(57)【要約】【課題】水冷ヒートポンプ、空冷ヒートポンプ、及び空冷ヒートポンプと蓄熱槽の組み合わせの各々の欠点を解消できるヒートポンプ空調システムを提供する。【解決手段】外気を熱源とする空冷ヒートポンプ１０と、空冷ヒートポンプ１０で熱交換された第１冷媒が蓄えられる蓄熱槽２０と、第１冷媒を熱源とする水冷ヒートポンプ３０と、水冷ヒートポンプ３０において第１冷媒と熱交換された第２熱冷媒が供給される利用側の熱交換器４１と、を備える。空冷ヒートポンプ１０と蓄熱槽２０の間を第１冷媒が循環する流路Ｌ１で、蓄熱槽２０と水冷ヒートポンプ３０の間を第１冷媒が循環する流路Ｌ２で、水冷ヒートポンプ３０と利用側の熱交換器４１の間を第２冷媒が循環する流路Ｌ３で、さらに、蓄熱槽２０と利用側の熱交換器４１の間を第１冷媒が循環し、流路Ｌ２及び流路Ｌ３に対して並列に設けられる流路Ｌ４で繋ぐ。【選択図】図１
2013155928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気を熱源とする空冷ヒートポンプと、
空冷ヒートポンプで熱交換された第１冷媒が蓄えられる蓄熱槽と、
前記第１冷媒を熱源とする水冷ヒートポンプと、
前記水冷ヒートポンプにおいて前記第１冷媒と熱交換された第２熱冷媒が供給される利用側熱交換器と、
前記空冷ヒートポンプと前記蓄熱槽の間を前記第１冷媒が循環する第１流路と、
前記蓄熱槽と前記水冷ヒートポンプの間を前記第１冷媒が循環する第２流路と、
前記水冷ヒートポンプと前記利用側熱交換器の間を前記第２冷媒が循環する第３流路と、
前記蓄熱槽と前記利用側熱交換器の間を前記第１冷媒が循環し、前記第２流路及び前記第３流路に対して並列に設けられる第４流路と、
前記第１流路、前記第２流路、前記第３流路及び前記第４流路の各々における前記第１冷媒又は前記第２冷媒の循環を選択的に許可する流路制御手段と、
を備えることを特徴とするヒートポンプ空調システム。
【請求項２】
前記流路制御手段は、
前記第１流路における前記第１冷媒の循環を許可し、
前記空冷ヒートポンプを運転することで、前記第１冷媒を温水、又は、冷水として前記蓄熱槽に蓄える、
請求項１に記載のヒートポンプ空調システム。
【請求項３】
前記流路制御手段は、
前記第１流路における前記第１冷媒の循環を停止し、
前記第２流路における前記第１冷媒の循環、及び、前記第３流路における前記第２冷媒の循環を許可し、
前記水冷ヒートポンプを運転することで、前記第１冷媒と前記第２冷媒を熱交換して、前記第２冷媒を加温又は冷却して前記利用側熱交換器に供給する、
請求項２に記載のヒートポンプ空調システム。
【請求項４】
前記流路制御手段は、
前記第１流路における前記第１冷媒の循環を停止し、
前記第４流路における前記第１冷媒の循環の循環を許可し、
温水とされた前記第１冷媒、又は、冷水とされた前記第１冷媒を、前記蓄熱槽から前記利用側熱交換器に供給する、
請求項２に記載のヒートポンプ空調システム。
【請求項５】
前記第１冷媒の前記利用側熱交換器への供給が終了した後に、
前記流路制御手段は、
前記第１流路における前記第１冷媒の循環、及び、前記第４流路における前記第１冷媒の循環の循環を停止する一方、前記第２流路における前記第１冷媒の循環、及び、前記第３流路における前記第２冷媒の循環を許可し、
前記水冷ヒートポンプを運転することで、前記第１冷媒と前記第２冷媒を熱交換して、前記第２冷媒を加温、又は、冷却して前記利用側熱交換器に供給する、
請求項４に記載のヒートポンプ空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプを利用した暖房、温水供給ができるシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプを利用した空調システムには、ヒートポンプの種類に応じて、水冷ヒートポンプ（又は水熱源ヒートポンプ）によるもの、空冷ヒートポンプ（又は空気熱源ヒートポンプ）によるもの、空冷ヒートポンプと蓄熱槽の組み合わせによるもの、の３つの形態が知られている。
