特許 6252685 給湯暖房システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6252685

(24)【登録日】2017年12月8日

(45)【発行日】2017年12月27日

(54)【発明の名称】給湯暖房システム

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/18 20060101AFI20171218BHJP

   F24D 3/00 20060101ALI20171218BHJP

【ＦＩ】

   F24H1/18 H

   F24D3/00 A

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-549878(P2016-549878)

(86)(22)【出願日】2014年9月26日

(86)【国際出願番号】JP2014075703

(87)【国際公開番号】WO2016046978

(87)【国際公開日】20160331

【審査請求日】2017年1月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082175

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 守

(74)【代理人】

【識別番号】100106150

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100115543

【弁理士】

【氏名又は名称】小泉 康男

(72)【発明者】

【氏名】内藤 修平

(72)【発明者】

【氏名】松村 ▲泰▼成

(72)【発明者】

【氏名】飯田 恭平

(72)【発明者】

【氏名】佐久間 利幸

【審査官】 大谷 光司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１５３４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４６８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００８３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０１４５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１５３３２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｄ３／００−３／１８

Ｆ２４Ｈ１／００，１／１８−１／２０，１／４８−１／５２，

４／００−４／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの内部の水が出る第一水出口と、
前記貯湯タンクの内部へ水が入る第一水入口と、
水を加熱する水ヒーターと、
水ポンプと、
前記第一水出口と、前記水ポンプと、前記水ヒーターと、前記第一水入口とをこの順に接続する蓄熱水経路と、
外部の暖房器具へ供給される水が出る第二水出口と、
前記暖房器具から戻った水が入る第二水入口と、
前記第二水入口と、前記水ポンプと、前記水ヒーターと、前記第二水出口とをこの順に接続する暖房水経路と、
前記蓄熱水経路と前記暖房水経路とを切り替える切替弁と、
を備え、
前記蓄熱水経路と前記暖房水経路とが重複する重複部分を有し、
前記蓄熱水経路の圧力損失が前記暖房水経路の圧力損失より高く、
前記重複部分以外の前記蓄熱水経路を形成する管に狭窄部を備え、前記狭窄部の流路断面積は、前記重複部分を形成する管の流路断面積より小さい給湯暖房システム。

【請求項2】

前記第一水出口は、前記貯湯タンクの下部にあり、
前記第一水入口は、前記貯湯タンクの上部にあり、
前記重複部分以外の前記蓄熱水経路は、前記第一水出口に接続される下部管と、前記第一水入口に接続される上部管とを含み、
前記狭窄部は、前記下部管になく、前記上部管にある請求項１に記載の給湯暖房システム。

【請求項3】

貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの内部の水が出る第一水出口と、
前記貯湯タンクの内部へ水が入る第一水入口と、
水を加熱する水ヒーターと、
水ポンプと、
前記第一水出口と、前記水ポンプと、前記水ヒーターと、前記第一水入口とをこの順に接続する蓄熱水経路と、
外部の暖房器具へ供給される水が出る第二水出口と、
前記暖房器具から戻った水が入る第二水入口と、
前記第二水入口と、前記水ポンプと、前記水ヒーターと、前記第二水出口とをこの順に接続する暖房水経路と、
前記蓄熱水経路と前記暖房水経路とを切り替える切替弁と、
を備え、
前記蓄熱水経路と前記暖房水経路とが重複する重複部分を有し、
前記蓄熱水経路の圧力損失が前記暖房水経路の圧力損失より高く、
前記切替弁は、
前記蓄熱水経路に繋がる第一ポートと、
前記暖房水経路に繋がる第二ポートと、
前記第一ポートの圧力損失を前記第二ポートの圧力損失に比べて高くする狭窄部と、
を備える給湯暖房システム。

【請求項4】

貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの内部の水が出る第一水出口と、
前記貯湯タンクの内部へ水が入る第一水入口と、
水を加熱する水ヒーターと、
水ポンプと、
前記第一水出口と、前記水ポンプと、前記水ヒーターと、前記第一水入口とをこの順に接続する蓄熱水経路と、
外部の暖房器具へ供給される水が出る第二水出口と、
前記暖房器具から戻った水が入る第二水入口と、
前記第二水入口と、前記水ポンプと、前記水ヒーターと、前記第二水出口とをこの順に接続する暖房水経路と、
前記蓄熱水経路と前記暖房水経路とを切り替える切替弁と、
を備え、
前記蓄熱水経路と前記暖房水経路とが重複する重複部分を有し、
前記蓄熱水経路の圧力損失が前記暖房水経路の圧力損失より高く、
前記切替弁は、
貫通流路を有し、前記貫通流路が表面に開口する可動要素と、
複数のポートを有し、前記可動要素を収納する収納要素と、
を備え、
前記切替弁が前記蓄熱水経路に切り替えられたとき、前記可動要素の前記貫通流路の開口の一部分が前記収納要素で塞がれる給湯暖房システム。

