입구 온도차로 하는 순환 펌프의 용량 제어에 있어서, 목표 물 매체 출입구 온도차를 크게 함으로써, 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량을 작게 하도록 하고 있기 때문에, 열원측 출입구 압력차가 열원측 저차압 보호 압력차 이하인지의 여부에 관계없이, 물 매체 출입구 온도차를 목표 물 매체 출입구 온도차로 하는 순환 펌프의 용량 제어를 채용할 수 있다.
제16 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 내지 제11 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 제1 이용측 열교환기는, 토출 냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매와 열원측 냉매와는 다른 이용측 냉매의 열교환을 행하는 열교환기이며, 제1 이용 유닛은, 이용측 냉매를 압축하는 이용측 압축기와, 이용측 냉매의 방열기로서 기능하여 물 매체를 가열하는 것이 가능한 냉매-물 열교환기를 더 갖고 있으며, 제1 이용측 열교환기와 함께 이용측 냉매가 순환하는 이용측 냉매 회로를 구성하고 있다.
이 히트 펌프 시스템에서는, 제1 이용측 열교환기에 있어서, 이용측 냉매 회로를 순환하는 이용측 냉매가 열원측 냉매의 방열에 의해 가열되도록 되어 있어, 이용측 냉매 회로는, 이 열원측 냉매로부터 얻은 열을 이용하여, 열원측 냉매가 순환하는 냉매 회로에 있어서의 냉동 사이클보다 고온의 냉동 사이클을 얻을 수 있기 때문에, 냉매-물 열교환기에 있어서의 이용측 냉매의 방열에 의해 고온의 물 매체를 얻을 수 있다.
제17 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제16 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 용량 가변형의 순환 펌프를 갖고 있으며, 상기 냉매-물 열교환기에 있어서 이용측 냉매와의 사이에서 열교환을 행하는 물 매체가 순환하는 물 매체 회로를 더 구비하고 있다. 그리고, 이 히트 펌프 시스템은, 이용측 압축기의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력과 이용측 압축기의 흡입에 있어서의 이용측 냉매의 압력의 압력차인 이용측 출입구 압력차가 소정의 이용측 저차압 보호 압력차 이하인 경우에는, 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 순환 펌프의 용량 제어를 행한다.
물 매체가 물 매체 회로를 순환하도록 구성되어 있는 경우에는, 제1 이용 유닛의 운전이 개시한 직후 등과 같은 물 매체의 온도가 낮은 운전 조건에 있어서, 이용측 압축기의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력이 저하하여 이용측 출입구 압력차가 작아져, 이용측 압축기 내에 있어서의 냉동기유의 순환이 나빠짐으로써, 윤활 부족이 발생할 우려가 있다.
그럼에도 불구하고, 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 커지도록 순환 펌프의 용량 제어를 행하면, 냉매-물 열교환기를 흐르는 물 매체의 온도가 높아지기 어려워져, 이용측 출입구 압력차가 커지는 것을 방해하게 된다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템에서는, 용량 가변형의 순환 펌프를 설치함과 함께, 이용측 압축기의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력과 이용측 압축기의 흡입에 있어서의 이용측 냉매의 압력의 압력차인 이용측 출입구 압력차가 이용측 저차압 보호 압력차 이하인 경우에는, 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 순환 펌프의 용량 제어를 행함으로써, 제1 이용 유닛의 운전이 개시한 직후 등과 같은 물 매체의 온도가 낮아 이용측 출입구 압력차가 작아지기 쉬운 경우에도 이용측 압축기에 불안정한 운전을 강요하지 않고, 이용측 출입구 압력차를 확보하여, 이용측 압축기에 있어서의 윤활 부족을 발생하기 어렵게 할 수 있다.
제18 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제17 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 이용측 출입구 압력차가 이용측 저차압 보호 압력차보다 큰 경우에는, 냉매-물 열교환기의 출구에 있어서의 물 매체의 온도와 냉매-물 열교환기의 입구에 있어서의 물 매체의 온도의 온도차인 물 매체 출입구 온도차가 소정의 목표 물 매체 출입구 온도차로 되도록 순환 펌프의 용량 제어를 행한다.
이 히트 펌프 시스템에서는, 이용측 출입구 압력차가 이용측 저차압 보호 압력차보다 크게 이용측 압축기에 있어서의 윤활 부족이 발생하기 어려운 경우에는, 냉매-물 열교환기의 출구에 있어서의 물 매체의 온도와 냉매-물 열교환기의 입구에 있어서의 물 매체의 온도의 온도차인 물 매체 출입구 온도차가 목표 물 매체 출입구 온도차로 되도록 순환 펌프의 용량 제어를 행하도록 하고 있기 때문에, 냉매-물 열교환기의 열교환 능력에 적합한 조건에서 운전을 행할 수 있다.
제19 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제18 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 이용측 출입구 압력차가 이용측 저차압 보호 압력차 이하인 경우에는, 목표 물 매체 출입구 온도차를 크게 한다.
이 히트 펌프 시스템에서는, 물 매체 출입구 온도차를 목표 물 매체 출입구 온도차로 하는 순환 펌프의 용량 제어에 있어서, 목표 물 매체 출입구 온도차를 크게 함으로써, 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량을 작게 하도록 하고 있기 때문에, 이용측 출입구 압력차가 이용측 저차압 보호 압력차 이하인지의 여부에 관계없이, 물 매체 출입구 온도차를 목표 물 매체 출입구 온도차로 하는 순환 펌프의 용량 제어를 채용할 수 있다.
제20 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 내지 제19 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 제2 이용 유닛은 복수이며, 액냉매 연락관 및 가스 냉매 연락관을 통하여 서로가 병렬로 접속되어 있다.
이 히트 펌프 시스템에서는, 공기 매체의 냉각이 필요한 복수의 장소나 용도에 대응할 수 있다.
제21 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 내지 제20 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 제1 이용 유닛은 복수이며, 토출 냉매 연락관 및 액냉매 연락관을 통하여 서로가 병렬로 접속되어 있다.
이 히트 펌프 시스템에서는, 물 매체의 가열이 필요한 복수의 장소나 용도에 대응할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태 및 변형예 1에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 있어서의 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량 제어를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 제1 실시 형태의 변형예 2 내지 5, 8에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 4는 제1 실시 형태의 변형예 3 및 제2 실시 형태의 변형예 2에 있어서의 제상 운전을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 제1 실시 형태의 변형예 4 및 제2 실시 형태의 변형예 3에 있어서의 제상 운전을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 제1 실시 형태의 변형예 5 및 제2 실시 형태의 변형예 4에 있어서의 제상 운전을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 제1 실시 형태의 변형예 5 및 제2 실시 형태의 변형예 4에 있어서의 제상 시간 간격의 변경 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 제1 실시 형태의 변형예 6, 8에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 9는 제1 실시 형태의 변형예 7, 8에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 10은 제1 실시 형태의 변형예 8 및 제2 실시 형태의 변형예 7에 있어서의 냉매 회수 운전을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 제1 실시 형태의 변형예 9에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 12는 제1 실시 형태의 변형예 10에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 13은 제1 실시 형태의 변형예 10에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 14는 제1 실시 형태의 변형예 10에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 15는 제1 실시 형태의 변형예 11에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시 형태 및 변형예 1에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 17은 제2 실시 형태의 변형예 2 내지 4, 8에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 18은 제2 실시 형태의 변형예 5, 7에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 19는 제2 실시 형태의 변형예 6, 7에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 20은 제2 실시 형태의 변형예 8에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 21은 제2 실시 형태의 변형예 9에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 22는 제2 실시 형태의 변형예 9에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 23은 제2 실시 형태의 변형예 9에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 24는 제2 실시 형태의 변형예 10에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
이하, 본 발명에 관한 히트 펌프 시스템의 실시 형태에 대해서, 도면에 기초하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
<구성>
-전체-
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 히트 펌프 시스템(1)의 개략 구성도이다. 히트 펌프 시스템(1)은, 증기 압축식의 히트 펌프 사이클을 이용하여 물 매체를 가열하는 운전 등을 행하는 것이 가능한 장치이다.
히트 펌프 시스템(1)은, 주로, 열원 유닛(2)과, 제1 이용 유닛(4a)과, 제2 이용 유닛(10a)과, 토출 냉매 연락관(12)과, 액냉매 연락관(13)과, 가스 냉매 연락관(14)과, 저탕 유닛(8a)과, 온수 난방 유닛(9a)과, 물 매체 연락관(15a)과, 물 매체 연락관(16a)을 구비하고 있고, 열원 유닛(2)과 제1 이용 유닛(4a)과 제2 이용 유닛(10a)이 냉매 연락관(12, 13, 14)을 통하여 접속됨으로써, 열원측 냉매 회로(20)를 구성하고, 제1 이용 유닛(4a)과 저탕 유닛(8a)과 온수 난방 유닛(9a)이 물 매체 연락관(15a, 16a)을 통하여 접속됨으로써, 물 매체 회로(80a)를 구성하고 있다. 열원측 냉매 회로(20)에는, HFC계 냉매의 일종인 HFC-410A가 열원측 냉매로서 봉입되어 있고, 또한 HFC계 냉매에 대하여 상용성을 갖는 에스테르계 또는 에테르계의 냉동기유가 열원측 압축기(21)(후술)의 윤활을 위하여 봉입되어 있다. 또한, 물 매체 회로(80a)에는, 물 매체로서의 물이 순환하도록 되어 있다.
-열원 유닛-
열원 유닛(2)은, 옥외에 설치되어 있고, 냉매 연락관(12, 13, 14)을 통하여 이용 유닛(4a, 10a)에 접속되어 있고, 열원측 냉매 회로(20)의 일부를 구성하고 있다.
열원 유닛(2)은, 주로 열원측 압축기(21)와, 오일 분리 기구(22)와, 열원측 전환 기구(23)와, 열원측 열교환기(24)와, 열원측 팽창 기구(25)와, 흡입 복귀관(26)과, 과냉각기(27)와, 열원측 어큐뮬레이터(28)와, 액측 폐쇄 밸브(29)와, 가스측 폐쇄 밸브(30)와, 토출측 폐쇄 밸브(31)를 갖고 있다.
열원측 압축기(21)는, 열원측 냉매를 압축하는 기구이며, 여기에서는, 케이싱(도시하지 않음) 내에 수용된 로터리식이나 스크롤식 등의 용적식의 압축 요소(도시하지 않음)가, 동일하게 케이싱 내에 수용된 열원측 압축기 모터(21a)에 의해 구동되는 밀폐식 압축기가 채용되어 있다. 이 열원측 압축기(21)의 케이싱 내에는, 압축 요소에 있어서 압축된 후의 열원측 냉매가 충만하는 고압 공간(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 이 고압 공간에는 냉동기유가 저류되어 있다. 열원측 압축기 모터(21a)는, 인버터 장치(도시하지 않음)에 의해, 그 회전수(즉, 운전 주파수)를 가변할 수 있고, 이에 의해, 열원측 압축기(21)의 용량 제어가 가능하게 되어 있다.
오일 분리 기구(22)는, 열원측 압축기(21)로부터 토출된 열원측 냉매 중에 포함되는 냉동기유를 분리하여 열원측 압축기의 흡입으로 복귀시키기 위한 기구이며, 주로 열원측 압축기(21)의 열원측 토출관(21b)에 설치된 오일 분리기(22a)와, 오일 분리기(22a)와 열원측 압축기(21)의 열원측 흡입관(21c)을 접속하는 오일 복귀관(22b)을 갖고 있다. 오일 분리기(22a)는, 열원측 압축기(21)로부터 토출된 열원측 냉매 중에 포함되는 냉동기유를 분리하는 기기이다. 오일 복귀관(22b)은, 모세관 튜브를 갖고 있으며, 오일 분리기(22a)에 있어서 열원측 냉매로부터 분리된 냉동기유를 열원측 압축기(21)의 열원측 흡입관(21c)으로 복귀시키는 냉매관이다.
열원측 전환 기구(23)는, 열원측 열교환기(24)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 열원측 방열 운전 상태와 열원측 열교환기(24)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 열원측 증발 운전 상태를 전환 가능한 사방 전환 밸브이며, 열원측 토출관(21b)과, 열원측 흡입관(21c)과, 열원측 열교환기(24)의 가스측에 접속된 제1 열원측 가스 냉매관(23a)과, 가스측 폐쇄 밸브(30)에 접속된 제2 열원측 가스 냉매관(23b)에 접속되어 있다. 그리고, 열원측 전환 기구(23)는, 열원측 토출관(21b)과 제1 열원측 가스 냉매관(23a)을 연통시킴과 함께, 제2 열원측 가스 냉매관(23b)과 열원측 흡입관(21c)을 연통(열원측 방열 운전 상태에 대응, 도 1의 열원측 전환 기구(23)의 실선을 참조)시키거나, 열원측 토출관(21b)과 제2 열원측 가스 냉매관(23b)을 연통시킴과 함께, 제1 열원측 가스 냉매관(23a)과 열원측 흡입관(21c)을 연통(열원측 증발 운전 상태에 대응, 도 1의 열원측 전환 기구(23)의 파선을 참조)시키는 전환을 행하는 것이 가능하다. 또한, 열원측 전환 기구(23)는, 사방 전환 밸브에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 복수의 전자기 밸브를 조합하거나 하여, 상술한 바와 같은 열원측 냉매의 흐름의 방향을 전환하는 기능을 갖도록 구성한 것이어도 좋다.
열원측 열교환기(24)는, 열원측 냉매와 실외 공기의 열교환을 행함으로써 열원측 냉매의 방열기 또는 증발기로서 기능하는 열교환기이며, 그 액측에 열원측 액냉매관(24a)이 접속되어 있고, 그 가스측에 제1 열원측 가스 냉매관(23a)이 접속되어 있다. 이 열원측 열교환기(24)에 있어서 열원측 냉매와 열교환을 행하는 실외 공기는, 열원측 팬 모터(32a)에 의해 구동되는 열원측 팬(32)에 의해 공급되도록 되어 있다.
열원측 팽창 밸브(25)는, 열원측 열교환기(24)를 흐르는 열원측 냉매의 감압 등을 행하는 전동 팽창 밸브이며, 열원측 액냉매관(24a)에 설치되어 있다.
흡입 복귀관(26)은, 열원측 액냉매관(24a)을 흐르는 열원측 냉매의 일부를 분기하여 열원측 압축기(21)의 흡입으로 복귀시키는 냉매관이며, 여기에서는, 그 일단부가 열원측 액냉매관(24a)에 접속되어 있고, 그 타단이 열원측 흡입관(21c)에 접속되어 있다. 그리고, 흡입 복귀관(26)에는, 개방도 제어가 가능한 흡입 복귀 팽창 밸브(26a)가 설치되어 있다. 이 흡입 복귀 팽창 밸브(26a)는, 전동 팽창 밸브로 이루어진다.
과냉각기(27)는, 열원측 액냉매관(24a)을 흐르는 열원측 냉매와 흡입 복귀관(26)을 흐르는 열원측 냉매(보다 구체적으로는, 흡입 복귀 팽창 밸브(26a)에 의해 감압된 후의 냉매)의 열교환을 행하는 열교환기이다.
열원측 어큐뮬레이터(28)는, 열원측 흡입관(21c)에 설치되어 있고, 열원측 냉매 회로(20)를 순환하는 열원측 냉매를 열원측 흡입관(21c)으로부터 열원측 압축기(21)에 흡입되기 전에 일시적으로 저류하기 위한 용기이다.
액측 폐쇄 밸브(29)는, 열원측 액냉매관(24a)과 액냉매 연락관(13)의 접속부에 설치된 밸브이다. 가스측 폐쇄 밸브(30)는, 제2 열원측 가스 냉매관(23b)과 가스 냉매 연락관(14)의 접속부에 설치된 밸브이다. 토출측 폐쇄 밸브(31)는, 열원측 토출관(21b)으로부터 분기된 열원측 토출 분기관(21d)과 가스 냉매 연락관(14)의 접속부에 설치된 밸브이다.
또한, 열원 유닛(2)에는 각종 센서가 설치되어 있다. 구체적으로는, 열원 유닛(2)에는, 열원측 압축기(21)의 흡입에 있어서의 열원측 냉매의 압력인 열원측 흡입 압력 Ps1을 검출하는 열원측 흡입 압력 센서(33)와, 열원측 압축기(21)의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력인 열원측 토출 압력 Pd1을 검출하는 열원측 토출 압력 센서(34)와, 열원측 열교환기(24)의 액측에 있어서의 열원측 냉매의 온도인 열원측 열교환기 온도 Thx를 검출하는 열원측 열교환 온도 센서(35)와, 외기 온도 To를 검출하는 외기 온도 센서(36)가 설치되어 있다.
-토출 냉매 연락관-
토출 냉매 연락관(12)은, 토출측 폐쇄 밸브(31)를 통하여 열원측 토출 분기관(21d)에 접속되어 있고, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태 및 열원측 증발 운전 상태의 어떤 경우든 열원측 압축기(21)의 토출로부터 열원 유닛(2) 외부로 열원측 냉매를 도출하는 것이 가능한 냉매관이다.
-액냉매 연락관-
액냉매 연락관(13)은, 액측 폐쇄 밸브(29)를 통하여 열원측 액냉매관(24a)에 접속되어 있고, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태에 있어서 열원측 냉매의 방열기로서 기능하는 열원측 열교환기(24)의 출구로부터 열원 유닛(2) 외부로 열원측 냉매를 도출하는 것이 가능하고, 또한, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 증발 운전 상태에 있어서 열원 유닛(2) 외부로부터 열원측 냉매의 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기(24)의 입구에 열원측 냉매를 도입하는 것이 가능한 냉매관이다.
-가스 냉매 연락관-
가스 냉매 연락관(14)은, 가스측 폐쇄 밸브(30)를 통하여 제2 열원측 가스 냉매관(23b)에 접속되어 있고, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태에 있어서 열원 유닛(2) 외부로부터 열원측 압축기(21)의 흡입에 열원측 냉매를 도입하는 것이 가능하고, 또한, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 증발 운전 상태에 있어서 열원측 압축기(21)의 토출로부터 열원 유닛(2) 외부로 열원측 냉매를 도출하는 것이 가능한 냉매관이다.
-제1 이용 유닛-
제1 이용 유닛(4a)은, 옥내에 설치되어 있고, 냉매 연락관(12, 13)을 통하여 열원 유닛(2) 및 제2 이용 유닛(10a)에 접속되어 있고, 열원측 냉매 회로(20)의 일부를 구성하고 있다. 또한, 제1 이용 유닛(4a)은, 물 매체 연락관(15a, 16a)을 통하여 저탕 유닛(8a) 및 온수 난방 유닛(9a)에 접속되어 있고, 물 매체 회로(80a)의 일부를 구성하고 있다.
제1 이용 유닛(4a)은, 주로 제1 이용측 열교환기(41a)와, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)와, 순환 펌프(43a)를 갖고 있다.
제1 이용측 열교환기(41a)는, 열원측 냉매와 물 매체의 열교환을 행함으로써 열원측 냉매의 방열기로서 기능하는 열교환기이며, 그 열원측 냉매가 흐르는 유로의 액측에는 제1 이용측 액냉매관(45a)이 접속되어 있고, 그 열원측 냉매가 흐르는 유로의 가스측에는 제1 이용측 토출 냉매관(46a)이 접속되어 있고, 그 물 매체가 흐르는 유로의 입구측에는 제1 이용측 물 입구관(47a)이 접속되어 있고, 그 물 매체가 흐르는 유로의 출구측에는 제1 이용측 물 출구관(48a)이 접속되어 있다. 제1 이용측 액냉매관(45a)에는 액냉매 연락관(13)이 접속되어 있고, 제1 이용측 토출 냉매관(46a)에는 토출 냉매 연락관(12)이 접속되어 있고, 제1 이용측 물 입구관(47a)에는 물 매체 연락관(15a)이 접속되어 있고, 제1 이용측 물 출구관(48a)에는 물 매체 연락관(16a)이 접속되어 있다.
제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)는, 개방도 제어를 행함으로써 제1 이용측 열교환기(41a)를 흐르는 열원측 냉매의 유량을 가변하는 것이 가능한 전동 팽창 밸브이며, 제1 이용측 액냉매관(45a)에 설치되어 있다.
제1 이용측 토출 냉매관(46a)에는, 토출 냉매 연락관(12)으로부터 제1 이용측 열교환기(41a)를 향하는 열원측 냉매의 흐름을 허용하고, 제1 이용측 열교환기(41a)로부터 토출 냉매 연락관(12)을 향하는 열원측 냉매의 흐름을 금지하는 제1 이용측 토출 역지 밸브(49a)가 설치되어 있다.
순환 펌프(43a)는, 물 매체의 승압을 행하는 기구이며, 여기에서는 원심식이나 용적식의 펌프 요소(도시하지 않음)가 순환 펌프 모터(44a)에 의해 구동되는 펌프가 채용되어 있다. 순환 펌프(43a)는, 제1 이용측 물 출구관(48a)에 설치되어 있다. 순환 펌프 모터(44a)는, 인버터 장치(도시하지 않음)에 의해, 그 회전수(즉, 운전 주파수)를 가변할 수 있고, 이에 의해, 순환 펌프(43a)의 용량 제어가 가능하게 되어 있다.
이에 의해, 제1 이용 유닛(4a)은, 제1 이용측 열교환기(41a)를 토출 냉매 연락관(12)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시킴으로써, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 방열한 열원측 냉매를 액냉매 연락관(13)에 도출하여, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 급탕 운전을 행하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 제1 이용 유닛(4a)에는, 각종 센서가 설치되어 있다. 구체적으로는, 제1 이용 유닛(4a)에는, 제1 이용측 열교환기(41a)의 액측에 있어서의 열원측 냉매의 온도인 제1 이용측 냉매 온도 Tsc1을 검출하는 제1 이용측 열교환 온도 센서(50a)와, 제1 이용측 열교환기(41a)의 입구에 있어서의 물 매체의 온도인 물 매체 입구 온도 Twr을 검출하는 물 매체 출구 온도 센서(51a)와, 제1 이용측 열교환기(41a)의 출구에 있어서의 물 매체의 온도인 물 매체 출구 온도 Twl을 검출하는 물 매체 출구 온도 센서(52a)가 설치되어 있다.
