JP2014134375A - 暖房装置および給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大気から吸熱するヒートポンプを熱源として利用する暖房装置において、ヒートポンプを構成する部品の劣化を防ぐ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暖房装置は、大気から吸熱して熱媒を加熱するヒートポンプと、熱媒を貯めるタンクと、ヒートポンプとタンクの間で熱媒を循環させる蓄熱循環経路と、熱媒を放熱させて暖房を行う暖房端末と、タンクと暖房端末の間で熱媒を循環させる暖房循環経路と、ヒートポンプの始動回数をカウントする手段を備えている。その暖房装置では、所定期間におけるヒートポンプの始動回数が所定回数に達した場合に、ヒートポンプの再始動を禁止する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、暖房装置および給湯装置に関する。

特許文献１に、暖房装置が開示されている。この暖房装置は、大気から吸熱して熱媒を加熱するヒートポンプと、熱媒を貯めるタンクと、熱媒を放熱させて暖房を行う暖房端末を備えている。ヒートポンプとタンクの間は、熱媒を循環させる蓄熱用の循環経路によって接続されている。タンクと暖房端末の間は、熱媒を循環させる暖房用の循環経路によって接続されている。

特開２００３−２４０３４１号公報

ヒートポンプを駆動しながら暖房を行う場合、タンクでの放熱ロスを防ぐ観点からは、暖房端末での放熱量とヒートポンプでの加熱量をバランスさせることが好ましい。しかしながら、一般的なヒートポンプでは、最小加熱能力を下回る加熱を行うことができず、暖房熱量が最小加熱量を下回る場合には、ヒートポンプの始動と停止を繰り返すことになる。ヒートポンプの始動と停止を頻繁に繰り返すと、ヒートポンプを構成する部品の劣化を早めてしまう。

また、大気から吸熱するヒートポンプを利用して水を加熱し、加熱された水をタンクに貯めておいて、必要に応じてタンクから給湯する給湯装置においても、上記と同様の問題が生じる。この場合にも、ヒートポンプの始動と停止を頻繁に繰り返すと、ヒートポンプを構成する部品の劣化を早めてしまう。

本明細書は、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、大気から吸熱するヒートポンプを熱源として利用する暖房装置や給湯装置において、ヒートポンプを構成する部品の劣化を防ぐことが可能な技術を提供する。

本明細書が開示する暖房装置は、大気から吸熱して熱媒を加熱するヒートポンプと、熱媒を貯めるタンクと、ヒートポンプとタンクの間で熱媒を循環させる蓄熱循環経路と、熱媒を放熱させて暖房を行う暖房端末と、タンクと暖房端末の間で熱媒を循環させる暖房循環経路と、ヒートポンプの始動回数をカウントする手段を備えている。その暖房装置では、所定期間におけるヒートポンプの始動回数が所定回数に達した場合に、ヒートポンプの再始動を禁止する。

上記の暖房装置では、所定期間（例えば一日）の間におけるヒートポンプの始動回数に制限を設けることで、ヒートポンプが始動と停止を頻繁に繰り返す事態を抑制する。上記の暖房装置によれば、ヒートポンプを構成する部品の劣化を防ぐことができる。

上記の暖房装置では、ヒートポンプの始動回数をカウントし始めるタイミングを、過去の暖房使用実績に基づいて決定することが好ましい。

図６に示すように、一般的な家庭において必要とされる暖房熱量は一日の間で変動しており、暖房熱量がヒートポンプの最小加熱能力を下回る時間帯（暖房熱量が小さい時間帯）９２と、暖房熱量がヒートポンプの最小加熱能力を上回る時間帯（暖房熱量が大きい時間帯）９４が存在する。暖房熱量が小さい時間帯９２においては、ヒートポンプが始動と停止を繰り返すことになる。仮に、暖房熱量が小さい時間帯９２が開始するタイミング（図６のＡのタイミング）でヒートポンプの始動回数のカウントを開始してしまうと、暖房熱量が小さい時間帯９２の間に、ヒートポンプの始動回数が所定回数に到達してしまって、その後の暖房熱量が大きい時間帯９４においてヒートポンプを始動できなくなってしまう。これに対して、暖房熱量が大きい時間帯９４が開始するタイミング（図６のＢのタイミング）でヒートポンプの始動回数のカウントを開始した場合は、暖房熱量が大きい時間帯９４においてヒートポンプを通常通りに始動することができる。通常、暖房熱量が大きい時間帯９４においては、ヒートポンプは停止することなく運転し続けるので、ヒートポンプが始動と停止を繰り返すことがなく、始動回数が所定回数に到達してしまうことがない。上記の暖房装置によれば、ヒートポンプの始動回数をカウントし始めるタイミングを、過去の暖房使用実績に基づいて決定することで、ヒートポンプが始動と停止を繰り返す事態を抑制しつつ、暖房熱量が大きい時間帯でのヒートポンプの運転を確保することができる。

上記の暖房装置では、過去の暖房使用実績における、暖房熱量がヒートポンプの最小加熱能力を下回る状態から上回る状態へ切り換る時刻を、ヒートポンプの始動回数をカウントし始めるタイミングに設定することが好ましい。

上記の暖房装置によれば、図６の暖房熱量が大きい時間帯９４が開始するタイミング（図６のＢのタイミング）でヒートポンプの始動回数のカウントを開始することができる。ヒートポンプが始動と停止を繰り返す事態を抑制しつつ、暖房熱量が大きい時間帯でのヒートポンプの運転を確保することができる。

