特許 7330487 温水供給システムの再構築方法

(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】

(24)【登録日】2023-08-14

(45)【発行日】2023-08-22

(54)【発明の名称】温水供給システムの再構築方法

(51)【国際特許分類】

   F24H 15/375 20220101AFI20230815BHJP

   F24D 17/00 20220101ALI20230815BHJP

   F24D 17/02 20060101ALI20230815BHJP

【ＦＩ】

F24H15/375

F24D17/00 B

F24D17/02

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019084187

(22)【出願日】2019-04-25

(65)【公開番号】P2020180745

(43)【公開日】2020-11-05

【審査請求日】2022-04-08

(73)【特許権者】

【識別番号】513304769

【氏名又は名称】株式会社スマート・リソース

(74)【代理人】

【識別番号】100090479

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 一

(74)【代理人】

【識別番号】100104710

【弁理士】

【氏名又は名称】竹腰 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100124682

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 泰

(72)【発明者】

【氏名】迫 博司

【審査官】岩瀬 昌治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１６９１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２７３９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１８３３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｈ １５／３７５

Ｆ２４Ｄ １７／００

Ｆ２４Ｄ １７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ポンプと、ボイラーとを有する既存設備を備え、前記第１ポンプにより負荷から供給された温水を前記ボイラーで加熱して前記負荷に戻し供給する温水供給システムを、再構築する方法において、
下部に第１連結口及び第２連結口を有し、上部に第３連結口及び第４連結口を有する密閉タンクと、前記第１ポンプよりも流量が少ない第２ポンプと、ヒートポンプと、を用意し、
前記密閉タンクの前記第１連結口に前記負荷から前記温水が、切替弁及び／または流量調整弁を経由することなく第１流量で供給され、前記密閉タンクの前記第４連結口から取り出される前記第１流量の前記温水が前記ボイラーの熱交換器を経由して前記負荷に供給されるように、前記密閉タンク、前記第１ポンプ及び前記ボイラーを接続し、
前記密閉タンクの前記第１連結口に前記負荷から前記第１流量で補充される前記温水のうち、前記第１流量よりも少ない第２流量の前記温水を、前記密閉タンクの前記第２連結口から取出し、前記ヒートポンプで前置設定温度に加熱された後の前記第２流量の前記温水が前記密閉タンクの前記第３連結口に流入するように、前記密閉タンク、前記第２ポンプ及び前記ヒートポンプを接続し、
前記ヒートポンプを主熱源として用い、
前記密閉タンクの前記第４連結口及び前記ボイラーを経由して前記負荷に戻し供給される前記温水が設定温度未満であるときのみに、前記ヒートポンプで加熱された前記温水を前記ボイラーの前記熱交換器で前記前置設定温度よりも低い前記設定温度に再加熱して前記負荷に供給するように、前記ボイラーを補助熱源として用いることを特徴とする温水供給システムの再構築方法。

【請求項2】

前記ボイラーは、前記密閉タンクの前記第４連結口と前記負荷との間に配置され、
前記第１ポンプは、前記密閉タンクの前記第４連結口と前記ボイラーとの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の温水供給システムの再構築方法。

【請求項3】

前記ボイラーは、前記密閉タンクの前記第４連結口と前記負荷との間に配置され、
前記第１ポンプは、前記密閉タンクの前記第１連結口と前記負荷との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の温水供給システムの再構築方法。

【請求項4】

前記ボイラーは、前記密閉タンクの前記第４連結口と前記負荷との間に配置され、
前記第１ポンプは、前記ボイラーと前記負荷との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の温水供給システムの再構築方法。

【請求項5】

前記ヒートポンプは、前記密閉タンクの前記第２連結口と前記第３連結口との間に配置され、
前記第２ポンプは、前記ヒートポンプと前記密閉タンクの前記第３連結口との間に配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の温水供給システムの再構築方法。

