(57)【要約】【課題】  ヒートポンプを利用して暖房と給湯を行う給湯暖房システムにおいて、ヒートポンプを高いＣＯＰで動作させることが可能な技術を提供する。【解決手段】  本明細書が開示する給湯暖房システムは、圧縮機と、暖房用熱媒および／または給湯用水との間の熱交換によって冷媒を凝縮させる凝縮器と、膨張器と、蒸発器を備えるヒートポンプと、暖房用熱媒を凝縮器と暖房端末の間で循環させる暖房機と、給湯用水を給水源から凝縮器を経由して給湯箇所へ供給する給湯機を備えている。凝縮器においては、冷媒と暖房用熱媒が対向流として流れ、かつ冷媒と給湯用水が対向流として流れる。凝縮器は、冷媒と暖房用熱媒の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う三流体熱交換器と、冷媒の流れから見て三流体熱交換器よりも下流側で、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う二流体熱交換器を備えている。【選択図】  図１
2014077592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を加圧する圧縮機と、暖房用熱媒および／または給湯用水との間の熱交換によって冷媒を凝縮させる凝縮器と、冷媒を減圧する膨張器と、冷媒を気化させる蒸発器を備えるヒートポンプと、
暖房用熱媒を凝縮器と暖房端末の間で循環させる暖房機と、
給湯用水を給水源から凝縮器を経由して給湯箇所へ供給する給湯機を備えており、
凝縮器において、冷媒と暖房用熱媒が対向流として流れ、かつ冷媒と給湯用水が対向流として流れ、
凝縮器が、冷媒と暖房用熱媒の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う三流体熱交換器と、冷媒の流れから見て三流体熱交換器よりも下流側で、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う二流体熱交換器を備える給湯暖房システム。
【請求項２】
凝縮器が、
内部に冷媒が流れる冷媒管と、
冷媒管よりも短い長さに形成されており、内部に暖房用熱媒が流れる暖房管と、
冷媒管とほぼ同じ長さに形成されており、内部に給湯用水が流れる給湯管を備えており、
冷媒管の上流側では、冷媒管と、暖房管と、給湯管によって三流体熱交換器が形成されており、冷媒管の下流側では、冷媒管と給湯管によって二流体熱交換器が形成されている請求項１の給湯暖房システム。
【請求項３】
暖房管が冷媒管の内部を通過するように配置されており、
給湯管が冷媒管と互いに外壁面が接するように配置されている請求項２の給湯暖房システム。
【請求項４】
冷媒を加圧する圧縮機と、暖房用熱媒および／または給湯用水との間の熱交換によって冷媒を凝縮させる凝縮器と、冷媒を減圧する膨張器と、冷媒を気化させる蒸発器を備えるヒートポンプであって、
凝縮器において、冷媒と暖房用熱媒が対向流として流れ、かつ冷媒と給湯用水が対向流として流れ、
凝縮器が、冷媒と暖房用熱媒の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う三流体熱交換器と、冷媒の流れから見て三流体熱交換器よりも下流側で、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う二流体熱交換器を備えるヒートポンプ。
【請求項５】
暖房用熱媒および／または給湯用水との間の熱交換によってヒートポンプの冷媒を凝縮させる凝縮器であって、
冷媒と暖房用熱媒が対向流として流れ、かつ冷媒と給湯用水が対向流として流れ、
