JP2008185245A - 圧縮式ヒートポンプ装置、圧縮式ヒートポンプ装置の運転方法、及び、コージェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】暖房や給湯等に用いることができる高温側流体及び冷房等に用いることができる低温側流体を得ることができながら、ＣＯＰの低下を抑制できる圧縮式ヒートポンプ装置の提供。
【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機４、冷媒から放熱させる凝縮部５、冷媒を膨張させる膨張弁６、冷媒に吸熱させる蒸発部７の順に冷媒を循環する冷媒回路８を設け、冷媒回路８において圧縮機４と凝縮部５との間に配置して、圧縮機４にて圧縮された冷媒と高温側流体との間での熱交換を可能とする高温側熱交換部１１と、冷媒回路８において膨張弁６と蒸発部７との間に配置して、膨張弁６にて膨張された冷媒と低温側流体との間での熱交換を可能とする低温側熱交換部１２とを設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷媒を圧縮する圧縮部、前記冷媒から放熱させる凝縮部、前記冷媒を膨張させる膨張部、前記冷媒に吸熱させる蒸発部の順に前記冷媒を循環する冷媒回路を設けた圧縮式ヒートポンプ装置、その圧縮式ヒートポンプ装置の運転方法、及び、コージェネレーションシステムに関する。

上記のような圧縮式ヒートポンプ装置は、凝縮部において冷媒と高温側流体との熱交換を行うことにより凝縮部において圧縮されて高温となった冷媒から高温側流体に放熱し、蒸発部において冷媒と低温側流体との熱交換を行うことにより膨張されて低温となった冷媒が低温側流体から吸熱するものである（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載の圧縮式ヒートポンプ装置では、高温側流体を給湯用の湯水として凝縮部にて加熱された給湯用の湯水を給湯に用い、低温側流体を外気として蒸発部にて外気の温度を低下させるようにしている。
また、凝縮部にて加熱される高温側流体は、給湯の他に、暖房等に用いることもでき、蒸発部にて冷却される低温側流体は、冷房等に用いることができる。

特開２００４−１６３０３７号公報

上記従来の圧縮式ヒートポンプ装置では、凝縮部において冷媒と高温側流体とを熱交換しているので、凝縮部に供給される高温側流体の温度によって凝縮部を通過した冷媒の温度が変化することになる。その為に、夏季等により凝縮部に供給される高温側流体の温度が高くなると、凝縮部を通過した冷媒の温度が高くなり、凝縮部において冷媒の温度を十分に低下させることができない場合がある。したがって、蒸発部に供給される冷媒の温度が高くなり、圧縮部に加えられた仕事量に対する冷凍能力の比を示す成績係数（以下、「ＣＯＰ」と略称する（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が低下する虞がある。
また、蒸発部において冷媒と低温側流体とを熱交換しているので、蒸発部に供給される低温側流体の温度によって蒸発部を通過した冷媒の温度が変化することになる。その為に、冬季等により蒸発部に供給される吸熱対象流体の温度が低くなると、蒸発部を通過した冷媒の温度が低くなり、蒸発部において冷媒の温度を十分に上昇させることができない場合がある。したがって、圧縮部に供給される冷媒の温度が低くなり、ＣＯＰが低下する虞がある。

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、暖房や給湯等に用いることができる高温側流体及び冷房等に用いることができる低温側流体を得ることができながら、ＣＯＰの低下を抑制できる圧縮式ヒートポンプ装置、その圧縮式ヒートポンプ装置の運転方法、及び、その圧縮式ヒートポンプ装置を設けたコージェネレーションシステムを提供する点にある。

この目的を達成するために、本発明に係るヒートポンプ装置の第１特徴構成は、冷媒を圧縮する圧縮部、前記冷媒から放熱させる凝縮部、前記冷媒を膨張させる膨張部、前記冷媒に吸熱させる蒸発部の順に前記冷媒を循環する冷媒回路を設けた圧縮式ヒートポンプ装置において、前記冷媒回路において前記圧縮部と前記凝縮部との間に配置して、前記圧縮部にて圧縮された前記冷媒と高温側流体との間での熱交換を可能とする高温側熱交換部と、前記冷媒回路において前記膨張部と前記蒸発部との間に配置して、前記膨張部にて膨張された前記冷媒と低温側流体との間での熱交換を可能とする低温側熱交換部とを設けている点にある。

すなわち、圧縮部にて圧縮されて高温となった冷媒は、高温側熱交換部にて高温側流体との間で熱交換されたのち、凝縮部にて放熱されることになる。前記高温側熱交換部では、圧縮されて高温となった冷媒と高温側流体との間で熱交換するので、高温側流体を暖房や給湯等に用いることができる高温側の所望温度にすることができる。そして、高温側熱交換部を通過した冷媒は、凝縮部にて放熱されるので、高温側熱交換部を通過した冷媒の温度が高くなっても、凝縮部における放熱により冷媒の温度を十分に低下させることができ、蒸発部に供給される冷媒の温度が高くなるのを抑制できる。
前記膨張部にて膨張された冷媒は、低温側熱交換部にて低温側流体との間で熱交換されたのち、蒸発部にて吸熱されることになる。前記低温側熱交換部では、膨張されて低温となった冷媒と低温側流体との間で熱交換するので、低温側流体を冷房等に用いることができる低温側の所望温度にすることができる。そして、低温側熱交換部を通過した冷媒は、蒸発部にて吸熱されるので、低温側熱交換部を通過した冷媒の温度が低くなっても、蒸発部における吸熱により冷媒の温度を十分に上昇させることができ、圧縮部に供給される冷媒の温度が低くなるのを抑制できる。
以上のことから、高温側熱交換部と低温側熱交換部を対として設けることにより、高温側の所望温度である高温側流体及び低温側の所望温度である低温側流体を得ることができながら、ＣＯＰの低下を抑制できる圧縮式ヒートポンプ装置を提供できるに至った。

本発明に係るヒートポンプ装置の第２特徴構成は、蓄熱流体が貯留された蓄熱槽と、その蓄熱槽から取り出した蓄熱流体を前記高温側流体として前記高温側熱交換部に供給して前記蓄熱槽に戻す形態で循環路にて前記蓄熱流体を循環する蓄熱流体循環手段とを設けている点にある。

すなわち、蓄熱流体循環手段は、蓄熱槽から取り出した蓄熱流体を高温側熱交換部に供給して蓄熱槽に戻すので、高温側熱交換部において冷媒と蓄熱流体との間で熱交換して蓄熱流体を高温側の所望温度にして蓄熱槽に戻すことができ、蓄熱槽への蓄熱を行うことができる。そして、蓄熱槽に貯留されている蓄熱流体の大部分が高温となっている場合等には、蓄熱流体循環手段にて高温側熱交換部に供給する蓄熱流体の温度が高温となる。このような場合でも、高温側熱交換部における冷媒と蓄熱流体との熱交換により蓄熱流体を高温側の所望温度に維持することができる。このとき、高温側熱交換部を通過した冷媒の温度が上昇するが、凝縮部にて冷媒から放熱させて冷媒の温度を低下させることができる。
したがって、蓄熱槽への蓄熱を行うことができながら、ＣＯＰの低下を抑制できる。

本発明に係るコージェネレーションシステムの第１特徴構成は、上記第２特徴構成におけるヒートポンプ装置、及び、電力と熱とを発生する熱電併給装置を設けたコージェネレーションシステムおいて、前記循環路において前記高温側熱交換部と前記蓄熱槽との間に配置して、前記熱電併給装置にて発生する熱にて前記高温側熱交換部を通過した前記蓄熱流体を加熱する排熱式加熱部と、前記熱電併給装置にて発生する電力を前記圧縮式ヒートポンプ装置における前記圧縮部の駆動用電力として供給可能な電力供給部と、前記蓄熱流体循環手段の作動、及び、前記圧縮式ヒートポンプ装置の作動を制御する運転制御手段とを設けている点にある。

すなわち、排熱式加熱部は、熱電併給装置にて発生する熱にて高温側熱交換部を通過した蓄熱流体を加熱するので、運転制御手段が蓄熱流体循環手段を作動させることにより、排熱式加熱部にて蓄熱流体を加熱させて蓄熱槽への蓄熱を行うことができる。また、電力供給部は、熱電併給装置にて発生する電力を圧縮部の駆動用電力として供給可能であるので、運転制御手段が、電力供給部にて熱電併給装置にて発生する電力を圧縮部の駆動用電力として供給させて圧縮式ヒートポンプ装置を作動させることができる。したがって、熱電併給装置にて発生する電力を用いて圧縮式ヒートポンプ装置を作動させることにより、高温側熱交換部における蓄熱流体と冷媒との熱交換を行うことができ、蓄熱流体を高温側の所望温度にすることができる。
したがって、熱電併給装置にて発生する熱と電力を有効に活用して省エネルギー化を図りながら、蓄熱槽への蓄熱や高温側熱交換部における蓄熱流体と冷媒との熱交換を行うことができる。

