(57)【要約】【課題】設備間の熱負荷バランスがとれない場合にも、温熱設備に対する温熱の供給と冷熱設備に対する冷熱の供給を同時に行うことを課題とする。【解決手段】この発明では、主凝縮器４１の接続先を副凝縮器４３、又は第一バイパス配管４７に切り換えられ、また、主蒸発器６１の接続先を副蒸発器６３、又は第二バイパス配管６７に切り換えられるので、冷媒の循環経路から副凝縮器４３、副蒸発器６３を外したり、反対に副凝縮器４３、副蒸発器６３を含めたり選択できる。そのため、熱負荷に対して過剰となる熱分を副凝縮器４３、副蒸発器６３にてそれぞれ消費出来るから、設備間の熱負荷バランスがとれない場合にも、温熱設備に対する温熱の供給と冷熱設備に対する冷熱の供給を同時に行うことが可能である。【選択図】図１
2010181088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温熱設備に対する温熱の供給と冷熱設備に対する冷熱の供給を同時に行うヒートポンプ装置であって、
圧縮機と、
前記圧縮機の出口側に連なり前記温熱設備に温熱を供給する温熱流体を生成する高熱源として機能する主凝縮器と、
この主凝縮器に対して直列的に接続された副凝縮器と、
前記副凝縮器に対して並列的に設けられた第一バイパス配管と、
前記副凝縮器の入り口側に設けられ、当該副凝縮器の入り口を開閉する第一切り換え弁と、
前記副凝縮器の出口側に連なる膨張装置と、
前記膨張装置の出口側に連なり、前記冷熱設備に冷熱を供給する冷熱流体を生成する低熱源として機能する主蒸発器と、
この主蒸発器に対して直列的に接続され、かつ前記圧縮機の入口側に連なる副蒸発器と、
前記副蒸発器に対して並列的に設けられた第二バイパス配管と、
前記副蒸発器の入り口側に設けられ、当該蒸発器の入り口を開閉する第二切り換え弁と、
前記温熱流体の温度を検出する第一温度センサと、
前記第一切り換え弁を開閉制御する第一制御手段と、
前記冷熱流体の温度を検出する第二温度センサと、
前記第二切り換え弁を開閉制御する第二制御手段と、
前記温熱流体の目標温度である第一目標温度と前記冷熱流体の目標温度である第二目標温度と、を記憶した記憶部と、を備えてなると共に、
前記第一制御手段は、前記第一温度センサの検出する温熱流体の温度が前記第一目標温度を上回ることを条件として、前記第一切り換え弁がそれ以前に前記副凝縮器の入り口を閉じる閉状態にあれば、入り口を開放する開状態又は間欠的に開閉する状態に切り換え、前記第一切り換え弁がそれ以前に前記副凝縮器の入り口を間欠的に開閉する状態にあれば、入り口を開放する時間を長く制御し、
前記第二制御手段は、前記第二温度センサの検出する冷熱流体の温度が前記第二目標温度を下回ることを条件として、前記第二切り換え弁がそれ以前に前記副蒸発器の入り口を閉じる閉状態にあれば入り口を開放する開状態又は間欠的に開閉する状態に切り換え、前記第二切り換え弁がそれ以前に前記副蒸発器の入り口を間欠的に開閉する状態にあれば、入り口を開放する時間を長く制御するヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記第一切り換え弁は、前記副凝縮器と前記第一バイパス配管の両分岐点のうち前記主凝縮器の出口側に連なる側の分岐点に設けられ、前記主凝縮器の接続先を前記副凝縮器、又は前記第一バイパス配管に選択的に切り換える第一の三方弁であり、
前記第二切り換え弁は、前記副蒸発器と前記第二バイパス配管の両分岐点のうち前記主蒸発器の出口側に連なる側の分岐点に設けられ、前記主蒸発器の接続先を前記副蒸発器、又は前記第二バイパス配管に選択的に切り換える第二の三方弁であることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
温熱設備に対する温熱の供給と冷熱設備に対する冷熱の供給を同時に行うヒートポンプ装置であって、
圧縮機と、
前記圧縮機の出口側に連なり、前記温熱設備に温熱を供給する温熱流体を生成する高熱源として機能する主凝縮器と、
この主凝縮器に対して並列的に接続された副凝縮器と、
前記副凝縮器の入り口側に設けられ、当該副凝縮器の入り口を開閉する第一切り換え弁と、
前記主凝縮器の出口側に連なる膨張装置と、
前記膨張装置の出口側に連なり、前記冷熱設備に冷熱を供給する冷熱流体を生成する低熱源として機能し、かつ前記圧縮機の入口側に連なる主蒸発器と、
この主蒸発器に対して並列的に接続された副蒸発器と、
前記副蒸発器の入り口側に設けられ、当該蒸発器の入り口を開閉する第二切り換え弁と、
前記温熱流体の温度を検出する第一温度センサと、
前記第一切り換え弁を開閉制御する第一制御手段と、
前記冷熱流体の温度を検出する第二温度センサと、
前記第二切り換え弁を開閉制御する第二制御手段と、
前記温熱流体の目標温度である第一目標温度と前記冷熱流体の目標温度である第二目標温度と、を記憶した記憶部と、を備えてなると共に、
前記第一制御手段は、前記第一温度センサの検出する温熱流体の温度が前記第一目標温度を上回ることを条件として、前記第一切り換え弁がそれ以前に前記副凝縮器の入り口を閉じる閉状態にあれば、入り口を開放する開状態又は間欠的に開閉する状態に切り換え、前記第一切り換え弁がそれ以前に前記副凝縮器の入り口を間欠的に開閉する状態にあれば、入り口を開放する時間を長く制御し、
前記第二制御手段は、前記第二温度センサの検出する冷熱流体の温度が前記第二目標温度を下回ることを条件として、前記第二切り換え弁がそれ以前に前記副蒸発器の入り口を閉じる閉状態にあれば、入り口を開放する開状態又は間欠的に開閉する状態に切り換え、前記第二切り換え弁がそれ以前に前記副蒸発器の入り口を間欠的に開閉する状態にあれば、入り口を開放する時間を長く制御するヒートポンプ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のヒートポンプ装置であって、
前記第一切り換え弁は、前記主凝縮器と前記副凝縮器の両分岐点のうち前記圧縮機の出口側に連なる側の分岐点に設けられ、前記圧縮機の接続先を前記主凝縮器、又は前記副凝縮器に選択的に切り換える第一の三方弁であり、
前記第二切り換え弁は、前記主蒸発器と前記副蒸発器の両分岐点のうち前記膨張装置の出口側に連なる側の分岐点に設けられ、前記膨張装置の接続先を前記主蒸発器、又は前記副蒸発器に選択的に切り換える第二の三方弁であるヒートポンプ装置。
【請求項５】
温熱設備に対する温熱の供給と冷熱設備に対する冷熱の供給を同時に行うヒートポンプ装置であって、
圧縮機と、
前記圧縮機の出口側に連なり、前記温熱設備に温熱を供給する温熱流体を生成する高熱源として機能する主凝縮器と、
この主凝縮器に対して直列的に接続された副凝縮器と、
前記副凝縮器に対して並列的に設けられた第一バイパス配管と、
前記副凝縮器の入り口側に設けられ、当該副凝縮器の入り口を開閉する第一切り換え弁と、
前記副凝縮器の出口側に連なる膨張装置と、
前記膨張装置の出口側に連なり、前記冷熱設備に冷熱を供給する冷熱流体を生成する低熱源として機能し、かつ前記圧縮機の入口側に連なる主蒸発器と、
この主蒸発器に対して並列的に接続された副蒸発器と、
前記副蒸発器の入り口側に設けられ、当該蒸発器の入り口を開閉する第二切り換え弁と、
前記温熱流体の温度を検出する第一温度センサと、
前記第一切り換え弁を開閉制御する第一制御手段と、
前記冷熱流体の温度を検出する第二温度センサと、
前記第二切り換え弁を開閉制御する第二制御手段と、
前記温熱流体の目標温度である第一目標温度と前記冷熱流体の目標温度である第二目標温度と、を記憶した記憶部と、を備えてなると共に、
前記第一制御手段は、前記第一温度センサの検出する温熱流体の温度が前記第一目標温度を上回ることを条件として、前記第一切り換え弁がそれ以前に前記副凝縮器の入り口を閉じる閉状態にあれば、入り口を開放する開状態又は間欠的に開閉する状態に切り換え、前記第一切り換え弁がそれ以前に前記副凝縮器の入り口を間欠的に開閉する状態にあれば、入り口を開放する時間を長く制御し、