水冷ヒートポンプによるシステムは、水冷ヒートポンプを運転して生成した温水を暖房に使用する。水冷ヒートポンプは熱源水が必要であり、この熱源水には例えば、工場温排水、地下水、河川、下水が利用されるが、熱源水を利用できる場所が限られるため、水冷ヒートポンプの設置場所が制約される欠点がある。一方で、多くの場合に工場温排水の温度は外気より高い(例えば50℃)から、高温出水（例えば90℃）を得る場合の水冷ヒートポンプのCOP（coefficient of performance，成績係数）は例えば3.7と、空冷ヒートポンプより高い利点がある。
空冷ヒートポンプによるシステムは、空冷ヒートポンプを運転して生成した温水を暖房に使用する。空冷ヒートポンプでは外気が熱源のため設置場所の制約はないという利点がある。しかし、熱源が外気のため熱源温度は工場温排水より低いので、高温出水(例えば90℃)を得る場合のCOPは2.8と、水冷ヒートポンプに比べると低い。
空冷ヒートポンプと蓄熱槽（例：成層型蓄熱槽）を組み合せたシステム（例えば、特許文献１）では、例えば夜間に空冷ヒートポンプで温水蓄熱して、この温水を昼間の暖房、温水供給に使用する。この場合、蓄熱槽への戻り水の温度は元の蓄熱水温度より低くなるから、蓄熱槽の容積分の温水が供給されれば供給終了となり、蓄熱槽の温水利用時間は比較的短時間に制約される欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１７８２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上説明したように、水冷ヒートポンプはCOPが高いという利点を、空冷ヒートポンプは設置場所の制約がないという利点を、また、空冷ヒートポンプと蓄熱槽の組み合わせは夜間に温水蓄熱して、この温水を昼間の暖房、温水供給に使用できるという利点を有している。
本発明は、以上説明した３つの形態のシステムを適切に接続することで、各々の欠点を解消しながらも、各々の利点を享受できるヒートポンプ空調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】
【０００５】
本発明のヒートポンプ空調システムは、外気を熱源とする空冷ヒートポンプと、空冷ヒートポンプで熱交換された第１冷媒が蓄えられる蓄熱槽と、第１冷媒を熱源とする水冷ヒートポンプと、水冷ヒートポンプにおいて第１冷媒と熱交換された第２熱冷媒が供給される利用側熱交換器と、を備えている。
また、本発明のヒートポンプ空調システムは、空冷ヒートポンプと蓄熱槽の間を第１冷媒が循環する第１流路と、蓄熱槽と水冷ヒートポンプの間を第１冷媒が循環する第２流路と、水冷ヒートポンプと利用側熱交換器の間を第２冷媒が循環する第３流路と、蓄熱槽と利用側熱交換器の間を第１冷媒が循環し、第２流路及び第３流路に対して並列に設けられる第４流路と、を備えることで、空冷ヒートポンプ、蓄熱槽、水冷ヒートポンプ、及び利用側熱交換器が接続される。
そして本発明のヒートポンプ空調システムは、第１流路、第２流路、第３流路及び第４流路の各々における第１冷媒又は第２冷媒の循環を選択的に許可する流路制御手段を備える。
【０００６】
本発明のヒートポンプ空調システムは、暖房用の空調システムとして機能させる場合、流路制御手段は、第１流路における第１冷媒の循環を許可する。そして、空冷ヒートポンプを運転することで、第１冷媒を温水として蓄熱槽に蓄える。その後、この温水を利用して暖房運転を行なうことができるが、本発明は２つの運転の形態を包含する。
【０００７】
一つ目の形態は、流路制御手段が、第１流路における第１冷媒の循環を停止するのに加えて、第２流路における第１冷媒の循環、及び、第３流路における第２冷媒の循環を許可する。そして、水冷ヒートポンプを運転することで、第１冷媒と第２冷媒を熱交換して、第２冷媒を加温して利用側熱交換器に供給して暖房を行うことができる。
一つ目の形態は、水冷ヒートポンプの熱源として、空冷ヒートポンプにより加温され、蓄熱槽に蓄えられた温水（第１冷媒）を水冷ヒートポンプの熱源として用いることができるので、水冷ヒートポンプを用いながらも設置場所の制約がない。しかも、水冷ヒートポンプを用いるので、高いCOPを実現できる。この効果は、二つ目の形態においても奏される本発明の基本的なものである。
【０００８】
