(57)【要約】【課題】冷房運転と暖房運転とを同時に、あるいは別々に行い得る冷暖房同時運転が可能な地熱を利用した冷暖房システム及びその制御方法を提供すること。【解決手段】本発明では、ヒートポンプ１００の蒸発器１１０と、凝縮器１２０とにそれぞれ連結される冷房パイプ１３０と、暖房パイプ１４０とを流動する冷暖房作動流体がヒートポンプ１００の作動流体と熱交換し、同時に冷房用熱交換器１５２と暖房用熱交換器１５４とにそれぞれ伝達され、所望の空間が冷房または暖房される。勿論、前記冷房パイプ１３０を流れる冷暖房作動流体による冷房運転と暖房パイプ１４０を流れる冷暖房作動流体による暖房運転は、選択的に行うことが可能であることを特徴とする。【選択図】  図１
2006234376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体の熱交換が行われる蒸発器と凝縮器とを含むヒートポンプと、
前記ヒートポンプの蒸発器と連結され、前記ヒートポンプの作動流体と前記蒸発器で熱交換を行う冷暖房作動流体が内部を流動する冷房パイプと、前記ヒートポンプの凝縮器と連結され、前記ヒートポンプの作動流体と前記凝縮器で熱交換を行う冷暖房作動流体が内部を流動する暖房パイプと、
前記冷房パイプと連結されると共に冷暖房作動流体が伝達されることで所定の空間を冷房する冷房用熱交換器と、前記暖房パイプと連結されると共に冷暖房作動流体が伝達されることで所定の空間を暖房する暖房用熱交換器とを含む冷暖房用熱交換部と、
前記ヒートポンプの蒸発器及び凝縮器のそれぞれと連結され、前記ヒートポンプの作動流体と前記蒸発器または凝縮器で熱交換を行う地熱作動流体が内部を流動する地熱パイプと、
前記地熱パイプと連結されると共に地熱作動流体が伝達されることで地球との熱交換を行う地熱交換部とを備えることを特徴とする冷暖房同時運転が可能な地熱を利用した冷暖房システム。
【請求項２】
前記冷房パイプ内部を流動する冷暖房作動流体と熱交換して熱を貯蔵する媒体を有する氷蓄熱槽が、前記冷房パイプにさらに設けられることを特徴とする請求項１に記載の冷暖房同時運転が可能な地熱を利用した冷暖房システム。
【請求項３】
前記ヒートポンプから冷暖房用熱交換部に冷暖房作動流体を伝達する冷房パイプが前記氷蓄熱槽を貫通するように設けられ、前記冷房パイプには、前記氷蓄熱槽をバイパスして冷暖房作動流体が流動するようにバイパスパイプがさらに備えられると共に、第１及び第２の切換弁が備えられ、氷蓄熱槽の動作の有無により冷暖房作動流体の流動を制御することを特徴とする請求項２に記載の冷暖房同時運転が可能な地熱を利用した冷暖房システム。
【請求項４】
前記ヒートポンプと地熱交換部との間を連結する前記地熱パイプには、補助熱交換部がさらに備えられ、該補助熱交換部は、前記地熱交換部に伝達される地熱作動流体の熱を外部に排出することを特徴とする請求項３に記載の冷暖房同時運転が可能な地熱を利用した冷暖房システム。
【請求項５】
前記冷房パイプ、暖房パイプ及び地熱パイプには、それぞれ循環ポンプが設けられ、前記循環ポンプは、それぞれ選択的に組み合わされて動作することで、前記各パイプ内部で作動流体が流動するようにする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冷暖房同時運転が可能な地熱を利用した冷暖房システム。
【請求項６】
ヒートポンプの作動流体と蒸発器で熱交換し、且つ冷暖房用熱交換部とヒートポンプの蒸発器とを連結する冷房用パイプ内部を流動する冷暖房作動流体、またはヒートポンプの作動流体と凝縮器で熱交換し、且つ冷暖房用熱交換部とヒートポンプの凝縮器とを連結する暖房用パイプ内部を流動する冷暖房作動流体と、ヒートポンプの蒸発器及び凝縮器内を流動する作動流体とが熱交換すると共に、
前記ヒートポンプの作動流体と前記蒸発器または凝縮器でそれぞれ熱交換し、且つ地熱交換部と前記ヒートポンプの蒸発器及び凝縮器とをそれぞれ連結する地熱パイプ内部を流動する地熱作動流体と、前記冷暖房作動流体とが熱交換することで冷暖房運転が行われる冷暖房システムにおいて、
