(57)【要約】【課題】貯湯タンク内の蓄熱量を減少させることなく、所望の熱負荷に対する熱供給動作を効率良く適切に行なうことが可能なヒートポンプ熱供給システムを提供する。【解決手段】貯湯タンク２の上部から湯水の供給を受ける負荷用熱交換器５と、貯湯タンク２の下部からの湯水を加熱して貯湯タンク２に戻すことが可能な湯水加熱用熱交換器１３および貯湯タンク２の中間高さ領域から供給される湯水の熱を利用して冷媒を加熱可能な湯水−冷媒熱交換器１５を有するヒートポンプ１と、を備えている、ヒートポンプ熱供給システムＡであって、負荷用熱交換器５、湯水−冷媒熱交換器１５、および湯水加熱用熱交換器１３が配管を介して一連に繋がり、かつ湯水加熱用熱交換器１３によって加熱された湯水が負荷用熱交換器５および湯水−冷媒熱交換器１５に順次供給されてから湯水加熱用熱交換器１３に戻されるように循環する湯水循環回路Ｃ１を設定可能である。【選択図】  図２
2007240126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、
この貯湯タンクの上部から湯水の供給を受け、かつこの湯水の熱を所望の熱負荷に供給し、またはそれ自体が熱負荷とされる負荷用熱交換器と、
前記貯湯タンクの下部から湯水の供給を受け、かつこの湯水を冷媒の熱により加熱してから前記貯湯タンクに戻すことが可能とされた湯水加熱用熱交換器、および前記貯湯タンクの中間高さ領域から湯水の供給を受け、かつこの湯水の熱を利用して前記冷媒を加熱可能な湯水−冷媒熱交換器を有するヒートポンプと、
を備えている、ヒートポンプ熱供給システムであって、
前記負荷用熱交換器、前記ヒートポンプの湯水−冷媒熱交換器、および湯水加熱用熱交換器が配管を介して一連に繋がり、かつ前記湯水加熱用熱交換器によって加熱された湯水が前記負荷用熱交換器および前記湯水−冷媒熱交換器に順次供給されてから前記湯水加熱用熱交換器に戻されるように循環する湯水循環回路を設定可能に構成されていることを特徴とする、ヒートポンプ熱供給システム。
【請求項２】
前記湯水循環回路とは別の湯水循環回路として、前記貯湯タンクの下部から流出した湯水が前記ヒートポンプの湯水加熱用熱交換器に供給されて加熱された後に、前記負荷用熱交換器を経て前記貯湯タンクの中間高さ領域に戻される動作が繰り返し実行される湯水循環回路を切り換え設定可能とされている、請求項１に記載のヒートポンプ熱供給システム。
【請求項３】
前記ヒートポンプは、冷媒用の蒸発器、圧縮機、熱膨張弁を備えており、前記湯水−冷媒熱交換器は、前記蒸発器の下流かつ前記圧縮機の上流に設けられ、または前記蒸発器と並列に設けられている、請求項１または２に記載のヒートポンプ熱供給システム。
【請求項４】
前記貯湯タンクの上部、下部、および中間高さ部分にそれぞれの一端が接続されている上部配管、下部配管、および中間高さ配管と、
一端が前記下部配管に接続され、かつ他端が前記上部配管に第１の方向切換弁を介して接続されているとともに、液送ポンプを備えており、前記下部配管から受けた湯水を前記ヒートポンプの湯水加熱用熱交換器および前記第１の方向切換弁に順次導くことが可能な湯水加熱用配管と、
一端が前記第１の方向切換弁に接続され、かつ他端が前記湯水加熱用配管のうち、前記液送ポンプよりも湯水流れ方向上流の位置に第２の方向切換弁を介して接続され、配管途中部が前記中間高さ配管に接続されている湯水往き戻し配管と、を備えており、
前記湯水往き戻し配管は、前記湯水加熱用配管から前記第１の方向切換弁に導かれた湯水を、前記負荷用熱交換器に導いた後に前記湯水−冷媒熱交換器および前記第２の方向切換弁に順次導く第１の湯水流通状態と、前記湯水を前記負荷用熱交換器に導いた後に前記湯水−冷媒熱交換器に導くことなく前記中間高さ配管に導く第２の湯水流通状態とが切り換え設定可能に構成されている、請求項１ないし３のいずれかに記載のヒートポンプ熱供給システム。
