KR20110129913A - 히트 펌프 시스템 - Google Patents

Abstract

히트 펌프 시스템(1)은, 열원측 압축기(21)와 열원측 냉매의 방열기로서 기능하는 제1 이용측 열교환기(41a)와 열원측 냉매의 방열기로서 기능하는 열원측 열교환기(24)를 갖는 열원측 냉매 회로(20)와, 이용측 압축기(62a)와 이용측 냉매의 방열기로서 기능하여 물 매체를 가열하는 냉매-물 열교환기(65a)와 열원측 냉매의 방열에 의해 이용측 냉매의 증발기로서 기능하는 제1 이용측 열교환기(41a)를 갖는 이용측 냉매 회로(40a)를 구비하고 있고, 열원측 압축기(21)의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력에 상당하는 포화 온도가 목표 온도로 되도록 열원측 압축기(21)의 용량 제어를 행하여, 이용측 압축기(62a)의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력에 상당하는 포화 온도가 목표 온도로 되도록 이용측 압축기(62a)의 용량 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.

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, 고온의 온수를 저탕조에 공급하기 위해서, 냉매-물 열교환기뿐만 아니라 보조 가열기를 병용하여 물을 가열하거나, 압축기의 토출 압력을 높게 하거나 하는 운전 효율이 나쁜 조건에서 운전을 행할 필요가 있어, 바람직한 것이라고는 할 수 없다.

본 발명의 과제는, 히트 펌프 사이클을 이용하여 물 매체를 가열하는 것이 가능한 히트 펌프 시스템에 있어서, 고온의 물 매체를 얻을 수 있도록 하는 데 있다.

제1 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 열원측 냉매 회로와 이용측 냉매 회로를 구비하고 있다. 열원측 냉매 회로는, 열원측 냉매를 압축하는 용량 가변형의 열원측 압축기와, 열원측 냉매의 방열기로서 기능하는 것이 가능한 제1 이용측 열교환기와, 열원측 냉매의 증발기로서 기능하는 것이 가능한 열원측 열교환기를 갖고 있다. 이용측 냉매 회로는, 이용측 냉매를 압축하는 용량 가변형의 이용측 압축기와, 이용측 냉매의 방열기로서 기능하여 물 매체를 가열하는 것이 가능한 냉매-물 열교환기와, 열원측 냉매의 방열에 의해 이용측 냉매의 증발기로서 기능하는 것이 가능한 제1 이용측 열교환기를 갖고 있다. 그리고, 이 히트 펌프 시스템은, 열원측 압축기의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력에 상당하는 포화 온도인 열원측 토출 포화 온도가 소정의 목표 열원측 토출 포화 온도로 되도록 열원측 압축기의 용량 제어를 행하고, 이용측 압축기의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력에 상당하는 포화 온도인 이용측 토출 포화 온도가 소정의 목표 이용측 토출 포화 온도로 되도록 이용측 압축기의 용량 제어를 행한다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 제1 이용측 열교환기에 있어서, 이용측 냉매 회로를 순환하는 이용측 냉매가 열원측 냉매 회로를 순환하는 열원측 냉매의 방열에 의해 가열되도록 되어 있고, 이용측 냉매 회로는, 이 열원측 냉매로부터 얻은 열을 이용하여, 열원측 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. 이때, 안정적으로 고온의 물 매체를 얻기 위해서는, 열원측 냉매 회로에 있어서의 냉동 사이클 및 이용측 냉매 회로에 있어서의 냉동 사이클이 모두 안정되도록 제어하는 것이 바람직하지만, 이 히트 펌프 시스템에서는, 양쪽 냉매 회로의 압축기를 모두 용량 가변형으로 하고, 각 압축기의 토출에 있어서의 냉매의 압력에 상당하는 포화 온도(즉, 열원측 토출 포화 온도 및 이용측 토출 포화 온도)를 각 냉동 사이클의 냉매의 압력의 대표값으로서 사용하여, 각 토출 포화 온도가 목표 토출 포화 온도로 되도록 각 압축기의 용량 제어를 행하도록 하고 있기 때문에, 양쪽 냉매 회로에 있어서의 냉동 사이클의 상태를 안정시킬 수 있고, 이에 의해, 안정적으로 고온의 물 매체를 얻을 수 있다.

제2 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 목표 이용측 토출 포화 온도는, 냉매-물 열교환기의 출구에 있어서의 물 매체의 온도의 목표값인 소정의 목표 물 매체 출구 온도에 따라 가변된다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 냉매-물 열교환기의 출구에 있어서의 목표 물 매체 출구 온도에 따라서 목표 이용측 토출 포화 온도가 적절하게 설정되기 때문에, 원하는 목표 물 매체 출구 온도가 얻어지기 쉽고, 또한, 목표 물 매체 출구 온도가 변경된 경우에도 응답성이 좋은 제어를 행할 수 있다.

제3 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 또는 제2 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 목표 열원측 토출 포화 온도는, 목표 이용측 토출 포화 온도, 또는 목표 물 매체 출구 온도에 따라 가변된다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 목표 이용측 토출 포화 온도, 또는 목표 물 매체 출구 온도에 따라서 목표 열원측 토출 포화 온도가 적절하게 설정되기 때문에, 이용측 냉매 회로에 있어서의 냉동 사이클의 상태에 따른 적절한 상태로 되도록 열원측 냉매 회로에 있어서의 냉동 사이클을 제어할 수 있다.

제4 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 내지 제3 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 이용측 냉매 회로는, 제1 이용측 열교환기를 흐르는 열원측 냉매의 유량을 가변하는 것이 가능한 제1 이용측 유량 조절 밸브를 더 갖고 있으며, 이용측 압축기의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력과 이용측 압축기의 흡입에 있어서의 이용측 냉매의 압력의 압력차인 이용측 출입구 압력차가 소정의 이용측 저부하 제어 압력차 이하인 경우에는 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도를 작게 하는 제어를 행한다.

제1 내지 제3 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템과 같은, 양쪽 냉매 회로의 각 압축기의 토출에 있어서의 냉매의 압력에 상당하는 포화 온도(즉, 열원측 토출 포화 온도 및 이용측 토출 포화 온도)가 목표 온도로 되도록 각 압축기의 용량 제어를 행하는 구성에 있어서, 폭넓은 온도의 물 매체의 공급이 요구되는 경우에는 이용측 압축기의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력과 이용측 압축기의 흡입에 있어서의 이용측 냉매의 압력의 압력차인 이용측 출입구 압력차가 매우 작아져, 이용측 압축기의 용량 제어만으로는 이용측 냉매 회로의 냉동 사이클을 완전히 제어하지 못할 우려가 있다.

따라서, 이 히트 펌프 시스템에서는, 이용측 압축기의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력과 이용측 압축기의 흡입에 있어서의 이용측 냉매의 압력의 압력차인 이용측 출입구 압력차가 이용측 저차압 보호 압력차 이하인 경우에는 제1 이용측 열교환기를 흐르는 열원측 냉매의 유량을 가변하는 것이 가능한 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도를 작게 하는 제어를 행함으로써, 이용측 출입구 압력차가 매우 작아지는 경우에도, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열교환 능력을 억제하여, 이용측 출입구 압력차가 커지도록 하여, 폭넓은 온도의 물 매체를 공급하는 요구에 대응할 수 있다.

제5 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제4 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 이용측 출입구 압력차가 이용측 저부하 제어 압력차보다 큰 경우에는 제1 이용측 열교환기의 출구에 있어서의 열원측 냉매의 과냉각도인 열원측 냉매 과냉각도가 소정의 목표 열원측 냉매 과냉각도로 되도록 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도 제어를 행한다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 이용측 출입구 압력차가 이용측 저부하 제어 압력차보다 커서 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열교환 능력의 억제가 요구되어 있지 않은 경우에는 열원측 냉매 과냉각도가 목표 열원측 냉매 과냉각도로 되도록 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도 제어를 행하도록 하고 있기 때문에, 제1 이용측 열교환기의 열교환 능력에 적합한 조건에서 운전을 행할 수 있다.

제6 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제5 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 이용측 출입구 압력차가 이용측 저부하 제어 압력차 이하인 경우에는 목표 열원측 냉매 과냉각도를 크게 한다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 열원측 냉매 과냉각도를 목표 열원측 냉매 과냉각도로 하는 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도 제어에 있어서, 목표 열원측 냉매 과냉각도를 크게 함으로써, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열교환 능력을 억제하도록 하고 있기 때문에, 이용측 출입구 압력차가 이용측 저부하 제어 압력차 이하인지의 여부와 상관없이 열원측 냉매 과냉각도를 목표 열원측 냉매 과냉각도로 하는 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도 제어를 채용할 수 있다.

제7 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 내지 제6 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 열원측 냉매 회로는, 열원측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 열원측 방열 운전 상태와 열원측 열교환기를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 열원측 증발 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 열원측 전환 기구를 더 갖고 있으며, 이용측 냉매 회로는, 냉매-물 열교환기를 이용측 냉매의 방열기로서 기능시킴과 함께 제1 이용측 열교환기를 이용측 냉매의 증발기로서 기능시키는 이용측 방열 운전 상태와 냉매-물 열교환기를 이용측 냉매의 증발기로서 기능시킴과 함께 제1 이용측 열교환기를 이용측 냉매의 방열기로서 기능시키는 이용측 증발 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 제1 이용측 전환 기구를 더 갖고 있다.

제8 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제7 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 열원측 열교환기의 제상이 필요하다고 판정된 경우에는 열원측 전환 기구를 열원측 방열 운전 상태로 함으로써 열원측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시킴과 함께, 제1 이용측 전환 기구를 이용측 증발 운전 상태로 함으로써 냉매-물 열교환기를 이용측 냉매의 증발기로서 기능시키고, 또한, 제1 이용측 열교환기를 이용측 냉매의 방열기로서 기능시키는 제상 운전을 행한다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 열원측 열교환기를 제상할 때에 열원측 전환 기구를 열원측 방열 운전 상태로 함으로써 열원측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시킬 뿐만 아니라, 제1 이용측 전환 기구를 이용측 증발 운전 상태로 함으로써 냉매-물 열교환기를 이용측 냉매의 증발기로서 기능시키고, 또한, 제1 이용측 열교환기를 이용측 냉매의 방열기로서 기능시키도록 하고 있기 때문에, 열원측 열교환기에 있어서 방열하여 냉각된 열원측 냉매를, 제1 이용측 열교환기에 있어서 이용측 냉매의 방열에 의해 가열하고, 제1 이용측 열교환기에 있어서 방열하여 냉각된 이용측 냉매를, 냉매-물 열교환기에 있어서 증발시킴으로써 가열할 수 있고, 이에 의해, 열원측 열교환기의 제상을 확실하게 행할 수 있다.

