KR20110129426A - 히트 펌프 시스템 - Google Patents

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마사히로 혼다
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 히트 펌프 사이클을 이용하여 물 매체를 가열하는 것이 가능한 히트 펌프 시스템의 에너지 절약화를 도모하는 데 있다. 히트 펌프 시스템(1)은, 열원 유닛(2)과, 제1 이용 유닛(4a, 4b)과, 제2 이용 유닛(10a, 10b)을 구비한다. 열원 유닛은, 열원측 압축기(21)와, 열원측 열교환기(24)와, 열원측 송풍기(32)와, 열원측 전환 기구(23)를 갖는다. 제1 이용 유닛은 적어도, 방열량 조절 수단(43a, 43b)과, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a, 42b)를 갖는다. 제2 이용 유닛은 적어도, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a, 102b)를 갖는다. 제2 이용 유닛을 냉방 운전함과 함께 제1 이용 유닛을 물 매체 가열 운전하는 경우에 있어서, 제1 이용측 유량 조절 밸브 및 제2 이용측 유량 조절 밸브의 상태에 따라서 방열량 조절 수단의 방열량의 제어 또는 열원측 송풍기의 운전 용량의 제어를 행한다.

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.
종래, 특허문헌 1(일본 특허 공개 소60-164157호 공보)에 기재한 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 용도에 이용할 수 있으면, 에너지 절약한 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 발명에 관한 히트 펌프 시스템은, 열원 유닛과, 제1 이용 유닛과, 제2 이용 유닛을 구비한다. 열원 유닛은, 열원측 압축기와, 열원측 열교환기와, 열원측 송풍기와, 열원측 전환 기구를 갖는다. 열원측 압축기는, 열원측 냉매를 압축한다. 열원측 송풍기는, 열원측 열교환기의 열교환 효율을 조정 가능한 용량 가변식의 송풍기이다. 열원측 전환 기구는, 열원측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 열원측 방열 운전 상태와 열원측 열교환기를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 열원측 증발 운전 상태를 전환하는 것이 가능하다. 제1 이용 유닛은, 제1 이용측 열교환기와, 방열량 조절 수단과, 제1 이용측 유량 조절 밸브를 갖는다. 제1 이용측 열교환기는, 열원측 압축기에 의해 압축된 열원측 냉매의 방열기로서 기능하는 것이 가능하다. 방열량 조절 수단은, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의한 물 매체로의 방열량을 조절한다. 제1 이용측 유량 조절 밸브는, 제1 이용측 열교환기를 흐르는 열원측 냉매의 유량을 조절하는 것이 가능한 밸브이다. 제1 이용 유닛은 또한, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전인 물 매체 가열 운전을 행하는 것이 가능하다. 제2 이용 유닛은, 제2 이용측 열교환기와, 제2 이용측 유량 조절 밸브를 갖는다. 제2 이용측 열교환기는, 열원측 전환 기구가 열원측 방열 운전 상태에서 열원측 냉매의 증발기로서 적어도 기능하는 것이 가능하다. 제2 이용측 유량 조절 밸브는, 제2 이용측 열교환기를 흐르는 열원측 냉매의 유량을 조절하는 것이 가능하다. 제2 이용 유닛은 또한, 제2 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 냉방 운전을 적어도 행하는 것이 가능하다. 제2 이용 유닛을 냉방 운전함과 함께 제1 이용 유닛을 물 매체 가열 운전하는 경우에 있어서, 제1 이용측 유량 조절 밸브 및 제2 이용측 유량 조절 밸브의 상태에 따라, 방열량 조절 수단의 방열량의 제어 또는 열원측 송풍기의 운전 용량의 제어를 행한다.
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, 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 있어, 히트 펌프 사이클을 이용하여 물 매체를 가열하는 것이 가능한 히트 펌프 시스템의 에너지 절약화를 도모할 수 있다.
이러한 제2 이용 유닛을 냉방 운전함과 함께 제1 이용 유닛에 있어서 가열된 물 매체를 급탕에 사용하는 운전을 행하는 경우에, 본 발명에서는, 제1 이용측 유량 조절 밸브 및 제2 이용측 유량 조절 밸브의 상태에 따라, 방열량 조절 수단의 방열량의 제어 또는 열원측 송풍기의 운전 용량의 제어를 행하고 있다.
따라서, 예를 들어 열원측 열교환기에 열원측 냉매가 저류되어 제2 이용 유닛에 유입하는 냉매량이 부족한 경우에, 제2 이용측 유량 조절 밸브의 개방도가 적어도 소정 개방도보다 개방된 상태로 되기 쉬워지지만, 이것을 이용하여 제2 이용측 유량 조절 밸브의 상태에 따라서 열원측 송풍기의 운전 용량의 제어를 행하면 열원측 열교환기에 저류되는 열원측 냉매를 제2 이용 유닛으로 유도하여 제2 이용 유닛에 있어서의 냉매량의 부족을 해소할 수 있다. 또한, 예를 들어 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열에 가해지는 부하(예를 들어 급탕 부하)가 큰 경우에, 제1 이용측 열교환기에 열원측 냉매가 저류되어 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도가 적어도 소정 개방도보다 개방된 상태로 되기 쉬워지지만, 이것을 이용하여 제1 이용측 유량 조절 밸브의 상태에 따라서 방열량 조절 수단의 방열량의 제어를 행함으로써 열원측 냉매가 제1 이용측 열교환기에 저류되기 어렵게 할 수 있다.
따라서, 열원측 냉매가 방열기로서 기능하는 열교환기 중에서 특정한 것에 저류되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 열원측 냉매가 어느 특정한 열교환기에 저류되는 것에 의한 열교환 효율의 저하를 방지할 수 있다.
제2 발명에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 발명에 관한 히트 펌프 시스템이며, 제2 이용측 유량 조절 밸브는, 그 개방도를 조절함으로써, 제2 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 과열도를 소정 과열도로 하는 과열도 일정 제어를 행한다. 그리고, 히트 펌프 시스템에서는, 제2 이용측 유량 조절 밸브가 소정 개방도 이상에 달한 경우에는 열원측 송풍기의 풍량을 내리는 제어를 행한다.
열원측 열교환기에 열원측 냉매가 저류되어 제2 이용 유닛에 유입하는 냉매량이 부족한 경우에, 제2 이용측 유량 조절 밸브의 개방도가 적어도 소정 개방도보다 개방된 상태로 되기 쉬워지지만, 이것을 이용하여 제2 이용측 유량 조절 밸브의 상태에 따라서 열원측 송풍기의 운전 용량의 제어를 행하면 열원측 열교환기에 저류되는 열원측 냉매를 제2 이용 유닛으로 유도하여 제2 이용 유닛에 있어서의 냉매량의 부족을 해소할 수 있다.
