(57)【要約】【課題】低元側冷媒回路と高元側冷媒回路を使用したヒートポンプ式暖房装置が有する種々の課題を解決する。【解決手段】低元側冷媒回路１０と高元側冷媒回路２０と熱媒体回路３０を有する。熱媒体回路３０は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプ３３を有し、この熱媒体ポンプ３３により、暖房端末３１から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器１３、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器２３のうちの何れか一方のみに通過させる状態と、双方に通過させる状態とを切り換え可能とされており、通過した熱媒体を暖房端末３１に送り出す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、
高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、前記カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、
暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、
該熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、該熱媒体ポンプにより、前記暖房端末から流出した熱媒体を前記低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、前記高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの何れか一方のみに通過させる状態と、双方に通過させる状態とを切り換え可能とされており、通過した熱媒体を前記暖房端末に送り出すことを特徴とするヒートポンプ式暖房装置。
【請求項２】
低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、
高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、前記カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、
暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、
該熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、該熱媒体ポンプにより、前記暖房端末から流出した熱媒体を前記低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、前記高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方に通過させると共に、通過した熱媒体を前記暖房端末に送り出すよう構成されたヒートポンプ式暖房装置において、
前記低元側圧縮機、及び、高元側圧縮機が設置される本体ケースを備え、
前記低元側圧縮機、及び、高元側圧縮機を、前記本体ケース内の下部において、左右対称の位置に配置したことを特徴とするヒートポンプ式暖房装置。
【請求項３】
低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、
高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、前記カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、
暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、
該熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、該熱媒体ポンプにより、前記暖房端末から流出した熱媒体を前記低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、前記高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方に通過させると共に、通過した熱媒体を前記暖房端末に送り出すよう構成されたヒートポンプ式暖房装置において、
前記熱媒体回路は、前記暖房端末から流出した熱媒体を前記低元側熱媒体／冷媒熱交換器と前記高元側熱媒体／冷媒熱交換器とに分流させると共に、前記低元側熱媒体／冷媒熱交換器を通過した分流熱媒体と前記高元側熱媒体／冷媒熱交換器を通過した分流熱媒体が合流する、若しくは、合流した後に流入するミキシングタンクを有し、該ミキシングタンクから熱媒体を前記暖房端末に送り出すことを特徴とするヒートポンプ式暖房装置。
【請求項４】
低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、
高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、前記カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、
暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、
該熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、該熱媒体ポンプにより、前記暖房端末から流出した熱媒体を前記低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、前記高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方に通過させると共に、通過した熱媒体を前記暖房端末に送り出すよう構成されたヒートポンプ式暖房装置において、
前記熱媒体ポンプは、前記暖房端末の熱媒体入口側に配置されており、前記熱媒体回路は、前記低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、前記高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方を通過した後の熱媒体を、前記熱媒体ポンプに吸い込み、前記暖房端末に吐出することを特徴とするヒートポンプ式暖房装置。
【請求項５】
低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、
高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、前記カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、
暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、
該熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、該熱媒体ポンプにより、前記暖房端末から流出した熱媒体を前記低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、前記高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方に通過させると共に、通過した熱媒体を前記暖房端末に送り出すよう構成されたヒートポンプ式暖房装置において、
前記熱媒体回路は、前記暖房端末から流出した熱媒体を前記低元側熱媒体／冷媒熱交換器と前記高元側熱媒体／冷媒熱交換器とに分流し、前記低元側熱媒体／冷媒熱交換器を通過した分流熱媒体と前記高元側熱媒体／冷媒熱交換器を通過した分流熱媒体を合流させた後、前記暖房端末に送り出すと共に、前記低元側熱媒体／冷媒熱交換器への分流流量と前記高元側熱媒体／冷媒熱交換器への分流流量を調節可能な分流調節弁を有することを特徴とするヒートポンプ式暖房装置。
【請求項６】
低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、
高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、前記カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、
暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、
該熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、該熱媒体ポンプにより、前記暖房端末から流出した熱媒体を前記低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、前記高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方に通過させると共に、通過した熱媒体を前記暖房端末に送り出すよう構成されたヒートポンプ式暖房装置において、
前記熱媒体回路は、当該熱媒体回路において最も高い位置となる箇所に、逃がし弁が取り付けられてい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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式暖房装置に関し、特に、二元ヒートポンプサイクルを使用したヒートポンプ式暖房装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種ヒートポンプ式暖房装置は、高元側冷媒回路と、低元側冷媒回路と、負荷回路を備えており、これらを動作させて負荷回路を循環する水（温水）によって放熱器の設置場所の周囲空間を温めるように構成されていた。そして、負荷回路は、高元側冷媒及び低元側冷媒と順次熱交換して加熱された水（温水）を循環ポンプによって放熱器へと送り出すように構成されていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−５２７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように従来のヒートポンプ式暖房装置では、負荷回路を流れる水が高元側冷媒及び低元側冷媒と順次熱交換して加熱される構成とされていたため、低元側冷媒と熱交換する水は高元側冷媒と熱交換した後の水となるため、効率的な運転が阻害される問題があった。
【０００５】
また、このような二元ヒートポンプサイクルのヒートポンプ式暖房装置では、比較的重量の嵩む高元側の圧縮機と低元側の圧縮機の二台の圧縮機が使用されるため、それらを収容する本体ケース内の配置を考慮しない場合、重量に偏りが生じ、安定して据え付けることができなくなる。
【０００６】
更に、負荷回路は水を高元側冷媒及び低元側冷媒と順次熱交換させる構成のため、高元側冷媒による加熱と低元側冷媒による加熱を負荷回路側で調節することができない。