冷媒と暖房用熱媒の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う三流体熱交換器と、冷媒の流れから見て三流体熱交換器よりも下流側で、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う二流体熱交換器を備える凝縮器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯暖房システム、ヒートポンプおよび凝縮器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、冷媒を加圧する圧縮機と、浴槽水および／または給湯用水との間の熱交換によって冷媒を凝縮させる凝縮器と、冷媒を減圧する膨張器と、冷媒を気化させる蒸発器を備えるヒートポンプと、浴槽水を凝縮器と浴槽の間で循環させる追い焚き機構と、給湯用水を給水源から凝縮器を経由して給湯箇所へ供給する給湯機を備える風呂給湯システムが開示されている。この風呂給湯システムによれば、エネルギー効率の高いヒートポンプによる加熱を利用して、給湯箇所への給湯と風呂の追い焚きの双方を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６５６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヒートポンプによる加熱を利用して、暖房端末での暖房と給湯箇所への給湯の双方を行いたい場合がある。特許文献１の技術において、浴槽水を凝縮器と浴槽の間で循環させる代わりに、暖房用熱媒を凝縮器と暖房端末の間で循環させる構成とすれば、ヒートポンプによる加熱を利用して、暖房端末での暖房と給湯箇所への給湯の双方を行うことができる。しかしながら、このような構成とすると、下記のような問題を生じる。
【０００５】
一般に、給水源から凝縮器に送られる給湯用水の温度は十分に低温であるが、暖房端末から凝縮器に戻される暖房用熱媒は余熱を含んでおり、それほど低温にはなっていない。このため、上記のような構成では、暖房端末から凝縮器に戻されるそれほど低温ではない暖房用熱媒から、凝縮器の出口近傍の低温の冷媒への熱の移動が生じてしまい、凝縮器から膨張器へ送られる冷媒の温度上昇を招いている。凝縮器から膨張器へ送られる冷媒の温度が高くなってしまうと、ヒートポンプのＣＯＰが低下してしまう。
【０００６】
本明細書は、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、ヒートポンプを利用して暖房と給湯を行う給湯暖房システムにおいて、ヒートポンプを高いＣＯＰで動作させることが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する給湯暖房システムは、冷媒を加圧する圧縮機と、暖房用熱媒および／または給湯用水との間の熱交換によって冷媒を凝縮させる凝縮器と、冷媒を減圧する膨張器と、冷媒を気化させる蒸発器を備えるヒートポンプと、暖房用熱媒を凝縮器と暖房端末の間で循環させる暖房機と、給湯用水を給水源から凝縮器を経由して給湯箇所へ供給する給湯機を備えている。その給湯暖房システムでは、凝縮器において、冷媒と暖房用熱媒が対向流として流れ、かつ冷媒と給湯用水が対向流として流れる。その給湯暖房システムでは、凝縮器が、冷媒と暖房用熱媒の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う三流体熱交換器と、冷媒の流れから見て三流体熱交換器よりも下流側で、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う二流体熱交換器を備えている。
【０００８】
上記の給湯暖房システムでは、凝縮器において、冷媒の流れから見て上流側の三流体熱交換器では、冷媒と暖房用熱媒の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行い、冷媒の流れから見て下流側の二流体熱交換器では、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う。このような構成とすることで、暖房端末から凝縮器へ送られてくるそれほど低温ではない暖房用熱媒から、凝縮器の出口近傍の低温の冷媒への熱の移動を防ぎ、凝縮器から膨張器へ送られる冷媒の温度を十分に低くすることができる。ヒートポンプのＣＯＰを向上することができる。
【０００９】
上記の給湯暖房システムは、凝縮器が、内部に冷媒が流れる冷媒管と、冷媒管よりも短い長さに形成されており、内部に暖房用熱媒が流れる暖房管と、冷媒管とほぼ同じ長さに形成されており、内部に給湯用水が流れる給湯管を備えており、冷媒管の上流側では、冷媒管と、暖房管と、給湯管によって三流体熱交換器が形成されており、冷媒管の下流側では、冷媒管と給湯管によって二流体熱交換器が形成されているように構成することができる。
