(57)【要約】      （修正有）【課題】ヒートポンプ暖房システムの成績係数を向上させる。【解決手段】蓄熱材１２に蓄熱しながら暖房を行う蓄熱運転と、蓄熱材１２から放熱しながら暖房を行う放熱運転とを交互に繰り返し、熱媒から蓄熱材１２に熱を与えて脱水反応を生じさせる蓄熱用熱交換器１５と、熱媒から脱水反応によって生じた水に熱を与えて蒸発させ、蒸発させた水と蓄熱材１２とを反応させる放熱用熱交換器１７と、蒸発させた水との反応によって蓄熱材１２が放出した熱を熱媒に回収する熱回収用熱交換器１８と、暖房端末９から出た熱媒が、蓄熱運転時には蓄熱用熱交換器１５を経て循環し、放熱運転時には放熱用熱交換器１７を循環するように熱媒経路７を切り換える第１切り換え手段１０と、熱媒が、蓄熱運転時には熱回収用熱交換器１８を循環しないように、放熱運転時には熱回収用熱交換器１８を循環するように熱媒経路７を切り換える第２切り換え手段１１とを備える。【選択図】図１
2008267793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、熱媒／冷媒熱交換器、膨張手段、蒸発器およびこれらの間で冷媒を循環させる冷媒経路を含み、前記蒸発器で吸熱し、前記熱媒／冷媒熱交換器で放熱するヒートポンプ回路と、
暖房端末、および、前記暖房端末と前記ヒートポンプ回路の前記熱媒／冷媒熱交換器との間で熱媒を循環させる熱媒経路を含み、前記ヒートポンプ回路からの放熱によって前記熱媒を加熱し、前記暖房端末で放熱する暖房回路と、
脱水反応によって蓄熱し、かつ、吸水反応によって放熱する蓄熱材を保持する蓄熱槽と
を備え、
前記蓄熱材に蓄熱しながら暖房を行う蓄熱運転と、前記蓄熱材から放熱しながら暖房を行う放熱運転とを交互に繰り返すヒートポンプ暖房システムであって、
前記熱媒から前記蓄熱材に熱を与えて脱水反応を生じさせる蓄熱用熱交換器と、
前記熱媒から前記脱水反応によって生じた水に熱を与えて蒸発させ、蒸発させた水と前記蓄熱材とを反応させる放熱用熱交換器と、
前記蒸発させた水との反応によって前記蓄熱材が放出した熱を前記熱媒に回収する熱回収用熱交換器と、
前記暖房端末から出た前記熱媒が、前記蓄熱運転時には前記蓄熱用熱交換器を経て前記熱媒／冷媒熱交換器に循環し、前記放熱運転時には前記放熱用熱交換器を経て前記熱媒／冷媒熱交換器に循環するように前記熱媒経路を切り換える第１切り換え手段と、
前記熱媒／冷媒熱交換器から出た前記熱媒が、前記蓄熱運転時には前記熱回収用熱交換器を通過しないように循環し、前記放熱運転時には前記熱回収用熱交換器を経て前記暖房端末に循環するように前記熱媒経路を切り換える第２切り換え手段と
をさらに備えたヒートポンプ暖房システム。
【請求項２】
前記蓄熱運転時に前記脱水反応によって生じた水を冷却するための冷却手段をさらに備える請求項１に記載のヒートポンプ暖房システム。
【請求項３】
前記脱水反応によって生じた水を収容する水容器と、
前記水容器と前記蓄熱槽との間で水を移動させる水経路と
をさらに備え、
前記冷却手段は、
前記冷媒経路における前記膨張手段と前記圧縮機との間に配置され、前記水容器に収容された水を凝縮させる水凝縮用熱交換器と、
前記膨張手段で膨張された前記冷媒が、前記蓄熱運転時には前記水凝縮用熱交換器を通過し、前記放熱運転時には前記水凝縮用熱交換器を通過しないように前記冷媒経路を切り換える第３切り換え手段と
を含む請求項２に記載のヒートポンプ暖房システム。
【請求項４】
前記第３切り換え手段は、前記冷媒経路における前記蒸発器と前記圧縮機との間に配置される請求項３に記載のヒートポンプ暖房システム。
【請求項５】
前記ヒートポンプ回路は、前記冷媒経路において前記熱媒／冷媒熱交換器と前記暖房端末との間に配置され、前記熱媒／冷媒熱交換器を通過した熱媒をさらに加熱する他の熱媒／冷媒熱交換器をさらに含み、
前記第２切り換え手段は、前記熱媒経路において前記熱媒／冷媒熱交換器と前記他の熱媒／冷媒熱交換器との間に配置されている請求項１に記載のヒートポンプ暖房システム。
【請求項６】
前記蓄熱運転と前記放熱運転とを交互に行うように前記第１および第２切り換え手段を制御する制御手段をさらに備える請求項１に記載のヒートポンプ暖房システム。
【請求項７】
前記蓄熱材は、塩化カルシウムまたは臭化カルシウムの水和物である請求項１に記載のヒートポンプ暖房システム。
【請求項８】
前記蓄熱運転の時間と前記放熱運転の時間とは略等しい請求項１に記載のヒートポンプ暖房システム。
【請求項９】
ヒートポンプ回路と、暖房端末と、脱水反応によって蓄熱し、かつ、吸水反応によって放熱する蓄熱材を収容する蓄熱槽とを有し、前記ヒートポンプ回路によって加温された熱媒を利用して暖房を行うヒートポンプ暖房システムの運転方法であって、
前記暖房端末で利用された後の前記熱媒の熱を前記蓄熱材に与えて脱水反応を生じさせることにより前記蓄熱材に熱を蓄える工程、および、前記蓄熱材に熱を与えた後の前記熱媒を前記ヒートポンプ回路によって加温して前記暖房端末で利用する工程を含む蓄熱運転工程と、
前記暖房端末で利用された後の前記熱媒の熱を前記脱水反応によって生じた水に与えて前記水を蒸発させる工程、前記蒸発させた水を蓄熱状態の前記蓄熱材と反応させることにより前記蓄熱材から熱を放出させる工程、および、前記水に熱を与えた後の前記熱媒を、前記蓄熱材から放出させた熱および前記ヒートポンプによって加温して前記暖房端末で利用する工程とを含む放熱運転工程と
を交互に繰り返すヒートポンプ暖房システムの運転方法。
【請求項１０】
前記蓄熱運転工程は、前記ヒートポンプ回路の冷媒によって、前記脱水反応によって生じた水を凝縮させる工程をさらに含む請求項９に記載のヒートポンプ暖房システムの運転方法。
【請求項１１】
前記蓄熱運転工程および前記放熱運転工程の前記暖房端末の出力が略等しいとき、前記蓄熱運転工程における前記ヒートポンプ回路の圧縮機に対する入力は、前記放熱運転工程における前記ヒートポンプ回路の圧縮機に対する入力よりも大きい請求項９に記載のヒートポンプ暖房システムの運転方法。
【請求項１２】
