JP4174574B2 - 貯湯式の給湯熱源装置 - Google Patents
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Description
【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形態で湯水を循環させる貯湯運転状態と、前記加熱手段にて加熱した湯水の全量を外部放熱部に供給し、かつ、前記外部放熱部を通過した湯水の全量を前記貯湯タンクを迂回して前記加熱手段に直接戻す形態で湯水を循環させる放熱運転状態とに切り換え自在な湯水循環手段と、前記湯水循環手段の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】
上記貯湯式の給湯熱源装置は、貯湯運転状態においても、放熱運転状態においても、加熱手段の加熱機能を活用できるようにしたものであり、従来、例えば特開平9−89369号公報に記載されているように、貯湯運転状態で湯水を循環させる貯湯循環路を、貯湯タンクを途中に設けた貯湯用湯水流路と、加熱手段と循環ポンプとを途中に設けた加熱用湯水流路とを閉ループ状に接続して構成し、外部放熱部を途中に設けた放熱用湯水流路を、貯湯循環路に貯湯用湯水流路と並列に接続するとともに、貯湯循環路と放熱用湯水流路との接続箇所に流路切り換え手段を設けて、貯湯運転状態で湯水を循環させるときは、放熱用湯水流路に湯水が流れないように流路を切り換え、放熱運転状態で湯水を循環させるときは、貯湯用湯水流路に湯水が流れないように流路を切り換えるように構成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この為、貯湯タンクに貯湯しながら、外部放熱部で放熱させる状態で湯水循環手段を運転することができず、使い勝手が悪い欠点がある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、貯湯式の給湯熱源装置の使い勝手を向上できるようにすることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明の特徴構成は、給湯路が上部に接続され、かつ、水道水圧を用いて給水する給水路が底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形態で湯水を循環させる貯湯運転状態と、前記加熱手段にて加熱した湯水の全量を外部放熱部に供給し、かつ、前記外部放熱部を通過した湯水の全量を前記貯湯タンクを迂回して前記加熱手段に直接戻す形態で湯水を循環させる放熱運転状態とに切り換え自在な湯水循環手段と、前記湯水循環手段の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湯水を前記貯湯タンクと前記外部放熱部とに分配供給し、かつ、前記外部放熱部を通過した湯水の全量を前記貯湯タンクを迂回して前記加熱手段に直接戻す形態で湯水を循環させる貯湯放熱並行運転状態に切り換え自在に構成され、前記給湯路の上流側を介して前記貯湯タンクに連通接続されて、前記加熱手段にて加熱した湯水を前記貯湯タンクの上部に供給する貯湯用湯水供給路と、前記加熱手段にて加熱した湯水を前記外部放熱部に供給する放熱用湯水供給路との各々に開閉弁が設けられ、前記制御手段が、前記貯湯用湯水供給路に設けた開閉弁と前記放熱用湯水供給路に設けた開閉弁とを周期的に択一的に開弁させることによって前記加熱手段にて加熱した湯水を前記貯湯タンクと外部放熱部とに分配供給して、前記貯湯放熱並行運転状態における前記湯水循環手段の運転を制御するように構成されている点にある。
〔作用〕
貯湯タンクに貯湯しながら、外部放熱部で放熱させるときは、湯水循環手段を、加熱手段にて加熱した湯水を貯湯タンクと外部放熱部とに分配供給し、かつ、外部放熱部を通過した湯水の全量を貯湯タンクを迂回して加熱手段に直接戻す形態で湯水を循環させる貯湯放熱並行運転状態に切り換え、加熱手段にて加熱した湯水を貯湯タンクの上部に供給する貯湯用湯水供給路に設けた開閉弁と、加熱手段にて加熱した湯水を外部放熱部に供給する放熱用湯水供給路に設けた開閉弁とを周期的に択一的に開弁させることによって、加熱手段にて加熱した湯水を貯湯タンクと外部放熱部とに分配供給して、貯湯タンクに貯湯しながら、外部放熱部で放熱させる貯湯放熱並行運転状態で運転することができる。
〔効果〕
湯水循環手段を、貯湯運転状態と放熱運転状態と貯湯放熱並行運転状態とに必要に応じて切り換えて運転することができ、貯湯式の給湯熱源装置の使い勝手を向上できる。
その上、貯湯用湯水供給路に設けた開閉弁と放熱用湯水供給路に設けた開閉弁とを周期的に択一的に開弁させて、貯湯用湯水供給路に設けた開閉弁が閉弁中で、かつ、放熱用湯水供給路に設けた開閉弁の開弁中に、湯水を外部放熱部に供給するので、必要量の湯水を外部放熱部へ確実に供給できる。
【0005】
請求項2記載の発明の特徴構成は、前記貯湯運転状態で湯水を循環させる貯湯循環路が、前記貯湯タンクを途中に設けた貯湯用湯水流路と、前記加熱手段と循環ポンプとを途中に設けた加熱用湯水流路とを閉ループ状に接続して構成され、前記外部放熱部を途中に設けた放熱用湯水流路が、前記貯湯循環路に前記貯湯用湯水流路と並列に接続され、前記貯湯用湯水流路のうちの前記貯湯タンクよりも上流側の貯湯用湯水供給路と、前記放熱用湯水流路のうちの前記外部放熱部よりも上流側の放熱用湯水供給路との各々に、前記開閉弁が設けられ、前記制御手段が、前記開閉弁の開閉状態を調節して、前記湯水循環手段の運転状態を、前記貯湯運転状態と前記放熱運転状態と前記貯湯放熱並行運転状態とに切り換えるように構成されている点にある。
〔作用〕
湯水循環手段を貯湯運転状態で運転するときは、貯湯用湯水供給路に設けた開閉弁を開弁するとともに、放熱用湯水供給路に設けた開閉弁を閉弁することによって、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形態で湯水を循環させることができ、湯水循環手段を放熱運転状態で運転するときは、貯湯用湯水供給路に設けた開閉弁を閉弁するとともに、放熱用湯水供給路に設けた開閉弁を開弁することによって、加熱手段にて加熱した湯水の全量を外部放熱部に供給し、かつ、外部放熱部を通過した湯水の全量を貯湯タンクを迂回して加熱手段に直接戻す形態で湯水を循環させることができ、湯水循環手段を貯湯放熱並行運転状態で運転するときは、貯湯用湯水供給路に設けた開閉弁と放熱用湯水供給路に設けた開閉弁とを周期的に択一的に開弁させることによって、加熱手段にて加熱した湯水を貯湯タンクと外部放熱部とに分配供給し、かつ、外部放熱部を通過した湯水の全量を貯湯タンクを迂回して加熱手段に直接戻す形態で湯水を循環させることができる。
〔効果〕
貯湯運転状態においても、放熱運転状態においても、貯湯放熱並行運転状態においても、共通の加熱手段の加熱機能を活用でき、貯湯式の給湯熱源装置の構造を簡略化できる。
【0006】
請求項3記載の発明の特徴構成は、前記制御手段が、前記貯湯タンクの上部に供給する湯水の温度が貯湯許可温度未満のときは、前記加熱手段にて加熱した湯水の全量を前記外部放熱部に供給して、前記貯湯放熱並行運転状態における前記湯水循環手段の運転を制御するように構成されている点にある。
〔作用〕
湯水循環手段を貯湯放熱並行運転状態で運転しているときに、貯湯タンクの上部に供給する湯水の温度が貯湯許可温度未満のときは、加熱手段にて加熱した湯水の全量を外部放熱部に供給することができる。
〔効果〕
貯湯タンクの上部に供給する湯水の温度が貯湯許可温度未満のときは、その湯水が貯湯タンクの上部に供給されて貯湯温度が下がってしまうことを防止しながら、加熱手段にて加熱した湯水の全量を外部放熱部に供給して効率良く放熱させることができる。
【0007】
【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の実施の形態をエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムに適用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,図2に示すように、貯湯タンク1内に温度成層を形成して貯湯された湯水を給湯したり、貯湯タンク内1の湯水を加熱して外部放熱部2にて放熱したりする貯湯ユニットAと、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Bとから構成されている。