-저탕 유닛-
저탕 유닛(8a)은, 옥내에 설치되어 있고, 물 매체 연락관(15a, 16a)을 통하여 제1 이용 유닛(4a)에 접속되어 있고, 물 매체 회로(80a)의 일부를 구성하고 있다.
저탕 유닛(8a)은, 주로 저탕 탱크(81a)와, 열교환 코일(82a)을 갖고 있다.
저탕 탱크(81a)는, 급탕에 제공되는 물 매체로서의 물을 저류하는 용기이며, 그 상부에는 수도 꼭지나 샤워 등에 온수가 된 물 매체를 보내기 위한 급탕관(83a)이 접속되어 있고, 그 하부에는 급탕관(83a)에 의해 소비된 물 매체의 보충을 행하기 위한 급수관(84a)이 접속되어 있다.
열교환 코일(82a)은, 저탕 탱크(81a) 내에 설치되어 있고, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체와 저탕 탱크(81a) 내의 물 매체의 열교환을 행함으로써 저탕 탱크(81a) 내의 물 매체의 가열기로서 기능하는 열교환기이며, 그 입구에는 물 매체 연락관(16a)이 접속되어 있고, 그 출구에는 물 매체 연락관(15a)이 접속되어 있다.
이에 의해, 저탕 유닛(8a)은, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서 가열된 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체에 의해 저탕 탱크(81a) 내의 물 매체를 가열하여 온수로서 저류하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 여기서는, 저탕 유닛(8a)으로서, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서 가열된 물 매체와의 열교환에 의해 가열된 물 매체를 저탕 탱크에 저류하는 형식의 저탕 유닛을 채용하고 있지만, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서 가열된 물 매체를 저탕 탱크에 저류하는 형식의 저탕 유닛을 채용해도 좋다.
또한, 저탕 유닛(8a)에는, 각종 센서가 설치되어 있다. 구체적으로는, 저탕 유닛(8a)에는 저탕 탱크(81a)에 저류되는 물 매체의 온도인 저탕 온도 Twh를 검출하기 위한 저탕 온도 센서(85a)가 설치되어 있다.
-온수 난방 유닛-
온수 난방 유닛(9a)은, 옥내에 설치되어 있고, 물 매체 연락관(15a, 16a)을 통하여 제1 이용 유닛(4a)에 접속되어 있고, 물 매체 회로(80a)의 일부를 구성하고 있다.
온수 난방 유닛(9a)은, 주로 열교환 패널(91a)을 갖고 있으며, 라디에이터나 바닥 난방 패널 등을 구성하고 있다.
열교환 패널(91a)은, 라디에이터의 경우에는 실내의 벽가 등에 설치되고, 바닥 난방 패널의 경우에는 실내의 바닥 하부 등에 설치되어 있고, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 방열기로서 기능하는 열교환기이며, 그 입구에는 물 매체 연락관(16a)이 접속되어 있고, 그 출구에는 물 매체 연락관(15a)이 접속되어 있다.
-물 매체 연락관-
물 매체 연락관(15a)은, 저탕 유닛(8a)의 열교환 코일(82a)의 출구 및 온수 난방 유닛(9a)의 열교환 패널(91a)의 출구에 접속되어 있다. 물 매체 연락관(16a)은, 저탕 유닛(8a)의 열교환 코일(82a)의 입구 및 온수 난방 유닛(9a)의 열교환 패널(91a)의 입구에 접속되어 있다. 물 매체 연락관(16a)에는, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체를 저탕 유닛(8a) 및 온수 난방 유닛(9a) 양쪽, 또는 저탕 유닛(8a) 및 온수 난방 유닛(9a) 중 어느 한쪽에 공급할지에 관한 전환을 행하는 것이 가능한 물 매체측 전환 기구(161a)가 설치되어 있다. 이 물 매체측 전환 기구(161a)는 삼방 밸브로 이루어진다.
-제2 이용 유닛-
제2 이용 유닛(10a)은, 옥내에 설치되어 있고, 냉매 연락관(13, 14)을 통하여 열원 유닛(2)에 접속되어 있고, 열원측 냉매 회로(20)의 일부를 구성하고 있다.
제2 이용 유닛(10a)은, 주로 제2 이용측 열교환기(101a)와 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)를 갖고 있다.
제2 이용측 열교환기(101a)는, 열원측 냉매와 공기 매체로서의 실내 공기의 열교환을 행함으로써 열원측 냉매의 방열기 또는 증발기로서 기능하는 열교환기이며, 그 액측에 제2 이용측 액냉매관(103a)이 접속되어 있고, 그 가스측에 제2 이용측 가스 냉매관(104a)이 접속되어 있다. 제2 이용측 액냉매관(103a)에는 액냉매 연락관(13)이 접속되어 있고, 제2 이용측 가스 냉매관(104a)에는 가스 냉매 연락관(14)이 접속되어 있다. 이 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서 열원측 냉매와 열교환을 행하는 공기 매체는, 이용측 팬 모터(106a)에 의해 구동되는 이용측 팬(105a)에 의해 공급되도록 되어 있다.
제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)는, 개방도 제어를 행함으로써 제2 이용측 열교환기(101a)를 흐르는 열원측 냉매의 유량을 가변하는 것이 가능한 전동 팽창 밸브이며, 제2 이용측 액냉매관(103a)에 설치되어 있다.
이에 의해, 제2 이용 유닛(10a)은, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태에서, 제2 이용측 열교환기(101a)를 액냉매 연락관(13)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능시킴으로써, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서 증발한 열원측 냉매를 가스 냉매 연락관(14)에 도출하고, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 냉방 운전을 행하는 것이 가능하게 되어 있고, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 증발 운전 상태에서 제2 이용측 열교환기(101a)가 가스 냉매 연락관(14)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능하여, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서 방열한 열원측 냉매를 액냉매 연락관(13)에 도출하여, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 공기 매체를 가열하는 난방 운전을 행하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 제2 이용 유닛(10a)에는, 각종 센서가 설치되어 있다. 구체적으로는, 제2 이용 유닛(10a)에는, 실내 온도 Tr을 검출하는 실내 온도 센서(107a)가 설치되어 있다.
또한, 히트 펌프 시스템(1)에는, 이하의 운전이나 각종 제어를 행하는 제어부(도시하지 않음)가 설치되어 있다.
<동작>
이어서, 히트 펌프 시스템(1)의 동작에 대하여 설명한다.
히트 펌프 시스템(1)의 운전 모드로서는, 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전(즉, 저탕 유닛(8a) 및／또는 온수 난방 유닛(9a)의 운전)만을 행하는 급탕 운전 모드와, 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전만을 행하는 냉방 운전 모드와, 제2 이용 유닛(10a)의 난방 운전만을 행하는 난방 운전 모드와, 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전을 행함과 함께 제2 이용 유닛(10a)의 난방 운전을 행하는 급탕 난방 운전 모드와, 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전을 행함과 함께 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 행하는 급탕 냉방 운전 모드가 있다.
이하, 히트 펌프 시스템(1)의 5개의 운전 모드에서의 동작에 대하여 설명한다.
-급탕 운전 모드-
제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전만을 행하는 경우에는 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 증발 운전 상태(도 1의 열원측 전환 기구(23)가 파선으로 나타내어진 상태)로 전환되어, 흡입 복귀 팽창 밸브(26a) 및 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)가 폐지된 상태로 된다. 또한, 물 매체 회로(80a)에 있어서는, 물 매체 전환 기구(161a)가 저탕 유닛(8a) 및／또는 온수 난방 유닛(9a)에 물 매체를 공급하는 상태로 전환된다.
이러한 상태의 열원측 냉매 회로(20)에 있어서, 냉동 사이클에 있어서의 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 열원측 압축기(21)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 열원측 토출관(21b)에 토출된다. 열원측 토출관(21b)에 토출된 고압의 열원측 냉매는, 오일 분리기(22a)에 있어서 냉동기유가 분리된다. 오일 분리기(22a)에 있어서 열원측 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 복귀관(22b)을 통하여 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 냉동기유가 분리된 고압의 열원측 냉매는 열원측 토출 분기관(21d) 및 토출측 폐쇄 밸브(31)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 토출 냉매 연락관(12)에 보내어진다.
토출 냉매 연락관(12)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용 유닛(4a)에 보내어진다. 제1 이용 유닛(4a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 토출 냉매관(46a) 및 제1 이용측 토출 역지 밸브(49a)를 통하여 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서, 순환 펌프(43a)에 의해 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체와 열교환을 행하여 방열한다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a) 및 제1 이용측 액냉매관(45a)을 통하여, 제1 이용 유닛(4a)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
액냉매 연락관(13)에 보내어진 열원측 냉매는 열원 유닛(2)에 보내어진다. 열원 유닛(2)에 보내어진 열원측 냉매는, 액측 폐쇄 밸브(29)를 통하여, 과냉각기(27)에 보내어진다. 과냉각기(27)에 보내어진 열원측 냉매는, 흡입 복귀관(26)에 열원측 냉매가 흐르고 있지 않기 때문에, 열교환을 행하지 않고, 열원측 팽창 밸브(25)에 보내어진다. 열원측 팽창 밸브(25)에 보내어진 열원측 냉매는, 열원측 팽창 밸브(25)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 열원측 액냉매관(24a)을 통하여 열원측 열교환기(24)에 보내어진다. 열원측 열교환기(24)에 보내어진 저압의 냉매는, 열원측 열교환기(24)에 있어서, 열원측 팬(32)에 의해 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 증발한다. 열원측 열교환기(24)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제1 열원측 가스 냉매관(23a) 및 열원측 전환 기구(23)를 통하여 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진다. 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여, 다시 열원측 압축기(21)에 흡입된다.
한편, 물 매체 회로(80a)에 있어서는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체가 가열된다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 가열된 물 매체는, 제1 이용측 물 출구관(48a)을 통하여 순환 펌프(43a)에 흡입되어, 승압된 후에 제1 이용 유닛(4a)으로부터 물 매체 연락관(16a)에 보내어진다. 물 매체 연락관(16a)에 보내어진 물 매체는, 물 매체측 전환 기구(161a)를 통하여 저탕 유닛(8a) 및／또는 온수 난방 유닛(9a)에 보내어진다. 저탕 유닛(8a)에 보내어진 물 매체는, 열교환 코일(82a)에 있어서 저탕 탱크(81a) 내의 물 매체와 열교환을 행하여 방열하고, 이에 의해, 저탕 탱크(81a) 내의 물 매체를 가열한다. 온수 난방 유닛(9a)에 보내어진 물 매체는, 열교환 패널(91a)에 있어서 방열하고, 이에 의해, 실내의 벽가 등을 가열하거나 실내의 바닥을 가열한다.
이와 같이 하여, 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전만을 행하는 급탕 운전 모드에서의 동작이 행해진다.
-냉방 운전 모드-
제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전만을 행하는 경우에는 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태(도 1의 열원측 전환 기구(23)가 실선으로 나타내어진 상태)로 전환되어, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)가 폐지된 상태로 된다.
이러한 상태의 열원측 냉매 회로(20)에 있어서, 냉동 사이클에 있어서의 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 열원측 압축기(21)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 열원측 토출관(21b)에 토출된다. 열원측 토출관(21b)에 토출된 고압의 열원측 냉매는, 오일 분리기(22a)에 있어서 냉동기유가 분리된다. 오일 분리기(22a)에 있어서 열원측 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 복귀관(22b)을 통하여 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 냉동기유가 분리된 고압의 열원측 냉매는, 열원측 전환 기구(23) 및 제1 열원측 가스 냉매관(23a)을 통하여 열원측 열교환기(24)에 보내어진다. 열원측 열교환기(24)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 열원측 열교환기(24)에 있어서, 열원측 팬(32)에 의해 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 방열한다. 열원측 열교환기에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 열원측 팽창 밸브(25)를 통하여 과냉각기(27)에 보내어진다. 과냉각기(27)에 보내어진 열원측 냉매는, 열원측 액냉매관(24a)으로부터 흡입 복귀관(26)으로 분기된 열원측 냉매와 열교환을 행하여 과냉각 상태로 되도록 냉각된다. 흡입 복귀관(26)을 흐르는 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 과냉각기(27)에 있어서 냉각된 열원측 냉매는, 열원측 액냉매관(24a) 및 액측 폐쇄 밸브(29)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
액냉매 연락관(13)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진다. 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 보내어진다. 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 제2 이용측 액냉매관(103a)을 통하여, 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서, 이용측 팬(105a)에 의해 공급되는 공기 매체와 열교환을 행하여 증발하고, 이에 의해, 실내의 냉방을 행한다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 가스 냉매관(104a)을 통하여, 제2 이용 유닛(10a)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진다.
가스 냉매 연락관(14)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 열원 유닛(2)에 보내어진다. 열원 유닛(2)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 가스측 폐쇄 밸브(30), 제2 열원측 가스 냉매관(23b) 및 열원측 전환 기구(23)를 통하여 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진다. 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 다시 열원측 압축기(21)에 흡입된다.
이와 같이 하여, 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전만을 행하는 냉방 운전 모드에서의 동작이 행해진다.
-난방 운전 모드-
제2 이용 유닛(10a)의 난방 운전만을 행하는 경우에는 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태(도 1의 열원측 전환 기구(23)가 파선으로 나타내어진 상태)로 전환되어, 흡입 복귀 팽창 밸브(26a) 및 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)가 폐지된 상태로 된다.
이러한 상태의 열원측 냉매 회로(20)에 있어서, 냉동 사이클에 있어서의 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 열원측 압축기(21)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 열원측 토출관(21b)에 토출된다. 열원측 토출관(21b)에 토출된 고압의 열원측 냉매는, 오일 분리기(22a)에 있어서 냉동기유가 분리된다. 오일 분리기(22a)에 있어서 열원측 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 복귀관(22b)을 통하여 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 냉동기유가 분리된 고압의 열원측 냉매는, 열원측 전환 기구(23), 제2 열원측 가스 냉매관(23b) 및 가스측 폐쇄 밸브(30)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진다.
가스 냉매 연락관(14)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진다. 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 가스 냉매관(104a)을 통하여, 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서, 이용측 팬(105a)에 의해 공급되는 공기 매체와 열교환을 행하여 방열하고, 이에 의해, 실내의 난방을 행한다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a) 및 제2 이용측 액냉매관(103a)을 통하여, 제2 이용 유닛(10a)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
액냉매 연락관(13)에 보내어진 열원측 냉매는, 열원 유닛(2)에 보내어진다. 열원 유닛(2)에 보내어진 열원측 냉매는, 액측 폐쇄 밸브(29)를 통하여, 과냉각기(27)에 보내어진다. 과냉각기(27)에 보내어진 열원측 냉매는, 흡입 복귀관(26)에 열원측 냉매가 흐르고 있지 않기 때문에, 열교환을 행하지 않고, 열원측 팽창 밸브(25)에 보내어진다. 열원측 팽창 밸브(25)에 보내어진 열원측 냉매는, 열원측 팽창 밸브(25)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 열원측 액냉매관(24a)을 통하여 열원측 열교환기(24)에 보내어진다. 열원측 열교환기(24)에 보내어진 저압의 냉매는, 열원측 열교환기(24)에 있어서, 열원측 팬(32)에 의해 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 증발한다. 열원측 열교환기(24)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제1 열원측 가스 냉매관(23a) 및 열원측 전환 기구(23)를 통하여 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진다. 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 다시 열원측 압축기(21)에 흡입된다.
이와 같이 하여, 제2 이용 유닛(10a)의 난방 운전만을 행하는 난방 운전 모드에서의 동작이 행해진다.
-급탕 난방 운전 모드-
제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전을 행함과 함께 제2 이용 유닛(10a)의 난방 운전을 행하는 경우에는 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 증발 운전 상태(도 1의 열원측 전환 기구(23)가 파선으로 나타내어진 상태)로 전환되어, 흡입 복귀 팽창 밸브(26a)가 폐지된 상태로 된다. 또한, 물 매체 회로(80a)에 있어서는, 물 매체 전환 기구(161a)가 저탕 유닛(8a) 및／또는 온수 난방 유닛(9a)에 물 매체를 공급하는 상태로 전환된다.
이러한 상태의 열원측 냉매 회로(20)에 있어서, 냉동 사이클에 있어서의 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 열원측 압축기(21)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 열원측 토출관(21b)에 토출된다. 열원측 토출관(21b)에 토출된 고압의 열원측 냉매는, 오일 분리기(22a)에 있어서 냉동기유가 분리된다. 오일 분리기(22a)에 있어서 열원측 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 복귀관(22b)을 통하여 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 냉동기유가 분리된 고압의 열원측 냉매는, 그 일부가, 열원측 토출 분기관(21d) 및 토출측 폐쇄 밸브(31)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 토출 냉매 연락관(12)에 보내어지고, 그 나머지는 열원측 전환 기구(23), 제2 열원측 가스 냉매관(23b) 및 가스측 폐쇄 밸브(30)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진다.
가스 냉매 연락관(14)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진다. 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 가스 냉매관(104a)을 통하여, 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서, 이용측 팬(105a)에 의해 공급되는 공기 매체와 열교환을 행하여 방열하고, 이에 의해, 실내의 난방을 행한다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a) 및 제2 이용측 액냉매관(103a)을 통하여, 제2 이용 유닛(10a)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
토출 냉매 연락관(12)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용 유닛(4a)에 보내어진다. 제1 이용 유닛(4a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 토출 냉매관(46a) 및 제1 이용측 토출 역지 밸브(49a)를 통하여, 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서, 순환 펌프(43a)에 의해 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체와 열교환을 행하여 방열한다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a) 및 제1 이용측 액냉매관(45a)을 통하여, 제1 이용 유닛(4a)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
제2 이용 유닛(10a) 및 제1 이용 유닛(4a)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진 열원측 냉매는, 액냉매 연락관(13)에 있어서 합류하여, 열원 유닛(2)에 보내어진다. 열원 유닛(2)에 보내어진 열원측 냉매는, 액측 폐쇄 밸브(29)를 통하여 과냉각기(27)에 보내어진다. 과냉각기(27)에 보내어진 열원측 냉매는, 흡입 복귀관(26)에 열원측 냉매가 흐르고 있지 않기 때문에, 열교환을 행하지 않고, 열원측 팽창 밸브(25)에 보내어진다. 열원측 팽창 밸브(25)에 보내어진 열원측 냉매는, 열원측 팽창 밸브(25)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 열원측 액냉매관(24a)을 통하여 열원측 열교환기(24)에 보내어진다. 열원측 열교환기(24)에 보내어진 저압의 냉매는, 열원측 열교환기(24)에 있어서, 열원측 팬(32)에 의해 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 증발한다. 열원측 열교환기(24)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제1 열원측 가스 냉매관(23a) 및 열원측 전환 기구(23)를 통하여 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진다. 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 다시 열원측 압축기(21)에 흡입된다.
한편, 물 매체 회로(80a)에 있어서는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체가 가열된다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 가열된 물 매체는, 제1 이용측 물 출구관(48a)을 통하여 순환 펌프(43a)에 흡입되어, 승압된 후에 제1 이용 유닛(4a)으로부터 물 매체 연락관(16a)에 보내어진다. 물 매체 연락관(16a)에 보내어진 물 매체는, 물 매체측 전환 기구(161a)를 통하여 저탕 유닛(8a) 및／또는 온수 난방 유닛(9a)에 보내어진다. 저탕 유닛(8a)에 보내어진 물 매체는, 열교환 코일(82a)에 있어서 저탕 탱크(81a) 내의 물 매체와 열교환을 행하여 방열하고, 이에 의해, 저탕 탱크(81a) 내의 물 매체를 가열한다. 온수 난방 유닛(9a)에 보내어진 물 매체는, 열교환 패널(91a)에 있어서 방열하고, 이에 의해, 실내의 벽가 등을 가열하거나 실내의 바닥을 가열한다.
이와 같이 하여, 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전을 행함과 함께 제2 이용 유닛(10a)의 난방 운전을 행하는 급탕 난방 운전 모드에서의 동작이 행해진다.
-급탕 냉방 운전 모드-
제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전을 행함과 함께 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 행하는 경우에는 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태(도 1의 열원측 전환 기구(23)가 실선으로 나타내어진 상태)로 전환된다. 또한, 물 매체 회로(80a)에 있어서는, 물 매체 전환 기구(161a)가 저탕 유닛(8a)에 물 매체를 공급하는 상태로 전환된다.
이러한 상태의 열원측 냉매 회로(20)에 있어서, 냉동 사이클에 있어서의 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 열원측 압축기(21)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 열원측 토출관(21b)에 토출된다. 열원측 토출관(21b)에 토출된 고압의 열원측 냉매는, 오일 분리기(22a)에 있어서 냉동기유가 분리된다. 오일 분리기(22a)에 있어서 열원측 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 복귀관(22b)을 통하여 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 냉동기유가 분리된 고압의 열원측 냉매는, 그 일부가, 열원측 토출 분기관(21d) 및 토출측 폐쇄 밸브(31)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 토출 냉매 연락관(12)에 보내어지고, 그 나머지는 열원측 전환 기구(23) 및 제1 열원측 가스 냉매관(23a)을 통하여 열원측 열교환기(24)에 보내어진다. 열원측 열교환기(24)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 열원측 열교환기(24)에 있어서, 열원측 팬(32)에 의해 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 방열한다. 열원측 열교환기에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 열원측 팽창 밸브(25)를 통하여 과냉각기(27)에 보내어진다. 과냉각기(27)에 보내어진 열원측 냉매는, 열원측 액냉매관(24a)으로부터 흡입 복귀관(26)으로 분기된 열원측 냉매와 열교환을 행하여 과냉각 상태로 되도록 냉각된다. 흡입 복귀관(26)을 흐르는 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 과냉각기(27)에 있어서 냉각된 열원측 냉매는, 열원측 액냉매관(24a) 및 액측 폐쇄 밸브(29)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
토출 냉매 연락관(12)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용 유닛(4a)에 보내어진다. 제1 이용 유닛(4a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 토출 냉매관(46a) 및 제1 이용측 토출 역지 밸브(49a)를 통하여 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서, 순환 펌프(43a)에 의해 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체와 열교환을 행하여 방열한다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a) 및 제1 이용측 액냉매관(45a)을 통하여, 제1 이용 유닛(4a)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
열원 유닛(2) 및 제1 이용 유닛(4a)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진 열원측 냉매는, 액냉매 연락관(13)에 있어서 합류하여, 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진다. 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 보내어진다. 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 보내어진 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 제2 이용측 액냉매관(103a)을 통하여 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서, 이용측 팬(105a)에 의해 공급되는 공기 매체와 열교환을 행하여 증발하고, 이에 의해, 실내의 냉방을 행한다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 가스 냉매관(104a)을 통하여, 제2 이용 유닛(10a)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진다.
