(57)【要約】【課題】給湯用水の温度を短時間で上昇させることができ、しかも、例えば冷蔵ショーケース等の冷熱機器を備えた店舗等の省エネルギー化を図ることのできる給湯システムを提供する。【解決手段】本発明の給湯システムは、第１冷媒回路１０を流通する第１冷媒のみならず、第２冷媒回路３０を流通する第２冷媒との間でも給湯回路４０を流通する給湯用水の熱交換を行えるので、給湯用水の温度を短時間で上昇させることができる。また、冷蔵ショーケース２０を備えた第２冷媒回路３０の排熱を利用して給湯用水の温度を上昇させることができるとともに、第２空気熱交換器用送風機３３の運転を制御することで消費電力を低下させることができるので、給湯システムを含む店舗全体のＣＯＰが向上し、冷蔵ショーケース２０を備えた店舗等の省エネルギー化を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１圧縮機、第１膨張機構及び第１空気熱交換器からなり、第１冷媒を流通する第１冷媒回路と、
第２圧縮機、第２膨張機構、第２空気熱交換器及び他の冷熱機器用の蒸発器からなり、第２冷媒を流通する第２冷媒回路と、
貯湯タンク及びポンプからなり、ポンプによって貯湯タンク内の給湯用水を流通する給湯回路と、
第１圧縮機から吐出した第１冷媒と給湯回路を流通する給湯用水との間で熱交換する第１水熱交換器と、
第２圧縮機から吐出した第２冷媒と給湯回路を流通する給湯用水との間で熱交換する第２水熱交換器と、
第２空気熱交換器内を流通する第２冷媒と外気との間で熱交換させるための空気を送風する第２空気熱交換器用送風機と、
第２水熱交換器から送出された給湯用水の温度を検出する第１温度検出手段と、
第１温度検出手段によって検出した給湯用水の温度が所定の設定温度になるように第２空気熱交換器用送風機の運転を制御する送風機制御手段とを備えた
ことを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記第１水熱交換器から送出された給湯用水の温度を検出する第２温度検出手段と、
第２温度検出手段によって検出した給湯用水の温度が所定の設定温度になるように第１圧縮機の運転を制御する第１圧縮機制御手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１記載の給湯システム。
【請求項３】
前記第１空気熱交換器を室外に配置した
ことを特徴とする請求項１又は２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、一般家庭用又は業務用として使用される給湯システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の給湯システムとして、冷媒回路及び給湯回路を備えた給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この冷媒回路は、圧縮機、膨張機構及び空気熱交換器からなり、冷媒が流通している。また、給湯回路は貯湯タンク及びポンプからなり、ポンプによって貯湯タンク内の給湯用水が流通している。このように構成された給湯システムは、圧縮機から吐出した冷媒と給湯回路を流通する給湯用水との間で熱交換することにより、給湯回路を流通する給湯用水を所定温度まで上昇させるものである。
【０００３】
一方、コンビニエンスストア等の店舗に設置される冷却システムとして、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器からなる冷媒回路を備えたものが知られている。この冷却システムは、冷凍商品収納用の複数の冷蔵ショーケース等の冷熱機器を冷却するものである。
【特許文献１】特開２００４−１４４４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば冬期等において、給湯回路の貯湯タンクから流出した給湯用水と圧縮機から吐出した冷媒が低温の場合には、貯湯タンクから流出した給湯用水と圧縮機から吐出した冷媒との間の熱交換率が低いため、給湯用水の温度を上昇させる際に長時間を要していた。
