JP2014016102A - 給湯暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプによって沸上げられたタンクの給湯用熱媒を利用して給湯を行い、ヒートポンプによって加熱された暖房用熱媒を利用して暖房を行う給湯暖房システムにおいて、暖房加熱運転と沸上げ運転を同時に行う状況の発生を抑制することが可能な技術を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する給湯暖房システムは、自然環境から吸熱して給湯用熱媒および暖房用熱媒を加熱するヒートポンプと、給湯用熱媒を蓄えるタンクと、タンクに蓄えられた給湯用熱媒を利用して給湯する給湯装置と、暖房用熱媒を利用して暖房する暖房装置を備えており、タンクの給湯用熱媒をヒートポンプによって沸上げる沸上げ運転と、暖房用熱媒をヒートポンプによって加熱する暖房加熱運転を実施可能であり、暖房加熱運転の開始予定時刻までに沸上げ運転が終了するように、沸上げ運転の開始時刻を決定する。
【選択図】 図２

Description

本明細書で開示する技術は、給湯暖房システムに関する。

特許文献１に、自然環境から吸熱して給湯用熱媒および暖房用熱媒を加熱するヒートポンプと、給湯用熱媒を蓄えるタンクと、タンクに蓄えられた給湯用熱媒を利用して給湯する給湯装置と、暖房用熱媒を利用して暖房する暖房装置を備える給湯暖房システムが開示されている。上記の給湯暖房システムでは、タンクの給湯用熱媒をヒートポンプによって沸上げる沸上げ運転を行い、必要時にタンクに蓄えられた給湯用熱媒を利用して給湯する。また、上記の給湯暖房システムでは、必要時に暖房用熱媒をヒートポンプによって加熱する暖房加熱運転を行って暖房する。上記の給湯暖房システムによれば、エネルギー効率の高いヒートポンプを利用して、給湯と暖房の双方を行うことができる。

特開２００３−７４９７６号公報

給湯と暖房の状況によっては、暖房加熱運転と沸上げ運転を同時に行う事態が発生することがある。例えば、給湯と暖房を並行して行っているときに、タンクに貯められた高温の給湯用熱媒を使い果たしてタンクが湯切れすると、暖房加熱運転と沸上げ運転を同時に行うことになる。しかしながら、暖房加熱運転と沸上げ運転を同時に実施すると、ヒートポンプの加熱能力だけでは必要な熱量を賄うことができなくなってしまう。ヒートポンプの加熱能力で必要な熱量を賄うためには、暖房加熱運転と沸上げ運転を同時に行う状況の発生を可能な限り抑制することが好ましい。

本明細書は上記課題を解決する技術を提供する。本明細書では、ヒートポンプによって沸上げられたタンクの給湯用熱媒を利用して給湯を行い、ヒートポンプによって加熱された暖房用熱媒を利用して暖房を行う給湯暖房システムにおいて、暖房加熱運転と沸上げ運転を同時に行う状況の発生を抑制することが可能な技術を提供する。

本明細書が開示する給湯暖房システムは、自然環境から吸熱して給湯用熱媒および暖房用熱媒を加熱するヒートポンプと、給湯用熱媒を蓄えるタンクと、タンクに蓄えられた給湯用熱媒を利用して給湯する給湯装置と、暖房用熱媒を利用して暖房する暖房装置を備えている。その給湯暖房システムは、タンクの給湯用熱媒をヒートポンプによって沸上げる沸上げ運転と、暖房用熱媒をヒートポンプによって加熱する暖房加熱運転を実施可能である。その給湯暖房システムは、暖房加熱運転の開始予定時刻までに沸上げ運転が終了するように、沸上げ運転の開始時刻を決定する。

上記の給湯暖房システムでは、暖房加熱運転を開始するまでに、タンクの沸上げが終了している。従って、暖房加熱運転を開始した時点では、タンクは高温の給湯用熱媒で満たされた満蓄状態となっている。このため、給湯と暖房を並行して行う場合でも、暖房加熱運転を行っている間にタンクの湯切れを生じる可能性が低く、暖房加熱運転と沸上げ運転を同時に行う状況の発生を抑制することができる。

上記の給湯暖房システムは、暖房装置が、燃料の燃焼によって暖房用熱媒を加熱する暖房補助熱源機をさらに備えており、暖房加熱運転よりも沸上げ運転を優先的に行うことが好ましい。

