暖房用ヒートポンプシステム
【課題】熱エネルギーや資源を無駄に捨てることなく、暖房用ヒートポンプユニットのＣＯＰを比較的高く保つことを目的とする。
【解決手段】貯湯槽５の比較的下方から採取した中温水を循環させて貯湯槽５に戻す中温水循環経路１１および中温水循環手段１０と、中温水循環経路１１の途中に位置して中温水の熱を放熱する放熱手段１２と、屋内気温よりも低温の外気を導入する熱交換換気装置１５と、ヒートポンプユニットおよび水循環手段７および温水循環手段８および中温水循環手段１０とを制御する制御手段１４とを備え、放熱手段１２は熱交換換気装置１５によって導入される外気に対して放熱して中温水の水温を所定の温度以下に冷却してから水循環手段７を作動させてヒートポンプユニットにより加熱するようにしたものである。
【解決手段】貯湯槽５の比較的下方から採取した中温水を循環させて貯湯槽５に戻す中温水循環経路１１および中温水循環手段１０と、中温水循環経路１１の途中に位置して中温水の熱を放熱する放熱手段１２と、屋内気温よりも低温の外気を導入する熱交換換気装置１５と、ヒートポンプユニットおよび水循環手段７および温水循環手段８および中温水循環手段１０とを制御する制御手段１４とを備え、放熱手段１２は熱交換換気装置１５によって導入される外気に対して放熱して中温水の水温を所定の温度以下に冷却してから水循環手段７を作動させてヒートポンプユニットにより加熱するようにしたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒートポンプ技術を利用した家庭用暖房システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にヒートポンプにおいて、使用冷媒で加熱できる温度範囲のうち比較的低い温度域で冷凍サイクルを構成するとエネルギー効率（ＣＯＰ）が高く、比較的高い温度域で運転するとＣＯＰが低くなる。給湯用ヒートポンプでは比較的低温（１０〜２５℃）の水道水から６５℃程度の温水を作り出すため大きな問題とならないが、温水を循環使用する暖房用ヒートポンプでは課題となる。多くの暖房機器では出入り口の温度差が比較的小さいため、比較的高い温度域での運転が多くなるためである。
【０００３】
この課題を解決するため、特許文献１では水道水の一部を貯湯槽の下部に設置した熱交換器に導入して下部の水温を下げることによって、ＣＯＰが下がらないような構成にしている。また、温められた水道水を出湯温度の調整用に利用するため、熱エネルギーを無駄に捨てることのないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３９３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記技術を欧州の一般家庭など給湯水の使用量の比較的少ない環境で用いようとすると、貯湯槽の下部の水温を下げる効果と、出湯温度を調整する効果を両立する必要があるために極めて限られた条件でしか稼動できないという課題がある。そのため、実際の使用条件では、貯湯槽の下部の水を十分に冷却することが出来ずＣＯＰが低下してしまう、あるいは冷却用の水道水と熱エネルギーの一部を無駄に捨てるという問題が生じると思われる。後者の場合は、名目上のＣＯＰを向上することにはなっても実際にはＣＯＰ向上効果と同じ量の熱を無駄に捨てることになるため、実質的な効果は無いといえる。
【０００６】
本発明は、熱エネルギーや資源を無駄に捨てることなく、暖房用ヒートポンプのＣＯＰを比較的高く保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の暖房用ヒートポンプシステムにおいて、凝縮器と膨張弁と蒸発器と圧縮機から構成されるヒートポンプユニットと、前記凝縮器から熱を受け取って生成した温水を貯蔵する貯湯槽と、前記貯湯槽に水道水を供給する給水手段と、前記貯湯槽と前記凝縮器との間で水を循環する水循環手段と、前記ヒートポンプユニットによって生成した熱を室内で放出する暖房端末機器と、前記暖房端末機器と前記貯湯槽との間で温水を循環する温水循環手段と、前記貯湯槽の比較的下方から採取した中温水を循環させて前記貯湯槽に戻す中温水循環経路および中温水循環手段と、前記中温水循環経路の途中に位置して中温水の熱を放熱する放熱手段と、屋内気温よりも低温の外気を導入する換気手段と、前記ヒートポンプユニットおよび前記水循環手段および前記温水循環手段および前記中温水循環手段とを制御する制御手段とを備え、前記放熱手段は前記換気手段によって導入される外気に対して放熱して前記中温水の水温を所定の温度以下に冷却してから前記水循環手段を作動させてヒートポンプユニットにより加熱するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
その結果、熱エネルギーや水資源を無駄に捨てることなく、暖房用ヒートポンプユニットのＣＯＰを比較的高く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態における暖房用ヒートポンプシステムの構成図
【図２】第２の実施形態における暖房用ヒートポンプシステムの構成図
【図３】本発明の実施の形態２における熱交換換気装置の構成図
【図４】第３の実施形態における暖房用ヒートポンプシステムの構成図
【図５】第４の実施形態における暖房用ヒートポンプシステムの構成図
【図６】従来技術のヒートポンプシステムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の発明は、凝縮器と膨張弁と蒸発器と圧縮機から構成されるヒートポンプユニットと、前記凝縮器から熱を受け取って生成した温水を貯蔵する貯湯槽と、前記貯湯槽に水道水を供給する給水手段と、前記貯湯槽と前記凝縮器との間で水を循環する水循環手段と、前記ヒートポンプユニットによって生成した熱を室内で放出する暖房端末機器と、前記暖房端末機器と前記貯湯槽との間で温水を循環する温水循環手段と、前記貯湯槽の比較的下方から採取した中温水を循環させて前記貯湯槽に戻す中温水循環経路および中温水循環手段と、前記中温水循環経路の途中に位置して中温水の熱を放熱する放熱手段と、屋内気温よりも低温の外気を導入する換気手段と、前記ヒートポンプユニットおよび前記水循環手段および前記温水循環手段および前記中温水循環手段とを制御する制御手段とを備え、前記放熱手段は前記換気手段によって導入される外気に対して放熱して前記中温水の水温を所定の温度以下に冷却してから前記水循環手段を作動させてヒートポンプユニットにより加熱するようにした暖房用ヒートポンプシステムである。屋内の空気は常に所定量以上の換気がおこなわれるので、導入空気に放熱することによって、前記中温水を冷却してＣＯＰを比較的高い値に保つことが出来る。また、導入空気を暖めるために熱エネルギーを用いるので熱カスケード利用により屋内空調に役立てることが出来る。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明の暖房用ヒートポンプシステムにおいて、中温水の温度を検知する水温検知手段を有し、制御手段は前記水温検知手段により前記中温水の温度が水道水よりも高く前記温水の温度よりも低い所定の温度域であると検知した場合に中温水循環手段を作動させて前記中温水を放熱してその水温を所定の温度以下に冷却してから水循環手段を作動させてヒートポンプユニットにより加熱するようにしたものである。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の暖房用ヒートポンプシステムにおいて、ヒートポンプユニットは冷媒がＣＯ２であることを特徴とするものである。