前記蓄熱材は、塩化カルシウムまたは臭化カルシウムの水和物である請求項９に記載のヒートポンプ暖房システムの運転方法。
【請求項１３】
前記蓄熱運転の時間と前記放熱運転の時間とは略等しい請求項９に記載のヒートポンプ暖房システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプによって加温された熱媒を用いて暖房を行うヒートポンプ暖房システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ回路によって加熱された水、不凍液などの熱媒体を利用して暖房を行うヒートポンプ暖房システムが提案されている。
【０００３】
図８は、一般的なヒートポンプ暖房システムの構成を説明するための図である。ヒートポンプ暖房システム２００は、圧縮機５５、熱交換器５８、膨張手段５６および蒸発器５７を有するヒートポンプ回路５０と、ラジエタ、床暖房などの暖房端末５２および温度センサ６０を有する暖房回路５３とを備えている。このシステム２００では、ヒートポンプ回路５０の熱交換器５８によって加熱された熱媒体が暖房端末５２に循環して放熱する。このような構成は例えば特許文献１に開示されている。
【０００４】
しかしながら、ヒートポンプ暖房システム２００では、暖房端末５２によって暖房を行うために利用する熱媒体の温度が通常５０℃以上と高いので、暖房端末５２の廃熱の温度も高くなる。例えば、暖房端末５２として床暖房を用いる場合、暖房端末５２に約６０℃の水（熱媒体）を通過させて室内を加熱し、約４０℃の水が暖房端末５２から回収される。そのため、暖房端末５２から比較的高い温度（上記の例では約４０℃）の熱媒体がヒートポンプ回路５０の熱交換器５８に流入するので、ヒートポンプ回路５０の成績係数（ＣＯＰ：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が低下するという問題がある。
【０００５】
このようなヒートポンプ回路の成績係数の低下を抑制するため、暖房端末の下流側に蓄熱槽を設置する構成が提案されている。
【０００６】
図９は、特許文献２に提案されているヒートポンプ暖房システムの構成を説明するための図である。ヒートポンプ暖房システム３００は、圧縮機６１、水／冷媒熱交換器６３、減圧手段６５、吸熱器６７を有するヒートポンプ回路７０と、ラジエタ、床暖房などの暖房端末７２を有する暖房回路７４と、蓄熱部７６を有する貯湯タンク７８と、給湯端末８０とを備えている。システム３００では、暖房端末７２から出た中温の水（熱媒体）は、蓄熱部７６の蓄熱材と熱交換を行った後、熱交換器６３に流入する。給湯需要が発生すると、蓄熱部７６と熱交換した水と貯湯タンク７８から取り出した水とを混合することにより、所望の温度のお湯を給湯端末８０に供給する。このような構成によると、熱交換器６３に流入する水（熱媒体）の温度を低くすることができるので、図８に示すシステム２００よりも成績係数を改善できる。
【０００７】
一方、ヒートポンプ回路と、蓄熱材からの水の蒸発および蓄熱材への水の吸収・吸着を用いた化学蓄熱とを組合せたヒートポンプシステムも提案されている。
【０００８】
図１０および図１１は、それぞれ、特許文献３および特許文献４に提案されているヒートポンプシステムの構成を説明するための図である。簡単のため、これらの図における同様の構成要素には同じ参照符号を付している。図１０および図１１に示すヒートポンプシステム４００、５００は、ヒートポンプ回路９０と、蓄熱材（反応材）１０２を収容する蓄熱容器１０４と、蓄熱材１０２と反応させる被反応材（水など）１０６を収容する被反応材容器１０８と、蓄熱容器１０４および被反応材容器１０８との間で被反応材１０６の蒸気を移動させる配管１０９とを備えている。図１０に示すヒートポンプシステム４００のヒートポンプ回路９０は、圧縮機９２、熱交換器９４、凝縮器９５、減圧手段（膨張弁）９６、蒸発器９８、熱交換器９１、および冷媒をこの順で循環させる冷媒循環経路９９を含んでいる。図１１に示すヒートポンプシステム５００のヒートポンプ回路９０は、圧縮機９２、熱交換器９４、減圧手段（膨張弁）９６、熱交換器９１、他の熱源部と熱交換を行う熱交換器１０１、およびこの順で冷媒を循環させる冷媒循環経路９９を含んでいる。
【０００９】
これらのシステム４００、５００では、ヒートポンプ回路９０の熱交換器９４によって蓄熱材１０２を加熱して被反応材１０６を蒸発させることにより蓄熱を行う。このとき、ヒートポンプ回路９０の熱交換器９１によって、減圧手段９６により減圧された低温の冷媒で被反応材容器１０８内の被反応材１０６を冷却する。このように、ヒートポンプシステム４００、５００によると、ヒートポンプ回路９０との熱交換を利用して蓄熱材１０２の反応速度および反応効率を向上できる。
【特許文献１】特開２００２−１２２３３４号公報
【特許文献２】特開２００６−２１４６５９号公報
【特許文献３】特開平５−２８８４２５号公報
【特許文献４】特公平７−６７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述したように、特許文献２に提案されているヒートポンプ暖房システム３００（図９）によると、暖房端末７２からヒートポンプ回路７０のガスクーラ６３に流入する熱媒体を蓄熱部７６で冷却できるので、特許文献１のヒートポンプ暖房システムよりも、ヒートポンプ回路７０の成績係数を高めることが可能である。
【００１１】
しかしながら、ヒートポンプ回路７０の成績係数は、暖房、給湯の両需要に依存して変化するので、安定して高い成績係数を得ることは難しい。例えば、暖房需要に対して給湯需要の割合が小さすぎる場合には、暖房を続けると、蓄熱部７６の温度が高くなる。その結果、暖房端末７２から出た水（熱媒体）の温度を蓄熱部７６によって十分に低くすることができなくなり、高い成績係数が得られない可能性がある。さらに、蓄熱部７６に蓄えられた熱は給湯端末８０で利用され、暖房端末７２で利用されないので、暖房運転単独での成績係数（圧縮機６１の入力に対する暖房端末７２の出力）を向上できないという問題もある。
【００１２】
