(57)【要約】【課題】従来の貯湯式ヒートポンプ給湯機の構成や特性をそのまま利用して循環式給湯システムに適用することが可能な給湯システムを提供する。【解決手段】この給湯システム１Ａは、貯湯タンク１０を循環給湯管３の流路上に配設せずに、給湯水を循環供給する循環給湯管３と、ヒートポンプ熱源器９、貯湯タンク１０及び加熱水供給管１１を備えた貯湯式ヒートポンプ給湯機２と、循環給湯管３及び貯湯式ヒートポンプ給湯機２に補給水を供給する補給水管４と、循環給湯管３に配設されると共に加熱水供給管１１及び補給水管４が接続される湯水混合弁５と、循環給湯管３に配設される循環ポンプ６とで構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯水を循環供給する循環給湯管と、ヒートポンプ熱源器、貯湯タンク及び加熱水供給管を備えた貯湯式ヒートポンプ給湯機と、前記循環給湯管及び前記貯湯式ヒートポンプ給湯機に補給水を供給する補給水管と、前記循環給湯管に配設され、前記加熱水供給管および前記補給水管が接続する湯水混合弁と、前記循環給湯管に配設される循環ポンプとからなる給湯システム。
【請求項２】
前記循環給湯管に給湯水を昇温する昇温手段を備える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】
前記加熱水供給管は、流量制御弁を備え、前記ヒートポンプ熱源器および前記貯湯タンクが接続する加熱水供給枝管と、複数の前記加熱水供給枝管が並列に接続する加熱水供給主管とからなることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の給湯システム。
【請求項４】
前記貯湯式ヒートポンプ給湯機は、直列に接続した複数の前記貯湯タンクと複数の前記ヒートポンプ熱源器とを、前記加熱水供給管に並列に接続した構成であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ビル等の建物に設備される給湯システムに関するものであって、給湯機に貯湯式ヒートポンプ給湯機を適用した循環式給湯システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ホテルや病院等のような建物全体で使用される給湯量の多い建物においては、加熱器で加熱された給湯水を貯湯槽で所定量を確保しつつ、循環給湯管によって各出湯個所に循環供給する循環式給湯システムを適用している場合が多い。
【０００３】
図１８は、従来の貯湯槽１０１を用いた循環式給湯システムの構成図である。貯湯槽１０１には、流入口１０２、流出口１０３、槽内の給湯水を加熱する加熱コイル１０４が備えられており、流入口１０２および流出口１０３には、循環給湯管１０５の両端が接続されている。貯湯槽１０１内の給湯水は出湯個所１０６に循環供給されている。循環給湯管１０５には、給湯水を強制循環する循環ポンプ１０７が配設されており、また、出湯個所１０６で給湯水が使用されたときに補給水を供給する補給水管１０８が接続されている。流入口１０２の直近の循環給湯管１０５には、逆流防止弁１０９および開閉弁１１０が配設されている。流出口１０３の上方等、エアの溜まりやすい個所の循環給湯管１０５には、エア抜き弁１１１，１１２がそれぞれ配設されており、貯湯槽１０１および循環給湯管１０５内の空気を系外に排除するようになっている。補給水管１０８には、逆流防止弁１１３および開閉弁１１４が配設されており、飲料水系統に循環給湯管１０５内の給湯水が逆流することを防止している。
循環給湯管１０５において、放熱したことあるいは補給水が補給されたことによって温度が低下した給湯水は、貯湯槽１０１内の加熱コイル１０４で昇温される。コイル状の管からなる加熱コイル１０４は、高温熱源と貯湯槽１０１内の給湯水との間で熱交換を行う熱交換器であり、高温熱源には、蒸気や高温水が使用される。これらは、蒸気を作り出す蒸気ボイラ、温水を作り出す温水ボイラ、蒸気あるいは高温水の熱源と電気を同時に作り出すコージェネレーター等から供給を受けることが多い。
【０００４】
一方、近年、夜間等の給湯使用量が少ない時間帯にヒートポンプ熱源器を稼動させて高温の給湯水を沸かして貯湯タンクに貯留しておき、日中に貯留しておいた高温の給湯水を使用する貯湯式ヒートポンプ給湯機を使用する給湯システムが開発され、普及している。
【０００５】
以下の特許文献１には、従来のヒートポンプ給湯機が示されている。このヒートポンプ給湯機は、圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置、蒸発器からなる冷媒回路と、貯湯槽、循環ポンプ、前記冷媒対水熱交換器を接続した給湯回路とからなり、前記圧縮機より吐出された高温高圧の加熱ガス冷媒は、前記冷媒対水熱交換器に流入し、ここで前記循環ポンプから送られてきた水を加熱する。水に熱を与えたことにより凝集液化した冷媒は、前記減圧装置で減圧され、前記蒸発器に流入する。そして、ここで大気熱を吸熱して蒸発ガス化し、前記圧縮機に戻る。一方前記冷媒対水熱交換器で加熱された湯は前記貯湯槽の上部から次第に湯を蓄えていく。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１２１９０５号公報（段落番号［０００２］、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図１８に示す従来における給湯システムでは、貯湯槽１０１内の給湯水を加熱するために、加熱コイル１０４の高温熱源として蒸気や高温水が必要となる。当該システムを設置した建物の空調設備が、冷温水を使用する冷暖房方式を採用している場合においては、ボイラや冷温水発生器が蒸気や高温水を生成しているので、その一部を加熱コイル１０４に供給してもらうことができる。しかし、最近の空調設備では、ヒートポンプの原理を利用し、冷媒配管を介して室外機から熱をくみ上げ、室内機で室内に熱を放出して空調するヒートポンプエアコンやガスヒートポンプエアコンを使用する冷暖房方式を採用するケースが増えてきている。しかし、このようなヒートポンプ式システムを採用する場合、貯湯槽１０１の加熱コイル１０４への熱供給用のためだけにボイラや冷温水発生機を設置する必要があるため、給湯システム設置のためのイニシャルコストが増大してしまい、問題となっていた。特に、ボイラを設置する場合においては、ボイラ技師の有資格者の常駐が必要であり、人件費が増大してしまう問題もあった。
【０００８】
一方、ボイラや冷温水発生機等は、ガスや石油等を燃焼して直接水を加熱する加熱装置であるので、ＣＯＰ（エネルギー消費効率）が低い。最近では、地球温暖化対策におけるＣＯ2削減は至上命題であり、建築設備においてもＣＯ2削減の要求は高い。燃料を直接燃焼してＣＯ2を発生し、しかもＣＯＰの低い加熱装置を使用することは、環境面から問題となっている。
【０００９】
また、従来の貯湯式ヒートポンプ給湯機の場合においては、一般住宅で使用されることがほとんどであることから、貯湯槽からあるいは冷媒対水熱交換器から配管によって給湯水を水栓、シャワー等の出湯個所に供給するのみのいわゆる局所式給湯システムとなっている。しかし、この局所式給湯システムをホテルや病院等の建物に適用すると、給湯供給源である貯湯式ヒートポンプ給湯機から出湯個所までの配管距離が長く、また湯水を使用しない時間が長く続くと湯温が低下してしまい、使用時に湯水として使用できないために排水されてしまう水が多く無駄であるので、循環式給湯システムを適用する必要がある。しかし、貯湯式ヒートポンプ給湯機は、夜間等に貯湯タンクに高温の湯水を貯留しておき、日中に、出湯個所で適温になるよう冷水と混合して使用するのに対し、従来の循環式給湯システムは、貯湯槽が循環給湯管の経路上に配設し、貯湯槽内の給湯水を循環供給する構成であり、両者の熱源及び給湯経路がそれぞれ異なるために、従来の循環式給湯システムの貯湯槽をそのまま貯湯式ヒートポンプ給湯機の貯湯タンクと置き換えるだけでは適用することができず、問題となっていた。
【００１０】
この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、従来の貯湯式ヒートポンプ給湯機の構成や特性をそのまま利用して循環式給湯システムに適用することが可能な給湯システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の給湯システムでは、給湯水を循環供給する循環給湯管と、ヒートポンプ熱源器、貯湯タンク及び加熱水供給管を備えた貯湯式ヒートポンプ給湯機と、前記循環給湯管及び前記貯湯式ヒートポンプ給湯機に補給水を供給する補給水管と、前記循環給湯管に配設され、前記加熱水供給管および前記補給水管が接続する湯水混合弁と、前記循環給湯管に配設される循環ポンプとからなることを特徴とする。
本発明の請求項２の給湯システムは、請求項１の給湯システムを前提として、特に、循環給湯管に給湯水を昇温する昇温手段を備えることを特徴とする。
本発明の請求項３の給湯システムは、請求項１または２の給湯システムを前提として、特に、前記加熱水供給管は、前記ヒートポンプ熱源器および前記貯湯タンクがそれぞれ接続されると共に流量制御弁を備えた加熱水供給枝管と、一方に複数の前記加熱水供給枝管が並列に接続されて他方に前記循環給湯管に接続される加熱水供給主管とからなることを特徴とする。
本発明の請求項４の給湯システムは、請求項１または２の給湯システムを前提として、前記貯湯式ヒートポンプ給湯機は、直列に接続した複数の前記貯湯タンクと、複数の前記ヒートポンプ熱源器とを、前記加熱水供給管に並列に接続した構成であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、この発明によれば、従来、貯湯式ヒートポンプ給湯機は、夜間等の給湯水を使用しない時間帯にヒートポンプ熱源器やポンプ等を作動させて貯湯タンクに高温の加熱水を貯留して、日中等の給湯水の使用時間帯に出湯していく構成であるので、従来の貯湯槽を循環給湯管の流路上に備えた中央式給湯システムには適用することができなかったが、給湯水を循環供給する循環給湯管に湯水混合弁を配設し、当該湯水混合弁に、補給水管と貯湯式ヒートポンプ給湯機の加熱水供給管とをそれぞれ接続する構成としたことにより、貯湯タンクを循環給湯管の流路上に配設しなくても良くなるので、貯湯式ヒートポンプ給湯機の最大の利点である安価な深夜電力を使用して貯湯タンクに高温の湯水を貯留しておくことが可能となるという大きな効果がある。
【００１３】