【０００５】
また、店舗に設置される冷却システムは、冷媒回路の凝縮器から排熱が生じるが、この熱は何ら利用されることなく外気に放出されていた。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、給湯用水の温度を短時間で上昇させることができ、しかも、例えば冷蔵ショーケース等の冷熱機器を備えた店舗等の省エネルギー化を図ることのできる給湯システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の給湯システムは、第１圧縮機、第１膨張機構及び第１空気熱交換器からなり、第１冷媒を流通する第１冷媒回路と、第２圧縮機、第２膨張機構、第２空気熱交換器及び他の冷熱機器用の蒸発器からなり、第２冷媒を流通する第２冷媒回路と、貯湯タンク及びポンプからなり、ポンプによって貯湯タンク内の給湯用水を流通する給湯回路と、第１圧縮機から吐出した第１冷媒と給湯回路を流通する給湯用水との間で熱交換する第１水熱交換器と、第２圧縮機から吐出した第２冷媒と給湯回路を流通する給湯用水との間で熱交換する第２水熱交換器と、第２空気熱交換器内を流通する第２冷媒と外気との間で熱交換させるための空気を送風する第２空気熱交換器用送風機と、第２水熱交換器から送出された給湯用水の温度を検出する第１温度検出手段と、第１温度検出手段によって検出した給湯用水の温度が所定の設定温度になるように第２空気熱交換器用送風機の運転を制御する送風機制御手段とを備えた構成となっている。
【０００８】
本発明の給湯システムによれば、第１水熱交換器では第１圧縮機から吐出した第１冷媒と給湯回路を流通する給湯用水との間で熱交換され、第２水熱交換器では第２圧縮機から吐出した第２冷媒と給湯回路を流通する給湯用水との間で熱交換される。給湯用水が第１冷媒及び第２冷媒と熱交換することにより、給湯用水の温度が上昇する。
【０００９】
また、第２水熱交換器において給湯用水と熱交換した後の冷媒は、第２空気熱交換器において空気と熱交換した後、他の冷熱機器に供給される。このとき、第２水熱交換器から送出された給湯用水の温度を第１温度検出手段によって検出し、この検出された給湯用水の温度に基づいて、送風機制御手段によって第２空気熱交換器用送風機の運転が制御される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１冷媒回路を流通する第１冷媒のみならず、第２冷媒回路を流通する第２冷媒との間においても給湯回路を流通する給湯用水の熱交換を行うことができるので、給湯用水の温度を短時間で上昇させることができる。また、他の冷熱機器を備えた第２冷媒回路の排熱を利用して給湯用水の温度を上昇させることができるとともに、第２空気熱交換器用送風機の運転が制御されることによって消費電力を低下させることができるので、給湯システムを含む店舗全体のエネルギー消費率（以下、ＣＯＰという。ＣＯＰ；Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が向上し、他の冷熱機器を備えた店舗等の省エネルギー化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１及び図２は本発明の一実施形態に係る給湯システムを示すもので、図１は給湯システムの概略構成図、図２は給湯システムの制御を示すフローチャートである。
【００１２】
この給湯システムは、第１冷媒が流通する第１冷媒回路１０と、冷凍商品収納用の複数の冷蔵ショーケース２０と、冷蔵ショーケース２０の冷凍サイクルを構成し、第２冷媒が流通する第２冷媒回路３０と、給湯用水が流通する給湯回路４０と、第１冷媒回路１０を流通する第１冷媒と給湯回路４０を流通する給湯用水との間で熱交換する第１水熱交換器５０と、第２冷媒回路３０を流通する第２冷媒と給湯回路４０を流通する給湯用水との間で熱交換する第２水熱交換器６０とから構成されている。
