(57)【要約】【課題】水の加温・保温効率を向上するとともに、設置コストや運転コストを低減させ、省コスト性・省エネルギ性に優れたヒートポンプ給湯システムを提供すること。【解決手段】冷媒を加熱するヒートポンプ式の熱源機２０と、熱源機２０の熱交換器と冷媒配管７１，７２を介して接続され、冷媒の熱で水を加熱する熱交換器３１，４１を内蔵する貯湯用熱交換器ユニット（水熱交換器ユニット）３０、浴槽用熱交換器ユニット４０と、冷媒配管３２，４２に設けられ、冷媒の流量を調整する冷媒流量調整弁３２ａ，４２ａと、貯湯用熱交換器ユニット３０、浴槽用熱交換器ユニット４０で加熱された水を排出管３５，４５を介して貯留する開放型貯湯タンク５０，浴槽６０とを備えている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を加熱するヒートポンプ式の熱源機と、
この熱源機の熱交換器と冷媒配管を介して接続され、前記冷媒の熱で水を加熱する水熱交換器を内蔵する水熱交換器ユニットと、
前記冷媒配管に設けられ、前記冷媒の流量を調整する冷媒流量調整部と、
前記水交換器ユニットで加熱された水を水配管を介して貯留する貯湯タンクとを備えていることを特徴とするヒートポンプ給湯システム。
【請求項２】
前記熱源機、前記水熱交換器ユニット、前記冷媒流量調整部を連携して制御するための制御信号を伝達するバス通信システムを備えていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項３】
前記水配管には、前記水の流量を調整する流量調整部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大量の湯を使用する業務用給湯分野に用いられるヒートポンプ給湯システムに関し、加温・保温効率を向上する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
業務用給湯分野においては、シャワー給湯の給湯機（ボイラー）と、浴槽加温・保温のための給湯機（ボイラー）とを別途に設置することが多いことから、設置コストが高くなるとともに、設置スペースが広くなるという問題があった。このため、ファミリーレストラン、老人福祉施設あるいはビジネスホテルなど大量に湯を使用する業態に使用されるヒートポンプ給湯システムとして、ヒートポンプを用いて給湯を行う給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３はこのようなヒートポンプ給湯システムの一例であるヒートポンプ給湯システム２００の構成を示す説明図である。ヒートポンプ給湯システム２００は、貯湯タンク２１０と、この貯湯タンク２１０内部の湯の温度を第１配管２２０を介して加熱・保温する空冷式のヒートポンプ装置（熱源機）２３０とを備えている。貯湯タンク２１０からは第２配管２４０を介して給湯・シャワー２５０に湯が供給され、第３配管２６０を介して水熱交換器２７０に湯が供給される。水熱交換器２７０では、第３配管２６０の湯によって浴槽２８０に接続された第４配管２９０の湯が加熱される。
【０００４】
なお、図３中２２１，２４１，２６１，２９１はポンプを示している。また、２１１は給水弁、２９２はヘアキャッチャー、２９３はろ過器を示している。
【０００５】
このようなヒートポンプ給湯システム２００では、給水弁２１１を開いて外部から貯湯タンク２１０内に規定量まで給水する。貯湯タンク２１０内の水温が設定温度以下の場合に、空冷式ヒートポンプ装置２３０で湯を作り、貯湯タンク２１０内に湯を溜める。水温が低下すると、ヒートポンプ装置２３０にて再加熱する。
【０００６】
貯湯タンク２１０内の湯は、給湯・シャワー２５０で用いられるとともに、浴槽２８０内の湯を加温・保温する場合には、水熱交換器２７０に湯を供給し、この水熱交換器２７０を介して浴槽２８０内の湯を加温する。
【特許文献１】特開２００７−２０５６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したヒートポンプ給湯システムでは、次のような問題があった。すなわち、貯湯タンク２１０の湯を水熱交換器２７０まで温水で搬送するため、大型のポンプ２６１が必要となり、設置コストがかかるとともに、消費電力が大きくなる。また、第２配管２６０からの熱リークが多くなる。また、圧力損失が大きくなることから配管距離が長くできず、設置条件が制約される。さらに、第２配管２６０が屋外を通る場合等は、冬期配管凍結防止のための対応が必要となる。
