JP2019219064A - 給湯暖房装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貯湯タンクの容量が小さい場合でも、効率的に湯を沸き上げる給湯暖房装置を提供する。【解決手段】圧縮機、凝縮器、第１膨張弁および蒸発器が順次接続されることによって冷媒回路が形成され、凝縮器に流入する水を冷媒の熱で加熱するヒートポンプユニットと、温水を貯留する貯湯タンクを有する貯湯ユニットと、室内空気を加熱または冷却する利用側熱交換器とを備え、ヒートポンプユニットは、凝縮器と第１膨張弁との間から分岐し、圧縮機の中間圧部に接続されるバイパス回路に設けられ、冷媒側流路の冷媒と温水側流路の水との間で熱交換する中間圧熱交換器と、バイパス回路を流れる冷媒を減圧する第２膨張弁とを有し、中間圧熱交換器の温水側流路と利用側熱交換器とが接続されて排熱回収回路が形成され、凝縮器で加熱された水と貯湯タンクに貯留された温水とが外部に給湯される。【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍サイクルを利用して水を加熱する給湯暖房装置に関するものである。

従来、冷凍サイクルを利用して水を加熱し、加熱によって得られる湯を用いた給湯を行う給湯装置が知られている。このような給湯装置として、例えば、冷媒回路を流れる冷媒と、給湯回路を流れる水との間で熱交換を行うことによって水を加熱し、加熱された水を貯湯タンクに貯留するヒートポンプ給湯装置が用いられている。

貯湯タンクへの貯湯量または沸き上げ温度等を決定する方法として、種々の方法が提案されている。例えば、特許文献１には、過去の設定期間の運転実績から１日あたりの湯張りに必要な熱量を算出し、算出した１日あたりの必要熱量を用いて沸き上げ運転の際の目標沸き上げ温度を算出することが開示されている。

特開２００９−２１０２１５号公報

ところで、特許文献１に記載された給湯装置では、貯湯タンクの容量が小さいため、浴槽への湯張りなどの大きな給湯負荷が発生する場合に、目標沸き上げ温度が高く設定される。しかしながら、沸き上げ温度が高い場合には、ヒートポンプのＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；成績係数）が低下するため、効率が悪化する。

また、この給湯装置では、過去の使用実績に基づいて沸き上げ温度が設定される。そのため、過去の実績よりも湯の使用量が小さい場合には、沸き上げた熱量が無駄となり、実績以上の給湯使用があった場合には、湯切れが発生する虞がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、貯湯タンクの容量が小さい場合でも、効率的な湯の沸き上げを行うことができる給湯暖房装置を提供することを目的とする。

本発明の給湯暖房装置は、圧縮機、凝縮器、第１膨張弁および蒸発器が順次接続されることによって冷媒が流れる冷媒回路が形成され、前記凝縮器に流入する水を前記冷媒の熱によって加熱するヒートポンプユニットと、温水を貯留する貯湯タンクを有する貯湯ユニットと、前記貯湯ユニットに接続され、室内空気を加熱または冷却する利用側熱交換器とを備え、前記ヒートポンプユニットは、前記凝縮器と前記第１膨張弁との間から分岐し、前記圧縮機の中間圧部に接続されるバイパス回路と、前記バイパス回路に設けられ、冷媒側流路を流れる前記冷媒と温水側流路を流れる水との間で熱交換を行い、前記冷媒を蒸発させる中間圧熱交換器と、前記バイパス回路に設けられ、前記バイパス回路を流れる前記冷媒を減圧する第２膨張弁とを有し、前記中間圧熱交換器の温水側流路と、前記利用側熱交換器とが接続されることによって排熱回収回路が形成され、前記凝縮器で加熱された前記水と、前記貯湯タンクに貯留された前記温水とが外部に給湯されるものである。

以上のように、本発明の給湯暖房装置によれば、凝縮器で加熱された水と、貯湯タンクに貯留された加熱水とを外部に給湯することにより、貯湯タンクの容量が小さい場合でも、効率的な湯の沸き上げを行うことができる。

実施の形態１に係る給湯暖房装置の設置例を示す概略図である。 実施の形態１に係る給湯暖房装置の構成の一例を示す概略図である。 図２のヒートポンプコントローラの構成の一例を示す機能ブロック図である。 図２の貯湯ユニットコントローラの構成の一例を示す機能ブロック図である。 実施の形態１に係る給湯暖房装置による一般給湯処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る給湯暖房装置によるふろ給湯運転の際のモード選択処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る給湯暖房装置による通常ふろ給湯モードでのふろ給湯処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る給湯暖房装置による排熱回収ふろ給湯モードでのふろ給湯処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る給湯暖房装置による躯体蓄熱運転の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る給湯暖房装置について説明する。本実施の形態１に係る給湯暖房装置は、冷凍サイクルを利用して水を加熱し、水を加熱することによって得られる湯を貯留するとともに、居室等の暖房を行うものである。

［給湯暖房装置１の設置例］
図１は、本実施の形態１に係る給湯暖房装置１の設置例を示す概略図である。図１の例では、居室１００ａ、脱衣所１００ｂ、浴室１００ｃおよび屋根裏等の非居住空間１００ｄを備える住宅１００に給湯暖房装置１が設置されている場合を示す。図１に示すように、給湯暖房装置１は、ヒートポンプユニット１０および貯湯ユニット２０を備えている。

ヒートポンプユニット１０および貯湯ユニット２０は、屋外に設置され、沸き上げ回路用の出湯配管２および入水配管３と、排熱回収回路用の排熱往き配管４および排熱戻り配管５とによって接続されている。貯湯ユニット２０には、一般給湯回路用の一般給湯配管１１０ａ、ふろ給湯回路用のふろ給湯配管１１０ｂ、および暖房回路用の暖房往き配管６および暖房戻り配管７が接続されている。

一般給湯配管１１０ａには、浴室１００ｃ等に設けられたシャワーおよびカラン等の給湯端１０１が接続され、貯湯ユニット２０から流出する湯が給湯端１０１に供給される。ふろ給湯配管１１０ｂには、浴室１００ｃに設けられた浴槽１０２が接続され、貯湯ユニット２０から流出する湯が浴槽１０２に供給される。

暖房往き配管６および暖房戻り配管７には、居室１００ａおよび脱衣所１００ｂ等に設置された床暖房およびラジエータ等の暖房機器１０３と、非居住空間１００ｄに設置された排熱回収室内機１０４とが接続されている。これにより、貯湯ユニット２０と暖房機器１０３および排熱回収室内機１０４との間で温水が循環する。

なお、給湯端１０１、浴槽１０２、暖房機器１０３および排熱回収室内機１０４の台数は、この例に限られず、住宅１００の規模等に応じて適宜決定することができる。また、排熱回収室内機１０４は、必ずしも設けられる必要はない。

［給湯暖房装置１の構成］
図２は、本実施の形態１に係る給湯暖房装置１の構成の一例を示す概略図である。
図２に示すように、給湯暖房装置１は、ヒートポンプユニット１０、貯湯ユニット２０、給湯リモートコントローラ（以下、「給湯リモコン」と称する）４０および暖房リモートコントローラ（以下、「暖房リモコン」と称する）５０で構成されている。ヒートポンプユニット１０および貯湯ユニット２０は、沸き上げ回路用の出湯配管２および入水配管３と、排熱回収回路用の排熱往き配管４および排熱戻り配管５とで接続されている。

この例では、１台の利用側熱交換器６０と１台の排熱回収熱交換器７０とが、暖房往き配管６および暖房戻り配管７を介して貯湯ユニット２０に接続されている。なお、利用側熱交換器６０および排熱回収熱交換器７０の台数は、これに限られず、それぞれが複数設けられてもよい。また、排熱回収熱交換器７０は、設けられていなくてもよい。

（ヒートポンプユニット１０）
ヒートポンプユニット１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、第１膨張弁１３、蒸発器１４、第２膨張弁１５、中間圧熱交換器１６および送風機１７を備えている。圧縮機１１、凝縮器１２、第１膨張弁１３および蒸発器１４が冷媒配管で順次接続されることにより、冷媒回路が形成される。冷媒回路を流れる冷媒として、例えば、ＣＯ_２（二酸化炭素）、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）、ＨＣ（ハイドロカーボン）およびＨＦＯ（ハイドロフルオロオレフィン）等の冷媒が適用できるが、これらに特に限定されるものではない。

圧縮機１１は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する。圧縮機１１は、例えば、運転周波数を変化させることにより、単位時間あたりの送出量である容量が制御されるインバータ圧縮機等からなる。圧縮機１１の運転周波数は、加熱能力が設定値となるように、後述するヒートポンプコントローラ８によって制御される。

圧縮機１１は、例えば、低圧側圧縮室１１ａと高圧側圧縮室１１ｂとに分かれた二段圧縮機である。この場合、低圧側圧縮室１１ａの吸入側が蒸発器１４に接続され、高圧側圧縮室１１ｂの吐出側が凝縮器１２に接続される。また、低圧側圧縮室１１ａの吐出側と高圧側圧縮室１１ｂの吸入側との間の中間圧部は、中間圧熱交換器１６に接続される。なお、圧縮機１１は、二段圧縮機に限られず、例えば、圧縮室の途中に中間圧の冷媒をインジェクションするインジェクションポートを備えるものでもよい。

