(57)【要約】【課題】湯切れの少ない給湯システムを提供する。【解決手段】貯湯タンク１１と、この貯湯タンク内の水を熱源側に循環し、昇温させて貯湯タンク１１に環流させる利用側サイクルと、貯湯タンク１１内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段２７と、出湯時の湯温Ｔ１が所定温度以下の場合、貯湯タンク１１内の上部の水を熱源側に循環し、昇温させて貯湯タンク１１に環流させる瞬間給湯サイクルとを備えた。【選択図】      図１
2004198037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、この貯湯タンク内の水を熱源側に循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる利用側サイクルと、上記貯湯タンク内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段と、出湯時の湯温が所定温度以下の場合、貯湯タンク内の上部の水を上記熱源側に循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる瞬間給湯サイクルとを備えたことを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
圧縮機、ガスクーラ、減圧装置および蒸発器を含む熱源側サイクルと、貯湯タンクと、この貯湯タンク内の水を上記ガスクーラに循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる利用側サイクルと、上記貯湯タンク内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段と、出湯時の湯温が所定温度以下の場合、貯湯タンク内の上部の水を上記ガスクーラに循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる瞬間給湯サイクルとを備えたことを特徴とする給湯システム。
【請求項３】
上記熱源側サイクルにＣＯ2冷媒を封入したことを特徴とする請求項２記載の給湯システム。
【請求項４】
上記利用側サイクルと上記瞬間給湯サイクルの各配管が、切換弁を介して、接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の給湯システム。
【請求項５】
圧縮機、ガスクーラ、減圧装置および蒸発器を含む熱源側サイクルを備え、この熱源側サイクルのガスクーラで加熱した水を貯湯タンク内に貯湯可能に構成した給湯システムにおいて、
上記貯湯タンク内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段と、出湯時の湯温が所定温度以下の場合、貯湯タンク内の上部の水を上記ガスクーラに循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる瞬間給湯サイクルとを備えたことを特徴とする給湯システム。
【請求項６】
前記熱源側サイクルにおいてガスクーラの出口側冷媒と圧縮機の吸込側冷媒との間で熱交換させる内部熱交換器を備えたことを特徴とする請求項２又は５記載の給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内側に溜まる湯が上下方向に温度勾配を持って貯められる貯湯タンクを備えた給湯システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、圧縮機、ガスクーラ、減圧装置および蒸発器を含む熱源側サイクルを備え、この熱源側サイクルのガスクーラで加熱した水を貯湯タンク内に貯湯可能に構成した給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のものでは、近年、フロンのような合成物ではなく、自然界に存在する物質を熱源側サイクルに冷媒として使用する動きが高まり、特に、熱源側サイクルにＣＯ2冷媒を使用する検討が進められている。このＣＯ2冷媒を使用した場合、熱源側サイクルの高圧側が超臨界となる遷臨界サイクル（Transcritical Cycle）になるため、ヒートポンプ給湯機における給湯のように、水の昇温幅が大きい加熱プロセスでは高い成績係数（ＣＯＰ）を期待することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１７４４５６号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種の給湯システムでは、一般に、貯湯タンク内の下部から冷たい水を取り出して、ガスクーラで加熱した後、昇温させた湯を貯湯タンク内に環流させて貯湯するため、例えば、貯湯タンクから外部への出湯量が多くなった場合、湯切れする恐れがある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、湯切れの少ない給湯システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、貯湯タンクと、この貯湯タンク内の水を熱源側に循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる利用側サイクルと、上記貯湯タンク内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段と、出湯時の湯温が所定温度以下の場合、貯湯タンク内の上部の水を上記熱源側に循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる瞬間給湯サイクルとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、圧縮機、ガスクーラ、減圧装置および蒸発器を含む熱源側サイクルと、貯湯タンクと、この貯湯タンク内の水を上記ガスクーラに循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる利用側サイクルと、上記貯湯タンク内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段と、出湯時の湯温が所定温度以下の場合、貯湯タンク内の上部の水を上記ガスクーラに循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる瞬間給湯サイクルとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のものにおいて、上記熱源側サイクルにＣＯ2冷媒を封入したことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項記載のものにおいて、上記利用側サイクルと上記瞬間