JP2008025887A - Heat pump device - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクルによって得られた温熱を利用するヒートポンプ装置に関するものである。 The present invention relates to a heat pump device that uses warm heat obtained by a refrigeration cycle.
例えば特許文献１に開示されているように、室内の暖房や融雪など複数の機能を有するヒートポンプ装置が従来より知られている。このヒートポンプ装置は、冷媒回路の熱交換器（放熱器）に水やブラインなどの二次流体が循環する回路が接続されている。この循環回路には、上流側から順に、床暖房パネルなどの高温型機器と、融雪パネルなどの低温型機器とが設けられている。冷媒回路では、二酸化炭素などの冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。具体的に、圧縮機から吐出された冷媒は、熱交換器（放熱器）で二次流体へ放熱し、二次流体が加熱される。加熱された二次流体は、回路を循環する。つまり、二次流体は、高温型機器および低温型機器で順に放熱し、その温熱が床暖房や融雪に利用される。冷媒回路において、熱交換器（放熱器）から流出した冷媒は、膨張弁で減圧された後、蒸発器で蒸発して圧縮機へ戻る。
しかしながら、上述した室内の暖房機能や融雪機能を備えたヒートポンプ装置において、室内の冷房ができないという問題があり、冷房機能も兼ね備えた装置の出現が強く望まれていた。 However, in the heat pump device having the indoor heating function and the snow melting function described above, there is a problem that the room cannot be cooled, and the appearance of a device having a cooling function has been strongly desired.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、室内の暖房および融雪動作だけでなく、室内の冷房も可能とするヒートポンプ装置を提供することである。 This invention is made | formed in view of such a point, The objective is to provide the heat pump apparatus which enables not only indoor heating and snow melting operation but indoor cooling.
第１の発明は、冷媒の放熱用熱交換器（45）と、冷媒が外気と熱交換する室外熱交換器（26）とが接続されて冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備え、上記放熱用熱交換器（45）で得られた温熱を利用して室内の暖房を行うヒートポンプ装置を前提としている。そして、上記冷媒回路（20）には、冷媒が熱媒流体と熱交換する中間熱交換器（40）と、冷媒が室内空気と熱交換する室内熱交換器（25）とが設けられている。一方、上記冷媒回路（20）には、中間熱交換器（40）を流れた熱媒流体の温熱を利用して舗装体の融雪を行うように、冷媒が放熱用熱交換器（45）で放熱した後に中間熱交換器（40）で熱媒流体に放熱する状態と、室内熱交換器（25）が室内の冷房を行うように、冷媒が室外熱交換器（26）で放熱した後に室内熱交換器（25）で室内空気から吸熱する状態とに切り換えるため、冷媒の流通経路を変更する経路変更機構（22）が設けられている。 The first invention includes a refrigerant circuit (20) for performing a refrigeration cycle by connecting a heat exchanger (45) for radiating refrigerant and an outdoor heat exchanger (26) for exchanging heat between the refrigerant and the outside air. The premise is a heat pump device that heats the room using the heat obtained by the heat exchanger for heat dissipation (45). The refrigerant circuit (20) is provided with an intermediate heat exchanger (40) in which the refrigerant exchanges heat with the heat transfer fluid, and an indoor heat exchanger (25) in which the refrigerant exchanges heat with the indoor air. . On the other hand, in the refrigerant circuit (20), the refrigerant is supplied by the heat dissipation heat exchanger (45) so as to melt the pavement using the heat of the heat transfer fluid flowing through the intermediate heat exchanger (40). After the heat is radiated, the intermediate heat exchanger (40) radiates heat to the heat transfer fluid, and the indoor heat exchanger (25) cools the room indoors, after the refrigerant radiates heat in the outdoor heat exchanger (26). A path changing mechanism (22) for changing the refrigerant flow path is provided in order to switch to a state in which heat is absorbed from room air by the heat exchanger (25).
上記の発明では、暖房運転時に、室内の暖房と舗装体の融雪とが同時に行われる。具体的には、先ず、冷媒が放熱用熱交換器（45）で放熱し、その放出された温熱が室内の暖房に利用される。放熱用熱交換器（45）で放熱した冷媒は、中間熱交換器（40）へ流入して熱媒流体へ放熱し、その熱媒流体の温熱が舗装体の融雪に利用される。つまり、冷媒の温熱が熱媒流体を介して舗装体の融雪に用いられる。 In the above invention, indoor heating and snow melting of the pavement are performed simultaneously during the heating operation. Specifically, first, the refrigerant dissipates heat in the heat-dissipating heat exchanger (45), and the released heat is used for indoor heating. The refrigerant radiated by the heat radiating heat exchanger (45) flows into the intermediate heat exchanger (40) and radiates heat to the heat transfer fluid, and the heat of the heat transfer fluid is used for melting snow on the pavement. That is, the heat of the refrigerant is used for melting snow on the pavement through the heat transfer fluid.
また、本発明では、冷房運転が行われるように、経路変更機構（22）によって冷媒の流通経路が変更される。具体的には、冷媒が室外熱交換器（26）で放熱した後、中間熱交換器（40）へ流れずに室内熱交換器（25）へ流入する。室内熱交換器（25）では、冷媒が室内空気から吸熱し、室内空気が冷却される。冷却された室内空気は室内へ供給され、室内の冷房が行われる。このように、本発明に係るヒートポンプ装置では、経路変更機構（22）が冷媒の流通経路を変更することによって、室内の暖房と舗装体の融雪とを行う暖房運転と、室内の冷房を行う冷房運転とが切り換わる。 Further, in the present invention, the refrigerant flow path is changed by the path changing mechanism (22) so that the cooling operation is performed. Specifically, after the refrigerant dissipates heat in the outdoor heat exchanger (26), it flows into the indoor heat exchanger (25) without flowing to the intermediate heat exchanger (40). In the indoor heat exchanger (25), the refrigerant absorbs heat from the room air, and the room air is cooled. The cooled room air is supplied to the room and the room is cooled. Thus, in the heat pump device according to the present invention, the path changing mechanism (22) changes the refrigerant flow path, thereby heating the room and heating the pavement, and cooling the room. Switching to driving.
第２の発明は、上記第１の発明において、舗装体に埋設され、上記中間熱交換器（40）で冷媒から吸熱した熱媒流体が上記舗装体へ放熱して該舗装体の融雪を行う融雪用熱交換器（52）を有し、該融雪用熱交換器（52）と中間熱交換器（40）の間で上記熱媒流体を循環させる融雪用循環路（50）を備えているものである。 According to a second invention, in the first invention, the heat transfer fluid that is embedded in the pavement and absorbs heat from the refrigerant in the intermediate heat exchanger (40) dissipates heat to the pavement, thereby melting the pavement. A snow melting heat exchanger (52), and a snow melting circuit (50) for circulating the heat transfer fluid between the snow melting heat exchanger (52) and the intermediate heat exchanger (40). Is.
上記の発明では、融雪用循環路（50）内を循環する熱媒流体が中間熱交換器（40）で冷媒と熱交換する。暖房運転の場合、中間熱交換器（40）において熱媒流体が冷媒から温熱を付与される。そして、熱媒流体は、融雪用熱交換器（52）へ流入して舗装体へ放熱する。これにより、舗装体が加熱され、舗装体の上の雪や氷が融ける。融雪用熱交換器（52）から流出した熱媒流体は、中間熱交換器（40）へ流れて再び冷媒によって加熱される。つまり、冷媒と舗装体との熱の授受が熱媒流体を介して行われる。 In the above invention, the heat transfer fluid circulating in the snow melting circuit (50) exchanges heat with the refrigerant in the intermediate heat exchanger (40). In the case of heating operation, the heat transfer fluid is given warm heat from the refrigerant in the intermediate heat exchanger (40). The heat transfer fluid flows into the snow melting heat exchanger (52) and dissipates heat to the pavement. Thereby, a pavement body is heated and the snow and ice on a pavement body melt. The heat transfer fluid that has flowed out of the snow melting heat exchanger (52) flows to the intermediate heat exchanger (40) and is heated again by the refrigerant. That is, transfer of heat between the refrigerant and the pavement is performed via the heat transfer fluid.
