(57)【要約】【課題】第１冷凍回路の蒸発器出口で第１冷媒の過熱度が大きくなる場合の第１冷凍回路の蒸発能力低下を抑制して熱媒体の蓄熱量を増加する共に、第２冷媒の流量低下に伴う蒸発器での冷凍機油の滞留による熱交換効率の低下を抑制して省エネ性の高いヒートポンプ装置を提供すること。【解決手段】圧縮機１、凝縮器２、絞り手段３、蒸発器４を配管で環状に接続し、第１冷媒を循環させる第１冷凍回路５と、前記凝縮器１と前記絞り手段３との間から、前記蒸発器４と前記圧縮機１との間に接続されるバイパス回路８と、前記バイパス回路８に配設されたバイパス絞り手段９と、第２冷媒を循環させ、前記蒸発器４で前記第１冷凍回路５と熱交換を行う第２冷凍回路１９と、制御部２０と、を備え、前記制御部２０は、前記圧縮機１に吸入される第１冷媒の温度が所定値以上の場合に、前記バイパス回路８を流れる第１冷媒の流量が大きくなるように前記バイパス絞り手段９を調整する。【選択図】図１
2017161182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を配管で環状に接続し、第１冷媒を循環させる第１冷凍回路と、
前記凝縮器と前記絞り手段との間に一端が接続され、前記蒸発器と前記圧縮機との間に他端が接続されるバイパス回路と、
前記バイパス回路に配設されたバイパス絞り手段と、
第２冷媒を循環させ、前記蒸発器で前記第１冷凍回路と熱交換を行う第２冷凍回路と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記圧縮機に吸入される第１冷媒の温度が所定値以上の場合に、前記バイパス回路を流れる第１冷媒の流量が大きくなるように前記バイパス絞り手段の開度を調整することを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記凝縮器と前記絞り手段との間に過冷却熱交換器を備え、
前記過冷却熱交換器は、前記凝縮器から流出した前記第１冷媒と、前記バイパス回路を流通し、前記バイパス絞り手段から流出した前記第１冷媒とを熱交換させ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】
前記バイパス回路は、一端が前記凝縮器と前記過冷却熱交換器との間に接続され、他端が前記蒸発器と前記圧縮機との間に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記バイパス回路は、一端が前記過冷却熱交換器と前記絞り手段との間に接続され、他端が前記蒸発器と前記圧縮機との間に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記圧縮機に吸入される前記第１冷媒の温度を検知する圧縮機吸入温度検知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記圧縮機に吸入される前記第１冷媒の圧力を検知する圧縮機吸入圧力検知手段を備え、
前記制御部は、
前記圧縮機吸入温度検知手段で検知された温度と、前記圧縮機吸入圧力検知手段で検知された圧力をもとに算出した飽和温度と、の差から求まる過熱度に基づいて、前記バイパス絞り手段の開度を調整することを特徴とする請求項５に記載のヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記蒸発器の入口温度を検知する第１冷凍回路蒸発器入口温度検知手段を備え、
前記制御部は、
前記圧縮機吸入温度検知手段で検知された温度と、前記第１冷凍回路蒸発器入口温度検知手段で検知された温度と、の差から求まる過熱度に基づいて前記バイパス絞り手段の開度を調整することを特徴とする請求項５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、二元冷凍サイクルの高段側サイクルにおいて、凝縮器から流出した冷媒を圧縮機と蒸発器との間にバイパスするヒートポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のヒートポンプ装置は図９に示すように、空調用冷凍サイクル５９と給湯用冷凍サイクル６３との２つの冷凍回路で構成されるものがある。
空調用冷凍サイクル５９は、空調用圧縮機５０、室外熱交換器５１、及び、室外熱交換器用開閉手段５２ａ、５２ｂ、室外熱交換器用絞り手段５３、室内熱交換器５４、及び、室内熱交換器用開閉手段５５ａ、５５ｂ、室内熱交換器用絞り手段５６が直列に接続されているとともに、冷媒−冷媒熱交換器５７及び給湯熱源用絞り手段５８が直列に接続されて室内熱交換器５４及び室内熱交換器用開閉手段５５ａ、５５ｂ、室内熱交換器用絞り手段５６に並列に接続して構成され、空調用冷媒を循環させる。
また、給湯用冷凍サイクル６３は給湯用圧縮機６０、熱媒体−冷媒熱交換器６１、給湯用絞り手段６２、及び、冷媒−冷媒熱交換器５７が直列に接続して構成され、給湯用冷媒を循環させる。
