JP3972839B2 - 温水利用システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水利用システムに関し、詳しくは例えば、ヒートポンプ給湯機に浴室暖房や乾燥機等の熱負荷端末を追加した温水利用システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の温水利用システムとして、図５に示すように、熱源ユニットＡの水−冷媒熱交換器として、高圧側熱交換器３１と、給湯用熱交換器３６と、ブライン用熱交換器３７とを備え、高圧側熱交換器３１からの高温水を温水暖房機３２、浴室乾燥機３３等に供給したり、高圧側熱交換器３１で放熱した低温水と高温水とを貯水タンク３４で混合して低温水を作り、この低温水を床暖房装置３５に供給するようにした多機能給湯装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。なお図５中の３８は風呂追い焚き用熱交換器、Ｂは台所、洗面台３９や、風呂４０等への貯湯ユニットである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３６４９１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記従来例では、異なる温度の温水を同時に供給可能とするにあたって、熱源ユニットＡの水−冷媒熱交換器として、高圧側熱交換器３１と、給湯用熱交換器３６と、ブライン用熱交換器３７とを必要としており、装置の大型化及びコストアップを招くという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明者らは本発明に至る過程で、図４に示すように、水道水や井戸水が流入する貯湯タンク１に、貯湯タンク１の下部から低温水を取り出してヒートポンプ２により加熱して貯湯タンク１の上部に高温水として戻す加熱用循環経路３を接続し、貯湯タンク１の上部に先端に給湯口４を有する出湯経路５を接続し、出湯経路５の途中から分岐した分岐路６を熱交換器７の一次側７Ａを介して貯湯タンク１の下部に接続して一次側循環路８を形成し、熱交換器７の二次側７Ｂを浴室暖房や乾燥機、床暖房装置などの熱負荷端末１０（循環機器）の入側と出側とに接続して二次側循環路９を形成するようにした温水利用システムを考えた。図４中のＰ１、Ｐ２は循環ポンプ、１６は給水経路、１７は貯湯タンク１から低温水を出湯経路５に供給する配管である。
【０００６】
ところが、この温水利用システムでは、熱負荷端末１０からの中温の復水（戻り温水）が熱交換器７の二次側７Ｂに直接戻るようにしているため、熱交換器７の一次側７Ａの戻り温度が低くならず、このため、貯湯タンク１の下部に中温水が多く残るようになる。ところで、ヒートポンプ２としてＣＯ２ヒートポンプを使用する場合、低温から高温にワンパスで温水を沸き上げる能力があるにもかかわらず、中温水が多く残ると、中温から高温に沸き上げる場合、本来の能力を使いきることができず、結果的にヒートポンプ２のＣＯ２（成績計数（=加熱能力／消費電力））が低下するという問題がある。つまり、貯湯タンク１内の中央に中温水が溜まると、貯湯タンク１内の水をＣＯ２ヒートポンプ２によって熱交換する場合、中温水では効率の良い熱交換ができないため、システム全体の熱効率を上げるためには、貯湯タンク１の中温水を少なくすることが要求される。
【０００７】
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、熱交換器の二次側の戻り温度を下げることによって貯湯タンク内の中温水を少なくでき、これにより熱源となるヒートポンプの沸き上げ効率を向上させることができる温水利用システムを提供することにあり、他の目的とするところは、高温負荷端末からの中温の復水を低温負荷端末の熱媒体として利用することができ、効率良く熱利用できる温水利用システムを提供することにあり、更に他の目的とするところは、温度領域の異なる複数の負荷端末（高温負荷端末、低温負荷端末）を順に加熱でき、効率良く熱利用ができる温水利用システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、水道水や井戸水が流入する貯湯タンク１に、貯湯タンク１の下部から低温水を取り出してヒートポンプ２等の熱源により加熱して貯湯タンク１の上部に高温水として戻す加熱用循環経路３を接続し、貯湯タンク１の上部に先端に給湯口４を有する出湯経路５を接続し、出湯経路５の途中から分岐した分岐路６を熱交換器７の一次側７Ａを介して貯湯タンク１の下部に接続して一次側循環路８を形成し、熱交換器７の二次側７Ｂを熱負荷端末１０の入側と出側とに接続して二次側循環路９を形成すると共に、二次側循環路９の往路９ａ側に、熱負荷端末１０からの復水の少なくとも一部と熱交換器７の二次側７Ｂから流出する高温水とを混合して加熱手段を介することなく熱負荷端末１０に循環させるための混合弁１１を設けたことを特徴としており、このように構成することで、熱負荷端末１０からの復水の少なくとも一部を混合弁１１を介して熱負荷端末１０に循環させることが可能となり、これにより、熱交換器７の二次側７Ｂの戻り温度を下げることが可能となり、結果、熱交換器７の一次側７Ａの戻り温度を下げることが可能となる。従って、貯湯タンク１内の中温水を少なくできるので、貯湯タンク１内の水をヒートポンプ２によって熱交換する場合において、熱交換の効率が悪い中温水が存在しないことで、ヒートポンプ２の沸き上げ効率を向上させることができる。
【０００９】
また本発明は、水道水や井戸水が流入する貯湯タンク１に、貯湯タンク１の下部から低温水を取り出してヒートポンプ２等の熱源により加熱して貯湯タンク１の上部に高温水として戻す加熱用循環路を接続し、貯湯タンク１の上部に先端に給湯口４を有する出湯経路５を接続し、出湯経路５の途中から分岐した分岐路６を熱交換器７の一次側７Ａを通して貯湯タンク１の下部に接続して一次側循環路８を形成し、熱交換器７の二次側７Ｂを高温負荷端末１０Ａの入側と出側とに接続して二次側高温循環路１３を形成し、二次側高温循環路１３の復路１３ｂに低温負荷端末１０Ｂの入側を接続すると共に低温負荷端末１０Ｂの出側を熱交換器７の二次側７Ｂに接続して二次側低温循環路１４を形成し、二次側高温循環路１３の往路１３ａ側と復路１３ｂ側との間をバイパス路２１を介してバイパス接続し、このバイパス路２１に、高温負荷端末１０Ａからの復水の少なくとも一部を熱交換器７の二次側７Ｂから流出する高温水と混合して加熱手段を介することなく低温負荷端末１０Ｂに循環させるための混合弁１１を設けたことを特徴としており、このように構成することで、高温負荷端末１０Ａと低温負荷端末１０Ｂの個別動作中において、動作温度領域の異なる高温負荷端末１０Ａからの復水と低温負荷端末１０Ｂからの復水とを混合弁１１によって混合して、低温負荷端末１０Ｂに循環させることで、各負荷端末１０Ａ，１０Ｂからの復水の温度を下げることができ、これにより熱交換器７の二次側７Ｂの戻り温度を下げることができる。