一つ目の形態において、ヒートポンプ空調システムを、冷房用の空調システムとして機能させることもできる。この場合、第１冷媒を冷水として蓄熱槽に蓄え、水冷ヒートポンプを運転することで、第１冷媒と第２冷媒を熱交換して、第２冷媒を冷却して利用側熱交換器に供給すればよい。
このように、本発明によれば、ヒートポンプ空調システムの基本的な回路構成を代えることなく、暖房及び冷房の両者を実現できる汎用性の高いシステムを提供する。
【０００９】
二つ目の形態は、流路制御手段が、第１流路における第１冷媒の循環を停止するのに加えて、第４流路における第１冷媒の循環の循環を許可する。そして、温水とされた第１冷媒を蓄熱槽から利用側熱交換器に供給して暖房を行うことができる。なお、二つ目の形態も、空冷ヒートポンプを運転することで、第１冷媒を温水として蓄熱槽に蓄えておくことは、一つ目の形態と同じである。
この過程では、水冷ヒートポンプを運転する必要がないので、エネルギ消費を抑えながら、暖房を行なえる。
蓄熱槽の温水が所定量だけ供給されてしまえば、その後の所望温度の暖房を行なうことができなくなるが、本発明は、以下のようにして暖房を継続できる。
【００１０】
つまり、第１冷媒の利用側熱交換器への供給が終了した後に、流路制御手段は、第１流路における第１冷媒の循環、及び、第４流路における第１冷媒の循環の循環を停止する一方、第２流路における第１冷媒の循環、及び、第３流路における第２冷媒の循環を許可する。そして、水冷ヒートポンプを運転することで、第１冷媒と第２冷媒を熱交換して、第２冷媒を加温して利用側熱交換器に供給する。
このように、二つ目の形態は、水冷ヒートポンプを運転することで、蓄熱槽に蓄えられる水の温度が低下しても、利用側熱交換器に供給する水の温度を長時間にわたって高く維持できる。
【００１１】
二つ目の形態においても、冷房用の空調システムとして機能させることもできる。つまり、第１冷媒を冷水として蓄熱槽に蓄えておき、この冷水とされた第１冷媒を蓄熱槽から利用側熱交換器に供給すればよい。また、蓄熱槽の冷水が供給された後は、水冷ヒートポンプを運転することで、第１冷媒と第２冷媒を熱交換して、第２冷媒を冷却して利用側熱交換器に供給すればよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、空冷ヒートポンプ、蓄熱槽を水冷ヒートポンプの熱源に用いることができるため、設置場所に依存することなく、水冷ヒートポンプによる高いCOPを実現できるヒートポンプ空調システムを提供できる。しかも、このヒートポンプ空調システムは、蓄熱槽からの利用側熱交換器への温水供給が終了しても、接続されている水冷ヒートポンプを用いることで、長時間運転を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態におけるヒートポンプ空調システムが、温水蓄熱運転を行っている回路構成を示す図である。
【図２】第１実施形態におけるヒートポンプ空調システムが、水冷ヒートポンプにより温水供給運転（暖房）を行っている回路構成を示す図である。
【図３】第１実施形態において蓄熱槽内の高さ方向の温度分布を示す図であり（ａ）は温水蓄熱運転を行っている間の図、（ｂ）は蓄熱温水の供給運転及び水冷ヒートポンプによる温水供給運転を行っている間の図である。
【図４】第２実施形態におけるヒートポンプ空調システムが、蓄熱温水放熱による温水供給運転（暖房）を行っている回路構成を示す図である。
【図５】第２実施形態におけるヒートポンプ空調システムが、水冷ヒートポンプにより温水供給運転（暖房）を行っている回路構成を示す図である。
【図６】第３実施形態におけるヒートポンプ空調システムが、冷水蓄熱運転を行っている回路構成を示す図である。
【図７】第３実施形態におけるヒートポンプ空調システムが、蓄熱冷水の放熱による冷水供給運転（冷房）を行っている回路構成を示す図である。
【図８】第３実施形態におけるヒートポンプ空調システムが、水冷ヒートポンプによる冷水供給運転（冷房）を行っている回路構成を示す図である。
【図９】第３実施形態における蓄熱槽内の高さ方向の温度分布を示す図であり、（ａ）は冷水蓄熱運転を行なっている間の図、（ｂ）は蓄熱冷水の放熱運転及び水冷ヒートポンプによる冷水供給運転を行なっている間の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１実施形態］
