JP2006023049A - 熱搬送システム - Google Patents

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Abstract

【課題】内部を熱媒体が流通する熱媒体回路（90）を備え、該熱媒体回路（90）内の熱媒体によって熱源側機器（11）から利用側機器（13，45）へ熱を搬送する熱搬送システム（10）において、各熱源側機器（11）の能力を最大限に利用できるようにする。
【解決手段】熱媒体回路（90）に、熱源側機器（11）と利用側機器（13，45）とポンプ（41，42）とを備えて該熱源側機器（11）と該利用側機器（13，45）との間で熱媒体を循環させる動作が可能な循環管路（40，49）を複数設ける。高温側連絡管（91）によって各循環管路（40，49）における熱源側機器（11）の流出側と利用側機器（13，45）の流入側との間の部分を互いに接続する。また、低温側連絡管（92）によって各循環管路（40，49）における利用側機器（13，45）の流出側と熱源側機器（11）の流入側との間の部分を互いに接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部を熱媒体が流通する熱媒体回路を備え、該熱媒体回路内の熱媒体によって熱源側機器から利用側機器へ熱を搬送する熱搬送システムに関するものである。
従来より、熱搬送システムとしては、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１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。上記熱搬送システムには、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。
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いる。このペア機では１つの熱源側機器で１つの利用側機器の加熱や冷却を行う。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１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る。
特開平８−１２１９０２号公報 特開平７−２１７９３３号公報
しかしながら、上記従来のペア機は、近くに設置された熱搬送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、ペア機型の熱搬送システムでは、複数の需要者が近接した場所にいるような場合でも、両熱搬送システムの統合をすることができず、総合運転効率の向上を図ることはできない。
また、上記従来のマルチ機においては、接続された全ての利用側機器の出力合計に対応した大容量の熱源側機器を設置する必要がある。さらに、１つの熱源側機器から複数の利用側機器に熱エネルギを分配するため、その熱源側機器が故障すると、全ての利用側機器で熱を利用することができなくなるという問題がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の熱源側機器を有する熱搬送システムにおいて、各熱源側機器の能力を最大限に利用できるようにすることにある。
上記の目的を達成するために、この発明では、熱源側機器（11）と利用側機器（13，45）との間で熱媒体を循環させる動作が可能な循環管路（40，49）を並列に配置するようにした。
具体的には、第１の発明では、内部を熱媒体が流通する熱媒体回路（90）を備え、該熱媒体回路（90）内の熱媒体によって熱源側機器（11）から利用側機器（13，45）へ熱を搬送する熱搬送システムを対象とする。
そして、上記熱媒体回路（90）は、熱源側機器（11）と利用側機器（13，45）とポンプ（41，42）とが設けられて該熱源側機器（11）と該利用側機器（13，45）との間で熱媒体を循環させる動作が可能な循環管路（40，49）を複数備えると共に、上記各循環管路（40，49）における熱源側機器（11）の流出側と利用側機器（13，45）の流入側との間の部分を互いに接続する高温側連絡管（91）と、上記各循環管路（40，49）における利用側機器（13，45）の流出側と熱源側機器（11）の流入側との間の部分を互いに接続する低温側連絡管（92）とを備えている。
上記の構成によると、いずれかの循環管路（40，49）の利用側機器（13，45）が使用されると、通常、その循環管路（40，49）内でのみ熱媒体が循環する。すなわち、その循環管路（40，49）のポンプ（41，42）が駆動され、熱源側機器（11）で加熱されて高温となった熱媒体が利用側機器（13，45）に供給される。この利用側機器（13，45）で熱媒体の熱エネルギが消費された後、低温となった熱媒体が再び熱源側機器（11）の流入側に流入する。
一方、この循環管路（40，49）内の熱源側機器（11）のみでは、熱エネルギが不足する場合には、他の循環管路（40，49）の熱源側機器（11）の熱エネルギが供給される。すなわち、使用中の利用側機器（13，45）が設けられている循環管路（40，49）でポンプ（41，42）が駆動されたときに、他の循環管路（40，49）の熱源側機器（11）も駆動され、低温側連絡管（92）から該熱源側機器（11）の流入側に熱媒体が流入し、加熱された熱媒体が高温側連絡管（91）に供給される。その利用側機器（13，45）が使用中の循環管路（40，49）では、該循環管路（40，49）の熱源側機器（11）で加熱されて高温となった熱媒体に加えて、高温側連絡管（91）の熱媒体が利用側機器（13，45）の流入側に流入する。そして、熱媒体の熱エネルギが利用側機器（13，45）で消費された後、低温となった熱媒体の一部は、低温側連絡管（92）に放出される。