【００１３】
第１冷媒回路１０は、第１圧縮機１１、膨張機構としての第１膨張弁１２、第１空気熱交換器１３及び第１水熱交換器５０からなり、第１圧縮機１１→第１水熱交換器５０→第１膨張弁１２→第１空気熱交換器１３→第１圧縮機１１の順に第１冷媒を流通させることができる。また、第１空気熱交換器１３は室外に配置され、第１空気熱交換器１３内の第１冷媒と外気とを熱交換させる第１空気熱交換器用送風機１４が設けられている。この第１冷媒回路１０で使用される第１冷媒は、自然系冷媒（例えば、二酸化炭素）である。
【００１４】
他の冷熱機器である各冷蔵ショーケース２０は、内部に第２冷媒回路３０に接続された膨張機構としての第２膨張弁２１及び蒸発器２２を備え、蒸発器２２には各冷蔵ショーケース２０内の空気と蒸発器２２内の第２冷媒とをそれぞれ熱交換させる蒸発器用送風機２３が設けられている。また、各冷蔵ショーケース２０は、第２膨張弁２１及び蒸発器２２への第２冷媒の流通を切り替える切替弁２４を備え、この切替弁２４を切り替えることによって各冷蔵ショーケース２０の温度調節を行うようになっている。
【００１５】
第２冷媒回路３０は、第２圧縮機３１、第２空気熱交換器３２、第２膨張弁２１、蒸発器２２、切替弁２４及び第２水熱交換器６０からなる。また、第２空気熱交換器３２には、外気と第２空気熱交換器３２内の第２冷媒とを熱交換させる第２空気熱交換器用送風機３３が設けられている。この第２冷媒回路３０は、第２冷媒を第２膨張弁２１及び蒸発器２２に流通させる場合には、第２圧縮機３１→第２水熱交換器６０→第２空気熱交換器３２→切替弁２４→第２膨張弁２１→蒸発器２２→第２圧縮機３１の順に第２冷媒が流通するようになっている。一方、各冷蔵ショーケース２０の温度調節のために切替弁２４を切り替えた場合には、第２圧縮機３１→第２水熱交換器６０→第２空気熱交換器３２→切替弁２４→第２圧縮機３１の順に第２冷媒が流通するようになっている。この第２冷媒回路３０で使用される第２冷媒は、フロン系冷媒（例えば、Ｒ−１３４ａやＲ−４０４ａ）である。
【００１６】
給湯回路４０は、貯湯タンク４１、ポンプ４２、第１水熱交換器５０及び第２水熱交換器６０から構成され、貯湯タンク４１→ポンプ４２→第１水熱交換器５０→第２水熱交換器６０→貯湯タンク４１の順に給湯用水を流通させることができる。さらに、貯湯タンク４１には給水タンク４３及び給湯装置４４が接続されている。この給水タンク４３は給湯用水を貯湯タンク４１に供給するためものであり、給湯装置４４は蛇口やシャワー等の設定温度になった給湯用水を外部に放水するものである。
【００１７】
第１水熱交換器５０は第１冷媒回路１０と給湯回路４０とによって共有され、第１冷媒回路１０を流通する第１冷媒と給湯回路４０を流通する給湯用水との間で熱交換させるものである。
【００１８】
第２水熱交換器６０は第２冷媒回路３０と給湯回路４０とによって共有され、第２冷媒回路３０を流通する第２冷媒と給湯回路４０を流通する給湯用水との間で熱交換させるものである。また、第２水熱交換器６０の給湯用水出口側近傍には、第２水熱交換器６０から送出された給湯用水の温度Ｔ１を検出する第１温度検出手段としてのサーミスタ６１を備えている。
【００１９】
次に、図１に示した給湯システムの制御系構成を説明する。第２空気熱交換器用送風機３３の運転を制御する制御手段であるコントローラ３５は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）及び各種ドライバを含む。サーミスタ６１によって検出した給湯回路４０を流通する給湯用水の温度Ｔ１に基づく検出信号がコントローラ３５に送出され、この検出信号に応じて、第２水熱交換器６０から送出された給湯用水の温度Ｔ１が所定の設定温度（ｔ１≦Ｔ１≦ｔ２）となるように、コントローラ３５は第２空気熱交換器用送風機３３への通電を制御する。
【００２０】
次に、図１に示す給湯システムの動作を図２を参照して説明する。
【００２１】