【0008】
前記貯湯ユニットAは、この貯湯ユニットAの運転を制御する貯湯ユニット制御部C、貯湯タンク1、貯湯タンク1内の湯水を循環ポンプP1の作動で循環させる循環路3を備えた湯水循環手段E、循環路3を通流する湯水を加熱する加熱手段としての加熱部4、循環路3を通流する湯水と熱交換して放熱する外部放熱部2などから構成されている。
そして、循環路3が、加熱部4と循環ポンプP1とを途中に設けた加熱用湯水流路96と、外部放熱部2を途中に設けた放熱用湯水流路97とを閉ループ状に接続して構成され、循環ポンプP1の作動で貯湯タンク1内の湯水を循環路3にて循環させながら、加熱部4にて加熱したり、外部放熱部2にて放熱したりできるようにしてある。
【0009】
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5が接続され、その上部から風呂場や台所などに給湯するための給湯路6が接続され、風呂場や台所などで使用された量だけの水を給水路5から貯湯タンク1に給水するように構成されている。
また、貯湯タンク1の内側には、貯湯タンク1内の湯水の温度を特定高さ位置にて検出する4個の温度センサとしての貯湯温度サーミスタS1,S2,S3,S4が上下方向に分散配置して設けられている。
【0010】
前記給湯路6には、給水路5から分岐された混合用給水路7が接続され、その接続箇所に給湯路6からの湯水と混合用給水路7からの水との混合比を調整自在なミキシングバルブ8が設けられている。
前記給水路5と混合用給水路7との分岐箇所には、給水温度を検出する給水サーミスタ9が設けられ、給水路5および混合用給水路7の夫々には、逆止弁10が設けられている。
ちなみに、給湯路6には、オーバーフロー路11が接続され、そのオーバーフロー路11にエアー抜き弁12が設けられている。
【0011】
また、給湯路6におけるミキシングバルブ8よりも上流側には、貯湯タンク1の上部から給湯路6に給湯された湯水の温度を検出する貯湯出口サーミスタ13が設けられ、給湯路6におけるミキシングバルブ8よりも下流側には、ミキシングバルブ8にて混合された湯水の温度を検出するミキシングサーミスタ14、給湯路6の湯水の流量を調整する給湯用水比例バルブ15が設けられている。
【0012】
前記給湯用水比例バルブ15よりも下流側の給湯路6が、台所や洗面所などの給湯栓に給湯する一般給湯路16と、浴槽に湯水を供給するための湯張り路17とに分岐され、湯張り路17が浴槽からの風呂戻り路18に接続され、風呂戻り路18および風呂往き路19の両路を通して浴槽に湯水を供給するようにしている。
前記一般給湯路16には、一般給湯路16を通流する湯水の流量を検出する給湯流量センサ20が設けられ、湯張り路17には、湯張り路17を通流する湯水の流量を検出する湯張り流量センサ21、湯張り電磁弁22、バキュームブレーカ23、湯張り逆止弁24が上流側から順に設けられ、給湯流量センサ20が一般給湯路16における給湯流量を検出する給湯流量検出手段として設けられている。
【0013】
前記循環路3と貯湯タンク1とが、循環路3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3に取り出すために、貯湯タンク1の上部1箇所と底部2箇所の合計3箇所で連通接続されている。
具体的に説明すると、貯湯タンク1の上部には、循環路3と貯湯タンク1とを接続する上部接続路25が給湯路6の上流側を介して連通接続され、貯湯タンク1の底部には、循環路3を通流する湯水を給水路5の下流側を介して貯湯タンク1内の底部に戻す戻し路26と、貯湯タンク1内の底部の湯水を循環路3に取り出す取り出し路27とが連通接続されている。
【0014】
そして、上部接続路25には、電磁式の上部開閉弁28が設けられ、戻し路26には、戻し開閉弁29が設けられ、上部開閉弁28を開弁させることによって、循環路3を通流する湯水を貯湯タンク1内の上部に供給したり、貯湯タンク1内の上部の湯水を循環路3に取り出したりするようにし、戻し開閉弁29を開弁させることによって、循環路3を通流する湯水を貯湯タンク1内の底部に戻すことができるようにしている。
ちなみに、取り出し路27には、貯湯タンク1内の湯水を排水するための排水路30が接続され、その排水路30の途中部には、安全弁31と手動バルブ32とが並列に接続されている。
【0015】
前記加熱部4は、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bによる冷媒を供給して湯水を加熱するヒートポンプ式加熱器33と、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bのエンジン排熱を回収した冷却水を供給して湯水を加熱するエンジン排熱利用式加熱器34と、バーナ36の燃焼により湯水を加熱する補助加熱器35とを設けて構成されている。
そして、循環路3の湯水の循環方向において上流側から順に、ヒートポンプ式加熱器33、エンジン排熱利用式加熱器34、補助加熱器35が設けられている。
【0016】
前記補助加熱器35は、ガス燃焼式のバーナ36に燃焼用空気を供給するファン37などが設けられ、バーナ36の燃焼により循環路3を通流する湯水を加熱するように構成されている。
前記バーナ36に燃料ガスを供給する燃料供給路38には、上流側から順にガスセフティ弁39、ガス比例弁40、ガスメイン弁41が設けられている。
【0017】
前記外部放熱部2は、循環路3を通流する湯水と暖房用の熱媒としての温水とを熱交換する暖房用熱交換部42と、循環路3を通流する湯水と浴槽内の湯水とを熱交換して追焚きする風呂用熱交換部43とを設けて構成されている。
そして、循環路3が、暖房用熱交換部42を備えた暖房用循環路3aと、風呂用熱交換部43を備えた風呂用循環路3bとに分岐され、暖房用熱交換部42と風呂用熱交換部43とが並列に接続されている。
また、暖房用循環路3aには、暖房用熱交換部42よりも湯水の循環方向の上流側に電磁式の暖房用開閉弁44が設けられ、風呂用循環路3bには、風呂用熱交換部43よりも湯水の循環方向の上流側に電磁式の風呂用開閉弁45が設けられている。
【0018】
前記暖房用熱交換部42には、暖房ポンプP2を作動させることにより、暖房戻り路46および暖房往き路47を通して循環する暖房用熱媒を、循環路3を通流する湯水にて加熱するように構成されている。
そして、暖房戻り路46には、上流側から順に、暖房戻り路46の暖房用熱媒の温度を検出する暖房戻りサーミスタ48、補給水タンク49、暖房ポンプP2が設けられ、暖房往き路47には、暖房往き路47の暖房用熱媒の温度を検出する暖房往きサーミスタ50が設けられている。
【0019】
前記補給水タンク49には、水位の上限を検出する上限センサ51と下限を検出する下限センサ52とが設けられ、補給水タンク49に給水するためのタンク給水路53が接続され、そのタンク給水路53には、補給水電磁弁54が設けられている。
また、暖房戻り路46の暖房用熱媒を暖房用熱交換部42を迂回して暖房往き路47に供給する暖房バイパス路55が設けられている。
【0020】
前記風呂用熱交換部43は、風呂ポンプP3を作動させることにより、風呂戻り路18および風呂往き路19を通して循環する浴槽内の湯水を循環路3を通流する湯水にて加熱するように構成されている。
そして、風呂戻り路18には、上流側から順に、浴槽内の湯水の水位を検出する水位センサ56、風呂戻り路18の湯水の温度を検出する風呂戻りサーミスタ57、二方弁58、風呂ポンプP3、風呂水流スイッチ59が設けられている。
【0021】
前記循環路3における戻り路26との接続箇所と取り出し路27との接続箇所との間には、外部放熱部2を通過した湯水のヒートポンプ式加熱器33への通流を断続する電磁式のヒートポンプ用開閉弁60が設けられ、エンジン排熱利用式加熱器34と補助加熱器35との間の部分に、補助加熱器35に通流する湯水の温度を検出する入り温度サーミスタ61、循環路3を通流する湯水の循環量Qを検出する循環量センサ62、循環ポンプP1、補助加熱器35への湯水の通流を断続する電磁式の補助用断続開閉弁63が設けられている。
【0022】
