(57)【要約】【課題】超臨界サイクルとなる冷媒回路と通常の冷媒回路のそれぞれの特性を相互に利用した成績係数が高いヒートポンプシステムを提供する。【解決手段】ヒートポンプシステム１は、二酸化炭素冷媒を用い第１熱交換器７と第２熱交換器９とを有する給湯用ヒートポンプ２と、一般の冷媒を用い第３熱交換器２５と第４熱交換器２７とを有する空調用ヒートポンプ３とを備える。当該システムにおいて、給湯と暖房を行う際に、貯湯タンク４の下層側の温水を第５熱交換器４１で冷却して第１熱交換器７に供給される温水の温度を下げ、給湯用ヒートポンプ２の成績係数を上昇させる。同時に、第５熱交換器４１で加熱された温水を第４熱交換器に供給して空調用ヒートポンプ３の成績係数を上昇させる。【選択図】  図４
2006010137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、第１熱交換器と、膨張弁と、第２熱交換器とが介設され、該圧縮機から該膨張弁に至る高圧側で超臨界状態となる冷媒を循環させる給湯用冷媒回路と、
圧縮機と、第３熱交換器と、膨張弁と、第４熱交換器とが介設され、該圧縮機から該膨張弁に至る高圧側で気相から液相に相変化する冷媒を循環させる空調用冷媒回路と、
前記第１熱交換器により加熱された温水を貯湯タンクの上層に送る第１温水往路と、前記貯湯タンクの下層から前記第１熱交換器に温水を送る第１温水復路と、
前記第２熱交換器により熱交換が行われた温水を給湯用採熱手段に送る第２温水往路と、前記給湯用採熱手段から前記第２熱交換器に温水を送る第２温水復路と、
前記第３熱交換器で熱交換が行われた温水を熱負荷に送る第３温水往路と、前記熱負荷から前記第３熱交換器に温水を送る第３温水復路と、
前記第４熱交換器で熱交換が行われた温水を空調用採熱手段に送る第４温水往路と、前記空調用採熱手段から前記第４熱交換器に温水を送る第４温水復路と、
前記第１温水復路と並列に設けられ前記貯湯タンクの下層からの温水を前記第４温水復路と熱交換を行う第５熱交換器を介して前記第１熱交換器に送る第５温水回路と、
前記第１温水往路と前記第１温水復路との間で温水を循環させるか、又は前記第１温水往路と前記第５温水回路との間で温水を循環させるかを切り替える切替手段と、
前記貯湯タンクの下層の温度が所定の閾値以下のときは前記第１温水往路と前記第１温水復路との間で温水を循環させ、前記貯湯タンクの下層の温度が前記閾値を越えたときは前記第１温水往路と前記第５温水回路との間で温水を循環させるように前記切替手段を切り替える制御手段とを備えていることを特徴とするヒートポンプシステム。
【請求項２】
前記貯湯タンクの上層からの温水を前記第３温水往路と熱交換を行う第６熱交換器を介して前記貯湯タンクの下層に送る第６温水回路をさらに備え、
前記制御手段は、前記熱負荷で要求される温水の温度が所定の第２閾値を越えているときは前記第６温水回路に温水を循環させ、前記熱負荷で要求される温水の温度が前記第２閾値以下の時は前記第６温水回路の温水の循環を停止させるものであることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記給湯用採熱手段は地熱を採熱する第１地中熱採熱管を有し、前記空調用採熱手段は地熱を採熱する第２地中熱採熱管を有し、前記第１地中熱採熱管と前記第２地中熱採熱管とは地中において近接して配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯を行うと共に冷暖房も行うヒートポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、ヒートポンプシステムの冷媒として環境への影響が少ない自然冷媒を用いる例が増加している。その自然冷媒の中でも二酸化炭素はオゾン層に影響を与えることがなく、毒性や可燃性もないため、近年では多く用いられるようになっている。
【０００３】