第１冷媒回路１０の第１冷媒は、第１圧縮機１１→第１水熱交換器５０→第１膨張弁１２→第１空気熱交換器１３→第１圧縮機１１の順に流通する（図１の実線矢印参照）。
【００２２】
第２冷媒回路３０の第２冷媒は、第２圧縮機３１→第２水熱交換器６０→第２空気熱交換器３２→切替弁２４→第２膨張弁２１→蒸発器２２→第２圧縮機３１の順に流通する（図１の破線矢印参照）。第２冷媒が第２膨張弁２１及び蒸発器２２に流通することにより、各冷蔵ショーケース２０内が冷却される。一方、切替弁２４を切り替えた場合には、第２冷媒が第２圧縮機３１→第２水熱交換器６０→第２空気熱交換器３２→切替弁２４→第２圧縮機３１の順に流通する（図１の破線矢印参照）。切替弁２４を切り替えることにより、第２冷媒は各冷蔵ショーケース２０内において熱交換することなく流通し、各冷蔵ショーケース２０の温度調節が行われる。
【００２３】
給湯回路４０の給湯用水は、貯湯タンク４１→ポンプ４２→第１水熱交換器５０→第２水熱交換器６０→貯湯タンク４１の順に流通する（図１の白抜き矢印参照）。
【００２４】
第１冷媒、第２冷媒及び給湯用水が各回路１０，３０，４０を流通することにより、第１水熱交換器５０においては第１圧縮機１１から吐出した第１冷媒と給湯回路４０を流通する給湯用水との間で熱交換し、第２水熱交換器６０においては第２圧縮機３１から吐出した第２冷媒と給湯回路４０を流通する給湯用水との間で熱交換する。このように第１冷媒及び第２冷媒と給湯用水との間で熱交換することにより給湯用水の温度が上昇する。
【００２５】
このとき、第１冷媒及び第２冷媒と熱交換して温度が上昇し、第２水熱交換器６０から送出された給湯回路４０を流通する給湯用水の温度Ｔ１が所定の設定温度ｔ２よりも低いか否かをサーミスタ６１によって検出する（ステップＳ１）。
【００２６】
ステップＳ１において、サーミスタ６１によって検出された給湯用水の温度Ｔ１が所定の設定温度ｔ１よりも低い場合には、コントローラ３５によって第２空気熱交換器用送風機３３への通電を制御して、第２空気熱交換器用送風機３３の回転数を減少させる（ステップＳ２）。第２空気熱交換器用送風機３３の回転数を減少させることにより、第２空気熱交換器３２における第２冷媒と空気との間の熱交換率が低減するので、給湯用水の温度Ｔ１が所定の設定温度ｔ１よりも低くなることを防止する。
【００２７】
一方、ステップＳ１において、サーミスタ６１によって検出された給湯用水の温度Ｔ１が所定の設定温度ｔ１よりも高い場合には、給湯用水の温度Ｔ１が所定の設定温度ｔ２よりも高いか否かをサーミスタ６１によって検出する（ステップＳ３）。
【００２８】
ステップＳ３において、サーミスタ６１によって検出された給湯用水の温度Ｔ１が所定の設定温度ｔ２よりも高い場合には、コントローラ３５によって第２空気熱交換器用送風機３３への通電を制御して、第２空気熱交換器用送風機３３の回転数を増加させる（ステップＳ４）。第２空気熱交換器用送風機３３の回転数を増加させることにより、第２空気熱交換器３２における第２冷媒と空気との間の熱交換率が上昇するので、給湯用水の温度Ｔ１が所定の設定温度ｔ２よりも高くなることを防止する。
【００２９】
一方、ステップＳ３において、サーミスタ６１によって検出された給湯用水の温度Ｔ１が所定の設定温度ｔ２よりも低い場合には、給湯用水の温度Ｔ１の検出を続行する。
【００３０】
このように、本実施形態の給湯システムによれば、第１冷媒回路１０を流通する第１冷媒のみならず、第２冷媒回路３０を流通する第２冷媒との間においても給湯回路４０を流通する給湯用水の熱交換を行うことができるので、給湯用水の温度を短時間で上昇させることができる。
【００３１】
また、冷蔵ショーケース２０を備えた第２冷媒回路３０の排熱を利用して給湯用水の温度を上昇させることができるとともに、第２空気熱交換器用送風機３３の運転を制御することによって消費電力を低下させることができるので、給湯システムを含む店舗全体のＣＯＰが向上し、冷蔵ショーケース２０を備えた店舗等の省エネルギー化を図ることができる。
【００３２】