凝縮器１２は、冷媒側流路に接続された冷媒回路を流れる冷媒と、水側流路に接続された沸き上げ回路を流れる水との間で熱交換を行い、冷媒の熱を水に放熱して冷媒を凝縮させる。第１膨張弁１３は、凝縮器１２と蒸発器１４との間に接続され、凝縮器１２から流出した冷媒を膨張させる。第１膨張弁１３は、例えば、電子式膨張弁等の開度の制御が可能な弁で構成される。第１膨張弁１３の開度は、貯湯運転時において、圧縮機１１の吸入側の過熱度が予め設定された過熱度となるように、あるいは、圧縮機１１から吐出される冷媒の吐出温度が予め設定された温度となるように、ヒートポンプコントローラ８によって制御される。

蒸発器１４は、送風機１７によって供給される室外空気と冷媒との間で熱交換を行う。蒸発器１４は、冷媒を蒸発させ、その際の気化熱により室外空気を冷却する。送風機１７は、蒸発器１４に対して室外空気を供給する。送風機１７の回転数は、ヒートポンプコントローラ８によって制御される。回転数が制御されることにより、蒸発器１４に対する送風量が調整される。

第２膨張弁１５は、凝縮器１２と第１膨張弁１３との間から分岐し、圧縮機１１の中間圧部に接続されるバイパス回路に設けられ、凝縮器１２から流出した冷媒を膨張させる。第２膨張弁１５は、例えば、電子式膨張弁等の開度の制御が可能な弁で構成される。第２膨張弁１５の開度は、後述する排熱回収ふろ給湯モードでのふろ給湯運転の際に、圧縮機１１の中間圧部に流入する冷媒の過熱度が予め設定された設定過熱度となるように、ヒートポンプコントローラ８によって制御される。

中間圧熱交換器１６は、バイパス回路に設けられ、冷媒側流路を流れる冷媒と、温水側流路を流れる温水との間で熱交換を行う。中間圧熱交換器１６は、冷媒を蒸発させるとともに、その際の気化熱により温水を冷却する。なお、圧縮機１１がインジェクションポートを備えるものである場合、凝縮器１２と第１膨張弁１３との間から分岐したバイパス回路は、圧縮機１１のインジェクションポートに接続される。

また、ヒートポンプユニット１０は、入水温度センサ４１、出湯温度センサ４２および外気温度センサ４３を備えている。入水温度センサ４１は、凝縮器１２の水側流路に流入する水の温度を検知する。出湯温度センサ４２は、凝縮器１２の水側流路から流出する水の温度を検知する。外気温度センサ４３は、ヒートポンプユニット１０の外気の温度を検知する。

さらに、ヒートポンプユニット１０は、ヒートポンプコントローラ８を備えている。ヒートポンプコントローラ８は、給湯暖房装置１で行われる各種の運転モードに応じて、ヒートポンプユニット１０に設けられた各部を制御する。特に、本実施の形態１において、ヒートポンプコントローラ８は、圧縮機１１の運転周波数、第１膨張弁１３および第２膨張弁１５の開度等を制御する。

図３は、図２のヒートポンプコントローラ８の構成の一例を示す機能ブロック図である。図３に示すように、ヒートポンプコントローラ８は、情報取得部８１、演算部８２、機器制御部８３、通信部８４および記憶部８５を備えている。ヒートポンプコントローラ８は、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能が実現され、もしくは各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成されている。

情報取得部８１は、入水温度センサ４１、出湯温度センサ４２および外気温度センサ４３等の各種センサで検知された情報を取得する。演算部８２は、情報取得部８１で取得された各種の情報と、それぞれの情報に対応して記憶部８５に記憶された情報とに基づき、演算処理を行う。

機器制御部８３は、演算部８２での演算結果等に応じて、圧縮機１１、第１膨張弁１３、第２膨張弁１５および送風機１７を制御する。例えば、機器制御部８３は、加熱能力が予め設定された設定能力値となるように、圧縮機１１の運転周波数を制御する。また、機器制御部８３は、圧縮機１１に吸入側における冷媒の過熱度が予め設定された設定過熱度となるように、もしくは、圧縮機１１の吐出温度が予め設定された設定温度となるように、第１膨張弁１３の開度を制御する。さらに、機器制御部８３は、排熱回収モードの際に、圧縮機１１の中間圧部に流入する冷媒の過熱度が予め設定された設定過熱度となるように、第２膨張弁１５の開度を制御する。

通信部８４は、貯湯ユニットコントローラ９との間で各種情報の送受信を行う。記憶部８５は、ヒートポンプコントローラ８の各部で用いられる各種の値を予め記憶している。例えば、記憶部８５は、機器制御部８３が第１膨張弁１３および第２膨張弁１５を制御する際に用いられる圧縮機１１に流入する冷媒の設定過熱度等を予め記憶している。

（貯湯ユニット２０）
図２の貯湯ユニット２０は、貯湯タンク２１、沸き上げポンプ２２、一般給湯混合弁２３、ふろ給湯混合弁２４、湯張り開閉弁２５、暖房熱交換器２６、１次側暖房ポンプ２７、暖房往きヘッダ２８、暖房戻りヘッダ２９、流量調整弁３０、２次側暖房ポンプ３１および排熱切換弁３２を備えている。貯湯ユニット２０には、外部から水が供給される給水口２０ａと、給湯端１０１（図１参照）に湯を供給する一般給湯口２０ｂと、浴槽１０２（図１参照）に湯を供給するふろ給湯口２０ｃとが設けられている。

貯湯タンク２１、沸き上げポンプ２２およびヒートポンプユニット１０の凝縮器１２が配管で接続されることにより、沸き上げ回路が形成される。また、中間圧熱交換器１６、暖房往きヘッダ２８、利用側熱交換器６０および排熱回収熱交換器７０、流量調整弁３０、暖房戻りヘッダ２９、２次側暖房ポンプ３１、ならびに、排熱切換弁３２が配管で接続されることにより、排熱回収回路が形成される。さらに、暖房熱交換器２６、暖房往きヘッダ２８、利用側熱交換器６０および排熱回収熱交換器７０、流量調整弁３０、２次側暖房ポンプ３１、ならびに、排熱切換弁３２が配管で接続されることにより、暖房回路が形成される。

貯湯タンク２１は、給水口２０ａを介して外部から供給される水および凝縮器１２で加熱された湯を貯留する。貯湯タンク２１の下部には、タンク給水口２１ａ、下部流出口２１ｂおよび下部流入口２１ｃが設けられている。貯湯タンク２１の上部には、上部流入出口２１ｄおよび上部流出口２１ｅが設けられている。

タンク給水口２１ａは、給水配管２０ｄを介して給水口２０ａに接続されている。下部流出口２１ｂは、沸き上げポンプ２２の吸入側に接続されている。下部流入口２１ｃは、１次側暖房ポンプ２７の送出側に接続されている。上部流入出口２１ｄは、送湯配管２０ｅおよび出湯配管２を介してヒートポンプユニット１０における凝縮器１２の水側流路の流出側に接続されている。また、上部流入出口２１ｄは、給湯配管２０ｆを介して一般給湯混合弁２３の第１流入口２３ａおよびふろ給湯混合弁２４の第１流入口２４ａにも接続されている。上部流出口２１ｅは、温水導入配管２０ｇを介して暖房熱交換器２６における１次側流路の流入側に接続されている。

貯湯タンク２１は、上記のようにして各種の流入出口が設けられていることにより、低温の水が下部に供給され、高温の湯が上部に供給される。これによって、貯湯タンク２１の内部には、上部から下部に向かって高温域から低温域となる温度の層が形成される。すなわち、貯湯タンク２１に貯留される湯は、上部から下部に向かうに従って温度が低くなっている。

沸き上げポンプ２２は、図示しないモータによって駆動され、貯湯タンク２１から流出した水または湯を送出し、凝縮器１２の水側流路に供給する。沸き上げポンプ２２の回転数は、凝縮器１２から流出する湯の温度が目標貯湯温度となるように、後述する貯湯ユニットコントローラ９によって制御される。

一般給湯混合弁２３は、例えば三方弁であり、第１流入口２３ａ、第２流入口２３ｂおよび流出口２３ｃを有している。一般給湯混合弁２３は、第１流入口２３ａに流入する高温の湯と、第２流入口２３ｂに流入する水を混合し、流出口２３ｃから流出させる。一般給湯混合弁２３は、貯湯ユニットコントローラ９によって制御される。第１流入口２３ａは、給湯配管２０ｆを介して上部流入出口２１ｄに接続されている。第２流入口２３ｂは、給水口２０ａに接続されている。流出口２３ｃは、一般給湯口２０ｂに接続されている。

ふろ給湯混合弁２４は、例えば三方弁であり、第１流入口２４ａ、第２流入口２４ｂおよび流出口２４ｃを有している。ふろ給湯混合弁２４は、第１流入口２４ａに流入する高温の湯と、第２流入口２４ｂに流入する水を混合し、流出口２４ｃから流出させる。ふろ給湯混合弁２４は、貯湯ユニットコントローラ９によって制御される。第１流入口２４ａは、給湯配管２０ｆを介して上部流入出口２１ｄに接続されている。第２流入口２４ｂは、給水口２０ａに接続されている。流出口２４ｃは、湯張り開閉弁２５に接続されている。

