JP2004245535A - 熱エネルギシステム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の利用側機器（１５，１５） を備えた熱エネルギシステム（１） において、一部の機器の故障がシステム全体に与える影響を少なくする。
【解決手段】個々に熱源側機器（１３）と利用側機器（１３）とを備えた複数の熱エネルギ系統回路（１０）に熱搬送系統回路（２０）を接続して、各熱エネルギ系統回路（１０）の間で熱エネルギの授受を行えるようにする。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍、空調、あるいは給湯などを行う熱エネルギシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、熱エネルギシステムとしては、一対になった熱源側機器と利用側機器とを備えた冷凍装置や空調装置（ここではペア機という）、あるいは一つの熱源側機器に対して複数の利用側機器を備えた冷凍装置や空調装置（マルチ機という）などが知られている。上記熱エネルギシステムには、例えば、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路が用いられている。
【０００３】
上記ペア機は、一般に家庭や小規模の店舗などに設置されており、近くに設置された熱エネルギシステムがあっても、そのシステムとは関係なく運転される。つまり、ペア機型の熱エネルギシステムでは、複数の需要者が近接した場所にいるような場合でも、運転中に互いの熱エネルギシステムの排熱を利用することなどはできず、その意味でエネルギ消費の少ない運転を行うことはできない。
【０００４】
一方、マルチ機は、熱源側機器を共用した複数の利用側機器を有し、ビルなどで各利用側機器が複数箇所に設置されるものである（例えば特許文献１，２参照）。このマルチ機では一つの熱源側機器で複数の利用側機器の加熱や冷却を行うことができ、各機器間での排熱回収も可能であるため、ペア機を複数箇所に個別に設置するのと比較すると熱エネルギを有効に利用することが可能となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１２１９０２号公報
【特許文献２】
特開平７−２１７９３３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のマルチ機型の熱エネルギシステムの場合、共用する熱源側機器が故障したり、一部の利用側機器が故障したりするだけで、システム全体の運転に支障を来してしまい、すべての利用側機器に熱エネルギを配分できなくなることがある。また、例えば、上記マルチ機において、空調や給湯などのように用途の異なる利用側機器で熱源側機器を共用していると、一つの機器が故障しただけで、すべての用途について熱エネルギを利用できなくなることもある。
【０００７】
さらに、上記マルチ機において一部の利用側機器で過剰に熱エネルギを使用している場合は、他の利用側機器で日常的な量の熱エネルギを使用しようとしても、それができなくなることもある。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、複数の利用側機器を備えた熱エネルギシステムにおいて、一部の機器がシステム全体に与える影響を少なくすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、個々に熱源側機器（１３）と利用側機器（１５）とを備えた複数の熱エネルギ系統回路（１０）に熱搬送系統回路（２０）を接続したものである。
【００１０】
具体的に、請求項１に記載の発明は、複数の利用側機器（１５，１５） を備えた熱エネルギシステムを前提としている。そして、この熱エネルギシステムは、熱源側機器（１３）と利用側機器（１５）とを備えて両機器（１３，１５） 間を流れる熱媒体により熱エネルギの伝達を行う複数の熱エネルギ系統回路（１０）と、熱搬送媒体が流れて熱エネルギを搬送する熱搬送系統回路（２０）とを備え、熱エネルギ系統回路（１０）と熱搬送系統回路（２０）とが、該熱エネルギ系統回路（１０）の熱媒体と熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体との熱交換を行う熱エネルギ系統熱交換器（１６）を介して互いに接続されていることを特徴としている。
【００１１】