また、第１空気熱交換器１３を室外に配置したので、外気から第１空気熱交換器１３内の第１冷媒に熱を取り込むことができる。
【００３３】
さらに、第２冷媒回路３０において、第２水熱交換器６０において熱交換した後に第２空気熱交換器３２において更に熱交換して一層低温となった第２冷媒を各冷蔵ショーケース２０に送出することにより、一層低温となった第２冷媒を第２膨張弁２１及び蒸発器２２に流通させることができるので、各冷蔵ショーケース２０内を短時間で冷却することができる。
【００３４】
図３及び図４は本発明の他の実施形態に係る給湯システムを示すもので、図３は給湯システムの概略構成図、図４は給湯システムの制御を示すフローチャートである。尚、図１及び図２で示した給湯システムと同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。
【００３５】
図３に示す給湯システムは、第１水熱交換器５０の給湯用水出口側近傍に、第１水熱交換器５０から送出された給湯用水の温度を検出する第２温度検出手段としてのサーミスタ５１を備えた点で図１で示した給湯システムと異なる。
【００３６】
また、図３に示す給湯システムは、第１圧縮機１１への通電と、第２空気熱交換器用送風機３３への通電を制御するコントローラ３６を備えている点で図１で示した給湯システムと異なる。
【００３７】
第２温度検出手段としてのサーミスタ５１は、第１水熱交換器５０から送出された給湯回路４０を流通する給湯用水の温度を検出するものである。
【００３８】
次に、図３に示した給湯システムの制御系構成を説明する。第１圧縮機１１と第２空気熱交換器用送風機３３の各運転を制御する制御手段であるコントローラ３６は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）及び各種ドライバを含む。サーミスタ５１によって検出した給湯回路４０を流通する給湯用水の温度に基づく検出信号がコントローラ３６に送出され、この検出信号に応じて第１水熱交換器５０から送出された給湯用水の温度Ｔ２が所定の設定温度（ｔ３≦Ｔ２≦ｔ４）になるようにコントローラ３６は第１圧縮機１１への通電を制御し、また、図１で示した給湯システムと同様に、サーミスタ６１によって検出した給湯回路４０を流通する給湯用水の温度に基づく検出信号がコントローラ３６に送出され、この信号に応じて第２水熱交換器６０から送出された給湯用水の温度Ｔ１が所定の設定温度（ｔ１≦Ｔ１≦ｔ２）になるようにコントローラ３６は第２空気熱交換器用送風機３３への通電を制御する。
【００３９】
次に、図３に示す給湯システムの動作を図４を参照して説明する。尚、第１冷媒回路１０における第１冷媒の流通と、第２冷媒回路３０における第２冷媒の流通と、給湯回路４０における給湯用水の流通については、図１で示した給湯システムと同様なので、その説明を省略する。
【００４０】
第１冷媒、第２冷媒及び給湯用水が各回路１０，３０，４０を流通することにより、第１水熱交換器５０においては第１圧縮機１１から吐出した第１冷媒と給湯回路４０を流通する給湯用水との間で熱交換し、第２水熱交換器６０においては第２圧縮機３１から吐出した第２冷媒と給湯回路４０を流通する給湯用水との間で熱交換する。このように第１冷媒及び第２冷媒と給湯用水との間で熱交換することにより給湯用水の温度が上昇する。
【００４１】
このとき、第１冷媒と熱交換して温度が上昇し、第１水熱交換器５０から送出された給湯回路４０を流通する給湯用水の温度Ｔ２が所定の設定温度ｔ３よりも低いか否かをサーミスタ５１によって検出する（ステップＳ５）。
【００４２】
ステップＳ５において、サーミスタ５１によって検出された給湯用水の温度Ｔ２が所定の設定温度ｔ３よりも低い場合には、コントローラ３６によって第１圧縮機１１への通電を制御して、第１圧縮機１１を駆動状態にする（ステップＳ６）。第１圧縮機１１を駆動状態にすることにより、第１圧縮機１１から吐出した高温の第１冷媒が第１水熱交換器５０に供給され、第１水熱交換器５０における第１冷媒と給湯用水との間の熱交換率が上昇するので、給湯用水の温度Ｔ２が所定の設定温度ｔ３よりも低くなることを防止する。
