(57)【要約】【課題】低外気温時においても室外熱交換器における圧力を過剰に低下させることなく、ヒートポンプ装置としての出力を可及的に維持することができるヒートポンプ装置を提供する。【解決手段】利用側熱交換器３２にて要求される目標高圧Ｐｄまで冷媒を圧縮するように高段圧縮機９の回転数を制御するとともに、目標高圧Ｐｄと吸込圧力Ｐｓとの相乗平均となる目標中間圧Ｐｍとなるように低段圧縮機７の回転数を制御する制御部１０を備えている。制御部１０は、室外熱交換器１１における低圧ＬＰが第１閾値Ｐ１以下となった場合に、低段圧縮機７の回転数を減じるとともに、この回転数の減少量に応じて高段圧縮機９の回転数を増加するように制御する。【選択図】図１
2018021732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を低圧から中間圧まで圧縮する低段圧縮機と、
前記中間圧とされた冷媒を高圧まで圧縮する高段圧縮機と、
前記高圧とされた冷媒と利用側熱媒体とを熱交換させる利用側熱交換器と、
該利用側熱交換器から導かれた冷媒を膨張させる膨張弁と、
該膨張弁によって膨張された冷媒を蒸発させる室外熱交換器と、
前記利用側熱交換器にて要求される目標高圧まで冷媒を圧縮するように前記高段圧縮機の回転数を制御するとともに、該目標高圧と前記低圧との相乗平均となる目標中間圧となるように前記低段圧縮機の回転数を制御する制御部と、
を備えたヒートポンプ装置であって、
前記制御部は、前記室外熱交換器における冷媒圧力が第１閾値以下となった場合に、前記低段圧縮機の回転数を減じるとともに、この回転数の減少量に応じて前記高段圧縮機の回転数を増加するように制御することを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記室外熱交換器における冷媒圧力が前記第１閾値よりも低い第２閾値となった場合に、前記高段圧縮機の回転数を減じるように制御す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】
冷媒を低圧から中間圧まで圧縮する低段圧縮機と、
前記中間圧とされた冷媒を高圧まで圧縮する高段圧縮機と、
前記高圧とされた冷媒と利用側熱媒体とを熱交換させる利用側熱交換器と、
該利用側熱交換器から導かれた冷媒を膨張させる膨張弁と、
該膨張弁によって膨張された冷媒を蒸発させる室外熱交換器と、
を備えたヒートポンプ装置の制御方法であって、
前記利用側熱交換器にて要求される目標高圧まで冷媒を圧縮するように前記高段圧縮機の回転数を制御するとともに、該目標高圧と前記低圧との相乗平均となる目標中間圧となるように前記低段圧縮機及の回転数を制御し、
前記室外熱交換器における冷媒圧力が第１閾値以下となった場合に、前記低段圧縮機の回転数を減じるとともに、この回転数の減少量に応じて前記高段圧縮機の回転数を増加するように制御することを特徴とするヒートポンプ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に示されているように、低段圧縮機と高段圧縮機を備えた２段圧縮を行う多段圧縮冷凍システムが知られている。このような冷凍システムの場合、低段圧縮機と高段圧縮機の圧力比を同等にする等圧力比制御を行い、ＣＯＰ（成績係数）の向上を図る。すなわち、等圧力比制御では、低段圧縮機の吐出圧力である中間圧は、低段圧縮機の吸込冷媒の圧力と高段圧縮機の吐出冷媒の高圧との相乗平均となるように制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】再公表２０１２／００４９８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ヒートポンプ装置として上記冷凍システムを用いる場合、冬季のように外気温度が低下してくると室外熱交換器における冷媒圧力も低下する。室外熱交換器における冷媒圧力が低下すると負圧となるおそれがあるので、低段圧縮機及び高段圧縮機の回転数を低下させて圧力低下を回避するように低圧保護制御を行う。このときにＣＯＰ向上を優先した等圧力比制御を行うと、高圧も低下することになり、ヒートポンプ装置としての能力が維持できないという問題がある。
