JP3957414B2 - 貯湯式の給湯熱源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯路が上部に接続された貯湯タンクと、
その貯湯タンク内に湯水が温度成層を形成して貯湯されるように、貯湯タンクの底部から取り出した湯水を加熱手段にて加熱したのち、その温水を前記貯湯タンクの上部に供給する貯湯用循環状態で湯水を循環する湯水循環手段と、
運転を制御する制御手段とが設けられた貯湯式の給湯熱源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような貯湯式の給湯熱源装置は、貯湯タンク内に温度成層を形成して湯水が貯湯されるように加熱手段にて加熱し、貯湯タンク内の上部の湯水を給湯路を介して給湯するとともに、貯湯タンク内の湯水を外部放熱部に循環供給することにより、比較的小型の加熱手段を用いて貯湯タンク内に温度成層を形成して湯水を貯湯し、その貯湯された湯水を給湯および外部放熱部にて有効利用することができるものである。
【０００３】
そして、従来、貯湯タンクの底部から取り出した湯水を加熱手段にて加熱したのち、その温水を貯湯タンクの上部に供給するように連絡水管が設けられ、この連絡水管の途中部には、貯湯タンク内の湯水を加熱するための熱交換部と外部放熱部とが兼用するように設けられ、貯湯タンクへの貯湯を行うときには、貯湯タンクの底部から取り出した湯水を加熱手段にて加熱したのち、その温水を貯湯タンクの上部に供給して温度成層を形成して貯湯し、外部放熱部にて放熱を行うときには、外部放熱部に供給される熱媒を加熱手段にて加熱して放熱するものがあった（例えば、実開昭５６−３４２４９号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のものでは、貯湯タンクへの貯湯を行う熱交換部と外部放熱部が兼用するように設けられているために、貯湯タンクへの貯湯を行うときには、加熱手段による熱を外部放熱部に奪われ、逆に、外部放熱部における放熱を行うときには、加熱手段による熱を熱交換部に奪われ、貯湯タンクへの貯湯および外部放熱部における放熱のそれぞれを効率よく行えないことがあった。
【０００５】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、貯湯タンクへの貯湯および外部放熱部における放熱のそれぞれを効率よく行うことができる貯湯式の給湯熱源装置を提供する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に記載の発明によれば、湯水循環手段が、加熱手段にて加熱した温水の全量または一部を外部放熱部に分岐供給する形態で湯水を循環させる外部放熱用循環状態に切換え自在に構成され、制御手段が、湯水循環手段を貯湯用循環状態に切換えて加熱手段を加熱作動させる貯湯運転状態と、湯水循環手段を外部放熱用循環状態に切換えて加熱手段を加熱作動させる放熱運転状態とを切換えて、運転制御を実行するように構成されている。
したがって、貯湯タンクへの貯湯を行うときには、湯水循環手段を貯湯用循環状態に切換えて貯湯運転状態において、加熱手段にて加熱された温水を貯湯タンクの上部に供給して的確に貯湯を行うことができ、外部放熱部における放熱を行うときには、湯水循環手段を外部放熱用循環状態に切換えて放熱運転状態において、加熱手段にて加熱した温水の全量を外部放熱部に供給して外部放熱部における放熱を的確に行うことができ、または、加熱手段にて加熱した温水の一部を外部放熱部に、残りを貯湯タンクの上部に供給して、加熱手段にて余剰に加熱された温水を放熱を行うとともに、貯湯にも利用することができる。
又、請求項１に記載の発明によれば、貯湯タンク内における湯水の温度成層の形成状態が高温部分の形成範囲が設定値よりも下方である余剰貯湯状態であるか否かを検出する余剰貯湯状態検出手段が設けられ、湯水循環手段が、貯湯タンクにおける設定値よりも下方側の取り出し部から取り出した湯水を外部放熱部に供給して、取り出し部よりも下方の戻し部から貯湯タンク内に戻す余剰分外部放熱循環状態に切換え自在に構成され、制御手段が、余剰貯湯状態検出手段の検出情報に基づいて、余剰貯湯状態を維持するように、かつ、湯水循環手段を余剰分外部放熱循環状態に切換える余剰分放熱状態にも切換えて、運転制御を実行するように構成されている。
つまり、貯湯タンク内における湯水の温度成層の形成状態が余剰貯湯状態を検出するように、すなわち、余剰貯湯状態を維持するように、湯水循環手段にて外部放熱部に貯湯タンク内の湯水を供給して、外部放熱部における放熱を行うことができるので、貯湯タンク内の温水が給湯されても湯切れが生じることのない余剰貯湯状態に確保しながら、余剰貯湯されている温水を有効利用して外部放熱部における放熱を行うことができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によれば、湯水循環手段が、外部放熱用循環状態において、外部放熱部に分岐供給する温水量を変更調節自在に構成されているので、外部放熱部における放熱に必要な温水量を外部放熱部に分岐供給することができ、外部放熱部における放熱をより的確に行うことができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明によれば、加熱手段が、複数種の加熱部を備えて構成され、制御手段が、加熱負荷に応じて、複数種の加熱部の加熱作動を制御するように構成されている。