【００１３】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の暖房用ヒートポンプシステムにおいて、屋外気温を検知し制御手段に屋外気温を伝達する屋外気温検知手段を有し、制御手段は前記屋外気温検知手段によって検知した屋外気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させるようにしたものである。
【００１４】
第５の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の暖房用ヒートポンプシステムにおいて、換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器よりも屋内側に設けられた水／空気熱交換器であり、熱交換後の屋内導入気温を検知し制御手段に導入気温を伝達する導入気温検知手段を有し、制御手段は前記導入気温検知手段によって検知した導入気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させるようにしたものである。
【００１５】
第６の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の暖房用ヒートポンプシステムにおいて、換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器内の温度勾配と中温水の温度勾配とが並列になるように前記熱交換器と一体に設けられ、屋外気温を検知する屋外気温検知手段を有し、制御手段は前記屋外気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させるようにしたものである。
【００１６】
第７の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の暖房用ヒートポンプシステムにおいて、換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器よりも屋外側および屋内側に分離して設けられた二つの水／空気熱交換器であり、熱交換後の屋内導入気温を検知する導入気温検知手段とを有し、制御手段は前記導入気温に基づいて中温水循環手段を作動させるようにしたものである。
【００１７】
第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明の暖房用ヒートポンプシステムにおいて、制御手段は、換気手段の屋内導入空気の温度が屋内の気温以上となるように中温水循環手段の循環流量を制御するようにしたものである。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態における暖房用ヒートポンプシステムの構成図を示すものである。
【００２０】
図１において、凝縮器１と膨張弁２と蒸発器３と圧縮機４はヒートポンプユニットを構成する。貯湯槽５は水道などの給水手段６により導入された低温水を一時的に貯水する。水循環手段７は低温水を凝縮器１で熱交換して加熱し、生成した高温水は貯湯槽５の上部から貯水される。温水循環手段８は貯湯槽５上部の温水を暖房端末機器９に導入して熱供給する。温水はやや温度が低下した中温水となり貯湯槽５に戻されて、比重が比較的大きいため主に下部に溜まる。中温水循環手段１０は中温水を中温水循環経路１１に流し、放熱手段１２で放熱させてから再度、貯湯槽５の下部に戻す。貯湯槽５内の下部には貯水の温度を検知するための水温検知手段１３が設けられる。また、制御手段１４は前記ヒートポンプユニットおよび水循環手段７および温水循環手段８および中温水循環手段１０の動作制御をおこなう。放熱手段１２は、換気手段のひとつである熱交換換気装置１５の熱交換器１６よりも室内側の換気流路内に設置される。導入気温検知手段１７は、熱交換器１６と放熱手段１２との間に設置される。水温検知手段１３および導入気温検知手段１７により検知された温度情報は制御手段１４に入力される。貯湯槽５内の湯の一部はシャワーやカランなどの給湯出口１８から出湯されるが、本発明の実施例では給湯出口１８からの出湯よりも暖房端末機器９による熱消費が相対的に大きく、したがって湯の循環使用が多い場合を想定している。
【００２１】
前記ヒートポンプユニットの作動媒体としては、Ｒ２２、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ７４４（ＣＯ２）などの各種冷媒が用いられ、本発明ではいずれの冷媒の場合でも、単体のヒートポンプユニットに比べてＣＯＰを向上する効果がある。特に、ＣＯ２冷媒の場合は他の冷媒に比べてＣＯＰ値が凝縮器の出口温度により鋭敏に反応するため、より大きなＣＯＰ向上効果が期待できる。
【００２２】
暖房端末機器９としては、暖房用ラジエターや床暖房ユニットを想定している。また、放熱手段１２は水と導入空気の間で熱交換するためのものであり、クロスフィン型熱交換器を一般的な形態として考える。
【００２３】
熱交換換気装置１５は、汚れた室内の空気と新鮮な外気との間で熱交換するためのものである。その熱交換効率は一般に７０％程度であり、例えば室内気温２０℃で屋外気温０℃の場合には、熱交換後の室内導入空気の温度は式（１）に従って１４℃と見込まれる。
【００２４】
（２０℃−０℃）×７０％＋０℃＝１４℃ 式（１）
したがって、熱交換換気装置１５は熱交換をおこなっているとはいえ厳寒期の導入空気は室温より低く、熱交換換気装置１５単独で用いると屋内の人に冷感を与える可能性がある。
【００２５】
以上のように構成された暖房用ヒートポンプシステムの特徴的な部分について、以下その作用を説明する。
【００２６】
通常、貯湯槽５内に貯湯される温度は衛生上有害な細菌の増殖を抑えるために６５℃以上である。また、暖房端末機器９では快適性を保つために入口と出口の温度差は５℃程度に制御される。暖房端末機器９との間の熱交換を工夫しても温水循環手段８による戻り水は通常３５℃程度であることが多い。本実施例では、戻り水が３５℃であり、したがって貯湯槽５の下部に溜まる中温水の温度が３５℃の例について述べる。また、下記の例で室温は２０℃、屋外気温は０℃、熱交換換気装置１５の熱交換効率は７０％とする。
【００２７】
水温検知手段１３および中温水循環経路１１の採取口は、貯湯槽５内の略同じ深さに設けられる。制御手段１４は以下の二つの条件がそろうと、中温水循環手段１０を作動させて、中温水の冷却をおこなう。
【００２８】
