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公開番号2025161264
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-24
出願番号2024064304
出願日2024-04-11
発明の名称ヒートポンプシステム
出願人ゼネラルヒートポンプ工業株式会社,鹿島建設株式会社
代理人個人
主分類F25B 27/00 20060101AFI20251017BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】設置コストを低減するヒートポンプシステムを提供する。
【解決手段】ヒートポンプシステム1Aは、太陽熱集熱器211とユニット11Aを備えている。ユニット11Aは、空気熱交換器111、第一熱交換器112、ヒートポンプ部35、及び制御盤70を内部に備える。制御盤70のCPUは、太陽熱集熱器211、空気熱交換器111、第一熱交換器112、及びヒートポンプ部35のON及びOFFを切り替えて、第二熱媒体392を加熱又は冷却する。制御盤70のCPUは、太陽熱集熱器211と空気熱交換器111とをONにし、第一熱交換器112とヒートポンプ部35とをOFFにして、太陽熱集熱器211において加熱された第一熱媒体391を空気熱交換器111に供給し、空気熱交換器111において、第一熱媒体391の熱を放熱する。
【選択図】図12
特許請求の範囲【請求項１】
第一熱媒体を熱源として、第二熱媒体を加熱又は冷却するヒートポンプシステムにおいて、
太陽からの日射による熱によって前記第一熱媒体を加熱する太陽熱集熱器と、
空気と前記第一熱媒体との間で熱交換し、前記第一熱媒体を加熱又は冷却する空気熱交換器と、
前記第一熱媒体と前記第二熱媒体との間で熱交換し、前記第二熱媒体を加熱又は冷却する第一熱交換器と、
ヒートポンプ方式により前記第一熱媒体と前記第二熱媒体との間で熱交換し、前記第二熱媒体を加熱又は冷却するヒートポンプ部と、
前記太陽熱集熱器、前記空気熱交換器、前記第一熱交換器、及び前記ヒートポンプ部のＯＮ及びＯＦＦを切り替えて、前記第二熱媒体を加熱又は冷却する制御部を有する制御盤と、
前記空気熱交換器、前記第一熱交換器、前記ヒートポンプ部、及び前記制御盤を内部に備えるユニットと
を備え、
前記制御部は、
前記太陽熱集熱器と前記空気熱交換器とをＯＮにし、前記第一熱交換器と前記ヒートポンプ部とをＯＦＦにして、前記太陽熱集熱器において加熱された前記第一熱媒体を前記空気熱交換器に供給し、前記空気熱交換器において、前記第一熱媒体の熱を放熱することを特徴とするヒートポンプシステム。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記ユニットの外側に設けられ、前記第二熱媒体が循環するループ流路と、
前記ループ流路から分岐する第一分岐流路と、
前記第一分岐流路に接続され、地中熱と前記第二熱媒体との間で熱交換し、前記第二熱媒体を加熱又は冷却する地中熱交換器と、
前記地中熱交換器に接続され、前記ループ流路に合流する第一合流流路と、
前記第一分岐流路又は前記第一合流流路に設けられ、前記ループ流路から前記地中熱交換器に前記第二熱媒体を流す地中熱用ポンプと
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記ユニットの外側に設けられ、前記第二熱媒体の温度を使用して、ヒートポンプ方式によって空調を行う第一空調用ヒートポンプと、
前記ユニットの外側に設けられ、前記第二熱媒体の温度を使用して、ヒートポンプ方式によって空調を行う第二空調用ヒートポンプと、
前記ユニットの外側に設けられ、前記第二熱媒体の温度を使用して、ヒートポンプ方式によって給湯を行う給湯用ヒートポンプと、
前記ループ流路から分岐し、前記第一空調用ヒートポンプ、前記第二空調用ヒートポンプ、及び前記給湯用ヒートポンプを並列に接続する第二分岐流路と、
前記第一空調用ヒートポンプ、前記第二空調用ヒートポンプ、及び前記給湯用ヒートポンプに接続され、前記ループ流路に合流する第二合流流路と
を備えたことを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプシステム。
【請求項４】
前記第一熱交換器又は前記ヒートポンプ部から前記ループ流路に向かう前記第二熱媒体の第一流量を検出する第一流量検出手段と、
前記第一空調用ヒートポンプを流れる前記第二熱媒体の第二流量を検出する第二流量検出手段と、
前記第二空調用ヒートポンプを流れる前記第二熱媒体の第三流量を検出する第三流量検出手段と、