本発明に係るコージェネレーションシステムの第２特徴構成は、前記蓄熱流体循環手段は、前記蓄熱槽の下部から取り出した前記蓄熱流体を前記高温側熱交換部、前記排熱式加熱部の順に通過させて前記蓄熱槽の上部に戻す形態で、前記循環路にて前記蓄熱流体を循環する蓄熱槽循環状態に切換自在に構成してあり、前記運転制御手段は、前記蓄熱流体循環手段を前記蓄熱槽循環状態にて作動させるとともに、前記電力供給部が前記熱電併給装置にて発生する電力を前記圧縮部の駆動用電力として供給する電力供給状態となると前記圧縮式ヒートポンプ装置を作動させる蓄熱運転を実行可能に構成している点にある。

すなわち、運転制御手段が蓄熱運転を実行することにより、蓄熱槽の下部から取り出した蓄熱流体は、高温側熱交換部、排熱式加熱部の順に通過して蓄熱槽の上部に戻ることになる。そして、蓄熱槽の下部から取り出した蓄熱流体は、排熱式加熱部にて加熱されて高温となって蓄熱槽の上部に戻るので、熱電併給装置にて発生する熱を用いながら、上部側が高温に且つ下部側が低温となる温度成層を極力乱すことなく、蓄熱槽への蓄熱を行うことができる。また、運転制御手段は、蓄熱運転において、電力供給状態となると熱電併給装置にて発生する電力を圧縮部の駆動用電力として圧縮式ヒートポンプ装置を作動させるので、排熱式加熱部に加えて、高温側熱交換部においても蓄熱流体を加熱することができ、熱電併給装置にて発生する電力をも用いて蓄熱槽への蓄熱を行うことができる。
したがって、熱電併給装置にて発生する熱と電力を有効に活用して省エネルギー化を図りながら、蓄熱槽への蓄熱を行うことができる。

本発明に係るコージェネレーションシステムの第３特徴構成は、前記蓄熱流体循環手段は、前記蓄熱槽の下部から取り出した前記蓄熱流体を前記高温側熱交換部、前記排熱式加熱部の順に通過させて前記蓄熱槽の上部に戻す形態で、前記循環路にて前記蓄熱流体を循環する蓄熱槽循環状態に切換自在に構成してあり、前記運転制御手段は、前記蓄熱流体循環手段を前記蓄熱槽循環状態にて作動させ且つ前記圧縮式ヒートポンプ装置を作動させる余剰熱放熱運転を実行可能に構成している点にある。

すなわち、運転制御手段が余剰熱放熱運転を実行することにより、蓄熱槽の下部から取り出した蓄熱流体は、高温側熱交換部、排熱式加熱部の順に通過して蓄熱槽の上部に戻ることになる。既に蓄熱槽に十分な熱が蓄熱されている場合には、蓄熱槽の下部から取り出した蓄熱流体が高温側熱交換部に供給される冷媒よりも高温となり、高温側熱交換部において高温側熱交換部から冷媒に放熱される。このとき、高温側熱交換部を通過することにより冷媒の温度が上昇するが、凝縮部にて冷媒から放熱させることができ、冷媒の温度を十分に低下させることができる。
このように、蓄熱流体が有する熱を放熱することができるので、既に蓄熱槽に十分な熱が蓄熱されており、熱電併給装置にて発生する余剰な熱や蓄熱槽に蓄熱されている余剰な熱を放熱したい場合には、運転制御手段が余剰熱放熱運転を実行することにより、圧縮式ヒートポンプ装置の凝縮部を利用して、余剰な熱を放熱することができる。したがって、ラジエター等の放熱器を設けなくてもよく、構成の簡素化を図りながら、余剰な熱の放熱を行うことができる。

本発明に係るコージェネレーションシステムの第４特徴構成は、前記循環路において前記排熱式加熱部と前記蓄熱槽との間から分岐して前記排熱式加熱部を通過した前記蓄熱流体を前記蓄熱槽をバイパスさせて前記高温側熱交換部に供給するバイパス路を設け、前記蓄熱流体循環手段は、前記蓄熱槽の下部から取り出した前記蓄熱流体を前記高温側熱交換部、前記排熱式加熱部の順に通過させて前記排熱式加熱部を通過した前記蓄熱流体の少なくとも一部を前記バイパス路に供給する形態で、前記循環路及び前記バイパス路にて前記蓄熱流体を循環するバイパス路循環状態に切換自在に構成してあり、前記運転制御手段は、前記余剰熱放熱運転において、前記蓄熱流体循環手段を前記パイパス路循環状態に切り換えて作動可能に構成している点にある。

すなわち、運転制御手段は、余剰熱放熱運転において、蓄熱流体循環手段をバイパス路循環状態に切り換えて作動させることにより、排熱式加熱部を通過した蓄熱流体の少なくとも一部が、蓄熱槽の上部に戻されることなく、バイパス路に供給されてそのまま高温側熱交換部に供給されることになる。したがって、排熱式加熱部を通過した余剰な熱を有する蓄熱流体を極力蓄熱槽に戻すことなく高温側熱交換部に供給できるので、蓄熱槽に対して極力悪影響を与えないようにしながら、高温側熱交換部にて蓄熱流体から冷媒へ効率よく放熱することができる。

本発明に係るコージェネレーションシステムの第５特徴構成は、前記循環路において前記排熱式加熱部と前記蓄熱槽との間から分岐して前記排熱式加熱部を通過した前記蓄熱流体を暖房端末に供給して前記蓄熱槽に戻す暖房端末供給路を設け、前記蓄熱流体循環手段は、前記蓄熱槽の上部から取り出した前記蓄熱流体を前記高温側熱交換部、前記排熱式加熱部の順に通過させて前記排熱式加熱部を通過した前記蓄熱流体の少なくとも一部を前記暖房端末供給路に供給する形態で、前記循環路及び前記暖房端末供給路にて前記蓄熱流体を循環する暖房端末供給路循環状態に切換自在に構成してあり、前記運転制御手段は、前記蓄熱流体循環手段を前記暖房端末供給路循環状態にて作動させるとともに、前記電力供給部が前記熱電併給装置にて発生する電力を前記圧縮部の駆動用電力として供給する電力供給状態となると前記圧縮式ヒートポンプ装置を作動させる暖房運転を実行可能に構成している点にある。

すなわち、運転制御手段が暖房運転を実行することにより、蓄熱槽の上部から取り出した蓄熱流体は、高温側熱交換部、排熱式加熱部の順に通過して、その少なくとも一部が暖房端末供給路にて暖房端末に供給されることになる。そして、暖房端末に供給される蓄熱流体は、蓄熱槽の上部から取り出したものであり、しかも、排熱式加熱部にて加熱されている。また、運転制御手段は、暖房運転において、電力供給状態となると熱電併給装置にて発生する電力を圧縮部の駆動用電力として圧縮式ヒートポンプ装置を作動させるので、排熱式加熱部に加えて、高温側熱交換部においても蓄熱流体を加熱することができる。したがって、暖房端末に供給される蓄熱流体は高温となっており、その高温の蓄熱流体を用いて空調対象空間を暖房できる。
このように、蓄熱槽に蓄熱している熱及び熱電併給装置にて発生する熱に加えて、熱電併給装置にて発生する電力をも活用して省エネルギー化を図りながら、空調対象空間を暖房できる。

本発明に係るコージェネレーションシステムの第６特徴構成は、前記暖房端末として、空調対象空間の空気を前記暖房端末供給路にて供給される前記蓄熱流体にて加熱するとともに、空調対象空間の空気に対して前記暖房端末供給路にて供給される前記蓄熱流体を噴霧して、空調対象空間の空気の温度及び湿度を調整自在な空調端末を設けている点にある。

すなわち、暖房端末は、単に、空調対象空間を暖房するだけのものではなく、暖房端末供給路にて供給される蓄熱流体を用いて空調対象空間の空気の温度及び湿度を調整自在な空調端末であるので、空調対象空間を快適な空間に空調できる。しかも、空調端末に対して暖房端末供給路にて蓄熱流体を供給するだけで、空調対象空間の空気の温度及び湿度を調整することができるので、構成の簡素化を図りながら、空調対象空間を快適な空間に空調できる。ちなみに、蓄熱流体は空調対象空間の空気に対して噴霧されるので、例えば、蓄熱流体を水とした場合には、給水又は給湯等により蓄熱流体が補給される。

