(57)【要約】【課題】貯湯槽及び第２のヒートポンプ回路からなるシステム内の温度成層を維持することが出来て、しかも、内部に貯蔵された温水の温度成層が崩れてしまった場合には速やかに温度成層を再構成することが出来るような貯湯装置の提供。【解決手段】本貯湯装置は、凝縮器（Ｅｘ２）、膨張弁（減圧弁）（３）、蒸発器（Ｅｘ１）及び圧縮機（５）を有する冷媒回路（第２のヒートポンプ回路）（ＨＬ２）と、貯湯槽（１０）と、貯湯槽内の温水を蒸発器（Ｅｘ１）に循環させる第１の温水回路（Ｌ１）と、貯湯槽内の温水を凝縮器（Ｅｘ２）に循環させる第２の温水回路（Ｌ２）、とを有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮器、膨張弁、蒸発器及び圧縮機を有する冷媒回路と、貯湯槽と、貯湯槽内の温水を蒸発器に循環させる第１の温水回路と、貯湯槽内の温水を凝縮器に循環させる第２の温水回路、とを有していることを特徴とする貯湯装置。
【請求項２】
加温のために貯湯槽から送り出される温水温度を計測する第１の温度計測手段と、貯湯槽内の温水温度を計測する第２の温度計測手段と、制御手段とを有しており、該制御手段は、第１の温度計測手段で計測された温水温度が第１の所定温度以上であり且つ第２の温度計測手段で計測された温水温度が第２の所定温度以下である場合に、前記圧縮機を作動する制御を行う様に構成されている請求項１の貯湯装置。
【請求項３】
前記第１の温水回路は貯湯槽内の複数箇所と蒸発器とを連通しており、前記第２の温水回路は貯湯槽内の複数箇所と凝縮器とを連通している請求項１、２の何れかの貯湯装置。
【請求項４】
前記冷媒回路には冷媒圧力及び／又は冷媒温度を決定するのに必要な手段が介装されており、冷媒圧力及び／又は冷媒温度が許容範囲を超えた場合には安全側へ制御する様に構成されている請求項１〜３の何れか１項の貯湯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ給湯器や固体高分子形燃料電池コージェネレーションシステム等における貯湯装置に関し、貯湯槽を有するタイプの貯湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４に示す従来方式の給湯装置は、ヒートポンプあるいは燃料電池コージェネレーションシステムからなる熱源１と、貯湯槽１０と、貯湯槽下部から熱源１の熱交換機Ｅｘ０を経由して貯湯槽上部にもどる回路ＣＬとで構成されている。回路ＣＬは、貯湯槽１０の下部と熱交換器Ｅｘ０に連通しポンプ１２を介装した配管ライン１０Ｌと、熱交換器Ｅｘ０と貯湯槽１０の上部を連通する配管ライン２Ｌとで構成されている。
【０００３】
このような給湯装置によって、貯湯槽下部の通常２０℃程度の温度Ｔ１なる低温水が、入熱が７０〜１００℃の熱交換器Ｅｘ０によって受熱し、通常６０〜９０℃程度（温度Ｔ２）の高温水となって貯湯槽上部に送られる。
そして、水の比重差により、貯湯槽１０の上部が高温で下部が低温の状態になる温度成層を構成し、係る温度成層によって高温水と低温水とは混合すること無く、貯湯槽上部から常に高温水が取出せるようになっている。
【０００４】
ヒートポンプ給湯器や燃料電池コージェネレーションシステムでは、給湯利用の加熱量、すなわち冷媒の凝縮熱量或いは機器冷却後の冷却水が受ける熱量が、ガス式の瞬間湯沸器等により投入される熱量に比べて一般的に少ないため、貯湯槽１０が必要である。
そして、例えばヒートポンプ給湯器を熱源１とする場合は電力料金の安い夜中にヒートポンプを作動させて高温水を貯え、必要に応じて使用するようになっている。
なお、ヒートポンプ給湯器と燃料電池コージェネレーションシステムは、貯湯タンクを有する点では、共通している。
【０００５】
従来方式の上記貯湯装置では、貯湯槽下部から熱交換器Ｅｘ０に送られる低温水は、加熱された状態で貯湯槽上部に留まって使用に供され、貯湯槽内部では、上部の高温水と下部の低温水が交流し等温化しない状態、すなわち温度成層を構成している。
【０００６】
ここで、そして、貯湯槽下部から低温水が熱交換器Ｅｘ０に送られ、加熱されて貯湯槽上部に戻る回路は、低温水を加熱するに際して熱交換器を一度行う所謂「一過性」の回路を構成する場合が多い。一過性の回路を構成すれば、温度成層を作ることにより、利用価値（利便性）が高い高温温水が容易に且つ短時間で得られるからである。
この温度成層によって貯湯槽下部の水温を低温に保つことで、温度差に比例する熱交換器Ｅｘ０との熱交換熱量を大きくし、熱交換率を大きくしている。
【０００７】
しかしながら貯湯槽内で温度成層を一度構成したとしても、出湯による攪拌、時間の経過と共に生じる熱伝熱あるいは自然対流等の現象によって、貯湯槽内である程度の温度均一化が生じることは免れない。
そして、図１５のように、貯湯槽１０の大部分がＴ２＝６０℃程度になれば下部の温度Ｔ１１は４０℃程度まで上昇し、熱交換率が低下する。また、熱源１のヒートポンプの高圧側が設計値を越えるために圧縮機の出力を絞り、部分負荷状態になることで、貯湯槽内の温水加熱効率が著しく低下する。
【０００８】
図１６は、貯湯槽下部の水温Ｔ１と貯湯槽内の温水加熱効率ｆを時間の経過Ｓについて表したもので、符号ｍは給湯効率線、符号ｎは貯湯槽下部の水温線である。図１６では、時間Ｓの経過によって貯湯槽下部の水温が２０℃から５０℃に上昇すると、給湯効率ｆが２．５程度から０．５程度に低下してしまうと仮定している。
【０００９】
図１７は、熱源１が固体高分子型燃料電池コージェネレーションシステムの例を示しており、排熱の一部は燃料電池セルでもある熱交換器Ｅｘ０を冷却することに伴って得られるが、あまり高い温度の冷却水をセルに通水することはセルの品質維持等の観点から問題がある。従って極力、貯湯槽下部の水温を低温に保つために、熱交換器Ｅｘ０に連通した配管ライン１０ＬにラジエータＲｅｘを介装させる等の方策が考えられ、貯湯槽温度Ｔ２を上昇させないようにしている。
【００１０】
上記のように、従来の技術では、貯湯槽１０内の温度成層が崩壊することにより諸々の弊害が生じるため、その対策が求められていた。
係る対策として、温度成層を保持するための蓋や浮き子を貯湯槽１０内の高、低温層の間に設ける技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
