(57)【要約】【課題】熱交換効率を高く保持するとともに、成績係数を向上させること。【解決手段】圧縮機１、熱源側熱交換器２、膨張装置５、複数の利用側熱交換器３，４を配管接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、複数の利用側熱交換器によって熱交換された負荷流体を熱負荷に供給する負荷循環回路とを備えた冷凍装置において、利用側熱交換器３，４は、冷凍サイクルに直列に接続され、冷媒が最後に通過するとともに、負荷流体が最初に通過する一の利用側熱交換器４は、冷媒と負荷流体の流れが対向流をなすように形成されてなり、負荷循環回路の加熱運転を行うときは、他の利用側熱交換器３のうち少なくとも一つが冷媒と負荷流体の流れを並行流となすように、冷媒の流れ方向を切り替える切替手段を備えること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、熱源側熱交換器、膨張装置、複数の利用側熱交換器を配管接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記複数の利用側熱交換器によって熱交換された負荷流体を熱負荷に供給する負荷循環回路とを備えた冷凍装置において、
前記利用側熱交換器は、前記冷凍サイクルに直列に接続され、前記冷媒が最後に通過するとともに、前記負荷流体が最初に通過する一の利用側熱交換器は、前記冷媒と前記負荷流体の流れが対向流をなすように形成されてなり、
前記負荷循環回路の加熱運転を行うときは、前記他の利用側熱交換器のうち少なくとも一つが前記冷媒と前記負荷流体の流れを並行流となすように、前記冷媒の流れ方向を切り替える切替手段を備えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記利用側熱交換器は、少なくとも三つ以上設けられ、
前記切替手段は、前記加熱運転時の要求負荷の大きさに応じて、前記冷媒と前記負荷流体の流れが並行流をなす前記他の利用側熱交換器の数を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
圧縮機、熱源側熱交換器、膨張装置、複数の利用側熱交換器を配管接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記複数の利用側熱交換器によって熱交換された負荷流体を熱負荷に供給する負荷循環回路とを備えた冷凍装置において、
前記利用側熱交換器は、前記冷凍サイクルに直列に接続され、前記冷媒が最後に通過するとともに、前記負荷流体が最初に通過する一の利用側熱交換器は、前記冷媒と前記負荷流体の流れが対向流をなすように形成されてなり、
前記負荷循環回路の加熱運転を行うときは、前記他の利用側熱交換器のうち少なくとも一つが前記冷媒と前記負荷流体の流れを並行流となすように、前記冷媒の流れ方向を切り替える一方、前記負荷循環回路の冷却運転を行うときは、前記他の利用側熱交換器のすべてが前記冷媒と前記負荷流体の流れを対向流となすように、前記冷媒の流れ方向を切り替える切替手段を備えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
圧縮機、複数の熱源側熱交換器、膨張装置、複数の利用側熱交換器を配管接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記複数の利用側熱交換器によって熱交換された負荷流体を第１の熱負荷に供給する第１の負荷循環回路と、前記複数の熱源側熱交換器によって熱交換された負荷流体を第２の熱負荷に供給する第２の負荷循環回路とを備えた冷凍装置において、
前記利用側熱交換器は、前記冷凍サイクルに直列に接続され、前記冷媒が最後に通過するとともに、前記負荷流体が最初に通過する一の利用側熱交換器は、前記冷媒と前記負荷流体の流れが対向流をなすように形成されてなり、
前記熱源側熱交換器は、前記冷凍サイクルに直列に接続され、前記冷媒が最後に通過するとともに、前記負荷流体が最初に通過する一の熱源側熱交換器は、前記冷媒と前記負荷流体の流れが対向流をなすように形成されてなり、