【請求項5】

貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの内部の水が出る第一水出口と、
前記貯湯タンクの内部へ水が入る第一水入口と、
水を加熱する水ヒーターと、
水ポンプと、
前記第一水出口と、前記水ポンプと、前記水ヒーターと、前記第一水入口とをこの順に接続する蓄熱水経路と、
外部の暖房器具へ供給される水が出る第二水出口と、
前記暖房器具から戻った水が入る第二水入口と、
前記第二水入口と、前記水ポンプと、前記水ヒーターと、前記第二水出口とをこの順に接続する暖房水経路と、
前記蓄熱水経路と前記暖房水経路とを切り替える切替弁と、
を備え、
前記蓄熱水経路と前記暖房水経路とが重複する重複部分を有し、
前記蓄熱水経路の圧力損失が前記暖房水経路の圧力損失より高く、
前記蓄熱水経路の圧力損失の値をＰ１とし、前記暖房水経路の圧力損失の値をＰ２としたとき、Ｐ１／Ｐ２の値は、２．０以上、６．０以下である給湯暖房システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、給湯暖房システムに関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１に開示された貯湯式暖房装置は、ヒートポンプ等の加熱手段と貯湯タンクとを水が循環可能に接続する加熱循環回路と、外部の暖房器具に供給される二次側の水を加熱する熱交換器と、熱交換器と加熱手段とを水が循環可能に接続する熱交換循環回路とを備える。この貯湯式暖房装置は、加熱循環回路と熱交換循環回路との分岐点に、貯湯タンクに循環する量と熱交換器に循環する量との分配比率を調整する分配比率調整手段を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】日本特開２００６−４６８００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した従来の貯湯式暖房装置は、加熱手段から外部の暖房器具へ温水を直接供給するのではなく、熱交換器で加熱された二次側の温水を暖房器具へ供給するものである。この貯湯式暖房装置は、加熱手段に水を循環させる加熱循環ポンプのほかに、熱交換器の二次側の温水を暖房器具へ循環させるポンプを必要とする。

【0005】

水ヒーターと貯湯タンクとの間で水を循環させることで貯湯タンクに蓄熱する蓄熱運転を行う蓄熱水回路と、水ヒーターと外部の暖房器具との間で水を循環させる暖房運転を行う暖房水回路とが、一つの水ポンプを共用すれば、水ポンプの数を減らすことができ、コストを低減できる。しかしながら、そのようにした場合、以下のような問題がある。暖房水回路は、据付現場ごとに、内部配管及び暖房器具の長さ、数、つなぎ方などが様々に異なる。暖房水回路の圧力損失は、蓄熱水回路の圧力損失に比べて、はるかに高くなることがある。そのため、一つの水ポンプの性能は、圧力損失の高い暖房水回路での必要流量を満足できるような性能にする必要がある。そのような性能の水ポンプを用いて、圧力損失の低い蓄熱水回路に水を循環させると、適切な流量を超える流量の水が循環してしまい、水ヒーターから出る湯の温度が低下し、貯湯タンクに流入する湯の温度を十分に高くできない。