しかしながら、この様な従来技術では、一端混じってしまった温水を分離して温度成層を再度形成することが出来ない、高温水をつくることが不可能である、実効性有る部材の加工が非常に困難であり実用性に欠ける、等の欠点を有していた。
【００１１】
【特許文献１】
特開平５−２５６５１３号公報（図１及びその説明参照）
【特許文献２】
特開平５−２５６５２０号公報（図１及びその説明参照）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、貯湯装置内の温度成層を維持することが出来て、しかも、内部に貯蔵された温水の温度成層が崩れてしまった場合には速やかに温度成層を再構成することが出来るような貯湯装置の提供を目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の貯湯装置は、凝縮器（Ｅｘ２）、膨張弁（減圧弁）（３）、蒸発器（Ｅｘ１）及び圧縮機（５）を有する冷媒回路（第２のヒートポンプ回路）（ＨＬ２）と、貯湯槽（１０）と、貯湯槽内の温水を蒸発器（Ｅｘ１）に循環させる第１の温水回路（ＡＬ１）と、貯湯槽内の温水を凝縮器（Ｅｘ２）に循環させる第２の温水回路（ＡＬ２）、とを有している（請求項１）。
ここで、前記第１の温水回路は貯湯槽の比較的下方の領域の温水、或いは、貯湯槽内の比較的温度が低い温水を蒸発器（Ｅｘ１）に循環させる様に構成されているのが好ましい。
一方、前記第２の温水回路は貯湯槽の比較的上方の領域の温水、或いは、貯湯槽内の比較的温度が高い温水を凝縮器（Ｅｘ２）に循環させる様に構成されているのが好ましい。
【００１４】
係る構成を具備する本発明の貯湯装置によれば、貯湯槽内の温度成層が崩れた際に、第１の温水回路を介して貯湯槽内の温水を蒸発器（Ｅｘ１）へ供給する。蒸発器（Ｅｘ１）へ供給された温水は、その保有する熱量を前記冷媒回路（第２のヒートポンプ回路）を循環する冷媒に投入する。その結果、当該温水（蒸発器Ｅｘ１へ供給された温水）は、その熱量を失い冷却され、降温されて、貯湯槽へ戻される。
一方、第２の温水回路を介した貯湯槽内の温水は凝縮器（Ｅｘ２）へ供給される。そして、前記冷媒回路（第２のヒートポンプ回路）を循環する冷媒が保有する熱量が、凝縮器（Ｅｘ２）を介して当該温水（凝縮器Ｅｘ２へ供給された温水）へ投入される。その結果、当該温水（凝縮器Ｅｘ２へ供給された温水）は加熱され、昇温されて、貯湯槽へ戻される。
蒸発器（Ｅｘ１）へ供給された温水が冷却（降温）されて貯湯槽に戻され、凝縮器（Ｅｘ２）へ供給された温水が加熱（昇温）されて貯湯槽に戻されるので、貯湯槽内の温水に再び温度差が発生し、温度成層が構成される。
【００１５】
前記圧縮機を駆動して前記冷媒回路（第２のヒートポンプ回路）を作動させた際の貯湯槽の加熱効率は、モリエル線図より１．０に圧縮機効率等を乗じたものとなり、適切なシステムを構成すれば１に近い値となる。そのため、ヒートポンプ給湯器や固体高分子形燃料電池コージェネレーションシステムレーション装置等の全体としての平均効率は、１．５以上にはなることが予想され、貯湯槽内の温水加熱効率を従来よりも高く維持出来る。
【００１６】
本発明の実施に際して、使用される冷媒としては、臨界圧力等が比較的低く、凝縮温度及び蒸発温度を比較的高く設計できる冷媒、例えばＨＦＥ−２４５ｍｃが望ましい。
【００１７】
また、前記膨張弁（減圧弁）については、絞りが可変のタイプと絞りが一定に固定のタイプの双方が使用可能である。
ここで、簡便且つ故障が少ないことを優先するのであれば、絞りが固定のタイプが望ましい（図２参照）。
一方、どのような温度状態からでも確実に温度成層を再構成することを優先する場合、或いは、より精密な制御を優先するのであれば、絞りが可変のタイプが望ましい（図３参照）。
【００１８】
本発明において、加温のため貯湯槽（１０）から送り出される温水温度を計測する第１の温度計測手段（Ｔｓ１、Ｔｓｘ）と、貯湯槽内の温水温度を計測する第２の温度計測手段（Ｔｓ２）と、制御手段（２０）とを有しており、該制御手段（２０）は、第１の温度計測手段（Ｔｓ１、Ｔｓｘ）で計測された温水温度が第１の所定温度以上であり且つ第２の温度計測手段（Ｔｓ２）で計測された温水温度が第２の所定温度以下である場合に、前記圧縮機（５）を作動する制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項２）。
この様に構成すれば、制御手段によって自動制御が可能となる。
ここで、第１の所定温度、第２の所定温度については、設置条件、稼動条件などに基づいて、ケース・バイ・ケースで決定される。
また、第１の温度計測手段（Ｔｓ１、Ｔｓｘ）については、１つだけ設けても良いが、２個以上設けることも出来る。例えば、ヒートポンプ給湯器或いは燃料電池コージェネレーション側に通水するためのライン（１０Ｌ）中の位置と、貯湯槽（１０）内の下方領域で当該ライン（１０Ｌ）と同等のレベルの位置との２箇所に、それぞれ第１の温度計測手段（Ｔｓ１、Ｔｓｘ）を設けた場合には、前記ライン（１０Ｌ）内を通水している場合は前記ライン（１０Ｌ）に介装した第１の温度計測手段（Ｔｓ１）により第１の温度（Ｔ１）を計測し、前記ライン（１０Ｌ）内を通水していない場合には貯湯槽（１０）下方に設けた第１の温度計測手段（Ｔｓｘ）で第１の温度（Ｔ１）を計測する様に構成しても良い。
【００１９】
また、本発明において、前記第１の温水回路（ＡＬ１）は貯湯槽内の複数箇所と蒸発器（Ｅｘ１）とを連通しており、前記第２の温水回路（ＡＬ２）は貯湯槽内の複数箇所と凝縮器（Ｅｘ２）とを連通しているのが好ましい（請求項３）。
この場合において、温度条件、圧力条件、その他については、設置条件、稼動条件などに基づいて、ケース・バイ・ケースである
【００２０】
さらに本発明において、前記冷媒回路（第２のヒートポンプ回路）（ＨＬ２）には冷媒圧力及び／又は冷媒温度を決定するのに必要な手段（例えば、圧力を計測手段。或いは、冷媒温度が分かれば冷媒圧力を算出することが出来るので、温度を計測する手段：符号２６）が介装されており、冷媒圧力及び／又は冷媒温度が許容範囲を超えた場合（例えば、凝縮圧力（高圧）及び／又は蒸発圧力（低圧）を、許容値と比較して、凝縮圧力が許容値を超えたり、或いは、蒸発圧力が許容値を下回ったりした場合）には安全側へ制御する（例えば、前記圧縮機５を停止する）様に構成されているのが好ましい（請求項４）。