また、特許文献３および特許文献４は、ヒートポンプシステム４００、５００（図１０、図１１）において、ヒートポンプ回路９０の熱交換器９４に流入する熱媒体の温度を低く抑える手段を何ら教示しておらず、上記のような熱媒体の高温化による成績係数低下の問題を解決するものではない。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒートポンプ回路からの熱を利用して暖房を行うヒートポンプ暖房システムにおいて、ヒートポンプ回路の圧縮機入力に対する暖房出力として求められる暖房運転単独の成績係数を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のヒートポンプ暖房システムは、圧縮機、熱媒／冷媒熱交換器、膨張手段、蒸発器およびこれらの間で冷媒を循環させる冷媒経路を含み、前記蒸発器で吸熱し、前記熱媒／冷媒熱交換器で放熱するヒートポンプ回路と、暖房端末、および、前記暖房端末と前記ヒートポンプ回路の前記熱媒／冷媒熱交換器との間で熱媒を循環させる熱媒経路を含み、前記ヒートポンプ回路からの放熱によって前記熱媒を加熱し、前記暖房端末で放熱する暖房回路と、脱水反応によって蓄熱し、かつ、吸水反応によって放熱する蓄熱材を保持する蓄熱槽とを備え、前記蓄熱材に蓄熱しながら暖房を行う蓄熱運転と、前記蓄熱材から放熱しながら暖房を行う放熱運転とを交互に繰り返すヒートポンプ暖房システムであって、前記熱媒から前記蓄熱材に熱を与えて脱水反応を生じさせる蓄熱用熱交換器と、前記熱媒から前記脱水反応によって生じた水に熱を与えて蒸発させ、蒸発させた水と前記蓄熱材とを反応させる放熱用熱交換器と、前記蒸発させた水との反応によって前記蓄熱材が放出した熱を前記熱媒に回収する熱回収用熱交換器と、前記暖房端末から出た前記熱媒が、前記蓄熱運転時には前記蓄熱用熱交換器を経て前記熱媒／冷媒熱交換器に循環し、前記放熱運転時には前記放熱用熱交換器を経て前記熱媒／冷媒熱交換器に循環するように前記熱媒経路を切り換える第１切り換え手段と、前記熱媒／冷媒熱交換器から出た前記熱媒が、前記蓄熱運転時には前記熱回収用熱交換器を通過しないように循環し、前記放熱運転時には前記熱回収用熱交換器を経て前記暖房端末に循環するように前記熱媒経路を切り換える第２切り換え手段とをさらに備える。
【００１５】
ある好ましい実施形態において、前記蓄熱運転時に前記脱水反応によって生じた水を冷却するための冷却手段をさらに備える。
【００１６】
前記脱水反応によって生じた水を収容する水容器と、前記水容器と前記蓄熱槽との間で水を移動させる水経路とをさらに備え、前記冷却手段は、前記冷媒経路における前記膨張手段と前記圧縮機との間に配置され、前記水容器に収容された水を凝縮させる水凝縮用熱交換器と、前記膨張手段で膨張された前記冷媒が、前記蓄熱運転時には前記水凝縮用熱交換器を通過し、前記放熱運転時には前記水凝縮用熱交換器を通過しないように前記冷媒経路を切り換える第３切り換え手段とを含んでいてもよい。
【００１７】
前記第３切り換え手段は、前記冷媒経路における前記蒸発器と前記圧縮機との間に配置されることが好ましい。
【００１８】
ある好ましい実施形態において、前記ヒートポンプ回路は、前記冷媒経路において前記熱媒／冷媒熱交換器と前記暖房端末との間に配置され、前記熱媒／冷媒熱交換器を通過した熱媒をさらに加熱する他の熱媒／冷媒熱交換器をさらに含み、前記第２切り換え手段は、前記熱媒経路において前記熱媒／冷媒熱交換器と前記他の熱媒／冷媒熱交換器との間に配置されている。
【００１９】
前記蓄熱運転と前記放熱運転とを交互に行うように前記第１および第２切り換え手段を制御する制御手段をさらに備えていてもよい。
【００２０】
前記蓄熱材は、塩化カルシウムまたは臭化カルシウムの水和物であってもよい。
【００２１】
ある好ましい実施形態において、前記蓄熱運転の時間と前記放熱運転の時間とは略等しい。
【００２２】
本発明のヒートポンプ暖房システムの運転方法は、ヒートポンプ回路と、暖房端末と、脱水反応によって蓄熱し、かつ、吸水反応によって放熱する蓄熱材を収容する蓄熱槽とを有し、前記ヒートポンプ回路によって加温された熱媒を利用して暖房を行うヒートポンプ暖房システムの運転方法であって、前記暖房端末で利用された後の前記熱媒の熱を前記蓄熱材に与えて脱水反応を生じさせることにより前記蓄熱材に熱を蓄える工程、および、前記蓄熱材に熱を与えた後の前記熱媒を前記ヒートポンプ回路によって加温して前記暖房端末で利用する工程を含む蓄熱運転工程と、前記暖房端末で利用された後の前記熱媒の熱を前記脱水反応によって生じた水に与えて前記水を蒸発させる工程、前記蒸発させた水を蓄熱状態の前記蓄熱材と反応させることにより前記蓄熱材から熱を放出させる工程、および、前記水に熱を与えた後の前記熱媒を、前記蓄熱材から放出させた熱および前記ヒートポンプによって加温して前記暖房端末で利用する工程とを含む放熱運転工程とを交互に繰り返す。
【００２３】
ある好ましい実施形態において、前記蓄熱運転工程は、前記ヒートポンプ回路の冷媒によって、前記脱水反応によって生じた水を凝縮させる工程をさらに含む。
【００２４】
前記蓄熱運転工程および前記放熱運転工程の前記暖房端末の出力が略等しいとき、前記蓄熱運転工程における前記ヒートポンプ回路の圧縮機に対する入力は、前記放熱運転工程における前記ヒートポンプ回路の圧縮機に対する入力よりも大きいことが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明によるヒートポンプ暖房システムの実施形態を説明する。ただし、従来から広く採用されているヒートポンプ回路およびその構成要素などの公知の手段については、詳細な説明を省略する。
【００２６】
図１は、実施形態のヒートポンプ暖房システムの構成を示す図である。
【００２７】
ヒートポンプ暖房システム１００は、冷媒を循環させるヒートポンプ回路２０、熱媒を循環させる暖房回路２２、および蓄熱部２４を有する。
【００２８】
