JP2014119164A - 給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】給湯システムが生成する冷熱を効率よく利用して年間を通して蓄電池の温度を適切な温度範囲に保つことが可能な給湯システムを提供する。
【解決手段】冷媒回路２０、貯湯タンク３５、蓄電池７１、温度調節回路４０、および、温度調節ジャケット４８を備える給湯システム１００において、冷媒回路２０は、冷媒の熱を放熱する水熱交換器２２、および、冷媒を加熱する空気熱交換器２４を有する。貯湯タンク３５は、下方から未加熱の水が供給され、上方で冷媒回路２０によって加熱された温水を蓄える。蓄電池７１は、少なくとも冷媒回路２０によって使用される電力を蓄電する。温度調節回路４０は、水熱交換器２２から空気熱交換器２４の出口に向かう途中の冷媒回路２０の冷媒と熱交換する水を循環させる。温度調節ジャケット４８は、温度調節回路４０により蓄電池７１の温度の調節を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、給湯システムに関する。

従来のヒートポンプ式給湯システムは、安価な深夜電力を利用して夜間に温水を沸かし、電気エネルギーを熱エネルギーに変換して貯湯タンクに温水としてエネルギーを蓄える。しかし、前日の夜間に温水を沸かすため、当日に使用するまでに温度が下がる事を考慮して、必要な湯量以上の熱エネルギーを貯湯タンクに貯めておく必要があった。また、温水を沸かす時にヒートポンプが排出する冷排熱をそのまま無駄に放出していた。

そこで、昨今、蓄電池を備え、電気エネルギーを熱エネルギーとしてだけではなく、電気エネルギーをそのまま蓄電池に蓄えることを可能とするヒートポンプ式給湯システムが利用されている。このようなヒートポンプ式給湯システムでは、必要な時に蓄電池から電気エネルギーが取り出せるため、不必要なエネルギーを熱エネルギーとして蓄える必要がなくなり、使用電力量の削減だけでなく、蓄電エネルギーの再利用が容易となり、エネルギー効率の向上も同時に果たす事ができる。例えば、特許文献１（特開２０１０−１４５０７２号公報）や特許文献２（特開２００５−１６４１２４号公報）には、蓄電手段としての二次電池を備えた蓄エネ式ヒートポンプ給湯機について記載されている。

ところで、現状の蓄電池は動作温度範囲が狭く、温度上昇とともに電池容量が劣化するため、電池の設置場所の条件が厳しい。したがって、蓄電池の寿命を延ばすためには、一定の温度を保つ事が重要な条件となる。そこで、例えば、特許文献１には、貯湯タンクと二次電池とを同一空間に収納することにより、二次電池を加温し、温度調節をすることが提案されている。また、特許文献２には、蒸発器の出口と圧縮機の吸入口との間の冷媒流路のバイパスを設け、当該バイパスを通る冷媒と蓄電池との間で熱交換させることが記載されている。

しかし、特許文献１に記載の給湯システムでは、貯湯タンクと二次電池とが収納されている空間内の空気を貯湯タンクから放熱される熱量で暖めるのみであり、給湯システムが生成する冷熱を蓄電池の温度調節において効率的に利用しているとは言えず、適切な温度範囲に保つことは想定されていない。また、特許文献２に記載の給湯システムでは、バイパスへ流れる冷媒温度はヒートポンプサイクル条件の成り行きまかせであるため、年間を通して蓄電池の温度を適切な温度範囲に保つことは想定されていない。

本発明は上記上述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、給湯システムが生成する冷熱を効率よく利用して年間を通して蓄電池の温度を適切な温度範囲に保つことが可能な給湯システムを提供することにある。

第１観点に係る給湯システムは、ヒートポンプ、貯湯タンク、蓄電池、温度調節回路、および、温度調節部を備える。ヒートポンプは、圧縮機、冷媒の熱を放熱する放熱器、膨張機構、冷媒を加熱する蒸発器を有している。貯湯タンクは、下方から未加熱の水が供給され、上方でヒートポンプによって加熱された温水を蓄える。温度調節回路は、放熱器から蒸発器に向かう途中のヒートポンプの冷媒と熱交換する温度調節用媒体が封入されている。温度調節部は、温度調節用媒体の熱を利用して蓄電池の温度の調節を行う。

この給湯システムでは、蓄電池の温度を調節するための温度調節回路を備え、温度調節回路には、放熱器から蒸発器の出口に向かう途中のヒートポンプの冷媒と熱交換する温度調節用媒体が封入されている。そして、温度調節部は、給湯システムが生成する冷熱を温度調節用媒体を介して利用しつつ、蓄電池の温度を調節する。このため、年間を通して蓄電池の温度を適切な温度範囲に保つことが可能になる。

第２観点に係る給湯システムは、第１観点に係る給湯システムであって、蓄電池は、少なくともヒートポンプによって使用される電力を蓄電する。

第３観点に係る給湯システムは、第１観点または第２観点に係る給湯システムであって、温度調節部は、ヒートポンプのうち放熱器の出口から膨張機構へ向かう冷媒との間で熱交換した温度調節用媒体と、ヒートポンプのうち膨張機構から蒸発器へ向かう冷媒との間で熱交換した温度調節用媒体の混合比率を調節することで、蓄電池の温度の調節を行う。

この給湯システムでは、ヒートポンプの冷媒回路の膨張機構の上流側を流れる冷媒と熱交換して得られる温度調節用媒体と、下流側を流れる冷媒と熱交換して得られる温度調節用媒体の異なる温度の温度調節用媒体が混合される。そして、温度調節部は、両者の混合比率を調節することで、蓄電池の温度の調節を行う。このため、一方の温度調節用媒体の温度と他方の温度調節用媒体の温度の間で、蓄電池の温度の微調整が可能になる。

第４観点に係る給湯システムは、第１観点または第２観点に係る給湯システムであって、温度調節部は、第１回路と第２回路を有している。第１回路は、ヒートポンプのうち放熱器の出口から膨張機構へ向かう冷媒との間で熱交換した温度調節用媒体を蓄電池と熱的に接触するように循環させる。第２回路は、第１回路とは独立して設けられており、ヒートポンプのうち膨張機構から蒸発器へ向かう冷媒との間で熱交換した温度調節用媒体を蓄電池と熱的に接触するように循環させる。温度調節部は、第１回路と第２回路の循環量の比率を調節することで蓄電池の温度の調節を行う。

この給湯システムでは、互いに独立した回路である第１回路と第２回路とでは、温度の異なる温度調節用媒体が循環している。このため、温度調節部は、温度調節用媒体の温度が異なっている第１回路と第２回路の循環量の比率を調節することで蓄電池の温度の調節を行うことができる。このため、蓄電池の温度の微調整が可能になる。

第５観点に係る給湯システムは、第４観点に係る給湯システムであって、第１回路を循環する温度調節用媒体の種類は、第２回路を循環する温度調節用媒体の種類とは異なる。

この給湯システムでは、第１回路を循環する温度調節用媒体と第２回路を循環する温度調節用媒体の種類とが異なるため、両者の熱容量が異なる。したがって、温度調節部が調節可能な蓄電池の温度幅を広げることが可能になる。

第６観点に係る給湯システムは、第１観点または第２観点に係る給湯システムであって、温度調節部は、第１熱伝達デバイスと第２熱伝達デバイスを有している。第１熱伝達デバイスは、ヒートポンプのうち放熱器の出口から膨張機構へ向かう冷媒との間で熱交換する温度調節用媒体を封入しており、温度調節用媒体の熱を蓄電池に熱伝達させる。第２熱伝達デバイスは、第１熱伝達デバイスとは別に設けられており、ヒートポンプのうち膨張機構から蒸発器へ向かう冷媒との間で熱交換する温度調節用媒体を封入しており、温度調節用媒体の熱を蓄電池に熱伝達させる。

この給湯システムでは、第１熱伝達デバイスに封入された温度調節用媒体と第２熱伝達デバイスに封入された温度調節用媒体の互いに温度が異なる温度調節用媒体を用いて蓄電池の温度の調節を行うことができる。このため、蓄電池の温度の微調整が可能になる。

第７観点に係る給湯システムは、第６観点に係る給湯システムであって、第１熱伝達デバイスに封入されている温度調節用媒体の種類は、第２熱伝達デバイスに封入されている温度調節用媒体の種類とは異なる。

この給湯システムでは、第１熱伝達デバイスに封入されている温度調節用媒体と第２熱伝達デバイスに封入されている温度調節用媒体の種類とが異なるため、両者の熱容量が異なる。したがって、温度調節部が調節可能な蓄電池の温度幅を広げることが可能になる。

第８観点に係る給湯システムは、第１観点から第３観点のいずれかに係る給湯システムであって、温度調節回路は、温度調節用媒体の流量を調節可能な流量調節手段を有しており、温度調節部は、流量調節手段によって流量を調節することで、蓄電池の温度の調節を行う。

この給湯システムでは、温度の異なる温度調節用流体を混ぜ合わせるだけでなく、その流量を調節することができるため、さらに細かく蓄電池の温度を調節することが可能になる。

第９観点に係る給湯システムは、第１観点から第３観点のいずれかに係る給湯システムであって、温度調節回路は、ヒートポンプのうち放熱器から膨張機構へ向かう冷媒との間で温度調節用流体を熱交換させるように構成されると共に、温度調節用媒体の流量を調節可能な流量調節手段を有しており、温度調節部は、流量調節手段によって流量を調節することで、蓄電池の温度の調節を行う。