따라서, 열원측 냉매가 방열기로서 기능하는 열원측 열교환기에 저류되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 열원측 열교환기의 열교환 효율의 저하를 방지할 수 있다.
제3 발명에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 발명 또는 제2 발명에 관한 히트 펌프 시스템이며, 제1 이용측 열교환기는, 열원측 냉매와 물 매체의 열교환을 행하는 열교환기이다.
제4 발명에 관한 히트 펌프 시스템은, 제3 발명에 관한 히트 펌프 시스템이며, 물 매체 회로를 더 구비한다. 물 매체 회로는, 제1 이용측 열교환기에 있어서 열원측 냉매와의 사이에서 열교환을 행하는 물 매체가 순환한다. 방열량 조절 수단은, 용량 가변형의 순환 펌프이다. 제1 이용측 유량 조절 밸브는, 그 개방도를 조절함으로써 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 과냉각도를 소정 과냉각도로 하는 과냉각도 일정 제어를 행한다. 제1 이용측 유량 조절 밸브가 소정 개방도 이상에 달한 경우에는 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 순환 펌프의 용량 제어를 행한다.
제2 이용 유닛의 냉방 운전을 행하는 경우에, 물 매체를 통한 열의 이용(예를 들어 급탕의 이용)이 없더라도 물 매체를 가열함으로써, 제2 이용 유닛을 냉방 운전할 때에 방열기측에서 발생하는 배열을 이용할 수 있다. 그러나, 이와 같이 제2 이용 유닛의 냉방 운전을 주 목적으로 하고, 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열 운전을 에너지 효율을 향상시키기 위하여 제2 이용 유닛의 냉방 운전에 수반하는 배열 회수를 행하는 경우에는 제2 이용 유닛의 냉방 운전 및 제1 이용 유닛의 운전이 개시한 직후 등과 같은 물 매체의 온도가 낮은 운전 조건에 있어서, 물 매체의 온도가 낮기 때문에 물 매체의 가열에 가해지는 부하가 냉방 부하보다 큰 경우가 많다. 이때에, 물 매체의 가열에 가해지는 부하에 맞추어, 제2 이용 유닛의 냉방 운전을 계속해 버리면 냉방 부하에 대하여 과대한 에너지를 필요로 하는 운전이 되어 버려 효율이 저하된다. 따라서, 이것을 방지하기 위해서, 제2 이용 유닛에 가해지는 냉방 부하에, 물 매체의 가열에 가해지는 부하를 맞출 필요가 있다.
이 히트 펌프 시스템에서는 또한, 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도를 조절함으로써 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 과냉각도를 소정 과냉각도로 하는 과냉각도 일정 제어를 행하고 있다. 따라서, 제2 이용 유닛에 있어서의 냉방 부하에 대하여, 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열에 가해지는 부하가 큰 경우에, 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도가 커진다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템에서는, 용량 가변형의 순환 펌프를 설치함과 함께, 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도가 소정 개방도 이상에 달한 경우에, 제2 이용 유닛에 있어서의 냉방 부하에 대하여 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열에 가해지는 부하가 크다고 판단하여, 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 순환 펌프의 용량 제어를 행한다.
이에 의해, 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열에 가해지는 부하를 억제할 수 있어, 제2 이용 유닛에 있어서의 냉방 부하보다 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열에 가해지는 부하를 작게 할 수 있다. 따라서, 제2 이용 유닛의 냉방 운전을 행하면서 제1 이용 유닛에 있어서 배열 회수를 행하는 운전 효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다.
제5 발명에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 발명 또는 제2 발명에 관한 히트 펌프 시스템이며, 제1 이용측 열교환기는, 열원측 냉매와 열원측 냉매와는 다른 이용측 냉매의 열교환을 행하는 열교환기이다. 제1 이용 유닛은, 이용측 압축기와, 냉매-물 열교환기를 더 갖는다. 이용측 압축기는, 이용측 냉매를 압축한다. 냉매-물 열교환기는, 이용측 냉매의 방열기로서 기능하여 물 매체를 가열하는 것이 가능하다. 제1 이용 유닛은 또한, 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 있고, 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.
제6 발명에 관한 히트 펌프 시스템은, 제5 발명에 관한 히트 펌프 시스템이며, 물 매체 회로를 더 구비한다. 물 매체 회로는, 용량 가변형의 순환 펌프를 갖는다. 물 매체 회로는 또한, 냉매-물 열교환기에 있어서 이용측 냉매와의 사이에서 열교환을 행하는 물 매체가 순환한다. 방열량 조절 수단은, 용량 가변형의 순환 펌프이다. 제1 이용측 유량 조절 밸브는, 그 개방도를 조절함으로써 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 과냉각도를 소정 과냉각도로 하는 과냉각도 일정 제어를 행한다. 제1 이용측 유량 조절 밸브가 소정 개방도 이상에 달한 경우에는 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 순환 펌프의 용량 제어를 행한다.
제2 이용 유닛의 냉방 운전을 행하는 경우에, 물 매체를 통한 열의 이용(예를 들어 급탕의 이용)이 없더라도 물 매체를 가열함으로써, 제2 이용 유닛을 냉방 운전할 때에 방열기측에서 발생하는 배열을 이용할 수 있다. 그러나, 이와 같이 제2 이용 유닛의 냉방 운전을 주 목적으로 하고, 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열 운전을 에너지 효율을 향상시키기 위하여 제2 이용 유닛의 냉방 운전에 수반하는 배열 회수를 행하는 경우에는 제2 이용 유닛의 냉방 운전 및 제1 이용 유닛의 운전이 개시한 직후 등과 같은 물 매체의 온도가 낮은 운전 조건에 있어서, 물 매체의 온도가 낮기 때문에 물 매체의 가열에 가해지는 부하가 냉방 부하보다 큰 경우가 많다. 이때에, 물 매체를 가열하는 데 가해지는 부하에 맞추어, 제2 이용 유닛의 냉방 운전을 계속해 버리면 냉방 부하에 대하여 과대한 에너지를 필요로 하는 운전이 되어 버려 효율이 저하된다. 따라서, 이것을 방지하기 위해서, 제2 이용 유닛에 가해지는 냉방 부하에, 물 매체의 가열에 가해지는 부하를 맞출 필요가 있다.
이 히트 펌프 시스템에서는 또한, 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도를 조절함으로써 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 과냉각도를 소정 과냉각도로 하는 과냉각도 일정 제어를 행하고 있다. 따라서, 제2 이용 유닛에 있어서의 냉방 부하에 대하여, 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열에 가해지는 부하가 큰 경우에, 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도가 커진다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템에서는, 용량 가변형의 순환 펌프를 설치함과 함께, 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도가 소정 개방도 이상에 달한 경우에, 제2 이용 유닛에 있어서의 냉방 부하에 대하여 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열에 가해지는 부하가 크다고 판단하여, 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 순환 펌프의 용량 제어를 행한다.
