(57)【要約】【課題】  圧縮機の吐出圧力を低減し、ＣＯＰの向上を図ることができるヒートポンプ式給湯装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明に係るヒートポンプ式給湯装置の代表的な構成は、圧縮機１０２と、膨張弁１０４と、蒸発器１０６と、温度域の異なる冷媒と複数系統の湯水とで熱交換を行う複数の放熱器（第１放熱器１１０、第２放熱器１１２）と、異なる温度域に加熱された複数系統の湯水を貯留する複数の蓄熱槽（高温蓄熱槽１２０、中温蓄熱槽１２２）とを備え、圧縮過程と放熱過程の間に冷媒が超臨界状態となる超臨界サイクルを行うことを特徴とする。【選択図】  図１
2010043798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、膨張手段と、蒸発器と、
温度域の異なる冷媒と複数系統の湯水とで熱交換を行う複数の放熱器と、
異なる温度域に加熱された前記複数系統の湯水を貯留する複数の蓄熱槽とを備え、
圧縮過程と放熱過程の間に前記冷媒が超臨界状態となる超臨界サイクルを行うことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項２】
前記冷媒はＣＯ２であることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項３】
前記複数の放熱器は冷媒の流れに対して直列に接続され、高温の冷媒と湯水とで熱交換する第１放熱器と、前記第１放熱器で冷却された中温の冷媒と湯水とで熱交換する第２放熱器とからなり、
前記複数の蓄熱槽は、前記第２放熱器と熱交換した中温の湯水を貯留する中温蓄熱槽と、前記第２放熱器および第１放熱器と熱交換した高温の湯水を貯留する高温蓄熱槽とからなることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項４】
前記第２放熱器に湯水を供給する湯水輸送手段と、
前記第２放熱器において熱交換された湯水を前記中温蓄熱槽または前記第１放熱器に分流させる分流手段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式給湯装置。
【請求項５】
前記第１放熱器と前記高温蓄熱槽との間で湯水を循環させる第１湯水輸送手段と、
前記第２放熱器と前記中温蓄熱槽との間で湯水を循環させる第２湯水輸送手段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式給湯装置。
【請求項６】
前記放熱器の下流側かつ膨張手段の上流側の冷媒と、前記蒸発器の下流側かつ前記圧縮機の上流側の冷媒とで熱交換を行うインタクーラ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式給湯装置。
【請求項７】
前記蒸発器の下流側かつ前記圧縮機の上流側の冷媒と、前記蓄熱槽から送出した湯水とで熱交換を行う第２蒸発器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式給湯装置。
【請求項８】
前記複数の放熱器においては、前記複数系統の湯水の少なくとも１つの系統において、湯水に代えて不凍液からなる熱媒体と熱交換を行うことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプを用いて高温の湯水および中温の湯水を供給するヒートポンプ式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ヒートポンプ（熱交換サイクル）を用いて水を加熱して湯水を供給する給湯装置が知られている。ヒートポンプは火力に比べてエネルギー密度が低いこと、および安価な夜間電力を利用できることから、蓄熱方式を採用している場合が多い。例えば、蓄熱槽に温めた湯水を蓄えておき、必要に応じて使用する貯湯タンクシステムがある。また特許文献１に示されるように、蓄熱槽に比熱の高い蓄熱材（ナトリウム系水和剤などのように、１００℃付近で相変化することにより潜熱を蓄えるものが好んで用いられる）を備えておき、さらに蓄熱槽の熱容量を増大させたものもある。
