WO2011040387A1 - 蓄熱給湯空調機 - Google Patents

Abstract

　第１循環路１４は、第１熱需要部４０１と、る第１供給熱交換器１１とを往路と復路で接続する。第１蓄熱槽１６は供給路１５と排出路１７とが接続され、第１供給熱交換器１１で加熱された第２熱媒体１０を供給路１５から供給し収容する。蓄熱切替弁１９は第１供給熱交換器１１から供給路１５へ分岐せずに第１熱需要部４０１に供給する温熱または冷熱としての第２熱媒体１０の流通と供給路１５に分岐して第１蓄熱槽１６へ供給する温熱としての第２熱媒体１０の流通とを切り替える。第１供給熱交換器１１からの第２熱媒体１０を、供給路１５へ分岐する際は第１の温度で、供給路１５へ分岐しない場合は第１の温度より低温の第２の温度で、蓄熱給湯空調機１００を運転する。第２循環路２３は第１循環路１４とは独立して循環可能に設けられ第１蓄熱槽１６と給湯用または浴槽の追い焚き用の温熱を必要とする第２熱需要部５０１とを往路と復路とで接続する。

Description

蓄熱給湯空調機

　この発明は、例えばヒートポンプ機構を用いて蓄熱した熱で、給湯と、空調（冷房や暖房）とを行う蓄熱給湯空調機（蓄熱装置）に関する。

（従来技術１）
　従来、熱源装置からの温熱や冷熱を熱媒によって蓄熱槽に蓄えて、温熱や冷熱を利用する負荷装置へ蓄熱槽に蓄えられた温熱や冷熱を熱媒を介して供給するようにした蓄熱装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　この特許文献１の請求項１には、
　「潜熱を利用して蓄熱する蓄熱用物質をカプセル内に封入した蓄熱体を収容し、温熱や冷熱を蓄積する蓄熱槽と、熱源装置から蓄熱槽へ温熱や冷熱を持つ熱媒を供給する受熱用の熱媒供給路と、蓄熱槽から負荷装置へ熱媒を介して温熱や冷熱を供給する給熱用の熱媒供給路と、給熱用の熱媒供給路を介して負荷装置へ通流する熱媒が蓄熱槽の内部を通流する際の通流方向と一致する方向で蓄熱槽の内部に熱媒を通流するとともに、負荷装置をバイパスして熱媒を通流する熱媒用のバイパス循環路と、このバイパス循環路に熱媒循環用のポンプ装置とを備えた蓄熱装置」が記載されている。特許文献１では、この蓄熱装置により、蓄熱槽内の蓄熱体と熱媒との熱伝達の向上と、蓄熱槽に流入する熱媒温度の低下とが同時に得られ、熱源装置を運転すること無しに、負荷装置に多量な単位時間当たりの熱量を供給できる、としている。

（従来技術２）
　また従来、熱源により加熱された熱媒体を用途に応じて蓄える複数の蓄熱槽と、複数の蓄熱槽間で熱の授受を行う熱交換手段とを備えた蓄熱システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
　この特許文献２の場合は、その要約にあるように、
　「暖房用蓄熱槽と熱源とを循環回路を介して接続し、熱源からの暖房用温水を暖房用蓄熱槽に貯める。循環回路に、放熱器を介装した暖房用回路を接続し、暖房用蓄熱槽からの暖房用温水により暖房を行う。循環回路に、給湯用熱交換器を介装した給湯用熱交換回路と、浴槽用熱交換器を介装した浴槽用熱交換回路とを接続し、給湯用熱交換器に、給湯用蓄熱槽を介装した給湯用循環回路を接続し、給湯用温水を給湯用蓄熱槽に貯める。給湯用循環回路に給湯回路を接続し、給湯を行う。浴槽用熱交換器に浴槽用回路を接続し、浴槽内の湯を沸かす。また、給湯用蓄熱槽の給湯用温水を消費した場合の不足分を暖房用蓄熱槽からの暖房用温水の熱でバックアップする。」というものである。この特許文献２では、この蓄熱システムにより、個々の蓄熱槽の熱量不足が生じても、熱交換手段により熱量を補うことができ、個々の蓄熱槽の大型化を回避して蓄熱槽を小型化でき、狭小場所への設置やイニシャルコストを低減できる、としている。

特開平１０－８２５３７号公報 特開２００５－１３３９８４号公報

　しかしながら、従来技術１（特許文献１）は、熱源装置からの熱を蓄熱槽に一旦蓄熱し、熱を利用する負荷装置に蓄熱槽で蓄熱されている熱を供給する構成である。この従来技術１（特許文献１）では、蓄熱槽に温熱が蓄積されている場合、負荷装置へは冷熱の供給はできない（冷房はできない）。
　また逆に蓄熱槽に冷熱が蓄積されている場合、負荷装置へは温熱の供給はできない（暖房はできない）構成である。この従来技術では、負荷装置による熱利用は、温熱利用のみか、あるいは冷熱利用のみかの何れか一方であり、負荷装置が並列に複数あってとしても、温熱利用の給湯用と冷熱利用の冷房用とを同時利用するということはできず、利便性が低いという課題があった。

　また従来技術２（特許文献２）も基本的な構成は従来技術１と同じである。しかし、運用として無理には、暖房用蓄熱槽に温熱を一旦蓄積して熱交換により給湯用蓄熱槽に温熱を蓄積した後、暖房用蓄熱槽に冷熱を蓄熱し換えることで、放熱器による冷房と給湯用蓄熱槽による給湯とが同時にできることにはなる。けれども、暖房用蓄熱槽に一旦貯めた温熱を冷熱に切り替えるためのエネルギーの無駄が大きいという課題がある上、冷房と浴槽の追焚とはやはり同時利用できないという課題があった。
　また給湯用蓄熱槽には給水水質によっては低温蓄熱では雑菌繁殖が促進され、高温蓄熱ではスケール生成が促進される課題があった。

　また、例えば蓄熱槽に温熱を蓄熱している場合、従来技術１での負荷装置が複数ある場合や従来技術２での暖房用や浴槽の追焚用や給湯用に、必要となる最も高い温度（給湯用や追焚用より暖房用は低い）で蓄熱槽に蓄熱することになる。よって、作り出す温度が高いほど熱源としてのヒートポンプ機構の効率が低下するという課題があった。

　この発明の目的は、「給湯と冷房とを同時に」あるいは「給湯と暖房とを同時に」、かつ、別々の温度と熱量とで提供可能な蓄熱給湯空調機の提供にある。この蓄熱給湯空調機によって利便性を格段に高め、特に給湯や蓄熱よりも低い温度で良い暖房用の温度でヒートポンプ機構を効率よく運転し、また給湯時の雑菌繁殖や蓄熱槽のスケール生成を抑制できる蓄熱給湯空調機を提供することを目的とする。

　この発明の蓄熱給湯空調機は、
　温熱または冷熱を必要とする第１熱需要部と、高温化または低温化された第１熱媒体との熱交換によって第２熱媒体を加熱または冷却する第１供給熱交換器とを、前記第１供給熱交換器から前記第１熱需要部に前記第２熱媒体が向かう往路と前記第１熱需要部から前記第１供給熱交換器に前記第２熱媒体が向かう復路とで接続する第１循環路と、
　高温化された前記第１熱媒体によって前記第１供給熱交換器で加熱された前記第２熱媒体を前記第１循環路の往路から分岐する供給路が接続されると共に、前記第１循環路の復路に合流する前記第２熱媒体の排出路が接続され、前記供給路から前記第１供給熱交換器で加熱された前記第２熱媒体を収容する第１蓄熱槽と、
　前記第１供給熱交換器から前記第１熱需要部に到達する前記第２熱媒体の流通と、前記第１循環路の往路から前記供給路に分岐する前記第２熱媒体の流通とを変更する第１切替部と、
　前記第１循環路とは独立して循環可能に設けられると共に、前記第１蓄熱槽と温熱を必要とする第２熱需要部とを、前記第１蓄熱槽から前記第２熱需要部に前記第２熱媒体が向かう往路と前記第２熱需要部から前記第１蓄熱槽に前記第２熱媒体が向かう復路とで接続する第２循環路と
を備えたことを特徴とする。

　この発明の蓄熱給湯空調機によって、「給湯と冷房とを同時に」あるいは「給湯と暖房とを同時に」、かつ、別々の温度と熱量とで提供できる。
　また給湯のために蓄熱する時と暖房または冷房などの空調をする時に、省エネと雑菌繁殖抑制とスケール生成抑制とを同時に達成できる。

