JP2000171102A - 貯湯式の給湯熱源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度成層の乱れを抑制しつつ、湯水循環手段
および加熱手段の耐久性を向上させ、かつ、温水の無駄
な冷却を防止すること。 【解決手段】 貯湯タンク１内に形成される湯水の温度
成層の高温部分の形成範囲の下端位置が設定値よりも下
方である設定貯湯状態であるか、設定値よりも上方であ
る貯湯不足状態であるかを湯水の温度により検出する温
度検出手段１０の検出情報に基づいて、加熱手段Ｋおよ
び湯水循環手段Ｊを作動させて貯湯用の加熱作動を制御
する制御手段Ｓが、貯湯不足状態が検出されると加熱作
動を開始し、設定貯湯状態であることが検出されてから
設定加熱時間が経過すると加熱作動を停止する余剰貯湯
制御を実行し、加熱作動を停止してから貯湯不足状態に
なるまでの復帰時間を求めて、その求めた復帰時間に基
づいて、復帰時間が適正値になるように、設定加熱時間
を補正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、前記貯湯タンク内に形
成される湯水の温度成層における高温部分の形成範囲の
下端位置が設定値よりも下方である設定貯湯状態である
か、設定値よりも上方である貯湯不足状態であるかを湯
水の温度により検出する温度検出手段と、前記温度検出
手段の検出情報に基づいて、前記加熱手段および前記湯
水循環手段を作動させて貯湯用の加熱作動を制御する制
御手段とが設けられ、前記制御手段が、前記貯湯不足状
態が検出されると前記加熱作動を開始し、前記設定貯湯
状態であることが検出されてから設定加熱時間が経過す
ると前記加熱作動を停止する余剰貯湯制御を実行するよ
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、
設定貯湯状態であることが検出されてから設定加熱時間
が経過するまで、湯水循環手段および加熱手段による加
熱作動を継続させて、貯湯タンク内の貯湯量が余剰にな
るようにすることによって、加熱作動が頻繁に開始、停
止を繰り返すのを防止して、過渡期の温度の不安定な湯
水が貯湯タンク内へ供給されることにより温度成層が乱
されるのを抑制し、しかも、湯水循環手段および加熱手
段の耐久性を向上させるものである。つまり、設定貯湯
状態であることが検出されると、湯水循環手段および加
熱手段による加熱作動を停止させるものでは、貯湯タン
ク内に形成される湯水の温度成層における高温部分の形
成範囲の下端位置が使用に伴い設定値よりも上方に短時
間で移動するので、加熱作動を停止してから貯湯不足状
態になるまでの復帰時間が短くなって、加熱作動が頻繁
に開始、停止を繰り返すことにより、温度の不安定な湯
水が貯湯タンク内に頻繁に供給され、温度成層が乱され
ることを抑制し、また、頻繁な動作が湯水循環手段およ
び加熱手段の消耗を早くすることになるが、これを回避
させるようにしたものである。

【０００３】そして、このような貯湯式の給湯熱源装置
として、加熱手段にて加熱される前の湯水の温度を検出
する検出手段が設けられ、その検出温度が高いときには
設定加熱時間を短く、検出温度が低いときには設定加熱
時間を長くするものが知られている（例えば、特開平８
−１４５４７０号公報）。

【発明が解決しようとする課題】加熱作動を停止してか
ら貯湯不足状態になるまでの復帰時間が短すぎると、温
度成層が乱れ易くなり、しかも、湯水循環手段および加
熱手段の消耗を早めることになり、また、逆に、加熱作
動を停止してから貯湯不足状態になるまでの復帰時間が
長すぎると、余剰に貯湯した温水を使用することなく、
無駄に冷却させることになるので、設定加熱時間を適正
な値にして、復帰時間を適正値にすることが望まれる。

【０００４】しかしながら、従来のものでは、貯湯タン
ク内に貯湯されている温水が実際に使用されている使用
量を考慮せずに、加熱手段にて加熱される前の湯水の温
度のみによって設定加熱時間を求めているために、復帰
時間が適正値にならず、湯水循環手段および加熱手段の
消耗を早めたり、あるいは、余剰に貯湯した温水の熱量
を無駄に冷却させることがあった。つまり、復帰時間
は、貯湯タンク内に貯湯されている温水が実際に使用さ
れている使用量が多いときには短く、逆に、使用量が少
ないときには長くなるものである。

