(57)【要約】【課題】  ヒートポンプサイクルを用いた加熱方式において、沸き上げ時の加熱効率（成績係数）の低下を防止できるようにする。【解決手段】  水が循環する水循環回路と、水循環回路の途中に設けられて水循環回路の一部を形成する直列配置の複数の貯湯タンク１１，２１と、ヒートポンプ回路が内蔵され、かつヒートポンプ回路内の凝縮器部分を水循環回路が通過可能に構成され、凝縮器により当該ヒートポンプ回路内の冷媒と水循環回路内の水との間で熱交換を行わせ、貯湯タンク内の水を沸き上げるヒートポンプ本体３０と、水循環回路におけるヒートポンプ本体の出側から分岐してヒートポンプ本体の出側から数えて２番目以降の貯湯タンク２１に接続されたバイパス回路３４と、複数の貯湯タンクに対応させて設けられ、ヒートポンプ本体の凝縮器により昇温された水循環回路内の湯の直接供給先をそれぞれの貯湯タンクの間で選択的に切り換える切換弁３５とを設ける。【選択図】        図１
2007046836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水が循環する水循環回路と、
前記水循環回路の途中に設けられて該水循環回路の一部を形成する直列配置の複数の貯湯タンクと、
ヒートポンプ回路が内蔵され、かつ該ヒートポンプ回路内の凝縮器部分を前記水循環回路が通過可能に構成され、該凝縮器により当該ヒートポンプ回路内の冷媒と前記水循環回路内の水との間で熱交換を行わせ、前記貯湯タンク内の水を沸き上げるヒートポンプ本体と、
前記水循環回路における前記ヒートポンプ本体の出側から分岐して該ヒートポンプ本体の出側から数えて２番目以降の貯湯タンクに接続されたバイパス回路と、
前記複数の貯湯タンクに対応させて設けられ、前記ヒートポンプ本体の凝縮器により昇温された前記水循環回路内の湯の直接供給先をそれぞれの貯湯タンクの間で選択的に切り換える切換弁と、
を備えることを特徴とする貯湯式給湯システム。
【請求項２】
前記貯湯タンクは、前記ヒートポンプ本体の出側から順に、給湯側貯湯タンクと給水側貯湯タンクの２つのタンクからなり、前記切換弁は、前記水循環回路と前記バイパス回路との分岐点に配置された三方弁からなることを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯システム。
【請求項３】
前記給湯側貯湯タンクに、高温給湯蛇口を接続して、該高温給湯蛇口から該給湯側貯湯タンク内の湯を直接給湯できるようにするとともに、前記給水側貯湯タンクに、給水管に連なる混合弁を介して低温給湯蛇口を接続し、前記混合弁により前記給水側貯湯タンク内の湯と水源からの水を混合して前記低温給湯蛇口から給湯できるように構成してなることを特徴とする請求項２記載の貯湯式給湯システム。
【請求項４】
前記給水側貯湯タンクの残湯量が少なくなった場合に、前記三方弁を前記給水側貯湯タンク側に切り換えて当該給水側貯湯タンク内の水の沸き上げを行うことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の貯湯式給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の貯湯タンクを備えた貯湯式給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の貯湯タンクを備えた従来の貯湯式給湯システムは、第１の貯湯タンクと第２の貯湯タンクを水循環回路に並列接続し、ヒートポンプ回路を内蔵するヒートポンプ本体内の凝縮器により水循環回路内の水を加熱し、加熱された高温水を給湯用の切換弁（三方弁）で設定された第１の貯湯タンクまたは第２の貯湯タンクに供給して、供給された貯湯タンク内の水を沸き上げるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０１１３４号公報（６頁〜１２頁、図１〜図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ヒートポンプサイクルを用いた加熱方式により沸き上げを行う場合、沸き上げ前の水の温度はできるだけ低い方が沸き上げ時の加熱効率（成績係数）の低下を防止でき、経済的であることが知られている。しかしながら、第１の貯湯タンクと第２の貯湯タンクを水循環回路に並列接続したものにあっては、前記ヒートポンプサイクルを用いた加熱方式による沸き上げ時の加熱効率（成績係数）に関する考慮がなされておらず、このようなヒートポンプサイクルを用いた加熱方式によるメリットを享受できない。特に、前日の残湯がある状態で沸き上げをした場合、残湯が中温水としてタンク下部に滞留し、ますます加熱効率を低下させるという問題があった。
