(57)【要約】【課題】２段圧縮のための低段側圧縮機および高段側圧縮機を活かして、冷却運転および加熱運転の同時運転を可能にするヒートポンプ装置、を提供する。【解決手段】ヒートポンプ装置は、熱源側熱交換器（３７）と、第１利用側熱交換器（３３）と、低段側圧縮機（３１）と、高段側圧縮機（３２）と、高段側圧縮機（３２）の吐出側の冷凍回路（２１）から分岐する分岐回路（２４）上に設けられる第２利用側熱交換器（３８）とを備える。第１利用側熱交換器（３３）における冷却運転および第２利用側熱交換器（３８）における加熱運転の同時運転時、第１利用側熱交換器（３３）から送られる冷媒の一部が高段側圧縮機（３２）に導かれるとともに、高段側圧縮機（３２）により圧縮された冷媒が分岐回路（２４）を通じて第２利用側熱交換器（３８）に送られる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプサイクルを構成する冷凍回路上に設けられ、冷媒および熱源の間で熱交換を行なう熱源側熱交換器と、
前記冷凍回路上に設けられ、冷媒および利用流体の間で熱交換を行なう第１利用側熱交換器と、
前記冷凍回路上に設けられ、前記第１利用側熱交換器における加熱運転時に前記熱源側熱交換器から送られる冷媒を圧縮し、前記第１利用側熱交換器における冷却運転時に前記第１利用側熱交換器から送られる冷媒を圧縮する低段側圧縮機と、
前記冷凍回路上に設けられ、前記低段側圧縮機から送られる冷媒を圧縮する高段側圧縮機と、
前記高段側圧縮機の吐出側の前記冷凍回路から分岐する分岐回路上に設けられ、冷媒および利用流体の間で熱交換を行なう第２利用側熱交換器とを備え、
前記第１利用側熱交換器における冷却運転および前記第２利用側熱交換器における加熱運転の同時運転時、前記第１利用側熱交換器から送られる冷媒の一部が前記高段側圧縮機に導かれるとともに、前記高段側圧縮機により圧縮された冷媒が前記分岐回路を通じて前記第２利用側熱交換器に送られる、ヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記第１利用側熱交換器および前記熱源側熱交換器の間の前記冷凍回路上に設けられ、冷媒を気相と液相とに分離する気液分離器と、
前記第１利用側熱交換器および前記気液分離器の間の前記冷凍回路上に設けられ、冷媒を減圧する第１減圧装置と、
前記気液分離器および前記熱源側熱交換器の間の前記冷凍回路上に設けられ、冷媒を減圧する第２減圧装置とをさらに備え、
前記分岐回路は、前記気液分離器で分離された気相の冷媒の一部を、前記低段側圧縮機および前記高段側圧縮機の間の前記冷凍回路に導くインジェクション回路に接続される、請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記分岐回路上に設けられ、前記第２利用側熱交換器から送られる冷媒を減圧する第３減圧装置をさらに備える、請求項１または２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記第３減圧装置は、前記分岐回路を形成する管路を遮断する機能を有する、請求項３に記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記分岐回路は、前記低段側圧縮機の吐出側の前記冷凍回路に接続される、請求項１から４のいずれか１項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
冷媒および熱源の間で熱交換を行なう熱源側熱交換器と、
冷媒および利用流体との間で熱交換を行なう利用側熱交換器と、
前記熱源側熱交換器から送られる冷媒を圧縮する低段側圧縮機と、
冷凍機油を収容するシリンダを有し、前記低段側圧縮機から送られる冷媒を前記シリンダ内で圧縮する高段側圧縮機と、
前記利用側熱交換器から送られる冷媒を減圧する第１減圧装置と、
前記第１減圧装置から送られる冷媒を気相と液相とに分離する気液分離器と、
前記気液分離器の液相側に接続され、前記気液分離器から送られる冷媒を減圧する第２減圧装置と、
前記気液分離器の気相側に接続され、前記気液分離器から送られる冷媒を、前記低段側圧縮機と前記高段側圧縮機との間の管路上に導くインジェクション管路と、
前記シリンダ内の冷凍機油が予め定められた油量以上となるように、前記第２減圧装置における減圧比および前記高段側圧縮機の吐出流量の少なくともいずれか一方を制御する制御部とを備える、ヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記第１減圧装置と前記気液分離器との間の管路上に設けられ、冷媒の温度Ｔ１を検出する第１温度検出部と、
前記低段側圧縮機と前記高段側圧縮機との間の管路上に設けられ、前記インジェクション管路を流れる冷媒が合流した後の冷媒の温度Ｔ２を検出する第２温度検出部とをさらに備え、
前記制御部は、前記第１温度検出部で検出された冷媒の温度Ｔ１と、前記第２温度検出部で検出された冷媒の温度Ｔ２との比較に基づいて、前記シリンダ内の冷凍機油の油量が適正であるか否かを判定する、請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第２温度検出部で検出された冷媒の温度Ｔ２が前記第１温度検出部で検出された冷媒の温度Ｔ１と等しくなる状態が、予め定められた時間だけ続いた場合に、前記シリンダ内の冷凍機油の油量が適正でないと判定する、請求項７に記載のヒートポンプ装置。
【請求項９】
前記第１減圧装置と前記気液分離器との間の管路上に設けられ、冷媒の温度Ｔ１を検出する第１温度検出部と、
前記高段側圧縮機と前記利用側熱交換器との間の管路上に設けられ、冷媒の温度Ｔ３および圧力Ｐをそれぞれ検出する第３温度検出部および圧力検出部とをさらに備え、
前記制御部は、ｐ（圧力）−ｈ（比エンタルピ）線図において、前記第１温度検出部で検出された冷媒の温度Ｔ１から定まる中間圧力線と、前記第３温度検出部および前記圧力検出部で検出された冷媒の温度Ｔ３および圧力Ｐから定まる点を通る等エントロピ線との交点から、比エンタルピＨ´を特定し、前記比エンタルピＨ´と、前記中間圧線上における飽和蒸気の比エンタルピＨとの比較に基づいて、前記シリンダ内の冷凍機油の油量が適正であるか否かを判定する、請求項６から８のいずれか１項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項１０】
前記低段側圧縮機と前記高段側圧縮機との間の管路であって、前記インジェクション管路を流れる冷媒が合流した後の冷媒が流れる管路上に設けられ、液冷媒を貯留するためのバッファ部をさらに備え、
前記バッファ部は、液冷媒とともに貯留された冷凍機油を前記高段側圧縮機に戻す戻し管路を有する、請求項６から９のいずれか１項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】
この発明は、一般的には、ヒートポンプ装置に関し、より特定的には、ヒートポンプサイクルを構成する冷凍回路上に下段側圧縮機および高段側圧縮機を備える２段圧縮式のヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプ装置に関して、たとえば、特開平４−８０５４５号公報には、吹き出し温度が低い場合または外気温度が高い場合に、単段圧縮運転を可能にして、エネルギ効率が高い冷凍サイクルを実現することを目的とした、ヒートポンプ式空気調和機が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示されたヒートポンプ式空気調和機は、第１圧縮部および第２圧縮部の２つの圧縮機構を有する圧縮装置と、単段圧縮運転および２段圧縮運転を切り換え制御する制御部とを備える。
【０００４】
また、特開２００１−２３５２４６号公報には、単段圧縮運転および２段圧縮運転の切り換え機構を簡素化して、低コスト化および回路の簡素化を可能にし、同時に切り換え制御も容易に行なうことを目的とした、冷凍装置が開示されている（特許文献２）。
【０００５】
特許文献２に開示された冷凍装置では、単段圧縮運転および２段圧縮運転の切り換えを四路切り換え弁により行なう。
【０００６】
また、特開２００１−５６１５７号公報には、２段圧縮冷凍サイクルの高段圧縮機における冷凍機油の貯留量を確保し、トラブルを回避して信頼性を向上させることを目的とした、冷凍装置が開示されている（特許文献３）。
【０００７】
特許文献３に開示された冷凍装置は、２段圧縮式冷凍サイクルを行なう低段圧縮機および高段圧縮機と、第１膨張弁および第２膨張弁の間で中間圧の冷媒を気液分離する気液分離器と、その気液分離器と、低段圧縮機および高段圧縮機の間を接続する第１吐出管との間を接続するインジェクション管とを備える。気液分離器内におけるインジェクション管の内部管路は、Ｊ字状に形成されており、湾曲した下部には油孔が形成されている。気液分離器に貯留する冷凍機油は、その油孔からインジェクション管に流入し、ガス冷媒とともに高段圧縮機に送られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４−８０５４５号公報
【特許文献２】特開２００１−２３５２４６号公報