前記給湯用ヒートポンプを流れる前記第二熱媒体の第四流量を検出する第四流量検出手段と、
前記第一流量、前記第二流量、前記第三流量、及び前記第四流量に基づいて、前記地中熱用ポンプが流す前記第二熱媒体の流量を制御するポンプ制御手段と
を備え、
前記第一流量検出手段によって検出された前記第一流量をＶＭ１とし、
前記第二流量検出手段によって検出された前記第二流量をＶＭ２とし、
前記第三流量検出手段によって検出された前記第三流量をＶＭ３とし、
前記第四流量検出手段によって検出された前記第四流量をＶＭ４とした場合に、
前記ポンプ制御手段は、
｜±ＶＭ１±ＶＭ２±ＶＭ３－ＶＭ４｜
となるように、前記地中熱交換器に流れる前記第二熱媒体の流量を制御し、
｜±ＶＭ１±ＶＭ２±ＶＭ３－ＶＭ４｜における符号は、
前記第一熱交換器と前記ヒートポンプ部との少なくとも一方が加熱の場合は「＋ＶＭ１」であり、
前記第一熱交換器と前記ヒートポンプ部との少なくとも一方が冷却の場合は「－ＶＭ１」であり、
前記第一空調用ヒートポンプが冷房の場合は「＋ＶＭ２」であり、
前記第一空調用ヒートポンプが暖房の場合は「－ＶＭ２」であり、
前記第二空調用ヒートポンプが冷房の場合は「＋ＶＭ３」であり、
前記第二空調用ヒートポンプが暖房の場合は「－ＶＭ３」であり、
前記給湯用ヒートポンプが動作するときは、常に「－ＶＭ４」
であることを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプシステム。
【請求項５】
前記空気熱交換器と前記太陽熱集熱器とを繋ぐ流路である第一流路と、
前記太陽熱集熱器と前記ヒートポンプ部とを繋ぐ流路である第二流路と、
第三流路と第四流路とが分岐する分岐部と、
前記ヒートポンプ部と前記分岐部とを繋ぐ流路である第五流路と
前記第一流路の一部、前記第二流路、前記第三流路、前記第四流路、及び前記第五流路に、前記第一熱媒体を流す第一ポンプと
を備え、
前記第三流路は、前記第一流路に接続され、
前記第四流路は、前記第二流路に接続され、
前記第三流路には、前記第一熱媒体が流れる場合の流量が定量となる定量弁が設けられ、
前記第四流路には、前記第一熱媒体が流れる場合の流量を変更可能な比例弁が設けられ、
前記比例弁を制御し、前記第四流路に前記第一熱媒体を流す流量を制御する流量制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のヒートポンプシステム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換を行うヒートポンプシステムに関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換を行うヒートポンプシステムが知られている。例えば、特許文献１に記載のヒートポンプシステムは、空気熱交換器、第一熱交換器、ヒートポンプ部、及び制御盤等を、収納部の内部に収納したユニットを備えている。また、ヒートポンプシステムは、太陽熱集熱器を備えている。ヒートポンプシステムは、太陽熱集熱器及び空気熱交換器を使用し、第一熱媒体を加熱又は冷却する。ヒートポンプシステムは、第一熱交換器及びヒートポンプ部において、第一熱媒体の熱を利用して、第二熱媒体を冷却又は加熱する。ヒートポンプシステムは、第二熱媒体の熱を利用して、負荷側の設備において空調及び給湯等を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－０３４１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、夏季など、太陽の日射量が大きい時期において、太陽熱集熱器によって第一熱媒体が加熱されて第一熱媒体の温度が大きくなりすぎた場合、第一熱媒体から放熱した方がよい場合も考えられる。しかしながら、前記従来のヒートポンプシステムは、第一熱交換器及びヒートポンプ部が使用しない状態で、第一熱媒体の放熱をすることができなかった。このため、第一熱媒体の放熱を行う場合には、太陽熱集熱器、空気熱交換器、第一熱交換器、及びヒートポンプ部以外の構成を追加する必要があり、ヒートポンプシステムのコストが大きくなる場合があった。
【０００５】