前記第二制御手段は、前記第二温度センサの検出する冷熱流体の温度が前記第二目標温度を下回ることを条件として、前記第二切り換え弁がそれ以前に前記副蒸発器の入り口を閉じる閉状態にあれば入り口を開放する開状態又は間欠的に開閉する状態に切り換え、前記第二切り換え弁がそれ以前に前記副蒸発器の入り口を間欠的に開閉する状態にあれば、入り口を開放する時間を長く制御するヒートポンプ装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５に記載のヒートポンプ装置であって、
前記副凝縮器は、前記冷熱設備より排出される前記冷熱流体と前記冷媒とを熱交換させる熱交換器であり、
前記副蒸発器は、前記温熱設備より排出される前記温熱流体と前記冷媒とを熱交換させる熱交換器であるヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温熱設備に対する温熱の供給と冷熱設備に対する冷熱の供給を同時に行うヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、互いに配管接続された圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器より構成され、冷媒を圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器の順に循環させるヒートポンプ装置が知られている。このものは、循環する冷媒が圧縮→凝縮→膨張→蒸発の順に状態を変化させるサイクルを繰り返し、凝縮時の放熱作用を利用して温熱設備に温熱を供給するものである。また、近年では、温熱設備と冷熱設備の２種の熱負荷がある場合に、単一又は多元の冷凍サイクルを持つ一台のヒートポンプ装置によって、温熱の供給と冷熱の供給の双方を行うことで、エネルギーの利用効率を高める試みがなされている（例えば、特許文献１）。このものは、圧縮機２、蒸発器４、膨張装置１１、放熱器３により単一の冷凍サイクルを構成し、放熱器３の放熱作用を利用して加熱熱負荷設備を加熱（温熱の供給）し、蒸発器４の吸熱作用を利用して冷却熱負荷設備を冷却（冷熱の供給）している。
【０００３】
ところで、単一の冷凍サイクルにて温熱の供給と冷熱の供給を同時的に行う場合、基本的には、図１６に示すように、冷熱設備の熱負荷の大きさに対して冷凍サイクル側の冷熱供給能力が釣り合っている必要があり、また、温熱設備の熱負荷の大きさに対して冷凍サイクル側の温熱供給能力が釣り合っている必要がある。
【特許文献１】特開２００７−２３２２３２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、冷熱設備と温熱設備は通常別々の設備であり、熱負荷の大きさが異なる。従って、それらに冷凍サイクル側の冷熱供給能力、温熱供給能力の双方を釣り合わせることは難しく、いずれか一方については釣り合うように設定出来たとしても、もう一方は、釣り合わないことがある。
【０００５】
例えば、図１７の（ａ）にて示すように、冷熱設備の熱負荷に対して冷凍サイクルの冷熱供給能力を釣り合わすように設定できたとしても、温熱設備側の熱負荷が冷凍サイクルの温熱供給能力を下回るなどである。このようなケースでは、熱負荷と冷熱供給能力が釣り合う冷熱設備側では、設備の温度がほぼ目標温度になるものの、熱負荷に対して温熱供給能力が過剰となる温熱設備側では、設備が過剰に加温され目標温度を超えてしまう。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、一台のヒートポンプ装置によって温熱設備に対する温熱の供給と冷熱設備に対する冷熱の供給を同時に行うことは可能であり、かつ温熱設備、冷熱設備の温度を目標温度に自動調整できるヒートポンプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、温熱設備に対する温熱の供給と冷熱設備に対する冷熱の供給を同時に行うヒートポンプ装置であって、圧縮機と、前記圧縮機の出口側に連なり前記温熱設備に温熱を供給する温熱流体を生成する高熱源として機能する主凝縮器と、この主凝縮器に対して直列的に接続された副凝縮器と、前記副凝縮器に対して並列的に設けられた第一バイパス配管と、前記副凝縮器の入り口側に設けられ、当該副凝縮器の入り口を開閉する第一切り換え弁と、前記副凝縮器の出口側に連なる膨張装置と、前記膨張装置の出口側に連なり、前記冷熱設備に冷熱を供給する冷熱流体を生成する低熱源として機能する主蒸発器と、この主蒸発器に対して直列的に接続され、かつ前記圧縮機の入口側に連なる副蒸発器と、前記副蒸発器に対して並列的に設けられた第二バイパス配管と、前記副蒸発器の入り口側に設けられ、当該蒸発器の入り口を開閉する第二切り換え弁と、前記温熱流体の温度を検出する第一温度センサと、前記第一切り換え弁を開閉制御する第一制御手段と、前記冷熱流体の温度を検出する第二温度センサと、前記第二切り換え弁を開閉制御する第二制御手段と、前記温熱流体の目標温度である第一目標温度と前記冷熱流体の目標温度である第二目標温度と、を記憶した記憶部と、を備えてなると共に、前記第一制御手段は、前記第一温度センサの検出する温熱流体の温度が前記第一目標温度を上回ることを条件として、前記第一切り換え弁がそれ以前に前記副凝縮器の入り口を閉じる閉状態にあれば、入り口を開放する開状態又は間欠的に開閉する状態に切り換え、前記第一切り換え弁がそれ以前に前記副凝縮器の入り口を間欠的に開閉する状態にあれば、入り口を開放する時間を長く制御し、前記第二制御手段は、前記第二温度センサの検出する冷熱流体の温度が前記第二目標温度を下回ることを条件として、前記第二切り換え弁がそれ以前に前記副蒸発器の入り口を閉じる閉状態にあれば入り口を開放する開状態又は間欠的に開閉する状態に切り換え、前記第二切り換え弁がそれ以前に前記副蒸発器の入り口を間欠的に開閉する状態にあれば、入り口を開放する時間を長く制御する。
【０００７】
尚、この発明において圧縮機の概念には、これを複数の圧縮機から分割構成したものが含まれ、また膨張装置の概念には、これを複数の膨張装置から分割したものが含まれる。
【０００８】
次に、この発明の作用、効果について説明する。
この発明では、第一温度センサの検出する温熱流体の温度が第一目標温度を上回ると、それ以前（温熱流体の温度が第一目標温度を下回っているとき）に比べて副凝縮器側に流される冷媒の量を増加させるように第一切り換え弁が制御される。これにより、温熱流体の温度が第一目標温度を上回ると、副凝縮器側での凝縮量（冷媒の凝縮量）が増加し、その分、主凝縮器側での凝縮量（冷媒の凝縮量）が減少することとなる。そのため、放熱量が下がり、主凝縮器は放熱能力を抑えられた状態になるから、温熱流体の温度は自然に下がり、第一目標温度に近づく。このように、本発明では、温熱設備側の温熱流体の温度を、設定された第一目標温度に自動調整できる。
【０００９】
また、この本発明では、第二温度センサの検出する冷熱流体の温度が第二目標温度を下回ると、それ以前（冷熱流体の温度が第二目標温度を下回っているとき）に比べて副蒸発器側に流される冷媒の量を増加させるように第二切り換え弁が制御される。これにより、冷熱流体の温度が第二目標温度を下回ると、副蒸発器側での蒸発量（冷媒の蒸発量）が増加し、その分、主凝縮器側での蒸発量（冷媒の蒸発量）が減少することとなる。そのため、吸熱量が下がり、主蒸発器は吸熱能力を抑えられた状態になるから、冷熱流体の温度は自然に上がり、第二目標温度に近づく。このように、本発明では、冷熱設備側の冷熱流体の温度を、設定された第二目標温度に自動調整できる。
【００１０】
