WO2018087867A1 - 熱媒体循環システム - Google Patents

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WO2018087867A1
WO2018087867A1 PCT/JP2016/083414 JP2016083414W WO2018087867A1 WO 2018087867 A1 WO2018087867 A1 WO 2018087867A1 JP 2016083414 W JP2016083414 W JP 2016083414W WO 2018087867 A1 WO2018087867 A1 WO 2018087867A1
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WO
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heat
heat medium
storage tank
heat storage
circulation
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PCT/JP2016/083414
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French (fr)
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直紀 柴崎
謙介 松尾
▲泰▼成 松村
修平 内藤
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a heat medium circulation system.
  • the heat storage hot water supply air conditioner disclosed in Patent Document 1 below includes a heat storage tank that stores a heat medium heated or cooled by a heat pump device, and an air conditioning heat exchanger. This heat storage hot water supply air conditioner can circulate the heat medium from the heat pump device or the heat storage tank to the air conditioning heat exchanger.
  • the present invention was made in order to solve the above-described problems, and an operation of flowing a heat medium from a heat storage tank into a supply path to a heat demand unit, and a heat medium heated by a heating unit,
  • An object of the present invention is to provide a heat medium circulation system that can achieve an operation of flowing into the supply path without passing through a heat storage tank with a simple device configuration.
  • the heat medium circulation system of the present invention includes a heating means for heating the heat medium, a heat storage tank for storing the heat medium heated by the heating means, a supply path through which the heat medium supplied to the heat demand section passes, and a heating means.
  • the first flow path for flowing the heat medium flowing out from the heat storage tank into the supply path without passing through the heat storage tank, the second flow path for flowing the heat medium flowing out from the heating means into the heat storage tank, the first flow path and the second flow path A flow path switching means for switching between, a third flow path for allowing the heat medium flowing out from the heat storage tank to flow into the supply path, and a check valve disposed in the third flow path.
  • the operation of causing the heat medium to flow from the heat storage tank to the supply path to the heat demand section and the heat medium heated by the heating means are supplied without passing through the heat storage tank. It is possible to achieve the operation of flowing into the road with a simple device configuration.
  • FIG. 1 is a diagram showing a heat medium circulation system according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the example of the circulation path
  • FIG. 1 is a diagram showing a heat medium circulation system 35 according to the first embodiment.
  • the heat medium circulation system 35 includes a heat pump device 7 and a tank unit 33.
  • the heat pump device 7 is an example of a heating unit that heats the heat medium.
  • a heat storage tank 8 is installed inside a housing provided in the tank unit 33.
  • the heat storage tank 8 stores the heat medium heated by the heat pump device 7.
  • the heat medium in the present invention may be water.
  • the heat medium in the present invention may be a liquid heat medium other than water, such as a calcium chloride aqueous solution, an ethylene glycol aqueous solution, or an alcohol.
  • a temperature stratification in which the upper side is a high temperature and the lower side is a low temperature can be formed due to the density difference of the heat medium due to the temperature difference.
  • the heat pump device 7 and the tank unit 33 are connected via a fourth flow path 14, a fifth flow path 15a, and electrical wiring (not shown).
  • the tank unit 33 may be installed outdoors or indoors.
  • the heat pump device 7 may be installed outdoors.
  • the heat medium circulation system 35 of the present embodiment has a configuration in which the heat pump device 7 and the tank unit 33 are separated. Instead of such a configuration, the tank unit 33 and the heat pump device 7 may be integrated.
  • the heat pump device 7 includes a refrigerant circuit in which the compressor 1, the first heat exchanger 3, the decompression device 4, and the second heat exchanger 6 are annularly connected by a refrigerant pipe 5.
  • the refrigerant sealed in the refrigerant circuit may be CO 2 , for example.
  • the heat pump device 7 operates the heat pump cycle using this refrigerant circuit.
  • heat is exchanged between the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compressor 1 and the heat medium flowing in from the fourth flow path 14.
  • the decompression device 4 expands the high-pressure refrigerant after passing through the first heat exchanger 3 into a low-pressure refrigerant.
  • the decompression device 4 may be an expansion valve.
  • the second heat exchanger 6 exchanges heat between the low-pressure refrigerant and the fluid.
  • the fluid may be, for example, outside air, groundwater, drainage, or solar hot water.
  • the heat pump device 7 may include a blower, a pump, or the like (not shown) that sends the fluid to the second heat exchanger 6.
  • the heat pump device 7 in the present embodiment includes an outside air temperature sensor 2 that detects the outside air temperature.
  • the heating means in the present invention is not limited to the heat pump device 7.
  • the heating means may be a combustion heating device that heats with the combustion heat of a fuel such as gas, kerosene, heavy oil, or coal.
  • the heating means may be a device that heats the heat medium by solar heat.
  • the control device 36 is built in the tank unit 33.
  • the valves, pumps, actuators such as the compressor 1, and sensors included in the tank unit 33 and the heat pump device 7 are electrically connected to the control device 36.
  • the control device 36 controls various operations described later.
  • the terminal device 37 has a function of accepting a user's operation relating to a change in driving operation command and set value.
  • the terminal device 37 is an example of an operation terminal or a user interface.
  • the control device 36 and the terminal device 37 are connected so as to be able to perform data communication in both directions by wire or wireless.
  • the terminal device 37 includes a display unit that displays information such as the state of the heat medium circulation system 35, an operation unit such as a switch operated by a user, a speaker, a microphone, and the like.
  • the terminal device 37 may be installed indoors.
  • the heat medium circulation system 35 may include a plurality of terminal devices 37 installed at different locations.
  • the tank unit 33 is further provided with various components and piping described below.
  • a plurality of tank temperature sensors 42 and 43 are attached to the surface of the heat storage tank 8 at different heights.
  • the control device 36 can calculate the amount of heat stored in the heat storage tank 8 and the amount of the high-temperature heat medium by detecting the temperature distribution of the heat medium in the heat storage tank 8 using these tank temperature sensors 42 and 43. In the illustrated configuration, two tank temperature sensors 42 and 43 are attached, but three or more tank temperature sensors may be attached to the heat storage tank 8.
  • the control device 36 may control the start timing and stop timing of the heat storage operation based on the heat storage amount in the heat storage tank 8.
  • the heat storage operation is an operation in which the heat medium heated by the heat pump device 7 flows into the heat storage tank 8.
  • the heat storage tank 8 includes a first outlet 8a, an inlet 8b, a second outlet 8c, a third outlet 8d, a first return port 8e, and a second return port 8f.
  • the first outlet 8 a, the first return port 8 e, and the second return port 8 f are located in the lower part of the heat storage tank 8.
  • the inlet 8b, the second outlet 8c, and the third outlet 8d are located in the upper part of the heat storage tank 8.
  • the fourth flow path 14 has a first end connected to the first outlet 8 a of the heat storage tank 8 and a second end connected to the inlet of the heat medium of the first heat exchanger 3 of the heat pump device 7.
  • a first circulation pump 12 capable of circulating a heat medium to the heat pump device 7 is connected in the middle of the fourth flow path 14.
  • the first circulation pump 12 is disposed inside the tank unit 33. Instead of this configuration, the first circulation pump 12 may be disposed inside the heat pump device 7.
  • a temperature sensor 41 that detects the heat pump inlet temperature, which is the temperature of the heat medium flowing into the heat pump device 7, is attached to the fourth flow path 14.
  • the three-way valve 18 includes an inlet 181, a first outlet 182, and a second outlet 183.
  • the three-way valve 18 has a flow path between a state where the inlet 181 is communicated with the first outlet 182 and the second outlet 183 is blocked, and a state where the inlet 181 is communicated with the second outlet 183 and the first outlet 182 is blocked. Can be switched.
  • the three-way valve 18 is an example of a flow path switching unit.
  • the fifth flow path 15 a has a first end connected to the outlet of the heat medium of the first heat exchanger 3 of the heat pump device 7 and a second end connected to the inlet 181 of the three-way valve 18.