上記の給湯暖房システムでは、暖房加熱運転と沸上げ運転を同時に行う状況が発生した場合に、暖房加熱運転よりも沸上げ運転を優先的に行い、暖房に必要な熱量は暖房補助熱源機により確保する。通常、沸上げ運転においてヒートポンプに送られる給湯用熱媒の温度は、暖房加熱運転においてヒートポンプに送られる暖房用熱媒の温度に比べて低いため、暖房加熱運転よりも沸上げ運転を優先的に行う方が、ヒートポンプを高効率で動作させることができる。上記の給湯暖房システムによれば、利用者の利便性を損なうことなく、高いエネルギー効率を実現することができる。

本明細書が開示する技術によれば、ヒートポンプによって沸上げられたタンクの給湯用熱媒を利用して給湯を行い、ヒートポンプによって加熱された暖房用熱媒を利用して暖房を行う給湯暖房システムにおいて、暖房加熱運転と沸上げ運転を同時に行う状況の発生を抑制することができる。

実施例に係る給湯暖房システム２の構成を模式的に示す図である。 実施例に係る給湯暖房システム２の給湯運転、暖房運転、湯はり運転および沸上げ運転のタイムチャートを示す図である。

（実施例）
図１に示すように、本実施例に係る給湯暖房システム２は、タンクユニット４と、ヒートポンプユニット６と、熱源機ユニット８と、制御装置１００を備えている。

ヒートポンプユニット６は、冷媒（例えばＲ４１０ＡといったＨＦＣ冷媒や、Ｒ７４４といったＣＯ_２冷媒）を循環させるための冷媒循環路５２と、空気熱交換器（蒸発器）５４と、ファン５６と、圧縮機６２と、三流体熱交換器５８と、膨張弁６０と、冷媒バイパス路６４と、開閉弁６６と、循環ポンプ２２を備えている。

空気熱交換器５４は、ファン５６によって送風された外気と冷媒循環路５２内の冷媒との間で熱交換させる。後で説明するように、空気熱交換器５４には、膨張弁６０を通過後の低圧低温の液体状態にある冷媒が供給される。空気熱交換器５４は、冷媒と外気とを熱交換させることによって、冷媒を加熱する。冷媒は、加熱されることにより気化し、比較的高温で低圧の気体状態となる。

圧縮機６２には、空気熱交換器５４を通過後の冷媒が供給される。即ち、圧縮機６２には、比較的高温で低圧の気体状態の冷媒が供給される。圧縮機６２によって冷媒が圧縮されることにより、冷媒は高温高圧の気体状態となる。圧縮機６２は、圧縮後の高温高圧の気体状態の冷媒を、三流体熱交換器５８に送り出す。

三流体熱交換器５８の冷媒循環路５２には、圧縮機６２から送り出された高温高圧の気体状態の冷媒が供給される。三流体熱交換器５８は、冷媒循環路５２内の冷媒と、後述のタンク水循環路２０内の水（以下では給湯用水ともいう）との間で熱交換を行うことができる。さらに、三流体熱交換器５８は、冷媒循環路５２内の冷媒と、後述の第２暖房加熱路８８内の水（以下では暖房用水ともいう）との間で熱交換を行うことができる。冷媒は、三流体熱交換器５８での熱交換の結果、熱を奪われて凝縮する。これにより、冷媒は、比較的低温で高圧の液体状態となる。

膨張弁６０には、三流体熱交換器５８を通過後の比較的低温で高圧の液体状態の冷媒が供給される。冷媒は、膨張弁６０を通過することによって減圧され、低温低圧の液体状態となる。膨張弁６０を通過した冷媒は、上記の通り、空気熱交換器５４に送られる。

冷媒バイパス路６４は、一端が膨張弁６０の上流側に接続され、他端が膨張弁６０の下流側に接続されている。冷媒バイパス路６４内には、開閉弁６６が備えられている。

ヒートポンプユニット６において、開閉弁６６を閉じた状態で、圧縮機６２を作動させると、冷媒循環路５２内の冷媒は、空気熱交換器５４、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、膨張弁６０の順に循環する。この場合、三流体熱交換器５８において、タンク水循環路２０内の給湯用水、又は、第２暖房加熱路８８内の暖房用水が加熱される。一方、開閉弁６６を開いた状態で、圧縮機６２を作動させると、冷媒循環路５２内の冷媒は、空気熱交換器５４、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、冷媒バイパス路６４の順に循環し、膨張弁６０に流れない。このように開閉弁６６を開いた状態での動作は、空気熱交換器５４の除霜運転で用いられる。