ところが、冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプは、サイクルの高圧側で冷媒が超臨界状態となり、気相から液相への相変化を生じない超臨界サイクルとなる。このため、低温の水を高温に加熱するような給湯を行う際には成績係数（ＣＯＰ）が優れているが、空調として使用する場合には熱交換を行う対象の温度差が小さくなるため成績係数が低下するという特性がある（下記特許文献１参照）。
【０００４】
従って、従来、二酸化炭素冷媒を用いたヒートポンプシステムは、給湯に多く使われており、空調用としてはあまり用いられていない。このため、各家庭やオフィス等の設置場所においては、二酸化炭素冷媒のヒートポンプシステムを給湯用として設置し、別個に一般の冷媒を用いたヒートポンプ式の空調機を設置することが行われていた。
【０００５】
このように、従来は２つのヒートポンプシステムが並設されたものであり、ぞれぞれ放熱及び採熱を行っていたため、設備全体からみると成績係数はさほど高くはなかった。
【特許文献１】特開２００４−１０８５９７号公報（明細書００１９、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ヒートポンプシステムの改良を目的とし、さらに詳しくは、二酸化炭素冷媒等のサイクルの高圧側で超臨界圧状態となる冷媒を利用したヒートポンプシステムと、サイクルの高圧側で相変化を生じる一般の冷媒を用いたヒートポンプシステムとのそれぞれの特性を相互に利用し、単にこれらが並設されたものに比べて成績係数が高いヒートポンプシステム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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明のヒートポンプシステムは、圧縮機と、第１熱交換器と、膨張弁と、第２熱交換器とが介設され、該圧縮機から該膨張弁に至る高圧側で超臨界状態となる冷媒を循環させる給湯用冷媒回路と、圧縮機と、第３熱交換器と、膨張弁と、第４熱交換器とが介設され、該圧縮機から該膨張弁に至る高圧側で気相から液相に相変化する冷媒を循環させる空調用冷媒回路とを備えている。また、前記第１熱交換器により加熱された温水を貯湯タンクの上層に送る第１温水往路と、前記貯湯タンクの下層から前記第１熱交換器に温水を送る第１温水復路と、前記第２熱交換器により熱交換が行われた温水を給湯用採熱手段に送る第２温水往路と、前記給湯用採熱手段から前記第２熱交換器に温水を送る第２温水復路と、前記第３熱交換器で熱交換が行われた温水を熱負荷に送る第３温水往路と、前記熱負荷から前記第３熱交換器に温水を送る第３温水復路と、前記第４熱交換器で熱交換が行われた温水を空調用採熱手段に送る第４温水往路と、前記空調用採熱手段から前記第４熱交換器に温水を送る第４温水復路とを備えている。
【０００８】
また、前記第１温水復路と並列に設けられ前記貯湯タンクの下層からの温水を前記第４温水復路と熱交換を行う第５熱交換器を介して前記第１熱交換器に送る第５温水回路と、前記第１温水往路と前記第１温水復路との間で温水を循環させるか、又は前記第１温水往路と前記第５温水回路との間で温水を循環させるかを切り替える切替手段と、前記貯湯タンクの下層の温度が所定の閾値以下のときは前記第１温水往路と前記第１温水復路との間で温水を循環させ、前記貯湯タンクの下層の温度が前記閾値を越えたときは前記第１温水往路と前記第５温水回路との間で温水を循環させるように前記切替手段を切り替える制御手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のヒートポンプシステムにおいては、前記貯湯タンクの下層の温度が所定の閾値を越えたときは、前記切替手段を切り替えて前記第１温水往路と前記第５温水回路との間で温水を循環させる。これにより、前記第１熱交換器に送られる温水が前記第５温水回路の第５熱交換器で冷却される。このため、単に前記第１温水復路から温水が供給される場合に比べて給湯用冷媒回路の成績係数を上昇させることができる。また、前記空調用冷媒回路において暖房運転が行われているときは、前記第４温水復路の温水の温度は高いほど成績係数がよい。本発明では、前記第５熱交換器によって前記第４温水復路の温水の温度が上昇されるので、前記空調用冷媒回路における成績係数も上昇させることができる。このように、本発明では、前記給湯用冷媒回路と前記空調用冷媒回路の夫々の特性を生かしてシステム全体として成績係数を上昇させることができる。