【００１０】
また上記高温負荷端末１０Ａからの復水と低温負荷端末１０Ｂからの復水とを混合する混合器２０を上記混合弁１１の上流側に配置するのが好ましく、この場合、高温負荷端末１０Ａと低温負荷端末１０Ｂの個別動作中において、低温負荷端末１０Ｂからの低温の復水を高温負荷端末１０Ａからの中温の復水とを混合器２０により混合した後に更に混合弁１１で高温水と混合させて低温負荷端末１０Ｂに循環させることができる。
【００１１】
また上記二次側高温循環路１３の温水を循環させるための循環ポンプＰ２を、上記混合器２０の下流側に配置するのが好ましく、この場合、１台の循環ポンプＰ２で高温負荷端末１０Ａと低温負荷端末１０Ｂの両者の個々の駆動が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１４】
図１は１台の熱負荷端末１０を設けた温水利用システムの一例を示している。図１中のＣはヒートポンプユニット、Ｄは多機能タンクユニット、Ｅは浴室である。
【００１５】
貯湯タンク１の下部には水道水や井戸水の給水経路１６が接続される給水口が設けられている。さらに貯湯タンク１の下部と上部との間には、貯湯タンク１の下部から低温水を取り出して熱源となるＣＯ２ヒートポンプ２により加熱して貯湯タンク１の上部に高温水として戻す加熱用循環経路３が形成されている。貯湯タンク１は縦長形状をしており、上部から高温（例えば９０℃程度）の温水を供給する方式が採用される。
【００１６】
ここで、熱源として用いられるＣＯ２ヒートポンプ２は、冷媒としてのＣＯ２が従来の冷媒よりも高圧になり、高圧側が臨界点を越える超臨界サイクルを達成することで加熱性能が向上し、他のヒートポンプ２と比べてワンパスで９０℃程度の高温まで加熱できるという利点があり、またＣＯ２は従来の冷媒（フロン）と比較してほぼ同等の冷媒性能を有しながら、オゾン層破壊の危険はきわめて少ないという利点もある。
【００１７】
上記貯湯タンク１の上部には、先端に給湯口４（蛇口）を有する出湯経路５が接続されている。ここでは、出湯経路５からの高温水を分岐管を介して浴槽の給湯口４に供給できるようにしている。なお、出湯経路５からの高温水は風呂用に限らず、台所等に利用されてもよいものである。また出湯経路５の温水の温度が高くなり過ぎる（例えば９０℃以上）のを避けるために、水道水や井戸水を給水分岐管１６ａを介して出湯経路５に供給できるようにし、さらに貯湯タンク１の下部から低温水を配管１７を介して出湯経路５に供給できるようにしている。
【００１８】
さらに上記出湯経路５には、出湯経路５の途中から分岐した分岐路６を熱交換器７の一次側７Ａのパイプ（以下、「一次パイプ７Ａ」という）を介して貯湯タンク１の下部に接続することで一次側循環路８が形成されている。熱交換器７の一次パイプ７Ａの戻り側に循環ポンプＰ１が設けられており、この循環ポンプＰ１によって出湯経路５の高温水が分岐路６から熱交換器７の一次パイプ７Ａに取り込まれ、後述の二次側循環路９の水と熱交換された後に貯湯タンク１の下部に戻されるようになっている。
【００１９】
上記熱交換器７の二次側７Ｂのパイプ（以下「二次パイプ７Ｂ）という）の流出側には１台の熱負荷端末１０の入側が接続され、熱負荷端末１０の出側が二次パイプ７Ｂの流入側に接続されることで二次側循環路９が形成されている。なお熱負荷端末１０として例えば浴室暖房や乾燥機があるが、もちろんこれに限られるものではなく、浴槽の追い焚き等であってもよい。また熱負荷端末１０の数も１台に限らず、複数台であってもよい。二次側循環路９の復路９ｂ側には循環ポンプＰ２が設けられており、この循環ポンプＰ２によって熱交換器７の二次パイプ７Ｂから流出する高温水が熱負荷端末１０の入側に供給され、熱負荷端末１０からの復水が後述の混合弁１１に送られるようになっている。
【００２０】
また上記二次側循環路９の往路９ａ側には、熱負荷端末１０からの復水の少なくとも一部と熱交換器７の二次パイプ７Ｂから流出する高温水とを混合して熱負荷端末１０に循環させるための混合弁１１が設けられている。混合弁１１は本例ではサーボモータの操作により開閉制御される三方弁からなる。本例では三方弁からなる混合弁１１のポートａは熱交換器７の二次パイプ７Ｂの流出側に連通し、ポートｂは二次側循環路９の復路９ｂにおける循環ポンプＰ２の下流側に設けたバイパス路２１に連通しており、ポートｃは熱負荷端末１０の入側に連通している。熱負荷端末１０の動作中において、ポートｂを開くことによりバイパス路２１を開放して熱負荷端末１０からの復水と熱交換器７の二次パイプ７Ｂから流出する高温水とを所定比率で混合して熱負荷端末１０の入側に循環させるものである。この混合比率及び混合流量は、復水の戻り温度及び熱負荷端末１０に供給される必要温度に応じて適宜設定される。一方、熱負荷端末１０から低温の復水は、ポートｂを閉じて熱交換器７の二次パイプ７Ｂの流入側に戻すようにしている。
【００２１】
次に本実施形態の動作を説明する。先ず給水経路１６から水道水を貯湯タンク１の下部に供給して、貯水される。そして、加熱用循環経路３のヒートポンプ２を作動して貯湯タンク１の下部の低温水を加熱して貯湯タンク１の上部に循環させることで、貯湯タンク１の上部に例えば９０°Ｃ程度の高温水が貯湯される。貯湯タンク１内に貯湯された高温水は、出湯経路５から取り出されて風呂、或いは台所、洗面台等の給湯機器に供給される。一方、熱負荷端末１０としての浴室暖房を稼動するときは、各循環ポンプＰ１，Ｐ２を作動させる。これにより、貯湯タンク１内の高温水が熱交換器７の一次パイプ７Ａに供給されると共に、二次側循環路９の熱媒体（水）が熱交換器７の二次パイプ７Ｂに供給される。これにより、熱交換器７で加熱された約７０°Ｃ程度の高温水が混合弁１１を通って熱負荷端末１０に供給されて、浴室暖房や乾燥作用を果たす。熱負荷端末１０から回収される復水は約５０℃程度の中温水となり、この復水の少なくとも一部がバイパス路２１を通って混合弁１１のポートｂに流入し、ポートａに供給される二次パイプ７Ｂからの高温水と混合されて熱負荷端末１０に循環される。そして、熱負荷端末１０からの低温の復水はポートｂを閉じることで二次パイプ７Ｂの流入側へ戻すようにしている。このように熱負荷端末１０からの復水の温度に応じてポートｂを開閉操作することによって、二次パイプ７Ｂの流入側への戻り温度を下げることが可能となる。
【００２２】
しかして、熱負荷端末１０から回収される中温の復水を熱負荷端末１０に循環させることで、熱交換器７の二次パイプ７Ｂに中温水が戻されることがなく、低温水のみを熱交換器７の二次パイプ７Ｂに戻すことによって熱交換器７の戻り温度を下げることができるので、結果、熱交換器７の一次パイプ７Ａの戻り温度を下げることが可能となる。従って、貯湯タンク１内の中温水を少なくできる。この結果、貯湯タンク１内の水をヒートポンプ２によって熱交換する場合において、熱交換の効率が悪い中温水が存在しないことで、ヒートポンプ２の沸き上げ効率を向上させることができるという利点がある。