【請求項6】

前記ヒートポンプは、前記密閉タンクの前記第２連結口と前記第３連結口との間に配置され、
前記第２ポンプは、前記密閉タンクの前記第２連結口と前記ヒートポンプとの間に配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の温水供給システムの再構築方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温水供給システムの再構築方法及び温水供給方法等に関する。

【背景技術】

【0002】

既存の給湯システムは、風呂等の給湯負荷とボイラーとの間で給湯水をポンプにより循環させ、ボイラーで加熱された給湯水を給湯負荷に戻し供給するものがある。この既存システムに代えて、あるいは既存システムに追加して、低消費電力であるヒートポンプを設け、ボイラーの稼働率を低減させることで、ランニングコストを低下させるニーズがある。

【0003】

一方、ヒートポンプにより加熱される給湯水を貯湯する貯湯タンクと、ヒートポンプ以外の他の熱源例えばボイラーで加熱される給湯水とのいずれか一方を、またはそれらの混合を給湯することが知られている（特許文献１～３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－６７４４１号公報

【文献】特開２０１５－９０２３１号公報

【文献】特開２００５－２１４４５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

給湯システムメーカーは、既存システムから最新の給湯システムへの変更を提案する一方で、既存システムを有効利用して給湯システムを再構築する提案には消極的である。既存システムを利用するにあたっても、最新システムを構築する上で足りない全ての設備の導入が必要となり、再構築コストが高くなる。そのため、システム再構築後のランニングコストの低下によって、再構築コストを回収するにも長い期間を要してしまう。結果として、システム再構築へのインセンティブが下がり、再構築が実現し難くなる。

【0006】

ここで、特許文献１及び３に開示された従来技術によれば、主熱源で加熱される給湯水を貯湯する貯湯タンクの出口に接続された主給湯管と、補助熱源で加熱（または非加熱）される給湯水を給湯する補助給湯管とを、流量比を可変して混合するミキシング装置に連結させている。特許文献２は、主熱源で加熱される給湯水を貯湯する貯湯タンクの出口に接続された主給湯管と、補助熱源で加熱（または非加熱）される給湯水を給湯する補助給湯管とを、切替弁に連結して、いずれか一方を給湯負荷に給湯している。

【0007】

このように、特許文献１～３によれば、ミキシング装置での流量可変または切替弁での切替を、温度センサーの出力に基づいてフィードバック制御する必要があり、その分再構築コストが増大し、メインテナンス費用も増大する。

【0008】

本発明の目的は、既存システムよりもランニングコストを低減することができる温水供給システムの再構築方法を提供することにある。本発明の他の目的は、ミキシング装置での流量可変または切替弁での切替を温度センサーの出力に基づいてフィードバック制御することなく、ランニングコストを低減することができる温水供給方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、
第１ポンプと、ボイラーとを備え、前記第１ポンプにより負荷から供給された温水を前記ボイラーで加熱して前記負荷に戻し供給する既存の温水供給システムを、再構築する方法において、
下部に第１連結口及び第２連結口を有し、上部に第３連結口及び第４連結口を有する密閉タンクと、前記第１ポンプよりも流量が少ない第２ポンプと、ヒートポンプと、を用意し、
前記密閉タンクの前記第１連結口に前記負荷から前記温水が第１流量で供給され、前記密閉タンクの前記第４連結口から取り出される前記第１流量の前記温水が前記ボイラーの熱交換器を経由して前記負荷に供給されるように、前記密閉タンク、前記第１ポンプ及び前記ボイラーを接続し、
前記密閉タンクの前記第１連結口に前記負荷から前記第１流量で補充される前記温水のうち、前記第１流量よりも少ない第２流量の前記温水を、前記密閉タンクの前記第２連結口から取出し、前記ヒートポンプで加熱された後の前記第２流量の前記温水が前記密閉タンクの前記第３連結口に流入するように、前記密閉タンク、前記第２ポンプ及び前記ヒートポンプを接続し、
前記ヒートポンプを主熱源として用い、
前記密閉タンクの前記第４連結口及び前記ボイラーを経由して前記負荷に戻し供給される前記温水が設定温度未満であるときに、前記ヒートポンプで加熱された前記温水を前記ボイラーの前記熱交換器で再加熱して前記負荷に供給するように、前記ボイラーを補助熱源として用いる温水供給システムの再構築方法に関する。