本明細書が開示する他の暖房装置は、大気から吸熱して熱媒を加熱するヒートポンプと、熱媒を貯めるタンクと、ヒートポンプとタンクの間で熱媒を循環させる蓄熱循環経路と、熱媒を放熱させて暖房を行う暖房端末と、タンクと暖房端末の間で熱媒を循環させる暖房循環経路を備えている。その暖房装置では、ヒートポンプを停止した後、外気温が所定温度より低く、暖房熱量が所定熱量より低い場合に、ヒートポンプの再始動を禁止する。

一般的な暖房の使用においては、外気温が高い場合には必要な暖房熱量は少なく、外気温が低い場合には必要な暖房熱量も多い。外気温が低いにも関わらず、暖房熱量が低い場合、暖房の必要性がそれほど高くない状況と考えられる。上記の暖房装置では、外気温が所定温度より低く、暖房熱量が所定熱量より低い場合に、ヒートポンプの再始動を禁止することで、ヒートポンプの始動と停止を頻繁に繰り返す事態を抑制する。上記の暖房装置によれば、ヒートポンプを構成する部品の劣化を防ぐことができる。

本明細書が開示する他の暖房装置は、大気から吸熱して熱媒を加熱するヒートポンプと、熱媒を貯めるタンクと、ヒートポンプとタンクの間で熱媒を循環させる蓄熱循環経路と、熱媒を放熱させて暖房を行う暖房端末と、タンクと暖房端末の間で熱媒を循環させる暖房循環経路を備えている。その暖房装置では、ヒートポンプを停止した後、所定時間が経過するまで、ヒートポンプの再始動を禁止する。

ヒートポンプの停止は、暖房運転が停止した場合のほかに、暖房熱量が最小加熱能力を下回っている場合などに生じる。このような場合に、ヒートポンプを始動させても、短時間でヒートポンプを再び停止させるおそれがある。上記の暖房装置では、ヒートポンプを停止した後、所定時間が経過するまで、ヒートポンプの再始動を禁止することで、ヒートポンプの始動と停止を頻繁に繰り返す事態を抑制する。上記の暖房装置によれば、ヒートポンプを構成する部品の劣化を防ぐことができる。

本明細書は給湯装置も開示する。その給湯装置は、大気から吸熱して水を加熱するヒートポンプと、水を貯めるタンクと、ヒートポンプとタンクの間で水を循環させる蓄熱循環経路と、タンクに給水する給水経路と、タンクから給湯する給湯経路と、ヒートポンプの始動回数をカウントする手段を備えている。その給湯装置は、所定期間におけるヒートポンプの始動回数が所定回数に達した場合に、ヒートポンプの再始動を禁止する。

上記の給湯装置では、所定期間（例えば一日）の間におけるヒートポンプの始動回数に制限を設けることで、ヒートポンプが始動と停止を頻繁に繰り返す事態を抑制する。上記の給湯装置によれば、ヒートポンプを構成する部品の劣化を防ぐことができる。

第１実施例の給湯暖房システム１０の構成を模式的に示す図である。 ヒートポンプユニット２０を運転しながら暖房を行うときの熱媒の流れを示す図である。 暖房端末９０の要求する熱媒の温度に対して、タンク３０から暖房用往路５６に送られる熱媒の温度が高い場合の熱媒の流れを示す図である。 暖房端末９０の要求する熱媒の温度に対して、タンク３０から暖房用往路５６に送られる熱媒の温度が低い場合の熱媒の流れを示す図である。 ヒートポンプユニット２０の始動を許可するか禁止するかを判断する処理のフローチャートである。 一日の間での暖房熱量の変動と、ヒートポンプユニット２０の始動回数のカウントを開始する時刻の関係を示す図である。 第２実施例の給湯暖房システム１００の構成を模式的に示す図である。 ヒートポンプユニット１２０の始動を許可するか禁止するかを判断する処理のフローチャートである。

本発明の一実施形態では、暖房用の熱媒に、水又は不凍液を用いることが好ましい。

本発明の一実施形態では、補助熱源機に、可燃性ガス等の燃料を燃焼する燃焼装置を採用することが好ましい。

（第１実施例）
本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施例の給湯暖房システム１０を示している。図１に示すように、給湯暖房システム１０は、ヒートポンプユニット２０と、タンクユニット２８と、給湯暖房ユニット８０と、暖房端末９０を備えている。

ヒートポンプユニット２０は、大気から吸熱して、タンクユニット２８から送られる熱媒を加熱するヒートポンプである。ヒートポンプユニット２０は、図示省略するが、圧縮機、放熱器、膨張弁、蒸発器と、それらを順に接続する冷媒循環経路を備えている。その他、蒸発器に送風するファンや、それを駆動するモータ等も設けられている。冷媒循環経路内には、冷媒である二酸化炭素が充填されている。ヒートポンプユニット２０の詳細については、公知のものと同じであるので、ここでは説明を省略する。また、ヒートポンプユニット２０には、ヒートポンプユニット２０とタンクユニット２８との間で熱媒を循環させる循環ポンプ２２が設けられている。循環ポンプ２２を含むヒートポンプユニット２０の構成機器の動作は、コントローラ２１によって制御される。また、ヒートポンプユニット２０には、外気温度を検出する外気温サーミスタ２６が設けられている。外気温サーミスタ２６は、コントローラ２１に接続されている。