従って実施にあたっては、冷媒圧力が許容範囲を超えた場合には圧縮機の出力を低下させて冷媒圧力を許容範囲に保持させることが必要である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図６において、本発明の第１実施形態を示している。
貯湯装置の全体構成を示す図１において貯湯槽及び第２のヒートポンプ回路からなるシステムＡ１は、ヒートポンプ給湯器あるいは燃料電池コージェネレーションシステムからなる熱源１と、貯湯槽１０と、貯湯槽１０に熱的に連通して装着された冷媒回路（第２のヒートポンプ回路）ＨＬ２、とで主要構成がされている。
【００２２】
熱源１は、内部に放熱用の熱交換器Ｅｘ０を有していて、熱交換器Ｅｘ０は貯湯槽１０の下部から槽外に出て上部にながれる配管ラインＣＬに熱的に接している。
【００２３】
配管ラインＣＬは、貯湯槽１０の下部と熱交換器Ｅｘ０に連通しポンプ１２を介装した配管ライン１０Ｌと、熱交換器Ｅｘ０内を経由して貯湯槽１０の上部に連通する配管ライン２Ｌとで構成されている。
【００２４】
貯湯槽１０の高さ方向中央部のやや上部に管出口２ａが設けられ、管出口２ａから貯湯槽１０の上部に戻る配管ラインＬ２が設けられていて、配管ラインＬ２は凝縮器Ｅｘ２を経由して第２のヒートポンプ回路ＨＬ２と熱的に接触するよう構成されている。また、管出口２ａの上部に貯湯槽１０から配管ラインＬ２に連通する配管ラインＬ２ａが取付けられている。
配管ラインＬ２と、配管ラインＬ２ａとによって貯湯槽１０内の温度成層が崩れた際に温水を循環させる第２の温水回路ＡＬ２が構成されている。
【００２５】
なお、図には明示されていないが符号Ｕで示す上部範囲に、配管ラインＬ２ａと同様に、貯湯槽１０から配管ラインＬ２に連通する複数の配管ラインが設けられていてもよい。係る配管ラインを複数設けた場合には、その各々について、流量調整及び閉止を目的とした弁を介装する必要がある。
【００２６】
貯湯槽１０の高さ方向中央部のやや下部に管出口１ａが設けられ、管出口１ａから貯湯槽１０の下部に戻る配管ラインＬ１が設けられていて、配管ラインＬ１は蒸発器Ｅｘ１を経由して第２のヒートポンプ回路ＨＬ２と熱的に接触するよう構成されている。また、管出口１ａの下部に貯湯槽１０から配管ラインＬ１に連通する配管ラインＬ１ａが取付けられている。
配管ラインＬ１と、配管ラインＬ１ａとによって貯湯槽１０内の温度成層が崩れた際に温水を循環させる第１の温水回路ＡＬ１が構成されている。
【００２７】
なお、図には明示されていないが符号Ｄで示す下部範囲に配管ラインＬ１ａと同様に、貯湯槽１０から配管ラインＬ１に連通する複数の配管ラインが設けられていてもよい。係る配管ラインを複数設けた場合には、その各々について、流量調整及び閉止を目的とした弁を介装する必要がある。
【００２８】
配管ラインＬ２にポンプＰ２が介装され、配管ラインＬ１にポンプＰ１が介装されている。ポンプＰ２、Ｐ１は自然対流による熱交換が可能な場合には省略されてもよい。
【００２９】
第２のヒートポンプ回路ＨＬ２は、圧縮機５を介装した配管ライン５Ｌの一部が圧縮機５から加熱器でもある凝縮器Ｅｘ２に連通され、凝縮器Ｅｘ２と冷却器でもある蒸発器Ｅｘ１とは蒸発弁でもある膨脹弁３を介装した配管ライン３Ｌによって連通されている。蒸発器Ｅｘ１と圧縮機５は、配管ライン５Ｌの他の一部によって連通されている。
【００３０】
膨脹弁３は、絞りが固定のタイプと可変のタイプの何れでもよく、例えば図２に模式的に示す絞りが固定のキャピラリーチューブ（毛細管）３Ａｔで構成される固定タイプか、図３に模式的に示す絞りが可変の針状の弁体３ｖを備えた膨脹弁３Ｂによる可変タイプかは、条件に応じて選択的に装着されればよい。
【００３１】
その場合に、簡便且つ故障が少ないことを優先するのであれば、絞りが固定のタイプを使用し、どのような温度状態からでも確実に温度成層を復活させ、及び／又は、より精密な制御を優先したい、というのであれば、絞りが可変のタイプを、貯湯槽及び第２のヒートポンプ回路からなるシステムＡ１の構成あるいは使用条件に応じて選択的に装着されればよい。
【００３２】
第２のヒートポンプ回路ＨＬ２に使用される冷媒としては、臨界圧力等が比較的低く、凝縮温度及び蒸発温度を比較的高く設計できる冷媒、例えばＨＦＥ−２４５ｍｃが望ましい。
【００３３】
図４〜図６は、上記構成の貯湯槽及び第２のヒートポンプ回路からなるシステムＡ１の運転による作用を示している。
図１を参照して、貯湯槽１０内の温水が温度成層が崩れたＴ１１＝４０℃の状態から第２のヒートポンプ回路ＨＬ２を作動させて、蒸発器Ｅｘ１によって貯水槽１０の下部から温熱を吸収し、凝縮器Ｅｘ２によって貯水槽１０の上部から温熱を供給して貯水槽１０の上下の温度成層を形成させる。
【００３４】
蒸発器Ｅｘ１に熱量を供給する配管ラインは、貯湯槽１０内の下部温度によって選択して例えば配管ラインＬ１ａでもよい。同様に、凝縮Ｅｘ２から熱量を吸熱する配管ラインは、貯湯槽１０内の上部温度によって選択して例えば配管ラインＬ２ａでもよい。
【００３５】
図４は、上記の温度成層作用が行われた状態で、貯湯槽１０内の上部温度Ｔ２が６０〜９０℃で下部温度Ｔ１＝２０℃になった状態を示している。
【００３６】
図５は、冷媒としてＨＥＦ−２４５ｍｃを使用したヒートポンプサイクルをモリエル線図上に示したものであって、縦軸に絶対圧力ｐ、横軸にエンタルピーｈを採ったサイクルである。直線Ｃｏは凝縮温度９０℃線であり、直線Ｅｖは蒸発温度２０℃線である。貯湯槽１０の上部に凝縮熱（加熱）が、下部には蒸発熱（冷却）が入力されるため、貯湯槽１０全体としてはその差分だけ加熱される。この場合の貯湯槽の加熱効率は、圧縮機効率等を加味したとして、１に近い値となる。
【００３７】
図６は、縦軸に貯湯槽内の温水加熱効率ｆと貯湯槽下部水温Ｔ１を、横軸に経過時間Ｓを採り、実線Ｆｆが貯湯槽内の温水加熱効率線であり、点線Ｔｓが貯湯槽１０の下部温度線である。貯湯槽下部の水温Ｔ１が上昇した領域Ｓ１、Ｓ２のそれぞれで、第２のヒートポンプ回路ＨＬ２を作動させて温度成層を作成している。