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記中間熱交換器（40）と室内熱交換器（25）が互いに並列に接続されている。そして、上記冷媒回路（20）には、舗装体の融雪を行う場合、放熱用熱交換器（45）で放熱した冷媒が室内熱交換器（25）へ流れるのを阻止して中間熱交換器（40）へ流れるように冷媒流れを切り換え、室内の冷房を行う場合、室外熱交換器（26）で放熱した冷媒が中間熱交換器（40）へ流れるのを阻止して室内熱交換器（25）へ流れるように冷媒流れを切り換える切換機構（36,37）が設けられている。 According to a third invention, in the first or second invention, the intermediate heat exchanger (40) and the indoor heat exchanger (25) are connected in parallel to each other. In the refrigerant circuit (20), when the snow is melted on the pavement, the refrigerant radiated by the heat radiating heat exchanger (45) is prevented from flowing to the indoor heat exchanger (25), and the intermediate heat exchanger When the refrigerant flow is switched to flow to (40) and the room is cooled, the indoor heat exchanger (40) is prevented by preventing the refrigerant radiated by the outdoor heat exchanger (26) from flowing to the intermediate heat exchanger (40). A switching mechanism (36, 37) for switching the refrigerant flow so as to flow to 25) is provided.
上記の発明では、暖房運転の場合、切換機構（36,37）によって、放熱用熱交換器（45）から流出した冷媒が室内熱交換器（25）ではなく中間熱交換器（40）へ流れて放熱する。また、冷房運転の場合、切換機構（36,37）によって、室外熱交換器（26）から流出した冷媒が中間熱交換器（40）ではなく室内熱交換器（25）へ流れて吸熱する。これにより、舗装体の融雪動作と室内の冷房動作とが切り換わる。 In the above invention, in the heating operation, the refrigerant flowing out of the heat-dissipating heat exchanger (45) flows to the intermediate heat exchanger (40) instead of the indoor heat exchanger (25) by the switching mechanism (36, 37). To dissipate heat. In the cooling operation, the switching mechanism (36, 37) causes the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger (26) to flow into the indoor heat exchanger (25) instead of the intermediate heat exchanger (40) to absorb heat. Thereby, the snow melting operation of the pavement and the indoor cooling operation are switched.
第４の発明は、上記第１の発明において、上記放熱用熱交換器（45）は、冷媒が熱媒流体へ放熱するように構成されている。一方、本発明は、上記放熱用熱交換器（45）で冷媒から吸熱した熱媒流体の温熱により室内を暖房する暖房用部材（62）を有し、該暖房用部材（62）と放熱用熱交換器（45）の間で上記熱媒流体を循環させる暖房用循環路（60）を備えているものである。 In a fourth aspect based on the first aspect, the heat dissipation heat exchanger (45) is configured such that the refrigerant dissipates heat to the heat transfer fluid. On the other hand, the present invention has a heating member (62) for heating the room by the heat of the heat transfer fluid absorbed from the refrigerant in the heat dissipation heat exchanger (45), and the heating member (62) and the heat dissipation member A heating circuit (60) for circulating the heat transfer fluid between the heat exchangers (45) is provided.
上記の発明では、暖房用循環路（60）内を循環する熱媒流体が放熱用熱交換器（45）において冷媒と熱交換する。放熱用熱交換器（45）では、冷媒から熱媒流体へ温熱が付与される。温熱が付与された熱媒流体は、放熱用熱交換器（45）から暖房用部材（62）へ流入し、その暖房用部材（62）を通過する間に放熱する。熱媒流体が放出した温熱は、室内を暖房するために利用される。暖房用部材（62）で放熱した熱媒流体は、放熱用熱交換器（45）へ戻って冷媒により再び加熱される。 In the above invention, the heat transfer fluid circulating in the heating circulation path (60) exchanges heat with the refrigerant in the heat dissipation heat exchanger (45). In the heat exchanger for heat dissipation (45), warm heat is applied from the refrigerant to the heat transfer fluid. The heat transfer fluid to which the warm heat is applied flows from the heat dissipation heat exchanger (45) into the heating member (62) and radiates heat while passing through the heating member (62). The warm heat released by the heat transfer fluid is used to heat the room. The heat transfer fluid radiated by the heating member (62) returns to the heat radiating heat exchanger (45) and is heated again by the refrigerant.
第５の発明は、上記第１乃至第４の何れか１の発明において、上記冷媒回路（20）は、冷媒として二酸化炭素が用いられ、超臨界冷凍サイクルを行うものである。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the refrigerant circuit (20) uses a carbon dioxide as a refrigerant and performs a supercritical refrigeration cycle.
上記の発明では、冷媒回路（20）において、二酸化炭素が循環して超臨界冷凍サイクル（臨界温度以上の蒸気圧領域を含む冷凍サイクル）が行われる。つまり、放熱用熱交換器（45）へ流れる超臨界圧力状態の冷媒は、温度が臨界温度以上と高く、通常のいわゆる亜臨界状態の冷媒に比べて高温領域が大きい。したがって、暖房運転の場合、放熱用熱交換器（45）で放熱した冷媒には充分な温熱量が残存するので、中間熱交換器（40）において冷媒から熱媒流体へ充分な温熱量が付与される。これにより、舗装体の融雪が確実に行われる。 In the above invention, in the refrigerant circuit (20), carbon dioxide is circulated to perform a supercritical refrigeration cycle (a refrigeration cycle including a vapor pressure region above the critical temperature). In other words, the refrigerant in the supercritical pressure state flowing to the heat-dissipating heat exchanger (45) has a temperature as high as the critical temperature or higher, and has a higher high temperature region than a normal so-called subcritical state refrigerant. Therefore, in the case of heating operation, a sufficient amount of heat remains in the refrigerant radiated by the heat dissipation heat exchanger (45), so that a sufficient amount of heat is given from the refrigerant to the heat transfer fluid in the intermediate heat exchanger (40). Is done. Thereby, the snow melting of a pavement is performed reliably.
本発明によれば、冷媒が室内空気と熱交換する室内熱交換器（25）を冷媒回路（20）に設け、冷媒が暖房用中間熱交換器（45）および融雪用中間熱交換器（40）で順に放熱するように流れる冷媒循環状態と、冷媒が室外熱交換器（26）で放熱した後に室内熱交換器（25）で室内空気から吸熱するように流れる冷媒循環状態とに切り換える経路変更機構（22）を設けるようにした。したがって、室内の暖房と舗装体の融雪を行う暖房運転と、室内の冷房を行う冷房運転とを切り換えることができる。その結果、室内の暖房、舗装体の融雪および室内の冷房が可能なヒートポンプ装置を提供することができる。 According to the present invention, an indoor heat exchanger (25) in which the refrigerant exchanges heat with room air is provided in the refrigerant circuit (20), and the refrigerant is an intermediate heat exchanger for heating (45) and an intermediate heat exchanger for melting snow (40 ) To change between the refrigerant circulation state that flows in order to release heat and the refrigerant circulation state that flows so that the heat is absorbed from the indoor air in the indoor heat exchanger (25) after the refrigerant radiates heat in the outdoor heat exchanger (26) A mechanism (22) was provided. Therefore, it is possible to switch between the heating operation for heating the room and melting the pavement and the cooling operation for cooling the room. As a result, it is possible to provide a heat pump device capable of heating the room, melting snow on the pavement, and cooling the room.
