(57)【要約】【課題】大掛かりな蓄熱体を要することなく、消費電力のコストを効果的に削減して冷房又は暖房を行う空気温調装置を提供する。【解決手段】外気に触れる熱交換器１１、圧縮機１２、被空調空間内に配された熱交換器１３、及び、膨張弁１４を直列に接続する循環回路１５に熱媒を循環させて暖房又は冷房する空気温調装置１０において、（１）外部の蓄熱体４１に接続された熱交換器３２と、（２）循環回路１５の熱交換器１１と膨張弁１４の間の領域を、膨張弁３１を介して熱交換器３２に接続する第１の開閉路３０ａと、（３）循環回路１５の熱交換器１３と膨張弁１４の間の領域を、膨張弁３５を介して熱交換器３２に接続する第２の開閉路３４ａと、（４）熱交換器３２を圧縮機１２にそれぞれ接続する第３、第４の開閉路３０ｂ、３４ｂとが設けられ、夜間の時間帯に、外部の蓄熱体４１に熱を供給し、あるいは、外部の蓄熱体４１の保有熱量を減少させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気に触れる熱交換器Ｈ１、圧縮機、被空調空間内に配された熱交換器Ｈ２、及び、膨張弁Ｅ１を直列に接続する循環回路に熱媒を循環させて暖房する空気温調装置において、
（１）外部の蓄熱体に接続された熱交換器Ｈ３と、（２）前記循環回路の前記熱交換器Ｈ１と前記膨張弁Ｅ１の間の領域を、膨張弁Ｅ２を介して前記熱交換器Ｈ３に接続する第１の開閉路と、（３）前記循環回路の前記熱交換器Ｈ２と前記膨張弁Ｅ１の間の領域を、膨張弁Ｅ３を介して前記熱交換器Ｈ３に接続する第２の開閉路と、（４）前記熱交換器Ｈ３を前記圧縮機にそれぞれ接続する第３、第４の開閉路とが設けられ、
前記第３、第４の開閉路の一方及び前記第１の開閉路をそれぞれ閉じ、前記第３、第４の開閉路の他方及び前記第２の開閉路をそれぞれ開いた状態とし、前記循環回路から、前記第２の開閉路に流入して前記膨張弁Ｅ３を通過し、前記熱交換器Ｈ３で前記外部の蓄熱体から吸熱した前記熱媒を、前記第３、第４の開閉路の開かれた開閉路及び前記圧縮機を順に通過させ前記熱交換器Ｈ２で放熱させて、前記被空調空間を暖房し、
夜間の時間帯に、前記第３、第４の開閉路の一方及び前記第２の開閉路をそれぞれ閉じ、前記第３、第４の開閉路の他方及び前記第１の開閉路をそれぞれ開いた状態とし、前記圧縮機から吐出され、前記第３、第４の開閉路の開かれた開閉路に流入し、前記熱交換器Ｈ３で前記外部の蓄熱体に放熱した前記熱媒を、前記第１の開閉路を介して前記熱交換器Ｈ１に送って吸熱させ、前記外部の蓄熱体に熱を供給することを特徴とする空気温調装置。
【請求項２】
外気に触れる熱交換器Ｈ１、圧縮機、被空調空間内に配された熱交換器Ｈ２、及び、膨張弁Ｅ１を直列に接続する循環回路に熱媒を循環させて冷房する空気温調装置において、
（１）外部の蓄熱体に接続された熱交換器Ｈ３と、（２）前記循環回路の前記熱交換器Ｈ１と前記膨張弁Ｅ１の間の領域を、膨張弁Ｅ２を介して前記熱交換器Ｈ３に接続する第１の開閉路と、（３）前記循環回路の前記熱交換器Ｈ２と前記膨張弁Ｅ１の間の領域を、膨張弁Ｅ３を介して前記熱交換器Ｈ３に接続する第２の開閉路と、（４）前記熱交換器Ｈ３を前記圧縮機にそれぞれ接続する第３、第４の開閉路とが設けられ、
前記第３、第４の開閉路の一方及び前記第１の開閉路をそれぞれ閉じ、前記第３、第４の開閉路の他方及び前記第２の開閉路をそれぞれ開いた状態とし、前記圧縮機から吐出され、前記第３、第４の開閉路の開かれた開閉路に流入し、前記熱交換器Ｈ３で前記外部の蓄熱体に放熱した前記熱媒を、前記第２の開閉路を介して前記熱交換器Ｈ２に送って吸熱させ、前記被空調空間を冷房し、
夜間の時間帯に、前記第３、第４の開閉路の一方及び前記第２の開閉路をそれぞれ閉じ、前記第３、第４の開閉路の他方及び前記第１の開閉路をそれぞれ開いた状態とし、前記循環回路から、前記第１の開閉路に流入して前記膨張弁Ｅ２を通過し、前記熱交換器Ｈ３で前記外部の蓄熱体から吸熱した前記熱媒を、前記第３、第４の開閉路の開かれた開閉路及び前記圧縮機を順に通過させ、前記熱交換器Ｈ１に送って放熱させ、前記外部の蓄熱体の保有熱量を減少させることを特徴とする空気温調装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の空気温調装置において、前記第３、第４の開閉路に、開閉弁Ｖ１、Ｖ２がそれぞれ設けられ、前記第３の開閉路は、前記開閉弁Ｖ１が閉状態にされることで閉じられ、前記開閉弁Ｖ１が開状態にされることで開かれ、前記第４の開閉路は、前記開閉弁Ｖ２が閉状態にされることで閉じられ、前記開閉弁Ｖ２が開状態にされることで開かれることを特徴とする空気温調装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の空気温調装置において、前記第３、第４の開閉