【０００５】
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、低外気温時においても室外熱交換器における圧力を過剰に低下させることなく、ヒートポンプ装置としての出力を可及的に維持することができるヒートポンプ装置及びその制御方法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】
上記課題を解決するために、本発明のヒートポンプ装置及びその制御方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるヒートポンプ装置は、冷媒を低圧から中間圧まで圧縮する低段圧縮機と、前記中間圧とされた冷媒を高圧まで圧縮する高段圧縮機と、前記高圧とされた冷媒と利用側熱媒体とを熱交換させる利用側熱交換器と、該利用側熱交換器から導かれた冷媒を膨張させる膨張弁と、該膨張弁によって膨張された冷媒を蒸発させる室外熱交換器と、前記利用側熱交換器にて要求される目標高圧まで冷媒を圧縮するように前記高段圧縮機の回転数を制御するとともに、該目標高圧と前記低圧との相乗平均となる目標中間圧となるように前記低段圧縮機の回転数を制御する制御部とを備えたヒートポンプ装置であって、前記制御部は、前記室外熱交換器における冷媒圧力が第１閾値以下となった場合に、前記低段圧縮機の回転数を減じるとともに、この回転数の減少量に応じて前記高段圧縮機の回転数を増加するように制御することを特徴とする。
【０００７】
冷媒を低段圧縮機で低圧から中間圧まで圧縮した後に高段圧縮機で高圧まで圧縮する２段圧縮を行う冷凍サイクルでは、高圧と低圧との相乗平均となるように中間圧を制御することがＣＯＰを向上させる観点からは好ましい。しかし、外気温度が低下して室外熱交換器における冷媒圧力が低下すると、冷媒の高低圧差を確保するために高段圧縮機及び低段圧縮機の回転数を増加させる必要があるが、低段圧縮機の回転数を増加させると低段圧縮機の吸込冷媒圧力が低下して室外熱交換器の冷媒圧力がさらに低下してしまうおそれがある。
そこで、室外熱交換器の冷媒圧力が第１閾値以下となった場合に、低段圧縮機の回転数を減じることとして、室外熱交換器における冷媒圧力の低下を抑制することとした。一方で、高段圧縮機は、低段圧縮機が減じられた回転数の減少量に応じて回転数を増加するように制御することとして、ヒートポンプ装置としての出力を可及的に維持する能力優先制御を行うこととした。
以上により、低外気温時においても室外熱交換器における冷媒圧力を過剰に低下させることなく、ヒートポンプ装置としての出力を可及的に維持することができる。
第１閾値としては、例えば−１５℃以上−８℃以下の飽和温度に相当する冷媒圧力とされる。
【０００８】
さらに、本発明のヒートポンプ装置では、前記制御部は、前記室外熱交換器における冷媒圧力が前記第１閾値よりも低い第２閾値となった場合に、前記高段圧縮機の回転数を減じるように制御することを特徴とする。
【０００９】
外気温度が第１閾値よりも低くなると、さらに低圧が低下するので、高段圧縮機の回転数を減じることとして、低圧保護制御を行うこととする。これにより、室外熱交換器における冷媒圧力が負圧になることを回避することができる。
第２閾値としては、例えば−２０℃以上−１４℃以下の飽和温度に相当する冷媒圧力とされる。