【００１０】
上記の給湯暖房システムによれば、簡素な構造と少ない部品点数で、三流体熱交換器と二流体熱交換器を備える凝縮器を実現することができる。
【００１１】
上記の給湯暖房システムでは、暖房管が冷媒管の内部を通過するように配置されており、給湯管が冷媒管と互いに外壁面が接するように配置されているように構成することができる。
【００１２】
上記の給湯暖房システムでは、冷媒と暖房用熱媒との間で大きな伝熱面積を確保することができる。また、上記の給湯暖房システムでは、冷媒管および給湯管の一方の外壁面に腐食等によって損傷が生じた場合であっても、冷媒管および給湯管の他方の外壁面によって、冷媒と給湯用水の混合を防ぐことができる。冷媒と給湯用水の間でのクロスコネクションの発生を防止することができる。
【００１３】
本明細書は、ヒートポンプも開示する。そのヒートポンプは、冷媒を加圧する圧縮機と、暖房用熱媒および／または給湯用水との間の熱交換によって冷媒を凝縮させる凝縮器と、冷媒を減圧する膨張器と、冷媒を気化させる蒸発器を備えている。そのヒートポンプでは、凝縮器において、冷媒と暖房用熱媒が対向流として流れ、かつ冷媒と給湯用水が対向流として流れる。そのヒートポンプでは、凝縮器が、冷媒と暖房用熱媒の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う三流体熱交換器と、冷媒の流れから見て三流体熱交換器よりも下流側で、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う二流体熱交換器を備えている。
【００１４】
本明細書は、凝縮器も開示する。その凝縮器は、暖房用熱媒および／または給湯用水との間の熱交換によってヒートポンプの冷媒を凝縮させる。その凝縮器において、冷媒と暖房用熱媒が対向流として流れ、かつ冷媒と給湯用水が対向流として流れる。その凝縮器は、冷媒と暖房用熱媒の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う三流体熱交換器と、冷媒の流れから見て三流体熱交換器よりも下流側で、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う二流体熱交換器を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１の給湯暖房システム２の構成を模式的に示す図である。
【図２】実施例１の凝縮器５８の外観を示す斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面についての縦断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面についての縦断面図である。
【図５】実施例１のヒートポンプ５０についてのＴｈ線図である。
【図６】従来技術のヒートポンプ５０についてのＴｈ線図である。
【図７】実施例２の給湯暖房システム２０２の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施例１）
図１は、本実施例の給湯暖房システム２を示している。給湯暖房システム２は、タンクユニット４（給湯機に相当する）と、ヒートポンプユニット６と、熱源機ユニット８（暖房機に相当する）と、制御装置１００を備えている。
【００１７】
ヒートポンプユニット６は、ヒートポンプ５０と、給湯用水循環ポンプ２２を備えている。ヒートポンプ５０は、冷媒（例えばＲ４１０ＡといったＨＦＣ冷媒や、Ｒ７４４といったＣＯ２冷媒）を循環させるための冷媒循環路５２と、蒸発器５４と、ファン５６と、圧縮機６２と、凝縮器５８と、膨張器６０を備えるヒートポンプサイクルである。
【００１８】
蒸発器５４は、ファン５６によって送風された外気と冷媒循環路５２内の冷媒との間で熱交換させる。蒸発器５４には、膨張器６０を通過後の低圧低温の液体状態にある冷媒が供給される。蒸発器５４は、冷媒と外気とを熱交換させることによって、冷媒を加熱する。冷媒は、加熱されることにより気化し、比較的高温で低圧の気体状態となる。
【００１９】
