JP4376023B2

JP4376023B2 - 冷暖房用熱利用装置

Info

Publication number: JP4376023B2
Application number: JP2003329813A
Authority: JP
Inventors: 克実江原
Original assignee: Asahi Kasei Homes Corp
Current assignee: Asahi Kasei Homes Corp
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2023-09-22
Also published as: JP2005098543A

Description

本発明は、熱源からの熱を冷暖房機器に利用することが可能な冷暖房用熱利用装置に関するものである。

住宅、事務所ビル、公共建物等において、最近、ＣＯ２排出量の抑制、ヒートアイランド現象の抑制を目的に、低温かつ恒温の地熱資源を利用した地中熱利用冷暖房システムの導入が増えつつある。このようなシステムにおいて、例えば夏季の冷房時に地中から採取した熱を直接屋内の冷暖房機器に利用する場合には、冷房に必要な温度に対して地中から採取した温度は冷え方が足りない。一方、冬季の暖房の際は、暖房に必要な温度に対して地中から採取した温度は低すぎる。そこで、暖房又は冷房に必要な温度に対する地熱採取温度のギャップ分を補うためにヒートポンプを利用し、該ヒートポンプを介することにより、低温かつ恒温の地中熱を高温化または低温化し、暖房又は冷房時に必要な温度を確保する方式が一般的である。

また現在の市場には、地中熱利用冷暖房システムで、ヒートポンプを介さず、水等の熱媒体を直接屋内の冷暖房機器に利用するものはないが、道路面の雪を溶かす融雪装置としては特開２００２−１７３９０５号公報（以下、特許文献１）に記載された技術がある。特許文献１の記載の技術は、道路面の直下に埋設された放熱管に対して湧水及び地中から採取した熱とヒートポンプ及び温水タンクを利用して得た熱の流量を調整して放出する技術であって、通常時においては、湧水採取器で採取した湧水熱と杭型採取器で採取した地熱を、直結管部を通して道路面の直下に埋設した放熱管から放出させることによって融雪し、道路面の温度が低下した場合は、前記湧水熱と地熱をヒートポンプの熱源として利用し、得た高熱で温水タンク内の不凍液を加温して高温化し、その高温不凍液を前記放熱管に送って融雪する技術である。

特開２００２−１７３９０５号公報

しかしながら、上記複数の冷暖房機器を利用する冷暖房システムに上記特許文献１に記載の技術を適用したとしても、複数の冷暖房機器はいずれもヒートポンプを通して得た熱か、又は地中から採取した熱か、いずれか一方の熱でしか利用できず、それぞれの機器で前述の異なる熱を同時に利用することはできない。このヒートポンプを通して得た熱と地中から採取した熱とを各冷暖房機器でぞれぞれ利用するためには、各冷暖房機器ごとに上記特許文献１に記載の装置が必要となるため、装置構成が複雑になり、更に各冷暖房機器ごとにヒートポンプなどの部品がそれぞれ必要となるため、コスト高になるという問題がある。

そこで、本発明の目的は、装置構成が簡便で且つ低コストであり、複数の冷暖房機器に対してヒートポンプを通して得た熱と地中から採取した熱とそれぞれ利用することが可能な冷暖房用熱利用装置を提供することである。

