(57)【要約】【課題】カスケード形ヒートポンプシステムにおいて、暖房・給湯運転の能力低下を防止しながらも、低温側冷凍回路２の蒸発器の着霜の防止または除霜をする。【解決手段】低温側冷凍回路２と、高温側冷凍回路３と、前記低温側冷凍回路２の高温側及び前記高温側冷凍回路３の低温側を熱交換するカスケード熱交換器４とを有するカスケード形ヒートポンプシステムであって、循環液を前記高温側冷凍回路３の高温側から前記低温側冷凍回路２の蒸発器２４を経由して再び前記高温側冷凍回路３の高温側に戻す循環回路６と、前記循環回路６を流れる循環液と前記高温側冷凍回路３の高温側冷媒とを熱交換する循環液−冷媒熱交換器７とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温側冷凍回路と、高温側冷凍回路と、前記低温側冷凍回路の高温側及び前記高温側冷凍回路の低温側を熱交換するカスケード熱交換器とを有するカスケード形ヒートポンプシステムであって、
循環液を前記高温側冷凍回路の高温側から前記低温側冷凍回路の蒸発器を経由して再び前記高温側冷凍回路の高温側に戻す循環回路と、
前記循環回路を流れる循環液と前記高温側冷凍回路の高温側冷媒とを熱交換する循環液−冷媒熱交換器とを有することを特徴とするヒートポンプシステム。
【請求項２】
前記循環液が不凍液である請求項１記載のヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記高温側冷凍回路が、圧縮機、水−冷媒熱交換器、前記循環液−冷媒熱交換器、減圧装置及びカスケード熱交換器を接続して構成されており、
暖房機器が接続された暖房用回路を流れる水が前記水−冷媒熱交換器によって加熱されるように構成されている請求項１又は２記載のヒートポンプシステム。
【請求項４】
前記水−冷媒熱交換器及び前記液−冷媒熱交換器が一体に構成された水−循環液−冷媒３流体熱交換器である請求項３記載のヒートポンプシステム。
【請求項５】
前記循環回路が、前記低温側冷凍回路の蒸発器の内部を経由するものである請求項１乃至４のいずれかに記載のヒートポンプシステム。
【請求項６】
前記循環回路が、前記低温側冷凍回路の蒸発器の周囲を経由するものであり、当該蒸発器の風上に設けられた放熱器を有する請求項１乃至４のいずれかに記載のヒートポンプシステム。
【請求項７】
前記循環回路が下水タンクを経由する第２循環回路を有する請求項１乃至６のいずれかに記載のヒートポンプシステム。
【請求項８】
前記循環液が循環する回路を前記循環回路と前記第２循環回路との間で切り換える回路切替機構を有する請求項７記載のヒートポンプシステム。
【請求項９】
前記低温側冷凍回路の蒸発器の冷媒出口温度によって、前記回路切替機構を制御して、前記循環液が循環する回路を前記循環回路と前記第２循環回路とで切り替える制御装置を有する請求項８記載のヒートポンプシステム。
【請求項１０】
前記制御装置が、前記冷媒出口温度が所定温度以上の場合には、前記第２循環回路の循環液を循環させるものであり、前記冷媒出口温度が所定温度未満の場合には、前記循環回路に循環液を循環させるものである請求項９記載のヒートポンプシステム。
【請求項１１】
前記低温側冷凍回路の一部、前記高温側冷凍回路及びカスケード熱交換器が配置される利用側ユニットと、前記低温側冷凍回路の圧縮機及び蒸発器が配置される熱源側ユニットと、前記利用側ユニット及び前記熱源側ユニットを接続するとともに、前記低温側冷凍回路の流路を形成する接続配管とを有し、
前記接続配管が、内管及び外管からなる二重管であり、内管内に前記低温側冷凍回路の冷媒が流れるとともに、前記内管及び前記外管の間に前記循環回路の循環液が流れるように構成されている請求項１乃至１０のいずれかに記載のヒートポンプシステム。
【請求項１２】
前記低温側冷凍回路の一部、前記高温側冷凍回路及びカスケード熱交換器が配置される利用側ユニットと、前記低温側冷凍回路の圧縮機及び蒸発器が配置される熱源側ユニットと、前記利用側ユニット及び前記熱源側ユニットを接続するとともに、前記低温側冷凍回路の流路を形成する接続配管とを有し、