圧縮機６２には、蒸発器５４を通過後の冷媒が供給される。即ち、圧縮機６２には、比較的高温で低圧の気体状態の冷媒が供給される。圧縮機６２によって冷媒が加圧されることにより、冷媒は高温高圧の気体状態となる。圧縮機６２は、加圧後の高温高圧の気体状態の冷媒を、凝縮器５８に送り出す。
【００２０】
凝縮器５８には、圧縮機６２から送り出された高温高圧の気体状態の冷媒が供給される。凝縮器５８は、冷媒循環路５２内の冷媒と、後述のタンク水循環路２０内の水（以下では給湯用水ともいう）との間で熱交換を行うことができる。さらに、凝縮器５８は、冷媒循環路５２内の冷媒と、後述の第２暖房加熱路８４内の水（以下では暖房用水ともいう）との間で熱交換を行うことができる。冷媒は、凝縮器５８での熱交換の結果、熱を奪われて凝縮する。これにより、冷媒は、比較的低温で高圧の液体状態となる。
【００２１】
膨張器６０には、凝縮器５８を通過後の比較的低温で高圧の液体状態の冷媒が供給される。冷媒は、膨張器６０を通過することによって減圧され、低温低圧の液体状態となる。膨張器６０としては、例えば膨張弁やキャピラリーチューブを使用することができる。膨張器６０を通過した冷媒は、上記の通り、蒸発器５４に送られる。
【００２２】
ヒートポンプ５０において、圧縮機６２を作動させると、冷媒循環路５２内の冷媒は、蒸発器５４、圧縮機６２、凝縮器５８、膨張器６０の順に循環する。この場合、凝縮器５８において、タンク水循環路２０内の給湯用水、又は、第２暖房加熱路８４内の暖房用水が加熱される。
【００２３】
タンクユニット４は、タンク１０を備えている。タンク１０は、ヒートポンプ５０によって加熱された給湯用水を貯える。本実施例の給湯用水は、水道水である。タンク１０は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク１０内には満水まで給湯用水が貯留される。
【００２４】
タンク水循環路２０は、上流端がタンク１０の下部に接続されており、ヒートポンプユニット６の凝縮器５８を通過して、下流端がタンク１０の上部に接続されている。タンク水循環路２０には、ヒートポンプユニット６の給湯用水循環ポンプ２２が介装されている。ヒートポンプユニット６において、ヒートポンプ５０を作動させて、給湯用水循環ポンプ２２を駆動すると、タンク１０の下部の給湯用水が凝縮器５８に送られて加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。タンク１０の内部には、低温の給湯用水の層の上に高温の給湯用水の層が積み重なった温度成層が形成される。
【００２５】
水道水導入路２４は、上流端が給湯暖房システム２の外部の水道水供給源３２（給水源に相当する）に接続されている。水道水導入路２４の下流側は、第１導入路２４ａと第２導入路２４ｂに分岐している。第１導入路２４ａの下流端は、タンク１０の下部に接続されている。第２導入路２４ｂの下流端は、第１給湯路３６の途中に接続されている。
【００２６】
第１給湯路３６は、上流端がタンク１０の上部に接続されている。上述したように、第１給湯路３６の途中には、水道水導入路２４の第２導入路２４ｂが接続されている。第１給湯路３６と第２導入路２４ｂの接続部には、混合弁３０が介装されている。混合弁３０は、タンク１０の上部から第１給湯路３６へ流入する高温の給湯用水の流量と、第２導入路２４ｂから第１給湯路３６へ流入する低温の水道水の流量の割合を調整する。第２導入路２４ｂとの接続部より下流側の第１給湯路３６は、熱源機ユニット８の給湯加熱路３７を通過して、第２給湯路３９へ接続している。第１給湯路３６と第２給湯路３９の間は、熱源機バイパス路３３によって接続されている。熱源機バイパス路３３にはバイパス弁３４が介装されている。第２給湯路３９の下流端は給湯栓３８（給湯箇所に相当する）に接続されている。
【００２７】
熱源機ユニット８は、シスターン７０と、暖房用バーナ８２と、給湯用バーナ８１を備えている。シスターン７０は、上部が開放されている容器であり、内部に暖房用水（暖房用熱媒に相当する）を貯留している。本実施例の暖房用水は例えば不凍液である。シスターン７０には、暖房往路７２の上流端が接続されている。暖房往路７２には、暖房用水循環ポンプ７４が介装されている。暖房用水循環ポンプ７４を駆動すると、シスターン７０内の暖房用水が暖房往路７２に流れ込む。
【００２８】