前記循環路3における補助用断続開閉弁63と補助加熱器35との間には、補助加熱器35に通流する湯水の循環量Qを検出する水量センサ64が設けられ、循環路3における補助加熱器35と上部接続路25との接続箇所との間には、循環路3を通流する湯水の循環量Qを調整する水比例バルブ65、加熱部4にて加熱された後の循環路3の湯水の沸き上げ温度Taを検出する貯湯サーミスタ66が設けられている。
【0023】
また、循環路3には、外部放熱部2を通過した湯水をヒートポンプ式加熱器33を迂回してエンジン排熱利用式加熱器34に流入させるためのヒートポンプ用バイパス路67と、エンジン排熱利用式加熱器34を通過した湯水を補助加熱器35を迂回して循環させるための補助用バイパス路68とが接続され、ヒートポンプ用バイパス路67には、電磁式のヒートポンプバイパス開閉弁69が設けられ、補助用バイパス路68には、電磁式の補助バイパス開閉弁70が設けられている。
【0024】
そして、湯水循環手段Eが、循環路3、上部接続路25、戻し路26、取り出し路27、循環ポンプP1、および、上部開閉弁28、暖房用開閉弁44、風呂用開閉弁45、戻し開閉弁29、ヒートポンプ用開閉弁60、ヒートポンプバイパス開閉弁69、補助用断続開閉弁63、補助バイパス開閉弁70などにより構成され、上部開閉弁28、暖房用開閉弁44、風呂用開閉弁45、戻し開閉弁29、ヒートポンプ用開閉弁60、ヒートポンプバイパス開閉弁69、補助用断続開閉弁63、補助バイパス開閉弁70の開閉操作により、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水を加熱部4にて加熱したのち、その温水を貯湯タンク1の底部に戻す形態の貯湯初期運転状態で湯水を循環させる貯湯初期運転と、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、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水を加熱部4にて加熱したのち、その温水を貯湯タンク1の上部に供給する形態の貯湯運転状態で湯水を循環させる貯湯運転と、加熱部4にて加熱した湯水を外部放熱部2に供給し、かつ、外部放熱部2を通過した湯水の全量を貯湯タンク1を迂回して加熱部4に直接戻す形態の放熱運転状態で湯水を循環させる放熱運転とに切り換え自在に構成されている。
【0025】
また、循環調整手段Fが、給水サーミスタ9,入り温度サーミスタ61,循環量センサ62,水比例バルブ65、貯湯サーミスタ66,貯湯温度サーミスタS1,S2,S3,S4などにより構成され、貯湯タンク1に貯湯してある湯水を給湯路6を通して給湯する給湯手段Gが、貯湯出口サーミスタ13、ミキシングバルブ8、給湯用水比例バルブ15、給湯流量センサ20、湯張り流量センサ21、湯張り電磁弁22などにより構成され、風呂操作手段Hが、水位センサ56、風呂戻りサーミスタ57、二方弁58、風呂ポンプP3、風呂水流スイッチ59などで構成され、暖房操作手段Jが、暖房戻りサーミスタ48、暖房ポンプP2、暖房往きサーミスタ50などで構成され、湯水循環手段Eにて貯湯タンク1の上部に供給される湯水の供給流量を検出する供給流量検出手段が、循環量センサ62で構成されている。
【0026】
従って、貯湯タンク1を途中に設けた貯湯用湯水流路98が、上部接続路25と取り出し路27とで構成され、貯湯運転状態で湯水を循環させる貯湯循環路が、貯湯用湯水流路98と加熱用湯水流路96とを閉ループ状に接続して構成され、放熱用湯水流路97が、貯湯循環路に貯湯用湯水流路98と並列に接続されている。
また、貯湯用湯水流路98のうちの貯湯タンク1よりも上流側の貯湯用湯水供給路である上部接続路25には上部開閉弁28が設けられ、放熱用湯水流路97のうちの外部放熱部2よりも上流側の放熱用湯水供給路99である、暖房用循環路3aの暖房用熱交換部42よりも上流側には暖房用開閉弁44が設けられ、風呂用循環路3bのうちの風呂用熱交換部43よりも上流側には風呂用開閉弁45が設けられている。
【0027】
前記貯湯ユニット制御部Cは、湯水循環手段Eの運転を制御することにより、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水を加熱部4にて加熱したのち、その温水を貯湯タンク1の底部に戻したり、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水を加熱部4にて加熱したのち、その温水を貯湯タンク1の上部に戻したり、循環路3を加熱部4と外部放熱部2とに亘って循環させたりするように構成されている。
【0028】
前記エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bは、複数の室内機71と室外機72とを備えて、複数の空調対象空間を空調することができるように構成され、室内機71と室外機72と貯湯ユニットAにおけるヒートポンプ式加熱器33とが冷媒配管73で接続され、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bにおける冷媒をヒートポンプ式加熱器33に供給できるように構成されている。
前記複数の室内機71の夫々には、室内熱交換器75、その室内熱交換器75で温調した空気を空調対象空間へ送出する室内空調用送風機76などが備えられている。
【0029】
前記室外機72には、電子膨張弁74,89、ガスエンジン77、ガスエンジン77にて駆動される冷媒圧縮機78、アキュムレータ79、四方弁80、室外熱交換器81、その室外熱交換器82に対し外気を通風する室外空調用送風機82、ラジエータ83、ラジエータ用送風機84、ヒートポンプ運転制御部Dなどが備えられている。
また、ガスエンジン77の冷却用の冷却水をラジエータ83との間で循環させる冷却水路85が設けられ、この冷却水路85にラジエター用ポンプP4とエンジン出口側での冷却水温度を検出する冷却水温度サーミスタ95が設けられ、ガスエンジン77の排熱を回収した冷却水を、加熱用冷却水路91を通してエンジン排熱利用式加熱器34に供給する加熱状態と、ラジエータ83に供給して放熱される放熱状態とに切り換え自在な排熱切換機構86が設けられている。
【0030】
そして、ヒートポンプ運転手段Kが、ガスエンジン77、電子膨張弁74,89、室内空調用送風機76、冷媒圧縮機78、四方弁80、室外空調用送風機82、低圧側の冷媒圧力を検出する低圧検出手段87、高圧側の冷媒圧力を検出する高圧検出手段88などにより構成され、冷却水循環手段Lが、冷却水路85、加熱用冷却水路91、ラジエータ用ポンプP4、ラジエータ用送風機84、排熱切換機構86、冷却水温度サーミスタ95などにより構成されている。
【0031】
前記貯湯ユニット制御部Cとヒートポンプ運転制御部Dとは、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bが空調運転中であることや、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bへの駆動要求などの制御信号を送受信可能に構成にされ、図3に示すように、空調対象空間としての各部屋に設置されている空調リモコン93および貯湯リモコン92の指令に基づいて、空調対象空間への空調冷房運転や空調暖房運転などの空調運転、貯湯タンク1内に湯水を貯湯する貯湯運転、外部放熱部2にて放熱する放熱運転、貯湯タンク1内の貯湯量が最低確保量未満のときに給湯する給湯優先運転などの運転制御を実行するように構成されている。
【0032】
前記エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bの運転について説明すると、空調リモコン93から空調冷房要求や空調暖房要求などの空調要求があると、ヒートポンプ運転制御部Dがヒートポンプ運転手段Kおよび冷却水循環手段Lの運転を制御し、空調リモコン93による空調要求に基づいて、ガスエンジン77により圧縮機78を作動させて、四方弁80の切換え操作により空調冷房運転と空調暖房運転とを選択切換え、室内機71の電子膨張弁74の開閉制御により、各空調対象空間への空調を切り換えて、ヒートポンプ運転手段Kを制御するように構成されている。
【0033】