条件１：水温検知手段１３によって貯湯槽５内に中温水の存在が検知されること
条件２：導入気温検知手段１７によって検知される導入気温が中温水の温度を下回ること
上記の２条件が満たされると、制御手段１４は中温水循環手段１０を作動させて中温水を放熱手段１２により冷却したのち、貯湯槽５の底部に導入する。冷却後の水は３５℃よりも低温であるため主に底部に溜まる。中温水循環手段１０の稼動は、水温検知手段１３がその設置深さにおける水温が３５℃よりも低くなったことを検知するまで継続する。中温水循環手段１０の停止後、制御手段１４は水循環手段７およびヒートポンプユニットを稼動させて冷却後の水から６５℃まで沸きあげる。３５℃の中温水から沸きあげるよりもＣＯＰ値は高くなる。
【００２９】
以上のように、凝縮器と膨張弁と蒸発器と圧縮機から構成されるヒートポンプユニットと、前記凝縮器から熱を受け取って生成した温水を貯蔵する貯湯槽と、前記貯湯槽に水道水を供給する給水手段と、前記貯湯槽と前記凝縮器との間で水を循環する水循環手段と、前記ヒートポンプユニットによって生成した熱を室内で放出する暖房端末機器と、前記暖房端末機器と前記貯湯槽との間で温水を循環する温水循環手段と、前記貯湯槽の比較的下方から採取した中温水を循環させて前記貯湯槽に戻す中温水循環経路および中温水循環手段と、前記中温水循環経路の途中に位置して中温水の熱を放熱する放熱手段と、屋内気温よりも低温の外気を導入する換気手段と、前記ヒートポンプユニットおよび前記水循環手段および前記温水循環手段および前記中温水循環手段とを制御する制御手段とを備え、前記放熱手段は前記換気手段によって導入される外気に対して放熱して前記中温水の水温を所定の温度以下に冷却してから前記水循環手段を作動させてヒートポンプユニットにより加熱することによって、熱エネルギーや資源を無駄に捨てることなく、暖房用ヒートポンプユニットのＣＯＰを比較的高く保つことができる。
【００３０】
また、以上のように中温水の温度を検知する水温検知手段を有し、制御手段は前記水温検知手段により前記中温水の温度が水道水よりも高く前記温水の温度よりも低い所定の温
度域であると検知した場合に中温水循環手段を作動させて前記中温水を放熱してその水温を所定の温度以下に冷却してから水循環手段を作動させてヒートポンプユニットにより加熱することによって、中温水が存在する場合のみ中温水循環手段１０を稼動することが可能で中温水循環のためのエネルギー消費を最小化することができる。
【００３１】
なお、中温水の温度は暖房端末機器９の仕様によって異なるため、設置の際に組み合わせる暖房端末機器に応じて中温水の温度設定を変更できるように制御手段１４を構成する。
【００３２】
一方、熱交換換気装置１５で、熱交換器１６から室内側に導入される空気の温度は計算上１４℃であるが、放熱手段１２を通過することによって加熱される。単独の熱交換換気装置であれば冬の室内導入空気は室内気温よりも低く、換気導入口付近では居住者に冷感を与えるという欠点があったが、本実施形態のように暖房用ヒートポンプユニットとシステム化することによって冷感の課題が解決可能である。
【００３３】
以上のように、換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器よりも屋内側に設けられた水／空気熱交換器であり、熱交換後の屋内導入気温を検知し制御部に導入気温を伝達する導入気温検知手段を有し、制御手段は前記導入気温検知手段によって検知した導入気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させることによって、換気による冷感を防ぎつつ同時にＣＯＰ向上効果が発揮可能である。
【００３４】
また、本発明のヒートポンプシステムを用いることによって、暖房端末機器９だけでなく熱交換換気装置１５の室内導入空気が部分的にまかなって暖房をおこなうことも可能である。例えば、必要な暖房出力の７〜９割程度を暖房端末機器９によってまかない、残りの１〜３割を室内導入空気によっておこなうことができる。その場合は、室内導入空気の温度は室温の２０℃よりも高くなる。換気導入口を室内の低い位置に設置した場合には、足元に温感を与えることができて快適性を向上させることができる。また、暖房端末機器９だけで暖房する場合に比べて暖房端末機器９の出力を下げることができるため、中温水の冷却手段を小出力化することが可能で、結果的に放熱手段１２および中温水循環手段１０を小型化することが可能となる。
【００３５】
以上のように、制御手段は、換気手段の屋内導入空気の温度が屋内の気温以上となるように中温水循環手段の循環流量を制御することによって、比較的小型の構成によってＣＯＰ向上効果が発揮可能で、かつ室内導入空気を暖めることによる温感効果を発揮可能である。
【００３６】
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態の暖房用ヒートポンプシステムの構成図である。本実施の形態の構成および動作は第１の実施の形態と共通の部分が多いため、異なる部分のみを以下に説明する。
【００３７】
本実施の形態の放熱手段１２は、図３に示すように熱交換換気装置１５の熱交換器１６と一体化して構成され、熱交換器内の空気の温度勾配と中温水循環経路１１内の水の温度勾配とが並列になるように設けられたものである。図３の着色部は高温流体を表す。また、矢印は熱交換器に導入される空気を示す。
【００３８】
本実施例では、屋外気温検知手段１９が熱交換換気装置１５の外気導入部に設けられる。制御手段１４は以下の二つの条件がそろうと、中温水循環手段１０を作動させて、中温水の冷却をおこなう。
【００３９】
条件１：水温検知手段１３によって貯湯槽５内に中温水の存在が検知されること
条件２：屋外気温検知手段１９によって検知される屋外気温が中温水の温度を下回ること
熱交換器１６の外部に放熱手段１２を設けた実施の形態１に比べて、放熱手段１２の設置スペースが不要であり全体として小型に構成することが可能であるという特長を持つ。また、図３左側の低温部では、低温の外気と中温水循環経路１１とが接しているために、中温水を低温化する効果が大きい。一方で、中温水の熱の一部が熱交換換気によって屋外に捨てられるため、その点で熱エネルギー的には無駄を生じうる。
【００４０】
以上のように、換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器内の温度勾配と中温水の温度勾配とが並列になるように前記熱交換器と一体に設けられ、屋外気温を検知する屋外気温検知手段を有し、制御手段は前記屋外気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させることによって、小型なシステムとすることおよび中温水を冷却しやすいという特長がある。
【００４１】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態の暖房用ヒートポンプシステムの構成図である。本実施の形態の構成および動作は第１の実施の形態と共通の部分が多いため、異なる部分のみを以下に説明する。
【００４２】