가스 냉매 연락관(14)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는 열원 유닛(2)에 보내어진다. 열원 유닛(2)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는 가스측 폐쇄 밸브(30), 제2 열원측 가스 냉매관(23b) 및 열원측 전환 기구(23)를 통하여 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진다. 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 다시 열원측 압축기(21)에 흡입된다.
한편, 물 매체 회로(80a)에 있어서는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체가 가열된다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 가열된 물 매체는, 제1 이용측 물 출구관(48a)을 통하여 순환 펌프(43a)에 흡입되어, 승압된 후에 제1 이용 유닛(4a)으로부터 물 매체 연락관(16a)에 보내어진다. 물 매체 연락관(16a)에 보내어진 물 매체는, 물 매체측 전환 기구(161a)를 통하여 저탕 유닛(8a)에 보내어진다. 저탕 유닛(8a)에 보내어진 물 매체는, 열교환 코일(82a)에 있어서 저탕 탱크(81a) 내의 물 매체와 열교환을 행하여 방열하고, 이에 의해, 저탕 탱크(81a) 내의 물 매체를 가열한다.
이와 같이 하여, 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전을 행함과 함께 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 행하는 급탕 냉방 운전 모드에서의 동작이 행해진다.
-물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량 제어-
이어서, 상술한 급탕 운전, 급탕 난방 운전 및 급탕 냉방 운전에 있어서의 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량 제어에 대하여 설명한다.
이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 제1 이용측 열교환기(41a)의 출구에 있어서의 물 매체의 온도(즉, 물 매체 출구 온도 Twl)와 제1 이용측 열교환기(41a)의 입구에 있어서의 물 매체의 온도(즉, 물 매체 입구 온도 Twr)의 온도차(즉, Twl-Twr)인 물 매체 출입구 온도차 ΔTw가 소정의 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws로 되도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어가 행해진다. 보다 구체적으로는, 물 매체 출입구 온도차 ΔTw가 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws보다 큰 경우에는, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 적은 것으로 판정하여, 순환 펌프 모터(44a)의 회전수(즉, 운전 주파수)를 크게 함으로써 순환 펌프(43a)의 운전 용량이 커지도록 제어하고, 물 매체 출입구 온도차 ΔTw가 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws보다 작은 경우에는 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 많은 것으로 판정하여, 순환 펌프 모터(44a)의 회전수(즉, 운전 주파수)를 작게 함으로써 순환 펌프(43a)의 운전 용량이 작아지도록 제어한다. 이에 의해, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 적절하게 제어되도록 되어 있다. 또한, 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws는, 제1 이용측 열교환기(41a)의 열교환 능력의 설계 조건 등을 고려하여 설정되어 있다.
그러나, 제1 이용 유닛(4a)의 운전이 개시한 직후 등과 같은 물 매체의 온도가 낮은 운전 조건에 있어서는, 열원측 압축기(21)의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력(즉, 열원측 토출 압력 Pd1)이 저하하여, 열원측 토출 압력 Pd1과 열원측 압축기(21)의 흡입에 있어서의 열원측 냉매의 압력(즉, 열원측 흡입 압력 Ps1)의 압력차(Pd1-Ps1)인 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 작아져, 열원측 압축기(21) 내에 있어서의 냉동기유의 순환이 나빠짐으로써, 윤활 부족이 발생할 우려가 있다.
그럼에도 불구하고, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 커지도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 행하면, 제1 이용측 열교환기(41a)를 흐르는 물 매체의 온도가 높아지기 어려워져, 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 커지는 것을 방해하게 된다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 소정의 열원측 저차압 보호 압력차 ΔP1s 이하인 경우에는, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 행하도록 하고 있다. 보다 구체적으로는, 도 2에 도시된 바와 같이 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 열원측 저차압 보호 압력차 ΔP1s보다 큰 경우(스텝 S2→스텝 S1)에는, 상술한 바와 마찬가지로, 물 매체 출입구 온도차 ΔTw가 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws(ΔTws=초기값)로 되도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 행하고(스텝 S1), 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 열원측 저차압 보호 압력차 ΔP1s 이하인 경우(스텝 S2→스텝 S3)에는, 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws를 크게 함으로써(스텝 S3, ΔTws=초기값+보정값), 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량을 저감시킬 필요가 있는 것으로 판정시키도록 하여, 순환 펌프 모터(44a)의 회전수(즉, 운전 주파수)를 작게 함으로써 순환 펌프(43a)의 운전 용량이 작아지도록 제어한다. 또한, 열원측 저차압 보호 압력차 ΔP1s는, 열원측 압축기(21)의 윤활 구조의 설계 조건 등을 고려하여 설정되어 있다.
이에 의해, 제1 이용측 열교환기(41a)를 흐르는 물 매체의 온도가 높아지기 쉬워져, 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 커지는 것을 촉진할 수 있다.
그리고, 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 열원측 저차압 보호 압력차 ΔP1s보다 커진 후(스텝 S2→스텝 S1)는, 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws를 작게 하여(스텝 S1, ΔTws=초기값), 통상의 순환 펌프(43a)의 용량 제어로 이행한다.
<특징>
이 히트 펌프 시스템(1)에는, 이하와 같은 특징이 있다.
-A-
이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행할 수 있을 뿐 아니라, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행함과 함께, 물 매체를 가열함으로써 열원측 냉매가 얻은 냉각 열을, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전에 이용할 수 있게 되어 있기 때문에, 상술한 바와 같이, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서 가열된 물 매체를 급탕에 사용함과 함께 제2 이용 유닛(10a)에 있어서 냉각된 공기 매체를 실내의 냉방에 사용하거나 하여, 종래의 히트 펌프 온수기에서는 열원측 열교환기에 있어서 외기를 냉각하기만 해도, 유효하게 이용되지 못했던 냉각 열을 유효하게 이용할 수 있고, 이에 의해, 히트 펌프 사이클을 이용하여 물 매체를 가열하는 것이 가능한 히트 펌프 시스템의 에너지 절약화를 도모할 수 있다.
-B-
이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태에서, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전(냉방 운전)을 행할 수 있고, 또한, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 증발 운전 상태에서, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 공기 매체를 가열하는 운전(난방 운전)을 행할 수 있게 되어 있기 때문에, 상술한 바와 같이, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서 가열된 물 매체를 급탕에 사용함과 함께, 제2 이용 유닛(10a)을 실내의 냉방 및 난방에 사용할 수 있다.
-C-
이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 제1 이용 유닛(4a)의 운전이 개시한 직후 등과 같은 물 매체의 온도가 낮아 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 작아지기 쉬운 경우에도 열원측 압축기(21)에 불안정한 운전을 강요하지 않고, 열원측 출입구 압력차 ΔP1을 확보하여, 열원측 압축기(21)에 있어서의 윤활 부족을 발생시키기 어렵게 할 수 있다. 또한, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 열원측 저차압 보호 압력차 ΔP1s보다 큰 경우에는 물 매체 출입구 온도차 ΔTw가 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws로 되도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 행하도록 하고 있기 때문에, 제1 이용측 열교환기(41a)의 열교환 능력에 적합한 조건에서 운전을 행할 수 있다. 또한, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 물 매체 출입구 온도차 ΔTw를 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws로 하는 순환 펌프(43a)의 용량 제어에 있어서, 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws를 크게 함으로써, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량을 작게 하도록 하고 있기 때문에, 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 열원측 저차압 보호 압력차 ΔP1s 이하인지의 여부에 관계없이, 물 매체 출입구 온도차 ΔTw를 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws로 하는 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 채용할 수 있다.
(1) 변형예 1
상술한 히트 펌프 시스템(1)(도 1 참조)에 있어서의 급탕 냉방 운전을 더욱 효과적으로 이용하기 위하여, 제2 이용 유닛(10a)이 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전(냉방 운전)을 행하고 있을 때에, 필요에 따라 제1 이용 유닛(4a)이 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전(급탕 운전)을 행하도록 해도 좋다.
예를 들어, 냉방 운전을 행하고 있을 때에, 저탕 유닛(8a)의 저탕 온도 Twh가 소정의 저탕 설정 온도 Twhs 이하로 된 경우에, 제1 이용 유닛(4a)이 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전(급탕 운전)을 행하도록(즉, 급탕 냉방 운전 모드를 행하도록) 해도 좋다.
이에 의해, 공기 매체를 냉각함으로써 열원측 냉매가 얻은 열을 유효하게 이용하면서, 저탕 온도 Twh를 저탕 설정 온도 Twhs 이상으로 유지할 수 있다.
(2) 변형예 2
상술한 히트 펌프 시스템(1)(도 1 참조)에서는, 제1 이용측 열교환기(41a)가 열원측 냉매의 방열기로서 기능함으로써 물 매체를 가열하는 급탕 운전을 행할 수 있게 되어 있지만, 그 외에, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 이용 유닛(4a)을 가스 냉매 연락관(14)에 더 접속하고, 제1 이용측 열교환기(41a)를 토출 냉매 연락관(12)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 물 매체 가열 운전 상태와 제1 이용측 열교환기(41a)를 액냉매 연락관(13)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 물 매체 냉각 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 제1 이용측 전환 기구(53a)를 더 설치하고, 제1 이용측 전환 기구(53a)가 물 매체 가열 운전 상태에서, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 방열한 열원측 냉매를 액냉매 연락관(13)에 도출함과 함께, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전(급탕 운전)을 행하는 것을 가능하게 하고, 제1 이용측 전환 기구(53a)가 물 매체 냉각 운전 상태에서, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 증발한 열원측 냉매를 가스 냉매 연락관(14)에 도출함과 함께, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 물 매체를 냉각하는 운전을 행하는 것을 가능하게 해도 좋다.
제1 이용측 열교환기(41a)의 열원측 냉매가 흐르는 유로의 가스측에는 제1 이용측 토출 냉매관(46a)과 함께, 제1 이용측 가스 냉매관(54a)이 접속되어 있다. 제1 이용측 가스 냉매관(54a)에는 가스 냉매 연락관(14)에 접속되어 있다. 제1 이용측 전환 기구(53a)는, 제1 이용측 토출 냉매관(46a)에 설치된 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a)(여기에서는, 제1 이용측 토출 역지 밸브(49a)를 생략)와, 제1 이용측 가스 냉매관(54a)에 설치된 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)를 갖고 있으며, 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a)를 개방하고, 또한, 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)를 폐지함으로써 물 매체 가열 운전 상태로 하고, 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a)를 폐지하고, 또한, 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)를 개방함으로써 물 매체 냉각 운전 상태로 하는 것이다. 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a) 및 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)는, 모두 개폐 제어가 가능한 전자기 밸브로 이루어진다. 또한, 제1 이용측 전환 기구(53a)는, 삼방 밸브 등으로 구성해도 좋다.
이 히트 펌프 시스템(1)에 있어서는, 제1 이용측 전환 기구(53a)를 물 매체 가열 운전 상태(즉, 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a)를 개방하고, 또한, 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)를 폐지한 상태)로 함으로써, 상술한 히트 펌프 시스템(1)(도 1 참조)과 마찬가지의 급탕 운전 모드에서의 동작이나 급탕 난방 모드에서의 동작이 가능하다. 게다가, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 제1 이용 유닛(4a)의 급냉수 운전을 행함과 함께 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 행하는 급냉수 냉방 운전 모드에서의 동작도 가능하다.
이하, 이 급냉수 냉방 운전 모드에서의 동작에 대하여 설명한다.
제1 이용 유닛(4a)의 급냉수 운전을 행함과 함께 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 행하는 경우에는, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태(도 3의 열원측 전환 기구(23)가 실선으로 나타내어진 상태)로 전환되고, 제1 이용측 전환 기구(53a)가 물 매체 냉각 운전 상태(즉, 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a)를 폐지하고, 또한, 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)를 개방한 상태)로 전환된다. 또한, 물 매체 회로(80a)에 있어서는, 물 매체 전환 기구(161a)가 온수 난방 유닛(9a)에 물 매체를 공급하는 상태로 전환된다.
이러한 상태의 열원측 냉매 회로(20)에 있어서, 냉동 사이클에 있어서의 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 열원측 압축기(21)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 열원측 토출관(21b)에 토출된다. 열원측 토출관(21b)에 토출된 고압의 열원측 냉매는, 오일 분리기(22a)에 있어서 냉동기유가 분리된다. 오일 분리기(22a)에 있어서 열원측 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 복귀관(22b)을 통하여 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 냉동기유가 분리된 고압의 열원측 냉매는, 열원측 전환 기구(23) 및 제1 열원측 가스 냉매관(23a)을 통하여 열원측 열교환기(24)에 보내어진다. 열원측 열교환기(24)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 열원측 열교환기(24)에 있어서, 열원측 팬(32)에 의해 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 방열한다. 열원측 열교환기에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 열원측 팽창 밸브(25)를 통하여 과냉각기(27)에 보내어진다. 과냉각기(27)에 보내어진 열원측 냉매는, 열원측 액냉매관(24a)으로부터 흡입 복귀관(26)으로 분기된 열원측 냉매와 열교환을 행하여 과냉각 상태로 되도록 냉각된다. 흡입 복귀관(26)을 흐르는 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 과냉각기(27)에 있어서 냉각된 열원측 냉매는, 열원측 액냉매관(24a) 및 액측 폐쇄 밸브(29)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
액냉매 연락관(13)에 보내어진 열원측 냉매는, 액냉매 연락관(13)에 있어서 분기하여, 제1 이용 유닛(4a) 및 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진다.
제2 이용 유닛(10a)에 보내어진 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 보내어진다. 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 보내어진 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 제2 이용측 액냉매관(103a)을 통하여 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서, 이용측 팬(105a)에 의해 공급되는 공기 매체와 열교환을 행하여 증발하고, 이에 의해, 실내의 냉방을 행한다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 가스 냉매관(104a)을 통하여, 제2 이용 유닛(10a)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진다.
제1 이용 유닛(4a)에 보내어진 열원측 냉매는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)에 보내어진다. 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)에 보내어진 열원측 냉매는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 제1 이용측 액냉매관(45a)을 통하여, 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서, 순환 펌프(43a)에 의해 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체와 열교환을 행하여 증발한다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 전환 기구(53a)를 구성하는 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a) 및 제1 이용측 가스 냉매관(54a)을 통하여, 제1 이용 유닛(4a)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진다.
제2 이용 유닛(10a) 및 제1 이용 유닛(4a)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진 열원측 냉매는, 가스 냉매 연락관(14)에 있어서 합류하여, 열원 유닛(2)에 보내어진다. 열원 유닛(2)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 가스측 폐쇄 밸브(30), 제2 열원측 가스 냉매관(23b) 및 열원측 전환 기구(23)를 통하여 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진다. 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 다시 열원측 압축기(21)에 흡입된다.
한편, 물 매체 회로(80a)에 있어서는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체가 냉각된다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 냉각된 물 매체는, 제1 이용측 물 출구관(48a)을 통하여, 순환 펌프(43a)에 흡입되어, 승압된 후에 제1 이용 유닛(4a)으로부터 물 매체 연락관(16a)에 보내어진다. 물 매체 연락관(16a)에 보내어진 물 매체는, 물 매체측 전환 기구(161a)를 통하여, 온수 난방 유닛(9a)에 보내어진다. 온수 난방 유닛(9a)에 보내어진 물 매체는, 열교환 패널(91a)에 있어서 흡열하고, 이에 의해, 실내의 벽가 등을 냉각하거나 실내의 바닥을 냉각한다.
이와 같이 하여, 제1 이용 유닛(4a)의 급냉수 운전을 행함과 함께 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 행하는 급탕 냉방 운전 모드에서의 동작이 행해진다.
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전(급탕 운전)과 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 물 매체를 냉각하는 운전(급냉수 운전)을 전환하여 행할 수 있게 되어 있고, 게다가, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전(냉방 운전)을 행함과 함께, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 물 매체를 냉각하는 운전(급냉수 운전)을 행할 수 있게 되어 있기 때문에, 상술한 바와 같이, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서 냉각된 물 매체를 라디에이터나 바닥 난방 패널에 사용하면서, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서 냉각된 공기 매체를 실내의 냉방에 사용하거나 하는, 제1 이용 유닛(4a)과 제2 이용 유닛(10a)을 조합한 쾌적한 공기 조화를 행할 수 있다.
(3) 변형예 3
변형예 2의 구성을 갖는 히트 펌프 시스템(1)(도 3 참조)에서는, 급탕 운전 모드, 난방 운전 모드 및 급탕 난방 운전 모드에서의 동작에 의해, 열원측 열교환기(24)의 제상이 필요하다고 판정된 경우에는, 열원측 전환 기구(23)를 열원측 방열 운전 상태로 함으로써 열원측 열교환기(24)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키고, 또한, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시킴과 함께, 제1 이용측 전환 기구(53a)를 물 매체 냉각 운전 상태(즉, 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a)를 폐지하고, 또한, 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)를 개방한 상태)로 함으로써 제1 이용측 열교환기(41a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 제상 운전을 행할 수 있다.
이하, 이 제상 운전에 있어서의 동작에 대하여 도 4를 사용하여 설명한다.
우선, 소정의 제상 운전 개시 조건을 만족하는지의 여부(즉, 열원측 열교환기(24)의 제상이 필요한지의 여부)의 판정을 행한다(스텝 S11). 여기에서는, 제상 시간 간격 Δtdf(즉, 전회의 제상 운전 종료부터의 적산 운전 시간)가 소정의 제상 시간 간격 설정값 Δtdfs에 도달했는지의 여부에 따라, 제상 운전 개시 조건을 만족하는지의 여부를 판정한다.
그리고, 제상 운전 개시 조건을 만족한다고 판정된 경우에는, 이하의 제상 운전을 개시한다(스텝 S12).
제상 운전을 개시할 때에는 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태(도 3의 열원측 전환 기구(23)가 실선으로 나타내어진 상태)로 전환되어, 제1 이용측 전환 기구(53a)가 물 매체 냉각 운전 상태(즉, 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a)를 폐지하고, 또한, 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)를 개방한 상태)로 전환되어, 흡입 복귀 팽창 밸브(26a)가 폐지된 상태로 된다.
이러한 상태의 열원측 냉매 회로(20)에 있어서, 냉동 사이클에 있어서의 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 열원측 압축기(21)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 열원측 토출관(21b)에 토출된다. 열원측 토출관(21b)에 토출된 고압의 열원측 냉매는, 오일 분리기(22a)에 있어서 냉동기유가 분리된다. 오일 분리기(22a)에 있어서 열원측 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 복귀관(22b)을 통하여 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 냉동기유가 분리된 고압의 열원측 냉매는 열원측 전환 기구(23) 및 제1 열원측 가스 냉매관(23a)을 통하여 열원측 열교환기(24)에 보내어진다. 열원측 열교환기(24)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 열원측 열교환기(24)에 있어서, 열원측 열교환기(24)에 부착된 얼음과 열교환을 행하여 방열한다. 열원측 열교환기에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 열원측 팽창 밸브(25)를 통하여 과냉각기(27)에 보내어진다. 과냉각기(27)에 보내어진 열원측 냉매는, 흡입 복귀관(26)에 열원측 냉매가 흐르고 있지 않기 때문에, 열교환을 행하지 않고, 열원측 액냉매관(24a) 및 액측 폐쇄 밸브(29)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
액냉매 연락관(13)에 보내어진 열원측 냉매는, 액냉매 연락관(13)에 있어서 분기하여, 제1 이용 유닛(4a) 및 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진다.
제2 이용 유닛(10a)에 보내어진 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 보내어진다. 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 보내어진 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 제2 이용측 액냉매관(103a)을 통하여 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서, 이용측 팬(105a)에 의해 공급되는 공기 매체와 열교환을 행하여 증발한다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 가스 냉매관(104a)을 통하여 제2 이용 유닛(10a)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진다.
제1 이용 유닛(4a)에 보내어진 열원측 냉매는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)에 보내어진다. 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)에 보내어진 열원측 냉매는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 제1 이용측 액냉매관(45a)을 통하여, 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서, 순환 펌프(43a)에 의해 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체와 열교환을 행하여 증발한다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 전환 기구(53a)를 구성하는 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a) 및 제1 이용측 가스 냉매관(54a)을 통하여, 제1 이용 유닛(4a)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진다.
제2 이용 유닛(10a) 및 제1 이용 유닛(4a)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진 열원측 냉매는, 가스 냉매 연락관(14)에 있어서 합류하여 열원 유닛(2)에 보내어진다. 열원 유닛(2)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 가스측 폐쇄 밸브(30), 제2 열원측 가스 냉매관(23b) 및 열원측 전환 기구(23)를 통하여 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진다. 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 다시 열원측 압축기(21)에 흡입된다.
이와 같이 하여, 열원측 전환 기구(23)를 열원측 방열 운전 상태로 함으로써 열원측 열교환기(24)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키고, 또한, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시킴과 함께, 제1 이용측 전환 기구(53a)를 물 매체 냉각 운전 상태로 함으로써 제1 이용측 열교환기(41a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 제상 운전을 개시한다.
