空気熱源ヒートポンプシステムおよびその運転方法
【課題】冷風と冷却媒体または温風と加熱媒体をそれぞれ同時または交互に製造することができる、簡素でかつ安価な構成の空気熱源ヒートポンプシステムおよびその運転方法を提供することを目的とする。
【解決手段】圧縮機１０、四方切換弁１２、室外熱交換器１３、室外送風機１４を有する室外機３と、室内熱交換器３０、室内送風機３１を有する室内機２とが冷媒配管４，５により接続され、圧縮機１０、四方切換弁１２、室外熱交換器１３および室内熱交換器３０等によりヒートポンプサイクル６が構成されている空気熱源ヒートポンプシステム１において、室外機３側の四方切換弁１２と、室内機２側の室内熱交換器３０とを接続する冷媒配管５に、該冷媒配管５側を流れる冷媒と水等の熱媒体とを熱交換させ、冷却媒体または加熱媒体を製造する冷媒／熱媒体熱交換器４０が設けられている。
【解決手段】圧縮機１０、四方切換弁１２、室外熱交換器１３、室外送風機１４を有する室外機３と、室内熱交換器３０、室内送風機３１を有する室内機２とが冷媒配管４，５により接続され、圧縮機１０、四方切換弁１２、室外熱交換器１３および室内熱交換器３０等によりヒートポンプサイクル６が構成されている空気熱源ヒートポンプシステム１において、室外機３側の四方切換弁１２と、室内機２側の室内熱交換器３０とを接続する冷媒配管５に、該冷媒配管５側を流れる冷媒と水等の熱媒体とを熱交換させ、冷却媒体または加熱媒体を製造する冷媒／熱媒体熱交換器４０が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷風または温風の吹出しと同時または交互に、冷水または温水を製造することができる空気熱源ヒートポンプシステムおよびその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、施設園芸等においては、作物の収穫量の増加あるいは品質向上を図るため、夏期にはハウス内の冷房と共に培地または地中の冷却が、また冬期にはハウス内の暖房と共に培地または地中の加熱が必要な場合がある。これに対処するため、従来は、ハウス内を冷暖房する専用の空気熱源ヒートポンプエアコンを設置し、これとは別に、培地または地中を冷却または加熱するための冷温水を製造する空気熱源ヒートポンプチラーを設置しているのが一般的であった。
【０００３】
一方、圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器および室内熱交換器等によりヒートポンプサイクルを構成した空気熱源ヒートポンプエアコンにおいて、サイクル中に冷媒／水熱交換器を付加し、室内熱交換器を介して冷風または温風を吹出すと同時に、冷媒／水熱交換器から冷水または温水を取り出し可能とした空気熱源ヒートポンプエアコンは、従来から知られている。例えば、特許文献１には、室外機と室内機とを接続する液配管とガス配管との間に、室内機に対して並列に冷媒との熱交換により冷水または温水を生成する冷媒／水熱交換器を接続し、生成した冷水または温水をポンプでファンコイルユニットに循環させることにより、空調用に利用可能とした空気熱源ヒートポンプ式空気調和装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、圧縮機の吐出配管に冷媒バイパス配管を接続し、該冷媒バイパス配管に冷媒／温水熱交換器を設けて温水を生成するとともに、圧縮機の吸入配管にブライン冷却用熱交換器を有するバイパス配管を接続し、ブライン冷却用熱交換器で冷却されたブラインを生成することにより、温水と冷却されたブラインとを取り出し、給湯、その他に利用可能としたヒートポンプシステムが開示されている。更に、特許文献３には、四方切換弁と室外熱交換器との間の冷媒配管に冷媒／水熱交換器を設け、冷房運転時に冷媒／水熱交換器から温水を、また暖房運転時に冷媒／水熱交換器から冷水を取り出し可能としたエンジン駆動の空気熱源ヒートポンプ式空気調和装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３００００７号公報（図１参照）
【特許文献２】特開２００７−２２５２７４号公報（図１参照）
【特許文献３】特開２００６−２４２５２４号公報（図１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１，２に示されるように、ヒートポンプの基本冷媒回路に対して、バイパス回路や並列回路を接続して冷媒／水熱交換器を設置し、冷水または温水を取り出し可能としたものでは、バイパス回路や並列回路の他に、切換弁が必要となる等により、構成が複雑化し、コスト高になるという問題があった。また、バイパス回路や並列回路、あるいは冷媒／水熱交換器内にサイクルを循環する冷媒や冷凍機油が滞留することは避け難く、タイミングを見て冷媒戻し運転や油戻し運転を行うようにしているが、性能や信頼性の低下をもたらす要因となっていた。
【０００７】
また、上記特許文献３に示されるもののように、冷房運転時に温水、暖房運転時に冷水を取り出すようにした空気熱源ヒートポンプシステムでは、例えば、夏期にはハウス内の冷房と共に培地または地中を冷却する必要があり、また、冬期にはハウス内の暖房と共に培地または地中を加熱する必要がある施設園芸用ハウス向けの空気熱源ヒートポンプシステムには適用できないという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、冷風と冷却媒体または温風と加熱媒体をそれぞれ同時または交互に製造することができる、簡素でかつ安価な構成の空気熱源ヒートポンプシステムおよびその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決するために、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムおよびその運転方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる空気熱源ヒートポンプシステムは、圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器および室外送風機等を有する室外機と、室内熱交換器および室内送風機等を有する室内機とが冷媒配管により接続され、前記圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器および室内熱交換器等によりヒートポンプサイクルが構成されている空気熱源ヒートポンプシステムにおいて、前記室外機側の前記四方切換弁と、前記室内機側の前記室内熱交換器とを接続する冷媒配管に、該冷媒配管側を流れる冷媒と水等の熱媒体とを熱交換させ、冷却媒体または加熱媒体を製造する冷媒／熱媒体熱交換器が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器および室内熱交換器等によりヒートポンプサイクルが構成されている空気熱源ヒートポンプシステムの室外機側の四方切換弁と、室内機側の室内熱交換器とを接続する冷媒配管に、該冷媒配管側を流れる冷媒と水等の熱媒体とを熱交換させ、冷却媒体または加熱媒体を製造する冷媒／熱媒体熱交換器が設けられているため、室外機側の四方切換弁と、室内機側の室内熱交換器とを接続する冷媒配管に冷媒／熱媒体熱交換器を付設するだけで、室内熱交換器を蒸発器として機能させて運転する冷房モード時に、冷媒／熱媒体熱交換器を用いて冷却媒体を製造することができるとともに、室内熱交換器を凝縮器として機能させて運転する暖房モード時に、冷媒／熱媒体熱交換器を用いて加熱媒体を製造することができる。従って、冷風と冷却媒体または温風と加熱媒体をそれぞれ同時または交互に製造することが可能な空気熱源ヒートポンプシステムを、標準的な空気熱源ヒートポンプを用い、大幅に変更することなく、簡素にかつ安価に構成することができる。また、冷媒／熱媒体熱交換器の冷媒側には、圧縮機運転中は常に冷媒が流通される構成のため、サイクル中を循環する冷媒や冷凍機油が冷媒／熱媒体熱交換器内に滞留することがなく、冷媒や冷凍機油の滞留による性能や信頼性の低下をなくすることができる。
【００１１】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムは、上記の空気熱源ヒートポンプシステムにおいて、前記冷媒／熱媒体熱交換器には、前記熱媒体を貯える熱媒体タンクが接続され、１次側ポンプを介して前記熱媒体タンクと前記冷媒／熱媒体熱交換器との間で前記熱媒体が循環可能とされているとともに、前記熱媒体タンクには、負荷側に前記熱媒体を循環する熱媒体循環回路が接続され、前記負荷側に２次側ポンプを介して前記熱媒体が循環可能とされていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、冷媒／熱媒体熱交換器に、熱媒体を貯える熱媒体タンクが接続され、１次側ポンプを介して熱媒体タンクと冷媒／熱媒体熱交換器との間で熱媒体が循環可能とされているとともに、熱媒体タンクに、負荷側に熱媒体を循環する熱媒体循環回路が接続され、負荷側に２次側ポンプを介して熱媒体が循環可能とされているため、空気熱源ヒートポンプシステムを適宜冷房モードまたは暖房モードで運転し、冷媒／熱媒体熱交換器で製造される冷却媒体または加熱媒体を熱媒体タンクに貯えながら、冷却媒体または加熱媒体を製造することができる。また、熱媒体タンクに貯えられている冷却媒体または加熱媒体を適宜熱媒体循環回路へと循環させることによって、負荷側での利用に供することができる。このように、熱媒体タンクを設け、その大きさを適当に設定することにより、冷却媒体または加熱媒体の製造およびその利用を安定化することができる。
【００１３】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムは、上記の空気熱源ヒートポンプシステムにおいて、前記１次側ポンプは、前記熱媒体タンク内の熱媒体温度に応じて制御され、前記２次側ポンプは、前記負荷側の温度に応じて制御されるように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、１次側ポンプが、熱媒体タンク内の熱媒体温度に応じて制御され、２次側ポンプが、負荷側の温度に応じて制御されるように構成されているため、冷却媒体または加熱媒体の製造時、熱媒体タンク内の熱媒体温度に応じて１次側ポンプを運転することにより、熱媒体タンク内に所定の温度範囲の冷却媒体または加熱媒体を貯えることができる。また、負荷側の温度に応じて２次側ポンプを運転することにより、熱媒体タンク内に貯えられている冷却媒体または加熱媒体を負荷側に循環し、負荷側の温度を設定範囲に制御することができる。従って、冷媒／熱媒体熱交換器を介して熱媒体タンク内に所定の温度範囲の冷却媒体または加熱媒体を貯えおき、それを適宜利用することにより負荷側の温度を確実に設定範囲に維持することができる。
【００１５】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムは、上述のいずれかの空気熱源ヒートポンプシステムにおいて、前記冷媒／熱媒体熱交換器は、前記室外機側の前記四方切換弁と前記室内機側の前記室内熱交換器との間を接続する前記冷媒配管中おいて、前記室外機の内部、前記室内機の内部、もしくは両室内外機の外部のいずれかに設置可能とされていることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、冷媒／熱媒体熱交換器が、室外機側の四方切換弁と室内機側の室内熱交換器との間を接続する冷媒配管中において、室外機の内部、室内機の内部、もしくは両室内外機の外部のいずれかに設置可能とされているため、冷媒／熱媒体熱交換器を必要に応じて、室外機の内部、室内機の内部、もしくは両室内外機の外部のいずれかに選択的に設置することができる。つまり、室外機側の四方切換弁と室内機側の室内熱交換器とを接続する冷媒配管中であれば、いずれの部位に冷媒／熱媒体熱交換器を接続し、設置してもよく、従って、冷媒／熱媒体熱交換器を設置する際の自由度を高めることができる。
【００１７】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムは、上述のいずれかの空気熱源ヒートポンプシステムにおいて、前記室内機は、施設園芸用ハウス内に設置され、該施設園芸用ハウス内の冷暖房に供されるとともに、前記冷媒／熱媒体熱交換器によって製造された前記冷却媒体または加熱媒体は、前記施設園芸用ハウス内の培地または地中の冷却または加熱に供されるように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、室内機が、施設園芸用ハウス内に設置され、該施設園芸用ハウス内の冷暖房に供されるとともに、冷媒／熱媒体熱交換器によって製造された冷却媒体または加熱媒体が、施設園芸用ハウス内の培地または地中の冷却または加熱に供されるように構成されているため、空気熱源ヒートポンプシステムを１台設置することによって施設園芸用ハウス内の冷暖房に止まらず、培地または地中の冷却、加熱をも行うことができる。従って、培地または地中の冷却または加熱用に別途熱源機を設置する必要がなく、設備費を抑制することができる。また、既設の冷暖房用の空気熱源ヒートポンプ機を改修して冷媒／熱媒体熱交換器を追加することによっても、簡単に培地または地中の冷却、加熱を実現することができ、作物の収穫量の増加あるいは品質向上に資することができる。