したがって、貯湯タンクへの貯湯や外部放熱部に対する加熱負荷に応じて、加熱負荷が大きいときには、加熱手段による熱量が大きくなるように複数種の加熱部の加熱作動を制御し、加熱負荷が小さいときには、加熱手段による熱量が小さくなるように複数種の加熱部の加熱作動を制御することができ、加熱手段における加熱をより的確に行うことができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明によれば、湯水循環手段が、貯湯タンクの上部から取り出した湯水を外部放熱部に供給して貯湯タンクの底部に戻す外部放熱専用循環状態に切換え自在に構成され、制御手段が、湯水循環手段を外部放熱専用循環状態に切換える放熱専用運転状態にも切換えて、運転制御を実行するように構成されている。
したがって、湯水循環手段を外部放熱専用循環状態に切換えて、貯湯タンク内に貯湯している温水を外部放熱部に供給して貯湯タンクの底部に戻すことにより、貯湯タンク内における温水の温度成層の形成状態を乱すことなく、貯湯タンク内に貯湯している温水を有効利用して外部放熱部における放熱を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる貯湯式の給湯熱源装置をエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムに適応した例を図面に基づいて説明する。
このエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムは、図１に示すように、室内の冷暖房をするエンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃが設けられ、このエンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃのエンジン排熱およびヒートポンプ式冷暖房における排熱、ならびに、補助熱源を利用しながら貯湯タンク１内の湯水を加熱する加熱手段としての加熱部Ｋ、貯湯タンク１内の湯を利用して放熱する外部放熱部Ｈのそれぞれが貯湯タンク１内の湯水を循環するための循環路２に設けられ、循環ポンプ３を作動させて貯湯タンク１内の湯水を循環路２にて循環するようにしている。そして、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃの運転、加熱部Ｋおよび循環ポンプ３などの動作を制御する制御手段としての制御装置Ｓが設けられている。
【００１２】
前記貯湯タンク１には、その底部から貯湯タンク１に水道水圧を用いて給水する給水路４が接続され、その上部から風呂場や台所などの給湯栓５に給湯する給湯路６が接続され、給湯栓５で使用された量だけの水を給水路４から貯湯タンク１に給水するようにしている。
また、循環路２を通流する湯水を貯湯タンク１内に戻す、または、貯湯タンク１内の湯水を循環路２に取り出すために、循環路２と貯湯タンク１とが、貯湯タンク１の上部、中間部、底部の３箇所で連通接続されている。
【００１３】
つまり、貯湯タンク１の上部には、循環路２と貯湯タンク１とを接続する上部接続路７ａと、循環路２と上部接続路７ａとの接続箇所に上部用三方弁７ｂとが設けられ、貯湯タンク１の中間部には、循環路２と貯湯タンク１とを接続する中間部接続路８ａと、循環路２と中間部接続路８ａとの接続箇所に中間部用三方弁８ｂとが設けられ、貯湯タンク１の底部には、循環路２と貯湯タンク１とを接続する底部接続路９ａと、循環路２と底部接続路９ａとの接続箇所に底部用三方弁９ｂとが設けられている。
【００１４】
したがって、各三方弁７ｂ，８ｂ，９ｂを切換えることによって、循環路２を通流する湯水を貯湯タンク１に戻したり、または、貯湯タンク１内の湯水を循環路２に取り出すようにし、湯水循環手段Ｊが、循環路２、循環ポンプ３、各接続路７ａ，８ａ，９ａ、各三方弁７ｂ，８ｂ，９ｂなどによって構成されている。
また、上部用三方弁７ｂにより、加熱部Ｋにて加熱した温水を、外部放熱部Ｈに分岐供給する温水量を変更調節自在に構成している。
【００１５】
また、貯湯タンク１内に加熱された湯を貯湯する際には、底部接続路９ａにより貯湯タンク１の底部の水を循環路２に取り出し、その水を加熱部Ｋで加熱しながら循環路２を循環させて、その加熱された湯を上部接続路７ａにより貯湯タンク１の上部に戻して温度成層を形成して貯湯する。そして、その貯湯量が必要最小貯湯量以上であるかを、その湯温を検出することにより検出する貯湯温サーミスタ１０、必要最小貯湯量よりも設定量だけ多い余剰貯湯量以上であるかを、その湯温を検出することにより検出する余剰貯湯状態検出手段としての余剰湯温サーミスタ１１が設けられている。なお、必要最小貯湯量とは、給湯栓５にて給湯することが予測される範囲の給湯量で行われるときに、湯切れが生じないように予め貯湯しておく貯湯量のことである。
