(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換媒体となる流体の加熱手段であるヒートポンプユニット（１）と、前記ヒートポンプユニット（１）で加熱された流体を流通して住居内を暖房する暖房手段（８）とを備え、前記住居内を主暖房区域（Ａ１）と従暖房区域（Ａ２）とに分類し、前記ヒートポンプユニット（１）で加熱された流体が前記主暖房区域（Ａ１）に流通して放熱により暖房を行った後、前記従暖房区域（Ａ２）を流通してから前記ヒートポンプユニット（１）へ戻る流路を構成するヒートポンプ式暖房装置において、
前記主暖房区域（Ａ１）をなす居室の床材裏側に配される第１の配管（８ａ）と、前記従暖房区域（Ａ２）をなす居室下の床下（Ｕ）に前記第１の配管（８ａ）よりも下方に配される第２の配管（８ｂ）と、を備えることを特徴とするヒートポンプ式暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプユニットにて熱交換媒体となる流体を加熱し、その流体を住居内に流通させて居室等を暖房するヒートポンプ式暖房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の床暖房配管８の配設状態を示す住居の平面図である。居室の暖房を得るため、屋外に置かれたヒートポンプユニット１で熱交換媒体となる不凍液等の流体を加熱し、その流体を屋内に引き込み、居室の床材下に配設した床暖房配管８内を循環させ、床材からの熱伝達と床面からの輻射熱により室内の暖房を行っている。
【０００３】
そして、このような床暖房は、人体が直接床材に触れても快適な暖房感が得られるよう、流体を熱く感じない６０℃程度の温度で供給し、冷たく感じない４０℃程度の温度で戻ってくるよう、温度と流量をコントロールしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の暖房装置は、流体を加熱して充分な熱量を与えて供給しているにも係わらず、その与えた熱量を充分に放熱させてしまうと流体が冷たくなって冷感を与えてしまうので、冷たくならないうちに戻す。いわば、与えた熱量の一部だけを使って（放熱させて）は戻し、再加熱しながら暖房を行っている状況である。
【０００５】
そこで発明者らは、この与えた熱量を有効利用するという点に着目して本発明を考案した。よって本発明の目的は、流体に与えた熱量を充分に有効利用できるヒートポンプ式暖房装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１記載の発明では、住居内を主暖房区域（Ａ１）と従暖房区域（Ａ２）とに分類し、ヒートポンプユニット（１）で加熱された流体が主暖房区域（Ａ１）に流通して放熱により暖房を行った後、従暖房区域（Ａ２）を流通してからヒートポンプユニット（１）へ戻る流路を構成するヒートポンプ式暖房装置において、
主暖房区域（Ａ１）をなす居室の床材裏側に配される第１の配管（８ａ）と、従暖房区域（Ａ２）をなす居室下の床下（Ｕ）に第１の配管（８ａ）よりも下方に配される第２の配管（８ｂ）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
これは、住居内を、所望の暖房状態にコントロールしたい居室を主暖房区域（Ａ１）とし、暖房状態をコントロールできないまでも、主暖房区域（Ａ１）の暖房効果を高めるのに効果がある床下（Ｕ）を従暖房区域（Ａ２）としている。
【０００９】
そして、主暖房区域（Ａ１）である居室の床材裏側を流通して一部の熱量を放熱しただけの流体を従暖房区域（Ａ２）である床下（Ｕ）に流通させ、残っている熱量を放熱させることで出来る限りの暖房をしようというものである。これにより、流体に与えた熱量を充分に有効利用する暖房装置とすることができる。これは、主暖房区域（Ａ１）とした居室の下の床下（Ｕ）を、主暖房区域（Ａ１）の暖房効果を高めるのに効果がある場所として、残り熱量での暖房を行うものである。
【００１４】
これにより、従来、床材の裏側に床暖房配管を配設して加熱した流体を流通させて床暖房した場合、断熱材を用いているとはいえ床下側にも放熱して居室の暖房効率を落としていたが、居室の床材裏側に配される第１の配管（８ａ）を通った後の流体が、居室下の床下（Ｕ）に配される第２の配管（８ｂ）を通るときに床下に対して放熱が行われる。このように床下を残り熱量での暖房することにより、居室の床材裏側の第１の配管（８ａ）から床下側への放熱量が減り、居室の暖房効率を良くすることができる。この結果、従来より流体の流量を絞っても、同等の暖房ができることとなる。
【００１６】
