(57)【要約】【課題】第１熱媒体と第２熱媒体の加熱能力を高めることの可能なヒートポンプ装置を提供する。【解決手段】第１圧縮機３１と第２圧縮機３２により臨界状態に加圧された冷媒は、第１放熱器３３、第２放熱器３４、第３放熱器３５の順に流れる。第１冷媒通路３８は、第１圧縮機３１、第２圧縮機３２、第１放熱器３３、第２放熱器３４、第３放熱器３５、第１減圧器３６および蒸発器３７を接続している。第２冷媒通路３９は、第２放熱器３４と第３放熱器３５との間に設けられた冷媒分岐部４２と、第１圧縮機３１と第２圧縮機３２との間に設けられた冷媒合流部４３とを接続している。内部熱交換器４１は、第１冷媒通路３８のうち冷媒分岐部４２と第３放熱器３５との間を流れる冷媒と、第２冷媒通路３９のうち第２減圧器４０と冷媒合流部４３との間を流れる冷媒とを熱交換させる。【選択図】図１
2018124036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１熱媒体と第２熱媒体を加熱するヒートポンプ装置において、
冷媒を圧縮する第１圧縮機（３１）と、
前記第１圧縮機から吐出した冷媒を圧縮し、冷媒の圧力を臨界圧力以上に高める第２圧縮機（３２）と、
前記第２圧縮機から吐出した冷媒が順に流れる第１放熱器（３３）、第２放熱器（３４）および第３放熱器（３５）と、
前記第３放熱器の下流側を流れる冷媒を減圧する第１減圧器（３６）と、
前記第１減圧器により減圧された冷媒と外気とを熱交換させ、外気から吸熱した冷媒を前記第１圧縮機の吸入口に向けて流出する蒸発器（３７）と、
前記第１圧縮機、前記第２圧縮機、前記第１放熱器、前記第２放熱器、前記第３放熱器、前記第１減圧器および前記蒸発器を接続する第１冷媒通路（３８）と、
第１熱媒体が前記第３放熱器から前記第１放熱器の順に流れるように構成され、前記第３放熱器および前記第１放熱器を流れる冷媒と第１熱媒体の熱交換により第１熱媒体が加熱される第１被加熱側回路（１０）と、
第２熱媒体が前記第２放熱器に流れるように構成され、前記第２放熱器を流れる冷媒と第２熱媒体の熱交換により第２熱媒体が加熱される第２被加熱側回路（２０）と、
前記第１冷媒通路のうち前記第２放熱器と前記第３放熱器との間に設けられた冷媒分岐部（４２）と、
前記第１冷媒通路のうち前記第１圧縮機と前記第２圧縮機との間に設けられた冷媒合流部（４３）と、
前記冷媒分岐部と前記冷媒合流部とを接続する第２冷媒通路と（３９）、
前記第２冷媒通路を流れる冷媒を減圧する第２減圧器（４０）と、
前記第１冷媒通路のうち前記冷媒分岐部と前記第３放熱器との間を流れる冷媒と、前記第２冷媒通路のうち前記第２減圧器と前記冷媒合流部との間を流れる冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（４１）と、を備えるヒートポンプ装置。
【請求項２】
第１熱媒体と第２熱媒体を加熱するヒートポンプ装置において、
冷媒を圧縮する第１圧縮機（３１）と、
前記第１圧縮機から吐出した冷媒を圧縮し、冷媒の圧力を臨界圧力以上に高める第２圧縮機（３２）と、
前記第２圧縮機から吐出した冷媒が順に流れる第１放熱器（３３）、第２放熱器（３４）および第３放熱器（３５）と、
前記第３放熱器の下流側を流れる冷媒を減圧する第１減圧器（３６）と、
前記第１減圧器により減圧された冷媒と外気とを熱交換させ、外気から吸熱した冷媒を前記第１圧縮機の吸入口に向けて流出する蒸発器（３７）と、
前記第１圧縮機、前記第２圧縮機、前記第１放熱器、前記第２放熱器、前記第３放熱器、前記第１減圧器および前記蒸発器を接続する第１冷媒通路（３８）と、
前記第１冷媒通路のうち前記第２放熱器と前記第３放熱器との間に設けられた冷媒分岐部（４２）と、
前記第１冷媒通路のうち前記第１圧縮機と前記第２圧縮機との間に設けられた冷媒合流部（４３）と、
前記冷媒分岐部と前記冷媒合流部とを接続する第２冷媒通路（３９）と、
前記第２冷媒通路を流れる冷媒を減圧する第２減圧器（４０）と、
前記第１冷媒通路のうち前記第３放熱器と前記第１減圧器との間を流れる冷媒と、前記第２冷媒通路のうち前記第２減圧器と前記冷媒合流部との間を流れる冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（４１）と、
第１熱媒体を貯めるタンク（１１）と、
前記タンクから流出した第１熱媒体が前記第３放熱器から前記第１放熱器の順に流れるように構成され、前記第３放熱器および前記第１放熱器を流れる冷媒と第１熱媒体の熱交換により第１熱媒体が加熱される第１被加熱側回路（１０）と、
第２熱媒体が前記第２放熱器に流れるように構成され、前記第２放熱器を流れる冷媒と第２熱媒体の熱交換により第２熱媒体が加熱される第２被加熱側回路（２０）と、
前記第１被加熱側回路のうち前記タンクから流出した第１熱媒体が前記第３放熱器を迂回して前記第１放熱器に流れるように構成されたバイパス通路（１４）と、
前記第１被加熱側回路を前記タンクから前記バイパス通路に流れる第１熱媒体の流量と、前記タンクから前記第３放熱器に流れる第１熱媒体の流量との割合を調整する流量調整部（１３）と、を備えるヒートポンプ装置。
【請求項３】
第１熱媒体を加熱するための負荷に対し、第２熱媒体を加熱するための負荷の割合が大きいとき、前記第１被加熱側回路を前記タンクから前記バイパス通路に流れる第１熱媒体の流量割合を増加し、前記タンクから前記第３放熱器に流れる第１熱媒体の流量割合を減少するよう前記流量調整部を制御し、