本発明に係るコージェネレーションシステムの第７特徴構成は、前記低温側熱交換部にて熱交換された前記低温側流体を低温側流体循環路にて前記低温側熱交換部と冷房端末との間で循環する冷房端末循環手段を設け、前記運転制御手段は、前記圧縮式ヒートポンプ装置及び前記冷房端末循環手段を作動させる冷房運転を実行可能に構成している点にある。

すなわち、運転制御手段が冷房運転を実行することにより、低温側流体は、低温側熱交換部における冷媒との熱交換により低温となって冷房端末に供給されることになる。したがって、冷房端末では、その低温となった低温側流体を用いて空調対象空間を冷房できる。このように、圧縮式ヒートポンプ装置を利用して、空調対象空間の冷房をも行うことができ、利便性の向上を図ることができる。

本発明に係るコージェネレーションシステムの第８特徴構成は、前記循環路において前記排熱式加熱部と前記蓄熱槽との間から分岐して前記排熱式加熱部を通過した前記蓄熱流体を冷房端末に供給して前記蓄熱槽に戻す冷房端末供給路を設け、前記蓄熱流体循環手段は、前記蓄熱槽から取り出した前記蓄熱流体を前記高温側熱交換部、前記排熱式加熱部の順に通過させて前記排熱式加熱部を通過した前記蓄熱流体の少なくとも一部を前記冷房端末供給路に供給する形態で、前記循環路及び前記冷房端末供給路にて前記蓄熱流体を循環する冷房端末供給路循環状態に切換自在に構成してあり、前記冷房端末として、空調対象空間の空気を前記低温側流体循環路にて供給される前記低温側流体にて冷却除湿したのち前記冷房端末供給路にて供給される前記蓄熱流体にて加熱して、空調対象空間の空気の温度及び湿度を調整自在な空調端末を設け、前記運転制御手段は、前記冷房運転において、前記蓄熱流体循環手段を前記冷房端末供給路循環状態にて作動させるように構成してある点にある。

すなわち、運転制御手段は、冷房運転において、蓄熱流体循環手段を冷房端末供給路循環状態にて作動させると、蓄熱槽から取り出した蓄熱流体は、高温側熱交換部、排熱式加熱部の順に通過して、その少なくとも一部が、冷房端末供給路にて冷房端末に供給されることになる。そして、冷房端末は、単に、空調対象空間を冷房するものではなく、低温側流体循環路にて供給される低温側流体に加えて、冷房端末供給路にて供給される蓄熱流体を用いて、空調対象空間の空気の温度及び湿度を調整自在な空調端末であるので、空調対象空間を快適な空間に空調できる。しかも、空調端末に対して冷房端末供給路にて蓄熱流体を供給するだけで、空調対象空間の空気の温度及び湿度を調整することができるので、構成の簡素化を図りながら、空調対象空間を快適な空間に空調できる。

本発明に係るコージェネレーションシステムの第９特徴構成は、前記循環路において前記排熱式加熱部と前記蓄熱槽との間から分岐して前記排熱式加熱部を通過した前記蓄熱流体を熱消費部に供給して前記蓄熱槽の下部に戻す熱消費部供給路を設け、前記蓄熱流体循環手段は、前記蓄熱槽の上部から取り出した前記蓄熱流体を前記高温側熱交換部、前記排熱式加熱部の順に通過させて前記排熱式加熱部を通過した前記蓄熱流体を前記熱消費部供給路に供給する形態で、前記循環路及び前記熱消費部供給路にて前記蓄熱流体を循環する熱消費部供給路循環状態に切換自在に構成してあり、前記運転制御手段は、前記蓄熱流体循環手段を前記熱消費部供給路循環状態にて作動させるとともに、前記電力供給部が前記熱電併給装置にて発生する電力を前記圧縮部の駆動用電力として供給する電力供給状態となると前記圧縮式ヒートポンプ装置を作動させる熱消費運転を実行可能に構成している点にある。

すなわち、運転制御手段が熱消費運転を実行することにより、蓄熱槽の上部から取り出した蓄熱流体は、高温側熱交換部、排熱式加熱部の順に通過して、熱消費部供給路にて熱消費部に供給されることになる。そして、熱消費部に供給される蓄熱流体は、蓄熱槽の上部から取り出したものであり、しかも、排熱式加熱部にて加熱されている。また、運転制御手段は、熱消費運転において、電力供給状態となると熱電併給装置にて発生する電力を圧縮部の駆動用電力として圧縮式ヒートポンプ装置を作動させるので、排熱式加熱部に加えて、高温側熱交換部においても蓄熱流体を加熱することができる。したがって、熱消費部に供給される蓄熱流体は高温となっており、その高温の蓄熱流体の熱を熱消費部にて消費することができる。そして、例えば、熱消費部にて高温の蓄熱流体にて給水を加熱して給湯を行ったり、或いは、高温の蓄熱流体にて浴槽の湯水を加熱して追焚きを行うことができる。
このように、蓄熱槽に蓄熱している熱及び熱電併給装置にて発生する熱に加えて、熱電併給装置にて発生する電力をも活用して省エネルギー化を図りながら、熱消費部にて高温の蓄熱流体の熱を消費して給湯や追焚き等を行うことができる。

本発明に係る圧縮式ヒートポンプ装置の運転方法の第１特徴構成は、冷媒を圧縮する圧縮部、前記冷媒から放熱させる凝縮部、前記冷媒を膨張させる膨張部、前記冷媒に吸熱させる蒸発部の順に前記冷媒を循環する冷媒回路を設けた圧縮式ヒートポンプ装置の運転方法において、前記冷媒回路において前記圧縮部と前記凝縮部との間に配置した高温側熱交換部にて前記圧縮部にて圧縮された前記冷媒と高温側流体との間での熱交換を行い、前記冷媒回路において前記膨張部と前記蒸発部との間に配置した低温側熱交換部にて前記膨張部にて膨張された前記冷媒と低温側流体との間での熱交換を行う点にある。

前記圧縮部にて圧縮されて高温となった冷媒は、高温側熱交換部に供給されて高温側流体との間で熱交換されたのち、凝縮部に供給されて放熱される。凝縮部を通過した冷媒は、膨張部にて膨張されたのち低温側熱交換部に供給されて低温側流体との間で熱交換される。低温側熱交換部を通過した冷媒は、蒸発部に供給されて吸熱したのち圧縮部に供給される。
そして、高温側熱交換部において高温側流体の温度が冷媒の温度よりも低温である場合には、高温側熱交換部にて冷媒から高温側流体に放熱させて、凝縮部にて冷媒からさらに放熱させることになり、高温側流体を加熱して高温側の所望温度にできながら、凝縮部を通過する冷媒の温度を十分に低下させることができる。逆に、高温側熱交換部において高温側流体の温度が冷媒の温度よりも高温である場合には、高温側熱交換部にて冷媒が高温側流体から吸熱して、凝縮部にて冷媒から放熱させることになり、高温側流体を冷却して高温側の所望温度にできながら、凝縮部を通過する冷媒の温度を十分に低下させることができる。
また、低温側熱交換部において低温側流体の温度が冷媒の温度よりも高温である場合には、低温側熱交換部にて冷媒が低温側流体から吸熱して、蒸発部にて冷媒がさらに吸熱することになり、低温側流体を冷却して低温側の所望温度にできながら、蒸発部を通過する冷媒の温度を十分に上昇させることができる。逆に、低温側熱交換部において低温側流体の温度が冷媒の温度よりも低温である場合には、低温側熱交換部にて冷媒から低温側流体に放熱させて、蒸発部にて冷媒が吸熱することになり、低温側流体を加熱して低温側の所望温度にできながら、蒸発部を通過する冷媒の温度を十分に上昇させることができる。
したがって、高温側熱交換部と低温側熱交換部を対として設け、高温側熱交換部及び低温側熱交換部での熱の授受を行うことにより、高温側の所望温度である高温側流体及び低温側の所望温度である低温側流体を得ることができながら、ＣＯＰの低下を抑制できる圧縮式ヒートポンプ装置の運転方法を提供できるに至った。

本発明に係る圧縮式ヒートポンプ装置を設けたコージェネレーションシステムについて、図面に基づいて説明する。
このコージェネレーションシステムは、図１〜図５に示すように、電力と熱とを発生する熱電併給装置１、圧縮式ヒートポンプ装置２、熱電併給装置１にて発生する熱を蓄熱可能な蓄熱槽３、及び、運転を制御する運転制御手段としての運転制御部Ｈを設けて構成している。
前記熱電併給装置１は、例えば、都市ガスを燃料とするガスエンジンや燃料電池を備え、電力と熱を発生するように構成している。