【００１９】
さらに、本発明にかかる空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法は、上述のいずれかに記載されている空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法において、冷房モードでは、前記室内機から前記室内熱交換器で冷却された冷風を吹出すと同時または交互に、前記冷媒／熱媒体熱交換器で冷却媒体を製造し、暖房モードでは、前記室内機から前記室内熱交換器で加熱された温風を吹出すと同時または交互に、前記冷媒／熱媒体熱交換器で加熱媒体を製造することを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、上述のいずれかの空気熱源ヒートポンプシステムを用い、冷房モードでは、室内機から室内熱交換器で冷却された冷風を吹出すと同時または交互に、冷媒／熱媒体熱交換器で冷却媒体を製造し、暖房モードでは、室内機から室内熱交換器で加熱された温風を吹出すと同時または交互に、冷媒／熱媒体熱交換器で加熱媒体を製造するようにしているため、上述した１台の空気熱源ヒートポンプシステムを用いて、冷風と冷却媒体または温風と加熱媒体をそれぞれ同時または交互に製造することができ、２種類の異なる媒体の冷熱（冷風と冷水等の冷却媒体）または温熱（温風と温水等の加熱媒体）を同時に利用することが可能となる。従って、空気熱源ヒートポンプシステムの多様化を図り、その用途あるいは適用範囲の拡大に資することができる。
【００２１】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法は、上記の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法において、前記暖房モードでの運転時、前記室外熱交換器に霜が堆積した場合、前記四方切換弁により暖房サイクルを冷房サイクルに切換え、前記冷媒／熱媒体熱交換器で前記加熱媒体を用いて冷媒を加熱し、除霜運転を行うことを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、暖房モードでの運転時、室外熱交換器に霜が堆積した場合、四方切換弁により暖房サイクルを冷房サイクルに切換え、冷媒／熱媒体熱交換器で加熱媒体を用いて冷媒を加熱し、除霜運転を行うようにしているため、暖房運転時、室外熱交換器に堆積した霜を冷房サイクルに切換えて除霜する際、冷媒／熱媒体熱交換器で加熱媒体から吸熱し、その熱を利用して効率よくかつ迅速に除霜することができる。従って、除霜に要する時間を略半分にし、暖房効率の向上を図ることができるとともに、除霜運転時における圧縮機への液冷媒の流入を確実に防止することができる。
【００２３】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法は、上述のいずれかの空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法において、前記室内機から冷風または温風を吹出して冷暖房運転を行う場合、前記室内送風機を冷暖房運転に合わせて通常運転し、前記冷媒／熱媒体熱交換器を用いて冷却媒体または加熱媒体を製造する場合、前記室内送風機を停止もしくは前記室内熱交換器への循環風量を低下させて運転することを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、室内機から冷風または温風を吹出して冷暖房運転を行う場合、室内送風機を冷暖房運転に合わせて通常運転し、冷媒／熱媒体熱交換器を用いて冷却媒体または加熱媒体を製造する場合、室内送風機を停止もしくは室内熱交換器への循環風量を低下させて運転するようにしているため、冷風または温風を吹出す冷暖房運転を主体に運転する場合は、室内送風機をそれに合わせて通常運転し、冷却媒体または加熱媒体の製造を主体に運転する場合は、室内送風機を停止もしくは室内熱交換器への循環風量を低下して運転することにより、冷媒／熱媒体熱交換器での熱媒体の冷却または加熱に冷媒の熱量を有効に利用することができる。従って、それぞれの運転時において、目的にかなった適切でかつ効率的な運転を行うことができる。
【００２５】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法は、上述のいずれかの空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法において、前記冷房モードでの冷風吹出し運転時、前記冷媒／熱媒体熱交換器に流入する冷媒の温度が設定温度以下になったとき、１次側ポンプを運転して前記冷媒／熱媒体熱交換器に熱媒体を循環させることを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、冷房モードでの冷風吹出し運転時、冷媒／熱媒体熱交換器に流入する冷媒の温度が設定温度以下になったとき、１次側ポンプを運転して冷媒／熱媒体熱交換器に熱媒体を循環させるようにしているため、冷風吹出し運転時、低負荷等により冷媒／熱媒体熱交換器に流入する冷媒の温度が設定温度以下に低下し、熱媒体が凍結するおそれがある場合には、１次側ポンプを運転して熱媒体を循環させることにより、冷媒／熱媒体熱交換器内での熱媒体の凍結を防止することができる。従って、冷媒／熱媒体熱交換器の凍結による損傷等のトラブルを防止し、安全に運転することができる。
【００２７】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法は、上述のいずれかの空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法において、前記暖房モードでの温風吹出し運転時、前記冷媒／熱媒体熱交換器に流入する冷媒の温度が設定温度以上になったとき、１次側ポンプを運転して前記冷媒／熱媒体熱交換器に熱媒体を循環させることを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、暖房モードでの温風吹出し運転時、冷媒／熱媒体熱交換器に流入する冷媒の温度が設定温度以上になったとき、１次側ポンプを運転して冷媒／熱媒体熱交換器に熱媒体を循環させるようにしているため、温風吹出し運転時、外気温の上昇等により冷媒／熱媒体熱交換器に流入する冷媒の温度が設定温度以上に上昇し、熱媒体が沸騰するおそれがある場合には、１次側ポンプを運転して熱媒体を循環させることにより、冷媒／熱媒体熱交換器内での熱媒体の沸騰を防止することができる。従って、冷媒／熱媒体熱交換器での熱媒体の沸騰によるトラブルを防止し、安全に運転することができる。
【００２９】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法は、上述のいずれかの空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法において、前記冷房モードまたは暖房モードで、冷風または温風を吹出すと同時に冷却媒体または加熱媒体を製造する場合、製造される冷却媒体または加熱媒体の温度に応じて前記室内熱交換器に循環する風量を制御することを特徴とする。
【００３０】
本発明によれば、冷房モードまたは暖房モードで、冷風または温風を吹出すと同時に冷却媒体または加熱媒体を製造する場合、製造される冷却媒体または加熱媒体の温度に応じて室内熱交換器に循環する風量を制御するようにしているため、冷暖房運転と冷却媒体または加熱媒体の製造運転とを同時に行う場合、室内熱交換器に循環する風量を、冷却媒体または加熱媒体の温度に応じて制御することにより、室内熱交換器での冷媒の吸熱量または放熱量を調整することができる。従って、冷暖房運転と冷温媒体の製造運転との同時運転時、冷媒／熱媒体熱交換器で熱媒体を冷却または加熱するのに必要な冷媒の熱量を確保しながら、同時に室内熱交換器を介して冷風または温風を吹出し、冷房運転または暖房運転を継続することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の空気熱源ヒートポンプシステムによると、室外機側の四方切換弁と、室内機側の室内熱交換器とを接続する冷媒配管に冷媒／熱媒体熱交換器を付設するだけで、室内熱交換器を蒸発器として機能させて運転する冷房モード時に、冷媒／熱媒体熱交換器を用いて冷却媒体を製造することができるとともに、室内熱交換器を凝縮器として機能させて運転する暖房モード時に、冷媒／熱媒体熱交換器を用いて加熱媒体を製造することができるため、冷風と冷却媒体または温風と加熱媒体をそれぞれ同時または交互に製造することが可能な空気熱源ヒートポンプシステムを、標準的な空気熱源ヒートポンプを用い、大幅に変更することなく、簡素にかつ安価に構成することができる。また、冷媒／熱媒体熱交換器の冷媒側には、圧縮機運転中は常に冷媒が流通される構成のため、サイクル中を循環する冷媒や冷凍機油が冷媒／熱媒体熱交換器内に滞留することがなく、冷媒や冷凍機油の滞留による性能や信頼性の低下をなくすることができる。
【００３２】
本発明の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法によると、上述した１台の空気熱源ヒートポンプシステムを用いて、冷風と冷却媒体または温風と加熱媒体をそれぞれ同時または交互に製造することができ、２種類の異なる媒体の冷熱（冷風と冷水等の冷却媒体）または温熱（温風と温水等の加熱媒体）を同時に利用することが可能となるため、空気熱源ヒートポンプシステムの多様化を図り、その用途あるいは適用範囲の拡大に資することができる。例えば、施設園芸用ハウスを用いた作物の栽培において、高温期には、昼間の培地または地中の冷却と、夜間の培地または地中の冷却およびハウス内の冷房との併用、低温期には、培地または地中の加熱と、ハウス内の暖房との併用が可能となる。これにより、作物の地上部と地下部に対して個別に最適な温度制御を施すことができ、作物にとってより好適な栽培環境を提供することができる。また、低温期のハウス内暖房では、冷媒／熱媒体熱交換器で製造した加熱媒体を用いて冷媒を加熱できることから、除霜運転時間を大幅に短縮することができ、従って、除霜運転に伴うハウス内の温度低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気熱源ヒートポンプシステムを施設園芸用ハウスに設置した状態での構成図である。
【図２】図１に示す空気熱源ヒートポンプシステムの冷媒回路図である。
【図３】図１に示す空気熱源ヒートポンプシステムの運転モードと機器の動作状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る空気熱源ヒートポンプシステムを施設園芸用ハウスに設置した状態での構成図が示され、図２には、その冷媒回路図が示されている。
空気熱源ヒートポンプシステム１は、施設園芸用のハウス６０内に設置される室内機２と、その外部に設置される室外機３とを備えており、該室内機２と室外機３とは、冷媒液配管（冷媒配管）４および冷媒ガス配管（冷媒配管）５を介して接続されている。
【００３５】
室外機３内には、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機１０、冷媒ガス中の油を分離するオイルセパレータ１１、冷媒の循環方向を切換える四方切換弁１２、冷房時は凝縮器、暖房時は蒸発器として機能する室外熱交換器１３、室外熱交換器１３に対して外気を流通する室外送風機（室外ファン）１４、暖房時に冷媒を断熱膨張する暖房用膨張弁１５、凝縮された液冷媒を一時貯留するレシーバ１６、冷房時に冷媒を断熱膨張する冷房用膨張弁１７、冷媒圧縮機１０に吸入される冷媒中から液分を分離し、ガス分のみを吸入させるアキュームレータ１８等が設置されている。
【００３６】
室外機３の内部に設置されている冷媒圧縮機１０、オイルセパレータ１１、四方切換弁１２、室外熱交換器１３、暖房用膨張弁１５、レシーバ１６、冷房用膨張弁１７、アキュームレータ１８は、図２に示されるように、順次冷媒配管１９を介して接続され、公知の室外側冷媒回路２０を構成している。なお、オイルセパレータ１１により分離された冷凍機油は、流量調整絞り２１を有する油戻し回路２２を介してアキュームレータ１８の入口側に戻されるように構成されている。
【００３７】
一方、室内機２内には、冷房時は蒸発器、暖房時は凝縮器として機能する室内熱交換器３０およびハウス６０内の空気を室内熱交換器３０に対して循環する室内送風機（室内ファン）３１等が設置されている。この室内熱交換器３０の一端には液側配管３２Ａ、他端にはガス側配管３２Ｂが接続されており、これらの液側配管３２Ａおよびガス側配管３２Ｂは、室外機３側の冷房用膨張弁１７に接続されている液側配管１９Ａおよび四方切換弁１２に接続されているガス側配管１９Ｂに対し、それぞれ冷媒液配管４および冷媒ガス配管５を介して接続されている。これによって、密閉されたヒートポンプサイクル６が構成されている。