【特許文献３】特開２００１−５６１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の特許文献に開示されるように、ヒートポンプサイクルを構成する冷凍回路上に低段側圧縮機および高段側圧縮機を備えた２段圧縮式のヒートポンプ装置が知られている。
【００１０】
２段圧縮の特徴として、外気温が低いとき、つまり凝縮側と蒸発側との圧縮比が大きいときに、効率がよいことが挙げられる。しかしながら、凝縮側と蒸発側との圧縮比が大きくない場合に２段圧縮を用いると、１段圧縮を用いた場合と比較して効率が低下してしまう。そこで、このような問題を解決するための手段として、１段圧縮および２段圧縮を条件により切り替える方式が利用されている。
【００１１】
１段圧縮および２段圧縮を切り替え可能なヒートポンプ装置においては、蒸発圧力が低くて高圧縮比の運転が要求される加熱（暖房）運転時に２段圧縮が用いられる一方、逆サイクルとなる冷却（冷房）運転または除霜運転時には、熱源側熱交換器における冷媒圧力に対応する冷媒温度は必ずしも外気温に追従する必要がないため、一般的に１段圧縮よりも２段圧縮が用いられる。このとき、高段側圧縮機は停止しており、使用用途がない。
【００１２】
一方、ヒートポンプ装置において、冷却運転と加熱運転とを切り替えて運転するためには、一度運転を停止し、そのあと逆サイクルで運転を再開する必要がある。たとえば、夏に冷房と給湯とを同時に行なうといった要求があるが、冷却運転と加熱運転とを同時に行なうことはできない。
【００１３】
そこでこの発明の１つの目的は、上記の課題を解決することであり、２段圧縮のための低段側圧縮機および高段側圧縮機を活かして、冷却運転および加熱運転の同時運転を可能にするヒートポンプ装置を提供することである。
【００１４】
次に、２段圧縮式のヒートポンプ装置では、高段側圧縮機における冷媒の吸い込み温度および吐出温度が上昇し、圧縮機の動作範囲を超えるという問題がある。このような問題を解決する手段として、低段側圧縮機および高段側圧縮機間の管路と、利用側熱交換器（凝縮器）および熱源側熱交換器（蒸発器）間の管路とを接続するようにインジェクション管路を設け、利用側熱交換器および熱源側熱交換器間の管路を流通する冷媒の一部を、インジェクション管路を通じて低段側圧縮機および高段側圧縮機間の管路に注入する方法がある。この場合、高段側圧縮機における冷媒の吸い込み温度を低下させて、信頼性を保った運転を実現することができる。
【００１５】
一方、ヒートポンプ装置に用いられる圧縮機では、そのシリンダ内に貯留する冷凍機油を用いて圧縮機構や軸受け等の潤滑を行なう。しかしながら、インジェクション管路を通じて低段側圧縮機および高段側圧縮機間の管路に注入される冷媒量によっては、高段側圧縮機に液冷媒が過度に供給される場合が起こり得る。この場合、高段側圧縮機における圧縮工程に伴って高段側圧縮機のシリンダ内の冷凍機油が液冷媒と一緒に吐出され易くなり、シリンダ内の冷凍機油が急激に減少するおそれがある。
【００１６】
そこでこの発明の別の目的は、上記の課題を解決することであり、高段側圧縮機における冷凍機油の油量を適正に保つヒートポンプ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明の１つの局面に従ったヒートポンプ装置は、ヒートポンプサイクルを構成する冷凍回路上に設けられ、冷媒および熱源の間で熱交換を行なう熱源側熱交換器と、冷凍回路上に設けられ、冷媒および利用流体の間で熱交換を行なう第１利用側熱交換器と、冷凍回路上に設けられ、第１利用側熱交換器における加熱運転時に熱源側熱交換器から送られる冷媒を圧縮し、第１利用側熱交換器における冷却運転時に第１利用側熱交換器から送られる冷媒を圧縮する低段側圧縮機と、冷凍回路上に設けられ、低段側圧縮機から送られる冷媒を圧縮する高段側圧縮機と、高段側圧縮機の吐出側の冷凍回路から分岐する分岐回路上に設けられ、冷媒および利用流体の間で熱交換を行なう第２利用側熱交換器とを備える。第１利用側熱交換器における冷却運転および第２利用側熱交換器における加熱運転の同時運転時、第１利用側熱交換器から送られる冷媒の一部が高段側圧縮機に導かれるとともに、高段側圧縮機により圧縮された冷媒が分岐回路を通じて第２利用側熱交換器に送られる。
【００１８】
また好ましくは、ヒートポンプ装置は、第１利用側熱交換器および熱源側熱交換器の間の冷凍回路上に設けられ、冷媒を気相と液相とに分離する気液分離器と、第１利用側熱交換器および気液分離器の間の冷凍回路上に設けられ、冷媒を減圧する第１減圧装置と、気液分離器および熱源側熱交換器の間の冷凍回路上に設けられ、冷媒を減圧する第２減圧装置とをさらに備える。分岐回路は、気液分離器で分離された気相の冷媒の一部を、低段側圧縮機および高段側圧縮機の間の冷凍回路に導くインジェクション回路に接続される。
【００１９】
また好ましくは、ヒートポンプ装置は、分岐回路上に設けられ、第２利用側熱交換器から送られる冷媒を減圧する第３減圧装置をさらに備える。
【００２０】
また好ましくは、第３減圧装置は、分岐回路を形成する管路を遮断する機能を有する。
また好ましくは、分岐回路は、低段側圧縮機の吐出側の冷凍回路に接続される。
【００２１】
この発明の別の局面に従ったヒートポンプ装置は、冷媒および熱源の間で熱交換を行なう熱源側熱交換器と、冷媒および利用流体との間で熱交換を行なう利用側熱交換器と、熱源側熱交換器から送られる冷媒を圧縮する低段側圧縮機と、冷凍機油を収容するシリンダを有し、低段側圧縮機から送られる冷媒をシリンダ内で圧縮する高段側圧縮機と、利用側熱交換器から送られる冷媒を減圧する第１減圧装置と、第１減圧装置から送られる冷媒を気相と液相とに分離する気液分離器と、気液分離器の液相側に接続され、気液分離器から送られる冷媒を減圧する第２減圧装置と、気液分離器の気相側に接続され、気液分離器から送られる冷媒を、低段側圧縮機と高段側圧縮機との間の管路上に導くインジェクション管路と、シリンダ内の冷凍機油が予め定められた油量以上となるように、第２減圧装置における減圧比および高段側圧縮機の吐出流量の少なくともいずれか一方を制御する制御部とを備える。
【００２２】
また好ましくは、ヒートポンプ装置は、第１減圧装置と気液分離器との間の管路上に設けられ、冷媒の温度Ｔ１を検出する第１温度検出部と、低段側圧縮機と高段側圧縮機との間の管路上に設けられ、インジェクション管路を流れる冷媒が合流した後の冷媒の温度Ｔ２を検出する第２温度検出部とをさらに備える。制御部は、第１温度検出部で検出された冷媒の温度Ｔ１と、第２温度検出部で検出された冷媒の温度Ｔ２との比較に基づいて、シリンダ内の冷凍機油の油量が適正であるか否かを判定する。
【００２３】
また好ましくは、制御部は、第２温度検出部で検出された冷媒の温度Ｔ２が第１温度検出部で検出された冷媒の温度Ｔ１と等しくなる状態が、予め定められた時間だけ続いた場合に、シリンダ内の冷凍機油の油量が適正でないと判定する。
【００２４】
また好ましくは、ヒートポンプ装置は、第１減圧装置と気液分離器との間の管路上に設けられ、冷媒の温度Ｔ１を検出する第１温度検出部と、高段側圧縮機と利用側熱交換器との間の管路上に設けられ、冷媒の温度Ｔ３および圧力Ｐをそれぞれ検出する第３温度検出部および圧力検出部とをさらに備える。制御部は、ｐ（圧力）−ｈ（比エンタルピ）線図において、第１温度検出部で検出された冷媒の温度Ｔ１から定まる中間圧力線と、第３温度検出部および圧力検出部で検出された冷媒の温度Ｔ３および圧力Ｐから定まる点を通る等エントロピ線との交点から、比エンタルピＨ´を特定し、比エンタルピＨ´と、中間圧線上における飽和蒸気の比エンタルピＨとの比較に基づいて、シリンダ内の冷凍機油の油量が適正であるか否かを判定する。
【００２５】
また好ましくは、ヒートポンプ装置は、低段側圧縮機と高段側圧縮機との間の管路であって、インジェクション管路を流れる冷媒が合流した後の冷媒が流れる管路上に設けられ、液冷媒を貯留するためのバッファ部をさらに備える。バッファ部は、液冷媒とともに貯留された冷凍機油を高段側圧縮機に戻す戻し管路を有する。
【発明の効果】
【００２６】
この発明の１つの局面に従えば、２段圧縮のための低段側圧縮機および高段側圧縮機を活かして、冷却運転および加熱運転の同時運転を可能にするヒートポンプ装置を提供することができる。
【００２７】
また、この発明の別の局面に従えば、高段側圧縮機における冷凍機油の油量を適正に保つヒートポンプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置において、加熱運転（２段圧縮）時の冷媒流れを示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置において、加熱運転（１段圧縮）時の冷媒流れを示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置において、冷却運転時の冷媒流れを示す回路図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置において、冷却運転および加熱運転の同時運転時の冷媒流れを示す回路図である。
【図５】この発明の実施の形態２におけるヒートポンプ装置において、冷却運転および加熱運転の同時運転時の冷媒流れを示す回路図である。
【図６】この発明の実施の形態３におけるヒートポンプ装置を示す回路図である。
