JP4194215B2 - Hot water storage hot water source - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱運転と空調対象空間を空調する空調運転とを実行可能なヒートポンプ装置と、そのヒートポンプ装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、その運転制御手段が、空調要求があると、前記ヒートポンプ装置を空調運転させ、かつ、加熱要求があると、前記ヒートポンプ装置を加熱運転させるように構成されている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、貯湯タンク内の湯水の加熱と空調対象空間の空調との熱源を共通のヒートポンプ装置として、コストの低減を図っているものであり、空調要求があると、ヒートポンプ装置を空調運転させて、空調対象空間として各部屋の室内温度が空調用目標温度になるように空調を行い、また、加熱要求があると、ヒートポンプ装置を加熱運転させて、貯湯タンク内の湯水を加熱するようにしているものである。
そして、空調対象空間としての各部屋に部屋内の温度を検出することにより室内が空調目標状態を満たしているか否かを検出する空調用サーミスタが設けられ、例えば、空調要求として空調暖房要求があるときには、ヒートポンプ装置を空調暖房運転させ、空調用サーミスタが空調用目標温度になると、ヒートポンプ装置の運転を停止させ、その停止させた状態において、空調用サーミスタが空調用目標温度よりも低くなると、ヒートポンプ装置の運転を再開させるように、ヒートポンプ装置を断続運転させることにより空調対象空間を目標空調状態に空調するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のものでは、空調要求があると、ヒートポンプ装置を断続運転させて空調対象空間を空調するために、ヒートポンプ装置を何度も運転させることとなるので、効率の低い運転初期を何度も含む状態でヒートポンプ装置を運転させることとなって、装置の効率が低いものとなっていた。
【0004】
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、効率を向上させながら、空調対象空間が目標空調状態を満たすように空調することが可能となる貯湯式の給湯熱源装置を提供する点にある。
【0005】
【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、貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱運転と空調対象空間を空調する空調運転とを実行可能なヒートポンプ装置と、そのヒートポンプ装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、その運転制御手段が、空調要求があると、前記ヒートポンプ装置を空調運転させ、かつ、貯湯要求があると、前記ヒートポンプ装置を加熱運転させるように構成されている貯湯式の給湯熱源装置において、
前記空調対象空間の空調状態を検出する空調状態検出手段が設けられ、
前記運転制御手段が、前記空調要求があるときに、前記空調状態検出手段の検出情報に基づいて、前記空調対象空間が目標空調状態を満たしていることを検出すると、前記貯湯要求の有無にかかわらず、前記ヒートポンプ装置の運転を継続させたまま加熱運転に切り換える強制加熱運転を実行するとともに、その強制加熱運転中に、前記空調状態検出手段の検出情報に基づいて、前記空調対象空間が目標空調状態を満たしていないことを検出すると、前記ヒートポンプ装置の運転を継続させたまま空調運転に切り換えるように構成され、
前記運転制御手段が、前記強制加熱運転において、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱能力を予め設定した強制運転用能力にて前記ヒートポンプ装置を加熱運転させるように構成され、
前記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前記ヒートポンプ装置にて加熱したのち、その温水を前記貯湯タンクの上部に供給する湯水循環状態にて前記貯湯タンク内の湯水を加熱する湯水循環手段が設けられ、
前記運転制御手段が、前記加熱運転および前記強制加熱運転において、前記貯湯タンクの上部に供給する加熱温水の温度を貯湯目標温度に維持するように湯水の循環量を増減制御して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。
【0006】
すなわち、空調要求があると、ヒートポンプ装置を空調運転させ、空調対象空間が目標空調状態を満たすと、ヒートポンプ装置の運転を継続させたまま加熱運転を実行し、空調対象空間が目標空調状態を満たさなくなると、ヒートポンプ装置の運転を継続させたまま空調運転を実行することができることとなって、ヒートポンプ装置を連続運転させながら、空調対象空間を目標空調状態に空調することができることとなる。
したがって、効率の低い運転初期を回避しながらヒートポンプ装置を運転させることができ、効率を向上させながら、空調対象空間が目標空調状態を満たすように空調することが可能となる貯湯式の給湯熱源装置を提供することができるに至った。
【0007】
又、請求項1に記載の発明によれば、予め設定された比較的加熱能力の小さい強制運転用能力にてヒートポンプ装置を加熱運転させることが可能となるので、貯湯タンク内の湯水を多量に加熱をすることを防止することが可能となって、貯湯要求が無い状態での、貯湯タンク内の湯水の加熱を最小限に抑えることが可能となる。
【0008】
さらに、請求項1に記載の発明によれば、加熱運転および強制加熱運転において、貯湯目標温度の湯水を貯湯タンクの上部に供給することが可能となって、貯湯タンク内に形成されている温度成層を乱すことなく貯湯タンク内に温度成層を形成しながら、貯湯タンク内の湯水を加熱することが可能となる。
【0009】
【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および2に示すように、貯湯タンク1内に温度成層を形成しながら貯湯したり、貯湯タンク1内に貯湯された湯水を給湯したり、貯湯タンク1内の湯水を加熱して外部放熱部2にて放熱する貯湯ユニットAと、空調対象空間の空調運転と貯湯タンク1内の湯水を加熱するための加熱運転を実行可能なヒートポンプ装置としての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。