また、第２の発明によれば、中間熱交換器（40）と融雪用熱交換器（52）の間で熱媒流体を循環させ、冷媒と舗装体の間における熱の授受を熱媒流体を介して行うようにした。このため、融雪用熱交換器（52）にそれ程高い耐圧性を与える必要が無くなり、例えば樹脂製のパイプ等の安価で取扱いの容易な材料で融雪用熱交換器（52）を構成することができる。したがって、融雪用熱交換器（52）の構成を簡素化できると共に、融雪用熱交換器（52）を設置する際の作業工数を削減できる。 According to the second invention, the heat transfer fluid is circulated between the intermediate heat exchanger (40) and the snow melting heat exchanger (52), and heat transfer between the refrigerant and the pavement is performed. To do through. For this reason, it is not necessary to give the snow-melting heat exchanger (52) so high pressure resistance, and it is possible to configure the snow-melting heat exchanger (52) with an inexpensive and easy-to-handle material such as a resin pipe. it can. Therefore, the structure of the heat exchanger for melting snow (52) can be simplified, and the number of work steps for installing the heat exchanger for melting snow (52) can be reduced.
また、第３の発明によれば、切換機構（36,37）の作動により、暖房時には冷媒を放熱用熱交換器（45）および中間熱交換器（40）の順に流すことができ、冷房時には冷媒を室外熱交換器（26）および室内熱交換器（25）の順に流すことができる。これにより、室内の暖房および融雪動作と室内の冷房動作とを確実に切り換えることができる。 Further, according to the third aspect of the present invention, the refrigerant can flow in the order of the heat dissipating heat exchanger (45) and the intermediate heat exchanger (40) during heating by the operation of the switching mechanism (36, 37), and during cooling, The refrigerant can flow in the order of the outdoor heat exchanger (26) and the indoor heat exchanger (25). Thereby, indoor heating and snow melting operation and indoor cooling operation can be switched reliably.
また、第５の発明によれば、冷媒として二酸化炭素を用いて超臨界冷凍サイクルを行うように冷媒回路（20）を構成している。ここで、一般に、二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプ装置で室内の暖房をする場合、放熱後の冷媒の温度は、せいぜい４０℃程度にまでしか低下しない。このため、温熱として利用できる熱量が少なく、低いＣＯＰ（成績計数）しか得られないという問題があった。それに対し、この発明における暖房運転では、室内を暖房するために放熱した冷媒を更に舗装体の融雪に利用している。融雪を行うための温熱にそれ程高い温度レベルは必要ないため、融雪のために放熱した冷媒の温度は、冷媒の温熱を暖房だけに利用する場合に比べて低温（例えば２０℃程度）となる。したがって、冷媒の圧縮に要するエネルギは増大させずに利用できる温熱の量だけを増大させることができ、高いＣＯＰを得ることが可能となる。 Moreover, according to 5th invention, the refrigerant circuit (20) is comprised so that a supercritical refrigerating cycle may be performed using a carbon dioxide as a refrigerant | coolant. Here, in general, when indoor heating is performed with a heat pump device using carbon dioxide as a refrigerant, the temperature of the refrigerant after heat radiation only decreases to about 40 ° C. at most. For this reason, there is a problem that only a low COP (result count) can be obtained because the amount of heat that can be used as warm heat is small. On the other hand, in the heating operation according to the present invention, the heat dissipated refrigerant is further used for snow melting of the pavement in order to heat the room. Since a high temperature level is not required for the heat for melting snow, the temperature of the refrigerant that has dissipated heat for melting snow is lower than that when the heat of the refrigerant is used only for heating (for example, about 20 ° C.). Therefore, it is possible to increase only the amount of available heat without increasing the energy required to compress the refrigerant, and to obtain a high COP.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態は、本発明に係るヒートポンプ装置により構成された空調・融雪システム（10）である。図１に示すように、本実施形態の空調・融雪システム（10）は、冷媒回路（20）と融雪用循環路（50）と暖房用循環路（60）とを備えている。また、この空調・融雪システム（10）には、室内ファン（15）と室外ファン（16）とが設けられている。 This embodiment is an air-conditioning / snow melting system (10) constituted by a heat pump device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the air conditioning / snow melting system (10) of this embodiment includes a refrigerant circuit (20), a snow melting circuit (50), and a heating circuit (60). The air conditioning / snow melting system (10) includes an indoor fan (15) and an outdoor fan (16).
上記冷媒回路（20）は、主回路（30）と空調用回路（35）によって構成されている。冷媒回路（20）は、二酸化炭素（ＣＯ２）が冷媒として充填された閉回路である。この冷媒回路（20）では、冷媒として充填された二酸化炭素を循環させることによって冷凍サイクルが行われる。また、この冷媒回路（20）で行われる冷凍サイクルでは、その高圧が二酸化炭素の臨界圧力以上の値に設定されている。 The refrigerant circuit (20) includes a main circuit (30) and an air conditioning circuit (35). The refrigerant circuit (20) is a closed circuit filled with carbon dioxide (CO 2 ) as a refrigerant. In the refrigerant circuit (20), a refrigeration cycle is performed by circulating carbon dioxide filled as a refrigerant. In the refrigeration cycle performed in the refrigerant circuit (20), the high pressure is set to a value equal to or higher than the critical pressure of carbon dioxide.
上記主回路（30）には、圧縮機（21）と、四路切換弁（22）と、室外熱交換器（26）と、膨張弁（23）と、融雪用中間熱交換器（40）と、暖房用中間熱交換器（45）とが設けられている。この主回路（30）において、圧縮機（21）は、吸入側が四路切換弁（22）の第２ポートに接続され、吐出側が暖房用中間熱交換器（45）を介して四路切換弁（22）の第１ポートに接続されている。室外熱交換器（26）は、一端が四路切換弁（22）の第４ポートに接続され、他端が膨張弁（23）の一端に接続されている。そして、この膨張弁（23）の他端は、融雪用中間熱交換器（40）を介して四路切換弁（22）の第３ポートに接続されている。また、主回路（30）における膨張弁（23）と融雪用中間熱交換器（40）との間には、第１開閉弁（36）が設けられている。この第１開閉弁（36）は、電磁弁によって構成されている。 The main circuit (30) includes a compressor (21), a four-way switching valve (22), an outdoor heat exchanger (26), an expansion valve (23), and an intermediate heat exchanger for melting snow (40). And an intermediate heat exchanger (45) for heating. In the main circuit (30), the compressor (21) has a suction side connected to the second port of the four-way switching valve (22) and a discharge side connected to the four-way switching valve via the heating intermediate heat exchanger (45). It is connected to the first port (22). One end of the outdoor heat exchanger (26) is connected to the fourth port of the four-way switching valve (22), and the other end is connected to one end of the expansion valve (23). The other end of the expansion valve (23) is connected to the third port of the four-way switching valve (22) via the snow melting intermediate heat exchanger (40). A first on-off valve (36) is provided between the expansion valve (23) and the snow melting intermediate heat exchanger (40) in the main circuit (30). This 1st on-off valve (36) is comprised by the solenoid valve.