空調用冷凍サイクル５９と給湯用冷凍サイクル６３とは、冷媒−冷媒熱交換器５７で、空調用冷媒と給湯用冷媒とが熱交換を行なうように接続することで、空調用冷凍サイクル５９での冷房あるいは暖房運転と、給湯用冷凍サイクル６３での給湯用熱媒体の加熱運転とを同時に行うことを可能にしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００９／０９８７５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、空調用冷凍サイクル５９で暖房負荷が高い時や、外気温度が高い条件での冷房運転の時のように凝縮温度が高くなる（例えば、５０℃）ような条件では、冷媒−冷媒熱交換器５７での空調用冷凍サイクル５９につられて給湯用冷凍サイクル６３の蒸発温度も高くなり、蒸発温度が低い場合と同等のエンタルピ差を確保する場合に冷媒−冷媒熱交換器５７出口での給湯用冷媒の過熱度が大きくなりやすい。
このような場合、給湯用圧縮機６０における給湯用冷媒の吸入密度が低下し、第１冷媒の流量が低下する為、過熱度が小さい場合と比べて、給湯用冷凍サイクル６３の能力が低下する。
【０００５】
ところで、給湯用冷凍サイクル６３において熱媒体−冷媒熱交換器６１に流入する熱媒体（例えば、水）の温度が高くなると、熱媒体−冷媒熱交換器６１出口での給湯用冷媒の温度も高くなってエンタルピが増加する。
従って、等エンタルピとなる冷媒−冷媒熱交換器５７入口での給湯用冷媒のエンタルピも増加し、冷媒−冷媒熱交換器５７での給湯用冷媒のエンタルピ差が小さくなり、給湯用冷凍サイクル６３の蒸発能力が低下する。
特に、熱媒体−冷媒熱交換器６１に流入する熱媒体の温度が最も高くなる条件では、
給湯用冷凍サイクル６３の蒸発能力が最小となる。
【０００６】
一方で、空調給湯両方の能力を賄う空調用冷媒サイクル５９は、給湯用冷凍サイクル６３に比べて定格能力が大きい反面、最小能力も大きい。
冷媒−冷媒熱交換器５７で空調用冷凍サイクル５９の凝縮能力が給湯用冷凍サイクル６３の蒸発能力を上回ると、空調用冷凍サイクル５９で熱過多となって高圧が上昇し、空調用圧縮機５０の使用可能範囲を超えてしまう。
【０００７】
したがって、空調用冷凍サイクル５９の凝縮能力が給湯用冷凍サイクル６３の蒸発能力を上回らないように、熱媒体−冷媒熱交換器６１に流入する熱媒体の温度が最も高くなる前にヒートポンプ装置を停止する必要がある。
【０００８】
熱媒体を蓄熱する場合、熱媒体−冷媒熱交換器６１に流入する熱媒体の温度が最も高くなる前にヒートポンプ装置を停止した時の熱媒体の蓄熱量は、熱媒体の温度が最も高くなるまで運転した時の熱媒体の蓄熱量よりも少なくなるので、ユーザーが利用できる熱媒体の量が減少するという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ装置は、圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を配管で環状に接続し、第１冷媒を循環させる第１冷凍回路と、前記凝縮器と前記絞り手段との間から、前記蒸発器と前記圧縮機との間に接続されるバイパス回路と、前記バイパス回路に配設されたバイパス絞り手段と、第２冷媒を循環させ、前記蒸発器で前記第１冷凍回路と熱交換を行う第２冷凍回路と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記圧縮機に吸入される第１冷媒の温度が所定値以上の場合に、前記バイパス回路を流れる第１冷媒の流量が大きくなるように前記バイパス絞り手段を調整するものである。
【００１０】
これによって蒸発器出口にて、過熱度が大きい蒸発器からの第１冷媒と、乾き度が小さい凝縮器出口の第１冷媒とが混合されることとなり、圧縮機に吸入される第１冷媒の過熱度が低下する。
従って、圧縮機に吸入される第１冷媒の過熱度が大きい場合に比べて第１冷媒の吸込密度を向上し、第１冷媒の流量が増加して第１冷凍回路の蒸発能力低下を抑制することとなる。
【００１１】
また、第１冷凍回路の蒸発能力低下を抑制することで、蒸発器にて熱交換を行う第２冷凍回路の凝縮能力低下を抑制し、第２冷媒の流量の低下を抑制する。
従って、蒸発器において第２冷凍回路での第２冷媒の流量不足による冷凍機油の滞留を防止し、冷凍機油による伝熱阻害を防止することとなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のヒートポンプ装置は、第２冷凍回路が高負荷で凝縮温度が高くなり第１冷凍回路の蒸発器出口で第１冷媒の過熱度が大きくなる場合でも、第１冷凍回路の蒸発能力低下を抑制し、凝縮器に流入する熱媒体の温度が高くなるまでヒートポンプ装置を運転可能となり、熱媒体の蓄熱量を増加できると共に、蒸発器での冷凍機油の滞留による熱交換効率の低下を抑制し、省エネ性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置の冷媒回路図
【図２】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置の第２冷凍回路を暖房運転し、第１冷凍回路も運転する場合の冷媒回路図
【図３】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置の第２冷凍回路を冷房運転し、第１冷凍回路も運転する場合の冷媒回路図