【００２３】
図２は本発明の他の実施形態では、熱負荷端末１０として高温領域で動作する高温負荷端末１０Ａと、低温領域で動作する低温負荷端末１０Ｂとを備えた温水利用システムの一例を示している。高温負荷端末１０Ａとして例えば浴室暖房や乾燥機等があり、低温負荷端末１０Ｂとして例えば床暖房装置がある。図２中のＦは多機能ヘッダーシステムであり、Ｖ１、Ｖ２は高温負荷端末１０Ａ用のバルブ、Ｖ３、Ｖ４は低温負荷端末１０Ｂ用のバルブである。なお、貯湯タンク１、加熱用循環経路３、出湯経路５に関しては前記実施形態と同様であり、対応する箇所には同一符号を付してその説明は省略する。
【００２４】
本例では、出湯経路５の途中から分岐した分岐路６を熱交換器７の一次パイプ７Ａを通して貯湯タンク１の下部に接続して一次側循環路８を形成し、熱交換器７の二次パイプ７Ｂを高温負荷端末１０Ａの入側と出側とに接続して二次側高温循環路１３を形成し、二次側高温循環路１３の復路１３ｂに低温負荷端末１０Ｂの入側を接続すると共に低温負荷端末１０Ｂの出側を熱交換器７の二次パイプ７Ｂに接続して二次側低温循環路１４を形成し、二次側高温循環路１３の往路１３ａ側と復路１３ｂ側との間をバイパス路２１を介してバイパス接続し、このバイパス路２１に、高温負荷端末１０Ａからの復水の少なくとも一部を熱交換器７の二次パイプ７Ｂから流出する高温水と混合して低温負荷端末１０Ｂに循環させるための三方弁からなる混合弁１１を設けてある。この混合弁１１の上流側には、高温負荷端末１０Ａからの復水と低温負荷端末１０Ｂからの復水とを混合する混合器２０が配置されている。さらに二次側高温循環路１３の温水を循環させるための循環ポンプＰ２は、上記混合器２０の下流側に配置されている。
【００２５】
次に本実施形態の動作を説明する。貯湯タンク１の加熱動作は上記実施形態と同様である。高温負荷端末１０Ａと低温負荷端末１０Ｂとの片側のみ或いは両方を同時運転する際は、運転するバルブＶ１〜Ｖ４を選択的に開き、各循環ポンプＰ１，Ｐ２を作動させる。これにより、貯湯タンク１内の９０℃程度の高温水が熱交換器７の一次パイプ７Ａに供給されると共に、二次側高温循環路１３の熱媒体（水）が熱交換器７の二次パイプ７Ｂに供給される。これにより、熱交換器７で加熱された約７０°Ｃ程度の高温水が二次側高温循環路１３の往路１３ａから高温負荷端末１０Ａに供給されて浴室暖房や乾燥作用を果たす。さらに、高温負荷端末１０Ａから回収される復水は約５０°Ｃ程度の中温水となり、この復水は混合器２０からバイパス路２１を通って混合弁１１のポートｂに供給される。この復水は、ポートａから供給される二次側高温循環路１３の往路１３ａからの高温水と混合され、約５５°Ｃ程度の温水として二次側低温循環路１４の往路１４ａから低温負荷端末１０Ｂに供給され、床暖房作用を果たす。さらに、低温負荷端末１０Ｂから回収される復水は約４０°Ｃ程度の温水となり、この復水は二次側低温循環路１４の復路１４ｂに設けた混合器２０の流入口ｅに流入し、流入口ｄに流入する高温負荷端末１０Ａからの復水と混合され、さらに混合器２０から流出してバイパス路２１から混合弁１１のポートｂに供給され、ポートａから供給される二次側高温循環路１３の往路１３ａからの高温水と混合されて、約５５°Ｃ程度の温水として低温負荷端末１０Ｂに供給される。そして、混合器２０から流出する低温の復水は、ポートｂを閉じて熱交換器７の二次パイプ７Ｂの流入側へ戻すようにする。このように各負荷端末からの復水の温度に応じてポートｂを開閉操作することによって、二次パイプ７Ｂの流入側への戻り温度を下げることが可能となる。
【００２６】
しかして、高温負荷端末１０Ａと低温負荷端末１０Ｂの個別動作中において、動作温度領域の異なる高温負荷端末１０Ａからの復水と低温負荷端末１０Ｂからの復水とを混合弁１１によって混合して、低温負荷端末１０Ｂに循環させるようにしたので、各負荷端末１０Ａ，１０Ｂからの復水の温度を下げることができ、これにより熱交換器７の二次パイプ７Ｂの戻り温度を下げることができ、結果、熱交換器７の一次パイプ７Ａの戻り温度を下げることができ、貯湯タンク１内の中温水を減らすことができ、結果、ヒートポンプ２の沸き上げ効率を向上させることができる。
【００２７】
また本例では熱交換器７の二次パイプ７Ｂから流出する高温水を二次側高温循環路１３を介して高温負荷端末１０Ａに供給した後に二次側低温循環路１４を介して低温負荷端末１０Ｂに循環させるようにしたので、温度領域の異なる複数の負荷端末に順に温水を循環させることができ、効率良く熱利用ができ、また高温負荷端末１０Ａを低温負荷端末１０Ｂの熱源として兼用できるので、システム構造を簡素化できる。しかも熱交換器７の二次パイプ７Ｂの戻り温度を下げることができ、結果、貯湯タンク１内の中温水を少なくでき、ヒートポンプ２の沸き上げ効率をより一層、向上させることができる。
【００２８】
また、高温負荷端末１０Ａからの復水と低温負荷端末１０Ｂからの復水とを混合する混合器２０を上記混合弁１１の上流側に配置したので、高温負荷端末１０Ａと低温負荷端末１０Ｂの個別動作中において、低温負荷端末１０Ｂからの低温の復水を高温負荷端末１０Ａからの中温の復水と混合した後に更に混合弁１１で高温水と混合させてから低温負荷端末１０Ｂに循環させることができ、熱交換器７の二次パイプ７Ｂの戻り温度を更に下げることが可能となる。
【００２９】
さらに、二次側高温循環路１３の温水を循環させるための循環ポンプＰ２を、上記混合器２０の下流側に配置したので、１台の循環ポンプＰ２で高温負荷端末１０Ａと低温負荷端末１０Ｂの両者の個々の駆動が可能となる。
【００３０】
図３は本発明の更に他の実施形態であり、熱負荷端末１０として熱負荷端末１０を高温領域で動作する第１高温負荷端末１０Ａと、第２高温負荷端末１０Ｃと、低温領域で動作する１台の低温負荷端末１０Ｂとを備えた温水利用システムの一例を示している。第１及び第２高温負荷端末１０Ｃとして例えば浴室暖房や乾燥機等があり、低温負荷端末１０Ｂとして例えば床暖房装置がある。図３中のＶ５、Ｖ６は第２高温負荷端末１０Ｃ用のバルブである。本例では、二次側高温循環路１３の往路１３ａと復路との間をバイパス路２１及び三方弁からなる混合弁１１を介してバイパス接続すると共に、当該バイパス路２１よりも上流側の二次側高温循環路１３の往路１３ａと復路との間を第２バイパス路２１を介してバイパス接続し、この第２バイパス路２１に三方弁からなる第２混合弁１２を設けている。この第２混合弁１２のポートｃに第２高温負荷端末１０Ｃの入側を接続すると共に第２高温負荷端末１０Ｃの出側を混合器２０の流入口ｆに接続することで二次側高温循環路１５を形成している。他の構成は図２の実施形態と同様であり、対応する箇所には同一符号を付してその説明は省略する。
【００３１】
