JP5012695B2 - 給湯システム - Google Patents

Description

本発明は、給湯用水の供給に用いられる流体を加熱して加熱装置と、加熱された流体を蓄えるタンクと、充放電可能な電池と、を備える給湯システムに関する。

この種の従来の給湯システムは、ヒートポンプサイクルと、系統電力を蓄電する蓄電池と、加熱された給湯水を貯蔵する貯湯タンクと、を備え、蓄電池の電力によってヒートポンプサイクルを作動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような蓄電池には、エネルギーの有効活用の観点から、可能な限り効率的な充電および放電が行われることが要求されている。
特開２００５−１６４１２４号公報

そして、従来の給湯システムにおいては、蓄電池の充電効率および放電効率は温度の影響を大きく受ける。例えば、冬期等の蓄電池の周囲温度が低い場合、または蓄電池の温度が高すぎる場合には、充電効率、放電効率が著しく低下するという問題がある。

そこで、本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、タンク内の蓄熱を活用して、蓄電池の充電および放電の効率向上を図る給湯システムを提供することである。

上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。すなわち、給湯システムに係る請求項１に記載の発明は、給湯用水の供給に用いられる流体を加熱する加熱装置（１）と、加熱装置によって加熱された流体を貯えるタンク（３）と、充電および放電を行う複数の電池（４ａ）からなる蓄電手段（４）と、タンク内の流体を流通させることにより当該流体の有する熱量を移動させて電池の温度を調節する温度調節手段（７）と、を備え、
温度調節手段は、タンク内に貯えられた１次側流体が循環する１次側循環回路（３０，３３）と、蓄電手段を通過する２次側流体が循環する２次側循環回路（３４）と、１次側流体と２次側流体とを熱交換させる熱交換手段（７）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、当該温度調節手段を備えることにより、タンク内の流体を流通させて熱量を移動して電池の温度調節に使用することができる。これにより、電池を冷却および加温することができ、タンク内の蓄熱量は給湯用および充放電効率の確保の両方に有効活用される。したがって、システム全体の省エネルギー化とともに、蓄電池の充電および放電の効率向上を図る給湯システムを提供できる。また、給湯用水である１次側流体は、独立した１次側流路と２次側流路を介した熱交換手段によって２次側流体と熱交換されて電池の温度が調節されるため、各循環回路の流路構成を簡単化できる。また、給湯用水で直接的に電池の温度調節を行わないため、給湯用水の衛生面を確保しやすい。

請求項２に記載の発明は、さらに、蓄電手段を通過した後であって熱交換手段に流入する前の２次側流体と、タンク内に流入する前の１次側流体とを熱的に接触させる熱交換器（３９）を備えることを特徴とする。この発明によれば、上記熱交換手段で流入する前の２次側流体の熱をタンクに流入する前の１次側流体に与えることができる。これにより、加熱装置による加熱を補助することができ、省エネルギー化が図れる。

請求項３に記載の発明によると、温度調節手段は、タンク内の流体が蓄電手段を通過して循環するように設けられたタンク循環回路（３６，３７）を備え、タンク内の流体はタンク循環回路を循環して蓄電手段を直接冷却および加温する。

この発明によれば、タンク内の流体は蓄電手段の電池と熱交換されるので、直接的に電
池の温度が調節される。これにより、簡単な構成で給湯システムの経路を構築することが
でき、システムの小型化が図れる。

請求項４に記載の発明によると、タンク（３）および蓄電手段（４）は同一の筐体（２）内に設けられていることを特徴とする。この発明によれば、電池の温度調節を、タンク内の流体が流通することによる熱量の利用に加え、タンクから放出される熱が空気を介した熱伝達も利用することができる。これにより、タンク内の蓄熱量は流体移動および空気伝播の両方に有効活用されるため、さらにシステムの省エネルギー化が図れる。

請求項５に記載の発明によると、給湯システムは、さらに、蓄電手段の充放電を制御する充放電制御手段（６）を備え、温度調節手段は、タンク内の流体を流通させることにより当該流体の有する熱量を移動させて充放電制御手段の温度を調節することを特徴とする。

この発明によれば、当該温度調節手段によって、蓄電手段と充放電制御手段の両方をタンク内の流体を使用して温度調節することができる。これにより、タンク内の蓄熱量は給湯用および電源関連機器の温度制御の両方に有効活用されるため、さらにシステム全体の省エネルギー化が期待できる。

請求項５に記載の発明によると、タンク（３）および充放電制御手段（６）は同一の筐体（２）内に設けられていることを特徴とする。この発明によれば、充放電制御手段の温度調節を、タンク内の流体が流通することによる熱量の利用に加え、タンクから放出される熱が空気を介した熱伝達も利用することができる。これにより、タンク内の蓄熱量は流体移動および空気伝播の両方に有効活用されるため、さらにシステムの省エネルギー化が図れる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態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他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の一実施形態である第１実施形態の給湯システムについて図１を用いて説明する。図１は本実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。図１では、筐体２内の各部の状態がわかるように、筐体２の前面部を取り外した状態を示している。

本給湯システムは、給湯用水を作成する給湯機部と、電力を供給する電源部とで構成されており、タンク内の流体を流通させることにより当該流体の有する熱量を移動させて電池の温度を調節する温度調節手段を備えている。給湯機部は、給湯用水の供給に用いられる流体を加熱する加熱装置の一例であるヒートポンプユニット１と、当該加熱された流体を貯えるタンク３と、給湯用水等の経路を制御する給湯機能品部５と、からなる。電源部は、充電および放電を行う複数の電池４ａからなる蓄電手段４を含んでいる。そして、これらの各部は各種配管等により接続されている。

各部の作動は、システム中の各部を制御可能な制御手段であるシステム制御装置１００によって制御される。システム制御装置１００は、給湯機能品部５と同様の場所に設けられ、システム全体を制御する単一の制御装置であってもよいし、システム内の各部の制御を担当する複数の制御装置を統合する制御装置であってもよい。

本実施形態の給湯システムは、蓄電手段および貯湯式のヒートポンプ式給湯装置が筐体２内に収納された形態である。本給湯システムは、主に一般家庭用の給湯に使用されるものである。蓄電手段４はラックに収納された複数の電池４ａの集合体であり、系統電力、太陽熱エネルギーおよび風力発電等の自然エネルギー等から得られた電力を蓄える。蓄電手段４に蓄えられた電力は、給湯装置用、住宅内の家電機器用、自動車用等に幅広く使用することができる。ヒートポンプ式給湯装置は、タンク３内に蓄えられた給湯用の温水や、ヒートポンプユニット１で沸き上げられた温水を、給湯設定温度を満足する温度に調節して、台所、洗面所、浴室などへの給湯使用側端末に供給する。なお、給湯使用側端末は、シャワー、カラン、手洗い栓などの給湯用水栓や、風呂の浴槽である。

本実施形態の温度調節手段は、タンク３内に貯められた１次側流体（給湯用水）と、蓄電手段４を通過するように強制循環される２次側流体（ブライン）とを熱交換器７で熱交換させることにより、２次側流体を介して電池４ａの吸熱および放熱を制御し、電池４ａの温度調節を行う。この温度調節は、電池４ａが充電および放電を行うときに、充放電効率が効率的に行える温度帯域に電池４ａの温度を調節するものである。

蓄電手段４は、リチウム２次電池、ニッケル水素電池等からなる複数の電池４ａの集合体であり、各電池４ａは所定間隔を設けて積層されるように所定のラックに設置されている。各電池４ａは、ラックに形成される２次側流体の流路４ｂに囲まれており、当該流路４ｂを流れる２次側流体に対して熱の授受を行うようになっている。積層配置された電池４ａのうち、所定位置の複数の電池４ａには、その表面温度を検出する電池サーミスタ２３が設けられている。蓄電手段４は、例えば、系統電源から安価な深夜時間帯電力（系統電力の一例）を蓄電する。この場合、深夜時間帯電力は、蓄電手段４への蓄電と、ヒートポンプサイクルの作動との両方に使用されることになる。すなわち、深夜電力の時間帯には、蓄電手段４への蓄電と、ヒートポンプサイクルの作動によるタンク３への蓄熱とが行われる。