【0010】

本発明の一態様では、負荷に温水を供給する温水供給システムとしての既存設備である第１ポンプ及びボイラーに、密閉タンク、第２ポンプ及びヒートポンプを接続して、温水供給システムを再構築する。再構築される温水供給システムには、ボイラー及びヒートポンプの２系統の熱源を経由する温水を合流させるミキシング装置や、２系統の加熱源を経由する温水の一方を選択する切替弁がなく、ミキシング装置での流量可変または切替弁での切替を温度センサーの出力に基づいてフィードバック制御することもない。それにより、その分再構築コストが低減され、メインテナンス費用が節減されるのでランニングコストも低減される。再構築される温水供給システムで加熱される前の温水の温度と加熱後の設定温度との温度差が小さい定常時には、主熱源であるヒートポンプが用いられる。定常時とは異なる非定常時に、補助熱源であるボイラーで温水が再加熱される。このため、ランニングコストが低減される。それにより、温水供給システムの再構築コストを、低減されたランニングコストにより比較的短期間で回収することができ、温水供給システムを再構築するインセンティブが高まる。

【0011】

本発明の一態様では、前記ボイラーは、前記密閉タンクの前記第４連結口と前記負荷との間に配置され、前記第１ポンプは、前記密閉タンクの前記第４連結口と前記ボイラーとの間に配置することができる。こうすると、ボイラーの熱交換器での圧力損失の影響を最小限にすることができる。これに代えて、前記第１ポンプは、前記密閉タンクの前記第１連結口と前記負荷との間に配置されてもよい。あるいは、前記第１ポンプは、前記ボイラーと前記負荷との間に配置されてもよい。いずれにおいても、負荷から密閉タンクの第１連結口に第１流量で温水を供給し、密閉タンクの第４連結口から取り出される第１流量の温水を、ボイラーの熱交換器を経由して負荷に戻し供給することができる。

【0012】

本発明の一態様では、前記ヒートポンプは、前記密閉タンクの前記第２連結口と前記第３連結口との間に配置され、前記第２ポンプは、前記ヒートポンプと前記密閉タンクの前記第３連結口との間に配置することができる。こうすると、ヒートポンプの熱交換器での圧力損失の影響を最小限にすることができる。これに代えて、前記第２ポンプは、前記密閉タンクの前記第２連結口と前記ヒートポンプとの間に配置されてもよい。いずれにおいても、負荷から密閉タンクの下部の第１連結口に例えば第１流量で補充される温水のうち、第１流量よりも少ない第２流量の温水を、密閉タンクの下部の第２連結口から取出し、ヒートポンプで加熱された温水を、密閉タンクの上部の第３連結口に第２流量で流入させることができる。

【0013】

本発明の他の態様は、
負荷から密閉タンクの下部の第１連結口に第１流量で補充される温水のうち、前記第１流量よりも少ない第２流量の前記温水を、前記密閉タンクの前記下部の第２連結口から取出し、ヒートポンプで加熱する工程と、
前記ヒートポンプで加熱された温水を、前記密閉タンクの上部の第３連結口に前記第２流量で流入させる工程と、
前記密閉タンクの前記上部の第４連結口から取り出される前記第１流量の前記温水を、ボイラーの熱交換器を経由して前記負荷に戻し供給する工程と、
を有し、
前記ヒートポンプを主熱源として用い、
前記負荷に戻し供給される前記温水が設定温度未満であるときに、前記ヒートポンプで加熱された温水を前記ボイラーの前記熱交換器で再加熱して前記負荷に供給するように、前記ボイラーを補助熱源として用いる温水供給方法に関する。