ヒートポンプ回路２０は、冷媒を高温、高圧にする圧縮機２と、第１のガスクーラ３および第２のガスクーラ４と、冷媒を減圧する膨張手段５と、冷媒と大気との熱交換を行う蒸発器（エバポレータ）６と、この順で冷媒を循環させる冷媒経路１とを有している。第１および第２のガスクーラ３、４は、暖房回路２２の熱媒と熱交換を行う熱媒／冷媒熱交換器である。第１および第２のガスクーラ３、４では放熱を行い、暖房回路２２を循環する熱媒に熱を与える。また、蒸発器６では吸熱を行う。蒸発器６と圧縮機２との間には、冷媒経路１を切り換える第３の三方弁１９が設けられている。第３の三方弁１９の動作は制御部２８によって制御される。本実施形態では、ヒートポンプ回路２０の冷媒として二酸化炭素を用いる。膨張手段５としては、例えば膨張弁、キャピラリチューブを用いることができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、冷媒／熱媒熱交換器として２つのガスクーラ３、４を用いたが、単一の熱交換器を用いてもよいし、３以上の熱交換器を用いてもよい。
【００３０】
暖房回路２２は、暖房端末９と、暖房端末９と第１および第２のガスクーラ３、４との間で熱媒を循環させる熱媒経路７と、熱媒経路７に設けられ、熱媒を循環させるための循環ポンプ８とを有している。第１および第２のガスクーラ３、４によって加熱された熱媒は、暖房端末９の熱媒入口９ａから流入して熱媒出口９ｂから流出する間に放熱し、これにより、暖房端末９で暖房を行うことができる。熱媒経路７における暖房端末９の熱媒出口９ｂと第１のガスクーラ３との間には、熱媒経路７を切り換えるための第１の三方弁１０が設けられている。また、第１のガスクーラ３と第２のガスクーラ４との間には、熱媒経路７を切り換えるための第２の三方弁１１が設けられている。第１および第２の三方弁１０、１１の動作は制御部２８によって制御される。本実施形態では、熱媒（作動流体）として水（循環水）を用いる。暖房端末９はラジエタである。なお、暖房端末９はラジエタに限定されず、例えば床暖房であってもよい。
【００３１】
蓄熱部２４は、蓄熱材１２を充填した蓄熱槽１３と、蓄熱槽１３と水のやり取り可能に接続された水容器１４とを有する。本実施形態では、水（液体状態の水）または水蒸気を移動させるための水経路２６を介して、蓄熱槽１３と水容器１４とを接続している。なお、水容器１４は、熱媒または冷媒との熱交換器（後述する）を備えており、水容器１４内に収容された液体状態の水を蒸発させて蓄熱槽１３へ移動させたり、あるいは、蓄熱槽１３から移動してきた水蒸気を凝縮して液体状態の水として収容する機能も有するため、蒸発／凝縮器と呼ぶこともある。
【００３２】
水経路２６の構成は特に限定せず、水または水蒸気を移動させることができればよい。蓄熱槽１３および水容器１４で生じた水蒸気のみを取り出すために、水経路２６の一方の端部を蓄熱槽１３の上方に接続し、他の端部を水容器１４の上方に接続してもよい。また、取り出された水蒸気が水経路２６内で凝縮してもよい。
【００３３】
本実施形態における蓄熱材１２は、脱水反応によって蓄熱し、かつ、吸水反応によって放熱する材料であり、例えば塩化カルシウムの水和物および臭化カルシウムなどの水和物を用いることができる。ここでは、蓄熱している状態（以下、単に「蓄熱状態」）の蓄熱材１２として塩化カルシウム・４水和物、放熱後の状態（以下、単に「放熱状態」）として塩化カルシウム・６水和物を用いる。この関係を式（１）に表わす。
ＣａＣｌ2・６Ｈ2Ｏ  ＋ΔＨ  ⇔  ＣａＣｌ2・４Ｈ2Ｏ＋２Ｈ2Ｏ    （１）
【００３４】
式（１）からわかるように、塩化カルシウム・６水和物は加熱されると脱水反応を生じて塩化カルシウム・４水和物になるとともに、熱（ΔＨ）を蓄える（右向きの反応）。一方、塩化カルシウム・４水和物は、水と反応して塩化カルシウム・６水和物になるとともに、熱（ΔＨ）を放出する（左向きの反応）。
【００３５】
図２は、塩化カルシウムの相対湿度と平衡水和数との関係を示すグラフである。相対湿度３０％では、塩化カルシウム・６水和物が平衡状態となり、相対湿度１５％では、塩化カルシウム・４水和物が平衡状態となる。従って、蓄熱槽１３に収容された放熱状態の蓄熱材（塩化カルシウム・６水和物）１２を加熱すると、塩化カルシウム・４水和物と水とに分解する。この反応により生じた水を蓄熱槽１３から取り出すことによって蓄熱することができる。取り出された水は、水経路２６を介して水容器１４に収容される。一方、蓄熱材１２に蓄えた熱を放出させて熱利用を行う場合には、水容器１４に貯蔵された水を水経路２６を介して蓄熱槽１３に移送し、蓄熱状態の蓄熱材（塩化カルシウム・４水和物）１２と反応させ、発熱させる。
【００３６】
蓄熱槽１３には、暖房端末９からの廃熱で蓄熱材１２を加熱して脱水する熱交換器（以下、「蓄熱用熱交換器」）１５と、蓄熱材１２からの放熱で暖房回路２２の熱媒を加熱する熱交換器（以下、「熱回収用熱交換器」）１８とが設けられている。また、水容器１４には、暖房端末９からの廃熱で水容器１４内の水を加熱して蒸発させる熱交換器（以下、「放熱用熱交換器」）１７と、ヒートポンプ回路２０の冷媒によって水容器１４に収容された水を冷却する水凝縮用熱交換器１６とが設けられている。
【００３７】
蓄熱材１２に熱を蓄える際には（蓄熱時）、蓄熱用熱交換器１５および水凝縮用熱交換器１６が用いられる。
【００３８】
本実施形態では、蓄熱用熱交換器１５において、熱媒経路７における暖房端末９の熱媒出口９ｂと第１のガスクーラ３との間を通過する熱媒（水）によって、蓄熱槽１３の放熱状態の蓄熱材（塩化カルシウム・６水和物）１２を加熱し、脱水反応を生じさせる。脱水反応によって生じた水（水蒸気）は、水経路２６を介して水容器１４に移送される。水容器１４に移送された水蒸気は、水凝縮用熱交換器１６によって凝縮される。水凝縮用熱交換器１６では、蒸発器６を通過した後、圧縮機２で圧縮される前の低温の冷媒によって水容器１４を冷却し、水容器１４に移送された水蒸気を凝縮させるとともに、ヒートポンプ回路２０に水蒸気の熱を回収する。
【００３９】
一方、蓄熱材１２から熱を放出させる際には（放熱時）、放熱用熱交換器１７および熱回収用熱交換器１８が用いられる。