【０００３】
蓄熱槽に熱（湯水）を蓄える場合、なるべく多くの熱を蓄えておくために、できる限り高温（１００℃付近）にすることが好ましい。これに対し蓄熱された湯水の用途としては、風呂への給湯などの高温用（４０〜６０℃）と、床暖房（３５〜４０℃）や融雪（１５℃程度）などの中温用があり、それぞれ必要温度が異なる。そこで通常は、蓄えられた高温の湯水と、新しく供給する冷水とを混ぜて、所望の温度の湯水を生成して給湯している。また、蓄熱槽には温度分布があり、上に行くほど高温になっている。そこで従来からも、特許文献２に示されるように、貯湯タンクの上部から高温の湯水を供給し、貯湯タンクの高さ方向の中途部から中温の湯水を供給する構成が開示されている。
【０００４】
ところで、近年は環境保全の観点から、いわゆる自然冷媒を用いる意識が高まっている。その一環として、天然物であって環境に対し無害なＣＯ２を冷媒に用いる構成が知られている。しかしＣＯ２は臨界点が約３１℃と低いため、冷媒として用いる場合には、気体と液体の境界がなくなる超臨界域を用いることになる。例えば特許文献３には、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）、エチレン、エタン、酸化窒素等を超臨界で使用するヒートポンプ式給湯装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−５７１５９号公報
【特許文献２】特開２００８−１７０１０１号公報
【特許文献３】特開２００１−２６３８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなヒートポンプ式給湯装置において、ヒートポンプの出湯温度（放熱器の入口温度）は、高温用途を基準に設定される。図６はＣＯ２のモリエル線図であって、図６（ａ）はＰＨ線図、図６（ｂ）はＴＨ線図である。両図においてＡ→Ｂは圧縮（等エントロピー変化）、Ｂ→Ｃは放熱（等圧変化）、Ｃ→Ｄは膨張（等エンタルピー変化）、Ｄ→Ａは蒸発（等圧変化）である。
【０００６】
図６を参照すると、出湯温度（Ｂの温度）を高くするためには、圧力を上昇させる必要があることがわかる。さらに湯水は熱交換によって直線的に温度変化し、図６（ｂ）に破線で示すような軌跡を描く。これに対しＣＯ２冷媒の定圧曲線は高温から中温にかけて温度低下の割合が大きい。そして、加熱を行うためには、定圧曲線が温度変化直線よりも高温側になるように、圧力を高くしなければならない。
【０００７】
そして圧力が高くなるに従い、圧縮機のＣＯＰ（Coefficient Of Performance：成績係数）が加速度的に低下するという問題がある。ヒートポンプのＣＯＰは、図６（ａ）に示すサイクルにおいて蒸発過程のエンタルピー変化量ΔＩを圧縮過程のエンタルピー変化量ΔＬで割った値として得ることができ、すなわち圧縮機の仕事に相当するΔＬが増大するとＣＯＰが低下する。
【０００８】
また特に超臨界を使用する場合には、従来広く利用されていたフロンの圧力が２〜３ＭＰａであったのに対し、１０〜２０ＭＰａ程度と高い圧力を必要とする。さらに温度上昇に対する圧力の増分もフロンの場合より大きい。このため、ＣＯＰの低下も著しく、なるべく圧縮機の圧力を低減させたいという要請がある。また、通常でも高圧であることから圧縮機や配管などの機器への機械的負荷が大きい点においても、圧力増大を抑えることが望まれている。
【０００９】