この給湯システムでは、放熱器から膨張機構へ向かう冷媒の熱を、温度調節用流体を介して利用することで、蓄電池の温度を調節する。そして、温度調節部は、流量調節手段によって流量を調節することで、放熱器から膨張機構へ向かう冷媒の熱を利用する程度を調節して、蓄電池の温度を調節することができる。

第１０観点に係る給湯システムは、第１観点から第３観点のいずれかに係る給湯システムであって、温度調節回路は、ヒートポンプのうち膨張機構から蒸発器へ向かう冷媒との間で温度調節用流体を熱交換させるように構成されると共に、温度調節用媒体の流量を調節可能な流量調節手段を有しており、温度調節部は、流量調節手段によって流量を調節することで、蓄電池の温度の調節を行う。

この給湯システムでは、膨張機構から蒸発器へ向かう冷媒の熱を、温度調節用流体を介して利用することで、蓄電池の温度を調節する。そして、温度調節部は、流量調節手段によって流量を調節することで、膨張機構から蒸発器へ向かう冷媒の熱を利用する程度を調節して、蓄電池の温度を調節することができる。

第１１観点に係る給湯システムは、第１観点から第３観点のいずれかに係る給湯システムであって、ヒートポンプには冷媒が循環しており、温度調節用媒体は、ヒートポンプを循環する冷媒とは異なる媒体である。

この給湯システムでは、温度調節回路に封入されている媒体を、ヒートポンプを循環している冷媒とは異なる媒体とすることができるため、温度調節回路に封入させる媒体を自由に選択することが可能になる。

第１２観点に係る給湯システムは、第１観点から第１１観点のいずれかに係る給湯システムであって、貯湯回路をさらに備えている。貯湯回路は、貯湯タンクの下方の水を、蓄電池と熱的に接触をするように流した後、ヒートポンプの放熱器において冷媒と熱交換させることで温水を得て、貯湯タンクの上方に戻すように構成されている。

この給湯システムでは、蓄電池から放熱される熱を沸き上げのための熱の一部として利用できると共に、蓄電池の発熱を抑えることも可能になる。

第１３観点に係る給湯システムは、第１２観点に係る給湯システムであって、貯湯回路において貯湯タンクの下方から放熱器に向かう水が、ヒートポンプにおいて放熱器から蒸発器へ向かう冷媒の熱と熱交換するように構成されている。

この給湯システムでは、ヒートポンプにおいて放熱器から蒸発器へ向かう冷媒の熱を沸き上げのための熱の一部として利用することができる。

第１４観点に係る給湯システムは、第１観点から第１３観点のいずれかに係る給湯システムであって、蓄電池は、貯湯タンクの下方部分と熱的に接触するように配置されている。

この給湯システムでは、貯湯タンクの下方部分の冷熱を利用することにより、蓄電池の温度をさらに安定化させることが可能になる。

第１５観点に係る給湯システムは、第１観点から第１４観点のいずれかに係る給湯システムであって、温度調節部は、蓄電池の充電時もしくは放電時の少なくともいずれかのタイミングで、ヒートポンプを駆動させることによって蓄電池の温度を調節する。

この給湯システムでは、蓄電池の充電時もしくは放電時に蓄電池に生じる温度上昇を小さく抑えることが可能になる。

第１６観点に係る給湯システムは、第１観点から第１４観点のいずれかに係る給湯システムであって、蓄電池の内部の温度を把握する温度把握手段をさらに備えている。温度調節部は、温度把握手段が把握する温度が所定値以上になった場合に、ヒートポンプを駆動させることによって蓄電池の温度を調節する。

この給湯システムでは、蓄電池の温度が所定値より高い温度まで上がることを抑制することが可能になる。

第１７観点に係る給湯システムは、第１観点から第１６観点のいずれかに係る給湯システムであって、貯湯タンクおよび蓄電池を覆うように設置され、太陽光を受光して発電する太陽光発電パネルをさらに備えている。蓄電池は、太陽光発電パネルが発電することで得られる電気エネルギーを充電する。

この給湯システムでは、太陽光発電パネルによって蓄電池の周囲が覆われているため、蓄電池が太陽光に曝されることで昇温することを防止することができる。さらに、この太陽光発電パネルが発電した電力を蓄電池に蓄えることができる。

第１８観点に係る給湯システムは、第１観点から第１６観点のいずれかに係る給湯システムであって、貯湯タンクおよび蓄電池を覆うように設置され、太陽光を受光して発電する太陽光発電パネルをさらに備えている。ヒートポンプの駆動には、太陽光発電パネルが発電することで得られる電気エネルギーが利用される。

この給湯システムでは、太陽光発電パネルによって蓄電池の周囲が覆われているため、蓄電池が太陽光に曝されることで昇温することを防止することができる。さらに、この太陽光発電パネルが発電した電力をヒートポンプの駆動に利用することができる。

第１、２観点に係る給湯システムでは、年間を通して蓄電池の温度を適切な温度範囲に保つことが可能になる。

第３、４観点に係る給湯システムでは、蓄電池の温度の微調整が可能になる。

第５観点に係る給湯システムでは、温度調節部が調節可能な蓄電池の温度幅を広げることが可能になる。

第６観点に係る給湯システムでは、蓄電池の温度の微調整が可能になる。

第７観点に係る給湯システムでは、温度調節部が調節可能な蓄電池の温度幅を広げることが可能になる。

第８観点に係る給湯システムでは、さらに細かく蓄電池の温度を調節することが可能になる。

第９観点に係る給湯システムでは、温度調節部が、ポンプの流量を調節することで、放熱器から膨張機構へ向かう冷媒の熱を利用する程度を調節して、蓄電池の温度を調節することができる。

第１０観点に係る給湯システムでは、温度調節部が、ポンプの流量を調節することで、膨張機構から蒸発器へ向かう冷媒の熱を利用する程度を調節して、蓄電池の温度を調節することができる。

第１１観点に係る給湯システムでは、温度調節回路に封入させる媒体を自由に選択することが可能になる。

第１２観点に係る給湯システムでは、蓄電池から放熱される熱を沸き上げのための熱の一部として利用できると共に、蓄電池の発熱を抑えることも可能になる。

第１３観点に係る給湯システムでは、ヒートポンプにおいて放熱器から蒸発器へ向かう冷媒の熱を沸き上げのための熱の一部として利用することができる。

第１４観点に係る給湯システムでは、貯湯タンクの下方部分の冷熱を利用することにより、蓄電池の温度をさらに安定化させることが可能になる。

第１５観点に係る給湯システムでは、蓄電池の温度が所定値より高い温度まで上がることを抑制することが可能になる。

第１６観点に係る給湯システムでは、蓄電池の温度が所定値より高い温度まで上がることを抑制することが可能になる。

第１７観点に係る給湯システムでは、蓄電池が太陽光に曝されて昇温することを防止するための太陽光パネルを利用して得られた電力を蓄電池に蓄えることができる。

第１８観点に係る給湯システムでは、蓄電池が太陽光に曝されて昇温することを防止するための太陽光パネルを利用して得られた電力をヒートポンプの駆動に利用することができる。

第１実施形態に係る給湯システムの概略外観図である。 第１実施形態に係る給湯システムの概略構成図である。 第１実施形態に係る冷媒回路のモリエル線図である。 第２実施形態に係る給湯システムの概略構成図である。 第２実施形態に係る冷媒回路のモリエル線図である。 第３実施形態に係る給湯システムの概略構成図である。 第３実施形態に係る冷媒回路のモリエル線図である。 第４実施形態に係る給湯システムの概略構成図である。 第５実施形態に係る給湯システムの概略構成図である。 第６実施形態に係る給湯システムの概略構成図である。 他の実施形態Ａに係る給湯システムの概略外観図である。 他の実施形態Ｄに係る給湯システムの概略外観図である。

以下、各実施形態の給湯システムについて、それぞれ説明する。

（１）第１実施形態
第１実施形態に係る給湯システム１００について、図面を用いて説明する。

図１に、本発明の第１実施形態に係る給湯システム１００の外観概略図を示す。図２に、給湯システム１００の概略構成図を示す。

（２）全体構成
給湯システム１００は、使用される前に予め温水を溜めておいたり浴槽の温水を加熱したりするための貯湯式給湯システムであって、ヒートポンプユニット１、貯湯ユニット３、および、温度調節回路４０を備えている。このほか、給湯システム１００は、ヒートポンプユニット１や貯湯ユニット３等の管理や制御を行うマイコンからなる図示しない制御部を備えている。

（３）詳細構成
（３−１）ヒートポンプユニット１
ヒートポンプユニット１は、温水を作り出すための熱源装置として機能し、電力を動力源とする。ヒートポンプユニット１は、ケーシング１ａを備え、当該ケーシング１ａ内には、冷媒が循環する冷媒回路２０、水熱交換器２２、空気熱交ファン２４Ｆ、および、各種センサ等を備えている。

この冷媒回路２０は、ヒートポンプとして働き、主に、圧縮機２１、水熱交換器２２内の冷媒管２２ｒ、膨張弁２３、空気熱交換器２４、冷媒配管２５、高温側熱交換器２６、および、低温側熱交換器２７を有している。

