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公開番号2025051133
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2023160074
出願日2023-09-25
発明の名称二元冷凍サイクル装置及び二元冷凍サイクル装置の制御方法
出願人株式会社富士通ゼネラル
代理人個人,個人
主分類F25B 7/00 20060101AFI20250328BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】給湯装置に温水を供給する高元側の冷媒回路を小型化しつつ、沸き上げ時間の短縮を図る。
【解決手段】低元側圧縮機11と、室内熱交換器21と、室外熱交換器13とが接続され、低元側冷媒が循環する低元側冷媒回路LCと、室内熱交換器21と並列に接続されるカスケード熱交換器31、及び、低元側冷媒-水熱交換器32と、カスケード熱交換器31と低元側冷媒-水熱交換器32への低元側冷媒の流入出を切り替える開閉機構5と、高元側圧縮機61と、高元側冷媒-水熱交換器62と、カスケード熱交換器31とが接続され、高元側冷媒が循環する高元側冷媒回路HCと、低元側冷媒-水熱交換器32と高元側冷媒-水熱交換器62とを内部に備える貯湯タンク41と、制御装置7と、を備え、制御装置7は、給湯運転時において、低元側冷媒-水熱交換器32、及び、カスケード熱交換器31の少なくとも一方に低元側冷媒が流れるように開閉機構5を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
低元側圧縮機と、室内熱交換器と、低元側膨張弁と、室外熱交換器とが接続され、低元側冷媒が循環する低元側冷媒回路と、
前記室内熱交換器と並列に接続されるカスケード熱交換器、及び、低元側冷媒－水熱交換器と、
前記カスケード熱交換器と前記低元側冷媒－水熱交換器への前記低元側冷媒の流れを切り替える開閉機構と、
高元側圧縮機と、高元側冷媒－水熱交換器と、高元側膨張弁と、前記カスケード熱交換器とが接続され、高元側冷媒が循環する高元側冷媒回路と、
前記低元側冷媒－水熱交換器と前記高元側冷媒－水熱交換器とを内部に備え、前記低元側冷媒－水熱交換器と前記高元側冷媒－水熱交換器とによって貯留する水が加熱される貯湯タンクと、
前記開閉機構を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、給湯運転時において、前記低元側冷媒－水熱交換器、及び、前記カスケード熱交換器の少なくとも一方に前記低元側冷媒が流れるように前記開閉機構を制御することを特徴とする二元冷凍サイクル装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記貯湯タンクには、前記貯湯タンク内に貯留された水の水温を検出する水温センサが設けられ、
前記制御装置は、前記水温センサで検出された前記水温が水温閾値以下の場合には、前記低元側冷媒－水熱交換器に前記低元側冷媒が流れるように前記開閉機構を制御することを特徴とする請求項１に記載の二元冷凍サイクル装置。
【請求項３】
低元側圧縮機と、室内熱交換器と、低元側膨張弁と、室外熱交換器とが接続され、低元側冷媒が循環する低元側冷媒回路と、
前記室内熱交換器と並列に接続されたカスケード熱交換器、及び、低元側冷媒－水熱交換器と、
前記カスケード熱交換器と前記低元側冷媒－水熱交換器への前記低元側冷媒の流れを切り替える開閉機構と、
高元側圧縮機と、高元側冷媒－水熱交換器と、高元側膨張弁と、前記カスケード熱交換器とが接続され、高元側冷媒が循環する高元側冷媒回路と、
前記低元側冷媒－水熱交換器、及び、前記高元側冷媒－水熱交換器に配管を介して接続され、前記低元側冷媒－水熱交換器と前記高元側冷媒－水熱交換器とによって貯留する水が加熱される貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに設けられる前記貯湯タンク内に貯留された水の水温を検出する水温センサと、
前記開閉機構を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、給湯運転時において、前記水温センサで検出された前記水温が水温閾値以下の場合には、前記低元側冷媒－水熱交換器に前記低元側冷媒が流れるように前記開閉機構を制御することを特徴とする二元冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記水温センサで検出された前記水温が前記水温閾値以下の場合には、前記低元側冷媒－水熱交換器に加えて前記カスケード熱交換器に前記低元側冷媒が流れるように前記開閉機構を制御することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の二元冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記水温センサで検出された前記水温が前記水温閾値を上回る場合には、前記カスケード熱交換器のみに前記低元側冷媒が流れるように前記開閉機構を制御することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の二元冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記低元側冷媒－水熱交換器を流れる前記低元側冷媒の温度を検出する低元側冷媒温度センサを備え、
