JP2010002083A - 給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電手段を温度調節するための構成を簡素化することが可能な給湯システムを提供すること。
【解決手段】貯湯タンク３と蓄電手段である蓄電部４とを筐体６の内部に形成された同一空間に収納して、蓄電部４を貯湯タンク３の頂部３２の高さに位置するように配置している。また、蓄電部４の下方側に作動時に比較的発熱量の多いパワーコンディショナシステム５を配設している。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部に熱媒流体が充填されて給湯用の熱量を蓄える蓄熱タンクを備える給湯システムに関する。

従来技術として、下記特許文献１に開示された給湯機がある。この給湯機では、蓄電池が発熱した際にヒートポンプサイクルの冷媒との熱交換により蓄電池を温度調節したり、蓄電池を潜熱蓄熱材が充填された潜熱蓄熱部で取り囲んで蓄電池を温度調節したりしている。
特開２００５−１６４１２４号公報

しかしながら、上記従来技術の給湯機では、蓄電池を温度調節するための構成が非常に複雑であるというという問題がある。これに対し、本発明者らは、給湯用の熱量を蓄える蓄熱タンクと蓄電手段である蓄電池との配置を工夫すれば、複雑な構成を用いなくても蓄電手段の温度調節を容易に行うことが可能であることを見出した。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、蓄電手段を温度調節するための構成を簡素化することが可能な給湯システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
内部に熱媒流体が充填されて給湯用の熱量を蓄えるタンク（３）と、
充電および放電が可能な蓄電手段（４）と、
タンク（３）と蓄電手段（４）とを、内部に形成された同一空間に収納する筐体（６）と、を備えることを特徴としている。

これによると、タンク（３）から放熱される給湯用の熱量の一部で筐体（６）内の空気を暖め、筐体（６）の同一空間に収納された蓄電手段（４）を加温することができる。したがって、比較的簡素な構成で蓄電手段（４）を温度調節することが可能である。

また、請求項２に記載の発明では、蓄電手段（４）は、タンク（３）の頂部（３２）よりも上方に配置されていることを特徴としている。

これによると、タンク（３）から放熱される熱量で暖められた空気は筐体（６）内を上昇するので、筐体（６）の同一空間に収納された蓄電手段（４）を容易に加温することができる。

また、請求項３に記載の発明では、蓄電手段（４）は、全体がタンク（３）の頂部（３２）よりも上方に配置されていることを特徴としている。

これによると、タンク（３）から放熱される熱量で暖められた空気で、筐体（６）の同一空間に収納された蓄電手段（４）を確実に加温することができる。

また、請求項４に記載の発明では、蓄電手段（４）は、タンク（３）の側方に配置されて、タンク（３）の頂部（３２）の高さに位置していることを特徴としている。

これによると、蓄電手段（４）がタンク（３）の側方に配置された構成であっても、タンク（３）から放熱される熱量で暖められた空気で、筐体（６）の同一空間に収納された蓄電手段（４）を加温することができる。

また、請求項５に記載の発明では、筐体（６）内のタンク（３）および蓄電手段（４）が収納された空間と同一空間に設けられた、蓄電手段（４）の充電および放電を制御する充放電制御手段（５）を備え、この充放電制御手段（５）は蓄電手段（４）よりも下方に配置されていることを特徴としている。

これによると、充放電制御手段（５）の作動に伴う発熱により暖められて筐体（６）内を上昇する空気によっても、蓄電手段（４）を加温することができる。

また、請求項６に記載の発明では、蓄電手段（６０４）は、複数の平板状の電池パック体（４１）を相互に間隔を空けて上下方向に並設しており、隣り合う電池パック体（４１）同士は、水平方向の位置がずれていることを特徴としている。

これによると、隣り合う電池パック体（４１）同士の水平方向の位置がずれていることで、隣り合う電池パック体（４１）の間に、充放電制御手段（５）の発熱により暖められて上昇する空気の一部を流し易いので、複数の平板状の電池パック体（４１）を有する蓄電手段（６０４）を容易に加温することができる。

また、請求項７に記載の発明では、蓄電手段（７０４）は、複数の平板状の電池パック体（４１）を相互に間隔を空けて上下方向に並設しており、複数の電池パック体（４１）は、それぞれ水平方向に対して傾斜していることを特徴としている。

これによると、複数の電池パック体（４１）がそれぞれ水平方向に対して傾斜していることで、隣り合う電池パック体（４１）の間に、充放電制御手段（５）の発熱により暖められて上昇する空気の一部を流し易いので、複数の平板状の電池パック体（４１）を有する蓄電手段（７０４）を容易に加温することができる。

また、請求項８に記載の発明では、筐体（６）には、充放電制御手段（５）に供給するための外気を内部に導入する外気導入口（６５）が形成されていることを特徴としている。

これによると、外気導入口（６５）から導入した外気で充放電制御手段（５）を冷却しつつ、充放電制御手段（５）の発熱により暖められて筐体（６）内を上昇する空気によって蓄電手段（４）を加温することができる。