本例では第２高温負荷端末１０Ｃを稼動する際には、第２混合弁１２のポートｂを開放することにより、混合器２０から流出する復水と熱交換器７の二次パイプ７Ｂからの高温水とを混合して、約７０°Ｃ程度の高温水として往路１５ａを介して第２高温負荷端末１０Ｃの入側に供給され、浴室暖房や乾燥作用を果たす。さらに第２高温負荷端末１０Ｃからの復水（約５０℃）は、復路１５ｂから流出して混合器２０の流入口ｆに流入し、他の流入口ｄ，ｅに流入する負荷端末１０Ａ，１０Ｂから各復水と混合され、更にバイパス路２１から第２混合弁１２に送られて、熱交換器７の二次パイプ７Ｂからの９０℃程度の高温水と混合されて、約７０°Ｃ程度の高温水として第２高温負荷端末１０Ｃに循環されるようになっている。なお、第１高温負荷端末１０Ａ及び低温負荷端末１０Ｂの動作は前記実施形態と同様である。しかして、混合器２０から流出する低温の復水は、第１及び第２混合弁１２のポートｂを閉じて、熱交換器７の二次パイプ７Ｂの流入側へ戻すようにする。このように３つの各負荷端末からの復水の温度に応じて２つの混合弁１１，１２の各ポートｂを開閉操作することによって、二次パイプ７Ｂの流入側への戻り温度を下げることが可能となる。また、第２高温負荷端末１０Ｃを循環する二次側高温循環路１５は、他の二次側高温循環路１３及び二次側低温循環路１４とは独立しているので、他の高温負荷端末１０Ａ或いは低温負荷端末１０Ｂとは別に或いは同時に、第２高温負荷端末１０Ｃが運転可能となる。
【００３２】
前記各実施形態では、混合弁１１として三方弁を例示したが、三方弁には限定されず、複数経路からの水を所定比率で混合して流出することができる混合器などであってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
上述のように請求項１記載の発明にあっては、水道水や井戸水が流入する貯湯タンクに、貯湯タンクの下部から低温水を取り出してヒートポンプ等の熱源により加熱して貯湯タンクの上部に高温水として戻す加熱用循環経路を接続し、貯湯タンクの上部に先端に給湯口を有する出湯経路を接続し、出湯経路の途中から分岐した分岐路を熱交換器の一次側を介して貯湯タンクの下部に接続して一次側循環路を形成し、熱交換器の二次側を熱負荷端末の入側と出側とに接続して二次側循環路を形成すると共に、二次側循環路の往路側に、熱負荷端末からの復水の少なくとも一部と熱交換器の二次側から供給される高温水とを混合して加熱手段を介することなく熱負荷端末に循環させるための混合弁を設けたので、熱負荷端末からの復水の少なくとも一部を混合弁を介して熱負荷端末に循環させることが可能となり、これにより、熱交換器の二次側の戻り温度を下げることが可能となり、結果、熱交換器の一次側の戻り温度を下げることが可能となる。従って、貯湯タンク内の中温水を少なくできるので、貯湯タンク内の水をヒートポンプによって熱交換する場合において、熱交換の効率が悪い中温水が存在しないことで、ヒートポンプの沸き上げ効率を向上させることができ、システム全体の熱効率を高めることができる。
【００３４】
また請求項２記載の発明は、水道水や井戸水が流入する貯湯タンクに、貯湯タンクの下部から低温水を取り出してヒートポンプ等の熱源により加熱して貯湯タンクの上部に高温水として戻す加熱用循環路を接続し、貯湯タンクの上部に先端に給湯口を有する出湯経路を接続し、出湯経路の途中から分岐した分岐路を熱交換器の一次側を通して貯湯タンクの下部に接続して一次側循環路を形成し、熱交換器の二次側を高温負荷端末の入側と出側とに接続して二次側高温循環路を形成し、二次側高温循環路の復路に低温負荷端末の入側を接続すると共に低温負荷端末の出側を熱交換器の二次側に接続して二次側低温循環路を形成し、二次側高温循環路の往路側と復路側との間をバイパス路を介してバイパス接続し、このバイパス路に、高温負荷端末からの復水の少なくとも一部を熱交換器の二次側から流出する高温水と混合して加熱手段を介することなく低温負荷端末に循環させるための混合弁を設けたので、高温負荷端末と低温負荷端末の個別動作中において、動作温度領域の異なる高温負荷端末からの復水と低温負荷端末からの復水とを混合弁によって混合して、低温負荷端末に循環させることで、各負荷端末からの復水の温度を下げることができ、これにより熱交換器の二次側の戻り温度を下げることができ、結果、貯湯タンク内に中温水を減らすことができ、結果、ヒートポンプの沸き上げ効率を向上させることができる。
【００３５】
また請求項３記載の発明は、請求項２記載の効果に加えて、上記高温負荷端末からの復水と低温負荷端末からの復水とを混合する混合器を上記混合弁の上流側に配置したので、高温負荷端末と低温負荷端末の個別動作中において、低温負荷端末からの低温の復水を高温負荷端末からの中温の復水とを混合器により混合した後に更に混合弁で高温水と混合させてから低温負荷端末に循環させることができ、熱交換器の二次側の戻り温度を更に下げることが可能となる。
【００３６】
また請求項４記載の発明は、請求項３記載の効果に加えて、上記二次側高温循環経路の温水を循環させるための循環ポンプを、上記混合器の下流側に配置したので、１台の循環ポンプで高温負荷端末と低温負荷端末の両者の個々の駆動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の温水利用システムの構成図である。
【図２】他の実施形態の温水利用システムの構成図である。
【図３】更に他の実施形態の温水利用システムの構成図である。
【図４】同上の温水利用システムの基本概念の説明図である。
【図５】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１ 貯湯タンク
２ ヒートポンプ
３ 加熱用循環経路
４ 給湯口
５ 出湯経路
６ 分岐路
７ 熱交換器
７Ａ 一次側
７Ｂ 二次側
８ 一次側循環路
９ 二次側循環路
９ａ 往路
９ｂ 復路
１０ 熱負荷端末
１０Ａ，１０Ｃ 高温負荷端末
１０Ｂ 低温負荷端末
１１ 混合弁
１３ 二次側高温循環路
１３ａ 往路
１３ｂ 復路
１４ 二次側低温循環路
２０ 混合器
２１ バイパス路
Ｐ１，Ｐ２ 循環ポンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水利用システムに関し、詳しくは例えば、ヒートポンプ給湯機に浴室暖房や乾燥機等の熱負荷端末を追加した温水利用システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の温水利用システムとして、図５に示すように、熱源ユニットＡの水−冷媒熱交換器として、高圧側熱交換器３１と、給湯用熱交換器３６と、ブライン用熱交換器３７とを備え、高圧側熱交換器３１からの高温水を温水暖房機３２、浴室乾燥機３３等に供給したり、高圧側熱交換器３１で放熱した低温水と高温水とを貯水タンク３４で混合して低温水を作り、この低温水を床暖房装置３５に供給するようにした多機能給湯装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。