【０００５】
本発明の技術的課題は、ヒートポンプサイクルを用いた加熱方式において、沸き上げ時の加熱効率（成績係数）の低下を防止できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る貯湯式給湯システムは、水が循環する水循環回路と、水循環回路の途中に設けられて水循環回路の一部を形成する直列配置の複数の貯湯タンクと、ヒートポンプ回路が内蔵され、かつヒートポンプ回路内の凝縮器部分を水循環回路が通過可能に構成され、凝縮器により当該ヒートポンプ回路内の冷媒と水循環回路内の水との間で熱交換を行わせ、貯湯タンク内の水を沸き上げるヒートポンプ本体と、水循環回路におけるヒートポンプ本体の出側から分岐してヒートポンプ本体の出側から数えて２番目以降の貯湯タンクに接続されたバイパス回路と、複数の貯湯タンクに対応させて設けられ、ヒートポンプ本体の凝縮器により昇温された水循環回路内の湯の直接供給先をそれぞれの貯湯タンクの間で選択的に切り換える切換弁と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の貯湯式給湯システムによれば、水循環回路の途中に複数の貯湯タンクを直列配置するとともに、ヒートポンプ本体に内蔵されたヒートポンプ回路内の凝縮器部分を水循環回路の一部が通過可能に構成し、凝縮器により当該ヒートポンプ回路内の冷媒と水循環回路内の水との間で熱交換を行わせ、貯湯タンク内の水を沸き上げるようにしているので、沸き上げ開始時にヒートポンプ本体に入る水の温度を低くすることができ、加熱効率を向上させることができる。
また、水循環回路におけるヒートポンプ本体の出側から分岐してヒートポンプ本体の出側から数えて２番目以降の貯湯タンクに接続されたバイパス回路と、複数の貯湯タンクに対応させて設けられ、ヒートポンプ本体の凝縮器により昇温された水循環回路内の湯の直接供給先をそれぞれの貯湯タンクの間で選択的に切り換える切換弁とを設け、ヒートポンプ本体の出側から数えて２番目以降の貯湯タンクの残湯が少ない場合には、切換弁を前記２番目以降の貯湯タンク側に切り換えて、ヒートポンプ本体で沸き上げた湯を前記２番目以降の貯湯タンクに直接供給できるようにしているので、残湯が少なくなりがちな前記２番目以降の貯湯タンクの湯切れを防止する沸き上げが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明の一実施形態に係る貯湯式給湯システムを示す構成図、図２はその通常の使用状態下での沸き上げ開始直後の状態を示す説明図、図３はその通常の使用状態下での沸き上げ終了直後の状態を示す説明図、図４は貯湯タンクの残湯が少ない場合の沸き上げ動作の説明図である。
【０００９】
本実施形態の貯湯式給湯システムは、給湯側貯湯タンクユニット１０に、給湯側貯湯タンク１１が内蔵され、給湯側貯湯タンク１１の上部に残湯量検出用の第１の温度センサ１２が取り付けられている。また給湯側貯湯タンク１１には、その下部に後段の給水側貯湯タンク２１と直列に接続するための連結管１３の一端１３ａが接続され、さらにその上部に高温給湯蛇口１４に連なる給湯管１５が接続されていて、高温給湯蛇口１４から給湯側貯湯タンク１１内の高温の湯を直接給湯できるようにしている。
【００１０】