タンクユニット４は、タンク１０を備えている。タンク１０は、ヒートポンプユニット６によって加熱された給湯用水を貯える。本実施例の給湯用水は、水道水である。タンク１０は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク１０内には満水まで給湯用水が貯留される。タンク１０には、サーミスタ１２、１４、１６、１８がタンク１０の高さ方向に略均等間隔で取り付けられている。各サーミスタ１２、１４、１６、１８は、その取付位置の給湯用水の温度を測定する。各サーミスタ１２、１４、１６、１８の検出温度から、タンク１０の蓄熱状態を特定することができる。

タンク水循環路２０は、上流端がタンク１０の下部に接続されており、ヒートポンプユニット６の三流体熱交換器５８を通過して、下流端がタンク１０の上部に接続されている。タンク水循環路２０には、循環ポンプ２２が介装されている。循環ポンプ２２は、タンク水循環路２０内の給湯用水を上流側から下流側へ送り出す。ヒートポンプユニット６を作動させて、循環ポンプ２２を駆動すると、タンク１０の下部の給湯用水が三流体熱交換器５８に送られて加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。タンク１０の内部には、低温の給湯用水の層の上に高温の給湯用水の層が積み重なった温度成層が形成される。

水道水導入路２４は、上流端が給湯暖房システム２の外部の水道水供給源３２に接続されている。水道水導入路２４の下流側は、第１導入路２４ａと第２導入路２４ｂに分岐している。第１導入路２４ａの下流端は、タンク１０の下部に接続されている。第２導入路２４ｂの下流端は、第１給湯路３６の途中に接続されている。第１導入路２４ａには、逆止弁２６が介装されている。第２導入路２４ｂには、逆止弁２８が介装されている。

第１給湯路３６は、上流端がタンク１０の上部に接続されている。上述したように、第１給湯路３６の途中には、水道水導入路２４の第２導入路２４ｂが接続されている。第１給湯路３６と第２導入路２４ｂの接続部には、混合弁３０が介装されている。混合弁３０は、タンク１０の上部から第１給湯路３６へ流入する高温の給湯用水の流量と、第２導入路２４ｂから第１給湯路３６へ流入する低温の水道水の流量の割合を調整する。第２導入路２４ｂとの接続部より下流側の第１給湯路３６は、熱源機ユニット８の給湯加熱路３７を通過して、第２給湯路３９へ接続している。第１給湯路３６と第２給湯路３９の間は、熱源機バイパス路３３によって接続されている。熱源機バイパス路３３にはバイパス弁３４が介装されている。第２給湯路３９の下流端は給湯栓３８に接続されている。

熱源機ユニット８は、シスターン７０と、暖房用バーナ８２と、給湯用バーナ８１を備えている。シスターン７０は、上部が開放されている容器であり、内部に暖房用水を貯留している。本実施例の暖房用水は例えば不凍液である。シスターン７０には、暖房往路７２の上流端が接続されている。暖房往路７２には、循環ポンプ７４が介装されている。循環ポンプ７４を駆動すると、シスターン７０内の暖房用水が暖房往路７２に流れ込む。

暖房往路７２の下流端は、第１暖房加熱路７３と、低温暖房循環路７５に分岐している。低温暖房循環路７５には、低温暖房機７８が取り付けられる。本実施例の低温暖房機７８は、例えば床暖房機である。低温暖房機７８は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。第１暖房加熱路７３には、暖房用バーナ８２が介装されている。暖房用バーナ８２は、第１暖房加熱路７３内の暖房用水を加熱する。第１暖房加熱路７３の下流端は、高温暖房循環路７７と追い焚き循環路７９に分岐している。高温暖房循環路７７には、高温暖房機７６が取り付けられる。本実施例の高温暖房機７６は、例えば浴室暖房乾燥機である。高温暖房機７６は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。低温暖房循環路７５と高温暖房循環路７７は、それぞれの下流端で合流して、第１暖房復路８４の上流端へ接続している。