前記接続配管が、内管、中間管及び外管からなる三重管であり、内管内に前記低温側冷凍回路の冷媒が流れるとともに、前記内管及び前記中間管の間を空気層として、前記中間管及び前記外管の間に前記循環回路の循環液が流れるように構成されている請求項１乃至１０のいずれかに記載のヒートポンプシステム。
【請求項１３】
前記外管が樹脂製管である請求項１１又は１２記載のヒートポンプシステム。
【請求項１４】
前記循環回路が、接続配管に対して利用側ユニット側の流路をバイパスする第１折り返し配管と、前記接続配管に対して熱源側ユニット側の流路をバイパスする第２折り返し配管とを備え、前記第１折り返し配管が前記循環回路に対して三方弁を介して接続されており、前記第２折り返し配管が前記循環回路に対して三方弁を介して接続されている請求項１１乃至１３のいずれかに記載のヒートポンプシステム。
【請求項１５】
低温側冷凍回路と、高温側冷凍回路と、前記低温側冷凍回路の高温側及び前記高温側冷凍回路の低温側を熱交換するカスケード熱交換器とを有するカスケード形ヒートポンプシステムであって、
循環液を前記高温側冷凍回路の高温側から前記低温側冷凍回路の蒸発器を経由して再び前記高温側冷凍回路の高温側に戻す循環回路と、前記循環回路を流れる循環液と前記高温側冷凍回路の高温側冷媒とを熱交換する循環液−冷媒熱交換器とを有し、
前記低温側冷凍回路の一部、前記高温側冷凍回路及びカスケード熱交換器が配置される利用側ユニットと、前記低温側冷凍回路の圧縮機及び蒸発器が配置される熱源側ユニットとからなるヒートポンプユニット。
【請求項１６】
前記１つの熱源側ユニットに対して複数の利用側ユニットが接続されている請求項１５記載のヒートポンプユニット。
【請求項１７】
前記循環回路が各利用側ユニット毎に分岐して設けられるとともに、各分岐回路を切り換えるユニット切替機構を備えており、
使用されている利用側ユニットに対応して、当該利用側ユニットに配置された循環回路を循環液が循環するように切り替わるものである請求項１６記載のヒートポンプユニット。
【請求項１８】
前記循環回路が下水タンクを経由する第２循環回路を有する請求項１５乃至１７のいずれかに記載のヒートポンプシステム。
【請求項１９】
前記循環液が循環する回路を前記循環回路と前記第２循環回路との間で切り換える回路切替機構を有する請求項１８記載のヒートポンプシステム。
【請求項２０】
前記低温側冷凍回路の蒸発器の冷媒出口温度によって、前記回路切替機構を制御して、前記循環液が循環する回路を前記循環回路と前記第２循環回路とで切り替える制御装置を有する請求項１９記載のヒートポンプシステム。
【請求項２１】
前記循環回路上に循環液を循環させる循環ポンプが設けられており、当該循環ポンプが容量可変型で流量調整可能である請求項１乃至２０のいずれかに記載のヒートポンプシステム。
【請求項２２】
前記流量を、前記低温側冷凍回路の蒸発器の冷媒出口温度又は前記低温側冷凍回路の流路を形成する接続配管の流入温度と外気温との温度差によって可変としている請求項２１記載のヒートポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カスケード形ヒートポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプシステムにおける除霜技術の１つにホットガスデフロスト方式がある。この方式は、暖房運転から冷房運転に切換えて今まで蒸発器として作用していた空気−冷媒熱交換器を凝縮器として作用させ、ガス冷媒を熱源として除霜が行われるものである。そしてこの方式は、低温側冷凍回路（熱源側サイクル）と、高温側冷凍回路（利用側サイクル）と、低温側冷凍回路の高温側及び高温側冷凍回路の低温側を熱交換するカスケード熱交換器とを有するカスケード形ヒートポンプシステムにおいても主流となっている。
【０００３】
ところが、上記方式では、除霜運転中に暖房・給湯運転を中断しなくてはならないことから、以下の対策が取られている。
【０００４】
まず、除霜時間の短縮を図るべく、制御ロジックや霜の促進状態の検出の改善及び高温側サイクルのホットガスの利用等である。
【０００５】
しかしながら、この対策によって除霜運転が短くなったとしても除霜運転中には暖房・給湯運転を停止しなければならないという問題がある。
【０００６】