그리고, 소정의 제상 운전 종료 조건을 만족하는지의 여부(즉, 열원측 열교환기(24)의 제상이 종료되었는지의 여부)의 판정을 행한다(스텝 S13). 여기에서는, 열원측 열교환기 온도 Thx가 소정의 제상 완료 온도 Thxs에 도달했는지의 여부, 또는, 제상 운전 개시부터의 경과 시간인 제상 운전 시간 tdf가 소정의 제상 운전 설정 시간 tdfs에 도달했는지의 여부에 따라, 제상 운전 종료 조건을 만족하는지의 여부를 판정한다.
그리고, 제상 운전 종료 조건을 만족한다고 판정된 경우에는 제상 운전을 종료하고, 급탕 운전 모드, 난방 운전 모드나 급탕 난방 운전 모드로 복귀시키는 처리를 행한다(스텝 S14).
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 열원측 열교환기(24)를 제상할 때에 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시킴과 함께, 제1 이용측 열교환기(41a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키도록 하고 있기 때문에, 제2 이용측 열교환기(101a)만을 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 경우에 비하여, 제상 운전 시간 tdf를 단축할 수 있고, 또한, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서 냉각되는 공기 매체의 온도가 낮아지는 것을 억제할 수 있다.
(4) 변형예 4
변형예 3에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)에서 채용되어 있는 제상 운전에서는, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시킬 뿐만 아니라, 제1 이용측 열교환기(41a)도 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키고 있기 때문에, 열원측 냉매의 증발에 의해 냉각되는 물 매체가 동결할 우려가 있다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(1)의 제상 운전에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제상 운전 종료 조건을 만족한다고 판정되기 전에(스텝 S13), 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 냉각되는 물 매체의 온도(여기서는, 물 매체 출구 온도 Twl)가 소정의 동결 하한 온도 Tfm 이하로 된 경우에는(스텝 S15), 제1 이용측 열교환기(41a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 것을 중지하도록 하고 있다(스텝 S16). 여기에서는, 제1 이용측 열교환기(41a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 것을 중지하기 때문에, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a) 및／또는 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)를 폐지한다. 그리고, 제1 이용측 열교환기(41a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 것을 중지한 후는 제상 운전 종료 조건을 만족할 때까지(스텝 S13→스텝 S14), 제2 이용측 열교환기(101a)만을 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 제상 운전이 행해진다.
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 제상 운전 중에 있어서, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 냉각되는 물 매체의 온도(여기서는, 물 매체 출구 온도 Twl)가 동결 하한 온도 Tfm 이하로 된 경우에는 제1 이용측 열교환기(41a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 것이 중지되도록 되어 있기 때문에, 제상 운전에 의한 물 매체의 동결을 방지할 수 있다.
(5) 변형예 5
변형예 3에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)에서 채용되어 있는 제상 운전에서는, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시킬 뿐만 아니라, 제1 이용측 열교환기(41a)도 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키고 있기 때문에, 열원측 냉매의 증발에 의해 냉각되는 물 매체가 동결할 우려가 있다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(1)의 제상 운전에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제상 운전 종료 조건을 만족한다고 판정되기 전에(스텝 S13), 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 냉각되는 물 매체의 온도(여기서는, 물 매체 출구 온도 Twl)가 소정의 동결 주의 온도 Tfa 이하로 된 경우에는(스텝 S17), 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도를 작게 하는 제어를 행하도록 하고 있다(스텝 S18). 그리고, 제1 이용측 열교환기(41a)의 열원측 냉매의 증발기로서의 기능을 서서히 작게 하면서, 제상 운전 종료 조건을 만족할 때까지(스텝 S13→스텝 S14), 제1 이용측 열교환기(41a) 및 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 제상 운전이 행해진다. 여기서, 동결 주의 온도 Tfa는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도가 작아짐에 따라서 작아지도록 변경해도 좋다.
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 제상 운전 중에 있어서, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 냉각된 물 매체의 온도(여기서는, 물 매체 출구 온도 Twl)가 동결 주의 온도 Tfa 이하로 된 경우에는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도를 작게 하는 제어가 행해지게 되어 있기 때문에, 물 매체의 동결을 방지하면서, 제상 운전을 계속할 수 있다.
그러나, 이와 같은 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도를 작게 하는 제어를 행하면, 물 매체의 동결을 방지할 수는 있지만, 열원측 열교환기(24)의 제상이 충분히 행해지지 않아, 얼음의 해동 잔여가 발생하고, 이러한 제상 운전이 반복되어 행해짐으로써, 열원측 열교환기(24)에 있어서 얼음이 성장하는 아이스 업 현상이 발생하여 열원측 열교환기(24)가 열원측 냉매의 증발기로서 충분히 기능하지 못하게 될 우려가 있다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(1)의 제상 운전에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 이러한 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 제어 외에, 제상 운전 시간 tdf가 제상 운전 설정 시간 tdfs 이하이고 열원측 열교환기(24)의 제상이 완료되지 않은 경우, 즉 열원측 열교환기 온도 Thx가 소정의 제상 완료 온도 Thxs에 도달하기 전에 제상 운전 시간 tdf가 제상 운전 설정 시간 tdfs에 도달한 경우에는(스텝 S19), 다음 회의 열원측 열교환기(24)의 제상 운전을 개시할 때까지의 제상 시간 간격 설정값 Δtdfs를 작게 하도록 하고 있다(스텝 S20, Δtdfs=Δtdfs-보정값). 반대로, 제상 운전 시간 tdf가 제상 운전 설정 시간 tdfs 미만이고 열원측 열교환기(24)의 제상이 완료된 경우, 즉, 제상 운전 시간 tdf가 제상 운전 설정 시간 tdfs에 도달하기 전에 열원측 열교환기 온도 Thx가 소정의 제상 완료 온도 Thxs에 도달한 경우에는(스텝 S19), 또한, 제상 운전 시간 tdf가 소정의 제상 운전 완료 시간 tdfg 이하인지의 여부를 판정하여(스텝 S21), 제상 운전 시간 tdf가 제상 운전 완료 시간 tdfg 이하가 아닌 경우에는, 다음 회의 제상 운전에 있어서의 제상 시간 간격 설정값 Δtdfs를 현재의 설정값인 채로 유지하고(스텝 S21→스텝 S19, Δtdfs=Δtdfs), 제상 운전 시간 tdf가 제상 운전 완료 시간 tdfg 이하인 경우에는 제상 시간 간격 설정값 Δtdfs를 크게 하도록 하고 있다(스텝 S22, Δtdfs=Δtdfs+보정값).
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 제상 운전 중에 있어서, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 냉각된 물 매체의 온도(여기서는, 물 매체 출구 온도 Twl)가 동결 주의 온도 Tfa 이하로 된 경우에는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도를 작게 하는 제어가 행하는 것 외에, 제상 운전 설정 시간 tdfs 이하이고 열원측 열교환기(24)의 제상이 완료되지 않은 경우에 다음 회의 열원측 열교환기(24)의 제상을 개시할 때까지의 제상 시간 간격 설정값 Δtdfs를 작게 하도록 하고 있고, 이에 의해, 물 매체의 동결을 방지하고, 또한, 아이스 업 현상의 발생을 억제하면서, 제상 운전을 행할 수 있다.
(6) 변형예 6
변형예 2 내지 5에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)(도 3 참조)과 같은, 제1 이용측 열교환기(41a)를 토출 냉매 연락관(12)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 물 매체 가열 운전 상태와 제1 이용측 열교환기(41a)를 액냉매 연락관(13)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 물 매체 냉각 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 제1 이용측 전환 기구(53a)를 구비한 구성에서는, 제1 이용 유닛(4a)이 열원측 냉매의 증발에 의해 물 매체를 냉각하는 운전(급냉수 운전)을 행하거나 제1 이용 유닛(4a)의 운전을 정지하고 제2 이용 유닛(10a)의 운전(냉방 운전이나 난방 운전)을 행하는 경우(즉, 토출 냉매 연락관(12)을 사용하지 않는 운전의 경우)에, 열원측 압축기(21)로부터 토출된 열원측 냉매가 토출 냉매 연락관(12)에 저류되어, 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족(즉, 냉매 순환량 부족)할 우려가 있다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 이용측 전환 기구(53a)가 물 매체 가열 운전 상태 및 물 매체 냉각 운전 상태의 어떤 경우든 토출 냉매 연락관(12)과 가스 냉매 연락관(14)을 연통시키는 제1 냉매 회수 기구(57a)를 설치하도록 하고 있다. 여기서, 제1 냉매 회수 기구(57a)는, 모세관 튜브를 갖는 냉매관이며, 그 일단부가, 제1 이용측 토출 냉매관(46a) 중 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a)와 토출 냉매 연락관(12)을 접속하는 부분에 접속되어 있고, 그 타단이, 제1 이용측 가스 냉매관(54a) 중 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)와 가스 냉매 연락관(14)을 접속하는 부분에 접속되어 있고, 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a)나 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)의 개폐 상태에 의하지 않고, 토출 냉매 연락관(12)과 가스 냉매 연락관(14)을 연통시키도록 되어 있다.
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 열원측 냉매가 토출 냉매 연락관(12)에 저류되기 어려워지기 때문에, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 냉매 순환량 부족의 발생을 억제할 수 있다.
(7) 변형예 7
변형예 2 내지 6에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)(도 3 및 도 8 참조)과 같은, 제1 이용측 열교환기(41a)를 토출 냉매 연락관(12)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 물 매체 가열 운전 상태와 제1 이용측 열교환기(41a)를 액냉매 연락관(13)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 물 매체 냉각 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 제1 이용측 전환 기구(53a)를 구비한 구성에서는, 제1 이용 유닛(4a)의 운전을 정지하고 제2 이용 유닛(10a)의 운전(냉방 운전이나 난방 운전)을 행하는 경우에, 제1 이용측 열교환기(41a)에 열원측 냉매가 저류되어, 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족(즉, 냉매 순환량 부족)할 우려가 있다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 이용측 전환 기구(53a)가 물 매체 가열 운전 상태 및 물 매체 냉각 운전 상태의 어떤 경우든 제1 이용측 열교환기(41a)와 가스 냉매 연락관(14)을 연통시키는 제2 냉매 회수 기구(58a)를 설치하도록 하고 있다. 여기서, 제2 냉매 회수 기구(58a)는, 모세관 튜브를 갖는 냉매관이며, 그 일단부가, 제1 이용측 가스 냉매관(54a) 중 제1 이용측 열교환기(41a)의 가스측과 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)를 접속하는 부분에 접속되어 있고, 그 타단이, 제1 이용측 가스 냉매관(54a) 중 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)와 가스 냉매 연락관(14)을 접속하는 부분에 접속되어 있고, 제1 이용 유닛(4a)의 운전을 정지하고 있는 경우에도, 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)를 바이패스하여 제1 이용측 열교환기(41a)의 가스측과 가스 냉매 연락관(14)을 연통시키도록 되어 있다.
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 열원측 냉매가 제1 이용측 열교환기(41a)에 저류되기 어려워지기 때문에, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 냉매 순환량 부족의 발생을 억제할 수 있다.
(8) 변형예 8
변형예 2 내지 7에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)(도 3, 도 8 및 도 9 참조)과 같은, 제1 이용측 열교환기(41a)를 토출 냉매 연락관(12)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 물 매체 가열 운전 상태와 제1 이용측 열교환기(41a)를 액냉매 연락관(13)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 물 매체 냉각 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 제1 이용측 전환 기구(53a)를 구비한 구성에서는, 제1 이용 유닛(4a)이 열원측 냉매의 냉각에 의해 물 매체를 냉각하는 운전(급냉수 운전)을 행하거나 제1 이용 유닛(4a)의 운전을 정지하고 제2 이용 유닛(10a)의 운전(냉방 운전이나 난방 운전)을 행하는 경우(즉, 토출 냉매 연락관(12)을 사용하지 않는 운전의 경우)에, 열원측 압축기(21)로부터 토출된 열원측 냉매가 토출 냉매 연락관(12)에 저류되어, 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족(즉, 냉매 순환량 부족)할 우려가 있고, 또한, 제1 이용 유닛(4a)의 운전을 정지하고 제2 이용 유닛(10a)의 운전(냉방 운전이나 난방 운전)을 행하는 경우에, 제1 이용측 열교환기(41a)에 열원측 냉매가 저류되어, 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족(즉, 냉매 순환량 부족)할 우려가 있다.
이러한 냉매 순환량 부족은, 변형예 7, 8에 있어서의 제1 냉매 회수 기구(57a)나 제2 냉매 회수 기구(58a)를 설치함으로써, 대략 해소될 것으로 생각할 수 있지만, 상술한 바와 같은 냉매 순환량 부족이 발생하기 쉬운 조건의 운전이 장시간 계속될 경우나 제1 이용측 전환 기구(53a)를 구성하는 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a)나 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)의 체결 부족 등에 의해, 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족(즉, 냉매 순환량 부족)할 우려가 어느 정도 남는다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 이용측 전환 기구(53a)가 물 매체 냉각 운전 상태이며 제2 이용 유닛(10a)이 적어도 운전하고 있는 경우에 있어서, 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족하다고 판정된 경우에(스텝 S31), 제1 이용측 전환 기구(53a)를 물 매체 가열 운전 상태로 함으로써 제1 이용측 열교환기(41a)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 냉매 회수 운전을 행하도록 하고 있다(스텝 S32). 여기서, 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족한지의 여부는, 예를 들어 열원측 흡입 압력 Ps1이 소정의 냉매 순환량 부족 압력 Prc1 이하인 경우에 냉매 순환량 부족이 발생할 것으로 판정하도록 하고 있다. 또한, 냉매 회수 운전 시, 제2 이용 유닛(10a)의 운전에 대해서는, 냉매 회수 운전 전의 운전 상태를 유지하도록 하고 있다. 그리고, 소정의 냉매 회수 운전 시간 trc1만 냉매 회수 운전을 행한 후에(스텝 S33), 제1 이용 유닛(4a)을 냉매 회수 운전 전의 운전 상태로 복귀시킨다(스텝 S34).
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 열원측 냉매가 토출 냉매 연락관(12)에 저류되기 어려워지고, 또한, 열원측 냉매가 제1 이용측 열교환기(41a)에 저류되기 어려워지기 때문에, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 냉매 순환량 부족의 발생을 억제할 수 있다.
(9) 변형예 9
변형예 2 내지 8에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)(도 3, 도 8 및 도 9 참조)에서는, 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a) 및 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)에 의해 제1 이용측 전환 기구(53a)를 구성하고 있기 때문에, 급탕 운전을 수반하는 운전 모드의 어떤 경우든, 토출 냉매 연락관(12)으로부터만 제1 이용 유닛(4a)에 열원측 냉매가 공급되게 된다.
그러나, 급탕 운전을 수반하는 운전 모드 중 급탕 운전 모드나 급탕 난방 운전 모드에서, 열원측 냉매는, 토출 냉매 연락관(12)뿐만 아니라 가스 냉매 연락관(14)에 있어서도 냉동 사이클의 고압으로 되어 있다. 이로 인해, 급탕 운전 모드나 급탕 난방 운전 모드에서는, 토출 냉매 연락관(12)뿐만 아니라 가스 냉매 연락관(14)으로부터도 제1 이용 유닛(4a)에 고압의 열원측 냉매를 보낼 수 있도록 해도 좋다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 이용측 가스 냉매관(54a)에 제1 이용측 가스 역지 밸브(59a) 및 제1 이용측 바이패스 냉매관(60a)을 더 설치하고, 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a) 및 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)와 함께 제1 이용측 전환 기구(53a)를 구성하도록 하고 있다. 여기서, 제1 이용측 가스 역지 밸브(59a)는, 제1 이용측 가스 냉매관(54a) 중 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)와 가스 냉매 연락관(14)을 접속하는 부분에 설치되어 있다. 제1 이용측 가스 역지 밸브(59a)는, 제1 이용측 열교환기(41a)로부터 가스 냉매 연락관(14)을 향하는 열원측 냉매의 흐름을 허용하고, 가스 냉매 연락관(14)으로부터 제1 이용측 열교환기(41a)를 향하는 열원측 냉매의 흐름을 금지하는 역지 밸브이며, 이에 의해, 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)를 통하여, 가스 냉매 연락관(14)으로부터 제1 이용측 열교환기(41a)를 향하는 열원측 냉매의 흐름이 금지되도록 되어 있다. 제1 이용측 바이패스 냉매관(60a)은, 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a) 및 제1 이용측 가스 역지 밸브(59a)를 바이패스하도록 제1 이용측 가스 냉매관(54a)에 접속되어 있고, 제1 이용측 가스 냉매관(54a)의 일부를 구성하고 있다. 제1 이용측 바이패스 냉매관(60a)에는, 가스 냉매 연락관(14)으로부터 제1 이용측 열교환기(41a)를 향하는 열원측 냉매의 흐름을 허용하고, 제1 이용측 열교환기(41a)로부터 가스 냉매 연락관(14)을 향하는 열원측 냉매의 흐름을 금지하는 제1 이용측 바이패스 역지 밸브(59a)가 설치되어 있고, 이에 의해, 제1 이용측 바이패스 냉매관(60a)을 통하여, 가스 냉매 연락관(14)으로부터 제1 이용측 열교환기(41a)를 향하는 열원측 냉매의 흐름이 허용되도록 되어 있다.
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 급탕 운전 모드 및 급탕 난방 운전 모드에서, 토출 냉매 연락관(12)뿐만 아니라 가스 냉매 연락관(14)으로부터도 제1 이용 유닛(4a)에 고압의 열원측 냉매를 보낼 수 있게 되기 때문에, 열원 유닛(2)으로부터 제1 이용 유닛(4a)에 공급되는 열원측 냉매의 압력 손실이 감소되어, 급탕 능력이나 운전 효율의 향상에 기여할 수 있다.
(10) 변형예 10
상술한 히트 펌프 시스템(1)(도 3, 도 8, 도 9 및 도 11 참조)에서는, 열원 유닛(2)에 1개의 제1 이용 유닛(4a)과 1개의 제2 이용 유닛(10a)이 냉매 연락관(12, 13, 14)을 통하여 접속되어 있지만, 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이(여기에서는, 온수 난방 유닛, 저탕 유닛 및 물 매체 회로(80a, 80b) 등의 도시를 생략), 복수(여기서는, 2개)의 제1 이용 유닛(4a, 4b)을, 냉매 연락관(12, 13, 14)을 통하여, 서로가 병렬로 접속되도록 하거나, 및／또는 복수(여기서는, 2개)의 제2 이용 유닛(10a, 10b)을, 냉매 연락관(13, 14)을 통하여, 서로가 병렬로 접속되도록 해도 좋다. 또한, 제1 이용 유닛(4b)의 구성은, 제1 이용 유닛(4a)의 구성과 마찬가지이기 때문에, 제1 이용 유닛(4b)의 구성에 대해서는, 각각 제1 이용 유닛(4a)의 각 부를 나타내는 부호의 첨자 「a」 대신 첨자 「b」를 붙이고, 각 부의 설명을 생략한다. 또한, 제2 이용 유닛(10b)의 구성은, 제2 이용 유닛(10a)의 구성과 마찬가지이기 때문에, 제2 이용 유닛(10b)의 구성에 대해서는, 각각 제2 이용 유닛(10a)의 각 부를 나타내는 부호의 첨자 「a」 대신 첨자 「b」를 붙이고, 각 부의 설명을 생략한다.
이에 의해, 이들 히트 펌프 시스템(1)에서는, 물 매체의 가열이 필요한 복수의 장소나 용도에 대응할 수 있고, 또한, 공기 매체의 냉각이 필요한 복수의 장소나 용도에 대응할 수 있다.
(11) 변형예 11
상술한 히트 펌프 시스템(1)(도 3, 도 8, 도 9 및 도 11 내지 도 14 참조)에서는, 제2 이용 유닛(10a, 10b) 내에 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a, 102b)가 설치되어 있지만, 도 15에 도시된 바와 같이(여기에서는, 온수 난방 유닛, 저탕 유닛 및 물 매체 회로(80a) 등의 도시를 생략), 제2 이용 유닛(10a, 10b)으로부터 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a, 102b)를 생략하고, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a, 102b)를 갖는 팽창 밸브 유닛(17)을 설치해도 좋다.
(제2 실시 형태)
상술한 제1 실시 형태 및 그 변형예에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)에서는, 예를 들어 65℃ 이상의 온수와 같은 고온의 물 매체를 얻기 위해서는, 열원측 압축기(21)의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력을 높게 하거나 하는 운전 효율이 나쁜 조건에서 운전을 행할 필요가 있어, 바람직한 것이라고는 할 수 없다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 상술한 제1 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)(도 1 참조)의 구성에 있어서, 도 16에 도시된 바와 같이, 제1 이용측 열교환기(41a)를 토출 냉매 연락관(12)으로부터 도입되는 열원측 냉매와 열원측 냉매와는 다른 이용측 냉매의 열교환을 행하는 열교환기로 하고 제1 이용 유닛(4a)에, 이용측 냉매를 압축하는 이용측 압축기(62a)(후술)나 이용측 냉매의 방열기로서 기능하여 물 매체를 가열하는 것이 가능한 냉매-물 열교환기(65a)(후술) 등을 더 설치함으로써, 제1 이용측 열교환기(41a)와 함께 이용측 냉매가 순환하는 이용측 냉매 회로(40a)를 구성하도록 하고 있다. 이하, 이 히트 펌프 시스템(200)의 구성에 대하여 설명한다.
<구성>
-전체-
도 16은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 히트 펌프 시스템(200)의 개략 구성도이다. 히트 펌프 시스템(200)은, 증기 압축식의 히트 펌프 사이클을 이용하여 물 매체를 가열하는 운전 등을 행하는 것이 가능한 장치이다.