本発明は、温熱設備に対する温熱の供給と冷熱設備に対する冷熱の供給を同時に行うヒートポンプ装置であって、圧縮機と、前記圧縮機の出口側に連なり、前記温熱設備に温熱を供給する温熱流体を生成する高熱源として機能する主凝縮器と、この主凝縮器に対して並列的に接続された副凝縮器と、前記副凝縮器の入り口側に設けられ、当該副凝縮器の入り口を開閉する第一切り換え弁と、前記主凝縮器の出口側に連なる膨張装置と、前記膨張装置の出口側に連なり、前記冷熱設備に冷熱を供給する冷熱流体を生成する低熱源として機能し、かつ前記圧縮機の入口側に連なる主蒸発器と、この主蒸発器に対して並列的に接続された副蒸発器と、前記副蒸発器の入り口側に設けられ、当該蒸発器の入り口を開閉する第二切り換え弁と、前記温熱流体の温度を検出する第一温度センサと、前記第一切り換え弁を開閉制御する第一制御手段と、前記冷熱流体の温度を検出する第二温度センサと、前記第二切り換え弁を開閉制御する第二制御手段と、前記温熱流体の目標温度である第一目標温度と前記冷熱流体の目標温度である第二目標温度と、を記憶した記憶部と、を備えてなると共に、前記第一制御手段は、前記第一温度センサの検出する温熱流体の温度が前記第一目標温度を上回ることを条件として、前記第一切り換え弁がそれ以前に前記副凝縮器の入り口を閉じる閉状態にあれば、入り口を開放する開状態又は間欠的に開閉する状態に切り換え、前記第一切り換え弁がそれ以前に前記副凝縮器の入り口を間欠的に開閉する状態にあれば、入り口を開放する時間を長く制御し、前記第二制御手段は、前記第二温度センサの検出する冷熱流体の温度が前記第二目標温度を下回ることを条件として、前記第二切り換え弁がそれ以前に前記副蒸発器の入り口を閉じる閉状態にあれば、入り口を開放する開状態又は間欠的に開閉する状態に切り換え、前記第二切り換え弁がそれ以前に前記副蒸発器の入り口を間欠的に開閉する状態にあれば、入り口を開放する時間を長く制御する。
【００１１】
尚、この発明において圧縮機の概念には、これを複数の圧縮機から分割構成したものが含まれ、また膨張装置の概念には、これを複数の膨張装置から分割したものが含まれる。
【００１２】
次に、この発明の作用、効果について説明する。
この発明では、第一温度センサの検出する温熱流体の温度が第一目標温度を上回ると、それ以前（温熱流体の温度が第一目標温度を下回っているとき）に比べて副凝縮器側に流される冷媒の量を増加させるように第一切り換え弁が制御される。これにより、温熱流体の温度が第一目標温度を上回ると、副凝縮器側での凝縮量（冷媒の凝縮量）が増加し、その分、主凝縮器側での凝縮量（冷媒の凝縮量）が減少することとなる。そのため、放熱量が下がり、主凝縮器は放熱能力を抑えられた状態になるから、温熱流体の温度は自然に下がり、第一目標温度に近づく。このように、本発明では、温熱設備側の温熱流体の温度を、設定された第一目標温度に自動調整できる。
【００１３】
また、この本発明では、第二温度センサの検出する冷熱流体の温度が第二目標温度を下回ると、それ以前（冷熱流体の温度が第二目標温度を下回っているとき）に比べて副蒸発器側に流される冷媒の量を増加させるように第二切り換え弁が制御される。これにより、冷熱流体の温度が第二目標温度を下回ると、副蒸発器側での蒸発量（冷媒の蒸発量）が増加し、その分、主凝縮器側での蒸発量（冷媒の蒸発量）が減少することとなる。そのため、吸熱量が下がり、主蒸発器は吸熱能力を抑えられた状態になるから、冷熱流体の温度は自然に上がり、第二目標温度に近づく。このように、本発明では、冷熱設備側の冷熱流体の温度を、設定された第二目標温度に自動調整できる。
【００１４】
本発明は、温熱設備に対する温熱の供給と冷熱設備に対する冷熱の供給を同時に行うヒートポンプ装置であって、圧縮機と、前記圧縮機の出口側に連なり、前記温熱設備に温熱を供給する温熱流体を生成する高熱源として機能する主凝縮器と、この主凝縮器に対して直列的に接続された副凝縮器と、前記副凝縮器に対して並列的に設けられた第一バイパス配管と、前記副凝縮器の入り口側に設けられ、当該副凝縮器の入り口を開閉する第一切り換え弁と、前記副凝縮器の出口側に連なる膨張装置と、前記膨張装置の出口側に連なり、前記冷熱設備に冷熱を供給する冷熱流体を生成する低熱源として機能し、かつ前記圧縮機の入口側に連なる主蒸発器と、この主蒸発器に対して並列的に接続された副蒸発器と、前記副蒸発器の入り口側に設けられ、当該蒸発器の入り口を開閉する第二切り換え弁と、前記温熱流体の温度を検出する第一温度センサと、前記第一切り換え弁を開閉制御する第一制御手段と、前記冷熱流体の温度を検出する第二温度センサと、前記第二切り換え弁を開閉制御する第二制御手段と、前記温熱流体の目標温度である第一目標温度と前記冷熱流体の目標温度である第二目標温度と、を記憶した記憶部と、を備えてなると共に、前記第一制御手段は、前記第一温度センサの検出する温熱流体の温度が前記第一目標温度を上回ることを条件として、前記第一切り換え弁がそれ以前に前記副凝縮器の入り口を閉じる閉状態にあれば、入り口を開放する開状態又は間欠的に開閉する状態に切り換え、前記第一切り換え弁がそれ以前に前記副凝縮器の入り口を間欠的に開閉する状態にあれば、入り口を開放する時間を長く制御し、前記第二制御手段は、前記第二温度センサの検出する冷熱流体の温度が前記第二目標温度を下回ることを条件として、前記第二切り換え弁がそれ以前に前記副蒸発器の入り口を閉じる閉状態にあれば入り口を開放する開状態又は間欠的に開閉する状態に切り換え、前記第二切り換え弁がそれ以前に前記副蒸発器の入り口を間欠的に開閉する状態にあれば、入り口を開放する時間を長く制御する。
【００１５】
尚、この発明において圧縮機の概念には、これを複数の圧縮機から分割構成したものが含まれ、また膨張装置の概念には、これを複数の膨張装置から分割したものが含まれる。
【００１６】
次に、この発明の作用、効果について説明する。
この発明では、第一温度センサの検出する温熱流体の温度が第一目標温度を上回ると、それ以前（温熱流体の温度が第一目標温度を下回っているとき）に比べて副凝縮器側に流される冷媒の量を増加させるように第一切り換え弁が制御される。これにより、温熱流体の温度が第一目標温度を上回ると、副凝縮器側での凝縮量（冷媒の凝縮量）が増加し、その分、主凝縮器側での凝縮量（冷媒の凝縮量）が減少することとなる。そのため、放熱量が下がり、主凝縮器は放熱能力を抑えられた状態になるから、温熱流体の温度は自然に下がり、第一目標温度に近づく。このように、本発明では、温熱設備側の温熱流体の温度を、設定された第一目標温度に自動調整できる。
【００１７】
また、この本発明では、第二温度センサの検出する冷熱流体の温度が第二目標温度を下回ると、それ以前（冷熱流体の温度が第二目標温度を下回っているとき）に比べて副蒸発器側に流される冷媒の量を増加させるように第二切り換え弁が制御される。これにより、冷熱流体の温度が第二目標温度を下回ると、副蒸発器側での蒸発量（冷媒の蒸発量）が増加し、その分、主凝縮器側での蒸発量（冷媒の蒸発量）が減少することとなる。そのため、吸熱量が下がり、主蒸発器は吸熱能力を抑えられた状態になるから、冷熱流体の温度は自然に上がり、第二目標温度に近づく。このように、本発明では、冷熱設備側の冷熱流体の温度を、設定された第二目標温度に自動調整できる。
【００１８】
これら発明の実施態様として以下の構成とすることが、好ましい。
・前記副凝縮器を、前記冷熱設備より排出される前記冷熱流体と前記冷媒とを熱交換させる熱交換器とし、前記副蒸発器を、前記温熱設備より排出される前記温熱流体と前記冷媒とを熱交換させる熱交換器とする。このようにしておけば、冷媒を大気との間にて熱交換するのに比べて、作動流体同士（冷媒と温熱流体、冷媒と冷熱流体）の温度差を大きくとれるから、単位体積量（作動流体の単位体積量）当たりの熱移動量が大きくなる。従って、作動流体が流通する流管の径を小さく出来、副凝縮器、副蒸発器を小型化できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、一台のヒートポンプ装置によって温熱設備に対する温熱の供給と冷熱設備に対する冷熱の供給を同時に行うことは可能であり、かつ温熱設備に温熱を供給する温熱流体の温度、冷熱設備に冷熱を供給する冷熱流体の温度を目標温度に自動調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図６によって説明する。
１．ヒートポンプ装置２０の構成