【請求項５】
前記湯水往き戻し配管のうち、前記湯水−冷媒熱交換器よりも上流部分と下流部分とを繋ぐバイパス経路と、
このバイパス経路および前記湯水−冷媒熱交換器のそれぞれへの湯水の流れ込みの阻止およびその解除が切り換え自在な第３の方向切換弁と、
をさらに備えている、請求項４に記載のヒートポンプ熱供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプを利用して加熱された湯水を利用して、床暖房端末や風呂の追焚用熱交換器などの所望の熱負荷に対して熱を供給するのに用いられるヒートポンプ熱供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、ヒートポンプ熱供給システムは、たとえば深夜の電気料金割引時間帯の電力を利用して湯水の沸き上げを行なってから、この高温の湯水を貯湯タンクに貯留させておき、その後必要に応じてこの貯湯タンクから出湯が行なわれるようにしているのが一般的である。一方、貯湯タンクに貯留された湯は、水と混合されて温度調整されてから台所の給湯栓などにそのまま流出して使用されるだけではなく、たとえば床暖房端末などの熱負荷に送られて利用される場合もある。この場合、熱負荷に送られて温度が低下した湯水は、貯湯タンクに戻されて再利用される。ただし、この湯水は、使い勝手が悪い中温水であり、この中温水をヒートポンプにそのまま供給して加熱したのでは、ヒートポンプの成績係数（ＣＯＰ）が悪くなる。
【０００３】
そこで、従来においては、前記したような中温水についての不具合を防止するための手段として、たとえば特許文献１〜３に記載された手段がある。これらの文献１〜３に記載された手段においては、いずれもヒートポンプの内部に、湯水の熱を利用して冷媒を加熱するための湯水−冷媒熱交換器が組み込まれている。そして、特許文献１においては、貯湯タンク内の中間高さ領域から中温水を湯水−冷媒熱交換器に供給することにより、この湯水の温度を低下させて低温水とし、これを貯湯タンクに戻している。特許文献２においては、湯水−冷媒熱交換器に供給されて低温水となった湯水を貯湯タンクにそのまま戻すことなく、ヒートポンプによって加熱し、高温水としてから貯湯タンクの上部に戻すようにしている。特許文献３においては、熱負荷に送られて発生した中温水を湯水−冷媒熱交換器に供給し、この湯水の温度を低下させてから貯湯タンクの下部に戻すようにしている。これら特許文献１〜３に記載された手段によれば、貯湯タンク内に使い勝手の悪い中温水が多く溜まらないようにすることができる。また、中温水の熱を利用してヒートポンプの冷媒を加熱することができるために、ヒートポンプの効率を高めることもできる。
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１〜３に記載の手段においては、次に述べるように、未だ改善すべき点がある。
【０００５】
すなわち、ユーザがヒートポンプ熱供給システムを実際に使用する場合、湯水の利用の仕方についての要求は様々である。たとえば、貯湯タンク内に高温の湯水が満杯であったとしても、その湯水をその後に多量に使用する予定があるなどの理由から、貯湯タンク内の高温の湯水を減少させないようにして、湯水を利用した床暖房を行いたいような場合がある。また、これとは異なり、貯湯タンク内の高温の湯水を使い切ってしまった後において、温水を利用した床暖房を直ちに開始したいような場合もある。これに対し、前記特許文献１〜３に記載の手段においては、いずれも熱負荷に対して熱供給を行なうときには、貯湯タンクに貯留されている湯水を利用している。具体的には、貯留タンクの上部から高温水を出湯させて、これを熱負荷に供給するように構成されている。これでは、貯湯タンク内の湯水を用いることなく床暖房などを行いたいという前記した要望に的確に応えることができない。