前記制御装置は、前記水温センサで検出された前記水温と前記低元側冷媒温度センサで検出された前記低元側冷媒の温度との温度差が温度差閾値未満の場合には、前記カスケード熱交換器のみに前記低元側冷媒が流れるように前記開閉機構を制御することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の二元冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記室内熱交換器に流れる前記低元側冷媒の温度を検出する室内熱交温度センサを備え、
前記水温閾値は、前記室内熱交温度センサで検出された前記低元側冷媒の温度に基づいて設定されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の二元冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記貯湯タンクに接続される前記高元側冷媒－水熱交換器は、前記貯湯タンクが設置された場合に、前記低元側冷媒－水熱交換器よりも上方に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の二元冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記水温センサは、前記貯湯タンクが設置された場合に、前記貯湯タンクの上下方向の中心より下方に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の二元冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記高元側圧縮機の排除容積は、前記低元側圧縮機の排除容積よりも小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の二元冷凍サイクル装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、二元冷凍サイクル装置及び二元冷凍サイクル装置の制御方法に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
空気調和機において、空調に必要な機器の他に給湯装置を搭載した空気調和機がある。このような空気調和機においては、一般的に給湯で必要となる冷媒の温度（例えば、８０℃）の方が空調で必要となる冷媒の温度（例えば、５０℃）よりも高くなる。
【０００３】
そのため、一般的な空気調和機のような、室外熱交換器と室内熱交換器との組み合わせによる冷媒回路に給湯用のカスケード熱交換器を加えた二元冷凍サイクル装置が用いられる場合がある（以下特許文献１参照）。このような二元冷凍サイクル装置を用いた装置の場合、高元側の冷媒回路が給湯に用いられ、低元側の冷媒回路が空調に用いられる。
【０００４】
このような二元冷凍サイクル装置を用いれば、１つのヒートポンプシステムで冷媒回路を循環する冷媒の温度を複数の異なる温度とすることができる。そのため、空調運転と給運転とを同時に実行することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開２００９／１２２４７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、給湯運転を行うために用いられる高元側の冷媒回路については、設置性の観点から、当該高元側の冷媒回路全体の小型化、特に、圧縮機の小型化が求められる。そして、高元側の冷媒回路の全体が小型化すれば、二元冷凍サイクル装置全体の小型化にも寄与する。
【０００７】
一方で、圧縮機を小型化することによって高元側の冷媒回路を小型化すると、給湯専用に用いられる一般的な冷凍サイクル装置に比べて圧縮機が小型化される分、水を加熱する能力が制限される。そして水を加熱する能力が制限されると、温水の生成（沸き上げ）時間が長くなる。そのため、当該沸き上げ時間の観点から沸き上げ時間を短縮するためには、例えば、高元側の冷媒回路の圧縮機を大型化する必要がある。
【０００８】
但し、当該圧縮機の大型化は二元冷凍サイクル装置の設置性を損なうことにつながる。さらには、大型化された圧縮機を沸き上げ時間の短縮を図るべく高回転で運転すると、運転時の騒音や振動が大きくなるといった弊害も生じかねない。
【０００９】
このように圧縮機の大型化、小型化は圧縮機の能力（沸き上げ時間の長短）に直結するとともに、設置性をはじめとする様々な問題点を顕在化させることになる。
【００１０】
本発明は上述したような課題を解決するものであり、給湯装置に温水を供給する高元側の冷媒回路を小型化しつつ、沸き上げ時間の短縮を図ることができる二元冷凍サイクル装置及び二元冷凍サイクル装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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