(57)【要約】【課題】受電設備と共に設置される給湯システムにおいて、受電設備の効率を向上させる。【解決手段】給湯システム１は、貯湯タンク１０とヒートポンプ給湯ユニット２０のほか、受熱装置３０、冷風発生装置４０、及び受熱装置３０と冷風発生装置４０とを接続する循環配管５１，５２を有する冷却システム６０を有している。受熱装置３０には、受熱コイル３１及び循環ポンプ３２が設けられており、冷風発生装置４０には、冷風発生コイル４１とファン４２が設けられている。受熱コイル３１は冷気７により冷却されており、受熱コイル３１を経由した水は冷水となる。冷水は、受熱コイル３１から冷風発生コイル４１へ送られ、冷風発生コイル４１が冷却される。ファン４２により冷風発生コイル４１を通過した外気は冷気９となり、冷風発生装置４０から通気口１０２を介して受電設備１００の内部に送風され、受電設備１００の変圧器１１０が冷却される。【選択図】図１
2009204273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプ給湯ユニットと、前記ヒートポンプ給湯ユニットにより得られた湯を貯留する貯湯タンクとを備えた給湯システムにおいて、
前記ヒートポンプ給湯ユニットは変圧器内蔵の受電設備の近隣に設置され、
前記ヒートポンプ給湯ユニットの熱交換器から排出される冷気により、前記受電設備の変圧器を冷却するようにしたことを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記ヒートポンプ給湯ユニットの熱交換器から排出される冷気により冷却される第１熱交換器と、
前記第１熱交換器に循環配管を介して接続された第２熱交換器と、
前記第１熱交換器、第２熱交換器及び循環配管を用いて構成される循環経路中で流体を循環させる循環ポンプと、
前記第２熱交換器にて前記流体と熱交換されて冷却された空気を前記受電設備内に送風する送風装置と、をさらに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】
前記ヒートポンプ給湯ユニットは、該ヒートポンプ給湯ユニットの熱交換器から排出される冷気が前記受電設備に当たるように該設備の設置場所近傍に配置されることを特徴とする請求項１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、ヒートポンプ式の給湯システムに関し、特に変圧器を内蔵する受電設備の近隣に設置されて使用されるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ヒートポンプ式の給湯システムが実用化されている（例えば、特許文献１参照）。このような給湯システムは、ヒートポンプ給湯ユニットにより得られた湯を貯湯タンクに貯留しておき、その湯を必要時に必要量だけ給湯水栓から出湯可能にするものである。ヒートポンプ給湯ユニットでは、冷媒の圧縮と膨張を繰り返すことにより、空気等を熱源として熱交換器を用いて水を加熱して湯とする。そのため、ヒートポンプ給湯ユニットは、一般に、屋外に設置され、外気を吸引し、熱交換器を通過して温度が下がった空気すなわち冷気を放出する。
【０００３】
ここで、特に店舗や工場等においては、電気事業者から高圧で受電するための機器及び変圧器、コンデンサ、保安装置などの機器を有する受電設備が、給湯システムと共に設置される場合がある。かかる受電設備において、特に変圧器は受電した電力の変圧に伴い発熱する。変圧器の温度が高くなると、電力の損失が大きくなり、受電設備の効率が悪化する。この問題に対し、例えば変圧器を強制的に冷却する装置等を用いても、その装置を駆動するためにエネルギーを消費するため、受電設備の効率を十分に改善することができない。
【特許文献１】特開２００４‐１９８０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、ヒートポンプ給湯ユニットの近隣に設置される受電設備の効率を向上させることができ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】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、ヒートポンプ給湯ユニットと、前記ヒートポンプ給湯ユニットにより得られた湯を貯留する貯湯タンクとを備えた給湯システムにおいて、前記ヒートポンプ給湯ユニットは変圧器内蔵の受電設備の近隣に設置され、前記ヒートポンプ給湯ユニットの熱交換器から排出される冷気により、前記受電設備の変圧器を冷却するようにしたものである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ヒートポンプ給湯ユニットの熱交換器から排出される冷気により冷却される第１熱交換器と、前記第１熱交換器に循環配管を介して接続された第２熱交換器と、前記第１熱交換器、第２熱交換器及び循環配管を用いて構成される循環経路中で流体を循環させる循環ポンプと、前記第２熱交換器にて前記流体と熱交換されて冷却された空気を前記受電設備内に送風する送風装置と、をさらに備えたものである。