また、請求項９に記載の発明では、外気導入口（６５）は、筐体（６）の充放電制御手段（５）の下方となる部位に開口していることを特徴としている。

これによると、外気導入口（６５）から導入した外気を充放電制御手段（５）に確実に供給することができる。

また、請求項１０に記載の発明では、水平方向断面が略コの字形状をなし、筐体（６）の下方面（６４）に固定された脚部（７）を備え、外気導入口（６５）は、脚部（７）の断面略コの字形状の内側となる部位で筐体（６）に開口していることを特徴としている。

これによると、脚部（７）の略コの字形状の内側を外気案内通路として、外気を筐体（６）の外気導入口（６５）に安定して案内することができる。したがって、外気導入口（６５）から筐体（６）内に外気を安定的に導入することができ、充放電制御手段（５）の冷却および蓄電手段（４）の加温を安定して行なうことができる。

また、請求項１１に記載の発明では、外気導入口（６５）には、外気を充放電制御手段（５）に向かって導入するための導入ファン（８）が配設されていることを特徴としている。

これによると、導入ファン（８）により外気導入口（６５）から筐体（６）内に強制的に外気を導入することができるので、充放電制御手段（５）の冷却および蓄電手段（４）の加温を行いつつ、筐体（６）内を満遍なく暖めることが可能である。

また、請求項１２に記載の発明では、タンク（３）と充放電制御手段（５）との間に、外気導入口（６５）から導入され充放電制御手段（５）の放熱により加熱された空気を蓄電手段（４）に向かって案内する導入風案内部材（９）を備えることを特徴としている。

これによると、外気導入口（６５）から導入され充放電制御手段（５）の発熱により暖められて筐体（６）内を上昇する空気がタンク（３）に向かって流れることを抑制し、蓄電手段（４）に向かって確実に流すことができる。したがって、外気導入口（６５）から導入され充放電制御手段（５）の発熱により暖められた空気がタンク（３）を不要に加熱することを防止しつつ、充放電制御手段（５）の発熱により暖められた空気で蓄電手段（４）を確実に加温することができる。

また、請求項１３に記載の発明では、
タンク（３）内部に充填される熱媒流体を加熱するための加熱手段（１）と、
充放電制御手段（５）および加熱手段（１）の作動を制御するシステム制御手段（１０）と、を備え、
システム制御手段（１０）は、
蓄電手段（４）の温度が蓄電手段（４）の充電効率から定まる所定温度未満である場合には、加熱手段（１）を作動して蓄電手段（４）の温度を所定温度以上としてから蓄電手段（４）の充電を開始するように、充放電制御手段（５）を作動させ、
蓄電手段（４）の温度が蓄電手段（４）の充電効率から定まる所定温度以上である場合には、加熱手段（１）を作動する前に蓄電手段（４）の充電を開始するように、充放電制御手段（５）を作動させることを特徴としている。

これによると、蓄電手段（４）の温度が低く充電効率が良好でない場合には、加熱手段（１）を作動してタンク（３）内の熱媒流体を加熱することで蓄電手段（４）の温度を上昇させて、充電効率が良好な状態とした後に蓄電手段（４）の充電を行うことができる。また、蓄電手段（４）の温度が適温であり充電効率が良好である場合には、加熱手段（１）を作動してタンク（３）内の熱媒流体を加熱することで蓄電手段（４）の温度が上昇して蓄電手段（４）の蓄電効率が悪化する前に、蓄電手段（４）の充電を行うことができる。したがって、充電効率が不良な状態での蓄電手段（４）への充電を抑制することができる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１の実施形態）
本発明を適用した第１の実施形態について図１〜図３にしたがって説明する。図１は、第１の実施形態の給湯システムの概略構成を示した模式縦断面図である。また、図２は、給湯システムの概略構成を示した模式横断面図である。

本実施形態の給湯システムは、貯湯式のヒートポンプ式給湯システムであり、主に一般家庭用として使用されるものであり、貯湯タンク３（タンクに相当）内に蓄えられた熱媒流体である給湯用水を直接台所、洗面所、浴室などへの給湯端末（手洗い栓、カラン、シャワー、風呂等）に供給する機能を有するか、貯湯タンク３内に蓄えられた蓄熱用の熱媒流体である温水と給湯用水とを図示しない熱交換器によって熱交換し、加熱された給湯用水を給湯端末に供給する機能を有している。

図１に示すように、給湯システムは、高温高圧の冷媒と貯湯タンク３内下部から流出した低温水とを熱交換させて温水を沸き上げる加熱手段であ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１によって加熱された温水を頂部３２側から内部に貯える貯湯タンク３を筐体６内に収納したタンクユニット２とを備えている。

ヒートポンプユニット１は、少なくとも圧縮機、蓄熱用熱交換器、膨張弁、および蒸発器等の冷凍サイクル機能部品が環状に接続されて構成されている。ヒートポンプユニット１は、例えば、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用することにより、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧以上になる超臨界ヒートポンプサイクルを構成している。