【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、加熱作動を停止してから貯湯不
足状態になるまでの復帰時間を適正値になるようにし
て、温度成層の乱れを抑制し、しかも、湯水循環手段お
よび加熱手段の耐久性を向上させ、かつ、貯湯タンク内
の温水の無駄な冷却を防止する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、制御手段が、加熱
作動を停止してから貯湯不足状態になるまでの復帰時間
を求めて、その求めた復帰時間に基づいて、復帰時間が
適正値になるように、設定加熱時間を補正するように構
成されている。つまり、加熱作動を停止してから貯湯不
足状態になるまでの実際の復帰時間を求めて、その求め
た復帰時間が適正値になるように、求めた復帰時間が短
いときには設定加熱時間を長く、求めた復帰時間が長い
ときには設定時間を短くして設定加熱時間を補正するの
で、復帰時間を適正値にすることができ、温度成層の乱
れを抑制し、しかも、湯水循環手段および加熱手段の耐
久性を向上させ、かつ、貯湯タンク内の温水の無駄な冷
却を防止することができる。

【０００７】請求項２に記載の発明によれば、給湯路を
通して貯湯タンク内の湯水が給湯されている給湯中であ
るか、非給湯中であるかを検出する給湯状態検出手段が
設けられ、制御手段が、給湯状態検出手段にて給湯中で
あると検出されたときには、余剰貯湯制御を実行し、非
給湯中であると検出されたときには、貯湯不足状態が検
出されると加熱作動を開始し、設定貯湯状態であること
が検出されると加熱作動を停止する通常貯湯制御を実行
するように構成されている。

【０００８】つまり、非給湯中においては、貯湯タンク
内の貯湯量、すなわち、貯湯タンク内に形成される湯水
の温度成層における高温部分の形成範囲の下端位置が短
時間で変動することがないので、加熱作動を停止してか
ら貯湯不足状態になるまでの復帰時間が大きいので、貯
湯不足状態が検出されると加熱作動を開始し、設定貯湯
状態であることが検出されると加熱作動を停止して、貯
湯タンク内に温水を過剰に貯湯しないことにより無駄な
冷却を防止することができる。また、給湯中において
は、貯湯タンク内の貯湯量、すなわち、貯湯タンク内に
形成される湯水の温度成層における高温部分の形成範囲
の下端位置が短時間で変動するので、余剰貯湯制御を実
行して、温度成層の乱れを抑制しつつ、湯水循環手段お
よび加熱手段の耐久性の向上を図ることができる。した
がって、復帰時間が短いときのみ、余剰貯湯制御を実行
するので、貯湯タンク内に過剰に貯湯しないことにより
無駄な冷却をより一層防止しながら、湯水循環手段およ
び加熱手段の耐久性の向上を図ることができる。

【０００９】請求項３に記載の発明によれば、加熱手段
にて加熱する湯水の通流量を調整する通流量調整手段が
設けられ、制御手段が、運転が開始されてから設定時間
経過するまでは、通流量調整手段を湯水の通流量の減少
側に調整するように構成されている。つまり、加熱手段
にて湯水を加熱するときには、その運転の立上りには少
々の時間がかかるので、運転が開始されてから設定時間
経過するまでの運転の立上り時には、湯水の通流量の減
少側になるように通流量調整手段を調整することによっ
て、加熱手段にて湯水を十分に加熱することができ、貯
湯タンク内に形成される温度成層を維持することができ
る。

【００１０】

【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。つまり、
循環路２および循環ポンプ３にて、湯水循環手段Ｊが構
成されている。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。

【００１１】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、給湯路６には、設定通流量を越えるとＯＮ作
動する給湯状態検出手段としての水流スイッチＦＳが設
けられ、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。

【００１２】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。したがって、各三方弁７ｂ，８ｂ，９
ｂ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に取り出すように構成されている。

【００１３】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、貯湯タンク１内に形成
される湯水の温度成層における高温部分の形成範囲の下
端位置が設定値よりも下方である設定貯湯状態である
か、設定値よりも上方である貯湯不足状態であるかを、
湯水の温度を検出することにより検出する温度検出手段
としての貯湯温サーミスタ１０が設けられている。この
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ている。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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Ａ
ｃ、四方弁Ｖｘ、室外熱交換器Ｎｏ、その室外熱交換器
Ｎｏに対し外気を通風する室外空調用送風機Ｆｏ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ＲＰが設け
られている。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】前記貯湯用コントローラＴＣは、給湯中に
は貯湯タンク１内に余剰に貯湯する余剰貯湯処理、非給
湯中には貯湯タンク１内に貯湯する通常貯湯処理、外部
放熱部Ｈにおける放熱要求に伴って外部放熱部Ｈにて放
熱する放熱処理のそれぞれの処理を実行するように構成
されている。前記余剰貯湯処理は、給湯用操作装置ＫＳ
により運転が指令されている状態において、水流スイッ
チＦＳにより給湯中が検出されると、貯湯不足状態が検
出されると加熱作動を開始し、設定貯湯状態であること
が検出されてから設定加熱時間が経過すると加熱作動を
停止する余剰貯湯制御を実行するとともに、加熱作動を
停止してから貯湯不足状態になるまでの復帰時間を求め
て、その求めた復帰時間に基づいて、復帰時間が適正値
になるように、設定加熱時間を補正する処理を行う。

