負荷の温度を少なくとも所望の温度に高めるためのヒートポンプシステムであって、熱エネルギー源から熱エネルギーを受け取るように構成された第1の作動流体循環路であって、前記負荷の温度が中間温度よりも低い場合に、それの熱エネルギーのいくらかを前記負荷に直接伝達して前記負荷の温度を少なくとも前記中間温度に高めるように構成された第1の作動流体循環路と、前記第1の作動流体循環路から前記熱エネルギーのいくらかを直接受け取るように構成された第2の作動流体循環路であって、前記負荷の温度が前記所望温度よりも低い場合に、それの熱エネルギーのいくらかを前記負荷に直接伝達して前記負荷の温度を前記中間温度から少なくとも前記所望温度に高めるように構成された第2の作動流体循環路とを備えるヒートポンプシステム。前記第1の作動流体循環路から前記負荷に熱エネルギーを直接伝達するように構成された第1の熱交換器を備える、請求項1に記載のヒートポンプシステム。前記第1の作動流体循環路が、少なくとも前記中間温度まで、前記第1の熱交換器中の前記負荷の温度で実質的に安定な性能係数を有する作動流体を含む、請求項2に記載のヒートポンプシステム。前記第1の作動流体循環路から前記第2の作動流体循環路に熱エネルギーを直接伝達するように構成された第2の熱交換器を備える、請求項2又は3に記載のヒートポンプシステム。前記第2の作動流体循環路から前記負荷に熱エネルギーを直接伝達するように構成された第3の熱交換器を備える、請求項4に記載のヒートポンプシステム。前記第2の作動流体循環路が、少なくとも前記所望温度まで、前記第3の熱交換器中の前記負荷の温度で実質的に安定な性能係数を有する作動流体を含む、請求項5に記載のヒートポンプシステム。前記第1の作動流体循環路中の前記作動流体と前記第2の作動流体循環路中で使用される前記作動流体が同じである、請求項6に記載のヒートポンプシステム。前記第1の作動流体循環路中の前記作動流体が、R410a冷却剤、R407冷却剤、R438冷却剤、又はM099冷却剤のいずれか1つである、請求項3に記載のヒートポンプシステム。前記第2の作動流体中の前記作動流体が、R134a冷却剤、R600冷却剤、又はCO2のいずれか1つである、請求項6に記載のヒートポンプシステム。前記第1の作動流体循環路が、外部熱エネルギー源から熱エネルギーを受け取るように構成されている、請求項1から9までのいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。前記第1の作動流体循環路が、それの熱エネルギーの大部分を前記負荷と直接交換し、またそれの熱エネルギーのより少ない部分を前記第2の作動流体循環路と直接交換するように構成されている、請求項1から10までのいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。加熱されるべき負荷流体を循環させるための負荷循環路を備える、請求項1から11までのいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。前記負荷循環路が、前記負荷循環路中の前記負荷流体の温度を制御するのを助けるように前記負荷循環路中の前記負荷流体の流量を制御するポンプを備える、請求項12に記載のヒートポンプシステム。前記負荷循環路が、前記第1の作動流体循環路中の前記作動流体をサブクール状態にするように構成されている、請求項12又は13に記載のヒートポンプシステム。前記負荷循環路が、前記第2の作動流体循環路中の前記作動流体を過熱低減し、凝縮し、さらにサブクール状態にするように構成されている、請求項12から14までのいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。前記第2の作動流体循環路が、前記第2の作動流体循環路中の前記作動流体から前記負荷循環路中の負荷流体に熱エネルギーを伝達することによって冷却されるように構成された作動流体圧縮機を備える、請求項15に記載のヒートポンプシステム。前記第2の作動流体循環路が、前記第2の作動流体循環路を最適化するように調節可能な作動流体エキスパンダを備える、請求項1から16までのいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。前記負荷循環路が、前記加熱された負荷流体を貯蔵するための流体貯蔵槽と連絡しているか、又はこの流体貯蔵槽を備え、さらに、システムが、前記負荷流体が前記第1の熱交換器を通過する前の負荷流体温度、前記負荷流体が前記第1の熱交換器を通過した後の負荷流体温度、及び前記負荷流体が前記第3の熱交換器を通過した後の負荷流体温度を監視し、前記流体貯蔵槽中の負荷流体がいつ十分に加熱されたかを判定するように構成されている、請求項5に記載のヒートポンプシステム。負荷流体温度に基づいて前記第1及び/又は前記第2の作動流体循環路の圧縮機及び/又はエキスパンダを制御するように構成されている、請求項18に記載のヒートポンプシステム。前記負荷循環路が、前記加熱された負荷流体を貯蔵するための流体貯蔵槽と連絡しているか、又はこの流体貯蔵槽を備え、さらに、前記流体貯蔵槽中の負荷流体が、比較的高温の別個の上部領域と比較的低温のより冷たい負荷流体の下部領域とを含んだ水温躍層を形成して層状になっている、請求項12から15までのいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。前記流体貯蔵槽の少なくとも前記上部領域中の負荷流体を前記所望温度以上に維持するように構成され、さらに、前記流体貯蔵槽の前記下部領域からより冷たい負荷流体を取り出し、前記より冷たい負荷流体を前記負荷流体循環路に沿って循環させて、そのより冷たい負荷流体を少なくとも前記所望温度に上昇させ、さらにその加熱された負荷流体を前記流体貯蔵槽の前記上部領域に戻すように構成されている、請求項20に記載のヒートポンプシステム。前記負荷循環路と交換される熱を制御する制御装置をさらに備える、請求項12から15まで、20、又は21のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。負荷の温度を少なくとも所望温度に高めるためのヒートポンプシステムで使用される装置であって、熱エネルギー源から熱エネルギーを集めるように構成された既存の熱交換器に動作可能に接続可能であり、前記負荷の温度が中間温度よりも低い場合に、前記既存の熱交換器によって集められたいくらかの熱エネルギーを受け取り、さらに前記負荷に熱エネルギーを直接伝達して前記負荷の温度を前記中間温度に高めるように構成された第1の熱交換器と、前記既存の熱交換器によって集められたいくらかの熱エネルギーを受け取るように構成された第2の熱交換器と、前記負荷の温度が前記所望温度よりも低い場合に、前記第2の熱交換器によって集められた熱エネルギーを受け取り、さらに前記負荷に熱エネルギーを直接伝達して前記負荷の温度を前記中間温度から少なくとも前記所望温度に高めるように構成された第3の熱交換器とを備える装置。前記既存の熱交換器、前記第1の熱交換器及び前記第2の熱交換器が、第1の作動流体循環路の構成要素である、請求項23に記載の装置。前記第1の作動流体循環路が、少なくとも前記中間温度まで、前記第1の熱交換器中の前記負荷の温度で実質的に安定な性能係数を有する第1の作動流体を含む、請求項24に記載の装置。前記第1の作動流体循環路中の前記作動流体が、R410a冷却剤、R407冷却剤、R438冷却剤、又はM099冷却剤のいずれか1つである、請求項25に記載の装置。前記第2の熱交換器及び前記第3の熱交換器が、第2の作動流体循環路の構成要素である、請求項23から26までのいずれか一項に記載の装置。前記第2の作動流体循環路が、少なくとも前記所望温度までの、前記第3の熱交換器中の前記負荷の温度で実質的に安定な性能係数を有する第2の作動流体を含む、請求項27に記載の装置。前記第2の作動流体中の前記作動流体が、R134a冷却剤、R600冷却剤、又はCO2のいずれか1つである、請求項28に記載の装置。負荷流体温度に基づいて前記第1及び/又は前記第2の作動流体循環路の圧縮機及び/又はエキスパンダを制御するように構成されている、請求項27から29までのいずれか一項に記載の装置。前記第2の作動流体循環路が、前記第2の作動流体循環路中の前記作動流体から前記負荷循環路中の負荷流体に熱エネルギーを伝達することによって冷却されるように構成された作動流体圧縮機を備える、請求項23から30までのいずれか一項に記載の装置。既存の空気-空気ヒートポンプシステムに組込み可能である、請求項23から31までのいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。