前記圧縮式ヒートポンプ装置２は、冷媒を圧縮する圧縮部としての圧縮機４、冷媒から放熱される凝縮部５、冷媒を膨張させる膨張部としての膨張弁６、冷媒に吸熱させる蒸発部７の順に冷媒を循環する冷媒回路８を設けて構成している。そして、冷媒としては、例えば、Ｒ４１０Ａを用いるようにしている。
前記凝縮部５は、外気を送風する凝縮用送風機９を備えて、冷媒と外気との熱交換により冷媒から外気に放熱するように構成している。また、蒸発部７は、外気を送風する蒸発用送風機１０を備えて、冷媒と外気との熱交換により冷媒が外気から吸熱するように構成している。

前記冷媒回路８において圧縮機４と凝縮部５との間には、圧縮機４にて圧縮された冷媒と高温側流体との間での熱交換を可能とする高温側熱交換部１１が配置されている。前記冷媒回路８において膨張弁６と蒸発部７との間には、膨張弁６にて膨張された冷媒と低温側流体との間での熱交換を可能とする低温側熱交換部１２が配置されている。
ここで、「高温側」「低温側」の記載は、両熱交換部１１、１２を比較した場合に熱交換部１１が熱交換部１２より高温側になることを意味する。そして、冷媒回路８を流れる冷媒と熱交換対象の流体（例えば、高温側熱交換部１１においては蓄熱流体）との関係では、冷媒の方が熱交換対象の流体よりも高いときや冷媒の方が熱交換対象の流体よりも低いときがあり、温度関係が逆転することもある。

本発明に係る圧縮式ヒートポンプ装置の運転方法では、冷媒回路８において圧縮機４と凝縮部５との間に配置した高温側熱交換部１１にて圧縮機４にて圧縮された冷媒と高温側流体との間での熱交換を行い、冷媒回路８において膨張弁６と蒸発部７との間に配置した低温側熱交換部１２にて膨張弁６にて膨張された冷媒と低温側流体との間での熱交換を行うようにしている。

このような圧縮式ヒートポンプ装置の運転方法では、圧縮機４にて圧縮されて高温となった冷媒は、高温側熱交換部１１に供給されて高温側流体との間で熱交換されたのち、凝縮部５に供給されて凝縮用送風機９にて送風される外気に放熱される。凝縮部５を通過した冷媒は、膨張弁６にて膨張されたのち低温側熱交換部１２に供給されて低温側流体との間で熱交換される。低温側熱交換部１２を通過した冷媒は、蒸発部７に供給されて蒸発用送風機１０にて送風される大気から吸熱したのち圧縮機４に供給される。

そして、高温側熱交換部１１において高温側流体の温度が冷媒の温度よりも低温である場合には、高温側熱交換部１１にて冷媒から高温側流体に放熱させて、凝縮部５にて冷媒からさらに外気に放熱させることになり、高温側流体を加熱して高温側の所望温度にできながら、凝縮部５を通過する冷媒の温度を十分に低下させることができる。逆に、高温側熱交換部１１において高温側流体の温度が冷媒の温度よりも高温である場合には、高温側熱交換部１１にて冷媒が高温側流体から吸熱して、凝縮部５にて冷媒から放熱させることになり、高温側流体を冷却して高温側の所望温度にできながら、凝縮部を通過する冷媒の温度を十分に低下させることができる。

また、低温側熱交換部１２において低温側流体の温度が冷媒の温度よりも高温である場合には、低温側熱交換部１２にて冷媒が低温側流体から吸熱して、蒸発部７にて冷媒がさらに大気から吸熱することになり、低温側流体を冷却して低温側の所望温度にできながら、蒸発部７を通過する冷媒の温度を十分に上昇させることができる。逆に、低温側熱交換部１２において低温側流体の温度が冷媒の温度よりも低温である場合には、低温側熱交換部１２にて冷媒から低温側流体に放熱させて、蒸発部７にて冷媒が大気から吸熱することになり、低温側流体を加熱して低温側の所望温度にできながら、蒸発部を通過する冷媒の温度を十分に上昇させることができる。
したがって、高温側の所望温度の高温側流体及び低温側の所望温度の低温側流体を得ることができながら、圧縮式ヒートポンプ装置２におけるＣＯＰの低下を抑制できる。

前記蓄熱槽３には蓄熱流体１３としての水が貯留されている。この蓄熱槽３には、蓄熱流体補給路５５にて蓄熱流体１３を補給可能に構成されており、蓄熱流体補給路５５には蓄熱流体１３の補給を断続する補給用断続弁５６が設けられている。
そして、蓄熱槽３から取り出した蓄熱流体１３を高温側流体として高温側熱交換部１１に供給して蓄熱槽３に戻す形態で循環路１６にて蓄熱流体１３を循環する蓄熱流体循環手段１７が設けられている。この蓄熱流体循環手段１７は、循環路１６にて蓄熱流体１３を循環する蓄熱流体循環ポンプ１８を備えている。
前記循環路１６において蓄熱流体１３の循環方向における高温側熱交換部１１と蓄熱槽３との間には、熱電併給装置１にて発生する熱にて高温側熱交換部１１を通過した蓄熱流体１３を加熱する排熱式加熱部１９が配置されている。そして、熱電併給装置１にて発生する熱を保有する高温の排熱流体は、排熱用循環ポンプ３１の作動により排熱用循環路３２にて排熱式加熱部１９に供給され、蓄熱流体１３との熱交換により蓄熱流体１３を加熱するように構成している。

前記循環路１６には、蓄熱流体１３の循環方向の上流側から順に、蓄熱流体１３の循環流量を調整自在な循環流量調整弁２０、蓄熱流体循環ポンプ１８、高温側熱交換部１１に供給する蓄熱流体１３の温度を検出する第１蓄熱流体温度センサＴ１、高温側熱交換部１１、排熱式加熱部１９、排熱式加熱部１９を通過した蓄熱流体１３の温度を検出する第２蓄熱流体温度センサＴ２、蓄熱流体１３の通流を断続自在な循環路断続弁２２、蓄熱槽３の上部に戻す蓄熱流体１３の温度を検出する第３蓄熱流体温度センサＴ３が設けられている。また、循環路１６において蓄熱流体１３の循環方向の第１蓄熱流体温度センサＴ１と高温側熱交換部１１との間から補助熱源機２３に蓄熱流体１３を通流させる補助熱源用通流路５３が設けられ、その補助熱源用通流路５３における蓄熱流体１３の通流を調整する補助熱源用調整弁５４が設けられている。補助熱源機２３は、補助熱源用通流路５３にて供給される蓄熱流体１３を加熱可能に構成されている。そして、補助熱源用通流路５３は、補助熱源機２３にて加熱された蓄熱流体１３を循環路１６における排熱式加熱部１９の下流側に戻すように設けられている。

前記循環路１６において蓄熱流体１３の循環方向における排熱式加熱部１９と蓄熱槽３との間から分岐して排熱式加熱部１９を通過した蓄熱流体１３を蓄熱槽３をバイパスさせて高温側熱交換部１１に供給するバイパス路２４が設けられている。このバイパス路２４には、蓄熱流体１３の通流を断続自在なバイパス路断続弁２５が設けられている。
前記循環路１６において蓄熱流体１３の循環方向における第２蓄熱流体温度センサＴ２の配設箇所と循環路断続弁２２の配設箇所との間から分岐して排熱式加熱部１９を通過した蓄熱流体１３を暖房端末２６に供給して蓄熱槽３に戻す暖房端末供給路２７が設けられている。この暖房端末供給路２７は、第１暖房端末供給路２７ａと第２暖房端末供給路２７ｂとに分岐したのち、第１暖房端末供給路２７ａと第２暖房端末供給路２７ｂとが合流するように構成している。そして、暖房端末供給路２７において第１暖房端末供給路２７ａと第２暖房端末供給路２７ｂとに分岐する箇所よりも蓄熱流体１３の通流方向の上流側に、蓄熱流体１３の通流を断続する暖房端末供給路断続弁２８が設けられている。また、第１暖房端末供給路２７ａには、蓄熱流体１３の通流を断続自在な第１暖房端末供給路断続弁５１が設けられている。