次に、低温側冷凍回路のみを除霜運転させて、高温側冷凍回路を暖房・給湯運転可能にすることも考えられる（特許文献１参照）。
【０００７】
しかしながら、除霜運転中における暖房・給湯運転の停止という問題点は解決するものの、暖房・給湯能力が低下してしまうという問題がある。また、カスケード熱交換器を空気−冷媒熱交換器に代用可能なシステム、もしくは蒸発器の追加が必要となってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３２０９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決すべくなされたものであり、カスケード形ヒートポンプシステムにおいて、暖房・給湯能力の低下を防止しながらも、低温側冷凍回路の蒸発器の着霜の防止または除霜をすることを主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち本発明に係るヒートポンプシステムは、低温側冷凍回路と、高温側冷凍回路と、前記低温側冷凍回路の高温側及び前記高温側冷凍回路の低温側を熱交換するカスケード熱交換器とを有するカスケード形ヒートポンプシステムであって、循環液を前記高温側冷凍回路の高温側から前記低温側冷凍回路の蒸発器を経由して再び前記高温側冷凍回路の高温側に戻す循環回路と、前記循環回路を流れる循環液と前記高温側冷凍回路の高温側冷媒とを熱交換する循環液−冷媒熱交換器とを有することを特徴とする。
【００１１】
このようなものであれば、循環液−冷媒熱交換器により循環回路を流れる循環液と高温側冷凍回路の高温側冷媒とを熱交換して、高温となった循環液を低温側冷凍回路の蒸発器に流すことによって、当該蒸発器の着霜の防止及び除霜を行うことができる。このように本発明は、高温側冷凍回路の凝縮熱を利用することによって暖房・給湯運転を停止することなく、また暖房・給湯能力の低下を防止しながら低温側冷凍回路の蒸発器の着霜の防止及び除霜を行うことができる。
【００１２】
特にヒートポンプシステムを寒冷地で使用した場合には、循環回路を流れる循環液が凍結してしまう恐れがある。このため、前記循環液が不凍液であることが望ましい。
【００１３】
前記低温側冷凍回路の一部、前記高温側冷凍回路及びカスケード熱交換器が配置される利用側ユニットと、前記低温側冷凍回路の圧縮機及び蒸発器が配置される熱源側ユニットと、前記利用側ユニット及び前記熱源側ユニットを接続するとともに、前記低温側冷凍回路の流路を形成する接続配管とを有するものにおいては、以下が望ましい。つまり、この構成では、冷凍側冷凍回路を流れる冷媒が接続配管を介して外部に放熱し、性能低下を招くという問題がある。そこで、前記接続配管が、内管及び外管からなる二重管であり、内管内に前記低温側冷凍回路の冷媒が流れるとともに、前記内管及び前記外管の間に前記循環回路の循環液が流れるように構成することによって、断熱材を使用することなく、冷媒の外部への放熱を防止することができる。
【００１４】
同様にして、前記接続配管が、内管、中間管及び外管からなる三重管であり、内管内に前記低温側冷凍回路の冷媒が流れるとともに、前記内管及び前記中間管の間を空気層として、前記中間管及び前記外管の間に前記循環回路の循環液が流れるように構成されていることが望ましい。これならばより一層外部への放熱を防止することができる。
【００１５】
このとき前記外管が樹脂製管であることが望ましい。これにより、熱伝導性の小さい樹脂製管を用いることで外部への放熱をより一層防止することができる。
【００１６】
ヒートポンプシステムの具体的な実施の態様としては、前記高温側冷凍回路が、圧縮機、水−冷媒熱交換器、前記循環液−冷媒熱交換器、減圧装置及びカスケード熱交換器を接続して構成されており、暖房機器が接続された暖房用回路や貯湯タンクを流れる水が前記水−冷媒熱交換器によって加熱されるように構成されていることが望ましい。
【００１７】
ヒートポンプシステムの構成を簡単化するためには、前記水−冷媒熱交換器及び前記液−冷媒熱交換器が一体に構成された水−循環液−冷媒３流体熱交換器であることが望ましい。
【００１８】
蒸発器を加熱するための具体的な実施の多様としては、前記循環回路が、前記低温側冷凍回路の蒸発器の内部を経由するものであることが望ましい。