이에 의해, 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열에 가해지는 부하를 억제할 수 있어, 제2 이용 유닛에 있어서의 냉방 부하보다 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열에 가해지는 부하를 작게 할 수 있다. 따라서, 제2 이용 유닛의 냉방 운전을 행하면서 제1 이용 유닛에 있어서 배열 회수를 행하는 운전 효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다.
제7 발명에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 발명 내지 제6 발명 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템이며, 토출 냉매 연락 배관과, 액냉매 연락 배관과, 가스 냉매 연락 배관을 더 구비한다. 토출 냉매 연락 배관은, 열원측 전환 기구가 열원측 방열 운전 상태 및 열원측 증발 운전 상태의 어떤 경우든 열원측 압축기의 토출로부터 열원 유닛 외부에 열원측 냉매를 도출하는 것이 가능하다. 액냉매 연락 배관은, 열원측 전환 기구가 열원측 방열 운전 상태에서 열원측 냉매의 방열기로서 기능하는 열원측 열교환기의 출구로부터 열원 유닛 외부에 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 연락 배관은, 열원 유닛 외부로부터 열원측 압축기의 흡입에 열원측 냉매를 도입하는 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.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 이하의 효과가 얻어진다.
제1 또는 제3 발명에서는, 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, 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 있어, 히트 펌프 사이클을 이용하여 물 매체를 가열하는 것이 가능한 히트 펌프 시스템의 에너지 절약화를 도모할 수 있다.
이러한 제2 이용 유닛을 냉방 운전함과 함께 제1 이용 유닛에 있어서 가열된 물 매체를 급탕에 사용하는 운전을 행하는 경우에, 본 발명에서는, 제1 이용측 유량 조절 밸브 및 제2 이용측 유량 조절 밸브의 상태에 따라, 방열량 조절 수단의 방열량의 제어 또는 열원측 송풍기의 운전 용량의 제어를 행하고 있다.
따라서, 예를 들어 열원측 열교환기에 열원측 냉매가 저류되어 제2 이용 유닛에 유입하는 냉매량이 부족한 경우에, 제2 이용측 유량 조절 밸브의 개방도가 적어도 소정 개방도보다 개방된 상태로 되기 쉬워지지만, 이것을 이용하여 제2 이용측 유량 조절 밸브의 상태에 따라서 열원측 송풍기의 운전 용량의 제어를 행하면 열원측 열교환기에 저류되는 열원측 냉매를 제2 이용 유닛으로 유도하여 제2 이용 유닛에 있어서의 냉매량의 부족을 해소할 수 있다. 또한, 예를 들어 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열에 가해지는 부하(예를 들어 급탕 부하)가 큰 경우에, 제1 이용측 열교환기에 열원측 냉매가 저류되어 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도가 적어도 소정 개방도보다 개방된 상태로 되기 쉬워지지만, 이것을 이용하여 제1 이용측 유량 조절 밸브의 상태에 따라서 방열량 조절 수단의 방열량의 제어를 행함으로써 열원측 냉매가 제1 이용측 열교환기에 저류되기 어렵게 할 수 있다.
따라서, 열원측 냉매가 방열기로서 기능하는 열교환기 중에서 특정한 것에 저류되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 열원측 냉매가 어느 특정한 열교환기에 저류되는 것에 의한 열교환 효율의 저하를 방지할 수 있다.
제2 발명에서는, 열원측 냉매가 방열기로서 기능하는 열원측 열교환기에 저류되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 열원측 열교환기의 열교환 효율의 저하를 방지할 수 있다.
제4 발명에서는, 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열에 가해지는 부하를 억제할 수 있어, 제2 이용 유닛에 있어서의 냉방 부하보다 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열에 가해지는 부하를 작게 할 수 있다. 따라서, 제2 이용 유닛의 냉방 운전을 행하면서 제1 이용 유닛에 있어서 배열 회수를 행하는 운전 효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다.
제5 발명에서는, 제1 이용측 열교환기에 있어서, 이용측 냉매 회로를 순환하는 이용측 냉매가 열원측 냉매의 방열에 의해 가열되도록 되어 있고, 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.
제6 발명에서는, 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열에 가해지는 부하를 억제할 수 있어, 제2 이용 유닛에 있어서의 냉방 부하보다 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열에 가해지는 부하를 작게 할 수 있다. 따라서, 제2 이용 유닛의 냉방 운전을 행하면서 제1 이용 유닛에 있어서 배열 회수를 행하는 운전 효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다.
제7 발명에서는, 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.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는 제1 실시 형태의 변형예 1에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 3은 제1 실시 형태의 변형예 2에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 4는 제1 실시 형태의 변형예 2에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 5는 제1 실시 형태의 변형예 2에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 6은 제1 실시 형태의 변형예 3에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 8은 제2 실시 형태의 변형예 1에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 9는 제2 실시 형태의 변형예 2에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 10은 제2 실시 형태의 변형예 2에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 11은 제2 실시 형태의 변형예 2에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 12는 제2 실시 형태의 변형예 3에 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(22)(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 상태에서 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 상태에서 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 상태에서 열원 유닛(2) 외부로부터 열원측 압축기(21)의 흡입에 열원측 냉매를 도입하는 것이 가능하고, 또한, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 증발 운전 상태에서 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 도출하여, 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.
<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.
이때, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)는, 제1 이용측 열교환기(41a)의 출구(즉, 제1 이용측 열교환기(41a)의 액측)에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과냉각도 SC1이 목표 열원측 냉매 과냉각도 SC1s로 되도록 개방도 제어되도록 되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 제1 이용측 열교환기(41a)의 출구에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 냉매 과냉각도 SC1은, 열원측 토출 포화 온도 Tc1로부터 제1 이용측 냉매 온도 Tsc1을 차감한 값이다. 또한, 제1 이용측 열교환기(41a)의 출구에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과냉각도 SC1은, 열원측 압축기(21)의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력인 열원측 토출 압력 Pd1을, 이 압력값에 상당하는 포화 온도로 환산하고, 이 냉매의 포화 온도로부터 제1 이용측 열교환 온도 센서(50a)에 의해 검출되는 냉매 온도값을 차감함으로써 검출하도록 해도 좋다.
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.
