JP2000121085A - 貯湯式の給湯熱源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 貯湯タンクへの貯湯および外部放熱部におけ
る放熱のそれぞれを効率よく行うことができる貯湯式の
給湯熱源装置を提供する点にある。 【解決手段】 給湯路６が上部に接続された貯湯タンク
１内に湯水が温度成層を形成して貯湯されるように、加
熱手段Ｋにて加熱した温水を貯湯タンク１の上部に供給
する貯湯用循環状態で湯水を循環する湯水循環手段Ｊと
が設けられた貯湯式の給湯熱源装置であって、湯水循環
手段Ｊが、加熱手段Ｋにて加熱した温水の全量または一
部を外部放熱部Ｈに分岐供給する形態で湯水を循環させ
る外部放熱用循環状態とに切換え自在に構成され、制御
手段Ｓが、湯水循環手段Ｊを貯湯用循環状態に切換えて
加熱手段Ｋを加熱作動させる貯湯運転状態と、湯水循環
手段Ｊを外部放熱用循環状態に切換えて加熱手段Ｋを加
熱作動させる放熱運転状態とを切換えて、運転制御を実
行するように構成されている貯湯式の給湯熱源装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給湯路が上部に接
続された貯湯タンクと、その貯湯タンク内に湯水が温度
成層を形成して貯湯されるように、貯湯タンクの底部か
ら取り出した湯水を加熱手段にて加熱したのち、その温
水を前記貯湯タンクの上部に供給する貯湯用循環状態で
湯水を循環する湯水循環手段と、運転を制御する制御手
段とが設けられた貯湯式の給湯熱源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような貯湯式の給湯熱源装置は、
貯湯タンク内に温度成層を形成して湯水が貯湯されるよ
うに加熱手段にて加熱し、貯湯タンク内の上部の湯水を
給湯路を介して給湯するとともに、貯湯タンク内の湯水
を外部放熱部に循環供給することにより、比較的小型の
加熱手段を用いて貯湯タンク内に温度成層を形成して湯
水を貯湯し、その貯湯された湯水を給湯および外部放熱
部にて有効利用することができるものである。

【０００３】そして、従来、貯湯タンクの底部から取り
出した湯水を加熱手段にて加熱したのち、その温水を貯
湯タンクの上部に供給するように連絡水管が設けられ、
この連絡水管の途中部には、貯湯タンク内の湯水を加熱
するための熱交換部と外部放熱部とが兼用するように設
けられ、貯湯タンクへの貯湯を行うときには、貯湯タン
クの底部から取り出した湯水を加熱手段にて加熱したの
ち、その温水を貯湯タンクの上部に供給して温度成層を
形成して貯湯し、外部放熱部にて放熱を行うときには、
外部放熱部に供給される熱媒を加熱手段にて加熱して放
熱するものがあった（例えば、実開昭５６−３４２４９
号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ものでは、貯湯タンクへの貯湯を行う熱交換部と外部放
熱部が兼用するように設けられているために、貯湯タン
クへの貯湯を行うときには、加熱手段による熱を外部放
熱部に奪われ、逆に、外部放熱部における放熱を行うと
きには、加熱手段による熱を熱交換部に奪われ、貯湯タ
ンクへの貯湯および外部放熱部における放熱のそれぞれ
を効率よく行えないことがあった。

【０００５】本発明は、かかる点に着目してなされたも
のであり、その目的は、貯湯タンクへの貯湯および外部
放熱部における放熱のそれぞれを効率よく行うことがで
きる貯湯式の給湯熱源装置を提供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明によれば、湯水循環手段が、
加熱手段にて加熱した温水の全量または一部を外部放熱
部に分岐供給する形態で湯水を循環させる外部放熱用循
環状態とに切換え自在に構成され、制御手段が、湯水循
環手段を貯湯用循環状態に切換えて加熱手段を加熱作動
させる貯湯運転状態と、湯水循環手段を外部放熱用循環
状態に切換えて加熱手段を加熱作動させる放熱運転状態
とを切換えて、運転制御を実行するように構成されてい
る。したがって、貯湯タンクへの貯湯を行うときには、
湯水循環手段を貯湯用循環状態に切換えて貯湯運転状態
において、加熱手段にて加熱された温水を貯湯タンクの
上部に供給して的確に貯湯を行うことができ、外部放熱
部における放熱を行うときには、湯水循環手段を外部放
熱用循環状態に切換えて放熱運転状態において、加熱手
段にて加熱した温水の全量を外部放熱部に供給して外部
放熱部における放熱を的確に行うことができ、または、
加熱手段にて加熱した温水の一部を外部放熱部に、残り
を貯湯タンクの上部に供給して、加熱手段にて余剰に加
熱された温水を放熱を行うとともに、貯湯にも利用する
ことができる。

【０００７】請求項２に記載の発明によれば、湯水循環
手段が、外部放熱用循環状態において、外部放熱部に分
岐供給する温水量を変更調節自在に構成されているの
で、外部放熱部における放熱に必要な温水量を外部放熱
部に分岐供給することができ、外部放熱部における放熱
をより的確に行うことができる。

【０００８】請求項３に記載の発明によれば、加熱手段
が、複数種の加熱部を備えて構成され、制御手段が、加
熱負荷に応じて、複数種の加熱部の加熱作動を制御する
ように構成されている。したがって、貯湯タンクへの貯
湯や外部放熱部に対する加熱負荷に応じて、加熱負荷が
大きいときには、加熱手段による熱量が大きくなるよう
に複数種の加熱部の加熱作動を制御し、加熱負荷が小さ
いときには、加熱手段による熱量が小さくなるように複
数種の加熱部の加熱作動を制御することができ、加熱手
段における加熱をより的確に行うことができる。