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
第１実施形態のヒートポンプ空調システム１は、図１に示すように、空冷ヒートポンプ１０と、蓄熱槽２０と、水冷ヒートポンプ３０と、暖房対象４０とを備えている。ヒートポンプ空調システム１は、夜間に空冷ヒートポンプ１０を運転して温水を蓄熱槽２０に貯える温水蓄熱運転を行い、この温水を例えば昼間の暖房運転に供給する温水供給運転を行う。この暖房運転は、水冷ヒートポンプ３０から暖房対象４０に温水を供給することで実現されるが、水冷ヒートポンプの熱源水に蓄熱槽２０に貯えられる蓄熱水を使用することで、設置場所の制約を受けることなく、水冷ヒートポンプ３０は高いCOPを実現する。
＜空冷ヒートポンプ１０＞
空冷ヒートポンプ１０は、蒸発器１１と凝縮器１２を備える。蒸発器１１は外気から熱を吸収し、この熱は凝縮器１２を流れる冷媒（第１冷媒，以下、水、温水と称することがある）と熱交換され、当該水を温める。なお、空冷ヒートポンプ１０には公知の空冷ヒートポンプを広く適用できる。蓄熱槽２０、水冷ヒートポンプ３０についても同様であり、ここでは、必要最小限の説明に留める。
【００１５】
＜蓄熱槽２０＞
蓄熱槽２０は、空冷ヒートポンプ１０で温められた水（温水）を蓄える貯留槽として機能するとともに、水冷ヒートポンプ３０に向けて供給する供給源として機能する。
蓄熱槽２０には、内部の温水の温度を測定する第１温度センサ２１と第２温度センサ２２を備えている。第１温度センサ２１、第２温度センサ２２の設置位置については後述する。
【００１６】
＜水冷ヒートポンプ３０＞
水冷ヒートポンプ３０は、蒸発器３１と凝縮器３２を備える。蒸発器３１は蓄熱槽２０から温水（第１冷媒）の供給を受け、この温水が持つ熱と凝縮器３２を流れる冷媒（第２冷媒，以下、水、温水と称することがある）とが熱交換され、当該水を温める。温められた水は暖房対象４０の熱交換器４１に送られて暖房に供される。
【００１７】
＜空冷ヒートポンプ１０と蓄熱槽２０の接続＞
空冷ヒートポンプ１０と蓄熱槽２０の間には、配管Ｌ１１と配管Ｌ１２が設けられており、凝縮器１２（空冷ヒートポンプ１０）、配管Ｌ１１、蓄熱槽２０、配管Ｌ１２及び凝縮器１２の順に水が循環するサイクルの流路Ｌ１が形成される。
配管Ｌ１２には、蓄熱槽２０（上流）側から、弁Ｖ１、ポンプＰ１が順に設けられている。弁Ｖ１を開くと水が流路Ｌ１を循環できるが、弁Ｖ１を閉じると水は流路Ｌ１を循環できなくなる。弁Ｖ１を開いているときにポンプＰ１を運転すると、流路Ｌ１を循環し、空冷ヒートポンプ１０で温められた水が蓄熱槽２０に蓄えられる。
【００１８】
＜蓄熱槽２０と水冷ヒートポンプ３０の接続＞
蓄熱槽２０と水冷ヒートポンプ３０の間には、配管Ｌ２１と配管Ｌ２２が設けられており、蓄熱槽２０、配管Ｌ２１、蒸発器３１（水冷ヒートポンプ３０）、配管Ｌ２２及び蓄熱槽２０の順に水が循環するサイクルの流路Ｌ２が形成される。
配管Ｌ２１には、弁Ｖ２１が設けられている。弁Ｖ２１を開くと蓄熱槽２０から蒸発器３１へ水が流れるが、弁Ｖ２１を閉じると蓄熱槽２０から蒸発器３１へ水が流れなくなる。
配管Ｌ２２には、水冷ヒートポンプ３０（上流）側から順に、弁Ｖ２２、ポンプＰ２が設けられている。弁Ｖ２２を開くと蒸発器３１から蓄熱槽２０へ水が流れるが、弁Ｖ２２を閉じると蒸発器３１から蓄熱槽２０へ水が流れなくなる。
弁Ｖ２１及び弁Ｖ２２を開いているときにポンプＰ２を運転すると、水は流路Ｌ２を循環し、蓄熱槽２０に蓄えられた温水が水冷ヒートポンプ３０の蒸発器３１に供給される。
【００１９】
蓄熱槽２０の第１温度センサ２１は、蓄熱槽２０に配管Ｌ２１が接続される位置よりも下方に設けられる。この位置は、蓄熱槽２０から温水を水冷ヒートポンプ３０に向けて供給する位置であり、また、暖房対象４０に対して温水を取り出す位置（ただし、第２実施形態において）である。
また、蓄熱槽２０の第２温度センサ２２は、蓄熱槽２０に配管Ｌ２２が接続される位置よりも上方に設けられる。この位置は、水冷ヒートポンプ３０から温水が戻される位置であり、また、冷水を取り出す位置（ただし、第３実施形態の冷房において）である。
【００２０】
＜水冷ヒートポンプ３０と暖房対象４０の接続＞