このようにして、熱エネルギを供給する側の循環管路（40，49）の熱源側機器（11）は、常に低温側連絡管（92）からの低温の熱媒体を加熱して高温側連絡管（91）に搬送できるため、該熱源側機器（11）において、加熱前と加熱後の熱媒体の温度差が確保される。
第２の発明では、上記循環管路（40，49）におけるポンプ（41，42）は、該循環管路（40，49）と上記高温側連絡管（91）との接続部と、利用側機器（13，45）の流入側との間に設けられ、上記循環管路（40，49）と高温側連絡管（91）との接続部と、上記熱源側機器（11）の流出側との間には、バルブ（43）が設けられている構成とする。
上記の構成によると、循環管路（40，49）のポンプ（41，42）が駆動されたときには、高温側連絡管（91）の熱媒体と、その循環管路（40，49）の熱源側機器（11）で加熱された熱媒体とが該ポンプ（41，42）に吸入されて利用側機器（13，45）の流入側に吐出され、該利用側機器（13，45）で熱媒体の熱エネルギが消費される。一方、ある循環管路（40，49）でポンプ（41，42）が停止しているときには、バルブ（43）を閉じることで、他の循環管路（40，49）のポンプ（41，42）が駆動されても、停止中の熱源側機器（11）を通って低温側連絡管（92）から高温側連絡管（91）に向かって熱媒体が逆流することはない。
第３の発明では、上記高温側連絡管（91）と低温側連絡管（92）のそれぞれには、熱媒体を蓄積するためのタンク（97，98）が設けられている構成とする。
上記の構成によると、高温側連絡管（91）のタンク（97）内には、各循環管路（40，49）の熱源側機器（11）で加熱された熱媒体が蓄えられる一方、低温側連絡管（92）のタンク（98）内には、各循環管路（40，49）の利用側機器（13，45）で熱エネルギを消費された熱媒体が蓄えられる。そして、各循環管路（40，49）の利用側機器（13，45）が使用され、熱エネルギが不足するような場合に、高温側連絡管（91）のタンク（97）内に蓄積された高温の熱媒体がその利用側機器（13，45）の流入側に流入し、同時に、低温側連絡管（92）のタンク（98）内に蓄積された低温の熱媒体が熱源側機器（11）の流入側に流入する。
第４の発明では、上記高温側連絡管（91）と低温側連絡管（92）の少なくとも一方は、ループ状に形成され、かつ熱媒体を循環させるための循環用ポンプ（93，94）を備えている構成とする。
上記の構成によると、高温側連絡管（91）内の熱媒体は、循環用ポンプ（93）によって循環されるので、高温側連絡管（91）内において全体に均一な温度に保たれる。そして、各循環管路（40，49）の利用側機器（13，45）が使用されるときには、高温側連絡管（91）内に蓄積された高温の熱媒体が利用側機器（13，45）の流入側に供給される。
同様に低温側連絡管（92）がループ状に形成されたときにも、低温側連絡管（92）内の熱媒体は、循環用ポンプ（94）によって循環されるので、低温側連絡管（92）内において全体に均一な温度に保たれる。各循環管路（40，49）の利用側機器（13，45）が使用されるときには、低温側連絡管（92）内に蓄積された低温の熱媒体が熱源側機器（11）の流入側に流入する。
第５の発明では、上記高温側連絡管（91）と上記低温側連絡管（92）とは、該高温側連絡管（91）内の熱媒体を低温側連絡管（92）へ流入させるバイパス用ポンプ（95）を備えたバイパス管（96）によって直結され、該バイパス管（96）は、断続可能なものとする。
すなわち、例えば、長時間に亘って各利用側機器（13，45）が使用されない場合には、高温側連絡管（91）内の熱媒体の温度が低下する。このような場合には、高温側連絡管（91）内の熱媒体の温度を高温に保つために、いずれかの循環管路（40，49）の熱源側機器（11）が駆動され、熱エネルギーが供給される。この場合、本発明の構成によると、バイパス管（96）のバイパス用ポンプ（95）を駆動することにより、高温側連絡管（91）内の低温となった熱媒体が、各循環管路（40，49）を通ることなく、直接バイパス管（96）を通って低温側連絡管（92）へ放出されると共に、熱源側機器（11）で加熱された熱媒体が高温側連絡管（91）内に供給される。
第６の発明では、上記熱媒体回路（90）が複数設けられており、これらの複数の熱媒体回路（90）は、それぞれの高温側連絡管（91）が互いに接続され、かつそれぞれの低温側連絡管（92）が互いに接続されている構成とする。
上記の構成によると、複数の熱媒体回路（90）が並列に接続されているので、それぞれの熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）の間で熱媒体が行き来し、かつそれぞれの低温側連絡管（92）の間で熱媒体が行き来することで、複数の熱媒体回路（90）間で熱媒体が共用される。
第７の発明では、上記熱媒体回路（90）が複数設けられており、上記各熱媒体回路（90）では、高温側連絡管（91）と低温側連絡管（92）とが共にループ状に形成されており、上記各熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）が互いに接続されて１つのループ状管路（191）を形成していると共に、上記各熱媒体回路（90）の低温側連絡管（92）が互いに接続されて１つのループ状管路（192）を形成している構成とする。
上記の構成によると、高温側のループ状管路（191）内と低温側のループ状管路（192）内とでそれぞれ熱媒体が循環され、その熱媒体が熱媒体回路（90）間で共用される。
