JP2014109430A - ヒートポンプ熱源システム - Google Patents

Abstract

【課題】暖房運転と沸かし上げ運転の実行要求がなされているときに、暖房運転と沸かし上げ運転の同時運転により、ヒートポンプ熱交換器における熱損失が増大することを抑制したヒートポンプ熱源システムを提供する。
【解決手段】ヒートポンプ熱源システムは、暖房実行条件と沸かし上げ実行条件が共に成立しているときに、暖房循環路４０からヒートポンプ熱交換器５５に流入する暖房熱媒体の温度Ｔhbと、タンク循環路４１からヒートポンプ熱交換器５５に流入する湯水の温度Ｔtbとの温度差が、所定の判定温度よりも小さいときには、暖房運転と沸かし上げ運転の同時運転を許可する運転制御部１５３を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプによって、貯湯タンク内の湯水の加熱と、暖房端末が接続された暖房循環路内を循環する暖房熱媒体の加熱を行うヒートポンプ熱源システムに関する。

従来より、ヒートポンプの熱媒体が循環されるヒートポンプ循環路と、貯湯タンク内の湯水が循環されるタンク循環路と、暖房端末が接続されて暖房熱媒体が循環される暖房循環路の途中に接続されて、ヒートポンプの熱媒体とタンク循環路内の湯水及び暖房循環路内の暖房熱媒体との間で熱交換を行なうヒートポンプ熱交換器を備えたヒートポンプ熱源システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたヒートポンプ熱源システムにおいては、貯湯タンクから給湯する給湯運転と、暖房循環路内の暖房熱媒体を循環させてヒートポンプにより加熱する暖房運転とを同時に行っているときに、貯湯タンクの湯切れが生じたときには、暖房循環路からヒートポンプ熱交換器への暖房熱媒体の流量を減少させるか、或いは暖房熱媒体の流通を停止して、タンク循環路に貯湯タンク内の湯水を循環させて貯湯タンク内の湯水を加熱する沸かし上げ運転を行うようにしている。

特開２００９−２５０４８１号公報

上記特許文献１に記載されたヒートポンプ熱源システムにおいては、貯湯タンクの湯切れが生じたときに、ヒートポンプ熱交換器への暖房熱媒体の流通量を減少させて、沸かし上げ運転と暖房運転の同時運転を行なうか、或いは暖房運転を停止して沸かし上げ運転のみを行なうようにしている。

ここで、沸かし上げ運転又は暖房運転の単独運転を行なうときには、ヒートポンプ熱交換器において、ヒートポンプの熱媒体と、タンク循環路を流通する温水又は暖房循環路を流通する暖房熱媒体との間で熱交換が行われるが、この熱交換においてはある程度の熱損失が生じる。

また、沸かし上げ運転と暖房運転の同時運転を行なうと、ヒートポンプ熱交換器において、ヒートポンプの熱媒体と暖房熱媒体及び温水との間の熱交換に加えて、暖房熱媒体と温水との間でも熱交換が行われる場合があり、この場合には、ヒートポンプ熱交換器における熱損失が増大するという不都合がある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、暖房運転と沸かし上げ運転の実行要求がなされているときに、暖房運転と沸かし上げ運転の同時運転により、ヒートポンプ熱交換器における熱損失が増大することを抑制したヒートポンプ熱源システムを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、
下部に給水管が接続されると共に上部に出湯管が接続され、該給水管から供給される水が貯められる貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの下部と上部を接続したタンク循環路と、
前記貯湯タンクの下部に貯まった水を前記タンク循環路を介して前記貯湯タンクの上部に循環させるタンク循環ポンプと、
暖房端末が接続された暖房循環路と、
前記暖房循環路内に暖房熱媒体を循環させる暖房循環ポンプと、
ヒートポンプ循環路を有し、該ヒートポンプ循環路内を循環するヒートポンプ熱媒体を加熱するヒートポンプと、
前記ヒートポンプ循環路と前記タンク循環路と前記暖房循環路の途中に設けられて、前記ヒートポンプ循環路内を循環するヒートポンプ熱媒体と、前記タンク循環路内を循環する湯水及び前記暖房循環路内を循環する暖房熱媒体との間で、熱交換を行なうヒートポンプ熱交換器と、
所定の暖房実行条件が成立しているときに、前記暖房循環ポンプと前記ヒートポンプを作動させることにより、前記暖房循環路内を循環する暖房熱媒体を加熱して前記暖房端末から放熱する暖房運転を行なう暖房制御部と、
所定の沸かし上げ実行条件が成立しているときに、前記タンク循環ポンプと前記ヒートポンプを作動させることにより、前記タンク循環路内を循環する前記貯湯タンクからの湯水を所定の沸かし上げ温度まで加熱する沸かし上げ運転を実行するタンク制御部とを備えたヒートポンプ熱源システムに関する。

