JP2007120846A - 給湯システム及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吸収ヒートポンプとして運転することに加えて、ボイラーとしての運転もすることが出来る給湯システムの提供。
【解決手段】吸収ヒートポンプ（１０１）と、ボイラー（３０１）と、制御装置（１５０）とを有しており、該制御装置（１５０）は、吸収ヒートポンプ（１０１）の温度或いは圧力に関するパラメータ（Ｔｇ、Ｐｇ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）を受信して、吸収ヒートポンプ（１０１）を運転するか或いはボイラー（３０１）を運転するかを決定する
【選択図】図１

Description

本発明は、大気が保有する熱量等の未利用エネルギーを低温熱源とする吸収ヒートポンプを備えた給湯システムに関する。

従来技術に係るヒートポンプの例として、単効用増熱型ヒートポンプを図７で示す。
図７において、システム全体を符号ＰＡで示す単効用増熱型ヒートポンプは、例えば、燃料供給ラインＬｆから都市ガスが燃料として投入される再生器１と、系外から例えば空気熱Ｑ_Ｌを取り入れて冷媒を蒸発する蒸発器２と、液相の吸収剤が気相の冷媒（冷媒蒸気）を吸収する吸収器３と、冷媒蒸気が凝縮する凝縮器４とを備えている。

吸収器３及び凝縮器４には冷却水ラインＬｗが経由する様に配置されており、冷却水ラインＬｗを流れる冷却水によって吸収器３及び凝縮器４が冷却される様に構成されている。吸収器３と再生器１とは、循環ポンプ５が介装されている吸収溶液ラインＬ１、Ｌ２によって接続されている。ラインＬ１、Ｌ２には溶液熱交換器６が介装され、ラインＬ２の溶液の熱をラインＬ１の溶液に投与する様に構成されている。
再生器１には精溜器１１が装備されており、精溜器１１は、再生器１において吸収剤（例えば水）が気化して、冷媒蒸気（例えばアンモニア蒸気）と共に凝縮器４側に移動する恐れがある場合に、当該気相の吸収剤（例えば水蒸気）を凝縮せしめ、再生した冷媒蒸気から分離するために設けられている。それと共に、精溜器１１は、吸収溶液ラインＬ１を流れる吸収溶液を、溶液熱交換器６よりも吸収器３側の領域で加熱し、昇温する様に構成されている。

精溜器１１で気相の吸収剤から分離された冷媒蒸気（例えばアンモニア蒸気）は、ラインＬ３を流れて凝縮器４に至り、凝縮器４内で気化熱を奪われて凝縮して液相冷媒（例えば、１００％アンモニア）になり、この液相冷媒はラインＬ４を流れて蒸発器２に流入する。
蒸発器２内の液相冷媒は、空気熱Ｑ_Ｌより気化熱を奪って蒸発器２内で蒸発し、ラインＬ５（単なる開口である場合も存在する）を介して吸収器３に戻る。
図７の例では、蒸発器２においては、大気からの熱エネルギー（空気熱）Ｑ_Ｌにより液相冷媒を蒸発しているが、大気からの熱エネルギー（空気熱）Ｑ_Ｌのみならず、河川の水や、下水等が保有する未利用エネルギーであっても、利用可能に構成されている。

吸収器３内で、冷媒蒸気は再生器１から戻った吸収溶液に吸収されて、吸収溶液中の吸収剤濃度が薄くなる。吸収剤濃度が薄くなった吸収溶液（希溶液）は、吸収器３を出て、循環ポンプ５により再生器１へ送られる。ここで、吸収器３内では、冷媒蒸気が吸収溶液に吸収される際に、吸収熱（潜熱）を発生する。
この吸収熱は、冷却水ラインＬｗを流れる冷却水に投入される。そして、冷却水ラインＬｗを流れる冷却水は、吸収器３で発生した吸収熱（潜熱）を奪って吸収器３を冷却すると共に、凝縮器４において冷媒蒸気（気相冷媒）から気化熱を奪って凝縮せしめる（液相冷媒とする）。
すなわち、冷却水ラインＬｗを流れる冷却水には、吸収器３で発生した吸収熱及び凝縮器４で冷媒蒸気から奪った気化熱が投入され加熱される。その結果、冷却水ラインＬｗを流れる冷却水は、給湯需要を賄える程度まで昇温されて、湯として取り出される（給湯）。

ここで、図７で示す従来技術の吸収ヒートポンプでは、給湯温度や給水温度が上昇してしまうと、ヒートポンプサイクル性能が低下して、高効率による運転というメリットが享受することが出来なくなる。従って、給湯温度を高温にすることが困難であった。
また、給湯温度や給水温度が上昇してしまうと再生器１における温度レベルも上昇して、腐食等の問題が発生する。
さらに、再生器１において吸収溶液を加熱する時間を必要とする吸収ヒートポンプは、所望の給湯温度が得られるまでの時間（立ち上がり時間）が長いので、給湯運転を断続的に繰り返す必要がある場合には不都合である。

その他の従来技術として、例えば、大気温度が低く大気熱交換用循環水が十分に加熱されない場合に凝縮熱により大気熱交換用循環水を加熱し、大気温度が高く大気熱交換用循環水が十分に冷却されない場合に気化熱により大気熱交換用循環水を冷却する吸収ヒートポンプシステムが提案されている（特許文献１）。
しかし、係る従来技術は気温が低い場合にも確実に暖房運転を実行し、且つ、気温が高くても確実に冷房運転を実行することを目的としており、給湯温度或いは給水温度が上昇した場合における吸収ヒートポンプの問題点を解消するものではない。
特開２００５−７７０３７号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、吸収ヒートポンプでは困難な高温の給湯温度を実現することが出来ると共に、給湯運転を断続的に繰り返す必要がある場合にも適正に対処することが出来る給湯システム及びその制御方法の提供を目的としている。

