WO2011092742A1 - ヒートポンプシステム - Google Patents

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heat
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PCT/JP2010/000531
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Inventor
本田雅裕
Original Assignee
ダイキン工業株式会社
ダイキン ヨーロッパ エヌ.ヴイ.
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Definitions

  • the present invention relates to a heat pump system, and more particularly, to a heat pump system configured by connecting a utilization unit to a heat source unit having an accumulator.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2007-163099.
  • This air conditioner heat pump system
  • This air conditioner includes a compressor, a heat source side heat exchanger, an outdoor expansion valve (heat source side expansion valve), a bypass refrigerant circuit (suction return pipe), and an outdoor unit (heat source unit) having an accumulator.
  • An indoor unit (use unit) having an indoor expansion valve (use side expansion valve) and a use side heat exchanger is connected.
  • an outlet refrigerant subcooling degree that is a degree of refrigerant subcooling at the outlet of the use side heat exchanger has a predetermined value.
  • the utilization side expansion valve connected to the outlet of the utilization side heat exchanger is controlled so as to achieve the target outlet refrigerant supercooling degree.
  • the accumulator is connected to the suction of the compressor.
  • the heat source side expansion valve is connected to the inlet of the heat source side heat exchanger during the heating operation.
  • the suction return pipe connects the portion between the use side expansion valve and the heat source side expansion valve in the liquid refrigerant pipe connecting the use side heat exchanger and the heat source side heat exchanger and the inlet of the accumulator. Yes.
  • the length of the liquid refrigerant pipe may be long, and a large amount of excess refrigerant is likely to be generated in the refrigerant circuit during the heating operation.
  • An object of the present invention is to provide a heat pump system configured by connecting a utilization unit to a heat source unit having an accumulator so that the refrigerant can be stably collected in the accumulator and stored as an excess refrigerant during heating operation. It is in.
  • the heat pump system includes a refrigerant circuit and a control unit.
  • the refrigerant circuit includes a utilization side expansion valve and a utilization side heat exchanger in a heat source unit having a compressor for compressing refrigerant, a heat source side heat exchanger, a heat source side expansion valve, and an accumulator connected to the suction of the compressor. It is configured by connecting usage units that it has.
  • the control unit performs a heating operation that causes the use-side heat exchanger to function as a refrigerant radiator, and an outlet refrigerant subcooling degree that is a degree of refrigerant subcooling at the outlet of the use-side heat exchanger during the heating operation is a predetermined target.
  • the use side expansion valve is controlled so that the outlet refrigerant is supercooled.
  • the control unit controls the heat source side expansion valve so that the outlet refrigerant superheat degree, which is the superheat degree of the refrigerant at the outlet of the heat source side heat exchanger functioning as the refrigerant evaporator, becomes a predetermined target outlet refrigerant superheat degree.
  • a control part performs refrigerant
  • the refrigerant recovery control changes the target outlet refrigerant superheat degree so that the refrigerant at the outlet of the heat source side heat exchanger becomes wet when the use side expansion valve is opened beyond a predetermined refrigerant recovery start opening.
  • the refrigerant tends to accumulate in the use-side heat exchanger that functions as a refrigerant condenser.
  • the use side expansion valve is controlled so that the outlet refrigerant subcooling degree becomes the target outlet refrigerant subcooling degree, the use side expansion valve operates in the opening direction, and the opening degree of the use side expansion valve is It tends to be larger than the proper range.
  • excess refrigerant is stored in the accumulator, less refrigerant is stored in the use-side heat exchanger that functions as a refrigerant condenser.
  • the use side expansion valve is controlled so that the outlet refrigerant subcooling degree becomes the target outlet refrigerant subcooling degree, the use side expansion valve operates in a direction to close, and the opening degree of the use side expansion valve is It tends to be reduced to an appropriate range.
  • the presence / absence of excess refrigerant can be determined using the operating tendency of the use side expansion valve when the outlet refrigerant supercooling degree is controlled to be the target outlet refrigerant subcooling degree. That is, in this heat pump system, it can be determined that surplus refrigerant is generated by detecting that the use side expansion valve is opened beyond the refrigerant recovery start opening. Further, in this heat pump system, it can be determined that the refrigerant is stored as excess refrigerant in the accumulator by detecting that the use side expansion valve is closed from the refrigerant recovery end opening.
  • the refrigerant recovery control is performed using the heat source side expansion valve. That is, the refrigerant at the outlet of the heat source side heat exchanger is controlled when the heat source side expansion valve is controlled so that the outlet refrigerant superheat degree becomes the target outlet refrigerant superheat degree and the use side expansion valve is opened beyond the refrigerant recovery start opening.
  • the heat source side expansion valve is operated to open.
  • the refrigerant can be stably collected in the accumulator and stored as an excess refrigerant without causing the refrigerant to flow into the accumulator in a wet state and heating and evaporating the refrigerant in the accumulator.
  • the change in the target outlet refrigerant superheat degree is canceled to operate the heat source side expansion valve in the closing direction.
  • this heat pump system employs the above refrigerant recovery control, the refrigerant can be recovered more stably in the accumulator during heating operation than when the refrigerant is collected in the accumulator using the suction return pipe. Thus, it can be stored as an excess refrigerant.
  • the control unit changes the target outlet refrigerant superheat degree to less than 0 ° C. during the refrigerant recovery control.
  • the target outlet refrigerant superheat degree is changed to less than 0 ° C. so that the heat source side expansion valve is opened, so that the refrigerant at the outlet of the heat source side heat exchanger Can be reliably moistened.
  • the control unit sets the target outlet refrigerant superheat degree to 0 ° C. to 1 ° C. when the refrigerant recovery control is not performed.
  • the target outlet refrigerant superheat is set to 0 ° C. to 1 ° C. to control the heat source side expansion valve, so that the refrigerant at the outlet of the heat source side heat exchanger is saturated. It becomes a state close to a gas state, and a state where there is little change in the opening degree of the heat source side expansion valve.
  • the heat pump system according to the fourth aspect of the present invention is the heat pump system according to any one of the first to third aspects, wherein the refrigerant recovery end opening is smaller than the refrigerant recovery start opening.
  • the refrigerant recovery end opening is smaller than the refrigerant recovery start opening, the refrigerant can be sufficiently collected into the accumulator.
  • the control unit performs the overflow prevention control in preference to the refrigerant recovery control.
  • the overflow prevention control changes the target outlet refrigerant superheat degree so that the outlet refrigerant superheat degree becomes large when the discharged refrigerant superheat degree, which is the superheat degree of the refrigerant in the discharge of the compressor, is smaller than a predetermined lower limit discharge superheat degree. .
  • the refrigerant stored in the accumulator may overflow due to some factor such as an excessive amount of refrigerant in the refrigerant circuit.
  • the discharge refrigerant superheat degree tends to decrease.
  • overflow prevention control is performed using the heat source side expansion valve that controls the outlet refrigerant superheat degree to be the target outlet refrigerant superheat degree.
  • the target outlet refrigerant superheat degree is changed so as to increase the outlet refrigerant superheat degree, thereby operating the heat source side expansion valve in the closing direction.
  • coolant which flows in into an accumulator can be raised, and refrigerant
  • a heat pump system is the heat pump system according to any one of the first to fifth aspects, wherein the control unit performs refrigerant discharge control.
  • the refrigerant discharge control changes the target outlet refrigerant superheat degree so that the outlet refrigerant superheat degree becomes larger when the use side expansion valve is closed than a predetermined refrigerant discharge start opening. And in the state which changed the target exit refrigerant
  • the refrigerant hardly accumulates in the use side heat exchanger functioning as a refrigerant condenser. For this reason, if the use side expansion valve is controlled so that the outlet refrigerant subcooling degree becomes the predetermined target outlet refrigerant subcooling degree, the use side expansion valve operates in the closing direction, and the use side expansion valve opens. The degree tends to be smaller than the proper range. However, when the refrigerant is discharged from the accumulator, the refrigerant easily accumulates in the use side heat exchanger that functions as a refrigerant condenser.
  • the use side expansion valve operates in the opening direction, and the opening degree of the use side expansion valve is It tends to increase to the proper range.
  • the presence / absence of excess refrigerant can be determined using the operating tendency of the use side expansion valve when the outlet refrigerant supercooling degree is controlled to be the target outlet refrigerant subcooling degree. That is, in this heat pump system, it can be determined that the refrigerant shortage has occurred by detecting that the use side expansion valve is closed from the refrigerant discharge start opening. Further, in this heat pump system, it can be determined that the shortage of refrigerant has been resolved by detecting that the use side expansion valve is opened beyond the refrigerant discharge end opening.
  • the heat source side expansion valve is controlled so that the outlet refrigerant superheat degree becomes the target outlet refrigerant superheat degree.
  • Perform discharge control That is, when the use side expansion valve is closed more than the refrigerant discharge start opening, the target outlet refrigerant superheat degree is changed so as to increase the outlet refrigerant superheat degree, so that the heat source side expansion valve is operated in the closing direction.
  • the degree of superheat of the refrigerant flowing into the accumulator can be increased, the refrigerant in the accumulator can be heated and evaporated, the refrigerant stored in the accumulator can be discharged stably, and the lack of refrigerant can be solved.
  • the change in the target outlet refrigerant superheat degree is canceled to operate the heat source side expansion valve in the opening direction.
  • emission control can be completed appropriately.
  • the refrigerant discharge control described above since the refrigerant discharge control described above is employed, the refrigerant shortage can be solved by discharging the refrigerant from the accumulator when the refrigerant is insufficient during the heating operation.
  • the control unit sets the target outlet refrigerant superheat degree to 0 ° C. to 1 ° C. when the refrigerant discharge control is not performed.
  • the target outlet refrigerant superheat degree is set to 0 ° C. to 1 ° C. to control the heat source side expansion valve, so that the refrigerant at the outlet of the heat source side heat exchanger is saturated. It becomes a state close to a gas state, and a state where there is little change in the opening degree of the heat source side expansion valve.
  • the control unit changes the target outlet refrigerant superheat degree to 2 ° C. or more during the refrigerant discharge control.
  • the target outlet refrigerant superheat degree is changed to 2 ° C. or higher so that the heat source side expansion valve is closed. The degree of superheat of can be reliably increased.
  • the heat pump system according to the ninth aspect of the present invention is the heat pump system according to any of the sixth to eighth aspects, wherein the refrigerant discharge start opening is smaller than the refrigerant discharge end opening.
  • the refrigerant discharge start opening is smaller than the refrigerant discharge end opening, the refrigerant can be sufficiently discharged from the accumulator.
  • the heat pump system according to a tenth aspect of the present invention is the heat pump system according to any one of the first to ninth aspects, wherein the control unit sets the heat source side expansion valve to 30% or less of the maximum opening at the start of the heating operation. Set to the opening, and set the use side expansion valve to an opening of 50% or more of the maximum opening. In this heat pump system, at the start of the heating operation, the heat source side expansion valve is set to an opening degree of 30% or less of the maximum opening degree so that the heat source side expansion valve is controlled to open.
  • the refrigerant from the use side heat exchanger functioning as a refrigerant condenser is set. Emissions are promoted.
  • the refrigerant is less likely to accumulate in the use side heat exchanger, and the inflow of refrigerant to the heat source side heat exchanger is promoted, so that excess refrigerant is less likely to be generated. The state can be obtained.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heat pump system according to a first embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows refrigerant
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heat pump system 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the heat pump system 1 is a device capable of performing a cooling operation as a cooling operation, a heating operation as a heating operation, and the like using a vapor compression heat pump cycle.
  • the heat pump system 1 mainly includes a heat source unit 2, use units 8 a and 8 b, a liquid refrigerant communication tube 13, and a gas refrigerant communication tube 14.
  • the heat source unit 2 and the utilization units 8a and 8b are connected via the refrigerant communication tubes 13 and 14 to constitute the heat source side refrigerant circuit 20.
  • HFC-410A which is a kind of HFC refrigerant is sealed as a heat source side refrigerant.
  • the heat source unit 2 is installed outdoors and is connected to the utilization units 8 a and 8 b via the refrigerant communication tubes 13 and 14 and constitutes a part of the heat source side refrigerant circuit 20.
  • the heat source unit 2 mainly includes a compressor 21, an oil separation mechanism 22, a switching mechanism 23, a heat source side heat exchanger 26, a heat source side expansion valve 28, a suction return pipe 29, a subcooler 31, A heat source side accumulator 32, a liquid side closing valve 33, and a gas side closing valve 34 are provided.
  • the compressor 21 is a mechanism that compresses the heat source side refrigerant.
  • a volumetric compression element such as a rotary type or a scroll type accommodated in a casing (not shown) is used by a compressor motor 21a also accommodated in the casing.
  • a driven hermetic compressor is employed.
  • the compressor motor 21a can change the rotation speed (namely, operation frequency) with an inverter apparatus (not shown), and, thereby, capacity control of the compressor 21 is possible.
  • the oil separation mechanism 22 is a mechanism for separating the refrigeration oil contained in the heat-source-side refrigerant discharged from the compressor 21 and returning it to the suction of the compressor 21.
  • the oil separation mechanism 22 mainly includes an oil separator 22a provided in the discharge pipe 21b of the compressor 21, and an oil return pipe 22b that connects the oil separator 22a and the suction pipe 21c of the compressor 21. Yes.
  • the oil separator 22 a is a device that separates refrigeration oil contained in the heat source side refrigerant discharged from the compressor 21.
  • the oil return pipe 22b has a capillary tube, and is a refrigerant pipe that returns the refrigeration oil separated from the heat source side refrigerant in the oil separator 22a to the suction pipe 21c of the compressor 21.
  • the switching mechanism 23 has a heat source side heat radiation operation state in which the heat source side heat exchanger 26 functions as a heat source side refrigerant radiator and a heat source side evaporation operation state in which the heat source side heat exchanger 26 functions as an evaporator of the heat source side refrigerant.
  • This is a switchable four-way switching valve.
  • the switching mechanism 23 includes a discharge pipe 21b, a suction pipe 21c, a first heat source side gas refrigerant pipe 24 connected to the gas side of the heat source side heat exchanger 26, and a second heat source connected to the gas side shut-off valve 34.
  • the side gas refrigerant pipe 25 is connected.
  • the switching mechanism 23 communicates the discharge pipe 21b with the first heat source side gas refrigerant pipe 24 and switches between the second heat source side gas refrigerant pipe 25 and the suction pipe 21c (corresponding to the heat source side heat radiation operation state, 1 (see the solid line of the switching mechanism 23). In addition, the switching mechanism 23 communicates the discharge pipe 21b and the second heat source side gas refrigerant pipe 25 and switches the first heat source side gas refrigerant pipe 24 and the suction pipe 21c (corresponding to the heat source side evaporation operation state). 1 (see the broken line of the switching mechanism 23 in FIG. 1).
  • the switching mechanism 23 is not limited to the four-way switching valve, and has a function of switching the direction of the heat source side refrigerant flow as described above, for example, by using a combination of a plurality of solenoid valves. It may be configured as follows.
  • the heat source side heat exchanger 26 is a heat exchanger functioning as a heat source side refrigerant radiator or an evaporator by exchanging heat between the heat source side refrigerant and outdoor air, and a heat source side liquid refrigerant tube 27 is provided on the liquid side thereof. Are connected, and the first heat source side gas refrigerant pipe 24 is connected to the gas side thereof.
  • the outdoor air that exchanges heat with the heat source side refrigerant in the heat source side heat exchanger 26 is supplied by a heat source side fan 36 driven by a heat source side fan motor 37.
  • the heat source side fan motor 37 can change the rotation speed (that is, the operating frequency) by an inverter device (not shown), and thereby the air volume control of the heat source side fan 36 is possible.
  • the heat source side expansion valve 28 is an electric expansion valve that depressurizes the heat source side refrigerant flowing through the heat source side heat exchanger 26 and is provided in the heat source side liquid refrigerant pipe 27.
  • the suction return pipe 29 is a refrigerant pipe that branches a part of the heat source side refrigerant flowing through the heat source side liquid refrigerant pipe 27 and returns it to the suction of the compressor 21, and here, one end thereof is connected to the heat source side liquid refrigerant pipe 27. The other end is connected to the suction pipe 21c.
  • the suction return pipe 29 is provided with a suction return expansion valve 30 whose opening degree can be controlled.
  • the suction return expansion valve 30 is an electric expansion valve.
  • the subcooler 31 includes a heat source side refrigerant flowing through the heat source side liquid refrigerant pipe 27 and a heat source side refrigerant flowing through the suction return pipe 29 (more specifically, a heat source side refrigerant after being decompressed by the suction return expansion valve 29). It is a heat exchanger that performs heat exchange.
  • the heat source side accumulator 32 is provided in the suction pipe 21c and is a container for temporarily storing the heat source side refrigerant circulating in the heat source side refrigerant circuit 20 before being sucked into the compressor 21 from the suction pipe 21c.
  • the liquid side closing valve 33 is a valve provided at a connection portion between the heat source side liquid refrigerant pipe 27 and the liquid refrigerant communication pipe 13.
  • the gas side shut-off valve 34 is a valve provided at a connection portion between the second heat source side gas refrigerant pipe 25 and the gas refrigerant communication pipe 14.
  • the heat source unit 2 is provided with various sensors. Specifically, the heat source unit 2 includes a suction pressure sensor 41, a discharge pressure sensor 42, a suction temperature sensor 43, a discharge temperature sensor 44, a heat source side heat exchange gas side temperature sensor 45, and a heat source side heat exchange.
  • a liquid temperature sensor 46 is provided.
  • the suction pressure sensor 41 is a pressure sensor that detects a suction pressure Ps ⁇ b> 1 that is the pressure of the heat source side refrigerant in the suction of the compressor 21.
  • the discharge pressure sensor 42 is a pressure sensor that detects a discharge pressure Pd ⁇ b> 1 that is the pressure of the heat source side refrigerant in the discharge of the compressor 21.
  • the suction temperature sensor 43 is a temperature sensor that detects a suction temperature Ts ⁇ b> 1 that is the temperature of the heat source side refrigerant in the suction of the compressor 21.
  • the discharge temperature sensor 44 is a temperature sensor that detects a discharge temperature Td ⁇ b> 1 that is the temperature of the heat source side refrigerant in the discharge of the compressor 21.
  • the heat source side heat exchange gas side temperature sensor 45 is a temperature sensor that detects the heat source side heat exchange gas side temperature Thg, which is the temperature of the heat source side refrigerant on the gas side of the heat source side heat exchanger 26.
  • the heat source side heat exchange liquid side temperature sensor 46 is a temperature sensor that detects a heat source side heat exchange liquid side temperature Thl that is the temperature of the heat source side refrigerant on the liquid side of the heat source side heat exchanger 26.
  • the heat source unit 2 includes a heat source side control unit 39 that controls the operation of each unit constituting the heat source unit 2.
  • the heat source side control unit 39 includes a microcomputer, a memory, and the like for controlling the heat source unit 2, and controls signals with use side control units 89 a and 89 b of use units 8 a and 8 b described later. Etc. can be exchanged.
  • the liquid refrigerant communication tube 13 is connected to the heat source side liquid refrigerant tube 27 via a liquid side closing valve 33.
  • the liquid refrigerant communication tube 13 is a heat source side refrigerant radiator when the switching mechanism 23 is in the heat source side heat radiation operation state. It is a refrigerant pipe which can lead out heat source side refrigerant out of heat source unit 2 from the exit of heat source side heat exchanger 26 which functions as.
  • the liquid refrigerant communication tube 13 may introduce the heat source side refrigerant from the outside of the heat source unit 2 to the inlet of the heat source side heat exchanger 26 that functions as an evaporator of the heat source side refrigerant when the switching mechanism 23 is in the heat source side evaporation operation state. It is also a possible refrigerant pipe. -Gas refrigerant communication tube- The gas refrigerant communication pipe 14 is connected to the second heat source side gas refrigerant pipe 25 via a gas side closing valve 34.
  • the gas refrigerant communication pipe 14 is a refrigerant pipe capable of introducing the heat source side refrigerant into the intake of the compressor 21 from outside the heat source unit 2 when the switching mechanism 23 is in the heat source side heat radiation operation state.
  • the gas refrigerant communication tube 14 is also a refrigerant tube capable of leading the heat source side refrigerant out of the heat source unit 2 from the discharge of the compressor 21 when the switching mechanism 23 is in the heat source side evaporation
  • the utilization units 8a and 8b are installed indoors, are connected to the heat source unit 2 via the refrigerant communication tubes 13 and 14, and constitute a part of the heat source side refrigerant circuit 20.
  • the configuration of the usage unit 8b is the same as the configuration of the usage unit 8a. Therefore, here, only the configuration of the usage unit 8a will be described, and for the configuration of the usage unit 8b, the subscript “b” is attached instead of the subscript “a” indicating the respective portions of the usage unit 8a. The description of is omitted.
  • the utilization unit 8a mainly includes a utilization side heat exchanger 81a and a utilization side expansion valve 82a.
  • the use-side heat exchanger 81a is a heat exchanger that functions as a heat-source-side refrigerant radiator or evaporator by exchanging heat between the heat-source-side refrigerant and room air, and the use-side liquid refrigerant tube 83a is provided on the liquid side.
  • the use side gas refrigerant pipe 84a is connected to the gas side thereof.
  • the liquid refrigerant communication tube 13 is connected to the use side liquid refrigerant tube 83a, and the gas refrigerant communication tube 14 is connected to the use side gas refrigerant tube 84a.
  • the indoor air that exchanges heat with the heat source side refrigerant in the use side heat exchanger 81a is supplied by the use side fan 85a driven by the use side fan motor 86a.
  • the use side expansion valve 82a is an electric expansion valve capable of changing the flow rate of the heat source side refrigerant flowing through the use side heat exchanger 81a by controlling the opening degree, and is provided in the use side liquid refrigerant pipe 83a. Yes. Thereby, the utilization unit 8a can make the utilization side heat exchanger 81a function as an evaporator of the heat source side refrigerant introduced from the liquid refrigerant communication tube 13 when the switching mechanism 23 is in the heat source side heat radiation operation state. ing.
  • the heat-source-side refrigerant evaporated in the use-side heat exchanger 81a is led to the gas refrigerant communication tube 14, and the cooling operation as a cooling operation for cooling the indoor air by the evaporation of the heat-source-side refrigerant in the use-side heat exchanger 81a. It is possible to do. Further, the usage unit 8a can cause the usage-side heat exchanger 81a to function as a heat-source-side refrigerant radiator that is introduced from the gas refrigerant communication tube 14 when the switching mechanism 23 is in the heat-source-side evaporation operation state. .
  • the heat source side refrigerant radiated in the use side heat exchanger 81a is led out to the liquid refrigerant communication tube 13, and the heating operation as a heating operation for heating the indoor air by the heat release of the heat source side refrigerant in the use side heat exchanger 81a. It is possible to do.
  • the utilization unit 8a is provided with various sensors. Specifically, the use unit 8a is provided with a use side heat exchange liquid side temperature sensor 88a.
  • the use side heat exchange liquid side temperature sensor 88a is a temperature sensor that detects a use side heat exchange liquid side temperature Tul that is the temperature of the heat source side refrigerant on the liquid side of the use side heat exchanger 81a.
  • the usage unit 8a includes a usage-side control unit 89a that controls the operation of each unit constituting the usage unit 8a.
  • the use-side control unit 89a includes a microcomputer, a memory, and the like for controlling the use unit 8a, exchanges control signals and the like with a remote controller (not shown), and a heat source unit.
  • Control signals and the like can be exchanged with the two heat source side control units 39.
  • the control part 1a which performs operation control of the heat pump system 1 is comprised by the use side control parts 89a and 89b and the heat source side control part 39, and the following driving
  • the operation of the heat pump system 1 includes only a heating operation mode in which only the heating operation (heating operation) of the usage unit 8a and / or the usage unit 8b is performed, and a cooling operation (cooling operation) of the usage unit 8a and / or the usage unit 8b. There is a cooling operation mode to be performed.
  • -Heating operation mode When only the heating operation of the second usage unit 8a and / or the second usage unit 8b is performed, in the heat source side refrigerant circuit 20, the switching mechanism 23 is in the heat source side heat radiation operation state (indicated by the broken line of the switching mechanism 23 in FIG. 1). (Switched state).
  • the suction return expansion valve 30 is closed.
  • the low pressure heat source side refrigerant in the refrigeration cycle is sucked into the compressor 21 through the suction pipe 21c, compressed to a high pressure in the refrigeration cycle, and then discharged to the discharge pipe 21b.
  • the high-pressure heat source side refrigerant discharged to the discharge pipe 21b is separated from refrigerating machine oil in the oil separator 22a.
  • the refrigerating machine oil separated from the heat source side refrigerant in the oil separator 22a is returned to the suction pipe 21c through the oil return pipe 22b.
  • the high-pressure heat source side refrigerant from which the refrigerating machine oil is separated is sent from the heat source unit 2 to the gas refrigerant communication tube 14 through the switching mechanism 23, the second heat source side gas refrigerant tube 25 and the gas side shut-off valve 34.
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant sent to the gas refrigerant communication tube 14 is sent to the use units 8a and 8b (here, both the use units 8a and 8b are described as performing heating operation).
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant sent to the usage units 8a and 8b is sent to the usage-side heat exchangers 81a and 81b through the usage-side gas refrigerant tubes 84a and 84b.
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant sent to the use-side heat exchangers 81a and 81b dissipates heat by exchanging heat with the indoor air supplied by the use-side fans 85a and 85b in the use-side heat exchangers 81a and 81b.
  • the high-pressure heat source side refrigerant radiated in the usage side heat exchangers 81a and 81b is sent from the usage units 8a and 8b to the liquid refrigerant communication tube 13 through the usage side expansion valves 82a and 82b and the usage side liquid refrigerant tubes 83a and 83b. .
  • the heat source side refrigerant sent to the liquid refrigerant communication tube 13 is sent to the heat source unit 2.