【００２９】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において、水流スイッ
チＦＳがＯＮ作動されて給湯中が検出されている状態
で、貯湯不足状態が検出されると、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、
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。

【００３０】このようにして、貯湯不足状態が検出され
ると、加熱部Ｋ、循環路２、および、循環ポンプ３によ
る加熱作動を開始し、設定貯湯状態であること、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以
上であることが検出されてから設定加熱時間が経過する
と、加熱部Ｋ、循環路２、および、循環ポンプ３による
加熱作動を停止して、貯湯タンク１内に余剰に貯湯す
る。そして、加熱部Ｋ、循環路２、および、循環ポンプ
３による加熱作動を停止してから、再度、貯湯不足状態
が検出されるまでの復帰時間が求められ、その求めた復
帰時間に基づいて、復帰時間が適正値になるように、設
定加熱時間を補正するようにしている。

【００３１】つまり、加熱作動を停止してから貯湯不足
状態が検出されるまでの復帰時間ｔ２をタイマにより求
め、設定加熱時間ｔ１、復帰時間ｔ２、および、復帰時
間の適正値ｔｓに基づいて、下記〔数１〕にて、あらた
に設定加熱時間Ｔ１を求め、再度、貯湯不足状態が検出
されると、あらたに求めた設定加熱時間Ｔ１に基づい
て、上述の制御動作を繰り返す。なお、下記〔数１〕に
て、あらたに求めた設定加熱時間と実際に加熱作動した
設定加熱時間と区別して説明する便宜上、それぞれに別
の符号を記すが、以下においてはその符号を省略して、
設定加熱時間ｔ１とする。

【００３２】

【数１】

【００３３】なお、設定加熱時間の求めかたについて
は、上記〔数１〕に限られるものではなく、その他の演
算にて求めてもよく、タイマにより求めた復帰時間に基
づいて、復帰時間が適正値になるように、設定加熱時間
を補正するものであればよい。そして、このようにし
て、復帰時間が適正値になるように、設定加熱時間が補
正されるので、加熱作動を頻繁に開始、停止させること
もなく、加熱作動における温度成層の乱れを抑制しつ
つ、湯水循環手段および加熱手段の耐久性を向上させ、
かつ、貯湯タンク１内に余剰に貯湯された温水を無駄に
冷却することを防止することができる。

【００３４】前記通常貯湯処理は、給湯用操作装置ＫＳ
により運転が指令されている状態において、水流スイッ
チＦＳにより非給湯中であると、貯湯不足状態が検出さ
れると加熱作動を開始し、設定貯湯状態であることが検
出されると加熱作動を停止する処理を実行する。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
れている状態において、水流スイッチＦＳがＯＦＦされ
て非給湯中が検出されている状態で、貯湯不足状態が検
出されると、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、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。

【００３５】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。このようにして、
貯湯不足状態が検出されると、加熱部Ｋ、循環路２、お
よび、循環ポンプ３による加熱作動を開始し、設定貯湯
状態であること、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以上であることが検出されると、
加熱部Ｋ、循環路２、および、循環ポンプ３による加熱
作動を停止して、貯湯タンク１内に貯湯する。

【００３６】上述のように、給湯中であるときには、余
剰貯湯処理を実行し、非給湯中であるときには、通常貯
湯処理を実行するので、貯湯タンク内の温水の無駄な冷
却をより一層防止しながら、貯湯タンク内の温度成層の
乱れを抑制し、湯水循環手段および加熱手段の耐久性の
向上を図ることができる。