本発明の給湯システム（１００）は、吸収ヒートポンプ（１０１）と、ボイラー（温水ボイラー３０１）と、制御装置（コントロールユニット１５０）とを有しており、該制御装置（１５０）は、吸収ヒートポンプ（１０１）の温度或いは圧力に関するパラメータ（例えば、再生器温度Ｔｇ、再生器圧力Ｐｇ、給湯温度Ｔ１、冷却水入口温度Ｔ２、外気温度Ｔ３）を受信して、吸収ヒートポンプ（１０１）を運転するか或いはボイラー（温水ボイラー３０１）を運転するかを決定する様に構成されていることを特徴としている（図１〜図４：請求項１）。

本発明において、水供給源（上水等）に接続されている給水ライン（ＬＩ）と、該給水ライン（ＬＩ）に介装されている流路切換装置（Ｖ３：例えば三方弁）とを有し、流路切換装置（Ｖ３：例えば三方弁）は給水ライン（ＬＩ）を吸収ヒートポンプ（１０１）側に連通する給水ライン（ＬＨＩ）とボイラー（３０１）側に連通する給水ライン（ＬＢＩ）の何れかに連通する様に構成されており、前記制御手段（コントロールユニット１５０）は、吸収ヒートポンプ（１０１）を運転する場合には流路切換装置（Ｖ３）を吸収ヒートポンプ（１０１）に連通する給水ライン（ＬＨＩ）と連通する側に切り換え、ボイラー（３０１）を運転する場合には流路切換装置（Ｖ３）をボイラー（３０１）に連通する給水ライン（ＬＢＩ）側に切り換える様に構成されているのが好ましい（図１〜図４：請求項２）。

より詳細には、前記制御手段（コントロールユニット１５０）は吸収ヒートポンプ（１０１）で高効率の給湯運転が可能か否かを判定し、可能であれば流路切換装置（Ｖ３）を吸収ヒートポンプ（１０１）側に連通する給水ライン（ＬＨＩ）に連通する側に切り換え、吸収ヒートポンプ（１０１）で高効率の給湯運転が出来ない状態であれば流路切換装置（Ｖ３）をボイラー（３０１）側に連通する給水ライン（ＬＢＩ）側に切り換える制御を行う様に構成されているのが好ましい（図１〜図４）。

上述した本発明の給湯システム（１００：請求項２の給湯システム）の制御方法は、吸収ヒートポンプ（１０１）の温度或いは圧力に関するパラメータ（例えば、再生器温度Ｔｇ、再生器圧力Ｐｇ、給湯温度Ｔ１、冷却水入口温度Ｔ２、外気温度Ｔ３）を計測し、係るパラメータに基いて吸収ヒートポンプ（１０１）を運転するか或いはボイラー（温水ボイラー３０１）を運転するかを決定し、吸収ヒートポンプ（１０１）を運転する場合には流路切換装置（Ｖ３）を吸収ヒートポンプ（１０１）に連通する給水ライン（ＬＨＩ）と連通する側に切り換え、ボイラー（３０１）を運転する場合には流路切換装置（Ｖ３）をボイラー（３０１）に連通する給水ライン（ＬＢＩ）側に切り換えることを特徴としている（図１〜図４：請求項５）。

また本発明の給湯システム（２００）は、吸収ヒートポンプ（１０１）と、ボイラー（温水ボイラー３０１）と、制御装置（コントロールユニット１６０）とを有しており、該制御装置（１６０）は、吸収ヒートポンプ（１０１）の温度或いは圧力に関するパラメータ（例えば、再生器温度Ｔｇ、再生器圧力Ｐｇ、給湯温度Ｔ１、冷却水入口温度Ｔ２、外気温度Ｔ３）を受信して、吸収ヒートポンプ（１０１）のみを運転する（ヒートポンプ運転）か、ボイラー（温水ボイラー３０１）のみを運転する（ボイラー運転）か、或いは、吸収ヒートポンプ（１０１）及びボイラー（温水ボイラー３０１）を同時に運転する（併用運転）か、を決定する様に構成されていることを特徴としている（図５、図６：請求項３）。

ここで、水供給源（上水等）に接続されている給水ライン（ＬＩ）と、該給水ライン（ＬＩ）に介装されている第１の流路切換装置（ＶＡ：例えば三方弁）と、吸収ヒートポンプの給湯ライン（ＬＨＯ）に介装されている第２の流路切換装置（ＶＢ：例えば三方弁）とを有し、第１の流路切換装置（ＶＡ）は給水ライン（ＬＩ）を、吸収ヒートポンプ（１０１）側に連通する給水ライン（ＬＨＩ）或いはボイラー（３０１）側に連通する給水ライン（ＬＢＩ）の何れかに連通する様に構成されており、第２の流路切換装置（ＶＢ）は吸収ヒートポンプ（１０１）の給湯ライン（ＬＨＯ）を、ボイラー（３０１）の給湯ライン（ＬＢＯ）との合流箇所（第２の合流点ＰＢ２）或いはボイラー（３０１）側に連通する給水ライン（ＬＢＩ）の何れかに連通する様に構成されており、前記制御手段（コントロールユニット１６０）は、吸収ヒートポンプ（１０１）のみを運転する場合（ヒートポンプ運転）には、第１の流路切換装置（ＶＡ）を吸収ヒートポンプ（１０１）に連通する給水ライン（ＬＨＩ）と連通する側に切り換え、且つ、第２の流路切換装置（ＶＢ）をボイラー（３０１）の給湯ラインとの合流箇所（第２の合流点ＰＢ２）に連通する側に切り換え、ボイラー（３０１）のみを運転する場合（ボイラー運転）には、第１の流路切換装置（ＶＡ）をボイラー（３０１）に連通する給水ライン（ＬＢＩ）側に切り換え、且つ、第２の流路切換装置（ＶＢ）を閉鎖し、吸収ヒートポンプ（１０１）及びボイラー（温水ボイラー３０１）を同時に運転する場合（併用運転）には、第１の流路切換装置（ＶＡ）を吸収ヒートポンプ（１０１）に連通する給水ライン（ＬＨＩ）と連通する側に切り換え、且つ、第２の流路切換装置（ＶＢ）をボイラー（３０１）に連通する給水ライン（ＬＢＩ）と連通する側に切り換える制御を行う様に構成されているのが好ましい（図５、図６：請求項４）。