【００３８】
加えて、上記ヒートポンプサイクル６の室外機３側の四方切換弁１２と、室内機２側の室内熱交換器３０との間を接続する冷媒ガス配管５（ガス側配管１９Ｂおよびガス側配管３２Ｂを含む）には、冷媒／熱媒体熱交換器４０が設けられている。この冷媒／熱媒体熱交換器４０は、冷媒ガス配管５側を流れる冷媒と、熱媒体配管４１側を流れる水、ブライン等の熱媒体とを熱交換するものである。
【００３９】
冷媒／熱媒体熱交換器４０は、熱媒体配管４１を介して熱媒体タンク４２と接続されている。この熱媒体を貯える熱媒体タンク４２と冷媒／熱媒体熱交換器４０との間には、熱媒体配管４１を介して１次側熱媒体循環路４３が構成され、該１次側熱媒体循環路４３中に設けられている１次側ポンプ４４を介して熱媒体が循環可能とされている。なお、熱媒体タンク４２の容量は、保有できる熱媒体の量により、冷却媒体または加熱媒体を製造する際の冷媒圧縮機１０の発停インターバルや冷暖房運転を中断して冷却媒体または加熱媒体を製造する際の中断時間等に影響を及ぼすため、これらの点を考慮して適切な大きさとされている。
【００４０】
熱媒体タンク４２には、図１に示されるように、２次側の熱媒体循環回路４５が接続されており、負荷を構成する培地（または地中）６１を冷却または加熱する冷却・加熱手段４６に対して熱媒体タンク４２内の冷却媒体または加熱媒体が循環可能とされている。２次側熱媒体循環回路４５には、熱媒体を循環する２次側ポンプ４７が設けられている。上記１次側ポンプ４４および２次側ポンプ４７は、それぞれ熱媒体タンク４２内の熱媒体温度を検出する温度センサ４８および培地（または地中）６１の温度を検出する温度センサ４９の検出値に応じてオン／オフ制御されるようになっている。
【００４１】
また、上記冷媒／熱媒体熱交換器４０、熱媒体タンク４２、１次側ポンプ４４および２次側ポンプ４７等によって冷温媒体製造ユニット７が構成されており、この冷温媒体製造ユニット７は、図１示されるように、ハウス６０内のスペースを有効利用するため、通常は施設園芸用ハウス６０の外部に設置されるが、内部に設置してもよい。さらに、冷媒／熱媒体熱交換器４０は、冷温媒体製造ユニット７内に限らず、室内機２の内部、室外機３の内部等において、冷媒ガス配管５（ガス配管１９Ｂおよびガス配管３２Ｂを含む）に設置することも可能である。
【００４２】
次に、空気熱源ヒートポンプシステム１の運転方法について説明する。図３には、ハウス６０側の熱負荷と、ヒートポンプシステム１の運転モードと、室内送風機３１および１次側ポンプ４４の動作との状態図が示されている。
夏期、中間期等の冷房時、図２に示される実線矢印のように、冷媒圧縮機１０で圧縮された冷媒を、オイルセパレータ１１、四方切換弁１２を経て室外熱交換器１３、レシーバ１６、冷房用膨張弁１７、室内熱交換器３０、冷媒／熱媒体熱交換器４０、四方切換弁１２、アキュームレータ１８の順に循環させることにより、室内熱交換器３０を介して冷風を吹出す冷房運転と、冷媒／熱媒体熱交換器４０で熱媒体を冷却して冷却媒体を製造する冷却媒体製造運転とを同時にまたは交互に単独で運転することができる。
【００４３】
つまり、冷媒／熱媒体熱交換器４０に熱媒体タンク４２内の熱媒体を循環する１次側ポンプ４４を停止し、室内送風機３１を通常通り運転することにより、室内熱交換器３０を蒸発器として機能させ、ここで冷却された空気（冷風）を室内機２からハウス６０内へと吹出すことによって、ハウス６０内の冷房に供することができる。
【００４４】
上記とは逆に、室内送風機３１を停止もしくは低速運転し、１次側ポンプ４４を運転して冷媒／熱媒体熱交換器４０に熱媒体を循環することにより、冷風の吹出しを停止（冷房停止）した状態で冷媒／熱媒体熱交換器４０において熱媒体を冷却し、冷却媒体を製造して熱媒体タンク４２内に貯えることができる。そして、この冷却媒体を、２次側ポンプ４７を適宜駆動して２次側熱媒体循環回路４５に循環することにより、冷却・加熱手段４６を介してハウス６０内の培地６１を冷却することができる。
【００４５】
このように、冷房運転モード時、室内送風機３１と１次側ポンプ４４との運転、停止を適宜切換えることにより、交互に冷房運転と冷却媒体の製造運転とを行い、ハウス６０内の冷房と培地６１の冷却を実行することができる。この際、熱媒体タンク４２に設けられている温度センサ４８の検出値に基づいて１次側ポンプ４４を制御することにより、熱媒体タンク４２内に所定の温度範囲の冷却媒体を貯えることができる。また、培地（または地中）６１の温度を検出する温度センサ４９の検出値に基づいて２次側ポンプ４７を制御することにより、培地（または地中）６１の温度を設定範囲内に維持することができる。
【００４６】
また、１次側ポンプ４４を停止し、室内機２から冷風を吹出す冷房運転中に、低負荷状態となる等により休止中の冷媒／熱媒体熱交換器４０に流入する冷媒ガスの温度が低下しすぎると、冷媒／熱媒体熱交換器４０内で熱媒体が凍結するおそれがある。そこで、室内熱交換器３０を経て冷媒／熱媒体熱交換器４０に流入する冷媒の温度を、冷媒／熱媒体熱交換器４０の冷房時の冷媒流入側に設けられている温度センサ５０により検出し、その値が設定温度以下になったとき、１次側ポンプ４４を連続運転または断続運転し、熱媒体タンク４２内の熱媒体を冷媒／熱媒体熱交換器４０に循環させることにより、冷媒／熱媒体熱交換器４０内での熱媒体の凍結を防止するようにしている。なお、温度センサ５０による検出値は、室内熱交換器３０の冷房時の冷媒出口側に設けられている既設の温度センサ５２（図２参照）の検出値によって代替してもよい。
【００４７】
なお、上記においては、冷房運転と冷却媒体の製造運転とを交互に単独運転する場合について説明したが、冷房運転と冷却媒体の製造運転とを同時、すなわち室内機２から冷風を吹出し、ハウス６０内を冷房しながら、冷媒／熱媒体熱交換器４０において冷却媒体を製造するようにしてもよい。この場合、１次側ポンプ４４を運転し、熱媒体タンク４２内の熱媒体を冷媒／熱媒体熱交換器４０に循環させながら、同時に室内送風機３１を運転することにより、室内熱交換器３０を介して冷風を吹出すことになる。
【００４８】
このように、冷房運転を行いながら冷却媒体を製造する場合、相対的に熱媒体側の温度が低くなると、室内熱交換器３０側で相対的に温度が高い空気との熱交換によって冷媒の温度が上昇してしまい、冷媒／熱媒体熱交換器４０で熱媒体を冷却することができなくなってしまう。そこで、例えば、室内送風機３１の回転を制御することにより、冷媒／熱媒体熱交換器４０で製造される冷却媒体の温度に応じて室内熱交換器３０に循環する風量を制御し、室内熱交換器３０での冷媒の吸熱量を調整するようにしている。その結果、冷媒／熱媒体熱交換器４０で熱媒体を冷却するための必要熱量を確保することができ、冷房運転と冷却媒体の製造運転との同時運転が可能となる。
【００４９】
一方、冬期、中間期等の暖房時、図２に示される破線矢印のように、冷媒圧縮機１０で圧縮された冷媒を、オイルセパレータ１１、四方切換弁１２を経て冷媒／熱媒体熱交換器４０、室内熱交換器１３、レシーバ１６、暖房用膨張弁１５、室外熱交換器１３、四方切換弁１２、アキュームレータ１８の順に循環させることにより、室内熱交換器３０を介して温風を吹出す暖房運転と、冷媒／熱媒体熱交換器４０で熱媒体を加熱して加熱媒体を製造する加熱媒体製造運転とを同時にまたは交互に単独で運転することができる。
【００５０】
つまり、冷媒／熱媒体熱交換器４０に熱媒体タンク４２内の熱媒体を循環する１次側ポンプ４４を停止し、室内送風機３１を通常通り運転することにより、室内熱交換器３０を凝縮器として機能させ、ここで加熱された空気（温風）を室内機２からハウス６０内へと吹出すことによって、ハウス６０内の暖房に供することができる。
【００５１】
これとは逆に、室内送風機３１を停止もしくは低速運転し、１次側ポンプ４４を運転して冷媒／熱媒体熱交換器４０に熱媒体を循環することにより、温風の吹出しを停止（暖房停止）した状態で冷媒／熱媒体熱交換器４０において熱媒体を加熱し、加熱媒体を製造して熱媒体タンク４２内に貯えることができる。そして、この加熱媒体を、２次側ポンプ４７を適宜駆動して２次側熱媒体循環回路４５に循環することにより、冷却・加熱手段４６を介してハウス６０内の培地（または地中）６１を加熱することができる。
【００５２】
このように、暖房運転モード時、室内送風機３１と１次側ポンプ４４との運転、停止を適宜切換えることにより、交互に暖房運転と加熱媒体の製造運転とを行い、ハウス６０内の暖房と培地（または地中）６１の加熱を実行することができる。この際、熱媒体タンク４２に設けられている温度センサ４８の検出値に基づいて１次側ポンプ４４を制御することによって、熱媒体タンク４２内に所定の温度範囲の加熱媒体を貯えることができる。また、培地（または地中）６１の温度を検出する温度センサ４９の検出値に基づいて２次側ポンプ４７を制御することによって、培地（または地中）６１の温度を設定範囲内に維持することができる。
【００５３】
また、１次側ポンプ４４を停止し、室内機２から温風を吹出す暖房運転中に、高負荷状態となる等により休止中の冷媒／熱媒体熱交換器４０に流入する冷媒ガスの温度が上昇しすぎると、冷媒／熱媒体熱交換器４０内で熱媒体が沸騰するおそれがある。そこで、四方切換弁１２を経て冷媒／熱媒体熱交換器４０に流入する冷媒の温度を、冷媒／熱媒体熱交換器４０の暖房時の冷媒流入側に設けられている温度センサ５１により検出し、その値が設定温度以上になったとき、１次側ポンプ４４を運転し、熱媒体タンク４２内の熱媒体を冷媒／熱媒体熱交換器４０に循環させることによって、冷媒／熱媒体熱交換器４０内での熱媒体の沸騰を防止するようにしている。なお、温度センサ５１による検出値は、冷媒圧縮機１０の吐出配管に設けられている既設の温度センサ５３（図２参照）の検出値によって代替してもよい。
【００５４】
さらに、暖房モードでの運転時、特に外気温が低い場合には、室外熱交換器１３の表面に霜が堆積し、室外熱交換器１３での熱交換を阻害する。このため、空気熱源ヒートポンプ機では、一般に着霜が一定量以上になると、暖房サイクルを四方切換弁により冷房サイクルに切換え、図２に実線矢印で示されるように、冷媒圧縮機１０から吐出された高温の冷媒ガスを室外熱交換器１３側に循環させることにより室外熱交換器１３を加熱し、霜を溶かすようにしている。
【００５５】
このデフロスト運転時、室内機２からの冷風吹出しを防止するため、通常、室内送風機３１の運転を停止することから、室内熱交換器３０で十分に熱を汲み上げることができなくなり、デフロスト時間が長くなってしまう。しかし、本実施形態では、１次側ポンプ４４を運転して冷媒／熱媒体熱交換器４０に加熱媒体を循環させ、該加熱媒体により冷媒を加熱し、加熱媒体から吸熱して冷媒を蒸発させるようにしている。このため、加熱媒体の熱を有効に活用して室外熱交換器１３の除霜を行うことができ、デフロスト運転時間を大幅に短縮することができる。
【００５６】
なお、上記では、暖房運転と加熱媒体の製造運転とを交互に単独で運転する場合について説明したが、暖房運転と加熱媒体の製造運転とを同時、すなわち室内機２から温風を吹出し、ハウス６０内を暖房しながら、冷媒／熱媒体熱交換器４０において加熱媒体を製造することができる。この場合、１次側ポンプ４４を運転し、熱媒体タンク４２内の熱媒体を冷媒／熱媒体熱交換器４０に循環させながら、同時に室内送風機３１を運転することにより、室内熱交換器３０を介して温風を吹出すことになる。
【００５７】
このように、暖房運転を行いながら加熱媒体を製造する場合、相対的に熱媒体側の温度が高くなると、室内熱交換器３０側で相対的に温度が低い空気との熱交換により冷媒が放熱し、温度が低下してしまい、冷媒／熱媒体熱交換器４０で熱媒体を加熱することができなくなってしまう。そこで、例えば、室内送風機３１の回転を制御することにより、冷媒／熱媒体熱交換器４０で製造される加熱媒体の温度に応じて室内熱交換器３０に循環する風量を制御し、室内熱交換器３０での冷媒の放熱量を調整するようにしている。これによって、冷媒／熱媒体熱交換器４０で熱媒体を加熱するための必要熱量を確保することができ、暖房運転と加熱媒体の製造運転との同時運転が可能となる。
【００５８】
しかして、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
本実施形態の空気熱源ヒートポンプシステム１によると、標準的な空気熱源ヒートポンプに対して、室外機３側の四方切換弁１２と、室内機２側の室内熱交換器３０とを接続するガス側配管１９Ｂ，３２Ｂを含む冷媒ガス配管（冷媒配管）５に、冷媒／熱媒体熱交換器４０を付設するだけで、室内熱交換器３０を蒸発器として機能させて運転する冷房モード時に、冷媒／熱媒体熱交換器４０を用いて冷却媒体を製造することができる。また、室内熱交換器３０を凝縮器として機能させて運転する暖房モード時に、冷媒／熱媒体熱交換器３０を用いて加熱媒体を製造することができる。
【００５９】
