JP3895188B2 - Co2ヒートポンプを用いた給湯システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、CO2ヒートポンプを用いた給湯システムに関する。
【0002】
【関連技術】
本発明者らは、先の出願(特願2001−340017)において、イニシャルコストは高いがランニングコストの非常に低いCO2ヒートポンプ給湯機を用いた給湯システムにおいて、CO2ヒートポンプ給湯機の貯湯タンクと電気温水器のタンクとを接続することで、CO2ヒートポンプ給湯機の貯湯タンクのお湯が電気温水器のタンクに送り込まれるようにし、かつ、CO2ヒートポンプ給湯機から電気温水器のタンクに送り込まれるお湯の温度を電気温水器での沸き上げ温度よりも低く設定してこの電気温水器のタンクから利用側に給湯されるようにした給湯システムを提案した。
【0003】
この給湯システムでは、例えば集合住宅などの複数世帯の給湯をCO2ヒートポンプ給湯機で行うような場合において、そのCO2ヒートポンプ給湯機では必要な給湯能力に不足を生じるが、その能力不足を追加のCO2ヒートポンプ給湯機で補ったのでは給湯能力が過剰となってしまうということがあり、そのような場合に、高価で能力過剰なCO2ヒートポンプ給湯機を追加して補うのではなく、安価でCO2ヒートポンプ給湯機よりも能力の低い電気温水器を追加してCO2ヒートポンプ給湯機の給湯能力不足を補おうとするものであり、必要にして過剰でない給湯能力を確保しながら、システム全体のイニシャルコストを低く抑えることができる。
【0004】
しかも、CO2ヒートポンプ給湯機から電気温水器のタンクに送り込まれるお湯の温度を、電気温水器での沸き上げ温度よりも低く設定しているので、CO2ヒートポンプ給湯機から電気温水器に送られるお湯の量をCO2ヒートポンプ給湯機の能力範囲内で多くすることができ、また、電気温水器では、水を一から沸き上げるのではなく、CO2ヒートポンプ給湯機から送られてくるお湯を沸き上げるだけでよいので、電気温水器のランニングコストも低く抑えることができ、その結果、システム全体のランニングコストも低く抑えることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のシステムにおいて、例えば、複数の各世帯において同時に浴槽への湯ばりを行うようなお湯の大量使用状態では、電気温水器の給湯能力がCO2ヒートポンプ給湯機のそれより低いがゆえに、電気温水器での沸き上げが追いつかず、そのため、浴槽に給湯されるお湯の温度が湯ばりの途中時点から低下してしまい、浴槽に予定温度よりも低い温度のお湯が湯ばりされてしまうおそれがある。
【0006】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、システム全体のイニシャルコストとランニングコストの両方をいずれも低く抑えることができ、しかも、一度に大量のお湯を使用するような場合であっても、利用側に安定した温度のお湯を供給することができるCO2ヒートポンプを用いた給湯システムを提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、CO2ヒートポンプ給湯機の貯湯タンクと電気温水器のタンクとが接続されて、CO2ヒートポンプ給湯機の貯湯タンクのお湯が電気温水器のタンクに送り込まれるようになされていると共に、
CO2ヒートポンプ給湯機から電気温水器のタンクに送り込まれるお湯の温度は、電気温水器での沸き上げ温度よりも低く設定されており、かつ、
電気温水器のタンクと利用側との間をつなぐ給湯管に温度調節用のミキシングバルブが介設され、このミキシングバルブに給水管が接続され、利用側に、電気温水器による沸き上げ設定温度よりも低い所定の一定温度のお湯が送られるようになされていることを特徴とするCO2ヒートポンプを用いた給湯システムによって解決される。
【0008】
このシステムでは、CO2ヒートポンプ給湯機の貯湯タンクと電気温水器のタンクとが接続されて、CO2ヒートポンプ給湯機の貯湯タンクのお湯が電気温水器のタンクに送り込まれるようになされていると共に、CO2ヒートポンプ給湯機から電気温水器のタンクに送り込まれるお湯の温度は、電気温水器での沸き上げ温度よりも低く設定されている。従って、上述したように、CO2ヒートポンプ給湯機では必要な給湯能力に不足を生じるが、その能力不足を追加のCO2ヒートポンプ給湯機で補ったのでは給湯能力が過剰となってしまうような場合に、電気温水器の追加によって、必要にして過剰でない給湯能力を確保しながら、システム全体のイニシャルコストとランニングコストの両方をいずれも低く抑えることができる。