上記構成において、個別に設置される複数の熱エネルギシステムとしては、冷媒が循環して空調や給湯を行うもの、あるいは水や空気が循環して温熱や冷熱を利用するものなどを利用できる。また、熱搬送系統回路（２０）についても、潜熱搬送するフロンや炭化水素、アンモニアなどのいわゆる冷媒が循環するものだけでなく、マイクロカプセルに蓄熱剤を封入したものを水搬送するもの、あるいは水や空気などにより顕熱搬送するものなどを利用できる。この熱搬送系統回路（２０）として、温熱や冷熱の一方を搬送したり、両方を並列に搬送したりするものが考えられる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱エネルギシステムにおいて、熱エネルギ系統回路（１０）に利用側機器（１５）と熱エネルギ系統熱交換器（１６）とが並列に接続されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項１，２の発明では、個々の熱エネルギ系統回路（１０）において、熱源側機器（１３）と利用側機器（１５）の間で熱媒体が流れ、利用側での加熱や冷却が行われる。また、各熱エネルギ系統回路（１０）は、熱エネルギ系統熱交換器（１６）を介して熱搬送系統回路（２０）に接続されているので、各熱エネルギ系統回路（１０）の余分な熱を熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体に与えることができる。この熱搬送媒体は、熱搬送系統回路（２０）に他の系統の利用側機器を接続しておくことにより、その利用側機器に与えることができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の熱エネルギシステムにおいて、熱源媒体が流れる熱源系統回路（３０）を備え、該熱源系統回路（３０）が、該熱源系統回路（３０）の熱源媒体と熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体との熱交換を行う熱源系統熱交換器（３３）を介して熱搬送系統回路（２０）に接続されていることを特徴としている。熱源系統回路（３０）は、例えば燃料電池やマイクロガスタービンなどを用いた発電装置（３１）の排熱を空調や給湯に利用するための系統とすることができる。
【００１５】
この請求項３の発明では、上記熱搬送系統回路（２０）に、熱源系統回路（３０）が接続されているので、上記熱源系統熱交換器（３３）において該熱源系統回路（３０）から熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体に熱エネルギを与えることができる。この熱エネルギは、熱搬送系統回路に接続されている利用側機器（１５，４７Ｂ，５４Ａ，５４Ｂ）で利用できる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２または３に記載の熱エネルギシステムにおいて、熱利用媒体が流れる熱利用系統回路（４０，５０） を備え、該熱利用系統回路（４０，５０） が、該熱利用系統回路（４０，５０） の熱利用媒体と熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体との熱交換を行う熱利用系統熱交換器（４２，４４，５２）を介して熱搬送系統回路（２０）に接続されていることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の熱エネルギシステムにおいて、熱利用系統回路（４０，５０） に蓄熱媒体を有する蓄熱手段（４５）が設けられていることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の熱エネルギシステムにおいて、蓄熱手段（４５）が、熱搬送媒体から蓄熱媒体への蓄熱を行う蓄熱熱交換器（４２，４４） と、蓄熱媒体から熱搬送媒体への放熱を行う放熱熱交換器（４８）とを介して、熱搬送系統回路（２０）に接続されていることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の熱エネルギシステムにおいて、蓄熱手段（４５）が温熱を蓄熱して給湯を行う貯湯タンク（４５）であることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明は、請求項４に記載の熱エネルギシステムにおいて、熱利用系統回路（５０）が、庫内の冷蔵及び／または冷凍を行う冷蔵冷凍系統であることを特徴としている。
【００２１】
上記請求項４から請求項８の発明では、熱搬送系統回路（２０）に給湯や冷蔵冷凍を行う熱利用系統回路（４０，５０） を接続しているので、個別の熱エネルギ系統回路（１０）で余った熱エネルギや熱源系統回路（３０）の熱エネルギを、これら熱利用系統回路（４０，５０） において有効に利用できる。
【００２２】
特に、請求項５の発明では熱利用系統回路（４０，５０） に蓄熱手段（４５）を設けているため、個別の熱エネルギ系統回路（１０）や熱源系統回路（３０）から与えられる熱を該蓄熱手段（４５）で蓄熱した後に利用できる。
【００２３】
また、請求項６の発明では、熱搬送系統回路（２０）から蓄熱手段（４５）への蓄熱と、蓄熱手段（４５）から熱搬送系統回路（２０）への放熱とが可能である。したがって、熱源側機器が故障したときに熱エネルギの供給量が不足しても、その不足分を蓄熱した熱エネルギで補うことができる。
【００２４】
また、請求項７の発明では、個別の熱エネルギ系統回路（１０）から熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体に温熱が与えられ、さらに該温熱が蓄熱手段である貯湯タンク（４５）に蓄えられる。つまり、貯湯タンク（４５）では温水が溜められる。このことにより、システムで余った温熱で温水を溜めておき、給湯に用いることができる。
【００２５】