従って、冷風と冷却媒体または温風と加熱媒体をそれぞれ同時または交互に製造することが可能な空気熱源ヒートポンプシステム１を、標準的な空気熱源ヒートポンプを大幅に変更することなく、簡素にかつ安価に構成することができる。また、冷媒／熱媒体熱交換器４０の冷媒側には、圧縮機運転中は常に冷媒が流通される構成のため、サイクル中を循環する冷媒や冷凍機油が冷媒／熱媒体熱交換器４０内に滞留することがなく、冷媒や冷凍機油の滞留による性能や信頼性の低下をなくすることができる。
【００６０】
そして、上記空気熱源ヒートポンプシステム１の利用により、冷房モードでは、室内機２から室内熱交換器３０で冷却された冷風を吹出すと同時または交互に、冷媒／熱媒体熱交換器４０で冷却媒体を製造し、暖房モードでは、室内機２から室内熱交換器３０で加熱された温風を吹出すと同時または交互に、冷媒／熱媒体熱交換器４０で加熱媒体を製造することができる。このため、１台の空気熱源ヒートポンプシステム１で冷風と冷却媒体または温風と加熱媒体をそれぞれ同時または交互に製造し、２種類の異なる媒体の冷熱（冷風と冷水等の冷却媒体）または温熱（温風と温水等の加熱媒体）を同時に利用することが可能となる。従って、空気熱源ヒートポンプシステム１の多様化、その用途あるいは適用範囲の拡大に資することができる。
【００６１】
また、冷媒／熱媒体熱交換器４０に１次側熱媒体循環路４３を介して熱媒体タンク４２を接続しているため、空気熱源ヒートポンプシステム１を適宜冷房モードまたは暖房モードで運転し、冷媒／熱媒体熱交換器４０で製造される冷却媒体または加熱媒体を熱媒体タンク４２に貯えながら、冷却媒体または加熱媒体を製造することができ、また、この熱媒体タンク４２に貯えられている冷却媒体または加熱媒体を適宜２次側熱媒体循環回路４５へと循環させることにより、負荷側（培地または地中６１）での利用に供することができる。このように、熱媒体タンク４２を設け、その大きさを適当に設定することにより、冷却媒体または加熱媒体の製造およびその利用を安定化することができる。
【００６２】
また、１次側熱媒体循環路４３に設けられている１次側ポンプ４４を熱媒体タンク４２内の熱媒体温度に応じて制御し、２次側熱媒体循環回路４５に設けられている２次側ポンプ４７を負荷側（培地または地中６１）の温度に応じて制御するようにしているため、冷却媒体または加熱媒体の製造時、熱媒体タンク４２内の熱媒体温度に応じて１次側ポンプ４４を運転することにより、熱媒体タンク４２内に所定の温度範囲の冷却媒体または加熱媒体を貯えることができる。また、負荷側（培地または地中６１）の温度に応じて２次側ポンプ４７を運転することにより、熱媒体タンク４２内の冷却媒体または加熱媒体を負荷側に循環し、負荷側の温度を設定範囲に制御することができる。従って、冷媒／熱媒体熱交換器４０を介して熱媒体タンク４２内に所定の温度範囲の冷却媒体または加熱媒体を貯えておき、それを適宜利用することにより負荷側（培地または地中６１）の温度を確実に設定範囲に維持することができる。
【００６３】
また、上記冷媒／熱媒体熱交換器４０は、四方切換弁１２と室内熱交換器３０とを接続する冷媒ガス配管５中であれば、室外機３の内部、室内機２の内部、もしくは両室内外機２，３の外部のいずれに設置してもよく、冷媒／熱媒体熱交換器４０を必要に応じて、室外機３の内部、室内機２の内部、もしくは両室内外機２，３の外部のいずれかに選択的に設置することができる。従って、冷媒／熱媒体熱交換器３０を設置する際の自由度を高めることができる。
【００６４】
さらに、上記空気熱源ヒートポンプシステム１の室内機３が施設園芸用のハウス６０内に設置され、該施設園芸用ハウス６０内の冷暖房に供されるとともに、冷媒／熱媒体熱交換器４０によって製造された冷却媒体または加熱媒体が施設園芸用ハウス６０内の培地または地中６１の冷却または加熱に供されるように構成されている。このため、空気熱源ヒートポンプシステム１を１台設置することにより施設園芸用ハウス６０内の冷暖房に止まらず、培地または地中６１の冷却、加熱をも行うことができ、従って、培地または地中６１の冷却または加熱用に別途熱源機を設置する必要がなく、設備費を抑制することができる。また、既設の冷暖房用空気熱源ヒートポンプ機を改修して冷媒／熱媒体熱交換器４０を追加することによっても、簡単に培地または地中６１の冷却、加熱を実現することができ、作物の収穫量の増加あるいは品質向上に資することが可能となる。
【００６５】
また、暖房モードでの運転時、室外熱交換器１３に霜が着霜した場合、四方切換弁１２により暖房サイクルを冷房サイクルに切換え、冷媒／熱媒体熱交換器４０で加熱媒体を用いて冷媒を加熱し、除霜運転を行うようにしているため、加熱媒体からの吸熱により効率よくかつ迅速に除霜することができる。これにより、除霜に要する時間を略半分にし、暖房効率の向上を図ることができるとともに、除霜運転時における圧縮機への液冷媒の流入を確実に防止することができる。
【００６６】
また、冷風または温風を吹出す冷暖房運転を主体に運転する場合は、室内送風機３０をそれに合わせて通常運転し、冷却媒体または加熱媒体の製造を主体に運転する場合は、室内送風機３０を停止もしくは室内熱交換器３１への循環風量を低下して運転するようにしているため、冷媒／熱媒体熱交換器４０での熱媒体の冷却または加熱に冷媒の熱量を有効に利用することができる。従って、それぞれの運転時において、目的にかなった適切でかつ効率的な運転を行うことができる。
【００６７】
また、冷風吹出し運転時、低負荷等により冷媒／熱媒体熱交換器４０に流入する冷媒の温度が設定温度以下に低下し、熱媒体が凍結するおそれがある場合には、１次側ポンプ４４を運転して熱媒体を循環させることにより、冷媒／熱媒体熱交換器４０内での熱媒体の凍結を防止するようにしているため、冷媒／熱媒体熱交換器４０の凍結による損傷等のトラブルを防止し、安全に運転することができる。
【００６８】
同様に、温風吹出し運転時、外気温の上昇等により冷媒／熱媒体熱交換器４０に流入する冷媒の温度が設定温度以上に上昇し、熱媒体が沸騰するおそれがある場合には、１次側ポンプ４４を運転して熱媒体を循環させることにより、冷媒／熱媒体熱交換器４０内での熱媒体の沸騰を防止するようにしているため、冷媒／熱媒体熱交換器４０での熱媒体の沸騰によるトラブルを防止し、安全に運転することができる。
【００６９】
さらに、冷暖房運転と冷却媒体または加熱媒体の製造運転とを同時に行う場合、室内熱交換器３０に対する循環風量を、冷却媒体または加熱媒体の温度に応じて制御することにより、室内熱交換器３０での冷媒の吸熱量または放熱量を調整するようにしている。このため、冷暖房運転と冷温媒体の製造運転との同時運転時、冷媒／熱媒体熱交換器４０で熱媒体を冷却または加熱するのに必要な冷媒の熱量を確保しながら、同時に室内熱交換器３０を介して冷風または温風を吹出し、冷房運転または暖房運転を継続することができる。
【００７０】
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、空気熱源ヒートポンプシステム１を施設園芸用のハウス６０内の冷暖房と、培地５１の冷却、加熱に適用した例について説明したが、一般的な建屋の冷暖房用にも適用でき、この場合、室内機２を用いた冷暖房の他に、冷媒／熱媒体熱交換器４０に直接または熱媒体タンク４２を介して負荷側のファンコイルユニットを接続することにより、ファンコイルユニットを介して特定エリアの冷暖房あるいは特定物の冷却または加熱を行うことができる。
【符号の説明】
【００７１】
１ 空気熱源ヒートポンプシステム
２ 室内機
３ 室外機
４ 冷媒液配管（冷媒配管）
５ 冷媒ガス配管（冷媒配管）
６ ヒートポンプサイクル
１０ 冷媒圧縮機
１２ 四方切換弁
１３ 室外熱交換器
１４ 室外送風機
１９ 冷媒配管
３０ 室内熱交換器
３１ 室内送風機
４０ 冷媒／熱媒体熱交換器
４２ 熱媒体タンク
４３ １次側熱媒体循環路
４４ １次側ポンプ
４５ ２次側熱媒体循環回路
４６ 冷却・加熱手段
４７ ２次側ポンプ
４８，４９，５０，５１ 温度センサ
６０ 施設園芸用ハウス
６１ 培地（または地中）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷風または温風の吹出しと同時または交互に、冷水または温水を製造することができる空気熱源ヒートポンプシステムおよびその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、施設園芸等においては、作物の収穫量の増加あるいは品質向上を図るため、夏期にはハウス内の冷房と共に培地または地中の冷却が、また冬期にはハウス内の暖房と共に培地または地中の加熱が必要な場合がある。これに対処するため、従来は、ハウス内を冷暖房する専用の空気熱源ヒートポンプエアコンを設置し、これとは別に、培地または地中を冷却または加熱するための冷温水を製造する空気熱源ヒートポンプチラーを設置しているのが一般的であった。
【０００３】
一方、圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器および室内熱交換器等によりヒートポンプサイクルを構成した空気熱源ヒートポンプエアコンにおいて、サイクル中に冷媒／水熱交換器を付加し、室内熱交換器を介して冷風または温風を吹出すと同時に、冷媒／水熱交換器から冷水または温水を取り出し可能とした空気熱源ヒートポンプエアコンは、従来から知られている。例えば、特許文献１には、室外機と室内機とを接続する液配管とガス配管との間に、室内機に対して並列に冷媒との熱交換により冷水または温水を生成する冷媒／水熱交換器を接続し、生成した冷水または温水をポンプでファンコイルユニットに循環させることにより、空調用に利用可能とした空気熱源ヒートポンプ式空気調和装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、圧縮機の吐出配管に冷媒バイパス配管を接続し、該冷媒バイパス配管に冷媒／温水熱交換器を設けて温水を生成するとともに、圧縮機の吸入配管にブライン冷却用熱交換器を有するバイパス配管を接続し、ブライン冷却用熱交換器で冷却されたブラインを生成することにより、温水と冷却されたブラインとを取り出し、給湯、その他に利用可能としたヒートポンプシステムが開示されている。更に、特許文献３には、四方切換弁と室外熱交換器との間の冷媒配管に冷媒／水熱交換器を設け、冷房運転時に冷媒／水熱交換器から温水を、また暖房運転時に冷媒／水熱交換器から冷水を取り出し可能としたエンジン駆動の空気熱源ヒートポンプ式空気調和装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３００００７号公報（図１参照）
【特許文献２】特開２００７−２２５２７４号公報（図１参照）
【特許文献３】特開２００６−２４２５２４号公報（図１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１，２に示されるように、ヒートポンプの基本冷媒回路に対して、バイパス回路や並列回路を接続して冷媒／水熱交換器を設置し、冷水または温水を取り出し可能としたものでは、バイパス回路や並列回路の他に、切換弁が必要となる等により、構成が複雑化し、コスト高になるという問題があった。また、バイパス回路や並列回路、あるいは冷媒／水熱交換器内にサイクルを循環する冷媒や冷凍機油が滞留することは避け難く、タイミングを見て冷媒戻し運転や油戻し運転を行うようにしているが、性能や信頼性の低下をもたらす要因となっていた。
【０００７】
また、上記特許文献３に示されるもののように、冷房運転時に温水、暖房運転時に冷水を取り出すようにした空気熱源ヒートポンプシステムでは、例えば、夏期にはハウス内の冷房と共に培地または地中を冷却する必要があり、また、冬期にはハウス内の暖房と共に培地または地中を加熱する必要がある施設園芸用ハウス向けの空気熱源ヒートポンプシステムには適用できないという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、冷風と冷却媒体または温風と加熱媒体をそれぞれ同時または交互に製造することができる、簡素でかつ安価な構成の空気熱源ヒートポンプシステムおよびその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決するために、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムおよびその運転方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる空気熱源ヒートポンプシステムは、圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器および室外送風機等を有する室外機と、室内熱交換器および室内送風機等を有する室内機とが冷媒配管により接続され、前記圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器および室内熱交換器等によりヒートポンプサイクルが構成されている空気熱源ヒートポンプシステムにおいて、前記室外機側の前記四方切換弁と、前記室内機側の前記室内熱交換器とを接続する冷媒配管に、該冷媒配管側を流れる冷媒と水等の熱媒体とを熱交換させ、冷却媒体または加熱媒体を製造する冷媒／熱媒体熱交換器が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器および室内熱交換器等によりヒートポンプサイクルが構成されている空気熱源ヒートポンプシステムの室外機側の四方切換弁と、室内機側の室内熱交換器とを接続する冷媒配管に、該冷媒配管側を流れる冷媒と水等の熱媒体とを熱交換させ、冷却媒体または加熱媒体を製造する冷媒／熱媒体熱交換器が設けられているため、室外機側の四方切換弁と、室内機側の室内熱交換器とを接続する冷媒配管に冷媒／熱媒体熱交換器を付設するだけで、室内熱交換器を蒸発器として機能させて運転する冷房モード時に、冷媒／熱媒体熱交換器を用いて冷却媒体を製造することができるとともに、室内熱交換器を凝縮器として機能させて運転する暖房モード時に、冷媒／熱媒体熱交換器を用いて加熱媒体を製造することができる。従って、冷風と冷却媒体または温風と加熱媒体をそれぞれ同時または交互に製造することが可能な空気熱源ヒートポンプシステムを、標準的な空気熱源ヒートポンプを用い、大幅に変更することなく、簡素にかつ安価に構成することができる。また、冷媒／熱媒体熱交換器の冷媒側には、圧縮機運転中は常に冷媒が流通される構成のため、サイクル中を循環する冷媒や冷凍機油が冷媒／熱媒体熱交換器内に滞留することがなく、冷媒や冷凍機油の滞留による性能や信頼性の低下をなくすることができる。