【0010】
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内の湯水を循環するための循環路3、循環路3を通流する湯水を加熱する加熱部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、循環ポンプP1を作動させて貯湯タンク1内の湯水を循環路3にて循環しながら、加熱部4にて加熱したり、外部放熱部2にて放熱するようにしている。
【0011】
前記貯湯タンク1内には、その貯湯量が給湯用貯湯量としての最低確保量以上であるかを、その湯温を検出することにより検出する最上部サーミスタS1、その貯湯量が少以上であるかを、その湯温を検出することにより検出する上部サーミスタS2、その貯湯量が中以上であるかを、その湯温を検出することにより検出する中部サーミスタS3、その貯湯量が満以上であるかを、その湯温を検出することにより検出する底部サーミスタS4が設けられている。
複数のサーミスタの設置位置は、貯湯タンク1の上位から、最上部サーミスタS1、上部サーミスタS2、中部サーミスタS3、底部サーミスタS4の順になっている。
そして、使用者の必要に応じて貯湯リモコンR2などにより、貯湯タンク1内の目標貯湯量を、「少」、「中」、「満」の3つの貯湯量からひとつを選択できるようにしている。
【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。
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。
【0013】
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。
【0014】
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図外の給湯栓に給湯する一般給湯路16と、図外の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ている。
【0015】
そして、一般給湯路16に給湯するときには、給湯設定温度、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設定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設定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、給湯設定温度の湯水を給湯するように構成されている。
また、浴槽に湯張りするときには、湯張り電磁弁22を開弁させ、ミキシングバブル8にて湯張り設定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を閉弁させて浴槽への湯張りを行うように構成されている。
給湯操作手段Gが、貯湯出口サーミスタ13、給水サーミスタ9、ミキシングバルブ8、ミキシングサーミスタ14、および、湯張り電磁弁22などにより構成されている。
【0016】
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。
【0017】
そして、上部接続路25には、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。
【0018】
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部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部34と、バーナ36の燃焼により湯水を加熱する補助加熱部35とから構成されている。
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部33、エンジン排熱利用式加熱部34、補助加熱部35が設けられている。
【0019】
前記補助加熱部35は、ガス燃焼式のバーナ36およびこのバーナ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、ガスセフティ弁39、ガス比例弁40、ガスメイン弁41の順に設けられ、また、補助加熱部35には、補助加熱部35に通流する湯水の流量を検出する水量センサ64が設けられている。
ちなみに、補助加熱部35は、水量センサ64にて設定量以上の水量が検出されると、バーナ36の燃焼を開始し、入り温度サーミスタ61および水量センサ64の検出情報に基づいて、ファン37の回転速度およびガス比例弁40の開度を調整して、補助加熱部35にて加熱した湯水の温度を調整するように構成されている。
【0020】
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放熱部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放熱部43とから構成されている。
そして、循環路3が、暖房用放熱部42を備えた暖房用循環路3aと、風呂用放熱部43を備えた風呂用循環路3bとに分岐され、暖房用放熱部42と風呂用放熱部43とが並列に接続されている。
また、暖房用循環路3aには、暖房用放熱部42よりも湯水の循環方向の上流側に暖房用開閉弁44が設けられ、風呂用循環路3bには、風呂用放熱部43よりも湯水の循環方向の上流側に風呂用開閉弁45が設けられている。
【0021】
前記暖房用放熱部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、熱媒の循環方向の上流側から順に、暖房戻り路46の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、暖房操作手段Jが、暖房戻りサーミスタ48や暖房ポンプP2などにより構成されている。
【0022】
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からの熱媒を暖房用放熱部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。
【0023】
前記風呂用放熱部43には、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。