すなわち、ヒートポンプ運転制御部Dは、空調リモコン93から空調冷房要求があると、空調冷房要求がある部屋に相当する電子膨張弁74を開状態にして、室内熱交換器75を蒸発器として機能させて、空調対象空間への供給空気を冷却温調し、室外熱交換器81を凝縮器として機能させて外気に対して放熱させるように、ヒートポンプ運転手段Kを制御して空調冷房運転を実行する。
また、ヒートポンプ運転制御部Dは、空調リモコン93から空調暖房要求があると、空調暖房要求がある部屋に相当する電子膨張弁74を開状態にして、室内熱交換器75を凝縮器として機能させて、空調対象空間への供給空気を加熱温調し、室外熱交換器81を蒸発器として機能させて外気から吸熱させるように、ヒートポンプ運転手段Kを制御して空調暖房運転を実行する。
【0034】
尚、ヒートポンプ運転制御部Dは、空調冷房運転においても、空調暖房運転においても、冷媒圧力が設定目標圧力になるように、冷媒圧縮機78の回転速度を、検出した冷媒圧力と設定目標圧力との偏差に基づいてフィードバック制御し、その制御における時定数は充分大きく設定されていて、回転速度の増減変更は緩やかな速度で行われる。
【0035】
そして、冷却水循環手段Lは、空調冷房運転において、ラジエータ用ポンプP4を作動させ、ラジエータ用送風機84を作動させラジエータ83にて放熱させるようにし、エンジン排熱利用式加熱器34にて加熱可能なときには、冷却水路85を通流する冷却水が加熱用設定温度以上になると、排熱切換機構86を加熱状態に切り換えて、冷却水をエンジン排熱利用式加熱器34に供給するようにしている。
また、空調暖房運転において、ラジエータ用ポンプP4を作動させ、ラジエータ用送風機84を作動させラジエータ83にて放熱させるようにし、エンジン排熱利用式加熱器34にて加熱可能なときには、暖房負荷が小さくかつ冷却水路85を通流する冷却水が加熱用設定温度以上になると、排熱切換機構86を加熱状態に切り換えて、冷却水をエンジン排熱利用式加熱器34に供給するようにしている。
【0036】
前記空調冷房運転においては、室内熱交換器75を蒸発器として機能させて空調対象空間への供給空気を冷却温調し、室外熱交換器81を凝縮器として機能させて外気に対して放熱するようにしている。
この空調冷房運転では、ヒートポンプ運転制御部Dは、低圧検出手段87の検出情報に基づいて、その検出圧力が冷房用の目標圧力になるようにガスエンジン77の回転速度を制御するようにしている。
また、空調冷房運転において、ヒートポンプ運転制御部Dは、排熱切換機構86を加熱状態に切り換えて冷却水をエンジン排熱利用式加熱器34に供給し、循環路3を通流する湯水をエンジン排熱で加熱するようにしている。
【0037】
前記空調冷房運転における冷媒の流れについて説明を加えると、冷媒圧縮機78から吐出される高圧乾き蒸気冷媒を、四方弁80を介して室外熱交換器81に供給し、この室外熱交換器81において外気との熱交換により凝縮される。
そして、室外熱交換器81から送出される凝縮工程通過冷媒を、電子膨張弁74を介して室内熱交換器75に供給し、この室内熱交換器75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、室内熱交換器75から送出される低圧乾き蒸気冷媒を、四方弁80およびアキュムレータ79を介して冷媒圧縮機78の吸入口に戻す。
【0038】
前記空調暖房運転においては、室内熱交換器75を凝縮器として機能させて空調対象空間への供給空気を加熱温調し、室外熱交換器81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。
この空調暖房運転では、ヒートポンプ運転制御部Dは、高圧検出手段88の検出情報に基づいて、その検出圧力が暖房用の目標圧力になるようにガスエンジン77の回転速度を制御するようにしている。
また、この空調暖房運転において、加熱用冷媒配管90を通してヒートポンプ式加熱器33に高圧冷媒を供給する加熱用運転により、循環路3を通流する湯水を加熱するようにしている。
【0039】
前記空調暖房運転における冷媒の流れについて説明を加えると、電子膨張弁74,89が所定開度になるように制御する初期制御を行い、高圧検出手段88の検出圧力が目標圧力になるように、ガスエンジン77の回転数を増減して、冷媒圧縮機78の回転速度を制御し、冷媒圧縮機78から吐出される高圧乾き蒸気冷媒を、四方弁80を介して室内熱交換器75およびヒートポンプ式加熱器33に供給し、室内熱交換器75においては加熱対象空気との熱交換により凝縮され、ヒートポンプ式加熱器33においては循環路3の湯水との熱交換により凝縮される。
【0040】
そして、室内熱交換器75から送出される凝縮工程通過冷媒を、電子膨張弁74を介して室外熱交換器81に供給するとともに、ヒートポンプ式加熱器33から送出される凝縮工程通過冷媒を、電子膨張弁89を介して室外熱交換器81に供給して、この室外熱交換器81において外気との熱交換により蒸発される。
その後、室外熱交換器81から送出される低圧乾き蒸気冷媒を四方弁80およびアキュムレータ79を介して冷媒圧縮機78の吸入口に戻す。
【0041】
尚、電子膨張弁74,89の初期制御が完了したあとは、室内熱交換器75やヒートポンプ式加熱器33の下流側における冷媒温度を冷媒温度センサ96で検出して、この検出温度が飽和液温度から所定値を引いた目標温度になるように、電子膨張弁74,89の開度を調整するサブクール制御を実行する。
つまり、サブクール制御は、室内熱交換器75やヒートポンプ式加熱器33で凝縮して放熱し、その結果、冷却された冷媒の温度を冷媒温度センサ96で検出して、その検出温度が、高圧検出手段88で検出した検出圧力を基にして予めメモリに記憶されているデータから求まる飽和液温度よりも、所定値( サブクール値) だけ低くなるように電子膨張弁74,89の開度を調整する。
【0042】
そして、飽和液温度から所定値を引いた目標温度に対して冷媒温度センサ96による検出温度が高いほど、電子膨張弁74,89の開度を小さくすることにより、冷媒の循環量が減少して、その分、所定冷媒量当たりの放熱量が増加して冷媒温度センサ96による検出温度が低下し、かつ、高圧検出手段88による検出圧力が増加して飽和液温度が上昇して、冷媒温度センサ96による検出温度を目標温度と略同等にすることができる。
また、目標温度に対して冷媒温度センサ96による検出温度が低いほど、電子膨張弁74,89の開度を大きくすることにより、冷媒の循環量が増加して、その分、所定冷媒量当たりの放熱量が減少して冷媒温度センサ96による検出温度が上昇し、かつ、高圧検出手段88による検出圧力が減少して飽和液温度が低下して、冷媒温度センサ96による検出温度を目標温度と略同等にすることができる。
【0043】
また、貯湯ユニット制御部Cには、貯湯タンク1内の貯湯量を検出する貯湯量検出手段Mや、貯湯タンク1に貯湯する目標貯湯量を設定する目標貯湯量設定手段Nなどが設けられている。
前記貯湯量検出手段Mと目標貯湯量設定手段Nはプログラム形式で設けられ、貯湯量検出手段Mは、貯湯温度サーミスタS1,S2,S3,S4のうちで貯湯設定温度Te以上の温度を検出する最下位の貯湯温度サーミスタがいずれの貯湯温度サーミスタS1,S2,S3,S4であるかにより、その貯湯温度サーミスタS1,S2,S3,S4の検出位置に対応する量として予め設定されている量の湯水を貯湯量として検出するように構成され、目標貯湯量設定手段Nは、4個の貯湯温度サーミスタS1,S2,S3,S4のいずれかに対応する貯湯量を目標貯湯量として設定するように構成されている。
【0044】
そして、最上部の貯湯温度サーミスタS1に対応する貯湯量が最低確保量として、上から2番目の貯湯温度サーミスタS2に対応する貯湯量が小貯湯量として、上から3番目の貯湯温度サーミスタS3に対応する貯湯量が中貯湯量として、また、最下部の貯湯温度サーミスタS4に対応する貯湯量が最大貯湯量として、夫々、予め設定されている。
尚、本実施形態では、最低確保量が17リットル、小貯湯量が30リットル、中貯湯量が70リットル、最大貯湯量が113リットルとして設定されている。
【0045】
次に、貯湯ユニットAの運転について説明すると、貯湯リモコン92の要求指令やヒートポンプ運転手段Kの運転状態などに基づいて、貯湯ユニット制御部Cが、湯水循環手段E、循環調整手段F、給湯手段G、風呂操作手段H、暖房操作手段J、補助加熱器34の夫々の運転を制御して、貯湯運転、放熱運転、および、給湯優先運転などの運転を実行するように構成されている。