【００１１】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムは、上記の空気熱源ヒートポンプシステムにおいて、前記冷媒／熱媒体熱交換器には、前記熱媒体を貯える熱媒体タンクが接続され、１次側ポンプを介して前記熱媒体タンクと前記冷媒／熱媒体熱交換器との間で前記熱媒体が循環可能とされているとともに、前記熱媒体タンクには、負荷側に前記熱媒体を循環する熱媒体循環回路が接続され、前記負荷側に２次側ポンプを介して前記熱媒体が循環可能とされていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、冷媒／熱媒体熱交換器に、熱媒体を貯える熱媒体タンクが接続され、１次側ポンプを介して熱媒体タンクと冷媒／熱媒体熱交換器との間で熱媒体が循環可能とされているとともに、熱媒体タンクに、負荷側に熱媒体を循環する熱媒体循環回路が接続され、負荷側に２次側ポンプを介して熱媒体が循環可能とされているため、空気熱源ヒートポンプシステムを適宜冷房モードまたは暖房モードで運転し、冷媒／熱媒体熱交換器で製造される冷却媒体または加熱媒体を熱媒体タンクに貯えながら、冷却媒体または加熱媒体を製造することができる。また、熱媒体タンクに貯えられている冷却媒体または加熱媒体を適宜熱媒体循環回路へと循環させることによって、負荷側での利用に供することができる。このように、熱媒体タンクを設け、その大きさを適当に設定することにより、冷却媒体または加熱媒体の製造およびその利用を安定化することができる。
【００１３】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムは、上記の空気熱源ヒートポンプシステムにおいて、前記１次側ポンプは、前記熱媒体タンク内の熱媒体温度に応じて制御され、前記２次側ポンプは、前記負荷側の温度に応じて制御されるように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、１次側ポンプが、熱媒体タンク内の熱媒体温度に応じて制御され、２次側ポンプが、負荷側の温度に応じて制御されるように構成されているため、冷却媒体または加熱媒体の製造時、熱媒体タンク内の熱媒体温度に応じて１次側ポンプを運転することにより、熱媒体タンク内に所定の温度範囲の冷却媒体または加熱媒体を貯えることができる。また、負荷側の温度に応じて２次側ポンプを運転することにより、熱媒体タンク内に貯えられている冷却媒体または加熱媒体を負荷側に循環し、負荷側の温度を設定範囲に制御することができる。従って、冷媒／熱媒体熱交換器を介して熱媒体タンク内に所定の温度範囲の冷却媒体または加熱媒体を貯えおき、それを適宜利用することにより負荷側の温度を確実に設定範囲に維持することができる。
【００１５】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムは、上述のいずれかの空気熱源ヒートポンプシステムにおいて、前記冷媒／熱媒体熱交換器は、前記室外機側の前記四方切換弁と前記室内機側の前記室内熱交換器との間を接続する前記冷媒配管中おいて、前記室外機の内部、前記室内機の内部、もしくは両室内外機の外部のいずれかに設置可能とされていることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、冷媒／熱媒体熱交換器が、室外機側の四方切換弁と室内機側の室内熱交換器との間を接続する冷媒配管中において、室外機の内部、室内機の内部、もしくは両室内外機の外部のいずれかに設置可能とされているため、冷媒／熱媒体熱交換器を必要に応じて、室外機の内部、室内機の内部、もしくは両室内外機の外部のいずれかに選択的に設置することができる。つまり、室外機側の四方切換弁と室内機側の室内熱交換器とを接続する冷媒配管中であれば、いずれの部位に冷媒／熱媒体熱交換器を接続し、設置してもよく、従って、冷媒／熱媒体熱交換器を設置する際の自由度を高めることができる。
【００１７】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムは、上述のいずれかの空気熱源ヒートポンプシステムにおいて、前記室内機は、施設園芸用ハウス内に設置され、該施設園芸用ハウス内の冷暖房に供されるとともに、前記冷媒／熱媒体熱交換器によって製造された前記冷却媒体または加熱媒体は、前記施設園芸用ハウス内の培地または地中の冷却または加熱に供されるように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、室内機が、施設園芸用ハウス内に設置され、該施設園芸用ハウス内の冷暖房に供されるとともに、冷媒／熱媒体熱交換器によって製造された冷却媒体または加熱媒体が、施設園芸用ハウス内の培地または地中の冷却または加熱に供されるように構成されているため、空気熱源ヒートポンプシステムを１台設置することによって施設園芸用ハウス内の冷暖房に止まらず、培地または地中の冷却、加熱をも行うことができる。従って、培地または地中の冷却または加熱用に別途熱源機を設置する必要がなく、設備費を抑制することができる。また、既設の冷暖房用の空気熱源ヒートポンプ機を改修して冷媒／熱媒体熱交換器を追加することによっても、簡単に培地または地中の冷却、加熱を実現することができ、作物の収穫量の増加あるいは品質向上に資することができる。
【００１９】
さらに、本発明にかかる空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法は、上述のいずれかに記載されている空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法において、冷房モードでは、前記室内機から前記室内熱交換器で冷却された冷風を吹出すと同時または交互に、前記冷媒／熱媒体熱交換器で冷却媒体を製造し、暖房モードでは、前記室内機から前記室内熱交換器で加熱された温風を吹出すと同時または交互に、前記冷媒／熱媒体熱交換器で加熱媒体を製造することを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、上述のいずれかの空気熱源ヒートポンプシステムを用い、冷房モードでは、室内機から室内熱交換器で冷却された冷風を吹出すと同時または交互に、冷媒／熱媒体熱交換器で冷却媒体を製造し、暖房モードでは、室内機から室内熱交換器で加熱された温風を吹出すと同時または交互に、冷媒／熱媒体熱交換器で加熱媒体を製造するようにしているため、上述した１台の空気熱源ヒートポンプシステムを用いて、冷風と冷却媒体または温風と加熱媒体をそれぞれ同時または交互に製造することができ、２種類の異なる媒体の冷熱（冷風と冷水等の冷却媒体）または温熱（温風と温水等の加熱媒体）を同時に利用することが可能となる。従って、空気熱源ヒートポンプシステムの多様化を図り、その用途あるいは適用範囲の拡大に資することができる。
【００２１】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法は、上記の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法において、前記暖房モードでの運転時、前記室外熱交換器に霜が堆積した場合、前記四方切換弁により暖房サイクルを冷房サイクルに切換え、前記冷媒／熱媒体熱交換器で前記加熱媒体を用いて冷媒を加熱し、除霜運転を行うことを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、暖房モードでの運転時、室外熱交換器に霜が堆積した場合、四方切換弁により暖房サイクルを冷房サイクルに切換え、冷媒／熱媒体熱交換器で加熱媒体を用いて冷媒を加熱し、除霜運転を行うようにしているため、暖房運転時、室外熱交換器に堆積した霜を冷房サイクルに切換えて除霜する際、冷媒／熱媒体熱交換器で加熱媒体から吸熱し、その熱を利用して効率よくかつ迅速に除霜することができる。従って、除霜に要する時間を略半分にし、暖房効率の向上を図ることができるとともに、除霜運転時における圧縮機への液冷媒の流入を確実に防止することができる。
【００２３】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法は、上述のいずれかの空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法において、前記室内機から冷風または温風を吹出して冷暖房運転を行う場合、前記室内送風機を冷暖房運転に合わせて通常運転し、前記冷媒／熱媒体熱交換器を用いて冷却媒体または加熱媒体を製造する場合、前記室内送風機を停止もしくは前記室内熱交換器への循環風量を低下させて運転することを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、室内機から冷風または温風を吹出して冷暖房運転を行う場合、室内送風機を冷暖房運転に合わせて通常運転し、冷媒／熱媒体熱交換器を用いて冷却媒体または加熱媒体を製造する場合、室内送風機を停止もしくは室内熱交換器への循環風量を低下させて運転するようにしているため、冷風または温風を吹出す冷暖房運転を主体に運転する場合は、室内送風機をそれに合わせて通常運転し、冷却媒体または加熱媒体の製造を主体に運転する場合は、室内送風機を停止もしくは室内熱交換器への循環風量を低下して運転することにより、冷媒／熱媒体熱交換器での熱媒体の冷却または加熱に冷媒の熱量を有効に利用することができる。従って、それぞれの運転時において、目的にかなった適切でかつ効率的な運転を行うことができる。
【００２５】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法は、上述のいずれかの空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法において、前記冷房モードでの冷風吹出し運転時、前記冷媒／熱媒体熱交換器に流入する冷媒の温度が設定温度以下になったとき、１次側ポンプを運転して前記冷媒／熱媒体熱交換器に熱媒体を循環させることを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、冷房モードでの冷風吹出し運転時、冷媒／熱媒体熱交換器に流入する冷媒の温度が設定温度以下になったとき、１次側ポンプを運転して冷媒／熱媒体熱交換器に熱媒体を循環させるようにしているため、冷風吹出し運転時、低負荷等により冷媒／熱媒体熱交換器に流入する冷媒の温度が設定温度以下に低下し、熱媒体が凍結するおそれがある場合には、１次側ポンプを運転して熱媒体を循環させることにより、冷媒／熱媒体熱交換器内での熱媒体の凍結を防止することができる。従って、冷媒／熱媒体熱交換器の凍結による損傷等のトラブルを防止し、安全に運転することができる。
【００２７】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法は、上述のいずれかの空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法において、前記暖房モードでの温風吹出し運転時、前記冷媒／熱媒体熱交換器に流入する冷媒の温度が設定温度以上になったとき、１次側ポンプを運転して前記冷媒／熱媒体熱交換器に熱媒体を循環させることを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、暖房モードでの温風吹出し運転時、冷媒／熱媒体熱交換器に流入する冷媒の温度が設定温度以上になったとき、１次側ポンプを運転して冷媒／熱媒体熱交換器に熱媒体を循環させるようにしているため、温風吹出し運転時、外気温の上昇等により冷媒／熱媒体熱交換器に流入する冷媒の温度が設定温度以上に上昇し、熱媒体が沸騰するおそれがある場合には、１次側ポンプを運転して熱媒体を循環させることにより、冷媒／熱媒体熱交換器内での熱媒体の沸騰を防止することができる。従って、冷媒／熱媒体熱交換器での熱媒体の沸騰によるトラブルを防止し、安全に運転することができる。