なお図５中の３８は風呂追い焚き用熱交換器、Ｂは台所、洗面台３９や、風呂４０等への貯湯ユニットである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３６４９１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記従来例では、異なる温度の温水を同時に供給可能とするにあたって、熱源ユニットＡの水−冷媒熱交換器として、高圧側熱交換器３１と、給湯用熱交換器３６と、ブライン用熱交換器３７とを必要としており、装置の大型化及びコストアップを招くという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明者らは本発明に至る過程で、図４に示すように、水道水や井戸水が流入する貯湯タンク１に、貯湯タンク１の下部から低温水を取り出してヒートポンプ２により加熱して貯湯タンク１の上部に高温水として戻す加熱用循環経路３を接続し、貯湯タンク１の上部に先端に給湯口４を有する出湯経路５を接続し、出湯経路５の途中から分岐した分岐路６を熱交換器７の一次側７Ａを介して貯湯タンク１の下部に接続して一次側循環路８を形成し、熱交換器７の二次側７Ｂを浴室暖房や乾燥機、床暖房装置などの熱負荷端末１０（循環機器）の入側と出側とに接続して二次側循環路９を形成するようにした温水利用システムを考えた。図４中のＰ１、Ｐ２は循環ポンプ、１６は給水経路、１７は貯湯タンク１から低温水を出湯経路５に供給する配管である。
【０００６】
ところが、この温水利用システムでは、熱負荷端末１０からの中温の復水（戻り温水）が熱交換器７の二次側７Ｂに直接戻るようにしているため、熱交換器７の一次側７Ａの戻り温度が低くならず、このため、貯湯タンク１の下部に中温水が多く残るようになる。ところで、ヒートポンプ２としてＣＯ２ヒートポンプを使用する場合、低温から高温にワンパスで温水を沸き上げる能力があるにもかかわらず、中温水が多く残ると、中温から高温に沸き上げる場合、本来の能力を使いきることができず、結果的にヒートポンプ２のＣＯ２（成績計数（=加熱能力／消費電力））が低下するという問題がある。つまり、貯湯タンク１内の中央に中温水が溜まると、貯湯タンク１内の水をＣＯ２ヒートポンプ２によって熱交換する場合、中温水では効率の良い熱交換ができないため、システム全体の熱効率を上げるためには、貯湯タンク１の中温水を少なくすることが要求される。
【０００７】
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、熱交換器の二次側の戻り温度を下げることによって貯湯タンク内の中温水を少なくでき、これにより熱源となるヒートポンプの沸き上げ効率を向上させることができる温水利用システムを提供することにあり、他の目的とするところは、高温負荷端末からの中温の復水を低温負荷端末の熱媒体として利用することができ、効率良く熱利用できる温水利用システムを提供することにあり、更に他の目的とするところは、温度領域の異なる複数の負荷端末（高温負荷端末、低温負荷端末）を順に加熱でき、効率良く熱利用ができる温水利用システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、水道水や井戸水が流入する貯湯タンク１に、貯湯タンク１の下部から低温水を取り出してヒートポンプ２等の熱源により加熱して貯湯タンク１の上部に高温水として戻す加熱用循環経路３を接続し、貯湯タンク１の上部に先端に給湯口４を有する出湯経路５を接続し、出湯経路５の途中から分岐した分岐路６を熱交換器７の一次側７Ａを介して貯湯タンク１の下部に接続して一次側循環路８を形成し、熱交換器７の二次側７Ｂを熱負荷端末１０の入側と出側とに接続して二次側循環路９を形成すると共に、二次側循環路９の往路９ａ側に、熱負荷端末１０からの復水の少なくとも一部と熱交換器７の二次側７Ｂから流出する高温水とを混合して加熱手段を介することなく熱負荷端末１０に循環させるための混合弁１１を設けたことを特徴としており、このように構成することで、熱負荷端末１０からの復水の少なくとも一部を混合弁１１を介して熱負荷端末１０に循環させることが可能となり、これにより、熱交換器７の二次側７Ｂの戻り温度を下げることが可能となり、結果、熱交換器７の一次側７Ａの戻り温度を下げることが可能となる。従って、貯湯タンク１内の中温水を少なくできるので、貯湯タンク１内の水をヒートポンプ２によって熱交換する場合において、熱交換の効率が悪い中温水が存在しないことで、ヒートポンプ２の沸き上げ効率を向上させることができる。
【０００９】
また本発明は、水道水や井戸水が流入する貯湯タンク１に、貯湯タンク１の下部から低温水を取り出してヒートポンプ２等の熱源により加熱して貯湯タンク１の上部に高温水として戻す加熱用循環路を接続し、貯湯タンク１の上部に先端に給湯口４を有する出湯経路５を接続し、出湯経路５の途中から分岐した分岐路６を熱交換器７の一次側７Ａを通して貯湯タンク１の下部に接続して一次側循環路８を形成し、熱交換器７の二次側７Ｂを高温負荷端末１０Ａの入側と出側とに接続して二次側高温循環路１３を形成し、二次側高温循環路１３の復路１３ｂに低温負荷端末１０Ｂの入側を接続すると共に低温負荷端末１０Ｂの出側を熱交換器７の二次側７Ｂに接続して二次側低温循環路１４を形成し、二次側高温循環路１３の往路１３ａ側と復路１３ｂ側との間をバイパス路２１を介してバイパス接続し、このバイパス路２１に、高温負荷端末１０Ａからの復水の少なくとも一部を熱交換器７の二次側７Ｂから流出する高温水と混合して加熱手段を介することなく低温負荷端末１０Ｂに循環させるための混合弁１１を設けたことを特徴としており、このように構成することで、高温負荷端末１０Ａと低温負荷端末１０Ｂの個別動作中において、動作温度領域の異なる高温負荷端末１０Ａからの復水と低温負荷端末１０Ｂからの復水とを混合弁１１によって混合して、低温負荷端末１０Ｂに循環させることで、各負荷端末１０Ａ，１０Ｂからの復水の温度を下げることができ、これにより熱交換器７の二次側７Ｂの戻り温度を下げることができる。
【００１０】
また上記高温負荷端末１０Ａからの復水と低温負荷端末１０Ｂからの復水とを混合する混合器２０を上記混合弁１１の上流側に配置するのが好ましく、この場合、高温負荷端末１０Ａと低温負荷端末１０Ｂの個別動作中において、低温負荷端末１０Ｂからの低温の復水を高温負荷端末１０Ａからの中温の復水とを混合器２０により混合した後に更に混合弁１１で高温水と混合させて低温負荷端末１０Ｂに循環させることができる。
【００１１】
また上記二次側高温循環路１３の温水を循環させるための循環ポンプＰ２を、上記混合器２０の下流側に配置するのが好ましく、この場合、１台の循環ポンプＰ２で高温負荷端末１０Ａと低温負荷端末１０Ｂの両者の個々の駆動が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１４】
図１は１台の熱負荷端末１０を設けた温水利用システムの一例を示している。図１中のＣはヒートポンプユニット、Ｄは多機能タンクユニット、Ｅは浴室である。
