(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、第１電子膨張弁、中間圧レシーバ、第２電子膨張弁、および蒸発器がこの順に配管接続されることにより冷媒回路が構成されている超臨界サイクルにおいて、
前記第１電子膨張弁の下流側に中間圧を検出する圧力センサを設置し、該圧力センサの検出値が前記第１電子膨張弁より下流側に設けられている機器類の設計圧力以下に設定された設定圧力を超えると、所定の中間圧条件を満たしていると判定し、前記第１電子膨張弁の開方向への制御を禁止して圧力の上昇を設定圧力以下の値に抑える制御手段が設けられていることを特徴とする超臨界サイクル。
【請求項２】
前記中間圧レシーバは、気液分離機能付きのレシーバとされ、該中間圧レシーバで分離された中間圧冷媒ガスを前記圧縮機にインジェクションするガスインジェクション回路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超臨界サイクル。
【請求項３】
請求項１または２に記載の超臨界サイクルを備え、前記放熱器が、冷媒と水とを熱交換させて水を加熱する冷媒／水熱交換器とされ、該冷媒／水熱交換器により温水が製造可能とされていることを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧側（圧縮機吐出側）の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクル（以下、本発明においては「超臨界サイクル」という。）およびそれを用いたヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ２冷媒等を用いた超臨界サイクルにおいては、通常、冷媒回路を構成している機器類の設計圧力を、そのシステムにおける最大圧力に対応させて設計しているが、機器類の耐圧性能を向上する必要があることから、製造コストが高くなるとともに、肉厚が厚くなることにより伝熱時の損失が増大して性能が低下する場合があった。特に、冷媒が単一方向のみに循環する冷凍サイクルを有するシステムでは、高圧側膨張弁以降の冷媒回路の圧力は、通常運転時にあっては高圧側の圧力よりも低いが、過渡的な運転時において、圧力上昇する場合があることから、当該システムの最大圧力で設計しているのが実情である。
【０００３】
また、超臨界サイクルの冷媒回路において、放熱器と蒸発器との間に第１膨張弁、中間圧レシーバ（気液分離器）および第２膨張弁を設け、第１膨張弁で放熱器から流出する冷媒を減圧するとともに、放熱器出口の冷媒圧力を制御することにより、サイクルの効率を最適値に維持すべく構成されたものが、特許文献１により提示されている。さらに、同様の超臨界サイクルにおいて、放熱器と蒸発器との間に電磁弁、第１減圧装置、中間圧レシーバおよび第２減圧装置を設け、中間圧レシーバ内の圧力を圧力センサで検出して電磁弁を開閉することにより、中間圧レシーバ内の圧力を所定圧に保つことで蒸発器への冷媒量の低下、すなわち冷凍サイクルの能力の低下を防止するようにしたものが、特許文献２により提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１１５４７０号公報
【特許文献２】特許第３３２６８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１，２に記載されたものは、第１膨張弁あるいは第１減圧装置により、冷媒圧力を高圧から中間圧に減圧するものではあるが、第１膨張弁あるいは第１減圧装置以降の冷媒回路の圧力を所定の中間圧条件以下の圧力に制御し、中間圧の圧力上昇を一定値以下の圧力に抑えることを可能としたものではない。従って、過渡的な運転条件下において、第１膨張弁あるいは第１減圧装置以降の圧力が超臨界圧を超えることがあり、冷媒が一方向のみに循環するシステムであっても、第１膨張弁あるいは第１減圧装置以降の機器類をシステムの最大圧力で設計する必要があり、これによるコスト上昇や性能低下は避けられなかった。