第８の発明では、上記各熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）は、該高温側連絡管（91）でのみ熱媒体を流通させる第１の流通形態と、他の熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）と連通して熱媒体を共用する第２の流通形態とを切換可能な切換機構（101） によって互いに接続されていると共に、上記各熱媒体回路（90）の低温側連絡管（92）は、該低温側連絡管（92）でのみ熱媒体を流通させる第１の流通形態と、他の熱媒体回路（90）の低温側連絡管（92）と連通して熱媒体を共用する第２の流通形態とを切換可能な切換機構（102） によって互いに接続されている構成とする。
上記の構成によると、各熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）は、切換機構（101）が第１の流通状態となったときには、それぞれの高温側連絡管（91）内の熱媒体のみを利用する一方、第２の流通形態となったときには、他の熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）内の熱媒体も共用できる。同様に、各熱媒体回路（90）の低温側連絡管（92）は、切換機構（102） が第１の流通状態となったときには、それぞれの低温側連絡管（92）内の熱媒体のみを利用する一方、第２の流通形態となったときには、他の熱媒体回路（90）の低温側連絡管（92）内の熱媒体も共用できる。このように、各熱媒体回路（90）は、その熱媒体回路（90）内のみで熱媒体を搬送するパターンと、他の熱媒体回路（90）内の熱媒体をも利用するパターンとの切換が可能となる。
以上説明したように、上記第１の発明では、熱媒体回路（90）に熱源側機器（11）と利用側機器（13，45）との間で熱媒体を循環させる動作が可能な循環管路（40，49）を複数設け、各循環管路（40，49）における熱源側機器（11）の流出側と利用側機器（13，45）の流入側との間の部分を高温側連絡管（91）で互いに接続すると共に、各循環管路（40，49）における利用側機器（13，45）の流出側と熱源側機器（11）の流入側との間の部分を低温側連絡管（92）で互いに接続している。このため、各循環管路（40，49）において、熱エネルギが不足している場合に、他の循環管路（40，49）の熱源側機器（11）によって、低温側連絡管（92）から流入した低温の熱媒体を加熱して高温側連絡管（91）に搬送して循環管路（40，49）に補充できるので、各循環管路（40，49）の熱源側機器（11）の能力を最大限に利用することができる。
上記第２の発明によれば、循環管路（40，49）におけるポンプ（41，42）の駆動時には、高温側連絡管（91）の熱媒体と、その循環管路（40，49）の熱源側機器（11）で加熱された熱媒体とが利用側機器（13，45）の流入側に流入する一方、停止時には、バルブ（43）を閉じて低温側連絡管（92）から高温側連絡管（91）に向かって熱媒体が逆流するのを防ぐようにしている。このため、高温側連絡管（91）の高温の熱媒体が低温側連絡管（92）側に流出しないので、効率のよい熱搬送システムが得られる。
上記第３の発明によれば、高温側連絡管（91）のタンク（97）に高温の熱媒体を蓄積させる一方、低温側連絡管（92）のタンク（98）に低温の熱媒体を蓄積させている。このため、高温側連絡管（91）のタンク（97）内に蓄積された高温の熱媒体を利用側機器（13，45）の流入側に安定して供給できると共に、低温側連絡管（92）のタンク（98）内に蓄積された低温の熱媒体を熱源側機器（11）の流入側に安定して供給できる。
上記第４の発明では、高温側連絡管（91）と低温側連絡管（92）の少なくとも一方をループ状に形成し、循環用ポンプ（93，94）によって熱媒体を循環させている。このため、ループ状の管路内の全体に均一な温度に保たれた熱媒体が各循環管路（40，49）に供給されるので、さらに効率のよい熱搬送システムが得られる。
上記第５の発明では、高温側連絡管（91）と低温側連絡管（92）とをバイパス管（96）によって直結し、適宜バイパス用ポンプ（95）によって高温側連絡管（91）内の熱媒体を低温側連絡管（92）へ流入させている。このため、高温側連絡管（91）内の低温となった熱媒体を低温側連絡管（92）へ放出すると共に、熱源側機器（11）で加熱された熱媒体を高温側連絡管（91）に流入させることができるので、効率的に高温側連絡管（91）内に熱エネルギを供給することができる。
上記第６の発明では、複数の熱媒体回路（90）を、それぞれの高温側連絡管（91）で互いに接続すると共に、それぞれの低温側連絡管（92）で互いに接続している。このため、複数の熱媒体回路（90）において熱媒体を共用することができるので、各熱媒体回路（90）内の熱源側機器（11）の能力を最大限に利用することができる。
上記第７の発明では、複数の熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）を繋いで１つのループ状管路（191）に形成すると共に、低温側連絡管（92）を繋いで１つのループ状管路（192）に形成している。このため、各ループ状管路（191，192）内で循環する熱媒体を熱媒体回路（90）間で共用することができ、各熱媒体回路（90）内の熱源側機器（11）の能力を最大限に利用することができる。
上記第８の発明では、各熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）を切換機構（101）によって互いに接続し、かつ各熱媒体回路（90）の低温側連絡管（92）を切換機構（102） によって互いに接続している。このため、各熱媒体回路（90）は、適宜、その熱媒体回路（90）内のみで熱媒体を搬送する狭い領域の搬送パターンと、他の熱媒体回路（90）内の熱媒体をも利用する広い領域の搬送パターンとの切換が可能となる。したがって、さらに各熱媒体回路（90）内の熱源側機器（11）の能力を最大限に利用することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
（実施形態１）