  • the heat source side refrigerant sent to the heat source unit 2 is sent to the supercooler 31 through the liquid side shut-off valve 33.
  • the heat source side refrigerant sent to the subcooler 31 is sent to the heat source side expansion valve 28 without performing heat exchange because the heat source side refrigerant does not flow through the suction return pipe 29.
  • the heat source side refrigerant sent to the heat source side expansion valve 28 is depressurized by the heat source side expansion valve 28 to be in a low-pressure gas-liquid two-phase state, and is sent to the heat source side heat exchanger 26 through the heat source side liquid refrigerant tube 27. It is done.
  • the low-pressure heat source side refrigerant sent to the heat source side heat exchanger 26 evaporates by exchanging heat with outdoor air supplied by the heat source side fan 36 in the heat source side heat exchanger 26.
  • the low-pressure heat source side refrigerant evaporated in the heat source side heat exchanger 26 is sent to the heat source side accumulator 32 through the first heat source side gas refrigerant tube 24 and the switching mechanism 23.
  • the low-pressure heat-source-side refrigerant sent to the heat-source-side accumulator 32 is again sucked into the compressor 21 through the suction pipe 21c.
  • the switching mechanism 23 is in the heat source side heat radiation operation state (the state indicated by the solid line of the switching mechanism 23 in FIG. 1). Can be switched to.
  • description will be made assuming that both the use units 8a and 8b are in cooling operation.
  • the heat source side refrigerant circuit 20 in such a state the low pressure heat source side refrigerant in the refrigeration cycle is sucked into the compressor 21 through the suction pipe 21c, compressed to a high pressure in the refrigeration cycle, and then discharged to the discharge pipe 21b.
  • the high-pressure heat source side refrigerant discharged to the discharge pipe 21b is separated from refrigerating machine oil in the oil separator 22a.
  • the refrigerating machine oil separated from the heat source side refrigerant in the oil separator 22a is returned to the suction pipe 21c through the oil return pipe 22b.
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant from which the refrigeration oil is separated is sent to the heat-source-side heat exchanger 26 through the switching mechanism 23 and the first heat-source-side gas refrigerant tube 24.
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant sent to the heat-source-side heat exchanger 26 radiates heat by exchanging heat with outdoor air supplied by the heat-source-side fan 36 in the heat source-side heat exchanger 26.
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant that has radiated heat in the heat-source-side heat exchanger 26 is sent to the subcooler 31 through the heat-source-side expansion valve 28.
  • the heat source side refrigerant sent to the subcooler 31 is cooled so as to be in a supercooled state by exchanging heat with the heat source side refrigerant branched from the heat source side liquid refrigerant tube 27 to the suction return tube 29.
  • the heat source side refrigerant flowing through the suction return pipe 29 is returned to the suction pipe 21c.
  • the heat source side refrigerant cooled in the subcooler 31 is sent from the heat source unit 2 to the liquid refrigerant communication tube 13 through the heat source side liquid refrigerant tube 27 and the liquid side shut-off valve 33.
  • the high-pressure heat source side refrigerant sent to the liquid refrigerant communication tube 13 is sent to the utilization units 8a and 8b.
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant sent to the usage units 8a and 8b is sent to the usage-side expansion valves 82a and 82b.
  • the high pressure heat source side refrigerant sent to the use side expansion valves 82a and 82b is depressurized in the use side expansion valves 82a and 82b to be in a low pressure gas-liquid two-phase state, and through the use side liquid refrigerant tubes 83a and 83b, It is sent to the use side heat exchangers 81a and 81b.
  • the low-pressure heat source side refrigerant sent to the use side heat exchangers 81a and 81b evaporates by exchanging heat with indoor air supplied by the use side fans 85a and 85b in the use side heat exchangers 81a and 81b. Thereby, the room is cooled.
  • the low-pressure heat source-side refrigerant evaporated in the use-side heat exchangers 81a and 81b is sent from the use units 8a and 8b to the gas refrigerant communication tube 14 through the use-side gas refrigerant tubes 84a and 84b.
  • the low-pressure heat source side refrigerant sent to the gas refrigerant communication tube 14 is sent to the heat source unit 2.
  • the low-pressure heat source side refrigerant sent to the heat source unit 2 is sent to the heat source side accumulator 32 through the gas side closing valve 34, the second heat source side gas refrigerant pipe 25 and the switching mechanism 23.
  • the low-pressure heat-source-side refrigerant sent to the heat-source-side accumulator 32 is again sucked into the compressor 21 through the suction pipe 21c. In this manner, the operation in the cooling operation mode in which only the cooling operation of the usage unit 8a and / or the usage unit 8b is performed is performed.
  • -Control of user side expansion valve in heating operation Control of the use side expansion valves 82a and 82b in the heating operation as the heating operation will be described.
  • the control unit 1a is configured such that the outlet refrigerant subcooling degree SCu, which is the degree of subcooling of the heat source side refrigerant at the outlets of the use side heat exchangers 81a and 81b functioning as a heat source side refrigerant radiator, is a predetermined target outlet refrigerant subcooling degree SCus.
  • the use side expansion valves 82a and 82b are controlled so as to become.
  • the outlet refrigerant supercooling degree SCu is obtained by converting the discharge pressure Pd1 into a saturation temperature value corresponding to the condensation temperature Tc, and subtracting the use side heat exchange liquid side temperature Tul from the saturation temperature value of the heat source side refrigerant. It is done.
  • a temperature sensor for detecting the refrigerant temperature corresponding to the condensation temperature Tc is provided in the use side heat exchangers 81a and 81b, and the use side heat exchange liquid side temperature Tul is subtracted from the refrigerant temperature.
  • the outlet refrigerant supercooling degree SCu may be obtained.
  • the control unit 1a sets the outlet refrigerant superheat degree SHh, which is the degree of superheat of the heat source side refrigerant at the outlet of the heat source side heat exchanger 26 functioning as an evaporator of the heat source side refrigerant, to a predetermined target outlet refrigerant superheat degree SHhs.
  • the heat source side expansion valve 28 is controlled (step S1).
  • the outlet refrigerant superheat degree SHh is obtained by converting the suction pressure Ps1 to a saturation temperature value corresponding to the evaporation temperature Te and subtracting the saturation temperature value of the heat source side refrigerant from the heat source side heat exchange gas side temperature Thg. .
  • the heat source side heat exchange liquid side temperature Thl corresponds to the evaporation temperature Te
  • the heat source side heat exchange liquid side temperature Thg is subtracted from the heat source side heat exchange gas side temperature Thg. May be used to obtain the outlet refrigerant superheat degree SHh.
  • the target outlet refrigerant superheat degree SHhs is set to L ° C.
  • L ° C. is 0 ° C. to 1 ° C.
  • the temperature of the heat source side refrigerant at the outlet of the heat source side heat exchanger 26 is adjusted by such control of the heat source side expansion valve 28 (hereinafter simply referred to as “superheat degree control”).
  • the control unit 1a acquires valve information such as the opening OPu of the use side expansion valves 82a and 82b (step S2).
  • the opening degree OPu of the use side expansion valves 82a and 82b is assumed to represent the maximum opening degree of the use side expansion valves 82a and 82b as 100%.
  • the controller 1a determines whether or not the discharge refrigerant superheat degree SHc, which is the degree of superheat of the heat source side refrigerant in the discharge of the heat source side compressor 21, is smaller than a predetermined lower limit discharge superheat degree SHm (step S3).
  • the discharge refrigerant superheat degree SHc is obtained by converting the discharge pressure Pd1 into a saturation temperature value corresponding to the condensation temperature Tc and subtracting the saturation temperature value of the heat source side refrigerant from the discharge temperature Td1.
  • the lower limit discharge superheat degree SHm is set to D ° C.
  • D is set to a temperature at which the heat source side refrigerant stored in the heat source side accumulator 32 may overflow.
  • step S3 is to determine whether or not the heat source side refrigerant overflows from the heat source side accumulator 32 using such a tendency of the discharge refrigerant superheat degree SHc.
  • step S12 the discharge refrigerant superheat degree SHc is smaller than the lower limit discharge superheat degree SHm. If it is determined that there is not, the process proceeds to step S4.
  • the controller 1a determines whether or not the discharge refrigerant superheat degree SHc is larger than a predetermined reference discharge superheat degree SHs (step S4).
  • the reference discharge superheat degree SHs is set to A ° C.
  • A is set to a temperature at which wet compression does not occur in the heat source side compressor 21. Note that although only the above step S3 may also serve as a determination of wet compression in the heat source side compressor 21, there is a possibility that wet compression of the heat source side compressor 21 may occur. It is not preferable to change the target outlet refrigerant superheat degree SHhs. For this reason, the determination in step S4 is performed.
  • step S4 If it is determined in step S4 that the discharge refrigerant superheat degree SHc is greater than the reference discharge superheat degree SHs, the process proceeds to step S5, where the discharge refrigerant superheat degree SHc is greater than the reference discharge superheat degree SHs. If it is determined that there is no, the process returns to step S1.
  • the control unit 1a determines whether there is any of the use side expansion valves 82a and 82b that has an opening OPu that is larger than a predetermined refrigerant recovery start opening OPcs (step S5).
  • the refrigerant recovery start opening degree OPcs is set to B%.
  • B is set to an opening larger than an appropriate range of the opening OPu of the use side expansion valves 82a and 82b performing the supercooling degree control.
  • step S5 is to determine the presence or absence of excess refrigerant using the operating tendency of the use side expansion valves 82a and 82b performing such supercooling degree control.
  • step S5 when it is determined that there are use side expansion valves 82a and 82b whose opening degree OPu is larger than the refrigerant recovery start opening degree OPcs, the process proceeds to step S6, and the opening degree OPu is set.
  • the process proceeds to step S10.
  • the control unit 1a changes the target outlet refrigerant superheat degree SHhs so that the heat source side refrigerant at the outlet of the heat source side heat exchanger 26 is in a wet state (step S6).
  • the target outlet refrigerant superheat degree SHhs is changed to C ° C. smaller than L ° C. C ° C. is a temperature below 0 ° C. Accordingly, the heat source side expansion valve 26 operates in the opening direction, and the heat source side refrigerant flows into the heat source side accumulator 32 while remaining wet.
  • the heat source side refrigerant in the heat source side accumulator 32 can be stably recovered and stored as excess refrigerant in the heat source side accumulator 32 without heating and evaporating the heat source side refrigerant in the heat source side accumulator 32.
  • the control part 1a acquires valve information, such as the opening degree OPu of use side expansion valve 82a, 82b similarly to step S2 (step S7).
  • the control unit 1a determines whether or not the discharge refrigerant superheat degree SHc, which is the superheat degree of the heat source side refrigerant in the discharge of the heat source side compressor 21, is smaller than a predetermined lower limit discharge superheat degree SHm. (Step S8).
  • step S8 When it is determined in step S8 that the discharge refrigerant superheat degree SHc is smaller than the lower limit discharge superheat degree SHm, the process proceeds to step S12, and the discharge refrigerant superheat degree SHc is smaller than the lower limit discharge superheat degree SHm. If it is determined that there is not, the process proceeds to step S9.
  • the control unit 1a determines whether there is any of the use side expansion valves 82a and 82b that has an opening OPu that is larger than a predetermined refrigerant recovery end opening OPce (step S9).
  • the refrigerant recovery end opening OPce is set to E%.
  • E is set to an opening smaller than the refrigerant recovery start opening OPcs (here, B%).
  • the use side expansion valves 82a and 82b performing the supercooling degree control operate in the closing direction, and the opening degree OPu of the use side expansion valves 82a and 82b tends to be reduced to an appropriate range.
  • E is set within an appropriate range of the opening degree OPu of the use side expansion valves 82a and 82b performing the supercooling degree control. That is, the determination in step S9 is to determine the presence or absence of surplus refrigerant using the operating tendency of the use side expansion valves 82a and 82b performing such supercooling degree control.
  • step S9 when it is determined that there are use side expansion valves 82a and 82b whose opening degree OPu is larger than the refrigerant recovery end opening degree OPce, the recovery of the heat source side refrigerant into the heat source side accumulator 32 is performed.
  • step S6 the target outlet refrigerant superheat degree SHhs is changed to C ° C., and the recovery of the heat source side refrigerant into the heat source side accumulator 32 is continued. . If it is determined in step S9 that there is no use side expansion valve 82a, 82b whose opening degree OPu is larger than the refrigerant recovery end opening degree OPce, the process returns to step S1, and the target outlet refrigerant superheat degree is returned. The change in SHhs is released (that is, the target outlet refrigerant superheat degree SHhs is returned from C ° C. to L ° C.).
  • steps S1 to S9 it is possible to perform refrigerant recovery control in which the heat source side refrigerant is stably recovered in the heat source side accumulator 32 and stored as excess refrigerant. That is, in the refrigerant recovery control, when the use side expansion valves 82a and 82b are opened from the refrigerant recovery start opening OPcs, the target outlet refrigerant is set so that the heat source side refrigerant at the outlet of the heat source side heat exchanger 26 becomes wet. Change superheat degree SHhs.
  • step S5 If it is determined in step S5 that there is no use side expansion valve 82a, 82b whose opening OPu is larger than the predetermined refrigerant recovery start opening OPcs (that is, there is no need for refrigerant recovery control).
  • the control unit 1a proceeds to the process of step S10.
  • the control unit 1a determines whether there is any of the usage-side expansion valves 82a and 82b whose opening OPu is smaller than a predetermined refrigerant discharge start opening OPes (step S10).
  • the refrigerant discharge start opening OPes is set to F%.
  • F is set to an opening smaller than an appropriate range of the opening OPu of the use side expansion valves 82a and 82b performing the supercooling degree control.
  • the heat source side refrigerant does not easily accumulate in the use side heat exchangers 81a and 81b that function as condensers of the heat source side refrigerant.
  • step S10 determines whether or not there is a refrigerant shortage using the operating tendency of the use side expansion valves 82a and 82b performing such supercooling degree control.
  • Step S10 when it is determined that there is the use side expansion valves 82a and 82b whose opening degree OPu is closed from the refrigerant discharge start opening degree OPes, the process proceeds to Step S11, and the opening degree OPu is set.
  • the process returns to step S1.
  • the controller 1a determines whether or not the average opening OPm of the use side expansion valves 82a and 82b is smaller than a predetermined refrigerant discharge start average opening OPmes (step S11).
  • the refrigerant discharge start average opening degree OPmes is set to G%. G is set to an opening according to the refrigerant discharge start opening OPes in step S10. If it is determined in step S11 that the average opening OPm is smaller than the refrigerant discharge start average opening OPmes, the process proceeds to step S12, and the average opening OPm is changed to the refrigerant discharge start average opening. If it is determined that it is not smaller than the degree OPmes, the process returns to step S1.
  • the control unit 1a changes the target outlet refrigerant superheat degree SHhs so that the outlet refrigerant superheat degree SHh is increased (step S12).
  • the target outlet refrigerant superheat degree SHhs is changed to H ° C. larger than L ° C.
  • H ° C. is a temperature of 2 ° C. or higher.
  • the heat source side expansion valve 26 operates in the closing direction, and the heat source side refrigerant flows into the heat source side accumulator 32 in a state of high superheat.
  • coolant in the heat source side accumulator 32 can be heated and evaporated, the heat source side refrigerant
  • control part 1a acquires valve information, such as opening degree OPu of use side expansion valve 82a, 82b similarly to step S2 and S7 (step S13).
  • controller 1a determines whether or not the discharge refrigerant superheat degree SHc is greater than the reference discharge superheat degree SHs (step S14).
  • the determination in step S14 is not performed, the change to increase the target outlet refrigerant superheat degree SHhs in step S12 is canceled if the determination conditions in steps S15 and S16 described later are satisfied. It will be.
  • step S14 determines whether the discharge refrigerant superheat degree SHc is greater than the reference discharge superheat degree SHs. If it is determined that there is no, the process returns to step S12.
  • the control unit 1a determines whether or not the use-side expansion valves 82a and 82b have an opening OPu that is less than a predetermined refrigerant discharge end opening OPee (step S15).
  • the refrigerant discharge end opening OPee is set to J%.
  • J is set to an opening larger than the refrigerant discharge start opening OPes (here, F%).
  • the control part 1a determines whether the average opening degree OPm of utilization side expansion valve 82a, 82b is larger than predetermined
  • the refrigerant discharge end average opening OPmee is set to K%.
  • Step S15 and S16 when it is determined that there are use side expansion valves 82a and 82b whose opening degree OPu is closed from the predetermined refrigerant discharge end opening degree OPee, or the average opening degree OPm is the refrigerant discharge end.
  • the average opening degree OPmee is not greater than the average opening degree OPmee, it is considered that the discharge of the heat source side refrigerant from the heat source side accumulator 32 has not been completed, and the process returns to step S12 to perform target outlet refrigerant overheating.
  • the state where the degree SHhs is changed to H ° C.
  • steps S15 and S16 it is determined that there is no use side expansion valve 82a, 82b whose opening degree OPu is closed from a predetermined refrigerant discharge end opening degree OPee, and the average opening degree OPm is the refrigerant discharge end average open state. If it is determined that the degree is higher than the degree OPmee, the process returns to step S1 to cancel the change of the target outlet refrigerant superheat degree SHhs (that is, the target outlet refrigerant superheat degree SHhs is changed from H ° C to L ° C). return).
  • the refrigerant discharge control changes the target outlet refrigerant superheat degree SHhs so that the outlet refrigerant superheat degree SHh becomes larger when the use side expansion valves 82a and 82b are closed than the refrigerant discharge start opening OPes.
  • Steps S3 and S8 when it is determined that the discharge refrigerant superheat degree SHc is smaller than the lower limit discharge superheat degree SHm, due to some factor such as an excessive refrigerant charge amount in the heat source side refrigerant circuit 20, Assuming that the refrigerant accumulated in the heat source side accumulator 32 may overflow, the control unit 1a proceeds to the process of step S12 and performs the processes of steps S12 to S16 described above.
  • the same overflow prevention control as the refrigerant discharge control is performed in preference to the refrigerant recovery control. That is, the overflow prevention control is to change the target outlet refrigerant superheat degree SHhs so that the outlet refrigerant superheat degree SHh becomes larger when the discharged refrigerant superheat degree SHc is smaller than the lower limit discharge superheat degree SHm.
  • control is performed to obtain a stable state in which excess refrigerant is unlikely to be generated.
  • the control at the start of the heating operation will be described with reference to FIG.
  • the controller 1a sets the heat source side expansion valve 28 to the initial opening OPhi, and sets the use side expansion valves 82a and 82b to the initial opening OPui (step S22).
  • the initial opening degree OPhi is set to M%
  • the initial opening degree OPui is set to N%.
  • M is set to 30% or less of the maximum opening of the heat source side expansion valve 28, and N is set to 50% or more of the maximum opening of the use side expansion valves 82a and 82b.
  • the control part 1a starts said superheat degree control and supercooling degree control in the opening degree setting of said heat source side expansion valve 28 and utilization side expansion valve 82a, 82b (step S23). Then, at the start of the heating operation, since the heat source side expansion valve 28 is set to an opening degree of 30% or less of the maximum opening degree, the heat source side expansion valve 28 is controlled to open.
  • the use side expansion valves 82a and 82b are set to an opening degree of 50% or more of the maximum opening degree at the start of the heating operation, the use side heat exchanger 81a functioning as a heat source side refrigerant condenser. , 81b is facilitated to discharge the refrigerant.
  • the heat pump system 1 has the following characteristics. -A- If surplus refrigerant is generated in the heat source side refrigerant circuit 10 during the heating operation as the heating operation, the heat source side refrigerant is likely to accumulate in the use side heat exchangers 81a and 81b functioning as condensers of the heat source side refrigerant. For this reason, if the use side expansion valves 82a and 82b are controlled so that the outlet refrigerant subcooling degree SCu becomes the target outlet refrigerant subcooling degree SCus, the use side expansion valves 82a and 82b operate in the opening direction, The opening degree of the use side expansion valves 82a and 82b tends to be larger than the appropriate range.
  • the heat source side refrigerant that accumulates in the use side heat exchangers 81a and 81b that function as a condenser of the heat source side refrigerant decreases.
  • the use side expansion valves 82a and 82b are controlled so that the outlet refrigerant subcooling degree SCu becomes the target outlet refrigerant subcooling degree SCus, the use side expansion valves 82a and 82b operate in the closing direction, The opening degree of the use side expansion valves 82a and 82b tends to decrease to an appropriate range.
  • the presence / absence of surplus refrigerant is determined using the operating tendency of the use side expansion valves 82 a and 82 b when the outlet refrigerant supercooling degree SCu is controlled to become the target outlet refrigerant supercooling degree SCus. be able to. That is, in the heat pump system 1, it can be determined that excess refrigerant is generated by detecting that the use side expansion valves 82a and 82b are opened beyond the refrigerant recovery start opening OPcs.
  • the heat-source-side refrigerant is stored as excess refrigerant in the heat-source-side accumulator 32 by detecting that the use-side expansion valves 82 a and 82 b are closed with respect to the refrigerant recovery end opening OPce. Can be determined.
  • the refrigerant recovery control is performed using the heat source side expansion valve 28.
  • the heat source side expansion valve 28 is controlled so that the outlet refrigerant superheat degree SHh becomes the target outlet refrigerant superheat degree SHhs, and the use side expansion valves 82a and 82b are opened more than the refrigerant recovery start opening OPcs,
  • the target outlet refrigerant superheat degree SHhs so that the heat source side refrigerant at the outlet of the heat exchanger 26 becomes wet, the heat source side expansion valve 28 is operated in the opening direction.
  • the heat source side refrigerant is allowed to flow into the heat source side accumulator 32 in a wet state, and the heat source side refrigerant is stabilized in the heat source side accumulator 32 without heating and evaporating the heat source side refrigerant in the heat source side accumulator 32. Can be recovered and stored as excess refrigerant. Further, in the heat pump system 1, when the use side expansion valves 82a and 82b are closed below the refrigerant recovery end opening OPce, the change in the target outlet refrigerant superheat degree SHhs is canceled to close the heat source side expansion valve 28. To work. Thereby, refrigerant
  • the above refrigerant recovery control is employed, so that the heat source side accumulator 32 is used to recover the heat source side refrigerant in the heat source side accumulator 32 during the heating operation, compared to the heat source side.
  • the refrigerant can be stably recovered in the heat source side accumulator 32 and stored as an excess refrigerant.
  • the target outlet refrigerant superheat degree SHhs is changed to less than 0 ° C. so that the heat source side expansion valve 28 is operated to open.
  • the heat source side refrigerant at the outlet can be surely wetted.
  • the target outlet refrigerant superheat degree SHhs is set to 0 ° C. to 1 ° C. to control the heat source side expansion valve 28, and therefore, at the outlet of the heat source side heat exchanger 26.
  • the heat source side refrigerant is in a state close to a saturated gas state, and the change in the opening degree of the heat source side expansion valve 28 is small.
  • the refrigerant recovery end opening OPce is smaller than the refrigerant recovery start opening OPcs, the refrigerant can be sufficiently recovered to the heat source side accumulator 32.
  • the heat source side refrigerant stored in the heat source side accumulator 32 may overflow due to some factor such as an excessive amount of refrigerant filling the heat source side refrigerant circuit 20.
  • the discharge refrigerant superheat degree SHc tends to decrease.
  • the heat pump system 1 it is possible to determine whether or not the heat source side refrigerant overflows from the heat source side accumulator 32 using the tendency of the discharged refrigerant superheat degree SHc. That is, in the heat pump system 1, it is determined that the heat source side refrigerant overflows from the heat source side accumulator 32 by detecting that the discharged refrigerant superheat degree SHc is smaller than the lower limit discharge superheat degree SHm. be able to.
  • the heat source side expansion valve 28 is controlled so that the outlet refrigerant superheat degree SHh becomes the target outlet refrigerant superheat degree SHhs. Use it to prevent overflow. That is, when the discharge refrigerant superheat degree SHh is smaller than the lower limit discharge superheat degree SHm, by changing the target outlet refrigerant superheat degree SHhs so that the outlet refrigerant superheat degree SHh becomes large, the heat source side expansion valve 28 is closed. Make it work.
  • coolant which flows in into the heat source side accumulator 32 can be raised, and refrigerant
  • recovery control can be stopped. Since the heat pump system 1 employs the above-described overflow prevention control, it is possible to prevent the heat source side refrigerant from overflowing from the heat source side accumulator 32 during the refrigerant recovery control.
  • the heat-source-side refrigerant when the heat-source-side refrigerant is discharged from the heat-source-side accumulator 32, the heat-source-side refrigerant tends to accumulate in the use-side heat exchangers 81a and 81b that function as the heat source-side refrigerant condenser. For this reason, if the use side expansion valves 82a and 82b are controlled so that the outlet refrigerant subcooling degree SCu becomes the target outlet refrigerant subcooling degree SCus, the use side expansion valves 82a and 82b operate in the opening direction, The opening degree of the use side expansion valves 82a and 82b tends to increase to an appropriate range.
  • the presence / absence of surplus refrigerant is determined using the operating tendency of the use side expansion valves 82 a and 82 b when the outlet refrigerant supercooling degree SCu is controlled to become the target outlet refrigerant supercooling degree SCus. be able to. That is, in the heat pump system 1, it can be determined that a shortage of refrigerant has occurred by detecting that the use side expansion valves 82a and 82b are closed below the refrigerant discharge start opening OPes. Further, in the heat pump system 1, it can be determined that the shortage of refrigerant has been resolved by detecting that the use side expansion valves 82a and 82b are opened beyond the refrigerant discharge end opening OPee.
  • the outlet refrigerant superheat degree SHh is controlled to become the target outlet refrigerant superheat degree SHhs.