ヒートポンプシステム内で負荷流体の温度を所望温度に調節する方法であって、前記ヒートポンプシステムが、熱エネルギー源から熱エネルギーを受け取るように構成された第1の作動流体循環路と、前記第1の作動流体循環路から前記熱エネルギーのいくらかを直接受け取るように構成された第2の作動流体循環路と、前記第1の作動流体循環路及び/又は前記第2の作動流体循環路から熱エネルギーを直接受け取るように構成された負荷循環路とを備え、前記負荷流体の温度を測定するステップと、前記負荷流体の温度を前記所望温度に調節するために、前記測定された温度に少なくとも部分的に基づいて前記負荷循環路内の負荷流体の流量を調節して、前記第1の作動流体循環路及び/又は前記第2の作動流体循環路から前記負荷流体に伝達される前記熱エネルギーを調節するステップとを含む方法。前記負荷循環路が流体ポンプを備え、前記流体ポンプを調節して前記負荷流体の流量を調節するステップをさらに含む、請求項33に記載の方法。前記システムが、前記第1の作動流体循環路から前記負荷流体に熱エネルギーを直接伝達するように構成された第1の熱交換器と、前記第1の作動流体循環路から前記第2の作動流体循環路に熱エネルギーを直接伝達するように構成された第2の熱交換器と、前記第2の作動流体循環路から前記負荷流体に熱エネルギーを直接伝達するように構成された第3の熱交換器とを備える、請求項34に記載の方法。前記負荷の温度を測定する前記ステップが、前記負荷流体が前記第1の熱交換器を通過する前の温度、前記負荷流体が前記第1の熱交換器を通過した後の温度、及び前記負荷流体が前記第3の熱交換器を通過した後の温度を測定するステップを含み、さらに方法が、前記測定された温度が前記所望温度より高い場合には前記第1及び第3の熱交換器を通過する前記負荷流体の流量を増やし、前記測定された温度が前記所望温度より低い場合には前記第1及び第3の熱交換器を通過する前記負荷流体の流量を減らすステップを含む、請求項35に記載の方法。前記測定された温度が前記所望温度より低い場合に、前記第1及び第3の熱交換器を通過する前記負荷流体の流量をゼロから増やすステップを含む、請求項36に記載の方法。前記負荷循環路が、前記加熱された負荷流体を貯蔵する流体貯蔵槽と連絡している、請求項35から37までのいずれか一項に記載の方法。前記流体ポンプを止める前に、前記第1及び第3の熱交換器及び負荷循環路中の加熱された負荷流体が前記流体貯蔵槽の中に移されるように前記流体ポンプを動かして、加熱された負荷流体の損失量を最小限にするステップを含む、請求項38に記載の方法。前記流体貯蔵槽中の前記負荷流体が、比較的高温の別個の上部領域と比較的低温のより冷たい負荷流体の下部領域を含んだ水温躍層を形成して層状になっており、さらに前記負荷流体が、前記流体貯蔵槽の少なくとも前記上部領域で少なくとも前記所望温度に維持されており、さらに方法が、前記流体貯蔵槽の前記下部領域からより冷たい負荷流体を取り出し、前記より冷たい負荷流体を前記負荷流体循環路に沿って循環させて、そのより冷たい負荷流体を少なくとも前記所望温度に上昇させるステップと、その加熱された負荷流体を前記流体貯蔵槽の前記上部領域に戻すステップとを含む、請求項38又は39に記載の方法。前記より冷たい流体が前記槽から取り出されるときに前記流体貯蔵槽中に層化を維持するステップを含む、請求項40に記載の方法。前記測定された温度に少なくとも部分的に基づいて前記第1及び/又は前記第2の作動流体循環路の圧縮機及び/又はエキスパンダを調節して前記負荷流体の温度を調節するステップをさらに含む、請求項33から41までのいずれか一項に記載の方法。制御装置によって実施される、請求項33から42までのいずれか一項に記載の方法。プロセッサによって実行されたとき、ヒートポンプシステム内で負荷流体の温度を所望温度に調節する方法を前記プロセッサに実施させるコンピュータ実行可能命令を格納しているコンピュータ読取り可能媒体であって、前記ヒートポンプシステムが、熱エネルギー源から熱エネルギーを受け取るように構成された第1の作動流体循環路と、前記第1の作動流体循環路から前記熱エネルギーのいくらかを直接受け取るように構成された第2の作動流体循環路と、前記第1の作動流体循環路及び/又は前記第2の作動流体循環路から熱エネルギーを直接受け取るように構成された負荷循環路とを備え、前記方法が、前記負荷流体の温度を測定するステップと、前記負荷流体の温度を前記所望温度に調節するために、前記測定された温度に少なくとも部分的に基づいて前記負荷循環路内の負荷流体の流量を調節して、前記第1の作動流体循環路及び/又は前記第2の作動流体循環路から前記負荷流体に伝達される熱エネルギーを調節するステップとを含む、コンピュータ読取り可能媒体。プロセッサによって実行されたとき、請求項33から43までのいずれか一項に記載の方法を前記プロセッサに実施させるコンピュータ実行可能命令を格納している、請求項44に記載のコンピュータ読取り可能媒体。本発明の少なくとも好ましい実施例の目的は、先に概説された問題の少なくとも一つに対処するシステムを提供することであり、又は有用な代替物を公衆に少なくとも提供することである。本発明の第1の態様によれば、負荷の温度を少なくとも所望温度に高めるためのヒートポンプシステムが提供され、本システムは、熱エネルギー源から熱エネルギーを受け取るように構成された第1の作動流体循環路であって、負荷の温度が中間温度よりも低い場合に、それの熱エネルギーのいくらかを負荷に直接伝達して負荷の温度を少なくとも中間温度に高めるように構成された第1の作動流体循環路と、第1の作動流体循環路から前記熱エネルギーのいくらかを直接受け取るように構成された第2の作動流体循環路であって、負荷の温度が所望温度よりも低い場合に、それの熱エネルギーのいくらかを負荷に直接伝達して負荷の温度を中間温度から少なくとも所望温度に高めるように構成された第2の作動流体循環路とを備える。この明細書で使用されるような備えるという用語は、少なくとも一部が~で構成されることを意味する。言い換えると、備えるを含むこの明細書の陳述を解釈するとき、各陳述においてこの用語によって始められる特徴は全て存在する必要があるが、他の特徴も存在し得る。備える及び備えられたのような関連用語は、同様に解釈されるべきである。本システムは、第1の作動流体循環路から負荷に熱エネルギーを直接伝達するように構成された第1の熱交換器を備えることがある。好ましくは、本システムは、さらに、第1の作動流体循環路から第2の作動流体循環路に熱エネルギーを直接伝達するように構成された第2の熱交換器を備える。好ましくは、本システムは、さらに、第2の作動流体循環路から負荷に熱エネルギーを直接伝達するように構成された第3の熱交換器を備える。一実施例では、第1の作動流体循環路は、少なくとも中間温度まで、第1の熱交換器中の負荷の温度で実質的に安定な性能係数を有する作動流体を含む。好ましくは、第2の作動流体循環路は、少なくとも所望温度まで、第3の熱交換器中の負荷の温度で実質的に安定な性能係数を有する作動流体を含む。好ましくは、第1の作動流体循環路中の作動流体は、R410a冷却剤、R407冷却剤、R438冷却剤、又はM099冷却剤のいずれか1つである。好ましくは、第2の作動流体循環路中の作動流体は、R134a冷却剤、R600冷却剤、又はCO2のいずれか1つである。任意の他の適切な冷却剤を使用することができる。第1の作動流体循環路で使用される作動流体と第2の作動流体循環路で使用される作動流体が同じであることがある。好ましくは、第1の作動流体循環路は、外部熱エネルギー源から熱エネルギーを受け取るように構成されている。好ましくは、外部熱エネルギー源は、周囲空気である。好ましくは、第1の作動流体循環路は、周囲空気から熱エネルギーを集める屋外インバータユニットと連絡しているか、この屋外インバータユニットを備えることがある。好ましくは、第1の作動流体循環路は、大地熱源屋外ユニットと連絡していることがあり、又は大地熱源屋外ユニットを備えることがある。好ましくは、第1の作動流体循環路は、負荷と熱エネルギーを直接交換する前に、第2の作動流体循環路と熱エネルギーを直接交換するように構成される。代わりに、第1の作動流体循環路は、第2の作動流体循環路と熱エネルギーを直接交換する前に、負荷と熱エネルギーを直接交換するように構成される。好ましくは、第1の作動流体循環路は、それの熱エネルギーの大部分を負荷と直接交換し、さらにそれの熱エネルギーのより少ない部分を第2の作動流体循環路と直接交換するように構成される。一実施例では、本システムは、加熱されるべき負荷流体を循環させるための負荷循環路を備える。好ましくは、負荷循環路は、加熱された負荷流体を貯蔵する流体貯蔵槽と連絡しているか、この流体貯蔵槽を備える。それに加えて、又は代替として、負荷循環路は、負荷を循環させる1つ又は複数の家庭用及び/又は軽商業用暖房素子又は設備と連絡しているか、これを備える。それに加えて、又は代替として、負荷循環路は、家庭用高温ラジエータと連絡しているか、これを備える。それに加えて、又は代替として、負荷循環路は、約65から80°Cの温度を必要とする軽工業プロセス用途で使用される。工業プロセス用途の実例には、グリース、レジン、接着剤及び同様なものの製造がある。