【図７】図６中のヒートポンプ装置によるヒートポンプサイクルを示すモリエル線図である。
【図８】図６中のヒートポンプ式装置において、高段側圧縮機のシリンダ内の冷凍機油量の制御方法のフローチャートを示す図である。
【図９】この発明の実施の形態４におけるヒートポンプ装置を示す回路図である。
【図１０】図９中のヒートポンプ装置において、高段側圧縮機のシリンダ内の冷凍機油量の制御方法のフローチャートを示す図である。
【図１１】図９中のヒートポンプ装置において実行される制御を説明するためのモリエル線図である。
【図１２】この発明の実施の形態５におけるヒートポンプ装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置において、加熱運転（２段圧縮）時の冷媒流れを示す回路図である。図２は、この発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置において、加熱運転（１段圧縮）時の冷媒流れを示す回路図である。図３は、この発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置において、冷却運転時の冷媒流れを示す回路図である。図４は、この発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置において、冷却運転および加熱運転の同時運転時の冷媒流れを示す回路図である。
【００３１】
図１から図４を参照して、本実施の形態におけるヒートポンプ装置１０は、その回路構成として、冷凍回路２１、インジェクション回路２２、１段圧縮切り替え回路２６および分岐回路２４を有する。これらの回路には、冷媒として、たとえばＲ４１０Ａが封入されている。
【００３２】
冷凍回路２１は、環状に延びて、ヒートポンプサイクルを構成している。冷凍回路２１の経路上には、第１利用側（室内側）熱交換器３３および熱源側（室外側）熱交換器３７が設けられている。第１利用側熱交換器３３は、ヒートポンプサイクルを循環する冷媒と、利用流体（水または空気）との間で熱交換を行なう。熱源側熱交換器３７は、ヒートポンプサイクルを循環する冷媒と、熱源（外気）との間で熱交換を行なう。
【００３３】
冷凍回路２１の経路上には、第１減圧装置３４、気液分離器３５および第２減圧装置３６がさらに設けられている。
【００３４】
第１減圧装置３４、気液分離器３５および第２減圧装置３６は、第１利用側熱交換器３３と熱源側熱交換器３７との間に設けられている。第１利用側熱交換器３３から熱源側熱交換器３７に向かう冷凍回路２１の経路上において、第１減圧装置３４、気液分離器３５および第２減圧装置３６は挙げた順に並んでいる。すなわち、気液分離器３５は、第１利用側熱交換器３３と熱源側熱交換器３７との間に設けられている。第１減圧装置３４は、第１利用側熱交換器３３と気液分離器３５との間に設けられている。第２減圧装置３６は、気液分離器３５と熱源側熱交換器３７との間に設けられている。
【００３５】
図１中に示す加熱運転（２段圧縮）時の冷媒流れを想定して冷凍回路２１の構成を説明すると、第１減圧装置３４は、第１利用側熱交換器３３から送られた冷媒を減圧する。第１減圧装置３４は、第１利用側熱交換器３３における冷媒の過冷却を制御するための減圧装置として設けられている。
【００３６】
気液分離器３５は、第１減圧装置３４から送られた冷媒を気相状態の冷媒と液相状態の冷媒（液冷媒）とに分離する。気液分離器３５は、気相状態の冷媒が配置される気相冷媒空間３５ａと、液相状態の冷媒が配置される液相冷媒空間３５ｂとを有する。
【００３７】
第２減圧装置３６は、配管を通じて気液分離器３５の液相冷媒空間３５ｂに接続されている。第２減圧装置３６は、気液分離器３５から送られた液冷媒を減圧する。第２減圧装置３６は、熱源側熱交換器３７における冷媒の過熱度と、後述するインジェクション回路２２によるインジェクション冷媒量とを制御するための減圧装置として設けられている。本実施の形態では、第１減圧装置３４および第２減圧装置３６として、膨張弁が用いられている。
【００３８】
冷凍回路２１の経路上には、低段側圧縮機３１および高段側圧縮機３２がさらに設けられている。
【００３９】
低段側圧縮機３１および高段側圧縮機３２は、熱源側熱交換器３７と第１利用側熱交換器３３との間に設けられている。冷凍回路２１の経路上において、低段側圧縮機３１および高段側圧縮機３２は、第１利用側熱交換器３３および熱源側熱交換器３７を挟んで、第１減圧装置３４、気液分離器３５および第２減圧装置３６の反対側に設けられている。熱源側熱交換器３７から第１利用側熱交換器３３に向かう冷凍回路２１の経路上において、低段側圧縮機３１および高段側圧縮機３２は挙げた順に並んでいる。すなわち、低段側圧縮機３１は、熱源側熱交換器３７と高段側圧縮機３２との間に設けられている。高段側圧縮機３２は、低段側圧縮機３１と利用側熱交換器３３との間に設けられている。
【００４０】
低段側圧縮機３１は、熱源側熱交換器３７から送られた低圧の冷媒を中間圧まで圧縮する低圧側の圧縮機として設けられている。高段側圧縮機３２は、低段側圧縮機３１から送られた中間圧の冷媒をさらに高圧に圧縮する高圧側の圧縮機として設けられている。
【００４１】
本実施の形態では、低段側圧縮機３１が、冷媒の吐出容量を制御可能な可変容量タイプの圧縮機（たとえば、回転数を変更可能なインバータ仕様の圧縮機）であり、高段側圧縮機３２が、回転数が一定速タイプの圧縮機である。なお、低段側圧縮機３１および高段側圧縮機３２の少なくともいずれか一方が、可変容量タイプであればよく、回転数が一定速の低段側圧縮機３１と可変容量の高段側圧縮機３２との組み合わせや、可変容量の低段側圧縮機３１と可変容量の高段側圧縮機３２との組み合わせであってもよい。低段側圧縮機３１が容量可変タイプである場合、高負荷時における運転可能範囲が広がる。
【００４２】
冷凍回路２１の経路上には、加熱（暖房）運転および冷却（冷房）運転の切り換えを可能とするための四方弁４４がさらに設けられている。
【００４３】
四方弁４４は、加熱運転時、低段側圧縮機３１および高段側圧縮機３２（一段圧縮運転時の場合、低段側圧縮機３１のみ）により吐出された冷媒を利用側熱交換器３３に導き、冷却運転時、低段側圧縮機３１により吐出された冷媒を熱源側熱交換器３７に導くように冷媒流れを制御する。
【００４４】
冷凍回路２１の経路上には、第１二方弁４１がさらに設けられている。第１二方弁４１は、高段側圧縮機３２および第１利用側熱交換器３３の間の冷凍回路２１に設けられている。第１二方弁４１は、高段側圧縮機３２および第１利用側熱交換器３３の間の冷凍回路２１における冷媒流れを許容または遮断する開閉弁として設けられている。
【００４５】
インジェクション回路２２は、気液分離器３５の気相冷媒空間３５ａに分離された冷媒の一部を、低段側圧縮機３１と高段側圧縮機３２との間の冷凍回路２１（合流位置２８）に導くように設けられている。
【００４６】
より具体的には、インジェクション回路２２は、その両端が、気液分離器３５の気相冷媒空間３５ａと、低段側圧縮機３１と高段側圧縮機３２との間の冷凍回路２１とにそれぞれ繋がるように設けられている。インジェクション回路２２の冷媒入り口は、気液分離器３５の気相冷媒空間３５ａに接続され、インジェクション回路２２の冷媒出口（合流位置２８）は、低段側圧縮機３１と高段側圧縮機３２との間の冷凍回路２１に接続されている。
【００４７】
インジェクション回路２２の経路上には、第２二方弁４３が設けられている。第２二方弁４３は、インジェクション回路２２における冷媒流れを許容または遮断する開閉弁として設けられている。
【００４８】
１段圧縮切り替え回路２６は、２段圧縮の加熱運転から１段圧縮の加熱運転への切り替えを可能とするように設けられている。
【００４９】
より具体的には、１段圧縮切り替え回路２６は、１段圧縮の加熱運転時、低段側圧縮機３１から吐出された冷媒を、高段側圧縮機３２を迂回させて第１利用側熱交換器３３に直接、導くように設けられている。１段圧縮切り替え回路２６は、その両端が、第１二方弁４１および第１利用側熱交換器３３の間の冷凍回路２１と、第２二方弁４３および合流位置２８の間のインジェクション回路２２とにそれぞれ繋がるように設けられている。
【００５０】
１段圧縮切り替え回路２６の経路上には、第３二方弁４２が設けられている。第３二方弁４２は、１段圧縮切り替え回路２６における冷媒流れを許容または遮断する開閉弁として設けられている。
【００５１】
分岐回路２４は、高段側圧縮機３２の吐出側の冷凍回路２１から分岐するように設けられている。分岐回路２４は、インジェクション回路２２に接続されている。より具体的には、分岐回路２４は、高段側圧縮機３２および第１二方弁４１の間の冷凍回路２１から分岐するように設けられている。分岐回路２４は、気液分離器３５および第２二方弁４３の間のインジェクション回路２２に接続されている。
【００５２】
分岐回路２４の経路上には、第２利用側熱交換器３８および第３減圧装置３９が設けられている。第２利用側熱交換器３８は、分岐回路２４の、冷凍回路２１からの分岐位置と、第３減圧装置３９との間に設けられている。第３減圧装置３９は、第２利用側熱交換器３８と、分岐回路２４の、インジェクション回路２２への接続位置との間に設けられている。
【００５３】