冷媒配管２５は、圧縮機２１の吐出側、水熱交換器２２内の冷媒管２２ｒ、高温側熱交換器２６、膨張弁２３、低温側熱交換器２７、空気熱交換器２４、圧縮機２１の吸入側、の順に各機器を接続しており、内部に冷媒を循環させている。なお、特に限定されるものではないが、本実施形態では、二酸化炭素冷媒が、冷凍サイクルにおいて一時的に超臨界状態となるように用いられている。

ここで、圧縮機２１は、ガス状の低圧冷媒を吸入し、高圧に圧縮して吐出する。

水熱交換器２２は、冷媒の熱を放熱する放熱器としての役割を果たす。水熱交換器２２は、冷媒管２２ｒおよび水管３２ｗを有している。水熱交換器２２は、ヒートポンプユニット１の圧縮機２１によって吐出された後に冷媒管２２ｒを流れる高温の冷媒と、後述する貯湯ユニット３を循環する際に水管３２ｗを流れる水の間で熱交換を行わせる。この水熱交換器２２における熱交換によって、冷媒管２２ｒを通過する冷媒が冷却されると同時に、水管３２ｗを通過する水が加熱され、温水（お湯）を作り出すことができる。ここで、温水とは、後述する貯湯タンク３５に供給される市水が加熱された水であって、市水の温度よりも少なくとも１℃高い温度の水をいうものとする。

高温側熱交換器２６は、内部を流れる冷媒を、後述する温度調節回路４０の高温側水配管４３を流れる水との間で熱交換させる。

膨張弁２３は、水熱交換器２２の冷媒管２２ｒを通過して放熱した冷媒を通過させる際に、冷媒の圧力を減少させる。

低温側熱交換器２７は、内部を流れる冷媒を、後述する温度調節回路４０の低温側水配管４２を流れる水との間で熱交換させる。

空気熱交換器２４は、冷媒を加熱して蒸発させる蒸発器として働く。空気熱交換器２４では、冷媒と空気との間で熱交換が行われる。熱交換のための空気は、空気熱交ファン２４Ｆによって空気熱交換器２４に向けて供給される。空気熱交ファン２４Ｆは、制御部によって、制御される。

（３−２）貯湯ユニット３
貯湯ユニット３は、市水等の外部からの外部給水路８１およびタンク用給水路８２を介して供給される水をヒートポンプユニット１から得られる熱によって加熱し、蓄えつつ、混合用給水路８３を介して混合された温水を浴室等に供給するための装置である。この貯湯ユニット３は、ケーシング３ａを備え、当該ケーシング３ａ内には、主に、貯湯タンク３５、貯湯回路３０、蓄電池７１、インバータ７３、コンバータ７４、スイッチング素子収納部７２、および、温度調節ジャケット４８等を備えている。

（３−２−１）貯湯タンク３５
貯湯タンク３５は、ヒートポンプユニット１から得られる熱によって得られる温水を予め蓄えておくタンクである。

貯湯タンク３５内は水および／または温水によって常に満たされており、温水の量を制御部に把握させるための、湯量温度検知センサ３６が設けられている。この湯量温度検知センサ３６は、第１湯量検知温度センサＴ１〜第６湯量検知温度センサＴ６を有している。これらの第１湯量検知温度センサＴ１〜第６湯量検知温度センサＴ６は、貯湯タンク３５の下方から上方に向けて順に所定間隔で配置されている。

貯湯タンク３５内の温水の温度分布は、上端から下端に下がるにつれて温度が低くなるようになっている。これは、温度の低い温水は、比重が大きいために下に沈み、温度の高い温水は比重が小さいために上昇する傾向にあるからである。貯湯タンク３５の下端では、後述するように、未加熱の水が市水として導入されるため、貯湯タンク３５内のうち最も温度が低くなっている。

貯湯タンク３５の下端部近傍には、タンク用給水路８２が接続されている。市水等の外部からの水が外部給水路８１およびタンク用給水路８２を介して貯湯タンク３５内に供給される。貯湯タンク３５の上端部近傍には、出湯管５１が接続されている。出湯管５１を介して供給される温水と混合用給水路８３を介して供給される市水等の外部からの水とが湯水混合弁８４により混合される。このように混合された温水は、給湯管５２を介して浴室等に供給される。

なお、図示されていないが、貯湯タンク３５は、発泡スチロールもしくは発泡ポリエチレン等によって形成された断熱材によって下端を除く周囲が覆われており、貯湯タンク３５内の熱が逃げ出しにくいように構成されている。

（３−２−２）貯湯回路３０
貯湯回路３０は、貯湯タンク３５内の水または温水に対してヒートポンプユニット１で得られる熱を伝えるための回路であり、沸き上げ往き管３１、水熱交換器２２内の水管３２ｗ、沸き上げ戻り管３３、および、沸き上げポンプ３４を有している。

沸き上げ往き管３１は、貯湯タンク３５の下端部近傍と水熱交換器２２内の水管３２ｗの上流側端部とを接続している。

沸き上げ戻り管３３は、水熱交換器２２内の水管３２ｗの下流側端部と貯湯タンク３５の上端近傍とを接続している。

沸き上げポンプ３４は、沸き上げ往き管３１の途中に設けられている。貯湯回路３０では、沸き上げポンプ３４が制御部からの指令を受けて駆動することにより、貯湯タンク３５内の水または温水のうち下方に存在している温度の低い水を、沸き上げ往き管３１に流出させ、水熱交換器２２内の水管３２ｗを通過させることで温度上昇させ、沸き上げ戻り管３３を介して貯湯タンク３５の上端近傍に戻している。

これにより、貯湯タンク３５内の温水と水との境界が上から下に向けて移動していくことになり、貯湯タンク３５内の温水の量が増えていく。

（３−２−３）蓄電池７１
蓄電池７１は、給湯システム１００によって使用される電気を貯める電池であり、貯湯タンク３５の下端に熱的に接触した状態で貯湯タンク３５の下に設置されている。蓄電池７１は、電気料金が比較的安価な夜間に充電され、充電された電気は、日中に給湯システム１００の稼働に使用される。蓄電池７１は、本実施形態においてはリチウムイオン電池である。なお、蓄電池７１は、蓄電池７１の内部温度を検知する温度センサ７１ａが内蔵されている。制御部は、当該温度センサ７１ａの検知値を把握することができる。

ここで、蓄電池７１の上面は、貯湯タンク３５の下面と熱的に接触している。熱的に接触している状態とは、直接的に接触している状態と、他の部材が介在して間接的に接触している場合の両方が含まれる（以下同じ。）。本実施形態においては、貯湯タンク３５の下端と蓄電池７１の上面とは、直接的に接触している。

現状の蓄電池は適切な動作が可能な温度範囲に制約があり、温度上昇とともに電池容量が劣化するため、電池の設置場所の条件が厳しく、寿命を延ばすためには一定の温度を保つ事が重要な条件となる。

一方、貯湯タンク３５の下端近傍には、市水からの水が導入されるので、未加熱の水が存在しており、年間を通じて市水の温度は比較的安定している。

したがって、蓄電池７１を、貯湯タンク３５の下端に対して熱的に接触させることができるように貯湯タンク３５の下に配置することで、一年を通じて蓄電池７１の温度を比較的安定的に維持することが可能になっている。

（３−２−４）温度調節ジャケット４８
温度調節ジャケット４８は、主に蓄電池７１の温度を調節するための装置であり、蓄電池７１の下端に熱的に接触した状態で蓄電池７１の下に設置されている。温度調節ジャケット４８の下には、スイッチング素子収納部７２が設置されており、温度調節ジャケット４８の下方部分とスイッチング素子収納部７２の上方部分とは熱的に接触している（本実施形態では、直接的に接触している。）。温度調節ジャケット４８は、アルミ等の熱伝導率の高い金属によって構成されている。したがって、蓄電池７１およびスイッチング素子収納部７２に収納されているインバータ７３のスイッチング素子７３ａやコンバータ７４のスイッチング素子７４ａを、温度調節ジャケット４８の冷熱によって効率的に冷却させることが可能になっている。

（３−２−５）インバータ７３
インバータ７３は、用途は特に限定されないが、本実施形態においては、圧縮機２１の周波数制御を行うインバータとして用いられている。本実施形態においては、インバータ７３は、貯湯タンク３５や蓄電池７１や温度調節ジャケット４８よりも下方に配置されており、インバータ７３から熱を放出するための放熱部を有している。

（３−２−６）コンバータ７４
コンバータ７４は、用途は特に限定されないが、本実施形態においては、蓄電池７１の充電と放電の制御を行なうコンバータとして用いられている。本実施形態においては、コンバータ７４は、貯湯タンク３５や蓄電池７１や温度調節ジャケット４８よりも下方に配置されており、コンバータ７４から熱を放出するための放熱部を有している。

（３−２−７）スイッチング素子収納部７２
スイッチング素子収納部７２は、ヒートポンプユニット１が有するインバータ７３のスイッチング素子７３ａ、および、コンバータ７４のスイッチング素子７４ａを収納している。なお、スイッチング素子収納部７２の内部は、熱伝導率の高いアルミ等の金属によって構成されており、スイッチング素子収納部７２に収納されているインバータ７３のスイッチング素子７３ａやコンバータ７４のスイッチング素子７４ａに対してスイッチング素子収納部７２の外部の熱が伝わりやすいように構成されている。