本発明の給湯装置（請求項5の給湯装置）の制御方法は、吸収ヒートポンプ（１０１）の温度或いは圧力に関するパラメータ（例えば、再生器温度Ｔｇ、再生器圧力Ｐｇ、給湯温度Ｔ１、冷却水入口温度Ｔ２、外気温度Ｔ３）を計測し、吸収ヒートポンプ（１０１）のみを運転する（ヒートポンプ運転）か、ボイラー（温水ボイラー３０１）のみを運転する（ボイラー運転）か、或いは、吸収ヒートポンプ（１０１）及びボイラー（温水ボイラー３０１）を同時に運転する（併用運転）か、を決定し、吸収ヒートポンプ（１０１）のみを運転する場合（ヒートポンプ運転）には、第１の流路切換装置（ＶＡ）を吸収ヒートポンプ（１０１）に連通する給水ライン（ＬＨＩ）と連通する側に切り換え、且つ、第２の流路切換装置（ＶＢ）をボイラー（３０１）の給湯ラインとの合流箇所（第２の合流点ＰＢ２）に連通する側に切り換え、ボイラー（３０１）のみを運転する場合（ボイラー運転）には、第１の流路切換装置（ＶＡ）をボイラー（３０１）に連通する給水ライン（ＬＢＩ）側に切り換え、且つ、第２の流路切換装置（ＶＢ）を閉鎖し、吸収ヒートポンプ（１０１）及びボイラー（温水ボイラー３０１）を同時に運転する場合（併用運転）には、第１の流路切換装置（ＶＡ）を吸収ヒートポンプ（１０１）に連通する給水ライン（ＬＨＩ）と連通する側に切り換え、且つ、第２の流路切換装置（ＶＢ）をボイラー（３０１）に連通する給水ライン（ＬＢＩ）と連通する側に切り換える制御を行うことを特徴としている（図５、図６：請求項６）。

ここで、本発明の吸収ヒートポンプ（１０１）は、給湯温度（Ｔ１）を計測する第１の温度計測手段（温度センサＳＴ１）と、冷却水（上水）の入口温度（Ｔ２）を計測する第２の温度計測手段（温度センサＳＴ２）と、外部から導入される未利用エネルギー温度（例えば、大気温度Ｔ３）を計測する第３の温度計測手段（温度センサＳＴ３）とを設け、及び／又は、再生器（１）内の温度（Ｔｇ）或いは圧力を計測する再生器計測手段（例えば温度センサＳＴｇ）を設けているのが好ましい。

ここで、吸収ヒートポンプの吸収剤として例えば水を選択し、冷媒として例えばアンモニアを選択することが可能である。
ただし、これに限定されるものではなく、例えば、有機媒体（フッ化アルコール）や、その他の組み合わせを選択することも可能である。吸収器の温度レベルが上昇した場合に昇析する恐れが無い様な冷媒と吸収剤の組み合わせが望ましい。

上述する構成を具備する本発明によれば、吸収ヒートポンプ（１０１）の温度或いは圧力に応答して、吸収ヒートポンプ（１０１）のみを運転するか、或いは、ボイラー（３０１）のみを運転するかを決定する様に構成されている（請求項１、２、５）ので、吸収ヒートポンプとして高い効率が得られる場合には吸収ヒートポンプ（１０１）を運転し、吸収ヒートポンプ（１０１）の運転が不都合な状態であればボイラー（３０１）のみを運転することが出来る。そのため、給湯温度や給水温度が上昇して吸収ヒートポンプとして高い効率が得られない場合や、吸収ヒートポンプ（１０１）における再生器（１）に腐食の恐れが有る場合、或いは、吸収ヒートポンプ（１０１）では困難な高温給湯が要求される場合、或いは、断続的に給湯運転を行う要請が有る場合等では、ボイラー（３０１）を運転すれば良い。

すなわち、ボイラー（３０１）を使用する結果として、従来の吸収ヒートポンプでは困難であった高温の給湯温度を実現することが出来る。
またボイラーであれば、給湯温度や給水温度が上昇しても、効率が低下すること無く加熱することが出来る。
そして、吸収ヒートポンプとして吸収溶液を循環させていないので、腐食等の問題も生じない。
さらに、吸収ヒートポンプとは異なり、吸収溶液が加熱されるまでの時間を要することが無いので、断続的な給湯需要にも対処することが可能（断続的な給湯運転が可能）となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態に係る給湯システムについて説明する。

図１において、本発明の第１実施形態に係る給湯システム１００は、吸収ヒートポンプ１０１と温水ボイラー（給湯機）３０１とを有している。ここで、吸収ヒートポンプ１０１の詳細については、図２を参照して後述する。温水ボイラー３０１については、公知・市販の装置をそのまま適用することが出来る。

再び図１において、図示しない上水その他の給水源に接続されている給水ラインＬＩは、三方弁Ｖ３において、吸収ヒートポンプ１０１側（符号Ｈ側）に連通する給水ラインＬＨＩと、温水ボイラー３０１側（符号Ｂ側）に連通する給水ラインＬＢＩとに分岐している。
そして給水ラインＬＨＩは、吸収ヒートポンプ１０１の冷却水ライン（図２におけるラインＬｗ）に連通している。
吸収ヒートポンプ１０１で加熱された温水が流れる給湯ラインＬＨＯと、ボイラー３０１で加熱された温水が流れる給湯ラインＬＢＯとは、合流点ＰＢで合流して、図示しない給湯需要に連通する給湯ラインＬＯを流れる。