第２利用側熱交換器３８は、ヒートポンプサイクルを循環する冷媒と、利用流体（水または空気）との間で熱交換を行なう。第３減圧装置３９は、第２利用側熱交換器３８から送られる冷媒を減圧する。第３減圧装置３９は、分岐回路２４を形成する管路を遮断する機能を有する。すなわち、第３減圧装置３９は、減圧装置としての機能と、分岐回路２４における冷媒流れを遮断可能な開閉弁としての機能とを併せ持つ。
【００５４】
本実施の形態におけるヒートポンプ装置１０では、第１利用側熱交換器３３による加熱運転（２段圧縮）と、第１利用側熱交換器３３による加熱運転（１段圧縮）と、第１利用側熱交換器３３による冷却運転（除霜運転）と、第１利用側熱交換器３３による冷却運転および第２利用側熱交換器３８による加熱運転の同時運転との４つの運転モードが選択可能である。
【００５５】
なお、冷却運転および加熱運転の同時運転の代表的な例としては、第１利用側熱交換器３３において冷房を行ない、第２利用側熱交換器３８において給湯を行なう組み合わせが挙げられるが、本発明はこのような組み合わせに限られるものではない。
【００５６】
最初に、図１中に示す加熱運転（２段圧縮）時の冷媒流れについて説明する。このとき、第１二方弁４１、第２二方弁４３、第３二方弁４２および第３減圧装置３９は、それぞれ、開状態、開状態、閉状態および閉状態に制御される。
【００５７】
本運転モードでは、高段側圧縮機３２から吐出されたガス冷媒は、第１利用側熱交換器３３に流入し、凝縮した高温の液冷媒となる。このとき、冷媒から利用流体への放熱によって利用流体が加熱される。高温の液冷媒が第１減圧装置３４を通過することによって、冷媒の圧力、温度が低下する。
【００５８】
次に、冷媒は、気液分離器３５に流入して、気相と液相とに分離される。分離された液冷媒が第２減圧装置３６を通過することによって、冷媒の圧力、温度がさらに低下する。次に、冷媒が熱源側熱交換器３７を通過することによって、冷媒は外気から吸熱して蒸発する。冷媒は、低段側圧縮機３１に流入して、中間圧力まで圧縮される。
【００５９】
一方、気液分離器３５の気相冷媒空間３５ａに分離された冷媒（インジェクション冷媒）の一部は、インジェクション回路２２を通って、低段側圧縮機３１から吐出された冷媒と合流位置２８において合流する。インジェクション冷媒の温度は、低段側圧縮機３１から吐出された冷媒の温度よりも低いため、インジェクション冷媒合流後の冷媒温度は、低下する。
【００６０】
加熱運転時、外気温が低温になって蒸発圧力が低下すると圧縮比が大きくなるが、低段側圧縮機３１における圧縮工程の後であって、高段側圧縮機３２による圧縮工程の前の段階で、中間圧の冷媒にインジェクション冷媒を注入して冷媒流量を増大させることによって、吐出温度を異常に上昇させることなく加熱能力を確保することができる。
【００６１】
続いて、上記の加熱運転（２段圧縮）時の冷媒流れの説明をもとに、図２中に示す加熱運転（１段圧縮）時の冷媒流れについて説明する。このとき、第１二方弁４１、第２二方弁４３、第３二方弁４２および第３減圧装置３９は、それぞれ、閉状態、閉状態、開状態および閉状態に制御される。
【００６２】
本運転モードでは、低段側圧縮機３１から吐出された冷媒が、合流位置２８からインジェクション回路２２および１段圧縮切り替え回路２６を順に通って、第１利用側熱交換器３３に向かう。これにより、低段側圧縮機３１から吐出された冷媒が高段側圧縮機３２を迂回して第１利用側熱交換器３３に直接、流入する。
【００６３】
続いて、上記の加熱運転（２段圧縮）時の冷媒流れの説明をもとに、図３中に示す冷却運転時の冷媒流れについて説明する。このとき、第１二方弁４１、第２二方弁４３、第３二方弁４２および第３減圧装置３９は、それぞれ、閉状態、閉状態、開状態および閉状態に制御される。
【００６４】
本運転モードでは、低段側圧縮機３１から吐出された冷媒が、熱源側熱交換器３７、第２減圧装置３６、気液分離器３５、第１減圧装置３４および第１利用側熱交換器３３を順に流れる。第１利用側熱交換器３３において、利用流体から冷媒への吸熱によって利用流体が冷却される。第１利用側熱交換器３３から流出した冷媒は、１段圧縮切り替え回路２６およびインジェクション回路２２を順に通り、再び低段側圧縮機３１に向かう。
【００６５】
続いて、上記の加熱運転（２段圧縮）時の冷媒流れの説明をもとに、図４中に示す冷却運転および加熱運転の同時運転時の冷媒流れについて説明する。このとき、第１二方弁４１、第２二方弁４３、第３二方弁４２および第３減圧装置３９は、それぞれ、閉状態、閉状態、開状態および開状態に制御される。
【００６６】
本運転モードでは、第１利用側熱交換器３３における冷却運転のための冷却流れは、図３中に示す冷却運転時の冷媒流れと同じである。
【００６７】
さらに、第１利用側熱交換器３３から流出した冷媒の一部が合流位置２８で分岐して、高段側圧縮機３２に向かう。高段側圧縮機３２により圧縮された冷媒は、分岐回路２４を通って第２利用側熱交換器３８に流入する。第２利用側熱交換器３８において、冷媒から利用流体への放熱によって利用流体が加熱される。第２利用側熱交換器３８から流出した冷媒は、第３減圧装置３９を通過して減圧される。冷媒は、分岐回路２４からインジェクション回路２２を通って、冷凍回路２１上の気液分離器３５に戻される。
【００６８】
このように構成された、この発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置１０によれば、冷却運転および加熱運転の同時運転時、第１利用側熱交換器３３における蒸発工程で冷媒が得た熱量と、高段側圧縮機３２による圧縮工程で冷媒が得た熱量とを利用して、第２利用側熱交換器３８による加熱運転を行なう。これにより、２段圧縮のための低段側圧縮機３１および高段側圧縮機３２を活かして、冷却運転および加熱運転の同時運転を実現することができる。
【００６９】
（実施の形態２）
図５は、この発明の実施の形態２におけるヒートポンプ装置において、冷却運転および加熱運転の同時運転時の冷媒流れを示す回路図である。本実施の形態におけるヒートポンプ装置は、実施の形態１におけるヒートポンプ装置１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。
【００７０】
図５を参照して、本実施の形態では、分岐回路２４が、低段側圧縮機３１の吐出側の冷凍回路２１に接続されている。分岐回路２４は、低段側圧縮機３１および四方弁４４の間の冷凍回路２１に接続されている。
【００７１】
このような構成においては、冷却運転および加熱運転の同時運転時、分岐回路２４において第３減圧装置３９から流出した冷媒は、低段側圧縮機３１から吐出された冷媒と合流して冷凍回路２１に戻される。本実施の形態では、低段側圧縮機３１および高段側圧縮機３２が、第１利用側熱交換器３３と熱源側熱交換器３７との間の冷凍回路２１上で並列に設けられている。このため、第２利用側熱交換器３８における利用流体送り用のファンまたはポンプを停止するなどして、第２利用側熱交換器３８を流れる冷媒と利用流体との間で熱交換を行なわなければ、第１利用側熱交換器３３における冷却能力や除霜能力を向上させることができる。
【００７２】
このように構成された、この発明の実施の形態２におけるヒートポンプ装置によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に奏することができる。
【００７３】
本発明の構成および作用効果についてまとめて説明すると、以下のとおりである。なお、発明の構成に実施の形態１〜２に記載の参照番号を付すが、これは一例である。
【００７４】
この発明の１つの局面に従ったヒートポンプ装置は、ヒートポンプサイクルを構成する冷凍回路（２１）上に設けられ、冷媒および熱源の間で熱交換を行なう熱源側熱交換器（３７）と、冷凍回路（２１）上に設けられ、冷媒および利用流体の間で熱交換を行なう第１利用側熱交換器（３３）と、冷凍回路（２１）上に設けられ、第１利用側熱交換器（３３）における加熱運転時に熱源側熱交換器（３７）から送られる冷媒を圧縮し、第１利用側熱交換器（３３）における冷却運転時に第１利用側熱交換器（３３）から送られる冷媒を圧縮する低段側圧縮機（３１）と、冷凍回路（２１）上に設けられ、低段側圧縮機（３１）から送られる冷媒を圧縮する高段側圧縮機（３２）と、高段側圧縮機（３２）の吐出側の冷凍回路（２１）から分岐する分岐回路（２４）上に設けられ、冷媒および利用流体の間で熱交換を行なう第２利用側熱交換器（３８）とを備える。第１利用側熱交換器（３３）における冷却運転および第２利用側熱交換器（３８）における加熱運転の同時運転時、第１利用側熱交換器（３３）から送られる冷媒の一部が高段側圧縮機（３２）に導かれるとともに、高段側圧縮機（３２）により圧縮された冷媒が分岐回路（２４）を通じて第２利用側熱交換器（３８）に送られる。
【００７５】
このように構成されたヒートポンプ装置によれば、第１利用側熱交換器における冷却運転および第２利用側熱交換器における加熱運転の同時運転時、第１利用側熱交換器における蒸発工程で冷媒が得た熱量と、高段側圧縮機による圧縮工程で冷媒が得た熱量とを利用して、第２利用側熱交換器における加熱運転を行なう。これにより、２段圧縮のための低段側圧縮機および高段側圧縮機を活かして、冷却運転および加熱運転の同時運転を可能にしたヒートポンプ装置を実現することができる。