暖房往路７２の下流端は、第１暖房加熱路７３と、低温暖房循環路７５に分岐している。低温暖房循環路７５には、低温暖房端末７８が取り付けられる。本実施例の低温暖房端末７８は、例えば床暖房機である。低温暖房端末７８は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。第１暖房加熱路７３には、暖房用バーナ８２が介装されている。暖房用バーナ８２は、第１暖房加熱路７３内の暖房用水を加熱する。第１暖房加熱路７３の下流端は、高温暖房循環路７７と追い焚き循環路７９に分岐している。高温暖房循環路７７には、高温暖房端末７６が取り付けられる。本実施例の高温暖房端末７６は、例えば浴室暖房乾燥機である。高温暖房端末７６は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。低温暖房循環路７５と高温暖房循環路７７は、それぞれの下流端で合流して、第２暖房加熱路８４の上流端へ接続している。
【００２９】
第２暖房加熱路８４の下流端は、ヒートポンプユニット６の凝縮器５８を通過して、暖房復路９６の上流端へ接続している。暖房復路９６は、下流端が熱源機ユニット８のシスターン７０に接続している。
【００３０】
追い焚き循環路７９には、追い焚き熱動弁８３と、追い焚き熱交換器９７が介装されている。追い焚き熱動弁８３は、追い焚き循環路７９を開閉する。追い焚き熱交換器９７では、追い焚き循環路７９を流れる暖房用水と、浴槽水循環路９１を流れる浴槽水の間で熱交換が行われる。追い焚き循環路７９の下流端は、暖房復路９６に接続している。
【００３１】
浴槽水循環路９１の上流端は、浴槽９８の底部に接続している。浴槽水循環路９１の下流端は、浴槽９８の側部に接続している。浴槽水循環路９１には、浴槽水循環ポンプ９９が介装されている。浴槽水循環ポンプ９９が駆動すると、浴槽９８の底部から吸い出された浴槽水が、追い焚き熱交換器９７を通過して、浴槽９８の側部へ戻される。
【００３２】
給湯加熱路３７には、給湯用バーナ８１が介装されている。給湯加熱路３７の給湯用バーナ８１よりも下流側から、浴槽注湯路４０が分岐している。浴槽注湯路４０には、浴槽注湯路４０を開閉する注湯電磁弁４２が介装されている。浴槽注湯路４０の下流端は、浴槽水循環ポンプ９９に接続している。
【００３３】
制御装置１００は、タンクユニット４、ヒートポンプユニット６、熱源機ユニット８の各構成要素の動作を制御する。
【００３４】
給湯暖房システム２は、以下のように、蓄熱運転、給湯運転、暖房運転、湯はり運転および追い焚き運転を実施することができる。
【００３５】
（蓄熱運転）
蓄熱運転では、タンク１０内の給湯用水をヒートポンプ５０で加熱し、高温となった給湯用水をタンク１０に戻す。蓄熱運転を実行する際には、制御装置１００は圧縮機６２およびファン５６を駆動してヒートポンプ５０を作動させるとともに、給湯用水循環ポンプ２２を駆動する。
【００３６】
圧縮機６２の駆動により、冷媒循環路５２内の冷媒は、蒸発器５４、圧縮機６２、凝縮器５８、膨張器６０の順に循環する。この場合、凝縮器５８を通過する冷媒循環路５２内の冷媒は、高温高圧の気体状態である。また、給湯用水循環ポンプ２２の駆動により、タンク水循環路２０内をタンク１０内の給湯用水が循環する。即ち、タンク１０の下部に存在する給湯用水がタンク水循環路２０内に導入され、導入された給湯用水が凝縮器５８を通過する際に、冷媒循環路５２内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。これにより、タンク１０に高温の給湯用水が貯められる。タンク１０の内部が高温の給湯用水で満たされた満蓄状態となると、蓄熱運転を終了する。
【００３７】
（給湯運転）
給湯運転は、タンク１０内の給湯用水を給湯栓３８に供給する運転である。給湯運転は、上記の蓄熱運転と並行して行うこともできる。給湯栓３８が開かれると、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６を介して給湯栓３８に供給される。
【００３８】