  • a temperature sensor 40 that detects the heat pump outlet temperature, which is the temperature of the heat medium flowing out from the heat pump device 7, is attached to the fifth flow path 15a.
  • the second flow path 15 b has a first end connected to the second outlet 183 of the three-way valve 18 and a second end connected to the inlet 8 b of the heat storage tank 8.
  • the mixing valve 19 includes a first inlet 191, a second inlet 192, and an outlet 193.
  • the mixing valve 19 can cause the heat medium mixed with the heat medium flowing in from the first inlet 191 and the heat medium flowing in from the second inlet 192 to flow out from the outlet 193.
  • the mixing valve 19 can adjust the mixing ratio between the heat medium flowing from the first inlet 191 and the heat medium flowing from the second inlet 192.
  • the mixing valve 19 can make the mixing ratio of the heat medium flowing from the second inlet 192 substantially zero.
  • the mixing valve 19 may be one that can substantially reduce the mixing ratio of the heat medium flowing from the first inlet 191 to zero.
  • the mixing valve 19 is disposed outside the tank unit 33. Instead of this configuration, the mixing valve 19 may be disposed inside the tank unit 33.
  • the heating terminal 100 warms the room 200 by releasing the heat of the heat medium to the room 200.
  • the heating terminal 100 may include, for example, at least one type of heating appliance among a floor heating panel installed under the floor, a radiator or panel heater installed on an indoor wall surface, and a fan convector.
  • the connection method may be any of a combination of series, parallel, series and parallel.
  • the heating terminal 100 is an example of a heat demand unit that requires heat.
  • the heat medium circulation system 35 of the present embodiment includes a room temperature sensor 101 that detects the room temperature of the room 200.
  • the supply path 16b and the supply path 16c are flow paths through which the heat medium supplied to the heating terminal 100 passes.
  • the upstream end of the supply path 16 b is located inside the tank unit 33.
  • the downstream end of the supply path 16 b is connected to the first inlet 191 of the mixing valve 19.
  • the upstream end of the supply path 16 c is connected to the outlet 193 of the mixing valve 19.
  • the downstream end of the supply path 16 c is connected to the heat medium inlet of the heating terminal 100.
  • a second circulation pump 13 that can circulate the heat medium to the heating terminal 100 is connected in the middle of the supply path 16c.
  • the temperature of the heat medium supplied to the heating terminal 100 that is, the temperature of the heat medium flowing into the heating terminal 100 is referred to as “supply temperature”.
  • the supply temperature can be detected by the temperature sensor 44 installed in the supply path 16c.
  • the first flow path 16a has a first end connected to the first outlet 182 of the three-way valve 18 and a second end communicating with the upstream end of the supply path 16b.
  • the third flow path 10b has a first end connected to the third outlet 8d of the heat storage tank 8, and a second end communicating with the upstream end of the supply path 16b.
  • the junction between the second end of the first flow path 16a, the second end of the third flow path 10b, and the upstream end of the supply path 16b is trifurcated.
  • the first flow path 16 a is a flow path for allowing the heat medium flowing out from the heat pump device 7 to flow into the supply path 16 b without passing through the heat storage tank 8.
  • the second flow path 15 b is a flow path for allowing the heat medium flowing out from the heat pump device 7 to flow into the heat storage tank 8.
  • a first state in which the heat medium can flow through the first flow path 16a and the second flow path 15b is blocked, and a second state in which the heat medium can flow through the second flow path 15b and the first flow path 16a is blocked Can be switched by the three-way valve 18.
  • the third flow path 10b is a flow path for allowing the heat medium flowing out from the heat storage tank 8 to flow into the supply path 16b.
  • a first check valve 60 that prevents backflow is disposed in the third flow path 10b. By providing the first check valve 60, it is possible to reliably prevent the heat medium from flowing into the heat storage tank 8 from the first flow path 16a through the third flow path 10b.
  • the return path 17a is a flow path through which the heat medium that has passed through the heating terminal 100 passes.
  • the upstream end of the return path 17 a is connected to the heat medium outlet of the heating terminal 100.
  • the downstream end of the return path 17 a is connected to the second return port 8 f of the heat storage tank 8.
  • the return path 17a allows the heat medium that has passed through the heating terminal 100 to flow into the heat storage tank 8 from the second return port 8f.
  • a branch portion 17c is formed in the middle of the return path 17a.
  • the upstream end of the bypass passage 17b communicates with the return passage 17a at the branch portion 17c.
  • the downstream end of the bypass passage 17 b is connected to the second inlet 192 of the mixing valve 19.
  • the bypass path 17b is a flow path for allowing the heat medium that has passed through the heating terminal 100 to flow again into the supply path 16c without passing through the heat pump device 7 and the heat storage tank 8. At least a part of the flow of the heat medium flowing out from the outlet of the heating terminal 100 can be returned to the inlet of the heating terminal 100 through the bypass path 17b.
  • the flow rate of the heat medium passing through the bypass 17b can be adjusted by the mixing valve 19.
  • the mixing valve 19 is an example of a flow rate adjusting unit that adjusts the flow rate of the heat medium passing through the bypass passage 17b.
  • a second check valve 61 that prevents backflow is disposed in the bypass passage 17b.
  • the second check valve 61 reliably prevents the heat medium in the bypass passage 17b from flowing in the direction from the mixing valve 19 toward the branch portion 17c.
  • a reservoir tank 90 capable of temporarily storing a heat medium is connected in the middle of the return path 17a.
  • an excess heat medium can be stored in the reservoir tank 90.
  • the tank unit 33 has a water heat exchanger 52.
  • the water heat exchanger 52 has a primary side channel through which a heat medium flows and a secondary side channel through which water flows.
  • the conduit 10 a has a first end connected to the second outlet 8 c of the heat storage tank 8 and a second end connected to the primary side inlet of the water heat exchanger 52.
  • the conduit 9 has a first end connected to the primary outlet of the water heat exchanger 52 and a second end connected to the first return port 8 e of the heat storage tank 8.
  • a third circulation pump 11 that can circulate the heat medium to the water heat exchanger 52 is connected in the middle of the conduit 9.
  • a flow rate sensor 71 for detecting the flow rate of the heat medium passing through the water heat exchanger 52 is disposed in the middle of the conduit 9.
  • the downstream end of the water supply pipe 20 is connected to the secondary side inlet of the water heat exchanger 52.
  • the upstream side of the water supply pipe 20 is connected to a water source such as water.
  • a flow rate sensor 70 that detects the flow rate of water passing through the water heat exchanger 52 is disposed in the middle of the water supply pipe 20.
  • the upstream end of the hot water supply pipe 21 is connected to the secondary side outlet of the water heat exchanger 52.
  • the downstream side of the hot water supply pipe 21 is connected to a hot water supply end (not shown).
  • the hot water supply end may include at least one of a faucet, a bathtub, and a bath shower, for example.
  • the water heat exchanger 52 exchanges heat between the high-temperature heat medium supplied from the heat storage tank 8 and the water supplied from the water supply pipe 20.
  • the operation is as follows.
  • the control device 36 can detect the presence or absence of hot water supply by the flow rate sensor 70 installed in the water supply pipe 20.
  • the control device 36 operates the third circulation pump 11 so that a high-temperature heat medium is supplied from the upper part of the heat storage tank 8 to the water heat exchanger 52.
  • Hot water heated by the water heat exchanger 52 is supplied to the hot water supply end through the hot water supply pipe 21.
  • the heat medium whose temperature has decreased while passing through the water heat exchanger 52 flows through the conduit 9 into the heat storage tank 8 from the first return port 8e.
  • At least one of the first circulation pump 12, the second circulation pump 13, and the third circulation pump 11 may have a variable output or rotational speed. At least one of the first circulation pump 12, the second circulation pump 13, and the third circulation pump 11 is a pulse width modulation control type DC motor whose output or rotation speed can be changed by a speed command voltage from the control device 36. May be provided.