好ましくは、負荷流体は、単一リフトを使用して効率的に実現できるよりも高い温度に加熱する必要がある任意の流体である。好ましくは、負荷流体は、飲料水などの水である。一実施例では、負荷循環路は、負荷循環路中の負荷流体の温度を制御するのを助けるように負荷循環路中の負荷流体の流量を制御するポンプを備える。好ましくは、ポンプは、負荷流体が第1の熱交換器を通過する前に置かれて、第1及び第3の熱交換器を通過する負荷流体の流量を制御する。一実施例では、負荷循環路は、第1の作動流体循環路中の作動流体をサブクール状態にするように構成されている。一実施例では、負荷循環路は、第2の作動流体循環路中の作動流体を過熱低減し、凝縮し、さらにサブクール状態にするように構成されている。一実施例では、第2の作動流体循環路は、第2の作動流体循環路中の作動流体から負荷循環路中の負荷流体に熱エネルギーを伝達することによって冷却されるように構成された作動流体圧縮機を備える。この圧縮機は、固定速度圧縮機又は可変速度圧縮機であることがある。好ましくは、負荷流体が第1の熱交換器を通って流れる前に負荷流体が流れるように適合された例えば銅管などの熱伝達コイル又は冷却ジャケットが、第2の作動流体循環路の圧縮機の周りに巻かれる。一実施例では、第2の作動流体循環路は、第2の作動流体循環路を最適化するように調節可能な作動流体エキスパンダを備える。好ましくは、エキスパンダは、第2の作動流体循環路を最適化するように調節可能な線形膨張弁LEVである。代わりに、エキスパンダは、毛細管である。一実施例では、負荷循環路は、加熱された負荷流体を貯蔵するための流体貯蔵槽と連絡しているか、又はこの流体貯蔵槽を備え、さらに、本システムは、負荷流体が第1の熱交換器を通過する前の負荷流体温度、負荷流体が第1の熱交換器を通過した後の負荷流体温度、及び負荷流体が第3の熱交換器を通過した後の負荷流体温度を監視し、流体貯蔵槽中の負荷流体がいつ十分に加熱されたかを判定するように構成されている。好ましくは、本システムは、負荷流体温度に基づいて第1及び/又は第2の作動流体循環路の圧縮機及び/又はエキスパンダを制御するように構成されている。好ましくは、負荷循環路は、流体ポンプを止める前に、熱交換器及び負荷循環路中の加熱された負荷流体が流体貯蔵槽の中に移されるように動作するように構成された流体ポンプを備えて、加熱された負荷流体の損失量を最小限にする。流体貯蔵槽中の負荷流体は、比較的高温の別個の上部領域と比較的低温のより冷たい負荷流体の下部領域とを含んだ水温躍層を形成して層状になっていることがある。好ましくは、本システムは、流体貯蔵槽の少なくとも上部領域中の負荷流体を所望温度以上に維持するように構成され、さらに、流体貯蔵槽の下部領域からより冷たい負荷流体を取り出し、そのより冷たい負荷流体を負荷流体循環路に沿って循環させて、そのより冷たい負荷流体を少なくとも所望温度に上昇させ、さらに、その加熱された負荷流体を流体貯蔵槽の上部領域に戻すように構成されている。好ましくは、本システムは、より冷たい流体が流体貯蔵槽から取り出されるときに流体貯蔵槽内に層化を実質的に維持するように構成されている。好ましくは、本システムは、流体貯蔵槽の上部領域と連絡した負荷流体供給出口を備える。好ましくは、本システムは、流体貯蔵槽の下部領域と連絡した負荷流体供給入口を備える。好ましくは、本システムは、流体貯蔵槽内に層化を維持しさらに流体貯蔵槽中の温水と冷水の混合/攪拌を最小限にする、又は防止するように適合された、負荷流体供給入口に位置付けされたディフューザを備える。一実施例では、本システムは、さらに、負荷循環路と交換される熱を制御する制御装置を備える。好ましくは、制御装置は、屋外インバータユニットの制御ユニットと連絡するように適合されている。好ましくは、負荷循環路は、第1の作動流体循環路から熱を受け取る前の負荷の温度、第1の作動流体循環路から熱を受け取った後の温度、及び第2の作動流体循環路から熱を受け取った後の温度を監視する3つの温度センサを備え、3つのセンサは全て制御装置と連絡している。好ましくは、本システムは、流体貯蔵槽中の流体の量を決定する流体貯蔵槽センサを備え、この流体貯蔵槽センサは制御装置と連絡している。好ましくは、本システムは、制御装置と連絡している屋外温度センサを備える。好ましくは、本システムは、負荷循環路のポンプを制御しそれによって負荷循環路中の流量を制御する電子可変速度制御回路を備え、この速度回路は制御装置と連絡している。好ましくは、本システムは、制御装置と連絡して第2の作動流体循環路の圧縮機をオン/オフするための電源継電器を備える。好ましくは、本システムは、制御装置と連絡して第1の作動流体循環路と通信する互換電子インタフェースを備える。好ましくは、本システムは、カスタマーフィードバックの付いた7日タイマを備え、このタイマは制御装置と連絡している。好ましくは、本システムは、制御装置と連絡しているスマート電力制御インタフェースを備える。好ましくは、本システムは、制御装置と連絡しているスマート家庭制御用外部LANインタフェースを備える。本発明の第2の態様によれば、負荷の温度を所望温度に高めるヒートポンプシステムで使用される装置が提供され、本装置は熱エネルギー源から熱エネルギーを集めるように構成された既存の熱交換器に動作可能に接続可能であり、本装置は、負荷の温度が中間温度よりも低い場合に、既存の熱交換器によって集められたいくらかの熱エネルギーを受け取り、負荷に熱エネルギーを直接伝達して、負荷の温度を中間温度に高めるように構成された第1の熱交換器と、既存の熱交換器によって集められたいくらかの熱エネルギーを受け取るように構成された第2の熱交換器と、負荷の温度が所望温度よりも低い場合に、第2の熱交換器によって集められた熱エネルギーを受け取り、負荷に熱エネルギーを直接伝達して、負荷の温度を中間温度から少なくとも所望温度に高めるように構成された第3の熱交換器とを備える。一実施例では、本装置は、加熱されるべき負荷流体を循環させるための負荷循環路を備える。好ましくは、負荷循環路は、加熱された負荷流体を貯蔵する流体貯蔵槽と連絡しているか、この流体貯蔵槽を備える。それに加えて、又は代替として、負荷循環路は、負荷を循環させる1つ又は複数の家庭用及び/又は軽商業用暖房素子又は設備と連絡しているか、これを備える。それに加えて、又は代替として、負荷循環路は、家庭用高温ラジエータと連絡しているか、これを備える。それに加えて、又は代替として、負荷循環路は、約60から80°Cの温度を必要とする軽工業プロセス用途で使用される。工業プロセス用途の実例には、グリース、レジン、接着剤及び同様なものの製造がある。好ましくは、負荷流体は、ただ1つの冷却剤段階を使用する単一リフトサイクルを使用して効率的に実現できるよりも高い温度に加熱する必要がある任意の流体である。好ましくは、負荷流体は、飲料水などの水である。好ましくは、本装置は、さらに、負荷循環ポンプを備えて、負荷循環路中の負荷流体の温度を制御するのを助けるように負荷循環路中の負荷流体の流量を制御する。好ましい実施例では、既存の熱交換器、第1の熱交換器及び第2の熱交換器は、第1の作動流体循環路の構成要素である。好ましくは、第1の作動流体循環路は、少なくとも中間温度までの、第1の熱交換器中の負荷の温度で実質的に安定な性能係数を有する第1の作動流体を含む。好ましくは、第1の作動流体循環路中の作動流体は、R410a冷却剤、R407冷却剤、R438冷却剤、又はM099冷却剤のいずれか1つである。任意の他の適切な冷却剤を使用することができる。好ましい実施例では、第2の熱交換器及び第3の熱交換器は、第2の作動流体循環路の構成要素である。好ましくは、第2の作動流体循環路は、少なくとも所望温度までの、第3の熱交換器中の負荷の温度で実質的に安定な性能係数を有する第2の作動流体を含む。好ましくは、第2の作動流体循環路で使用される作動流体は、R134a冷却剤、R600冷却剤、又はCO2のいずれか1つである。任意の他の適切な冷却剤を使用することができる。好ましくは、第2の作動流体循環路は、高温循環路を最適化するように調節可能なエキスパンダを備える。好ましくは、エキスパンダは、第2の作動流体循環路を最適化するように調節可能な線形膨張弁LEVである。代わりに、エキスパンダは毛細管である。一実施例では、第2の作動流体循環路は、第2の作動流体循環路中の作動流体から負荷循環路中の負荷流体に熱エネルギーを伝達することによって冷却される作動流体圧縮機を備える。好ましくは、圧縮機は、固定速度圧縮機である。代わりに、圧縮機は、可変速度圧縮機である。好ましくは、負荷流体が第1の熱交換器を通って流れる前に流れるように適合された銅管などの熱伝達コイルが、第2の作動流体循環路の圧縮機の周りに巻かれる。好ましくは、本装置は、負荷流体温度に基づいて第1及び/又は第2の作動流体循環路の圧縮機及び/又はエキスパンダを制御するように構成される。好ましくは、第2の態様の装置は、既存の空気-空気ヒートポンプシステムに組込み可能である。