前記暖房パイプ内部を流れる冷暖房作動流体とヒートポンプの作動流体とが熱交換して暖房運転されると同時に、前記冷房パイプ内部を流れる冷暖房作動流体とヒートポンプの作動流体とが熱交換して冷房運転されることを可能とするのを特徴とする冷暖房同時運転が可能な冷暖房システムの制御方法。
【請求項７】
前記暖房運転が行われると同時に、冷房パイプに設けられた氷蓄熱槽の媒体に前記冷房パイプ内部を流動する冷暖房作動流体の熱が伝達されて蓄積されるようにすることを特徴とする請求項６に記載の冷暖房同時運転が可能な冷暖房システムの制御方法。
【請求項８】
前記氷蓄熱槽に蓄積された熱を利用して冷房を行うにあたって、前記冷暖房用熱交換部とヒートポンプとの間を連結する冷房パイプ内部を流動する冷暖房作動流体は、前記ヒートポンプの内部を熱交換無しに通過することを特徴とする請求項７に記載の冷暖房同時運転が可能な冷暖房システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地熱を利用した冷暖房システム及びその制御方法に関し、より詳しくは、冷房運転と暖房運転とを同時にあるいは別々に行い得る冷暖房同時運転が可能な地熱を利用した冷暖房システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ヒートポンプは、蒸発器、圧縮機、凝縮器及び膨張弁がサイクルを構成し、その作動流体が液化と気化を繰り返しながら、冷暖房のための空間に設けられたファンコイルユニットの内部を流動する、さらに他の作動流体で熱を伝達することにより、冷暖房が行われるようにしていた。
【０００３】
このようなヒートポンプは、生活排水の廃熱を熱源として使用する廃熱利用システム、または地中に埋設された地熱交換パイプを使用して冷暖房を行うようになっている地熱利用システムの主要な構成要素として使用される。
【０００４】
一般に、廃熱利用システムでは、風呂屋などから排水される生活排水の廃熱をヒートポンプの蒸発器の熱源として使用し、この熱を利用してヒートポンプの凝縮器で温水を生産する。
【０００５】
そして、地熱利用システムは、暖房時には地熱交換パイプから伝達される地熱をヒートポンプの蒸発器の熱源として使用し、この熱を利用してヒートポンプの凝縮器で温水を生産する。冷房時にはヒートポンプで発生する凝縮器の排熱を地熱交換パイプを通じて排出する。
【０００６】
しかし、前記廃熱利用システムにおいては、熱源である生活排水の温度が低い場合に備えて、別の補助ボイラーをさらに設けなければならないという問題点があり、また前記地熱利用システムにおいては、冷房時にヒートポンプの凝縮器で発生する排熱の過多で地熱交換パイプの数が多くなったり、これを収容するための冷却塔をさらに設けなければならないという問題点があった。
【０００７】
このような問題点を解決するために、大韓民国実用新案登録第３３９３４９号には、ヒートポンプを地熱交換パイプ側とファンコイルユニット側とにそれぞれ取り付けて冷房運転と暖房運転とをそれぞれ別に行い、別の冷温水蓄熱槽をヒートポンプとファンコイルユニットとの間に置き、安い深夜電力を利用して冷暖房を行うようにした技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００８】
しかし、前記したような従来の技術においては、次のような問題点があった。
【０００９】
前記大韓民国実用新案登録第３３９３４９号は、冷房と暖房とを同時に行うことができない。すなわち、冷房運転または暖房運転を選択的に行わなければならない。よって、アイスリンクのように、冷暖房運転が同時に行われなければならない場合には、冷房のためのシステムと暖房のためのシステムとを別に設ける必要があった。これは、結局、冷暖房のためのシステムの設置コストが高くなるという問題を招いていた。
【００１０】
そして、従来の技術においては、冷房運転時または暖房運転時に発生する廃熱が再生されず、殆ど捨てられていた。よって、冷暖房システムのエネルギー使用効率が相対的に低下するという問題点もあった。
【００１１】
また、従来の技術においては、ヒートポンプの動作に必要な地熱交換部が冷暖房システムの最高効率になるように設計されており、地熱交換部の設置に多くの空間を必要とするという問題があった。