路の一方を閉じ他方を開く四方弁が設けられていることを特徴とする空気温調装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気温調装置において、前記熱交換器Ｈ３を前記外部の蓄熱体に接続する熱循環回路が設けられ、該熱循環回路には、前記外部の蓄熱体と該熱循環回路の熱交換レベルを検出する温度センサが設けられていることを特徴とする空気温調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部の蓄熱体を利用して冷房あるいは暖房を行う空気温調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保全の観点より再生可能エネルギーの利用が注目を浴びている。再生可能エネルギーの一つである地熱を用いたものに、冷暖房装置があり、その具体例が特許文献１、２、３に記載されている。これらの冷暖房装置は、地中が地上に比べ温度変化が小さいことに着目して設計され、地上が地中より低温である時期に地中の熱を回収して暖房を行い、地上が地中より高温である時期に被空調空間と地中の熱交換によって冷房を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２０７９４３号公報
【特許文献２】特開２００４−１７７０１２号公報
【特許文献３】特開２００６−１００９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、地熱のみを利用して安定的に冷暖房を行うには、地熱を得て熱を蓄える蓄熱体の設備が大掛かりとなって、導入者の経済的負担が大きくなっていた。
一方、蓄熱の容量が小さいと、冷暖房に利用可能な熱量が不足し、結果として、消費電力のコスト削減が限定的になるという課題があり、この点は、蓄熱体が地熱を蓄える場合に限らず、例えば、蓄熱体が工場等から出される排水の熱を蓄える場合でも同様である。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、大掛かりな蓄熱体を要することなく、消費電力のコストを効果的に削減して、冷房又は暖房を行う空気温調装置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】
【０００５】
前記目的に沿う第１の発明に係る空気温調装置は、外気に触れる熱交換器Ｈ１、圧縮機、被空調空間内に配された熱交換器Ｈ２、及び、膨張弁Ｅ１を直列に接続する循環回路に熱媒を循環させて暖房する空気温調装置において、（１）外部の蓄熱体に接続された熱交換器Ｈ３と、（２）前記循環回路の前記熱交換器Ｈ１と前記膨張弁Ｅ１の間の領域を、膨張弁Ｅ２を介して前記熱交換器Ｈ３に接続する第１の開閉路と、（３）前記循環回路の前記熱交換器Ｈ２と前記膨張弁Ｅ１の間の領域を、膨張弁Ｅ３を介して前記熱交換器Ｈ３に接続する第２の開閉路と、（４）前記熱交換器Ｈ３を前記圧縮機にそれぞれ接続する第３、第４の開閉路とが設けられ、前記第３、第４の開閉路の一方及び前記第１の開閉路をそれぞれ閉じ、前記第３、第４の開閉路の他方及び前記第２の開閉路をそれぞれ開いた状態とし、前記循環回路から、前記第２の開閉路に流入して前記膨張弁Ｅ３を通過し、前記熱交換器Ｈ３で前記外部の蓄熱体から吸熱した前記熱媒を、前記第３、第４の開閉路の開かれた開閉路及び前記圧縮機を順に通過させ前記熱交換器Ｈ２で放熱させて、前記被空調空間を暖房し、夜間の時間帯に、前記第３、第４の開閉路の一方及び前記第２の開閉路をそれぞれ閉じ、前記第３、第４の開閉路の他方及び前記第１の開閉路をそれぞれ開いた状態とし、前記圧縮機から吐出され、前記第３、第４の開閉路の開かれた開閉路に流入し、前記熱交換器Ｈ３で前記外部の蓄熱体に放熱した前記熱媒を、前記第１の開閉路を介して前記熱交換器Ｈ１に送って吸熱させ、前記外部の蓄熱体に熱を供給する。
ここで、夜間の時間帯とは日中の時間帯に比べて電力使用料が安価な時間帯を意味し、これは第２の発明に係る空気温調装置においても同じである。
【０００６】
前記目的に沿う第２の発明に係る空気温調装置は、外気に触れる熱交換器Ｈ１、圧縮機、被空調空間内に配された熱交換器Ｈ２、及び、膨張弁Ｅ１を直列に接続する循環回路に熱媒を循環させて冷房する空気温調装置において、（１）外部の蓄熱体に接続された熱交換器Ｈ３と、（２）前記循環回路の前記熱交換器Ｈ１と前記膨張弁Ｅ１の間の領域を、膨張弁Ｅ２を介して前記熱交換器Ｈ３に接続する第１の開閉路と、（３）前記循環回路の前記熱交換器Ｈ２と前記膨張弁Ｅ１の間の領域を、膨張弁Ｅ３を介して前記熱交換器Ｈ３に接続する第２の開閉路と、（４）前記熱交換器Ｈ３を前記圧縮機にそれぞれ接続する第３、第４の開閉路とが設けられ、前記第３、第４の開閉路の一方及び前記第１の開閉