以下、本発明の温水システムを図示の実� ��の形態により詳細に説明する。

 (第1実施形態)
 図1は、本発明の第1実施形態の暖房給湯装� �の構成を示す模式図である。

 上記暖房給湯装置は、ヒートポンプユニ� ��ト1と、貯湯タンク2と、給湯用熱交換器3と� ��暖房用循環回路4と、加熱循環回路の一例と しての沸き上げ用循環回路5と、デフロスト� �循環回路50とを備えている。

 まず、上記ヒートポンプユニット1につい て説明する。このヒートポンプユニット1は� �媒回路16および電動送風機17を備え、貯湯タ� ��ク2内の水を沸き上げて温水にする。また、 上記ヒートポンプユニット1は、沸き上げ用� �環回路5を介して貯湯タンク2に接続されてい る。

 上記冷媒回路16は、蒸発器11、圧縮機12、凝� ��器13、過冷却熱交換器14、膨張弁15およびデ� ��ロスト熱交換器19を有している。この冷媒� �路16ではCO ₂ 冷媒が循環する。なお、上記蒸発器11は第1の 蒸発器の一例であり、膨張弁15は膨張機構の� ��例であり、デフロスト熱交換器19は第2の蒸� ��器の一例である。

 上記過冷却熱交換器14は、蒸発器11の下流側 、かつ、デフロスト熱交換器19の上流側に配� ��されている。これにより、上記凝縮器13か� �膨張弁15へ向かうCO ₂ 冷媒の温度を下げることができる。

 上記デフロスト熱交換器19は、過冷却熱交� �器14の下流側、かつ、圧縮機12の上流側に配� ��されている。また、上記デフロスト熱交換� ��19は、デフロスト用循環回路50を介して貯湯 タンク2に接続されている。これにより、上� �貯湯タンク2内の温水をデフロスト熱交換器1 9に供給して、過冷却熱交換器14から圧縮機12� ��向かうCO ₂ 冷媒の温度を上げることができる。

 上記CO ₂ 冷媒は、蒸発器11において、電動送風機17か� �送られた空気中の熱を吸収して温度が上が� �。そして、上記CO ₂ 冷媒は、圧縮機12で圧縮されてさらに温度が� ��がった後、デフロスト熱交換器19を経由し� �凝縮器13に入って、熱を放出する。これによ り、上記CO ₂ 冷媒は、凝縮器13に入る前に比べて低温とな� ��て、過冷却熱交換器14へ向かって流れる。� �して、上記CO ₂ 冷媒は、その過冷却熱交換器14でさらに冷却� ��れた後、膨張弁15を経て、蒸発器11に戻る。

 また、上記蒸発器11の霜を取るためのデフ� �スト運転時、貯湯タンク2内の温水がデフロ� ��ト用循環回路50を介してデフロスト熱交換� �19に供給される。このため、上記デフロスト 熱交換器19に入ったCO ₂ 冷媒は、貯湯タンク2からの温水と熱交換し� �温度がさらに上昇する。

 一方、非デフロスト運転時においては、デ� ��ロスト熱交換器19は貯湯タンク2から温水が� ��給されないので、デフロスト熱交換器19でCO ₂ 冷媒の温度は上昇しない。

 次に、上記デフロスト用循環回路50につ� �て説明する。このデフロスト用循環回路50に は分岐弁55が設けられている。この分岐弁55� �、貯湯タンク2からの温水が流入する入口と� ��温水が流出する2つの出口とを有している。 この2つの出口のうち、一方の出口は凝縮器13 に接続され、他方の出口はデフロスト熱交換 器19に接続されている。上記一方の出口の開� ��を調節することにより、凝縮器13に入る温� �の量を調節することができる。また、上記� �方の出口の開度調節することにより、デフ� �スト熱交換器19に入る温水の量を調節するこ とできる。この分岐弁7の各出口の開度は制� �部7によって調節される。なお、上記分岐弁5 5は流通制御部の一例である。