【０００９】請求項４に記載の発明によれば、湯水循環
手段が、貯湯タンクの上部から取り出した湯水を外部放
熱部に供給して貯湯タンクの底部に戻す外部放熱専用循
環状態に切換え自在に構成され、制御手段が、湯水循環
手段を外部放熱専用循環状態に切換える放熱専用運転状
態にも切換えて、運転制御を実行するように構成されて
いる。したがって、湯水循環手段を外部放熱専用循環状
態に切換えて、貯湯タンク内に貯湯している温水を外部
放熱部に供給して貯湯タンクの底部に戻すことにより、
貯湯タンク内における温水の温度成層の形成状態を乱す
ことなく、貯湯タンク内に貯湯している温水を有効利用
して外部放熱部における放熱を行うことができる。

【００１０】請求項５に記載の発明によれば、貯湯タン
ク内における湯水の温度成層の形成状態が高温部分の形
成範囲が設定値よりも下方である余剰貯湯状態であるか
否かを検出する余剰貯湯状態検出手段が設けられ、湯水
循環手段が、貯湯タンクにおける設定値よりも下方側の
取り出し部から取り出した湯水を放熱器供給して、取り
出し部よりも下方の戻し部から貯湯タンク内に戻す余剰
分外部放熱循環状態に切換え自在に構成され、制御手段
が、余剰貯湯状態検出手段の検出情報に基づいて、余剰
貯湯状態を維持するように、かつ、湯水循環手段を余剰
分外部放熱循環状態に切換える余剰分放熱状態にも切換
えて、運転制御を実行するように構成されている。つま
り、貯湯タンク内における湯水の温度成層の形成状態が
余剰貯湯状態を検出するように、すなわち、余剰貯湯状
態を維持するように、循環供給手段にて外部外部放熱部
に貯湯タンク内の湯水を供給して、外部外部放熱部にお
ける放熱を行うことができるので、貯湯タンク内の温水
が給湯されても湯切れが生じることのない余剰貯湯状態
に確保しながら、余剰貯湯されている温水を有効利用し
て外部外部放熱部における放熱を行うことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明にかかる貯湯式の給湯熱源
装置をエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムに適
応した例を図面に基づいて説明する。このエンジンヒー
トポンプ式冷暖房給湯システムは、図１に示すように、
室内の冷暖房をするエンジンヒートポンプ式冷暖房装置
Ｃが設けられ、このエンジンヒートポンプ式冷暖房装置
Ｃのエンジン排熱およびヒートポンプ式冷暖房における
排熱、ならびに、補助熱源を利用しながら貯湯タンク１
内の湯水を加熱する加熱手段としての加熱部Ｋ、貯湯タ
ンク１内の湯を利用して放熱する外部放熱部Ｈのそれぞ
れが貯湯タンク１内の湯水を循環するための循環路２に
設けられ、循環ポンプ３を作動させて貯湯タンク１内の
湯水を循環路２にて循環するようにしている。そして、
エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃの運転、加熱部Ｋ
および循環ポンプ３などの動作を制御する制御手段とし
ての制御装置Ｓが設けられている。

【００１２】前記貯湯タンク１には、その底部から貯湯
タンク１に水道水圧を用いて給水する給水路４が接続さ
れ、その上部から風呂場や台所などの給湯栓５に給湯す
る給湯路６が接続され、給湯栓５で使用された量だけの
水を給水路４から貯湯タンク１に給水するようにしてい
る。また、循環路２を通流する湯水を貯湯タンク１内に
戻す、または、貯湯タンク１内の湯水を循環路２に取り
出すために、循環路２と貯湯タンク１とが、貯湯タンク
１の上部、中間部、底部の３箇所で連通接続されてい
る。

【００１３】つまり、貯湯タンク１の上部には、循環路
２と貯湯タンク１とを接続する上部接続路７ａと、循環
路２と上部接続路７ａとの接続箇所に上部用三方弁７ｂ
とが設けられ、貯湯タンク１の中間部には、循環路２と
貯湯タンク１とを接続する中間部接続路８ａと、循環路
２と中間部接続路８ａとの接続箇所に中間部用三方弁８
ｂとが設けられ、貯湯タンク１の底部には、循環路２と
貯湯タンク１とを接続する底部接続路９ａと、循環路２
と底部接続路９ａとの接続箇所に底部用三方弁９ｂとが
設けられている。

【００１４】したがって、各三方弁７ｂ，８ｂ，９ｂを
切換えることによって、循環路２を通流する湯水を貯湯
タンク１に戻したり、または、貯湯タンク１内の湯水を
循環路２に取り出すようにし、湯水循環手段Ｊが、循環
路２、循環ポンプ３、各接続路７ａ，８ａ，９ａ、各三
方弁７ｂ，８ｂ，９ｂなどによって構成されている。ま
た、上部用三方弁７ｂにより、加熱部Ｋにて加熱した温
水を、外部放熱部Ｈに分岐供給する温水量を変更調節自
在に構成している。

【００１５】また、貯湯タンク１内に加熱された湯を貯
湯する際には、底部接続路９ａにより貯湯タンク１の底
部の水を循環路２に取り出し、その水を加熱部Ｋで加熱
しながら循環路２を循環させて、その加熱された湯を上
部接続路７ａにより貯湯タンク１の上部に戻して温度成
層を形成して貯湯する。そして、その貯湯量が必要最小
貯湯量以上であるかを、その湯温を検出することにより
検出する貯湯温サーミスタ１０、必要最小貯湯量よりも
設定量だけ多い余剰貯湯量以上であるかを、その湯温を
検出することにより検出する余剰貯湯状態検出手段とし
ての余剰湯温サーミスタ１１が設けられている。なお、
必要最小貯湯量とは、給湯栓５にて給湯することが予測
される範囲の給湯量で行われるときに、湯切れが生じな
いように予め貯湯しておく貯湯量のことである。そし
て、貯湯温サーミスタ１０の設置位置は、貯湯タンク１
と中間接続路８ａとの接続箇所よりも上方に位置し、余
剰湯温サーミスタ１１の設置位置は、貯湯タンク１と中
間部接続路８ａとの接続箇所よりも下方に位置する。