【０００６】
また、中間圧レシーバ（気液分離器）で分離された中間圧の冷媒ガスを圧縮機にインジェクションする回路を備えている超臨界サイクルでは、上記のような場合、超臨界圧を超えた高い圧力の臨界状態の冷媒（液冷媒に近い状態の冷媒）が、ガスインジェクション回路を経て圧縮機にインジェクションされる可能性があり、これが圧縮機の故障や損傷等の要因となることがあった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、中間圧レシーバ以降の機器類の設計圧力（耐圧圧力）を低めに設定し、製造コストを低減できるとともに、各機器の肉厚を薄くし、それに相当する分の性能向上を図ることができる超臨界サイクルおよびそれを用いたヒートポンプ給湯機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】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明の超臨界サイクルおよびそれを用いたヒートポンプ給湯機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる超臨界サイクルは、圧縮機、放熱器、第１電子膨張弁、中間圧レシーバ、第２電子膨張弁、および蒸発器がこの順に配管接続されることにより冷媒回路が構成されている超臨界サイクルにおいて、前記第１電子膨張弁の下流側に中間圧を検出する圧力センサを設置し、該圧力センサの検出値が前記第１電子膨張弁より下流側に設けられている機器類の設計圧力以下に設定された設定圧力を超えると、所定の中間圧条件を満たしていると判定し、前記第１電子膨張弁の開方向への制御を禁止して圧力の上昇を設定圧力以下の値に抑える制御手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、第１電子膨張弁の下流側に中間圧を検出する圧力センサを設置し、該圧力センサの検出値が第１電子膨張弁より下流側に設けられている機器類の設計圧力以下に設定された設定圧力を超えると、所定の中間圧条件を満たしていると判定し、第１電子膨張弁の開方向への制御を禁止して圧力の上昇を設定圧力以下の値に抑える制御手段が設けられているため、第１電子膨張弁以降の圧力を常に所定の中間圧条件以下の圧力、すなわち第１電子膨張弁より下流側に設けられている機器類の設計圧力以下の圧力に制御し、過渡的に圧力が上昇するようなケースにおいても、圧力の上昇を一定値以下の値に抑えることができる。従って、中間圧レシーバ以降の機器類の設計圧力（耐圧圧力）を低めに設定し、それぞれの製造コストを低減することができるとともに、各機器類の肉厚を薄くすることによって伝熱時の損失等を小さくし、それに相当する分の性能向上を図ることができる。因みに、ＣＯ２冷媒を用いた場合、臨界圧力は約７．２ＭＰａであることから、放熱器等の設計圧力が、例えば１４ＭＰａに対して、中間圧レシーバ以降の機器類の設計圧力を臨界圧力よりも若干高めに設定したとしても、その約半分の圧力に耐える設計とすることができ、単純計算からも肉厚を略半分にすることが可能と推定できる。つまり、中間圧条件が、第１電子膨張弁より下流側に設けられている機器類の設計圧力以下に設定されていることから、この設定圧力を閾値として第１電子膨張弁の開方向への制御を禁止することにより、超臨界サイクル中の中間圧および低圧が、第１電子膨張弁より下流側に設けられている中間圧レシーバ等の中間圧機器類、あるいは蒸発器等の低圧機器類の設計圧力を超えることがなく、中間圧レシーバ以降の機器類の設計圧力を低めに設定し、それらの製造コストを低減することができるとともに、各機器類の肉厚を薄くすることで伝熱時の損失等を小さくして、伝熱性能の向上を図ることができる。