前記第１の負荷循環回路の加熱運転を行うときは、前記他の利用側熱交換器のうち少なくとも一つが前記冷媒と前記負荷流体の流れを並行流となすように、前記冷媒の流れ方向を切り替える一方、前記第１の負荷循環回路の冷却運転を行うときは、前記他の利用側熱交換器のすべてが前記冷媒と前記負荷流体の流れを対向流となすように、前記冷媒の流れ方向を切り替える第１の切替手段と、
前記第２の負荷循環回路の加熱運転を行うときは、前記他の熱源側熱交換器のうち少なくとも一つが前記冷媒と前記負荷流体の流れを並行流となすように、前記冷媒の流れ方向を切り替える一方、前記第２の負荷循環回路の冷却運転を行うときは、前記他の熱源側熱交換器のすべてが前記冷媒と前記負荷流体の流れを対向流となすように、前記冷媒の流れ方向を切り替える第２の切替手段とを備えることを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置に係り、特に複数の利用側熱交換器を直列に接続して構成される冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍装置においては、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張装置、複数の利用側熱交換器を配管接続した冷凍サイクルと、複数の利用側熱交換器と空調負荷との間で負荷流体を循環させる負荷循環回路を備え、利用側熱交換器を冷凍サイクルに並列で接続するとともに、冷媒と負荷流体の流れ形式を対向流と並行流の組み合わせにより構成したものが知られている（特許文献１参照。）。
【０００３】
また、複数の利用側熱交換器を冷凍サイクルに直列で接続するとともに、その利用側熱交換器の流れ形式を、冷却運転時にはすべて対向流、加熱運転時にはすべて並行流となるように制御した冷凍装置が知られている（特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４８３５９号公報
【特許文献２】特開２００５−３３７６８８号公報
【発明の開示】
【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の冷凍装置においては、利用側熱交換器が並列に接続されるため、各々の利用側熱交換器に供給される冷媒の分配、つまり供給量のバランスが不均一になりやすいという問題がある。また、直列接続の場合と比べて並列接続の場合は冷媒の通流面積が増加するため、流れの抵抗が増加して冷媒の流速が遅くなり、熱交換効率が低下するという問題がある。
【０００６】
一方、特許文献２の冷凍装置の場合、冷却運転時には利用側熱交換器の流れ形式を対向流となるため、熱交換効率は良好となるが、加熱運転時には流れ形式が並行流となるため、例えば、最後段の利用側熱交換器において、冷媒出口部の冷媒温度は負荷流体出口部の負荷流体の温度よりも高くなる。このように冷媒出口部の冷媒温度（凝縮温度）が高くなると冷凍サイクルの高圧圧力が上昇し、消費電力が増加するため、運転効率、つまり成績係数（ＣＯＰ）が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、熱交換効率を高く保持するとともに、成績係数を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、まず、冷凍サイクルにおいて、冷媒流速の低下を抑制し、熱交換効率を高く保つため、複数の利用側熱交換器を直列に接続することを前提としている。ここで、例えば、加熱運転時に利用側熱交換器を流れる冷媒は、ガス状態から気液混合状態へと変化し、冷媒密度は上昇する。このため、従来、複数の利用側熱交換器を直列で接続するときは、利用側熱交換器それぞれの出入口を、冷媒は熱交換器の上方から下方へ流すようにしている。これに対し、負荷流体は、これらの利用側熱交換器を上方から下方へ向かって流れるように設定されるのが通常である。このため、利用側熱交換器の流れ形式はすべて並行流となり、これが熱交換効率を低下させる要因となっていた。また、最後段の利用側熱交換器を通過した冷媒の温度は、この利用側熱交換器を通過した負荷流体の温度よりも常に高いため、冷媒の凝縮温度の上昇に伴い、冷凍サイクルの運転効率の低下を招いていた。
【０００９】