【0009】
しかも、このシステムでは更に、電気温水器のタンクと利用側との間をつなぐ給湯管に温度調節用のミキシングバルブが介設され、このミキシングバルブに給水管が接続され、利用側に、電気温水器による沸き上げ設定温度よりも低い所定の一定温度のお湯が利用側に送られるようになされている。従って、一度に大量のお湯を使用して、電気温水器での沸き上げが追いつかず、電気温水器の貯湯タンクから送り出されるお湯の温度が給湯の途中で電気温水器での設定沸き上げ温度より低下したような場合であっても、次のようにして、利用側に安定した温度のお湯を供給することができる。
【0010】
即ち、そのような場合において、電気温水器の貯湯タンクから送り出されるお湯の温度が、ミキシングバルブから利用側に送られるお湯の設定温度よりも高い又は同等ないしは同等程度であるときは、ミキシングバルブから利用側に送られるお湯の温度は、給水管からミキシングバルブに送られる水の量が減少ないしは停止することで、設定した所定の一定温度に調整され、それによって、利用側に送られるお湯の温度が途中で低下してしまうのが防がれる。
【0011】
また、そのような場合において、電気温水器の貯湯タンクから送り出されるお湯の温度が、ミキシングバルブから利用側に送られるお湯の設定温度よりも低くなったときは、ミキシングバルブから利用側に送られるお湯の温度は、設定した所定の一定温度よりも低下してしまうが、その低下の程度は、電気温水器の貯湯タンクから送り出されるお湯の温度とミキシングバルブから利用側に送られるお湯の温度との差であり、電気温水器の設定沸き上げ温度とミキシングバルブから利用側に送られるお湯の温度との差よりも小さく抑えられ、それによって、利用側に送られるお湯の温度が途中で低下してしまう低下の程度を小さく抑えることができる。
【0012】
こうして、一度に大量のお湯を使用して、電気温水器での沸き上げが追いつかず、電気温水器の貯湯タンクから送り出されるお湯の温度が給湯の途中で電気温水器での設定沸き上げ温度より低下したような場合であっても、利用側に安定した温度のお湯を供給することができる。
【0013】
特に、上記のシステムにおいて、ミキシングバルブから利用側に送られるお湯の設定温度が、CO2ヒートポンプ給湯機から電気温水器のタンクに送り込まれるお湯の温度と同等ないしは同等程度、又は、その温度よりも低く設定されているとよい。
【0014】
このシステムでは、上記のように、一度に大量のお湯を使用して、電気温水器での沸き上げが追いつかず、電気温水器の貯湯タンクから送り出されるお湯の温度が給湯の途中で電気温水器での設定沸き上げ温度より低下したような場合であっても、電気温水器からミキシングバルブに送られるお湯の温度がミキシングバルブから利用側に送られるお湯の設定温度よりも低下してしまうというようなことが起こらず、そのため、利用側に供給されるお湯の温度をより一層安定したものにすることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0016】
図1に示す実施形態の給湯システムは、単身者用集合住宅においてA,B,Cの3世帯を1単位とした給湯システムに構成されており、A,B,Cの各世帯にはそれぞれ、キッチン11、洗面所12、浴槽13が備えられ、それぞれの場所でお湯を利用できるようになっている。
【0017】
このシステムには、1機のCO2ヒートポンプ給湯機1が備えられている。このCO2ヒートポンプ給湯機1において、2はヒートポンプユニットであり、3は貯湯タンクユニットである。このCO2ヒートポンプ給湯機1は、単身者用の集合住宅において、1機で2世帯をまかなう能力はあるが、1機で3世帯をまかなうには能力的に不足のあるものである。そのため、本システムでは、上記の3世帯A,B,Cをまかなうために、もう1機のCO2ヒートポンプ給湯機を備えさせることをせず、電気温水器4を備えさせている。この電気温水器4は深夜電力を利用して貯湯を行うことができるものであるのもよい。
【0018】
この電気温水器4は、そのタンク4aがCO2ヒートポンプ給湯機1の貯湯タンクユニット3と配管6を介して接続され、CO2ヒートポンプ給湯機1の貯湯タンクユニット3からのお湯が配管6を通じて電気温水器4のタンク4aに送り込まれるようになされている。CO2ヒートポンプ給湯機1から電気温水器4に送り込まれるお湯の温度は、電気温水器4での沸き上げ温度よりも低く設定されている。