【特許文献１】大韓民国実用新案登録第３３９３４９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、一つのシステムを利用して冷房運転と暖房運転とを同時に行うことができる冷暖房システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、氷蓄熱槽を備えた冷暖房システム及びその制御方法を提供することを他の目的とする。
【００１４】
また、本発明は、ヒートポンプと熱交換が行われる地熱交換部を小型化できる冷暖房システム及びその制御方法を提供することをさらに他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するため、本発明による冷暖房システムは、作動流体の熱交換が行われる蒸発器と凝縮器とを含むヒートポンプと、前記ヒートポンプの蒸発器と連結され、前記ヒートポンプの作動流体と前記蒸発器で熱交換を行う冷暖房作動流体が内部を流動する冷房パイプと、前記ヒートポンプの凝縮器と連結され、前記ヒートポンプの作動流体と前記凝縮器で熱交換を行う冷暖房作動流体が内部を流動する暖房パイプと、前記冷房パイプと連結されると共に冷暖房作動流体が伝達されることで所定の空間を冷房する冷房用熱交換器と、前記暖房パイプと連結されると共に冷暖房作動流体が伝達されることで所定の空間を暖房する暖房用熱交換器とを含む冷暖房用熱交換部と、前記ヒートポンプの蒸発器及び凝縮器のそれぞれと連結され、前記ヒートポンプの作動流体と前記蒸発器または凝縮器で熱交換を行う地熱作動流体が内部を流動する地熱パイプと、前記地熱パイプと連結されると共に地熱作動流体が伝達されることで地球との熱交換を行う地熱交換部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、前記冷房パイプ内部を流動する冷暖房作動流体と熱交換して熱を貯蔵する媒体を有する氷蓄熱槽が、前記冷房パイプにさらに設けられることを特徴とする。
【００１７】
また、前記ヒートポンプから冷暖房用熱交換部に冷暖房作動流体を伝達する冷房パイプが前記氷蓄熱槽を貫通するように設けられ、前記冷房パイプには、前記氷蓄熱槽をバイパスして冷暖房作動流体が流動するようにバイパスパイプがさらに備えられると共に、第１及び第２の切換弁が備えられ、氷蓄熱槽の動作の有無により冷暖房作動流体の流動を制御することを特徴とする。
【００１８】
また、前記ヒートポンプと地熱交換部との間を連結する前記地熱パイプには、補助熱交換部がさらに備えられ、該補助熱交換部は、前記地熱交換部に伝達される地熱作動流体の熱を外部に排出することを特徴とする。
【００１９】
また、前記冷房パイプ、暖房パイプ及び地熱パイプには、それぞれ循環ポンプが設けられ、前記循環ポンプは、それぞれ選択的に組み合わされて動作することで、前記各パイプ内部で作動流体が流動するようにすることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明による冷暖房システムは、ヒートポンプの作動流体と蒸発器で熱交換し、且つ冷暖房用熱交換部とヒートポンプの蒸発器とを連結する冷房用パイプ内部を流動する冷暖房作動流体、またはヒートポンプの作動流体と凝縮器で熱交換し、且つ冷暖房用熱交換部とヒートポンプの凝縮器とを連結する暖房用パイプ内部を流動する冷暖房作動流体と、ヒートポンプの蒸発器及び凝縮器内を流動する作動流体とが熱交換すると共に、前記ヒートポンプの作動流体と前記蒸発器または凝縮器でそれぞれ熱交換し、且つ地熱交換部と前記ヒートポンプの蒸発器及び凝縮器とをそれぞれ連結する地熱パイプ内部を流動する地熱作動流体と、前記冷暖房作動流体とが熱交換することで冷暖房運転が行われる冷暖房システムにおいて、前記暖房パイプ内部を流れる冷暖房作動流体とヒートポンプの作動流体とが熱交換して暖房運転されると同時に、前記冷房パイプ内部を流れる冷暖房作動流体とヒートポンプの作動流体とが熱交換して冷房運転されることを可能とするのを特徴とする。
【００２１】