【００１０】
さらに、本発明の超臨界サイクルは、上記の超臨界サイクルにおいて、前記中間圧レシーバは、気液分離機能付きのレシーバとされ、該中間圧レシーバで分離された中間圧冷媒ガスを前記圧縮機にインジェクションするガスインジェクション回路が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、中間圧レシーバが、気液分離機能付きのレシーバとされ、該中間圧レシーバで分離された中間圧冷媒ガスを圧縮機にインジェクションするガスインジェクション回路が設けられているため、ガスインジェクション回路を介して中間圧レシーバで分離された中間圧冷媒ガスを圧縮機にインジェクションすることにより、そのエコノマイザ効果で能力および成績係数（ＣＯＰ）を向上することができる。この際、圧縮機にインジェクションされる中間圧冷媒の圧力を、常に第１電子膨張弁により所定の中間圧条件以下の圧力に制御することができることから、高い圧力の冷媒、例えば臨界状態の冷媒が圧縮機にインジェクションされることがなく、かかる冷媒がインジェクションされることによる圧縮機の故障、損傷等を防止することができる。
【００１２】
さらに、本発明にかかるヒートポンプ給湯機は、上述のいずれかの超臨界サイクルを備え、前記放熱器が、冷媒と水とを熱交換させて水を加熱する冷媒／水熱交換器とされ、該冷媒／水熱交換器により温水が製造可能とされていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、上述のいずれかの超臨界サイクルを備え、その放熱器が、冷媒と水とを熱交換させて水を加熱する冷媒／水熱交換器とされ、該冷媒／水熱交換器を介して温水が製造可能とされているため、超臨界サイクルをヒートポンプサイクルにより運転して温水の製造を行う際、高外気温時や高温入水時等のように高圧や中間圧が高くなり易い運転条件下であっても、第１電子膨張弁以降の圧力を常に所定の中間圧条件以下の圧力に制御し、圧力の上昇を一定値以下の値に抑えて安定的に運転することができる。従って、中間圧レシーバ以降の機器類の設計圧力（耐圧圧力）を低めに設定し、ヒートポンプ給湯機を低コストで製造することができるとともに、各機器類の肉厚を薄くすることで伝熱時の損失等を小さくし、それによる性能向上によって、ヒートポンプ給湯機の能力増大および高性能化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の超臨界サイクルによると、第１電子膨張弁以降の圧力を常に所定の中間圧条件以下の圧力、すなわち第１電子膨張弁より下流側に設けられている機器類の設計圧力以下の圧力に制御し、過渡的に圧力が上昇するようなケースにおいても、圧力の上昇を一定値以下の値に抑制することができるため、中間圧レシーバ以降の機器類の設計圧力（耐圧圧力）を低めに設定し、それぞれの製造コストを低減することができるとともに、各機器の肉厚を薄くすることによって伝熱時の損失等を小さくし、それに相当する分の性能向上を図ることができる。つまり、中間圧条件が、第１電子膨張弁より下流側に設けられている機器類の設計圧力以下に設定されていることから、この設定圧力を閾値として第１電子膨張弁の開方向への制御を禁止することにより、超臨界サイクル中の中間圧、低圧が、第１電子膨張弁より下流側に設けられている中間圧レシーバ等の中間圧機器類、あるいは蒸発器等の低圧機器類の設計圧力を超えることがなく、中間圧レシーバ以降の機器類の設計圧力を低めに設定し、それらの製造コストを低減することができるとともに、各機器類の肉厚を薄くすることで伝熱時の損失等を小さくして、伝熱性能の向上を図ることができる。
【００１５】
