(57)【要約】【課題】  エンジンなどの各器材が駆動時に発生させる熱をより効率的に利用することができる床暖房システムを提供する。【解決手段】  エンジンと該エンジンによって駆動される圧縮器と該圧縮器によって循環されるヒートポンプ用熱媒体と暖房用熱媒体との間で熱交換する熱交換器と該熱交換器によって冷却されたヒートポンプ用熱媒体に熱を取り込む蒸発器と該熱交換器によって加熱された暖房用熱媒体を暖房対象床に対して循環させる循環ポンプとを備える床暖房システムにおいて、前記エンジン及び／又は前記圧縮器を前記蒸発器と共に保温性を有するケース内に収納し、当該ケース内に収納された当該エンジン及び／又は当該圧縮器の駆動に伴って該ケース内に蓄積される熱を当該蒸発器によってヒートポンプ用熱媒体に取り込む。【選択図】  図１
2006097940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと該エンジンによって駆動される圧縮器と該圧縮器によって循環されるヒートポンプ用熱媒体と暖房用熱媒体との間で熱交換する熱交換器と該熱交換器によって冷却されたヒートポンプ用熱媒体に熱を取り込む蒸発器と該熱交換器によって加熱された暖房用熱媒体を暖房対象床に対して循環させる循環ポンプとを備える床暖房システムにおいて、前記エンジン及び／又は前記圧縮器が前記蒸発器と共に保温性を有するケース内に収納されており、当該ケース内に収納された当該エンジン及び／又は当該圧縮器の駆動に伴って該ケース内に蓄積される熱を当該蒸発器によってヒートポンプ用熱媒体に取り込むことを特徴とする床暖房システム。
【請求項２】
エンジンがガスエンジンである請求項１記載の床暖房システム。
【請求項３】
ケースの保温材としてグラスウール、ロックウール又はセラミックファイバーが使用されている請求項１又は２記載の床暖房システム。
【請求項４】
ヒートポンプ用熱媒体に外気の熱を取り込む補助蒸発器を備える請求項１乃至３のいずれかに記載の床暖房システム。
【請求項５】
蒸発器と補助蒸発器とが並列させて設置されている請求項４記載の床暖房システム。
【請求項６】
蒸発器又は補助蒸発器のいずれか一方、或いは、蒸発器及び補助蒸発器の双方に対して選択的にヒートポンプ用熱媒体を供給することができる請求項４又は５記載の床暖房システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床暖房システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、床暖房システムは、ストーブのように空気を乾燥させることがなく、また、床下に設置されるので、室内に設置スペースを設ける必要がないというメリットがあり、住宅において使用されるケースが増えてきている。
【０００３】
ところで、従来の床暖房システムにおいては、暖房対象床を循環する暖房用熱媒体をボイラーによって加熱していたが、この床暖房システムにおいては、暖房対象床を巡回してボイラーへ戻って来る暖房用熱媒体の温度が比較的高温となり、熱効率が低くなってしまうという問題点があったため、近年においては、より熱効率の高い床暖房システムとして暖房用熱媒体の加熱手段に熱効率の優れたヒートポンプを採用したものが開発されている。
【０００４】
その一つとして、後出特許文献１には、ガスエンジンと、ガスエンジンによって駆動される圧縮機と、圧縮機で圧縮された熱媒を床暖房循環水と熱交換して凝縮させる熱交換部と、熱交換器で凝縮された熱媒を膨張させる膨張弁及び蒸発器とを有するヒートサイクルと、ガスエンジンの冷却水を床暖房循環水と熱交換させる熱交換器と、床暖房循環水を循環させる送水ポンプと、複数の室に配置された複数の床暖房パネルと、床暖房循環水を各床暖房パネルに送る配管中に配置されたバルブと、各室内温度を検出する温度センサと、各機器を制御する制御部と、各室の床暖房運転を使用者が指令する操作部と、を具備する床暖房システムが開示されている。
【０００５】