【００１５】
貯湯タンク１の下部には水道水や井戸水の給水経路１６が接続される給水口が設けられている。さらに貯湯タンク１の下部と上部との間には、貯湯タンク１の下部から低温水を取り出して熱源となるＣＯ２ヒートポンプ２により加熱して貯湯タンク１の上部に高温水として戻す加熱用循環経路３が形成されている。貯湯タンク１は縦長形状をしており、上部から高温（例えば９０℃程度）の温水を供給する方式が採用される。
【００１６】
ここで、熱源として用いられるＣＯ２ヒートポンプ２は、冷媒としてのＣＯ２が従来の冷媒よりも高圧になり、高圧側が臨界点を越える超臨界サイクルを達成することで加熱性能が向上し、他のヒートポンプ２と比べてワンパスで９０℃程度の高温まで加熱できるという利点があり、またＣＯ２は従来の冷媒（フロン）と比較してほぼ同等の冷媒性能を有しながら、オゾン層破壊の危険はきわめて少ないという利点もある。
【００１７】
上記貯湯タンク１の上部には、先端に給湯口４（蛇口）を有する出湯経路５が接続されている。ここでは、出湯経路５からの高温水を分岐管を介して浴槽の給湯口４に供給できるようにしている。なお、出湯経路５からの高温水は風呂用に限らず、台所等に利用されてもよいものである。また出湯経路５の温水の温度が高くなり過ぎる（例えば９０℃以上）のを避けるために、水道水や井戸水を給水分岐管１６ａを介して出湯経路５に供給できるようにし、さらに貯湯タンク１の下部から低温水を配管１７を介して出湯経路５に供給できるようにしている。
【００１８】
さらに上記出湯経路５には、出湯経路５の途中から分岐した分岐路６を熱交換器７の一次側７Ａのパイプ（以下、「一次パイプ７Ａ」という）を介して貯湯タンク１の下部に接続することで一次側循環路８が形成されている。熱交換器７の一次パイプ７Ａの戻り側に循環ポンプＰ１が設けられており、この循環ポンプＰ１によって出湯経路５の高温水が分岐路６から熱交換器７の一次パイプ７Ａに取り込まれ、後述の二次側循環路９の水と熱交換された後に貯湯タンク１の下部に戻されるようになっている。
【００１９】
上記熱交換器７の二次側７Ｂのパイプ（以下「二次パイプ７Ｂ）という）の流出側には１台の熱負荷端末１０の入側が接続され、熱負荷端末１０の出側が二次パイプ７Ｂの流入側に接続されることで二次側循環路９が形成されている。なお熱負荷端末１０として例えば浴室暖房や乾燥機があるが、もちろんこれに限られるものではなく、浴槽の追い焚き等であってもよい。また熱負荷端末１０の数も１台に限らず、複数台であってもよい。二次側循環路９の復路９ｂ側には循環ポンプＰ２が設けられており、この循環ポンプＰ２によって熱交換器７の二次パイプ７Ｂから流出する高温水が熱負荷端末１０の入側に供給され、熱負荷端末１０からの復水が後述の混合弁１１に送られるようになっている。
【００２０】
また上記二次側循環路９の往路９ａ側には、熱負荷端末１０からの復水の少なくとも一部と熱交換器７の二次パイプ７Ｂから流出する高温水とを混合して熱負荷端末１０に循環させるための混合弁１１が設けられている。混合弁１１は本例ではサーボモータの操作により開閉制御される三方弁からなる。本例では三方弁からなる混合弁１１のポートａは熱交換器７の二次パイプ７Ｂの流出側に連通し、ポートｂは二次側循環路９の復路９ｂにおける循環ポンプＰ２の下流側に設けたバイパス路２１に連通しており、ポートｃは熱負荷端末１０の入側に連通している。熱負荷端末１０の動作中において、ポートｂを開くことによりバイパス路２１を開放して熱負荷端末１０からの復水と熱交換器７の二次パイプ７Ｂから流出する高温水とを所定比率で混合して熱負荷端末１０の入側に循環させるものである。この混合比率及び混合流量は、復水の戻り温度及び熱負荷端末１０に供給される必要温度に応じて適宜設定される。一方、熱負荷端末１０から低温の復水は、ポートｂを閉じて熱交換器７の二次パイプ７Ｂの流入側に戻すようにしている。
【００２１】
次に本実施形態の動作を説明する。先ず給水経路１６から水道水を貯湯タンク１の下部に供給して、貯水される。そして、加熱用循環経路３のヒートポンプ２を作動して貯湯タンク１の下部の低温水を加熱して貯湯タンク１の上部に循環させることで、貯湯タンク１の上部に例えば９０°Ｃ程度の高温水が貯湯される。貯湯タンク１内に貯湯された高温水は、出湯経路５から取り出されて風呂、或いは台所、洗面台等の給湯機器に供給される。一方、熱負荷端末１０としての浴室暖房を稼動するときは、各循環ポンプＰ１，Ｐ２を作動させる。これにより、貯湯タンク１内の高温水が熱交換器７の一次パイプ７Ａに供給されると共に、二次側循環路９の熱媒体（水）が熱交換器７の二次パイプ７Ｂに供給される。これにより、熱交換器７で加熱された約７０°Ｃ程度の高温水が混合弁１１を通って熱負荷端末１０に供給されて、浴室暖房や乾燥作用を果たす。熱負荷端末１０から回収される復水は約５０℃程度の中温水となり、この復水の少なくとも一部がバイパス路２１を通って混合弁１１のポートｂに流入し、ポートａに供給される二次パイプ７Ｂからの高温水と混合されて熱負荷端末１０に循環される。そして、熱負荷端末１０からの低温の復水はポートｂを閉じることで二次パイプ７Ｂの流入側へ戻すようにしている。このように熱負荷端末１０からの復水の温度に応じてポートｂを開閉操作することによって、二次パイプ７Ｂの流入側への戻り温度を下げることが可能となる。
【００２２】
しかして、熱負荷端末１０から回収される中温の復水を熱負荷端末１０に循環させることで、熱交換器７の二次パイプ７Ｂに中温水が戻されることがなく、低温水のみを熱交換器７の二次パイプ７Ｂに戻すことによって熱交換器７の戻り温度を下げることができるので、結果、熱交換器７の一次パイプ７Ａの戻り温度を下げることが可能となる。従って、貯湯タンク１内の中温水を少なくできる。この結果、貯湯タンク１内の水をヒートポンプ２によって熱交換する場合において、熱交換の効率が悪い中温水が存在しないことで、ヒートポンプ２の沸き上げ効率を向上させることができるという利点がある。
【００２３】
図２は本発明の他の実施形態では、熱負荷端末１０として高温領域で動作する高温負荷端末１０Ａと、低温領域で動作する低温負荷端末１０Ｂとを備えた温水利用システムの一例を示している。高温負荷端末１０Ａとして例えば浴室暖房や乾燥機等があり、低温負荷端末１０Ｂとして例えば床暖房装置がある。図２中のＦは多機能ヘッダーシステムであり、Ｖ１、Ｖ２は高温負荷端末１０Ａ用のバルブ、Ｖ３、Ｖ４は低温負荷端末１０Ｂ用のバルブである。なお、貯湯タンク１、加熱用循環経路３、出湯経路５に関しては前記実施形態と同様であり、対応する箇所には同一符号を付してその説明は省略する。
【００２４】