本発明のヒートポンプ給湯機によると、超臨界サイクルをヒートポンプサイクルにより運転して温水の製造を行う際、高外気温時や高温入水時等のように高圧や中間圧が高くなり易い運転条件下であっても、第１電子膨張弁以降の圧力を常に所定の中間圧条件以下の圧力に制御し、圧力の上昇を一定値以下の値に抑えて安定的に運転することができることから、中間圧レシーバ以降の機器類の設計圧力（耐圧圧力）を低めに設定し、ヒートポンプ給湯機を低コストで製造することができるとともに、各機器類の肉厚を薄くすることで伝熱時の損失等を小さくし、それによる性能向上によって、ヒートポンプ給湯機の能力増大および高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る超臨界サイクルを適用したヒートポンプ給湯機の冷媒回路図である。
【図２】図１に示す超臨界サイクルを適用したヒートポンプ給湯機の冷媒回路のモリエル線図である。
【図３】図１に示す超臨界サイクルを適用したヒートポンプ給湯機の中間圧を所定の中間圧条件以下の圧力に制御するための制御状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る超臨界サイクルを適用したヒートポンプ給湯機の冷媒回路図が示され、図２には、そのモリエル線図が示されている。
本実施形態の超臨界サイクルを適用したヒートポンプ給湯機１は、ＣＯ２冷媒を用いた超臨界サイクルヒートポンプ２と、図示省略の貯湯タンクユニットと接続されている水循環系路３とを備えている。
【００１８】
貯湯タンクユニット側の水循環系路３は、図示省略の貯湯タンクおよび給水系と接続されており、超臨界サイクルヒートポンプ２における放熱器（冷媒／水熱交換器）１１の水側流路に接続される給水側系路３Ａと、該冷媒／水熱交換器１１により製造された温水を取出す温水取出し側系路３Ｂとを備え、給水側系路３Ａには、水ポンプ４および流量制御弁５が設けられている。
【００１９】
超臨界サイクルヒートポンプ２は、密閉ハウジング６内に低段側圧縮機７および高段側圧縮機８が内蔵されている２段圧縮機（圧縮機）９と、冷媒ガス中の油を分離するオイルセパレータ１０と、冷媒ガスを放熱する放熱器（冷媒／水熱交換器）１１と、冷媒を中間圧に減圧する第１電子膨張弁１２と、気液分離機能付きの中間圧レシーバ１３と、中間圧冷媒と２段圧縮機９へと吸入される低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器１４と、過冷却コイル１５Ａ，１５Ｂと、中間圧冷媒を低温低圧の気液二相冷媒に減圧する第２電子膨張弁１６Ａ，１６Ｂと、図示省略した送風機から送風される外気と冷媒とを熱交換させる複数台の蒸発器（空気熱交換器）１７Ａ，１７Ｂと、直列に接続された第１アキュームレータ１８および第２アキュームレータ１９とがこの順に冷媒配管２０を介して接続された閉サイクルの冷媒回路２１により構成されている。
【００２０】
なお、冷媒回路２１中の下流側に設けられている第２アキュームレータ１９は、上流側の第１アキュームレータ１８に比べ容積が小さいものでよく、２段圧縮機９の密閉ハウジング６外周に対し、ブラケット等を介して一体的に設置した構成とすることができる。
また、超臨界サイクルヒートポンプ２の放熱器１１は、一方の冷媒側流路に２段圧縮機９から吐出された高温高圧の冷媒ガスが循環され、他方の水側流路に水循環系路３を介して水が循環されることにより、水と冷媒ガスとが熱交換される冷媒／水熱交換器とされている。そして、この冷媒／水熱交換器１１において、高温高圧の冷媒ガスで水を加熱することによって温水が製造されるように構成されている。
【００２１】
上記超臨界サイクルヒートポンプ２の冷媒回路２１には、２段圧縮機９からの冷媒吐出配管２０Ａに設けられているオイルセパレータ１０で分離された油を２段圧縮機９の冷媒吸入配管２０Ｂ側に戻す油戻し回路２２が接続されている。この油戻し回路２２には、後述のガスインジェクション回路３１を流れる冷媒と油とを熱交換する二重管熱交換器２３と、電磁弁２４および２本のキャピラリチューブ２５Ａ，２５Ｂの並列回路で構成される油戻し量調整機構２６とが設けられている。なお、油戻し回路２２は、第１アキュームレータ１８と第２アキュームレータ１９との間の冷媒吸入配管２０Ｂに接続されている。