路をそれぞれ閉じ、前記第３、第４の開閉路の他方及び前記第２の開閉路をそれぞれ開いた状態とし、前記圧縮機から吐出され、前記第３、第４の開閉路の開かれた開閉路に流入し、前記熱交換器Ｈ３で前記外部の蓄熱体に放熱した前記熱媒を、前記第２の開閉路を介して前記熱交換器Ｈ２に送って吸熱させ、前記被空調空間を冷房し、夜間の時間帯に、前記第３、第４の開閉路の一方及び前記第２の開閉路をそれぞれ閉じ、前記第３、第４の開閉路の他方及び前記第１の開閉路をそれぞれ開いた状態とし、前記循環回路から、前記第１の開閉路に流入して前記膨張弁Ｅ２を通過し、前記熱交換器Ｈ３で前記外部の蓄熱体から吸熱した前記熱媒を、前記第３、第４の開閉路の開かれた開閉路及び前記圧縮機を順に通過させ、前記熱交換器Ｈ１に送って放熱させ、前記外部の蓄熱体の保有熱量を減少させる。
【０００７】
第１、第２の発明に係る空気温調装置において、前記第３、第４の開閉路に、開閉弁Ｖ１、Ｖ２がそれぞれ設けられ、前記第３の開閉路は、前記開閉弁Ｖ１が閉状態にされることで閉じられ、前記開閉弁Ｖ１が開状態にされることで開かれ、前記第４の開閉路は、前記開閉弁Ｖ２が閉状態にされることで閉じられ、前記開閉弁Ｖ２が開状態にされることで開かれるのが好ましい。
【０００８】
第１、第２の発明に係る空気温調装置において、前記第３、第４の開閉路の一方を閉じ他方を開く四方弁が設けられているのが好ましい。
【０００９】
第１、第２の発明に係る空気温調装置において、前記熱交換器Ｈ３を前記外部の蓄熱体に接続する熱循環回路が設けられ、該熱循環回路には、前記外部の蓄熱体と該熱循環回路の熱交換レベルを検出する温度センサが設けられているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明に係る空気温調装置は、第３、第４の開閉路の一方及び第１の開閉路をそれぞれ閉じ、第３、第４の開閉路の他方及び第２の開閉路をそれぞれ開いた状態とし、循環回路から、第２の開閉路に流入して膨張弁Ｅ３を通過し、熱交換器Ｈ３で外部の蓄熱体から吸熱した熱媒を、第３、第４の開閉路の開かれた開閉路及び圧縮機を順に通過させ熱交換器Ｈ２で放熱させて、被空調空間を暖房し、夜間の時間帯に、第３、第４の開閉路の一方及び第２の開閉路をそれぞれ閉じ、第３、第４の開閉路の他方及び第１の開閉路をそれぞれ開いた状態とし、圧縮機から吐出され、第３、第４の開閉路の開かれた開閉路に流入し、熱交換器Ｈ３で外部の蓄熱体に放熱した熱媒を、第１の開閉路を介して熱交換器Ｈ１に送って吸熱させ、外部の蓄熱体に熱を供給するので、大掛かりな蓄熱体を要することなく、消費電力のコストを効果的に削減した上で、暖房を行うことができる。
【００１１】
そして、第２の発明に係る空気温調装置は、第３、第４の開閉路の一方及び第１の開閉路をそれぞれ閉じ、第３、第４の開閉路の他方及び第２の開閉路をそれぞれ開いた状態とし、圧縮機から吐出され、第３、第４の開閉路の開かれた開閉路に流入し、熱交換器Ｈ３で外部の蓄熱体に放熱した熱媒を、第２の開閉路を介して熱交換器Ｈ２に送って吸熱させ、被空調空間を冷房し、夜間の時間帯に、第３、第４の開閉路の一方及び第２の開閉路をそれぞれ閉じ、第３、第４の開閉路の他方及び第１の開閉路をそれぞれ開いた状態とし、循環回路から、第１の開閉路に流入して膨張弁Ｅ２を通過し、熱交換器Ｈ３で外部の蓄熱体から吸熱した熱媒を、第３、第４の開閉路の開かれた開閉路及び圧縮機を順に通過させ、熱交換器Ｈ１に送って放熱させ、外部の蓄熱体の保有熱量を減少させるので、大掛かりな蓄熱体を要することなく、消費電力のコストを効果的に削減した上で、冷房を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る空気温調装置の説明図である。
【図２】同空気温調装置が外気から吸熱して暖房する様子を示す説明図である。
【図３】同空気温調装置が外気に放熱して冷房する様子を示す説明図である。
【図４】同空気温調装置が外部の蓄熱体から吸熱して暖房する様子を示す説明図である。
【図５】同空気温調装置が外部の蓄熱体に熱を供給する様子を示す説明図である。
【図６】同空気温調装置が外部の蓄熱体に放熱して冷房する様子を示す説明図である。
【図７】同空気温調装置が外部の蓄熱体の保有熱量を減少させる様子を示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る空気温調装置の説明図である。
【図９】同空気温調装置が外部の蓄熱体から吸熱して暖房する様子を示す説明図である。
【図１０】同空気温調装置が外部の蓄熱体に放熱して冷房する様子を示す説明図である。
【図１１】同空気温調装置が外部の蓄熱体に熱を供給する様子を示す説明図である。
【図１２】同空気温調装置が外部の蓄熱体の保有熱量を減少させる様子を示す説明図である。