ヒートポンプユニット１は、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用するヒートポンプサイクルを有しており、少なくとも圧縮機、放熱器としての水−冷媒熱交換器、可変式減圧器、蒸発器および気液分離器が閉回路を構成するように接続されている。ヒートポンプユニット１は、水−冷媒熱交換器の冷媒流路を流れる高温高圧の冷媒と、水−冷媒熱交換器の水流路を流れる水との間で熱交換を行うことにより、温水を沸き上げる。システム制御装置１００は、各種サーミスタからの検出情報を受信し、内蔵されたプログラムで演算を行い、可変式減圧器や圧縮機の運転を制御する。

冷媒として二酸化炭素を使用し、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℃程度の湯をタンク３内に蓄えることができる。ヒートポンプユニット１は、主に、タンク３内に貯まっている温水が不足しているときや料金設定の安価な深夜時間帯の深夜電力を利用してタンク３内の湯を沸き上げる沸上げ給湯運転を行う。また、ヒートポンプユニット１は、蓄電手段４に蓄えられた電力を圧縮機等の動作に使用し、ヒートポンプサイクルを作動することもできる。

タンク３は、給湯用の流体を蓄える容器であり、耐食性に優れた金属製、例えば、ステンレス製からなる。本実施形態では、タンク３内の湯を直接給湯用水として出湯するため、タンク３に蓄えられる給湯用の流体は水である。タンク３の下部には、水道水などの市水を取り入れる給水配管（図示せず）が接続されている。

タンク３の外周部には、断熱材が設けられ、給湯用の高温水を長時間に渡って保温することができる。タンク３は縦長形状であり、タンク３内部の貯湯量および貯湯温度を検出するために高さ方向に５個並んだサーミスタからなる缶体サーミスタ２０を備えている。各水位におけるタンク３内に満たされた湯もしくは水の温度情報は、システム制御装置１００に出力される。したがって、システム制御装置１００は、缶体サーミスタ２０で検出される温度情報に基づいて、タンク３内上方の沸き上げられた湯とタンク３内下方の沸き上げられる前の水との境界位置を検出できるとともに、これにより貯湯量が検出できるようになっている。

タンク３には、タンク３内の下部とタンク３内の上部とを水−冷媒熱交換器の水流路を経由して連絡する循環配管３０が接続されている。循環配管３０は、タンク３内の下部の水を水−冷媒熱交換器の水流路で加熱す場合に通る沸き上げ流路である。循環配管３０の途中には、タンク３内の水を強制的に循環させるための駆動手段であるポンプ９が設けられている。ヒートポンプサイクルおよびポンプ９が動作することにより、タンク３内の下部の水は加熱された後、タンク３内の上部の高温水部に戻る。さらにタンク３には、水−冷媒熱交換器よりも下流側部位の循環配管３０とタンク３内の中間部とを連絡する中間部戻り管３１と、水−冷媒熱交換器よりも上流側部位の循環配管３０とタンク３内の中間部とを連絡する中間部取出し管３２と、が接続されている。

中間部戻り管３１は、ヒートポンプユニット１で加熱された水をタンク３内の中間部に戻す場合に通す流路である。循環配管３０と中間部戻り管３１の接続部には切替弁１２が設けられている。切替弁１２の上流側には、タンク流入前の水温を検出するタンク流入前サーミスタ２１が設けられている。切替弁１２は、水−冷媒熱交換器で加熱された温水を、タンク流入前サーミスタ２１で検出された水温に応じてタンク３内の上部、またはタンク３内の中間部に流すことができるタンク流入箇所切替手段である。中間部取出し管３２は、タンク３内の中間部に貯められた水（中温水）を取り出す場合に通る流路である。循環配管３０と中間部取出し管３２の合流部には切替弁８が設けられている。切替弁８は、タンク３内の水を、タンク３内の下部、またはタンク３内の中間部から取り出すことを切り替えることができるタンク流出箇所切替手段である。

また、タンク３には、タンク３内上部の高温水部の温水を流出させて給湯使用側端末まで流す給湯配管（図示せず）が接続されている。給湯配管は、シャワー、カラン、手洗い栓、風呂の浴槽などに連通している。この給湯配管は、給湯機能品部５に接続され、その一部は給湯機能品部５に含まれている。

給湯機能品部５は、例えば電磁弁、流量カウンタ、逆止弁、各種サーミスタ、流水スイッチ、ポンプ等およびこれらを接続する配管類を一体化した形態により構成されている。この給湯機能品部５は、配管長さを可能な限り短くして圧力損失や流路抵抗を低減した箱体状のユニット部品として構成することができる。給湯機能品部５は、筐体２内の角部や内壁面部近傍の、タンク３側面の径方向外方のデッドスペースに配置されている。また、給湯機能品部５は、各給湯機能部品や配管等を樹脂材料で形成することにより構成することができ、軽量化して施工性、メンテナンス性を高めることができる。

ここで給湯機能部品としては、給湯用水の流れを制御する働きを有する流路上に配設される部品であり、流体の流れを停止したり、流れ方向を変えたり、配管内の圧力を制御したりする弁や、流体を強制的に動かすポンプ等の駆動部品や、流体を加熱するための装置である。

温度調節手段として用いられる熱交換器７は、取り出されたタンク３内の１次側流体（給湯用水）が流れる１次側配管３３の途中に設けられた１次側熱交換流路と、蓄電手段の流路４ｂと連通する２次側配管３４の途中に設けられた２次側熱交換流路と、を互いに熱交換する流路として内部に含んでいる。１次側配管３３は、タンク３から流出した１次側流体がヒートポンプユニット１の水−冷媒熱交換器に流入するまでの間に位置する循環配管３０の熱交換前部位と、水−冷媒熱交換器から流出した１次側流体がタンク３に流入するまでの間に位置する循環配管３０の熱交換後部位と、を接続する流路を構成する。

１次側循環回路は、主に循環配管３０と１次側配管３３とによって構成される回路であり、タンク３の内部、切替弁８、ポンプ９、切替弁１０、熱交換器７、切替弁１１、切替弁１２、タンク３内部の順に１次側流体が流れる回路である。１次側熱交換流路よりも上流側部位の１次側配管３３には、熱交換器７に流入する前の１次側流体の温度を検出する１次側入口サーミスタ２２が設けられている。

循環配管３０の熱交換前部位には、切替弁１０が設けられている。切替弁１０は、タンク３内の水を、熱交換器７を経由して熱交換を行うか、または熱交換器７を経由しないで熱交換を行わないかを切り替えることができる熱交換切替手段である。循環配管３０の熱交換後部位には、切替弁１１が設けられている。切替弁１１は、熱交換器７を通過した水を、ヒートポンプユニット１を経由してからタンク３内に送るか、またはヒートポンプユニット１を経由しないでタンク３内に送るかを切り替えることができるタンク流入路切替手段である。

２次側配管３４は、蓄電手段の流路４ｂの流出部と流入部とを接続する循環流路を構成する。流路４ｂの２次側流体（ブライン）は、２次側配管３４内等に予め封入されており、２次側配管３４の途中に設けられたポンプ１４の駆動力により２次側配管３４内を強制的に循環される。２次側循環回路は、主に２次側配管３４で構成され、蓄電手段４を通過する流体が循環する回路であり、蓄電手段の流路４ｂ、切替弁１３、熱交換器７、ポンプ１４、切替弁１５、蓄電手段の流路４ｂの順に２次側流体が流れる回路である。熱交換器７の２次側熱交換流路の入口には、熱交換器７に流入する前の２次側流体の温度を検出する２次側入口サーミスタ２４が設けられている。熱交換器７の２次側熱交換流路の出口には、熱交換器７から流出後の２次側流体の温度を検出する２次側出口サーミスタ２５が設けられている。