図１には、本実施形態に適用されたヒートポンプ装置２０の冷媒回路図が示されている。ヒートポンプ装置２０は、圧縮機３０と、主凝縮器４１と、副凝縮器４３と、膨張弁（本発明の「膨張装置」に相当）５０と、主蒸発器６１と、副蒸発器６３と、を主体に構成されている。図１に示すように、主凝縮器４１と副凝縮器４３は直列的に接続されており、主凝縮器４１の入口が圧縮機３０の出口に連なり、副凝縮器４３の出口が膨張弁５０の入口に連なっている。そして、副凝縮器４３には、これと並列的に第一バイパス配管４７が設けられると共に、副凝縮器４３と第一バイパス配管４７の分岐点（主凝縮器４１の出口側に連なる分岐点）には、第一の三方弁（本発明の「第一切り換え弁」に相当）４９が設けられている。
【００２１】
第一の三方弁４９は入口側を主凝縮器４１の出口側に接続すると共に、二股状に分かれた各出口を第一バイパス配管４７、副凝縮器４３にそれぞれ接続している。この第一の三方弁４９は電気制御式の開閉弁となっており、後述する制御装置１５０の出力する切換信号を受けて、第一バイパス配管４７側に通じる弁、副凝縮器４３側に通じる弁を選択的に開閉する構成となっている。
【００２２】
また、主蒸発器６１と副蒸発器６３は直列的に接続されており、主蒸発器６１の入口が膨張弁５０の出口に連なり、副蒸発器６３の出口が圧縮機３０の入口に連なっている。そして、副蒸発器６３にはこれと並列的に第二バイパス配管６７が設けられると共に、この副蒸発器６３と第二バイパス配管６７との分岐点（主蒸発器６１の出口側に連なる分岐点）には、第二の三方弁（本発明の「第二切り換え弁」に相当）６９が設けられている。
【００２３】
第二の三方弁６９は入口側を主蒸発器６１の出口側に接続すると共に、二股状に分かれた各出口を第二バイパス配管６７、副蒸発器６３にそれぞれ接続している。この第二の三方弁６９は電気制御式の開閉弁となっており、後述する制御装置１５０の出力する切換信号を受けて、第二バイパス配管６７側に通じる弁、副蒸発器６３側に通じる弁を選択的に開閉する構成となっている。
【００２４】
主凝縮器４１は、温熱設備１００内を循環する温水（本発明の「温熱流体」に相当）を生成する高熱源としての機能を担っており、給水源に連なる第一伝熱管１０１と共に第一熱交換器８０を構成している。第一伝熱管１０１の他端は第一熱交換器８０の出口側（図１中の上側）より引き出されており、そこには温熱設備（例えば、水性塗装の焼き付け設備など）１００から引き出された第一往水管１０３が接続されている。
【００２５】
また、温熱設備１００からは上記した第一往水管１０３の他に、第一還水管１０５と第一排水管１０７が引き出されている。引き出された第一還水管１０５は第一伝熱管１０１に対して第一往水管１０３の逆側、すなわち第一熱交換器８０の入口側（図１中の下側）に分岐接続されている。そして、温熱設備１００内にはポンプＰが設けられており、第一往水管１０３を通じて設備内に取り込まれる温水を設備内に循環させた後、第一還水管１０５を通じて第一伝熱管１０１に戻すようになっている。
【００２６】
第一排水管１０７は一定期間使用した温水（以下、排温水）を入れ換えのため、設備外に排水させるものである。この第一排水管１０７と副蒸発器６３は第四熱交換器９５を構成しており、第一排水管１０７を通じて設備外に排水される排温水と冷媒との間にて熱交換させる構成となっている。
【００２７】
主蒸発器６１は冷熱設備１１０内を循環する冷水（本発明の「冷熱流体」に相当）を生成する低熱源としての機能を担っており、給水源に連なる第二伝熱管１１１と共に第二熱交換器９０を構成している。第二伝熱管１１１の他端は第二熱交換器９０の出口側（図１中の下側）より引き出されており、そこには冷熱設備１１０（例えば、水性塗装の乾燥設備など）から引き出された第二往水管１１３が接続されている。
【００２８】
また、冷熱設備１１０からは、上記した第二往水管１１３の他に第二還水管１１５と第二排水管１１７とが引き出されている。引き出された第二還水管１１５は、第二伝熱管１１１に対して第二往水管１１３の逆側、すなわち第二熱交換器９０の入口側（図１中の上側）に分岐接続されている。そして、冷熱設備１１０内にはポンプＰが設けられており、第二往水管１１３を通じて設備内に取り込まれる冷水を設備内に循環させた後、第二還水管１１５を通じて第二伝熱管１１１に戻すようになっている。
【００２９】
第二排水管１１７は一定期間使用した冷水（以下、排冷水）を入れ換えのため、設備外に排水させるものである。この第二排水管１１７と副凝縮器４３は、第三熱交換器８５を構成しており、第二排水管１１７を通じて設備外に排水される排冷水と冷媒との間にて熱交換させる構成となっている。
【００３０】
また、図１に示すように、温熱設備１００の第一往水管１０３には第一温度センサ１２１が取り付けられると共に、冷熱設備１１０の第二往水管１１３には第二温度センサ１２５が取り付けられている。温度センサ１２１は第一往水管１０３内を流れる温水の温度を検出するものであり、また温度センサ１２５は第二往水管１１３内を流れる温水の温度を検出するものである。
【００３１】
これら各温度センサ１２１、１２５の出力ラインは、図１に示すように、制御装置（本発明の「第一制御手段」、「第二制御手段」に相当）１５０に連なっており、各温度センサ１２１、１２５から出力される検出信号は不図示のＡ／Ｄ変換回路を通じてディジタル信号に変換された後、制御装置１５０に取り込まれる構成となっている。
【００３２】
そして、本実施形態では、制御装置１５０のメモリ１５１に、第一往水管１０３内を流れる温水の目標温度である第一目標温度Ｔａと、第二往水管１１３内を流れる冷水の目標温度である第二目標温度Ｔｂが予め記憶されている。
【００３３】
制御装置１５０はヒートポンプ装置２０を運転制御するものであり、圧縮機３０を駆動させるインバータモータの回転数を制御することで冷媒の循環量をコントロールすると共に、各温度センサ１２１、１２５を通じて取り込まれる温度情報に基づいて冷媒の循環経路の切り換える制御を行う。
【００３４】
２．制御装置１５０による冷媒の循環経路切り換え制御
制御装置１５０は、ヒートポンプ装置２０の運転中、第一温度センサ１２１によって検出される温水の温度Ｔ１を第一目標温度Ｔａと比較する処理、及び第二温度センサ１２５によって検出される冷水の温度Ｔ２を第二目標温度Ｔｂと比較する処理をそれぞれ一定期間（数十秒に一度程度）ごとに行う。
【００３５】
そして、制御装置１５０は、温水の温度Ｔ１が第一目標温度Ｔａ以下であれば、第一バイパス配管４７側に通じる弁を開け、副凝縮器４３側に通じる弁を閉じさせる切換信号を第一の三方弁４９に与え、主凝縮器４１に対し第一バイパス配管４７を接続させる（図２、パターン１）。
【００３６】
一方、温水の温度Ｔ１が第一目標温度Ｔａより高ければ、弁の開閉が逆になる切換信号を第一の三方弁４９に与えて、主凝縮器４１に対し副凝縮器４３を接続させる（図２、パターン２）。
【００３７】
また、制御装置１５０は、冷水の温度Ｔ２が第二目標温度Ｔｂ以上であれば、第二バイパス配管６７側に通じる弁を開け、副蒸発器６３側に通じる弁を閉じさせる切換信号を第二の三方弁６９に与え、主蒸発器６１に対し第二バイパス配管６７を接続させる（図２、パターン３）。
【００３８】
一方、冷水の温度Ｔ２が第二目標温度Ｔｂより低ければ、弁の開閉が逆になる切換信号を第二の三方弁６９に与えて、図５に示すように、主蒸発器６１に対し副蒸発器６３を接続させる（図２、パターン４）。
【００３９】
３．動作説明
次に、上記の如く構成されたヒートポンプ装置２０の運転動作について、図１７の（ａ）に示すように冷熱設備１１０の熱負荷に対して冷凍サイクルの冷熱供給能力（蒸発による吸熱量）が釣り合う関係にあり、また、温熱設備１００側の熱負荷に対して冷凍サイクルの温熱供給能力（凝縮による放熱量）が過剰になる関係にある場合を例にとって説明を行う。
【００４０】
尚、運転開始時点において、第一往水管１０３内を通る水（温水）の温度Ｔ１は第一目標温度Ｔａを下回っているものとし、第二往水管１１３内を通る水（冷水）の温度Ｔ２は第二目標温度Ｔｂを上回っているものとし、また、第一の三方弁４９は主凝縮器４１の出口に対して第一バイパス配管４９を接続させており（パターン１）、第二の三方弁６９は主蒸発器６１の出口に第二バイパス配管６７を接続させているものとする（パターン３）。
【００４１】