【００１６】前記加熱部Ｋは、循環路２における湯水の
循環方向上手側から下手側に向けて、ヒートポンプ式冷
暖房における排熱を利用して加熱する第１熱交換部１
２、エンジン排熱を利用して加熱する第２熱交換部１
３、補助熱源としてのバーナＢを備える燃焼装置Ｎによ
り加熱する第３熱交換部１４を順に設けて構成され、そ
れぞれの熱交換部１２，１３，１４において循環路２を
通流する湯水を熱交換により加熱できるようにしてい
る。前記外部放熱部Ｈは、本実施形態においては、循環
路２における湯水の循環方向上手側から下手側に向け
て、風呂追焚き用熱交換部１５、床暖房用熱交換部１６
を順に設けて構成されている。つまり、浴槽内の湯水を
風呂追焚き用循環ポンプ１５ａの作動により風呂追焚き
用循環路１５ｂを介して風呂追焚き用熱交換部１５に供
給して熱交換により図外の浴槽の湯水を追焚きをできる
ようにしている。また、床暖房用循環ポンプ１６ａの作
動により床暖房用循環路１６ｂを通流する熱媒を床暖房
用熱交換部１６にて熱交換して床暖房をできるようにし
ている。

【００１７】ちなみに、第１熱交換部１２が底部用三方
弁９ｂと中間部用三方弁８ｂとの間の循環路２に設けら
れ、第２熱交換部１３および第３熱交換部１４が中間部
用三方弁８ｂと上部用三方弁７ｂとの間の循環路２に設
けられ、循環ポンプ３が第３熱交換部１４と上部用三方
弁７ｂとの間の循環路２に設けられている。そして、風
呂追焚き用熱交換部１５および床暖房用熱交換部１６が
上部用三方弁７ｂと底部用三方弁９ｂとの間の循環路２
に設けられている。

【００１８】前記エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃ
は、室内機Ｕｉ、室外機Ｕｏから構成され、室内機Ｕｉ
と室外機Ｕｏとは、冷媒配管ｒで接続されている。前記
室内機Ｕｉには、膨張弁Ｖｅｘ、室内熱交換器Ｎｉ、そ
の室内熱交換器Ｎｉで温調した空気ＳＡを空調対象域へ
送出する室内空調用送風機Ｆｉが備えられている。前記
室外機Ｕｏには、ガスエンジンＧＥ、ラジエターＲＧ、
ラジエター用送風機ＲＦ、圧縮機Ｃｍｐ、アキュムレー
タＡｃ、四方弁Ｖｘ、室外熱交換器Ｎｏ、その室外熱交
換器Ｎｏに対し外気ＴＡを通風する室外空調用送風機Ｆ
ｏが備えられている。また、ガスエンジンＧＥの冷却用
の冷却水をラジエターＲＧとの間で循環させる冷却水路
ｗが設けられ、この冷却水路ｗにラジエター用ポンプＲ
Ｐが設けられている。

【００１９】そして、エンジンヒートポンプ式冷暖房装
置Ｃは、ガスエンジンＧＥにより圧縮機Ｃｍｐを作動さ
せて、四方弁Ｖｘの切換え操作により冷房運転と暖房運
転とを選択切換え可能に構成されている。また、エンジ
ンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃには、冷房運転における
排熱が冷媒により第１熱交換部１２に供給される加熱状
態と室外熱交換器Ｎｏに供給される排熱状態とに切換え
る第１排熱切換機構１７と、ガスエンジン排熱が冷却水
により第２熱交換部１３に供給される加熱状態とラジエ
ターＲＧに供給されて排熱される排熱状態とに切換える
第２排熱切換機構１８とが設けられている。

【００２０】具体的に説明すると、第１排熱切換機構１
７は、室外熱交換器Ｎｏと第１熱交換部１２とが並列に
なるように冷媒配管ｒに接続されているバイパス冷媒配
管１７ａ、バイパス冷媒配管１７ａと冷媒配管ｒとの接
続箇所にそれぞれ設けられている三方弁１７ｂ，１７ｃ
から構成されている。そして、冷房運転における排熱が
冷媒により第１熱交換部１２に供給される加熱状態にお
いては、冷媒が冷媒配管ｒ、バイパス冷媒配管１７ａ、
第１熱交換部１２、バイパス冷媒配管１７ａ、冷媒配管
ｒの順に供給される。また、冷房運転における排熱が冷
媒により室外熱交換器Ｎｏに供給される排熱状態におい
ては、冷媒が冷媒配管ｒ、室外熱交換器No、冷媒配管ｒ
の順に供給される。

【００２１】第２排熱切換機構１８は、ラジエターＲＧ
と第２熱交換部１３とが並列になるように冷却水路ｗに
接続されているバイパス冷却水路１８ａ、バイパス冷却
水路１８ａと冷却水路ｗとの接続箇所にそれぞれ設けら
れている三方弁１８ｂ，１８ｃから構成されている。そ
して、ガスエンジン排熱が冷却水により第２熱交換部１
３に供給される加熱状態においては、冷却水が冷却水路
ｗ、バイパス冷却水路１８ａ、第２熱交換部１３、バイ
パス冷却水路１８ａ、ラジエター用ポンプＲＰ、冷却水
路ｗの順に供給される。また、ガスエンジン排熱が冷却
水によりラジエタＲＧに供給されて排熱される排熱状態
においては、冷却水が冷却水路ｗ、ラジエターＲＧ、ラ
ジエター用ポンプＲＰ、冷却水路ｗの順に供給される。