一次側熱交換部（１ａ）又は二次側熱交換部（１ｂ）において物質を気化する際の吸熱作用又は物質を液化する際の放熱作用を相互に利用して熱交換を行う熱交換ユニット（１）と、熱交換ユニット（１）の一次側熱交換部（１ａ）を通して熱源（Ｂ）からの一次側の熱媒体を循環させる一次側循環部（２）と、一次側循環部（２）において一次側の熱媒体を循環させる一次側循環用ポンプ（３）と、熱交換ユニット（１）の二次側熱交換部（１ｂ）を通して第１の冷暖房機器（Ｃ１）へ二次側の熱媒体を循環させる二次側循環部（４）と、二次側循環部（４）において二次側の熱媒体を循環させる二次側循環用ポンプ（５）と、二次側熱交換部（１ｂ）と第１の冷暖房機器（Ｃ１）との間で二次側循環部（４）から分岐して、他の冷暖房機器（Ｃ２）を経由し、第１の冷暖房機器（Ｃ１）と二次側熱交換部（１ｂ）との間で二次側循環部（４）に合流するように構成し、更に他の冷暖房機器（Ｃ２）の前後に第１の開閉弁（８、８´）を夫々介在させた、少なくとも１つの分岐循環部（６）と、熱源（Ｂ）と一次側熱交換部（１ａ）との間で一次側循環部（２）から分岐し、分岐側の第１の開閉弁（８）と他の冷暖房機器（Ｃ２）との間で分岐循環部（６）に合流し、他の冷暖房機器（Ｃ２）と合流側の第１の開閉弁（８´）との間で分岐循環部（６）から分岐し、一次側熱交換部（１ａ）と熱源（Ｂ）との間で一次側循環部（２）に合流するように構成し、更に、一次側循環部（２）からの分岐部及び一次側循環部（２）との合流部近傍に第２の開閉弁（９、９´）を夫々介在させた、少なくとも１つのバイパス部（７）と、を備え、夏季の冷房時には、第１の開閉弁（８、８´）を閉じ、第２の開閉弁（９、９´）を開いた状態として、一次側の熱媒体を熱交換ユニット（１）の一次側熱交換部（１ａ）及びバイパス部（７）に同時に供給し、第１の冷暖房機器（Ｃ１）に対して熱交換ユニット（１）を利用した二次側の熱媒体を供給しながら、他の冷暖房機器（Ｃ２）に対してはバイパス部（７）及び分岐循環部（６）を介して一次側の熱媒体を供給し得るように構成し、冬季の暖房時には、第１の開閉弁（８、８´）を開け、第２の開閉弁（９、９´）を閉じた状態として、一次側の熱媒体を熱交換ユニット（１）の一次側熱交換部（１ａ）のみに供給し、第１の冷暖房機器（Ｃ１）及び他の冷暖房機器（Ｃ２）に対して熱交換ユニット（１）を利用した二次側の熱媒体を供給し得るように構成したことを特徴とする。

また、一次側熱交換部（１ａ）又は二次側熱交換部（１ｂ）において物質を気化する際の吸熱作用又は物質を液化する際の放熱作用を相互に利用して熱交換を行う熱交換ユニット（１）と、熱交換ユニット（１）の一次側熱交換部（１ａ）を通して熱源（Ｂ）からの一次側の熱媒体を循環させる一次側循環部（２）と、一次側循環部（２）において一次側の熱媒体を循環させる一次側循環用ポンプ（３）と、熱交換ユニット（１）の二次側熱交換部（１ｂ）を通して第１の冷暖房機器（Ｃ１）へ二次側の熱媒体を循環させる二次側循環部（４）と、二次側循環部（４）において二次側の熱媒体を循環させる二次側循環用ポンプ（５）と、二次側熱交換部（１ｂ）と第１の冷暖房機器（Ｃ１）との間で二次側循環部（４）から分岐して、他の冷暖房機器（Ｃ２）を経由し、第１の冷暖房機器（Ｃ１）と二次側熱交換部（１ｂ）との間で二次側循環部（４）に合流するように構成し、更に他の冷暖房機器（Ｃ２）の前後に切替弁（１０、１０´）を夫々介在させた、少なくとも１つの分岐循環部（６）と、熱源（Ｂ）と一次側熱交換部（１ａ）との間で一次側循環部（２）から分岐し、分岐側の切替弁（１０）と他の冷暖房機器（Ｃ２）との間で分岐循環部（６）に合流し、他の冷暖房機器（Ｃ２）と合流側の切替弁（１０´）との間で分岐循環部（６）から分岐し、一次側熱交換部（１ａ）と熱源（Ｂ）との間で一次側循環部（２）に合流するように構成した、少なくとも１つのバイパス部（７）と、を備え、夏季の冷房時には、切替弁（１０、１０´）の操作によって二次側循環部（４）から分岐循環部（６）への二次側の熱媒体の循環を抑止し、バイパス部（７）から分岐循環部（６）への一次側の熱媒体の循環を許容する状態として、一次側の熱媒体を熱交換ユニット（１）の一次側熱交換部（１ａ）及びバイパス部（７）に同時に供給し、第１の冷暖房機器（Ｃ１）に対して熱交換ユニット（１）を利用した二次側の熱媒体を供給しながら、他の冷暖房機器（Ｃ２）に対してはバイパス部（７）及び分岐循環部（６）を介して一次側の熱媒体を供給し得るように構成し、冬季の暖房時には、切替弁（１０、１０´）の操作によって二次側循環部（４）から分岐循環部（６）への二次側の熱媒体の循環を許容し、バイパス部（７）及び分岐循環部（６）への一次側の熱媒体の循環を抑止する状態として、一次側の熱媒体を熱交換ユニット（１）の一次側熱交換部（１ａ）のみに供給し、第１の冷暖房機器（Ｃ１）及び他の冷暖房機器（Ｃ２）に対して熱交換ユニット（１）を利用した二次側の熱媒体を供給し得るように構成したことを特徴とする。