また、給水側貯湯タンクユニット２０には、給水側貯湯タンク２１が内蔵され、給水側貯湯タンク２１の上部に残湯量検出用の第２の温度センサ２２が取り付けられている。また給水側貯湯タンク２１には、その下部に給水管２３が、さらにその上部には連結管１３の他端１３ｂが接続されているとともに、遠隔操作可能な混合弁２４を介して低温給湯蛇口２５に連なる給湯管２６が接続されている。また、混合弁２４には給水管２３から分岐する分岐管も接続されており、混合弁２４によって給水管２３側からの水と当該給水側貯湯タンク２１からの湯を混合して給湯できるようにしている。混合弁２４による水と湯の混合比率の制御は制御装置２７により行われるようになっている。すなわち、制御装置２７によって、操作部２８で設定された設定温度と第２の温度センサ２２により検知した温度情報とに基づき、低温給湯蛇口２５からの給湯温度が設定温度となるように混合弁２４による水と湯の混合比率が制御されるようになっている。
【００１１】
加熱源となるヒートポンプ本体３０には、ヒートポンプ回路（図示せず）が内蔵されている。ヒートポンプ回路は、周知のように圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器が冷媒回路内に直列に接続されて構成される。またヒートポンプ本体３０は、給水側貯湯タンクユニット２０の給水側貯湯タンク２１の下部と水循環配管３１で接続され、給水側貯湯タンク２１の下部より水が供給されるようになっているとともに、水循環配管３１に沸き上げ停止温度を検出する第３の温度センサ３２が取り付けてある。なお、ここでいう沸き上げ停止温度とは、操作部２８で設定された沸き上げ温度（例えば９０℃）ではなく、水循環配管３１部分で検出される水の温度から貯湯タンク内の水の温度が約９０℃になっていると推測できる温度であり、ここでは例えば４５℃に設定され、第３の温度センサ３２が４５℃を検出した段階で沸き上げが終了するようになっている。またヒートポンプ本体３０は、給湯側貯湯タンクユニット１０の給湯側貯湯タンク１１の上部と水循環配管３３で接続され、ヒートポンプ回路の凝縮器で加熱された湯を給湯側貯湯タンク１１の上部に供給できるようになっている。すなわち、ヒートポンプ本体３０は、ヒートポンプ回路内の凝縮器部分を水循環回路の一部をなす水循環配管３１又は３３が通過可能に構成され、凝縮器によりヒートポンプ回路内の冷媒と水循環回路内の水との間で熱交換を行わせ、貯湯タンク（通常時は給湯側貯湯タンク１１）内の水を沸き上げる機能を有する。
【００１２】
また、水循環回路におけるヒートポンプ本体３０の出側、つまり水循環配管３３から分岐してヒートポンプ本体３０の出側から数えて２番目以降の貯湯タンクすなわち給水側貯湯タンク２１の上部に接続されたバイパス回路３４が設けられているとともに、水循環配管３３とバイパス回路３４との分岐点に、ヒートポンプ本体３０の凝縮器により昇温された水循環回路内の湯の直接供給先を給湯側貯湯タンク１１と給水側貯湯タンク２１の間で選択的に切り換える切換弁（例えば三方弁）３５が設けられている。
【００１３】
制御装置２７は、操作部２８によって設定された沸き上げ温度、沸き上げ時間、給水側貯湯タンクユニット２０の給湯温度等と、第１の温度センサ１２や第２の温度センサ２２の検出値に基づいてヒートポンプ本体５を運転制御し、沸き上げを開始し、切換弁３５を動作させて湯の供給先を給湯側貯湯タンク１１と給水側貯湯タンク２１の間で選択的に切り換え、第３の温度センサ３２の検出温度から沸き上げを判定してヒートポンプ本体５の運転を停止させる機能を有する。
【００１４】
次に、本実施形態の貯湯式給湯システムの動作について図１〜図４を用いて説明する。まず、給水管２３から給水された市水は減圧弁（図示せず）で所定圧に減圧され、給水側貯湯タンク２１に給水され、連結管１３を経由して給湯側貯湯タンク１１に給水される。給水側貯湯タンク２１、給湯側貯湯タンク１１内の水はヒートポンプ本体３０に内蔵の循環ポンプ（図示せず）の運転により、給水側貯湯タンク２１の下部から水循環配管３１に取出されてヒートポンプ本体３０内の凝縮器で熱交換し、操作部２８で設定された温度（９０℃）になるように加熱昇温され、三方弁３５を介して給湯側貯湯タンク１１上部に戻される。これにより、給湯側貯湯タンク１１の上部より湯が少量ずつ貯湯されて、給水側貯湯タンク２１にも湯が満たされ、水循環配管３１に取り付けてある第３の温度センサ３２が沸き上げ温度を判定する温度（４５℃）を検出すると、ヒートポンプ本体３０の運転を停止する。
【００１５】