また、請求項８の発明では、個別の熱エネルギ系統回路（１０）から熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体に冷熱を与え、該冷熱を利用して冷蔵冷凍を行える。
【００２６】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか１に記載の熱エネルギシステムにおいて、熱エネルギ系統回路（１０）が、室内の空調を行う空調系統であることを特徴としている。
【００２７】
この請求項９の発明では、個別の熱エネルギ系統回路（１０）において、熱源側機器（１３）と利用側機器（１５）との間で熱媒体が循環することにより、空調が行われる。また、熱媒体は利用側機器（１５）と熱エネルギ系統熱交換器（１６）との間で循環することにより、熱搬送媒体に余剰の熱エネルギを与えることも可能であるし、熱搬送媒体から不足する熱エネルギを奪うことも可能である。つまり、複数の空調系統を供えたシステムにおいて、ある系統の熱源側機器が故障した場合などは他の系統の熱エネルギを利用することが可能であり、他の熱エネルギ系統回路（１０）の熱源側機器が故障した場合は、その系統へ熱エネルギを与えることも可能である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本実施形態に係る熱エネルギシステム（１） の概念図である。この熱エネルギシステム（１） は、個々に熱源側機器（１３）と利用側機器（１５）を備えて両機器（１３，１５） 間を熱媒体が流れる複数の熱エネルギ系統回路（１０）と、熱搬送媒体が流れて熱エネルギを搬送する熱搬送系統回路（２０）とを備えている。この熱搬送系統回路（２０）には、フロンや炭化水素、アンモニアなどのいわゆる冷媒により潜熱搬送するものや、マイクロカプセルに蓄熱材を封入したものを水搬送するもの、または水や空気などにより顕熱搬送するものを利用できる。
【００３０】
上記熱エネルギ系統回路（１０）は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路により構成されている。この熱エネルギ系統回路（１０）は、該熱エネルギ系統回路（１０）の熱媒体（冷媒）と熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体とが熱交換を行うように、熱エネルギ系統熱交換器（１６）を介して熱搬送系統回路（２０）に接続されている。
【００３１】
また、上記熱搬送系統回路（２０）には、上記熱エネルギ系統回路（１０）の他、熱源媒体が流れる熱源系統回路（３０）と、熱利用媒体が流れる熱利用系統回路（４０，５０） も接続されている。熱利用系統回路（４０，５０） には、蓄熱媒体を有する蓄熱器（蓄熱手段）（４５）が設けられた第１熱利用系統回路（４０）と、蓄熱手段（４５）が設けられていない第２熱利用系統回路（５０）とがある。
【００３２】
上記熱源系統回路（３０）は、熱源系統熱交換器（３３）を介して熱搬送系統回路（２０）に接続され、該熱源系統回路（３０）の熱源媒体と熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体とが熱交換を行うように構成されている。また、熱利用系統回路（４０，５０） は、熱利用系統熱交換器（４２，４４，５２）を介して熱搬送系統回路（２０）に接続され、該熱利用系統回路（４０，５０） の熱利用媒体と熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体とが熱交換を行うように構成されている。
【００３３】
次に、この熱エネルギシステム（１） の回路構成について、図２の回路系統図に基づいて説明する。
【００３４】
上記熱搬送系統回路（２０）は、冷媒などの熱搬送媒体が循環する閉回路に構成されている。この熱搬送系統回路（２０）には、熱搬送媒体を循環させる手段としてポンプ（２１，２１） が並列に設けられている。
【００３５】
上記熱エネルギ系統回路（１０）は、空調系統回路であり、室内の空調（冷暖房）を行うように構成されている。図の例では、この熱エネルギ系統回路（１０）として、第１回路（１０Ａ） と第２回路（１０Ｂ） の２種類を示しており、それぞれ、圧縮機（１１）と、四路切換弁（１２）と、室外熱交換器（熱源側熱交換器）（１３）と、膨張機構（１４Ａ，１４Ｂ） と、室内熱交換器（利用側熱交換器）（１５）と、上記熱エネルギ系統熱交換器（１６）とを備えている。
【００３６】
第１回路（１０Ａ） において、上記圧縮機（１１）の吐出管は四路切換弁（１２）の第１ポート（Ｐ１）に接続されている。四路切換弁（１２）の第２ポート（Ｐ２）は室外熱交換器（１３）のガス側に接続されている。この室外熱交換器（１３）の液側は液側分流器（１７Ａ） の合流側に接続され、該液側分流器（１７Ａ） の分流側は、第１膨張弁（１４Ａ） を介して室内熱交換器（１５）の液側に、第２膨張弁（１４Ｂ） を介して上記熱エネルギ系統熱交換器（１６）の液側に接続されている。
【００３７】
上記室内熱交換器（１５）のガス側及び熱エネルギ系統熱交換器（１６）のガス側は、それぞれガス側分流器（１７Ｂ） の分流側に接続されている。ガス側分流器（１７Ｂ） の合流側は、上記四路切換弁（１２）の第３ポート（Ｐ３）に接続されている。また、四路切換弁（１２）の第４ポート（Ｐ４）は、上記圧縮機（１１）の吸入管に接続されている。