この発明によれば、通常において、電力会社が送電地域に供給する電力量は、日中は使用量が多く、夜間は使用量が少なくなるので、その電力を供給する発電所は日中の使用電力量に合わせた発電量のものを建設する必要がある。また、発電所では、日中と夜間で発電量を変えることは非効率のためにできない。このため、夜間の電力は余剰気味になっている。しかし、貯湯式ヒートポンプ給湯機は、深夜電力を使用して貯湯タンクに加熱水を貯留しておくことが可能であるから、夜間の余剰電力を活用でき、日中はほとんど電力を消費しないことから、使用電力量の平準化に大きく寄与できる。
【００１４】
従来の貯湯槽を有する給湯システムでは、貯湯槽内の加熱コイルへの加熱熱源の供給元としてボイラを設置する場合、その建物にボイラ技師の有資格者の常駐が法令により義務付けられているため、人件費が増大し問題となっていたが、貯湯式ヒートポンプ給湯機を加熱熱源とした場合においては、特に有資格者の常駐義務はなく、人件費の節減に大きな効果がある。
【００１５】
貯湯式ヒートポンプ給湯機は、電気を使用してコンプレッサー等を稼動することで、給湯水を加熱するため、ボイラや冷温水発生機のような石油やガスを燃焼して加熱する方式よりもＣＯＰが大幅に高く、エネルギーロスが非常に少ない。石油やガスを直接燃焼するよりもＣＯ2の消費量も少なく、環境面で非常に優れており、地球温暖化対策に大きな効果がある。
【００１６】
特に貯湯式ヒートポンプ給湯機の冷媒にＣＯ2を適用した場合、ＣＯＰが３．０と非常に高効率であり、ＣＯ2の地球温暖化係数もフロン系冷媒ＨＣＦＣ２２の１／１７００であるので、地球温暖化対策において特に優れた効果がある。
【００１７】
また、請求項２に係る発明によれば、循環給湯管に昇温手段を備えたことにより、出湯個所から循環給湯水を使用しない時間が長く続いたときにおいても、放熱して温度の低下した循環給湯水を昇温手段によって使用に適した温度にまで昇温できる効果がある。
【００１８】
更に、請求項３に係る発明によれば、加熱水供給管は、並列に配置される複数の加熱水供給枝管とこれらの加熱水供給枝管が接続される加熱水供給主管とからなり、各加熱水供給枝管に、流量制御弁とヒートポンプ熱源器及び貯湯タンクが接続されているので、以下に示す効果がある。すなわち、ヒートポンプ熱源器の能力には上限があり、１台で加熱できる補給水の流量には限界がある。また、補給水を加熱して加熱水を作り出して貯湯タンクに貯留することができるのは、基本的に循環給湯水が使用されない夜間等の時間帯に制限されるが、ホテルのような出湯個所が多く、１日の給湯使用量の多い建物の場合には、複数個の並列された大容量の貯湯タンクによって大量の温水を確保できる。
【００１９】
一方、ヒートポンプ熱源器で補給水が加熱される際、補給水中に溶け込んでいる気泡が分離して加熱水供給枝管内に滞留することにより、加熱水供給枝管から加熱水供給主管へ加熱水が出湯する際に抵抗になる場合がある。しかも、各加熱水供給枝管の気泡の滞留具合にはばらつきがあることから、各加熱水供給枝管からの加熱水の出湯する量が同量にならないために各枝管からの出湯バランスが保てない状況になる場合がある。出湯バランスが保てない状況になると、特定の加熱水供給枝管の貯湯タンクから集中的に加熱水が出湯されてしまい、他の加熱水供給枝管の貯湯タンクに加熱水が十分に貯留されているにも拘わらず、その特定の加熱水供給枝管のヒートポンプ熱源器が作動してしまうという問題があった。
【００２０】
この請求項３に係る発明の給湯システムでは、各加熱水供給枝管に流量制御弁を配設したことにより、各加熱水供給枝管の加熱水の流量が制限され、所定流量以上の加熱水が加熱水供給主管へ供給される恐れがない。このため、各加熱水供給枝管の気泡による抵抗が異なる状況になった場合でも、各加熱水供給枝管の加熱水の出湯バランスが大きく崩れることはなく、特定の加熱水供給枝管の貯湯タンクから加熱水が集中的に出湯することによって、その加熱水供給枝管のヒートポンプ熱源器が作動して負担が増大するという問題を解消できるという大きな効果がある。
【００２１】
また、請求項４に係る発明によれば、連結管で直列に接続した複数の貯湯タンクと、複数のヒートポンプ熱源器とを加熱水供給管にそれぞれ並列に接続した構成としたことにより、複数のヒートポンプ熱源器で多量の補給水を加熱して加熱水にすることができ、その多量の加熱水を貯湯タンクに貯留することができる。請求項４の給湯システムにより、複数の加熱水供給枝管を加熱水供給管に並列に接続した場合の出湯バランスの失調及び特定のヒートポンプ熱源器への負荷増大という問題を解消できるという大きな効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における給湯システムの構成図である。図１の給湯システム１Ａは、貯湯式ヒートポンプ給湯機２、循環給湯管３、補給水管４、湯水混合弁５、循環ポンプ６、昇温手段として昇温ヒーター７、制御器８で構成されている。
【００２３】
貯湯式ヒートポンプ給湯機２は、ヒートポンプ熱源器９、貯湯タンク１０、加熱水供給管１１で大略構成されている。ヒートポンプ熱源器９は、従来のヒートポンプ熱源器９と同様の構成とされている。ヒートポンプ熱源器９の筐体１２の内部には、ループ状の冷媒管１３が設けられている。その冷媒管１３には、外気等の空気が保有する熱を冷媒が取り込む空気熱交換器１４と、冷媒の保有する熱を水に与えて加熱する水熱交換器１５と、コンプレッサー１６と、膨張弁１７とが、それぞれ配設された構成となっている。冷媒管１３の内部には冷媒が充填されている。この冷媒としては、例えば、二酸化炭素、アンモニア、プロパン等の自然冷媒、Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４１０Ａ、ＨＦＣ−３２、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−１４３ａ、ＨＦＣ−１５２ａ等のＨＦＣ冷媒、ＨＣＦＣ−２２、ＨＣＦＣ−１２３等のＨＣＦＣ冷媒が適用可能である。ヒートポンプ熱源器９の冷媒としては、オゾン破壊係数が０であり、地球温暖化係数が１であるにも係わらず、高い成績係数の二酸化炭素が最適である。
【００２４】
空気熱交換器１４の近くにはファン１８が配置されており、貯湯式ヒートポンプ給湯機２が作動している間、空気熱交換器１４の周囲には常にヒートポンプ熱源器９の外部の新鮮な空気が取り入れられているようになっている。水熱交換器１５は、水側の熱交換室の流入側に補給水管４が接続されており、流出側に加熱水供給管１１が接続されている。筐体１２内の補給水管４には、水熱交換器１５へ水を送水するためのポンプ１９と、水熱交換器１５への水の送水流量を調節する流量調節弁２０が配設されている。外気温度や補給水温度は、季節によって比較的大きく変動する。例えば、外気温度が高ければ、空気熱交換器１４で冷媒は多くの熱量を取り込むことができ、補給水に多くの熱量を与えることができる。また、補給水温が高ければ、冷媒から受ける熱量が少なくても所定温度まで昇温できる。よって、水熱交換器１５へ供給する補給水の流量が一定であると、水熱交換器１５から流出する加熱水の温度が、条件によって大きく変化してしまう。
【００２５】
通常のエアコンの室外機のように、コンプレッサーの回転数をインバーター制御して、空気熱交換器１４での冷媒の膨張率（内部圧力）を調整することで、外気から冷媒が取り込む熱量を調整する方法も確かに可能である。しかし、本発明のヒートポンプ熱源器９のような用途で使用する場合は、コンプレッサー１６の回転数を一定として外気からより多くの熱量を取り込むようにし、短時間により多くの補給水に熱を与えて加熱水を作るほうがはるかに効率的である。そこで、この実施の形態１におけるヒートポンプ熱源器９は、冷媒が多くの熱量を取り込んだときや、補給水の水温が高いときは、水熱交換器１５に供給する補給水の流量を多くするようにしている。つまり、実施の形態１では、ポンプ１９に吐出流量が多いものを選定し、流量調節弁２０で弁の開度を調節して流路断面積を調節することで、水熱交換器１５への補給水の流入水量を調節し、いつでも加熱水の水温を所定温度に加熱できるようになっている。特に、冷媒として二酸化炭素を使用する場合には、保有できる熱量が非常に多いため、外気温が高く且つ補給水温度も高い夏季においては、水熱交換器１５内で補給水が１００℃以上に沸騰してしまい、水熱交換器１５を損傷させてしまう恐れがある。このため、夏季には、流量調節弁２０の開度を大きくして水熱交換器１５への補給水の供給流量を多くする必要がある。なお、流量調節弁２０は、開度調節が自由にできる電動弁が最も好ましいが、開度調節が可能であれば、空気圧弁、油圧弁、水圧弁等、どのような構造の弁も使用することが可能である。
【００２６】
加熱水供給管１１は、一端がヒートポンプ熱源器９内の水熱交換器１５に接続され、他端が循環給湯管３に配設されている湯水混合弁５に接続されている。加熱水供給管１１には、循環給湯管３から貯湯式ヒートポンプ給湯機２への湯水の逆流を防止する逆流防止弁２１、加熱水供給管１１内の加熱給湯水の水流を検知するフロースイッチ２２が設けられている。必要に応じて、逆流防止弁２１、フロースイッチ２２の前後の加熱水供給管１１にバイパス管２３を分岐接続し、適所に開閉弁を配設しておくと、逆流防止弁２１、フロースイッチ２２が故障した際においても、貯湯式ヒートポンプ給湯機２からの加熱水の供給を停止することなく交換できて好ましい。また、加熱水供給管１１には、エア抜き弁２４が配設されており、水熱交換器１５で補給水が加熱された際に補給水内に溶存していた空気が分離した状態となっても、加熱給水管１１外に自動的に排出されるようになっている。
【００２７】
貯湯タンク１０は、連結管２５によって複数台連結され、連結した両端の貯湯タンク１０に、補給水管４から分岐した管と、加熱水供給管１１から分岐した管がそれぞれ接続されている。これによって、ヒートポンプ熱源器９と貯湯タンク１０との間で循環流路が形成されている。貯湯タンク１０の材質としては、鋼製やステンレス鋼等の金属、耐熱性プラスチックが適用可能である。鋼を適用する場合においては、ＳＳ４００が好ましい。ステンレス鋼を適用する場合においては、オーステナイト系では、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、フェライト系ではＳＵＳ４４４、オーステナイト・フェライト系では、ＳＵＳ３２９Ｊ１、ＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ等が適用可能である。また、鋼のＳＳ４００を母材として、前記のステンレス鋼を貼り合わせたクラッド鋼板も適用可能である。耐熱性プラスチックについては、耐熱ＦＲＰ、耐熱性を有するエンジニアリングプラスチックが適用可能であるが、耐熱性、強度面、コスト面を総合的に判断すると耐熱性プラスチックの中では耐熱ＦＲＰが最も好ましい。なお、特に金属製の貯湯タンク１０の場合、熱伝導率が高く、貯留している加熱水が放熱によって冷めやすいので、貯湯タンク１０の外周を保温材で巻いて保温性を高めることが望ましい。また、貯湯タンク１０を外壁層、中空層、内壁層で構成される３層構造とし、中空層を真空とした構造すると、貯留している加熱水がより冷めにくくなるので好ましい。