そして、貯湯温サーミスタ１０の設置位置は、貯湯タンク１と中間接続路８ａとの接続箇所よりも上方に位置し、余剰湯温サーミスタ１１の設置位置は、貯湯タンク１と中間部接続路８ａとの接続箇所よりも下方に位置する。
【００１６】
前記加熱部Ｋは、循環路２における湯水の循環方向上手側から下手側に向けて、ヒートポンプ式冷暖房における排熱を利用して加熱する第１熱交換部１２、エンジン排熱を利用して加熱する第２熱交換部１３、補助熱源としてのバーナＢを備える燃焼装置Ｎにより加熱する第３熱交換部１４を順に設けて構成され、それぞれの熱交換部１２，１３，１４において循環路２を通流する湯水を熱交換により加熱できるようにしている。
前記外部放熱部Ｈは、本実施形態においては、循環路２における湯水の循環方向上手側から下手側に向けて、風呂追焚き用熱交換部１５、床暖房用熱交換部１６を順に設けて構成されている。つまり、浴槽内の湯水を風呂追焚き用循環ポンプ１５ａの作動により風呂追焚き用循環路１５ｂを介して風呂追焚き用熱交換部１５に供給して熱交換により図外の浴槽の湯水を追焚きをできるようにしている。また、床暖房用循環ポンプ１６ａの作動により床暖房用循環路１６ｂを通流する熱媒を床暖房用熱交換部１６にて熱交換して床暖房をできるようにしている。
【００１７】
ちなみに、第１熱交換部１２が底部用三方弁９ｂと中間部用三方弁８ｂとの間の循環路２に設けられ、第２熱交換部１３および第３熱交換部１４が中間部用三方弁８ｂと上部用三方弁７ｂとの間の循環路２に設けられ、循環ポンプ３が第３熱交換部１４と上部用三方弁７ｂとの間の循環路２に設けられている。そして、風呂追焚き用熱交換部１５および床暖房用熱交換部１６が上部用三方弁７ｂと底部用三方弁９ｂとの間の循環路２に設けられている。
【００１８】
前記エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃは、室内機Ｕｉ、室外機Ｕｏから構成され、室内機Ｕｉと室外機Ｕｏとは、冷媒配管ｒで接続されている。
前記室内機Ｕｉには、膨張弁Ｖｅｘ、室内熱交換器Ｎｉ、その室内熱交換器Ｎｉで温調した空気ＳＡを空調対象域へ送出する室内空調用送風機Ｆｉが備えられている。
前記室外機Ｕｏには、ガスエンジンＧＥ、ラジエターＲＧ、ラジエター用送風機ＲＦ、圧縮機Ｃｍｐ、アキュムレータＡｃ、四方弁Ｖｘ、室外熱交換器Ｎｏ、その室外熱交換器Ｎｏに対し外気ＴＡを通風する室外空調用送風機Ｆｏが備えられている。また、ガスエンジンＧＥの冷却用の冷却水をラジエターＲＧとの間で循環させる冷却水路ｗが設けられ、この冷却水路ｗにラジエター用ポンプＲＰが設けられている。
【００１９】
そして、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃは、ガスエンジンＧＥにより圧縮機Ｃｍｐを作動させて、四方弁Ｖｘの切換え操作により冷房運転と暖房運転とを選択切換え可能に構成されている。また、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃには、冷房運転における排熱が冷媒により第１熱交換部１２に供給される加熱状態と室外熱交換器Ｎｏに供給される排熱状態とに切換える第１排熱切換機構１７と、ガスエンジン排熱が冷却水により第２熱交換部１３に供給される加熱状態とラジエターＲＧに供給されて排熱される排熱状態とに切換える第２排熱切換機構１８とが設けられている。
【００２０】
具体的に説明すると、第１排熱切換機構１７は、室外熱交換器Ｎｏと第１熱交換部１２とが並列になるように冷媒配管ｒに接続されているバイパス冷媒配管１７ａ、バイパス冷媒配管１７ａと冷媒配管ｒとの接続箇所にそれぞれ設けられている三方弁１７ｂ，１７ｃから構成されている。
そして、冷房運転における排熱が冷媒により第１熱交換部１２に供給される加熱状態においては、冷媒が冷媒配管ｒ、バイパス冷媒配管１７ａ、第１熱交換部１２、バイパス冷媒配管１７ａ、冷媒配管ｒの順に供給される。また、冷房運転における排熱が冷媒により室外熱交換器Ｎｏに供給される排熱状態においては、冷媒が冷媒配管ｒ、室外熱交換器No、冷媒配管ｒの順に供給される。
【００２１】
第２排熱切換機構１８は、ラジエターＲＧと第２熱交換部１３とが並列になるように冷却水路ｗに接続されているバイパス冷却水路１８ａ、バイパス冷却水路１８ａと冷却水路ｗとの接続箇所にそれぞれ設けられている三方弁１８ｂ，１８ｃから構成されている。
そして、ガスエンジン排熱が冷却水により第２熱交換部１３に供給される加熱状態においては、冷却水が冷却水路ｗ、バイパス冷却水路１８ａ、第２熱交換部１３、バイパス冷却水路１８ａ、ラジエター用ポンプＲＰ、冷却水路ｗの順に供給される。また、ガスエンジン排熱が冷却水によりラジエタＲＧに供給されて排熱される排熱状態においては、冷却水が冷却水路ｗ、ラジエターＲＧ、ラジエター用ポンプＲＰ、冷却水路ｗの順に供給される。
【００２２】