【００３８】
上記四路切換弁（１２）は、第１ポート（Ｐ１）と第２ポート（Ｐ２）が連通し、第３ポート（Ｐ３）と第４ポート（Ｐ４）が連通する第１の状態と、第１ポート（Ｐ１）と第３ポート（Ｐ３）が連通し、第２ポート（Ｐ２）と第４ポート（Ｐ４）が連通する第２の状態に切り換え可能になっている。そして、四路切換弁（１２）を第１状態に切り換えると冷房運転を行うことができ、第２状態に切り換えると暖房運転を行うことができる。
【００３９】
また、第２回路（１０Ｂ） は、熱エネルギ系統熱交換器（１６）のガス側をガス側分流器（１７Ｂ） に接続せず、電磁弁（１８）を介して圧縮機（１１）の吐出管に接続したものである。この第２回路（１０Ｂ） では、第１膨張弁（１４Ａ） と室内熱交換器（１５）の間の液管と、第２膨張弁（１４Ｂ） と熱エネルギ系統熱交換器（１６）の間の液管とが、第３膨張弁（１４Ｃ） を介して接続されている。第２回路（１０Ｂ） は、以上の点を除いては第１回路（１０Ａ） と同様に構成されている。
【００４０】
上記熱源系統回路（３０）は、例えば燃料電池やマイクロガスタービンなどの発電装置（３１）による発電の排熱を利用するための回路である。この熱源系統回路（３０）は、例えば発電装置（３１）側で生成した温水などを、発電装置（３１）側と熱源系統熱交換器（３３）との間で熱源系統ポンプ（３２）により循環させる閉回路に構成することができる。
【００４１】
上記熱利用系統回路（４０，５０） としては、給湯を行う給湯回路（４０）と、庫内の冷蔵冷凍を行う冷蔵冷凍回路（５０）とが設けられている。給湯回路（４０）は、給湯用冷媒回路（４０Ａ） と給湯用温水回路（４０Ｂ） とを備えている。給湯用冷媒回路（４０Ａ） は、圧縮機（４１）と温水加熱熱交換器（４２）と膨張弁（４３）と冷媒加熱熱交換器（４４）とが順に接続された閉回路である。また、給湯用温水回路（４０Ｂ） は、貯湯タンク（４５）と第１温水ポンプ（４６）と上記温水加熱熱交換器（４２）とが順に接続され、温水が循環する回路である。
【００４２】
上記給湯用冷媒回路（４０Ａ） には、例えば二酸化炭素が冷媒として充填されている。この給湯用冷媒回路（４０Ａ） は、熱搬送回路の温熱を熱源としてヒートポンプサイクルを行い、給湯用温水回路（４０Ｂ） の水（温水）を加熱する。つまり、給湯用冷媒回路（４０Ａ） は給湯用のブースターユニットを構成している。一方、給湯用温水回路（４０Ｂ） の貯湯タンク（４５）は、蓄熱媒体である水（温水）を蓄える蓄熱手段であって、該貯湯タンク（４５）には給水管（４７Ａ） と出湯管（４７Ｂ） とが設けられている。
【００４３】
また、この給湯回路（４０）は、貯湯タンク（４５）に蓄えた温水の温熱を熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体に与えることも可能になっている。このため、上記貯湯タンク（４５）と第２温水ポンプ（４９）と放熱熱交換器（４８）とが順に接続された放熱回路（４０Ｃ） が設けられている。放熱熱交換器（４８）は、貯湯タンク（４５）に蓄えられた温水と上記熱搬送媒体とが熱交換を行うように構成されている。
【００４４】
冷蔵冷凍回路（５０）は、冷媒回路により構成され、圧縮機（５１）と冷媒凝縮熱交換器（熱利用系統熱交換器）（５２）と膨張弁（５３Ａ，５３Ｂ） と冷蔵冷凍熱交換器（５４Ａ，５４Ｂ） とを備えている。膨張弁（５３Ａ，５３Ｂ） 及び冷蔵冷凍熱交換器（５４Ａ，５４Ｂ） は、圧縮機（５１）及び冷媒凝縮熱交換器（５２）に対して並列に接続されている。冷媒凝縮熱交換器（５２）は熱搬送系統回路（２０）に接続され、この冷蔵冷凍回路（５０）の熱利用媒体である冷媒と、上記熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体とが熱交換を行うように構成されている。
【００４５】
なお、この冷蔵冷凍回路（５０）は、冷蔵庫の庫内空気から吸熱し、熱搬送媒体に放熱するように構成されているが、さらに、圧縮機（５１）の排熱を熱搬送媒体に与えるようにしてもよい。
【００４６】
以上のように、本実施形態の熱エネルギシステム（１） は、空調系統、給湯系統、冷蔵冷凍系統、そして熱源系統の各回路（２０，３０，４０，５０） を熱搬送系統回路（２０）に接続したものであり、全体が一つの大規模な熱エネルギシステム（１） を構成している。この熱エネルギシステム（１） は、複数の利用側機器（１５，４７Ｂ，５４Ａ，５４Ｂ）において、空調系統、給湯系統及び冷蔵冷凍系統の温熱や冷熱を相互に利用しながら運転することができるものである。
【００４７】
−運転動作−
次に、この熱エネルギシステム（１） の運転動作について説明する。
【００４８】