히트 펌프 시스템(200)은, 주로 열원 유닛(2)과, 제1 이용 유닛(4a)과, 제2 이용 유닛(10a)과, 토출 냉매 연락관(12)과, 액냉매 연락관(13)과, 가스 냉매 연락관(14)과, 저탕 유닛(8a)과, 온수 난방 유닛(9a)과, 물 매체 연락관(15a)과, 물 매체 연락관(16a)을 구비하고 있고, 열원 유닛(2)과 제1 이용 유닛(4a)과 제2 이용 유닛(10a)이 냉매 연락관(12, 13, 14)을 통하여 접속됨으로써, 열원측 냉매 회로(20)를 구성하고, 제1 이용 유닛(4a)이 이용측 냉매 회로(40a)를 구성하고, 제1 이용 유닛(4a)과 저탕 유닛(8a)과 온수 난방 유닛(9a)이 물 매체 연락관(15a, 16a)을 통하여 접속됨으로써, 물 매체 회로(80a)를 구성하고 있다. 열원측 냉매 회로(20)에는, HFC계 냉매의 일종인 HFC-410A가 열원측 냉매로서 봉입되어 있고, 또한, HFC계 냉매에 대하여 상용성을 갖는 에스테르계 또는 에테르계의 냉동기유가 열원측 압축기(21)의 윤활을 위하여 봉입되어 있다. 또한, 이용측 냉매 회로(40a)에는, HFC계 냉매의 일종인 HFC-134a가 이용측 냉매로서 봉입되어 있고, 또한, HFC계 냉매에 대하여 상용성을 갖는 에스테르계 또는 에테르계의 냉동기유가 이용측 압축기(62a)의 윤활을 위하여 봉입되어 있다. 또한, 이용측 냉매로서는, 고온의 냉동 사이클에 유리한 냉매를 사용한다는 관점에서, 포화 가스 온도 65℃에 상당하는 압력이 게이지압으로 높아도 2.8㎫ 이하, 바람직하게는 2.0㎫ 이하의 냉매를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, HFC-134a는, 이러한 포화 압력 특성을 갖는 냉매의 일종이다. 또한, 물 매체 회로(80a)에는 물 매체로서의 물이 순환하도록 되어 있다.
또한, 이하의 구성에 관한 설명에서는, 제1 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)(도 1 참조)과 마찬가지의 구성을 갖는 열원 유닛(2), 제2 이용 유닛(10a), 저탕 유닛(8a), 온수 난방 유닛(9a), 토출 냉매 연락관(12), 액냉매 연락관(13), 가스 냉매 연락관(14) 및 물 매체 연락관(15a, 16a)의 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략하고, 제1 이용 유닛(4a)의 구성에 대해서만 설명을 행한다.
-제1 이용 유닛-
제1 이용 유닛(4a)은, 옥내에 설치되어 있고, 냉매 연락관(12, 13)을 통하여 열원 유닛(2) 및 제2 이용 유닛(10a)에 접속되어 있고, 열원측 냉매 회로(20)의 일부를 구성하고 있다. 또한, 제1 이용 유닛(4a)은, 이용측 냉매 회로(40a)를 구성하고 있다. 또한, 제1 이용 유닛(4a)은, 물 매체 연락관(15a, 16a)을 통하여 저탕 유닛(8a) 및 온수 난방 유닛(9a)에 접속되어 있고, 물 매체 회로(80a)의 일부를 구성하고 있다.
제1 이용 유닛(4a)은, 주로, 제1 이용측 열교환기(41a)와, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)와, 이용측 압축기(62a)와, 냉매-물 열교환기(65a)와, 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a)와, 이용측 어큐뮬레이터(67a)와, 순환 펌프(43a)를 갖고 있다.
제1 이용측 열교환기(41a)는, 열원측 냉매와 이용측 냉매의 열교환을 행함으로써 열원측 냉매의 방열기로서 기능하는 열교환기이며, 그 열원측 냉매가 흐르는 유로의 액측에는 제1 이용측 액냉매관(45a)이 접속되어 있고, 그 열원측 냉매가 흐르는 유로의 가스측에는 제1 이용측 토출 냉매관(46a)이 접속되어 있고, 그 이용측 냉매가 흐르는 유로의 액측에는 캐스케이드측 액냉매관(68a)이 접속되어 있고, 그 이용측 냉매가 흐르는 유로의 가스측에는 제2 캐스케이드측 가스 냉매관(69a)이 접속되어 있다. 제1 이용측 액냉매관(45a)에는 액냉매 연락관(13)이 접속되어 있고, 제1 이용측 토출 냉매관(46a)에는 토출 냉매 연락관(12)이 접속되어 있고, 캐스케이드측 액냉매관(68a)에는 냉매-물 열교환기(65a)가 접속되어 있고, 제2 캐스케이드측 가스 냉매관(69a)에는 이용측 압축기(62a)가 접속되어 있다.
제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)는, 개방도 제어를 행함으로써 제1 이용측 열교환기(41a)를 흐르는 열원측 냉매의 유량을 가변하는 것이 가능한 전동 팽창 밸브이며, 제1 이용측 액냉매관(45a)에 설치되어 있다.
제1 이용측 토출 냉매관(46a)에는, 토출 냉매 연락관(12)으로부터 제1 이용측 열교환기(41a)를 향하는 열원측 냉매의 흐름을 허용하고, 제1 이용측 열교환기(41a)로부터 토출 냉매 연락관(12)을 향하는 열원측 냉매의 흐름을 금지하는 제1 이용측 토출 역지 밸브(49a)가 설치되어 있다.
이용측 압축기(62a)는, 이용측 냉매를 압축하는 기구이며, 여기에서는, 케이싱(도시하지 않음) 내에 수용된 로터리식이나 스크롤식 등의 용적식의 압축 요소(도시하지 않음)가, 동일하게 케이싱 내에 수용된 이용측 압축기 모터(63a)에 의해 구동되는 밀폐식 압축기가 채용되어 있다. 이 이용측 압축기(62a)의 케이싱 내에는 압축 요소에 있어서 압축된 후의 열원측 냉매가 충만하는 고압 공간(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 이 고압 공간에는 냉동기유가 저류되어 있다. 이용측 압축기 모터(63a)는, 인버터 장치(도시하지 않음)에 의해, 그 회전수(즉, 운전 주파수)를 가변할 수 있고, 이에 의해, 이용측 압축기(62a)의 용량 제어가 가능하게 되어 있다. 또한, 이용측 압축기(62a)의 토출에는 캐스케이드측 토출관(70a)이 접속되어 있고, 이용측 압축기(62a)의 흡입에는 캐스케이드측 흡입관(71a)이 접속되어 있다. 이 캐스케이드측 흡입관(71a)은, 제2 캐스케이드측 가스 냉매관(69a)에 접속되어 있다.
냉매-물 열교환기(65a)는, 이용측 냉매와 물 매체의 열교환을 행함으로써 이용측 냉매의 방열기로서 기능하는 열교환기이며, 그 이용측 냉매가 흐르는 유로의 액측에는 캐스케이드측 액냉매관(68a)이 접속되어 있고, 그 이용측 냉매가 흐르는 유로의 가스측에는 제1 캐스케이드측 가스 냉매관(72a)이 접속되어 있고, 그 물 매체가 흐르는 유로의 입구측에는 제1 이용측 물 입구관(47a)이 접속되어 있고, 그 물 매체가 흐르는 유로의 출구측에는 제1 이용측 물 출구관(48a)이 접속되어 있다. 제1 캐스케이드측 가스 냉매관(72a)은 캐스케이드측 토출관(70a)에 접속되어 있고, 제1 이용측 물 입구관(47a)에는 물 매체 연락관(15a)이 접속되어 있고, 제1 이용측 물 출구관(48a)에는 물 매체 연락관(16a)이 접속되어 있다.
냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a)는, 개방도 제어를 행함으로써 냉매-물 열교환기(65a)를 흐르는 이용측 냉매의 유량을 가변하는 것이 가능한 전동 팽창 밸브이며, 캐스케이드측 액냉매관(68a)에 설치되어 있다.
이용측 어큐뮬레이터(67a)는, 캐스케이드측 흡입관(71a)에 설치되어 있고, 이용측 냉매 회로(40a)를 순환하는 이용측 냉매를 캐스케이드측 흡입관(71a)으로 이용측 압축기(62a)에 흡입되기 전에 일시적으로 저류하기 위한 용기이다.
이와 같이, 이용측 압축기(62a), 냉매-물 열교환기(65a), 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a) 및 제1 이용측 열교환기(41a)가 냉매관(71a, 70a, 72a, 68a, 69a)을 통하여 접속됨으로써, 이용측 냉매 회로(40a)가 구성되어 있다.
순환 펌프(43a)는, 물 매체의 승압을 행하는 기구이며, 여기에서는 원심식이나 용적식의 펌프 요소(도시하지 않음)가 순환 펌프 모터(44a)에 의해 구동되는 펌프가 채용되어 있다. 순환 펌프(43a)는, 제1 이용측 물 출구관(48a)에 설치되어 있다. 순환 펌프 모터(44a)는, 인버터 장치(도시하지 않음)에 의해, 그 회전수(즉, 운전 주파수)를 가변할 수 있고, 이에 의해, 순환 펌프(43a)의 용량 제어가 가능하게 되어 있다.
이에 의해, 제1 이용 유닛(4a)은, 제1 이용측 열교환기(41a)를 토출 냉매 연락관(12)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시킴으로써, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 방열한 열원측 냉매를 액냉매 연락관(13)에 도출하고, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 이용측 냉매 회로(40a)를 순환하는 이용측 냉매를 가열하고, 이 가열된 이용측 냉매가 이용측 압축기(62a)에 있어서 압축된 후에 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서 방열함으로써 물 매체를 가열하는 급탕 운전을 행하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 제1 이용 유닛(4a)에는, 각종 센서가 설치되어 있다. 구체적으로는, 제1 이용 유닛(4a)에는 제1 이용측 열교환기(41a)의 액측에 있어서의 열원측 냉매의 온도인 제1 이용측 냉매 온도 Tsc1을 검출하는 제1 이용측 열교환 온도 센서(50a)와, 냉매-물 열교환기(65a)의 액측에 있어서의 이용측 냉매의 온도인 캐스케이드측 냉매 온도 Tsc2를 검출하는 제1 냉매-물 열교환 온도 센서(73a)와, 냉매-물 열교환기(65a)의 입구에 있어서의 물 매체의 온도인 물 매체 입구 온도 Twr을 검출하는 물 매체 출구 온도 센서(51a)와, 냉매-물 열교환기(65a)의 출구에 있어서의 물 매체의 온도인 물 매체 출구 온도 Twl을 검출하는 물 매체 출구 온도 센서(52a)와, 이용측 압축기(62a)의 흡입에 있어서의 이용측 냉매의 압력인 이용측 흡입 압력 Ps2를 검출하는 이용측 흡입 압력 센서(74a)와, 이용측 압축기(62a)의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력인 이용측 토출 압력 Pd2를 검출하는 이용측 토출 압력 센서(75a)와, 이용측 압축기(62a)의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 온도인 이용측 토출 온도 Td2를 검출하는 이용측 토출 온도 센서(76a)가 설치되어 있다.
또한, 히트 펌프 시스템(200)에는, 이하의 운전이나 각종 제어를 행하는 제어부(도시하지 않음)가 설치되어 있다.
<동작>
이어서, 히트 펌프 시스템(200)의 동작에 대하여 설명한다.
히트 펌프 시스템(200)의 운전 모드로서는, 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전(즉, 저탕 유닛(8a) 및／또는 온수 난방 유닛(9a)의 운전)만을 행하는 급탕 운전 모드와, 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전만을 행하는 냉방 운전 모드와, 제2 이용 유닛(10a)의 난방 운전만을 행하는 난방 운전 모드와, 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전을 행함과 함께 제2 이용 유닛(10a)의 난방 운전을 행하는 급탕 난방 운전 모드와, 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전을 행함과 함께 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 행하는 급탕 냉방 운전 모드가 있다.
이하, 히트 펌프 시스템(200)의 5개의 운전 모드에서의 동작에 대하여 설명한다.
-급탕 운전 모드-
제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전만을 행하는 경우에는, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 증발 운전 상태(도 16의 열원측 전환 기구(23)가 파선으로 나타내어진 상태)로 전환되어, 흡입 복귀 팽창 밸브(26a) 및 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)가 폐지된 상태로 된다. 또한, 물 매체 회로(80a)에 있어서는, 물 매체 전환 기구(161a)가 저탕 유닛(8a) 및／또는 온수 난방 유닛(9a)에 물 매체를 공급하는 상태로 전환된다.
이러한 상태의 열원측 냉매 회로(20)에 있어서, 냉동 사이클에 있어서의 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 열원측 압축기(21)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 열원측 토출관(21b)에 토출된다. 열원측 토출관(21b)에 토출된 고압의 열원측 냉매는, 오일 분리기(22a)에 있어서 냉동기유가 분리된다. 오일 분리기(22a)에 있어서 열원측 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 복귀관(22b)을 통하여 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 냉동기유가 분리된 고압의 열원측 냉매는, 열원측 토출 분기관(21d) 및 토출측 폐쇄 밸브(31)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 토출 냉매 연락관(12)에 보내어진다.
토출 냉매 연락관(12)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용 유닛(4a)에 보내어진다. 제1 이용 유닛(4a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 토출 냉매관(46a) 및 제1 이용측 토출 역지 밸브(49a)를 통하여, 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서, 이용측 냉매 회로(40a)를 순환하는 냉동 사이클에 있어서의 저압의 이용측 냉매와 열교환을 행하여 방열한다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a) 및 제1 이용측 액냉매관(45a)을 통하여, 제1 이용 유닛(4a)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
액냉매 연락관(13)에 보내어진 열원측 냉매는, 열원 유닛(2)에 보내어진다. 열원 유닛(2)에 보내어진 열원측 냉매는, 액측 폐쇄 밸브(29)를 통하여, 과냉각기(27)에 보내어진다. 과냉각기(27)에 보내어진 열원측 냉매는, 흡입 복귀관(26)에 열원측 냉매가 흐르고 있지 않기 때문에, 열교환을 행하지 않고, 열원측 팽창 밸브(25)에 보내어진다. 열원측 팽창 밸브(25)에 보내어진 열원측 냉매는, 열원측 팽창 밸브(25)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 열원측 액냉매관(24a)을 통하여 열원측 열교환기(24)에 보내어진다. 열원측 열교환기(24)에 보내어진 저압의 냉매는, 열원측 열교환기(24)에 있어서, 열원측 팬(32)에 의해 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 증발한다. 열원측 열교환기(24)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제1 열원측 가스 냉매관(23a) 및 열원측 전환 기구(23)를 통하여 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진다. 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 다시 열원측 압축기(21)에 흡입된다.
한편, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 이용측 냉매 회로(40a)를 순환하는 냉동 사이클에 있어서의 저압의 이용측 냉매가 가열되어 증발한다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 증발한 저압의 이용측 냉매는, 제2 캐스케이드측 가스 냉매관(69a)을 통하여 이용측 어큐뮬레이터(67a)에 보내어진다. 이용측 어큐뮬레이터(67a)에 보내어진 저압의 이용측 냉매는, 캐스케이드측 흡입관(71a)을 통하여 이용측 압축기(62a)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 캐스케이드측 토출관(70a)에 토출된다. 캐스케이드측 토출관(70a)에 토출된 고압의 이용측 냉매는, 제1 캐스케이드측 가스 냉매관(72a)을 통하여, 냉매-물 열교환기(65a)에 보내어진다. 냉매-물 열교환기(65a)에 보내어진 고압의 이용측 냉매는, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서, 순환 펌프(43a)에 의해 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체와 열교환을 행하여 방열한다. 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서 방열한 고압의 이용측 냉매는, 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 캐스케이드측 액냉매관(68a)을 통하여 다시 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진다.
또한, 물 매체 회로(80a)에 있어서는, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서의 이용측 냉매의 방열에 의해 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체가 가열된다. 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서 가열된 물 매체는, 제1 이용측 물 출구관(48a)을 통하여, 순환 펌프(43a)에 흡입되어, 승압된 후에 제1 이용 유닛(4a)으로부터 물 매체 연락관(16a)에 보내어진다. 물 매체 연락관(16a)에 보내어진 물 매체는, 물 매체측 전환 기구(161a)를 통하여, 저탕 유닛(8a) 및／또는 온수 난방 유닛(9a)에 보내어진다. 저탕 유닛(8a)에 보내어진 물 매체는, 열교환 코일(82a)에 있어서 저탕 탱크(81a) 내의 물 매체와 열교환을 행하여 방열하고, 이에 의해, 저탕 탱크(81a) 내의 물 매체를 가열한다. 온수 난방 유닛(9a)에 보내어진 물 매체는, 열교환 패널(91a)에 있어서 방열하고, 이에 의해, 실내의 벽가 등을 가열하거나 실내의 바닥을 가열한다.
이와 같이 하여, 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전만을 행하는 급탕 운전 모드에서의 동작이 행해진다.
-냉방 운전 모드-
제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전만을 행하는 경우에는 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태(도 16의 열원측 전환 기구(23)가 실선으로 나타내어진 상태)로 전환되어, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)가 폐지된 상태로 된다.
이러한 상태의 열원측 냉매 회로(20)에 있어서, 냉동 사이클에 있어서의 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 열원측 압축기(21)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 열원측 토출관(21b)에 토출된다. 열원측 토출관(21b)에 토출된 고압의 열원측 냉매는, 오일 분리기(22a)에 있어서 냉동기유가 분리된다. 오일 분리기(22a)에 있어서 열원측 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 복귀관(22b)을 통하여 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 냉동기유가 분리된 고압의 열원측 냉매는, 열원측 전환 기구(23) 및 제1 열원측 가스 냉매관(23a)을 통하여 열원측 열교환기(24)에 보내어진다. 열원측 열교환기(24)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 열원측 열교환기(24)에 있어서, 열원측 팬(32)에 의해 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 방열한다. 열원측 열교환기에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 열원측 팽창 밸브(25)를 통하여 과냉각기(27)에 보내어진다. 과냉각기(27)에 보내어진 열원측 냉매는, 열원측 액냉매관(24a)으로부터 흡입 복귀관(26)으로 분기된 열원측 냉매와 열교환을 행하여 과냉각 상태로 되도록 냉각된다. 흡입 복귀관(26)을 흐르는 열원측 냉매는 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 과냉각기(27)에 있어서 냉각된 열원측 냉매는, 열원측 액냉매관(24a) 및 액측 폐쇄 밸브(29)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
액냉매 연락관(13)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진다. 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 보내어진다. 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 제2 이용측 액냉매관(103a)을 통하여 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서, 이용측 팬(105a)에 의해 공급되는 공기 매체와 열교환을 행하여 증발하고, 이에 의해, 실내의 냉방을 행한다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 가스 냉매관(104a)을 통하여, 제2 이용 유닛(10a)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진다.
가스 냉매 연락관(14)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는 열원 유닛(2)에 보내어진다. 열원 유닛(2)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 가스측 폐쇄 밸브(30), 제2 열원측 가스 냉매관(23b) 및 열원측 전환 기구(23)를 통하여 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진다. 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 다시 열원측 압축기(21)에 흡입된다.
이와 같이 하여, 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전만을 행하는 냉방 운전 모드에서의 동작이 행해진다.
-난방 운전 모드-
제2 이용 유닛(10a)의 난방 운전만을 행하는 경우에는 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태(도 16의 열원측 전환 기구(23)가 파선으로 나타낸 상태)로 전환되어, 흡입 복귀 팽창 밸브(26a) 및 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)가 폐지된 상태로 된다.
이러한 상태의 열원측 냉매 회로(20)에 있어서, 냉동 사이클에 있어서의 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 열원측 압축기(21)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 열원측 토출관(21b)에 토출된다. 열원측 토출관(21b)에 토출된 고압의 열원측 냉매는, 오일 분리기(22a)에 있어서 냉동기유가 분리된다. 오일 분리기(22a)에 있어서 열원측 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 복귀관(22b)을 통하여 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 냉동기유가 분리된 고압의 열원측 냉매는, 열원측 전환 기구(23), 제2 열원측 가스 냉매관(23b) 및 가스측 폐쇄 밸브(30)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진다.
가스 냉매 연락관(14)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진다. 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 가스 냉매관(104a)을 통하여, 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서, 이용측 팬(105a)에 의해 공급되는 공기 매체와 열교환을 행하여 방열하고, 이에 의해, 실내의 난방을 행한다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a) 및 제2 이용측 액냉매관(103a)을 통하여, 제2 이용 유닛(10a)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
액냉매 연락관(13)에 보내어진 열원측 냉매는, 열원 유닛(2)에 보내어진다. 열원 유닛(2)에 보내어진 열원측 냉매는, 액측 폐쇄 밸브(29)를 통하여, 과냉각기(27)에 보내어진다. 과냉각기(27)에 보내어진 열원측 냉매는, 흡입 복귀관(26)에 열원측 냉매가 흐르고 있지 않기 때문에, 열교환을 행하지 않고, 열원측 팽창 밸브(25)에 보내어진다. 열원측 팽창 밸브(25)에 보내어진 열원측 냉매는, 열원측 팽창 밸브(25)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 열원측 액냉매관(24a)을 통하여 열원측 열교환기(24)에 보내어진다. 열원측 열교환기(24)에 보내어진 저압의 냉매는, 열원측 열교환기(24)에 있어서, 열원측 팬(32)에 의해 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 증발한다. 열원측 열교환기(24)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제1 열원측 가스 냉매관(23a) 및 열원측 전환 기구(23)를 통하여 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진다. 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 다시 열원측 압축기(21)에 흡입된다.
이와 같이 하여, 제2 이용 유닛(10a)의 난방 운전만을 행하는 난방 운전 모드에서의 동작이 행해진다.
-급탕 난방 운전 모드-
제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전을 행함과 함께 제2 이용 유닛(10a)의 난방 운전을 행하는 경우에는 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 증발 운전 상태(도 16의 열원측 전환 기구(23)가 파선으로 나타내어진 상태)로 전환되어, 흡입 복귀 팽창 밸브(26a)가 폐지된 상태로 된다. 또한, 물 매체 회로(80a)에 있어서는, 물 매체 전환 기구(161a)가 저탕 유닛(8a) 및／또는 온수 난방 유닛(9a)에 물 매체를 공급하는 상태로 전환된다.