【００２２】そして、冷房運転においては、室内熱交換
器Ｎｉを蒸発器として機能させて、空調対象域への供給
空気を冷却温調し、第１排熱切換機構１７が排熱状態に
切り換えられていると、室外熱交換器Ｎｏを凝縮器とし
て機能させて外気に対して放熱し、第１排熱切換機構１
７が加熱状態に切り換えられていると、第１熱交換部１
２にて循環路２を通流する湯水に対して放熱する。ま
た、暖房運転においては、室内熱交換器Ｎｉを凝縮器と
して機能させて、空調対象域への供給空気を加熱温調
し、室外熱交換器Ｎｏを蒸発器として機能させて外気か
ら吸熱するようにしている。

【００２３】このようにして、冷房運転または暖房運転
が実行されるときにおいて、冷却水によりガスエンジン
ＧＥの排熱を回収して、第２排熱切換機構１８が排熱状
態に切り換えられていると、ラジエター用送風機ＲＦを
駆動させラジエターＲＧにおいて放熱し、第２排熱切換
機構１８が加熱状態に切り換えられていると、第２熱交
換部１３にて循環路２を通流する湯水に対して放熱する
ように構成されている。

【００２４】さらに詳述すると、冷房運転においては、
圧縮機Ｃｍｐから吐出される高圧乾き蒸気冷媒を、四方
弁Ｖｘを介して室外熱交換器Ｎｏに供給し、第１排熱切
換機構１７が排熱状態に切り換えられている場合には、
この室外熱交換器Ｎｏにおいて外気との熱交換により凝
縮させる。

【００２５】そして、凝縮器としての室外熱交換器Ｎｏ
から送出される凝縮工程通過冷媒を、膨張弁Ｖｅｘを介
して室内熱交換器Ｎｉに供給し、この室内熱交換器Ｎｉ
において冷却対象空気との熱交換により蒸発される。そ
の後、蒸発器としての室内熱交換器Ｎｉから送出される
低圧乾き蒸気冷媒を、四方弁Ｖｘおよびアキュムレータ
Ａｃを介して圧縮機Ｃｍｐの吸入口に戻す。このように
して、冷却対象域である室内が冷房されることになる。

【００２６】また、暖房運転については、圧縮機Ｃｍｐ
から吐出される高圧乾き蒸気冷媒を、四方弁Ｖｘを介し
て室内熱交換器Ｎｉに供給し、この室内熱交換器Ｎｉに
おいて加熱対象空気との熱交換により凝縮させる。

【００２７】そして、凝縮器としての室内熱交換器Ｎｉ
から送出される凝縮構成通過冷媒を、膨張弁Ｖｅｘを介
して室外熱交換器Ｎｏに供給し、この室外熱交換器Ｎｏ
において外気との熱交換により蒸発させる。その後、蒸
発器としての室外熱交換器Ｎｏから送出される低圧乾き
蒸気冷媒を四方弁ＶｘおよびアキュムレータＡｃを介し
て圧縮機Ｃｍｐの吸入口に戻す。このようにして、加熱
対象域である室内が暖房されることになる。

【００２８】前記制御装置Ｓは、図２に示すように、燃
焼装置Ｎ、循環ポンプ３および各三方弁７ｂ，８ｂ，９
ｂなどの貯湯タンク１側の動作を制御する給湯用コント
ローラＴＣ、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃの運
転を制御する冷暖房装置用コントローラＲＣから構成さ
れ、この給湯用コントローラＴＣと冷暖房装置用コント
ローラＲＣが通信可能に構成されている。

【００２９】つまり、給湯用コントローラＴＣは、給湯
用操作装置ＫＳの指令に基づいて、循環ポンプ３、燃焼
装置Ｎ、各三方弁７ｂ，８ｂ，９ｂの動作を制御するよ
うに構成され、冷暖房装置用コントローラＲＣは、冷暖
房用操作装置ＲＳの指令に基づいて、ガスエンジンＧ
Ｅ、第１排熱切換機構１７、第２排熱切換機構１８の動
作を制御するように構成されている。そして、前記冷暖
房装置用コントローラＲＣは、冷暖房用操作装置ＲＳの
指令に基づいて、冷房運転または暖房運転を実行すると
ともに、第１排熱切換機構１７と第２排熱切換機構１８
の切換えを行うように構成されている。

【００３０】前記貯湯用コントローラＴＣは、給湯用操
作装置ＫＳにより運転が指令されている状態で、貯湯運
転を実行する時間帯などの貯湯運転の実行タイミングで
あって、貯湯タンク１内に必要最小貯湯量の貯湯がされ
ていないと、すなわち、貯湯温サーミスタ１０による検
出温度が設定温度未満であると、貯湯用循環状態におい
て貯湯運転状態に切換えて貯湯タンク１への貯湯処理を
行う。そして、貯湯タンク１への貯湯が行われた後、外
部放熱部Ｈにおける放熱要求に伴って外部放熱用循環状
態において放熱運転状態に切り換えて外部放熱部Ｈにて
放熱処理を行う。

【００３１】具体的に説明すると、給湯用操作装置ＫＳ
により運転が指令されている状態で、貯湯タンク１内に
必要最小貯湯量の貯湯がされていないと、すなわち、貯
湯温サーミスタ１０による検出温度が設定温度未満であ
ると、貯湯処理の実行が要求されて、図３に示すよう
に、循環ポンプ３を作動させ、貯湯タンク１の底部の水
を循環路２に取り出すように底部用三方弁９ｂを切換え
て、貯湯タンク１の底部の水を加熱部Ｋにて加熱しなが
ら循環させる。そして、例えば、循環路２を通流する湯
水が十分に加熱される設定時間が経過すると、あるい
は、循環路２における湯水の温度が設定温度以上になる
と、循環路２を通流する湯を貯湯タンク１の上部に戻す
ように上部用三方弁７ｂを切り換えて、加熱された湯を
貯湯タンク１の上部に戻して貯湯を行う。