本給湯システムは、少なくとも蓄電手段４の充放電を制御する充放電制御手段としてのパワーコンディショナーシステム６（以下、ＰＣＳ６とする）を備えている。ＰＣＳ６は、蓄電手段４の充放電を制御する充放電制御手段として機能する他、その他の機器の作動を制御することもできるように構成されている。ＰＣＳ６は、２次側流体が流れる流路６ａによって囲まれており、当該流路６ａを流れる２次側流体に対して熱の授受を行うようになっている。ＰＣＳ６は、筐体２内においてタンク３や蓄電手段４の側方に設けられ、特にタンク３の放出する熱を受けやすくなっている。ＰＣＳ６には、その表面温度を検出するＰＣＳサーミスタ２６が設けられている。

２次側配管３４には、流路６ａと連通するＰＣＳ側配管３５が接続されている。ＰＣＳ側配管３５は、熱交換器７から流出した２次側流体が蓄電手段の流路４ｂに流入するまでの間に位置する２次側配管３４の蓄電手段前の部位と、流路４ｂの出口に位置する２次側配管３４の蓄電手段後の部位とを接続する流路を構成する。このようにしてＰＣＳ６の流路６ａは、このＰＣＳ側配管３５の途中に配置されるため、蓄電手段の流路４ｂと並列に接続されることになる。

２次側配管３４の蓄電手段前の部位には、切替弁１５が設けられている。切替弁１５は、熱交換器７で熱交換された２次側流体を、蓄電手段４のみに流すか、ＰＣＳ６にのみ流すか、または蓄電手段４およびＰＣＳ６の両方に流すかを切り替えることができる温度調節対象切替手段である。２次側配管３４の蓄電手段後の部位には、切替弁１３が設けられている。切替弁１３は、切替弁１５と連動して動作する温度調節対象切替手段であり、２次側配管３４内の流路とＰＣＳ側配管３５内の流路とを連通状態にする場合には、ＰＣＳ側配管３５側の通路を開放するようにし、ＰＣＳ側配管３５内の流路を閉鎖状態にする場合には、ＰＣＳ側配管３５側の通路を閉鎖して２次側配管３４側の通路のみを開放するようする。

システム制御装置１００は、マイクロコンピュータを主体として構成され、記憶手段として内蔵するＲＯＭまたはＲＡＭには、あらかじめ設定された制御プログラムや更新可能な制御プログラムが設けられている。システム制御装置１００は、各サーミスタ２０，２１，２２，２３，２４、２５によって検出された温度情報を取得し、これらの温度情報を用いて所定のプログラムを演算した結果に基づいて、各切替弁８，１０，１１，１２，１３，１４およびポンプ９，１４の作動を制御する。

次に、上記構成の給湯システムの各状態における流体の流れについて図２にしたがって説明する。図２〜図７は本給湯システムにおける各状態の流体の流れを示した模式図である。なお、図２〜図７では、理解を容易にするため、流体の流れに関係がある構成部品のみを示すとともに、流体が流れる配管を実線で示し、流体が流れない配管を破線で示している。

まず、図２は、ヒートポンプユニット１による沸き上げ運転初期の状態を示している。この状態では、タンク３内の下部の溜まっている水は、ポンプ９の駆動力により、循環配管３０内に流出し、ヒートポンプユニット１の水−冷媒熱交換器で加熱された後、中間部戻り管３１を通ってタンク３内の中間部に戻ってくる。このときの１次側流体の流れは、タンク３内下部、切替弁８、ポンプ９、切替弁１０、ヒートポンプユニット１、切替弁１１、切替弁１２、中間部戻り管３１、タンク３内の中間部の順となる。また、２次側流体は駆動されておらず、流れは形成されていない。

次に、図３は、図２よりも沸き上げ運転が進み、目標温度に加熱された温水をタンク３内に供給している沸き上げ運転状態を示している。この状態では、タンク３内の下部の溜まっている水は、ポンプ９の駆動力により、循環配管３０内に流出し、ヒートポンプユニット１の水−冷媒熱交換器で目標温度に加熱された後、引き続き循環配管３０を通ってタンク３内の上部に高温水として戻ってくる。このときの１次側流体は、タンク３内の下部、切替弁８、ポンプ９、切替弁１０、ヒートポンプユニット１、切替弁１１、切替弁１２、タンク３内の上部の順に循環配管３０を流れる。また、２次側流体は駆動されておらず、流れは形成されていない。

次に、図４は、蓄電手段４を冷却する冷却運転の状態を示している。システム制御装置１００は、電池４ａの温度が所定の温度範囲よりも高いときにこの状態の制御を実行する。所定の温度範囲とは、電池４ａが充放電するために効率のよい温度範囲であり、予めシステム制御装置１００に記憶されている。この状態では、タンク３内の下部に溜まっている低温の１次側流体は、ポンプ９の駆動力により、循環配管３０内に流出し、切替弁１０によって１次側配管３３側の通路が全開状態にされ、循環配管３０側の通路が全閉状態にされることにより、１次側配管３３に流れる。そして、１次側流体は、熱交換器７の１次側熱交換流路を経由して、１次側配管３３を進み、切替弁１１，１２の切り替えにより中間部戻り管３１を通ってタンク３内の中間部に戻ってくる。冷却運転のときの１次側流体は、タンク３内の下部、切替弁８、ポンプ９、切替弁１０、熱交換器７、切替弁１１、切替弁１２、中間部戻り管３１、タンク３内の中間部の順となる冷却回路を流れる。なお、タンク流入前サーミスタ２１によって検出されるタンク流入前の流体の温度が６５℃以上である場合は、切替弁１２によって循環配管３０側の通路を１００％に開放し、１次側流体をタンク３内の中間部ではなく上部に戻すようにする。

一方、２次側流体は、ポンプ１４の駆動力により、蓄電手段の流路４ｂから２次側配管３４内に流出し、切替弁１３によって２次側配管３４側の通路が全開状態にされ、ＰＣＳ側配管３５側の通路が全閉状態にされることにより、さらに２次側配管３４内を流れる。そして、２次側流体は、熱交換器７の２次側熱交換流路に流入し、ここで、１次側熱交換流路を流れる１次側流体に対して放熱し、２次側流体から１次側流体への熱移動が生じ、冷却される。冷却された２次側流体は、切替弁１５によって開放された２次側配管３４内を進み、蓄電手段の流路４ｂに戻ってくる。ここで、電池４ａは、周囲を流れる冷却後の２次側流体に対して放熱し、電池４ａから２次側流体への熱移動が生じ、冷却される。冷却運転のときの２次側流体は、蓄電手段の流路４ｂ、切替弁１３、熱交換器７、ポンプ１４、切替弁１５、蓄電手段の流路４ｂの順に２次側配管３４内を流れる。以上の１次側の流れおよび２次側の流れが繰り返されることにより、電池４ａの温度は低下して所定の温度範囲に調節されることになり、高効率の充放電を行える環境に制御される。

次に、図５は、蓄電手段４を温める加温運転のときの状態を示している。システム制御装置１００は、電池４ａの温度が所定の温度範囲よりも低いときにこの状態の制御を実行する。この状態では、タンク３内の中間部の溜まっている中温の１次側流体を使用して電池４ａを加温する。この中温の１次側流体は、ポンプ９の駆動力と切替弁８の切り替えにより中間部取出し管３２内に流出し、切替弁１０によって１次側配管３３側の通路が全開状態にされ、循環配管３０側の通路が全閉状態にされることにより、１次側配管３３に流れる。そして、１次側流体は、熱交換器７の１次側熱交換流路を経由して、１次側配管３３を進み、切替弁１１，１２の切り替えにより中間部戻り管３１を通ってタンク３内の中間部に戻ってくる。加温運転のときの１次側流体の流れは、タンク３内の中間部、切替弁８、ポンプ９、切替弁１０、熱交換器７、切替弁１１、切替弁１２、中間部戻り管３１、タンク３内の中間部の順となる。この場合も、タンク流入前サーミスタ２１によって検出されるタンク流入前の流体の温度が６５℃以上である場合は、切替弁１２を制御して、１次側流体をタンク３内の中間部ではなく上部に戻すようにする。