【００３８】
この例では、貯湯槽内の温水加熱効率を２．５とするとき、水温が上昇した領域Ｓ１、Ｓ２では第２のヒートポンプ回路ＨＬ２による効率は理論的に１に近い値となるので、全体の効率は２．５より僅かしか低下しないことを示している。したがって、従来の技術で示した図１６の貯湯槽内の温水加熱効率線の平均値より、高効率であることが明白である。
【００３９】
図７及び図８は、本発明の第２実施形態を示している。
図７及び図８の第２実施形態は、第１実施形態の基本的な構成を自動制御によって自動運転させる態様を示している。
ここで、第２実施形態では、第１実施形態で示した構成と機能が同じ装置、部材は、同名称で同符号を使用して説明する。なお、第１実施形態の構成のうち熱源１は、第２実施形態においても構成が同じなので、図及び詳しい説明を省略する。
【００４０】
貯湯装置の全体構成を示す図７において貯湯槽及び第２のヒートポンプ回路からなるシステムＡ２は、ヒートポンプ給湯器あるいは燃料電池コージェネレーションシステムからなる図示しない熱源と、貯湯槽１０と、貯湯槽１０に熱的に連通して装着された冷媒回路（第２のヒートポンプ回路）ＨＬ２、とで主要構成がされている。
【００４１】
貯湯槽１０の高さ方向中央部のやや上部に管出口２ｃが設けられ、管出口２ｃから貯湯槽１０の上部に戻る配管ラインＬ２が設けられていて、配管ラインＬ２は凝縮器Ｅｘ２を経由して第２のヒートポンプ回路ＨＬ２と熱的に接触するよう構成されている。また、管出口２ｃの下部に貯湯槽１０から配管ラインＬ２に連通する配管ラインＬ２ｄが取付けられている。
【００４２】
配管ラインＬ２と、配管ラインＬ２ｄとによって貯湯槽１０内の温度成層が崩れた際に温水を循環させる第２の温水回路ＢＬ２が構成されている。
図７では明確に示されていないが、ラインＬ２及びラインＬ２に流量調整用（及び閉止用）弁を介装することが可能である。ここで、ラインＬ２に介装する弁は、ラインＬ２のラインＬ２ｄと並行している領域に介装される。
【００４３】
貯湯槽１０の高さ方向中央部のやや下部に管出口２ｅが設けられ、管出口２ｅと貯湯槽１０の下部に配管ラインＬ１が連通されていて、配管ラインＬ１は蒸発器Ｅｘ１を経由して第２のヒートポンプ回路ＨＬ２と熱的に接触するよう構成されている。また、管出口２ｅの下部に貯湯槽１０と配管ラインＬ１を連通する配管ラインＬ２ｆが取付けられている。
【００４４】
配管ラインＬ１と、配管ラインＬ２ｆとによって貯湯槽１０内の温度成層が崩れた際に温水を循環させる第１の温水回路ＢＬ１が構成されている。
図７では明確に示されていないが、ラインＬ１及びラインＬ２ｆに、流量調整用（及び閉止用）弁が介装することが可能である。その場合、ラインＬ１に介装する弁は、ラインＬ１のラインＬ２Ｆと並行している領域に介装される。
【００４５】
配管ラインＬ２にポンプＰａが介装され、配管ラインＬ１にポンプＰｂが介装されている。ポンプＰａ、Ｐｂは自然対流による熱交換が可能な場合には省略されてもよい。
【００４６】
第２のヒートポンプ回路ＨＬ２は、圧縮機５を介装した配管ライン５Ｌの一部が圧縮機５から加熱器でもある凝縮器Ｅｘ２に連通され、凝縮器Ｅｘ２と冷却器でもある蒸発器Ｅｘ１とは蒸発弁でもある膨脹弁３を介装した配管ライン３Ｌによって連通されている。蒸発器Ｅｘ１と圧縮機５は、配管ライン５Ｌの他部によって連通されている。
【００４７】
膨脹弁３は、絞りが固定のタイプと可変のタイプの何れでもよく、例えば図２に模式的に示す絞りが固定のキャピラリーチューブ（毛細管）３Ａｔで構成される固定タイプか、図３に模式的に示す絞りが可変の針弁３ｖを備えた膨脹弁３Ｂによる可変タイプかは、貯湯槽及び第２のヒートポンプ回路からなるシステムＡ２の構成あるいは使用条件に応じて選択的に装着されればよい。
【００４８】
その場合に、簡便且つ故障が少ないことを優先するのであれば、絞りが固定のタイプを使用し、どのような温度状態からでも確実に温度成層を復活させ、及び／又は、より精密な制御を優先したい、というのであれば、絞りが可変のタイプを使用すればよい。
本実施形態においては、絞りが固定のタイプを取付けている。
第２のヒートポンプ回路ＨＬ２に使用される冷媒としては、臨界圧力等が比較的低く、凝縮温度及び蒸発温度を比較的高く設計できる冷媒、例えばＨＦＥ−２４５ｍｃが望ましい。
【００４９】
ポンプ１２を介装して貯湯槽１０の下部と図示を省略した熱源の熱交換器とを連通する配管ライン１０Ｌと、熱源の熱交換器内を経由して貯湯槽１０の上部に連通する配管ライン２Ｌ、とで熱源の配管ラインＣＬが構成されていて、配管ライン１０Ｌに温度測定装置Ｔｓ１（第１の温度計測手段）が設けられている。
これに加えて、貯湯槽１０の下方領域で、ライン１０Ｌと概略同等のレベルにも、上述した「第１の温度計測手段」に対応する温度測定装置Ｔｓｘが設けられている。
また、貯水槽１０の高さ方向中央部近傍に温度計測装置Ｔｓ２（第２の温度計測手段）が設けられている。温度計測装置Ｔｓ２の取付位置は、熱源の条件その他によって異なるが温度成層が判定できる適宜の位置に決定する。
【００５０】
温度計測装置Ｔｓ１、Ｔｓｘは信号線Ｌｓによって制御装置２０に連通され、温度計測装置Ｔｓ２も図示しない信号線を介して制御装置２０に連通している。そして制御装置２０は、指示線Ｌｃによって圧縮機５に連通されている。
【００５１】
装置制御２０は、温度計測装置Ｔｓ１（あるいはＴｓｘ）、温度計測装置Ｔｓ２の温度信号によって圧縮機５を制御して、第２のヒートポンプ回路ＨＬ２を制御する機能を有する様に構成されている。
【００５２】
上記構成による貯湯槽及び第２のヒートポンプ回路からなるシステムＡ２の運転による作用を図８のフローチャートによって説明する。基本的な作用は第１の実施形態と同様であるが、特に本実施形態の特徴である自動制御運転について、絞りが一定に固定で制御のない膨脹弁のタイプについて説明する。
【００５３】
最初に、第１の温度Ｔ１を計測する温度計測装置（第１の温度計測手段）を温度計測装置Ｔｓ１とするか、或いは、温度計測装置Ｔｓｘとするかを決定するため、温度計測装置Ｔｓ１が介装されているライン１０Ｌが通水している状態であるか否かを、ポンプ１２が稼動しているか否かにより判定する（ステップＳ１）。