本発明の目的は、設置コストを低減するヒートポンプシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るヒートポンプシステムは、第一熱媒体を熱源として、第二熱媒体を加熱又は冷却するヒートポンプシステムにおいて、太陽からの日射による熱によって前記第一熱媒体を加熱する太陽熱集熱器と、空気と前記第一熱媒体との間で熱交換し、前記第一熱媒体を加熱又は冷却する空気熱交換器と、前記第一熱媒体と前記第二熱媒体との間で熱交換し、前記第二熱媒体を加熱又は冷却する第一熱交換器と、ヒートポンプ方式により前記第一熱媒体と前記第二熱媒体との間で熱交換し、前記第二熱媒体を加熱又は冷却するヒートポンプ部と、前記太陽熱集熱器、前記空気熱交換器、前記第一熱交換器、及び前記ヒートポンプ部のＯＮ及びＯＦＦを切り替えて、前記第二熱媒体を加熱又は冷却する制御部を有する制御盤と、前記空気熱交換器、前記第一熱交換器、前記ヒートポンプ部、及び前記制御盤を内部に備えるユニットとを備え、前記制御部は、前記太陽熱集熱器と前記空気熱交換器とをＯＮにし、前記第一熱交換器と前記ヒートポンプ部とをＯＦＦにして、前記太陽熱集熱器において加熱された前記第一熱媒体を前記空気熱交換器に供給し、前記空気熱交換器において、前記第一熱媒体の熱を放熱する。
【０００７】
この場合、太陽熱集熱器において加熱された第一熱媒体が、空気熱交換器に送られ、第一熱媒体の熱が放熱される。このため、第一熱媒体の放熱を行う場合に、太陽熱集熱器、空気熱交換器、第一熱交換器、及びヒートポンプ部以外の構成を追加する必要がなく、ヒートポンプシステムの設置コストを低減することができる。
【０００８】
前記ヒートポンプシステムは、前記ユニットの外側に設けられ、前記第二熱媒体が循環するループ流路と、前記ループ流路から分岐する第一分岐流路と、前記第一分岐流路に接続され、地中熱と前記第二熱媒体との間で熱交換し、前記第二熱媒体を加熱又は冷却する地中熱交換器と、前記地中熱交換器に接続され、前記ループ流路に合流する第一合流流路と、前記第一分岐流路又は前記第一合流流路に設けられ、前記ループ流路から前記地中熱交換器に前記第二熱媒体を流す地中熱用ポンプとを備えてもよい。この場合、ループ流路を流れる第二熱媒体の一部が、第一分岐流路を介して、地中熱交換器に流れる。そして、地中熱交換器において加熱又は冷却された第二熱媒体は、第一合流流路を介して、ループ流路を流れる第二熱媒体と合流する。これによって、ループ流路を流れる第二熱媒体が加熱又は冷却される。ループ流路を流れる第二熱媒体が加熱又は冷却されるので、地中熱交換器が設けられていない場合に比べて、ヒートポンプ部の消費電力が小さくなる。このため、ヒートポンプシステムの消費電力が小さくなる。
【０００９】
前記ヒートポンプシステムは、前記ユニットの外側に設けられ、前記第二熱媒体の温度を使用して、ヒートポンプ方式によって空調を行う第一空調用ヒートポンプと、前記ユニットの外側に設けられ、前記第二熱媒体の温度を使用して、ヒートポンプ方式によって空調を行う第二空調用ヒートポンプと、前記ユニットの外側に設けられ、前記第二熱媒体の温度を使用して、ヒートポンプ方式によって給湯を行う給湯用ヒートポンプと、前記ループ流路から分岐し、前記第一空調用ヒートポンプ、前記第二空調用ヒートポンプ、及び前記給湯用ヒートポンプを並列に接続する第二分岐流路と、前記第一空調用ヒートポンプ、前記第二空調用ヒートポンプ、及び前記給湯用ヒートポンプに接続され、前記ループ流路に合流する第二合流流路とを備えてもよい。
【００１０】
この場合、ループ流路を流れる第二熱媒体の一部が、第一空調用ヒートポンプ、第二空調用ヒートポンプ、及び給湯用ヒートポンプに供給され、空調及び給湯が行われる。また、第二熱媒体の温度を使用する複数の機器である第一空調用ヒートポンプ、第二空調用ヒートポンプ、及び給湯用ヒートポンプを、ループ流路に接続することができる。また、第一空調用ヒートポンプ、第二空調用ヒートポンプ、及び給湯用ヒートポンプに流れた第二熱媒体が、ループ流路に合流する。例えば、第一空調用ヒートポンプ及び第二空調用ヒートポンプが冷房で使用された場合、第二熱媒体の温度が上がる。一方、給湯用ヒートポンプにおいては、第二熱媒体の温度が下がる。このため、第一空調用ヒートポンプ及び第二空調用ヒートポンプにおいて温度が上がった第二熱媒体と、給湯用ヒートポンプにおいて温度が下がった第二熱媒体とが、ループ流路で合流する。これによって、第一空調用ヒートポンプ及び第二空調用ヒートポンプにおいて温度が上がった第二熱媒体の温度が下がり、給湯用ヒートポンプにおいて温度が下がった第二熱媒体の温度が上がる。すなわち、熱回収が行われる。このため、ループ流路が設けられていない場合に比べて、ヒートポンプ部の負荷が小さくなり、消費電力を低減することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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