湯張り開閉弁２５は、浴槽１０２に湯張りする際の流路を開閉するために設けられている。湯張り開閉弁２５は、貯湯ユニットコントローラ９によって制御される。湯張り開閉弁２５の流入側は、ふろ給湯混合弁２４の流出口２４ｃに接続されている。湯張り開閉弁２５の流出側は、ふろ給湯口２０ｃに接続されている。

暖房熱交換器２６は、１次側流路を流れる温水と、２次側流路を流れる温水との間で熱交換を行う。１次側流路の流入側は、温水導入配管２０ｇを介して貯湯タンク２１の上部流出口２１ｅに接続されている。１次側流路の流出側は、温水導出配管２０ｈを介して１次側暖房ポンプ２７の吸入側に接続されている。２次側流路の流入側は、排熱切換弁３２の第１流出口３２ｂに接続されている。２次側流路の流出側は、暖房往きヘッダ２８の流入側に接続されている。

なお、「１次側」は貯湯タンク２１側を示し、「２次側」は、利用側熱交換器６０側を示す。したがって、例えば「１次側の温水」とは、貯湯タンク２１に貯留された温水を示し、「２次側の温水」とは、利用側熱交換器６０を流れる温水を示す。

１次側暖房ポンプ２７は、図示しないモータによって駆動され、温水導出配管２０ｈを介して暖房熱交換器２６の１次側流路から流出した温水を、貯湯タンク２１の下部流入口２１ｃに送出する。１次側暖房ポンプ２７の回転数は、例えば、２次側の温水流量と１次側の温水流量とが略同等となるように、貯湯ユニットコントローラ９によって制御される。

暖房往きヘッダ２８は、流入する温水を分岐して流出させるために設けられている。暖房往きヘッダ２８の流入側は、暖房熱交換器２６における２次側流路の流出側に接続されている。また、暖房往きヘッダ２８の流入側は、排熱戻り配管５を介してヒートポンプユニット１０における中間圧熱交換器１６の温水側流路にも接続されている。暖房往きヘッダ２８の流出側は、分岐されたそれぞれが暖房往き配管６を介して利用側熱交換器６０および排熱回収熱交換器７０それぞれの流入側に接続されている。

暖房戻りヘッダ２９は、複数の流路のそれぞれから流入する温水を集約して流出させるために設けられている。暖房戻りヘッダ２９の流入側は、複数の暖房戻り配管７および流量調整弁３０を介して利用側熱交換器６０および排熱回収熱交換器７０それぞれの流出側に接続されている。暖房戻りヘッダ２９の流出側は、２次側暖房ポンプ３１の吸入側に接続されている。

流量調整弁３０は、利用側熱交換器６０または排熱回収熱交換器７０に流れる温水の流量を調整するために設けられている。流量調整弁３０の開度は、例えば、利用側熱交換器６０の入口水温と出口水温との差が設定温度差となるように、貯湯ユニットコントローラ９によって制御される。流量調整弁３０は、利用側熱交換器６０または排熱回収熱交換器７０の流出側と、暖房戻りヘッダ２９の流入側との間にそれぞれ設けられている。

２次側暖房ポンプ３１は、図示しないモータによって駆動され、暖房戻りヘッダ２９から流出した温水を、排熱切換弁３２の流入口３２ａに送出する。２次側暖房ポンプ３１の回転数は、貯湯ユニットコントローラ９により、貯湯ユニット２０に接続される利用側熱交換器６０および排熱回収熱交換器７０のうち、最も温水流量が大きくなる熱交換器に合わせて制御される。すなわち、２次側暖房ポンプ３１の回転数は、複数の流量調整弁３０のうち、最も開度が大きい流量調整弁３０が最大開度となるように調整される。

排熱切換弁３２は、例えば三方弁であり、流入口３２ａ、第１流出口３２ｂおよび第２流出口３２ｃを有している。排熱切換弁３２は、流入口３２ａに流入する温水を、第１流出口３２ｂおよび第２流出口３２ｃのいずれかから流出させる。排熱切換弁３２は、貯湯ユニットコントローラ９によって制御される。流入口３２ａは、２次側暖房ポンプ３１の送出側に接続されている。第１流出口３２ｂは、暖房熱交換器２６における２次側流路の流入側に接続されている。第２流出口３２ｃは、排熱往き配管４を介してヒートポンプユニット１０における中間圧熱交換器１６の温水側流路に接続されている。

また、貯湯ユニット２０は、貯湯温度センサ５１、暖房往き温度センサ５２および暖房戻り温度センサ５３を備えている。貯湯温度センサ５１は、貯湯タンク２１の表面の高さ方向に複数設置された温度センサで構成されている。それぞれの貯湯温度センサ５１は、設置された高さに存在する、貯湯タンク２１内に貯留された水または湯の温度を検知する。

暖房往き温度センサ５２は、暖房往きヘッダ２８の流入側に設けられ、利用側熱交換器６０および排熱回収熱交換器７０に流入する温水の入口温度を検知する。暖房戻り温度センサ５３は、暖房戻りヘッダ２９の流入側に設けられ、利用側熱交換器６０および排熱回収熱交換器７０から流出する温水の出口温度を検知する。

さらに、貯湯ユニット２０は、貯湯ユニットコントローラ９を備えている。貯湯ユニットコントローラ９は、給湯暖房装置１で行われる各種の運転モード、ならびに、貯湯温度センサ５１、暖房往き温度センサ５２および暖房戻り温度センサ５３による検知結果に基づき、貯湯ユニット２０に設けられた各部を制御する。貯湯ユニットコントローラ９は、ヒートポンプコントローラ８、給湯リモコン４０および暖房リモコン５０と接続されている。

図４は、図２の貯湯ユニットコントローラ９の構成の一例を示す機能ブロック図である。図４に示すように、貯湯ユニットコントローラ９は、情報取得部９１、比較演算部９２、機器制御部９３、通信部９４および記憶部９５を備えている。貯湯ユニットコントローラ９は、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能が実現され、もしくは各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成されている。

情報取得部９１は、貯湯温度センサ５１、暖房往き温度センサ５２および暖房戻り温度センサ５３等の各種センサで検知された情報を取得する。例えば、情報取得部９１は、貯湯温度センサ５１で検知された貯湯タンク２１のそれぞれの位置におけるタンク温度を取得する。

比較演算部９２は、情報取得部９１で取得された各種の情報と、それぞれの情報に対応して記憶部９５に記憶された情報とを比較する処理と、比較結果に応じて判断する処理とを行う。また、比較演算部９２は、貯湯温度センサ５１で検知されたタンク温度に基づき、貯湯タンク２１の貯湯量を算出するといった演算処理を行う。

機器制御部９３は、比較演算部９２での判断結果等に応じて、沸き上げポンプ２２、一般給湯混合弁２３、ふろ給湯混合弁２４、湯張り開閉弁２５、１次側暖房ポンプ２７、流量調整弁３０、２次側暖房ポンプ３１および排熱切換弁３２を制御する。通信部９４は、ヒートポンプコントローラ８、給湯リモコン４０および暖房リモコン５０との間で各種情報の送受信を行う。

記憶部９５は、貯湯ユニットコントローラ９の各部で用いられる各種の値を予め記憶している。具体的には、記憶部９５は、比較演算部９２で用いられる沸き上げ閾値、設定排熱回収可能温度、設定湯量および設定蓄熱温度等を記憶している。沸き上げ閾値は、貯湯タンク２１に貯留される湯の最低貯湯量を示す。設定排熱回収可能温度は、排熱回収対象空間での排熱回収を行うための基準値である。設定湯量は、ふろ給湯運転の際に、浴槽１０２に給湯される温水の量を示す。設定蓄熱温度は、躯体蓄熱運転の際に、排熱回収対象空間での蓄熱を行う際の基準値である。また、記憶部９５は、通信部９４を介して受信した各種情報を記憶する。

給湯リモコン４０は、ユーザによって操作され、給湯暖房装置１の給湯動作についての設定を行う。例えば、ユーザによって給湯リモコン４０が操作されることにより、給湯運転時の給湯温度、および、浴槽１０２の湯量が設定される。また、給湯リモコン４０が操作されることにより、排熱回収を用いた運転と、当該運転時の排熱回収対象となる利用側熱交換器６０とが設定される。

給湯リモコン４０は、通信を行う通信手段を備え、設定された各種の情報等の送受信を貯湯ユニットコントローラ９との間で行う。また、給湯リモコン４０は、表示装置または音声出力装置等の報知手段を備え、報知手段を用いて給湯設定温度等の各種の情報をユーザに対して報知することができる。

暖房リモコン５０は、ユーザによって操作され、給湯暖房装置１の暖房動作についての設定を行う。例えば、ユーザによって暖房リモコン５０が操作されることにより、暖房運転時の室内温度が設定される。