第１熱媒体を加熱するための負荷に対し、第２熱媒体を加熱するための負荷の割合が小さいとき、前記第１被加熱側回路を前記タンクから前記バイパス通路に流れる第１熱媒体の流量割合を減少し、前記タンクから前記第３放熱器に流れる第１熱媒体の流量割合を増加するよう前記流量調整部を制御する制御部（５０）を備える請求項２に記載のヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、超臨界状態の冷媒を用いて熱輸送を行う超臨界サイクルにより熱媒体を加熱するヒートポンプ装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載されたヒートポンプ装置は、超臨界サイクルを用いて熱媒体としての湯を中温と高温に加熱し、中温の湯を中温用蓄熱槽に蓄熱し、高温の湯を高温用蓄熱槽に蓄熱している。このヒートポンプ装置は、使用目的に必要とされる湯熱量に応じてそれぞれの蓄熱槽から湯熱を取り出して利用するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４３７９８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、特許文献１に記載されたヒートポンプ装置は、使用目的に必要とされる湯熱量に対し、中温用蓄熱槽と高温用蓄熱槽に最適なバランスで湯熱量が貯められているとは限らない。そのため、中温用蓄熱槽と高温用蓄熱槽のうちいずれか一方の湯熱量が余ると、その湯熱の生成に使用されたエネルギが無駄になるといった問題がある。ここで、ヒートポンプ装置が超臨界サイクルを用いて２系統の被加熱側回路をそれぞれ流れる熱媒体を加熱するとき、それらの熱媒体のうち、高温に加熱される熱媒体を第１熱媒体と呼び、中温に加熱される熱媒体を第２熱媒体と呼ぶこととする。ヒートポンプ装置が第１熱媒体と第２熱媒体を同時に加熱する場合、その第１熱媒体の加熱量と第２熱媒体の加熱量とを適切な比率に制御することが求められる。
【０００６】
ヒートポンプ装置が第１熱媒体と第２熱媒体を同時に加熱する場合、第１熱媒体と第２熱媒体のうち一方の熱媒体を加熱する能力を減少させれば、他方の熱媒体を加熱する能力が増加する。しかし、一般に、ヒートポンプ装置は、蓄熱槽に貯留する湯熱の低下を防ぐため、超臨界サイクルにより加熱される熱媒体としての湯の温度を一定の温度より低くすることはできない。そのため、第１熱媒体と第２熱媒体を同時に加熱するヒートポンプ装置では、第１熱媒体を加熱する能力の減少に制約があるため、第２熱媒体を加熱する能力の増加にも制限が生じるといった問題がある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、第１熱媒体と第２熱媒体の加熱能力を高めることの可能な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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、第１熱媒体と第２熱媒体を加熱するヒートポンプ装置において、
冷媒を圧縮する第１圧縮機（３１）と、
第１圧縮機から吐出した冷媒を圧縮し、冷媒の圧力を臨界圧力以上に高める第２圧縮機（３２）と、
第２圧縮機から吐出した冷媒が順に流れる第１放熱器（３３）、第２放熱器（３４）および第３放熱器（３５）と、
第３放熱器の下流側を流れる冷媒を減圧する第１減圧器（３６）と、
第１減圧器により減圧された冷媒と外気とを熱交換させ、外気から吸熱した冷媒を第１圧縮機の吸入口に向けて流出する蒸発器（３７）と、
第１圧縮機、第２圧縮機、第１放熱器、第２放熱器、第３放熱器、第１減圧器および蒸発器を接続する第１冷媒通路（３８）と、
第１熱媒体が第３放熱器から第１放熱器の順に流れるように構成され、第３放熱器および第１放熱器を流れる冷媒と第１熱媒体の熱交換により第１熱媒体が加熱される第１被加熱側回路（１０）と、
第２熱媒体が第２放熱器に流れるように構成され、第２放熱器を流れる冷媒と第２熱媒体の熱交換により第２熱媒体が加熱される第２被加熱側回路（２０）と、
第１冷媒通路のうち第２放熱器と第３放熱器との間に設けられた冷媒分岐部（４２）と、
第１冷媒通路のうち第１圧縮機と第２圧縮機との間に設けられた冷媒合流部（４３）と、
冷媒分岐部と冷媒合流部とを接続する第２冷媒通路と（３９）、
第２冷媒通路を流れる冷媒を減圧する第２減圧器（４０）と、
第１冷媒通路のうち冷媒分岐部と第３放熱器との間を流れる冷媒と、第２冷媒通路のうち第２減圧器と冷媒合流部との間を流れる冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（４１）と、を備える。
【０００９】
これによれば、ヒートポンプ装置は、第３放熱器および第１放熱器により第１熱媒体が加熱され、第２放熱器により第２熱媒体が加熱されるように構成されている。このヒートポンプ装置では、第１冷媒通路のうち第２圧縮機の吐出口から第１放熱器、第２放熱器、内部熱交換器、第３放熱器を介して第１減圧器までの間を流れる冷媒の圧力（以下、高圧側冷媒圧力という）の調整により、第１熱媒体を高温に加熱する能力と、第２熱媒体を中温に加熱する能力の比率を制御することが可能である。具体的には、高圧側冷媒圧力を低くすることで、第１熱媒体を高温に加熱する能力を相対的に減少し、第２熱媒体を中温に加熱する能力を相対的に増加することが可能である。一方、高圧側冷媒圧力を高くすることで、第１熱媒体を高温に加熱する能力を相対的に増加し、第２熱媒体を中温に加熱する能力を相対的に減少することが可能である。
【００１０】
しかし、上述したように、一般にヒートポンプ装置は、第１熱媒体を高温に加熱する能力を一定の能力より減少させることができないといった制約がある。そのため、第２熱媒体を中温に加熱する能力も一定の能力より増加させることは困難である。そこで、このヒートポンプ装置は、第２冷媒通路、第２減圧器および内部熱交換器を備えたインジェクション回路により、第１放熱器と第２放熱器に流れる冷媒流量を増加することで、第１熱媒体と第２熱媒体を加熱する能力を高めている。
【００１１】
ところで、ヒートポンプ装置にインジェクション回路を設置すると、第１圧縮機から第２圧縮機に流入する冷媒と、第２冷媒通路から第２圧縮機に流入する冷媒とが混ざり合うことで、第２圧縮機に流入する冷媒のエンタルピが低下して、液冷媒が圧縮機に流入するという問題がある。そこで、このヒートポンプ装置は、内部熱交換器により、第１冷媒通路のうち第３放熱器より上流側を流れる冷媒と、第２冷媒通路のうち第２減圧器で減圧された冷媒とを熱交換させている。第１冷媒通路のうち第３放熱器より上流側を流れる冷媒は、第３放熱器より下流側を流れる冷媒よりも温度が高いので、内部熱交換器の中で第２冷媒通路を流れる冷媒はより大きい吸熱を得ることが可能である。そのため、第２圧縮機に流入する冷媒のエンタルピの低下を抑制し、第１熱媒体と第２熱媒体を加熱する能力を増加させることが可能である。したがって、このヒートポンプ装置は、第１熱媒体を高温に加熱する能力と第２熱媒体を中温に加熱する能力とを適切に制御し、第１熱媒体と第２熱媒体を良好なバランスで加熱することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、第１熱媒体と第２熱媒体を加熱するヒートポンプ装置において、