さて、運転が開始され圧縮機３０が駆動すると、冷媒は、図１に示すように圧縮機３０、主凝縮器４１、第一バイパス配管４７、膨張弁５０、主蒸発器６１、第二バイパス配管６７、圧縮機３０を順に通って循環し、やがて定常状態になる。
【００４２】
冷媒が定常的に循環する状態になると、制御装置１５０にて、第一温度センサ１２１の検出する温水の温度Ｔ１と第一目標温度Ｔａとを比較する処理、第二温度センサ１２５の検出する冷水の温度Ｔ２と第二目標温度Ｔｂとを比較する処理が開始される。
【００４３】
この段階では、温水の温度Ｔ１は第一目標温度Ｔａを下回る状態にあり、また冷水の温度Ｔ２は第二目標温度Ｔｂを上回る状態にあるので、制御装置１５０による三方弁４９、６９の切り換え操作は行われず、図１に示す循環経路で冷媒は循環を続ける。
【００４４】
図１に示す経路で循環する冷媒は、図３の冷凍サイクルを繰り返す。すなわち、冷媒は圧縮機３０にて圧縮されて高温高圧の蒸気冷媒となる。その後、蒸気冷媒は主凝縮器４１に取り込まれ、そこで凝縮する。そして、蒸気冷媒が凝縮するときの放熱作用により温熱設備１００側の第一伝熱管１０１を流れる水が暖められ、その温水は第一往水管１０３を通って温熱設備１００に入り、設備内を循環する。これにより、温水を通じて温熱設備１００内に温熱が取り込まれる結果、温熱設備１００は次第に暖められてゆく。
【００４５】
また、主凝縮器４１を出た液冷媒は膨張弁５０にて減圧された後、主蒸発器６１に取り込まれ、そこで蒸発する。そして、液冷媒が蒸発するときの吸熱作用により冷熱設備１１０側の第二伝熱管１１１を流れる水が冷却され、その冷水は第二往水管１１３を通って冷熱設備１１０に入り、設備内を循環する。これにより、冷水を通じて冷熱設備１１０内に冷熱が取り込まれる結果、冷熱設備１１０は次第に冷却されてゆく。
【００４６】
このように、冷媒が図３に示す冷凍サイクルを繰り返すことで、第一往水管１０３を流れる温水の温度Ｔ１は次第に上昇し、第一目標温度Ｔａに近づいてゆく。また、第一往水管１０３を流れる冷水の温度Ｔ２は次第に下がり、第二目標温度Ｔａに近づいてゆく。
【００４７】
やがて、第一往水管１０３を流れる温水の温度Ｔ１が第一目標温度Ｔａに達する。この例では、温熱設備１００側の熱負荷に対して冷凍サイクルの温熱供給能力（凝縮による放熱量）が過剰になる関係にあるので、その後、温水の温度Ｔ１は第一目標温度Ｔａを超える（Ｔ１＞Ｔａ）。すると、制御装置１５０により第一の三方弁４９の切り換え操作が行われ、主凝縮器４１の出口の接続先が第一バイパス配管４７から副凝縮器４３に切り換えられる（パターン２）。
【００４８】
これにより、図４にて示すように、圧縮機３０を出た高温高圧の蒸気冷媒は、主凝縮器４１と副凝縮器４３の双方を通されることとなり、蒸気冷媒の凝縮が主凝縮器４１と副凝縮器４３にて分担して行われる状態となる。そのため、三方弁４９を切り換える前の状態に比べて、主凝縮器４１による放熱能力が抑えられる（副凝縮器４３が分担する分だけ、放熱量が下がる）こととなる。
【００４９】
以上のことから、第一往水管１０３を流れる温水の、第一目標温度Ｔａを超える温度上昇を抑えることが可能となり、第一往水管１０３を流れる温水の温度Ｔ１を第一目標温度Ｔａに保つことが可能となる。
【００５０】
尚、主凝縮器４１と副凝縮器４３の双方を通される状態になると、蒸気冷媒の凝縮が主凝縮器４１と副凝縮器４３にて分担して行われるのは、主凝縮器４１内の蒸気冷媒の一部が凝縮しないまま、副凝縮器４３に引き込まれる（気圧差により引き込まれる）からである。
【００５１】
このように、本ヒートポンプ装置２０は、温熱設備１００に温熱を供給する温熱流体（温水）を生成する熱源として機能する主凝縮器４１の放熱量を、冷媒の循環経路を切り換えることで調整できるようになっている。そのため、図１７の（ａ）にて示すように、温熱設備１００側の熱負荷に対して冷凍サイクルのそれ自体の温熱供給能力（凝縮による放熱量）が過剰となる関係にあったとしても、温熱設備１００側に温熱を供給する温熱流体である温水の温度を第一目標温度Ｔａに保つことが可能となる。
【００５２】
尚、この例では、冷熱設備１１０の熱負荷と冷凍サイクルの冷熱供給能力（蒸発器の総吸熱量）が釣り合う関係にあるので、第二往水管１１３を流れる温度Ｔ２は第二目標温度Ｔｂより下がることはなく、第二目標温度Ｔｂにほぼ一致すると、その状態で釣り合う。そのため、制御装置１５０による第二の三方弁６９の切り換え操作は行われず、図１、図５に示すように、主蒸発器６１の出口を第二バイパス配管６７側に接続させる状態が維持されることとなり、第二往水管１１３を流れる温度Ｔ２は第二目標温度Ｔｂにて安定する。
【００５３】
また、温熱設備１００と冷熱設備１１０の組み合わせによっては、図１７の（ｂ）に示すように温熱設備１００の熱負荷に対して冷凍サイクルの温熱供給能力（凝縮による放熱量）が釣り合う関係となり、冷熱設備１１０側の熱負荷に対して冷凍サイクルの冷熱供給能力（蒸発による吸熱量）が過剰になる関係になることもある。
【００５４】
このような場合、ヒートポンプ装置２０を作動させると、上記と同様に運転当初は、図１に示す循環経路で冷媒が循環することとなり、主凝縮器４１の放熱作用により第一往水管１０３を流れる温水は暖められ、また主蒸発器６１の吸熱作用により第二往水管１１３を流れる冷水は冷却されてゆく。
【００５５】
やがて、第一往水管１０３を流れる温水の温度Ｔ１は第一目標温度Ｔａに達し、その温度で安定する。これに対して、第二往水管１１３を流れる冷水の温度Ｔ２は第二目標温度Ｔｂを下回る状態になる。すると、制御装置１５０により三方弁６９の切り換え操作が行われ、図５にて示すように、主蒸発器６１の出口の接続先が第二バイパス配管６７から副蒸発器６３に切り換えられる（パターン４）。
【００５６】
これにより、膨張弁５０を出た液冷媒は、主蒸発器６１と副蒸発器６３の双方を通されることとなり、液冷媒の蒸発が主蒸発器６１と副蒸発器６３にて分担して行われる状態となる。そのため、第二の三方弁６９を切り換える前の状態に比べて、主蒸発器６１による吸熱能力が抑えられる（副蒸発器６３が分担する分だけ、吸熱量が下がる）こととなる。
【００５７】
以上のことから、第二往水管１１３を流れる冷水の、第二目標温度Ｔｂを下回る温度低下（過剰冷却）を抑えることが可能となり、第二往水管１１３を流れる冷水の温度Ｔ２を第二目標温度Ｔｂに保つことが可能となる。
【００５８】
このように、本ヒートポンプ装置２０は、冷熱設備１１０に冷熱を供給する冷熱流体（冷水）を生成する熱源として機能する主蒸発器６１における放熱量を、冷媒の循環経路を切り換えることで調整できるようになっている。そのため、図１７の（ｂ）にて示すように、冷熱設備１１０側の熱負荷に対して冷凍サイクルのそれ自体の冷熱供給能力（蒸発による吸熱量）が過剰となる関係にあったとしても、冷熱設備１１０側に冷熱を供給する冷熱流体である冷水の温度を第二目標温度Ｔａに保つことが可能となる。
【００５９】
４．効果
本実施形態のヒートポンプ装置２０は、一台の装置で温熱設備１００に対する温熱の供給と冷熱設備１１０に対する冷熱の供給を同時に行いつつも、温熱設備１００に温熱を供給する温熱流体である温水の温度Ｔ１を第一目標温度Ｔａに自動調整でき、また冷熱設備１１０に冷熱を供給する冷熱流体である冷水の温度Ｔ２についても第二目標温度Ｔｂに自動調整できる。
【００６０】
また、この実施形態では、副凝縮器４３内を流通する冷媒は、冷熱設備１１０外へ排水される排冷水との間にて熱交換され、副蒸発器６３内を流通する冷媒は、温熱設備１００外へ排水される排温水との間にて熱交換される。従って、冷媒を大気との間にて熱交換させる場合と比較して、作動流体（冷媒と排冷水、冷媒と排温水）同士の温度差を大きくとれるから、単位体積量（作動流体の単位体積量）当たりの熱移動量が大きくなる。従って、作動流体を流通させる流管の径を小さくでき、副凝縮器４３、副蒸発器６３、引いてはヒートポンプ装置２０を小型化できる。
【００６１】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を図６、図７によって説明する。