一方、上記したように、給湯装置から供給する湯水の用途は様々であって、必ずしも高温の湯水が必要な場合ばかりではない。中温用途から考えれば、ヒートポンプの出湯温度は不必要に高いということができる。ここで特許文献２のように貯湯タンクの中途部から湯水を抜き出すことも考えられるが、あくまでも全ての湯水を高温までヒートポンプで加熱しているため、圧縮機の圧力の低減（ひいてはＣＯＰの向上）を図ることはできない。
【００１０】
そこで本発明は、圧縮機の吐出圧力を低減し、ＣＯＰの向上を図ることができるヒートポンプ式給湯装置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】
【００１１】
上記課題を鑑みるに、発明者は、モリエル線図のうち図６（ｂ）に示すＴＨ線図における挙動と傾向に着目した。すなわち、図６（ｂ）に示すＴＨ線図の横軸であるエンタルピー（ＫＪ／Ｋｇ）は、流量を低減させることによって高めることができる。したがって、流量を低減させることによってヒートポンプの出湯温度はそのままに圧縮機の圧力を低下させることができることに着眼した。
【００１２】
なお、図６（ｂ）に示すエンタルピー（ＫＪ／Ｋｇ）は、冷媒の熱量／質量である。しかし、加熱対象である湯水の流量を削減すれば、必要な熱量も少なくなるため、冷媒の質量も小さくすることができる。すなわち、冷媒の質量を湯水の流量に転換して考えることができる。そして、湯水を必要とする温度に分けて加熱することにより、高温に加熱する湯水の量を削減できることを見出し、本発明に想到するに到った。
【００１３】
すなわち、本発明に係るヒートポンプ式給湯装置の代表的な構成は、圧縮機と、膨張手段と、蒸発器と、温度域の異なる冷媒と複数系統の湯水とで熱交換を行う複数の放熱器と、異なる温度域に加熱された複数系統の湯水を貯留する複数の蓄熱槽とを備え、圧縮過程と放熱過程の間に前記冷媒が超臨界状態となる超臨界サイクルを行うことを特徴とする。
【００１４】
このように、湯水を温度に応じて複数の系統に分けて、複数の放熱器によってそれぞれと熱交換を行うように構成したことにより、高温で熱交換する湯水の流量を削減することができる。したがって、全ての温度の湯水を高温で熱交換することがないため、圧縮機の圧力を低減させることができ、ＣＯＰの向上を図ることができる。
【００１５】
また圧縮過程と放熱過程の間に冷媒が超臨界状態となる超臨界サイクルは、高圧で動作し、また温度上昇に対する圧力の増分が大きい。したがって圧縮機の圧力を低減する利点が大きく、特に有効に本発明の利益を得ることができる。
【００１６】
冷媒はＣＯ２であってもよい。超臨界サイクルによって自然冷媒であるＣＯ２を用いることにより、環境に負担をかけないヒートポンプとすることができる。
【００１７】
複数の放熱器は冷媒の流れに対して直列に接続され、高温の冷媒と湯水とで熱交換する第１放熱器と、第１放熱器で冷却された中温の冷媒と湯水とで熱交換する第２放熱器とからなり、複数の蓄熱槽は、第２放熱器と熱交換した中温の湯水を貯留する中温蓄熱槽と、第２放熱器および第１放熱器と熱交換した高温の湯水を貯留する高温蓄熱槽とからなっていてもよい。
【００１８】
すなわち第１放熱器と第２放熱器は冷媒に対して直列に接続されており、湯水に対しても直列に接続される。これにより、第１放熱器と第２放熱器の間から必要分の中温の湯水を取り出すことができ、また中温となった湯水を加熱して高温の湯水を得ることができるため温度差が少なく、圧縮機の圧力を低減させることができる。
【００１９】
第２放熱器に湯水を供給する湯水輸送手段と、第２放熱器において熱交換された湯水を中温蓄熱槽または第１放熱器に分流させる分流手段とを備えていてもよい。すなわち、放熱器が直列に接続されるのとは別に、複数の放熱器に対して湯水を直列に循環させることでもよい。これにより、中温まで加熱（熱交換）された湯水の一部を高温に加熱することができ、少量としたことの利益だけでなく、開始温度を高めることができるため、少ない熱量で湯水を加熱することができる。