ポンプ１２が稼動している場合は（ステップＳ１がＹＥＳ）、ライン１０Ｌは通水しているので、第１の温度Ｔ１は温度計測装置Ｔｓ１で計測するものとする（ステップＳ２）。一方、ポンプ１２が稼動していない場合は、ライン１０Ｌは通水していないので、第１の温度Ｔ１は温度計測装置Ｔｓｘで計測するものとする（ステップＳ３）。
【００５４】
ステップＳ２或いはＳ３で第１の温度Ｔ１を計測する温度計測装置を決定したならば、ステップＳ４にて、第１の温度Ｔ１が所定値１（第１の所定値）以上であるか否かを判定する。
そして、第１の温度Ｔ１が所定値１よりも低温であれば（ステップＳ４がＮＯ）、ステップＳ１〜Ｓ４を繰り返す。
【００５５】
第１の温度Ｔ１が所定値１以上であれば（ステップＳ４がＹＥＳ）、貯湯槽１０内の温度成層が崩れている可能性がある。しかし、貯湯槽１０内の温水温度が全体的に上昇して所謂「満タン」の状態となり、温度成層が崩れていないにもかかわらず、第１の温度Ｔ１が所定値１以上に昇温する事態も考えられる。
そのため、第１の温度Ｔ１が所定値１以上であれば（ステップＳ４がＹＥＳ）、温度計測装置Ｔｓ２により貯湯槽１０内の（温度計測装置Ｔｓ２が介装されているレベルにおける）温水温度Ｔ２を計測する（ステップＳ５）。そして、温水温度Ｔ２が所定値３（熱的に満タンか否かを判断するための閾値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００５６】
温水温度Ｔ２が所定値３よりも低温であれば（ステップＳ６がＮＯ）、貯湯槽１０は熱的に満タンではないと判断され、しかもステップＳ４の時点で温度Ｔ１が所定温度１よりも高温になっているので、温度成層が崩れたと判断する（ステップＳ７）。この場合には、ステップＳ９以下の処理（後述）を行って、温度成層を復活させる。
一方、温水温度Ｔ２が所定値３以上の温度であれば（ステップＳ６がＹＥＳ）、貯湯槽１０は熱的に満タンになったと判断される（ステップＳ８）。この場合、温度成層は必ずしも崩れていないので、後述する温度成層復活のための処理を行うこと無く、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜Ｓ６の操作を繰り返す。
【００５７】
ステップＳ７で温度成層が崩れたと判断された場合には、ステップＳ９において、圧縮機５を作動させて第２のヒートポンプ回路ＨＬ２を作動させる。そして、貯湯槽１０内の低部の温水を蒸発器Ｅｘ１に循環させて低温にし、貯湯槽１０内の上部の温水を凝縮器Ｅｘ２に循環させて昇温させる。
【００５８】
ついで、温度計測装置Ｔｓ２によって貯湯槽１０中央下部の水温Ｔ２を計測し（ステップＳ１０）、水温Ｔ２が温度成層を構成する所定値２よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１１）。ＮＯであれば、ステップＳ１０にもどってその運転状態を継続する。ステップＳ１１がＹＥＳであれば、温度成層が再構成された（或いは、温度成層か復活した）と判断して、ステップＳ１２に行く。
【００５９】
ステップＳ１２では、圧縮機５を停止させて第２のヒートポンプ回路ＨＬ２を停止させる。そして蒸発器Ｅｘ１、凝縮器Ｅｘ２への温水の循環をとめる。
【００６０】
ついで、ステップＳ１３では、制御が終了するか否かを確認し、ステップＳ１３がＮＯ、すなわち制御を終了しないのであればステップＳ１に戻る。ステップＳ１３がＹＥＳであれば制御を終了する。
【００６１】
このようにして、オペレータによる運転停止、スケジュール運転命令等による停止、或いは非常事態による自動停止を除けば、貯湯槽１０内の温度成層が崩れた場合に第２のヒートポンプ回路ＨＬ２を作動させて、常時あるいは随時の給湯を自動運転によって供給する。
【００６２】
次に、図９〜図１１を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。
図９〜図１１の第３実施形態では、第１実施形態の基本的な構成をさらに発展させて、貯湯槽１０の複数の高さレベルにおける温水温度を計測して、各レベルの温水温度から、蒸発器Ｅｘ１、凝縮器Ｅｘ２の各々に温水を供給するラインを決定する様に構成されている。
換言すれば、温度成層が崩れた貯湯槽内部の温度分布に応じて、最も熱効率が良くなる様に、蒸発器Ｅｘ１、凝縮器Ｅｘ２の各々に供給される温水温度を決定するように自動制御によって自動運転させるのが、本発明の第３実施形態である。
【００６３】
第１及び第２実施形態で示した構成と機能が同じ装置、部材は、同名称で同符号を使用して説明する。なお、第１実施形態における熱源１の構成は、第３実施形態における構成と同じなので、熱源１に関する構成の図示及び詳細な説明を省略する。
【００６４】
貯湯装置の全体構成を示す図９において貯湯槽及び第２のヒートポンプ回路からなるシステムＡ３は、ヒートポンプ給湯器あるいは燃料電池コージェネレーションシステムからなる図示しない熱源と、貯湯槽１０と、貯湯槽１０に熱的に連通して装着された冷媒回路（第２のヒートポンプ回路）ＨＬ２、とで主要構成がされている。
【００６５】
貯湯槽１０の高さ方向中央部のやや上部に管出口２ｕ１、２ｕ２、２ｕ３が適宜の間隔をおいて設けられ、管出口２ｕ１から貯湯槽１０の上部に戻る配管ラインＬ２Ａが設けられていて、配管ラインＬ２Ａは凝縮器Ｅｘ２を経由して第２のヒートポンプ回路ＨＬ２と熱的に接触するよう構成されている。
【００６６】
配管ラインＬ２Ａの管出口２ｕ１と凝縮器Ｅｘ２との間に流量制御弁（閉止弁としての作用を含む）Ｖｕ１とポンプＰａが介装されていて、流量制御弁Ｖｕ１は複数線で構成される多線の制御線Ｒ６により、ポンプＰａは制御線Ｒ４によって何れも後記する制御装置２０Ａに連通されている。
【００６７】
また、管出口２ｕ２と配管ラインＬ２Ａを連通する配管ラインＬｕ２と、管出口２ｕ３と配管ラインＬ２Ａを連通する配管ラインＬｕ３とが合流部ｕ２ｇで配管ラインＬ２Ａに接合され、配管ラインＬｕ２に流量制御弁Ｖｕ２が介装され、配管ラインＬｕ３に流量制御弁Ｖｕ３が介装されている。
流量制御弁Ｖｕ２と流量制御弁Ｖｕ３とは、多線の制御線Ｒ６によって制御装置２０Ａに連通されている。