上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を、図面に基づき説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態におけるヒートポンプ式暖房装置の模式図である。不凍液等のブラインを加熱して（本実施形態では約６０℃）床暖房等を行う超臨界ヒートポンプサイクルである。尚、超臨界ヒートポンプサイクル（以下、ヒートポンプと略す）とは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、例えば二酸化炭素、エチレン、エタン、酸化窒素等を冷媒とするヒートポンプサイクルである。
【００１９】
２は冷媒（本実施形態では二酸化炭素）を吸入圧縮する圧縮機であり、この圧縮機２は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（図示せず）と、その圧縮機構を駆動する電動モータ（図示せず）とが一体となった電動圧縮機である。３は圧縮機２から吐出する冷媒と、不凍液等のブラインと熱交換する熱交換器である。
【００２０】
４は熱交換器３から流出する冷媒を減圧する電気式膨張弁（減圧器）であり、５は電気式膨張弁４から流出する冷媒を蒸発させて大気中の熱を冷媒に吸収させると共に、アキュームレータ６（圧縮機２の吸入側）に向けて冷媒を流出する蒸発器である。５ａは蒸発器５に空気（外気）を送風すると共に、その送風量を調節することができる送風機である。
【００２１】
６は、蒸発器５から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して、気相冷媒を圧縮機２の吸入側に流出すると共に、ヒートポンプ中の余剰冷媒を蓄えるアキュームレータである。
【００２２】
７はブラインを熱交換器３へ供給する（循環させる）と共に、そのブライン量を調節する電動ポンプ（以下、ポンプと略す。）である。熱交換器３へ供給されたブラインは、ブライン用加熱部である第２チューブ３ｂにて、冷媒放熱器である第１チューブ３ａと熱交換して加熱される。８はその加熱されたブラインを熱源とする床暖房配管（放熱器）であり、ブラインの流れに対して直列に配設されている。
【００２３】
そして、熱交換器３から流出する冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ、熱交換器３に流入するブラインの温度を検出する流入ブライン温度センサ、熱交換器３から流出するブラインの温度を検出する流出ブライン温度センサ等の図示しない各センサの検出信号は、同じく図示しない電子制御装置（ＥＣＵ）に入力されている。
【００２４】
そして先の圧縮機２、電気式膨張弁４、送風機５ａ、及びポンプ７は、これら図示しない各センサの検出信号に基づき、同じく図示しないＥＣＵにより制御されている。
【００２５】
図２は、本発明の第１実施形態における床暖房配管８の流路を示す住居の平面図である。住居内を主暖房区域Ａ１と従暖房区域Ａ２とに分類し、ヒートポンプユニット１で加熱された流体が主暖房区域Ａ１に流通して放熱により暖房を行った後、従暖房区域Ａ２を流通してからヒートポンプユニット１へ戻る流路としている。
【００２６】
図３は、ヒートポンプの動作状態を示すＰ−ｈ線図である。図中の破線四角（ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ａ）が図７に示すような従来の床暖房配管８の流路での流体を加熱する時のサイクルであり、実線四角（ａ→ｂ→ｅ→ｆ→ａ）が本発明の床暖房配管８の流路での流体を加熱する時のサイクルである。
【００２７】
図形の違いからも分かるように、同じ動力Ｌを掛けて加熱した冷媒（ａ点→ｂ点）で、従来はＱ１だけの熱量を流体に与えて（ｂ点→ｃ点）運転していたのに対して、本発明では流体が従暖房区域Ａ２でも放熱して冷えて戻ってくるため（例えば、従来４０℃位だったものが２０℃位になった場合）、Ｑ２だけの熱量を流体に与えて（ｂ点→ｅ点）運転することとなり、運転効率も向上する。
【００２８】
これは住居内を、所望の暖房状態にコントロールしたい場所を主暖房区域Ａ１とし、暖房状態をコントロールできないまでも、寒くない・冷たくないことで快適性を得られる場所、０℃以上であれば暖房効果を発揮する場所、及び主暖房区域Ａ１の暖房効果を高めるのに効果がある場所等を従暖房区域Ａ２としている。
【００２９】
そして、主暖房区域Ａ１を流通して一部の熱量を放熱しただけの流体を従暖房区域Ａ２に流通させ、残っている熱量を放熱させることで出来る限りの暖房をしようというものである。これにより、流体に与えた熱量を充分に有効利用する暖房装置とすることができる。
【００３０】
また、主暖房区域Ａ１を居室とし、従暖房区域Ａ２をトイレ・洗面所・廊下・階段等の居室以外の共用部分としている。図２は、従暖房区域Ａ２としてトイレと廊下を暖房した例である。
【００３１】