前記暖房端末２６として、空調対象空間の空気を第１暖房端末供給路２７ａにて供給される蓄熱流体１３を用いて空調対象空間を暖房する温水・冷水兼用端末２９と、空調対象空間の空気を第２暖房端末供給路２７ｂにて供給される蓄熱流体１３にて加熱するとともに、空調対象空間の空気に対して第２暖房端末供給路２７ｂにて供給される蓄熱流体１３を噴霧して、空調対象空間の空気の温度及び湿度を調整自在な空調端末３０とが設けられている。そして、蓄熱流体１３が噴霧されると、蓄熱流体補給路５５により蓄熱流体１３が補給される。
前記温水・冷水兼用端末２９は、第１暖房端末供給路２７ａにて供給される蓄熱流体１３を空調対象空間の床面や壁面等に設置した温水・冷水兼用パイプ等に通流させて空調対象空間を暖房するように構成している。
前記空調端末３０は、空調対象空間の空気を通風する空調用通風ファン３３、第２暖房端末供給路２７ｂにて供給される蓄熱流体１３にて空調対象空間の空気を加熱する加熱用熱交換器３４、その加熱用熱交換器３４に蓄熱流体１３を噴き付けるように配置されて空調対象空間の空気に対して蓄熱流体１３を噴霧する温水スプレー３５、及び、温水スプレー３５への蓄熱流体１３の供給を断続する温水スプレー断続弁５２を備えている。そして、空調端末３０は、空調用通風ファン３３にて通風する空調対象空間の空気を加熱用熱交換器３４にて加熱し且つ温水スプレー３５にて加湿することにより、空調対象空間の空気の温度を所望温度に且つ空調対象空間の空気の湿度を所望湿度に調整するように構成している。

前記低温側熱交換部１２にて熱交換された低温側流体を低温側流体循環路３９にて低温側熱交換部１２と冷房端末４０との間で循環する冷房端末循環手段４１が設けられている。この冷房端末循環手段４１は、低温側流体循環路３９にて低温側流体を循環する冷房端末循環ポンプ４２を備えている。低温側流体循環路３９は、低温側熱交換部１２にて熱交換された低温側流体を温水・冷水兼用端末２９と空調端末３０との両方に供給するように分岐合流されている。
そして、低温側流体循環路３９には、低温側熱交換部１２をバイパスする低温側流体バイパス路４３が設けられている。前記低温側流体バイパス路４３には、低温側流体の通流を断続自在で且つ低温側流体の通流量を調整自在なバイパス路通流量調整弁４４が設けられている。

前記冷房端末４０として、温水・冷水兼用端末２９と空調端末３０とが設けられている。
前記温水・冷水兼用端末２９は、低温側流体循環路３９にて供給される低温側流体を空調対象空間の床面や壁面等に設置した温水・冷水兼用パイプ等に通流させて空調対象空間を冷房するように構成している。
前記空調端末３０は、空調対象空間の空気を低温側流体循環路３９にて供給される低温側流体にて冷却除湿したのち冷房端末供給路２１としての暖房端末供給路２７及び第２暖房端末供給路２７ｂにて供給される蓄熱流体１３にて加熱して、空調対象空間の空気の温度及び湿度を調整自在に構成している。そして、空調端末３０は、低温側流体循環路３９にて供給される低温側流体にて空調対象空間の空気を冷却除湿する冷却除湿用熱交換器４５を備えている。

また、循環路１６において蓄熱流体１３の循環方向における暖房端末供給路２７の分岐箇所と循環路断続弁２２の配設箇所との間から分岐して排熱式加熱部１９を通過した蓄熱流体１３を熱消費部３６に供給して蓄熱槽３の下部に戻す熱消費部供給路３７が設けられている。この熱消費部供給路３７には、蓄熱流体１３の通流を断続自在で且つ蓄熱流体１３の通流量を調整自在な熱消費通流量調整弁３８が設けられている。
前記熱消費部３６は、熱消費部供給路３７にて供給される蓄熱流体１３と給水路４６にて供給される水及び風呂循環路４７にて供給される湯水とを熱交換させる熱交換器である。そして、熱消費部３６は、蓄熱流体１３が保有する熱を給水路４６にて供給される水及び風呂循環路４７にて供給される湯水を加熱するために消費するように構成している。
前記熱消費部３６にて加熱された給水路４６の水は、給湯路４８にて給湯栓等の給湯箇所に給湯するように構成され、給湯路４８には給湯温度を検出する給湯温度センサ４９が設けられている。また、風呂循環路４７には、風呂循環ポンプ５０が設けられ、浴槽の湯水を循環させるように構成している。

前記蓄熱流体循環手段１７は、蓄熱槽３の蓄熱流体１３を循環させる循環状態として、蓄熱槽循環状態、バイパス路循環状態、暖房端末供給路循環状態、冷房端末供給路循環状態、熱消費部供給路循環状態の夫々に切換自在に構成している。
ちなみに、図１〜図５では、冷媒や蓄熱流体１３等の流体が流れている部分を太線にて示している。そして、図１〜図５では、熱電併給装置１が作動されており、排熱用循環ポンプ３１の作動により熱電併給装置１にて発生する熱を保有する高温の排熱流体を排熱用循環路３２にて排熱式加熱部１９に供給し、且つ、圧縮式ヒートポンプ装置を作動している状態を示している。

前記蓄熱槽循環状態では、図１に示すように、蓄熱槽３の下部から取り出した蓄熱流体１３を高温側熱交換部１１、排熱式加熱部１９の順に通過させて蓄熱槽３の上部に戻す形態で、循環路１６にて蓄熱流体１３を循環するように構成している。
前記バイパス路循環状態では、図２に示すように、蓄熱槽３の下部から取り出した蓄熱流体１３を高温側熱交換部１１、排熱式加熱部１９の順に通過させて排熱式加熱部１９を通過した蓄熱流体１３の少なくとも一部をバイパス路２４に供給する形態で、循環路１６及びバイパス路２４にて蓄熱流体１３を循環するように構成している。
前記暖房端末供給路循環状態では、図３に示すように、蓄熱槽３の上部から取り出した蓄熱流体１３を高温側熱交換部１１、排熱式加熱部１９の順に通過させて排熱式加熱部１９を通過した蓄熱流体１３の少なくとも一部を暖房端末供給路２７に供給する形態で、循環路１６及び暖房端末供給路２７にて蓄熱流体１３を循環するように構成している。
前記冷房端末供給路循環状態では、図４に示すように、蓄熱槽３の下部から取り出した蓄熱流体１３を高温側熱交換部１１、排熱式加熱部１９の順に通過させて排熱式加熱部１９を通過した蓄熱流体１３の少なくとも一部を冷房端末供給路２１に供給する形態で、循環路１６及び冷房端末供給路２１にて蓄熱流体１３を循環するように構成している。
前記熱消費部供給路循環状態では、図５に示すように、蓄熱槽３の上部から取り出した蓄熱流体１３を高温側熱交換部１１、排熱式加熱部１９の順に通過させて排熱式加熱部１９を通過した蓄熱流体１３を熱消費部供給路３７に供給する形態で、循環路１６及び熱消費部供給路３７にて蓄熱流体１３を循環するように構成している。

前記熱電併給装置１にて出力する電力を圧縮式ヒートポンプ装置２における圧縮機４の駆動部４ａに供給可能に電力供給ライン１４にて電気的に接続されており、この電力供給ライン１４を介して熱電併給装置１にて発生する電力を圧縮機４の駆動用電力として供給可能な電力供給部１５が設けられている。このように、圧縮式ヒートポンプ装置２は、熱電併給装置１にて発生する電力を用いて作動可能に構成している。
前記電力供給ライン１４は、図示は省略するが、商業用電力供給ラインに系統連係されており、熱電併給装置１にて出力する電力を、圧縮機４の駆動部４ａの他に、テレビ、冷蔵庫、洗濯機等のその他の電力負荷にも供給可能に構成している。
そして、運転制御部Ｈは、テレビ、冷蔵庫、洗濯機等のその他の電力負荷と熱電併給装置１にて発生する電力とを比較して、商業用電力供給ラインに逆潮流しないように、電力供給部１５にて熱電併給装置１から出力される電力を圧縮機４の駆動部４ａに供給する電力供給状態として、圧縮式ヒートポンプ装置２を作動させるように構成している。

前記運転制御部Ｈは、蓄熱流体循環手段１７、圧縮式ヒートポンプ装置２及び冷房端末循環手段４１の作動を制御して、蓄熱運転、余剰熱放熱運転、暖房運転、冷房運転、及び、熱消費運転の夫々を実行可能に構成している。
以下、各運転について説明する。

（蓄熱運転）
前記運転制御部Ｈは、蓄熱槽３に貯留している蓄熱流体１３が設定温度よりも低いときに、図１に示すように、蓄熱流体循環手段１７を蓄熱槽循環状態にて作動させるとともに、電力供給部１５が熱電併給装置１にて発生する電力（例えば１ＫＷ）を圧縮部４の駆動用電力として一部供給する電力供給状態となると圧縮式ヒートポンプ装置２を作動させる蓄熱運転を実行するように構成している。
そして、運転制御部Ｈは、循環流量調整弁２０及び循環路断続弁２２を開状態とし、バイパス路断続弁２５、暖房端末供給路断続弁２８及び熱消費通流量調整弁３８を閉状態として、蓄熱流体循環ポンプ１８を作動させることにより、蓄熱流体循環手段１７を蓄熱槽循環状態にて作動させる。このとき、運転制御部Ｈは、第３蓄熱流体温度センサＴ３による検出温度が蓄熱設定温度となるように、循環流量調整弁２０の開度を調整する。
また、運転制御部Ｈは、逆潮流する可能性がある場合には、電力供給部１５にて熱電併給装置１から出力される電力（例えば６００Ｗ）を圧縮機４の駆動部４ａに供給する電力供給状態として、圧縮式ヒートポンプ装置２を作動させる。