第2の態様の装置は、先に第1の態様に関連して概説されたどれか1つ又は複数の特徴を有することがある。本発明の第3の態様によれば、ヒートポンプシステム内で負荷流体の温度を所望温度に調節する方法が提供され、ヒートポンプシステムは、熱エネルギー源から熱エネルギーを受け取るように構成された第1の作動流体循環路と、第1の作動流体循環路から前記熱エネルギーのいくらかを直接受け取るように構成された第2の作動流体循環路と、第1の作動流体循環路及び/又は第2の作動流体循環路から熱エネルギーを直接受け取るように構成された負荷循環路とを備え、本方法は、負荷流体の温度を測定するステップと、負荷流体の温度を所望温度に調節するために、測定された温度に少なくとも部分的に基づいて負荷循環路内の負荷流体の流量を調節して、第1の作動流体循環路及び/又は第2の作動流体循環路から負荷流体に伝達される熱エネルギーを調節するステップとを含む。一実施例では、負荷は、負荷循環路中を循環する負荷流体を含む。好ましくは、負荷循環路は、加熱された負荷流体を貯蔵する流体貯蔵槽と連絡している。それに加えて、又は代替として、負荷循環路は、負荷を循環させる1つ又は複数の家庭用及び/又は軽商業用暖房素子と連絡しているか、これを備える。それに加えて、又は代替として、負荷循環路は、家庭用高温ラジエータと連絡しているか、これを備える。それに加えて、又は代替として、負荷循環路は、約60から80°Cの温度を必要とする軽工業プロセス用途で使用される。工業プロセス用途の実例には、グリース、レジン、接着剤及び同様なものの製造がある。好ましくは、負荷流体は、単一リフトを使用して効率的に実現できるよりも高い温度で加熱する必要がある任意の流体である。好ましくは、負荷流体は、飲料水などの水である。本システムは、第1の作動流体循環路から負荷流体に熱エネルギーを直接伝達するように構成された第1の熱交換器を備えることがある。好ましくは、本システムは、さらに、第1の作動流体循環路から第2の作動流体循環路に熱エネルギーを直接伝達するように構成された第2の熱交換器を備える。好ましくは、本システムは、第2の作動流体循環路から負荷流体に熱エネルギーを直接伝達するように構成された第3の熱交換器を備える。好ましくは、負荷循環路は流体ポンプを備え、本方法は、流体ポンプを調節して負荷流体の流量を調節するステップを含む。好ましくは、ポンプは、負荷流体が第1の熱交換器を通過する前に置かれ、第1及び第3の熱交換器を通過する負荷流体の流量を制御する。好ましくは、本方法は、流体ポンプを止める前に、第1及び第3の熱交換器及び負荷循環路中の加熱された負荷流体が流体貯蔵槽の中に移されるように流体ポンプを動かして、加熱された負荷流体の損失量を最小限にするステップを含む。一実施例では、負荷流体の温度を測定するステップは、負荷が第1の熱交換器を通過する前の温度、負荷流体が第1の熱交換器を通過した後の温度、及び負荷流体が第3の熱交換器を通過した後の温度を測定するステップを含む。好ましくは、本方法は、測定された温度が所望温度より高い場合に、第1及び第3の熱交換器を通過する負荷流体の流量を増やすステップを含む。好ましくは、本方法は、測定された温度が所望温度より低い場合に、第1及び第3の熱交換器を通過する負荷流体の流量を減らすステップを含む。本方法は、測定された温度が所望温度より低い場合に、第1及び第3の熱交換器を通過する負荷流体の流量をゼロから増やすステップを含むことがある。一実施例では、本方法は、さらに、測定された温度に少なくとも部分的に基づいて第1及び第2の作動流体循環路の圧縮機及び/又はエキスパンダを調節して、負荷流体の温度を調節するステップを含む。好ましくは、作動流体循環路の少なくとも1つのエキスパンダは、調節可能な線形膨張弁LEVである。代わりに、作動流体循環路の少なくとも1つのエキスパンダは、毛細管である。流体貯蔵槽中の負荷流体は、比較的高温の別個の上部領域と比較的低温のより冷たい負荷流体の下部領域を含んだ水温躍層を形成して層状になっていることがある。好ましくは、負荷流体は、流体貯蔵槽の少なくとも上部領域で少なくとも所望温度に維持されており、さらに本方法は、流体貯蔵槽の下部領域からより冷たい負荷流体を取り出し、そのより冷たい負荷流体を負荷流体循環路に沿って循環させて、そのより冷たい負荷流体を少なくとも所望温度に上昇させるステップと、その加熱された負荷流体を流体貯蔵槽の上部領域に戻すステップとを含む。好ましくは、この層化は、より冷たい流体が流体貯蔵槽から取り出されるときに流体貯蔵槽中に維持されている。好ましくは、流体貯蔵槽内に層化を維持するために、及び流体貯蔵槽中での温水と冷水の混合/攪拌を最小限にする又は防止するために、ディフューザが設けられる。好ましくは、本方法は、制御装置によって実施される。第3の態様は、先に第1又は第2の態様に関連して概説された特徴のどれか1つ又は複数を含むことがある。本発明の第4の態様によれば、プロセッサによって実行されたとき、ヒートポンプシステム内で負荷流体の温度を所望温度に調節する方法をプロセッサに実施させるコンピュータ実行可能命令を格納しているコンピュータ読取り可能媒体が提供され、ヒートポンプシステムは、熱エネルギー源から熱エネルギーを受け取るように構成された第1の作動流体循環路と、第1の作動流体循環路から前記熱エネルギーのいくらかを直接受け取るように構成された第2の作動流体循環路と、第1の作動流体循環路及び/又は第2の作動流体循環路から熱エネルギーを直接受け取るように構成された負荷循環路とを備え、本方法は、負荷流体の温度を測定するステップと、負荷流体の温度を所望温度に調節するために、測定された温度に少なくとも部分的に基づいて負荷循環路内の負荷流体の流量を調節して、第1の作動流体循環路及び/又は第2の作動流体循環路から負荷流体に伝達される熱エネルギーを調節するステップとを含む。第4の態様は、先に第3の態様に関連して概説された特徴のどれか1つ又は複数を備えるか、含むことがある。本明細書で使用されるときに、名詞に続くsは、その名詞の複数形及び/又は単数形を意味する。本明細書で使用されるときに、及び/又はは、及びか又はを意味するか、状況が両方を可能にする場合を意味する。本発明は、上述のことにあり、また構造も考察し、その構造のほんの実例だけが下記に与えられる。本発明は、これから、ただ非限定の実例としてのみ、添付の図面に関連して説明される。本発明の実施例は、負荷と熱を交換するヒートポンプシステム10を提供する。システム10は、第1の作動流体を循環させる第1の閉じた作動流体循環路12、第2の作動流体を循環させる第2の閉じた作動流体循環路14、及び負荷循環路16を備える。負荷循環路16は、加熱されるべき負荷が循環する循環路である。負荷は、加熱されるべき流体であり、一般に液体である。温水ヒートポンプシステムの実例では、負荷は、加熱されるべき飲料水である。負荷は、負荷循環路16中を循環する。負荷循環路16は、加熱された負荷流体を貯蔵する流体貯蔵槽18と連絡している。負荷循環路は、流体源から新しい冷たい流体を受け取るための負荷流体供給入口16aと加熱された流体を分配するための負荷流体供給出口16bを備える。出口16bは、流体貯蔵槽18の上部領域と連絡して貯蔵槽の上部領域から又は第3の熱交換器26あとで説明されるから流体を送り出す。新しい冷たい流体は、入口16aを介して負荷循環路16に入り、本発明のシステムを使用して加熱される。入口16aは、流体貯蔵槽18の下部領域と連絡している。加熱された流体は、上から流体貯蔵槽18に流し込まれ、また出口16bを介して消費者の方に出力可能である。負荷循環路16は、第1及び第2の作動流体循環路12及び14の熱交換器23及び26を流れる、循環路16中の流体の流量を制御する流体ポンプ21を含む。負荷循環路16中の流体の流量は、加熱された流体の温度を最適化するように調節することができる。負荷循環路16中での流体ポンプ21の配置は適応性があり、補助の水循環ポンプが、起こり得る騒音及び振動を最小限にするように負荷循環路のどこかに配置されることがある。流体が長期間にわたって流体貯蔵槽18中に留まることがあるとき、流体は熱を失うので、流体は、負荷循環路16に沿って循環されて、このシステムで再度加熱される。第1の作動流体循環路12は、熱エネルギー源と連絡している。図示された形では、熱エネルギー源は外部熱源であり、外部熱源からの熱エネルギーは屋外インバータユニット25によって集められることがある。屋外ユニット25は、膨張弁のようなエキスパンダ29の付いた圧縮機27、空気流AFから熱を引き出す熱交換器図示されない、及び空気流AFを制御するファン図示されないを備える。屋外インバータユニット25は、消費者の住居のような建物の外Eに置かれる。屋外ユニット25は、外部熱源から熱エネルギーを引き出すことができる任意の適切なデバイスとすることができる。熱源は、周囲空気とすることができる。ユニット25は、ユニット25中の熱交換器を通って流れる周囲空気AFから熱を引き出して、その引き出された熱を第1の作動流体循環路12中を循環する作動流体に伝達する。