ヒートポンプサイクルを超臨界ヒートポンプで構成した場合、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温、例えば、８５℃〜９０℃程度の湯を貯湯タンク３内に蓄えることができる。ヒートポンプサイクルは、電力会社等の電力系統から供給される系統電力のうち主に料金設定の安価な深夜時間帯の深夜電力を利用したり、電力会社等の電力系統とは異なるソーラパネル（太陽光発電機）や風力発電機等の自然エネルギーで発電された系統外電力を利用したりして貯湯タンク３内の湯を沸き上げる沸き上げ運転を行うことができるようになっている。

貯湯タンク３は、内部に給湯用の熱媒流体を蓄える縦長形状の容器であり、耐食性に優れた金属製、例えば、ステンレス製からなり、その外周部に断熱材３１が設けられ、高温水を長時間に渡って保温することができようになっている。

タンクユニット２は、貯湯タンク３を収納した筐体６内の同一空間に、少なくとも、蓄電部４、パワーコンディショナシステム（以下、ＰＣＳ）５、および、制御装置１０を含む給湯機機能品群１０Ａを収納している。給湯機機能品群１０Ａには、制御装置１０のほかに、例えば、給湯・風呂混合弁、ヒートポンプ凍結防止バイパス弁、風呂循環ポンプ、電磁弁内蔵ホッパ、風呂三方弁等が含まれる。

蓄電部４は、例えばリチウムイオン電池の単位電池を１つもしくは複数封止した複数の平板状の電池パック４１（電池パック体に相当）と、これら複数の電池パック４１を保持するラック４２とを備えている。複数の電池パック４１は、それぞれが水平方向に延び、相互に間隔を空けて上下方向に積層するように、例えば熱伝導性に優れ比較的軽量なアルミニウム製のラック４２内に収納されている。蓄電部４は、充電および放電が可能な本実施形態における蓄電手段である。

蓄電部４には電池温度検出手段としての温度センサ４３が設けられている。本例では、温度センサ４３はラック４２の高さ方向ほぼ中央部に配設されており、蓄電部４の平均的な温度を検出し、検出した温度情報を制御装置１０に出力するようになっている。

なお、温度センサ４３は、中央部に１つ設けるものに限定されず、高さが異なる位置に複数設けるものであってもよい。また、温度センサ４３を電池パック４１に設けるものであってもよい。ただし、本例のように温度センサ４３をラック４２に設けた方が、電池パック４１をラック４２に着脱する際に温度センサ４３を着脱する必要がない。

ＰＣＳ５は、電力の給配電を制御するためのものであって、系統電力および系統外電力を、蓄電部４、および、ヒートポンプユニット１等の電気機器やタンクユニット２内の他の電気機器に供給したり、蓄電部４に蓄えられた電力をヒートポンプユニット１等の電気機器やタンクユニット２内の他の電気機器に供給したりするようになっている。すなわち、ＰＣＳ５は、少なくとも蓄電部５の充電および放電を制御する充放電制御手段としての機能を有していると言える。

ＰＣＳ５の本体部５１は、例えばパワートランジスタ等の発熱素子を有しており、作動時には比較的多量の熱量を発熱する。そこで、ＰＣＳ５は、本体部５１の表面（本例では上面）に、発熱した熱を放熱するための放熱フィン５２を備えている。

制御装置１０は、給湯熱量の使用実績や貯湯タンク３に蓄えられている熱量に基づいて図示しないヒートポンプ制御装置に指令を送りヒートポンプユニット１による沸き上げ運転の制御を行ったり、温度センサ４３からの温度情報に基づいてＰＣＳ５に指令を送り蓄電部４への充電制御を行ったりするようになっている。ここで、制御装置１０は、充放電制御手段および加熱手段の作動を制御するシステム制御手段であると言える。

図１に示すように、タンクユニット２は、外殻筐体としての筐体６を備えている。筐体６は、直方体状の本体部６１と、本体部６１の図示左右両面に開口したサイド開口部６２を覆うためのサイドパネル６３とからなり、筐体６の本体部６１の下方面である底面６４には、タンクユニット２を地表面等に載置する際の脚となる脚部７が固定されている。

前述したように、貯湯タンク３、蓄電部４、ＰＣＳ５、および給湯機機能品群１０Ａは、筐体６内の同一空間に配設されている。蓄電部４は、筐体６内で上下方向に延びる貯湯タンク３の側方において上下方向に延びるように配置されており、最上部は貯湯タンク３の頂部３２より高い位置となっている。

すなわち、蓄電部４は、貯湯タンク３の側方に配置されて、貯湯タンク３の頂部３２の高さに位置している。また、蓄電部４は、貯湯タンク３の頂部３２よりも上方に一部が配置されているということができる。そして、図１から明らかなように、ＰＣＳ５は、蓄電部４の下端よりも下方に配置されており、本例では蓄電部４の鉛直方向投影範囲内に配設されている。