【図１３】同空気温調装置が外気から吸熱して暖房する様子を示す説明図である。
【図１４】同空気温調装置が外気に放熱して冷房する様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る空気温調装置１０は、外気に触れる熱交換器１１（熱交換器Ｈ１）、圧縮機１２、被空調空間（本実施の形態では建屋の室内空間）内に配された熱交換器１３（熱交換器Ｈ２）、及び、膨張弁１４（膨張弁Ｅ１）を直列に接続する循環回路１５に熱媒Ｔを循環させて暖房する。以下、これらについて詳細に説明する。
【００１４】
循環回路１５内に注入されている熱媒Ｔは、圧縮機１２の作動により、図１に示す循環回路１５を循環する。この熱媒Ｔは、熱交換器１１を通過の際に外気と熱交換され、熱交換器１３を通過の際に被空調空間内の空気と熱交換される。
熱交換器１１の近傍には、熱交換器１１を通過する熱媒Ｔと外気の熱交換を促進するプロペラファン１６が配されている。そして、熱交換器１３の近傍には、熱交換器１３を通過する熱媒Ｔと熱交換された被空調空間内の空気を所望の方向に送るクロスフローファン１７が設けられている。
【００１５】
循環回路１５には、熱交換器１１、１３の間に熱媒Ｔの循環する方向を変える四方弁１８が設けられている。四方弁１８は、図示しない制御手段（例えば、マイクロコンピュータ）に接続され、制御手段からの指令信号に従って、１次切換え位置と２次切換え位置の切換えを行う。
四方弁１８が１次切換え位置の状態にあるとき、圧縮機１２から吐出された熱媒Ｔは、図２に示すように、四方弁１８及び熱交換器１３を順に通過した後、膨張弁１４で減圧され、熱交換器１１及び四方弁１８を順に通過して、圧縮機１２に流入する。この際、熱交換器１１は蒸発器として機能し、熱交換器１３は凝縮器として機能するので、熱媒Ｔは、熱交換器１１を通過しながら外気から吸熱し、熱交換器１３を通過しながら被空調空間内の空気に放熱する。従って、四方弁１８が１次切換え位置の状態にあって熱媒Ｔが循環回路１５を循環すると、被空調空間内は暖房される。
【００１６】
これに対し、四方弁１８が２次切換え位置の状態にあるとき、圧縮機１２から吐出された熱媒Ｔは、図３に示すように、四方弁１８及び熱交換器１１を順に通過した後、膨張弁１４で減圧され、熱交換器１３及び四方弁１８を順に通過して、圧縮機１２に流入する。この際、熱交換器１１は凝縮器として機能し、熱交換器１３は蒸発器として機能するので、熱媒Ｔは、熱交換器１１を通過しながら外気に熱を放熱し、熱交換器１３を通過しながら被空調空間内の空気から吸熱する。従って、四方弁１８が２次切換え位置の状態にあって熱媒Ｔが循環回路１５を循環すると、被空調空間内は冷房される。
【００１７】
循環回路１５には、図１に示すように、熱交換器１１、１３、圧縮機１２、膨張弁１４に加え、圧縮機１２に冷媒が液状で流入するのを防止するアキュムレータ１９、圧縮機１２の作動により発生する音を抑制するマフラ２０、２１、循環回路１５内のガス量を調整するレシーバ２２、循環回路１５内の水分を除去するドライヤ２３、及び、複数の温度センサ２４が設けられている。
【００１８】
熱交換器１１、圧縮機１２、膨張弁１４、プロペラファン１６、四方弁１８、アキュムレータ１９等は、建屋の外に設置された筺体２５内に収められ、この筺体２５内には、外気温度を計測する温度センサ２６が取り付けられている。
そして、熱交換器１３及びクロスフローファン１７は、被空調空間内に設置された筺体２７内に収容されている。
循環回路１５には、筺体２５と筺体２７を接続するための４つの接続部２８が取り付けられている。
【００１９】
また、循環回路１５には、一端が循環回路１５の熱交換器１１と膨張弁１４の間の領域に接続され、他端が循環回路１５の四方弁１８と熱交換器１３の間の領域に接続されたバイパス路３０が連結されている。バイパス路３０には、一端から他端に向かって、順に、膨張弁３１（膨張弁Ｅ２）、熱交換器３２（熱交換器Ｈ３）及び開閉弁３３（開閉弁Ｖ１）が設けられている。バイパス路３０は、循環回路１５の熱交換器１１と膨張弁１４の間の領域を、膨張弁３１を介して熱交換器３２に接続する開閉路３０ａ（第１の開閉路）と、熱交換器３２を、開閉弁３３を介して圧縮機１２に接続する開閉路３０ｂ（第３の開閉路）を有している。
【００２０】
開閉路３０ａは、膨張弁３１が閉状態にされることで閉じられて熱媒Ｔが通過できない状態となり、膨張弁３１が開状態にされることで開かれて熱媒Ｔが通過可能な状態となる。開閉路３０ｂは、開閉路３０ｂに設けられた開閉弁３３が閉状態にされることで閉じられて熱媒Ｔが通過できない状態となり、開閉弁３３が開状態にされることで開かれて熱媒Ｔが通過可能な状態となる。