図１に示すように、本実施形態の熱搬送システム（10）は、複数の住戸（14，15）（本実施形態では、簡略化のための２つとする）を備えた住棟（16）において、熱源を共有するためのものであり、内部を熱媒体として充填された水（熱媒水）が流通する熱媒体回路（90）を備えている。この熱媒体回路（90）は、第１及び第２循環管路（40，49）を備えている。
上記第１循環管路（40）は、第１住戸（14）に設けられ、熱源側機器としての熱源ユニット（11）と、利用側機器としての高温水給湯ユニット（13）及び床暖房用放熱器（45）とに亘って形成されている。この第１循環管路（40）には、第１熱交換器（30）と高温水給湯ユニット（13）及び床暖房用放熱器（45）の２つのポンプ（41，42）と流量調整バルブ（43）と、第２熱交換器（50）とが設けられている。この第１循環管路（40）は、熱源ユニット（11）と、高温水給湯ユニット（13）と、床暖房用放熱器（45）との間で熱媒水を循環させる動作が可能となっている。
上記熱源ユニット（11）は、第１冷媒回路（20）を有している。この第１冷媒回路（20）には、第１圧縮機（21）と、第１室外熱交換機（23）と、第１膨張弁（22）と、第１熱交換器（30）とが設けられている。第１冷媒回路（20）には、第１冷媒が充填されている。この第１冷媒としては、Ｒ４０７ＣやＲ４１０Ａ等のいわゆるフロン冷媒の他、メタンやプロパン等の炭化水素冷媒（ＨＣ冷媒）を用いてもよい。上記室外熱交換器（23）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器により構成されていて、第１冷媒を室外空気と熱交換させる。上記第１熱交換器（30）は、いわゆるプレート式熱交換器により構成されており、互いに仕切られた第１流路（31）と第２流路（32）とを複数ずつ備えている。上記第１冷媒回路（20）において、第１圧縮機（21）は、その吐出側が上記第１熱交換器（30）に、吸入側が上記室外熱交換器（23）にそれぞれ接続されている。第１膨張弁（22）は、その一端が室外熱交換器（23）に接続され、他端が第１熱交換器（30）に接続されている。
第１循環管路（40）において、流量調整バルブ（43）の一端は、第１熱交換器（30）の第２流路（32）に接続され、他端は床暖房側ポンプ（41）の吸入側に接続されている。床暖房用放熱器（45）は、その一端が床暖房側ポンプ（41）の吐出側に、他端が第１熱交換器（30）の第２流路（32）に接続されている。
第２熱交換器（50）の第１流路（51）は、その一端が給湯側ポンプ（42）の吐出側に、他端が第１熱交換器（30）の第２流路（32）と床暖房用放熱器（45）の他端とを繋ぐ配管にそれぞれ接続されている。
上記高温水給湯ユニット（13）には、第２冷媒回路（60）が収納されている。この第２冷媒回路（60）には、第２圧縮機（61）と、第３熱交換器（70）と、第２膨張弁（62）と、第２熱交換器（50）とが設けられている。また、第２冷媒回路（60）には、第２冷媒が充填されている。この第２冷媒としては、二酸化炭素（ＣＯ2）が用いられている。
第３熱交換器（70）は、いわゆる二重管式熱交換器により構成されており、互いに仕切られた第１流路（71）と第２流路（72）とを備えている。
第２冷媒回路（60）において、第２圧縮機（61）の吐出側は、第３熱交換器（70）の第１流路（71）の一端に接続されている。第３熱交換器（70）の第１流路（71）は、その他端が第２膨張弁（62）を介して第２熱交換器（50）の第２流路（52）の一端に接続されている。第２熱交換器（50）の第２流路（52）は、その他端が第２圧縮機（61）の吸入側に接続されている。
上記高温水給湯ユニット（13）には、高温水回路（80）が形成されている。この高温水回路（80）には、貯湯タンク（81）と給水用ポンプ（82）と第３熱交換器（70）と混合弁（83）とが設けられている。
混合弁（83）は、第１のポートへ流入した流体と第２のポートへ流入した流体との混合割合を調整して第３のポートへ流出させるものとなっている。貯湯タンク（81）は縦長で円筒形の密閉容器状に形成されている。
高温水回路（80）において、給水用ポンプ（82）の吐出側は、第３熱交換器（70）の第２流路（72）の一端に接続されている。第３熱交換器（70）の第２流路（72）は、その他端が混合弁（83）の第１のポートに接続されている。混合弁（83）の第２のポートは、給水用ポンプ（82）の吸入側に接続されている。混合弁（83）の第３のポートには、台所や洗面台、風呂などの利用側へ延びる給湯管（85）が接続されている。貯湯タンク（81）は、その底部が混合弁（83）と給水用ポンプ（82）を繋ぐ配管に、頂部が第３熱交換器（70）の第２流路（72）と混合弁（83）を繋ぐ配管にそれぞれ接続されている。この高温水回路（80）内へ外部から供給される水は、貯湯タンク（81）下部へ導入される。
一方、上記第２循環管路（49）は、第２住戸（15）に設けられている。この第２循環管路（49）は、上記第１循環管路（40）の構成から床暖房用放熱器（45）と床暖房側ポンプ（41）とそれらを繋ぐ配管とを除いたものである。このため、第１循環管路（40）と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
熱搬送システム（10）には、第１住戸（14）と第２住戸（15）との間に亘り、高温側連絡管（91）と低温側連絡管（92）とが設けられている。この高温側連絡管（91）は、ループ状に形成され、かつ熱媒水を循環させるための高温側循環用ポンプ（93）を備えている。上記低温側連絡管（92）も、ループ状に形成され、かつ熱媒水を循環させるための低温側循環用ポンプ（94）を備えている。