  • Refrigerant discharge control is performed using the expansion valve 28. That is, by changing the target outlet refrigerant superheat degree SHhs so that the outlet refrigerant superheat degree SHh becomes larger when the use side expansion valves 82a and 82b are closed than the refrigerant discharge start opening OPes, the heat source side expansion valve 28 is changed. Operate in the closing direction.
  • the degree of superheat of the heat source side refrigerant flowing into the heat source side accumulator 32 is increased, the heat source side refrigerant in the heat source side accumulator 32 is heated and evaporated, and the heat source side refrigerant stored in the heat source side accumulator 32 is removed. It can be discharged stably and the shortage of refrigerant can be solved. Further, in the heat pump system 1, when the use side expansion valves 82a and 82b are opened more than the refrigerant discharge end opening OPee, the change in the target outlet refrigerant superheat degree SHhs is canceled to open the heat source side expansion valve 28. To work. Thereby, refrigerant
  • the heat source side refrigerant can be discharged from the heat source side accumulator 32 and the refrigerant shortage can be solved when the refrigerant is insufficient during the heating operation.
  • the target outlet refrigerant superheat degree SHhs is set to 0 ° C. to 1 ° C. to control the heat source side expansion valve 28. Therefore, at the outlet of the heat source side heat exchanger 26.
  • the heat source side refrigerant is in a state close to a saturated gas state, and the change in the opening degree of the heat source side expansion valve 28 is small.
  • the target outlet refrigerant superheat degree SHhs is changed to 2 ° C. or more so that the heat source side expansion valve 28 is operated in the closing direction.
  • the degree of superheat of the refrigerant at the outlet can be reliably increased.
  • the refrigerant discharge start opening OPes is smaller than the refrigerant discharge end opening OPee, the heat source side refrigerant can be sufficiently discharged from the heat source side accumulator 32.
  • the heat source side expansion valve 28 is controlled to open in the opening direction by setting the heat source side expansion valve 28 to an opening degree of 30% or less of the maximum opening degree at the start of the heating operation as the heating operation. I have to.
  • the use side heat exchange functioning as a condenser of the heat source side refrigerant is set by setting the use side expansion valves 82a and 82b to an opening degree of 50% or more of the maximum opening degree at the start of the heating operation. The discharge of the heat source side refrigerant from the containers 81a and 81b is promoted.
  • the heat-source-side refrigerant is less likely to accumulate in the use-side heat exchangers 81a and 81b, and the inflow of the heat-source-side refrigerant to the heat source-side heat exchanger 26 is promoted. A stable state in which surplus refrigerant is hardly generated can be obtained.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a heat pump system 101 according to the second embodiment of the present invention.
  • the heat pump system 101 is an apparatus capable of performing an operation for cooling an aqueous medium, an operation for heating an aqueous medium, and the like using a vapor compression heat pump cycle.
  • the heat pump system 101 can perform a cooling operation as a cooling operation by cooling an aqueous medium, and can perform a heating operation and / or a hot water supply operation as a heating operation by heating the aqueous medium. Is possible.
  • the heat pump system 101 mainly includes a heat source unit 2, utilization units 4a and 4b, a liquid refrigerant communication tube 13, a gas refrigerant communication tube 14, aqueous medium air conditioning units 7a and 7b, hot water storage units 9a and 9b, water Medium communication pipes 15a, 16a, 15b, and 16b.
  • the heat source unit 2 and the utilization units 4 a and 4 b are connected via the refrigerant communication tubes 13 and 14 to constitute the heat source side refrigerant circuit 120.
  • the utilization units 4a and 4b, the hot water storage units 9a and 9b, and the aqueous medium cooling / heating units 7a and 7b are connected via the aqueous medium communication pipes 15a, 16a, 15b, and 16b, thereby forming the aqueous medium circuits 70a and 70b.
  • HFC-410A which is a kind of HFC refrigerant
  • water as an aqueous medium circulates in the aqueous medium circuits 70a and 70b.
  • the heat source unit 2 is installed outdoors and is connected to the utilization units 4 a and 4 b via the refrigerant communication tubes 13 and 14 and constitutes a part of the heat source side refrigerant circuit 120.
  • the configuration of the heat source unit 2 is the same as the configuration of the heat source unit 2 of the first embodiment. For this reason, detailed description of the heat source unit 2 is omitted here.
  • -Liquid refrigerant communication tube- The liquid refrigerant communication tube 13 has the same configuration as the liquid refrigerant communication tube 13 of the first embodiment. For this reason, detailed description of the liquid refrigerant communication tube 13 is omitted here.
  • the gas refrigerant communication tube 14 has the same configuration as the gas refrigerant communication tube 14 of the first embodiment. For this reason, detailed description of the gas refrigerant communication pipe 14 is omitted here.
  • the utilization units 4a and 4b are installed indoors, are connected to the heat source unit 2 via the refrigerant communication tubes 13 and 14, and constitute a part of the heat source side refrigerant circuit 120.
  • the utilization units 4a and 4b are connected to the hot water storage units 9a and 9b and the aqueous medium air conditioning units 7a and 7b via the aqueous medium communication pipes 15a, 16a, 15b, and 16b.
  • the configuration of the usage unit 4b is the same as the configuration of the usage unit 4a.
  • the utilization unit 4a mainly includes a utilization side heat exchanger 41a, a utilization side expansion valve 42a, and a circulation pump 43a.
  • the use-side heat exchanger 41a is a heat exchanger that functions as a heat-source-side refrigerant radiator or evaporator by exchanging heat between the heat-source-side refrigerant and the aqueous medium.
  • the use side liquid refrigerant tube 45a is connected to the liquid side of the flow path through which the heat source side refrigerant of the use side heat exchanger 41a flows, and the gas side of the flow path through which the heat source side refrigerant of the use side heat exchanger 41a flows. Is connected to the use side gas refrigerant pipe 54a.
  • a use side water inlet pipe 47a is connected to the inlet side of the flow path through which the aqueous medium of the use side heat exchanger 41a flows, and the outlet side of the flow path through which the aqueous medium of the use side heat exchanger 41a flows. Is connected to the use side water outlet pipe 48a.
  • the liquid refrigerant communication tube 13 is connected to the use side liquid refrigerant tube 45a, and the gas refrigerant communication tube 14 is connected to the use side gas refrigerant tube 54a.
  • An aqueous medium communication pipe 15a is connected to the use side water inlet pipe 47a, and an aqueous medium communication pipe 16a is connected to the use side water outlet pipe 48a.
  • the use side expansion valve 42a is an electric expansion valve capable of changing the flow rate of the heat source side refrigerant flowing through the use side heat exchanger 41a by controlling the opening degree, and is provided in the use side liquid refrigerant pipe 45a.
  • the circulation pump 43a is a mechanism for boosting the aqueous medium.
  • a pump in which a centrifugal or positive displacement pump element (not shown) is driven by a circulation pump motor 44a is employed.
  • the circulation pump 43a is provided in the use side water outlet pipe 48a.
  • the circulation pump motor 44a can vary the rotation speed (that is, the operating frequency) by an inverter device (not shown), thereby enabling capacity control of the circulation pump 43a.
  • the utilization unit 4a is provided with various sensors.
  • the use unit 4a includes a use side heat exchange temperature sensor 50a that detects a use side heat exchange liquid side temperature Tul that is a temperature of the heat source side refrigerant on the liquid side of the use side heat exchanger 41a, and a use side.
  • An aqueous medium outlet temperature sensor 51a that detects an aqueous medium inlet temperature Twr that is the temperature of the aqueous medium at the inlet of the heat exchanger 41a, and an aqueous medium outlet temperature Twl that is the temperature of the aqueous medium at the outlet of the use side heat exchanger 41a.
  • An aqueous medium outlet temperature sensor 52a for detection is provided.
  • the usage unit 4a includes a usage-side control unit 69a that controls the operation of each unit constituting the usage unit 4a.
  • the use side control unit 69a includes a microcomputer, a memory, and the like for controlling the use unit 4a.
  • the usage-side control unit 69a can exchange control signals and the like with a remote controller (not shown), and exchange control signals and the like with the heat source side control unit 39 of the heat source unit 2. It has become.
  • the hot water storage units 9a and 9b are installed indoors and connected to the utilization units 4a and 4b via the aqueous medium communication pipes 15a, 16a, 15b and 16b, and constitute a part of the aqueous medium circuits 70a and 70b. is doing.
  • the configuration of the hot water storage unit 9b is the same as the configuration of the hot water storage unit 9a. Therefore, here, only the configuration of the hot water storage unit 9a will be described, and for the configuration of the hot water storage unit 9b, the subscript “b” is attached instead of the subscript “a” indicating the respective portions of the hot water storage unit 9a. The description of is omitted.
  • the hot water storage unit 9a mainly includes a hot water storage tank 91a and a heat exchange coil 92a.
  • the hot water storage tank 91a is a container for storing water as an aqueous medium supplied for hot water supply, and a hot water supply pipe 93a for sending the aqueous medium heated to a faucet or a shower is connected to the upper part of the hot water storage tank 91a.
  • a water supply pipe 94a for replenishing the aqueous medium consumed by the hot water supply pipe 93a is connected to the lower part thereof.
  • the heat exchange coil 92a is provided in the hot water storage tank 91a, and heats the aqueous medium in the hot water storage tank 91a by exchanging heat between the aqueous medium circulating in the aqueous medium circuit 70a and the aqueous medium in the hot water storage tank 91a.
  • a water medium communication pipe 16a is connected to an inlet of the heat exchanger, and an aqueous medium communication pipe 15a is connected to an outlet of the heat exchanger.
  • the hot water storage unit 9a can heat the aqueous medium in the hot water storage tank 91a by the aqueous medium circulating in the aqueous medium circuit 70a heated in the utilization unit 4a and store it as hot water.
  • the hot water storage unit 9a a hot water storage unit of a type in which an aqueous medium heated by heat exchange with the aqueous medium heated in the usage unit 4a is used is stored in the hot water storage tank.
  • a type of hot water storage unit that stores the aqueous medium in a hot water storage tank may be adopted.
  • the hot water storage unit 9a is configured as a separate unit from the usage unit 4a, but the hot water storage unit 9a may be built in the usage unit 4a.
  • the hot water storage unit 9a is provided with various sensors. Specifically, the hot water storage unit 9a is provided with a hot water storage temperature sensor 95a for detecting the hot water storage temperature Twh, which is the temperature of the aqueous medium stored in the hot water storage tank 91a.
  • the aqueous medium air conditioning units 7a and 7b are installed indoors.
  • the aqueous medium air conditioning units 7a and 7b are connected to the utilization units 4a and 4b via the aqueous medium communication pipes 15a, 16a, 15b and 16b, and constitute a part of the aqueous medium circuits 70a and 70b.
  • the configuration of the aqueous medium cooling / heating unit 7b is the same as the configuration of the aqueous medium cooling / heating unit 7a.
  • the aqueous medium cooling / heating unit 7a mainly has a heat exchange panel 71a, and constitutes a radiator, a floor cooling / heating panel, and the like. In the case of a radiator, the heat exchange panel 71a is provided near an indoor wall, and in the case of a floor cooling / heating panel, the heat exchange panel 71a is provided below the indoor floor.
  • the heat exchange panel 71a is a heat exchanger that functions as a radiator or heater for the aqueous medium circulating in the aqueous medium circuit 70a.
  • the aqueous medium communication pipe 16a is connected to the inlet, and the outlet is connected to the outlet.
  • the aqueous medium communication pipe 15a is connected.
  • the aqueous medium communication pipes 15a and 15b are connected to the outlet of the heat exchange coil 92a of the hot water storage unit 9a and the outlets of the heat exchange panels 71a and 71b of the aqueous medium air conditioning units 7a and 7b.
  • the aqueous medium communication pipes 16a and 16b are connected to the inlet of the heat exchange coil 92a of the hot water storage unit 9a and the inlets of the heat exchange panels 71a and 71b of the aqueous medium air conditioning units 7a and 7b.
  • both the hot water storage units 9a and 9b and the aqueous medium air conditioning units 7a and 7b, or the hot water storage unit 9a and the aqueous medium air conditioning unit 7a are used as the aqueous medium circulating in the aqueous medium circuits 70a and 70b.
  • An aqueous medium switching mechanism 161a capable of switching whether to supply to any one of 7b is provided.
  • the aqueous medium switching mechanism 161a is a three-way valve.
  • the use side control units 69a and 69b and the heat source side control unit 39 constitute a control unit 101a that controls the operation of the heat pump system 101, and performs the following operations and various controls.
  • a hot water supply operation mode in which only a hot water supply operation (heating operation) is performed, and a heating operation and a hot water supply operation (heating operation) using the aqueous medium cooling / heating unit 7a and the hot water storage unit 9a and / or the aqueous medium cooling / heating unit 7b and the hot water storage unit 9b are simultaneously performed.
  • the use units 4a and 4b perform an operation (heating operation) that causes the use side heat exchangers 41a and 41b to function as a refrigerant radiator, and the cooling operation mode.
  • the utilization units 4a and 4b perform an operation (cooling operation) that causes the utilization-side heat exchangers 41a and 41b to function as a refrigerant evaporator.
  • the switching mechanism 23 is in the heat source side heat radiation operation state (of the switching mechanism 23 in FIG. 4). (The state indicated by the broken line), and the suction return expansion valve 30 is closed.
  • the aqueous medium switching mechanisms 161a and 161b are switched to a state in which the aqueous medium is supplied to the aqueous medium cooling / heating units 7a and 7b.
  • the low pressure heat source side refrigerant in the refrigeration cycle is sucked into the compressor 21 through the suction pipe 21c, compressed to a high pressure in the refrigeration cycle, and then discharged to the discharge pipe 21b.
  • the high-pressure heat source side refrigerant discharged to the discharge pipe 21b is separated from refrigerating machine oil in the oil separator 22a.
  • the refrigerating machine oil separated from the heat source side refrigerant in the oil separator 22a is returned to the suction pipe 21c through the oil return pipe 22b.
  • the high-pressure heat source side refrigerant from which the refrigerating machine oil is separated is sent from the heat source unit 2 to the gas refrigerant communication tube 14 through the switching mechanism 23, the second heat source side gas refrigerant tube 25 and the gas side shut-off valve 34.
  • the high-pressure heat source side refrigerant sent to the gas refrigerant communication tube 14 is sent to the utilization units 4a and 4b.
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant sent to the usage units 4a and 4b is sent to the usage-side heat exchangers 41a and 41b through the usage-side gas refrigerant tubes 54a and 54b.
  • the high-pressure heat source side refrigerant sent to the use side heat exchangers 41a and 41b exchanges heat with the aqueous medium circulating in the aqueous medium circuits 70a and 70b by the circulation pumps 43a and 43b in the use side heat exchangers 41a and 41b. Go and dissipate heat.
  • the high-pressure heat source side refrigerant radiated in the usage side heat exchangers 41a and 41b is sent from the usage units 4a and 4b to the liquid refrigerant communication tube 13 through the usage side expansion valves 42a and 42b and the usage side liquid refrigerant tubes 45a and 45b. .
  • the heat source side refrigerant sent to the liquid refrigerant communication tube 13 is sent to the heat source unit 2.
  • the heat source side refrigerant sent to the heat source unit 2 is sent to the supercooler 31 through the liquid side shut-off valve 33.
  • the heat source side refrigerant sent to the subcooler 31 is sent to the heat source side expansion valve 28 without performing heat exchange because the heat source side refrigerant does not flow through the suction return pipe 29.
  • the heat source side refrigerant sent to the heat source side expansion valve 28 is depressurized by the heat source side expansion valve 28 to be in a low-pressure gas-liquid two-phase state, and is sent to the heat source side heat exchanger 26 through the heat source side liquid refrigerant tube 27. It is done.
  • the low-pressure heat source side refrigerant sent to the heat source side heat exchanger 26 evaporates by exchanging heat with outdoor air supplied by the heat source side fan 36 in the heat source side heat exchanger 26.
  • the low-pressure heat source side refrigerant evaporated in the heat source side heat exchanger 26 is sent to the heat source side accumulator 32 through the first heat source side gas refrigerant tube 24 and the switching mechanism 23.
  • the low-pressure heat-source-side refrigerant sent to the heat-source-side accumulator 32 is again sucked into the compressor 21 through the suction pipe 21c.
  • the aqueous medium circulating through the aqueous medium circuits 70a and 70b is heated by the heat radiation of the heat source side refrigerant in the use side heat exchangers 41a and 41b.
  • the aqueous medium heated in the usage-side heat exchangers 41a and 41b is sucked into the circulation pumps 43a and 43b through the usage-side water outlet pipes 48a and 48b, and after the pressure is increased, the aqueous medium communication pipes are used from the usage units 4a and 4b. 16a and 16b.
  • the aqueous medium sent to the aqueous medium communication pipes 16a and 16b is sent to the aqueous medium cooling and heating units 7a and 7b through the aqueous medium switching mechanisms 161a and 161b.
  • the aqueous medium sent to the aqueous medium cooling / heating units 7a and 7b radiates heat in the heat exchange panels 71a and 71b, thereby heating indoor walls and the like or heating the indoor floor.
  • movement in the heating operation mode which performs only the heating operation using the aqueous-medium air conditioning unit 7a and / or the aqueous-medium air conditioning unit 7b is performed.
  • the aqueous medium sent from the utilization units 4a and 4b to the aqueous medium communication pipes 16a and 16b is sent to the hot water storage units 9a and 9b through the aqueous medium switching mechanisms 161a and 161b.
  • the aqueous medium sent to the hot water storage units 9a, 9b exchanges heat with the aqueous medium in the hot water storage tanks 91a, 91b in the heat exchange coils 92a, 92b to dissipate the heat, whereby the aqueous medium in the hot water storage tanks 91a, 91b. Heat.
  • the operation in the hot water supply operation mode in which only the hot water supply operation using the hot water storage unit 9a and / or the hot water storage unit 9b is performed is performed.
  • the aqueous medium switching mechanisms 161a and 161b are switched to a state in which the aqueous medium is supplied to the aqueous medium cooling / heating units 7a and 7b and the hot water storage units 9a and 9b. And in the heat source side refrigerant circuit 120 of such a state, operation
  • the aqueous medium sent from the utilization units 4a and 4b to the aqueous medium communication pipes 16a and 16b passes through the aqueous medium switching mechanisms 161a and 161b and the aqueous medium cooling / heating units 7a and 7b and the hot water storage. Sent to the units 9a, 9b.
  • the aqueous medium sent to the aqueous medium cooling / heating units 7a and 7b radiates heat in the heat exchange panels 71a and 71b, thereby heating indoor walls and the like or heating the indoor floor.
  • the aqueous medium sent to the hot water storage units 9a and 9b exchanges heat with the aqueous medium in the hot water storage tanks 91a and 91b in the heat exchange coils 92a and 92b to dissipate the heat, whereby the hot water storage tanks 91a and 91b Heat the aqueous medium.
  • the operation in the hot water supply / heating operation mode in which the heating operation and the hot water supply operation using the aqueous medium cooling / heating unit 7a and the hot water storage unit 9a and / or the aqueous medium cooling / heating unit 7b and the hot water storage unit 9b are performed simultaneously is performed.
  • the switching mechanism 23 is in the heat source side heat radiation operation state (the solid line of the switching mechanism 23 in FIG. 1). (The state indicated by).
  • the aqueous medium switching mechanisms 161a and 161b are switched to a state in which the aqueous medium is supplied to the aqueous medium cooling / heating units 7a and 7b.
  • the low pressure heat source side refrigerant in the refrigeration cycle is sucked into the compressor 21 through the suction pipe 21c, compressed to a high pressure in the refrigeration cycle, and then discharged to the discharge pipe 21b.
  • the high-pressure heat source side refrigerant discharged to the discharge pipe 21b is separated from refrigerating machine oil in the oil separator 22a.
  • the refrigerating machine oil separated from the heat source side refrigerant in the oil separator 22a is returned to the suction pipe 21c through the oil return pipe 22b.
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant from which the refrigeration oil is separated is sent to the heat-source-side heat exchanger 26 through the switching mechanism 23 and the first heat-source-side gas refrigerant tube 24.
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant sent to the heat-source-side heat exchanger 26 radiates heat by exchanging heat with outdoor air supplied by the heat-source-side fan 36 in the heat source-side heat exchanger 26.
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant that has radiated heat in the heat-source-side heat exchanger 26 is sent to the subcooler 31 through the heat-source-side expansion valve 28.
  • the heat source side refrigerant sent to the subcooler 31 is cooled so as to be in a supercooled state by exchanging heat with the heat source side refrigerant branched from the heat source side liquid refrigerant tube 27 to the suction return tube 29.
  • the heat source side refrigerant flowing through the suction return pipe 29 is returned to the suction pipe 21c.
  • the heat source side refrigerant cooled in the subcooler 31 is sent from the heat source unit 2 to the liquid refrigerant communication tube 13 through the heat source side liquid refrigerant tube 27 and the liquid side shut-off valve 33.
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant sent to the liquid refrigerant communication tube 13 is sent to the usage units 4a and 4b.
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant sent to the usage units 4a and 4b is sent to the usage-side expansion valves 42a and 42b.
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant sent to the use-side expansion valves 42a and 42b is depressurized in the use-side expansion valves 42a and 42b to become a low-pressure gas-liquid two-phase state, and through the use-side liquid refrigerant tubes 43a and 43b, It is sent to the use side heat exchangers 41a and 41b.
  • the low-pressure heat source side refrigerant sent to the use side heat exchangers 41a and 41b exchanges heat with the aqueous medium circulating in the aqueous medium circuits 70a and 70b by the circulation pumps 43a and 43b in the use side heat exchangers 41a and 41b. Go and evaporate.
  • the low-pressure heat source side refrigerant evaporated in the use side heat exchangers 41a and 41b is sent from the use units 4a and 4b to the gas refrigerant communication tube 14 through the use side gas refrigerant tubes 54a and 54b.
  • the low-pressure heat source side refrigerant sent to the gas refrigerant communication tube 14 is sent to the heat source unit 2.
  • the low-pressure heat source side refrigerant sent to the heat source unit 2 is sent to the heat source side accumulator 32 through the gas side closing valve 34, the second heat source side gas refrigerant pipe 25 and the switching mechanism 23.
  • the low-pressure heat-source-side refrigerant sent to the heat-source-side accumulator 32 is again sucked into the compressor 21 through the suction pipe 21c.
  • the aqueous medium circulating through the aqueous medium circuits 70a and 70b is cooled by evaporation of the heat source side refrigerant in the use side heat exchangers 41a and 41b.
  • the aqueous medium cooled in the usage-side heat exchangers 41a and 41b is sucked into the circulation pumps 43a and 43b through the usage-side water outlet pipes 48a and 48b, and after the pressure is increased, the aqueous medium communication pipes are used from the usage units 4a and 4b. 16a and 16b.
  • the aqueous medium sent to the aqueous medium communication pipes 16a and 16b is sent to the aqueous medium cooling and heating units 7a and 7b through the aqueous medium switching mechanisms 161a and 161b.
  • the aqueous medium sent to the aqueous medium cooling / heating units 7a and 7b absorbs heat in the heat exchange panels 71a and 71b, thereby cooling the indoor walls and the like or cooling the indoor floor.
  • the operation in the cooling operation mode in which only the cooling operation using the aqueous medium cooling / heating unit 7a and / or the aqueous medium cooling / heating unit 7b is performed is performed.
  • the heat pump system 101 is different from the heat pump system 1 of the first embodiment in that air conditioning is performed via an aqueous medium. Moreover, the heat pump system 101 can perform not only air conditioning but also a hot water supply operation. -B- Similarly to the heat pump system 1 of the first embodiment, the heat pump system 101 also has a heat source side accumulator 32 to process excess refrigerant and refrigerant shortage during heating operation (here, heating operation, hot water supply operation, and hot water supply heating operation). Such problems arise. However, also in the heat pump system 101, various controls similar to the heat pump system 1 of the first embodiment are performed.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a heat pump system 201 according to the third embodiment of the present invention.
  • the heat pump system 201 is an apparatus capable of performing an operation for heating an aqueous medium using a vapor compression heat pump cycle.
  • the heat pump system 201 can perform a heating operation and / or a hot water supply operation as a heating operation by heating an aqueous medium.
  • the heat pump system 201 mainly includes a heat source unit 2, utilization units 104a and 104b, a liquid refrigerant communication tube 13, a gas refrigerant communication tube 14, water medium heating units 7a and 7b, hot water storage units 9a and 9b, water Medium communication tubes 15a, 16a, 15b, and 16b.
  • the heat source unit 2 and the utilization units 104a and 104b are connected via the refrigerant communication tubes 13 and 14 to constitute the heat source side refrigerant circuit 120.
  • the utilization units 104a and 104b constitute utilization side refrigerant circuits 50a and 50b.
  • the utilization units 104a and 104b and the aqueous medium heating units 7a and 7b are connected via the aqueous medium communication pipes 15a, 16a, 15b, and 16b to constitute the aqueous medium circuits 70a and 70b.
  • HFC-410A which is a kind of HFC refrigerant
  • HFC-134a which is a kind of HFC refrigerant
  • the pressure corresponding to saturation gas temperature 65 degreeC is 2.8 Mpa or less at the maximum at a gauge pressure, Preferably, it is 2.0 Mpa.
  • the following refrigerants are preferably used.
  • HFC-134a is a kind of refrigerant having such saturation pressure characteristics.
  • water as an aqueous medium circulates in the aqueous medium circuits 70a and 70b.
  • the heat source unit 2 is installed outdoors and is connected to the utilization units 104 a and 104 b via the refrigerant communication tubes 13 and 14 and constitutes a part of the heat source side refrigerant circuit 120.
  • the configuration of the heat source unit 2 is the same as the configuration of the heat source unit 2 of the first embodiment. For this reason, detailed description of the heat source unit 2 is omitted here.
  • -Liquid refrigerant communication tube- The liquid refrigerant communication tube 13 has the same configuration as the liquid refrigerant communication tube 13 of the first embodiment. For this reason, detailed description of the liquid refrigerant communication tube 13 is omitted here.
