(57)【要約】【課題】  従来構成に比べて給湯に利用できる利用条件を緩和したヒートポンプ式の給湯システムを提供する。【解決手段】  貯湯タンク２から循環路ＣＰ１を介して供給される温水が熱交換器４を介して加熱された後、再び循環路ＣＰ２を介して貯湯タンク２に供給される。この温水の循環を強制的に行うために、貯湯タンク２とヒートポンプ給湯手段１０との間の循環路ＣＰ１上にはヒートポンプ給湯手段専用の循環ポンプよりも耐圧の大きい循環ポンプ３が備えられており、更にヒートポンプ給湯手段１０内における循環路ＣＰ１及びＣＰ２上には循環ポンプが介装されていない。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプ回路の凝縮器からの凝縮熱と熱交換して給湯水を加熱して給湯するヒートポンプ給湯手段を筐体内に有するヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプ給湯手段で加熱された温水を貯湯すると共に、当該貯湯された温水を給湯負荷に対して供給可能に構成される貯湯タンクと、
前記ヒートポンプユニット内の前記給湯水加熱用の熱交換器と前記貯湯タンクを接続する導水路と、を備える給湯システムであって、
前記貯湯タンクと前記ヒートポンプ給湯手段の間で前記給湯水を循環させる循環ポンプが、前記ヒートポンプユニット内部には存在せず、前記ヒートポンプユニット外部の前記導水路上に介装されており、耐圧が０．３ＭＰａ以上であることを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記貯湯タンクに貯湯された温水の温度を測定する温度センサを備えており、
前記循環ポンプが、前記温度センサの測定結果に基づいて駆動停止制御されることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯システムに関し、特にヒートポンプ式の給湯手段を備える給湯システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ式の給湯システムは、夜間の安価な電力を使用して、夜間の給湯使用量の少ない低給湯負荷状態となる時間帯に、貯湯タンクに温水を貯めて翌日の昼間の給湯負荷、例えば風呂やシャワー等の給湯に対して使用するシステムである。
【０００３】
図４に従来構成のヒートポンプ式給湯システムの概略を示す（特許文献１参照）。図４に示される従来構成のヒートポンプ式給湯システム４０は、ヒートポンプ回路の凝縮器からの凝縮熱と熱交換して給湯水を加熱して給湯するヒートポンプ給湯手段５０と、加熱された温水を貯湯する貯湯タンク２を備える。
【０００４】
ヒートポンプ給湯手段５０は、筐体（ヒートポンプユニット）５１内に循環ポンプ５３、熱交換器４、膨張弁５、蒸発器６、ファン７、圧縮器８、及び冷媒通路ＲＰ１〜ＲＰ３を備える。又、貯湯タンク２とヒートポンプ給湯手段５０との間で温水を循環させるための導水路ＣＰ１、ＣＰ２が、貯湯タンク２とヒートポンプ給湯手段５０との間で接続されており、その一部は筐体５１内に含まれている。
【０００５】
一方、貯湯タンク２は、給水路ＦＰ１を介して供給される給水が減圧弁５２によって減圧された状態で供給される。そして、貯湯タンク２に貯湯されている温水は、給湯路ＺＰ１を介して給湯負荷Ｚ１、Ｚ２に供給されると共に、給湯負荷で利用されなかった温水が循環路ＺＰ２を介して再び貯湯タンク２に与えられて、当該タンク内で貯湯される。尚、給水路ＦＰ１には、給湯負荷が利用されていない時にも貯湯タンク２内の温水を強制的に循環させるための循環ポンプ１５が介装されている。この循環ポンプ１５は、循環路ＺＰ２に設けられる場合もある。
【０００６】
貯湯タンク２に貯湯されている温水は、ヒートポンプ給湯手段５０によって加熱された後、再び貯湯タンク２に貯湯される。即ち、ヒートポンプ給湯手段５０が備える循環ポンプ５３が稼働することで貯湯タンク２内の温水が導水路ＣＰ１を介してヒートポンプ給湯手段５０内に流入され、熱交換器４によって加熱された後、導水路ＣＰ２を介して加熱後の高温水が貯湯タンク２の上部に再流入する。これにより貯湯タンク２内の貯湯温度が上昇する。