【００２８】
補給水管４は、貯湯式ヒートポンプ給湯機２内の補給水や加熱水が飲料水系統の配管に逆流することを防止する逆流防止弁２６、貯湯式ヒートポンプ給湯機２への補給水の供給圧力を調整する減圧弁２７、補給水中の浮遊物を除去するストレーナー２８、開閉弁等が設けられている。補給水管４は３つに分岐され、その内２つは前記のとおりヒートポンプ熱源器９と貯湯タンク１０に接続されており、残りの１つは、湯水混合弁５に接続されている。
【００２９】
循環給湯管３には、循環給湯水が循環しており、昇温手段としての昇温ヒーター７、湯温計測器２９、湯水混合弁５、循環ポンプ６、給湯栓３０ａ等を有する出湯個所３０、気水分離器３１、エア抜き弁３１ａ、膨張タンク３３、エア抜き弁３３ａ等が配設されている。
【００３０】
湯水混合弁５は、循環給湯管３の両端が接続する２つの接続口、加熱水供給管１１が接続する接続口、補給水管４が接続する接続口の４つの接続口を備えている。湯水混合弁５は、出湯個所３０において循環給湯水が使用された際に、加熱水と補給水および循環給湯水を混合した後の湯温が所定の温度となるように、加熱水および補給水の各補給量を調整して循環給湯管３に供給する。湯水混合弁５には、サーモスタットによって加熱水と補給水の各流入水量を調整するサーモスタット式と、湯温計測器で計測される混合水の湯温を基に必要な加熱水と補給水の混合比を随時算出して加熱水と補給水の各流入水量を調整する電動多方弁式とがあるが、サーモスタット式の方が湯温の変化への追従性に優れており好ましい。
【００３１】
図２および図３は、サーモスタット式の湯水混合弁５の一例を示す部分拡大断面図である。この湯水混合弁５は、出湯個所３０を循環して図２の上側から戻って来た循環給湯水が流入する循環給湯水流入口３４と、図２の右側に加熱水および補給水と適量混合された循環給湯水を吐出する循環給湯水吐出口３５と、図２の左側の加熱水供給管１１から流入する加熱水流入口３６と、図２の下側から補給水が流入する補給水流入口３７とをそれぞれ有している。各流入口３４〜３７には、各配管が接続可能なように接続口３４ａ〜３７ａが形成されている。接続口３４ａ〜３７ａの形状については、ねじ込み接続用、ロウ付け溶接接続用、差込接着接続用、フランジ接続用、メカニカル接続用等、どのような形状であってもよい。
【００３２】
湯水混合弁５の内部中央には、湯水混合弁５の軸方向に延びる円筒部材３９が配設されている。円筒部材３９は湯水混合弁５の内壁の保持穴３９ａに固定されている。円筒部材３９の上部壁には開口部３９ｂが設けられており、その開口部３９ｂには循環給湯水流入口３４が連通している。湯水混合弁５の加熱水流入口３６側には、温水の流れの上流側に向かって頂角部を有する円錐台形状の仕切部材４０が配設されている。仕切部材４０は、支持リブ４１によって湯水混合弁５の内壁に支持されている。支持リブ４１は接続口３６ａの内壁面から板状に起立して湯水混合弁５の軸方向に延びている。支持リブ４１と仕切部材４０とは接続されており、接続口３６ａの内壁面と仕切部材４０との間を加熱水が通ることが出来るようになっている。また、仕切部材４０と円筒部材３９の間には、弁体４２が配設されている。弁体４２は、湯水混合弁５の内壁面の全周にわたって設けられたリング状の突起部４３にスライド自在に支持されている。弁体４２は、仕切部材４０側および円筒部材３９側の両方に移動可能に支持されている。また、突起部４３には、パッキン４４が埋め込まれており、パッキン４４によって、突起部４３と弁体４２の外周面との水密性が高められている。弁体４２は、円筒部材３９と概ね同径の筒状の外周部４２ａと、外周部４２ａの中心に設けられた中心部４２ｂと、外周部４２ａに中心部４２ｂを支持させるリブ状の支持部４２ｃとによって構成されている。支持部４２ｃは外周部４２ａと中心部４２ｂの間に複数個形成され、複数の支持部４２ｃ同士の間は、加熱水流入口３６側からの湯水を通す通路とされる。弁体４２が仕切部材４０と離れているとき、加熱水流入口３６から入り込んだ加熱水は、仕切部材４０の周りを回り込んで外周部４２ａと中心部４２ｂとの間に進入し、循環給湯水吐出口３５側に通ることができるように構成されている（図３参照）。
【００３３】
一方、湯水混合弁５内部の循環給湯水吐出口３５側には、内部にピストン４５および封入剤４６が内蔵されたシリンダ４７が配設されている。シリンダ４７は、中空の筒体形状を有しており、そのシリンダ４７の外周には、中空でありほぼ円錐台形状の中空円錐部材４７ｂが配設され、シリンダ４７と中空円錐部材４７ｂとはリブ状の支持部材４７ｃで接続されているが、円筒部材３９を通過した循環給湯水や加熱水、補給水が循環給湯水吐出口３５に通過できるように通路を有している。中空円錐部材４７ｂは、押圧部材４８によって湯水混合弁５の内壁に支持されている。押圧部材４８の一方の端部は湯水混合弁５の内壁に固定されているが、押圧部材４８の他端側は、調整ネジ４９によって、湯水混合弁５の内部中心側に押されている。調整ネジ４９は、湯水混合弁５に切られた雌ネジ穴５０に螺着されており、調整ネジ４９を回すことにより、上下動するようになっている。また、パッキン５０とカバー５１によって、水密性が高められている。この構成により、調整ネジ４９を回して下げると、調整ネジ４９が押圧部材４８を湯水混合弁５の中心側に押し下げる。押圧部材４８が湯水混合栓５の中心側に撓んで弾性変形すると、中空円錐部材４７ｂが循環給湯水吐出口３５側に移動することにより、シリンダ４７が循環給湯水吐出口３５側に移動する。逆に調整ネジ４９を回して上方向に上げることにより、調整ネジ４９が押圧部材４８を押し下げる量が低下して押圧部材４８が原形復帰し中空円錐部材４７ｂが加熱水流入口３６側に移動することにより、シリンダ４７が加熱水流入口３６側に移動するようになっている。
【００３４】
ピストン４５は、外周面にパッキン５３が埋め込まれ、封入剤４６が漏洩しないようにシリンダ内壁と液密状態を保っている本体部５４と、本体部５４に接続あるいは一体形成され、加熱水流入口３６側のシリンダ壁面を貫通するシャフト部５５とで構成されている。シャフト部５５の端部は、弁体４２の中心部４２ｂとコイルバネ５６を介して接続されている。シリンダ４７内の封入剤４６としては、循環給湯水吐出口３５から吐出される循環給湯水の目標とされる設定温度の近辺で固体と液体との間で状態変化をする物質が選択されている。この封入剤４６には、例えばロウやワックス材、それらをベースにして状態変化する温度を微調整するための物質を混合した混合物等が適用可能である。封入剤４６が固体と液体との間で状態変化を起こす温度は湯水混合弁５の設定温度とされる。
【００３５】
このような構成としたことによって、湯水混合弁５は以下の動作を行う。湯水混合弁５内部で混合された循環給湯水の温度が、循環給湯水吐出口３５から吐出する循環給湯水の設定温度よりも高温となった場合には、封入剤４６の状態変化によって弁体４２は図２の位置に移動し、仕切部材４０と接触して仕切部材４０と弁体４２との間を封鎖する。すなわち、設定温度よりも高温の循環給湯水がシリンダ４７の外壁に接触すると、内部の封入剤４６の温度が上昇して固体から液体に状態変化して、封入剤４６が膨張する。封入剤４６の膨張により体積が増えると、ピストン４５の本体部５４が加熱水流入口３６側に押され、シャフト部５５、コイルバネ５６を介して、弁体４２が押されて弁体４２の外周部が仕切部材４０に当接する。この図２の状態のときは、加熱水が流入する流路は閉じられ、補給水が流入する流路が開かれる。弁体４２と仕切部材４０が完全な液密状態ではないとしても、圧倒的に補給水の供給量が多いので、補給水が優先されて円筒部材３９内に流入し、補給水と混合した循環給湯水の湯温は低下する。
【００３６】
一方、循環給湯水の湯温が設定温度よりも低下してしまった場合には、封入剤４６が液体から固体に相転移して、弁体４２は図３の位置に移動する。すなわち、前記の場合とは逆に、封入剤４６の温度が低下して液体から固体に状態変化することで体積が縮小し、ピストン４５の本体部５４が循環給湯水吐出口３５側に戻されることで、シャフト部５５、コイルバネ５６を介して、弁体４２が戻されて弁体４２の外周部が円筒部材３９に当接する。この図３の状態のときは、加熱水が流入する流路は開かれ、補給水が流入する流路は閉じられる。これによって、加熱水が優先されて円筒部材３９内に流入し、加熱水と混合した循環給湯水の湯温は上昇する。
【００３７】
また、循環給湯水の湯温が設置温度とほぼ同じ、あるいは若干高いか低い場合には、弁体４２は、仕切部材４０と円筒部材３９との間の位置になり、加熱水が流入する流路、補給水が流入する流路の双方が開かれる。この両流路の開き具合によって、微妙な温度が調整されることになり、循環給湯水吐出口３５から吐出する循環給湯水は、常時所定温度近辺の温度に維持されるようになっている。
【００３８】
なお、調整ネジ４９を回すことによってシリンダ４７が湯水混合弁５の軸方向に移動するので、調整ネジ４９は、設定温度の範囲（加熱水が流入する流路と補給水が流入する流路の双方が開かれる温度範囲）を微調整する役割を果たしている。コイルバネ５６は、弁体４２が仕切部材４０に当接するときの衝撃をやわらげる緩衝材の役割を果たしている。湯水混合弁５は、加熱水および補給水が流入することで循環給湯水の温度を調整できる構造であるので、夜間のように循環給湯水が出湯個所３０から使用されない場合には、循環給湯管３内が満水状態となるため、加熱水も補給水も流入できない。このため、弁体４２がどの位置にあっても循環給湯水の温度調節の役割は果たせない。このときには、昇温ヒーター７で循環給湯水の温度が調節される。
【００３９】
昇温ヒーター７は、夜間等、出湯個所から循環給湯水が使用されない状態が長時間継続した場合、放熱によって湯温が低下した循環給湯水を再加熱する。昇温ヒーター７は、湯温計測器２９で随時計測される循環給湯水の湯温が所定温度以下に低下したときに、制御器８によってＯＮされ、所定温度以上にまで昇温されたときに、制御器８によってＯＦＦされるようになっている。
【００４０】