【００４０】
本実施形態では、放熱用熱交換器１７において、熱媒経路７における暖房端末９の熱媒出口９ｂから出た後、第１のガスクーラ３で加熱される前の熱媒（水）によって、水容器１４に貯蔵された水を加熱して蒸発させる。蒸発した水（水蒸気）は蓄熱槽１３に移送され、蓄熱状態の蓄熱材（塩化カルシウム・４水和物）１２と反応する。この反応により蓄熱材１２に蓄えられていた熱が放出される。放出した熱は、熱回収用熱交換器１８によって、熱媒経路７における第１のガスクーラ３と第２のガスクーラ４との間を通過する熱媒に回収される。なお、蓄熱材１２から放出した熱は、第１のガスクーラ３を通過した後、暖房端末９の熱媒入口９ａに移送される前の熱媒に回収されればよく、これにより、第１のガスクーラ３に流入する前の熱媒の温度を低く抑えつつ、蓄熱材１２の放出した熱を暖房に利用できる。
【００４１】
＜ヒートポンプ暖房システム１００の動作＞
次に、ヒートポンプ暖房システム１００の動作の一例を具体的に説明する。
【００４２】
ヒートポンプ暖房システム１００は、蓄熱材１２に蓄熱しながら暖房を行う蓄熱運転と、蓄熱材１２から放熱しながら暖房を行う放熱運転とを交互に繰り返しながら、継続して暖房運転を行う。このように動作させることによって、蓄熱運転時に蓄熱部２４に蓄えた熱を、放熱運転時に暖房回路２２の熱媒を加熱するために利用できるので、蓄熱部２４を有していない従来のシステムよりもヒートポンプ回路２０のトータルのエネルギー消費量を抑制できる。
【００４３】
蓄熱運転では、暖房回路２２において、暖房端末９から出た熱媒が蓄熱用熱交換器１５を経て循環し（図１に示すＡ方向）、かつ、熱回収用熱交換器１８を通過しないように（図１に示すＡ方向）、第１の三方弁１０および第２の三方弁１１をそれぞれ設定する。また、ヒートポンプ回路２０において、蒸発器６から出た冷媒が水凝縮用熱交換器１６を経て循環するように（図１に示すＡ方向）、第３の三方弁１９を設定する。一方、放熱運転では、暖房回路２２において、暖房端末９から出た熱媒が放熱用熱交換器１７および熱回収用熱交換器１８を経て循環するように（図１に示すＢ方向）、第１の三方弁１０および第２の三方弁１１を設定する。また、ヒートポンプ回路において、冷媒が水凝縮用熱交換器１６を通過しないように（図１に示すＢ方向）第３の三方弁１９を設定する。
【００４４】
蓄熱運転時における冷媒経路１および熱媒経路７を図３、放熱運転時における冷媒経路１および熱媒経路７を図４に示す。簡単のため、図１と同様の構成要素には同じ符号を付している。
【００４５】
なお、本実施形態では、ヒートポンプ暖房システム１００を次のような条件で運転させる。蓄熱運転および放熱運転の何れの際にも、暖房端末９の熱媒入口９ａに流入する熱媒の温度は６５℃、暖房端末９の熱媒出口９ｂから流出する熱媒の温度は４０℃とする。暖房端末９では１０ｋＷの出力で暖房を行う。暖房端末（ここではラジエタ）９の表面温度は５０℃とする。また、暖房経路７を循環する熱媒の流速を、循環ポンプ８によって６Ｌ／分に設定する。さらに、蓄熱槽１３に収容する放熱状態の蓄熱材（塩化カルシウム・６水和物）１２の重量を１５ｋｇ、容量を３１リットルとする。
【００４６】
以下、図３および図４を参照しながら、各運転時の動作を具体的に説明する。
【００４７】
（ｉ）蓄熱運転時の動作
はじめに、蓄熱運転について説明する。
【００４８】
図３に示すように、蓄熱運転では、暖房端末９を出た４０℃の熱媒は、蓄熱用熱交換器１５に供給されて蓄熱材１２との間で熱交換を行い、３０℃まで冷却されて第１のガスクーラ３に流入する。この後、熱媒は、第１のガスクーラ３および第２のガスクーラ４において、ヒートポンプ回路２０の冷媒で６５℃まで加熱されて暖房端末９で利用される。
【００４９】
ヒートポンプ回路２０では、圧縮機２によって圧縮された冷媒（温度：１００℃）がガスクーラ３、４によって３６℃まで冷却されて膨張手段５に送られる。その後、膨張手段５によってさらに−５℃まで冷却され、蒸発器６および水凝縮用熱交換器１６で吸熱した後、再び圧縮機２に送られる。
【００５０】
蓄熱部２４では、蓄熱用熱交換器１５によって蓄熱槽１３が加熱され、蓄熱槽１３内の平均温度は３０℃となる。一方、蓄熱槽１３と連通している水容器１４は、水凝縮用熱交換器１６で、ヒートポンプ回路２０の蒸発器６の冷媒出口と圧縮機２の冷媒入口の間の−５℃の冷媒によって冷却される。これにより、水容器１４内部は０℃近傍となる。
【００５１】
このとき、蓄熱槽１３と水容器１４との温度に基づき、蓄熱槽１３内の相対湿度は１５％になる。図２を参照して前述したように、相対湿度１５％のときの平衡水和数は４であるため、蓄熱材１２の脱水反応が生じ、脱水反応によって生成された水蒸気が蓄熱槽１３から水容器１４に移動する。
【００５２】
本実施形態では、蓄熱運転を１時間継続して行う。これにより、蓄熱運転開始前の放熱状態の蓄熱材（塩化カルシウム・６水和物）１２は、蓄熱運転終了時には塩化カルシウム・４水和物になる。なお、蓄熱運転の時間は、蓄熱材（塩化カルシウム・６水和物）１２の全量が脱水反応によって蓄熱状態となるまでの時間に基づいて適宜選択され得る。
【００５３】
放熱運転から蓄熱運転に切換える際には、図１に示す第１〜第３の三方弁１０、１１、１９を同時に切り換えてもよいが、第２の三方弁１１、第１の三方弁１０および第３の三方弁１９の順に切り換えることが好ましい。この順序で切換えを行うことにより、暖房端末９の暖房出力の変動を抑制できる。
【００５４】
ここで、蓄熱運転時のヒートポンプ回路２０の成績係数を、蓄熱部を有さないヒートポンプ暖房システム（以下、「比較例のシステム」）と比較して説明する。ここでは、圧縮機入力に対する暖房出力で求められる成績係数（「暖房単独運転の成績係数」ともいう）に基づいて、本実施形態と比較例との比較を行う。
【００５５】