이때, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)는, 제2 이용측 열교환기(101a)의 출구(즉, 제2 이용측 열교환기(101a)의 가스측)에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과열도 SH1이 목표 과열도 SH1s로 일정해지도록 개방도 제어되도록 되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 열원측 과열도 SH1은, 제2 이용측 가스측 온도 센서(109a)에 의해 검출되는 냉매 온도값으로부터 제2 이용측 액측 온도 센서(108a)에 의해 검출되는 냉매 온도값(열원측 증발 온도 Te에 대응)을 차감함으로써 검출되거나 또는, 열원측 흡입 압력 센서(33)에 의해 검출되는 압축기(21)의 열원측 흡입 압력 Ps1을 열원측 증발 온도 Te1에 대응하는 포화 온도값으로 환산하여, 제2 이용측 가스측 온도 센서(109a)에 의해 검출되는 냉매 온도값으로부터 이 냉매의 포화 온도값을 차감함으로써 검출된다. 또한, 제2 이용측 열교환기(101a) 내를 흐르는 냉매의 온도를 검출하는 온도 센서를 설치하고, 이 온도 센서에 의해 검출되는 열원측 증발 온도 Te1에 대응하는 냉매 온도값을, 제2 이용측 가스측 온도 센서(109a)에 의해 검출되는 냉매 온도값으로부터 차감함으로써, 제2 이용측 열교환기(101a)의 출구에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과열도 SH1을 검출하도록 해도 좋다.
그리고, 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.
제2 이용 유닛(10a)에 있어서는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)는, 제2 이용측 열교환기(101a)의 출구(즉, 제2 이용측 열교환기(101a)의 액측)에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과냉각도 SC11이 목표 열원측 과냉각도 SC11s로 일정해지도록 개방도 제어되도록 되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 제2 이용측 열교환기(101a)의 출구에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과냉각도 SC11은, 열원측 토출 압력 센서(34)에 의해 검출되는 열원측 압축기(21)의 열원측 토출 압력 Pd를 응축 온도 Tc에 대응하는 포화 온도값으로 환산하고, 이 열원측 냉매의 포화 온도값으로부터 제2 이용측 액측 온도 센서(108a)에 의해 검출되는 냉매 온도값을 차감함으로써 검출된다. 또한, 제2 이용측 열교환기(101a) 내를 흐르는 냉매의 온도를 검출하는 온도 센서를 설치하고, 이 온도 센서에 의해 검출되는 응축 온도 Tc에 대응하는 냉매 온도값을, 제2 이용측 액측 온도 센서(108a)에 의해 검출되는 냉매 온도값으로부터 차감함으로써 제2 이용측 열교환기(101a)의 출구에 있어서의 냉매의 과냉각도 SC11을 검출하도록 해도 좋다.
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.
이때, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)는, 제2 이용측 열교환기(101a)의 출구(즉, 제2 이용측 열교환기(101a)의 액측)에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과냉각도 SC11이 과냉각도 목표값 SC11s로 일정해지도록 개방도 제어되도록 되어 있다.
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.
이때, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)는, 제1 이용측 열교환기(41a)의 출구(즉, 제1 이용측 열교환기(41a)의 액측)에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과냉각도 SC1이 과냉각도 목표값 SC1s로 일정해지도록 개방도 제어되도록 되어 있다.
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.
이때, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)는, 제1 이용측 열교환기(41a)의 출구(즉, 제1 이용측 열교환기(41a)의 액측)에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과냉각도 SC1이 과냉각도 목표값 SC1s로 일정해지도록 개방도 제어되도록 되어 있다.
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.
이때, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)는, 제2 이용측 열교환기(101a)의 열원측 과열도 SH1(구체적으로는, 제2 이용측 액측 온도 센서(108a)로 검출되는 열원측 냉매 온도와 제2 이용측 가스측 온도 센서(109a)로 검출되는 열원측 냉매 온도의 온도차)에 기초하여 개방도 제어하는 등, 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 부하에 따라서 개방도 제어되고 있다.
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.
-급탕 냉방 운전 모드에서의 냉매 순환량 제어-
이어서, 상술한 급탕 냉방 운전 모드에서의 열원측 냉매 회로(20)를 흐르는 열원측 냉매의 냉매 순환 제어에 대해서, 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열에 가해지는 부하(급탕 부하)가 제2 이용 유닛에 있어서의 냉방 부하보다 큰 경우와, 제2 이용 유닛에 있어서 냉매 부족이 발생하는 경우로 나누어 설명한다.
(1) 급탕 부하가 냉방 부하보다 큰 경우
상술한 급탕 냉방 운전 모드를 행하는 경우에, 물 매체를 통한 열의 이용(예를 들어 급탕의 이용)이 없더라도 물 매체를 가열함으로써, 제2 이용 유닛을 냉방 운전할 때에 방열기측에서 발생하는 배열을 이용하는 경우를 생각할 수 있다. 그러나, 이와 같이 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 주 목적으로 하고, 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전을 에너지 효율을 향상시키기 위한 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전에 수반하는 배열 회수로서 행하는 경우에는 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전 및 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전이 개시한 직후 등과 같은 물 매체의 온도가 낮은 운전 조건에 있어서, 물 매체의 온도가 낮기 때문에 급탕 부하가 냉방 부하보다 큰 경우가 많다.
이때에, 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 급탕 부하에 맞추어 행하면, 냉방 부하에 대하여 과대한 에너지를 필요로 하는 운전이 되어 버려 효율이 저하된다. 따라서, 이것을 방지하기 위해서, 냉방 부하에 대하여 급탕 부하를 맞출 필요가 있다.
그런데, 이 히트 펌프 시스템(1)에 있어서 급탕 냉방 운전 모드를 행하면, 열원측 열교환기(24) 및 제1 이용측 열교환기(41a)가 방열기로서 기능하고, 제2 이용측 열교환기(101a)가 증발기로서 기능하게 되고, 방열기로서 기능하는 열교환기가 2개가 되고, 증발기로서 기능하는 제2 이용측 열교환기(101a)에 대하여 방열기로서 기능하는 열교환기(24, 41a)가 병렬의 관계가 된다.
따라서, 제1 이용 유닛(4a)의 운전이 개시한 직후와 같은 물 매체의 온도가 낮은 운전 조건(예를 들어, 물 매체의 온도가 외기 온도보다 낮은 조건)에 있어서는, 방열기로서 기능하는 열교환기에 유입하는 열원측 냉매는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 압력이 열원측 열교환기(24)에 있어서의 열원측 냉매의 압력보다 낮아지기 때문에, 제1 이용측 열교환기(41a)에 저류되기 쉬운 상태로 된다. 이 경우에, 제1 이용측 열교환기(41a)에서는, 제1 이용측 열교환기(41a)의 출구(즉, 제1 이용측 열교환기(41a)의 액측)에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과냉각도 SC1이 과냉각도 목표값 SC1s로 일정해지도록 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)가 개방도 제어되고 있기 때문에, 제1 이용측 열교환기(41a)에 열원측 냉매가 저류되면 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)가 개방하게 된다. 이것을 이용하여, 히트 펌프 시스템(1)에서는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)가 소정 개방도보다 개방되는 상태로 되면, 급탕 부하가 크다고 판단하여, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어가 행해진다.