水冷ヒートポンプ３０と暖房対象４０の間には、配管Ｌ３１と配管Ｌ３２が設けられており、凝縮器３２、配管Ｌ３１、熱交換器４１、配管Ｌ３２及び凝縮器３２の順に水が循環する流路Ｌ３が形成される。
配管Ｌ３２には、暖房対象４０（上流）側から、弁Ｖ３、ポンプＰ３が順に設けられている。弁Ｖ３を開くと熱交換器４１（暖房対象４０）から凝縮器３２へ水が流れるが、弁Ｖ３を閉じると熱交換器４１から凝縮器３２へ水が流れなくなる。
弁Ｖ３を開いているときにポンプＰ３を運転すると、水は流路Ｌ３を循環し、凝縮器３２で温められた温水が暖房対象４０の熱交換器４１に供給される。
【００２１】
＜蓄熱槽２０と暖房対象４０の接続＞
本実施形態は、以下説明するように、蓄熱槽２０と暖房対象４０の間に流路Ｌ４が形成されることで、蓄熱槽２０と暖房対象４０の間で水の循環が可能とされている。流路Ｌ４は、水冷ヒートポンプ３０を迂回しており、流路Ｌ２及び流路Ｌ３に対して並列に設置されることで、蓄熱槽２０と暖房対象４０を繋いでいる。
蓄熱槽２０と暖房対象４０の間には、配管Ｌ４１と配管Ｌ４２が設けられている。配管Ｌ４１は、蓄熱槽２０側の一端が配管Ｌ２１から分岐し、暖房対象４０側の一端が配管Ｌ３１から分岐することで、蓄熱槽２０と暖房対象４０を繋いでいる。また、配管Ｌ４２は、蓄熱槽２０側の一端が配管Ｌ２２から分岐し、暖房対象４０側の一端が配管Ｌ３２から分岐することで、蓄熱槽２０と暖房対象４０を繋いでいる。こうして、蓄熱槽２０、配管Ｌ４１、暖房対象４０、配管Ｌ４２及び蓄熱槽２０の順に水が循環するサイクルの流路Ｌ４が形成される。
配管Ｌ４１には弁Ｖ４１が設けられ、配管Ｌ４２には弁Ｖ４２が設けられる。弁Ｖ４１を開くと蓄熱槽２０から熱交換器４１へ水が流れるが、弁Ｖ４１を閉じると蓄熱槽２０から熱交換器４１へ水が流れなくなる。また、弁Ｖ４２を開くと熱交換器４１から蓄熱槽２０へ水が流れるが、弁Ｖ４２を閉じると熱交換器４１から蓄熱槽２０へ水が流れなくなる。
なお、以上で説明した弁Ｖ１，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ３，Ｖ４１，Ｖ４２の各々が全体として、本発明の流路制御手段を構成する。
【００２２】
＜温水蓄熱運転＞
ヒートポンプ空調システム１が温水蓄熱運転及び温水供給運転を行うことは前述の通りであり、以下、温水蓄熱運転（図１，図３（ａ）参照）、温水供給運転（図２，図３（ｂ）参照）を順に説明する。なお、例えば、温水蓄熱運転は夜間の蓄熱運転として実行され、温水供給運転は昼間の暖房運転として実行される。
温水蓄熱運転は、空冷ヒートポンプ１０を運転することで、流路Ｌ１の水を温めて温水として蓄熱槽２０に供給する。
この温水は、成層型槽である蓄熱槽２０の上部に配管Ｌ１１から供給される。このときの蓄熱槽２０内における位置（高さ方向）と温水温度の関係は、図３（ａ）の（１）、（２）に示す通りである。ちなみに、温水が供給され始めたことを（１）が示し、供給が進んで蓄熱槽２０の上部に温水が溜められることで（２）で示される位置まで成層界面が降下したことを、図３（ａ）の（２）が示している。以下の、（３）〜（４）も同様である。
空冷ヒートポンプ１０の運転を継続すると、温水の貯留量が増えるのに伴って成層界面が徐々に降下し（図３（ａ）の（３））、第２温度センサ２２が温水供給温度を感知する（図３（ａ）の（４））。そうすると、空冷ヒートポンプ１０は運転を停止して、温水蓄熱運転を終了する（図３（ａ）の（４））。
【００２３】
温水蓄熱運転のときの、流路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に設けられる弁及びポンプの動作は以下の通りである。
流路Ｌ１  弁Ｖ１：開（以下、ＯＮ）  ポンプＰ１：運転（以下、ＯＮ）
流路Ｌ２  弁Ｖ２１，Ｖ２２：閉（以下、ＯＦＦ）  ポンプＰ２：停止（以下、ＯＦＦ）
流路Ｌ３  弁Ｖ３：ＯＦＦ  ポンプＰ３：ＯＦＦ
流路Ｌ４  弁Ｖ４１：ＯＦＦ  弁Ｖ４２：ＯＦＦ
【００２４】
＜水冷ヒートポンプ３０による温水供給運転（暖房運転）＞
温水供給運転は、温水を蓄熱槽２０の上部から取り出して水冷の熱源水として水冷ヒートポンプ３０に配管Ｌ２１を介して供給しながら、水冷ヒートポンプ３０を運転する（図３（ｂ）の（４））。水冷ヒートポンプ３０においてより温度の高い所定の温度の温水を生成し、暖房対象４０に供給して暖房を行う。