図２に示すように、蓄電部４は、一対のラック４２の互いに対向する面に形成された左右方向に延びる溝部（図示略）に電池パック４１の図示上下縁部を挿設して、ラック４２が電池パック４１を保持している。これにより、図示右方側のサイドパネル６３を取り外して、サイド開口部６２から電池パック４１の着脱等の蓄電部４のメンテナンスを容易に行うことができるようになっている。

また、図２から明らかなように、制御装置１０を含む給湯機機能品群１０Ａは、筐体６内の貯湯タンク３を挟んで蓄電部４、ＰＣＳ５とは反対側の角部近傍に配設され、各機能品間を図示しない銅配管や配線等により接続している。すなわち、給湯機機能品群１０Ａは、横断面矩形状の筐体６と横断面円形状の貯湯タンク３との間に形成される空間を利用して集中配置されており、タンクユニット２の小型化に寄与している。そして、給湯機機能品群１０Ａは、図示左方側のサイドパネル６３を取り外して、左方側のサイド開口部６２からメンテナンスできるようになっている。

図１および図２に示すように、タンクユニット２は、筐体６内の図示左方側部に貯湯タンク３および給湯機機能品群１０Ａ等からなる給湯機部を収納し、筐体６内の図示右方側部に蓄電部４およびＰＣＳ５からなる電源部を収納していることになる。

次に、上記構成における給湯システムの貯湯タンク３への沸き上げ運転および蓄電部４への充電の作動について説明する。図３は、制御装置１０の沸き上げ運転制御および充電制御の概略制御動作を示すフローチャートである。

図３に示すように、制御装置１０は、まず、時刻が２３時となったか否か判断する（ステップ１００）。時刻が２３時に到達したと判断した場合には、温度センサ４３からの入力する温度情報により、蓄電部４の温度が２５℃以上であるか否か判断する（ステップ１１０）。本例で蓄電部４に採用しているリチウムイオン電池は、充電や放電する際の効率より電池の温度を２５℃〜４０℃とすることが好ましい。ステップ１１０では、充放電効率が良好な温度範囲の下限温度以上であるか否かを判断していることになる。

制御部１０は、ステップ１１０において、蓄電部４の温度が２５℃以上であると判断した場合には、ＰＣＳ５に対して蓄電部４への充電指示を出力し、蓄電部４への充電を行う（ステップ１２０）。蓄電部４への充電を開始したら、２３時到達に合わせて予め算出しておいたヒートポンプユニット１の沸き上げ運転条件（例えば、沸き上げ温度、沸き上げ開始時間等）に基づいて、沸き上げ運転開始時刻に到達したか否かを監視する（ステップ１３０）。そして、沸き上げ運転開始時刻になったと判断したら、ヒートポンプユニット１を運転して湯を沸き上げ、貯湯タンク３内に蓄える（ステップ１４０）。

一方、制御部１０は、ステップ１１０において、蓄電部４の温度が２５℃未満であると判断した場合には、ヒートポンプユニット１を運転して湯を沸き上げ、貯湯タンク３内に蓄えていく（ステップ１５０）。そして、沸き上げ運転中も、温度センサ４３からの入力する温度情報により、蓄電部４の温度が２５℃以上となったか否か監視している（ステップ１６０）。蓄電部４の温度が２５℃に到達したら、沸き上げ運転を一時中断し、ＰＣＳ５に対して蓄電部４への充電指示を出力し、蓄電部４への充電を行う（ステップ１８０）。

蓄電部４への充電を開始したら、２３時到達に合わせて予め算出しておいたヒートポンプユニット１の沸き上げ運転条件から、ステップ１５０〜ステップ１７０を実行した際の沸き上げ分を差し引いた新たなヒートポンプユニット１の沸き上げ運転条件を算出し、この新たな沸き上げ運転条件の沸き上げ開始時刻に到達したか否かを監視する（ステップ１９０）。すなわち、蓄電部４を加温するためのステップ１５０〜ステップ１７０の沸き上げ運転分を差し引いた、残り沸き上げ運転開始時刻に到達したか否かを監視する。

そして、残り沸き上げ運転開始時刻になったと判断したら、ヒートポンプユニット１を運転して湯を沸き上げ、残りの湯を貯湯タンク３内に蓄える（ステップ１４０）。

この制御フローによれば、制御部１０は、蓄電部４の温度が蓄電部４の充電効率から定まる所定温度（例えば２５℃）未満である場合には、ヒートポンプユニット１を作動して蓄電部４の温度を所定温度以上としてから蓄電部４の充電を開始するようにＰＣＳ５を作動させ、蓄電部４の温度が蓄電部４の充電効率から定まる所定温度以上である場合には、ヒートポンプユニット１を作動する前に蓄電部４の充電を開始するようにＰＣＳ５を作動させていることになる。

