JP2006250497A

JP2006250497A - 給湯システム

Info

Publication number: JP2006250497A
Application number: JP2005071292A
Authority: JP
Inventors: Yoshiteru Yamazaki; 吉照山崎; Tomoaki Tanabe; 智明田邉; Yasuji Ogoshi; 靖二大越; Yasuhiro Niima; 康博新間
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】本発明は、少なくとも貯湯タンクはそのままで、設備の老朽化や方式変更に対応でき、経済性や施工性の点で有利となる給湯システムを提供する。
【解決手段】圧縮機４、四方切換え弁５、室外熱交換器６、電動膨張弁７および水熱交換器８とを冷媒管Ｒを介して連通しヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成するヒートポンプユニット１と、このヒートポンプユニットの水熱交換器に熱交換水を供給し水熱交換器で熱交換して得られた温水（湯）を一時的に貯溜するバッファタンク１０と、このバッファタンクから供出される温水の流路先を切換える三方切換え弁１１および三方切換え弁を切換え制御する制御装置１５を備えた流路切換え制御ユニット２と、この流路切換え制御ユニットの三方切換え弁を介して連通される貯湯タンク３とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱源機としてヒートポンプユニットを備え、冷媒と熱交換水とを熱交換して温水（湯）を得る給湯システムに関する。

[特許文献１］には、ヒートポンプ式冷凍サイクルを搭載した空気調和機と、上記ヒートポンプ式冷凍サイクルの冷媒と熱交換して貯湯用の熱交換水を加熱する給湯熱交換器を有する貯湯分岐ユニットと、上記給湯熱交換器と給湯用水配管で連結される貯湯槽を備えた電気温水器とから構成される空調・給湯システムが開示されている。
上記電気温水器は、安価な深夜電力を利用して夜間に電気ヒータを動作させ、その電気ヒータの発熱により貯湯槽内の水を加熱して温水（湯）を溜め、溜めた温水を深夜電力時以外の給湯に利用する。空気調和機であるエアコンは、室内機および室外機とから構成され、夏季には冷房を行い、冬季には暖房を行う。
特開２００１−２３５２５２号公報

ところで、空調システムは別途備え、給湯機能のみを備えた給湯システムが多用されている。この給湯システムは、汎用の密閉型貯湯タンクあるいは開放型貯湯タンクのいずれかを備え、熱源機として深夜電力を利用する電気ヒータ、ヒートポンプ式冷凍サイクルもしくはガス燃焼器で水を加熱し温水に換える。
また、長期の使用にともなう設備の老朽化がある場合や、特別な事情によってガス給湯システムからヒートポンプ式給湯システムなどの他の方式に変更する場合には、熱源機と貯湯タンクの両方を交換しなければならない。そのため、コストアップや工事時間の増大化など、経済性や施工性の点で問題があった。

本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、少なくとも貯湯タンクはそのままで、設備の老朽化や方式変更に対応でき、経済性や施工性の点で有利となる給湯システムを提供しようとするものである。

上記目的を達成するため本発明は、圧縮機、四方切換え弁、室外熱交換器、減圧装置および水熱交換器とを冷媒管を介して連通しヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成するヒートポンプユニットと、このヒートポンプユニットの水熱交換器に熱交換水を供給し水熱交換器で熱交換して得られた温水（湯）を一時的に貯溜するバッファタンクと、このバッファタンクから供出される温水の流路先を切換える流路切換え手段および流路切換え手段を切換え制御する制御手段を備えた流路切換え制御ユニットと、この流路切換え制御ユニットの流路切換え手段を介して連通される貯湯タンクとを具備する。

さらに、上記目的を達成するため本発明は、圧縮機、四方切換え弁、室外熱交換器、減圧装置を収容し冷媒管を介して接続されるヒートポンプユニットと、このヒートポンプユニットの四方切換え弁および減圧装置と冷媒管を介して連通されヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成する水熱交換器、この水熱交換器に熱交換水を供給し水熱交換器に導かれる冷媒と熱交換して得られた温水（湯）を一時的に貯溜するバッファタンク、このバッファタンクから供出される温水の流路先を切換える流路切換え手段および流路切換え手段を切換え制御する制御手段などを備えた流路切換え制御ユニットと、この流路切換え制御ユニットの流路切換え手段を介して連通される貯湯タンクとを具備する。