  • the gas refrigerant communication tube 14 has the same configuration as the gas refrigerant communication tube 14 of the first embodiment. For this reason, detailed description of the gas refrigerant communication pipe 14 is omitted here.
  • the utilization units 4a and 4b are installed indoors, are connected to the heat source unit 2 via the refrigerant communication tubes 13 and 14, and constitute a part of the heat source side refrigerant circuit 120.
  • the usage units 4a and 4b constitute usage-side refrigerant circuits 50a and 50b.
  • the utilization units 4a and 4b are connected to the hot water storage units 9a and 9b and the aqueous medium air conditioning units 7a and 7b via the aqueous medium communication pipes 15a, 16a, 15b, and 16b, respectively.
  • the configuration of the usage unit 4b is the same as the configuration of the usage unit 4a.
  • the utilization unit 4a mainly includes a utilization side heat exchanger 41a, a utilization side expansion valve 42a, a utilization side compressor 62a, a refrigerant-water heat exchanger 65a, a refrigerant-water heat exchange side expansion valve 66a, It has a side accumulator 67a and a circulation pump 43a.
  • the use-side heat exchanger 41a is a heat exchanger that functions as a heat-source-side refrigerant radiator by performing heat exchange between the heat-source-side refrigerant and the use-side refrigerant.
  • the use side liquid refrigerant tube 45a is connected to the liquid side of the flow path through which the heat source side refrigerant of the use side heat exchanger 41a flows, and the gas side of the flow path through which the heat source side refrigerant of the use side heat exchanger 41a flows. Is connected to the use side gas refrigerant pipe 54a. Further, a cascade side liquid refrigerant pipe 68a is connected to the liquid side of the flow path through which the use side refrigerant flows in the use side heat exchanger 41a, and the gas in the flow path through which the use side refrigerant of the use side heat exchanger 41a flows. A cascade side gas refrigerant pipe 71a is connected to the side.
  • the use side liquid refrigerant pipe 45a is connected to the liquid refrigerant communication pipe 13).
  • the use side gas refrigerant pipe 54 a is connected to the gas refrigerant communication pipe 14.
  • a refrigerant-water heat exchanger 65a is connected to the cascade side liquid refrigerant pipe 68a, and a use side compressor 62a is connected to the cascade side gas refrigerant pipe 71a.
  • the use side expansion valve 42a is an electric expansion valve capable of changing the flow rate of the heat source side refrigerant flowing through the use side heat exchanger 41a by controlling the opening degree, and is provided in the use side liquid refrigerant pipe 45a.
  • the use side compressor 62a is a mechanism that compresses the use side refrigerant.
  • a rotary type or scroll type positive displacement compression element housed in a casing (not shown) is also used.
  • a hermetic compressor driven by a machine motor 63a is employed as the use side compressor motor 63a is employed.
  • the use-side compressor motor 63a can vary the rotation speed (that is, the operating frequency) by an inverter device (not shown), thereby enabling capacity control of the use-side compressor 62a.
  • a cascade side discharge pipe 70a is connected to discharge of the use side compressor 62a, and a cascade side gas refrigerant pipe 71a is connected to suction of the use side compressor 62a.
  • the refrigerant-water heat exchanger 65a is a heat exchanger that functions as a radiator for the usage-side refrigerant by exchanging heat between the usage-side refrigerant and the aqueous medium.
  • a cascade-side liquid refrigerant pipe 68a is connected to the liquid side of the flow path through which the use-side refrigerant flows in the refrigerant-water heat exchanger 65a, and the gas in the flow path through which the use-side refrigerant in the refrigerant-water heat exchanger 65a flows.
  • the cascade discharge pipe 70a is connected to the side.
  • the use side water inlet pipe 47a is connected to the inlet side of the flow path through which the aqueous medium of the refrigerant-water heat exchanger 65a flows, and the outlet of the flow path through which the aqueous medium of the refrigerant-water heat exchanger 65a flows.
  • the use side water outlet pipe 48a is connected to the side.
  • An aqueous medium communication pipe 15a is connected to the use side water inlet pipe 47a, and an aqueous medium communication pipe 16a is connected to the use side water outlet pipe 48a.
  • the refrigerant-water heat exchange side expansion valve 66a is an electric expansion valve capable of varying the flow rate of the use side refrigerant flowing through the refrigerant-water heat exchanger 65a by controlling the opening degree, and the cascade side liquid refrigerant pipe 66a.
  • the use side accumulator 67a is provided in the cascade side gas refrigerant pipe 71a and is a container for temporarily storing the use side refrigerant circulating in the use side refrigerant circuit 50a before being sucked into the use side compressor 55a. .
  • the use side compressor 62a, the refrigerant-water heat exchanger 65a, the refrigerant-water heat exchange side expansion valve 66a, the use side heat exchanger 41a, and the use side accumulator 67a are connected via the refrigerant pipes 70a, 68a, 71a.
  • the circulation pump 43a is a mechanism for boosting the aqueous medium.
  • a pump in which a centrifugal or positive displacement pump element (not shown) is driven by a circulation pump motor 44a is employed.
  • the circulation pump 43a is provided in the use side water outlet pipe 48a.
  • the circulation pump motor 44a can vary the rotation speed (that is, the operating frequency) by an inverter device (not shown), thereby enabling capacity control of the circulation pump 43a.
  • the use unit 104a includes a use side heat exchange temperature sensor 50a for detecting a use side heat exchange liquid side temperature Tul which is a temperature of the heat source side refrigerant on the liquid side of the use side heat exchanger 41a, and a refrigerant ⁇
  • An aqueous medium outlet temperature sensor 51a that detects an aqueous medium inlet temperature Twr that is the temperature of the aqueous medium at the inlet of the water heat exchanger 65a, and an aqueous medium outlet temperature that is the temperature of the aqueous medium at the outlet of the refrigerant-water heat exchanger 65a
  • An aqueous medium outlet temperature sensor 52a for detecting Twl
  • a usage side suction pressure sensor 74a for detecting a usage side suction pressure Ps2 that is a pressure of a usage side refrigerant in the suction of the usage side compressor 62a, and discharge of the usage side compressor 62a
  • Twr a use side heat exchange liquid side temperature
  • a usage-side discharge temperature sensor 76a for detecting the usage-side discharge temperature Td2 is provided. Is provided.
  • the usage unit 104a includes a usage-side control unit 69a that controls the operation of each unit constituting the usage unit 104a.
  • the usage-side control unit 69a includes a microcomputer, a memory, and the like for controlling the usage unit 104a.
  • the usage-side control unit 69a can exchange control signals and the like with a remote controller (not shown), and exchange control signals and the like with the heat source side control unit 39 of the heat source unit 2. It has become.
  • -Hot water storage unit- The hot water storage units 9a and 9b are installed indoors and are connected to the utilization units 104a and 104b via the aqueous medium communication pipes 15a, 16a, 15b and 16b, and constitute part of the aqueous medium circuits 70a and 70b. is doing.
  • the hot water storage units 9a and 9b have the same configuration as the hot water storage units 9a and 9b of the second embodiment. For this reason, detailed description of the hot water storage units 9a and 9b is omitted here.
  • -Aqueous medium heating unit- The aqueous medium heating units 7a and 7b are installed indoors.
  • the aqueous medium cooling / heating units 7a, 7b are connected to the utilization units 104a, 104b via the aqueous medium communication pipes 15a, 16a, 15b, 16b, and constitute a part of the aqueous medium circuits 70a, 70b.
  • the aqueous medium heating units 7a and 7b have the same configuration as the aqueous medium cooling / heating units 7a and 7b of the second embodiment. For this reason, detailed description of the aqueous medium heating units 7a and 7b is omitted here.
  • aqueous medium communication pipes 15a, 15b, 16a, and 16b are the same as the configuration of the aqueous medium communication pipes 15a, 15b, 16a, and 16b of the second embodiment. For this reason, detailed description of the aqueous medium communication pipes 15a, 15b, 16a, and 16b is omitted here.
  • the control part 201a which performs operation control of the heat pump system 201 is comprised by the utilization side control parts 69a and 69b and the heat source side control part 39, and the following driving
  • a heating operation mode in which only a heating operation (heating operation) using the aqueous medium heating unit 7a and / or the aqueous medium heating unit 7b is performed, and a hot water storage unit 9a and / or a hot water storage unit 9b are used.
  • a hot water supply operation mode in which only a hot water supply operation (heating operation) is performed, and a heating operation and a hot water supply operation (heating operation) using the aqueous medium heating unit 7a and the hot water storage unit 9a and / or the aqueous medium heating unit 7b and the hot water storage unit 9b are simultaneously performed.
  • the use units 104a and 104b perform an operation (heating operation) that causes the use-side heat exchangers 41a and 41b to function as a refrigerant radiator.
  • the switching mechanism 23 is in the heat source side heat radiation operation state (of the switching mechanism 23 in FIG. 5). (The state indicated by the broken line), and the suction return expansion valve 30 is closed.
  • the aqueous medium switching mechanisms 161a and 161b are switched to a state of supplying the aqueous medium to the aqueous medium heating units 7a and 7b.
  • the low pressure heat source side refrigerant in the refrigeration cycle is sucked into the compressor 21 through the suction pipe 21c, compressed to a high pressure in the refrigeration cycle, and then discharged to the discharge pipe 21b.
  • the high-pressure heat source side refrigerant discharged to the discharge pipe 21b is separated from refrigerating machine oil in the oil separator 22a.
  • the refrigerating machine oil separated from the heat source side refrigerant in the oil separator 22a is returned to the suction pipe 21c through the oil return pipe 22b.
  • the high-pressure heat source side refrigerant from which the refrigerating machine oil is separated is sent from the heat source unit 2 to the gas refrigerant communication tube 14 through the switching mechanism 23, the second heat source side gas refrigerant tube 25 and the gas side shut-off valve 34.
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant sent to the gas refrigerant communication tube 14 is sent to the utilization units 104a and 104b.
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant sent to the usage units 104a and 104b is sent to the usage-side heat exchangers 41a and 41b through the usage-side gas refrigerant tubes 54a and 54b.
  • the high-pressure heat-source-side refrigerant sent to the use-side heat exchangers 41a and 41b exchanges heat with the low-pressure use-side refrigerant in the refrigeration cycle circulating in the use-side refrigerant circuits 50a and 50b in the use-side heat exchangers 41a and 41b. To dissipate heat.
  • the high-pressure heat source side refrigerant radiated in the usage side heat exchangers 41a and 41b is sent from the usage units 104a and 104b to the liquid refrigerant communication tube 13 through the usage side expansion valves 42a and 42b and the usage side liquid refrigerant tubes 45a and 45b. .
  • the heat source side refrigerant sent to the liquid refrigerant communication tube 13 is sent to the heat source unit 2.
  • the heat source side refrigerant sent to the heat source unit 2 is sent to the supercooler 31 through the liquid side shut-off valve 33.
  • the heat source side refrigerant sent to the subcooler 31 is sent to the heat source side expansion valve 28 without performing heat exchange because the heat source side refrigerant does not flow through the suction return pipe 29.
  • the heat source side refrigerant sent to the heat source side expansion valve 28 is depressurized by the heat source side expansion valve 28 to be in a low-pressure gas-liquid two-phase state, and is sent to the heat source side heat exchanger 26 through the heat source side liquid refrigerant tube 27. It is done.
  • the low-pressure heat source side refrigerant sent to the heat source side heat exchanger 26 evaporates by exchanging heat with outdoor air supplied by the heat source side fan 36 in the heat source side heat exchanger 26.
  • the low-pressure heat source side refrigerant evaporated in the heat source side heat exchanger 26 is sent to the heat source side accumulator 32 through the first heat source side gas refrigerant tube 24 and the switching mechanism 23.
  • the low-pressure heat-source-side refrigerant sent to the heat-source-side accumulator 32 is again sucked into the compressor 21 through the suction pipe 21c.
  • the low-pressure use side refrigerant in the refrigeration cycle circulating in the use side refrigerant circuits 50a and 50b is heated and evaporated by the heat radiation of the heat source side refrigerant in the use side heat exchangers 41a and 41b.
