(57)【要約】【課題】  貯湯容量を多様化することが可能となる給湯システムを提供する。【解決手段】  給湯システムの一例であるヒートポンプ給湯システムは、ヒートポンプ式加熱器を含むヒートポンプユニットと、配管を介してヒートポンプユニットと接続されヒートポンプユニットで加熱された温水を貯える貯湯タンク１および補助貯湯タンク２と、配管に設けられ温水の流路を切替えることで貯湯タンク１と補助貯湯タンク２の少なくとも一方を使用可能とする三方弁３ａ〜３ｆとを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱器と、
配管を介して前記加熱器と接続され、前記加熱器で加熱した温水を貯える第１と第２貯湯タンクと、
前記配管に設けられ、前記温水の流路を切替えることで前記第１と第２貯湯タンクの少なくとも一方を使用可能とする流路切替手段と、
を備えた給湯システム。
【請求項２】
前記第１と第２貯湯タンクの容量を異ならせた、請求項１に記載の給湯システム。
【請求項３】
前記第１と第２貯湯タンクの高さと直径の少なくとも一方を異ならせた、請求項２に記載の給湯システム。
【請求項４】
前記加熱器は、ヒートホンプ式加熱器である、請求項１から請求項３のいずれかに記載の給湯システム。
【請求項５】
前記加熱器の熱源として、電気、ガス、太陽光発電を使用する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の給湯システム。
【請求項６】
前記第１と第２貯湯タンクを離れた位置に設置した、請求項１から請求項５のいずれかに記載の給湯システム。
【請求項７】
加熱器と、
配管を介して前記加熱器と接続され、前記加熱器で加熱した温水を貯える第１、第２および第３貯湯タンクと、
前記配管に設けられ、前記温水の流路を切替えることで前記第１、第２および第３貯湯タンクの中の少なくとも一つの貯湯タンクを使用可能とする流路切替手段とを備え、
前記第１と第２貯湯タンクの容量を等しくする一方で、前記第１および第２貯湯タンクの容量と前記第３貯湯タンクの容量とを異ならせた、給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ヒートポンプの高熱部からの熱で温められた温水を貯湯タンクに貯め、たとえば家庭での台所、風呂、洗面所などへ給湯するヒートポンプ給湯システムなどの給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギの観点から、夜間割引電力を利用して、夜間にヒートポンプと水熱交換器でお湯を沸かし貯湯タンクに設定したお湯を貯めて各所へ供給する、ヒートポンプ給湯システムが普及し始めている。
【０００３】
ヒートポンプ給湯システムは、典型的には、水熱交換器を備えるヒートポンプユニットと、お湯を貯める貯湯タンクを備える貯湯タンクユニットとを備え、ヒートポンプユニットと貯湯タンクユニットとの相互間を水配管や電気配線で接続する。
【０００４】
上記のヒートポンプ給湯システムにおいても使用可能な貯湯タンクであって、貯湯容量を大きくしながらタンクの薄型化を図り、さらには設置性をも向上すべく、同形、同容量の貯湯タンクを直列に連結した２タンク式としたものが、特開２００２−３１０５１１号公報などに開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３１０５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように貯湯タンクを２タンク式とすることにより貯湯容量を大きくしながらタンクの薄型化を図ることができるなどの様々な利点はあるものの、１タンク式の場合と同様に貯湯容量自体は一定である。したがって、従来の貯湯タンクでは貯湯容量を多様化することはできなかった。
【０００６】
しかし、たとえば冬と夏とでは一般に使用するお湯の量が異なり、また大人数が使用する場合と、小人数が使用する場合でも使用するお湯の量が異なるため、必要に応じて貯湯容量を多様化できることが望ましい。なお、貯湯容量を多様化することは、ヒートポンプ給湯システム以外の給湯システムに対しても同様に望ましいことである。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、貯湯容量を多様化することが可能となる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】