実施の形態１における蓄熱給湯空調機１００の構成図。 実施の形態１における蓄熱時の第２熱媒体１０の流れを示す図。 実施の形態１における「蓄熱及び暖房」時の第２熱媒体１０の流れを示す図。 実施の形態１における「冷房あるいは暖房」時の第２熱媒体１０の流れを示す図。 実施の形態１における「給湯」時の第２熱媒体１０の流れを示す図。 実施の形態１における蓄熱時の第２熱媒体１０の流れを示す、図２と別の図。 実施の形態１における蓄熱が充分な場合の第２熱媒体１０の流れを示す図。 実施の形態２における蓄熱給湯空調機２００の構成図。 実施の形態３における蓄熱給湯空調機３００の構成図。 実施の形態３におけるヒートポンプ機構２－１のＡ方式の第１熱媒体３の流れを示す図。 実施の形態３におけるヒートポンプ機構２－１のＢ方式の第１熱媒体３の流れを示す図。 実施の形態３におけるヒートポンプ機構２－１のＣ方式の第１熱媒体３の流れを示す図。

　以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明する。各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付して説明する。

　実施の形態１．
　図１～７を参照して実施の形態１を説明する。図１は実施の形態１に係る蓄熱給湯空調機１００の構成図である。蓄熱給湯空調機１００は、第１循環路１４、第１蓄熱槽１６、第１切替部の一例である蓄熱切替弁１９、第２循環路２３、リターン路１８、第２切替部の一例である排熱切替弁２０、及びポンプ、弁、圧縮機などの制御対象を制御する制御装置５０等を備えている。

（ヒートポンプ機構２）
　蓄熱給湯空調機１００は、熱源としてヒートポンプ機構２（ヒートポンプ装置とも呼ばれる）を備えている。ヒートポンプ機構２は、ヒートポンプ循環路４と、圧縮機５と、循環切替弁６と、膨張弁７と、外気熱交換器９と、第１供給熱交換器１１とを備えている。
（１）ヒートポンプ循環路４は、炭化水素系や二酸化炭素など使用温度圧力範囲内で気液２相化可能な第１熱媒体３を圧縮と膨張とをさせながら循環させる。
（２）圧縮機５は、第１熱媒体３を気相の状態で圧送して高温高圧化する。
（３）循環切替弁６は、圧縮機５の圧送方向、すなわちヒートポンプ循環路４での第１熱媒体３の循環方向を変更する。
（４）膨張弁７は、高圧の液相の第１熱媒体３を気液混合相へ膨張させて低温低圧化する。
（５）外気熱交換器９は、ファン８で送風された外気と第１熱媒体３とを熱交換する。
（６）第１供給熱交換器１１は、グリセリン等を水に混ぜて低温まで凝固しないようにした不凍液である第２熱媒体１０と第１熱媒体３とを熱交換する。
　ヒートポンプ機構２は、ヒートポンプ循環路４内の第１熱媒体３の凝縮と気化とを利用して外気と第２熱媒体１０との何れか一方から吸熱した熱を他方へ放熱する。ヒートポンプ機構２は、圧縮機５の圧縮に要する動力に比して効率良く、第１熱媒体３を介して外気と第２熱媒体１０との間で熱を移動させる。勿論、第１供給熱交換器１１では、第１熱媒体３と第２熱媒体１０とは熱交換するだけで混合されない構成である。

（第２熱媒体１０の冷却と加熱）
　なお、第２熱媒体１０を冷却する際は、膨張弁７から第１供給熱交換器１１へ気液２相化された低温低圧の第１熱媒体３が流れる（方向５２）。一方、第２熱媒体１０を加熱する際は、圧縮機５から第１供給熱交換器１１へ高温高圧の気相の第１熱媒体３が流れる（方向５１）。このように、ヒートポンプ循環路４の第１熱媒体３の循環方向は加熱時と冷却時では反転する。

（循環切替弁６）
　また、循環切替弁６は４方弁である。４方弁は、４つの接続路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが接続されており、接続路Ａと接続路Ｂ、および接続路Ｃと接続路Ｄが流通している状態と、接続路Ａと接続路Ｃ、および接続路Ｂと接続路Ｄが流通している状態とを変更できるようになっている。

（第１循環路１４／第１蓄熱槽１６）
（１．第１循環路１４）
　また蓄熱給湯空調機１００には、第１供給熱交換器１１と第１熱需要部４０１としての空調熱交換器１２との間で第１ポンプ１３によって第２熱媒体１０が循環する第１循環路１４が形成されている。すなわち第１循環路１４は、第１供給熱交換器１１、蓄熱切替弁１９、空調熱交換器１２、第１ポンプ１３、第１供給熱交換器１１の経路である。第１循環路の往路１４ａは、第１供給熱交換器１１、蓄熱切替弁１９、空調熱交換器１２の経路である。第１循環路の復路１４ｂは、空調熱交換器１２、第１ポンプ１３、第１供給熱交換器１１の経路である。空調熱交換器１２の用途は、室内空気を冷房または暖房することである。第２熱媒体１０が第１供給熱交換器１１で加熱される際には、第１供給熱交換器１１から空調熱交換器１２へ第２熱媒体１０が流れる第１循環路の往路１４ａの途中から供給路１５が分岐され、供給路１５の他端は第１蓄熱槽１６の上部に接続されている。供給路１５が接続された位置との対向側である第１蓄熱槽１６の下部には排出路１７が接続されている。この排出路１７の他端は、空調熱交換器１２から第１供給熱交換器１１へ第２熱媒体１０が流れる第１循環路の復路１４ｂの途中に合流している。
（２．第１蓄熱槽１６）
　第１蓄熱槽１６は外部に対して密閉されて所定量の第２熱媒体１０が常に収容されている。第２熱媒体１０は供給路１５から供給されるに応じて第１蓄熱槽１６から排出路１７へ押し出されて排出される。
（３．リターン路１８）
　排出路１７の途中からはリターン路１８が分岐されており、リターン路１８の他端は、供給路１５へ分岐した位置（蓄熱切替弁１９の設置位置）と、空調熱交換器１２との間の第１循環路の往路１４ａへ合流している。

（空調熱交換器１２）
　空調熱交換器１２は、冷房あるいは暖房用の室内機に設けられている。空調熱交換器１２では、室内空気と、第１循環路１４を循環している第２熱媒体１０との間で熱が移動し、第２熱媒体１０が温熱を循環している場合は室内が暖房され、第２熱媒体１０が冷熱を循環している場合は室内が冷房される。室内空気を空調熱交換器１２に対して送風するファン（図示していない）を設けることで熱交換効率をより高くできる。
　空調熱交換器１２による冷暖房は、ファンなど設けずに、輻射によるものであっても良い。

（第１ポンプ１３）
　第１ポンプ１３は、第１循環路の復路１４ｂに排出路１７が合流する位置と、第１供給熱交換器１１との間に設けられている。第１ポンプ１３は１台である。
（１）第１ポンプ１３は、第１循環路の往路１４ａと第１循環路の復路１４ｂとによって空調熱交換器１２での空調運転（暖房運転や冷房運転）時に第１供給熱交換器１１と空調熱交換器１２との間で第２熱媒体１０を循環する役割を持つ。
（２）また、第１ポンプ１３は、供給路１５、第１蓄熱槽１６、排出路１７の経路において第１蓄熱槽１６への蓄熱運転時に第１供給熱交換器１１と第１蓄熱槽１６との間で第２熱媒体１０を循環させる。
（３）さらに第１ポンプ１３は、供給路１５、第１蓄熱槽１６、排出路１７、リターン路１８の経路において第１蓄熱槽１６への蓄熱運転時かつ空調熱交換器１２での空調運転時に、第１蓄熱槽１６を経由して第１供給熱交換器１１と空調熱交換器１２との間で第２熱媒体１０を流動するための動力を提供する。

（第１切替部）
　実施の形態１では、第１切替部として、第１循環路の往路１４ａから供給路１５へ分岐する部分に、３方弁である蓄熱切替弁１９が設けられている。３方弁は、３つの接続路Ａ、Ｂ、Ｃが接続されており、接続路Ａと接続路Ｂとを流通させるか、接続路Ａと接続路Ｃとを流通させるか、を変更する。また３方弁は一方向の流通が全開となれば、他方向の流通は全閉となるように、２方向の流通量が排他的に変更される。蓄熱切替弁１９は、供給路１５へ分岐する第２熱媒体１０の流通量と、供給路１５に分岐されずに第１循環路の往路１４ａへ流通する第２熱媒体１０の流通量とを、排他的に変更できるようになっている。すなわち第１切替部は、第１供給熱交換器１１から第１熱需要部４０１に到達する第２熱媒体１０の流通と、第１循環路１４の往路１４ａから供給路１５に分岐する第２熱媒体１０の流通とを変更する。

（第２切替部）
　また第２切替部として、排出路１７からリターン路１８が分岐する部分に３方弁である排熱切替弁２０が設けられている。排熱切替弁２０は、第１蓄熱槽１６から第１循環路の復路１４ｂへ合流する第２熱媒体１０の流通量と、リターン路１８で第１循環路の往路１４ａへ合流する第２熱媒体１０の流通量とを排他的に変更できるようになっている。すなわち第２切替部は、リターン路１８を流通する第２熱媒体１０の流通と、第１蓄熱槽１６から排出路１７を経由して第１循環路１４の復路１４ｂへ合流する第２熱媒体１０の流通とを変更する。