インバータ７３のスイッチング素子７３ａやコンバータ７４のスイッチング素子７４ａは稼働中に熱を帯びるようになる。これに対して、スイッチング素子７３ａ、７４ａを収納しているスイッチング素子収納部７２には、温度調節ジャケット４８の下方部分が熱的に接触している。具体的には、インバータ７３のスイッチング素子７３ａの放熱部側の部分やコンバータ７４のスイッチング素子７４ａの放熱部側の部分が、温度調節ジャケット４８の下方部分と接している。このため、インバータ７３のスイッチング素子７３ａの温度や、コンバータ７４のスイッチング素子７４ａの温度について、温度変化度合いが小さくなるように緩和させることができている。

（３−３）温度調節回路４０
温度調節回路４０は、主に、蓄電池７１およびスイッチング素子収納部７２の温度を調節するための回路である。この温度調節回路４０において循環する熱媒体は、特に限定されるものではないが、本実施形態では水である。本実施形態の温度調節回路４０は、ポンプ４５、下流側水配管４１、分岐弁４６、低温側水配管４２、高温側水配管４３、混合弁４７、上流側水配管４４、流量調節弁４９、高温側熱交換器２６、および、低温側熱交換器２７を有している。なお、特に限定されないが、実施形態では、ポンプ４５として一定速ポンプを用いており、ポンプ４５と流量調節弁４９によって流量調節手段を構成している。

下流側水配管４１は、ポンプ４５の吐出側と分岐弁４６を接続し、ポンプ４５により吐出された冷媒を分岐弁４６へと流す。分岐弁４６に到達した水は、分岐弁４６により低温側水配管４２および高温側水配管４３の二つに分岐される。低温側水配管４２は、低温側熱交換器２７の内部を通過するように伸びて、混合弁４７に接続されている。高温側水配管４３は、高温側熱交換器２６の内部を通過するように伸びて、混合弁４７に接続されている。

高温側熱交換器２６は、冷媒回路２０のうち水熱交換器２２の出口から膨張弁２３へ向かう冷媒と高温側水配管４３を流れる水の間で熱交換させる。一方、低温側熱交換器２７は、冷媒回路２０のうち膨張弁２３から空気熱交換器２４へ向かう冷媒と低温側水配管４２を流れる水の間で熱交換させる。したがって、低温側熱交換器２７を出た低温側水配管４２を流れる水の方が、高温側熱交換器２６を出た高温側水配管４３を流れる水よりも温度が低い。

混合弁４７では、低温側水配管４２の冷媒と高温側水配管４３の水が混合される。混合された水は、上流側水配管４４を介して温度調節ジャケット４８の内部を通過して、ポンプ４５の吸入側に入る。上流側水配管４４には、通過する水の循環量を調節するための流量調節弁４９が設けられている。低温側水配管４２には、温度センサ４２Ｔが設けられている。高温側水配管４３には、温度センサ４３Ｔが設けられている。上流側水配管４４には、温度センサ４４Ｔが設けられている。制御部は、温度センサ４２Ｔ、温度センサ４３Ｔ、および、温度センサ４４Ｔから水の温度値を取得するとともに、蓄電池７１の温度センサ７１ａの温度値を取得して、これらの値を基に混合弁４７を制御して低温側水配管４２からの水と高温側水配管４３からの水の混合比率を調節するとともに、流量調節弁４９の弁開度を調節して温度調節ジャケット４８の内部に通過させる水量を調節することにより、上流側水配管４４内を温度調節ジャケット４８に向けて流れる水の温度を調節することができるようになっている。

温度調節ジャケット４８では、上流側水配管４４を流れる水の熱は、温度調節ジャケット４８を介して、蓄電池７１やスイッチング素子収納部７２に伝熱される。

ここでは、水熱交換器２２の出口から膨張弁２３に向けて流れる冷媒の熱と、膨張弁２３から空気熱交換器２４へ向けて流れる冷媒の熱を利用することで、温度調節回路４０に送られる水の温度を調節し、蓄電池７１の温度を調節することができる。また、低温側水配管４２および高温側水配管４３のそれぞれを流れる循環水の量が、混合弁４７によって制御されている。これにより、温度調節ジャケット４８に送られる水の温度が、年間を通じて最適な温度に維持されるように調節することが可能となっている。

（４）全体動作
次に、給湯システム１００の動作について説明する。

沸き上げポンプ３４が制御部からの指令を受けて駆動すると、貯湯タンク３５内の水または温水のうち下方に存在している温度の低い水が、沸き上げ往き管３１に流出する。沸き上げ往き管３１の中を流れる水は、水熱交換器２２に到達する。水熱交換器２２内では、沸き上げ往き管３１の中を流れる水と、ヒートポンプユニット１の高温冷媒の間で熱交換が行われる。これにより、水が加熱され温水となる。温水は、沸き上げ戻り管３３を介して貯湯タンク３５の上端近傍に戻る。

一方、冷媒回路２０においては、例えば、設置環境や使用時期において、温度調節ジャケット４８を通過して蓄電池７１からの熱を受けた温度調節回路４０の下流側水配管４１を流れる水の温度が、高温側熱交換器２６を流れる冷媒の温度より低く、低温側熱交換器２７を流れる冷媒の温度よりも高い場合には、図３のモリエル線図に示す挙動とすることができる。この図３のモリエル線図に示すように、圧縮機２１により圧縮され高温高圧になった冷媒は（図３の点ｂ参照）、冷媒配管２５を流れ、水熱交換器２２内を通り、沸き上げ往き管３１を通って流れてきた水と熱交換し、放熱する（図３の点ｃ参照）。放熱した冷媒は、減圧されることなく高温側熱交換器２６を通過し、温度調節回路４０の高温側水配管４３を流れる水と熱交換し、さらに放熱する（図３の点ｃ’参照）。その後、冷媒は、膨張弁２３により減圧され、低温かつ気液二相状態となる（図３の点ｄ’参照）。低温低圧になった気液二相状態の冷媒は、低温側熱交換器２７を通過し、温度調節回路４０の低温側水配管４２を流れる水と熱交換し、水からの熱を得て加熱される（図３の点ｄ’’参照）。その後、冷媒は、空気熱交換器２４へ流れ、空気熱交換器２４に送られる外気との間で熱交換を行って、蒸発する（図３の点ａ’参照）。気化した冷媒は、圧縮機２１に吸入され、圧縮される。圧縮された冷媒は、高温高圧の冷媒となって、上記冷凍サイクルを繰り返す。なお、図３において、ａ−ｂ−ｃ−ｄで示すサイクルは、第１実施形態の高温側熱交換器２６や低温側熱交換器２７が設けられていない場合の冷媒の挙動を示しており、第１実施形態の高温側熱交換器２６や低温側熱交換器２７が設けられている場合の冷媒の挙動であるａ’−ｂ−ｃ−ｃ’−ｄ’−ｄ’’で示すサイクルと比較するために示している。また、上記モリエル線図は、一例を示すものに過ぎず、図３において、ｄ’’は、ｃとｄとを結ぶ線上に位置する必要はなく、これに限定されない。

貯湯タンク３５から温水を浴室等に供給する場合は、貯湯タンク３５の上端近傍に存在する温水が当該上端近傍に接続されている出湯管５１から流出する。出湯管５１を介して供給される温水と混合用給水路８３を介して供給される市水等の外部からの水は、湯水混合弁８４により混合される。このように混合された温水が、給湯管５２を介して浴室等に供給される。

（５）第１実施形態の特徴
（５−１）
第１実施形態では、採用されている蓄電池７１は、その寿命が設置されている場所の温度環境に依存し、動作温度範囲内に温度が保たれた場合に寿命が延びる性質を有している。

これに対して、第１実施形態の給湯システム１００においては、温度調節回路４０による蓄電池７１の温度調節が行われることで、蓄電池７１の寿命をより長くすることが可能になっている。

すなわち、温度調節回路４０を流れる水が温度調節ジャケット４８に流れており、蓄電池７１の下方部分は、その温度調節ジャケット４８の上方部分と熱的に接触するように配置されている。このため、温度調節ジャケット４８の熱が、蓄電池７１に対して下方から伝熱することで、蓄電池７１の温度が調節される。この温度調節ジャケット４８を流れる水の温度は、温度調節回路４０において、混合弁４７における混合比率の調整により、高温側熱交換器２６において水熱交換器２２の出口から膨張弁２３へ向かう冷媒の熱を利用して高温になった水、および、低温側熱交換器２７において膨張弁２３から空気熱交換器２４へ向かう冷媒の熱を利用して低温となった水の混合比率が制御部によって調整され、温度調整される。さらに、制御部は、流量調節弁４９の弁開度を調節することで、温度調節ジャケット４８の内部に通過させる水量を調節する。このため、給湯システム１００では、温度調節ジャケット４８に供給される熱量をコントロールすることが可能になっている。これにより、蓄電池７１の温度を、年間を通じて最適な温度に制御することが可能となっている。特に、温度調節回路４０では、高温側熱交換器２６の冷媒温度と低温側熱交換器２７の冷媒温度の２つの異なる温度部分を利用することで、蓄電池７１の温度をきめ細かく調節することが可能になっている。さらに、制御部は、蓄電池７１の温度センサ７１ａの温度値、温度センサ４２Ｔ、温度センサ４３Ｔ、および、温度センサ４４Ｔの温度値に基づいて、温度調節ジャケット４８の内部に通過させる水量を調節するために流量調節弁４９の弁開度を調節するため、さらに詳細に蓄電池７１の温度調節を行うことができる。