例として、屋外インバータユニットは、R410aインバータユニット、例えば、日本の三菱電機によって供給されるMitsubishiGE35又はFB25インバータユニット、又は日本の三菱電機によって供給されるFB35インバータユニットとすることができる。これらのユニットは、広い範囲の周囲条件で動作することができる。これらのユニットは、一般に、家庭空気-空気暖房に使用されるが、本発明のシステムは、これらの屋外ユニットを水加熱のような他の用途に使用できるようにする。第1の作動流体循環路12は、例えばR410a冷却剤、R407冷却剤又はMO99冷却剤のような任意の適切な冷却剤を含む第1の作動流体を含み、循環させる。第1の作動流体循環路12は、壁Wを突き抜けて建物の内部Iに延びる絶縁配管を備える。第1の作動流体循環路12は、第1の熱交換器23及び第2の熱交換器28と連絡している。第2の作動流体循環路14は、圧縮機30と、第2の作動流体循環路14を最適化するように調節可能なエキスパンダ32を備える。好ましくは、エキスパンダ32は、第2の作動流体循環路14を最適化するように調節可能な線形膨張弁LEVである。第2の作動流体循環路14は、R134a冷却剤、R600冷却剤又はCO2冷却剤のような任意の適切な冷却剤を含む第2の作動流体を含み、循環させる。第1の作動流体循環路中の作動流体は、第2の作動流体循環路中の作動流体と同じとすることができる。第1と第2の両方の作動流体循環路で同じ作動流体を使用することは、異なる作動流体を使用するのと同じ熱力学的有利点を与えるので除外されない。第2の作動流体循環路14は、第3の熱交換器26と連絡している。第2の作動流体循環路14の圧縮機30は、家庭用除湿機に使用される圧縮機と同様な低コストのR134a固定速度300W圧縮機を使用することができる。圧縮機30の密閉ケース及び他の部品は、第1のR410a熱交換器23の前の冷たい負荷流体入力を使用して冷却することができる。動作中に、屋外ユニット25中の熱交換器図示されないは、周囲空気AFから熱エネルギーを引き出し、その引き出された熱エネルギーを第1の作動流体循環路12中を循環する作動流体に伝達する。屋外ユニット25中の圧縮機27は、作動流体を圧縮する。圧縮機27を出る作動流体は、過熱状態になる。第1の作動流体循環路12中の加熱された作動流体は、第2の熱交換器28に通され、そこで、過熱され部分的に凝縮された作動流体を含むエネルギーのいくらかが、第2の作動流体循環路中の第2の熱交換器を通過する作動流体に直接伝達される。第2の熱交換器28を出る第1の作動流体は、次に、第1の熱交換器23に通され、そこで、第1の作動流体に残っている熱エネルギーのいくらかが、負荷循環路16の第1の熱交換器を通過する負荷に直接伝達される。第2の熱交換器28は、第1の作動流体循環路12中の第1の作動流体から第2の作動流体循環路14中の第2の作動流体にいくらかの熱を伝達する。第2の作動流体循環路中の加熱された第2の作動流体は、圧縮機30を使用して圧縮される。圧縮機30を出る作動流体は、過熱されている。この過熱された作動流体は、第3の熱交換器26に通され、そこで、過熱された作動流体からいくらかの熱が、負荷循環路16の第3の熱交換器を通過する、第1の熱交換器からの負荷に直接伝達される。第1及び第3の熱交換器23及び26を使用して作動流体から負荷に伝達される熱の量は、使用される作動流体に依存する。作動流体は、負荷のある温度限界まで実質的に安定した性能係数で動作することができる。第1の作動流体循環路12から負荷に伝達される熱は、第1の熱交換器23を通って循環する負荷の温度を中間温度に上げるのに十分であるべきであり、ここでこの中間温度は、第1の作動流体循環路中の第1の作動流体の温度限界以下である。同様に、第2の作動流体循環路14から負荷に伝達される熱は、第3の熱交換器26を通過する第1の熱交換器23からの負荷の温度を、中間温度から少なくとも所望の温度に高めるのに十分であるべきであり、ここでこの所望の温度は、第2の作動流体循環路14中の第2の作動流体の温度限界以下である。本発明の第2の実施例が、図2に示されている。図2に示された実施例は、図1に示された実施例と同様であり、第2の作動流体循環路14の圧縮機30に回収ジャケット31の追加がある。回収ジャケット31は、圧縮機30の効率を改善し、圧縮機30の熱損失を減少させる。図1で使用された参照数字は、図2で使用されてこのシステムの同様な部分を指示し、また、ここで説明される以外の特徴及び機能は、第1の実施例と同じである。負荷循環路16中の低温の負荷流体は、第1の熱交換器23を通って流れる前に、第2の循環路14の圧縮機30の回収ジャケット31を通って流れる。回収ジャケット31は、圧縮機30の周りに巻かれた銅管などの冷却コイルとすることができる。図示された実施例では、低温約2~25°C、好ましくは約12°Cで負荷流体貯蔵槽18を出る負荷流体は、負荷流体ポンプ21を通り次に圧縮機30の周りの冷却コイル31を通って流れ、その後で熱交換器23を通って流れる。ジャケット回収のない圧縮機30は、損失として熱エネルギーを発散する一般におおよそ150W。圧縮機30の周りに銅管を複数回巻いて冷たい負荷流体をこの銅管に送り込むことで、第1のR410a-水熱交換器23に入る前に、50から200W、好ましくは約140ワットの浪費エネルギーの回収が可能になる。図1のシステム又は図2のシステムの動作を制御するために、制御装置34が設けられる。制御装置34は図3に示され、図4に示された方法を実施する。図3は、図1に対応するシステムを模式的に示しているが、制御装置の機能は、一般に、図1のシステムでも図2のシステムでも同じである。制御装置34は、流体貯蔵槽18と一緒に屋内に置かれて、スマート制御によって、エネルギーの分配を効率的な動作に必要なレベルに制御することができる。制御装置は、例えばプログラム可能論理制御PLCユニット又は組込み制御装置などの任意の適切な型とすることができる。制御装置34は、ステップ201で、負荷循環路16での温度の測定に基づいてシステムの性能を監視する。3つの温度センサA、B及びCが、負荷循環路16に配置されて、この循環路中を循環する負荷の温度を監視する。第1の温度センサAは、第1の熱交換器23に入る前の負荷流体の温度を測定するように任意の適切な位置に配置される。温度センサAによって感知される温度は、図1のシステムの負荷循環路16で最低の温度である。代わりに、図2のシステムでは、第1の温度センサAは、その図に示されるように位置付けされて、その負荷循環路16の最低温度を測定することができる。どちらの実施例でも、第2の温度センサBは、第1の熱交換器23を出た後第3の熱交換器26に入る前の負荷流体の温度を測定するように配置される。温度センサBによって感知される温度は、第1の作動流体循環路から得られる流体の中間温度である。どちらの実施例でも、第3の温度センサCは、第3の熱交換器26を出た後の負荷流体の温度を測定するように配置される。温度センサCによって感知される温度は、流体が所望温度に達しているかどうか測定する。負荷循環路中の温度に基づいて、制御装置34は、屋外ユニット25、第2の作動流体循環路14及び負荷循環路16を制御して、システムのエネルギー必要量を計算し最適化する。先に及び以下で説明される方法を制御装置34に実施させる複数の組のコンピュータ実行可能命令が、制御装置34の中で実行される。制御装置は、また、任意の他の計算デバイスによって行われるべき動作を指定する一組の命令を実行することができるそのデバイスを含むことがある。これらの命令は、順次型又は他の方法とすることができる。計算デバイスという用語は、また、個々に又は共同で一組又は複数組の命令を実行して上述の方法のどれか1つ又は複数を実施するデバイスの任意の集まりを含む。プロセッサ34は、1つ又は複数の組のコンピュータ実行可能命令及び/又はデータ構造が格納されている機械読取可能媒体を含むか、この機械読取可能媒体にインタフェースで接続されている。これらの命令は、先に又は以下で説明される方法又は機能の1つ又は複数を実施する。コンピュータ実行可能命令は、また、実行中に、完全に又は少なくとも部分的にプロセッサ34の中に存在することがある。この場合、プロセッサ34は、機械可読の有形記憶媒体を含む。コンピュータ読取可能媒体は、例示的な実施例において単一媒体であるように説明される。しかし、この用語は、単一媒体又は複数の媒体を含むように解釈されるべきである。コンピュータ読取可能媒体という用語は、また、上述の方法のどれか1つ又は複数をプロセッサに実施させる一組の命令を、プロセッサによる実行のために格納するか、符号化するか、保持することができる任意の媒体を含むように解釈されるべきである。コンピュータ読取可能媒体は、また、これらの組の命令で使用される又はこれらの組の命令に関連するデータ構造を格納するか、符号化するか、保持することができる。