本実施の形態の放熱手段１２は、図４に示すように二つに分割され、その一つ１２ｂは実施の形態１と同じく熱交換換気装置１５の熱交換器１６よりも屋内側に、もう一つ１２ａは熱交換器１６の屋外側のそれぞれ空気流路内に設けられる。
【００４３】
本実施の形態では、導入気温検知手段１７が熱交換器１６の屋内側に設けられる。中温水循環手段１０の作動条件は実施の形態１と同じである。
【００４４】
放熱手段の一つ１２ａを熱交換器の屋外側に設けることにより、実施の形態１に比べて中温水を冷却する効果がより大きいためＣＯＰ値を向上する効果がより大きいものと期待できる。また、実施例１よりも高い外気温の場合でも冷却可能である。一方で、中温水の熱の一部が熱交換換気によって屋外に捨てられるため、その点で熱エネルギー的には無駄を生じうる。
【００４５】
以上のように、換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器よりも屋外側および屋内側に分離して設けられた二つの水／空気熱交換器であり、熱交換後の屋内導入気温を検知する導入気温検知手段を有し、制御手段は前記導入気温に基づいて中温水循環手段を作動させることによって、中温水を冷却しやすいという特長がある。
【００４６】
（実施の形態４）
図５は、本発明の第４の実施の形態の暖房用ヒートポンプシステムの構成図である。本実施の形態の構成および動作は第１の実施の形態と共通の部分が多いため、異なる部分のみを以下に説明する。
【００４７】
本実施の形態の換気手段２０は熱交換を伴わない換気をおこなう。放熱手段１２は、換気手段２０の屋内側の空気流路内に設けられる。
【００４８】
本実施の形態では、屋外気温検知手段１９が放熱手段１２の屋外側に設けられる。制御手段１４は以下の二つの条件がそろうと、中温水循環手段１０を作動させて、中温水の冷却をおこなう。
【００４９】
条件１：水温検知手段１３によって貯湯槽５内に中温水の存在が検知されること
条件２：屋外気温検知手段１９によって検知される屋外気温が中温水の温度を下回ること
本実施の形態では、実施の形態１〜３に比べて最も低い屋外気温で中温水を冷却することができるためＣＯＰ値を向上する効果がより大きいものと期待できる。また、換気手段２０をヒートポンプユニットと組み合わせなかった場合に比べて、室内導入空気の気温を向上させる効果が大きいという特長がある。一方で、屋内のどこかで排気がおこなわれているため、組み合わせなかった場合と家屋からの放熱量は同じである。
【００５０】
以上のように、屋外気温を検知し制御部に屋外気温を伝達する屋外気温検知手段を有し、制御手段は前記屋外気温検知手段によって検知した屋外気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させることにより、比較的小型の構成によってＣＯＰ向上効果が発揮可能で、かつ室内導入空気を暖めることによる温感効果を発揮可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明にかかる暖房用ヒートポンプシステムは、熱エネルギーや資源を無駄に捨てることなく、暖房用ヒートポンプユニットのＣＯＰを比較的高く保つことができるので、食品加工や醸造、化学工業など様々な産業での恒温（反応）槽での槽温度一定化のための加熱用途などにも適用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 凝縮器
２ 膨張弁
３ 蒸発器
４ 圧縮機
５ 貯湯槽
６ 給水手段
７ 水循環手段
８ 温水循環手段
９ 暖房端末機器
１０ 中温水循環手段
１１ 中温水循環経路
１２ 放熱手段
１３ 水温検知手段
１４ 制御手段
１５ 熱交換換気装置
１６ 熱交換器
１７ 導入気温検知手段
１８ 給湯出口
１９ 屋外気温検知手段
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒートポンプ技術を利用した家庭用暖房システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にヒートポンプにおいて、使用冷媒で加熱できる温度範囲のうち比較的低い温度域で冷凍サイクルを構成するとエネルギー効率（ＣＯＰ）が高く、比較的高い温度域で運転するとＣＯＰが低くなる。給湯用ヒートポンプでは比較的低温（１０〜２５℃）の水道水から６５℃程度の温水を作り出すため大きな問題とならないが、温水を循環使用する暖房用ヒートポンプでは課題となる。多くの暖房機器では出入り口の温度差が比較的小さいため、比較的高い温度域での運転が多くなるためである。
【０００３】
この課題を解決するため、特許文献１では水道水の一部を貯湯槽の下部に設置した熱交換器に導入して下部の水温を下げることによって、ＣＯＰが下がらないような構成にしている。また、温められた水道水を出湯温度の調整用に利用するため、熱エネルギーを無駄に捨てることのないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３９３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記技術を欧州の一般家庭など給湯水の使用量の比較的少ない環境で用いようとすると、貯湯槽の下部の水温を下げる効果と、出湯温度を調整する効果を両立する必要があるために極めて限られた条件でしか稼動できないという課題がある。そのため、実際の使用条件では、貯湯槽の下部の水を十分に冷却することが出来ずＣＯＰが低下してしまう、あるいは冷却用の水道水と熱エネルギーの一部を無駄に捨てるという問題が生じると思われる。後者の場合は、名目上のＣＯＰを向上することにはなっても実際にはＣＯＰ向上効果と同じ量の熱を無駄に捨てることになるため、実質的な効果は無いといえる。
【０００６】
本発明は、熱エネルギーや資源を無駄に捨てることなく、暖房用ヒートポンプのＣＯＰを比較的高く保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の暖房用ヒートポンプシステムにおいて、凝縮器と膨張弁と蒸発器と圧縮機から構成されるヒートポンプユニットと、前記凝縮器から熱を受け取って生成した温水を貯蔵する貯湯槽と、前記貯湯槽に水道水を供給する給水手段と、前記貯湯槽と前記凝縮器との間で水を循環する水循環手段と、前記ヒートポンプユニットによって生成した熱を室内で放出する暖房端末機器と、前記暖房端末機器と前記貯湯槽との間で温水を循環する温水循環手段と、前記貯湯槽の比較的下方から採取した中温水を循環させて前記貯湯槽に戻す中温水循環経路および中温水循環手段と、前記中温水循環経路の途中に位置して中温水の熱を放熱する放熱手段と、屋内気温よりも低温の外気を導入する換気手段と、前記ヒートポンプユニットおよび前記水循環手段および前記温水循環手段および前記中温水循環手段とを制御する制御手段とを備え、前記放熱手段は前記換気手段によって導入される外気に対して放熱して前記中温水の水温を所定の温度以下に冷却してから前記水循環手段を作動させてヒートポンプユニットにより加熱するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