本例では、出湯経路５の途中から分岐した分岐路６を熱交換器７の一次パイプ７Ａを通して貯湯タンク１の下部に接続して一次側循環路８を形成し、熱交換器７の二次パイプ７Ｂを高温負荷端末１０Ａの入側と出側とに接続して二次側高温循環路１３を形成し、二次側高温循環路１３の復路１３ｂに低温負荷端末１０Ｂの入側を接続すると共に低温負荷端末１０Ｂの出側を熱交換器７の二次パイプ７Ｂに接続して二次側低温循環路１４を形成し、二次側高温循環路１３の往路１３ａ側と復路１３ｂ側との間をバイパス路２１を介してバイパス接続し、このバイパス路２１に、高温負荷端末１０Ａからの復水の少なくとも一部を熱交換器７の二次パイプ７Ｂから流出する高温水と混合して低温負荷端末１０Ｂに循環させるための三方弁からなる混合弁１１を設けてある。この混合弁１１の上流側には、高温負荷端末１０Ａからの復水と低温負荷端末１０Ｂからの復水とを混合する混合器２０が配置されている。さらに二次側高温循環路１３の温水を循環させるための循環ポンプＰ２は、上記混合器２０の下流側に配置されている。
【００２５】
次に本実施形態の動作を説明する。貯湯タンク１の加熱動作は上記実施形態と同様である。高温負荷端末１０Ａと低温負荷端末１０Ｂとの片側のみ或いは両方を同時運転する際は、運転するバルブＶ１〜Ｖ４を選択的に開き、各循環ポンプＰ１，Ｐ２を作動させる。これにより、貯湯タンク１内の９０℃程度の高温水が熱交換器７の一次パイプ７Ａに供給されると共に、二次側高温循環路１３の熱媒体（水）が熱交換器７の二次パイプ７Ｂに供給される。これにより、熱交換器７で加熱された約７０°Ｃ程度の高温水が二次側高温循環路１３の往路１３ａから高温負荷端末１０Ａに供給されて浴室暖房や乾燥作用を果たす。さらに、高温負荷端末１０Ａから回収される復水は約５０°Ｃ程度の中温水となり、この復水は混合器２０からバイパス路２１を通って混合弁１１のポートｂに供給される。この復水は、ポートａから供給される二次側高温循環路１３の往路１３ａからの高温水と混合され、約５５°Ｃ程度の温水として二次側低温循環路１４の往路１４ａから低温負荷端末１０Ｂに供給され、床暖房作用を果たす。さらに、低温負荷端末１０Ｂから回収される復水は約４０°Ｃ程度の温水となり、この復水は二次側低温循環路１４の復路１４ｂに設けた混合器２０の流入口ｅに流入し、流入口ｄに流入する高温負荷端末１０Ａからの復水と混合され、さらに混合器２０から流出してバイパス路２１から混合弁１１のポートｂに供給され、ポートａから供給される二次側高温循環路１３の往路１３ａからの高温水と混合されて、約５５°Ｃ程度の温水として低温負荷端末１０Ｂに供給される。そして、混合器２０から流出する低温の復水は、ポートｂを閉じて熱交換器７の二次パイプ７Ｂの流入側へ戻すようにする。このように各負荷端末からの復水の温度に応じてポートｂを開閉操作することによって、二次パイプ７Ｂの流入側への戻り温度を下げることが可能となる。
【００２６】
しかして、高温負荷端末１０Ａと低温負荷端末１０Ｂの個別動作中において、動作温度領域の異なる高温負荷端末１０Ａからの復水と低温負荷端末１０Ｂからの復水とを混合弁１１によって混合して、低温負荷端末１０Ｂに循環させるようにしたので、各負荷端末１０Ａ，１０Ｂからの復水の温度を下げることができ、これにより熱交換器７の二次パイプ７Ｂの戻り温度を下げることができ、結果、熱交換器７の一次パイプ７Ａの戻り温度を下げることができ、貯湯タンク１内の中温水を減らすことができ、結果、ヒートポンプ２の沸き上げ効率を向上させることができる。
【００２７】
また本例では熱交換器７の二次パイプ７Ｂから流出する高温水を二次側高温循環路１３を介して高温負荷端末１０Ａに供給した後に二次側低温循環路１４を介して低温負荷端末１０Ｂに循環させるようにしたので、温度領域の異なる複数の負荷端末に順に温水を循環させることができ、効率良く熱利用ができ、また高温負荷端末１０Ａを低温負荷端末１０Ｂの熱源として兼用できるので、システム構造を簡素化できる。しかも熱交換器７の二次パイプ７Ｂの戻り温度を下げることができ、結果、貯湯タンク１内の中温水を少なくでき、ヒートポンプ２の沸き上げ効率をより一層、向上させることができる。
【００２８】
また、高温負荷端末１０Ａからの復水と低温負荷端末１０Ｂからの復水とを混合する混合器２０を上記混合弁１１の上流側に配置したので、高温負荷端末１０Ａと低温負荷端末１０Ｂの個別動作中において、低温負荷端末１０Ｂからの低温の復水を高温負荷端末１０Ａからの中温の復水と混合した後に更に混合弁１１で高温水と混合させてから低温負荷端末１０Ｂに循環させることができ、熱交換器７の二次パイプ７Ｂの戻り温度を更に下げることが可能となる。
【００２９】
さらに、二次側高温循環路１３の温水を循環させるための循環ポンプＰ２を、上記混合器２０の下流側に配置したので、１台の循環ポンプＰ２で高温負荷端末１０Ａと低温負荷端末１０Ｂの両者の個々の駆動が可能となる。
【００３０】
図３は本発明の更に他の実施形態であり、熱負荷端末１０として熱負荷端末１０を高温領域で動作する第１高温負荷端末１０Ａと、第２高温負荷端末１０Ｃと、低温領域で動作する１台の低温負荷端末１０Ｂとを備えた温水利用システムの一例を示している。第１及び第２高温負荷端末１０Ｃとして例えば浴室暖房や乾燥機等があり、低温負荷端末１０Ｂとして例えば床暖房装置がある。図３中のＶ５、Ｖ６は第２高温負荷端末１０Ｃ用のバルブである。本例では、二次側高温循環路１３の往路１３ａと復路との間をバイパス路２１及び三方弁からなる混合弁１１を介してバイパス接続すると共に、当該バイパス路２１よりも上流側の二次側高温循環路１３の往路１３ａと復路との間を第２バイパス路２１を介してバイパス接続し、この第２バイパス路２１に三方弁からなる第２混合弁１２を設けている。この第２混合弁１２のポートｃに第２高温負荷端末１０Ｃの入側を接続すると共に第２高温負荷端末１０Ｃの出側を混合器２０の流入口ｆに接続することで二次側高温循環路１５を形成している。他の構成は図２の実施形態と同様であり、対応する箇所には同一符号を付してその説明は省略する。
【００３１】
本例では第２高温負荷端末１０Ｃを稼動する際には、第２混合弁１２のポートｂを開放することにより、混合器２０から流出する復水と熱交換器７の二次パイプ７Ｂからの高温水とを混合して、約７０°Ｃ程度の高温水として往路１５ａを介して第２高温負荷端末１０Ｃの入側に供給され、浴室暖房や乾燥作用を果たす。さらに第２高温負荷端末１０Ｃからの復水（約５０℃）は、復路１５ｂから流出して混合器２０の流入口ｆに流入し、他の流入口ｄ，ｅに流入する負荷端末１０Ａ，１０Ｂから各復水と混合され、更にバイパス路２１から第２混合弁１２に送られて、熱交換器７の二次パイプ７Ｂからの９０℃程度の高温水と混合されて、約７０°Ｃ程度の高温水として第２高温負荷端末１０Ｃに循環されるようになっている。なお、第１高温負荷端末１０Ａ及び低温負荷端末１０Ｂの動作は前記実施形態と同様である。しかして、混合器２０から流出する低温の復水は、第１及び第２混合弁１２のポートｂを閉じて、熱交換器７の二次パイプ７Ｂの流入側へ戻すようにする。このように３つの各負荷端末からの復水の温度に応じて２つの混合弁１１，１２の各ポートｂを開閉操作することによって、二次パイプ７Ｂの流入側への戻り温度を下げることが可能となる。また、第２高温負荷端末１０Ｃを循環する二次側高温循環路１５は、他の二次側高温循環路１３及び二次側低温循環路１４とは独立しているので、他の高温負荷端末１０Ａ或いは低温負荷端末１０Ｂとは別に或いは同時に、第２高温負荷端末１０Ｃが運転可能となる。