【０００８】
本発明に係る給湯システムは、１つの局面では、加熱器と、配管を介して加熱器と接続され加熱器で加熱した温水を貯える第１と第２貯湯タンクと、配管に設けられ温水の流路を切替えることで第１と第２貯湯タンクの少なくとも一方を使用可能とする流路切替手段とを備える。流路切替手段としては、たとえば配管の分岐点に設置した流路切替弁を採用可能である。
【０００９】
上記第１と第２貯湯タンクの容量は同容量でもよいが、第１と第２貯湯タンクの容量を異ならせることが好ましい。たとえば、第１と第２貯湯タンクの高さと直径の少なくとも一方を異ならせることで第１と第２貯湯タンクの容量を異ならせることができる。
【００１０】
上記第１と第２貯湯タンクの一方の容量を所定値以上とし、他方の容量を所定値以下としてもよい。たとえば、第１貯湯タンクの容量を１００リットル以下または１００リットル未満とし、第２貯湯タンクの容量を１００リットル以上または１００リットルより大きくしてもよく、第１貯湯タンクの容量を２００リットル以下または２００リットル未満とし、第２貯湯タンクの容量を２００リットル以上または２００リットルより大きくしてもよく、第１貯湯タンクの容量を３００リットル以下または３００リットル未満とし、第２貯湯タンクの容量を３００リットル以上または３００リットルより大きくしてもよく、第１貯湯タンクの容量を４００リットル以下または４００リットル未満とし、第２貯湯タンクの容量を４００リットル以上または４００リットルより大きくしてもよい。
【００１１】
上記加熱器は、ヒートポンプ式加熱器であってもよく、加熱器の熱源として、電気、ガス、太陽光発電を使用するものであってもよい。また、上記第１と第２貯湯タンクを離れた位置に設置してもよい。
【００１２】
本発明に係る給湯システムは、他の局面では、加熱器と、配管を介して加熱器と接続され加熱器で加熱した温水を貯える第１、第２および第３貯湯タンクと、配管に設けられ温水の流路を切替えることで第１、第２および第３貯湯タンクの中の少なくとも一つの貯湯タンクを使用可能とする流路切替手段とを備える。そして、第１と第２貯湯タンクの容量を等しくする一方で、第１および第２貯湯タンクの容量と第３貯湯タンクの容量とを異ならせる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る給湯システムは、上記のような流路切替手段を備えるので、たとえば貯湯容量が少なくて済む場合には、一つの貯湯タンクのみを使用できるように温水の流路を切替えることができ、貯湯容量が多く必要となる場合には、容量の大きい貯湯タンクや複数の貯湯タンクを使用できるように温水の流路を切替えることができる。つまり、必要に応じて複数の貯湯タンクの中の任意の数および容量の貯湯タンクを使用することができ、給湯システムにおける貯湯容量を多様化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の１つの実施の形態におけるヒートポンプ給湯システムについて図１〜図４を参照しながら説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態におけるヒートポンプ給湯システムは、ヒートポンプユニット（ＨＰ）と、お湯を貯める複数の貯湯タンクと、配管と、該配管に配設されるバルブやポンプなどの各種部品（要素）と、該各種部品の動作を制御する制御ユニット（図示せず）とを備える。
【００１６】
ヒートポンプユニット（ＨＰ）は、ヒートポンプ回路と、給湯回路とを有している。ヒートポンプ回路は、圧縮機、凝縮器、膨張弁および空気熱交換器を冷媒配管で連結して構成され、給湯回路は、循環ポンプと、凝縮器との間で熱交換する水熱交換器とを冷温水配管で連結して構成される。空気熱交換器には、空気熱交換器において大気からの吸熱を促すための送風ファンが近接配置される。
【００１７】
ヒートポンプ給湯システムにおいては、給湯回路を循環する水（冷温水）がヒートポンプユニットの凝縮器から熱を奪って温水となる。つまりヒートポンプユニットにおける凝縮器が加熱器（ヒートポンプ式加熱器）として機能する。しかし、加熱器としてヒートポンプ式加熱器以外のもの、たとえば加熱器の熱源として電気、ガス、太陽光発電を使用することも可能である。