（第２循環路２３）
　また、この実施の形態１では、第１蓄熱槽１６と、第２熱需要部５０１であり給湯のための給湯熱交換器２１との間を、第２ポンプ２２で第２熱媒体１０が循環する第２循環路２３が形成されている。第２循環路２３は、第２循環路の往路２３ａが、供給路１５が接続された第１蓄熱槽１６の上部と給湯熱交換器２１とを接続し、第２循環路の復路２３ｂが、給湯熱交換器２１と、排出路１７が接続された第１蓄熱槽１６の下部とを接続している。給湯熱交換器２１には、第２循環路の往路２３ａと第２循環路の復路２３ｂとに加え、水道水が給水される給水路２４と、給湯のための給湯路２５とが接続されている。給湯熱交換器２１では、第２循環路２３で循環される第２熱媒体１０と給水路２４で給水された水道水とが熱交換され、給水路２４で給水された水道水が加熱されて給湯路２５を通って所望の場所へ給湯される。勿論、給湯熱交換器２１は、第２循環路２３の第２熱媒体１０と給水路２４で給水された水道水とは熱交換するだけで混合されない構成である。

（動作）
　次に、蓄熱切替弁１９と排熱切替弁２０との切り替え制御に基づく熱媒体の流れを説明する。蓄熱切替弁１９と排熱切替弁２０とは連動して作動するが、制御装置５０によってこれらを制御するのは下記のとおりである。

（１）図２は蓄熱運転時における第２熱媒体１０の流れを示す図である。図中、破線ａが蓄熱運転時の第２熱媒体１０の流れを示している。図２を参照して、蓄熱切替弁１９が供給路１５側へ全開、かつ、排熱切替弁２０が第１循環路の復路１４ｂ側へ全開の場合（蓄熱運転）を説明する。蓄熱切替弁１９が供給路１５側へ全開であると、空調熱交換器１２側へは全閉となっている。第１供給熱交換器１１で加熱された第２熱媒体１０は全量が第１蓄熱槽１６の上部へ供給され、この第２熱媒体１０は第１蓄熱槽１６の上部からその内部に蓄熱される。この状態を蓄熱運転と呼ぶ。このとき排熱切替弁２０が第１循環路の復路１４ｂ側へ全開となっていれば、第１蓄熱槽１６の下部から排出路１７を通って排出された第２熱媒体１０は全量が第１循環路の復路１４ｂに合流して第１供給熱交換器１１へ再び戻される動作となる。このような運転は、暖房せずに蓄熱のみをしている状態である。
（２）図３は「蓄熱及び暖房」運転時の第２熱媒体１０の流れを示す図である。図中、破線ｂが「蓄熱及び暖房」時の第２熱媒体１０の流れを示している。図３を参照して、蓄熱切替弁１９が供給路１５側へ全開、かつ、排熱切替弁２０がリターン路１８側へ全開の場合（蓄熱及び暖房運転時）を説明する。排熱切替弁２０がリターン路１８側へ全開であると、第１蓄熱槽１６の下部から排出路１７を通って排出された第２熱媒体１０は全量がリターン路１８へ流通して第１循環路の往路１４ａへ合流して空調熱交換器１２へ供給されて第１供給熱交換器１１へ戻される。
　このような運転状態は、第１蓄熱槽１６への蓄熱運転と同時に、空調熱交換器１２で室内を暖房運転する状態となる。このようにできるのは、次の理由からである。第１蓄熱槽１６の蓄熱量が無くなった際に上記の蓄熱運転がなされるが、暖房より高い温度が必要な給湯用の蓄熱量がなくなっただけであり、第１蓄熱槽１６から排出される第２熱媒体１０はまだ暖房用には供与できる温度を持っていることに依る。

　図４は、「暖房あるいは冷房」運転時の第２熱媒体１０の流れを示す図である。図中、破線ｃが「暖房あるいは冷房運転」時の第２熱媒体１０の流れを示している。図４を参照して説明する。蓄熱切替弁１９が供給路１５側へ全閉となっていて、排熱切替弁２０がリターン路１８側へ全閉または全開となっていると、次の様になる。第１供給熱交換器１１で加熱または冷却された第２熱媒体１０は、全量が空調熱交換器１２へ供給され、第１蓄熱槽１６へは蓄熱せず、空調熱交換器１２での暖房運転か冷房運転かの状態となる。なお、このとき排熱切替弁２０がリターン路１８側へ全開や全閉ではない中途の状態であると、空調熱交換器１２をバイパスしてリターン路１８を介して第１循環路の往路１４ａから第１循環路の復路１４ｂへ第２熱媒体１０が逆流する。このため、そのような開閉状態にしないようにするか、リターン路１８に逆止弁を備えて逆流を防止しても良い。また、リターン路１８の逆流を利用して蓄熱運転から暖房運転（蓄熱運転より温度が低い）に切り替えたばかりの高い温度の状態の第２熱媒体１０を空調熱交換器１２へ供給しないように過渡的に調節するために利用しても良い。

　図５は、「給湯」運転時の第２熱媒体１０の流れを示す図である。図中、破線ｄが給湯運転時の第２熱媒体１０の流れを示している。図５を参照して、給湯運転について一例を説明する。給湯を給湯路２５の流水センサ５５で検知すると、第２ポンプ２２が駆動し、第１蓄熱槽１６の上部の高温（たとえば５５℃）の第２熱媒体１０が第２循環路の往路２３ａを通って給湯熱交換器２１へ供給される。給水路２４から給湯熱交換器２１へ給水された低温（たとえば２０℃）の水は、第２熱媒体１０との熱交換により加熱され、給湯温度（たとえば４５℃）まで加熱されて給湯路２５を通って給湯される。したがって、第１蓄熱槽１６に蓄熱されているかぎり、空調熱交換器１２での冷房や暖房とは無関係に、給湯運転が可能である。

　給湯運転時において、低温（たとえば３５℃）となった第２熱媒体１０が給湯熱交換器２１から第２循環路の復路２３ｂを通って第１蓄熱槽１６の下部へ戻される。勿論、上記の温度は、第２循環路２３の第２熱媒体１０と給水路２４から給水される水との、温度と流量と比熱などによって様々な温度パターンをとる場合があり得る。この場合、第２ポンプ２２の回転周波数などを操作して、給湯路２５からの給湯温度を制御するようにしておくことは容易に可能である。給湯路２５からの給湯が続くと、第１蓄熱槽１６では、蓄熱量が徐々に減少する。すなわち、第１蓄熱槽１６において、第２熱媒体１０の低温の領域が下部側から徐々に増え、上部側の高温の領域が徐々に減っていく。第１蓄熱槽１６の第２熱媒体１０が上部まで低温の領域となったとき、蓄熱量は無くなったことを意味し、当然そのようになると、給湯温度（たとえば４５℃）での給湯はできなくなる。

（蓄熱運転）
　図６は、蓄熱時（第１蓄熱槽１６に蓄熱がなくなる前に行う蓄熱運転）の第２熱媒体１０の流れを示す図である。図中、第２熱媒体１０の流れは図２と同じであるので、破線ａとして示した。図６を参照して、第１蓄熱槽１６の蓄熱量が無くなる前に行う蓄熱運転について説明する。

　第１蓄熱槽１６（たとえば中央から上部側）に設けた温度センサ５７の検出温度が所定の温度以下となったことで、制御装置５０は蓄熱量の減少を検知する。制御装置５０はヒートポンプ機構２を駆動し、制御装置５０は、圧縮機５で圧縮され高温となった第１熱媒体３を第１供給熱交換器１１へ供給する。制御装置５０が第１ポンプ１３を駆動すると、第２熱媒体１０が第１循環路１４によって第１供給熱交換器１１へ供給され、第２熱媒体１０は第１熱媒体３と熱交換されて加熱される。蓄熱運転時においては、第２熱媒体１０の加熱温度は、暖房運転時よりも高い温度（たとえば５５℃）となるように調整される。具体的には、第２熱媒体１０の加熱温度は、ヒートポンプ機構２によって第１供給熱交換器１１へ供給される第１熱媒体３の温度や流量が調整されることで調整される。あるいは、第２熱媒体１０の加熱温度は、第１ポンプ１３によって循環される第２熱媒体１０の流量で調整できる。蓄熱切替弁１９が供給路１５側へ全開であれば、第１供給熱交換器１１で加熱された第２熱媒体１０は、供給路１５によって第１蓄熱槽１６の上部へ供給され、第１蓄熱槽１６は蓄熱される。このとき、空調熱交換器１２での暖房運転が蓄熱運転と同時には必要とされない場合、排熱切替弁２０はリターン路１８側へ全閉（図６の場合が該当）とされる。これにより、第１蓄熱槽１６の下部から排出路１７を通って排出した第２熱媒体１０は、第１循環路の復路１４ｂへ合流する。例えば第１蓄熱槽１６の下部から３５℃で排出された第２熱媒体１０は第１供給熱交換器１１へ戻される。この経路（破線ａ）で繰り返し循環することで、第１蓄熱槽１６への蓄熱運転を実施する。