タンクユニット２８は、熱媒を貯めるタンク３０を備えている。本実施例の熱媒は、不凍液である。本実施例のタンク３０は、一例であるが、３０リットルの容量を有している。タンク３０には、高さ方向に沿って複数のタンクサーミスタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃが設けられている。本実施例では、タンクサーミスタ４２ａはタンク３０の上部（例えばタンク３０の頂部から１０リットルの位置）に設けられており、タンクサーミスタ４２ｂはタンク３０の中間部（例えばタンク３０の頂部から１５リットルの位置）に設けられており、タンクサーミスタ４２ｃはタンク３０の下部（例えばタンク３０の頂部から２０リットルの位置）に設けられている。タンクサーミスタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、コントローラ５４に接続されている。コントローラ５４は、タンクサーミスタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃによって検出された温度から、タンク３０に貯められた熱量を把握することができる。なお、タンク３０内の熱媒の温度を検出するサーミスタは、上記の３つに限定されるものではなく、４つ以上設けられていても良いし、タンク３０の上部と下部に２つ設けられていても良い。また、コントローラ５４は、ヒートポンプユニット２０の始動回数をカウントするカウンタを備えている。

タンク３０は、蓄熱用往路３４と蓄熱用復路３２を介して、ヒートポンプユニット２０に接続されている。蓄熱用往路３４は、タンク３０からヒートポンプユニット２０へ熱媒を送る管路であり、タンク３０の底部に接続されている。蓄熱用復路３２は、ヒートポンプユニット２０からタンク３０へ熱媒を戻す管路であり、タンク３０の頂部に接続されている。蓄熱用往路３４と蓄熱用復路３２は、ヒートポンプユニット２０とタンク３０との間で熱媒を循環させる循環経路を構成している。当該循環経路には、前述した循環ポンプ２２が設けられている。本実施例の循環ポンプ２２は、ヒートポンプユニット２０に内蔵されているが、循環ポンプ２２の位置は特に限定されない。

蓄熱用往路３４には、手動弁２４と、蓄熱往路サーミスタ４４が設けられている。同様に、蓄熱用復路３２にも、手動弁２４と、蓄熱復路サーミスタ４６が設けられている。蓄熱往路サーミスタ４４と蓄熱復路サーミスタ４６は、コントローラ５４に接続されている。コントローラ５４は、蓄熱往路サーミスタ４４による検出温度から、ヒートポンプユニット２０による加熱前の熱媒の温度を把握し、蓄熱復路サーミスタ４６による検出温度から、ヒートポンプユニット２０による加熱後の熱媒の温度を把握することができる。

暖房端末９０は、タンク３０からの熱媒を放熱させて暖房を行う。暖房端末９０は、例えば、パネルヒータ、パネルラジエータ、床暖房、ファンコンベクタ、温水式ルームエアコンである。暖房端末９０は、暖房用往路５６と暖房用復路６０を介して、タンク３０に接続されている。暖房用往路５６は、タンク３０から暖房端末９０へ熱媒を送る管路であり、タンク３０の頂部に接続されている。暖房用復路６０は、暖房端末９０からタンク３０へ熱媒を戻す管路であり、タンク３０の底部に接続されている。暖房用往路５６と暖房用復路６０は、タンク３０と暖房端末９０との間で熱媒を循環させる循環経路を構成している。

暖房用復路６０には、手動弁５２を有する排水管５０が接続されている。また、暖房用復路６０には、膨張タンク７０が設けられている。本実施例では、熱媒の循環する回路が密閉回路とされているので、熱媒の熱膨張を吸収するために、膨張タンク７０が用意されている。なお、膨張タンク７０を接続する位置は、暖房用復路６０に限定されず、例えば暖房用往路５６や他の経路に接続してもよい。

暖房用往路５６は、給湯暖房ユニット８０を経由して、暖房端末９０に接続されている。給湯暖房ユニット８０は、燃焼式の熱源機であり、可燃性ガスを燃焼させる二つのバーナー８４、８６を有する。一方のバーナー８４は、給湯用のものであり、給湯管路８２を流れる上水を加熱する。他方のバーナー８６は、暖房用のものであり、必要に応じて、暖房用往路５６を流れる熱媒を加熱する。また、給湯暖房ユニット８０は、コントローラ８８を有している。給湯暖房ユニット８０には、暖房端末９０とタンクユニット２８との間で熱媒を循環させる循環ポンプ８７が設けられている。なお、循環ポンプ８７を設ける位置は、給湯暖房ユニット８０に限られず、特に限定されない。また、暖房用往路５６のバーナー８６より下流には、バーナー出口サーミスタ８９が設けられている。バーナー出口サーミスタ８９は、コントローラ８８に接続されている。この構成によると、暖房用往路５６を通って暖房端末９０に送られる熱媒の温度が低すぎるときは、バーナー８６で暖房用往路５６を流れる熱媒を加熱することにより、暖房端末９０に送られる熱媒の温度を上昇させることができる。

暖房用往路５６と暖房用復路６０の間は、バイパス経路６４を介して接続されている。それにより、暖房用復路６０を流れる熱媒の一部又は全部を、タンク３０を経由することなく、暖房用往路５６へ送ることができるように構成されている。また、暖房用復路６０とバイパス経路６４との分岐位置には混合弁６６が設けられており、暖房用復路６０からバイパス経路６４を介して暖房用往路５６へ送られる熱媒の流量と、暖房用復路６０からタンク３０を介して暖房用往路５６へ送られる熱媒の流量の比率を調整できるようになっている。混合弁６６は、コントローラ５４に接続されており、その動作はコントローラ５４によって制御される。この構成によると、暖房用往路５６を通って暖房端末９０に送られる熱媒の温度が高すぎるときは、暖房用復路６０を流れる放熱後の熱媒を、暖房用往路５６を流れる熱媒に合流させることによって、暖房端末９０に送られる熱媒の温度を低下させることができる。