その結果、熱エネルギーや水資源を無駄に捨てることなく、暖房用ヒートポンプユニットのＣＯＰを比較的高く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態における暖房用ヒートポンプシステムの構成図
【図２】第２の実施形態における暖房用ヒートポンプシステムの構成図
【図３】本発明の実施の形態２における熱交換換気装置の構成図
【図４】第３の実施形態における暖房用ヒートポンプシステムの構成図
【図５】第４の実施形態における暖房用ヒートポンプシステムの構成図
【図６】従来技術のヒートポンプシステムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の発明は、凝縮器と膨張弁と蒸発器と圧縮機から構成されるヒートポンプユニットと、前記凝縮器から熱を受け取って生成した温水を貯蔵する貯湯槽と、前記貯湯槽に水道水を供給する給水手段と、前記貯湯槽と前記凝縮器との間で水を循環する水循環手段と、前記ヒートポンプユニットによって生成した熱を室内で放出する暖房端末機器と、前記暖房端末機器と前記貯湯槽との間で温水を循環する温水循環手段と、前記貯湯槽の比較的下方から採取した中温水を循環させて前記貯湯槽に戻す中温水循環経路および中温水循環手段と、前記中温水循環経路の途中に位置して中温水の熱を放熱する放熱手段と、屋内気温よりも低温の外気を導入する換気手段と、前記ヒートポンプユニットおよび前記水循環手段および前記温水循環手段および前記中温水循環手段とを制御する制御手段とを備え、前記放熱手段は前記換気手段によって導入される外気に対して放熱して前記中温水の水温を所定の温度以下に冷却してから前記水循環手段を作動させてヒートポンプユニットにより加熱するようにした暖房用ヒートポンプシステムである。屋内の空気は常に所定量以上の換気がおこなわれるので、導入空気に放熱することによって、前記中温水を冷却してＣＯＰを比較的高い値に保つことが出来る。また、導入空気を暖めるために熱エネルギーを用いるので熱カスケード利用により屋内空調に役立てることが出来る。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明の暖房用ヒートポンプシステムにおいて、中温水の温度を検知する水温検知手段を有し、制御手段は前記水温検知手段により前記中温水の温度が水道水よりも高く前記温水の温度よりも低い所定の温度域であると検知した場合に中温水循環手段を作動させて前記中温水を放熱してその水温を所定の温度以下に冷却してから水循環手段を作動させてヒートポンプユニットにより加熱するようにしたものである。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の暖房用ヒートポンプシステムにおいて、ヒートポンプユニットは冷媒がＣＯ２であることを特徴とするものである。
【００１３】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の暖房用ヒートポンプシステムにおいて、屋外気温を検知し制御手段に屋外気温を伝達する屋外気温検知手段を有し、制御手段は前記屋外気温検知手段によって検知した屋外気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させるようにしたものである。
【００１４】
第５の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の暖房用ヒートポンプシステムにおいて、換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器よりも屋内側に設けられた水／空気熱交換器であり、熱交換後の屋内導入気温を検知し制御手段に導入気温を伝達する導入気温検知手段を有し、制御手段は前記導入気温検知手段によって検知した導入気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させるようにしたものである。
【００１５】
第６の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の暖房用ヒートポンプシステムにおいて、換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器内の温度勾配と中温水の温度勾配とが並列になるように前記熱交換器と一体に設けられ、屋外気温を検知する屋外気温検知手段を有し、制御手段は前記屋外気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させるようにしたものである。
【００１６】
第７の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の暖房用ヒートポンプシステムにおいて、換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器よりも屋外側および屋内側に分離して設けられた二つの水／空気熱交換器であり、熱交換後の屋内導入気温を検知する導入気温検知手段とを有し、制御手段は前記導入気温に基づいて中温水循環手段を作動させるようにしたものである。
【００１７】
第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明の暖房用ヒートポンプシステムにおいて、制御手段は、換気手段の屋内導入空気の温度が屋内の気温以上となるように中温水循環手段の循環流量を制御するようにしたものである。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態における暖房用ヒートポンプシステムの構成図を示すものである。
【００２０】
図１において、凝縮器１と膨張弁２と蒸発器３と圧縮機４はヒートポンプユニットを構成する。貯湯槽５は水道などの給水手段６により導入された低温水を一時的に貯水する。水循環手段７は低温水を凝縮器１で熱交換して加熱し、生成した高温水は貯湯槽５の上部から貯水される。温水循環手段８は貯湯槽５上部の温水を暖房端末機器９に導入して熱供給する。温水はやや温度が低下した中温水となり貯湯槽５に戻されて、比重が比較的大きいため主に下部に溜まる。中温水循環手段１０は中温水を中温水循環経路１１に流し、放熱手段１２で放熱させてから再度、貯湯槽５の下部に戻す。貯湯槽５内の下部には貯水の温度を検知するための水温検知手段１３が設けられる。また、制御手段１４は前記ヒートポンプユニットおよび水循環手段７および温水循環手段８および中温水循環手段１０の動作制御をおこなう。放熱手段１２は、換気手段のひとつである熱交換換気装置１５の熱交換器１６よりも室内側の換気流路内に設置される。導入気温検知手段１７は、熱交換器１６と放熱手段１２との間に設置される。水温検知手段１３および導入気温検知手段１７により検知された温度情報は制御手段１４に入力される。貯湯槽５内の湯の一部はシャワーやカランなどの給湯出口１８から出湯されるが、本発明の実施例では給湯出口１８からの出湯よりも暖房端末機器９による熱消費が相対的に大きく、したがって湯の循環使用が多い場合を想定している。