ここで、制御装置１０は、ステップ１００で時刻が２３時となったと判断したときに、以降の制御を実行していた。これは、系統電力の電力コストに基づいて定まる所定時間帯（所謂、電力コストが比較的安価な深夜時間帯、例えば２３時〜７時）における沸き上げ運転制御および充電制御の例を説明したものであり、ステップ１００における２３時は、所定時間帯の開始時刻に相当する時刻である。

所定時間帯は、系統電力の電力コストに基づいて定まる時間帯に限定されず、他の要因に基づいて所定時間帯を定めるものであってもかまわない。例えば、系統電力の供給源における二酸化炭素の排出量に基づいて、二酸化炭素の排出量が比較的少ない時間帯を所定時間帯としてもかまわない。

また、図３に示したステップ１１０以降の制御は、深夜時間帯だけでなく、例えば昼間時間帯等に、ソーラパネルからの系統外電力によりヒートポンプユニット１による沸き上げ運転と蓄電部４への充電とを行う場合にも、適用することが可能である。

上述の構成および作動によれば、貯湯タンク３と蓄電部４とを、筐体６の内部に形成された同一空間に収納している。したがって、貯湯タンク３から放熱される給湯用熱量の一部で筐体６内の空気を暖め、蓄電部４を温めることができる。したがって、比較的簡素な構成で蓄電部４を温度調節することができる。

また、蓄電部４は、貯湯タンク３の側方に配置されて、貯湯タンク３の頂部３２の高さに位置している。すなわち、蓄電部４は、貯湯タンク３から放熱される熱量で温められた空気が溜まりやすい筐体６内の上部に配設され、容易に加温することができる。また、貯湯タンク３内には上部ほど高温の湯が貯留されるので、蓄電部４は、貯湯タンク３からの放射熱量が届きやすい位置に配設されていることになる。これによっても、蓄電部４を温め易い。

また、筐体６内では、蓄電部４の下方側にＰＣＳ５が配設されている。したがって、ＰＣＳ５から放熱された熱量も蓄電部４の加温に利用することができる。

さらに、制御装置１０は、ヒートポンプユニット１による沸き上げ運転と蓄電部４への充電とを行うときには、蓄電部４の温度が蓄電部４の充電効率から定まる所定温度（本例では２５℃）未満である場合には、ヒートポンプユニット１を作動して蓄電部４の温度を所定温度以上としてから蓄電部４の充電を開始するようにＰＣＳ５を作動させ、蓄電部４の温度が蓄電部４の充電効率から定まる所定温度以上である場合には、ヒートポンプユニット１を作動する前に蓄電部４の充電を開始するようにＰＣＳ５を作動させる。

したがって、蓄電部４の温度が低く充電効率が良好でない場合には、ヒートポンプユニット１を作動して貯湯タンク３内の熱媒流体を加熱し、蓄電部４の温度を上昇させて充電効率が良好な状態とした後で蓄電部４の充電を行うことができる。また、蓄電部４の温度が適温であり充電効率が良好である場合には、ヒートポンプユニット１を作動して貯湯タンク３内の熱媒流体を加熱することで蓄電部４の温度が上昇して蓄電部４の蓄電効率が悪化する前に、蓄電部４の充電を行うことができる。

特に、蓄電部４の温度が、充電効率の良好な温度帯の上限に近い場合（例えば３５℃〜４０℃の場合）には、ヒートポンプユニット１が運転されて筐体６内の温度が上昇すると、蓄電部４の温度が充電効率の良好な上限温度を超えてしまうので、ヒートポンプユニット１の運転を開始する前に蓄電部４への充電を開始することができる効果は極めて大きくなる。

このように、制御装置１０が図３に示すような制御動作をすることで、充電効率が不良な状態での蓄電部４への充電を抑制することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図４に基づいて説明する。

本第２の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、外気を導入する構成を設けた点が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態では、筐体６の本体部６１には、下方面である底面６４に、内部に外気を導入するための外気導入口６５が形成されている。外気導入口６５は、筐体６本体部６１の底面６４のうちＰＣＳ５の下方部位に形成されている。

これによると、外気導入口６５から導入した外気をＰＣＳ５に確実に供給し易く、供給した外気でＰＣＳ５を冷却し、ＰＣＳ５冷却に伴って温められた空気を上方の蓄電部４に向かって上昇させ、蓄電部４を加温することができる。したがって、比較的簡素な構成でＰＣＳ５を確実に冷却しつつ蓄電部４を容易に温度調節することができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について図５に基づいて説明する。

本第３の実施形態は、前述の第２の実施形態と比較して、筐体６内に導風ガイドを設けた点が異なる。なお、第１の実施形態および第２の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態では、筐体６内には、貯湯タンク３とＰＣＳ５、蓄電部４との間に、底面６４から立設するガイド板９が設けられている。すなわち、筐体６内には、貯湯タンク３等からなる給湯機部と蓄電部４およびＰＣＳ５からなる電源部との境界部において下方側部を仕切るガイド板９が設けられている。