【００１０】
また、本発明のヒートポンプシステムにおいては、前記貯湯タンクの上層からの温水を前記第３温水往路と熱交換を行う第６熱交換器を介して前記貯湯タンクの下層に送る第６温水回路をさらに備え、前記制御手段は、前記熱負荷で要求される温水の温度が所定の第２閾値を越えているときは前記第６温水回路に温水を循環させ、前記熱負荷で要求される温水の温度が前記第２閾値以下の時は前記第６温水回路の温水の循環を停止させるものであることが好ましい。
【００１１】
これによれば、前記熱負荷で要求される温水の温度が前記第２閾値を越えているとき、即ち前記熱負荷で高い温度の温水が要求されているときは、前記制御手段は前記貯湯タンクの上層から前記第６温水回路に高温の温水を供給する。これにより、前記第６熱交換器及び前記第３温水往路を介して前記熱負荷に高温の温水を供給できるため、前記空調用冷媒回路単体の能力以上の暖房を行うことができる。
【００１２】
また、本発明のヒートポンプシステムにおいては、前記給湯用採熱手段は地熱を採熱する第１地中熱採熱管を有し、前記空調用採熱手段は地熱を採熱する第２地中熱採熱管を有し、前記第１地中熱採熱管と前記第２地中熱採熱管とは地中において近接して配設されていることが好ましい。
【００１３】
前記給湯用冷媒回路において給湯運転を行っているときは、前記第１地中熱採熱管には低温の温水が供給され、地中から地熱を採熱して昇温させている。一方、前記空調用冷媒回路において冷房運転を行っているときは、前記第２地中熱採熱管には高温の温水が供給され、地中から低温の地熱を採熱して温度を低下させている。即ち、前記第２地中熱採熱管では冷房の際に発生する排熱が地中内に排出される。本発明では、前記第１地中熱採熱管と前記第２地中熱採熱管とは地中において近接して配設されているため、前記給湯用冷媒回路で給湯を行う際に前記空調用冷媒回路の冷房排熱を採熱して利用することができるので、給湯用冷媒回路の成績係数を高めることができる。また、空調用冷媒回路においては、冷房の排熱を地中内に排出しても前記第１地中熱採熱管で採熱が行われるため、地中内が過熱状態となることがないので安定した冷房能力を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明のヒートポンプシステムの実施形態の一例について、図１乃至図６を参照して説明する。本実施形態のヒートポンプシステム１は、図１に示すように、給湯用ヒートポンプ２と空調用ヒートポンプ３とが１個の筐体Ｃに内蔵されているデュアルヒートポンプシステムとなっている。
【００１５】
給湯用ヒートポンプ２は、貯湯タンク４内の温水を加熱するものであり、給湯用冷媒回路５を備えている。給湯用冷媒回路５は、圧縮機６と、凝縮器である第１熱交換器７と、膨張弁８と、蒸発器である第２熱交換器９とが順に接続されており、冷媒には二酸化炭素が用いられている。この二酸化炭素冷媒は、給湯用冷媒回路５の圧縮機６、第１熱交換器７及び膨張弁８に亘って超臨界状態となる。
【００１６】
また、第１熱交換器７と貯湯タンク４の上層４ａとは第１温水往路１０によって接続されており、貯湯タンク４の下層４ｂと第１熱交換器７とは第１三方弁１１及び第１循環ポンプ１２を介設した第１温水復路１３によって接続されている。また、貯湯タンク４の上層４ａには内部の温水の温度を検出する第１温度センサＴ１が設けられ、貯湯タンク４の下層４ｂには内部の温水の温度を検出する第２温度センサＴ２が設けられている。また、貯湯タンク４の下層４ｂからは給水が行われ、上層４ａから給湯が行われる。
【００１７】
第２熱交換器９は、第２温水往路１４及び第２温水復路１５によって採熱手段に接続されている。本実施形態においては、採熱手段として、第１地中熱採熱管１６と、熱交換器とファンとを有する室外ファンユニット１７と、太陽熱集熱器１８とを備えている。また、これらは第２三方弁１９及び第３三方弁２０によって接続されている。この第３三方弁２０と第２熱交換器９との間の第２温水復路１５には、温水を循環させる第２循環ポンプ２１が設けられている。また、室外ファンユニット１７には外気温を検出する外気温センサＴｏが設けられている。