【0019】
そして、電気温水器4と利用側A,B,Cをつなぐ配管7の幹管7aには温度調節用のミキシングバルブ8が介設されると共に、このミキシングバルブ8に、CO2ヒートポンプ給湯機1への給水管5からの分岐管5aが接続され、利用側A,B,Cに、電気温水器4による沸き上げ設定温度よりも低い所定の一定温度のお湯が送られるようになされている。即ち、この温度調節用のミキシングバルブ8は、このミキシングバルブ8から利用側A,B,Cへ送られるお湯の温度を、給水管5aからの水を利用して、電気温水器4からミキシングバルブ8へ送られるお湯の温度の変化にかかわらず、一定に保つように、自動で温度調節を行うものである。
【0020】
具体的には、CO2ヒートポンプ給湯機1から電気温水器4に送り込まれるお湯の温度は例えば65°Cに設定され、電気温水器4での沸き上げ温度は例えば85°Cに設定され、ミキシングバルブ8から利用側A,B,Cへのお湯の温度は例えば65°Cに設定される。
【0021】
なお、CO2ヒートポンプ給湯機1から電気温水器4に送り込まれるお湯の温度を65°Cにする方法として、CO2ヒートポンプ給湯機1のヒートポンプユニット2との熱交換で得られるお湯の温度を例えば90°Cにし、このお湯を電気温水器4のタンク4aに向かわせる途中で水とミキシングすることで65°Cにするのもよいし、CO2ヒートポンプ給湯機1のヒートポンプユニット2との熱交換で得られるお湯の温度を65°Cにして、それをそのまま電気温水器4のタンク4aに送り込むようにしてもよい。要は、CO2ヒートポンプ給湯機1から電気温水器4に送り込まれるお湯の温度が65°Cになるようにされていればよい。
【0022】
この給湯システムでは、CO2ヒートポンプ給湯機1の給湯能力不足を、他のCO2ヒートポンプ給湯機1の追加によって補うのではなく、電気温水器4で補うようにしたものであるから、必要な給湯能力を確保しながら、システム全体のイニシャルコストを低く抑えることができる。
【0023】
しかも、CO2ヒートポンプ給湯機1から電気温水器4に送り込まれるお湯の温度は、電気温水器4での沸き上げ温度よりも低く設定されているから、CO2ヒートポンプ給湯機1によって沸き上げられるお湯の量をCO2ヒートポンプ給湯機1の能力範囲内で多くすることができ、加えて、電気温水器4では、水を一から沸き上げるのではなく、CO2ヒートポンプ給湯機1から送り込まれるお湯を沸き上げるだけでよいから、電気温水器4のランニングコストを低く抑えることができ、その結果、必要な給湯量を確保することができながら、システム全体のランニングコストを低く抑えることができる。もちろん、CO2ヒートポンプ給湯機1も電気温水器4も深夜に行い、深夜電力を有効活用するシステムとすれば、ランニングコストは更に低く抑えることができるのはいうまでもない。
【0024】
そして、この給湯システムの種々の使用状況における作動状態を説明していくと、通常の使用状態では、電気温水器4の貯湯タンク4aから送り出されるお湯の温度は設定通りの85°Cであり、このお湯はミキシングバルブ8において水とミキシングされ、65°Cのお湯となって利用側に供給される。
【0025】
一方、上記の3世帯A,B,Cのうちの2世帯又は3世帯全部で同時に浴槽13に湯ばりを行うなど、一度に大量のお湯を給湯していくことにより、電気温水器4での65°Cから85°Cへの沸き上げが、途中から追いつかなくなり、電気温水器4の貯湯タンク4aから送り出されるお湯の温度が85°Cを下回って例えば70°Cに低下したような場合には、このお湯はミキシングバルブ8において上記の場合よりも少ない量の水とミキシングされ、65°Cのお湯となって利用側に供給される。従って、電気温水器4による沸き上げが上記のような使用状況で追いつかないようになっても、それによって、利用側に送られるお湯の温度が途中で低下してしまうというようなことは起こらない。
【0026】
また、このような大量給湯において、電気温水器4の貯湯タンク4aから送り出されるお湯の温度が70°Cを更に下回って例えば65°Cとなったような場合には、このお湯は水とミキシングされることなく65°Cのお湯のまま利用側に供給される。従って、電気温水器4による沸き上げがほとんど追いつかないこのような使用状況においても、それによって、利用側に送られるお湯の温度が途中で低下してしまうというようなことは起らない。