【００１０】
また、本発明のヒートポンプ装置の制御方法は、冷媒を低圧から中間圧まで圧縮する低段圧縮機と、前記中間圧とされた冷媒を高圧まで圧縮する高段圧縮機と、前記高圧とされた冷媒と利用側熱媒体とを熱交換させる利用側熱交換器と、該利用側熱交換器から導かれた冷媒を膨張させる膨張弁と、該膨張弁によって膨張された冷媒を蒸発させる室外熱交換器と、を備えたヒートポンプ装置の制御方法であって、前記利用側熱交換器にて要求される目標高圧まで冷媒を圧縮するように前記高段圧縮機の回転数を制御するとともに、該目標高圧と前記低圧との相乗平均となる目標中間圧となるように前記低段圧縮機及の回転数を制御し、前記室外熱交換器における冷媒圧力が第１閾値以下となった場合に、前記低段圧縮機の回転数を減じるとともに、この回転数の減少量に応じて前記高段圧縮機の回転数を増加するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
低外気温時においても室外熱交換器における圧力を過剰に低下させることなく、ヒートポンプ装置としての出力を可及的に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るヒートポンプ装置を示した概略構成図である。
【図２】図１のヒートポンプ装置のヒートポンプサイクルを示したｐ−ｈ線図である。
【図３】能力優先運転を示し、（ａ）は外気温度に対する回転数の関係を示したグラフであり、（ｂ）は外気温度に対する能力の関係を示したグラフである。
【図４】図１のヒートポンプ装置の制御方法を示したフローチャートである。
【図５】図１のヒートポンプ装置の制御方法を示したフローチャートである。
【図６】図１のヒートポンプ装置の運転状態の切り替えを示したタイミングャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、ヒートポンプ装置１の概略構成が示されている。なお、本実施形態ではヒートポンプ装置として説明するが、四方弁２５を切り替えることによって冷凍サイクルを行う装置として使用することもできる。
【００１４】
ヒートポンプ装置１は、熱源機３と、利用側熱交換器ユニット５とを備えている。
熱源機３は、低段圧縮機７と、高段圧縮機９と、室外熱交換器１１と、過冷却熱交換器１３とを備えている。
【００１５】
低段圧縮機７は、アキュムレータ５２から導かれた低圧とされた吸込圧力Ｐｓのガス冷媒を吸い込み、中間圧Ｐｍまで圧縮する。冷媒としては、例えば、Ｒ１３４ａやＲ１２３４ｙｆとされた低圧冷媒が用いられる。低段圧縮機７は、電動モータによって駆動されるスクロール圧縮機やロータリ圧縮機とされており、制御部１０からの指令によって回転数が制御されるようになっている。低段圧縮機７から吐出された冷媒の中間圧Ｐｍは、中間圧圧力センサ１５によって計測され、計測後の出力が制御部１０へと送信される。
低段圧縮機７の吸込圧力Ｐｓは、アキュムレータ５２の上流側に設けた低圧圧力センサ１４によって計測され、計測後の出力が制御部１０へと送信される。なお、低段圧縮機７の吸込圧力Ｐｓは、室外熱交換器１１に取り付けた室外機交換器温度センサ１２の計測値から制御部１０にて演算しても良い。具体的には、室外熱交換器温度センサ１２の出力が制御部１０へと送信され、制御部１０にて室外熱交換器１１における計測温度を冷媒飽和温度として低圧ＬＰを演算する。そして、この低圧ＬＰを吸込圧力Ｐｓとして用いる。
【００１６】
低段圧縮機７から吐出された冷媒は、低段オイルセパレータ１７を通り、冷媒に随伴されるオイルを除去した後に、高段圧縮機９へと導かれる。低段オイルセパレータ１７にて分離されたオイルは、低段返送流路１９を介して低段圧縮機７へと戻される。
【００１７】