給湯システム１００はコントロールユニット１５０（制御装置）を備えており、コントロールユニット１５０は、吸収ヒートポンプ１０１におけるパラメータ（例えば再生器の温度あるいは圧力等）に基づいて、吸収ヒートポンプ１０１で運転するか、或いは温水ボイラー３０１で運転するかを判断する。
具体的には、吸収ヒートポンプ１０１で高効率の給湯運転が可能であれば三方弁Ｖ３をラインＬＨＩ側（Ｈ側）に切り換え、吸収ヒートポンプ１０１で高効率の給湯運転が出来ない状態と判断すれば三方弁Ｖ３をラインＬＢＩ側（Ｂ側）に切り換える。
この制御の詳細については、図３、図４を参照して後述する。

次に図２を参照して、吸収ヒートポンプ１０１を説明する。
図２において、全体を符号１０１で示す吸収ヒートポンプは、例えば、燃料ガス供給ラインＬｆによって都市ガスが燃料として投入される再生器１と、系外から例えば空気熱Ｑ_Ｌを取り入れて冷媒を蒸発する蒸発器２と、液相の吸収剤（水）（より詳細には、液相吸収剤と冷媒との混合物であって、吸収剤の濃度が高い液体）が冷媒（アンモニア）を吸収する吸収器３と、冷媒蒸気が凝縮する凝縮器４とを備えている。

吸収器３及び凝縮器４は、冷却水ラインＬｗを流れる冷却水によって冷却される様に構成されている。冷却水ラインＬｗは図示しない上水道に連通しており、冷却水ラインＬｗ内を流れる上水（冷却水；水道水）は、後述する様にラインＬｗ１を流れて凝縮器４、吸収器３の順に流過し、この間に加熱、昇温される。

吸収器３と再生器１とは、循環ポンプ５の介装された吸収溶液ラインＬ１、Ｌ２によって接続され、そのラインＬ１、Ｌ２には溶液熱交換器６が介装されている。その溶液熱交換器６ではラインＬ２の溶液の熱をラインＬ１の溶液に投与する様に構成されている。
再生器１には、精溜器１１が装備されており、水蒸気（気相の吸収剤）の気化熱を奪うことにより、冷媒（アンモニア）蒸気から水蒸気（気相の吸収剤）を分離する。

図２の実施形態では、冷却水ラインＬｗは、先ず潜熱回収熱交換器７を経由している。
再生器１における腐食を防止するため、再生器１で燃焼した燃料の排ガスは高温の状態でラインＬｇを流れる。潜熱回収熱交換器７を設けることにより、ラインＬｇを流れる高温の排ガスが保有する熱量が冷却水に投入され、ラインＬｗを流れる冷却水を加熱する。これにより、高温の燃料排ガスの熱エネルギーが給湯という目的に有効利用され、吸収ヒートポンプ１０１の効率向上に寄与している。

再生器１で発生した冷媒蒸気（アンモニア蒸気）はラインＬ３を通って凝縮器４に流入し、凝縮器４内で凝縮して液相冷媒（１００％アンモニア液）となる。この液相冷媒はラインＬ４を介して蒸発器２に流入する。
蒸発器２内において、液相冷媒は、系外から空気熱Ｑ_Ｌにより蒸発して気相冷媒（冷媒蒸気）となる。蒸発した冷媒蒸気はラインＬ５を介して吸収器３に流入する。なお、ラインＬ５は、説明の便宜のため、図中では管路状に表現したが、実機においては、単なる開口部として構成されている場合がある。

吸収器３内では、冷媒蒸気が再生器１から戻った吸収溶液（吸収剤の濃度が高い吸収溶液）に吸収されて、吸収熱を発生する。そして、冷媒を吸収した吸収溶液は、吸収剤の濃度が薄まった状態で吸収器３を出る。そして、循環ポンプ５で再生器１に送られる。

第１実施形態の吸収ヒートポンプ１０１の蒸発器２においても、大気からの熱エネルギー（空気熱）Ｑ_Ｌ、或いは、河川、下水などの未利用エネルギー（図示せず）を汲み上げる様に構成されている。
図示はしないが、空気熱Ｑ_Ｌを利用する場合には、蒸発器２にファン及び熱交換器を設け、ファンを駆動して熱交換器に空気を当てることにより、当該熱交換器内の液相冷媒に空気熱Ｑ_Ｌを投入することも出来る。

上述した通り、給湯で得られる熱量Ｑ_Ｍは、 Ｑ_Ｍ＝Ｑ_Ｈ＋Ｑ_Ｌ で与えられる。
ラインＬｗを流れる冷却水は、蒸発器２及び吸収器３の両方から熱が供給されるので、効率（給湯の熱量／都市ガス等の強制的に負荷した熱量）が１を越える高効率となるのである。

ここで図２では、冷却水である上水（又は戻り水）が、先ず凝縮器４を冷却し、凝縮器４を経由した後に吸収器３を冷却するように構成されている。
温度の低い凝縮器４を吸収器３で加熱される以前の状態（比較的温度が低い状態）の上水で冷却し、凝縮器４で加熱されて昇温した上水で温度の高い吸収器３を冷却して、（温度の高い吸収器３を昇温前の温度が比較的低い上水で冷却し、昇温した後の上水で温度の低い凝縮器４を冷却する場合に比較して）エクセルギー損失を低減して、冷却効率を向上するためである。