ここで、膨張弁３１が閉状態とは、熱媒Ｔが膨張弁３１を通過できない状態を意味し、膨張弁３１が開状態とは、熱媒Ｔが膨張弁３１を通過可能で、熱媒Ｔが膨張弁３１を通過の際に減圧されることを意味する。
【００２１】
循環回路１５には、バイパス路３０の他、一端が循環回路１５の膨張弁１４と熱交換器１３の間の領域に接続され、他端が循環回路１５の四方弁１８と熱交換器１１の間の領域に接続されたバイパス路３４が連結されている。バイパス路３０、３４には共有領域があって、熱交換器３２はその共有領域に設けられている。本実施の形態では、バイパス路３０の長さ方向に沿って中央の略１／３がバイパス路３０、３４の共有領域であり、バイパス路３４においても、バイパス路３４の長さ方向に沿って中央の略１／３がバイパス路３０、３４の共有領域であるが、これに限定されないのは言うまでもない。
【００２２】
バイパス路３４には、一端から他端に向かって、順に、膨張弁３５（膨張弁Ｅ３）、熱交換器３２及び開閉弁３６（開閉弁Ｖ２）が設けられている。バイパス路３４は、循環回路１５の膨張弁１４と熱交換器１３の間の領域を、膨張弁３５を介して熱交換器３２に接続する開閉路３４ａ（第２の開閉路）と、熱交換器３２を、開閉弁３６を介して圧縮機１２に接続する開閉路３４ｂ（第４の開閉路）を有している。
【００２３】
開閉路３４ａは、膨張弁３５が閉状態にされることで閉じられて熱媒Ｔが通過できない状態となり、膨張弁３５が開状態にされることで開かれて熱媒Ｔが通過可能な状態となる。開閉路３４ｂは、開閉路３４ｂに設けられた開閉弁３６が閉状態にされることで閉じられて熱媒Ｔが通過できない状態となり、開閉弁３６が開状態にされることで開かれて熱媒Ｔが通過可能な状態となる。
ここで、膨張弁３５が閉状態とは、熱媒Ｔが膨張弁３５を通過できない状態を意味し、膨張弁３５が開状態とは、熱媒Ｔが膨張弁３５を通過可能で、熱媒Ｔが膨張弁３５を通過の際に減圧されることを意味する。
【００２４】
なお、圧縮機１２、プロペラファン１６、クロスフローファン１７、開閉弁３３、３６、膨張弁１４、３１、３５は、制御手段に接続され、制御手段からの指令信号によって動作する。本実施の形態では、開閉弁３３、３６は共に電磁弁であるが、これに限定されず、例えば、開閉弁３３、３６に電動弁を採用してもよい。そして、本実施の形態では、熱媒Ｔに、フロンＲ４１０Ａを採用しているが、これに限定されないのは言うまでもない。
【００２５】
また、バイパス路３０、３４には、図１に示すように、熱媒Ｔ’が循環する熱循環回路３７が熱交換器３２を介して連結されている。熱循環回路３７には、採熱チューブ３８、タンク３９及び循環ポンプ４０が設けられている。
循環ポンプ４０の作動によって循環ポンプ４０から吐出された熱媒Ｔ’は、図４に示すように、熱交換器３２、採熱チューブ３８及びタンク３９を、順に通過して循環ポンプ４０に送られた後、再び、循環ポンプ４０から吐出されて、熱循環回路３７を循環する。
なお、本実施の形態では、熱媒Ｔ’が水であるが、これに限定されないのは言うまでもない。
【００２６】
採熱チューブ３８の周り（例えば、採熱チューブ３８から３ｍの範囲）にある地中内の土４１は、熱循環回路３７によって熱交換器３２に接続されている外部の蓄熱体の一例であり、その土４１の周りの土から地熱を得ることができる。土４１は、通常、地上の気温に比べて夏場と冬場の温度変化が小さい。
採熱チューブ３８は、採熱チューブ３８を通過する熱媒Ｔ’と採熱チューブ３８に接触している土４１との間に所定（例えば、１℃）以上の温度差があると、熱媒Ｔ’及び土４１の高温側から低温側に熱を移動させることができる。
保有する熱量（熱エネルギー量）が、この熱移動により増減した土４１は、時間の経過と共に、その土４１の周囲の土から熱を補充され、あるいは、土４１の周囲の土に熱を放出して、保有する熱量を一定の値に近づける。
【００２７】
熱循環回路３７には、採熱チューブ３８の上流側と下流側にそれぞれ温度センサ４２、４３が設けられている。温度センサ４２、４３は共に制御手段に接続され、温度センサ４２は、熱交換器３２から採熱チューブ３８に向かう熱媒Ｔ’の温度を計測し、温度センサ４３は、採熱チューブ３８を通過した熱媒Ｔ’の温度を計測する。
制御手段は、温度センサ４２、４３の計測温度を取得し、その計測温度を基に、熱媒Ｔ’から土４１に放出される熱量、あるいは、熱媒Ｔ’が土４１から吸収する熱量を検知して、土４１と熱循環回路３７との熱交換レベルを検出する。
【００２８】
また、土４１との間で熱移動があった熱媒Ｔ’は、熱交換器３２を通過の際に、熱交換器３２を通過する熱媒Ｔと熱交換可能である。
因って、熱循環回路３７は、土４１とバイパス路３０、３４を流れる熱媒Ｔを、熱交換器３２を介して熱交換することになる。