上記高温側連絡管（91）は、第１循環管路（40）と第２循環管路（49）とを連通させている。第１循環管路（40）は、流量調整バルブ（43）の一端と床暖房用ポンプ（41）の吸入側との間（すなわち、第１熱交換器（30）の流出側と床暖房用放熱器（45）の流入側との間）の部分が高温側連絡管（91）に接続されている。第２循環管路（49）は、流量調整バルブ（43）の一端と給湯用ポンプ（42）の吸入側との間（すなわち、第１熱交換器（30）の流出側と第２熱交換器（50）の流入側との間）の部分が高温側連絡管（91）に接続されている。
上記低温側連絡管（92）は、上記第１循環管路（40）と第２循環管路（49）とを連通させている。第１循環管路（40）は、床暖房用放熱器（45）の流出側と第１熱交換器（30）の流入側との間の部分が低温側連絡管（92）に接続されている。第２循環管路（49）は、第２熱交換器（50）の流出側と第１熱交換器（30）の流入側との間の部分が低温側連絡管（92）に接続されている。
また、上記高温側連絡管（91）と上記低温側連絡管（92）とは、該高温側連絡管（91）内の熱媒水を低温側連絡管（92）へ流入させるバイパス用ポンプ（95）を備えたバイパス管（96）によって直結されている。このバイパス管（96）により、高温側連絡管（91）内の熱媒水を適宜低温側連絡管（92）へ直接流入させることができるようになっている。
なお、上記第１循環管路（40）に充填する熱媒体は水に限定されるものではなく、例えばエチレングリコール水溶液等のブラインを熱媒体として用いてもよい。また、第１循環管路（40）に利用側機器として接続されるものは、床暖房用放熱器（45）に限定されない。例えば熱媒水によって空気を加熱する温水暖房機や浴室乾燥機などを利用側機器として第１循環管路（40）に接続してもよい。
−運転動作−
上記熱搬送システム（10）の運転動作について説明する。
先ず、第１循環管路（40）における第１冷媒回路（20）の動作について説明する。
第１圧縮機（21）を運転すると、第１冷媒回路（20）内を第１冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。その際、第１冷媒回路（20）では、第１熱交換器（30）が凝縮器となり、室外熱交換器（23）が蒸発器となる。具体的に、第１圧縮機（21）から吐出された第１冷媒は、第１熱交換器（30）の第１流路（31）へ流入する。第１熱交換器（30）の第１流路（31）へ流入した第１冷媒は、第１循環管路（40）の熱媒水へ放熱して凝縮し、その後に第１膨張弁（22）を通過する際に減圧され、その後に室外熱交換器（23）へ流入する。室外熱交換器（23）では、流入した第１冷媒が室外空気から吸熱して蒸発し、室外空気が冷却される。室外熱交換器（23）で蒸発した第１冷媒は、第１圧縮機（21）へ吸入されて圧縮される。
次に、第１循環管路（40）、第２冷媒回路（60）、及び高温水回路（80）の動作について説明する。
第１循環管路（40）の給湯側ポンプ（42）を運転すると、第１循環管路（40）内を熱媒水が循環する。第１熱交換器（30）の第２流路（32）へ流入した熱媒水は、その第１流路（31）内を流れる第１冷媒によって加熱される。この第２流路（32）を通過する間に加熱されて３０℃〜６０℃程度の中温度となった熱媒水は、流量調整バルブ（43）へ流入する。流量調整バルブ（43）は、給湯側ポンプ（42）の運転中には、適切な流量の熱媒水を通過させるように設定される。さらに、第１循環管路（40）の床暖房側ポンプ（41）が運転されている場合には、中温度の熱媒水は、その一部が床暖房用放熱器（45）へ流入し、残りが第２熱交換器（50）の第１流路（51）へ流入する。床暖房用放熱器（45）で室内空気等へ放熱した熱媒水と、第２熱交換器（50）で第２流路（52）の第２冷媒へ放熱した熱媒水とは、共に第１熱交換器（30）の第２流路（32）へ流入して加熱される。
なお、給湯側ポンプ（42）と床暖房側ポンプ（41）との制御により、床暖房用放熱器（45）へ向かう熱媒水の流量と第２熱交換器（50）へ向かう熱媒水の流量との比率を変更できる。
また、給湯側ポンプ（42）を停止し、床暖房側ポンプ（41）を運転する状態に設定すれば、第１熱交換器（30）で加熱された熱媒水が床暖房用放熱器（45）だけに供給される。また、給湯側ポンプ（42）を運転し、床暖房側ポンプ（41）を停止する状態に設定すれば、第１熱交換器（30）で加熱された熱媒水が第２熱交換器（50）だけに供給される。
このとき、例えば、第１循環管路（40）の熱源ユニット（11）のみでは、熱エネルギの供給が不十分のとき、第２循環管路（49）からも熱エネルギが供給される。すなわち、第２循環管路（49）の熱源ユニット（11）が駆動され、加熱された熱媒水が流量調整バルブ（43）を通って、高温側連絡管（91）に供給される。そして、高温側連絡管（91）から第１循環管路（40）に供給された熱媒水と、第１循環管路（40）の熱源ユニット（11）で加熱された熱媒水とが、給湯側ポンプ（42）を通って第２熱交換器（50）の第１流路（51）へ供給され、又は床暖房側ポンプ（41）を通って床暖房用放熱器（45）に供給される。同時に、低温側連絡管（92）から低温の熱媒水が、第２循環管路（49）の第１熱交換器（30）の第２流路（32）に供給される。
また、第１循環管路（40）の熱源ユニット（11）が故障しているような場合にも、第２循環管路（49）から熱エネルギが供給される。すなわち、第２循環管路（49）の熱源ユニット（11）が駆動され、加熱された熱媒水が流量調整バルブ（43）を通って、高温側連絡管（91）に供給される。そして、高温側連絡管（91）から高温側循環用ポンプ（93）で循環された熱媒水が、給湯側ポンプ（42）を通って第２熱交換器（50）の第１流路（51）へ供給され、又は床暖房側ポンプ（41）を通って床暖房用放熱器（45）に供給される。同時に、第２循環管路（49）の熱源ユニット（11）における第１熱交換器（30）の第２流路（32）に低温側連絡管（92）から低温の熱媒水が供給される。