【０００６】
前記要望に応えるための手段としては、床暖房などを行ないたいときには、貯湯タンクから出湯を行なわせるのではなく、ヒートポンプをリアルタイムで駆動させて、このヒートポンプによって加熱された湯水を熱負荷に供給することが考えられる。ところが、このように単にヒートポンプを駆動させて湯水を熱負荷に供給させるだけでは、貯湯タンク内が湯水の満杯状態のままであるために、熱負荷に供給された後の湯水を貯湯タンクに収容させることはできない。したがって、その湯水の残熱をその後も有効に利用し得るように処理することは難しく、この点において苦慮することとなる。また、ヒートポンプを通常通りに運転させるだけでは、その成績係数を高くすることが難しい場合もある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−６９６０８号公報
【特許文献２】特開２００４−２１１９８６号公報
【特許文献３】特開２００４−１０８５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、貯湯タンク内の蓄熱量を減少させないようにしつつ、所望の熱負荷に対する熱供給動作を効率良く、かつ適切に行なわせることが可能なヒートポンプ熱供給システムを提供することを、その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１０】
本発明により提供されるヒートポンプ熱供給システムは、貯湯タンクと、この貯湯タンクの上部から湯水の供給を受け、かつこの湯水の熱を所望の熱負荷に供給し、またはそれ自体が熱負荷とされる負荷用熱交換器と、前記貯湯タンクの下部から湯水の供給を受け、かつこの湯水を冷媒の熱により加熱してから前記貯湯タンクに戻すことが可能とされた湯水加熱用熱交換器、および前記貯湯タンクの中間高さ領域から湯水の供給を受け、かつこの湯水の熱を利用して前記冷媒を加熱可能な湯水−冷媒熱交換器を有するヒートポンプと、を備えている、ヒートポンプ熱供給システムであって、前記負荷用熱交換器、前記ヒートポンプの湯水−冷媒熱交換器、および湯水加熱用熱交換器が配管を介して一連に繋がり、かつ前記湯水加熱用熱交換器によって加熱された湯水が前記負荷用熱交換器および前記湯水−冷媒熱交換器に順次供給されてから前記湯水加熱用熱交換器に戻されるように循環する湯水循環回路を設定可能に構成されていることを特徴としている。
【００１１】
本発明において、前記湯水循環回路を設定すると、この湯水循環回路を構成する配管内に存在する一定量の湯水がこの回路を循環流通する。この循環過程においては、湯水加熱用熱交換器の加熱により高温水が生成されて、この高温水が負荷用熱交換器に対して連続的に繰り返し供給されることとなる。したがって、貯湯タンク内の蓄熱量を減少させることなく、熱負荷への熱供給を適切に行なうことができる。また、前記循環過程においては、負荷用熱交換器に供給されて発生した中温水がヒートポンプの湯水−冷媒熱交換器に送られることにより、その残熱が冷媒の加熱に利用される。さらに、前記中温水は、冷媒加熱に利用されることによって低温水となってからヒートポンプの湯水加熱用熱交換器に戻されるため、この湯水加熱用熱交換器における加熱効率も高められる。したがって、負荷用熱交換器に供給された後の湯水の残熱が無駄になるようなことはなく、またヒートポンプの成績係数を高める効果も期待できる。このようなことから、本発明によれば、貯湯タンク内の蓄熱量を減少させることなく、暖房端末などの熱負荷に対する熱供給動作を効率良く、かつ適切に行ないたい場合に、好適に対処することができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記湯水循環回路とは別の湯水循環回路として、前記貯湯タンクの下部から流出した湯水が前記ヒートポンプの湯水加熱用熱交換器に供給されて加熱された後に、前記負荷用熱交換器を経て前記貯湯タンクの中間高さ領域に戻される動作が繰り返し実行される湯水循環回路を切り換え設定可能とされている。