この過程で、水冷ヒートポンプ３０における熱源水の戻り温水は蓄熱槽２０の下部に配管Ｌ２２を介して戻される（図３（ｂ）の（４））。この戻り温水は、蓄熱槽２０の上部から水冷ヒートポンプ３０に供給された温水よりも温度が低いので、蓄熱槽２０内の成層界面は徐々に上昇し（図３（ｂ）の（５）、（６））、第１温度センサ２１が戻り温水の温度を検知する（図３（ｂ）の（７））。
暖房対象４０へ温水の供給を継続する場合は、水冷ヒートポンプ３０の高低温度差を高めることで戻り温水を熱源として、水冷ヒートポンプ３０を運転し、所定の温度の温水を暖房対象４０へ供給する（図３（ａ）の（４'）、（５'）、（６'）、（７’））。
水冷ヒートポンプ３０は、第１温度センサ２１が、水冷ヒートポンプ３０の最低限界の熱源水仕様温度ＴＬを感知するまで運転を継続する。つまり、第１温度センサ２１が温度ＴＬを検知したならば、水冷ヒートポンプ３０が運転を停止し、暖房（温水供給）運転は終了する。
水冷ヒートポンプ３０による温水供給運転のときの、流路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に設けられる弁及びポンプの動作は以下の通りである。
流路Ｌ１  弁Ｖ１：ＯＦＦ  ポンプＰ１：ＯＦＦ
流路Ｌ２  弁Ｖ２１，Ｖ２２：ＯＮ  ポンプＰ２：ＯＮ
流路Ｌ３  弁Ｖ３：ＯＮ  ポンプＰ３：ＯＮ
流路Ｌ４  弁Ｖ４１：ＯＦＦ  弁Ｖ４２：ＯＦＦ
【００２５】
以上説明した第１実施形態によると、以下の効果を奏する。
空冷ヒートポンプ１０を設け、外気を熱源にするため、水冷ヒートポンプ３０の設置場所に制約はない。
また、空冷ヒートポンプ１０を運転しながら温水を蓄熱槽２０に蓄熱する。このとき、例えば、外気が−７℃、温水が５０℃とすれば、４．３程度のCOPが得られる。また、水冷ヒートポンプ３０の熱源水に蓄熱水を使用することで、水冷ヒートポンプ３０は高いCOPを維持できる。例えば蓄熱水を５０℃、供給する温水を９０℃とすれば、３．７程度のCOPが得られる。
そして、例えば、空冷ヒートポンプ１０による夜間蓄熱、水冷ヒートポンプ３０による昼間の暖房、温水供給のように、同時運転を避けることで、それぞれのヒートポンプは３以上の高効率のCOPを実現できる。
【００２６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
第２実施形態は、第１実施形態と同じ回路構成のヒートポンプ空調システム１を用い、かつ温水蓄熱運転も第１実施形態と同様に行なうが、暖房運転が第１実施形態とは相違する。つまり、第２実施形態は、以下説明するように、蓄熱温水の放熱による暖房運転（図４参照）、又は、水冷ヒートポンプ３０の運転による暖房運転（図５参照）を行なう。
【００２７】
＜蓄熱温水の放熱による温水供給運転（第１暖房運転）＞
蓄熱温水の放熱運転は、温水を蓄熱槽２０の上部から取り出して暖房対象４０（熱交換器４１）へ配管Ｌ４１を介して供給する（図３（ｂ）の（４））。この過程で、第１実施形態とは異なり、温水は、水冷ヒートポンプ３０を迂回し、流路Ｌ４を介して蓄熱槽２０と暖房対象４０の間を循環される。
熱交換器４１を通過した温水は、戻り温水として配管Ｌ４２を介して蓄熱槽２０の下部に戻される（図３（ａ）の（４））。この戻り温水は、蓄熱槽２０の上部から取り出された温水より温度が低いので、蓄熱槽２０内の成層界面は徐々に上昇し（図３（ｂ）の（５）、（６））、第１温度センサ２１が戻り温水温度を検知する（図３（ｂ）の（７））。そうすると、蓄熱温水の放熱運転を終了する。ただし、更に暖房運転を継続する場合には、水冷ヒートポンプ３０の運転による暖房運転に移行する（図３（ｂ）の（４'））。
【００２８】
蓄熱温水の放熱による温水供給運転のときの、流路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に設けられる弁及びポンプの動作は以下の通りである。
流路Ｌ１  弁Ｖ１：ＯＦＦ  ポンプＰ１：ＯＦＦ
流路Ｌ２  弁Ｖ２１：ＯＦＦ，Ｖ２２：ＯＮ  ポンプＰ２：ＯＮ
流路Ｌ３  弁Ｖ３：ＯＦＦ  ポンプＰ３：ＯＦＦ
流路Ｌ４  弁Ｖ４１：ＯＮ  弁Ｖ４２：ＯＮ
【００２９】