図２の吸収ヒートポンプ１０１は、再生器１内部の温度Ｔｇを計測する温度センサＳＴｇと、冷却水ラインＬｗの下流側に配置されて給湯温度（冷却水出口温度）Ｔ１を計測する温度センサＳＴ１と、同じく冷却水ラインＬｗにおいて、吸収ヒートポンプ１０１で加熱される以前の冷却水（上水）温度（冷却水入口温度）Ｔ２を計測する温度センサＳＴ２と、蒸発器２近傍の外気温度Ｔ３を計測する温度センサＴ３とを設けている。
なお、再生器１内部において、温度センサＳＴｇに代えて圧力センサ（図示せず）を設けても良い。

図１を参照して説明した様に、吸収ヒートポンプ１０１を有する給湯システム１００（図１）は制御装置であるコントロールユニット１５０を有しており、コントロールユニット１５０は、詳細を後述する様に、センサＳＴｇ、ＳＴ１〜ＳＴ３で検出した温度データに基いて、三方弁Ｖ３の開閉制御を行う様に構成されている。
コントロールユニット１５０は、センサＳＴｇ、ＳＴ１〜ＳＴ３と入力信号ラインＳｉで接続されており、三方弁Ｖ３と制御信号ラインＳｏによって接続されている。

ここで、吸収ヒートポンプ１０１で高効率の給湯運転が可能な温度或いは圧力の範囲については、吸収ヒートポンプ１０１の運転状態、仕様、使用条件、その他により、ケース・バイ・ケースで求まる。従って、画一的に数値を特定することは困難である。再生器１が腐食する温度或いは圧力についても、同様である。
そこで、例えば、個々の吸収ヒートポンプ１０１毎にデータを蓄積し、統計学的処理により「高効率の給湯運転が可能か否か」の温度或いは圧力レベルや閾値を決定すればよい。

次に、図３、図４を参照して、第１実施形態の制御について説明する。
ここで、図３は再生器１内の温度Ｔｇあるいは圧力Ｐｇのみをパラメータとする制御を示し、図４は、主として、給湯温度Ｔ１、加熱される以前の冷却水（上水）温度Ｔ２、外気温度Ｔ３を制御パラメータに用いる場合を示している。

図３において、ステップＳ１では、温度センサＳＴｇによって再生器１の温度Ｔｇを測定する（或いは圧力センサによって圧力Ｐｇを測定する）。
ステップＳ２では、温水ボイラー３０１を運転する（「ボイラー運転」）か、或いは、吸収ヒートポンプ１０１を運転する（「ヒートポンプ運転」）かを指示し、「ボイラー運転」にする場合はステップＳ３に進み、「ヒートポンプ運転」にする場合はステップＳ４に進む。
ここで、ステップＳ２における指示は、操作をする者（図示しないオペレータ）による指示であり、コントロールユニット１５０の自動制御によるものではない。
尚、給湯を断続的に行う断続運転時は、「ボイラー運転をせよ」という指示が入っているものとして制御が為される。

「ボイラー運転」を行うステップＳ３では、三方弁Ｖ３をボイラー３０１に連通する給水ラインＬＢＩ側に切り換えることによって、ボイラー３０１の運転を開始する。そして、ステップＳ６に進む。

「ヒートポンプ運転」を行う場合には、コントロールユニット１５０は、再生器１内の温度Ｔｇ（或いは圧力Ｐｇ）が設定値以下となっているか否かを判断する（ステップＳ４）。
再生器１内の温度Ｔｇ（或いは圧力Ｐｇ）が設定値以下となっていれば（ステップＳ４がＹＥＳ）、再生器の腐食の恐れが無い状態で吸収ヒートポンプ１０１を高効率で運転することが可能である。この場合にはステップＳ５に進む。
一方、再生器１内の温度Ｔｇ（或いは圧力Ｐｇ）が設定値を超えていれば（ステップＳ４のＮＯ）、吸収ヒートポンプの再生器に腐食の恐れがあるため、「ボイラー運転」に切り換える（ステップＳ３）。

ステップＳ５では、三方弁Ｖ３を吸収ヒートポンプ１０１に連通する給水ラインＬＨＩと連通する側に切り換えることにより、ヒートポンプ運転を開始する。そして、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、コントロールユニット１５０は、制御を終了するか否かを判断する。制御を終了するのであれば（ステップＳ６でＹＥＳ）、そのまま終了する。制御を続行するのであれば（ステップＳ６でＮＯ）、ステップＳ１まで戻り、再びステップＳ１以降を続行する。

図３の制御では、再生器１内の温度Ｔｇ、或いは圧力Ｐｇ制御パラメータとしてシステム運転する制御方法であった。従って、その場合は、図２の構成における温度センサＳＴ１〜ＳＴ３が不必要となる。

図４の制御は、前述したように、主として、給湯温度Ｔ１、加熱される以前の冷却水（上水）温度Ｔ２、外気温度Ｔ３を制御パラメータに用いた場合の制御を示している。
図４のフローチャートに基づいて、第１実施形態における他の制御態様を説明する。

図４において、先ず、温度センサＳＴ１〜ＳＴ３、ＳＴｇによって各所の作動流体の温度Ｔ１〜Ｔ２、Ｔｇを測定する（ステップＳ１１）。
ステップＳ１２では、温水ボイラー３０１を運転する（「ボイラー運転」）か、或いは吸収ヒートポンプ１０１を運転する（「ヒートポンプ運転」）かを指示して、「ボイラー運転」の場合はステップＳ１３に進み、「ヒートポンプ運転」の場合はステップＳ１４に進む。
図４のステップＳ１２においても、図３のステップＳ２と同様に、操作をする者（図示しないオペレータ）により、吸収ヒートポンプ１０１を運転するのか或いは温水ボイラー３０１を運転するのかが指示される。換言すれば、ステップＳ１２の判断は、コントロールユニット１５０の自動制御によるものではない。
なお、給湯を断続的に行う断続運転時は、「ボイラー運転をせよ」という指示が入っているものとして制御が為される。