制御器８は、昇温ヒーター７、湯温計測器２９、フロースイッチ２２、循環ポンプ６と配線によって結線されており、湯温計測器２９から発信される循環給湯水の計測温度に関する信号、フロースイッチ２２から発信される加熱水の水流の有無に関する信号が制御器８内に受信され、内部のプログラムによって、昇温ヒーター７や循環ポンプ６のＯＮ／ＯＦＦを制御している。制御器８はシーケンサ、マイコン、パネルコンピュータ、ファクトリーＰＣ等のマイクロコンピュータを備えた制御装置で構成されており、マイクロコンピュータに記憶させたプログラムで制御を行うが、湯温計測器２９に所定温度以上の温度を検知したときに電流を出力する接点端子を有している場合においては、制御器８をリレー制御回路により構成し、給湯システムの制御もリレー制御回路により構成しても良い。
【００４１】
膨張タンク３３は、循環給湯管３内の循環給湯水を昇温ヒーター７で昇温した時などに膨張した分の循環給湯水を一時的に退避させるために設けられている。また、安全弁３３ａは、膨張タンク３３が故障したときに膨張した循環給湯水を管外に緊急的に排水するために設けられている。
【００４２】
次に、貯湯式ヒートポンプ給湯機２の動作について説明する。出湯個所３０から給湯水が使用される日中の循環給湯水が使用される時間帯（使用時間帯）は、通常では貯湯式ヒートポンプ給湯機２は作動させず、貯湯タンク１０に貯湯されている加熱水を湯水混合弁５を経由して循環給湯管３に供給する。この場合、加熱水供給管１１側の貯湯タンク１０から加熱水を湯水混合弁５に供給するたびに、補給水管４側の貯湯タンク１０に補給水が補給されていく。貯湯式ヒートポンプ給湯機２は、夜間等の給湯水が使用されない深夜電力時間帯に作動する。ヒートポンプ熱源器９は深夜電力時間帯に補給水を加熱して加熱水を作り、貯湯タンク１０に貯留する貯湯作業を行う。
【００４３】
具体的には、ヒートポンプ熱源器９のコンプレッサー１６、ファン１８および膨張弁１７を作動させる。ヒートポンプ熱源器９において、気相化された冷媒はコンプレッサー１６で圧縮されて高温高圧の液相と化して水熱交換機１５の一次側を通った後に、膨張弁１７で気相化して冷却されて空気熱交換機１４に送られる。空気熱交換機１４に送られた冷媒はファン１８から送られる外気の熱を取り込む。水熱交換機１５の二次側では、ポンプ１９および流量調節弁２０を作動させて、貯湯タンク１０内に補給されていた補給水を水熱交換器１５に適正な流量で送り込むことで、水熱交換器１５では、冷媒が保有する熱を補給水に与える。これにより、補給水は加熱される。そして、貯湯タンク１０に貯留されていた補給水が水熱交換器１５に供給されたこと、および出湯個所３０での給湯水の使用がなく循環給湯管３が満水状態であることから、加熱された補給水である加熱水が加熱水供給管１１を経由して貯湯タンク１０に流入する流れが形成され、加熱水供給管１１側の貯湯タンク１０から補給水管４側の貯湯タンク１０へ加熱水が順番に貯留されていく。全ての貯湯タンク１０の水が加熱水に置き換わったとき、あるいは所定の貯湯タンク１０の所定水位まで加熱水が置き換わったとき、ヒートポンプ熱源器９（ファン１８、コンプレッサー１６、膨張弁１７、ポンプ１９、流量調節弁２０）を停止し、加熱水の貯湯作業が終了する。
【００４４】
なお、貯湯式ヒートポンプ給湯機２が貯湯作業中のときに出湯個所３０で給湯水が使用された場合、加熱水供給管１１から湯水混合弁５に加熱水が補給されるが、このとき供給される加熱水は、水熱交換器１５で加熱された加熱水がそのまま供給される。また、日中等の使用時間帯に、給湯水が設計使用量よりも大幅に多く使用されてしまい、貯湯タンク１０に貯留しておいた加熱水が不足又はなくなった場合には、緊急的にヒートポンプ熱源器９を作動し、補給水を加熱して湯水混合弁５へ直接供給する。貯湯タンク１０内の加熱水の残量については、貯湯タンク１０の所定水位の水温を検知できる温度センサ等の温度計を適宜設置しておくことで検知できるので、この検知信号によって、緊急的にヒートポンプ熱源器９を作動させる。
【００４５】
次に、給湯システム全体の動作について説明する。基本的な動作としては、出湯個所３０からの給湯水の使用がないときは、循環ポンプ６を作動させて給湯水を循環させ、循環時の放熱で温度が低下した循環給湯水を昇温ヒーター７で昇温している。また、出湯個所３０で給湯水が使用されたときは、湯水混合弁５により、加熱水供給管１１から加熱水の供給を受け、補給水管４から補給水の供給を受け、給湯システムで要求されている設定温度となるよう循環給湯水と混合して補給している。
【００４６】
図４および図５は、制御器８のマイクロコンピュータに組み込まれている制御プログラムのフローチャートである。図４および図５の制御プログラムは、それぞれ別の記憶回路に記憶されており、それぞれ独立に作動している。図４は昇温ヒーター７を制御するため、および湯水混合弁５や昇温ヒーター７の故障を検知するための制御プログラムのフローチャートである。この制御プログラムの目的とするところは、循環給湯水の温度が給湯システムで要求されている設定温度Ｔｓ（例えば６０℃）以上に維持されること、昇温ヒーター７がＯＮの状態のまま故障して循環給湯水を加熱し続けてしまったり、湯水混合弁の温度制御機構が故障して加熱水が適量以上流入してしまったりして危険温度Ｔｄ（例えば７０℃）に達していることを給湯システムの管理者に通知することにある。
【００４７】
フローチャートの具体的な流れにおいて、最初に、ステップＳＴ１０１に進み、制御器８から昇温ヒーター７に直接電気を供給するか、若しくは、昇温ヒーター７に直接電気が供給されていてＯＮ／ＯＦＦスイッチがある場合には昇温ヒーター７に信号を送る等の処理により、昇温ヒーター７をＯＮ状態にする。次にステップＳＴ１０２に進み、湯温計測器２９が計測する循環給湯水の計測温度Ｔｍを、危険温度Ｔｄと比較する。危険温度Ｔｄとは出湯個所３０から補給水等の低温水と混合されずに直接出湯されるには高温すぎるとされる循環給湯水の温度であり、制御器８に予め設定されている。計測温度Ｔｍが危険温度Ｔｄ以上である場合には、制御器８上や図示しない中央監視盤等の監視装置に給湯システムの故障を表示する（ステップＳＴ１０３）。なお、制御器８の制御盤は湯温計測器２９の計測温度Ｔｍの情報を常時受信している。このときの給湯システム１Ａの故障が疑われる部分としては、１つは、湯水混合弁５が加熱水側の流路を全開状態（同時に補給水側の流路は全閉状態）で固定状態となってしまい、加熱水が循環給湯管３に入りっぱなしになる故障が考えられる。もう１つは昇温ヒーター７を制御する回路が故障して、昇温ヒーター７がＯＮ状態のままになる故障が考えられる。
【００４８】
一方、ステップＳＴ１０２において、計測温度Ｔｍが危険温度Ｔｄ未満であった場合には、ステップＳＴ１０４に進み、計測温度の測定回数を示すカウント変数Ｃ１を初期化（ゼロ）する。次のステップＳＴ１０５では、計測温度Ｔｍが給湯システムで要求されている循環給湯水の温度である設定温度Ｔｓと比較し、計測温度Ｔｍが設定温度Ｔｓ未満であれば、ステップＳＴ１０６に進む。ステップＳＴ１０６では、所定時間だけプログラムの進行を一時停止（待ち時間処理）し、次のステップＳＴ１０７に進む。ステップＳＴ１０７では、カウント変数Ｃ１に１を加算し、次のステップＳＴ１０８では、カウント変数Ｃ１と予め設定されているＣ１ｍａｘとを比較する。ここで、カウント変数Ｃ１が計測回数上限であるＣ１ｍａｘ未満であれば、ステップＳＴ１０５に戻り、カウント変数Ｃ１がＣ１ｍａｘ以上であれば、ステップＳＴ１０３に進み故障の表示を行う。つまり、ステップＳＴ１０１で昇温ヒーター７をＯＮ状態としたにも拘わらず、ステップＳＴ１０５からステップ１０７までの間のループをＣ１ｍａｘの回数だけ繰り返した時間（例えば、待ち時間処理時間が１分で、Ｃ１ｍａｘが１０回であれば１０分間）の間、計測温度Ｔｍが設定温度Ｔｓよりも低い温度で継続しているということは、昇温ヒーター７がＯＮ状態にならないような故障が発生していると考えられるので、故障表示を行うのである。
【００４９】
一方、ステップＳＴ１０５において、計測温度Ｔｍが設定温度Ｔｓよりも高い場合、ステップＳＴ１０９に進み、昇温ヒーター７への電源供給を停止するか、あるいは昇温ヒーター７に信号を送るか等の処理をして昇温ヒーター７をＯＦＦ状態にする。次に、ステップＳＴ１１０に進み、温度計測回数を示すカウント変数Ｃ２を初期化し、ステップＳＴ１１１に進み、ステップＳＴ１０６と同様に待ち時間処理を行う。その後、ステップＳＴ１１２に進み、ステップＳＴ１０２と同様に計測温度Ｔｍと危険温度Ｔｄとを比較し、計測温度Ｔｍが危険温度Ｔｄ以上であれば、ステップＳＴ１０３に進み、故障表示を行う。
【００５０】
一方、ステップＳＴ１１２において、計測温度Ｔｍが危険温度Ｔｄ未満である場合には、ステップＳＴ１１３に進み、計測温度Ｔｍと設定温度Ｔｓとを比較し、計測温度Ｔｍが設定温度Ｔｓ以上であればステップＳＴ１１０に戻る。つまり、循環給湯水の計測温度Ｔｍが設定温度Ｔｓ以上であれば、ＳＴ１１０からＳＴ１１３までの間をループすることになり、その間、昇温ヒーター７はＯＦＦ状態になる。
【００５１】
一方、ステップＳＴ１１３において、計測温度Ｔｍが設定温度Ｔｓよりも低い場合は、ステップＳＴ１１４に進み、カウント変数Ｃ２に１を加算し、次のステップＳＴ１１５では、カウント変数Ｃ２と予め設定されている計測回数上限であるＣ２ｍａｘとを比較する。ここで、カウント変数Ｃ２がＣ２ｍａｘ未満であれば、ステップＳＴ１１１に戻り、カウント変数Ｃ２がＣ２ｍａｘ以上であれば、ステップＳＴ１０１に戻り、昇温ヒーター７をＯＮ状態にして、循環給湯水を再度加熱し始める。つまり、ステップＳＴ１１５で、カウント変数Ｃ２がＣ２ｍａｘより大であるということは、計測温度Ｔｍが、ステップＳＴ１１１からステップＳＴ１１５までの間のループをＣ２ｍａｘの回数だけ繰り返していた時間（例えば、待ち時間処理時間が１分で、Ｃ２ｍａｘが１０回であれば１０分間）、計測温度Ｔｍが設定温度Ｔｓよりも低い温度で継続しているということであるので、この時点で循環給湯水を昇温ヒーター７で加熱しなければならないと判断する。
【００５２】
ここで、計測温度Ｔｍが設定温度Ｔｓよりも低くなったときに即座に昇温ヒーター７をＯＮ状態にしないのは、ハンチング状態を回避するためである。つまり、ハンチングが生じると、計測温度Ｔｍが設定温度Ｔｓより少しでも低くなったときに昇温ヒーター７をＯＮ状態にして循環給湯水を加熱し、計測温度Ｔｍが設定温度Ｔｓより少しでも高くなったときに昇温ヒーター７をＯＦＦ状態にすることになり、昇温ヒーター７が頻繁にＯＮ／ＯＦＦ状態を繰り返すため、昇温ヒーター７や制御器８内の接点回路の寿命を縮めてしまうからである。以上が、図４に示す昇温ヒーター７を制御するため制御プログラムのフローチャートの流れである。