  • control device 36 may control the operation of the third circulation pump 11 so that the flow rate detected by the flow rate sensor 71 becomes equal to the predetermined flow rate. In the hot water supply operation, the control device 36 may control the operation of the third circulation pump 11 so that the temperature of the hot water flowing through the hot water supply pipe 21 becomes equal to the target value.
  • the three-way valve 18 is switched so that the heat medium can flow through the second flow path 15b.
  • the heat pump device 7 and the first circulation pump 12 are operated.
  • the heat medium flowing out from the first outlet 8 a of the heat storage tank 8 flows into the heat pump device 7 through the fourth flow path 14.
  • the heat medium heated by the heat pump device 7 passes through the fifth flow path 15a and the second flow path 15b and flows into the heat storage tank 8 from the inlet 8b.
  • the heat medium circulates in the order of the heat storage tank 8, the fourth flow path 14, the heat pump device 7, the fifth flow path 15a, the second flow path 15b, and the heat storage tank 8.
  • the control device 36 can control the heat pump outlet temperature by controlling the operation of at least one of the heat pump device 7 and the first circulation pump 12.
  • the user can set the hot water supply temperature by operating the terminal device 37.
  • the control device 36 controls the operation of at least one of the heat pump device 7 and the first circulation pump 12 so that the heat pump outlet temperature detected by the temperature sensor 40 is equal to or higher than the hot water supply temperature set by the user. May be. Thereby, the temperature of the heat medium stored in the heat storage tank 8 can be set to an appropriate temperature according to the hot water supply temperature set by the user.
  • the heat storage operation it is possible to raise the temperature of the low-temperature heat medium in the lower part of the heat storage tank 8 to the target temperature once passing through the heat pump device 7.
  • Such a heat storage operation is hereinafter referred to as “one-time heat storage operation”.
  • the temperature of the heat medium rises from, for example, 20 ° C. to 60 ° C. while passing through the heat pump device 7 once.
  • the heated high-temperature heat medium layer and the low-temperature heat medium layer before heating can be stacked in the heat storage tank 8.
  • COP Coefficient Of Performance
  • the heat medium circulation system 35 of the present embodiment can execute two types of first circulation operation and second circulation operation as the heating operation for heating the room 200.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a heat medium circulation path in the first circulation operation of the heat medium circulation system 35 illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a heat medium circulation path in the second circulation operation of the heat medium circulation system 35 illustrated in FIG. 1.
  • the three-way valve 18 is switched so that the heat medium can flow through the first flow path 16a.
  • the heat pump device 7 and the first circulation pump 12 are operated.
  • the heat medium flowing out from the first outlet 8 a of the heat storage tank 8 flows into the heat pump device 7 through the fourth flow path 14.
  • the heat medium heated by the heat pump device 7 is supplied to the heating terminal 100 through the fifth flow path 15a, the first flow path 16a, the supply path 16b, and the supply path 16c.
  • the heat medium that has passed through the heating terminal 100 flows into the heat storage tank 8 from the second return port 8f through the return path 17a.
  • the heat storage tank 8 the fourth flow path 14, the heat pump device 7, the fifth flow path 15a, the first flow path 16a, the supply path 16b, the supply path 16c, the heating terminal 100, and the return path 17a.
  • the heat medium circulates in the order of the heat storage tank 8.
  • the first circulation operation may be as follows.
  • the control device 36 may control the supply temperature to the heating terminal 100 by controlling the operation of at least one of the heat pump device 7 and the first circulation pump 12.
  • the control device 36 may control the operation of at least one of the heat pump device 7 and the first circulation pump 12 so that the supply temperature detected by the temperature sensor 44 becomes equal to the target value.
  • the user may set the target value of the supply temperature by operating the terminal device 37.
  • the control device 36 may determine a target value for the supply temperature in accordance with the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 2.
  • the control device 36 may determine a target value for the supply temperature in accordance with the outside air temperature detected by the room temperature sensor 101.
  • the mixing valve 19 is in a state where the heat medium does not flow into the bypass passage 17b, that is, in a state where the mixing ratio of the heat medium flowing from the second inlet 192 is substantially zero.
  • the flow rate of the heat medium passing through the first heat exchanger 3 of the heat pump device 7 is equal to the flow rate of the heat medium passing through the heating terminal 100.
  • an upper limit may be set for the flow rate of the heat medium passing through the first heat exchanger 3.
  • the upper limit is, for example, a value such as 8L per minute.
  • the flow rate of the heat medium passing through the heating terminal 100 is equal to the flow rate of the heat medium passing through the first heat exchanger 3. Therefore, the upper limit of the flow rate of the heat medium passing through the heating terminal 100 is equal to the upper limit of the flow rate of the heat medium passing through the first heat exchanger 3.
  • the appropriate supply temperature to the heating terminal 100 may differ depending on the type of heating appliance provided in the heating terminal 100. For example, when the heating terminal 100 includes a radiator, a relatively high supply temperature is preferable. Even under the restriction of the upper limit of the flow rate of the heat medium passing through the heating terminal 100, it is possible to output the heating capacity requested by the user by supplying the heating medium with a relatively high temperature heat medium. Become.
  • the three-way valve 18 is switched so that the first outlet 182 to which the first flow path 16a is connected is shut off. That is, the three-way valve 18 is switched so that the heat medium can flow through the second flow path 15b.
  • the second circulation pump 13 is operated.
  • the heat medium flowing out from the third outlet 8d of the heat storage tank 8 is supplied to the heating terminal 100 through the third flow path 10b, the supply path 16b, and the supply path 16c.
  • the heat medium that has passed through the heating terminal 100 flows through the return path 17a.
  • At least a part of the heat medium that has passed through the heating terminal 100 flows into the bypass passage 17b from the branch portion 17c, and again flows into the heating terminal 100 through the mixing valve 19 and the supply passage 16c.
  • the heat medium that has not flowed into the bypass passage 17b at the branch portion 17c passes through the return passage 17a as it is and flows into the heat storage tank 8 from the second return port 8f.
  • the heat medium flows in the order of the heat storage tank 8, the third flow path 10b, the supply path 16b, the supply path 16c, and the heating terminal 100.
  • FIG. 3 shows a state in which the heat storage operation and the second circulation operation are performed in parallel.
  • the heat pump device 7 and the first circulation pump 12 are operated in order to perform the heat storage operation.
  • the control device 36 may control the flow rate of the heat medium passing through the heating terminal 100 by controlling the operation of the second circulation pump 13.
  • the control device 36 may control the supply temperature to the heating terminal 100 by controlling the mixing ratio in the mixing valve 19.
  • the control device 36 may control the mixing valve 19 so that the supply temperature detected by the temperature sensor 44 becomes equal to the target value.
  • the user may set the target value of the supply temperature by operating the terminal device 37.
  • the control device 36 may determine a target value for the supply temperature in accordance with the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 2.
  • the control device 36 may determine a target value for the supply temperature in accordance with the outside air temperature detected by the room temperature sensor 101.
  • the flow rate of the heat medium passing through the heating terminal 100 is not restricted by the upper limit of the flow rate of the heat medium passing through the first heat exchanger 3. For this reason, in the second circulation operation, the flow rate of the heat medium passing through the heating terminal 100 can be made higher than that in the first circulation operation. For example, when the upper limit of the flow rate of the heat medium passing through the first heat exchanger 3 is 8 L / min, the flow rate of the heat medium passing through the heating terminal 100 during the second circulation operation is set to 9 L / min or more. It is possible.
  • a relatively low supply temperature is preferable.
  • the relatively low supply temperature is, for example, about 35 ° C.
  • the heating capacity required by the user may not be output unless the flow rate of the heat medium passing through the heating terminal 100 is increased compared to the case where the supply temperature is relatively high.
  • the second circulation operation since the flow rate of the heat medium passing through the heating terminal 100 can be increased, the heating capacity required by the user can be output even under a relatively low supply temperature. Become.
  • the control device 36 may control as follows.
  • the controller 36 controls the first circulation pump 12 and the second circulation so that the flow rate of the heat medium passing through the heat pump device 7 in the heat storage operation is equal to or less than the flow rate of the heat medium passing through the heating terminal 100 in the second circulation operation.