制御装置１００は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より高い場合には、混合弁３０を駆動して第２導入路２４ｂから第１給湯路３６に水道水を導入する。従って、タンク１０から供給された給湯用水と第２導入路２４ｂから供給された水道水とが、第１給湯路３６内で混合される。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、混合弁３０の開度を調整する。一方、制御装置１００は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より低い場合には、給湯用バーナ８１によって第１給湯路３６を通過する水を加熱する。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、給湯用バーナ８１の出力を制御する。
【００３９】
（暖房運転）
暖房運転は、ヒートポンプ５０によって暖房用水を加熱し、高温となった暖房用水を用いて低温暖房端末７８や高温暖房端末７６によって暖房する運転である。利用者によって暖房運転の実行が指示されると、制御装置１００は、暖房用水循環ポンプ７４を回転させる。さらに、制御装置１００は、圧縮機６２を駆動する。これによって、凝縮器５８で加熱された暖房用水が、シスターン７０を経て、低温暖房端末７８や高温暖房端末７６に供給される。さらに、制御装置１００は、必要に応じて暖房用バーナ８２を作動する。これにより、高温暖房端末７６には、暖房用バーナ８２での加熱によってさらに高温となった暖房用水が供給される。暖房運転においては、低温暖房端末７８に供給される暖房用水の温度が低温暖房設定温度となるように、また高温暖房端末７６に供給される暖房用水の温度が高温暖房設定温度となるように、ヒートポンプ５０の動作や、暖房用バーナ８２の出力が調整される。
【００４０】
（湯はり運転）
湯はり運転は浴槽９８に湯はりをする運転である。利用者が湯はり運転の開始を指示すると、給湯暖房システム２は湯はり運転を開始する。湯はり運転においては、注湯電磁弁４２を開く。注湯電磁弁４２が開くと、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６、給湯加熱路３７、浴槽注湯路４０、浴槽水循環路９１を介して浴槽９８に供給される。湯はり運転においては、給湯運転と同様にして、浴槽注湯路４０に供給される水の温度を湯はり設定温度に調整する。浴槽９８に供給される水の流量が湯はり設定水量に達すると、湯はり運転を終了する。
【００４１】
（追い焚き運転）
追い焚き運転は、浴槽９８に貯められた浴槽水を追い焚きする運転である。利用者が追い焚き運転の開始を指示すると、給湯暖房システム２は追い焚き運転を開始する。追い焚き運転においては、浴槽水循環ポンプ９９を駆動する。また、追い焚き熱動弁８３を開いて、暖房用水循環ポンプ７４を駆動する。これにより、浴槽９８の底部から浴槽水が吸い出されて、追い焚き熱交換器９７で暖房用水との熱交換によって加熱される。加熱された浴槽水は、浴槽９８の側部へ戻される。追い焚き運転においては、暖房運転と同様にして、ヒートポンプ５０による暖房用水の加熱と、暖房用バーナ８２による暖房用水の加熱が行われる。
【００４２】
（凝縮器の構成）
図２、図３および図４に示すように、凝縮器５８は、主に、第１管１０２と、第２管１０４と、第３管１０６から構成されている。第１管１０２には第２暖房加熱路８４の暖房用水が流れ、第２管１０４には冷媒循環路５２の冷媒が流れ、第３管１０６にはタンク水循環路２０の給湯用水が流れる。図２に示すように、凝縮器５８は、これらの配管を組み合わせたものを、らせん状に捲回することで形成されている。
【００４３】
図３に示すように、第１管１０２は小口径の配管から構成されており、第２管１０４は大口径の配管から構成されている。第１管１０２は第２管１０４の内部を通過するように配置されている。言い換えると、第１管１０２と第２管１０４によって、二重管が形成されている。図２に示すように、第１管１０２の上流端および下流端は第２管１０４の外部に露出しており、それぞれ暖房用水入口１０２ａおよび暖房用水出口１０２ｂを構成している。第２管１０４の上流端および下流端には、それぞれ冷媒入口１０４ａおよび冷媒出口１０４ｂが形成されている。第１管１０２は第２管１０４よりも短く形成されており、第１管１０２の暖房用水出口１０２ｂと第２管１０４の冷媒入口１０４ａは近接した箇所に形成されているが、第１管１０２の暖房用水入口１０２ａと第２管１０４の冷媒出口１０４ｂは離れた箇所に形成されている。第１管１０２の暖房用水入口１０２ａと第２管１０４の冷媒出口１０４ｂの間の区間では、図４に示すように、第２管１０４の内部に第１管１０２は配置されていない。従って、第１管１０２を流れる暖房用水と、第２管１０４を流れる冷媒は、暖房用水入口１０２ａから暖房用水出口１０２ｂまでの区間においてのみ熱交換を行う。この区間において、第１管１０２を流れる暖房用水と、第２管１０４を流れる冷媒は、対向流として流れる。