まず、空調系統の第１回路（１０Ａ） では、四路切換弁（１２）を図に実線で示す第１状態に設定すると冷房運転を行うことができる。このとき、第１膨張弁（１４Ａ） を所定開度に開き、第２膨張弁（１４Ｂ） を閉じる状態にすると、圧縮機（１１）から吐出された高圧の冷媒は、室外熱交換器（１３）で凝縮した後に液側分流器（１７Ａ） を通過し、第１膨張弁（１４Ａ） で膨張して所定の低圧圧力まで減圧される。低圧の液冷媒は、室内熱交換器（１５）で蒸発し、ガス側分流器（１７Ｂ） を通過して圧縮機（１１）に吸入される。冷媒が以上のように循環して圧縮行程、凝縮工程、膨張行程、そして蒸発行程を繰り返し、室内熱交換器（１５）において室内空気が冷却される。この運転状態において、空調系統の第１回路（１０Ａ） は熱搬送系統回路（２０）とは切り離された運転状態となる。
【００４９】
なお、場合によっては冷房時に第２膨張弁（１４Ｂ） を所定開度に開いて運転してもよい。こうすると、冷媒が第１膨張弁（１４Ａ） と第２膨張弁（１４Ｂ） に並列に流れて減圧され、室内熱交換器（１５）と熱エネルギ系統熱交換器（１６）の両方で蒸発した後に合流して、圧縮機（１１）に吸入される運転状態となる。熱エネルギ系統熱交換器（１６）では、冷媒と熱搬送媒体とが熱交換を行う。
【００５０】
一方、暖房運転は、四路切換弁（１２）を第２状態に切り換えて行う。このとき、第１膨張弁（１４Ａ） と第２膨張弁（１４Ｂ） をそれぞれ所定開度で開く状態にすると、圧縮機（１１）から吐出された高圧の冷媒は、ガス側分流器（１７Ｂ） で分流した後に室内熱交換器（１５）と熱エネルギ系統熱交換器（１６）で凝縮し、第１膨張弁（１４Ａ） と第２膨張弁（１４Ｂ） で膨張する。冷媒は液側分流弁（１７Ａ） で合流し、室外熱交換器（１３）で蒸発した後に圧縮機（１１）に吸入される。この暖房運転時は、室内熱交換器（１５）において室内空気が加熱され、熱エネルギ系統熱交換器（１６）において上記熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体が加熱される。なお、第２膨張弁（１４Ｂ） を閉じて運転すると、第２回路（１０Ｂ） を熱搬送系統回路（２０）と切り離して運転できる。
【００５１】
この第１回路（１０Ａ） の暖房運転中に室外熱交換器（１３）が着霜すると、第１膨張弁（１４Ａ） を閉鎖するとともに第２膨張弁（１４Ｂ） を開いた状態にして冷媒を逆サイクル（冷房サイクル）で回すことによりデフロスト運転を行うことができる。この逆サイクルによるデフロスト運転中は、室内熱交換器（１５）への冷媒の流通が停止する一方、熱エネルギ系統熱交換器（１６）には冷媒が流れる。したがって、熱搬送系統回路（２０）から汲み上げた熱を利用して室外熱交換器（１３）を加熱できるため、効率のよいデフロスト運転を行える。
【００５２】
空調系統の第２回路（１０Ｂ） では、冷房運転時は、四路切換弁（１２）を第１状態に設定するとともに、第１膨張弁（１４Ａ） を所定開度に制御し、第２膨張弁（１４Ｂ） 、第３膨張弁（１４Ｃ） 及び電磁弁（１８）を閉鎖して運転を行う。こうすると、冷媒は、圧縮機（１１）、室外熱交換器（１３）、第１膨張弁（１４Ａ） 、室内熱交換器（１５）を順に流れ、室内熱交換器（１５）において室内空気が冷却される。このとき、第２回路（１０Ｂ） は第１回路（１０Ａ） と同様に熱搬送系統回路（２０）とは切り離された状態となる。
【００５３】
また、冷房運転中に室内の排熱が余るときは、電磁弁（１８）を開放し、第３膨張弁（１４Ｃ） を所定開度に制御して運転を行う。こうすると、圧縮機（１１）から吐出された冷媒は、一部が室外熱交換器（１３）で凝縮した後に第１膨張弁（１４Ａ） を通って減圧され、他の一部が熱エネルギ系統熱交換器（１６）で凝縮した後に第３膨張弁（１４Ｃ） を通過して減圧される。第１膨張弁（１４Ａ） を通過した冷媒と第３膨張弁（１４Ｃ） を通過した冷媒は、合流した後に室内熱交換器（１５）で室内空気を冷却して蒸発し、圧縮機（１１）に吸入される。このように、第２回路（１０Ｂ） では冷房時における室内の排熱を利用して熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体を加熱する運転が可能となる。
【００５４】
第２回路（１０Ｂ） の暖房時には、四路切換弁（１２）を第２状態に切り換えるとともに電磁弁（１８）を開放し、さらに第２膨張弁（１４Ｂ） を所定開度に制御するとともに第３膨張弁（１４Ｃ） を閉鎖する制御を行う。こうすると、圧縮機（１１）から吐出された冷媒は室内熱交換器（１５）と熱エネルギ系統熱交換器（１６）を並列に流れて凝縮し、室内空気と熱搬送媒体とを加熱する。冷媒は、その後に第１膨張弁（１４Ａ） と第２膨張弁（１４Ｂ） で減圧された後に合流し、室外熱交換器（１３）で蒸発して圧縮機（１１）に吸入される。この第２回路（１０Ｂ） においても、第２膨張弁（１４Ｂ） を閉鎖して運転すると、該第２回路（１０Ｂ） を熱搬送系統回路（２０）と切り離して運転を行うことができる。
【００５５】
上記熱源系統回路（３０）では、燃料電池やマイクロガスタービンなどの発電装置（３１）の排熱によって温水が生成されるとともに、この温水が熱源系統ポンプ（３２）で送られて該回路（３０）内を循環する。この温水は、熱源系統熱交換器（３３）において熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体と熱交換して、該熱搬送媒体を加熱する。
【００５６】