【図４】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置の第２冷凍回路を冷暖同時運転し、第１冷凍回路も運転する場合の冷媒回路図
【図５】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置の第２冷凍回路の室内熱交換器を変更して冷暖同時運転し、第１冷凍回路も運転する場合の冷媒回路図
【図６】本発明の実施の形態における制御フロー図
【図７】本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ装置の冷媒回路図
【図８】本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ装置のバイパス回路８の分岐位置が異なる場合の冷媒回路図
【図９】従来のヒートポンプ装置の冷媒回路図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を配管で環状に接続し、第１冷媒を循環させる第１冷凍回路と、前記凝縮器と前記絞り手段との間に一端が接続され、前記蒸発器と前記圧縮機との間に他端が接続されるバイパス回路と、前記バイパス回路に配設されたバイパス絞り手段と、第２冷媒を循環させ、前記蒸発器で前記第１冷凍回路と熱交換を行う第２冷凍回路と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記圧縮機に吸入される第１冷媒の温度が所定値以上の場合に、前記バイパス回路を流れる第１冷媒の流量が大きくなるように前記バイパス絞り手段の開度を調整することにより、蒸発器出口にて、過熱度が大きい蒸発器からの第１冷媒と、乾き度が小さい凝縮器出口の第１冷媒とが混合されることとなり、圧縮機に吸入される第１冷媒の過熱度が低下する。
従って、圧縮機に吸入される第１冷媒の過熱度が大きい場合に比べて第１冷媒の吸込密度を向上し、第１冷媒の流量が増加して第１冷凍回路の蒸発能力低下を抑制することとなる。
【００１５】
また、第１冷凍回路の蒸発能力低下を抑制することで、蒸発器にて熱交換を行う第２冷凍回路の凝縮能力低下を抑制し、第２冷媒の流量の低下を抑制する。
従って、蒸発器において第２冷凍回路での第２冷媒の流量不足による冷凍機油の滞留を防止し、冷凍機油による伝熱阻害を防止することとなる。
よって、第２冷凍回路が高負荷で凝縮温度が高くなり第１冷凍回路の蒸発器出口で第１冷媒の過熱度が大きくなる場合でも、第１冷凍回路の蒸発能力低下を抑制し、凝縮器に流入する熱媒体の温度が高くなるまでヒートポンプ装置を運転可能となり、熱媒体の蓄熱量を増加できると共に、蒸発器での冷凍機油の滞留による熱交換効率の低下を抑制し、省エネ性を向上できる。
【００１６】
第２の発明は、前記凝縮器と前記絞り手段との間に過冷却熱交換器を備え、前記過冷却熱交換器は、前記凝縮器から流出した前記第１冷媒と前記バイパス絞り手段から流出した前記第１冷媒とを熱交換させるように前記第１冷凍回路と前記バイパス回路とが接続され、前記制御部は、前記圧縮機に吸入される第１冷媒の温度が所定値以上の場合に、前記バイパス回路を流れる第１冷媒の流量が大きくなるように前記バイパス絞り手段を調整することにより、第１冷凍回路の過冷却熱交換器出口の第１冷媒の温度を低下すると共に、蒸発器出口にて、過熱度が大きい蒸発器からの第１冷媒と、乾き度が小さいバイパス回路からの第１冷媒とが混合されることとなり、圧縮機に吸入される第１冷媒の過熱度が低下する。
従って、蒸発器での第１冷凍回路のエンタルピ差を増加すると共に、第１冷凍回路高圧側の冷媒密度を低下して高圧を下げる。
また、圧縮機に吸入される第１冷媒の過熱度が大きい場合に比べて第１冷媒の吸入密度が向上し、第１冷媒の流量が増加する。
よって、蒸発器で過熱度が大きくなると共に、第１冷凍回路の高圧が高くなる場合でも、圧縮機の高圧の制約に伴う回転数低下と、蒸発器での第１冷凍回路のエンタルピ差の減少を抑制すると共に、第１冷媒の流量を増加して、第１冷凍回路の蒸発能力低下を抑制することとなる。
【００１７】
また、第１冷凍回路の過冷却熱交換器出口の第１冷媒の温度を低下することで、第１冷凍回路の蒸発器入口の第１冷媒の温度が低下し、蒸発器にて熱交換を行う第２冷凍回路の第２冷媒の低温側の温度も低下する。
従って、蒸発器での第２冷凍回路のエンタルピ差を増加する。
これにより、第２冷凍回路が高負荷で凝縮温度が高くなり第１冷凍回路の蒸発器出口で第１冷媒の過熱度が大きくなると共に、凝縮器から流出する熱媒体が高温で、第１冷凍回路の高圧が高くなる、即ち、高温出水の場合でも、第１冷凍回路の蒸発能力低下を抑制し、凝縮器に流入する熱媒体の温度が高くなるまでヒートポンプ装置を運転可能となり、熱媒体の蓄熱量を増加できると共に、第２冷凍回路での第２冷媒の流量を増やすことなく凝縮能力を増加し、省エネ性を向上できる。
【００１８】
第３の発明は、第２の発明において、前記バイパス回路は、一端が前記凝縮器と前記過冷却熱交換器との間に接続され、他端が前記蒸発器と前記圧縮機との間に接続されていることにより、第２の発明と同様に、第１冷凍回路の過冷却熱交換器出口の第１冷媒の温度を低下すると共に、蒸発器出口にて、過熱度が大きい蒸発器からの第１冷媒と、乾き度が小さいバイパス回路からの第１冷媒とが混合されることとなり、圧縮機に吸入される第１冷媒の過熱度が低下する。