このように、居室のように人がながく居る場所は、所望の暖房状態にコントロールする主暖房区域Ａ１とし、トイレ・洗面所・廊下・階段等の居室以外の共用部分は、人がながくは居ないが暖房状態をコントロールできないまでも寒くない・冷たくないことで快適性を得られる従暖房区域Ａ２として、残り熱量で暖房が行われる。
【００３２】
また、０℃以上であれば暖房効果を発揮する場所として、積雪地域では屋根の融雪装置や、住居周りのロードヒーティングとしての利用も考えられ、居室暖房後の流体が屋根面裏や道路面下を流通してからヒートポンプユニット１へ戻る流路としても良い。
【００３３】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態における床暖房配管８の流路を示す住居の平面図であり、図５は、図４の床暖房配管８の流路を側面から見た、住居の側面断面図である。また図６は、図５の床暖房配管８部分の拡大図である。
【００３４】
本実施形態は、居室だけを暖房するものであるが、従来、図７に示すように床材９の裏面だけを蛇行して戻っていた床暖房配管８を、一通り床材９の裏面を蛇行した配管部分８ａ（Ａ点→ｂ点の実線部分）からｂ点で床下Ｕへ降りて、床下Ｕ内を蛇行した配管部分８ｂ（ｂ点→Ｃ点の破線部分）からＣ点に至ってヒートポンプユニット１へと戻る流路となっている。因みに、床材９の裏面を加熱する配管部分８ａは、床下Ｕ側への放熱を防ぐ断熱材８ｃで被っている。
【００３５】
このように、主暖房区域Ａ１を居室とし、従暖房区域Ａ２を居室の下の床下Ｕとして、床下Ｕを主暖房区域Ａ１である居室の暖房効果を高めるのに効果がある場所として、残り熱量での暖房を行うものである。これは従来、床材９の裏側に床暖房配管８を配設して加熱した流体を流通させて床暖房した場合、断熱材８ｃを用いているとはいえ床下Ｕ側にも放熱して居室の暖房効率を落としていた。
【００３６】
例えば、外気温が０℃とすると、床下Ｕの温度も通常外気温と等しく０℃程度であり、居室の室温を２０℃に保とうとした場合、かなりの熱量が床下Ｕ側へも放熱されていた。ならば、従来、４０℃程度の温度で戻していた流体を床下Ｕで取り回して放熱させることにより、従来０℃程度だった床下Ｕの温度を例えば１０℃程度に上げられるならば、床材９の裏面配管部分８ａから床下Ｕ側へ放熱する分を少なくすることができる。
【００３７】
このように、床下Ｕを残り熱量での暖房を行うことにより床下Ｕ側への放熱量が減り、居室の暖房効率を良くすることができ、これは例えば、従来より絞った流量で同等の暖房ができることとなる。
【００３８】
また、流体が従暖房区域Ａ２としての床下Ｕで放熱して冷えて戻ってくるため（例えば、従来４０℃位だったものが２０℃位になった場合）、ヒートポンプは図３に示すＱ２だけの熱量を流体に与えて運転することとなり、運転効率も向上するのは第１実施形態と同様である。
【００３９】
因みに、主暖房区域Ａ１の暖房効果を高めるのに効果がある場所として、居室の壁面や天井面を従暖房区域Ａ２としても良い。これらの場所も残り熱量での暖房を行うことにより、居室からの放熱量が減るうえ床面以外からも熱輻射することで居室の暖房効率を良くすることができる。
【００４０】
（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。上述の実施形態では暖房専用機としているが、給湯機として湯を沸かしてタンクに溜め、その湯を床暖房に用いるタイプのものや、冷暖房を行う空調装置と兼ねたタイプのものであっても良い。
【００４１】
また、ヒートポンプサイクルは二酸化炭素を冷媒とした超臨界ヒートポンプサイクルとしているが、一般的なフロン等を冷媒とした通常圧の蒸気圧縮式サイクルであっても良いし、熱源にガスや石油を用いたヒートポンプサイクルであっても良い。また、暖房手段として床暖房としているが、パネルヒータ等による空気暖房であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるヒートポンプ式暖房装置の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態における床暖房配管の流路を示す住居の平面図である。
【図３】本発明のヒートポンプの動作状態を示すＰ−ｈ線図である。
【図４】本発明の第２実施形態における床暖房配管の流路を示す住居の平面図である。
【図５】図４の床暖房配管の流路を側面から見た、住居の側面断面図である。
【図６】図５の床暖房配管部分の拡大図である。
【図７】従来の床暖房配管の流路を示す住居の平面図である。
【符号の説明】
１  ヒートポンプユニット（加熱手段）
８  床暖房配管（暖房手段）
Ａ１  主暖房区域
Ａ２  従暖房区域
Ｕ  床下
【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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