暖房リモコン５０は、通信を行う通信手段を備え、設定された各種の情報等の送受信を貯湯ユニットコントローラ９との間で行う。また、暖房リモコン５０は、表示装置または音声出力装置等の報知手段を備え、報知手段を用いて室内温度等の各種の情報をユーザに対して報知することができる。

（利用側熱交換器６０）
利用側熱交換器６０は、図１の暖房機器１０３に設けられており、暖房往き配管６を介して流入した温水と、居室１００ａ等の室内空気との間で熱交換を行い、温水の熱を室内空気に放熱する。利用側熱交換器６０の近傍には、利用側温度センサ６１が設けられている。利用側温度センサ６１は、居室１００ａ等の室内空間の温度を検知する。

（排熱回収熱交換器７０）
排熱回収熱交換器７０は、図１の排熱回収室内機１０４に設けられており、暖房往き配管６を介して流入した温水と、非居住空間１００ｄの空気との間で熱交換を行い、温水の熱を非居住空間１００ｄの空気に放熱する。排熱回収熱交換器７０の近傍には、排熱回収側温度センサ７１が設けられている。排熱回収側温度センサ７１は、非居住空間１００ｄの空間の温度を検知する。

［給湯暖房装置１の動作］
次に、上記構成を有する給湯暖房装置１の動作について説明する。本実施の形態１に係る給湯暖房装置１では、貯湯運転、暖房運転、一般給湯運転、ふろ給湯運転および躯体蓄熱運転が行われる。以下で説明する各種の運転は、ユーザによって給湯リモコン４０および暖房リモコン５０が操作されることにより行われる。

（貯湯運転）
給湯暖房装置１による貯湯運転について、図２を参照しながら説明する。貯湯運転は、ヒートポンプによって低温の水を高温に沸き上げ、沸き上げられた湯を貯湯タンク２１に貯留する運転である。貯湯運転は、主に、深夜時間帯などの予め設定された時間帯に実施される。また、夕方または夜間などの給湯使用量が多く、貯湯タンク２１の残湯量が少なくなった場合にも実施される。

貯湯運転時において、給湯リモコン４０は、ユーザの操作等により設定された給湯設定温度に応じて、貯湯タンク２１の貯湯温度を決定する。貯湯温度は、例えば６５℃とされる。給湯リモコン４０は、設定された給湯設定温度に基づき決定された貯湯温度を、貯湯ユニットコントローラ９に送信する。

貯湯ユニットコントローラ９の通信部９４により貯湯温度が受信されると、貯湯ユニットコントローラ９は、受信した貯湯温度を目標貯湯温度として記憶部９５に記憶する。そして、機器制御部９３は、通信部９４を介して受信した、出湯温度センサ４２によって検知される凝縮器１２の出湯温度が目標貯湯温度となるように、沸き上げポンプ２２の回転数を制御する。

また、比較演算部９２は、貯湯温度センサ５１の検知結果と予め設定され記憶部９５に記憶された沸き上げ閾値とを比較し、貯湯タンク２１の貯湯量が予め設定された沸き上げ閾値を下回った場合に、貯湯運転を開始する。このとき、貯湯ユニットコントローラ９は、通信部９４を介して、ヒートポンプコントローラ８に対して貯湯温度である目標沸き上げ温度を指令する。

貯湯運転が開始された場合、ヒートポンプユニット１０では、低温低圧の冷媒が圧縮機１１によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器１２に流入し、沸き上げ回路を流れる水と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって凝縮器１２から流出する。

凝縮器１２から流出した高圧の液冷媒は、第１膨張弁１３によって減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となる。低温低圧の気液二相冷媒は、蒸発器１４に流入し、送風機１７によって取り込まれた室外空気と熱交換して吸熱および蒸発し、低圧のガス冷媒となって圧縮機１１へ吸入される。

このとき、ヒートポンプコントローラ８の機器制御部８３は、通信部８４を介して貯湯ユニットコントローラ９から受け取った目標沸き上げ温度に基づき、ヒートポンプユニット１０の各部を制御する。具体的には、機器制御部８３は、加熱能力が予め設定された設定能力値となるように、圧縮機１１の運転周波数を制御する。また、機器制御部８３は、圧縮機１１に吸入側における冷媒の過熱度が予め設定された設定過熱度となるように、もしくは、圧縮機１１の吐出温度が予め設定された設定温度となるように、第１膨張弁１３の開度を制御する。

なお、貯湯運転を行う場合、機器制御部８３は、第２膨張弁１５を閉止するように制御する。すなわち、貯湯運転時には、第２膨張弁１５および中間圧熱交換器１６に冷媒が流れない。

一方、貯湯ユニット２０において、機器制御部９３は、沸き上げポンプ２２を駆動する。これにより、貯湯タンク２１の下部に存在する低温の水は、下部流出口２１ｂから流出し、沸き上げポンプ２２の吸入側に吸入される。沸き上げポンプ２２に吸入された水は、加圧されて送水され、入水配管３を介して凝縮器１２に流入する。

凝縮器１２に流入した水は、冷媒側流路を流れる冷媒と熱交換して湯となり、凝縮器１２から流出する。凝縮器１２から流出した湯は、出湯配管２を介して貯湯タンク２１の上部流入出口２１ｄに流入する。

このようにして、貯湯運転は、貯湯タンク２１の貯湯量が予め設定された目標貯湯量に達するまで継続される。このときの目標貯湯量は、例えば、現在から予め設定された設定時間までに予測される給湯負荷と、現在の貯湯タンク２１の貯湯量との差から算出される。給湯負荷は、例えば、過去数日間の給湯負荷を学習することによって決定されるとよい。

貯湯タンク２１の貯湯量が目標貯湯量に達すると、貯湯ユニットコントローラ９は、貯湯運転を停止する。

（暖房運転）
給湯暖房装置１による暖房運転について、図２を参照しながら説明する。暖房運転は、貯湯タンク２１に貯留された湯である１次側の温水と、利用側熱交換器６０を流れる２次側の温水との間で熱交換を行うことにより、図１の居室１００ａ等を加温する運転である。以下では、図１に示す複数の居室１００ａを暖房する場合を例にとって説明する。すなわち、図２に示す給湯暖房装置１には、複数の居室１００ａの暖房機器１０３に対応する利用側熱交換器６０が接続されているものとする。

暖房運転時において、ユーザによる暖房リモコン５０に対する操作等により居室１００ａの室内温度が設定されると、暖房リモコン５０は、設定室内温度を貯湯ユニットコントローラ９に送信する。貯湯ユニットコントローラ９の通信部９４により室内温度が受信されると、貯湯ユニットコントローラ９は、受信した設定室内温度を記憶部９５に記憶する。

機器制御部９３は、排熱切換弁３２の流入口３２ａと第１流出口３２ｂとが連通するように、排熱切換弁３２を制御する。また、機器制御部９３は、各居室１００ａに設けられた暖房機器１０３のそれぞれに対応する利用側熱交換器６０を流れる２次側の温水の流量を調整するように、流量調整弁３０の開度を制御する。例えば、機器制御部９３は、暖房往き温度センサ５２で検知される利用側熱交換器６０の入口水温と、暖房戻り温度センサ５３で検知される出口水温との差が、設定室内温度に基づき決定される設定温度差となるように、流量調整弁３０の開度を調整する。

さらに、機器制御部９３は、複数の利用側熱交換器６０のうち最も温水流量が大きくなる利用側熱交換器６０の温水流量に応じて、２次側暖房ポンプ３１の回転数を制御する。すなわち、機器制御部９３は、複数の利用側熱交換器６０のそれぞれに対応する複数の流量調整弁３０のうち、開度が最も大きい流量調整弁３０の開度が最大開度となるように、２次側暖房ポンプ３１の回転数を制御する。さらにまた、機器制御部９３は、２次側流路を流れる２次側の温水の流量と、１次側流路を流れる１次側の温水の流量とが略同一となるように、１次側暖房ポンプ２７の回転数を制御する。

また、機器制御部９３は、利用側温度センサ６１によって検知された室内空間の温度と、設定室内温度とに基づき、流量調整弁３０の開度を制御する。例えば、機器制御部９３は、室内空間の温度が設定室内温度以上となった場合に、流量調整弁３０の開度を最小開度に設定する。

暖房運転が開始された場合、貯湯ユニット２０では、貯湯タンク２１に貯留された１次側の温水が上部流出口２１ｅから流出し、温水導入配管２０ｇを介して暖房熱交換器２６の１次側流路に流入する。暖房熱交換器２６に流入した１次側の温水は、２次側流路を流れる２次側の温水と熱交換を行い、冷却される。冷却された１次側の温水は、暖房熱交換器２６から流出し、温水導出配管２０ｈを介して１次側暖房ポンプ２７に吸入され、加圧されて貯湯タンク２１の下部流入口２１ｃに流入する。

一方、２次側の温水は、暖房熱交換器２６において、１次側の温水と熱交換することによって加熱される。加熱されて暖房熱交換器２６から流出した２次側の温水は、暖房往きヘッダ２８で分岐し、それぞれ暖房往き配管６を介して各利用側熱交換器６０に流入する。利用側熱交換器６０に流入した２次側の温水は、居室１００ａの室内空気と熱交換を行い、冷却される。これにより、室内空気は加熱される。