  • the operation of the pump 13 may be controlled.
  • the control device 36 has at least one of the heat pump device 7, the first circulation pump 12, and the mixing valve 19 so that the heat pump outlet temperature detected by the temperature sensor 40 is equal to or higher than the supply temperature to the heating terminal 100. The operation may be controlled.
  • control device 36 may perform the control as described above.
  • control device 36 may control as described above.
  • the user may operate the terminal device 37 to configure in advance which of the first circulation operation and the second circulation operation is performed during the heating operation.
  • control device 36 may perform only the second circulation operation without performing the heat storage operation.
  • the following effects can be obtained by providing the first check valve 60 in the third flow path 10b.
  • the second circulation operation which is an operation of flowing the heat medium from the heat storage tank 8 into the supply path 16b to the heating terminal 100, and the heat medium heated by the heat pump device 7 without passing through the heat storage tank 8, the supply path 16b.
  • the first circulation operation which is an operation to be introduced into the tank, with a simple device configuration.
  • the first check valve 60 is less expensive than the flow path switching valve. Since the first check valve 60 operates automatically, the controller 36 does not need to control the first check valve 60.
  • the heat medium circulation system 35 of the present embodiment may execute a circulation heat storage operation instead of the above-described one-time heat storage operation.
  • the total volume of the heat medium passing through the heat pump device 7 in one heat storage operation is equal to or greater than the capacity of the heat storage tank 8.
  • the total volume of the heat medium passing through the heat pump device 7 in one heat storage operation may be several times to 10 times the capacity of the heat storage tank 8.
  • the temperature increase width of the heat medium while passing through the heat pump device once is small.
  • the temperature increase width for one time may be 5 ° C.
  • the heat medium in the heat storage tank 8 is repeatedly heated by the heat pump device 7 a plurality of times, raised in steps, and reaches a target temperature.
  • COP can be made better by performing the circulating heat storage operation.
  • the heat pump device 7 includes R410A as a refrigerant
  • COP can be improved by reducing the temperature rise width at one time by circulating heat storage operation.
  • the control device 36 may control as follows.
  • the control device 36 includes the first circulation pump 12 and the second circulation pump 12 so that the flow rate of the heat medium passing through the heat pump device 7 in the circulation heat storage operation is equal to or less than the flow rate of the heat medium passing through the heating terminal 100 in the second circulation operation.
  • the operation of the circulation pump 13 may be controlled. As a result, it is possible to make both COP of the circulating heat storage operation good and to make the supply temperature to the heating terminal 100 an appropriate temperature.
  • the controller 36 may perform control as described above when the circulation heat storage operation and the second circulation operation are performed simultaneously in parallel. When each of the circulation heat storage operation and the second circulation operation is executed independently on separate occasions, the control device 36 may control as described above.
  • Each function of the control device 36 may be realized by a processing circuit.
  • the processing circuit of the control device 36 may include at least one processor 361 and at least one memory 362.
  • each function of the control device 36 may be realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • At least one of software and firmware may be described as a program.
  • At least one of software and firmware may be stored in at least one memory 362.