第１暖房復路８４の下流端は、第２暖房加熱路８８とＨＰバイパス路９４に分岐している。第１暖房復路８４の下流端には、調整弁９０が設けられている。調整弁９０は、その開度を変化させることによって、第１暖房復路８４から第２暖房加熱路８８へ流れる暖房用水の流量と、第１暖房復路８４からＨＰバイパス路９４へ流れる暖房用水の流量の割合を変化させることができる。本実施例の調整弁９０には、例えば三方弁が用いられる。第２暖房加熱路８８は、ヒートポンプユニット６の三流体熱交換器５８を通過して、第２暖房復路９６の上流端へ接続している。ＨＰバイパス路９４は、ヒートポンプユニット６の三流体熱交換器５８を通過することなく、第２暖房復路９６の上流端へ接続している。第２暖房復路９６は、下流端がシスターン７０に接続している。

追い焚き循環路７９には、追い焚き熱動弁８３と、追い焚き熱交換器９７が介装されている。追い焚き熱動弁８３は、追い焚き循環路７９を開閉する。追い焚き熱交換器９７では、追い焚き循環路７９を流れる暖房用水と、浴槽水循環路９１を流れる浴槽水の間で熱交換が行われる。追い焚き循環路７９の下流端は、第２暖房復路９６に接続している。

浴槽水循環路９１の上流端は、浴槽９８の底部に接続している。浴槽水循環路９１の下流端は、浴槽９８の側部に接続している。浴槽水循環路９１には、浴槽水循環ポンプ９９が介装されている。浴槽水循環ポンプ９９が駆動すると、浴槽９８の底部から吸い出された浴槽水が、追い焚き熱交換器９７を通過して、浴槽９８の側部へ戻される。

給湯加熱路３７には、給湯用バーナ８１が介装されている。給湯加熱路３７の給湯用バーナ８１よりも下流側から、浴槽注湯路４０が分岐している。浴槽注湯路４０には、浴槽注湯路４０を開閉する注湯電磁弁４２が介装されている。浴槽注湯路４０の下流端は、浴槽水循環ポンプ９９に接続している。

制御装置１００は、タンクユニット４、ヒートポンプユニット６、熱源機ユニット８の各構成要素の動作を制御する。制御装置１００は、現在時刻を取得する計時手段や、過去の運転実績を記憶する記憶手段等を備えている。

（給湯暖房システムの動作）
次いで、本実施例の給湯暖房システム２の動作について説明する。以下では、給湯暖房システム２が実施する、沸上げ運転、除霜運転、給湯運転、暖房運転、湯はり運転および追い焚き運転について順に説明する。

（沸上げ運転）
沸上げ運転では、タンク１０内の給湯用水をヒートポンプユニット６で加熱し、高温となった給湯用水をタンク１０に戻す。沸上げ運転を実行する際には、制御装置１００は圧縮機６２およびファン５６を駆動するとともに、循環ポンプ２２を駆動する。この際、ヒートポンプユニット６では、開閉弁６６を閉じた状態で圧縮機６２を駆動する。

圧縮機６２の駆動により、冷媒循環路５２内の冷媒は、空気熱交換器５４、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、膨張弁６０の順に循環する。この場合、三流体熱交換器５８を通過する冷媒循環路５２内の冷媒は、高温高圧の気体状態である。また、循環ポンプ２２の駆動により、タンク水循環路２０内をタンク１０内の給湯用水が循環する。即ち、タンク１０の下部に存在する給湯用水がタンク水循環路２０内に導入され、導入された給湯用水が三流体熱交換器５８を通過する際に、冷媒循環路５２内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。これにより、タンク１０に高温の給湯用水が貯められる。タンク１０の内部が高温の給湯用水で満たされた満蓄状態となると、沸上げ運転を終了する。

（除霜運転）
除霜運転は、外気温が低い状況において、ヒートポンプユニット６の空気熱交換器５４に付着した霜を除去するための運転である。制御装置１００から除霜運転の開始が指示されると、ヒートポンプユニット６では、開閉弁６６を開いた状態で、圧縮機６２を駆動する。これにより、冷媒が高温のまま空気熱交換器５４を通過して、空気熱交換器５４に付着した霜を除去することができる。所定時間が経過して、空気熱交換器５４に付着した霜が除去されると、制御装置１００は除霜運転を終了する。