前記風呂戻り路18には、浴槽内の湯水の循環方向の上流側から順に、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、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にて循環させながら、風呂用放熱部43にて加熱しながら追焚きするように構成されている。
そして、風呂操作手段Hが、水位センサ56、風呂戻りサーミスタ57、風呂ポンプP3などにより構成されている。
【0024】
前記循環路3には、湯水の循環方向において取り出し路27との接続箇所よりも上流側に、取り出し路27を通して貯湯タンク1内の湯水を循環路3に取り出すための取り出し開閉弁60が設けられ、エンジン排熱利用式加熱部34と補助加熱部35との間に、補助加熱部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流量を検出する循環流量センサ62、循環ポンプP1、補助加熱部35への湯水の通流を断続する補助用断続開閉弁63が設けられている。
また、循環路3における補助加熱部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流量を調整する循環用水比例バルブ65、加熱部4にて加熱された後の循環路3の湯水の温度を検出する貯湯サーミスタ66が設けられている。
【0025】
そして、循環流量センサ62の検出情報に基づいて、循環用水比例バルブ65の開度を調整することにより循環路3における循環流量を調整するように構成され、貯湯サーミスタ66の検出情報に基づいて、循環路3における循環流量や補助加熱部35における加熱量などを調整することにより加熱部4にて加熱された後の循環路3を通流する湯水の温度を調整自在に構成され、循環調整手段Fが、循環流量センサ62、循環用水比例バルブ65、貯湯サーミスタ66などにより構成されている。
【0026】
前記循環路3には、取り出し開閉弁60よりも湯水の循環方向の上流側と、ヒートポンプ式加熱部33とエンジン排熱利用式加熱部34との間をバイパスするヒートポンプバイパス路67が設けられ、このヒートポンプバイパス路67に設けられたヒートポンプバイパス開閉弁70を開弁させて、ヒートポンプバイパス路67に湯水を通流させて、ヒートポンプ式加熱部33を迂回して湯水を循環させるようにしている。
また、補助加熱部35を迂回させて湯水を循環させるための補助用バイパス路68が、循環路3において、循環ポンプP1と補助用断続開閉弁63との間と補助加熱部35と循環用水比例バルブ65との間をバイパスするように接続され、この補助用バイパス路68には、補助バイパス開閉弁70が設けられている。
【0027】
このようにして、取り出し開閉弁60、上部開閉弁28、戻し開閉弁29、補助用断続開閉弁63、補助バイパス開閉弁70などの夫々の開閉弁を開閉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ヒートポンプ式加熱部33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、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水を補助加熱部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構成されている。
湯水循環手段Eが、循環路3、循環ポンプP1、および、取り出し開閉弁60、上部開閉弁28、戻し開閉弁29などの複数の開閉弁により構成されている。
【0028】
前記エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bは、図2に示すように、複数の室内機71、室外機72、室内機71および室外機72の運転を制御するヒートポンプ運転制御部Dとから構成され、複数の空調対象空間(例えば、各部屋)を空調することができるように構成されている。
また、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部33とは、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Aにおける冷媒をヒートポンプ式加熱部33に供給できるように構成されている。
【0029】
前記複数の室内機71の夫々には、電子膨張弁74、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、空調対象空間としての各部屋の室内の温度を検出する空調状態検出手段としての空調サーモZが備えられ、室内熱交換器75にて凝縮された冷媒の温度を検出する冷媒サーミスタ89の検出情報に基づいて、電子膨張弁74の開度を調整するようにしている。
前記室外機72には、ガスエンジン77、圧縮機78、アキュムレータ79、四方弁80、室外熱交換器81、その室外熱交換器に対し外気を通風する室外空調用送風機82が備えられ、ガスエンジン77の排熱を外部に放熱するためのラジエーター83、および、ラジエーター用送風機84も備えられている。
ヒートポンプ運転手段Kが、電子膨張弁74、室内空調用送風機76、ガスエンジン77、圧縮機78、四方弁80、室外空調用送風機82などにより構成されている。
【0030】
また、ガスエンジン77の冷却用の冷却水をラジエーター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にラジエーター用ポンプP4が設けられ、ガスエンジン排熱を回収した冷却水を、加熱供給路90を通してエンジン排熱利用式加熱部34に供給する加熱状態とラジエーター83に供給して排熱される排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。
冷却水循環手段Lが、ラジエーター用ポンプP4、排熱切換機構86、ラジエーター用送風機84などにより構成されている。
【0031】
そして、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bは、空調リモコンR1の指令に基づいてヒートポンプ運転制御部Dにて運転が制御され、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自在に構成され、室内機71の電子膨張弁74の開閉制御により、空調要求のある部屋の空調を行うように構成されている。