高段圧縮機９は、低段圧縮機７から導かれた中間圧Ｐｍのガス冷媒を吸い込み、高圧Ｐｄまで圧縮する。高段圧縮機９は、電動モータによって駆動されるスクロール圧縮機やロータリ圧縮機とされており、制御部１０からの指令によって回転数が制御されるようになっている。高段圧縮機９から吐出された冷媒の高圧Ｐｄは、高圧圧力センサ２１によって計測され、計測後の出力が制御部１０へと送信される。高段圧縮機９の吐出配管には、冷媒の吐出温度Ｔｄを計測する高段吐出温度センサ２２が設けられている。高段吐出温度センサ２２の出力は、制御部１０へと送信される。
高段圧縮機９から吐出された冷媒は、高段オイルセパレータ２３を通り、冷媒に随伴されるオイルを除去した後に、四方弁２５へと導かれる。高段オイルセパレータ２３にて分離されたオイルは、低段返送流路２４を介して高段圧縮機９へと戻される。
【００１８】
四方弁２５は、制御部１０の指令によって、ヒートポンプ運転または冷凍サイクル運転に応じて、流路の切り換えが行われる。本実施形態では、ヒートポンプ運転について説明するので、四方弁２５は、高段圧縮機９から導かれた高圧冷媒が利用側熱交換器ユニット５へと導く第１冷媒配管２６へと導かれるように流路が選択されている。
【００１９】
第１冷媒配管２６には、第１操作弁２８を介して、第１接続配管３０が接続されている。第１接続配管３０から導かれた高圧冷媒は、利用側熱交換器ユニット５へと導かれる。
【００２０】
利用側熱交換器ユニット５には、利用側熱交換器３２が設けられている。利用側熱交換器３２では、高圧冷媒と温水（利用側熱媒体）とが熱交換する。温水は、図示しない外部負荷から導かれた温水循環配管３４によって利用側熱交換器３２へと導かれる。
【００２１】
利用側熱交換器３２にて温水を加熱した後の冷媒は、凝縮液化され、利用側膨張弁３６を通過して減圧（図２のＢ点とＣ点との間）された後に、第２接続配管３８を介して、熱源機３側へと導かれる。
【００２２】
第２接続配管３８は、第２操作弁４０に接続されている。第２操作弁４０から導かれた冷媒は、レシーバ４２へと送られる。レシーバ４２では、冷媒の気液が分離される。レシーバ４２で分離された液冷媒は、過冷却熱交換器１３へと導かれる。一方、過冷却熱交換器１３の上流側の分岐点Ａにて分岐された一部の液冷媒は、過冷却用膨張弁４４にて膨張された後に、過冷却熱交換器１３へと導かれ、過冷却熱交換器１３に導かれた液冷媒を冷却して過冷却を与える。過冷却を与えてガス化した後の冷媒は、ガスインジェクション管４６を介して、低段圧縮機７の吐出側でかつ高段圧縮機９の吸込側に導かれる。過冷却熱交換器１３にて過冷却を与えられた液冷媒は、膨張弁５０へと導かれる。
【００２３】
膨張弁５０は、制御部１０の指令によって所定の開度が与えられ、液冷媒を膨張させる。膨張弁５０にて膨張させられて低圧となった冷媒は、室外熱交換器１１へと送られ、外気との間で熱交換して蒸発させられる。室外熱交換器１１にて蒸発してガス化した冷媒は、四方弁２５を介して、アキュムレータ５２へと導かれる。アキュムレータ５２にて一時的に貯留された冷媒は、低段圧縮機７へと導かれる。
【００２４】
制御部１０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【００２５】
図２には、上記構成のヒートポンプ装置１が行うヒートポンプサイクルのｐ（圧力）−ｈ（エンタルピ）線図が示されている。
同図に示されているように、低段圧縮機７にて冷媒が低圧ＬＰに相当する吸込圧力Ｐｓから中間圧Ｐｍまで昇圧され、高段圧縮機９にて冷媒が中間圧Ｐｍから高圧Ｐｄまで昇圧される。高圧Ｐｄまで昇圧された冷媒は、利用側熱交換器３２にて凝縮させられて液化される（Ｂ点）。このときの凝縮熱が利用側熱交換器３２を通過する温水に与えられ、温水が加熱される。温水の加熱温度は６０℃以上とされ、例えば８０℃に設定される。