冷媒を圧縮する第１圧縮機（３１）と、
第１圧縮機から吐出した冷媒を圧縮し、冷媒の圧力を臨界圧力以上に高める第２圧縮機（３２）と、
第２圧縮機から吐出した冷媒が順に流れる第１放熱器（３３）、第２放熱器（３４）および第３放熱器（３５）と、
第３放熱器の下流側を流れる冷媒を減圧する第１減圧器（３６）と、
第１減圧器により減圧された冷媒と外気とを熱交換させ、外気から吸熱した冷媒を第１圧縮機の吸入口に向けて流出する蒸発器（３７）と、
第１圧縮機、第２圧縮機、第１放熱器、第２放熱器、第３放熱器、第１減圧器および蒸発器を接続する第１冷媒通路（３８）と、
第１冷媒通路のうち第２放熱器と第３放熱器との間に設けられた冷媒分岐部（４２）と、
第１冷媒通路のうち第１圧縮機と第２圧縮機との間に設けられた冷媒合流部（４３）と、
冷媒分岐部と冷媒合流部とを接続する第２冷媒通路（３９）と、
第２冷媒通路を流れる冷媒を減圧する第２減圧器（４０）と、
第１冷媒通路のうち第３放熱器と第１減圧器との間を流れる冷媒と、第２冷媒通路のうち第２減圧器と冷媒合流部との間を流れる冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（４１）と、
第１熱媒体を貯めるタンク（１１）と、
タンクから流出した第１熱媒体が第３放熱器から第１放熱器の順に流れるように構成され、第３放熱器および第１放熱器を流れる冷媒と第１熱媒体の熱交換により第１熱媒体が加熱される第１被加熱側回路（１０）と、
第２熱媒体が第２放熱器に流れるように構成され、第２放熱器を流れる冷媒と第２熱媒体の熱交換により第２熱媒体が加熱される第２被加熱側回路（２０）と、
第１被加熱側回路のうちタンクから流出した第１熱媒体が第３放熱器を迂回して第１放熱器に流れるように構成されたバイパス通路（１４）と、
第１被加熱側回路をタンクからバイパス通路に流れる第１熱媒体の流量と、タンクから第３放熱器に流れる第１熱媒体の流量との割合を調整する流量調整部（１３）と、を備える。
【００１３】
これによれば、請求項２に係る発明のヒートポンプ装置も、請求項１に係る発明と同様、第２冷媒通路、第２減圧器および内部熱交換器を備えたインジェクション回路により、第１熱媒体と第２熱媒体を加熱する能力を増加させている。しかし、上述したように、ヒートポンプ装置にインジェクション回路を設置すると、第１圧縮機から第２圧縮機に流れる冷媒と、第２冷媒通路から第２圧縮機に流れる冷媒とが混ざり合うことで、第２圧縮機に吸入される冷媒のエンタルピが低下するという問題がある。そこで、請求項２に係る発明のヒートポンプ装置は、第１被加熱側回路にバイパス通路を設け、流量調整部により、タンクからバイパス通路に流れる第１熱媒体の流量と、タンクから第３放熱器に流れる第１熱媒体の流量とを調整可能な構成としている。これにより、必要に応じて、タンクからバイパス通路に流れる第１熱媒体の流量割合を増加し、タンクから第３放熱器に流れる第１熱媒体の流量割合を減少することで、内部熱交換器の中で第１冷媒通路を流れる冷媒のエンタルピを高くすることが可能となる。その際、内部熱交換器の中で第２冷媒通路を流れる冷媒はより大きい吸熱を得ることが可能となり、第２圧縮機に吸入される冷媒のエンタルピの低下が抑制される。したがって、このヒートポンプ装置は、第１熱媒体を高温に加熱する能力と第２熱媒体を中温に加熱する能力とを適切に制御し、第１熱媒体と第２熱媒体を良好なバランスで加熱することができる。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係るヒートポンプ装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るヒートポンプ装置の冷媒の挙動をモリエル線図上に表した図である。
【図３】比較例のヒートポンプ装置の構成を示す図である。
【図４】第２実施形態に係るヒートポンプ装置の構成を示す図である。
【図５】第２実施形態に係るヒートポンプ装置の冷媒の挙動をモリエル線図上に表した図である。
【図６】第２実施形態に係るヒートポンプ装置の冷媒の挙動をモリエル線図上に表した図である。
【図７】第３実施形態に係るヒートポンプ装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１７】
（第１実施形態）
第１実施形態のヒートポンプ装置の構成を図１に示す。本実施形態のヒートポンプ装置１は、第１被加熱側回路１０、第２被加熱側回路２０、超臨界サイクル３０および制御部５０などにより構成されている。ヒートポンプ装置１は、超臨界状態とした冷媒を用いて熱輸送を行う超臨界サイクル３０により、第１被加熱側回路１０を循環する第１熱媒体と、第２被加熱側回路２０を循環する第２熱媒体を同時に加熱するものである。第１熱媒体および第２熱媒体として、例えば湯または不凍液などが用いられる。
【００１８】
第１被加熱側回路１０が備えるタンク１１には、第１熱媒体が貯められている。タンク１１内では、第１熱媒体の温度と密度との関係から、温度の高い第１熱媒体ほど上層部に貯められ、温度の低い第１熱媒体ほど下層部に貯められる。第１被加熱側回路１０には第１熱媒体を循環させるための第１循環ポンプ１２が設けられている。第１循環ポンプ１２の駆動により、タンク１１の底部から取り出された第１熱媒体は、第１被加熱側回路１０を循環する。その第１熱媒体は、超臨界サイクル３０が備える第３放熱器３５と第１放熱器３３により加熱され、タンク１１の上部からタンク１１内に戻される。タンク１１内に貯められた第１熱媒体は、例えば給湯などに用いられる。
【００１９】