제9 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제8 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 제상 운전을 행하는 경우에는 열원측 전환 기구를 열원측 방열 운전 상태로 한 후에, 제1 이용측 전환 기구를 이용측 증발 운전 상태로 한다.

제8 관점에 관한 히트 펌프 시스템에서는, 제상 운전을 행하는 경우에, 열원측 전환 기구를 열원측 방열 운전 상태로 하고, 또한, 제1 이용측 전환 기구를 이용측 증발 운전 상태로 전환함으로써 각 냉매 회로 내의 냉매가 균압되어, 이러한 각 냉매 회로 내의 냉매의 균압 시의 소리(즉, 균압음)가 발생하지만, 이러한 균압음이 과대해지지 않도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 이 히트 펌프 시스템에서는, 제상 운전을 행하는 경우에, 열원측 전환 기구를 열원측 방열 운전 상태로 한 후에, 제1 이용측 전환 기구를 이용측 증발 운전 상태로 하도록 하고, 양쪽 냉매 회로 내의 냉매가 동시에 균압되는 일이 없도록 하고 있기 때문에, 제상 운전을 행하는 경우의 균압음이 과대해지지 않도록 할 수 있다.

제10 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제9 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 제상 운전을 행하는 경우에는 이용측 압축기를 정지한 상태로 하고, 제1 이용측 전환 기구를 이용측 증발 운전 상태로 한다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 제상 운전을 행하는 경우에, 이용측 압축기를 정지한 상태로 하고, 제1 이용측 전환 기구를 이용측 증발 운전 상태로 하도록 하고 있기 때문에, 이용측 냉매 회로에 있어서의 균압음이 커지지 않도록 할 수 있다.

제11 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제10 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 이용측 냉매 회로는, 냉매-물 열교환기를 흐르는 이용측 냉매의 유량을 가변하는 것이 가능한 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브를 더 갖고 있으며, 제상 운전을 행하는 경우에는 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브가 개방 상태인 채로 이용측 압축기를 정지시킨다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 제상 운전을 행하는 경우에, 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브가 개방 상태인 채로 이용측 압축기를 정지시키도록 하고 있기 때문에, 이용측 냉매 회로에 있어서의 균압을 빠르게 행할 수 있다.

제12 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 내지 제11 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 열원측 압축기 및 이용측 압축기가 정지한 상태로부터 기동하는 경우에는 열원측 압축기를 기동한 후에 이용측 압축기를 기동한다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 열원측 압축기 및 이용측 압축기가 정지한 상태로부터 기동하는 경우에, 열원측 압축기를 기동한 후에 이용측 압축기를 기동하도록 하고 있기 때문에, 제1 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매와 이용측 냉매의 열교환이 적극적으로 실시되기 어려워지고, 이에 의해, 열원측 압축기의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력이 빠르게 상승하고, 또한, 열원측 압축기의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력과 열원측 압축기의 흡입에 있어서의 열원측 냉매의 압력의 압력차인 열원측 출입구 압력차가 확보되기 쉬워져, 열원측 냉매 회로를 빠르고 또한 안정적으로 기동할 수 있다.

제13 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제12 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 열원측 압축기의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력이 소정의 열원측 기동 토출 압력 이상으로 된 후에, 이용측 압축기를 기동한다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 열원측 압축기의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력이 소정의 열원측 기동 토출 압력 이상으로 될 때까지 이용측 압축기를 기동하지 않도록 하고 있기 때문에, 열원측 압축기의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력이 상승하지 않은 상태인 채로, 이용측 압축기를 기동하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

제14 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제12 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 열원측 압축기의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력과 열원측 압축기의 흡입에 있어서의 열원측 냉매의 압력의 압력차인 열원측 출입구 압력차가 소정의 열원측 기동 압력차 이상으로 된 후에, 상기 이용측 압축기를 기동한다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 열원측 압축기의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력과 열원측 압축기의 흡입에 있어서의 열원측 냉매의 압력의 압력차인 열원측 출입구 압력차가 열원측 기동 압력차 이상으로 될 때까지 이용측 압축기를 기동하지 않도록 하고 있기 때문에, 열원측 출입구 압력차가 확보되지 않은 상태인 채로, 이용측 압축기를 기동하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

제15 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 내지 제14 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 용량 가변형의 순환 펌프를 갖고 있으며, 냉매-물 열교환기에 있어서 이용측 냉매 사이에서 열교환을 행하는 물 매체가 순환하는 물 매체 회로를 더 구비하고 있다. 그리고, 이 히트 펌프 시스템은, 순환 펌프를 정지한 상태 또는 소유량으로 운전한 상태에서, 이용측 압축기를 기동한다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 이용측 압축기를 기동하는 경우에, 순환 펌프를 정지한 상태 또는 소유량으로 운전한 상태에서 이용측 압축기를 기동하도록 하고 있기 때문에, 냉매-물 열교환기에 있어서의 이용측 냉매와 물 매체의 열교환이 적극적으로 실시되기 어려워지고, 이에 의해, 이용측 압축기의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력이 빠르게 상승하고, 또한, 이용측 압축기의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력과 이용측 압축기의 흡입에 있어서의 이용측 냉매의 압력의 압력차인 이용측 출입구 압력차가 확보되기 쉬워져, 이용측 냉매 회로를 빠르고 또한 안정적으로 기동할 수 있다.

제16 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제15 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 이용측 압축기의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력이 소정의 이용측 기동 토출 압력 이상으로 된 후에, 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 커지도록 순환 펌프의 용량 제어를 행한다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 이용측 압축기의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력이 이용측 기동 토출 압력 이상으로 될 때까지 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량을 크게 하지 않도록 하고 있기 때문에, 이용측 압축기의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력이 상승하지 않은 상태인 채로, 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 커지도록 순환 펌프의 용량 제어를 행하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

제17 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제15 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 이용측 압축기의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력과 이용측 압축기의 흡입에 있어서의 이용측 냉매의 압력의 압력차인 이용측 출입구 압력차가 소정의 이용측 기동 압력차 이상으로 된 후에, 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 커지도록 순환 펌프의 용량 제어를 행한다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 이용측 압축기의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력과 이용측 압축기의 흡입에 있어서의 이용측 냉매의 압력의 압력차인 이용측 출입구 압력차가 이용측 기동 압력차 이상으로 될 때까지 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량을 크게 하지 않도록 하고 있기 때문에, 이용측 출입구 압력차가 확보되지 않은 상태인 채로, 물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량이 커지도록 순환 펌프의 용량 제어를 행하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

제18 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 내지 제17 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 열원측 냉매 회로는, 열원측 냉매의 방열기로서 기능함으로써 공기 매체를 가열하는 것이 가능한 제2 이용측 열교환기를 더 갖고 있다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 제2 이용측 열교환기에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 공기 매체를 가열하는 운전을 행할 수 있게 되어 있기 때문에, 제1 이용측 열교환기 및 이용측 냉매 회로에 있어서 가열된 물 매체를 급탕에 사용할 뿐만 아니라, 제2 이용 열교환기에 있어서 가열된 공기 매체를 실내의 난방에 사용할 수 있다.

제19 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제18 관점에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 제2 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하는 경우에는 제2 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하지 않는 경우보다 목표 열원측 토출 포화 온도를 크게 한다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 제2 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하는 경우에는 제2 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하지 않는 경우보다 목표 열원측 토출 포화 온도를 크게 하도록 하고 있기 때문에, 제2 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하지 않는 경우에는 열원측 냉매 회로에 있어서의 냉동 사이클이 가능한 한 낮은 압력에서 행해지도록 하여, 열원측 냉매 회로에 있어서의 운전 효율을 높이고, 제2 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하는 경우에는 제2 이용측 열교환기에 공기 매체의 가열에 적합한 포화 온도의 열원측 냉매를 공급할 수 있다.

제20 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 내지 제17 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 열원측 냉매 회로는, 열원측 냉매의 증발기로서 기능함으로써 공기 매체를 냉각하는 것이 가능한 제2 이용측 열교환기를 더 갖고 있으며, 제1 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행함과 함께 제2 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 운전을 행하는 것이 가능하다.

이 히트 펌프 시스템에서는, 제1 이용측 열교환기 및 이용측 냉매 회로에 의해 물 매체를 가열하는 운전을 행할 수 있을 뿐 아니라, 제1 이용측 열교환기 및 이용측 냉매 회로에 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 있도록 되어 있기 때문에, 예를 들어 제1 이용측 열교환기 및 이용측 냉매 회로에 의해 가열된 물 매체를 급탕에 사용함과 함께 제2 이용측 열교환기에 있어서 냉각된 공기 매체를 실내의 냉방에 사용하거나 하여, 물 매체를 가열함으로써 열원측 냉매가 얻은 냉각 열을 유효하게 이용할 수 있고, 이에 의해, 에너지 절약화를 도모할 수 있다.

제21 관점에 관한 히트 펌프 시스템은, 제1 내지 제20 관점 중 어느 하나에 관한 히트 펌프 시스템에 있어서, 제1 이용측 열교환기는, 복수이고, 이용측 냉매 회로는, 각자 제1 이용측 열교환기에 대응하도록 복수 설치되어 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, 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태에 있어서의 각 회로의 기동 제어를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 제1 실시 형태의 변형예 1, 제2 실시 형태의 변형예 1 및 제3 실시 형태의 변형예 1에 있어서의 이용측 저부하 운전 제어를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 제1 실시 형태의 변형예 2에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 5는 제1 실시 형태의 변형예 2, 제2 실시 형태의 변형예 2 및 제3 실시 형태의 변형예 2에 있어서의 제상 운전을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 제1 실시 형태의 변형예 3에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태 및 변형예 1에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 8은 제2 실시 형태의 변형예 2에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 9는 제2 실시 형태의 변형예 3에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 10은 제2 실시 형태의 변형예 3에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 11은 제2 실시 형태의 변형예 3에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 12는 제2 실시 형태의 변형예 4에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시 형태 및 변형예 1에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 14는 제3 실시 형태의 변형예 2에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 15는 제3 실시 형태의 변형예 3에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 16은 제2 실시 형태의 변형예 4에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 17은 제2 실시 형태의 변형예 4에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 18은 제2 실시 형태의 변형예 4에 관한 히트 펌프 시스템의 개략 구성도이다.
도 19는 제2 실시 형태의 변형예 5에 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, 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)이 냉매 연락관(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)(후술)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 2.8MPa 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.