【００２６】
利用側熱交換器３２にて凝縮された液冷媒は、熱源機３に設置されたレシーバ４２へと導かれる（Ｃ点）。レシーバ４２では、気液が分離されて、液冷媒の一部が過冷却用膨張弁４４によって膨張させられ（Ｄ点）、過冷却熱交換器１３へと導かれる。過冷却熱交換器１３では、過冷却用膨張弁４４によって膨張させられた冷媒と、過冷却用膨張弁４４に導かれなかった残部の液冷媒とが熱交換をする。これにより、残部の液冷媒に対して、過冷却が与えられる（Ｅ点）。過冷却熱交換器１３にて残部の液冷媒に対して過冷却を与えた冷媒は、ガス冷媒となり、高段圧縮機９の吸込側へと導かれる。
【００２７】
過冷却が与えられた液冷媒は、膨張弁５０によって膨張させられて（Ｆ点）、室外熱交換器１１へと導かれる。室外熱交換器１１では、外気と熱交換することによって液冷媒が蒸発させられ、ガス化された冷媒が低段圧縮機７へと導かれる。
【００２８】
［ＣＯＰ優先運転］
ヒートポンプ装置１は、室外熱交換器１１における冷媒圧力とされる低圧ＬＰが後述する第１閾値Ｐ１まで下がらない場合には、ＣＯＰ優先運転を行う。ＣＯＰ優先運転は、低段圧縮機７と高段圧縮機９とによって２段圧縮を行うヒートポンプ運転において最も効率が良いとされる運転とされる。具体的には、低段圧縮機７と高段圧縮機の圧力比が等しい等圧力比とされ、下式（１）にて表される。
Ｐｍ／Ｐｓ＝Ｐｄ／Ｐｍ    ・・・（１）
上式（１）より、中間圧Ｐｍは、以下のように求められる。
Ｐｍ＝（Ｐｓ・Ｐｄ）１／２    ・・・（２）
したがって、ＣＯＰ優先運転では、制御部１０は、中間圧Ｐｍを吸込圧力Ｐｓと高圧Ｐｄの相乗平均となるように運転する。
【００２９】
制御部１０は、利用側熱交換器３２にて加熱される温水の要求温度（例えば８０℃）を得ることができる冷媒飽和温度（例えば８２℃の冷媒飽和温度）に相当する目標高圧Ｐｄとなるように、高段圧縮機９の回転数を制御する。具体的には、制御部１０は、温水の要求温度に対応する目標高圧Ｐｄと回転数との関係を示したマップ又は演算式を備えており、このマップ又は演算式に基づいて高段圧縮機９の回転数を制御する。
また、制御部１０は、上式（２）に示した中間圧Ｐｍが得られるように、低段圧縮機７の回転数を制御する。このとき、吸込圧力Ｐｓは低圧圧力センサ１４で得られた低圧ＬＰを用い、高圧Ｐｄは高圧圧力センサ２１の計測値を用いる。
【００３０】
［低圧保護制御］
冬季のように外気温度が低下してくると低圧ＬＰも低下する。低圧ＬＰが低下すると負圧となるおそれがあるので、低圧ＬＰが第２閾値Ｐ２以下となった場合には、低段圧縮機７及び高段圧縮機９の回転数を低下させて低圧低下を回避するように保護制御を行う。具体的には、制御部１０は、ＣＯＰ優先運転のように等圧力比を保ちながら、低段圧縮機７及び高段圧縮機９の回転数を低下させる。この場合、高段圧縮機９の回転数も低下するので、ヒートポンプとしての能力は低下する。第２閾値としては、例えば−２０℃以上−１４℃以下の飽和温度に対応する冷媒圧力とされる。
【００３１】
［能力優先運転］
低圧保護制御が行われるとヒートポンプとしての能力が低下するので、低圧保護制御が行われる直前までは能力を可及的に確保する能力優先運転を行う。具体的には、第２閾値Ｐ２よりも大きい圧力として第１閾値Ｐ１を定め、第１閾値Ｐ１以下となり第２閾値Ｐ２を下回るまでは、能力優先運転を行う。能力優先運転は、制御部１０の指令により、低段圧縮機７の回転数を減じるとともに、この減少量に応じて高段圧縮機９の回転数を増加する。第１閾値としては、例えば−１５℃以上−８℃以下の飽和温度に相当する冷媒圧力とされる。
【００３２】