一方、２次側流体は、図４のときと同様に冷却回路を流れる。そして、２次側流体は、熱交換器７の２次側熱交換流路に流入し、ここで、１次側熱交換流路を流れる１次側流体から吸熱し、１次側流体から２次側流体への熱移動が生じ、温められる。加温された２次側流体は、切替弁１５によって開放された２次側配管３４内を進み、蓄電手段の流路４ｂに戻ってくる。ここで、電池４ａは、周囲を流れる加温後の２次側流体から吸熱し、２次側流体から電池４ａへの熱移動が生じ、温められる。以上の１次側の流れおよび２次側の流れが繰り返されることにより、電池４ａの温度は上昇して所定の温度範囲に調節されることになり、高効率の充放電を行える環境に制御される。

次に、図６は、ＰＣＳ６を冷却する冷却運転のときの状態を示している。システム制御装置１００は、ＰＣＳ６の温度が所定の温度よりも高いときにこの冷却運転の制御を実行する。所定の温度よりも高温で運転を続けると、ＰＣＳ６の劣化につながるからである。所定の温度は予めシステム制御装置１００に記憶されている。冷却運転の状態では、１次側流体は、図４のときと同様に冷却回路を流れる。この場合も、タンク流入前サーミスタ２１によって検出されるタンク流入前の流体の温度が６５℃以上である場合は、切替弁１２を制御して、１次側流体をタンク３内の中間部ではなく上部に戻すようにする。

一方、２次側流体は、ポンプ１４の駆動力により、ＰＣＳ６の流路６ａからＰＣＳ側配管３５内に流出し、切替弁１３によって２次側配管３４内に流れる。そして、２次側流体は、熱交換器７の２次側熱交換流路に流入し、ここで、１次側熱交換流路を流れる低温の１次側流体に対して放熱し、２次側流体から１次側流体への熱移動が生じ、冷却される。冷却された２次側流体は、切替弁１５によって開放されたＰＣＳ側配管３５内を進み、ＰＣＳ６の流路６ａに戻ってくる。ここで、ＰＣＳ６は、周囲を流れる冷却後の２次側流体に対して放熱し、ＰＣＳ６から２次側流体への熱移動が生じ、冷却される。この場合の２次側流体は、ＰＣＳ６の流路６ａ、切替弁１３、熱交換器７、ポンプ１４、切替弁１５、ＰＣＳ６の流路６ａの順にＰＣＳ側循環回路を流れる。以上の１次側の流れおよび２次側の流れが繰り返されることにより、ＰＣＳ６の温度は低下して所定の温度範囲に調節されることになり、ＰＣＳ６の劣化を防げる。

次に、図７は、蓄電手段４とＰＣＳ６の両方を同時に冷却する冷却運転のときの状態を示している。システム制御装置１００は、電池４ａの温度が所定の温度範囲よりも高く、かつＰＣＳ６の温度が所定の温度よりも高いときにこの状態の制御を実行する。冷却運転の状態では、１次側流体は、図４のときと同様の流れになる。この場合も、タンク流入前サーミスタ２１によって検出されるタンク流入前の流体の温度が６５℃以上である場合は、切替弁１２を制御して、１次側流体をタンク３内の中間部ではなく上部に戻すようにする。

一方、２次側流体については、切替弁１３によって２次側配管３４側の通路とＰＣＳ側配管３５側の通路との両方が全開状態にされるとともに、ポンプ１４の駆動力により、蓄電手段の流路４ｂから２次側配管３４内に流出する流れと、ＰＣＳ６の流路６ａからＰＣＳ側配管３５内に流出する流れとが生じ、切替弁１３で合流して２次側配管３４内に流れる。そして、合流した流れは、熱交換器７の２次側熱交換流路に流入し、ここで、１次側熱交換流路を流れる低温の１次側流体に対して放熱し、２次側流体から１次側流体への熱移動が生じ、冷却される。冷却された２次側流体は、切替弁１５によって開放された蓄電手段４側の通路とＰＣＳ６側の通路とに分流し、蓄電手段の流路４ｂとＰＣＳ６の流路６ａに戻ってくる。ここで、電池４ａおよびＰＣＳ６は、それぞれ周囲を流れる冷却後の２次側流体に対して放熱し、それぞれ冷却される。以上の１次側の流れおよび２次側の流れが繰り返されることにより、蓄電手段４およびＰＣＳ６の温度はそれぞれ低下して所定の温度範囲および所定の温度に調節されることになる。

次に、本給湯システムにおいて、蓄電手段４を温度調節する制御について説明する。図８は、蓄電手段４の温度調節制御の一例を示すメインフローチャートである。本給湯システムは、深夜時間帯電力を利用して行われる通常の貯湯水を沸き上げる運転と同時並行で、または時間をずらして蓄電手段４の温度調節を実施する。蓄電手段４の温度調節に係るフローチャート中の各処理は、システム制御装置１００によって実行される。なお、フローチャート中に記載する温度の具体的数値は一例にすぎず、本実施形態では、電池が充放電するために効率のよい所定の温度範囲を２５℃〜４０℃とした場合に基づいて説明する。

まず、ステップ１０で、蓄電手段４の状態が充電前または放電前のいずれかであるか否かを判定する。ステップ１０で充電前または放電前のいずれかであると判定すると、次にステップ２０で、電池サーミスタ２３によって検出された電池４ａの温度が２０℃以下であるか否かを判定し、電池４ａの温度が２０℃を超えていると再びステップ１０の処理に戻る。

ステップ２０で、電池４ａの温度が２０℃以下であると判定すると、次に低温状態の電池４ａを温める加温運転を開始し、この運転を制御する（ステップ３０）。この加温運転制御では、１次側流体の流れはタンク３内の中間部に溜まっている中温水を熱交換器７に導き、ヒートポンプユニット１の水−冷媒熱交換器に流さずにタンク３内の中間部に戻すように制御され、２次側流体の流れは蓄電手段の流路４ｂのブラインを熱交換器７に導き、再び蓄電手段の流路４ｂに戻すように制御される。つまり、前述の図５に示す流体流れを形成する。

そして、この加温運転制御においては、例えば２次側出口サーミスタ２５が検出する熱交換器７出口の温度が所定の温度範囲の上限値（４０℃）になるように、１次側のポンプ９の回転数を制御する。このように熱交換器７出口の温度が高い温度に設定されると、２次側流体の温度が上昇し、電池４ａの温度も上昇する。この加温運転制御は、電池４ａの温度が２５℃以上になるまで継続される。ステップ４０で電池４ａの温度が２５℃以上であると判定すると、加温運転を停止するように各部を制御し（ステップ５０）、再びステップ１０の処理に戻る。

一方、ステップ１０で充電前または放電前のいずれかでもないと判定すると、次に、蓄電手段４の状態が充電中または放電中のいずれかであるか否かを判定する（ステップ６０）。充電中または放電中のいずれでもないと判定すると、再びステップ１０の処理に戻る。ステップ６０で、充電中または放電中のいずれでもないと判定すると、ステップ７０で、電池４ａの温度が所定の温度範囲の一例である２５℃以上４０℃以下であるか否かを判定し、電池４ａの温度がこの所定の温度範囲内にあれば温度調節運転を行わず再びステップ１０の処理に戻る。