冷却されて各利用側熱交換器６０から流出したそれぞれの２次側の温水は、暖房戻り配管７および流量調整弁３０を介して暖房戻りヘッダ２９に流入し、集約される。集約された２次側の温水は、２次側暖房ポンプ３１に吸入されて加圧され、排熱切換弁３２を介して暖房熱交換器２６の２次側流路に流入する。

なお、給湯暖房装置１に排熱回収熱交換器７０が接続されている場合、機器制御部９３は、排熱回収熱交換器７０に対応する流量調整弁３０の開度を「閉」状態とし、排熱回収熱交換器７０に２次側の温水が流入しないようにするとよい。

（一般給湯運転）
給湯暖房装置１による一般給湯運転について、図２を参照しながら説明する。一般給湯運転は、図１に示すシャワーまたはカラン等の給湯端１０１から給湯を行うための運転である。

一般給湯運転時において、ユーザによる給湯リモコン４０に対する操作等により給湯温度が設定されると、給湯リモコン４０は、設定給湯温度を貯湯ユニットコントローラ９に送信する。貯湯ユニットコントローラ９の通信部９４によって設定給湯温度が受信されると、貯湯ユニットコントローラ９は、受信した設定給湯温度を記憶部９５に記憶する。機器制御部９３は、設定給湯温度に基づき、一般給湯口２０ｂから給湯される温水の温度が設定給湯温度となるように、一般給湯混合弁２３の第１流入口２３ａおよび第２流入口２３ｂの開度を調整する。

図５は、本実施の形態１に係る給湯暖房装置１による一般給湯処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下では、一般給湯運転時において、貯湯ユニットコントローラ９は、例えば、一般給湯口２０ｂから流出する温水の給湯流量を図示しない流量センサ等で計測しているものとする。

ステップＳ１において、貯湯ユニットコントローラ９の比較演算部９２は、一般給湯口２０ｂから流出する温水の給湯流量と、予め設定された設定流量とを比較し、給湯流量が設定流量以上であるか否かを判断する。判断の結果、給湯流量が設定流量未満である場合（ステップＳ１；Ｎｏ）には、処理がステップＳ１に戻る。

一方、給湯流量が設定流量以上である場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、機器制御部９３は、ステップＳ２において、一般給湯混合弁２３の開度を制御する。具体的には、機器制御部９３は、給湯温度が設定給湯温度となるように、一般給湯混合弁２３の第１流入口２３ａおよび第２流入口２３ｂの開度を調整し、貯湯タンク２１からの温水と給水口２０ａからの水との混合比を調整する。

ステップＳ３において、比較演算部９２は、一般給湯口２０ｂから流出する温水の給湯流量と設定流量とを比較し、給湯流量が設定流量未満であるか否かを判断する。判断の結果、給湯流量が設定流量未満である場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）には、一般給湯処理が終了する。一方、給湯流量が設定流量以上である場合（ステップＳ３；Ｎｏ）には、処理がステップＳ２に戻る。

このように、一般給湯運転では、貯湯タンク２１に貯留された温水を用いて、設定された給湯温度の温水が給湯される。

（ふろ給湯運転）
給湯暖房装置１によるふろ給湯運転について説明する。本実施の形態１では、通常ふろ給湯モードと排熱回収ふろ給湯モードとのいずれかのモードによるふろ給湯運転が行われる。

通常ふろ給湯モードは、ヒートポンプを用いて加熱された湯を湯張りの際の温水として用いるモードである。排熱回収ふろ給湯モードは、ふろ給湯運転の際に、排熱回収対象空間の熱を排熱として回収し、回収した排熱をヒートポンプで利用することで、ふろ給湯を補助して湯張りの速度を向上させるモードである。

ふろ給湯運転を行う場合には、例えば給湯リモコン４０を用いて、排熱回収ふろ給湯モードの選択または非選択がユーザの操作によって事前に設定される。なお、これに限られず、暖房リモコン５０を用いて排熱回収ふろ給湯モードの選択または非選択が設定されてもよい。また、排熱回収ふろ給湯モードが選択された場合には、排熱回収の対象となる熱交換器が、ユーザによる暖房リモコン５０に対する操作によって事前に設定される。例えば、給湯暖房装置１に対して排熱回収熱交換器７０が接続されている場合には、当該排熱回収熱交換器７０が排熱回収の対象となる熱交換器として設定されるとよい。また、給湯暖房装置１に排熱回収熱交換器７０が接続されていない場合には、例えば使用しない居室１００ａに設けられた室内機に対応する利用側熱交換器６０が排熱回収の対象となる熱交換器として設定されるとよい。

ふろ給湯運転を行う際には、これらの設定に基づいて用いられるモードが決定される。以下では、ふろ給湯運転時のモード選択について、図６のフローチャートを参照して説明する。図６は、本実施の形態１に係る給湯暖房装置１によるふろ給湯運転の際のモード選択処理の流れの一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１１において、貯湯ユニットコントローラ９は、ユーザによる給湯リモコン４０に対する操作に基づき、浴槽１０２（図１参照）への湯張りが指令されたか否かを判断する。判断の結果、湯張りが指令されていない場合には、処理がステップＳ１１に戻り、湯張りが指令されるまで、ステップＳ１１の処理が繰り返される。

一方、湯張りが指令された場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、貯湯ユニットコントローラ９は、ステップＳ１２において、排熱回収ふろ給湯モードが選択されているか否かを判断する。排熱回収ふろ給湯モードが選択されている場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）には、ステップＳ１３において、排熱回収対象空間の利用側温度センサ６１または排熱回収側温度センサ７１による対象空間の温度が検知される。また、排熱回収ふろ給湯モードが選択されていない場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）には、処理がステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１４において、比較演算部９２は、ステップＳ１３で検知された空間の温度と、予め設定され記憶部９５に記憶された設定排熱回収可能温度とを比較し、空間温度が設定排熱回収可能温度以上であるか否かを判断する。設定排熱回収可能温度は、例えば２０℃以上が好ましく、２３℃程度とするとより好ましい。

判断の結果、空間温度が設定排熱回収可能温度以上である場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）には、ステップＳ１５において、排熱回収ふろ給湯モードでのふろ給湯運転が行われる。一方、空間温度が設定排熱回収可能温度未満である場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）には、ステップＳ１６において、通常ふろ給湯モードでのふろ給湯運転が行われる。

（通常ふろ給湯モードによるふろ給湯運転）
給湯暖房装置１による通常ふろ給湯モードでのふろ給湯運転について説明する。ここでは、ユーザによる給湯リモコン４０に対する操作等により、ふろ給湯運転時のモードとして排熱回収ふろ給湯モードが選択されていないものとする。

通常ふろ給湯モードでのふろ給湯運転時において、ユーザによる給湯リモコン４０に対する操作等により湯張り温度が設定されると、給湯リモコン４０は、設定湯張り温度を貯湯ユニットコントローラ９に送信する。貯湯ユニットコントローラ９の通信部９４によって設定湯張り温度が受信されると、貯湯ユニットコントローラ９は、受信した設定湯張り温度を記憶部９５に記憶する。機器制御部９３は、設定湯張り温度に基づき、ふろ給湯口２０ｃから給湯される温水の温度が設定湯張り温度となるように、ふろ給湯混合弁２４の第１流入口２４ａおよび第２流入口２４ｂの開度を調整する。

また、貯湯ユニットコントローラ９は、通常ふろ給湯モードによるふろ給湯運転の指令を示す情報を、ヒートポンプコントローラ８に対して送信する。ヒートポンプコントローラ８において、通信部８４によって通常ふろ給湯モードによるふろ給湯運転の指令を示す情報が受信されると、機器制御部８３は、ヒートポンプ運転を行うために、ヒートポンプユニット１０内の各部を制御する。このとき、第２膨張弁１５は、最低開度となるように開度が機器制御部８３によって制御される。これにより、第２膨張弁１５および中間圧熱交換器１６には、冷媒が流れない。

さらに、貯湯ユニットコントローラ９の機器制御部９３は、湯張り開閉弁２５を「開」とするように制御する。このとき、ふろ給湯混合弁２４の第１流入口２４ａには、貯湯タンク２１から流出した湯と、ヒートポンプユニット１０の凝縮器１２で沸き上げられた湯とが、給湯配管２０ｆを介して供給される。

図７は、本実施の形態１に係る給湯暖房装置１による通常ふろ給湯モードでのふろ給湯処理の流れの一例を示すフローチャートである。通常ふろ給湯モードによるふろ給湯運転が開始されると、ステップＳ２１において、ヒートポンプコントローラ８の機器制御部８３は、ヒートポンプユニット１０内の各部を制御し、ヒートポンプ運転を行う。貯湯ユニットコントローラ９の機器制御部９３は、ステップＳ２２において、沸き上げポンプ２２を駆動する。また、機器制御部９３は、ステップＳ２３において、湯張り開閉弁２５を「開」状態とする。