すなわち、図３（ａ）に示すように、外気温度が低下して低圧ＬＰが低下してきても、第１閾値Ｐ１までは等圧力比にてＣＯＰ優先運転を行い、外気温度の低下に応じて低段圧縮機７及び高段圧縮機９の回転数を上昇させる。そして、低圧ＬＰが第１閾値Ｐ１以下となると、能力優先運転となり、低段圧縮機７の回転数は、線Ｌ１に示すように、低圧ＬＰの低下に応じて回転数を減少する。高段圧縮機９の回転数は、線Ｌ２に示すように、低段圧縮機７の回転数の減少量に応じて増加する。線Ｌ３は、第１閾値Ｐ１以下の場合に等圧力比運転を継続した場合の回転数を示している。
【００３３】
図３（ｂ）には、低圧ＬＰに応じたヒートポンプ装置１の能力が示されている。同図に示されているように、低圧ＬＰが第１閾値Ｐ１以下となると、線Ｌ４に示すように、高段圧縮機９の回転数を増大するものの、能力としてはＣＯＰ優先運転時よりも低下してしまう。しかし、線Ｌ５に示すように、第１閾値Ｐ１以下となった場合に低圧保護制御を行うと、低段圧縮機７及び高段圧縮機９の回転数が共に低下するので、能力優先運転時よりもさらに能力が低下する。
【００３４】
次に、図４及び図５を用いて、ヒートポンプ装置１の運転制御方法について説明する。
先ず、ステップＳ１にて、運転指令がＯＮとされ、リモコン設定により、利用側である温水の出口温度が設定される。
そして、ステップＳ２では、制御部１０の指令によって、設定された温水出口温度に相当する目標高圧Ｐｄとなるように高段圧縮機９の回転数が制御される。
そして、ステップＳ３では、制御部１０の指令によって、式（２）に示したように、高段圧縮機９と同じ圧力比となる目標中間圧力Ｐｍとなるように、低段圧縮機７の回転数が制御される。ステップＳ２及びＳ３により、ＣＯＰ優先運転が行われる。
【００３５】
そして、ステップＳ４にて、低圧ＬＰが第１閾値Ｐ１以上か否かを判断する。第１閾値Ｐ１以上である場合は、ステップＳ５へと進み、ヒートポンプ装置１の停止指令の有無を判断する。停止指令がある場合には、ヒートポンプ装置１の運転を停止させる。停止指令がない場合には、運転継続と判断し、ステップＳ２へと戻る。
【００３６】
ステップＳ４にて低圧ＬＰが第１閾値Ｐ１を下回った場合には、ステップＳ６へと進み、低段圧縮機７の回転数を所定量だけ減じる。このとき、高段圧縮機９は、目標高圧Ｐｄを維持するように能力優先運転を行う。
【００３７】
そして、ステップＳ７にて、低圧ＬＰが第２閾値Ｐ２未満か否かを判断する。低圧が第２閾値Ｐ２以上の場合には、ステップＳ８へと進み、低圧ＬＰが第１解除値Ｒ１以上か否かを判断する。低圧ＬＰが第１解除値Ｒ１未満の場合にはステップＳ４に戻り、運転を継続する。低圧ＬＰが第１解除値Ｒ１以上の場合には、ステップＳ２に戻り、運転を継続する。
【００３８】
ステップＳ７にて低圧ＬＰが第２閾値Ｐ２未満の場合には、ステップＳ９へと進み、低段圧縮機７及び高段圧縮機９の回転数を低下させて低圧保護制御を行う。
【００３９】
そして、ステップＳ１０にて、低圧ＬＰが第３閾値Ｐ３未満か否かを判断する。低圧ＬＰが第３閾値Ｐ３以上の場合には、ステップＳ１１へと進み、低圧ＬＰが第１解除値Ｒ１以上か否かを判断する。低圧ＬＰが第１解除値Ｒ１未満の場合には、ステップＳ７へと戻り、運転を継続する。低圧ＬＰが第１解除値Ｒ１以上の場合には、ステップＳ２へ戻り、運転を継続する。第３閾値としては、例えば−２６℃以上−１８℃以下の飽和温度に相当する冷媒圧力とされる。
【００４０】
ステップＳ１０にて、低圧ＬＰが第３閾値Ｐ３未満の場合には、ステップＳ１２へと進み、低圧保護停止とし、ヒートポンプ装置１の運転を停止する。
【００４１】
そして、ステップＳ１３にて、低圧ＬＰが第２解除値Ｒ２未満か否かを判断する。低圧ＬＰが第２解除値Ｒ２以上の場合には、再起動し、ステップＳ２へと戻る。低圧ＬＰが第２解除値Ｒ２未満の場合には、ステップＳ１４へと進み、異常低圧保護として、再起動を行わずに停止状態を維持する。
【００４２】