暖房用往路５６には、第１暖房往路サーミスタ４８、第２暖房往路サーミスタ５８が設けられている。第１暖房往路サーミスタ４８は、バイパス経路６４が暖房用往路５６に合流する合流点よりも上流側に設けられており、タンク３０から暖房用往路５６に送られる熱媒の温度を検出する。第２暖房往路サーミスタ５８は、バイパス経路６４が暖房用往路５６に合流する合流点よりも下流側に設けられており、タンク３０から暖房用往路５６に送られる熱媒とバイパス経路６４から暖房用往路５６に送られる熱媒が混合した後の温度を検出する。暖房用復路６０には、暖房復路サーミスタ６２が設けられている。暖房復路サーミスタ６２は、暖房用復路６０を流れる熱媒の温度を検出する。第１暖房往路サーミスタ４８、第２暖房往路サーミスタ５８および暖房復路サーミスタ６２は、コントローラ５４に接続されている。コントローラ５４は、第１暖房往路サーミスタ４８、第２暖房往路サーミスタ５８および暖房復路サーミスタ６２の検出温度に基づいて、混合弁６６の動作を制御することで、暖房端末９０に送られる熱媒の温度を所望の温度に調整することができる。

コントローラ８８は、暖房端末９０における暖房熱量を算出することができる。暖房端末９０における暖房熱量は、例えば、暖房復路サーミスタ６２の検出温度と、バーナー出口サーミスタ８９の検出温度と、循環ポンプ８７の回転数を用いて計算することができる。あるいは、暖房端末９０における暖房熱量は、近似的に、蓄熱往路サーミスタ４４の検出温度と、蓄熱復路サーミスタ４６の検出温度と、循環ポンプ２２の回転数を用いて計算することができる。

図２は、ヒートポンプユニット２０を運転しながら暖房を行うときの熱媒の流れを示している。図２に示すように、暖房端末９０には、タンク３０の上部から暖房用往路５６を通じて高温の熱媒が送られる。暖房端末９０に送られた高温の熱媒は、暖房端末９０において放熱した後に、暖房用復路６０を通じてタンク３０の下部へ戻される。一方、ヒートポンプユニット２０には、タンク３０の下部から蓄熱用往路３４を通じて低温の熱媒が送られる。ヒートポンプユニット２０に送られた低温の熱媒は、ヒートポンプユニット２０において加熱された後に、蓄熱用復路３２を通じてタンク３０の上部へ戻される。

図３は、暖房端末９０の要求する熱媒の温度に対して、タンク３０から暖房用往路５６に送られる熱媒の温度が高い場合の熱媒の流れを示している。この場合には、混合弁６６を制御して、暖房用復路６０からバイパス経路６４を介して暖房用往路５６へ送られる熱媒の流量を増加させ、暖房用復路６０からタンク３０を介して暖房用往路５６へ送られる熱媒の流量を減少させる。これにより、暖房用往路５６から暖房端末９０へ送られる熱媒の温度を、暖房端末９０の要求する熱媒の温度に調整することができる。暖房端末９０の要求する熱媒の温度が低下した場合でも、ヒートポンプユニット２０の加熱能力を変化させることなく、暖房端末９０における要求の変化に速やかに対応することができる。

図４は、暖房端末９０の要求する熱媒の温度に対して、タンク３０から暖房用往路５６に送られる熱媒の温度が低い場合の熱媒の流れを示している。この場合には、バーナー８６で暖房用往路５６を流れる熱媒を加熱する。バーナー８６における加熱量を調整することで、暖房用往路５６から暖房端末９０へ送られる熱媒の温度を、暖房端末９０の要求する熱媒の温度に速やかに調整することができる。暖房端末９０の要求する熱媒の温度が上昇した場合でも、ヒートポンプユニット２０の加熱能力を変化させることなく、暖房端末９０における要求の変化に速やかに対応することができる。

本実施例の給湯暖房システム１０では、暖房端末９０での暖房運転が行われており、かつタンクサーミスタ４２ａの検出温度が所定温度（例えば７５℃）以下である場合に、ヒートポンプユニット２０を始動する。

本実施例の給湯暖房システム１０では、ヒートポンプユニット２０が運転している際に、暖房端末９０における暖房運転が停止するか、あるいはタンクサーミスタ４２ｃの検出温度が所定温度（例えば７５℃）を超えるか、あるいは蓄熱往路サーミスタ４４の検出温度が所定温度（例えば７０℃）を超えると、ヒートポンプユニット２０を停止する。

上記のようにヒートポンプユニット２０の始動と停止を制御する場合、ヒートポンプユニット２０の最小加熱能力に比べて暖房端末９０での暖房熱量が小さいと、ヒートポンプユニット２０が始動と停止を繰り返す事態が生じる。ヒートポンプユニット２０が始動と停止を繰り返すと、ヒートポンプユニット２０を構成する部品の劣化を早めてしまう。そこで、本実施例の給湯暖房システム１０は、図５の処理によって、ヒートポンプユニット２０の始動を許可するか禁止するかを判断する。

ステップＳ２では、ヒートポンプユニット２０の始動回数のカウントを開始する時刻（カウント開始時刻）を決定する。本実施例の給湯暖房システム１０では、過去の暖房使用実績に基づいて、カウント開始時刻を設定する。より詳細には、本実施例の給湯暖房システム１０では、過去の暖房使用実績から、暖房熱量がヒートポンプユニット２０の最小加熱能力を下回る状態から上回る状態に切り換る平均時刻を特定し、その時刻をカウント開始時刻として設定する。なお、過去の暖房使用実績としては、前日や前々日の暖房使用実績を用いても良いし、過去の同じ曜日の暖房使用実績を用いても良いし、過去の所定期間（例えば１週間）の暖房使用実績を用いても良い。