従って、蒸発器での第１冷凍回路のエンタルピ差を増加すると共に、第１冷凍回路高圧側の冷媒密度を低下して高圧を下げる。
また、圧縮機に吸入される第１冷媒の過熱度が大きい場合に比べて第１冷媒の吸入密度が向上し、第１冷媒の流量が増加する。
よって、蒸発器で過熱度が大きくなると共に、第１冷凍回路の高圧が高くなる場合でも、圧縮機の高圧の制約に伴う回転数低下と、蒸発器での第１冷凍回路のエンタルピ差の減少を抑制すると共に、第１冷媒の流量を増加して、第１冷凍回路の蒸発能力低下を抑制することとなる。
【００１９】
第４の発明は、第２の発明において、前記バイパス回路は、一端が前記過冷却熱交換器と前記絞り手段との間に接続され、他端が前記蒸発器と前記圧縮機との間に接続されていることにより、第２の発明と同様に、第１冷凍回路の過冷却熱交換器出口の第１冷媒の温度を低下すると共に、蒸発器出口にて、過熱度が大きい蒸発器からの第１冷媒と、乾き度が小さいバイパス回路からの第１冷媒とが混合されることとなり、圧縮機に吸入される第１冷媒の過熱度が低下する。
従って、蒸発器での第１冷凍回路のエンタルピ差を増加すると共に、第１冷凍回路高圧側の冷媒密度を低下して高圧を下げる。
また、圧縮機に吸入される第１冷媒の過熱度が大きい場合に比べて第１冷媒の吸入密度が向上し、第１冷媒の流量が増加する。
よって、蒸発器で過熱度が大きくなると共に、第１冷凍回路の高圧が高くなる場合でも、圧縮機の高圧の制約に伴う回転数低下と、蒸発器での第１冷凍回路のエンタルピ差の減少を抑制すると共に、第１冷媒の流量を増加して、第１冷凍回路の蒸発能力低下を抑制することとなる。
【００２０】
第５の発明は、前記圧縮機に吸入される前記第１冷媒の温度を検知する圧縮機吸入温度検知手段を備えたことにより、前記圧縮機に吸入される第１冷媒の温度を直接的に検知でき、第１冷媒の温度が所定値以上の場合に、前記バイパス回路を流れる第１冷媒の流量が大きくなるように前記バイパス絞り手段の開度を調整することにより、蒸発器出口にて、過熱度が大きい蒸発器からの第１冷媒と、乾き度が小さい凝縮器出口の第１冷媒とが混合されることとなり、圧縮機に吸入される第１冷媒の過熱度が低下する。
従って、圧縮機に吸入される第１冷媒の過熱度が大きい場合に比べて第１冷媒の吸込密度を向上し、第１冷媒の流量が増加して第１冷凍回路の蒸発能力低下を抑制することとなる。
【００２１】
第６の発明は、前記圧縮機に吸入される前記第１冷媒の圧力を検知する圧縮機吸入圧力検知手段を備えたことにより、前記制御部は、前記圧縮機吸入温度検知手段で検知された温度と、前記圧縮機吸入圧力検知手段で検知された圧力をもとに算出した飽和温度と、の差から求まる過熱度に基づいて、前記バイパス絞り手段の開度を調整することができるようになり、上記発明と同様に、蒸発器出口にて、過熱度が大きい蒸発器からの第１冷媒と、乾き度が小さい凝縮器出口の第１冷媒とが混合されることとなり、圧縮機に吸入される第１冷媒の過熱度が低下する。
従って、圧縮機に吸入される第１冷媒の過熱度が大きい場合に比べて第１冷媒の吸込密度を向上し、第１冷媒の流量が増加して第１冷凍回路の蒸発能力低下を抑制することとなる。
【００２２】
第７の発明は、前記蒸発器の入口温度を検知する第１冷凍回路蒸発器入口温度検知手段を備えたことにより、前記制御部は、前記圧縮機吸入温度検知手段で検知された温度と、前記第１冷凍回路蒸発器入口温度検知手段で検知された温度と、の差から求まる過熱度に基づいて前記バイパス絞り手段の開度を調整することができるようになり、上記発明と同様に、蒸発器出口にて、過熱度が大きい蒸発器からの第１冷媒と、乾き度が小さい凝縮器出口の第１冷媒とが混合されることとなり、圧縮機に吸入される第１冷媒の過熱度が低下する。
従って、圧縮機に吸入される第１冷媒の過熱度が大きい場合に比べて第１冷媒の吸込密度を向上し、第１冷媒の流量が増加して第１冷凍回路の蒸発能力低下を抑制することとなる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ装置１００の冷媒回路図を示すものである。図１においてヒートポンプ装置は、第１冷凍回路５と、第２冷凍回路１９との２つの冷凍回路から構成される。
【００２５】
第１冷凍回路５は、圧縮機１、凝縮器２、絞り手段３、及び、蒸発器４を冷媒配管で直列に接続して構成される。この第１冷凍回路５には、第１冷媒を循環させる。この第１冷凍回路５は、凝縮器２と絞り手段３との間の液管５０と、蒸発器４と圧縮機１との間のガス管６０と、を結ぶバイパス回路８を備える。すなわち、バイパス回路８は、一端が液管５０に接続され、他端がガス管６０に接続されている。バイパス回路８と液管５０との接続箇所をバイパス回路液管接続口５１とする。また、バイパス回路８とガス管６０との接続箇所をバイパス回路ガス管接続口６１とする。
バイパス回路８は、バイパス回路８を流れる第１冷媒の流量を調整するバイパス絞り手段９を備える。このバイパス絞り手段９とガス管６０との間には、バイパス絞り手段出口温度検知手段２２を備える。
【００２６】