第２冷媒回路（60）の第２圧縮機（61）を運転すると、第２冷媒回路（60）内を第２冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。その際、第２冷媒回路（60）では、第３熱交換器（70）が凝縮器となり、第２熱交換器（50）が蒸発器となる。また、第２冷媒回路（60）では、冷凍サイクルの高圧が第２冷媒の臨界圧力よりも高く設定されている。つまり、第２冷媒回路（60）では、いわゆる超臨界サイクルが行われる。
具体的に、第２圧縮機（61）から吐出された第２冷媒は、第３熱交換器（70）の第１流路（71）へ流入し、その第２流路（72）を流れる給湯用水へ放熱して凝縮する。第３熱交換器（70）で凝縮した第２冷媒は、第２膨張弁（62）を通過する際に減圧されてから第２熱交換器（50）の第２流路（52）へ流入する。第２熱交換器（50）の第２流路（52）へ流入した第２冷媒は、その第１流路（51）を流れる熱媒水から吸熱して蒸発する。第２熱交換器（50）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（61）へ吸入されて圧縮される。
高温水回路（80）の吸水用ポンプ（82）を運転すると、高温水回路（80）内を給湯用水が流通する。給水用ポンプ（82）から吐出された給湯用水は、第３熱交換器（70）の第２流路（72）へ流入し、その第１流路（71）を流れる第２冷媒によって加熱される。第３熱交換器（70）で加熱されて６０℃〜９０°程度の高温となった給湯用水は、給湯管（85）を通じて利用側へ供給され、あるいは貯湯タンク（81）内へ蓄えられる。
ここで、例えば、長時間に亘っていずれの高温水給湯ユニット（13）又は床暖房用放熱器（45）も使用されない場合には、高温側連絡管（91）内の熱媒水の温度が低下する。このような場合には、高温側連絡管（91）内の熱媒水の温度を高温に保つために、いずれかの循環管路（40,49）の熱源ユニット（11）が駆動され、熱エネルギーが供給される。このとき、バイパス管（96）のバイパス用ポンプ（95）を駆動することにより、高温側連絡管（91）内の低温となった熱媒体が、各循環管路（40，49）を通ることなく、直接バイパス管（96）を通って低温側連絡管（92）へ放出されると共に、熱源側機器（11）で加熱された熱媒体が高温側連絡管（91）内に供給される。
−実施形態１の効果−
上記熱搬送システム（10）では、熱媒体回路（90）に熱源ユニット（11）と高温水給湯ユニット（13）と床暖房用放熱器（45）との間で熱媒水を循環させる動作が可能な循環管路（40，49）を複数設け、各循環管路（40，49）における熱源ユニット（11）の流出側と高温水給湯ユニット（13）又は床暖房用放熱器（45）の流入側との間の部分を高温側連絡管（91）で互いに接続すると共に、各循環管路（40，49）における高温水給湯ユニット（13）又は床暖房用放熱器（45）の流出側と熱源ユニット（11）の流入側との間の部分を低温側連絡管（92）で互いに接続している。このため、一方の循環管路（40，49）において、熱エネルギが不足している場合に、他方の循環管路（40，49）の熱源ユニット（11）によって、低温側連絡管（92）から吸入した低温の熱媒水を加熱して高温側連絡管（91）に搬送して一方の循環管路（40，49）に供給できるので、各循環管路（40，49）の熱源ユニット（11）の能力を最大限に利用することができる。
また、循環管路（40，49）におけるポンプ（41，42）の駆動時には、高温側連絡管（91）の熱媒水と、その循環管路（40，49）の熱源ユニット（11）で加熱された熱媒水とが高温水給湯ユニット（13）及び床暖房用放熱器（45）の流入側に流入する一方、停止時には、流量調整バルブ（43）を閉じて低温側連絡管（92）から高温側連絡管（91）に向かって熱媒水が逆流するのを防ぐようにしている。このため、高温側連絡管（91）の高温の熱媒体が低温側連絡管（92）側に流出しないので、効率のよい熱搬送システムが得られる。
また、高温側連絡管（91）と低温側連絡管（92）をループ状に形成し、循環用ポンプ（93，94）によって熱媒水を循環させている。このため、ループ状の管路内の全体に均一な温度に保たれた熱媒水が各循環管路（40，49）に供給されるので、さらに効率のよい熱搬送システム（10）が得られる。
また、高温側連絡管（91）と低温側連絡管（92）とをバイパス管（96）によって直結し、バイパス用ポンプ（95）によって適宜高温側連絡管（91）内の熱媒水を低温側連絡管（92）へ流入させている。このため、高温側連絡管（91）内の低温となった熱媒水を低温側連絡管（92）へ放出すると共に、いずれかの熱源ユニット（11）で加熱された熱媒水を高温側連絡管（91）に流入させることができるので、効率的に高温側連絡管（91）内に熱エネルギを供給することができる。
−実施形態１の変形例１−
上記実施形態１では、高温側連絡管（91）と低温側連絡管（92）の両方をループ状に形成し、かつ循環用ポンプ（93，94）を設けたが、高温側連絡管（91）又は低温側連絡管（92）一方のみをループ状に形成し、かつ循環用ポンプ（93，94）を設けてもよい。また、バイパス管（96）は、必ずしも設けなくてもよい。
−実施形態１の変形例２−
図２に示すように、高温側連絡管（91）と低温側連絡管（92）の両方とも、ループ状に形成しない場合があってもよい。この場合には、各循環管路（40，49）間を一本の配管で繋ぐように、高温側連絡管（91）と低温側連絡管（92）とをそれぞれ設ければよい。高温側連絡管（91）と低温側連絡管（92）とは、それぞれある程度の長さを有しているので、その管内に蓄えられた熱媒水に熱エネルギーを蓄積させることができる。
−実施形態１の変形例３−