上記構成によれば、第１，第２の開閉弁の開閉又は切替弁の切り替えにより、第１の冷暖房機器に対しては熱交換ユニットを利用した二次側の熱媒体が供給可能であり、他の冷暖房機器に対しては熱交換ユニットを利用した二次側の熱媒体又は熱源からの一次側の熱媒体が供給可能であり、前記熱媒体を第１の冷暖房機器、他の冷暖房機器に対して同時に又はいずれか一方に供給する構成であるため、たとえ異なる方式の複数の冷暖房機器に本装置を利用する場合であっても、該複数の冷暖房機器に対して熱交換ユニットを利用して得た熱を利用するだけでなく、該複数の冷暖房機器のうち、第１の冷暖房機器に対して熱交換ユニットを利用して得た熱を利用しつつ、他の冷暖房機器に対しては熱源から直接得た熱を利用することが可能となる。これにより、本冷暖房用熱利用装置１つで複数の冷暖房機器を同時に効率よく運転することができ、エネルギー消費量を少なくしながら複数の冷暖房機器を快適に利用することができる。

また、上記複数の冷暖房機器のうち、例えば熱源から得た熱を他の冷暖房機器だけに直接利用する場合には、一次側の循環用ポンプの消費電力のみにて実現できる運転のため、低ランニングコストによる運転を実現できる。

また、他の冷暖房機器に対して熱媒体を循環させる際に、熱源からの熱媒体である一次側の熱媒体をバイパス部を通して循環させる際には一次側の循環用ポンプを利用し、熱交換ユニットを利用した熱媒体である二次側の熱媒体を分岐循環部に循環させる際には二次側の循環用ポンプを利用するため、他の冷暖房機器が複数であっても別途ポンプを設ける必要がなく、装置構成が簡便になり、低コストに構成することができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。以下の説明では、地中から採取した熱を冷暖房機器に利用する地熱利用システムに、本発明に係る冷暖房用熱利用装置を適用した場合を例示して説明する。

〔第１実施形態〕
本冷暖房用利用装置Ａは、図１に示すように、熱交換ユニット１と、一次側循環用ポンプ３を有する一次側循環部２と、二次側循環用ポンプ５を有する二次側循環部４と、分岐循環部６と、バイパス部７と、を備えている。

前記熱交換ユニットとしてのヒートポンプユニット１は、地中から採取した熱よりも高い温度を得たい場合（暖房時）には、入力側となる一次側熱交換部１ａにおいて物質を気化する際の吸熱作用を、出力側となる二次側熱交換部１ｂにおいて物質を液化する際の放熱作用を利用して、暖房に必要な熱（温度）を確保する。一方、地中から採取した熱よりも低い温度を得たい場合（冷房時）には、入力側となる一次側熱交換部１ａにおいて物質を液化する際の放熱作用を、出力側となる二次側熱交換部１ｂにおいて物質を気化する際の吸熱作用を利用して、冷房に必要な熱（温度）を確保する。このようにヒートポンプユニット１は、一次側熱交換部１ａ又は二次側熱交換部１ｂにおいて物質を気化する際の吸熱作用又は物質を液化する際の放熱作用を相互に利用して熱交換を行う熱交換ユニットである。