実施形態１では、冷媒の循環経路を切り換えるのに、第一の三方弁４９と第二の三方弁６９を使用した。これに対して、実施形態２のものは、第一の三方弁４９に替えて第一開閉弁１６９を使用し、第二の三方弁６９に替えて第二開閉弁１７９を使用している。
【００６２】
図６に示すように、第一開閉弁１６９は副凝縮器４３の入り口に設けられ、第二開閉弁１７９は副蒸発器６３の入り口に設けられている。これら両開閉弁１６９、１７９はいずれも電気制御式の開閉弁となっており、制御装置１５０の出力する切換信号を受けて開閉する。
【００６３】
このようにした場合も、第一開閉弁１６９の開閉状態を切り換えることにより、主凝縮器４１における放熱量を調整できる。すなわち、第一開閉弁１６９を閉じておけば、循環する冷媒は、主凝縮器４１にて全て凝縮することとなる。これに対して、第一開閉弁１６９を開けると、循環する冷媒の一部は副凝縮器４３にも流れることとなり、冷媒の凝縮が、主凝縮器４１と副凝縮器４３とで分担して行われる状態になる。以上のことから、第一開閉弁１６９が閉じられた状態に比べ、第一開閉弁１６９が開けられた状態では、主凝縮器４１における放熱量が抑えられた状態になる。
【００６４】
従って、図７にて示すように温水の温度Ｔ１が第一目標温度Ｔａ以下であることを条件に、制御装置１５０によって第一開閉弁１６９を閉じてやり、温水の温度Ｔ１が第一目標温度Ｔａを上回ることを条件に、第一開閉弁１６９を開けてやれば、実施形態１と同様に、第一往水管１０３を流れる温水の、第一目標温度Ｔａを超える温度上昇を抑えることが可能となり、第一往水管１０３を流れる温水の温度Ｔ１が第一目標温度Ｔａになるように自動的に調整できる。
【００６５】
また、第二開閉弁１７９の開閉状態を切り換えることにより、主蒸発器６１における吸熱量を調整できる。すなわち、第二開閉弁１７９を閉じておけば、循環する冷媒は、主蒸発器６１にて全て蒸発することとなる。これに対して、第二開閉弁１７９を開けると、循環する冷媒の一部は副蒸発器６３にも流れることとなり、冷媒の蒸発が主蒸発器６１と副蒸発器６３とで分担して行われる状態になる。以上のことから、第二開閉弁１７９が閉じられた状態に比べ、第二開閉弁１７９が開けられた状態では、主蒸発器６１における吸熱量が抑えられた状態になる。
【００６６】
従って、図７にて示すように冷水の温度Ｔ２が第二目標温度Ｔｂ以上であることを条件に、制御装置１５０によって第二開閉弁１６９を閉じてやり、冷水の温度Ｔ２が第二目標温度Ｔｂを下回ることを条件に、第二開閉弁１７９を開けてやれば、実施形態１と同様に、第二往水管１１３を流れる冷水の、第二目標温度Ｔｂを下回る温度低下を抑えることが可能となり、第一往水管１１３を流れる冷水の温度Ｔ２が第二目標温度Ｔｂになるように自動的に調整できる。
【００６７】
＜実施形態３＞
本発明の実施形態３を図８ないし図１１によって説明する。
１．ヒートポンプ装置２００の構成
実施形態３のヒートポンプ装置２００の冷媒回路図は図８にて示す通りであり圧縮機３０、主凝縮器４１、膨張弁５０、主蒸発器６１が順に配管接続されている。
【００６８】
また、主凝縮器４１に対して副凝縮器４３が並列的接続されている。そして、主凝縮器４１と副凝縮器４３の両分岐点のうち圧縮機３０の出口側に連なる側の分岐点に、第一の三方弁４９が設けられている。この第一の三方弁４９は電気制御式の開閉弁となっており、制御装置１５０の出力する切換信号を受けて主凝縮器４１側に通じる弁、副凝縮器４３側に通じる弁を選択的に開閉する構成となっている。
【００６９】
また、主蒸発器６１に対して副蒸発器６３が並列的に接続されている。そして、主蒸発器６１と副蒸発器６３の両分岐点のうち膨張弁５０の出口側に連なる側の分岐点に、第二の三方弁６９が設けられている。この第二の三方弁６９は電気制御式の開閉弁となっており、制御装置１５０の出力する切換信号を受けて主蒸発器６１側に通じる弁、副蒸発器６３側に通じる弁を選択的に開閉する構成となっている。
【００７０】
それ以外の構成については、実施形態１の同じ構成となっている。簡単に説明すると、主凝縮器４１は給水源に連なる第一伝熱管１０１と共に第一熱交換器８０を構成しており、温熱設備１００内を循環する温水（本発明の「温熱流体」に相当）を生成する高熱源としての機能を担っている。また、主蒸発器は給水源に連なる第二伝熱管１１１と共に第二熱交換器９０を構成しており、冷熱設備１１０内を循環する冷水（本発明の「冷熱流体」に相当）を生成する低熱源としての機能を担っている。
【００７１】
そして、温熱設備１００の第一往水管１０３と冷熱設備１１０の第二往水管１１３にはそれぞれ管内を流れる温水、冷水の温度を検出するため第一温度センサ、第二温度センサ１２５が取り付けられており、それら温度センサ１２１、１２５から出力される検出信号が不図示のＡ／Ｄ変換回路を通じてディジタル信号に変換された後、制御装置１５０に取り込まれる構成となっている。
【００７２】
そして、本実施形態も実施形態１と同様に、制御装置１５０のメモリ１５１に第一往水管１０３を流れる温水の目標温度である第一目標温度Ｔａと第二往水管１１３を流れる冷水の目標温度である第二目標温度Ｔｂが予め記憶されている。
【００７３】
そして制御装置１５０が、各温度センサ１２１、１２５を通じて取り込まれる温度情報に基づいて冷媒の循環経路の切り換え処理を行う。
【００７４】
２．制御装置１５０による冷媒循環経路切り換え処理（自動温度調整機能）
制御装置１５０は第一温度センサ１２１によって検出される温水の温度Ｔ１を第一目標温度Ｔａと比較する処理、及び第二温度センサ１２５によって検出される冷水の温度Ｔ２を第二目標温度Ｔｂと比較する処理をそれぞれ一定期間（数十秒に一度程度）ごとに行うようになっている。
【００７５】
そして、温水の温度Ｔ１が第一目標温度Ｔａ以下であれば、主凝縮器４１側に通じる弁を開け、副凝縮器４３側に通じる弁を閉じさせる切換信号を第一の三方弁４９に与え、圧縮機３０の出口に主凝縮器４１を接続させる（図１１、パターン１）。
【００７６】
一方、温水の温度Ｔ１が第一目標温度Ｔａより高ければ、切換信号を第一の三方弁４９に間欠的に与えて、圧縮機３０の出口の接続先を主凝縮器４１と副凝縮器４３とに間欠的に切り換える（図１１、パターン２）。
【００７７】
また、制御装置１５０は冷水の温度Ｔ２が第二目標温度Ｔｂ以上であれば、主蒸発器に通じる弁を開け、副蒸発器６３側に通じる弁を閉じさせる切換信号を第二切り換え弁に与え、膨張弁の出口に主蒸発器６１を接続させる（図１１、パターン３）。
【００７８】
一方、冷水の温度Ｔ２が第二目標温度Ｔｂより低ければ、切換信号を第二の三方弁６９に間欠的に与えて、膨張弁５０の出口の接続先を主蒸発器６１と副蒸発器６３とに間欠的に切り換える（図１１、パターン４）。
【００７９】
３．動作説明
次に、上記の如く構成されたヒートポンプ装置２００の運転動作について、図１７の（ａ）に示すように冷熱設備１１０の熱負荷に対して冷凍サイクルの冷熱供給能力（蒸発による吸熱量）が釣り合う関係にあり、また、温熱設備１００側の熱負荷に対して冷凍サイクルの温熱供給能力（凝縮による放熱量）が過剰になる関係にある場合を例にとって説明を行う。また、運転開始時点において、第一の三方弁４９は圧縮機３０の出口に主凝縮器４１を接続させた状態（パターン１）にあり、第二の三方弁６９は膨張弁５０の出口に主蒸発器６１を接続させた状態（パターン３）にあるものとする。
【００８０】
さて、運転が開始され圧縮機３０が駆動すると、冷媒は、図８にて実線で示すように圧縮機３０、主凝縮器４１、膨張弁５０、主蒸発器６１、圧縮機３０を順に通って循環し、やがて定常状態になる。
【００８１】
冷媒が定常的に循環する状態になると、制御装置１５０にて、温度センサ１２１の検出する温水の温度Ｔ１と第一目標温度Ｔａとを比較する処理、温度センサ１２５の検出する冷水の温度Ｔ２と第二目標温度Ｔｂとを比較する処理が開始される。
【００８２】
この段階では、温水の温度Ｔ１は第一目標温度Ｔａを下回る状態にあり、また冷水の温度Ｔ２は第二目標温度Ｔｂを上回る状態にあるので、制御装置１５０による三方弁４９、６９の切り換え操作は行われず、図８に示す循環経路で冷媒は循環を続ける。
【００８３】