【００７６】
また好ましくは、ヒートポンプ装置は、第１利用側熱交換器（３３）および熱源側熱交換器（３７）の間の冷凍回路（２１）上に設けられ、冷媒を気相と液相とに分離する気液分離器（３５）と、第１利用側熱交換器（３３）および気液分離器（３５）の間の冷凍回路（２１）上に設けられ、冷媒を減圧する第１減圧装置（３４）と、気液分離器（３５）および熱源側熱交換器（３７）の間の冷凍回路（２１）上に設けられ、冷媒を減圧する第２減圧装置（３６）とをさらに備える。分岐回路（２４）は、気液分離器（３５）で分離された気相の冷媒の一部を、低段側圧縮機（３１）および高段側圧縮機（３２）の間の冷凍回路（２１）に導くインジェクション回路（２２）に接続される。
【００７７】
このように構成されたヒートポンプ装置によれば、第１利用側熱交換器における冷却運転および第２利用側熱交換器における加熱運転の同時運転時、第２利用側熱交換器から送られる冷媒をインジェクション回路を通じて冷凍回路に戻す。
【００７８】
また好ましくは、ヒートポンプ装置は、分岐回路（２４）上に設けられ、第２利用側熱交換器（３８）から送られる冷媒を減圧する第３減圧装置（３９）をさらに備える。
【００７９】
このように構成されたヒートポンプ装置によれば、第１利用側熱交換器における冷却運転および第２利用側熱交換器における加熱運転の同時運転時、第３減圧装置における冷媒の減圧比を制御することによって、第２利用側熱交換器に流入する冷媒量を調整することができる。
【００８０】
また好ましくは、第３減圧装置（３９）は、分岐回路（２４）を形成する管路を遮断する機能を有する。
【００８１】
このように構成されたヒートポンプ装置によれば、ヒートポンプ装置における運転状況に応じて、分岐回路における冷媒流れを遮断することができる。
【００８２】
また好ましくは、分岐回路（２４）は、低段側圧縮機（３１）の吐出側の冷凍回路（２１）に接続される。
【００８３】
このように構成されたヒートポンプ装置によれば、第１利用側熱交換器における冷却運転および第２利用側熱交換器における加熱運転の同時運転時、第２利用側熱交換器から送られる冷媒を低段側圧縮機の吐出側の冷凍回路に戻す。また、第２利用側熱交換器と利用流体との間で熱交換が実施されなければ、並列接続された高段側圧縮機および低段側圧縮機による圧縮工程によって、第１利用側熱交換器における冷却能力を向上させることができる。
【００８４】
（実施の形態３）
図６は、この発明の実施の形態３におけるヒートポンプ装置を示す回路図である。図６を参照して、本実施の形態におけるヒートポンプ装置６０は、代表的には、ヒートポンプ式給湯機やヒートポンプ式暖房機に適用される。ヒートポンプ装置６０は、その回路構成として、冷凍回路２１およびインジェクション回路２２を有する。冷凍回路２１およびインジェクション回路２２には、冷媒として、たとえばＲ４１０Ａが封入されている。
【００８５】
冷凍回路２１は、環状に延びて、ヒートポンプサイクルを構成している。冷凍回路２１の経路上には、利用側（室内側）熱交換器３３および熱源側（室外側）熱交換器３７が設けられている。利用側熱交換器３３は、ヒートポンプサイクルを循環する冷媒と、利用流体（水または空気）との間で熱交換を行なう。熱源側熱交換器３７は、ヒートポンプサイクルを循環する冷媒と、熱源（外気）との間で熱交換を行なう。
【００８６】
冷凍回路２１の経路上には、第１減圧装置３４、気液分離器３５および第２減圧装置３６がさらに設けられている。
【００８７】
第１減圧装置３４、気液分離器３５および第２減圧装置３６は、利用側熱交換器３３と熱源側熱交換器３７との間に設けられている。利用側熱交換器３３から熱源側熱交換器３７に向かう冷凍回路２１の経路上において、第１減圧装置３４、気液分離器３５および第２減圧装置３６は挙げた順に並んでいる。すなわち、気液分離器３５は、利用側熱交換器３３と熱源側熱交換器３７との間に設けられている。第１減圧装置３４は、利用側熱交換器３３と気液分離器３５との間に設けられている。第２減圧装置３６は、気液分離器３５と熱源側熱交換器３７との間に設けられている。
【００８８】
第１減圧装置３４は、利用側熱交換器３３から送られた冷媒を減圧する。第１減圧装置３４は、利用側熱交換器３３における冷媒の過冷却を制御するための減圧装置として設けられている。
【００８９】
気液分離器３５は、第１減圧装置３４から送られた冷媒を気相状態の冷媒と液相状態の冷媒（液冷媒）とに分離する。気液分離器３５は、気相状態の冷媒が配置される気相冷媒空間３５ａと、液相状態の冷媒が配置される液相冷媒空間３５ｂとを有する。
【００９０】
第２減圧装置３６は、配管を通じて気液分離器３５の液相冷媒空間３５ｂに接続されている。第２減圧装置３６は、気液分離器３５から送られた液冷媒を減圧する。第２減圧装置３６は、熱源側熱交換器３７における冷媒の過熱度と、後述するインジェクション回路２２よるインジェクション冷媒量とを制御するための減圧装置として設けられている。本実施の形態では、第１減圧装置３４および第２減圧装置３６として、膨張弁が用いられている。
【００９１】
冷凍回路２１の経路上には、低段側圧縮機３１および高段側圧縮機３２がさらに設けられている。
【００９２】
低段側圧縮機３１および高段側圧縮機３２は、熱源側熱交換器３７と利用側熱交換器３３との間に設けられている。冷凍回路２１の経路上において、低段側圧縮機３１および高段側圧縮機３２は、利用側熱交換器３３および熱源側熱交換器３７を挟んで、第１減圧装置３４、気液分離器３５および第２減圧装置３６の反対側に設けられている。熱源側熱交換器３７から利用側熱交換器３３に向かう冷凍回路２１の経路上において、低段側圧縮機３１および高段側圧縮機３２は挙げた順に並んでいる。すなわち、低段側圧縮機３１は、熱源側熱交換器３７と高段側圧縮機３２との間に設けられている。高段側圧縮機３２は、低段側圧縮機３１と利用側熱交換器３３との間に設けられている。
【００９３】
低段側圧縮機３１は、熱源側熱交換器３７から送られた低圧の冷媒を中間圧まで圧縮する低圧側の圧縮機として設けられている。高段側圧縮機３２は、低段側圧縮機３１から送られた中間圧の冷媒をさらに高圧に圧縮する高圧側の圧縮機として設けられている。
【００９４】
本実施の形態では、低段側圧縮機３１および高段側圧縮機３２が、冷媒の吐出容量を制御可能な可変容量タイプの圧縮機（たとえば、回転数を変更可能なインバータ仕様の圧縮機）である。
【００９５】
圧縮機のシリンダ内には、圧縮機構や軸受け等の潤滑を行なうための冷凍機油（潤滑油）が収容されている。
【００９６】
インジェクション回路２２は、冷媒が流通可能なインジェクション管路２３から構成されている。インジェクション回路２２は、気液分離器３５の気相冷媒空間３５ａに配置された冷媒を、低段側圧縮機３１と高段側圧縮機３２との間の冷凍回路２１（合流位置２８）に導くように設けられている。
【００９７】
より具体的には、インジェクション回路２２は、その両端が、気液分離器３５の気相冷媒空間３５ａと、低段側圧縮機３１と高段側圧縮機３２との間の冷凍回路２１とにそれぞれ繋がるように設けられている。インジェクション回路２２の冷媒入り口は、気液分離器３５の気相冷媒空間３５ａに接続され、インジェクション回路２２の冷媒出口（合流位置２８）は、低段側圧縮機３１と高段側圧縮機３２との間の冷凍回路２１に接続されている。
【００９８】
冷凍回路２１の経路上には、バッファ部６１およびバッファ部６２がさらに設けられている。バッファ部６１およびバッファ部６２は、液冷媒を貯留可能なアキュムレータにより構成されている。バッファ部６１は、冷凍回路２１の経路上において、熱源側熱交換器３７と低段側圧縮機３１との間に設けられている。バッファ部６２は、冷凍回路２１の経路上において、低段側圧縮機３１と高段側圧縮機３２との間に設けられている。バッファ部６２は、合流位置２８と高段側圧縮機３２との間に設けられている。バッファ部６１およびバッファ部６２は、それぞれ、低段側圧縮機３１および高段側圧縮機３２に液冷媒が浸入して圧縮機の信頼性が低下することを防ぐために設けられている。
【００９９】
バッファ部６２には、液冷媒とともにアキュムレータに貯留された冷凍機油を高段側圧縮機３２のシリンダ内に戻すための戻し管路が設けられている。その戻し管路は、冷凍機油の比重が冷媒の比重よりも大きい場合、アキュムレータの底部に接続され、冷凍機油の比重が冷媒の比重よりも小さい場合、アキュムレータの底部から鉛直上方向に離れた位置に接続されている。
【０１００】
図７は、図６中のヒートポンプ装置によるヒートポンプサイクルを示すモリエル線図である。
【０１０１】
モリエル線図はＰ−ｈ線図ともいわれ、縦軸を圧力［ＭＰａ］、横軸を比エンタルピ［ｋＪ／ｋｇ］としている。モリエル線図は、冷凍サイクルに用いる冷媒の圧力や比エンタルピ、温度、相状態、エンタルピ、比体積などの冷媒固有の特性を示す図である。図７中に示すＡ〜Ｈの冷媒状態は、それぞれ、図６中のＡ〜Ｈにおける冷媒状態に対応する。
【０１０２】
図６および図７を参照して、まず、高段側圧縮機３２から吐出されたガス冷媒（状態Ａ）は、利用側熱交換器（凝縮器）３３に流入し、凝縮した高温の液冷媒（状態Ｂ）となる。この高温の液冷媒が第１減圧装置３４を通過することによって、冷媒の圧力、温度が低下する（状態Ｃ）。
【０１０３】