電池４ａの温度が所定の温度範囲内でないと判定すると、電池４ａが所望の充放電効率を発揮できるようにするため、ステップ８０で温度調節運転の制御を実行する。図９は図８のメインフローチャートにおける温度調節運転制御のサブルーチンである。

温度調節運転制御では、まず、ステップ８１で、電池４ａの温度が、所定の温度範囲の下限値（２０℃）未満、または上限値（４０℃）超過のいずれに該当するかを判定する。電池４ａの温度が、所定の温度範囲の上限値を超えていると判定すると、前述の図４で説明した冷却運転を実施する。冷却運転では、まず１次側流体が冷却回路を流れる冷却回路運転を実施する（ステップ８２）。そして、２次側流体が蓄電手段の流路４ｂと熱交換器７とを循環する電池側循環回路を流れる電池側循環回路運転を実施する（ステップ８３）。このときの２次側のポンプ１４の回転数は、一定値に制御する。これにより１次側流体と２次側流体は熱交換器７を通過するときに熱交換し、温度の高い２次側流体は１次側流体に対して放熱し、冷却される。

このとき、ステップ８４で、１次側のポンプ９を以下のように制御して、電池４ａの温度を所定の温度範囲になるようにする。すなわち、１次側のポンプ９の回転数は、２次側出口サーミスタ２５が検出する熱交換器７出口の温度を監視しながら、電池サーミスタ２３で検出される電池４ａの温度が所定の温度範囲（２５℃以上４０以下）になるまでフィードバック制御される。ステップ８５で、電池４ａの温度が所定の温度範囲（２５℃以上４０以下）であると判定すると、本制御を終了する。

一方、ステップ８１で、電池４ａの温度が所定の温度範囲の下限値（２５℃）未満であると判定すると、前述の図５で説明した加温運転を実施する。加温運転では、まず１次側流体が冷却回路を流れる加温回路運転を実施する（ステップ８６）。そして、２次側流体が蓄電手段の流路４ｂと熱交換器７とを循環する電池側循環回路を流れる電池側循環回路運転を実施する（ステップ８７）。これにより１次側流体と２次側流体は熱交換器７を通過するときに熱交換し、温度の低い２次側流体は１次側流体から吸熱し、温められる。

このとき、ステップ８８で、１次側のポンプ９を以下のように制御して、電池４ａの温度を所定の温度範囲になるようにする。すなわち、１次側のポンプ９の回転数は、冷却運転で説明したステップ８４と同様にフィードバック制御される（ステップ８８）。そして、ステップ８９で、電池４ａの温度が所定の温度範囲（２５℃以上４０以下）であると判定すると、本制御を終了する。

次に、ＰＣＳ６を冷却して温度調節する制御について説明する。図１０はＰＣＳ６の冷却制御の一例を示すメインフローチャートである。ＰＣＳ６の温度調節制御は、蓄電手段４の温度調節制御と同様に、深夜時間帯電力を利用して行われる通常の貯湯水を沸き上げる運転と同時並行で、または時間をずらして実施される。また、ＰＣＳ６の温度調節制御は、前述の図７のように蓄電手段４の温度調節制御と同時に行ってもよいし、前述の図６のように単独で行ってもよい。ＰＣＳ６の温度調節に係るフローチャート中の各処理は、システム制御装置１００によって実行される。

まず、ステップ１００で、ＰＣＳサーミスタ２６によって検出されたＰＣＳ６の温度が８０℃を超えているか否かを判定し、ＰＣＳ６の温度が８０℃未満であれば、ＰＣＳ６を冷却する必要はないため、本温度調節制御は行わず終了する。

ステップ１００で、ＰＣＳ６の温度が８０℃を超えていると判定すると、前述の図６で説明した冷却運転を実施する。この冷却運転では、まず１次側流体が冷却回路を流れる冷却回路運転を実施する（ステップ１１０）。そして、２次側流体がＰＣＳ６の流路６ａと熱交換器７とを循環するＰＣＳ側循環回路を流れるＰＣＳ側循環回路運転を実施する（ステップ１２０）。このときの２次側のポンプ１４の回転数は、一定値に制御する。これにより１次側流体と２次側流体は熱交換器７を通過するときに熱交換し、温度の高い２次側流体は１次側流体に対して放熱し、冷却される。

このとき、ステップ１３０で、１次側のポンプ９を以下のように制御して、ＰＣＳ６の温度を劣化が促進されない所定の温度範囲（６０℃以上８０以下）になるようにする。すなわち、１次側のポンプ９の回転数は、ＰＣＳサーミスタ２６で検出されるＰＣＳ６の温度が所定の温度範囲（６０℃以上８０以下）になるまでフィードバック制御される。ステップ１４０で、ＰＣＳ６の温度が所定の温度範囲であると判定すると、本制御を終了する。

また、ＰＣＳ６の温度調節制御と蓄電手段４の温度調節制御とを同時並行する場合には、ステップ１３０の１次側ポンプ９の回転数をＰＣＳ６の温度調節制御によって行い、熱交換器７出口の温度を監視しながら、切替弁１３の開度を調整することにより、ＰＣＳ６の温度と電池４ａの温度の両方を同時に調節してもよい。

本給湯システムは、例えば、家庭用空調装置の室外ユニットのように、家屋の軒下または集合住宅のベランダなどの室外に設置され装置である。そして、この種の装置は、家屋の軒下またはベランダなどの狭隘地に設置する場合には、奥行き方向が薄くなるような向きに配置されることになる。

筐体２は、本給湯システムの主要部の外殻を構成する箱体であり、天面、側面、背面、前面および底部により囲まれ、ヒートポンプ側が開放されている容器である。筐体２の底部には、鉛直方向下方に向けて伸長する脚部２ａが設けられている。脚部２ａは設置用の基礎にアンカーボルト等で固定されている。

筐体２の内部には、タンク３、蓄電手段４およびＰＣＳ６が収納されており、これらが同一の閉鎖空間に配置されている。このため、タンク３から放出される熱は閉鎖空間に滞留するので、この空間の空気温度が上昇して蓄電手段４およびＰＣＳ６を温め、蓄電手段４およびＰＣＳ６の温度を上昇させる。これにより、タンク３内流体の蓄熱を使用することと合わせた相乗効果によって、蓄電手段４およびＰＣＳ６をさらに温熱することができ、特に寒冷地区の冬期には有用である。

本実施形態に係る給湯システムがもたらす作用効果を以下に述べる。本給湯システムは、給湯用水の供給に用いられる流体を加熱するヒートポンプユニット１と、ヒートポンプユニット１によって加熱された流体を貯えるタンク３と、充電および放電を行う複数の電池４ａからなる蓄電手段４と、タンク３内の流体を流通させることにより当該流体の有する熱量を移動させて電池４ａの温度を調節する温度調節手段の一例である熱交換器７と、を備える。

この構成によれば、温度調節手段である熱交換器７を介することにより、給湯用水の供給に用いられるタンク３内の流体を電池４ａの温度調節に使用することができる。これにより、タンク３内の蓄熱量は給湯用および充放電効率の確保の両方に有効活用されるため、電池の充放電の効率向上ばかりでなくシステム全体の省エネルギー化が図れる。

（第２実施形態）
第２実施形態の給湯システムは、第１実施形態の給湯システムに対して、中間部戻り管３１と中間部取出し管３２を廃止したものであり、中間部取出し管３２の代わりにタンク上部取出し管３２Ａを備えた変形例である。また、中間部戻り管３１を備えていないことに伴い切替弁１２も廃止されている。図１１は、本実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。