ガイド板９は、外気導入口６５から導入されＰＣＳ５の放熱により加熱された空気を蓄電部４に向かって案内する導入風案内部材であり、その上端は、貯湯タンク３の中央部とほぼ同一高さとなっている。

これによると、外気導入口６５から導入されＰＣＳ５の発熱により温められて筐体６内を上昇する空気が、貯湯タンク３方向に向かって流れることを抑制し、蓄電部４に確実に案内することができる。したがって、ＰＣＳ５で温められた空気が、貯湯タンク３内の下部に蓄えられた比較的温度の低い水を不要に加温することを抑止し、蓄電部４を確実に温めることができる。

貯湯タンク３内の下方の低温水を温めると、ヒートポンプユニット１で貯湯タンク３内の水を沸き上げる際の成績係数ＣＯＰを悪化させる。したがって、ＰＣＳ５からの放熱は貯湯タンク３内の下部の水の加熱に用いず蓄電部４の加温に用いることができる構成は非常に好ましい。

また、ガイド板９の上端は貯湯タンク３の中央部とほぼ同一高さとなっており、貯湯タンク３の上部と蓄電部４との間にはガイド板９は介設されていない。これにより、比較的高温の湯が貯留される貯湯タンク３内の上部で温められた空気を蓄熱部４方向に送り易いとともに、蓄熱部４が貯湯タンク３上部から放射される熱を受け易くなっている。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について図６に基づいて説明する。

本第４の実施形態は、前述の第２の実施形態と比較して、外気導入口６５に送風手段を設けた点が異なる。なお、第１の実施形態および第２の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。

図６に示すように、本実施形態では、筐体６の本体部６１には、底面６４に形成した外気導入口６５に、外気をＰＣＳ５に向かって導入するための導入ファンであるファン装置８を配設している。

これによると、ファン装置８により外気導入口６５から筐体６内に強制的に外気を導入することができるので、ＰＣＳ５の冷却および蓄電部４の加温を行いつつ、筐体６内を全体にわたって満遍なく暖めることができる。したがって、蓄電部４の温度調節が可能であるばかりでなく、給湯配管等の凍結を防止することも可能である。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について図７に基づいて説明する。

本第５の実施形態は、前述の第２の実施形態では説明していなかった脚部７の構成に特徴がある。なお、第１の実施形態および第２の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。

図７は、タンクユニットの下部を図４の図示右方側に相当する方向から見た一部断面図である。図７に示すように、本実施形態では、筐体６の底面６４に固定された脚部７は、横断面（水平方向断面）が略コの字形状をなしている。そして、筐体６本体部６１の底面６４に設けられた外気導入口６５は、断面略コの字形状の脚部７の内側となる部位で筐体６本体部６１に開口している。

これによると、断面略コの字形状の脚部７の内側を外気案内通路として、外気を外気導入口６５に安定して案内することができる。したがって、外気導入口６５から筐体６内のＰＣＳ５に外気を安定的に導入することができ、ＰＣＳ５の冷却および蓄電部４の加温を安定して行なうことが可能である。

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について図８に基づいて説明する。

本第６の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、蓄熱部における電池パックの配置形態が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態では、蓄電手段である蓄電部６０４は、複数の平板状の電池パック４１と、これら複数の電池パック４１を保持するラック６４２とを備えている。複数の電池パック４１は、それぞれが水平方向に延び、相互に間隔を空けて上下方向に並設されており、隣り合う電池パック４１同士は、水平方向の位置がずれるようにラック６４２内に収納されている。このような電池パック４１の配置により、電池パック４１の間に蛇行する上昇空気流路を形成している。

したがって、隣り合う電池パック４１の間に、ＰＣＳ５の発熱により暖められて上昇する空気の一部を流し易いので、複数の平板状の電池パック４１を備える蓄電部６０４であっても容易に加温して温度調節することができる。

図８から明らかなように、蓄電部６０４では、複数の電池パック４１は上下方向には２列となるように配設されており、図示左方列の電池パック４１の右端と図示右方列の電池パック４１の左端とが鉛直方向から見た場合に一致するようになっている。したがって、蛇行する上昇空気流路は極めて上昇空気を流通し易くなっている。

（第７の実施形態）
次に、第７の実施形態について図９に基づいて説明する。

本第７の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、蓄熱部における電池パックの配置形態が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。

図９に示すように、本実施形態では、蓄電手段である蓄電部７０４は、複数の平板状の電池パック４１と、これら複数の電池パック４１を保持するラック７４２とを備えている。複数の電池パック４１は、相互に間隔を空けて上下方向に並設されており、複数の電池パック４１は、それぞれ水平方向に対して同一方向に同一角度で傾斜している。

これによると、隣り合う電池パック４１の間に、傾斜した上昇空気流路を形成して、ＰＣＳ５の発熱により暖められて上昇する空気の一部を流し易いので、複数の平板状の電池パック４１を有する蓄電部７０４であっても容易に加温して温度調節することができる。