通常の使用状態下での沸き上げ開始時の状態は図２のとおりである。すなわち、給湯側貯湯タンク１１は、高温湯（約９０℃）と中温水（約４０〜６０℃）で満たされ、給水側貯湯タンク２１は中温水（約４０〜６０℃）と市水より給水された水で満たされている。このとき、三方弁３５は給湯側貯湯タンク１１上部に湯を供給する方向に切り換えてある。
【００１６】
沸き上げ終了直後の状態は図３のとおりである。すなわち、給湯側貯湯タンク１１は高温湯（約９０℃）で満たされ、給水側貯湯タンク２１は高温湯と中温水（約４０〜６０℃）で満たされている。
【００１７】
既述したようにヒートポンプ方式による沸き上げ加熱性能は、ヒートポンプ本体３０に入る水の温度が低いときに沸き上げの加熱効率が高いが、入る水の温度が高いときには沸き上げの加熱効率は低下する特性を持っている。そして、第３の温度センサ３２の検出値が低い値で沸き上げを停止するほど加熱性能は改善できる。したがって、通常の使用状態下では水循環回路中に給湯側貯湯タンク１１と給水側貯湯タンク２１が図２のように直列に接続されるようにすることで、沸き上げ開始時にヒートポンプ本体３０に入る水の温度を低くすることができ、加熱効率を向上させることができる。
【００１８】
給水側貯湯タンク２１の残湯が少ない場合の沸き上げ動作は図４のとおりである。すなわち、給水側貯湯タンク２１の第２の温度センサ２２で残湯少判定温度（例えば４０℃）以下を検出すると、給水側貯湯タンク２１の残湯が少ないことが分かる。この場合、低温給湯ができなくなる可能性があるため、三方弁３５を給水側貯湯タンク２１上部に湯が供給される方向に切り換えて、ヒートポンプ本体３０で沸き上げた湯を給水側貯湯タンク２１に直接供給する。
【００１９】
このように、水循環回路中に給湯側貯湯タンク１１と給水側貯湯タンク２１を直列に接続し、高温給湯は給湯側貯湯タンク１１より供給し、低温給湯は給水側貯湯タンク２１より供給することで、ヒートポンプ本体３０に入る水の温度を低くすることができ、沸き上げ時の加熱効率（成績係数）の低下を抑えることが可能となる。また、給水側貯湯タンク２１の残湯が少ない場合には、三方弁３５を給水側貯湯タンク２１側に切り換えてヒートポンプ本体３０で沸き上げた湯を給水側貯湯タンク２１に直接供給することで、低温給湯側の湯切れを防止する沸き上げが可能となる。
【００２０】
また、三方弁３５を水循環配管３３とバイパス回路３４との分岐点に配置することで、貯湯タンクに対し単一の弁で流路の切換が可能となる。
【００２１】
なお、ここでは水循環回路中に２つの貯湯タンクを直列に接続したものを例に挙げて説明したが、これに限るものでなく、例えば３つあるいはそれ以上の数の貯湯タンクを直列に接続して、バイパス回路中に各貯湯タンクに対応する切換弁を設けてもよいことは言うまでもなく、その場合にはヒートポンプ本体３０に入る水の温度をより低くすることができて、ヒートポンプ方式による沸き上げ加熱性能を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る貯湯式給湯システムを示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る貯湯式給湯システムの通常の使用状態下での沸き上げ開始直後の状態を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る貯湯式給湯システムの通常の使用状態下での沸き上げ終了直後の状態を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る貯湯式給湯システムの貯湯タンクの残湯が少ない場合の沸き上げ動作の説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１１  給湯側貯湯タンク（貯湯タンク）、１３  連結管、１４  高温給湯蛇口、２１  給水側貯湯タンク（２番目以降の貯湯タンク）、２３  給水管、２４  混合弁、２５  低温給湯蛇口、３０  ヒートポンプ本体、３１，３３  水循環配管、３４  バイパス回路、３５  三方弁（切換弁）。
【図１】
2007046836.tif 000003
【図２】
2007046836.tif 000004
【図３】
2007046836.tif 000005
【図４】
2007046836.tif 000006