【0014】

本発明の他の態様に係る温水供給方法は、本発明の一態様により再構築された温水供給システムにおいても、新構築された温水供給システムにおいても実施することができる。その際、本発明の他の態様においても、ボイラー及びヒートポンプの２系統の熱源を経由する温水を合流させるミキシング装置や、２系統の加熱源を経由する温水の一方を選択する切替弁がなく、ミキシング装置での流量可変または切替弁での切替を温度センサーの出力に基づいてフィードバック制御することもない。それにより、本発明の一態様と同様にして、温水供給システムの新構築コスト又は再構築コストが低減され、メインテナンス費用が節減されるのでランニングコストも低減される。また、本発明の他の態様においても、本発明の一態様と同様に、定常時には主熱源であるヒートポンプが用いられ、非定常時に補助熱源であるボイラーで温水が再加熱される。そのため、ランニングコストが低減される。それにより、温水供給システムの新構築コスト又は再構築コストを、低減されたランニングコストにより比較的短期間で回収することができ、温水供給システムを新構築又は再構築するインセンティブが高まる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】既存の温水供給システムを示す概略図である。

【図2】図１中のボイラーを説明するための図である。

【図3】本発明の実施形態に係る再構築された温水供給システムを示す概略図である。

【図4】図３中のヒートポンプを説明するための図である。

【図5】図３中の第１ポンプの配置を変更した本発明の他の実施形態に係る再構築された温水供給システムの一部を示す概略図である。

【図6】図３中の第１ポンプの配置を変更した本発明のさらに他の実施形態に係る再構築された温水供給システムの一部を示す概略図である。

【図7】図３中の第２ポンプの配置を変更した本発明のさらに他の実施形態に係る再構築された温水供給システムの一部を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下の開示において、提示された主題の異なる特徴を実施するための多くの異なる実施形態や実施例を提供する。もちろんこれらは単なる例であり、限定的であることを意図するものではない。さらに、本開示では、様々な例において参照番号および／または文字を反復している場合がある。このように反復するのは、簡潔明瞭にするためであり、それ自体が様々な実施形態および／または説明されている構成との間に関係があることを必要とするものではない。さらに、第１の要素が第２の要素に「接続されている」または「連結されている」と記述するとき、そのような記述は、第１の要素と第２の要素とが互いに直接的に接続または連結されている実施形態を含むとともに、第１の要素と第２の要素とが、その間に介在する１以上の他の要素を有して互いに間接的に接続または連結されている実施形態も含む。また、第１の要素が第２の要素に対して「移動する」と記述するとき、そのような記述は、第１の要素及び第２の要素の少なくとも一方が他方に対して移動する相対的な移動の実施形態を含む。

【0017】

１．既存の温水供給システム
図１は、負荷１に温水を供給する既存の温水供給システム１０を示す。負荷１は、例えば加温負荷である風呂２と、熱交換器３と、を含むことができる。熱交換器３は、温水供給システム１０により一次側配管１１に供給された温水と、風呂２から加温負荷ポンプＰにより二次側配管４に供給されるお湯との間で熱交換して、風呂２のお湯を加温または保温するものである。負荷１は、熱交換器３を有するものに限らず、温水供給システム１０により給湯されたお湯が消費される給湯負荷、例えば厨房や浴室内の給湯栓、シャワー、食器洗浄機等であっても良い。この場合、温水供給システム（給湯システム）１０により給湯されたお湯のうち風呂等で消費されなかったお湯は、温水供給システム１０に供給されて繰り返し加熱される。

【0018】

図１において、既存の温水供給システム１０は、熱交換器３の第１ポート３Ａ及び第２ポート３Ｂにループ状に接続される一次側配管１１と、一次側配管１１途中に設けられる第１ポンプ１２及びボイラー１３とを有する。ここで、第１ポンプ１２は、第１流量Ｑ１例えば１００Ｌ（リットル）／ｍｉｎで図１に示す矢印方向の循環流を生成する。ボイラー１３は、温水の入り口温度をＴ１とし出口温度Ｔ２としたとき、出口温度Ｔ２が設定温度になるように温水を加熱する。