図８に示す経路で循環する冷媒は圧縮機３０にて圧縮されて高温高圧の蒸気冷媒となる。その後、主凝縮器４１内に取り込まれ、そこで凝縮する。そして、蒸気冷媒が凝縮するときの放熱作用により温熱設備１００側の第一伝熱管１０１を流れる水が暖められ、その温水は第一往水管１０３を通って温熱設備１００に入り、設備内を循環する。これにより、温水を通じて温熱設備１００内に温熱が取り込まれる結果、温熱設備１００は次第に暖められてゆく。
【００８４】
また、主凝縮器４１を出た液冷媒は膨張弁５０にて減圧された後、主蒸発器６１に取り込まれ、そこで蒸発する。そして、液冷媒が蒸発するときの吸熱作用により冷熱設備１１０側の第二伝熱管１１１を流れる水が冷却され、その冷水は第二往水管１１３を通って冷熱設備１１０に入り、設備内を循環する。これにより、冷水を通じて冷熱設備１１０内に冷熱が取り込まれる結果、冷熱設備１１０は次第に冷却されてゆく。
【００８５】
このように、冷媒が図８に示す経路で循環を繰り返すことで、第一往水管１０３を流れる温水の温度Ｔ１は次第に上昇し、第一目標温度Ｔａに近づいてゆく。また、第一往水管１０３を流れる冷水の温度Ｔ２は次第に下がり、第二目標温度Ｔｂに近づいてゆく。
【００８６】
やがて、第一往水管１０３を流れる温水の温度Ｔ１が第一目標温度Ｔａに達する。この例では、温熱設備１００側の熱負荷に対して冷凍サイクルの温熱供給能力（凝縮による放熱量）が過剰になる関係にあるので、その後、温水の温度Ｔ１は第一目標温度Ｔａを超える（Ｔ１＞Ｔａ）。すると、制御装置１５０により第一の三方弁４９の切り換え操作が行われる結果、圧縮機３０の出口に主凝縮器４１と副凝縮器４３が交互に接続される（パターン２）。
【００８７】
これにより、図９にて示すように圧縮機３０を出た高温高圧の蒸気冷媒は、一定時間単位で見ると、主凝縮器４１と副凝縮器４３に分岐して流れることとなり、蒸気冷媒の凝縮が主凝縮器４１と副凝縮器４３にて分担して行われる状態となる。そのため、三方弁４９の切り換え操作が行われる前の状態に比べて、主凝縮器４１による放熱能力が抑えられる（副凝縮器４３が分担する分だけ、放熱量が下がる）こととなる。
【００８８】
以上のことから、第一往水管１０３を流れる温水の、第一目標温度Ｔａを超える温度上昇を抑えることが可能となり、第一往水管１０３を流れる温水の温度Ｔ１を第一目標温度Ｔａに保つことが可能となる。
【００８９】
このように、本ヒートポンプ装置２０は、温熱設備１００に温熱を供給する温熱流体（温水）を生成する熱源として機能する主凝縮器４１の放熱量を、冷媒の循環経路を切り換えることで調整できるようになっている。そのため、図１７の（ａ）にて示すように、温熱設備１００側の熱負荷に対して冷凍サイクルのそれ自体の温熱供給能力（凝縮による放熱量）が過剰となる関係にあったとしても、温熱設備１００側に温熱を供給する温熱流体である温水の温度を第一目標温度Ｔａに保つことが可能となる。
【００９０】
尚、この例では、冷熱設備１１０の熱負荷と冷凍サイクルの冷熱供給能力（蒸発器の総吸熱量）が釣り合う関係にあるので、第二往水管１１３を流れる温度Ｔ２は第二目標温度Ｔｂより下がることはなく、第二目標温度Ｔｂにほぼ一致すると、その状態で釣り合う。そのため、制御装置１５０による第二の三方弁６９の切り換え操作は行われず、図１、図５に示すように、主蒸発器６１の出口を第二バイパス配管６７側に接続させる状態が維持されることとなり、第二往水管１１３を流れる温度Ｔ２は第二目標温度Ｔｂにて安定する。
【００９１】
また、温熱設備１００と冷熱設備１１０の組み合わせによっては、図１７の（ｂ）に示すように温熱設備１００の熱負荷に対して冷凍サイクルの温熱供給能力（凝縮による放熱量）が釣り合う関係となり、冷熱設備１１０側の熱負荷に対して冷凍サイクルの冷熱供給能力（蒸発による吸熱量）が過剰になる関係になることもある。
【００９２】
このような場合、ヒートポンプ装置２０を作動させると、上記と同様に運転当初は、図８に示す循環経路で冷媒が循環することとなり、主凝縮器４１の放熱作用により第一往水管１０３を流れる温水は暖められ、また主蒸発器６１の吸熱作用により第二往水管１１３を流れる冷水は冷却されてゆく。
【００９３】
やがて、第一往水管１０３を流れる温水の温度Ｔ１は第一目標温度Ｔａに達し、その温度で安定する。これに対して、第二往水管１１３を流れる冷水の温度Ｔ２は第二目標温度Ｔｂを下回る状態になる。すると、制御装置１５０により第二の三方弁６９の切り換え操作が行われる結果、膨張弁５０の出口に主蒸発器６１と副蒸発器６３が交互に接続される（パターン４）。
【００９４】
これにより、図１０にて示すように膨張弁５０を出た液冷媒は、一定時間単位で見ると、主蒸発器６１と副蒸発器６３に分岐して流れることとなり、液冷媒の蒸発が主蒸発器６１と副蒸発器６３にて分担して行われる状態となる。そのため、三方弁６９の切り換え操作が行われる前の状態に比べて、主蒸発器６１による吸熱能力が抑えられる（副蒸発器６３が分担する分だけ、吸熱量が下がる）こととなる。
【００９５】
以上のことから、第二往水管１１３を流れる冷水の、第二目標温度Ｔｂを下回る温度低下（過剰冷却）を抑えることが可能となり、第二往水管１１３を流れる冷水の温度Ｔ２を第二目標温度Ｔｂに保つことが可能となる。
【００９６】
このように、本ヒートポンプ装置２００は、冷熱設備１１０に冷熱を供給する冷熱流体（冷水）を生成する熱源として機能する主蒸発器６１における放熱量を、冷媒の循環経路を切り換えることで調整できるようになっている。そのため、図１７の（ｂ）にて示すように、冷熱設備１１０側の熱負荷に対して冷凍サイクルのそれ自体の冷熱供給能力（蒸発による吸熱量）が過剰となる関係にあったとしても、冷熱設備１１０側に冷熱を供給する冷熱流体である冷水の温度を第二目標温度Ｔａに保つことが可能となる。
【００９７】
以上説明したように、ヒートポンプ装置２００は、一台の装置で温熱設備１００に対する温熱の供給と冷熱設備１１０に対する冷熱の供給を同時に行いつつも、温熱設備１００に温熱を供給する温熱流体である温水の温度Ｔ１を第一目標温度Ｔａに自動調整でき、また冷熱設備１１０に冷熱を供給する冷熱流体である冷水の温度Ｔ２についても第二目標温度Ｔｂに自動調整できる。
【００９８】
また、この実施形態も実施形態１の場合と同様に、副凝縮器４３内を流通する冷媒は、冷熱設備１１０外へ排水される排冷水との間にて熱交換され、副蒸発器６３内を流通する冷媒は、温熱設備１００外へ排水される排温水との間にて熱交換される。従って、冷媒を大気との間にて熱交換させる場合と比較して、作動流体（冷媒と排冷水、冷媒と排温水）同士の温度差を大きくとれるから、単位体積量（作動流体の単位体積量）当たりの熱移動量が大きくなる。従って、作動流体を流通させる流管の径を小さくでき、副凝縮器４３、副蒸発器６３、引いてはヒートポンプ装置２００を小型化できる。
【００９９】
＜実施形態４＞
本発明の実施形態４を図１２、図１３によって説明する。
実施形態１では、主凝縮器４１と副凝縮器４３の組、主蒸発器６１と副蒸発器６３の組をそれぞれ直列接続したものを示し、実施形態３では、主凝縮器４１と副凝縮器４３の組、主蒸発器６１と副蒸発器６３の組をそれぞれ並列接続したものを示した。実施形態４は、これらを組み合わせた冷媒回路となっている。
【０１００】
具体的には、主凝縮器４１と副凝縮器４３の組については直列接続されている。そして、副凝縮器４３には、これと並列的に第一バイパス配管４７が設けられると共に、副凝縮器４３と第一バイパス配管４７の分岐点（主凝縮器４１の出口側に連なる分岐点）には、第一の三方弁（本発明の「第一切り換え弁」に相当）４９が設けられている（図１２参照）。
【０１０１】
また、主蒸発器６１と副蒸発器６３の組については並列接続されている。そして、主蒸発器６１と副蒸発器４３の両分岐点のうち膨張弁５０の出口側に連なる側の分岐点に、第二の三方弁６９が設けられている。
【０１０２】
冷媒回路以外の構成は実施形態１、実施形態３と実質的に変わるところがなく、温熱設備１００に温熱を供給する温水の温度Ｔ１が第一目標温度Ｔａを上回ることを条件に、制御装置１５０により第一の三方弁４９の切り換え操作が行われ、主凝縮器４１の出口の接続先が第一バイパス配管４７から副凝縮器４３に切り換えられる。