【００６８】
配管ラインＬ２Ａと、配管ラインＬｕ２及びＬｕ３とによって、貯湯槽１０内の温度成層が崩れた際に温水を循環させる第２の温水回路ＣＬ２が構成されている。
【００６９】
管出口２ｕ１、２ｕ２、２ｕ３に温度測定装置ＴＳＵ―１、ＴＳＵ−２、ＴＳＵ―３がそれぞれ取付けられ、温度測定装置ＴＳＵ―１、ＴＳＵ−２、ＴＳＵ―３はそれぞれ多線の信号線Ｑ３によって制御装置２０Ａに連通されている。
【００７０】
貯湯槽１０の高さ方向中央部のやや下部に管出口２ｄ１、２ｄ２、２ｄ３が適宜の間隔をおいて設けられ、管出口２ｄ１から貯湯槽１０の下部に戻る配管ラインＬ１Ａが設けられていて、配管ラインＬ１Ａは蒸発器Ｅｘ１を経由して第２のヒートポンプ回路ＨＬ２と熱的に接触するよう構成されている。
【００７１】
配管ラインＬ１Ａの管出口２ｄ１と蒸発器Ｅｘ１との間に流量制御弁Ｖｄ１とポンプＰｂが介装されていて、流量制御弁Ｖｄ１は多線の制御線Ｒ７により、ポンプＰｂは制御線Ｒ５によって何れも制御装置２０Ａに連通されている。
【００７２】
また、管出口２ｄ２と配管ラインＬ１Ａを連通する配管ラインＬｄ２と、管出口２ｄ３と配管ラインＬ１Ａを連通する配管ラインＬｄ３とが合流部ｕ１ｇで配管ラインＬ１Ａに接合され、配管ラインＬｄ２に流量制御弁Ｖｄ２が介装され、配管ラインＬｄ３に流量制御弁Ｖｄ３が介装されている。
流量制御弁Ｖｄ２と流量制御弁Ｖｄ３とは、多線の制御線Ｒ７によって制御装置２０Ａに連通されている。
【００７３】
配管ラインＬ１Ａと、配管ラインＬｄ２及びＬｄ３とによって、貯湯槽１０内の温度成層が崩れた際に温水を循環させる第１の温水回路ＣＬ１が構成されている。
【００７４】
管出口２ｄ１、２ｄ２、２ｄ３に温度測定装置ＴＳＤ―１、ＴＳＤ−２、ＴＳＤ―３がそれぞれ取付けられ、温度測定装置ＴＳＤ―１、ＴＳＤ−２、ＴＳＤ―３はそれぞれ多線の信号線Ｑ４によって制御装置２０Ａに連通されている。
【００７５】
第２のヒートポンプ回路ＨＬ２は、圧縮機５を介装した配管ライン５Ｌの一部が圧縮機５から凝縮器Ｅｘ２に連通され、凝縮器Ｅｘ２と蒸発器Ｅｘ１とは膨脹弁３を介装した配管ライン３Ｌによって連通されている。蒸発器Ｅｘ１と圧縮機５は、配管ライン５Ｌの他部によって連通されている。
圧縮機５は、制御線Ｒ２によって後記する制御装置２０Ａに連通されている。
【００７６】
膨脹弁３は、図３に模式的に示す絞りが可変の膨脹弁３Ｂによる可変タイプが装着され、制御線Ｒ１によって制御装置２０Ａに連通されている。なお、膨脹弁３は、絞りが一定で固定の固定タイプでもよい。
【００７７】
第２のヒートポンプ回路ＨＬ２に使用される冷媒としては、臨界圧力等が比較的低く、凝縮温度及び蒸発温度を比較的高く設計できる冷媒、例えばＨＦＥ−２４５ｍｃが望ましい。
【００７８】
ポンプ１２を介装して貯湯槽１０の下部と熱源の熱交換器とを連通する配管ライン１０Ｌと、熱源の熱交換器内を経由して貯湯槽１０の上部に連通する配管ライン２Ｌ、とで熱源の配管ラインＣＬが構成されている。
配管ライン１０Ｌには、第１の温度Ｔ１を計測するための温度測定装置Ｔｓ１が設けられている。これに加えて、貯湯槽１０の（高さ方向）下方の領域で、配管ライン１０Ｌと概略同等のレベルには、第１の温度Ｔ１を計測するための温度測定装置Ｔｓｘが設けられている。
ここで、第１の温度Ｔ１は、ポンプ１２が稼動してライン１０Ｌが通水している状態では温度計測装置Ｔｓ１で計測されるのが好ましく、ポンプ１２が停止してライン１０Ｌが通水していない状態では温度計測装置Ｔｓｘで計測されるのが好ましい。
【００７９】
貯水槽１０の高さ方向中央部近傍に温度計測装置Ｔｓ２が設けられている。温度計測装置Ｔｓ２の取付位置及びその個数は、熱源の条件その他によって異なるが温度成層が判定できる適宜の位置に決定する。
【００８０】
温度計測装置Ｔｓ１は信号線Ｑ１によって制御装置２０に連通され、温度計測装置Ｔｓ２（及びＴｓｘ）は信号線Ｑ２によって制御装置２０に連通されている。
【００８１】
装置制御２０は、温度計測装置Ｔｓ１、Ｔｓｘ、Ｔｓ２、ＴＳＵ―１〜３、ＴＳＤ―１〜３の温度信号及び圧力計測装置２６の圧力信号によって、流量制御弁Ｖｕ１〜Ｖｕ３、流量制御弁Ｖｄ１〜Ｖｄ３、ポンプＰａ、Ｐｂ、圧縮機５あるいは膨脹弁３を制御するよう構成され、記憶装置２３に連通されている。
【００８２】
記憶装置２３は、貯湯槽１０内の温度状態と温度成層を構成するための最適な温水循環回路即ち第１、第２の温水回路ＣＬ１、ＣＬ２のどの回路が最適な回路かの選択が可能なデータマップ、特性線図等と、第２のヒートポンプ回路ＨＬ２の運転能力マップとを内蔵していて、データ伝送線Ｑ０によって制御装置２０Ａに連通されている。
【００８３】
制御装置２０Ａは、温度成層が崩れたか否かを判定する判定回路Ｃ１、温度成層が崩れた場合に最適な温水回路を決定する決定回路Ｃ２及び膨脹弁３、圧縮機５の運転能力を調整する制御回路Ｃ３を有して構成されている。
とくに、圧縮機５の運転能力を調整する制御回路Ｃ３は、圧縮後の冷媒圧力に応じて圧縮機運転を制御するもので、後記する図１１の作用フローチャートで具体的に説明する。
【００８４】
上記構成による貯湯槽及び第２のヒートポンプ回路からなるシステムＡ３の運転による作用を図１０および図１１のフローチャートによって説明する。基本的な作用は第１実施形態と同様であるが、特に第３実施形態の特徴である自動制御について説明する。
【００８５】
最初に、第１の温度Ｔ１を計測する温度計測装置（第１の温度計測手段）を温度計測装置Ｔｓ１とするか、或いは、温度計測装置Ｔｓｘとするかを決定するため、温度計測装置Ｔｓ１が介装されているライン１０Ｌが通水している状態であるか否かを、ポンプ１２が稼動しているか否かにより判定する（ステップＳ２１）。
ポンプ１２が稼動している場合は（ステップＳ２１がＹＥＳ）、ライン１０Ｌは通水しているので、第１の温度Ｔ１は温度計測装置Ｔｓ１で計測するものとする（ステップＳ２２）。一方、ポンプ１２が稼動していない場合は、ライン１０Ｌは通水していないので、第１の温度Ｔ１は温度計測装置Ｔｓｘで計測するものとする（ステップＳ２３）。
【００８６】
第１の温度Ｔ１を計測する温度計測装置を決定したならば、ステップＳ２４にて、第１の温度Ｔ１が所定値１（第１の所定値）以上であるか否かを判定する。