前記一次側循環部２は、前記ヒートポンプユニット１の一次側熱交換部１ａを通して熱源からの一次側の熱媒体を循環させるものである。一次側循環部２では、熱源としての地中熱採取ユニットＢからの熱媒体を、前記ヒートポンプユニット１の一次側熱交換部１ａを通して循環させている。この一次側循環部２の経路中には、該一次側の熱媒体を循環させるための一次側循環用ポンプ３が設けられている。

前記熱源として、本実施形態では、地中に埋設された熱交換用埋設管１１を利用して地中から熱を採取する地中熱採取ユニットＢを用いた場合を例示している。地中の温度は、一年間を通じて温度変化が少なく、比較的安定しており、且つ夏季は外気温に対して低く、冬季は外気温に対して高い。地中熱採取ユニットＢは、地中に埋設された熱交換用埋設管１１の配管に熱媒体を通し、該配管を通して地中の土壌と熱交換を行うものである。

なお、熱交換用埋設管１１としては、例えば、建物の基礎に用いられる、鋼管杭、コンクリートパイル、ソイルセメント柱体と鋼管杭を一体化させたソイルセメント合成杭等の既成杭が挙げられるが、前述した既成杭に限定されるものではなく、地中から熱を採取するために地中に埋設された埋設管であれば、その他の埋設管であっても構わない。また、熱媒体としては、水、オイル、不凍液、空気などが挙げられる。また、熱交換用の配管と埋設管本体の空間に充填材を充填する場合には、該充填材として、水、オイル、不凍液、砂、砂利、軽量気泡コンクリートの粉砕物、コンクリート、金属片、鋼球、ステンレス製の球体などが挙げられる。

前記二次側循環部４は、前記ヒートポンプユニット１の二次側熱交換部１ｂを通して第１の冷暖房機器Ｃ１へ二次側の熱媒体を循環させるものである。本実施形態では、第１の冷暖房機器としてファンコイルユニットＣ１を例示している。このファンコイルユニットＣ１は、ユニット内のコイル部（配管部）に熱媒体としての水を循環させ、該コイル部分に結露を生じさせることで室内を除湿する機能を有している。このファンコイルユニットＣ１の除湿機能は、通常のエアコンの除湿機能と同等の能力を発揮する。またユニット内のコイル部に水を循環させ、該コイル部分を通してファンを回転させることで送風（冷風による冷房、温風による暖房）も可能である。

二次側循環部４では、上記ファンコイルユニットＣ１に対して二次側の熱媒体としての水を、ヒートポンプユニット１の二次側熱交換部１ｂを通して循環させている。この二次側循環部４の経路中には、該二次側の熱媒体を循環させるための二次側循環用ポンプ５が設けられている。

前記分岐循環部６は、前記二次側循環部４から第１の開閉弁８を介して他の冷暖房機器Ｃ２へ二次側の熱媒体を循環させるものである。本実施形態では、他の冷暖房機器として冷暖房床パネルＣ２を例示している。この冷暖房床パネルＣ２は、従来は床暖房のみに使用されていたが、本実施形態では暖房時と同様に、冷房時にも床パネルに熱媒体を直接循環させることによって、床面を適度に冷やして、床表面に結露を発生させることなく、涼感を得ることが可能である。

前記バイパス部７は、前記一次側循環部２から第２の開閉弁９を介して前記分岐循環部６へ一次側の熱媒体を循環させるものである。このバイパス部７は、上記冷暖房床パネルＣ２に対して一次側の熱媒体としての水を、ヒートポンプユニット１を介さずに直接循環させるためのものである。

上記構成の冷暖房用熱利用装置Ａにおいて、第１，第２の開閉弁８，９の開閉により、ファンコイルユニットＣ１に対してはヒートポンプユニット１を利用した二次側の熱媒体が供給可能であり、冷暖房床パネルＣ２に対してはヒートポンプユニット１を利用した二次側の熱媒体又は地中熱採取ユニットＢから直接得た一次側の熱媒体が供給可能であり、前記熱媒体をファンコイルユニットＣ１、冷暖房床パネルＣ２に対して同時に又はいずれか一方に供給するようにしている。