冷蔵冷凍回路（５０）では、圧縮機（５１）から吐出された冷媒は、冷媒凝縮熱交換器で凝縮した後に各膨張弁（５３Ａ，５３Ｂ） で膨張し、各冷蔵冷凍熱交換器（５４Ａ，５４Ｂ） で蒸発して圧縮機（５１）に吸入される。この冷蔵冷凍回路（５０）では、以上のように冷媒が循環する際に冷蔵庫や冷凍庫の庫内が冷却されるとともに、その庫内から汲み上げられた熱が熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体に与えられる。
【００５７】
上記給湯回路（４０）では、給湯用冷媒回路（４０Ａ） において圧縮機（４１）を起動し、給湯用温水回路（４０Ｂ） において第１温水ポンプ（４６）を起動することで、温水が生成されて貯湯タンク（４５）に蓄えられる。具体的には、給湯用冷媒回路（４０Ａ） において、圧縮機（４１）から吐出された冷媒は温水加熱熱交換器（４２）において放熱し、膨張弁（４３）において減圧される。減圧された冷媒は、冷媒加熱熱交換器（４４）で加熱されて蒸発し、圧縮機（４１）に吸入される。冷媒は、以上のように回路（４０Ａ） 内を循環するときに、冷媒加熱熱交換器（４４）において熱搬送媒体から吸熱し、温水加熱熱交換器（４２）において温水に放熱する動作を行う。
【００５８】
給湯用温水回路（４０Ｂ） では、貯湯タンク（４５）から第１温水ポンプ（４６）で送られた水が温水加熱熱交換器（４２）において加熱され、温水が生成される。この温水は、貯湯タンク（４５）に戻って該タンク（４５）内に貯蔵される。貯湯タンク（４５）内の温水は、必要に応じて出湯管（４７Ｂ） から厨房や浴槽、シャワーなどへ供給され、利用される。
【００５９】
一方、貯湯タンク（４５）に蓄えた温水の温熱は、放熱回路（４０Ｃ） により熱搬送媒体に与えることもできる。具体的には、該放熱回路（４０Ｃ） の第２温水ポンプ（４９）を起動すると、温水が貯湯タンク（４５）から放熱熱交換器（４８）へ流れ、該放熱熱交換器（４８）において熱搬送媒体を加熱した後に該貯湯タンク（４５）に戻る動作を行う。したがって、上記熱搬送媒体が加熱されるので、他の給湯系統がある場合にはその給湯系統に供給することができるうえ、熱搬送媒体の温熱を空調系統に供給することもできる。以上説明したように、給湯系統では、他の系統の温熱を利用して運転動作を行う。
【００６０】
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、空調を行う熱エネルギ系統回路（１０）において、室外熱交換器（１３）と室内熱交換器（１５）の間で冷媒が循環することにより、他の系統とは切り離した状態で運転をすることが可能である一方、冷媒を熱エネルギ系統熱交換器（１６）にも流すことにより、該冷媒を熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体と熱交換させながら運転することもできる。
【００６１】
特に、空調系統の第１回路（１０Ａ） では、冷房時に熱エネルギ系統熱交換器（１６）において冷媒を蒸発させることで熱搬送媒体を冷却したり、暖房時に熱エネルギ系統熱交換器（１６）において冷媒を凝縮させることで熱搬送媒体を加熱したりすることができる。また、暖房時に室外熱交換器（１３）に着霜したときは、熱搬送系統回路（２０）を熱源としてデフロスト運転を行うことも可能である。
【００６２】
さらに、空調系統の第２回路（１０Ｂ） では、冷房時に凝縮熱が余る状態のときには、該凝縮熱を熱エネルギ系統熱交換器（１６）で放出することで熱搬送媒体を加熱でき、暖房時には第１回路（１０Ａ） と同様に熱エネルギ系統熱交換器（１６）において冷媒を凝縮させることで熱搬送媒体を加熱することができる。
【００６３】
このように、冷房時には、特に第２回路（１０Ｂ） において熱搬送媒体を加熱することで冷房の排熱を有効に利用できる。また、暖房時には、第１回路（１０Ａ） と第２回路（１０Ｂ） の両方とも熱エネルギ系統熱交換器（１６）を凝縮器にして運転できるので、室外から汲み上げた熱を室内に供給するのと同時に熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体に与えることが可能であり、ヒートポンプの熱源を有効に利用した運転を行うことができる。
【００６４】
また、冷蔵冷凍系統回路（５０）では、冷蔵冷凍熱交換器（５４Ａ，５４Ｂ） において冷蔵庫の庫内空気から吸熱し、冷媒凝縮熱交換器において熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体に放熱する動作を行うことで、該熱搬送媒体を加熱できる。
【００６５】
さらに、給湯系統回路（４０）では、給湯用冷媒回路（４０Ａ） の冷媒が熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体から吸熱し、給湯用温水回路（４０Ｂ） の水に放熱することで温水が生成され、温水が貯湯タンク（４５）に蓄えられる。上記熱搬送媒体は、空調系統、冷蔵冷凍系統、さらには熱源系統回路（３０）により加熱されるため、例えばそのうちの一部が故障したりしても蓄熱運転が可能である。また、熱源側機器の故障の程度が著しくて蓄熱運転ができなくなった場合でも、蓄熱量がなくならない限り給湯運転は可能である。このように、この実施形態では、貯湯タンク（４５）と熱搬送系統回路（２０）の間で双方向へ熱エネルギを受け渡しできるので、熱源側機器の故障による熱エネルギ供給量の不足を、蓄熱した熱エネルギを用いて補填することができる。