そして、第１の温度Ｔ１が所定値１よりも低温であれば（ステップＳ２４がＮＯ）、ステップＳ２１〜Ｓ２４を繰り返す。
【００８７】
第１の温度Ｔ１が所定値１以上であれば（ステップＳ２４がＹＥＳ）、貯湯槽１０内の温度成層が崩れている可能性がある。しかし、貯湯槽１０内の温水温度が全体的に上昇して所謂「満タン」の状態となり、温度成層が崩れていないにもかかわらず、第１の温度Ｔ１が所定値１以上に昇温する事態も考えられる。
そのため、第１の温度Ｔ１が所定値１以上であれば（ステップＳ２４がＹＥＳ）、温度計測装置Ｔｓ２により貯湯槽１０内の（温度計測装置Ｔｓ２が介装されているレベルにおける）温水温度Ｔ２を計測する（ステップＳ２５）。そして、温水温度Ｔ２が所定値３（熱的に満タンか否かを判断するための閾値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。
【００８８】
温水温度Ｔ２が所定値３よりも低温であれば（ステップＳ２６がＮＯ）、貯湯槽１０は熱的に満タンではないと判断され、しかもステップＳ２４の時点で温度Ｔ１が所定温度１よりも高温になっているので、温度成層が崩れたと判断する（ステップＳ２７）。この場合には、後述するステップＳ２９以下の処理を行って、温度成層を再構成する。
一方、温水温度Ｔ２が所定値３以上の温度であれば（ステップＳ２６がＹＥＳ）、貯湯槽１０は熱的に満タンになったと判断される（ステップＳ２８）。この場合、温度成層は必ずしも崩れていないので、後述する温度成層復活のための処理を行うこと無く、ステップＳ２１に戻り、ステップＳ２１〜Ｓ２６の操作を繰り返す。
【００８９】
ステップＳ７で温度成層が崩れたと判断された場合には、ステップＳ２９以下の処理を行う。
すなわち、貯湯槽１０内の上部温水温度を温度計測装置ＴＳＵ―１〜ＴＳＵ―３によって計測し、下部温水温度を温度計測装置ＴＳＤ―１〜ＴＳＤ―３によって計測する（ステップＳ２９）。
【００９０】
ステップＳ２９で計測を行ったならば、その計測値から貯湯槽１０内の温度分布を調べ、記憶装置２３に予め内蔵してあるデータマップ、特性線図等を参照して第１、第２の温水回路ＣＬ１、ＣＬ２のそれぞれのどの回路が温水循環に最適かを決定する（ステップＳ３０）。
【００９１】
ついでステップＳ３１では、ステップＳ２９、ステップＳ３０で決定した最適な温水回路を選択する。即ち、流量制御弁Ｖｕ１〜Ｖｕ３のどれかを開弁し、流量制御弁Ｖｄ１〜Ｖｄ３のどれかを開弁することを決定する。
また、圧力計測装置２６から凝縮器に入る前の圧縮冷媒の圧力を計測する。
【００９２】
ついで、記憶装置２３に予め内蔵してあるデータマップ、特性線図等を参照して、膨脹弁３の開度、圧縮機５の回転速度を決定して第２のヒートポンプ回路ＨＬ２の運転をする。なお、膨脹弁３が冷媒流量一定の固定タイプの場合は、圧縮機５の回転速度制御だけで第２のヒートポンプ回路ＨＬ２の運転をする。（ステップＳ３２）。
その第２のヒートポンプ回路ＨＬ２の運転によって変化した貯湯槽１０の低部温度Ｔ２を計測装置Ｔｓ２で計測する（ステップＳ３３）。
【００９３】
そして、ステップＳ３４では、その水温Ｔ２が所定値２以下になって温度成層が回復して再構成されたか否かを判定する。ステップＳ３４がＮＯであれば、ステップＳ３３にもどってステップＳ３２で決定した運転状態を継続する。ステップＳ３４がＹＥＳであり、温度成層が回復していれば、ステップＳ３５に行く。そして、第２のヒートポンプ回路ＨＬ２の運転を停止する（ステップＳ３５）。
ついで、ステップＳ３６で、制御が終了するか否かを確認する。制御を終了しないのであれば（ステップＳ１３がＮＯ）ステップＳ１に戻る。ステップＳ１３がＹＥＳであれば制御を終了する。
【００９４】
上記のようにして、貯湯槽１０内の温度分布状態によって第１、第２の温水回路ＣＬ１、ＣＬ２の中のそれぞれの最適回路を選択し、第２のヒートポンプ回路ＨＬ２の運転条件を決定して温度成層を回復して再構成し、貯湯槽内の温水加熱効率の低下を防いでいる。
【００９５】
図１１は、第２のヒートポンプ回路ＨＬ２を安定に運転させる制御を示したフローチャートである。
【００９６】
最初に圧縮機５により圧縮され凝縮器Ｅｘ２に入る気相冷媒の圧力を圧力計測装置２６によって計測する（ステップＳ４１）。
【００９７】
ついでステップＳ４２では、その冷媒圧力が第２のヒートポンプ回路ＨＬ２の安全運転を保証する圧力許容値を越えているか否かを判定する。ｎｏの圧力許容値以下の安全域にあればステップＳ４１に戻って運転を継続し、ｙｅｓで危険状態であればステップＳ４３に行く。
図１１では図示されていないが、このステップＳ４２において、蒸発器Ｅｘ１の圧力を計測し、この圧力が許容値を下回っているか否かにより、判定する様に構成しても良い。
【００９８】
ステップＳ４３では、圧縮機５の出力を低下させて第２のヒートポンプ回路ＨＬ２の安全運転を安全を確保する。仮に圧縮機５の出力を低下させても冷媒の圧力が低下しない場合は圧縮機５を停止させる。
【００９９】
このようにして、貯湯槽及び第２のヒートポンプ回路からなるシステムＡ３を安全確実に運転させるために第２のヒートポンプ回路ＨＬ２を許容負荷の範囲に留めて、常時あるいは随時の給湯を自動運転によって供給する。
【０１００】
図１２は、本発明の第４実施形態を示している。
この第４実施形態では、第２のヒートポンプ回路ＨＬ２における蒸発器Ｅｘ１以外の構成が、ヒートポンプ給湯器や固体高分子形燃料電池コージェネレーションシステムレーション等（以下、「ヒートポンプＨＰ」と表記する）と共用している。
【０１０１】
図１２において、ヒートポンプＨＰ側に通水するライン１０Ｌと、貯湯槽１０への戻りライン２Ｌとを有する温水系には、熱交換器Ｅｘ２ａが介装されており、該熱交換器Ｅｘ２ａは、ヒートポンプＨへ凝縮器として機能し、且つ、第２のヒートポンプ回路ＨＬ２の凝縮器として機能する。換言すれば、ヒートポンプＨＰと第２のヒートポンプ回路ＨＬ２とは、熱交換器Ｅｘ２ａを凝縮器として兼用している。
熱交換器Ｅｘ２ａと、ヒートポンプＨＰ側の蒸発器ＥｘＨ１或いは第２のヒートポンプ回路ＨＬ２の蒸発器Ｅｘ１とを連通するライン３Ｌは、分岐点Ｂにおいて、ラインＬＨ２（図１２では実線で示す）とラインＬＨ１（図１２では点線で示す）とに分岐されている。