【００３２】
前記各実施形態では、混合弁１１として三方弁を例示したが、三方弁には限定されず、複数経路からの水を所定比率で混合して流出することができる混合器などであってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
上述のように請求項１記載の発明にあっては、水道水や井戸水が流入する貯湯タンクに、貯湯タンクの下部から低温水を取り出してヒートポンプ等の熱源により加熱して貯湯タンクの上部に高温水として戻す加熱用循環経路を接続し、貯湯タンクの上部に先端に給湯口を有する出湯経路を接続し、出湯経路の途中から分岐した分岐路を熱交換器の一次側を介して貯湯タンクの下部に接続して一次側循環路を形成し、熱交換器の二次側を熱負荷端末の入側と出側とに接続して二次側循環路を形成すると共に、二次側循環路の往路側に、熱負荷端末からの復水の少なくとも一部と熱交換器の二次側から供給される高温水とを混合して加熱手段を介することなく熱負荷端末に循環させるための混合弁を設けたので、熱負荷端末からの復水の少なくとも一部を混合弁を介して熱負荷端末に循環させることが可能となり、これにより、熱交換器の二次側の戻り温度を下げることが可能となり、結果、熱交換器の一次側の戻り温度を下げることが可能となる。従って、貯湯タンク内の中温水を少なくできるので、貯湯タンク内の水をヒートポンプによって熱交換する場合において、熱交換の効率が悪い中温水が存在しないことで、ヒートポンプの沸き上げ効率を向上させることができ、システム全体の熱効率を高めることができる。
【００３４】
また請求項２記載の発明は、水道水や井戸水が流入する貯湯タンクに、貯湯タンクの下部から低温水を取り出してヒートポンプ等の熱源により加熱して貯湯タンクの上部に高温水として戻す加熱用循環路を接続し、貯湯タンクの上部に先端に給湯口を有する出湯経路を接続し、出湯経路の途中から分岐した分岐路を熱交換器の一次側を通して貯湯タンクの下部に接続して一次側循環路を形成し、熱交換器の二次側を高温負荷端末の入側と出側とに接続して二次側高温循環路を形成し、二次側高温循環路の復路に低温負荷端末の入側を接続すると共に低温負荷端末の出側を熱交換器の二次側に接続して二次側低温循環路を形成し、二次側高温循環路の往路側と復路側との間をバイパス路を介してバイパス接続し、このバイパス路に、高温負荷端末からの復水の少なくとも一部を熱交換器の二次側から流出する高温水と混合して加熱手段を介することなく低温負荷端末に循環させるための混合弁を設けたので、高温負荷端末と低温負荷端末の個別動作中において、動作温度領域の異なる高温負荷端末からの復水と低温負荷端末からの復水とを混合弁によって混合して、低温負荷端末に循環させることで、各負荷端末からの復水の温度を下げることができ、これにより熱交換器の二次側の戻り温度を下げることができ、結果、貯湯タンク内に中温水を減らすことができ、結果、ヒートポンプの沸き上げ効率を向上させることができる。
【００３５】
また請求項３記載の発明は、請求項２記載の効果に加えて、上記高温負荷端末からの復水と低温負荷端末からの復水とを混合する混合器を上記混合弁の上流側に配置したので、高温負荷端末と低温負荷端末の個別動作中において、低温負荷端末からの低温の復水を高温負荷端末からの中温の復水とを混合器により混合した後に更に混合弁で高温水と混合させてから低温負荷端末に循環させることができ、熱交換器の二次側の戻り温度を更に下げることが可能となる。
【００３６】
また請求項４記載の発明は、請求項３記載の効果に加えて、上記二次側高温循環経路の温水を循環させるための循環ポンプを、上記混合器の下流側に配置したので、１台の循環ポンプで高温負荷端末と低温負荷端末の両者の個々の駆動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の温水利用システムの構成図である。
【図２】他の実施形態の温水利用システムの構成図である。
【図３】更に他の実施形態の温水利用システムの構成図である。
【図４】同上の温水利用システムの基本概念の説明図である。
【図５】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１ 貯湯タンク
２ ヒートポンプ
３ 加熱用循環経路
４ 給湯口
５ 出湯経路
６ 分岐路
７ 熱交換器
７Ａ 一次側
７Ｂ 二次側
８ 一次側循環路
９ 二次側循環路
９ａ 往路
９ｂ 復路
１０ 熱負荷端末
１０Ａ，１０Ｃ 高温負荷端末
１０Ｂ 低温負荷端末
１１ 混合弁
１３ 二次側高温循環路
１３ａ 往路
１３ｂ 復路
１４ 二次側低温循環路
２０ 混合器
２１ バイパス路
Ｐ１，Ｐ２ 循環ポンプ
Claims (4)
- 水道水や井戸水が流入する貯湯タンクに、貯湯タンクの下部から低温水を取り出してヒートポンプ等の熱源により加熱して貯湯タンクの上部に高温水として戻す加熱用循環経路を接続し、貯湯タンクの上部に先端に給湯口を有する出湯経路を接続し、出湯経路の途中から分岐した分岐路を熱交換器の一次側を介して貯湯タンクの下部に接続して一次側循環路を形成し、熱交換器の二次側を熱負荷端末の入側と出側とに接続して二次側循環路を形成すると共に、二次側循環路の往路側に、熱負荷端末からの復水の少なくとも一部と熱交換器の二次側から流出する高温水とを混合して加熱手段を介することなく熱負荷端末に循環させるための混合弁を設けたことを特徴とする温水利用システム。
- 水道水や井戸水が流入する貯湯タンクに、貯湯タンクの下部から低温水を取り出してヒートポンプ等の熱源により加熱して貯湯タンクの上部に高温水として戻す加熱用循環路を接続し、貯湯タンクの上部に先端に給湯口を有する出湯経路を接続し、出湯経路の途中から分岐した分岐路を熱交換器の一次側を通して貯湯タンクの下部に接続して一次側循環路を形成し、熱交換器の二次側を高温負荷端末の入側と出側とに接続して二次側高温循環路を形成し、二次側高温循環路の復路に低温負荷端末の入側を接続すると共に低温負荷端末の出側を熱交換器の二次側に接続して二次側低温循環路を形成し、二次側高温循環路の往路側と復路側との間をバイパス路を介してバイパス接続し、このバイパス路に、高温負荷端末からの復水の少なくとも一部を熱交換器の二次側から流出する高温水と混合して加熱手段を介することなく低温負荷端末に循環させるための混合弁を設けたことを特徴とする温水利用システム。
- 上記高温負荷端末からの復水と低温負荷端末からの復水とを混合する混合器を上記混合弁の上流側に配置したことを特徴とする請求項２記載の温水利用システム。
- 上記二次側高温循環経路の温水を循環させるための循環ポンプを、上記混合器の下流側に配置したことを特徴とする請求項３記載の温水利用システム。
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