図６には、運転状態を切り替えるタイミングを示したタイミングチャートが示されている。
同図に示されているように、低圧ＬＰが第１閾値Ｐ１を下回るとＣＯＰ優先運転から能力優先運転に切り替わり、第２閾値Ｐ２を下回ると低圧保護制御に切り替わり、第３閾値Ｐ３を下回ると低圧保護停止に切り替わる。また、低圧ＬＰが第３閾値Ｐ３よりも大きい値である第２解除値Ｒ２を超えるとヒートポンプ装置１を再起動して復帰させ、第１閾値Ｐ１よりも大きい第１解除値Ｒ１を超えるとＣＯＰ優先運転まで復帰させる。
【００４３】
以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
冷媒を低段圧縮機７で吸込圧力Ｐｓから中間圧Ｐｍまで圧縮した後に高段圧縮機９で高圧Ｐｄまで圧縮する２段圧縮を行う冷凍サイクルでは、高圧Ｐｄと低圧である吸込圧力Ｐｓとの相乗平均となるように中間圧Ｐｍを制御することがＣＯＰを向上させる観点からは好ましい。しかし、外気温度が低下して室外熱交換器１１における冷媒圧力である低圧ＬＰが低下すると、冷媒の高低圧差を確保するために高段圧縮機９及び低段圧縮機７の回転数を増加させる必要があるが、低段圧縮機７の回転数を増加させると低段圧縮機７の吸込冷媒の圧力Ｐｓが低下して低圧ＬＰがさらに低下してしまうおそれがある。
そこで、低圧ＬＰが第１閾値Ｐ１以下となった場合に、低段圧縮機７の回転数を減じることとして、低圧ＬＰの低下を抑制することとした。一方で、高段圧縮機９は、低段圧縮機７が減じられた回転数の減少量に応じて回転数を増加するように制御することとして、ヒートポンプ装置１としての出力を可及的に維持する能力優先制御を行うこととした。
以上により、低外気温時においても低圧ＬＰを過剰に低下させることなく、ヒートポンプ装置としての出力を可及的に維持することができる。
【００４４】
特に、本実施形態では、Ｒ１３４ａやＲ１２３４ｙｆとされた低圧冷媒が用いることとしているので、Ｒ４１０Ａといった冷媒に比べて低圧ＬＰが負圧になるおそれがあるので、本発明の能力優先運転は有効である。また、本発明のような能力優先運転を用いることとすれば、Ｒ４１０Ａを冷媒として用いたシステムに対して、低圧冷媒で置き換えて用いることができる点で有利である。
【００４５】
なお、本実施形態では、利用側熱交換器３２は、温水を加熱するために用いることとしたが、利用側の熱媒体を加熱するものであれば良く、例えば、空気を加熱して温風を出力する空気熱交換器として用いても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１  ヒートポンプ装置
３  熱源機
５  利用側熱交換器ユニット
７  低段圧縮機
９  高段圧縮機
１０  制御部
１１  室外熱交換器
１２  室外熱交換器温度センサ
１３  過冷却熱交換器
１４  低圧圧力センサ
１５  中間圧圧力センサ
１７  低段オイルセパレータ
１９  低段返送流路
２１  高圧圧力センサ
２２  高段吐出温度センサ
２３  高段オイルセパレータ
２４  高段返送流路
２６  第１冷媒配管
２８  第１操作弁
３０  第１接続配管
３２  利用側熱交換器
３４  温水循環配管
３６  利用側膨張弁
３８  第２接続配管
４０  第２操作弁
４２  レシーバ
４４  過冷却用膨張弁
４６  ガスインジェクション管
５０  膨張弁
５２  アキュムレータ
ＬＰ  低圧
Ｐｓ  吸込圧力（低圧）
Ｐｍ  中間圧
Ｐｄ  高圧
Ｐ１  第１閾値
Ｐ２  第２閾値
Ｐ３  第３閾値
Ｔｄ  吐出温度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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