本発明によれば、少なくとも貯湯タンクはそのままで、設備の老朽化や方式変更に対応でき、経済性や施工性の点で有利となる等の効果を奏する。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は給湯システムの装置構成図、図２は同給湯システムにおける貯湯運転時と除霜運転時の冷媒と温水の流れの説明図である。
この給湯システムは、ヒートポンプユニット１と、流路切換え制御ユニット２および、貯湯タンク３とから構成される。
はじめにヒートポンプユニット１から詳述すると、このヒートポンプユニット１には、圧縮機４と、四方切換え弁５と、室外熱交換器６と、減圧装置である電動膨張弁（ＰＭＶ：パルスモータバルブ）７と、水熱交換器８および循環ポンプ９が収容配置されている。

上記水熱交換器８は、熱交換用冷媒管８Ａおよび熱交換用水配管８Ｂを備えていて、冷媒と水もしくは、冷媒と温水（湯）を互いに効率よく熱交換できるようになっている。上記圧縮機４、四方切換え弁５、室外熱交換器６、電動膨張弁７および水熱交換器８における熱交換用冷媒管８Ａは、順次、冷媒管Ｒを介して連通され、ヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成している。
上記ヒートポンプユニット１の側部には一対の接続口体ａが互いに離間して設けられていて、これら接続口体ａ相互は水配管Ｍによって連通される。この水配管Ｍの中途部には、上記水熱交換器８の熱交換用水配管８Ｂおよび上記循環ポンプ９が設けられる。

上記流路切換え制御ユニット２において、上記ヒートポンプユニット１側部に設けられる接続口体ａとそれぞれ対向して一対の接続口体ｂが設けられ、互いに対向する接続口体ａ−ｂ間には水配管Ｍが設けられて互いに連通する。
流路切換え制御ユニット２には、バッファタンク１０と、三方切換え弁（流路切換え手段）１１が収容配置され、上記貯湯タンク３と対向するユニット２の側部には一対の接続口体ｃが互いに離間して設けられる。

流路切換え制御ユニット２における、ヒートポンプユニット１と対向する一方の接続口体ｂと、上記バッファタンク１０と、上記三方切換え弁１１の２つのポートおよび、貯湯タンク３と対向する一方の接続口体ｃは水配管Ｍを介して直列に接続される。
流路切換え制御ユニット２の他方の接続口体ｂと接続口体ｃは水配管Ｍを介して直列に接続され、この水配管Ｍの中途部と上記三方切換え弁１１の残りのポートとはバイパス管Ｎを介して連通される。このバイパス管Ｎと、水配管Ｍに沿って設けられる循環ポンプ９と、水熱交換器８の熱交換用水配管８Ｂと、バッファタンク１０および三方切換え弁１１とで、循環回路Ｋが形成される。

上記貯湯タンク３は、ここでは汎用の密閉型貯湯タンクが用いられる。この密閉型貯湯タンク３の上部と底部には接続口体ｄが設けられていて、上部の接続口体ｄは流路切換え制御ユニット２における一方の接続口体ｃと水配管Ｍを介して連通される。この水配管Ｍの中途部には、たとえば洗面所や厨房設備に設けられる給湯栓１２と連通する給湯管Ｓが接続される。
貯湯タンク３の底部に設けられる接続口体ｄは、流路切換え制御ユニット２における他方の接続口体ｃと水配管Ｍを介して連通される。水配管Ｍの中途部に図示しない給水源に接続する給水管Ｑが連通されていて、この給水管Ｑは中途部に減圧弁１３を備えている。

以上のような装置構成と配管系統であり、特に図１に示すように、上記流路切換え制御ユニットには各構成部品を電気的に制御する制御装置（制御手段）１５が設けられる。上記制御装置１５は、ヒートポンプユニット１に備えられ、ヒートポンプユニット１内の電動部品を制御するヒートポンプユニット制御器１６と電気的に接続される。さらに、制御装置１５は流路切換え制御ユニット２内の三方切換え弁１１と電気的に接続され、三方切換え弁１１に対して制御信号を送るようになっている。