実線で示すラインＬＨ２には、開閉弁Ｖ１、第２のヒートポンプ回路ＨＬ２の蒸発器Ｅｘ１、開閉弁Ｖ２が介装されており、点線で示すラインＬＨ１には開閉弁Ｖ３、ヒートポンプＨＰ側の蒸発器ＥｘＨ１、開閉弁Ｖ４が介装されており、そして、ラインＬＨ２とラインＬＨ１とは合流点Ｇで合流して、ライン５Ｌとなり、圧縮機５を介して熱交換器Ｅｘ２ａまで戻る。
なお、符号Ｆ１は、ヒートポンプＨＰ側の蒸発器ＥｘＨ１が備えたファンを示している。また、符号ＶＴ１、ＶＴ２は熱交換器Ｅｘ２ａに対して、タンク１０下部からの通水と、タンク１０中央部からの通水とを切り替えるための弁である。
【０１０２】
図１２の第４実施形態において、貯湯槽１０の温度成層が構成されている状態で、ヒートポンプＨＰ側を稼動する場合は、開閉弁Ｖ３、Ｖ４を開放して、開閉弁Ｖ１、Ｖ２を閉鎖する。その結果、ライン３Ｌを流れる冷媒は分岐点ＢでラインＬＨ１側へ流過し、ヒートポンプＨＰ側の蒸発器ＥｘＨ１、開閉弁Ｖ４、合流点Ｇ、ライン５Ｌを流れて、凝縮器Ｅｘ２ａに流入する。そして、ライン５Ｌを流過する冷媒が保有する熱量は、凝縮器Ｅｘ２ａにおいて、ライン２Ｌを流れる温水に投入される。
一方、第２のヒートポンプ回路ＨＬ２を作動して温度成層を構成する場合には、開閉弁Ｖ１、Ｖ２を開放して、開閉弁Ｖ３、Ｖ４を閉鎖する。その場合の作用については、図１〜図１１で説明したのと同様である。
【０１０３】
図１３は、本発明の第５実施形態を示している。
第５実施形態では、圧縮機５はエンジン６０で駆動される。そして、エンジン６０の冷却水ラインＬ６０には熱交換器（ラジエータ）Ｅｘ４が介装され、該熱交換器Ｅｘ４は第２のヒートポンプ回路ＨＬ２の凝縮器Ｅｘ２が介装されたラインＬ２にも介装されている。
【０１０４】
第２のヒートポンプ回路ＨＬ２を作動する際、圧縮機５の駆動用エンジン６０で発生する熱量を含有する冷却水は、ライン６０を流過する。そして、熱交換器Ｅｘ４において、ライン６０を流れる冷却水が保有する熱量が、ラインＬ２を流れる温水へ投入される。その結果、ラインＬ２を流れる温水の温度が上昇し、貯湯槽１０内の温度成層の維持、構成に寄与するのである。
第５実施形態のその他の構成及び作用効果については、図１〜図１１で説明したのと同様である。
【０１０５】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明の作用効果を以下に列挙する。
（ａ）  本発明によれば、貯湯槽に第２のヒートポンプ回路である冷媒回路を付設して、貯湯槽低部の温水温度を低下させ、貯湯槽上部の温水温度を上昇させて温度成層を維持し、あるいは一端崩れた温度成層を再構成して高温の給湯供給ができる。
（ｂ）  温度成層がほぼ常時保持されるので、温度成層の崩れを配慮した従来の貯湯槽よりも小型な貯湯槽で装置を構成できる。
（ｃ）  熱源が固体高分子型燃料電池コージェネレーションシステムの場合には、コージェネレーションシステムの熱交換器に低温の冷却水を供給できるので、高温水によるセルの損傷防止のためのコージェネレーションシステム稼働率の低下が不要になる。
（ｄ）  また、セル等の構成要素の品質劣化予防及び出力の維持ができる。
（ｅ）  貯湯槽低部の温水温度を検知して第２のヒートポンプ回路を稼動させ、温度成層を保持するようにした第２実施形態によれば、自動制御運転が可能である。
（ｆ）  貯湯槽内の温水分布温度を検知して、貯湯槽上部に設けた加熱用の複数レベルの循環回路と、貯湯槽下部に設けた冷却用の複数レベルの循環回路とを最適に選択し、また、第２のヒートポンプ回路の膨脹弁開度や圧縮機回転速度を制御させる第３実施形態によれば、緻密な温度成層の保持と運転動力の最小化がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】断熱膨脹固定タイプの膨脹弁の概要図。
【図３】断熱膨脹可変タイプの膨脹弁の概要図。
【図４】貯湯槽で温度成層作用が行われた状態を示す説明図。
【図５】第１実施形態の作用を示すモリエル線図。
【図６】第１実施形態の作用を示す貯湯槽内の温水加熱効率線図。
【図７】本発明の第２実施形態の構成を示すブロック図。
【図８】第２実施形態の作用を示すフローチャート。
【図９】本発明の第３実施形態の構成を示すブロック図。
【図１０】第３実施形態の作用を示すフローチャート。
【図１１】第３実施形態の圧縮機の制御作用を示すフローチャート。
【図１２】本発明の第４実施形態の構成を示すブロック図。
【図１３】本発明の第５実施形態の構成を示すブロック図。
【図１４】従来の貯湯装置のブロック構成図。
【図１５】図１４の貯湯装置で温度成層が乱れた状態を説明する図。
【図１６】従来の貯湯装置の貯湯槽内の温水加熱効率線図。
【図１７】熱源が燃料電池コージェネレーションシステムの貯湯装置の構成図。
【符号の説明】
Ａ１、Ａ２、Ａ３・・貯湯槽及び第２のヒートポンプ回路からなるシステム
Ｅｘ０・・（熱源）の熱交換器
Ｅｘ１・・蒸発器
Ｅｘ２・・凝縮器
ＨＬ２・・第２のヒートポンプ回路（冷媒回路）
Ｌ１・・・第１の温水回路
Ｌ２・・・第２の温水回路
Ｔｓ、Ｔｓ１、Ｔｓｘ、ＴＳＤ、ＴＳＤ−１、２、３・・第１の温度計測手段
Ｔ２、ＴＳＵ、ＴＳＵ―１、２、３・・第２の温度計測手段
１・・・熱源
３・・・膨脹弁
５・・・圧縮機
１０・・貯湯槽
１２・・ポンプ
２０、２０Ａ・・制御手段
２６・・圧力計測手段
【図１】
2004245506.tif 000003
【図２】
2004245506.tif 000004
【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】
2004245506.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2004245506.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2004245506.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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