JP2012149883A - ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱源側ユニット１台に対して１台又は複数台の負荷側ユニットを接続し、水を高温に加熱することを可能にしたヒートポンプ装置を提供する。
【解決手段】給湯機１００（ヒートポンプ装置）は、第１圧縮機１１と、四方切換弁１２と、熱源側熱交換器１３とを搭載した熱源側ユニット１０と、第１流量制御装置５１と、第１負荷側熱交換器５２と、第２圧縮機５３と、第２負荷側熱交換器５４と、第２流量制御装置５５とを搭載した負荷側ユニット５０とを備え、第１圧縮機１１と、四方切換弁１２と、熱源側熱交換器１３と、第１流量制御装置５１と、第１負荷側熱交換器５２とを液配管１及びガス配管２で順次接続し、主回路Ａを構成し、第２圧縮機５３と、第２負荷側熱交換器５４と、第２流量制御装置５５と、前記第１負荷側熱交換器５２とを負荷側冷媒配管５６で順次接続し、負荷側冷媒回路Ｂを構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱源側ユニット（室外機）１台に対して１台又は複数台の負荷側ユニット（給湯機又は室内機）を接続したヒートポンプ装置に関し、特に給湯に利用する水を高温に加熱できるヒートポンプ装置に関するものである。

従来から、１台の熱源側ユニットに複数台の負荷側ユニットを２本の冷媒配管を介して並列に接続したマルチ型の空気調和装置が存在する。この空気調和装置は、熱源側ユニットに圧縮機と、四方切換弁と、室外熱交換器（熱源側熱交換器）とを搭載し、負荷側ユニットに絞り装置と、室内熱交換器（負荷側熱交換器）とを搭載することで構成されていた。このような空気調和装置によれば、各負荷側ユニットで選択的かつ独立的に給湯運転、冷房運転又は暖房運転を実行できるようになっていた。すなわち、ある室内機では冷房運転を、別の室内機では暖房運転を、更に別の室内機では給湯運転を同時に行うことができるようになっていたのである。

そのようなものとして、「冷媒圧縮機、四方切換弁、熱源機側熱交換器、アキュムレータ、冷媒流路切換装置等で構成される１台の熱源機に対し、室内側熱交換器、第１の冷媒流量制御装置等で構成される１台もしくは複数台の室内機と、上記熱源機からの冷媒と水利用対象へ送られる利用水との間で熱交換を行う第１の水利用側熱交換器、水利用側冷媒流量制御装置等で構成される１台もしくは複数台の第１の水温調節機とを、それぞれ第１、第２の接続配管を介して並列に接続するとともに、上記室内機の室内側熱交換器の冷媒出入口の一方又は上記第１の水温調節機の第１の水利用側熱交換器の冷媒出入口の一方を、上記第１の接続配管又は上記第２の接続配管に切換可能に接続する切換弁を有する第１の分岐部と、上記室内機の室内側熱交換器の冷媒出入口の他方又は上記第１の水温調節機の第１の水利用側熱交換器の冷媒出入口の他方を、上記第１の冷媒流量制御装置を介して上記第２の接続配管に接続する第２の分岐部とを、第２の冷媒流量制御装置を介して接続した」空気調和装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

この空気調和装置は、空気調和用の熱源機及び水加温用の熱源機の２台を用意する必要がなく、簡単な構成で各室内機での給湯運転、冷房運転又は暖房運転を実現することが可能になっている。したがって、水加熱用の熱源機分の設備費や運転維持費等を削減することができる。また、冷房運転及び暖房同時を同時に実行する機会が多い春や秋等の中間期には、冷房運転時の排熱を第１に水温調節機で効率よく再利用でき、消費エネルギーを低減することも可能になっている。

特開平８−２６１５９９号公報（第４頁、第１図）

上記の空気調和装置は、負荷側ユニットを並列に接続し、１台の熱源機で給湯運転、冷房運転及び暖房運転の全てを実行するために、給湯運転を実行する負荷側ユニットの利用形態の幅が狭くなってしまうという課題があった。つまり、給湯運転を実行する負荷側ユニットは、比較的高温を必要としないもの（たとえば、温水プール等）に給湯するような利用形態に限定されてしまっていたのである。また、負荷側ユニットに貯湯タンク等を備え、水を高温に沸き上げてから給湯するということも考えられるが、高温の給湯に備えて常に水を沸き上げておかなければならず、全体の運転効率が低下することになってしまうことになる。したがって、上記の空気調和装置が有する効果を実現するだけでなく、更に負荷側ユニットの多様な利用形態を実現できることが要求されているのである。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、熱源側ユニット１台に対して１台又は複数台の負荷側ユニットを接続し、複雑な回路構成とすることなく、水を高温に加熱することを可能にしたヒートポンプ装置を提供することを目的としている。

本発明に係るヒートポンプ装置は、第１圧縮機と、熱源側熱交換器とを搭載した熱源側ユニットと、第１流量制御装置と、第１負荷側熱交換器と、第２圧縮機と、第２負荷側熱交換器と、第２流量制御装置とを搭載し、第２負荷側熱交換器で水を加熱する第１負荷側ユニットと、第１流量制御装置と第１負荷側熱交換器とを直列に接続し、前記第１負荷側熱交換器で室内を暖房する第２負荷側ユニットと、を備え、前記第１負荷側ユニットの前記第１流量制御装置及び前記第１負荷側熱交換器と、前記第２負荷側ユニットの前記第１流量制御装置及び前記第１負荷側熱交換器とが並列に並び、前記第１圧縮機と、前記熱源側熱交換器と、前記第１負荷側ユニットの前記第１流量制御装置及び前記第１負荷側熱交換器と、前記第２負荷側ユニットの前記第１流量制御装置及び前記第１負荷側熱交換器とを冷媒配管で順次接続して主回路を構成し、前記第２圧縮機と、前記第２負荷側熱交換器と、前記第２流量制御装置と、前記第１負荷側ユニットの前記第１負荷側熱交換器とを冷媒配管で順次接続し、負荷側冷媒回路を構成し、前記負荷側冷媒回路の冷媒としてＲ１３４ａを用い、前記第１圧縮機で圧縮した冷媒を前記第１負荷側ユニットの前記第１負荷側熱交換器及び前記第２負荷側ユニットの前記第１負荷側熱交換器に流入して、前記第２負荷側ユニットにて室内の暖房を行うとともに、前記第２圧縮機で圧縮比１〜３にて圧縮したＲ１３４ａ冷媒を前記第１負荷側ユニットの第２負荷側熱交換器に流入させ、凝縮温度８０℃〜１００℃で凝縮液化させることを特徴とする。

本発明に係るヒートポンプ装置は、主回路の他に負荷側冷媒回路を備え、前記負荷側冷媒回路の冷媒としてＲ１３４ａを用い、前記第１圧縮機で圧縮した冷媒を前記第１負荷側ユニットの前記第１負荷側熱交換器及び前記第２負荷側ユニットの前記第１負荷側熱交換器に流入して、前記第２負荷側ユニットにて室内の暖房を行うとともに、前記第２圧縮機で圧縮比１〜３にて圧縮したＲ１３４ａ冷媒を前記第１負荷側ユニットの第２負荷側熱交換器に流入させ、凝縮温度８０℃〜１００℃で凝縮液化させるので、空気調和や水の冷却、水の加熱を負荷側冷媒回路で行なうことができ、運転効率の向上を図ることができる。つまり、負荷側冷媒回路を備えることによって、主回路の能力を増強することができ、運転効率の向上が可能になっているのである。また、第１負荷側ユニットを水の加熱用途に使用する場合には、水を高温に加熱することができる。

実施の形態１に係る給湯機の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。 負荷側冷媒回路に使用可能な冷媒の物性値を示すグラフである。 実施の形態２に係る給湯空調装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。 実施の形態３に係る給湯空調装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。 実施の形態４に係る給湯機の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る給湯機１００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図１に基づいて、給湯機１００の冷媒回路構成について説明する。この給湯機１００は、ビルやマンション等に設置され、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用することで温水プールや床暖房、シャワー、浴槽、飲料等に使用される低温、中温又は高温の湯を供給できるヒートポンプ装置である。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