【００６６】
また、この給湯系統には、放熱回路（４０Ｃ） が設けられていて、貯湯タンク（４５）に蓄えた温水の温熱を熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体に与えることができるので、複数の給湯回路（４０）が設けられた構成において、ある給湯系統で蓄熱の熱源が不足する場合には、余剰の蓄熱で不足分を補うことも可能である。つまり、給湯系統回路（４０）では、熱搬送系統回路（２０）の駆動部が故障したり、一時的に熱源の能力が不足しても、蓄熱した温熱を使って需要者に温水を提供できるので、大規模なシステムであるにもかかわらず、熱源側機器の不具合による影響を緩和できる。
【００６７】
また、専用の利用側機器を持たない熱源系統回路（３０）を熱搬送系統回路（２０）に接続しているので、個別の熱エネルギ系統回路（２０）から熱搬送系統回路（２０）に供給される熱エネルギの不足を補うこともできる。
【００６８】
さらに、システム全体としては、以下のような効果を奏することができる。
【００６９】
まず、この熱エネルギシステム（１） では、個別の熱エネルギ系統回路（１０）が熱搬送系統回路（２０）を介して他の熱エネルギ系統回路（１０）や熱利用系統回路（４０，５０） などに接続されているため、個別の機器の故障が他の系統へ連鎖しない。したがってシステムの信頼性を高められる。
【００７０】
また、個別の熱エネルギ系統回路（１０）から熱搬送系統回路（２０）へ熱エネルギを供給する際に、各系統での利用側機器（１５）の要求を優先しつつ上記熱供給量を配分することもできるため、個別の需要者はその個別の熱エネルギ系統回路（１０）を他と共用していることを意識することなく利用できる。また、このように各系統内での動作を優先するようにしておくと、各熱エネルギ系統回路（１０）において、他の系統における一部の需要者の過剰な熱利用も影響しない。
【００７１】
さらに、熱エネルギ系統回路（１０）や熱源系統回路（３０）から熱搬送系統回路（２０）へ供給される熱エネルギ量を貯湯タンク（４５）や各利用側機器の需要に応じて増減させると、すべての熱源を有効に活用し、最適な動作条件で効率よく機能させることも可能となる。
【００７２】
また、本実施形態では、空調系統、給湯系統、冷蔵冷凍系統、さらには熱源系統回路（３０）などの各系統回路を熱搬送系統回路（２０）で接続したことにより、共同住宅などで排熱利用可能な空調・給湯システムを構成できる。さらに、このシステムは、２世帯住宅のような多数の部屋を持つ住宅で利用することもできる。
【００７３】
【発明のその他の実施の形態】
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００７４】
例えば、上記実施形態においては、熱搬送系統回路（２０）を一つの循環型の回路にしているが、熱搬送系統回路（２０）は、搬送手段（ポンプ）に複数の循環回路を並列ないし放射状に接続し、それぞれに熱エネルギ系統回路（１０）や給湯系統などの回路を接続してもよい。
【００７５】
また、熱搬送系統（２０）に接続する熱エネルギ系統回路（１０）、利用系統回路（４０，５０） あるいは熱源系統回路（３０）の具体的な種類や回路構成、さらに回路の数なども適宜変更可能である。
【００７６】
【発明の効果】
請求項１，２に記載の発明によれば、個々に熱源側機器（１３）と利用側機器（１５）とを備えた複数の熱エネルギ系統回路（１０）に熱エネルギ系統熱交換器（１６）を介して熱搬送系統回路（２０）を接続したことにより、各熱エネルギ系統回路（１０）の間での熱エネルギの授受が可能となる。したがって、各熱エネルギ系統回路（１０）では、個々の熱源側機器（１３）と利用側機器（１５）との間で熱媒体を流して個別の運転を行うだけでなく、熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体との間で熱エネルギを授受しながら運転することもできる。このため、ある系統の機器の故障が他の系統に与える影響を少なくすることができるので、システムの信頼性を高められる。
【００７７】
また、請求項３に記載の発明によれば、熱搬送系統回路（２０）に熱源系統回路（３０）を接続しているため、この熱源系統回路（３０）の熱エネルギを有効に利用して、熱エネルギの不足を補える。したがって、各熱エネルギ系統回路（１０）の機器の故障がシステム全体へ与える影響をさらに少なくして、システムの信頼性を高められる。
【００７８】
また、請求項４に記載の発明によれば、熱搬送系統回路（２０）に熱利用系統回路（４０，５０） を接続しているので、個別の熱エネルギ系統回路（１０）で余った熱エネルギや熱源系統回路（３０）の熱エネルギを、これら熱利用系統回路（４０，５０） において有効に利用でき、個別の熱エネルギ系統回路（１０）の機器の故障がシステム全体に与える影響も抑えられる。
【００７９】
また、請求項５に記載の発明によれば、熱搬送系統回路（２０）における熱搬送の駆動部分が故障したり、一時的に熱源の能力が不足したりしても、蓄熱された熱エネルギを利用できるため、上記の故障などの影響を抑えられる。