【0019】

ボイラー１３は、図２に示すように、一次側配管１１に接続される熱交換器１４と、熱交換器１４を流れる温水を加熱するバーナー１５と、熱交換器１４の出口の湯温Ｔ２を検出する第１温度センサー１６と、第１温度センサー１６からの検出温度に基づいてバーナー１５の燃焼を制御する制御部１７と、を有する。制御部１７は、熱交換器１４の出口の湯温Ｔ２が設定温度になるように、バーナー１５の燃焼を制御（オン・オフ制御を含む）する。

【0020】

２．温水供給システムの再構築方法
図３に、本発明の一実施形態に係る再構築された温水供給システム１００を示している。図３において、再構築された温水供給システム１００は、既存の温水供給システム１０を含む。ただし、既存の温水供給システム１０のうち、図３中にて破線で示される一部の配管１１Ｃであって、第１ポンプ１２とボイラー１３とを接続する配管１１Ｃは、取り外しまたは切断されることで除去されている。残存する一次側配管１１のうち、第１ポート３Ａに接続される側を配管１１Ａと称し、第２ポート３Ｂに接続される側を配管１１Ｂと称する。

【0021】

温水供給システムの再構築方法では、密閉タンク１１０と、第２ポンプ１２０と、ヒートポンプ１３０とが用意される。密閉タンク１１０は、下部１１１に第１連結口１１２及び第２連結口１１３を有し、上部１１４に第３連結口１１５及び第４連結口１１６を有する。

【0022】

第２ポンプ１２０は、既存の第１ポンプ１２に増設されるポンプであり、増設ポンプとも称する。この場合、第１ポンプ１２は既存ポンプと称される。第２ポンプ１２０の第２流量Ｑ２は、第１ポンプ１２の第１流量Ｑ１よりもよりも少ない（Ｑ２＜Ｑ１）。第１ポンプ１２の第１流量Ｑ１を上述の通り１００Ｌ／ｍｉｎとしたとき、第２ポンプ１２０の第２流量Ｑ２は例えば５０Ｌ／ｍｉｎである。

【0023】

ヒートポンプ１３０は、図４に示すように、蒸発器１３１、圧縮器１３２、熱交換器（凝縮器）１３３及び膨張弁１３４を、冷媒用の一次配管１３７で連結して構成される。図３に示す密閉タンク１１０の第２連結口１１３と第３連結口１１５とを接続する二次配管１１７を流れる温水が、図４に示す熱交換器（凝縮器）１３３にて熱交換されて加熱される。ヒートポンプ１３０では、低温で液状の冷媒が蒸発器１３１で気化される。気化された冷媒は圧縮器１３２で加圧され、昇温される。高温・高圧の冷媒ガスは、熱交換器（凝縮器）１３３で二次配管１１７中の温水に熱を与える。冷媒は熱を失い凝縮され、高圧冷媒液に変化する。高圧冷媒液は、膨張弁１３４で冷却され、再び蒸発器１３１に戻る。

【0024】

ヒートポンプ１３０では、一次配管１３７中の冷媒の温度は冷媒の圧力に依存する。冷媒の温度に依存して、二次配管１１７中の温水は入り口温度Ｔ３から出口温度Ｔ４に加熱される。この際、ヒートポンプ１３０で加熱された二次配管１１７中の温水の出口温度Ｔ４を第２温度センサー１３５で検出して、その検出温度Ｔ４に基づいて圧縮器１３２及び膨張弁１３４が制御部１３６により制御される。圧縮器１３２の制御には、オン・オフ制御、回転数のインバータ制御等を含むことができる。それにより、ヒートポンプ１３０では二次配管１１７中の温水の検出温度Ｔ４が設定温度になるように加熱制御される。ここで、本実施形態では、ボイラー１３は第１温度センサー１６により、ヒートポンプ１３０は第２温度センサー１３５により、それぞれ独立して温度制御が行われる。そこで、ボイラー１３の設定温度を最終設定温度とし、ヒートポンプ１３０の設定温度を前置設定温度とする。本実施形態では、例えば、最終設定温度は６５℃であり、前置設定温度は７０℃である。