【００２９】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法は、上述のいずれかの空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法において、前記冷房モードまたは暖房モードで、冷風または温風を吹出すと同時に冷却媒体または加熱媒体を製造する場合、製造される冷却媒体または加熱媒体の温度に応じて前記室内熱交換器に循環する風量を制御することを特徴とする。
【００３０】
本発明によれば、冷房モードまたは暖房モードで、冷風または温風を吹出すと同時に冷却媒体または加熱媒体を製造する場合、製造される冷却媒体または加熱媒体の温度に応じて室内熱交換器に循環する風量を制御するようにしているため、冷暖房運転と冷却媒体または加熱媒体の製造運転とを同時に行う場合、室内熱交換器に循環する風量を、冷却媒体または加熱媒体の温度に応じて制御することにより、室内熱交換器での冷媒の吸熱量または放熱量を調整することができる。従って、冷暖房運転と冷温媒体の製造運転との同時運転時、冷媒／熱媒体熱交換器で熱媒体を冷却または加熱するのに必要な冷媒の熱量を確保しながら、同時に室内熱交換器を介して冷風または温風を吹出し、冷房運転または暖房運転を継続することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の空気熱源ヒートポンプシステムによると、室外機側の四方切換弁と、室内機側の室内熱交換器とを接続する冷媒配管に冷媒／熱媒体熱交換器を付設するだけで、室内熱交換器を蒸発器として機能させて運転する冷房モード時に、冷媒／熱媒体熱交換器を用いて冷却媒体を製造することができるとともに、室内熱交換器を凝縮器として機能させて運転する暖房モード時に、冷媒／熱媒体熱交換器を用いて加熱媒体を製造することができるため、冷風と冷却媒体または温風と加熱媒体をそれぞれ同時または交互に製造することが可能な空気熱源ヒートポンプシステムを、標準的な空気熱源ヒートポンプを用い、大幅に変更することなく、簡素にかつ安価に構成することができる。また、冷媒／熱媒体熱交換器の冷媒側には、圧縮機運転中は常に冷媒が流通される構成のため、サイクル中を循環する冷媒や冷凍機油が冷媒／熱媒体熱交換器内に滞留することがなく、冷媒や冷凍機油の滞留による性能や信頼性の低下をなくすることができる。
【００３２】
本発明の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法によると、上述した１台の空気熱源ヒートポンプシステムを用いて、冷風と冷却媒体または温風と加熱媒体をそれぞれ同時または交互に製造することができ、２種類の異なる媒体の冷熱（冷風と冷水等の冷却媒体）または温熱（温風と温水等の加熱媒体）を同時に利用することが可能となるため、空気熱源ヒートポンプシステムの多様化を図り、その用途あるいは適用範囲の拡大に資することができる。例えば、施設園芸用ハウスを用いた作物の栽培において、高温期には、昼間の培地または地中の冷却と、夜間の培地または地中の冷却およびハウス内の冷房との併用、低温期には、培地または地中の加熱と、ハウス内の暖房との併用が可能となる。これにより、作物の地上部と地下部に対して個別に最適な温度制御を施すことができ、作物にとってより好適な栽培環境を提供することができる。また、低温期のハウス内暖房では、冷媒／熱媒体熱交換器で製造した加熱媒体を用いて冷媒を加熱できることから、除霜運転時間を大幅に短縮することができ、従って、除霜運転に伴うハウス内の温度低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気熱源ヒートポンプシステムを施設園芸用ハウスに設置した状態での構成図である。
【図２】図１に示す空気熱源ヒートポンプシステムの冷媒回路図である。
【図３】図１に示す空気熱源ヒートポンプシステムの運転モードと機器の動作状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る空気熱源ヒートポンプシステムを施設園芸用ハウスに設置した状態での構成図が示され、図２には、その冷媒回路図が示されている。
空気熱源ヒートポンプシステム１は、施設園芸用のハウス６０内に設置される室内機２と、その外部に設置される室外機３とを備えており、該室内機２と室外機３とは、冷媒液配管（冷媒配管）４および冷媒ガス配管（冷媒配管）５を介して接続されている。
【００３５】
室外機３内には、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機１０、冷媒ガス中の油を分離するオイルセパレータ１１、冷媒の循環方向を切換える四方切換弁１２、冷房時は凝縮器、暖房時は蒸発器として機能する室外熱交換器１３、室外熱交換器１３に対して外気を流通する室外送風機（室外ファン）１４、暖房時に冷媒を断熱膨張する暖房用膨張弁１５、凝縮された液冷媒を一時貯留するレシーバ１６、冷房時に冷媒を断熱膨張する冷房用膨張弁１７、冷媒圧縮機１０に吸入される冷媒中から液分を分離し、ガス分のみを吸入させるアキュームレータ１８等が設置されている。
【００３６】
室外機３の内部に設置されている冷媒圧縮機１０、オイルセパレータ１１、四方切換弁１２、室外熱交換器１３、暖房用膨張弁１５、レシーバ１６、冷房用膨張弁１７、アキュームレータ１８は、図２に示されるように、順次冷媒配管１９を介して接続され、公知の室外側冷媒回路２０を構成している。なお、オイルセパレータ１１により分離された冷凍機油は、流量調整絞り２１を有する油戻し回路２２を介してアキュームレータ１８の入口側に戻されるように構成されている。
【００３７】
一方、室内機２内には、冷房時は蒸発器、暖房時は凝縮器として機能する室内熱交換器３０およびハウス６０内の空気を室内熱交換器３０に対して循環する室内送風機（室内ファン）３１等が設置されている。この室内熱交換器３０の一端には液側配管３２Ａ、他端にはガス側配管３２Ｂが接続されており、これらの液側配管３２Ａおよびガス側配管３２Ｂは、室外機３側の冷房用膨張弁１７に接続されている液側配管１９Ａおよび四方切換弁１２に接続されているガス側配管１９Ｂに対し、それぞれ冷媒液配管４および冷媒ガス配管５を介して接続されている。これによって、密閉されたヒートポンプサイクル６が構成されている。
【００３８】
加えて、上記ヒートポンプサイクル６の室外機３側の四方切換弁１２と、室内機２側の室内熱交換器３０との間を接続する冷媒ガス配管５（ガス側配管１９Ｂおよびガス側配管３２Ｂを含む）には、冷媒／熱媒体熱交換器４０が設けられている。この冷媒／熱媒体熱交換器４０は、冷媒ガス配管５側を流れる冷媒と、熱媒体配管４１側を流れる水、ブライン等の熱媒体とを熱交換するものである。
【００３９】
冷媒／熱媒体熱交換器４０は、熱媒体配管４１を介して熱媒体タンク４２と接続されている。この熱媒体を貯える熱媒体タンク４２と冷媒／熱媒体熱交換器４０との間には、熱媒体配管４１を介して１次側熱媒体循環路４３が構成され、該１次側熱媒体循環路４３中に設けられている１次側ポンプ４４を介して熱媒体が循環可能とされている。なお、熱媒体タンク４２の容量は、保有できる熱媒体の量により、冷却媒体または加熱媒体を製造する際の冷媒圧縮機１０の発停インターバルや冷暖房運転を中断して冷却媒体または加熱媒体を製造する際の中断時間等に影響を及ぼすため、これらの点を考慮して適切な大きさとされている。
【００４０】
熱媒体タンク４２には、図１に示されるように、２次側の熱媒体循環回路４５が接続されており、負荷を構成する培地（または地中）６１を冷却または加熱する冷却・加熱手段４６に対して熱媒体タンク４２内の冷却媒体または加熱媒体が循環可能とされている。２次側熱媒体循環回路４５には、熱媒体を循環する２次側ポンプ４７が設けられている。上記１次側ポンプ４４および２次側ポンプ４７は、それぞれ熱媒体タンク４２内の熱媒体温度を検出する温度センサ４８および培地（または地中）６１の温度を検出する温度センサ４９の検出値に応じてオン／オフ制御されるようになっている。
【００４１】
また、上記冷媒／熱媒体熱交換器４０、熱媒体タンク４２、１次側ポンプ４４および２次側ポンプ４７等によって冷温媒体製造ユニット７が構成されており、この冷温媒体製造ユニット７は、図１示されるように、ハウス６０内のスペースを有効利用するため、通常は施設園芸用ハウス６０の外部に設置されるが、内部に設置してもよい。さらに、冷媒／熱媒体熱交換器４０は、冷温媒体製造ユニット７内に限らず、室内機２の内部、室外機３の内部等において、冷媒ガス配管５（ガス配管１９Ｂおよびガス配管３２Ｂを含む）に設置することも可能である。
【００４２】
次に、空気熱源ヒートポンプシステム１の運転方法について説明する。図３には、ハウス６０側の熱負荷と、ヒートポンプシステム１の運転モードと、室内送風機３１および１次側ポンプ４４の動作との状態図が示されている。
夏期、中間期等の冷房時、図２に示される実線矢印のように、冷媒圧縮機１０で圧縮された冷媒を、オイルセパレータ１１、四方切換弁１２を経て室外熱交換器１３、レシーバ１６、冷房用膨張弁１７、室内熱交換器３０、冷媒／熱媒体熱交換器４０、四方切換弁１２、アキュームレータ１８の順に循環させることにより、室内熱交換器３０を介して冷風を吹出す冷房運転と、冷媒／熱媒体熱交換器４０で熱媒体を冷却して冷却媒体を製造する冷却媒体製造運転とを同時にまたは交互に単独で運転することができる。
【００４３】
つまり、冷媒／熱媒体熱交換器４０に熱媒体タンク４２内の熱媒体を循環する１次側ポンプ４４を停止し、室内送風機３１を通常通り運転することにより、室内熱交換器３０を蒸発器として機能させ、ここで冷却された空気（冷風）を室内機２からハウス６０内へと吹出すことによって、ハウス６０内の冷房に供することができる。
【００４４】
上記とは逆に、室内送風機３１を停止もしくは低速運転し、１次側ポンプ４４を運転して冷媒／熱媒体熱交換器４０に熱媒体を循環することにより、冷風の吹出しを停止（冷房停止）した状態で冷媒／熱媒体熱交換器４０において熱媒体を冷却し、冷却媒体を製造して熱媒体タンク４２内に貯えることができる。そして、この冷却媒体を、２次側ポンプ４７を適宜駆動して２次側熱媒体循環回路４５に循環することにより、冷却・加熱手段４６を介してハウス６０内の培地６１を冷却することができる。
【００４５】
このように、冷房運転モード時、室内送風機３１と１次側ポンプ４４との運転、停止を適宜切換えることにより、交互に冷房運転と冷却媒体の製造運転とを行い、ハウス６０内の冷房と培地６１の冷却を実行することができる。この際、熱媒体タンク４２に設けられている温度センサ４８の検出値に基づいて１次側ポンプ４４を制御することにより、熱媒体タンク４２内に所定の温度範囲の冷却媒体を貯えることができる。また、培地（または地中）６１の温度を検出する温度センサ４９の検出値に基づいて２次側ポンプ４７を制御することにより、培地（または地中）６１の温度を設定範囲内に維持することができる。
【００４６】
また、１次側ポンプ４４を停止し、室内機２から冷風を吹出す冷房運転中に、低負荷状態となる等により休止中の冷媒／熱媒体熱交換器４０に流入する冷媒ガスの温度が低下しすぎると、冷媒／熱媒体熱交換器４０内で熱媒体が凍結するおそれがある。そこで、室内熱交換器３０を経て冷媒／熱媒体熱交換器４０に流入する冷媒の温度を、冷媒／熱媒体熱交換器４０の冷房時の冷媒流入側に設けられている温度センサ５０により検出し、その値が設定温度以下になったとき、１次側ポンプ４４を連続運転または断続運転し、熱媒体タンク４２内の熱媒体を冷媒／熱媒体熱交換器４０に循環させることにより、冷媒／熱媒体熱交換器４０内での熱媒体の凍結を防止するようにしている。なお、温度センサ５０による検出値は、室内熱交換器３０の冷房時の冷媒出口側に設けられている既設の温度センサ５２（図２参照）の検出値によって代替してもよい。
【００４７】
なお、上記においては、冷房運転と冷却媒体の製造運転とを交互に単独運転する場合について説明したが、冷房運転と冷却媒体の製造運転とを同時、すなわち室内機２から冷風を吹出し、ハウス６０内を冷房しながら、冷媒／熱媒体熱交換器４０において冷却媒体を製造するようにしてもよい。この場合、１次側ポンプ４４を運転し、熱媒体タンク４２内の熱媒体を冷媒／熱媒体熱交換器４０に循環させながら、同時に室内送風機３１を運転することにより、室内熱交換器３０を介して冷風を吹出すことになる。
【００４８】