また、前記暖房運転が行われると同時に、冷房パイプに設けられた氷蓄熱槽の媒体に前記冷房パイプ内部を流動する冷暖房作動流体の熱が伝達されて蓄積されるようにすることを特徴とする。
【００２２】
また、前記氷蓄熱槽に蓄積された熱を利用して冷房を行うにあたって、前記冷暖房用熱交換部とヒートポンプとの間を連結する冷房パイプ内部を流動する冷暖房作動流体は、前記ヒートポンプの内部を熱交換無しに通過することを特徴とする。
【００２３】
このような構成の本発明による冷暖房システム及びその制御方法によれば、冷房運転と暖房運転とを同時に、または別々に行うことができ、様々な冷暖房環境に対応することが可能となり、特に、冷房運転に必要なエネルギー消費を最小化し、地熱交換部を小型化して全システムの設置に必要な空間を最小化することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のような冷暖房同時運転が可能な地熱を利用した冷暖房システム及びその制御方法によれば、先ず、本発明では、一つのシステムを利用して冷房運転と暖房運転とを選択的、または同時に行うことができる。よって、様々な冷暖房環境に一つのシステムを利用して対処することが可能となるという効果がある。
【００２５】
そして、本発明では、氷蓄熱槽を設け、暖房運転時の廃熱を冷房運転に使用するすることで、冷房運転に必要なエネルギー消費を最小化し、暖房運転と冷房運転との必要容量が異なる場合に効率よく対処できるという効果がある。
【００２６】
また、本発明では、ヒートポンプと地熱交換部との間で流動する作動流体の熱を外部に排出するための補助熱交換部を使用することで、地熱交換部の容量を相対的に減らすことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づいて詳しく説明する。
【００２８】
図１は、本発明による冷暖房同時運転が可能な地熱を利用した冷暖房システムの好ましい実施例を示す系統図である。図示のように、ヒートポンプ１００は、蒸発器１１０と、圧縮機（図示せず）と、凝縮器１２０と、膨張弁（図示せず）とを備えている。前記蒸発器１１０と、圧縮機と、凝縮器１２０と、膨張弁とが構成するサイクルによって作動流体が流動される。前記作動流体は、ヒートポンプ１００の内部を流動し、気化と液化を繰り返しながら熱を伝達する。例えば、前記作動流体は、前記蒸発器１１０で蒸発しながら外部から熱を奪い取り、前記凝縮器１２０で凝縮しながら外部に熱を放出する。ちなみに、本実施例では、三つのヒートポンプ１００が使用されているが、その使用数は、これに限定されるものでなく、冷暖房の容量によって異なる。
【００２９】
前記蒸発器１１０と凝縮器１２０とには、前記ヒートポンプ１００の作動流体と熱交換する別の冷暖房の作動流体（以下、単に「冷暖房作動流体」と言う。）が通過する。ちなみに、前記ヒートポンプ１００で使用される作動流体の例として、ＨＦＣ−４０４Ａがあり、前記冷暖房作動流体の例として水がある。前記冷暖房作動流体は、前記ヒートポンプ１００の蒸発器１１０に連結される冷房パイプ１３０と、凝縮器１２０に連結される暖房パイプ１４０との内部を流動する。
【００３０】
前記冷房パイプ１３０と暖房パイプ１４０との内部を冷暖房作動流体が円滑に流動するように、それぞれ冷房循環ポンプ１３２と暖房循環ポンプ１４２とが設けられる。前記冷房循環ポンプ１３２と暖房循環ポンプ１４２とは、冷暖房作動流体を加圧することで、冷房パイプ１３０と暖房パイプ１４０との内部に前記冷暖房作動流体をそれぞれ流動させる。
【００３１】
前記冷房パイプ１３０と暖房パイプ１４０とは、それぞれ冷暖房用熱交換部１５０とヒートポンプ１００との間で冷暖房作動流体を流動させる。前記冷暖房用熱交換部１５０は、実際に冷暖房が必要な空間に設けられる。前記冷暖房用熱交換部１５０には、前記冷房パイプ１３０と連結される冷房用熱交換器１５２があり、前記暖房パイプ１４０と連結される暖房用熱交換器１５４がある。これらの冷房用熱交換器１５２と暖房用熱交換器１５４との代表的な例として、ファンコイルユニットが挙げられる。
【００３２】