(2) 제2 이용 유닛에 있어서 냉매 부족이 발생하는 경우
상술한 (1)의 운전은, 물 매체의 온도가 낮은 조건의 경우에만 행해지기 때문에, 적어도 급탕 운전의 기동시에 행해지는 경우가 많다. 상술한 바와 같은 순환 펌프(43a)와 같이 양쪽 제어가 행해지는 상태에서도 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 행하면 적잖이 물 매체에 대한 가열을 행하게 되기 때문에 서서히 물 매체의 온도가 상승하여, 물 매체의 온도가 높은 운전 조건(예를 들어, 물 매체의 온도가 외기 온도보다 높은 조건)이 된다. 이때, 방열기로서 기능하는 열교환기에 유입하는 열원측 냉매는, 제1 이용 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 압력이 열원측 열교환기(24)에 있어서의 열원측 냉매의 압력보다 높아지기 때문에, 열원측 열교환기(24)에 저류되기 쉬운 상태로 된다. 이 상태에서는, 열원측 열교환기(24)의 열교환 능력이 과다가 되어, 제2 이용측 열교환기(101a)를 흐르는 열원측 냉매의 양이 적어진다. 이 경우에, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서는, 제2 이용측 열교환기(101a)의 열원측 과열도 SH1(구체적으로는, 제2 이용측 액측 온도 센서(108a)로 검출되는 열원측 냉매 온도와 제2 이용측 가스측 온도 센서(109a)로 검출되는 열원측 냉매 온도의 온도차)에 기초하여 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)가 개방도 제어되고 있기 때문에, 열원측 열교환기(24)에 열원측 냉매가 저류되면 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)가 개방하게 된다. 이것을 이용하여, 히트 펌프 시스템(1)에서는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)가 소정 개방도보다 개방되는 상태로 되면, 열원측 열교환기(24)에 관한 열교환 기능력이 과다하다고 판단하여, 열원측 팬(32)의 풍량이 작아지도록 열원측 팬 모터(32a)의 회전수 제어가 행해진다.
<특징>
이 히트 펌프 시스템(1)에는, 이하와 같은 특징이 있다.
-A-
열원측 열교환기(24)에 열원측 냉매가 저류되어 제2 이용 유닛(10a)에 유입하는 냉매량이 부족한 경우에, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)의 개방도가 적어도 소정 개방도보다 개방된 상태로 되기 쉬워지지만, 이렇게 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)의 상태에 따라서 열원측 팬(32)의 운전 용량의 제어를 행하면 열원측 열교환기(24)에 저류되는 열원측 냉매를 제2 이용 유닛(10a)으로 유도하여 제2 이용 유닛(10a)에 있어서의 냉매량의 부족을 해소할 수 있다. 또한, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서의 급탕 부하가 큰 경우에, 제1 이용측 열교환기(41a)에 열원측 냉매가 저류되어 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도가 적어도 소정 개방도보다 개방된 상태로 되기 쉬워지지만, 이렇게 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 상태에 따라서 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 행함으로써 열원측 냉매가 제1 이용측 열교환기(41a)에 저류되기 어렵게 할 수 있다.
따라서, 열원측 냉매가 방열기로서 기능하는 열교환기 중에서 특정한 것에 저류되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 열원측 냉매가 어느 특정한 열교환기에 저류되는 것에 의한 열교환 효율의 저하를 방지할 수 있다.
-B-
제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 행하는 경우에, 물 매체를 통한 열의 이용(급탕의 이용)이 없더라도 물 매체를 가열함으로써, 제2 이용 유닛(10a)을 냉방 운전할 때에 방열기측에서 발생하는 배열을 이용할 수 있다. 그러나, 이와 같이 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 주 목적으로 하고, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서의 물 매체의 가열 운전을 에너지 효율을 향상시키기 위해서, 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전에 수반하는 배열 회수를 행하는 경우에는 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전 및 제1 이용 유닛(4a)의 운전이 개시한 직후 등과 같은 물 매체의 온도가 낮은 운전 조건에 있어서, 물 매체의 온도가 낮기 때문에 급탕 부하가 냉방 부하보다 큰 경우가 많다. 이때에, 급탕 부하에 맞추어, 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 계속해 버리면 냉방 부하에 대하여 과대한 에너지를 필요로 하는 운전이 되어 버려 효율이 저하된다. 따라서, 이것을 방지하기 위해서, 제2 이용 유닛(10a)에 가해지는 냉방 부하에, 급탕 부하를 맞출 필요가 있다.
이 히트 펌프 시스템(1)에서는 또한, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도를 조절함으로써 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 과냉각도를 소정 과냉각도로 하는 과냉각도 일정 제어를 행하고 있다. 따라서, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서의 냉방 부하에 대하여, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서의 급탕 부하가 큰 경우에, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도가 커진다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 용량 가변형의 순환 펌프(43a)를 설치함과 함께, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도가 소정 개방도 이상에 달한 경우에, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서의 냉방 부하에 대하여 제1 이용 유닛(4a)에 있어서의 급탕 부하가 크다고 판단하여, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 행한다.
이에 의해, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서의 급탕 부하를 억제할 수 있어, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서의 냉방 부하보다 제1 이용 유닛(4a)에 있어서의 급탕 부하를 작게 할 수 있다. 따라서, 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 행하면서 제1 이용 유닛(4a)에 있어서 배열 회수를 행하는 운전 효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다.
(1) 변형예 1
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, 이것 외에, 도 2에 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 상태에 있어서, 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 상태에 있어서, 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.
또한, 제1 이용측 전환 기구(53a)에는, 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)와, 제1 이용측 열교환기(41a)와 가스 냉매 연락관(14)을 연통시키는 제2 냉매 회수 기구(58a)를 설치하도록 하고 있다. 또한, 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.
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 상태와 상관없이, 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.
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.
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 감소하여, 급탕 능력이나 운전 효율의 향상에 기여할 수 있다.
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 같은 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 2의 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 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.
(2) 변형예 2
상술한 히트 펌프 시스템(1)(도 2 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 3 내지 도 5에 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.