そして、冷房運転においては、室内熱交換器Ｎｉを蒸発器として機能させて、空調対象域への供給空気を冷却温調し、第１排熱切換機構１７が排熱状態に切り換えられていると、室外熱交換器Ｎｏを凝縮器として機能させて外気に対して放熱し、第１排熱切換機構１７が加熱状態に切り換えられていると、第１熱交換部１２にて循環路２を通流する湯水に対して放熱する。
また、暖房運転においては、室内熱交換器Ｎｉを凝縮器として機能させて、空調対象域への供給空気を加熱温調し、室外熱交換器Ｎｏを蒸発器として機能させて外気から吸熱するようにしている。
【００２３】
このようにして、冷房運転または暖房運転が実行されるときにおいて、冷却水によりガスエンジンＧＥの排熱を回収して、第２排熱切換機構１８が排熱状態に切り換えられていると、ラジエター用送風機ＲＦを駆動させラジエターＲＧにおいて放熱し、第２排熱切換機構１８が加熱状態に切り換えられていると、第２熱交換部１３にて循環路２を通流する湯水に対して放熱するように構成されている。
【００２４】
さらに詳述すると、冷房運転においては、圧縮機Ｃｍｐから吐出される高圧乾き蒸気冷媒を、四方弁Ｖｘを介して室外熱交換器Ｎｏに供給し、第１排熱切換機構１７が排熱状態に切り換えられている場合には、この室外熱交換器Ｎｏにおいて外気との熱交換により凝縮させる。
【００２５】
そして、凝縮器としての室外熱交換器Ｎｏから送出される凝縮工程通過冷媒を、膨張弁Ｖｅｘを介して室内熱交換器Ｎｉに供給し、この室内熱交換器Ｎｉにおいて冷却対象空気との熱交換により蒸発される。
その後、蒸発器としての室内熱交換器Ｎｉから送出される低圧乾き蒸気冷媒を、四方弁ＶｘおよびアキュムレータＡｃを介して圧縮機Ｃｍｐの吸入口に戻す。このようにして、冷却対象域である室内が冷房されることになる。
【００２６】
また、暖房運転については、圧縮機Ｃｍｐから吐出される高圧乾き蒸気冷媒を、四方弁Ｖｘを介して室内熱交換器Ｎｉに供給し、この室内熱交換器Ｎｉにおいて加熱対象空気との熱交換により凝縮させる。
【００２７】
そして、凝縮器としての室内熱交換器Ｎｉから送出される凝縮構成通過冷媒を、膨張弁Ｖｅｘを介して室外熱交換器Ｎｏに供給し、この室外熱交換器Ｎｏにおいて外気との熱交換により蒸発させる。
その後、蒸発器としての室外熱交換器Ｎｏから送出される低圧乾き蒸気冷媒を四方弁ＶｘおよびアキュムレータＡｃを介して圧縮機Ｃｍｐの吸入口に戻す。このようにして、加熱対象域である室内が暖房されることになる。
【００２８】
前記制御装置Ｓは、図２に示すように、燃焼装置Ｎ、循環ポンプ３および各三方弁７ｂ，８ｂ，９ｂなどの貯湯タンク１側の動作を制御する給湯用コントローラＴＣ、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃの運転を制御する冷暖房装置用コントローラＲＣから構成され、この給湯用コントローラＴＣと冷暖房装置用コントローラＲＣが通信可能に構成されている。
【００２９】
つまり、給湯用コントローラＴＣは、給湯用操作装置ＫＳの指令に基づいて、循環ポンプ３、燃焼装置Ｎ、各三方弁７ｂ，８ｂ，９ｂの動作を制御するように構成され、冷暖房装置用コントローラＲＣは、冷暖房用操作装置ＲＳの指令に基づいて、ガスエンジンＧＥ、第１排熱切換機構１７、第２排熱切換機構１８の動作を制御するように構成されている。
そして、前記冷暖房装置用コントローラＲＣは、冷暖房用操作装置ＲＳの指令に基づいて、冷房運転または暖房運転を実行するとともに、第１排熱切換機構１７と第２排熱切換機構１８の切換えを行うように構成されている。
【００３０】
前記貯湯用コントローラＴＣは、給湯用操作装置ＫＳにより運転が指令されている状態で、貯湯運転を実行する時間帯などの貯湯運転の実行タイミングであって、貯湯タンク１内に必要最小貯湯量の貯湯がされていないと、すなわち、貯湯温サーミスタ１０による検出温度が設定温度未満であると、貯湯用循環状態において貯湯運転状態に切換えて貯湯タンク１への貯湯処理を行う。そして、貯湯タンク１への貯湯が行われた後、外部放熱部Ｈにおける放熱要求に伴って外部放熱用循環状態において放熱運転状態に切り換えて外部放熱部Ｈにて放熱処理を行う。
【００３１】
具体的に説明すると、給湯用操作装置ＫＳにより運転が指令されている状態で、貯湯タンク１内に必要最小貯湯量の貯湯がされていないと、すなわち、貯湯温サーミスタ１０による検出温度が設定温度未満であると、貯湯処理の実行が要求されて、図３に示すように、循環ポンプ３を作動させ、貯湯タンク１の底部の水を循環路２に取り出すように底部用三方弁９ｂを切換えて、貯湯タンク１の底部の水を加熱部Ｋにて加熱しながら循環させる。
そして、例えば、循環路２を通流する湯水が十分に加熱される設定時間が経過すると、あるいは、循環路２における湯水の温度が設定温度以上になると、循環路２を通流する湯を貯湯タンク１の上部に戻すように上部用三方弁７ｂを切り換えて、加熱された湯を貯湯タンク１の上部に戻して貯湯を行う。
【００３２】
このようにして、貯湯タンク１内に湯水が温度成層を形成して貯湯されるように、その貯湯量が必要最小貯湯量よりも設定量だけ多い余剰貯湯量になるまで、すなわち、余剰湯温サーミスタ１１による検出温度が設定温度以上になるまで、貯湯タンク１の底部から取り出した湯水を加熱部Ｋにて加熱したのち、その温水を貯湯タンク１の上部に供給する貯湯用循環状態において貯湯を行う貯湯運転を実行する。