ステップＳ４では、カウント開始時刻となるまで待機する。

ステップＳ６では、ヒートポンプユニット２０の始動回数のカウントを開始する。これ以降、ヒートポンプユニット２０が始動するごとに、始動回数が増加していく。

ステップＳ８では、ヒートポンプユニット２０が停止するまで待機する。ヒートポンプユニット２０が停止すると、ステップＳ１０へ移行する。

ステップＳ１０では、ヒートポンプユニット２０の始動回数が、所定回数（例えば１０回）に達したか否かを判断する。ヒートポンプユニット２０の始動回数が所定回数に達した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１８へ移行し、ヒートポンプユニット２０の始動を禁止する。ヒートポンプユニット２０の始動回数が所定回数に達していない場合（ステップＳ１０でＮＯの場合）、ステップＳ１２へ移行する。

ステップＳ１２では、外気温が所定温度（例えば５℃）以下であり、かつ暖房熱量が所定熱量（例えば１５００ｋｃａｌ／ｈ）以下であるか否かを判断する。外気温が所定温度以下であり、かつ暖房熱量が所定熱量以下である場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１８へ移行し、ヒートポンプユニット２０の始動を禁止する。外気温が所定温度を超えているか、あるいは暖房熱量が所定熱量を超えている場合（ステップＳ１２でＮＯの場合）、ステップＳ１４へ移行する。

ステップＳ１４では、ヒートポンプユニット２０が停止してから所定時間（例えば１時間）が経過したか否かを判断する。ヒートポンプユニット２０を停止してから１時間が経過していない場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１８へ移行し、ヒートポンプユニット２０の始動を禁止する。ヒートポンプユニット２０を停止してから１時間が経過した場合（ステップＳ１４でＹＥＳの場合）、ステップＳ１６へ移行する。

ステップＳ１６では、ヒートポンプユニット２０の始動を許可する。

ステップＳ２０では、カウント開始時刻から１日が経過したか否かを判断する。カウント開始時刻から１日が経過していない場合（ＮＯの場合）、処理はステップＳ８へ戻る。カウント開始時刻から１日が経過した場合（ステップＳ２０でＹＥＳの場合）、処理を終了する。

本実施例の給湯暖房システム１０では、過去の暖房使用実績に基づいて、ヒートポンプユニット２０の始動回数のカウントを開始する時刻を決定する。図６に示すように、必要とされる暖房熱量は１日の間で変動しており、暖房熱量がヒートポンプユニット２０の最小加熱能力を下回る時間帯（暖房熱量が小さい時間帯）９２と、暖房熱量が最小加熱能力を上回る時間帯（暖房熱量が大きい時間帯）９４が存在する。暖房熱量が小さい時間帯９２においては、ヒートポンプユニット２０が始動と停止を繰り返す。仮に、暖房熱量が小さい時間帯９２が開始するタイミング（図６のＡのタイミング）でヒートポンプユニット２０の始動回数のカウントを開始してしまうと、暖房熱量が小さい時間帯９２の間に、ヒートポンプユニット２０の始動回数が所定回数に到達してしまって、その後の暖房熱量が大きい時間帯９４においてヒートポンプユニット２０を始動できなくなってしまう。これに対して、本実施例の給湯暖房システム１０では、暖房熱量が大きい時間帯９４が開始するタイミング（図６のＢのタイミング）でヒートポンプユニット２０の始動回数のカウントを開始する。通常、暖房熱量が大きい時間帯９４においては、ヒートポンプユニット２０は停止することなく運転し続けるので、ヒートポンプユニット２０が始動と停止を繰り返すことがなく、始動回数が所定回数に到達してしまうことがない。本実施例の給湯暖房システム１０によれば、ヒートポンプユニット２０が始動と停止を繰り返す事態を抑制しつつ、暖房熱量が大きい時間帯９４でのヒートポンプユニット２０の運転を確保することができる。

本実施例の給湯暖房システム１０では、外気温が所定温度より低く、かつ暖房熱量が所定熱量より低い場合には、ヒートポンプユニット２０の始動を禁止する。一般的な暖房の使用においては、外気温が高い場合には必要な暖房熱量は少なく、外気温が低い場合には必要な暖房熱量も多い。外気温が低いにも関わらず、暖房熱量が低い場合、暖房の必要性がそれほど高くない状況と考えられる。上記の給湯暖房システム１０では、このような場合にヒートポンプユニット２０の始動を禁止することで、ヒートポンプユニット２０が始動と停止を頻繁に繰り返す事態を抑制する。ヒートポンプユニット２０を構成する部品の劣化を防ぐことができる。

本実施例の給湯暖房システム１０では、ヒートポンプユニット２０が停止してから所定時間が経過するまでは、ヒートポンプユニット２０の始動を禁止する。ヒートポンプユニット２０の停止は、暖房端末９０における暖房運転が停止した場合のほかに、必要な暖房熱量がヒートポンプユニット２０の最小加熱能力を下回っている場合などに生じる。このような場合には、ヒートポンプユニット２０を始動させても、短時間でヒートポンプユニット２０を再び停止させるおそれがある。本実施例の給湯暖房システム１０では、ヒートポンプユニット２０が停止してから所定時間が経過するまでは、ヒートポンプユニット２０の始動を禁止することで、ヒートポンプユニット２０が始動と停止を頻繁に繰り返す事態を抑制する。上記の給湯暖房システム１０によれば、ヒートポンプユニット２０を構成する部品の劣化を防ぐことができる。

なお、図５の処理によってヒートポンプユニット２０の始動を禁止している場合でも、所定の時刻（例えば０時、６時、１２時、１８時）になった時点で、ヒートポンプユニット２０の始動を許可する構成としてもよい。

（第２実施例）
図７は第２実施例の給湯暖房システムを示している。図７に示すように、給湯暖房システム１００は、ヒートポンプユニット１２０と、タンクユニット１２８と、給湯暖房ユニット１８０と、暖房端末１９０を備えている。

