(57)【要約】  ヒートポンプシステムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒と、熱媒体との間で熱を交換する第一熱交換器と、圧縮機で圧縮された冷媒と、熱媒体との間で熱を交換する第二熱交換器と、圧縮機から第一熱交換器へ供給される冷媒が通る第一管と、第一熱交換器から圧縮機へ戻る冷媒が通る第二管と、第一熱交換器から戻った後に圧縮機から第二熱交換器へ供給される冷媒が通る第三管と、熱媒体の流れを第一モードと第二モードとに切り替える切替装置と、を備え、第一モードで熱媒体は第一熱交換器及び第二熱交換器を直列に流れ、第二モードで熱媒体は第一熱交換器及び第二熱交換器を並列に流れる。
2016147389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と、熱媒体との間で熱を交換する第一熱交換器と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と、前記熱媒体との間で熱を交換する第二熱交換器と、
前記圧縮機から前記第一熱交換器へ供給される前記冷媒が通る第一管と、
前記第一熱交換器から前記圧縮機へ戻る前記冷媒が通る第二管と、
前記第一熱交換器から戻った後に前記圧縮機から前記第二熱交換器へ供給される冷媒が通る第三管と、
前記熱媒体の流れを第一モードと第二モードとに切り替える切替装置と、
を備え、
前記第一モードで前記熱媒体は前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器を直列に流れ、前記第二モードで前記熱媒体は前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器を並列に流れるヒートポンプシステム。
【請求項２】
前記圧縮機は、前記冷媒が圧縮される圧縮部と、前記圧縮部を駆動する電動機と、前記圧縮部及び前記電動機を収納する密閉容器とを備え、
前記圧縮部で圧縮された冷媒は、前記密閉容器の内部空間へ放出されることなく、前記第一管を通って前記第一熱交換器へ供給され、
前記第二管を通過した冷媒は、前記密閉容器の内部空間へ放出され、
前記密閉容器の内部空間の冷媒は、前記第三管を通って前記第二熱交換器へ供給される請求項１に記載のヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記第二モードのとき、前記第一熱交換器の冷媒及び熱媒体の流れが並流になり、前記第二熱交換器の冷媒及び熱媒体の流れが向流になる請求項１または請求項２に記載のヒートポンプシステム。
【請求項４】
前記第一モードのとき、前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器の冷媒及び熱媒体の流れが向流になる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
【請求項５】
前記第二モードのときに前記第一熱交換器の熱媒体の流量と前記第二熱交換器の熱媒体の流量との比を調整する調整装置を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
【請求項６】
前記切替装置は、第一ポート、第二ポート、第三ポート及び第四ポートを有する四方弁と、逆流を阻止する逆止弁とを備え、
前記四方弁は、前記第一ポートと前記第二ポートとを連通させ、且つ前記第三ポートと前記第四ポートとを連通させる第一状態と、前記第一ポートと前記第四ポートとを連通させ、且つ前記第二ポートと前記第三ポートとを連通させる第二状態とを切り替える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
【請求項７】
前記切替装置は、
前記ヒートポンプシステムの熱媒体出口と、前記第一ポートとの間をつなぐ第一通路と、
前記第一熱交換器の熱媒体通路と、前記第二ポートとの間をつなぐ第二通路と、
前記第二モードのときに加熱前の熱媒体が分岐する分岐部と、前記第三ポートとの間をつなぐ第三通路と、
前記第二モードのときに前記第一熱交換器で加熱された熱媒体と前記第二熱交換器で加熱された熱媒体とが合流する合流部と、前記第四ポートとの間をつなぐ第四通路と、
をさらに備え、
前記逆止弁は、前記第四通路の逆流を阻止する請求項６に記載のヒートポンプシステム。
【請求項８】
前記切替装置は、流路を開閉する複数の二方弁を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
【請求項９】
前記第一モードと前記第二モードとの切り替えを制御する制御装置を備える請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
【請求項１０】
前記制御装置は、蓄熱槽に蓄熱する蓄熱運転のときには前記第一モードを選択し、室内暖房機器に前記熱媒体を流す暖房運転のときには前記第二モードを選択する請求項９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、ヒートポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、高温側冷媒配管、低温側冷媒配管及び水配管を有するガスクーラと、密閉容器、圧縮部、電動機、吸入管、吐出管、冷媒再導入管及び冷媒再吐出管を有する給湯用圧縮機とを備えた給湯サイクル装置が開示されている。この装置では、低圧冷媒を吸入管が圧縮部に直接導き、圧縮部で圧縮した高圧冷媒を密閉容器内に放出することなく吐出管より密閉容器外に直接吐出し、この高圧冷媒が高温側冷媒配管を通って熱交換した後の冷媒を冷媒再導入管より密閉容器内に導き、密閉容器内で電動機を通過した後の冷媒を冷媒再吐出管より密閉容器外に再吐出し、低温側冷媒配管へ送る。【０００３】
下記特許文献２には、第１圧縮部、第１熱交換器、第２圧縮部、及び第２熱交換器を備え、入水配管から供給される水を分岐させ、第１熱交換器と第２熱交換器とに並列に水を流して熱交換させる装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本特開２００６−１３２４２７号公報
【特許文献２】日本特開２００９−２７０７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の装置では、ガスクーラにおいて冷媒は高温側冷媒配管及び低温側冷媒配管に直列に流れ、水は低温側冷媒配管及び高温側冷媒配管の順に直列に熱交換する。貯湯運転は、例えば冬期の条件では、入水温度が９℃、出湯温度が６５℃となる。このように、ガスクーラの水の出口と入口との温度差が大きく、水流量が小さい。この場合、水側の熱伝達率を向上させるため、水の流路断面積が小さい熱交換器を用いる必要がある。これと同一の装置で、暖房運転を実施すると仮定すると、ガスクーラの水の出口と入口との温度差が例えば５℃〜１０℃程度になる。貯湯運転と同じ加熱能力にすると、水流量が極めて大きくなる。このため、貯湯運転用に設計されたガスクーラを暖房運転に使用すると、水の流速が高くなり、水の圧力損失が大きくなる。また、伝熱管に腐食（エロ―ジョン）が発生する可能性がある。【０００６】