【0046】
前記湯水循環手段Eについて具体的に説明すると、この湯水循環手段Eは、貯湯タンク1に湯水を貯湯するときに、貯湯運転状態としてのヒートポンプ貯湯運転状態( 以下、HP貯湯運転状態という) 、排熱貯湯運転状態および補助加熱貯湯運転状態、貯湯初期運転状態としてのヒートポンプ貯湯初期運転状態( 以下、HP貯湯初期運転状態という) 、排熱貯湯初期運転状態および補助加熱貯湯初期運転状態の夫々に切り換えられ、外部放熱部2にて放熱するときに、放熱運転状態としての追焚き単独運転状態、暖房単独運転状態、追焚き・暖房同時運転状態、貯湯タンク1に湯水を貯湯しながら外部放熱部2にて放熱する貯湯放熱並行運転状態の夫々に切り換えられるように構成されている。
【0047】
そして、貯湯タンク1に湯水を貯湯するときには、ヒートポンプ式加熱器33、エンジン排熱利用式加熱器34または補助加熱器35にて加熱された湯水の温度が貯湯許容温度に満たないときには、HP貯湯初期運転状態、排熱貯湯初期運転状態または補助加熱貯湯初期運転状態に切り換えて貯湯タンク1内の湯水を循環させ、ヒートポンプ式加熱器33、エンジン排熱利用式加熱器34または補助加熱器35にて加熱された湯水の温度が貯湯許容温度になると、HP貯湯運転状態、排熱貯湯運転状態または補助加熱貯湯運転状態に切り換えて貯湯タンク1に貯湯するようにしている。
【0048】
また、外部放熱部2にて放熱するときには、追焚き要求のみの要求があると、追焚き単独運転状態に切り換え、暖房要求のみの要求があると、暖房単独運転状態に切り換え、追焚き要求および暖房要求の両要求があると、追焚き・暖房同時運転状態に切り換え、追焚き単独運転中に貯湯量が最低確保量未満の状態で給湯されると、貯湯放熱並行運転状態としての貯湯・追焚き同時運転状態に切り換え、暖房単独運転中に貯湯量が最低確保量未満の状態で給湯されると、貯湯放熱並行運転状態としての貯湯・暖房同時運転状態に切り換え、追焚き・暖房同時運転中に貯湯量が最低確保量未満の状態で給湯されると、貯湯放熱並行運転状態としての貯湯・追焚き・暖房同時運転状態に切り換えるようにしている。
【0049】
以下、湯水循環手段Eの夫々の状態について説明を加える。
なお、この湯水循環手段Eの夫々の状態における説明において、上部開閉弁28、戻し開閉弁29、暖房用開閉弁44、風呂用開閉弁45、ヒートポンプ用開閉弁60、補助用断続開閉弁63、ヒートポンプバイパス開閉弁69,および、補助バイパス開閉弁70の開閉状態について、開弁させる開閉弁のみを記載し、記載していない開閉弁については閉弁させるものとする。
【0050】
前記HP貯湯運転状態においては、上部開閉弁28および補助バイパス開閉弁70を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させ、貯湯タンク1内に湯水が温度成層を形成して貯湯させるように、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水をヒートポンプ式加熱器33にて加熱したのち、その温水を補助加熱器35を迂回して貯湯タンク1の上部に戻すようにしている。
【0051】
前記排熱貯湯運転状態においては、上部開閉弁28および補助バイパス開閉弁70を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させ、貯湯タンク1内に湯水が温度成層を形成して貯湯させるように、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水をエンジン排熱利用式加熱器34にて加熱したのち、その温水を補助加熱器35を迂回して貯湯タンク1の上部に戻すようにしている。
【0052】
前記補助加熱貯湯運転状態においては、上部開閉弁28および補助用断続開閉弁63を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させ、貯湯タンク1内に湯水が温度成層を形成して貯湯させるように、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水を補助加熱器35にて加熱したのち、その温水を貯湯タンク1の上部に戻すようにしている。
【0053】
前記HP貯湯初期状態においては、戻し開閉弁29、暖房用開閉弁44および補助バイパス開閉弁70を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させ、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水をヒートポンプ式加熱器33にて加熱したのち、その湯水を補助加熱器35を迂回して貯湯タンク1の底部に戻すようにしている。
【0054】
前記排熱貯湯初期運転状態においては、戻し開閉弁29、暖房用開閉弁44および補助バイパス開閉弁70を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させ、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水をエンジン排熱利用式加熱器34にて加熱したのち、その湯水を補助加熱器35を迂回して貯湯タンク1の底部に戻すようにしている。
【0055】
前記補助加熱貯湯初期運転状態においては、戻し開閉弁29、暖房用開閉弁44および補助用断続開閉弁63を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させ、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水を補助加熱器35にて加熱したのち、その湯水を貯湯タンク1の底部に戻すようにしている。
【0056】
前記追焚き単独運転状態においては、ヒートポンプ式加熱器33にて加熱するときは、風呂用開閉弁45、ヒートポンプ用開閉弁60および補助バイパス開閉弁70を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させて、ヒートポンプ式加熱器33にて加熱された温水の全量を風呂用熱交換部43にて放熱させたのち、その風呂用熱交換部43を通過した湯水の全量を貯湯タンク1を迂回してヒートポンプ式加熱器33に戻し、補助加熱器35にて加熱するときは、風呂用開閉弁45、補助用断続開閉弁63およびヒートポンプバイパス開閉弁69を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させて、補助加熱器35にて加熱された温水の全量を風呂用熱交換部43にて放熱させたのち、その風呂用熱交換部43を通過した湯水の全量を貯湯タンク1とヒートポンプ式加熱器33とを迂回して補助加熱器35に戻すようにしている。
【0057】
前記暖房単独運転状態においては、暖房用開閉弁44、補助用断続開閉弁63およびヒートポンプバイパス開閉弁69を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させ、補助加熱器35にて加熱された温水の全量を暖房用熱交換部42にて放熱させたのち、その暖房用熱交換部42を通過した湯水の全量を貯湯タンク1とヒートポンプ式加熱器33とを迂回して補助加熱器35に戻すようにしている。
前記追焚き・暖房同時運転状態においては、暖房用開閉弁44、風呂用開閉弁45、補助用断続開閉弁63およびヒートポンプバイパス開閉弁69を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させ、補助加熱器35にて加熱された温水の全量を風呂用熱交換部43および暖房用熱交換部42にて放熱させたのち、その風呂用熱交換部43と暖房用熱交換部42とを通過した湯水の全量を貯湯タンク1とヒートポンプ式加熱器33とを迂回して補助加熱器35に戻すようにしている。
【0058】
前記貯湯・追焚き同時運転状態においては、上部開閉弁28、風呂用開閉弁45、補助用断続開閉弁63およびヒートポンプバイパス開閉弁69を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させ、補助加熱器35にて加熱された温水を貯湯タンク1と風呂用熱交換部43とに分配供給して、貯湯タンク1の上部に貯湯しながら、風呂用熱交換部43に供給した湯水を放熱させたのち、その風呂用熱交換部43を通過した湯水の全量を貯湯タンク1とヒートポンプ式加熱器33とを迂回して、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水に合流させる状態で補助加熱器35に戻すようにしている。