屋外インバータユニット25はスマート制御装置33を含み、このスマート制御装置33は、標準的なインバータ屋内ユニットの制御装置と通信するように設計されている屋外インバータユニットの親制御ユニットである。スマート制御装置33は、ファン速度、エキスパンダ29及び/又は屋外ユニット25の圧縮機27を制御する。本発明のシステムでは、屋外インバータユニット25は、また、重要な情報を制御装置34にフィードバックする。重要な情報の種類には、故障状態、ユニット25が熱を供給し始めるとき、及び屋外ユニット25が霜取りモードであるときがある。本発明の制御装置34は、制御プロトコルの観点から標準インバータ屋内ユニットの制御装置をエミュレートし、同じプロトコルを使用して屋外ユニット25の親制御ユニット33と通信する。制御装置34は、この制御プロトコルを使用して屋外ユニット25を制御することによって、システムのエネルギー必要量を計算し最適化する。制御装置34は、所望の負荷流体温度リフトを引き起こすように第1の作動流体例えば、R410a冷却剤を適切な温度に維持しながら、吐出温度をできるだけ低く保つことによって屋内で過熱温度及び凝縮器温度を安定に保つ。制御装置34は、熱交換器23から所望の中間温度リフトを与えながら、屋外ユニット25から得ることができるCOPを最適化する。制御装置34は、絶えず微調整することによってこのプロセスを最適化された状態に保つが、屋外ユニット25が理想的な設計動作限界の範囲外に外れないように適切な限界を有する。制御装置34は、非常に大きな第1の作動流体例えば、R410a冷却剤凝縮温度リフトによって生じる任意の大きな性能低下を受ける前に、低温の第1の作動流体例えば、R410a循環路12からの最も効率的な温度リフトを維持する。制御装置34は、第2の熱交換器28で熱エネルギーを交換する2つの冷却剤間の温度差を決定する。制御装置34は、また、第2の作動流体循環路14の線形膨張弁LEV32によって、第2の作動流体循環路14中の作動流体の質量流量を制御することができる。毛細管がLEVの代わりに使用されることがある。図示された形では、制御装置34は、所望エネルギーレベルを維持するために屋外ユニット25の親制御装置33に伝えられる5つの異なる変数をエミュレートする。これらの変数は、1.屋内の第1の作動流体例えば、R410aの凝縮温度、2.屋内の第1の作動流体例えば、R410aの蒸発温度、3.屋内の室内センサ温度、4.屋内のファン速度、5.屋内の室内設定温度である。起動するとき/止めるときを含むこのデータは、屋外ユニット25に送られる。これらの比は、所望の屋内エネルギーレベルを実現するように制御装置の中のルックアップテーブルに予め決められている。制御装置34は、第1の作動流体循環路12、第2の作動流体循環路14及び負荷循環路16の動作及びこれらの循環路間の相互作用を制御する。2つの重要なドライバは、システム負荷を直接制御する水流と、屋外インバータに多かれ少なかれエネルギーを供給するように命じることによって制御される全自由エネルギー入力である。本発明の制御装置34は、最適な性能効率を保証するために、ルックアップテーブルに設定された限界を調べる。最初に各循環路に流量及び限界を設定するために、入口の水温に依存して複数のルックアップテーブルがあることがある。流体ポンプ21循環路は、流体送り出し温度を選ばれた設定点に保つように流体の流れを調節する。流体の流れが遅すぎる場合には、制御装置34は、屋外インバータ25の制御装置33に信号を送って、より多くのエネルギーを供給する。この場合に、第1の作動流体12のサブクーリングが最適化されないことがある。制御装置34は、第2の作動流体循環路14中のエキスパンダLEV32を制御することができるだけであり、このエキスパンダLEV32は、熱交換器26で最大温度上昇を与えるように調整される。負荷循環路16中の流体の温度のリフトが小さすぎる場合には、屋外ユニット25は、エネルギー入力を減らすように減速されて、流体の流量が減少する。ルックアップテーブルは、全システムが大きくバランスを崩し過ぎることがなく定義された限界の範囲内で動作するように限界を設定する。微調節は、上記の1と2の差を調節することによって達成される。粗調節は、上記の3と5の比を変えることによって達成される。制御装置34は、屋外インバータユニット25の親制御装置33と通信して、熱交換器26によって所望の設定点温度を維持しながら熱交換器23による中間温度をできるだけ低くする。屋外ユニット25は、所望の流体出力温度を実現する可能な限り低いエネルギー入力の状態にされ、したがって可能な限り高いCOPを可能にする。屋外R410aインバータユニット25は、重要な情報を制御装置34にフィードバックする。重要な情報の種類には、故障状態、ユニット25が熱を供給し始めるとき、及び屋外ユニット25が霜取りモードであるときがある。制御装置34は、R410a圧縮機27が始動してより低出力の圧縮機30が循環路14及び第3の熱交換器26中の残っている水を加熱できるようにする前に、固定速度圧縮機30を作動させる。この循環路14ができるだけ高いCOPを維持することが重要である。というのは、そのことが、どのくらいのリフトが第1の作動流体循環路12に要求されるかを決定するからである。第2の作動流体例えば、R134a循環路14は、線形膨張弁LEV32を使用して最適化することができる。制御装置34は、R410a凝縮装置27及び蒸発器の温度に基づいて第2の作動流体例えば、R134a冷却剤の流れを変えるようにLEV32を調節する。制御装置34は、負荷流体ポンプ21を電気的に制御して、流体貯蔵槽18に送るために所望流体温度を維持する。制御装置34は、R410a熱交換器23の流体入口、R410a熱交換器23の流体出口、及びR134a熱交換器26の流体出口に位置付けされた3つの温度センサA、B、Cからの測定値に基づいて流体の流量を制御する。図4を参照すると、R134a熱交換器26の出口での負荷流体が所望温度を超える場合にはステップ202、流体ポンプ21の速度が上げられるステップ204。R134a熱交換器の出口での流体が所望温度より低い場合にはステップ203、流体ポンプ21の流量がゼロでないという条件でステップ205、ポンプ21は減速されるステップ206。R134a循環路14は固定速度圧縮機30を備えるので、負荷流体の流れ以外にはトップアップリフトの調節はほとんどない。代わりに、固定速度圧縮機30の代わりに可変速度圧縮機を使用することができる。負荷流体が熱交換器26を通過するのに数秒かかるので、Bでの中間負荷流体温度の監視が、いつその負荷流体流が粗調節を必要とするかを前もって警告する。R410a循環路12の熱交換器23による中間負荷流体温度の制御は、注意深く監視され、さらに屋外ユニット25は、最適COPを与えるようにエネルギー入力を調節するように命令されるステップ207及び208で。加熱プロセスを止める温度センサAでの入力流体温度は、流体貯蔵槽中の流体がいつ十分に加熱されるかを特定するために注意深く監視される。図1に示されるように、流体貯蔵槽中の流体は層状になっていて、比較的高温の別個の上部領域18aと比較的低温の下部領域18cとが膜18bによって隔離されている。流体槽18で流体層化を使用することは、入口流体が冷たいままであり槽が加熱されるとき急に高まることを意味する。これが2つの圧縮機27、30及び次に流体ポンプ21をオフにするトリガとなる。流体ポンプ21は、ポンプを止める前に熱交換器23、26及び配管中の大体の温水が流体槽の中に移されるように動作するようになっているので、高温負荷流体は浪費されない。流体貯蔵槽トップアップ機能温度センサAの流体入口温度設定は、また、流体貯蔵槽がトップアップを必要とする場合に使用される。この場合に、屋外ユニット25が非常に低いエネルギーで動作する必要があり、さらに負荷流体温度の引上げに入力されるべきR410aエネルギーの大部分を引き出すためにR134a上部循環路14が使用されることを制御装置34は知っている。この状態で、負荷流体からのサブクーリングはないので、屋外ユニットは、全体的なCOPをできるだけ高くするように、低エネルギー入力に減速されなければならない。この場合に第3の熱交換器26の後の負荷の温度が所望の温度所望温度範囲、60から80°C、好ましくは約62°Cよりあまり低くなく、屋外ユニットの圧縮機は、負荷の温度をトップアップするのに多くの仕事をする必要がない。屋外ユニットは、第2の作動流体循環路で使用されるのに十分なエネルギーを生成する必要がある。R410a冷却剤の熱の大部分は、R134a冷却剤に伝達される。R134a冷却剤からの熱は、熱交換器26を使用してトップアップを必要とする負荷に実質的に伝達される。負荷流体加熱プロセスを開始する温度プローブは、熱質量を持つ流体貯蔵槽18の最上部に配置される。熱質量は、1リットルの負荷流体を抜くこと、及びセンサがどんなに高温になりそれがどんなに長く高温のままであるかを制御装置が測定することによって、据え付け場所で計算される。