圧縮機１と凝縮器２との間には、圧縮機吐出温度検知手段６が備えられる。この圧縮機吐出温度検知手段６は、圧縮機１から吐出される第１冷媒の温度を検知する。
凝縮器２とバイパス回路液管接続口５１との間には、凝縮器出口温度検知手段３１が備えられる。この凝縮器出口温度検知手段３１は、凝縮器２の出口における第１冷媒の温度を検知する。
第１絞り手段３と蒸発器４との間には、第１冷凍回路蒸発器入口温度検知手段２３が備えられる。この第１冷凍回路蒸発器入口温度検知手段２３は、蒸発器４の入口における第１冷媒の温度を検知する。
【００２７】
バイパス回路ガス管接続口６１と圧縮機１との間には、圧縮機吸入温度検知手段７が備えられる。この圧縮機吸入温度検知手段７は、圧縮機１から吐出される第１冷媒の温度を検知する。
また、バイパス回路ガス管接続口６１と圧縮機１との間には、圧縮機吸入圧力検知手段２１が備えられる。この圧縮機吸入圧力検知手段２１は、圧縮機１と圧縮機吸入温度検知手段７との間に備えられる。
【００２８】
蒸発器４は第１冷媒と第２冷媒を熱交換する冷媒―冷媒熱交換器であり、プレート熱交換器や、二重管式熱交換器が用いられる。
【００２９】
一方、第２冷凍回路１９は、第２圧縮機１１、室内空気と熱交換を行う室内熱交換器１２ａ、１２ｂ、及び、室内熱交換器１２ａ、１２ｂの一方の入口に配設された、室内熱交換器用開閉手段１３ａ、１３ｂ、及び、１３ｃ、１３ｄ、室内熱交換器１２ａ、１２ｂのもう一方の入口に配設された、室内熱交換器用絞り手段１４ａ、１４ｂ、室外空気と熱交換を行う室外熱交換器１５、室外熱交換器１５の一方の入口に配設された室外熱交換器用開閉手段１６ａ、１６ｂ、室外熱交換器１５のもう一方の入口に配設された室外熱交換器用絞り手段１７が冷媒配管で直列に接続されているとともに、蒸発器４及び蒸発器用絞り手段１８が直列に接続されて室内熱交換器１２ａ、１２ｂ、室内熱交換器用開閉手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、室内熱交換器用絞り手段１４ａ、１４ｂを冷媒配管で並列に接続して構成され、第２冷媒を循環させる。
【００３０】
そして、ヒートポンプ装置１００は、第１冷凍回路５及び第２冷凍回路１９の制御手段として制御部２０を備える。制御部２０は、ヒートポンプ装置の各部を中枢的に制御するものであり、ＣＰＵ、実行可能な基本制御プログラムやこの基本制御プログラムに係るデータなどを不揮発的に記憶するＲＯＭ、ＣＰＵに実行されるプログラムや所定データなどを一時的に記憶するＲＡＭ、その他の周辺回路などを備えている。
【００３１】
また、第１冷媒および第２冷媒としては、Ｒ２２、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ３２、Ｒ１３４ａなどのフロン系冷媒のほかに、二酸化炭素（ＣＯ２）などの自然冷媒が用いられ、特に、第１冷媒としては高温用途に広く用いられるＲ４０７Ｃ，Ｒ１３４ａや二酸化炭素（ＣＯ２）が望ましい。
【００３２】
以上のように構成されたヒートポンプ装置１００について、以下その動作、作用を説明する。
まず、室内熱交換器１２ａ、１２ｂを凝縮器として利用して第２冷凍回路１９を暖房運転し、第１冷凍回路５も運転する場合、図２に示すように第２圧縮機１１から吐出された第２冷媒は、開状態の室内熱交換器用開閉手段１３ｂを通って室内熱交換器１２ａに流入し、室内空気に放熱する。また、この場合、第２圧縮機１１から吐出された第２冷媒は、開状態の室内熱交換器用開閉手段１３ｄを通って室内熱交換器１２ｂに流入し、室内空気に放熱する。また、この場合、第２圧縮機１１から吐出された第２冷媒は、蒸発器４に流入し、第１冷媒に吸熱される。
【００３３】
また第１冷凍回路５では、圧縮機１から吐出された第１冷媒は、凝縮器２にて放熱し、圧縮機吐出温度検知手段６で検知された温度に基づいて絞り手段３で絞られて蒸発器４に流入し、第２冷媒から吸熱して圧縮機１に吸入される。また、凝縮器２を通過した第１冷媒は、バイパス絞り手段９の開度に応じてバイパス回路８を流れ、蒸発器４で第２冷媒から吸熱した第１冷媒と合流する。
なお、絞り手段３の開度は、圧縮機吐出温度検知手段６で検知された温度に基づいて調整される。
【００３４】
そして、蒸発器４にて第１冷媒に吸熱された第２冷媒は、蒸発器用絞り手段１８をほぼ絞られることなく通過する。また、室内熱交換器１２ａおよび１２ｂから流出した第２冷媒は、室内熱交換器用絞り手段１４ａ、１４ｂをほぼ絞られることなく通過する。蒸発器用絞り手段１８、室内熱交換器用絞り手段１４ａ、および室内熱交換器用絞り手段１４ｂを通過した第２冷媒は、合流し、室外熱交換器用絞り手段１７で絞られて室外熱交換器１５に流入して、室外空気から吸熱して開状態の室外熱交換器用開閉手段１６ａを通って、第２圧縮機１１に吸入される。この場合、室内熱交換器用開閉手段１３ａ、１３ｃ及び室外熱交換器用開閉手段１６ｂは閉じられており、第２冷媒が流通しないようになっている。
【００３５】
次に、室内熱交換器１２ａ、１２ｂを蒸発器として利用して第２冷凍回路１９を冷房運転し、第１冷凍回路５も運転する場合、図３に示すように第２圧縮機１１から吐出された第２冷媒は、開状態の室外熱交換器用開閉手段１６ｂを通って室外熱交換器１５に流入し、室外空気に放熱する。また、この場合、第２圧縮機１１から吐出された第２冷媒は、蒸発器４に流入し、第１冷媒に吸熱される。