 次に、上記沸き上げ用循環回路5について 説明する。この沸き上げ用循環回路5には、� �き上げ用循環ポンプ51および沸き上げ用三方 弁52が設けられている。そして、上記沸き上� ��用循環回路5は、第2暖房往き接続口42と、沸 き上げ用の供給口53と、凍結防止水戻し接続� ��54とに接続されている。

 上記凍結防止水戻し接続口54には、凝縮� �13から温水が流れてきたり、デフロスト熱交 換器19から温水が流れてきたりする。

 また、上記沸き上げ用循環回路5における 凝縮器13の上流側の一部は、デフロスト用循� ��回路50におけるデフロスト熱交換器19の上流 側の一部として兼用される。つまり、上記貯 湯タンク2と分岐弁55との間において温水が流 れる部分は、沸き上げ用循環回路5の一部で� �ると共に、デフロスト用循環回路50の一部で もある。この沸き上げ用循環回路5とデフロ� �ト用循環回路50との分岐部に分岐弁55が設け� ��れている。

 上記供給口53は貯湯タンク2の下部に設け� ��れている。これにより、上記貯湯タンク2内 の下部領域にある温水を、供給口53を介して� ��き上げ用循環ポンプ51に供給することがで� �る。

 上記沸き上げ用循環ポンプ51は、貯湯タ� �ク2の下部内の温水を吸い込み、分岐弁55へ� �けて吐出する。この沸き上げ用循環ポンプ51 として流量可変ポンプまたは流量固定循環ポ ンプを採用することができる。

 上記凝縮器13ではCO ₂ 冷媒の熱が温水に伝わり、この温水が高温(� �えば60℃~85℃)となる。この凝縮器13を出た高 温の温水は沸き上げ用三方弁52へ向かう。

 上記沸き上げ用三方弁52は、給湯運転中� �よび暖房運転中、凝縮器13からの高温の温水 を、第2暖房往き接続口42を介して貯湯タンク 2内の上部領域に流す。また、上記ヒートポ� �プユニット1の起動時、ヒートポンプユニッ� ��1の凝縮器13から出る温水は十分に高温とな� ��ていないので、沸き上げ用三方弁52は、凝� �器13からの高温の温水を、凍結防止水戻し接 続口54を介して貯湯タンク2内の下部領域に流 す。これにより、上記凝縮器13で十分に高温� ��ならなかった温水が貯湯タンク2内の上部領 域に戻って貯湯タンク2内の温度分布が乱れ� �のを防止できる。

 次に、上記貯湯タンク2について説明する 。この貯湯タンク2はヒートポンプユニット1� ��加熱された温水を貯える。また、上記貯湯� ��ンク2内の上下方向の略中央部にはヒータ6� �配置していて、このヒータ6は貯湯タンク2内 の温水を直接加熱する。また、上記貯湯タン ク2内の各部の温水の温度を検出するため、� �数の温度センサ40A,40B,…,40Eを貯湯タンク2に� ��けている。この複数の温度センサ40A,40B,…,4 0Eは、貯湯タンク2内の各部の温水の温度を検 出し、その温度を示す信号を制御部7に送る� �

 次に、上記給湯用熱交換器3について説明 する。この給湯用熱交換器3は、コイル状の� �イプから成って、貯湯タンク2内の下部領域� ��ら上部領域に渡って配置されている。給湯� ��は給湯用熱交換器3内を流れることによって 加熱される。より詳しくは、上記給湯水は、 貯湯タンク2の下部から貯湯タンク2内に入っ� ��、貯湯タンク2内の下部領域に配置された給 湯用熱交換器3を上方に向かって流れる。そ� �て、上記給湯水は、貯湯タンク2内の上部領� ��に配置された給湯用熱交換器3を上方に向か って流れた後、貯湯タンク2の上部から貯湯� �ンク2外に出る。