図３に示すように、上記高温側連絡管（91）と低温側連絡管（92）のそれぞれに、熱媒水を蓄積するためのタンク（97，98）を設けてもよい。高温側連絡管（91）の高温側タンク（97）内には、各循環管路（40，49）の熱源ユニット（11）で加熱された熱媒水が蓄えられる一方、低温側連絡管（92）の低温側タンク（98）内には、各循環管路（40，49）の高温水給湯ユニット（13）又は床暖房用放熱器（45）で熱エネルギを消費された熱媒水が蓄えられる。そして、各循環管路（40，49）の高温水給湯ユニット（13）又は床暖房用放熱器（45）が使用されるときには、高温側タンク（97）内に蓄積された高温の熱媒水が高温水給湯ユニット（13）又は床暖房用放熱器（45）の流入側に供給され、同時に、低温側タンク（98）内に蓄積された低温の熱媒水が他の循環管路（40，49）の熱源ユニット（11）の流入側に供給される。
このため、高温側タンク（97）内に蓄積された高温の熱媒水を高温水給湯ユニット（13）及び床暖房用放熱器（45）の流入側に安定して供給できると共に、低温側タンク（98）内に蓄積された低温の熱媒水を熱源ユニット（11）の流入側に安定して供給できる。
（実施形態２）
図４は本発明の実施形態２の熱搬送システム（10）を示している。本実施形態は、熱媒体回路（90）を複数備えている点で上記実施形態１と異なる。なお、本実施形態では、図１と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
すなわち、本実施形態の熱搬送システム（10）は、住棟（16）内に上記実施形態１の熱媒体回路（90）を複数（本実施形態では、簡略化のため２つとする）備えている。そして、各熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）が第１，第２接続管（103，104）によって互いに接続されて１つの高温側ループ状管路（191）を形成している。また、上記各熱媒体回路（90）の低温側連絡管（92）が第３，第４接続管（105，106）によって互いに接続されて１つの低温側ループ状管路（192）を形成している。
上記第２接続管（104）と各熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）とは、切換機構としての高温側三方調節弁（101） によって互いに接続されている。上記第４接続管（106）と各熱媒体回路（90）の低温側連絡管（92）とは、切換機構としての低温側三方調節弁（102） によって互いに接続されている。
上記三方調節弁（101，102）は、第１のポートへ流入した流体を第３のポートへ送る動作（第１の流通形態）と、第１のポートへ流入した流体を第２のポートへ送る動作（第２の流通形態）とが切換可能となっている。
具体的には、上記高温側三方調節弁（101） によって、各熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）は、その高温側連絡管（91）でのみ熱媒体を流通させる第１の流通形態と、他の熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）と連通して熱媒体を共用する第２の流通形態とを切換可能となっている。
また、上記低温側三方調節弁（102） によって、各熱媒体回路（90）の低温側連絡管（92）は、その低温側連絡管（92）でのみ熱媒体を流通させる第１の流通形態と、他の熱媒体回路（90）の低温側連絡管（92）と連通して熱媒体を共用する第２の流通形態とを切換可能となっている。
−運転動作−
上記熱搬送システム（10）の運転動作について説明する。
上記三方調節弁（101，102）が第１の動作を行っているときには、各熱媒体回路（90）では、それぞれ独立して運転動作が行われる。その運転動作は、上記実施形態１と同様であるので、詳細な説明は省略するが、各熱媒体回路（90）は、それぞれの高温側連絡管（91）内の熱媒水のみを利用し、かつそれぞれの低温側連絡管（92）内の熱媒水のみを利用する。
一方、上記三方調節弁（101，102）が第２の動作を行っているときには、熱媒体回路（90）間で熱媒水の共用が行われる。すなわち、複数の熱媒体回路（90）が並列に接続されているので、熱エネルギの余っている熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）から熱エネルギの不足する熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）へ熱媒水の搬送が行われる。同時に、熱媒水の収支を合わすべく、熱エネルギの不足する熱媒体回路（90）の低温側連絡管（92）から熱エネルギの余っている熱媒体回路（90）の低温側連絡管（92）へ熱媒水の搬送が行われる。このことで、熱媒体回路（90）間で熱媒水が共用される。
このように、三方調節弁（101，102）の動作を切り換えることで、各熱媒体回路（90）は、その熱媒体回路（90）内のみで熱媒水を搬送するパターンと、他の熱媒体回路（90）内の熱媒水をも利用するパターンとの切換が可能となる。
−実施形態２の効果−
本実施形態では、複数の熱媒体回路（90）を、それぞれの高温側連絡管（91）で互いに接続すると共に、それぞれの低温側連絡管（92）で互いに接続している。このため、複数の熱媒体回路（90）において熱媒水を共用することができるので、各熱媒体回路（90）内の熱源ユニット（11）の能力を最大限に利用することができる。
また、各熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）を高温側切換機構（101）によって互いに接続し、かつ各熱媒体回路（90）の低温側連絡管（92）を低温側切換機構（102） によって互いに接続している。このため、各熱媒体回路（90）は、適宜、その熱媒体回路（90）内のみで熱媒水を搬送する狭い領域の搬送パターンと、他の熱媒体回路（90）内の熱媒水をも利用する広い領域の搬送パターンとの切換が可能となる。したがって、さらに各熱媒体回路（90）内の熱源ユニット（11）の能力を最大限に利用することができる。