特許文献２の装置では、第１熱交換器及び第２熱交換器に並列に水を流して熱交換させているため、水流量を大きくしやすい。しかし、水を並列に流しているため、出湯温度を高くしにくい。また、圧縮過程が第１圧縮部と第２圧縮部との２段に分かれて圧縮され、冷媒は第１熱交換器で中間冷却される。このため、第１熱交換器及び第２熱交換器に流入する冷媒の温度は、特許文献１の装置に比べて低くなる。【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、熱媒体の流量が高い運転と熱媒体の流量が低い運転との双方に良好に対応可能な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】
【０００８】
本発明のヒートポンプシステムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒と、熱媒体との間で熱を交換する第一熱交換器と、圧縮機で圧縮された冷媒と、熱媒体との間で熱を交換する第二熱交換器と、圧縮機から第一熱交換器へ供給される冷媒が通る第一管と、第一熱交換器から圧縮機へ戻る冷媒が通る第二管と、第一熱交換器から戻った後に圧縮機から第二熱交換器へ供給される冷媒が通る第三管と、熱媒体の流れを第一モードと第二モードとに切り替える切替装置と、を備え、第一モードで熱媒体は第一熱交換器及び第二熱交換器を直列に流れ、第二モードで熱媒体は第一熱交換器及び第二熱交換器を並列に流れるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のヒートポンプシステムによれば、熱媒体の流れを第一モードと第二モードとに切り替える切替装置を備え、第一モードで熱媒体は第一熱交換器及び第二熱交換器を直列に流れ、第二モードで熱媒体は第一熱交換器及び第二熱交換器を並列に流れることで、熱媒体の流量が高い運転と熱媒体の流量が低い運転との双方に良好に対応可能なヒートポンプシステムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１のヒートポンプシステムを示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１の給湯暖房システムを示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１のヒートポンプシステムの第一モードの状態を示す図である。
【図４】第一モード（蓄熱運転）におけるヒートポンプシステムの冷媒回路のＰ−ｈ線図すなわちモリエル線図である。
【図５】第一モード（蓄熱運転）におけるヒートポンプシステムの冷媒及び水の温度の変化を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態１のヒートポンプシステムの第二モードの状態を示す図である。
【図７】第二モード（暖房運転）におけるヒートポンプシステムの冷媒回路のＰ−ｈ線図すなわちモリエル線図である。
【図８】第二モード（暖房運転）におけるヒートポンプシステムの冷媒及び水の温度の変化を示すグラフである。
【図９】本実施の形態１における制御装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２のヒートポンプシステムを示す構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態３のヒートポンプシステムの第一モードの状態を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３のヒートポンプシステムの第二モードの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。本明細書で「水」とは、低温の冷水から高温の湯まで、あらゆる温度の液体の水を含む概念である。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のヒートポンプシステムを示す構成図である。図１に示すように、本実施の形態１のヒートポンプシステム１は、圧縮機３、第一熱交換器４、第二熱交換器５、膨張弁６、及び蒸発器７を含む冷媒回路を備える。第一熱交換器４及び第二熱交換器５は、冷媒の熱で熱媒体を加熱する熱交換器である。第一熱交換器４は、冷媒通路４ａ及び熱媒体通路４ｂを有する。冷媒通路４ａを流れる冷媒と、熱媒体通路４ｂを流れる熱媒体との間で熱交換する。第二熱交換器５は、冷媒通路５ａ及び熱媒体通路５ｂを有する。冷媒通路５ａを流れる冷媒と、熱媒体通路５ｂを流れる熱媒体との間で熱交換する。本実施の形態１では、熱媒体が水である場合について説明するが、本発明における熱媒体は、例えばブライン、不凍液など、水以外の流体でも良い。
【００１３】
膨張弁６は、冷媒を減圧する減圧装置である。蒸発器７は、冷媒を蒸発させる熱交換器である。本実施の形態１では、蒸発器７は、空気と冷媒との熱交換を行う空気冷媒熱交換器である。ヒートポンプシステム１は、蒸発器７に送風する送風機８と、高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換を行う高低圧熱交換器９とをさらに備える。本実施の形態１では、冷媒として二酸化炭素を使用する。本発明における蒸発器７は、空気と冷媒とを熱交換するものに限らず、例えば、地下水、太陽熱温水などと冷媒とを熱交換するものでも良い。高低圧熱交換器９は、高圧通路９ａ及び低圧通路９ｂを有する。高圧通路９ａを流れる高圧冷媒と、低圧通路９ｂを流れる低圧冷媒との間で熱交換する。
【００１４】
圧縮機３は、密閉容器３１、圧縮部３２、及び電動機３３を有する。圧縮部３２及び電動機３３は、密閉容器３１の内部に配置されている。電動機３３の下側に圧縮部３２が配置されている。密閉容器３１の内部には、圧縮部３２と電動機３３との間の内部空間３８と、電動機３３の上側の内部空間３９とがある。圧縮部３２では、低圧冷媒が圧縮されることで高圧冷媒になる。圧縮部３２は、電動機３３により駆動される。電動機３３は、固定子３３ａ及び回転子３３ｂを有する。圧縮機３には、第一管３５、第二管３６、第三管３７、及び第四管３４が接続されている。圧縮部３２で圧縮された高圧冷媒は、第一管３５へ吐出される。この高圧冷媒は、密閉容器３１の内部空間３８，３９へ放出されることなく、第一管３５を通って、第一熱交換器４の冷媒通路４ａへ供給される。高圧冷媒は、第一熱交換器４の冷媒通路４ａを通過する間に水で冷却される。第一熱交換器４を通過した高圧冷媒は、第二管３６を通り、第一熱交換器４から圧縮機３へ戻る。