-열원 유닛-

열원 유닛(2)은, 옥외에 설치되어 있고, 냉매 연락관(13, 14)을 통하여 이용 유닛(4a)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)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)하거나, 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)하는 전환을 행하는 것이 가능하다. 또한, 열원측 전환 기구(23)는, 사방 전환 밸브에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 복수의 전자기 밸브를 조합하거나 함으로써, 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 타단부가 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.

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.

-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(13, 14)을 통하여 열원 유닛(2)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 가스 냉매관(54a)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 가스 냉매관(54a)에는 가스 냉매 연락관(14)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.

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 물입구관(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 물입구관(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 가스 냉매 연락관(14)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.

-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.

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)을 행하는 급탕 운전 모드가 있다.

이하, 히트 펌프 시스템(1)의 급탕 운전 모드에서의 동작에 대하여 설명한다.

-급탕 운전 모드-

제1 이용 유닛(4a)의 급탕 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 전환되고, 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, 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, 제1 이용 유닛(4a)에 보내어진다. 제1 이용 유닛(4a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 가스 냉매관(54a)을 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 운전을 행하는 급탕 운전 모드에서의 동작이 행해진다.

-각 냉매 회로의 토출 포화 온도 제어 및 각 열교환기 출구의 과냉각도 제어-

이어서, 상술한 급탕 운전에 있어서의 각 냉매 회로(20, 40a)의 토출 포화 온도 제어 및 각 열교환기(41a, 65a) 출구의 과냉각도 제어에 대하여 설명한다.

이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 상술한 바와 같이 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서, 이용측 냉매 회로(40a)를 순환하는 이용측 냉매가 열원측 냉매 회로(20)를 순환하는 열원측 냉매의 방열에 의해 가열되도록 되어 있고, 이용측 냉매 회로(40a)는, 이 열원측 냉매로부터 얻은 열을 이용하여, 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 있게 되어 있다. 이때, 안정적으로 고온의 물 매체를 얻기 위해서는, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 냉동 사이클 및 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서의 냉동 사이클이 모두 안정되도록 제어하는 것이 바람직하다.

따라서, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 양쪽 냉매 회로(20, 40a)의 압축기(21, 62a)를 모두 용량 가변형으로 하고, 각 압축기(21, 62a)의 토출에 있어서의 냉매의 압력에 상당하는 포화 온도(즉, 열원측 토출 포화 온도 Tc1 및 이용측 토출 포화 온도 Tc2)를 각 냉동 사이클의 냉매의 압력의 대표값으로서 사용하여, 각 토출 포화 온도 Tc1, Tc2가 소정의 목표 토출 포화 온도 Tc1s, Tc2s로 되도록 각 압축기(21, 62a)의 용량 제어를 행하도록 하고 있다.

여기서, 열원측 토출 포화 온도 Tc1은, 열원측 압축기(21)의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력인 열원측 토출 압력 Pd1을, 이 압력값에 상당하는 포화 온도로 환산한 값이며, 이용측 토출 포화 온도 Tc2는, 이용측 압축기(62a)의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력인 이용측 토출 압력 Pd2를, 이 압력값에 상당하는 포화 온도로 환산한 값이다.

그리고, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 토출 포화 온도 Tc1이 목표 열원측 토출 포화 온도 Tc1s보다 작은 경우에는 열원측 압축기(21)의 회전수(즉, 운전 주파수)를 크게 함으로써 열원측 압축기(21)의 운전 용량이 커지도록 제어하고, 열원측 토출 포화 온도 Tc1이 목표 열원측 토출 포화 온도 Tc1s보다 큰 경우에는 열원측 압축기(21)의 회전수(즉, 운전 주파수)를 작게 함으로써 열원측 압축기(21)의 운전 용량이 작아지도록 제어한다. 또한, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서는, 이용측 토출 포화 온도 Tc2가 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2s보다 작은 경우에는 이용측 압축기(62a)의 회전수(즉, 운전 주파수)를 크게 함으로써 이용측 압축기(62a)의 운전 용량이 커지도록 제어하고, 이용측 토출 포화 온도 Tc2가 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2s보다 큰 경우에는 이용측 압축기(62a)의 회전수(즉, 운전 주파수)를 작게 함으로써 이용측 압축기(62a)의 운전 용량이 작아지도록 제어한다.

이에 의해, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는 제1 이용측 냉매 회로(41a)를 흐르는 열원측 냉매의 압력이 안정되고, 또한, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서는 냉매-물 열교환기(65a)를 흐르는 이용측 냉매의 압력이 안정되기 때문에, 양쪽 냉매 회로(20, 40a)에 있어서의 냉동 사이클의 상태를 안정시킬 수 있어, 안정적으로 고온의 물 매체를 얻을 수 있다.

또한, 이때, 원하는 온도의 물 매체를 얻기 위해서는, 각 목표 토출 포화 온도 Tc1s, Tc2s를 적절하게 설정하는 것이 바람직하다.

따라서, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 우선, 이용측 냉매 회로(41a)에 대해서, 냉매-물 열교환기(65a)의 출구에 있어서의 물 매체의 온도의 목표값인 소정의 목표 물 매체 출구 온도 Twls를 설정해 두고, 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2s를 목표 물 매체 출구 온도 Twls에 의해 가변되는 값으로서 설정하도록 하고 있다. 여기에서는, 예를 들어 목표 물 매체 출구 온도 Twls가 80℃로 설정되는 경우에는 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2s를 85℃로 설정하거나, 또한, 목표 물 매체 출구 온도 Twls가 25℃로 설정되는 경우에는 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2s를 30℃로 설정하거나 하여, 목표 물 매체 출구 온도 Twls가 높은 온도로 설정됨에 따라서 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2s도 높은 온도로 되도록, 또한, 목표 물 매체 출구 온도 Twls보다 조금 높은 온도로 되도록, 30℃ 내지 85℃의 범위 내에서 함수화하여 설정하고 있다. 이에 의해, 목표 물 매체 출구 온도 Twls에 따라서 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2s가 적절하게 설정되기 때문에, 원하는 목표 물 매체 출구 온도 Tws가 얻어지기 쉽고, 또한, 목표 물 매체 출구 온도 Tws가 변경된 경우에도 응답성이 좋은 제어를 행할 수 있다.

또한, 열원측 냉매 회로(20)에 대해서는, 목표 열원측 토출 포화 온도 Tc1s를 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2s, 또는 목표 물 매체 출구 온도 Tws에 의해 가변되는 값으로서 설정하도록 하고 있다. 여기에서는, 예를 들어 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2s 또는 목표 물 매체 출구 온도 Tws가 75℃나 80℃로 설정되는 경우에는 목표 열원측 토출 포화 온도 Tc1s를 35℃ 내지 40℃의 온도 범위로 되도록 설정하거나, 또한 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2s 또는 목표 물 매체 출구 온도 Tws가 30℃나 25℃로 설정되는 경우에는 목표 열원측 토출 포화 온도 Tc1s를 10℃ 내지 15℃의 온도 범위로 되도록 설정하거나 하여, 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2s 또는 목표 물 매체 출구 온도 Tws가 높은 온도로 설정됨에 따라서 목표 열원측 토출 포화 온도 Tc1s도 높은 온도 범위로 되도록, 또한, 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2s 또는 목표 물 매체 출구 온도 Tws보다 낮은 온도 범위로 되도록, 10℃ 내지 40℃의 범위 내에서 함수화하여 설정하고 있다. 또한, 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2s에 대해서는, 목표 물 매체 출구 온도 Tws를 정확하게 얻는다는 목적으로부터, 상술한 바와 같이, 1개의 온도로서 설정되는 것이 바람직하지만, 목표 열원측 토출 포화 온도 Tc1s에 대해서는, 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2 정도의 엄밀한 설정은 필요없고, 오히려 어느 정도의 온도 폭을 허용하는 편이 바람직한 점에서, 상술한 바와 같이, 온도 범위로서 설정되는 편이 바람직하다. 이에 의해, 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2s, 또는 목표 물 매체 출구 온도 Tws에 따라서 목표 열원측 토출 포화 온도 Tc1s가 적절하게 설정되기 때문에, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서의 냉동 사이클의 상태에 따라서 적절하게 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 냉동 사이클을 제어할 수 있다.

또한, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 열원측 냉매 회로(20)를 흐르는 열원측 냉매의 주 감압을 행하는 기구로서 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)를, 그리고, 이용측 냉매 회로(40a)를 흐르는 이용측 냉매의 주 감압을 행하는 기구로서 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a)를 설치하고, 열원측 냉매 회로(20)에 대해서는, 제1 이용측 열교환기(41a)의 출구에 있어서의 열원측 냉매의 과냉각도인 열원측 냉매 과냉각도 SC1이 목표 열원측 냉매 과냉각도 SC1s로 되도록 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도 제어를 행하도록 하고, 그리고, 이용측 냉매 회로(40a)에 대해서는, 냉매-물 열교환기(65a)의 출구에 있어서의 이용측 냉매의 과냉각도인 이용측 냉매 과냉각도 SC2가 목표 이용측 냉매 과냉각도 SC2s로 되도록 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a)의 개방도 제어를 행하도록 하고 있다.

여기서, 열원측 냉매 과냉각도 SC1은, 열원측 토출 포화 온도 Tc1로부터 제1 이용측 냉매 온도 Tsc1을 차감한 값이며, 이용측 냉매 과냉각도 SC2는, 이용측 토출 포화 온도 Tc2로부터 캐스케이드측 냉매 온도 Tsc2를 차감한 값이다.

그리고, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 냉매 과냉각도 SC1이 목표 열원측 냉매 과냉각도 SC1s보다 작은 경우에는 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도를 작게 함으로써 제1 이용측 열교환기(41a)를 흐르는 열원측 냉매의 유량이 작아지도록 제어하고, 열원측 냉매 과냉각도 SC1이 목표 열원측 냉매 과냉각도 SC1s보다 큰 경우에는 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도를 크게 함으로써 제1 이용측 열교환기(41a)를 흐르는 열원측 냉매의 유량이 커지도록 제어한다. 또한, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서는, 이용측 냉매 과냉각도 SC2가 목표 이용측 냉매 과냉각도 SC2s보다 작은 경우에는 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a)의 개방도를 작게 함으로써 냉매-물 열교환기(65a)를 흐르는 이용측 냉매의 유량이 작아지도록 제어하고, 이용측 냉매 과냉각도 SC2가 목표 이용측 냉매 과냉각도 SC2s보다 큰 경우에는 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a)의 개방도를 크게 함으로써 냉매-물 열교환기(65a)를 흐르는 이용측 냉매의 유량이 커지도록 제어한다. 또한, 목표 냉매 과냉각도 SC1s, SC2s는, 제1 이용측 열교환기(41a) 및 냉매-물 열교환기(65a)의 열교환 능력의 설계 조건 등을 고려하여 설정되어 있다.