【００５３】
図５は循環ポンプ６を制御するための制御プログラムのフローチャートである。この制御プログラムの目的とするところは、循環ポンプ６は通常時は常時ＯＮ状態で循環給湯管３内の給湯水を強制循環しているが、循環給湯管３に加熱水が供給されている間は、この循環ポンプ６をＯＦＦ状態にして省電力を推進することにある。循環給湯管３に加熱水が供給されるときは、出湯個所３０から循環給湯水が使用されたときでもあるため、湯水混合弁５で加熱水および補給水が補給され、設定温度となるように混合された循環給湯水が出湯個所３０に供給されるので、その間は循環ポンプ６で強制循環する必要がないということがこの制御を行う理由である。
【００５４】
図５は、循環ポンプ６に関するフローチャートの具体的な流れを示す。この処理では、最初に、ステップＳＴ２０１に進み、制御器８から循環ポンプ６に直接電気を供給する、あるいは信号を送る等の処理をして循環ポンプ６をＯＮ状態にする。次に、ステップＳＴ２０２に進み、制御器８は常時受信しているフロースイッチ２２の状態を見る。ここで、フロースイッチ２２は、所定流量以上の加熱水が流れると、それを検知してＯＮ信号を制御器８に発信するものである。フロースイッチ２２がＯＮ状態になったときは、加熱水供給管１１内で加熱水が所定流量以上流れ、湯水混合弁５を経由して循環給湯管３に加熱水を供給している。このとき、湯水混合弁５から吐出する循環給湯水の温度は、概ね設定温度Ｔｓになっており、この循環給湯水が出湯個所３０から出湯されるので、循環ポンプ６を作動させて昇温ヒーター７で循環給湯水を昇温する必要性がないのである。ステップＳＴ２０２において、フロースイッチ２２がＯＮ状態であったときは、ステップＳＴ２０３に進み、制御器８は循環ポンプ６をＯＦＦ状態にして、ステップＳＴ２０２に戻る。一方、ステップＳＴ２０２でフロースイッチ２２がＯＦＦ状態であるときは、ステップＳＴ２０１に戻る。つまり、加熱水供給管１１から循環給湯管３に加熱水が供給されている間は、制御器８が循環ポンプ６をＯＦＦ状態にする。以上が、図５に示す循環ポンプ６を制御するため制御プログラムのフローチャートの流れである。
【００５５】
なお、図４の昇温ヒーター７用の制御プログラムのフローチャートと、図５の循環ポンプ６用の制御プログラムのフローチャートとをまとめて１つのフローチャートとし、１つの記憶回路に記憶させて、昇温ヒーター７と循環ポンプ６の両方を制御してもよい。この場合においては、制御器８をコンパクト化できるメリットがある。しかし、制御器８の設置後に制御プログラムを修正することがある場合においては、２つの記憶回路に各制御プログラムを別々に記憶させておいた方が、制御プログラムの修正が容易であり、制御プログラム修正にかかる人件費も、記憶回路が１つ多い分のイニシャルコスト分以上に低減できる場合が多いので、２つの記憶回路に別々に記憶さえておく方が望ましい。
【００５６】
以上、この発明の実施の形態１に係る給湯システムによれば、中央式給湯システムに貯湯式ヒートポンプ給湯機２を適用する際、給湯水を循環供給する循環給湯管３に湯水混合弁５を配設し、湯水混合弁５に、補給水管４と貯湯式ヒートポンプ給湯機２の加熱水供給管１１とをそれぞれ接続する構成としたことにより、貯湯タンク１０を循環給湯管３の流路上に配設しなくても良くなるので、貯湯式ヒートポンプ給湯機２の最大の利点である安価な深夜電力を使用して貯湯タンク１０に高温の湯水を貯留しておくことが可能となるという大きな効果がある。
【００５７】
また、深夜電力を使用して貯湯タンク１０に加熱水を貯留しておくことが可能であるから、夜間の余剰電力を活用でき、日中はほとんど電力を消費しないことから、使用電力量の平準化に大きく寄与できる。
【００５８】
従来の貯湯槽を有する給湯システムでは、貯湯槽内の加熱コイルへの加熱熱源の供給元としてボイラを設置する場合、その建物にボイラ技師の有資格者の常駐が法令により義務付けられているため、人件費が増大し問題となっていたが、貯湯式ヒートポンプ給湯機２を加熱熱源とした場合においては、特に有資格者の常駐義務はなく、人件費の節減に大きな効果がある。
【００５９】
貯湯式ヒートポンプ給湯機２は、電気を使用してコンプレッサー等を稼動することで、給湯水を加熱するため、ボイラや冷温水発生機のような石油やガスを燃焼して加熱する方式よりもＣＯＰが大幅に高く、エネルギーロスが非常に少ない。石油やガスを直接燃焼するよりもＣＯ2の消費量も少なく、環境面で非常に優れており、地球温暖化対策に大きな効果がある。
【００６０】
特にヒートポンプ熱源器９の冷媒にＣＯ2を適用した場合、ＣＯＰが３．０と非常に高効率であり、ＣＯ2の地球温暖化係数もフロン系冷媒ＨＣＦＣ２２の１／１７００であるので、地球温暖化対策において特に優れた効果がある。
【００６１】
また、循環給湯管３に給湯水を昇温する昇温手段として昇温ヒーター７を備えていることによって、出湯個所３０から循環給湯水を使用しない時間が長く続いたときにおいても、放熱して温度の低下した循環給湯水を昇温ヒーター７によって使用に適した温度にまで昇温できる効果がある。
【００６２】
制御器８に図４に示したフローチャートを組み込んだことにより、昇温ヒーター７や湯水混合弁５が故障を検知して制御器８上や中央監視盤等の監視装置に故障表示を行い、管理者等に故障を通知できる効果、および昇温ヒーター７のＯＮ／ＯＦＦのハンチング状態が発生することを防止できる効果がある。
【００６３】
制御器８に図５に示したフローチャートを組み込んだことにより、湯水混合弁５に加熱水が流入して出湯される循環給湯水が適温であるときには、循環ポンプ６を停止するようになっており、消費電力の低減が図れる効果および循環ポンプ６の長寿命化を図れる効果がある。
【００６４】
実施の形態２．
図６および図７は実施の形態２にかかる給湯システムの制御プログラムのフローチャートである。実施の形態２にかかる給湯システムの構成は、上述の第１の給湯システム１Ａと同様であるので、その説明を用いるが、実施の形態２の給湯システムの制御のフローチャートが実施の形態１の給湯システムと異なる。すなわち、実施の形態２では、図４のフローチャートを、故障表示の制御プログラムのフローチャートの部分（図６参照）と、昇温ヒーター７による温度制御（昇温手段）の制御プログラムのフローチャートの部分（図７参照）に分けた点が、第１の給湯システムと大きく異なる。
実施の形態１では処理の最初に昇温ヒーター７をＯＮ状態にした後に計測温度Ｔｍと危険温度Ｔｄの比較を行ったが、実施の形態２においては、図６に示すように、スタート直後に湯温計測器２９の計測温度Ｔｍが危険温度Ｔｄより低いかどうかを判断する（ステップＳＴ３０１）。ステップＳＴ３０１において、計測温度Ｔｍが危険温度Ｔｄより低い場合はこのチェックを繰り返して給湯水の温度を監視する。計測温度Ｔｍが危険温度Ｔｄより高くなったときは、故障表示を行う。
【００６５】
また、昇温ヒーター７による温度制御のフローチャートでは、図７に示すように、スタート直後に、昇温ヒーター７をＯＮ状態にし（ステップＳＴ４０１）、次のステップＳＴ４０２において計測温度Ｔｍと給湯のために設定した設定温度Ｔｓの比較を行う。この比較において計測温度Ｔｍが設定温度Ｔｓより低い場合には、ステップＳＴ４０１に戻る。ステップＳＴ４０２において計測温度Ｔｍが設定温度Ｔｓより高い場合にはステップＳＴ４０３に進み、昇温ヒーター７をＯＦＦする。昇温ヒーター７をＯＦＦした後は、ステップＳＴ４０４に進む。ステップＳＴ４０４では温度低下に要する経過時間を計るようにタイマー１をスタートする。タイマー１のスタート後にはステップＳＴ４０５に進み、計測温度Ｔｍと設定温度Ｔｓの比較を行う。ステップＳＴ４０５において、循環給湯水の計測温度Ｔｍが設定温度Ｔｓ以上に高ければタイマー１をリセットしてステップＳＴ４０４に戻る。計測温度Ｔｍが設定温度Ｔｓより低くなったら、ステップＳＴ４０７に進んでタイマー１スタート後の経過時間Ｍ１と設定時間Ｍ１ｍａｘとの比較を行う。経過時間Ｍ１が設定時間Ｍ１ｍａｘに至らなければ、ステップＳＴ４０５に戻る。経過時間Ｍ１が設定時間Ｍ１ｍａｘに到達したら、湯水の温度が低下していることは明らかであるので、タイマー１をストップ（ＳＴ４０８）して昇温ヒーター７をＯＮ（ＳＴ４０１）する。
【００６６】
実施の形態１にかかる制御プログラムのフローチャートでは、制御のフローチャートが複雑であるので、シーケンサ、マイクロコンピュータ、パネルコンピュータ、ファクトリーＰＣ等の内部に記憶回路を有するコンピュータに制御プログラムを記憶させて、昇温手段である昇温ヒーター７や故障表示を制御するようにしておくと、製作コストは多少嵩むがフローチャートを容易に変更でき、メリットも大きかった。一方、実施の形態１に係る制御プログラムのフローチャートを、コンピュータを使用せずに接点リレー等で制御回路を組んだ場合には、製作コストは抑えることはできるが、フローチャートの変更が困難であるデメリットがあり、総合的に判断すると制御器８にコンピュータを組み込む方がよいケースが多かった。これに対して、実施の形態２の給湯システムでは、制御プログラムのフローチャートは、単純な制御に細分化したことによって、コンピュータに比べて安価である接点リレーやタイマー等を用いてフローチャートに示した制御を実現する電気回路を組んでも、フローチャートの変更にも容易に対応することが可能であり、制御器８の製造コストおよびフローチャート変更の際に係るコストの両面ともに大きな効果がある。
【００６７】
実施の形態３．
図８は実施の形態３にかかる給湯システムを示す構成図である。この実施の形態３の給湯システム１Ｂは、電磁弁、電動弁、油圧弁、空圧弁等の制御開閉弁６０を加熱水供給管１１に設置して湯水混合弁５側に接続した点と、制御器８と制御開閉弁６０とを信号線で接続した点、制御器８内のフローチャートで故障表示する際に同時に制御開閉弁６０に信号を送信して、制御開閉弁６０を閉じ、加熱水が湯水混合弁５に入らないようにした点が、図１に示した実施の形態１の給湯システム１Ａと大きく異なる。
この実施の形態３の給湯システム１Ｂでは、湯水混合弁５が故障して、貯湯タンク１０の加熱水が集中的に循環給湯管３に流れ込むようになったときに、出湯箇所３０で循環給湯水が消費されても、制御器８によって制御開閉弁６０を閉弁して湯水混合弁５へ加熱水が流入しないようにする。よって、出湯個所３０から高温の加熱水が吐出される危険を回避できる。
【００６８】