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記ヒートポンプ給湯ユニットは、該ヒートポンプ給湯ユニットの熱交換器から排出される冷気が前記受電設備に当たるように該設備の設置場所近傍に配置されるものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、ヒートポンプ給湯ユニットの熱交換器から排出される、廃エネルギーである冷気を有効活用して、多量の電力を消費することなく、給湯ユニットの近隣に設置された受電設備の変圧器を冷却することができ、受電設備の効率を高めることができる。
【０００９】
請求項２の発明によれば、ヒートポンプ給湯ユニットの熱交換器から排出される冷気を利用して第１熱交換器、循環配管及び第２熱交換器を介して、第２熱交換器から冷気を放出させることができる。従って、給湯システムと受電設備とは適宜に任意の場所に設置しつつ、ヒートポンプ給湯ユニットの熱交換器から排出される冷気を用いて受電設備の変圧器を冷却し、受電設備の効率を高めることができる。
【００１０】
請求項３の発明によれば、ヒートポンプ給湯ユニットの熱交換器から排出された冷気を受電設備に当て受電設備を冷却し、また、受電設備の周囲温度を下げることができる。従って、受電設備内部の変圧器を冷却することができ、受電設備の効率を高くすることができる。受電設備を冷却するための構成を別途必要としないので、受電設備及び給湯システムを低コストで設置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る給湯システムの一例を示す。給湯システム１は、住宅、店舗、工場等において用いられ、空気等を熱源とするヒートポンプ給湯ユニット２０により得られた湯を貯湯タンク１０に貯留しておき、その湯を必要時に必要量だけ給湯水栓（図示せず）等から出湯可能にするものである。本実施形態において、給湯システム１は、変圧器１１０を内部に有するキュービクル式高圧受電設備（以下、受電設備と称する）１００の近隣に設置される。
【００１２】
給湯システム１は、貯湯タンク１０を有する貯湯タンク１０と、貯湯タンク１０に冷温水配管２５を介して接続されたヒートポンプ給湯ユニット２０と、受熱装置３０、冷風発生装置４０、及び受熱装置３０と冷風発生装置４０とを接続する循環配管５１，５２を有する冷却システム６０と、を有している。この給湯システム１において、ヒートポンプ給湯ユニット２０は、２基設置されている。受熱装置３０は、それぞれのヒートポンプ給湯ユニット２０に１基ずつ対応するように、２基設置されている。冷風発生装置４０は、受電設備１００に対応するように配置されている。２つの受熱装置３０は、循環配管５１，５２を介して、冷風発生装置４０に対し並列に接続されている。後述する受熱装置３０の受熱コイル３１と、冷風発生装置４０の冷風発生コイル４１と、循環配管５１，５２とで構成される循環経路中には、例えば水等の流体が満たされている。
【００１３】
図２は、受電設備１００を示す。受電設備１００は、例えば、金属製の外箱１０１に、電気事業者から高圧で受電する機器や、例えばトランスコイルである変圧器１１０や、コンデンサや保安装置等の機器を一式に収納して構成されている。受電設備１００の外箱１０１の下部には、外箱１０１の内部に連通する通気口１０２が設けられている。このような受電設備１００を用いて店舗や工場等において高圧受電を行い、給湯システム１や店内又は工場等に電力を供給することにより、電気事業者との電気需給契約に応じて、給湯システム１等のランニングコストを低減することができる場合がある。
【００１４】
以下に、給湯システム１の各部について説明する。図３は、貯湯タンク１０及びヒートポンプ給湯ユニット２０で構成される給湯系統を示す。貯湯タンク１０内には、水と湯が層を成すように貯留されている。ヒートポンプ給湯ユニット２０は、内部にファン２１と熱交換器２２とを有しており、例えば二酸化炭素等の冷媒を圧縮・膨張させ、ファン２１を駆動して導入した空気を熱源として、熱交換器２２を高温とする。そして、冷温水配管２５を経由して貯湯タンク１０から送られた水を熱交換器２２により湯とする。ヒートポンプ給湯ユニット２０により高温となった湯は、冷温水配管２５を経由して貯湯タンク１０に送られ、出湯に備えて貯湯される。湯は、給水圧により貯湯タンク１０から出湯され、それと同時に給水が貯湯タンク１０に導入される。このようなヒートポンプ技術においては、例えば、冷媒を膨張させるために用いられた空気が、外気より１０度程度温度が低い冷気７となり、ファン２１によってヒートポンプ給湯ユニット２０から排気される。
【００１５】