給湯システムで「ヒートポンプ運転」を行う場合、ステップＳ１４において、コントロールユニット１５０は、ステップＳ１１で計測したデータから、計測された温度Ｔ１〜Ｔ３及びＴｇ（圧力Ｐｇを用いる場合もある）を用いて制御関数Ｆ（Ｔ１〜Ｔ３、Ｔｇ）を演算する。

そして、次のステップＳ１５では、コントロールユニット１５０は、その制御関数Ｆがヒートポンプ運転の領域を示す値であるか、ボイラー運転の領域を示す値であるかを判断する。
即ち、ステップＳ１５では、温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３で演算処理して、ヒートポンプ運転のメリットがあるか否か、換言すれば高い効率でヒートポンプ運転を行うことが出来るか否か判断を行う。この判断は、主として温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に基いて行われる。

但し、再生器１内の温度Ｔｇ（或いは圧力Ｐｇ）が上昇し過ぎると、腐食の問題が生じるので、ヒートポンプ運転は望ましくない。従って、ステップＳ１５の判断を行うに当たっては、再生器１内の温度Ｔｇ（或いは圧力Ｐｇ）を考慮する必要がある。
従って、温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からヒートポンプ運転のメリットがあると判定されても、再生器１内の温度Ｔｇ或いは圧力Ｐｇが閾値を超えた場合には、ヒートポンプ運転を取りやめ、ボイラー運転（ステップＳ１３）に切り換える。

ステップＳ１５でヒートポンプ運転の領域値であればステップＳ１６に進み、ステップＳ１６では、三方弁Ｖ３を吸収ヒートポンプ１０１に連通する給水ラインＬＨＩと連通する側に切り換えることにより、ヒートポンプ運転を開始する。そして、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、コントロールユニット１５０は、制御を終了するか否かを判断する。制御を終了するのであれば（ステップＳ１７でＹＥＳ）、そのまま終了する。制御を続行するのであれば（ステップＳ１７でＮＯ）、ステップＳ１１まで戻り、再びステップＳ１１以降を続行する。

図１〜図４で示す第１実施形態に係る給湯システムによれば、例えば、給水ラインＬＩ（図１参照）を流れる給水の温度や給湯ラインＬＯ（図１参照）を流れる給湯温度のレベル（温度レベル）が比較的低い場合の様に、高効率の給湯運転が出来るという吸収ヒートポンプとしてのメリットが享受出来るのであれば、三方弁Ｖ３をラインＬＨＩ側（Ｈ側）に切り換えて、吸収ヒートポンプ１０１を運転して、給湯を行う。
一方、給水温度や給湯温度が上昇して、吸収ヒートポンプ１０１において効率が低下してしまう場合や、吸収ヒートポンプ１０１の再生器１の腐食が生じる恐れがある場合、或いは給湯運転を断続的に行う場合の様に、吸収ヒートポンプ１０１の運転が望ましくない条件となった場合には、三方弁Ｖ３をラインＬＢＩ側（Ｂ側）に切り換えて、温水ボイラー３０１を運転する。

温水ボイラー３０１を運転すれば、吸収ヒートポンプ１０１では高効率の運転が困難な温度条件であっても、一定の効率を維持した給湯運転が実行できる。
また、吸収ヒートポンプ１０１を運転しないのであるから、（吸収ヒートポンプ１０１における）再生器１の腐食の問題も発生しない。
さらに、温水ボイラー３０１であれば、（吸収ヒートポンプ１０１では対応な困難な）断続的な給湯需要に対処することが容易である。

次に、図５、図６を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。
図１〜図４の第１実施形態では、吸収ヒートポンプ１０１か温水ボイラー３０１の何れか一方のみしか作動させない。これに対して、図５、図６の第２実施形態では、吸収ヒートポンプ１０１のみを運転する運転モード（ヒートポンプ運転モード）と、温水ボイラー３０１のみを運転する運転モード（ボイラー運転モード）とに加えて、吸収ヒートポンプ１０１及び温水ボイラー３０１を同時に運転する運転モード（併用運転モード）を行うことが出来る。

図５において、第２実施形態に係る給湯システム２００は、吸収ヒートポンプ１０１と温水ボイラー（給湯機）３０１とを有している。吸収ヒートポンプ１０１としては、例えば図２で示すものを適用することが可能であり、温水ボイラー３０１については、公知・市販の装置を適用することが出来る。

給水ラインＬＩには第１の三方弁ＶＡが介装されており、三方弁ＶＡは、吸収ヒートポンプ１０１側（Ｈ側）に連通する給水ラインＬＨＩと、温水ボイラー３０１側（符号Ｂ側）に連通する給水ラインＬＢＩとに、切り換え可能に構成されている。
そして、吸収ヒートポンプ１０１で加熱された温水が流れる給湯ラインＬＨＯには第２の三方弁ＶＢが介装されており、三方弁ＶＢは、給湯需要に連通する給湯ラインＬＯ側（符号「Ｏ」側）と、温水ボイラー３０１側の給水ラインＬＢＩと合流するラインＬＨＢ側（符号「ＢＩ」側）とに切り換え可能に構成されている。

三方弁ＶＢのＢＩ側と給水ラインＬＢＩとを連通するラインＬＨＢは、ボイラー側給水ラインＬＢＩと、第１の合流点ＰＢ１で合流する。ここで、第１の合流点ＰＢ１は、給水ラインＬＢＩにおけるボイラー３０１の上流側の領域に位置している。