しかし、前記特許文献１開示の床暖房システムにおいては、床暖房循環水を加熱する手段の一つとしてガスエンジンの冷却水を使用しているが、冷却水は、ガスエンジンに配管されたパイプを循環することによってガスエンジンの駆動時に発生する熱を回収しているため、ガスエンジンのパイプが配管されていない部分において発生した熱に関しては冷却水に回収されることなく空気中に放散されてしまいガスエンジンの駆動時に発生する熱の一部しか利用できていなかった。
【特許文献１】特開平１１−１８２８６６号公報（第１頁、第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、エンジンなどの各器材が駆動時に発生させる熱をより効率的に利用することができる床暖房システムを提供することを技術的課題として、その具現化をはかるべく研究・実験を重ねた結果、エンジンと該エンジンによって駆動される圧縮器と該圧縮器によって循環されるヒートポンプ用熱媒体と暖房用熱媒体との間で熱交換する熱交換器と該熱交換器によって冷却されたヒートポンプ用熱媒体に熱を取り込む蒸発器と該熱交換器によって加熱された暖房用熱媒体を暖房対象床に対して循環させる循環ポンプとを備える床暖房システムにおいて、前記エンジン及び／又は前記圧縮器を前記蒸発器と共に保温性を有するケース内に収納すれば、当該ケース内に収納された当該エンジン及び／又は当該圧縮器の駆動に伴って該ケース内に蓄積される熱を当該蒸発器によってヒートポンプ用熱媒体に取り込むことできるため、熱効率を向上させることができるという刮目すべき知見を得、前記技術的課題を達成したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記技術的課題は、次の通りの本発明によって解決できる。
【０００８】
即ち、本発明に係る床暖房システムは、エンジンと該エンジンによって駆動される圧縮器と該圧縮器によって循環されるヒートポンプ用熱媒体と暖房用熱媒体との間で熱交換する熱交換器と該熱交換器によって冷却されたヒートポンプ用熱媒体に熱を取り込む蒸発器と該熱交換器によって加熱された暖房用熱媒体を暖房対象床に対して循環させる循環ポンプとを備える床暖房システムにおいて、前記エンジン及び／又は前記圧縮器が前記蒸発器と共に保温性を有するケース内に収納されており、当該ケース内に収納された当該エンジン及び／又は当該圧縮器の駆動に伴って該ケース内に蓄積される熱を当該蒸発器によってヒートポンプ用熱媒体に取り込むものである。
【０００９】
また、本発明は、前記床暖房システムにおいて、エンジンがガスエンジンのものである。
【００１０】
また、本発明は、前記いずれかの床暖房システムにおいて、ケースの保温材としてグラスウール、ロックウール又はセラミックファイバーが使用されているものである。
【００１１】
また、本発明は、前記いずれかの床暖房システムにおいて、ヒートポンプ用熱媒体に外気の熱を取り込むのための補助蒸発器を備えるものである。
【００１２】
また、本発明は、前記補助蒸発器を備える床暖房システムにおいて、蒸発器と補助蒸発器とが並列させて設置されているものである。
【００１３】
また、本発明は、前記いずれかの補助蒸発器を備える床暖房システムにおいて、蒸発器又は補助蒸発器のいずれか一方、或いは、蒸発器及び補助蒸発器の双方に対して選択的にヒートポンプ用熱媒体を供給することができるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、駆動時に熱を発生させるエンジンや圧縮器などの器材を蒸発器と共に保温性を有するケース内に収納したので、エンジンや圧縮器などを駆動させた際に発生する熱を蒸発器によってヒートポンプ用熱媒体に取り込むことができるため、駆動時に発生する熱を無駄なく使用することができ、より熱効率を向上させることができる。
【００１５】
従って、本発明の産業上利用性は非常に高いといえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１７】