ヒートポンプユニット１２０は、第１実施例のヒートポンプユニット１２０と同様の構成を備えている。ヒートポンプユニット１２０は、大気から吸熱して、タンクユニット１２８から送られる水を加熱するヒートポンプである。ヒートポンプユニット１２０には、ヒートポンプユニット１２０とタンクユニット１２８との間で水を循環させる循環ポンプ１２２が設けられている。循環ポンプ１２２を含むヒートポンプユニット１２０の構成機器の動作は、コントローラ１２１によって制御される。

タンクユニット１２８は、水を貯めるタンク１３０を備えている。本実施例のタンク１３０は、一例であるが、５０リットルの容量を有している。タンク３０には、高さ方向に沿って複数のタンクサーミスタ１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃが設けられている。タンクサーミスタ１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃは、コントローラ１５４に接続されている。コントローラ１５４は、タンクサーミスタ１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃによって検出された温度から、タンク１３０に貯められた熱量を把握することができる。また、コントローラ１５４は、ヒートポンプユニット１２０の始動回数をカウントするカウンタを備えている。

タンク１３０は、蓄熱用往路１３４と蓄熱用復路１３２を介して、ヒートポンプユニット１２０に接続されている。蓄熱用往路１３４は、タンク１３０からヒートポンプユニット１２０へ水を送る管路であり、タンク１３０の底部に接続されている。蓄熱用復路１３２は、ヒートポンプユニット１２０からタンク１３０へ水を戻す管路であり、タンク１３０の頂部に接続されている。蓄熱用往路１３４と蓄熱用復路１３２は、ヒートポンプユニット１２０とタンク１３０との間で水を循環させる循環経路を構成している。当該循環経路には、前述した循環ポンプ１２２が設けられている。

蓄熱用往路１３４には、手動弁１２４と、蓄熱往路サーミスタ１４４が設けられている。同様に、蓄熱用復路１３２にも、手動弁１２４と、蓄熱復路サーミスタ１４６が設けられている。蓄熱往路サーミスタ１４４と蓄熱復路サーミスタ１４６は、コントローラ１５４に接続されている。コントローラ１５４は、蓄熱往路サーミスタ１４４による検出温度から、ヒートポンプユニット１２０による加熱前の水の温度を把握し、蓄熱復路サーミスタ１４６による検出温度から、ヒートポンプユニット１２０による加熱後の水の温度を把握することができる。

暖房端末１９０は、暖房用熱媒からの放熱により暖房を行う。本実施例では、暖房用熱媒は不凍液である。暖房端末１９０は、例えば、パネルヒータ、パネルラジエータ、床暖房、ファンコンベクタ、温水式ルームエアコンである。暖房端末１９０は、暖房用往路１５６と暖房用復路１６０を介して、熱交換器１１０に接続されている。熱交換器１１０は、タンク１３０からの高温の水と、暖房端末１９０からの低温の暖房用熱媒の間で熱交換を行う、ダブルウォール型の液・液熱交換器である。暖房用往路１５６は、熱交換器１１０から暖房端末１９０へ暖房用熱媒を送る管路である。暖房用復路１６０は、暖房端末１９０から熱交換器１１０へ暖房用熱媒を戻す管路である。暖房用往路１５６と暖房用復路１６０は、熱交換器１１０と暖房端末１９０との間で暖房用熱媒を循環させる循環経路を構成している。暖房用復路１６０の熱交換器１１０の入口近傍には、暖房復路サーミスタ１６２が設けられている。暖房用往路１５６の熱交換器１１０の出口近傍には、暖房往路サーミスタ１５８が設けられている。

タンク１３０は、放熱用往路１１２と、放熱用復路１１４を介して、熱交換器１１０に接続されている。放熱用往路１１２は、タンク１３０から熱交換器１１０へ水を送る管路であり、タンク１３０の上部に接続している。放熱用復路１１４は、熱交換器１１０からタンク１３０へ水を戻す管路であり、タンク１３０の底部に接続している。放熱用往路１１２と放熱用復路１１４は、熱交換器１１０とタンク１３０との間で水を循環させる循環経路を構成している。放熱用往路１１２の熱交換器１１０の入口近傍には、放熱往路サーミスタ１４８が設けられている。放熱用復路１１４には、循環ポンプ１１６が設けられている。循環ポンプ１１６の動作は、コントローラ１５４によって制御される。コントローラ１５４は、放熱往路サーミスタ１４８、暖房往路サーミスタ１５８および暖房復路サーミスタ１６２の検出温度に基づいて、循環ポンプ１１６の回転数を調整する。

暖房用往路１５６は、給湯暖房ユニット１８０を経由して、暖房端末１９０に接続されている。給湯暖房ユニット１８０は、燃焼式の熱源機であり、可燃性ガスを燃焼させる二つのバーナー１８４、１８６を有する。一方のバーナー１８４は、給湯用のものであり、必要に応じて、給湯管路１８２を流れる水を加熱する。給湯管路１８２のバーナー１８４より下流には、バーナー出口サーミスタ１８５が設けられている。バーナー出口サーミスタ１８５は、コントローラ１８８に接続されている。この構成によると、給湯管路１８２からの給湯温度が低すぎるときは、バーナー１８４で給湯管路１８２を流れる水を加熱することにより、給湯温度を上昇させることができる。他方のバーナー１８６は、暖房用のものであり、必要に応じて、暖房用往路１５６を流れる暖房用熱媒を加熱する。また、給湯暖房ユニット１８０は、コントローラ１８８を有している。給湯暖房ユニット１８０には、暖房端末１９０とタンクユニット１２８との間で暖房用熱媒を循環させる循環ポンプ１８７が設けられている。また、暖房用往路１５６のバーナー１８６より下流には、バーナー出口サーミスタ１８９が設けられている。バーナー出口サーミスタ１８９は、コントローラ１８８に接続されている。この構成によると、暖房用往路１５６を通って暖房端末１９０に送られる暖房用熱媒の温度が低すぎるときは、バーナー１８６で暖房用往路１５６を流れる暖房用熱媒を加熱することにより、暖房端末１９０に送られる暖房用熱媒の温度を上昇させることができる。