【００１８】
空調用ヒートポンプ３は、各熱負荷に熱（温熱又は冷熱）を供給するものであり、空調用冷媒回路２２を備えている。空調用冷媒回路２２は、圧縮機２３と、暖房時と冷房時で冷媒の流れを切り替える四方弁２４と、暖房の際には蒸発器になり冷房の際には凝縮器となる第３熱交換器２５と、膨張弁２６と、暖房の際には凝縮器となり冷房の際には蒸発器となる第４熱交換器２７とが順に接続されている。この空調用冷媒回路２２に用いられている冷媒は、一般に用いられているＲ４１０Ａとなっている。
【００１９】
また、第３熱交換器２５と各熱負荷とは第３温水往路２８によって接続されており、各熱負荷と第３熱交換器２５とは第３循環ポンプ２９を介設した第３温水復路３０によって接続されている。本実施形態における熱負荷は、室内用放熱器３１と、屋根裏スペースに設置された換気用空調ユニット３２と、第５循環ポンプ３３によって融雪路盤３４に送られる温水を加熱する融雪用熱交換器３５である。この室内用放熱器３１の入口には、室内用放熱器３１に供給される温水の温度を検出する第３温度センサＴ３が設けられている。また、融雪用熱交換器３５と融雪路盤３４とは融雪回路３６によって接続されている。また、第４熱交換器２７は第４温水往路３７及び第４温水復路３８によって採熱手段である第２地中熱採熱管３９に接続されている。また、第４温水復路３８には第４循環ポンプ４０が設けられている。
【００２０】
本実施形態においては、空調用冷媒回路２２の第４温水復路３８に第５熱交換器４１が設けられている。この第５熱交換器４１は、第４温水復路３８内の温水と、貯湯タンク４の下層４ｂから第１熱交換器７まで温水を循環させる第５温水回路４２内の温水との間で熱交換を行う。また、第３温水往路２８には第６熱交換器４３が設けられている。この第６熱交換器４３は、第３温水往路２８内の温水と、貯湯タンク４の上層４ａから下層４ｂまで第６循環ポンプ４４によって温水を循環させる第６温水回路４５内の温水との間で熱交換を行う。さらに、第１地中熱採熱管１６と第２地中熱採熱管３９は、内部に砂又は水等が収納された地中管４６内に近接して設けられている。
【００２１】
次に、本実施形態のヒートポンプシステム１の機能的構成について図２を参照して説明する。ヒートポンプシステム１は、図２に示すように、給湯用ヒートポンプ２と空調用ヒートポンプ３とを１台のコントローラ４７によって制御している。給湯用ヒートポンプ２において制御がなされるのは、圧縮機６、膨張弁８、第１循環ポンプ１２、第２循環ポンプ２１、第６循環ポンプ４４、第１三方弁１１、第２三方弁１９、及び第３三方弁２０である。また、コントローラ４７は、給湯用ヒートポンプ２に関連する機器として、第１温度センサＴ１、第２温度センサＴ２及び外気温センサＴｏから検出値を受信し、室外ファンユニット１７の制御を行う。
【００２２】
空調用ヒートポンプ３においてコントローラ４７により制御がなされるのは、圧縮機２３、膨張弁２６、四方弁２４、第３循環ポンプ２９、及び第４循環ポンプ４０である。また、コントローラ４７は、空調用ヒートポンプ３に関連する機器として、第３温度センサＴ３から検出値を受信し、室内用放熱器３１、換気用空調ユニット３２及び第５循環ポンプ３３の制御を行う。
【００２３】
また、コントローラ４７は、第２温度センサＴ２の検出値の閾値として４０℃という値を記憶している。そして、給湯用ヒートポンプ２によって給湯運転を行うと共に空調用ヒートポンプ３によって暖房運転を行っている際に、貯湯タンク４の下層４ｂの温度が閾値である４０℃以下であるときは第１三方弁１１によって第１温水往路１０と第１温水復路１３とを接続し、第５温水回路４２は閉じた状態とする（図３参照）。一方、貯湯タンク４の下層４ｂの温度が閾値である４０℃を越えているときは、第１三方弁１１によって第１温水往路１０と第５温水回路４２とを接続し、第１温水復路１３は閉じた状態とするように制御する（図４参照）。
【００２４】