【００３３】
また、上述の貯湯タンク１への貯湯が行われた後、給湯用操作装置ＫＳの指令により風呂追焚きが指令されるか、床暖房装置の運転が開始されるか、または、その両方がされて、風呂追焚き用循環ポンプ１５ａや床暖房用循環ポンプ１６ａが作動され、放熱処理の実行が要求されると、循環ポンプ３を作動させ、底部接続路９ａからの湯水と循環路２からの湯水とが混合するように底部用三方弁９ｂを切り換え、加熱部Ｋにて加熱された温水の全量または一部を外部放熱部Ｈに分岐供給するように上部用三方弁７ｂを切り換える。
そして、図４に示すように、加熱部Ｋにて加熱した温水の全量または一部を外部放熱部Ｈに分岐供給する形態で湯水を循環させる外部放熱用循環状態において、貯湯タンク１の底部の湯水を加熱部Ｋにて加熱して、その一部を貯湯タンク１の上部に戻して貯湯するとともに、残りの湯水を熱源として外部放熱部Ｈにて放熱する。その後、貯湯タンク１の底部の湯水と外部放熱部Ｈにて熱源として放熱された湯水を混合させて、再び加熱部Ｋにて加熱するように循環させる。
【００３４】
このようにして、貯湯タンクへの貯湯を行うときには、湯水循環手段を貯湯用循環状態に切換えて貯湯運転状態にて貯湯処理を実行し、外部放熱部における放熱を行うときには、湯水循環手段を外部放熱用循環状態に切換えて放熱運転状態にて放熱処理を実行することができるので、貯湯タンクへの貯湯および外部放熱部における放熱のそれぞれを効率よく行うことができる。
【００３５】
また、加熱部Ｋの動作について説明すると、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃが冷房運転を実行している状態で、かつ、第１排熱切換機構１７が加熱状態に切換えられると、第１熱交換部１２において、ヒートポンプ式冷暖房における排熱を熱源として循環路２を通流する湯水を加熱することが可能となる。
また、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃが作動されている状態で、かつ、第２排熱切換機構１８が加熱状態に切り換えられると、第２熱交換部１３において、ガスエンジン排熱を熱源として循環路２を通流する湯水を加熱することが可能となる。
そして、第３熱交換部１４においては、燃焼装置Ｎを作動させてバーナＢの燃焼により循環路２を通流する湯水を加熱することができる。
【００３６】
このようにして、第１〜３熱交換部１２，１３，１４のそれぞれの熱交換部において加熱可能であるが、貯湯タンク１への貯湯や外部放熱部Ｈに対する加熱負荷に応じて、第１熱交換部１２、第２熱交換部１３、および、第３熱交換部１４における加熱作動の実行が制御される。
つまり、例えば、運転の立ち上がりなどのように加熱負荷が大きいときには、第１排熱切換機構および第２排熱切換機構を加熱状態に切換え、かつ、バーナＢによる燃焼を行い、第１〜３熱交換部１２，１３，１４の全ての熱交換部において加熱可能にする。
【００３７】
また、通常時には、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃの運転状態よって第１および第２熱交換部１２，１３における加熱が可能となるために、第１および第２熱交換部１２，１３において加熱されるか否かに基づいて、燃焼装置Ｎを作動させてバーナＢの燃焼により第３熱交換部１４において加熱されるか否かが判別される。
つまり、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃの運転状態よって第１および第２熱交換部１２，１３における加熱が行われないときには、あるいは、第１および第２熱交換部１２，１３における加熱では貯湯タンク１への貯湯に対する加熱負荷に不足するときには、燃焼装置Ｎを作動させてバーナＢの燃焼により第３熱交換部１４における加熱を実行して、貯湯タンク１への貯湯や外部放熱部Ｈに対する加熱負荷に対応するように加熱部Ｋの動作を制御するようにしている。
【００３８】
このときの制御装置Ｓの制御動作について図５のフローチャートに基づいて説明する。
まず、給湯用操作装置ＫＳにより運転が指令されている状態で、貯湯運転を実行する時間帯などの貯湯運転の実行タイミングであって、貯湯タンク１内に必要最小貯湯量の貯湯がされていないと、すなわち、貯湯温サーミスタ１０の検出温度ＴＫが設定温度未満であると、貯湯運転を開始して貯湯処理を実行する。
【００３９】
つまり、循環ポンプ３を作動させ、底部用三方弁９ｂを貯湯タンク１の水を循環路２に取り出すように切換えて、貯湯タンク１の底部の水を加熱部Ｋにて加熱しながら循環させ、例えば、循環路２を通流する湯水が十分に加熱される設定時間が経過すると、あるいは、循環路２における湯水の温度が設定温度以上になると、循環路２を通流する湯を貯湯タンク１に戻すように上部用三方弁７ｂを切り換えて、加熱された湯を貯湯タンク１の上部に戻して貯湯を行う。
【００４０】
このようにして、貯湯処理を実行して、その貯湯量が必要最小貯湯量よりも設定量だけ多い余剰貯湯量になると、すなわち、余剰湯温サーミスタ１１による検出温度ＴＹが設定温度以上になると、停止処理を実行して貯湯運転を終了する。