（給湯運転）
給湯運転は、タンク１０内の給湯用水を給湯栓３８に供給する運転である。給湯運転は、上記の沸上げ運転と並行して行うこともできる。給湯栓３８が開かれると、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６を介して給湯栓３８に供給される。

制御装置１００は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度（即ち、サーミスタ１２の検出温度）が、給湯設定温度より高い場合には、混合弁３０を駆動して第２導入路２４ｂから第１給湯路３６に水道水を導入する。従って、タンク１０から供給された給湯用水と第２導入路２４ｂから供給された水道水とが、第１給湯路３６内で混合される。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、混合弁３０の開度を調整する。一方、制御装置１００は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より低い場合には、給湯用バーナ８１によって第１給湯路３６を通過する水を加熱する。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、給湯用バーナ８１の出力を制御する。

（暖房運転）
暖房運転は、低温暖房機７８や高温暖房機７６によって暖房する運転である。利用者によって暖房運転の実行が指示されると、制御装置１００は、調整弁９０の開度を低温暖房機７８や高温暖房機７６の負荷に応じて調整し、循環ポンプ７４を回転させる。さらに、制御装置１００は、開閉弁６６を閉じた状態で圧縮機６２を駆動する。これによって、三流体熱交換器５８で加熱された暖房用水が、シスターン７０を経て、低温暖房機７８や高温暖房機７６に供給される。さらに、制御装置１００は、必要に応じて暖房用バーナ８２を作動する。これにより、高温暖房機７６には、暖房用バーナ８２での加熱によってより高温となった暖房用水が供給される。暖房運転においては、低温暖房機７８に供給される暖房用水の温度が低温暖房設定温度となるように、また高温暖房機７６に供給される暖房用水の温度が高温暖房設定温度となるように、調整弁９０の開度や、ヒートポンプユニット６の動作や、暖房用バーナ８２の出力が調整される。

（湯はり運転）
湯はり運転は浴槽９８に湯はりをする運転である。利用者が湯はり運転の開始を指示すると、給湯暖房システム２は湯はり運転を開始する。湯はり運転においては、注湯電磁弁４２を開く。注湯電磁弁４２が開くと、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６、給湯加熱路３７、浴槽注湯路４０、浴槽水循環路９１を介して浴槽９８に供給される。湯はり運転においては、給湯運転と同様にして、浴槽注湯路４０に供給される水の温度を湯はり設定温度に調整する。浴槽９８に供給される水の流量が湯はり設定水量に達すると、湯はり運転を終了する。なお、本実施例の給湯暖房システム２では、タンク１０の容量は浴槽９８への湯はり量よりも少ない。従って、湯はり運転の開始時においてタンク１０が満蓄状態であった場合でも、湯はり運転の途中でタンク１０は湯切れし、その後は湯はり運転と沸上げ運転が並行して行われる。

（追い焚き運転）
追い焚き運転は、浴槽９８に貯められた浴槽水を追い焚きする運転である。利用者が追い焚き運転の開始を指示すると、給湯暖房システム２は追い焚き運転を開始する。追い焚き運転においては、浴槽水循環ポンプ９９を駆動する。また、追い焚き熱動弁８３を開いて、循環ポンプ７４を駆動する。これにより、浴槽９８の底部から浴槽水が吸い出されて、追い焚き熱交換器９７で暖房用水との熱交換によって加熱される。加熱された浴槽水は、浴槽９８の側部へ戻される。追い焚き運転においては、暖房運転と同様にして、ヒートポンプユニット６による暖房用水の加熱と、暖房用バーナ８２による暖房用水の加熱が行われる。