給湯機１００は、大きく分けて熱源側ユニット１０と、負荷側ユニット５０（第１負荷側ユニット）とで構成されている。熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０は、冷媒配管である液配管１と冷媒配管であるガス配管２とで順次接続されて連絡するようになっている。液配管１及びガス配管２で熱源側ユニット１０内の各種冷媒機器と、熱源側ユニット５０内の冷凍機器（第１流量制御装置５１及び第１負荷側熱交換器５２）とを接続することにより主回路Ａを構成している。また、負荷側ユニット５０の第２負荷側熱交換器５４には、水配管３が導通されており、この水配管３は、第２負荷側熱交換器５４によって温水又は冷水にされた水を所定の場所に供給するようになっている。

熱源側ユニット１０には、冷凍機器である第１圧縮機１１と、流路切替弁である四方切換弁１２と、熱源側熱交換器１３と、アキュムレータ１４とが搭載されている。また、熱源側ユニット１０には、第１圧縮機１１の吐出された冷媒の圧力を検出する圧力センサである吐出圧力検出装置１５と、第１圧縮機１１へ吸入する冷媒の圧力を検出する圧力センサである吸入圧力検出装置１６とが設けられている。さらに、図示していないが、熱源側熱交換器１３に空気を供給するためのファン等の送風手段や、第１圧縮機１１及び四方切換弁１２を制御する制御装置が設けられている。

第１圧縮機１１は、液配管１を流れる冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たとえばインバータにより回転数が制御され容量制御されるタイプのもので構成するとよい。四方切換弁１２は、温水又は冷水を供給するときで冷媒の流れを切り替えるものである。熱源側熱交換器１３は、温水を供給するときには蒸発器として機能し、冷水を供給するときには凝縮器として機能し、図示省略の送風手段から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するものである。

アキュムレータ１４は、四方切換弁１２と第１圧縮機１１との間に配置され、過剰な冷媒を貯留するものである。アキュムレータ１４があることによって、気液分離が可能である。なお、アキュムレータ１４は、過剰な冷媒を貯留できる容器であればよい。吐出圧力検出装置１５は、第１圧縮機１１と四方切換弁１２との間における吐出側配管に設置され、第１圧縮機１１から吐出された冷媒の圧力を検出するようになっている。また、吸入圧力検出装置１６は、四方切換弁１２とアキュムレータ１４との間における吸入側配管に設置され、第１圧縮機１１へ吸入される冷媒の圧力を検出するようになっている。そして、吐出圧力検出装置１５及び吸入圧力検出装置１６で検出された圧力情報は、図示省略の制御装置に送られるようになっている。

負荷側ユニット５０には、冷凍機器である第１流量制御装置５１と、第１負荷側熱交換器５２と、第２圧縮機５３と、第２負荷側熱交換器５４と、第２流量制御装置とが搭載されている。第１負荷側熱交換器５２と、第２圧縮機５３と、第２負荷側熱交換器５４と、第２流量制御装置とは、負荷側冷媒配管５６で順次接続されて連絡するようになっている。この負荷側冷媒配管５６で負荷側ユニット５０内の各種冷凍機器を接続することにより、負荷側冷媒回路Ｂを構成している。さらに、図示していないが、第１負荷側熱交換器５２に空気を供給するためのファン等の送風手段が設けられている。

第１流量制御装置５１は、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この第１流量制御装置５１は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。また、第１流量制御装置５１は、冷水を供給するときは第１負荷側熱交換器５２の出口側の過熱度により、温水を供給するときは同じく出口側の過冷却度により開閉状態を制御するとよい。第１負荷側熱交換器５２は、温水を供給するときには凝縮器として機能し、冷水を供給するときには蒸発器として機能し、図示省略の送風手段から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。

第２圧縮機５３は、負荷側冷媒配管５６を流れる冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たとえばインバータにより回転数が制御され容量制御されるタイプのもので構成するとよい。第２負荷側熱交換器５４は、温水を供給するときには凝縮器として機能し、冷水を供給するときには蒸発器として機能し、水配管３を導通する水と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。第２流量制御装置５５は、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この第１流量制御装置５１は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。

すなわち、給湯機１００は、２つの冷凍サイクル（主回路Ａ及び負荷側冷媒回路Ｂ）を備え、水配管３を導通する水を高温に加熱することができるのである。したがって、負荷側ユニット５０内の負荷側冷媒回路Ｂは、主回路Ａの能力を増強するための機能を果たしている。なお、ここでは、水配管３を導通する水を加熱する場合を例に説明しているが、これに限定するものではなく、負荷側ユニット５０に四方切換弁を搭載し、負荷側冷媒配管５６を導通する冷媒の流れを切り換えることで、水配管３を導通する水を冷却することもできるようになっている。

ここで、給湯機１００の動作について説明する。
始めに、冷水を供給する場合の運転動作について説明する。まず、第１圧縮機１１で高温・高圧にされた冷媒は、第１圧縮機１１から吐出して、四方切換弁１２を経由し、熱源側熱交換器１３に流入する。熱源側熱交換器１３に流入した冷媒は、外気と熱交換して凝縮液化する。すなわち、冷媒は放熱して液体に状態変化するのである。凝縮液化した冷媒は、液配管１を流れ、負荷側ユニット５０内の第１流量制御装置５１に流入する。このとき、吸入圧力検出装置１６で検出する冷媒の圧力が予め設定してある所定の圧力になるように第１圧縮機１１の運転容量を制御するとよい。

第１流量制御装置５１に流入した冷媒は、減圧されて、液とガスの低圧二相状態の冷媒に状態変化する。この二相状態の冷媒は、第１負荷側熱交換器５２に流入し、外気と熱交換して蒸発ガス化する。すなわち、外気から吸熱して（外気を冷却して）、気体に状態変化するのである。蒸発ガス化した冷媒は、第１負荷側熱交換器５２から流出し、ガス配管２を流れて、四方切換弁１２及びアキュムレータ１４を経由し、第１圧縮機１１に再度吸入される。

一方、負荷側ユニット５０内では、第２圧縮機５３で高温・高圧にされた冷媒が、第２圧縮機５３から吐出して、図示省略の四方切換弁を経由し、第１負荷側熱交換器５２に流入する。第１負荷側熱交換器５２に流入した冷媒は、主回路Ａを流れる冷媒と熱交換して凝縮液化する。すなわち、冷媒は放熱して液体に状態変化するのである。凝縮液化した冷媒は、負荷側冷媒配管５６を流れ、第２流量制御装置５５に流入する。第２流量制御装置５５に流入した冷媒は、減圧されて、液とガスの低圧二相状態の冷媒に状態変化する。

この二相状態の冷媒は、第２負荷側熱交換器５４に流入し、水配管３を導通している水と熱交換して蒸発ガス化する。すなわち、水から吸熱して（水を冷却して）、気体に状態変化するのである。蒸発ガス化した冷媒は、第２負荷側熱交換器５４から流出し、四方切換弁を経由し、第２圧縮機５３に再度吸入される。このようにして、水配管３を導通する水を冷却し、冷水を作ることができる。すなわち、主回路Ａで直接冷水を作るのではなく、主回路Ａと水配管３との間に負荷側冷媒回路Ｂを設けることで、給湯機１００の能力を向上させているのである。

次に、温水を供給する場合の運転動作について説明する。まず、第１圧縮機１１で高温・高圧にされた冷媒は、第１圧縮機１１から吐出して、四方切換弁１２を経由し、負荷側ユニット５０内の第１負荷側熱交換器５２に流入する。このとき、吐出圧力検出装置１５で検出する冷媒の圧力が予め設定してある所定の圧力になるように第１圧縮機１１の運転容量を制御するとよい。第１負荷側熱交換器５２に流入した冷媒は、負荷側冷媒回路Ｂを流れる冷媒と熱交換して凝縮液化する。すなわち、冷媒は放熱して液体に状態変化するのである。凝縮液化した冷媒は、液配管１を流れ、第１流量制御装置５１に流入する。