次に、冷媒は、気液分離器３５へ流入して、気相と液相とに分離される。分離された液冷媒（状態Ｄ）が第２減圧装置３６を通過することによって、冷媒の圧力、温度がさらに低下する（状態Ｅ）。次に、冷媒が熱源側熱交換器（蒸発器）３７を通過することによって、冷媒は外気から吸熱して蒸発する（状態Ｆ）。状態Ｆの冷媒は、低段側圧縮機３１に流入して、中間圧力まで圧縮される（状態Ｇ）。
【０１０４】
一方、気液分離器３５の気相冷媒空間３５ａに分離された冷媒（インジェクション冷媒）は、インジェクション回路２２を通って、合流位置２８において低段側圧縮機３１から吐出された冷媒と合流する。インジェクション冷媒の温度は、低段側圧縮機３１から吐出された冷媒の温度よりも低いため、インジェクション冷媒合流後の冷媒温度は、低下する（状態Ｈ）。
【０１０５】
加熱運転時、外気温が低温となって蒸発圧力が低下すると圧縮比が大きくなるが、低段側圧縮機３１による圧縮工程の後であって、高段側圧縮機３２による圧縮工程の前の段階で、中間圧の冷媒にインジェクション冷媒を注入して冷媒流量を増大させることによって、吐出温度を異常に上昇させることなく加熱（暖房）能力を確保することができる。このように、インジェクション冷媒による効果によって、たとえば、外気温が−２０℃程度の極低温であっても、十分な加熱能力を得ることができる。
【０１０６】
ヒートポンプ装置６０は、制御部５０と、第１温度検出部としての温度検出部７１と、第２温度検出部としての温度検出部７２とを有する。
【０１０７】
温度検出部７１は、第１減圧装置３４と気液分離器３５との間に設けられている。温度検出部７１は、第１減圧装置３４の吐出位置に設けられている。温度検出部７１は、第１減圧装置３４から吐出され、気液分離器３５に流入する冷媒の温度Ｔ１を検出する。温度検出部７２は、低段側圧縮機３１と高段側圧縮機３２との間に設けられている。温度検出部７２は、高段側圧縮機３２と合流位置２８との間に設けられている。温度検出部７２は、バッファ部６２と合流位置２８との間に設けられている。温度検出部７２は、低段側圧縮機３１から吐出された冷媒であって、インジェクション回路２２を流れる冷媒が合流した後の冷媒の温度Ｔ２を検出する。温度検出部７２は、高段側圧縮機３２の吸い込み位置における冷媒の温度Ｔ２を検出する。
【０１０８】
ヒートポンプ装置６０においては、制御部５０が、高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油が予め定められた油量以上となるように、第２減圧装置３６における減圧比および高段側圧縮機３２の吐出流量の少なくともいずれか一方を制御する（以下、第２減圧装置３６における減圧比および高段側圧縮機３２の吐出流量の少なくともいずれか一方の制御を、油量減少の回避制御ともいう）。
【０１０９】
特に本実施の形態では、制御部５０は、温度検出部７１で検出された冷媒の温度Ｔ１と、温度検出部７２で検出された冷媒の温度Ｔ２との比較に基づいて、高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油の油量が適正であるか否かを判定し、適正でないと判定した場合に、油量減少の回避制御を行なう。制御部５０は、温度検出部７１で検出された冷媒の温度Ｔ１と、温度検出部７２で検出された冷媒の温度Ｔ２との差に基づいて、高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油の油量が適正であるか否かを判定し、適正でないと判定した場合に、油量減少の回避制御を行なう。
【０１１０】
続いて、高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油量の制御方法について具体的に説明する。まず、圧縮機の回転数は、加熱能力を最も直接的に調整できる操作量であるため、可変容量タイプの低段側圧縮機３１の回転数を負荷に応じて制御する。たとえば、使用者が設定した目標加熱温度または装置内に予め設定された目標加熱温度と、測定された加熱温度との偏差に応じて、低段側圧縮機３１の回転数を増減する。
【０１１１】
図８は、図６中のヒートポンプ式装置において、高段側圧縮機のシリンダ内の冷凍機油量の制御方法のフローチャートを示す図である。図中に示す制御フローは、制御部５０にて実行する。
【０１１２】
高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油量が適正であるか否かを判定するため、まず、温度検出部７１により第１減圧装置３４と気液分離器３５との間の冷媒の温度Ｔ１を検出し、温度検出部７２により高段側圧縮機３２の吸い込み位置の冷媒の温度Ｔ２を検出する。検出された温度Ｔ１および温度Ｔ２を制御部５０に格納する（Ｓ１０１）。
【０１１３】
次に、高段側圧縮機３２の吸い込み位置における目標冷媒温度Ｔ２ＳＰを決定する（Ｓ１０２）。
【０１１４】
冷凍回路２１上において、温度検出部７１が設けられた第１減圧装置３４と気液分離器３５との間の冷媒は、気液二相状態である。また、温度検出部７１が設けられた位置と温度検出部７２が設けられた位置との間には減圧装置が存在しておらず、両者の位置の冷媒圧力は同一である。さらに、冷媒が、飽和蒸気状態から気液二相状態までの間にあるとき、気相と液相との割合によって冷媒の乾き度は変化するが、冷媒の温度は変化しない。このため、高段側圧縮機３２に液冷媒が過度に流入するのを防ぎながら加熱能力を向上したい場合には、目標冷媒温度Ｔ２ＳＰ＝Ｔ１に設定すればよい。
【０１１５】
ここでは、高段側圧縮機３２の吸い込み位置における液冷媒量が高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油が減少する状態とならないように、目標冷媒温度Ｔ２ＳＰ＝Ｔ１＋α（αは任意に定めた値）に設定する（Ｓ１０２）。一例を挙げれば、αは５℃である。αは、０℃を超え１０℃以下の値であることが好ましく、０℃を超え５℃以下の値であることがさらに好ましい。圧縮機を安全に動作させるためにはαをより大きく設定し、加熱能力を高めるためにはαをより小さく設定すればよい。その程度は、実験による信頼性評価により決定すればよい。
【０１１６】
次に、温度Ｔ２と目標冷媒温度Ｔ２ＳＰとを比較する（Ｓ１０３）。Ｔ２＜Ｔ２ＳＰの関係を満たすとき、高段側圧縮機３２の吸い込み位置における冷媒が目標とする状態よりも飽和蒸気側にシフトしており、このため、バッファ部６２および高段側圧縮機３２に対して液冷媒が過度に供給されていると判断される。
【０１１７】
バッファ部６２に貯留される液冷媒量が過剰となると、アキュムレータ内部で冷媒が激しく流動するため、バッファ部６２から高段側圧縮機３２に冷凍機油が戻り難くなる。また、バッファ部６２における液冷媒量がさらに増加して、バッファ部６２から戻し管路を通じて高段側圧縮機３２に液冷媒が供給されると、高段側圧縮機３２における圧縮工程に伴って、高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油が液冷媒と一緒に吐出され易くなる。このため、制御部５０は、Ｔ２＜Ｔ２ＳＰの関係を満たすとき、高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油量が適正でないと判定して、油量減少の回避制御を行なう（Ｓ１０４）。
【０１１８】
一方、Ｓ１０３においてＴ２≧Ｔ２ＳＰの関係を満たすとき、続くＳ１０５のステップを実行する。
【０１１９】
温度検出部７１および温度検出部７２による冷媒温度の検出後からｔ秒間、待機する（Ｓ１０５）。その後、温度Ｔ１および温度Ｔ２を測定し（Ｓ１０１）、Ｓ１０２以降のステップを繰り返す。
【０１２０】
上記のＳ１０２に示すステップにおいて、冷媒が気相状態から飽和蒸気状態に変化する場合、同じ圧力でも冷媒温度は変化するため、その状態の変化を検知することができる。しかしながら、冷媒温度は飽和蒸気状態から気液二相状態になっても変化しないため、高段側圧縮機３２の吸い込み位置における冷媒の温度は、インジェクション回路２２からの液冷媒の流入にもかかわらず変化しない。このような場合に、Ｔ２ＳＰ（Ｔ１）＝Ｔ２の状態が予め定めた時間β秒だけ続いた時に、飽和蒸気状態を超えて気液二相状態になっていると判断する方法がある。Ｔ２ＳＰ（Ｔ１）＝Ｔ２の状態がβ秒だけ続いた時には、バッファ部６２から戻し管路を通じて高段側圧縮機３２に液冷媒が供給される可能性が高くなる。この場合、冷凍機油が液冷媒と一緒に高段側圧縮機３２から吐出されて、急激な冷凍機油量の減少を招くおそれがあるため、より程度の大きい油量減少の回避制御が必要となる。一例を挙げれば、βは３０秒である。
【０１２１】
すなわち、本実施の形態におけるヒートポンプ装置６０においては、インジェクション冷媒の温度Ｔ１と、高段側圧縮機３２の吸い込み位置における冷媒の温度Ｔ２とを比較して、熱源側熱交換器３７の過熱度が取れている状況であれば、適正なインジェクション状態であると判断する。一方、熱源側熱交換器３７の過熱度が取れなくなった状況になるか、そのような状況が一定時間続くようであれば、バッファ部６２および高段側圧縮機３２に対して液冷媒が過度に供給されているとみなして、油量減少の回避制御を行なう。
【０１２２】