【００３２】このようにして、貯湯タンク１内に湯水が
温度成層を形成して貯湯されるように、その貯湯量が必
要最小貯湯量よりも設定量だけ多い余剰貯湯量になるま
で、すなわち、余剰湯温サーミスタ１１による検出温度
が設定温度以上になるまで、貯湯タンク１の底部から取
り出した湯水を加熱部Ｋにて加熱したのち、その温水を
貯湯タンク１の上部に供給する貯湯用循環状態において
貯湯を行う貯湯運転を実行する。

【００３３】また、上述の貯湯タンク１への貯湯が行わ
れた後、給湯用操作装置ＫＳの指令により風呂追焚きが
指令されるか、床暖房装置の運転が開始されるか、また
は、その両方がされて、風呂追焚き用循環ポンプ１５ａ
や床暖房用循環ポンプ１６ａが作動され、放熱処理の実
行が要求されると、循環ポンプ３を作動させ、底部接続
路９ａからの湯水と循環路２からの湯水とが混合するよ
うに底部用三方弁９ｂを切り換え、加熱部Ｋにて加熱さ
れた温水の全量または一部を外部放熱部Ｈに分岐供給す
るように上部用三方弁７ｂを切り換える。そして、図４
に示すように、加熱部Ｋにて加熱した温水の全量または
一部を外部放熱部Ｈに分岐供給する形態で湯水を循環さ
せる外部放熱用循環状態において、貯湯タンク１の底部
の湯水を加熱部Ｋにて加熱して、その一部を貯湯タンク
１の上部に戻して貯湯するとともに、残りの湯水を熱源
として外部放熱部Ｈにて放熱する。その後、貯湯タンク
１の底部の湯水と外部放熱部Ｈにて熱源として放熱され
た湯水を混合させて、再び加熱部Ｋにて加熱するように
循環させる。

【００３４】このようにして、貯湯タンクへの貯湯を行
うときには、湯水循環手段を貯湯用循環状態に切換えて
貯湯運転状態にて貯湯処理を実行し、外部放熱部におけ
る放熱を行うときには、湯水循環手段を外部放熱用循環
状態に切換えて放熱運転状態にて放熱処理を実行するこ
とができるので、貯湯タンクへの貯湯および外部放熱部
における放熱のそれぞれを効率よく行うことができる。

【００３５】また、加熱部Ｋの動作について説明する
と、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃが冷房運転を
実行している状態で、かつ、第１排熱切換機構１７が加
熱状態に切換えられると、第１熱交換部１２において、
ヒートポンプ式冷暖房における排熱を熱源として循環路
２を通流する湯水を加熱することが可能となる。また、
エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃが作動されている
状態で、かつ、第２排熱切換機構１８が加熱状態に切り
換えられると、第２熱交換部１３において、ガスエンジ
ン排熱を熱源として循環路２を通流する湯水を加熱する
ことが可能となる。そして、第３熱交換部１４において
は、燃焼装置Ｎを作動させてバーナＢの燃焼により循環
路２を通流する湯水を加熱することができる。

【００３６】このようにして、第１〜３熱交換部１２，
１３，１４のそれぞれの熱交換部において加熱可能であ
るが、貯湯タンク１への貯湯や外部放熱部Ｈに対する加
熱負荷に応じて、第１熱交換部１２、第２熱交換部１
３、および、第３熱交換部１４における加熱作動の実行
が制御される。つまり、例えば、運転の立ち上がりなど
のように加熱負荷が大きいときには、第１排熱切換機構
および第２排熱切換機構を加熱状態に切換え、かつ、バ
ーナＢによる燃焼を行い、第１〜３熱交換部１２，１
３，１４の全ての熱交換部において加熱可能にする。

【００３７】また、通常時には、エンジンヒートポンプ
式冷暖房装置Ｃの運転状態よって第１および第２熱交換
部１２，１３における加熱が可能となるために、第１お
よび第２熱交換部１２，１３において加熱されるか否か
に基づいて、燃焼装置Ｎを作動させてバーナＢの燃焼に
より第３熱交換部１４において加熱されるか否かが判別
される。つまり、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃ
の運転状態よって第１および第２熱交換部１２，１３に
おける加熱が行われないときには、あるいは、第１およ
び第２熱交換部１２，１３における加熱では貯湯タンク
１への貯湯に対する加熱負荷に不足するときには、燃焼
装置Ｎを作動させてバーナＢの燃焼により第３熱交換部
１４における加熱を実行して、貯湯タンク１への貯湯や
外部放熱部Ｈに対する加熱負荷に対応するように加熱部
Ｋの動作を制御するようにしている。

【００３８】このときの制御装置Ｓの制御動作について
図５のフローチャートに基づいて説明する。まず、給湯
用操作装置ＫＳにより運転が指令されている状態で、貯
湯運転を実行する時間帯などの貯湯運転の実行タイミン
グであって、貯湯タンク１内に必要最小貯湯量の貯湯が
されていないと、すなわち、貯湯温サーミスタ１０の検
出温度ＴＫが設定温度未満であると、貯湯運転を開始し
て貯湯処理を実行する。

【００３９】つまり、循環ポンプ３を作動させ、底部用
三方弁９ｂを貯湯タンク１の水を循環路２に取り出すよ
うに切換えて、貯湯タンク１の底部の水を加熱部Ｋにて
加熱しながら循環させ、例えば、循環路２を通流する湯
水が十分に加熱される設定時間が経過すると、あるい
は、循環路２における湯水の温度が設定温度以上になる
と、循環路２を通流する湯を貯湯タンク１に戻すように
上部用三方弁７ｂを切り換えて、加熱された湯を貯湯タ
ンク１の上部に戻して貯湯を行う。