第１流量制御装置５１に流入した冷媒は、減圧されて、液とガスの低圧二相状態の冷媒に状態変化する。この二相状態の冷媒は、負荷側ユニット５０から流出し、熱源側熱交換器１３に流入し、外気と熱交換して蒸発ガス化する。すなわち、外気から吸熱して（外気を冷却）、気体に状態変化するのである。蒸発ガス化した冷媒は、熱源側熱交換器１３から流出し、ガス配管２を流れて、四方切換弁１２及びアキュムレータ１４を経由し、第１圧縮機１１に再度吸入される。

一方、負荷側ユニット５０内では、第２圧縮機５３で高温・高圧にされた冷媒が、第２圧縮機５３から吐出して、図示省略の四方切換弁を経由し、第２負荷側熱交換器５４に流入する。第２負荷側熱交換器５４に流入した冷媒は、水配管３を導通している水と熱交換して凝縮液化する。すなわち、冷媒は放熱して（水を加熱して）、液体に状態変化するのである。凝縮液化した冷媒は、負荷側冷媒配管５６を流れ、第２流量制御装置５５に流入する。第２流量制御装置５５に流入した冷媒は、減圧されて、液とガスの低圧二相状態の冷媒に状態変化する。

この二相状態の冷媒は、第１負荷側熱交換器５２に流入し、主回路Ａを流れる冷媒と熱交換して蒸発ガス化する。すなわち、冷媒から吸熱して（冷媒を冷却）、気体に状態変化するのである。蒸発ガス化した冷媒は、第１負荷側熱交換器５２から流出し、四方切換弁を経由し、第２圧縮機５３に再度吸入される。このとき、冷媒が第１負荷側熱交換器５２で蒸発するときの蒸発温度は、５０℃以上となっている。つまり、第１負荷側熱交換器５２で蒸発ガス化した高温のガス冷媒が第２圧縮機５３に吸入され、圧縮・吐出されることになるのである。

したがって、このガス冷媒が第２負荷側熱交換器５４において水配管３を導通している水と熱交換して凝縮液化するときの凝縮温度は８０℃〜１００℃となり、水を高温に加熱することが可能となる。このようにして、水配管３を導通する水を加熱し、高温の温水を作ることができる。すなわち、主回路Ａで直接温水を作るのではなく、主回路Ａと水配管３との間に負荷側冷媒回路Ｂを設けることで、給湯機１００の能力を向上させているのである。なお、第１流量制御装置５１を熱源側ユニット１０内に搭載してもよい。

図２は、負荷側冷媒回路Ｂに使用可能な冷媒の物性値を示すグラフである。図２に基づいて、負荷側冷媒回路Ｂに使用可能な冷媒の一例について説明する。この図２では、Ｒ１３４ａの冷媒の物性値を示しており、横軸が圧力［ＭＰａ］を、縦軸が飽和温度［℃］をそれぞれ示している。この冷媒は、図２に示すように、凝縮温度が１００℃となっても凝縮圧力は４ＭＰａ以下であることがわかる。したがって、負荷側冷媒配管５６は、特別な耐圧を有するような材料で構成する必要がなく、一般的な材料で負荷側冷媒配管５６を構成することができる。

つまり、既設の配管を利用したり、特別な材料で構成したりすることがないために、製造に要する費用及び負荷側ユニット５０を配設する際の費用を低減することができるとともに、安全な構成とすることができ、高温の温水を作ることができるのである。なお、負荷側冷媒回路Ｂに使用可能な冷媒をＲ１３４ａに限定するものではない。図２に示すような物性値と近似する物性値を有している冷媒を負荷側冷媒回路Ｂに使用してもよい。たとえば、Ｒ１３４ａと近似した物性値を有する非共沸混合冷媒や擬似共沸混合冷媒、単一冷媒等を使用することができる。また、安価に耐圧性のある配管を作製することができるのであれば、高い動作圧力を有する冷媒を使用してもよい。

ここでは、負荷側冷媒回路Ｂに使用する冷媒について説明したが、主回路Ａに使用する冷媒も特に限定するものではない。たとえば、非共沸混合冷媒（Ｒ４０７Ｃ等）や擬似共沸混合冷媒（Ｒ４１０ＡやＲ４０４Ａ）、単一冷媒（二酸化炭素やプロパン、イソブタン、アンモニア等）を設置する場所や給湯機１００の用途等に応じて決定するとよい。また、給湯機１００を空気調和装置に置き換え、負荷側ユニット５０を室内機として機能させることも可能である。この場合には、冷水を供給する場合の運転動作が冷房運転動作になり、温水を供給する場合の運転動作が暖房運転動作になる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る給湯空調装置２００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図３に基づいて、給湯空調装置２００の冷媒回路構成について説明する。この給湯空調装置２００は、実施の形態１に係る給湯機１００を備えるとともに、更に他の負荷側ユニットを並列に接続して構成されている。つまり、この給湯空調装置２００は、ビルやマンション等に設置され、各負荷側ユニットで給湯運転や冷房運転、暖房運転を単独かつ独立に行なうことができるヒートポンプ装置である。なお、この実施の形態２では上述した実施の形態１との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

実施の形態１では、１つの負荷側ユニット５０が給湯用途に利用される場合を例に説明したが、実施の形態２では、この負荷側ユニット５０を給湯用途に利用するとともに、負荷側ユニット５０ａ（第２負荷側ユニット）及び負荷側ユニット５０ｂ（第２負荷側ユニット）を空気調和用の室内ユニットとして利用することを特徴としている。つまり、負荷側ユニット５０では、温水又は冷水の供給を行ない、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂでは、室内の冷房運転又は暖房運転を行ない、それぞれの負荷側ユニットで各運転を単独かつ独立に行なうことができるようになっているのである。

負荷側ユニット５０ａには、冷凍機器である第１流量制御装置５１ａと、第１負荷側熱交換器５２ａとが直列に接続され、搭載されている。この負荷側ユニット５０ａは、負荷側ユニット５０と並列となるように主回路Ａに接続されている。また、図示していないが、第１負荷側熱交換器５２ａに空気を供給するためのファン等の送風手段が設けられている。負荷側ユニット５０ｂには、冷凍機器である第１流量制御装置５１ｂと、第１負荷側熱交換器５２ｂとが直列に接続され、搭載されている。この負荷側ユニット５０ｂは、負荷側ユニット５０と並列となるように主回路Ａに接続されている。また、図示していないが、第１負荷側熱交換器５２ｂに空気を供給するためのファン等の送風手段が設けられている。

第１流量制御装置５１ａ及び第１流量制御装置５１ｂは、第１流量制御装置５１と同様に、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この流量制御装置５１ａ及び第１流量制御装置５１ｂは、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。また、第１流量制御装置５１ａ及び第１流量制御装置５１ｂは、冷房時は第１負荷側熱交換器５２ａ及び第１負荷側熱交換器５２ｂの出口側の過熱度により、暖房時は同じく出口側の過冷却度により開閉状態を制御するとよい。第１負荷側熱交換器５２ａ及び第１負荷側熱交換器５２ｂは、暖房時は凝縮器として機能し、冷房時は蒸発器として機能し、図示省略の送風手段から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。

ここで、給湯空調装置２００の動作について説明する。
始めに、冷房運転時の動作について説明する。まず、第１圧縮機１１で高温・高圧にされた冷媒は、第１圧縮機１１から吐出して、四方切換弁１２を経由し、熱源側熱交換器１３に流入する。熱源側熱交換器１３に流入した冷媒は、外気と熱交換して凝縮液化する。すなわち、冷媒は放熱して液体に状態変化するのである。凝縮液化した冷媒は、液配管１を流れ、負荷側ユニット５０の第１流量制御装置５１、負荷側ユニット５０ａの第１流量制御装置５１ａ及び負荷側ユニット５０ｂの第１流量制御装置５１ｂに流入する。このとき、吸入圧力検出装置１６で検出する冷媒の圧力が予め設定してある所定の圧力になるように第１圧縮機１１の運転容量を制御するとよい。