また、コントローラ４７は、第３温度センサＴ３の検出値の閾値として７５℃という値を記憶している。そして、空調用ヒートポンプ３によって暖房運転を行っている際に、貯湯タンク４の上層４ａの温度がこの７５℃を越えており、且つ、室内用放熱器３１によって要求されている温水の温度が閾値である７５℃を越えているときは、第６循環ポンプ４４を作動させて貯湯タンク４の上層４ａから第６温水回路４５を介して第６熱交換器４３に温水を送り、この第６熱交換器４３で室内用放熱器３１に送られる温水を加熱するように制御する（図５参照）。一方、貯湯タンク４の上層４ａの温度が７５℃以下のとき、又は室内用放熱器３１によって要求されている温水の温度が閾値である７５℃以下のときは、コントローラ４７は第６循環ポンプ４４の作動を停止させ、第６温水回路４５内の温水の循環を停止させるように制御する。
【００２５】
次に、本実施形態のヒートポンプシステム１の作動について、図３乃至図６を参照して説明する。尚、図３乃至図６において、実線で表している回路は作動中のものを示し、点線で表している回路は閉じられている回路を示す。
【００２６】
まず、図３及び図４を参照して、冬季において、給湯用ヒートポンプ２で給湯運転を行い、空調用ヒートポンプ３で暖房運転を行う場合について説明する。給湯用ヒートポンプ２で給湯運転うときは、コントローラ４７は圧縮機６を作動させて冷媒である二酸化炭素を圧縮し給湯用冷媒回路５内を循環させる。また、第１循環ポンプ１２及び第２循環ポンプ２１を作動させる。ここで、第２温度センサＴ２により検出される貯湯タンク４の下層４ｂの温度が閾値である４０℃以下であるときは、第１三方弁１１によって第１温水往路１０と第１温水復路１３とを接続する。また、室内用放熱器３１に設けられた第３温度センサＴ３で要求される温水の温度が７５℃以下であるときは、第６循環ポンプ４４は作動させないため、第６温水回路４５内には温水は流れない。また、外気温センサＴｏの検出値が５℃を越えているときは、第２三方弁１９及び第３三方弁２０によって第１地中熱採熱管１６を介さずに室外ファンユニット１７及び太陽熱集熱器１８によって採熱を行う。さらに、外気温センサＴｏの検出値が５℃を越えている状態では、第５循環ポンプ３３は作動させないようにしており、融雪回路３６には温水は循環していない。
【００２７】
給湯用冷媒回路５において、圧縮機６によって圧縮された冷媒は、凝縮器である第１熱交換器７で放熱がおこなわれ、膨張弁８で減圧された後、蒸発器である第２熱交換器９で採熱が行われ、圧縮機６の入口まで戻される。また、第１循環ポンプ１２により送られる温水は、第１熱交換器７で熱交換を行って加熱され、第１温水往路１０を介して貯湯タンク４の上層４ａに送られる。本実施形態では、この第１熱交換器７によって温水が９０℃まで加熱されるようになっている。また、貯湯タンク４の下層４ｂからの温水は第１温水復路１３を介して第１熱交換器７に戻される。また、第２循環ポンプ２１により送られる温水は、第２熱交換器９で熱交換を行って冷却され、第２三方弁１９を介して室外ファンユニット１７及び太陽熱集熱器１８に送られて採熱が行われ、第３三方弁２０を介して第２循環ポンプ２１に戻される。
【００２８】
一方、空調用冷媒回路２２においては、圧縮機２３によって圧縮された冷媒は、四方弁２４を通過して凝縮器である第３熱交換器２５で放熱が行われ、膨張弁２６で減圧された後、蒸発器である第４熱交換器２７で採熱が行われ、四方弁２４を介して圧縮機２３の入口まで戻される。また、第３循環ポンプ２９により送られる温水は、第３熱交換器２５、第６熱交換器４３、室内用放熱器３１、換気用空調ユニット３２、及び融雪用熱交換器３５を通過して第３循環ポンプ２９に戻される。このとき、第６温水回路４５内の温水は循環されていないため、第６熱交換器４３では熱交換は行われない。また、第５循環ポンプ３３も作動していないため、融雪用熱交換器３５においても熱交換は行われない。また、第４循環ポンプ４０により送られる温水は、第４熱交換器２７、第２地中熱採熱管３９及び第５熱交換器４１を通過して第４循環ポンプ４０に戻される。このとき、第５温水回路４２内の温水は循環されていないため、第５熱交換器４１においては熱交換は行われない。