また、ヒートポンプ式加熱部33にて循環路3の湯水を加熱するときには、加熱運転として空調暖房運転させるとともに、HP加熱用電子膨張弁74aを制御して、ヒートポンプ式加熱部33に冷媒を供給するように構成されている。
【0032】
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、低圧側の冷媒の圧力を検出する低圧検出手段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の回転速度を検出する回転速度センサ77aの検出情報に基づいてガスエンジン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、排熱切換機構86を加熱状態に切り換えることによって、エンジン排熱利用式加熱部34にて循環路3を通流する湯水を加熱するようにしている。
【0033】
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、図2の実線矢印に示すように、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を介して圧縮機78の吸入口に戻す。
【0034】
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、高圧側の冷媒の圧力を検出する高圧検出手段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回転速度センサ77aの検出情報に基づいてガスエンジン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、HP加熱用電子膨張弁74aを開閉制御して、冷媒配管73を通してヒートポンプ式加熱部33に高圧冷媒を供給することにより循環路3を通流する湯水を加熱するようにしている。
【0035】
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、図2の点線矢印に示すように、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部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部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。
そして、室内熱交換器75およびヒートポンプ式加熱部33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に供給し、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を介して圧縮機78の吸入口に戻す。
【0036】
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、貯湯ユニット制御部Cとヒートポンプ運転制御部Dとにより運転制御手段Uが構成されている。
そして、貯湯ユニット制御部Cとヒートポンプ運転制御部Dは、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R1や貯湯リモコンR2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夫々の運転を実行するように構成されている。
【0037】
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R1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R1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。
【0038】
すなわち、ヒートポンプ運転制御部Dは、空調リモコンR1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。
【0039】
また、ヒートポンプ運転制御部Dは、空調リモコンR1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。
そして、空調暖房運転中に、空調サーモZの検出情報に基づいて、その検出温度が空調暖房用設定温度以上になって室内が目標空調状態を満たしていることを検出すると、その空調サーモZが設置されている室内機71の運転を停止するとともに、空調サーモZの検出情報に基づいて、その検出温度が空調暖房用設定温度未満になって室内が目標空調状態を満たしていないことを検出すると、その空調サーモZが設置されている室内機71の運転を再開するようにしている。
【0040】
このようにして、空調暖房要求がある室内を空調暖房して、すべての空調サーモZが空調暖房用設定温度以上になってすべての部屋が目標空調状態を満たしていることを検出すると、貯湯要求の有無にかかわらず、HP加熱用電子膨張弁74aを開状態にして、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bの運転を継続させたままエンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bの運転を貯湯タンク1内の湯水を加熱する加熱運転に切り換える強制加熱運転を実行するように構成されている。
そして、その強制加熱運転中に、複数の空調サーモZの検出情報に基づいて、少なくともひとつの空調サーモZが空調暖房用設定温度未満になって少なくともひとつの部屋が目標空調状態を満たしていないことを検出すると、HP加熱用電子膨張弁74aを閉状態にするとともに、空調サーモZが空調暖房用設定温度未満となった室内機71の運転を再開して、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bの運転を継続させたまま空調暖房運転に切り換えるように構成されている。
【0041】
前記強制加熱運転について説明を加えると、HP加熱用電子膨張弁74aを開状態にするとともに、回転速度センサ77aの検出情報に基づいて、ガスエンジン77の回転速度が強制運転用能力回転速度(例えば、空調暖房運転中と同等の低い回転速度)の一定の回転速度になるようにして、貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱能力を予め設定した強制運転用能力にてエンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bを運転させるようにしている。