【００３７】前記放熱処理は、設定貯湯状態であること
が検出されている状態において、外部放熱部Ｈにおける
放熱要求に伴って外部放熱部Ｈにて放熱する処理を実行
する。具体的に説明すると、設定貯湯状態であること、
すなわち、貯湯温サーミスタ１０による検出温度が設定
温度未満であることが検出されている状態において、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、貯湯タンク１内の中
間部の湯水を循環路２に取り出すように中間用三方弁８
ｂを切換え、循環路２の湯水を貯湯タンク１の底部に戻
すように底部用三方弁９ｂを切換える。そして、図４に
示すように、貯湯タンク１の中間部の湯水を熱源として
風呂追焚き用熱交換部１５と床暖房用熱交換部１６のう
ちの放熱が要求されている一方またはその両方において
放熱し、放熱後の湯水を貯湯タンク１の底部に戻すよう
にする。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】前記制御装置Ｓの制御動作を図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Ｋ
Ｓにより運転が指令されている状態で、タイマをリセッ
トして、設定加熱時間ｔ１および復帰時間ｔ２として記
憶している値を復帰時間の適正値ｔｓに記憶し直してメ
モリの初期化を行う（ステップ１）。そして、設定加熱
時間ｔ１を上記〔数１〕にて演算する（ステップ２）。
なお、運転初期においては、ｔ１＝ｔ２＝ｔｓなので、
設定加熱時間ｔ１は復帰時間の適正値ｔｓとなる。

【００４２】その後、貯湯温サーミスタ１０の検出温度
ＴＫが設定温度未満で貯湯不足状態が検出されると、貯
湯処理を実行する（ステップ３，４）。つまり、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。

【００４３】このようにして、貯湯タンク１への貯湯を
行い、貯湯温サーミスタ１０の検出温度ＴＫが設定温度
以上になり設定貯湯状態であることが検出されると、水
流スイッチＦＳがＯＮ作動されているか否かを検出し、
ＯＮ作動されて給湯中であると、タイマのカウントが０
ならばタイマのカウントを開始し、設定貯湯状態である
ことが検出されてからの時間をタイマにより計測する
（ステップ３，５〜７）。そして、タイマのカウントが
求めた設定加熱時間ｔ１になると、すなわち、設定貯湯
状態であることが検出されてから設定加熱時間ｔ１が経
過すると、加熱部Ｋ、循環ポンプ３による加熱作動を停
止する停止処理を実行し、設定加熱時間ｔ１を記憶し
て、タイマをリセットし、再びタイマのカウントをスタ
ートさせ、加熱作動を停止してからの時間をタイマによ
り計測する（ステップ８〜１１）。

【００４４】なお、停止処理について詳述すると、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。

【００４５】水流スイッチＦＳがＯＮ作動されて給湯中
であると、貯湯温サーミスタ１０の検出温度ＴＫが設定
温度未満である貯湯不足状態が検出されると、タイマに
よるカウント、すなわち、加熱作動を停止してから貯湯
不足状態になるまでの復帰時間ｔ２が記憶される（ステ
ップ１２〜１４）。このようにして、復帰時間ｔ２がタ
イマにより求められると、復帰時間ｔ２が適正値ｔｓに
なるように、求めた復帰時間ｔ２に基づいて、上記〔数
１〕にて設定加熱時間ｔ１を求められる（ステップ
３）。

【００４６】また、貯湯不足状態が検出されるに伴って
加熱作動が開始されるが、設定貯湯状態であることが検
出され、水流スイッチＦＳがＯＦＦで非給湯中であると
（ステップ３〜５）、加熱部Ｋ、循環ポンプ３による加
熱作動を停止する停止処理を実行する（ステップ１
５）。このようにして、給湯中であると、設定貯湯状態
であることが検出されてから設定加熱時間が経過するま
で貯湯処理が継続して実行され、非給湯中であると、設
定貯湯状態であることが検出されると、加熱作動を停止
させて貯湯処理を終了させる。

【００４７】そして、設定貯湯状態であることが検出さ
れて、停止処理を実行した後、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、放熱処理
の実行が要求されると、放熱処理を実行する（ステップ
１５〜１７）。つまり、循環ポンプ３を作動させ、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用三
方弁８ｂ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
の中間部の湯水を熱源として風呂追焚き用熱交換部１５
と床暖房用熱交換部１６のうちの放熱が要求されている
一方またはその両方において放熱する。

【００４８】また、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と、
貯湯温サーミスタ１０の検出温度ＴＫが設定温度未満と
なるまで、あるいは、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、放熱処理の実行が要求されるまで、貯湯処
理あるいは放熱処理の実行を待機させる待機処理を実行
する（ステップ１６，１８）。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。