また、冷媒回路２０において、高温側熱交換器２６を流れる水によって冷媒が冷却される熱量よりも、低温側熱交換器２７を流れる水によって冷媒が加熱される熱量の方が大きい場合には、蓄電池７１の排熱が利用されることにより、空気熱交換器２４での蒸発負荷を小さく抑えることが可能になり、ＣＯＰを向上させることができる。

（５−２）
第１実施形態の給湯システム１００では、蓄電池７１の上方部分が貯湯タンク３５の下方部分に対して熱的に接触する配置構成が採用されている。そして、貯湯タンク３５の下方に貯められる水の温度範囲は、一年を通じて、蓄電池７１の動作温度範囲とほぼ同じ温度範囲に維持される。このように、貯湯タンク３５の下方の熱が蓄電池７１の温度の安定化に利用されることで、上記温度調節回路４０による蓄電池７１の温度調節負担を軽減することが可能になっている。

そして、蓄電池７１は、その上方を貯湯タンク３５の下方部分によって、下方を温度調節ジャケット４８の上方部分によって、上下の両方から温度調節されるため、蓄電池７１の温度調節がより容易になっている。

また、上記温度調節回路４０のポンプ４５が駆動していない状況下においても、単に、蓄電池７１の配置を上記配置にするだけで、その寿命を延ばすことが可能になっている。

なお、例えば、蓄電池７１がリチウムイオン電池の場合には、放電深度が５０％では温度上昇を１０℃抑えることにより、他の条件下に比べて電池寿命を最低２倍延長でき、温度を２５℃前後に保つ事で電池の寿命を飛躍的に向上させることができる。

（５−３）
第１実施形態の給湯システム１００では、インバータ７３のスイッチング素子７３ａおよびコンバータ７４のスイッチング素子７４ａが収納されたスイッチング素子収納部７２は、温度調節ジャケット４８の下方部分に対して熱的に接触するように配置されている。これにより、温度調節ジャケット４８のうち、蓄電池７１の温度調節に直接は利用されていない下方部分を、インバータ７３のスイッチング素子７３ａやコンバータ７４のスイッチング素子７４ａの温度調節に利用することが可能になっている。

（６）第２実施形態
第２実施形態に係る給湯システム２００について、図面を用いて説明する。

図４に、本発明の第２実施形態に係る給湯システム２００の概略構成図を示す。この給湯システム２００は、特に限定されるものではないが、例えば、年間を通じた水温（市水もしくは井戸水等の温度）の平均値が１５℃以下である地域で用いられることが好ましい。

（７）全体構成
給湯システム２００は、冷媒回路２２０を含むヒートポンプユニット２０１、貯湯回路２３０を含む貯湯ユニット２０３、および、温度調節回路４０ａを備えている。給湯システム２００は、給湯システム１００とほぼ同様の構成をしているので、給湯システム１００と同じ構成をしている部分については説明を省略し、給湯システム１００と異なる構成となっている部分について中心に説明する。

（８）詳細構成
（８−１）温度調節回路４０ａ
温度調節回路４０ａは、主に、蓄電池７１およびスイッチング素子収納部７２の温度を調節するための回路である。この温度調節回路４０ａにおいて循環する熱媒体は、特に限定されるものではないが、本実施形態では水である。本実施形態の温度調節回路４０ａは、ポンプ４５、水配管２４１、流量調節弁２４９、および、高温側熱交換器２２６を有している。なお、特に限定されないが、実施形態では、ポンプ４５として一定速ポンプを用いており、ポンプ４５と流量調節弁２４９によって流量調節手段を構成している。

水配管２４１は、ポンプ４５の吐出側から伸びており、高温側熱交換器２２６の内部を通過した後、温度調節ジャケット４８の内部を通過して、ポンプ４５の吸入側に接続されている。なお、水配管２４１のうち高温側熱交換器２２６の出口側と温度調節ジャケット４８との間には、通過する水の循環量を調節するための流量調節弁２４９が設けられている。高温側熱交換器２２６では、冷媒回路２２０のうち水熱交換器２２の出口から膨張弁２３へ向かう冷媒と温度調節回路４０ａの水配管２４１を流れる水の間で熱交換を行わせる。

ここでは、水熱交換器２２の出口から膨張弁２３に向かう冷媒の熱を利用して、温度調節回路４０ａを循環する水を介して、蓄電池７１の温度を調節している。

また、制御部は、蓄電池７１の温度センサ７１ａの温度値を参照して、温度調節ジャケット４８の内部に通過させる水量を調節するために、流量調節弁２４９の弁開度を制御する。

（９）全体動作
給湯システム２００の温水生成の動作は、水熱交換器２２の配置が異なる点を除けば上記第１実施形態の給湯システム１００と同様であるので、説明を省略する。以下に、冷媒回路２２０の動作を説明する。

冷媒回路２２０においては、圧縮機２１により圧縮され高温高圧になった冷媒は、冷媒配管２５を流れ、水熱交換器２２の内部を通過する際に、沸き上げ往き管３１を通って流れてきた水と熱交換し、放熱する。放熱した冷媒は、高温側熱交換器２２６を通過し、温度調節回路４０ａの水配管２４１において高温側熱交換器２２６の内部を流れる水と熱交換する。その後、冷媒は、膨張弁２３により減圧され、低温かつ気液二相状態となる。低温低圧になった気液二相状態の冷媒は、空気熱交換器２４へ流れ、空気熱交換器２４において外気と熱交換を行い、蒸発する。気化した冷媒は、圧縮機２１に吸入され、圧縮される。圧縮された冷媒は、高温高圧の冷媒となり、冷凍サイクルを繰り返す。

（１０）第２実施形態の特徴
第２実施形態では、制御部が、蓄電池７１の温度センサ７１ａの温度値を参照して、温度調節ジャケット４８の内部に通過させる水量を調節するために流量調節弁２４９の弁開度を制御する。このように、制御部が流量調節弁２４９の弁開度を制御することで、水熱交換器２２の出口から膨張弁２３へ向かう冷媒の熱の利用度合いを調節して、温度調節回路４０ａを流れる水の温度を変化させ、蓄電池７１の温度調節に利用することが可能になっている。これにより、給湯システム２００が生成する冷熱をより効率よく利用して蓄電池７１の温度調節を行い、適切な温度に保つことが可能になっている。また、蓄電池７１の排熱を利用して、水熱交換器２２の出口から膨張弁２３へ向かう冷媒を加熱することにより、空気熱交換器２４での蒸発負荷を低減することができている。

例えば、設置環境や使用時期において、水熱交換器２２の出口から膨張弁２３へ向かう冷媒の温度が、温度調節ジャケット４８を通過して蓄電池７１からの熱を受けた温度調節回路４０ａの水配管２４１を流れる水の温度よりも低い場合には、冷媒回路２２０を流れる冷媒について、図５のモリエル線図に示す挙動とすることができる。すなわち、冷媒回路２２０の水熱交換器２２を流れ出た冷媒は、高温側熱交換器２２６を流れる際に、水配管２４１を流れる水によって加熱される（図５の点ｃ’参照）。その後、高温側熱交換器２２６を流れ出た冷媒は、膨張弁２３で減圧された後、空気熱交換器２４において外気と熱交換して蒸発する。ここで、空気熱交換器２４に送られる冷媒は、高温側熱交換器２２６において温度調節回路４０ａの水配管２４１を流れる水によって加熱されている。これにより、空気熱交換器２４での蒸発負荷を小さく抑えることが可能になり、ＣＯＰを向上させることができる（図５のモリエル線図参照）。しかも、空気熱交換器２４に送られる冷媒を加熱するための熱として、水配管２４１を流れる水を介して蓄電池７１の排熱を利用することができている。なお、図５において、ａ−ｂ−ｃ−ｄで示すサイクルは、第２実施形態の高温側熱交換器２２６が設けられていない場合の冷媒の挙動を示しており、第２実施形態の高温側熱交換器２２６が設けられている場合の冷媒の挙動であるａ’−ｂ−ｃ’−ｃ−ｃ’−ｄ’で示すサイクルと比較するために示している。

（１１）第３実施形態
第３実施形態に係る給湯システム３００について、図面を用いて説明する。

図６に、本発明の第３実施形態に係る給湯システム３００の概略構成図を示す。この給湯システム３００は、特に限定されるものではないが、例えば、年間を通じた水温（市水もしくは井戸水等の温度）の平均値が２５℃以上である地域で用いられることが好ましい。

（１２）全体構成
給湯システム３００は、冷媒回路３２０を含むヒートポンプユニット３０１、貯湯回路３３０を含む貯湯ユニット３０３、および、温度調節回路４０ｂを備えている。給湯システム３００は、給湯システム１００とほぼ同様の構成をしているので、給湯システム１００と同じ構成をしている部分については説明を省略し、異なっている部分を中心に説明する。