また、ヒートポンプ運転制御部Dが、貯湯ユニットAに貯湯動作を実行するように貯湯ユニット制御部Cに制御信号を送信し、貯湯ユニットAを貯湯動作させるようにしている。
すなわち、貯湯ユニット制御部Cは、ヒートポンプ運転制御部Dからの制御信号を受信すると、貯湯要求の有無にかかわらず、後述する貯湯運転を実行するように構成されている。
【0042】
このようにして、空調暖房要求があると、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、空調対象空間が目標空調状態を満たすと、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bの運転を継続させたまま加熱運転を実行し、空調対象空間が目標空調状態を満たさなくなると、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bの運転を継続させたまま空調暖房運転を実行することができることとなって、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bを連続運転させながら、空調対象空間を目標空調状態に空調することができることとなる。
したがって、効率の低い運転初期を回避しながらエンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bを運転させることができ、効率を向上させながら、空調対象空間が目標空調状態を満たすように空調することが可能となった。
【0043】
そして、冷却水循環手段Lは、空調冷房運転において、ラジエーター用ポンプP4を作動させ、ラジエーター用送風機84を作動させラジエーター83にて放熱させるようにし、エンジン排熱利用式加熱部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部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、ラジエーター用ポンプP4を作動させ、ラジエーター用送風機84を作動させラジエーター83にて放熱させるようにし、エンジン排熱利用式加熱部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部34に供給するようにしている。
【0044】
前記空調暖房運転における制御動作について、図6のフローチャートに基づいて説明を加える。
この空調暖房運転は、各部屋に設置されている空調リモコンR1から空調暖房要求があると、その部屋の空調サーモZが空調リモコンR1にて設定されている空調暖房用設定温度未満で部屋が目標空調状態でなく、かつ、強制加熱運転中でなければ、空調要求のある部屋を暖房する空調暖房運転を実行する(ステップ1,3,5)。
ちなみに、空調暖房運転を実行しているときには、空調サーモZが空調暖房用設定温度以上になってその部屋が目標空調状態を満たしていることを検出すると、電子膨張弁74を閉状態にし、空調サーモZが空調暖房用設定温度未満になってその部屋が目標空調状態を満たしていないことを検出すると、電子膨張弁74を開状態にするようにしている。
【0045】
そして、空調暖房運転を実行して、空調暖房要求のある室内に対応するすべての空調サーモZが空調暖房用設定温度以上になってすべての部屋が目標空調状態を満たしていることを検出すると、上述の強制加熱運転を実行する(ステップ1,2)。
また、この強制加熱運転中に、空調要求のある室内に対応する空調サーモZのうち、少なくともひとつの空調サーモZが空調暖房用設定温度未満となって少なくともひとつの部屋が目標空調状態を満たしていないことを検出すると、空調暖房運転を再開する(ステップ3〜5)。
【0046】
このようにして、空調要求のある部屋のすべてが目標空調状態を満たしていることを検出すると、強制加熱運転を実行し、空調要求のある部屋のうち、少なくともひとつが目標空調状態を満たしていないことを検出すると、空調暖房運転を再開するようにし、空調暖房要求のすべてがなくなると、ガスエンジン77の運転を停止させ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空調暖房運転停止処理を実行する(ステップ6,7)。
【0047】
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R2の要求指令などに基づいて、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、給湯操作手段G、風呂操作手段H、暖房操作手段J、補助熱交換部35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夫々の運転を実行するように構成されている。
また、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bが強制加熱運転中であると、貯湯運転を実行するように構成されている。
【0048】
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、貯湯用運転としての貯湯状態および貯湯初期状態の2つの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、放熱用運転としての追焚き循環状態、暖房循環状態、暖房・追焚き同時循環状態、HP加熱許容循環状態の4つの状態の夫々に切り換えられるように構成されている。
また、貯湯タンク1内の貯湯量が最低確保量未満のときに、一般給湯路16に給湯するときに、給湯優先状態に切り換えられるように構成されている。
【0049】
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部33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、貯湯初期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部33にて加熱された湯水の温度が貯湯許容温度になると、貯湯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。