空気温調装置１０は、この熱循環回路３７による土４１と熱媒Ｔの熱交換を利用して、被空調空間の冷暖房、土４１の加熱、及び、土４１の冷却を行うことができる。以下、この被空調空間の冷暖房、土４１の加熱、及び、土４１の冷却について説明する。
【００２９】
まず、土４１と熱媒Ｔの熱交換を利用した被空調空間の暖房は、図４に示すように、四方弁１８を１次切換え位置にし、膨張弁１４を閉じ、膨張弁３１を閉状態にして開閉路３０ａを閉じ、開閉弁３３を閉状態にして開閉路３０ｂを閉じ、膨張弁３５を開状態にして開閉路３４ａを開き、更に、開閉弁３６を開状態にして開閉路３４ｂを開いた状態にして行われる。
この状態で、圧縮機１２及び循環ポンプ４０が作動すると、循環回路１５から、開閉路３４ａに流入し膨張弁３５を通過して減圧された熱媒Ｔは、熱交換器３２を通過の際に、熱循環回路３７を循環する熱媒Ｔ’と熱交換され、開閉路３４ｂを通って循環回路１５に流入した後、圧縮機１２で圧縮され、熱交換器１３に送られて熱交換器１３にて被空調空間内の空気との間で熱交換される。
【００３０】
熱交換器１３は、熱媒Ｔが熱交換器３２を通過の際に熱媒Ｔ’から吸熱することにより、熱交換器１３を通過する熱媒Ｔに被空調空間へ放熱させ被空調空間を暖房する。熱媒Ｔ’は熱循環回路３７を循環して、土４１から吸熱するので、結局のところ、熱媒Ｔは、熱交換器３２を通過の際に、熱媒Ｔ’を介して土４１から吸熱することになる。
従って、空気温調装置１０は、循環回路１５から、開閉路３４ａに流入して膨張弁３５を通過し、熱交換器３２で熱循環回路３７を通じて土４１から吸熱した熱媒Ｔを、開かれた開閉路３４ｂ及び圧縮機１２を順に通過させ熱交換器１３で放熱させて、被空調空間を暖房する。
【００３１】
この土４１の熱を利用した暖房は、土４１が所定以上の熱量（この値は諸条件により異なるため、ここでは具体的な数値を記載しない）を有しているときに行うことができ、土４１が所定以上の熱量を有した状態にないときは行えない。
通常、土４１の熱を利用した暖房が行われると、土４１が土４１の周りの土から得るより多い熱量が、熱媒Ｔ’及び熱媒Ｔを介して土４１から失われるので、土４１が保有する熱量は減少する。
【００３２】
制御手段は、土４１の熱を利用した暖房により土４１の保有熱量が減少して、熱循環回路３７が土４１から得る熱量が所定値以下になった際、開閉路３０ａ、３０ｂ、３４ａ、３４ｂを閉じ、図２に示すように、熱媒Ｔを循環回路１５内で循環させて外気から熱を得る暖房に切り換える。
ここで、土４１の熱を利用した暖房は、外気から熱を得る暖房に比べて熱交換効率が良く消費電力が低い。よって、土４１の熱を利用した暖房を長時間行えるようにすることで、電力消費に伴うコストを低く抑えることができる。
【００３３】
そこで、空気温調装置１０は、日中の時間帯に比べて電力使用料が安価な夜間の時間帯（例えば、午後１１時〜翌朝の午前８時）に、外気の熱を土４１に与えて土４１を加熱し、土４１に暖房を行うための熱量を保有させて、電力消費に要するトータルコストを抑えている。
この土４１の加熱は、図５に示すように、四方弁１８を１次切換え位置にし、膨張弁１４を閉じ、膨張弁３５を閉状態にして開閉路３４ａを閉じ、開閉弁３６を閉状態にして開閉路３４ｂを閉じ、膨張弁３１を開状態にして開閉路３０ａを開き、更に、開閉弁３３を開状態にして開閉路３０ｂを開いた状態にして行われる。
【００３４】
この状態で、圧縮機１２及び循環ポンプ４０が作動すると、圧縮機１２から吐出され、開かれた開閉路３０ｂに流入した熱媒Ｔは、熱交換器３２を通過の際に熱循環回路３７を介して土４１に放熱し、開閉路３０ａを通過中に膨張弁３１で減圧された後、循環回路１５に流入し熱交換器１１に送られる（即ち、熱媒Ｔは、開閉路３０ａを介して熱交換器１１に送られる）。そして、熱媒Ｔは、熱交換器１１を通過の際に外気から吸熱し、圧縮機１２に流入して加圧され、再び圧縮機１２から吐出される。
【００３５】
一方、熱交換器３２を通過の際に熱媒Ｔから吸熱した熱媒Ｔ’は、採熱チューブ３８を通過中に土４１に放熱して、熱交換器３２に送られる。
従って、外気から熱を取り込んだ熱媒Ｔは、熱媒Ｔ’を介して土４１に熱を供給し土４１を加熱することになる。
この土４１の加熱により土４１に取り込まれた熱は、土４１の熱を利用した暖房に利用することができる。
【００３６】
次に、土４１と熱媒Ｔの熱交換を利用した被空調空間の冷房は、図６に示すように、四方弁１８を２次切換え位置にし、膨張弁１４を閉じ、膨張弁３１を閉状態にして開閉路３０ａを閉じ、開閉弁３３を閉状態にして開閉路３０ｂを閉じ、膨張弁３５を開状態にして開閉路３４ａを開き、更に、開閉弁３６を開状態にして開閉路３４ｂを開いた状態にして行われる。