そこで、本発明では、上記課題を解決するため、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張装置、複数の利用側熱交換器を配管接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、複数の利用側熱交換器によって熱交換された負荷流体を熱負荷に供給する負荷循環回路とを備えた冷凍装置において、利用側熱交換器は、冷凍サイクルに直列に接続され、冷媒が最後に通過するとともに、負荷流体が最初に通過する一の利用側熱交換器は、冷媒と負荷流体の流れが対向流をなすように形成されてなり、負荷循環回路の加熱運転を行うときは、他の利用側熱交換器のうち少なくとも一つが冷媒と負荷流体の流れを並行流となすように、冷媒の流れ方向を切り替える切替手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
このように、冷媒が最後に通過するとともに、負荷流体が最初に通過する一の利用側熱交換器の流れ方式を対向流として固定することにより、この一の利用側熱交換器を通過した冷媒は、加熱される前の最も冷えた状態の負荷流体と熱交換し、冷媒の温度はこの負荷流体の温度近くまで低下する。これにより、並行流の場合と比べて冷媒の凝縮温度が低下するため、冷凍サイクルの成績係数を向上させることができる。また、複数の利用側熱交換器のうち少なくとも一つは、冷媒が上方から下方へ向かって流れるため、冷媒流速の低下を抑制し、熱交換効率を高く保つことができる。
【００１１】
この場合において、利用側熱交換器は、少なくとも三つ以上設けられ、切替手段は、加熱運転時の要求負荷の大きさに応じて、冷媒と負荷流体の流れが並行流をなす他の利用側熱交換器の数を切り替えるようにしてもよい。これによれば、例えば、要求負荷の増加を検知した場合、並行流の他の利用側熱交換器の数を減らして、対向流の利用側熱交換器の数を増やすことにより、熱交換効率を向上させることができ、負荷流体の熱交換量を多くすることが可能になる。
【００１２】
また、本発明は、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張装置、複数の利用側熱交換器を配管接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、複数の利用側熱交換器によって熱交換された負荷流体を熱負荷に供給する負荷循環回路とを備えた冷凍装置において、利用側熱交換器は、冷凍サイクルに直列に接続され、冷媒が最後に通過するとともに、負荷流体が最初に通過する一の利用側熱交換器は、冷媒と負荷流体の流れが対向流をなすように形成されてなり、負荷循環回路の加熱運転を行うときは、他の利用側熱交換器のうち少なくとも一つが冷媒と負荷流体の流れを並行流となすように、冷媒の流れ方向を切り替える一方、負荷循環回路の冷却運転を行うときは、他の利用側熱交換器のすべてが冷媒と負荷流体の流れを対向流となすように、冷媒の流れ方向を切り替える切替手段を備えるように構成してもよい。
【００１３】
このようにすれば、加熱運転時だけでなく、冷却運転時においても熱交換効率を向上させることができる。また、冷却運転時に一の利用側熱交換器を通過した冷媒は、冷却される前の最も温度が高い状態の負荷流体と熱交換されるため、並行流の場合と比べて蒸発温度が上昇し、成績係数を向上させることができる。なお、冷却運転時に利用側熱交換器を通過する冷媒は、蒸発変化であり、冷媒密度は減少する方向のため、すべての利用側熱交換器で冷媒が下方から上方へ向かって移動することになっても、冷媒流速に与える影響は少ない。
【００１４】
また、本発明は、圧縮機、複数の熱源側熱交換器、膨張装置、複数の利用側熱交換器を配管接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、複数の利用側熱交換器によって熱交換された負荷流体を第１の熱負荷に供給する第１の負荷循環回路と、前記複数の熱源側熱交換器によって熱交換された負荷流体を第２の熱負荷に供給する第２の負荷循環回路とを備えた冷凍装置において、利用側熱交換器は、冷凍サイクルに直列に接続され、冷媒が最後に通過するとともに、負荷流体が最初に通過する一の利用側熱交換器は、冷媒と負荷流体の流れが対向流をなすように形成されてなり、熱源側熱交換器