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、追焚き循環状態に切り換え、暖房要求のみの要求があると、暖房循環状態に切り換え、追焚き要求および暖房要求の両要求があると、暖房・追焚き同時循環状態に切り換えるようにし、さらに、追焚き要求のみの要求があるときに、ヒートポンプ式加熱部33での加熱が可能であると、HP加熱許容循環状態に切り換えるようにしている。
ちなみに、ヒートポンプ式加熱部33での加熱が可能であるときは、外気温度が4℃以上、ヒートポンプ式加熱部33に通流する湯水の温度が35℃以下、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bが空調運転していないという3つの条件がすべて満たされているときとなっている。
【0050】
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、取り出し開閉弁60、ヒートポンプバイパス弁69、補助用断続開閉弁63、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。
【0051】
前記貯湯状態においては、補助バイパス弁70および上部開閉弁28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部33にて加熱したのち、その温水を補助加熱部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。
前記貯湯初期状態においては、補助バイパス弁70、暖房用開閉弁44および戻し開閉弁29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部33にて加熱したのち、その湯水を補助加熱部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。
【0052】
前記追焚き循環状態においては、ヒートポンプバイパス開閉弁69、補助用断続開閉弁63および風呂用開閉弁45を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させ、補助加熱部35にて加熱された温水の全量を風呂用放熱部43に供給して放熱させたのち、その全量をヒートポンプ式加熱部33を迂回して補助加熱部35に戻すようにしている。
前記暖房循環状態においては、ヒートポンプバイパス開閉弁69、補助用断続開閉弁63および暖房用開閉弁44を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させ、補助加熱部35にて加熱された温水の全量を暖房用放熱部42に供給して放熱させたのち、その全量をヒートポンプ式加熱部33を迂回して補助加熱部35に戻すようにしている。
【0053】
前記暖房・追焚き同時循環状態においては、ヒートポンプバイパス開閉弁69、補助用断続開閉弁63、風呂用開閉弁45および暖房用開閉弁44を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させ、補助加熱部35にて加熱された温水の全量を風呂用放熱部43および暖房用放熱部42に供給して放熱させたのち、その全量をヒートポンプ式加熱部33を迂回して補助加熱部35に戻すようにしている。
前記HP加熱許容循環状態においては、取り出し開閉弁60、補助用断続開閉弁63および風呂用開閉弁45を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させ、ヒートポンプ式加熱部33および補助加熱部35にて加熱された温水を風呂用加熱部43にて放熱させたのち、その全量をヒートポンプ式加熱部33に戻すようにしている。
【0054】
前記給湯優先状態においては、補助用断続開閉弁63および上部開閉弁28を開弁させるとともに、循環ポンプP1を作動させ、補助加熱部35にて加熱された温水を給湯路6に給湯するようにしている。
なお、この給湯優先状態において、ヒートポンプ式加熱部33にて加熱可能なときには、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、冷媒をヒートポンプ式加熱部33に供給するようにしてもよい。
【0055】
前記貯湯ユニット制御部Cの運転として、貯湯運転、放熱運転、および、給湯優先運転について説明する。
前記貯湯ユニット制御部Cが、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を運転させて湯水循環手段Eを貯湯用運転させる貯湯運転を実行し、かつ、放熱要求があると、貯湯要求の有無にかかわらず、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bおよび補助加熱部35のうち、少なくとも補助加熱部35を運転させて湯水循環手段Eを放熱用運転させる放熱運転を実行し、また、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要求があると、放熱要求の有無にかかわらず、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bおよび補助加熱部35のうち、少なくとも補助加熱部35を運転させて湯水循環手段Eを貯湯用運転させる給湯優先運転を実行するように構成されている。
【0056】
すなわち、貯湯運転、放熱運転、および、給湯優先運転のうち実行される運転の優先順位が、給湯優先運転、放熱運転、貯湯運転の順になっている。
そして、湯水循環手段Eは、放熱運転において、放熱用運転として追焚き循環状態、暖房循環状態、暖房・追焚き同時循環状態、HP加熱許容循環状態の4つの状態のいずれかにて運転し、ヒートポンプ式加熱部33や補助加熱部35などの加熱部4にて加熱した湯水の全量を外部放熱部2に供給しかつその外部放熱部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に直接戻す形態で湯水を循環させるように構成されている。
【0057】
前記貯湯運転は、加熱要求としての貯湯要求があると、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bを運転させて湯水循環手段Eを貯湯用運転させるHP貯湯運転を実行するように構成されている。