【0006】

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、一つの水ポンプを、蓄熱運転と暖房運転とに共通で使用する構成において、蓄熱運転のときに貯湯タンクに流入する湯の温度を高くすることのできる給湯暖房システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の給湯暖房システムは、貯湯タンクと、貯湯タンクの内部の水が出る第一水出口と、貯湯タンクの内部へ水が入る第一水入口と、水を加熱する水ヒーターと、水ポンプと、第一水出口と、水ポンプと、水ヒーターと、第一水入口とをこの順に接続する蓄熱水経路と、外部の暖房器具へ供給される水が出る第二水出口と、暖房器具から戻った水が入る第二水入口と、第二水入口と、水ポンプと、水ヒーターと、第二水出口とをこの順に接続する暖房水経路と、蓄熱水経路と暖房水経路とを切り替える切替弁と、を備え、蓄熱水経路と暖房水経路とが重複する重複部分を有し、蓄熱水経路の圧力損失が暖房水経路の圧力損失より高く、重複部分以外の蓄熱水経路を形成する管に狭窄部を備え、狭窄部の流路断面積は、重複部分を形成する管の流路断面積より小さいものである。
また、本発明の給湯暖房システムは、貯湯タンクと、貯湯タンクの内部の水が出る第一水出口と、貯湯タンクの内部へ水が入る第一水入口と、水を加熱する水ヒーターと、水ポンプと、第一水出口と、水ポンプと、水ヒーターと、第一水入口とをこの順に接続する蓄熱水経路と、外部の暖房器具へ供給される水が出る第二水出口と、暖房器具から戻った水が入る第二水入口と、第二水入口と、水ポンプと、水ヒーターと、第二水出口とをこの順に接続する暖房水経路と、蓄熱水経路と暖房水経路とを切り替える切替弁と、を備え、蓄熱水経路と暖房水経路とが重複する重複部分を有し、蓄熱水経路の圧力損失が暖房水経路の圧力損失より高く、切替弁は、蓄熱水経路に繋がる第一ポートと、暖房水経路に繋がる第二ポートと、第一ポートの圧力損失を第二ポートの圧力損失に比べて高くする狭窄部と、を備えるものである。
また、本発明の給湯暖房システムは、貯湯タンクと、貯湯タンクの内部の水が出る第一水出口と、貯湯タンクの内部へ水が入る第一水入口と、水を加熱する水ヒーターと、水ポンプと、第一水出口と、水ポンプと、水ヒーターと、第一水入口とをこの順に接続する蓄熱水経路と、外部の暖房器具へ供給される水が出る第二水出口と、暖房器具から戻った水が入る第二水入口と、第二水入口と、水ポンプと、水ヒーターと、第二水出口とをこの順に接続する暖房水経路と、蓄熱水経路と暖房水経路とを切り替える切替弁と、を備え、蓄熱水経路と暖房水経路とが重複する重複部分を有し、蓄熱水経路の圧力損失が暖房水経路の圧力損失より高く、切替弁は、貫通流路を有し、貫通流路が表面に開口する可動要素と、複数のポートを有し、可動要素を収納する収納要素と、を備え、切替弁が蓄熱水経路に切り替えられたとき、可動要素の貫通流路の開口の一部分が収納要素で塞がれるものである。
また、本発明の給湯暖房システムは、貯湯タンクと、貯湯タンクの内部の水が出る第一水出口と、貯湯タンクの内部へ水が入る第一水入口と、水を加熱する水ヒーターと、水ポンプと、第一水出口と、水ポンプと、水ヒーターと、第一水入口とをこの順に接続する蓄熱水経路と、外部の暖房器具へ供給される水が出る第二水出口と、暖房器具から戻った水が入る第二水入口と、第二水入口と、水ポンプと、水ヒーターと、第二水出口とをこの順に接続する暖房水経路と、蓄熱水経路と暖房水経路とを切り替える切替弁と、を備え、蓄熱水経路と暖房水経路とが重複する重複部分を有し、蓄熱水経路の圧力損失が暖房水経路の圧力損失より高く、蓄熱水経路の圧力損失の値をＰ１とし、暖房水経路の圧力損失の値をＰ２としたとき、Ｐ１／Ｐ２の値は、２．０以上、６．０以下であるものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明の給湯暖房システムによれば、一つの水ポンプを、蓄熱運転と暖房運転とに共通で使用する構成において、蓄熱運転のときに貯湯タンクに流入する湯の温度を高くすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態１の給湯暖房システムを示す構成図である。

【図2】本発明の実施の形態１の給湯暖房システムの蓄熱運転時の水の循環回路を示す図である。

【図3】本発明の実施の形態１の給湯暖房システムの暖房運転時の水の循環回路を示す図である。

【図4】暖房端末の構成例を示す図である。

【図5】暖房端末の構成例を示す図である。

【図6】暖房端末の構成例を示す図である。

【図7】暖房端末の構成例を示す図である。

【図8】本発明の実施の形態１の給湯暖房システムが備える上部管の縦断面図である。

【図9】本発明の実施の形態２の給湯暖房システムが備える上部管の縦断面図である。

【図10】本発明の実施の形態３の給湯暖房システムが備える切替弁の断面図である。

【図11】本発明の実施の形態４の給湯暖房システムが備える切替弁の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。本明細書で「水」とは、低温の冷水から高温の湯まで、あらゆる温度の水を含む概念である。

【0011】

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の給湯暖房システムを示す構成図である。図１に示すように、本実施の形態１の給湯暖房システム１は、水ヒーター１００と、タンクユニット２００とを備える。水ヒーター１００とタンクユニット２００との間は、第一共通管９、第二共通管３、及び電気配線（図示省略）を介して接続される。本実施の形態１の給湯暖房システム１は、水ヒーター１００とタンクユニット２００とが分かれた構成であるが、本発明では、水ヒーター１００とタンクユニット２００とが一体化していても良い。

【0012】

本実施の形態１の水ヒーター１００は、ヒートポンプ式の水ヒーターである。水ヒーター１００は、冷媒を圧縮する圧縮機１３と、水−冷媒熱交換器１５と、冷媒を減圧させる減圧装置１６と、低温熱源（例えば外気）の熱を冷媒に吸収させる低温側熱交換器１７（蒸発器）と、これらの機器を環状に接続することで冷媒回路を形成する冷媒配管１４とを備える。水ヒーター１００は、この冷媒回路でヒートポンプサイクル（冷凍サイクル）の運転を行うことで、水を加熱する。水ヒーター１００は、圧縮機１３で圧縮された高温高圧の冷媒と、水とを、水−冷媒熱交換器１５にて熱交換させることで、水を加熱する。

【0013】

本発明における水ヒーターは、上述したようなヒートポンプ式の水ヒーターに限定されるものではなく、いかなる方式のものでも良い。例えば、本発明における水ヒーターは、太陽熱で水を加熱するソーラー水ヒーター、または、燃料（例えばガス、灯油、重油、石炭など）の燃焼熱で水を加熱する燃焼式水ヒーターでも良い。