【００１３】
このような構成によれば、負荷用熱交換器に湯水を供給するための方式として、貯湯タンク内の下部からたとえば低温水を流出させ、かつこの低温水をヒートポンプによって加熱させてから負荷用熱交換器に供給する方式を実行することが可能となる。このような方式によっても、熱負荷への熱供給を適切に行なうことができる。また、貯湯タンク内の湯水を使用するものの、負荷用熱交換器に送られた湯水が貯湯タンク内に戻されるために、貯湯タンク内の蓄熱量を増加させることができる。したがって、貯湯タンク内の蓄熱量が比較的少なく、その蓄熱量を増加させたい場合に、そのような要望に合致したシステム運転が可能となる。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記ヒートポンプは、冷媒用の蒸発器、圧縮機、熱膨張弁を備えており、前記湯水−冷媒熱交換器は、前記蒸発器の下流かつ前記圧縮機の上流に設けられ、または前記蒸発器と並列に設けられている。
【００１５】
このような構成によれば、湯水−冷媒熱交換器に凍結が発生するといった不具合を適切に防止することができる。すなわち、前記構成とは異なり、たとえば湯水−冷媒熱交換器を蒸発器よりも冷媒流れ方向上流に設けた場合には、その部分の冷媒温度が非常に低く、湯水−冷媒熱交換器の内部に凍結を生じる虞れがある。これに対し、前記構成によれば、そのような虞れは適切に解消される。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記貯湯タンクの上部、下部、および中間高さ部分にそれぞれの一端が接続されている上部配管、下部配管、および中間高さ配管と、
一端が前記下部配管に接続され、かつ他端が前記上部配管に第１の方向切換弁を介して接続されているとともに、液送ポンプを備えており、前記下部配管から受けた湯水を前記ヒートポンプの湯水加熱用熱交換器および前記第１の方向切換弁に順次導くことが可能な湯水加熱用配管と、一端が前記第１の方向切換弁に接続され、かつ他端が前記湯水加熱用配管のうち、前記液送ポンプよりも湯水流れ方向上流の位置に第２の方向切換弁を介して接続され、配管途中部が前記中間高さ配管に接続されている湯水往き戻し配管と、を備えており、前記湯水往き戻し配管は、前記湯水加熱用配管から前記第１の方向切換弁に導かれた湯水を、前記負荷用熱交換器に導いた後に前記湯水−冷媒熱交換器および前記第２の方向切換弁に順次導く第１の湯水流通状態と、前記湯水を前記負荷用熱交換器に導いた後に前記湯水−冷媒熱交換器に導くことなく前記中間高さ配管に導く第２の湯水流通状態とが切り換え設定可能に構成されている。
【００１７】
このような構成によれば、第１および第２の方向切換弁を切り換え動作させるなどして、前記した２通りの湯水循環回路のいずれについても自在に切り換え設定することが可能となる。また、前記した２通りの湯水循環回路のいずれを設定した場合であっても、湯水の流通動作は、１つの液送ポンプを用いるだけで可能であり、液送ポンプの数を少なくし得る利点も得られる。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記湯水往き戻し配管のうち、前記湯水−冷媒熱交換器よりも上流部分と下流部分とを繋ぐバイパス経路と、このバイパス経路および前記湯水−冷媒熱交換器のそれぞれへの湯水の流れ込みの阻止およびその解除が切り換え自在な第３の方向切換弁と、をさらに備えている。
【００１９】