そして、前記ヒートポンプ熱源システムに、
前記暖房循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する暖房熱媒体の温度を検出する暖房熱媒体戻り温度センサと、
前記タンク循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する湯水の温度を検出するタンク戻り温度センサと、
前記暖房実行条件と前記沸かし上げ実行条件が共に成立しているときに、前記暖房循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する暖房熱媒体の温度と、前記タンク循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する湯水の温度との温度差が、所定の判定温度よりも小さいときには、前記暖房運転と前記沸かし上げ運転の同時運転を許可する運転制御部とを備えたことを特徴とする（第１発明）。

第１発明によれば、前記運転制御部により、前記暖房実行条件と前記沸かし上げ実行条件が共に成立しているときに、前記暖房循環路から前記暖房循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する暖房熱媒体の温度と、前記タンク循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する湯水の温度との温度差が、所定の判定温度よりも小さいときには、前記暖房運転と前記沸かし上げ運転の同時運転が許可される。

そのため、前記暖房循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する暖房熱媒体の温度が、前記タンク循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する湯水の温度よりも前記判定温度以上高い状態で、前記暖房運転と前記沸かし上げ運転が同時に実行され、前記ヒートポンプ熱交換器において、前記暖房循環路の暖房熱媒体と前記タンク循環路の湯水との間で熱交換が行われて、前記ヒートポンプ熱交換器における熱損失が増大することを抑制することができる。

また、第１発明において、
前記タンク循環路の前記ヒートポンプ熱交換器の上流側と下流側とを連通して、前記ヒートポンプ熱交換器から前記タンク循環路に流出する湯水の一部を、前記タンク循環路の前記ヒートポンプ熱交換器の上流側に戻す湯水還流路と、
前記貯湯タンクから前記タンク循環路に流出する湯水と、前記湯水還流路から前記タンク循環路に流出する湯水の混合比を変更する混合比変更部とを備え、
前記運転制御部は、前記暖房循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する暖房熱媒体の温度が、前記タンク循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する湯水の温度よりも前記判定温度以上高いときには、前記混合比変更部により前記混合比を変更して、前記暖房循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する暖房熱媒体の温度と、前記タンク循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する湯水の温度との温度差を減少させる処理を行うことを特徴とする（第２発明）。

第２発明によれば、前記暖房循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する暖房熱媒体の温度が、前記タンク循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する湯水の温度よりも前記判定温度以上高いときには、前記運転制御部により、これらの温度の差を減少させる処理が行われる。そのため、前記ヒートポンプの効率低下を防止して、前記暖房運転と前記沸かし上げ運転の同時運転を行なうことができる状況の範囲を拡大することができる。

ヒートポンプ熱源システムの構成図。 暖房運転と沸かし上げ運転の同時運転処理の第１実施形態のフローチャート。 暖房運転と沸かし上げ運転の同時運転処理の第２実施形態のフローチャート。 給水温度に対する熱源機の効率の説明図。

本発明の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。図１を参照して、本実施形態のヒートポンプ熱源システムは、貯湯ユニット１０、ヒートポンプユニット５０、ガス熱源ユニット８０、及び、ヒートポンプ熱源システムの全体的な作動を制御するコントローラ１５０を備えている。

貯湯ユニット１０は、貯湯タンク１１、給水管１２、出湯管１３等を備えている。貯湯タンク１１は内部に湯水を保温して貯め、高さ方向に略等間隔でタンク温度センサ１４〜１７が設けられている。貯湯タンク１１の底部には、作業者の手動操作により開弁される排水弁１８が設けられている。

給水管１２は、一端が給水口３０を介して図示しない水道に接続され、他端が貯湯タンク１１の下部に接続されて、貯湯タンク１１の下部から貯湯タンク１１内に水を供給する。給水管１２には、貯湯タンク１１の内圧が過大になることを防止するための減圧弁１９と、給水管１２から貯湯タンク１１への方向のみの通水を可能にして、貯湯タンク１１から給水管１２側への湯水の流出を阻止する第１湯側逆止弁２０が設けられている。

給水管１２から分岐した給水バイパス管３５は、給湯混合弁２１を介して接続箇所Ｘで出湯管１３に連通しており、給湯混合弁２１によって、貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯水と給水バイパス管３５から出湯管１３に供給される水との混合比が変更される。

給水バイパス管３５には、給水バイパス管３５に供給される水の温度を検出する給水温度センサ２２と、給水バイパス管３５を流通する水の流量を検出する水側流量センサ２３と、給水バイパス管３５から出湯管１３への方向のみの通水を可能にして、出湯管１３から給水バイパス管３５側への湯水の流出を阻止する水側逆止弁２４とが設けられている。