図１１に示すように、本給湯システムは、前述の図５に示す加温運転を行う場合に、タンク３内の上部に存在する高温の給湯用水を熱交換器７に供給することができる。このため、電池４ａを加温する効果が大きく、電池４ａを迅速に加温することができ、電池４ａの充放電の効率性をさらに向上することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態の給湯システムは、第２実施形態の給湯システムに対して、ＰＣＳ６を廃止した変形例である。また、ＰＣＳ６を備えていないことに伴い、ＰＣＳ側配管３５、切替弁１３および切替弁１５も廃止されている。図１２は、本実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。本給湯システムは、第２実施形態の給湯システムと同様の作用効果を奏する。

（第４実施形態）
第４実施形態の給湯システムは、第１実施形態の給湯システムに対して、ＰＣＳ６を廃止した変形例である。また、ＰＣＳ６を備えていないことに伴い、ＰＣＳ側配管３５、切替弁１３および切替弁１５も廃止されている。図１３は、本実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。本給湯システムは、ＰＣＳ６を冷却する構成を備えていないことを除けば、第１実施形態の給湯システムと同様の作用効果を奏する。

（第５実施形態）
第５実施形態の給湯システムは、第３実施形態の給湯システムに対して、熱交換器７を廃止した変形例である。また、熱交換器７を備えないことに伴い、１次側流体と２次側流体との熱交換によって電池４ａの温度調節を図るという方式を採用せず、タンク３内の水を直接蓄電手段の流路４ｂに流して電池４ａを直接的に冷却および加温する方式を採用している。図１４は、本実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。

図１４に示すように、本給湯システムは、タンク３内の下部の流体をポンプ９の駆動力により蓄電手段の流路４ｂを通してタンク３内の上部に送るように設けられた配管された第１の温調用配管３６と、タンク３内の上部の流体をポンプ９の駆動力により蓄電手段の流路４ｂを通してタンク３内の下部に送るように設けられた配管された第２の温調用配管３７と、を備えている。第１の温調用配管３６は、タンク３内の流体が蓄電手段を通過して強制的に循環されるタンク循環回路を構成する。また、第２の温調用配管３７は、第１の温調用配管３６および循環配管３０とともに、タンク３内の流体が蓄電手段を通過して強制的に循環されるタンク循環回路を構成する。

第１の温調用配管３６は、循環配管３０内を流れる流体がポンプ９から流出した部位の循環配管３０と、タンク３内の上部とを蓄電手段の流路４ｂを介して接続する配管である。この第１の温調用配管３６の構成により、タンク３内の下部、循環配管３０、第１の温調用配管３６、蓄電手段の流路４ｂ、第１の温調用配管３６、タンク３内の上部の順に、タンク３内部の流体が循環する循環経路が形成される（図１４の実線矢印で示した経路）。この循環経路は冷却回路を構成し、循環経路を流れる流体は冷却運転において電池４ａを冷却する。

第２の温調用配管３７は、循環配管３０内を流れる流体がポンプ９に流入する前に位置する部位の循環配管３０と、第１の温調用配管３６とを接続する配管である。この第２の温調用配管３７の構成により、タンク３内の上部、第１の温調用配管３６、蓄電手段の流路４ｂ、第１の温調用配管３６、第２の温調用配管３７、循環配管３０、タンク３内の上部の順に、タンク３内部の流体が循環する循環経路が形成される（図１４の破線矢印で示した経路）。この循環経路は加温回路を構成し、循環経路を流れる流体は加温運転において電池４ａを温める。

ポンプ９よりも上流側で循環配管３０と第２の温調用配管３７とが接続される部位には、切替弁８Ａが設けられている。切替弁８Ａは、冷却回路と加温回路とを切り替えることができる回路切替手段である。ポンプ９よりも下流側で循環配管３０と第１の温調用配管３６とが接続される部位には、切替弁１０Ａが設けられている。切替弁１０Ａは、ポンプ９を流出した流体を第１の温調用配管３６に流すか、引き続き循環配管３０に流すかを切り替えることができる切替手段であり、切替弁８Ａとともに、冷却回路と加温回路との切り替えにも寄与している。

本給湯システムにおける温度調節手段は、冷却回路および加温回路であり、これら各回路には流体の流れに寄与する各構成部品が設けられている。

次に、蓄電手段４を冷却する冷却運転について説明する。冷却運転では、タンク３内の下部に溜まっている低温の流体は、ポンプ９の駆動力により、循環配管３０内に流出し、切替弁８Ａによって循環配管３０側の通路が全開状態にされ、第２の温調用配管３７側の通路が全閉状態にされることにより、ポンプ９に流入する。

そして、低温の流体は、切替弁１０Ａによって第１の温調用配管３６側の通路が全開状態にされ、循環配管３０側の通路が全閉状態にされることにより、第１の温調用配管３６内に流入し、蓄電手段の流路４ｂに流れる。ここで、低温の流体は、より温度の高い電池４ａから吸熱するので、電池４ａから流体への熱移動が生じ、電池４ａは冷却される。電池４ａから熱を奪って温度上昇した流体は、蓄電手段の流路４ｂから流出して第１の温調用配管３６を通り、タンク３の上部からタンク３の内部に戻ってくる。この冷却運転のときのタンク３内の低温流体は、タンク３内の下部、切替弁８Ａ、ポンプ９、切替弁１０Ａ、蓄電手段の流路４ｂ、タンク３内の上部の順となる冷却回路を流れる。以上の冷却回路を循環する流れが繰り返されることにより、電池４ａの温度は低下して所定の温度範囲に調節されることになり、高効率の充放電を行える環境に制御される。

次に、蓄電手段４を温める加温運転について説明する。加温運転では、タンク３内の上部にある高温の流体は、ポンプ９の駆動力、切替弁８Ａおよび切替弁１０Ａの通路確保により、第１の温調用配管３６に流出して蓄電手段の流路４ｂに流れる。このとき、切替弁８Ａは、第２の温調用配管３７の通路とポンプ９側の循環配管３０の通路とを連通するように制御され、切替弁１０Ａは、循環配管３０側の通路を全開状態にし、第１の温調用配管３６側の通路を全閉状態にするように制御される。蓄電手段の流路４ｂに流入した高温の流体は、温度の低い電池４ａに対して放熱するので、流体から電池４ａへの熱移動が生じ、電池４ａは温められる。電池４ａに熱を放出して温度低下した流体は、蓄電手段の流路４ｂから流出して第２の温調用配管３７を通り、さらに循環配管３０を通ってタンク３の上部からタンク３の内部に戻ってくる。

この加温運転のときのタンク３内の高温流体は、タンク３内の上部、蓄電手段の流路４ｂ、切替弁８Ａ、ポンプ９、切替弁１０Ａ、ヒートポンプユニット１の水−冷媒熱交換器、タンク３内の上部の順となる加温回路を流れる。以上の加温回路を循環する流れが繰り返されることにより、電池４ａの温度は上昇して所定の温度範囲に調節されることになり、高効率の充放電を行える環境に制御される。

本実施形態に係る給湯システムがもたらす作用効果を以下に述べる。本給湯システムは、熱交換器７を備えない温度調節手段により電池４ａの温度調節を行うことできる。このため、簡単な構成で給湯システムを構築することができ、システムの小型化が図れる。

（第６実施形態）
第６実施形態の給湯システムは、第５実施形態の給湯システムに対してさらに、図１と同様のタンク流入箇所切替手段と、蓄電手段の流路４ｂに対するタンク流出入箇所切替手段とを備えた変形例である。図１５は、本実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。

タンク流入箇所切替手段は、タンク３内の水を蓄電手段４で熱交換後やヒートポンプユニット１で加熱後、タンク３内の上部に戻すか、中間部に戻すかを切り替えることができる手段である。タンク流入箇所切替手段は、タンク３内に向かう流れを、循環配管３０に引き続き送るか、中間部戻り管３１に送るかを切り替える切替弁１２と、タンク流入前サーミスタ２１とを含んでいる。切替弁１２は、タンク流入前サーミスタ２１が検出した水温が中温（例えば３０〜６０℃の範囲）である場合は中間部戻り管３１に送りタンク３内の中間部に戻し、高温（６０℃以上）である場合は循環配管３０に送りタンク３内の上部に戻すように制御される。