【００３６】
また、第１冷凍回路５では第２冷凍回路１９の暖房運転時同様、圧縮機１から吐出された第１冷媒は、凝縮器２にて放熱し、圧縮機吐出温度検知手段６で検知された温度に基づいて絞り手段３で絞られて蒸発器４に流入し、第２冷媒から吸熱して圧縮機１に吸入される。また、凝縮器２を通過した第１冷媒は、バイパス絞り手段９の開度に応じてバイパス回路８を流れ、蒸発器４で第２冷媒から吸熱した第１冷媒と合流する。
なお、絞り手段３の開度は、圧縮機吐出温度検知手段６で検知された温度に基づいて調整される。
【００３７】
そして、蒸発器４にて第１冷媒に吸熱された第２冷媒は、蒸発器用絞り手段１８、をほぼ絞られることなく通過する。また、室外熱交換器１５から流出した第２冷媒は、室外熱交換器用絞り手段１７をほぼ絞られることなく通過する。蒸発器用絞り手段１８および室外熱交換器用絞り手段１７を通過した第２冷媒は、室内熱交換器用絞り手段１４ａ、１４ｂで絞られて室内熱交換器１２ａ、１２ｂに流入して室内空気から吸熱し、開状態の室内熱交換器用開閉手段１３ａ、１３ｃを通って、第２圧縮機１１に吸入される。この場合、室内熱交換器用開閉手段１３ｂ、１３ｄ及び室外熱交換器用開閉手段１６ａは閉じられており、第２冷媒が流通しないようになっている。
【００３８】
次に、室内熱交換器１２ａを凝縮器として、室内熱交換器１２ｂを蒸発器として利用して第２冷凍回路１９を冷暖同時運転し、第１冷凍回路５も運転する場合、図４に示すように第２圧縮機１１から吐出された第２冷媒は、開状態の室内熱交換器用開閉手段１３ｂを通って室内熱交換器１２ａに流入し、室内空気に放熱する。また、この場合、第２圧縮機１１から吐出された第２冷媒は、蒸発器４に流入し、第１冷媒に吸熱される。
【００３９】
また、第１冷凍回路５では、圧縮機１から吐出された第１冷媒は、凝縮器２にて放熱し、圧縮機吐出温度検知手段６で検知された温度に基づいて絞り手段３で絞られて蒸発器４に流入し、第２冷媒から吸熱して圧縮機１に吸入される。また、凝縮器２を通過した第１冷媒は、バイパス絞り手段９の開度に応じてバイパス回路８を流れ、蒸発器４で第２冷媒から吸熱した第１冷媒と合流する。
なお、絞り手段３の開度は、圧縮機吐出温度検知手段６で検知された温度に基づいて調整される。
【００４０】
そして、蒸発器４にて第１冷媒に吸熱された第２冷媒は、蒸発器用絞り手段１８、をほぼ絞られることなく通過する。また、室内熱交換器１２ａから流出した第２冷媒は、室内熱交換器用絞り手段１４ａをほぼ絞られることなく通過する。蒸発器用絞り手段１８および室内熱交換器用絞り手段１４ａを通過した第２冷媒は、室内熱交換器用絞り手段１４ｂ、及び、室外熱交換器用絞り手段１７で絞られて室内熱交換器１２ｂ、及び、室外熱交換器１５に流入して、室内空気と室外空気から吸熱して開状態の室内熱交換器用開閉手段１３ｃと室外熱交換器用開閉手段１６ａを通って、第２圧縮機１１に吸入される。この場合、室内熱交換器用開閉手段１３ａ、１３ｄ及び室外熱交換器用開閉手段１６ｂは閉じられており、第２冷媒が流通しないようになっている。
【００４１】
室内熱交換器１２ａを蒸発器として、室内熱交換器１２ｂを凝縮器として利用して第２冷凍回路を冷暖同時運転し、第１冷凍回路５も運転する場合には、図５に示すように室内熱交換器用開閉手段１３ａ、１３ｄを開状態とし、室内熱交換器開閉手段を閉状態として、室外熱交換器開閉手段の開閉は変えず運転する。
【００４２】
以上のような運転状態で、第２冷凍回路１９が暖房運転で室内空気への放熱量が多く必要（例えば、室内の温度が５℃で、設定温度が３０℃）な場合や、冷房運転で室外空気の温度が高く（例えば、４０℃）、室外熱交換器１５へ流入する第２冷媒の温度を室外空気の温度以上としなければならない場合、第２冷凍回路１９の高圧側圧力が高くなる。
従って、蒸発器４に流入する第２冷媒も圧力が高くなることで、凝縮温度が高くなる（例えば、５０℃）ため、第１冷凍回路５の蒸発温度も高くなる。このときに、蒸発温度が低い時と同等のエンタルピ差を確保する場合、蒸発器４から流出する第１冷媒の過熱度が大きくなる。
【００４３】
本実施の形態では、制御部２０は、図６に示すように、圧縮機吸入温度検知手段７が検知した第１冷媒の温度Ｔｓが所定値α（例えば２５℃）以上か否かを判断する（Ｓ１）。
この温度Ｔｓが所定値α以上の場合に、バイパス回路８を流れる第１冷媒の流量が大きくなるようにバイパス絞り手段９の開度を大きくする（Ｓ２）。
【００４４】
これによって、蒸発器４出口にて、過熱度が大きい蒸発器４からの第１冷媒と、乾き度が小さい凝縮器２出口の第１冷媒とが混合されることとなり、圧縮機１に吸入される第１冷媒の温度Ｔｓが低下して、過熱度が低下する。
従って、圧縮機１に吸入される第１冷媒の過熱度が大きい場合に比べて第１冷媒の吸込密度を向上し、第１冷媒の流量が増加して第１冷凍回路５の蒸発能力低下を抑制することとなる。
【００４５】
また、第１冷凍回路５の蒸発能力低下を抑制することで、蒸発器４にて熱交換を行う第２冷凍回路１９の凝縮能力低下を抑制し、第２冷媒の流量の低下を抑制する。