出湯管１３は、一端が給湯口３１に接続され、他端が貯湯タンク１１の上部に接続されている。貯湯タンク１１の上部に貯められた湯水は、出湯管１３から給湯口３１を介して図示しない給湯栓（台所、洗面所、浴室のカランやシャワー等）に供給される。出湯管１３には、貯湯タンク１１から出湯管１３への方向のみの通水を可能にして、出湯管１３から貯湯タンク１１側への湯水の流入を阻止する第２湯側逆止弁２５と、出湯管１３内の湯水の温度を検出する湯温度センサ２６と、出湯管１３を流通する湯水の流量を検出する湯側流量センサ２７とが設けられている。

出湯管１３の給水バイパス管３５との接続箇所Ｘよりも下流側の途中箇所に、ガス熱源ユニット８０が設けられ、貯湯ユニット１０には、ガス熱源ユニット８０の給湯補助熱源機７０をバイパスして、給湯補助熱源機７０の下流側と上流側の出湯管１３を連通する出湯バイパス管３３と、出湯バイパス管３３を開閉する出湯バイパス弁２９とが設けられている。

出湯管１３の出湯バイパス管３３との分岐箇所Ｙと給湯混合弁２１との間に、給湯混合弁２１を介して出湯管１３に供給される湯水の温度を検出する混合温度センサ２８が設けられ、出湯管１３の出湯バイパス管３３との合流箇所Ｚと給湯口３１との間に、給湯口３１から出湯される湯水の温度を検出する給湯温度センサ３２が設けられている。

ヒートポンプユニット５０及びガス熱源ユニット８０と接続された暖房循環路４０には、暖房循環路４０からヒートポンプユニット５０に戻る温水の温度を検出する暖房ヒートポンプ戻り温度センサ４５（本発明の暖房熱媒体戻り温度センサに相当する）と、ヒートポンプユニット５０により加熱されて暖房循環路４０に出湯される温水の温度を検出する暖房ヒートポンプ往き温度センサ４６と、ヒートポンプユニット５０をバイパスするヒートポンプバイパス路４２の下流側での暖房循環路４０との接続箇所の直下流部に設けられて、暖房循環路４０からの温水とヒートポンプバイパス路４２からの温水とが混合された温水の温度を検出する暖房混合温度センサ４７とが設けられている。

さらに、暖房循環路４０側に流通する温水とヒートポンプバイパス路４２側に流通する湯水の割合を調節するための暖房側混合弁４８が設けられている。また、ヒートポンプユニット５０と接続されたタンク循環路４１には、貯湯タンク１１からタンク循環路４１に供給される湯水の温度を検出するタンク下温度センサ３４が設けられている。

貯湯ユニット１０に備えられた各センサの検出信号は、コントローラ１５０に入力される。また、コントローラ１５０から出力される制御信号によって、給湯混合弁２１、出湯バイパス弁２９、及び暖房側混合弁４８の作動が制御される。

次に、ヒートポンプユニット５０は、貯湯タンク１１内の湯水をタンク循環路４１を介して循環させて加熱すると共に、暖房循環路４０内を流通する温水（本発明の暖房熱媒体に相当する）を加熱するものである。ヒートポンプユニット５０は、ヒートポンプ循環路５２により接続された蒸発器５３、圧縮機５４、ヒートポンプ熱交換器５５（凝縮機）、及び膨張弁５６により構成されたヒートポンプ５１を有している。

蒸発器５３は、ファン６０の回転により供給される空気とヒートポンプ循環路５２内を流通する熱媒体（ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等の代替フロン、二酸化炭素等、本発明のヒートポンプ熱媒体に相当する）との間で熱交換を行う。圧縮機５４は、蒸発器５３から吐出された熱媒体を圧縮して高圧・高温とし、ヒートポンプ熱交換器５５に送出する。膨張弁５６は、圧縮機５４で加圧された熱媒体の圧力を開放する。

除霜弁６１は膨張弁５６をバイパスして設けられており、圧縮機５４から送出される熱媒体により蒸発器５３を除霜する。ヒートポンプ循環路５２の膨張弁５６の上流側及び下流側、圧縮機５４の上流側及び下流側には、ヒートポンプ循環路５２内を流通する熱媒体の温度を検出する熱媒体温度センサ６２，６３，６４，６５が、それぞれ設けられている。また、蒸発器５３には、蒸発器５３に吸入される空気の温度を検出する周囲温度センサ６７が設けられている。

ヒートポンプ熱交換器５５はタンク循環路４１と接続され、圧縮機５４により高圧・高温とされた熱媒体と、タンク循環路４１内を流通する湯水との熱交換により、タンク循環路４１内を流通する湯水を加熱する。タンク循環路４１には、貯湯タンク１１内の湯水をタンク循環路４１を介して循環させるためのタンク循環ポンプ６６が設けられている。

貯湯タンク１１内の下部に貯まった湯水は、タンク循環ポンプ６６によりタンク循環路４１に導かれ、ヒートポンプ熱交換器５５で加熱されて貯湯タンク１１の上部に戻される。タンク循環路４１のヒートポンプ熱交換器５５の上流側には、タンク循環路４１からヒートポンプ熱交換器５５に流入する湯水の温度を検出するタンク戻り温度センサ６８が設けられている。