前記蓄熱槽３の下部から取り出した蓄熱流体１３（例えば、温度２０℃、流量１．２リットル／分）は、まず、高温側熱交換部１１に供給される。このとき、圧縮式ヒートポンプ装置２が作動されていると、高温側熱交換部１１において冷媒との間で熱交換されて蓄熱流体１３が例えば５１℃に加熱される。この時の交換熱量は２．５９ＫＷでＣＯＰは４．３である。高温側熱交換部１１を通過した蓄熱流体１３は、排熱式加熱部１９に供給されて排熱用流体との間で熱交換されてさらに例えば７５℃に加熱されて蓄熱槽３の上部に戻る。この時の熱電併給装置１からの熱供給量は２ＫＷである。

このようにして、蓄熱槽３の下部から取り出した蓄熱流体１３を、排熱式加熱部１９にて加熱するだけでなく、高温側熱交換部１１によっても蓄熱流体１３を加熱可能としながら、高温の蓄熱流体１３を蓄熱槽２の上部に戻して蓄熱槽３への蓄熱を行う。そして、運転制御部Ｈは、蓄熱槽２の下部に貯留している蓄熱流体１３の温度が設定温度以上となると、蓄熱運転を終了する。

（余剰熱放熱運転）
前記運転制御部Ｈは、熱電併給装置１にて発生する余剰な熱や蓄熱槽３の余剰な熱を放熱するときに、図２に示すように、蓄熱流体循環手段１７を蓄熱槽循環状態にて作動させ且つ圧縮式ヒートポンプ装置２を作動させる余剰熱放熱運転を実行するように構成している。そして、運転制御部Ｈは、蓄熱流体循環手段１７を蓄熱槽循環状態にて作動させるだけでなく、蓄熱流体循環手段１７をバイパス路循環状態に切り換えて作動自在に構成している。

前記運転制御部Ｈは、蓄熱流体循環手段１７を蓄熱槽循環状態にて作動させている状態においてバイパス路断続弁２５を開状態とすることにより、蓄熱流体循環手段１７をバイパス路循環状態に切り換える。このとき、運転制御部Ｈは、第１蓄熱流体温度センサＴ１による検出温度が放熱用設定温度（高温側熱交換部１１に供給される冷媒よりも高温）以上となるように、循環流量調整弁２０の開度を調整する。

前記蓄熱槽３の下部から取り出した蓄熱流体１３及びバイパス路２４を通流した蓄熱流体１３は、放熱用設定温度以上となって高温側熱交換部１１に供給される。高温側熱交換部１１において蓄熱流体１３と冷媒との間で熱交換されて蓄熱流体１３から冷媒に放熱される。高温側熱交換部１１を通過した蓄熱流体１３は、排熱式加熱部１９に供給されて排熱用流体との間で熱交換されて加熱されて、蓄熱槽３の上部に戻る又はバイパス路２４を通流する。
一方、圧縮式ヒートポンプ装置２における冷媒は、高温側熱交換部１１において蓄熱流体１３との熱交換により加熱される。高温側熱交換部１１を通過した冷媒は、凝縮部５にて放熱されるので、冷媒の温度を十分低下させることができ、膨張弁６に供給される冷媒の温度が高温となるのを抑制できる。
このようにして、高温側熱交換部１１における蓄熱流体１３と冷媒との熱交換及び凝縮部５における冷媒からの放熱により、熱電併給装置１にて発生する余剰な熱や蓄熱槽３の余剰な熱を放熱することができる。

（暖房運転）
前記運転制御部Ｈは、図３に示すように、温水・冷水兼用端末２９にて空調対象空間を暖房するとき及び空調端末３０にて空調対象空間の空気を加熱及び加湿するときに、蓄熱流体循環手段１７を暖房端末供給路循環状態にて作動させるとともに、電力供給状態となると圧縮式ヒートポンプ装置２を作動させる暖房運転を実行するように構成している。
そして、運転制御部Ｈは、循環流量調整弁２０、循環路断続弁２２、バイパス路断続弁２５、暖房端末供給路断続弁２８及び第１暖房端末供給路断続弁５１を開状態とし、熱消費通流量調整弁３８を閉状態として、蓄熱流体循環ポンプ１８を作動させることにより、蓄熱流体循環手段１７を暖房端末供給路循環状態にて作動させる。このとき、運転制御部Ｈは、第２蓄熱流体温度センサＴ２による検出温度が暖房用設定温度（例えば６０℃）になるように、循環流量調整弁２０の開度を調整するように構成している。

前記蓄熱槽３の上部から取り出した蓄熱流体１３は、まず、高温側熱交換部１１に供給される。このとき、圧縮式ヒートポンプ装置２が作動されていると、高温側熱交換部１１において蓄熱流体１３と冷媒との間で熱交換されて蓄熱流体１３が加熱される。高温側熱交換部１１を通過した蓄熱流体１３は、排熱式加熱部１９に供給されて排熱用流体との間で熱交換されて加熱される。そして、排熱式加熱部１９を通過した蓄熱流体１３は、その少なくとも一部が暖房端末供給路２７を通流して温水・冷水兼用端末２９及び空調端末３０に供給される。温水・冷水兼用端末２９及び空調端末３０を通過した蓄熱流体１３は、蓄熱槽２の下部に戻る又は蓄熱槽２の下部に戻ることなく高温側熱交換部１１に供給される。このように、温水・冷水兼用端末２９及び空調端末３０を通過した蓄熱流体１３を蓄熱槽３に戻すことなく高温側熱交換部１１に供給することによって、蓄熱槽３の温度成層を極力乱すことなく、温水・冷水兼用端末２９及び空調端末３０を通過した蓄熱流体１３が有する熱を有効に活用できる。
また、排熱式加熱部１９を通過した蓄熱流体１３は、その少なくとも一部が暖房端末供給路２７を通流するが、残りの一部は、循環路１６からバイパス路２４を通流して高温側熱交換部１１に供給される。したがって、排熱式加熱部１９を通過して高温となった蓄熱流体１３をそのまま高温側熱交換部１１に供給することにより、蓄熱流体１３が有する熱を有効に活用できる。

前記温水・冷水兼用端末２９は、第１暖房端末供給路２７ａにて供給される暖房用設定温度の蓄熱流体１３を用いて空調対象空間を暖房する。前記空調端末３０は、温水スプレー断続弁５２を開状態として第２暖房端末供給路２７ｂにて加熱用熱交換器３４及び温水スプレー３５に暖房用設定温度の蓄熱流体１３を供給する。そして、空調端末３０は、空調用通風ファン３３を作動させて、空調用通風ファン３３にて通風する空調対象空間の空気を加熱用熱交換器３４にて加熱し且つ温水スプレー３５にて加湿することにより、空調対象空間の空気の温度を所望温度に且つ空調対象空間の空気の湿度を所望湿度に調整する。

（冷房運転）
前記運転制御部Ｈは、温水・冷水兼用端末２９にて空調対象空間を冷房するとき及び空調端末３０にて空調対象空間の空気を冷却及び除湿するときに、図４に示すように、圧縮式ヒートポンプ装置２及び冷房端末循環手段４１を作動させる冷房運転を実行するように構成している。
そして、運転制御部Ｈは、圧縮式ヒートポンプ装置２及び冷房端末循環手段４１を作動させることに加えて、蓄熱流体循環手段１７を冷房端末供給路循環状態にて作動させるように構成している。

前記運転制御部Ｈは、冷房端末循環ポンプ４２の作動により冷房端末循環手段４１を作動させて、低温側流体循環路３９にて低温側流体を低温側熱交換部１２と温水・冷水兼用端末２９及び空調端末３０との間で循環させる。そして、運転制御部Ｈは、圧縮式ヒートポンプ装置２を作動させているので、低温側熱交換部１２において低温側流体と冷媒との熱交換により低温側流体を低温側の所望温度に冷却させて、その低温側流体を温水・冷水兼用端末２９及び空調端末３０に供給する。このとき、運転制御部Ｈは、バイパス路通流量調整弁４４の開度を調整することにより、温水・冷水兼用端末２９及び空調端末３０に供給する低温側流体の温度を調整するように構成している。
そして、温水・冷水兼用端末２９は、低温側熱交換部１２にて冷却された低温側流体が低温側流体循環路３９にて供給されるので、その低温側流体にて空調対象空間を冷房する。