上記圧縮機（21）は、いわゆる全密閉型に構成されている。この圧縮機（21）は、吸入した冷媒（二酸化炭素）をその臨界圧力以上にまで圧縮して吐出する。四路切換弁（22）は、第１ポートと第３ポートが連通し且つ第２ポートと第４ポートが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第４ポートが連通し且つ第２ポートと第３ポートが連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わるように構成されている。この四路切換弁（22）は、暖房運転と冷房運転を切り換えるために、また暖房運転中の融雪動作とデフロスト動作を切り換えるために冷媒回路（20）での冷媒の流通経路を変更する経路変更機構を構成している。 The compressor (21) is configured as a so-called hermetic type. The compressor (21) compresses and discharges the sucked refrigerant (carbon dioxide) to the critical pressure or more. The four-way selector valve (22) includes a first state (state indicated by a solid line in FIG. 1) in which the first port and the third port communicate with each other, and a second port and a fourth port communicate with each other; It is configured to switch to a second state (state indicated by a broken line in FIG. 1) in which the ports communicate and the second port and the third port communicate. This four-way switching valve (22) changes the refrigerant flow path in the refrigerant circuit (20) in order to switch between heating operation and cooling operation, and in order to switch between snow melting operation and defrost operation during heating operation. The mechanism is configured.
上記室外熱交換器（26）は、室外空気を冷媒と熱交換させるためのものである。室外ファン（16）は、この室外熱交換器（26）へ室外空気を供給する。膨張弁（23）は、開度可変の電子膨張弁によって構成されている。 The outdoor heat exchanger (26) is for exchanging heat between the outdoor air and the refrigerant. The outdoor fan (16) supplies outdoor air to the outdoor heat exchanger (26). The expansion valve (23) is an electronic expansion valve with a variable opening.
上記融雪用中間熱交換器（40）は、１次側通路（41）と２次側通路（42）を備え、１次側通路（41）を流れる流体と２次側通路（42）を流れる流体とを熱交換させるように構成されている。この融雪用中間熱交換器（40）は、１次側通路（41）が冷媒回路（20）に接続されている。つまり、冷媒回路（20）では、膨張弁（23）と四路切換弁（22）の第３ポートとの間に融雪用中間熱交換器（40）の１次側通路（41）が配置されている。 The snow melting intermediate heat exchanger (40) includes a primary side passage (41) and a secondary side passage (42), and flows through the primary side passage (41) and the secondary side passage (42). The fluid is exchanged with the fluid. In the intermediate heat exchanger (40) for snow melting, the primary passage (41) is connected to the refrigerant circuit (20). That is, in the refrigerant circuit (20), the primary side passage (41) of the snow melting intermediate heat exchanger (40) is disposed between the expansion valve (23) and the third port of the four-way switching valve (22). ing.
上記暖房用中間熱交換器（45）は、１次側通路（46）と２次側通路（47）を備え、１次側通路（46）を流れる流体と２次側通路（47）を流れる流体とを熱交換させるように構成されている。この暖房用中間熱交換器（45）は、１次側通路（46）が冷媒回路（20）に接続されている。つまり、冷媒回路（20）では、圧縮機（21）の吐出側と四路切換弁（22）の第１ポートとの間に暖房用中間熱交換器（45）の１次側通路（46）が配置されている。そして、暖房用中間熱交換器（45）は、放熱用熱交換器を構成している。 The heating intermediate heat exchanger (45) includes a primary side passage (46) and a secondary side passage (47), and flows through the primary side passage (46) and the secondary side passage (47). The fluid is exchanged with the fluid. In the heating intermediate heat exchanger (45), the primary passage (46) is connected to the refrigerant circuit (20). That is, in the refrigerant circuit (20), the primary passage (46) of the intermediate heat exchanger (45) for heating is provided between the discharge side of the compressor (21) and the first port of the four-way switching valve (22). Is arranged. The heating intermediate heat exchanger (45) constitutes a heat dissipation heat exchanger.
上記空調用回路（35）の一端は、主回路（30）における四路切換弁（22）の第３ポートと融雪用中間熱交換器（40）との間に接続されている。空調用回路（35）の他端は、主回路（30）における膨張弁（23）と第１開閉弁（36）との間に接続されている。この空調用回路（35）には、その一端側から他端側へ向かって順に、室内熱交換器（25）と第２開閉弁（37）とが設けられている。 One end of the air conditioning circuit (35) is connected between the third port of the four-way switching valve (22) in the main circuit (30) and the intermediate snow heat exchanger (40). The other end of the air conditioning circuit (35) is connected between the expansion valve (23) and the first on-off valve (36) in the main circuit (30). The air conditioning circuit (35) is provided with an indoor heat exchanger (25) and a second on-off valve (37) in that order from one end side to the other end side.
上記室内熱交換器（25）は、室内空気を冷媒と熱交換させるように構成されている。室内ファン（15）は、室内空気を室内熱交換器（25）へ供給する。第２開閉弁（62）は、電磁弁によって構成されている。 The indoor heat exchanger (25) is configured to exchange heat between indoor air and the refrigerant. The indoor fan (15) supplies room air to the indoor heat exchanger (25). The second on-off valve (62) is constituted by an electromagnetic valve.
上記融雪用循環路（50）は、不凍液等から成るブラインが熱媒流体として充填された閉回路である。融雪用循環路（50）には、融雪用中間熱交換器（40）と、融雪用ポンプ（51）と、融雪用熱交換器（52）とが設けられている。融雪用循環路（50）では、融雪用中間熱交換器（40）の２次側通路（42）と、融雪用ポンプ（51）と、融雪用熱交換器（52）とが直列に接続されている。融雪用中間熱交換器（40）では、１次側通路（41）の冷媒と２次側通路（42）のブラインとの間で熱交換が行われる。 The snow melting circuit (50) is a closed circuit filled with brine made of antifreeze or the like as a heat transfer fluid. The snow melting circuit (50) is provided with a snow melting intermediate heat exchanger (40), a snow melting pump (51), and a snow melting heat exchanger (52). In the snow melting circuit (50), the secondary side passage (42) of the snow melting intermediate heat exchanger (40), the snow melting pump (51), and the snow melting heat exchanger (52) are connected in series. ing. In the snow melting intermediate heat exchanger (40), heat is exchanged between the refrigerant in the primary passage (41) and the brine in the secondary passage (42).
上記融雪用熱交換器（52）は、融雪用部材を構成している。この融雪用熱交換器（52）は、平面内を蛇行する樹脂製または金属製の伝熱管によって形成されている。融雪用熱交換器（52）では、ブラインを流すための流体通路（53）が伝熱管によって形成されている。この融雪用熱交換器（52）は、舗装体の内部に埋設されている。融雪用熱交換器（52）の設置場所としては、住宅やマンション等の玄関や駐車場、あるいは歩道や車道などが例示される。また、舗装体の材質としては、アスファルト、コンクリートおよびモルタル等が例示される。 The snow-melting heat exchanger (52) constitutes a snow-melting member. The snow-melting heat exchanger (52) is formed of a resin or metal heat transfer tube meandering in a plane. In the snow-melting heat exchanger (52), a fluid passage (53) for flowing brine is formed by a heat transfer tube. The snow-melting heat exchanger (52) is embedded in the pavement. Examples of the installation location of the heat exchanger for melting snow (52) include entrances and parking lots such as houses and apartments, sidewalks, and roadways. Moreover, as a material of a pavement, asphalt, concrete, mortar, etc. are illustrated.