前記冷房用熱交換器１５２と暖房用熱交換器１５４とは、それぞれ冷房または暖房のための空間に設けられる。よって、前記冷房用熱交換器１５２と暖房用熱交換器１５４とは、同じ空間に共に設けられても、また別の空間にそれぞれ設けられてもよい。例えば、冷房または暖房を選択する必要があるホテルルームやアイスリンクの観衆席のような空間には、冷房用熱交換器１５２と暖房用熱交換器１５４とが共に設けられる必要があり、またアイスリンクそのものには冷房用熱交換器１５２のみが設けられる必要がある。
【００３３】
前記ヒートポンプ１００の蒸発器１１０及び凝縮器１２０にそれぞれ連結されるよう、地熱パイプ１６０が設けられる。前記地熱パイプ１６０の内部には、地熱作動流体が流動する。前記地熱作動流体は、前記ヒートポンプ１００の作動流体との間で行われる熱交換を前記蒸発器１１０または凝縮器１２０で行う。前記地熱パイプ１６０は、前記ヒートポンプ１００と後述する地熱交換部１７０との間で熱を伝達する地熱作動流体が流動する通路となる。前記地熱作動流体としては、水を使用することができる。前記地熱パイプ１６０には地熱循環ポンプ１６２が設けられる。前記地熱循環ポンプ１６２は、前記地熱作動流体を加圧して地熱パイプ１６０の内部を流動させる。
【００３４】
地熱交換部１７０は、地中に埋設される。前記地熱交換部１７０の例としては、地熱交換パイプがある。前記地熱交換部１７０は、前記地熱パイプ１６０を通じて伝達された地熱作動流体と地球との間で熱交換が行われるところである。
【００３５】
次に、図２は、本発明の他の実施例を示す図である。本実施例では、説明の便宜上、図１に示す実施例と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３６】
本実施例では、前記ヒートポンプ１００の側から出る冷暖房作動流体が流れる冷房パイプ１３０が内部を貫通している氷蓄熱槽１８０を設けている。前記氷蓄熱槽１８０は、内部に熱貯蔵媒体(例えば、水)が設けられる。前記熱貯蔵媒体は、前記冷房パイプ１３０の内部を流動する冷暖房作動流体との熱交換により固体化することもある。すなわち、水の場合、氷になって熱を貯蔵する。
【００３７】
前記氷蓄熱槽１８０を設けると共に、前記冷房パイプ１３０には、第１及び第２の切換弁１８１及び１８２を設けることで、冷房パイプ１３０の内部を流動する冷暖房作動流体を制御する。前記第１の切換弁１８１には、バイパスパイプ１８４が連結される。前記バイパスパイプ１８４は、冷暖房作動流体が氷蓄熱槽１８０を通過せず、ヒートポンプ１００から冷暖房用熱交換部１５０に伝達するようにしている。すなわち、前記第１の切換弁１８１の制御により冷暖房作動流体が前記氷蓄熱槽１８０を選択的に通過する。
【００３８】
このように、氷蓄熱槽１８０を設けるのは、冷房と暖房とを交互に使用する場合に、冷房に必要なエネルギーを最小化するためである。すなわち、暖房の際にヒートポンプから出る廃熱を氷蓄熱槽１８０に貯蔵して置き、その後の冷房時に使用するようにしている。
【００３９】
図３は、本発明のさらに他の実施例を示す図である。本実施例では、説明の便宜上、図２に示す実施例と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
本実施例では、前記地熱パイプ１６０と地熱交換部１７０との間に補助熱交換部１９０をさらに設けている。前記補助熱交換部１９０の例としては、冷却塔が挙げられる。このような補助熱交換部１９０は、地熱作動流体の熱を外部に放出することで、地熱交換部１７０の容量を相対的に減らすことができる。すなわち、前記地熱交換部１７０を小型化してその設置に必要な空間を減らすことができる。
【００４１】
前記補助熱交換部１９０は、前記地熱交換部１７０とは別に設けられるもので、一般に地上や建物の屋上などに設けられる。前記補助熱交換部１９０は、前記地熱交換部１７０に流動される地熱作動流体と外部との熱交換を行い、前記地熱交換部１７０の容量を最小化する。
【００４２】
以下、このような構成からなる、本発明による冷暖房同時運転が可能な地熱を利用した冷暖房システム及びその制御方法の作用を詳しく説明する。
【００４３】