−実施形態２の変形例−
図５に示すように、上記実施形態１の変形例３（図３に示す）の熱媒体回路（90）を複数接続してもよい。すなわち、各熱媒体回路（90）の高温側タンク（97）同士を高温側接続配管（107） によって繋ぐと共に、各熱媒体回路（90）の低温側タンク（98）同士を低温側接続配管（108） によって繋いでもよい。
以上説明したように、本発明は、住棟において複数の部屋や住戸で熱源を共有する場合の熱搬送システムについて有用である。
本発明の実施形態１に係る熱搬送システムの配管系統図である。 実施形態１の変形例２に係る熱搬送システムの配管系統図である。 実施形態１の変形例３に係る熱搬送システムの配管系統図である。 本発明の実施形態２に係る熱搬送システムの配管系統図である。 実施形態２の変形例に係る熱搬送システムの配管系統図である。
符号の説明
１０ 熱搬送システム
１１ 熱源ユニット（熱源側機器）
１３ 高温水給湯ユニット（利用側機器）
４０ 第１循環管路
４１ 床暖房側ポンプ
４２ 給湯側ポンプ
４３ 流量調整バルブ（バルブ）
４５ 床暖房用放熱器（利用側機器）
４９ 第２循環管路
９０ 熱媒体回路
９１ 高温側連絡管
９２ 低温側連絡管
９３，９４ 循環用ポンプ
９５ バイパス用ポンプ
９６ バイパス管
９７，９８ タンク
１０１，１０２ 切換機構
１９１，１９２ ループ状管路

Claims (8)

  1. 内部を熱媒体が流通する熱媒体回路（90）を備え、該熱媒体回路（90）内の熱媒体によって熱源側機器（11）から利用側機器（13，45）へ熱を搬送する熱搬送システムであって、
    上記熱媒体回路（90）は、
    熱源側機器（11）と利用側機器（13，45）とポンプ（41，42）とが設けられて該熱源側機器（11）と該利用側機器（13，45）との間で熱媒体を循環させる動作が可能な循環管路（40，49）を複数備えると共に、
    上記各循環管路（40，49）における熱源側機器（11）の流出側と利用側機器（13，45）の流入側との間の部分を互いに接続する高温側連絡管（91）と、
    上記各循環管路（40，49）における利用側機器（13，45）の流出側と熱源側機器（11）の流入側との間の部分を互いに接続する低温側連絡管（92）とを備えている
    ことを特徴とする熱搬送システム。
  2. 請求項１に記載の熱搬送システムにおいて、
    上記循環管路（40，49）におけるポンプ（41，42）は、該循環管路（40，49）と上記高温側連絡管（91）との接続部と、利用側機器（13，45）の流入側との間に設けられ、
    上記循環管路（40，49）と高温側連絡管（91）との接続部と、上記熱源側機器（11）の流出側との間には、バルブ（43）が設けられている
    ことを特徴とする熱搬送システム。
  3. 請求項１又は２に記載の熱搬送システムにおいて、
    上記高温側連絡管（91）と低温側連絡管（92）のそれぞれには、熱媒体を蓄積するためのタンク（97，98）が設けられている
    ことを特徴とする熱搬送システム。
  4. 請求項１又は２に記載の熱搬送システムにおいて、
    上記高温側連絡管（91）と低温側連絡管（92）の少なくとも一方は、ループ状に形成され、かつ熱媒体を循環させるための循環用ポンプ（93，94）を備えている
    ことを特徴とする熱搬送システム。
  5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の熱搬送システムにおいて、
    上記高温側連絡管（91）と上記低温側連絡管（92）とは、該高温側連絡管（91）内の熱媒体を低温側連絡管（92）へ流入させるバイパス用ポンプ（95）を備えたバイパス管（96）によって直結され、
    上記バイパス管（96）は、断続可能となっている
    ことを特徴とする熱搬送システム。
  6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の熱搬送システムにおいて、
    上記熱媒体回路（90）が複数設けられており、
    上記複数の熱媒体回路（90）は、それぞれの高温側連絡管（91）が互いに接続され、かつそれぞれの低温側連絡管（92）が互いに接続されている
    ことを特徴とする熱搬送システム。
  7. 請求項４に記載の熱搬送システムにおいて、
    上記熱媒体回路（90）が複数設けられており、
    上記各熱媒体回路（90）では、高温側連絡管（91）と低温側連絡管（92）とが共にループ状に形成されており、
    上記各熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）が互いに接続されて１つのループ状管路（191）を形成していると共に、上記各熱媒体回路（90）の低温側連絡管（92）が互いに接続されて１つのループ状管路（192）を形成している
    ことを特徴とする熱搬送システム。
  8. 請求項７に記載の熱搬送システムにおいて、
    上記各熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）は、該高温側連絡管（91）でのみ熱媒体を流通させる第１の流通形態と、他の熱媒体回路（90）の高温側連絡管（91）と連通して熱媒体を共用する第２の流通形態とを切換可能な切換機構（101） によって互いに接続されていると共に、上記各熱媒体回路（90）の低温側連絡管（92）は、該低温側連絡管（92）でのみ熱媒体を流通させる第１の流通形態と、他の熱媒体回路（90）の低温側連絡管（92）と連通して熱媒体を共用する第２の流通形態とを切換可能な切換機構（102） によって互いに接続されている
    ことを特徴とする熱搬送システム。
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