【0059】
前記貯湯・暖房同時運転状態においては、上部開閉弁28、暖房用開閉弁44、補助用断続開閉弁63およびヒートポンプバイパス開閉弁69を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させ、補助加熱器35にて加熱された温水を貯湯タンク1と暖房用熱交換部42とに分配供給して、貯湯タンク1の上部に貯湯しながら、暖房用熱交換部42に供給した湯水を放熱させたのち、その暖房用熱交換部42を通過した湯水の全量を貯湯タンク1とヒートポンプ式加熱器33とを迂回して、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水に合流させる状態で補助加熱器35に戻すようにしている。
【0060】
前記貯湯・追焚き・暖房同時運転状態においては、上部開閉弁28、暖房用開閉弁44、風呂用開閉弁45、補助用断続開閉弁63およびヒートポンプバイパス開閉弁69を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させ、補助加熱器35にて加熱された温水を貯湯タンク1と暖房用熱交換部42と風呂用熱交換部43とに分配供給して、貯湯タンク1の上部に貯湯しながら、暖房用熱交換部42と風呂用熱交換部43とに供給した湯水を放熱させたのち、その暖房用熱交換部42と風呂用熱交換部43とを通過した湯水の全量を貯湯タンク1とヒートポンプ式加熱器33とを迂回して、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水に合流させる状態で補助加熱器35に戻すようにしている。
【0061】
前記貯湯ユニットAの制御動作について、図4〜12のフローチャートに基づいて説明する。
前記貯湯ユニットAは、図4のフローチャートに示すように、貯湯タンク1の貯湯量が最低確保量未満であって、かつ、給湯栓が開操作されて給湯中であると、給湯優先運転を実行し、貯湯タンク1の貯湯量が最低確保量以上であるか、給湯中でなければ、給湯優先運転を実行していると、補助加熱器35の運転および循環ポンプP1の作動を停止させて給湯優先運転停止処理を実行する。
そして、暖房要求や追焚き要求などの放熱要求があると、放熱運転を実行し、貯湯要求があると、貯湯運転を実行し、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bが運転中で、エンジン排熱を回収した冷却水の温度が所定温度以上であれば、排熱貯湯運転を実行する。
【0062】
前記給湯優先運転は、貯湯タンク1の貯湯量が最低確保量未満のときに、給湯栓などに給湯するときに実行され、湯水循環手段Eを補助加熱貯湯運転状態に切り換え、補助加熱器35にて加熱された湯水を上部接続路25から給湯路6に給湯しながら、給湯目標温度、貯湯出口サーミスタ13および給水サーミスタ9の検出情報に基づいて、給湯する湯水の温度が給湯目標温度になるようにミキシングバルブ8の開度を調整するとともに、ミキシングサーミスタ14の検出情報に基づいて、その検出温度と給湯目標温度との偏差に基づいてミキシングバルブ8の開度を微調整することにより、給湯目標温度の湯水を給湯するようにしている。
【0063】
ちなみに、浴槽に湯張りを行うときには、給湯優先運転と同様に、貯湯タンク1の貯湯量が最低確保量未満のときに、給湯栓などに給湯するときに実行され、給湯目標温度、貯湯出口サーミスタ13および給水サーミスタ9の検出情報に基づいて、給湯する湯水の温度が給湯目標温度になるようにミキシングバルブ8の開度を調整するとともに、ミキシングサーミスタ14の検出情報に基づいて、その検出温度と給湯目標温度との偏差に基づいてミキシングバルブ8の開度を微調整するとともに、湯張り電磁弁22を開弁させ、ミキシングバブル8にて給湯目標温度に調整された湯水を風呂戻り路18および風呂往き路19の両路から浴槽に供給し、浴槽内に湯張り設定量の湯水が供給されると、湯張り電磁弁22を閉弁させるようにしている。
【0064】
前記放熱運転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を加えると、貯湯タンク1の貯湯量が最低確保量未満であって、かつ、給湯栓が開操作されて給湯中であると、給湯優先運転を実行する。
貯湯タンク1の貯湯量が最低確保量以上であるか、給湯中でなければ、給湯優先運転を実行していると、補助加熱器35の運転および循環ポンプP1の作動を停止させて給湯優先運転停止処理を実行する。
【0065】
そして、追焚き要求がありかつ暖房要求がないときには、追焚き運転を実行し、追焚き要求および暖房要求の両要求があるときには、追焚き・暖房運転を実行し、追焚き要求がなくかつ暖房要求があるときには、暖房運転を実行する。
このようにして、追焚き要求および暖房要求のいずれかまたは両方が要求されているかによって、その要求に応えるべく、追焚き運転、暖房運転、追焚き・暖房運転の夫々の運転を実行し、追焚き要求および暖房要求のいずれかまたは両方が満たされて要求が完了すると、湯水循環手段Eおよび補助加熱器35の運転を停止させる放熱停止処理を実行する。
【0066】
前記追焚き運転は、図6のフローチャートに示すように、給湯栓が開操作されて給湯中で、かつ、貯湯タンク1の貯湯量が最低確保量未満であれば貯湯・追焚き同時運転を実行し、給湯中でないときや、給湯中であっても貯湯量が最低確保量以上であれば、追焚き単独運転を実行する。
前記暖房運転は、図7のフローチャートに示すように、給湯栓が開操作されて給湯中で、かつ、貯湯タンク1の貯湯量が最低確保量未満であれば貯湯・暖房同時運転を実行し、給湯中でないときや、給湯中であっても貯湯量が最低確保量以上であれば、暖房単独運転を実行する。
前記追焚き・暖房運転は、図8のフローチャートに示すように、給湯栓が開操作されて給湯中で、かつ、貯湯タンク1の貯湯量が最低確保量未満であれば貯湯・追焚き・暖房同時運転を実行し、給湯中でないときや、給湯中であっても貯湯量が最低確保量以上であれば、追焚き・暖房同時運転を実行する。
【0067】
前記追焚き単独運転について具体的に説明すると、湯水循環手段Eを追焚き単独運転状態に切り換え、かつ、貯湯サーミスタ66による検出温度が追焚き用設定温度になるようにファン37の回転速度およびガス比例弁40の開度を調整するとともに、風呂ポンプP3を作動させて浴槽内の湯水を風呂戻り路18および風呂往き路19を通して循環させる。
そして、風呂用熱交換部43にて浴槽内の湯水を加熱して追焚きし、風呂戻りサーミスタ57の検出温度が追焚き用設定温度以上になると、風呂ポンプP3の作動を停止するとともに、補助加熱器35の運転および湯水循環手段Eの運転を停止させる。
【0068】
前記暖房単独運転について具体的に説明すると、湯水循環手段Eを暖房単独運転状態に切り換え、かつ、貯湯サーミスタ66による検出温度が暖房用設定温度になるようにファン37の回転速度およびガス比例弁40の開度を調整するとともに、暖房ポンプP2を作動させて暖房端末からの熱媒を暖房戻り路46および暖房往き路47を通して循環させ、暖房用熱交換部42にて熱媒を加熱して暖房端末に供給するようにしている。
【0069】
前記追焚き・暖房同時運転について具体的に説明すると、湯水循環手段Eを追焚き・暖房同時運転状態に切り換え、かつ、貯湯サーミスタ66による検出温度が追焚き・暖房同時用設定温度になるようにファン37の回転速度およびガス比例弁40の開度を調整するとともに、風呂ポンプP3を作動させて浴槽内の湯水を風呂戻り路18および風呂往き路19を通して循環させ、かつ、暖房ポンプP2を作動させて暖房端末からの熱媒を暖房戻り路46および暖房往き路47を通して循環させる。
そして、浴槽の湯水を追焚きするとともに、暖房端末に暖房用熱交換部42にて加熱された熱媒を供給するようにしている。
【0070】
前記貯湯・追焚き同時運転は、図9のフローチャートに示すように、湯水循環手段Eを貯湯・追焚き同時運転状態に切り換えて、循環ポンプP1を作動させるとともに、風呂ポンプP3を作動させて浴槽内の湯水を風呂戻り路18および風呂往き路19を通して循環させる( ステップ#1〜#3) 。