이에 의해, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는 제1 이용측 냉매 회로(41a)를 흐르는 열원측 냉매의 유량이 안정되고, 또한, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서는 냉매-물 열교환기(65a)를 흐르는 이용측 냉매의 유량이 안정되기 때문에, 제1 이용측 열교환기(41a) 및 냉매-물 열교환기(65a)의 열교환 능력에 적합한 조건에서 운전을 행할 수 있어, 양쪽 냉매 회로(20, 40a)에 있어서의 냉동 사이클의 상태를 안정시키는 데 기여한다.

이와 같이, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 각 냉매 회로(20, 40a)의 토출 포화 온도 제어 및 각 열교환기(41a, 65a) 출구의 과냉각도 제어에 의해, 각 냉매 회로(20, 40a)에 있어서의 냉매의 압력 및 유량이 안정되고, 이에 의해, 양쪽 냉매 회로(20, 40a)에 있어서의 냉동 사이클의 상태를 안정시킬 수 있어, 안정적으로 고온의 물 매체를 얻을 수 있다.

-물 매체 회로를 순환하는 물 매체의 유량 제어-

이어서, 상술한 급탕 운전에 있어서의 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량 제어에 대하여 설명한다.

이 히트 펌프 시스템(1)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 판정하고, 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 판정하고, 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.

-각 회로의 기동 제어-

이어서, 상술한 급탕 운전을 개시할 때의 각 회로(20, 40a, 80a)의 기동 제어에 대하여 도 2를 사용하여 설명한다.

이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 열원측 압축기(21) 및 이용측 압축기(62a)가 정지한 상태로부터 기동하여 급탕 운전을 개시하는 경우에는 우선, 열원측 압축기(21)를 기동한 후에 이용측 압축기(62a)를 기동한다. 보다 구체적으로는, 열원측 압축기(21)를 기동하고(스텝 S1), 그리고, 소정의 이용측 압축기 기동 조건을 만족한다고 판정된 후에(스텝 S2), 이용측 압축기(62a)를 기동한다(스텝 S3).

이에 의해, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매와 이용측 냉매의 열교환이 적극적으로 실시되기 어려워지고, 이에 의해, 열원측 압축기(21)의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력인 열원측 토출 압력 Pd1이 빠르게 상승하고, 또한, 열원측 토출 압력 Pd1과 열원측 압축기(21)의 흡입에 있어서의 열원측 냉매의 압력인 열원측 흡입 압력 Ps1의 압력차인 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 확보되기 쉬워져, 열원측 냉매 회로(20)를 빠르고 또한 안정적으로 기동할 수 있다.

또한, 여기서, 이용측 압축기 기동 조건을 설정하고 있는 것은, 열원측 토출 압력 Pd1이 상승하지 않은 상태인 채나 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 확보되지 않은 상태인 채로, 즉, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 냉동 사이클의 상태가 안정되지 않은 채로, 이용측 압축기(62a)를 기동하는 것을 확실하게 방지하기 위해서이며, 여기에서는, 압축기측 기동 조건으로서, 열원측 토출 압력 Pd1이 소정의 열원측 기동 토출 압력 Pdi1 이상으로 된 것으로 하거나, 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 소정의 열원측 기동 압력차 ΔPi1 이상으로 된 것으로 하고 있다.

이어서, 이용측 압축기(62a)를 기동하지만, 이때, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 크면, 냉매-물 열교환기(65a)를 흐르는 물 매체의 온도가 높아지기 어려워져, 이용측 압축기(62a)가 기동된 직후부터 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서의 이용측 냉매와 물 매체의 열교환이 적극적으로 실시되어 버리고, 이에 의해, 이용측 압축기(62a)의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력인 이용측 토출 압력 Pd2가 빠르게 상승하기 어려워지고, 또한, 이용측 토출 압력 Pd2와 이용측 압축기(62a)의 흡입에 있어서의 이용측 냉매의 압력인 이용측 흡입 압력 Ps2의 압력차인 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 확보되기 어려워져, 이용측 냉매 회로(40a)를 빠르고 또한 안정적으로 기동할 수 없게 될 우려가 있다.

따라서, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 순환 펌프(43a)를 정지한 상태 또는 소유량으로 운전한 상태에서, 이용측 압축기(62a)를 기동하도록 하고 있다(스텝 S3). 보다 구체적으로는, 순환 펌프(43a)를 정지하거나, 또는 순환 펌프 모터(44a)의 회전수(즉, 운전 주파수)를 최소값으로 설정함으로써 순환 펌프(43a)를 소유량으로 운전한 상태로 하고, 이용측 압축기(62a)를 기동한다.

이에 의해, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서의 이용측 냉매와 물 매체의 열교환이 적극적으로 실시되기 어려워져, 이용측 토출 압력 Pd2가 빠르게 상승하기 쉬워지고, 또한, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 확보되기 쉬워지기 때문에, 이용측 냉매 회로(40a)를 빠르고 또한 안정적으로 기동할 수 있다.

이어서, 물 매체 회로(80a)를 흐르는 물 매체의 유량이 커지도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 행하지만(스텝 S5), 이때, 소정의 순환 펌프 유량 증가 조건을 만족한다고 판정될 때까지(스텝 S4), 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 커지도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 행하는 일이 없도록 하고 있다.

여기서, 순환 펌프 유량 증가 조건을 설정하고 있는 것은, 이용측 토출 압력 Pd2가 상승하지 않은 상태인 채나 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 확보되지 않은 상태인 채로, 즉, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서의 냉동 사이클의 상태가 안정되지 않은 채로, 물 매체 회로(80a)를 흐르는 물 매체의 유량이 커지도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어가 행해지는 것(여기서는, 물 매체 출입구 온도차 ΔTw가 목표 물 매체 출입구 온도차 ΔTws로 되도록 순환 펌프(43a)의 운전 용량을 제어하는 물 매체 출입구 온도차 제어가 행해지는 것, 스텝 S5)을 확실하게 방지하기 위해서이며, 여기에서는, 순환 펌프 유량 증가 조건으로서, 이용측 토출 압력 Pd2가 소정의 이용측 기동 토출 압력 Pdi2 이상으로 된 것으로 하거나, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 소정의 이용측 기동 압력차 ΔPi2 이상으로 된 것으로 하고 있다.

<특징>

이 히트 펌프 시스템(1)에는 이하와 같은 특징이 있다.

-A-

이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서, 이용측 냉매 회로(40a)를 순환하는 이용측 냉매가 열원측 냉매 회로(20)를 순환하는 열원측 냉매의 방열에 의해 가열되도록 되어 있고, 이용측 냉매 회로(40a)는, 이 열원측 냉매로부터 얻은 열을 이용하여, 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. 이때, 안정적으로 고온의 물 매체를 얻기 위해서는, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 냉동 사이클 및 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서의 냉동 사이클이 모두 안정되도록 제어하는 것이 바람직하지만, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 양쪽 냉매 회로(20, 40a)의 압축기(21, 62a)를 모두 용량 가변형으로 하고, 각 압축기(21, 62a)의 토출에 있어서의 냉매의 압력에 상당하는 포화 온도(즉, 열원측 토출 포화 온도 Tc1 및 이용측 토출 포화 온도 Tc2)를 각 냉동 사이클의 냉매의 압력의 대표값으로서 사용하여, 각 토출 포화 온도 Tc1, Tc2가 목표 토출 포화 온도 Tc1s, Tc2s로 되도록 각 압축기(21, 62a)의 용량 제어를 행하도록 하고 있기 때문에, 양쪽 냉매 회로(20, 40a)에 있어서의 냉동 사이클의 상태를 안정시킬 수 있고, 이에 의해, 안정적으로 고온의 물 매체를 얻을 수 있다. 게다가, 이 히트 펌프 시스템(1)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. 또한, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 냉매-물 열교환기(65a)의 출구에 있어서의 목표 물 매체 출구 온도 Tws에 따라서 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2가 적절하게 설정되기 때문에, 원하는 목표 물 매체 출구 온도 Tws가 얻어지기 쉽고, 또한, 목표 물 매체 출구 온도 Tws가 변경된 경우에도 응답성이 좋은 제어를 행할 수 있다. 또한, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 목표 이용측 토출 포화 온도 Tc2s, 또는 목표 물 매체 출구 온도 Tws에 따라, 목표 열원측 토출 포화 온도 Tc1s가 적절하게 설정되기 때문에, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서의 냉동 사이클의 상태에 따른 적절한 상태로 되도록 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 냉동 사이클을 제어할 수 있다.

-B-

이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 열원측 압축기(21) 및 이용측 압축기(62a)가 정지한 상태로부터 기동하는 경우에, 열원측 압축기(21)를 기동한 후에 이용측 압축기(62a)를 기동하도록 하고 있기 때문에, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열원측 냉매와 이용측 냉매의 열교환이 적극적으로 실시되기 어려워지고, 이에 의해, 열원측 압축기(21)의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력이 빠르게 상승하고, 또한, 이용측 압축기(62a)의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력인 열원측 토출 압력 Pd1과 열원측 압축기(21)의 흡입에 있어서의 열원측 냉매의 압력의 압력차인 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 확보되기 쉬워져, 열원측 냉매 회로(20)를 빠르고 또한 안정적으로 기동할 수 있다. 게다가, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 열원측 토출 압력 Pd1이 소정의 열원측 기동 토출 압력 Pdi1 이상으로 될 때까지 또는, 열원측 출입구 압력차 ΔP1이 열원측 기동 압력차 ΔPdi1 이상으로 될 때까지 이용측 압축기(62a)를 기동하지 않도록 하고 있기 때문에, 열원측 토출 압력 Pd1이 상승하지 않은 상태인 채이고, 또한, 열원측 출입구 압력차 ΔPdi가 확보되지 않은 상태인 채로, 이용측 압축기(62a)를 기동하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

-C-

이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 이용측 압축기(62a)를 기동하는 경우에, 순환 펌프(43a)를 정지한 상태 또는 소유량으로 운전한 상태에서 이용측 압축기(62a)를 기동하도록 하고 있기 때문에, 냉매-물 열교환기(65a)에 있어서의 이용측 냉매와 물 매체의 열교환이 적극적으로 실시되기 어려워지고, 이에 의해, 이용측 압축기(62a)의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력인 이용측 토출 압력 Pd2가 빠르게 상승하고, 또한, 이용측 토출 압력 Pd2와 이용측 압축기(62a)의 흡입에 있어서의 이용측 냉매의 압력인 이용측 흡입 압력 Pd2의 압력차인 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 확보되기 쉬워져, 이용측 냉매 회로(40a)를 빠르고 또한 안정적으로 기동할 수 있다. 게다가, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 이용측 토출 압력 Pd2가 이용측 기동 토출 압력 Pdi2 이상으로 될 때까지 또는, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 이용측 기동 압력차 ΔPdi2 이상으로 될 때까지 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량을 크게 하지 않도록 하고 있기 때문에, 이용측 토출 압력 Pd2가 상승하지 않은 상태인 채이고, 또한, 이용측 출입구 압력차 ΔPd2가 확보되지 않은 상태인 채로, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량이 커지도록 순환 펌프(43a)의 용량 제어를 행하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