一方、第２被加熱側回路２０にも、第２熱媒体を循環させるための第２循環ポンプ２１が設けられている。第２被加熱側回路２０を循環する第２熱媒体は、超臨界サイクル３０が備える第２放熱器３４により加熱される。その加熱された第２熱媒体は、例えば家屋の暖房設備２２などに用いられる。暖房設備２２の一例として、第２熱媒体が流れる流路を家屋の床に設けた床暖房を採用することが可能である。また、暖房設備２２の他の例として、第２熱媒体が流れる熱交換器により暖めた空調風をダクトを介して室内に送風する設備を採用してもよい。
【００２０】
次に、ヒートポンプ装置１を構成する超臨界サイクル３０について説明する。この超臨界サイクル３０は、複数の圧縮機３１、３２、複数の放熱器３３、３４、３５、第１減圧器３６、蒸発器３７、第１冷媒通路３８、第２冷媒通路３９、第２減圧器４０、内部熱交換器４１などが配管により接続されている。超臨界サイクル３０を循環する冷媒として例えばＣＯ２が用いられる。
【００２１】
以下の説明では、複数の圧縮機３１、３２、複数の放熱器３３、３４、３５、内部熱交換器４１、第１減圧器３６および蒸発器３７を接続する通路を、第１冷媒通路３８と呼ぶこととする。
【００２２】
また、第１冷媒通路３８のうち第２放熱器３４と第３放熱器３５との間に設けられた冷媒分岐部４２と、第１冷媒通路３８のうち第１圧縮機３１と第２圧縮機３２との間に設けられた冷媒合流部４３とを接続する通路を、第２冷媒通路３９またはインジェクション回路と呼ぶこととする。
【００２３】
超臨界サイクル３０の各構成は、制御部５０により駆動制御される。なお、図１では、制御部５０と各構成との間の信号線を破線で示している。
【００２４】
複数の圧縮機３１、３２は、低段側の第１圧縮機３１と高段側の第２圧縮機３２とが直列に接続されている。第１圧縮機３１は、吸入口から吸入した冷媒を圧縮し、吐出口から吐出する。第１圧縮機３１から吐出された冷媒は、第２圧縮機３２の吸入口に吸入される。第２圧縮機３２は、第１圧縮機３１から吐出された冷媒をさらに圧縮し、冷媒の圧力を臨界圧力以上に高め、吐出口から吐出する。なお、第１圧縮機３１と第２圧縮機３２はいずれも電動式の圧縮機であり、制御部５０により回転数が制御される。
【００２５】
複数の放熱器３３、３４、３５は、第２圧縮機３２の吐出口側から第１放熱器３３、第２放熱器３４、第３放熱器３５の順に直列に接続されている。なお、第２放熱器３４と第３放熱器３５との間には、内部熱交換器４１が設けられている。したがって、第２圧縮機３２から吐出された冷媒は、第１放熱器３３、第２放熱器３４、内部熱交換器４１、第３放熱器３５の順に流れる。
【００２６】
一方、上述した第１被加熱側回路１０は、タンク１１から流出した第１熱媒体が、第３放熱器３５から第１放熱器３３の順に流れるように構成されている。そのため、第３放熱器３５と第１放熱器３３ではそれぞれ、冷媒と第１熱媒体との熱交換が行われ、冷媒から第１熱媒体に放熱される。これにより、第１熱媒体が加熱される。
【００２７】
また、上述した第２被加熱側回路２０は、第２熱媒体が第２放熱器３４に流れるように構成されている。第２放熱器３４では、冷媒と第２熱媒体との熱交換が行われ、冷媒から第２熱媒体に放熱される。これにより、第２熱媒体が加熱される。
【００２８】
したがって、３個の放熱器のうち、第１放熱器３３を流れる冷媒のエンタルピが最も高い。第１放熱器３３を流れる冷媒のエンタルピより、第２放熱器３４を流れる冷媒のエンタルピは低いものとなる。第２放熱器３４を流れる冷媒のエンタルピより、第３放熱器３５を流れる冷媒のエンタルピは低いものとなる。
【００２９】
第３放熱器３５の下流側に第１減圧器３６が設けられている。第１減圧器３６は、第３放熱器３５の下流側を流れる冷媒を減圧するための膨張弁である。第１減圧器３６は、制御部５０から伝送される信号により、第１減圧器３６内の流路の開度が調整可能に構成されている。第１減圧器３６の流路の開度と後述する第２減圧器４０の流路の開度とを調整することで、高圧側冷媒圧力を変えることが可能である。また、第１減圧器３６の流路の開度を調整することで、第１冷媒通路３８のうち第１減圧器３６から蒸発器３７を介して第１圧縮機３１の吸入口までの間を流れる冷媒の圧力を変えることが可能である。
【００３０】
第１冷媒通路３８のうち、第１減圧器３６の下流側に蒸発器３７が設けられている。第１減圧器３６により減圧された冷媒の圧力は臨界圧力よりも低いものとなる。そのため、第１冷媒通路３８のうち第１減圧器３６の下流側を流れる冷媒は、気液二相状態となって蒸発器３７に流入する。蒸発器３７では、その気液二相状態となった冷媒と外気とが熱交換する。これにより、冷媒は外気から吸熱し、エンタルピが高くなる。蒸発器３７から流出した冷媒は、蒸発器３７の下流側に設けられた第１圧縮機３１の吸入口に吸入される。
【００３１】
上述したように、冷媒分岐部４２は、第１冷媒通路３８のうち第２放熱器３４と第３放熱器３５との間に設けられている。詳細には、冷媒分岐部４２は、第１冷媒通路３８のうち第２放熱器３４と内部熱交換器４１との間に設けられている。冷媒合流部４３は、第１冷媒通路３８のうち第１圧縮機３１と第２圧縮機３２との間に設けられている。第２冷媒通路３９は、冷媒分岐部４２と冷媒合流部４３とを接続するインジェクション回路である。
【００３２】
第２冷媒通路３９には、第２冷媒通路３９を流れる冷媒を減圧する第２減圧器４０が設けられている。第２減圧器４０は、第２放熱器３４から流出した後に冷媒分岐部４２を介して第２冷媒通路３９に分流された冷媒を減圧するための膨張弁である。第２減圧器４０も、制御部５０から伝送される信号により、第２減圧器４０内の流路の開度が調整可能に構成されている。第２減圧器４０の流路の開度を調整することで、第２冷媒通路３９のうち第２減圧器４０と冷媒合流部４３との間を流れる冷媒の圧力を変えることが可能である。
【００３３】