(3) 변형예 3
상술한 히트 펌프 시스템(1)(도 2 내지 도 5 참조)에서는, 제2 이용 유닛(10a, 10b) 내에 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a, 102b)가 설치되어 있지만, 도 6에 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 설치하더라도 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 저하된 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 7에 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 7은, 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(22)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 사용된다는 관점에서, 포화 가스 온도 65℃에 상당하는 압력이 게이지압으로 높아도 2.8MPa 이하, 바람직하게는 2.0MPa 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)으로부터 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 도출하여, 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.
<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 7의 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.
이때, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)는, 제1 이용측 열교환기(41a)의 출구(즉, 제1 이용측 열교환기(41a)의 액측)에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과냉각도 SC1이 목표 열원측 냉매 과냉각도 SC1s로 되도록 개방도 제어되도록 되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 제1 이용측 열교환기(41a)의 출구에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 냉매 과냉각도 SC1은, 열원측 토출 포화 온도 Tc1로부터 제1 이용측 냉매 온도 Tsc1을 차감한 값이다. 또한, 제1 이용측 열교환기(41a)의 출구에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과냉각도 SC1은, 열원측 압축기(21)의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력인 열원측 토출 압력 Pd1을, 이 압력값에 상당하는 포화 온도로 환산하고, 이 냉매의 포화 온도로부터 제1 이용측 열교환 온도 센서(50a)에 의해 검출되는 냉매 온도값을 차감함으로써 검출하도록 해도 좋다.
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 7의 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.
이때, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)는, 제2 이용측 열교환기(101a)의 출구(즉, 제2 이용측 열교환기(101a)의 가스측)에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과열도 SH1이 목표 과열도 SH1s로 일정해지도록 개방도 제어되도록 되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 열원측 과열도 SH1은, 제2 이용측 가스측 온도 센서(109a)에 의해 검출되는 냉매 온도값으로부터 제2 이용측 액측 온도 센서(108a)에 의해 검출되는 냉매 온도값(열원측 증발 온도 Te에 대응)을 차감함으로써 검출되거나 또는 열원측 흡입 압력 센서(33)에 의해 검출되는 압축기(21)의 열원측 흡입 압력 Ps1을 열원측 증발 온도 Te1에 대응하는 포화 온도값으로 환산하고, 제2 이용측 가스측 온도 센서(109a)에 의해 검출되는 냉매 온도값으로부터 이 냉매의 포화 온도값을 차감함으로써 검출된다. 또한, 제2 이용측 열교환기(101a) 내를 흐르는 냉매의 온도를 검출하는 온도 센서를 설치하고, 이 온도 센서에 의해 검출되는 열원측 증발 온도 Te1에 대응하는 냉매 온도값을, 제2 이용측 가스측 온도 센서(109a)에 의해 검출되는 냉매 온도값으로부터 차감함으로써, 제2 이용측 열교환기(101a)의 출구에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과열도 SH1을 검출하도록 해도 좋다.
그리고, 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 7의 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.
제2 이용 유닛(10a)에 있어서는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)는, 제2 이용측 열교환기(101a)의 출구(즉, 제2 이용측 열교환기(101a)의 액측)에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과냉각도 SC11이 목표 열원측 과냉각도 SC11s로 일정해지도록 개방도 제어되도록 되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 제2 이용측 열교환기(101a)의 출구에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과냉각도 SC11은, 열원측 토출 압력 센서(34)에 의해 검출되는 열원측 압축기(21)의 열원측 토출 압력 Pd를 응축 온도 Tc에 대응하는 포화 온도값으로 환산하고, 이 열원측 냉매의 포화 온도값으로부터 제2 이용측 액측 온도 센서(108a)에 의해 검출되는 냉매 온도값을 차감함으로써 검출된다. 또한, 제2 이용측 열교환기(101a) 내를 흐르는 냉매의 온도를 검출하는 온도 센서를 설치하고, 이 온도 센서에 의해 검출되는 응축 온도 Tc에 대응하는 냉매 온도값을, 제2 이용측 액측 온도 센서(108a)에 의해 검출되는 냉매 온도값으로부터 차감함으로써 제2 이용측 열교환기(101a)의 출구에 있어서의 냉매의 과냉각도 SCr을 검출하도록 해도 좋다.
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 7의 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.
이때, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)는, 제2 이용측 열교환기(101a)의 출구(즉, 제2 이용측 열교환기(101a)의 액측)에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과냉각도 SC11이 과냉각도 목표값 SC11s로 일정해지도록 개방도 제어되도록 되어 있다.
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.
이때, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)는, 제1 이용측 열교환기(41a)의 출구(즉, 제1 이용측 열교환기(41a)의 액측)에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과냉각도 SC1이 과냉각도 목표값 SC1s로 일정해지도록 개방도 제어되도록 되어 있다.
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 7의 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.
이때, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)는, 제1 이용측 열교환기(41a)의 출구(즉, 제1 이용측 열교환기(41a)의 액측)에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과냉각도 SC1이 과냉각도 목표값 SC1s로 일정해지도록 개방도 제어되도록 되어 있다.
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.
이때, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)는, 제2 이용측 열교환기(101a)의 열원측 과열도 SH1(구체적으로는, 제2 이용측 액측 온도 센서(108a)로 검출되는 열원측 냉매 온도와 제2 이용측 가스측 온도 센서(109a)로 검출되는 열원측 냉매 온도의 온도차)에 기초하여 개방도 제어하는 등, 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 부하에 따라서 개방도 제어되고 있다.
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.
-급탕 냉방 운전 모드에서의 냉매 순환량 제어-
이어서, 상술한 급탕 냉방 운전 모드에서의 열원측 냉매 회로(20)를 흐르는 열원측 냉매의 냉매 순환 제어에 대해서, 제1 이용 유닛에 있어서의 물 매체의 가열에 가해지는 부하(급탕 부하)가 제2 이용 유닛에 있어서의 냉방 부하보다 큰 경우와, 제2 이용 유닛에 있어서 냉매 부족이 발생하는 경우로 나누어 설명한다.
(1) 급탕 부하가 냉방 부하보다 큰 경우
상술한 급탕 냉방 운전 모드를 행하는 경우에, 물 매체를 통한 열의 이용(예를 들어 급탕의 이용)이 없더라도 물 매체를 가열함으로써, 제2 이용 유닛을 냉방 운전할 때에 방열기측에서 발생하는 배열을 이용하는 경우를 생각할 수 있다. 그러나, 이와 같이 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 주 목적으로 하고, 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전을 에너지 효율을 향상시키기 위한 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전에 수반하는 배열 회수로서 행하는 경우에는 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전 및 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전이 개시한 직후 등과 같은 물 매체의 온도가 낮은 운전 조건에 있어서, 물 매체의 온도가 낮기 때문에 급탕 부하가 냉방 부하보다 큰 경우가 많다.