は、冷凍サイクルに直列に接続され、冷媒が最後に通過するとともに、負荷流体が最初に通過する一の熱源側熱交換器は、冷媒と負荷流体の流れが対向流をなすように形成されてなり、第１の負荷循環回路の加熱運転を行うときは、他の利用側熱交換器のうち少なくとも一つが冷媒と負荷流体の流れを並行流となすように、冷媒の流れ方向を切り替える一方、第１の負荷循環回路の冷却運転を行うときは、他の利用側熱交換器のすべてが冷媒と負荷流体の流れを対向流となすように、冷媒の流れ方向を切り替える第１の切替手段と、前記第２の負荷循環回路の加熱運転を行うときは、他の熱源側熱交換器のうち少なくとも一つが冷媒と負荷流体の流れを並行流となすように、冷媒の流れ方向を切り替える一方、第２の負荷循環回路の冷却運転を行うときは、他の熱源側熱交換器のすべてが冷媒と負荷流体の流れを対向流となすように、冷媒の流れ方向を切り替える第２の切替手段とを備えて構成することができる。
【００１５】
このように熱源側熱交換器においても利用側熱交換器と同様の構成を有することにより、運転効率をより向上させることができ、かつ、成績係数をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、熱交換効率を高く保持するとともに、成績係数を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、本発明を適用してなる冷凍装置の第１の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態を示すヒートポンプ式冷凍装置のサイクル系統図である。図２は、本実施形態の冷凍装置の冷却運転時における利用側熱交換器の流れ形式を説明する図である。図３は、図２の流れ形式の利用側熱交換器における冷却運転時の冷媒と負荷流体の温度変化を説明する線図である。図４は、本実施形態の冷凍装置の加熱運転時における利用側熱交換器の流れ形式を説明する図である。図５は、図４の流れ形式の利用側熱交換器における加熱運転時の冷媒と負荷流体の温度変化を説明する線図である。
【００１８】
本実施形態の冷凍装置は、図１に示すように、冷凍サイクルを備えて構成される。この冷凍サイクルは、圧縮機１、熱源側熱交換器２、利用側熱交換器３、利用側熱交換器４、膨張装置５、四方切替弁６を冷媒配管で接続して形成され、冷媒量調整器７、アキュムレータ８、送風機９、開閉弁１０ａ，１０ｂ、逆止弁１１ａ〜１１ｄを備えている。
【００１９】
アキュムレータ８は圧縮機１の吸引側に設けられ、圧縮機１にガス冷媒を導くようになっている。送風機９は熱源側熱交換器２の近傍に設置され、熱源側熱交換器２に熱交換用の空気を送風するようになっている。利用側熱交換器３，利用側熱交換器４には、周知の積層プレート式熱交換器や二重管式熱交換器が用いられる。
【００２０】
利用側熱交換器３と利用側熱交換器４は、冷凍サイクルに直列で接続され、これらは、熱負荷（図示せず）との間で負荷流体（以下、水という。）を循環させる負荷循環回路（図示せず）の一部を構成し、負荷循環回路の熱供給源として機能する。負荷循環回路を流れる水は、利用側熱交換器４，利用側熱交換器３の順に、それぞれの熱交換器の上方から下方へ流れるようになっている。以下、利用側熱交換器３，４において水を加熱する際の運転を加熱運転、水を冷却する運転を冷却運転という。
【００２１】
加熱運転と冷却運転は、後述するように、利用側熱交換器３，４の流れ形式が異なるため、設定された流れ形式となるように、開閉弁１０ａ，１０ｂの開閉動作を切替装置（図示せず）によって電気的に制御するようになっている。
【００２２】
圧縮機１は、四方切替弁６を介して冷媒配管に接続されており、この四方切替弁６は、冷却運転時には、圧縮機１の吐出側を熱源側熱交換器２と接続するとともに、吸引側を利用側熱交換器４と接続し、加熱運転時には、圧縮機１の吐出側を利用側熱交換器４と接続するとともに、吸引側を熱源側熱交換器２と接続するようになっている。図中において、四方切替弁６の実線は冷却運転、点線は加熱運転を示している。
【００２３】