【００２１】
前記ヒートポンプユニットの作動媒体としては、Ｒ２２、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ７４４（ＣＯ２）などの各種冷媒が用いられ、本発明ではいずれの冷媒の場合でも、単体のヒートポンプユニットに比べてＣＯＰを向上する効果がある。特に、ＣＯ２冷媒の場合は他の冷媒に比べてＣＯＰ値が凝縮器の出口温度により鋭敏に反応するため、より大きなＣＯＰ向上効果が期待できる。
【００２２】
暖房端末機器９としては、暖房用ラジエターや床暖房ユニットを想定している。また、放熱手段１２は水と導入空気の間で熱交換するためのものであり、クロスフィン型熱交換器を一般的な形態として考える。
【００２３】
熱交換換気装置１５は、汚れた室内の空気と新鮮な外気との間で熱交換するためのものである。その熱交換効率は一般に７０％程度であり、例えば室内気温２０℃で屋外気温０℃の場合には、熱交換後の室内導入空気の温度は式（１）に従って１４℃と見込まれる。
【００２４】
（２０℃−０℃）×７０％＋０℃＝１４℃ 式（１）
したがって、熱交換換気装置１５は熱交換をおこなっているとはいえ厳寒期の導入空気は室温より低く、熱交換換気装置１５単独で用いると屋内の人に冷感を与える可能性がある。
【００２５】
以上のように構成された暖房用ヒートポンプシステムの特徴的な部分について、以下その作用を説明する。
【００２６】
通常、貯湯槽５内に貯湯される温度は衛生上有害な細菌の増殖を抑えるために６５℃以上である。また、暖房端末機器９では快適性を保つために入口と出口の温度差は５℃程度に制御される。暖房端末機器９との間の熱交換を工夫しても温水循環手段８による戻り水は通常３５℃程度であることが多い。本実施例では、戻り水が３５℃であり、したがって貯湯槽５の下部に溜まる中温水の温度が３５℃の例について述べる。また、下記の例で室温は２０℃、屋外気温は０℃、熱交換換気装置１５の熱交換効率は７０％とする。
【００２７】
水温検知手段１３および中温水循環経路１１の採取口は、貯湯槽５内の略同じ深さに設けられる。制御手段１４は以下の二つの条件がそろうと、中温水循環手段１０を作動させて、中温水の冷却をおこなう。
【００２８】
条件１：水温検知手段１３によって貯湯槽５内に中温水の存在が検知されること
条件２：導入気温検知手段１７によって検知される導入気温が中温水の温度を下回ること
上記の２条件が満たされると、制御手段１４は中温水循環手段１０を作動させて中温水を放熱手段１２により冷却したのち、貯湯槽５の底部に導入する。冷却後の水は３５℃よりも低温であるため主に底部に溜まる。中温水循環手段１０の稼動は、水温検知手段１３がその設置深さにおける水温が３５℃よりも低くなったことを検知するまで継続する。中温水循環手段１０の停止後、制御手段１４は水循環手段７およびヒートポンプユニットを稼動させて冷却後の水から６５℃まで沸きあげる。３５℃の中温水から沸きあげるよりもＣＯＰ値は高くなる。
【００２９】
以上のように、凝縮器と膨張弁と蒸発器と圧縮機から構成されるヒートポンプユニットと、前記凝縮器から熱を受け取って生成した温水を貯蔵する貯湯槽と、前記貯湯槽に水道水を供給する給水手段と、前記貯湯槽と前記凝縮器との間で水を循環する水循環手段と、前記ヒートポンプユニットによって生成した熱を室内で放出する暖房端末機器と、前記暖房端末機器と前記貯湯槽との間で温水を循環する温水循環手段と、前記貯湯槽の比較的下方から採取した中温水を循環させて前記貯湯槽に戻す中温水循環経路および中温水循環手段と、前記中温水循環経路の途中に位置して中温水の熱を放熱する放熱手段と、屋内気温よりも低温の外気を導入する換気手段と、前記ヒートポンプユニットおよび前記水循環手段および前記温水循環手段および前記中温水循環手段とを制御する制御手段とを備え、前記放熱手段は前記換気手段によって導入される外気に対して放熱して前記中温水の水温を所定の温度以下に冷却してから前記水循環手段を作動させてヒートポンプユニットにより加熱することによって、熱エネルギーや資源を無駄に捨てることなく、暖房用ヒートポンプユニットのＣＯＰを比較的高く保つことができる。
【００３０】
また、以上のように中温水の温度を検知する水温検知手段を有し、制御手段は前記水温検知手段により前記中温水の温度が水道水よりも高く前記温水の温度よりも低い所定の温
度域であると検知した場合に中温水循環手段を作動させて前記中温水を放熱してその水温を所定の温度以下に冷却してから水循環手段を作動させてヒートポンプユニットにより加熱することによって、中温水が存在する場合のみ中温水循環手段１０を稼動することが可能で中温水循環のためのエネルギー消費を最小化することができる。
【００３１】
なお、中温水の温度は暖房端末機器９の仕様によって異なるため、設置の際に組み合わせる暖房端末機器に応じて中温水の温度設定を変更できるように制御手段１４を構成する。
【００３２】
一方、熱交換換気装置１５で、熱交換器１６から室内側に導入される空気の温度は計算上１４℃であるが、放熱手段１２を通過することによって加熱される。単独の熱交換換気装置であれば冬の室内導入空気は室内気温よりも低く、換気導入口付近では居住者に冷感を与えるという欠点があったが、本実施形態のように暖房用ヒートポンプユニットとシステム化することによって冷感の課題が解決可能である。
【００３３】
以上のように、換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器よりも屋内側に設けられた水／空気熱交換器であり、熱交換後の屋内導入気温を検知し制御部に導入気温を伝達する導入気温検知手段を有し、制御手段は前記導入気温検知手段によって検知した導入気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させることによって、換気による冷感を防ぎつつ同時にＣＯＰ向上効果が発揮可能である。
【００３４】
また、本発明のヒートポンプシステムを用いることによって、暖房端末機器９だけでなく熱交換換気装置１５の室内導入空気が部分的にまかなって暖房をおこなうことも可能である。例えば、必要な暖房出力の７〜９割程度を暖房端末機器９によってまかない、残りの１〜３割を室内導入空気によっておこなうことができる。その場合は、室内導入空気の温度は室温の２０℃よりも高くなる。換気導入口を室内の低い位置に設置した場合には、足元に温感を与えることができて快適性を向上させることができる。また、暖房端末機器９だけで暖房する場合に比べて暖房端末機器９の出力を下げることができるため、中温水の冷却手段を小出力化することが可能で、結果的に放熱手段１２および中温水循環手段１０を小型化することが可能となる。
【００３５】
以上のように、制御手段は、換気手段の屋内導入空気の温度が屋内の気温以上となるように中温水循環手段の循環流量を制御することによって、比較的小型の構成によってＣＯＰ向上効果が発揮可能で、かつ室内導入空気を暖めることによる温感効果を発揮可能である。