給湯栓３０ａに循環給湯水と補給水等の低温水とを適温となるように自動的に混合して出湯するサーモスタッド混合栓を適用している場合においては、循環給湯管３に加熱水が集中的に流入してきても、常に適温で出湯されるので危険性は低い。これに対して、給湯栓３０ａに循環給湯水の吐出量を調整する湯側ハンドルと補給水等の低温水の吐出量を調節する水側ハンドルの２つのハンドルを備えて使用者が手動でハンドルを調節して吐出水の湯温を調節する２ハンドル混合栓や、循環給湯水がそのまま吐出される給湯専用水栓を適用している場合には、湯水混合栓５が故障したとき、高温の循環給湯水が吐出される危険がある。給湯栓３０ａにこのような危険のある２ハンドル混合栓、給湯専用水栓等が使用される場合においては、この実施の形態３に係る給湯システム１Ｂが適している。特に、特別養護施設、保育所、幼稚園のような老人、幼児、知的障害者等が使用する建物においては、最適である。
【００６９】
また、病院のような給湯システムが使用できなくなることが大きな障害となる建物においては、制御開閉弁６０の構造を閉弁状態のときも加熱水が少量通過できるような隙間を設けておくことや、制御開閉弁６０を電動弁のような開度調整自在な弁を適用して、湯温計測器２９からの循環給湯水の湯温の信号を基に制御器８で開度を調整することで、湯水混合弁５の故障時においても循環給湯水が許容範囲内の湯温で給湯栓３０ａから出湯されるようにするとよい。このようにしておくと、湯水混合弁５を修理する作業員が現地に到着するまでの間、循環給湯水を出湯箇所３０から使用できるメリットがある。なお、この実施の形態３の給湯システム１Ｂの構成は実施の形態２の給湯システムにおいても適用可能である。そのほかの構成は実施の形態１のシステム構成と同様であるので、その説明を用いる。
【００７０】
実施の形態４．
図９は実施の形態４の給湯システムを示す構成図である。この実施の形態４の給湯システム１Ｃは、実施の形態１の給湯システム１Ａとは、昇温手段である昇温ヒーター７に代えて、実施の形態３の給湯システム１Ｂの加熱水供給管１１に三方弁である制御開閉弁６２を介して分岐供給管６１の一端を接続し、他端を補給水管４に接続し、分岐供給管６１内の加熱水と循環供給管３内の循環給湯水と間で熱交換できるように熱交換器６２を配設し、さらに分岐供給管６１に循環ポンプを配設して昇温手段を形成した点が大きく異なる。制御開閉弁６２は湯水混合弁５に通じる加熱水供給管１１の制御開閉弁６０の上流側に設置されている。制御開閉弁６２は制御器８によって加熱水が湯水混合弁５へ向かう流路と熱交換器６３へ向かう流路とを切り替えるように制御される。熱交換器６３の一次側室には、加熱水供給管１１からの加熱水が出入りするように構成され、熱交換器６３の二次側室には循環給湯管３の循環給湯水が出入するように構成されており、循環給湯管３の循環給湯水がヒートポンプ熱源器９または貯湯タンク１０から供給される加熱水によって昇温される。制御器８は制御開閉弁６０、６２及び循環ポンプ６、６４の駆動を制御する。
【００７１】
この実施の形態４の昇温手段の制御において、循環給湯管３側に貯湯タンク１０の加熱水を供給する場合の初期状態では、制御開閉弁６２を加熱水が湯水混合弁５へ向かう流路に切り替え、循環ポンプ６４を停止する。これを図４の昇温ヒーター７のＯＦＦのステップＳＴ１０９に置き換える。また、図４のフローチャート中における昇温ヒーター７のＯＮのステップＳＴ１０１を、制御開閉弁６２を加熱水が熱交換器６３へ向かう流路に切り替え、かつ循環ポンプ６４の駆動開始に置き換える。これによって、加熱水を熱交換機６３の一次側に流入させて二次側を流れる循環給湯水を昇温することができる。
【００７２】
実施の形態４の給湯システム１Ｃでは、制御開閉弁６２の設置と、分岐供給管６１の配管と、熱交換器６３及び循環ポンプ６４の設置によって昇温ヒーター７の代わりとし、貯湯タンク１０に蓄えた加熱水により循環給湯水を加温するので、運転コストを低下できる。そのほかの構成は図１の給湯システム１Ａと同様であるので、その説明を援用する。なお、この実施の形態４の給湯システム１Ｃの構成は、実施の形態１の給湯システム１Ａや実施の形態２の制御プログラムにおいても適用可能である。
【００７３】
この実施の形態４においては、制御プログラムのフローチャートについては、実施の形態３のフローチャートを適用しており、ステップＳＴ１０３の故障表示時に同時に制御開閉弁６０を閉弁して湯水混合弁５への加熱水の供給を遮断するステップであったが、これを、制御開閉弁６２を加熱水が熱交換器６３に向かう流路に切り替え、循環ポンプ６４を停止するステップに代えてもよい。この場合、制御開閉弁６０を省略することができ、制御器８のコンパクト化やコストダウンを図ることができる。
【００７４】
また、制御開閉弁６２に代えて、加熱水供給管１１と分岐供給管６１との接続を通常の分岐継ぎ手によって行い、分岐供給管６１上に制御開閉弁６０と同様の構造のものを設置し、２つの制御開閉弁で流路を切り替えるようにしてもよい。三方弁の制御開閉弁は高価であるので、これによってコストダウンを図ることができる。
【００７５】
実施の形態５．
図１０は実施の形態５の給湯システムを示す構成図である。この実施の形態５の給湯システム１Ｄでは、実施の形態１の給湯システム１Ａとは、昇温手段として昇温ヒーター７に代えて移送管６５を設置し、移送管６５に逆流防止弁６６が配備されている点が大きく異なる。逆流防止弁６６としては、循環給湯管３から補給水管４側に水が流れ、補給水管４から循環給湯管３には水が流れないように制御するものが適用されている。また、補給水管４の逆流防止弁２６の下流側で、湯水混合弁５への分岐部と貯湯タンク１０への分岐部との間に逆流防止弁６６Ａを配設している。この逆流防止弁６６Ａは、逆流防止弁２６からヒートポンプ熱源器９への方向にのみ流れるように制御するようになっている。
【００７６】
この実施の形態５の昇温手段は、制御器８での制御は行わない。制御器８では、図５に示した循環ポンプ６の制御および図６に示した故障表示の制御を行う。湯水混合弁５は、前述の通り、加熱水供給管１１側の流路の開度は、出湯個所３０からの循環給湯水の出湯如何に係わらず湯水混合弁５内のシリンダ４７を通過する循環給湯水の温度によってのみ変動する。しかし、実施の形態１の給湯システム１Ａの場合においては、出湯箇所３０において加熱水の使用がないときには、循環給湯管３内部は満水状態になっているため、貯湯タンク１０から循環給湯管３に加熱水は流れ込まない。
【００７７】
これに対して、実施の形態５の給湯システム１Ｄでは、循環給湯水の温度が所定温度以上であるときは、湯水温合弁５内で弁体４２が仕切部材４０側に移動し、加熱水供給管１１側の流路が閉じられる。このとき、循環ポンプ６によって移送される循環給湯水は、循環給湯管３内を循環するほかに、移送管６５から加熱水供給管１１や補給水管４を経由して循環給湯管３へ戻る流路で循環しようとするが、湯水混合弁５で加熱水供給管１１から循環給湯管３に戻る流路は閉鎖されており、また補給水管４では逆流防止弁６６により循環給湯管３に戻る流路は常時閉鎖されていることから、循環給湯水は循環給湯管３内のみ循環する。
【００７８】
ここで、循環給湯水の温度が所定温度よりも低下したときは、湯水混合弁５内で弁体４２が円筒部材３９側に移動し、流路が開かれる。このとき、循環ポンプ６によって移送される循環給湯水は、循環給湯管３内を循環するほかに、移送管６５から加熱水供給管１１や補給水管４を経由して循環給湯管３へ戻る流路で循環しようとする。湯水混合弁５で加熱水供給管１１から循環給湯管３に戻る流路は開かれていることから、循環給湯水が移送管６５を流れ、補給水４側の貯湯タンク１０に流入することで、加熱水が押されて加熱水供給管１１側の貯湯タンクから加熱水供給管１１に加熱水が出湯され、その加熱水は、湯水混合弁５に流入する。つまり、循環給湯管３内を循環する循環流に加え、循環給湯管３、移送管６５、補給水管４、貯湯タンク１０、加熱水供給管１１、湯水混合弁５、循環給湯管３という順番で流れる循環流も形成されることになり、湯水混合弁５で循環給湯水と加熱水が混合することで循環給湯水が昇温されることになる。そのほかの構成は図１の給湯システム１Ａと同様であるので、その説明を援用する。なお、実施の形態５に示した給湯システム１Ｄの構成は、実施の形態２において、図８に示した給湯システム１Ｂに対しても適用可能である。
【００７９】
実施の形態６．
図１１は実施の形態６の給湯システムを示す構成図である。この実施の形態６の給湯システム１Ｅでは、加熱水供給管１１を４本の加熱水供給枝管６７を加熱水供給主管３２に並列に接続して形成し、各加熱水供給枝管６７にヒートポンプ熱源器９および貯湯タンク１０をそれぞれ並列に配設して貯湯式ヒートポンプ給湯機２とした点、各加熱水供給枝管６７に流量制御弁である定流量弁６８を配設した点、各貯湯タンクおよびヒートポンプ熱源器９に補給水管４を接続した点が、実施の形態１の給湯システムシステム１Ａと大きく異なる。
【００８０】
特に深夜電力を使用して補給水を加熱して貯湯する貯湯式ヒートポンプ給湯機２では、ヒートポンプ熱源器９が加熱水を作ることができるのが深夜電力の時間帯に決まってしまっているので、ホテル等のような適用する給湯システム１Ｅで１日に使用する給湯使用量が多い場合には、ヒートポンプ熱源器９を大容量化して加熱能力を上げるか、ヒートポンプ熱源器９を複数台使用する方法をとる必要がある。しかし、ヒートポンプ熱源器９を工場等で生産するにあたって、加熱能力（スペック）の異なるヒートポンプ熱源器９を複数種類生産するよりも、同じ加熱能力（スペック）のヒートポンプ熱源器９を生産する方が、工場での生産性も高く、また在庫管理も容易であり、製造コストを大幅に低減することができる。また、１台のヒートポンプ熱源器９が故障した場合でもその他の３台の正常に機能するヒートポンプ熱源器９で加熱水を生成することができるので、図１１に示すような複数台のヒートポンプ熱源器９を加熱水供給枝管６７を介して、加熱水供給主管３２に対して並列に配置した方が、１台の大容量のヒートポンプ熱源器９で加熱水を生成するよりも機能的に優れている。
【００８１】
しかし、このような構成の貯湯式ヒートポンプ給湯機２では、以下に示す問題がある。すなわち、補給水をヒートポンプ熱源器９で加熱すると、補給水中に溶け込んでいた溶存空気が分離して気泡が発生する。この発生した気泡はエア抜き弁２４から排出されるが、発生した全ての気泡をエア抜き弁２４から排出することは現実的には難しく、加熱水供給枝管６７内に気泡が滞留することが多い。気泡は圧縮性流体であるため、小さな気泡が集まって大きな気泡が形成されてしまうと、加熱水の水流でその気泡を加熱水供給主管３２に押し出すことはより難しくなってしまう。この気泡によって、加熱水供給枝管６７内の流路断面積を狭めてしまうことから、ヒートポンプ熱源器９で生成された、あるいは貯湯タンク１０に貯留されていた加熱水が加熱水供給枝管６７を経て加熱水供給主管３２に出湯されるときの抵抗となってしまう。