【０００７】
又、ヒートポンプ給湯手段５０内では、加熱源となる所定の冷媒（例えばＣＯ２等）が冷媒路ＲＰ１〜ＲＰ３を循環する。加熱時には、蒸発器６によって大気との間で熱交換されて気化状態とされた冷媒が、冷媒路ＲＰ３を介して圧縮器８へ送られる。そして、圧縮器８においてＣＯ２は圧縮され、高温加熱されることで超臨界状態とされた超臨界流体となり、熱交換器４へ送られる。熱交換器４において、ＣＯ２は貯湯タンク２から導水路ＣＰ１を介して送られる温水と熱交換して当該温水を加熱する。加熱後の温水は、上記のように導水路ＣＰ２を介して貯湯タンク２へと循環される。一方、ＣＯ２自身はこの熱交換によって冷却される。この時点ではＣＯ２はまだ高圧の超臨界状態であるため、膨張弁５で断熱膨張されると、大部分が液体ＣＯ２でその一部が気体ＣＯ２である二相流体となる。その後、この二相流体のＣＯ２は蒸発器６へ戻り、空気中から大気熱を取り込み常温まで昇温されることで気化状態となる。冷媒路ＲＰ１〜ＲＰ３では上述のサイクルが繰り返される。尚、蒸発器６は、ファン７によって冷媒と大気との間の熱交換能力を調整することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２４０３４９号公報
【非特許文献１】三菱電機株式会社  自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯器ＳＲＴ−ＨＰ３７Ｗ１−ＢＳＧ仕様書
【非特許文献２】株式会社日本サーモエナー  バコティンヒーターＫ／ＧＳＡＮ−８０〜５００（油・ガス焚）２回路型  仕様書
【非特許文献３】空気調和・衛生工学会編  「空気調和・衛生工学便覧第１３版  ４．給排水衛生設備設計編」、ｐ．１５５
【非特許文献４】株式会社日本サーモエナー  貯湯タンクＴＳ−Ｖ型仕様書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、貯湯タンク２に供給される給水は、減圧弁５２によって減圧された状態で供給される。これは、ヒートポンプ式給湯手段５０内に備えられる循環ポンプ５３の耐圧が約０．２〜０．３ＭＰａ程度であることに起因する（例えば上記非特許文献１参照）。これは、ヒートポンプ筐体内に収容する必要があるという性質上、一定の占有可能領域内に収容させるために循環ポンプ５３を小型化せざるを得ない結果、大きな耐圧の実現が困難であるという背景がある。又、低コスト化の実現のためにプラスチック系の材料で構成されているために大きな耐圧の実現が困難であるという理由も存在する。
【００１０】
このため、実際に給水される水圧では、循環ポンプ５３の耐圧を上回ってしまうので、減圧弁５２によって０．２ＭＰａ以下程度に減圧させた状態で貯湯タンク２に給水する方法が採られている。ヒートポンプ式の給湯システムは一般的に加熱能力が小さく、小規模な給湯用途に利用されるため、０．２ＭＰａ程度の圧力でも一般的な給湯負荷に対しては十分賄うことが可能であるというのがその理由の一つである。
【００１１】
しかしながら、かかるヒートポンプ式給湯システムの場合、利用可能な温水の水圧が０．２ＭＰａ程度であるため、大気圧と配管抵抗やシャワー等の必要水圧の関係で高々４〜５ｍ程度しか上昇させることができない。このことは、住居等の１階に設置された当該システムで生成された温水を利用できるのは高々２階までの給湯負荷であり、３階以上の部屋ではこの温水を利用することができないことを意味する。即ち、図４に示される従来構成のヒートポンプ式給湯システム４０では、一般の住居等にヒートポンプ式給湯システムを設置する場合であっても、１階に設置された当該給湯システムで生成された温水を３階或いはそれ以上の階で利用することができないという問題があった。
【００１２】