【００８０】
また、請求項６に記載の発明によれば、蓄熱手段（４５）と熱搬送系統回路（２０）の間で双方への熱エネルギの授受が可能であるため、熱源側機器の故障により熱エネルギ供給量が不足した場合でも、蓄熱された熱エネルギで他系統の能力不足を補うことができる。したがって、個別の熱エネルギ系統回路（１０）の機器が故障しても、システム全体への影響を抑えられる。
【００８１】
また、請求項７に記載の発明によれば、熱利用系統回路（４０）で給湯を行うことができるシステムにおいて、各系統の機器の故障がシステム全体に影響するのを抑えられる。
【００８２】
また、請求項８に記載の発明によれば、熱利用系統回路（５０）で冷蔵冷凍を行うことができるシステムにおいて、各系統の機器の故障がシステム全体に影響するのを抑えられる。
【００８３】
また、請求項９に記載の発明によれば、各熱エネルギ系統回路（１０）において空調を行うシステムにおいて、各系統の機器の故障がシステム全体に影響するのを抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る熱エネルギシステムの概念図である。
【図２】この熱エネルギシステムの回路系統図である。
【符号の説明】
（１） 熱エネルギシステム
（１０） 熱エネルギ系統回路
（１３） 室外熱交換器（熱源側機器）
（１５） 室内熱交換器（利用側機器）
（１６） 熱エネルギ系統熱交換器
（２０） 熱搬送系統回路
（３０） 熱源系統回路
（３３） 熱源系統熱交換器
（４０） 給湯回路（熱利用系統回路）
（４２） 温水加熱熱交換器（蓄熱熱交換器、熱利用系統熱交換器）
（４４） 冷媒加熱熱交換器（蓄熱熱交換器、熱利用系統熱交換器）
（４５） 貯湯タンク（蓄熱手段）
（４７Ｂ） 出湯管（利用側機器）
（４８） 放熱熱交換器
（５０） 冷蔵冷凍回路（熱利用系統回路）
（５２） 冷媒凝縮熱交換器（熱利用系統熱交換器）
（５４Ａ） 冷蔵冷凍熱交換器（利用側機器）
（５４Ｂ） 冷蔵冷凍熱交換器（利用側機器）

Claims (9)

1. 複数の利用側機器（１５，１５） を備えた熱エネルギシステムであって、
   熱源側機器（１３）と利用側機器（１５）とを備え、両機器（１３，１５） 間を流れる熱媒体により熱エネルギの伝達を行う複数の熱エネルギ系統回路（１０）と、
   熱搬送媒体が流れて熱エネルギを搬送する熱搬送系統回路（２０）とを備え、
   熱エネルギ系統回路（１０）と熱搬送系統回路（２０）は、該熱エネルギ系統回路（１０）の熱媒体と熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体とが熱交換を行う熱エネルギ系統熱交換器（１６）を介して互いに接続されていることを特徴とする熱エネルギシステム。
2. 請求項１に記載の熱エネルギシステムにおいて、
   熱エネルギ系統回路（１０）は、利用側機器（１５）と熱エネルギ系統熱交換器（１６）とが並列に接続されていることを特徴とする熱エネルギシステム。
3. 請求項１または２に記載の熱エネルギシステムにおいて、
   熱源媒体が流れる熱源系統回路（３０）を備え、
   熱源系統回路（３０）は、該熱源系統回路（３０）の熱源媒体と熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体とが熱交換を行う熱源系統熱交換器（３３）を介して熱搬送系統回路（２０）に接続されていることを特徴とする熱エネルギシステム。
4. 請求項１，２または３に記載の熱エネルギシステムにおいて、
   熱利用媒体が流れる熱利用系統回路（４０，５０） を備え、
   熱利用系統回路（４０，５０） は、該熱利用系統回路（４０，５０） の熱利用媒体と熱搬送系統回路（２０）の熱搬送媒体とが熱交換を行う熱利用系統熱交換器（４２，４４，５２）を介して熱搬送系統回路（２０）に接続されていることを特徴とする熱エネルギシステム。
5. 請求項４に記載の熱エネルギシステムにおいて、
   熱利用系統回路（４０，５０） には蓄熱媒体を有する蓄熱手段（４５）が設けられていることを特徴とする熱エネルギシステム。
6. 請求項５に記載の熱エネルギシステムにおいて、
   蓄熱手段（４５）は、熱搬送媒体から蓄熱媒体への蓄熱を行う蓄熱熱交換器（４２，４４） と、蓄熱媒体から熱搬送媒体への放熱を行う放熱熱交換器（４８）とを介して熱搬送系統回路（２０）に接続されていることを特徴とする熱エネルギシステム。
7. 請求項５または６に記載の熱エネルギシステムにおいて、
   蓄熱手段（４５）が温熱を蓄熱して給湯を行う貯湯タンク（４５）であることを特徴とする熱エネルギシステム。
8. 請求項４に記載の熱エネルギシステムにおいて、
   熱利用系統回路（５０）が、庫内の冷蔵冷凍を行う冷蔵冷凍系統であることを特徴とする熱エネルギシステム。
9. 請求項１から８のいずれか１に記載の熱エネルギシステムにおいて、
   熱エネルギ系統回路（１０）が、室内の空調を行う空調系統であることを特徴とする熱エネルギシステム。

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