【0014】

タンクユニット２００は、貯湯タンク２、切替弁６、及び水ポンプ１１を内蔵する。貯湯タンク２内には、水が貯留される。貯湯タンク２内では、温度の違いによる水の密度の差により、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成できる。貯湯タンク２の下部には、給水管１８が接続される。水道等の水源から供給される水が給水管１８を通って貯湯タンク２内に供給される。貯湯タンク２の上部には、給湯管１９が接続される。外部へ給湯する際には、貯湯タンク２に貯えられた湯が給湯管１９へ送り出される。

【0015】

貯湯タンク２は、第一水出口２５及び第一水入口２６を有する。貯湯タンク２の内部の水が第一水出口２５から出る。水ヒーター１００で加熱された湯が第一水入口２６から貯湯タンク２の内部へ入る。第一水出口２５は、貯湯タンク２の下部にある。第一水入口２６は、貯湯タンク２の上部にある。切替弁６は、第一ポート６ａ、第二ポート６ｂ、及び第三ポート６ｃを有する。切替弁６は、第三ポート６ｃを第一ポート６ａに連通させて第二ポート６ｂを遮断する状態と、第三ポート６ｃを第二ポート６ｂに連通させて第一ポート６ａを遮断する状態とに切り替え可能である。

【0016】

下部管８は、貯湯タンク２の第一水出口２５と、第一共通管９の上流端との間を接続する。第一共通管９の下流端は、水ヒーター１００の水−冷媒熱交換器１５の水入口に接続される。第一共通管９の途中に、水ポンプ１１が接続される。本実施の形態１では、水ポンプ１１をタンクユニット２００に内蔵しているが、本発明では、水ポンプ１１を水ヒーター１００側に設置しても良い。第二共通管３は、水ヒーター１００の水−冷媒熱交換器１５の水出口と、切替弁６の第三ポート６ｃとの間を接続する。上部管４は、切替弁６の第一ポート６ａと、貯湯タンク２の第一水入口２６との間を接続する。

【0017】

暖房端末１２は、水ヒーター１００及びタンクユニット２００の外部に設けられる。タンクユニット２００と暖房端末１２との間は、第一外部管２２及び第二外部管２３を介して接続される。タンクユニット２００は、第二水出口２７及び第二水入口２８を有する。タンクユニット２００から暖房端末１２へ供給される水は、第二水出口２７からタンクユニット２００外へ出る。第一内部管５は、タンクユニット２００の内部で、切替弁６の第二ポート６ｂと、第二水出口２７との間を接続する。第一外部管２２の上流端は、タンクユニット２００の外側から第二水出口２７に接続される。第一外部管２２の下流端は、暖房端末１２の入口側に接続される。第二外部管２３の上流端は、暖房端末１２の出口側に接続される。第二外部管２３の下流端は、タンクユニット２００の外側から第二水入口２８に接続される。第二内部管７は、タンクユニット２００の内部で、第二水入口２８と、第一共通管９の上流端との間を接続する。暖房端末１２からタンクユニット２００へ戻る水は、第二水入口２８からタンクユニット２００内へ入る。

【0018】

タンクユニット２００は、制御部１０を内蔵する。制御部１０とリモートコントローラ２１とは、相互通信可能に接続されている。使用者は、リモートコントローラ２１から、給湯暖房システム１の運転に関する指令及び設定値の変更などを入力できる。図示を省略するが、制御部１０は、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及び不揮発性メモリ等を含む記憶部と、記憶部に記憶されたプログラムに基いて演算処理を実行するＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット）と、ＣＰＵに対して外部の信号を入出力する入出力ポートとを有する。給湯暖房システム１が備えるアクチュエータ類及びセンサ類は、制御部１０に電気的に接続される。制御部１０は、センサ類の検知値及びリモートコントローラ２１からの信号などに基づいて、給湯暖房システム１の動作を制御する。図示を省略するが、リモートコントローラ２１は、給湯暖房システム１の状態等の情報を表示する表示部、使用者が操作するスイッチ等の操作部、スピーカ、マイク等が搭載されている。

【0019】

貯湯タンク２の表面には、複数の温度センサが、鉛直方向に間隔をあけて、取り付けられている。制御部１０は、これらの温度センサにより、貯湯タンク２内の鉛直方向の温度分布を検知することで、貯湯タンク２内の貯湯量、蓄熱量、残湯量等を算出できる。制御部１０は、貯湯タンク２内の貯湯量、蓄熱量、または残湯量に基づいて、後述する蓄熱運転の開始及び停止のタイミングなどを制御する。