【００４０】このようにして、貯湯処理を実行して、そ
の貯湯量が必要最小貯湯量よりも設定量だけ多い余剰貯
湯量になると、すなわち、余剰湯温サーミスタ１１によ
る検出温度ＴＹが設定温度以上になると、停止処理を実
行して貯湯運転を終了する。つまり、循環ポンプ３が作
動中であればその作動を停止させ、第１〜３熱交換部１
２，１３，１４にて循環路２の湯水が加熱されないよう
に、第１排熱切換機構１７および第２排熱切換機構１８
が加熱状態に切換えられていると排熱状態に切換えると
ともに、バーナＢが燃焼中であればバーナＢでの燃焼を
停止させる。

【００４１】また、貯湯運転を実行する時間帯などの貯
湯運転の実行タイミングであって、貯湯タンク１内に必
要最小貯湯量の貯湯がされているときに、すなわち、貯
湯温サーミスタ１０の検出温度ＴＫが設定温度以上のと
きに、貯湯タンク１への貯湯を行う貯湯処理を実行して
いる貯湯運転中であると、その貯湯処理が継続して実行
される。そして、貯湯タンク１内に余剰貯湯量の貯湯が
行われて、貯湯運転が終了された後に、給湯用操作装置
ＫＳの指令により風呂追焚きが指令されるか、床暖房装
置の運転が開始されるか、または、その両方がされて、
放熱処理の実行が要求されると、放熱運転を開始して放
熱処理を実行する。つまり、循環ポンプ３を作動させ、
底部接続路９ａからの湯水と循環路２からの湯水とが混
合するように底部用三方弁９ｂを切り換え、循環路２の
湯水の一部を貯湯タンク１に戻すように上部用三方弁７
ｂを切り換える。そして、貯湯タンク１の底部の湯水を
加熱部Ｋにて加熱して、その一部を貯湯タンク１の上部
に戻して貯湯するとともに、残りの湯水を熱源として外
部放熱部Ｈにて放熱する。その後、貯湯タンク１の底部
の湯水と外部放熱部Ｈにて熱源として放熱された湯水を
混合させて、再び加熱部Ｋにて加熱するように循環させ
る。

【００４２】そして、上述のように貯湯運転が終了して
いるときに、給湯用操作装置ＫＳの指令により風呂追焚
きが指令されず、かつ、床暖房装置の運転が停止された
状態で、放熱処理の実行が要求されていない場合には、
待機処理を実行する。つまり、循環ポンプ３が作動して
いればその作動を停止させ、第１排熱切換機構１７およ
び第２排熱切換機構１８が加熱状態に切換えられている
と排熱状態に切換えるとともに、バーナＢが燃焼中であ
ればバーナＢでの燃焼を停止させる。

【００４３】このようにして、貯湯運転を実行する時間
帯などの貯湯運転の実行タイミングにおいては、貯湯運
転や放熱運転が実行されるが、貯湯運転の実行タイミン
グでなければ、上述の停止処理が実行される。つまり、
循環ポンプ３が作動中であればその作動を停止させ、第
１〜３熱交換部１２，１３，１４にて循環路２の湯水が
加熱されないように、第１排熱切換機構１７および第２
排熱切換機構１８が加熱状態に切換えられていると排熱
状態に切換えるとともに、バーナＢが燃焼中であればバ
ーナＢでの燃焼を停止させる。

【００４４】〔別実施形態〕 （１）上記実施形態では、加熱部Ｋにて加熱した温水の
一部を外部放熱部Ｈに分岐供給する形態で湯水を循環さ
せる外部放熱用循環状態において放熱処理を実行するよ
うにしているが、外部放熱用循環状態に加え、貯湯タン
ク１の中間部から取り出した湯水の全量または一部を外
部放熱部Ｈに供給して貯湯タンク１の底部に戻す形態で
湯水を循環させる余剰分外部放熱循環状態において余剰
分放熱状態にて外部放熱部Ｈにて放熱するようにしても
よい。具体的に説明すると、図６に示すように、貯湯温
サーミスタ１０の検出温度ＴＫが設定温度以上のときに
おいて、給湯用操作装置ＫＳの指令により風呂追焚きが
指令されたり、床暖房装置の運転が開始されたりして、
風呂追焚き用循環ポンプ１５ａや床暖房用循環ポンプ１
６ａが作動されるに伴って、貯湯タンク１内の湯水を循
環路２に取り出すように中間部用三方弁８ｂを切り換
え、循環路２の湯水の一部を貯湯タンク１に戻すように
上部用三方弁７ｂを切り換える。そして、貯湯タンク１
の中間部の湯水の一部を貯湯タンク１の上部に戻して貯
湯するとともに、残りの湯水を熱源として外部放熱部Ｈ
にて放熱して貯湯タンク１の底部に戻す。なお、このと
きの制御動作については、上記実施形態の図５に示すフ
ローチャートと同様であるので、その説明は省略する。

【００４５】（２）上記実施形態では、加熱部Ｋにて加
熱した温水の一部を外部放熱部Ｈに分岐供給する形態で
湯水を循環させる外部放熱用循環状態において放熱処理
を実行するようにしているが、外部放熱用循環状態に加
え、貯湯タンク１の上部から取り出した湯水を外部放熱
部Ｈに供給して貯湯タンク１の底部に戻す外部放熱専用
循環状態において放熱専用運転状態に切り換えて放熱処
理を実行するようにしてもよい。つまり、図７に示すよ
うに、上部接続路７ａよりも湯水循環方向下流側の循環
路２に上部取出し用ポンプ３ａを設けて、この上部取出
し用ポンプ３ａを作動させて、貯湯タンク１内の湯水を
循環路２に取り出すように上部用三方弁７ｂを切換え、
循環路２の湯水を貯湯タンク１内に戻すように底部用三
方弁９ｂを切換えて、貯湯タンク１の上部から取り出し
た湯水を外部放熱部Ｈに供給して貯湯タンクの底部に戻
す形態で、外部放熱部Ｈにおける放熱を行うようにす
る。なお、このときに、別実施形態（１）のごとく、余
剰放熱運転状態においても外部放熱部Ｈにおける放熱を
行うようにしてもよい。