図９から明らかなように、蓄電部７０４では、複数の電池パック４１は、それぞれの上面が貯湯タンク３の上部と対向する方向に傾斜している。したがって、各電池パック４１が比較的高温である貯湯タンク３上部から放射される熱を受け易くなっている。

（第８の実施形態）
次に、第８の実施形態について図１０に基づいて説明する。

本第８の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、筐体６内における貯湯タンク３、蓄熱部４、ＰＣＳ５の配置関係が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。

図１０に示すように、本実施形態では、貯湯タンク３の上方にＰＣＳ５が配設され、ＰＣＳ５の上方に蓄電部４が配設されている。すなわち、本実施形態では、蓄電部４は、全体が貯湯タンク３の頂部３２よりも上方に配置され、ＰＣＳ５は、蓄電部４の下方に配設されている。

また、本実施形態では、蓄電部４は、複数の平板状の電池パック４１がそれぞれ鉛直方向に延びるようにラック４２に保持され、隣り合う電池パック４１間に上昇空気通路を形成するようになっている。

これによると、貯湯タンク３から放熱される給湯用熱量の一部で筐体６内の空気を暖め、蓄電部４を温めることができ、ＰＣＳ５からの放熱も蓄電部４の加温に利用することができ、蓄電部４を容易に温度調節することができる。また、ＰＣＳ５が貯湯タンク３よりも上方にあるので、ＰＣＳ５からの放熱により貯湯タンク３内の下部の水が不要に加熱されることを抑制できる。

なお、蓄電部４は、全体が貯湯タンク３の頂部３２よりも上方にあるものに限定されず、一部が貯湯タンク３の頂部３２よりも低い位置に配設されるものであってもよい。

（第９の実施形態）
次に、第９の実施形態について図１１に基づいて説明する。

本第９の実施形態は、前述の第８の実施形態と比較して、外気を導入する構成を設けた点が異なる。なお、第１の実施形態および第８の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。

図１１に示すように、本実施形態では、筐体６の図示左方側のサイドパネル６３には、内部に外気を導入するための外気導入口９６５が形成されている。外気導入口９６５は、筐体６サイドパネル６３のうちＰＣＳ５の図示左方部位（ＰＣＳ５と同じ高さの部位）に形成されている。

これによると、外気導入口９６５から導入した外気をＰＣＳ５に供給し易く、供給した外気でＰＣＳ５を冷却し、ＰＣＳ５冷却に伴って温められた空気を上方の蓄電部４に向かって上昇させて蓄電部４を加温することができ、蓄電部４を容易に温度調節することができる。また、外気導入口９６５は、貯湯タンク３の頂部３２よりも高い位置に形成されているので、外気導入口９６５から導入された外気により貯湯タンク３が冷却されることを防止し易い。

（第１０の実施形態）
次に、第１０の実施形態について図１２に基づいて説明する。

本第１０の実施形態は、前述の第８の実施形態と比較して、筐体６内における貯湯タンク３、蓄熱部４、ＰＣＳ５の配置関係が異なる。なお、第１の実施形態および第８の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。

図１２に示すように、本実施形態では、貯湯タンク３の側方にＰＣＳ５が配設され、貯湯タンク３の上方からＰＣＳ５の上方にわたって蓄電部４が配設されている。すなわち、本実施形態では、蓄電部４は、全体が貯湯タンク３の頂部３２よりも上方に配置され、ＰＣＳ５は、蓄電部４の下方に配設されている。

また、本実施形態では、蓄電部４は、複数の平板状の電池パック４１がそれぞれ鉛直方向に延びるようにラック４２に保持され、隣り合う電池パック４１間に上昇空気通路を形成するようになっている。

これによると、貯湯タンク３から放熱される給湯用熱量の一部で筐体６内の空気を暖め、蓄電部４を温めることができ、ＰＣＳ５からの放熱も蓄電部４の加温に利用することができ、蓄電部４を容易に温度調節することができる。また、ＰＣＳ５が貯湯タンク３の側方にあるので、ＰＣＳ５からの放熱により貯湯タンク３内の下部の水が不要に加熱されることを抑制できる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、蓄電部４、６０４、７０４は、複数の平板状の電池パック４１を備え、全体としては略直方体形状をなすものであったが、これに限定されるものではなく、蓄電部の少なくとも一部が筐体６内の同一空間において貯湯タンク３の頂部３２よりも上方に配置されれば、直方体とは異形状であってもかまわない。また、蓄電部が筐体６内において貯湯タンク３と同一空間にあり貯湯タンク３からの放熱により温度調節できれば、蓄電部が貯湯タンク３の頂部３２よりも上方に位置しなくてもかまわない。

また、上記各実施形態では、ＰＣＳ５は、筐体６内において貯湯タンク３および蓄電部４、６０４、７０４と同一空間に配設されていたが、貯湯タンク３からの放熱により蓄電部を温度調節できれば、ＰＣＳ５は他の位置に載置されるものであってもよい。