まず、比較例のシステムの構成を説明する。図５（ａ）は、比較例のシステムを示す構成図であり、蓄熱部を有していない点以外は、ヒートポンプ暖房システム１００と同様の構成を有する。簡単のため、図１と同様の構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。比較例のシステムは蓄熱部を有さないので、蓄熱運転および放熱運転の切り換えはなく、冷媒回路および熱媒回路は常に同じである。また、比較例のシステムでは、暖房端末９から出た４０℃の熱媒は、冷却されずにそのままガスクーラ３に流入する。暖房出力、暖房端末９の表面温度などの条件は本実施形態と同様とする。
【００５６】
図５（ｂ）は、比較例におけるヒートポンプ回路２０の冷媒の圧力と総エネルギーの変化との関係を示すグラフであり、横軸は総エネルギーの変化（ｋＷ）、縦軸は冷媒の圧力（ＭＰａ）を表している。ここで、ヒートポンプ回路２０の「総エネルギー（ｋＷ）」は、ヒートポンプ回路２０全体の熱エネルギーであり、冷媒循環量（１ｋｇ）あたりの熱エネルギーである比エンタルピー（ｋＪ／ｋｇ）に冷媒循環量（ｋｇ）を乗じることにより求められる。図５（ｂ）の横軸の「総エネルギーの変化（ｋＷ）」は、ヒートポンプサイクルの断熱工程（点ｕ→点ｖ）における総エネルギーの値を基準（ゼロ）とした場合の各工程における総エネルギーの値であり、ヒートポンプ回路２０の入出力に相当する。
【００５７】
線３０に示すように、ヒートポンプ回路２０は、点ｓ、ｔ、ｕおよびｖの間で総エネルギーの変化を繰り返す。線３０における点ｓと点ｔとの間は圧縮機２による圧縮工程、点ｔと点ｕとの間はガスクーラ３、４による凝縮工程、点ｕと点ｖとの間は膨張手段５による膨張工程、点ｖと点ｓとの間は蒸発器６による蒸発工程にそれぞれ対応している。図示するように、凝縮工程の開始時である点ｔと終了時である点ｕとの総エネルギーの差が暖房出力に相当し、１０ｋＷである。また、圧縮工程の開始時である点ｓと終了時である点ｔとの総エネルギーの差が圧縮機２に対する入力エネルギー（圧縮機２の消費電力）に相当する。比較例では、ヒートポンプ回路２０の冷媒循環量は０．０７ｋｇ／秒であり、圧縮機２に対する入力エネルギーは４．７２ｋＷである。よって、成績係数は暖房出力（＝１０ｋＷ）／圧縮機入力（＝４．７２ｋＷ）によって求められ、２．１２となる。
【００５８】
これに対し、本実施形態における蓄熱運転時のヒートポンプ回路２０の冷媒の圧力と総エネルギーの変化との関係を図６に示す。図６の横軸は総エネルギーの変化（ｋＷ）、縦軸は冷媒の圧力（ＭＰａ）を表している。線３２に示すように、ヒートポンプ回路２０は点ｓ、ｔ、ｕ、ｖの間で総エネルギーの変化を繰り返す。図５（ｂ）を参照して説明したように、線３２における点ｓと点ｔとの間、点ｔと点ｕとの間、点ｕと点ｖとの間、および点ｖと点ｓとの間は、それぞれ圧縮工程、凝縮工程、膨張工程および蒸発工程に対応している。なお、比較のため、図６に、図５（ｂ）に示す比較例における総エネルギーの変化を示す線３０を点線で示している。
【００５９】
本実施形態では、蓄熱運転におけるヒートポンプ回路２０の冷媒循環量は０．０７ｋｇ／秒であり、圧縮機２に対する入力エネルギー、すなわち圧縮工程の開始時（点ｓ）と終了時（点ｔ）との総エネルギーの差は４．７２ｋＷである。この値は、比較例のシステムにおける圧縮機２の入力エネルギーと同等である。一方、凝縮工程の総エネルギーの差、すなわち凝縮工程の開始時（点ｔ）と終了時（点ｕ）との総エネルギーの差は１４ｋｗとなり、比較例のシステムにおける凝縮工程の総エネルギーの差（１０ｋＷ）よりも大きい。凝縮工程の開始時（点ｔ）の冷媒温度（１００℃）は何れのシステムでも同じであるが、本実施形態では暖房端末９を出た熱媒を蓄熱材１２との熱交換によって冷却するので、凝縮工程の終了時（点ｕ）の冷媒温度（３６℃）を、比較例のシステムにおける凝縮工程の終了時の冷媒温度（例えば４６℃）よりも低くできるからである。本実施形態における凝縮工程の総エネルギーの差（１４ｋＷ）のうち１０ｋＷは暖房で利用され、残りの４ｋＷは蓄熱材１２の加熱に利用される。
【００６０】
従って、本実施形態における蓄熱運転時の暖房出力／圧縮機入力で表される成績係数は、暖房出力（＝１０ｋＷ）／圧縮機入力（＝４．７２ｋＷ）によって求められ、２．１２となる。この値は、線３０に示す比較例のシステムの成績係数と同等である。
【００６１】
なお、蓄熱出力も含めたシステム全体の成績係数は、（暖房出力＋蓄熱出力）（＝１４ｋＷ）／圧縮機入力（＝４．７２ｋＷ）によって求められて２．９７となるが、「暖房単独運転の成績係数」を求める場合には、出力エネルギーとして暖房出力のみを考慮し、蓄熱出力を考慮しないので、暖房単独運転の成績係数は上記の値（＝２．１２）となる。
【００６２】
（ｉｉ）放熱運転時の動作
次に放熱運転について説明する。
【００６３】
図４に示すように、放熱運転では、暖房端末９を出た４０℃の熱媒は、放熱用熱交換器１７に供給されて水容器１４との間で熱交換を行い、３０℃まで冷却される。冷却された熱媒は第１のガスクーラ３で４４℃に加熱された後、熱回収用熱交換器１８に送られて蓄熱材１２との間で熱交換を行い、５４℃まで加熱される。熱回収用熱交換器１８を出た熱媒は、第２のガスクーラ４で冷媒との熱交換を行い、さらに６５℃まで加熱されて暖房端末９で利用される。
【００６４】
ヒートポンプ回路２０では、圧縮機２によって圧縮された冷媒（温度：１００℃）がガスクーラ３、４によって３５℃まで冷却されて膨張手段５に送られる。この後、膨張手段５によってさらに−５℃まで冷却され、蒸発器６を経て圧縮機２に戻される。なお、放熱運転においては、ヒートポンプ回路２０の冷媒は、蓄熱部２４の水容器１４と直接の熱の交換は行わない。従って、膨張手段５を経た冷媒は、蒸発器６で大気からのみ吸熱して圧縮機２へ送られる。
【００６５】
蓄熱部２４では、放熱用熱交換器１７によって水容器１４が加熱され、水容器１４内の平均温度が３０℃になる。加熱された水容器１４内の水は、水経路２６を介して蓄熱槽１３に移動して蓄熱材（塩化カルシウム・４水和物）１２と反応する。これにより、蓄熱材１２は放熱し、その平均温度は５４℃まで上昇する。蓄熱材１２によって放出された熱は、熱回収用熱交換器１８によって暖房回路７の熱媒を加熱するために利用される。
【００６６】