このように、冷房運転を行いながら冷却媒体を製造する場合、相対的に熱媒体側の温度が低くなると、室内熱交換器３０側で相対的に温度が高い空気との熱交換によって冷媒の温度が上昇してしまい、冷媒／熱媒体熱交換器４０で熱媒体を冷却することができなくなってしまう。そこで、例えば、室内送風機３１の回転を制御することにより、冷媒／熱媒体熱交換器４０で製造される冷却媒体の温度に応じて室内熱交換器３０に循環する風量を制御し、室内熱交換器３０での冷媒の吸熱量を調整するようにしている。その結果、冷媒／熱媒体熱交換器４０で熱媒体を冷却するための必要熱量を確保することができ、冷房運転と冷却媒体の製造運転との同時運転が可能となる。
【００４９】
一方、冬期、中間期等の暖房時、図２に示される破線矢印のように、冷媒圧縮機１０で圧縮された冷媒を、オイルセパレータ１１、四方切換弁１２を経て冷媒／熱媒体熱交換器４０、室内熱交換器１３、レシーバ１６、暖房用膨張弁１５、室外熱交換器１３、四方切換弁１２、アキュームレータ１８の順に循環させることにより、室内熱交換器３０を介して温風を吹出す暖房運転と、冷媒／熱媒体熱交換器４０で熱媒体を加熱して加熱媒体を製造する加熱媒体製造運転とを同時にまたは交互に単独で運転することができる。
【００５０】
つまり、冷媒／熱媒体熱交換器４０に熱媒体タンク４２内の熱媒体を循環する１次側ポンプ４４を停止し、室内送風機３１を通常通り運転することにより、室内熱交換器３０を凝縮器として機能させ、ここで加熱された空気（温風）を室内機２からハウス６０内へと吹出すことによって、ハウス６０内の暖房に供することができる。
【００５１】
これとは逆に、室内送風機３１を停止もしくは低速運転し、１次側ポンプ４４を運転して冷媒／熱媒体熱交換器４０に熱媒体を循環することにより、温風の吹出しを停止（暖房停止）した状態で冷媒／熱媒体熱交換器４０において熱媒体を加熱し、加熱媒体を製造して熱媒体タンク４２内に貯えることができる。そして、この加熱媒体を、２次側ポンプ４７を適宜駆動して２次側熱媒体循環回路４５に循環することにより、冷却・加熱手段４６を介してハウス６０内の培地（または地中）６１を加熱することができる。
【００５２】
このように、暖房運転モード時、室内送風機３１と１次側ポンプ４４との運転、停止を適宜切換えることにより、交互に暖房運転と加熱媒体の製造運転とを行い、ハウス６０内の暖房と培地（または地中）６１の加熱を実行することができる。この際、熱媒体タンク４２に設けられている温度センサ４８の検出値に基づいて１次側ポンプ４４を制御することによって、熱媒体タンク４２内に所定の温度範囲の加熱媒体を貯えることができる。また、培地（または地中）６１の温度を検出する温度センサ４９の検出値に基づいて２次側ポンプ４７を制御することによって、培地（または地中）６１の温度を設定範囲内に維持することができる。
【００５３】
また、１次側ポンプ４４を停止し、室内機２から温風を吹出す暖房運転中に、高負荷状態となる等により休止中の冷媒／熱媒体熱交換器４０に流入する冷媒ガスの温度が上昇しすぎると、冷媒／熱媒体熱交換器４０内で熱媒体が沸騰するおそれがある。そこで、四方切換弁１２を経て冷媒／熱媒体熱交換器４０に流入する冷媒の温度を、冷媒／熱媒体熱交換器４０の暖房時の冷媒流入側に設けられている温度センサ５１により検出し、その値が設定温度以上になったとき、１次側ポンプ４４を運転し、熱媒体タンク４２内の熱媒体を冷媒／熱媒体熱交換器４０に循環させることによって、冷媒／熱媒体熱交換器４０内での熱媒体の沸騰を防止するようにしている。なお、温度センサ５１による検出値は、冷媒圧縮機１０の吐出配管に設けられている既設の温度センサ５３（図２参照）の検出値によって代替してもよい。
【００５４】
さらに、暖房モードでの運転時、特に外気温が低い場合には、室外熱交換器１３の表面に霜が堆積し、室外熱交換器１３での熱交換を阻害する。このため、空気熱源ヒートポンプ機では、一般に着霜が一定量以上になると、暖房サイクルを四方切換弁により冷房サイクルに切換え、図２に実線矢印で示されるように、冷媒圧縮機１０から吐出された高温の冷媒ガスを室外熱交換器１３側に循環させることにより室外熱交換器１３を加熱し、霜を溶かすようにしている。
【００５５】
このデフロスト運転時、室内機２からの冷風吹出しを防止するため、通常、室内送風機３１の運転を停止することから、室内熱交換器３０で十分に熱を汲み上げることができなくなり、デフロスト時間が長くなってしまう。しかし、本実施形態では、１次側ポンプ４４を運転して冷媒／熱媒体熱交換器４０に加熱媒体を循環させ、該加熱媒体により冷媒を加熱し、加熱媒体から吸熱して冷媒を蒸発させるようにしている。このため、加熱媒体の熱を有効に活用して室外熱交換器１３の除霜を行うことができ、デフロスト運転時間を大幅に短縮することができる。
【００５６】
なお、上記では、暖房運転と加熱媒体の製造運転とを交互に単独で運転する場合について説明したが、暖房運転と加熱媒体の製造運転とを同時、すなわち室内機２から温風を吹出し、ハウス６０内を暖房しながら、冷媒／熱媒体熱交換器４０において加熱媒体を製造することができる。この場合、１次側ポンプ４４を運転し、熱媒体タンク４２内の熱媒体を冷媒／熱媒体熱交換器４０に循環させながら、同時に室内送風機３１を運転することにより、室内熱交換器３０を介して温風を吹出すことになる。
【００５７】
このように、暖房運転を行いながら加熱媒体を製造する場合、相対的に熱媒体側の温度が高くなると、室内熱交換器３０側で相対的に温度が低い空気との熱交換により冷媒が放熱し、温度が低下してしまい、冷媒／熱媒体熱交換器４０で熱媒体を加熱することができなくなってしまう。そこで、例えば、室内送風機３１の回転を制御することにより、冷媒／熱媒体熱交換器４０で製造される加熱媒体の温度に応じて室内熱交換器３０に循環する風量を制御し、室内熱交換器３０での冷媒の放熱量を調整するようにしている。これによって、冷媒／熱媒体熱交換器４０で熱媒体を加熱するための必要熱量を確保することができ、暖房運転と加熱媒体の製造運転との同時運転が可能となる。
【００５８】
しかして、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
本実施形態の空気熱源ヒートポンプシステム１によると、標準的な空気熱源ヒートポンプに対して、室外機３側の四方切換弁１２と、室内機２側の室内熱交換器３０とを接続するガス側配管１９Ｂ，３２Ｂを含む冷媒ガス配管（冷媒配管）５に、冷媒／熱媒体熱交換器４０を付設するだけで、室内熱交換器３０を蒸発器として機能させて運転する冷房モード時に、冷媒／熱媒体熱交換器４０を用いて冷却媒体を製造することができる。また、室内熱交換器３０を凝縮器として機能させて運転する暖房モード時に、冷媒／熱媒体熱交換器３０を用いて加熱媒体を製造することができる。
【００５９】
従って、冷風と冷却媒体または温風と加熱媒体をそれぞれ同時または交互に製造することが可能な空気熱源ヒートポンプシステム１を、標準的な空気熱源ヒートポンプを大幅に変更することなく、簡素にかつ安価に構成することができる。また、冷媒／熱媒体熱交換器４０の冷媒側には、圧縮機運転中は常に冷媒が流通される構成のため、サイクル中を循環する冷媒や冷凍機油が冷媒／熱媒体熱交換器４０内に滞留することがなく、冷媒や冷凍機油の滞留による性能や信頼性の低下をなくすることができる。
【００６０】
そして、上記空気熱源ヒートポンプシステム１の利用により、冷房モードでは、室内機２から室内熱交換器３０で冷却された冷風を吹出すと同時または交互に、冷媒／熱媒体熱交換器４０で冷却媒体を製造し、暖房モードでは、室内機２から室内熱交換器３０で加熱された温風を吹出すと同時または交互に、冷媒／熱媒体熱交換器４０で加熱媒体を製造することができる。このため、１台の空気熱源ヒートポンプシステム１で冷風と冷却媒体または温風と加熱媒体をそれぞれ同時または交互に製造し、２種類の異なる媒体の冷熱（冷風と冷水等の冷却媒体）または温熱（温風と温水等の加熱媒体）を同時に利用することが可能となる。従って、空気熱源ヒートポンプシステム１の多様化、その用途あるいは適用範囲の拡大に資することができる。
【００６１】
また、冷媒／熱媒体熱交換器４０に１次側熱媒体循環路４３を介して熱媒体タンク４２を接続しているため、空気熱源ヒートポンプシステム１を適宜冷房モードまたは暖房モードで運転し、冷媒／熱媒体熱交換器４０で製造される冷却媒体または加熱媒体を熱媒体タンク４２に貯えながら、冷却媒体または加熱媒体を製造することができ、また、この熱媒体タンク４２に貯えられている冷却媒体または加熱媒体を適宜２次側熱媒体循環回路４５へと循環させることにより、負荷側（培地または地中６１）での利用に供することができる。このように、熱媒体タンク４２を設け、その大きさを適当に設定することにより、冷却媒体または加熱媒体の製造およびその利用を安定化することができる。
【００６２】
また、１次側熱媒体循環路４３に設けられている１次側ポンプ４４を熱媒体タンク４２内の熱媒体温度に応じて制御し、２次側熱媒体循環回路４５に設けられている２次側ポンプ４７を負荷側（培地または地中６１）の温度に応じて制御するようにしているため、冷却媒体または加熱媒体の製造時、熱媒体タンク４２内の熱媒体温度に応じて１次側ポンプ４４を運転することにより、熱媒体タンク４２内に所定の温度範囲の冷却媒体または加熱媒体を貯えることができる。また、負荷側（培地または地中６１）の温度に応じて２次側ポンプ４７を運転することにより、熱媒体タンク４２内の冷却媒体または加熱媒体を負荷側に循環し、負荷側の温度を設定範囲に制御することができる。従って、冷媒／熱媒体熱交換器４０を介して熱媒体タンク４２内に所定の温度範囲の冷却媒体または加熱媒体を貯えておき、それを適宜利用することにより負荷側（培地または地中６１）の温度を確実に設定範囲に維持することができる。
【００６３】
また、上記冷媒／熱媒体熱交換器４０は、四方切換弁１２と室内熱交換器３０とを接続する冷媒ガス配管５中であれば、室外機３の内部、室内機２の内部、もしくは両室内外機２，３の外部のいずれに設置してもよく、冷媒／熱媒体熱交換器４０を必要に応じて、室外機３の内部、室内機２の内部、もしくは両室内外機２，３の外部のいずれかに選択的に設置することができる。従って、冷媒／熱媒体熱交換器３０を設置する際の自由度を高めることができる。
【００６４】
さらに、上記空気熱源ヒートポンプシステム１の室内機３が施設園芸用のハウス６０内に設置され、該施設園芸用ハウス６０内の冷暖房に供されるとともに、冷媒／熱媒体熱交換器４０によって製造された冷却媒体または加熱媒体が施設園芸用ハウス６０内の培地または地中６１の冷却または加熱に供されるように構成されている。このため、空気熱源ヒートポンプシステム１を１台設置することにより施設園芸用ハウス６０内の冷暖房に止まらず、培地または地中６１の冷却、加熱をも行うことができ、従って、培地または地中６１の冷却または加熱用に別途熱源機を設置する必要がなく、設備費を抑制することができる。また、既設の冷暖房用空気熱源ヒートポンプ機を改修して冷媒／熱媒体熱交換器４０を追加することによっても、簡単に培地または地中６１の冷却、加熱を実現することができ、作物の収穫量の増加あるいは品質向上に資することが可能となる。
【００６５】
また、暖房モードでの運転時、室外熱交換器１３に霜が着霜した場合、四方切換弁１２により暖房サイクルを冷房サイクルに切換え、冷媒／熱媒体熱交換器４０で加熱媒体を用いて冷媒を加熱し、除霜運転を行うようにしているため、加熱媒体からの吸熱により効率よくかつ迅速に除霜することができる。これにより、除霜に要する時間を略半分にし、暖房効率の向上を図ることができるとともに、除霜運転時における圧縮機への液冷媒の流入を確実に防止することができる。
【００６６】
また、冷風または温風を吹出す冷暖房運転を主体に運転する場合は、室内送風機３０をそれに合わせて通常運転し、冷却媒体または加熱媒体の製造を主体に運転する場合は、室内送風機３０を停止もしくは室内熱交換器３１への循環風量を低下して運転するようにしているため、冷媒／熱媒体熱交換器４０での熱媒体の冷却または加熱に冷媒の熱量を有効に利用することができる。従って、それぞれの運転時において、目的にかなった適切でかつ効率的な運転を行うことができる。
【００６７】
また、冷風吹出し運転時、低負荷等により冷媒／熱媒体熱交換器４０に流入する冷媒の温度が設定温度以下に低下し、熱媒体が凍結するおそれがある場合には、１次側ポンプ４４を運転して熱媒体を循環させることにより、冷媒／熱媒体熱交換器４０内での熱媒体の凍結を防止するようにしているため、冷媒／熱媒体熱交換器４０の凍結による損傷等のトラブルを防止し、安全に運転することができる。
【００６８】
同様に、温風吹出し運転時、外気温の上昇等により冷媒／熱媒体熱交換器４０に流入する冷媒の温度が設定温度以上に上昇し、熱媒体が沸騰するおそれがある場合には、１次側ポンプ４４を運転して熱媒体を循環させることにより、冷媒／熱媒体熱交換器４０内での熱媒体の沸騰を防止するようにしているため、冷媒／熱媒体熱交換器４０での熱媒体の沸騰によるトラブルを防止し、安全に運転することができる。
【００６９】
さらに、冷暖房運転と冷却媒体または加熱媒体の製造運転とを同時に行う場合、室内熱交換器３０に対する循環風量を、冷却媒体または加熱媒体の温度に応じて制御することにより、室内熱交換器３０での冷媒の吸熱量または放熱量を調整するようにしている。このため、冷暖房運転と冷温媒体の製造運転との同時運転時、冷媒／熱媒体熱交換器４０で熱媒体を冷却または加熱するのに必要な冷媒の熱量を確保しながら、同時に室内熱交換器３０を介して冷風または温風を吹出し、冷房運転または暖房運転を継続することができる。