【００２２】
上記冷媒回路２１には、低外気温下での運転時等に、蒸発器１７Ａ，１７Ｂの表面に霜が生成した場合、この霜を２段圧縮機９から吐出された高温高圧のホットガス冷媒を蒸発器１７Ａ，１７Ｂに導入して除霜するためのホットガスバイパス回路２７が、冷媒吐出配管２０Ａと、蒸発器１７Ａ，１７Ｂの冷媒入口側との間に接続されている。該ホットガスバイパス回路２７には、霜の生成が検知されたときに開閉される電磁弁２８、冷媒流量調整用のキャピラリチューブ２９および逆止弁３０Ａ，３０Ｂ等が設けられている。
【００２３】
また、冷媒回路２１には、気液分離機能付きの中間圧レシーバ１３で分離された中間圧冷媒ガスを、油戻し回路２２に設けられている二重管熱交換器２３を経由して２段圧縮機９の中間圧ガス雰囲気とされている密閉ハウジング６内にインジェクションするガスインジェクション回路３１が設けられている。このガスインジェクション回路３１には、臨界状態の冷媒が２段圧縮機９にインジェクションされるのを防ぐため、ＣＯ２冷媒の臨界圧力においてガスインジェクション回路３１を開閉する電磁弁３２および逆止弁３３が設けられている。
【００２４】
さらに、本実施形態においては、冷媒を中間圧に減圧する第１電子膨張弁１２の下流側の冷媒回路２１中に中間圧を検出する圧力センサ３４を設置するとともに、この圧力センサ３４の検出値が所定の中間圧条件を満たしたとき、第１電子膨張弁１２の開方向への制御を禁止する制御手段３５を設けた構成としている。つまり、制御手段３５は、図３に示されるように、圧力センサ３４の検出値がＣＯ２冷媒の臨界圧力（約７．２ＭＰａ）よりも若干高い値に設定されている設定圧力Ａを超えると、所定の中間圧条件を満たしていると判定して第１電子膨張弁１２の開方向への制御を禁止（開方向への演算を禁止）し、圧力センサ３４の検出値が設定圧力Ａに対して一定のヒステリシスを持つ設定圧力Ｂ以下になると、該制御の禁止を中止するように動作されるものである。また、本例では、設定圧力Ａを超えると、第１電子膨張弁１２の開方向への制御を禁止するようにしているが、開方向への制御を禁止した上で、第１電子膨張弁１２をいったん閉めるようにしてもよい。
【００２５】
なお、第１電子膨張弁１２は、通常、高圧の冷媒を減圧するとともに、放熱器１１出口の冷媒温度に基づいて放熱器１１出口の冷媒圧力を制御し、サイクルの効率を最適値に維持すべく制御されるものであるが、この通常制御に優先して上記の如く、中間圧を所定の中間圧条件を満たすように制御する制御系を備えた構成とされている。また、本実施形態においては、設定圧力ＡをＣＯ２冷媒の臨界圧力（約７．２ＭＰａ）よりも若干高い値に設定し、電磁弁３２の頻繁なＯＮ／ＯＦＦ動作を抑制するようにしているが、臨界圧力に設定してもよい。
【００２６】
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ヒートポンプ給湯機１において、ＣＯ２冷媒を用いた超臨界サイクルヒートポンプ２が運転されると、２段圧縮機９で２段圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、オイルセパレータ１０で冷媒中の油が分離された後、放熱器（冷媒／水熱交換器）１１に導入され、ここで水循環系路３の給水側系路３Ａから水側流路に流通される水と熱交換される。この水は高温高圧冷媒ガスからの放熱により加熱、昇温された後、温水取出し側系路３Ｂを経て貯湯タンク（図示省略）に戻り、貯湯タンク内の貯湯量が所定量に到達するまで、連続的に放熱器（冷媒／水熱交換器）１１にて冷媒と水との熱交換が継続され、貯湯量が所定量に到達すると、貯湯運転が終了されるようになっている。