このとき、蓄熱槽１３と水容器１４との温度に基づき、蓄熱槽１３内の相対湿度は３０％になる。図２を参照して前述したように、相対湿度３０％のときの平衡水和数は６であるため、水容器１４の水が水蒸気として蓄熱槽１３に移動して、蓄熱材１２と反応する（吸水反応）。
【００６７】
本実施形態では、放熱運転を１時間継続して行う。これにより、放熱運転開始前の蓄熱材（塩化カルシウム・４水和物）１２は、放熱運転終了時には塩化カルシウム・６水和物になる。なお、放熱運転の時間は、蓄熱材（塩化カルシウム・４水和物）１２の全量が吸水反応によって放熱状態となるまでの時間に基づいて適宜選択され得る。
【００６８】
また、蓄熱運転から放熱運転に切換える際には、図１に示す第１〜第３の三方弁１０、１１、１９を同時に切り換えてもよいが、第３の三方弁１９、第１の三方弁１０および第２の三方弁１１の順で切り換えることが好ましい。この順序で切換えを行うことにより、暖房端末９の暖房出力の変動を抑制できる。
【００６９】
ここで、放熱運転時のヒートポンプ回路２０の成績係数を、図５（ａ）を参照しながら説明した比較例のシステムと比較して説明する。
【００７０】
図７は、本実施形態における放熱運転時のヒートポンプ回路２０の冷媒の圧力と総エネルギーの変化との関係を示すグラフである。図７の横軸は総エネルギーの変化（ｋＷ）、縦軸は冷媒の圧力（ＭＰａ）を表している。上述したように、「総エネルギーの変化（ｋＷ）」は、ヒートポンプサイクルの断熱工程（点ｕ→点ｖ）における総エネルギーの値を基準とした場合の各工程における総エネルギーの値であり、ヒートポンプ回路２０の入出力に相当する。
【００７１】
線３４に示すように、ヒートポンプサイクルは点ｓ、ｔ、ｕ、ｖの間で総エネルギーの変化を繰り返す。図５（ｂ）を参照して説明したように、線３４における点ｓと点ｔとの間、点ｔと点ｕとの間、点ｕと点ｖとの間、および点ｖと点ｓとの間は、それぞれ圧縮工程、凝縮工程、膨張工程および蒸発工程に対応している。なお、比較のため、図７に、図５（ｂ）に示す比較例の総エネルギーの変化を示す線３０を点線で示している。
【００７２】
本実施形態では、凝縮工程の開始時（点ｔ）と終了時（点ｕ）との総エネルギーの差は暖房出力に相当し、１０ｋＷとなる。この値は、比較例のシステムにおける凝縮工程の熱エネルギーの差（１０ｋＷ）と同等である。
【００７３】
一方、圧縮機２に対する入力エネルギーは、本実施形態の蓄熱運転時および比較例における入力エネルギー（＝４．７２ｋＷ）よりも小さくなる。この理由を説明する。放熱運転では、蓄熱材１２の放熱を利用して暖房回路２２の熱媒を加温できるので、１０ｋＷの暖房出力を得るために、ヒートポンプ回路２０の冷媒から暖房回路２２の熱媒に与える熱量が少なくてすむ。そのため、ヒートポンプ回路２０の冷媒循環量が、本実施形態の蓄熱運転時および比較例における冷媒循環量よりも少なくなる。ここで、圧縮機２に対する入力エネルギーは、比エンタルピー×冷媒循環量によって求められるので、冷媒循環量の減少により圧縮機２に対する入力エネルギーを低減できる。図示する例では、放熱運転時のヒートポンプ回路２０の冷媒循環量は０．０５ｋｇ／秒であり、圧縮機２に対する入力は３．３０ｋＷである。
【００７４】
従って、本実施形態における放熱運転時の成績係数は、暖房出力（＝１０ｋＷ）／圧縮機入力（＝３．３０ｋＷ）によって求められ、３．０３になる。これは、比較例の成績係数（＝２．１２）よりも４３％高い。
【００７５】
また、図６に示す蓄熱運転および図７に示す放熱運転を通した成績係数は２．４９となり、比較例のシステムの成績係数（＝２．１２）よりも１８％高く、蓄熱運転後に放熱運転を行うことにより成績係数を改善できることがわかる。
【００７６】
このように、本実施形態によると、蓄熱運転時には、圧縮機２の入力に対する凝縮工程における出力エネルギーを増加できるが、増加したエネルギーは蓄熱部に入力されるので、暖房単独運転の成績係数（圧縮機入力に対する暖房出力）は従来と同等になる。しかしながら、放熱運転時には、蓄熱運転時に蓄熱材１２に蓄えた熱を暖房に利用するため、暖房運転単独の成績係数を従来よりも大幅に高めることができる。従って、蓄熱運転と放熱運転とを交互に繰り返すことにより、従来よりも高い成績係数を安定して実現できる。
【００７７】
蓄熱運転および放熱運転の時間は上記例に限定されないが、蓄熱運転および放熱運転の時間が略等しくなるように設定されることが好ましく、これにより、蓄熱運転時に蓄熱材１２に蓄えられた熱を放熱運転時に効率的に利用でき、より効果的に成績係数を向上できる。なお、これらの運転時間は一定でなくてもよいし、蓄熱運転の時間と放熱運転の時間とは互いに異なっていてもよく、そのような場合でも、蓄熱材１２の放熱を放熱運転時に暖房に利用できるので、成績係数を改善する効果が得られる。
【００７８】
上述した例では、凝縮工程の終了時（点ｕ）における冷媒温度（ここでは、第１のガスクーラ３に流入する冷媒温度）は３０℃であるが、この冷媒温度は、暖房端末９で利用された後の熱媒の温度（ここでは４０℃）よりも低ければよく、これにより、凝縮工程における冷媒温度の差を十分に確保できるので、ヒートポンプ回路２０のエネルギー効率を向上できる。
【００７９】
本発明のヒートポンプ暖房システムの構成および動作は、図１に示すヒートポンプ暖房システム１００の構成および動作に限定されない。
【００８０】
例えば、ヒートポンプ暖房システム１００では、放熱運転時に、ヒートポンプ回路２０の蒸発器６の下流側に第３の切り換え手段１９および水凝縮用熱交換器１６を配置しているが（以下、「第１冷却手段」とする）、代わりに、第３の切り換え手段１９および水凝縮用熱交換器１６を蒸発器６の上流側に設け、膨張手段５を通過した後、蒸発器６で蒸発させる前の冷媒により水容器１４の水の冷却を行うこともできる（以下、「第２冷却手段」）。また、蓄熱槽１３から水容器１４に送られる水蒸気を凝縮できればよく、水凝縮用熱交換器１６を設ける代わりに、水容器１４に他の冷却手段を設けたり、あるいは、空冷によって水容器１４を冷却してもよい。
【００８１】