【0025】

温水供給システムの再構築方法では、図３に示すように、密閉タンク１１０の第１連結口１１２に負荷１から温水が供給され、密閉タンク１１０の第４連結口１１６から取り出される温水がボイラー１３の熱交換器１４を経由して負荷１に供給されるように、密閉タンク１１０、第１ポンプ１２及びボイラー１３を接続する。図３では、第１ポンプ１２は負荷１の第１ポート３Ａと密閉タンク１１０の第１連結口１１２との間に配置されている。必要により、第１ポンプ１２を密閉タンク１１０の第１連結口１１２に接続する配管１１Ｄと、ボイラー１３を密閉タンク１１０の第４連結口１１６に接続する配管１１Ｅと、を追加することができる。第１ポンプ１２は、図３に示す接続形態に代えて、図５または図６の接続形態を採用しても良い。図５では、第１ポンプ１２は密閉タンク１１０の第４連結口１１６とボイラー１３との間に配置される。図６では、第１ポンプ１２はボイラー１３と負荷１の第２ポート１３Ｂとの間に配置される。図３、図５または図６に示す接続形態は、既存の温水供給システム１０での第１ポンプ１２の配置に依存させて選択しても良いし、既存の温水供給システム１０での第１ポンプ１２の配置に依存することなく選択しても良い。

【0026】

温水供給システムの再構築方法では、図３に示すように、密閉タンク１１０の第１連結口１１２に負荷１から補充される温水を、密閉タンク１１０の第２連結口１１３から二次配管１１７により取出し、ヒートポンプ１３０で加熱された後の温水が二次配管１１７により密閉タンク１１０の第３連結口１１５に流入するように、密閉タンク１１０、第２ポンプ１２０及びヒートポンプ１３０を接続する。図３では、第２ポンプ１２０は密閉タンク１１０の第２連結口１１３とヒートポンプ１３０との間に配置される。図３に示す接続形態に代えて、図７に示す接続形態を採用しても良い。図７では、第２ポンプ１２０は、ヒートポンプ１３０と密閉タンク１１０の第３連結口１１５との間に配置される。

【0027】

再構築される温水供給システム１００では、第１ポンプ１２及びボイラー１３の接続形態として図３、図５及び図６に示す３種類が、第２ポンプ１２０及びヒートポンプ１３０の接続形態として図３及び図７に示す２種類があり、３×２＝計６種類の接続形態の中から選択できる。熱交換器１４，１３３での圧力損失を考慮すると、第１ポンプ１２及びボイラー１３は図５の接続形態とし、第２ポンプ１２０及びヒートポンプ１３０は図３の接続形態とすることが好ましい。

【0028】

密閉タンク１１０、第２ポンプ１２０及びヒートポンプ１３０を増設した理由は次の通りである。特に温水供給システム１００での加熱前後の温水の温度差が小さい定常時では、主熱源であるヒートポンプ１３０を熱源として用いることが第１の理由である。ボイラー１３は、ボイラー１３を経由して負荷１に戻し供給される温水の温度Ｔ２、つまり図２の第１温度センサー１６での検出温度Ｔ２が、最終設定温度未満となる非定常時であるときに作動する補助熱源として用いる。ただし、ヒートポンプ１３０の加熱能力を抑えてランニングコストを低減するために、負荷１から供給される第１流量Ｑ１の温水のうちの一部である第２流量Ｑ２の温水をヒートポンプ１３０に導くことにする。