上記貯湯タンク３には、底部から上面部まで所定間隔を存して複数の温度センサ１７が取付けられていて、それぞれの取付け部位である液面高さにおける温度を検知する。これら複数の温度センサ１７は、それぞれ上記制御装置１５に電気的に接続され、検知温度信号を制御装置１５へ送るようになっている。さらに、上記バッファタンク１０にも図示しない温度センサが取付けられていて、上記制御装置１５に電気的に接続され、検知温度信号を制御装置１５へ送るようになっている。

本発明の給湯システムでは、図２に示すように、安価な深夜電力を利用して貯湯運転が行われる。
上記制御装置１５は、圧縮機４および循環ポンプ９に駆動制御信号を送るともに、四方切換え弁５および三方切換え弁１１に後述するように切換え制御信号を送る。圧縮機４が駆動されて冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する。冷媒は、図中実線矢印に示すように、四方切換え弁５から水熱交換器８の熱交換用冷媒管８Ａに導かれて凝縮し、凝縮熱を放出する。そして冷媒は、電動膨張弁７において減圧膨張し、室外熱交換器６に導かれて蒸発し、四方切換え弁５を介して圧縮機４に吸込まれ、圧縮されて再び上述の径路を循環する。

一方、減圧弁１３を介して貯湯タンク３内へ水を供給し、満杯状態にして貯溜する。貯湯タンク３に貯えられた水は、循環ポンプ９の運転により、図中実線矢印に示すように流路切換え制御ユニット２内を介してヒートポンプユニット１内に導かれ、循環ポンプ９から水熱交換器８の熱交換用水配管８Ｂに導かれる。熱交換用水配管８Ｂに導かれる水は、水熱交換器８内の熱交換用冷媒管８Ａで凝縮熱を放出する冷媒と熱交換する。
熱交換用水配管８Ｂに導かれる水は冷媒の凝縮熱を吸収し、温度上昇して温水（湯）に変る。温水はヒートポンプユニット１から出て、流路切換え制御ユニット２内のバッファタンク１０に導かれる。上記制御装置１５は、バッファタンク１０内の温水が予め設定された温度に到達するまでは、温水をバッファタンク１０からバイパス管Ｎに導通するよう三方切換え弁１１を切換え制御する。したがって、温水は循環ポンプ９から水熱交換器８内の熱交換用水配管８Ｂに導かれて熱交換し、さらにバッファタンク１０へと循環する。

バッファタンク１０内の温水の温度が徐々に上昇して所定温度以上になったことを、バッファタンク１０に取付けられた温度センサにより検知したら、制御装置１５は三方切換え弁１１を切換え制御する。バッファタンク１０内の温水は、図中破線矢印に示すように流路切換え制御ユニット２から出て貯湯タンク３上部へ供給される。その一方で、貯湯タンク３底部から図中実線矢印に示すように低温の温水が導出され、上述したように水熱交換器８に導かれて熱交換するとともにバッファタンク１０に導かれ、所定温度に到達するまではバイパス管Ｎを介して循環回路Ｋを循環する。

バッファタンク１０内の温水温度が所定温度以上になったことを検知する都度、制御装置１５は三方切換え弁１１を切換え制御して、バッファタンク１０内の温水を貯湯タンク３へ供給する。そして、貯湯タンク３内の低温の温水を循環回路Ｋに循環するよう切換え制御する。
貯湯タンク３において、各水位に取付けられる全ての温度センサ１７により、それぞれ予め設定された温度以上を検知したら、貯湯タンク３内に貯溜される温水の全てが所定温度以上になったことと判断し、制御装置１５は圧縮機４と循環ポンプ９の運転を停止して貯湯運転を終了する。

深夜電力の適用時間外では、給湯栓１２を開放すると貯湯タンク３内の温水が給湯栓１２から供給される。給湯栓１２を閉成すれば、給湯が終了する。
また、冬季に貯湯運転をなすと、特に室外熱交換器６では冷媒が蒸発して周囲から蒸発潜熱を奪うために、室外熱交換器６自体がより低温化して表面に霜が付着する。そのまま運転を継続すると、室外熱交換器６での熱交換効率が低下して、温水を所定温度にまで加熱することができなくなる。
そこで、制御装置１５は、以下に述べるような除霜運転を行うよう制御する。このとき、圧縮機４と循環ポンプ９が駆動されることは変りがないが、四方切換え弁５と三方切換え弁１１は後述するように切換え制御される。