【００２０】
第１放熱器と高温蓄熱槽との間で湯水を循環させる第１湯水輸送手段と、第２放熱器と中温蓄熱槽との間で湯水を循環させる第２湯水輸送手段とを備えていてもよい。これにより、高温蓄熱槽および中温蓄熱槽に対する湯水の循環量、ひいては温度制御を個別に行うことができ、自由度の高い装置とすることができる。
【００２１】
放熱器の下流側かつ膨張手段の上流側の冷媒と、蒸発器の下流側かつ圧縮機の上流側の冷媒とで熱交換を行うインタクーラを備えていてもよい。これにより、蒸発過程のエンタルピーの変化量を増大させることができるため、ＣＯＰをさらに向上させることができる。
【００２２】
蒸発器の下流側かつ圧縮機の上流側の冷媒と、蓄熱槽から送出した湯水とで熱交換を行う第２蒸発器を備えていてもよい。これにより気液混合となっている可能性のある冷媒を確実に蒸発させることができ、圧縮機に液滴が導入されることを回避し、圧縮機の故障を防止することができる。
【００２３】
複数の放熱器においては、複数系統の湯水の少なくとも１つの系統において、湯水に代えて不凍液からなる熱媒体と熱交換を行ってもよい。熱の利用形態として、湯水を直接利用するのではなく、暖房のように循環させる場合がある。この場合において、不凍液を循環させることにより、配管内の冬季の凍結を防止することができる。また熱交換の回数を最小限に抑えることができるため、装置のコストを低減し、かつ温度損失を削減することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ヒートポンプ式給湯装置において、圧縮機の吐出圧力を低減し、ＣＯＰの向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２６】
図１は本実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置を説明する図であって、図１（ａ）は装置構成を説明する概略図、図１（ｂ）はＣＯ２冷媒および湯水の温度変化を説明するＴＨ線図である。
【００２７】
図１（ａ）に示すヒートポンプ式給湯装置（以下、単に「給湯装置１００」という。）は、圧縮機１０２と、膨張手段の例としての膨張弁１０４と、蒸発器１０６と、複数の放熱器の例としての第１放熱器１１０および第２放熱器１１２とからなるヒートポンプユニットを有している。なお膨張手段としては、膨張弁に代えてエゼクタを用いることができる。
【００２８】
第１放熱器１１０と第２放熱器１１２は冷媒に対して直列に接続されており、湯水と熱交換を行うことによって放熱し、冷媒は冷却される。したがって、第１放熱器１１０と第２放熱器１１２には温度域の異なる冷媒が流れている。
【００２９】
本実施形態において冷媒は自然冷媒であるＣＯ２を用いており、ヒートポンプは圧縮過程と放熱過程の間に冷媒が超臨界状態となる超臨界サイクルを行う。超臨界サイクルは高圧で動作し、動作温度範囲内で相変化（気液変化）を行わないために、自由で幅の広い温度範囲と大きな熱搬送を設定することができる。
【００３０】
一方、給湯装置１００は複数の湯水の循環系統を備えており、それぞれ第１放熱器１１０と第２放熱器１１２に接続されて熱交換を行う。第１放熱器１１０と熱交換する湯水は高温になり、高温蓄熱槽１２０に貯湯される。第２放熱器１１２と熱交換する湯水は中温となり、中温蓄熱槽１２２に貯湯される。
【００３１】
なお中温がどの程度の温度であるかについては、湯水を供給する用途や季節に応じて適宜設定することができるが、一般に１５〜４０℃程度である。したがって中温蓄熱槽１２２には、想定される中温のうち最大温度の湯水を貯留する。
【００３２】