  • the low-pressure use-side refrigerant evaporated in the use-side heat exchangers 41a and 41b is sent to the use-side accumulators 67a and 67b through the cascade-side gas refrigerant tubes 71a and 71b.
  • the low-pressure use-side refrigerant sent to the use-side accumulators 67a and 67b is sucked into the use-side compressors 62a and 62b, compressed to a high pressure in the refrigeration cycle, and then discharged to the cascade-side discharge pipes 70a and 70b.
  • the high-pressure use-side refrigerant discharged to the cascade-side discharge pipes 70a and 70b is sent to the refrigerant-water heat exchangers 65a and 65b.
  • the high-pressure use-side refrigerant sent to the refrigerant-water heat exchangers 65a, 65b is the heat and water medium circulated in the aqueous medium circuits 70a, 70b by the circulation pumps 43a, 43b in the refrigerant-water heat exchangers 65a, 65b. Replace and dissipate heat.
  • the high-pressure use-side refrigerant radiated in the refrigerant-water heat exchangers 65a, 65b is decompressed in the refrigerant-water heat exchange side expansion valves 66a, 66b to be in a low-pressure gas-liquid two-phase state, and the cascade-side liquid refrigerant pipe It is sent again to the use side heat exchangers 41a and 41b through 68a and 68b.
  • the aqueous medium circulating in the aqueous medium circuits 70a and 70b is heated by the heat radiation of the heat source side refrigerant in the use side heat exchangers 41a and 41b.
  • the aqueous medium heated in the usage-side heat exchangers 41a and 41b is sucked into the circulation pumps 43a and 43b through the usage-side water outlet pipes 48a and 48b, and after the pressure is increased, the aqueous medium communication pipes are used from the usage units 104a and 104b. 16a and 16b.
  • the aqueous medium sent to the aqueous medium communication pipes 16a and 16b is sent to the aqueous medium heating units 7a and 7b through the aqueous medium switching mechanisms 161a and 161b.
  • the aqueous medium sent to the aqueous medium heating units 7a and 7b dissipates heat in the heat exchange panels 71a and 71b, thereby heating indoor walls and the like or heating the indoor floor.
  • movement in the heating operation mode which performs only the heating operation using the aqueous medium heating unit 7a and / or the aqueous medium heating unit 7b is performed.
  • the aqueous medium sent from the utilization units 104a and 104b to the aqueous medium communication pipes 16a and 16b is sent to the hot water storage units 9a and 9b through the aqueous medium switching mechanisms 161a and 161b.
  • the aqueous medium sent to the hot water storage units 9a, 9b exchanges heat with the aqueous medium in the hot water storage tanks 91a, 91b in the heat exchange coils 92a, 92b to dissipate the heat, whereby the aqueous medium in the hot water storage tanks 91a, 91b. Heat.
  • the operation in the hot water supply operation mode in which only the hot water supply operation using the hot water storage unit 9a and / or the hot water storage unit 9b is performed is performed.
  • -Hot water heating / heating mode When the heating operation and the hot water supply operation using the aqueous medium cooling / heating unit 7a and the hot water storage unit 9a and / or the aqueous medium cooling / heating unit 7b and the hot water storage unit 9b are performed simultaneously, in the heat source side refrigerant circuit 120, the switching mechanism 23 is provided on the heat source side. The operation is switched to the heat radiation operation state (the state indicated by the broken line of the switching mechanism 23 in FIG. 5), and the suction return expansion valve 30 is closed.
  • the aqueous medium switching mechanisms 161a and 161b are switched to a state in which the aqueous medium is supplied to the aqueous medium cooling / heating units 7a and 7b and the hot water storage units 9a and 9b. And in the heat source side refrigerant circuit 120 of such a state, operation
  • the aqueous medium sent from the utilization units 104a and 104b to the aqueous medium communication pipes 16a and 16b passes through the aqueous medium switching mechanisms 161a and 161b and the aqueous medium heating units 7a and 7b and the hot water storage. Sent to the units 9a, 9b.
  • the aqueous medium sent to the aqueous medium heating units 7a and 7b dissipates heat in the heat exchange panels 71a and 71b, thereby heating indoor walls and the like or heating the indoor floor.
  • the aqueous medium sent to the hot water storage units 9a and 9b exchanges heat with the aqueous medium in the hot water storage tanks 91a and 91b in the heat exchange coils 92a and 92b to dissipate the heat, whereby the hot water storage tanks 91a and 91b Heat the aqueous medium.
  • the operation in the hot water supply and heating operation mode in which the heating operation and the hot water supply operation using the aqueous medium heating unit 7a and the hot water storage unit 9a and / or the aqueous medium heating unit 7b and the hot water storage unit 9b are performed simultaneously is performed.
  • the heat pump system 201 is different from the heat pump system 101 of the second embodiment in that a dual refrigeration cycle including a heat source side refrigerant circuit 120 and use side refrigerant circuits 50a and 50b is used. For this reason, the heat pump system 201 can easily obtain a high-temperature aqueous medium as compared with the heat pump system 101 of the second embodiment.
  • the heat pump system 201 includes the heat source side accumulator 32, so that excess refrigerant and refrigerant shortage processing during heating operation (here, heating operation, hot water supply operation, and hot water supply heating operation) are performed. Such problems arise.
  • the pressure corresponding to the saturated gas temperature of 65 ° C. is not more than 2.8 MPa, preferably 2.0 MPa or less as the gauge pressure.
  • the present invention can be widely applied to a heat pump system configured by connecting a utilization unit to a heat source unit having an accumulator.

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Abstract

 ヒートポンプシステム(1)の制御部(1a)は、暖房運転時に、出口冷媒過冷却度(SCu)が目標出口冷媒過冷却度(SCus)になるように利用側膨張弁(82a、82b)を制御し、出口冷媒過熱度(SHh)が目標出口冷媒過熱度(SHhs)になるように熱源側膨張弁(28)を制御する。さらに、制御部(1a)は、利用側膨張弁(82a、82b)が冷媒回収開始開度(OPcs)よりも開いた場合に、熱源側熱交換器(28)の出口における冷媒が湿り状態になるように目標出口冷媒過熱度(SHhs)を変更し、利用側膨張弁(82a、82b)が冷媒回収終了開度(OPce)よりも閉まった場合に、目標出口冷媒過熱度(SHhs)の変更を解除する冷媒回収制御を行う。

Description

ヒートポンプシステム
 本発明は、ヒートポンプシステム、特に、アキュムレータを有する熱源ユニットに利用ユニットを接続して構成されたヒートポンプシステムに関する。
 従来より、特許文献1(特開2007-163099号公報)に示す空気調和装置がある。この空気調和装置(ヒートポンプシステム)は、圧縮機、熱源側熱交換器、室外膨張弁(熱源側膨張弁)、バイパス冷媒回路(吸入戻し管)、及び、アキュムレータを有する室外ユニット(熱源ユニット)に、室内膨張弁(利用側膨張弁)及び利用側熱交換器を有する室内ユニット(利用ユニット)を接続して構成されている。この空気調和装置では、利用側熱交換器を冷媒の放熱器として機能させる暖房運転(加熱運転)時に、利用側熱交換器の出口における冷媒の過冷却度である出口冷媒過冷却度が所定の目標出口冷媒過冷却度になるように、利用側熱交換器の出口に接続された利用側膨張弁を制御する。ここで、アキュムレータは、圧縮機の吸入に接続されている。また、熱源側膨張弁は、加熱運転時における熱源側熱交換器の入口に接続されている。また、吸入戻し管は、利用側熱交換器と熱源側熱交換器とを接続する液冷媒管のうち利用側膨張弁から熱源側膨張弁までの間の部分とアキュムレータの入口とを接続している。
 上記従来のヒートポンプシステムでは、液冷媒管の長さが長くなる場合があり、加熱運転時に冷媒回路内に多量の余剰冷媒が発生しやすい。
 これに対して、加熱運転時に、吸入戻し管を通じて液冷媒管からアキュムレータに冷媒を回収して余剰冷媒としてアキュムレータに溜める制御を行うことが考えられる。
 しかし、この吸入戻し管を用いてアキュムレータに冷媒を回収する制御では、吸入戻し管を流れる冷媒の流量が増加し、これにより、熱源側熱交換器を流れる冷媒の流量が減少して、熱源側熱交換器の出口における冷媒の過熱度が高くなる傾向になる。そして、この過熱度の大きい冷媒がアキュムレータに流入すると、冷媒自身が保有する熱によって、アキュムレータ内の冷媒が加熱されて蒸発し、アキュムレータ内から冷媒が圧縮機の吸入に放出される現象が生じる。すなわち、吸入戻し管を用いてアキュムレータに冷媒を回収する制御を行うと、アキュムレータ内から冷媒が放出される現象を引き起こすことになる。
 このように、吸入戻し管を用いてアキュムレータに冷媒を回収する制御を行ったとしても、アキュムレータへの冷媒の回収とアキュムレータからの冷媒の放出とを繰り返すような不安定な回収動作が生じやすい。その結果、アキュムレータに冷媒を安定的に回収する制御を行うことは困難になる。
 本発明の課題は、アキュムレータを有する熱源ユニットに利用ユニットを接続して構成されたヒートポンプシステムにおいて、加熱運転時に、冷媒をアキュムレータに安定的に回収して余剰冷媒として溜めることができるようにすることにある。
 本発明の第1観点にかかるヒートポンプシステムは、冷媒回路と制御部とを有する。冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機と熱源側熱交換器と熱源側膨張弁と圧縮機の吸入に接続されたアキュムレータとを有する熱源ユニットに、利用側膨張弁と利用側熱交換器とを有する利用ユニットを接続して構成される。制御部は、利用側熱交換器を冷媒の放熱器として機能させる加熱運転を行い、加熱運転時に、利用側熱交換器の出口における冷媒の過冷却度である出口冷媒過冷却度が所定の目標出口冷媒過冷却度になるように利用側膨張弁を制御する。そして、制御部は、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器の出口における冷媒の過熱度である出口冷媒過熱度が所定の目標出口冷媒過熱度になるように熱源側膨張弁を制御する。そして、制御部は、冷媒回収制御を行う。冷媒回収制御は、利用側膨張弁が所定の冷媒回収開始開度よりも開いた場合に、熱源側熱交換器の出口における冷媒が湿り状態になるように目標出口冷媒過熱度を変更する。そして、目標出口冷媒過熱度を変更した状態において、利用側膨張弁が所定の冷媒回収終了開度よりも閉まった場合に、目標出口冷媒過熱度の変更を解除する。
 加熱運転時において、冷媒回路内に余剰冷媒が発生すると、冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器に冷媒が溜まりやすくなる。このため、出口冷媒過冷却度が目標出口冷媒過冷却度になるように利用側膨張弁を制御していると、利用側膨張弁が開く方向に動作して、利用側膨張弁の開度が適正な範囲よりも大きくなる傾向になる。しかし、余剰冷媒がアキュムレータ内に溜められると、冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器に溜まる冷媒が少なくなる。このため、出口冷媒過冷却度が目標出口冷媒過冷却度になるように利用側膨張弁を制御していると、利用側膨張弁が閉まる方向に動作して、利用側膨張弁の開度が適正な範囲まで小さくなる傾向になる。
 このヒートポンプシステムでは、出口冷媒過冷却度が目標出口冷媒過冷却度になるように制御している時の利用側膨張弁の動作傾向を用いて、余剰冷媒の有無を判定することができる。すなわち、このヒートポンプシステムでは、利用側膨張弁が冷媒回収開始開度よりも開いたことを検知することによって、余剰冷媒が発生しているものと判定することができる。また、このヒートポンプシステムでは、利用側膨張弁が冷媒回収終了開度よりも閉まったことを検知することによって、冷媒がアキュムレータ内に余剰冷媒として溜められたものと判定することができる。
 そして、このヒートポンプシステムでは、利用側膨張弁が冷媒回収開始開度よりも開いた場合に、熱源側膨張弁を用いて冷媒回収制御を行う。すなわち、出口冷媒過熱度が目標出口冷媒過熱度になるように熱源側膨張弁を制御し、利用側膨張弁が冷媒回収開始開度よりも開いた場合に、熱源側熱交換器の出口における冷媒が湿り状態になるように目標出口冷媒過熱度を変更することによって、熱源側膨張弁を開く方向に動作させる。これにより、冷媒を湿り状態のままでアキュムレータに流入させて、アキュムレータ内の冷媒を加熱して蒸発させることなく、アキュムレータ内に冷媒を安定的に回収して余剰冷媒として溜めることができる。また、このヒートポンプシステムでは、利用側膨張弁が冷媒回収終了開度よりも閉まった場合に、目標出口冷媒過熱度の変更を解除することによって、熱源側膨張弁を閉める方向に動作させる。これにより、冷媒回収制御を適切に完了させることができる。
 このヒートポンプシステムでは、上記の冷媒回収制御を採用しているため、加熱運転時に、吸入戻し管を用いてアキュムレータに冷媒を回収する制御を採用する場合に比べて、冷媒をアキュムレータに安定的に回収して余剰冷媒として溜めることができる。
 本発明の第2観点にかかるヒートポンプシステムは、第1観点にかかるヒートポンプシステムにおいて、制御部は、冷媒回収制御時に、目標出口冷媒過熱度を0℃未満に変更する。
 このヒートポンプシステムでは、冷媒回収制御時に、目標出口冷媒過熱度を0℃未満に変更することによって、熱源側膨張弁を開く方向に動作させるようにしているため、熱源側熱交換器の出口における冷媒を確実に湿り状態にすることができる。
 本発明の第3観点にかかるヒートポンプシステムは、第2観点にかかるヒートポンプシステムにおいて、制御部は、冷媒回収制御を行わない時に、目標出口冷媒過熱度を0℃~1℃に設定する。
 このヒートポンプシステムでは、冷媒回収制御を行わない時に、目標出口冷媒過熱度を0℃~1℃に設定して熱源側膨張弁を制御しているため、熱源側熱交換器の出口における冷媒が飽和ガス状態に近い状態になり、熱源側膨張弁の開度変化が少ない状態になる。これにより、冷媒回収制御を行わない時の運転状態が安定し、利用側膨張弁の動作傾向を用いた余剰冷媒の有無の判定における判定精度を高めることができる。
 本発明の第4観点にかかるヒートポンプシステムは、第1~第3観点のいずれかにかかるヒートポンプシステムにおいて、冷媒回収終了開度は、冷媒回収開始開度よりも小さい。
 このヒートポンプシステムでは、冷媒回収終了開度が冷媒回収開始開度よりも小さいため、アキュムレータへの冷媒回収を十分に行うことができる。
 本発明の第5観点にかかるヒートポンプシステムは、第1~第4観点のいずれかにかかるヒートポンプシステムにおいて、制御部は、冷媒回収制御よりも優先して、オーバーフロー防止制御を行う。オーバーフロー防止制御は、圧縮機の吐出における冷媒の過熱度である吐出冷媒過熱度が所定の下限吐出過熱度よりも小さい場合に、出口冷媒過熱度が大きくなるように目標出口冷媒過熱度を変更する。
 上記の冷媒回収制御時には、冷媒回路への冷媒充填量が過多である等の何らかの要因によって、アキュムレータに溜められた冷媒がオーバーフローするおそれがある。アキュムレータから冷媒がオーバーフローすると、吐出冷媒過熱度が低くなる傾向になる。
 このヒートポンプシステムでは、吐出冷媒過熱度の傾向を用いて、アキュムレータからの冷媒のオーバーフローの有無を判定することができる。すなわち、このヒートポンプシステムでは、吐出冷媒過熱度が下限吐出過熱度よりも小さくなったことを検知することによって、アキュムレータからの冷媒のオーバーフローが発生しているものと判定することができる。
 そして、このヒートポンプシステムでは、吐出冷媒過熱度が下限吐出過熱度よりも小さい場合に、出口冷媒過熱度が目標出口冷媒過熱度になるように制御している熱源側膨張弁を用いてオーバーフロー防止制御を行う。すなわち、吐出冷媒過熱度が下限吐出過熱度よりも小さい場合に、出口冷媒過熱度が大きくなるように目標出口冷媒過熱度を変更することによって、熱源側膨張弁を閉める方向に動作させる。これにより、アキュムレータに流入する冷媒の過熱度を高めて、冷媒回収制御を中止することができる。
 このヒートポンプシステムでは、上記のオーバーフロー防止制御を採用しているため、冷媒回収制御時におけるアキュムレータからの冷媒のオーバーフローを防ぐことができる。
 本発明の第6観点にかかるヒートポンプシステムは、第1~第5観点のいずれかにかかるヒートポンプシステムにおいて、制御部は、冷媒排出制御を行う。冷媒排出制御は、利用側膨張弁が所定の冷媒排出開始開度よりも閉まった場合に、出口冷媒過熱度が大きくなるように目標出口冷媒過熱度を変更する。そして、目標出口冷媒過熱度を変更した状態において、利用側膨張弁が所定の冷媒排出終了開度よりも開いた場合に、目標出口冷媒過熱度の変更を解除する。
 加熱運転時において、冷媒回路内に冷媒不足が発生すると、冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器に冷媒が溜まりにくくなる。このため、出口冷媒過冷却度が所定の目標出口冷媒過冷却度になるように利用側膨張弁を制御していると、利用側膨張弁が閉まる方向に動作して、利用側膨張弁の開度が適正な範囲よりも小さくなる傾向になる。しかし、冷媒がアキュムレータ内から排出されると、冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器に冷媒が溜まりやすくなる。このため、出口冷媒過冷却度が目標出口冷媒過冷却度になるように利用側膨張弁を制御していると、利用側膨張弁が開く方向に動作して、利用側膨張弁の開度が適正な範囲まで大きくなる傾向になる。
 このヒートポンプシステムでは、出口冷媒過冷却度が目標出口冷媒過冷却度になるように制御している時の利用側膨張弁の動作傾向を用いて、余剰冷媒の有無を判定することができる。すなわち、このヒートポンプシステムでは、利用側膨張弁が冷媒排出開始開度よりも閉まったことを検知することによって、冷媒不足が発生しているものと判定することができる。また、このヒートポンプシステムでは、利用側膨張弁が冷媒排出終了開度よりも開いたことを検知することによって、冷媒不足が解消されたものと判定することができる。
 そして、このヒートポンプシステムでは、利用側膨張弁が冷媒排出開始開度よりも閉まった場合に、出口冷媒過熱度が目標出口冷媒過熱度になるように制御している熱源側膨張弁を用いて冷媒排出制御を行う。すなわち、利用側膨張弁が冷媒排出開始開度よりも閉まった場合に、出口冷媒過熱度が大きくなるように目標出口冷媒過熱度を変更することによって、熱源側膨張弁を閉める方向に動作させる。これにより、アキュムレータに流入する冷媒の過熱度を高めて、アキュムレータ内の冷媒を加熱して蒸発させて、アキュムレータ内に溜められた冷媒を安定的に排出して冷媒不足を解消することができる。また、このヒートポンプシステムでは、利用側膨張弁が冷媒排出終了開度よりも開いた場合に、目標出口冷媒過熱度の変更を解除することによって、熱源側膨張弁を開く方向に動作させる。これにより、冷媒排出制御を適切に完了させることができる。
 このヒートポンプシステムでは、上記の冷媒排出制御を採用しているため、加熱運転時に、冷媒不足の場合にアキュムレータから冷媒を排出して冷媒不足を解消することができる。
 本発明の第7観点にかかるヒートポンプシステムは、第6観点にかかるヒートポンプシステムにおいて、制御部は、冷媒排出制御を行わない時には、目標出口冷媒過熱度を0℃~1℃に設定する。
 このヒートポンプシステムでは、冷媒排出制御を行わない時に、目標出口冷媒過熱度を0℃~1℃に設定して熱源側膨張弁を制御しているため、熱源側熱交換器の出口における冷媒が飽和ガス状態に近い状態になり、熱源側膨張弁の開度変化が少ない状態になる。これにより、冷媒排出制御を行わない時の運転状態が安定し、利用側膨張弁の動作傾向を用いた冷媒不足の有無の判定における判定精度を高めることができる。
 本発明の第8観点にかかるヒートポンプシステムは、第7観点にかかるヒートポンプシステムにおいて、制御部は、冷媒排出制御時に、目標出口冷媒過熱度を2℃以上に変更する。
 このヒートポンプシステムでは、冷媒排出制御時に、目標出口冷媒過熱度を2℃以上に変更することによって、熱源側膨張弁を閉める方向に動作させるようにしているため、熱源側熱交換器の出口における冷媒の過熱度を確実に高めることができる。
 本発明の第9観点にかかるヒートポンプシステムは、第6~第8観点のいずれかにかかるヒートポンプシステムにおいて、冷媒排出開始開度は、冷媒排出終了開度よりも小さい。
 このヒートポンプシステムでは、冷媒排出開始開度が冷媒排出終了開度よりも小さいため、アキュムレータからの冷媒の排出を十分に行うことができる。
 本発明の第10観点にかかるヒートポンプシステムは、第1~第9観点のいずれかにかかるヒートポンプシステムにおいて、制御部は、加熱運転の開始時に、熱源側膨張弁を最大開度の30%以下の開度に設定し、利用側膨張弁を最大開度の50%以上の開度に設定する。
 このヒートポンプシステムでは、加熱運転の開始時に、熱源側膨張弁を最大開度の30%以下の開度に設定することによって、熱源側膨張弁が開く方向に制御されるようにしている。また、このヒートポンプシステムでは、加熱運転の開始時に、利用側膨張弁を最大開度の50%以上の開度に設定することによって、冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器からの冷媒の排出が促進されるようにしている。これにより、このヒートポンプシステムでは、加熱運転の開始時に、利用側熱交換器に冷媒が溜まりにくくするとともに、熱源側熱交換器への冷媒の流入を促進して、余剰冷媒が発生しにくい安定した状態を得ることができる。
本発明の第1実施形態にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。 冷媒回収制御、冷媒排出制御及びオーバーフロー防止制御を示すフローチャートである。 加熱運転開始時の制御を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。 本発明の第3実施形態にかかるヒートポンプシステムの概略構成図である。
 以下、本発明にかかるヒートポンプシステムの実施形態について、図面に基づいて説明する。
 (1)第1実施形態
 <構成>
 -全体-
 図1は、本発明の第1実施形態にかかるヒートポンプシステム1の概略構成図である。ヒートポンプシステム1は、蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを利用して冷却運転としての冷房運転や加熱運転としての暖房運転等を行うことが可能な装置である。
 ヒートポンプシステム1は、主として、熱源ユニット2と、利用ユニット8a、8bと、液冷媒連絡管13と、ガス冷媒連絡管14とを有している。そして、熱源ユニット2と利用ユニット8a、8bとは、冷媒連絡管13、14を介して接続されることによって、熱源側冷媒回路20を構成している。熱源側冷媒回路20には、HFC系冷媒の一種であるHFC-410Aが熱源側冷媒として封入されている。
 -熱源ユニット-
 熱源ユニット2は、屋外に設置されており、冷媒連絡管13、14を介して利用ユニット8a、8bに接続されており、熱源側冷媒回路20の一部を構成している。