ヒートポンプユニット１においては、圧縮機４で圧縮され吐出された高温高圧の冷媒ガスが、図中一点鎖線矢印に示すように四方切換え弁５を介して室外熱交換器６に導かれ、ここで凝縮して凝縮熱を放出する。したがって、室外熱交換器６に付着していた霜が徐々に溶融する除霜作用が行われる。凝縮した冷媒は電動膨張弁７において減圧膨張し、水熱交換器８に導かれて蒸発し、四方切換え弁５を介して圧縮機４に吸込まれ、再び上述の径路を循環する。

一方、循環ポンプ９が駆動されて、バッファタンク１０内に充満していた温水は、図中実線矢印に示すように三方切換え弁１１からバイパス管Ｎと循環ポンプ９を介して水熱交換器８の熱交換用水配管８Ｂに導かれる。温水は熱交換用水配管８Ｂにおいて熱交換用冷媒管８Ａを流通する低温の冷媒と熱交換してからバッファタンク１０に導かれ、上述の循環回路Ｋを循環する。ヒートポンプ冷凍サイクルを循環する冷媒の温度が上がって、室外熱交換器に６おける除霜作用が早期に終了する。

除霜作用が完全に終了して再び貯湯運転を開始する際に、バッファタンク１０内の温水が所定温度以下に低下していることを検知したら、制御装置１５は三方切換え弁１１の切換え方向を維持する。バッファタンク１０内の温水はバイパス管Ｎに導びかれ、さらに循環ポンプ９を介して水熱交換器８の熱交換用水配管８Ｂに導かれ、熱交換用冷媒管８Ａに導かれる冷媒と熱交換する。

このとき、ヒートポンプ式冷凍サイクルにおける四方切換え弁５は切換え制御されていて、冷媒は図中実線矢印に示すように導かれ、熱交換用冷媒管８Ａで凝縮して凝縮熱を放出する。熱交換用水配管８Ｂに導かれる低温の温水は加熱され、温度上昇して高温の温水に変る。

バッファタンク１０内の温水が所定温度以上に上昇したことを検知したら、制御装置１５は三方切換え弁１１を切換え制御してバッファタンク１０内の高温の温水を、図中破線矢印に示すように貯湯タンク３へ導く。
その一方で、貯湯タンク３底部から図中実線矢印に示すように低温の温水が導出され、上述したように水熱交換器８に導かれて熱交換するとともにバッファタンク１０に導かれ、所定温度に到達するまではバイパス管Ｎを介して循環回路Ｋを循環する。

このようにして、上記流路切換え制御ユニット２内に、バッファタンク１０と三方切換え弁１１および制御装置１５を備えることにより、上記貯湯タンク３に流路切換え手段（三方切換え弁）１１と制御手段（制御装置）１５を備える必要がなくなり、熱源機であるヒートポンプユニット１の加熱能力と貯湯タンク３の容量の組合せに対する制限がほとんどなくなるため、貯湯タンク３の種類と、大きさ（容量）の選択自由度が増して、汎用性が向上する。

上記制御装置１５は、貯湯運転の起動時に沸き上げ温度が所定の温度になるまで、三方切換え弁１１を切換え制御して温水をヒートポンプユニット１とバッファタンク１０との間に循環させ、所定温度以上に上昇してから三方切換え弁１１を切換え制御して貯湯タンク３へ温水を供給するようにしたから、貯湯タンク３に対して高い温度の温水を効率よく貯湯できる。

上記制御装置１５は、室外熱交換器６に対する除霜運転において、三方切換え弁１１を切換え制御しバッファタンク１０内の温水をヒートポンプユニット１を構成する水熱交換器８に導き、室外熱交換器６の除霜をなす。水熱交換器８で温度低下した温水を貯湯タンク３へ戻さずに、再びバッファタンク１０に戻すようにしたから、貯湯タンク３に貯溜される温水の温度低下を防止するとともに、たとえ貯湯タンク３内の温水量が不足して湯切れが生じた場合でも、室外熱交換器６に対する除霜運転が可能となる。