このような構成によれば、湯水を湯水−冷媒熱交換器に供給させる状態と、供給させない状態とが切り換え自在となる。たとえば、湯水−冷媒熱交換器に供給される湯水の温度が熱交換対象となる冷媒の温度と大差無いような場合には、湯水を利用して冷媒を加熱する効果は低い。このような場合、湯水をバイバス経路に導いてバイパスさせることにより、湯水の流路を短くして流路抵抗を少なくし、液送ポンプの負荷を軽減するといったことが可能となる。また、前記第３の方向切換弁は、湯水往き戻し配管を流通する湯水を貯湯タンクの中間高さ配管に導く状態と、導かない状態とを切り換えるための弁として役立たせることもできる。
【００２０】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２２】
図１は、本発明が適用されたヒートポンプ熱供給システムの一実施形態を示している。同図に示すように、本実施形態のヒートポンプ熱供給システムＡは、ヒートポンプ１、貯湯タンク２、および負荷用熱交換器５を備えている。このシステムＡは、負荷用熱交換器５に湯水を供給する手段として、図２（ａ），（ｂ）に示す第１および第２の湯水循環回路Ｃ１，Ｃ２を設定することが可能な点に最大の特徴があるが、この点については後述する。
【００２３】
負荷用熱交換器５は、浴室乾燥機や床暖房端末などの１または複数の熱負荷４に対して熱を供給するための熱交換器である。風呂追焚加熱用の熱交換器も熱負荷４となり得るが、この場合には、負荷用熱交換器５をそのまま風呂追焚加熱用の熱交換器として用いることが可能である。したがって、負荷用熱交換器５自体が熱負荷となる場合もある。この負荷用熱交換器５には、液送ポンプＰ１を有する熱負荷接続用の配管部３９が接続されており、この配管部３９に熱負荷４が適当なアダプタ４０を介して配管接続される。
【００２４】
ヒートポンプ１は、たとえばＣＯ2 などの冷媒の循環流通経路上に、大気熱を吸収するための蒸発器１１、圧縮機１２、凝縮器としての湯水加熱用熱交換器１３、熱膨張弁１４、および湯水−冷媒熱交換器１５が設けられたものである。蒸発器１１には、ファン１０が付属して設けられている。湯水−冷媒熱交換器１５は、蒸発器１１と圧縮機１２との間に設けられており、蒸発器１１を通過してから圧縮機１２に向かう冷媒を後述する中温水によって加熱するとともに、その中温水の温度を低下させて低温水を生成するのに役立つ。このヒートポンプ１の基本的なヒートポンプサイクルは、従来既存のものと同様であり、その詳細は省略する。
【００２５】
貯湯タンク２は、ヒートポンプ１によって加熱された湯水を貯留させておくためのものであり、上下高さ方向（鉛直方向）に延びた略円筒状、あるいはそれ以外の適当な形状である。この貯湯タンク２の上部、下部、およびそれらの中間高さの部分には、湯水の流出入を行なわせるための上部配管３０ａ，３０a'、下部配管３０ｂ、および中間高さ配管３０ｃのそれぞれの一端が接続されている。下部配管３０ｂの他端には、水道管などの給水管３１が接続される配管３２が接続されており、給水管３１から供給されてくる水が貯湯タンク２内にその下部から入水するようになっている。上部配管３０a'は、台所、洗面所、またはその他の箇所に設置された給湯栓（図示略）に向けて湯水を送り出すための配管である。貯湯タンク２は、上部配管３０a'に設けられている開閉弁Ｖ１が開かれると、前記した貯湯タンク２内の下部への入水が行なわれると同時に、貯湯タンク２内の湯水が上部配管３０a'に流出するようになっている。この湯水は、分岐配管３２ａを別途流通してくる水と混合弁Ｖ２において所定の比率で混合され、目標温度に調整されてから給湯先に送られる。
【００２６】