上記暖房用循環路（60）は、不凍液等から成るブラインが熱媒流体として充填された閉回路である。暖房用循環路（60）には、暖房用中間熱交換器（45）と、暖房用ポンプ（61）と、床暖房用熱交換器（62）とが設けられている。暖房用循環路（60）では、暖房用中間熱交換器（45）の２次側通路（47）と、床暖房用熱交換器（62）と、暖房用ポンプ（61）とが直列に接続されている。暖房用中間熱交換器（45）では、１次側通路（46）の冷媒と２次側通路（47）のブラインとの間で熱交換が行われる。 The heating circuit (60) is a closed circuit filled with brine made of antifreeze or the like as a heat transfer fluid. The heating circulation path (60) is provided with a heating intermediate heat exchanger (45), a heating pump (61), and a floor heating heat exchanger (62). In the heating circuit (60), the secondary passage (47) of the heating intermediate heat exchanger (45), the floor heating heat exchanger (62), and the heating pump (61) are connected in series. Has been. In the heating intermediate heat exchanger (45), heat is exchanged between the refrigerant in the primary passage (46) and the brine in the secondary passage (47).
上記床暖房用熱交換器（62）は、暖房用部材を構成している。この床暖房用熱交換器（62）は、平面内を蛇行する樹脂製の伝熱管によって形成されている。床暖房用熱交換器（62）では、ブラインを流すための流体通路（63）が伝熱管によって形成されている。この床暖房用熱交換器（62）は、住宅等の居室の床下に設置されている。 The floor heating heat exchanger (62) constitutes a heating member. This floor heating heat exchanger (62) is formed of a resin heat transfer tube meandering in a plane. In the floor heating heat exchanger (62), a fluid passage (63) for flowing brine is formed by a heat transfer tube. The floor heating heat exchanger (62) is installed under the floor of a room such as a house.
−運転動作−
上記空調・融雪システム（10）では、暖房運転と冷房運転とが切り換えて行われる。また、暖房運転中には、融雪動作とデフロスト動作が交互に行われる。この空調・融雪システム（10）は、暖房運転において、例えば融雪動作を１時間行う毎に、デフロスト動作を１０分程度行う。なお、ここに示した時間の長さは単なる例示である。また、以下に示す温度等の値も、全て単なる一例である。
-Driving action-
In the air conditioning / snow melting system (10), heating operation and cooling operation are switched. During the heating operation, the snow melting operation and the defrosting operation are alternately performed. In the air conditioning / snow melting system (10), for example, every time the snow melting operation is performed for 1 hour in the heating operation, the defrost operation is performed for about 10 minutes. The length of time shown here is merely an example. Also, the values such as temperature shown below are all merely examples.
〈暖房運転、融雪動作〉
暖房運転の融雪動作中における運転動作について、図１を参照しながら説明する。融雪動作中には、四路切換弁（22）が第１状態に設定され、膨張弁（23）の開度が適宜調節される。また、第１開閉弁（36）が開放され、第２開閉弁（37）が閉鎖される。
<Heating operation, snow melting operation>
The operation during the snow melting operation in the heating operation will be described with reference to FIG. During the snow melting operation, the four-way switching valve (22) is set to the first state, and the opening degree of the expansion valve (23) is appropriately adjusted. Further, the first on-off valve (36) is opened, and the second on-off valve (37) is closed.
この状態で、圧縮機（21）から吐出された超臨界状態の冷媒は、暖房用中間熱交換器（45）へ流入し、１次側通路（46）を通過する間に２次側通路（47）のブラインへ放熱する。これにより、冷媒の温度が９０℃程度から４０℃程度にまで低下する。暖房用中間熱交換器（45）で放熱した冷媒は、四路切換弁（22）を通って融雪用中間熱交換器（40）へ流入し、１次側通路（41）を通過する間に２次側通路（42）のブラインへ放熱する。これにより、冷媒の温度が４０℃程度から２０℃程度までに低下する。 In this state, the refrigerant in the supercritical state discharged from the compressor (21) flows into the heating intermediate heat exchanger (45) and passes through the secondary side passage (46) while passing through the primary side passage (46). Dissipate heat to 47) brine. Thereby, the temperature of a refrigerant | coolant falls from about 90 degreeC to about 40 degreeC. The refrigerant that has radiated heat in the heating intermediate heat exchanger (45) passes through the four-way selector valve (22) into the snow melting intermediate heat exchanger (40) and passes through the primary passage (41). The heat is radiated to the brine in the secondary passage (42). Thereby, the temperature of a refrigerant | coolant falls from about 40 degreeC to about 20 degreeC.
上記融雪用中間熱交換器（40）で放熱した冷媒は、膨張弁（23）を通過する際に減圧された後に室外熱交換器（26）へ流入し、室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（26）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（22）を通って圧縮機（21）へ吸入される。圧縮機（21）は吸入した冷媒を圧縮して再び吐出し、この循環が繰り返される。 The refrigerant radiated by the snow melting intermediate heat exchanger (40) is decompressed when passing through the expansion valve (23), then flows into the outdoor heat exchanger (26), absorbs heat from the outdoor air, and evaporates. The refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger (26) is sucked into the compressor (21) through the four-way switching valve (22). The compressor (21) compresses the sucked refrigerant and discharges it again, and this circulation is repeated.
上記暖房用循環路（60）では、暖房用ポンプ（61）が運転され、暖房用中間熱交換器（45）と床暖房用熱交換器（62）の間でブラインが循環する。暖房用循環路（60）を流れるブラインは、暖房用中間熱交換器（45）の２次側通路（47）を通過する間に６０℃程度にまで加熱され、その後に床暖房用熱交換器（62）へ送られる。床暖房用熱交換器（62）では、ブラインが居室の床材に対して放熱する。床暖房用熱交換器（62）で放熱したブラインは、暖房用中間熱交換器（45）へ送り返されて再び加熱される。ブラインから床材に付与された温熱は、床面から室内空気へ放熱される。 In the heating circuit (60), the heating pump (61) is operated, and the brine circulates between the heating intermediate heat exchanger (45) and the floor heating heat exchanger (62). The brine flowing through the heating circuit (60) is heated to about 60 ° C. while passing through the secondary passage (47) of the heating intermediate heat exchanger (45), and then the floor heating heat exchanger. Sent to (62). In the floor heating heat exchanger (62), the brine radiates heat to the floor material in the room. The brine radiated by the floor heating heat exchanger (62) is sent back to the heating intermediate heat exchanger (45) and heated again. The warm heat imparted from the brine to the flooring is radiated from the floor to the room air.
上記融雪用循環路（50）では、融雪用ポンプ（51）が運転され、融雪用中間熱交換器（40）と融雪用熱交換器（52）の間でブラインが循環する。融雪用循環路（50）を流れるブラインは、融雪用中間熱交換器（40）の２次側通路（42）を通過する間に１５℃程度にまで加熱され、その後に融雪用熱交換器（52）へ送られる。融雪用熱交換器（52）では、ブラインが舗装体に対して放熱する。融雪用熱交換器（52）で放熱したブラインは、融雪用中間熱交換器（40）へ送り返されて再び加熱される。舗装体は、ブラインによって加熱されることで、その温度が５℃程度に保たれる。したがって、舗装体の上に降った雪が融解する。 In the snow melting circuit (50), the snow melting pump (51) is operated, and the brine circulates between the snow melting intermediate heat exchanger (40) and the snow melting heat exchanger (52). The brine flowing through the snow melting circuit (50) is heated to about 15 ° C. while passing through the secondary side passage (42) of the snow melting intermediate heat exchanger (40), and then the snow melting heat exchanger ( 52). In the snow melting heat exchanger (52), the brine radiates heat to the pavement. The brine radiated by the snow melting heat exchanger (52) is sent back to the snow melting intermediate heat exchanger (40) and heated again. The temperature of the pavement is kept at about 5 ° C. by being heated by the brine. Therefore, the snow falling on the pavement melts.