なお、上述の実施の形態では貯湯タンクとして、密閉型のものを適用して説明したが、これに限定されるものではなく、いわゆる開放型の貯湯タンクを備えてもよい。この場合は、特に図示していないが、基本的には先に図１および図２で説明したものと同一である。以下、概略的に説明する。
給水源と貯湯タンクとを連通する給水管に減圧弁とともにモータバルブが設けられる。上記貯湯タンクにフロートスイッチが設けられ、制御装置１５ではフロートスイッチから送られる信号にもとづいて上記モータバルブを制御する。そして、貯湯タンク内の湯を給湯栓１２へ送る給湯管Ｓの中途部にはポンプが設けられる。

上記開放型貯湯タンクを備えた構成の給湯システムにおいて貯湯運転は、減圧弁で水圧を一定にして貯湯タンク内に水を供給し貯溜する。貯湯タンクに貯溜された水は、循環ポンプ９の運転により水熱交換器８の熱交換用水配管８Ｂに導かれて、熱交換用冷媒管８Ａから放出される冷媒の凝縮熱を吸収し温度上昇する。
熱交換用水配管８Ｂで温度上昇した温水はバッファタンク１０に導かれ、ここに集溜する温水が所定温度以上になるまで三方切換え弁１１を切換え制御して、バイパス管Ｎおよび循環ポンプ９からなる循環回路Ｋを介して再び熱交換用水配管８Ｂに導く。バッファタンク１０内の温水が所定温度以上になると、三方切換え弁１１を切換え制御してバッファタンク１０内の温水を図中破線矢印に示すように、貯湯タンクに導く。

その一方で、貯湯タンク底部から図中実線矢印に示すように低温の温水が導出され、水熱交換器８に導かれて熱交換するとともにバッファタンク１０に導かれ、所定温度に到達するまではバイパス管Ｎを介して循環回路Ｋを循環する。バッファタンク１０内の温水温度が所定温度以上になったことを検知する都度、制御装置１５は三方切換え弁１１を切換え制御して、バッファタンク１０内の温水を貯湯タンク３へ供給する。

貯湯タンク３において、各水位に取付けられる全ての温度センサ１７が、それぞれ予め設定された温度以上を検知したら、貯湯タンク３内に貯溜される温水の全てが所定温度以上になったことと判断し、制御装置１５は圧縮機４と循環ポンプ９の運転を停止して貯湯運転を終了する。
深夜電力の適用時間外では、給湯栓１２を開放すると給湯ポンプが駆動されて、貯湯タンク内の温水が給湯栓１２から供給される。給湯栓１２を閉成すれば、給湯ポンプの運転が終了する。

上記開放型の貯湯タンクを備えた場合での除霜運転は、以下に述べるようになる。
圧縮機４から吐出される高温高圧の冷媒ガスが四方切換え弁５を介して室外熱交換器６に導かれ、凝縮熱を放出するので、室外熱交換器６に付着していた霜は徐々に溶融する。凝縮した冷媒は電動膨張弁７において減圧膨張され、水熱交換器８に導かれて蒸発し、四方切換え弁５を介して圧縮機４に吸込まれ、再び上述の径路を循環する。
一方、循環ポンプ９が駆動されて、バッファタンク１０内に充満していた温水は三方切換え弁１１からバイパス管Ｎを介して、循環ポンプ９から水熱交換器８の熱交換用水配管８Ｂに導かれる。温水は熱交換用水配管８Ｂにおいて熱交換用冷媒管８Ａを流通する低温の冷媒と熱交換しバッファタンク１０に導かれるよう循環回路Ｋを循環する。したがって、冷媒の温度が上がって室外熱交換器６における除霜作用が早期に終了する。

このとき、ヒートポンプ式冷凍サイクルにおける四方切換え弁５は切換え制御されていて、冷媒は熱交換用冷媒管８Ａで凝縮して凝縮熱を放出する。熱交換用水配管８Ｂに導かれる低温の温水は加熱され、温度上昇して高温の温水に変る。
バッファタンク１０内の温水が所定温度以上に上昇したことを検知したら、制御装置１５は三方切換え弁１１を切換え制御してバッファタンク１０内の高温の温水を貯湯タンクへ導く。