【００２７】
放熱器１１で水と熱交換して冷却された冷媒は、サイクルの効率を最適値に維持すべく制御される第１電子膨張弁１２により減圧されて中間圧レシーバ１３に至り、ここで気液分離される。中間圧レシーバ１３で分離された中間圧のガス冷媒は、電磁弁３２、逆止弁３３および二重管熱交換器２３を経てガスインジェクション回路３１により２段圧縮機９の密閉ハウジング６内の中間圧冷媒ガス中にインジェクションされ、高段側圧縮機８に吸入されて再圧縮される。このガスインジェクションによるエコノマイザ効果により、超臨界サイクルヒートポンプ２による加熱能力および成績係数（ＣＯＰ）を向上させ、給湯能力を増大することができる。
【００２８】
一方、中間圧レシーバ１３で分離された液冷媒は、内部熱交換器（インタークーラ）１４において蒸発器１７Ａ，１７Ｂで蒸発された低圧の冷媒ガスと熱交換されて過冷却された後、過冷却コイル１５Ａ，１５Ｂを経由して第２電子膨張弁１６Ａ，１６Ｂにより減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となって蒸発器（空気熱交換器）１７Ａ，１７Ｂに流入される。蒸発器（空気熱交換器）１７Ａ，１７Ｂに流入した冷媒は、送風機により送風される外気と熱交換され、外気から吸熱して蒸発ガス化される。
【００２９】
蒸発器１７Ａ，１７Ｂでガス化された冷媒は、内部熱交換器１４で中間圧液冷媒と熱交換され、中間圧液冷媒の過冷却に供された後、第１アキュームレータ１８および第２アキュームレータ１９を通過する過程で液分（液冷媒、油）が分離され、ガス冷媒のみが２段圧縮機９に吸い込まれ、再圧縮される。以下、同様の動作を繰り返すことにより、温水の製造に供される。図２には、この２段圧縮、２段膨張ガスインジェクションサイクルによる超臨界サイクルのモリエル線図が示されている。このサイクル自体は、公知ゆえ詳細説明は省略する。
【００３０】
なお、貯湯運転時、蒸発器１７Ａ，１７Ｂに霜が堆積した場合、それを検知して電磁弁２８を開とし、２段圧縮機９から吐出されたホットガス冷媒をオイルセパレータ１０の下流側からホットガスバイパス回路２７を経由して蒸発器１７Ａ，１７Ｂに導入することにより、除霜運転を行うことができる。また、オイルセパレータ１０で冷媒中から分離された油は、油戻し回路２２を経て二重管熱交換器２３で中間圧冷媒ガスと熱交換されて該冷媒ガスを加熱した後、油戻し量調整機構２６を介して第１アキュームレータ１８と第２アキュームレータ１９との間において冷媒吸入配管２０Ｂへと戻される。この油は、第２アキュームレータ１９で一旦分離された後、第２アキュームレータ１９の冷媒出口管に設けられている油戻し孔を介して少量ずつピックアップされ、２段圧縮機９に戻される。
【００３１】
ここで、高外気温時や高温入水時等のように高圧や中間圧が高くなり易い運転条件下においては、過渡的に高圧が高くなる場合があり、この場合、第１電子膨張弁１２は通常制御により開方向に動作（通常制御の演算が開方向とされる）されるが、本実施形態においては、第１電子膨張弁１２の下流に設けられている圧力センサ３４の検出値が、図３に示す如く、中間圧レシーバ１３以降の機器類の設計圧力（耐圧圧力）に基づいて予め設定されている中間圧条件を満たす設定圧力Ａを超えると、制御手段３５が第１電子膨張弁１２の開方向への制御を禁止し、圧力の上昇を一定値以下の値に抑えるように作用する。
【００３２】
このため、本実施形態によれば、中間圧レシーバ１３以降の機器類の設計圧力（耐圧圧力）を低めに設定し、それぞれの製造コストを低減することができるとともに、各機器の肉厚を薄くすることにより伝熱時の損失等を小さくし、それに相当する分の性能向上を図ることができ、これによって、ヒートポンプ給湯機１の低コスト化並びに能力増大による高性能化を図ることができる。