又、一般的なボイラや温水発生機の耐圧は０．４９ＭＰａであり（上記非特許文献２、非特許文献３参照）、これらと同一のシステムで利用する場合には、ボイラ或いは温水発生機の利用圧力をヒートポンプ式給湯システムに合わせる必要があるため、ボイラ或いは温水発生機の運転効率が低下するという問題もある。尚、上記非特許文献４によれば、このようなボイラの耐圧に併せて貯湯タンクの耐圧が０．４９ＭＰａとして設計されている旨が開示されている。
【００１３】
本発明は、上記の問題点に鑑み、従来構成に比べて給湯に利用できる利用条件を緩和したヒートポンプ式の給湯システム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】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明に係る給湯システムは、ヒートポンプ回路の凝縮器からの凝縮熱と熱交換して給湯水を加熱して給湯するヒートポンプ給湯手段を筐体内に有するヒートポンプユニットと、前記ヒートポンプ給湯手段で加熱された温水を貯湯すると共に、当該貯湯された温水を給湯負荷に対して供給可能に構成される貯湯タンクと、前記ヒートポンプユニット内の前記給湯水加熱用の熱交換器と前記貯湯タンクを接続する導水路と、を備える給湯システムであって、前記貯湯タンクと前記ヒートポンプ給湯手段の間で前記給湯水を循環させる循環ポンプが、前記ヒートポンプユニット内部には存在せず、前記ヒートポンプユニット外部の前記導水路上に介装されており、耐圧が０．３ＭＰａ以上であることを第１の特徴とする。
【００１５】
本発明に係る給湯システムの上記第１の特徴構成によれば、貯湯タンクとヒートポンプ給湯手段との間で給湯水を循環させるための循環ポンプをヒートポンプユニット外部の導水路上に有する構成であるため、ヒートポンプ給湯手段内に循環用ポンプを備える必要がない。そして、導水路上に介装される循環ポンプは、ヒートポンプユニット外部に備えられる構成であるため、ヒートポンプ給湯手段用途のポンプでなく、耐圧要請の少ない通常の循環ポンプを採用することができる。即ち、従来構成のヒートポンプ給湯手段が備える循環ポンプよりも耐圧の大きいポンプを利用することができるため、従来よりも給水圧を上昇させることができる。従って、本発明の構成によれば、従来構成よりも高層位置に対して温水供給が可能となる。
【００１６】
更に、本発明の構成によれば、従来構成のヒートポンプ式給湯システムが既に利用されている住宅等においても、従来構成のヒートポンプ給湯手段から循環ポンプを撤去して直接単管にて接続をした上で、撤去された循環ポンプよりも耐圧の大きい通常の循環ポンプをヒートポンプユニット外部の導水路上の所定位置に設置するという簡易な作業によって従来よりも高層位置に対して温水供給を可能にすることができる。
【００１７】
又、耐圧の大きい循環ポンプを利用することができるため、本発明に係る給湯システムとボイラや温水発生機とを同一のシステムで利用する場合にも、ボイラや温水発生機の耐圧に基づいて設計されたシステムをそのまま本発明の給湯システムに利用することができる。従って、ボイラ或いは温水発生機の運転効率に影響を与えることなく、ボイラ或いは温水発生機と同一システム系統上に本発明システムを搭載することが可能となる。
【００１８】
又、本発明に係る給湯システムは、上記第１の特徴構成に加えて、前記貯湯タンクに貯湯された温水の温度を測定する温度センサを備えており、前記循環ポンプが、前記温度センサの測定結果に基づいて駆動停止制御されることを第２の特徴とする。
【００１９】
本発明に係る給湯システムの上記第２の特徴構成によれば、貯湯タンク内の温水の温度を一定の範囲内に保つことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の構成によれば、給湯に利用できる利用条件が緩和されたヒートポンプ式の給湯システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下において、本発明に係る給湯システム（以下、適宜「本発明システム」と称する）の実施形態について図１〜図３を参照して説明する。尚、図４に示される従来構成のヒートポンプ式給湯システム４０（以下、適宜「従来システム４０」と称する）と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２２】