給湯サイクルの各配管が、切換弁を介して、接続されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、圧縮機、ガスクーラ、減圧装置および蒸発器を含む熱源側サイクルを備え、この熱源側サイクルのガスクーラで加熱した水を貯湯タンク内に貯湯可能に構成した給湯システムにおいて、上記貯湯タンク内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段と、出湯時の湯温が所定温度以下の場合、貯湯タンク内の上部の水を上記ガスクーラに循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる瞬間給湯サイクルとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項２又は５記載のものにおいて、前記熱源側サイクルにおいてガスクーラの出口側冷媒と圧縮機の吸込側冷媒との間で熱交換させる内部熱交換器を備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、給湯サイクルを示している。１は圧縮機を示し、この圧縮機１には、実線で示す冷媒配管を介して、ガスクーラ（高圧側熱交換器）３、減圧装置（弁装置）５、蒸発器（低圧側熱交換器）７が順に接続されて、熱源側サイクルが構成されている。この熱源側サイクルにはＣＯ2冷媒が使用される。ＣＯ2冷媒はオゾン破壊係数が０で、地球温暖化係数が１であるため、環境への負荷が小さく、毒性、可燃性がなく安全で安価である。このＣＯ2冷媒を使用した場合、冷凍サイクルの高圧側が超臨界となる遷臨界サイクル（Transcritical Cycle）になるため、給湯のように、水の昇温幅が大きい加熱プロセスでは高い成績係数（ＣＯＰ）を期待することができる。
【００１４】
一方、上記ガスクーラ３は、ＣＯ2冷媒が流れる冷媒コイル９と、水が流れる水コイル１０とからなり、この水コイル１０は水配管２１，２３を介して貯湯タンク１１に接続されている。
【００１５】
この貯湯タンク１１からガスクーラ３に冷水を供給する水配管２１には、循環ポンプ１３、三方向切換弁１５が接続され、循環ポンプ１３が運転されると、貯湯タンク１１の水が、三方向切換弁１５のポートａ，ｃを経てガスクーラ３を循環し、ここで加熱されて昇温された後、水配管２３、流量調整弁１７を経て、貯湯タンク１１の上部に環流される。一方の水配管２１は、貯湯タンク１１内の下部に接続され、他方の水配管２３は、貯湯タンク１１内の上部に接続されている。以上が、利用側サイクルを構成している。なお、この貯湯タンク１１内の下部には水配管１９が接続され、この水配管１９を通じて、当該貯湯タンク１１内には市水が供給されている。
【００１６】
本実施形態では、貯湯タンク１１内に、お湯が上下方向に温度勾配を持って貯湯されている。そして、貯湯タンク１１内の設計上定められる基準位置Ｈに、水配管２５が接続され、この水配管２５が、三方向切換弁１５のポートｂに接続されている。この水配管２５、ガスクーラ３、流量調整弁１７を通るルートが、瞬間給湯サイクルを構成する。
【００１７】
つぎに、動作を説明する。
【００１８】
通常の運転時には、利用側サイクルにおいて、循環ポンプ１３が運転されると、貯湯タンク１１の水が、三方向切換弁１５のポートａ，ｃを経てガスクーラ３を循環し、ここで加熱されて昇温された後、水配管２３、流量調整弁１７を経て、貯湯タンク１１の上部に環流される。お湯は上層部に溜まり、下層部に行くほど湯温が低下する。
【００１９】
貯湯タンク１１内の上部に溜まった湯は、貯湯タンク１１の上部に接続された出湯管２７を通じて外部に出湯される。
【００２０】
流量調整弁１７の下流には温度センサ３１が設置されており、通常時には、温度センサ３１で検出される湯温Ｔ２が、所定温度になるように流量調整弁１７の弁開度が制御される。この場合、流量調整弁１７が大きく絞られると、給湯量が減少し、湯切れの恐れが生じる。
【００２１】
本実施形態では、出湯管２７からの出湯量が増大し、出湯時に、この出湯管２７の温度センサ２９で検出される湯温Ｔ１が、所定温度以下になった場合、三方向切換弁１５が切り換えられる。この切り換えにより、三方向切換弁１５のポートｂ，ｃが連通する。この場合、瞬間給湯サイクルにおいて、循環ポンプ１３が運転されると、貯湯タンク１１内の基準位置Ｈのお湯が、三方向切換弁１５のポートｂ，ｃを経てガスクーラ３を循環し、ここで加熱されて昇温された後、水配管２３、流量調整弁１７を経て、貯湯タンク１１の上部に環流される。この構成では、比較的温度が高い基準位置Ｈのお湯が、ガスクーラ３を循環し、ここで加熱されて昇温された後、水配管２３、流量調整弁１７を経て、貯湯タンク１１の上部に環流されるため、利用側サイクルを用いての給湯に比べて、短時間の内に、給湯温度を高めることができる。
【００２２】
本実施形態では、出湯時に、出湯管２７の温度センサ２９で検出される湯温Ｔ１が、所定温度以下になった場合、瞬間給湯サイクルに切り換えられるため、利用側サイクルを用いての給湯に比べ、短時間の内に、給湯温度を高めることができ、給湯量の減少が抑制され、湯切れの少ないものとなる。
【００２３】
図２は、別の実施形態を示す。
【００２４】
この実施形態では、熱源側サイクルにおいて、ガスクーラ３の出口側冷媒と圧縮機１の吸込側冷媒との間で熱交換させる内部熱交換器３２を備えて構成されている。この内部熱交換器３２は、圧縮機１の吸込管３０とガスクーラ３の出口管３１とを含み、ガスクーラ３の出口の熱を吸込管３０側に回収して当該吸込冷媒の温度を上昇させ、これにより圧縮機１の吐出温度を上昇させて、ガスクーラ３での冷媒温度を上昇させることができる。
【００２５】
この構成によれば、利用側サイクルを用いての給湯時であれ、瞬間給湯サイクル時であれ、ガスクーラ３での冷媒温度が上昇するので、短時間の内に湯温を上昇させることができ、図１の実施形態に示すものよりも更に湯切れの少ない給湯システムを提供することができる。
【００２６】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものでないことは明らかである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明では、湯切れの少ない給湯システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による給湯システムの一実施形態を示す回路図である。
【図２】別の実施形態を示す回路図である。
【符号の説明】
１  圧縮機
３  ガスクーラ
５  減圧装置
７  蒸発器
１１  貯湯タンク
１３  環ポンプ
１５  三方向切換弁
１７  流量調整弁
３２  内部熱交換器
【図１】
2004198037.tif 000003
【図２】
2004198037.tif 000004