JP2009168320A

JP2009168320A - ヒートポンプ式給湯システム

Info

Publication number: JP2009168320A
Application number: JP2008006179A
Authority: JP
Inventors: Yuji Teranishi; 雄二寺西
Original assignee: Chugoku Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Chugoku Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-01-15
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2009-07-30

Abstract

【課題】給湯負荷に応じたヒートポンプ式給湯システムを安価で迅速に提供する。
【解決手段】高温水を生成するヒートポンプ１０ａ〜１０ｆと、ヒートポンプ１０ａ〜１０ｆにより生成された高温水を貯留する貯湯部１００とを備えるヒートポンプ式給湯システム１であって、複数のヒートポンプ１０ａ〜１０ｆが、貯湯部１００に対して並列に接続されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のヒートポンプを備える給湯システムに関する。

ヒートポンプ式給湯機は、熱源に冷媒の状態変化を利用しているので電気ヒータで水を加熱する給湯機よりも一般にエネルギー効率が良く、またガス等を燃焼しないので空気中に二酸化炭素などを排出せず地球環境にやさしい給湯機といえる。このため、ヒートポンプ式給湯機は急速に普及しつつあり、また運転効率を一層向上させるため、様々なヒートポンプ式給湯機が開発されている（例えば、特許文献１）。

ヒートポンプの運転効率を向上させるためには、要求される給湯負荷に応じた適切な容量のヒートポンプを導入することが重要である。しかし、給湯機が設置される建物等によって給湯負荷は異なるのに対し、対象となる建物等に適切な容量のヒートポンプが量産されているとは限らず、そのような適切な容量のヒートポンプを入手するためにコストが増大し、また、時間もかかるという問題がある。
特開２００１−２０８４３４号公報

本発明は、このような課題に対して、給湯負荷に応じたヒートポンプ式給湯システムを安価で迅速に提供することを目的とする。

第１の発明は、高温水を生成するヒートポンプと、前記ヒートポンプにより生成された高温水を貯留する貯湯部とを備えるヒートポンプ式給湯システムであって、
複数の前記ヒートポンプが、前記貯湯部に対して並列に接続されていることを特徴とするヒートポンプ式給湯システムである。

第２の発明は、第１の発明に記載のヒートポンプ式給湯システムであって、
前記各ヒートポンプにより生成された高温水を、前記各ヒートポンプの高温水出口に接続された出湯配管を介して合流させ、その合流させた高温水を前記貯湯部に供給する貯湯合流器と、
前記貯湯部から供給された常温水を前記各ヒートポンプの常温水入口に接続された給水配管に分配する給水分配器と、
を備えることを特徴とするヒートポンプ式給湯システムである。

本発明によれば、給湯負荷に応じたヒートポンプ式給湯システムを安価で迅速に提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態であるヒートポンプ式給湯システム１の構成を示す図である。同図に示す通り、ヒートポンプ式給湯システム１は、複数（同図の例では６つ）のヒートポンプ１０（１０ａ〜１０ｆ）と、複数（同図の例では６つ）の貯湯部１００（１００ａ〜１００ｆ）とを備えている。貯湯部１００は、それぞれ、複数の貯湯タンク（同図の例では貯湯タンク１００ａ〜１００ｆ）が、タンク接続管１０２ａ〜１０２ｅを介して直列に接続されて構成されている。

ヒートポンプ１０は、例えば冷媒にＣＯ_２ガスを用いたものであって、常温水（例えば、５〜２４℃程度）を加熱して高温水（例えば、９０℃程度）を生成する。図１に示すように、６台のヒートポンプ１０ａ〜１０ｆの高温水出口は、それぞれ出湯配管２０ａ〜２０ｆを介して貯湯合流器２８に接続され、また、ヒートポンプ１０ａ〜１０ｆの常温水入口は、それぞれ入水配管３０ａ〜３０ｆを介して給水分配器３８に接続されている。すなわち、ヒートポンプ１０ａ〜１０ｆは、貯湯合流器２８及び給水分配器３８に対して並列に接続されている。なお、本実施形態においては、６台のヒートポンプ１０ａ〜１０ｆが並列に接続されるものとしているが、本発明は、６台に限るものではなく、２台以上のヒートポンプが並列に接続されていればよい。