（１３）詳細構成
（１３−１）温度調節回路４０ｂ
温度調節回路４０ｂは、主に、蓄電池７１およびスイッチング素子収納部７２の温度を調節するための回路である。この温度調節回路４０ｂにおいて循環する熱媒体は、特に限定されるものではないが、本実施形態では水である。本実施形態の温度調節回路４０ｂは、ポンプ４５、水配管３４１、流量調節弁３４９、および、低温側熱交換器３２７を有している。なお、特に限定されないが、実施形態では、ポンプ４５として一定速ポンプを用いており、ポンプ４５と流量調節弁３４９によって流量調節手段を構成している。

水配管３４１は、ポンプ４５の吐出側から伸びており、低温側熱交換器３２７の内部を通過した後、温度調節ジャケット４８の内部を通過して、ポンプ４５の吸入側に接続されている。なお、水配管３４１のうち低温側熱交換器３２７の出口側と温度調節ジャケット４８との間には、通過する水の循環量を調節するための流量調節弁３４９が設けられている。低温側熱交換器３２７では、冷媒回路３２０のうち膨張弁２３から空気熱交換器２４へ向かう冷媒と温度調節回路４０ｂの水配管３４１を流れる水の間で熱交換を行わせる。

ここでは、膨張弁２３から空気熱交換器２４に向かう冷媒の熱を利用して、温度調節回路４０ｂを循環する水を介して、蓄電池７１の温度を調節している。

また、制御部は、蓄電池７１の温度センサ７１ａの温度値を参照して、温度調節ジャケット４８の内部に通過させる水量を調節するために、流量調節弁３４９の弁開度を制御する。

（１４）全体動作
給湯システム３００の温水生成の動作は、水熱交換器２２の配置が異なる点を除けば上記第１実施形態の給湯システム１００と同様であるので、説明を省略する。以下に、冷媒回路３２０の動作を説明する。

冷媒回路３２０においては、圧縮機２１により圧縮され高温高圧になった冷媒は、冷媒配管２５を流れ、水熱交換器２２の内部を通過する際に、沸き上げ往き管３１を通って流れてきた水と熱交換し、放熱する。放熱した冷媒は、膨張弁２３により減圧され、低温かつ気液二相状態となる。低温低圧になった気液二相状態の冷媒は、低温側熱交換器３２７を通過し、温度調節回路４０ｂの水配管３４１において低温側熱交換器３２７の内部を流れる水と熱交換する。その後、冷媒は、空気熱交換器２４へ流れ、空気熱交換器２４において外気と熱交換を行い、蒸発する。気化した冷媒は、圧縮機２１に吸入され、圧縮される。圧縮された冷媒は、高温高圧の冷媒となり、冷凍サイクルを繰り返す。

（１５）第３実施形態の特徴
第３実施形態では、制御部が、蓄電池７１の温度センサ７１ａの温度値を参照して、温度調節ジャケット４８の内部に通過させる水量を調節するために流量調節弁２４９の弁開度を制御する。このように、制御部が流量調節弁２４９の弁開度を制御することで、膨張弁２３から空気熱交換器２４へ向かう冷媒の熱の利用度合いを調節して、温度調節回路４０ｂを流れる水の温度を変化させ、蓄電池７１の温度調節に利用することが可能になっている。これにより、給湯システム３００が生成する冷熱をより効率よく利用して蓄電池７１の温度調節を行い、適切な温度に保つことが可能になっている。また、蓄電池７１の排熱を利用して、膨張弁２３から空気熱交換器２４へ向かう冷媒を加熱することにより、空気熱交換器２４での蒸発負荷を低減することができている。

例えば、設置環境や使用時期において、膨張弁２３から空気熱交換器２４へ向かう冷媒の温度が、温度調節ジャケット４８を通過して蓄電池７１からの熱を受けた温度調節回路４０ｂの水配管３４１を流れる水の温度よりも低い場合には、冷媒回路３２０を流れる冷媒について、図７のモリエル線図に示す挙動とすることができる。すなわち、冷媒回路３２０の水熱交換器２２を流れ出た冷媒は、低温側熱交換器３２７を流れる際に、水配管３４１を流れる水によって加熱される（図７の点ｄ’参照）。その後、低温側熱交換器３２７を流れ出た冷媒は、空気熱交換器２４において外気と熱交換して蒸発する。ここで、空気熱交換器２４に送られる冷媒は、低温側熱交換器３２７おいて温度調節回路４０ｂの水配管３４１を流れる水によって加熱されている。これにより、空気熱交換器２４での蒸発負荷を小さく抑えることが可能になり、ＣＯＰを向上させることができる（図７のモリエル線図参照）。しかも、空気熱交換器２４に送られる冷媒を加熱するための熱として、水配管３４１を流れる水を介して蓄電池７１の排熱を利用することができている。なお、図７において、ａ−ｂ−ｃ−ｄで示すサイクルは、第３実施形態の低温側熱交換器３２７が設けられていない場合の冷媒の挙動を示しており、第３実施形態の低温側熱交換器３２７が設けられている場合の冷媒の挙動であるａ’−ｂ−ｃ−ｄ’で示すサイクルと比較するために示している。

（１６）第４実施形態
第４実施形態に係る給湯システム４００について、図面を用いて説明する。

図８に、本発明の第４実施形態に係る給湯システム４００の概略構成図を示す。

（１７）全体構成
給湯システム４００は、冷媒回路４２０を含むヒートポンプユニット４０１、貯湯回路４３０を含む貯湯ユニット４０３、および、温度調節回路４０を備えている。給湯システム４００は、給湯システム１００とほぼ同様の構成をしているので、給湯システム１００と同じ構成をしている部分については説明を省略し、異なっている部分を中心に説明する。

（１８）詳細構成
（１８−１）貯湯回路４３０
貯湯回路４３０は、貯湯タンク３５の下方から伸び出している沸き上げ往き管３１の途中には、水熱交換器４２２の水管３２ｗの入口に接続される前に、温度調節ジャケット４８の内部を通過するように構成された温度調節回路４０ｘを有している。

ここで、温度調節ジャケット４８の内部には、温度調節回路４０の一部と貯湯回路４３０の一部が互いに独立した流路が設けられている。また、低温側熱交換器２７には、温度調節回路４０の一部と冷媒回路４２０の一部が互いに独立した流路が設けられている。高温側熱交換器２６にも、温度調節回路４０の一部と冷媒回路４２０の一部が互いに独立した流路が設けられている。このように、本実施形態の温度調節ジャケット４８と低温側熱交換器２７と高温側熱交換器２６は、いずれも互いに独立した流路が設けられている点で共通しており、接続形態は異なるものの、いずれも大きさや寸法が共通している同一部品によって構成されている。

（１９）第４実施形態の特徴
第４実施形態の給湯システム４００では、さらに温度調節回路４０ｘが設けられている。このため、温度調節回路４０ｘを流れる貯湯タンク３５の下方の未加熱の水が温度調節ジャケット４８の内部を流れることで、温度調節ジャケット４８の温度が調節され、しいては蓄電池７１の温度調節を補助することが可能になる。

また、温度調節ジャケット４８と低温側熱交換器２７と高温側熱交換器２６を、同一部品によって構成することができているため、コストを抑えることが可能になっている。

（２０）第５実施形態
第５実施形態に係る給湯システム５００について、図面を用いて説明する。

図９に、本発明の第５実施形態に係る給湯システム５００の概略構成図を示す。

（２１）全体構成
給湯システム５００は、冷媒回路５２０を含むヒートポンプユニット５０１、貯湯回路５３０を含む貯湯ユニット５０３、および、温度調節回路５４０を備えている。給湯システム５００は、給湯システム１００とほぼ同様の構成をしているので、給湯システム１００と同じ構成をしている部分については説明を省略し、異なっている部分を中心に説明する。

（２２）詳細構成
（２２−１）温度調節回路５４０
温度調節回路５４０は、互いに独立した第１回路５４１と第２回路５４２を有している。

第１回路５４１は、高温側熱交換器２６を流れる冷媒と熱交換させた水を、温度調節ジャケット４８との間で循環させるように構成されており、第１ポンプ４５ａと第１流量調節弁４７ａを有している。第１回路５４１を流れる水の温度は、温度センサ４３Ｔによって検出される。

第２回路５４２は、低温側熱交換器２７を流れる冷媒と熱交換させた水を、温度調節ジャケット４８との間で循環させるように構成されており、第２ポンプ４５ｂと第２流量調節弁４７ｂを有している。第２回路５４２を流れる水の温度は、温度センサ４２Ｔによって検出される。

制御部は、温度センサ４２Ｔと温度センサ４３Ｔの検知温度に応じて、第１流量調節弁４７ａと第２流量調節弁４７ｂの各弁開度を制御することで、温度調節ジャケット４８における温度を調節する。

また、本実施形態においても、温度調節ジャケット４８と高温側熱交換器２６と低温側熱交換器２７を、同一部品によって構成されている。

（２３）第５実施形態の特徴
第５実施形態の給湯システム５００では、高温側熱交換器２６側の熱と低温側熱交換器２７側の熱を独立に利用する第１回路５４１および第２回路５４２を有する温度調節回路５４０が設けられている。そして、制御部が、第１流量調節弁４７ａと第２流量調節弁４７ｂの各弁開度を制御することで、蓄電池７１の温度を所望の温度に調節することができる。