　また上記の第１蓄熱槽１６への蓄熱運転と同時に空調熱交換器１２で暖房運転を要する際には、排熱切替弁２０がリターン路１８側へ全開とされる。図３で説明した破線ｂの経路で説明した場合である。第１蓄熱槽１６の下部から排出路１７を通って排出された第２熱媒体１０は、リターン路１８を介して第１循環路の往路１４ａへ合流する。例えば、第１蓄熱槽１６の下部から排出された第２熱媒体１０は、３５℃で空調熱交換器１２へ供給されて熱交換され、例えば２５℃で第１供給熱交換器１１へ戻される。この経路（破線ｂ）で第２熱媒体１０は繰り返し循環することで、第１蓄熱槽１６が継続して蓄熱されるのと同時に、空調熱交換器１２における暖房運転が継続される。

　図７は、第１蓄熱槽１６における蓄熱が充分な場合の、第２熱媒体１０の流れを示す図である。第２熱媒体１０の経路は、図４の破線ｃの経路である。第１蓄熱槽１６の蓄熱量が充分であるときは、第１供給熱交換器１１で加熱される第２熱媒体１０は、たとえば３５℃程度の低温でよい。蓄熱切替弁１９は供給路１５側に全閉であり、排熱切替弁２０はリターン路側に全閉または全開のどちらか一方の状態として、第２熱媒体が供給路１５から第１蓄熱槽１６へ流れない状態とする。このようにしておくと、第１蓄熱槽１６は第１循環路１４から完全に切り離される。給湯熱交換器２１による給湯運転と別あるいは同時に、第１供給熱交換器１１によって加熱された第２熱媒体１０が空調熱交換器１２に供給され、空調熱交換器１２での暖房運転が可能となる。また、第１循環路１４の第２熱媒体１０によって運ばれるのは第１蓄熱槽１６に蓄熱されている温熱とは異なり、冷熱であってもよい。したがって、暖房運転だけでなく、第１供給熱交換器１１によって冷却された第２熱媒体１０が空調熱交換器１２に供給されることで、空調熱交換器１２での冷房運転も行うこともできる。
　上記の蓄熱運転時および「蓄熱および暖房」運転時、すなわち第１蓄熱槽１６へ加熱された第２熱媒体１０を供給する時（蓄熱運転時）における第１供給熱交換器１１の出口の第２熱媒体１０の温度を第１の温度Ｔ１とする。また、冷房運転時あるいは蓄熱なしの暖房運転時、すなわち第１蓄熱槽１６へ加熱された第２熱媒体１０を供給しない時における第１供給熱交換器１１の出口の第２熱媒体１０の温度を第２の温度Ｔ２とする。このとき、冷房運転時はもとより、暖房運転時でも第２の温度Ｔ２は、第１の温度Ｔ１より低温である。
すなわち、
Ｔ１＞Ｔ２
である。
なお、上記では第１供給熱交換器１１の出口の第２熱媒体１０の温度を、蓄熱を伴う場合は第１の温度Ｔ１、蓄熱を伴わない冷暖房時は第１の温度Ｔ１より低温の第２の温度Ｔ２とするように相対的に規定するものである。第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２とは、それぞれ単一の温度（固定値）ではなくてもよい。たとえば蓄熱容量を大きくしたい時には、第２熱媒体１０の第１の温度Ｔ１を通常よりも高温としてもよい。また暖房能力を上げたい時は、第２の温度Ｔ２を通常より高く設定し、冷房能力を上げたい時は通常より低く設定するようにしてもよい。このように第１の温度Ｔ１や第２の温度Ｔ２を変更することによって、蓄熱能力や冷暖房能力をより自在に設定することが可能となる。

　実施の形態１の蓄熱給湯空調機１００によって、１つのヒートポンプ機構２で、空調熱交換器１２への温熱あるいは冷熱の供給（暖房や冷房用）と、給湯熱交換器２１への温熱の供給（給湯）とが、それぞれ異なる適した熱量と温度とで同時にかつ別々に可能となる。よって、利便性が大幅に向上する。
　また実施の形態１の蓄熱給湯空調機１００では、第１供給熱交換器１１の出口の第２熱媒体１０の温度を、蓄熱運転時または「蓄熱および暖房」運転時における第１の温度Ｔ１と、第１の温度Ｔ１よりも低温な、暖房運転時における第２の温度Ｔ２とに区別して運転している。一般的に第１の温度Ｔ１よりも低温な第２の温度Ｔ２の第２熱媒体１０を生成する方が効率よくヒートポンプ機構２を運転できる。また、常時蓄熱運転を要するわけではないので、暖房運転と蓄熱運転の両方を行う蓄熱給湯空調機１００では、第２熱媒体１０を１つの温度（必要となる最も高い温度である第１の温度Ｔ１）で生成する場合に比べて動力少なく、すなわち効率よく必要な温熱を供給できる。

　また、給湯に用途が限定され、またいつでも追加で蓄熱できるので、第１蓄熱槽１６の蓄熱量を過剰に確保しなくても良く、第１蓄熱槽１６を小型化できる。また比較的低温（上記では５５℃とした）の蓄熱で良いので、蓄熱するためのヒートポンプ機構２の動力を低減でき、また断熱を強化せずに放熱を抑制できる。

　また、溜めた水（湯）を給湯していないので、低温で生じやすい雑菌等の繁殖による給湯水への混入を回避でき、給湯の衛生性を維持できる。また殺菌のため一時的により高温の運転を要しないので、ヒートポンプ機構２を非効率に運転することがない。
　あるいは、殺菌のため一時的にヒートポンプ機構２ではなく電気ヒーターによって高温にする運転を要しないので、電力消費を削減でき、省エネである。また、溜めた水（湯）を給湯していないため、給湯による水（湯）を溜める部分への新たな水の供給はされず、すなわち供給される水に含有されるスケールの基となる成分の新たな供給もされないので、スケール生成が抑制される。またいつでも蓄熱運転できることから蓄熱の熱容量を大きくするために必要以上に高温でなくてもよいので、また熱交換して低温（４５℃程度）の給湯をするだけであるので、高温で生じやすいスケール生成を抑制できる。

　また、蓄熱給湯空調機１００はリターン路１８を備えた。給湯によって蓄熱量が減少した第１蓄熱槽１６への蓄熱運転時に、供給路１５から第１蓄熱槽１６へ第２熱媒体１０を供給して蓄熱する。この蓄熱と同時に、リターン路１８によって、第１蓄熱槽１６への蓄熱運転時より低温で良い空調熱交換器１２への温熱の供給（暖房）が第１蓄熱槽１６からの排熱を活用して可能となる。加えて、蓄熱運転時に第１供給熱交換器１１への戻りの第２熱媒体１０の温度を空調熱交換器１２を経由させることで低下でき、第１供給熱交換器１１での入出温度差を大きくとれるので、ヒートポンプ機構２をより一層高効率に運転できる。

（実施の形態１の変形例）
　以下に実施の形態１の変形例を示す。

（第２熱媒体１０）
　実施の形態１では、第２熱媒体１０は不凍液としたが、凍結しないよう温度の管理を必要とするが、水であってもよい。

（リターン路１８および排熱切替弁２０）
　実施の形態１では、リターン路１８および排熱切替弁２０を備えた形態で示したが、それらは備えていなくても良い。少なくともリターン路１８を設けたことによる効果、たとえば蓄熱運転と暖房運転を同時にして第１供給熱交換器１１での第２熱媒体１０の入出温度差を拡大してヒートポンプ機構２を効率よく運転できる効果や利便性が向上するなどの効果は得られないが、それ以外の効果は同様に得られる。

（第２熱媒体１０の流通方向）
　また、この実施の形態１では、第１循環路１４を循環する第２熱媒体１０の流通方向は、第１供給熱交換器１１で第２熱媒体１０を冷却する場合も加熱する場合も同じであるように示した。しかし、加熱される場合（暖房運転、蓄熱運転）と冷却される場合（冷房運転）とは反対方向へ循環するようにしても良い。そのようにするために、第１ポンプ１３の回転方向を反転するか、切替弁とヒートポンプ機構２における切替弁６と圧縮機５との間と同様な配管とを設けて反転するようにしてもよい。なお、第２熱媒体１０が第１供給熱交換器１１で冷却される場合、第２熱媒体１０の循環方向は加熱時と逆となり、上記における第１循環路の往路１４ａは復路であり、第１循環路の復路１４ｂは往路となる。このようにすると、第１熱媒体３の循環方向は加熱時と冷却時で反転しているので、第２熱媒体１０の循環方向も加熱時と冷却時で反転した方が加熱時と冷却時ともに対向流とできる。よって第１供給熱交換器１１での熱交換効率を高く維持できる。またさらに、第１供給熱交換器１１で第２熱媒体１０を加熱する際と冷却する際とで第１循環路１４の第２熱媒体１０の循環方向を反転する場合に、次の様にしてもよい。第１循環路の往路１４ａから第１循環路の復路１４ｂへ、第１循環路の復路１４ｂから第１循環路の往路１４ａへクロスする配管と切替弁を設ける。そして第１熱需要部４０１である空調熱交換器１２へ第２熱媒体１０を供給する方向は冷房運転時と暖房運転時とで変えないようにしていても良い。