前記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を加熱運転として空調暖房運転させて高圧冷媒をヒートポンプ式加熱部33に供給するととともに、湯水循環手段Eを貯湯初期状態にて運転させ、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水を貯湯タンク1の底部に戻す状態でヒートポンプ式加熱部33にて湯水を加熱させる。
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、図1の実線矢印に示すように、湯水循環手段Eを貯湯初期状態から貯湯状態に切り換えて、貯湯タンク1の底部から取り出し湯水を貯湯タンク1の上部に戻す状態でヒートポンプ式加熱部33にて加熱させるとともに、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。
【0058】
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R2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P3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。
【0059】
前記放熱運転は、追焚き要求のみの要求があると、追焚き運転を実行し、暖房要求のみの要求があると、暖房運転を実行し、追焚き要求および暖房要求の両要求があると、暖房・追焚き同時運転を実行するように構成されている。
【0060】
前記放熱運転における追焚き運転について具体的に説明すると、ヒートポンプ式加熱部33での加熱が可能であると、湯水循環手段EをHP加熱許容循環状態に切り換え、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および補助加熱部35の運転を実行し、ヒートポンプ式加熱部33での加熱が可能でなければ、図4の点線矢印に示すように、湯水循環手段Eを追焚き循環状態に切り換え、補助加熱部35の運転を実行する。
すなわち、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の開度を調整し、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、風呂用放熱部43にて浴槽内を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、補助加熱部35の運転および湯水循環手段Eの運転を停止させる。
【0061】
また、貯湯要求と追焚き要求が重なったときには、ヒートポンプ式加熱部33での加熱が可能であると、湯水循環手段EをHP加熱許容循環状態に切り換えて、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および補助加熱部35の運転を実行し、そして、追焚き要求が満たされたときには、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たままHP貯湯運転に切り換えて運転するように構成されている。
このようにして、効率の悪いエンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bの運転初期での運転を回避しながら、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bを運転させることが可能となって、装置の効率を向上させることが可能となる。
【0062】
前記放熱運転における暖房運転について具体的に説明すると、図4の実線矢印に示すように、湯水循環手段Eを追焚き循環状態に切り換え、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、暖房用放熱部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。
【0063】
前記放熱運転における暖房・追焚き同時運転について具体的に説明すると、図4の実線矢印および点線矢印に示すように、湯水循環手段Eを暖房・追焚き同時循環状態に切り換え、かつ、貯湯サーミスタ66による検出温度が暖房・追焚き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、暖房端末に暖房用放熱部42にて加熱された熱媒を供給するようにしている。
【0064】
前記給湯優先運転は、図5の実線矢印に示すように、湯水循環手段Eを給湯優先状態に切り換えて、補助加熱部35を運転させ、補助加熱部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、給湯設定温度、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設定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設定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、給湯設定温度の湯水を給湯するようにしている。
【0065】
ちなみに、浴槽に湯張りを行うときには、貯湯タンク1内に貯湯されている湯水を給湯路6に給湯し、給湯優先運転と同様に、湯張り設定温度、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湯張り設定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、その検出温度と湯張り設定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にて湯張り設定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。
【0066】
前記貯湯ユニットAの制御動作について、図7〜9のフローチャートに基づいて説明する。
エンジンヒートポンプ式冷暖房システムが運転状態において、貯湯タンク1の貯湯量が最低確保量未満の状態で給湯栓が開操作されて給湯中となると、給湯優先運転を実行し(ステップ11〜13)、貯湯タンク1の貯湯量が最低確保量以上であるか、または、給湯中でないときに、給湯優先運転を実行していると、補助加熱部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(ステップ14)。