従って、蒸発器４において第２冷凍回路１９での第２冷媒の流量不足による冷凍機油の滞留を防止し、冷凍機油による伝熱阻害を防止することとなる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態においては圧縮機吸入温度検知手段７が検知した第１冷媒の温度が所定値以上の場合に、バイパス回路８を流れる第１冷媒の流量が大きくなるようにバイパス絞り手段９を調整することで、蒸発器４出口にて、過熱度が大きい蒸発器４からの第１冷媒と、乾き度が小さい凝縮器２出口の第１冷媒とが混合されることとなり、圧縮機１に吸入される第１冷媒の過熱度が低下する。
従って、圧縮機１に吸入される第１冷媒の過熱度が大きい場合に比べて第１冷媒の吸込密度を向上し、第１冷媒の流量が増加して第１冷凍回路５の蒸発能力低下を抑制することとなる。
【００４７】
また、第１冷凍回路５の蒸発能力低下を抑制することで、蒸発器４にて熱交換を行う第２冷凍回路１９の凝縮能力低下を抑制し、第２冷媒の流量の低下を抑制する。
従って、蒸発器４において第２冷凍回路１９での第２冷媒の流量不足による冷凍機油の滞留を防止し、冷凍機油による伝熱阻害を防止することとなる。
【００４８】
これにより、第２冷凍回路が高負荷で凝縮温度が高くなり第１冷凍回路の蒸発器出口で第１冷媒の過熱度が大きくなる場合でも、第１冷凍回路５の蒸発能力低下を抑制し、凝縮器２に流入する熱媒体の温度が高くなるまでヒートポンプ装置を運転可能となり、熱媒体の蓄熱量を増加できると共に、蒸発器４での冷凍機油の滞留による熱交換効率の低下を抑制し、省エネ性を向上できる。
【００４９】
また、本実施の形態ではバイパス絞り手段９の開度を圧縮機吸入温度検知手段７で検知された温度に基づいて調整しているが、図７に示すように、圧縮機吸入温度検知手段７で検知された温度と、圧縮機吸入圧力検知手段２１で検知された圧力をもとに算出した飽和温度と、の差から求まる過熱度に基づいてバイパス絞り手段９の開度を調整することもできる。
また、圧縮機吸入温度検知手段７で検知された温度と、バイパス絞り手段出口温度検知手段２４で検知された温度と、の差から求まる過熱度に基づいてバイパス絞り手段９の開度を調整することもできる。
また、圧縮機吸入温度検知手段７で検知された温度と、第１冷凍回路蒸発器入口温度検知手段２３で検知された温度と、の差から求まる過熱度に基づいてバイパス絞り手段９の開度を調整することもできる。
【００５０】
また、本実施の形態では、絞り手段３の開度を圧縮機吐出温度検知手段６で検知された温度に基づいて調整しているが、絞り手段３の開度は、図１に示すように、凝縮器熱媒体流入温度検知手段３０で検知された温度と、凝縮器出口温度検知手段３１で検知された温度との差に基づいて調整することもできる。
【００５１】
（実施の形態２）
図７に、本発明の第２の実施の形態におけるヒートポンプ装置２００の冷媒回路図を示す。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一構成部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００５２】
実施の形態２において、第１冷凍回路５は、凝縮器２と絞り手段３との間に過冷却熱交換器１０を備える。バイパス回路液管接続口５１は、凝縮器２と過冷却熱交換器１０との間に備えられる。バイパス回路８は、凝縮器２と過冷却熱交換器１０との間から分岐し、バイパス絞り手段９、過冷却熱交換器１０を順に通って蒸発器４と圧縮機１との間に合流するように配設される。過冷却熱交換器１０では、凝縮器２から流出した第１冷媒とバイパス絞り手段９を通った第１冷媒とが熱交換を行う。
【００５３】
本実施の形態においても制御部２０は図６に示すように、圧縮機吸入温度検知手段７が検知した第１冷媒の温度Ｔｓが所定値α（例えば２５℃）以上か否かを判断する（Ｓ１）。
この温度Ｔｓが所定値α以上の場合に、バイパス回路８を流れる第１冷媒の流量が大きくなるようにバイパス絞り手段９の開度を大きくする（Ｓ２）。
【００５４】
これによって、第１冷凍回路５の過冷却熱交換器１０出口の第１冷媒の温度を低下すると共に、蒸発器４出口にて、過熱度が大きい蒸発器４からの第１冷媒と、乾き度が小さいバイパス回路８からの第１冷媒とが混合されることとなり、圧縮機１に吸入される第１冷媒の過熱度が低下する。
従って、蒸発器４入口に流入する第１冷媒の温度が低下することから、蒸発器４での第１冷凍回路５のエンタルピ差を増加すると共に、第１冷凍回路５高圧側の冷媒密度を低下する。
【００５５】
また、圧縮機１に吸入される第１冷媒の過熱度が大きい場合に比べて第１冷媒の吸入密度が向上し、第１冷媒の流量が増加する。
よって、蒸発器４出口で過熱度が大きくなると共に、第１冷凍回路５の高圧が高くなる場合でも、圧縮機１の高圧の制約に伴う回転数低下と、蒸発器４での第１冷凍回路５の減少を抑制すると共に、第１冷媒の流量を増加して、第１冷凍回路５の蒸発能力低下を抑制することとなる。
【００５６】
また、第１冷凍回路５の過冷却熱交換器１０出口の第１冷媒の温度を低下することで、