図４を参照して、図１に示す実施例の動作を説明する。先ず、暖房運転を説明すると、暖房運転では、前記ヒートポンプ１００が駆動し相対的に高温となった冷暖房作動流体が前記暖房パイプ１４０を通じて前記冷暖房熱交換部１５０に伝達されて暖房を行う。
【００４４】
すなわち、前記地熱交換部１７０で地熱作動流体に地球から熱が伝達される。前記地熱作動流体は、前記ヒートポンプ１００の蒸発器１１０と連結されている地熱パイプ１６０に設けられた地熱循環ポンプ１６２により前記地熱パイプ１６０に沿って流動（移動）し、前記ヒートポンプ１００に伝達される。
【００４５】
前記ヒートポンプ１００の蒸発器１１０で地熱作動流体とヒートポンプ１００の作動流体との間の熱交換が行われる。よって、ヒートポンプ１００の作動流体は、前記蒸発器１１０での熱交換により相対的に高温となる。前記ヒートポンプ１００の作動流体は、前記ヒートポンプ１００を構成するサイクルを循環し、前記凝縮器１２０に伝達される。前記凝縮器１２０で前記ヒートポンプ１００の作動流体は、凝縮しながら熱を放出し、前記暖房パイプ１４０に沿って流動する冷暖房作動流体に熱を供給する。
【００４６】
よって、前記冷暖房作動流体は、熱を吸収して相対的に高温となり、前記暖房循環ポンプ１４２により暖房パイプ１４０に沿って循環し、前記暖房用熱交換器１５４に伝達される。暖房運転の際の暖房用熱交換器１５４とヒートポンプ１００との間での冷暖房作動流体の流動が、矢印で示されている。前記暖房用熱交換器１５４で冷暖房作動流体は、熱交換により所定の空間を暖房する。
【００４７】
次に、冷房運転の過程を説明する。冷房運転時にも前記ヒートポンプ１００は、暖房運転時と同様に動作する。すなわち、ヒートポンプ１００の作動流体は、サイクル内を同様に流動する。
【００４８】
そして、前記蒸発器１１０で熱交換され、相対的に低い温度の冷暖房作動流体が前記冷房パイプ１３０を通じて前記冷暖房用熱交換部１５０に伝達される。前記冷暖房用熱交換部１５０に伝達された冷暖房作動流体は、冷房用熱交換器１５２で熱交換し、所望の空間を冷房する。
【００４９】
このとき、前記ヒートポンプ１００の凝縮器１２０では、ヒートポンプ１００の作動流体から地熱作動流体に熱伝達が行われる。すなわち、前記ヒートポンプ１００の作動流体が凝縮されることによって出る熱は、前記地熱作動流体に伝達される。前記地熱作動流体は、前記凝縮器１２０と連結された地熱パイプ１６０に設けられた地熱循環ポンプ１６２の動作により前記地熱パイプ１６０に沿って流動し、前記地熱交換部１７０に伝達される。前記地熱交換部１７０では、前記地熱作動流体と地球との間の熱交換が行われる。冷房動作の際の前記冷房パイプ１３０の内部での冷暖房作動流体の流動が、図４に矢印で示されている。
【００５０】
次に、冷暖房運転が同時に行われる過程を説明する。冷暖房運転が同時に行われる場合には、前記地熱交換部１７０は使用されない。すなわち、前記ヒートポンプ１００の駆動により前記凝縮器１２０から冷暖房作動流体に伝達された熱で暖房を行い、前記蒸発器１１０から冷暖房作動流体に伝達された熱で冷房を行う。
【００５１】
すなわち、前記ヒートポンプ１００の作動流体が前記凝縮器１２０で凝縮することによって発生した熱は、前記暖房用熱交換器１５４と連結された暖房パイプ１４０の内部を流れる冷暖房作動流体に伝達され、前記冷暖房作動流体が暖房循環ポンプ１４２により流動され、暖房用熱交換器１５４で熱を所望する空間に供給して暖房を行う。
【００５２】
そして、前記ヒートポンプ１００の作動流体が前記蒸発器１１０で蒸発しながら熱を吸収する。すなわち、前記冷房パイプ１３０の内部を流れる冷暖房作動流体から熱を奪い取る。このようになると、前記冷房パイプ１３０の内部を流れる冷暖房作動流体は、相対的に低い温度となり、前記冷房循環ポンプ１３２により流動され、前記冷房用熱交換器１５２で熱交換を行い、所望の空間を冷房する。
【００５３】
次に、図５及び図６を参照して、図２に示す実施例の動作を説明する。図２に示す実施例で氷蓄熱槽１８０が使用されない場合には、冷房運転と暖房運転とは、図４での説明と同様に行われる。しかし、前記氷蓄熱槽１８０を使用するか、あるいは氷蓄熱槽１８０の媒体を固体化する場合には、前記地熱交換部１７０を使用しなくなる。勿論、このとき（氷蓄熱槽１８０が使用されない場合）は、前記冷房パイプ１３０の内部を流動する冷暖房作動流体が氷蓄熱槽１８０を通過せず、バイパスパイプ１８４を通過する。