タンク流出入箇所切替手段は、電池サーミスタ２３が検出する電池温度に応じて、冷却運転時に蓄電手段の流路４ｂから流出した流体をタンク３内の上部に戻すか、中間部に戻すかを切り替えることができる手段であるとともに、加温運転時に蓄電手段の流路４ｂに流入させる流体をタンク３内の上部から取り出すか、中間部から取り出すかを切り替えることができる手段である。タンク流出入箇所切替手段は、第１の温調用配管３６、第２の温調用配管３７、第３の温調用配管３８および切替弁１６を含んでいる。

第３の温調用配管３８は、タンク３内の上部と蓄電手段４との間に位置する部位の第１の温調用配管３６と、タンク３内の中間部とを接続する配管である。切替弁１６は、第３の温調用配管３８と第１の温調用配管３６との接続部に設けられ、流路の切り替えを行う。

冷却運転において、タンク３内の下部に溜まっている低温の流体は、ポンプ９の駆動力により、循環配管３０内に流出し、切替弁８Ａによる循環配管３０側の通路開放および切替弁１０Ａによる第１の温調用配管３６側の通路開放によって、ポンプ９に流入した後、第１の温調用配管３６を流れて流路４ｂに流入する。そして、低温の流体は、電池４ａを冷却して温度上昇された後、流路４ｂから流出して第１の温調用配管３６を通り、タンク３内に戻る。タンク３内に戻るときには、電池サーミスタ２３の検出温度が中温（例えば３０〜６０℃の範囲）であれば切替弁１６により第３の温調用配管３８側の通路が開放されてタンク３の中間部に戻され、高温（例えば６０℃以上）であれば切替弁１６により第１の温調用配管３６側の通路が開放されてタンク３の中間部に戻される（図１５における実線矢印参照）。以上のように熱交換後の流体の温度に応じて、タンク３内に戻す位置を制御するため、タンク３内に形成される温度層を乱さないようにして蓄熱エネルギーの有効利用が図れる。

加温運転において、電池サーミスタ２３の検出温度が所定の温度範囲の下限値よりもかなり低い温度であるときは電池４ａを迅速に温度上昇させる必要があるため、切替弁１６によって循環配管３０側の通路が開放され、タンク３内の上部の高温流体が流路４ｂに送られる（図１５における破線矢印参照）。流路４ｂで電池４ａを加熱した高温流体は、ポンプ９の駆動力、切替弁８Ａおよび切替弁１０Ａによる通路確保により、第２の温調用配管３７を経由して循環配管３０に流れ、前述の切替弁１２による通路切り替えにより、タンク３内の中間部または上部に戻される（図１５における破線矢印参照）。

また、電池サーミスタ２３の検出温度が前者より高く、所定の温度範囲の下限値に対してわずかに低い温度であるときは電池４ａを小さい熱量で加温すれば良いので、切替弁１６によって第３の温調用配管３８側の通路が開放され、タンク３内の中間部の中温流体が流路４ｂに送られる。流路４ｂで電池４ａを加熱した中温流体は、前者の高温流体の場合と同様に、第２の温調用配管３７を経由して循環配管３０に流れ、前述の切替弁１２による通路切り替えにより、タンク３内の中間部に戻される（図１５における破線矢印参照）。

（第７実施形態）
第７実施形態の給湯システムは、第１実施形態の給湯システムの変形例であり、蓄電手段４Ａをタンク３の上方に配置した構成である点が異なっている。図１６は、本実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。本給湯システムは、第１実施形態の給湯システムと同様の作用効果を奏する。また、本給湯システムは、蓄電手段４Ａをタンク３の側方に配置していないことを除けば、第１実施形態の給湯システムと同様の作用効果を奏する。

さらに、蓄電手段４をタンク３の上方に配置したことにより、タンク３から放出される熱を筐体２内の上部で受けやすくなり、空気によって蓄電手段４を加温する効果が期待できる。

さらに、蓄電手段４Ａは、前述の蓄電手段４と違って、流路４ｂに対する流体の流入方向および流出方向が電池４ａ間の流路４ｂの伸長方向に沿う方向となるように配置されている。複数の電池４ａは、その長手方向面が上下方向に沿う状態で所定間隔をあけて横方向に積層するように配置されている。これにより、電池４ａ間の各流路４ｂは上下方向に伸長するように設けられている。さらに、２次側配管３４と流路４ｂは、蓄電手段４の上部および下部において接続されている。以上の構成により、流路４ｂに流入した流体は、電池４ａ間のすべての流路４ｂについて上下方向に沿うように流れるため、流路４ｂにおける流体の流れの偏りがなくなり、各流路４ｂで略均一な流れが形成される。したがって、各電池４ａにおいて流体と電池４ａとの熱交換が確実に行われる。

（第８実施形態）
第８実施形態の給湯システムは、第７実施形態の給湯システムに対して、中間部戻り管３１と中間部取出し管３２を廃止したものであり、中間部取出し管３２の代わりにタンク上部取出し管３２Ａを備えた変形例である。また、中間部戻り管３１を備えていないことに伴い切替弁１２も廃止されている。図１７は、本実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。本給湯システムは、第２実施形態の給湯システムと同様の作用効果を奏する。また、本給湯システムは、蓄電手段４Ａをタンク３の側方に配置していないことを除けば、第２実施形態の給湯システムと同様の作用効果を奏する。

また、図１７に示すように、本給湯システムは、加温運転を行う場合に、タンク３内の上部に存在する高温の給湯用水を熱交換器７に供給することができる。このため、電池４ａを加温する効果が大きく、電池４ａを迅速に加温することができ、電池４ａの充放電の効率性をさらに向上することができる。

（第９実施形態）
第９実施形態の給湯システムは、第７実施形態の給湯システムに対して、ＰＣＳ６を廃止した変形例である。また、ＰＣＳ６を備えていないことに伴い、ＰＣＳ側配管３５、切替弁１３および切替弁１５も廃止されている。図１８は、本実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。本給湯システムは、ＰＣＳ６を冷却する構成を備えていないことを除けば、第７実施形態の給湯システムと同様の作用効果を奏する。また、本給湯システムは、蓄電手段４Ａをタンク３の側方に配置していないことを除けば、第４実施形態の給湯システムと同様の作用効果を奏する。

（第１０実施形態）
第１０実施形態の給湯システムは、第８実施形態の給湯システムに対して、ＰＣＳ６を廃止した変形例である。また、ＰＣＳ６を備えていないことに伴い、ＰＣＳ側配管３５、切替弁１３および切替弁１５も廃止されている。図１９は、本実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。本給湯システムは、ＰＣＳ６を冷却する構成を備えていないことを除けば、第８実施形態の給湯システムと同様の作用効果を奏する。また、本給湯システムは、蓄電手段４Ａをタンク３の側方に配置していないことを除けば、第３実施形態の給湯システムと同様の作用効果を奏する。

（第１１実施形態）
第１１実施形態の給湯システムは、第９実施形態の給湯システムに対して、熱交換器７を廃止した変形例である。また、熱交換器７を備えないことに伴い、１次側流体と２次側流体との熱交換によって電池４ａの温度調節を図るという方式を採用せず、タンク３内の水を直接蓄電手段の流路４ｂに流して電池４ａを直接的に冷却および加温する方式を採用している。図２０は、本実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。本給湯システムは、ＰＣＳ６を冷却する構成を備えていないことを除けば、第９実施形態の給湯システムと同様の作用効果を奏する。また、本給湯システムは、蓄電手段４Ａをタンク３の側方に配置していないことを除けば、第６実施形態の給湯システムと同様の作用効果を奏する。