【０００７】
更に、負荷回路に入った空気を逃がすことができないという問題もあった。
【０００８】
本発明は、上記の如き低元側冷媒回路と高元側冷媒回路を使用したヒートポンプ式暖房装置が有する種々の課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明のヒートポンプ式暖房装置は、低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、この熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、この熱媒体ポンプにより、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの何れか一方のみに通過させる状態と、双方に通過させる状態とを切り換え可能とされており、通過した熱媒体を暖房端末に送り出すことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明のヒートポンプ式暖房装置は、低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、この熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、この熱媒体ポンプにより、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方に通過させると共に、通過した熱媒体を暖房端末に送り出すよう構成されたものであって、低元側圧縮機、及び、高元側圧縮機が設置される本体ケースを備え、低元側圧縮機、及び、高元側圧縮機を、本体ケース内の下部において、左右対称の位置に配置したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明のヒートポンプ式暖房装置は、低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、この熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、この熱媒体ポンプにより、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方に通過させると共に、通過した熱媒体を暖房端末に送り出すよう構成されたものであって、熱媒体回路は、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器と高元側熱媒体／冷媒熱交換器とに分流させると共に、低元側熱媒体／冷媒熱交換器を通過した分流熱媒体と高元側熱媒体／冷媒熱交換器を通過した分流熱媒体が合流する、若しくは、合流した後に流入するミキシングタンクを有し、このミキシングタンクから熱媒体を暖房端末に送り出すことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明のヒートポンプ式暖房装置は、低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、この熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、この熱媒体ポンプにより、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方に通過させると共に、通過した熱媒体を暖房端末に送り出すよう構成されたものであって、熱媒体ポンプは、暖房端末の熱媒体入口側に配置されており、熱媒体回路は、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方を通過した後の熱媒体を、熱媒体ポンプに吸い込み、暖房端末に吐出することを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明のヒートポンプ式暖房装置は、低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、この熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、この熱媒体ポンプにより、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方に通過させると共に、通過した熱媒体を暖房端末に送り出すよう構成されたものであって、熱媒体回路は、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器と高元側熱媒体／冷媒熱交換器とに分流し、低元側熱媒体／冷媒熱交換器を通過した分流熱媒体と高元側熱媒体／冷媒熱交換器を通過した分流熱媒体を合流させた後、暖房端末に送り出すと共に、低元側熱媒体／冷媒熱交換器への分流流量と高元側熱媒体／冷媒熱交換器への分流流量を調節可能な分流調節弁を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明のヒートポンプ式暖房装置は、低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、この熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、この熱媒体ポンプにより、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