第２冷媒通路３９のうち、第２減圧器４０の下流側に内部熱交換器４１が設けられている。第２減圧器４０により減圧された冷媒の圧力は臨界圧力よりも低くなる。そのため、第２冷媒通路３９のうち第２減圧器４０の下流側を流れる冷媒は、気液二相状態となって内部熱交換器４１に流入する。内部熱交換器４１では、第１冷媒通路３８のうち冷媒分岐部４２と第３放熱器３５との間を流れる冷媒と、第２冷媒通路３９のうち第２減圧器４０と冷媒合流部４３との間を流れる冷媒とが熱交換する。これにより、内部熱交換器４１の中で第２冷媒通路３９を流れる気液二相状態の冷媒は、内部熱交換器４１の中で第１冷媒通路３８を流れる冷媒から吸熱し、エンタルピが高くなる。第２冷媒通路３９のうち内部熱交換器４１から流出した冷媒は、冷媒合流部４３を通過して第１圧縮機３１から吐出された冷媒と混ざり、第２圧縮機３２に吸入される。これにより、第２圧縮機３２に圧縮されてその第２圧縮機３２から第１放熱器３３および第２放熱器３４を流れる冷媒流量が増加する。
【００３４】
制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリを含むマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。制御部５０には、ヒートポンプ装置１に設けられた各種センサからの信号や、図示していない作動・停止スイッチから作動要求信号、または、停止要求信号が入力される。制御部５０は、メモリに記憶された制御プログラムに基づいて各種の演算及び処理を行い、出力側に接続された第１圧縮機３１、第２圧縮機３２、第１減圧器３６、第２減圧器４０、第１循環ポンプ１２および第２循環ポンプ２１などの作動を制御する。
【００３５】
続いて、上述した超臨界サイクル３０を流れる冷媒の挙動について説明する。図２は、その冷媒の挙動の一例をモリエル線図上に表したものである。
【００３６】
図２に示した点Ａ１〜点Ａ１１は、超臨界サイクル３０の各位置での冷媒の状態の一例を示したものである。なお、点Ａ１〜点Ａ１１の位置は、第１圧縮機３１及び第２圧縮機３２の回転数、第１減圧器３６及び第２減圧器４０の流路の開度、第１熱媒体及び第２熱媒体の流量や温度、および外気温など、種々の条件により変わるものである。
【００３７】
図２に示した点Ａ１は、第１圧縮機３１の吸入側の冷媒の状態を示す。点Ａ２は、第１圧縮機３１の吐出側の冷媒の状態を示す。点Ａ３は、第２冷媒通路３９のうち内部熱交換器４１から流出した冷媒と第１圧縮機３１の吐出側の冷媒とが混ざり合った状態、すなわち第２圧縮機３２の吸入側の冷媒の状態を示す。点Ａ４は、第２圧縮機３２の吐出側の冷媒の状態、すなわち第１放熱器３３の入口の冷媒の状態を示す。点Ａ５は、第２放熱器３４の入口の冷媒の状態を示す。点Ａ６は、第１冷媒通路３８のうち内部熱交換器４１の入口の冷媒の状態を示すと共に、第２減圧器４０の入口の冷媒の状態を示す。点Ａ７は、第３放熱器３５の入口の冷媒の状態を示す。点Ａ８は、第１減圧器３６の入口の冷媒の状態を示す。点Ａ９は、蒸発器３７の入口の冷媒の状態を示す。点Ａ１０は、第２冷媒通路３９のうち内部熱交換器４１の入口の冷媒の状態を示す。点Ａ１１は、第２冷媒通路３９のうち内部熱交換器４１の出口の冷媒の状態を示す。
【００３８】
上述したように、本実施形態では、第１冷媒通路３８から第２冷媒通路３９に冷媒が分流する冷媒分岐部４２を、第１冷媒通路３８のうち第２放熱器３４と第３放熱器３５との間に設けている。また、内部熱交換器４１により、第１冷媒通路３８のうち第３放熱器３５より上流側を流れる冷媒と、第２冷媒通路３９のうち第２減圧器４０で減圧された冷媒とが熱交換する構成である。第１冷媒通路３８のうち第３放熱器３５より上流側を流れる冷媒は、第３放熱器３５より下流側を流れる冷媒よりもエンタルピが高いので、内部熱交換器４１の中で第２冷媒通路３９を流れる冷媒はより大きい吸熱を得ることが可能である。そのため、第２圧縮機３２に流入する冷媒のエンタルピの低下が抑制される。したがって、この超臨界サイクル３０は、第１熱媒体と第２熱媒体を加熱する能力を向上することが可能なものとなっている。
【００３９】
上述した第１実施形態の超臨界サイクル３０の構成と比較するため、比較例のヒートポンプ装置２の構成を図３に示す。比較例のヒートポンプ装置２の超臨界サイクル３０では、内部熱交換器４１が第３放熱器３５と第１減圧器３６との間に設けられている。したがって、第２圧縮機３２から吐出された冷媒は、第１冷媒回路を第１放熱器３３、第２放熱器３４、第３放熱器３５、内部熱交換器４１の順に流れる。
【００４０】
図２では、比較例のヒートポンプ装置２の超臨界サイクル３０を流れる冷媒の挙動の一例を破線で示している。
【００４１】
図２に示した点Ｂ１〜点Ｂ１１は、超臨界サイクル３０の各位置での冷媒の状態の一例を示したものである。なお、点Ｂ１〜点Ｂ１１の位置も、第１圧縮機３１及び第２圧縮機３２の回転数、第１減圧器３６及び第２減圧器４０の流路の開度、第１熱媒体及び第２熱媒体の流量や温度、および外気温など、種々の条件により変わるものである。
【００４２】
図２に示した点Ｂ１〜Ｂ５および点Ｂ８〜Ｂ１１は、第１実施形態で説明した点Ａ１〜Ａ５および点Ａ８〜Ａ１１に対応するものである。点Ｂ６は、第１冷媒通路３８のうち第３放熱器３５の入口の冷媒の状態を示すと共に、第２減圧器４０の入口の冷媒の状態を示す。点Ｂ７は、内部熱交換器４１の入口の冷媒の状態を示す。
【００４３】
比較例では、内部熱交換器４１により、第１冷媒通路３８のうち第３放熱器３５より下流側を流れる冷媒と、第２冷媒通路３９のうち第２減圧器４０で減圧された冷媒とが熱交換する構成である。第１冷媒通路３８のうち第３放熱器３５より下流側を流れる冷媒は、第３放熱器３５より上流側を流れる冷媒よりもエンタルピが低い。そのため、図２の点Ｂ１１に示すように、比較例の内部熱交換器４１の中で第２冷媒通路３９を流れる冷媒は十分な吸熱を得ることができない。したがって、点Ｂ３に示すように、比較例の第２圧縮機３２に吸入される冷媒のエンタルピは、第１実施形態のＡ３で示した状態の冷媒のエンタルピより小さいものとなる。
【００４４】
また、点Ｂ３に示した冷媒の状態は、エンタルピが飽和蒸気線ＳＶより低い状態にあり、液相の状態を含むものである。液相の冷媒が圧縮機に吸入されると、圧縮機が故障するおそれがある。そのため、比較例では、第２冷媒通路３９のうち内部熱交換器４１から流出する冷媒の流量を低減しなければならない。したがって、比較例の構成では、第２圧縮機３２から第１放熱器３３および第２放熱器３４を流れる冷媒流量を増加させることが困難である。