【００１９】
また、前記循環回路が、前記低温側冷凍回路の蒸発器の周囲を経由するものであり、当該蒸発器の風上に設けられた放熱器（ラジエータ）を有することが望ましい。
【００２０】
家庭排水（下水）を有効活用して省エネルギで低温側冷凍回路の蒸発器を加熱するためには、前記循環回路が下水タンクを経由する第２循環回路を有することが望ましい。下水熱は家庭排水を利用していることから、夏は温度が低く、冬は温度が高いという温度特性を有する。特に冬は外気温５℃を下回る場合でも下水熱は１０℃を保っていることもあり、霜が多くなる外気温０度程度の環境においては、第２循環回路による省エネ性が高くなる。
【００２１】
前記循環液が循環する回路を前記循環回路と前記第２循環回路との間で切り換える回路切替機構を有することが望ましい。
【００２２】
前記低温側冷凍回路の蒸発器の冷媒出口温度によって、前記回路切替機構を制御して、前記循環液が循環する回路を前記循環回路と前記第２循環回路とで切り替える制御装置を有することが望ましい。
【００２３】
また本発明に係るヒートポンプシステムは、低温側冷凍回路と、高温側冷凍回路と、前記低温側冷凍回路の高温側及び前記高温側冷凍回路の低温側を熱交換するカスケード熱交換器とを有するカスケード形ヒートポンプシステムであって、循環液を前記高温側冷凍回路の高温側から前記低温側冷凍回路の蒸発器を経由して再び前記高温側冷凍回路の高温側に戻す循環回路と、前記循環回路を流れる循環液と前記高温側冷凍回路の高温側冷媒とを熱交換する循環液−冷媒熱交換器とを有し、前記低温側冷凍回路の一部、前記高温側冷凍回路及びカスケード熱交換器が配置される利用側ユニットと、前記低温側冷凍回路の圧縮機及び蒸発器が配置される熱源側ユニットとからなることを特徴とする。
【００２４】
集合住宅等において持ちるためには、前記１つの熱源側ユニットに対して複数の利用側ユニットが接続されており、前記循環回路が各利用側ユニット毎に分岐して設けられるとともに、各分岐回路を切り換えるユニット切替機構を備えており、使用されている利用側ユニットに対応して、当該利用側ユニットに配置された循環回路を循環液が循環するように切り替わるものであることが望ましい。
【００２５】
前記循環回路上に循環液を循環させる循環ポンプが設けられており、当該循環ポンプが容量可変型で流量調整可能であることが望ましい。このとき、前記流量を、前記低温側冷凍回路の蒸発器の冷媒出口温度又は前記低温側冷凍回路の流路を形成する接続配管の流入温度と外気温との温度差によって可変としていることが望ましい。
【発明の効果】
【００２６】
このように構成した本発明によれば、カスケード形ヒートポンプシステムにおいて、暖房・給湯能力の低下を防止しながらも、低温側冷凍回路の蒸発器の着霜の防止または除霜をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態のヒートポンプシステムの低温側冷凍回路を主として示す模式図。
【図２】同実施形態のヒートポンプシステムの高温側冷凍回路を主として示す模式図。
【図３】同実施形態のヒートポンプシステムの循環回路を主として示す模式図。
【図４】同実施形態の接続配管の構成を示す断面図。
【図５】変形実施形態のヒートポンプシステムの循環回路を主として示す模式図。
【図６】変形実施形態のヒートポンプシステムの循環回路を主として示す模式図。
【図７】変形実施形態のヒートポンプシステムの構成を示す模式図。
【図８】変形実施形態の循環液の流れる経路を示す図。
【図９】変形実施形態の循環液の流れる経路を示す図。
【図１０】変形実施形態の循環液の流れる経路を示す図。
【図１１】集合住宅に適用した場合のヒートポンプシステムの構成を示す模式図。
【図１２】変形実施形態の接続配管の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２９】
本実施形態に係るヒートポンプシステム１００は、図１〜図３に示すように、低温側冷凍回路２と、高温側冷凍回路３と、低温側冷凍回路２の高温側及び高温側冷凍回路３の低温側を熱交換するカスケード熱交換器４とを有するカスケード形ヒートポンプシステムである。
【００３０】