【００４６】また、上述のように、貯湯タンク１の上部
から湯水を取り出す際には、上部用三方弁７ｂを切換え
るようにしているが、次のように構成してもよい。つま
り、図８に示すように、循環路２に対して循環ポンプ３
を設けてバイパス循環路２ａが設けられ、このバイパス
循環路２ａと循環路２との接続箇所のそれぞれに三方弁
７ｃ，７ｄが設けられ、三方弁７ｃと三方弁７ｄとの間
の循環路２と貯湯タンク１とを接続する接続路７ｅが設
けられている。

【００４７】そして、三方弁７ｃと三方弁７ｄを切換え
ることによって、循環路２の湯水を貯湯タンク１に戻す
状態（図８（イ））と、貯湯タンク１内の湯水を循環路
２に取り出す状態（図８（ロ））と、循環路２の湯水を
貯湯タンク１に戻すことなくそのまま下流側に供給する
状態（図８（ハ））とに切換える。

【００４８】（３）上記実施形態では、貯湯タンク１の
上部、中間部、底部のそれぞれにおいて、上部接続路７
ａ、中間部接続路８ａ、底部接続路９ａを介して循環路
２と貯湯タンク１とを接続するようにしているが、次の
ように構成してもよい。なお、上記実施形態と同様の構
成は同符号を記すことで、その説明を省略する。つま
り、図９に示すように、貯湯タンク１の底部から取り出
した湯水を加熱部Ｋ、外部放熱部Ｈを介して余剰湯温サ
ーミスタ１１よりも下方側の貯湯タンク１に接続するよ
うに第１循環路１９が設けられ、加熱部Ｋと外部放熱部
Ｈとの間の第１循環路１９と貯湯タンク１の上部とを接
続する第２循環路２０が設けられている。また、加熱部
Ｋよりも湯水循環方向上流側の第１循環路１９には、第
１循環ポンプ２１が設けられ、外部放熱部Ｈよりも湯水
循環方向下流側の第１循環路１９には、第１断続弁２２
が設けられ、第２循環路２０には、第２断続弁２３が設
けられている。

【００４９】そして、貯湯運転状態においては、第１循
環ポンプ２１を作動させ、第１断続弁２２を閉め、か
つ、第２断続弁２３を開いて、貯湯タンク１の底部から
取り出した湯水を加熱部Ｋにて加熱したのち、その温水
を貯湯タンク１の上部に供給して貯湯する。また、放熱
運転状態においては、第１循環ポンプ２１を作動させ、
第１断続弁２２を開き、かつ、第２断続弁２３を閉め
て、貯湯タンク１の底部から取り出した湯水を加熱部Ｋ
にて加熱したのち、その温水の全量を外部放熱部Ｈに供
給して、外部放熱部Ｈにおける放熱を行う。

【００５０】ちなみに、加熱部Ｋは上記実施形態の第１
〜３熱交換部から構成され、この加熱部Ｋの動作につい
ては、上記実施形態と同様であるので、その説明は省略
する。なお、第１および２断続弁２２，２３を比例弁で
構成し、放熱運転状態においては、第１循環ポンプ２１
を作動させ、比例弁の開度を調節して、貯湯タンク１の
底部から取り出した湯水を加熱部Ｋにて加熱したのち、
その温水の一部を外部放熱部Ｈに供給して、外部放熱部
Ｈにおける放熱を行うようにしてもよい。

【００５１】また、図９においては、加熱部Ｋは上記実
施形態の第１〜３熱交換部から構成されているが、図１
０に示すように、加熱部Ｋを主加熱部と副加熱部とに分
けるようにしてもよい。つまり、主加熱部は上記実施形
態の第１および第２熱交換部から構成され、副加熱部は
上記実施形態の第３熱交換部から構成されるようにす
る。

【００５２】さらに、上述の構成に代えて、次のように
構成してもよい。なお、上記実施形態と同様の構成は同
符号を記すことで、その説明を省略する。つまり、図１
１に示すように、貯湯タンク１の底部から取り出した湯
水を加熱部Ｋ、第２循環ポンプ２５、外部放熱部Ｈを介
して余剰湯温サーミスタ１１よりも下方側の貯湯タンク
１に接続するように第３循環路２４が設けられ、加熱部
Ｋよりも湯水循環方向上流側の第３循環路２４には第３
断続弁２６が設けられ、外部放熱部Ｈよりも湯水循環方
向下流側の第３循環路２４には第４断続弁２７が設けら
れている。また、加熱部Ｋと第２循環ポンプ２５との間
の第３循環路２４と貯湯タンク１の中間部とを接続する
第２中間部接続路２８、第２循環ポンプ２５と外部放熱
部Ｈとの間の第３循環路２４と貯湯タンク１の上部とを
接続する第２上部接続路２９のそれぞれが設けられ、第
２上部接続路２９には比例弁３０が設けられている。な
お、第２中間部接続路２８と貯湯タンク１との接続箇所
は、余剰温サーミスタ１１よりも下方側に位置する。