（沸上げ運転の開始時刻の決定）
給湯暖房システム２では、給湯運転や暖房運転は、利用者の要求に応じて行われる。このため、暖房運転と給湯運転が並行して行われているときに、タンク１０が湯切れした場合には、沸上げ運転と暖房運転が並行して行われる。本実施例の給湯暖房システム２では、沸上げ運転と暖房運転を並行して行う場合には、ヒートポンプユニット６の加熱能力を沸上げ運転に優先的に割り当て、暖房運転には暖房用バーナ８２の加熱能力を割り当てる。具体的には、調整弁９０をＨＰバイパス路９４側に全開として、三流体熱交換器５８では給湯用水の加熱のみを行い、暖房用バーナ８２で暖房用水の加熱を行う。通常、暖房運転と沸上げ運転を並行して行う場合、タンク１０の下部からタンク水循環路２０へ流入する給湯用水の温度は、低温暖房機７８や高温暖房機７６から第１暖房復路８４へ流入する暖房用水の温度に比べて低く、三流体熱交換器５８で暖房用水を加熱するよりも、給湯用水を加熱した方が、ヒートポンプユニット６を高効率で運転することができる。従って、暖房運転と沸上げ運転を並行して行う場合は、上記のようにヒートポンプユニット６の加熱能力を沸上げ運転に優先的に割り当て、暖房運転には暖房用バーナ８２の加熱能力を割り当てることで、ヒートポンプユニット６を高効率で運転することができる。しかしながら、暖房用バーナ８２による暖房用水の加熱は、ヒートポンプユニット６による暖房用水の加熱に比べて、エネルギー効率が劣ってしまう。従って、暖房運転についても、可能な限りヒートポンプユニット６の加熱能力を利用することが好ましい。そこで、本実施例の給湯暖房システム２では、沸上げ運転と暖房運転が同時に行われないように、暖房運転が開始する前に沸上げ運転を実施して、タンク１０を満蓄状態としておく。

図２は、給湯暖房システム２において、給湯運転、暖房運転、湯はり運転および沸上げ運転が実施される時間帯を、一日を単位として例示している。このうち、給湯運転、暖房運転、および湯はり運転については、利用者の要求に応じて行うものである。図２に示すように、朝の時間帯においては、暖房運転の実施中に給湯運転が行われる。また、夜の時間帯においては、暖房運転の実施中に給湯運転が行われ、さらに暖房運転の実施中に湯はり運転も行われる。

本実施例の給湯暖房システム２では、朝の時間帯については、暖房運転の開始予定時刻までに、タンク１０の沸上げ運転が終了するように、沸上げ運転の開始時刻を決定する。これにより、暖房運転を開始するまでに沸上げ運転を終了することができ、暖房運転を開始する時点でタンク１０を満蓄状態とすることができる。タンク１０の容量は、朝の時間帯に給湯運転で利用する水量に比べて大きいため、朝の時間帯においては、タンク１０に蓄えられた高温の水のみで給湯運転を行うことが可能となり、タンク１０の湯切れが発生することを防ぐことができる。これにより、朝の時間帯において、暖房運転の実施中に沸上げ運転を実施しなければならない状況の発生を抑制することができる。暖房運転における、ヒートポンプユニット６の加熱能力の利用割合を増加し、エネルギー効率を高めることができる。

同様に、夜の時間帯についても、暖房運転の開始予定時刻までに、タンク１０への沸上げ運転が終了するように、沸上げ運転の開始時刻を決定する。これにより、暖房運転を開始する時点で、タンク１０を満蓄状態としておくことができる。夜の時間帯において、暖房運転と沸上げ運転を同時に実施する状況の発生を抑制することができる。暖房運転における、ヒートポンプユニット６の加熱能力の利用割合を増加し、エネルギー効率を高めることができる。

なお、夜の時間帯においては、湯はり運転が開始されると、浴槽９８への湯はりの間にタンク１０に湯切れが生じて、暖房運転と沸上げ運転を並行して実行する必要が生じる。この場合、ヒートポンプユニット６の加熱能力を沸上げ運転に優先的に割り当て、暖房運転には暖房用バーナ８２の加熱能力を割り当てる。湯はり運転が終了した後も、タンク１０が満蓄状態となるまで、沸上げ運転を実施する。この間、暖房運転は暖房用バーナ８２による加熱を行う。このように動作することで、ヒートポンプユニット６を高効率で運転することができる。

以上のように、本実施例の給湯暖房システム２によれば、暖房運転の開始予定時刻までにタンク１０の沸上げが終了するように、沸上げ運転の開始時刻を決定する。このような構成とすることで、暖房運転と沸上げ運転が同時に行われる状況の発生を抑制することができる。具体的には、朝の時間帯については、暖房運転と沸上げ運転が同時に行われる状況の発生を防止することができる。また、夜の時間帯については、湯はり運転の開始前については、暖房運転と沸上げ運転が同時に行われる状況の発生を防止することができる。