また、温度調節ジャケット４８と高温側熱交換器２６と低温側熱交換器２７を、同一部品によって構成することができているため、コストを抑えることが可能になっている。

（２４）第６実施形態
第６実施形態に係る給湯システム６００について、図面を用いて説明する。

図１０に、本発明の第６実施形態に係る給湯システム６００の概略構成図を示す。

（２５）全体構成
給湯システム６００は、冷媒回路６２０を含むヒートポンプユニット６０１、貯湯回路６３０を含む貯湯ユニット６０３、および、温度調節部６４０を備えている。給湯システム６００は、給湯システム１００とほぼ同様の構成をしているので、給湯システム１００と同じ構成をしている部分については説明を省略し、異なっている部分を中心に説明する。

（２６）詳細構成
（２６−１）温度調節部６４０
温度調節部６４０は、互いに独立した第１ヒートパイプ６４１と第２ヒートパイプ６４２を有している。

第１ヒートパイプ６４１は、内部に作動液が封入されており、作動液の状態変化によって熱伝導可能に構成されている。第１ヒートパイプ６４１は、高温側熱交換器２６を流れる冷媒と熱交換させた作動液が状態変化を行うことで、温度調節ジャケット４８まで供給されることにより、高温側熱交換器２６の冷媒の熱を伝達させている。

第２ヒートパイプ６４２は、内部に作動液が封入されており、作動液の状態変化によって熱伝導可能に構成されている。第２ヒートパイプ６４２は、低温側熱交換器２７を流れる冷媒と熱交換させた作動液が状態変化を行うことで、温度調節ジャケット４８まで供給されることにより、低温側熱交換器２７の冷媒の熱を伝達させている。

（２７）第６実施形態の特徴
第６実施形態の給湯システム６００では、高温側熱交換器２６側の熱と低温側熱交換器２７側の熱を独立に利用する第１ヒートパイプ６４１および第２ヒートパイプ６４２を有する温度調節部６４０が設けられている。このため、第１ヒートパイプ６４１と第２ヒートパイプ６４２の内部に封入された作動液を循環させるため動力原等を用いることなく、蓄電池７１の温度を調節することが可能になっている。

（２８）他の実施形態
上述した各実施形態は、以下に述べるように変形させて得られる実施形態としてもよい。

（２８−１）他の実施形態Ａ
上記第１〜第６実施形態では、図１１に示すように、貯湯ユニット３〜６０３のケーシング３ａの外表面に太陽光発電パネルＳを取りつけられていてもよい。

このように太陽光発電パネルＳが設けられることで、太陽光発電パネルＳが太陽光を受光して発電した電力を、ヒートポンプユニットにおいて、さらには、貯湯ユニットにおいて駆動電力として利用することができる。さらに、ヒートポンプユニットや貯湯ユニットにおいて駆動電力として用いられない場合であっても、蓄電池７１の充電に用いることが可能になる。

以上のように電力を利用することができるだけでなく、太陽光発電パネルＳが貯湯タンク３５の外周を覆うように設けられていることで、太陽光による熱エネルギーが、ケーシング３ａ内の温度上昇に用いられる程度を抑え、太陽光発電パネルＳにより発電された電気エネルギーとして利用することができる。これにより、太陽光によってケーシング３ａの内部の温度が上昇することを抑制し、蓄電池７１の温度を適切な温度範囲内に維持しやすくなる。

このように太陽光発電パネルＳが設けられている場合には、太陽光発電パネルＳが太陽光を受光して発電した電気を、ヒートポンプユニットの駆動電力として、および／または、貯湯ユニットの駆動電力として利用してもよい。さらに、ヒートポンプユニットの駆動電力や貯湯ユニットの駆動電力として用いない場合には、蓄電池７１の充電に用いてもよい。

ここで、太陽光発電パネルＳによる発電は太陽光の照射を受ける昼間に行われるため、太陽光発電パネルＳによって発電された電気を蓄電池７１に充電する処理も昼間に行われることになる。このため、蓄電池７１は、上記充電を行って電流が流れている昼間に発熱しやすい。これに対して、蓄電池７１において充電が行われている時間帯に、水および／または冷媒を温度調節ジャケット４８に通過させるように運転を行ってもよい。例えば、蓄電池７１において充電が行われている時間帯に、圧縮機２１と沸き上げポンプ３４、ポンプ４５、ポンプ４５ａ、ポンプ４５ｂを駆動させて沸き上げが行われるようにしてもよい。なお、ここでの沸き上げ時の温度調節ジャケット４８の水および／または冷媒の通過量は、特に限定されず、温度調節ジャケット４８の温度を所望の温度範囲に維持することができる程度であれば少ない通過量であってもよい。温度調節ジャケット４８の水および／または冷媒の通過量の調節手法は、特に限定されないが、例えば、弁開度の調節や流量可変ポンプの出力調節によって行うことができる。なお、蓄電池７１の充電が行われていることは、蓄電池７１の温度が所定温度以上に上昇することを検知することで把握してもよいし、太陽光発電パネルＳでの発電が行われる時間帯と同じであると仮定することで太陽光照射時間帯の情報を収集することで把握してもよい。なお、この際、太陽光発電パネルＳによる発電で得られた電気は、当該発電と同時に、その一部を温度調節ジャケット４８に水および／または冷媒を通過させるための運転に用いつつ、残りの電気を蓄電池７１への蓄電に用いるようにしてもよい。

上述のように太陽光発電パネルＳを採用した場合には、上述のように電力を利用することができるだけでなく、太陽光発電パネルＳが貯湯タンク３５の外周を覆うように設けられていることで、太陽光による熱エネルギーが、ケーシング３ａ内の温度上昇に用いられる程度を抑え、太陽光発電パネルＳにより発電された電気エネルギーとして利用することができる。これにより、太陽光によってケーシング３ａの内部の温度が上昇することを抑制し、蓄電池７１の温度を適切な温度範囲内に維持しやすくなる。

（２８−２）他の実施形態Ｂ
上記実施形態では、インバータ７３が圧縮機２１の周波数制御を行うインバータとして用いられ、コンバータ７４が蓄電池７１の充電と放電の制御を行うコンバータとして用いられる場合を例に挙げて説明した。

これに対して、インバータ７３の用途は、圧縮機の周波数制御を行うインバータに限られず、例えば、上記他の実施形態Ｄで示すように、太陽光発電パネルＳによる発電が行われる給湯システムにおいて、太陽光発電パネルＳで得られた直流電流を処理するためにインバータ７３とコンバータ７４が用いられてもよい。この場合には、特に限定されないが、例えば、太陽光発電パネルＳで得られた電力の電圧をコンバータ７４によって調節し、直流電流をパワーコンディショナーとして機能させたインバータ７３によって交流電流に変換するようにしてもよい。なお、以上のようにして処理することで得られる電気の用途は、特に限定されないが、例えば、ヒートポンプユニットにおいて用いてもよいし、貯湯ユニットにおいて用いてもよいし、他の電気機器において用いてもよい。

（２８−３）他の実施形態Ｃ
上記実施形態では、温度調節回路４０、４０ａ、４０ｂ、５４０において、内部を循環する熱媒体が、いずれも水である場合を例に挙げて説明した。

これに対して、温度調節回路４０、４０ａ、４０ｂ、５４０を通過する熱媒体としては、水とは熱容量の異なる流体であってもよく、例えば、エチレングリコールの水溶液、スラリーアイス、または、冷媒であってもよい。

すなわち、高温側熱交換器２６や低温側熱交換器２７は、冷媒、および、冷媒とは種類の異なる熱媒体が流れて構成されたハイブリッド形態であってもよい。

このように、ハイブリッド形態とすることにより、温度調節回路４０、４０ａ、４０ｂ、５４０において採用される熱媒体の種類を、目的や調節する温度の範囲に応じて、適した熱容量の媒体を選択する等、選択の自由度を高めることができる。

（２８−４）他の実施形態Ｄ
上記第１〜第６実施形態の給湯システムでは、さらに、図１２に示すような、循環回路５０を備えていてもよい。

この循環回路５０は、沸き上げ往き管３１とは別に設けられた回路であって、貯湯タンク３５の下方から伸びてポンプ５２や温度調節ジャケット４８の内部を通過して貯湯タンク３５の下方の異なる部分に戻す水配管５１が設けられている。

そして、水配管５１の上流側端部と貯湯タンク３５の接続位置Ｐ１および下流側端部と貯湯タンク３５の接続位置Ｐ２は、貯湯タンク３５の下方における互いに異なる位置であって高さ位置も異なる位置となっている。

具体的には、水配管５１の下流側端部と貯湯タンク３５の接続位置Ｐ２が、水配管５１の上流側端部と貯湯タンク３５の接続位置Ｐ１よりも高い位置であって、貯湯タンク３５の下方１０〜３０％の高さ位置であることが好ましい。このように水配管５１の下流側端部の位置を上流側端部よりも高めにすることで、温度調節ジャケット４８を通過して温度上昇した水を貯湯タンク３５内に戻す位置を高めにすることができる。これにより、貯湯タンク３５内部の温度分布の乱れを小さく抑えることが可能になる。

（２８−５）他の実施形態Ｅ
上記第５実施形態の第１回路５４１および第２回路５４２では、いずれも同じ水が循環する場合を例に挙げ、上記第６実施形態の第１ヒートパイプ６４１および第２ヒートパイプ６４２では、いずれも同じ作動液が封入されている場合を例に挙げて説明した。