(1) 변형예 1

상술한 히트 펌프 시스템(1)(도 1 참조)과 같은, 양쪽 냉매 회로(20, 40a)의 각 압축기(21, 62a)의 토출에 있어서의 냉매의 압력에 상당하는 포화 온도(즉, 열원측 토출 포화 온도 Tc1 및 이용측 토출 포화 온도 Tc2)가 목표 온도 Tc1s, Tc2s로 되도록 각 압축기(21, 62a)의 용량 제어를 행하는 구성에 있어서, 폭넓은 온도의 물 매체의 공급이 요구되는 경우(예를 들어, 외기 온도 To가 비교적 높은 온도 조건임에도 불구하고, 목표 물 매체 출구 온도 Twls로서 25℃ 등의 낮은 온도의 물 매체의 공급이 요구되는 경우)에는 이용측 압축기(62a)의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력인 이용측 토출 압력 Pd2와 이용측 압축기(62a)의 흡입에 있어서의 이용측 냉매의 압력인 이용측 흡입 압력 Pd2의 압력차인 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 매우 작아져, 이용측 냉매 회로(40a)에 저부하의 운전이 요구되는 것이기 때문에, 이용측 압축기(62a)의 용량 제어만으로는 이용측 냉매 회로(40a)의 냉동 사이클을 완전히 제어하지 못할 우려가 있다. 또한, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 작아지는 것은, 이용측 압축기(62a) 내에 있어서의 냉동기유의 순환을 나쁘게 하여 윤활 부족이 발생하는 원인도 된다.

따라서, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상술한 히트 펌프 시스템(1)(도 1 참조)과 마찬가지로, 각 냉매 회로(20, 40a)의 토출 포화 온도 제어를 행하면서, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 소정의 이용측 저부하 보호 압력차 ΔP2s 이하로 된 경우에는(스텝 S11), 제1 이용측 열교환기(41a)를 흐르는 열원측 냉매의 유량을 가변하는 것이 가능한 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도를 작게 하는 제어인 이용측 저부하 운전 제어를 행한다(스텝 S11). 또한, 이용측 저부하 보호 압력차 ΔP2s는, 제1 이용측 열교환기(41a)의 열교환 능력의 설계 조건이나 이용측 압축기(62a)의 윤활 구조의 설계 조건 등을 고려하여 설정되어 있다.

이에 의해, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 매우 작아지는 경우에도, 제1 이용측 열교환기(41a)에 유입하는 열원측 냉매의 유량을 작게 하여, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열교환 능력을 억제하여, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 커지도록 하여, 이용측 냉매 회로(40a)가 저부하 조건에서도 용이하게 운전할 수 있게 되기 때문에, 폭넓은 온도의 물 매체를 공급하는 요구에 대응할 수 있다.

여기서, 상술한 히트 펌프 시스템(1)(도 1 참조)과 마찬가지로, 제1 이용측 유량 조절 밸브(41a)의 제어로서, 제1 이용측 열교환기(41a) 출구의 과냉각도 제어를 채용하고 있는 경우에는 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 이용측 저부하 보호 압력차 ΔP2s보다 큰 경우에는(스텝 S11), 이 제1 이용측 열교환기(41a) 출구의 과냉각도 제어에 있어서의 목표 열원측 냉매 과냉각도 SC1s의 값을 유지함으로써, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도를 작게 하는 제어를 행하지 않도록 하여, 제1 이용측 열교환기(41a)의 열교환 능력에 적합한 조건에서 운전을 행할 수 있다. 그리고, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 이용측 저부하 보호 압력차 ΔP2s 이하로 된 경우에는(스텝 S11), 제1 이용측 열교환기(41a) 출구의 과냉각도 제어에 있어서의 목표 열원측 냉매 과냉각도 SC1s의 값을 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 이용측 저부하 보호 압력차 ΔP2s보다 큰 경우에 있어서의 값보다 큰 값으로 함으로써, 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도를 작게 하는 제어를 행하도록 하여, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열교환 능력을 억제하여, 이용측 냉매 회로(40a)를 저부하 조건에서 운전할 수 있어, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 이용측 저부하 제어 압력차 ΔP2s 이하인지의 여부와 상관없이 열원측 냉매 과냉각도 SC1을 목표 열원측 냉매 과냉각도 SC1s로 하는 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a)의 개방도 제어를 채용할 수 있다.

(2) 변형예 2

상술한 히트 펌프 시스템(1)(도 1 참조)에 있어서, 도 4에 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 제1 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 냉매 회로(40a)에 더 설치하도록 해도 좋다.

여기서, 제1 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, 제1 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 제1 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 4의 제1 이용측 전환 기구(64a)의 파선을 참조)시키는 전환을 행하는 것이 가능하다. 또한, 제1 이용측 전환 기구(64a)는, 사방 전환 밸브에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 복수의 전자기 밸브를 조합하거나 함으로써, 상술한 바와 같은 이용측 냉매의 흐름의 방향을 전환하는 기능을 갖도록 구성한 것이어도 좋다.

이와 같은 구성을 갖는 히트 펌프 시스템(1)에서는, 급탕 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 기능시킴과 함께, 제1 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 5를 사용하여 설명한다.

우선, 소정의 제상 운전 개시 조건을 만족하는지의 여부(즉, 열원측 열교환기(24)의 제상이 필요한지의 여부)의 판정을 행한다(스텝 S21). 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 만족하고 있다고 판정된 경우에는 이하의 제상 운전을 개시한다(스텝 S22).

제상 운전을 개시할 때에는, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태(도 4의 열원측 전환 기구(23)가 실선으로 나타내어진 상태)로 전환되고, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서는, 제1 이용측 전환 기구(64a)가 이용측 증발 운전 상태(도 4의 제1 이용측 전환 기구(64a)가 파선으로 나타내어진 상태)로 전환되고, 흡입 복귀 팽창 밸브(26a)가 폐지된 상태로 된다.

여기서, 이러한 열원측 전환 기구(23)를 열원측 방열 운전 상태로 하고, 또한, 제1 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 증발 운전 상태로 전환하는 조작을 행하면, 각 냉매 회로(20, 40a) 내의 냉매가 균압되어, 이러한 각 냉매 회로(20, 40a) 내의 냉매의 균압 시의 소리(즉, 균압음)가 발생하지만, 이러한 균압음이 과대해지지 않도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 제상 운전을 개시할 때에, 열원측 전환 기구(23)를 열원측 방열 운전 상태로 한 후에, 제1 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 증발 운전 상태로 하도록 하고, 양쪽 냉매 회로(20, 40a) 내의 냉매가 동시에 균압되는 일이 없도록 하고 있다. 이에 의해, 제상 운전을 행하는 경우의 균압음이 과대해지지 않도록 할 수 있다.

또한, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 제1 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 증발 운전 상태로 할 때에, 이용측 압축기(62a)를 정지한 상태로 하고, 제1 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 증발 운전 상태로 하도록 하고 있기 때문에, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서의 균압음이 커지지 않도록 할 수 있다.

또한, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 이용측 압축기(62a)를 정지한 상태로 할 때에, 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a)가 개방 상태인 채로(보다 구체적으로는, 완전 개방 상태로 해서), 이용측 압축기(62a)를 정지시키도록 하고 있기 때문에, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서의 균압을 빠르게 행할 수 있다.

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, 제1 이용 유닛(4a)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 가스 냉매관(54a)을 통하여, 제1 이용 유닛(4a)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진다.

제1 이용 유닛(4a)으로부터 가스 냉매 연락관(14)에 보내어진 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 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 제1 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, 제1 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 기능시킴과 함께, 제1 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 S23). 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 만족하고 있다고 판정된 경우에는 제상 운전을 종료하고, 급탕 운전 모드로 복귀시키는 처리를 행한다(스텝 S24).

이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(1)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, 제1 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, 제상 운전을 행하는 경우의 이용측 냉매 회로(40a)의 균압음이 과대해지지 않도록 하고, 또한, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서의 균압을 빠르게 행할 수 있다.

(3) 변형예 3

상술한 히트 펌프 시스템(1)(도 1 및 도 4 참조)에서는, 열원 유닛(2)에 1개의 제1 이용 유닛(4a)이 냉매 연락관(13, 14)을 통하여 접속되어 있지만, 도 6에 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(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.

이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(1)에서는, 물 매체의 가열이 필요한 복수의 장소나 용도에 대응할 수 있다.

(제2 실시 형태)

상술한 제1 실시 형태 및 그 변형예에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)(도 1, 도 4 및 도 6 참조)에 있어서, 급탕 운전뿐만 아니라, 실내의 난방을 행할 수 있는 것이 바람직하다.

따라서, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 상술한 제1 실시 형태에 관한 히트 펌프 시스템(1)(도 1 참조)의 구성에 있어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 열원측 냉매의 방열기로서 기능함으로써 공기 매체를 가열하는 것이 가능한 제2 이용측 열교환기(101a)를, 열원측 냉매 회로(20)에 더 설치하도록 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, 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(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 2.8MPa 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), 제1 이용 유닛(4a), 저탕 유닛(8a), 온수 난방 유닛(9a), 액냉매 연락관(13), 가스 냉매 연락관(14) 및 물 매체 연락관(15a, 16a)의 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략하고, 제2 이용 유닛(10a)의 구성에 대해서만 설명을 행한다.

-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.

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 모드가 있다.

이하, 히트 펌프 시스템(200)의 4개의 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 전환되고, 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 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, 제1 이용 유닛(4a)에 보내어진다. 제1 이용 유닛(4a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 가스 냉매관(54a)을 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 7의 열원측 전환 기구(23)가 실선으로 나타내어진 상태)로 전환되고, 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 7의 열원측 전환 기구(23)가 파선으로 나타내어진 상태)로 전환되고, 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 7의 열원측 전환 기구(23)가 파선으로 나타내어진 상태)로 전환되고, 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, 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, 제1 이용 유닛(4a) 및 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.

제1 이용 유닛(4a)에 보내어진 고압의 열원측 냉매는, 제1 이용측 가스 냉매관(54a)을 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.