貯湯合流器２８は、ヒートポンプ１０ａ〜１０ｆで生成されて出湯配管２０ａ〜２０ｆを介して供給された高温水を合流させる。
貯湯合流器２８は、貯湯配管２４を介して貯湯タンク１００ａの上部に接続されている。

また、給水分配器３８は、給水配管３４を介して、貯湯部１００の最下流側の貯湯タンク１００ｆの底部に接続されている。

貯湯部１００の最下流側の貯湯タンク１００ｆの常温水は給水分配器３８に供給される。そして、その常温水は給水分配器３８で入水配管３０ａ〜３０ｆに分配され、それぞれ、ヒートポンプ１０ａ〜１０ｆの常温水入口に供給される。

なお、出湯配管２０ａ〜２０ｆには、それぞれ、保守弁２２ａ〜２２ｆが設けられ、また、入水配管３０ａ〜３０ｆには、それぞれ、保守弁３２ａ〜３２ｆが設けられている。保守弁２２ａ〜２２ｆ及び保守弁３２ａ〜３２ｆは何れも開閉弁であって、通常は開状態とされ、ヒートポンプ１０ａ〜１０ｆのうち何れかが故障や保守等により運転を停止した場合に、その停止したヒートポンプ１０に対応する保守弁２２ａ〜２２ｆ及び保守弁３２ａ〜３２ｆが閉状態とされる。

また、ヒートポンプ式給湯システム１は、取水配管４０を備えている。取水配管４０には、水道等の外部の給水源である取水部４２から常温水が供給される。この取水配管４０は、貯湯部１００の最下流側の貯湯タンク１００ｆの底部に接続されている。

貯湯部１００の最上流側の貯湯タンク１００ａの上部には、給湯配管５０が接続され、貯湯タンク１００ａの高温水は、給湯配管５０を介して給湯部５２へ供給される。

貯湯部１００の最上流側の貯湯タンク１００ａの上部には、逃し弁７０が設けられている。逃し弁７０は、貯湯タンク１００ａ内の圧力が所定以上となった場合に、貯留されている高温水若しくは常温水又は水蒸気を排出する。

また、貯湯部１００の最上流側の貯湯タンク１００ａ以外のタンク１００ｂ〜１００ｆの上部には、それぞれ、空気抜弁７２ｂ〜７２ｆが設けられている。これら空気抜弁７２ｂ〜７２ｆは、各貯湯タンクへ混入した空気を排出する。

また、各貯湯タンク１００ａ〜１００ｆには、それぞれの底部に、排水配管６０ａ〜６０ｆが接続されている。排水配管６０ａ〜６０ｆには、それぞれ、排水弁６６ａ〜６６ｆが設けられている。排水弁６６ａ〜６６ｆは通常は閉状態とされ、点検や修理等のためにタンク内を空にする必要がある場合には、排水弁６６ａ〜６６ｆを開いて排水配管６０を介して高温水若しくは常温水を排水する。

以上、説明したヒートポンプ式給湯システム１において、例えば、安価な夜間電力を電源としてヒートポンプ１０ａ〜１０ｆを動作させるべく夜間に貯湯運転が行なわれ、昼間に給湯運転が行なわれる。

貯湯運転時には、貯湯部１００の最下流側の貯湯タンク１００ｆの底部の常温水が、給水配管３４及び給水分配器３８を介して各ヒートポンプ１０ａ〜１０ｆへ供給され、これらヒートポンプ１０ａ〜１０ｆで加熱されることにより高温水が生成される。そして、各ヒートポンプ１０ａ〜１０ｆで生成された高温水は、貯湯合流器２８で合流した後、貯湯部１００の貯湯タンク１００ａへその上部から供給されて、貯湯部１００を構成する各貯湯タンクへ、タンク接続管１０２ａ〜１０２ｅを介して、上流側から順次貯留される。