高温蓄熱槽１２０および中温蓄熱槽１２２内において温度が低下した湯水は、それぞれの蓄熱槽の下部から取りだし、湯水輸送手段の例としてのポンプ１２４によって第２放熱器１１２に供給する。そして第２放熱器１１２において熱交換された湯水を、分流手段の例としての三方弁１２６によって、中温蓄熱槽１２２または第１放熱器１１０へと分流する。第１放熱器１１０に供給された湯水は、高温まで加熱されてから高温蓄熱槽１２０へと送られる。すなわち湯水に対しても第２放熱器１１２、第１放熱器１１０は直列に接続されているが、三方弁１２６によって経路を切り換えることにより、第２放熱器１１２と中温蓄熱槽１２２を循環する第２系統と、第２放熱器１１２と第１放熱器１１０と高温蓄熱槽１２０とを循環する第１系統とが構成されている。三方弁１２６は開度を調節することができ、中温の湯水と高温の湯水の比率を変更することにより、第１放熱器１１０と第２放熱器１１２の間から必要分の中温の湯水を取り出すことができる。また第１放熱器１１０と第２放熱器１１２を流れる湯水の量を調節することにより、高温蓄熱槽１２０と中温蓄熱槽１２２の温度制御を行うことができる。
【００３３】
換言すれば、直列に接続された第２放熱器１１２と第１放熱器１１０との中途から湯水を抜き出すことにより、中温の湯水と高温の湯水を別系統として取り出すことができる。これは電気のトランスコイルにおいて巻き数の中途にタップを設けて中程度の交流電圧を抜き出す構成と類似している。このとき、第１放熱器１１０と第２放熱器１１２とが実際上は１つの放熱器であることを妨げない。
【００３４】
高温蓄熱槽１２０または中温蓄熱槽１２２に貯留した湯水は、破線で示すように取り出されて、所定の用途に用いられる。また湯水を消費した分は、新しい冷水を供給することができる。
【００３５】
上記構成によれば、図１（ｂ）に示すように、放熱過程における湯水の水温変化の直線を分割することができる（図６（ｂ）の破線参照）。ここで水温変化の直線は、エンタルピーＨの次元が（ＫＪ／Ｋｇ）であることから、流量が多いほどに傾きが小さくなり（直線が０°に近づく）、流量が少ないほどに傾きが大きくなる（直線が９０°に近づく）。したがって、第２放熱器１１２に通す湯水の量と第１放熱器１１０に通す湯水の量との差を大きくするほど、２つの直線を大きく屈曲させられることがわかる。
【００３６】
したがって、各々の系統の湯水の流量を適切に調節することにより、水温変化直線の傾きをＣＯ２冷媒の定圧曲線に沿わせることができる。図１（ｂ）に示すように定圧曲線はＳ字を逆にしたような経路を辿り、０〜３０℃程度の低温では傾きが大きく、３０℃〜５０℃程度の中温では傾きが小さく、それ以上の高温では傾きが大きい（数値は一例である）。そこで中温の第２放熱器１１２では水量を多くし、高温の第１放熱器１１０では水量を少なくして、水温変化直線を大きく屈曲させることにより、定圧曲線がこれを下回りにくくなり、圧縮機の圧力を低減させることが可能となる。
【００３７】
このように、湯水を温度に応じて複数の系統に分けて、複数の放熱器によってそれぞれと熱交換を行うように構成したことにより、高温で熱交換する湯水の流量を削減することができる。したがって、全ての温度の湯水を高温で熱交換することがないため、圧縮機の圧力を低減させることができ、ＣＯＰの向上を図ることができる。
【００３８】
特に本実施形態のように超臨界サイクルを用いる場合には、全体的に圧力が高めになること、およびＣＯ２冷媒は温度上昇に対する圧力の増分が大きいことから、特に有効に本発明の利益を得ることができる。しかし超臨界サイクルは自由で幅の広い温度範囲と大きな熱搬送を設定することができること、およびＣＯ２冷媒は自然冷媒であることから、環境に負担をかけないヒートポンプとすることができる。
【００３９】