吸収ヒートポンプ１０１で加熱された温水が流れる給湯ラインＬＨＯは、第２の三方弁ＶＢの下流側（図示しない給湯需要側）の第２の合流点ＰＢ２で、ボイラー３０１で加熱された温水が流れる給湯ラインＬＢＯと合流する。そして、（図示しない給湯需要に連通する）給湯ラインＬＯを流れる。

給湯システム２００はコントロールユニット１６０（制御装置）を備えている。
コントロールユニット１６０は、吸収ヒートポンプ１０１における各種温度や圧力（例えば再生器１の温度あるいは圧力等）を制御パラメータとして、吸収ヒートポンプ１０１のみを運転するヒートポンプ運転を行うか、温水ボイラー３０１のみを運転するボイラー運転を行うか、或いは、吸収ヒートポンプ１０１と温水ボイラー３０１を同時に運転する併用運転を行うか、について判断する。
具体的には、コントロールユニット１６０は、第１及び第２の三方弁ＶＡ、ＶＢを適宜開閉制御することにより、ヒートポンプ運転、ボイラー運転、或いは併用運転の何れかを、給湯システム２００に実行させる。

吸収ヒートポンプ１０１における各種温度や圧力（例えば再生器１の温度あるいは圧力等）を制御パラメータとして、ヒートポンプ運転、ボイラー運転、或いは併用運転の何れかを決定する制御について、図６を参照して説明する。

図６において、先ず、ステップＳ２１では、温度センサＳＴ１〜ＳＴ３、ＳＴｇによって各所の作動流体の温度Ｔ１〜Ｔ２、Ｔｇを測定する。

ステップＳ２２では、コントロールユニット１６０は、再生器１内の温度Ｔｇ（或いは圧力Ｐｇ）が規定値以下であるか否かを判断する。
ヒートポンプ運転中に、再生器１内の温度が規定値以上に上昇すると、再生器１における腐食が生じる恐れがあるので、再生器１内の温度Ｔｇ或いは圧力Ｐｇが閾値を超えた場合（ステップＳ２２でＮＯ）には、ヒートポンプ運転を取りやめ、ボイラー運転（ステップＳ２５側）に切り換える。
規定値以下であれば（ステップＳ２２でＹＥＳ）、再生器が腐食する問題は生じないと見做して、ステップＳ２３に進む。

ステップＳ２３では、コントロールユニット１６０は、ステップＳ２１で計測したデータから制御関数Ｆ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）を演算する。

そして、次のステップＳ２４では、コントロールユニット１６０は、制御関数Ｆを基準として、ボイラー単独運転の領域であるか、ボイラー３０１とヒートポンプ１０１との併用運転領域であるのか、或いは、ヒートポンプ単独運転の領域であるのかを判断する。
即ち、ステップＳ２４では、温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を演算処理して求めた制御パラメータＦに基いて、何を運転すれば効率的であるのか（メリットがあるか）の判断を行って制御している。

例えば、温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のレベルが全体的に高温であれば、吸収ヒートポンプ１０１は高効率で運転することが困難であるため、ボイラー単独運転（ステップＳ２５）に切り換える。

再生器１内の温度Ｔｇ、或いは内圧Ｐｇが所定の範囲内で、ボイラー３０１とヒートポンプ１０１の併用が最も効率が高い場合には、ボイラー３０１とヒートポンプ１０１の併用運転（ステップＳ２６）に切り換える。

温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のレベルが全体的に低ければ、吸収ヒートポンプ１０１は高効率で運転することが出来るので、ヒートポンプ単独運転（ステップＳ２７）に切り換える。

但し、前述したように、どの機器を運転するのかについての具体的な条件或いは閾値は、システム２００の仕様や使用状態、及び設置条件等によってケース・バイ・ケースで決定される。

「ボイラー運転」の場合（ステップＳ２５）、コントロールユニット１６０は、第１の三方弁ＶＡをボイラー３０１に連通する側（Ｂ側）に切り換え、第２の三方弁ＶＢを閉鎖してボイラー単独運転を開始する。そして、ステップＳ２８に進む。

「併用運転」の場合（ステップＳ２６）、コントロールユニット１６０は、第１の三方弁ＶＡをヒートポンプ１０１に連通する側（Ｈ側）に切り換え、第２の三方弁ＶＢをボイラー３０１の給水ラインＬＢＩとの合流点ＰＢ１に連通する側（ＢＩ側）に切り換えることにより、ヒートポンプ１０１とボイラー３０１とを同時に運転する。
そして併用運転では、ラインＬＩを流れて給湯システム２００に流入した上水は、三方弁ＶＡ、ラインＬＨＩを介して吸収ヒートポンプ１０１に流入して、加熱される。吸収ヒートポンプ１０１で加熱された温水は、ラインＬＨＯ、三方弁ＶＢ、ラインＬＨＢ、合流点ＰＢ１、ラインＬＢＩを経由して、温水ボイラー３０１に流入して、さらに加熱されて、昇温する。温水ボイラー３０１に流入して、加熱、昇温された温水（湯）は、ラインＬＢＯ、ラインＬＯを介して図示しない給湯需要へ供給される。
そして、ステップＳ２８に進む。

「ヒートポンプ運転」の場合（ステップＳ２７）、コントロールユニット１６０は、第１の三方弁ＶＡをヒートポンプ１０１に連通する側（Ｈ側）に切り換え、第２の三方弁ＶＢをボイラー３０１の給湯ラインＬＨＯに連通する側（Ｏ側）に切り換えることにより、ヒートポンプ１０１の単独運転を開始する。そして、ステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８では、コントロールユニット１６０は、制御を終了するか否かを判断する。制御を終了するのであれば（ステップＳ２８でＹＥＳ）、そのまま終了する。制御を続行するのであれば（ステップＳ２８でＮＯ）、ステップＳ２１まで戻り、再びステップＳ２１以降を続行する。