【００３３】
因みに、ＣＯ２冷媒を用いた場合、臨界圧力が約７．２ＭＰａであることから、放熱器１１等の設計圧力が、例えば１４ＭＰａに対して、中間圧レシーバ１３以降の機器類の設計圧力を臨界圧力よりも若干高めに設定したとしても、その約半分の圧力に耐える設計とすることができ、単純計算からも肉厚を略半分にすることが可能と推定できる。
【００３４】
また、本実施形態によれば、中間圧レシーバ１３が気液分離機能付きのレシーバとされており、該中間圧レシーバ１３で分離された中間圧の冷媒ガスを２段圧縮機９にインジェクションするガスインジェクション回路３１が設けられた構成とされているため、ガスインジェクション回路３１を介して中間圧レシーバ１３で分離された中間圧の冷媒ガスを２段圧縮機９にインジェクションすることにより、そのエコノマイザ効果で超臨界サイクルヒートポンプ２の能力および成績係数（ＣＯＰ）を向上することができる。
【００３５】
同時に、ガスインジェクションに際して、２段圧縮機９にインジェクションされる中間圧の冷媒ガスの圧力を、常に第１電子膨張弁１２により所定の中間圧条件以下の圧力に制御することができるため、臨界圧以上の高い圧力の冷媒、例えば臨界状態の冷媒が２段圧縮機９にインジェクションされることがなく、かかる冷媒がインジェクションされることによる２段圧縮機９の故障、損傷等を防止することができる。
【００３６】
さらに、上記の中間圧条件が、第１電子膨張弁１２より下流側に設けられている機器類の設計圧力以下に設定されているため、この設定圧力を閾値として第１電子膨張弁１２の開方向への制御を禁止することにより、超臨界サイクル中の中間圧および低圧が、第１電子膨張弁１２より下流側に設けられている中間圧レシーバ１３等の中間圧機器類、あるいは蒸発器１７Ａ，１７Ｂ等の低圧機器類の設計圧力を超えることがなく、従って、中間圧レシーバ１３以降の機器類の設計圧力を低めに設定し、それらの製造コストを低減することができるとともに、各機器類の肉厚を薄くすることで伝熱時の損失等を小さくし、性能の向上を図ることができる。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記の実施形態では、超臨界サイクルをヒートポンプ給湯機１に適用した例について説明したが、本発明の超臨界サイクルは、ヒートポンプ給湯機に限らず、様々な冷凍機、空調機、ヒートポンプ等に幅広く適用できることは云うまでもない。また、使用冷媒については、ＣＯ２冷媒に限らず、他の超臨界圧冷媒を用いてもよい。
【００３８】
さらに、上記した実施形態では、２段圧縮機９を用いた例について説明したが、これに限らず、単段の圧縮機を用いた構成としてもよいことはもちろんである。また、過冷却コイル１５Ａ，１５Ｂ、第２電子膨張弁１６Ａ，１６Ｂおよび蒸発器１７Ａ，１７Ｂを複数系統とした例について説明したが、これらは単一系統であってもよく、更には、複数の第１アキュームレータ１８および第２アキュームレータ１９を直列に接続した例について説明したが、アキュームレータは１個であってもよい。また、圧力センサ３４は、第１電子膨張弁１２の下流側の冷媒配管に設置しているが、中間圧レシーバ１３に設けてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１  ヒートポンプ給湯機
２  超臨界サイクルヒートポンプ
９  ２段圧縮機（圧縮機）
１１  放熱器（冷媒／水熱交換器）
１２  第１電子膨張弁
１３  中間圧レシーバ
１６Ａ，１６Ｂ  第２電子膨張弁
１７Ａ，１７Ｂ  蒸発器
２０  冷媒配管
２１  冷媒回路
３１  ガスインジェクション回路
３４  圧力センサ
３５  制御手段
【図１】
0005851771.tif 000002
【図２】
0005851771.tif 000003
【図３】
0005851771.tif 000004