【００４５】
また、比較例では、第１圧縮機３１による冷媒の圧縮比に対し、第２圧縮機３２による冷媒の圧縮比が大きいものとなるので、第２圧縮機３２による圧縮効率が悪化する。さらに、点Ｂ４に示した比較例の第２圧縮機３２から吐出される冷媒のエンタルピは、Ａ４で示した第１実施形態の第２圧縮機３２から吐出される冷媒のエンタルピよりも小さい。したがって、比較例の超臨界サイクル３０における第１熱媒体および第２熱媒体を加熱する能力は、第１実施形態の超臨界サイクル３０における第１熱媒体および第２熱媒体を加熱する能力に比べて小さいものとなっている。
【００４６】
次に、第１実施形態のヒートポンプ装置１において、超臨界サイクル３０にインジェクション回路を設けた意義について説明する。
【００４７】
ヒートポンプ装置１は、第１冷媒通路３８のうち第２圧縮機３２の吐出口から第１放熱器３３、第２放熱器３４、内部熱交換器４１、第３放熱器３５を介して第１減圧器３６までの間を流れる冷媒の圧力（以下、高圧側冷媒圧力という）の調整により、第１熱媒体を高温に加熱する能力と、第２熱媒体を中温に加熱する能力を制御することが可能である。具体的には、高圧側冷媒圧力を低くすると、第２圧縮機３２から吐出されて第１放熱器３３に流入する冷媒の温度が低くなる。そのため、高圧側冷媒圧力を低くすることで、第１熱媒体を高温に加熱する能力を相対的に減少し、第２熱媒体を中温に加熱する能力を相対的に増加することが可能である。
【００４８】
一方、高圧側冷媒圧力を高くすると、第２圧縮機３２から吐出されて第１放熱器３３に流入する冷媒の温度が高くなる。そのため、高圧側冷媒圧力を高くすることで、第１熱媒体を高温に加熱する能力を相対的に増加し、第２熱媒体を中温に加熱する能力を相対的に減少することが可能である。
【００４９】
ここで、第１熱媒体の加熱に必要な熱量に対する、第２熱媒体の加熱に必要な熱量を、暖房比率と定義する。上述したように、高圧側冷媒圧力を高くすることで、暖房比率は小さくなる。これに対し、高圧側冷媒圧力を低くすることで、暖房比率は大きくなる。
【００５０】
ところで、ヒートポンプ装置１は、第１熱媒体を高温に加熱する能力を一定の能力より減少させることができないといった制約がある。例えば、第１放熱器３３で加熱された第１熱媒体の温度が、タンク１１の上層部に貯留されている第１媒体の温度より低い場合、タンク１１の上層部に貯留されている第１熱媒体の温度が低下してしまう。また、タンク１１に貯留される第１媒体の温度は、雑菌の繁殖を防ぐため、一定の温度より高い温度で保たれる必要がある。
【００５１】
上述したように、高圧側冷媒圧力を低くすることで暖房比率を大きくすれば、第２熱媒体を中温に加熱する能力が相対的に増加する一方で、第１熱媒体を高温に加熱する能力が相対的に減少する。そのため、高圧側冷媒圧力は、第１熱媒体を高温に加熱するための制約の範囲内でしか低くすることができず、暖房比率を大きくして第２熱媒体の加熱能力を増加することには限界が生じることになる。実際に、ヒートポンプ装置１の第１熱媒体を給湯に使用し、第２熱媒体を暖房に使用する場合、大きな暖房能力が必要な状況下が多々あるので、暖房比率を一定以上にできないことは実用上難しいといえる。
【００５２】
そこで、本実施形態では、ヒートポンプ装置１にインジェクション回路を設けている。これにより、要求される暖房比率が高い場合、すなわち暖房能力が欲しい場合にインジェクションを行い、第１熱媒体と第２熱媒体を加熱するための冷媒循環量を増加させることで、高能力に対応することができる。
【００５３】
さらに、本実施形態では、内部熱交換器４１の中で、第１冷媒通路３８のうち第３放熱器３５より上流側を流れる冷媒と、第２冷媒通路３９のうち第２減圧器４０で減圧された冷媒とが熱交換する構成となっている。第１冷媒通路３８のうち第３放熱器３５より上流側を流れる冷媒は、第３放熱器３５より下流側を流れる冷媒よりもエンタルピが高いので、内部熱交換器４１の中で第２冷媒通路３９を流れる冷媒はより大きい吸熱を得ることが可能である。そのため、第２圧縮機３２に流入する冷媒のエンタルピの低下を抑制し、第１熱媒体と第２熱媒体を加熱する能力を増加させることが可能である。したがって、このヒートポンプ装置１は、第１熱媒体を高温に加熱する能力と第２熱媒体を中温に加熱する能力とを適切に制御し、第１熱媒体と第２熱媒体を良好なバランスで加熱することができる。
【００５４】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して内部熱交換器４１の配置と第１被加熱側回路１０の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５５】
図４に示すように、第２実施形態のヒートポンプ装置１を構成する超臨界サイクル３０は、第３放熱器３５と第１減圧器３６との間に内部熱交換器４１が設けられている。内部熱交換器４１では、第１冷媒通路３８のうち第３放熱器３５と第１減圧器３６との間を流れる冷媒と、第２冷媒通路３９のうち第２減圧器４０と冷媒合流部４３との間を流れる冷媒とが熱交換する。
【００５６】
一方、第１被加熱側回路１０には、流量調整部１３とバイパス通路１４とが設けられている。流量調整部１３は、タンク１１と第３放熱器３５との間を接続する配管の途中に設けられた三方切替弁である。なお、タンク１１と第３放熱器３５との間を接続する配管には、第１循環ポンプ１２も設けられている。流量調整部１３は、その第１循環ポンプ１２の下流側に設けられている。
【００５７】
バイパス通路１４は、一端が流量調整部１３としての三方切替弁に接続され、他端が第３放熱器３５と第１放熱器３３とを接続する配管１５に接続されている。バイパス通路１４は、タンク１１から流出した第１熱媒体が第３放熱器３５を迂回して第１放熱器３３に流れるように構成されている。上述した流量調整部１３は、第１被加熱側回路１０をタンク１１からバイパス通路１４に流れる第１熱媒体の流量と、タンク１１から第３放熱器３５に流れる第１熱媒体の流量との割合を調整することが可能である。流量調整部１３は、制御部５０によりその動作が制御される。