前記運転制御部Ｈは、循環流量調整弁２０、循環路断続弁２２、バイパス路断続弁２５及び暖房端末供給路断続弁２８を開状態とし、第１暖房端末供給路断続弁５１及び熱消費通流量調整弁３８を閉状態として、蓄熱流体循環ポンプ１８を作動させることにより、蓄熱流体循環手段１７を冷房端末供給路循環状態にて作動させる。

前記蓄熱槽３の下部から取り出した蓄熱流体１３及びバイパス路２４を通流した蓄熱流体１３は、高温側熱交換部１１に供給されて冷媒との間で熱交換される。高温側熱交換部１１を通過した蓄熱流体１３は、排熱式加熱部１９に供給されて排熱用流体との間で熱交換されて加熱される。そして、排熱式加熱部１９を通過した蓄熱流体１３は、その少なくとも一部が冷房端末供給路２１を通流して空調端末３０に供給される。空調端末３０を通過した蓄熱流体１３は、蓄熱槽２の下部に戻る又は蓄熱槽２の下部に戻ることなく高温側熱交換部１１に供給される。ちなみに、冷房端末供給路２１が第１暖房端末供給路２７ａに連通しているので、蓄熱流体１３の一部が第１暖房端末供給路２７ａにも通流する虞がある。しかしながら、第２暖房端末供給路２７ｂには、冷房端末循環ポンプ４２の作動により低温側流体が通流しており、第１暖房端末供給路断続弁５１が閉状態であるので、蓄熱流体１３が第１暖房端末供給路２７ａへ多少通流することがあっても、蓄熱流体１３の殆どが第２暖房端末２７ｂを通流して空調端末３０に供給される。また、第１暖房端末供給路断続弁５１等の開閉弁を第１暖房端末供給路２７ａの上流側端部部分に設置して、その開閉弁を閉状態とすることにより、蓄熱流体１３の第１暖房端末供給路２７ａへの通流を防止することもできる。
また、排熱式加熱部１９を通過した蓄熱流体１３は、その少なくとも一部が冷房端末供給路２１を通流するが、残りの一部は、循環路１６からバイパス路２４を通流する又は蓄熱槽３の上部に戻す。

前記空調端末３０は、低温側熱交換部１２にて冷却された低温側流体が低温側流体循環路３９にて冷却除湿用熱交換器４５に供給されるとともに、温水スプレー断続弁５２を閉状態として、冷房端末供給路２１にて蓄熱流体１３が加熱用熱交換器３４に供給される。そして、空調端末３０は、空調用通風ファン３３を作動させて、空調用通風ファン３３にて通風する空調対象空間の空気を冷却除湿用熱交換器４５における低温側流体にて冷却除湿したのち加熱用熱交換器３４における蓄熱流体１３にて加熱して、空調対象空間の空気の温度を所望温度に且つ空調対象空間の空気の湿度を所望湿度に調整する。

（熱消費運転）
前記運転制御部Ｈは、給湯箇所に給湯するとき及び浴槽の湯水を追焚きするときに、図５に示すように、蓄熱流体循環手段１７を熱消費部供給路循環状態にて作動させるとともに、電力供給状態となると圧縮式ヒートポンプ装置２を作動させる熱消費運転を実行するように構成している。
前記運転制御部Ｈは、循環流量調整弁２０、バイパス路断続弁２５及び熱消費通流量調整弁３８を開状態とし、循環路断続弁２２、暖房端末供給路断続弁２８及び第１暖房端末供給路断続弁５１を閉状態として、蓄熱流体循環ポンプ１８を作動させることにより、蓄熱流体循環手段１７を熱消費部供給路循環状態にて作動させる。このとき、運転制御部Ｈが、第１蓄熱流体温度センサＴ１による検出温度が設定温度（例えば５５℃）になるように、循環流量調整弁２０の開度を例えば１５リットル／分となるように調整する。また、運転制御部Ｈは、給湯箇所に給湯するときには、給湯温度センサ４９による検出温度が給湯設定温度になるように、熱消費通流量調整弁３８の開度を調整する。

前記蓄熱槽３の上部から取り出した蓄熱流体１３は、まず、高温側熱交換部１１に供給される。このとき、圧縮式ヒートポンプ装置２が作動されていると、高温側熱交換部１１において蓄熱流体１３と冷媒との間で熱交換されて蓄熱流体１３が例えば５６．８℃に加熱される。高温側熱交換部１１を通過した蓄熱流体１３は、排熱式加熱部１９に供給されて排熱用流体との間で熱交換されて例えば５８．７℃に加熱される。そして、排熱式加熱部１９を通過した蓄熱流体１３は、熱消費部供給路３７を通流して熱消費部３６に供給されて熱消費される。つまり、給湯箇所に給湯するときには、熱消費部３６において給水路４６にて供給される水との熱交換によりその水を加熱して熱消費する。また、浴槽の湯水を追焚きするときには、熱消費部３６において風呂循環路４７にて供給される浴槽の湯水を加熱して熱消費する。このように、熱消費部３６にて熱消費された蓄熱流体１３は、蓄熱槽３の下部に戻る。

給湯箇所に給湯するときには、熱消費部３６において給水路４６にて供給される水が加熱され、その加熱された湯水が給湯用湯水として給湯路４８にて給湯箇所に給湯される。
浴槽の湯水を追焚きするときには、運転制御部Ｈが、風呂循環ポンプ５０を作動させて、風呂循環路４７にて熱消費部３６に浴槽の湯水を供給する。そして、熱消費部３６において加熱された浴槽の湯水が風呂循環路４７にて浴槽に戻る。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、運転制御部Ｈが、蓄熱運転、余剰熱放熱運転、暖房運転、冷房運転、熱消費運転の夫々を実行するようにしているが、例えば、蓄熱運転のみを実行するように構成することもでき、複数の運転のうち、どの運転を実行するように構成するかは適宜変更が可能である。ちなみに、蓄熱運転のみを実行するように構成した場合には、暖房端末供給路２７や熱消費部供給路３７等を省略することができる。

（２）上記実施形態では、温水・冷水兼用端末２９と空調端末３０とが、冷房端末４０と暖房端末２６とを兼用するようにしているが、冷房端末４０と暖房端末２６とを別々に設けてもよい。

（３）上記実施形態では、循環路１６における蓄熱流体１３の通流量を調整するに当り、循環流量調整弁２０の開度を調整するようにしているが、例えば、蓄熱流体循環ポンプ１８の回転速度を調整することにより、循環路１６における蓄熱流体１３の通流量を調整することもでき、どのようにして循環路１６における蓄熱流体１３の通流量を調整するかは適宜変更が可能である。

（４）上記実施形態において、熱消費量が大きい場合には、補助熱源用調整弁５４を開弁させて補助熱源機２３を運転させ、圧縮式ヒートポンプ装置２と熱電併給装置１からの熱とを合わせて熱消費量を賄うことも可能である。

（５）上記実施形態では、蓄熱流体循環手段１７が、冷房端末供給路循環状態において、蓄熱槽３の下部から蓄熱流体１３を取り出すようにしているが、蓄熱槽３の上部から蓄熱流体１３を取り出すこともできる。

（６）上記実施形態では、本発明に係る圧縮式ヒートポンプ装置を設けたコージェネレーションシステムを例示したが、圧縮式ヒートポンプ装置２のみを設けて実施することもできる。また、圧縮式ヒートポンプ装置２に加えて、蓄熱流体１３が貯留された蓄熱槽３と、その蓄熱槽３から取り出した蓄熱流体１３を高温側流体として高温側熱交換部１１に供給して蓄熱槽３に戻す形態で循環路１６にて蓄熱流体１３を循環する蓄熱流体循環手段１７とを設けて実施することもできる。

コージェネレーションシステムの概略図において蓄熱運転を示す図 コージェネレーションシステムの概略図において余剰熱放熱運転を示す図 コージェネレーションシステムの概略図において暖房運転を示す図 コージェネレーションシステムの概略図において冷房運転を示す図 コージェネレーションシステムの概略図において熱消費運転を示す図

符号の説明

１ 熱電併給装置
２ 圧縮式ヒートポンプ装置
３ 蓄熱槽
４ 圧縮部（圧縮機）
５ 凝縮部
６ 膨張部（膨張弁）
７ 蒸発部
８ 冷媒回路
１１ 高温側熱交換部
１２ 低温側熱交換部
１３ 蓄熱流体
１５ 電力供給部
１６ 循環路
１７ 蓄熱流体循環手段
１９ 排熱式加熱部
２１ 冷房端末供給路
２３ 補助熱源機
２４ バイパス路
２６ 暖房端末
２７ 暖房端末供給路
３０ 空調端末
３６ 熱消費部
３７ 熱消費部供給路
３９ 低温側流体循環路
４０ 冷房端末
４１ 冷房端末循環手段