ステップＳ２４において、機器制御部９３は、ふろ給湯混合弁２４の開度を制御し、浴槽１０２（図１参照）に給湯する湯の沸き上げ温度を調整する。具体的には、機器制御部９３は、沸き上げ温度が設定沸き上げ温度となるように、ふろ給湯混合弁２４の第１流入口２４ａおよび第２流入口２４ｂの開度を調整する。すなわち、機器制御部９３は、給湯配管２０ｆを流れる貯湯タンク２１からの温水および凝縮器１２によって沸き上げられた温水と、給水口２０ａからの水との混合比を調整する。

ステップＳ２５において、比較演算部９２は、浴槽１０２の浴槽湯量と、予め設定され記憶部９５に記憶された設定湯量とを比較し、浴槽湯量が設定湯量以上であるか否かを判断する。ここで、浴槽湯量は、例えば、ふろ給湯口２０ｃから流出する給湯流量を計測する図示しない給湯流量センサ、または、浴槽１０２に設けられ、貯められた湯量を計測する図示しない水位センサ等を用いて判断される。

判断の結果、浴槽湯量が設定湯量未満である場合（ステップＳ２５；Ｎｏ）には、処理がステップＳ２４に戻り、浴槽湯量が設定湯量に達するまで、ステップＳ２４およびステップＳ２５の処理が繰り返される。一方、浴槽湯量が設定湯量以上である場合（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、機器制御部９３は、ステップＳ２６において、湯張り開閉弁２５を「閉」状態とする。

また、ステップＳ２７において、ヒートポンプコントローラ８の機器制御部８３は、ヒートポンプ運転を停止するように、ヒートポンプユニット１０内の各部を制御する。ステップＳ２８において、貯湯ユニットコントローラ９の機器制御部９３は、沸き上げポンプ２２の駆動を停止させる。

このように、通常ふろ給湯モードによるふろ給湯運転では、貯湯タンク２１に貯留された温水と、凝縮器１２によって沸き上げられた温水とを用いて、設定された沸き上げ温度の温水が浴槽１０２に給湯される。これにより、貯湯タンク２１に貯留された温水のみを利用する場合と比較して、浴槽１０２へ供給する時間あたりの湯量を多くすることができる。

（排熱回収ふろ給湯モードによるふろ給湯運転）
給湯暖房装置１による排熱回収ふろ給湯モードでのふろ給湯運転について、図２を参照して説明する。ここでは、ユーザによる給湯リモコン４０に対する操作等により、ふろ給湯運転時のモードとして排熱回収ふろ給湯モードが選択されているものとする。また、給湯暖房装置１には、非居住空間１００ｄに設置された排熱回収室内機１０４の排熱回収熱交換器７０が接続され、非居住空間１００ｄが排熱回収対象空間として設定されているものとする。なお、給湯暖房装置１に排熱回収熱交換器７０が接続されていない場合には、例えば使用していない利用側熱交換器６０が排熱回収対象の熱交換器として用いられてもよい。

排熱回収ふろ給湯モードでのふろ給湯運転時において、ユーザによる給湯リモコン４０に対する操作等により湯張り温度が設定されると、給湯リモコン４０は、設定湯張り温度を貯湯ユニットコントローラ９に送信する。

貯湯ユニットコントローラ９の通信部９４によって設定湯張り温度が受信されると、貯湯ユニットコントローラ９は、受信した設定湯張り温度を記憶部９５に記憶する。機器制御部９３は、暖房運転が実施されている場合には暖房運転を停止させ、排熱切換弁３２の流入口３２ａと第２流出口３２ｃとが連通するように、排熱切換弁３２を制御する。また、機器制御部９３は、設定湯張り温度に基づき、ふろ給湯口２０ｃから給湯される温水の温度が設定湯張り温度となるように、ふろ給湯混合弁２４の第１流入口２４ａおよび第２流入口２４ｂの開度を調整する。

貯湯ユニットコントローラ９は、排熱回収ふろ給湯モードによるふろ給湯運転の指令を示す情報を、ヒートポンプコントローラ８に対して送信する。ヒートポンプコントローラ８において、通信部８４によって排熱回収ふろ給湯モードによるふろ給湯運転の指令を示す情報が受信されると、機器制御部８３は、ヒートポンプ運転を行うために、ヒートポンプユニット１０内の各部を制御する。このとき、第２膨張弁１５は、機器制御部８３によって開度が「開」状態となるように制御される。これにより、第２膨張弁１５および中間圧熱交換器１６には、冷媒が流れる。

さらに、貯湯ユニットコントローラ９の機器制御部９３は、湯張り開閉弁２５を「開」とするように制御する。このとき、ふろ給湯混合弁２４の第１流入口２４ａには、貯湯タンク２１から流出した湯と、ヒートポンプユニット１０の凝縮器１２で沸き上げられた湯とが、給湯配管２０ｆを介して供給される。

排熱回収ふろ給湯モードでのふろ給湯運転が開始された場合、ヒートポンプユニット１０では、貯湯運転時と同様にして冷媒回路を冷媒が流れる。また、このふろ給湯運転において、ヒートポンプコントローラ８の機器制御部８３は、第２膨張弁１５を「開」状態とするように制御する。すなわち、排熱回収ふろ給湯モードでのふろ給湯運転時には、第２膨張弁１５および中間圧熱交換器１６に冷媒が流れる。

したがって、凝縮器１２で冷却された冷媒は、第２膨張弁１５にも流入し、中温中圧に減圧されて第２膨張弁１５から流出する。このときの、第２膨張弁１５の開度は、圧縮機１１の中間圧部に流入する冷媒の過熱度が予め設定された設定過熱度となるように、機器制御部８３によって制御される。

第２膨張弁１５から流出した中温中圧の冷媒は、中間圧熱交換器１６の冷媒側流路に流入する。中間圧熱交換器１６の冷媒側流路に流入した冷媒は、排熱往き配管４を介して温水側流路に流入した温水と熱交換を行い、加熱および蒸発する。中間圧熱交換器１６から流出した冷媒は、圧縮機１１の中間圧部に流入し、低圧側圧縮室１１ａで圧縮されて中間圧となった冷媒と合流する。そして、中間圧の冷媒は、高圧側圧縮室１１ｂでさらに圧縮され、高圧の冷媒となる。

一方、貯湯ユニット２０における２次側の温水は、排熱往き配管４を介してヒートポンプユニット１０における中間圧熱交換器１６の温水側流路に流入する。中間圧熱交換器１６に流入した温水は、冷媒側流路に流入した冷媒と熱交換を行い、冷却されて中間圧熱交換器１６から流出する。中間圧熱交換器１６から流出した温水は、排熱戻り配管５、暖房往きヘッダ２８および暖房往き配管６を介して排熱回収熱交換器７０に流入する。

排熱回収熱交換器７０に流入した温水は、非居住空間１００ｄの空気と熱交換し、加熱されて排熱回収熱交換器７０から流出する。また、これにより、非居住空間１００ｄの空気は冷却される。排熱回収熱交換器７０から流出した温水は、暖房戻り配管７、流量調整弁３０および暖房戻りヘッダ２９を介して２次側暖房ポンプ３１に吸入されて加圧される。そして、２次側暖房ポンプ３１から流出した温水は、排熱切換弁３２を介して排熱往き配管４に流れる。

このとき、貯湯ユニットコントローラ９の機器制御部９３は、排熱回収熱交換器７０の入口水温と出口水温との差が、予め設定された設定温度差となるように、２次側暖房ポンプ３１の回転数および流量調整弁３０の開度を調整する。

図８は、本実施の形態１に係る給湯暖房装置１による排熱回収ふろ給湯モードでのふろ給湯処理の流れの一例を示すフローチャートである。排熱回収ふろ給湯モードによるふろ給湯運転が開始されると、ステップＳ３１において、貯湯ユニットコントローラ９の機器制御部９３は、排熱切換弁３２の流入口３２ａと第２流出口３２ｃとが連通するように、排熱切換弁３２を制御する。

ステップＳ３２において、ヒートポンプコントローラ８の機器制御部８３は、ヒートポンプユニット１０内の各部を制御し、ヒートポンプ運転を行う。また、貯湯ユニットコントローラ９の機器制御部９３は、ステップＳ３３〜ステップＳ３５において、沸き上げポンプ２２および２次側暖房ポンプ３１をそれぞれ駆動するとともに、湯張り開閉弁２５を「開」状態とする。

ステップＳ３６において、機器制御部９３は、ふろ給湯混合弁２４の開度を制御し、浴槽１０２（図１参照）に給湯する湯の沸き上げ温度を調整する。具体的には、機器制御部９３は、沸き上げ温度が設定沸き上げ温度となるように、ふろ給湯混合弁２４の第１流入口２４ａおよび第２流入口２４ｂの開度を調整する。すなわち、機器制御部９３は、給湯配管２０ｆを流れる貯湯タンク２１からの温水および凝縮器１２によって沸き上げられた温水と、給水口２０ａからの水との混合比を調整する。

ステップＳ３７において、比較演算部９２は、給湯中の各種条件が排熱回収継続条件を満足するか否かを判断する。この場合、比較演算部９２は、以下に示す排熱回収を終了する第１〜第４の条件のいずれにも該当しない場合に、排熱回収継続条件を満足すると判断する。