【0020】

次に、図２を参照して、給湯暖房システム１の蓄熱運転について説明する。図２は、本実施の形態１の給湯暖房システム１の蓄熱運転時の水の循環回路を示す図である。図２中の矢印は、水が流れる方向を示す。蓄熱運転では、切替弁６が、第三ポート６ｃを第一ポート６ａに連通させて第二ポート６ｂを遮断する状態に制御され、水ポンプ１１が駆動される。蓄熱運転では、貯湯タンク２の下部の低温水が、第一水出口２５、下部管８、及び第一共通管９を通り、水ヒーター１００の水−冷媒熱交換器１５に送られる。そして、水−冷媒熱交換器１５で加熱されることで高温になった水が、第二共通管３、切替弁６の第三ポート６ｃ、第一ポート６ａ、上部管４、及び、第一水入口２６を通り、貯湯タンク２の上部に流入する。蓄熱運転では、上記のように水が循環することで、貯湯タンク２の内部に上から下に向かって高温水が貯えられていき、貯湯タンク２の蓄熱量が増加する。

【0021】

上述した蓄熱運転時の水の循環回路を「蓄熱水回路」と称する。また、第一水出口２５から、下部管８、第一共通管９、水−冷媒熱交換器１５、第二共通管３、切替弁６の第三ポート６ｃ、第一ポート６ａ、及び上部管４を通り、第一水入口２６に至る経路を「蓄熱水経路」と称する。

【0022】

次に、図３を参照して、給湯暖房システム１の暖房運転について説明する。図３は、本実施の形態１の給湯暖房システム１の暖房運転時の水の循環回路を示す図である。図３中の矢印は、水が流れる方向を示す。暖房運転では、切替弁６が、第三ポート６ｃを第二ポート６ｂに連通させて第一ポート６ａを遮断する状態に制御され、水ポンプ１１が駆動される。暖房運転では、水ヒーター１００の水−冷媒熱交換器１５で加熱された水が、第二共通管３、切替弁６の第三ポート６ｃ、第二ポート６ｂ、第一内部管５、第二水出口２７、及び、第一外部管２２を通り、暖房端末１２に送られる。そして、この水は、暖房端末１２で、室内空気または床などに熱を奪われることで、温度低下する。この温度低下した水は、第二外部管２３、第二水入口２８、第二内部管７、及び、第一共通管９を通り、水ヒーター１００の水−冷媒熱交換器１５に戻る。水−冷媒熱交換器１５に戻った水は、再加熱され、再循環する。

【0023】

上述した暖房運転時の水の循環回路を「暖房水回路」と称する。また、第二水入口２８から、第二内部管７、第一共通管９、水−冷媒熱交換器１５、第二共通管３、切替弁６の第三ポート６ｃ、第二ポート６ｂ、及び第一内部管５を通り、第二水出口２７に至る経路を「暖房水経路」と称する。切替弁６により、蓄熱水経路と暖房水経路とを切り替え可能である。

【0024】

第一共通管９、水−冷媒熱交換器１５、第二共通管３、及び、第三ポート６ｃは、蓄熱水経路と暖房水経路とが重複する重複部分に相当する。第一共通管９及び第二共通管３は、この重複部分を形成する管に相当する。上部管４及び下部管８は、この重複部分以外の蓄熱水経路を形成する管に相当する。第一内部管５及び第二内部管７は、この重複部分以外の暖房水経路を形成する管に相当する。

【0025】

暖房端末１２は、１または複数の暖房器具２４を備える。水ヒーター１００で加熱された水を暖房器具２４に流すことで、室内の空気の温度を上昇させる。暖房器具２４としては、例えば、床下に設置される床暖房パネル、室内壁面に設置されるラジエータまたはパネルヒーター、及び、ファンコンベクターのうち、少なくとも一種を用いることができる。ファンコンベクターは、室内空気循環用の送風機と、室内空気及び液体の熱を交換する熱交換器とを備え、強制対流により暖房を行う。暖房端末１２が複数の暖房器具２４を備える場合、それらの種類は同じでも良いし異なっていても良い。

【0026】

暖房端末１２の種類によっては、暖房器具２４を複数内蔵する場合がある。また、複数の暖房端末１２が並列に接続されることがある。暖房端末１２の据付現場ごとに、暖房端末１２の内部配管の長さ、数、及びつなぎ方、暖房器具２４の長さ、数、及びつなぎ方などが、様々に異なる。図４から図７は、暖房端末１２の構成例を示す図である。図４から図７では、便宜上、暖房端末１２の符号に大文字のアルファベットを付記することで、区別する。図４に示す暖房端末１２Ａは、単一の暖房器具２４を備える。図５から図７の暖房端末１２は、複数の暖房器具２４を備える。図５から図７では、便宜上、暖房器具２４の符号に小文字のアルファベットを付記することで、区別する。

【0027】

図５に示す暖房端末１２Ｂは、５個の暖房器具２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを備える。暖房器具２４ｃ及び２４ｄは、直列に接続される。暖房器具２４ｃ及び２４ｄに対して、暖房器具２４ａ，２４ｂ，２４ｅがそれぞれ並列に接続される。