【００５８】
次に、第２実施形態の超臨界サイクル３０を流れる冷媒の挙動について説明する。図５の実線は、流量調整部１３により、第１被加熱側回路１０をタンク１１からバイパス通路１４に第１熱媒体が流れ、第３放熱器３５に第１熱媒体が流れていない状態の冷媒の挙動の一例を示している。なお、第３放熱器３５に第１熱媒体が流れていない状態では、第３放熱器３５は、冷媒のエンタルピが殆ど奪われることの無い冷媒通路として機能する。
【００５９】
また、図５の破線は、流量調整部１３により、第１被加熱側回路１０をタンク１１からバイパス通路１４に第１熱媒体が流れることなく、第３放熱器３５に第１熱媒体が流れている状態の冷媒の挙動の一例を示している。なお、図６の実線は、図５の破線で示したものと同一である。
【００６０】
図５に示した点Ｃ１〜点Ｃ１０は、超臨界サイクル３０の各位置での冷媒の状態の一例を示したものである。なお、点Ｃ１〜点Ｃ１１の位置は、第１圧縮機３１及び第２圧縮機３２の回転数、第１減圧器３６及び第２減圧器４０の流路の開度、第１熱媒体及び第２熱媒体の流量や温度、および外気温など、種々の条件により変わるものである。
【００６１】
図５に示した点Ｃ１は、第１圧縮機３１の吸入側の冷媒の状態を示す。点Ｃ２は、第１圧縮機３１の吐出側の冷媒の状態を示す。点Ｃ３は、第２冷媒通路３９のうち内部熱交換器４１から流出した冷媒と第１圧縮機３１の吐出側の冷媒とが混ざり合った状態、すなわち第２圧縮機３２の吸入側の冷媒の状態を示す。点Ｃ４は、第２圧縮機３２の吐出側の冷媒の状態、すなわち第１放熱器３３の入口の冷媒の状態を示す。点Ｃ５は、第２放熱器３４の入口の冷媒の状態を示す。点Ｃ６は、第１冷媒通路３８のうち内部熱交換器４１の入口の冷媒の状態を示すと共に、第２減圧器４０の入口の冷媒の状態を示す。点Ｃ７は、第１減圧器３６の入口の冷媒の状態を示す。点Ｃ８は、蒸発器３７の入口の冷媒の状態を示す。点Ｃ９は、第２冷媒通路３９のうち内部熱交換器４１の入口の冷媒の状態を示す。点Ｃ１０は、第２冷媒通路３９のうち内部熱交換器４１の出口の冷媒の状態を示す。
【００６２】
図５の実線に示したように、制御部５０は、暖房比率が大きい場合、流量調整部１３を制御し、第１被加熱側回路１０をタンク１１からバイパス通路１４に流れる第１熱媒体の流量割合を増加し、タンク１１から第３放熱器３５に流れる第１熱媒体の流量割合を減少することが好ましい。これにより、内部熱交換器４１の中で第１冷媒通路３８を流れる冷媒のエンタルピが大きくなる。そのため、内部熱交換器４１の中で第２冷媒通路３９を流れる冷媒がより大きい吸熱を得ることが可能となる。したがって、第２圧縮機３２に流入する冷媒のエンタルピの低下が抑制されるので、第１熱媒体と第２熱媒体を加熱する能力を増加させることができる。
【００６３】
一方、図５および図６に示した点Ｄ１〜Ｄ５は、図５の実線上の点Ｃ１〜Ｃ５に対応するものである。点Ｄ６は、第１冷媒通路３８のうち第３放熱器３５の入口の冷媒の状態を示すと共に、第２減圧器４０の入口の冷媒の状態を示す。点Ｄ７は、第１冷媒通路３８のうち内部熱交換器４１の入口の冷媒の状態を示す。点Ｄ８は、第１減圧器３６の入口の冷媒の状態を示す。点Ｄ９は、蒸発器３７の入口の冷媒の状態を示す。点Ｄ１０は、第２冷媒通路３９のうち内部熱交換器４１の入口の冷媒の状態を示す。点Ｄ１１は、第２冷媒通路３９のうち内部熱交換器４１の出口の冷媒の状態を示す。
【００６４】
図５の破線および図６の実線のように、制御部５０は、暖房比率が小さい場合、流量調整部１３を制御し、第１被加熱側回路１０をタンク１１からバイパス通路１４に流れる第１熱媒体の流量割合を減少させ、タンク１１から第３放熱器３５に流れる第１熱媒体の流量割合を増加させることが好ましい。これにより、第１被加熱側回路１０を流れる第１熱媒体を、第３放熱器３５と第１放熱器３３の両方で加熱することが可能となる。したがって、第１熱媒体を加熱する能力を増加させることができる。
【００６５】
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第２実施形態に対して流量調整部の構成を変更したものであり、その他については第２実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００６６】
図７に示すように、第３実施形態では、第１被加熱側回路１０に設けられる流量調整部が、第１の流量調整弁１６と第２の流量調整弁１７により構成されている。第１の流量調整弁１６は、バイパス通路１４に設けられている。第２の流量調整弁１７は、第１被加熱側回路１０のうちバイパス通路１４の上流側の分岐点１８と第３放熱器３５の入口とを接続する通路に設けられている。第１の流量調整弁１６と第２の流量調整弁１７は、制御部５０によりその動作が制御される。この第３実施形態も、第２実施形態と同一の作用効果を奏することができる。
【００６７】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【００６８】
例えば、上述した実施形態では、ヒートポンプ装置１は、第１放熱器３３、第２放熱器３４および第３放熱器３５を備えるものとした。これに対し、他の実施形態では、ヒートポンプ装置１は、第１放熱器３３、第２放熱器３４および第３放熱器３５、に加えて、他の放熱器を追加してもよい。その場合、他の放熱器は、第１冷媒通路３８のうち第２圧縮機３２と第１減圧器３６との間のいずれの場所に配置してもよい。
【００６９】
また、上述した実施形態では、ヒートポンプ装置１は、冷媒にＣＯ２を使用した。これに対し、他の実施形態では、ＣＯ２に限らず、種々の冷媒を使用してもよい。
【００７０】
また、上述した実施形態では、ヒートポンプ装置１は、熱媒体として湯または不凍液を使用した。これに対し、他の実施形態では、湯または不凍液に限らず、種々の熱媒体を使用してもよい。
【００７１】