【００２９】
以上の状態で、ヒートポンプシステム１の運転が行われると、貯湯タンク４内の温水の温度が上昇し、各熱負荷において暖房が行われる。そして、第２温度センサＴ２によって検知される温水の温度、即ち貯湯タンク４の下層４ｂにおける温水の温度が上昇して閾値である４０℃を越えたときは、コントローラ４７は、第１三方弁１１の切替を行う。具体的には、図４に示すように、第１循環ポンプ１２に戻される温水の経路を、第１温水復路１３から第５温水回路４２に切り替える。すると、第１循環ポンプ１２により送られる温水は、第１熱交換器７、貯湯タンク４の上層４ａから下層４ｂを経て、第５温水回路４２内を通って第５熱交換器４１により熱交換を行った後、第１三方弁１１を介して第１循環ポンプ１２に戻されることになる。
【００３０】
第５熱交換器４１においては、第５温水回路４２内の温水の温度（４０℃を越える温度）が第４温水復路３８内の温水温度（約３０℃）よりも高いため、第５温水回路４２内の温水は冷却され、第４温水復路３８内の温水は加熱される。二酸化炭素冷媒を用いた給湯用冷媒回路５では、第１熱交換器７の入口温度と出口温度との差が大きい方が給湯用冷媒回路５の成績係数がよい。従って、本実施形態のように第１熱交換器７に供給される温水が冷却されたときは、貯湯タンク４の下層４ｂの温水をそのまま第１熱交換器７に送る場合に比べて給湯用冷媒回路５の成績係数がよくなる。一方、空調用冷媒回路２２においては、暖房時に第４熱交換器２７に供給される温水の温度が高い方が成績係数が向上する。従って、本実施形態のように第４熱交換器２７に送られる温水が第５熱交換器４１によって加熱されたときは、第２地中熱採熱管３９からの温水をそのまま送る場合に比べて空調用冷媒回路２２の成績係数が向上する。
【００３１】
次に、図５を参照して、暖房用の熱負荷において高い能力が求められている場合のヒートポンプシステム１の作動について説明する。室内用放熱器３１において急速暖房運転や高負荷運転を必要とする場合、第３温水往路２８に供給される温水の温度を高くする必要がある。本実施形態では、第３温度センサＴ３の検出値の閾値である７５℃を越える場合が当該高負荷運転に相当する。このように、室内用放熱器３１の操作パネル（図示せず）等によって高負荷運転の指示がなされ、室内用放熱器３１によって要求される温水の温度が閾値である７５℃を越えたときは、コントローラ４７は以下のようにヒートポンプシステム１の制御を行う。尚、以下の例では融雪回路３６の作動も同時に行う場合について説明する。
【００３２】
室内用放熱器３１によって要求される温水の温度が閾値である７５℃を越えたときは、コントローラ４７は、第６循環ポンプ４４を作動させて第６温水回路４５内に温水を循環させる。この第６温水回路４５には貯湯タンク４の上層４ａから温水が供給されるため、第６温水回路４５内を循環する温水は高温となっている。このように、第６温水回路４５内を高温の温水が循環すると、第６熱交換器４３において第３温水往路２８内を流れる温水が加熱される。本実施形態においては、室内用放熱器３１に供給される温水の温度が７５℃以上になるように設定されている。
【００３３】
このとき、室内用放熱器３１に供給される高温の温水は、換気用空調ユニット３２及び融雪用熱交換器３５を介して第３循環ポンプ２９に戻される。このとき、第５循環ポンプ３３が作動され、融雪回路３６内に温水が循環しているため、融雪回路３６内の温水は融雪用熱交換器３５によって加熱され、この加熱された温水が融雪路盤３４に送られて融雪が行われる。
【００３４】
このように、本実施形態においては、熱負荷において高い能力が求められている場合であっても、求められた高い能力に対応することができる。具体的には、通常のＲ４１０Ａ冷媒を用いたヒートポンプでは得ることができない高い温度の温水を各熱負荷に供給することができる。
【００３５】