方に通過させると共に、通過した熱媒体を暖房端末に送り出すよう構成されたものであって、熱媒体回路は、当該熱媒体回路において最も高い位置となる箇所に、逃がし弁が取り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明のヒートポンプ式暖房装置は、低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備えており、この熱媒体回路が、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、この熱媒体ポンプにより、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの何れか一方のみに通過させる状態と、双方に通過させる状態とを切り換え可能とされ、通過した熱媒体を暖房端末に送り出すように構成されているので、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの何れか一方のみに通過させる状態と、双方に通過させる状態とに切り換えることで、効率的で快適な暖房運転を実現することができるようになる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、この熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、この熱媒体ポンプにより、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方に通過させると共に、通過した熱媒体を暖房端末に送り出すよう構成されたヒートポンプ式暖房装置において、低元側圧縮機、及び、高元側圧縮機が設置される本体ケースを備えており、低元側圧縮機、及び、高元側圧縮機を、本体ケース内の下部において、左右対称の位置に配置したので、重量の嵩む低元側圧縮機と高元側圧縮機を適切に配置して、本体ケースの重心を安定させることができるようになる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、この熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、この熱媒体ポンプにより、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方に通過させると共に、通過した熱媒体を暖房端末に送り出すよう構成されたヒートポンプ式暖房装置において、熱媒体回路が、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器と高元側熱媒体／冷媒熱交換器とに分流させると共に、低元側熱媒体／冷媒熱交換器を通過した分流熱媒体と高元側熱媒体／冷媒熱交換器を通過した分流熱媒体が合流する、若しくは、合流した後に流入するミキシングタンクを有し、このミキシングタンクから熱媒体を暖房端末に送り出すように構成したので、温度ムラの無い熱媒体を暖房端末に送り出すことができるようになり、快適な暖房効果を実現することができるようになる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、この熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、この熱媒体ポンプにより、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方に通過させると共に、通過した熱媒体を暖房端末に送り出すよう構成されたヒートポンプ式暖房装置において、熱媒体ポンプを、暖房端末の熱媒体入口側に配置し、熱媒体回路が、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方を通過した後の熱媒体を、熱媒体ポンプに吸い込み、暖房端末に吐出するようにしたので、暖房端末への熱媒体の吐出圧を上昇させることができるようになり、暖房端末による暖房能力を向上させることができるようになる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、この熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、この熱媒体ポンプにより、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方に通過させると共に、通過した熱媒体を暖房端末に送り出すよう構成されたヒートポンプ式暖房装置において、熱媒体回路が、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器と高元側熱媒体／冷媒熱交換器とに分流し、低元側熱媒体／冷媒熱交換器を通過した分流熱媒体と高元側熱媒体／冷媒熱交換器を通過した分流熱媒体を合流させた後、暖房端末に送り出すように構成すると共に、熱媒体回路に、低元側熱媒体／冷媒熱交換器への分流流量と高元側熱媒体／冷媒熱交換器への分流流量を調節可能な分流調節弁を設けたので、この分流調節弁により、低元側熱媒体／冷媒熱交換器と高元側熱媒体／冷媒熱交換器に流す熱媒体の分配率を調節することができるようになる。