【0029】

この点、ヒートポンプ１３０とボイラー１３とが同一流量とされる直列接続方式とは異なる。直列接続方式ではヒートポンプ１３０の加熱能力をボイラー１３と同程度に高める必要があり、ランニングコストを低減する観点から直列接続方式は採用できない。ヒートポンプ１３０とボイラー１３とを並列接続すると、ヒートポンプ１３０を主熱源として利用できないので、ランニングコストを低減する観点から並列接続方式もまた採用できない。

【0030】

再構築される温水供給システム１００では、負荷１に戻される第１流量Ｑ１のうちの第２流量Ｑ２（Ｑ２＜Ｑ１）をヒートポンプ１３０で加熱する。負荷１に戻される第１流量Ｑ１のうちヒートポンプ１３０を経由しない差分の流量（Ｑ１－Ｑ２）は、密閉タンク１１０の下部１１１から上部１１４に向けて流れる比較的温度の高い温水が割り当てられる。つまり、密閉タンク１１０の上部１１４では、第２流量Ｑ２の加熱された温水と、密閉タンク１１０内の流量（Ｑ１－Ｑ２）の上昇流の温水とが合流される。そして、第１ポンプ１２によりその合流された温水が第１流量Ｑ１で、ボイラー１３を経由して負荷１に戻される。そのために、ヒートポンプ１３０に加えて、密閉タンク１１０及び第２ポンプ１２０が増設されている。ただし、本実施形態では、負荷１からの温水を温水供給システム１００で加熱して負荷１に戻すにあたり、２系統の熱源からの温水の混合比率を可変するミキシング装置も、２系統の熱源からの温水の一方を選択する切替弁も不要である。

【0031】

３．温水供給方法
次に、再構築された温水供給システム１００での温水供給方法について説明する。以下の温水供給方法は、温水供給システム１００にて最終設定温度６５℃に加熱された温水を負荷１に戻し供給する例である。ここで、ヒートポンプ１３０は、例えば第２流量Ｑ２＝５０Ｌ／ｍｉｎの温水を６０℃から前置設定温度である７０℃に加熱する際に出力１００％に設定される定格を有する。つまり、ヒートポンプ１３０は、前置設定温度７０℃を達成するのに入口温度Ｔ３／出口温度Ｔ４の温度差が１０℃以内であれば、図４に示す制御部１３６の制御により出力１００％以下の制御範囲で、第２流量Ｑ２の温水を前置設定温度７０℃まで加熱できる能力を有する。この状況では、ボイラー１３のバーナー１５を燃焼させずに済む。このような状況を定常時または定常運転と称する。

【0032】

定常運転では、図３の負荷１から例えば６０℃の温水が、第１ポンプ１２の駆動により第１流量Ｑ１＝１００Ｌ／ｍｉｎで温水供給システム１００に供給される。本温水供給方法は、負荷１から密閉タンク１１０の下部１１１の第１連結口１１２に第１流量Ｑ１で補充される温水のうち、第１流量Ｑ１よりも少ない第２流量Ｑ２（例えばＱ２＝５０Ｌ／ｍｉｎ）の温水を、密閉タンク１１０の下部１１１の第２連結口１１３から取出し、ヒートポンプ１３０で熱交換して加熱する第１工程を有する。第２流量Ｑ２は第２ポンプ１２０により設定される。ヒートポンプ１３０は、定常運転では、入口温度Ｔ３が６０℃以上の温水を出口温度Ｔ４＝前置設定温度７０℃になるように加熱する。

【0033】

本温水供給方法は、ヒートポンプ１３０で加熱された温水を、密閉タンク１１０の上部１１４の第３連結口１１５に第２流量Ｑ２で流入させる第２工程を有する。本温水供給方法は、密閉タンク１１０の上部１１４の第４連結口１１６から取り出される第１流量Ｑ１の温水を、ボイラー１３の熱交換器１４を経由して負荷１に戻し供給する第３工程をさらに有する。第１～第３工程は同時に行われるので、密閉タンク１１０は、第１連結口１１２から第１流量Ｑ１が流入され、第２連結口１１３から第２流量Ｑ２が流出され、第３連結口１１１５から第２流量Ｑ２が流入され、第４連結口１１６から第１流量Ｑ１が流出入され、密閉タンク１１０内の温水は一定の水位を維持する。