しかし、第５実施形態の第１回路５４１と第２回路５４２とで、内部を循環する熱媒体の種類が異なっていてもよい。

また、上記第６実施形態の第１ヒートパイプ６４１と第２ヒートパイプ６４２とで、内部に封入された作動液の種類が異なっていてもよい。

このように低温側熱交換器２７の熱を利用する部分と、高温側熱交換器２６の熱を利用する部分の熱媒体の種類を違えることにより、蓄電池７１の温度を所望の温度に維持しやすくなる。

（２８−６）他の実施形態Ｆ
上記各実施形態の冷媒回路を流れる冷媒としては、特に限定されるものではなく、例えば、Ｒ３２やＲ４０１Ａ等のＨＦＣ冷媒であってもよい。

（２８−７）他の実施形態Ｇ
上記各実施形態では、蓄電池７１としてリチウムイオン電池が用いられる場合を例に挙げて説明したが、蓄電池７１としては、これに限られず、ニッケル水素電池等、他のタイプの蓄電池でもよい。

（２８−８）他の実施形態Ｈ
上記各実施形態では、蓄電池７１とスイッチング素子収納部７２のいずれか一方を、貯湯タンク３５の下方部分と温度調節ジャケット４８の上方部分とで上下から挟み込む実施形態を例に挙げて説明した。

これに対して、蓄電池７１もスイッチング素子収納部７２もいずれも、貯湯タンク３５の下方部分および温度調節ジャケット４８の上方部分に接するように両者の間に配置された実施形態とすることもできる。

（２８−９）他の実施形態Ｉ
上記実施形態では、温度調節回路４０等のポンプの駆動タイミングについて、特に限定することなく説明したが、例えば、蓄電池７１として充電時に発熱するタイプのものを採用する場合には、当該充電時を把握してポンプ４５が駆動されるように制御部が制御を行ってもよい。この場合には、蓄電池７１の充電時における発熱に伴う蓄電池７１のダメージを低減させることができる。

（２８−１０）他の実施形態Ｊ
上記各実施形態は、それぞれ互い阻害する事由が無い限り、当業者に可能な範囲で、適宜各実施形態を組み合わせてもよい。

本発明は、蓄電池を備えたヒートポンプ式の給湯システムに有用である。

１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１ ヒートポンプユニット
２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０ 冷媒回路（ヒートポンプ）
２２ 水熱交換器（放熱器）
２３ 膨張弁（膨張機構）
２４ 空気熱交換器（蒸発器）
３５ 貯湯タンク
３０、４３０、５３０、６３０ 貯湯回路
４０ｘ 温度調節回路（貯湯回路）
４０、４０ａ、４０ｂ 温度調節回路
４５ ポンプ（流量調節手段）
４８ 温度調節ジャケット（温度調節部）
４９、２４９、３４９、５４９ 流量調節弁（流量調節手段）
７１ 蓄電池
７１ａ 温度センサ
７２ スイッチング素子収納部
７３ インバータ
７３ａ インバータのスイッチング素子
７４ コンバータ
７４ａ コンバータのスイッチング素子
１００、２００、３００、４００、５００、６００ 給湯システム
Ｓ ソーラーパネル

特開２０１０−１４５０７２号公報 特開２００５−１６４１２４号公報

Claims (18)

1. 圧縮機（２１）、放熱器（２２）、膨張機構（２３）、および、冷媒を加熱する蒸発器（２４）を有するヒートポンプ（２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０）と、
   下方から未加熱の水が供給され、上方で前記ヒートポンプによって加熱された温水を蓄える貯湯タンク（３５）と、
   蓄電池（７１）と、
   前記放熱器から前記蒸発器に向かう途中の前記ヒートポンプの冷媒と熱交換する温度調節用媒体が封入された温度調節回路（４０、４０ａ、４０ｂ、５４０、６４０）と、
   温度調節用媒体の熱を利用して前記蓄電池の温度の調節を行う温度調節部（４８）と、
   を備えた給湯システム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
2. 前記蓄電池（７１）は、少なくとも前記ヒートポンプによって使用される電力を蓄電する、
   請求項１に記載の給湯システム。
3. 前記温度調節部は、前記ヒートポンプのうち前記放熱器の出口から前記膨張機構へ向かう冷媒との間で熱交換した温度調節用媒体と、前記ヒートポンプのうち前記膨張機構から前記蒸発器へ向かう冷媒との間で熱交換した温度調節用媒体の混合比率を調節することで、前記蓄電池の温度の調節を行う、
   請求項１または２に記載の給湯システム。
4. 前記温度調節部は、前記ヒートポンプのうち前記放熱器の出口から前記膨張機構へ向かう冷媒との間で熱交換した温度調節用媒体を前記蓄電池と熱的に接触するように循環させる第１回路、および、前記第１回路とは独立して設けられており前記ヒートポンプのうち前記膨張機構から前記蒸発器へ向かう冷媒との間で熱交換した温度調節用媒体を前記蓄電池と熱的に接触するように循環させる第２回路を有し、前記第１回路と前記第２回路の循環量の比率を調節することで前記蓄電池の温度の調節を行う、
   請求項１または２に記載の給湯システム。
5. 前記第１回路を循環する温度調節用媒体の種類は、前記第２回路を循環する温度調節用媒体の種類とは異なる、
   請求項４に記載の給湯システム。
6. 前記温度調節部は、前記ヒートポンプのうち前記放熱器の出口から前記膨張機構へ向かう冷媒との間で熱交換する温度調節用媒体を封入しており前記温度調節用媒体の熱を前記蓄電池に熱伝達させる第１熱伝達デバイス、および、前記第１熱伝達デバイスとは別に設けられており前記ヒートポンプのうち前記膨張機構から前記蒸発器へ向かう冷媒との間で熱交換する温度調節用媒体を封入しており前記温度調節用媒体の熱を前記蓄電池に熱伝達させる第２熱伝達デバイスを有している、
   請求項１または２に記載の給湯システム。
7. 前記第１熱伝達デバイスに封入されている温度調節用媒体の種類は、前記第２熱伝達デバイスに封入されている温度調節用媒体の種類とは異なる、
   請求項６に記載の給湯システム。
8. 前記温度調節回路は、温度調節用媒体の流量を調節可能な流量調節手段（４５、４９、２４９、３４９、５４９）を有しており、
   前記温度調節部は、前記流量調節手段によって流量を調節することで、前記蓄電池の温度の調節を行う、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の給湯システム。
9. 前記温度調節回路（４０ａ）は、前記ヒートポンプのうち前記放熱器から前記膨張機構へ向かう冷媒との間で温度調節用媒体を熱交換させるように構成されると共に、温度調節用媒体の流量を調節可能な流量調節手段を有しており、
   前記温度調節部は、前記流量調節手段によって流量を調節することで、前記蓄電池の温度の調節を行う、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の給湯システム（２００）。
10. 前記温度調節回路（４０ｂ）は、前記ヒートポンプのうち前記膨張機構から前記蒸発器へ向かう冷媒との間で温度調節用媒体を熱交換させるように構成されると共に、温度調節用媒体の流量を調節可能な流量調節手段を有しており、
    前記温度調節部は、前記流量調節手段によって流量を調節することで、前記蓄電池の温度の調節を行う、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の給湯システム（３００）。
11. 前記ヒートポンプには冷媒が循環しており、
    温度調節用媒体は、前記ヒートポンプを循環する冷媒とは異なる媒体である、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の給湯システム。
12. 前記貯湯タンクの下方の水を、前記蓄電池と熱的に接触をするように流した後、前記ヒートポンプの前記放熱器において冷媒と熱交換させることで温水を得て、前記貯湯タンクの上方に戻すように構成された貯湯回路（３０）をさらに備えた、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の給湯システム（４００）。
13. 前記貯湯回路（３０、４０ｘ）において前記貯湯タンクの下方から前記放熱器に向かう水が、前記ヒートポンプにおいて前記放熱器から前記蒸発器へ向かう冷媒の熱と熱交換するように構成されている、
    請求項１２に記載の給湯システム（４００）。
14. 前記蓄電池は、前記貯湯タンクの下方部分と熱的に接触するように配置されている、
    請求項１から１３のいずれか１項に記載の給湯システム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
15. 前記温度調節部は、前記蓄電池の充電時もしくは放電時の少なくともいずれかのタイミングで、前記ヒートポンプを駆動させることによって前記蓄電池の温度を調節する、
    請求項１から１４のいずれか１項に記載の給湯システム。
16. 前記蓄電池の内部の温度を把握する温度把握手段をさらに備え、
    前記温度調節部は、前記温度把握手段が把握する温度が所定値以上になった場合に、前記ヒートポンプを駆動させることによって前記蓄電池の温度を調節する、
    請求項１から１４のいずれか１項に記載の給湯システム。
17. 前記貯湯タンクおよび前記蓄電池を覆うように設置され、太陽光を受光して発電する太陽光発電パネル（Ｓ）をさらに備え、
    前記蓄電池は、前記太陽光発電パネルが発電することで得られる電気エネルギーを充電する、
    請求項１から１６のいずれか１項に記載の給湯システム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
18. 前記貯湯タンクおよび前記蓄電池を覆うように設置され、太陽光を受光して発電する太陽光発電パネル（Ｓ）をさらに備え、
    前記ヒートポンプの駆動には、前記太陽光発電パネルが発電することで得られる電気エネルギーが利用される、
    請求項１から１６のいずれか１項に記載の給湯システム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。

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