タンク循環路４１のヒートポンプ熱交換器５５の下流側には、ヒートポンプ熱交換器５５からタンク循環路４１に流出する湯水の温度を検出するタンク往き温度センサ６９が設けられている。また、ヒートポンプ熱交換器５５には、その内部の雰囲気温度を検出する雰囲気温度センサ５７が設けられている。

タンク循環路４１には、タンク循環路４１のヒートポンプ熱交換器５５の上流側と下流側とを連通して、ヒートポンプ熱交換器５５からタンク循環路４１に流出する湯水の一部を、タンク循環路４１のヒートポンプ熱交換器５５の上流側に戻す湯水還流路５８と、貯湯タンク１１からタンク循環路４１に供給される湯水と湯水還流路５８からタンク循環路４１に流入する湯水の混合比を変更するヒートポンプ混合弁５９（本発明の混合比変更部に相当する）とが設けられている。

また、ヒートポンプ熱交換器５５は暖房循環路４０と接続され、圧縮機５４により高圧・高温とされた熱媒体と、暖房循環路４０内を流通する温水との熱交換により、暖房循環路４０内を流通する温水を加熱する。

ヒートポンプユニット５０に備えられた各センサの検出信号は、コントローラ１５０に入力される。また、コントローラ１５０から出力される制御信号によって、圧縮機５４、タンク循環ポンプ６６、ファン６０、及びヒートポンプ混合弁５９の作動が制御される。

次に、ガス熱源ユニット８０は、出湯管１３から供給される湯水と、暖房循環路４０内を流通する温水を加熱するものである。ガス熱源ユニット８０は、給湯バーナ７１と給湯バーナ７１により加熱される給湯熱交換器７２を有する給湯補助熱源機７０と、暖房・追焚き用の暖房バーナ７６と暖房バーナ７６により加熱される暖房熱交換器７７を有する暖房補助熱源機７５と、追焚き熱交換器８７等を備えている。

給湯バーナ７１及び暖房バーナ７６は、図示しないガス供給管から燃料ガスが供給されると共に、図示しない燃焼ファンにより燃焼用空気が供給される。コントローラ１５０は、給湯バーナ７１及び暖房バーナ７６に供給する燃料ガスと燃焼用空気の流量を調節して、給湯バーナ７１及び暖房バーナ７６の燃焼量を制御する。

給湯熱交換器７２は出湯管１３の途中に接続されており、給湯バーナ７１の燃焼熱によって、給湯熱交換器７２の内部を流通する湯水が加熱される。出湯管１３には、上流側から順に、出湯管１３の開度を変更する水量サーボ弁９３と、出湯管１３を流れる湯水の流量を検出する水量センサ８８が設けられている。

給湯熱交換器７２の上流側と下流側は、熱源バイパス管８９により連通されており、熱源バイパス管８９には、熱源バイパス管８９の開度を変更する熱源バイパス弁９０が設けられている。出湯管１３の給湯熱交換器７２の出口付近には熱交出湯温度センサ９１が設けられ、出湯管１３の熱源バイパス管８９との接続箇所の下流側には熱源出湯温度センサ９２が設けられている。

この構成により、貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯の温度が設定給湯温度よりも低いとき（湯切れ状態）に、給水バイパス管３５から出湯管１３に供給される水が給湯熱交換器７２により加熱されて湯となり、熱源バイパス管８９からの水と混合されて、設定給湯温度の湯が給湯口３１から供給されるようになっている。

また、出湯管１３は、湯張り管１００により、浴槽１０１に接続された風呂循環路１０２に連通している。湯張り管１００には、湯張り管１００を開閉する湯張り弁１０３と、風呂循環路１０２から出湯管１３への湯の流入を阻止する逆止弁１０４が設けられている。湯張り弁１０３を開弁することにより、出湯管１３から湯張り管１００及び風呂循環路１０２を介して浴槽１０１に湯を供給することができる。

風呂循環路１０２には、浴槽１０１内の湯水を風呂循環路１０２を介して循環させる風呂循環ポンプ１０５と、追焚き熱交換器８７とが設けられている。追焚き熱交換器８７は、追焚き往管１０７及び追焚き戻管１０８を介して暖房循環路４０に接続されている。追焚き往管１０７には、追焚き往管１０７を開閉する追焚き弁１０９が設けられている。

コントローラ１５０は、風呂循環ポンプ１０５を作動させて、浴槽１０１内の湯水を風呂循環路１０２を介して循環させた状態で、追焚き弁１０９を開弁し、後述する暖房循環ポンプ１１１を作動させて暖房循環路４０から追焚き往管１０７及び追焚き戻管１０８を介して追焚き熱交換器８７に温水を循環供給することによって、浴槽１０１内の湯水を追焚きする。