이때에, 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 급탕 부하에 맞추어 행하면, 냉방 부하에 대하여 과대한 에너지를 필요로 하는 운전이 되어 버려 효율이 저하된다. 따라서, 이것을 방지하기 위해서, 냉방 부하에 대하여 급탕 부하를 맞출 필요가 있다.
그런데, 이 히트 펌프 시스템(1)에 있어서 급탕 냉방 운전 모드를 행하면, 열원측 열교환기(24) 및 제1 이용측 열교환기(41a)가 방열기로서 기능하고, 제2 이용측 열교환기(101a)가 증발기로서 기능하게 되고, 방열기로서 기능하는 열교환기가 2개로 되고, 증발기로서 기능하는 제2 이용측 열교환기(101a)에 대하여 방열기로서 기능하는 열교환기(24, 41a)가 병렬의 관계가 된다.
따라서, 제1 이용 유닛(4a)의 운전이 개시한 직후와 같은 물 매체의 온도가 낮은 운전 조건(예를 들어, 물 매체의 온도가 외기 온도보다 낮은 조건)에 있어서는, 방열기로서 기능하는 열교환기에 유입하는 열원측 냉매는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 압력이 열원측 열교환기(24)에 있어서의 열원측 냉매의 압력보다 낮아지기 때문에, 제1 이용측 열교환기(41a)에 저류되기 쉬운 상태로 된다. 이 경우에, 제1 이용측 열교환기(41a)에서는, 제1 이용측 열교환기(41a)의 출구(즉, 제1 이용측 열교환기(41a)의 액측)에 있어서의 열원측 냉매의 열원측 과냉각도 SC1이 과냉각도 목표값 SC1s로 일정해지도록 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)가 개방도 제어되고 있기 때문에, 제1 이용측 열교환기(41a)에 열원측 냉매가 저류되면 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)가 개방하게 된다. 이것을 이용하여, 히트 펌프 시스템(1)에서는, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)가 소정 개방도보다 개방되는 상태로 되면, 급탕 부하가 크다고 판단하여, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어가 행해진다.
(2) 제2 이용 유닛에 있어서 냉매 부족이 발생하는 경우
상술한 (1)의 운전은, 물 매체의 온도가 낮은 조건의 경우에만 행해지기 때문에, 적어도 급탕 운전의 기동 시에 행해지는 경우가 많다. 상술한 바와 같은 순환 펌프(43a)와 같이 양쪽 제어가 행해지는 상태에서도 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 행하면 적잖이 물 매체에 대한 가열을 행하게 되기 때문에 서서히 물 매체의 온도가 상승하여, 물 매체의 온도가 높은 운전 조건(예를 들어, 물 매체의 온도가 외기 온도보다 높은 조건)이 된다. 이때, 방열기로서 기능하는 열교환기에 유입하는 열원측 냉매는, 제1 이용 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 압력이 열원측 열교환기(24)에 있어서의 열원측 냉매의 압력보다 높아지기 때문에, 열원측 열교환기(24)에 저류되기 쉬운 상태로 된다. 이 상태에서는, 열원측 열교환기(24)의 열교환 능력이 과다가 되어, 제2 이용측 열교환기(101a)를 흐르는 열원측 냉매의 양이 적어진다. 이 경우에, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서는, 제2 이용측 열교환기(101a)의 열원측 과열도 SH1(구체적으로는, 제2 이용측 액측 온도 센서(108a)로 검출되는 열원측 냉매 온도와 제2 이용측 가스측 온도 센서(109a)로 검출되는 열원측 냉매 온도의 온도차)에 기초하여 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)가 개방도 제어되고 있기 때문에, 열원측 열교환기(24)에 열원측 냉매가 저류되면 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)가 개방하게 된다. 이것을 이용하여, 히트 펌프 시스템(1)에서는, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)가 소정 개방도보다 개방되는 상태로 되면, 열원측 열교환기(24)에 가해지는 열교환 기능력이 과다하다고 판단하여, 열원측 팬(32)의 풍량이 작아지도록 열원측 팬 모터(32a)의 회전수 제어가 행해진다.
<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, 열원측 열교환기(24)에 열원측 냉매가 저류되어 제2 이용 유닛(10a)에 유입하는 냉매량이 부족한 경우에, 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)의 개방도가 적어도 소정 개방도보다 개방된 상태로 되기 쉬워지지만, 이렇게 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a)의 상태에 따라서 열원측 팬(32)의 운전 용량의 제어를 행하면 열원측 열교환기(24)에 저류되는 열원측 냉매를 제2 이용 유닛(10a)으로 유도하여 제2 이용 유닛(10a)에 있어서의 냉매량의 부족을 해소할 수 있다. 또한, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서의 급탕 부하가 큰 경우에, 제1 이용측 열교환기(41a)에 열원측 냉매가 저류되어 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도가 적어도 소정 개방도보다 개방된 상태로 되기 쉬워지지만, 이렇게 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 상태에 따라서 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 행함으로써 열원측 냉매가 제1 이용측 열교환기(41a)에 저류되기 어렵게 할 수 있다.
따라서, 열원측 냉매가 방열기로서 기능하는 열교환기 중에서 특정한 것에 저류되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 열원측 냉매가 어느 특정한 열교환기에 저류되는 것에 의한 열교환 효율의 저하를 방지할 수 있다.
-B-
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, 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 행하는 경우에, 물 매체를 통한 열의 이용(급탕의 이용)이 없더라도 물 매체를 가열함으로써, 제2 이용 유닛(10a)을 냉방 운전할 때에 방열기측에서 발생하는 배열을 이용할 수 있다. 그러나, 이와 같이 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 주 목적으로 하고, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서의 물 매체의 가열 운전을 에너지 효율을 향상시키기 위해서, 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전에 수반하는 배열 회수를 행하는 경우에는 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전 및 제1 이용 유닛(4a)의 운전이 개시한 직후 등과 같은 물 매체의 온도가 낮은 운전 조건에 있어서, 물 매체의 온도가 낮기 때문에 급탕 부하가 냉방 부하보다 큰 경우가 많다. 이때에, 급탕 부하에 맞추어, 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 계속해 버리면 냉방 부하에 대하여 과대한 에너지를 필요로 하는 운전이 되어 버려 효율이 저하된다. 따라서, 이것을 방지하기 위해서, 제2 이용 유닛(10a)에 가해지는 냉방 부하에, 급탕 부하를 맞출 필요가 있다.
이 히트 펌프 시스템(1)에서는 또한, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도를 조절함으로써 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매의 과냉각도를 소정 과냉각도로 하는 과냉각도 일정 제어를 행하고 있다. 따라서, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서의 냉방 부하에 대하여, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서의 급탕 부하가 큰 경우에, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도가 커진다.