なお、各貯湯タンクには、複数の高さ位置における湯温を検出する湯温センサ１０４が設けられており、それら湯温センサ１０４の検出温度により各貯湯タンクの残湯量（つまり、貯湯部１００の残湯量）を検知できるようになっている。そして、不図示の制御手段により、湯温センサ１０４で検知された残湯量に基づいて、貯湯部１００が高温水で満杯になったと判定されると、ヒートポンプ１０ａ〜１０ｆの運転が停止される。

以上の貯湯運転により貯湯部１００に貯留された高温水により昼間等に給湯運転を行なう。

給湯運転時には、貯湯部１００の貯湯タンク１００ａに貯留された高温水が、給湯配管５０を介して給湯部５２へ供給されることで給湯が行なわれ、給湯量に応じた量の常温水が、取水配管４０を介して、貯湯タンク１００ｆへその底部から供給される。具体的には、給湯部５２の給湯栓が開かれると、貯湯タンク１００ａの高温水が給湯配管５０へ排出されると共に、排出された高温水と等量の常温水が、取水配管４０から貯湯タンク１００ｆの底部へ供給される。給湯配管５０へ排出された高温水は、給湯部５２へ給湯される。

以上説明したように、本実施形態によれば、複数のヒートポンプ１０ａ〜１０ｆを貯湯部１００に対して並列に接続する構成としているので、汎用のヒートポンプを利用して、並列接続するヒートポンプの個数を給湯施設の給湯負荷に応じて設定することにより、当該給湯負荷に応じた容量のヒートポンプ式給湯システム１を実現できる。すなわち、給湯負荷に応じたヒートポンプを用意する必要がなくなり、ヒートポンプとして汎用製品を用いることができるので、ヒートポンプ式給湯システム１を迅速かつ安価に実現することができる。

また、ヒートポンプ式給湯システム１は、複数のヒートポンプ１０ａ〜１０ｆを備えているので、そのうちの１台が故障あるいは保守のために停止する場合にも、故障したヒートポンプ１０に対応する保守弁２２ａ〜２２ｆ及び保守弁３２ａ〜３２ｆを閉状態とし、その他の保守弁２２ａ〜２２ｆ及び保守弁３２ａ〜３２ｆを開状態とすることにより、他のヒートポンプ１０により運転を継続することができる。

なお、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

例えば、上記実施形態においては、貯湯部１００は、直列接続された６つの貯湯タンクが直列に接続されて構成されるものとしたが、これに限らず、２つ以上の貯湯タンクを接続して構成されてもよく、また、単一の貯湯タンクから構成されてもよい。

本発明の一実施形態であるヒートポンプ式給湯システム１の構成を示す図である。

符号の説明

１ヒートポンプ式給湯システム１０ヒートポンプ
２０出湯配管２２保守弁
２４貯湯配管２８貯湯合流器
３０入水配管３２保守弁
３４給水配管３８給水分配器
４０取水配管４２取水部
５０給湯配管５２給湯部
６０排水配管６６排水弁
７０逃し弁７２空気抜弁
１００貯湯部１００ａ〜１００ｆ貯湯タンク
１０２タンク接続管１０４湯温センサ

Claims

高温水を生成するヒートポンプと、前記ヒートポンプにより生成された高温水を貯留する貯湯部とを備えるヒートポンプ式給湯システムであって、
複数の前記ヒートポンプが、前記貯湯部に対して並列に接続されていることを特徴とするヒートポンプ式給湯システム。
請求項１に記載のヒートポンプ式給湯システムであって、
前記各ヒートポンプにより生成された高温水を、前記各ヒートポンプの高温水出口に接続された出湯配管を介して合流させ、その合流させた高温水を前記貯湯部に供給する貯湯合流器と、
前記貯湯部から供給された常温水を前記各ヒートポンプの常温水入口に接続された給水配管に分配する給水分配器と、
を備えることを特徴とするヒートポンプ式給湯システム。