【００３６】
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態の暖房用ヒートポンプシステムの構成図である。本実施の形態の構成および動作は第１の実施の形態と共通の部分が多いため、異なる部分のみを以下に説明する。
【００３７】
本実施の形態の放熱手段１２は、図３に示すように熱交換換気装置１５の熱交換器１６と一体化して構成され、熱交換器内の空気の温度勾配と中温水循環経路１１内の水の温度勾配とが並列になるように設けられたものである。図３の着色部は高温流体を表す。また、矢印は熱交換器に導入される空気を示す。
【００３８】
本実施例では、屋外気温検知手段１９が熱交換換気装置１５の外気導入部に設けられる。制御手段１４は以下の二つの条件がそろうと、中温水循環手段１０を作動させて、中温水の冷却をおこなう。
【００３９】
条件１：水温検知手段１３によって貯湯槽５内に中温水の存在が検知されること
条件２：屋外気温検知手段１９によって検知される屋外気温が中温水の温度を下回ること
熱交換器１６の外部に放熱手段１２を設けた実施の形態１に比べて、放熱手段１２の設置スペースが不要であり全体として小型に構成することが可能であるという特長を持つ。また、図３左側の低温部では、低温の外気と中温水循環経路１１とが接しているために、中温水を低温化する効果が大きい。一方で、中温水の熱の一部が熱交換換気によって屋外に捨てられるため、その点で熱エネルギー的には無駄を生じうる。
【００４０】
以上のように、換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器内の温度勾配と中温水の温度勾配とが並列になるように前記熱交換器と一体に設けられ、屋外気温を検知する屋外気温検知手段を有し、制御手段は前記屋外気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させることによって、小型なシステムとすることおよび中温水を冷却しやすいという特長がある。
【００４１】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態の暖房用ヒートポンプシステムの構成図である。本実施の形態の構成および動作は第１の実施の形態と共通の部分が多いため、異なる部分のみを以下に説明する。
【００４２】
本実施の形態の放熱手段１２は、図４に示すように二つに分割され、その一つ１２ｂは実施の形態１と同じく熱交換換気装置１５の熱交換器１６よりも屋内側に、もう一つ１２ａは熱交換器１６の屋外側のそれぞれ空気流路内に設けられる。
【００４３】
本実施の形態では、導入気温検知手段１７が熱交換器１６の屋内側に設けられる。中温水循環手段１０の作動条件は実施の形態１と同じである。
【００４４】
放熱手段の一つ１２ａを熱交換器の屋外側に設けることにより、実施の形態１に比べて中温水を冷却する効果がより大きいためＣＯＰ値を向上する効果がより大きいものと期待できる。また、実施例１よりも高い外気温の場合でも冷却可能である。一方で、中温水の熱の一部が熱交換換気によって屋外に捨てられるため、その点で熱エネルギー的には無駄を生じうる。
【００４５】
以上のように、換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器よりも屋外側および屋内側に分離して設けられた二つの水／空気熱交換器であり、熱交換後の屋内導入気温を検知する導入気温検知手段を有し、制御手段は前記導入気温に基づいて中温水循環手段を作動させることによって、中温水を冷却しやすいという特長がある。
【００４６】
（実施の形態４）
図５は、本発明の第４の実施の形態の暖房用ヒートポンプシステムの構成図である。本実施の形態の構成および動作は第１の実施の形態と共通の部分が多いため、異なる部分のみを以下に説明する。
【００４７】
本実施の形態の換気手段２０は熱交換を伴わない換気をおこなう。放熱手段１２は、換気手段２０の屋内側の空気流路内に設けられる。
【００４８】
本実施の形態では、屋外気温検知手段１９が放熱手段１２の屋外側に設けられる。制御手段１４は以下の二つの条件がそろうと、中温水循環手段１０を作動させて、中温水の冷却をおこなう。
【００４９】
条件１：水温検知手段１３によって貯湯槽５内に中温水の存在が検知されること
条件２：屋外気温検知手段１９によって検知される屋外気温が中温水の温度を下回ること
本実施の形態では、実施の形態１〜３に比べて最も低い屋外気温で中温水を冷却することができるためＣＯＰ値を向上する効果がより大きいものと期待できる。また、換気手段２０をヒートポンプユニットと組み合わせなかった場合に比べて、室内導入空気の気温を向上させる効果が大きいという特長がある。一方で、屋内のどこかで排気がおこなわれているため、組み合わせなかった場合と家屋からの放熱量は同じである。
【００５０】
以上のように、屋外気温を検知し制御部に屋外気温を伝達する屋外気温検知手段を有し、制御手段は前記屋外気温検知手段によって検知した屋外気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させることにより、比較的小型の構成によってＣＯＰ向上効果が発揮可能で、かつ室内導入空気を暖めることによる温感効果を発揮可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明にかかる暖房用ヒートポンプシステムは、熱エネルギーや資源を無駄に捨てることなく、暖房用ヒートポンプユニットのＣＯＰを比較的高く保つことができるので、食品加工や醸造、化学工業など様々な産業での恒温（反応）槽での槽温度一定化のための加熱用途などにも適用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 凝縮器
２ 膨張弁
３ 蒸発器
４ 圧縮機
５ 貯湯槽
６ 給水手段
７ 水循環手段
８ 温水循環手段
９ 暖房端末機器
１０ 中温水循環手段
１１ 中温水循環経路
１２ 放熱手段
１３ 水温検知手段
１４ 制御手段
１５ 熱交換換気装置
１６ 熱交換器
１７ 導入気温検知手段
１８ 給湯出口
１９ 屋外気温検知手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮器と膨張弁と蒸発器と圧縮機から構成されるヒートポンプユニットと、
前記凝縮器から熱を受け取って生成した温水を貯蔵する貯湯槽と、
前記貯湯槽に水道水を供給する給水手段と、
前記貯湯槽と前記凝縮器との間で水を循環する水循環手段と、
前記ヒートポンプユニットによって生成した熱を室内で放出する暖房端末機器と、
前記暖房端末機器と前記貯湯槽との間で温水を循環する温水循環手段と、
前記貯湯槽の比較的下方から採取した中温水を循環させて前記貯湯槽に戻す中温水循環経路および中温水循環手段と、
前記中温水循環経路の途中に位置して中温水の熱を放熱する放熱手段と、
屋内気温よりも低温の外気を導入する換気手段と、
前記ヒートポンプユニットおよび前記水循環手段および前記温水循環手段および前記中温水循環手段とを制御する制御手段とを備え、