  • the at least one processor 361 may realize each function of the control device 36 by reading and executing a program stored in the at least one memory 362.
  • the at least one memory 362 may include a nonvolatile or volatile semiconductor memory, a magnetic disk, or the like.
  • the processing circuit of the control device 36 may include at least one dedicated hardware.
  • the processing circuit may be, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field- Programmable Gate Array) or a combination thereof.
  • the function of each part of the control device 36 may be realized by a processing circuit. Further, the functions of the respective units of the control device 36 may be collectively realized by a processing circuit. Some of the functions of the control device 36 may be realized by dedicated hardware, and the other part may be realized by software or firmware.
  • the processing circuit may realize each function of the control device 36 by hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • the configuration is not limited to the configuration in which the operation of the heat medium circulation system 35 is controlled by a single control device, and the operation of the heat medium circulation system 35 may be controlled by cooperation of a plurality of control devices. .

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Abstract

熱媒体循環システム３５は、熱媒体を加熱するヒートポンプ装置７、加熱された熱媒体を貯留する蓄熱槽８、暖房端末１００へ供給される熱媒体が通る供給路１６ｂ、１６ｃ、ヒートポンプ装置７から流出した熱媒体を、蓄熱槽８を通さずに供給路１６ｂに流入させる第一流路１６ａ、ヒートポンプ装置７から流出した熱媒体を蓄熱槽８に流入させる第二流路１５ｂ、第一流路１６ａと第二流路１５ｂとを切り換える三方弁１８、蓄熱槽８から流出した熱媒体を供給路１６ｂに流入させる第三流路１０ｂ、及び、第三流路１０ｂに配置された第一逆止弁６０を備える。

Description

熱媒体循環システム
　本発明は、熱媒体循環システムに関する。
　下記特許文献１に開示された蓄熱給湯空調機は、ヒートポンプ装置により加熱または冷却された熱媒体を貯留する蓄熱槽と、空調熱交換器とを備える。この蓄熱給湯空調機は、ヒートポンプ装置または蓄熱槽から熱媒体を空調熱交換器へ循環させることができる。
日本特許第５２５３５８２号公報
　上述した従来のシステムは、ヒートポンプ装置から熱媒体を空調熱交換器へ供給する運転と、蓄熱槽から熱媒体を空調熱交換器へ供給する運転とを、二つの三方弁（蓄熱切換弁（１９）及び排熱切換弁（２０））によって切り換えている。このため、装置構成が複雑になるという課題がある。
　本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、熱需要部への供給路に対して蓄熱槽から熱媒体を流入させる運転と、加熱手段で加熱された熱媒体を、蓄熱槽を通さずに当該供給路に流入させる運転とを、簡単な装置構成で達成できる熱媒体循環システムを提供することを目的とする。
　本発明の熱媒体循環システムは、熱媒体を加熱する加熱手段と、加熱手段により加熱された熱媒体を貯留する蓄熱槽と、熱需要部へ供給される熱媒体が通る供給路と、加熱手段から流出した熱媒体を、蓄熱槽を通さずに供給路に流入させる第一流路と、加熱手段から流出した熱媒体を蓄熱槽に流入させる第二流路と、第一流路と第二流路とを切り換える流路切換手段と、蓄熱槽から流出した熱媒体を供給路に流入させる第三流路と、第三流路に配置された逆止弁と、を備えるものである。
　本発明の熱媒体循環システムによれば、熱需要部への供給路に対して蓄熱槽から熱媒体を流入させる運転と、加熱手段で加熱された熱媒体を、蓄熱槽を通さずに当該供給路に流入させる運転とを、簡単な装置構成で達成することが可能となる。
実施の形態１による熱媒体循環システムを示す図である。 図１に示す熱媒体循環システムの第一循環運転における熱媒体の循環経路の例を示す図である。 図１に示す熱媒体循環システムの第二循環運転における熱媒体の循環経路の例を示す図である。
　以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１による熱媒体循環システム３５を示す図である。図１に示すように、熱媒体循環システム３５は、ヒートポンプ装置７及びタンクユニット３３を備える。ヒートポンプ装置７は、熱媒体を加熱する加熱手段の例である。タンクユニット３３が備える筐体の内部に、蓄熱槽８が設置されている。蓄熱槽８は、ヒートポンプ装置７により加熱された熱媒体を貯留する。本発明における熱媒体は、水でもよい。本発明における熱媒体は、例えば、塩化カルシウム水溶液、エチレングリコール水溶液、アルコール、などの、水以外の液状熱媒体でもよい。蓄熱槽８内には、温度の違いによる熱媒体の密度の差により、上側が高温で下側が低温になる温度成層が形成可能である。
　ヒートポンプ装置７とタンクユニット３３との間は、第四流路１４、第五流路１５ａ、及び電気配線（図示省略）を介して接続されている。タンクユニット３３は、屋外に設置されてもよいし、屋内に設置されてもよい。ヒートポンプ装置７は、屋外に設置されてもよい。本実施の形態の熱媒体循環システム３５は、ヒートポンプ装置７とタンクユニット３３とが分かれた構成を有する。このような構成に代えて、タンクユニット３３とヒートポンプ装置７とが一体化していてもよい。
　ヒートポンプ装置７は、圧縮機１、第一熱交換器３、減圧装置４、及び第二熱交換器６を冷媒配管５により環状に接続した冷媒回路を備える。この冷媒回路に封入される冷媒は、例えば、ＣＯ２でもよい。ヒートポンプ装置７は、この冷媒回路によりヒートポンプサイクルの運転を行う。第一熱交換器３内では、圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒と、第四流路１４から流入した熱媒体との間で熱を交換する。減圧装置４は、第一熱交換器３を通過した後の高圧冷媒を膨張させて低圧冷媒にする。減圧装置４は、膨張弁でもよい。第二熱交換器６は、低圧冷媒と流体との間で熱を交換させる。当該流体は、例えば、外気、地下水、排水、太陽熱温水のいずれかでもよい。ヒートポンプ装置７は、当該流体を第二熱交換器６へ送る送風機、ポンプ等（図示省略）を備えてもよい。本実施の形態におけるヒートポンプ装置７は、外気温度を検出する外気温度センサ２を備える。
　本発明における加熱手段は、ヒートポンプ装置７に限定されない。加熱手段は、ガス、灯油、重油、石炭のような燃料の燃焼熱で加熱する燃焼式加熱装置でもよい。加熱手段は、太陽熱によって熱媒体を加熱する装置でもよい。
　タンクユニット３３の内部に制御装置３６が内蔵されている。タンクユニット３３及びヒートポンプ装置７が備える弁類、ポンプ類、圧縮機１等のアクチュエータ、及びセンサ類は、制御装置３６に対して電気的に接続されている。制御装置３６は、後述する各種の運転を制御する。
　端末装置３７は、運転動作指令及び設定値の変更に関する使用者の操作を受け付ける機能を有する。端末装置３７は、操作端末またはユーザーインターフェースの例である。制御装置３６と端末装置３７の間は、有線または無線により、双方向にデータ通信可能に接続されている。端末装置３７には、図示を省略するが、熱媒体循環システム３５の状態等の情報を表示する表示部、使用者が操作するスイッチ等の操作部、スピーカ、マイク等が搭載されている。端末装置３７は、室内に設置されてもよい。熱媒体循環システム３５は、異なる場所に設置される複数台の端末装置３７を備えてもよい。
　タンクユニット３３には、蓄熱槽８及び制御装置３６に加えて、以下に説明する各種部品及び配管などがさらに備えられている。蓄熱槽８の表面には、複数のタンク温度センサ４２，４３が、相異なる高さの位置に取り付けられている。制御装置３６は、これらのタンク温度センサ４２，４３により蓄熱槽８内の熱媒体の温度分布を検出することにより、蓄熱槽８内の蓄熱量及び高温熱媒体の量などを計算できる。図示の構成では、２個のタンク温度センサ４２，４３が取り付けられているが、３個以上のタンク温度センサを蓄熱槽８に取り付けてもよい。