その一方で、貯湯タンク底部から低温の温水が導出され、水熱交換器８に導かれて熱交換するとともにバッファタンク１０に導かれ、所定温度に到達するまではバイパス管Ｎを介して循環回路Ｋを循環する。バッファタンク１０内の温水温度が所定温度以上になったことを検知する都度、制御装置１５は三方切換え弁１１を切換え制御して、バッファタンク１０内の温水を貯湯タンク３へ供給する。

貯湯タンク３において、各水位に取付けられる全ての温度センサ１７が、それぞれ予め設定された温度以上を検知したら、貯湯タンク３内に貯溜される温水の全てが所定温度以上になったことと判断し、制御装置１５は圧縮機４と循環ポンプ９の運転を停止して貯湯運転を終了する。
このように本発明の給湯システムでは、上述した密閉型貯湯タンク３と、ここで説明した開放型貯湯タンクのいずれにも対応できる。そのため、設備の老朽化にともなうリニューアルや、熱源機としてガス給湯システムからヒートポンプ式給湯システムなどの他の方式に変更する場合に、密閉型、開放型のいずれの貯湯タンクであっても、少なくとも貯湯タンクはそのまま用いることができて、経済性および施工性の向上化を得られる。

なお、本発明の給湯システムは、以下に述べるような構成においても適用される。
図３は他の実施の形態における給湯システムの装置構成図、図４は同給湯システムにおける貯湯運転時と除霜運転時の冷媒と温水の流れの説明図である。
この給湯システムは、ヒートポンプユニット１Ａと、流路切換え制御ユニット２Ａおよび、密閉型貯湯タンク３とから構成される。
上記ヒートポンプユニット１Ａには、圧縮機４と、四方切換え弁５と、室外熱交換器６と、減圧装置である電動膨張弁（ＰＭＶ：パルスモータバルブ）７が収容配置されている。

上記流路切換え制御ユニット２Ａには、水熱交換器８と、循環ポンプ９と、バッファタンク１０および、三方切換え弁（流路切換え手段）１１が収容配置される。上記水熱交換器８は、熱交換用冷媒管８Ａおよび熱交換用水配管８Ｂを備えていて、上記圧縮機４、四方切換え弁１１、室外熱交換器６、電動膨張弁７および水熱交換器８における熱交換用冷媒管８Ａは、順次、冷媒管Ｒを介して連通され、ヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成している。

流路切換え制御ユニット２Ａにおける、水熱交換器８の熱交換用水配管８Ｂと、上記バッファタンク１０と、上記三方切換え弁１１の２つのポートおよび循環ポンプ９は水配管Ｍを介して接続され、これらで循環回路Ｋが構成される。
上記三方切換え弁１１の残りのポートと、汎用の密閉型貯湯タンク３とは水配管Ｍを介して連通される。この水配管Ｍの中途部には、たとえば洗面所や厨房設備に設けられる給湯栓１２と連通する給湯管Ｓが接続される。貯湯タンク３の底部には流路切換え制御ユニット２の循環回路Ｋに接続される水配管Ｍが設けられ、この水配管Ｍの中途部に図示しない給水源に接続する給水管Ｑが連通されていて、この給水管Ｑは減圧弁１３を備えている。

以上のような装置構成と配管系統であり、特に図３に示すように、上記流路切換え制御ユニット２Ａには各構成部品を電気的に制御する制御装置（制御手段）１５が設けられる。上記制御装置１５は、ヒートポンプユニット制御器１６と、三方切換え弁１１と、貯湯タンク３に底部から上面部まで所定間隔を存して設けられる複数の温度センサ１７と電気的に接続される。
図４に示すように、安価な深夜電力を利用する貯湯運転の開始にあたって上記制御装置１５は、圧縮機４と循環ポンプ９に駆動制御信号を送り、四方切換え弁５および三方切換え弁１１に切換え制御信号を送る。

圧縮機４が駆動され吐出される冷媒は、図中実線矢印に示すように四方切換え弁５からヒートポンプユニット１Ａを出て流路切換え制御ユニット２Ａ内に導入され、水熱交換器８の熱交換用冷媒管８Ａに導かれて凝縮し、凝縮熱を放出する。そして冷媒は、再びヒートポンプユニット１Ａ内に入って電動膨張弁７で減圧膨張し、室外熱交換器６で蒸発し、四方切換え弁５を介して圧縮機４に吸込まれ、再び上述の径路を循環する。