この状態で、圧縮機１２及び循環ポンプ４０が作動すると、圧縮機１２から吐出され、開かれた開閉路３４ｂに流入し、熱交換器３２で熱循環回路３７を介して土４１に放熱した熱媒Ｔは、開閉路３４ａを通過の際に膨張弁３５によって減圧され、循環回路１５に流入し、熱交換器１３に送られる（即ち、熱媒Ｔは、開閉路３４ａを介して熱交換器１３に送られる）。熱交換器１３に送られた熱媒Ｔは、熱交換器１３を通過中に被空調空間の空気から吸熱して被空調空間を冷房し、圧縮機１２に送られて加圧された後、圧縮機１２から再び、吐出される。
【００３７】
一方、熱交換器３２を通過の際に熱媒Ｔから吸熱した熱媒Ｔ’は、採熱チューブ３８を通過中に土４１に放熱した後、熱交換器３２に送られ、熱交換器３２を通過中に、再び、熱媒Ｔから吸熱する。
この土４１の熱を利用した冷房は、土４１が有する熱量が所定値（この値は諸条件により異なるため、ここでは具体的な数値を記載しない）以下であるときに行うことができ、土４１が有する熱量が所定値以下の状態にないときは行えない。
通常、土４１の熱を利用した冷房が行われると、土４１が土４１の周りの土に放出する熱量より多くの熱量が、熱媒Ｔから熱媒Ｔ’を介して土４１に与えられ、土４１の保有熱量は増加する。
【００３８】
制御手段は、土４１の保有熱量の増加により、熱循環回路３７が土４１に放出する熱量が所定値以下になった際、開閉路３０ａ、３０ｂ、３４ａ、３４ｂを閉じ、図３に示すように、熱媒Ｔを循環回路１５内で循環させて外気に熱を放出する冷房に切り換える。
ここで、土４１の熱を利用した冷房は、外気に放熱する冷房に比べて熱交換効率が良く消費電力が低い。よって、土４１の熱を利用した冷房を長時間行えるようにすることで、電力消費に伴うコストを低く抑えることができる。
【００３９】
そこで、空気温調装置１０は、夜間の時間帯に、土４１が保有する熱量を外気に放出し土４１の保有熱量を減少させて、土４１の熱を利用した冷房が行える状態にし、電力消費に要するトータルコストを抑える。
この土４１の保有熱量の減少は、図７に示すように、四方弁１８を２次切換え位置にし、膨張弁１４を閉じ、膨張弁３５を閉状態にして開閉路３４ａを閉じ、開閉弁３６を閉状態にして開閉路３４ｂを閉じ、膨張弁３１を開状態にして開閉路３０ａを開き、更に、開閉弁３３を開状態にして開閉路３０ｂを開いた状態にして行われる。
【００４０】
この状態で、圧縮機１２及び循環ポンプ４０が作動すると、熱交換器１１を出て、循環回路１５から、開閉路３０ａに流入し、膨張弁３１を通過して減圧され、熱交換器３２で熱循環回路３７を介して土４１から吸熱した熱媒Ｔは、開かれた開閉路３０ｂを通過して、循環回路１５に流入する。循環回路１５に流入した熱媒Ｔは、圧縮機１２を通過して加圧され、熱交換器１１に送られて熱交換器１１を通過の際に外気に放熱し、熱交換器１１から再び出る。
【００４１】
一方、熱交換器３２を通過の際に熱媒Ｔに放熱した熱媒Ｔ’は、採熱チューブ３８を通過中に土４１から吸熱して土４１の保有熱量を減らし、熱交換器３２に戻って熱媒Ｔに再び放熱する。
従って、熱媒Ｔは、熱交換器３２で熱循環回路３７を通じて土４１から吸熱して土４１の保有熱量を減少させ、土４１を、土４１の熱を利用した冷房が可能な状態にする。
【００４２】
ここで、図６、図７に示すように、土４１の熱を利用した冷房を行うとき、あるいは、外気に放熱して土４１の保有する熱量を減少させるときに、熱交換器３２において、熱媒Ｔの流れる向きと熱媒Ｔ’の流れる向きが同じであるが、これは、熱媒Ｔの流れる向きと熱媒Ｔ’の流れる向きが反対の場合に比べて熱交換器３２における熱交換率が低くなる。
従って、熱循環回路３７に、熱交換器３２における熱媒Ｔ’の流れを逆方向に切換える機構を設け、熱媒Ｔと熱媒Ｔ’の熱交換を行う際、常に、熱媒Ｔ’が熱媒Ｔに対して逆方向に流れるようにしてもよい。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る空気温調装置５０について説明する。なお、空気温調装置１０、５０において同じ構成については、空気温調装置１０と同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
空気温調装置５０は、図８に示すように、循環回路１５の熱交換器１１と膨張弁１４の間の領域を膨張弁３１を介して熱交換器３２に接続する開閉路５１（第１の開閉路）、循環回路１５の膨張弁１４と熱交換器１３の間の領域を膨張弁３５を介して熱交換器３２に接続する開閉路５２（第２の開閉路）、及び、熱交換器３２を圧縮機１２にそれぞれ接続する開閉路５３、５４（第３、第４の開閉路）を備えている。
【００４４】
開閉路５１は、膨張弁３１が閉状態になることで閉じられ、膨張弁３１が開状態になることで開かれる。開閉路５２は、膨張弁３５が閉状態になることで閉じられ、膨張弁３５が開状態になることで開かれる。
開閉路５１、５２は、熱交換器３２に接続された箇所とその近傍を共有している。
【００４５】