排熱回収を終了する第１の条件は、例えば、ユーザによる給湯リモコン４０または暖房リモコン５０に対する操作により、排熱回収ふろ給湯モードが解除されることである。排熱回収を終了する第２の条件は、排熱回収対象空間の温度が予め設定された１５℃程度の設定排熱回収終了温度以下となることである。排熱回収を終了する第３の条件は、排熱回収熱交換器７０の出口水温が予め設定された１０℃程度の設定出口温度以下となることである。排熱回収を終了する第４の条件は、排熱回収熱交換器７０の入口水温が予め設定された１５℃程度の設定入口温度以下となることである。

判断の結果、排熱回収継続条件を満足している場合（ステップＳ３７；Ｙｅｓ）には、処理がステップＳ３８に移行する。ステップＳ３８において、比較演算部９２は、浴槽１０２の浴槽湯量と、予め設定され記憶部９５に記憶された設定湯量とを比較し、浴槽湯量が設定湯量以上であるか否かを判断する。浴槽湯量は、通常ふろ給湯モードによるふろ給湯運転と同様に、給湯流量センサまたは水位センサ等を用いて判断される。

判断の結果、浴槽湯量が設定湯量未満である場合（ステップＳ３８；Ｎｏ）には、処理がステップＳ３６に戻り、浴槽湯量が設定湯量に達するまで、ステップＳ３６〜ステップＳ３８の処理が繰り返される。一方、浴槽湯量が設定湯量以上である場合（ステップＳ３８；Ｙｅｓ）、機器制御部９３は、ステップＳ３９において、湯張り開閉弁２５を「閉」状態とする。

また、ステップＳ４０において、ヒートポンプコントローラ８の機器制御部８３は、ヒートポンプ運転を停止するように、ヒートポンプユニット１０内の各部を制御する。さらに、ステップＳ４１およびステップＳ４２において、貯湯ユニットコントローラ９の機器制御部９３は、沸き上げポンプ２２および２次側暖房ポンプ３１の駆動を停止させる。

一方、ステップＳ３７において、排熱回収継続条件を満足していない場合（ステップＳ３７；Ｎｏ）、貯湯ユニットコントローラ９の機器制御部９３は、ステップＳ４３において、２次側暖房ポンプ３１の駆動を停止させる。そして、ステップＳ４４において、通常ふろ給湯モードによるふろ給湯運転が継続され、図７のステップＳ２４以降の処理が行われる。

このように、排熱回収ふろ給湯モードによるふろ給湯運転では、貯湯タンク２１に貯留された温水と、凝縮器１２によって沸き上げられた温水とを用いて、設定された沸き上げ温度の温水が浴槽１０２に給湯される。これにより、通常ふろ給湯モードによるふろ給湯運転と同様に、貯湯タンク２１に貯留された温水のみを利用する場合と比較して、浴槽１０２へ供給する時間あたりの湯量を多くすることができる。

また、排熱回収ふろ給湯モードによるふろ給湯運転では、排熱回収対象空間の排熱を利用し、凝縮器１２および中間圧熱交換器１６の両方で冷媒が蒸発し、中間圧熱交換器１６で蒸発した冷媒が圧縮機１１の中間圧部に導入される。そのため、凝縮器１２を流れる冷媒流量を多くすることができ、貯湯運転時と比較して加熱能力を向上させることができる。さらに、この場合には、排熱切換弁３２によって暖房回路と排熱回収回路とを分岐させるようにしているため、暖房回路と排熱回収回路とで流路を共通化することができる。

（躯体蓄熱運転）
給湯暖房装置１による躯体蓄熱運転について説明する。躯体蓄熱運転は、躯体である部屋等の空間に蓄熱する運転である。蓄熱対象となる部屋は、例えば、非居住空間１００ｄまたは居室１００ａ等の居住空間である。居住空間を蓄熱対象の部屋とする場合には、その空間が使用されていない時間帯に蓄熱が行われる。例えば、寝室等は、日中不在となることが多いので、不在の時間帯に床暖房等の暖房機器１０３を用いて部屋に蓄熱することができる。

躯体蓄熱運転を開始する条件は、蓄熱対象となる部屋が不在となる時間帯とする。躯体蓄熱運転に用いられる利用側熱交換器６０と、躯体蓄熱運転を行う時間帯とは、例えば暖房リモコン５０等を用いて設定することができる。なお、躯体蓄熱運転の際の温水の流れについては、上述した暖房運転と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図９は、本実施の形態１に係る給湯暖房装置１による躯体蓄熱運転の処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下では、複数の居室１００ａのうち、利用されていない居室１００ａに蓄熱する場合を例にとって説明する。

躯体蓄熱運転が開始されると、ステップＳ５１において、蓄熱対象となる部屋に設けられた利用側熱交換器６０に温水が供給される。このとき、他の居室１００ａ等に対して暖房運転が行われていない場合、機器制御部９３は、排熱切換弁３２の流入口３２ａと第１流出口３２ｂとが連通するように、排熱切換弁３２を制御する。また、機器制御部９３は、１次側暖房ポンプ２７および２次側暖房ポンプ３１を駆動する。

ステップＳ５２において、比較演算部９２は、記憶部９５に予め設定された設定蓄熱温度と、利用側温度センサ６１で検知された蓄熱対象となる居室１００ａの室内温度とを比較する。設定蓄熱温度は、例えば２５℃程度とするとよい。

比較の結果、室内温度が設定蓄熱温度以上である場合（ステップＳ５２；Ｙｅｓ）には、ステップＳ５３において、躯体蓄熱運転が終了する。一方、室内温度が設定蓄熱温度未満である場合（ステップＳ５２；Ｎｏ）には、処理がステップＳ５１に戻り、室内温度が設定蓄熱温度以上となるまで躯体蓄熱運転が継続される。

躯体蓄熱運転が終了する際に、他の居室１００ａ等に対して暖房運転が実行されていない場合、機器制御部９３は、１次側暖房ポンプ２７および２次側暖房ポンプ３１を停止する。

以上のように、本実施の形態１に係る給湯暖房装置１では、バイパス回路に設けられた中間圧熱交換器１６により、バイパス回路を流れる冷媒と、排熱回収回路を流れる水との間で熱交換が行われる。そして、凝縮器１２で加熱された水と、貯湯タンク２１に貯留された温水とが外部の浴槽１０２に給湯される。これにより、ヒートポンプで水を加熱する際に、排熱を利用した排熱回収運転が行われるため、空気のみを熱源とする場合と比較して、ヒートポンプを大型化しなくても、加熱能力を大きくすることができる。また、蓄熱量が小さい小型の貯湯タンク２１を用いた場合でも、大きな熱量が必要となるふろ給湯などに対応することができ、効率的な湯の沸き上げを行うことができる。

また、このとき、中間圧熱交換器１６で熱交換される冷媒の圧力が中間圧となる。そのため、例えば冷媒と温水を熱交換する蒸発器から流出する冷媒を低圧とする場合と比較して、冷媒の蒸発温度を高くすることができるので、ヒートポンプのＣＯＰを高くすることができる。また、この場合には、蒸発器から流出する冷媒を低圧とする場合と比較して、冷媒の蒸発温度が高く、排熱戻り配管５を流れる温水温度が低下しすぎないため、配管および利用側熱交換器６０等の結露を防止することができる。

さらに、例えば高気密および高断熱住宅では、日中の日射の影響で冬期でも住宅の２階や屋根裏などに熱が籠もりやすいが、本実施の形態１では、このようにして籠もった熱を排熱として利用するため、熱籠もりを解消することができる。

給湯暖房装置１において、利用側温度センサ６１で検知された温度が設定排熱回収可能温度以上である場合に、ヒートポンプコントローラ８は、バイパス回路に冷媒が流れるように、第２膨張弁１５の開度を制御する。また、貯湯ユニットコントローラ９は、排熱回収回路に水が流れるように、２次側暖房ポンプ３１を駆動する。これにより、室内に蓄えられた熱を利用した排熱回収運転を行うことができる。

給湯暖房装置１において、利用側温度センサ６１で検知された温度が設定排熱回収終了温度以下となった場合に、ヒートポンプコントローラ８は、バイパス回路に冷媒が流れないように、第２膨張弁１５の開度を制御する。また、貯湯ユニットコントローラ９は、排熱回収回路に水が流れないように、２次側暖房ポンプ３１の駆動を停止する。これにより、空調対象空間の温度を下げすぎない程度に排熱回収運転を行うことができる。

なお、利用側熱交換器６０から流出する水の出口温度が設定出口温度以下となった場合に、ヒートポンプコントローラ８は、排熱回収運転を停止するように、第２膨張弁１５の開度を制御してもよい。また、貯湯ユニットコントローラ９は、排熱回収運転を停止するように、２次側暖房ポンプ３１の駆動を制御してもよい。

さらに、利用側熱交換器６０に流入する水の入口温度が設定入口温度以下となった場合に、ヒートポンプコントローラ８は、排熱回収運転を停止するように、第２膨張弁１５の開度を制御してもよい。また、貯湯ユニットコントローラ９は、排熱回収運転を停止するように、２次側暖房ポンプ３１の駆動を制御してもよい。