【００８２】
ここで、各ヒートポンプ熱源器９から発生するエアの量は等量ということはまずなく、各加熱水供給枝管６７に滞留する気泡量にばらつきが発生する。つまり、各加熱水供給枝管６７の配管抵抗にばらつきが発生してしまうことになり、加熱水は、配管抵抗の少ない過熱水供給枝管６７が接続されている貯湯タンク１０から優先的に加熱水供給主管３２に供給されてしまうことになる（このような現象を出湯バランスが崩れるという。）。このような状況になると、加熱水供給枝管６７が接続するヒートポンプ熱源器９と貯湯タンク１０のセットの中で、貯湯タンク１０で貯留されていた加熱水が他のセットよりも早くなくなってしまうセットが発生してしまう。さらにそれに留まらず、他のセットの貯湯タンク１０に加熱水が十分残っているのにも係わらず、その早くなくなったセットの貯湯タンク１０内に加熱水がなくなったことを温度センサ等で感知してしまい、そのセットのヒートポンプ熱源器９が緊急的に作動して加熱水を作り、直接加熱水供給主管に供給してしまう現象が発生する。これでは、毎日日中にヒートポンプ熱源器９が緊急作動してしまい、深夜電力で加熱水を作ることによるメリットが失われてしまう。
【００８３】
このような問題を解決するために、この実施の形態６の給湯システム１Ｅでは、各加熱水供給枝管６７に流量制御弁である定流量弁６８を設置している。これにより、出湯バランスが崩れた場合においても、貯湯タンク１０から優先的に加熱水が出湯してしまうセットの出湯量を定流量弁６８で所定量以下に抑えてしまうので、出湯個所３０から循環給湯水が出湯されることによって発生する湯水混合弁５に供給すべき加熱水の必要量が定流量弁６８の所定量よりも多い量の場合には、その不足分の加熱水が他のセットから加熱水供給主管３２へ供給されることになる。つまり、定流量弁６８で流量制限することによって、セット間の加熱水の出湯量の偏りを小さくすることができ、出湯バランスが崩れることを抑制できる。そのほかの構成は図１の給湯システム１Ａと同様であるので、その説明を援用する。また、この実施の形態６における給湯システム１Ｅの構成は、実施の形態２から実施の形態５に示した各給湯システムにおいても適用可能である。
【００８４】
実施の形態７．
図１２は実施の形態７の給湯システムを示す構成図である。この実施の形態７の給湯システム１Ｆは、図１１に示す実施の形態６の給湯システム１Ｅにおいて、定流量弁６８を電動弁等の開度調整が可能な開度調整弁６９に変更し、加熱水供給主管１１に流量計６９Ｂを配設し、電動弁６９および流量計６９Ｂを制御器８とそれぞれ信号線で接続し、流量計６９Ｂによって計測される加熱水の供給量に応じて制御器８の制御によって開度調整弁６９の開度を調整して各加熱水供給枝管６７からの加熱水の出湯量を制御するものである。
【００８５】
この実施の形態７の給湯システム１Ｆにおいては、流量計６９Ｂによって、加熱水供給主管１１から湯水混合弁５へ供給されている加熱水の流量を計測し、制御器内８でこの計測した加熱水の流量を加熱水供給枝管６７に接続するヒートポンプ熱源器９と貯湯タンクのセットのセット数で割り算し、その算出された流量に応じた流路断面積（配管抵抗）となるように、制御器８は、各セットの開度調整弁６９を同じ開度に制御する。これをリアルタイムに流量計６９Ｂで計測される流量値に応じて、開度調整弁６９を制御していく。このような構成としたことによって、実施の形態７の給湯システム１Ｆは、実施の形態６の給湯システム１Ｅの効果に加えて以下の効果がある。すなわち、実施の形態６の給湯システム１Ｅでは、定流量弁６８で所定量以上流れないように調整していたので、湯水混合弁５に供給できる加熱水の最大流量が定流量弁６８で設定された所定値×セット数に制限されてしまい、貯湯式ヒートポンプ給湯機２が本来供給できる最大の加熱水の供給流量を抑制してしまう問題があった。
【００８６】
これに対して、この実施の形態７の給湯システム１Ｆの場合においては、湯水混合弁５が必要としている加熱水の供給量を流量計６９Ｂで計測し、それに応じて、各加熱水供給枝管６７の開度調整弁６９の開度を調整できる。これにより、湯水混合弁５が必要とする加熱水の供給量が少ない場合は、開度調整弁６９の開度を小さくして、各加熱水供給枝管６７から供給できる流量を少なくし、湯水混合弁５が必要とする加熱水の供給量が多い場合は、開度調整弁６９の開度を大きくして、各加熱水供給枝管６７から供給できる流量を多くすることができ、貯湯式ヒートポンプ給湯機２の加熱水の供給能力を最大限発揮できる効果がある。そのほかの構成は図１１の給湯システム１Ｅと同様であるので、その説明を援用する。なお、流量計６９Ｂには、電磁流量計、超音波流量計、パルス発振機能付量水器等が適用可能である。また、この実施の形態７における給湯システム１Ｆの構成は、実施の形態２から実施の形態５に示した各給湯システムにおいても適用可能である。
【００８７】
実施の形態８．
図１３は実施の形態８の給湯システムを示す構成図である。この実施の形態８の給湯システム１Ｇは、図１１に示す実施の形態６の給湯システム１Ｅにおいて、定流量弁６８の代わりに三方弁７０に変更していることに大きな特徴がある。従って、三方弁７０以外の構成は図１１の給湯システム１Ｅと同様であるので、その説明を援用する。この実施の形態８では、三方弁７０の使用方法を従来の使用方法とは異なるものとしている。この三方弁７０は、一般に高温水と低温水とを適量混合して設定された温度の湯水を流出する湯水混合弁として使用されているものを利用している。すなわち、図１３の三方弁７０は、湯水混合弁として使用した場合の混合水吐出口（図１４の加熱水流入口７２に該当）に貯湯タンク１０側の加熱水供給枝管６７ａを接続し、湯水混合弁として使用した場合の高温水流入口（図１４の加熱水流出口７４に該当）に加熱水供給主管３２側の加熱水供給枝管６７ｂを接続し、湯水混合弁として使用した場合の低温水流入口（図１４の逃し排水口７３に該当）に逃し管４ａを接続している。なお、逃し管４ａの他端は、補給水管４に合流接続している。三方弁７０の内部には、流入する加熱水の温度により逃し管４ａと加熱水供給枝管６７ｂのどちらかに流路を制御する弁体となるシリンダ７６（図１４，図１５参照）が設けられている。このシリンダ７６は、貯湯タンク１０側からの加熱水の温度が所定温度より高いときには、加熱水供給枝管６７ｂに加熱水を供給するように流路を開き、貯湯タンク１０側からの加熱水の温度が所定温度より低いときには、逃し管４ａに加熱水を排出するように流路を開く。逃し管４ａに排出された温度が低下してしまった加熱水は、補給水管４を経て貯湯タンク１０に貯留され、夜間等にヒートポンプ熱源器９が作動したときに再度所定温度まで加熱されて貯湯タンク１０に貯留される。
【００８８】
図１４および図１５は流量制御弁である三方弁７０において、流入する加熱水が所定温度以上である場合と、所定温度以下である場合のそれぞれの拡大断面図である。図１４，図１５に示すように、三方弁７０の管本体７１の上部には加熱水供給管６７ａに接続される加熱水流入口７２が開口され、管本体７１の下方の一方の端部には逃し管４ａに接続される逃し排水口７３が開口され、管本体７１の下方の他方の端部には加熱水供給枝管６７ｂに接続される加熱水流出口７４が開口されている。加熱水流入口７２の接続口７２ａには上側の加熱水供給枝管６７ａが接続されている。逃し排水口７３の接続口７３ａには逃し管４ａが接続されている。加熱水流出口７４の接続口７４ａには下側の加熱水供給枝管６７ｂが接続されている。管本体７１の内部には加熱水を通す通路７５が形成されており、通路７５内に可動型のシリンダ７６が配置されている。
【００８９】
シリンダ７６は管本体７１の片方の側壁から通路内に突出するシャフト７７を保持している。シリンダ７６の内部にはシャフト７７の先端に形成されたピストン７８が内蔵されている。ピストン７８はシリンダ７６内に封入剤７８ａを封じ込めている。シリンダ７６のシャフト７７側の部位には筒状のガイド部７９が突出形成されており、ガイド部７９の先端部外周に弁体８０が形成されている。ガイド部７９と弁体８０の間は板状のリブ８１によって一体に形成されている。リブ８１はガイド部７９の周りに複数枚形成されており、リブ８１同士の間が加熱水の通路８２とされている。弁体８０は通路７５の内壁面に密着しながらスライド可能とされ、加熱水流出口７４を塞いだり、開いたりする。シャフト７７は、一端がピストン７８に接続されており、他端が管本体７１に支持固定されている。また、弁体８０はガイド部７９を介してシリンダ７６に一体に形成されて、螺合等で互いに接続されている。よって、封入剤７８ａが膨張収縮したときは、ピストン７８はシャフト７７で固定されているので、シリンダ７６、ガイド部７９および弁体８０が動くことになり、この弁体８０の動作によって加熱水流出口７４の開閉を行う。７８ｂはピストン７８のパッキンである。管本体７１側のシャフト７７の端部にはその外周にネジが切られており、管本体７１の側壁の設けられたネジ溝と螺合している。またシャフト７７には、管本体７１の外側に露出する部分に溝７７ａが設けられており、そこにドライバーを差し込んで回転させることによって、ピストン７８の通路７５内における位置を調節できるようになっている。これにより、ピストン７８のシリンダ内の位置を微調整でき、弁体８０によって加熱水流出口８０を開閉する所定温度を微調整できるようになっている。
【００９０】
シリンダ７６の弁体８０側とは反対側の部位は、管本体７１の他方の側壁を形成する栓８３に接触可能とされている。栓８３は円筒状の通路８４を備えており、通路８４の側壁に逃し排水口７３に通じる開口部８５が形成されている。通路８４内部にはコイルバネ８６が配設されており、コイルバネ８６の一方の端部は栓８３の通路８４の底部に支持されている。コイルバネ８６の他方の端部はシリンダ７６の端面に接触してシリンダ７６をシャフト７７側に押し付けている。シリンダ７６の端面にはリング状の溝８７が形成されており、コイルバネ８６の他方の端部はこの溝８７に支持されている。封入剤７８ａの材料は既に封入剤４６について説明した材質と同様であるので、その説明を用いる。
【００９１】