低温側冷凍回路２は、図１に示すように、圧縮機２１、四方弁２２、カスケード熱交換器４の低温側伝熱部、減圧装置（流量調整弁）２３および蒸発器２４をこの順に環状接続してなる冷凍サイクルを構成するものである。なお、蒸発器２４及び圧縮機２１の間には四方弁２２を介して気液分離器（アキュムレータ）２５が設けられている。また、四方弁２２及びカスケード熱交換器４の間には、開閉弁２６が設けられている。さらにカスケード熱交換器４及び減圧装置２３の間には、減圧装置（流量制御弁）２７が設けられている。
【００３１】
高温側冷凍回路３は、図２に示すように、圧縮機３１、四方弁３２、水−冷媒熱交換器３３、減圧装置３４及びカスケード熱交換器４の高温側伝熱部がこの順に環状接続してなる冷凍サイクルを構成するものである。なお、カスケード熱交換器４及び圧縮機３１の間には四方弁２１を介して気液分離器（アキュムレータ）３５が設けられている。また、水−冷媒熱交換器３３により、暖房機器である暖房温水ユニット５１が接続された暖房用回路５を流れる水が加熱される。
【００３２】
暖房用回路５は、図２に示すように、暖房温水ユニット５１、送水ポンプ５２、水−冷媒熱交換器３３及び三方弁５３がこの順に環状接続して構成されており、三方弁５３には、前記暖房温水ユニット５１と並列に貯湯タンク５４が接続されている。
【００３３】
しかし本実施形態のヒートポンプシステム１００は、図３に示すように、不凍液である循環液を高温側冷凍回路３の高温側から低温側冷凍回路２の蒸発器２４を経由して再び高温側冷凍回路３の高温側に戻す循環回路６と、循環回路６を流れる循環液と高温側冷凍回路３の高温側冷媒とを熱交換する循環液−冷媒熱交換器７とを有する。
【００３４】
この循環回路６は、低温側冷凍回路２の蒸発器２４の内部を経由するものであり、具体的には、循環回路６を形成する配管が蒸発器２４のフィンと一体となるように構成されている。また、循環回路６上には、循環液を循環させるための液循環ポンプ６１が設けられている。また本実施形態の循環液−冷媒熱交換器７は、システム構成を簡単化するために、前記高温側冷凍回路３の水−冷媒熱交換器３３と一体をなす水−循環液−冷媒３流体熱交換器８により構成されている。
【００３５】
そして本実施形態では、低温側冷凍回路２の一部、高温側冷凍回路３、カスケード熱交換器４及び暖房用回路５が配置される利用側ユニット１０１と、低温側冷凍回路２の圧縮機２１及び蒸発器２４が配置される熱源側ユニット１０２と、利用側ユニット１０１及び熱源側ユニット１０２を接続するとともに、低温側冷凍回路２の流路を形成する第１、第２接続配管９１、９２とを有する。なお利用側ユニット１０１は屋内に設置され、熱源側ユニット１０２は屋外に設置される。
【００３６】
第１、第２接続配管９１、９２は、図４に示すように、内管９ａ及び外管９ｂからなる二重管であり、内管９ａ内に低温側冷凍回路２の冷媒が流れるとともに、内管９ａ及び外管９ｂの間に循環回路６の循環液が流れるように構成されている。これにより、断熱材を使用することなく、低温側冷凍回路２の冷媒が第１、第２接続配管９１、９２において外部に放熱することを防止している。また、外管９ｂは熱伝導率の小さい樹脂製管により構成しており、放熱をより一層防止している。
【００３７】
次にこのように構成したヒートポンプシステム１００の循環回路６の動作について簡単に説明する。まずヒートポンプシステム１００の起動（熱源側ユニット１０２及び利用側ユニット１０１の起動）後、水−循環液−冷媒３流体熱交換器８を経た不凍液である循環液は、液循環ポンプ６１により循環回路６を循環している。この循環液は、屋外に引き回されている第１接続配管９１の外側を通り、この第１接続配管９１における冷媒の放熱を防ぐ。同時に循環液の熱が低温側冷凍回路２の冷媒に移動する（循環液温度＞冷媒温度時）。第１接続配管９１を通過後、熱源側ユニット１０２内の配管を通り蒸発器２４に到達して、蒸発器２４の着霜を防止する。蒸発器２４を通過後、第２接続配管９２の外側を通り、この第２接続配管９２における冷媒の放熱を防ぐ。この第２接続配管９２を通過後、利用側ユニット１０１内の配管を通り、再び水−循環液−冷媒３流体熱交換器８に流入して循環する。