【００４９】〔別実施形態〕 （１）上記実施形態では、給湯中であると、余剰貯湯処
理を実行し、非給湯中であると、通常貯湯処理を実行す
るようにしているが、給湯中であるか、非給湯中である
かにかかわらず、常に、余剰貯湯処理を実行するように
してもよい。

【００５０】（２）上記実施形態では、貯湯タンク１の
底部から取り出した湯水を通流量を調整することなく、
加熱部Ｋにて加熱するようにしているが、例えば、図１
の仮想線に示すように、加熱部Ｋにて加熱する湯水の通
流量を調整する通流量調整手段としての比例弁１１を設
け、給湯用操作装置ＫＳにて運転が開始されてから設定
時間経過するまでは、比例弁１１を絞って湯水の通流量
が減少するように調整するようにしてもよい。また、通
流量調整手段としては、この比例弁１１に限られるもの
ではなく、循環ポンプ３の回転数を制御することによっ
て、湯水の通流量を調整するようにしてもよい。

【００５１】（３）上記実施形態では、水流スイッチＦ
Ｓにて、給湯中であるか、非給湯中であるかを検出する
ようにしているが、水流スイッチＦＳに限られるもので
はなく、通流量を検出する流量センサなどを用いてもよ
い。

【００５２】（４）上記実施形態では、加熱部Ｋを、ヒ
ートポンプ式冷暖房における排熱を利用する第１熱交換
部１２、エンジン排熱を利用する第２熱交換部１３、バ
ーナＢを備える燃焼装置Ｎを利用する第３熱交換部１４
にて構成されているが、加熱部Ｋの構成は、複数あるい
は単数でもよく、電気ヒータなど各種の加熱装置が適応
可能である。

【００５３】（５）上記実施形態では、貯湯タンク１へ
の貯湯を行うとともに、外部放熱部Ｈにおける放熱をも
行えるようにしているが、貯湯タンク１への貯湯のみを
行うものでもよい。つまり、上記実施形態において、貯
湯タンク１の中間部に設けられている中間部接続路８ａ
と中間部用三方弁８ｂとを設けずに、循環路２と貯湯タ
ンク１とが、貯湯タンク１の上部と底部の２箇所で連通
接続するようにしてもよい。

【００５４】（６）上記実施形態では、本発明にかかる
給湯装置をエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システム
に適応した例を示しているが、瞬間湯沸器などの一般的
な給湯装置や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するシステム
に適応させることも可能である。

【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

【符号の説明】

１ 貯湯タンク ６ 給湯路 １０ 温度検出手段 １１ 通流量調整手段 ＦＳ 給湯状態検出手段 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

Claims (3)

【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、 前記貯湯タンク内に形成される湯水の温度成層における
   高温部分の形成範囲の下端位置が設定値よりも下方であ
   る設定貯湯状態であるか、設定値よりも上方である貯湯
   不足状態であるかを湯水の温度により検出する温度検出
   手段と、 前記温度検出手段の検出情報に基づいて、前記加熱手段
   および前記湯水循環手段を作動させて貯湯用の加熱作動
   を制御する制御手段とが設けられ、 前記制御手段が、前記貯湯不足状態が検出されると前記
   加熱作動を開始し、前記設定貯湯状態であることが検出
   されてから設定加熱時間が経過すると前記加熱作動を停
   止する余剰貯湯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であって、 前記制御手段が、前記加熱作動を停止してから前記貯湯
   不足状態になるまでの復帰時間を求めて、 その求めた復帰時間に基づいて、復帰時間が適正値にな
   るように、前記設定加熱時間を補正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】 前記給湯路を通して前記貯湯タンク内の
   湯水が給湯されている給湯中であるか、非給湯中である
   かを検出する給湯状態検出手段が設けられ、 前記制御手段が、前記給湯状態検出手段にて給湯中であ
   ると検出されたときには、前記余剰貯湯制御を実行し、
   非給湯中であると検出されたときには、前記貯湯不足状
   態が検出されると前記加熱作動を開始し、前記設定貯湯
   状態であることが検出されると前記加熱作動を停止する
   通常貯湯制御を実行するように構成されている請求項１
   に記載の貯湯式の給湯熱源装置。
3. 【請求項３】 前記加熱手段にて加熱する湯水の通流量
   を調整する通流量調整手段が設けられ、 前記制御手段が、運転が開始されてから設定時間経過す
   るまでは、前記通流量調整手段を湯水の通流量の減少側
   に調整するように構成されている請求項１または２に記
   載の貯湯式の給湯熱源装置。