図１４は加熱水流入口７２から流入する加熱水の温度が高く、加熱水供給管６７ｂに加熱水を供給する状態の三方弁７０の内部状態を示す。加熱水流入口７２から通路７５内に入り込んだ温水が高温であると、ピストン７８とシリンダ７６の間で封入剤７８ａが膨張し、シリンダ７６が栓８３側に移動する。通路７５内に入り込んだ加熱水が所定温度以上に高温であると、封入剤７８ａは更に膨張してコイルバネ８６の弾性力に抗してシリンダ７６を栓８３に接触させ、シリンダ７６の端面が栓８３の通路８４を閉鎖する。他方、シリンダ７６と一体の弁体８０が栓８３側にスライドすると、弁体８３が加熱水流出口７４を開ける。これによって、加熱水流入口７２からの温水は弁体８０の通路８２を通って加熱水流出口７４に流れ込む。
【００９２】
図１５は加熱水流入口７２から流入する加熱水の温度が低い場合の三方弁７０の動作を示している。通路７５内に入り込んだ加熱水の温度が所定温度よりも低い場合には、封入剤７８ａが収縮するために、シリンダ７６がコイルバネ８６に押されてシャフト７７の根元側にスライドする。充填剤７８ａの収縮量が大きい場合にはコイルバネ８６の弾性力でシリンダ７６が移動し、弁体８０が加熱水流出口７４を塞ぐと共に、栓８３の通路８４が開放されて通路７５内の温水が開口部８５を経由して逃し管４ａに入り込む。逃し管４ａに入り込んだ温度の低下してしまった加熱水は補給水管４を経由して貯湯タンク１０に貯留され、夜間等にヒートポンプ熱源器９が作動したときに所定温度以上に加熱されて、加熱水供給枝管６７ａを経由して貯湯タンク１０に再度貯留される。なお、貯湯タンク１０から加熱水供給枝管６７ａを経由して供給される加熱水を加熱水流出口６７ｂに供給するか、逃し管に排出するかを分ける基準となる所定温度であるが、貯湯タンク１０内に貯留される加熱水は、放熱により時間とともに温度が低下していくが、再び夜間になりヒートポンプ熱源器９が作動し、十分に加熱された加熱水が再度貯湯タンク１０に貯留されるものであり、このサイクルの間での貯湯タンク１０内の加熱水の最低温度を所定温度とすると望ましい。所定温度は、最低でも循環給湯水の設定温度Ｔｓ以上である必要がある。また、この給湯システム１Ｇでは、逃し管４ａの接続口７３ａに接続する端部の反対側の端部を補給水管４に接続しているが、これを開放して排水してしまったり、接続口７３に栓をし、逃し排水口７３を閉鎖してしまってもよい。
【００９３】
この実施の形態４の給湯システム１Ｇにおいては、各セットの加熱水供給枝管６７ａと６７ｂの間に三方弁を配設したことによって、貯湯式ヒートポンプ給湯機２内のセットの間で出湯バランスが崩れ、特定のセットの貯湯タンク１０から優先的に加熱水が加熱水供給主管３２に供給されてしまい、貯留されている所定温度以上の加熱水がなくなってしまい、所定温度未満の低温の水が三方弁７０に流入してきた場合、その三方弁７０内で加熱水流出口７４側の流路を閉じ、かつ逃し排水口側の流路を開き、低温の水が加熱水供給主管３２に供給されることを防止できる。さらに特定セットからの加熱水供給主管３２への水の供給を遮断することにより、他のセットの貯湯タンク１０から加熱水が供給されるようになるので、全ての貯湯タンク１０に貯留されている加熱水を有効に使用することができる効果がある。なお、この実施の形態８における給湯システム１Ｇの構成は、実施の形態２から実施の形態５に示した各給湯システムにおいても適用可能である。
【００９４】
実施の形態９．
図１６は実施の形態９の給湯システムを示す構成図である。この実施の形態９の給湯システム１Ｈでは、補給水管４と加熱水供給主管３２との間に、複数のヒートポンプ熱源器９及び加熱水供給枝管６７を並列に配備する一方、補給水管４と加熱水供給主管３２との間に、連結管８８で直列に接続した複数の貯湯タンク１０を配備したものである。この給湯システム１Ｈでは全ての貯湯タンク１０が直列に接続されているため、加熱水供給主管３２へ加熱水が出湯される際には、一カ所の貯湯タンク１０から供給されることとなり、出湯バランスが崩れるという問題は発生しない効果がある。深夜等の循環給湯水が使用されない時間帯において、ヒートポンプ熱源器９で補給水を加熱して貯湯タンク１０に貯留する作業時には、補給水４側の貯湯タンク１０から補給水が複数のヒートポンプ熱源器９に供給され、各ヒートポンプ熱源器９で補給水が加熱されることで加熱水が生成され、加熱水供給主管３２に供給され、加熱水供給主管側の貯湯タンク１０から順次加熱水が貯留されていく。そのほかの構成は図１１の給湯システム１Ｅと同様であるので、その説明を援用する。なお、この実施の形態９における給湯システム１Ｈの構成は、実施の形態２から実施の形態５に示した各給湯システムにおいても適用可能である。
【００９５】
実施の形態１０．
図１７は実施の形態１０の給湯システムを示す構成図である。この実施の形態１０の給湯システム１Ｊでは、ヒートポンプ熱源器９と貯湯タンク１０とを加熱水供給枝管６７ａに接続して構成されるセットをトーナメント配管形式で１本の加熱水供給主管に接続したものである。
【００９６】
例えば、図１７に示した給湯システム１Ｊでは、４つのセットで構成されているが、その隣り合う２つのセット同士を合流管６７ｃでまとめ、さらに合流管６７ｃ同士を合流管６７ｄでまとめて、最後に加熱水供給主管３２に接続した構成となっている。このような配管構成とすると、各貯湯タンク１０から加熱水供給管３２までの配管長が等距離となり、かつ配管の曲がり部分の数および合流個所の数も同じであることから、各貯湯タンク１０の加熱水供給管３２までの配管抵抗がほぼ同一になるので、出湯バランスが崩れにくくなる効果がある。そのほかの構成は実施の形態１の給湯システム１Ａの構成と同様であるので、その説明を用いる。なお、この実施の形態１０における給湯システム１Ｊの構成は、実施の形態２から実施の形態５に示した各給湯システムにおいても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】この発明の実施の形態１における給湯システムを示す構成図である。
【図２】図１の湯水混合弁に高温の循環給湯水が流入したときの部分拡大断面図である。
【図３】図１の湯水混合弁に低温の循環給湯水が流入したときの部分拡大断面図である。
【図４】実施の形態１における昇温手段の制御プログラムのフローチャートである。
【図５】実施の形態１における循環ポンプの制御プログラムのフローチャートである。
【図６】実施の形態２における故障表示の制御プログラムのフローチャートである。
【図７】実施の形態２における昇温手段の制御プログラムのフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態３における給湯システムを示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態４における給湯システムを示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態５における給湯システムを示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態６における給湯システムを示す構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態７における給湯システムを示す構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態８における給湯システムを示す構成図である。
【図１４】図１３における流量制御弁の高温水流入時の拡大断面図である。
【図１５】図１３における流量制御弁の低温水流入時の拡大断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態９における給湯システムを示す構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態１０における給湯システムを示す構成図である。
【図１８】従来の給湯システムを示す構成図である。
【符号の説明】
【００９８】
１  給湯システム
２  貯湯式ヒートポンプ給湯機
３  循環給湯管
４  補給水管
４ａ  逃し管
５  湯水混合弁
６  循環ポンプ
７  昇温ヒーター（昇温手段）
８  制御器
９  ヒートポンプ熱源器
１０  貯湯タンク
１１  加熱水供給管
１２  筐体
１３  冷媒管
１４  空気熱交換機
１５  水熱交換機
１６  コンプレッサー
１７  膨張弁
１８  ファン
１９  ポンプ
２０  流量調整弁
２１  逆流防止弁
２２  フロースイッチ
２３  バイパス管
２４  エア抜き弁
２５  連結管
２６  逆流防止弁
２７  減圧弁
２８  ストレーナー
２９  湯温計測器
３０  出湯箇所
３０ａ  給湯栓  
３１  気水分離器
３１ａ  エア抜き弁
３２  加熱水供給主管
３３  膨張タンク
３３ａ  安全弁
３４  循環給湯水流入口
３５  循環給湯水吐出口
３６  加熱水流入口
３７  補給水流入口
３８  接続口
３９  円筒部材
４０  仕切部材
４１  支持材
４２  弁体
４２ａ  外周部
４２ｂ  中心部
４２ｃ  支持部
４３  突起部
４４  パッキン
４５  ピストン
４６  封入剤
４７  シリンダ
４７ｂ  中空円錐部材
４７ｃ  支持部材
４８  押圧部材
４９  調整ネジ
５０  雌ネジ穴
５１  調整ネジのパッキン
５２  調整ネジのカバー
５３  ピストンのパッキン
５４  ピストンの本体部
５５  シャフト部
５６  コイルバネ
６０  制御開閉弁
６１  分岐供給管  
６２  熱交換機
６３  熱交換機
６４  循環ポンプ
６５  移送管
６６  逆流防止弁
６６Ａ  逆流防止弁
６７  加熱水供給枝管
６８  定流量弁
６９  開度調整弁
６９Ｂ  流量計
７０  三方弁
７１  管本体
７２  加熱水流入口
７３  逃し排水口
７４  加熱水流出口
７５  通路
７６  シリンダ
７７  シャフト
７８  ピストン
７８ａ  封入剤
７８ｂ  パッキン
７９  ガイド部
８０  弁体
８１  リブ
８２  リブ間の通路
８３  栓
８４  通路
８５  開口部
８６  コイルバネ
８７  溝
８８  連絡管
【図１】
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【図２】
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【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】
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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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