【0034】

密閉タンク１１０の上部１１４では、第２流量Ｑ２の加熱された温水と、密閉タンク１１０内の流量（Ｑ１－Ｑ２）の上昇流の温水とが合流される。そして、その合流された温水が第１流量Ｑ１で、第１ポンプ１２によりボイラー１３を経由して負荷１に戻される。

【0035】

ここで、ヒートポンプ１３０で前置設定温度＝７０℃まで加熱された、第２流量Ｑ２の加熱された温水と、密閉タンク１１０内の流量（Ｑ１－Ｑ２）の温水とが合流されると、最終設定温度６５℃でかつ第１流量Ｑ１の温水が、密閉タンク１１０の第４連結口１１６から得られる。つまり、ボイラー１３の入口温度Ｔ１＝最終設定温度となり、ボイラー１３は稼働せずに（バーナー１５が非稼働）、出口温度Ｔ２＝最終設定温度６５℃の温水が得られる。こうして、定常時にはボイラー１３を稼働させずに、ヒートポンプ１３０を主熱源として用いることができる。

【0036】

本温水供給方法では、ボイラー１３を経由して負荷１に戻し供給される温水が設定温度（最終設定温度）未満であるとき（非定常時または非定常運転）に、ボイラー１３のバーナー１５により加熱された熱交換器１４で温水を再加熱する。こうして、ボイラー１３は、非定常時にのみ稼働する補助熱源として用いることができる。結果として、ランニングコストを大幅に低減した温水供給方法を実施することができる。それにより、温水供給システムの再構築コストを、低減されたランニングコストにより回収することができ、温水供給システムを再構築するインセンティブが高まる。

【0037】

加えて、再構築される温水供給システム１００は、ボイラー１３及びヒートポンプ１３０に内在する温度制御以外には、２系統の加熱源を経由する温水の混合比率を可変するミキシング装置の制御や、２系統の加熱源を経由する温水の一方を選択する切替弁の制御は不要である。よって、特許文献１～３に示す従来技術のように、ミキシング装置での流量可変または切替弁での切替を、温度センサーの出力に基づいてフィードバック制御する必要がない。そのため、その分再構築コストが低減され、メインテナンス費用も節減されるので、ランニングコストが低減される。

【0038】

なお、本発明の温水供給方法は、必ずしも再構築された温水供給システムにて実施されるものに限らない。つまり、図３、図５～図７と同様な構造を有する新設された温水供給システムで実施されるものも含む。本発明の温水供給方法によれば、温水供給システムの新構築コスト又は再構築コストを、低減されたランニングコストにより回収することができ、温水供給システムを新規に構築し、あるいは再構築するインセンティブが高まる。

【符号の説明】

【0039】

１…負荷、２…風呂、３…熱交換器、３Ａ，３Ｂ…第１、第２ポート、４…二次配管、１０…既存の温水供給システム、１１…一次配管、１２…第１ポンプ（既存ポンプ）、１３…ボイラー、１４…熱交換器、１５…バーナー、１６…第１温度センサー、１７…制御部、１００…再構築された温水供給システム、１１０…密閉タンク、１１１…下部、１１２…第１連結口、１１３…第２連結口、１１４…上部、１１５…第３連結口、１１６…第４連結口、１１７…二次配管、１２０…第２ポンプ（増設ポンプ）、１３０…ヒートポンプ、１３１…蒸発器、１３２…圧縮器、１３３…熱交換器（凝縮器）、１３４…膨張弁、１３５…第２温度センサー、１３６…制御部、１３７…一次配管、Ｑ１…第１流量、Ｑ２…第２流量、Ｔ１，Ｔ３…入口温度、Ｔ２，Ｔ４…出口温度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】