이러한 상태의 열원측 냉매 회로(20)에 있어서, 냉동 사이클에 있어서의 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 열원측 압축기(21)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 열원측 토출관(21b)에 토출된다. 열원측 토출관(21b)에 토출된 고압의 열원측 냉매는, 오일 분리기(22a)에 있어서 냉동기유가 분리된다. 오일 분리기(22a)에 있어서 열원측 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 복귀관(22b)을 통하여 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 냉동기유가 분리된 고압의 열원측 냉매는, 그 일부가, 열원측 토출 분기관(21d) 및 토출측 폐쇄 밸브(31)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 토출 냉매 연락관(12)에 보내어지고, 그 나머지는 열원측 전환 기구(23), 제2 열원측 가스 냉매관(23b) 및 가스측 폐쇄 밸브(30)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진다.
가스 냉매 연락관(14)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진다. 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 가스 냉매관(104a)을 통하여, 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서, 이용측 팬(105a)에 의해 공급되는 공기 매체와 열교환을 행하여 방열하고, 이에 의해, 실내의 난방을 행한다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a) 및 제2 이용측 액냉매관(103a)을 통하여, 제2 이용 유닛(10a)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
토출 냉매 연락관(12)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용 유닛(4a)에 보내어진다. 제1 이용 유닛(4a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 토출 냉매관(46a) 및 제1 이용측 토출 역지 밸브(49a)를 통하여, 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서, 이용측 냉매 회로(40a)를 순환하는 냉동 사이클에 있어서의 저압의 이용측 냉매와 열교환을 행하여 방열한다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a) 및 제1 이용측 액냉매관(45a)을 통하여, 제1 이용 유닛(4a)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
제2 이용 유닛(10a) 및 제1 이용 유닛(4a)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진 열원측 냉매는, 액냉매 연락관(13)에 있어서 합류하여, 열원 유닛(2)에 보내어진다. 열원 유닛(2)에 보내어진 열원측 냉매는, 액측 폐쇄 밸브(29)를 통하여 과냉각기(27)에 보내어진다. 과냉각기(27)에 보내어진 열원측 냉매는, 흡입 복귀관(26)에 열원측 냉매가 흐르고 있지 않기 때문에, 열교환을 행하지 않고, 열원측 팽창 밸브(25)에 보내어진다. 열원측 팽창 밸브(25)에 보내어진 열원측 냉매는, 열원측 팽창 밸브(25)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 열원측 액냉매관(24a)을 통하여 열원측 열교환기(24)에 보내어진다. 열원측 열교환기(24)에 보내어진 저압의 냉매는, 열원측 열교환기(24)에 있어서, 열원측 팬(32)에 의해 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 증발한다. 열원측 열교환기(24)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제1 열원측 가스 냉매관(23a) 및 열원측 전환 기구(23)를 통하여 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진다. 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 다시 열원측 압축기(21)에 흡입된다.
한편, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 이용측 냉매 회로(40a)를 순환하는 냉동 사이클에 있어서의 저압의 이용측 냉매가 가열되어 증발한다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 증발한 저압의 이용측 냉매는, 제2 캐스케이드측 가스 냉매관(69a)을 통하여 이용측 어큐뮬레이터(67a)에 보내어진다. 이용측 어큐뮬레이터(67a)에 보내어진 저압의 이용측 냉매는, 캐스케이드측 흡입관(71a)을 통하여 이용측 압축기(62a)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 캐스케이드측 토출관(70a)에 토출된다. 캐스케이드측 토출관(70a)에 토출된 고압의 이용측 냉매는, 제1 캐스케이드측 가스 냉매관(72a)을 통하여, 냉매-물 열교환기(65a)에 보내어진다. 냉매-물 열교환기(65a)에 보내어진 고압의 이용측 냉매는, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서, 순환 펌프(43a)에 의해 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체와 열교환을 행하여 방열한다. 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서 방열한 고압의 이용측 냉매는, 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 캐스케이드측 액냉매관(68a)을 통하여 다시 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진다.
또한, 물 매체 회로(80a)에 있어서는, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서의 이용측 냉매의 방열에 의해 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체가 가열된다. 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서 가열된 물 매체는, 제1 이용측 물 출구관(48a)을 통하여, 순환 펌프(43a)에 흡입되어, 승압된 후에 제1 이용 유닛(4a)으로부터 물 매체 연락관(16a)에 보내어진다. 물 매체 연락관(16a)에 보내어진 물 매체는, 물 매체측 전환 기구(161a)를 통하여 저탕 유닛(8a) 및／또는 온수 난방 유닛(9a)에 보내어진다. 저탕 유닛(8a)에 보내어진 물 매체는, 열교환 코일(82a)에 있어서 저탕 탱크(81a) 내의 물 매체와 열교환을 행하여 방열하고, 이에 의해, 저탕 탱크(81a) 내의 물 매체를 가열한다. 온수 난방 유닛(9a)에 보내어진 물 매체는, 열교환 패널(91a)에 있어서 방열하고, 이에 의해, 실내의 벽가 등을 가열하거나 실내의 바닥을 가열한다.
이와 같이 하여, 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전을 행함과 함께 제2 이용 유닛(10a)의 난방 운전을 행하는 급탕 난방 운전 모드에서의 동작이 행해진다.
-급탕 냉방 운전 모드-
제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전을 행함과 함께 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 행하는 경우에는, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태(도 16의 열원측 전환 기구(23)가 실선으로 나타내어진 상태)로 전환된다. 또한, 물 매체 회로(80a)에 있어서는, 물 매체 전환 기구(161a)가 저탕 유닛(8a)에 물 매체를 공급하는 상태로 전환된다.
이러한 상태의 열원측 냉매 회로(20)에 있어서, 냉동 사이클에 있어서의 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 열원측 압축기(21)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 열원측 토출관(21b)에 토출된다. 열원측 토출관(21b)에 토출된 고압의 열원측 냉매는, 오일 분리기(22a)에 있어서 냉동기유가 분리된다. 오일 분리기(22a)에 있어서 열원측 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 복귀관(22b)을 통하여 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 냉동기유가 분리된 고압의 열원측 냉매는, 그 일부가, 열원측 토출 분기관(21d) 및 토출측 폐쇄 밸브(31)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 토출 냉매 연락관(12)에 보내어지고, 그 나머지는 열원측 전환 기구(23) 및 제1 열원측 가스 냉매관(23a)을 통하여 열원측 열교환기(24)에 보내어진다. 열원측 열교환기(24)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 열원측 열교환기(24)에 있어서, 열원측 팬(32)에 의해 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 방열한다. 열원측 열교환기에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 열원측 팽창 밸브(25)를 통하여 과냉각기(27)에 보내어진다. 과냉각기(27)에 보내어진 열원측 냉매는, 열원측 액냉매관(24a)으로부터 흡입 복귀관(26)으로 분기된 열원측 냉매와 열교환을 행하여 과냉각 상태로 되도록 냉각된다. 흡입 복귀관(26)을 흐르는 열원측 냉매는 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 과냉각기(27)에 있어서 냉각된 열원측 냉매는, 열원측 액냉매관(24a) 및 액측 폐쇄 밸브(29)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
토출 냉매 연락관(12)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용 유닛(4a)에 보내어진다. 제1 이용 유닛(4a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 토출 냉매관(46a) 및 제1 이용측 토출 역지 밸브(49a)를 통하여 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서, 이용측 냉매 회로(40a)를 순환하는 냉동 사이클에 있어서의 저압의 이용측 냉매와 열교환을 행하여 방열한다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a) 및 제1 이용측 액냉매관(45a)을 통하여, 제1 이용 유닛(4a)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
열원 유닛(2) 및 제1 이용 유닛(4a)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진 열원측 냉매는, 액냉매 연락관(13)에 있어서 합류하여, 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진다. 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 보내어진다. 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 보내어진 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 제2 이용측 액냉매관(103a)을 통하여 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서, 이용측 팬(105a)에 의해 공급되는 공기 매체와 열교환을 행하여 증발하고, 이에 의해, 실내의 냉방을 행한다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 가스 냉매관(104a)을 통하여, 제2 이용 유닛(10a)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진다.
가스 냉매 연락관(14)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 열원 유닛(2)에 보내어진다. 열원 유닛(2)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는 가스측 폐쇄 밸브(30), 제2 열원측 가스 냉매관(23b) 및 열원측 전환 기구(23)를 통하여 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진다. 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 다시 열원측 압축기(21)에 흡입된다.
한편, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 이용측 냉매 회로(40a)를 순환하는 냉동 사이클에 있어서의 저압의 이용측 냉매가 가열되어 증발한다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 증발한 저압의 이용측 냉매는, 제2 캐스케이드측 가스 냉매관(69a)을 통하여 이용측 어큐뮬레이터(67a)에 보내어진다. 이용측 어큐뮬레이터(67a)에 보내어진 저압의 이용측 냉매는, 캐스케이드측 흡입관(71a)을 통하여 이용측 압축기(62a)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 캐스케이드측 토출관(70a)에 토출된다. 캐스케이드측 토출관(70a)에 토출된 고압의 이용측 냉매는, 제1 캐스케이드측 가스 냉매관(72a)을 통하여, 냉매-물 열교환기(65a)에 보내어진다. 냉매-물 열교환기(65a)에 보내어진 고압의 이용측 냉매는, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서, 순환 펌프(43a)에 의해 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체와 열교환을 행하여 방열한다. 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서 방열한 고압의 이용측 냉매는, 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 캐스케이드측 액냉매관(68a)을 통하여 다시 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진다.
또한, 물 매체 회로(80a)에 있어서는, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서의 이용측 냉매의 방열에 의해 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체가 가열된다. 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서 가열된 물 매체는, 제1 이용측 물 출구관(48a)을 통하여, 순환 펌프(43a)에 흡입되어, 승압된 후에 제1 이용 유닛(4a)으로부터 물 매체 연락관(16a)에 보내어진다. 물 매체 연락관(16a)에 보내어진 물 매체는, 물 매체측 전환 기구(161a)를 통하여 저탕 유닛(8a)에 보내어진다. 저탕 유닛(8a)에 보내어진 물 매체는, 열교환 코일(82a)에 있어서 저탕 탱크(81a) 내의 물 매체와 열교환을 행하여 방열하고, 이에 의해, 저탕 탱크(81a) 내의 물 매체를 가열한다.
이와 같이 하여, 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전을 행함과 함께 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 행하는 급탕 냉방 운전 모드에서의 동작이 행해진다.
-물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량 제어-
이어서, 상술한 급탕 운전, 급탕 난방 운전 및 급탕 냉방 운전에 있어서의 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량 제어에 대하여 설명한다.
이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 냉매-물 열교환기(65a)의 출구에 있어서의 물 매체의 온도(즉, 물 매체 출구 온도 Twl)와 냉매-물 열교환기(65a)의 입구에 있어서의 물 매체의 온도(즉, 물 매체 입구 온도 Twr)의 온도차(즉, Twl-Twr)인 물 매체 출입구 온도차 ΔTw가 소정의 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws로 되도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어가 행해진다. 보다 구체적으로는, 물 매체 출입구 온도차 ΔTw가 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws보다 큰 경우에는, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 적은 것으로 판정하여, 순환 펌프 모터(44a)의 회전수(즉, 운전 주파수)를 크게 함으로써 순환 펌프(43a)의 운전 용량이 커지도록 제어하고, 물 매체 출입구 온도차 ΔTw가 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws보다 작은 경우에는, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 많은 것으로 판정하여, 순환 펌프 모터(44a)의 회전수(즉, 운전 주파수)를 작게 함으로써 순환 펌프(43a)의 운전 용량이 작아지도록 제어한다. 이에 의해, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 적절하게 제어되도록 되어 있다. 또한, 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws는, 냉매-물 열교환기(65a)의 열교환 능력의 설계 조건 등을 고려하여 설정되어 있다.
그러나, 제1 이용 유닛(4a)의 운전이 개시한 직후 등과 같은 물 매체의 온도가 낮은 운전 조건에 있어서는, 이용측 압축기(62a)의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력(즉, 이용측 토출 압력 Pd2)이 저하하여, 이용측 토출 압력 Pd2와 이용측 압축기(62a)의 흡입에 있어서의 이용측 냉매의 압력(즉, 이용측 흡입 압력 Ps2)의 압력차(Pd2-Ps2)인 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 작아져, 이용측 압축기(62a) 내에 있어서의 냉동기유의 순환이 나빠짐으로써, 윤활 부족이 발생할 우려가 있다.
그럼에도 불구하고, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 커지도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 행하면, 냉매-물 열교환기(65a)를 흐르는 물 매체의 온도가 높아지기 어려워져, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 커지는 것을 방해하게 된다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 소정의 이용측 저차압 보호 압력차 ΔP2s 이하인 경우에는, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 행하도록 하고 있다. 보다 구체적으로는, 도 2에 도시된 바와 같이(단, 스텝 S2에 있어서의 ΔP1 및 ΔP1s를 ΔP2 및 ΔP2s로 재판독), 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 이용측 저차압 보호 압력차 ΔP2s보다 큰 경우(스텝 S2→스텝 S1)에는, 상술한 바와 마찬가지로, 물 매체 출입구 온도차 ΔTw가 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws(ΔTws=초기값)로 되도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 행하고(스텝 S1), 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 이용측 저차압 보호 압력차 ΔP2s 이하인 경우(스텝 S2→스텝 S3)에는, 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws를 크게 함으로써(스텝 S3, ΔTws=초기값+보정값), 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량을 저감시킬 필요가 있는 것으로 판정시키도록 하여, 순환 펌프 모터(44a)의 회전수(즉, 운전 주파수)를 작게 함으로써 순환 펌프(43a)의 운전 용량이 작아지도록 제어한다. 또한, 이용측 저차압 보호 압력차 ΔP2s는, 이용측 압축기(62a)의 윤활 구조의 설계 조건 등을 고려하여 설정되어 있다.
이에 의해, 냉매-물 열교환기(65a)를 흐르는 물 매체의 온도가 높아지기 쉬워져, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 커지는 것을 촉진할 수 있다. 또한, 냉매-물 열교환기(65a)를 흐르는 물 매체의 온도가 높아지기 쉬워짐으로써, 이용측 냉매 회로(40a)를 순환하는 이용측 냉매의 온도도 높아지기 쉬워지기 때문에, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 이용측 냉매와 열교환을 행하는 열원측 냉매의 온도도 높아지기 쉬워지고, 이에 의해, 열원측 압축기(21)에 있어서의 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 커지는 것도 촉진되게 된다.
그리고, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 이용측 저차압 보호 압력차 ΔP2s보다 커진 후(스텝 S2→스텝 S1)는, 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws를 작게 하여(스텝 S1, ΔTws=초기값), 통상의 순환 펌프(43a)의 용량 제어로 이행한다.
<특징>
이 히트 펌프 시스템(200)에는, 이하와 같은 특징이 있다.
-A-
이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 열원측 냉매 회로(20)와 물 매체 회로(80a) 사이에 이용측 냉매 회로(40a)가 개재하고 있는 점이 제1 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)과는 상이하지만, 제1 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)과 마찬가지로, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행할 수 있을 뿐 아니라, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행함과 함께, 물 매체를 가열함으로써 열원측 냉매가 얻은 냉각 열을, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전에 이용할 수 있게 되어 있기 때문에, 상술한 바와 같이, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서 가열된 물 매체를 급탕에 사용함과 함께 제2 이용 유닛(10a)에 있어서 냉각된 공기 매체를 실내의 냉방에 사용하거나 하여, 종래의 히트 펌프 온수기에서는 열원측 열교환기에 있어서 외기를 냉각하기만 해도, 유효하게 이용되지 못했던 냉각 열을 유효하게 이용할 수 있고, 이에 의해, 히트 펌프 사이클을 이용하여 물 매체를 가열하는 것이 가능한 히트 펌프 시스템의 에너지 절약화를 도모할 수 있다. 게다가, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 제1 이용측 열교환기(41a)가 열원측 냉매와 이용측 냉매의 열교환에 의해 직접 열의 수수를 행하는 열교환기로 되어 있어, 열원측 냉매 회로(20)로부터 이용측 냉매 회로(40a)에 수수될 때의 열 손실이 적어, 고온의 물 매체를 얻는 데 공헌하고 있다.
-B-
이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서, 이용측 냉매 회로(40a)를 순환하는 이용측 냉매가 열원측 냉매의 방열에 의해 가열되도록 되어 있고, 이용측 냉매 회로(40a)는, 이 열원측 냉매로부터 얻은 열을 이용하여, 열원측 냉매가 순환하는 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 냉동 사이클보다 고온의 냉동 사이클을 얻을 수 있기 때문에, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서의 이용측 냉매의 방열에 의해 고온의 물 매체를 얻을 수 있다.
-C-
이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태에서, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전(냉방 운전)을 행할 수 있고, 또한, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 증발 운전 상태에서, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 공기 매체를 가열하는 운전(난방 운전)을 행할 수 있게 되어 있기 때문에, 상술한 바와 같이, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서 가열된 물 매체를 급탕에 사용함과 함께, 제2 이용 유닛(10a)을 실내의 냉방 및 난방에 사용할 수 있다.
-D-
이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 제1 이용 유닛(4a)의 운전이 개시한 직후 등과 같은 물 매체의 온도가 낮아 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 작아지기 쉬운 경우에도, 이용측 압축기(62a)에 불안정한 운전을 강요하지 않고, 이용측 출입구 압력차 ΔP2를 확보하여, 이용측 압축기(62a)에 있어서의 윤활 부족을 발생시키기 어렵게 할 수 있다. 게다가, 냉매-물 열교환기(65a)를 흐르는 물 매체의 온도가 높아지기 쉬워짐으로써, 결과적으로, 열원측 압축기(21)에 있어서의 열원측 출입구 압력차 ΔP1도 확보되기 때문에, 열원측 압축기(21)에 있어서의 윤활 부족을 발생하기 어렵게 할 수 있다. 또한, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 이용측 저차압 보호 압력차 ΔP2s보다 큰 경우에는 물 매체 출입구 온도차 ΔTw가 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws로 되도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 행하도록 하고 있기 때문에, 냉매-물측 열교환기(65a)의 열교환 능력에 적합한 조건에서 운전을 행할 수 있다. 또한, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 물 매체 출입구 온도차 ΔTw를 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws로 하는 순환 펌프(43a)의 용량 제어에 있어서, 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws를 크게 함으로써, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량을 작게 하도록 하고 있기 때문에, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 이용측 저차압 보호 압력차 ΔP2s 이하인지의 여부에 관계없이, 물 매체 출입구 온도차 ΔTw를 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws로 하는 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 채용할 수 있다.
(1) 변형예 1
상술한 히트 펌프 시스템(200)(도 16 참조)에 있어서의 급탕 냉방 운전을 더욱 효과적으로 이용하기 위하여, 제1 실시 형태의 변형예 1에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)과 마찬가지로, 제2 이용 유닛(10a)이 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전(냉방 운전)을 행하고 있을 때에, 필요에 따라 제1 이용 유닛(4a)이 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열(즉, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서의 이용측 냉매의 방열)에 의해 물 매체를 가열하는 운전(급탕 운전)을 행하도록 해도 좋다.
예를 들어, 냉방 운전을 행하고 있을 때에, 저탕 유닛(8a)의 저탕 온도 Twh가 소정의 저탕 설정 온도 Twhs 이하로 된 경우에, 제1 이용 유닛(4a)이 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열(즉, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서의 이용측 냉매의 방열)에 의해 물 매체를 가열하는 운전(급탕 운전)을 행하도록(즉, 급탕 냉방 운전 모드를 행하도록) 해도 좋다.
이에 의해, 공기 매체를 냉각함으로써 열원측 냉매가 얻은 열을 유효하게 이용하면서, 저탕 온도 Twh를 저탕 설정 온도 Twhs 이상으로 유지할 수 있다.
(2) 변형예 2
상술한 히트 펌프 시스템(200)(도 16 참조)에 있어서, 도 17에 도시된 바와 같이, 냉매-물 열교환기(65a)를 이용측 냉매의 방열기로서 기능시킴과 함께 제1 이용측 열교환기(41a)를 이용측 냉매의 증발기로서 기능시키는 이용측 방열 운전 상태와 냉매-물 열교환기(65a)를 이용측 냉매의 증발기로서 기능시킴과 함께 제1 이용측 열교환기(41a)를 이용측 냉매의 방열기로서 기능시키는 이용측 증발 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 제2 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 냉매 회로(40a)에 더 설치하고, 제1 이용 유닛(4a)을 가스 냉매 연락관(14)에 더 접속하고, 제1 이용측 열교환기(41a)를 토출 냉매 연락관(12)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 물 매체 가열 운전 상태와 제1 이용측 열교환기(41a)를 액냉매 연락관(13)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 물 매체 냉각 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 제1 이용측 전환 기구(53a)를 더 설치하도록 해도 좋다.
여기서, 제2 이용측 전환 기구(64a)는, 사방 전환 밸브이며, 캐스케이드측 토출관(70a)과, 캐스케이드측 흡입관(71a)과, 제1 캐스케이드측 가스 냉매관(72a)과, 제2 캐스케이드측 가스 냉매관(69a)에 접속되어 있다. 그리고, 제2 이용측 전환 기구(64a)는, 캐스케이드측 토출관(70a)과 제1 캐스케이드측 가스 냉매관(72a)을 연통시킴과 함께, 제2 캐스케이드측 가스 냉매관(69a)과 캐스케이드측 흡입관(71a)을 연통(이용측 방열 운전 상태에 대응, 도 17의 제2 이용측 전환 기구(64a)의 실선을 참조)시키거나, 캐스케이드측 토출관(70a)과 제2 캐스케이드측 가스 냉매관(69a)을 연통시킴과 함께, 제1 캐스케이드측 가스 냉매관(72a)과 캐스케이드측 흡입관(71a)을 연통(이용측 증발 운전 상태에 대응, 도 17의 제2 이용측 전환 기구(64a)의 파선을 참조)시키는 전환을 행하는 것이 가능하다. 또한, 제2 이용측 전환 기구(64a)는, 사방 전환 밸브에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 복수의 전자기 밸브를 조합하는 등에 의해, 상술과 같은 이용측 냉매의 흐름의 방향을 전환하는 기능을 갖도록 구성한 것이어도 좋다.