開閉路５３は、一端が循環回路１５の四方弁１８とアキュムレータ１９の間の領域（即ち、四方弁１８と圧縮機１２の入側を連結している領域）に接続され、他端が熱交換器３２に接続されている。
開閉路５４は、一端が循環回路１５の四方弁１８と圧縮機１２の出側を連結している領域に接続され、他端が熱交換器３２に接続されている。
開閉路５３は、熱交換器３２へ接続された箇所の近傍を開閉路５４と共有し、他の部分が開閉路５４から分かれて独立している。開閉路５３が開閉路５４から分岐する位置には、熱媒Ｔの流れを変える四方弁５５が設けられている。
【００４６】
四方弁５５は、図示しない制御手段に接続され、制御手段からの指令信号に従って、１次切換え位置（一側の切換え位置の一例）と２次切換え位置（他側の切換え位置の一例）を切換え、開閉路５３、５４の一方を閉じ他方を開く。
四方弁５５は、１次切換え位置に切換わることによって、図９に示すように、開閉路５３を開き、開閉路５４を閉じ、熱媒Ｔが開閉路５３を通過して圧縮機１２に流入するようにする。そして、四方弁５５は、２次切換え位置に切換わることによって、図１０に示すように、開閉路５３を閉じ、開閉路５４を開き、圧縮機１２から吐出された熱媒Ｔが開閉路５４を通過して熱交換器３２に送られるようにする。
【００４７】
空気温調装置５０は、図９に示すように、四方弁１８、５５を１次切換え位置にし、膨張弁１４及び開閉路５１、５４を閉じ、開閉路５２、５３を開いた状態で、圧縮機１２及び循環ポンプ４０を作動して、土４１の熱を利用した暖房を行うことができる。
そして、空気温調装置５０は、図１０に示すように、四方弁１８、５５を２次切換え位置にし、膨張弁１４及び開閉路５１、５３を閉じ、開閉路５２、５４を開いた状態で、圧縮機１２及び循環ポンプ４０を作動して、土４１の熱を利用した冷房を行うことが可能である。
【００４８】
空気温調装置５０は、図１１に示すように、四方弁１８を１次切換え位置にし、四方弁５５を２次切換え位置にし、膨張弁１４及び開閉路５２、５３を閉じ、開閉路５１、５４を開いた状態で、圧縮機１２及び循環ポンプ４０を作動して、外気の熱を土４１に供給することができる。
また、空気温調装置５０は、図１２に示すように、四方弁１８を２次切換え位置にし、四方弁５５を１次切換え位置にし、膨張弁１４及び開閉路５２、５４を閉じ、開閉路５１、５３を開いた状態で、圧縮機１２及び循環ポンプ４０を作動して、外気に土４１の熱を放出して土４１の保有熱量を減少させることが可能である。
【００４９】
そして、空気温調装置５０は、図１３に示すように外気から吸熱して暖房を行うとき、及び、図１４に示すように外気に放熱して冷房を行うときに、開閉路５１、５２、５３、５４を閉じ、膨張弁１４を開いた状態で、圧縮機１２を作動させて循環回路１５に熱媒Ｔを循環させる。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、循環回路は、被空調空間に対し冷房のみを行う場合や、被空調空間に対し暖房のみを行う場合、熱媒の循環方向を切換える四方弁を省いて形成することができる。
また、外部の蓄熱体は、土に限定されず、例えば、地中内に配置されたコンクリートや、タンク内に収容された状態で地中内に配された水であってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０：空気温調装置、１１：熱交換器（熱交換器Ｈ１）、１２：圧縮機、１３：熱交換器（熱交換器Ｈ２）、１４：膨張弁（膨張弁Ｅ１）、１５：循環回路、１６：プロペラファン、１７：クロスフローファン、１８：四方弁、１９：アキュムレータ、２０、２１：マフラ、２２：レシーバ、２３：ドライヤ、２４：温度センサ、２５：筺体、２６：温度センサ、２７：筺体、２８：接続部、３０：バイパス路、３０ａ：開閉路（第１の開閉路）、３０ｂ：開閉路（第３の開閉路）、３１：膨張弁（膨張弁Ｅ２）、３２：熱交換器（熱交換器Ｈ３）、３３：開閉弁（開閉弁Ｖ１）、３４：バイパス路、３４ａ：開閉路（第２の開閉路）、３４ｂ：開閉路（第４の開閉路）、３５：膨張弁（膨張弁Ｅ３）、３６：開閉弁（開閉弁Ｖ２）、３７：熱循環回路、３８：採熱チューブ、３９：タンク、４０：循環ポンプ、４１：土、４２、４３：温度センサ、５０：空気温調装置、５１〜５４：開閉路、５５：四方弁
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015087024.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2015087024.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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