次に、図６を参照して、夏季において空調用ヒートポンプ３で冷房運転が行われ、同時に給湯用ヒートポンプ２で給湯運転が行われている際の作動について説明する。空調用ヒートポンプ３で冷房運転が行われているときは、空調用冷媒回路２２において、圧縮機２３により圧縮された冷媒が四方弁２４を介して第４熱交換器２７に送られ、膨張弁２６を介して第３熱交換器２５に送られ、さらに四方弁２４を介して圧縮機２３に戻される。このとき、第４熱交換器２７が凝縮器となり、第３熱交換器２５が蒸発器となっている。
【００３６】
また、冷房運転が行われているときは、熱負荷に供給される温水が第３熱交換器２５によって冷却されるため、第３温水往路２８及び第３温水復路３０内には低温の冷水が循環している。一方、第４熱交換器２７においては、第４循環ポンプ４０により送られた温水が加熱され、第４温水往路３７を介して第２地中熱採熱管３９に温水が送られ、この第２地中熱採熱管３９において地中に冷房時の排熱が排出され、第４温水復路３８を介して第４循環ポンプ４０に温水が戻される。
【００３７】
このとき、給湯用ヒートポンプ２においては、給湯用冷媒回路５が運転され、第２循環ポンプ２１により送られた温水は、第２熱交換器９によって熱交換が行われて冷却され、第１温水往路１０、第２三方弁１９を介して第１地中熱採熱管１６に送られる。そして、この第１地中熱採熱管１６内で地中熱の採熱を行って温水を加熱し、加熱された温水を第１温水復路１３、第３三方弁２０を介して第２循環ポンプ２１に戻している。
【００３８】
このように、本実施形態においては、空調用ヒートポンプ３において冷房運転が行われ、同時に給湯用ヒートポンプ２において給湯運転が行われているときは、冷房によって生じる空調用ヒートポンプ３の冷房排熱が第２地中熱採熱管３９を介して地中に設置された地中管４６内に排出され、同時に第１地中熱採熱管１６によって地中管４６内の熱を採熱している。したがって、空調用ヒートポンプ３によって生じた冷房排熱を給湯用ヒートポンプ２における給湯運転に利用することができるため、ヒートポンプシステム１全体の成績係数を上昇させることができる。
【００３９】
尚、上記実施形態においては、第２温度センサＴ２の検出値の閾値として４０℃という値を用いているが、これに限らずヒートポンプシステム１の設置された環境に応じて適宜定めることができる。同様に、熱負荷によって要求される高負荷運転時の温水の温度についても、上記実施形態のように７５℃ではなく、他の値にすることができる。また、給湯用冷媒回路５においては、二酸化炭素を冷媒として用いているが、これに限らず、サイクルの高圧側が超臨界状態となる冷媒であれば、他の冷媒を用いてもよい。また、空調用冷媒回路２２における冷媒もＲ４１０Ａ以外の冷媒を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のヒートポンプシステムの実施形態の一例を示す回路図。
【図２】本実施形態のヒートポンプシステムの機能的構成を示すブロック図。
【図３】図１のヒートポンプシステムにおいて給湯運転と暖房運転を行っている状態を示す説明図。
【図４】図３の状態から条件が変化した状態を示す説明図。
【図５】図１のヒートポンプシステムにおいて高負荷暖房運転を行っている状態を示す説明図。
【図６】図１のヒートポンプシステムにおいて給湯運転と冷房運転を行っている状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００４１】
１…ヒートポンプシステム、４…貯湯タンク、５…給湯用冷媒回路、６…圧縮機、７…第１熱交換器、８…膨張弁、９…第２熱交換器、１０…第１温水往路、１１…第１三方弁（切替手段）、１３…第１温水復路、１４…第２温水往路、１５…第２温水復路、１６，１７，１８…給湯用採熱手段、２２…空調用冷媒回路、圧縮機２３…、２５…第３熱交換器、２６…膨張弁、２７…第４熱交換器、２８…第３温水往路、３０…第３温水復路、３１，３２，３５…熱負荷、３７…第４温水往路、３８…第４温水復路、３９…空調用採熱手段、４１…第５熱交換器、４２…第５温水回路、４７…コントローラ（制御手段）。
【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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