給湯暖房装置１では、排熱回収運転が行われる前に、利用側熱交換器６０によって暖房熱交換器２６から流出する加熱された水と室内空気との間での熱交換が行われることにより、室内空気が加熱される。これにより、例えば日中不在にする部屋等に蓄熱し、ふろ給湯などの給湯負荷が大きい場合に蓄熱された熱を排熱として利用することができる。そのため、浴槽１０２への湯張りを実施しない場合など、予測および予定と異なる場合でも、日中の蓄熱を暖房の予熱とすることができるため、蓄熱を有効利用することができる。

給湯暖房装置１において、圧縮機１１は、低圧側圧縮室１１ａおよび高圧側圧縮室１１ｂを有し、バイパス回路が低圧側圧縮室１１ａと高圧側圧縮室１１ｂとの間の中間圧部に接続される。また、圧縮機１１は、圧縮室の中間圧部にインジェクションポートが設けられ、バイパス回路がインジェクションポートに接続されてもよい。これにより、中間圧熱交換器１６で蒸発した冷媒が圧縮機１１の中間圧部に導入されるため、低圧側圧縮室１１ａの容積を大型化しなくても冷媒流量を大きくすることができる。

以上、本発明の実施の形態１について説明したが、本発明は、上述した本発明の実施の形態１に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。実施の形態１では、ヒートポンプユニット１０にヒートポンプコントローラ８が設けられ、貯湯ユニット２０に貯湯ユニットコントローラ９が設けられるように説明したが、これはこの例に限られない。

例えば、ヒートポンプコントローラ８および貯湯ユニットコントローラ９に代えて、両方の機能を備えたコントローラが設けられてもよい。この場合、コントローラは、ヒートポンプユニット１０および貯湯ユニット２０のいずれかに設けられてもよいし、これらのユニットとは別体に設けられてもよい。

１ 給湯暖房装置、２ 出湯配管、３ 入水配管、４ 排熱往き配管、５ 排熱戻り配管、６ 暖房往き配管、７ 暖房戻り配管、８ ヒートポンプコントローラ、９ 貯湯ユニットコントローラ、１０ ヒートポンプユニット、１１ 圧縮機、１１ａ 低圧側圧縮室、１１ｂ 高圧側圧縮室、１２ 凝縮器、１３ 第１膨張弁、１４ 蒸発器、１５ 第２膨張弁、１６ 中間圧熱交換器、１７ 送風機、２０ 貯湯ユニット、２０ａ 給水口、２０ｂ 一般給湯口、２０ｃ ふろ給湯口、２０ｄ 給水配管、２０ｅ 送湯配管、２０ｆ 給湯配管、２０ｇ 温水導入配管、２０ｈ 温水導出配管、２１ 貯湯タンク、２１ａ タンク給水口、２１ｂ 下部流出口、２１ｃ 下部流入口、２１ｄ 上部流入出口、２１ｅ 上部流出口、２２ 沸き上げポンプ、２３ 一般給湯混合弁、２３ａ 第１流入口、２３ｂ 第２流入口、２３ｃ 流出口、２４ ふろ給湯混合弁、２４ａ 第１流入口、２４ｂ 第２流入口、２４ｃ 流出口、２５ 湯張り開閉弁、２６ 暖房熱交換器、２７ １次側暖房ポンプ、２８ 暖房往きヘッダ、２９ 暖房戻りヘッダ、３０ 流量調整弁、３１ ２次側暖房ポンプ、３２ 排熱切換弁、３２ａ 流入口、３２ｂ 第１流出口、３２ｃ 第２流出口、４０ 給湯リモートコントローラ、４１ 入水温度センサ、４２ 出湯温度センサ、４３ 外気温度センサ、５０ 暖房リモートコントローラ、５１ 貯湯温度センサ、５２ 暖房往き温度センサ、５３ 暖房戻り温度センサ、６０ 利用側熱交換器、６１ 利用側温度センサ、７０ 排熱回収熱交換器、７１ 排熱回収側温度センサ、８１ 情報取得部、８２ 演算部、８３ 機器制御部、８４ 通信部、８５ 記憶部、９１ 情報取得部、９２ 比較演算部、９３ 機器制御部、９４ 通信部、９５ 記憶部、１００ 住宅、１００ａ 居室、１００ｂ 脱衣所、１００ｃ 浴槽、１００ｄ 非居住空間、１０１ 給湯端、１０２ 浴室、１０３ 暖房機器、１０４ 排熱回収室内機、１１０ａ 一般給湯配管、１１０ｂ ふろ給湯配管。

Claims (12)

1. 圧縮機、凝縮器、第１膨張弁および蒸発器が順次接続されることによって冷媒が流れる冷媒回路が形成され、前記凝縮器に流入する水を前記冷媒の熱によって加熱するヒートポンプユニットと、
   温水を貯留する貯湯タンクを有する貯湯ユニットと、
   前記貯湯ユニットに接続され、室内空気を加熱または冷却する利用側熱交換器と
   を備え、
   前記ヒートポンプユニットは、
   前記凝縮器と前記第１膨張弁との間から分岐し、前記圧縮機の中間圧部に接続されるバイパス回路と、
   前記バイパス回路に設けられ、冷媒側流路を流れる前記冷媒と温水側流路を流れる水との間で熱交換を行い、前記冷媒を蒸発させる中間圧熱交換器と、
   前記バイパス回路に設けられ、前記バイパス回路を流れる前記冷媒を減圧する第２膨張弁と
   を有し、
   前記中間圧熱交換器の温水側流路と、前記利用側熱交換器とが接続されることによって排熱回収回路が形成され、
   前記凝縮器で加熱された前記水と、前記貯湯タンクに貯留された前記温水とが外部に給湯される
   給湯暖房装置。
2. 前記貯湯ユニットは、
   前記排熱回収回路を流れる水を送出するポンプをさらに有し、
   前記給湯暖房装置は、
   少なくとも前記第２膨張弁の開度および前記ポンプの駆動を制御するコントローラをさらに備え、
   前記コントローラによる前記第２膨張弁の開度制御および前記ポンプの駆動制御により、前記バイパス回路を流れる前記冷媒と、前記排熱回収回路を流れる水との間で熱交換する排熱回収運転が行われる
   請求項１に記載の給湯暖房装置。
3. 前記利用側熱交換器が設けられた室内の温度を検知する利用側温度センサをさらに備え、
   前記利用側温度センサで検知された温度が設定排熱回収可能温度以上である場合に、
   前記コントローラは、前記第２膨張弁を開くとともに前記ポンプを駆動し、
   前記排熱回収運転が行われる
   請求項２に記載の給湯暖房装置。
4. 前記利用側温度センサで検知された温度が設定排熱回収終了温度以下となった場合に、
   前記コントローラは、前記第２膨張弁を閉じるとともに前記ポンプの駆動を停止させ、
   前記排熱回収運転が停止される
   請求項３に記載の給湯暖房装置。
5. 前記利用側熱交換器から流出する水の出口温度を検知する暖房戻り温度センサをさらに備え、
   前記暖房戻り温度センサで検知された温度が設定出口温度以下となった場合に、
   前記コントローラは、前記第２膨張弁を閉じるとともに前記ポンプの駆動を停止させ、
   前記排熱回収運転が停止される
   請求項２または３に記載の給湯暖房装置。
6. 前記利用側熱交換器に流入する水の入口温度を検知する暖房往き温度センサをさらに備え、
   前記暖房往き温度センサで検知された温度が設定入口温度以下となった場合に、
   前記コントローラは、前記第２膨張弁を閉じるとともに前記ポンプの駆動を停止させ、
   前記排熱回収運転が停止される
   請求項２または３に記載の給湯暖房装置。
7. 前記貯湯ユニットは、
   前記利用側熱交換器に接続され、前記貯湯タンクから流出する前記温水と、前記利用側熱交換器を流れる前記水との間で熱交換を行い、前記水を加熱する暖房熱交換器をさらに有し、
   前記排熱回収運転が行われる前に、前記利用側熱交換器によって前記暖房熱交換器から流出する加熱された前記水と前記室内空気との間での熱交換が行われることにより、前記室内空気が加熱される
   請求項２〜６のいずれか一項に記載の給湯暖房装置。
8. 前記利用側熱交換器は、
   空調対象空間に設けられている
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の給湯暖房装置。
9. 前記利用側熱交換器は、
   排熱回収対象空間に設けられた排熱回収熱交換器である
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の給湯暖房装置。
10. 前記利用側熱交換器が複数の空間のそれぞれに設けられた場合に、前記複数の利用側熱交換器の中から前記排熱回収運転を行う利用側熱交換器がユーザによって設定される
    請求項２〜７のいずれか一項に記載の給湯暖房装置。
11. 前記圧縮機は、
    前記冷媒を圧縮する低圧側圧縮室および高圧側圧縮室を有し、
    前記バイパス回路が前記低圧側圧縮室と前記高圧側圧縮室との間の前記中間圧部に接続される
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の給湯暖房装置。
12. 前記圧縮機は、
    前記冷媒を圧縮する圧縮室の前記中間圧部にインジェクションポートが設けられ、
    前記バイパス回路が前記インジェクションポートに接続される
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の給湯暖房装置。

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