【0028】

図６に示す暖房端末１２Ｃは、５個の暖房器具２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを備え、これらのつなぎ方は図５の暖房端末１２Ｂと同様である。しかし、図６に示す暖房端末１２Ｃは、図５の暖房端末１２Ｂに比べて、暖房器具２４ｅに接続される内部配管の長さが長くなっている。

【0029】

図７に示す構成例では、２個の暖房端末１２Ｄ及び１２Ｅが第一外部管２２及び第二外部管２３に対して並列に接続される。暖房端末１２Ｄは、４個の暖房器具２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを備える。直列に接続された暖房器具２４ａ及び２４ｂが、直列に接続された暖房器具２４ｃ及び２４ｄに対して、並列に接続される。暖房端末１２Ｅは、５個の暖房器具２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉを備える。暖房器具２４ｇ及び２４ｈは、直列に接続される。暖房器具２４ｇ及び２４ｈに対して、暖房器具２４ｅ，２４ｆ，２４ｉがそれぞれ並列に接続される。

【0030】

図５から図７に示すような暖房端末１２が接続された場合、暖房水回路の圧力損失は、蓄熱水回路の圧力損失に比べて、はるかに高くなる場合がある。なお、圧力損失とは、流体が流れる際の単位時間単位流量あたりのエネルギー損失に相当する。配管などの内部流れに対しては、圧力損失は、入口の全圧と出口の全圧との差として定義される。

【0031】

本実施の形態１の給湯暖房システム１は、蓄熱水回路と、暖房水回路とが、一つの水ポンプ１１を共用する。すなわち、暖房水回路に専用の水ポンプが不要である。よって、水ポンプの数を減らすことができ、コストを低減できる。水ポンプ１１の性能（揚程）は、圧力損失の高い暖房水回路での必要流量を満足できるような性能（揚程）になっている。この水ポンプ１１を用いて、圧力損失の低い蓄熱水回路に水を循環させると、適切な流量を超える流量の水が循環してしまう可能性がある。蓄熱運転のときの水の循環流量が適切な流量を超えてしまうと、水ヒーター１００から出る湯の温度が低下し、貯湯タンク２に流入する湯の温度を十分に高くできない。

【0032】

本実施の形態１の給湯暖房システム１では、第一水出口２５から第一水入口２６までの蓄熱水経路の圧力損失を、第二水入口２８から第二水出口２７までの暖房水経路の圧力損失に比べて、高くしている。図８は、本実施の形態１の給湯暖房システム１が備える上部管４の縦断面図である。図８に示すように、上部管４の内部には、狭窄部３０が設けられている。狭窄部３０の流路断面積は、第一共通管９及び第二共通管３の流路断面積より小さい。狭窄部３０の流路断面積は、第一内部管５及び第二内部管７の流路断面積より小さい。狭窄部３０は、上部管４の内径に実質的に等しい外径を有する筒状部材である。狭窄部３０は、上部管４の内部で固定されている。

【0033】

蓄熱水経路と暖房水経路との重複部分以外の蓄熱水経路を形成する上部管４に狭窄部３０を設けることにより、簡単な構成で、蓄熱水経路の圧力損失を暖房水経路の圧力損失に比べて高くできる。蓄熱運転のときには狭窄部３０を水が通ることで高い圧力損失が発生する。暖房運転のときには狭窄部３０を水が通らないので、狭窄部３０による高い圧力損失は発生しない。蓄熱運転のときには、狭窄部３０による高い圧力損失が発生することで、蓄熱水回路の循環流量を抑制できる。このため、蓄熱運転のときの水の循環流量を適切な流量に抑えることができ、水ヒーター１００から出る湯の温度を十分に高くできる。その結果、貯湯タンク２に貯える湯の温度を十分に高くできる。暖房運転のときには、狭窄部３０による高い圧力損失が発生しないことで、暖房水回路での必要流量を十分に確保できる。

【0034】

本実施の形態１では、上部管４に狭窄部３０を設けているが、このような構成に限らず、蓄熱水経路と暖房水経路との重複部分以外の蓄熱水経路を形成する下部管８に狭窄部３０を設けても良い。その場合であっても、上記の効果が得られる。

【0035】

本実施の形態１では、上部管４に狭窄部３０を設けており、下部管８に狭窄部３０を設けていない。これにより、以下のような効果がある。給湯暖房システム１の修理を行う場合、あるいは、給湯暖房システム１の使用を休止する場合などに、貯湯タンク２の内部の水を抜いて空にすることがある。そのような排水を行うための排水栓（図示省略）を、第一共通管９または第二内部管７に接続する構成が考えられる。そのような構成において、排水栓を開くと、貯湯タンク２の内部の水が下部管８を通って排水栓から排出される。下部管８に狭窄部３０を設けた場合、貯湯タンク２の内部の水を抜くのにかかる時間が長くなる。これに対し、本実施の形態１では、上部管４に狭窄部３０を設けており、下部管８に狭窄部３０を設けていないことで、貯湯タンク２の内部の水を抜くのにかかる時間が長くなることがない。