【0027】
特に、本実施形態では、CO2ヒートポンプ給湯機1から電気温水器4に送られるお湯の温度を65°Cに設定しているので、電気温水器4からミキシングバルブ8に送られるお湯の温度が、ミキシングバルブ8から利用側A,B,Cに送られるお湯の設定温度である65°Cよりも低下してしまうというようなことは起こらず、そのため、利用側に供給されるお湯の温度を安定したものにすることができる。
【0028】
また一方、上記の場合において、ミキシングバルブ8から利用側A,B,Cへのお湯の温度が65°Cではなくそれより低い例えば55°Cに設定されているような場合は、電気温水器4の貯湯タンク4aから送り出されるお湯の温度が65°Cとなったような場合でも、このお湯はミキシングバルブ8において水とミキシングされ、55°Cのお湯となって利用側A,B,Cに供給される。従って、電気温水器4による沸き上げがほとんど追いつかないこのような使用状況においても、それによって、利用側に送られるお湯の温度が途中で低下してしまうというようなことがない。
【0029】
更に、上記の場合において、ミキシングバルブ8から利用側A,B,Cへのお湯の温度が65°Cではなくそれより高い例えば70°Cに設定されている場合は、電気温水器4の貯湯タンク4aから送り出されるお湯の温度が65°Cとなったような場合において、このお湯は水とのミキシングを受けることなくそのままミキシングバルブ8を通過して、65°Cの温度のお湯で利用側A,B,Cに供給され、利用側A,B,Cへのお湯の供給温度が低下してしまうが、それでも、その温度低下は5°Cであり、ミキシングバルブ8を設けず電気温水器4から直接利用側A,B,Cへ給湯する場合の85°Cから65°Cへの20°Cの温度低下に比べれば、利用側A,B,Cへのお湯の供給を温度の安定したものにすることができる。
【0030】
以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で、各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、CO2ヒートポンプ給湯機1と電気温水器4をそれぞれ1機づつ備えさせた給湯システムに構成されているが、CO2ヒートポンプ給湯機1を複数機、電気温水器4を1機備えさせたシステムに構成されてもよいし、CO2ヒートポンプ給湯機1を1機、電気温水器4を複数機備えさせたシステムに構成されてもよい。もちろん、本発明の給湯システムは、単身者用集合住宅の3世帯用のシステムに限られるものではなく、4世帯以上であってもよいし、2世帯であってもよいし、1世帯であってもよいし、単身者用でなくてもよいし、集合住宅でなくてもよい。
【0031】
【発明の効果】
本発明は、以上のとおりのものであるから、システム全体のイニシャルコストとランニングコストの両方をいずれも低く抑えることができ、しかも、一度に大量のお湯を使用するような場合であっても、利用側に安定した温度のお湯を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の給湯システムの構成図である。
【符号の説明】
1…CO2ヒートポンプ給湯機
3…タンク
4…電気温水器
4a…タンク
8…温度調節用ミキシングバルブ
A,B,C…利用側
Claims (1)
- CO2ヒートポンプ給湯機の貯湯タンクと電気温水器のタンクとが接続されて、CO2ヒートポンプ給湯機の貯湯タンクのお湯が電気温水器のタンクに送り込まれるようになされていると共に、
CO2ヒートポンプ給湯機から電気温水器のタンクに送り込まれるお湯の温度は、電気温水器での沸き上げ温度よりも低く設定されており、かつ、
電気温水器のタンクと利用側との間をつなぐ給湯管に温度調節用のミキシングバルブが介設され、このミキシングバルブに給水管が接続され、利用側に、電気温水器による沸き上げ設定温度よりも低い所定の一定温度のお湯が送られるようになされていると共に、
前記ミキシングバルブから利用側に送られるお湯の設定温度は、CO 2 ヒートポンプ給湯機から電気温水器のタンクに送り込まれるお湯の温度と同等ないしは同等程度、又は、その温度よりも低く設定されていることを特徴とするCO2ヒートポンプを用いた給湯システム。
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