 熱源ユニット2は、主として、圧縮機21と、油分離機構22と、切換機構23と、熱源側熱交換器26と、熱源側膨張弁28と、吸入戻し管29と、過冷却器31と、熱源側アキュムレータ32と、液側閉鎖弁33と、ガス側閉鎖弁34とを有している。
 圧縮機21は、熱源側冷媒を圧縮する機構である。ここでは、圧縮機21として、ケーシング(図示せず)内に収容されたロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素(図示せず)が、同じくケーシング内に収容された圧縮機モータ21aによって駆動される密閉式圧縮機が採用されている。圧縮機モータ21aは、インバータ装置(図示せず)によって、その回転数(すなわち、運転周波数)を可変でき、これにより、圧縮機21の容量制御が可能になっている。
 油分離機構22は、圧縮機21から吐出された熱源側冷媒中に含まれる冷凍機油を分離して圧縮機21の吸入に戻すための機構である。油分離機構22は、主として、圧縮機21の吐出管21bに設けられた油分離器22aと、油分離器22aと圧縮機21の吸入管21cとを接続する油戻し管22bとを有している。油分離器22aは、圧縮機21から吐出された熱源側冷媒中に含まれる冷凍機油を分離する機器である。油戻し管22bは、キャピラリチューブを有しており、油分離器22aにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機21の吸入管21cに戻す冷媒管である。
 切換機構23は、熱源側熱交換器26を熱源側冷媒の放熱器として機能させる熱源側放熱運転状態と熱源側熱交換器26を熱源側冷媒の蒸発器として機能させる熱源側蒸発運転状態とを切り換え可能な四路切換弁である。切換機構23は、吐出管21bと、吸入管21cと、熱源側熱交換器26のガス側に接続された第1熱源側ガス冷媒管24と、ガス側閉鎖弁34に接続された第2熱源側ガス冷媒管25とに接続されている。切換機構23は、吐出管21bと第1熱源側ガス冷媒管24とを連通させるとともに、第2熱源側ガス冷媒管25と吸入管21cとを連通させる切り換え(熱源側放熱運転状態に対応、図1の切換機構23の実線を参照)を行うことが可能である。また、切換機構23は、吐出管21bと第2熱源側ガス冷媒管25とを連通させるとともに、第1熱源側ガス冷媒管24と吸入管21cとを連通させる切り換え(熱源側蒸発運転状態に対応、図1の切換機構23の破線を参照)を行うことが可能である。尚、切換機構23は、四路切換弁に限定されるものではなく、例えば、複数の電磁弁を組み合わせて使用する等によって、上記と同様の熱源側冷媒の流れの方向を切り換える機能を有するように構成したものであってもよい。
 熱源側熱交換器26は、熱源側冷媒と室外空気との熱交換を行うことで熱源側冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する熱交換器であり、その液側に熱源側液冷媒管27が接続されており、そのガス側に第1熱源側ガス冷媒管24が接続されている。熱源側熱交換器26において熱源側冷媒と熱交換を行う室外空気は、熱源側ファンモータ37によって駆動される熱源側ファン36によって供給されるようになっている。熱源側ファンモータ37は、インバータ装置(図示せず)によって、その回転数(すなわち、運転周波数)を可変でき、これにより、熱源側ファン36の風量制御が可能になっている。
 熱源側膨張弁28は、熱源側熱交換器26を流れる熱源側冷媒の減圧等を行う電動膨張弁であり、熱源側液冷媒管27に設けられている。
 吸入戻し管29は、熱源側液冷媒管27を流れる熱源側冷媒の一部を分岐して圧縮機21の吸入に戻す冷媒管であり、ここでは、その一端が熱源側液冷媒管27に接続されており、その他端が吸入管21cに接続されている。そして、吸入戻し管29には、開度制御が可能な吸入戻し膨張弁30が設けられている。この吸入戻し膨張弁30は、電動膨張弁からなる。
 過冷却器31は、熱源側液冷媒管27を流れる熱源側冷媒と吸入戻し管29を流れる熱源側冷媒(より具体的には、吸入戻し膨張弁29によって減圧された後の熱源側冷媒)との熱交換を行う熱交換器である。
 熱源側アキュムレータ32は、吸入管21cに設けられており、熱源側冷媒回路20を循環する熱源側冷媒を吸入管21cから圧縮機21に吸入される前に一時的に溜めるための容器である。
 液側閉鎖弁33は、熱源側液冷媒管27と液冷媒連絡管13との接続部に設けられた弁である。ガス側閉鎖弁34は、第2熱源側ガス冷媒管25とガス冷媒連絡管14との接続部に設けられた弁である。
 また、熱源ユニット2には、各種のセンサが設けられている。具体的には、熱源ユニット2には、吸入圧力センサ41と、吐出圧力センサ42と、吸入温度センサ43と、吐出温度センサ44と、熱源側熱交ガス側温度センサ45と、熱源側熱交液側温度センサ46とが設けられている。吸入圧力センサ41は、圧縮機21の吸入における熱源側冷媒の圧力である吸入圧力Ps1を検出する圧力センサである。吐出圧力センサ42は、圧縮機21の吐出における熱源側冷媒の圧力である吐出圧力Pd1を検出する圧力センサである。吸入温度センサ43は、圧縮機21の吸入における熱源側冷媒の温度である吸入温度Ts1を検出する温度センサである。吐出温度センサ44は、圧縮機21の吐出における熱源側冷媒の温度である吐出温度Td1を検出する温度センサである。熱源側熱交ガス側温度センサ45は、熱源側熱交換器26のガス側における熱源側冷媒の温度である熱源側熱交ガス側温度Thgを検出する温度センサである。熱源側熱交液側温度センサ46は、熱源側熱交換器26の液側における熱源側冷媒の温度である熱源側熱交液側温度Thlを検出する温度センサである。また、熱源ユニット2は、熱源ユニット2を構成する各部の動作を制御する熱源側制御部39を有している。そして、熱源側制御部39は、熱源ユニット2の制御を行うためのマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、後述の利用ユニット8a、8bの利用側制御部89a、89bとの間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
 -液冷媒連絡管-
 液冷媒連絡管13は、液側閉鎖弁33を介して熱源側液冷媒管27に接続されている、液冷媒連絡管13は、切換機構23が熱源側放熱運転状態において熱源側冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器26の出口から熱源ユニット2外に熱源側冷媒を導出することが可能な冷媒管である。また、液冷媒連絡管13は、切換機構23が熱源側蒸発運転状態において熱源ユニット2外から熱源側冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器26の入口に熱源側冷媒を導入することが可能な冷媒管でもある。
 -ガス冷媒連絡管-
 ガス冷媒連絡管14は、ガス側閉鎖弁34を介して第2熱源側ガス冷媒管25に接続されている。ガス冷媒連絡管14は、切換機構23が熱源側放熱運転状態において熱源ユニット2外から圧縮機21の吸入に熱源側冷媒を導入することが可能な冷媒管である。また、ガス冷媒連絡管14は、切換機構23が熱源側蒸発運転状態において圧縮機21の吐出から熱源ユニット2外に熱源側冷媒を導出することが可能な冷媒管でもある。
 -利用ユニット-
 利用ユニット8a、8bは、屋内に設置されており、冷媒連絡管13、14を介して熱源ユニット2に接続されており、熱源側冷媒回路20の一部を構成している。尚、利用ユニット8bの構成は、利用ユニット8aの構成と同様である。このため、ここでは、利用ユニット8aの構成のみを説明し、利用ユニット8bの構成については、利用ユニット8aの各部を示す符号の添字「a」の代わりに添字「b」を付して、各部の説明を省略する。
 利用ユニット8aは、主として、利用側熱交換器81aと利用側膨張弁82aとを有している。
 利用側熱交換器81aは、熱源側冷媒と室内空気との熱交換を行うことで熱源側冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する熱交換器であり、その液側に利用側液冷媒管83aが接続されており、そのガス側に利用側ガス冷媒管84aが接続されている。利用側液冷媒管83aには、液冷媒連絡管13が接続されており、利用側ガス冷媒管84aには、ガス冷媒連絡管14が接続されている。この利用側熱交換器81aにおいて熱源側冷媒と熱交換を行う室内空気は、利用側ファンモータ86aによって駆動される利用側ファン85aによって供給されるようになっている。
 利用側膨張弁82aは、開度制御を行うことで利用側熱交換器81aを流れる熱源側冷媒の流量を可変することが可能な電動膨張弁であり、利用側液冷媒管83aに設けられている。
 これにより、利用ユニット8aは、切換機構23が熱源側放熱運転状態において、利用側熱交換器81aを液冷媒連絡管13から導入される熱源側冷媒の蒸発器として機能させることができるようになっている。このとき、利用側熱交換器81aにおいて蒸発した熱源側冷媒は、ガス冷媒連絡管14に導出され、利用側熱交換器81aにおける熱源側冷媒の蒸発によって室内空気を冷却する冷却運転としての冷房運転を行うことが可能になっている。また、利用ユニット8aは、切換機構23が熱源側蒸発運転状態において利用側熱交換器81aをガス冷媒連絡管14から導入される熱源側冷媒の放熱器として機能させることができるようになっている。このとき、利用側熱交換器81aにおいて放熱した熱源側冷媒は、液冷媒連絡管13に導出され、利用側熱交換器81aにおける熱源側冷媒の放熱によって室内空気を加熱する加熱運転としての暖房運転を行うことが可能になっている。
 また、利用ユニット8aには、各種のセンサが設けられている。具体的には、利用ユニット8aには、利用側熱交液側温度センサ88aが設けられている。利用側熱交液側温度センサ88aは、利用側熱交換器81aの液側における熱源側冷媒の温度である利用側熱交液側温度Tulを検出する温度センサである。また、利用ユニット8aは、利用ユニット8aを構成する各部の動作を制御する利用側制御部89aを有している。そして、利用側制御部89aは、利用ユニット8aの制御を行うためのマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、リモコン(図示せず)との間で制御信号等のやりとりを行ったり、熱源ユニット2の熱源側制御部39との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
 そして、利用側制御部89a、89bと熱源側制御部39とによって、ヒートポンプシステム1の運転制御を行う制御部1aが構成されており、以下の運転や各種制御を行うようになっている。
 <動作>
 次に、ヒートポンプシステム1の動作について説明する。
 ヒートポンプシステム1の運転としては、利用ユニット8a及び/又は利用ユニット8bの暖房運転(加熱運転)のみを行う暖房運転モードと、利用ユニット8a及び/又は利用ユニット8bの冷房運転(冷却運転)のみを行う冷房運転モードとがある。
 -暖房運転モード-
 第2利用ユニット8a及び/又は第2利用ユニット8bの暖房運転のみを行う場合には、熱源側冷媒回路20において、切換機構23が熱源側放熱運転状態(図1の切換機構23の破線で示された状態)に切り換えられる。また、吸入戻し膨張弁30が閉止される。
 このような状態の熱源側冷媒回路20において、冷凍サイクルにおける低圧の熱源側冷媒は、吸入管21cを通じて、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、吐出管21bに吐出される。吐出管21bに吐出された高圧の熱源側冷媒は、油分離器22aにおいて冷凍機油が分離される。油分離器22aにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油は、油戻し管22bを通じて、吸入管21cに戻される。冷凍機油が分離された高圧の熱源側冷媒は、切換機構23、第2熱源側ガス冷媒管25及びガス側閉鎖弁34を通じて、熱源ユニット2からガス冷媒連絡管14に送られる。
 ガス冷媒連絡管14に送られた高圧の熱源側冷媒は、利用ユニット8a、8b(ここでは、利用ユニット8a、8bの両方を暖房運転するものとして説明する)に送られる。利用ユニット8a、8bに送られた高圧の熱源側冷媒は、利用側ガス冷媒管84a、84bを通じて、利用側熱交換器81a、81bに送られる。利用側熱交換器81a、81bに送られた高圧の熱源側冷媒は、利用側熱交換器81a、81bにおいて、利用側ファン85a、85bによって供給される室内空気と熱交換を行って放熱し、これにより、室内の暖房を行う。利用側熱交換器81a、81bにおいて放熱した高圧の熱源側冷媒は、利用側膨張弁82a、82b及び利用側液冷媒管83a、83bを通じて、利用ユニット8a、8bから液冷媒連絡管13に送られる。
 液冷媒連絡管13に送られた熱源側冷媒は、熱源ユニット2に送られる。熱源ユニット2に送られた熱源側冷媒は、液側閉鎖弁33を通じて、過冷却器31に送られる。過冷却器31に送られた熱源側冷媒は、吸入戻し管29に熱源側冷媒が流れていないため、熱交換を行うことなく、熱源側膨張弁28に送られる。熱源側膨張弁28に送られた熱源側冷媒は、熱源側膨張弁28において減圧されて、低圧の気液二相状態になり、熱源側液冷媒管27を通じて、熱源側熱交換器26に送られる。熱源側熱交換器26に送られた低圧の熱源側冷媒は、熱源側熱交換器26において、熱源側ファン36によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する。熱源側熱交換器26において蒸発した低圧の熱源側冷媒は、第1熱源側ガス冷媒管24及び切換機構23を通じて、熱源側アキュムレータ32に送られる。熱源側アキュムレータ32に送られた低圧の熱源側冷媒は、吸入管21cを通じて、再び、圧縮機21に吸入される。
 このようにして、利用ユニット8a及び/又は利用ユニット8bの暖房運転のみを行う暖房運転モードにおける動作が行われる。
 -冷房運転モード-
 利用ユニット8a及び/又は利用ユニット8bの冷房運転のみを行う場合には、熱源側冷媒回路20において、切換機構23が熱源側放熱運転状態(図1の切換機構23の実線で示された状態)に切り換えられる。尚、ここでは、利用ユニット8a、8bの両方を冷房運転するものとして説明する。
 このような状態の熱源側冷媒回路20において、冷凍サイクルにおける低圧の熱源側冷媒は、吸入管21cを通じて、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、吐出管21bに吐出される。吐出管21bに吐出された高圧の熱源側冷媒は、油分離器22aにおいて冷凍機油が分離される。油分離器22aにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油は、油戻し管22bを通じて、吸入管21cに戻される。冷凍機油が分離された高圧の熱源側冷媒は、切換機構23及び第1熱源側ガス冷媒管24を通じて、熱源側熱交換器26に送られる。熱源側熱交換器26に送られた高圧の熱源側冷媒は、熱源側熱交換器26において、熱源側ファン36によって供給される室外空気と熱交換を行って放熱する。熱源側熱交換器26において放熱した高圧の熱源側冷媒は、熱源側膨張弁28を通じて、過冷却器31に送られる。過冷却器31に送られた熱源側冷媒は、熱源側液冷媒管27から吸入戻し管29に分岐された熱源側冷媒と熱交換を行って過冷却状態になるように冷却される。吸入戻し管29を流れる熱源側冷媒は、吸入管21cに戻される。過冷却器31において冷却された熱源側冷媒は、熱源側液冷媒管27及び液側閉鎖弁33を通じて、熱源ユニット2から液冷媒連絡管13に送られる。
 液冷媒連絡管13に送られた高圧の熱源側冷媒は、利用ユニット8a、8bに送られる。利用ユニット8a、8bに送られた高圧の熱源側冷媒は、利用側膨張弁82a、82bに送られる。利用側膨張弁82a、82bに送られた高圧の熱源側冷媒は、利用側膨張弁82a、82bにおいて減圧されて、低圧の気液二相状態になり、利用側液冷媒管83a、83bを通じて、利用側熱交換器81a、81bに送られる。利用側熱交換器81a、81bに送られた低圧の熱源側冷媒は、利用側熱交換器81a、81bにおいて、利用側ファン85a、85bによって供給される室内空気と熱交換を行って蒸発し、これにより、室内の冷房を行う。利用側熱交換器81a、81bにおいて蒸発した低圧の熱源側冷媒は、利用側ガス冷媒管84a、84bを通じて、利用ユニット8a、8bからガス冷媒連絡管14に送られる。
 ガス冷媒連絡管14に送られた低圧の熱源側冷媒は、熱源ユニット2に送られる。熱源ユニット2に送られた低圧の熱源側冷媒は、ガス側閉鎖弁34、第2熱源側ガス冷媒管25及び切換機構23を通じて、熱源側アキュムレータ32に送られる。熱源側アキュムレータ32に送られた低圧の熱源側冷媒は、吸入管21cを通じて、再び、圧縮機21に吸入される。
 このようにして、利用ユニット8a及び/又は利用ユニット8bの冷房運転のみを行う冷房運転モードにおける動作が行われる。
 -加熱運転における利用側膨張弁の制御-
 上記の加熱運転としての暖房運転における利用側膨張弁82a、82bの制御について説明する。
 制御部1aは、熱源側冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器81a、81bの出口における熱源側冷媒の過冷却度である出口冷媒過冷却度SCuが所定の目標出口冷媒過冷却度SCusになるように利用側膨張弁82a、82bを制御する。ここで、出口冷媒過冷却度SCuは、吐出圧力Pd1を凝縮温度Tcに相当する飽和温度値に換算し、この熱源側冷媒の飽和温度値から利用側熱交液側温度Tulを差し引くことによって得られる。尚、ここでは採用していないが、利用側熱交換器81a、81bに凝縮温度Tcに相当する冷媒温度を検出する温度センサを設けて、この冷媒温度から利用側熱交液側温度Tulを差し引くことによって出口冷媒過冷却度SCuを得るようにしてもよい。
 このような利用側膨張弁82a、82bの制御(以下、単に、「過冷却度制御」という)によって、利用側熱交換器81a、81bを流れる熱源側冷媒の流量が調節されている。
 -余剰冷媒や冷媒不足に対する制御-
 ヒートポンプシステム1では、上記の加熱運転としての暖房運転時における熱源側冷媒回路20内の余剰冷媒や冷媒不足の発生に対して、熱源側冷媒を熱源側アキュムレータ32に安定的に回収又は排出するための制御を行っている。この余剰冷媒や冷媒不足に対する制御について、図2を用いて説明する。
 まず、制御部1aは、熱源側冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器26の出口における熱源側冷媒の過熱度である出口冷媒過熱度SHhが所定の目標出口冷媒過熱度SHhsになるように熱源側膨張弁28を制御する(ステップS1)。ここで、出口冷媒過熱度SHhは、吸入圧力Ps1を蒸発温度Teに相当する飽和温度値に換算し、この熱源側冷媒の飽和温度値を熱源側熱交ガス側温度Thgから差し引くことによって得られる。尚、ここでは採用していないが、熱源側熱交液側温度Thlが蒸発温度Teに相当するものとみなして、熱源側熱交ガス側温度Thgから熱源側熱交液側温度Thlを差し引くことによって出口冷媒過熱度SHhを得るようにしてもよい。また、目標出口冷媒過熱度SHhsは、L℃に設定されている。ここで、L℃は、0℃~1℃である。これにより、熱源側熱交換器26の出口における熱源側冷媒が飽和ガス状態に近い状態になり、熱源側膨張弁26の開度変化が少ない状態になっている。
 このような熱源側膨張弁28の制御(以下、単に、「過熱度制御」という)によって、熱源側熱交換器26の出口における熱源側冷媒の温度が調節されている。
 次に、制御部1aは、利用側膨張弁82a、82bの開度OPu等の弁情報を取得する(ステップS2)。ここで、利用側膨張弁82a、82bの開度OPuは、利用側膨張弁82a、82bの最大開度を100%として表したものとする。
 次に、制御部1aは、熱源側圧縮機21の吐出における熱源側冷媒の過熱度である吐出冷媒過熱度SHcが所定の下限吐出過熱度SHmよりも小さいかどうかを判定する(ステップS3)。ここで、吐出冷媒過熱度SHcは、吐出圧力Pd1を凝縮温度Tcに相当する飽和温度値に換算し、この熱源側冷媒の飽和温度値を吐出温度Td1から差し引くことによって得られる。また、下限吐出過熱度SHmは、D℃に設定されている。ここで、Dは、熱源側アキュムレータ32に溜められた熱源側冷媒がオーバーフローするおそれのある温度に設定されている。尚、熱源側アキュムレータ32から熱源側冷媒がオーバーフローすると、吐出冷媒過熱度SHcが低くなる傾向になる。すなわち、ステップS3における判定は、このような吐出冷媒過熱度SHcの傾向を用いて、熱源側アキュムレータ32からの熱源側冷媒のオーバーフローの有無を判定するものである。そして、ステップS3において、吐出冷媒過熱度SHcが下限吐出過熱度SHmよりも小さいと判定された場合には、ステップS12の処理に移行し、吐出冷媒過熱度SHcが下限吐出過熱度SHmよりも小さくないと判定された場合には、ステップS4の処理に移行する。
 次に、制御部1aは、吐出冷媒過熱度SHcが所定の基準吐出過熱度SHsよりも大きいかどうかを判定する(ステップS4)。ここで、基準吐出過熱度SHsは、A℃に設定されている。Aは、熱源側圧縮機21において湿り圧縮が生じるおそれのない温度に設定されている。尚、上記のステップS3だけでも、熱源側圧縮機21における湿り圧縮の判定を兼ねることできる場合もあるが、熱源側圧縮機21の湿り圧縮が生じるおそれがある場合にまで、後述のステップS6の目標出口冷媒過熱度SHhsを小さくする変更を行うことは好ましくない。このため、このステップS4の判定を行うようにしている。そして、ステップS4において、吐出冷媒過熱度SHcが基準吐出過熱度SHsよりも大きいと判定された場合には、ステップS5の処理に移行し、吐出冷媒過熱度SHcが基準吐出過熱度SHsよりも大きくないと判定された場合には、ステップS1の処理に戻る。
 次に、制御部1aは、利用側膨張弁82a、82bのうち開度OPuが所定の冷媒回収開始開度OPcsよりも開いているものがあるかどうかを判定する(ステップS5)。ここで、冷媒回収開始開度OPcsは、B%に設定されている。Bは、過冷却度制御を行っている利用側膨張弁82a、82bの開度OPuの適正な範囲よりも大きい開度に設定されている。尚、暖房運転時において、熱源側冷媒回路20内に余剰冷媒が発生すると、熱源側冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器81a、81bに熱源側冷媒が溜まりやすくなる。このため、過冷却度制御を行っている利用側膨張弁82a、82bが開く方向に動作して、利用側膨張弁OPuの開度が適正な範囲よりも大きくなる傾向になる。すなわち、ステップS5における判定は、このような過冷却度制御を行っている利用側膨張弁82a、82bの動作傾向を用いて、余剰冷媒の有無を判定するものである。そして、ステップS5において、開度OPuが冷媒回収開始開度OPcsよりも開いている利用側膨張弁82a、82bがあると判定された場合には、ステップS6の処理に移行し、開度OPuが冷媒回収開始開度OPcsよりも開いている利用側膨張弁82a、82bがないと判定された場合には、ステップS10の処理に移行する。
 次に、制御部1aは、熱源側熱交換器26の出口における熱源側冷媒が湿り状態になるように目標出口冷媒過熱度SHhsを変更する(ステップS6)。ここで、目標出口冷媒過熱度SHhsは、L℃よりも小さいC℃に変更される。C℃は、0℃未満の温度である。これにより、熱源側膨張弁26が開く方向に動作し、熱源側冷媒が湿り状態のままで熱源側アキュムレータ32に流入するようになる。そして、熱源側アキュムレータ32内の熱源側冷媒を加熱して蒸発させることなく、熱源側アキュムレータ32内に熱源側冷媒を安定的に回収して余剰冷媒として溜めることができる。
 次に、制御部1aは、ステップS2と同様に、利用側膨張弁82a、82bの開度OPu等の弁情報を取得する(ステップS7)。
 次に、制御部1aは、ステップS3と同様に、熱源側圧縮機21の吐出における熱源側冷媒の過熱度である吐出冷媒過熱度SHcが所定の下限吐出過熱度SHmよりも小さいかどうかを判定する(ステップS8)。そして、ステップS8において、吐出冷媒過熱度SHcが下限吐出過熱度SHmよりも小さいと判定された場合には、ステップS12の処理に移行し、吐出冷媒過熱度SHcが下限吐出過熱度SHmよりも小さくないと判定された場合には、ステップS9の処理に移行する。
 次に、制御部1aは、利用側膨張弁82a、82bのうち開度OPuが所定の冷媒回収終了開度OPceよりも開いているものがあるかどうかを判定する(ステップS9)。ここで、冷媒回収終了開度OPceは、E%に設定されている。Eは、冷媒回収開始開度OPcs(ここでは、B%)よりも小さい開度に設定されている。このため、過冷却度制御を行っている利用側膨張弁82a、82bが閉まる方向に動作して、利用側膨張弁82a、82bの開度OPuが適正な範囲まで小さくなる傾向になる。しかも、Eは、過冷却度制御を行っている利用側膨張弁82a、82bの開度OPuの適正な範囲内に設定されている。すなわち、ステップS9における判定は、このような過冷却度制御を行っている利用側膨張弁82a、82bの動作傾向を用いて、余剰冷媒の有無を判定するものである。そして、ステップS9において、開度OPuが冷媒回収終了開度OPceよりも開いている利用側膨張弁82a、82bがあると判定された場合には、熱源側アキュムレータ32内への熱源側冷媒の回収が終了していないものとみなして、ステップS6の処理に戻り、目標出口冷媒過熱度SHhsをC℃に変更した状態を維持して、熱源側アキュムレータ32内への熱源側冷媒の回収を継続する。また、ステップS9において、開度OPuが冷媒回収終了開度OPceよりも開いている利用側膨張弁82a、82bがないと判定された場合には、ステップS1の処理に戻り、目標出口冷媒過熱度SHhsの変更を解除する(すなわち、目標出口冷媒過熱度SHhsをC℃からL℃に戻す)。
 このようなステップS1~S9の処理によって、熱源側冷媒を熱源側アキュムレータ32に安定的に回収して余剰冷媒として溜める冷媒回収制御を行うことができるようになっている。すなわち、冷媒回収制御は、利用側膨張弁82a、82bが冷媒回収開始開度OPcsよりも開いた場合に、熱源側熱交換器26の出口における熱源側冷媒が湿り状態になるように目標出口冷媒過熱度SHhsを変更する。そして、目標出口冷媒過熱度SHhsを変更した状態において、利用側膨張弁82a、82bが冷媒回収終了開度OPceよりも閉まった場合に、目標出口冷媒過熱度SHhsの変更を解除するものである。
 また、ステップS5において、開度OPuが所定の冷媒回収開始開度OPcsよりも開いている利用側膨張弁82a、82bがない(すなわち、冷媒回収制御の必要がない)と判定された場合には、制御部1aは、ステップS10の処理に移行する。そして、制御部1aは、利用側膨張弁82a、82bのうち開度OPuが所定の冷媒排出開始開度OPesよりも閉まっているものがあるかどうかを判定する(ステップS10)。ここで、冷媒排出開始開度OPesは、F%に設定されている。Fは、過冷却度制御を行っている利用側膨張弁82a、82bの開度OPuの適正な範囲よりも小さい開度に設定されている。尚、暖房運転時において、熱源側冷媒回路20内に冷媒不足が発生すると、熱源側冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器81a、81bに熱源側冷媒が溜まりにくくなる。このため、過冷却度制御を行っている利用側膨張弁82a、82bが閉まる方向に動作して、利用側膨張弁OPuの開度が適正な範囲よりも小さくなる傾向になる。すなわち、ステップS10における判定は、このような過冷却度制御を行っている利用側膨張弁82a、82bの動作傾向を用いて、冷媒不足の有無を判定するものである。そして、ステップS10において、開度OPuが冷媒排出開始開度OPesよりも閉まっている利用側膨張弁82a、82bがあると判定された場合には、ステップS11の処理に移行し、開度OPuが冷媒排出開始開度OPesよりも閉まっている利用側膨張弁82a、82bがないと判定された場合には、ステップS1の処理に戻る。
 次に、制御部1aは、利用側膨張弁82a、82bの平均開度OPmが所定の冷媒排出開始平均開度OPmesよりも小さくなっているかどうかを判定する(ステップS11)。ここで、冷媒排出開始平均開度OPmesは、G%に設定されている。Gは、ステップS10における冷媒排出開始開度OPesに準じた開度に設定されている。そして、ステップS11において、平均開度OPmが冷媒排出開始平均開度OPmesよりも小さくなっていると判定された場合には、ステップS12の処理に移行し、平均開度OPmが冷媒排出開始平均開度OPmesよりも小さくなっていないと判定された場合には、ステップS1の処理に戻る。
 次に、制御部1aは、出口冷媒過熱度SHhが大きくなるように目標出口冷媒過熱度SHhsを変更する(ステップS12)。ここで、目標出口冷媒過熱度SHhsは、L℃よりも大きいH℃に変更される。H℃は、2℃以上の温度である。これにより、熱源側膨張弁26が閉まる方向に動作し、熱源側冷媒が高い過熱度の状態で熱源側アキュムレータ32に流入するようになる。そして、熱源側アキュムレータ32内の熱源側冷媒を加熱して蒸発させて、熱源側アキュムレータ32内に溜められた熱源側冷媒を安定的に排出して冷媒不足を解消することができる。
 次に、制御部1aは、ステップS2、S7と同様に、利用側膨張弁82a、82bの開度OPu等の弁情報を取得する(ステップS13)。
 次に、制御部1aは、ステップS4と同様に、吐出冷媒過熱度SHcが基準吐出過熱度SHsよりも大きいかどうかを判定する(ステップS14)。ここで、仮に、このステップS14の判定を行わなかった場合には、後述のステップS15、S16の判定条件を満たすと、上記のステップS12の目標出口冷媒過熱度SHhsを大きくする変更が解除されることになる。このとき、熱源側圧縮機21に吸入される熱源側冷媒の過熱度が小さくなるため、熱源側圧縮機21における湿り圧縮が生じるおそれがあり好ましくない。このため、このステップS14の判定を行うようにしている。そして、ステップS14において、吐出冷媒過熱度SHcが基準吐出過熱度SHsよりも大きいと判定された場合には、ステップS15の処理に移行し、吐出冷媒過熱度SHcが基準吐出過熱度SHsよりも大きくないと判定された場合には、ステップS12の処理に戻る。
 次に、制御部1aは、利用側膨張弁82a、82bのうち開度OPuが所定の冷媒排出終了開度OPeeよりも閉まっているものがないかどうかを判定する(ステップS15)。ここで、冷媒排出終了開度OPeeは、J%に設定されている。Jは、冷媒排出開始開度OPes(ここでは、F%)よりも大きい開度に設定されている。また、制御部1aは、ステップS15に続いて、利用側膨張弁82a、82bの平均開度OPmが所定の冷媒排出終了平均開度OPmeeよりも大きくなっているかどうかを判定する(ステップS16)。ここで、冷媒排出終了平均開度OPmeeは、K%に設定されている。Kは、ステップS15における冷媒排出終了開度OPeeに準じた開度に設定されている。そして、ステップS15、S16において、開度OPuが所定の冷媒排出終了開度OPeeよりも閉まっている利用側膨張弁82a、82bがあると判定された場合、又は、平均開度OPmが冷媒排出終了平均開度OPmeeよりも大きくなっていないと判定された場合には、熱源側アキュムレータ32からの熱源側冷媒の排出が終了していないものとみなして、ステップS12の処理に戻り、目標出口冷媒過熱度SHhsをH℃に変更した状態を維持して、熱源側アキュムレータ32からの熱源側冷媒の排出を継続する。また、ステップS15、S16において、開度OPuが所定の冷媒排出終了開度OPeeよりも閉まっている利用側膨張弁82a、82bがないと判定され、かつ、平均開度OPmが冷媒排出終了平均開度OPmeeよりも大きくなっていると判定された場合には、ステップS1の処理に戻り、目標出口冷媒過熱度SHhsの変更を解除する(すなわち、目標出口冷媒過熱度SHhsをH℃からL℃に戻す)。