前記放熱手段は前記換気手段によって導入される外気に対して放熱して前記中温水の水温を所定の温度以下に冷却してから前記水循環手段を作動させてヒートポンプユニットにより加熱するようにした暖房用ヒートポンプシステム。
【請求項２】
中温水の温度を検知する水温検知手段を有し、制御手段は前記水温検知手段により前記中温水の温度が水道水よりも高く前記温水の温度よりも低い所定の温度域であると検知した場合に中温水循環手段を作動させて前記中温水を放熱してその水温を所定の温度以下に冷却してから水循環手段を作動させてヒートポンプユニットにより加熱するようにした請求項１記載の暖房用ヒートポンプシステム。
【請求項３】
ヒートポンプユニットは冷媒がＣＯ２であることを特徴とする請求項１または２記載の暖房用ヒートポンプシステム。
【請求項４】
屋外気温を検知し制御手段に屋外気温を伝達する屋外気温検知手段を有し、制御手段は前記屋外気温検知手段によって検知した屋外気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させるようにした請求項１〜３のいずれか１項記載の暖房用ヒートポンプシステム。
【請求項５】
換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器よりも屋内側に設けられた水／空気熱交換器であり、熱交換後の屋内導入気温を検知し制御手段に導入気温を伝達する導入気温検知手段を有し、制御手段は前記導入気温検知手段によって検知した導入気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させるようにした請求項１〜３のいずれか１項記載の暖房用ヒートポンプシステム。
【請求項６】
換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器内の温度勾配と中温水の温度勾配とが並列になるように前記熱交換器と一体に設けられ、屋外気温を検知する屋外気温検知手段を有し、制御手段は前記屋外気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させるようにした請求項１〜３のいずれか１項記載の暖房用ヒートポンプシステム。
【請求項７】
換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器よりも屋外側および屋内側に分離して設けられた二つの水／空気熱交換器であり、熱交換後の屋内導入気温を検知する導入気温検知手段を有し、制御手段は前記導入気温に基づいて中温水循環手段を作動させるようにした請求項１〜３のいずれか１項記載の暖房用ヒートポンプシステム。
【請求項８】
制御手段は、換気手段の屋内導入空気の温度が屋内の気温以上となるように中温水循環手段の循環流量を制御するようにした請求項１〜７のいずれか１項に記載の暖房用ヒートポンプシステム。
【請求項１】
凝縮器と膨張弁と蒸発器と圧縮機から構成されるヒートポンプユニットと、
前記凝縮器から熱を受け取って生成した温水を貯蔵する貯湯槽と、
前記貯湯槽に水道水を供給する給水手段と、
前記貯湯槽と前記凝縮器との間で水を循環する水循環手段と、
前記ヒートポンプユニットによって生成した熱を室内で放出する暖房端末機器と、
前記暖房端末機器と前記貯湯槽との間で温水を循環する温水循環手段と、
前記貯湯槽の比較的下方から採取した中温水を循環させて前記貯湯槽に戻す中温水循環経路および中温水循環手段と、
前記中温水循環経路の途中に位置して中温水の熱を放熱する放熱手段と、
屋内気温よりも低温の外気を導入する換気手段と、
前記ヒートポンプユニットおよび前記水循環手段および前記温水循環手段および前記中温水循環手段とを制御する制御手段とを備え、
前記放熱手段は前記換気手段によって導入される外気に対して放熱して前記中温水の水温を所定の温度以下に冷却してから前記水循環手段を作動させてヒートポンプユニットにより加熱するようにした暖房用ヒートポンプシステム。
【請求項２】
中温水の温度を検知する水温検知手段を有し、制御手段は前記水温検知手段により前記中温水の温度が水道水よりも高く前記温水の温度よりも低い所定の温度域であると検知した場合に中温水循環手段を作動させて前記中温水を放熱してその水温を所定の温度以下に冷却してから水循環手段を作動させてヒートポンプユニットにより加熱するようにした請求項１記載の暖房用ヒートポンプシステム。
【請求項３】
ヒートポンプユニットは冷媒がＣＯ２であることを特徴とする請求項１または２記載の暖房用ヒートポンプシステム。
【請求項４】
屋外気温を検知し制御手段に屋外気温を伝達する屋外気温検知手段を有し、制御手段は前記屋外気温検知手段によって検知した屋外気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させるようにした請求項１〜３のいずれか１項記載の暖房用ヒートポンプシステム。
【請求項５】
換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器よりも屋内側に設けられた水／空気熱交換器であり、熱交換後の屋内導入気温を検知し制御手段に導入気温を伝達する導入気温検知手段を有し、制御手段は前記導入気温検知手段によって検知した導入気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させるようにした請求項１〜３のいずれか１項記載の暖房用ヒートポンプシステム。
【請求項６】
換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器内の温度勾配と中温水の温度勾配とが並列になるように前記熱交換器と一体に設けられ、屋外気温を検知する屋外気温検知手段を有し、制御手段は前記屋外気温が中温水の温度よりも低い場合に中温水循環手段を作動させるようにした請求項１〜３のいずれか１項記載の暖房用ヒートポンプシステム。
【請求項７】
換気手段は熱交換換気装置であり、放熱手段は前記熱交換気装置の熱交換器よりも屋外側および屋内側に分離して設けられた二つの水／空気熱交換器であり、熱交換後の屋内導入気温を検知する導入気温検知手段を有し、制御手段は前記導入気温に基づいて中温水循環手段を作動させるようにした請求項１〜３のいずれか１項記載の暖房用ヒートポンプシステム。
【請求項８】
制御手段は、換気手段の屋内導入空気の温度が屋内の気温以上となるように中温水循環手段の循環流量を制御するようにした請求項１〜７のいずれか１項に記載の暖房用ヒートポンプシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２２５５９６（Ｐ２０１２−２２５５９６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９４６０８（Ｐ２０１１−９４６０８）
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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