一方、減圧弁１３を介して貯湯タンク３内へ水を供給し、満杯状態にして貯溜する。ここに貯えられた水は循環ポンプ９の運転により、図中実線矢印に示すように水熱交換器８の熱交換用水配管８Ｂに導かれ、熱交換用冷媒管８Ａで凝縮熱を放出する冷媒と熱交換して温度上昇し温水（湯）に変る。そして、温水はヒートポンプユニット１Ａから出て、バッファタンク１０に導かれる。

上記制御装置１５は、バッファタンク１０内の温水が予め設定された温度に到達するまでは、バッファタンク１０からバイパス管Ｎに導通するよう三方切換え弁１１を切換え制御する。温水は循環ポンプ９から水熱交換器８内の熱交換用水配管８Ｂに導かれて熱交換し、さらにバッファタンク１０へと循環する。
バッファタンク１０内の温水が徐々に上昇して所定温度以上になったことを検知したら、制御装置１５は三方切換え弁１１を切換え制御する。バッファタンク１０内の温水は図中破線矢印に示すように、貯湯タンク３上部へ供給される。その一方で、貯湯タンク３底部から低温の温水が図中実線矢印に示すように導出され、水熱交換器８に導かれて熱交換するとともにバッファタンク１０に導かれ、所定温度に到達するまではバイパス管Ｎを介して循環回路Ｋを循環する。

バッファタンク１０内の温水温度が所定温度以上になったことを検知する都度、制御装置１５は三方切換え弁１１を切換え制御して、バッファタンク１０内の温水を貯湯タンク３へ供給する。貯湯タンク３において、各水位に取付けられる全ての温度センサ１７により、それぞれ予め設定された温度以上を検知したら、貯湯タンク３内に貯溜される温水の全てが所定温度以上になったことと判断し、制御装置１５は圧縮機４と循環ポンプ９の運転を停止して貯湯運転を終了する。
深夜電力の適用時間外では、給湯栓１２を開放すると貯湯タンク３内の温水が給湯栓１２から供給される。給湯栓１２を閉成すれば、給湯が終了する。

また、制御装置１５は、以下に述べるように除霜運転を行うよう制御する。
圧縮機４から吐出された冷媒ガスが図中一点鎖線矢印に示すように、四方切換え弁５を介して室外熱交換器６に導かれ、ここで凝縮して凝縮熱を放出する。したがって、室外熱交換器６に付着していた霜が徐々に溶融する除霜作用が行われる。凝縮した冷媒は電動膨張弁７において減圧膨張し、水熱交換器８に導かれて蒸発し、四方切換え弁５を介して圧縮機４に吸込まれ、再び上述の径路を循環する。

一方、循環ポンプ９が駆動されて、バッファタンク１０内に充満していた温水が図中実線矢印に示すように、三方切換え弁１１から循環ポンプ９を介して水熱交換器８の熱交換用水配管８Ｂに導かれる。温水は熱交換用水配管８Ｂにおいて熱交換用冷媒管８Ａを流通する低温の冷媒と熱交換してからバッファタンク１０に導かれ、上述の循環回路Ｋを循環する。ヒートポンプ冷凍サイクルを循環する冷媒の温度が上がって、室外熱交換器６における除霜作用が早期に終了する。

除霜作用が完全に終了して再び貯湯運転を開始する際に、バッファタンク１０内の温水が所定温度以下に低下していることを検知したら、制御装置１５は三方切換え弁１１の切換え方向を維持する。バッファタンク１０内の温水は循環ポンプ９を介して水熱交換器８の熱交換用水配管８Ｂに導かれ、熱交換用冷媒管８Ａに導かれる冷媒と熱交換する。
このとき、ヒートポンプ式冷凍サイクルにおける四方切換え弁５は切換え制御されていて、冷媒は熱交換用冷媒管８Ａで凝縮して凝縮熱を放出する。熱交換用水配管８Ｂに導かれる低温の温水は加熱され、温度上昇して高温の温水に変る。