（空調熱交換器１２）
　また空調熱交換器１２は、第１循環路の往路１４ａから分岐され、第１循環路の復路１４ｂに合流する構成で、複数が並列に設けられていても良い。また第１熱需要部４０１としては、空調熱交換器１２だけでなく、床面から室内の空気を暖める、いわゆる床暖房であっても良い。

（第１切替部）
　また第１切替部は、蓄熱切替弁１９のように供給路１５へ分岐する部分に設けた３方弁ではなくても良い。例えば供給路１５へ分岐後リターン路１８が合流する迄の間の第１循環路の往路１４ａに設けた弁と、供給路１５か排出路１７かの何れか一方の途中に設けた弁と、の２つの弁に分けて備えても良い。このようにすると弁の開度を個別に独立して変更（調整）できるので流通量の排他性はなく、３方弁である場合よりも広範囲に流通量を変更することができる。また３方弁も含めて何れの弁も、流通方向に対して開か閉かの２位置の開閉弁であっても良いが、途中の開度で停止できる調節弁であればなお良い。

（第２切替部）
　また第２切替部も第１切替部と同様に、排熱切替弁２０のようにリターン路へ分岐する部分に設けた３方弁ではなくても良い。例えば、リターン路１８に設けた弁と、リターン路１８に分岐後の排出路１７に設けた弁と、の２つの弁に分けて備えても良い。このようにすると弁の開度を個別に独立して変更（調整）できるので流通量の排他性はなく、３方弁である場合よりも広範囲に流通量を変更することができる。また３方弁でなければ、リターン路１８は排出路１７から分岐するのではなく、第１蓄熱槽１６の下部に直接接続されていても良い。また３方弁も含めて何れの弁も、流通方向に対して開か閉かの２位置の開閉弁であっても良いが、途中の開度で停止できる調節弁であればなお良い。また、第１切替部と第２切替部とがともに２つの弁に分けて備えている場合、排出路１７に設ける弁は第１切替部と第２切替部とで共用していても良い。
　また第１の温度Ｔ１の第２熱媒体１０の少なくとも一部が供給路１５を経由して第１蓄熱槽１６へ供給される運転の時（蓄熱運転時）であって、第１蓄熱槽１６から排出される第２熱媒体１０の温度Ｔ１６が、第２の温度Ｔ２より低温で、かつ、第１熱需要部４０１の空調熱交換器１２の出口の第１循環路の復路１４ｂの温度Ｔ１２より高温である時に、
つまり、
Ｔ２＞Ｔ１６＞Ｔ１２
である時に、
以下の様に制御する。
すなわち、
第１切替部である蓄熱切替弁１９を、連続的に開度調節の可能な構成とすることで流量調節可能とする。また第２切替部である排熱切替弁２０によって第１蓄熱槽１６から排出される第２熱媒体１０の全量が、リターン路１８を流通するように切り替えておく。これによって、第１供給熱交換器１１から供給路１５を経由せずに直接空調熱交換器１２へ供給される第２熱媒体１０の流通量と、供給路１５、第１蓄熱槽１６およびリターン路１８を流通して第１循環路の往路１４ａへ合流する第２熱媒体１０の流通量との混合比率を変えることができる。この混合比率を変えることによって、リターン路１８を流通する第２の温度Ｔ２より低い温度（第１蓄熱槽１６から排出される第２熱媒体１０の温度Ｔ１６）と、第１の温度Ｔ１との範囲で、空調熱交換器１２へ供給される第２熱媒体１０の温度を調節することが可能になる。。たとえば、空調熱交換器１２へ供給される第２熱媒体１０の温度を、第２の温度Ｔ２に制御することができる。このようにすると、蓄熱運転時に第１の温度Ｔ１の第２熱媒体１０を第１蓄熱槽１６へ供給できると同時に、蓄熱暖房同時運転における暖房運転時に、第２熱媒体１０を第１熱需要部４０１である空調熱交換器１２へ第２の温度Ｔ２で確実に供給できる。また第１蓄熱槽１６に蓄熱されているが、給湯用としては温度が低くて利用できない温熱を暖房用として最大限利用できる。また第１蓄熱槽１６で利用されずに第１循環路の復路１４ｂへ合流する温熱を最小限にできるので、第１循環路の復路１４ｂを流通して第１供給熱交換器１１へ戻る第２熱媒体１０の温度の上昇を抑制できる。よって、第１供給熱交換器１１の入出の第２熱媒体１０の温度差を大きく維持できるので、ヒートポンプ機構２を高効率に運転でき、省エネとなる。

（第２循環路２３）
　またこの実施の形態１では第２循環路の往路２３ａと第２循環路の復路２３ｂとを直接第１蓄熱槽１６に接続している。しかし、それぞれ第２循環路の往路２３ａは供給路１５から分岐され、第２循環路の復路２３ｂは排出路１７に合流する構成でも良い。また、給湯熱交換器２１へ給水路２４で給水される水道水に充分な給水圧力が無い場合は、給水路２４や給湯路２５にポンプ（図示しない）を設けておけばよい。

（第２熱需要部５０１）
　またこの実施の形態１では第２熱需要部５０１として給湯用の給湯熱交換器２１を示したが別の第２熱需要部５０１であっても良い。たとえば、給湯熱交換器２１、第２ポンプ２２、第２循環路２３と同様な構成で、水道水を加熱する代わりに、浴槽からポンプ（図示しない）によって循環する浴槽水を加熱する追焚熱交換器を第２熱需要部５０１としても良い。また給湯熱交換器と追焚熱交換器とをそれぞれ別の第２循環路や第２ポンプとともに複数の第２熱需要部５０１として設けるようにしても良い。

（供給路１５、排出路１７）
　またこの実施の形態１では、第１蓄熱槽１６の上部と下部に供給路１５と排出路１７とが接続された構成であるが、供給路１５と排出路１７の接続先は第１蓄熱槽１６の上部と下部以外であっても良い。第２熱媒体１０が供給される側と排出される側は対向位置にあって第１蓄熱槽１６内で高温部と低温部に層が分離されるような位置であれば良い。

　なお上記のような変形の形態は、下記の実施の形態で適宜適用されていても良いものであることは勿論である。

　実施の形態２．
　図８は実施の形態２に係る蓄熱給湯空調機２００の構成図である。実施の形態１と異なる点について説明する。

　実施の形態２は、第２熱需要部５０１として、蓄熱給湯空調機１００と同様に、第２循環路の往路２３ａと第２循環路の復路２３ｂとによって、第１蓄熱槽１６と接続された給湯熱交換器２１（第１加熱部）を有する。加えて、第２熱需要部５０１には、第２循環路の往路２３ａから分岐し第２循環路の復路２３ｂに合流する追焚路２６（分岐路）の途中に追焚熱交換器２７（第２加熱部）を設けた。追焚熱交換器２７は、浴槽２８との間の浴槽水循環路２９を追焚ポンプ３０によって循環する浴槽水を、追焚路２６を流通する第２熱媒体１０によって加熱するためのものである。勿論、追焚熱交換器２７において浴槽水と第２熱媒体１０とは熱交換するだけで混合されることはない。

　また給湯路２５からは一部分岐され、浴槽水循環路２９に合流しており、浴槽水循環路２９から浴槽２８へ給湯できるようになっている。なお、給湯路２５から分岐され浴槽水循環路２９に合流する経路の途中には浴槽２８へ給湯する際に開き、給湯しない際に閉じる図示しない遮断弁が設けられている。

（第３切替部）
　また追焚路２６が第２循環路の復路２３ｂへ合流する部分には、第３切替部である追焚切替弁３１が設けられている。追焚切替弁３１は、３方弁であり、第２循環路の往路２３ａから分岐されて追焚路２６を通って追焚熱交換器２７へ流通する第２熱媒体１０の流通量と、給湯熱交換器２１を流通する第２熱媒体１０の流通量とを排他的に変更できるようになっている。

　その他の構成は、実施の形態１と同様である。

（動作）
　次に動作について説明する。

（給湯運転）
　給湯運転の場合は、制御装置５０は第２ポンプ２２を駆動し、追焚切替弁３１を追焚路２６側へ全閉にするように切り替えて、第１蓄熱槽１６の第２熱媒体１０を第２循環路の往路２３ａから給湯熱交換器２１を通って第２循環路の復路２３ｂへ流通させる。給水路２４から供給された水は、給湯熱交換器２１で第２循環路２３の第２熱媒体１０と熱交換されて加熱され、給湯路２５から給湯される。給湯運転は、追焚切替弁３１を操作する以外は実施の形態１と同様である。