具体的には、冷房時には、図１（ａ）に示すように、二次側循環部４から分岐循環部６への第１の開閉弁８を閉じ、一次側循環部２からバイパス部７への第２の開閉弁９を開くことにより、ファンコイルユニットＣ１ではヒートポンプユニット１を通した二次側の熱媒体を熱源として利用し、冷暖房床パネルＣ２では地中熱採取ユニットＢから直接得た一次側の熱媒体を熱源として利用することができる。

一般に、除湿目的の冷暖房機器については７℃〜１０℃の低温の冷水（熱媒体）を必要とし、冷輻射を利用した冷暖房機器に関しては１５℃〜２０℃程度の冷水（熱媒体）で充分効果が得られる。よって、除湿を目的としたファンコイルユニットＣ１に対してはヒートポンプユニット１によって冷やされた冷水（二次側の熱媒体）を、冷暖房床パネルＣ２に対しては地中熱採取ユニットＢから得た冷水（一次側の熱媒体）を選択的あるいは同時に供給することによって前述の冷暖房用熱利用装置にて効率良く運転することができる。

一方、暖房時には、図１（ｂ）に示すように、一次側循環部２からバイパス部７への第２の開閉弁９を閉じ、二次側循環部４から分岐循環部６への第１の開閉弁８を開くことにより、ファンコイルユニットＣ１及び冷暖房床パネルＣ２の両方でヒートポンプユニット１を通した二次側の熱媒体を熱源として利用することができる。

従って、第１の冷暖房機器としてのファンコイルユニットＣ１は、冷房時も暖房時もヒートポンプユニット１を利用し、夏季はヒートポンプユニット１を介して、地中の温度よりも低温となった水（二次側の熱媒体）を循環させ、コイル部分に結露を生じさせることで室内を除湿及び冷房する。また冬季もヒートポンプユニット１を介して地中の温度よりも高温の水（二次側の熱媒体）を循環させて、温風を吹き出し暖房する。

一方、他の冷暖房機器としての冷暖房床パネルＣ２は、冷房時は地中で冷やされた水（一次側の熱媒体）を直接循環させて床面を冷やす。暖房時はヒートポンプユニット１を介して高温の水（二次側の熱媒体）を循環させて床面を暖める。なお、冷暖房床パネルＣ２は、冷房時においてファンコイルユニットＣ１との同時利用ではなく、一次側の熱媒体を直接循環させることによる床冷房だけでも冷房効果は得られる。従って、例えば地中熱採取ユニットＢから得た熱を冷暖房床パネルＣ２のみに直接利用する場合には、一次側の循環用ポンプ３の消費電力のみにて実現できる冷房運転のため、低ランニングコストによる冷房運転を実現できる。また、冷水温度（一次側の熱媒体の温度）が低くなり過ぎない為、過冷却による床表面及び床内部の結露を発生させることなく、涼感を得られるメリットがある。

なお、上記熱利用装置において、ヒートポンプユニット１や循環用ポンプ３，５の駆動、開閉弁８，９の開閉については、手動によるＯＮ／ＯＦＦや切り替えでも操作することは可能であるが、制御装置を用いて自動的に行うようにすることも可能である。自動制御する場合は、例えば地中熱の温度や室内外の温度をセンサなどの検知手段を用いて検出し、この検出情報に基づいて前述のヒートポンプユニット１や循環用ポンプ３，５の駆動、開閉弁８，９の開閉を各冷暖房機器の利用に応じて適宜行うようにすれば良い。

上述したように、たとえ異なる方式の複数の冷暖房機器に本装置を利用する場合であっても、本実施形態によれば、第１，第２の開閉弁８，９の開閉により、ファンコイルユニットＣ１に対しては冷暖房時にヒートポンプユニット１を利用して得た熱を利用し、冷暖房床パネルＣ２に対しては冷房時に地中熱採取ユニットＢから直接得た熱を、暖房時にヒートポンプユニットを利用して得た熱を選択的に利用することができる。これにより、本冷暖房用熱利用装置１つで複数の冷暖房機器を同時に効率よく運転することができ、エネルギー消費量を少なくしながら複数の冷暖房機器を快適に利用することができる。