 また、上記貯湯タンク2から出た給湯水の 温度が高すぎた場合、給湯用混合弁31を開い� ��、貯湯タンク2から出た給湯水と、貯湯タン ク2に流入する前の給湯水とを混ぜ合わせる� �これにより、上記貯湯タンク2から出た給湯� ��の温度を下げることができる。

 次に、上記暖房用循環回路4について説明 する。この暖房用循環回路4は、貯湯タンク2� ��に貯められた温水を貯湯タンク2外の複数の 暖房端末8A,8B,…を経由させた後、再び、貯湯 タンク2内に戻して循環させるためのもので� �る。そして、上記暖房用循環回路4は、第1,� �2暖房往き接続口41,42と暖房戻り接続口43とに 接続されている。

 上記第1暖房往き接続口41は、貯湯タンク2 内の温水を取り出すためのものである。この 第1暖房往き接続口41は、貯湯タンク2の上下� �向の略中央部に設けられて、ヒータ6近傍か� ��上方に位置している。これにより、上記ヒ� ��タ6で加熱された直後の温水を、第1暖房往� �接続口41から取り出し、複数の暖房端末8A,8B, …に送ることができる。

 上記第2暖房往き接続口42も、上記第1暖房 往き接続口41と同様に、貯湯タンク2内の温水 を取り出すためのものである。この第2暖房� �き接続口42は貯湯タンク2の上部に設けられ� �いる。これにより、上記貯湯タンク2内の上� ��領域の温水を、第2暖房往き接続口42から取� ��出し、複数の暖房端末8A,8B,…へ送ることが� ��きる。また、上記第2暖房往き接続口42は沸� ��上げ戻り接続口を兼用している。

 上記暖房端末8A,8B,…のそれぞれは、貯湯� ��ンク2から流れてきた温水の熱を直接取り出 し、室内に放出する。そして、上記温水は、 低温となり、暖房端末8A,8B,…を出て、暖房戻 り接続口43へ向かって流れる。

 上記暖房戻り接続口43は貯湯タンク2の下� ��に設けられている。これにより、上記暖房� ��り接続口43から出た温水を、貯湯タンク2内� ��下部領域の温水と混ぜることができる。

 また、上記暖房用循環回路4には、バイパ ス配管44、暖房用混合弁45、温度センサ40F,40G� ��暖房用循環ポンプ48および暖房用三方弁49が 設けられている。

 上記バイパス配管44は、暖房端末8A,8B,…� �ら暖房戻り接続口43へ流れる温水の一部を暖 房用混合弁45へ案内する。

 上記暖房用混合弁45は、貯湯タンク2から� ��温水が流入する入口と、バイパス配管44か� �の温水が流入する入口とを有している。詳� �くは後述するが、上記暖房用混合弁45の各入 口の開度は制御部7によって調節される。

 上記制御部7は、外気温度センサ18の出力� ��号と、温度センサ40A,40B,…,40Gの出力信号と� ��受ける。また、上記制御部7は、室内温度セ ンサ(図示せず)から、室内温度を示す信号も� ��ける。ここで、上記外気温度センサ18の出� �信号は外気温度を示す信号、温度センサ40A,4 0Bの出力信号は貯湯タンク2内の上部領域の温 水の温度を示す信号、温度センサ40Cの出力信 号は貯湯タンク2内の上下方向の中間部領域� �温水の温度を示す信号、温度センサ40D,40Eの� ��力信号は貯湯タンク2内の下部領域の温水の 温度を示す信号である。また、上記温度セン サ40Fの出力信号は、貯湯タンク2から暖房端� �8A,8B,…へ向かう温水の温度を示す信号であ� �。そして、上記温度センサ40Gは、暖房端末8A ,8B,…から貯湯タンク2へ向かう温水の温度を� ��す信号である。