つまり、循環ポンプ３が作動中であればその作動を停止させ、第１〜３熱交換部１２，１３，１４にて循環路２の湯水が加熱されないように、第１排熱切換機構１７および第２排熱切換機構１８が加熱状態に切換えられていると排熱状態に切換えるとともに、バーナＢが燃焼中であればバーナＢでの燃焼を停止させる。
【００４１】
また、貯湯運転を実行する時間帯などの貯湯運転の実行タイミングであって、貯湯タンク１内に必要最小貯湯量の貯湯がされているときに、すなわち、貯湯温サーミスタ１０の検出温度ＴＫが設定温度以上のときに、貯湯タンク１への貯湯を行う貯湯処理を実行している貯湯運転中であると、その貯湯処理が継続して実行される。
そして、貯湯タンク１内に余剰貯湯量の貯湯が行われて、貯湯運転が終了された後に、給湯用操作装置ＫＳの指令により風呂追焚きが指令されるか、床暖房装置の運転が開始されるか、または、その両方がされて、放熱処理の実行が要求されると、放熱運転を開始して放熱処理を実行する。
つまり、循環ポンプ３を作動させ、底部接続路９ａからの湯水と循環路２からの湯水とが混合するように底部用三方弁９ｂを切り換え、循環路２の湯水の一部を貯湯タンク１に戻すように上部用三方弁７ｂを切り換える。
そして、貯湯タンク１の底部の湯水を加熱部Ｋにて加熱して、その一部を貯湯タンク１の上部に戻して貯湯するとともに、残りの湯水を熱源として外部放熱部Ｈにて放熱する。その後、貯湯タンク１の底部の湯水と外部放熱部Ｈにて熱源として放熱された湯水を混合させて、再び加熱部Ｋにて加熱するように循環させる。
【００４２】
そして、上述のように貯湯運転が終了しているときに、給湯用操作装置ＫＳの指令により風呂追焚きが指令されず、かつ、床暖房装置の運転が停止された状態で、放熱処理の実行が要求されていない場合には、待機処理を実行する。
つまり、循環ポンプ３が作動していればその作動を停止させ、第１排熱切換機構１７および第２排熱切換機構１８が加熱状態に切換えられていると排熱状態に切換えるとともに、バーナＢが燃焼中であればバーナＢでの燃焼を停止させる。
【００４３】
このようにして、貯湯運転を実行する時間帯などの貯湯運転の実行タイミングにおいては、貯湯運転や放熱運転が実行されるが、貯湯運転の実行タイミングでなければ、上述の停止処理が実行される。
つまり、循環ポンプ３が作動中であればその作動を停止させ、第１〜３熱交換部１２，１３，１４にて循環路２の湯水が加熱されないように、第１排熱切換機構１７および第２排熱切換機構１８が加熱状態に切換えられていると排熱状態に切換えるとともに、バーナＢが燃焼中であればバーナＢでの燃焼を停止させる。
【００４４】
〔発明の構成の実施形態〕
上記実施形態では、加熱部Ｋにて加熱した温水の一部を外部放熱部Ｈに分岐供給する形態で湯水を循環させる外部放熱用循環状態において放熱処理を実行するようにしているが、外部放熱用循環状態に加え、貯湯タンク１の中間部から取り出した湯水の全量または一部を外部放熱部Ｈに供給して貯湯タンク１の底部に戻す形態で湯水を循環させる余剰分外部放熱循環状態において余剰分放熱状態にて外部放熱部Ｈにて放熱するようにしてもよい。
具体的に説明すると、図６に示すように、貯湯温サーミスタ１０の検出温度ＴＫが設定温度以上のときにおいて、給湯用操作装置ＫＳの指令により風呂追焚きが指令されたり、床暖房装置の運転が開始されたりして、風呂追焚き用循環ポンプ１５ａや床暖房用循環ポンプ１６ａが作動されるに伴って、貯湯タンク１内の湯水を循環路２に取り出すように中間部用三方弁８ｂを切り換え、循環路２の湯水の一部を貯湯タンク１に戻すように上部用三方弁７ｂを切り換える。
そして、貯湯タンク１の中間部の湯水の一部を貯湯タンク１の上部に戻して貯湯するとともに、残りの湯水を熱源として外部放熱部Ｈにて放熱して貯湯タンク１の底部に戻す。
なお、このときの制御動作については、上記実施形態の図５に示すフローチャートと同様であるので、その説明は省略する。
【００４５】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、加熱部Ｋにて加熱した温水の一部を外部放熱部Ｈに分岐供給する形態で湯水を循環させる外部放熱用循環状態において放熱処理を実行するようにしているが、外部放熱用循環状態に加え、貯湯タンク１の上部から取り出した湯水を外部放熱部Ｈに供給して貯湯タンク１の底部に戻す外部放熱専用循環状態において放熱専用運転状態に切り換えて放熱処理を実行するようにしてもよい。
つまり、図７に示すように、上部接続路７ａよりも湯水循環方向下流側の循環路２に上部取出し用ポンプ３ａを設けて、この上部取出し用ポンプ３ａを作動させて、貯湯タンク１内の湯水を循環路２に取り出すように上部用三方弁７ｂを切換え、循環路２の湯水を貯湯タンク１内に戻すように底部用三方弁９ｂを切換えて、貯湯タンク１の上部から取り出した湯水を外部放熱部Ｈに供給して貯湯タンクの底部に戻す形態で、外部放熱部Ｈにおける放熱を行うようにする。
なお、このときに、発明の構成の実施形態のごとく、余剰放熱運転状態においても外部放熱部Ｈにおける放熱を行うようにしてもよい。
【００４６】