次に、このようにして構成される冷凍装置の動作について説明する。冷却運転時において、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、四方切替弁６の実線系路を通り、熱源側熱交換器２により凝縮されて高温高圧の液冷媒となり、この液冷媒は、膨張装置５を通過して減圧される。膨張装置５を通過した液冷媒は、その後の分岐において、逆止弁１１ｄが逆方向となり点線系路には進めないため、逆止弁１１ａの方向へ進み、利用側熱交換器３に流入する。利用側熱交換器３において対向流をなす水と熱交換した冷媒は蒸発し、乾き度が増加する。
【００２４】
その後の分岐では、開閉弁１０ａが開であるため、冷媒は実線系路を流れ、利用側熱交換器４に流入し、さらに対向流をなす水と熱交換してガス冷媒となる。続いて、利用側熱交換器４を通過したガス冷媒は、逆止弁１１ｃを通過し、その後の分岐で、逆止弁１１ｂの方向は正方向であるが圧力差により点線系路には進めないため、実線系路へ進み、四方切替弁６を介して圧縮機１に戻る。
【００２５】
図２に示すように、冷却運転時における利用側熱交換器の流れ形式は、利用側熱交換器３と利用側熱交換器４のいずれも対向流をなしている。ここで、熱交換時の温度は、図３に示すように変化する。つまり、利用側熱交換器４の冷媒出口部を通過する冷媒は、水入口部を通過する最も水温の高い水と対向流で熱交換するため、水入口部の水温近くまで冷媒出口部の温度が上昇する。
【００２６】
このように、本実施形態では、冷却運転時において、冷媒の流れ方向の最後段に位置する利用側熱交換器４を出たときの冷媒温度（蒸発温度）を高くすることができるため、冷凍サイクルの成績係数を向上させることができる。
【００２７】
一方、加熱運転時においては、冷却運転時とは逆に、開閉弁１０ａは閉状態、１０ｂは開状態となるように、切替装置により切り替え動作が行われる。そして、四方切替弁６の経路が切り替えられることにより、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、四方切替弁６の点線系路を流れる。四方切替弁６を通過した冷媒は、その後の分岐において、逆止弁１１ｃが逆方向、逆止弁１１ｂが正方向であるため、点線系路を進み、続いて開閉弁１０ａが閉状態であることから利用側熱交換器３に流入する。利用側熱交換器３を流れる冷媒は、並行流をなす水と熱交換して気液二相の状態となり、その後、逆止弁１１ａが逆方向、開閉弁１０ｂが開状態であるため、点線系路を進み、利用側熱交換器４に流入する。利用側熱交換器４を流れる気液二相の冷媒は、対向流をなす水と熱交換し、高温高圧の液冷媒となる。利用側熱交換器４を通過した冷媒は、その後の分岐において、逆止弁１１ｃ、１１ｄはいずれも正方向であるが、圧力差により実線系路には進めないため、点線系路を進み、逆止弁１１ｄを経由して膨張装置５に流入する。膨張装置５により減圧された冷媒は熱源側熱交換器２に流入して空気と熱交換され、低温低圧のガス冷媒となった後、圧縮機１に戻る。
【００２８】
この加熱運転時における利用側熱交換器の流れ形式は、図４に示すように、利用側熱交換器３において並行流をなし、利用側熱交換器４において対向流をなす形式となっている。ここで、熱交換時の温度は、図５に示すように変化する。つまり、利用側熱交換器４の冷媒出口部を通過する冷媒は、水入口部を通過する最も水温の低い水と対向流で熱交換するため、水入口の水温近くまで冷媒出口部の温度が低下する。
【００２９】
このように、本実施形態では、加熱運転時において、冷媒流れ方向の最後段に位置する利用側熱交換器４を出たときの冷媒温度（凝縮温度）を低くすることができるため、冷凍サイクルの成績係数を向上させることができる。
【００３０】
本実施形態の冷凍装置では、冷却運転、加熱運転のいずれの場合においても、冷媒が最後に通過し、負荷流体が最初に通過する利用側熱交換器４の流れ形式が対向流をなすように設定している。これにより、冷却運転時においては、冷媒の出口温度、つまり蒸発温度を負荷流体の最も高い入口温度近くまで上昇させることができる一方、加熱運転時においては、冷媒の出口温度、つまり凝縮温度を負荷流体の最も低い入口温度近くまで低下させることができるため、成績係数を効果的に高めることができる。
【００３１】