下部配管３０ｂの他端には、湯水加熱用配管３３の一端も接続されている。この湯水加熱用配管３３は、本来的には、液送ポンプＰ２の運転によって貯湯タンク２の下部から流出させた湯水をヒートポンプ１の湯水加熱用熱交換器１３に送り込んで加熱させるための配管である。この湯水加熱用配管３３の他端は、上部配管３０ａの他端に三方弁Ｖ３を介して接続されている。この三方弁Ｖ３には、負荷用熱交換器５を通過する湯水往き戻し配管３４の一端も接続されている。この湯水往き戻し配管３４の他端は、湯水加熱用配管３３のうち、液送ポンプＰ２よりも湯水流れ方向上流部分に対して、三方弁Ｖ４を介して接続されている。ただし、この湯水往き戻し配管３４の途中部分には、中間高さ配管３０ｃの他端が接続されているとともに、それよりも湯水流れ方向下流部分には、三方弁Ｖ５が設けられている。この三方弁Ｖ５から分岐する１つの経路３４ａは、湯水−冷媒熱交換器１５を通過する経路であり、また他の１つの経路３４ｂは、湯水−冷媒熱交換器１５への湯水供給を阻止するためのバイパス経路である。
【００２７】
次に、ヒートポンプ熱供給システムＡの使用例ならびに作用について、図２および図３を参照して説明する。これらの図の配管部分のうち、太線で表わした部分は湯水流通がなされる部分である。
【００２８】
このシステムＡにおいては、負荷用熱交換器５に湯水を供給し、浴室乾燥機などの熱負荷４に熱供給を行なう場合、図２（ａ），（ｂ）に示すような第１および第２の湯水循環回路Ｃ１，Ｃ２を切り換え設定可能である。図２（ａ）に示す第１の湯水循環回路Ｃ１は、湯水加熱用配管３３と湯水往き戻し配管３４とが三方弁Ｖ３，Ｖ４を介して閉回路状に一連に繋がって構成されており、貯湯タンク２との間で湯水の流通が行なわれないようになっている。この第１の湯水循環回路Ｃ１が設定された場合、液送ポンプＰ２を駆動させると、この回路Ｃ１の配管内に存在する一定量の湯水がこの回路Ｃ１を循環流通する。この循環流通時においては、ヒートポンプ１の湯水加熱用熱交換器１３によって加熱された湯水が、負荷用熱交換器５および湯水−冷媒熱交換器１５に順次送られてから、湯水加熱用熱交換器１３に再度戻されるという動作が連続的に繰り返される。
【００２９】
前記の動作時においては、まず湯水加熱用熱交換器１３によって加熱された高温水が負荷用熱交換器５に送られることによって中温水となるものの、この中温水は湯水−冷媒熱交換器１５に送られることにより、その残熱が冷媒の加熱に利用される。また、そのことにより、前記中温水は温度低下を生じて低温水となり、この低温水が湯水加熱用熱交換器１３に送られる。したがって、貯湯タンク２の湯水を使用することなくヒートポンプ１を運転させて熱供給動作を行なわせているものの、その熱効率は良好である。このような運転状態に設定すれば、貯湯タンク２内の湯水が使用されない。したがって、たとえば貯湯タンク２内に十分な蓄熱量の湯水が存在しない場合、あるいは仮に十分な蓄熱量の湯水が存在したとしてもその湯水の使用用途が既に決定されているなどして、その湯水を使用したくないような場合に好適である。
【００３０】
なお、このシステムＡの運転条件などによっては、湯水−冷媒熱交換器１５に供給される湯水の温度が蒸発器１１を通過した冷媒の温度と大差がなく、それらの間で熱交換を実行しても冷媒加熱効果が余り期待できない状況も生じ得る。このような場合には、三方弁Ｖ５を切り換えて、湯水をバイパス経路３４ｂに流すことにより、湯水−冷媒熱交換器１５に湯水が供給されることを阻止する。このようにすれば、湯水往き戻し配管３４の流路長を実質的に短くして、配管流路抵抗を減少させることができるために、液送ポンプＰ２の負担が軽減される。
【００３１】