【００４４】
図３に示すように、第３管１０６は第１管１０２とほぼ同じ口径の配管から構成されている。図３および図４に示すように、第２管１０４と第３管１０６は、外壁面同士が接する状態で、互いにロウ付けされている。図２に示すように、第３管１０６の上流端および下流端には、それぞれ給湯用水入口１０６ａおよび給湯用水出口１０６ｂが形成されている。第３管１０６は第２管１０４とほぼ同じ長さに形成されており、第３管１０６の給湯用水出口１０６ｂと第２管１０４の冷媒入口１０４ａは近接した箇所に形成されており、第３管１０６の給湯用水入口１０６ａと第２管１０４の冷媒出口１０４ｂは近接した箇所に形成されている。従って、第３管１０６を流れる給湯用水と、第２管１０４を流れる冷媒は、給湯用水入口１０６ａから給湯用水出口１０６ｂまでの区間、すなわち凝縮器５８のほぼ全長にわたる区間において熱交換を行う。第３管１０６を流れる給湯用水と、第２管１０４を流れる冷媒は、対向流として流れる。
【００４５】
一般に、タンク１０の下部には水道水と同程度に低温の給湯用水が貯えられているから、タンク水循環路２０から凝縮器５８へ流入する給湯用水の温度は十分に低温となっている。これに対して、低温暖房端末７８や高温暖房端末７６で放熱した後の暖房用水は余熱を含んでおり、第２暖房加熱路８４から凝縮器５８へ流入する暖房用水の温度はそれほど低温にはなっていない。このため、仮に従来技術のように、凝縮器５８の全区間にわたって、冷媒と給湯用水の間の熱交換と、冷媒と暖房用水の間の熱交換の双方を行う構成とすると、冷媒出口１０４ｂの近傍において、それほど低温ではない暖房用水から低温の冷媒への熱の移動が生じてしまい、冷媒出口１０４ｂから膨張器６０へ送られる冷媒の温度が上昇してしまう。冷媒出口１０４ｂから膨張器６０へ送られる冷媒の温度が高くなってしまうと、ヒートポンプ５０のＣＯＰが低下してしまう。
【００４６】
そこで、本実施例では、凝縮器５８において、冷媒の流れから見て上流側の部分（第２管１０４の内部に第１管１０２が配置されている部分）では、冷媒と暖房用水の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行い、冷媒の流れから見て下流側の部分（第２管１０４の内部に第１管１０２が配置されていない部分）では、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う構成としている。このような構成とすることで、第２暖房加熱路８４から凝縮器５８へ流入するそれほど低温ではない暖房用水から、冷媒出口１０４ｂの近傍の低温の冷媒への熱の移動を防ぎ、冷媒出口１０４ｂから膨張器６０へ送られる冷媒の温度を十分に低くすることができる。ヒートポンプ５０のＣＯＰを向上することができる。
【００４７】
図５は、本実施例の給湯暖房システム２における、ヒートポンプ５０のＴｈ線図（モリエル線図）を示している。また、図６は、従来技術のように、凝縮器５８の全区間にわたって、冷媒と暖房用水の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う構成とした場合の、ヒートポンプ５０のＴｈ線図を示している。図６に示すように、凝縮器５８の全区間にわたって、冷媒と暖房用水の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う構成とした場合、冷媒出口の近傍（すなわち暖房用水入口の近傍）において、暖房用水の温度が冷媒の温度よりも高くなり、暖房用水から冷媒への熱の移動が生じて、冷媒出口での冷媒の温度が高くなってしまう。これに対して、図５に示すように、冷媒の流れから見て上流側の部分では、冷媒と暖房用水の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行い、冷媒の流れから見て下流側の部分では、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う構成とした場合、暖房用水の温度が冷媒の温度よりも高くなる領域が存在しないため、暖房用水から冷媒への熱の移動が生じることがない。冷媒出口における冷媒の温度を低くすることができ、ヒートポンプ５０のＣＯＰを向上することができる。