そして、補助加熱器35を一定出力(340kcal/min( 約1.43×106 J/min))で運転して、循環量が貯湯サーミスタ66による検出温度が貯湯許可温度Tbとなる循環量になるように水比例バルブ65の開度を調整するとともに、上部開閉弁28と風呂用開閉弁45とを追焚き負荷に応じて、つまり、追焚き負荷が大きいほど風呂用開閉弁45の開弁時間の割合が大きくなるように周期的に択一的に開弁させる開閉弁開閉作動により、補助加熱器35にて加熱した湯水を貯湯タンク1と風呂用熱交換部43とに分配供給する( ステップ#4,#5) 。
また、貯湯タンク1の上部に供給する湯水の温度、つまり、貯湯サーミスタ66による検出温度Taが貯湯許可温度Tb未満のときは、上部開閉弁28を閉弁して、補助加熱器35にて加熱した湯水の全量を風呂用熱交換部43に供給して、追焚き単独運転を優先させる状態で、貯湯放熱並行運転状態における湯水循環手段Eの運転を制御するように構成されている( ステップ#6,#7) 。
【0071】
前記貯湯・暖房同時運転は、図10のフローチャートに示すように、湯水循環手段Eを貯湯・暖房同時運転状態に切り換えて、循環ポンプP1を作動させるとともに、暖房ポンプP2を作動させて暖房端末からの熱媒を暖房戻り路46および暖房往き路47を通して循環させる( ステップ#11〜#13) 。
そして、補助加熱器35を一定出力( 340kcal/min( 約1.43×106 J/min))で運転して、循環量が貯湯サーミスタ66による検出温度が貯湯許可温度Tbとなる循環量になるように水比例バルブ65の開度を調整するとともに、上部開閉弁28と暖房用開閉弁44とを暖房負荷に応じて、つまり、暖房負荷が大きいほど暖房用開閉弁44の開弁時間の割合が大きくなるように周期的に択一的に開弁させる開閉弁開閉作動により、補助加熱器35にて加熱した湯水を貯湯タンク1と暖房用熱交換部42とに分配供給する( ステップ#14,#15) 。
また、貯湯タンク1の上部に供給する湯水の温度、つまり、貯湯サーミスタ66による検出温度Taが貯湯許可温度Tb未満のときは、上部開閉弁28を閉弁して、助加熱器35にて加熱した湯水の全量を暖房用熱交換部42に供給して、暖房単独運転を優先させる状態で、貯湯放熱並行運転状態における湯水循環手段Eの運転を制御するように構成されている( ステップ#16,#17) 。
【0072】
前記貯湯・追焚き・暖房同時運転は、図11のフローチャートに示すように、湯水循環手段Eを貯湯・追焚き・暖房同時運転状態に切り換えて、循環ポンプP1を作動させるとともに、風呂ポンプP3を作動させて浴槽内の湯水を風呂戻り路18および風呂往き路19を通して循環させ、暖房ポンプP2を作動させて暖房端末からの熱媒を暖房戻り路46および暖房往き路47を通して循環させる( ステップ#21〜#23) 。
そして、補助加熱器35を一定出力( 340kcal/min( 約1.43×106 J/min))で運転して、循環量が貯湯サーミスタ66による検出温度が貯湯許可温度Tbとなる循環量になるように水比例バルブ65の開度を調整するとともに、上部開閉弁28と、風呂用開閉弁45及び暖房用開閉弁44とを追焚き負荷と暖房負荷との合計負荷に応じて、つまり、合計負荷が大きいほど風呂用開閉弁45及び暖房用開閉弁44の開弁時間の割合が大きくなるように周期的に択一的に開弁させる開閉弁開閉作動により、補助加熱器35にて加熱した湯水を貯湯タンク1と暖房用熱交換部42と風呂用熱交換部43とに分配供給する( ステップ#24,#25) 。
また、貯湯タンク1の上部に供給する湯水の温度、つまり、貯湯サーミスタ66による検出温度Taが貯湯許可温度Tb未満のときは、上部開閉弁28を閉弁して、助加熱器35にて加熱した湯水の全量を暖房用熱交換部42と風呂用熱交換部43とに供給して、追焚き・暖房同時運転を優先させる状態で、貯湯放熱並行運転状態における湯水循環手段Eの運転を制御するように構成されている( ステップ#26,#27) 。
【0073】
前記貯湯運転の制御動作について、図12のフローチャートに基づいて説明を加えると、貯湯タンク1の貯湯量が最低確保量未満であって、かつ、給湯栓が開操作されて給湯中であると、給湯優先運転を実行する。
貯湯タンク1の貯湯量が最低確保量以上であるか、給湯中でなければ、給湯優先運転を実行していると、補助加熱器35の運転および循環ポンプP1の作動を停止させて給湯優先運転停止処理を実行する。
そして、追焚き要求または暖房要求のいずれかの放熱要求があると、放熱運転を実行し、放熱要求がないときは貯湯運転制御を実行して、貯湯タンク1の貯湯量が目標貯湯量になると、設定時間貯湯タンク1への貯湯を継続したのち、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bまたは加熱部4の運転を停止させるとともに、循環ポンプP1の作動を停止させかつ開弁している開閉弁を閉弁させて湯水循環手段Eの運転を停止させる貯湯運転停止処理を実行する。
【0074】
前記貯湯運転制御は、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bが空調暖房運転中であるか否かにより、ヒートポンプ貯湯運転( 以下、HP貯湯運転という) または補助加熱貯湯運転のいずれかを選択して実行され、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bが空調暖房運転中に貯湯リモコン92から指令される加熱要求としての貯湯要求があると、補助加熱器35を運転させて貯湯する補助加熱貯湯運転を実行させて補助加熱優先運転を実行し、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bが空調暖房運転中ではないときに貯湯要求があると、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bを空調暖房運転させて貯湯するHP貯湯運転を実行させてヒートポンプ優先運転を実行するように構成されている。
【0075】
そして、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bが空調暖房運転中に空調リモコン93からの空調暖房要求が解除された状態において、貯湯要求があると、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bの運転を継続したままHP貯湯運転を実行するように構成されている。
また、HP貯湯運転中に、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bへの空調暖房要求があると、ガスエンジン77の回転速度や暖房要求されている部屋の暖房負荷などに基づいて、HP貯湯運転を継続している状態でのエンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bの空調能力が空調負荷に対して余裕があるのか不足しているのかを判別し、空調能力に余裕があるときには、HP貯湯運転を継続するとともに、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bにて空調暖房運転させる空調追加運転を実行し、空調能力が不足しているときには、HP貯湯運転から補助加熱貯湯運転に切り換えかつエンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bにて空調暖房運転させるように構成されている。
【0076】
前記貯湯運転におけるHP貯湯運転について具体的に説明すると、まず、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bを暖房運転させて高圧冷媒をヒートポンプ式加熱器33に供給するとともに、湯水循環手段EをHP貯湯初期運転状態にて運転させ、貯湯タンク1内の湯水をヒートポンプ式加熱器33にて加熱させる。
そして、貯湯サーミスタ66にて検出される温度が貯湯許容温度以上になると、湯水循環手段EをHP貯湯初期運転状態からHP貯湯運転状態に切り換えるとともに、貯湯タンク1の上部に貯湯される温水の温度が貯湯設定温度となるように、貯湯サーミスタ66の検出情報に基づいて循環用水比例バルブ65の開度を調整するようにしている。