これにより、より一層効率的で快適な暖房運転を実現することができるようになる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、低元側圧縮機、低元側熱媒体／冷媒熱交換器、カスケード熱交換器、低元側膨張弁、及び、蒸発器の順に冷媒が循環する低元側冷媒回路と、高元側圧縮機、高元側熱媒体／冷媒熱交換器、高元側膨張弁、及び、カスケード熱交換器の順に冷媒が循環する高元側冷媒回路と、暖房端末を経由して熱媒体が循環する熱媒体回路とを備え、この熱媒体回路は、熱媒体を循環させる熱媒体ポンプを有し、この熱媒体ポンプにより、暖房端末から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器のうちの少なくとも一方に通過させると共に、通過した熱媒体を暖房端末に送り出すよう構成されたヒートポンプ式暖房装置において、熱媒体回路において最も高い位置となる箇所に、逃がし弁を取り付けたので、熱媒体回路内で発生した空気を外部に逃がし、確実に除去することができるようになる。これにより、熱媒体回路内に熱媒体を円滑に循環させることができるようになるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用した一実施形態としてのヒートポンプ式暖房装置の回路図である。
【図２】図１のヒートポンプ式暖房装置の本体ケース内の構成を説明する概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（１）ヒートポンプ式暖房装置１
実施例のヒートポンプ式暖房装置１は、二元ヒートポンプサイクルを利用しており、図１に示すように、低温側の冷媒が循環する低元側冷媒回路１０と、高温側の冷媒が循環する高元側冷媒回路２０と、熱媒体が循環する熱媒体回路３０と、ヒートポンプ式暖房装置１の各構成要素を制御する制御部４０を備えている。
【００２３】
実施例において、低元側冷媒回路１０の冷媒及び高元側冷媒回路２０の冷媒にはＣＯ2（二酸化炭素）冷媒が使用され、熱媒体には不凍液が使用されている。但し、冷媒はこれに限るものでは無く、低元側冷媒回路１０の冷媒、及び／又は、高元側冷媒回路２０の冷媒としてＣＯ2冷媒以外の冷媒が使用されても良い。また、熱媒体として水が使用されても良い。更に、暖房端末３１としては、パネルヒータや床暖房パネル等が該当する。
【００２４】
（２）低元側冷媒回路１０
前記低元側冷媒回路１０は、低元側の冷媒が循環する冷媒循環路１１を有している。この冷媒循環路１１には、低元側圧縮機１２、低元側熱媒体／冷媒熱交換器１３、カスケード熱交換器１４、低元側膨張弁１５、及び、蒸発器１６がこの順で接続されている。そして、低元側冷媒回路１０では、冷媒が低元側圧縮機１２、低元側熱媒体／冷媒熱交換器１３、カスケード熱交換器１４、低元側膨張弁１５、及び、蒸発器１６の順に循環することによって、ヒートポンプサイクルが実行される。
【００２５】
即ち、低元側の冷媒は、低元側圧縮機１２で圧縮されて高温高圧の状態となり、低元側熱媒体／冷媒熱交換器１３にて熱媒体回路３０を循環する熱媒体と熱交換し、その後、カスケード熱交換器１４にて高元側冷媒回路２０を循環する高元側の冷媒と熱交換する。次に、低元側の冷媒は、低元側膨張弁１５によって膨張されて低温低圧の状態となり、蒸発器１６にて外気から熱を吸収して蒸発し、その後、低元側圧縮機１２に再び供給される。
【００２６】
ここで、実施例の低元側冷媒回路１０には、カスケード熱交換器１４と低元側膨張弁１５の間を流れる冷媒と、蒸発器１６と低元側圧縮機１２との間を流れる冷媒とを熱交換させる内部熱交換器１７が設けられている。これにより、低元側圧縮機１２に供給される冷媒の温度を上昇させることができ、低元側圧縮機１２の圧縮比の増加、及び、これに伴うＣＯＰ（成績係数）の低下が抑制される。尚、低元側圧縮機１２の冷媒入口側には、アキュムレータ（気液分離器）１８が設けられており、蒸発器１６には、送風用のファン１９が設けられている。
【００２７】
（３）高元側冷媒回路２０
前記高元側冷媒回路２０は、高元側の冷媒が循環する冷媒循環路２１を有している。この冷媒循環路２１は、高元側圧縮機２２、高元側熱媒体／冷媒熱交換器２３、高元側膨張弁２４、及び、カスケード熱交換器１４がこの順で接続されている。そして、高元側冷媒回路２０では、冷媒が高元側圧縮機２２、高元側熱媒体／冷媒熱交換器２３、高元側膨張弁２４、カスケード熱交換器１４の順に循環することにより、ヒートポンプサイクルが実行される。
【００２８】
即ち、高元側の冷媒は、高元側圧縮機２２で圧縮されて高温高圧の状態となり、高元側熱媒体／冷媒熱交換器２３にて熱交換器回路３０を循環する熱媒体と熱交換する。次に、冷媒は高元側膨張弁２４によって膨張されて低温低圧の状態となり、カスケード熱交換器１４で低元側冷媒回路１０を循環する低元側の冷媒から熱を吸収して蒸発し、高元側圧縮機２２に再び供給される。尚、低元側冷媒回路１０と同様に高元側圧縮機２２の冷媒入口側にはアキュムレータ（気液分離器）２５が設けられている。
【００２９】
（４）熱媒体回路３０
前記熱媒体回路３０は、暖房端末３１を経由して熱媒体を循環させる熱媒体循環路３２を有している。熱媒体循環路３２において、暖房端末３１の熱媒体入口側には、熱媒体を暖房端末３１へと送り出すための熱媒体ポンプ３３が設けられており、暖房端末３１の熱媒体出口側には、暖房端末３１から流出する熱媒体の通過流量を調整可能な流量調整弁３４が設けられている。
【００３０】