【００５４】
しかし、氷蓄熱槽１８０を使用する場合には、前記地熱交換部１７０を使用しなくてもよい。先ず、図５に矢印で示されているように、暖房運転を行うときは、ヒートポンプ１００の蒸発器１１０で冷房パイプ１３０の内部を流動する冷暖房作動流体が熱を奪い取られ、相対的に温度が低くなり、この冷暖房作動流体が前記氷蓄熱槽１８０の媒体を固体化する。このように、氷蓄熱槽１８０に熱を貯蔵するためには、前記第１の切換弁１８１は、バイパスパイプ１８４を通じては冷暖房作動流体が流動しないようにする。
【００５５】
すなわち、第１の切換弁１８１と第２の切換弁１８２とをそれぞれ制御し、冷暖房作動流体が蒸発器１１０から出て氷蓄熱槽１８０を経て再び蒸発器１１０に流入するようにする。これにより、暖房運転中に氷蓄熱槽１８０に熱を蓄積して冷房運転時に使用することができる。
【００５６】
図６は、前記氷蓄熱槽１８０の熱を利用して冷房運転を行う動作状態を示す図である。図示のように、前記冷房パイプ１３０の内部を流動する冷暖房作動流体は、前記氷蓄熱槽１８０を通過して前記冷房用熱交換器１５２に伝達され、前記冷房用熱交換器１５２を通過した後、前記ヒートポンプ１００の蒸発器１１０に流入される。このような冷暖房作動流体の流動は、冷房循環ポンプ１３２により行われ、前記ヒートポンプ１００の蒸発器１１０は、冷暖房作動流体がそのまま通過する。
【００５７】
このような方式により前記氷蓄熱槽１８０の熱が完全に無くなると、冷房運転のために、図４で説明したようにシステムを駆動させる。ちなみに、前記氷蓄熱槽１８０を使用して冷房運転を行う方法の一つとして、深夜電力を利用してもよい。すなわち、安い深夜電力を利用して氷蓄熱槽１８０の媒体を凍らせ、冷房運転が必要なときに使用することができる。
【００５８】
一方、図３に示す前記さらに他の実施例では、補助熱交換部１９０をさらに設けることで、地熱作動流体が地熱交換部１７０に伝達される前に、相対的に低い温度になる。これにより、地熱交換部１７０では、放出すべき熱を相対的に減らし、地熱交換部１７０の大きさを最小化することができる。
【００５９】
以上のように、上記実施の形態を参照して詳細に説明され図示されたが、本発明は、これに限定されるものでなく、このような本発明の基本的な技術的思想を逸脱しない範囲内で、当業界の通常の知識を有する者にとっては、他の多くの変更が可能であろう。また、本発明は、添付の特許請求の範囲により解釈されるべきであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、本発明による冷暖房同時運転が可能な地熱を利用した冷暖房システムの好ましい実施例の構成を示す系統図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施例の構成を示す系統図である。
【図３】図３は、本発明のさらに他の実施例の構成を示す系統図である。
【図４】図４は、図１に示す実施例の動作を示す動作状態図である。
【図５】図５は、図２に示す実施例における暖房運転が行える状態を示す動作状態図である。
【図６】図６は、図２に示す実施例における氷蓄熱槽による冷房運転が行える状態を示す動作状態図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００…ヒートポンプ、１１０…蒸発器、１２０…凝縮器、１３０…冷房パイプ、１３２…冷房循環ポンプ、１４０…暖房パイプ、１４２…暖房循環ポンプ、１５０…冷暖房用熱交換部、１５２…冷房用熱交換器、１５４…暖房用熱交換器、１６０…地熱パイプ、１６２…地熱循環ポンプ、１７０…地熱交換部、１９０…補助熱交換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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