図４は、冷却システム６０を示す。図において、受熱装置３０は、２基のうち一方のみを示し、ヒートポンプ給湯ユニット２０もその受熱装置３０に対応する１基のみを示す。受熱装置３０は、ヒートポンプ給湯ユニット２０のうち、排気口２３の略正面に配置されている。また、冷風発生装置４０は、受電設備１００の略正面に、通気口１０２に対向するように配置されている。循環配管５１，５２は、例えば、断熱材（図示せず）が周囲に巻かれており、外気との断熱が図られた配管である。断熱材が周囲に配されていることにより、受熱装置３０と冷風発生装置４０との間が離れており、外気温が高いときであっても、循環配管５１，５２内の水温が高くなりにくくなる。
【００１６】
図５は、受熱装置３０を示す。受熱装置３０は、筐体３０ａの内部に、受熱コイル（第１熱交換器）３１と、循環ポンプ３２と、逆止弁３３とを有している。受熱コイル３１は、後述する冷風発生コイル４１及び循環配管５１，５２と共に水が循環可能な循環経路を構成する。受熱コイル３１は、ヒートポンプ給湯ユニット２０から排気される冷気７に晒されており、それにより冷却される。循環ポンプ３２は、受熱装置３０の受熱コイル３１と、冷風発生装置４０の冷風発生コイル４１と、循環配管５１，５２とで構成される循環経路中で水を循環させる。逆止弁３３は、受熱コイル３１から循環配管５２の方向に水が流れないように、各受熱装置３０のうち循環配管５２が接続される側に取り付けられている。受熱装置３０の筐体３０ａには、排気口３５が形成されている。ヒートポンプ給湯ユニット２０から排気された冷気７は、受熱コイル３１と熱交換されて、冷気７より温度が高い空気７ａとなる。空気７ａは、図に二点鎖線の矢印で示すように、排気口３５から筐体３０ａの外部に排出される。
【００１７】
図６は、冷風発生装置４０を示す。冷風発生装置４０は、筐体４０ａの内部に冷風発生コイル（第２熱交換器）４１及びファン（送風装置）４２を有するいわゆるファンコイルユニットである。冷風発生コイル４１は、受熱コイル３１及び循環配管５１，５２と共に水が循環可能な循環経路を構成する。ファン４２は、筐体４０ａに形成された吸気口４５から空気８を吸気し、その空気８を冷風発生コイル４１で熱交換させる。冷風発生装置４０は、空気８が、冷風発生コイル４１を通過した後に受電設備１００の通気口１０２に向け放出されるように、通気口１０２に対向するように配置されている。
【００１８】
本実施形態において、冷却システム６０は、ヒートポンプ給湯ユニット２０の熱交換器２２から排出される冷気７を用いて、受電設備１００の変圧器１１０を冷却する機能を有する。冷却システム６０は、循環ポンプ３２とファン４２が電力等を用いて駆動されることにより動作する。循環ポンプ３２が駆動されると、受熱装置３０の受熱コイル３１と、冷風発生装置４０の冷風発生コイル４１と、循環配管５１，５２を用いて構成される循環経路中で水が循環する。このとき、水は、図１に示すように、各受熱装置３０の受熱コイル３１から循環配管５１を経由して冷風発生コイル４１を流れる。そして、冷風発生コイル４１から、循環配管５２を経由して受熱コイル３１に戻る。ここで、受熱コイル３１は冷気７により冷却されているので、受熱コイル３１を経由した水は、受熱コイル３１で冷気７と熱交換されて温度が低い冷水となる。冷風発生コイル４１は、この受熱コイル３１で冷たくなった冷水が流れることによって冷却される。従って、ファン４２により冷風発生コイル４１を通過した空気８は、冷風発生コイル４１で冷水と熱交換されて冷気９となり、この冷気９は、冷風発生装置４０から通気口１０２に向けて送風される。冷気９は、通気口１０２を介して受電設備１００内に送風される。
【００１９】
上記説明したように、この給湯システム１では、冷気９が受電設備１００内に送風されるので、循環ポンプ３２とファン４２のみを駆動する少量の電力を用いるだけで、受電設備１００内の気温を下げて効率良く受電設備１００の変圧器１１０を冷却することができる。ヒートポンプ給湯ユニット２０の熱交換器２２から排出される、廃エネルギーである冷気７を有効活用し、大きな電力を消費することなく変圧器１１０を冷却することができるので、受電設備１００の効率を向上させることができる。また、上記のような冷却システム６０を用いるので、給湯システム１と受電設備１００とは適宜に任意の場所に設置しつつ、ヒートポンプ給湯ユニット２０の熱交換器２２から排出される冷気７を用いて変圧器１１０を冷却することが可能になる。さらにまた、冷風発生装置４０を通気口１０２の正面に配置して冷気９を直接に通気口１０２から受電設備１００内に送風することができるので、冷気９を無駄なく受電設備１００の冷却に利用することができ、さらに効率良く変圧器１１０を冷却することができる。また、受電設備１００の外箱１０１に加工等を施すことなく冷気９を送風して変圧器１１０を冷却することができるので、汎用性のある受電設備１００をそのまま用いることができる。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図７は、本実施形態に係る給湯システム８１を示す。以下、上記第１の実施形態と同一の装置又は部材については、同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。第２の実施形態において、給湯システム８１は、ヒートポンプ給湯ユニット２０の熱交換器２２から排出される冷気７を受電設備１００に当てることにより、冷却システム６０を用いずに、受電設備１００及びその内部の変圧器１１０等を冷却するように構成されている。