＜水冷ヒートポンプ３０による温水供給運転（第２暖房運転）＞
この運転は、水冷ヒートポンプ３０の高低温度差を高めることで、蓄熱槽２０内の水（蓄熱水）を熱源として、水冷ヒートポンプ３０を運転し、所定の温度の温水を暖房対象４０へ供給する（図３（ａ）の（４'）、（５'）、（６'）、（７’））。
水冷ヒートポンプ３０は、第１温度センサ２１が、水冷ヒートポンプ３０の最低限界の熱源水仕様温度ＴＬを感知するまで運転を継続する。つまり、第１温度センサ２１が温度ＴＬを検知したならば、水冷ヒートポンプ３０が運転を停止し、暖房（温水供給）運転を終了する。
【００３０】
水冷ヒートポンプ３０による温水供給運転のときの、流路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に設けられる弁及びポンプの動作は以下の通りである。
流路Ｌ１  弁Ｖ１：ＯＦＦ  ポンプＰ１：ＯＦＦ
流路Ｌ２  弁Ｖ２１：ＯＮ，Ｖ２２：ＯＮ  ポンプＰ２：ＯＮ
流路Ｌ３  弁Ｖ３：ＯＮ  ポンプＰ３：ＯＮ
流路Ｌ４  弁Ｖ４１：ＯＦＦ  弁Ｖ４２：ＯＦＦ
【００３１】
以上説明した第２実施形態によると、第１実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
空冷ヒートポンプ１０を運転して温水を蓄熱槽２０に蓄熱（例えば、外気−７℃、温水９０℃、COP２．８）した温水を暖房、温水給水等に使用する場合、蓄熱槽２０への戻り温水の温度は元の蓄熱水温度より低くなる（例えば８０℃）から、蓄熱槽の容積分が供給されれば蓄熱槽の温水は８０℃に低下してしまい利用時間が制約される。しかし、この時点以降は水冷ヒートポンプ３０を運転することで蓄熱水の温度が低下しても（例えば５０℃）、供給温水は元の供給温度（例90℃）を長時間維持することができる。つまり、第２実施形態は、第１暖房運転に引き続いて第２暖房運転を行なうことができるから、所望する温度の温水を長時間供給できる。
【００３２】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
第３実施形態は、空冷ヒートポンプ１０及び水冷ヒートポンプ３０を共に、温水供給モードと冷水供給モードの切り替えが可能な機種を使用することで、第１実施形態と実質的に同じ回路構成により冷房運転を実現する。
また、第１実施形態の蒸発器１１，３１、凝縮器１２，３２は、第３実施形態では凝縮器１２，３２、蒸発器１１，３１と位置が入れ替わる。また、第１実施形態の暖房対象４０は、第３実施形態では冷房対象４０と読み替える。さらに、第３実施形態のポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３が冷媒を流す向きは、第１実施形態とは逆向きになる。
【００３３】
＜冷水蓄熱運転＞
冷水蓄熱運転は、図６に示すように、空冷ヒートポンプ１０を運転することで、流路Ｌ１の水を冷やし冷水として蓄熱槽２０に供給する。
この冷水は、蓄熱槽２０の下部に配管Ｌ１２から供給される。このときの蓄熱槽２０内における位置（高さ方向）と冷水温度の関係は、図９（ａ）の（１）、（２）に示す通りである。
空冷ヒートポンプ１０の運転を継続すると、冷水の貯留量が増えるのに伴って成層界面が徐々に上昇し（図９（ａ）の（３））、第１温度センサ２１で冷水供給温度を感知する（図９（ａ）の（４））。そうすると、空冷ヒートポンプ１０は運転を停止して、冷水蓄熱運転を終了する（図９（ａ）の（４））。
【００３４】
冷水蓄熱運転のときの、流路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に設けられる弁及びポンプの動作は以下の通りである。
流路Ｌ１  弁Ｖ１：開（以下、ＯＮ）  ポンプＰ１：運転（以下、ＯＮ）
流路Ｌ２  弁Ｖ２１，Ｖ２２：閉（以下、ＯＦＦ）  ポンプＰ２：停止（以下、ＯＦＦ）
流路Ｌ３  弁Ｖ３：ＯＦＦ  ポンプＰ３：ＯＦＦ
流路Ｌ４  弁Ｖ４１：ＯＦＦ  弁Ｖ４２：ＯＦＦ
【００３５】
＜蓄熱冷水の放熱による冷水供給運転（第１冷房運転）＞
蓄熱冷水の放熱運転は、図７に示すように、冷水を蓄熱槽２０の下部から取り出して冷房対象４０（熱交換器４１）へ配管Ｌ２２及びＬ４２を介して供給する（図９（ｂ）の（４））。この過程で、第１実施形態とは異なり、冷水は、水冷ヒートポンプ３０を迂回し、流路Ｌ４を介して蓄熱槽２０と冷房対象４０の間を循環される。