そして、熱媒体回路３０では、後述するミキシングタンク３６から熱媒体ポンプ３３が熱媒体を吸い込み、暖房端末３１に吐出することによって熱媒体が暖房端末３１を経由して循環すると共に、循環ポンプ３３の回転数、及び／又は、流量調整弁３４の開度に応じて熱媒体の循環流量が調整されるように構成されている。このように、熱媒体ポンプ３３がミキシングタンク３６から熱媒体を吸い込み、暖房端末３１に吐出するようにしたので、暖房端末３１への熱媒体の吐出圧を上昇させることができるようになり、暖房端末３１による暖房能力を向上させることができるようになる。
【００３１】
ここで、熱媒体ポンプ３３によって暖房端末３１へと送り出される熱媒体を「往き熱媒体」といい、暖房端末３１を通過して流出する熱媒体を「戻り熱媒体」という。尚、実施例では、平常時には流量調整弁３４は全開となっているものとする。
【００３２】
また、熱媒体循環路３２は、戻り熱媒体が流れる方向における流量調整弁３４の下流側で、二つの流路（低元側流路３２ａ、高元側流路３２ｂ）に分岐しており、流量調整弁３４を通過した戻り熱媒体を、低元側冷媒回路１０の低元側熱媒体／冷媒熱交換器１３と、高元側冷媒回路２０の高元側熱媒体／冷媒熱交換器２３とに分流させることができるように構成されている。
【００３３】
そして、実施例では熱媒体循環路３２が低元側流路２３ａと高元側流路２３ｂとに分岐する分岐点、即ち、流量調整弁３４を通過した戻り熱媒体の分流部には、その開度に応じて、低元側流路３２ａ（即ち、低元側熱媒体／冷媒熱交換器１３）への分流流量と、高元側流路３２ｂ（即ち、高元側熱媒体／冷媒熱交換器２３）への分流流量とを調節可能な分流調節弁としての三方弁３５が設けられている。
【００３４】
低元側流路３２ａ及び高元側流路３２ｂは、それぞれ熱媒体ポンプ３３の熱媒体吸入側に配置されたミキシングタンク３６に接続されており、ミキシングタンク３６と熱媒体ポンプ３３とは一本の流路３２ｃによって接続されている。従って、低元側流路３２ａへと分流されて低元側熱媒体／冷媒熱交換器１３で低元側の冷媒と熱交換した後の分流熱媒体と、高元側流路３２ｂへと分流されて高元側熱媒体／冷媒熱交換器２３で高元側の冷媒と熱交換した後の分流熱媒体とは、ミキシングタンク３６において合流し、合流後に熱媒体ポンプ３３により吸い込まれ、暖房端末３１に吐出されることになる。
【００３５】
このように、低元側熱媒体／冷媒熱交換器１３で低元側の冷媒と熱交換した後の分流熱媒体と、高元側熱媒体／冷媒熱交換器２３で高元側の冷媒と熱交換した後の分流熱媒体をミキシングタンク３６にて合流させ、このミキシングタンク３６から熱媒体ポンプ３３により熱媒体を暖房端末３１に送り出すようにしたので、温度ムラの無い熱媒体を暖房端末３１に送り出すことができるようになり、快適な暖房効果を実現することができるようになる。
【００３６】
尚、実施例では二つの分流熱媒体をミキシングタンク３６において合流させているが、ミキシングタンク３６の手前、即ち、ミキシングタンク３６に到達する前で合流させ、合流後にミキシングタンク３６に流入するように構成しても良い。
【００３７】
（５）本体ケース６０
図２はヒートポンプ式暖房装置１の本体ケース６０の内部構成の概略を示している。本体ケース６０内は、第１の仕切壁６１により上下に仕切られており、更に第１の仕切壁６１より上側の室は第２の仕切壁６２により左右に仕切られている。これにより、本体ケース６０内には、第１の仕切壁６１より下側で本体ケース６０の最下部に位置する第１の機械室６３と、第２の仕切壁６２より上側で向かって左側（一側）に位置する第２の機械室６４と、第２の仕切壁６２より上側で向かって右側（他側）に位置する第３の機械室６６が構成されている。
【００３８】
そして、高元側冷媒回路２０の高元側圧縮機２２は、第１の機械室６３内の向かって左側の端部（一側端部）に設置され、低元側冷媒回路１０の低元側圧縮機１２は、第１の機械室６３内の向かって右側の端部（他側端部）に設置されている。また、高元側冷媒回路２０の高元側熱媒体／冷媒熱交換器２３は、第１の機械室６３内の中央部向かって左側（中央部一側）に設置され、低元側冷媒回路１０の低元側熱媒体／冷媒熱交換器１３は第１の機械室６３内の中央部向かって右側（中央部一側）に設置されている。そして、これら高元側圧縮機２２と低元側圧縮機１２は、本体ケース６０の第１の機械室６３内において、左右対称の位置に配置され、高元側熱媒体／冷媒熱交換器２３と低元側熱媒体／冷媒熱交換器１３も本体ケース６０の第１の機械室６３内において、左右対称の位置に配置されている。
【００３９】
このように、重量の嵩む低元側圧縮機１２と高元側圧縮機１３を本体ケース６０内の下部において、左右対称の位置に適切に配置したことで、本体ケース６０の重心を安定させることができるようになる。尚、三方弁３５も第１の機械室６３内に収納されている。また、蒸発器１６と送風用のファン１９は第２の機械室６４内に設置されている。更に、ミキシングタンク３６と熱媒体ポンプ３３は第３の機械室６６内に収納されているが、この場合ミキシングタンク３６は循環ポンプ３３よりも高い位置に配置され、それにより、ミキシングタンク３６は熱媒体回路３０において最も高い位置に配置されている。
【００４０】
ここで、このミキシングタンク３６の上端部、即ち、熱媒体回路３０において最も高い位置となる箇所には、逃がし弁５９がミキシングタンク３６内（熱媒体回路３０内）に連通して取り付けられている。この逃がし弁５９は、実施例の場合、自動空気抜き弁から構成されている。このように、熱媒体回路３０において最も高い位置となる箇所に、逃がし弁５９を取り付けたので、熱媒体回路３０内で発生した空気を逃がし弁５９から外部に逃がし、確実に除去することができるようになる。これにより、熱媒体回路３０内に熱媒体を熱媒体ポンプ３３により円滑に循環させることができるようになる。