また、流体貯蔵槽の容量も入力され、制御装置34は、どのくらいの負荷流体が抜かれたかを推定し、さらにいつ屋外ユニットが流体貯蔵槽の加熱を再び開始する必要があるかを判断する。長期間にわたって負荷流体が取り出されない場合には、システムは、上述の流体貯蔵槽トップアップモードで動作を始める。通常の開始プロセス開始は、次のいずれか1つに基づいてトリガされる。すなわち、制御装置に組み込まれた7日タイマを介して、利用可能な負荷流体容量の80また、顧客によって設定された他の値が使用されたとき、又は流体貯蔵槽18の温度センサが冷却された流体を検出したとき、電力供給会社が水シリンダ加熱のスイッチを入れたり切ったりすることができるようにする知的な建物電力計からの外部スマート制御を介して。これは、周囲温度が比較的高い日中により効率的であり、十分な高温負荷流体を維持しながら最適屋外周囲温度に基づいて加熱期間が自動的に決定される毎週の負荷流体例えば、水需要パターンに基づいてトリガされる。R134a圧縮機30は、この小さな圧縮機が熱交換器26を温める時間を与えるようにすぐに起動される。R410a屋外ユニット25が始動するように命じられるが、それは数分かかる。熱交換器23及び26は、所望の出力負荷流体温度を超えて熱くなっても構わない。これが起こるとすぐに、負荷流体ポンプ21は、数秒間全速力で起動されて負荷流体を動かし、それから以前の動作速度、又は初めてであれば工場の理想速度に減速される。霜取り屋外R410aユニット25が霜取りをする時間であると判断したとき、負荷流体の流れは、負荷流体ポンプ21を制御することによって止められる。R134a圧縮機30は作動され続けて、より速い霜取り回復のために余分なエネルギーを供給する。熱交換器26の温度センサが監視される。その温度が高温になり過ぎた場合には、R134a圧縮機30は止められる。代わりに、R134a圧縮機30が高温になり過ぎた場合には、圧縮機30は、限界の範囲内に戻るまで制御装置によって止められる。本発明の実施例に従ったシステムの動作パラメータ本発明の実施例に従ったシステムは、周囲空気AFから熱を集める屋外R410aインバータユニット25を備える。屋外ユニットは、COPが4.89であるFB25インバータユニットであることがある。屋外インバータユニットの熱交換器は、外部周囲空気から約2.7kWの熱エネルギーを集め、そのエネルギーが、第1の作動流体循環路12中のR410a冷却剤に伝達される。圧縮機27は、R410a冷却剤を圧縮して、2.5から6.5kW、好ましくは約3.4kWのエネルギーを運ぶ高圧作動流体を生成する。R410a冷却剤は、第1の作動流体循環路12中を図示された矢印の方向に循環する。第1の作動流体循環路12中のR410aの流量は、約0.016kg/秒で一定に保たれている。第1の作動流体循環路12は、建物の外部Eから建物の壁Wを通って建物の内部Iに流体を運ぶ。この実例では、屋外ユニット25で集められ第1の作動流体によって運ばれた熱のいくらかは、最初に第2の熱交換器28に通されて、その熱のいくらかを第2の作動流体循環路14に直接伝達し、その後で、第1の熱交換器23に通されてその残りの熱のいくらかを負荷循環路16に直接伝達する。R410a冷却剤中のエネルギーは、第2の作動流体循環路14と負荷循環路16の間で分けられる。第1の熱交換器23の出力は、約2.4kWである。第2の熱交換器28の出力は、約1kWである。したがって、第1の作動流体は、それの熱/エネルギーの大部分を負荷に伝達し、それの熱/エネルギーのより少ない部分を第2の作動流体に伝達する。より高い出力を、軽工業用途のために供給することができる。R410a冷却剤は、約70°Cの温度であり、第2の熱交換器28に入る前に僅かに過熱されている。R410a冷却剤は、第2の熱交換器28を通過した後、且つ第1の熱交換器23を通過する前に、約45°Cの凝縮温度である。R410a冷却剤は、第1の熱交換器23を通過した後で約23°Cの温度である。このことは、完全縦続接続システムが容易に達成することができないR410aの実質的なサブクーリングを可能にする。負荷循環路16は、第1の作動流体循環路12中の作動流体をサブクール状態にするように構成される。第1の熱交換器23に入る冷たい水は、完全縦続接続システムにおいて第2の作動流体と熱エネルギーを交換する場合よりも低温である。入ってくる水は、第1の循環路12中の凝縮された冷却剤の出口温度を下げてサブクーリング、空気熱エネルギー源からの熱エネルギー取込みを増加させる。第1の熱交換器は、負荷流体の温度を入口16aでの約12°Cから中間温度に引き上げ、その中間温度は流体貯蔵槽18に保管するための所望温度よりも低い。例として、中間温度は、約35°Cから約55°C、好ましくは約35°Cから約45°C、好ましくは約40°Cであることがある。選ばれる中間温度は、第1及び第2の作動流体循環路12、14で使用される作動流体と、負荷流体の所望最終温度とに依存する。第2の作動流体循環路14は、R134a冷却剤を循環させる。R134aの流量は、約0.0071kg/秒で一定に保たれる。第2の作動流体循環路14では、R134a圧縮機30が、R134a冷却剤の熱エネルギーを1kW引き上げるために使用され、75から80°Cの1.25kWの過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気は67°Cで凝縮する。R134a冷却剤中のエネルギーは、第3のR134a-水熱交換器26を使用して負荷循環路16中の負荷を中間温度から少なくとも約62°Cの所望温度まで引き上げるために使用される。所望の温度は、負荷流体の温度、及びその地域の規格に依存する。例えば、ニュージーランドでは、所望温度は約62°Cであるが、少なくとも約60°Cである必要がある。2°Cの差は、管での少量の熱損失を考慮に入れている。他の国又は地域では、所望温度は、より低いこともあればより高いこともある。好ましくは、システムは、約60°Cから約70°Cの所望温度を持った負荷流体を供給するように構成される。LEV弁及び水流量の調節によって、80°Cまでの温度が可能である。負荷循環路中の流体の流量は、例えばおおよそ毎分0.8から1.8リットルであり、好ましくは毎分0.9から1リットルである。低流量を使用することによって、本発明のシステムは、第1及び第3の熱交換器23及び26で冷たい新しい水を少なくとも所望温度に上昇させることができる。温水貯蔵シリンダの近くに第2のR134a循環路14を配置することによって、遅い水流速により、第2の循環路が屋外ユニットFB2525と共に屋外に配置される場合、普通なら大きいはずの損失が最小限になる。この実例では、システムの性能係数COPは、7°Cの周囲外部温度でほぼ3.2~3.6である。R134aジャケット冷却器31による実際の熱回収及びR134a圧縮機30への実際の電力入力は、試験される各メーカ/型で大きく変わることがある。システムの代替構成システムは、屋外ユニット25、第1の作動流体又は冷却剤循環路12、第2の作動流体又は冷却剤循環路14、負荷循環路16、及び随意に流体貯蔵槽18を含めて添付の図に示された全ての構成要素を、新しいものから用意され取り付けることができる。代わりに、既存の取り付けられたヒートポンプシステム及び温水槽の一部分を使用することができ、本発明の装置を既存のシステムに組み込むことができる。本装置は、既存の空気-空気ヒートポンプシステムに組み込むことができる。その構成では、好ましい実施例の装置は、図1に破線ボックス中に示された構成要素、すなわち第1の熱交換器23、第2の熱交換器28、第3の熱交換器26、負荷流体ポンプ21、第2の作動流体循環路14の他の構成要素、及び制御装置34を備えることができる。システムは、既存のヒートポンプシステム及び温水貯蔵システムの配管及び電子回路に接続することができ、且つ損失を最小限にするように温水槽の直ぐ近くに置くことができるハウジング形式で実現されることがある。本明細書で開示された数の範囲例えば、1から10までについての言及は、また、その範囲内の全ての有理数例えば、1、1.1、2、3、3.9、4、5、6、6.5、7、8、9及び10及びまたその範囲内の有理数の任意の範囲例えば、2から8まで、1.5から5.5まで及び3.1から4.7までについての言及を包含するので、本明細書で明確に開示された全ての範囲の中の全ての部分的範囲がこれによって明確に開示される意図である。これらは、具体的に意図されたものの実例に過ぎず、列挙された最小値と最大値の間の数値の全ての可能な組合せは、同様に本出願で明確に陳述されていると考えられるべきである。本発明の少なくともいくつかの実施例のシステムは、次の有利点を提供する。本発明の実施例の必ずしも全てが、述べられた有利点の全てを実現する必要がないことは理解されるであろう。このシステムは、低コスト屋外ユニットの使用を十分に活用することができる。例えば、MitsubishiGE35又はFB25インバータは、ニュージーランドの大部分の地域で使用することができ、特別に寒い地域ではFB35を使用することができる。