図２（ｂ）に示す第２の湯水循環回路Ｃ２は、下部配管３０ｂ、湯水加熱用配管３３、湯水往き戻し配管３４の一部、および中間高さ配管３０ｃが閉回路状に一連に繋がって構成されている。湯水往き戻し配管３４の一部と中間高さ配管３０ｃとを連通させるには、三方弁Ｖ５の上流側部分を閉状態に設定すればよい。三方弁Ｖ５は、経路３４ａとバイパス経路３４ｂとの切り換え制御のみならず、第２の湯水循環回路Ｃ２の設定にも役立つように設けられており、合理的である。第２の湯水循環回路Ｃ２が設定された場合において、液送ポンプＰ２を駆動させると、貯湯タンク２内の下部から湯水が下部配管３０ｂおよび湯水加熱用配管３３に流出し、湯水加熱用熱交換器１３によって加熱される。そして、この加熱された湯水は、負荷用熱交換器５に送られてから中間高さ配管３０ｃを経て貯湯タンク２内の中間高さ領域に戻される。
【００３２】
このような運転動作によれば、湯水−冷媒熱交換器１５が利用されていないために、図２（ａ）に示した場合と比較すると、ヒートポンプ１の効率が低くなる虞れはあるものの、先に述べた図２（ａ）の場合と同様に、貯湯タンク２内に高温水が多く存在しない場合であっても、熱負荷４に対する熱供給を適切に行なうことが可能である。一方、この運転動作時においては、負荷用熱交換器５に送られて発生した中温水が貯湯タンク２内に戻されるために、貯湯タンク２内の蓄熱量が増加することとなる。したがって、この運転動作は、熱負荷４への熱供給を行なうと同時に、貯湯タンク２内の蓄熱量を増加させたい場合に最適となる。
【００３３】
このヒートポンプ熱供給システムＡにおいては、前記したような第１および第２の湯水循環回路Ｃ１，Ｃ２を任意に選択設定することができるために、ユーザの要望に応じたシステム運転が可能となる。既述したとおり、第１および第２の湯水循環回路Ｃ１，Ｃ２を比較すると、第１の湯水循環回路Ｃ１を設定したときの方がヒートポンプ１の効率は良好である。したがって、たとえば熱負荷４への熱供給を行なう場合、基本的には第１の湯水循環回路Ｃ１が設定されるようにしておき、例外的にユーザのスイッチ操作などによって、第２の湯水循環回路Ｃ２が設定されるように構成することができる。もちろん、ＣＰＵなどを用いた制御部の制御によってそれらを切り換え設定できるようにし、たとえば貯湯タンク２の蓄熱量が所定量以上の場合には第１の湯水循環回路Ｃ１が設定され、そうでない場合には第２の湯水循環回路Ｃ２が設定されるといった構成とすることもできる。
【００３４】
このヒートポンプ熱供給システムＡにおいては、前記した動作以外として、たとえば図３（ａ），（ｂ）に示すように、貯湯タンク２内の湯水を沸かす動作も実行可能である。すなわち、同図（ａ）に示す動作においては、貯湯タンク２内の下部から流出した湯水は、ヒートポンプ１の湯水加熱用熱交換器１３によって加熱されてから貯湯タンク２内の上部に戻される。このような動作は、貯湯タンク２内の蓄熱量が非常に少なく、深夜の電気料金割引時間帯などを利用して貯湯タンク２内の蓄熱量を大幅に増加させる場合に行なわれる。同図（ｂ）に示す動作においては、貯湯タンク２内の中間高さ領域の湯水が、ヒートポンプ１の湯水−冷媒熱交換器１５に送られた後に湯水加熱用熱交換器１３に送られて加熱されてから貯湯タンク２の上部に戻される。このような動作は、貯湯タンク２内の中間高さ領域にいわゆる中温水が多く溜まっている場合に、この中温水を高温に沸かして貯湯タンク２内の蓄熱量を増やす場合に行なわれる。また、この動作では、中温水の熱を利用してヒートポンプ１の冷媒加熱がなされ、またそれによって低温水となった湯水を湯水加熱用熱交換器１３で加熱するために、熱効率を良くすることが可能である。
【００３５】
図４（ａ），（ｂ）は、本発明において用いられるヒートポンプの他の例を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。
【００３６】