図５、図６の給湯システム２００によれば、吸収ヒートポンプ１０１における各種温度や圧力（例えば再生器の温度あるいは圧力等）に応答して、ヒートポンプ運転、ボイラー運転、或いは、併用運転の何れかの運転モードを決定するので、運転状況に対応して、出来る限り効率が高く、給湯需要側の要請に合致した給湯が可能となる。
その他の構成及び作用効果については、図１〜図４の第１実施形態と同様である。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
例えば、吸収ヒートポンプ１０１の構造としては、図２で示す構造以外にも採用することが出来る。
また、図示の実施形態では、吸収剤として水を、冷媒としてアンモニアを用いた場合について説明しているが、晶析を起こさないような吸収剤と冷媒であれば、水とアンモニアとの組み合わせに限定されるものではない。なお、吸収剤と冷媒として水とアンモニアを使用しなければ、精溜器１１を省略することが出来る。

本発明の第１実施形態の全体構成を示したブロック図。 第１実施形態で用いる吸収ヒートポンプの構成を示すブロック図。 第１実施形態における制御の１例を示すフローチャート。 第１実施形態における制御の他の例を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態の全体構成を示したブロック図。 第２実施形態における制御を示すフローチャート。 従来技術の吸収ヒートポンプの全体構成を示したブロック図。

符号の説明

１・・・再生器
２・・・蒸発器
３・・・吸収器
４・・・凝縮器
５・・・循環ポンプ
６・・・溶液熱交換器
１１・・・精溜器
Ｌ１、Ｌ２・・・吸収溶液ライン
Ｌｆ・・・燃料ガス供給ライン
Ｌｗ・・・冷却水ライン
Ｖ３・・・三方弁

Claims (6)

1. 吸収ヒートポンプと、ボイラーと、制御装置とを有しており、該制御装置は、吸収ヒートポンプの温度或いは圧力に関するパラメータを受信して、吸収ヒートポンプを運転するか或いはボイラーを運転するかを決定する様に構成されていることを特徴とする給湯システム。
2. 水供給源に接続されている給水ラインと、該給水ラインに介装されている流路切換装置とを有し、流路切換装置は給水ラインを吸収ヒートポンプ側に連通する給水ラインとボイラー側に連通する給水ラインの何れかに連通する様に構成されており、前記制御手段は、吸収ヒートポンプを運転する場合には流路切換装置を吸収ヒートポンプに連通する給水ラインと連通する側に切り換え、ボイラーを運転する場合には流路切換装置をボイラーに連通する給水ライン側に切り換える様に構成されている請求項１の給湯システム。
3. 吸収ヒートポンプと、ボイラーと、制御装置とを有しており、該制御装置は、吸収ヒートポンプの温度或いは圧力に関するパラメータを受信して、吸収ヒートポンプのみを運転するか、ボイラーのみを運転するか、或いは、吸収ヒートポンプ及びボイラーを同時に運転するかを決定する様に構成されていることを特徴とする給湯システム。
4. 水供給源に接続されている給水ラインと、該給水ラインに介装されている第１の流路切換装置と、吸収ヒートポンプの給湯ラインに介装されている第２の流路切換装置とを有し、第１の流路切換装置は給水ラインを、吸収ヒートポンプ側に連通する給水ライン或いはボイラー側に連通する給水ラインの何れかに連通する様に構成されており、第２の流路切換装置は吸収ヒートポンプの給湯ラインを、ボイラーの給湯ラインとの合流箇所或いはボイラー側に連通する給水ラインの何れかに連通する様に構成されており、前記制御手段は、吸収ヒートポンプのみを運転する場合には、第１の流路切換装置を吸収ヒートポンプに連通する給水ラインと連通する側に切り換え、且つ、第２の流路切換装置をボイラーの給湯ラインとの合流箇所に連通する側に切り換え、ボイラーのみを運転する場合には、第１の流路切換装置をボイラーに連通する給水ライン側に切り換え、且つ、第２の流路切換装置を閉鎖し、吸収ヒートポンプ及びボイラーを同時に運転する場合には、第１の流路切換装置を吸収ヒートポンプに連通する給水ラインと連通する側に切り換え、且つ、第２の流路切換装置をボイラーに連通する給水ラインと連通する側に切り換える制御を行う様に構成されている請求項３の給湯システム。
5. 請求項２の給湯システムの制御方法において、吸収ヒートポンプの温度或いは圧力に関するパラメータを計測し、係るパラメータに基いて吸収ヒートポンプを運転するか或いはボイラーを運転するかを決定し、吸収ヒートポンプを運転する場合には流路切換装置を吸収ヒートポンプに連通する給水ラインと連通する側に切り換え、ボイラーを運転する場合には流路切換装置をボイラーに連通する給水ライン側に切り換えることを特徴とする給湯システムの制御方法。
6. 請求項５の給湯装置の制御方法は、吸収ヒートポンプの温度或いは圧力に関するパラメータを計測し、吸収ヒートポンプのみを運転するか、ボイラーのみを運転するか、或いは、吸収ヒートポンプ及びボイラーを同時に運転するかを決定し、吸収ヒートポンプのみを運転する場合には、第１の流路切換装置を吸収ヒートポンプ側に連通する給水ラインと連通する側に切り換え、且つ、第２の流路切換装置をボイラーを運転する場合には流路切換装置をボイラーの給湯ラインとの合流箇所に連通する側に切り換え、ボイラーのみを運転する場合には、第１の流路切換装置をボイラー側に連通する給水ライン側に切り換え、且つ、第２の流路切換装置を閉鎖し、吸収ヒートポンプ及びボイラーを同時に運転する場合には、第１の流路切換装置を吸収ヒートポンプ側に連通する給水ラインと連通する側に切り換え、且つ、第２の流路切換装置をボイラー側に連通する給水ラインと連通する側に切り換えることを特徴とする給湯システムの制御方法。

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