 このようなステップS10~S16の処理によって、熱源側アキュムレータ32から熱源側冷媒を安定的に排出して冷媒不足を解消する冷媒排出制御を行うことができるようになっている。すなわち、冷媒排出制御は、利用側膨張弁82a、82bが冷媒排出開始開度OPesよりも閉まった場合に、出口冷媒過熱度SHhが大きくなるように目標出口冷媒過熱度SHhsを変更する。そして、目標出口冷媒過熱度SHhsを変更した状態において、利用側膨張弁82a、82bが冷媒排出終了開度OPeeよりも開いた場合に、目標出口冷媒過熱度SHhsの変更を解除するものである。
 また、ステップS3、S8において、吐出冷媒過熱度SHcが下限吐出過熱度SHmよりも小さいと判定された場合には、熱源側冷媒回路20への冷媒充填量が過多である等の何らかの要因によって、熱源側アキュムレータ32に溜められた冷媒がオーバーフローするおそれがあるものとみなして、制御部1aは、ステップS12の処理に移行して、上記のステップS12~S16の処理を行う。ここでは、上記の冷媒回収制御よりも優先して、上記の冷媒排出制御と同様のオーバーフロー防止制御を行うようになっている。すなわち、オーバーフロー防止制御は、吐出冷媒過熱度SHcが下限吐出過熱度SHmよりも小さい場合に、出口冷媒過熱度SHhが大きくなるように目標出口冷媒過熱度SHhsを変更するものである。
 -加熱運転開始時の制御-
 ヒートポンプシステム1では、上記の加熱運転としての暖房運転の開始時に、余剰冷媒が発生しにくい安定した状態を得るための制御を行っている。この暖房運転開始時の制御について、図3を用いて説明する。
 制御部1aは、暖房運転が開始されると(ステップS21)、熱源側膨張弁28を初期開度OPhiに設定し、利用側膨張弁82a、82bを初期開度OPuiに設定する(ステップS22)。ここで、初期開度OPhiは、M%に設定されており、初期開度OPuiは、N%に設定されている。Mは、熱源側膨張弁28の最大開度の30%以下に設定されており、Nは、利用側膨張弁82a、82bの最大開度の50%以上に設定されている。
 そして、制御部1aは、上記の熱源側膨張弁28及び利用側膨張弁82a、82bの開度設定において、上記の過熱度制御及び過冷却度制御を開始する(ステップS23)。そうすると、暖房運転の開始時において、熱源側膨張弁28が最大開度の30%以下の開度に設定されていることから、熱源側膨張弁28が開く方向に制御されるようになる。また、暖房運転の開始時において、利用側膨張弁82a、82bが最大開度の50%以上の開度に設定されていることから、熱源側冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器81a、81bからの冷媒の排出が促進されるようになる。
 <特徴>
 ヒートポンプシステム1には、以下のような特徴がある。
 -A-
 加熱運転としての暖房運転時において、熱源側冷媒回路10内に余剰冷媒が発生すると、熱源側冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器81a、81bに熱源側冷媒が溜まりやすくなる。このため、出口冷媒過冷却度SCuが目標出口冷媒過冷却度SCusになるように利用側膨張弁82a、82bを制御していると、利用側膨張弁82a、82bが開く方向に動作して、利用側膨張弁82a、82bの開度が適正な範囲よりも大きくなる傾向になる。しかし、余剰冷媒が熱源側アキュムレータ32内に溜められると、熱源側冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器81a、81bに溜まる熱源側冷媒が少なくなる。このため、出口冷媒過冷却度SCuが目標出口冷媒過冷却度SCusになるように利用側膨張弁82a、82bを制御していると、利用側膨張弁82a、82bが閉まる方向に動作して、利用側膨張弁82a、82bの開度が適正な範囲まで小さくなる傾向になる。
 ヒートポンプシステム1では、出口冷媒過冷却度SCuが目標出口冷媒過冷却度SCusになるように制御している時の利用側膨張弁82a、82bの動作傾向を用いて、余剰冷媒の有無を判定することができる。すなわち、ヒートポンプシステム1では、利用側膨張弁82a、82bが冷媒回収開始開度OPcsよりも開いたことを検知することによって、余剰冷媒が発生しているものと判定することができる。また、ヒートポンプシステム1では、利用側膨張弁82a、82bが冷媒回収終了開度OPceよりも閉まったことを検知することによって、熱源側冷媒が熱源側アキュムレータ32内に余剰冷媒として溜められたものと判定することができる。
 そして、ヒートポンプシステム1では、利用側膨張弁82a、82bが冷媒回収開始開度OPcsよりも開いた場合に、熱源側膨張弁28を用いて冷媒回収制御を行う。すなわち、出口冷媒過熱度SHhが目標出口冷媒過熱度SHhsになるように熱源側膨張弁28を制御し、利用側膨張弁82a、82bが冷媒回収開始開度OPcsよりも開いた場合に、熱源側熱交換器26の出口における熱源側冷媒が湿り状態になるように目標出口冷媒過熱度SHhsを変更することによって、熱源側膨張弁28を開く方向に動作させる。これにより、熱源側冷媒を湿り状態のままで熱源側アキュムレータ32に流入させて、熱源側アキュムレータ32内の熱源側冷媒を加熱して蒸発させることなく、熱源側アキュムレータ32内に熱源側冷媒を安定的に回収して余剰冷媒として溜めることができる。また、ヒートポンプシステム1では、利用側膨張弁82a、82bが冷媒回収終了開度OPceよりも閉まった場合に、目標出口冷媒過熱度SHhsの変更を解除することによって、熱源側膨張弁28を閉める方向に動作させる。これにより、冷媒回収制御を適切に完了させることができる。
 ヒートポンプシステム1では、上記の冷媒回収制御を採用しているため、暖房運転時に、吸入戻し管29を用いて熱源側アキュムレータ32に熱源側冷媒を回収する制御を採用する場合に比べて、熱源側冷媒を熱源側アキュムレータ32に安定的に回収して余剰冷媒として溜めることができる。
 -B-
 ヒートポンプシステム1では、冷媒回収制御時に、目標出口冷媒過熱度SHhsを0℃未満に変更することによって、熱源側膨張弁28を開く方向に動作させるようにしているため、熱源側熱交換器26の出口における熱源側冷媒を確実に湿り状態にすることができる。
 -C-
 ヒートポンプシステム1では、冷媒回収制御を行わない時に、目標出口冷媒過熱度SHhsを0℃~1℃に設定して熱源側膨張弁28を制御しているため、熱源側熱交換器26の出口における熱源側冷媒が飽和ガス状態に近い状態になり、熱源側膨張弁28の開度変化が少ない状態になる。これにより、冷媒回収制御を行わない時の運転状態が安定し、利用側膨張弁28の動作傾向を用いた余剰冷媒の有無の判定における判定精度を高めることができる。
 -D-
 ヒートポンプシステム1では、冷媒回収終了開度OPceが冷媒回収開始開度OPcsよりも小さいため、熱源側アキュムレータ32への冷媒回収を十分に行うことができる。
 -E-
 上記の冷媒回収制御時には、熱源側冷媒回路20への冷媒充填量が過多である等の何らかの要因によって、熱源側アキュムレータ32に溜められた熱源側冷媒がオーバーフローするおそれがある。熱源側アキュムレータ32から熱源側冷媒がオーバーフローすると、吐出冷媒過熱度SHcが低くなる傾向になる。
 ヒートポンプシステム1では、吐出冷媒過熱度SHcの傾向を用いて、熱源側アキュムレータ32からの熱源側冷媒のオーバーフローの有無を判定することができる。すなわち、ヒートポンプシステム1では、吐出冷媒過熱度SHcが下限吐出過熱度SHmよりも小さくなったことを検知することによって、熱源側アキュムレータ32からの熱源側冷媒のオーバーフローが発生しているものと判定することができる。
 そして、ヒートポンプシステム1では、吐出冷媒過熱度SHcが下限吐出過熱度SHmよりも小さい場合に、出口冷媒過熱度SHhが目標出口冷媒過熱度SHhsになるように制御している熱源側膨張弁28を用いてオーバーフロー防止制御を行う。すなわち、吐出冷媒過熱度SHhが下限吐出過熱度SHmよりも小さい場合に、出口冷媒過熱度SHhが大きくなるように目標出口冷媒過熱度SHhsを変更することによって、熱源側膨張弁28を閉める方向に動作させる。これにより、熱源側アキュムレータ32に流入する熱源側冷媒の過熱度を高めて、冷媒回収制御を中止することができる。
 ヒートポンプシステム1では、上記のオーバーフロー防止制御を採用しているため、冷媒回収制御時における熱源側アキュムレータ32からの熱源側冷媒のオーバーフローを防ぐことができる。
 -F-
 加熱運転としての暖房運転時において、熱源側冷媒回路20内に冷媒不足が発生すると、熱源側冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器81a、81bに熱源側冷媒が溜まりにくくなる。このため、出口冷媒過冷却度SCuが目標出口冷媒過冷却度SCusになるように利用側膨張弁82a、82bを制御していると、利用側膨張弁82a、82bが閉まる方向に動作して、利用側膨張弁82a、82bの開度が適正な範囲よりも小さくなる傾向になる。しかし、熱源側冷媒が熱源側アキュムレータ32内から排出されると、熱源側冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器81a、81bに熱源側冷媒が溜まりやすくなる。このため、出口冷媒過冷却度SCuが目標出口冷媒過冷却度SCusになるように利用側膨張弁82a、82bを制御していると、利用側膨張弁82a、82bが開く方向に動作して、利用側膨張弁82a、82bの開度が適正な範囲まで大きくなる傾向になる。
 ヒートポンプシステム1では、出口冷媒過冷却度SCuが目標出口冷媒過冷却度SCusになるように制御している時の利用側膨張弁82a、82bの動作傾向を用いて、余剰冷媒の有無を判定することができる。すなわち、ヒートポンプシステム1では、利用側膨張弁82a、82bが冷媒排出開始開度OPesよりも閉まったことを検知することによって、冷媒不足が発生しているものと判定することができる。また、ヒートポンプシステム1では、利用側膨張弁82a、82bが冷媒排出終了開度OPeeよりも開いたことを検知することによって、冷媒不足が解消されたものと判定することができる。
 そして、ヒートポンプシステム1では、利用側膨張弁82a、82bが冷媒排出開始開度OPesよりも閉まった場合に、出口冷媒過熱度SHhが目標出口冷媒過熱度SHhsになるように制御している熱源側膨張弁28を用いて冷媒排出制御を行う。すなわち、利用側膨張弁82a、82bが冷媒排出開始開度OPesよりも閉まった場合に、出口冷媒過熱度SHhが大きくなるように目標出口冷媒過熱度SHhsを変更することによって、熱源側膨張弁28を閉める方向に動作させる。これにより、熱源側アキュムレータ32に流入する熱源側冷媒の過熱度を高めて、熱源側アキュムレータ32内の熱源側冷媒を加熱して蒸発させて、熱源側アキュムレータ32内に溜められた熱源側冷媒を安定的に排出して冷媒不足を解消することができる。また、ヒートポンプシステム1では、利用側膨張弁82a、82bが冷媒排出終了開度OPeeよりも開いた場合に、目標出口冷媒過熱度SHhsの変更を解除することによって、熱源側膨張弁28を開く方向に動作させる。これにより、冷媒排出制御を適切に完了させることができる。
 ヒートポンプシステム1では、上記の冷媒排出制御を採用しているため、暖房運転時に、冷媒不足の場合に熱源側アキュムレータ32から熱源側冷媒を排出して冷媒不足を解消することができる。
 -G-
 ヒートポンプシステム1では、冷媒排出制御を行わない時に、目標出口冷媒過熱度SHhsを0℃~1℃に設定して熱源側膨張弁28を制御しているため、熱源側熱交換器26の出口における熱源側冷媒が飽和ガス状態に近い状態になり、熱源側膨張弁28の開度変化が少ない状態になる。これにより、冷媒排出制御を行わない時の運転状態が安定し、利用側膨張弁82a、82bの動作傾向を用いた冷媒不足の有無の判定における判定精度を高めることができる。
 -H-
 ヒートポンプシステム1では、冷媒排出制御時に、目標出口冷媒過熱度SHhsを2℃以上に変更することによって、熱源側膨張弁28を閉める方向に動作させるようにしているため、熱源側熱交換器26の出口における冷媒の過熱度を確実に高めることができる。
 -I-
 ヒートポンプシステム1では、冷媒排出開始開度OPesが冷媒排出終了開度OPeeよりも小さいため、熱源側アキュムレータ32からの熱源側冷媒の排出を十分に行うことができる。
 -J-
 ヒートポンプシステム1では、加熱運転としての暖房運転の開始時に、熱源側膨張弁28を最大開度の30%以下の開度に設定することによって、熱源側膨張弁28が開く方向に制御されるようにしている。また、ヒートポンプシステム1では、暖房運転の開始時に、利用側膨張弁82a、82bを最大開度の50%以上の開度に設定することによって、熱源側冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器81a、81bからの熱源側冷媒の排出が促進されるようにしている。これにより、ヒートポンプシステム1では、暖房運転の開始時に、利用側熱交換器81a、81bに熱源側冷媒が溜まりにくくするとともに、熱源側熱交換器26への熱源側冷媒の流入を促進して、余剰冷媒が発生しにくい安定した状態を得ることができる。
 (2)第2実施形態
 <構成>
 -全体-
 図4は、本発明の第2実施形態にかかるヒートポンプシステム101の概略構成図である。ヒートポンプシステム101は、蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを利用して水媒体を冷却する運転や水媒体を加熱する運転等を行うことが可能な装置である。ここでは、ヒートポンプシステム101は、水媒体の冷却によって冷却運転としての冷房運転を行うことが可能であり、また、水媒体の加熱によって加熱運転としての暖房運転及び/又は給湯運転等を行うことが可能である。
 ヒートポンプシステム101は、主として、熱源ユニット2と、利用ユニット4a、4bと、液冷媒連絡管13と、ガス冷媒連絡管14と、水媒体冷暖房ユニット7a、7bと、貯湯ユニット9a、9bと、水媒体連絡管15a、16a、15b、16bとを有している。そして、熱源ユニット2と利用ユニット4a、4bとは、冷媒連絡管13、14を介して接続されることによって、熱源側冷媒回路120を構成している。利用ユニット4a、4bと貯湯ユニット9a、9bと水媒体冷暖房ユニット7a、7bとが水媒体連絡管15a、16a、15b、16bを介して接続されることによって、水媒体回路70a、70bを構成している。熱源側冷媒回路120には、HFC系冷媒の一種であるHFC-410Aが熱源側冷媒として封入されている。また、水媒体回路70a、70bには、水媒体としての水が循環するようになっている。
 -熱源ユニット-
 熱源ユニット2は、屋外に設置されており、冷媒連絡管13、14を介して利用ユニット4a、4bに接続されており、熱源側冷媒回路120の一部を構成している。尚、熱源ユニット2の構成は、第1実施形態の熱源ユニット2の構成と同様である。このため、ここでは、熱源ユニット2の詳細な説明を省略する。
 -液冷媒連絡管-
 液冷媒連絡管13は、第1実施形態の液冷媒連絡管13の構成と同様である。このため、ここでは、液冷媒連絡管13の詳細な説明を省略する。
 -ガス冷媒連絡管-
 ガス冷媒連絡管14は、第1実施形態のガス冷媒連絡管14の構成と同様である。このため、ここでは、ガス冷媒連絡管14の詳細な説明を省略する。
 -利用ユニット-
 利用ユニット4a、4bは、屋内に設置されており、冷媒連絡管13、14を介して熱源ユニット2に接続されており、熱源側冷媒回路120の一部を構成している。また、利用ユニット4a、4bは、水媒体連絡管15a、16a、15b、16bを介して貯湯ユニット9a、9b及び水媒体冷暖房ユニット7a、7bに接続されており、水媒体回路70a、70bの一部を構成している。尚、利用ユニット4bの構成は、利用ユニット4aの構成と同様である。このため、ここでは、利用ユニット4aの構成のみを説明し、利用ユニット8bの構成については、利用ユニット4aの各部を示す符号の添字「a」の代わりに添字「b」を付して、各部の説明を省略する。
 利用ユニット4aは、主として、利用側熱交換器41aと、利用側膨張弁42aと、循環ポンプ43aとを有している。
 利用側熱交換器41aは、熱源側冷媒と水媒体との熱交換を行うことで熱源側冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する熱交換器である。利用側熱交換器41aの熱源側冷媒が流れる流路の液側には、利用側液冷媒管45aが接続されており、利用側熱交換器41aの熱源側冷媒が流れる流路のガス側には、利用側ガス冷媒管54aが接続されている。また、利用側熱交換器41aの水媒体が流れる流路の入口側には、利用側水入口管47aが接続されており、利用側熱交換器41aの水媒体が流れる流路の出口側には、利用側水出口管48aが接続されている。利用側液冷媒管45aには、液冷媒連絡管13が接続されており、利用側ガス冷媒管54aには、ガス冷媒連絡管14が接続されている。また、利用側水入口管47aには、水媒体連絡管15aが接続されており、利用側水出口管48aには、水媒体連絡管16aが接続されている。
 利用側膨張弁42aは、開度制御を行うことで利用側熱交換器41aを流れる熱源側冷媒の流量を可変することが可能な電動膨張弁であり、利用側液冷媒管45aに設けられている。
 循環ポンプ43aは、水媒体の昇圧を行う機構であり、ここでは、遠心式や容積式のポンプ要素(図示せず)が循環ポンプモータ44aによって駆動されるポンプが採用されている。循環ポンプ43aは、利用側水出口管48aに設けられている。循環ポンプモータ44aは、インバータ装置(図示せず)によって、その回転数(すなわち、運転周波数)を可変でき、これにより、循環ポンプ43aの容量制御が可能になっている。
 また、利用ユニット4aには、各種のセンサが設けられている。具体的には、利用ユニット4aには、利用側熱交換器41aの液側における熱源側冷媒の温度である利用側熱交液側温度Tulを検出する利用側熱交温度センサ50aと、利用側熱交換器41aの入口における水媒体の温度である水媒体入口温度Twrを検出する水媒体出口温度センサ51aと、利用側熱交換器41aの出口における水媒体の温度である水媒体出口温度Twlを検出する水媒体出口温度センサ52aとが設けられている。また、利用ユニット4aは、利用ユニット4aを構成する各部の動作を制御する利用側制御部69aを有している。そして、利用側制御部69aは、利用ユニット4aの制御を行うためのマイクロコンピュータやメモリ等を有している。利用側制御部69aは、リモコン(図示せず)との間で制御信号等のやりとりを行ったり、熱源ユニット2の熱源側制御部39との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
 -貯湯ユニット-
 貯湯ユニット9a、9bは、屋内に設置されており、水媒体連絡管15a、16a、15b、16bを介して利用ユニット4a、4bに接続されており、水媒体回路70a、70bの一部を構成している。尚、貯湯ユニット9bの構成は、貯湯ユニット9aの構成と同様である。このため、ここでは、貯湯ユニット9aの構成のみを説明し、貯湯ユニット9bの構成については、貯湯ユニット9aの各部を示す符号の添字「a」の代わりに添字「b」を付して、各部の説明を省略する。
 貯湯ユニット9aは、主として、貯湯タンク91aと、熱交換コイル92aとを有している。
 貯湯タンク91aは、給湯に供される水媒体としての水を溜める容器であり、その上部には、蛇口やシャワー等に温水となった水媒体を送るための給湯管93aが接続されており、その下部には、給湯管93aによって消費された水媒体の補充を行うための給水管94aが接続されている。
 熱交換コイル92aは、貯湯タンク91a内に設けられており、水媒体回路70aを循環する水媒体と貯湯タンク91a内の水媒体との熱交換を行うことで貯湯タンク91a内の水媒体の加熱器として機能する熱交換器であり、その入口には、水媒体連絡管16aが接続されており、その出口には、水媒体連絡管15aが接続されている。
 これにより、貯湯ユニット9aは、利用ユニット4aにおいて加熱された水媒体回路70aを循環する水媒体によって貯湯タンク91a内の水媒体を加熱して温水として溜めることが可能になっている。尚、ここでは、貯湯ユニット9aとして、利用ユニット4aにおいて加熱された水媒体との熱交換によって加熱された水媒体を貯湯タンクに溜める型式の貯湯ユニットを採用しているが、利用ユニット4aにおいて加熱された水媒体を貯湯タンクに溜める型式の貯湯ユニットを採用してもよい。また、ここでは、貯湯ユニット9aが利用ユニット4aとは別ユニットとして構成されているが、貯湯ユニット9aが利用ユニット4aに内蔵されていてもよい。
 また、貯湯ユニット9aには、各種のセンサが設けられている。具体的には、貯湯ユニット9aには、貯湯タンク91aに溜められる水媒体の温度である貯湯温度Twhを検出するための貯湯温度センサ95aが設けられている。
 -水媒体冷暖房ユニット-
 水媒体冷暖房ユニット7a、7bは、屋内に設置されている。水媒体冷暖房ユニット7a、7bは、水媒体連絡管15a、16a、15b、16bを介して利用ユニット4a、4bに接続されており、水媒体回路70a、70bの一部を構成している。尚、水媒体冷暖房ユニット7bの構成は、水媒体冷暖房ユニット7aの構成と同様である。このため、ここでは、水媒体冷暖房ユニット7aの構成のみを説明し、水媒体冷暖房ユニット7bの構成については、水媒体冷暖房ユニット7aの各部を示す符号の添字「a」の代わりに添字「b」を付して、各部の説明を省略する。
 水媒体冷暖房ユニット7aは、主として、熱交換パネル71aを有しており、ラジエータや床冷暖房パネル等を構成している。
 熱交換パネル71aは、ラジエータの場合には、室内の壁際等に設けられ、床冷暖房パネルの場合には、室内の床下等に設けられている。熱交換パネル71aは、水媒体回路70aを循環する水媒体の放熱器又は加熱器として機能する熱交換器であり、その入口には、水媒体連絡管16aが接続されており、その出口には、水媒体連絡管15aが接続されている。
 -水媒体連絡管-
 水媒体連絡管15a、15bは、貯湯ユニット9aの熱交換コイル92aの出口及び水媒体冷暖房ユニット7a、7bの熱交換パネル71a、71bの出口に接続されている。水媒体連絡管16a、16bは、貯湯ユニット9aの熱交換コイル92aの入口及び水媒体冷暖房ユニット7a、7bの熱交換パネル71a、71bの入口に接続されている。水媒体連絡管16a、16bには、水媒体回路70a、70bを循環する水媒体を貯湯ユニット9a、9b及び水媒体冷暖房ユニット7a、7bの両方、又は、貯湯ユニット9a及び水媒体冷暖房ユニット7a、7bのいずれか一方に供給するかの切り換えを行うことが可能な水媒体切換機構161aが設けられている。この水媒体切換機構161aは、三方弁からなる。
 そして、利用側制御部69a、69bと熱源側制御部39とによって、ヒートポンプシステム101の運転制御を行う制御部101aが構成されており、以下の運転や各種制御を行うようになっている。
 <動作>
 次に、ヒートポンプシステム101の動作について説明する。
 ヒートポンプシステム101の運転としては、水媒体冷暖房ユニット7a及び/又は水媒体冷暖房ユニット7bを用いた暖房運転(加熱運転)のみを行う暖房運転モードと、貯湯ユニット9a及び/又は貯湯ユニット9bを用いた給湯運転(加熱運転)のみを行う給湯運転モードと、水媒体冷暖房ユニット7a及び貯湯ユニット9a及び/又は水媒体冷暖房ユニット7b及び貯湯ユニット9bを用いた暖房運転及び給湯運転(加熱運転)を同時に行う給湯暖房運転モードと、水媒体冷暖房ユニット7a及び/又は水媒体冷暖房ユニット7bを用いた冷房運転(冷却運転)のみを行う冷房運転モードとがある。尚、暖房運転モード、給湯運転モード及び給湯暖房運転モードにおいて、利用ユニット4a、4bは、利用側熱交換器41a、41bを冷媒の放熱器として機能させる運転(加熱運転)を行い、冷房運転モードにおいて、利用ユニット4a、4bは、利用側熱交換器41a、41bを冷媒の蒸発器として機能させる運転(冷却運転)を行う。
 -暖房運転モード-
 水媒体冷暖房ユニット7a及び/又は水媒体冷暖房ユニット7bを用いた暖房運転のみを行う場合には、熱源側冷媒回路120においては、切換機構23が熱源側放熱運転状態(図4の切換機構23の破線で示された状態)に切り換えられ、吸入戻し膨張弁30が閉止される。また、水媒体回路70a、70bにおいては、水媒体切換機構161a、161bが水媒体冷暖房ユニット7a、7bに水媒体を供給する状態に切り換えられる。
 このような状態の熱源側冷媒回路120において、冷凍サイクルにおける低圧の熱源側冷媒は、吸入管21cを通じて、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、吐出管21bに吐出される。吐出管21bに吐出された高圧の熱源側冷媒は、油分離器22aにおいて冷凍機油が分離される。油分離器22aにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油は、油戻し管22bを通じて、吸入管21cに戻される。冷凍機油が分離された高圧の熱源側冷媒は、切換機構23、第2熱源側ガス冷媒管25及びガス側閉鎖弁34を通じて、熱源ユニット2からガス冷媒連絡管14に送られる。
 ガス冷媒連絡管14に送られた高圧の熱源側冷媒は、利用ユニット4a、4bに送られる。利用ユニット4a、4bに送られた高圧の熱源側冷媒は、利用側ガス冷媒管54a、54bを通じて、利用側熱交換器41a、41bに送られる。利用側熱交換器41a、41bに送られた高圧の熱源側冷媒は、利用側熱交換器41a、41bにおいて、循環ポンプ43a、43bによって水媒体回路70a、70bを循環する水媒体と熱交換を行って放熱する。利用側熱交換器41a、41bにおいて放熱した高圧の熱源側冷媒は、利用側膨張弁42a、42b及び利用側液冷媒管45a、45bを通じて、利用ユニット4a、4bから液冷媒連絡管13に送られる。
 液冷媒連絡管13に送られた熱源側冷媒は、熱源ユニット2に送られる。熱源ユニット2に送られた熱源側冷媒は、液側閉鎖弁33を通じて、過冷却器31に送られる。過冷却器31に送られた熱源側冷媒は、吸入戻し管29に熱源側冷媒が流れていないため、熱交換を行うことなく、熱源側膨張弁28に送られる。熱源側膨張弁28に送られた熱源側冷媒は、熱源側膨張弁28において減圧されて、低圧の気液二相状態になり、熱源側液冷媒管27を通じて、熱源側熱交換器26に送られる。熱源側熱交換器26に送られた低圧の熱源側冷媒は、熱源側熱交換器26において、熱源側ファン36によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する。熱源側熱交換器26において蒸発した低圧の熱源側冷媒は、第1熱源側ガス冷媒管24及び切換機構23を通じて、熱源側アキュムレータ32に送られる。熱源側アキュムレータ32に送られた低圧の熱源側冷媒は、吸入管21cを通じて、再び、圧縮機21に吸入される。
 一方、水媒体回路70a、70bにおいては、利用側熱交換器41a、41bにおける熱源側冷媒の放熱によって水媒体回路70a、70bを循環する水媒体が加熱される。利用側熱交換器41a、41bにおいて加熱された水媒体は、利用側水出口管48a、48bを通じて、循環ポンプ43a、43bに吸入され、昇圧された後に、利用ユニット4a、4bから水媒体連絡管16a、16bに送られる。水媒体連絡管16a、16bに送られた水媒体は、水媒体切換機構161a、161bを通じて、水媒体冷暖房ユニット7a、7bに送られる。水媒体冷暖房ユニット7a、7bに送られた水媒体は、熱交換パネル71a、71bにおいて放熱し、これにより、室内の壁際等を加熱したり室内の床を加熱する。
 このようにして、水媒体冷暖房ユニット7a及び/又は水媒体冷暖房ユニット7bを用いた暖房運転のみを行う暖房運転モードにおける動作が行われる。
 -給湯運転モード-
 貯湯ユニット9a及び/又は貯湯ユニット9bを用いた給湯運転のみを行う場合には、熱源側冷媒回路120においては、切換機構23が熱源側放熱運転状態(図4の切換機構23の破線で示された状態)に切り換えられ、吸入戻し膨張弁30が閉止される。また、水媒体回路70a、70bにおいては、水媒体切換機構161a、161bが貯湯ユニット9a、9bに水媒体を供給する状態に切り換えられる。
 そして、このような状態の熱源側冷媒回路120においては、上記の暖房運転と同様の動作が行われる。
 一方、水媒体回路70a、70bにおいては、利用ユニット4a、4bから水媒体連絡管16a、16bに送られた水媒体は、水媒体切換機構161a、161bを通じて、貯湯ユニット9a、9bに送られる。貯湯ユニット9a、9bに送られた水媒体は、熱交換コイル92a、92bにおいて貯湯タンク91a、91b内の水媒体と熱交換を行って放熱し、これにより、貯湯タンク91a、91b内の水媒体を加熱する。
 このようにして、貯湯ユニット9a及び/又は貯湯ユニット9bを用いた給湯運転のみを行う給湯運転モードにおける動作が行われる。
 -給湯暖房運転モード-
 水媒体冷暖房ユニット7a及び貯湯ユニット9a及び/又は水媒体冷暖房ユニット7b及び貯湯ユニット9bを用いた暖房運転及び給湯運転を同時に行う場合には、熱源側冷媒回路120においては、切換機構23が熱源側放熱運転状態(図4の切換機構23の破線で示された状態)に切り換えられ、吸入戻し膨張弁30が閉止される。また、水媒体回路70a、70bにおいては、水媒体切換機構161a、161bが水媒体冷暖房ユニット7a、7b及び貯湯ユニット9a、9bに水媒体を供給する状態に切り換えられる。
 そして、このような状態の熱源側冷媒回路120においては、上記の暖房運転と同様の動作が行われる。
 一方、水媒体回路70a、70bにおいては、利用ユニット4a、4bから水媒体連絡管16a、16bに送られた水媒体は、水媒体切換機構161a、161bを通じて、水媒体冷暖房ユニット7a、7b及び貯湯ユニット9a、9bに送られる。水媒体冷暖房ユニット7a、7bに送られた水媒体は、熱交換パネル71a、71bにおいて放熱し、これにより、室内の壁際等を加熱したり室内の床を加熱する。また、貯湯ユニット9a、9bに送られた水媒体は、熱交換コイル92a、92bにおいて貯湯タンク91a、91b内の水媒体と熱交換を行って放熱し、これにより、貯湯タンク91a、91b内の水媒体を加熱する。
 このようにして、水媒体冷暖房ユニット7a及び貯湯ユニット9a及び/又は水媒体冷暖房ユニット7b及び貯湯ユニット9bを用いた暖房運転及び給湯運転を同時に行う給湯暖房運転モードにおける動作が行われる。