また、一次側の循環用ポンプ３を用いてバイパス部７に一次側の熱媒体を循環させ、二次側の循環用ポンプ５を用いて分岐循環部６に二次側の熱媒体を循環させるため、冷暖房機器が複数であっても別途ポンプを設ける必要がなく、装置構成が簡便になり、且つ低コストである。また、冷暖房機器ごとに循環用ポンプを設ける必要がなく、開閉弁の開閉選択だけで２温度（ヒートポンプユニットを介した温度と地中から直接採取した温度）の同時利用および選択的な利用ができるため、従来のものに比べて装置の作動部位が少なくなり、装置の信頼性が向上する。

〔第２実施形態〕
前述した実施形態では、二次側循環部４から冷暖房床パネルＣ２への熱媒体の経路となる分岐循環部６と、一次側循環部２から冷暖房床パネルＣ２への熱媒体の経路となるバイパス部７に、それぞれ第１の開閉弁８、第２の開閉弁９を配した構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図２に示すように、分岐循環部６とバイパス部７の合流部に３方弁などの切替弁１０を配した構成としても良い。このように構成することによっても、上述した第１実施形態と同様の利用が可能である。尚、その他の構成は前述した実施形態と同様であるため、同等の機能を有する部材には同一の符号を付し説明を省略する。

本実施形態の構成によれば、冷房時に、図２（ａ）に示すように、前述の合流部における切替弁１０により一次側循環部２から冷暖房床パネルＣ２への経路のみを開放すると、ファンコイルユニットＣ１ではヒートポンプユニット１を通した二次側の熱媒体を熱源として利用し、冷暖房床パネルＣ２では地中熱採取ユニットＢから直接得た一次側の熱媒体を熱源として利用することができる。

一方、暖房時に、図２（ｂ）に示すように、前述の合流部における切替弁１０により二次側循環部４から冷暖房床パネルＣ２への経路のみを開放すると、ファンコイルユニットＣ１及び冷暖房床パネルＣ２の両方でヒートポンプユニット１を通した二次側の熱媒体を熱源として利用することができる。

なお、冷暖房床パネルＣ２は、冷房時において前述したファンコイルユニットＣ１との同時利用ではなく、一次側の熱媒体を直接循環させることによる床冷房だけでも冷房効果は得られる。従って、例えば地中熱採取ユニットＢから得た熱を冷暖房床パネルＣ２のみに直接利用する場合には、一次側の循環用ポンプ３の消費電力のみにて実現できる冷房運転のため、低ランニングコストによる冷房運転を実現できる。また、冷水温度（一次側の熱媒体の温度）が低くなり過ぎない為、過冷却による床表面及び床内部の結露を発生させることなく、涼感を得られるメリットがある。

上述したように、本実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、該実施形態に比べて弁の数が減るため、低コストとなるだけでなく、装置構成が更に簡便になる。

また、本実施形態によれば、他の冷暖房機器（図２では冷暖房床パネルＣ２）に対して、ヒートポンプユニットを介した温度と地中から直接採取した温度の２温度の利用選択が１つの切替弁を切り替えるだけでできるので、選択利用のための作動部位が少なくなることにより、装置の信頼性が更に向上する。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、熱源として地中熱を利用した場合を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば太陽熱を利用しても良い。この場合、他の冷暖房機器としての冷暖房床パネルに対して、冷房時にはヒートポンプユニットを利用して得た熱を、暖房時には太陽熱から直接得た熱を利用するようにすれば良い。従って、例えば太陽熱から得た熱を冷暖房床パネルだけに直接利用する場合には、一次側の循環用ポンプの消費電力のみにて実現できる暖房運転のため、低ランニングコストによる暖房運転を実現できる。

また前述した実施形態では、他の冷暖房機器が１つの場合を例示したが、これに限定されるものではなく、他の冷暖房機器が２つ以上あっても良い。この場合、他の冷房暖房機器の数に応じて前述の分岐循環部及びバイパス部を設ければ良い。このように、他の冷暖房機器が複数であっても、一次側の循環用ポンプ３を用いて複数のバイパス部７に一次側の熱媒体を循環させ、二次側の循環用ポンプ５を用いて複数の分岐循環部６に二次側の熱媒体を循環させることができるため、別途ポンプを設けることなく、複数の他の冷暖房機器を利用することができる。また、複数の他の冷暖房機器において、利用しない他の冷暖房機器がある場合には、前述の開閉弁或いは切替弁を操作することで、必要とする他の冷暖房機器のみを有効に利用することができる。更に、エネルギー消費量を少なくしながら複数の冷暖房機器を快適に利用することができる。