【００５３】そして、貯湯運転状態においては、第２循
環ポンプ２５を作動させ、第３断続弁２６を開き、第４
断続弁２７を閉じ、比例弁３０の開度を調節して、貯湯
タンク１の底部から取り出した湯水を加熱部Ｋにて加熱
したのち、その温水を貯湯タンク１の上部に供給して貯
湯タンク１への貯湯を行う。また、放熱運転状態におい
ては、第２循環ポンプ２５を作動させ、第３断続弁２６
を開き、第４断続弁２７を開き、比例弁３０の開度を調
節して、貯湯タンク１の底部から取り出した湯水を加熱
部Ｋにて加熱したのち、その温水の全量または一部を外
部放熱部Ｈに供給して外部放熱部Ｈにおける放熱を行
い、余剰分放熱運転状態においては、第２循環ポンプ２
５を作動させ、第４断続弁２７を開き、比例弁３０の開
度を調節して、貯湯タンク１の中間部の湯水を取り出し
て、その湯水の全量または一部を外部放熱部Ｈに供給し
て、外部放熱部Ｈにおける放熱を行う。

【００５４】（４）上記実施形態では、貯湯タンク１か
ら循環路２に湯水を取り出したり、循環路２から貯湯タ
ンク１に湯水を戻すのを、上部三方弁７ｂ、中間部三方
弁８ｂ、および、底部三方弁９ｂを用いて行っている
が、三方弁に限ることなく、断続弁や比例弁を用いて行
うことも可能である。

【００５５】（５）上記実施形態では、エンジンヒート
ポンプ式冷暖房装置Ｃのエンジン排熱およびヒートポン
プ式冷暖房における排熱を利用して加熱部Ｋにおける加
熱を可能としているが、家庭用コージェネレーションシ
ステムにおけるエンジン排熱および発電機排熱を利用し
て加熱部Ｋにおいて加熱するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムの
概略構成図

【図２】制御装置の制御ブロック図

【図３】エンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムの
概略構成図

【図４】エンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムの
概略構成図

【図５】制御装置の制御動作を示すフローチャート

【図６】別実施形態を示すエンジンヒートポンプ式冷暖
房給湯システムの概略構成図

【図７】別実施形態を示すエンジンヒートポンプ式冷暖
房給湯システムの概略構成図

【図８】別実施形態におけるエンジンヒートポンプ式冷
暖房給湯システムの要部を示す図

【図９】別実施形態におけるエンジンヒートポンプ式冷
暖房給湯システムの要部を示す図

【図１０】別実施形態におけるエンジンヒートポンプ式
冷暖房給湯システムの要部を示す図

【図１１】別実施形態におけるエンジンヒートポンプ式
冷暖房給湯システムの要部を示す図

【符号の説明】

１ 貯湯タンク ６ 給湯路 １１ 余剰貯湯状態検出手段 Ｈ 外部放熱部 Ｊ 湯水循環手段 Ｋ 加熱手段 Ｓ 制御手段

フロントページの続き (72)発明者 岩田 伸 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 福知 徹 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 橋詰 康人 大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会社ハーマン内 (72)発明者 藤川 泰 大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会社ハーマン内 Ｆターム(参考） 3L073 AA01 AA14 AB09 AC10 AE01 AE06 AE10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給湯路が上部に接続された貯湯タンク
   と、 その貯湯タンク内に湯水が温度成層を形成して貯湯され
   るように、貯湯タンクの底部から取り出した湯水を加熱
   手段にて加熱したのち、その温水を前記貯湯タンクの上
   部に供給する貯湯用循環状態で湯水を循環する湯水循環
   手段と、 運転を制御する制御手段とが設けられた貯湯式の給湯熱
   源装置であって、 前記湯水循環手段が、前記加熱手段にて加熱した温水の
   全量または一部を外部放熱部に分岐供給する形態で湯水
   を循環させる外部放熱用循環状態とに切換え自在に構成
   され、 前記制御手段が、前記湯水循環手段を前記貯湯用循環状
   態に切換えて前記加熱手段を加熱作動させる貯湯運転状
   態と、前記湯水循環手段を前記外部放熱用循環状態に切
   換えて前記加熱手段を加熱作動させる放熱運転状態とを
   切換えて、運転制御を実行するように構成されている貯
   湯式の給湯熱源装置。
2. 【請求項２】前記湯水循環手段が、前記外部放熱用循環
   状態において、前記外部放熱部に分岐供給する温水量を
   変更調節自在に構成されている請求項１記載の貯湯式の
   給湯熱源装置。
3. 【請求項３】 前記加熱手段が、複数種の加熱部を備え
   て構成され、 前記制御手段が、加熱負荷に応じて、前記複数種の加熱
   部の加熱作動を制御するように構成されている請求項1
   または２記載の貯湯式の給湯熱源装置。
4. 【請求項４】 前記湯水循環手段が、前記貯湯タンクの
   上部から取り出した湯水を前記外部放熱部に供給して前
   記貯湯タンクの底部に戻す外部放熱専用循環状態に切換
   え自在に構成され、 前記制御手段が、前記湯水循環手段を前記外部放熱専用
   循環状態に切換える放熱専用運転状態にも切換えて、運
   転制御を実行するように構成されている請求項１〜３の
   いずれか１項に記載の貯湯式の給湯熱源装置。
5. 【請求項５】 前記貯湯タンク内における湯水の温度成
   層の形成状態が高温部分の形成範囲が設定値よりも下方
   である余剰貯湯状態であるか否かを検出する余剰貯湯状
   態検出手段が設けられ、 前記湯水循環手段が、前記貯湯タンクにおける前記設定
   値よりも下方側の取り出し部から取り出した湯水を前記
   外部放熱部に供給して、前記取り出し部よりも下方の戻
   し部から前記貯湯タンク内に戻す余剰分外部放熱循環状
   態に切換え自在に構成され、 前記制御手段が、前記余剰貯湯状態検出手段の検出情報
   に基づいて、前記余剰貯湯状態を維持するように、か
   つ、前記湯水循環手段を余剰分外部放熱循環状態に切換
   える余剰分放熱運転状態にも切換えて、運転制御を実行
   するように構成されている請求項１〜４のいずれか１項
   に記載の貯湯式の給湯熱源装置。