【００１５】
第二管３６の出口は、電動機３３と圧縮部３２との間の内部空間３８に位置する。第二管３６を通過して圧縮機３に再吸入された高圧冷媒は、圧縮されることなく、電動機３３と圧縮部３２との間の内部空間３８へ放出される。第三管３７の入口は、電動機３３の上側の内部空間３９に位置する。内部空間３８の高圧冷媒は、電動機３３の回転子３３ｂと固定子３３ａとの隙間等を通って、電動機３３の上側の内部空間３９に至る。このとき、高温になっている電動機３３が高圧冷媒により冷却され、高圧冷媒は電動機３３の熱で加熱される。電動機３３の上側の内部空間３９の高圧冷媒は、圧縮されることなく、第三管３７を通って、第二熱交換器５の冷媒通路５ａへ供給される。
【００１６】
高圧冷媒は、第二熱交換器５の冷媒通路５ａを通過する間に水で冷却される。第二熱交換器５を通過した高圧冷媒は、高低圧熱交換器９の高圧通路９ａに流入する。高圧通路９ａを通過した高圧冷媒は、膨張弁６に至る。高圧冷媒は、膨張弁６にて膨張することで減圧され、低圧冷媒になる。この低圧冷媒は、蒸発器７に流入する。蒸発器７では、低圧冷媒は、送風機８によって導かれた外気と熱交換することで加熱され、蒸発する。蒸発器７を通過した低圧冷媒は、高低圧熱交換器９の低圧通路９ｂに流入する。低圧通路９ｂを通過した低圧冷媒は、第四管３４を通って、圧縮機３に吸入される。第四管３４を通過した低圧冷媒は、密閉容器３１の内部空間３８，３９へ放出されることなく、圧縮部３２へ導かれる。なお、高低圧熱交換器９の熱交換により、高圧通路９ａの高圧冷媒は冷却され、低圧通路９ｂの低圧冷媒は加熱される。
【００１７】
以下の説明では、圧縮部３２から吐出される冷媒の圧力を「圧縮部吐出圧力」と称し、圧縮部３２に吸入される冷媒の圧力を「圧縮部吸入圧力」と称し、圧縮部３２から吐出される冷媒の温度を「圧縮部吐出温度」と称し、圧縮部３２に吸入される冷媒の温度を「圧縮部吸入温度」と称する。第一管３５内の高圧冷媒の圧力は圧縮部吐出圧力に等しい。第一管３５を通過した高圧冷媒は、第一熱交換器４を経由して第二管３６に至るまでの圧力損失により、圧力が低下する。このため、密閉容器３１の内部空間３８の高圧冷媒の圧力は、第一管３５内の高圧冷媒の圧力すなわち圧縮部吐出圧力に比べて、やや低くなる。
【００１８】
ヒートポンプシステム１は、熱媒体の流れを第一モードと第二モードとに切り替える切替装置を備える。第一モードでは、熱媒体は、第一熱交換器４及び第二熱交換器５を直列に流れる。第二モードでは、熱媒体は、第一熱交換器４及び第二熱交換器５を並列に流れる。
【００１９】
ヒートポンプシステム１は、熱媒体入口１０、熱媒体出口１１、四方弁１２、及び逆止弁１３を備える。四方弁１２は、第一ポート１２ａ、第二ポート１２ｂ、第三ポート１２ｃ及び第四ポート１２ｄを有する流路切替弁（方向切替弁）である。四方弁１２は、第一ポート１２ａと第二ポート１２ｂとを連通させ、且つ第三ポート１２ｃと第四ポート１２ｄとを連通させる第一状態と、第一ポート１２ａと第四ポート１２ｄとを連通させ、且つ第二ポート１２ｂと第三ポート１２ｃとを連通させる第二状態とを切り替え可能である。
【００２０】
第一通路１４は、第一ポート１２ａと、熱媒体出口１１との間をつなぐ。第二通路１５は、第二ポート１２ｂと、第一熱交換器４の熱媒体通路４ｂとの間をつなぐ。第三通路１６は、第二モードのときに加熱前の水を分岐させる分岐部１７と、第三ポート１２ｃとの間をつなぐ。第四通路１８は、第二モードのときに第一熱交換器４で加熱された水と第二熱交換器で加熱された熱媒体とが合流する合流部１９と、第四ポート１２ｄとの間をつなぐ。逆止弁１３は、第四通路１８の逆流を阻止する。第五通路２０は、熱媒体入口１０と、第二熱交換器５の熱媒体通路５ｂとの間をつなぐ。第五通路２０の途中に分岐部１７がある。第六通路２１は、第一熱交換器４の熱媒体通路４ｂと、第二熱交換器５の熱媒体通路５ｂとの間をつなぐ。第二通路１５と第六通路２１との間に熱媒体通路４ｂがある。第六通路２１の途中に合流部１９がある。第五通路２０と第六通路２１との間に熱媒体通路５ｂがある。逆止弁１３は、合流部１９から第四ポート１２ｄに向かう方向の流れを許容し、その逆方向の流れを阻止する。本実施の形態１では、四方弁１２、逆止弁１３、第一通路１４、第二通路１５、第三通路１６、分岐部１７、第四通路１８、合流部１９、第五通路２０、及び第六通路２１が、熱媒体の流れを第一モードと第二モードとに切り替える切替装置に相当する。
【００２１】
図２は、本発明の実施の形態１の給湯暖房システムを示す構成図である。図２に示す本実施の形態１の給湯暖房システム１００は、給湯暖房システム１００は、ヒートポンプユニット２、蓄熱槽２２、循環ポンプ２３、制御装置５０、端末装置６０、及び室内暖房機器９０を備える。ヒートポンプユニット２は、図１に示すヒートポンプシステム１を内蔵する。蓄熱槽２２内には、水が貯留される。蓄熱槽２２内では、温度の違いによる水の密度の差により、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成できる。蓄熱槽２２の下部には、給水管３０が接続される。水道等の水源から供給される水が給水管３０を通って蓄熱槽２２内に供給される。蓄熱槽２２の上部には、給湯管２５が接続される。給湯暖房システム１００は、ヒートポンプユニット２のヒートポンプシステム１により生成された熱を蓄熱槽２２に蓄える蓄熱運転を行うことができる。本実施の形態１では、ヒートポンプシステム１により加熱された湯を蓄熱槽２２に貯留する。本発明では、そのような構成に代えて、ヒートポンプシステム１により加熱された熱媒体と水とを熱交換する熱交換器（図示省略）を設け、当該熱交換器で加熱された湯を蓄熱槽２２に貯留しても良い。外部へ給湯する際には、蓄熱槽２２に貯えられた湯が給湯管２５へ送り出される。
【００２２】
蓄熱槽２２は、第一水出口２６及び第一水入口２７を有する。蓄熱槽２２の内部の水が第一水出口２６から出る。ヒートポンプユニット２のヒートポンプシステム１により加熱された湯が第一水入口２７から蓄熱槽２２の内部へ入る。第一水出口２６は、蓄熱槽２２の下部にある。第一水入口２７は、蓄熱槽２２の上部にある。三方弁２４は、第一ポート２４ａ、第二ポート２４ｂ、及び第三ポート２４ｃを有する流路切替弁（方向切替弁）である。三方弁２４は、第三ポート２４ｃを第一ポート２４ａに連通させて第二ポート２４ｂを遮断する状態と、第三ポート２４ｃを第二ポート２４ｂに連通させて第一ポート２４ａを遮断する状態とに切り替え可能である。
【００２３】