【００１８】
また、ヒートポンプ回路において使用可能な冷媒としては、二酸化炭素に代表される自然冷媒や、Ｒ４１０Ａに代表されるＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）系あるいはＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）系冷媒を使用可能である。
【００１９】
貯湯タンクとしては、図１の例では、貯湯タンク１と、補助貯湯タンク２とを設けている。貯湯タンク１と補助貯湯タンク２の容量は同容量でもよいが、図１の例では、貯湯タンク１と補助貯湯タンク２の高さを異ならせることで貯湯タンク１と補助貯湯タンク２の容量を異ならせている。より詳しくは、補助貯湯タンク２の高さを貯湯タンク１の高さよりも高くすることにより、補助貯湯タンク２の容量を貯湯タンク１の容量よりも大きくしている。なお、貯湯タンク１と補助貯湯タンク２の直径を異ならせることで貯湯タンク１と補助貯湯タンク２の容量を異ならせてもよく、貯湯タンク１と補助貯湯タンク２の高さと直径の双方を異ならせることで貯湯タンク１と補助貯湯タンク２の容量を異ならせてもよい。
【００２０】
貯湯タンク１と補助貯湯タンク２の具体的な容量としては、任意の容量に設定可能であるが、たとえば一般的な家庭でのお湯の使用量を考慮すると、貯湯タンクの容量としては１００リットル〜４００リットル程度あれば対応可能であると考えられる。
【００２１】
そこで、貯湯タンク１の容量を１００リットル以下または１００リットル未満とし、補助貯湯タンク２の容量を１００リットル以上または１００リットルより大きくしたり、貯湯タンク１の容量を２００リットル以下または２００リットル未満とし、補助貯湯タンク２の容量を２００リットル以上または２００リットルより大きくしたり、貯湯タンク１の容量を３００リットル以下または３００リットル未満とし、補助貯湯タンク２の容量を３００リットル以上または３００リットルより大きくしたり、貯湯タンク１の容量を４００リットル以下または４００リットル未満とし、補助貯湯タンク２の容量を４００リットル以上または４００リットルより大きくすることが考えられる。また、貯湯タンク１の容量と補助貯湯タンク２の容量とを逆転させてもよい。
【００２２】
上記のように貯湯タンク１と補助貯湯タンク２の容量を異ならせることにより、貯湯タンク１のみを使用する場合と、補助貯湯タンク２のみを使用する場合と、貯湯タンク１と補助貯湯タンク２の双方を使用する場合とで、貯湯容量を変化させることができ、給湯システムにおける貯湯容量を多様化することができる。また、使用パターン（使用量）に合わせた使い分けができ、熱ロスを少なくすることもできる。
【００２３】
貯湯タンク１と補助貯湯タンク２を互いに近接して設置してもよいが、貯湯タンク１と補助貯湯タンク２を離れた位置に分離して設置してもよい。貯湯タンク１と補助貯湯タンク２を分離して配置することにより、たとえば狭い設置スペースしか確保できない場合でも、貯湯タンク１と補助貯湯タンク２との一方を狭い設置スペースに個別に設置することができ、設置場所や条件に柔軟に対応することができる。また、貯湯タンク１と補助貯湯タンク２の直径や高さを異ならせることで、さらに柔軟に対応することができる。
【００２４】
なお、図１の例では、２つの貯湯タンクを設けているが、３つ以上の貯湯タンクを設置してもよい。それにより、さらに貯湯容量を多様化することができる。３つ以上の貯湯タンクを設置する場合、全ての貯湯タンクの容量を異ならせてもよいが、一部の貯湯タンクの容量を等しくしながら複数種類の容量の貯湯タンクを設置するようにしてもよい。
【００２５】
配管は、図１に示すように、ヒートポンプユニットと、貯湯タンク１および補助貯湯タンク２と、台所、風呂、洗面所などの各種給湯箇所との間を相互に接続する。該配管内を温水あるいは冷温水が流れることとなる。
【００２６】