暖房熱交換器７７は、暖房循環路４０の途中に設けられており、暖房バーナ７６の燃焼熱によって、暖房循環路４０内を流通する温水を加熱する。暖房循環路４０は、暖房熱交換器７７の他に、床暖房機２００（本発明の暖房端末に相当する）及び温風暖房機２１０と接続されて温水による熱を供給する。

暖房循環路４０には、上述したヒートポンプ熱交換器５５及び暖房補助熱源機７５の暖房熱交換器７７と、シスターン１１０と、暖房循環ポンプ１１１とが設けられている。また、暖房循環路４０は、暖房循環ポンプ１１１と暖房熱交換器７７の間の箇所で低温暖房路１１２と高温暖房路１３０とに分岐している。

高温暖房路１３０には温風暖房機２１０が接続され、低温暖房路１１２には床暖房機２００が接続されている。高温暖房路１３０と低温暖房路１１２は、温風暖房機２１０及び床暖房機２００の下流側で合流している。高温暖房路１３０と温風暖房機２１０の接続部と暖房熱交換器７７の間の箇所で高温暖房路１３０から分岐してシスターン１１０に連通する暖房バイパス路１１３が設けられ、暖房バイパス路１１３には、暖房バイパス路１１３の開度を変更する暖房バイパス弁１１４が設けられている。

暖房循環路４０の暖房循環ポンプ１１１の出口付近には、暖房循環ポンプ１１１から送出される温水の温度を検出する戻り温水温度センサ１１５が設けられている。また、暖房循環路４０の暖房熱交換器７７の出口付近には、暖房熱交換器７７から送出される温水の温度を検出する往き温水温度センサ１１６が設けられている。

低温暖房路１１２は、熱動弁１２０を介して床暖房機２００に接続されており、熱動弁１２０の開閉によって、低温暖房路１１２から床暖房機２００への温水の供給と停止が切替えられる。また、高温暖房路１３０から温風暖房機２１０への温水の供給と停止は、温風暖房機２１０に備えられた熱動弁２１１の開閉により行われる。床暖房機２００を操作するための床暖房リモコン２０１には、床暖房機２００が設置された室内の温度を検出する室温センサ２０２が接続されている。

床暖房リモコン２０１とコントローラ１５０は、通信可能に接続され、床暖房リモコン２０１により設定された目標暖房温度のデータと、室温センサ２０２による検出温度のデータが、コントローラ１５０に送信される。

熱源リモコン１６０は、コントローラ１５０と通信可能に接続されている。熱源リモコン１６０には、ヒートポンプ熱源システムの運転状態や運転条件の設定状態等を表示する表示器１６１と、ヒートポンプ熱源システムの運転条件等を設定する操作部１６２とが備えられている。

ヒートポンプ熱源システムの使用者は、熱源リモコン１６０の操作部１６２を操作することによって、貯湯タンク１１内の湯水の沸かし上げ指示、給湯口３１からの給湯温度（設定給湯温度）、浴槽１０１への給湯温度（設定湯張り温度）等を設定することができる。

ガス熱源ユニット８０に備えられた各センサの検出信号はコントローラ１５０に入力される。また、コントローラ１５０から出力される制御信号によって、給湯バーナ７１、暖房バーナ７６、熱源バイパス弁９０、水量サーボ弁９３、湯張り弁１０３、風呂循環ポンプ１０５、追焚き弁１０９、暖房循環ポンプ１１１、暖房バイパス弁１１４、及び熱動弁１２０の作動が制御される。

コントローラ１５０は、図示しないＣＰＵ，メモリ等により構成された電子回路ユニットであり、メモリに保持されたヒートポンプ熱源システムの制御用プログラムを、ＣＰＵで実行することによって、暖房制御部１５１、タンク制御部１５２、及び運転制御部１５３として機能し、ヒートポンプ熱源システムの作動を制御する。

暖房制御部１５１は、床暖房機２００から放熱する暖房運転を実行する。タンク制御部１５２は、貯湯タンク１１内の湯水を、熱源リモコン１６０により設定されている給湯温度（設定給湯温度又は設定湯張り温度）に応じた沸かし上げ温度まで加熱する沸かし上げ運転を実行する。運転制御部１５３は、暖房運転の実行条件（暖房実行条件）と沸かし上げ運転の実行条件（沸かし上げ実行条件）が共に成立しているときに、暖房運転と沸かし上げ運転の同時運転を許可するか否かを決定する。

次に、暖房実行条件と沸かし上げ実行条件が共に成立した場合の処理について、暖房運転の実行中に沸かし上げ実行条件が成立した場合を例として説明する。

［同時運転処理の第１実施形態］
先ず、図２に示したフローチャートに従って、コントローラ１５０による床暖房機２００の暖房運転と貯湯タンク１１内の湯水の沸かし上げ運転の同時運転処理の第１実施形態について説明する。