実施の形態１．
【００１８】
図１は本実施の形態に係る床暖房システムを示した構成図である。図１において、１は、暖房用熱媒体を加熱するためのヒートポンプ用熱媒体（以下、単に「熱媒体」という。）を循環させるヒートポンプサイクル２と、暖房対象床を加熱するための暖房用熱媒体を循環させる暖房サイクル３とからなる床暖房システムである。
【００１９】
ヒートポンプサイクル２は、ガスエンジン４と、ガスエンジン４の動力によって駆動して熱媒体を凝縮させる圧縮器５と、圧縮器５によって凝縮された熱媒体と暖房用熱媒体との間で熱交換する熱交換器６と、熱交換器６によって冷却された熱媒体を膨張させる蒸発器７とからなっており、熱交換器６以外の各器材４，５，７はケース８内に収納されている。
【００２０】
ガスエンジン４には、ケース８外へ伸びるガス管９及び空気管１０が配管されており、両管９，１０から供給されるガス及び空気を燃料として駆動している。なお、ガス管９の途中には、ガスの流量を調節するための弁１１が設けられており、この弁１１を調節することによってガスエンジン４の動力を制御することができる。また、ガスエンジン４には、圧縮器５に動力を伝達するための回転軸１２が設けられている。
【００２１】
圧縮器５、熱交換器６及び蒸発器７は、熱媒体が流れる連結パイプ１３を介して連結されている。そして、圧縮器５には、ガスエンジン４に設けられた回転軸１２にベルト１４を介して繋がれる回転軸１５が設けられている。なお、熱交換器６は、ケース８外に設けられており、暖房サイクル３を循環する暖房用熱媒体と熱媒体との間で熱交換ができるように設置されている。
【００２２】
ケース８は、保温性（断熱性）や遮音性に優れており、例えば、グラスウール、ロックウール又はセラミックファイバーなどの保温材が材料として使用されている。
【００２３】
次に、暖房サイクル３は、暖房用熱媒体が蓄えられる貯水槽１６と、貯水槽１６によって加熱された暖房用熱媒体を循環させる循環ポンプ１７と、暖房用熱媒体によって加熱される暖房対象床１８とからなっており、暖房対象床１８下には暖房パイプ１９が往復させて配設されている。そして、貯水槽１６、循環ポンプ１７及び暖房対象床１８の暖房パイプ１９とは暖房用熱媒体が流れる連結パイプ２０を介して連結されている。
【００２４】
貯水槽１６には、ヒートポンプサイクル２の熱交換器６が水没するように設置されている。
【００２５】
次に、本実施の形態に係る床暖房システム１の動作について説明する。
【００２６】
先ず、ヒートポンプサイクル２のガスエンジン４にガス及び空気を供給して駆動させると、ガスエンジン４に設けられた回転軸１２が回転し、その回転がベルト１４を介して圧縮器５に設けられた回転軸１５に伝達されて圧縮器５が駆動し始める。
【００２７】
圧縮器５が駆動し始めると、熱媒体は連結パイプ１３に沿って循環し、先ず、圧縮器５において凝縮され、続いて、熱交換器６へ移動して暖房用熱媒体と熱交換して冷却された後、蒸発器７へ移動して蒸発器７に設けられたファンによってケース８内の空気から多量の熱を取り込む。この時、ケース８が保温性を有する素材によって形成されているため、ケース８内の空気はガスエンジン４及び圧縮器５の駆動時に発生する熱によって高温となっている。なお、蒸発器７において熱を取り込んだ熱媒体は、再び圧縮器へ戻って以後この循環を繰り返す。
【００２８】
ヒートポンプサイクル２において熱媒体の循環が繰り返されると、暖房サイクル３の貯水槽１６に水没された熱交換器６によって熱媒体と暖房用熱媒体との間で熱交換が行われて貯水槽１６内の暖房用熱媒体が加熱される。そして、循環ポンプ１７を駆動させると、貯水槽１６内で加熱された暖房用熱媒体が暖房対象床１８を巡回し、暖房対象床１８が温められる。なお、暖房対象床１８を巡回して冷却された暖房用熱媒体は、再び貯水槽１６へ戻って以後この循環を繰り返す。
【００２９】
なお、暖房用熱媒体を加熱する手段としては、ガスエンジンの冷却水を使用することもでき、また、ガスエンジンから発生する排気ガスを使用することもできる。この場合には、ガスエンジンと貯水槽とをパイプによって連結し、そのパイプに冷却水又は排気ガスを循環させればよい。