（追焚運転）
　また浴槽水を追い焚き加熱する追焚運転（開始は人が要求するか、あるいは浴槽２８の温度を検知して自動で開始すればよい。）の場合には、制御装置５０は追焚ポンプ３０を駆動し、浴槽２８と追焚熱交換器２７との間の浴槽水循環路２９に浴槽水を循環する。同時に制御装置５０は第２ポンプ２２を駆動し、追焚切替弁３１を追焚路２６側へ全開にするように切り替えて、第１蓄熱槽１６の第２熱媒体１０を第２循環路の往路２３ａから追焚路２６を通って第２循環路の復路２３ｂへ流通させ、追焚熱交換器２７へ供給する。
　追焚熱交換器２７内で第２熱媒体（たとえば５５℃）から浴槽水へ熱交換され、この追焚運転を継続することで、浴槽２８の浴槽水が所定温度（たとえば４２℃）まで追い焚きされる。なお、浴槽２８から追焚熱交換器２７へ入る浴槽水循環路２９の浴槽水の温度を温度センサ５８で検知して、所定の温度に達していれば追焚運転を終了する。勿論、人が要求して追焚運転を終了させても良い。

　実施の形態２の蓄熱給湯空調機２００は以上のように構成され、第２熱需要部５０１として第２循環路に接続された給湯熱交換器２１に加え、追焚路２６と追焚熱交換器２７と追焚切替弁３１とを設けたので、１台の第２ポンプ２２で給湯運転と浴槽水の追焚運転が可能となる。

（実施の形態２の変形例）
　第３切替部は、追焚切替弁３１のように追焚路２６が第２循環路の復路２３ｂへ合流する部分に設けた３方弁ではなく、第２循環路の往路２３ａから追焚路２６に分岐する部分に設けた３方弁であっても良い。

　第３切替部は、例えば追焚路２６に設けた弁と、給湯熱交換器２１と追焚路２６とが合流する迄の間の第２循環路の復路２３ｂまたは追焚路２６へ分岐後と給湯熱交換器２１との間の第２循環路の往路２３ａとの何れか一方に設けた弁との、２つの弁に分けても良い。このようにすると弁の開度を個別に変更できるので流通量の排他性はなく、３方弁である場合よりも広範囲に流通量を変更することができる。また３方弁も含めて何れの弁も、流通方向に対して開か閉かの２位置の開閉弁であっても良いが、途中の開度で停止できる調節弁であればなお良い。このようにすると１つの第２ポンプ２２で給湯運転と追焚運転とを同時にすることが可能となる。

　実施の形態３．
　図９は実施の形態３に係る蓄熱給湯空調機３００の構成図である。実施の形態１と異なる点について説明する。蓄熱給湯空調機１００のヒートポンプ機構２と蓄熱給湯空調機３００のヒートポンプ機構とは構成が異なっている。このため、蓄熱給湯空調機３００のヒートポンプ機構は、ヒートポンプ機構２－１として符号を変えた。

（加熱専用の第１供給熱交換器１１、冷却専用の第２供給熱交換器３２）
　前述の実施の形態１では、第１供給熱交換器１１は第１熱媒体３と熱交換して第２熱媒体１０を加熱または冷却するための熱交換器であった。これに対して実施の形態３の蓄熱給湯空調機３００では、第１供給熱交換器１１は第１熱媒体３と熱交換して「第２熱媒体１０を加熱するためだけの熱交換器」とした。そして、蓄熱給湯空調機３００は、第１供給熱交換器１１とは別に、第１熱媒体３と熱交換して「第２熱媒体１０を冷却するためだけの第２供給熱交換器３２」を備えている。

　またヒートポンプ機構２－１は、ヒートポンプ循環路４、循環切替弁６、圧縮機５、膨張弁７に加え、第１供給熱交換器バイパス路３３（図９に破線で記載）、第２供給熱交換器循環路３４（図９に点線で記載）、循環切替弁６ａ、６ｂ、６ｃを備えた。第１供給熱交換器バイパス路３３は、第１熱媒体３が第１供給熱交換器１１へ循環しないようにする。第２供給熱交換器循環路３４は、第１熱媒体３を第２供給熱交換器３２へ循環させる。循環切替弁６ａ、６ｂ、６ｃは、ヒートポンプ循環路４との分岐あるいは合流部分に設けられ、第１熱媒体３を循環する経路を様々に変更する。なお、循環切替弁６ａ、６ｂは４方弁であり、循環切替弁６ｃは３方弁である。勿論、弁や経路（第１供給熱交換器バイパス路３３や第２供給熱交換器循環路３４）の数を制限しなければ、その他の弁や経路の組み合わせでも、同様な切替は可能である。

（Ａ方式）
　図１０は、ヒートポンプ機構２－１の第１の方式（Ａ方式と呼ぶこととする）における第１熱媒体３の流れを示す図である。図中、破線ＡがＡ方式における第１熱媒体３の流れを示す。ヒートポンプ機構２－１では、第１熱媒体３を様々に循環させることができる（Ａ方式～Ｃ方式）。例えば、Ａ方式は、外気熱交換器９から循環切替弁６ａ、循環切替弁６、圧縮機５、循環切替弁６、第１供給熱交換器１１、循環切替弁６ｃ、膨張弁７、循環切替弁６ｂを経由して外気熱交換器９へ戻る経路（破線Ａ）で第１熱媒体３を循環させる。そうすると、外気熱交換器９で外気から吸熱して第１供給熱交換器１１で放熱し、第１供給熱交換器１１の第２熱媒体１０が加熱される。この場合、実施の形態１と同様なヒートポンプ循環路４による循環である。循環切替弁６によって第１熱媒体３の循環方向を反転すると、外気熱交換器９で外気へ放熱して第１供給熱交換器１１で吸熱し、第１供給熱交換器１１の第２熱媒体１０が冷却される。しかし、実施の形態３では、外気熱交換器９の外部の霜取り運転時以外、このような運転は想定していない。

（Ｂ方式）
　図１１はヒートポンプ機構２－１の第２の方式（Ｂ方式と呼ぶこととする）における第１熱媒体３の流れを示す図である。図中、破線ＢがＢ方式における第１熱媒体３の流れを示す。第１熱媒体３を、第２供給熱交換器３２から第２供給熱交換器循環路３４、循環切替弁６ａ、循環切替弁６、圧縮機５、循環切替弁６、第１供給熱交換器１１、循環切替弁６ｃ、膨張弁７、循環切替弁６ｂ、第２供給熱交換器循環路３４、第２供給熱交換器３２に戻る経路（破線Ｂ）で循環させる。そうすると、第２供給熱交換器３２の第２熱媒体１０から吸熱して第１供給熱交換器１１の第２熱媒体１０へ放熱し、第１供給熱交換器１１の第２熱媒体１０が加熱されると同時に、第２供給熱交換器３２の第２熱媒体１０が冷却される。なお、循環切替弁６によって第１熱媒体３の循環方向を反転すると、第１供給熱交換器１１の第２熱媒体１０が冷却されると同時に、第２供給熱交換器３２の第２熱媒体１０が加熱されるが、本実施の形態３ではこのような運転は想定していない。

（Ｃ方式）
　図１２は、ヒートポンプ機構２－１の第３の方式（Ｃ方式と呼ぶこととする）における第１熱媒体３の流れを示す図である。図中、破線ＣがＣ方式における第１熱媒体３の流れを示す。Ｃ方式は、第１熱媒体３を、第２供給熱交換器３２から第２供給熱交換器循環路３４、循環切替弁６ａ、循環切替弁６、圧縮機５、循環切替弁６、第１供給熱交換器バイパス路３３、循環切替弁６ａ、外気熱交換器９、循環切替弁６ｂ、第１供給熱交換器バイパス路３３、循環切替弁６ｃ、膨張弁７、循環切替弁６ｂ、第２供給熱交換器循環路３４、第２供給熱交換器３２に戻る経路（破線Ｃ）で循環させる。そうすると、第２供給熱交換器３２の第２熱媒体１０から吸熱して外気熱交換器９で放熱し、第２供給熱交換器３２の第２熱媒体１０が冷却される。なお、循環切替弁６によって第１熱媒体３の循環方向を反転すると、外気熱交換器９で外気から吸熱して第２供給熱交換器３２で放熱し、第２供給熱交換器３２の第２熱媒体１０が加熱される。しかし、本実施の形態３ではこのような運転は想定していない。

（第１熱需要部４０１）
　蓄熱給湯空調機３００では、図９に示すように、第１熱需要部４０１は、第１循環路の往路１４ａが上部に、第１循環路の復路１４ｂが下部に接続された第２蓄熱槽３５を備える。そして、第１熱需要部４０１は、空調熱交換器１２と第２蓄熱槽３５との間が第３循環路３６で接続されており、第２蓄熱槽３５の第２熱媒体１０が第３ポンプ３７で空調熱交換器１２との間で循環可能である。第３循環路の往路３６ａが第２蓄熱槽３５の上部に、第３循環路の復路３６ｂが第２蓄熱槽３５の下部に接続されている。そして、第３ポンプ３７は第３循環路の復路３６ｂに設けられ、第２蓄熱槽３５の上部から第２熱媒体１０が空調熱交換器１２へ供給され、第２熱媒体１０は空調熱交換器１２から第２蓄熱槽３５の下部へ戻される。