前述した実施形態では、冷暖房機器として、異なる方式のファンコイルユニットと冷暖房床パネルを例示したが、同様の方式の冷暖房機器を複数利用するようにしても良い。また冷暖房機器としてファンコイルユニットと冷暖房床パネルを例示したが、これに限定されるものではない。例えばエアコン、或いは床にかぎらず、壁、天井、屋根などに配管し該配管に前述の熱媒体を循環させる冷暖房機器など、前述した実施形態において例示した冷暖房機器以外のものであっても良い。これらの冷暖房機器を適宜組み合わせて利用する冷暖房システムにおいても前述した本発明に係る冷暖房用熱利用装置は有効である。

本発明の活用例として、住宅以外にも、事務所ビル、公共建物等でのオープンスペースでの床冷却による省エネ空調に適用することができる。

本発明の第１実施形態に係る冷暖房用熱利用装置を備えた地熱利用システムの模式説明図である。本発明の第２実施形態に係る冷暖房用熱利用装置を備えた地熱利用システムの模式説明図である。

Ａ …冷暖房用利用装置
Ｂ …地中熱採取ユニット（熱源）
Ｃ１ …ファンコイルユニット（第１の冷暖房機器）
Ｃ２ …冷暖房床パネル（第２の冷暖房機器）
１ …ヒートポンプユニット（熱交換ユニット）
１ａ …一次側熱交換部
１ｂ …二次側熱交換部
２ …一次側循環部
３ …一次側循環用ポンプ
４ …二次側循環部
５ …二次側循環用ポンプ
６ …分岐循環部
７ …バイパス部
８、８´ …第１の開閉弁
９、９´ …第２の開閉弁
１０、１０´ …切替弁
１１ …熱交換用埋設管