下部管２８は、蓄熱槽２２の第一水出口２６と、第一共通管２９の上流端との間を接続する。第一共通管２９の下流端は、ヒートポンプユニット２のヒートポンプシステム１の熱媒体入口１０に接続される。第一共通管２９の途中に、循環ポンプ２３が接続される。循環ポンプ２３は、その出力が可変であることが望ましい。循環ポンプ２３として、例えば、制御装置５０からの速度指令電圧により出力を変えられるパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）型の直流モータを備えたものを好ましく用いることができる。第二共通管４０は、ヒートポンプユニット２のヒートポンプシステム１の熱媒体出口１１と、三方弁２４の第三ポート２４ｃとの間を接続する。上部管４１は、三方弁２４の第一ポート２４ａと、蓄熱槽２２の第一水入口２７との間を接続する。本実施の形態１では、循環ポンプ２３を第一共通管２９の途中に接続しているが、本発明では、循環ポンプ２３を第二共通管４０の途中に接続しても良い。または、循環ポンプ２３をヒートポンプユニット２に内蔵しても良い。また、本発明では、水等の熱媒体を循環させる循環ポンプ２３を複数台設け、駆動する循環ポンプ２３の台数を変えることで、熱媒体の循環流量を変えても良い。
【００２４】
給湯暖房システム１００は、ヒートポンプユニット２のヒートポンプシステム１により加熱された湯を室内暖房機器９０に供給することで室内の空気の温度を上昇させる暖房運転を行うことができる。室内暖房機器９０としては、例えば、床下に設置される床暖房パネル、室内壁面に設置されるラジエータまたはパネルヒーター、及び、ファンコンベクターのうち、少なくとも一種を用いることができる。ファンコンベクターは、室内空気循環用の送風機と、加熱された水などの液体と室内空気との間で熱を交換する熱交換器とを備え、強制対流により暖房を行う。複数の室内暖房機器９０を設けても良い。複数の室内暖房機器９０を設ける場合の接続方法は、直列、並列、直列及び並列の組み合わせ、のいずれでも良い。複数の室内暖房機器９０を設ける場合、それらの種類は同じでも良いし異なっていても良い。
【００２５】
蓄熱槽２２と室内暖房機器９０との間は、往き管４２及び戻り管４３を介して接続される。往き管４２は、三方弁２４の第二ポート２４ｂと、室内暖房機器９０の水入口との間をつなぐ。戻り管４３は、室内暖房機器９０の水出口と、第一共通管２９の上流端との間を接続する。
【００２６】
制御装置５０と端末装置６０とは、相互通信可能に接続されている。ユーザーは、端末装置６０から、給湯暖房システム１００の運転に関する指令及び設定値の変更などを入力できる。制御装置５０は、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及び不揮発性メモリ等を含む記憶部と、記憶部に記憶されたプログラムに基いて演算処理を実行するＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット）と、ＣＰＵに対して外部の信号を入出力する入出力ポートとを有する。ヒートポンプシステム１を含む給湯暖房システム１００が備えるアクチュエータ類及びセンサ類は、制御装置５０に電気的に接続される。制御装置５０は、センサ類の検知値及び端末装置６０からの信号などに基づいて、ヒートポンプシステム１を含む給湯暖房システム１００の動作を制御する。端末装置６０には、給湯暖房システム１００の状態等の情報を表示する表示部、ユーザーが操作するスイッチ等の操作部、スピーカ、マイク等が搭載されている。
【００２７】
蓄熱槽２２の表面には、複数の温度センサ（図示省略）が、鉛直方向に間隔をあけて、取り付けられても良い。制御装置５０は、これらの温度センサにより、蓄熱槽２２内の鉛直方向の温度分布を検知することで、蓄熱槽２２内の貯湯量、蓄熱量、残湯量等を算出できる。第二共通管４０には、ヒートポンプシステム１の熱媒体出口１１から流出する水の温度（以下、「ヒートポンプ出口温度」と称する）を検知する温度センサ（図示省略）が取り付けられても良い。第一共通管２９には、ヒートポンプシステム１の熱媒体入口１０に流入する水の温度（以下、「ヒートポンプ入口温度」と称する）を検知する温度センサ（図示省略）が取り付けられても良い。
【００２８】
次に、給湯暖房システム１００の蓄熱運転について説明する。蓄熱運転では、三方弁２４が、第三ポート２４ｃを第一ポート２４ａに連通させて第二ポート２４ｂを遮断する状態に制御され、ヒートポンプシステム１及び循環ポンプ２３が運転される。蓄熱運転では、蓄熱槽２２の下部の低温水が、第一水出口２６、下部管２８、及び第一共通管２９を通り、ヒートポンプユニット２に送られる。そして、ヒートポンプユニット２のヒートポンプシステム１により加熱されることで高温になった水が、第二共通管４０、三方弁２４の第三ポート２４ｃ、第一ポート２４ａ、上部管４１、及び、第一水入口２７を通り、蓄熱槽２２の上部に流入する。蓄熱運転では、上記のように水が循環することで、蓄熱槽２２の内部に上から下に向かって高温水が貯えられていき、蓄熱槽２２の蓄熱量が増加する。上述した蓄熱運転時の水の循環回路を「蓄熱回路」と称する。
【００２９】
制御装置５０は、蓄熱槽２２内の残湯量または蓄熱量が、予め設定された低レベル以下になった場合には、自動的に蓄熱運転を開始しても良い。蓄熱運転により、蓄熱槽２２内の貯湯量及び蓄熱量が増加して、予め設定された高レベルに達した場合には、制御装置５０は、蓄熱運転を自動的に終了しても良い。
【００３０】
次に、給湯暖房システム１００の暖房運転について説明する。暖房運転では、三方弁２４が、第三ポート２４ｃを第二ポート２４ｂに連通させて第一ポート２４ａを遮断する状態に制御され、ヒートポンプシステム１及び循環ポンプ２３が運転される。暖房運転では、ヒートポンプユニット２のヒートポンプシステム１により加熱された水が、第二共通管４０、三方弁２４の第三ポート２４ｃ、第二ポート２４ｂ、往き管４２を通り、室内暖房機器９０に送られる。この水は、室内暖房機器９０を通過する間に、室内空気または床などに熱を奪われることで、温度低下する。この温度低下した水は、戻り管４３、第一共通管２９を通り、ヒートポンプユニット２に戻る。ヒートポンプユニット２に戻った水は、再加熱され、再循環する。上述した暖房運転時の水の循環回路を「暖房回路」と称する。本実施の形態１では、三方弁２４により、蓄熱回路と暖房回路とを切り替え可能である。
【００３１】
室内暖房機器９０が設置された部屋には、室温センサを内蔵した室内リモートコントローラ（図示省略）が配置されても良い。室内リモートコントローラと、制御装置５０とは、無線で通信可能に構成されても良い。室内リモートコントローラは、室温センサで検知された室温の情報を制御装置５０へ送信しても良い。制御装置５０は、暖房運転を行っているとき、室内リモートコントローラから送信された室温が、予め設定された目標温度に達すると、暖房運転を終了しても良い。また、ユーザーが室内リモートコントローラを操作することで、暖房運転の開始及び終了を制御装置５０に指令しても良い。
【００３２】