따라서, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 용량 가변형의 순환 펌프(43a)를 설치함과 함께, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도가 소정 개방도 이상에 달한 경우에, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서의 냉방 부하에 대하여 제1 이용 유닛(4a)에 있어서의 급탕 부하가 크다고 판단하여, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 행한다.
이에 의해, 제1 이용 유닛(4a)에 있어서의 급탕 부하를 억제할 수 있어, 제2 이용 유닛(10a)에 있어서의 냉방 부하보다 제1 이용 유닛(4a)에 있어서의 급탕 부하를 작게 할 수 있다. 따라서, 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 행하면서 제1 이용 유닛(4a)에 있어서 배열 회수를 행하는 운전 효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다.
(1) 변형예 1
상술한 히트 펌프 시스템(200)(도 7 참조)에 있어서, 도 8에 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 8의 제2 이용측 전환 기구(64a)의 실선을 참조)시키거나, 캐스케이드측 토출관(70a)와 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 8의 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 조합하거나 하여, 상술한 바와 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.
또한, 제1 이용측 전환 기구(53a)에는, 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)와, 제1 이용측 열교환기(41a)와 가스 냉매 연락관(14)을 연통시키는 제2 냉매 회수 기구(58a)를 설치하도록 하고 있다. 또한, 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.
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 상태와 상관없이, 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.
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.
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.
(2) 변형예 2
상술한 히트 펌프 시스템(200)(도 8 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 3 내지 도 5 참조)과 마찬가지로, 도 9 내지 도 11에 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(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.
(3) 변형예 3
상술한 히트 펌프 시스템(200)(도 8 내지 도 11 참조)에서는, 제2 이용 유닛(10a, 10b) 내에 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a, 102b)가 설치되어 있지만, 도 12에 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 하고, 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 하고, 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 2.8MPa 이하, 바람직하게는 2.0MPa 이하의 냉매이면 된다.
<산업상 이용가능성>
본 발명을 이용하면, 히트 펌프 사이클을 이용하여 물 매체를 가열하는 것이 가능한 히트 펌프 시스템의 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
41a, 41b: 제1 이용측 열교환기
42a, 42b: 제1 이용측 유량 조절 밸브
43a, 43b: 순환 펌프
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 (7)

  1. 열원측 냉매를 압축하는 열원측 압축기(21)와, 열원측 열교환기(24)와, 상기 열원측 열교환기의 열교환 효율을 조정 가능한 용량 가변식의 열원측 송풍기(32)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 압축기에 의해 압축된 열원측 냉매의 방열기로서 기능하는 것이 가능한 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)와, 상기 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의한 물 매체로의 방열량을 조절하는 방열량 조절 수단(43a, 43b)과, 상기 제1 이용측 열교환기를 흐르는 열원측 냉매의 유량을 조절하는 것이 가능한 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a, 42b)를 갖고, 상기 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 물 매체를 가열하는 운전인 물 매체 가열 운전을 행하는 것이 가능한 제1 이용 유닛(4a, 4b)과,
    상기 열원측 전환 기구가 상기 열원측 방열 운전 상태에서 열원측 냉매의 증발기로서 적어도 기능하는 것이 가능한 제2 이용측 열교환기(101a, 101b)와, 상기 제2 이용측 열교환기를 흐르는 열원측 냉매의 유량을 조절하는 것이 가능한 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a, 102b)를 갖고, 상기 제2 이용측 열교환기에 있어서 증발한 열원측 냉매를 상기 가스 냉매 연락관에 도출하여, 상기 제2 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 냉방 운전을 적어도 행하는 것이 가능한 제2 이용 유닛(10a, 10b)을 구비하고,
    상기 제2 이용 유닛을 상기 냉방 운전함과 함께 상기 제1 이용 유닛을 상기 물 매체 가열 운전하는 경우에 있어서, 상기 제1 이용측 유량 조절 밸브 및 상기 제2 이용측 유량 조절 밸브의 상태에 따라, 상기 방열량 조절 수단의 방열량의 제어 또는 상기 열원측 송풍기의 운전 용량의 제어를 행하는, 히트 펌프 시스템(1, 200).
  2. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 이용측 유량 조절 밸브는, 그 개방도를 조절함으로써, 상기 제2 이용측 열교환기에 있어서의 상기 열원측 냉매의 과열도를 소정 과열도로 하는 과열도 일정 제어를 행하고,
    상기 제2 이용측 유량 조절 밸브가 소정 개방도 이상에 달한 경우에는 상기 열원측 송풍기의 풍량을 내리는 제어를 행하는, 히트 펌프 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)는, 열원측 냉매와 물 매체의 열교환을 행하는 열교환기인, 히트 펌프 시스템(1).
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)에 있어서 열원측 냉매와의 사이에서 열교환을 행하는 물 매체가 순환하는 물 매체 회로(80a, 80b)를 더 구비하고,
    상기 방열량 조절 수단은, 용량 가변형의 순환 펌프(43a, 43b)이며,
    상기 제1 이용측 유량 조절 밸브는, 그 개방도를 조절함으로써 상기 제1 이용측 열교환기에 있어서의 상기 열원측 냉매의 과냉각도를 소정 과냉각도로 하는 과냉각도 일정 제어를 행하고,
    상기 제1 이용측 유량 조절 밸브가 소정 개방도 이상에 달한 경우에는 상기 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 상기 순환 펌프의 용량 제어를 행하는, 히트 펌프 시스템(1).
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)는, 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).
  6. 제5항에 있어서, 용량 가변형의 순환 펌프(43a, 43b)를 갖고, 상기 냉매-물 열교환기(65a, 65b)에 있어서 이용측 냉매와의 사이에서 열교환을 행하는 물 매체가 순환하는 물 매체 회로(80a, 80b)를 더 구비하고,
    상기 방열량 조절 수단은, 용량 가변형의 순환 펌프(43a, 43b)이며,
    상기 제1 이용측 유량 조절 밸브는, 그 개방도를 조절함으로써 상기 제1 이용측 열교환기에 있어서의 상기 열원측 냉매의 과냉각도를 소정 과냉각도로 하는 과냉각도 일정 제어를 행하고,
    상기 제1 이용측 유량 조절 밸브가 소정 개방도 이상에 달한 경우에는 상기 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 작아지도록 상기 순환 펌프의 용량 제어를 행하는, 히트 펌프 시스템(200).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열원측 전환 기구가 상기 열원측 방열 운전 상태 및 상기 열원측 증발 운전 상태 중 어떤 경우이든 상기 열원측 압축기의 토출로부터 상기 열원 유닛 외부에 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 외부에 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)을 더 구비하는, 히트 펌프 시스템(200).
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