Claims (12)

1. 冷媒を圧縮する圧縮部、前記冷媒から放熱させる凝縮部、前記冷媒を膨張させる膨張部、前記冷媒に吸熱させる蒸発部の順に前記冷媒を循環する冷媒回路を設けた圧縮式ヒートポンプ装置であって、
   前記冷媒回路において前記圧縮部と前記凝縮部との間に配置して、前記圧縮部にて圧縮された前記冷媒と高温側流体との間での熱交換を可能とする高温側熱交換部と、
   前記冷媒回路において前記膨張部と前記蒸発部との間に配置して、前記膨張部にて膨張された前記冷媒と低温側流体との間での熱交換を可能とする低温側熱交換部とを設けている圧縮式ヒートポンプ装置。
2. 蓄熱流体が貯留された蓄熱槽と、その蓄熱槽から取り出した蓄熱流体を前記高温側流体として前記高温側熱交換部に供給して前記蓄熱槽に戻す形態で循環路にて前記蓄熱流体を循環する蓄熱流体循環手段とを設けている請求項１に記載の圧縮式ヒートポンプ装置。
3. 請求項２に記載の圧縮式ヒートポンプ装置、及び、電力と熱とを発生する熱電併給装置を設けたコージェネレーションシステムであって、
   前記循環路において前記高温側熱交換部と前記蓄熱槽との間に配置して、前記熱電併給装置にて発生する熱にて前記高温側熱交換部を通過した前記蓄熱流体を加熱する排熱式加熱部と、
   前記熱電併給装置にて発生する電力を前記圧縮式ヒートポンプ装置における前記圧縮部の駆動用電力として供給可能な電力供給部と、
   前記蓄熱流体循環手段の作動、及び、前記圧縮式ヒートポンプ装置の作動を制御する運転制御手段とを設けているコージェネレーションシステム。
4. 前記蓄熱流体循環手段は、前記蓄熱槽の下部から取り出した前記蓄熱流体を前記高温側熱交換部、前記排熱式加熱部の順に通過させて前記蓄熱槽の上部に戻す形態で、前記循環路にて前記蓄熱流体を循環する蓄熱槽循環状態に切換自在に構成してあり、
   前記運転制御手段は、前記蓄熱流体循環手段を前記蓄熱槽循環状態にて作動させるとともに、前記電力供給部が前記熱電併給装置にて発生する電力を前記圧縮部の駆動用電力として供給する電力供給状態となると前記圧縮式ヒートポンプ装置を作動させる蓄熱運転を実行可能に構成してある請求項３に記載のコージェネレーションシステム。
5. 前記蓄熱流体循環手段は、前記蓄熱槽の下部から取り出した前記蓄熱流体を前記高温側熱交換部、前記排熱式加熱部の順に通過させて前記蓄熱槽の上部に戻す形態で、前記循環路にて前記蓄熱流体を循環する蓄熱槽循環状態に切換自在に構成してあり、
   前記運転制御手段は、前記蓄熱流体循環手段を前記蓄熱槽循環状態にて作動させ且つ前記圧縮式ヒートポンプ装置を作動させる余剰熱放熱運転を実行可能に構成してある請求項３又は４に記載のコージェネレーションシステム。
6. 前記循環路において前記排熱式加熱部と前記蓄熱槽との間から分岐して前記排熱式加熱部を通過した前記蓄熱流体を前記蓄熱槽をバイパスさせて前記高温側熱交換部に供給するバイパス路を設け、
   前記蓄熱流体循環手段は、前記蓄熱槽の下部から取り出した前記蓄熱流体を前記高温側熱交換部、前記排熱式加熱部の順に通過させて前記排熱式加熱部を通過した前記蓄熱流体の少なくとも一部を前記バイパス路に供給する形態で、前記循環路及び前記バイパス路にて前記蓄熱流体を循環するバイパス路循環状態に切換自在に構成してあり、
   前記運転制御手段は、前記余剰熱放熱運転において、前記蓄熱流体循環手段を前記パイパス路循環状態に切り換えて作動可能に構成してある請求項５に記載のコージェネレーションシステム。
7. 前記循環路において前記排熱式加熱部と前記蓄熱槽との間から分岐して前記排熱式加熱部を通過した前記蓄熱流体を暖房端末に供給して前記蓄熱槽に戻す暖房端末供給路を設け、
   前記蓄熱流体循環手段は、前記蓄熱槽の上部から取り出した前記蓄熱流体を前記高温側熱交換部、前記排熱式加熱部の順に通過させて前記排熱式加熱部を通過した前記蓄熱流体の少なくとも一部を前記暖房端末供給路に供給する形態で、前記循環路及び前記暖房端末供給路にて前記蓄熱流体を循環する暖房端末供給路循環状態に切換自在に構成してあり、
   前記運転制御手段は、前記蓄熱流体循環手段を前記暖房端末供給路循環状態にて作動させるとともに、前記電力供給部が前記熱電併給装置にて発生する電力を前記圧縮部の駆動用電力として供給する電力供給状態となると前記圧縮式ヒートポンプ装置を作動させる暖房運転を実行可能に構成してある請求項３〜６のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
8. 前記暖房端末として、空調対象空間の空気を前記暖房端末供給路にて供給される前記蓄熱流体にて加熱するとともに、空調対象空間の空気に対して前記暖房端末供給路にて供給される前記蓄熱流体を噴霧して、空調対象空間の空気の温度及び湿度を調整自在な空調端末を設けてある請求項７に記載のコージェネレーションシステム。
9. 前記低温側熱交換部にて熱交換された前記低温側流体を低温側流体循環路にて前記低温側熱交換部と冷房端末との間で循環する冷房端末循環手段を設け、
   前記運転制御手段は、前記圧縮式ヒートポンプ装置及び前記冷房端末循環手段を作動させる冷房運転を実行可能に構成してある請求項３〜８のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
10. 前記循環路において前記排熱式加熱部と前記蓄熱槽との間から分岐して前記排熱式加熱部を通過した前記蓄熱流体を冷房端末に供給して前記蓄熱槽に戻す冷房端末供給路を設け、
    前記蓄熱流体循環手段は、前記蓄熱槽から取り出した前記蓄熱流体を前記高温側熱交換部、前記排熱式加熱部の順に通過させて前記排熱式加熱部を通過した前記蓄熱流体の少なくとも一部を前記冷房端末供給路に供給する形態で、前記循環路及び前記冷房端末供給路にて前記蓄熱流体を循環する冷房端末供給路循環状態に切換自在に構成してあり、
    前記冷房端末として、空調対象空間の空気を前記低温側流体循環路にて供給される前記低温側流体にて冷却除湿したのち前記冷房端末供給路にて供給される前記蓄熱流体にて加熱して、空調対象空間の空気の温度及び湿度を調整自在な空調端末を設け、
    前記運転制御手段は、前記冷房運転において、前記蓄熱流体循環手段を前記冷房端末供給路循環状態にて作動させるように構成してある請求項９に記載のコージェネレーションシステム。
11. 前記循環路において前記排熱式加熱部と前記蓄熱槽との間から分岐して前記排熱式加熱部を通過した前記蓄熱流体を熱消費部に供給して前記蓄熱槽の下部に戻す熱消費部供給路を設け、
    前記蓄熱流体循環手段は、前記蓄熱槽の上部から取り出した前記蓄熱流体を前記高温側熱交換部、前記排熱式加熱部の順に通過させて前記排熱式加熱部を通過した前記蓄熱流体を前記熱消費部供給路に供給する形態で、前記循環路及び前記熱消費部供給路にて前記蓄熱流体を循環する熱消費部供給路循環状態に切換自在に構成してあり、
    前記運転制御手段は、前記蓄熱流体循環手段を前記熱消費部供給路循環状態にて作動させるとともに、前記電力供給部が前記熱電併給装置にて発生する電力を前記圧縮部の駆動用電力として供給する電力供給状態となると前記圧縮式ヒートポンプ装置を作動させる熱消費運転を実行可能に構成してある請求項３〜１０のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
12. 冷媒を圧縮する圧縮部、前記冷媒から放熱させる凝縮部、前記冷媒を膨張させる膨張部、前記冷媒に吸熱させる蒸発部の順に前記冷媒を循環する冷媒回路を設けた圧縮式ヒートポンプ装置の運転方法であって、
    前記冷媒回路において前記圧縮部と前記凝縮部との間に配置した高温側熱交換部にて前記圧縮部にて圧縮された前記冷媒と高温側流体との間での熱交換を行い、前記冷媒回路において前記膨張部と前記蒸発部との間に配置した低温側熱交換部にて前記膨張部にて膨張された前記冷媒と低温側流体との間での熱交換を行う圧縮式ヒートポンプ装置の運転方法。

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