なお、暖房運転中には、室内熱交換器（25）を利用して室内を暖房してもよい。この場合には、図２に示すように、第２開閉弁（37）が開かれ、暖房用中間熱交換器（45）から流出した冷媒の一部が空調用回路（35）へ、残りが融雪用中間熱交換器（40）へそれぞれ流入する。空調用回路（35）へ流入した冷媒は、室内熱交換器（25）で室内空気へ放熱し、その後に主回路（30）へ流入して融雪用中間熱交換器（40）から流出した冷媒と合流する。室内熱交換器（25）で加熱された室内空気は、室内へ供給される。この場合には、暖房用ポンプ（61）を停止させて床暖房用熱交換器（62）による暖房を休止し、室内熱交換器（25）だけを用いて室内の暖房を行ってもよい。 During the heating operation, the indoor heat exchanger (25) may be used to heat the room. In this case, as shown in FIG. 2, the second on-off valve (37) is opened and a part of the refrigerant flowing out from the heating intermediate heat exchanger (45) is transferred to the air conditioning circuit (35). Each flows into the intermediate heat exchanger (40) for melting snow. The refrigerant flowing into the air conditioning circuit (35) dissipates heat to the indoor air in the indoor heat exchanger (25), and then flows into the main circuit (30) and out of the snow melting intermediate heat exchanger (40). To join. The room air heated by the indoor heat exchanger (25) is supplied into the room. In this case, the heating pump (61) may be stopped to stop heating by the floor heating heat exchanger (62), and the room may be heated using only the indoor heat exchanger (25).
また、暖房運転中には、融雪を停止して室内の暖房だけを行うことも可能である。この場合は、融雪用ポンプ（51）が停止し、融雪用循環路（50）でブラインが循環しない状態となる。 In addition, during the heating operation, it is possible to stop the melting of the snow and perform only the indoor heating. In this case, the snow melting pump (51) is stopped, and the brine is not circulated in the snow melting circuit (50).
〈暖房運転、デフロスト動作〉
デフロスト動作中の運転動作について、図３を参照しながら説明する。このデフロスト動作中には、床暖房用熱交換器（62）による室内の暖房と、室外熱交換器（26）の除霜とが並行して行われる。
<Heating operation, defrosting operation>
The driving operation during the defrosting operation will be described with reference to FIG. During this defrosting operation, the indoor heating by the floor heating heat exchanger (62) and the defrosting of the outdoor heat exchanger (26) are performed in parallel.
このデフロスト動作では、四路切換弁（22）が第２状態に設定され、膨張弁（23）の開度が適宜調節される。また、第１開閉弁（61）が開放され、第２開閉弁（62）が閉鎖される。この状態で、圧縮機（21）から吐出された超臨界状態の冷媒は、暖房用中間熱交換器（45）へ流入し、１次側通路（46）を通過する間に２次側通路（47）のブラインへ放熱する。融雪動作中と同様に、暖房用循環路（60）では、循環するブラインによって温熱が暖房用中間熱交換器（45）から床暖房用熱交換器（62）へ搬送される。暖房用中間熱交換器（45）で放熱した４０℃程度の冷媒は、四路切換弁（22）を通って室外熱交換器（26）へ送られる。室外熱交換器（26）では、融雪動作中に付着した霜が冷媒によって加熱されて融解する。 In this defrosting operation, the four-way switching valve (22) is set to the second state, and the opening degree of the expansion valve (23) is appropriately adjusted. Further, the first on-off valve (61) is opened, and the second on-off valve (62) is closed. In this state, the refrigerant in the supercritical state discharged from the compressor (21) flows into the heating intermediate heat exchanger (45) and passes through the secondary side passage (46) while passing through the primary side passage (46). Dissipate heat to 47) brine. As in the snow melting operation, in the heating circulation path (60), warm heat is conveyed from the heating intermediate heat exchanger (45) to the floor heating heat exchanger (62) by the circulating brine. The refrigerant having a temperature of about 40 ° C. radiated by the heating intermediate heat exchanger (45) is sent to the outdoor heat exchanger (26) through the four-way switching valve (22). In the outdoor heat exchanger (26), the frost adhered during the snow melting operation is heated by the refrigerant and melted.
上記室外熱交換器（26）から流出した冷媒は、膨張弁（23）を通過する際に減圧され、その後に融雪用中間熱交換器（40）へ送られる。融雪用中間熱交換器（40）の１次側通路（41）へ流入した冷媒は、２次側通路（42）を流れるブラインから吸熱して蒸発する。融雪用中間熱交換器（40）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（22）を通って圧縮機（21）に吸入される。圧縮機（21）は吸入した冷媒を圧縮して再び吐出し、この循環が繰り返される。 The refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger (26) is depressurized when passing through the expansion valve (23), and then sent to the snow melting intermediate heat exchanger (40). The refrigerant flowing into the primary side passage (41) of the snow melting intermediate heat exchanger (40) absorbs heat from the brine flowing through the secondary side passage (42) and evaporates. The refrigerant evaporated in the snow melting intermediate heat exchanger (40) is sucked into the compressor (21) through the four-way switching valve (22). The compressor (21) compresses the sucked refrigerant and discharges it again, and this circulation is repeated.
上記融雪用循環路（50）では、融雪用ポンプ（51）が運転され、融雪用中間熱交換器（40）と融雪用熱交換器（52）の間でブラインが循環する。融雪用循環路（50）を流れるブラインは、融雪用中間熱交換器（40）の２次側通路（42）を通過する間に１次側通路（41）の冷媒へ放熱し、その後に融雪用熱交換器（52）へ送られる。融雪用熱交換器（52）では、ブラインが舗装体から吸熱する。融雪用熱交換器（52）で加熱されたブラインは、融雪用中間熱交換器（40）へ送り返されて再び放熱する。 In the snow melting circuit (50), the snow melting pump (51) is operated, and the brine circulates between the snow melting intermediate heat exchanger (40) and the snow melting heat exchanger (52). The brine flowing through the snow melting circuit (50) dissipates heat to the refrigerant in the primary passage (41) while passing through the secondary passage (42) of the snow melting intermediate heat exchanger (40), and then melts the snow. To the heat exchanger (52). In the snow melting heat exchanger (52), the brine absorbs heat from the pavement. The brine heated by the snow melting heat exchanger (52) is sent back to the snow melting intermediate heat exchanger (40) to radiate heat again.
このように、デフロスト動作では、融雪動作中に舗装体に蓄えられた温熱が冷媒に付与されて、室内の暖房と室外熱交換器（26）の除霜に利用される。上述したように、舗装体は、極めて熱容量の大きな材料で構成されている。一方、デフロスト動作は、比較的短時間に亘って行われるものである。このため、デフロスト動作を行っても舗装体の温度はさほど低下せず、舗装体の温度は０℃よりも高く保たれる。 As described above, in the defrosting operation, the heat stored in the pavement during the snow melting operation is applied to the refrigerant and used for indoor heating and defrosting of the outdoor heat exchanger (26). As described above, the pavement is made of a material having an extremely large heat capacity. On the other hand, the defrosting operation is performed for a relatively short time. For this reason, even if it performs a defrost operation | movement, the temperature of a pavement does not fall so much and the temperature of a pavement is kept higher than 0 degreeC.