図２のＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ４及びＳＴＥＰ２０〜ＳＴＥＰ２１は、暖房制御部１５１による処理である。ＳＴＥＰ１で、暖房制御部１５１は、暖房実行条件が成立しているか否かを判断する。暖房実行条件としては、例えば、(1)使用者により床暖房リモコン２０１の暖房開始操作がなされたこと、(2)床暖房リモコン２０１により設定されているタイマ運転の開始時刻になったこと、が設定されている。

ＳＴＥＰ１で暖房実行条件が成立しているときはＳＴＥＰ２に進み、暖房制御部１５１は、暖房側混合弁４８により、暖房側混合弁４８からヒートポンプバイパス路４２側への温水の流通を停止して、ヒートポンプ熱交換器５５側に温水を流通させる循環状態とする。

続くＳＴＥＰ３で、暖房制御部１５１は、暖房循環ポンプ１１１をＯＮ（起動）し、ＳＴＥＰ４でヒートポンプ５１をＯＮする。これにより、ヒートポンプ熱交換器５５において、暖房循環路４０内を循環する温水が、ヒートポンプ循環路５２内を循環する熱媒体により加熱されて床暖房機２００に供給され、床暖房機２００による暖房が行なわれる。

一方、ＳＴＥＰ１で暖房実行条件が成立していないときにはＳＴＥＰ２０に分岐する。そして、暖房制御部１５１は、ＳＴＥＰ２０で暖房循環ポンプ１１１をＯＦＦ（停止）し、ＳＴＥＰ２１でヒートポンプ５１をＯＦＦして、ＳＴＥＰ１に戻る。

次に、ＳＴＥＰ５〜ＳＴＥＰ９及びＳＴＥＰ３０は、運転制御部１５３による処理である。運転制御部１５３は、ＳＴＥＰ５で、暖房循環路４０からヒートポンプ熱交換器５５に流入する温水の温度（以下、暖房戻り温度Ｔhbという）を、暖房戻り温度センサ４５により測定する。

続くＳＴＥＰ６で、運転制御部１５３は、沸かし上げ実行条件が成立しているか否かを判断する。ここで、沸かし上げ実行条件としては、貯湯タンク１１が湯切れ状態となっていることが設定されている。貯湯タンク１１の湯切れは、(1)給湯補助熱源機７０の作動、(2)タンク温度センサ１７の検出温度が湯切れ判定温度（例えば、沸かし上げ温度−５℃）以下まで低下、(3)湯温度センサ２６の検出温度が湯切れ判定温度以下まで低下、等により判断される。そして、沸かし上げ実行条件が成立しているときはＳＴＥＰ７に進み、沸かし上げ実行条件が成立していないときにはＳＴＥＰ１に戻る。

ＳＴＥＰ７で、運転制御部１５３は、タンク循環路４１からヒートポンプ熱交換器５５に流入する湯水の温度（以下、タンク戻り温度Ｔtbという）を、タンク戻り温度センサ６８により測定する。そして、続くＳＴＥＰ８で、運転制御部１５３は、暖房戻り温度Ｔhbとタンク戻り温度Ｔtbの温度差（絶対値）ΔＴbが、５℃（本発明の所定の判定温度に相当する）よりも小さいが否かを判断する。

そして、温度差ΔＴbが５℃よりも小さいときはＳＴＥＰ３０に分岐し、運転制御部１５３は、暖房運転と沸かし上げ運転の同時運転を許可してＳＴＥＰ１に戻る。これにより、暖房循環路４０からヒートポンプ熱交換器５５に流入する温水の温度Ｔhbと、タンク循環路４１からヒートポンプ熱交換器５５に流入する湯水の温度Ｔtbとの温度差ΔＴbが小さく、ヒートポンプ熱交換器５５において、暖房循環路４０を流通する温水とタンク循環路４１を流通する湯水との間での熱交換による、ヒートポンプ熱交換器５５における熱損失の増大の影響が小さいときに限定して、暖房運転と沸かし上げ運転の同時運転が許可される。

一方、温度差ΔＴbが５℃以上であるときにはＳＴＥＰ９に進み、運転制御部１５３は、暖房運転と沸かし上げ運転の同時運転を禁止してＳＴＥＰ１に戻る。これにより、暖房循環路４０からヒートポンプ熱交換器５５に流入する温水の温度Ｔhbと、タンク循環路４１からヒートポンプ熱交換器５５に流入する湯水の温度Ｔtbとの温度差ΔＴbが大きく、ヒートポンプ熱交換器５５において、暖房循環路４０を流通する温水とタンク循環路４１を流通する湯水との間での熱交換による、ヒートポンプ熱交換器５５における熱損失の増大の影響が大きいときに、暖房運転と沸かし上げ運転の同時運転が禁止される。