여기서, 급탕 운전용의 제1 이용 유닛(4a)과 냉난방 운전용의 제2 이용 유닛(10a)이 열원 유닛(2)에 접속된 히트 펌프 시스템(200)의 구성에 있어서도, 제1 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)(도 1 참조)과 마찬가지로, 각 냉매 회로(20, 40a)의 토출 포화 온도 제어, 각 열교환기(41a, 65a) 출구의 과냉각도 제어, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량 제어 및 각 회로(20, 40a, 80a)의 기동 제어가 행해진다.

그러나, 이들 제어 중에서 열원측 냉매 회로(20)의 토출 포화 온도 제어에 대해서는, 제2 이용측 열교환기(101a)가 접속되어 있고, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 난방 운전이나 급탕 난방 운전을 행하는 점에서, 공기 매체의 가열에 적합한 열원측 토출 포화 온도 Tc1을 갖는 열원측 냉매를 제2 이용측 열교환기(101a)에 공급할 필요가 있다.

따라서, 이 히트 펌프 시스템(200)에 있어서의 열원측 냉매 회로(20)의 토출 포화 온도 제어에서는, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하는 경우(여기서는, 난방 운전 모드나 급탕 난방 운전 모드)에는 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하지 않는 경우(여기서는, 급탕 운전 모드나 냉방 운전 모드)보다 목표 열원측 토출 포화 온도 Tc1s를 크게 하도록 하고 있다. 보다 구체적으로는, 제1 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)(즉, 이 히트 펌프 시스템(200)에 있어서, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하지 않는 경우에 대응)에서는, 목표 열원측 토출 포화 온도 Tc1s의 온도 범위를 10℃ 내지 40℃의 온도 범위로 되도록 제어하고 있던 바, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하지 않는 경우(여기서는, 급탕 운전 모드나 냉방 운전 모드)에는, 제1 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)과 마찬가지로, 목표 열원측 토출 포화 온도 Tc1s의 온도 범위를 10℃ 내지 40℃의 온도 범위로 되도록 제어하고, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하는 경우(여기서는, 난방 운전 모드나 급탕 난방 운전 모드)에는, 목표 열원측 토출 포화 온도 Tc1s의 온도 범위를 10℃ 내지 40℃라는 온도 범위보다 큰, 40℃ 내지 50℃의 온도 범위로 되도록 제어하고 있다.

이에 의해, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하지 않는 경우에는 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 냉동 사이클이 가능한 한 낮은 압력에서 행해지도록 하여, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 운전 효율을 높이도록 하고, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하는 경우에는 제2 이용측 열교환기(101a)에 공기 매체의 가열에 적합한 포화 온도의 열원측 냉매를 공급할 수 있다.

<특징>

이 히트 펌프 시스템(200)에는 이하와 같은 특징이 있다.

-A-

이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 제1 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있음과 함께, 제2 이용측 열교환기(101a)를 갖는 제2 이용 유닛(10a)이 설치되어 있고, 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서의 열원측 냉매의 방열에 의해 공기 매체를 가열하는 운전(여기서는, 난방 운전)이나 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서의 열원측 냉매의 증발에 의해 공기 매체를 냉각하는 운전(여기서는, 냉방 운전)을 행할 수 있게 되어 있기 때문에, 제1 이용측 열교환기(41a) 및 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서 가열된 물 매체를 급탕에 사용할 뿐만 아니라, 제2 이용 열교환기(101a)에 있어서 가열된 공기 매체를 실내의 난방에 사용할 수 있다.

-B-

이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 열원측 냉매 회로(20)의 토출 포화 온도 제어에 있어서, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하는 경우(여기서는, 난방 운전 모드나 급탕 난방 운전 모드)에는 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하지 않는 경우(여기서는, 급탕 운전 모드나 냉방 운전 모드)보다 목표 열원측 토출 포화 온도 Tc1s를 크게 하도록 하고 있기 때문에, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하지 않는 경우에는 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 냉동 사이클이 가능한 한 낮은 압력에서 행해지도록 하여, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 운전 효율을 높이도록 하고, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하는 경우에는 제2 이용측 열교환기(101a)에 공기 매체의 가열에 적합한 포화 온도의 열원측 냉매를 공급할 수 있다.

(1) 변형예 1

상술한 히트 펌프 시스템(200)(도 7 참조)과 같은, 급탕 운전용의 제1 이용 유닛(4a)과 냉난방 운전용의 제2 이용 유닛(10a)이 열원 유닛(2)에 접속된 구성에 있어서도, 제1 실시 형태의 변형예 1에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)(도 1 참조)과 마찬가지로, 폭넓은 온도의 물 매체의 공급이 요구되는 경우에는 이용측 압축기(62a)의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력인 이용측 토출 압력 Pd2와 이용측 압축기(62a)의 흡입에 있어서의 이용측 냉매의 압력인 이용측 흡입 압력 Pd2의 압력차인 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 매우 작아져, 이용측 냉매 회로(40a)에 저부하의 운전이 요구되는 것이기 때문에, 이용측 압축기(62a)의 용량 제어만으로는 이용측 냉매 회로(40a)의 냉동 사이클을 완전히 제어하지 못할 우려가 있고, 또한, 이용측 압축기(62a) 내에 있어서의 냉동기유의 순환을 나쁘게 하여 윤활 부족이 발생하는 원인도 된다.

따라서, 이 히트 펌프 시스템(200)에 있어서도, 제1 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)(도 1 참조)과 같은 이용측 저부하 운전 제어(도 3 참조)를 행하도록 하고 있다.

이에 의해, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 매우 작아지는 경우에도, 제1 이용측 열교환기(41a)에 유입하는 열원측 냉매의 유량을 작게 하여, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열교환 능력을 억제하여, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 커지도록 하여, 이용측 냉매 회로(40a)가 저부하 조건에서도 용이하게 운전할 수 있게 되기 때문에, 폭넓은 온도의 물 매체를 공급하는 요구에 대응할 수 있다.

(2) 변형예 2

상술한 히트 펌프 시스템(200)(도 7 참조)과 같은, 급탕 운전용의 제1 이용 유닛(4a)과 냉난방 운전용의 제2 이용 유닛(10a)이 열원 유닛(2)에 접속된 구성에 있어서도, 제1 실시 형태의 변형예 2에 있어서의 히트 펌프 시스템(1)(도 4 참조)과 마찬가지로, 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 제1 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 냉매 회로(40a)에 더 설치하도록 해도 좋다.

이와 같은 구성을 갖는 히트 펌프 시스템(200)에서는, 급탕 운전 모드, 난방 운전 모드나 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(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 5를 사용하여 설명한다.

우선, 소정의 제상 운전 개시 조건을 만족하는지의 여부(즉, 열원측 열교환기(24)의 제상이 필요한지의 여부)의 판정을 행한다(스텝 S21). 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 만족하고 있다고 판정된 경우에는 이하의 제상 운전을 개시한다(스텝 S22).

제상 운전을 개시할 때에는, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태(도 8의 열원측 전환 기구(23)가 실선으로 나타내어진 상태)로 전환되고, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서는, 제1 이용측 전환 기구(64a)가 이용측 증발 운전 상태(도 8의 제1 이용측 전환 기구(64a)가 파선으로 나타내어진 상태)로 전환되고, 흡입 복귀 팽창 밸브(26a)가 폐지된 상태로 된다.

여기서, 이러한 열원측 전환 기구(23)를 열원측 방열 운전 상태로 하고, 또한, 제1 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 증발 운전 상태로 전환하는 조작을 행하면, 각 냉매 회로(20, 40a) 내의 냉매가 균압되어, 이러한 각 냉매 회로(20, 40a) 내의 냉매의 균압 시의 소리(즉, 균압음)가 발생하지만, 이러한 균압음이 과대해지지 않도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 제상 운전을 개시할 때에, 열원측 전환 기구(23)를 열원측 방열 운전 상태로 한 후에, 제1 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 증발 운전 상태로 하도록 하고, 양쪽 냉매 회로(20, 40a) 내의 냉매가 동시에 균압되는 일이 없도록 하고 있다. 이에 의해, 제상 운전을 행하는 경우의 균압음이 과대해지지 않도록 할 수 있다.

또한, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 제1 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 증발 운전 상태로 할 때에, 이용측 압축기(62a)를 정지한 상태로 하고, 제1 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 증발 운전 상태로 하도록 하고 있기 때문에, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서의 균압음이 커지지 않도록 할 수 있다.

또한, 이 히트 펌프 시스템(200)에서는, 이용측 압축기(62a)를 정지한 상태로 할 때에, 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a)가 개방 상태인 채로(보다 구체적으로는, 완전 개방 상태로 해서), 이용측 압축기(62a)를 정지시키도록 하고 있기 때문에, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서의 균압을 빠르게 행할 수 있다.

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 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 제1 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, 제1 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, 제1 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 S23). 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 만족하고 있다고 판정된 경우에는 제상 운전을 종료하고, 급탕 운전 모드로 복귀시키는 처리를 행한다(스텝 S24).

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, 제1 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

상술한 히트 펌프 시스템(200)(도 7 및 도 8 참조)에서는, 열원 유닛(2)에 1개의 제1 이용 유닛(4a)과 1개의 제2 이용 유닛(10a)이 냉매 연락관(13, 14)을 통하여 접속되어 있지만, 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(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(200)에서는, 물 매체의 가열이 필요한 복수의 장소나 용도에 대응할 수 있고, 또한, 공기 매체의 냉각이 필요한 복수의 장소나 용도에 대응할 수 있다.

(4) 변형예 4

상술한 히트 펌프 시스템(200)(도 7 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.

(제3 실시 형태)

상술한 제2 실시 형태 및 그 변형예에 있어서의 히트 펌프 시스템(200)(도 7 내지 도 12 참조)에 있어서는, 제1 이용 유닛(4a)의 급탕 운전을 행함과 함께 제2 이용 유닛(10a)의 냉방 운전을 행할 수 없기 때문에, 이러한 급탕 냉방 운전을 행할 수 있으면, 하기 등의 냉방 운전이 행해지고 있는 운전 상태에서, 급탕 운전을 행할 수 있게 되기 때문에, 바람직하다.

따라서, 이 히트 펌프 시스템(300)에서는, 상술한 제2 실시 형태에 관한 히트 펌프 시스템(200)(도 7 참조)의 구성에 있어서, 도 13에 도시된 바와 같이, 제2 이용측 열교환기(101a)를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시킴으로써 공기 매체를 냉각함과 함께, 제1 이용측 열교환기(41a)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시킴으로써 물 매체를 가열하는 운전인 급탕 냉방 운전을 행할 수 있도록 하고 있다. 이하, 이 히트 펌프 시스템(300)의 구성에 대하여 설명한다.