また、圧縮機１０２の圧力を低減させることができるため、圧縮機１０２を小型化することができる。さらに蓄熱槽を２分化したことにより、個々の蓄熱槽（高温蓄熱槽１２０、中温蓄熱槽１２２）の小型化も図ることができる。総じて配置の自由度を向上させることができ、例えばマンションやビルディングのパイプシャフトにヒートポンプユニットや蓄熱槽を収容することができる。特にヒートポンプユニットと高温蓄熱槽とを近接して配置（または略一体に構成）した場合には、高価で加工性の悪い銅管の配管長を削減することができ、装置コストおよび施工性も向上させることができる。
［他の実施形態］
【００４０】
本発明の他の実施形態について説明する。
【００４１】
図２は３つの放熱器を備えるヒートポンプ式給湯装置の例を示す図であって、図２（ａ）は装置構成を説明する図、図２（ｂ）はＣＯ２冷媒のＴＨ線図である。
【００４２】
図２に示す給湯装置２００は、第１放熱器１１０および第２放熱器１１２に加え、第３放熱器１１４を備えている。上述したように、ＣＯ２冷媒の定圧曲線はＳ字を逆にしたような経路を辿り、低温域と高温域において傾きが大きい。
【００４３】
そこで図２（ａ）においては、水量の少ない高温にする湯水を第１放熱器１１０と第３放熱器１１４において熱交換し、水量の多い中温にする湯水を第２放熱器１１２において熱交換する。これにより、図２（ｂ）に示すように、水温変化直線は定圧曲線に極めてよく沿うことになり、圧縮機の圧力を最低限に抑えることが可能となる。
【００４４】
なお図２の例では、中温の湯水の用途として床暖房のような循環式を想定している。そこで高温蓄熱槽１２０と中温蓄熱槽１２２とは湯水の経路を独立させている。第１放熱器１１０と高温蓄熱槽１２０とを結ぶ第１系統は、第１湯水輸送手段の例としてのポンプ１２４ａによって湯水が循環される。第２放熱器１１２と中温蓄熱槽１２２とを結ぶ第２系統は、第２湯水輸送手段の例としてのポンプ１２４ｂによって湯水が循環される。なお、図１に示す三方弁１２６は備えていない。そして高温蓄熱槽１２０および中温蓄熱槽１２２の湯水の温度制御は、ポンプ１２４ａ、１２４ｂのそれぞれの流量を調整（インバータ制御など）することによって行うことができる。
【００４５】
また中温蓄熱槽１２２の内部には、比熱の大きい蓄熱材１２３を配置し、熱量を多く蓄えられるようにしている。また中温で長期間循環させていると菌が繁殖するおそれがあることから、中温蓄熱槽１２２の内部に湯水を流通させる熱交換用コイル１２２ａを配置し、中温蓄熱槽１２２内の湯水を直接供給しないようにしている（この場合、中温蓄熱槽１２２内の湯水は二次冷媒である）。
【００４６】
図３はさらにインタクーラを備えるヒートポンプ式給湯装置の例を示す図であって、図３（ａ）は装置構成を説明する図、図３（ｂ）はＣＯ２冷媒のＰＨ線図である。
【００４７】
図３（ａ）に示す給湯装置２０２は、第２放熱器１１２の下流側かつ膨張弁１０４の上流側と、蒸発器１０６の下流側かつ圧縮機１０２の上流側とで熱交換を行うインタクーラ１２８を備えている。インタクーラ１２８は放熱後の超臨界状態の冷媒（高温）と蒸発後の気体状態の冷媒（低温）との熱交換を行うものである。
【００４８】
これにより、図３（ｂ）のＰＨ線図に示されるように、放熱過程において冷媒がより冷却され、蒸発過程においてより加熱する。このときのエンタルピーの変化量をΔＩ２とすると、蒸発過程全体におけるエンタルピーの変化量はΔＩ＋ΔＩ２となる。したがってヒートポンプのＣＯＰ＝（ΔＩ＋ΔＩ２）／ΔＬとなり、さらに向上させることができる。
【００４９】
図４はさらに湯水で蒸発を行うヒートポンプ式給湯装置の例を示す図である。図４に示す給湯装置２０４は、蒸発器１０６の下流側かつ圧縮機１０２の上流側に、高温蓄熱槽１２０または中温蓄熱槽１２２から送出した湯水と熱交換を行う第２蒸発器１３０を備えている。すなわち、ポンプ１２４から送り出した湯水は第２蒸発器１３０へと送られて熱交換を行ってから、第２放熱器１１２に到達する。
【００５０】
これにより、冷媒は第２蒸発器１３０においてさらに温められる。したがって気液混合となっている可能性のある冷媒を確実に蒸発させることができ、圧縮機に液滴が導入されることを回避し、圧縮機の故障を防止することができる。