Claims

一次側熱交換部（１ａ）又は二次側熱交換部（１ｂ）において物質を気化する際の吸熱作用又は物質を液化する際の放熱作用を相互に利用して熱交換を行う熱交換ユニット（１）と、
熱交換ユニット（１）の一次側熱交換部（１ａ）を通して熱源（Ｂ）からの一次側の熱媒体を循環させる一次側循環部（２）と、
一次側循環部（２）において一次側の熱媒体を循環させる一次側循環用ポンプ（３）と、
熱交換ユニット（１）の二次側熱交換部（１ｂ）を通して第１の冷暖房機器（Ｃ１）へ二次側の熱媒体を循環させる二次側循環部（４）と、
二次側循環部（４）において二次側の熱媒体を循環させる二次側循環用ポンプ（５）と、
二次側熱交換部（１ｂ）と第１の冷暖房機器（Ｃ１）との間で二次側循環部（４）から分岐して、他の冷暖房機器（Ｃ２）を経由し、第１の冷暖房機器（Ｃ１）と二次側熱交換部（１ｂ）との間で二次側循環部（４）に合流するように構成し、更に他の冷暖房機器（Ｃ２）の前後に第１の開閉弁（８、８´）を夫々介在させた、少なくとも１つの分岐循環部（６）と、
熱源（Ｂ）と一次側熱交換部（１ａ）との間で一次側循環部（２）から分岐し、分岐側の第１の開閉弁（８）と他の冷暖房機器（Ｃ２）との間で分岐循環部（６）に合流し、他の冷暖房機器（Ｃ２）と合流側の第１の開閉弁（８´）との間で分岐循環部（６）から分岐し、一次側熱交換部（１ａ）と熱源（Ｂ）との間で一次側循環部（２）に合流するように構成し、更に、一次側循環部（２）からの分岐部及び一次側循環部（２）との合流部近傍に第２の開閉弁（９、９´）を夫々介在させた、少なくとも１つのバイパス部（７）と、を備え、
夏季の冷房時には、第１の開閉弁（８、８´）を閉じ、第２の開閉弁（９、９´）を開いた状態として、一次側の熱媒体を熱交換ユニット（１）の一次側熱交換部（１ａ）及びバイパス部（７）に同時に供給し、第１の冷暖房機器（Ｃ１）に対して熱交換ユニット（１）を利用した二次側の熱媒体を供給しながら、他の冷暖房機器（Ｃ２）に対してはバイパス部（７）及び分岐循環部（６）を介して一次側の熱媒体を供給し得るように構成し、
冬季の暖房時には、第１の開閉弁（８、８´）を開け、第２の開閉弁（９、９´）を閉じた状態として、一次側の熱媒体を熱交換ユニット（１）の一次側熱交換部（１ａ）のみに供給し、第１の冷暖房機器（Ｃ１）及び他の冷暖房機器（Ｃ２）に対して熱交換ユニット（１）を利用した二次側の熱媒体を供給し得るように構成したことを特徴とする冷暖房用熱利用装置。
一次側熱交換部（１ａ）又は二次側熱交換部（１ｂ）において物質を気化する際の吸熱作用又は物質を液化する際の放熱作用を相互に利用して熱交換を行う熱交換ユニット（１）と、
熱交換ユニット（１）の一次側熱交換部（１ａ）を通して熱源（Ｂ）からの一次側の熱媒体を循環させる一次側循環部（２）と、
一次側循環部（２）において一次側の熱媒体を循環させる一次側循環用ポンプ（３）と、
熱交換ユニット（１）の二次側熱交換部（１ｂ）を通して第１の冷暖房機器（Ｃ１）へ二次側の熱媒体を循環させる二次側循環部（４）と、
二次側循環部（４）において二次側の熱媒体を循環させる二次側循環用ポンプ（５）と、
二次側熱交換部（１ｂ）と第１の冷暖房機器（Ｃ１）との間で二次側循環部（４）から分岐して、他の冷暖房機器（Ｃ２）を経由し、第１の冷暖房機器（Ｃ１）と二次側熱交換部（１ｂ）との間で二次側循環部（４）に合流するように構成し、更に他の冷暖房機器（Ｃ２）の前後に切替弁（１０、１０´）を夫々介在させた、少なくとも１つの分岐循環部（６）と、
熱源（Ｂ）と一次側熱交換部（１ａ）との間で一次側循環部（２）から分岐し、分岐側の切替弁（１０）と他の冷暖房機器（Ｃ２）との間で分岐循環部（６）に合流し、他の冷暖房機器（Ｃ２）と合流側の切替弁（１０´）との間で分岐循環部（６）から分岐し、一次側熱交換部（１ａ）と熱源（Ｂ）との間で一次側循環部（２）に合流するように構成した、少なくとも１つのバイパス部（７）と、を備え、
夏季の冷房時には、切替弁（１０、１０´）の操作によって二次側循環部（４）から分岐循環部（６）への二次側の熱媒体の循環を抑止し、バイパス部（７）から分岐循環部（６）への一次側の熱媒体の循環を許容する状態として、一次側の熱媒体を熱交換ユニット（１）の一次側熱交換部（１ａ）及びバイパス部（７）に同時に供給し、第１の冷暖房機器（Ｃ１）に対して熱交換ユニット（１）を利用した二次側の熱媒体を供給しながら、他の冷暖房機器（Ｃ２）に対してはバイパス部（７）及び分岐循環部（６）を介して一次側の熱媒体を供給し得るように構成し、
冬季の暖房時には、切替弁（１０、１０´）の操作によって二次側循環部（４）から分岐循環部（６）への二次側の熱媒体の循環を許容し、バイパス部（７）及び分岐循環部（６）への一次側の熱媒体の循環を抑止する状態として、一次側の熱媒体を熱交換ユニット（１）の一次側熱交換部（１ａ）のみに供給し、第１の冷暖房機器（Ｃ１）及び他の冷暖房機器（Ｃ２）に対して熱交換ユニット（１）を利用した二次側の熱媒体を供給し得るように構成したことを特徴とする冷暖房用熱利用装置。