また、上述のように、貯湯タンク１の上部から湯水を取り出す際には、上部用三方弁７ｂを切換えるようにしているが、次のように構成してもよい。
つまり、図８に示すように、循環路２に対して循環ポンプ３を設けてバイパス循環路２ａが設けられ、このバイパス循環路２ａと循環路２との接続箇所のそれぞれに三方弁７ｃ，７ｄが設けられ、三方弁７ｃと三方弁７ｄとの間の循環路２と貯湯タンク１とを接続する接続路７ｅが設けられている。
【００４７】
そして、三方弁７ｃと三方弁７ｄを切換えることによって、循環路２の湯水を貯湯タンク１に戻す状態（図８（イ））と、貯湯タンク１内の湯水を循環路２に取り出す状態（図８（ロ））と、循環路２の湯水を貯湯タンク１に戻すことなくそのまま下流側に供給する状態（図８（ハ））とに切換える。
【００４８】
（２）上記実施形態では、貯湯タンク１の上部、中間部、底部のそれぞれにおいて、上部接続路７ａ、中間部接続路８ａ、底部接続路９ａを介して循環路２と貯湯タンク１とを接続するようにしているが、次のように構成してもよい。
なお、上記実施形態と同様の構成は同符号を記すことで、その説明を省略する。
つまり、図９に示すように、貯湯タンク１の底部から取り出した湯水を加熱部Ｋ、外部放熱部Ｈを介して余剰湯温サーミスタ１１よりも下方側の貯湯タンク１に接続するように第１循環路１９が設けられ、加熱部Ｋと外部放熱部Ｈとの間の第１循環路１９と貯湯タンク１の上部とを接続する第２循環路２０が設けられている。
また、加熱部Ｋよりも湯水循環方向上流側の第１循環路１９には、第１循環ポンプ２１が設けられ、外部放熱部Ｈよりも湯水循環方向下流側の第１循環路１９には、第１断続弁２２が設けられ、第２循環路２０には、第２断続弁２３が設けられている。
【００４９】
そして、貯湯運転状態においては、第１循環ポンプ２１を作動させ、第１断続弁２２を閉め、かつ、第２断続弁２３を開いて、貯湯タンク１の底部から取り出した湯水を加熱部Ｋにて加熱したのち、その温水を貯湯タンク１の上部に供給して貯湯する。
また、放熱運転状態においては、第１循環ポンプ２１を作動させ、第１断続弁２２を開き、かつ、第２断続弁２３を閉めて、貯湯タンク１の底部から取り出した湯水を加熱部Ｋにて加熱したのち、その温水の全量を外部放熱部Ｈに供給して、外部放熱部Ｈにおける放熱を行う。
【００５０】
ちなみに、加熱部Ｋは上記実施形態の第１〜３熱交換部から構成され、この加熱部Ｋの動作については、上記実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
なお、第１および２断続弁２２，２３を比例弁で構成し、放熱運転状態においては、第１循環ポンプ２１を作動させ、比例弁の開度を調節して、貯湯タンク１の底部から取り出した湯水を加熱部Ｋにて加熱したのち、その温水の一部を外部放熱部Ｈに供給して、外部放熱部Ｈにおける放熱を行うようにしてもよい。
【００５１】
また、図９においては、加熱部Ｋは上記実施形態の第１〜３熱交換部から構成されているが、図１０に示すように、加熱部Ｋを主加熱部と副加熱部とに分けるようにしてもよい。
つまり、主加熱部は上記実施形態の第１および第２熱交換部から構成され、副加熱部は上記実施形態の第３熱交換部から構成されるようにする。
【００５２】
さらに、上述の構成に代えて、次のように構成してもよい。
なお、上記実施形態と同様の構成は同符号を記すことで、その説明を省略する。
つまり、図１１に示すように、貯湯タンク１の底部から取り出した湯水を加熱部Ｋ、第２循環ポンプ２５、外部放熱部Ｈを介して余剰湯温サーミスタ１１よりも下方側の貯湯タンク１に接続するように第３循環路２４が設けられ、加熱部Ｋよりも湯水循環方向上流側の第３循環路２４には第３断続弁２６が設けられ、外部放熱部Ｈよりも湯水循環方向下流側の第３循環路２４には第４断続弁２７が設けられている。
また、加熱部Ｋと第２循環ポンプ２５との間の第３循環路２４と貯湯タンク１の中間部とを接続する第２中間部接続路２８、第２循環ポンプ２５と外部放熱部Ｈとの間の第３循環路２４と貯湯タンク１の上部とを接続する第２上部接続路２９のそれぞれが設けられ、第２上部接続路２９には比例弁３０が設けられている。なお、第２中間部接続路２８と貯湯タンク１との接続箇所は、余剰温サーミスタ１１よりも下方側に位置する。
【００５３】
そして、貯湯運転状態においては、第２循環ポンプ２５を作動させ、第３断続弁２６を開き、第４断続弁２７を閉じ、比例弁３０の開度を調節して、貯湯タンク１の底部から取り出した湯水を加熱部Ｋにて加熱したのち、その温水を貯湯タンク１の上部に供給して貯湯タンク１への貯湯を行う。
また、放熱運転状態においては、第２循環ポンプ２５を作動させ、第３断続弁２６を開き、第４断続弁２７を開き、比例弁３０の開度を調節して、貯湯タンク１の底部から取り出した湯水を加熱部Ｋにて加熱したのち、その温水の全量または一部を外部放熱部Ｈに供給して外部放熱部Ｈにおける放熱を行い、余剰分放熱運転状態においては、第２循環ポンプ２５を作動させ、第４断続弁２７を開き、比例弁３０の開度を調節して、貯湯タンク１の中間部の湯水を取り出して、その湯水の全量または一部を外部放熱部Ｈに供給して、外部放熱部Ｈにおける放熱を行う。