【０１０３】
これにより、圧縮機３０を出た高温高圧の蒸気冷媒は、主凝縮器４１と副凝縮器４３の双方を通されることとなり、蒸気冷媒の凝縮が主凝縮器４１と副凝縮器４３にて分担して行われる状態となる。そのため、三方弁４９を切り換える前の状態に比べて、主凝縮器４１による放熱能力が抑えられる（副凝縮器４３が分担する分だけ、放熱量が下がる）こととなる。
【０１０４】
以上のことから、第一往水管１０３を流れる温水の、第一目標温度Ｔａを超える温度上昇を抑えることが可能となり、第一往水管１０３を流れる温水の温度Ｔ１を第一目標温度Ｔａに保つことが可能となる。
【０１０５】
また、冷熱設備１００に冷熱を供給する冷水の温度Ｔ２が第二目標温度Ｔｂを下回ることを条件に、制御装置１５０により第二の三方弁４９の切り換え操作が行われる結果、膨張弁５０の出口に主蒸発器６１と副蒸発器６３が交互に接続される（パターン４）。
【０１０６】
これにより、膨張弁５０を出た液冷媒は一定時間単位で見ると、主蒸発器６１と副蒸発器６３に分岐して流れることとなり、液冷媒の蒸発が主蒸発器６１と副蒸発器６３にて分担して行われる状態となる。そのため、三方弁６９の切り換え操作が行われる前の状態に比べて、主蒸発器６１による吸熱能力が抑えられる（副蒸発器６３が分担する分だけ、吸熱量が下がる）こととなる。
【０１０７】
以上のことから、第二往水管１１３を流れる冷水の、第二目標温度Ｔｂを下回る温度低下（過剰冷却）を抑えることが可能となり、第二往水管１１３を流れる冷水の温度Ｔ２を第二目標温度Ｔｂに保つことが可能となる。
【０１０８】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１０９】
（１）実施形態１〜３では、いずれも冷媒回路の構成として、単一の冷凍サイクルを構成するものを例示したが、本発明は単一冷凍サイクルのヒートポンプ装置に限定されるものではなく、例えば、冷媒回路を直列的（いわゆるカスケード接続）に並べて多元式の冷凍サイクルを構成するものに対しても適用できる。
【０１１０】
（２）実施形態１ないし実施形態４では、いずれも、温熱設備１００に温熱を供給する温熱流体に温水を使用した例を示し、冷熱設備１１０に冷熱を供給する冷熱流体に冷水を使用した例を示した。温熱設備１００の温熱流体、冷熱設備１１０の冷熱流体は熱を運ぶことが可能な流体であれば、適用可能であり、例えば、温水を温風に置き換え、冷水を冷風に置き換えることが可能であり、更には、これらを組み合わせて使用することも可能である。尚、ここで言う、組み合わせて使用するとは温熱流体に温水を用いる一方、冷熱流体に冷風を使用すること、又は温熱流体に温風を用いる一方、冷熱流体に冷水を使用することである。
【０１１１】
（３）実施形態１ないし実施形態４では、温熱設備１００を循環する温水の温度を検出する第一温度センサ１２１の設置場所として、第一往水管１０３に取り付けた例を示した。また、冷熱設備１１０を循環する冷水の温度を検出する第二温度センサ１２５の設置場所として、第二往水管１１３に取り付けた例を示した。これらセンサ１２１、１２５は、温熱設備１００を循環する温水の温度、冷熱設備１１０を循環する冷水の温度を検出できればよく、その設置場所は、実施形態１〜実施形態４の例に限定されない。
【０１１２】
例えば、図１３にて示すように、第一温度センサ１２１を温熱設備内に設置して温水の温度を検出し、また、第二温度センサ１２５を冷熱設備内に設置して冷水の温度を検出してもよい。この他にも、例えば、図１４にて示すように、第一温度センサ１２１を温熱設備１００に設けられた第一還水管１０５に設置して温水の温度を検出し、また、第二温度センサ１２５を冷熱設備１１０に設けられた第二還水管１１５に設置して冷水の温度を検出してもよい。
【０１１３】
（４）実施形態１ないし実施形態４ではいずれも、運転当初において副凝縮器４３、及び副蒸発器６３に冷媒を全く流さない例を示した。本発明は、温水の温度Ｔ１が第一目標温度Ｔａを上回るとき、又は冷水の温度Ｔ２が第二目標温度Ｔｂを下回るときに、主凝縮器４１における放熱量、主蒸発器６１における吸熱量を減ずることが出来ればよく、運転当初から副凝縮器４３、及び副蒸発器６３に冷媒の一部を流しておき、上記のような条件になったときに副凝縮器４３、及び副蒸発器６３に流す冷媒の量を多くするように制御してもよい。例えば、実施形態２の冷媒回路の構成であれば、第一開閉弁１６９、第二開閉弁１７９を運転当初から間欠的に開閉させておき、温水の温度Ｔ１が第一目標温度Ｔａを上回ることを条件に、その後、副凝縮器４３側の入り口を開放する時間を長くするように第一開閉弁１６９を開閉制御し、冷水の温度Ｔ２が第二目標温度Ｔｂを下回ることを条件に、その後、副蒸発器６３側の入り口を開放する時間を長くするように第二開閉弁１７９を開閉制御してやればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】実施形態１に適用されたヒートポンプ装置の冷媒回路図
【図２】三方弁の切り換えのパターンをまとめた図表
【図３】冷凍サイクルのＰ−ｈ線図（圧力−比エンタルピー線図）
【図４】温熱設備側の熱負荷に対して冷凍サイクルの温熱供給能力が過剰になった場合の、冷媒の循環経路を示す図
【図５】冷熱設備側の熱負荷に対して冷凍サイクルの冷熱供給能力が過剰になった場合の、冷媒の循環経路を示す図
【図６】実施形態２に適用されたヒートポンプ装置の冷媒回路図
【図７】開閉弁の切り換えのパターンをまとめた図表
【図８】実施形態３に適用されたヒートポンプ装置の冷媒回路図
【図９】温熱設備側の熱負荷に対して冷凍サイクルの温熱供給能力が過剰になった場合の、冷媒の循環経路を示す図
【図１０】冷熱設備側の熱負荷に対して冷凍サイクルの冷熱供給能力が過剰になった場合の、冷媒の循環経路を示す図
【図１１】三方弁の切り換えのパターンをまとめた図表
【図１２】実施形態４に適用されたヒートポンプ装置の冷媒回路図
【図１３】三方弁、開閉弁の切り換えパターンをまとめた図表
【図１４】変形例を示す図
【図１５】変形例を示す図
【図１６】冷凍サイクルのＰ−ｈ線図
【図１７】（ａ）冷凍サイクルのＰ−ｈ線図（温熱設備の熱負荷に対して温熱供給能力が過剰の場合）  （ｂ）冷凍サイクルのＰ−ｈ線図（冷熱設備の熱負荷に対して冷熱供給能力が過剰の場合）
【符号の説明】
【０１１５】
２０…ヒートポンプ装置
３０…圧縮機
４１…主凝縮器
４３…副凝縮器
４７…第一バイパス配管
４９…第一の三方弁（本発明の「第一切り換え弁」に相当）
５０…膨張弁（本発明の「膨張装置」に相当）
６１…主蒸発器
６３…副蒸発器
６７…第二バイパス配管
６９…第二の三方弁（本発明の「第二切り換え弁」に相当）
１２１…第一温度センサ
１２５…第二温度センサ
１５０…制御装置（本発明の「第一制御手段、第二制御手段」に相当）
１５１…メモリ（本発明の「記憶部」に相当）
【図１】
2010181088.tif 000003
【図２】
2010181088.tif 000004
【図３】
2010181088.tif 000005
【図４】
2010181088.tif 000006
【図５】
2010181088.tif 000007
【図６】
2010181088.tif 000008
【図７】
2010181088.tif 000009
【図８】
2010181088.tif 000010
【図９】
2010181088.tif 000011
【図１０】
2010181088.tif 000012
【図１１】
2010181088.tif 000013
【図１２】
2010181088.tif 000014
【図１３】
2010181088.tif 000015
【図１４】
2010181088.tif 000016
【図１５】
2010181088.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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