【００４１】
（６）制御部４０
次に、前記制御部４０には、各種センサの出力信号が入力されており、制御部４０は、これら各種センサの出力信号に基づいてヒートポンプ式暖房装置１の各構成要素、具体的には、低元側冷媒回路１０の低元側圧縮機１２、及び、低元側膨張弁１５、高元側冷媒回路２０の高元側圧縮機２２、及び、高元側膨張弁２４、熱媒体回路３０の熱媒体ポンプ３３、流量調整弁３４、及び、三方弁３５を制御する。
【００４２】
尚、実施例では、前記各種センサとして、外気温度を検出する外気温度センサ５１、低元側圧縮機１２の吐出温度を検出する低元側吐出温度センサ５２、高元側圧縮機２２の吐出温度を検出する高元側吐出温度センサ５３、低元側熱媒体／冷媒熱交換器１３を通過した熱媒体の温度を検出する低元側熱媒体温度センサ５４、高元側熱媒体／冷媒熱交換器２３を通過した熱媒体の温度を検出する高元側熱媒体温度センサ５５、往き熱媒体の温度を検出する往き熱媒体温度センサ５６、戻り熱媒体の温度を検出する戻り熱媒体温度センサ５７、熱媒体ポンプ３３の回転数を検出する回転センサ５８等が設けられている。
【００４３】
制御部４０は、例えば高元側冷媒回路２０における冷媒の蒸発温度が低元側冷媒回路１０における冷媒の蒸発温度より高く、且つ、ヒートポンプ式暖房装置１が良好なＣＯＰを達成するように、低元側圧縮機１２、及び／又は、高元側圧縮機２２の回転数を制御する。
【００４４】
尚、制御部４０は、低元側圧縮機１２、及び／又は、高元側圧縮機２２の回転数制御に合わせて低元側膨張弁１５、及び／又は、高元側膨張弁２４の開度を制御するようにしても良い。
【００４５】
また、制御部４０は暖房負荷、及び、その変動に応じて三方弁３５の開度を制御し、流量調整弁３４を通過した戻り熱媒体を熱媒体回路３０における低元側流路３２ａと高元側流路３２ｂの双方に流しながら、低元側流路３２ａへの熱媒体分流量と高元側流路３２ｂへの熱媒体分流量を調節する。係る調節には、流量調整弁３４を通過した戻り熱媒体の全てを低元側流路３２ａか、高元側流路３２ｂの何れか一方のみに流す場合も含まれる。
【００４６】
このように低元側冷媒回路１０と高元側冷媒回路２０の双方に熱媒体回路３０の熱媒体と冷媒とを熱交換させる低元側熱媒体／冷媒熱交換器１３と高元側熱媒体／冷媒熱交換器２３を設け、暖房端末３１から流出した熱媒体を低元側熱媒体／冷媒熱交換器１３、及び、高元側熱媒体／冷媒熱交換器２３のうちの何れか一方のみに通過させる状態と、双方に通過させる状態とに切り換え可能としたことで、効率的で快適な暖房運転を実現することができるようになる。
【００４７】
この場合、制御部４０により、暖房負荷、及び、その変動に応じて三方弁３５を制御することにより、低元側熱媒体／冷媒熱交換器１３への熱媒体分流量と、高元側熱媒体／冷媒熱交換器２３への熱媒体分流量を調節するようにしているので、各熱媒体／冷媒熱交換器１３、２３への熱媒体の分配率をより適切に調節することが可能となり、ヒートポンプ式暖房装置１を一層効率的に運転し、快適な暖房を実現することができるようになる。
【００４８】
尚、暖房負荷、及び、その変動は、使用者等によるヒートポンプ式暖房装置１の運転指令に基づいて設定される目標往き熱媒体温度（目標出湯温度）、外気温度センサ５１の出力値、低元側熱媒体温度センサ５４の出力値、高元側熱媒体温度センサ５５の出力値、往き熱媒体温度センサ５６の出力値、戻り熱媒体温度センサ５７の出力値等に基づいて算出することができる。
【００４９】
また、制御部４０は、前記目標往き熱媒体温度と、往き熱媒体温度センサ５６の出力値（実際の往き熱媒体の温度）とに基づいて熱媒体回路３０の熱媒体ポンプ３３の回転数を制御する。例えば、制御部４０は目標往き熱媒体温度より実際の往き熱媒体温度が低く、その差が所定値よりも大きい場合には、熱媒体ポンプ３３の回転数を低下させて熱媒体回路３０における熱媒体循環流量を減少させ、往き熱媒体温度を目標往き熱媒体温度へと速やかに上昇させるものである。
【００５０】
更に、以上は本発明の好ましい実施形態で説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されるものでは無く、本発明の技術的思想に基づいて更なる変形等が可能であることは云うまでもない。
【００５１】
例えば、上述した実施形態では三方弁３５により低元側流路３２ａと高元側流路３２ｂへの熱媒体の分流流量を調節する分流調節弁を構成したが、それに限らず、低元側流路３２ａと高元側流路３２ｂの双方に、分流流量を調節可能な流量調節弁を設けて分流調節弁としてもよい。更に、実施例で示した低元側冷媒回路１０は内部熱交換器１７を有しているが、これを省略しても良いものである。
【符号の説明】
【００５２】
１  ヒートポンプ式暖房装置
１０  低元側冷媒回路
１２  低元側圧縮機
１３  低元側熱媒体／冷媒熱交換器
１４  カスケード熱交換器
１５  低元側膨張弁
１６  蒸発器
２０  高元側冷媒回路
２２  高元側圧縮機
２３  高元側熱媒体／冷媒熱交換器
２４  高元側膨張弁
３０  熱媒体回路
３１  暖房端末
３２ａ  低元側流路
３２ｂ  高元側流路
３３  熱媒体ポンプ
３５  三方弁（分流調節弁）
３６  ミキシングタンク
４０  制御部
５９  逃がし弁
６０  本体ケース
６３  第１の機械室
６４  第２の機械室
６６  第３の機械室
【図１】
2017172881.tif 000003
【図２】
2017172881.tif 000004