【０００８】
そこで本発明は、水の加温・保温効率を向上するとともに、設置コストや運転コストを低減させ、省コスト性・省エネルギ性に優れたヒートポンプ給湯システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のヒートポンプ給湯システムは次のように構成されている。
【００１０】
冷媒を加熱するヒートポンプ式の熱源機と、この熱源機の熱交換器と冷媒配管を介して接続され、前記冷媒の熱で水を加熱する水熱交換器を内蔵する水熱交換器ユニットと、前記冷媒配管に設けられ、前記冷媒の流量を調整する冷媒流量調整部と、前記水交換器ユニットで加熱された水を水配管を介して貯留する貯湯タンクとを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、水の加温・保温効率を向上するとともに、設置コストや運転コストを低減させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は発明の一実施の形態に係るヒートポンプ給湯システム１０の適用例を示す説明図、図２は同ヒートポンプ給湯システム１０の構成を示す説明図である。
【００１３】
図１に示すようにヒートポンプ給湯システム１０は、例えば、建物Ｂに設置されている。ヒートポンプ給湯システム１０は、冷媒を加熱するヒートポンプ式の熱源機２０と、この熱源機２０と後述する冷媒配管７１，７２を介して接続され、冷媒の熱で水を加熱する貯湯用熱交換器ユニット（水熱交換器ユニット）３０と、この熱源機２０と冷媒配管７１，７２を介して接続され、冷媒の熱で水を加熱する浴槽用熱交換器ユニット（水熱交換器ユニット）４０と、貯湯用熱交換器ユニット３０で加熱された水を後述する排出管３３を介して貯留する開放型貯湯タンク５０と、浴槽用熱交換器ユニット４０で加熱された水を後述する排出管４３を介して貯留する浴槽６０と、熱源機２０と貯湯用熱交換器ユニット３０及び浴槽用熱交換器ユニット４０を接続する冷媒配管７１，７２と、これら各部を連携制御するシステム制御ユニット１００とを備えている。なお、開放型貯湯タンク５０は、シャワーや蛇口等への給湯、浴槽６０は入浴の用に供される。
【００１４】
熱源機２０は、圧縮機、熱交換器、減圧機構等を備え、空気から熱を奪い、冷媒を加熱する機能を有している。冷媒としては、例えば、Ｒ４１０Ａ等が用いられる。
【００１５】
貯湯用熱交換器ユニット３０は、冷媒と水との熱交換を行う熱交換器３１と、冷媒配管７１から熱交換器３１へ冷媒を供給する供給管３２と、熱交換器３１から冷媒を冷媒配管７２に排出する排出管３３と、開放型貯湯タンク５０から熱交換器３１へ加熱前の水を供給する供給管（水配管）３４と、熱交換器３１から開放型貯湯タンク５０へ高温の水を排出する排出管（水配管）３５と、供給管３４に合流し、水道管から水を補給する補給管３６とを備えている。
【００１６】
なお、供給管３２には、冷媒の流量を調整する冷媒流量調整弁３２ａが設けられている。また、供給管３４には、ポンプ３４ａと、逆止弁３４ｂが設けられている。さらに、排出管３５には、水の流量を調整する流量調整弁３５ａが設けられている。また、補給管３６には開閉弁３６ａが設けられている。
【００１７】
浴槽用熱交換器ユニット４０は、冷媒と水との熱交換を行う熱交換器４１と、冷媒配管７１から熱交換器４１へ冷媒を供給する供給管４２と、熱交換器４１から冷媒を冷媒配管７２に排出する排出管４３と、浴槽６０から熱交換器４１へ加熱前の水を供給する供給管（水配管）４４と、熱交換器４１から浴槽６０へ高温の水を排出する排出管（水配管）４５とを備えている。
【００１８】
なお、供給管４２には、冷媒の流量を調整する冷媒流量調整弁４２ａが設けられている。また、供給管４４には、ポンプ４４ａが設けられている。さらに、ポンプ３４ａ，４４ａはインバータ等による流量可変機能が組み込まれている。
【００１９】
開放型貯湯タンク５０及び浴槽６０には、それぞれ水温・水量を検知し、システム制御ユニット１００に出力するセンサが設けられている。
【００２０】
システム制御ユニット１００は、例えば液晶タッチパネル式のコントロール部を有し、バス通信回路を介して各部と接続されている。接続された全ての機器の運転状況の把握と各機器への運転指示を行っている。
【００２１】