　制御装置３６は、蓄熱槽８内の蓄熱量に基づいて、蓄熱運転の開始タイミング及び停止タイミングを制御してもよい。蓄熱運転は、ヒートポンプ装置７により加熱された熱媒体を蓄熱槽８内に流入させる運転である。
　蓄熱槽８は、第一出口８ａ、入口８ｂ、第二出口８ｃ、第三出口８ｄ、第一戻り口８ｅ、及び第二戻り口８ｆを備える。第一出口８ａ、第一戻り口８ｅ、及び第二戻り口８ｆは、蓄熱槽８の下部に位置する。入口８ｂ、第二出口８ｃ、及び第三出口８ｄは、蓄熱槽８の上部に位置する。
　第四流路１４は、蓄熱槽８の第一出口８ａに接続された第一端と、ヒートポンプ装置７の第一熱交換器３の熱媒体の入口に接続された第二端とを有する。ヒートポンプ装置７へ熱媒体を循環させることのできる第一循環ポンプ１２が第四流路１４の途中に接続されている。図示の構成では、タンクユニット３３の内部に第一循環ポンプ１２が配置されている。この構成に代えて、ヒートポンプ装置７の内部に第一循環ポンプ１２を配置してもよい。ヒートポンプ装置７に流入する熱媒体の温度であるヒートポンプ入口温度を検出する温度センサ４１が第四流路１４に取り付けられている。
　三方弁１８は、入口１８１、第一出口１８２、及び第二出口１８３を備える。三方弁１８は、入口１８１を第一出口１８２に連通させて第二出口１８３を遮断する状態と、入口１８１を第二出口１８３に連通させて第一出口１８２を遮断する状態とに、流路を切り替え可能である。三方弁１８は、流路切換手段の例である。
　第五流路１５ａは、ヒートポンプ装置７の第一熱交換器３の熱媒体の出口に接続された第一端と、三方弁１８の入口１８１に接続された第二端とを有する。ヒートポンプ装置７から流出する熱媒体の温度であるヒートポンプ出口温度を検出する温度センサ４０が第五流路１５ａに取り付けられている。第二流路１５ｂは、三方弁１８の第二出口１８３に接続された第一端と、蓄熱槽８の入口８ｂに接続された第二端とを有する。
　混合弁１９は、第一入口１９１、第二入口１９２、及び出口１９３を備える。混合弁１９は、第一入口１９１から流入した熱媒体と、第二入口１９２から流入した熱媒体とが混合した熱媒体を出口１９３から流出させることができる。混合弁１９は、第一入口１９１から流入する熱媒体と、第二入口１９２から流入する熱媒体との混合比を調整可能である。混合弁１９は、第二入口１９２から流入する熱媒体の混合比を実質的にゼロにもできる。混合弁１９は、第一入口１９１から流入する熱媒体の混合比を実質的にゼロにできるものでもよい。図示の構成では、タンクユニット３３の外部に混合弁１９が配置されている。この構成に代えて、タンクユニット３３の内部に混合弁１９を配置してもよい。
　暖房端末１００は、熱媒体の熱を部屋２００に対して放出することで部屋２００を暖める。暖房端末１００は、例えば、床下に設置される床暖房パネル、室内壁面に設置されるラジエータまたはパネルヒーター、及び、ファンコンベクターのうち、少なくとも一種の暖房器具を備えてもよい。暖房端末１００が複数の暖房器具を備える場合、その接続方法は、直列、並列、直列及び並列の組み合わせ、のいずれでもよい。暖房端末１００は、熱を必要とする熱需要部の例である。本実施の形態の熱媒体循環システム３５は、部屋２００の室温を検出する室温センサ１０１を備える。
　供給路１６ｂ及び供給路１６ｃは、暖房端末１００へ供給される熱媒体が通る流路である。供給路１６ｂの上流端は、タンクユニット３３の内部に位置する。供給路１６ｂの下流端は、混合弁１９の第一入口１９１に接続されている。供給路１６ｃの上流端は、混合弁１９の出口１９３に接続されている。供給路１６ｃの下流端は、暖房端末１００の熱媒体の入口に接続されている。熱媒体を暖房端末１００へ循環させることのできる第二循環ポンプ１３が供給路１６ｃの途中に接続されている。
　以下の説明では、暖房端末１００に供給される熱媒体の温度、すなわち暖房端末１００に流入する熱媒体の温度を、「供給温度」と称する。本実施の形態では、供給路１６ｃに設置された温度センサ４４により、供給温度を検出できる。
　第一流路１６ａは、三方弁１８の第一出口１８２に接続された第一端と、供給路１６ｂの上流端に連通する第二端とを有する。第三流路１０ｂは、蓄熱槽８の第三出口８ｄに接続された第一端と、供給路１６ｂの上流端に連通する第二端とを有する。第一流路１６ａの第二端と、第三流路１０ｂの第二端と、供給路１６ｂの上流端との合流部は、三叉になっている。
　第一流路１６ａは、ヒートポンプ装置７から流出した熱媒体を、蓄熱槽８を通さずに供給路１６ｂに流入させるための流路である。第二流路１５ｂは、ヒートポンプ装置７から流出した熱媒体を蓄熱槽８に流入させるための流路である。第一流路１６ａに熱媒体が流通可能かつ第二流路１５ｂが遮断される第一の状態と、第二流路１５ｂに熱媒体が流通可能かつ第一流路１６ａが遮断される第二の状態とを、三方弁１８により切り換えることができる。
　第三流路１０ｂは、蓄熱槽８から流出した熱媒体を供給路１６ｂに流入させるための流路である。第三流路１０ｂには、逆流を防止する第一逆止弁６０が配置されている。第一逆止弁６０を備えたことで、第一流路１６ａから第三流路１０ｂを通って熱媒体が蓄熱槽８に流入することを確実に防止できる。
　戻り路１７ａは、暖房端末１００を通過した熱媒体が通る流路である。戻り路１７ａの上流端は、暖房端末１００の熱媒体の出口に接続されている。戻り路１７ａの下流端は、蓄熱槽８の第二戻り口８ｆに接続されている。戻り路１７ａは、暖房端末１００を通過した熱媒体を第二戻り口８ｆから蓄熱槽８に流入させる。
　戻り路１７ａの途中に分岐部１７ｃが形成されている。バイパス路１７ｂの上流端は、分岐部１７ｃにて戻り路１７ａに連通している。バイパス路１７ｂの下流端は、混合弁１９の第二入口１９２に接続されている。バイパス路１７ｂは、暖房端末１００を通過した熱媒体を、ヒートポンプ装置７及び蓄熱槽８を通さずに、供給路１６ｃに再び流入させるための流路である。暖房端末１００の出口から流出した熱媒体の流れの少なくとも一部を、バイパス路１７ｂを通して、暖房端末１００の入口へ還流させることができる。
　混合弁１９により、バイパス路１７ｂを通る熱媒体の流量を調整できる。混合弁１９は、バイパス路１７ｂを通る熱媒体の流量を調整する流量調整手段の例である。
　バイパス路１７ｂには、逆流を防止する第二逆止弁６１が配置されている。バイパス路１７ｂ内の熱媒体が、混合弁１９から分岐部１７ｃに向かう方向に流れることが第二逆止弁６１により確実に防止される。
　本実施の形態では、熱媒体を一時的に貯留可能なリザーバータンク９０が戻り路１７ａの途中に接続されている。熱媒体循環システム３５の回路内の熱媒体が温度によって膨張した場合に、余剰の熱媒体をリザーバータンク９０に貯留することができる。
　タンクユニット３３は、水熱交換器５２を有する。水熱交換器５２は、熱媒体が流れる一次側流路と、水が流れる二次側流路とを有する。導管１０ａは、蓄熱槽８の第二出口８ｃに接続された第一端と、水熱交換器５２の一次側入口に接続された第二端とを有する。導管９は、水熱交換器５２の一次側出口に接続された第一端と、蓄熱槽８の第一戻り口８ｅに接続された第二端とを有する。熱媒体を水熱交換器５２へ循環させることのできる第三循環ポンプ１１が導管９の途中に接続されている。水熱交換器５２を通る熱媒体の流量を検出する流量センサ７１が導管９の途中に配置されている。
　水熱交換器５２の二次側入口には、給水管２０の下流端が接続されている。給水管２０の上流側は、例えば水道のような水源に接続される。水熱交換器５２を通る水の流量を検出する流量センサ７０が給水管２０の途中に配置されている。水熱交換器５２の二次側出口には、給湯管２１の上流端が接続されている。給湯管２１の下流側は、給湯端（図示省略）に接続される。給湯端は、例えば、蛇口、浴槽、風呂のシャワーのうちの少なくとも一つを含んでもよい。
　水熱交換器５２は、蓄熱槽８から供給される高温の熱媒体と、給水管２０から供給される水との間で熱を交換する。給湯管２１へ給湯する給湯運転のときには、以下のようになる。給湯管２１の下流側の給湯端が開かれると、水源の水圧により、水が給水管２０、水熱交換器５２、及び給湯管２１内を流れる。給水管２０に設置された流量センサ７０により、制御装置３６は、給湯の有無を検出できる。給湯の開始が検出されると、制御装置３６が第三循環ポンプ１１を運転することで、蓄熱槽８の上部から高温の熱媒体が水熱交換器５２へ供給される。水熱交換器５２で加熱された湯が給湯管２１を通って給湯端へ供給される。水熱交換器５２を通る間に温度低下した熱媒体は、導管９を通って第一戻り口８ｅから蓄熱槽８に流入する。
　第一循環ポンプ１２、第二循環ポンプ１３、及び第三循環ポンプ１１のうちの少なくとも一つは、その出力あるいは回転速度が可変のものでもよい。第一循環ポンプ１２、第二循環ポンプ１３、及び第三循環ポンプ１１のうちの少なくとも一つは、制御装置３６からの速度指令電圧により出力あるいは回転速度を変えられるパルス幅変調制御型の直流モータを備えたものでもよい。
　給湯運転において、制御装置３６は、流量センサ７１で検出される流量が所定流量に等しくなるように第三循環ポンプ１１の運転を制御してもよい。給湯運転において、制御装置３６は、給湯管２１を流れる湯の温度が目標値に等しくなるように第三循環ポンプ１１の運転を制御してもよい。