<구성>

-전체-

도 13은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 히트 펌프 시스템(300)의 개략 구성도이다. 히트 펌프 시스템(300)은, 증기 압축식의 히트 펌프 사이클을 이용하여 물 매체를 가열하는 운전 등을 행하는 것이 가능한 장치이다.

히트 펌프 시스템(300)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 2.8MPa 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, 제2 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(200)(도 7 참조)과 마찬가지의 구성을 갖는 제2 이용 유닛(10a), 저탕 유닛(8a), 온수 난방 유닛(9a), 액냉매 연락관(13), 가스 냉매 연락관(14) 및 물 매체 연락관(15a, 16a)의 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략하고, 열원 유닛(2), 토출 냉매 연락관(12) 및 제1 이용 유닛(4a)의 구성에 대해서만 설명을 행한다.

-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.

여기서, 토출측 폐쇄 밸브(31)는, 열원측 압축기(21)의 토출과 열원측 전환 기구(23)를 접속하는 열원측 토출관(21b)으로부터 분기된 열원측 토출 분기관(21d)과 가스 냉매 연락관(14)의 접속부에 설치된 밸브이다.

또한, 열원 유닛(2)은, 토출측 폐쇄 밸브(31) 및 열원측 토출 분기관(21d)을 갖는 점을 제외한 구성에 대해서는, 제2 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(200)(도 7 참조)과 마찬가지이기 때문에, 여기서는, 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

-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.

-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.

여기서, 제1 이용측 열교환기(41a)에는 그 열원측 냉매가 흐르는 유로의 가스측에, 제2 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(200)(도 7 참조)과 같은 가스 냉매 연락관(14)에 접속된 제1 이용측 가스 냉매관(54a) 대신에, 토출 냉매 연락관(12)이 접속된 제1 이용측 토출 냉매관(46a)이 접속되어 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.

또한, 이용 유닛(4a)은, 제1 이용측 가스 냉매관(54a) 대신에, 제1 이용측 토출 냉매관(46a)이 접속되어 있는 점을 제외한 구성에 대해서는, 제2 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(200)(도 7 참조)과 마찬가지이기 때문에, 여기서는, 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

또한, 히트 펌프 시스템(300)에는 이하의 운전이나 각종 제어를 행하는 제어부(도시하지 않음)가 설치되어 있다.

<동작>

이어서, 히트 펌프 시스템(300)의 동작에 대하여 설명한다.

히트 펌프 시스템(300)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(300)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 13의 열원측 전환 기구(23)가 파선으로 나타내어진 상태)로 전환되고, 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 13의 열원측 전환 기구(23)가 실선으로 나타내어진 상태)로 전환되고, 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 13의 열원측 전환 기구(23)가 파선으로 나타내어진 상태)로 전환되고, 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 13의 열원측 전환 기구(23)가 파선으로 나타내어진 상태)로 전환되고, 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 13의 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.

여기서, 급탕 운전용의 제1 이용 유닛(4a)과 냉난방 운전용의 제2 이용 유닛(10a)이 급탕 냉방 운전이 가능하게 되도록 열원 유닛(2)에 접속된 히트 펌프 시스템(300)의 구성에 있어서도, 제2 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(200)(도 7 참조)과 마찬가지로, 각 냉매 회로(20, 40a)의 토출 포화 온도 제어, 각 열교환기(41a, 65a) 출구의 과냉각도 제어, 물 매체 회로(80a)를 순환하는 물 매체의 유량 제어 및 각 회로(20, 40a, 80a)의 기동 제어가 행해진다.

이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(300)에서는, 제2 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(200)과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 제1 이용측 열교환기(41a) 및 이용측 냉매 회로(40a)에 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 있도록 되어 있기 때문에, 예를 들어 제1 이용측 열교환기(41a) 및 이용측 냉매 회로(40a)에 의해 가열된 물 매체를 급탕에 사용함과 함께 제2 이용측 열교환기(101a)에 있어서 냉각된 공기 매체를 실내의 냉방에 사용하거나 하여, 물 매체를 가열함으로써 열원측 냉매가 얻은 냉각 열을 유효하게 이용할 수 있고, 이에 의해, 에너지 절약화를 도모할 수 있다.

(1) 변형예 1

상술한 히트 펌프 시스템(300)(도 13 참조)과 같은, 급탕 운전용의 제1 이용 유닛(4a)과 냉난방 운전용의 제2 이용 유닛(10a)이 급탕 냉방 운전이 가능하게 되도록 열원 유닛(2)에 접속된 구성에 있어서도, 제2 실시 형태의 변형예 1에 있어서의 히트 펌프 시스템(200)(도 7 참조)과 마찬가지로, 폭넓은 온도의 물 매체의 공급이 요구되는 경우에는 이용측 압축기(62a)의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력인 이용측 토출 압력 Pd2와 이용측 압축기(62a)의 흡입에 있어서의 이용측 냉매의 압력인 이용측 흡입 압력 Pd2의 압력차인 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 매우 작아져, 이용측 냉매 회로(40a)에 저부하의 운전이 요구되는 것이기 때문에, 이용측 압축기(62a)의 용량 제어만으로는 이용측 냉매 회로(40a)의 냉동 사이클을 완전히 제어하지 못할 우려가 있고, 또한, 이용측 압축기(62a) 내에 있어서의 냉동기유의 순환을 나쁘게 하여 윤활 부족이 발생하는 원인도 된다.

따라서, 이 히트 펌프 시스템(300)에 있어서도, 제2 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(200)(도 7 참조)과 같은 이용측 저부하 운전 제어(도 3 참조)를 행하도록 하고 있다.

이에 의해, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 매우 작아지는 경우에도, 제1 이용측 열교환기(41a)에 유입하는 열원측 냉매의 유량을 작게 하여, 제1 이용측 열교환기(41a)에 있어서의 열교환 능력을 억제하여, 이용측 출입구 압력차 ΔP2가 커지도록 하여, 이용측 냉매 회로(40a)가 저부하 조건에서도 용이하게 운전할 수 있게 되기 때문에, 폭넓은 온도의 물 매체를 공급하는 요구에 대응할 수 있다.

(2) 변형예 2

상술한 히트 펌프 시스템(300)(도 13 참조)에 있어서, 도 14에 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 제1 이용측 전환 기구(64a)(제2 실시 형태에 있어서의 히트 펌프 시스템(200)에 설치된 제1 이용측 전환 기구(64a)와 마찬가지)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 제2 이용측 전환 기구(53a)를 더 설치하도록 해도 좋다.

여기서, 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. 제2 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, 제2 이용측 전환 기구(53a)는, 삼방 밸브 등으로 구성해도 좋다.

이와 같은 구성을 갖는 히트 펌프 시스템(300)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(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 5를 사용하여 설명한다.

우선, 소정의 제상 운전 개시 조건을 만족하는지의 여부(즉, 열원측 열교환기(24)의 제상이 필요한지의 여부)의 판정을 행한다(스텝 S21). 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 만족하고 있다고 판정된 경우에는 이하의 제상 운전을 개시한다(스텝 S22).

제상 운전을 개시할 때에는, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서는, 열원측 전환 기구(23)가 열원측 방열 운전 상태(도 14의 열원측 전환 기구(23)가 실선으로 나타내어진 상태)로 전환되고, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서는, 제1 이용측 전환 기구(64a)가 이용측 증발 운전 상태(도 14의 제1 이용측 전환 기구(64a)가 파선으로 나타내어진 상태)로 전환되고, 제2 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 전환되고, 흡입 복귀 팽창 밸브(26a)가 폐지된 상태로 된다.

여기서, 이러한 열원측 전환 기구(23)를 열원측 방열 운전 상태로 하고, 또한, 제1 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 증발 운전 상태로 전환하는 조작을 행하면, 각 냉매 회로(20, 40a) 내의 냉매가 균압되어, 이러한 각 냉매 회로(20, 40a) 내의 냉매의 균압 시의 소리(즉, 균압음)가 발생하지만, 이러한 균압음이 과대해지지 않도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 이 히트 펌프 시스템(300)에서는, 제상 운전을 개시할 때에, 열원측 전환 기구(23)를 열원측 방열 운전 상태로 한 후에, 제1 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 증발 운전 상태로 하도록 하고, 양쪽 냉매 회로(20, 40a) 내의 냉매가 동시에 균압되는 일이 없도록 하고 있다. 이에 의해, 제상 운전을 행하는 경우의 균압음이 과대해지지 않도록 할 수 있다.

또한, 이 히트 펌프 시스템(300)에서는, 제1 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 증발 운전 상태로 할 때에, 이용측 압축기(62a)를 정지한 상태로 하고, 제1 이용측 전환 기구(64a)를 이용측 증발 운전 상태로 하도록 하고 있기 때문에, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서의 균압음이 커지지 않도록 할 수 있다.

또한, 이 히트 펌프 시스템(300)에서는, 이용측 압축기(62a)를 정지한 상태로 할 때에, 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a)가 개방 상태인 채로(보다 구체적으로는, 완전 개방 상태로 해서), 이용측 압축기(62a)를 정지시키도록 하고 있기 때문에, 이용측 냉매 회로(40a)에 있어서의 균압을 빠르게 행할 수 있다.

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 열교환기(41a)에 있어서 증발한 저압의 열원측 냉매는, 제2 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 제1 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, 제1 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, 제1 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 S23). 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 만족하고 있다고 판정된 경우에는 제상 운전을 종료하고, 급탕 운전 모드로 복귀시키는 처리를 행한다(스텝 S24).

이에 의해, 이 히트 펌프 시스템(300)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, 제1 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(300)(도 14 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 제2 이용측 전환 기구(53a)를 구비한 구성에서는, 제1 이용 유닛(4a)의 운전을 정지하여 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 저류하여, 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족(즉, 냉매 순환량 부족)할 우려가 있다.

따라서, 이 히트 펌프 시스템(300)에서는, 도 15에 도시된 바와 같이, 제2 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 타단부가, 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(300)에서는, 열원측 냉매가 토출 냉매 연락관(12)에 저류하기 어려워지기 때문에, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 냉매 순환량 부족의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 변형예 2에 있어서의 히트 펌프 시스템(300)(도 14 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 제2 제2 이용측 전환 기구(53a)를 구비한 구성에서는, 제1 이용 유닛(4a)의 운전을 정지하여 제2 이용 유닛(10a)의 운전(냉방 운전이나 난방 운전)을 행하는 경우에, 제1 이용측 열교환기(41a)에 열원측 냉매가 저류하여, 열원측 압축기(21)에 흡입되는 열원측 냉매의 유량이 부족(즉, 냉매 순환량 부족)할 우려가 있다.