第１冷凍回路５の蒸発器４入口の第１冷媒の温度が低下し、蒸発器４にて熱交換を行う第２冷凍回路１９の第２冷媒の低温側の温度も低下する。
従って、蒸発器４での第２冷凍回路１９のエンタルピ差を増加する。
【００５７】
以上のように、本実施の形態において圧縮機吸入温度検知手段７が検知した第１冷媒の温度が所定値以上の場合に、バイパス回路８を流れる第１冷媒の流量が大きくなるようにバイパス絞り手段９を調整することで、第１冷凍回路５の過冷却熱交換器１０出口の第１冷媒の温度を低下すると共に、蒸発器４出口にて、過熱度が大きい蒸発器４からの第１冷媒と、乾き度が小さいバイパス回路８からの第１冷媒とが混合されることとなり、圧縮機１に吸入される第１冷媒の過熱度が低下する。
【００５８】
従って、蒸発器４入口に流入する第１冷媒の温度が低下することから、蒸発器４での第１冷凍回路５のエンタルピ差を増加すると共に、第１冷凍回路５高圧側の冷媒密度を低下して高圧を下げる。
【００５９】
また、圧縮機１に吸入される第１冷媒の過熱度が大きい場合に比べて第１冷媒の吸入密度が向上し、第１冷媒の流量が増加する。
よって、蒸発器４で過熱度が大きくなると共に、第１冷凍回路５の高圧が高くなる場合でも、圧縮機１の高圧の制約に伴う回転数低下と、蒸発器４での第１冷凍回路５のエンタルピ差の減少を抑制すると共に、第１冷媒の流量を増加して、第１冷凍回路５の蒸発能力低下を抑制することとなる。
【００６０】
また、第１冷凍回路５の過冷却熱交換器１０出口の第１冷媒の温度を低下することで、
第１冷凍回路５の蒸発器４入口の第１冷媒の温度が低下し、蒸発器４にて熱交換を行う第２冷凍回路１９の第２冷媒の低温側の温度も低下する。
従って、蒸発器４での第２冷凍回路１９のエンタルピ差を増加する。
これにより、第２冷凍回路が高負荷で凝縮温度が高くなり第１冷凍回路５の蒸発器４出口で第１冷媒の過熱度が大きくなると共に、凝縮器２から流出する熱媒体が高温で、第１冷凍回路５の高圧が高くなる場合、即ち、高温出水となる場合でも、第１冷凍回路５の蒸発能力低下を抑制し、凝縮器２に流入する熱媒体の温度が高くなるまでヒートポンプ装置を運転可能となり、熱媒体の蓄熱量を増加することができると共に、第２冷凍回路１９での第２冷媒の流量を増やすことなく凝縮能力を増加し、省エネ性を向上できる。
【００６１】
また、本実施の形態ではバイパス絞り手段９の開度を圧縮機吸入温度検知手段７で検知された温度に基づいて調整しているが、図７に示すように、圧縮機吸入温度検知手段７で検知された温度と、圧縮機吸入圧力検知手段２１で検知された圧力をもとに算出した飽和温度と、の差から求まる過熱度に基づいてバイパス絞り手段９の開度を調整することもできる。
また、圧縮機吸入温度検知手段７で検知された温度と、バイパス絞り手段出口温度検知手段２４で検知された温度と、の差から求まる過熱度に基づいてバイパス絞り手段９の開度を調整することもできる。
また、圧縮機吸入温度検知手段７で検知された温度と、第１冷凍回路蒸発器入口温度検知手段２３で検知された温度と、の差から求まる過熱度に基づいてバイパス絞り手段９の開度を調整することもできる。
【００６２】
（実施の形態３）
また、実施の形態２ではバイパス回路８が凝縮器２と過冷却熱交換器１０との間から分岐しているが、図８に示すように、過冷却熱交換器１０と絞り手段３との間から分岐してもよい。すなわち、バイパス回路液管接続口５１は、過冷却熱交換器１０と絞り手段３との間に備えてもよい。
なお、本実施の形態では、第２の実施の形態と同一構成部分には同一符号を付して、その説明を省略している。
【００６３】
また、本実施の形態では絞り手段３の開度を圧縮機吐出温度検知手段６で検知された温度に基づいて調整しているが、図７、８に示すように、凝縮器熱媒体流入温度検知手段３０で検知された温度と、凝縮器出口温度検知手段３１で検知された温度との差に基づいて調整することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ装置１００は、二元冷凍サイクルにおける高段側冷凍回路の圧縮機吸入温度の上昇を抑制するもので、空気調和機、チラー、乾燥機、給湯空調複合装置、温水暖房機等の用途に適用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１    圧縮機
２    凝縮器
３    絞り手段
４    蒸発器
５    第１冷凍回路
８    バイパス回路
９    バイパス絞り手段
１９  第２冷凍回路
２０  制御部
５１  バイパス回路液管接続口
６１  バイパス回路ガス管接続口
１００  ヒートポンプ装置
【図１】
2017161182.tif 000003
【図２】
2017161182.tif 000004
【図３】
2017161182.tif 000005
【図４】
2017161182.tif 000006
【図５】
2017161182.tif 000007
【図６】
2017161182.tif 000008
【図７】
2017161182.tif 000009
【図８】
2017161182.tif 000010
【図９】
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