蓄熱運転及び暖房運転のとき、制御装置５０は、ヒートポンプ出口温度が目標値に一致するように制御することが望ましい。制御装置５０は、循環ポンプ２３の出力を調整することでヒートポンプ出口温度を制御できる。制御装置５０は、ヒートポンプ出口温度が目標値より高い場合には、循環ポンプ２３の出力を上げ、水の循環流量を上昇させることで、ヒートポンプ出口温度が目標値に一致するように制御できる。制御装置５０は、ヒートポンプ出口温度が目標値より低い場合には、循環ポンプ２３の出力を下げ、水の循環流量を低下させることで、ヒートポンプ出口温度が目標値に一致するように制御できる。制御装置５０は、ヒートポンプシステム１の冷媒回路の動作を調整することで、ヒートポンプ出口温度を制御しても良い。
【００３３】
蓄熱運転のとき、制御装置５０は、ヒートポンプ出口温度の目標値を第一目標温度に設定する。暖房運転のとき、制御装置５０は、ヒートポンプ出口温度の目標値を、第一目標温度より低い第二目標温度に設定する。第一目標温度は、例えば、６５℃から９０℃程度の範囲に含まれる温度が望ましい。第二目標温度は、例えば、３０℃から５０℃程度の範囲に含まれる温度が望ましい。第一目標温度を第二目標温度より高くすることで、蓄熱槽２２に蓄積可能な熱量を高くできる。第二目標温度を第一目標温度より低くすることで、暖房運転のときのヒートポンプシステム１の運転効率を向上できる。
【００３４】
（第一モード及び蓄熱運転）
蓄熱運転のとき、ヒートポンプシステム１は、熱媒体の流れを第一モードにする。以下、第一モード及び蓄熱運転について説明する。図３は、ヒートポンプシステム１の第一モードの状態を示す図である。図３に示すように、四方弁１２は、第一ポート１２ａと第二ポート１２ｂとを連通させ、且つ第三ポート１２ｃと第四ポート１２ｄとを連通させる第一状態に制御される。熱媒体入口１０から流入した水は、第五通路２０、第二熱交換器５の熱媒体通路５ｂ、第六通路２１、第一熱交換器４の熱媒体通路４ｂ、第二通路１５、四方弁１２、第一通路１４をこの順に経由し、熱媒体出口１１から流出する。このような熱媒体の流れが第一モードに相当する。第一モードを用いて加熱された湯が蓄熱槽２２に貯められる。第三通路１６と第四通路１８とは、四方弁１２を介して連通する。第二熱交換器５を通過する水の圧力損失により、第三通路１６に比べて第四通路１８の方が圧力が低い。このことと、第四通路１８に逆止弁１３があることから、第三通路１６及び第四通路１８には水は流れない。
【００３５】
図４は、第一モード（蓄熱運転）におけるヒートポンプシステム１の冷媒回路のＰ−ｈ線図すなわちモリエル線図である。図４中の曲線は、冷媒である二酸化炭素の飽和蒸気線及び飽和液線である。図４中のＡからＨは、図３中のＡからＨの位置での冷媒の圧力及び比エンタルピに対応する。圧縮機３の圧縮部３２で、冷媒は、超臨界状態まで圧縮される（Ａ→Ｂ）。この高圧冷媒は、第一管３５へ吐出され、第一熱交換器４で冷却された後、密閉容器３１内に戻る（Ｃ）。この高圧冷媒は、密閉容器３１内で電動機３３を冷却することで加熱された後、第三管３７から吐出される（Ｄ）。この高圧冷媒は、第二熱交換器５で冷却される（Ｅ）。その後、この高圧冷媒は、高低圧熱交換器９でさらに冷却される（Ｆ）。高圧冷媒は、膨張弁６で減圧され、低圧冷媒となる（Ｇ）。この低圧冷媒は、蒸発器７で蒸発する（Ｈ）。その後、この低圧冷媒は、高低圧熱交換器９で加熱される（Ａ）。
【００３６】
図５は、第一モード（蓄熱運転）におけるヒートポンプシステム１の冷媒及び水の温度の変化を示すグラフである。図５の横軸は、冷媒の比エンタルピである。図５中のＢからＥは、図３中のＢからＥの位置での冷媒の温度及び比エンタルピに対応する。水は、第二熱交換器５及び第一熱交換器４を直列に流れる。このため、水温は、第一熱交換器４から出た位置で最高になる。第一モードでは、冷媒及び水の流れは、第二熱交換器５及び第一熱交換器４で共に向流となる。
【００３７】
蓄熱運転のときに第一モードにすることで、第二熱交換器５で中温になった水が第一熱交換器４でさらに高温となるので、ヒートポンプ出口温度を効率良く高くできる。このため、蓄熱槽２２の蓄熱量を効率良く高くできる。蓄熱運転では、ヒートポンプ出口温度とヒートポンプ入口温度との差を大きくする必要があることから、水の流量を低くする必要がある。蓄熱運転のときに第一モードにすることで、第一熱交換器４及び第二熱交換器５での水の流速が低くなることを抑制できる。その結果、第一熱交換器４及び第二熱交換器５での水側の熱伝達率の低下を抑制できる。第一モードでは、第一熱交換器４及び第二熱交換器５の冷媒及び水の流れが共に向流になることで、ヒートポンプ出口温度とヒートポンプ入口温度との差が大きくても、冷媒と水を効率良く熱交換できる。このため、ヒートポンプ出口温度をさらに効率良く高くできる。
【００３８】
冷媒の圧力及び温度は、第一管３５（Ｂ）で最も高い。第二管３６の冷媒（Ｄ）の温度は、第一管３５の冷媒（Ｂ）の温度に比べて低い。このような冷媒回路構成において、第二熱交換器５の熱媒体通路５ｂ及び第一熱交換器４の熱媒体通路４ｂを直列とし、第二熱交換器５及び第一熱交換器４の冷媒及び水の流れを共に向流とすることで、冷媒と水の温度変化の関係で、効率良くヒートポンプ出口温度を高くできる。また、冷媒を圧縮部３２、第一熱交換器４、電動機３３、第二熱交換器５の順に流すことで、電動機３３を冷却できる。その結果、電動機３３の効率を高くできるため、さらに効率良くヒートポンプ出口温度を高くできる。
【００３９】
（第二モード及び暖房運転）
暖房運転のとき、ヒートポンプシステム１は、熱媒体の流れを第二モードにする。以下、第二モード及び暖房運転について説明する。図６は、ヒートポンプシステム１の第二モードの状態を示す図である。図６に示すように、四方弁１２は、第一ポート１２ａと第四ポート１２ｄとを連通させ、且つ第二ポート１２ｂと第三ポート１２ｃとを連通させる第二状態に制御される。熱媒体入口１０から流入した水は、分岐部１７において、第三通路１６へ行く流れと、そのまま第五通路２０を進む流れとに分かれる。第三通路１６の水は、四方弁１２及び第二通路１５を経て、第一熱交換器４の熱媒体通路４ｂに流入する。第五通路２０の水は、第二熱交換器５の熱媒体通路５ｂに流入する。第一熱交換器４の熱媒体通路４ｂを通過した水と、第二熱交換器５の熱媒体通路５ｂを通過した水とが第六通路２１の合流部１９で合流する。この合流した水は、第四通路１８、逆止弁１３、四方弁１２、第一通路１４を経て、熱媒体出口１１から流出する。このような熱媒体の流れが第二モードに相当する。第二モードを用いて加熱された温水が室内暖房機器９０に流入する。このようにして、第二モードでは、第一熱交換器４と第二熱交換器５とに水が並列に流れる。
【００４０】