（第１２実施形態）
第１２実施形態の給湯システムは、第１０実施形態の給湯システムに対して、熱交換器７を廃止した変形例である。また、熱交換器７を備えないことに伴い、１次側流体と２次側流体との熱交換によって電池４ａの温度調節を図るという方式を採用せず、タンク３内の水を直接蓄電手段の流路４ｂに流して電池４ａを直接的に冷却および加温する方式を採用している。図２１は、本実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。本給湯システムは、ＰＣＳ６を冷却する構成を備えていないことを除けば、第１０実施形態の給湯システムと同様の作用効果を奏する。また、本給湯システムは、蓄電手段４Ａをタンク３の側方に配置していないことを除けば、第５実施形態の給湯システムと同様の作用効果を奏する。

（第１３実施形態）
第１３実施形態の給湯システムは、第１実施形態の給湯システムに対して、蓄電手段４等を通過した後であって熱交換器７に流入する前の２次側流体と、タンク３内に流入する前の１次側流体とを熱的に接触させる補助的熱交換手段を備えた変形例である。図２２は、本実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。本給湯システムは、熱交換器３９を備えていることを除けば、第１実施形態の給湯システムと同様の作用効果を奏する。

図２２に示すように、この補助的熱交換手段は、切替弁１１と切替弁１２とを連絡する循環配管３０の途中に設けられた１次側通路３９ａと、切替弁１３と熱交換器７の２次側熱交換流路とを連絡する２次側配管３４の途中に設けられた２次側通路３９ｂと、を内部に含んでいる熱交換器３９で構成される。そして、１次側通路３９ａを流れる１次側流体と２次側通路３９ｂを流れる２次側流体との間で熱交換が行われるようになっている。

この構成により、２次側配管３４内を循環する２次側流体の熱を熱交換器３９でタンク３に流入する前の１次側流体に与えることができる。これにより、ヒートポンプユニット１による沸き上げ運転と蓄電手段４やＰＣＳ６といった電源部機能品の作動とが同時に行われている場合には、１次側流体は２次側流体との熱交換により温度上昇するため、本補助的熱交換手段はヒートポンプユニット１による沸き上げを補助することができる。これにより、目標沸き上げ温度を低く制御でき、沸き上げ運転の省エネルギー化が図れる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

例えば、ヒートポンプユニット１の回路を流れる作動冷媒は、二酸化炭素に限定されるものではなく、フロン等の他の冷媒であってもよい。

また、上記実施形態のヒートポンプユニット１は、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルによるものであるが、これに限定されるものではなく、冷媒の圧力が臨界圧力未満のヒートポンプサイクルによるものよい。

また、第１実施形態〜第６実施形態、および第１３実施形態の各給湯システムにおいても、蓄電手段が、流路４ｂに対する流体の流入方向および流出方向が電池４ａ間の流路４ｂの伸長方向に沿う方向となるように配置される構成であってもよい。

また、上記各実施形態において、ＰＣＳ６の加温制御および冷却制御は熱交換器７を用いて行う形態を説明しているが、この方式に限定するものではなく、例えば、図１４、図１５、図２０および図２１を用いて示す実施形態において蓄電手段４をＰＣＳ６に置き換えた方式であってもよい。つまり、タンク３内の水をＰＣＳ６の流路６ａに流してＰＣＳ６を直接的に冷却および加温する方式を採用してもよい。

また、上記各実施の形態において、電池４ａの温度が所定の温度範囲外となると、冷却または加温運転を行う形態を説明しているが、電池４ａの充電を完了させるのに必要な時間、外気温度、電池４ａの温度、缶体サーミスタ２０のうち下方に配されるサーミスタで検出される温度のうち、少なくともいずれか１つから、電池４ａを所定の温度範囲内とするのに必要な冷却もしくは加熱の運転時間を算出し、ヒートポンプユニット１の沸上げ給湯運転開始時間よりも当該算出された運転時間だけ前にずらして冷却もしくは加熱運転を開始させてもよい。

また、上記各実施の形態において、電池４ａの温度を本給湯システム内を流れる水によって調節する形態を説明したが、ヒートポンプユニット１の蒸発器を通過した空気によって温度を調節する形態としてもよい。

第１実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。 第１実施形態の給湯システムにおいて、ヒートポンプユニット１による沸き上げ運転初期状態の流体の流れを示した模式図である。 目標温度に沸き上げられた温水をタンク３内に供給している沸き上げ運転状態における流体の流れを示した模式図である。 蓄電手段４を冷却する状態における流体の流れを示した模式図である。 蓄電手段４を加温する状態における流体の流れを示した模式図である。 ＰＣＳ６を冷却する状態における流体の流れを示した模式図である。 蓄電手段４とＰＣＳ６の両方を同時に冷却するときの状態における流体の流れを示した模式図である。 第１実施形態の給湯システムにおいて、蓄電手段４の温度調節制御の一例を示すメインフローチャートである。 図８のメインフローチャートにおける温度調節運転のサブルーチンである。 第１実施形態の給湯システムにおいて、ＰＣＳ６の冷却制御の一例を示すメインフローチャートである。 第２実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。 第３実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。 第４実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。 第５実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。 第６実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。 第７実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。 第８実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。 第９実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。 第１０実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。 第１１実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。 第１２実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。 第１３実施形態の給湯システムの構成を示した模式図である。

符号の説明

１…ヒートポンプユニット（加熱装置）
２…筐体
３…タンク
４…蓄電手段
４ａ…電池
６…パワーコンディショナーシステム（充放電制御手段）
７…熱交換器（温度調節手段、熱交換手段）
３０…循環配管（１次側循環回路）
３３…１次側配管（１次側循環回路）
３４…２次側配管（２次側循環回路）
３６…第１の温調用配管（タンク循環回路）
３７…第２の温調用配管（タンク循環回路）
３９…熱交換器

Claims (6)

1. 給湯用水の供給に用いられる流体を加熱する加熱装置（１）と、
   前記加熱装置によって加熱された流体を貯えるタンク（３）と、
   充電および放電を行う複数の電池（４ａ）からなる蓄電手段（４）と、
   前記タンク内の流体を流通させることにより前記流体の有する熱量を移動させて前記電池の温度を調節する温度調節手段（７）と、
   を備え、
   前記温度調節手段は、前記タンク内に貯えられた１次側流体が循環する１次側循環回路（３０，３３）と、前記蓄電手段を通過する２次側流体が循環する２次側循環回路（３４）と、前記１次側流体と前記２次側流体とを熱交換させる熱交換手段（７）と、を備えることを特徴とする給湯システム。
2. さらに、前記蓄電手段を通過した後であって前記熱交換手段に流入する前の前記２次側流体と、前記タンク内に流入する前の前記１次側流体とを熱的に接触させる熱交換器（３９）を備えたことを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
3. 給湯用水の供給に用いられる流体を加熱する加熱装置（１）と、
   前記加熱装置によって加熱された流体を貯えるタンク（３）と、
   充電および放電を行う複数の電池（４ａ）からなる蓄電手段（４）と、
   前記タンク内の流体を流通させることにより前記流体の有する熱量を移動させて前記電池の温度を調節する温度調節手段（７）と、
   を備え、
   前記温度調節手段は、前記タンク内の流体が前記蓄電手段を通過して循環するように設けられたタンク循環回路（３６，３７）を備え、前記タンク内の流体は前記タンク循環回路を循環して前記蓄電手段を直接冷却および加温することを特徴とする給湯システム。
4. 前記タンク（３）および前記蓄電手段（４）は同一の筐体（２）内に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の給湯システム。
5. さらに、前記蓄電手段の充放電を制御する充放電制御手段（６）を備え、
   前記温度調節手段は、前記タンク内の流体を流通させることにより前記流体の有する熱量を移動させて前記充放電制御手段の温度を調節することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の給湯システム。
6. 前記タンク（３）および前記充放電制御手段（６）は同一の筐体（２）内に設けら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。

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