図４（ａ）に示す構成においては、湯水−冷媒熱交換器１５が蒸発器１１と並列に設けられている。より好ましくは、ヒートポンプ１の冷媒循環経路には、冷媒を湯水−冷媒熱交換器１５と蒸発器１１との双方に流す状態と、蒸発器１１のみに流す状態とを切り換えることが可能な方向切換弁Ｖ６が設けられている。本実施形態の構成によっても、湯水の熱を利用して冷媒を加熱することができるとともに、湯水の温度を低下させて低温水を生成することができる。また、湯水−冷媒熱交換器１５を蒸発器１１よりも上流に設ける場合とは異なり、湯水−冷媒熱交換器１５の内部がかなりの低温になることは回避され、内部が凍結するといった不具合も防止される。これは、先の実施形態において、湯水−冷媒熱交換器１５を蒸発器１１の下流に設けていた場合にも得られる効果である。
【００３７】
図４（ｂ）に示す構成においては、湯水−冷媒熱交換器１５が蒸発器１１と一体化されていることにより、これらが並列に設けられている。このような構成によっても、先に述べた実施形態と同様な効果が得られる。また、一体化によりヒートポンプ１の小型化を図ることもできる。なお、湯水−冷媒熱交換器１５は、必ずしも液々型の熱交換器である必要はなく、蒸発器に向けて送られる空気が湯水の熱を利用して加熱されるようにされた液−空気型の熱交換器であってもかまわない。
【００３８】
本発明は、上述した実施形態に限定されない。本発明に係るヒートポンプ熱供給システムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００３９】
本発明は、貯湯タンク内の蓄熱量を減少させることなく、ヒートポンプの湯水−冷媒熱交換器および湯水加熱用熱交換器を利用して、負荷用熱交換器に対する湯水供給を効率良く実行することが可能な所定の湯水循環回路を設定可能な構成に最大の特徴があるが、その湯水循環回路を構成する具体的な配管構造としては、上述の実施形態とは異なる構造にすることも可能である。ヒートポンプは、大気熱以外の熱を利用するものとして構成することができる。熱負荷や負荷用熱交換器の具体的な構造、種類、数なども限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明が適用されたヒートポンプ熱供給システムの一実施形態を模式的に示す説明図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、図１に示すヒートポンプ熱供給システムの動作の具体例を模式的に示す説明図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、図１に示すヒートポンプ熱供給システムの動作の具体例を模式的に示す説明図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、本発明において用いられるヒートポンプの他の構成例を示す要部説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ      ヒートポンプ熱供給システム
Ｃ１，Ｃ２      第１および第２の湯水循環回路（湯水循環回路）
Ｐ２    液送ポンプ
Ｖ３    三方弁（第１の方向切換弁）
Ｖ４    三方弁（第２の方向切換弁）
Ｖ５    三方弁（第３の方向切換弁）
１      ヒートポンプ
２      貯湯タンク
４      熱負荷
５      負荷用熱交換器
１１    蒸発器
１２    圧縮機
１３    湯水加熱用熱交換器
１４    熱膨張弁
１５    湯水−冷媒熱交換器
３０ａ  上部配管
３０ｂ  下部配管
３０ｃ  中間高さ配管
３３    湯水加熱用配管
３４    湯水往き戻し配管
３４ｂ  バイパス経路
【図１】
2007240126.tif 000003
【図２】
2007240126.tif 000004
【図３】
2007240126.tif 000005
【図４】
2007240126.tif 000006