第１流量制御装置５１、第１流量制御装置５１ａ及び第１流量制御装置５１ｂに流入した冷媒は、減圧されて、液とガスの低圧二相状態の冷媒に状態変化する。この二相状態の冷媒は、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂでは、第１負荷側熱交換器５２ａ及び第１負荷側熱交換器５２ｂに流入し、外気と熱交換して蒸発ガス化する。すなわち、外気から吸熱して（外気を冷却して）、気体に状態変化するのである。蒸発ガス化した冷媒は、第１負荷側熱交換器５２ａ及び第１負荷側熱交換器５２ｂから流出し、ガス配管２を流れて、四方切換弁１２及びアキュムレータ１４を経由し、第１圧縮機１１に再度吸入される。

一方、実施の形態１で説明したように、負荷側ユニット５０内では、負荷側冷媒回路Ｂと主回路Ａとの間で熱交換が行なわれ、水配管３を導通する水を冷却し、冷水を作ることができる。このように、給湯空調装置２００では、冷房運転時には、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂでは空気を冷却して、室内側を冷房することができ、負荷側ユニット５０では水配管３を導通している水を冷却し、冷水を作ることができる。すなわち、同一の熱源側ユニット１０で冷房運転と水の冷却運転を同時に実行できるのである。

次に、暖房運転時の動作について説明する。まず、第１圧縮機１１で高温・高圧にされた冷媒は、第１圧縮機１１から吐出して、四方切換弁１２を経由し、負荷側ユニット５０の第１負荷側熱交換器５２、負荷側ユニット５０ａの第１負荷側熱交換器５２ａ及び負荷側ユニット５０ｂの第１負荷側熱交換器５２ｂに流入する。このとき、吐出圧力検出装置１５で検出する冷媒の圧力が予め設定してある所定の圧力になるように第１圧縮機１１の運転容量を制御するとよい。第１負荷側熱交換器５２ａ及び第１負荷側熱交換器５２ｂに流入した冷媒は、外気と熱交換して凝縮液化する。すなわち、冷媒は放熱して（外気を暖めて）、液体に状態変化するのである。凝縮液化した冷媒は、液配管１を流れ、第１流量制御装置５１ａ及び第１流量制御装置５１ｂに流入する。

一方、実施の形態１で説明したように、負荷側ユニット５０内では、負荷側冷媒回路Ｂと主回路Ａとの間で熱交換が行なわれ、水配管３を導通する水を加熱し、温水を作ることができる。そして、第１流量制御装置５１、第１流量制御装置５１ａ及び第１流量制御装置５１ｂに流入した冷媒は、減圧されて、液とガスの低圧二相状態の冷媒に状態変化する。この二相状態の冷媒は、負荷側ユニット５０、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂから流出し、熱源側熱交換器１３に流入し、外気と熱交換して蒸発ガス化する。すなわち、外気から吸熱して（外気を冷却）、気体に状態変化するのである。蒸発ガス化した冷媒は、熱源側熱交換器１３から流出し、ガス配管２を流れて、四方切換弁１２及びアキュムレータ１４を経由し、第１圧縮機１１に再度吸入される。

このように、給湯空調装置２００では、暖房運転時には、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂでは空気を暖めて、室内側を暖房することができ、負荷側ユニット５０では水配管３を導通している水を加熱し、温水を作ることができる。すなわち、同一の熱源側ユニット１０で暖房運転と水の加熱運転を同時に実行できるのである。以上のように、給湯空調装置２００では、負荷側ユニット５０、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂを多様な利用形態で使用することができるのである。

なお、負荷側ユニット５０を室内機として、負荷側ユニット５０ａ又は負荷側ユニット５０ｂを給湯用として利用することも可能である。図３では、給湯用の負荷側ユニット１台に空気調和用途の負荷側ユニット２台を搭載した場合を例に示しているが、この組み合わせに限定するものではない。給湯空調装置２００には、２台の負荷側ユニットを搭載してもよく、４台以上の負荷側ユニットを搭載してもよい。また、各負荷側ユニットは、設置される場所や用途に応じて利用形態を決定するとよい。さらに、第１流量制御装置５０、第１流量制御装置５０ａ及び第１流量制御装置５０ｂを熱源側ユニット１０内に搭載してもよい。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る給湯空調装置３００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図４に基づいて、給湯空調装置３００の冷媒回路構成について説明する。この給湯空調装置３００は、実施の形態２に係る給湯空調装置２００と同様に、ビルやマンション等に設置され、各負荷側ユニットで給湯運転や冷房運転、暖房運転を単独かつ独立に行なうことができるヒートポンプ装置である。なお、この実施の形態３では上述した実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１及び実施の形態２と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

実施の形態２では、３台の負荷側ユニットを単純に並列に接続した場合を例に説明したが、実施の形態３では、３台の負荷側ユニットを並列に接続するとともに、中継器３０を搭載して、各負荷側ユニットの運転動作（室内の冷房運転及び暖房運転、水の冷却運転及び加熱運転）を効率よく実行できることを特徴としている。つまり、給湯空調装置２００は、それぞれの負荷側ユニットで各運転を単独かつ独立に効率よく行なうことができるようになっているのである。

熱源側ユニット１０では、液配管１とガス配管２とが第１接続配管４と第２接続配管５とで接続されている。第１接続配管４には、ガス配管２から液配管１の方向のみに冷媒の流通を許容する第６逆止弁３５が設けられている。第２接続配管５にも、ガス配管２から液配管１の方向のみに冷媒の流通を許容する第５逆止弁３４が設けられている。また、液配管１の第１接続配管４及び第２接続配管５の接続部分の間には、第３逆止弁３２が設けられており、ガス配管２の第１接続配管４及び第２接続配管５の接続部分の間には、第４逆止弁３３が設けられている。第３逆止弁３２は、熱源側熱交換器１３から流れてくる冷媒のみを許容し、第４逆止弁３３は、四方切換弁１２に向かう冷媒のみを許容するものである。

中継機３０は、熱源側ユニット１０と各負荷側ユニットとの間に設けられている。この中継機３０は、四方切換弁１２と接続されたガス配管２と、熱源側熱交換器１３と接続された液配管１とによって熱源側ユニット１０と接続され、負荷側ユニット５０ａの第１負荷側熱交換器５２ａ、負荷側ユニット５０ｂの第１負荷側熱交換器５２ｂ及び負荷側ユニット５０の第１負荷側熱交換器５２に接続された負荷側ユニット側の分岐配管９ａ、分岐配管９ｂ及び分岐配管９と、負荷側ユニット５０ａの第１流量制御装置５１ａ、負荷側ユニット５０ｂの第１流量制御装置５１ｂ及び負荷側ユニット５０の第１流量制御装置５１に接続された負荷側ユニット側の分岐配管８ａ、分岐配管８ｂ及び分岐配管８とによって各負荷側ユニットと接続されている。

また、中継機３０には、第１分岐部４１、第２流量制御装置３８、第２分岐部４０、気液分離装置３６、第１熱交換部３７、第２熱交換部３１及び第３流量制御装置３９が搭載されている。第２分岐部４０は、負荷側ユニット側の分岐配管９ａ、分岐配管９ｂ及び９を、ガス配管２又は液配管１に選択的に接続する機能を有している。この第２分岐部４０は、一端が負荷側ユニット側の分岐配管９ａ、分岐配管９ｂ及び分岐配管９にそれぞれ接続され、他端が一括接続されてガス配管２に接続された３つの第２弁装置４５と、一端が負荷側ユニット側の分岐配管９ａ、分岐配管９ｂ及び分岐配管９にそれぞれ接続され、他端が一括接続されて液配管１に接続された３つの第１弁装置４４とで構成されている。