図７は、第二モード（暖房運転）におけるヒートポンプシステム１の冷媒回路のＰ−ｈ線図すなわちモリエル線図である。図７中の曲線は、冷媒である二酸化炭素の飽和蒸気線及び飽和液線である。図７中のＡからＨは、図６中のＡからＨの位置での冷媒の圧力及び比エンタルピに対応する。第二モードのときの冷媒回路の動作は、基本的には、第一モードのときの冷媒回路の動作と同じであるが、以下の点で異なる。第二モードのときの圧縮部吐出圧力は、第一モードのときの圧縮部吐出圧力に比べて、低くなる。第二モードのときに第二熱交換器５から出る冷媒（Ｅ）の比エンタルピは、第一モードのときに比べて高くなる。
【００４１】
図８は、第二モード（暖房運転）におけるヒートポンプシステム１の冷媒及び水の温度の変化を示すグラフである。図８の横軸は、冷媒の比エンタルピである。図８中のＢからＥは、図６中のＢからＥの位置での冷媒の温度及び比エンタルピに対応する。水は、第一熱交換器４及び第二熱交換器５を並列に流れる。第二熱交換器５の冷媒及び水の流れは、向流となる。第二熱交換器５から出る水の温度は、第二熱交換器５から出る冷媒（Ｅ）の温度より高くなる。第一熱交換器４の冷媒及び水の流れは、並流となる。第一熱交換器４から出る水の温度は、第一熱交換器４から出る冷媒（Ｃ）の温度より低くなる。
【００４２】
暖房運転では、ヒートポンプ出口温度とヒートポンプ入口温度との差が小さいことから、水の流量を高くする必要がある。暖房運転のときに第二モードにすることで、第一熱交換器４及び第二熱交換器５での水側の圧力損失の増加を抑制でき、水流量を十分に高くできる。蓄熱運転での水側の熱伝達率を高くするために、第一熱交換器４の熱媒体通路４ｂ及び第二熱交換器５の熱媒体通路５ｂの流路断面積が小さく設計される場合がある。そのような場合でも、暖房運転のときの圧力損失の増加を抑制でき、水流量を十分に高くできる。また、第一熱交換器４及び第二熱交換器５での水の流速が高くなることを抑制できる。その結果、熱媒体通路４ｂ及び熱媒体通路５ｂの腐食（エロージョン）を防止できる。また、冷媒は、第一熱交換器４及び第二熱交換器５を直列に流れるため、冷媒流速が低下せず、冷媒側の熱伝達率の低下を防止できる。
【００４３】
本実施の形態１では、第二モードのときに第一熱交換器４の冷媒及び水の流れが並流になることで、第一熱交換器４での冷媒の冷却量が大きくなりすぎることを防止できる。これにより、以下のような利点がある。圧縮機３の圧縮部３２から冷媒とともに冷凍機油が吐出される。第一熱交換器４の熱媒体通路４ｂ及び第二管３６には、冷媒とともに冷凍機油が流れる。冷媒及び冷凍機油は、第二管３６から密閉容器３１の内部に流入し、互いに分離される。第一熱交換器４で冷媒を冷やしすぎると、圧縮機３の内部空間３８に流入する冷媒が、低温になり、高密度になる。その結果、冷媒の密度と冷凍機油の密度との差が縮小し、冷媒と冷凍機油との分離効率が低下する。第二モードでは、第二熱交換器５で加熱されない水が第一熱交換器４に入るため、第一熱交換器４に入る水の温度が第一モードに比べて低くなる。そのため、第二モードでは、第一熱交換器４から出る冷媒の温度が低下しやすい。第二モードのときに第一熱交換器４の冷媒及び水の流れを並流にすることで、第一熱交換器４から出る冷媒（Ｃ）の温度が低くなりすぎるのを防止でき、冷媒と冷凍機油との分離効率の低下を抑制できる。その結果、冷凍サイクルの油循環率の増加を抑制し、冷凍サイクルの信頼性を高くできる。
【００４４】
第一熱交換器４では、第二熱交換器５に比べて、冷媒と水との温度差が大きくなる。第一熱交換器４で冷媒及び水を向流にすると、熱交換量が大きくなり、第一熱交換器４から出る水の温度が高くなり、第一熱交換器４から出る冷媒の温度が低くなる。第一熱交換器４で冷却された冷媒が第二熱交換器５に流入するため、第一熱交換器４から出る冷媒の温度が低くなると、第二熱交換器５から出る水の温度が低くなる。以上のようなことから、第二モードのときに第一熱交換器４で冷媒及び水を向流にすると、第一熱交換器４から出る比較的高い温度の水と、第二熱交換器５から出る比較的低い温度の水とが混合し、混合ロスが発生する。これに対し、第二モードのときに第一熱交換器４の冷媒及び水を並流とすることで、第一熱交換器４から出る水の温度と、第二熱交換器５から出る水の温度とが近くなり、混合ロスを抑制できる。
【００４５】
本実施の形態１では、第二熱交換器５の冷媒及び水は、第一モードのときと第二モードのときとの双方で向流になる。第二熱交換器５から出る冷媒の温度が低いほど、第一熱交換器４及び第二熱交換器５を含めた全体のエンタルピの変化が大きくなり、ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が高くなる。第二熱交換器５を常に向流とすることで、第二熱交換器５から出る冷媒の温度を低くでき、ＣＯＰを高くできる。第二熱交換器５では、第一熱交換器４に比べて、冷媒と水との温度差が小さい。そこで、第二熱交換器５の伝熱面積を第一熱交換器４の伝熱面積に比べて大きくすることで、第二熱交換器５の熱交換量を向上することが望ましい。
【００４６】
図９は、本実施の形態１における制御装置５０の制御動作を示すフローチャートである。制御装置５０は、まず、給湯暖房システム１００の運転状態が、蓄熱運転か、暖房運転かを判断する（ステップＳ１）。給湯暖房システム１００の運転状態が蓄熱運転である場合には、制御装置５０は、ステップＳ２へ移行する。ステップＳ２では、制御装置５０は、第一モードを選択し、熱媒体の流れを第一モードにする。これに対し、給湯暖房システム１００の運転状態が暖房運転である場合には、制御装置５０は、ステップＳ３へ移行する。ステップＳ３では、制御装置５０は、第二モードを選択し、熱媒体の流れを第二モードにする。
【００４７】
上記のフローチャートにより、運転状態に応じて第一モードと第二モードとの切り替えを制御する制御装置５０を備えたことで、運転状態に応じて第一モードと第二モードとを自動的に切り替えることができ、適切な運転を確実に行うことができる。
【００４８】
本実施の形態１では、１個の四方弁１２及び１個の逆止弁１３を用いて、第一モードと第二モードとを切り替える切替装置を構成している。逆止弁１３は、流れと圧力差で自動に開と閉が切り替わる。よって、切替装置において操作が必要なアクチュエータは、１個の四方弁１２のみである。このため、第一モードと第二モードとの切り替えを容易に実施できる。
【００４９】
実施の形態２．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図１０は、本発明の実施の形態２のヒートポンプシステム１を示す構成図である。図１０に示す本実施の形態２のヒートポンプシステム１は、実施の形態１の構成に加えて、三方弁４４、温度センサ４５、及び温度センサ４６を備える。
【００５０】