なお、上記第１および第２冷却手段のように、膨張手段５を通過した後、圧縮機２で圧縮される前の低温の冷媒により水容器１４内の水を冷却することが好ましい。この構成によると、水容器１４を空冷する場合と比べて、より効率的に水の冷却を行うことができる。より好ましくは、上記第１冷却手段のように、蒸発器６を通過した後、圧縮機２で圧縮される前の冷媒を用いて水の冷却を行う。これにより、ヒートポンプ回路２０の蒸発工程における冷媒の圧力を高めることができるので、圧縮機２によって圧縮すべき圧力差が小さくなり、圧縮機２の仕事量が小さくてすむ。その結果、圧縮機２に対する入力エネルギーを低減できるので、成績係数をさらに改善することが可能になる。
【００８２】
上記実施形態では、ヒートポンプ回路２０の冷媒と暖房回路２２の熱媒２２との熱交換を行う熱媒／冷媒熱交換器として２つのガスクーラ３、４を設けているが、単数または３以上の熱媒／冷媒熱交換器を用いてもよい。単数の熱媒／冷媒熱交換器を用いる場合には、その上流側に蓄熱用および放熱用熱交換器、その下流側に熱回収用熱交換器を配置する。複数の熱媒／冷媒熱交換器を用いる場合には、冷媒経路１において最も低温側に位置する熱媒／冷媒熱交換器（「低温側熱媒／冷媒熱交換器」、図１では第１のガスクーラ３に相当する）の上流側に蓄熱用および放熱用熱交換器を配置し、熱回収用熱交換器は、低温側熱媒／冷媒熱交換器と暖房端末９との間の所望の位置に配置され得る。
【００８３】
図１に示すヒートポンプ暖房システム１００は、蓄熱槽１３に２つの熱交換器（蓄熱用熱交換器および放熱用熱交換器）１５、１８が設けられているが、蓄熱槽１３に熱媒と蓄熱材との熱交換を行う単一の熱交換器を設け、熱媒経路を切り換えることにより、この単一の熱交換器を、蓄熱運転時には蓄熱用熱交換器として、放熱運転時には放熱用熱交換器として機能させてもよい。
【００８４】
本実施形態では、ヒートポンプ回路２０の冷媒として二酸化炭素を使用しているが、他の冷媒（例えばフロン）を用いてもよい。また、暖房回路２２の熱媒として水を使用しているが、代わりに不凍液、熱媒油等を用いてもよい。さらに、蓄熱材１２も塩化カルシウム・６水和物に限定されず、相対湿度に対する吸水量の差が大きい材料系であればよく、例えば臭化カルシウム・６水和物などであってもよい。
【００８５】
また、蓄熱材１２の量も適宜選択され得る。蓄熱材１２が多くなると、蓄熱材１２の蓄熱および放熱に要する時間が長くなるので、蓄熱運転および放熱運転の時間も上述した例（１時間）に限定されず、蓄熱材１２の蓄熱および放熱に要する時間に応じて適宜選択され得る。運転時間の長さをどのように設定した場合でも、蓄熱材１２で蓄熱した熱を暖房に利用できるため、成績係数を改善する効果が得られる。
【００８６】
暖房端末９の表面温度や出力などの条件も上述した例に限定されず、用途に応じて適宜選択され得る。暖房端末９の表面温度は、室温〜９０℃の範囲で選択されることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明によると、家庭用、産業用などの多様な用途に適用可能な、成績係数に優れたヒートポンプ暖房システムを提供できる。本発明は、暖房端末を連続的に運転する用途に特に適しており、例えば寒冷地用の暖房装置に適用すると有利である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明による実施形態におけるヒートポンプ暖房システムの構成を示す図である。
【図２】相対湿度に対する塩化カルシウムの平衡水和数を表すグラフである。
【図３】本発明による実施形態のヒートポンプ暖房システムの蓄熱運転時の動作を説明するための図であり、蓄熱運転時の熱媒および冷媒の流れを示す。
【図４】本発明による実施形態のヒートポンプ暖房システムの放熱運転時の動作を説明するための図であり、放熱運転時の熱媒および冷媒の流れを示す。
【図５】（ａ）は、比較例のヒートポンプ暖房システムの構成を示す図であり、（ｂ）は、比較例におけるヒートポンプ回路の冷媒の圧力と総エネルギーの変化との関係を示すグラフである。
【図６】本発明による実施形態におけるヒートポンプ回路の蓄熱運転時の冷媒の圧力と総エネルギーの変化との関係を例示するグラフである。
【図７】本発明による実施形態におけるヒートポンプ回路の蓄熱運転時の冷媒の圧力と総エネルギーの変化との関係を例示するグラフである。
【図８】従来のヒートポンプ暖房システムの構成図である。
【図９】特許文献２のヒートポンプ暖房システムの構成図である。
【図１０】特許文献３の化学蓄熱式ヒートポンプシステムの構成図である。
【図１１】特許文献４の化学蓄熱式ヒートポンプシステムの構成図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  冷媒経路
２  圧縮機
３  第１のガスクーラ
４  第２のガスクーラ
５  膨張手段
６  蒸発器
７  暖房経路
８  循環ポンプ
９  暖房端末
９ａ  暖房端末の熱媒入口
９ｂ  暖房端末の熱媒出口
１０  第１の三方弁
１１  第２の三方弁
１２  蓄熱材
１３  蓄熱槽
１４  水容器（凝縮／蒸発器）
１５  蓄熱用熱交換器
１６  水凝縮用熱交換器
１７  放熱用熱交換器
１８  熱回収用熱交換器
１９  第３の三方弁
２０  ヒートポンプ回路
２２  暖房回路
２４  蓄熱部
２６  水経路
２８  制御部
【図１】
2008267793.tif 000003
【図２】
2008267793.tif 000004
【図３】
2008267793.tif 000005
【図４】
2008267793.tif 000006
【図５】
2008267793.tif 000007
【図６】
2008267793.tif 000008
【図７】
2008267793.tif 000009
【図８】
2008267793.tif 000010
【図９】
2008267793.tif 000011
【図１０】
2008267793.tif 000012
【図１１】
2008267793.tif 000013