そして、中継機３０の第２分岐部４０は、図示省略の制御装置で第１弁装置４４を閉止、第２弁装置４５を開放制御することによって、負荷側ユニット側の分岐配管９ａ、分岐配管９ｂ及び分岐配管９をガス配管２に接続し、冷媒の流れを決定するものである。また、中継機３０の第２分岐部４０は、図示省略の制御装置で第１弁装置４４を開放、第２弁装置４５を閉止制御することによって、負荷側ユニット側の分岐配管９ａ、分岐配管９ｂ及び分岐配管９を液配管１に接続し、冷媒の流れを決定するものである。

中継機３０の第１分岐部４１は、負荷側ユニット側の分岐配管８ａ、分岐配管８ｂ及び分岐配管８にそれぞれ逆並列関係に一端が接続された第１逆止弁４３及び第２逆止弁４２と、第１逆止弁４３の各他端を一括接続した会合部２３と、第２逆止弁４２の各他端を一括接続した会合部２２とを有している。気液分離装置３６は、液配管１の途中に設けられ、その気相部は第２分岐部４０の第１弁装置４４に接続され、その液相部は第１分岐部４１に接続されている。

第２流量制御装置３８は、気液分離装置３６と第１分岐部４１との間に接続されており、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この第２流量制御装置３８は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。バイパス管６は、第１分岐部４１とガス配管２とを接続し、冷媒を導通させるものである。第３流量制御装置３９は、バイパス管６の途中に設けられており、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この第２流量制御装置３８は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。

第２熱交換部３１は、バイパス管６の第３流量制御装置３９の下流部分と第２流量制御装置３８から第１分岐部４１の会合部２２に至る配管との間で熱交換を実行させるものである。第１熱交換部３７は、バイパス管６の第２熱交換部３１の下流部分と、気液分離装置３６と第２流量制御装置３８とを接続する配管との間で熱交換を実行させるものである。また、中継機３０には、第２流量制御装置３８と気液分離装置３６との間における配管に設けられ、この部分を導通する冷媒の圧力を検出する圧力検出装置４７と、第２流量制御装置３８と第１分岐部４１との間における配管に設けられ、この部分を導通する冷媒の圧力を検出する圧力検出装置４６とが備えられている。

ここで、給湯空調装置３００の動作について説明する。この給湯空調装置３００では、大きく３つの形態の運転動作が実行される。つまり、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂで冷房運転を、負荷側ユニット５０で水の冷却運転をそれぞれ実行する運転動作（以下、冷房冷却運転と称する）と、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂで暖房運転を、負荷側ユニット５０で水の加熱運転をそれぞれ実行する運転動作（以下、暖房加熱運転と称する）と、各負荷側ユニットが異なる運転を実行する運転動作（たとえば、冷暖房同時運転等）とがある。

始めに、冷房冷却運転について説明する。まず、第１圧縮機１１で高温・高圧にされた冷媒は、第１圧縮機１１から吐出して、四方切換弁１２を経由し、熱源側熱交換器１３に流入する。熱源側熱交換器１３に流入した冷媒は、外気と熱交換して凝縮液化する。すなわち、冷媒は放熱して液体に状態変化するのである。凝縮液化した冷媒は、液配管１を流れ、第３逆止弁３２を経由して中継機３０へ流入する。中継機３０へ流入した冷媒は、気液分離装置３６及び第２流量制御装置３８を経由し、第１分岐部４１へ流入する。

第１分岐部４１へ流入した冷媒は、会合部２２で分岐配管８ａ、分岐配管８ｂ及び分岐配管８に分流するとともに、負荷側ユニット５０ａの第１流量制御装置５１ａ及び負荷側ユニット５０ｂの第１流量制御装置５１ｂに流入する。このとき、吸入圧力検出装置１６で検出する冷媒の圧力が予め設定してある所定の圧力になるように第１圧縮機１１の運転容量を制御するとよい。また、第１流量制御装置５１ａ及び第１流量制御装置５１ｂは、第１負荷側熱交換器５２ａ及び第１負荷側熱交換器５２ｂの出口の過熱度により開度を制御するとよい。

第１流量制御装置５１ａ及び第１流量制御装置５１ｂに流入した冷媒は、減圧されて、液とガスの低圧二相状態の冷媒に状態変化する。この二相状態の冷媒は、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂでは、第１負荷側熱交換器５２ａ及び第１負荷側熱交換器５２ｂに流入し、外気と熱交換して蒸発ガス化する。すなわち、室内空気から吸熱して（室内空気を冷却して）、気体に状態変化するのである。この冷却された室内空気を室内に供給することで、室内が冷房されるようになっている。

一方、実施の形態１で説明したように、負荷側ユニット５０内では、負荷側冷媒回路Ｂと主回路Ａとの間で熱交換が行なわれ、水配管３を導通する水を冷却し、冷水を作ることができる。このように、給湯空調装置３００では、冷房冷却運転時には、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂでは空気を冷却して、室内側を冷房することができ、負荷側ユニット５０では水配管３を導通している水を冷却し、冷水を作ることができる。なお、このとき、第１流量制御装置５１は、第１負荷側熱交換器５２の出口の過熱度により開度を制御するとよい。

第１負荷側熱交換器５２ａ、第１負荷側熱交換器５２ｂ及び第１負荷側熱交換器５２でガス状態となった冷媒は、分岐配管９ａ、分岐配管９ｂ及び分岐配管９を流れて、第２分岐部４０の第２弁装置４５を通り、ガス配管２、第４逆止弁３３、四方切換弁１２及びアキュムレータ１４を経由し、第１圧縮機１１に再度吸入される。このようにして、給湯空調装置３００は、冷房冷却運転を実行するのである。なお、このとき、第１弁装置４４は閉止、第２弁装置４５は開放制御されているものとする。

また、このとき、ガス配管２は低圧、液配管１は高圧となっているために必然的に第３逆止弁３２及び第４逆止弁３３へ冷媒が流通することになる。さらに、冷房冷却運転を実行しているとき、第２流量制御装置３８を通過した冷媒の一部がバイパス管６へ流入し、第３流量制御装置３９で低圧まで減圧されて、第２熱交換部３１で各負荷側ユニット側の第１分岐部４１に流入する冷媒との間で熱交換が行なわれる。また、第１熱交換部３７では、第２流量制御装置３８に流入する冷媒との間で熱交換が行なわれ、蒸発した冷媒は、ガス配管２へ流入し、第４逆止弁３３、四方切換弁１２及びアキュムレータ１４を経由し、第１圧縮機１１に吸入される。

一方、第１熱交換部３７及び第２熱交換部３１で熱交換が行なわれ、冷却され、過冷却度を十分に付加され、第１分岐部４１に流入した冷媒は、第２逆止弁４２と、分岐配管８ａ、分岐配管８ｂ及び分岐配管８とを経由して、冷房しようとしている負荷側ユニット５０ａの第１流量制御装置５１ａ及び負荷側ユニット５０ｂの第１流量制御装置５１ｂに流入するとともに、水を冷却しようとしている負荷側ユニット５０の第１流量制御装置５１に流入することになる。

次に、暖房加熱運転について説明する。まず、第１圧縮機１１で高温・高圧にされた冷媒は、第１圧縮機１１から吐出して、四方切換弁１２を経由し、ガス配管２から第５逆止弁３４を経て液配管１を通って中継機３０へ流入する。中継機３０へ流入した冷媒は、気液分離装置３６を経由し、第２分岐部４０へ流入する。第２分岐部４０へ流入した冷媒は、第１弁装置４４と、分岐配管９ａ、分岐配管９ｂ及び分岐配管９とを流れて、負荷側ユニット５０ａの第１負荷側熱交換器５２ａ及び負荷側ユニット５０ｂの第１負荷側熱交換器５２ｂに流入する。