【００２１】
第２の実施形態において、給湯システム８１と受電設備１００は、図に示すように、例えば、住居、店舗、又は工場等の建物２１０に隣接する基礎面２００上に互いに近接して配置されている。給湯システム８１は、貯湯タンク１０と、貯湯タンク１０に冷温水配管２５を介してそれぞれ接続された２基のヒートポンプ給湯ユニット２０を有している。２基のヒートポンプ給湯ユニット２０は、例えば、縦に２列に並べられ、図に矢印で示す冷気７の排気方向が略同一方向となるように設置されている。受電設備１００は、そのヒートポンプ給湯ユニット２０の近隣で、ヒートポンプ給湯ユニット２０の熱交換器から排出された冷気７が直接に外箱１０１に当たるような位置に配置されている。受電設備１００は、その前面がヒートポンプ給湯ユニット２０に向くように配置されている。これにより、冷気７が、通気口１０２が設けられた受電設備１００の前面に略正面から当たる。
【００２２】
このように、第２の実施形態においては、ヒートポンプ給湯ユニット２０の熱交換器から排出された冷気７により、受電設備１００を直接冷却し、また、受電設備１００の周囲温度を下げることができる。従って、受電設備１００の内部の変圧器１１０を冷却し、受電設備１００の効率を向上させることができる。通気口１０２が設けられている受電設備１００の前面に冷気７が略正面から当たるので、冷気７の一部は受電設備１００内に送風され、より確実に変圧器１１０を冷却することができる。受電設備１００を冷却するために冷却システム６０等を別途用いる必要がないので、給湯システム８１は、低コストで設置することができる。
【００２３】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。例えば、冷却システムは、上記構成に限られず、受電設備１００の形態や、ヒートポンプ給湯ユニット２０の台数や設置位置等に応じて、受熱コイル３１、冷風発生コイル４１及びファン４２、及び循環ポンプ３２を用い、それらを循環配管で接続して種々の形態に変形することが可能である。
【００２４】
また、給湯システムは、ヒートポンプ給湯ユニット２０の排気口２３から受電設備１００の通気口１０２まで、排気口２３を通して排出される冷気７を導風するような風管を備え、冷気７を用いて受電設備１００の変圧器１１０を冷却可能に構成されているものであってもよい。給湯システムは、ヒートポンプ給湯ユニット２０の熱交換器２２から排出される冷気が、例えば導風板等によりガイドされて間接的に受電設備１００に当たるように構成され設置されるものであってもよい。さらにまた、給湯システムは、上記のような受電設備に限られず、例えば通気口を他の部位に有しているもの等、種々の形態の受電設備と共に用いることができるものであり、それにより、受電設備の変圧器を冷却して受電設備の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る給湯システムの一構成例を示す図。
【図２】上記給湯システムと共に用いられる受電設備を示す斜視図。
【図３】上記給湯システムの貯湯タンクとヒートポンプ給湯ユニットの構成を示す図。
【図４】上記給湯システムの冷却システムを示す斜視図。
【図５】上記冷却システムの受熱装置を示す斜視図。
【図６】上記冷却システムの冷風発生装置を示す斜視図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る給湯システムの一例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００２６】
１，８１  給湯システム
７  （ヒートポンプ給湯ユニットの熱交換器から排出される）冷気
１０  貯湯タンク
２０  ヒートポンプ給湯ユニット
２２  （ヒートポンプ給湯ユニットの）熱交換器
３１  受熱コイル（第１熱交換器）
３２  循環ポンプ
４１  冷風発生コイル（第２熱交換器）
４２  ファン（送風装置）
５１，５２  循環配管
１００  受電設備
１１０  変圧器
【図１】
2009204273.tif 000003
【図２】
2009204273.tif 000004
【図３】
2009204273.tif 000005
【図４】
2009204273.tif 000006
【図５】
2009204273.tif 000007
【図６】
2009204273.tif 000008
【図７】
2009204273.tif 000009