また、本実施形態では、冷却運転時において、利用側熱交換器４と同様、利用側熱交換器３の流れ形式を対向流としているため、高い熱交換効率を維持することができる。また、加熱運転時において、利用側熱交換器３の流れ形式を並行流としているため、冷媒は利用側熱交換器４を通過するときのみ重力に逆らって上方に移動することになる。このため、冷媒流速の低下を抑制することができ、熱交換効率を高く維持することができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、負荷流体の流れを切り替える必要がないため、高価な切替弁等が不要となり、製造コストを低減することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
以下、本発明を適用してなる冷凍装置の第２の実施形態について図面を用いて説明する。図６は、本発明の第２の実施形態を示すヒートポンプ式冷凍装置のサイクル系統図である。なお、図６において、図１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
本実施形態では、図１の冷凍装置における熱源側熱交換器２を、利用側熱交換器３，４と同様、２個の積層プレート式熱交換器、或いは二重管式熱交換器を冷凍サイクルに直列で接続し、負荷循環回路の熱負荷との間で水を循環させる構成としている点、及び、各熱源側熱交換器における冷媒の流れ方向（流れ形式）を利用側熱交換器と同様の設定で適宜切り替えるようにしている点で、第１の実施形態と相違する。
【００３５】
より具体的に、熱源側熱交換器１２，１３の流れ形式の切り替え動作は、開閉弁１０ｃ，１０ｄ、逆止弁１１ｅ〜１１ｈを設けるとともに、開閉弁１０ｃ，１０ｄの開閉を切替装置により電気的に操作することで実現できる。
【００３６】
本実施形態によれば、冷却運転時と加熱運転時のいずれにおいても、熱源側熱交換器が凝縮器、蒸発器として機能する性能を向上できるため、成績係数をより効果的に高めることができる。また、第１の実施形態と同様に、冷却運転時、加熱運転時の熱交換性能を高く維持することができる。
【００３７】
（第３の実施形態）
以下、本発明を適用してなる冷凍装置の第３の実施形態について図面を用いて説明する。図７は、本発明の第３の実施形態を示すヒートポンプ式冷凍装置のサイクル系統図である。なお、図７において、図１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
本実施形態では、利用側熱交換器３，４における冷媒の流れ方向（流れ形式）の切り替えを、二つの開閉弁１０ａ，１０ｂ、四つの逆止弁１１ａ〜１１ｄに代えて、三つの三方切替弁１４ａ〜１４ｃを用いる構成としている点で、第１の実施形態と相違する。
【００３９】
三方切替弁１４ａ〜１４ｃにおいて、冷却運転時には実線系路、加熱運転時には点線系路にそれぞれ接続することにより、冷媒の流れ方向を切り替えることができる。このような構成とすれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、高価な切替弁を必要とせず、冷媒の流れ方向の切り替えを簡単な構成で実現できるため、経済性を高めることができる。
【００４０】
（第４の実施形態）
以下、本発明を適用してなる冷凍装置の第４の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態では、冷凍サイクルにおいて、３つの利用側熱交換器を直列に接続している点で、第１の実施形態と相違する。図８は、本実施形態の冷凍装置の加熱運転時における利用側熱交換器の流れ形式を説明する図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態に限らず、第２、第３の実施形態についても適用することが可能である。
【００４１】
本実施形態では、図８に示すように、利用側熱交換器２１，２２，２３を、順次直列に接続することにより全体として一つの利用側熱交換器を構成する。
【００４２】