ここで、図４は、給湯補助熱源機７０及び暖房補助熱源機７５（以下、まとめて熱源機という）への給水温度と熱効率との関係を示したものであり、縦軸が熱源機の熱効率（一次エネルギー効率，％）に設定され、横軸が熱源機への給水温度（熱源機に供給される水の温度、℃）に設定されている。図４は、熱源機への給水温度が高くなるに従って、熱源機の熱効率が低下することを示している。

そして、暖房運転と沸かし上げ運転の同時運転を行なった場合に、給湯補助熱源機７０と暖房補助熱源機７５を作動させる必要があるときには、給湯補助熱源機７０への給水温度は貯湯タンク１１の湯切れにより低温（例えば５℃、潜熱回収タイプの熱源機であれば例えば２５℃）になるのに対して、暖房補助熱源機７５への給水温度（暖房循環路４０から暖房補助熱源機７５に流入する温水の温度）は３０℃程度になる。そのため、暖房補助熱源機７５よりも給湯補助熱源機７０の方が、熱効率が高くなる。

そして、暖房運転と沸かし上げ運転の同時運転を行った場合に、ヒートポンプ熱交換器５５において暖房循環路４０を流通する温水とタンク循環路４１を流通する湯水との間での熱交換が行われた結果、暖房補助熱源機７５への給水温度が低下すると共に、給湯補助熱源機７０への給水温度が上昇すると、給湯補助熱源機７０で使用される燃料ガスの量が減少して、暖房補助熱源機７５で使用される燃料ガスの量が増加する。そのため、暖房補助熱源機７５及び給湯補助熱源機７０のトータルの効率が低下する。

［同時運転処理の第２実施形態］
次に、図３に示したフローチャートに従って、コントローラ１５０による床暖房機２００の暖房運転と貯湯タンク１１内の湯水の沸かし上げ運転の同時運転処理の第２実施形態について説明する。

図２のＳＴＥＰ５０〜ＳＴＥＰ５３及びＳＴＥＰ７０〜ＳＴＥＰ７１は、暖房制御部１５１による処理である。この処理は、上述した第１実施形態のＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ４及びＳＴＥＰ２０〜ＳＴＥＰ２１の処理と同様であるので、ここでは説明を省略する。

次に、ＳＴＥＰ５４〜ＳＴＥＰ５９及びＳＴＥＰ８０，ＳＴＥＰ８１は、運転制御部１５３による処理である。運転制御部１５３は、ＳＴＥＰ５４で、暖房戻り温度Ｔhbを暖房戻り温度センサ４５により測定する。

続くＳＴＥＰ５５で、運転制御部１５３は、沸かし上げ実行条件が成立しているか否かを判断する。そして、沸かし上げ実行条件が成立しているときはＳＴＥＰ５６に進み、沸かし上げ実行条件が成立していないときにはＳＴＥＰ５０に戻る。

ＳＴＥＰ５６で、運転制御部１５３は、タンク戻り温度Ｔtbをタンク戻り温度センサ６８により測定する。そして、続くＳＴＥＰ５７で、運転制御部１５３は、暖房戻り温度Ｔhbとタンク戻り温度Ｔtbの温度差（絶対値）ΔＴbが、５℃以上であるか否かを判断する。

そして、温度差ΔＴbが５℃以上であるときはＳＴＥＰ８０に分岐し、温度差ΔＴbが５℃よりも小さいときにはＳＴＥＰ５８に進む。ＳＴＥＰ８０で、運転制御部１５３は、タンク循環ポンプ６６を作動させ、ヒートポンプ混合弁５９により、貯湯タンク１１からタンク循環路４１に供給される湯水の流量と、湯水還流路５８からタンク循環路４１に環流される湯水の流量との混合比を変更して、温度差ΔＴbを減少させる温調制御を行い、ＳＴＥＰ５８に進む。

ＳＴＥＰ５８で、運転制御部１５３は、暖房戻り温度Ｔhbとタンク戻り温度Ｔtbとの温度差ΔＴbが５℃未満であるか否かを判断する。そして、温度差ΔＴbが５℃未満であるときはＳＴＥＰ８１に分岐し、運転制御部１５３は、暖房運転と沸かし上げ運転の同時運転を許可してＳＴＥＰ５０に戻る。

これにより、暖房循環路４０からヒートポンプ熱交換器５５に流入する温水の温度Ｔhbと、タンク循環路４１からヒートポンプ熱交換器５５に流入する湯水の温度Ｔtbとの温度差ΔＴbが小さく、ヒートポンプ熱交換器５５において、暖房循環路４０を流通する温水とタンク循環路４１を流通する湯水との間での熱交換による、ヒートポンプ５１の効率低下の影響が少ないときに限定して、暖房運転と沸かし上げ運転の同時運転が許可される。