제1 이용측 열교환기(41a)의 열원측 냉매가 흐르는 유로의 가스측에는, 제1 이용측 토출 냉매관(46a)과 함께, 제1 이용측 가스 냉매관(54a)이 접속되어 있다. 제1 이용측 가스 냉매관(54a)에는 가스 냉매 연락관(14)에 접속되어 있다. 제1 이용측 전환 기구(53a)는, 제1 이용측 토출 냉매관(46a)에 설치된 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a)(여기에서는, 제1 이용측 토출 역지 밸브(49a)를 생략)와, 제1 이용측 가스 냉매관(54a)에 설치된 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)를 갖고 있으며, 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a)를 개방하고, 또한, 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)를 폐지함으로써 물 매체 가열 운전 상태로 하고, 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a)를 폐지하고, 또한, 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)를 개방함으로써 물 매체 냉각 운전 상태로 하는 것이다. 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a) 및 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)는, 모두 개폐 제어가 가능한 전자기 밸브로 이루어진다. 또한, 제1 이용측 전환 기구(53a)는, 삼방 밸브 등으로 구성해도 좋다.
이와 같은 구성을 갖는 히트 펌프 시스템(200)에서는, 급탕 운전 모드, 난방 운전 모드 및 급탕 난방 운전 모드에서의 동작에 의해, 열원측 열교환기(24)의 제상이 필요하다고 판정된 경우에는, 열원측 전환 기구(23)를 열원측 방열 운전 상태로 함으로써 열원측 열교환기(24)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키고, 또한, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시킴과 함께, 제2 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 증발 운전 상태로 함으로써 냉매-물 열교환기(65a)를 이용측 냉매의 증발기로서 기능시키고, 또한, 제1 이용측 열교환기(41a)를 이용측 냉매의 방열기로서 기능시키는 제상 운전을 행할 수 있다.
이하, 이 제상 운전에 있어서의 동작에 대하여 도 4를 사용하여 설명한다.
우선, 소정의 제상 운전 개시 조건을 만족하는지의 여부(즉, 열원측 열교환기(24)의 제상이 필요한지의 여부)의 판정을 행한다(스텝 S11). 여기에서는, 제상 시간 간격 Δtdf(즉, 전회의 제상 운전 종료로부터의 적산 운전 시간)가 소정의 제상 시간 간격 설정값 Δtdfs에 도달했는지의 여부에 따라, 제상 운전 개시 조건을 만족하는지의 여부를 판정한다.
그리고, 제상 운전 개시 조건을 만족한다고 판정된 경우에는, 이하의 제상 운전을 개시한다(스텝 S12).
제상 운전을 개시하는 때에는, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태(도 17의 열원측 전환 기구(23)가 실선으로 나타내어진 상태)로 전환되고, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서는, 제2 이용측 전환 기구(64a)가 이용측 증발 운전 상태(도 17의 제2 이용측 전환 기구(64a)의 파선으로 나타내어진 상태)로 전환되고, 제1 이용측 전환 기구(53a)가 물 매체 냉각 운전 상태(즉, 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a)를 폐지하고, 또한, 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)를 개방한 상태)로 전환되어, 흡입 복귀 팽창 밸브(26a)가 폐지된 상태로 된다.
이러한 상태의 열원측 냉매 회로(20)에 있어서, 냉동 사이클에 있어서의 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 열원측 압축기(21)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 열원측 토출관(21b)에 토출된다. 열원측 토출관(21b)에 토출된 고압의 열원측 냉매는, 오일 분리기(22a)에 있어서 냉동기유가 분리된다. 오일 분리기(22a)에 있어서 열원측 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 복귀관(22b)을 통하여 열원측 흡입관(21c)으로 복귀된다. 냉동기유가 분리된 고압의 열원측 냉매는, 열원측 전환 기구(23) 및 제1 열원측 가스 냉매관(23a)을 통하여 열원측 열교환기(24)에 보내어진다. 열원측 열교환기(24)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 열원측 열교환기(24)에 있어서, 열원측 열교환기(24)에 부착된 얼음과 열교환을 행하여 방열한다. 열원측 열교환기에 있어서 방열한 고압의 열원측 냉매는, 열원측 팽창 밸브(25)를 통하여 과냉각기(27)에 보내어진다. 과냉각기(27)에 보내어진 열원측 냉매는, 흡입 복귀관(26)에 열원측 냉매가 흐르고 있지 않기 때문에, 열교환을 행하지 않고, 열원측 액냉매관(24a) 및 액측 폐쇄 밸브(29)를 통하여 열원 유닛(2)으로부터 액냉매 연락관(13)에 보내어진다.
액냉매 연락관(13)에 보내어진 열원측 냉매는, 액냉매 연락관(13)에 있어서 분기하여, 제1 이용 유닛(4a) 및 제2 이용 유닛(10a)에 보내어진다.
제2 이용 유닛(10a)에 보내어진 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 보내어진다. 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 보내어진 열원측 냉매는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 제2 이용측 액냉매관(103a)을 통하여, 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서, 이용측 팬(105a)에 의해 공급되는 공기 매체와 열교환을 행하여 증발한다. 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제2 이용측 가스 냉매관(104a)을 통하여, 제2 이용 유닛(10a)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진다.
제1 이용 유닛(4a)에 보내어진 열원측 냉매는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)에 보내어진다. 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)에 보내어진 열원측 냉매는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 제1 이용측 액냉매관(45a)을 통하여, 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서, 이용측 냉매 회로(40a)를 순환하는 냉동 사이클에 있어서의 고압의 이용측 냉매와 열교환을 행하여 증발한다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 전환 기구(53a)를 구성하는 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a) 및 제1 이용측 가스 냉매관(54a)을 통하여, 제1 이용 유닛(4a)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진다.
제2 이용 유닛(10a) 및 제1 이용 유닛(4a)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진 열원측 냉매는, 가스 냉매 연락관(14)에 있어서 합류하여 열원 유닛(2)에 보내어진다. 열원 유닛(2)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 가스측 폐쇄 밸브(30), 제2 열원측 가스 냉매관(23b) 및 열원측 전환 기구(23)를 통하여 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진다. 열원측 어큐뮬레이터(28)에 보내어진 저압의 열원측 냉매는, 열원측 흡입관(21c)을 통하여 다시 열원측 압축기(21)에 흡입된다.
한편, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 이용측 냉매 회로(40a)를 순환하는 냉동 사이클에 있어서의 고압의 이용측 냉매가 방열한다. 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 방열한 고압의 이용측 냉매는, 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a)에 보내어진다. 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a)에 보내어진 고압의 이용측 냉매는, 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a)에 있어서 감압되어, 저압의 기액 2상 상태로 되어, 캐스케이드측 액냉매관(68a)을 통하여, 냉매-물 열교환기(65a)에 보내어진다. 냉매-물 열교환기(65a)에 보내어진 저압의 이용측 냉매는, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서, 순환 펌프(43a)에 의해 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체와 열교환을 행하여 증발한다. 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서 증발한 저압의 이용측 냉매는, 제1 캐스케이드측 가스 냉매관(72a) 및 제2 이용측 전환 기구(64a)를 통하여 이용측 어큐뮬레이터(67a)에 보내어진다. 이용측 어큐뮬레이터(67a)에 보내어진 저압의 이용측 냉매는, 캐스케이드측 흡입관(71a)을 통하여 이용측 압축기(62a)에 흡입되어, 냉동 사이클에 있어서의 고압까지 압축된 후에 캐스케이드측 토출관(70a)에 토출된다. 캐스케이드측 토출관(70a)에 토출된 고압의 이용측 냉매는, 제2 이용측 전환 기구(64a) 및 제2 캐스케이드측 가스 냉매관(69a)을 통하여 다시 제1 이용측 열교환기(41a)에 보내어진다.
이와 같이 하여, 열원측 전환 기구(23)를 열원측 방열 운전 상태로 함으로써 열원측 열교환기(24)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키고, 또한, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시킴과 함께, 제2 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 증발 운전 상태로 함으로써 냉매-물 열교환기(65a)를 이용측 냉매의 증발기로서 기능시키고, 또한, 제1 이용측 열교환기(41a)를 이용측 냉매의 방열기로서(즉, 열원측 냉매의 증발기로서) 기능시키는 제상 운전을 개시한다.
그리고, 소정의 제상 운전 종료 조건을 만족하는지의 여부(즉, 열원측 열교환기(24)의 제상이 종료되었는지의 여부)의 판정을 행한다(스텝 S13). 여기에서는, 열원측 열교환기 온도 Thx가 소정의 제상 완료 온도 Thxs에 도달했는지의 여부, 또는, 제상 운전 개시부터의 경과 시간인 제상 운전 시간 tdf가 소정의 제상 운전 설정 시간 tdfs에 도달했는지의 여부에 따라 제상 운전 종료 조건을 만족하는지의 여부를 판정한다.
그리고, 제상 운전 종료 조건을 만족한다고 판정된 경우에는, 제상 운전을 종료하고, 급탕 운전 모드, 난방 운전 모드나 급탕 난방 운전 모드으로 복귀시키는 처리를 행한다(스텝 S14).
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 열원측 열교환기(24)를 제상할 때에 열원측 전환 기구(23)를 열원측 방열 운전 상태로 함으로써 열원측 열교환기(24)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시킬 뿐만 아니라, 제2 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 증발 운전 상태로 함으로써 냉매-물 열교환기(65a)를 이용측 냉매의 증발기로서 기능시키고, 또한, 제1 이용측 열교환기(41a)를 이용측 냉매의 방열기로서 기능시키도록 하고 있기 때문에, 열원측 열교환기(24)에 있어서 방열하여 냉각된 열원측 냉매를, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 이용측 냉매의 방열에 의해 가열하고, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서 방열하여 냉각된 이용측 냉매를, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서 증발시킴으로써 가열할 수 있고, 이에 의해, 열원측 열교환기(24)의 제상을 확실하게 행할 수 있다. 게다가, 제2 이용측 열교환기(101a)도 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키도록 하고 있기 때문에, 제상 운전 시간 tdf를 단축할 수 있고, 또한, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서 냉각되는 공기 매체의 온도가 낮아지는 것을 억제할 수 있다.
(3) 변형예 3
변형예 2에 있어서의 히트 펌프 시스템(200)에서 채용되어 있는 제상 운전에서는, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시킬 뿐만 아니라, 제1 이용측 열교환기(41a)도 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키고 있기 때문에(즉, 냉매-물 열교환기(65a)도 이용측 냉매의 증발기로서 기능시키고 있기 때문에), 열원측 냉매의 증발(즉, 이용측 냉매의 증발)에 의해 냉각되는 물 매체가 동결할 우려가 있다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(200)의 제상 운전에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제상 운전 종료 조건을 만족한다고 판정되기 전에(스텝 S13), 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발(즉, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서의 이용측 냉매의 증발)에 의해 냉각되는 물 매체의 온도(여기서는, 물 매체 출구 온도 Twl)가 소정의 동결 하한 온도 Tfm 이하로 된 경우에는(스텝 S15), 제1 이용측 열교환기(41a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 것(즉, 냉매-물 열교환기(65a)를 이용측 냉매의 증발기로서 기능시키는 것)을 중지하도록 하고 있다(스텝 S16). 여기에서는, 제1 이용측 열교환기(41a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 것(즉, 냉매-물 열교환기(65a)를 이용측 냉매의 증발기로서 기능시키는 것)을 중지하기 때문에, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a) 및／또는 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)를 폐지하고, 이용측 압축기(62a)를 정지한다. 그리고, 제1 이용측 열교환기(41a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 것(즉, 냉매-물 열교환기(65a)를 이용측 냉매의 증발기로서 기능시키는 것)을 중지한 후는 제상 운전 종료 조건을 만족할 때까지(스텝 S13→스텝 S14), 제2 이용측 열교환기(101a)만을 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 제상 운전이 행해진다.
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 제상 운전 중에 있어서, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발(즉, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서의 이용측 냉매의 증발)에 의해 냉각되는 물 매체의 온도(여기서는, 물 매체 출구 온도 Twl)가 동결 하한 온도 Tfm 이하로 된 경우에는 제1 이용측 열교환기(41a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 것(즉, 냉매-물 열교환기(65a)를 이용측 냉매의 증발기로서 기능시키는 것)이 중지되도록 되어 있기 때문에, 제상 운전에 의한 물 매체의 동결을 방지할 수 있다.
(4) 변형예 4
변형예 2에 있어서의 히트 펌프 시스템(200)에서 채용되어 있는 제상 운전에서는, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시킬 뿐만 아니라, 제1 이용측 열교환기(41a)도 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키고 있기 때문에(즉, 냉매-물 열교환기(65a)도 이용측 냉매의 증발기로서 기능시키고 있기 때문에), 열원측 냉매의 증발(즉, 이용측 냉매의 증발)에 의해 냉각되는 물 매체가 동결할 우려가 있다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(200)의 제상 운전에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제상 운전 종료 조건을 만족한다고 판정되기 전에(스텝 S13), 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발(즉, 이용측 냉매의 증발)에 의해 냉각되는 물 매체의 온도(여기서는, 물 매체 출구 온도 Twl)가 소정의 동결 주의 온도 Tfa 이하로 된 경우에는(스텝 S17), 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도를 작게 하는 제어를 행하도록 하고 있다(스텝 S18). 그리고, 제1 이용측 열교환기(41a)의 열원측 냉매의 증발기로서의 기능(즉, 냉매-물 열교환기(65a)의 이용측 냉매의 증발기로서의 기능)을 서서히 작게 하면서, 제상 운전 종료 조건을 만족할 때까지(스텝 S13→스텝 S14), 제1 이용측 열교환기(41a) 및 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 제상 운전이 행해진다. 여기서, 동결 주의 온도 Tfa는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도가 작아짐에 따라서 작아지도록 변경해도 좋다.
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 제상 운전 중에 있어서, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발(즉, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서의 이용측 냉매의 증발)에 의해 냉각된 물 매체의 온도(여기서는, 물 매체 출구 온도 Twl)가 동결 주의 온도 Tfa 이하로 된 경우에는 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도를 작게 하는 제어가 행해지게 되어 있기 때문에, 물 매체의 동결을 방지하면서, 제상 운전을 계속할 수 있다.
그러나, 이와 같은 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도를 작게 하는 제어를 행하면, 물 매체의 동결을 방지할 수는 있지만, 열원측 열교환기(24)의 제상이 충분히 행해지지 않아, 얼음의 해동 잔여가 발생하고, 이러한 제상 운전이 반복되어 행해짐으로써, 열원측 열교환기(24)에 있어서 얼음이 성장하는 아이스 업 현상이 발생하여 열원측 열교환기(24)가 열원측 냉매의 증발기로서 충분히 기능하지 못하게 될 우려가 있다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(200)의 제상 운전에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 이러한 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 제어 외에, 제상 운전 시간 tdf가 제상 운전 설정 시간 tdfs 이하이고 열원측 열교환기(24)의 제상이 완료되지 않은 경우, 즉 열원측 열교환기 온도 Thx가 소정의 제상 완료 온도 Thxs에 도달하기 전에 제상 운전 시간 tdf가 제상 운전 설정 시간 tdfs에 도달한 경우에는(스텝 S19), 다음 회의 열원측 열교환기(24)의 제상 운전을 개시할 때까지의 제상 시간 간격 설정값 Δtdfs를 작게 하도록 하고 있다(스텝 S20, Δtdfs=Δtdfs-보정값). 반대로, 제상 운전 시간 tdf가 제상 운전 설정 시간 tdfs 미만이고 열원측 열교환기(24)의 제상이 완료된 경우, 즉, 제상 운전 시간 tdf가 제상 운전 설정 시간 tdfs에 도달하기 전에 열원측 열교환기 온도 Thx가 소정의 제상 완료 온도 Thxs에 도달한 경우에는(스텝 S19), 또한, 제상 운전 시간 tdf가 소정의 제상 운전 완료 시간 tdfg 이하인지의 여부를 판정하여(스텝 S21), 제상 운전 시간 tdf가 제상 운전 완료 시간 tdfg 이하가 아닌 경우에는 다음 회의 제상 운전에 있어서의 제상 시간 간격 설정값 Δtdfs를 현재의 설정값인 채로 유지하고(스텝 S21→스텝 S19, Δtdfs=Δtdfs), 제상 운전 시간 tdf가 제상 운전 완료 시간 tdfg 이하인 경우에는 제상 시간 간격 설정값 Δtdfs를 크게 하도록 하고 있다(스텝 S22, Δtdfs=Δtdfs+보정값).
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 제상 운전 중에 있어서, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발(즉, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서의 이용측 냉매의 증발)에 의해 냉각된 물 매체의 온도(여기서는, 물 매체 출구 온도 Twl)가 동결 주의 온도 Tfa 이하로 된 경우에는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도를 작게 하는 제어가 행하는 것 외에, 제상 운전 설정 시간 tdfs 이하이고 열원측 열교환기(24)의 제상이 완료되지 않은 경우에 다음 회의 열원측 열교환기(24)의 제상을 개시할 때까지의 제상 시간 간격 설정값 Δtdfs를 작게 하도록 하고 있고, 이에 의해, 물 매체의 동결을 방지하고, 또한, 아이스 업 현상의 발생을 억제하면서 제상 운전을 행할 수 있다.
(5) 변형예 5
변형예 2 내지 4에 있어서의 히트 펌프 시스템(200)(도 17 참조)과 같은, 제1 이용측 열교환기(41a)를 토출 냉매 연락관(12)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 물 매체 가열 운전 상태와 제1 이용측 열교환기(41a)를 액냉매 연락관(13)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 물 매체 냉각 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 제1 이용측 전환 기구(53a)를 구비한 구성에서는, 제1 이용 유닛(4a)의 운전을 정지하고 제2 이용 유닛(10a)의 운전(냉방 운전이나 난방 운전)을 행하는 경우(즉, 토출 냉매 연락관(12)을 사용하지 않는 운전의 경우)에, 열원측 압축기(21)로부터 토출된 열원측 냉매가 토출 냉매 연락관(12)에 저류되어, 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족(즉, 냉매 순환량 부족)할 우려가 있다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 도 18에 도시된 바와 같이, 제1 실시 형태의 변형예 6(도 8 참조)과 마찬가지로, 제1 이용측 전환 기구(53a)가 물 매체 가열 운전 상태 및 물 매체 냉각 운전 상태의 어떤 경우든 토출 냉매 연락관(12)과 가스 냉매 연락관(14)을 연통시키는 제1 냉매 회수 기구(57a)를 설치하도록 하고 있다.
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 열원측 냉매가 토출 냉매 연락관(12)에 저류되기 어려워지기 때문에, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 냉매 순환량 부족의 발생을 억제할 수 있다.
(6) 변형예 6
변형예 2 내지 5에 있어서의 히트 펌프 시스템(200)(도 17 및 도 18 참조)과 같은, 제1 이용측 열교환기(41a)를 토출 냉매 연락관(12)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 물 매체 가열 운전 상태와 제1 이용측 열교환기(41a)를 액냉매 연락관(13)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 물 매체 냉각 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 제1 이용측 전환 기구(53a)를 구비한 구성에서는, 제1 이용 유닛(4a)의 운전을 정지하고 제2 이용 유닛(10a)의 운전(냉방 운전이나 난방 운전)을 행하는 경우에, 제1 이용측 열교환기(41a)에 열원측 냉매가 저류되어, 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족(즉, 냉매 순환량 부족)할 우려가 있다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 도 19에 도시된 바와 같이, 제1 실시 형태의 변형예 7(도 9 참조)과 마찬가지로, 제1 이용측 전환 기구(53a)가 물 매체 가열 운전 상태 및 물 매체 냉각 운전 상태의 어떤 경우든 제1 이용측 열교환기(41a)와 가스 냉매 연락관(14)을 연통시키는 제2 냉매 회수 기구(58a)를 설치하도록 하고 있다.
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 열원측 냉매가 제1 이용측 열교환기(41a)에 저류되기 어려워지기 때문에, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 냉매 순환량 부족의 발생을 억제할 수 있다.
(7) 변형예 7
변형예 2 내지 6에 있어서의 히트 펌프 시스템(200)(도 17 내지 도 19 참조)과 같은, 제1 이용측 열교환기(41a)를 토출 냉매 연락관(12)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 물 매체 가열 운전 상태와 제1 이용측 열교환기(41a)를 액냉매 연락관(13)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 물 매체 냉각 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 제1 이용측 전환 기구(53a)를 구비한 구성에서는, 제1 이용 유닛(4a)의 운전을 정지하고 제2 이용 유닛(10a)의 운전(냉방 운전이나 난방 운전)을 행하는 경우(즉, 토출 냉매 연락관(12)을 사용하지 않는 운전의 경우)에, 열원측 압축기(21)로부터 토출된 열원측 냉매가 토출 냉매 연락관(12)에 저류되어, 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족(즉, 냉매 순환량 부족)할 우려가 있고, 또한, 제1 이용 유닛(4a)의 운전을 정지하고 제2 이용 유닛(10a)의 운전(냉방 운전이나 난방 운전)을 행하는 경우에, 제1 이용측 열교환기(41a)에 열원측 냉매가 저류되어, 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족(즉, 냉매 순환량 부족)할 우려가 있다.
이러한 냉매 순환량 부족은, 변형예 6, 7에 있어서의 제1 냉매 회수 기구(57a)나 제2 냉매 회수 기구(58a)를 설치함으로써, 대략 해소될 것으로 생각할 수 있지만, 상술한 바와 같은 냉매 순환량 부족이 발생하기 쉬운 조건의 운전이 장시간 계속될 경우나 제1 이용측 전환 기구(53a)를 구성하는 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a)나 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)의 체결 부족 등에 의해, 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족(즉, 냉매 순환량 부족)할 우려가 어느 정도 남는다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 실시 형태의 변형예 8과 마찬가지로, 제1 이용측 전환 기구(53a)가 물 매체 냉각 운전 상태이며 제2 이용 유닛(10a)이 적어도 운전하고 있는 경우에 있어서, 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족하다고 판정된 경우에(스텝 S31), 제1 이용측 전환 기구(53a)를 물 매체 가열 운전 상태로 함으로써 제1 이용측 열교환기(41a)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 냉매 회수 운전을 행하도록 하고 있다(스텝 S32). 여기서, 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족한지의 여부는, 예를 들어 열원측 흡입 압력 Ps1이 소정의 냉매 순환량 부족 압력 Prc1 이하인 경우에 냉매 순환량 부족이 발생할 것으로 판정하도록 하고 있다. 또한, 냉매 회수 운전 시, 제2 이용 유닛(10a)의 운전에 대해서는, 냉매 회수 운전 전의 운전 상태를 유지하도록 하고 있다. 그리고, 소정의 냉매 회수 운전 시간 trc1만 냉매 회수 운전을 행한 후에(스텝 S33), 제1 이용 유닛(4a)을 냉매 회수 운전 전의 운전 상태로 복귀시킨다(스텝 S34).