【0077】
このようにして、貯湯タンク1内の湯水が温度成層を形成しながら貯湯され、貯湯タンク1の貯湯量が貯湯リモコン92などにより設定された目標貯湯量になると、設定時間貯湯タンク1への貯湯を継続したのち、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bの運転を停止させるとともに、循環ポンプP1の作動を停止させかつ開弁している開閉弁を閉弁させて湯水循環手段Eの運転を停止させる。
ちなみに、目標貯湯量は、「少」、「中」、「満」のうちのひとつが選択でき、例えば、目標貯湯量として「中」が選択されているときには、中部サーミスタS3が貯湯設定温度よりも設定温度だけ低い温度を検出すると、貯湯タンク1の貯湯量が目標貯湯量になっていると検出するようにしている。
【0078】
前記貯湯運転における補助加熱貯湯運転について具体的に説明すると、まず、湯水循環手段Eを補助加熱貯湯初期運転状態に切り換えて、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水を補助加熱器35にて加熱したのち、その温水を貯湯タンク1の底部に戻す補助加熱貯湯初期運転と、湯水循環手段Eを補助加熱貯湯運転状態に切り換えて、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水を補助加熱器35にて加熱したのち、その温水を貯湯タンク1の上部に供給する補助加熱貯湯運転とに切り換えて貯湯される。
【0079】
つまり、貯湯ユニット制御部Cは、貯湯用目標温度Tbよりも8℃高い温度を越える沸き上げ温度Ta、又は、貯湯用目標温度Tbよりも15℃低い温度を越える沸き上げ温度Taが貯湯サーミスタ66により1秒間継続して検出されるまで、補助加熱貯湯初期運転状態にて湯水を1リットル/minの循環量Qで循環させる補助加熱貯湯初期運転を行い、貯湯用目標温度Tbよりも8℃高い温度を越える沸き上げ温度Ta、又は、貯湯用目標温度Tbよりも15℃低い温度を越える沸き上げ温度Taが1秒間継続して検出されると、補助加熱貯湯運転状態に切り換えて、沸き上げ温度Taが貯湯用目標温度Tbになるように循環量Qを制御するように構成されている。
【0080】
このようにして、貯湯タンク1内の湯水が温度成層を形成しながら貯湯され、貯湯タンク1の貯湯量が貯湯リモコン92などにより設定された目標貯湯量になると、設定時間貯湯タンク1への貯湯を継続したのち、補助加熱器35の運転を停止させるとともに、循環ポンプP1の作動を停止させかつ開弁している開閉弁を閉弁させて湯水循環手段Eの運転を停止させる。
【0081】
前記排熱貯湯運転は、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bの運転中においてそのエンジン排熱を利用して貯湯するもので、排熱貯湯初期運転状態に切り換えて、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水をエンジン排熱利用式加熱器34にて加熱したのち、その温水を貯湯タンク1の底部に戻す形態で湯水を循環させる排熱貯湯初期運転と、排熱貯湯運転状態に切り換えて、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水をエンジン排熱利用式加熱器34にて加熱したのち、その温水を貯湯タンク1の上部に供給する形態で湯水を循環させる排熱貯湯運転とに切り換えて貯湯される。
【0082】
〔その他の実施形態〕
1.上記実施形態では、補助加熱器にて加熱した湯水を貯湯タンクと外部放熱部とに分配供給する構成を示したが、ヒートポンプ式加熱器やエンジン排熱利用式加熱器を併用して加熱した湯水や、ヒートポンプ式加熱器又はエンジン排熱利用式加熱器で加熱した湯水を貯湯タンクと外部放熱部とに分配供給しても良い。
2.上記実施形態では、複数の熱交換部を並列に接続してある外部放熱部を設けて、各熱交換部毎にその上流側に開閉弁を設ける構成を示したが、複数の熱交換部を直列に接続してある外部放熱部を設けて、その外部放熱部の上流側に開閉弁を設けても良い。
3.上記実施形態では、放熱運転において貯湯運転の必要が生じた場合に、貯湯放熱並行運転状態で湯水循環手段の運転を制御する構成を示したが、貯湯運転において放熱運転の必要が生じた場合に、貯湯放熱並行運転状態で湯水循環手段の運転を制御するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】貯湯式の給湯熱源装置( 貯湯ユニット) の概略構成図
【図2】貯湯式の給湯熱源装置( エンジンヒートポンプ式冷暖房装置) の概略構成図
【図3】制御ブロック図
【図4】制御動作を示すフローチャート
【図5】制御動作を示すフローチャート
【図6】制御動作を示すフローチャート
【図7】制御動作を示すフローチャート
【図8】制御動作を示すフローチャート
【図9】制御動作を示すフローチャート
【図10】制御動作を示すフローチャート
【図11】制御動作を示すフローチャート
【図12】制御動作を示すフローチャート
【符号の説明】
1 貯湯タンク
2 外部放熱部
4 加熱手段
6 給湯路
25 貯湯用湯水供給路
28 開閉弁
44 開閉弁
45 開閉弁
96 加熱用湯水流路
97 放熱用湯水流路
98 貯湯用湯水流路
99 放熱用湯水供給路
C 制御手段
E 湯水循環手段
P1 循環ポンプ
Ta 湯水の温度
Tb 貯湯許可温度
Claims (3)
- 給湯路が上部に接続され、かつ、水道水圧を用いて給水する給水路が底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形態で湯水を循環させる貯湯運転状態と、前記加熱手段にて加熱した湯水の全量を外部放熱部に供給し、かつ、前記外部放熱部を通過した湯水の全量を前記貯湯タンクを迂回して前記加熱手段に直接戻す形態で湯水を循環させる放熱運転状態とに切り換え自在な湯水循環手段と、
前記湯水循環手段の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湯水を前記貯湯タンクと前記外部放熱部とに分配供給し、かつ、前記外部放熱部を通過した湯水の全量を前記貯湯タンクを迂回して前記加熱手段に直接戻す形態で湯水を循環させる貯湯放熱並行運転状態に切り換え自在に構成され、
前記給湯路の上流側を介して前記貯湯タンクに連通接続されて、前記加熱手段にて加熱した湯水を前記貯湯タンクの上部に供給する貯湯用湯水供給路と、前記加熱手段にて加熱した湯水を前記外部放熱部に供給する放熱用湯水供給路との各々に開閉弁が設けられ、
前記制御手段が、前記貯湯用湯水供給路に設けた開閉弁と前記放熱用湯水供給路に設けた開閉弁とを周期的に択一的に開弁させることによって前記加熱手段にて加熱した湯水を前記貯湯タンクと外部放熱部とに分配供給して、前記貯湯放熱並行運転状態における前記湯水循環手段の運転を制御するように構成されている貯湯式の給湯熱源装置。 - 前記貯湯運転状態で湯水を循環させる貯湯循環路が、前記貯湯タンクを途中に設けた貯湯用湯水流路と、前記加熱手段と循環ポンプとを途中に設けた加熱用湯水流路とを閉ループ状に接続して構成され、
前記外部放熱部を途中に設けた放熱用湯水流路が、前記貯湯循環路に前記貯湯用湯水流路と並列に接続され、
前記貯湯用湯水流路のうちの前記貯湯タンクよりも上流側の貯湯用湯水供給路と、前記放熱用湯水流路のうちの前記外部放熱部よりも上流側の放熱用湯水供給路との各々に、前記開閉弁が設けられ、
前記制御手段が、前記開閉弁の開閉状態を調節して、前記湯水循環手段の運転状態を、前記貯湯運転状態と前記放熱運転状態と前記貯湯放熱並行運転状態とに切り換えるよう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。 - 前記制御手段が、前記貯湯タンクの上部に供給する湯水の温度が貯湯許可温度未満のときは、前記加熱手段にて加熱した湯水の全量を前記外部放熱部に供給して、前記貯湯放熱並行運転状態における前記湯水循環手段の運転を制御するように構成されている請求項1又は2記載の貯湯式の給湯熱源装置。
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