〈冷房運転〉
冷房運転中の運転動作について、図４を参照しながら説明する。この冷房運転中には、室内熱交換器（25）を用いて室内の冷房が行われる。この冷房運転では、四路切換弁（22）が第２状態に設定され、膨張弁（23）の開度が適宜調節される。また、第１開閉弁（61）が閉鎖され、第２開閉弁（62）が開放される。また、融雪用ポンプ（51）および暖房用ポンプ（61）が停止状態となる。
<Cooling operation>
The operation during the cooling operation will be described with reference to FIG. During this cooling operation, the room is cooled using the indoor heat exchanger (25). In this cooling operation, the four-way switching valve (22) is set to the second state, and the opening degree of the expansion valve (23) is appropriately adjusted. Further, the first on-off valve (61) is closed, and the second on-off valve (62) is opened. Further, the snow melting pump (51) and the heating pump (61) are stopped.
この状態で、圧縮機（21）から吐出された冷媒は、暖房用中間熱交換器（45）と四路切換弁（22）を順に通過して室外熱交換器（26）へ流入し、室外空気へ放熱する。室外熱交換器（26）で放熱した冷媒は、膨張弁（23）を通過する際に減圧された後、空調用回路（35）へ流入し、室内熱交換器（25）で室内空気から吸熱して蒸発する。室内熱交換器（25）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（22）を通過後に圧縮機（21）へ吸入されて圧縮される。室内熱交換器（25）で冷却された室内空気は、室内へ供給される。 In this state, the refrigerant discharged from the compressor (21) sequentially passes through the heating intermediate heat exchanger (45) and the four-way selector valve (22) and flows into the outdoor heat exchanger (26). Dissipate heat to the air. The refrigerant radiated by the outdoor heat exchanger (26) is decompressed when passing through the expansion valve (23), then flows into the air conditioning circuit (35), and absorbs heat from the indoor air in the indoor heat exchanger (25). And evaporate. The refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger (25) passes through the four-way switching valve (22) and is sucked into the compressor (21) and compressed. The room air cooled by the indoor heat exchanger (25) is supplied into the room.
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、冷媒と室内空気が熱交換する室内熱交換器（25）を冷媒回路（20）に設けるようにした。さらに、本実施形態によれば、冷媒が暖房用中間熱交換器（45）および融雪用中間熱交換器（40）で順に放熱するように流れる冷媒循環状態と、冷媒が室外熱交換器（26）で放熱した後に室内熱交換器（25）で室内空気から吸熱するように流れる冷媒循環状態とに切り換える四路切換弁（22）を設けるようにした。したがって、室内の暖房と舗装体の融雪を行う暖房運転と、室内の冷房を行う冷房運転とを切り換えることができる。
-Effect of the embodiment-
According to this embodiment, the indoor heat exchanger (25) for exchanging heat between the refrigerant and the room air is provided in the refrigerant circuit (20). Furthermore, according to the present embodiment, the refrigerant circulating state in which the refrigerant radiates heat in order in the heating intermediate heat exchanger (45) and the snow melting intermediate heat exchanger (40), and the refrigerant in the outdoor heat exchanger (26 ), A four-way switching valve (22) that switches to a refrigerant circulation state that flows so as to absorb heat from room air in the indoor heat exchanger (25) is provided. Therefore, it is possible to switch between a heating operation for heating the room and melting snow on the pavement and a cooling operation for cooling the room.
また、本実施形態の空調・融雪システム（10）では、冷媒として二酸化炭素を用いて超臨界冷凍サイクルを行うように冷媒回路（20）を構成している。ここで、二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプ装置で室内の暖房をする場合、放熱後の冷媒の温度は、せいぜい４０℃程度にまでしか低下しない。このため、温熱として利用できる熱量が少なく、低いＣＯＰ（成績計数）しか得られないという問題があった。 In the air conditioning / snow melting system (10) of the present embodiment, the refrigerant circuit (20) is configured to perform a supercritical refrigeration cycle using carbon dioxide as the refrigerant. Here, when heating a room with a heat pump device using carbon dioxide as a refrigerant, the temperature of the refrigerant after heat radiation is reduced only to about 40 ° C. at most. For this reason, there is a problem that only a low COP (result count) can be obtained because the amount of heat that can be used as warm heat is small.
それに対し、上記空調・融雪システム（10）における暖房運転の融雪動作では、室内熱交換器（25）で放熱した冷媒を更に融雪のために利用している。融雪を行うための温熱にそれ程高い温度レベルは必要ないため、融雪用熱交換器（52）で放熱した冷媒の温度は、冷媒の温熱を暖房だけに利用する場合に比べて低温（例えば２０℃程度）となる。従って、本実施形態によれば、二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプ装置において、圧縮機（21）の消費電力は増大させずに利用できる温熱の量だけを増大させることができ、高いＣＯＰを得ることが可能となる。 On the other hand, in the snow melting operation of the heating operation in the air conditioning / snow melting system (10), the refrigerant radiated by the indoor heat exchanger (25) is further used for melting snow. Since a high temperature level is not necessary for the heat for melting snow, the temperature of the refrigerant dissipated by the heat exchanger for melting snow (52) is lower than that when the heat of the refrigerant is used only for heating (for example, 20 ° C). Degree). Therefore, according to the present embodiment, in the heat pump device using carbon dioxide as a refrigerant, only the amount of available heat can be increased without increasing the power consumption of the compressor (21), and a high COP can be obtained. Is possible.
また、本実施形態によれば、デフロスト動作中であっても、融雪動作中に舗装体に蓄えられた温熱を利用することにより、室内の暖房が継続して行われる。つまり、室内の暖房を中断せずに室外熱交換器（26）の除霜を行うことが可能となる。したがって、本実施形態によれば、室外熱交換器（26）の除霜に伴う暖房運転の中断を回避することができ、寒冷地においても室内の暖房を中断なく行うことで室内の快適性を向上させることができる。 Further, according to the present embodiment, even during the defrosting operation, indoor heating is continuously performed by using the warm heat stored in the pavement during the snow melting operation. That is, the outdoor heat exchanger (26) can be defrosted without interrupting indoor heating. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to avoid the interruption of the heating operation accompanying the defrosting of the outdoor heat exchanger (26), and to improve the indoor comfort by performing the indoor heating without interruption even in a cold region. Can be improved.
また、本実施形態の空調・融雪システム（10）では、融雪用中間熱交換器（40）と融雪用熱交換器（52）の間でブラインを循環させ、冷媒と舗装体の間における熱の授受をブラインを介して行っている。このため、融雪用熱交換器（52）にそれ程高い耐圧性を与える必要が無くなり、例えば樹脂製のパイプ等の安価で取扱いの容易な材料で融雪用熱交換器（52）を構成することができる。したがって、本実施形態によれば、融雪用熱交換器（52）の構成を簡素化できると共に、融雪用熱交換器（52）を設置する際の作業工数を削減できる。 Further, in the air conditioning / snow melting system (10) of the present embodiment, brine is circulated between the snow melting intermediate heat exchanger (40) and the snow melting heat exchanger (52), and the heat between the refrigerant and the pavement is circulated. Delivery is done via brine. For this reason, it is not necessary to give the snow-melting heat exchanger (52) so high pressure resistance, and it is possible to configure the snow-melting heat exchanger (52) with an inexpensive and easy-to-handle material such as a resin pipe. it can. Therefore, according to the present embodiment, the configuration of the snow-melting heat exchanger (52) can be simplified, and the number of work steps for installing the snow-melting heat exchanger (52) can be reduced.