　蓄熱運転のときには、以下のようになる。第二流路１５ｂに熱媒体が流通可能になるように三方弁１８が切り換えられる。ヒートポンプ装置７及び第一循環ポンプ１２が運転される。蓄熱槽８の第一出口８ａから流出した熱媒体が、第四流路１４を通って、ヒートポンプ装置７に流入する。ヒートポンプ装置７により加熱された熱媒体は、第五流路１５ａ及び第二流路１５ｂを通り、入口８ｂから蓄熱槽８内に流入する。このように、蓄熱運転では、蓄熱槽８、第四流路１４、ヒートポンプ装置７、第五流路１５ａ、第二流路１５ｂ、蓄熱槽８の順に熱媒体が循環する。
　制御装置３６は、ヒートポンプ装置７及び第一循環ポンプ１２の少なくとも一方の動作を制御することで、ヒートポンプ出口温度を制御できる。使用者は、端末装置３７を操作することで、給湯温度を設定できる。蓄熱運転において、制御装置３６は、温度センサ４０により検出されるヒートポンプ出口温度が、使用者が設定した給湯温度以上になるように、ヒートポンプ装置７及び第一循環ポンプ１２の少なくとも一方の動作を制御してもよい。これにより、蓄熱槽８に貯留される熱媒体の温度を、使用者が設定した給湯温度に応じた、適切な温度にすることができる。
　蓄熱運転において、蓄熱槽８内の下部にある低温の熱媒体を、ヒートポンプ装置７を一度通過する間に、目標温度まで昇温させることが可能である。このような蓄熱運転を以下「一過蓄熱運転」と称する。熱媒体を比較的低い流量で循環させることで、一過蓄熱運転が可能になる。一過蓄熱運転では、熱媒体は、ヒートポンプ装置７を一回通過する間に、例えば、２０℃から６０℃まで昇温する。一過蓄熱運転を行うことで、蓄熱槽８内に、加熱された高温の熱媒体の層と、加熱前の低温の熱媒体の層とを積層させることができる。
　ヒートポンプ装置７がＣＯ２冷媒を備えるものである場合には、一過蓄熱運転を行うことで、ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　Ｏｆ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）すなわちエネルギー効率がより良好になる。
　本実施の形態の熱媒体循環システム３５は、部屋２００を暖房する暖房運転として、第一循環運転及び第二循環運転の２種類を実行可能である。図２は、図１に示す熱媒体循環システム３５の第一循環運転における熱媒体の循環経路の例を示す図である。図３は、図１に示す熱媒体循環システム３５の第二循環運転における熱媒体の循環経路の例を示す図である。
　まず、第一循環運転について説明する。図２に示す例の第一循環運転においては、以下のようになる。第一流路１６ａに熱媒体が流通可能になるように三方弁１８が切り換えられる。ヒートポンプ装置７及び第一循環ポンプ１２が運転される。蓄熱槽８の第一出口８ａから流出した熱媒体が、第四流路１４を通って、ヒートポンプ装置７に流入する。ヒートポンプ装置７により加熱された熱媒体は、第五流路１５ａ、第一流路１６ａ、供給路１６ｂ、及び供給路１６ｃを通り、暖房端末１００に供給される。暖房端末１００を通過した熱媒体は、戻り路１７ａを通って、第二戻り口８ｆから蓄熱槽８に流入する。このように、第一循環運転では、蓄熱槽８、第四流路１４、ヒートポンプ装置７、第五流路１５ａ、第一流路１６ａ、供給路１６ｂ、供給路１６ｃ、暖房端末１００、戻り路１７ａ、蓄熱槽８の順に熱媒体が循環する。
　第一循環運転に関しては、以下のようにしてもよい。制御装置３６は、ヒートポンプ装置７及び第一循環ポンプ１２の少なくとも一方の動作を制御することで、暖房端末１００への供給温度を制御してもよい。制御装置３６は、温度センサ４４により検出される供給温度が目標値に等しくなるように、ヒートポンプ装置７及び第一循環ポンプ１２の少なくとも一方の動作を制御してもよい。使用者が端末装置３７を操作することで、供給温度の目標値を設定してもよい。制御装置３６は、外気温度センサ２により検出される外気温度に応じて、供給温度の目標値を決定してもよい。制御装置３６は、室温センサ１０１により検出される外気温度に応じて、供給温度の目標値を決定してもよい。
　図２に示す例の第一循環運転では、以下のようになっている。混合弁１９は、バイパス路１７ｂに熱媒体が流れない状態、すなわち第二入口１９２から流入する熱媒体の混合比を実質的にゼロにする状態、になっている。ヒートポンプ装置７の第一熱交換器３を通過する熱媒体の流量と、暖房端末１００を通過する熱媒体の流量とは、等しい。
　第一熱交換器３内を流れる熱媒体の流速が、ある閾値を超えると、第一熱交換器３を腐食する可能性が生じる。第一熱交換器３の腐食を確実に防止するために、第一熱交換器３を通過する熱媒体の流量に対して上限が設定される場合がある。当該上限は、例えば、毎分８Ｌ、のような値である。
　図２に示す例では、暖房端末１００を通過する熱媒体の流量は、第一熱交換器３を通過する熱媒体の流量に等しい。よって、暖房端末１００を通過する熱媒体の流量の上限は、第一熱交換器３を通過する熱媒体の流量の上限に等しい。
　暖房端末１００への適切な供給温度は、暖房端末１００が備える暖房器具の種類によって、異なる場合がある。例えば、暖房端末１００がラジエータを備える場合には、比較的高い供給温度が好ましい。暖房端末１００を通過する熱媒体の流量の上限の制約のもとでも、比較的高い温度の熱媒体を暖房端末１００に供給することで、使用者が要求する暖房能力を出力することが可能となる。
　次に、第二循環運転について説明する。図３に示す例の第二循環運転においては、以下のようになる。第一流路１６ａが接続された第一出口１８２が遮断されるように三方弁１８が切り換えられる。すなわち、第二流路１５ｂに熱媒体が流通可能になるように三方弁１８が切り換えられる。第二循環ポンプ１３が運転される。蓄熱槽８の第三出口８ｄから流出した熱媒体が、第三流路１０ｂ、供給路１６ｂ、及び供給路１６ｃを通り、暖房端末１００に供給される。暖房端末１００を通過した熱媒体は、戻り路１７ａを流れる。暖房端末１００を通過した熱媒体の少なくとも一部は、分岐部１７ｃからバイパス路１７ｂに流入し、混合弁１９及び供給路１６ｃを通って、暖房端末１００に再び流入する。分岐部１７ｃでバイパス路１７ｂに流入しなかった熱媒体は、そのまま戻り路１７ａを通って、第二戻り口８ｆから蓄熱槽８に流入する。このように、第二循環運転では、蓄熱槽８、第三流路１０ｂ、供給路１６ｂ、供給路１６ｃ、暖房端末１００の順に熱媒体が流れる。
　本実施の形態では、前述した蓄熱運転と、第二循環運転とを並行して同時に実行可能である。これにより、蓄熱槽８内の蓄熱量が不十分である場合においても第二循環運転を実行可能であるという利点がある。図３は、蓄熱運転及び第二循環運転を並行して実行している状態を示している。図３では、蓄熱運転を行うために、ヒートポンプ装置７及び第一循環ポンプ１２が運転されている。
　第二循環運転に関しては、以下のようにしてもよい。制御装置３６は、第二循環ポンプ１３の動作を制御することで、暖房端末１００を通過する熱媒体の流量を制御してもよい。制御装置３６は、混合弁１９における混合比を制御することで、暖房端末１００への供給温度を制御してもよい。制御装置３６は、温度センサ４４により検出される供給温度が目標値に等しくなるように混合弁１９を制御してもよい。使用者が端末装置３７を操作することで、供給温度の目標値を設定してもよい。制御装置３６は、外気温度センサ２により検出される外気温度に応じて、供給温度の目標値を決定してもよい。制御装置３６は、室温センサ１０１により検出される外気温度に応じて、供給温度の目標値を決定してもよい。
　第二循環運転であれば、暖房端末１００を通過する熱媒体の流量は、第一熱交換器３を通過する熱媒体の流量の上限による制約を受けない。このため、第二循環運転おいては、暖房端末１００を通過する熱媒体の流量を、第一循環運転より高くすることが可能である。例えば、第一熱交換器３を通過する熱媒体の流量の上限が毎分８Ｌである場合において、第二循環運転のときに暖房端末１００を通過する熱媒体の流量を毎分９Ｌ以上にすることが可能である。
　例えば、暖房端末１００が床暖房用器具を備える場合には、比較的低い供給温度が好ましい。比較的低い供給温度とは、例えば、３５℃程度である。供給温度が比較的低い場合には、供給温度が比較的高い場合に比べて、暖房端末１００を通過する熱媒体の流量を高くしないと、使用者が要求する暖房能力を出力できない可能性がある。第二循環運転によれば、暖房端末１００を通過する熱媒体の流量を高くすることができるので、比較的低い供給温度のもとでも、使用者が要求する暖房能力を出力することが可能となる。
　蓄熱運転及び第二循環運転に関して、制御装置３６は、以下のように制御してもよい。制御装置３６は、蓄熱運転においてヒートポンプ装置７を通過する熱媒体の流量が、第二循環運転において暖房端末１００を通過する熱媒体の流量以下になるように、第一循環ポンプ１２及び第二循環ポンプ１３の動作を制御してもよい。これにより、ヒートポンプ装置７から蓄熱槽８に流入する熱媒体の温度、及び暖房端末１００への供給温度を、それぞれ適切な温度にすることができる。制御装置３６は、温度センサ４０により検出されるヒートポンプ出口温度が、暖房端末１００への供給温度以上になるように、ヒートポンプ装置７、第一循環ポンプ１２、及び混合弁１９のうちの少なくとも一つの動作を制御してもよい。これにより、暖房端末１００への供給温度に満たない温度の熱媒体がヒートポンプ装置７から蓄熱槽８に流入することを確実に防止できる。蓄熱運転及び第二循環運転を並行して同時に実行する場合に制御装置３６が上記のように制御してもよい。蓄熱運転及び第二循環運転の各々を別々の機会に単独で実行する場合に制御装置３６が上記のように制御してもよい。