三方弁４４は、入口４４ａ、第一出口４４ｂ、及び第二出口４４ｃを有する。入口４４ａは、熱媒体入口１０に連通する。第一出口４４ｂは、第五通路２０を介して第二熱交換器５の熱媒体通路５ｂに連通する。第二出口４４ｃは、第三通路１６に連通する。三方弁４４は、第一出口４４ｂの流路断面積と、第二出口４４ｃの流路断面積との比を変えることができる。第二モードのときに、第一出口４４ｂの流路断面積と第二出口４４ｃの流路断面積との比を変えることで、第一熱交換器４の水の流量と第二熱交換器５の水の流量との比を変えることができる。本実施の形態２では、三方弁４４が、第二モードのときに第一熱交換器４の水の流量と第二熱交換器５の水の流量との比を調整する調整装置に相当する。
【００５１】
温度センサ４５は、第二モードのときに第一熱交換器４から出る水の温度を検知する。温度センサ４６は、第二モードのときに第二熱交換器５から出る水の温度を検知する。第二モード（暖房運転）のとき、制御装置５０は、温度センサ４５で検知される温度と、温度センサ４６で検知される温度とが等しくまたは近くなるように、三方弁４４の第一出口４４ｂの流路断面積と第二出口４４ｃの流路断面積との比を調整することが望ましい。本実施の形態２によれば、例えば外気温度、ヒートポンプ入口温度などの運転条件が変化することで、冷媒の圧力及び温度が変化しても、第一熱交換器４から出る水の温度と、第二熱交換器５から出る水の温度とが等しいまたは近い状態を維持できる。それゆえ、異なる温度の水が混合することのロスをより確実に抑制でき、さらに効率良く運転できる。
【００５２】
実施の形態３．
次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態１及び２との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図１１は、本発明の実施の形態３のヒートポンプシステム１の第一モードの状態を示す図である。図１２は、本発明の実施の形態３のヒートポンプシステム１の第二モードの状態を示す図である。これらの図に示す本実施の形態３のヒートポンプシステム１は、実施の形態１の四方弁１２及び逆止弁１３に代えて、流路を開閉する３個の二方弁４７、二方弁４８、及び二方弁４９を備える。
【００５３】
第一通路１４は、二方弁４７の一方のポートと、熱媒体出口１１との間をつなぐ。第二通路１５の一端は、第一熱交換器４の熱媒体通路４ｂに接続される。第三通路１６の一端は、分岐部１７に接続される。第二通路１５の他端及び第三通路１６の他端は、一つになって二方弁４７の他方のポートに接続される。第三通路１６の途中に二方弁４８が接続される。第四通路１８は、合流部１９と、第一通路１４の途中とをつなぐ。第四通路１８の途中に二方弁４９が接続される。
【００５４】
図１１に示すように、二方弁４７を開き、二方弁４８及び二方弁４９を閉じることで、第一モードになる。図１２に示すように、二方弁４７を閉じ、二方弁４８及び二方弁４９を開くことで、第二モードになる。本実施の形態３では、二方弁４７、二方弁４８、二方弁４９、第一通路１４、第二通路１５、第三通路１６、分岐部１７、第四通路１８、合流部１９、第五通路２０、及び第六通路２１が、熱媒体の流れを第一モードと第二モードとに切り替える切替装置に相当する。本実施の形態３によれば、構造の簡単な二方弁を複数用いた切替装置によって第一モードと第二モードとを切り替えることができるので、コストを低減できる。
【００５５】
二方弁４８は、開度を変えられるものであることが好ましい。第二モードのとき、二方弁４８の開度を変えることで、第一熱交換器４の水の流量と第二熱交換器５の水の流量との比を変えることができる。二方弁４８の開度を大きくすれば第一熱交換器４の水の流量が増加し、二方弁４８の開度を小さくすれば第一熱交換器４の水の流量が減少する。この場合、二方弁４８が、第二モードのときに第一熱交換器４の水の流量と第二熱交換器５の水の流量との比を調整する調整装置に相当する。第二モード（暖房運転）のとき、制御装置５０は、温度センサ４５で検知される温度と、温度センサ４６で検知される温度とが等しくまたは近くなるように、二方弁４８の開度を調整することが望ましい。これにより、実施の形態２と同様の効果が得られる。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。本発明における冷媒は、二酸化炭素に限定されない。本発明では、第一熱交換器及び第二熱交換器の内部の冷媒の圧力が臨界圧力未満になる冷媒を用いても良い。また、本発明は、第二管を通って吸入された冷媒をさらに圧縮して第三管へ吐出する圧縮機を用いるヒートポンプシステムにも適用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１  ヒートポンプシステム、２  ヒートポンプユニット、３  圧縮機、４  第一熱交換器、４ａ  冷媒通路、４ｂ  熱媒体通路、５  第二熱交換器、５ａ  冷媒通路、５ｂ  熱媒体通路、６  膨張弁、７  蒸発器、８  送風機、９  高低圧熱交換器、９ａ  高圧通路、９ｂ  低圧通路、１０  熱媒体入口、１１  熱媒体出口、１２  四方弁、１２ａ  第一ポート、１２ｂ  第二ポート、１２ｃ  第三ポート、１２ｄ  第四ポート、１３  逆止弁、１４  第一通路、１５  第二通路、１６  第三通路、１７  分岐部、１８  第四通路、１９  合流部、２０  第五通路、２１  第六通路、２２  蓄熱槽、２３  循環ポンプ、２４  三方弁、２４ａ  第一ポート、２４ｂ  第二ポート、２４ｃ  第三ポート、２５  給湯管、２６  第一水出口、２７  第一水入口、２８  下部管、２９  第一共通管、３０  給水管、３１  密閉容器、３２  圧縮部、３３  電動機、３３ａ  固定子、３３ｂ  回転子、３４  第四管、３５  第一管、３６  第二管、３７  第三管、３８，３９  内部空間、４０  第二共通管、４１  上部管、４２  往き管、４３  戻り管、４４  三方弁、４４ａ  入口、４４ｂ  第一出口、４４ｃ  第二出口、４５，４６  温度センサ、４７，４８，４９  二方弁、５０  制御装置、６０  端末装置、９０  室内暖房機器、１００  給湯暖房システム
【図１】
2016147389.tif 000003
【図２】
2016147389.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016147389.tif 000006
【図５】
2016147389.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016147389.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年5月24日(2017.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と、熱媒体との間で熱を交換する第一熱交換器と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と、前記熱媒体との間で熱を交換する第二熱交換器と、