（バイパス路３８）
　また、蓄熱給湯空調機３００では、バイパス路３８が設けられている。バイパス路３８は、供給路１５への分岐部と第２蓄熱槽３５との間の第１循環路の往路１４ａから分岐する。そして、バイパス路３８は、排出路１７の合流部と第２蓄熱槽３５との間の第１循環路の復路１４ｂに合流して、第１供給熱交換器１１と第１ポンプ１３と、および第１蓄熱槽１６とをバイパスする。バイパス路３８には、第２供給熱交換器３２と第４ポンプ３９とが設けられている。バイパス路３８とバイパス路３８でバイパスした以外の第１循環路１４の経路により、ヒートポンプ機構２－１により冷却された第１熱媒体３との熱交換によって第２供給熱交換器３２で冷却された第２熱媒体１０が、第２蓄熱槽３５へ供給（図１１あるいは図１２の場合）されるようになっている。排出路１７と第１循環路の復路１４ｂとの合流部には、第４切替部としてバイパス切替弁４０が設けられている。バイパス切替弁４０は、３方弁であり、排出路１７から第１供給熱交換器１１へ循環する第２熱媒体１０の流通量と、第１熱需要部４０１から第１供給熱交換器１１へ循環する第２熱媒体１０の流通量とを変更（調整）できるようになっている。またバイパス切替弁４０が排出路１７から第１供給熱交換器１１へ流通するように切り替えた場合は次の様である。すなわち、第２熱媒体１０は、第１熱需要部４０１から第１供給熱交換器１１には流通できなくなると同時に、第２熱媒体１０が、バイパス路３８経由で第１熱需要部４０１と第２供給熱交換器３２との間を流通できるようになる。すなわちバイパス切替弁４０は、第１ポンプ１３により第１蓄熱槽１６と第１供給熱交換器１１との間で第２熱媒体１０を循環すると同時に（図１１に示した破線ａの経路）、第４ポンプ３９により第１熱需要部４０１と第２供給熱交換器３２との間で第２熱媒体１０を循環（図１１に示した破線ｅの経路）できるようにしている。

　次に動作について説明する。

（暖房運転：Ａ方式）
　空調熱交換器１２での暖房運転の場合を説明する。たとえば図１０のＡ方式の場合である。図１０を参照して説明する。空調熱交換器１２で暖房運転する場合は、第１循環路１４で接続された第１供給熱交換器１１から、さらに蓄熱運転を併用している場合は第１蓄熱槽１６及びリターン路１８経由（図３）で第１熱需要部４０１へ第２熱媒体１０で温熱が移動するのは実施の形態１と同様である。しかし実施の形態３では、実施の形態１の第１熱需要部４０１である空調熱交換器１２との間で第２熱媒体１０が直接循環するのではない。
　第２蓄熱槽３５へ第２熱媒体１０によって温熱が一旦循環供給され、空調熱交換器１２へは第２蓄熱槽３５から第３循環路３６と第３ポンプ３７により温熱が供給されるのである。したがって、第１蓄熱槽１６によって給湯熱交換器２１へ供給される給湯に必要な熱量と、第１供給熱交換器１１から第１蓄熱槽１６へ蓄熱する際に必要な熱量とは、分離されている。これと同様に、第２蓄熱槽３５によって空調熱交換器１２へ供給される暖房に必要な熱量と、第１供給熱交換器１１または第１蓄熱槽１６およびリターン路１８経由で第２蓄熱槽３５へ蓄熱する際に必要な熱量とは、完全に分離されている。なお、暖房運転時すなわちこの実施の形態３では第２蓄熱槽３５への蓄熱運転時あるいは第１蓄熱槽１６への温熱の蓄熱運転時は、ヒートポンプ機構２－１は、外気熱交換器９から第１供給熱交換器１１へ第１熱媒体３によって熱を運ぶ運転（Ａ方式の運転）である。

（冷房運転）
　空調熱交換器１２での冷房運転の場合を説明する。たとえば図１１、図１２のＢ方式、Ｃ方式の場合である。空調熱交換器１２で冷房運転する場合は、図１１の説明で述べたように、第２供給熱交換器３２からバイパス路３８とバイパス路３８でバイパスした以外の経路の第１循環路１４を通って第２熱媒体１０により冷熱が第２蓄熱槽３５へ供給される（破線ｅの経路）。温熱の場合、第２熱媒体１０を第２蓄熱槽３５の上部へ供給していた。これに対して冷熱の場合、第２熱媒体１０を第２蓄熱槽３５の下部へ供給するようにしている。これは、温熱の場合も冷熱の場合も第２蓄熱槽３５内で上部に貯まり易い高温部と下部に溜まり易い低温部とに層が分離されるようにし、蓄熱された熱を有効に使用するためである。また第３ポンプ３７の回転方向を暖房運転時とは反転することで、第２蓄熱槽３５の下部から低温の第２熱媒体１０が第３循環路３６に流出する。そして、この低温の第２熱媒体１０が空調熱交換器１２へ供給されて第２蓄熱槽３５の上部に戻されることで、空調熱交換器１２へ供給された冷熱で室内を冷房する。このとき、ヒートポンプ機構２－１では、空調熱交換器１２での冷房運転時、すなわちこの実施の形態３では第２蓄熱槽３５への冷熱の蓄熱運転時において、第１蓄熱槽１６への温熱の蓄熱運転が同時には不要時には、第１供給熱交換器１１から外気熱交換器９へ第１熱媒体３によって熱を運ぶ運転（Ｃ方式の運転）とすることができる。また一方、第１蓄熱槽１６への温熱の蓄熱運転が同時に必要時には、第２供給熱交換器３２から第１供給熱交換器１１へ第１熱媒体３によって熱を運ぶ運転とすることもできる（Ｂ方式の運転）。

　以上の蓄熱給湯空調機３００は、実施の形態１と同様な効果を奏するが、加えて次の効果も有する。実施の形態１では空調熱交換器１２での冷房運転と第１蓄熱槽１６への蓄熱運転とは同時にできなかった。しかし、蓄熱給湯空調機３００は、１つのヒートポンプ機構２－１で、第１蓄熱槽１６への温熱の蓄熱と第１熱需要部４０１への冷熱の供給（冷房）とを同時にかつ別々の温度と熱量で可能とする。特に同時の場合、１つのヒートポンプ機構２－１で温熱と冷熱とを同時に生成できる。よって、ヒートポンプ機構２－１を高効率で運転できる上、ヒートポンプ機構２－１を動作する上での外部（外気）との吸放熱が減少し、外部（外気）の温度変動を抑制して、周囲環境への影響を低減できる。

　また第１熱需要部４０１として、第２蓄熱槽３５と、第２蓄熱槽３５と空調熱交換器１２との間で第２熱媒体１０を循環する第３循環路３６と第３ポンプ３７とを設けた。このため、第２蓄熱槽３５に暖房または冷房用に蓄熱でき、空調熱交換器１２に要求される暖房または冷房の負荷と、第２蓄熱槽３５へ蓄熱する負荷とを分離できる。よって、ヒートポンプ機構２－１における安定な運転が可能となり、負荷変動による非効率な運転を避けられる。特に第１蓄熱槽１６への温熱の蓄熱運転時であって空調熱交換器１２で冷房運転をしていない時にも、将来の冷房のために第２蓄熱槽３５に冷熱を蓄熱しておくことができる。また、温熱と冷熱を同時に生成することでヒートポンプ機構２－１を高効率に運転できる機会を増加することができる。

（実施の形態３の変形例）
　この実施の形態３では、冷房運転時と暖房運転時とで第３ポンプ３７の回転方向を反転して第３循環路３６の第２熱媒体１０の循環方向を反転した。しかし、切替弁とヒートポンプ機構２－１における切替弁６と圧縮機５との間と同様な配管とを設けて反転するようにしてもよい。また第３循環路３６の往路から復路へ、第３循環路３６の復路から往路へクロスする配管と切替弁を設けて、空調熱交換器１２へ第２熱媒体１０を供給する方向は冷房運転時と暖房運転時とで変えないようにしていても良い。

　また実施の形態３では、第１熱需要部４０１として、第２蓄熱槽３５と第３循環路３６と第３ポンプ３７と第３循環路３６上に空調熱交換器１２を備えたもので示した。しかし、実施の形態１と同様に第１循環路１４上に直接空調熱交換器１２が接続されたものであっても良い。この場合、第２蓄熱槽３５を備えることによる、冷房運転時や暖房運転時の負荷を平準化する効果や第１蓄熱槽１６への温熱の蓄熱運転と第２蓄熱槽３５への冷熱の蓄熱運転の同時使用によるヒートポンプ機構の高効率化の効果は得られない。しかし、たとえば第１蓄熱槽１６への温熱の蓄熱運転と空調熱交換器１２への冷熱の冷房運転の同時使用によるヒートポンプ機構の高効率化は得られるなど、その他の効果は同様に得られる。