【0036】

水ポンプ１１は、回転速度が可変のものでも良い。その場合、水ポンプ１１として、例えば、制御部１０からの速度指令電圧により回転速度を変えられるパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）型の直流モータを備えたものを好ましく用いることができる。蓄熱水経路の圧力損失が暖房水経路の圧力損失以下である場合、水ポンプ１１の回転速度を最低速度に制御しても、蓄熱運転のときの水の循環流量が適切な流量を超えてしまうことがある。これに対し、本実施の形態１では、蓄熱水経路の圧力損失を暖房水経路の圧力損失に比べて高くしたことで、蓄熱運転のときの水の循環流量を適切な流量に確実に抑えることができる。

【0037】

給湯暖房システム１では、蓄熱水経路の圧力損失の値をＰ１とし、暖房水経路の圧力損失の値をＰ２としたとき、Ｐ１／Ｐ２の値は、２．０以上が好ましく、２．４以上がより好ましい。また、Ｐ１／Ｐ２の値は、６．０以下が好ましく、４．３以下がより好ましい。Ｐ１／Ｐ２の値をこのような範囲内の値にすることで、蓄熱運転のときの水の循環流量を適切な流量に確実に抑えつつ、水ポンプ１１の消費電力の増加を抑制できる。

【0038】

給湯暖房システム１に使用する水ポンプ１１を選定する際には、前述したような様々な構成の暖房端末１２が使用される場合の暖房水回路の圧力損失が実測または試算され、かつ、第一共通管９及び第二共通管３の長さに応じて変化する蓄熱水回路の圧力損失が実測または試算される。その実測または試算において暖房水回路の圧力損失が最大になると想定される構成においても、暖房水回路の水の循環流量を所期の値（例えば毎分１０リットル）にできるような最高揚程を有する水ポンプ１１が選定される。また、上記の実測または試算において蓄熱水回路の圧力損失が最小なると想定される構成においても、蓄熱水回路の水の循環流量を所期の値（例えば毎分１リットル）にできるような最低揚程を有する水ポンプ１１が選定される。一般に、水ポンプ１１の揚程幅（最高揚程と最低揚程との差）を拡大するにつれ、水ポンプ１１のサイズが大きくなり、水ポンプ１１に必要な設置スペースが拡大するという問題がある。Ｐ１／Ｐ２の値を上述のような範囲内の値にすることで、蓄熱運転のときの水の循環流量を適切な流量に確実に抑えつつ、水ポンプ１１のサイズが過大になることを確実に抑制できる。

【0039】

実施の形態２．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図９は、本実施の形態２の給湯暖房システム１が備える上部管４の縦断面図である。

【0040】

図９に示す上部管４の流路断面積は、第一共通管９及び第二共通管３の流路断面積より小さく、また、第一内部管５及び第二内部管７の流路断面積より小さい。本実施の形態２の上部管４は、第一共通管９及び第二共通管３より細く、また、第一内部管５及び第二内部管７より細い。本実施の形態１では、このような細い上部管４を用いることで、上部管４自体が狭窄部を形成する。このため、実施の形態１の狭窄部３０のような別部材が不要となり、コストを低減できる。本実施の形態２の給湯暖房システム１は、実施の形態１と同様の効果を奏する。上部管４自体が狭窄部を形成することで、簡単な構成で、蓄熱水経路の圧力損失を暖房水経路の圧力損失に比べて高くできる。

【0041】

実施の形態３．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図１０は、本実施の形態３の給湯暖房システム１が備える切替弁６の断面図である。

【0042】

図１０に示すように、切替弁６は、可動要素３２と、可動要素３２を収納する収納要素とを有する。可動要素３２は、例えば、略球形のボール弁体である。可動要素３２は、Ｌ字型の貫通流路３４を有する。貫通流路３４の両端は、可動要素３２の表面に開口する。可動要素３２は、図１０の紙面に垂直な回転軸を中心として回転可能である。可動要素３２をステッピングモータ（図示省略）で回転させるように構成した場合、可動要素３２の回転角度を容易に制御できる。

【0043】

切替弁６の収納要素は、第一ポート６ａ、第二ポート６ｂ、第三ポート６ｃ、Ｏリング３１、及びシール部材３３を有する。Ｏリング３１及びシール部材３３は、第一ポート６ａ、第二ポート６ｂ、及び第三ポート６ｃのそれぞれに対して設けられている。シール部材３３は、可動要素３２の表面に接触することで、シール部材３３と可動要素３２との隙間からの液漏れを防止する。Ｏリング３１は、第一ポート６ａ、第二ポート６ｂ、及び第三ポート６ｃと、それぞれのシール部材３３との隙間からの液漏れを防止する。図１０は、制御部１０が切替弁６を蓄熱水経路に切り替えた状態を示す。この状態では、第一ポート６ａと第三ポート６ｃとが貫通流路３４を介して連通する。この状態では、第二ポート６ｂに設けられたシール部材３３に可動要素３２の表面が接触することで、第二ポート６ｂが遮断される。