このように構成されたヒートポンプ給湯システム１０は、システム制御ユニット１００により制御されることで次のように作動する。すなわち、冷媒配管７２を流れる冷媒は、熱源機２０で加熱され高温冷媒となって冷媒配管７１に供給される。高温冷媒は、冷媒配管７１から分岐して供給管３２，４２に導入され、熱交換器３１，４１に供給され、排出管３３，４３を介して冷媒配管７２に戻されるサイクルを循環する。
【００２２】
一方、開放型貯湯タンク５０では、電磁弁３６ａを開放し、水道管から水を導入し、熱交換器３１に供給する。熱交換器３１では、高温の冷媒から低温の水への熱交換が行われることで、水が加熱され、排出管３３を介して、開放型貯湯タンク５０に高温の水が供給される。開放型貯湯タンク５０に所定の水量が溜まるまで供給は続行される。
【００２３】
なお、開放型貯湯タンク５０の水量は所定量で、水温が設定値より低下した場合には、ポンプ３４ａを作動させ、熱交換器３１に水を供給する。熱交換器３１では、水が再加熱され、排出管３３を介して、開放型貯湯タンク５０に高温の水が戻される。
【００２４】
浴槽６０では、ポンプ４４ａを作動させ、熱交換器４１に水を供給する。熱交換器４１では、水が再加熱され、排出管４３を介して、浴槽６０に高温の水が戻される。なお、ポンプ４４ａは常時運転させる方式や、定期的に運転させることで浴槽６０の湯温を検知する方式等がある。
【００２５】
さらに、ポンプ３４ａ，４４ａによる水の流量調整、冷媒流量調整弁３２ａ，４２ａによる冷媒循環量の調整を連携して行うことで、貯湯用熱交換器ユニット３０及び浴槽用熱交換器ユニット４０の出口湯温を一定に保持した上で必要な加熱能力を確保することができる。このため、浴槽６０の保温をする場合には、浴槽６０の熱リーク量が変動しても浴槽６０の水温を一定に保つことができ、快適性を向上させることができる。
【００２６】
上述したように、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯システム１０によれば、冷媒流量を制御することにより、熱源機２０で得られたエネルギを必要なところに供給でき、加温効率が向上する。また、貯湯用熱交換器ユニット３０と開放型貯湯タンク５０、浴槽用熱交換器ユニット４０と浴槽６０を近傍に配置することができるため、熱損失量を抑制することが可能となる。
【００２７】
さらに、冷媒を用いてエネルギを輸送するため、水でエネルギを輸送する場合に比べ、抵抗、熱損失を少なくすることができ、長配管、高落差設置が可能である。例えば、図１に示すように、屋上に熱源機２０、地下に貯湯用熱交換器ユニット３０、浴槽用熱交換器ユニット４０、開放型貯湯タンク５０、１階に浴槽６０を配置すること等が可能となる。
【００２８】
また、水配管を屋外に設けなくて良いため、寒冷地等において水配管の凍結防止対策が不要となり、設置コストを抑制できる。
【００２９】
なお、システム制御ユニット１００を用いることにより、各機器の運転状況の確認と制御指示が１ヶ所で可能である。
【００３０】
このように、ヒートポンプ給湯システム１０によれば、省コスト性・省エネルギ性が向上させることができる。
【００３１】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、熱源機２０を３台、被加熱側の熱交換器ユニットを２台としたが、数に限定はない。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るヒートポンプ給湯システムの適用例を示す説明図。
【図２】同ヒートポンプ給湯システムの構成を示す説明図。
【図３】従来のヒートポンプ給湯システムの一例を示す説明図。
【符号の説明】
【００３３】
１０…ヒートポンプ給湯システム、２０…熱源機、３０…貯湯用熱交換器ユニット（水熱交換器ユニット）、４０…浴槽用熱交換器ユニット（水熱交換器ユニット）、３１，４１…熱交換器、３２，４２…供給管（冷媒配管）、３２ａ，４２ａ…冷媒流量調整弁、３３，４３…排出管（冷媒配管）、３４，４４…供給管（水配管）、３５，４５…排出管（水配管）、３５ａ…流量調整弁、５０…開放型貯湯タンク、６０…浴槽、７１，７２…冷媒配管、１００…システム制御ユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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