 上記暖房用循環ポンプ48は、第2暖房往き� ��続口42または第1暖房往き接続口41を介して� �湯タンク2内の温水を吸い込み、複数の暖房� ��末8A,8B,…に向けて吐出する。

 上記暖房用三方弁49は、貯湯タンク2内の� ��水の高温領域が第1暖房往き接続口41近傍に� ��在している場合、第1暖房往き接続口41から� ��水を取り出す。また、上記暖房用三方弁49� �、貯湯タンク2内の温水の高温領域が第1暖房 往き接続口41近傍に存在していない場合、第2 暖房往き接続口42から温水を取り出す。この� ��房用三方弁49の切り替えは制御部7によって� ��われる。つまり、上記制御部7は、貯湯タン ク2内の各部の温水の温度を検出するための� �数の温度センサからの信号に基づいて、暖� �用三方弁49の切り替えを行う。

 上記構成の暖房給湯装置によれば、暖房� ��転が開始すると、制御部7が暖房用循環ポン プ48をONにする。これにより、上記貯湯タン� �2に貯えた温水が複数の暖房端末8A,8B,…に送� ��れ、再び、貯湯タンク2に戻る。このとき、 上記温水の熱は暖房端末8を介して室内に放� �される。すなわち、上記各暖房端末8A,8B,…� �、貯湯タンク2内の温水の熱を直接取り出し� ��室内に放出する。

 したがって、上記貯湯タンク2内の温水の 熱を暖房端末8A,8B,…に効率良く供給できるの で、例えば北欧等の暖房負荷の高い地域でも 十分な暖房を行うことができる。

 上記暖房運転中、制御部7が、外気温度セ ンサ18、温度センサ40A,40B,…,40Eおよび室内温� ��センサの出力信号に基づいて、圧縮機12、� �張弁15、沸き上げ用循環ポンプ51および分岐� ��55を制御する。

 例えば、上記制御部7は、温度センサ40A,40 B,…,40Eの出力信号から、貯湯タンク2内の上� �領域にある高温の温水が少なくなっている� �判断すると、ヒートポンプユニット1で貯湯� ��ンク2内の温水を沸き上げる。より詳しくは 、上記圧縮機12および沸き上げ用循環ポンプ5 1をONにし、かつ、膨張弁15を開く。このとき� ��上記制御部7は、分岐弁55の凝縮器13側の出� �を全開にする一方、分岐弁55のデフロスト熱 交換器19側の出口を全閉にする。これにより� ��上記貯湯タンク2内の下部領域にある温水が 凝縮器13へ流れ、この凝縮器13で加熱されて� �温となった温水が第2暖房往き接続口42を介� �て貯湯タンク2内に戻る。

 そして、上記ヒートポンプユニット1で貯 湯タンク2内の温水を沸き上げている最中に� �制御部7が、例えば、外気温度センサ18の出� �から、蒸発器11の霜を取るためのデフロスト 運転が必要だと判断すると、デフロスト運転 を開始する。

 上記デフロスト運転が開始すると、制御部7 が、膨張弁15の開度を大きくすると共に、分� ��弁55のデフロスト熱交換器19側の出口を開く 。これにより、上記貯湯タンク2内の下部領� �の中温(例えば30℃~50℃)の温水が、凝縮器13� �よびデフロスト熱交換器19の両方に流れる。 このデフロスト熱交換器19に入った中温の温� ��は、圧縮機12へ向かうCO ₂ 冷媒に熱を与えて低温の温水となる。この低 温の温水は、凍結防止水戻し接続口54を介し� ��貯湯タンク2内に戻る。

 このように、上記中温の温水が、デフロス� ��熱交換器19を経由した後、再び、貯湯タン� �2内に戻ることにより、蒸発器11に入るCO ₂ 冷媒の温度が適度に高くなる。その結果、上 記蒸発器11から霜を取り除くことができる。