バッファタンク１０内の温水が所定温度以上に上昇したことを検知したら、制御装置１５は三方切換え弁１１を切換え制御し図中破線矢印に示すように、バッファタンク１０内の高温の湯を貯湯タンク３へ導く。
その一方で、貯湯タンク３底部から図中実線矢印に示すように低温の温水が導出され、水熱交換器８に導かれて熱交換するとともにバッファタンク１０に導かれ、所定温度に到達するまではバイパス管Ｎを介して循環回路Ｋを循環する。バッファタンク１０内の温水温度が所定温度以上になったことを検知する都度、制御装置１５は三方切換え弁１１を切換え制御して、バッファタンク１０内の温水を貯湯タンク３へ供給する。

貯湯タンク３において、各水位に取付けられる全ての温度センサ１７が、それぞれ予め設定された温度以上を検知したら、貯湯タンク３内に貯溜される温水の全てが所定温度以上になったことと判断し、制御装置１５は圧縮機４と循環ポンプ９の運転を停止して貯湯運転を終了する。
特に図示していないが貯湯タンク３として、開放型の貯湯タンクを備えた場合でも、先に説明したような貯湯運転と除霜運転との切換えが可能である。したがって、水熱交換器８と循環ポンプ９を流路切換え制御ユニット２Ａ内に備えた、この実施の形態の構成であっても、先の実施の形態と全く同様の作用効果が得られる。

また、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。

本発明の実施の形態に係る、給湯システムの装置構成と配管系統を説明する図。同実施の形態に係る、貯湯運転時と除霜運転時の冷媒および温水の流れを説明する図。本発明の他の実施の形態に係る、給湯システムの装置構成と配管系統を説明する図。同実施の形態に係る、貯湯運転時と除霜運転時の冷媒および温水の流れを説明する図。

符号の説明

４…圧縮機、５…四方切換え弁、７…電動膨張弁（減圧装置）、８…水熱交換器、Ｐ…冷媒管、１…ヒートポンプユニット、１０…バッファタンク、１１…三方切換え弁（流路切換え手段）、１５…制御装置（制御手段）、２…流路切換え制御ユニット、３…貯湯タンク。

Claims

圧縮機、四方切換え弁、室外熱交換器、減圧装置および水熱交換器とを冷媒管を介して連通しヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成するヒートポンプユニットと、
このヒートポンプユニットの上記水熱交換器に熱交換水を供給し、水熱交換器で熱交換して得られた温水（湯）を一時的に貯溜するバッファタンク、このバッファタンクから供出される温水の流路先を切換える流路切換え手段および、この流路切換え手段を切換え制御する制御手段を備えた流路切換え制御ユニットと、
この流路切換え制御ユニットの上記流路切換え手段を介して連通される貯湯タンクと
を具備することを特徴とする給湯システム。
上記制御手段は、上記貯湯タンクに対する貯湯運転時に、上記流路切換え制御ユニットの上記流路切換え手段に対し、沸き上げ温度が所定温度に上昇するまで上記水熱交換器とバッファタンクとの間を温水が循環するよう切換え、所定の温度以上になったときバッファタンクの温水を上記貯湯タンクに導くよう切換え制御することを特徴とする請求項１記載の給湯システム。
上記制御手段は、上記室外熱交換器に対する除霜運転時に、上記ヒートポンプユニットにおける上記流路切換え手段に対し上記バッファタンク内の温水を上記水熱交換器に導き、水熱交換器に導かれる冷媒と熱交換するよう切換え制御することを特徴とする請求項１記載の給湯システム。
圧縮機、四方切換え弁、室外熱交換器、減圧装置を収容し、冷媒管を介して接続されるヒートポンプユニットと、
このヒートポンプユニットの上記四方切換え弁および上記減圧装置と冷媒管を介して連通されヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成する水熱交換器、この水熱交換器に熱交換水を供給し水熱交換器に導かれる冷媒と熱交換して得られた温水（湯）を一時的に貯溜するバッファタンク、このバッファタンクから供出される温水の流路先を切換える流路切換え手段および、この流路切換え手段を切換え制御する制御手段などを備えた流路切換え制御ユニットと、
この流路切換え制御ユニットの上記流路切換え手段を介して連通される貯湯タンクと
を具備することを特徴とする給湯システム。