《その他の実施形態》
上記実施形態では、暖房用循環路（60）に床暖房用熱交換器（62）を設けているが、室内を暖房するために暖房用循環路（60）に設けられる熱交換器は、床暖房用熱交換器（62）に限定されない。例えば、暖房用循環路（60）にブラインと室内空気を熱交換させる空気熱交換器を設け、ブラインによって加熱された室内空気を室内へ供給することによって室内を暖房してもよい。
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In the embodiment described above, the floor heating heat exchanger (62) is provided in the heating circuit (60), but the heat exchanger provided in the heating circuit (60) for heating the room is a floor It is not limited to the heat exchanger (62) for heating. For example, an air heat exchanger for exchanging heat between brine and room air may be provided in the heating circulation path (60), and the room air may be heated by supplying room air heated by the brine to the room.
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.
以上説明したように、本発明は、暖房機能と融雪機能を併せ持つヒートポンプ装置として有用である。 As described above, the present invention is useful as a heat pump device having both a heating function and a snow melting function.
10 空調・融雪システム（ヒートポンプ装置）
20 冷媒回路
22 四路切換弁（経路変更機構）
25 室内熱交換器
26 室外熱交換器
36 第１開閉弁（切換機構）
37 第２開閉弁（切換機構）
40 融雪用中間熱交換器（中間熱交換器）
45 暖房用中間熱交換器（放熱用熱交換器）
50 融雪用循環路
52 融雪用熱交換器
60 暖房用循環路
62 床暖房用熱交換器（暖房用部材）
10 Air conditioning and snow melting system (heat pump device)
20 Refrigerant circuit
22 Four-way selector valve (path change mechanism)
25 Indoor heat exchanger
26 Outdoor heat exchanger
36 First on-off valve (switching mechanism)
37 Second on-off valve (switching mechanism)
40 Intermediate heat exchanger for melting snow (intermediate heat exchanger)
45 Intermediate heat exchanger for heating (heat exchanger for heat dissipation)
50 Circuit for melting snow
52 Heat exchanger for melting snow
60 Heating circuit
62 Heat exchanger for floor heating (heating material)
Claims (5)
上記放熱用熱交換器（45）で得られた温熱を利用して室内の暖房を行うヒートポンプ装置であって、
上記冷媒回路（20）には、冷媒が熱媒流体と熱交換する中間熱交換器（40）と、冷媒が室内空気と熱交換する室内熱交換器（25）とが設けられる一方、
上記冷媒回路（20）には、中間熱交換器（40）を流れた熱媒流体の温熱を利用して舗装体の融雪を行うように、冷媒が放熱用熱交換器（45）で放熱した後に中間熱交換器（40）で熱媒流体に放熱する状態と、室内熱交換器（25）が室内の冷房を行うように、冷媒が室外熱交換器（26）で放熱した後に室内熱交換器（25）で室内空気から吸熱する状態とに切り換えるため、冷媒の流通経路を変更する経路変更機構（22）が設けられている
ことを特徴とするヒートポンプ装置。 A refrigerant circuit (20) that performs a refrigeration cycle by connecting a heat exchanger (45) for radiating refrigerant and an outdoor heat exchanger (26) that exchanges heat between the refrigerant and outside air;
A heat pump device for heating a room using the heat obtained by the heat exchanger for heat dissipation (45),
The refrigerant circuit (20) is provided with an intermediate heat exchanger (40) in which the refrigerant exchanges heat with the heat transfer fluid, and an indoor heat exchanger (25) in which the refrigerant exchanges heat with indoor air,
In the refrigerant circuit (20), the refrigerant dissipated heat in the heat dissipating heat exchanger (45) so as to melt snow on the pavement using the heat of the heat transfer fluid flowing through the intermediate heat exchanger (40). After the heat is radiated to the heat transfer fluid in the intermediate heat exchanger (40) and the refrigerant is radiated in the outdoor heat exchanger (26) so that the indoor heat exchanger (25) cools the room. A heat pump device, characterized in that a path changing mechanism (22) for changing a refrigerant flow path is provided in order to switch to a state in which heat is absorbed from room air in the chamber (25).
舗装体に埋設され、上記中間熱交換器（40）で冷媒から吸熱した熱媒流体が上記舗装体へ放熱して該舗装体の融雪を行う融雪用熱交換器（52）を有し、該融雪用熱交換器（52）と中間熱交換器（40）の間で上記熱媒流体を循環させる融雪用循環路（50）を備えている
ことを特徴とするヒートポンプ装置。 In claim 1,
A heat-melting heat exchanger (52) embedded in a pavement and having a heat transfer fluid that has absorbed heat from a refrigerant in the intermediate heat exchanger (40) to dissipate heat to the pavement and melt the pavement; A heat pump device comprising a snow melting circuit (50) for circulating the heat medium fluid between a snow melting heat exchanger (52) and an intermediate heat exchanger (40).
上記中間熱交換器（40）と室内熱交換器（25）は、互いに並列に接続され、
上記冷媒回路（20）には、舗装体の融雪を行う場合、放熱用熱交換器（45）で放熱した冷媒が室内熱交換器（25）へ流れるのを阻止して中間熱交換器（40）へ流れるように冷媒流れを切り換え、室内の冷房を行う場合、室外熱交換器（26）で放熱した冷媒が中間熱交換器（40）へ流れるのを阻止して室内熱交換器（25）へ流れるように冷媒流れを切り換える切換機構（36,37）が設けられている
ことを特徴とするヒートポンプ装置。 In claim 1 or 2,
The intermediate heat exchanger (40) and the indoor heat exchanger (25) are connected in parallel to each other,
In the refrigerant circuit (20), when melting snow on the pavement, the refrigerant radiated by the heat radiating heat exchanger (45) is prevented from flowing to the indoor heat exchanger (25), and the intermediate heat exchanger (40 ) When the refrigerant flow is switched to flow to the room and the room is cooled, the indoor heat exchanger (25) is blocked by preventing the refrigerant radiated by the outdoor heat exchanger (26) from flowing to the intermediate heat exchanger (40). A heat pump device characterized in that a switching mechanism (36, 37) for switching the refrigerant flow so as to flow to is provided.
上記放熱用熱交換器（45）は、冷媒が熱媒流体へ放熱するように構成される一方、
上記放熱用熱交換器（45）で冷媒から吸熱した熱媒流体の温熱により室内を暖房する暖房用部材（62）を有し、該暖房用部材（62）と放熱用熱交換器（45）の間で上記熱媒流体を循環させる暖房用循環路（60）を備えている
ことを特徴とするヒートポンプ装置。 In claim 1,
While the heat dissipation heat exchanger (45) is configured such that the refrigerant dissipates heat to the heat transfer fluid,
A heat dissipating heat exchanger (45) having a heating member (62) for heating the room by the heat of the heat transfer fluid absorbed from the refrigerant; the heating member (62) and the heat dissipating heat exchanger (45) A heat pump device comprising a heating circuit (60) for circulating the heat transfer fluid between the two.
上記冷媒回路（20）は、冷媒として二酸化炭素が用いられ、超臨界冷凍サイクルを行うものである
ことを特徴とするヒートポンプ装置。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The refrigerant circuit (20) uses carbon dioxide as a refrigerant and performs a supercritical refrigeration cycle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006197082A JP2008025887A (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Heat pump device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2006197082A JP2008025887A (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Heat pump device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008025887A true JP2008025887A (en) | 2008-02-07 |
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| JP2006197082A Pending JP2008025887A (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Heat pump device |
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| JP (1) | JP2008025887A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013507916A (en) * | 2009-10-19 | 2013-03-07 | レヴェル ホールディング ビー．ブイ． | Devices for greenhouse environmental control |
| JP2019045135A (en) * | 2008-03-07 | 2019-03-22 | アーケマ・インコーポレイテッド | Use of r-1233 in liquid chillers |
-
2006
- 2006-07-19 JP JP2006197082A patent/JP2008025887A/en active Pending
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