第１負荷側熱交換器５２ａ及び第１負荷側熱交換器５２ｂに流入した冷媒は、外気と熱交換して凝縮液化する。すなわち、冷媒は放熱して（外気を暖めて）、液体に状態変化するのである。この暖められた室内空気を室内に供給することで、室内が暖房されるようになっている。凝縮液化した冷媒は、第１流量制御装置５１ａ及び第１流量制御装置５１ｂに流入する。このとき、第１流量制御装置５１ａ及び第１流量制御装置５１ｂは、第１負荷側熱交換器５２ａ及び第１負荷側熱交換器５２ｂの出口の過冷却度により開度を制御するとよい。

一方、実施の形態１で説明したように、負荷側ユニット５０内では、負荷側冷媒回路Ｂと主回路Ａとの間で熱交換が行なわれ、水配管３を導通する水を加熱し、温水を作ることができる。そして、第１流量制御装置５１ａ、第１流量制御装置５１ｂ及び第１流量制御装置５１に流入した冷媒は、分岐配管８ａ、分岐配管８ｂ及び分岐配管８を経由し、第１分岐部４１に流入する。それから、第１逆止弁４３を通過した後、会合部２３で合流し、第３流量制御装置３９に流入する。液冷媒は、この第３流量制御装置３９で減圧されて、液とガスの低圧二相状態の冷媒に状態変化する。

この二相状態の冷媒は、バイパス管６、第２熱交換部３１及び第１熱交換部３７を経由した後、ガス配管２に流入し、第６逆止弁３５を通過し、熱源側熱交換器１３に流入し、外気と熱交換して蒸発ガス化する。すなわち、外気から吸熱して（外気を冷却）、気体に状態変化するのである。蒸発ガス化した冷媒は、熱源側熱交換器１３から流出し、ガス配管２を流れて、四方切換弁１２及びアキュムレータ１４を経由し、第１圧縮機１１に再度吸入される。このようにして、給湯空調装置３００は、暖房加熱運転を実行するのである。また、このとき、第２弁装置４５は閉止、第１弁装置４４は開放制御されているものとする。さらに、ガス配管２が低圧、液配管１が高圧のため必然的に第５逆止弁３４及び第６逆止弁３５へ冷媒は流通することになる。

次に、冷暖房同時運転（暖房主体）について説明する。ここでは、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂが暖房運転を実行し、負荷側ユニット５０が水の冷却運転を実行する場合を例に説明する。まず、第１圧縮機１１で高温・高圧にされた冷媒は、第１圧縮機１１から吐出して、四方切換弁１２を経由し、ガス配管２から第５逆止弁３４を経て液配管１を通って中継機３０へ流入する。中継機３０へ流入した冷媒は、気液分離装置３６を経由し、第２分岐部４０へ流入する。第２分岐部４０へ流入した冷媒は、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂに接続された第１弁装置４４と、分岐配管９ａ及び分岐配管９ｂとを順に通過し、暖房しようとしている負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂに流入する。

第１負荷側熱交換器５２ａ及び第１負荷側熱交換器５２ｂに流入した冷媒は、外気と熱交換して凝縮液化する。すなわち、冷媒は放熱して（外気を暖めて）、液体に状態変化するのである。そして、凝縮液化した冷媒は、第１流量制御装置５１ａ及び第１流量制御装置５１ｂに流入し、少し減圧されて高圧と低圧の中間の圧力（中間圧）に変化する。このとき、第１流量制御装置５１ａ及び第１流量制御装置５１ｂは、第１負荷側熱交換器５２ａ及び第１負荷側熱交換器５２ｂの出口の過冷却度によりほぼ全開状態に制御されている。中間圧の冷媒は、分岐配管８ａ及び分岐配管８ｂを経由し、第１分岐部４１に流入する。それから、第１逆止弁４３を通過した後、会合部２３で合流する。

一方、水の冷却運転を実行する負荷側ユニット５０へ流れ込む冷媒は、中継機３０の第１分岐部４１の会合部２３で合流した冷媒の一部が第２熱交換部３１を経て、第１分岐部４１の会合部２２に至り、第２逆止弁４２及び分岐配管８を通り、第１負荷側熱交換器５２に流入する。この負荷側ユニット５０内では、負荷側冷媒回路Ｂと主回路Ａとの間で熱交換が行なわれ、水配管３を導通する水を冷却するようになっている。ガス状態となった冷媒は、第２分岐部４０の負荷側ユニット５０に接続された第２弁装置４５を介してガス配管２に流入する。

また、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂから中継機３０の第１分岐部４１の会合部２３に流入した暖房に使用された冷媒の一部は、液配管１の高圧と第１分岐部４１の中間圧との差を一定にするように制御される第３流量制御装置３９を通過し、バイパス管６に流入し、ガス配管２に至り、ここで負荷側ユニット５０を経た冷媒と合流してガス配管２を流れて、第６逆止弁３５を経由し、熱源側熱交換器１３に流入し、蒸発ガス化される。このガス状態の冷媒は、四方切換弁１２及びアキュムレータ１４を経由して第１圧縮機１１に吸入される。

このとき、暖房しようとしている負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂに接続される第２弁装置４５は閉止、第１弁装置４４は開放制御され、水の冷却運転を実行しようとしている負荷側ユニット５０に接続される第１弁装置４４は閉止、第２弁装置４５は開放制御されているものとする。また、ガス配管２が低圧、液配管１が高圧のため必然的に第５逆止弁３４及び第６逆止弁３５へ冷媒は流通することになる。このように、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂでは暖房運転を行うと同時に、負荷側ユニット５０では水を冷却する運転が可能となる。

また、このような負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂでは暖房運転を行い、負荷側ユニット５０では水を冷却する運転を行なう場合では、第１負荷側熱交換器５２ａ及び第１負荷側熱交換器５２で空気へ放熱すると同時に、第１負荷側熱交換器５２で水から吸熱することを同時に実行できるため、熱源側熱交換器１３から吸熱する熱量が小さくなるため蒸発温度の低下がなく、第１圧縮機１１の効率的な運転を実行することが可能となる。

次に、冷暖房同時運転（冷房主体）について説明する。ここでは、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂが冷房運転を実行し、負荷側ユニット５０が水の加熱運転を実行する場合を例に説明する。まず、第１圧縮機１１で高温・高圧にされた冷媒は、第１圧縮機１１から吐出して、四方切換弁１２を経由し、熱源側熱交換器１３に流入する。熱源側熱交換器１３に流入した冷媒は、外気と任意量熱交換して気液二相状態の高温・高圧冷媒となる。この冷媒は、液配管１を流れ、第３逆止弁３２を経由して中継機３０へ流入する。中継機３０へ流入した冷媒は、気液分離装置３６でガス冷媒と液冷媒とに分離される。

このうち、ガス冷媒は、第２分岐部４０内の第１弁装置４４及び分岐配管９を流れて、水を加熱しようとしている負荷側ユニット５０内の第１負荷側熱交換器５２に流入する。第１負荷側熱交換器５２に流入した冷媒は、負荷側冷媒回路Ｂを流れる冷媒と熱交換して凝縮液化する。負荷側冷媒回路Ｂでは、第２圧縮機５３で高温・高圧にされた冷媒が、第２圧縮機５３から吐出して、図示省略の四方切換弁を経由し、第２負荷側熱交換器５４に流入する。第２負荷側熱交換器５４に流入した冷媒は、水配管３を導通している水と熱交換して凝縮液化する。この冷媒は、負荷側冷媒配管５６を流れ、第２流量制御装置５５に流入する。第２流量制御装置５５に流入した冷媒は、減圧されて、液とガスの低圧二相状態の冷媒に状態変化する。

したがって、この負荷側冷媒回路Ｂを流れるガス冷媒が第２負荷側熱交換器５４において水配管３を導通している水と熱交換して凝縮液化するときの凝縮温度は８０℃〜１００℃となり、水を高温に加熱することが可能となる。このようにして、水配管３を導通する水を加熱し、高温の温水を作ることができる。一方、第１負荷側熱交換器５２を流出した凝縮液化した冷媒は、第１流量制御装置５１に流入する。この第１流量制御装置５１は、第１負荷側熱交換器５２の出口の過冷却度により制御されてほぼ全開状態に制御されている。