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 열원측 냉매가 토출 냉매 연락관(12)에 저류되기 어려워지고, 또한, 열원측 냉매가 제1 이용측 열교환기(41a)에 저류되기 어려워지기 때문에, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 냉매 순환량 부족의 발생을 억제할 수 있다.
(8) 변형예 8
변형예 2 내지 7에 있어서의 히트 펌프 시스템(200)(도 17 내지 도 19 참조)에서는, 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a) 및 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)에 의해 제1 이용측 전환 기구(53a)를 구성하고 있기 때문에, 급탕 운전을 수반하는 운전 모드의 어떤 경우든, 토출 냉매 연락관(12)으로부터만 제1 이용 유닛(4a)에 열원측 냉매가 공급되게 된다.
그러나, 급탕 운전을 수반하는 운전 모드 중 급탕 운전 모드나 급탕 난방 운전 모드에서, 열원측 냉매는, 토출 냉매 연락관(12)뿐만 아니라 가스 냉매 연락관(14)에 있어서도 냉동 사이클의 고압으로 되어 있다. 이로 인해, 급탕 운전 모드나 급탕 난방 운전 모드에서는, 토출 냉매 연락관(12)뿐만 아니라 가스 냉매 연락관(14)으로부터도 제1 이용 유닛(4a)에 고압의 열원측 냉매를 보낼 수 있도록 해도 좋다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 도 20에 도시된 바와 같이, 제1 실시 형태의 변형예 9(도 11 참조)와 마찬가지로, 제1 이용측 가스 냉매관(54a)에 제1 이용측 가스 역지 밸브(59a) 및 제1 이용측 바이패스 냉매관(60a)을 더 설치하고, 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a) 및 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)와 함께 제1 이용측 전환 기구(53a)를 구성하도록 하고 있다.
이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 급탕 운전 모드 및 급탕 난방 운전 모드에서, 토출 냉매 연락관(12)뿐만 아니라 가스 냉매 연락관(14)으로부터도 제1 이용 유닛(4a)에 고압의 열원측 냉매를 보낼 수 있게 되기 때문에, 열원 유닛(2)으로부터 제1 이용 유닛(4a)에 공급되는 열원측 냉매의 압력 손실이 감소되어, 급탕 능력이나 운전 효율의 향상에 기여할 수 있다.
(9) 변형예 9
상술한 히트 펌프 시스템(200)(도 17 내지 도 20 참조)에서는, 열원 유닛(2)에 1개의 제1 이용 유닛(4a)과 1개의 제2 이용 유닛(10a)이 냉매 연락관(12, 13, 14)을 통하여 접속되어 있지만, 제1 실시 형태의 변형예 10(도 12 내지 도 14 참조)과 마찬가지로, 도 21 내지 도 23에 도시된 바와 같이(여기서는, 온수 난방 유닛, 저탕 유닛 및 물 매체 회로(80a, 80b) 등의 도시를 생략), 복수(여기서는, 2개)의 제1 이용 유닛(4a, 4b)을, 냉매 연락관(12, 13, 14)을 통하여, 서로가 병렬로 접속되도록 하거나, 및／또는, 복수(여기서는, 2개)의 제2 이용 유닛(10a, 10b)을 냉매 연락관(12, 14)을 통하여, 서로가 병렬로 접속되도록 해도 좋다. 또한, 제1 이용 유닛(4b)의 구성은, 제1 이용 유닛(4a)의 구성과 마찬가지이기 때문에, 제1 이용 유닛(4b)의 구성에 대해서는, 각각 제1 이용 유닛(4a)의 각 부를 나타내는 부호의 첨자 「a」 대신 첨자 「b」를 붙이고, 각 부의 설명을 생략한다. 또한, 제2 이용 유닛(10b)의 구성은, 제2 이용 유닛(10a)의 구성과 마찬가지이기 때문에, 제2 이용 유닛(10b)의 구성에 대해서는, 각각 제2 이용 유닛(10a)의 각 부를 나타내는 부호의 첨자 「a」 대신 첨자 「b」를 붙이고, 각 부의 설명을 생략한다.
이에 의해, 이들 히트 펌프 시스템(200)에서는, 물 매체의 가열이 필요한 복수의 장소나 용도에 대응할 수 있고, 또한, 공기 매체의 냉각이 필요한 복수의 장소나 용도에 대응할 수 있다.
(10) 변형예 10
상술한 히트 펌프 시스템(200)(도 17 내지 도 21 참조)에서는, 제2 이용 유닛(10a, 10b) 내에 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a, 102b)가 설치되어 있지만, 도 24에 도시된 바와 같이(여기서는, 온수 난방 유닛, 저탕 유닛 및 물 매체 회로(80a) 등의 도시를 생략), 제2 이용 유닛(10a, 10b)으로부터 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a, 102b)를 생략하고, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a, 102b)를 갖는 팽창 밸브 유닛(17)을 설치해도 좋다.
(다른 실시 형태)
이상, 본 발명의 실시 형태 및 그 변형예에 대하여 도면에 기초하여 설명했지만, 구체적인 구성은, 이들 실시 형태 및 그 변형예에 한정되는 것이 아니고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 변경 가능하다.
<A>
제1 실시 형태 및 그 변형예에 관한 히트 펌프 시스템(1)에 있어서, 예를 들어 제2 열원측 가스 냉매관(23b)과 열원측 흡입관(21c)을 연통시킴으로써 가스 냉매 연락관(14)을 냉동 사이클에 있어서의 저압의 열원측 냉매가 흐르는 냉매관으로서 사용하고, 이에 의해, 제2 이용측 열교환기(101a, 101b)를 열원측 냉매의 증발기로서만 기능시키도록 하여, 제2 이용 유닛(10a, 10b)을 냉방 전용의 이용 유닛으로 해도 좋다. 이 경우에 있어서도, 급탕 냉방 운전 모드에서의 운전이 가능하여, 에너지 절약화를 도모할 수 있다.
<B>
제2 실시 형태 및 그 변형예에 관한 히트 펌프 시스템(200)에 있어서, 예를 들어 제2 열원측 가스 냉매관(23b)과 열원측 흡입관(21c)을 연통시킴으로써 가스 냉매 연락관(14)을 냉동 사이클에 있어서의 저압의 열원측 냉매가 흐르는 냉매관으로서 사용하고, 이에 의해, 제2 이용측 열교환기(101a, 101b)를 열원측 냉매의 증발기로서만 기능시키도록 하여, 제2 이용 유닛(10a, 10b)을 냉방 전용의 이용 유닛으로 해도 좋다. 이 경우에 있어서도, 급탕 냉방 운전 모드에서의 운전이 가능하여, 에너지 절약화를 도모할 수 있다.
<C>
제1, 제2 실시 형태 및 그들의 변형예에 관한 히트 펌프 시스템(1, 200)에 있어서, 제2 이용 유닛(10a, 10b)이 실내의 냉난방에 사용되는 이용 유닛이 아니고, 냉장이나 냉동 등의 냉난방과는 다른 용도로 사용되는 것이어도 좋다.
<D>
제2 실시 형태 및 그 변형예에 관한 히트 펌프 시스템(200)에 있어서는, 이용측 냉매로서 HFC-134a가 사용되고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 HFO-1234yf(2,3,3,3-테트라플루오로-1-프로펜) 등, 포화 가스 온도 65℃에 상당하는 압력이 게이지압으로 높아도 2.8㎫ 이하, 바람직하게는 2.0㎫ 이하의 냉매이면 된다.
<산업상 이용가능성>
본 발명을 이용하면, 히트 펌프 사이클을 이용하여 물 매체를 가열하는 것이 가능한 히트 펌프 시스템 에너지 절약화를 도모할 수 있다.
1, 200: 히트 펌프 시스템
2: 열원 유닛
4a, 4b: 제1 이용 유닛
10a, 10b: 제2 이용 유닛
12: 토출 냉매 연락관
13: 액냉매 연락관
14: 가스 냉매 연락관
21: 열원측 압축기
23: 열원측 전환 기구
24: 열원측 열교환기
40a, 40b: 이용측 냉매 회로
41a, 41b: 제1 이용측 열교환기
42a, 42b: 제1 이용측 유량 조절 밸브
43a, 43b: 순환 펌프
53a, 53b: 이용측 전환 기구
57a, 57b: 제1 냉매 회수 기구
58a, 58b: 제2 냉매 회수 기구
62a, 62b: 이용측 압축기
65a, 65b: 냉매-물 열교환기
80a, 80b: 물 매체 회로
101a, 101b: 제2 이용측 열교환기

Claims (21)

  1. 열원측 냉매를 압축하는 열원측 압축기(21)와, 열원측 열교환기(24)와, 상기 열원측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 열원측 방열 운전 상태와 상기 열원측 열교환기를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 열원측 증발 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 열원측 전환 기구(23)를 갖는 열원 유닛(2)과,
    상기 열원측 전환 기구가 상기 열원측 방열 운전 상태 및 상기 열원측 증발 운전 상태의 어떤 경우든 상기 열원측 압축기의 토출로부터 상기 열원 유닛 외부로 열원측 냉매를 도출하는 것이 가능한 토출 냉매 연락관(12)과,
    상기 열원측 전환 기구가 상기 열원측 방열 운전 상태에서 열원측 냉매의 방열기로서 기능하는 상기 열원측 열교환기의 출구로부터 상기 열원 유닛 외부로 열원측 냉매를 도출하는 것이 가능하고, 또한, 상기 열원측 전환 기구가 상기 열원측 증발 운전 상태에서 상기 열원 유닛 외부로부터 열원측 냉매의 증발기로서 기능하는 상기 열원측 열교환기의 입구에 열원측 냉매를 도입하는 것이 가능한 액냉매 연락관(13)과,
    상기 열원 유닛 외부로부터 상기 열원측 압축기의 흡입에 열원측 냉매를 도입하는 것이 가능한 가스 냉매 연락관(14)과,
    상기 토출 냉매 연락관 및 상기 액냉매 연락관에 접속되어 있고, 상기 토출 냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능하는 것이 가능한 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)를 갖고 있으며, 상기 제1 이용측 열교환기에 있어서 방열한 열원측 냉매를 상기 액냉매 연락관에 도출하고, 상기 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행하는 것이 가능한 제1 이용 유닛(4a, 4b)과,
    상기 액냉매 연락관 및 상기 가스 냉매 연락관에 접속되어 있고, 상기 열원측 전환 기구가 상기 열원측 방열 운전 상태에서 상기 액냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능하는 것이 가능한 제2 이용측 열교환기(101a, 101b)를 갖고 있으며, 상기 제2 이용측 열교환기에 있어서 증발한 열원측 냉매를 상기 가스 냉매 연락관에 도출하고, 상기 제2 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전을 행하는 것이 가능한 제2 이용 유닛(10a, 10b)을 구비한, 히트 펌프 시스템(1, 200).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 이용 유닛(10a, 10b)이 상기 제2 이용측 열교환기(101a, 101b)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전을 행하고 있을 때에, 상기 제1 이용 유닛(4a, 4b)이 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행하는, 히트 펌프 시스템(1, 200).
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 이용 유닛(4a, 4b)에 있어서 가열된 물 매체, 또는, 상기 제1 이용 유닛에 있어서 가열된 물 매체와의 열교환에 의해 가열된 물 매체를 저류하는 저탕 유닛을 더 구비하고 있고,
    상기 저탕 유닛에 저류되는 물 매체의 온도인 저탕 온도가 소정의 저탕 설정 온도 이하로 된 경우에, 상기 제1 이용 유닛이 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행하는, 히트 펌프 시스템(1, 200).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 냉매 연락관(14)은, 상기 열원측 전환 기구(23)가 상기 열원측 방열 운전 상태에서 상기 열원 유닛(2) 외부로부터 상기 열원측 압축기(21)의 흡입에 열원측 냉매를 도입하는 것이 가능하고, 또한, 상기 열원측 전환 기구가 상기 열원측 증발 운전 상태에서 상기 열원측 압축기의 토출로부터 상기 열원 유닛 외부로 열원측 냉매를 도출하는 것이 가능하고,
    상기 제2 이용 유닛(10a, 10b)은, 상기 열원측 전환 기구가 상기 열원측 증발 운전 상태에서 상기 제2 이용측 열교환기(101a, 101b)가 상기 가스 냉매 연락관으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능하여, 상기 제2 이용측 열교환기에 있어서 방열한 열원측 냉매를 상기 액냉매 연락관에 도출하고, 상기 제2 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 공기 매체를 가열하는 운전을 행하는 것이 가능한, 히트 펌프 시스템(1, 200).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 이용 유닛(4a, 4b)은, 상기 가스 냉매 연락관(14)에 더 접속되어 있고,
    상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)를 상기 토출 냉매 연락관(12)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 물 매체 가열 운전 상태와 상기 제1 이용측 열교환기를 상기 액냉매 연락관(13)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 물 매체 냉각 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 이용측 전환 기구(53a, 53b)를 더 구비하고 있고,
    상기 제1 이용 유닛은, 상기 이용측 전환 기구가 상기 물 매체 가열 운전 상태에서, 상기 제1 이용측 열교환기에 있어서 방열한 열원측 냉매를 상기 액냉매 연락관에 도출함과 함께, 상기 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행하는 것이 가능하고, 상기 이용측 전환 기구가 상기 물 매체 냉각 운전 상태에서, 상기 제1 이용측 열교환기에 있어서 증발한 열원측 냉매를 상기 가스 냉매 연락관에 도출함과 함께, 상기 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 물 매체를 냉각하는 운전을 행하는 것이 가능한, 히트 펌프 시스템(1).
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 이용 유닛(4a, 4b)은, 상기 가스 냉매 연락관(14)에 더 접속되어 있고,
    상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)를 상기 토출 냉매 연락관(12)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 물 매체 가열 운전 상태와 상기 제1 이용측 열교환기를 상기 액냉매 연락관(13)으로부터 도입되는 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 물 매체 냉각 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 이용측 전환 기구(53a, 53b)를 더 구비하고 있고,
    상기 제1 이용 유닛은, 상기 이용측 전환 기구가 상기 물 매체 가열 운전 상태에서, 상기 제1 이용측 열교환기에 있어서 방열한 열원측 냉매를 상기 액냉매 연락관에 도출함과 함께, 상기 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행하는 것이 가능하고, 상기 이용측 전환 기구가 상기 물 매체 냉각 운전 상태에서, 상기 제1 이용측 열교환기에 있어서 증발한 열원측 냉매를 상기 가스 냉매 연락관에 도출함과 함께, 상기 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 물 매체를 냉각하는 운전을 행하는 것이 가능하고,
    상기 열원측 열교환기(24)의 제상(除霜)이 필요하다고 판정된 경우에는, 상기 열원측 전환 기구(23)를 상기 열원측 방열 운전 상태로 함으로써 상기 열원측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키고, 또한, 상기 제2 이용측 열교환기(101a, 101b)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시킴과 함께, 상기 이용측 전환 기구를 상기 물 매체 냉각 운전 상태로 함으로써 상기 제1 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 제상 운전을 행하는, 히트 펌프 시스템(1, 200).
  7. 제6항에 있어서, 상기 제상 운전 중에 있어서, 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 냉각되는 물 매체의 온도가 소정의 동결 하한 온도 이하로 된 경우에는, 상기 제1 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 것을 중지하는, 히트 펌프 시스템(1, 200).
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)를 흐르는 열원측 냉매의 유량을 가변하는 것이 가능한 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a, 42b)를 더 구비하고 있고,
    상기 제상 운전 중에 있어서, 상기 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 냉각되는 물 매체의 온도가 소정의 동결 주의 온도 이하로 된 경우에는, 상기 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도를 작게 하는 제어를 행하고, 제상 운전 개시부터의 경과 시간인 제상 운전 시간이 소정의 제상 운전 설정 시간 이하이고 상기 열원측 열교환기(24)의 제상이 완료되지 않은 경우에는, 다음 회의 상기 열원측 열교환기의 제상을 개시할 때까지의 소정의 제상 시간 간격 설정값을 작게 하는, 히트 펌프 시스템(1, 200).
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이용측 전환 기구(53a, 53b)가 상기 물 매체 가열 운전 상태 및 상기 물 매체 냉각 운전 상태의 어떤 경우든 상기 토출 냉매 연락관(12)과 상기 가스 냉매 연락관(14)을 연통시키는 제1 냉매 회수 기구(57a, 57b)를 더 구비하고 있는, 히트 펌프 시스템(1, 200).
  10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이용측 전환 기구(53a, 53b)가 상기 물 매체 가열 운전 상태 및 상기 물 매체 냉각 운전 상태의 어떤 경우든 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)와 상기 가스 냉매 연락관(14)을 연통시키는 제2 냉매 회수 기구(58a, 58b)를 더 구비하고 있는, 히트 펌프 시스템(1, 200).
  11. 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이용측 전환 기구(53a, 53b)가 상기 물 매체 냉각 운전 상태이며 상기 제2 이용 유닛(10a, 10b)이 적어도 운전하고 있는 경우에 있어서, 상기 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족하다고 판정된 경우에는, 상기 이용측 전환 기구를 상기 물 매체 가열 운전 상태로 함으로써 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 냉매 회수 운전을 행하는, 히트 펌프 시스템(1, 200).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)는, 열원측 냉매와 물 매체의 열교환을 행하는 열교환기인, 히트 펌프 시스템(1).
  13. 제12항에 있어서, 용량 가변형의 순환 펌프(43a, 43b)를 갖고 있으며, 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)에 있어서 열원측 냉매와의 사이에서 열교환을 행하는 물 매체가 순환하는 물 매체 회로(80a, 80b)를 더 구비하고 있고,
    상기 열원측 압축기(21)의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력과 상기 열원측 압축기의 흡입에 있어서의 열원측 냉매의 압력의 압력차인 열원측 출입구 압력차가 소정의 열원측 저차압 보호 압력차 이하인 경우에는, 상기 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 상기 순환 펌프의 용량 제어를 행하는, 히트 펌프 시스템(1).
  14. 제13항에 있어서, 상기 열원측 출입구 압력차가 상기 열원측 저차압 보호 압력차보다 큰 경우에는, 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)의 출구에 있어서의 물 매체의 온도와 상기 제1 이용측 열교환기의 입구에 있어서의 물 매체의 온도의 온도차인 물 매체 출입구 온도차가 소정의 목표 물 매체 출입구 온도차로 되도록 상기 순환 펌프(43a, 43b)의 용량 제어를 행하는, 히트 펌프 시스템(1).
  15. 제14항에 있어서, 상기 열원측 출입구 압력차가 상기 열원측 저차압 보호 압력차 이하인 경우에는, 상기 목표 물 매체 출입구 온도차를 크게 하는, 히트 펌프 시스템(1).
  16. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)는, 상기 토출 냉매 연락관(12)으로부터 도입되는 열원측 냉매와 열원측 냉매와는 다른 이용측 냉매의 열교환을 행하는 열교환기이며,
    상기 제1 이용 유닛(4a, 4b)은, 이용측 냉매를 압축하는 이용측 압축기(62a, 62b)와, 이용측 냉매의 방열기로서 기능하여 물 매체를 가열하는 것이 가능한 냉매-물 열교환기(65a, 65b)를 더 갖고 있으며, 상기 제1 이용측 열교환기와 함께 이용측 냉매가 순환하는 이용측 냉매 회로(40a, 40b)를 구성하고 있는, 히트 펌프 시스템(200).
  17. 제16항에 있어서, 용량 가변형의 순환 펌프(43a, 43b)를 갖고 있으며, 상기 냉매-물 열교환기(65a, 65b)에 있어서 이용측 냉매와의 사이에서 열교환을 행하는 물 매체가 순환하는 물 매체 회로(80a, 80b)를 더 구비하고 있고,
    상기 이용측 압축기(62a, 62b)의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력과 상기 이용측 압축기의 흡입에 있어서의 이용측 냉매의 압력의 압력차인 이용측 출입구 압력차가 소정의 이용측 저차압 보호 압력차 이하인 경우에는, 상기 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 상기 순환 펌프의 용량 제어를 행하는, 히트 펌프 시스템(200).
  18. 제17항에 있어서, 상기 이용측 출입구 압력차가 상기 이용측 저차압 보호 압력차보다 큰 경우에는, 상기 냉매-물 열교환기(65a, 65b)의 출구에 있어서의 물 매체의 온도와 상기 냉매-물 열교환기의 입구에 있어서의 물 매체의 온도의 온도차인 물 매체 출입구 온도차가 소정의 목표 물 매체 출입구 온도차로 되도록 상기 순환 펌프(43a, 43b)의 용량 제어를 행하는, 히트 펌프 시스템(200).
  19. 제18항에 있어서, 상기 이용측 출입구 압력차가 상기 이용측 저차압 보호 압력차 이하인 경우에는, 상기 목표 물 매체 출입구 온도차를 크게 하는, 히트 펌프 시스템(200).
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 이용 유닛(10a, 10b)은 복수이며, 상기 액냉매 연락관(13) 및 상기 가스 냉매 연락관(14)을 통하여 서로가 병렬로 접속되어 있는, 히트 펌프 시스템(1, 200).
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 이용 유닛(4a, 4b)은 복수이며, 상기 토출 냉매 연락관(12) 및 상기 액냉매 연락관(13)을 통하여 서로가 병렬로 접속되어 있는, 히트 펌프 시스템(1, 200).
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