따라서, 이 히트 펌프 시스템(300)에서는, 도 15에 도시된 바와 같이, 제2 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 타단부가, 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(300)에서는, 열원측 냉매가 제1 이용측 열교환기(41a)에 저류하기 어려워지기 때문에, 열원측 냉매 회로(20)에 있어서의 냉매 순환량 부족의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 변형예에 있어서의 히트 펌프 시스템(300)(도 14 참조)에서는, 제1 이용측 토출 개폐 밸브(55a) 및 제1 이용측 가스 개폐 밸브(56a)에 의해 제2 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(300)에서는, 도 15에 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 제2 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(300)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.

(4) 변형예 4

상술한 히트 펌프 시스템(300)(도 13 내지 도 15 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 16 내지 도 18에 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(13, 14)을 통하여 서로가 병렬로 접속되도록 하거나, 및／또는 복수(여기서는, 2개)의 제2 이용 유닛(10a, 10b)을, 냉매 연락관(12, 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, 이들의 히트 펌프 시스템(300)에서는, 물 매체의 가열이 필요한 복수의 장소나 용도에 대응할 수 있고, 또한, 공기 매체의 냉각이 필요한 복수의 장소나 용도에 대응할 수 있다.

(5) 변형예 5

상술한 히트 펌프 시스템(300)(도 13 내지 도 18 참조)에서는, 제2 이용 유닛(10a, 10b) 내에 제2 이용측 유량 조절 밸브(102a, 102b)가 설치되어 있지만, 도 19에 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>

제2, 제3 실시 형태 및 그들의 변형예에 관한 히트 펌프 시스템(200, 300)에 있어서, 제2 이용 유닛(10a, 10b)이 실내의 냉난방에 사용되는 이용 유닛이 아니라, 냉장이나 냉동 등의 냉난방과는 다른 용도로 사용되는 것이어도 좋다.

<B>

제3 실시 형태 및 그 변형예에 관한 히트 펌프 시스템(300)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 내지 제3 실시 형태 및 그 변형예에 관한 히트 펌프 시스템(1, 200, 300)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 시스템에 있어서, 고온의 물 매체를 얻을 수 있게 된다.

1, 200, 300: 히트 펌프 시스템
2: 열원 유닛
4a, 4b: 제1 이용 유닛
10a, 10b: 제2 이용 유닛
20: 열원측 냉매 회로
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
62a, 62b: 이용측 압축기
64a, 64b: 제1 이용측 전환 기구
65a, 65b: 냉매-물 열교환기
66a, 66b: 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브
80a, 80b: 물 매체 회로
101a, 101b: 제2 이용측 열교환기

Claims (21)

1. 열원측 냉매를 압축하는 용량 가변형의 열원측 압축기(21)와, 열원측 냉매의 방열기로서 기능하는 것이 가능한 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)와, 열원측 냉매의 증발기로서 기능하는 것이 가능한 열원측 열교환기(24)를 갖는 열원측 냉매 회로(20)와,
   이용측 냉매를 압축하는 용량 가변형의 이용측 압축기(62a, 62b)와, 이용측 냉매의 방열기로서 기능하여 물 매체를 가열하는 것이 가능한 냉매-물 열교환기(65a, 65b)와, 열원측 냉매의 방열에 의해 이용측 냉매의 증발기로서 기능하는 것이 가능한 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)를 갖는 이용측 냉매 회로(40a, 40b)를 구비하고,
   상기 열원측 압축기의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력에 상당하는 포화 온도인 열원측 토출 포화 온도가 소정의 목표 열원측 토출 포화 온도로 되도록 상기 열원측 압축기의 용량 제어를 행하고,
   상기 이용측 압축기의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력에 상당하는 포화 온도인 이용측 토출 포화 온도가 소정의 목표 이용측 토출 포화 온도로 되도록 상기 이용측 압축기의 용량 제어를 행하는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
2. 제1항에 있어서, 상기 목표 이용측 토출 포화 온도는, 상기 냉매-물 열교환기(65a, 65b)의 출구에 있어서의 물 매체의 온도의 목표값인 소정의 목표 물 매체 출구 온도에 따라 가변되는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 목표 열원측 토출 포화 온도는, 상기 목표 이용측 토출 포화 온도, 또는 상기 목표 물 매체 출구 온도에 따라 가변되는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열원측 냉매 회로(20)는, 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)를 흐르는 열원측 냉매의 유량을 가변하는 것이 가능한 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a, 42b)를 더 갖고 있으며,
   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 저부하 제어 압력차 이하인 경우에는 상기 제1 이용측 유량 조절 밸브의 개방도를 작게 하는 제어를 행하는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
5. 제4항에 있어서, 상기 이용측 출입구 압력차가 상기 이용측 저부하 제어 압력차보다 큰 경우에는 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)의 출구에 있어서의 열원측 냉매의 과냉각도인 열원측 냉매 과냉각도가 소정의 목표 열원측 냉매 과냉각도로 되도록 상기 제1 이용측 유량 조절 밸브(42a, 42b)의 개방도 제어를 행하는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
6. 제5항에 있어서, 상기 이용측 출입구 압력차가 상기 이용측 저부하 제어 압력차 이하인 경우에는 상기 목표 열원측 냉매 과냉각도를 크게 하는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열원측 냉매 회로(20)는, 상기 열원측 열교환기(24)를 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 더 갖고 있으며,
   상기 이용측 냉매 회로(40a, 40b)는, 상기 냉매-물 열교환기(65a, 65b)를 이용측 냉매의 방열기로서 기능시킴과 함께 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)를 이용측 냉매의 증발기로서 기능시키는 이용측 방열 운전 상태와 상기 냉매-물 열교환기를 이용측 냉매의 증발기로서 기능시킴과 함께 상기 제1 이용측 열교환기를 이용측 냉매의 방열기로서 기능시키는 이용측 증발 운전 상태를 전환하는 것이 가능한 이용측 전환 기구(64a, 64b)를 더 갖고 있는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
8. 제7항에 있어서, 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 기능시킴과 함께, 상기 이용측 전환 기구(64a, 64b)를 상기 이용측 증발 운전 상태로 함으로써 상기 냉매-물 열교환기(65a, 65b)를 이용측 냉매의 증발기로서 기능시키고, 또한, 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)를 이용측 냉매의 방열기로서 기능시키는 제상 운전을 행하는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
9. 제8항에 있어서, 상기 제상 운전을 행하는 경우에는 상기 열원측 전환 기구(23)를 상기 열원측 방열 운전 상태로 한 후에, 상기 이용측 전환 기구(64a, 64b)를 상기 이용측 증발 운전 상태로 하는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
10. 제9항에 있어서, 상기 제상 운전을 행하는 경우에는 상기 이용측 압축기(62a, 62b)를 정지한 상태로 하고, 상기 이용측 전환 기구(64a, 64b)를 상기 이용측 증발 운전 상태로 하는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
11. 제10항에 있어서, 상기 이용측 냉매 회로(40a, 40b)는, 상기 냉매-물 열교환기(65a, 65b)를 흐르는 이용측 냉매의 유량을 가변하는 것이 가능한 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브(66a, 66b)를 더 갖고 있으며,
    상기 제상 운전을 행하는 경우에는 상기 냉매-물 열교환측 유량 조절 밸브가 개방 상태인 채로 상기 이용측 압축기(62a, 62b)를 정지시키는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열원측 압축기(21) 및 상기 이용측 압축기(62a, 62b)가 정지한 상태로부터 기동하는 경우에는 상기 열원측 압축기를 기동한 후에 상기 이용측 압축기를 기동하는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
13. 제12항에 있어서, 상기 열원측 압축기(21)의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력이 소정의 열원측 기동 토출 압력 이상으로 된 후에, 상기 이용측 압축기(62a, 62b)를 기동하는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
14. 제12항에 있어서, 상기 열원측 압축기(21)의 토출에 있어서의 열원측 냉매의 압력과 상기 열원측 압축기의 흡입에 있어서의 열원측 냉매의 압력의 압력차인 열원측 출입구 압력차가 소정의 열원측 기동 압력차 이상으로 된 후에, 상기 이용측 압축기(62a, 62b)를 기동하는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 용량 가변형의 순환 펌프(43a, 43b)를 갖고 있으며, 상기 냉매-물 열교환기(65a, 65b)에 있어서 이용측 냉매 사이에서 열교환을 행하는 물 매체가 순환하는 물 매체 회로(80a, 80b)를 더 구비하고 있고,
    상기 순환 펌프를 정지한 상태 또는 소유량(小流量)으로 운전한 상태에서, 상기 이용측 압축기(62a, 62b)를 기동하는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
16. 제15항에 있어서, 상기 이용측 압축기(62a, 62b)의 토출에 있어서의 이용측 냉매의 압력이 소정의 이용측 기동 토출 압력 이상으로 된 후에, 상기 물 매체 회로(80a, 80b)를 순환하는 물 매체의 유량이 커지도록 상기 순환 펌프(43a, 43b)의 용량 제어를 행하는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
17. 제15항에 있어서, 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 기동 압력차 이상으로 된 후에, 상기 물 매체 회로(80a, 80b)를 순환하는 물 매체의 유량이 커지도록 상기 순환 펌프(43a, 43b)의 용량 제어를 행하는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열원측 냉매 회로(20)는, 열원측 냉매의 방열기로서 기능함으로써 공기 매체를 가열하는 것이 가능한 제2 이용측 열교환기(101a, 101b)를 더 갖고 있는, 히트 펌프 시스템(200, 300).
19. 제18항에 있어서, 상기 제2 이용측 열교환기(101a, 101b)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하는 경우에는 상기 제2 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행하지 않는 경우보다 상기 목표 열원측 토출 포화 온도를 크게 하는, 히트 펌프 시스템(200, 300).
20. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열원측 냉매 회로(20)는, 열원측 냉매의 증발기로서 기능함으로써 공기 매체를 냉각하는 것이 가능한 제2 이용측 열교환기(101a, 101b)를 더 갖고 있으며, 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)를 열원측 냉매의 방열기로서 기능시키는 운전을 행함과 함께 상기 제2 이용측 열교환기를 열원측 냉매의 증발기로서 기능시키는 운전을 행하는 것이 가능한, 히트 펌프 시스템(300).
21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 이용측 열교환기(41a, 41b)는, 복수이고,
    상기 이용측 냉매 회로(40a, 40b)는, 각자 상기 제1 이용측 열교환기에 대응하도록 복수 설치되어 있는, 히트 펌프 시스템(1, 200, 300).

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