【００５４】
（３）上記実施形態では、貯湯タンク１から循環路２に湯水を取り出したり、循環路２から貯湯タンク１に湯水を戻すのを、上部三方弁７ｂ、中間部三方弁８ｂ、および、底部三方弁９ｂを用いて行っているが、三方弁に限ることなく、断続弁や比例弁を用いて行うことも可能である。
【００５５】
（４）上記実施形態では、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｃのエンジン排熱およびヒートポンプ式冷暖房における排熱を利用して加熱部Ｋにおける加熱を可能としているが、家庭用コージェネレーションシステムにおけるエンジン排熱および発電機排熱を利用して加熱部Ｋにおいて加熱するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムの概略構成図
【図２】制御装置の制御ブロック図
【図３】エンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムの概略構成図
【図４】エンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムの概略構成図
【図５】制御装置の制御動作を示すフローチャート
【図６】 発明の構成の実施形態を示すエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムの概略構成図
【図７】別実施形態を示すエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムの概略構成図
【図８】別実施形態におけるエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムの要部を示す図
【図９】別実施形態におけるエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムの要部を示す図
【図１０】別実施形態におけるエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムの要部を示す図
【図１１】別実施形態におけるエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムの要部を示す図
【符号の説明】
１ 貯湯タンク
６ 給湯路
１１ 余剰貯湯状態検出手段
Ｈ 外部放熱部
Ｊ 湯水循環手段
Ｋ 加熱手段
Ｓ 制御手段

Claims (4)

1. 給湯路が上部に接続された貯湯タンクと、
   その貯湯タンク内に湯水が温度成層を形成して貯湯されるように、貯湯タンクの底部から取り出した湯水を加熱手段にて加熱したのち、その温水を前記貯湯タンクの上部に供給する貯湯用循環状態で湯水を循環する湯水循環手段と、
   運転を制御する制御手段とが設けられた貯湯式の給湯熱源装置であって、
   前記湯水循環手段が、前記加熱手段にて加熱した温水の全量または一部を外部放熱部に分岐供給する形態で湯水を循環させる外部放熱用循環状態に切換え自在に構成され、
   前記制御手段が、前記湯水循環手段を前記貯湯用循環状態に切換えて前記加熱手段を加熱作動させる貯湯運転状態と、前記湯水循環手段を前記外部放熱用循環状態に切換えて前記加熱手段を加熱作動させる放熱運転状態とを切換えて、運転制御を実行するように構成され、
   前記貯湯タンク内における湯水の温度成層の形成状態が高温部分の形成範囲が設定値よりも下方である余剰貯湯状態であるか否かを検出する余剰貯湯状態検出手段が設けられ、
   前記湯水循環手段が、前記貯湯タンクにおける前記設定値よりも下方側の取り出し部から取り出した湯水を前記外部放熱部に供給して、前記取り出し部よりも下方の戻し部から前記貯湯タンク内に戻す余剰分外部放熱循環状態に切換え自在に構成され、
   前記制御手段が、前記余剰貯湯状態検出手段の検出情報に基づいて、前記余剰貯湯状態を維持するように、かつ、前記湯水循環手段を余剰分外部放熱循環状態に切換える余剰分放熱運転状態にも切換えて、運転制御を実行するように構成されている貯湯式の給湯熱源装置。
2. 前記湯水循環手段が、前記外部放熱用循環状態において、前記外部放熱部に分岐供給する温水量を変更調節自在に構成されている請求項１記載の貯湯式の給湯熱源装置。
3. 前記加熱手段が、複数種の加熱部を備えて構成され、
   前記制御手段が、加熱負荷に応じて、前記複数種の加熱部の加熱作動を制御するように構成されている請求項1 または２記載の貯湯式の給湯熱源装置。
4. 前記湯水循環手段が、前記貯湯タンクの上部から取り出した湯水を前記外部放熱部に供給して前記貯湯タンクの底部に戻す外部放熱専用循環状態に切換え自在に構成され、
   前記制御手段が、前記湯水循環手段を前記外部放熱専用循環状態に切換える放熱専用運転状態にも切換えて、運転制御を実行するように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の貯湯式の給湯熱源装置。

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