制御部５０による油量減少の回避制御について説明する。制御部５０は、高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油量が適正でないと判定した場合、第２減圧装置３６の開度を大きくする（第２減圧装置３６における冷媒の減圧比を小さくする）。これにより、インジェクション冷媒の流量が減少し、高段側圧縮機３２の吸い込み位置における冷媒の状態が過熱ガス側にシフトする。このため、バッファ部６２および高段側圧縮機３２への液冷媒の過度な供給を抑えることができる。
【０１２３】
また、制御部５０は、高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油量が適正でないと判定した場合、高段側圧縮機３２の回転数を小さくする（高段側圧縮機３２における冷媒の吐出流量を小さくする）。これにより、高段側圧縮機３２における圧縮工程に伴って高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油が液冷媒と一緒に流出する現象が起こり難くなる。
【０１２４】
これら油量減少の回避制御を行なうことによって、高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油量を適正に保つことができる。これにより、圧縮機の負荷の大小に関わらず、適切な量のインジェクション冷媒に保持して、安全な運転を行なうことができる。
【０１２５】
なお、バッファ部６２および高段側圧縮機３２への液冷媒の過度な供給が進行しており、早急な油量減少の回避制御が必要であれば、第２減圧装置３６の開度調整のステップ数をより大きい値に設定すればよい。また、バッファ部６２および高段側圧縮機３２への液冷媒の過度な供給をより確実に防ぎたい場合には、Ｓ１０２に示すステップにおいて、αをより大きい値に設定すればよい。
【０１２６】
次に、本実施の形態におけるヒートポンプ装置６０において、高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油量が適正に保たれる理由について説明する。
【０１２７】
インジェクション冷媒の供給は、加熱側の冷媒流量を増加させて加熱能力を増加させる作用があり、また、圧縮機の運転圧力比の限界をより大きくする。加熱側の冷媒流量を増加させるためには、気相状態のインジェクション冷媒よりも、液相状態のインジェクション冷媒の方が有効である。しかしながら、液相状態のインジェクション冷媒を過度に供給すると、ＣＯＰ（Coefficient Of Performance）の悪化と、液圧縮による圧縮機の信頼性の低下とを招く懸念がある。すなわち、インジェクション冷媒中の液相の割合が多すぎると、バッファ部６２および高段側圧縮機３２に液冷媒が過度に供給される。この場合、バッファ部６２から高段側圧縮機３２に冷凍機油が戻り難くなる現象および高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油が液冷媒と一緒に吐出され易くなる現象の少なくともいずれか一方が生じている可能性が高くなる。
【０１２８】
そこで、本実施の形態におけるヒートポンプ装置６０においては、温度検出部７１で検出された冷媒温度Ｔ１と、温度検出部７２で検出された冷媒温度Ｔ２との比較に基づき、容易に判断可能なインジェクション冷媒の状態変化を検知することによって、高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油の油量が適正であるか否かを判定する。凝縮温度や蒸発温度、圧縮機の回転数が同条件である場合、ヒートポンプサイクルの能力を決定付ける最大の要因は、高段側圧縮機３２の吸い込み圧力であるといえる（図６中の状態Ｈ）。本実施の形態では、高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油量を適正に保ちながら、インジェクション冷媒の流量を増やすことで、加熱側の冷媒流量を増大させ、加熱能力を増加できる。このため、高段側圧縮機３２の冷凍機油量を仕様範囲内に収めつつ、従前と同等以上の加熱能力を実現することができる。
【０１２９】
また、本実施の形態では、新たな装置を設けることなく、高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油の油量が適正であるか否かを判定するため、ヒートポンプ装置６０を簡易な構成にできる。
【０１３０】
なお、インジェクション回路２２の経路上に減圧装置を設け、この減圧装置における減圧比の制御によって、油量減少の回避制御を行なってもよい。この場合、温度検出部７１は、減圧装置による減圧後の冷媒の温度を検出可能なように設けられる。
【０１３１】
このように構成された、この発明の実施の形態３におけるヒートポンプ装置６０によれば、高段側圧縮機３２における冷凍機油の油量を適正に保つことによって、信頼性の高い運転を実現することができる。
【０１３２】
（実施の形態４）
図９は、この発明の実施の形態４におけるヒートポンプ装置を示す回路図である。本実施の形態におけるヒートポンプ装置は、実施の形態３におけるヒートポンプ装置６０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。
【０１３３】
図４を参照して、本実施の形態におけるヒートポンプ装置は、温度検出部７１に加えて、第３温度検出部としての温度検出部７６と、圧力検出部７７とをさらに有する。
【０１３４】
温度検出部７６は、高段側圧縮機３２と利用側熱交換器３３との間に設けられている。温度検出部７６は、高段側圧縮機３２の吐出位置に設けられている。温度検出部７６は、高段側圧縮機３２から吐出され、利用側熱交換器３３に流入する冷媒の温度Ｔ３を検出する。圧力検出部７７は、高段側圧縮機３２と利用側熱交換器３３との間に設けられている。圧力検出部７７は、高段側圧縮機３２の吐出位置に設けられている。圧力検出部７７は、高段側圧縮機３２から吐出され、利用側熱交換器３３に流入する冷媒の圧力Ｐを検出する。
【０１３５】
図１０は、図９中のヒートポンプ装置において、高段側圧縮機のシリンダ内の冷凍機油量の制御方法のフローチャートを示す図である。図１１は、図９中のヒートポンプ装置において実行される制御を説明するためのモリエル線図である。
【０１３６】
図９から図１１を参照して、本実施の形態では、まず、温度検出部７１により第１減圧装置３４と気液分離器３５との間の冷媒の温度Ｔ１を検出し、温度検出部７６および圧力検出部７７により高段側圧縮機３２の吐出側の冷媒の温度Ｔ３および圧力Ｐを検出する。検出された温度Ｔ１、温度Ｔ３および圧力Ｐを制御部５０に格納する（Ｓ２０１）。
【０１３７】
次に、第１減圧装置３４と気液分離器３５との間の冷媒の温度Ｔ１を、冷媒が気液二相状態であるところの温度とみなし、冷媒の物性値を用いてこの温度Ｔ１から中間圧力線３０１（Ｄ→Ｃ→Ｈ→Ｇ）をｐ−ｈ線図上に定める。また、温度Ｔ３および圧力Ｐから定まる点Ａ´を通る等エントロピ線Ｘ´をｐ−ｈ線図上に定める。中間圧力線３０１と等エントロピ線Ｘ´との交点が、現在のサイクルにおいての高段側圧縮機３２の吸い込み位置における比エンタルピＨ´であり、中間圧力線３０１と冷媒の飽和蒸気線３０２との交点が、飽和蒸気状態の冷媒の比エンタルピＨである（Ｓ２０２）。
【０１３８】
この場合に、ｐ−ｈ線図上に定められた等エントロピ線Ｘ´が、飽和蒸気状態の冷媒の比エンタルピＨを通る等エントロピ線Ｘに重なり、Ｈ´＝Ｈの関係を満たすとき、高段側圧縮機３２の吸い込み位置における冷媒が飽和蒸気状態にある。ｐ−ｈ線図上に定められた等エントロピ線Ｘ´が等エントロピ線Ｘよりも飽和蒸気線３０２の外側にシフトしており（図１１中の等エントロピ線Ｘ´１）、Ｈ´＞Ｈの関係を満たすとき、高段側圧縮機３２の吸い込み位置における冷媒が過熱ガス状態にある。ｐ−ｈ線図上に定められた等エントロピ線Ｘ´が等エントロピ線Ｘよりも飽和蒸気線３０２の内側にシフトしており（図１１中の等エントロピ線Ｘ´２）、Ｈ´＜Ｈの関係を満たすとき、高段側圧縮機３２の吸い込み位置における冷媒が気液二相状態であって、液相が多い状態にある。
【０１３９】
次に、制御部５０は、Ｈ´と、Ｈ＋α（αは任意に定めた値）とを比較する（Ｓ２０３）。Ｈ＋α≦Ｈ´の関係を満たすとき、圧縮機吐出部において過熱度を確保しつつ問題無く動作が行われていると判断する。Ｈ＋α＞Ｈ´の関係を満たすとき、制御部５０は、Ｈと、Ｈ´とを比較する（Ｓ２０４）。Ｈ−Ｈ´≧０（Ｈ≧Ｈ´）の関係を満たすとき、バッファ部６２および高段側圧縮機３２に対して液冷媒が過度に供給されている。このとき、高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油量が適正でないと判定して、油量減少の回避制御を行なう（Ｓ２０５）。
【０１４０】
Ｓ２０３のステップでＨ＋α≦Ｈ´の関係を満たすとき、Ｓ２０４のステップでＨ−Ｈ´＜０（Ｈ＜Ｈ´）の関係を満たすとき、およびＳ２０５のステップの各ステップの後、ｔ秒間、待機する（Ｓ２０６）。その後、温度Ｔ１，Ｔ３および圧力Ｐ１を測定し（Ｓ２０１）、Ｓ２０２以降のステップを繰り返すことによって、高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油量を適正に保つ。
【０１４１】