【００５１】
またポンプ１２４から直接に第２放熱器１１２に湯水を送る場合と比して、第２蒸発器１３０を通過した湯水はより低温になっているため、第２放熱器１１２で放熱した後の冷媒もより低温となる。すなわち、図４に示すシステムは湯水を熱媒体としたインタクーラと同等であって、ヒートポンプのＣＯＰをさらに向上させることができる。
【００５２】
図５は湯水に代えて熱媒体を循環させるヒートポンプ式給湯装置の例を示す図である。図に示す給湯装置２０８は、図２に示した給湯装置２００と同様に、３つの放熱器（第１放熱器１１０、第２放熱器１１２、第３放熱器１１４）を備えている。そして図２と異なる点として、第２放熱器１１２と中温蓄熱槽１２２とを結ぶ第２系統は、湯水に代えて不凍液からなる熱媒体を循環させている。すなわち第２放熱器１１２においては冷媒と不凍液とで熱交換を行い、中温蓄熱槽１２２に中温の不凍液を貯留させている。中温蓄熱槽１２２の内部に比熱の大きい蓄熱材１２３を配置しても良いが、不凍液である場合（湯水でない場合）には比熱の大きな熱媒体を用いることができるため、必ずしも蓄熱材１２３は必要ではない。
【００５３】
そして本実施形態では、中温蓄熱槽１２２に貯留された不凍液を、ポンプ１３６によって直接に床暖房の床内部配管１３８に循環させている。ここで従来の床暖房システムにおいても、冬季の凍結防止のために、床内部配管１３８には不凍液を循環させている場合がある。しかし従来は単一の湯水系統であったことから、湯水の加熱が不可欠であったため、湯水と不凍液との熱交換を行っていた（湯水を不凍液に対する二次冷媒として機能させていた）。
【００５４】
これに対し本実施形態では、第２放熱器１１２と中温蓄熱槽１２２とからなる加熱の経路と、中温蓄熱槽１２２と床内部配管１３８とからなる熱使用経路とに、おなじ熱媒体である不凍液を用いている。これは、複数の放熱器を備え、冷媒の温度域ごとに蓄熱槽を独立させて循環および熱交換させたことにより可能となるものである。すなわち、温水を台所や風呂で利用しつつ、床暖房には不凍液を利用することができ、また熱交換の回数を最小限に抑えることができるため、装置のコストを低減し、かつ温度損失を削減することができる。
【００５５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、ヒートポンプを用いて高温の湯水および中温の湯水を供給するヒートポンプ式給湯装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置を説明する図である。
【図２】３つの放熱器を備えるヒートポンプ式給湯装置の例を示す図である。
【図３】さらにインタクーラを備えるヒートポンプ式給湯装置の例を示す図である。
【図４】さらに湯水で蒸発を行うヒートポンプ式給湯装置の例を示す図である。
【図５】湯水に代えて熱媒体を循環させるヒートポンプ式給湯装置の例を示す図である。
【図６】ＣＯ２のモリエル線図（ＰＨ線図およびＴＨ線図）である。
【符号の説明】
【００５８】
１００、２００、２０２、２０４、２０６、２０８  …給湯装置
１０２  …圧縮機
１０４  …膨張弁
１０６  …蒸発器
１１０  …第１放熱器
１１２  …第２放熱器
１１４  …第３放熱器
１２０  …高温蓄熱槽
１２２  …中温蓄熱槽
１２２ａ  …熱交換用コイル
１２３  …蓄熱材
１２４、１２４ａ、１２４ｂ、１３６  …ポンプ
１２６  …三方弁
１２８  …インタクーラ
１３０  …第２蒸発器
１３２  …第１圧縮機
１３４  …第２圧縮機
１３８  …床内部配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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