したがって、冷媒は、第１流量制御装置５１で少し減圧され、高圧と低圧との中間の圧力（中間圧）となり、第１流量制御装置５１から流出することになる。その後、分岐配管８及び第１分岐部４１の第１逆止弁４３を経由して会合部２３からバイパス管６に流入する。そして、第３流量制御装置３９で低圧まで減圧されて、第２熱交換部３１で第１分岐部４１に流入する冷媒との間で熱交換が行なわれる。また、第１熱交換部３７で第２流量制御装置３８へ流入する冷媒との間で熱交換を行ない蒸発した冷媒は、ガス配管２に流入する。

一方、中継器３０の気液分離装置３６で分離された残りの液冷媒は、第１熱交換部３７で熱交換して冷却され、第２の流量制御装置３８に流入する。この第２流量制御装置３８は、高圧と中間圧との差を一定にするように制御されている。このため、第２流量制御装置３８を流出した冷媒は、第２熱交換部４０でさらに冷却され過冷却度を十分につけられた後、第１分岐部４１の会合部２２に流入する。それから、冷房しようとしている負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂに流入することになる。

つまり、会合部２２に流入した冷媒は、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂに接続されている第２逆止弁４２を経由し、分岐配管８ａ及び分岐配管８ｂを流れて負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂに流入するのである。そして、この冷媒は、第１流量制御装置５１ａ及び第１流量制御装置５１ｂに到達する。このとき、第１流量制御装置５１ａ及び第１流量制御装置５１ｂは、第１負荷側熱交換器５２ａ及び第１負荷側熱交換器５２ｂの出口の過熱度により制御されている。したがって、冷媒は、第１流量制御装置５１ａ及び第１流量制御装置５１ｂで低圧まで減圧されることになる。

それから、冷媒は、第１負荷側熱交換器５２ａ及び第１負荷側熱交換器５２ｂで室内空気と熱交換して、蒸発ガス化され室内を冷房する。その後、このガス状態となった冷媒は、分岐配管９ａ及び分岐配管９ｂを流れて第２分岐部４０に流入する。そして、第２分岐部４０内の第２弁装置４５を経て、ガス配管２に流入する。ガス配管２に流入した冷媒は、バイパス管６を経由しガス配管２に流入する上述した負荷側ユニット５０の加熱用に使用された冷媒と合流した後、第４逆止弁３３、四方切換弁１２及びアキュムレータ１４を経由し、第１圧縮機１１に吸入される。

このとき、冷房しようとしている負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂに接続される第２弁装置４５は開放、第１弁装置４４は閉止制御され、水の加熱運転を実行しようとしている負荷側ユニット５０に接続される第２弁装置４５は閉止、第１弁装置４４は開放制御されているものとする。また、ガス配管２が低圧、液配管１が高圧のため必然的に第３逆止弁３２及び第４逆止弁３３へ冷媒は流通することになる。このように、負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂでは冷房運転を行うと同時に、負荷側ユニット５０では水を加熱する運転が可能となる。

また、このような負荷側ユニット５０ａ及び負荷側ユニット５０ｂでは冷房運転を行い、負荷側ユニット５０では水を加熱する運転を行なう場合では、第１負荷側熱交換器５２ａ及び第１負荷側熱交換器５２で空気から吸熱すると同時に、第１負荷側熱交換器５２で水に放熱することを同時に実行できるため、熱源側熱交換器１３から放熱する熱量が小さくなるため高圧の上昇が小さく、第１圧縮機１１の効率的な運転を実行することが可能となる。なお、第１流量制御装置５０、第１流量制御装置５０ａ及び第１流量制御装置５０ｂを熱源側ユニット１０内に搭載してもよい。

実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係る給湯機４００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図５に基づいて、給湯機４００の冷媒回路構成について説明する。この給湯機４００は、実施の形態１に係る給湯機１００と同様に、ビルやマンション等に設置され、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用することで温水プールや床暖房、シャワー、浴槽、飲料等に使用される低温、中温又は高温の湯を供給するヒートポンプ装置である。なお、この実施の形態４では上述した実施の形態１との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

実施の形態１では、負荷側ユニット５０に負荷側冷媒回路Ｂを搭載した場合を例に説明したが、実施の形態４では、負荷側ユニット５０’内における冷媒の流れを制御することによって、水配管３を流れる水との熱交換を効率よく実行できることを特徴としている。つまり、給湯機４００は、負荷側ユニット５０’の主回路Ａを流れる冷媒と水配管３を流れる水とを常に対向させることで、熱交換効率を向上できるようになっているのである。なお、図５では、水配管３の水の流れを矢印で示している。

給湯機４００は、液配管１及びガス配管２に第１バイパス管６１及び第２バイパス管６２を接続するととともに、第７逆止弁６３、第８逆止弁６４、第９逆止弁６５及び第１０逆止弁６６を設け、各逆止弁を制御することによって、第２負荷側熱交換器５４を流れる冷媒が一方方向のみに流れるようにしているのである。第１バイパス管６１及び第２バイパス管６２は、第１負荷側熱交換器５２の出入り口の一端（加熱運転時に第１負荷側熱交換器５２に流入する冷媒の入口側）で、ガス配管２を分岐させ、第１負荷側熱交換器５２の出入り口の他端（第１負荷側熱交換器５２と第１流量制御装置５１との間）に接続させるようになっている。

また、第１バイパス管６１の分岐点（負荷側熱交換器５２の入口側で分岐している部分）は、第２バイパス管６２の分岐点より下流側（負荷側熱交換器５２の入口により近い方）に設けられ、第１バイパス管６１の接続点（負荷側熱交換器５２の出口側で接続している部分）は、第２バイパス管６２の接続点より下流側（負荷側熱交換器５２の出口により遠い方）に設けられている。第７逆止弁６３は、第１バイパス管６１に設けられ、第１流量制御装置５１側から第１負荷側熱交換器５２に流れ込もうとする冷媒を、第１負荷側熱交換器５２を介さずに第１負荷側熱交換器５２の入口側への流通を許容するものである。

第８逆止弁６４は、第１負荷側熱交換器５２の出口側であって、第１バイパス管６１の接続点及び第２バイパス管６２の接続点との間における液配管１に設けられ、第１負荷側熱交換器５２から第１流量制御装置５１の方向のみに冷媒の流通を許容するものである。第９逆止弁６５は、第２バイパス管６２に設けられ、第１負荷側熱交換器５２側から第１流量制御装置５１に流れ込もうとする冷媒を、第１負荷側熱交換器５２を介さずに第１負荷側熱交換器５２の入口側への流通を許容するものである。第１０逆止弁６６は、第１負荷側熱交換器５２の入口側であって、第１バイパス管６１の分岐点及び第２バイパス管６２の分岐点との間におけるガス配管２に設けられ、第１負荷側熱交換器５２の方向のみに冷媒の流通を許容するものである。

このように、負荷側ユニット５０’内の負荷側冷媒回路Ｂ’を構成すると、負荷側ユニット５０’の水の冷却運転時、熱源側ユニット１０から液配管１を経て流入してくる液冷媒は、第１流量制御装置５１で低圧に減圧され二相状態となり、第７逆止弁６３を経て第２負荷側熱交換器５２へ流入し、水配管３を流れている水と熱交換することで蒸発ガス化して、第９逆止弁６５を経てガス配管２へ流入し、熱源側ユニット１０へ戻ることになる。つまり、水の冷却運転時において、第１負荷側熱交換器５２内での水の流れと冷媒の流れとを対向させることができるのである。

したがって、第１負荷側熱交換器５２の内部では、冷媒と水の流れ方向が対向するようなっているため、水配管３を流れ、第１負荷側熱交換器５２に流入してくる水と、第１負荷側熱交換器５２から流出する冷媒とが熱交換することになり、水配管３を流れ、第１負荷側熱交換器５２から流出する水と、第１負荷側熱交換器５２に流入してくる冷媒とが熱交換することになるために、第１負荷側熱交換器５２での水と冷媒との熱交換器効率を向上できる。