一方、温度差ΔＴbが５℃以上であるときにはＳＴＥＰ５９に進み、運転制御部１５３は、暖房運転と沸かし上げ運転の同時運転を禁止してＳＴＥＰ５０に戻る。これにより、第１実施形態と同様に、暖房循環路４０からヒートポンプ熱交換器５５に流入する温水の温度Ｔhbと、タンク循環路４１からヒートポンプ熱交換器５５に流入する湯水の温度Ｔtbとの温度差ΔＴbが大きく、ヒートポンプ熱交換器５５において、暖房循環路４０を流通する温水とタンク循環路４１を流通する湯水との間での熱交換による、ヒートポンプ５１の効率低下の影響が大きいときに、暖房運転と沸かし上げ運転の同時運転が禁止される。

なお、本実施形態では、本発明の暖房端末として床暖房機２００を例に説明したが、温風暖房機２１０を本発明の暖房端末として、本発明を適用してもよい。

また、本実施形態では、給湯補助熱源機７０及び暖房補助熱源機７５として、ガスバーナを加熱手段とする熱源機を示したが、灯油バーナ等の他の種類の加熱手段を用いる熱源機を用いてもよい。

１０…貯湯ユニット、１１…貯湯タンク、４０…暖房循環路、４１…タンク循環路、４２…ヒートポンプバイパス路、４５…暖房戻り温度センサ、４８…暖房側混合弁、５０…ヒートポンプユニット、５１…ヒートポンプ、５２…ヒートポンプ循環路、５５…ヒートポンプ熱交換器、５８…湯水還流路、５９…ヒートポンプ混合弁、６８…タンク戻り温度センサ、７０…給湯補助熱源機、７５…暖房補助熱源機、８０…ガス熱源ユニット、１５０…コントローラ、１５１…暖房制御部、１５２…タンク制御部、１５３…運転制御部、２００…床暖房機。

Claims (2)

1. 下部に給水管が接続されると共に上部に出湯管が接続され、該給水管から供給される水が貯められる貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの下部と上部を接続したタンク循環路と、
   前記貯湯タンクの下部に貯まった水を前記タンク循環路を介して前記貯湯タンクの上部に循環させるタンク循環ポンプと、
   暖房端末が接続された暖房循環路と、
   前記暖房循環路内に暖房熱媒体を循環させる暖房循環ポンプと、
   ヒートポンプ循環路を有し、該ヒートポンプ循環路内を循環するヒートポンプ熱媒体を加熱するヒートポンプと、
   前記ヒートポンプ循環路と前記タンク循環路と前記暖房循環路の途中に設けられて、前記ヒートポンプ循環路内を循環するヒートポンプ熱媒体と、前記タンク循環路内を循環する湯水及び前記暖房循環路内を循環する暖房熱媒体との間で、熱交換を行なうヒートポンプ熱交換器と、
   所定の暖房実行条件が成立しているときに、前記暖房循環ポンプと前記ヒートポンプを作動させることにより、前記暖房循環路内を循環する暖房熱媒体を加熱して前記暖房端末から放熱する暖房運転を行なう暖房制御部と、
   所定の沸かし上げ実行条件が成立しているときに、前記タンク循環ポンプと前記ヒートポンプを作動させることにより、前記タンク循環路内を循環する前記貯湯タンクからの湯水を所定の沸かし上げ温度まで加熱する沸かし上げ運転を実行するタンク制御部と
   を備えたヒートポンプ熱源システムにおいて、
   前記暖房循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する暖房熱媒体の温度を検出する暖房熱媒体戻り温度センサと、
   前記タンク循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する湯水の温度を検出するタンク戻り温度センサと、
   前記暖房実行条件と前記沸かし上げ実行条件が共に成立しているときに、前記暖房循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する暖房熱媒体の温度と、前記タンク循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する湯水の温度との温度差が、所定の判定温度よりも小さいときには、前記暖房運転と前記沸かし上げ運転の同時運転を許可する運転制御部と
   を備えたことを特徴とするヒートポンプ熱源システム。
2. 請求項１に記載のヒートポンプ熱源システムにおいて、
   前記タンク循環路の前記ヒートポンプ熱交換器の上流側と下流側とを連通して、前記ヒートポンプ熱交換器から前記タンク循環路に流出する湯水の一部を、前記タンク循環路の前記ヒートポンプ熱交換器の上流側に戻す湯水還流路と、
   前記貯湯タンクから前記タンク循環路に流出する湯水と、前記湯水還流路から前記タンク循環路に流出する湯水の混合比を変更する混合比変更部とを備え、
   前記運転制御部は、前記暖房循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する暖房熱媒体の温度が、前記タンク循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する湯水の温度よりも前記判定温度以上高いときには、前記混合比変更部により前記混合比を変更して、前記暖房循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する暖房熱媒体の温度と、前記タンク循環路から前記ヒートポンプ熱交換器に流入する湯水の温度との温度差を減少させる処理を行うことを特徴とするヒートポンプ熱源システム。

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