なお、暖房運転の開始予定時刻については、前日までの暖房運転の使用実績に基づいて決定することができる。また、沸上げ運転の開始から終了までの所要時間については、タンク１０の容量と、ヒートポンプユニット６の加熱能力に基づいて決定することができる。暖房運転の開始予定時刻と、沸上げ運転の所要時間が決定されると、沸上げ運転の開始時刻を決定することができる。

本実施例の給湯暖房システム２は、暖房用バーナ８２を備えている。従って、暖房運転と沸上げ運転を並行して行う状況が発生して、ヒートポンプユニット６の加熱能力を給湯用水の加熱に優先的に割り当てた場合でも、暖房用バーナ８２を用いて暖房用水を加熱することができる。暖房運転における熱量の不足を回避し、利用者の利便性を確保することができる。

上記の実施例では、三流体熱交換器５８において、ヒートポンプユニット６の冷媒と給湯用水との熱交換と、ヒートポンプユニット６の冷媒と暖房用水との熱交換の双方を行う構成について説明した。これとは異なり、三流体熱交換器５８の代わりに通常の液／液熱交換器を２つ用意し、一方の熱交換器でヒートポンプユニット６の冷媒と給湯用水との熱交換を行い、他方の熱交換器で、ヒートポンプユニット６の冷媒と暖房用水との熱交換を行う構成としてもよい。あるいは、通常の液／液熱交換器を２つ用意し、一方の熱交換器でヒートポンプユニット６の冷媒と給湯用水または暖房用水との熱交換を行い、他方の熱交換器で給湯用水と暖房用水との熱交換を行う構成としてもよい。

上記の実施例では、タンク１０に貯められた給湯用水が給湯栓３８や浴槽９８に直接供給される構成、すなわち給湯用水として水道水などの上水を用いる構成について説明した。これとは異なり、タンク１０に貯める給湯用水として不凍液などを用いて、タンク１０に貯められた給湯用水と水道水との熱交換によって水道水を加熱し、高温となった水道水を給湯栓３８や浴槽９８に供給する構成としてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２ 給湯暖房システム
４ タンクユニット
６ ヒートポンプユニット
８ 熱源機ユニット
１０ タンク
１２、１４、１６、１８ サーミスタ
２０ タンク水循環路
２２ 循環ポンプ
２４ 水道水導入路
２４ａ 第１導入路
２４ｂ 第２導入路
２６、２８ 逆止弁
３０ 混合弁
３２ 水道水供給源
３３ 熱源機バイパス路
３４ バイパス弁
３６ 第１給湯路
３７ 給湯加熱路
３８ 給湯栓
３９ 第２給湯路
４０ 浴槽注湯路
４２ 注湯電磁弁
５２ 冷媒循環路
５４ 空気熱交換器
５６ ファン
５８ 三流体熱交換器
６０ 膨張弁
６２ 圧縮機
６４ 冷媒バイパス路
６６ 開閉弁
７０ シスターン
７２ 暖房往路
７３ 第１暖房加熱路
７４ 循環ポンプ
７５ 低温暖房循環路
７６ 高温暖房機
７７ 高温暖房循環路
７８ 低温暖房機
７９ 追い焚き循環路
８１ 給湯用バーナ
８２ 暖房用バーナ
８３ 追い焚き熱動弁
８４ 第１暖房復路
８８ 第２暖房加熱路
９０ 調整弁
９１ 浴槽水循環路
９４ ＨＰバイパス路
９６ 第２暖房復路
９７ 追い焚き熱交換器
９８ 浴槽
９９ 浴槽水循環ポンプ
１００ 制御装置

Claims (2)

1. 自然環境から吸熱して給湯用熱媒および暖房用熱媒を加熱するヒートポンプと、
   給湯用熱媒を蓄えるタンクと、
   タンクに蓄えられた給湯用熱媒を利用して給湯する給湯装置と、
   暖房用熱媒を利用して暖房する暖房装置を備えており、
   タンクの給湯用熱媒をヒートポンプによって沸上げる沸上げ運転と、暖房用熱媒をヒートポンプによって加熱する暖房加熱運転を実施可能であり、
   暖房加熱運転の開始予定時刻までに沸上げ運転が終了するように、沸上げ運転の開始時刻を決定する給湯暖房システム。
2. 暖房装置が、燃料の燃焼によって暖房用熱媒を加熱する暖房補助熱源機をさらに備えており、
   暖房加熱運転よりも沸上げ運転を優先的に行う請求項１の給湯暖房システム。

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