図８の（ａ）において、加熱運転時の冷媒（点線）は、利用側熱交換器２２、利用側熱交換器２１、利用側熱交換器２３の順に流れる一方、水（実線）は、利用側熱交換器２３、利用側熱交換器２２、利用側熱交換器２１の順に上方から下方へ流れるようになっている。ここで、各熱交換器の流れ形式は、利用側熱交換器２３のみ対向流となり、利用側熱交換器２１，２２は並行流をなすように設定される。すなわち、利用側熱交換器２３は、冷媒が最後に通過し、かつ、負荷流体の水が最初に通過する熱交換器となっている。このように、利用側熱交換器２３の冷媒出口を通過する冷媒の温度（凝縮温度）は、水の最も低い入口温度近くまで下げることができるため、加熱運転時の成績係数を効果的に高めることができる。また、利用側熱交換器２１，２２においては、冷媒が上方から下方に流れているため、冷媒流速の低下を抑制することができ、熱交換効率を高く維持することができる。
【００４３】
また、図の（ｂ）において、冷媒（点線）は、利用側熱交換器２１、利用側熱交換器２２、利用側熱交換器２３の順に流れる一方、水は、利用側熱交換器２３、利用側熱交換器２２、利用側熱交換器２１の順に上方から下方へ流れるようになっている。ここで、各熱交換器の流れ形式は、利用側熱交換器２２，２３の二つが対向流となり、利用側熱交換器２１は並行流をなすように設定される。
【００４４】
よって、加熱運転時に（ｂ）の流れ形式を採用すれば、対向流の利用側熱交換器を１つから２つに増やすことができるため、（ａ）よりも熱交換効率を向上させることができる。
【００４５】
ここで、冷凍装置には、負荷循環回路の熱負荷の大きさを検知する機能を設け、負荷の大きさに応じて、利用側熱交換器の流れ形式を（ａ）と（ｂ）で自動的に切り替えられるようにしてもよい。このようにすれば、変動する熱負荷の大きさに応じて、熱交換効率を最も適した状態に切り替えることができるため、冷凍サイクルの成績係数をより高めることができる。また、利用側熱交換器２１においては、冷媒が上方から下方に流れているため、冷媒流速の低下を抑制することができ、熱交換効率を高く維持することができる。
【００４６】
本実施形態では、利用側熱交換器を３つ用いる例を説明したが、利用側熱交換器の個数は、複数であれば、２つでも３つ以上でもよく、要は、冷媒が最後に通過し、かつ、負荷流体となる水が最初に通過する利用側熱交換器の流れ方式を対向流として固定し、さらに、加熱運転時には、その他の利用側熱交換器のうち、少なくとも一つが並行流となるように設定されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すヒートポンプ式冷凍装置のサイクル系統図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の冷凍装置の冷却運転時における利用側熱交換器の流れ形式を説明する図である。
【図３】図２の流れ形式の利用側熱交換器における冷却運転時の冷媒と負荷流体の温度変化を説明する線図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の冷凍装置の加熱運転時における利用側熱交換器の流れ形式を説明する図である。
【図５】図４の流れ形式の利用側熱交換器における加熱運転時の冷媒と負荷流体の温度変化を説明する線図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を示すヒートポンプ式冷凍装置のサイクル系統図である。
【図７】本発明の第３の実施形態を示すヒートポンプ式冷凍装置のサイクル系統図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の冷凍装置の加熱運転時における利用側熱交換器の流れ形式を説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  圧縮機
２，１２，１３  熱源側熱交換器
３，４，２１，２２，２３  利用側熱交換器
５  膨張装置
６  四方切替弁
７  冷媒量調整器
８  アキュムレータ
９  送風機
１０  開閉弁
１１  逆止弁
１４  三方切替弁
【図１】
2009281595.tif 000003
【図２】
2009281595.tif 000004
【図３】
2009281595.tif 000005
【図４】
2009281595.tif 000006
【図５】
2009281595.tif 000007
【図６】
2009281595.tif 000008
【図７】
2009281595.tif 000009
【図８】
2009281595.tif 000010