【００７０】
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、空気熱源ヒートポンプシステム１を施設園芸用のハウス６０内の冷暖房と、培地５１の冷却、加熱に適用した例について説明したが、一般的な建屋の冷暖房用にも適用でき、この場合、室内機２を用いた冷暖房の他に、冷媒／熱媒体熱交換器４０に直接または熱媒体タンク４２を介して負荷側のファンコイルユニットを接続することにより、ファンコイルユニットを介して特定エリアの冷暖房あるいは特定物の冷却または加熱を行うことができる。
【符号の説明】
【００７１】
１ 空気熱源ヒートポンプシステム
２ 室内機
３ 室外機
４ 冷媒液配管（冷媒配管）
５ 冷媒ガス配管（冷媒配管）
６ ヒートポンプサイクル
１０ 冷媒圧縮機
１２ 四方切換弁
１３ 室外熱交換器
１４ 室外送風機
１９ 冷媒配管
３０ 室内熱交換器
３１ 室内送風機
４０ 冷媒／熱媒体熱交換器
４２ 熱媒体タンク
４３ １次側熱媒体循環路
４４ １次側ポンプ
４５ ２次側熱媒体循環回路
４６ 冷却・加熱手段
４７ ２次側ポンプ
４８，４９，５０，５１ 温度センサ
６０ 施設園芸用ハウス
６１ 培地（または地中）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器および室外送風機等を有する室外機と、室内熱交換器および室内送風機等を有する室内機とが冷媒配管により接続され、前記圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器および室内熱交換器等によりヒートポンプサイクルが構成されている空気熱源ヒートポンプシステムにおいて、
前記室外機側の前記四方切換弁と、前記室内機側の前記室内熱交換器とを接続する冷媒配管に、該冷媒配管側を流れる冷媒と水等の熱媒体とを熱交換させ、冷却媒体または加熱媒体を製造する冷媒／熱媒体熱交換器が設けられていることを特徴とする空気熱源ヒートポンプシステム。
【請求項２】
前記冷媒／熱媒体熱交換器には、前記熱媒体を貯える熱媒体タンクが接続され、１次側ポンプを介して前記熱媒体タンクと前記冷媒／熱媒体熱交換器との間で前記熱媒体が循環可能とされているとともに、前記熱媒体タンクには、負荷側に前記熱媒体を循環する熱媒体循環回路が接続され、前記負荷側に２次側ポンプを介して前記熱媒体が循環可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の空気熱源ヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記１次側ポンプは、前記熱媒体タンク内の熱媒体温度に応じて制御され、前記２次側ポンプは、前記負荷側の温度に応じて制御されるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の空気熱源ヒートポンプシステム。
【請求項４】
前記冷媒／熱媒体熱交換器は、前記室外機側の前記四方切換弁と前記室内機側の前記室内熱交換器との間を接続する前記冷媒配管中おいて、前記室外機の内部、前記室内機の内部、もしくは両室内外機の外部のいずれかに設置可能とされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の空気熱源ヒートポンプシステム。
【請求項５】
前記室内機は、施設園芸用ハウス内に設置され、該施設園芸用ハウス内の冷暖房に供されるとともに、前記冷媒／熱媒体熱交換器によって製造された前記冷却媒体または加熱媒体は、前記施設園芸用ハウス内の培地または地中の冷却または加熱に供されるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の空気熱源ヒートポンプシステム。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載されている空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法において、
冷房モードでは、前記室内機から前記室内熱交換器で冷却された冷風を吹出すと同時または交互に、前記冷媒／熱媒体熱交換器で冷却媒体を製造し、
暖房モードでは、前記室内機から前記室内熱交換器で加熱された温風を吹出すと同時または交互に、前記冷媒／熱媒体熱交換器で加熱媒体を製造することを特徴とする空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法。
【請求項７】
前記暖房モードでの運転時、前記室外熱交換器に霜が堆積した場合、前記四方切換弁により暖房サイクルを冷房サイクルに切換え、前記冷媒／熱媒体熱交換器で前記加熱媒体を用いて冷媒を加熱し、除霜運転を行うことを特徴とする請求項６に記載の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法。
【請求項８】
前記室内機から冷風または温風を吹出して冷暖房運転を行う場合、前記室内送風機を冷暖房運転に合わせて通常運転し、前記冷媒／熱媒体熱交換器を用いて冷却媒体または加熱媒体を製造する場合、前記室内送風機を停止もしくは前記室内熱交換器への循環風量を低下させて運転することを特徴とする請求項６または７に記載の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法。
【請求項９】
前記冷房モードでの冷風吹出し運転時、前記冷媒／熱媒体熱交換器に流入する冷媒の温度が設定温度以下になったとき、１次側ポンプを運転して前記冷媒／熱媒体熱交換器に熱媒体を循環させることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法。
【請求項１０】
前記暖房モードでの温風吹出し運転時、前記冷媒／熱媒体熱交換器に流入する冷媒の温度が設定温度以上になったとき、１次側ポンプを運転して前記冷媒／熱媒体熱交換器に熱媒体を循環させることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法。
【請求項１１】
前記冷房モードまたは暖房モードで、冷風または温風を吹出すと同時に冷却媒体または加熱媒体を製造する場合、製造される冷却媒体または加熱媒体の温度に応じて前記室内熱交換器に循環する風量を制御することを特徴とする請求項６ないし１０のいずれかに記載の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法。
【請求項１】
圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器および室外送風機等を有する室外機と、室内熱交換器および室内送風機等を有する室内機とが冷媒配管により接続され、前記圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器および室内熱交換器等によりヒートポンプサイクルが構成されている空気熱源ヒートポンプシステムにおいて、
前記室外機側の前記四方切換弁と、前記室内機側の前記室内熱交換器とを接続する冷媒配管に、該冷媒配管側を流れる冷媒と水等の熱媒体とを熱交換させ、冷却媒体または加熱媒体を製造する冷媒／熱媒体熱交換器が設けられていることを特徴とする空気熱源ヒートポンプシステム。
【請求項２】
前記冷媒／熱媒体熱交換器には、前記熱媒体を貯える熱媒体タンクが接続され、１次側ポンプを介して前記熱媒体タンクと前記冷媒／熱媒体熱交換器との間で前記熱媒体が循環可能とされているとともに、前記熱媒体タンクには、負荷側に前記熱媒体を循環する熱媒体循環回路が接続され、前記負荷側に２次側ポンプを介して前記熱媒体が循環可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の空気熱源ヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記１次側ポンプは、前記熱媒体タンク内の熱媒体温度に応じて制御され、前記２次側ポンプは、前記負荷側の温度に応じて制御されるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の空気熱源ヒートポンプシステム。
【請求項４】
前記冷媒／熱媒体熱交換器は、前記室外機側の前記四方切換弁と前記室内機側の前記室内熱交換器との間を接続する前記冷媒配管中おいて、前記室外機の内部、前記室内機の内部、もしくは両室内外機の外部のいずれかに設置可能とされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の空気熱源ヒートポンプシステム。
【請求項５】
前記室内機は、施設園芸用ハウス内に設置され、該施設園芸用ハウス内の冷暖房に供されるとともに、前記冷媒／熱媒体熱交換器によって製造された前記冷却媒体または加熱媒体は、前記施設園芸用ハウス内の培地または地中の冷却または加熱に供されるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の空気熱源ヒートポンプシステム。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載されている空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法において、
冷房モードでは、前記室内機から前記室内熱交換器で冷却された冷風を吹出すと同時または交互に、前記冷媒／熱媒体熱交換器で冷却媒体を製造し、
暖房モードでは、前記室内機から前記室内熱交換器で加熱された温風を吹出すと同時または交互に、前記冷媒／熱媒体熱交換器で加熱媒体を製造することを特徴とする空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法。
【請求項７】
前記暖房モードでの運転時、前記室外熱交換器に霜が堆積した場合、前記四方切換弁により暖房サイクルを冷房サイクルに切換え、前記冷媒／熱媒体熱交換器で前記加熱媒体を用いて冷媒を加熱し、除霜運転を行うことを特徴とする請求項６に記載の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法。
【請求項８】
前記室内機から冷風または温風を吹出して冷暖房運転を行う場合、前記室内送風機を冷暖房運転に合わせて通常運転し、前記冷媒／熱媒体熱交換器を用いて冷却媒体または加熱媒体を製造する場合、前記室内送風機を停止もしくは前記室内熱交換器への循環風量を低下させて運転することを特徴とする請求項６または７に記載の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法。
【請求項９】
前記冷房モードでの冷風吹出し運転時、前記冷媒／熱媒体熱交換器に流入する冷媒の温度が設定温度以下になったとき、１次側ポンプを運転して前記冷媒／熱媒体熱交換器に熱媒体を循環させることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法。
【請求項１０】
前記暖房モードでの温風吹出し運転時、前記冷媒／熱媒体熱交換器に流入する冷媒の温度が設定温度以上になったとき、１次側ポンプを運転して前記冷媒／熱媒体熱交換器に熱媒体を循環させることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法。
【請求項１１】
前記冷房モードまたは暖房モードで、冷風または温風を吹出すと同時に冷却媒体または加熱媒体を製造する場合、製造される冷却媒体または加熱媒体の温度に応じて前記室内熱交換器に循環する風量を制御することを特徴とする請求項６ないし１０のいずれかに記載の空気熱源ヒートポンプシステムの運転方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１２２８０１（Ｐ２０１１−１２２８０１Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８２９７７（Ｐ２００９−２８２９７７）
【出願日】平成２１年１２月１４日（２００９．１２．１４）
【出願人】（３９１００７２４２）三菱重工空調システム株式会社 (5)
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（０００１１１２９２）ネポン株式会社 (24)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１４日（２００９．１２．１４）
【出願人】（３９１００７２４２）三菱重工空調システム株式会社 (5)
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（０００１１１２９２）ネポン株式会社 (24)
【Ｆターム（参考）】
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