配管の所定箇所に、三方弁（流路切替弁）３ａ〜３ｆ、沸き上げポンプ４、熱交循環ポンプ５、空気抜き弁６、圧力逃がし弁７、お湯はり混合弁８、弁ユニット９、給湯混合弁１０、給湯水量センサ１１、差圧弁１２、逆止弁１３、追い焚き用熱交換器１４、センサユニット１５、浴槽１７にお湯を供給する風呂循環ポンプ１６、給水ユニット１８、排水弁１９を配設する。弁ユニット９は、お湯はり電磁弁と、お湯はり水量センサと、逆止弁とを含む。センサユニット１５は、風呂サーミスタと、水流スイッチと、水位センサとを含む。給水ユニット１８は、減圧弁と、負圧弁と、ストレーナとを含む。上記のヒートポンプユニットと、貯湯タンク１および補助貯湯タンク２と、配管と、各種部品とにより水回路が形成される。
【００２７】
図１の例では、上記の三方弁３ａ〜３ｆの動作を制御することにより、ヒートポンプユニットで加熱された温水の流路を切替え、貯湯タンク１と補助貯湯タンク２の少なくとも一方に貯湯するようにする。つまり、上記の三方弁が貯湯タンク１と補助貯湯タンク２の少なくとも一方を使用可能とする流路切替手段として機能する。この流路切替手段を含む上記の各種部品の動作を制御ユニットにて一括して自動制御するようにしてもよいが、たとえばタンク容量制御用のスイッチを別途設け、該スイッチを手動操作することで流路を切替制御し、所望の数および容量のタンクに貯湯できるようにしてもよい。
【００２８】
次に、図２〜図４を用いて、貯湯タンク１のみを使用する場合と、補助貯湯タンク２のみを使用する場合と、貯湯タンク１と補助貯湯タンク２の双方を使用する場合における温水の流れについて説明する。
【００２９】
貯湯タンク１のみを使用する場合には、図２に示す状態となるように三方弁３ａ〜３ｆの動作を制御する。具体的には、ヒートポンプユニットと貯湯タンク１とを連通するようにヒートポンプユニットと貯湯タンク１間に位置する配管に設置された三方弁３ａ，３ｂを切替制御し、貯湯タンク１と補助貯湯タンク２とが連通しないように貯湯タンク１と補助貯湯タンク２との間の配管に設置された三方弁３ｅを切替制御し、貯湯タンク１から追い焚き用熱交換器（給湯箇所）１４への給湯を可能としながら貯湯タンク１と補助貯湯タンク２とが連通しないように三方弁３ｃを切替制御し、ヒートポンプユニットと補助貯湯タンク２とが連通しないようにヒートポンプユニットと補助貯湯タンク２間の配管に設置された三方弁３ｄを切替制御し、追い焚き用熱交換器（給湯箇所）１４へ供給されたお湯が補助貯湯タンク２に流れ込むことなく貯湯タンク１のみに戻るように三方弁３ｆを切替制御する。
【００３０】
それにより、ヒートポンプユニット（ＨＰ）の水熱交換器から熱を奪った温水は、配管内を通って三方弁３ａに向かって流れ、該三方弁３ａを通過した後、さらに三方弁３ｂを通過して貯湯タンク１に流れ込む。このようにして貯湯タンク１に貯えられた温水は、熱交循環ポンプ５によって貯湯タンク１を含む所定の循環経路内を循環し、貯湯タンク１内から配管内を通って三方弁３ｃに向かって流れ、該三方弁３ｃを通過した後に追い焚き用熱交換器１４内を通過し、三方弁３ｆを通過して再び貯湯タンク１に戻る。他方、三方弁３ｂを通過した温水の一部は、三方弁３ｄを通過した後、他の給湯箇所に供給される。
【００３１】
次に、補助貯湯タンク２のみを使用する場合について図３を用いて説明する。たとえば貯湯タンク１のみを使用している状態から補助貯湯タンク２のみを使用する状態に移行させるには、図２に示す状態から図３に示す状態となるように三方弁３ａ〜３ｆを切替制御する。それにより、ヒートポンプユニット（ＨＰ）から戻ってきた温水の流路を切替えることができる。
【００３２】
具体的には、図３に示すように、三方弁３ａ，３ｅの状態を維持しながら、貯湯タンク１とヒートポンプユニットとが連通することなくヒートポンプユニットと補助貯湯タンク２とを連通するようにヒートポンプユニットと補助貯湯タンク２間に位置する配管に設置された三方弁３ｂ，３ｄを切替制御し、補助貯湯タンク２から追い焚き用熱交換器（給湯箇所）１４への給湯を可能としながら貯湯タンク１と補助貯湯タンク２とが連通しないように三方弁３ｃを切替制御し、追い焚き用熱交換器（給湯箇所）１４へ供給されたお湯が貯湯タンク１に流れ込むことなく補助貯湯タンク２のみに戻るように三方弁３ｆを切替制御する。
【００３３】