このように本実施の形態では、温度検出部７１で検出された冷媒の温度Ｔ１、温度検出部７６で検出された冷媒の温度Ｔ３および圧力検出部７７で検出された圧力Ｐに基づき、インジェクション冷媒の状態変化を検知することによって、高段側圧縮機３２のシリンダ内の冷凍機油の油量が適正であるか否かを判定する。
【０１４２】
このように構成された、この発明の実施の形態４におけるヒートポンプ装置によれば、実施の形態３に記載の効果を同様に得ることができる。
【０１４３】
特に本実施の形態では、気液二相状態の冷媒に占める液相の割合を、比エンタルピを通じて特定することが可能であるため、液圧縮運転が行われていることを精度よく検知することができ、冷凍機油の過剰な流出を効果的に防ぐことができる。
【０１４４】
また、本実施の形態では、圧力検出部７７を新たに追加しているが、ヒートポンプ装置が給湯機である場合には、利用側熱交換器（凝縮器）３３はプレート熱交換器である。この場合、圧力検出部７７を用いなくても、同様の箇所に温度検出部を設け、実験により温度と圧力との相関性を特定すれば、圧力検出部７７を用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【０１４５】
（実施の形態５）
図１２は、この発明の実施の形態５におけるヒートポンプ装置を示す回路図である。本実施の形態におけるヒートポンプ装置は、実施の形態３におけるヒートポンプ装置と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。
【０１４６】
図１２を参照して、本実施の形態におけるヒートポンプ装置は、温度検出部７１および温度検出部７２に加えて、第４温度検出部としての温度検出部８１をさらに有する。温度検出部８１は、インジェクション回路２２上に設けられている。温度検出部８１は、インジェクション回路２２を流れる冷媒の温度Ｔ４を検出する。
【０１４７】
第２減圧装置３６の開度の制御方法は、図８中のフローチャートに示すものと基本的には同じである。しかしながら、第１減圧装置３４から吐出される冷媒は、外気温が低い場合に配管が冷やされたり、インジェクション回路２２を流れる冷媒と冷凍回路２１を流れる冷媒との間で熱交換を行なうための内部熱交換器を設けたサイクルにおいては、インジェクション冷媒との熱交換によって過冷却状態になったりして、液冷媒状態になる可能性がある。このとき、温度検出部７１で検出された冷媒温度を、高段側圧縮機３２の吸い込み位置での冷媒温度とみなすことが困難となる。そのような場合であっても、本実施の形態では、インジェクション回路２２を流れる冷媒の温度を検出する温度検出部８１を設けることによって、インジェクション回路２２を流れる冷媒温度Ｔ４と、第１減圧装置３４の吐出側の冷媒温度Ｔ１とを比較して、気液二相状態の冷媒温度を判断する。
【０１４８】
すなわち、Ｔ４＝Ｔ１の関係を満たす場合、いずれの検出位置における冷媒も気液二相状態であるため、図８中のＳ１０２のステップにおいてＴ１またはＴ４を利用する。Ｔ１＞Ｔ４の関係を満たすとき、インジェクション回路２２を流れる冷媒が過冷却状態の可能性があるため、図８中のＳ１０２のステップにおいてＴ１を利用する。Ｔ１＜Ｔ４の関係を満たすとき、外気温や内部熱交換器の影響により、第１減圧装置３４の後の冷媒が過冷却されて液冷媒状態である可能性があるため、図８中のＳ１０２のステップにおいてＴ４を利用する。
【０１４９】
このように構成された、この発明の実施の形態５におけるヒートポンプ装置によれば、実施の形態３に記載の効果を同様に奏することができる。
【０１５０】
本発明の構成および作用効果についてまとめて説明すると、以下のとおりである。なお、発明の構成に実施の形態３〜５に記載の参照番号を付すが、これは一例である。
【０１５１】
この発明の別の局面に従ったヒートポンプ装置は、冷媒および熱源の間で熱交換を行なう熱源側熱交換器（３７）と、冷媒および利用流体との間で熱交換を行なう利用側熱交換器（３３）と、熱源側熱交換器（３７）から送られる冷媒を圧縮する低段側圧縮機（３１）と、冷凍機油を収容するシリンダを有し、低段側圧縮機（３１）から送られる冷媒をシリンダ内で圧縮する高段側圧縮機（３２）と、利用側熱交換器（３３）から送られる冷媒を減圧する第１減圧装置（３４）と、第１減圧装置（３４）から送られる冷媒を気相と液相とに分離する気液分離器（３５）と、気液分離器（３５）の液相側に接続され、気液分離器（３５）から送られる冷媒を減圧する第２減圧装置（３６）と、気液分離器（３５）の気相側に接続され、気液分離器（３５）から送られる冷媒を、低段側圧縮機（３１）と高段側圧縮機（３２）との間の管路上に導くインジェクション管路（２３）と、シリンダ内の冷凍機油が予め定められた油量以上となるように、第２減圧装置（３６）における減圧比および高段側圧縮機（３２）の吐出流量の少なくともいずれか一方を制御する制御部（５０）とを備える。
【０１５２】
このように構成されたヒートポンプ装置によれば、第２減圧装置における減圧比を制御することにより、インジェクション管路を通じて低段側圧縮機と高段側圧縮機との間の管路に合流する冷媒の流量を抑え、また、高段側圧縮機の吐出流量を制御することにより、高段側圧縮機から吐出される冷媒の流量を抑える。これにより、高段側圧縮機における圧縮工程に伴ってシリンダ内の冷凍機油が液冷媒と一緒に流出する現象を防ぎ、高段側圧縮機における冷凍機油の油量を適正に保つことができる。
【０１５３】
また好ましくは、ヒートポンプ装置は、第１減圧装置（３４）と気液分離器（３５）との間の管路上に設けられ、冷媒の温度Ｔ１を検出する第１温度検出部（７１）と、低段側圧縮機（３１）と高段側圧縮機（３２）との間の管路上に設けられ、インジェクション管路（２３）を流れる冷媒が合流した後の冷媒の温度Ｔ２を検出する第２温度検出部（７２）とをさらに備える。制御部（５０）は、第１温度検出部（７１）で検出された冷媒の温度Ｔ１と、第２温度検出部（７２）で検出された冷媒の温度Ｔ２との比較に基づいて、シリンダ内の冷凍機油の油量が適正であるか否かを判定する。
【０１５４】
また好ましくは、制御部（５０）は、第２温度検出部（７２）で検出された冷媒の温度Ｔ２が第１温度検出部（７１）で検出された冷媒の温度Ｔ１と等しくなる状態が、予め定められた時間だけ続いた場合に、シリンダ内の冷凍機油の油量が適正でないと判定する。
【０１５５】
また好ましくは、ヒートポンプ装置は、第１減圧装置（３４）と気液分離器（３５）との間の管路上に設けられ、冷媒の温度Ｔ１を検出する第１温度検出部（７１）と、高段側圧縮機（３２）と利用側熱交換器（３３）との間の管路上に設けられ、冷媒の温度Ｔ３および圧力Ｐをそれぞれ検出する第３温度検出部（７６）および圧力検出部（７７）とをさらに備える。制御部（５０）は、ｐ（圧力）−ｈ（比エンタルピ）線図において、第１温度検出部（７１）で検出された冷媒の温度Ｔ１から定まる中間圧力線と、第３温度検出部（７６）および圧力検出部（７７）で検出された冷媒の温度Ｔ３および圧力Ｐから定まる点を通る等エントロピ線との交点から、比エンタルピＨ´を特定し、比エンタルピＨ´と、中間圧線上における飽和蒸気の比エンタルピＨとの比較に基づいて、シリンダ内の冷凍機油の油量が適正であるか否かを判定する。
【０１５６】
このように構成されたヒートポンプ装置によれば、簡易な構成で、高段側圧縮機のシリンダ内の冷凍機油の油量が適正であるか否かを判定することができる。
【０１５７】
また好ましくは、ヒートポンプ装置は、低段側圧縮機（３１）と高段側圧縮機（３２）との間の管路であって、インジェクション管路（２３）を流れる冷媒が合流した後の冷媒が流れる管路上に設けられ、液冷媒を貯留するためのバッファ部（６２）をさらに備える。バッファ部（６２）は、液冷媒とともに貯留された冷凍機油を高段側圧縮機（３２）に戻す戻し管路を有する。
【０１５８】
このように構成されたヒートポンプ装置によれば、バッファ部に貯留された冷凍機油を戻し管路を通じて高段側圧縮機に戻すことによって、高段側圧縮機における冷凍機油の油量を適正に保つことができる。
【０１５９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
この発明は、主に、ヒートポンプサイクルを構成する冷凍回路上に下段側圧縮機および高段側圧縮機を備える２段圧縮式のヒートポンプ装置に適用される。
【符号の説明】
【０１６１】
１０，６０  ヒートポンプ装置、２１  冷凍回路、２２  インジェクション回路、２３  インジェクション管路、２４  分岐回路、２６  １段圧縮切り替え回路、２８  合流位置、３１  低段側圧縮機、３２  高段側圧縮機、３３  第１利用側熱交換器（利用側熱交換器）、３４  第１減圧装置、３５  気液分離器、３５ａ  気相冷媒空間、３５ｂ  液相冷媒空間、３６  第２減圧装置、３７  熱源側熱交換器、３８  第２利用側熱交換器、３９  第３減圧装置、４１  第１二方弁、４２  第３二方弁、４３  第２二方弁、４４  四方弁、５０  制御部、６１，６２  バッファ部、７１，７２，７６，８１  温度検出部、７７  圧力検出部、３０１  中間圧力線、３０２  飽和蒸気線。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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