また、上記各実施形態では、蓄電部４、６０４、７０４に蓄えられた電力は、ヒートポンプユニット１やタンクユニット２内の給湯機部の構成要素にも供給できるものであったが、蓄電部を筐体６内の貯湯タンク３と同一空間に配設するものであれば、ヒートポンプユニット１やタンクユニット２内の給湯機部の構成要素に電力を供するものでなくてもかまわない。

本発明を適用した第１の実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式縦断面図である。 第１の実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式横断面図である。 第１の実施形態における制御装置１０の沸き上げ運転制御および充電制御の概略制御動作を示すフローチャートである。 本発明を適用した第２の実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式縦断面図である。 本発明を適用した第３の実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式縦断面図である。 本発明を適用した第４の実施形態における給湯システムの要部概略構成を示した模式縦断面図である。 本発明を適用した第５の実施形態における給湯システムの要部概略構成を示した模式縦断面図である。 本発明を適用した第６の実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式縦断面図である。 本発明を適用した第７の実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式縦断面図である。 本発明を適用した第８の実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式縦断面図である。 本発明を適用した第９の実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式縦断面図である。 本発明を適用した第１０の実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式縦断面図である。

符号の説明

１ ヒートポンプユニット（加熱手段）
３ 貯湯タンク（タンク）
４、６０４、７０４ 蓄電部（蓄電手段）
５ パワーコンディショナシステム（充放電制御手段）
６ 筐体
７ 脚部
８ ファン装置（導入ファン）
９ ガイド板（導入風案内部材）
１０ 制御装置（システム制御手段）
３２ 頂部（貯湯タンク３の頂部）
４１ 電池パック（電池パック体）
６４ 底面（筐体６の下方面）
６５、９６５ 外気導入口

Claims (13)

1. 内部に熱媒流体が充填されて給湯用の熱量を蓄えるタンク（３）と、
   充電および放電が可能な蓄電手段（４）と、
   前記タンク（３）と前記蓄電手段（４）とを、内部に形成された同一空間に収納する筐体（６）と、を備えることを特徴とする給湯システム。
2. 前記蓄電手段（４）は、前記タンク（３）の頂部（３２）よりも上方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
3. 前記蓄電手段（４）は、全体が前記頂部（３２）よりも上方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の給湯システム。
4. 前記蓄電手段（４）は、前記タンク（３）の側方に配置されて、前記タンク（３）の頂部（３２）の高さに位置していることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
5. 前記筐体（６）内の前記同一空間に設けられ、前記蓄電手段（４）の充電および放電を制御する充放電制御手段（５）を備え、
   前記充放電制御手段（５）は、前記蓄電手段（４）よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の給湯システム。
6. 前記蓄電手段（６０４）は、複数の平板状の電池パック体（４１）を相互に間隔を空けて上下方向に並設しており、
   隣り合う前記電池パック体（４１）同士は、水平方向の位置がずれていることを特徴とする請求項５に記載の給湯システム。
7. 前記蓄電手段（７０４）は、複数の平板状の電池パック体（４１）を相互に間隔を空けて上下方向に並設しており、
   複数の前記電池パック体（４１）は、それぞれ水平方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項５に記載の給湯システム。
8. 前記筐体（６）には、前記充放電制御手段（５）に供給するための外気を内部に導入する外気導入口（６５）が形成されていることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の給湯システム。
9. 前記外気導入口（６５）は、前記筐体（６）の前記充放電制御手段（５）の下方となる部位に開口していることを特徴とする請求項８に記載の給湯システム。
10. 水平方向断面が略コの字形状をなし、前記筐体（６）の下方面（６４）に固定された脚部（７）を備え、
    前記外気導入口（６５）は、前記略コの字形状の内側となる部位で前記筐体（６）に開口していることを特徴とする請求項９に記載の給湯システム。
11. 前記外気導入口（６５）には、外気を前記充放電制御手段（５）に向かって導入するための導入ファン（８）が配設されていることを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか記載の給湯システム。
12. 前記タンク（３）と前記充放電制御手段（５）との間に、前記外気導入口（６５）から導入され前記充放電制御手段（５）の放熱により加熱された空気を前記蓄電手段（４）に向かって案内する導入風案内部材（９）を備えることを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれかに記載の給湯システム。
13. 前記熱媒流体を加熱するための加熱手段（１）と、
    前記充放電制御手段（５）および前記加熱手段（１）の作動を制御するシステム制御手段（１０）と、を備え、
    前記システム制御手段（１０）は、
    前記蓄電手段（４）の温度が前記蓄電手段（４）の充電効率から定まる所定温度未満である場合には、前記加熱手段（１）を作動して前記蓄電手段（４）の温度を前記所定温度以上としてから前記蓄電手段（４）の充電を開始するように、前記充放電制御手段（５）を作動させ、
    前記蓄電手段（４）の温度が前記所定温度以上である場合には、前記加熱手段（１）を作動する前に前記蓄電手段（４）の充電を開始するように、前記充放電制御手段（５）を作動させることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の給湯システム。

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