 -冷房運転モード-
 水媒体冷暖房ユニット7a及び/又は水媒体冷暖房ユニット7bを用いた冷房運転のみを行う場合には、熱源側冷媒回路120において、切換機構23が熱源側放熱運転状態(図1の切換機構23の実線で示された状態)に切り換えられる。また、水媒体回路70a、70bにおいては、水媒体切換機構161a、161bが水媒体冷暖房ユニット7a、7bに水媒体を供給する状態に切り換えられる。
 このような状態の熱源側冷媒回路120において、冷凍サイクルにおける低圧の熱源側冷媒は、吸入管21cを通じて、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、吐出管21bに吐出される。吐出管21bに吐出された高圧の熱源側冷媒は、油分離器22aにおいて冷凍機油が分離される。油分離器22aにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油は、油戻し管22bを通じて、吸入管21cに戻される。冷凍機油が分離された高圧の熱源側冷媒は、切換機構23及び第1熱源側ガス冷媒管24を通じて、熱源側熱交換器26に送られる。熱源側熱交換器26に送られた高圧の熱源側冷媒は、熱源側熱交換器26において、熱源側ファン36によって供給される室外空気と熱交換を行って放熱する。熱源側熱交換器26において放熱した高圧の熱源側冷媒は、熱源側膨張弁28を通じて、過冷却器31に送られる。過冷却器31に送られた熱源側冷媒は、熱源側液冷媒管27から吸入戻し管29に分岐された熱源側冷媒と熱交換を行って過冷却状態になるように冷却される。吸入戻し管29を流れる熱源側冷媒は、吸入管21cに戻される。過冷却器31において冷却された熱源側冷媒は、熱源側液冷媒管27及び液側閉鎖弁33を通じて、熱源ユニット2から液冷媒連絡管13に送られる。
 液冷媒連絡管13に送られた高圧の熱源側冷媒は、利用ユニット4a、4bに送られる。利用ユニット4a、4bに送られた高圧の熱源側冷媒は、利用側膨張弁42a、42bに送られる。利用側膨張弁42a、42bに送られた高圧の熱源側冷媒は、利用側膨張弁42a、42bにおいて減圧されて、低圧の気液二相状態になり、利用側液冷媒管43a、43bを通じて、利用側熱交換器41a、41bに送られる。利用側熱交換器41a、41bに送られた低圧の熱源側冷媒は、利用側熱交換器41a、41bにおいて、循環ポンプ43a、43bによって水媒体回路70a、70bを循環する水媒体と熱交換を行って蒸発する。利用側熱交換器41a、41bにおいて蒸発した低圧の熱源側冷媒は、利用側ガス冷媒管54a、54bを通じて、利用ユニット4a、4bからガス冷媒連絡管14に送られる。
 ガス冷媒連絡管14に送られた低圧の熱源側冷媒は、熱源ユニット2に送られる。熱源ユニット2に送られた低圧の熱源側冷媒は、ガス側閉鎖弁34、第2熱源側ガス冷媒管25及び切換機構23を通じて、熱源側アキュムレータ32に送られる。熱源側アキュムレータ32に送られた低圧の熱源側冷媒は、吸入管21cを通じて、再び、圧縮機21に吸入される。
 一方、水媒体回路70a、70bにおいては、利用側熱交換器41a、41bにおける熱源側冷媒の蒸発によって水媒体回路70a、70bを循環する水媒体が冷却される。利用側熱交換器41a、41bにおいて冷却された水媒体は、利用側水出口管48a、48bを通じて、循環ポンプ43a、43bに吸入され、昇圧された後に、利用ユニット4a、4bから水媒体連絡管16a、16bに送られる。水媒体連絡管16a、16bに送られた水媒体は、水媒体切換機構161a、161bを通じて、水媒体冷暖房ユニット7a、7bに送られる。水媒体冷暖房ユニット7a、7bに送られた水媒体は、熱交換パネル71a、71bにおいて吸熱し、これにより、室内の壁際等を冷却したり室内の床を冷却する。
 このようにして、水媒体冷暖房ユニット7a及び/又は水媒体冷暖房ユニット7bを用いた冷房運転のみを行う冷房運転モードにおける動作が行われる。
 -各種制御-
 ヒートポンプシステム101においても、第1実施形態のヒートポンプシステム1と同様、上記の加熱運転としての暖房運転、給湯運転及び給湯暖房運転において、利用側膨張弁42a、42bによる過冷却度制御、熱源側膨張弁26による過熱度制御、余剰冷媒や冷媒不足に対する制御(すなわち、冷媒回収制御、オーバーフロー防止制御及び冷媒排出制御)、及び、加熱運転開始時の制御を行うようにしている。これらの制御は、第1実施形態のヒートポンプシステム1における制御と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
 <特徴>
 -A-
 ヒートポンプシステム101は、水媒体を介して冷暖房を行っている点が、第1実施形態のヒートポンプシステム1とは異なっている。しかも、ヒートポンプシステム101は、冷暖房だけでなく、給湯運転を行うことができる。
 -B-
 ヒートポンプシステム101においても、第1実施形態のヒートポンプシステム1と同様、熱源側アキュムレータ32を有することで加熱運転(ここでは、暖房運転、給湯運転及び給湯暖房運転)時の余剰冷媒や冷媒不足の処理等の問題が生じる。しかし、ヒートポンプシステム101においても、第1実施形態のヒートポンプシステム1と同様の各種制御を行っている。このため、ヒートポンプシステム101においても、余剰冷媒や冷媒不足の処理等の問題について、第1実施形態のヒートポンプシステム1同様の作用効果を得ることができる。
 (3)第3実施形態
 <ヒートポンプシステムの構成>
 -全体-
 図5は、本発明の第3実施形態にかかるヒートポンプシステム201の概略構成図である。ヒートポンプシステム201は、蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを利用して水媒体を加熱する運転等を行うことが可能な装置である。ここでは、ヒートポンプシステム201は、水媒体の加熱によって加熱運転としての暖房運転及び/又は給湯運転等を行うことが可能である。
 ヒートポンプシステム201は、主として、熱源ユニット2と、利用ユニット104a、104bと、液冷媒連絡管13と、ガス冷媒連絡管14と、水媒体暖房ユニット7a、7bと、貯湯ユニット9a、9bと、水媒体連絡管15a、16a、15b、16bとを有している。そして、熱源ユニット2と利用ユニット104a、104bとは、冷媒連絡管13、14を介して接続されることによって、熱源側冷媒回路120を構成している。利用ユニット104a、104bは、利用側冷媒回路50a、50bを構成している。利用ユニット104a、104bと水媒体暖房ユニット7a、7bとは、水媒体連絡管15a、16a、15b、16bを介して接続されることによって、水媒体回路70a、70bを構成している。熱源側冷媒回路120には、HFC系冷媒の一種であるHFC-410Aが熱源側冷媒として封入されている。また、利用側冷媒回路50a、50bには、HFC系冷媒の一種であるHFC-134aが利用側冷媒として封入されている。尚、利用側冷媒としては、高温の冷凍サイクルに有利な冷媒を使用されるという観点から、飽和ガス温度65℃に相当する圧力がゲージ圧で高くとも2.8MPa以下、好ましくは、2.0MPa以下の冷媒を使用することが好ましい。そして、HFC-134aは、このような飽和圧力特性を有する冷媒の一種である。また、水媒体回路70a、70bには、水媒体としての水が循環するようになっている。
 -熱源ユニット-
 熱源ユニット2は、屋外に設置されており、冷媒連絡管13、14を介して利用ユニット104a、104bに接続されており、熱源側冷媒回路120の一部を構成している。尚、熱源ユニット2の構成は、第1実施形態の熱源ユニット2の構成と同様である。このため、ここでは、熱源ユニット2の詳細な説明を省略する。
 -液冷媒連絡管-
 液冷媒連絡管13は、第1実施形態の液冷媒連絡管13の構成と同様である。このため、ここでは、液冷媒連絡管13の詳細な説明を省略する。
 -ガス冷媒連絡管-
 ガス冷媒連絡管14は、第1実施形態のガス冷媒連絡管14の構成と同様である。このため、ここでは、ガス冷媒連絡管14の詳細な説明を省略する。
 -利用ユニット-
 利用ユニット4a、4bは、屋内に設置されており、冷媒連絡管13、14を介して熱源ユニット2に接続されており、熱源側冷媒回路120の一部を構成している。また、利用ユニット4a、4bは、利用側冷媒回路50a、50bを構成している。さらに、利用ユニット4a、4bは、水媒体連絡管15a、16a、15b、16bを介して貯湯ユニット9a、9b及び水媒体冷暖房ユニット7a、7bに接続されており、水媒体回路70a、70bの一部を構成している。尚、利用ユニット4bの構成は、利用ユニット4aの構成と同様である。このため、ここでは、利用ユニット4aの構成のみを説明し、利用ユニット8bの構成については、利用ユニット4aの各部を示す符号の添字「a」の代わりに添字「b」を付して、各部の説明を省略する。
 利用ユニット4aは、主として、利用側熱交換器41aと、利用側膨張弁42aと、利用側圧縮機62aと、冷媒-水熱交換器65aと、冷媒-水熱交側膨張弁66aと、利用側アキュムレータ67aと、循環ポンプ43aとを有している。
 利用側熱交換器41aは、熱源側冷媒と利用側冷媒との熱交換を行うことで熱源側冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。利用側熱交換器41aの熱源側冷媒が流れる流路の液側には、利用側液冷媒管45aが接続されており、利用側熱交換器41aの熱源側冷媒が流れる流路のガス側には、利用側ガス冷媒管54aが接続されている。また、利用側熱交換器41aの利用側冷媒が流れる流路の液側には、カスケード側液冷媒管68aが接続されており、利用側熱交換器41aの利用側冷媒が流れる流路のガス側には、カスケード側ガス冷媒管71aが接続されている。利用側液冷媒管45aは、液冷媒連絡管13)に接続されている。利用側ガス冷媒管54aは、ガス冷媒連絡管14に接続されている。カスケード側液冷媒管68aには、冷媒-水熱交換器65aが接続されており、カスケード側ガス冷媒管71aには、利用側圧縮機62aが接続されている。
 利用側膨張弁42aは、開度制御を行うことで利用側熱交換器41aを流れる熱源側冷媒の流量を可変することが可能な電動膨張弁であり、利用側液冷媒管45aに設けられている。
 利用側圧縮機62aは、利用側冷媒を圧縮する機構である。ここでは、利用側圧縮機62aとして、ケーシング(図示せず)内に収容されたロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素(図示せず)が、同じくケーシング内に収容された利用側圧縮機モータ63aによって駆動される密閉式圧縮機が採用されている。利用側圧縮機モータ63aは、インバータ装置(図示せず)によって、その回転数(すなわち、運転周波数)を可変でき、これにより、利用側圧縮機62aの容量制御が可能になっている。また、利用側圧縮機62aの吐出には、カスケード側吐出管70aが接続されており、利用側圧縮機62aの吸入には、カスケード側ガス冷媒管71aが接続されている。
 冷媒-水熱交換器65aは、利用側冷媒と水媒体との熱交換を行うことで利用側冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。冷媒-水熱交換器65aの利用側冷媒が流れる流路の液側には、カスケード側液冷媒管68aが接続されており、冷媒-水熱交換器65aの利用側冷媒が流れる流路のガス側には、カスケード側吐出管70aが接続されている。また、冷媒-水熱交換器65aの水媒体が流れる流路の入口側には、利用側水入口管47aが接続されており、冷媒-水熱交換器65aの水媒体が流れる流路の出口側には、利用側水出口管48aが接続されている。利用側水入口管47aには、水媒体連絡管15aが接続されており、利用側水出口管48aには、水媒体連絡管16aが接続されている。
 冷媒-水熱交側膨張弁66aは、開度制御を行うことで冷媒-水熱交換器65aを流れる利用側冷媒の流量を可変することが可能な電動膨張弁であり、カスケード側液冷媒管66aに設けられている。
 利用側アキュムレータ67aは、カスケード側ガス冷媒管71aに設けられており、利用側冷媒回路50aを循環する利用側冷媒が利用側圧縮機55aに吸入される前に一時的に溜めるための容器である。
 このように、利用側圧縮機62a、冷媒-水熱交換器65a、冷媒-水熱交側膨張弁66a、利用側熱交換器41a及び利用側アキュムレータ67aが冷媒管70a、68a、71aを介して接続されることによって、利用側冷媒回路50aが構成されている。
 循環ポンプ43aは、水媒体の昇圧を行う機構であり、ここでは、遠心式や容積式のポンプ要素(図示せず)が循環ポンプモータ44aによって駆動されるポンプが採用されている。循環ポンプ43aは、利用側水出口管48aに設けられている。循環ポンプモータ44aは、インバータ装置(図示せず)によって、その回転数(すなわち、運転周波数)を可変でき、これにより、循環ポンプ43aの容量制御が可能になっている。
 また、利用ユニット104aには、各種のセンサが設けられている。具体的には、利用ユニット104aには、利用側熱交換器41aの液側における熱源側冷媒の温度である利用側熱交液側温度Tulを検出する利用側熱交温度センサ50aと、冷媒-水熱交換器65aの入口における水媒体の温度である水媒体入口温度Twrを検出する水媒体出口温度センサ51aと、冷媒-水熱交換器65aの出口における水媒体の温度である水媒体出口温度Twlを検出する水媒体出口温度センサ52aと、利用側圧縮機62aの吸入における利用側冷媒の圧力である利用側吸入圧力Ps2を検出する利用側吸入圧力センサ74aと、利用側圧縮機62aの吐出における利用側冷媒の圧力である利用側吐出圧力Pd2を検出する利用側吐出圧力センサ75aと、利用側圧縮機62aの吐出における利用側冷媒の温度である利用側吐出温度Td2を検出する利用側吐出温度センサ76aとが設けられている。が設けられている。また、利用ユニット104aは、利用ユニット104aを構成する各部の動作を制御する利用側制御部69aを有している。そして、利用側制御部69aは、利用ユニット104aの制御を行うためのマイクロコンピュータやメモリ等を有している。利用側制御部69aは、リモコン(図示せず)との間で制御信号等のやりとりを行ったり、熱源ユニット2の熱源側制御部39との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
 -貯湯ユニット-
 貯湯ユニット9a、9bは、屋内に設置されており、水媒体連絡管15a、16a、15b、16bを介して利用ユニット104a、104bに接続されており、水媒体回路70a、70bの一部を構成している。尚、貯湯ユニット9a、9bは、第2実施形態の貯湯ユニット9a、9bの構成と同様である。このため、ここでは、貯湯ユニット9a、9bの詳細な説明を省略する。
 -水媒体暖房ユニット-
 水媒体暖房ユニット7a、7bは、屋内に設置されている。水媒体冷暖房ユニット7a、7bは、水媒体連絡管15a、16a、15b、16bを介して利用ユニット104a、104bに接続されており、水媒体回路70a、70bの一部を構成している。尚、水媒体暖房ユニット7a、7bは、第2実施形態の水媒体冷暖房ユニット7a、7bの構成と同様である。このため、ここでは、水媒体暖房ユニット7a、7bの詳細な説明を省略する。
 -水媒体連絡管-
 水媒体連絡管15a、15b、16a、16bは、第2実施形態の水媒体連絡管15a、15b、16a、16bの構成と同様である。このため、ここでは、水媒体連絡管15a、15b、16a、16bの詳細な説明を省略する。
 そして、利用側制御部69a、69bと熱源側制御部39とによって、ヒートポンプシステム201の運転制御を行う制御部201aが構成されており、以下の運転や各種制御を行うようになっている。
 <動作>
 次に、ヒートポンプシステム201の動作について説明する。
 ヒートポンプシステム201の運転としては、水媒体暖房ユニット7a及び/又は水媒体暖房ユニット7bを用いた暖房運転(加熱運転)のみを行う暖房運転モードと、貯湯ユニット9a及び/又は貯湯ユニット9bを用いた給湯運転(加熱運転)のみを行う給湯運転モードと、水媒体暖房ユニット7a及び貯湯ユニット9a及び/又は水媒体暖房ユニット7b及び貯湯ユニット9bを用いた暖房運転及び給湯運転(加熱運転)を同時に行う給湯暖房運転モードとがある。尚、暖房運転モード、給湯運転モード及び給湯暖房運転モードにおいて、利用ユニット104a、104bは、利用側熱交換器41a、41bを冷媒の放熱器として機能させる運転(加熱運転)を行う。
 -暖房運転モード-
 水媒体暖房ユニット7a及び/又は水媒体暖房ユニット7bを用いた暖房運転のみを行う場合には、熱源側冷媒回路120においては、切換機構23が熱源側放熱運転状態(図5の切換機構23の破線で示された状態)に切り換えられ、吸入戻し膨張弁30が閉止される。また、水媒体回路70a、70bにおいては、水媒体切換機構161a、161bが水媒体暖房ユニット7a、7bに水媒体を供給する状態に切り換えられる。
 このような状態の熱源側冷媒回路120において、冷凍サイクルにおける低圧の熱源側冷媒は、吸入管21cを通じて、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、吐出管21bに吐出される。吐出管21bに吐出された高圧の熱源側冷媒は、油分離器22aにおいて冷凍機油が分離される。油分離器22aにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油は、油戻し管22bを通じて、吸入管21cに戻される。冷凍機油が分離された高圧の熱源側冷媒は、切換機構23、第2熱源側ガス冷媒管25及びガス側閉鎖弁34を通じて、熱源ユニット2からガス冷媒連絡管14に送られる。
 ガス冷媒連絡管14に送られた高圧の熱源側冷媒は、利用ユニット104a、104bに送られる。利用ユニット104a、104bに送られた高圧の熱源側冷媒は、利用側ガス冷媒管54a、54bを通じて、利用側熱交換器41a、41bに送られる。利用側熱交換器41a、41bに送られた高圧の熱源側冷媒は、利用側熱交換器41a、41bにおいて、利用側冷媒回路50a、50bを循環する冷凍サイクルにおける低圧の利用側冷媒と熱交換を行って放熱する。利用側熱交換器41a、41bにおいて放熱した高圧の熱源側冷媒は、利用側膨張弁42a、42b及び利用側液冷媒管45a、45bを通じて、利用ユニット104a、104bから液冷媒連絡管13に送られる。
 液冷媒連絡管13に送られた熱源側冷媒は、熱源ユニット2に送られる。熱源ユニット2に送られた熱源側冷媒は、液側閉鎖弁33を通じて、過冷却器31に送られる。過冷却器31に送られた熱源側冷媒は、吸入戻し管29に熱源側冷媒が流れていないため、熱交換を行うことなく、熱源側膨張弁28に送られる。熱源側膨張弁28に送られた熱源側冷媒は、熱源側膨張弁28において減圧されて、低圧の気液二相状態になり、熱源側液冷媒管27を通じて、熱源側熱交換器26に送られる。熱源側熱交換器26に送られた低圧の熱源側冷媒は、熱源側熱交換器26において、熱源側ファン36によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する。熱源側熱交換器26において蒸発した低圧の熱源側冷媒は、第1熱源側ガス冷媒管24及び切換機構23を通じて、熱源側アキュムレータ32に送られる。熱源側アキュムレータ32に送られた低圧の熱源側冷媒は、吸入管21cを通じて、再び、圧縮機21に吸入される。
 一方、利用側冷媒回路50a、50bにおいては、利用側熱交換器41a、41bにおける熱源側冷媒の放熱によって利用側冷媒回路50a、50bを循環する冷凍サイクルにおける低圧の利用側冷媒が加熱されて蒸発する。利用側熱交換器41a、41bにおいて蒸発した低圧の利用側冷媒は、カスケード側ガス冷媒管71a、71bを通じて、利用側アキュムレータ67a、67bに送られる。利用側アキュムレータ67a、67bに送られた低圧の利用側冷媒は、利用側圧縮機62a、62bに吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、カスケード側吐出管70a、70bに吐出される。カスケード側吐出管70a、70bに吐出された高圧の利用側冷媒は、冷媒-水熱交換器65a、65bに送られる。冷媒-水熱交換器65a、65bに送られた高圧の利用側冷媒は、冷媒-水熱交換器65a、65bにおいて、循環ポンプ43a、43bによって水媒体回路70a、70bを循環する水媒体と熱交換を行って放熱する。冷媒-水熱交換器65a、65bにおいて放熱した高圧の利用側冷媒は、冷媒-水熱交側膨張弁66a、66bにおいて減圧されて、低圧の気液二相状態になり、カスケード側液冷媒管68a、68bを通じて、再び、利用側熱交換器41a、41bに送られる。
 また、水媒体回路70a、70bにおいては、利用側熱交換器41a、41bにおける熱源側冷媒の放熱によって水媒体回路70a、70bを循環する水媒体が加熱される。利用側熱交換器41a、41bにおいて加熱された水媒体は、利用側水出口管48a、48bを通じて、循環ポンプ43a、43bに吸入され、昇圧された後に、利用ユニット104a、104bから水媒体連絡管16a、16bに送られる。水媒体連絡管16a、16bに送られた水媒体は、水媒体切換機構161a、161bを通じて、水媒体暖房ユニット7a、7bに送られる。水媒体暖房ユニット7a、7bに送られた水媒体は、熱交換パネル71a、71bにおいて放熱し、これにより、室内の壁際等を加熱したり室内の床を加熱する。
 このようにして、水媒体暖房ユニット7a及び/又は水媒体暖房ユニット7bを用いた暖房運転のみを行う暖房運転モードにおける動作が行われる。
 -給湯運転モード-
 貯湯ユニット9a及び/又は貯湯ユニット9bを用いた給湯運転のみを行う場合には、熱源側冷媒回路120においては、切換機構23が熱源側放熱運転状態(図5の切換機構23の破線で示された状態)に切り換えられ、吸入戻し膨張弁30が閉止される。また、水媒体回路70a、70bにおいては、水媒体切換機構161a、161bが貯湯ユニット9a、9bに水媒体を供給する状態に切り換えられる。
 そして、このような状態の熱源側冷媒回路120においては、上記の暖房運転と同様の動作が行われる。
 一方、水媒体回路70a、70bにおいては、利用ユニット104a、104bから水媒体連絡管16a、16bに送られた水媒体は、水媒体切換機構161a、161bを通じて、貯湯ユニット9a、9bに送られる。貯湯ユニット9a、9bに送られた水媒体は、熱交換コイル92a、92bにおいて貯湯タンク91a、91b内の水媒体と熱交換を行って放熱し、これにより、貯湯タンク91a、91b内の水媒体を加熱する。
 このようにして、貯湯ユニット9a及び/又は貯湯ユニット9bを用いた給湯運転のみを行う給湯運転モードにおける動作が行われる。
 -給湯暖房運転モード-
 水媒体冷暖房ユニット7a及び貯湯ユニット9a及び/又は水媒体冷暖房ユニット7b及び貯湯ユニット9bを用いた暖房運転及び給湯運転を同時に行う場合には、熱源側冷媒回路120においては、切換機構23が熱源側放熱運転状態(図5の切換機構23の破線で示された状態)に切り換えられ、吸入戻し膨張弁30が閉止される。また、水媒体回路70a、70bにおいては、水媒体切換機構161a、161bが水媒体冷暖房ユニット7a、7b及び貯湯ユニット9a、9bに水媒体を供給する状態に切り換えられる。
 そして、このような状態の熱源側冷媒回路120においては、上記の暖房運転と同様の動作が行われる。
 一方、水媒体回路70a、70bにおいては、利用ユニット104a、104bから水媒体連絡管16a、16bに送られた水媒体は、水媒体切換機構161a、161bを通じて、水媒体暖房ユニット7a、7b及び貯湯ユニット9a、9bに送られる。水媒体暖房ユニット7a、7bに送られた水媒体は、熱交換パネル71a、71bにおいて放熱し、これにより、室内の壁際等を加熱したり室内の床を加熱する。また、貯湯ユニット9a、9bに送られた水媒体は、熱交換コイル92a、92bにおいて貯湯タンク91a、91b内の水媒体と熱交換を行って放熱し、これにより、貯湯タンク91a、91b内の水媒体を加熱する。
 このようにして、水媒体暖房ユニット7a及び貯湯ユニット9a及び/又は水媒体暖房ユニット7b及び貯湯ユニット9bを用いた暖房運転及び給湯運転を同時に行う給湯暖房運転モードにおける動作が行われる。
 -各種制御-
 ヒートポンプシステム201においても、第1実施形態のヒートポンプシステム1と同様、上記の加熱運転としての暖房運転、給湯運転及び給湯暖房運転において、利用側膨張弁42a、42bによる過冷却度制御、熱源側膨張弁26による過熱度制御、余剰冷媒や冷媒不足に対する制御(すなわち、冷媒回収制御、オーバーフロー防止制御及び冷媒排出制御)、及び、加熱運転開始時の制御を行うようにしている。これらの制御は、第1実施形態のヒートポンプシステム1における制御と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
 <特徴>
 -A-
 ヒートポンプシステム201は、熱源側冷媒回路120及び利用側冷媒回路50a、50bからなる二元冷凍サイクルを使用している点が、第2実施形態のヒートポンプシステム101とは異なっている。このため、ヒートポンプシステム201は、第2実施形態のヒートポンプシステム101に比べて、高温の水媒体を得ることが容易である。
 -B-
 ヒートポンプシステム201においても、第1実施形態のヒートポンプシステム1と同様、熱源側アキュムレータ32を有することで加熱運転(ここでは、暖房運転、給湯運転及び給湯暖房運転)時の余剰冷媒や冷媒不足の処理等の問題が生じる。しかし、ヒートポンプシステム201においても、第1実施形態のヒートポンプシステム1と同様の各種制御を行っている。このため、ヒートポンプシステム201においても、余剰冷媒や冷媒不足の処理等の問題について、第1実施形態のヒートポンプシステム1同様の作用効果を得ることができる。
 (4)他の実施形態
 以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
 -A-
 上記のヒートポンプシステム1において、利用ユニット4a、4b及び/又は利用ユニット104a、104bをさらに接続してもよい。また、上記のヒートポンプシステム201において、利用ユニット104a、104bをさらに接続してもよい。さらに、ヒートポンプシステム1、101、201を冷暖同時運転可能な構成にしてもよい。
 -B-
 上記のヒートポンプシステム201においては、利用側冷媒としてHFC-134aが使用されているが、これに限定されず、例えば、HFO-1234yf(2、3、3、3-テトラフルオロ-1-プロペン)等、飽和ガス温度65℃に相当する圧力がゲージ圧で高くとも2.8MPa以下、好ましくは、2.0MPa以下の冷媒であればよい。
 本発明は、アキュムレータを有する熱源ユニットに利用ユニットを接続して構成されたヒートポンプシステムに広く適用可能である。
 1、101、201 ヒートポンプシステム
 1a、101a、201a 制御部
 2 熱源ユニット
 4a、4b、8a、8b、104a、104b 利用ユニット
 20、120 熱源側冷媒回路(冷媒回路)
 21 熱源側圧縮機(圧縮機)
 26 熱源側熱交換器
 28 熱源側膨張弁
 32 熱源側アキュムレータ(アキュムレータ)
 41a、41b、81a、81b 利用側熱交換器
 42a、42b、82a、82b 利用側膨張弁
特開2007-163099号公報

Claims (10)

  1.  冷媒を圧縮する圧縮機(21)と熱源側熱交換器(26)と熱源側膨張弁(28)と前記圧縮機の吸入に接続されたアキュムレータ(32)とを有する熱源ユニット(2)に、利用側膨張弁(42a、42b、82a、82b)と利用側熱交換器(41a、41b、81a、81b)とを有する利用ユニット(4a、4b、8a、8b、104a、104b)を接続して構成される冷媒回路(20、120)と、
     前記利用側熱交換器を冷媒の放熱器として機能させる加熱運転を行い、前記加熱運転時に、前記利用側熱交換器の出口における冷媒の過冷却度である出口冷媒過冷却度が所定の目標出口冷媒過冷却度になるように前記利用側膨張弁を制御する制御部(1a、101a、201a)とを備え、
     前記制御部は、冷媒の蒸発器として機能する前記熱源側熱交換器の出口における冷媒の過熱度である出口冷媒過熱度が所定の目標出口冷媒過熱度になるように前記熱源側膨張弁を制御し、前記利用側膨張弁が所定の冷媒回収開始開度よりも開いた場合に、前記熱源側熱交換器の出口における冷媒が湿り状態になるように前記目標出口冷媒過熱度を変更し、前記目標出口冷媒過熱度を変更した状態において、前記利用側膨張弁が所定の冷媒回収終了開度よりも閉まった場合に、前記目標出口冷媒過熱度の変更を解除する、冷媒回収制御を行う、
    ヒートポンプシステム(1、101、201)。
  2.  前記制御部(1a、101a、201a)は、前記冷媒回収制御時に、前記目標出口冷媒過熱度を0℃未満に変更する、請求項1に記載のヒートポンプシステム(1、101、201)。
  3.  前記制御部(1a、101a、201a)は、前記冷媒回収制御を行わない時に、前記目標出口冷媒過熱度を0℃~1℃に設定する、請求項2に記載のヒートポンプシステム(1、101、201)。
  4.  前記冷媒回収終了開度は、前記冷媒回収開始開度よりも小さい、請求項1~3のいずれか1項に記載のヒートポンプシステム(1、101、201)。
  5.  前記制御部(1a、101a、201a)は、前記圧縮機(21)の吐出における冷媒の過熱度である吐出冷媒過熱度が所定の下限吐出過熱度よりも小さい場合に、前記冷媒回収制御よりも優先して、前記出口冷媒過熱度が大きくなるように前記目標出口冷媒過熱度を変更するオーバーフロー防止制御を行う、請求項1~4のいずれか1項に記載のヒートポンプシステム(1、101、201)。
  6.  前記制御部(1a、101a、201a)は、前記利用側膨張弁(42a、42b、82a、82b)が所定の冷媒排出開始開度よりも閉まった場合に、前記出口冷媒過熱度が大きくなるように前記目標出口冷媒過熱度を変更し、前記目標出口冷媒過熱度を変更した状態において、前記利用側膨張弁が所定の冷媒排出終了開度よりも開いた場合に、前記目標出口冷媒過熱度の変更を解除する、冷媒排出制御を行う、請求項1~5のいずれか1項に記載のヒートポンプシステム(1、101、201)。
  7.  前記制御部(1a、101a、201a)は、前記前記冷媒回収制御及び冷媒排出制御を行わない時に、前記目標出口冷媒過熱度を0℃~1℃に設定する、請求項6に記載のヒートポンプシステム(1、101、201)。
  8.  前記制御部(1a、101a、201a)は、前記冷媒排出制御時に、前記目標出口冷媒過熱度を2℃以上に変更する、請求項7に記載のヒートポンプシステム(1、101、201)。
  9.  前記冷媒排出開始開度は、前記冷媒排出終了開度よりも小さい、請求項6~8のいずれか1項に記載のヒートポンプシステム(1、101、201)。
  10.  前記制御部(1a、101a、201a)は、前記加熱運転の開始時に、前記熱源側膨張弁(28)を最大開度の30%以下の開度に設定し、前記利用側膨張弁(42a、42b、82a、82b)を最大開度の50%以上の開度に設定する、請求項1~9のいずれか1項に記載のヒートポンプシステム(1、101、201)。
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