【００４３】
一方、ステップＳ５において、サーミスタ５１によって検出された給湯用水の温度Ｔ２が所定の設定温度ｔ３よりも高い場合には、給湯用水の温度Ｔ２が所定の設定温度ｔ４よりも高いか否かをサーミスタ６１によって検出する（ステップＳ７）。
【００４４】
ステップＳ７において、サーミスタ５１によって検出された給湯用水の温度Ｔ２が所定の設定温度ｔ４よりも高い場合には、コントローラ３６によって第１圧縮機１１への通電を制御して、第１圧縮機１１を停止状態にする（ステップＳ８）。第１圧縮機１１を停止状態にすることにより、第１圧縮機１１から高温の第１冷媒が吐出することを防止し、第１水熱交換器５０における第１冷媒と給湯用水との間の熱交換率が低減するので、給湯用水の温度Ｔ２が所定の設定温度ｔ４よりも高くなることを防止する。
【００４５】
一方、ステップＳ７において、サーミスタ５１によって検出された給湯用水の温度Ｔ２が所定の設定温度ｔ４よりも高くない場合には、給湯用水の温度Ｔ２の検出を続行する。
【００４６】
また、図１で示した給湯システムと同様に、第１冷媒や第２冷媒と熱交換して温度が上昇し、第２水熱交換器６０から送出された給湯回路４０を流通する給湯用水の温度Ｔ１をサーミスタ６１によって検出する。このサーミスタ６１によって検出した給湯用水の温度Ｔ１に基づく第２空気熱交換器用送風機３３の制御については、図２に示したステップＳ１〜ステップＳ４と同様であるので、その説明を省略する。
【００４７】
本実施形態の給湯システムによれば、第２空気熱交換器用送風機３３の運転のみならず、第１圧縮機１１の運転を制御することによって消費電力を一層低下させることができ、給湯システムを含む店舗全体のＣＯＰが一層向上し、冷蔵ショーケース２０を備えた店舗等の省エネルギー化を一層図ることができる。なお、その他の作用、効果は前記第１実施形態と同様である。
【００４８】
尚、前記各実施形態は、第２膨張弁２１及び蒸発器２２を冷蔵ショーケース２０の内部に設置したが、これに限らない。例えば、第２膨張弁２１及び蒸発器２２を空気調和装置、冷凍・冷蔵庫等の冷熱機器に設置してもよい。
【００４９】
また、前記実施形態において、サーミスタ６１によって検出した給湯用水の温度Ｔ１に基づいて第２空気熱交換器用送風機３３の回転数を制御したが、これに限られない。例えば、サーミスタ６１によって検出した給湯用水の温度Ｔ１に基づいて第２空気熱交換器用送風機３３の運転をＯＮ／ＯＦＦ切り換えする制御を行っても良い。
【００５０】
さらに、前記実施形態において、サーミスタ５１によって検出した給湯用水の温度Ｔ２に基づいて第１圧縮機１１の運転をＯＮ／ＯＦＦ切り換えする制御を行ったが、これに限られない。例えば、サーミスタ５１によって検出した給湯用水の温度Ｔ２に基づいて第１圧縮機１１の回転数を制御しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係る給湯システムの概略構成図
【図２】給湯システムの制御を示すフローチャート
【図３】本発明の他の実施形態に係る給湯システムの概略構成図
【図４】給湯システムの制御を示すフローチャート
【符号の説明】
【００５２】
１０…第１冷媒回路、１１…第１圧縮機、１２…第１膨張弁、１３…第１空気熱交換器、２０…冷蔵ショーケース、２１…第２膨張弁、２２…蒸発器、３０…第２冷媒回路、３１…第２圧縮機、３２…第２空気熱交換器、３３…第２空気熱交換器用送風機、３５…コントローラ、４０…給湯回路、４１…貯湯タンク、４２…ポンプ、５０…第１水熱交換器、５１…サーミスタ、６０…第２水熱交換器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007303698.tif 000005
【図４】
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