また、負荷側ユニット５０’の水の加熱運転時、熱源側ユニット１０からガス配管２を経て流入してくる高圧ガス冷媒は、第１０逆止弁６６を経て第１負荷側熱交換器５１に流入し、水配管３を流れている水と熱交換することで凝縮液化した後、第８逆止弁６４を経て第１流量制御装置５１で低圧に減圧され二相状態となり、液配管１を経て熱源側ユニット１０へ戻ることになる。つまり、水の加熱運転時において、第１負荷側熱交換器５２内での水の流れと冷媒の流れとを対向させることができるのである。

したがって、第１負荷側熱交換器５２の内部では、冷媒と水の流れ方向が対向するようなっているため、水配管３を流れ、第１負荷側熱交換器５２に流入してくる水と、第１負荷側熱交換器５２から流出する冷媒とが熱交換することになり、水配管３を流れ、第１負荷側熱交換器５２から流出する水と、第１負荷側熱交換器５２に流入してくる冷媒とが熱交換することになるために、第１負荷側熱交換器５２での水と冷媒との熱交換器効率を向上できる。すなわち、負荷側ユニット５０’Ｄが、冷却運転、加熱運転のどちらを実行している場合でも、第１負荷側熱交換器５２内部では水と冷媒との流れが対向するように構成しているのである。

また、実施の形態４では、負荷側ユニット５０’に負荷側冷媒回路Ｂを図示せずに説明したが、負荷側ユニット５０’に負荷側ユニット５０と同様に負荷側冷媒回路Ｂを設けてもよい。この場合には、第１バイパス管６１及び第２バイパス管６２が負荷側冷媒配管５６に接続されるとともに、第８逆止弁６４が第２圧縮機５３と第２負荷側熱交換器５４との間に配置され、第１０逆止弁６６が第２流量制御装置５５と第２負荷側熱交換器５４との間に配置されることになる。

つまり、第１バイパス管６１は、第２負荷側熱交換器５４の出入り口の一端で負荷側冷媒配管５６を分岐し、第２負荷側熱交換器５４の出入り口の他端で負荷側冷媒配管５６を分岐させ、第２バイパス管６２は、第１バイパス管６１の分岐点よりも第２負荷側熱交換器５４側から離れた位置における負荷側冷媒配管５６を分岐させ、第１バイパス管６１の接続点よりも第２負荷側熱交換器５４側の負荷側冷媒配管５６に接続させることになるのである。

また、給湯機４００を空気調和装置に置き換え、負荷側ユニット５０’を室内機として機能させることも可能である。この場合には、冷水を供給する場合の運転動作が冷房運転動作になり、温水を供給する場合の運転動作が暖房運転動作になる。さらに、負荷側ユニット５０’の構成を、実施の形態１〜実施の形態３に係る負荷側ユニット５０と組み合わせるようにしてもよい。このようにすれば、負荷側冷媒回路Ｂを搭載するとともに、水と冷媒とを対向に流通させることができ、各実施の形態の効果を全部有することになる。なお、第１流量制御装置５０を熱源側ユニット１０内に搭載してもよい。

１ 液配管、２ ガス配管、３ 水配管、４ 第１接続配管、５ 第２接続配管、６ バイパス管、８ 分岐配管、８ａ 分岐配管、８ｂ 分岐配管、９ 分岐配管、９ａ 分岐配管、９ｂ 分岐配管、１０ 熱源側ユニット、１１ 第１圧縮機、１２ 四方切換弁、１３ 熱源側熱交換器、１４ アキュムレータ、１５ 吐出圧力検出装置、１６ 吸入圧力検出装置、２２ 会合部、２３ 会合部、３０ 中継機、３１ 第２熱交換部、３２ 第３逆止弁、３３ 第４逆止弁、３４ 第５逆止弁、３５ 第６逆止弁、３６ 気液分離装置、３７ 第１熱交換部、３８ 第２流量制御装置、３９ 第３流量制御装置、４０ 第２分岐部、４１ 第１分岐部、４２ 第２逆止弁、４３ 第１逆止弁、４４ 第１弁装置、４５ 第２弁装置、４６ 圧力検出装置、４７ 圧力検出装置、５０ 負荷側ユニット、５０’ 負荷側ユニット、５０ａ 負荷側ユニット、５０ｂ 負荷側ユニット、５１ 第１流量制御装置、５１ａ 第１流量制御装置、５１ｂ 第１流量制御装置、５２ 第１負荷側熱交換器、５２ａ 第１負荷側熱交換器、５２ｂ 第１負荷側熱交換器、５３ 第２圧縮機、５４ 第２負荷側熱交換器、５５ 第２流量制御装置、５６ 負荷側冷媒配管、６１ バイパス管、６２ バイパス管、６３ 第７逆止弁、６４ 第８逆止弁、６５ 第９逆止弁、６６ 第１０逆止弁、１００ 給湯機、２００ 給湯空調装置、３００ 給湯空調装置、４００ 給湯機。

Claims (2)

1. 第１圧縮機と、熱源側熱交換器とを搭載した熱源側ユニットと、
   第１流量制御装置と、第１負荷側熱交換器と、第２圧縮機と、第２負荷側熱交換器と、第２流量制御装置とを搭載し、第２負荷側熱交換器で水を加熱する第１負荷側ユニットと、
   第１流量制御装置と第１負荷側熱交換器とを直列に接続し、前記第１負荷側熱交換器で室内を暖房する第２負荷側ユニットと、
   を備え、
   前記第１負荷側ユニットの前記第１流量制御装置及び前記第１負荷側熱交換器と、前記第２負荷側ユニットの前記第１流量制御装置及び前記第１負荷側熱交換器とが並列に並び、
   前記第１圧縮機と、前記熱源側熱交換器と、前記第１負荷側ユニットの前記第１流量制御装置及び前記第１負荷側熱交換器と、前記第２負荷側ユニットの前記第１流量制御装置及び前記第１負荷側熱交換器とを冷媒配管で順次接続して主回路を構成し、
   前記第２圧縮機と、前記第２負荷側熱交換器と、前記第２流量制御装置と、前記第１負荷側ユニットの前記第１負荷側熱交換器とを冷媒配管で順次接続し、負荷側冷媒回路を構成し、
   前記負荷側冷媒回路の冷媒としてＲ１３４ａを用い、
   前記第１圧縮機で圧縮した冷媒を前記第１負荷側ユニットの前記第１負荷側熱交換器及び前記第２負荷側ユニットの前記第１負荷側熱交換器に流入して、前記第２負荷側ユニットにて室内の暖房を行うとともに、前記第２圧縮機で圧縮比１〜３にて圧縮したＲ１３４ａ冷媒を前記第１負荷側ユニットの第２負荷側熱交換器に流入させ、凝縮温度８０℃〜１００℃で凝縮液化させる
   ことを特徴とするヒートポンプ装置。
2. 前記第１負荷側ユニット内において、
   前記第２負荷側熱交換器の出入口の一端に接続する冷媒配管に設けられ、前記冷媒の流通を前記第２負荷側熱交換器の出入口側の一端から他端の方向のみに許容する第１逆止弁と、
   前記第２負荷側熱交換器の出入口の他端に接続する冷媒配管に設けられ、前記冷媒の流通を前記第２負荷側熱交換器の出入口側の一端から他端の方向のみに許容する第２逆止弁と、
   前記冷媒配管において前記第２逆止弁の下流で分岐して前記第１逆止弁と前記第２負荷側熱交換器との間に接続する第１バイパス管と、
   前記第１バイパス管に設けられ、前記冷媒の流通を分岐点から接続点の方向のみに許容する第３逆止弁と、
   前記冷媒配管において前記第２負荷側熱交換器と前記第２逆止弁との間で分岐して前記第１逆止弁の上流に接続する第２バイパス管と、
   前記第２バイパス管に設けられ、前記冷媒の流通を分岐点から接続点の方向のみに許容する第４逆止弁とを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ装置。

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