それにより、ヒートポンプユニット（ＨＰ）から戻ってきた温水は、図２の場合と同様に三方弁３ａを通過した後、配管内を通って三方弁３ｂに達する。このとき、三方弁３ｂは、温水が貯湯タンク１に流れ込まず、補助貯湯タンク２のみに向かって流れるような状態に切替えられている。したがって、三方弁３ｂを通過した温水は、三方弁３ｄを通過して補助貯湯タンク２に流れ込む。このようにして補助貯湯タンク２に貯えられた温水は、熱交循環ポンプ５によって補助貯湯タンク２を含む所定の循環経路内を循環し、補助貯湯タンク２内から配管内を通って三方弁３ｃに向かって流れ、該三方弁３ｃを通過した後に追い焚き用熱交換器１４内を通過し、さらに三方弁３ｆを通過して再び補助貯湯タンク２に戻る。他方、三方弁３ｄを通過した温水の一部は他の給湯箇所に供給される。
【００３４】
次に、貯湯タンク１と補助貯湯タンク２の双方を使用する場合について図４を用いて説明する。たとえば貯湯タンク１のみを使用している状態から貯湯タンク１と補助貯湯タンク２との双方を使用する状態に移行させるには、図２に示す状態から図４に示す状態となるように三方弁３ａ〜３ｆの動作を制御する。それにより、ヒートポンプユニット（ＨＰ）から戻ってきた温水の流路を切替えることができる。
【００３５】
具体的には、三方弁３ａ，３ｃ，３ｄの状態を維持しながら、ヒートポンプユニットと補助貯湯タンク２とが連通することなくヒートポンプユニットと貯湯タンク１が連通するようにヒートポンプユニットと貯湯タンク１間に位置する配管に設置された三方弁３ｂを切替制御し、貯湯タンク１と補助貯湯タンク２とが連通するように貯湯タンク１と補助貯湯タンク２との間の配管に設置された三方弁３ｅを切替制御し、追い焚き用熱交換器（給湯箇所）１４へ供給されたお湯が貯湯タンク１に流れ込むことなく補助貯湯タンク２のみに戻るように三方弁３ｆを切替制御する。
【００３６】
それにより、ヒートポンプユニット（ＨＰ）から戻ってきた温水は、図２の場合と同様に三方弁３ａを通過した後、配管内を通って三方弁３ｂに達する。このとき、三方弁３ｂは、温水が貯湯タンク１のみに流れ込むような状態に切替えられている。したがって、三方弁３ｂを通過した温水は、貯湯タンク１に流れ込む。貯湯タンク１に流れ込んだ温水は、さらに三方弁３ｅを通過して補助貯湯タンク２に流れ込む。このようにして貯湯タンク１と補助貯湯タンク２との双方に温水を貯えることができる。
【００３７】
貯湯タンク１と補助貯湯タンク２とに貯えられた温水は、熱交循環ポンプ５によって貯湯タンク１および補助貯湯タンク２を含む所定の循環経路内を循環し、貯湯タンク１内から所定の配管内を通って三方弁３ｃに向かって流れ、該三方弁３ｃを通過した後に追い焚き用熱交換器１４内を通過し、さらに三方弁３ｆを通過して再び補助貯湯タンク２に戻る。
【００３８】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、本発明の思想は、水や温水用途以外に、プロパンやイソブタンに代表されるガス系用途のタンクにも採用可能である。また、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の１つの実施の形態におけるヒートポンプ給湯システムの配管系統図である。
【図２】図１のヒートポンプ給湯システムにおいて貯湯タンクのみを使用する場合の温水の流れを併記したタンク近傍の配管系統図である。
【図３】図１のヒートポンプ給湯システムにおいて補助貯湯タンクのみを使用する場合の温水の流れを併記したタンク近傍の配管系統図である。
【図４】図１のヒートポンプ給湯システムにおいて貯湯タンクと補助貯湯タンクとの双方を使用する場合の温水の流れを併記したタンク近傍の配管系統図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  貯湯タンク、２  補助貯湯タンク、３ａ〜３ｆ  三方弁、４  沸き上げポンプ、５  熱交循環ポンプ、６  空気抜き弁、７  圧力逃がし弁、８  お湯はり混合弁、９  弁ユニット、１０  給湯混合弁、１１  給湯水量センサ、１２  差圧弁、１３  逆止弁、１４  追い焚き用熱交換器、１５  センサユニット、１６  風呂循環ポンプ、１７  浴槽、１８  給水ユニット、１９  排水弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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