タンク１３０の底部には、上水道からの水をタンク１３０に供給する給水管路１０２が接続されている。給水管路１０２には、給水サーミスタ１０３が設けられている。タンク１３０の頂部には、タンク１３０の上部から高温の水を供給する高温水管路１０４が接続している。高温水管路１０４には、高温水サーミスタ１０５が設けられている。給水管路１０２からは、上水道からの低温の水を供給する低温水管路１０６が分岐している。高温水管路１０４と低温水管路１０６は、混合弁１０８に接続している。混合弁１０８において、高温水管路１０４からの高温の水と、低温水管路１０６からの低温の水が混合して、給湯管路１８２へ混合後の水が供給される。給湯管路１８２の混合弁１０８の近傍には、混合後の水温を検出する給湯サーミスタ１０９が設けられている。コントローラ１５４は、給水サーミスタ１０３、高温水サーミスタ１０５および給湯サーミスタ１０９の検出値に基づいて、混合弁１０８の開度を調整する。

本実施例の給湯暖房システム１００では、給湯運転または暖房運転が行われており、かつタンクサーミスタ１４２ａの検出温度が所定温度（例えば７５℃）以下である場合に、ヒートポンプユニット１２０を始動する。

本実施例の給湯暖房システム１００では、ヒートポンプユニット１２０が運転している際に、給湯運転および暖房運転が終了するか、あるいはタンクサーミスタ１４２ｃの検出温度が所定温度（例えば７５℃）を超えるか、あるいは蓄熱往路サーミスタ１４４の検出温度が所定温度（例えば７０℃）を超えると、ヒートポンプユニット１２０を停止する。

上記のようにヒートポンプユニット１２０の始動と停止を制御する場合、ヒートポンプユニット１２０の最小加熱能力に比べて使用する熱量が小さいと、ヒートポンプユニット１２０が始動と停止を繰り返す事態が生じることがある。ヒートポンプユニット１２０が始動と停止を繰り返すと、ヒートポンプユニット１２０を構成する部品の劣化を早めてしまう。そこで、本実施例の給湯暖房システム１００は、図８の処理によって、ヒートポンプユニット１２０の始動を許可するか禁止するかを判断する。

ステップＳ１０２では、ヒートポンプユニット１２０の始動回数のカウントを開始する時刻（カウント開始時刻）を決定する。本実施例の給湯暖房システム１００では、過去の熱量使用実績に基づいて、カウント開始時刻を設定する。より詳細には、本実施例の給湯暖房システム１００では、過去の熱量使用実績から、使用する熱量がヒートポンプユニット１２０の最小加熱能力を下回る状態から上回る状態に切り換る平均時刻を特定し、その時刻をカウント開始時刻として設定する。なお、過去の熱量使用実績としては、前日や前々日の熱量使用実績を用いても良いし、過去の同じ曜日の熱量使用実績を用いても良いし、過去の所定期間（例えば１週間）の熱量使用実績を用いても良い。

ステップＳ１０４では、カウント開始時刻となるまで待機する。

ステップＳ１０６では、ヒートポンプユニット１２０の始動回数のカウントを開始する。これ以降、ヒートポンプユニット１２０が始動するごとに、始動回数が増加していく。

ステップＳ１０８では、ヒートポンプユニット１２０が停止するまで待機する。ヒートポンプユニット１２０が停止すると、ステップＳ１１０へ移行する。

ステップＳ１１０では、ヒートポンプユニット１２０の始動回数が、所定回数（例えば１０回）に達したか否かを判断する。ヒートポンプユニット１２０の始動回数が所定回数に達した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１１６へ移行し、ヒートポンプユニット１２０の始動を禁止する。ヒートポンプユニット１２０の始動回数が所定回数に達していない場合（ステップＳ１１０でＮＯの場合）、ステップＳ１１２へ移行する。

ステップＳ１１２では、ヒートポンプユニット１２０が停止してから所定時間（例えば１時間）が経過したか否かを判断する。ヒートポンプユニット１２０を停止してから１時間が経過していない場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１１６へ移行し、ヒートポンプユニット１２０の始動を禁止する。ヒートポンプユニット１２０を停止してから１時間が経過した場合（ステップＳ１１２でＹＥＳの場合）、ステップＳ１１４へ移行する。

ステップＳ１１４では、ヒートポンプユニット１２０の始動を許可する。

ステップＳ１１８では、カウント開始時刻から１日が経過したか否かを判断する。カウント開始時刻から１日が経過していない場合（ＮＯの場合）、処理はステップＳ１０８へ戻る。カウント開始時刻から１日が経過した場合（ステップＳ１１８でＹＥＳの場合）、処理を終了する。

本実施例の給湯暖房システム１００によっても、第１実施例の給湯暖房システム１０と同様に、ヒートポンプユニット１２０が始動と停止を頻繁に繰り返す事態を抑制することができる。上記の給湯暖房システム１００によれば、ヒートポンプユニット１２０を構成する部品の劣化を防ぐことができる。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、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。

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し得るものであり、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。