【００４８】
（実施例２）
本実施例の給湯暖房システム２０２は、実施例１の給湯暖房システム２とほぼ同様の構成を備えている。以下では実施例１の給湯暖房システム２と相違する点のみについて説明する。
【００４９】
本実施例では、ヒートポンプ５０の凝縮器５８が、三流体熱交換器である第１凝縮器５８ａと、二流体熱交換器である第２凝縮器５８ｂから構成されている。第１凝縮器５８ａでは、冷媒と暖房用水の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方が行われる。第２凝縮器５８ｂでは、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみが行われる。冷媒の流れから見て、上流側に第１凝縮器５８ａが配置されており、下流側に第２凝縮器５８ｂが配置されている。
【００５０】
本実施例の給湯暖房システム２０２においても、第２暖房加熱路８４から凝縮器５８へ流入するそれほど低温ではない暖房用水から、凝縮器５８の出口近傍の低温の冷媒への熱の移動を防ぎ、凝縮器５８から膨張器６０へ送られる冷媒の温度を十分に低くすることができる。ヒートポンプ５０のＣＯＰを向上することができる。
【００５１】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００５２】
例えば、上記の実施例では、暖房用水を加熱する暖房用バーナ８２や、給湯用水を加熱する給湯用バーナ８１を備えている構成について説明したが、暖房用バーナ８２や給湯用バーナ８１を備えていない、ヒートポンプ５０を単独の熱源とする構成としてもよい。このような場合でも、従来技術に比べて、ヒートポンプ５０のＣＯＰを向上することができる。
【００５３】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５４】
２  給湯暖房システム
４  タンクユニット
６  ヒートポンプユニット
８  熱源機ユニット
１０  タンク
２０  タンク水循環路
２２  給湯用水循環ポンプ
２４  水道水導入路
２４ａ  第１導入路
２４ｂ  第２導入路
３０  混合弁
３２  水道水供給源
３３  熱源機バイパス路
３４  バイパス弁
３６  第１給湯路
３７  給湯加熱路
３８  給湯栓
３９  第２給湯路
４０  浴槽注湯路
４２  注湯電磁弁
５０  ヒートポンプ
５２  冷媒循環路
５４  蒸発器
５６  ファン
５８  凝縮器
５８ａ  第１熱交換器
５８ｂ  第２熱交換器
６０  膨張器
６２  圧縮機
７０  シスターン
７２  暖房往路
７３  第１暖房加熱路
７４  暖房用水循環ポンプ
７５  低温暖房循環路
７６  高温暖房端末
７７  高温暖房循環路
７８  低温暖房端末
７９  追い焚き循環路
８１  給湯用バーナ
８２  暖房用バーナ
８３  追い焚き熱動弁
８４  第２暖房加熱路
９１  浴槽水循環路
９６  暖房復路
９７  追い焚き熱交換器
９８  浴槽
９９  浴槽水循環ポンプ
１００  制御装置
１０２  第１管
１０２ａ  暖房用水入口
１０２ｂ  暖房用水出口
１０４  第２管
１０４ａ  冷媒入口
１０４ｂ  冷媒出口
１０６  第３管
１０６ａ  給湯用水入口
１０６ｂ  給湯用水出口
２０２  給湯暖房システム
【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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【図７】
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