【００３０】
また、本実施の形態においては、熱媒体が通過する熱交換器を貯水槽に水没させて暖房用熱媒体と熱交換を行っているが、暖房用熱媒体と熱媒体とが直接熱交換できるようにしてもよい。この場合には、熱交換器をケース内に設けてもよい。
【００３１】
実施の形態２．
【００３２】
本実施の形態は前記実施の形態１におけるヒートポンプサイクルの変形例であり、図２は本実施の形態に係るヒートポンプサイクルを示した構成図である。なお、この図において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示している。
【００３３】
本実施の形態に係るヒートポンプサイクル２においては、図２に示すように、ケース８内の空気をファンによって熱媒体に向けて送風する蒸発器７と並列するようにケース８外の外気をファンによって熱媒体に向けて送風する補助蒸発器２１が設けられている。
【００３４】
本実施の形態に係るヒートポンプサイクル２は、ヒートポンプサイクル２の能力がケース８内に発生する全放熱量を上回る場合、即ち、ケース８内の温度がケース８外の温度よりも低下した場合に有効であり、この場合には、補助蒸発器２１によってケース８内の空気をケース８外へ放散しつつ代わりにケース８外から外気をケース８内に送風して熱を取り込むことにより、熱効率を更に向上させることができる。
【００３５】
なお、熱交換器から伸びる連結パイプの途中に設けられた蒸発器へ続く連結パイプと補助蒸発器へ続く連結パイプとの分岐点に弁を設ければ、蒸発器又は補助蒸発器のいずれか一方、或いは、蒸発器及び補助蒸発器の双方へ選択的に熱媒体を供給することができる。
【実施例】
【００３６】
燃料としてガスを使用できるように改造した汎用エンジン（品番：GM91；三菱重工株式会社製）と、圧縮器、貯水槽内に熱交換器を水没させてなる水没式熱交換器及び蒸発器を連結パイプによって連結した車載用エアコン（品番：F239；株式会社デンソー製）と、ガスエンジン、圧縮器及び蒸発器を保温材としてグラスウールが使用されたケースに収納してヒートポンプサイクルを構成し、また、前記水没式熱交換器と循環ポンプ（品番：PF90；株式会社荻原製作所製）とを連結パイプで連結すると共に、面積6.5ｍ２の暖房対象床下に配設した暖房パイプと連結して暖房サイクルを構成し、前記実施の形態１に係る床暖房システムを構築した。
【００３７】
そして、エンジンに供給されるガスの流量を変化させることにより、エンジンの回転数及び圧縮器の回転数を調整し、各回転数毎に水没式熱交換器から暖房対象床へ送られる温水の温度（温水往き温度）、暖房対象床から水没式熱交換器へ送り返される温水の温度（温水還り温度）及び循環ポンプから送り出される温水の流量（温水流量）を測定して当該測定結果に基づき熱効率を求める作業を１２回試行し、続いて、各回転数毎に１２回の平均熱効率を算出した結果を下記の表に示す（実施例１〜４）。
【００３８】
【表１】
2006097940.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施の形態１に係る床暖房システムを示した構成図である。
【図２】実施の形態２に係るガスヒートポンプサイクルを示した構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  床暖房システム
２  ヒートポンプサイクル
３  暖房サイクル
４  ガスエンジン
５  圧縮器
６  熱交換器
７  蒸発器
８  ケース
９  ガス管
１０  空気管
１１  弁
１２  回転軸
１３  連結パイプ
１４  ベルト
１５  回転軸
１６  貯水槽
１７  循環ポンプ
１８  暖房対象床
１９  暖房パイプ
２０  連結パイプ
２１  補助蒸発器
【図１】
2006097940.tif 000004
【図２】
2006097940.tif 000005