　暖房端末１００の種類などに応じて、使用者が第一循環運転及び第二循環運転を選択することができるように構成してもよい。例えば、使用者が端末装置３７を操作することで、暖房運転のときに第一循環運転及び第二循環運転のいずれが実行されるかを予め設定できるように構成してもよい。
　例えば、蓄熱槽８内の蓄熱量が十分に多い場合などにおいては、制御装置３６は、蓄熱運転を実行せずに、第二循環運転だけを実行してもよい。
　本実施の形態であれば、第三流路１０ｂに第一逆止弁６０を備えたことで、以下の効果が得られる。暖房端末１００への供給路１６ｂに対して蓄熱槽８から熱媒体を流入させる運転である第二循環運転と、ヒートポンプ装置７で加熱された熱媒体を、蓄熱槽８を通さずに供給路１６ｂに流入させる運転である第一循環運転とを、簡単な装置構成で達成できる。第一逆止弁６０は、流路切換弁に比べて低コストである。第一逆止弁６０は自動的に作動するので、制御装置３６が第一逆止弁６０を制御する必要がない。
　本実施の形態の熱媒体循環システム３５は、前述した一過蓄熱運転に代えて、循環蓄熱運転を実行してもよい。循環蓄熱運転の場合には、以下のようになる。一度の蓄熱運転においてヒートポンプ装置７を通過する熱媒体の総体積が蓄熱槽８の容量以上になる。例えば、一度の蓄熱運転においてヒートポンプ装置７を通過する熱媒体の総体積が、蓄熱槽８の容量の数倍から１０倍程度でもよい。ヒートポンプ装置７を一回通過する間の熱媒体の昇温幅が小さい。例えば、一回の昇温幅は、５℃でもよい。蓄熱槽８内の熱媒体は、ヒートポンプ装置７により複数回繰り返し加熱され、段階的に昇温し、目標温度に到達する。
　ヒートポンプ装置７が備える冷媒の種類によっては、循環蓄熱運転を行うことで、ＣＯＰをより良好にできる。例えば、ヒートポンプ装置７がＲ４１０Ａを冷媒として備える場合には、循環蓄熱運転により、一回の昇温幅を小さくすることで、ＣＯＰをより良好にできる。
　循環蓄熱運転及び第二循環運転に関して、制御装置３６は、以下のように制御してもよい。制御装置３６は、循環蓄熱運転においてヒートポンプ装置７を通過する熱媒体の流量が、第二循環運転において暖房端末１００を通過する熱媒体の流量以下になるように、第一循環ポンプ１２及び第二循環ポンプ１３の動作を制御してもよい。これにより、循環蓄熱運転のＣＯＰを良好にすることと、暖房端末１００への供給温度を適切な温度にすることとを両立できる。循環蓄熱運転及び第二循環運転を並行して同時に実行する場合に制御装置３６が上記のように制御してもよい。循環蓄熱運転及び第二循環運転の各々を別々の機会に単独で実行する場合に制御装置３６が上記のように制御してもよい。
　制御装置３６の各機能は、処理回路により実現されてもよい。制御装置３６の処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ３６１と少なくとも１つのメモリ３６２とを備えてもよい。処理回路が少なくとも１つのプロセッサ３６１と少なくとも１つのメモリ３６２とを備える場合、制御装置３６の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述されてもよい。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ３６２に格納されてもよい。少なくとも１つのプロセッサ３６１は、少なくとも１つのメモリ３６２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置３６の各機能を実現してもよい。少なくとも１つのメモリ３６２は、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク等を含んでもよい。
　制御装置３６の処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェアを備えてもよい。処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェアを備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものでもよい。制御装置３６の各部の機能がそれぞれ処理回路で実現されても良い。また、制御装置３６の各部の機能がまとめて処理回路で実現されても良い。制御装置３６の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、他の一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、制御装置３６の各機能を実現しても良い。
　単一の制御装置により熱媒体循環システム３５の動作が制御される構成に限定されるものではなく、複数の制御装置が連携することで熱媒体循環システム３５の動作を制御する構成にしてもよい。
１　圧縮機、　２　外気温度センサ、　３　第一熱交換器、　４　減圧装置、　５　冷媒配管、　６　第二熱交換器、　７　ヒートポンプ装置、　８　蓄熱槽、　１０ｂ　第三流路、　１１　第三循環ポンプ、　１２　第一循環ポンプ、　１３　第二循環ポンプ、　１４　第四流路、　１５ａ　第五流路、　１５ｂ　第二流路、　１６ａ　第一流路、　１６ｂ，１６ｃ　供給路、　１７ａ　戻り路、　１７ｂ　バイパス路、　１８　三方弁、　１９　混合弁、　３３　タンクユニット、　３５　熱媒体循環システム、　３６　制御装置、　３７　端末装置、　６０　第一逆止弁、　６１　第二逆止弁、　１００　暖房端末、　１０１　室温センサ

Claims (9)

  1. 　熱媒体を加熱する加熱手段と、
    　前記加熱手段により加熱された前記熱媒体を貯留する蓄熱槽と、
    　熱需要部へ供給される前記熱媒体が通る供給路と、
    　前記加熱手段から流出した前記熱媒体を、前記蓄熱槽を通さずに前記供給路に流入させる第一流路と、
    　前記加熱手段から流出した前記熱媒体を前記蓄熱槽に流入させる第二流路と、
    　前記第一流路と前記第二流路とを切り換える流路切換手段と、
    　前記蓄熱槽から流出した前記熱媒体を前記供給路に流入させる第三流路と、
    　前記第三流路に配置された逆止弁と、
    　を備える熱媒体循環システム。
  2. 　前記加熱手段、前記第一流路、及び前記供給路の順に前記熱媒体が流れる第一循環運転と、前記蓄熱槽、前記第三流路、及び前記供給路の順に前記熱媒体が流れる第二循環運転とを制御する手段を備える請求項１に記載の熱媒体循環システム。
  3. 　前記第一循環運転において、前記流路切換手段が前記第一流路に切り換えられ、前記加熱手段により加熱された前記熱媒体が前記蓄熱槽を通らずに前記供給路に流入する請求項２に記載の熱媒体循環システム。
  4. 　前記熱需要部を通過した前記熱媒体を、前記加熱手段及び前記蓄熱槽を通さずに、前記供給路に流入させるバイパス路と、
    　前記バイパス路を通る前記熱媒体の流量を調整する流量調整手段と、
    　を備える請求項２または請求項３に記載の熱媒体循環システム。
  5. 　前記蓄熱槽から流出した前記熱媒体を前記加熱手段に流入させる第四流路と、
    　前記熱需要部を通過した前記熱媒体を前記蓄熱槽に流入させる戻り路と、
    　を備え、
    　前記第二循環運転では、前記蓄熱槽、前記第三流路、前記供給路、前記熱需要部、前記戻り路、及び前記蓄熱槽の順に前記熱媒体が循環し、
    　前記蓄熱槽、前記第四流路、前記加熱手段、前記第二流路、及び前記蓄熱槽の順に前記熱媒体が循環する蓄熱運転と、前記第二循環運転とを並行して実行可能である請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の熱媒体循環システム。
  6. 　前記加熱手段により加熱された前記熱媒体を前記蓄熱槽に流入させる蓄熱運転において前記加熱手段から流出する前記熱媒体の温度が、使用者が設定した給湯温度以上になるように制御する手段を備える請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の熱媒体循環システム。
  7. 　前記加熱手段により加熱された前記熱媒体を前記蓄熱槽に流入させる蓄熱運転において前記加熱手段から流出する前記熱媒体の温度が、前記第二循環運転において前記熱需要部に供給される前記熱媒体の温度以上になるように制御する手段を備える請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の熱媒体循環システム。
  8. 　前記加熱手段により加熱された前記熱媒体を前記蓄熱槽に流入させる蓄熱運転において前記加熱手段を通過する前記熱媒体の流量が、前記第二循環運転において前記熱需要部を通過する前記熱媒体の流量以下になるように制御する手段を備える請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の熱媒体循環システム。
  9. 　一度の蓄熱運転において前記加熱手段を通過した前記熱媒体の総体積が前記蓄熱槽の容量以上になる循環蓄熱運転において前記加熱手段を通過する前記熱媒体の流量が、前記第二循環運転において前記熱需要部を通過する前記熱媒体の流量以上になるように制御する手段を備える請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の熱媒体循環システム。
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