熱交換器４１を通過した冷水は、戻り冷水としてＬ３１及びＬ４１を順に通って蓄熱槽２０の上部に戻される（図９（ｂ）の（４））。この戻り冷水は、蓄熱槽２０の下部から取り出された冷水より温度が高いので、蓄熱槽２０内の成層界面は徐々に下降し（図９（ｂ）の（５）、（６））、第２温度センサ２２が戻り冷水温度を検知する（図９（ｂ）の（７））。そうすると、蓄熱冷水の放熱運転を終了する。ただし、更に冷房運転を継続する場合には、水冷ヒートポンプ３０の運転による暖房運転に移行する（図９（ｂ）の（４'））。
【００３６】
蓄熱冷水の放熱による冷水供給運転のときの、流路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に設けられる弁及びポンプの動作は以下の通りである。
流路Ｌ１  弁Ｖ１：ＯＦＦ  ポンプＰ１：ＯＦＦ
流路Ｌ２  弁Ｖ２１：ＯＦＦ，Ｖ２２：ＯＮ  ポンプＰ２：ＯＮ
流路Ｌ３  弁Ｖ３：ＯＦＦ  ポンプＰ３：ＯＦＦ
流路Ｌ４  弁Ｖ４１：ＯＮ  弁Ｖ４２：ＯＮ
【００３７】
＜水冷ヒートポンプ３０による冷水供給運転（第２冷房運転）＞
この運転は、図８に示すように、水冷ヒートポンプ３０の高低温度差を高めることで、蓄熱槽２０内の水（蓄熱水）を冷却水として、水冷ヒートポンプ３０を運転し、所定の温度の冷水を冷房対象４０へ供給する（図９（ｂ）（４'）、（５'）、（６'）、（７’））。
水冷ヒートポンプ３０は、第２温度センサ２２が、水冷ヒートポンプ３０の最高限界の熱源水仕様温度ＴＨを感知するまで運転を継続する。つまり、第２温度センサ２２が温度ＴＨを検知したならば、水冷ヒートポンプ３０が運転を停止し、冷房（冷水供給）運転を終了する。
【００３８】
水冷ヒートポンプ３０による冷水供給運転のときの、流路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に設けられる弁及びポンプの動作は以下の通りである。
流路Ｌ１  弁Ｖ１：ＯＦＦ  ポンプＰ１：ＯＦＦ
流路Ｌ２  弁Ｖ２１：ＯＮ，Ｖ２２：ＯＮ  ポンプＰ２：ＯＮ
流路Ｌ３  弁Ｖ３：ＯＮ  ポンプＰ３：ＯＮ
流路Ｌ４  弁Ｖ４１：ＯＦＦ  弁Ｖ４２：ＯＦＦ
【００３９】
以上説明した第３実施形態によると、第１実施形態の効果に加えて、暖房、温水供給だけでなく、冷房、冷水供給も実現できる。
【００４０】
以上、第１〜３実施形態で説明したことから明らかなように、空冷ヒートポンプ１０、蓄熱槽２０及び水冷ヒートポンプ３０を本実施形態のように接続することで、熱源水を確保できない場所でも水冷ヒートポンプ３０の適用が可能となり、ヒートポンプ空調システムの機能を向上できる。また、水冷ヒートポンプ３０を適用することで、高いCOPを実現できる。さらに、蓄熱槽２０からの放熱が終わっても、水冷ヒートポンプ３０を運転することで、温水又は冷水を長時間にわたって供給することができる。
なお、上記実施の形態では、
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１    ヒートポンプ空調システム
１０  空冷ヒートポンプ
１１，３１  蒸発器
１２，３２  凝縮器
２０  蓄熱槽
２１  第１温度センサ
２２  第２温度センサ
３０  水冷ヒートポンプ
４０  暖房対象，冷房対象
４１  熱交換器
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４  流路
Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ４１，Ｌ４２  配管
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  ポンプ
Ｖ１，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ３，Ｖ４１，Ｖ４２  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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