【００３８】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係るヒートポンプシステム１００によれば、水−循環液−冷媒３流体熱交換器８により循環回路６を流れる循環液と高温側冷凍回路３の高温側冷媒とを熱交換して、高温となった循環液を低温側冷凍回路２の蒸発器２４に流すことによって、当該蒸発器２４の着霜の防止及び除霜を行うことができる。
【００３９】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００４０】
例えば、前記実施形態では、循環液−冷媒熱交換器７及び水−冷媒熱交換器３３を一体として構成しているが、図５に示すように、別体としても良い。このとき循環液−冷媒熱交換器７は、水−冷媒熱交換器３３と減圧装置（流量調整弁）３４との間に設けている。
【００４１】
また、図６に示すように、循環回路６が、低温側冷凍回路２の蒸発器２４の周囲を経由するものであり、当該蒸発器２４の風上に設けられた放熱器（ラジエータ）６２を有するものであっても良い。これにより、放熱器６２からの熱を蒸発器２４に当てることができるので、蒸発器２４の着霜の防止及び除霜を行うことができる。
【００４２】
さらに、図７に示すように、循環回路６が家庭排水（下水）を有効活用したものであっても良い。この場合、循環回路６は、下水が貯留された下水タンク２００を経由する第２循環回路６３を有する。第２循環回路６３は、循環回路６において蒸発器２４の上流側及び下流側において分岐して形成されており、液循環ポンプ６４と、蒸発器２４の上流側及び下流側にそれぞれ設けられた開閉弁６５、６６とを有する。この２つの開閉弁６５、６６は、循環液が循環する回路を循環回路６と第２循環回路６３との間で切り換える回路切替機構を構成するものである。
【００４３】
また循環回路６は、第１、第２接続配管９１、９２に対して利用側ユニット１０１側の流路をバイパスする第１折り返し配管１０と、第１、第２接続配管９１、９２に対して熱源側ユニット１０２側の流路をバイパスする第２折り返し配管１１とを有する。第１折り返し配管１１は循環回路６に対して第１、第２三方弁１２、１３を介して接続されており、第２折り返し配管１２は循環回路６に対して第３、第４三方弁１４、１５を介して接続されている。前記２つの開閉弁６５、６６及び前記三方弁１２〜１５は、制御装置（不図示）によって制御される。
【００４４】
具体的に制御装置は、低温側冷凍回路２の蒸発器２４の冷媒出口温度を図示しない温度センサにより取得し、その温度によって、前記回路切替機構を制御することによって、循環液を第２循環回路６３に循環させる下水熱利用運転か、循環液を循環回路６に循環させるヒートポンプ熱利用運転かに切り替える。
【００４５】
簡単に動作について説明すると、制御装置は熱源側ユニット１０２起動に際して、まず、第２循環回路６３の液循環ポンプ６４を起動させる。このとき制御装置は、２つの開閉弁６５、６６を開放させるとともに、循環液が第１折り返し配管１０を流通すると共に、第２折り返し配管１１には流通しないように三方弁１２〜１５を制御する。これにより、循環液は第２循環回路６３を循環して、図８に示すように、蒸発器２４、第１接続配管９１、第１折り返し配管１０、第２接続配管９２及び下水タンク２００を流れ、下水熱を利用して循環液の温度が上昇する。
【００４６】
この循環後において制御装置は、熱源側ユニット１０２を起動する。熱源側ユニット１０２の圧縮機２１が動き出すと、冷媒が利用側ユニット１０１へ流れる。このとき循環液の流れは変わらない。また、熱源側ユニット１０２の起動後、制御装置は、利用側ユニット１０１の圧縮機３１を起動する。このとき循環液の流れは変わらないが、流量は可変している。そして、利用側ユニット１０１の出湯温度が設定温度になった後に、制御装置は、循環回路６を下水熱利用運転か、ヒートポンプ熱利用運転かを決定する。
【００４７】
具体的に制御装置は、低温側冷凍回路２の蒸発器２４の冷媒出口温度が所定温度以上のとき下水熱利用運転、所定温度未満のときヒートポンプ熱利用運転とする。所定温度は外気温によって異なる。
【００４８】