 上記デフロスト運転中は、外気から熱を� ��り込むのではなく、貯湯タンク2内の下部領 域の中温の温水から熱を取り込む。この熱は 、ヒートポンプユニット1がデフロスト運転� �に沸かした温水の熱である。このため、上� �ヒートポンプユニット1のCOPはデフロスト運� ��中に限っていえば悪くなる。ただし、それ� ��、上記貯湯タンク2内の下部領域の中温の温 水を用いない従来のデフロスト運転でも同じ である。

 しかしながら、上記貯湯タンク2内の下部 領域の中温の温水を用いるデフロスト運転で あれば、その中温の温水は、デフロスト熱交 換器19を経由することによって、温度が下が� ��て低温の温水となって、貯湯タンク2内の下 部領域に戻る。これにより、上記デフロスト 運転の終了後に、貯湯タンク2内の温水の沸� �上げを行うと、貯湯タンク2内の下部領域の� ��温の温水がヒートポンプユニット1に供給さ れる。その結果、上記ヒートポンプユニット 1のCOPが向上し、運転トータルで、ヒートポ� �プユニット1のCOPの改善が見込める。

 また、上記デフロスト熱交換器19は過冷却� �交換器14の下流側に配置されているので、蒸 発器11および過冷却熱交換器14で温度が上昇� �たCO ₂ 冷媒が、デフロスト用循環回路50を流れる中� ��の温水から熱を吸収する。つまり、上記中� ��の温水はCO ₂ 冷媒で冷却される。

 このように、上記中温の温水はCO ₂ 冷媒で冷却されるが、そのCO ₂ 冷媒は蒸発器11および過冷却熱交換器14で温� �が上昇して過度に冷たくないので、中温の� �水が凍るのを防ぐことできる。

 もし、上記デフロスト熱交換器19を蒸発器11 と膨張弁15との間に配置したなら、膨張弁15� �ら蒸発器11へ向かう過度に冷たいCO ₂ 冷媒が、デフロスト用循環回路50を流れる中� ��の温水を冷却することになるので、中温の� ��水が凍って、デフロスト運転を継続できな� ��なる可能性がある。

 また、上記ヒートポンプユニット1はCO ₂ 冷媒を使用しているので、凝縮器13から高温� ��温水を出湯することができる。

 また、上記沸き上げ用循環回路5における 凝縮器13の上流側の一部は、デフロスト用循� ��回路50におけるデフロスト熱交換器19の上流 側の一部として兼用されるので、沸き上げ用 循環回路5における凝縮器13の上流側の一部を 施工すれば、デフロスト用循環回路50におけ� ��デフロスト熱交換器19の上流側の一部の施� �を行わずに済む。

 したがって、上記沸き上げ用循環回路5お よびデフロスト用循環回路50の施工に係る手� ��が少なく、沸き上げ用循環回路5およびデフ ロスト用循環回路50の施工性は良好である。

 また、上記沸き上げ用循環回路5における 温水の流通と、デフロスト用循環回路50にお� ��る温水の流通とを、一つの分岐弁55だけで� �御するので、それらの流通の制御が複雑に� �るのを防ぐことができる。

 また、上記暖房運転が行われていない非� ��フロスト運転時、制御部7は、沸き上げ用循 環ポンプ51をONにし、かつ、分岐弁55のデフロ スト熱交換器19側の出口を開き、デフロスト� ��循環回路50に少量の温水を流す。これによ� �、上記デフロスト用循環回路50内に残った温 水が冷えて凍るのを防ぐことができる。

 (第2実施形態)
 図1は、本発明の第2実施形態の暖房給湯装� �の構成を示す模式図である。また、図2にお� ��て、図1に示した第1実施形態の構成部と同� �構成部は、図1における構成部と同一参照番� ��を付して説明を省略する。