（バイパス切替弁４０）
　また実施の形態３では、第４切替部として、排出路１７と第１循環路の復路１４ｂとの合流部に設けた３方弁のバイパス切替弁４０とした。しかし、バイパス路３８と第１循環路の復路１４ｂの合流部に設けた３方弁や、第１循環路の往路１４ａからバイパス路３８への分岐部に設けた３方弁であってもよい。また第４切替部は、バイパス切替弁４０のような３方弁ではなく、バイパス路３８や第１循環路１４の合流前後や分岐前後に設けた複数の開閉弁で構成したものであってもよい。

（実施の形態１の変形例）
　また逆に、実施の形態１において、第２蓄熱槽３５と第３循環路３６と第３ポンプ３７と第３循環路３６上に空調熱交換器１２とを備えるようにしても良い。実施の形態１では、冷熱の生成と温熱の生成を同時にはできないので、第１蓄熱槽１６への温熱の蓄熱運転と第２蓄熱槽３５への冷熱の蓄熱運転の同時使用によるヒートポンプ機構の高効率化の効果は得られない。しかし、第２蓄熱槽３５を備えることによる、冷房運転時や暖房運転時の負荷を平準化する効果は得られる。

（各実施の形態の変形例）
　各実施の形態において、第２熱媒体１０の使用温度範囲内で凝固および融解する「潜熱蓄熱材」を容器内に密閉収容した「潜熱蓄熱体」を第１蓄熱槽１６内または第２蓄熱槽３５内に第２熱媒体とともに収容して備えるようにしても良い。「潜熱蓄熱材」としては、例えば「パラフィンや酢酸ナトリウム水和物やチオ硫酸ナトリウム水和物など」が挙げられる。「潜熱蓄熱体」としては、例えば「中空の球形や平板状で、内部に潜熱蓄熱材を収容するもの」が挙げられる。このようにすると、潜熱蓄熱体を収容した第１蓄熱槽１６または第２蓄熱槽３５は、所定の蓄熱量を保持したまま蓄熱容積を抑制でき、第１蓄熱槽１６または第２蓄熱槽３５をより一層小型化できるか、または同じ蓄積容積であれば蓄熱量を大きくできる。

　以上の実施の形態では、蓄熱給湯空調機を説明したが、蓄熱給湯空調機の動作を、給湯方法あるいは蓄熱方法として把握することも可能である。

　２，２－１　ヒートポンプ機構、３　第１熱媒体、４　ヒートポンプ循環路、５　圧縮機、６，６ａ，６ｂ，６ｃ　循環切替弁、７　膨張弁、８　ファン、９　外気熱交換器、１０　第２熱媒体、１１　第１供給熱交換器、１２　空調熱交換器、１３　第１ポンプ、１４　第１循環路、１４ａ　第１循環路の往路、１４ｂ　第１循環路の復路、１５　供給路、１６　第１蓄熱槽、１７　排出路、１８　リターン路、１９　蓄熱切替弁、２０　排熱切替弁、２１　給湯熱交換器、２２　第２ポンプ、２３　第２循環路、２３ａ　第２循環路の往路、２３ｂ　第２循環路の復路、２４　給水路、２５　給湯路、２６　追焚路、２７　追焚熱交換器、２８　浴槽、２９　浴槽水循環路、３０　追焚ポンプ、３１　追焚切替弁、３２　第２供給熱交換器、３３　第１供給熱交換器バイパス路、３４　第２供給熱交換器循環路、３５　第２蓄熱槽、３６　第３循環路、３７　第３ポンプ、３８　バイパス路、３９　第４ポンプ、４０　バイパス切替弁、５０　制御装置、５５　流水センサ、５７，５８　温度センサ、１００，２００，３００　蓄熱給湯空調機、４０１　第１熱需要部、５０１　第２熱需要部。

Claims (9)

1. 　温熱または冷熱を必要とする第１熱需要部と、高温化または低温化された第１熱媒体との熱交換によって第２熱媒体を加熱または冷却する第１供給熱交換器とを、前記第１供給熱交換器から前記第１熱需要部に前記第２熱媒体が向かう往路と前記第１熱需要部から前記第１供給熱交換器に前記第２熱媒体が向かう復路とで接続する第１循環路と、
   　高温化された前記第１熱媒体によって前記第１供給熱交換器で加熱された前記第２熱媒体を前記第１循環路の往路から分岐する供給路が接続されると共に、前記第１循環路の復路に合流する前記第２熱媒体の排出路が接続され、前記供給路から前記第１供給熱交換器で加熱された前記第２熱媒体を収容する第１蓄熱槽と、
   　前記第１供給熱交換器から前記第１熱需要部に到達する前記第２熱媒体の流通と、前記第１循環路の往路から前記供給路に分岐する前記第２熱媒体の流通とを変更する第１切替部と、
   　前記第１循環路とは独立して循環可能に設けられると共に、前記第１蓄熱槽と温熱を必要とする第２熱需要部とを、前記第１蓄熱槽から前記第２熱需要部に前記第２熱媒体が向かう往路と前記第２熱需要部から前記第１蓄熱槽に前記第２熱媒体が向かう復路とで接続する第２循環路と
   を備えたことを特徴とする蓄熱給湯空調機。
2. 　前記第１切替部は、
   　前記第１供給熱交換器から前記第１熱需要部に到達する前記第２熱媒体の流通量と、前記第１循環路の往路から前記供給路へ流通する前記第２熱媒体の流通量とを調整可能であることを特徴とする請求項１記載の蓄熱給湯空調機。
3. 　前記蓄熱給湯空調機は、さらに、
   　前記第１蓄熱槽の前記排出路の途中から前記供給路の分岐後の前記第１循環路の往路に接続するリターン路と、
   　前記リターン路を流通する前記第２熱媒体の流通と、前記第１蓄熱槽から前記排出路を経由して前記第１循環路の復路へ合流する前記第２熱媒体の流通とを変更する第２切替部と
   を備えたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の蓄熱給湯空調機。
4. 　前記第２切替部は、
   　前記リターン路を流通する前記第２熱媒体の流通量と、前記第１蓄熱槽から前記排出路を経由して前記第１循環路の復路へ合流する前記第２熱媒体の流通量とを調整可能であることを特徴とする請求項３記載の蓄熱給湯空調機。
5. 　前記第２熱需要部は、
   　前記第１蓄熱槽に前記第２循環路の往路と復路とで接続され、前記第２循環路を循環する前記第２熱媒体と給湯時に給水された水とを熱交換して前記水を加熱する熱交換器である給湯熱交換器と、
   　前記第２循環路の往路から分岐して前記第２循環路の復路へ合流する分岐路の途中に設けられ、前記分岐路を流通する前記第２熱媒体と追焚時に浴槽との間で循環する浴槽水とを熱交換して前記浴槽水を加熱する熱交換器である追焚熱交換器と、
   　前記給湯熱交換器への前記第２熱媒体の流通量と、前記追焚熱交換器への前記第２熱媒体の流通量とを調整可能な第３切替部と
   を備えたことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の蓄熱給湯空調機。
6. 　前記第１熱需要部は、
   　前記第１循環路の往路が接続されると共に復路が接続され前記第２熱媒体を収容する第２蓄熱槽と、
   　前記第１循環路とは独立して循環可能に設けられ、前記第２蓄熱槽の前記第２熱媒体が循環する第３循環路と、
   　前記第３循環路の途中に設けられ、前記第３循環路を循環する前記第２熱媒体と大気との熱交換によって前記大気を加熱あるいは冷却する空調熱交換器と
   を備えたことを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の蓄熱給湯空調機。
7. 　前記蓄熱給湯空調機は、さらに、
   　前記供給路の分岐後の前記第１循環路の往路から分岐して前記排出路の合流前の前記第１循環路の復路に合流することにより、前記第１循環路を流れる前記第２熱媒体の少なくとも一部を前記第１供給熱交換器からバイパスするバイパス路と、
   　前記バイパス路の途中に設けられ、低温化された前記第１熱媒体との熱交換によって前記バイパス路を流通する前記第２熱媒体を冷却する第２供給熱交換器と、
   　前記第１供給熱交換器と前記第１熱需要部との間を流通する前記第２熱媒体の流通量と、前記第２供給熱交換器と前記第１熱需要部との間を流通する前記第２熱媒体の流通量とを変更する第４切替部と
   を備えたことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の蓄熱給湯空調機。
8. 前記第２熱媒体を前記第２循環路に流通させるときの前記第２熱媒体の温度を、前記第２熱媒体を前記第１循環路に流通させるときの前記第２熱媒体の温度より高くするようにしたことを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の蓄熱給湯空調機。
9. 　前記第２熱媒体が前記第１蓄熱槽に温熱として蓄熱されている際には、前記第２循環路によって前記第１蓄熱槽から前記第２熱需要部へ温熱としての前記第２熱媒体を循環するのとは独立して、前記第１循環路によって前記第１供給熱交換器から前記第１熱需要部へ冷熱または温熱の何れか一方としての前記第２熱媒体を循環することを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の蓄熱給湯空調機。

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