前記圧縮機から前記第一熱交換器へ供給される前記冷媒が通る第一管と、
前記第一熱交換器から前記圧縮機へ戻る前記冷媒が通る第二管と、
前記第一熱交換器から戻った後に前記圧縮機から前記第二熱交換器へ供給される冷媒が通る第三管と、
前記熱媒体の流れを第一モードと第二モードとに切り替える切替装置と、
を備え、
前記第一モードで前記熱媒体は前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器を直列に流れ、前記第二モードで前記熱媒体は前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器を並列に流れ、
前記第二モードのとき、前記第一熱交換器の冷媒及び熱媒体の流れが並流になり、前記第二熱交換器の冷媒及び熱媒体の流れが向流になるヒートポンプシステム。
【請求項２】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と、熱媒体との間で熱を交換する第一熱交換器と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と、前記熱媒体との間で熱を交換する第二熱交換器と、
前記圧縮機から前記第一熱交換器へ供給される前記冷媒が通る第一管と、
前記第一熱交換器から前記圧縮機へ戻る前記冷媒が通る第二管と、
前記第一熱交換器から戻った後に前記圧縮機から前記第二熱交換器へ供給される冷媒が通る第三管と、
前記熱媒体の流れを第一モードと第二モードとに切り替える切替装置と、
を備え、
前記第一モードで前記熱媒体は前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器を直列に流れ、前記第二モードで前記熱媒体は前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器を並列に流れ、
前記切替装置は、第一ポート、第二ポート、第三ポート及び第四ポートを有する四方弁と、逆流を阻止する逆止弁とを備え、
前記四方弁は、前記第一ポートと前記第二ポートとを連通させ、且つ前記第三ポートと前記第四ポートとを連通させる第一状態と、前記第一ポートと前記第四ポートとを連通させ、且つ前記第二ポートと前記第三ポートとを連通させる第二状態とを切り替えるヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記圧縮機は、前記冷媒が圧縮される圧縮部と、前記圧縮部を駆動する電動機と、前記圧縮部及び前記電動機を収納する密閉容器とを備え、
前記圧縮部で圧縮された冷媒は、前記密閉容器の内部空間へ放出されることなく、前記第一管を通って前記第一熱交換器へ供給され、
前記第二管を通過した冷媒は、前記密閉容器の内部空間へ放出され、
前記密閉容器の内部空間の冷媒は、前記第三管を通って前記第二熱交換器へ供給される請求項１または請求項２に記載のヒートポンプシステム。
【請求項４】
前記第一モードのとき、前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器の冷媒及び熱媒体の流れが向流になる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
【請求項５】
前記第二モードのときに前記第一熱交換器の熱媒体の流量と前記第二熱交換器の熱媒体の流量との比を調整する調整装置を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
【請求項６】
前記切替装置は、
前記ヒートポンプシステムの熱媒体出口と、前記第一ポートとの間をつなぐ第一通路と、
前記第一熱交換器の熱媒体通路と、前記第二ポートとの間をつなぐ第二通路と、
前記第二モードのときに加熱前の熱媒体が分岐する分岐部と、前記第三ポートとの間をつなぐ第三通路と、
前記第二モードのときに前記第一熱交換器で加熱された熱媒体と前記第二熱交換器で加熱された熱媒体とが合流する合流部と、前記第四ポートとの間をつなぐ第四通路と、
をさらに備え、
前記逆止弁は、前記第四通路の逆流を阻止する請求項２に記載のヒートポンプシステム。
【請求項７】
前記切替装置は、流路を開閉する複数の二方弁を備える請求項１に記載のヒートポンプシステム。
【請求項８】
前記第一モードと前記第二モードとの切り替えを制御する制御装置を備える請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
【請求項９】
前記制御装置は、蓄熱槽に蓄熱する蓄熱運転のときには前記第一モードを選択し、室内暖房機器に前記熱媒体を流す暖房運転のときには前記第二モードを選択する請求項８に記載のヒートポンプシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明のヒートポンプシステムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒と、熱媒体との間で熱を交換する第一熱交換器と、圧縮機で圧縮された冷媒と、熱媒体との間で熱を交換する第二熱交換器と、圧縮機から第一熱交換器へ供給される冷媒が通る第一管と、第一熱交換器から圧縮機へ戻る冷媒が通る第二管と、第一熱交換器から戻った後に圧縮機から第二熱交換器へ供給される冷媒が通る第三管と、熱媒体の流れを第一モードと第二モードとに切り替える切替装置と、を備え、第一モードで熱媒体は第一熱交換器及び第二熱交換器を直列に流れ、第二モードで熱媒体は第一熱交換器及び第二熱交換器を並列に流れ、第二モードのとき、第一熱交換器の冷媒及び熱媒体の流れが並流になり、第二熱交換器の冷媒及び熱媒体の流れが向流になるものである。
また、本発明のヒートポンプシステムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒と、熱媒体との間で熱を交換する第一熱交換器と、圧縮機で圧縮された冷媒と、熱媒体との間で熱を交換する第二熱交換器と、圧縮機から第一熱交換器へ供給される冷媒が通る第一管と、第一熱交換器から圧縮機へ戻る冷媒が通る第二管と、第一熱交換器から戻った後に圧縮機から第二熱交換器へ供給される冷媒が通る第三管と、熱媒体の流れを第一モードと第二モードとに切り替える切替装置と、を備え、第一モードで熱媒体は第一熱交換器及び第二熱交換器を直列に流れ、第二モードで熱媒体は第一熱交換器及び第二熱交換器を並列に流れ、切替装置は、第一ポート、第二ポート、第三ポート及び第四ポートを有する四方弁と、逆流を阻止する逆止弁とを備え、四方弁は、第一ポートと第二ポートとを連通させ、且つ第三ポートと第四ポートとを連通させる第一状態と、第一ポートと第四ポートとを連通させ、且つ第二ポートと第三ポートとを連通させる第二状態とを切り替えるものである。
【国際調査報告】
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