 上記暖房給湯装置は、上記第1実施形態の 過冷却熱交換器14およびデフロスト熱交換器1 9の代わりに、デフロスト熱交換器219を備え� �いる。

 上記デフロスト熱交換器219は、デフロスト� ��循環回路50内の温水を用いて、蒸発器11から 圧縮機12へ向かうCO ₂ 冷媒を加熱すると共に、凝縮器13から膨張弁1 5へ向かうCO ₂ 冷媒を冷却する。つまり、上記デフロスト熱 交換器219は、第1実施形態の過冷却熱交換器14 ,デフロスト熱交換器19の両方の機能を有して いる。

 より詳しくは、上記デフロスト熱交換器2 19では、凝縮器13と膨張弁15との間の冷媒回路 16の一部に、蒸発器11と圧縮機12との間の冷媒 回路16の一部をろう付けしている。また、上� ��凝縮器13と膨張弁15との間の冷媒回路16の一� ��には、デフロスト用循環回路50の一部もろ� �付けしている。

 上記構成の暖房給湯装置によれば、蒸発� ��11と圧縮機12との間にはデフロスト熱交換器 219を配置しているだけだから、第1実施形態� �比べて、ヒートポンプユニット1を小型化で� ��る。

 (第3実施形態)
 図3は、本発明の第3実施形態の暖房給湯装� �の構成を示す模式図である。また、図3にお� ��て、図2に示した第2実施形態の構成部と同� �構成部は、図2における構成部と同一参照番� ��を付して説明を省略する。

 上記暖房給湯装置は、温度検知部の一例� ��しての温度センサ40Hを備えている。この温� ��センサ40Hは、デフロスト用循環回路50に設� �られ、デフロスト熱交換器219の下流側に位� �している。そして、上記温度センサ40Hは、� �フロスト熱交換器19から貯湯タンク2へ向か� �低温の温水の温度を検出し、この温度を示� �信号を制御部7に出力する。

 上記構成の暖房給湯装置によれば、デフ� ��スト用循環回路50内を温水が流れている場� �、制御部7は、温度センサ40Hからの信号に基� ��いて、デフロスト熱交換器19から貯湯タン� �2へ向かう低温の温水の温度が例えば0℃以下 とならないように、分岐弁55のデフロスト熱� ��換器219側の出口の開度を調節する。

 その結果、上記デフロスト用循環回路50� �で温水が凍って、デフロスト運転が行えな� �なる事態を回避できる。

 (第4実施形態)
 図4は、本発明の第4実施形態の暖房給湯装� �の構成を示す模式図である。また、図4にお� ��て、図1に示した第1実施形態の構成部と同� �構成部は、図1における構成部と同一参照番� ��を付して説明を省略する。

 上記暖房給湯装置は、上記第1実施形態の デフロスト熱交換器19の代わりに、デフロス� ��熱交換器419を備えている。このデフロスト� ��交換器419は、容器461と、この容器461内に配� ��されたコイル状の熱交換パイプ462とを有し� ��いる。

 上記構成の暖房給湯装置によれば、蒸発器1 1を出たCO ₂ 冷媒は、過冷却熱交換器14を通過した後、容� ��461に入る。この容器461内には熱交換パイプ4 62が配置されているので、CO ₂ 冷媒は熱交換パイプ462の全表面に接触する。

 したがって、上記貯湯タンク2からの中温の 温水の熱は、熱交換パイプ462を介して容器461 内のCO ₂ 冷媒に効率良く伝達される。

 上記第1~第4実施形態において、ヒートポン� ��ユニット1はCO ₂ 冷媒を使用していたが、NH ₃ 冷媒やR22冷媒などを使用してもよい。

 また、上記第1~第4実施形態の内容を組み� ��わせたものを本発明の一実施の形態として� ��よい。

 また、上記第1~第4実施形態から、暖房端� ��8A,8B,…およびこれに関係する暖房用循環回� ��4等を無くして、給湯装置としてもよい。す なわち、本発明は、暖房給湯装置に限定され ず、給湯のみを行う給湯装置にも適用できる 。