【0044】

切替弁６の第一ポート６ａの内部には、狭窄部３０が設けられている。狭窄部３０の流路断面積は、第二ポート６ｂの流路断面積より小さい。狭窄部３０は、第一ポート６ａの内径に実質的に等しい外径を有する筒状部材である。狭窄部３０は、第一ポート６ａの内部で固定されている。狭窄部３０を設けることで、第一ポート６ａの圧力損失が、第二ポート６ｂの圧力損失に比べて、高くされている。このように、蓄熱水経路に繋がる第一ポート６ａの圧力損失を、暖房水経路に繋がる第二ポート６ｂの圧力損失に比べて高くすることで、簡単な構成で、蓄熱水経路の圧力損失を暖房水経路の圧力損失に比べて高くできる。本実施の形態３の給湯暖房システム１は、実施の形態１と同様の効果を奏する。狭窄部３０は、第一ポート６ａに一体的に形成しても良い。

【0045】

実施の形態４．
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態４について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図１１は、本実施の形態４の給湯暖房システム１が備える切替弁６の断面図である。図１１は、制御部１０が切替弁６を蓄熱水経路に切り替えた状態を示す。

【0046】

切替弁６は、可動要素３２と、可動要素３２を収納する収納要素とを有する。可動要素３２は、例えば、略球形のボール弁体である。可動要素３２は、Ｌ字型の貫通流路３４を有する。貫通流路３４の両端は、可動要素３２の表面に開口する。可動要素３２は、図１１の紙面に垂直な回転軸を中心として回転可能である。切替弁６の収納要素は、第一ポート６ａ、第二ポート６ｂ、第三ポート６ｃ、Ｏリング３１、及びシール部材３３を有する。Ｏリング３１及びシール部材３３は、第一ポート６ａ、第二ポート６ｂ、及び第三ポート６ｃのそれぞれに対して設けられている。シール部材３３は、可動要素３２の表面に接触することで、シール部材３３と可動要素３２との隙間からの液漏れを防止する。Ｏリング３１は、第一ポート６ａ、第二ポート６ｂ、及び第三ポート６ｃと、それぞれのシール部材３３との隙間からの液漏れを防止する。

【0047】

切替弁６が蓄熱水経路に切り替えられたとき、図１１に示すように、可動要素３２の貫通流路３４の両端の開口の一部分が、収納要素のシール部材３３で塞がれる。貫通流路３４の一端の開口の一部分は、第一ポート６ａに設けられたシール部材３３で塞がれる。貫通流路３４の他端の開口の一部分は、第三ポート６ｃに設けられたシール部材３３で塞がれる。

【0048】

本実施の形態４では、切替弁６が蓄熱水経路に切り替えられたときに、可動要素３２の貫通流路３４の両端の開口の一部分がシール部材３３で塞がれることで、水の流路が絞られ、高い圧力損失が発生する。そのため、蓄熱水経路の圧力損失を暖房水経路の圧力損失に比べて高くできる。本実施の形態４の給湯暖房システム１は、実施の形態１と同様の効果を奏する。本実施の形態４によれば、可動要素３２の回転角度を制御することで、実施の形態１と同様の効果が得られるので、新たな部品を追加する必要がなく、コストを低減できる。

【0049】

図示を省略するが、制御部１０が切替弁６を暖房水経路に切り替えたときには、可動要素３２の貫通流路３４の両端の開口がシール部材３３で塞がれないように、可動要素３２の回転位置が制御される。すなわち、切替弁６が暖房水経路に切り替えられたとき、貫通流路３４の一端の開口の全体が、第二ポート６ｂに設けられたシール部材３３の中央の孔に重なり、貫通流路３４の他端の開口の全体が、第三ポート６ｃに設けられたシール部材３３の中央の孔に重なる。切替弁６が暖房水経路に切り替えられたときには、高い圧力損失は発生しない。

【0050】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明では、上述した複数の実施の形態を任意に組み合わせて実施しても良い。

【符号の説明】

【0051】

１ 給湯暖房システム、２ 貯湯タンク、３ 第二共通管、４ 上部管、５ 第一内部管、６ 切替弁、６ａ 第一ポート、６ｂ 第二ポート、６ｃ 第三ポート、７ 第二内部管、８ 下部管、９ 第一共通管、１０ 制御部、１１ 水ポンプ、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ 暖房端末、１３ 圧縮機、１４ 冷媒配管、１５ 冷媒熱交換器、１６ 減圧装置、１７ 低温側熱交換器、１８ 給水管、１９ 給湯管、２１ リモートコントローラ、２２ 第一外部管、２３ 第二外部管、２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉ 暖房器具、２５ 第一水出口、２６ 第一水入口、２７ 第二水出口、２８ 第二水入口、３０ 狭窄部、３１ Ｏリング、３２ 可動要素、３３ シール部材、３４ 貫通流路、１００ 水ヒーター、２００ タンクユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】