この同じシステムを、分割システム圧縮機及び都市複合設備と共に働くように適合することができる。R410a屋外ユニットは、いかなるストレス又は過負荷もなしに最大効率で動作することができる。R410a屋外ユニットは、優れた低環境性能を示す。大量生産R410a屋外ユニットを使用することによってコストが節約されるだろう。第1の作動流体循環路12は、既存の未修正屋外ユニット25に利用されて、それの設計された空気-空気応用とほとんど同じように動作しながら、例えば約35~55°Cの中間温度の水を生成することができる。これによって、圧縮機ストレスが減少し、COPが大きくなる。屋外ユニットは、空気-空気応用で動作条件の広い範囲にわたって優れた結果をもたらすように設計され、また空気-水応用のために修正する必要がないだろう。空気-水応用は、完全縦続システムでは容易に実現できないR410a冷却剤の実質的なサブクーリングを可能にする。屋外インバータユニットは一般に親制御ユニットであるので、いくつかの屋外インバータユニットは、屋外電力消費を屋内ユニットに伝えない。従来の空気-空気システムでは、屋外ユニットは、一般に、電力供給に接続され、電力は屋外ユニットから屋内ユニットに伝達される。本発明の好ましい実施例では、制御装置は屋内ユニットの一部である。大抵のシリンダ用戸棚は、実質的な電力供給を取り付けられて、電気素子にエネルギーを送るので、その既存の電力供給は一般に、好ましい実施例のシステムに電力を供給するために使用される。屋内ユニットは、最適COPを保証するために屋外ユニットの電力消費が正確に測定され最適化されるように、屋外ユニットへの電力を切断するための主継電器及び電流検出を備える。R134a循環路は、比較的一定の条件で動作して中間温度を所望温度に単に上昇させることだけを可能にする。R134a循環路は、R410a循環路の凝縮温度がCOPの著しい改善で下がるようにする。電気抵抗加熱素子を使用することで、第2のR134a循環路による15から20°Cの温度上昇に比べて、水のほんの4から6°Cの温度上昇が与えられる。システムは、周囲温度条件が7°C以下であるとき、水を60°Cよりも高くするときのCOPを大きくする。システムは閉じていて実効水頭が水槽18の高さと同等であるので、水を物理的に循環させるために、ほんの小さな水循環ポンプ21が必要とされるだけである。水槽層化は、60°から80°C、好ましくは約62°Cの所望温度の水をこの槽の上部領域に静かに送り込むことによって、温水のほぼ即時の熱利用可能性をもたらす。昼間に暖房のために1つの屋外圧縮機を使用して夜に温水加熱に切り換えることが可能である。すなわち、本発明の実施例の装置は、システムが昼間には屋内空気を加熱し夜には水を加熱するように、既存の空気-空気ヒートポンプシステムに繋ぎ込むことができる。槽の水の温度は、時間がたつにつれて低下するので、非常に小さな電力でR410aシステムを動かしR134a循環路を動かして、水を所望温度60から80°C、好ましくは約62°Cまで再び引き上げることによって、槽の中の冷えた水を効率的に再加熱することができる。R410a段階は、その作動流体から可能な利点を十分に使用して効率的に動作する。第1の熱交換器23によって水を低い中間温度に直接加熱することによって、R410aサイクルは、高いCOPを保ち、また作動流体をサブクール状態にすることによって追加の自由エネルギー源の恩恵を受ける。R134aは、低電力入力の小さなシステムを使用して、水に第2の温度リフトを与える。したがって、低周囲条件において高いCOPで80°Cまでの水温を達成することができる。温水は、温水シリンダに直ぐ隣接して置かれることがある高効率低損失システムによって作られる。8mまでの管を通して屋外から屋内に温水を送ることに関係する問題はなくなる。小口径低流量温水の長い移動での検出可能な熱損失は、相当に大きいことがあり、エネルギー伝達の非常に効率の悪い手段である。本システムは、屋外ユニットから生じる水移送問題及び霜問題を克服し、配管工ではなく冷却技術者が取り付けることができる。R410a屋外ユニットの従来の取付けは、作動流体配管を屋内ユニットまで普通に伸ばすことで可能である。この知られた手法は、屋内ユニットの影響を受けない。エネルギーは、普通のやり方で送られる。取付けは簡単で1人の職人を必要とするだけである。システムが停止されたときの外部送水管の凍結は、零下条件にさらされる地域では問題でない。特に、システムが動作していない場合持ち主が休暇、最高温度までの水、及び水の使用が無視できる。R134a冷却剤を使用する第2の作動流体循環路14は、一定の環境で動作するように設計され、また制御され、これによってインバータ圧縮機及び複雑な制御の必要性が大きく減少している。FB25屋外ユニットは、設計通りに動作して、20°から50°までの空気を加熱する標準屋内フィン/コイル熱交換器ユニットと、R134a冷却剤及び水にそれぞれ熱を引き渡す熱交換器23及び28との間の差異を感知しない。COP能力は維持される。したがって、第2の作動流体循環路14は、屋外周囲条件の影響を受けず、十分に制御された環境で動作する。システムは、小型で、実質的に水槽の近くに配置することができるので、より多くのセンサを使用して、用法をより正確に監視し、またいつ水が加熱される必要があるかを最適化することができる。この方法は、広い範囲の気候条件にわたって最高の信頼性で最適性能を可能にするはずである。3.2kW入力及び水が直接62°Cに引き上げられることで、使用可能な回復時間は、より小さな流体貯蔵槽を使用できるようにする電気素子よりも速い。本発明の好ましい実施例は、ただ単に例として説明されただけであり、本発明の範囲から逸脱することなしに修正が加えられる可能性がある。例えば、システムは、温水ヒートポンプシステムとして説明されている。しかし、システムには、また、循環水及び高温ラジエータを使用する家庭用及び軽工業用暖房などの他の用途がある。他の用途には、また、65から80°Cまでの温度を必要とする軽工業プロセス用途、又は製造又は試験中に任意の流体を効率的に加熱する必要がある場合がある可能性がある。システムは、最大加熱が制限される危険地域で特に有用である可能性がある。いくつかの実施例では、線形膨張弁などの第2のエキスパンダが、第1の作動流体循環路12にエキスパンダ29と直列に、ただし屋内ユニット内に、設けられる可能性がある。これは、第1の作動流体循環路中の作動流体の流れを遅くする可能性がある。代替として、副制御装置が、屋外ユニットのエキスパンダ29と直列に取り付けられて、エキスパンダ29を制御することができる。副制御装置は、屋外ユニット内のガス吐出ライン及び液体戻りラインに2つの温度センサを備えて、エキスパンダ29の屋外制御に優先してサブクーリングを最適化することができる。いくつかの実施例では、第2の作動流体循環路14は、吸引/液体循環路として動作するように修正することができる。例えば、図2を参照して、追加の熱交換器を、第2の作動流体循環路の左側追加の熱交換器が熱交換器28と圧縮機30の間に置かれると、第2の作動流体循環路の右側追加の熱交換器が熱交換器26とエキスパンダ32の間に置かれるとの間で熱エネルギーを伝達するように設けることができる。代わりに、熱交換器28と圧縮機30の間を走る循環路の左側の管が、熱交換器26とエキスパンダ32の間を走る循環路の右側の管にクランプで締め付けられて、熱エネルギーがこれらの2つの管の間で直接伝達可能になり得る。熱交換器/締め付けは、図2に破線HXで模式的に表されている。この構成は、追加のサブクーリングを可能にし、これが、今度は、第2の作動流体循環路のCOPを高める可能性がある。特定の構成要素及びパラメータが説明されたが、これらは変えることができ、依然として本発明の範囲内で動作することになることを理解されたい。図示されたように、システムは、部分縦続構成になった2つの循環路を備え、各々の作動流体循環路が直接負荷に熱エネルギーを直接伝達する。ある用途では、追加の作動流体循環路を、部分縦続構成で設けることができる。例えば、第3の作動流体循環路は、第1又は第2の作動流体循環路12又は14から熱エネルギーを直接受け取りこの熱エネルギーを負荷循環路16に直接伝達するように設けることができる。他の実例の修正が、発明の概要の項で説明されている。本発明が関係する当業者には、本発明の構造及び広範囲に異なる実施例及び応用の多くの変化物が、添付の特許請求の範囲に定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく連想されるだろう。本明細書での開示及び説明は、純粋に例示であり、いかなる意味においても限定である意図でない。この発明が関係する技術分野で知られた同等物を備える特定の完全なものが本明細書で言及される場合、そのような知られた同等物は、あたかも別々に示されたかのように本明細書に組み込まれると見なされる。