図１に示される本発明システム１は、図４に示される従来システム４０と比較して、ヒートポンプ給湯手段５０の代わりにヒートポンプ給湯手段１０を備え、更に貯湯タンク２とヒートポンプ給湯手段１０との間に循環ポンプ３を備える構成である。そして、ヒートポンプ給湯手段１０は、図４におけるヒートポンプ給湯手段５０と比較して循環ポンプ５３を備えない構成である。又、貯湯タンク２は、給水路ＦＰ１を介して減圧弁による減圧が行われることなく給水が供給される構成である。
【００２３】
即ち、本発明システム１は、貯湯タンク２とヒートポンプ給湯手段１０を備え、これらの間で温水が導水路ＣＰ１、ＣＰ２を介して循環されることで、貯湯タンク２に貯湯される温水の温度が所定の範囲内に維持される構成である。そして、この温水の循環を行う際に稼働される循環ポンプ３が、ヒートポンプ給湯手段１０の筐体（ヒートポンプユニット）１１内には存在せず、筐体外の導水路ＣＰ１上に介装されている。尚、この循環ポンプ３は、加熱後の温水を貯湯タンク２に供給する側の導水路ＣＰ２上に介装されていても良い。
【００２４】
この循環ポンプ３は、図４に示される従来システム４０が備える（ヒートポンプ給湯手段５０が備える）循環ポンプ５３と同様の作用を奏する。即ち、貯湯タンク２に貯湯されている温水を加熱する際において、循環ポンプ３を稼働させることで貯湯タンク２内に貯湯されている温水を強制的に導水路ＣＰ１に送り出してヒートポンプ給湯手段１０へと導く。そして、ヒートポンプ給湯手段１０内において、熱交換器４によって高温冷媒が発生する熱との間で熱交換されることで加熱された後、導水路ＣＰ２を介して貯湯タンク２に対して当該加熱後の温水が再供給される。このようにして貯湯タンク２内の湯温が所定の範囲内に保たれる。
【００２５】
このように構成されるとき、筐体１１外部に介装されている循環ポンプ３によって加熱時に貯湯タンク２とヒートポンプ給湯手段１０との間で強制的に温水の循環を行わせることが可能であるため、従来のヒートポンプ給湯手段５０のように筐体５１内に循環ポンプ５３を備える必要がない。上述したように従来のヒートポンプ給湯手段５０が備える循環ポンプ５３は、耐圧が約０．２〜０．３ＭＰａ程度であるため、当該循環ポンプ５３に対して供給される温水の水圧を０．２ＭＰａ程度に抑えるべく、従来システム４０では給水路ＦＰ１を介して供給される給水を減圧弁５２によって減圧した状態で貯湯タンク２に対して給水を行う必要があった。しかしながら、本発明の構成によれば、循環ポンプ５３を備える必要がなく、筐体１１外部に循環ポンプ３を備える構成であるため、当該循環ポンプ３は、ヒートポンプ給湯手段用途のポンプでなく、耐圧要請の少ない通常の循環ポンプ（例えばステンレス系の材料で構成される循環ポンプ）を採用することができる。従って、循環ポンプ３として耐圧の大きいポンプを利用することで、図１に示されるように例えば３階以上に対しても温水供給が可能となる（給湯負荷Ｚ３）。言い換えれば、３階以上に給水可能な水圧（０．３ＭＰａ）以上の耐圧を有する循環ポンプ３を利用することで、貯湯タンク２に対して前記０．３ＭＰａの水圧で給水を行うことができるため、貯湯タンク２から３階以上に対して温水供給を行うことが可能となる。
【００２６】
従来システム４０は、主として貯湯タンク２とヒートポンプ給湯手段５０の二要素で構成することで、設置の際の占有面積を縮小化することを目的として開発されてきたものである。そして、かかるシステムを利用する給湯負荷としては、システム設置位置から一定程度の高さ（システムを１階位置に設置した場合における高々２階程度の位置）までを想定したものであり、例えば高層階で利用される場合には、建物の屋上等に設置することで給湯負荷に対応してきたため、従来システム４０を用いて供給能力以上の高さ位置にまで給湯を行う要請がなく、本発明が想定している問題点に着想されることがなかった。