より詳細に制御装置は、冷媒出口温度が所定温度以上であって、外気温度と熱源側ユニット１０２から利用側ユニット１０１に流れる循環液の第１接続配管９１の入口温度の温度差が所定温度未満の場合、図８に示すように、不凍液の流れを変えない。ここで冷媒出口温度が所定温度になるように循環液の流量は可変している。つまり、冷媒の放熱防止は下水熱利用とする。
【００４９】
一方、冷媒出口温度が所定温度以上であって、外気温度と熱源側ユニット１０２から利用側ユニット１０１に流れる循環液の第１接続配管９１の入口温度の温度差が所定温度以上の場合、図９に示すように、下水熱を利用すべく第２循環回路６３に循環液を循環させるとともに、ヒートポンプ熱を利用すべく循環回路６に循環液を循環させる。ここで外気温度と熱源側ユニット１０２から利用側ユニット１０１に流れる循環液の第１接続配管９１の入口温度の温度差が所定温度になるように、循環液の流量は可変させている。つまり、制御装置は、第２循環回路６３を流れる循環液が、第１、第２折り返し配管１０、１１を流通しないようにするとともに、循環回路６を流れる循環液が、第１折り返し配管１０を流れずに第２折り返し配管１１を流れるように第１〜第４三方弁１２〜１５を切り換える。これにより、循環回路６が冷媒放熱を防止する回路としての機能を発揮し、第２循環回路６３が蒸発器２４の着霜の防止及び除霜を行う回路として機能する。
【００５０】
そして、制御装置は、冷媒出口温度が所定温度未満の場合には、第２循環回路６３上の２つの開閉弁６５、６６を閉じるとともに、循環回路６を流れる循環液が第１、第２折り返し配管１０、１１を流通しないようにする。これにより、循環回路６が冷媒放熱を防止する回路及び蒸発器２４の着霜の防止及び除霜を行う回路として機能する。ただし冷媒出口温度が所定温度になるように循環液の流量は可変している。
【００５１】
次に本発明のヒートポンプシステムを集合住宅に適用した場合、つまり、１つの熱源側ユニット１０２に対して複数の利用側ユニット１０１が接続されている場合について説明する。この場合、図１１に示すように、循環回路６が各利用側ユニット１０１毎に対応して分岐するとともに、その各分岐回路を切り換えるユニット切替機構３００を備えている。そして、使用されている利用側ユニット１０１に対応して、当該利用側ユニット１０１に配置された循環回路６を循環液が循環するように切り替わる。各分岐回路には、図８を参照して説明した第１〜第４三方弁１２〜１５が設けられており、各分岐回路の第３及び第４三方弁１４、１５によりユニット切替機構３００が構成される。図１１においては、Ａ宅の利用側ユニット及びＣ宅の利用側ユニットが起動している場合を示している。なお、この場合、低温側冷凍回路２も各利用側ユニット１０１毎に対応して分岐している。この場合、複数の利用側ユニット１０１を起動する場合の動作は、上述した１つの利用側ユニット１０１の場合と同様である。
【００５２】
また、前記実施形態では、第１、第２接続配管は二重管であったが、図１２に示すように、内管９ａ、中間管９ｃ及び外管９ｂからなる三重管であり、内管９ａ内に低温側冷凍回路２の冷媒が流れるとともに、内管９ａ及び中間管９ｃの間を空気層として、中間管９ｃ及び外管９ｂの間に前記循環回路６の循環液が流れるように構成しても良い。
【００５３】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５４】
１００・・・ヒートポンプシステム
１０１・・・利用側ユニット
１０２・・・熱源側ユニット
２    ・・・低温側冷凍回路
２１  ・・・圧縮機
２４  ・・・蒸発器
３    ・・・高温側冷凍回路
３１  ・・・圧縮機
３３  ・・・水−冷媒熱交換器
３４  ・・・減圧装置（流量調整弁）
４    ・・・カスケード熱交換器
５    ・・・暖房用回路
５１  ・・・暖房機器
６    ・・・循環回路
６２  ・・・放熱器
６３  ・・・第２循環回路
７    ・・・循環液−冷媒熱交換器
８    ・・・水−循環液−冷媒３流体熱交換器
９１  ・・・第１接続配管
９２  ・・・第２接続配管
９ａ  ・・・内管
９ｂ  ・・・外管
２００・・・下水タンク
【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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