（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、ヒートポンプ装置は、第１熱媒体と第２熱媒体を加熱するものである。ヒートポンプ装置は、第１圧縮機、第２圧縮機、第１放熱器、第２放熱器、第３放熱器、第１減圧器、蒸発器、第１冷媒通路、第１被加熱側回路、第２被加熱側回路、冷媒分岐部、冷媒合流部、第２冷媒通路、第２減圧器および内部熱交換器を備える。第１圧縮機は、冷媒を圧縮する。第２圧縮機は、第１圧縮機から吐出した冷媒を圧縮し、冷媒の圧力を臨界圧力以上に高める。第１放熱器、第２放熱器および第３放熱器は、この順に、第２圧縮機から吐出した冷媒が流れる。第１減圧器は、第３放熱器の下流側を流れる冷媒を減圧する。蒸発器は、第１減圧器により減圧された冷媒と外気とを熱交換させ、外気から吸熱した冷媒を第１圧縮機の吸入口に向けて流出する。第１冷媒通路は、第１圧縮機、第２圧縮機、第１放熱器、第２放熱器、内部熱交換器、第３放熱器、第１減圧器および蒸発器を接続する。第１被加熱側回路は、第１熱媒体が第３放熱器から第１放熱器の順に流れるように構成されている。第１被加熱側回路では、第３放熱器および第１放熱器を流れる冷媒と第１熱媒体の熱交換により第１熱媒体が加熱される。第２被加熱側回路は、第２熱媒体が第２放熱器に流れるように構成されている。第２被加熱側回路では、第２放熱器を流れる冷媒と第２熱媒体の熱交換により第２熱媒体が加熱される。冷媒分岐部は、第１冷媒通路のうち第２放熱器と第３放熱器との間に設けられている。冷媒合流部は、第１冷媒通路のうち第１圧縮機と第２圧縮機との間に設けられている。第２冷媒通路は、冷媒分岐部と冷媒合流部とを接続する。第２減圧器は、第２冷媒通路を流れる冷媒を減圧する。内部熱交換器は、第１冷媒通路のうち冷媒分岐部と第３放熱器との間を流れる冷媒と、第２冷媒通路のうち第２減圧器と冷媒合流部との間を流れる冷媒とを熱交換させる。
【００７２】
第２の観点によれば、第１熱媒体と第２熱媒体を加熱するヒートポンプ装置は、第１圧縮機、第２圧縮機、第１放熱器、第２放熱器、第３放熱器、第１減圧器、蒸発器、第１冷媒通路、冷媒分岐部、冷媒合流部、第２冷媒通路、第２減圧器、内部熱交換器、タンク、第１被加熱側回路、第２被加熱側回路、バイパス通路および流量調整部を備える。第１圧縮機は、冷媒を圧縮する。第２圧縮機は、第１圧縮機から吐出した冷媒を圧縮し、冷媒の圧力を臨界圧力以上に高める。第１放熱器、第２放熱器および第３放熱器は、この順に、第２圧縮機から吐出した冷媒が流れる。第１減圧器は、第３放熱器の下流側を流れる冷媒を減圧する。蒸発器は、第１減圧器により減圧された冷媒と外気とを熱交換させ、外気から吸熱した冷媒を第１圧縮機の吸入口に向けて流出する。第１冷媒通路は、第１圧縮機、第２圧縮機、第１放熱器、第２放熱器、内部熱交換器、第３放熱器、第１減圧器および蒸発器を接続する。冷媒分岐部は、第１冷媒通路のうち第２放熱器と第３放熱器との間に設けられている。冷媒合流部は、第１冷媒通路のうち第１圧縮機と第２圧縮機との間に設けられている。第２冷媒通路は、冷媒分岐部と冷媒合流部とを接続する。第２減圧器は、第２冷媒通路を流れる冷媒を減圧する。内部熱交換器は、第１冷媒通路のうち第３放熱器と第１減圧器との間を流れる冷媒と、第２冷媒通路のうち第２減圧器と冷媒合流部との間を流れる冷媒とを熱交換させる。タンクは、第１熱媒体を貯める。第１被加熱側回路は、タンクから流出した第１熱媒体が第３放熱器から第１放熱器の順に流れるように構成されている。第１被加熱側回路では、第３放熱器および第１放熱器を流れる冷媒と第１熱媒体の熱交換により第１熱媒体が加熱される。第２被加熱側回路は、第２熱媒体が第２放熱器に流れるように構成されている。第２被加熱側回路では、第２放熱器を流れる冷媒と第２熱媒体の熱交換により第２熱媒体が加熱される。バイパス通路は、第１被加熱側回路のうちタンクから流出した第１熱媒体が第３放熱器を迂回して第１放熱器に流れるように構成されている。流量調整部は、第１被加熱側回路をタンクからバイパス通路に流れる第１熱媒体の流量と、タンクから第３放熱器に流れる第１熱媒体の流量との割合を調整する。
【００７３】
第３の観点によれば、ヒートポンプ装置は、制御部を備える。制御部は、第１熱媒体を加熱するための負荷に対し、第２熱媒体を加熱するための負荷の割合が大きいとき、第１被加熱側回路をタンクからバイパス通路に流れる第１熱媒体の流量割合を増加し、タンクから第３放熱器に流れる第１熱媒体の流量割合を減少するよう流量調整部を制御する。一方、制御部は、第１熱媒体を加熱するための負荷に対し、第２熱媒体を加熱するための負荷の割合が小さいとき、第１被加熱側回路をタンクからバイパス通路に流れる第１熱媒体の流量割合を減少し、タンクから第３放熱器に流れる第１熱媒体の流量割合を増加するよう流量調整部を制御する。
【００７４】
これによれば、第１熱媒体を高温に加熱するための負荷に対し、第２熱媒体を中温に加熱するための負荷の割合が大きいとき、タンクから第３放熱器に流れる第１熱媒体の流量割合を減少させることで、内部熱交換器の中で第１冷媒通路を流れる冷媒のエンタルピが大きくなる。そのため、内部熱交換器の中で第２冷媒通路を流れる冷媒がより大きい吸熱を得るので、第２圧縮機に流入する冷媒のエンタルピの低下が抑制され、第２熱媒体を加熱する能力を増加させることが可能である。
【００７５】
これに対し、第１熱媒体を高温に加熱するための負荷に対し、第２熱媒体を中温に加熱するための負荷の割合が小さいとき、タンクから第３放熱器に流れる第１熱媒体の流量割合を増加させることで、第１熱媒体を第３放熱器と第１放熱器の両方で加熱することが可能となる。したがって、第１熱媒体を加熱する能力を増加させることが可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１    ヒートポンプ装置
１０  第１被加熱側回路
２０  第２被加熱側回路
３１  第１圧縮機
３２  第２圧縮機
３３  第１放熱器
３４  第２放熱器
３５  第３放熱器
４１  内部熱交換器
【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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【図７】
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