【００２７】
しかしながら、本発明システム１の構成とすることにより、外部にて設置される循環ポンプ３の設置領域は必要となるものの、従来構成のヒートポンプ給湯手段５０から循環ポンプ５３を撤去して直接単管にて接続をした上で、循環ポンプ３を循環路ＣＰ１或いはＣＰ２の所定位置に設置するのみで従来よりも高層位置に対して温水供給が可能となる。これにより、例えば既に従来システム４０を採用している住宅等において、増改築が行われることで階層が増加した場合等においても、簡易な作業によって新たに追加された階層への給湯が可能になるという効果を奏する。
【００２８】
尚、図２に示されるように、貯湯タンク２内の湯温を測定する温度センサ１２が備えられており、制御手段１３によって当該温度センサ１２から与えられる温度情報に基づいて循環ポンプ３の駆動停止制御が行われる構成であっても良い。例えば、貯湯タンク２内の湯温が５５℃以上である場合には循環ポンプ３を停止し、湯温が５０℃以下であれば循環ポンプ３を運転する旨の制御を行うことで、貯湯タンク２内の湯温を一定の範囲内に保つことができる。このとき、当該制御手段１３がヒートポンプ給湯手段１０の制御も併せて行うものとしても良い。例えば、制御手段１３が貯湯タンク２（を内部に含む貯湯タンクユニット）、循環ポンプ３（を内部に含む循環ポンプユニット）、或いは筐体１１の何れかに設置されるか、或いはこれらと独立して設置される制御ボックス（不図示）に設置され、電気通信回線を介して温度センサ１２からの温度情報の授受、並びに循環ポンプ３及びヒートポンプ給湯手段１０に対する制御を行う構成とすることができる。
【００２９】
又、循環ポンプ３の耐圧（例えば０．４９ＭＰａ）を超える水圧が貯湯タンク２に対して供給された場合に当該水圧まで減圧するため、給水路ＦＰ１上に給水圧を測定するための圧力計、及び減圧弁を備える構成としても良い。
【００３０】
更に、図１に示される本発明システム１では、貯湯タンク２に貯湯された温水のみが供給されて当該温水の加熱を行う構成としたが、これに加えて給水路からの給水が直接本発明システムに供給されて加熱が行われる構成としても良い（図３参照）。図３に示される構成では、弁２１及び２２を備えることで、循環路ＣＰ１に対して貯湯タンク２に貯湯された温水の供給が可能に構成されると共に、給水路ＦＰ１を介して供給される給水についても直接循環路ＣＰ１に対して供給することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るヒートポンプ式給湯システム
【図２】本発明に係るヒートポンプ式給湯システムの別実施形態
【図３】本発明に係るヒートポンプ式給湯システムの別実施形態
【図４】従来構成のヒートポンプ式給湯システム
【符号の説明】
【００３２】
１：    本発明に係る給湯システム
２：    貯湯タンク
３：    循環ポンプ
４：    熱交換器
５：    膨張弁
６：    蒸発器
７：    ファン
８：    圧縮器
１０：    本発明に係るヒートポンプ給湯手段
１１：    筐体（ヒートポンプユニット）
１２：    温度センサ
１３：    循環ポンプ
１５：    循環ポンプ
２１、２２：    弁
４０：    従来構成のヒートポンプ式給湯システム
５０：    従来構成のヒートポンプ給湯手段
５１：    筐体（ヒートポンプユニット）
５２：    減圧弁
５３：    従来構成のヒートポンプ給湯手段が備える循環ポンプ
ＣＰ１、ＣＰ２：    導水路
ＦＰ１：    給水路
ＲＰ１〜ＲＰ３：    冷媒路
Ｚ１〜Ｚ３：    給湯負荷
ＺＰ１：    給湯路
ＺＰ２：    循環路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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