１０ 給湯暖房システム
２０ ヒートポンプユニット
２１ コントローラ
２２ 循環ポンプ
２４ 手動弁
２６ 外気温サーミスタ
２８ タンクユニット
３０ タンク
３２ 蓄熱用復路
３４ 蓄熱用往路
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ タンクサーミスタ
４４ 蓄熱往路サーミスタ
４６ 蓄熱復路サーミスタ
４８ 第１暖房往路サーミスタ
５０ 排水管
５２ 手動弁
５４ コントローラ
５６ 暖房用往路
５８ 第２暖房往路サーミスタ
６０ 暖房用復路
６２ 暖房復路サーミスタ
６４ バイパス経路
６６ 混合弁
７０ 膨張タンク
８０ 給湯暖房ユニット
８２ 給湯管路
８４，８６ バーナー
８７ 循環ポンプ
８８ コントローラ
８９ バーナー出口サーミスタ
９０ 暖房端末
９２ 暖房熱量が小さい時間帯
９４ 暖房熱量が大きい時間帯
１００ 給湯暖房システム
１０２ 給水管路
１０３ 給水サーミスタ
１０４ 高温水管路
１０５ 高温水サーミスタ
１０６ 低温水管路
１０８ 混合弁
１０９ 給湯サーミスタ
１１０ 熱交換器
１１２ 放熱用往路
１１４ 放熱用復路
１１６ 循環ポンプ
１２０ ヒートポンプユニット
１２１ コントローラ
１２２ 循環ポンプ
１２４ 手動弁
１２８ タンクユニット
１３０ タンク
１３２ 蓄熱用復路
１３４ 蓄熱用往路
１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ タンクサーミスタ
１４４ 蓄熱往路サーミスタ
１４６ 蓄熱復路サーミスタ
１４８ 放熱往路サーミスタ
１５４ コントローラ
１５６ 暖房用往路
１５８ 暖房往路サーミスタ
１６０ 暖房用復路
１６２ 暖房復路サーミスタ
１８０ 給湯暖房ユニット
１８２ 給湯管路
１８４ バーナー
１８５ バーナー出口サーミスタ
１８６ バーナー
１８７ 循環ポンプ
１８８ コントローラ
１８９ バーナー出口サーミスタ
１９０ 暖房端末

本明細書が開示する暖房装置は、大気から吸熱して熱媒を加熱するヒートポンプと、熱媒を貯めるタンクと、ヒートポンプとタンクの間で熱媒を循環させる蓄熱循環経路と、熱媒を放熱させて暖房を行う暖房端末と、タンクと暖房端末の間で熱媒を循環させる暖房循環経路を備えている。その暖房装置では、ヒートポンプを停止した後、外気温が所定温度より低く、暖房熱量が所定熱量より低い場合に、ヒートポンプの再始動を禁止する。

本明細書は給湯装置も開示する。その給湯装置は、大気から吸熱して水を加熱するヒートポンプと、水を貯めるタンクと、ヒートポンプとタンクの間で水を循環させる蓄熱循環経路と、タンクに給水する給水経路と、タンクから給湯する給湯経路を備えている。その給湯装置は、ヒートポンプを停止した後、所定時間が経過するまで、ヒートポンプの再始動を禁止する。

上記の給湯装置では、ヒートポンプが始動と停止を頻繁に繰り返す事態を抑制することができる。上記の給湯装置によれば、ヒートポンプを構成する部品の劣化を防ぐことができる。

Claims (6)

1. 大気から吸熱して熱媒を加熱するヒートポンプと、
   熱媒を貯めるタンクと、
   ヒートポンプとタンクの間で熱媒を循環させる蓄熱循環経路と、
   熱媒を放熱させて暖房を行う暖房端末と、
   タンクと暖房端末の間で熱媒を循環させる暖房循環経路と、
   ヒートポンプの始動回数をカウントする手段を備えており、
   所定期間におけるヒートポンプの始動回数が所定回数に達した場合に、ヒートポンプの再始動を禁止する暖房装置。
2. ヒートポンプの始動回数をカウントし始めるタイミングを、過去の暖房使用実績に基づいて決定する請求項１の暖房装置。
3. 過去の暖房使用実績における、暖房熱量がヒートポンプの最小加熱能力を下回る状態から上回る状態へ切り換る時刻を、ヒートポンプの始動回数をカウントし始めるタイミングに設定する請求項２の暖房装置。
4. 大気から吸熱して熱媒を加熱するヒートポンプと、
   熱媒を貯めるタンクと、
   ヒートポンプとタンクの間で熱媒を循環させる蓄熱循環経路と、
   熱媒を放熱させて暖房を行う暖房端末と、
   タンクと暖房端末の間で熱媒を循環させる暖房循環経路を備えており、
   ヒートポンプを停止した後、外気温が所定温度より低く、暖房熱量が所定熱量より低い場合に、ヒートポンプの再始動を禁止する暖房装置。
5. 大気から吸熱して熱媒を加熱するヒートポンプと、
   熱媒を貯めるタンクと、
   ヒートポンプとタンクの間で熱媒を循環させる蓄熱循環経路と、
   熱媒を放熱させて暖房を行う暖房端末と、
   タンクと暖房端末の間で熱媒を循環させる暖房循環経路を備えており、
   ヒートポンプを停止した後、所定時間が経過するまで、ヒートポンプの再始動を禁止する暖房装置。
6. 大気から吸熱して水を加熱するヒートポンプと、
   水を貯めるタンクと、
   ヒートポンプとタンクの間で水を循環させる蓄熱循環経路と、
   タンクに給水する給水経路と、
   タンクから給湯する給湯経路と、
   ヒートポンプの始動回数をカウントする手段を備えており、
   所定期間におけるヒートポンプの始動回数が所定回数に達した場合に、ヒートポンプの再始動を禁止する給湯装置。

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