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、貯湯運転を実行する(ステップ15〜18)。
【0067】
前記放熱運転の制御動作について、図8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(ステップ21〜23)。
貯湯タンク1の貯湯量が最低確保量以上であるか、または、給湯中でないときに、給湯優先運転を実行していると、補助加熱部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(ステップ24)。
【0068】
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(ステップ25〜27)、追焚き要求および暖房要求の両要求があるときには、暖房・追焚き同時運転を実行し(ステップ25,26,28)、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(ステップ25,29,30)。
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、暖房・追焚き同時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要求が満たされて要求が完了すると、湯水循環手段Eおよび補助加熱部35の運転を停止させる放熱停止処理を実行する(ステップ31,32)。
【0069】
前記貯湯運転の制御動作について、図9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(ステップ41〜43)。
貯湯タンク1の貯湯量が最低確保量以上であるか、または、給湯中でないときに、給湯優先運転を実行していると、補助加熱部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(ステップ44)。
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(ステップ45,46)、放熱要求がなければ、HP貯湯運転を実行する(ステップ47)。
【0070】
このようにして、HP貯湯運転にて貯湯タンク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(ステップ48,49)。
【0072】
〔別実施形態〕
(1)上記実施形態では、貯湯運転中であっても、放熱要求があると、放熱運転を実行して、貯湯運転よりも放熱運転を優先して実行するようにしているが、貯湯運転を放熱運転よりも優先したり、上記実施形態における放熱運転において、上部開閉弁28を開弁させるなどして、貯湯運転と放熱運転を併用運転するようにして実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】貯湯運転における貯湯ユニットの概略構成図
【図2】エンジンヒートポンプ式冷暖房装置の概略構成図
【図3】エンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムの制御ブロック図
【図4】放熱運転における貯湯ユニットの概略構成図
【図5】給湯優先運転における貯湯ユニットの概略構成図
【図6】空調暖房運転における制御動作を示すフローチャート
【図7】貯湯ユニットの制御動作を示すフローチャート
【図8】放熱運転における制御動作を示すフローチャート
【図9】貯湯運転における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
B ヒートポンプ装置
E 湯水循環手段
U 運転制御手段
Z 空調状態検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is provided with a heat pump device capable of performing a heating operation for heating hot water in a hot water storage tank and an air conditioning operation for air conditioning an air-conditioning target space, and an operation control means for controlling the operation of the heat pump device. The present invention relates to a hot water storage type hot water supply heat source device configured to cause an air conditioning operation of the heat pump device when there is an air conditioning request and to heat the heat pump device when there is a heating request.
[0002]
[Prior art]
The hot water storage type hot water supply heat source device as described above is intended to reduce costs by using the heat source for heating the hot water in the hot water storage tank and the air conditioning of the air conditioning target space as a common heat pump device, and there is an air conditioning requirement. The air conditioning operation of the heat pump device is performed so that the room temperature of each room becomes the air conditioning target temperature as the air conditioning target space, and when there is a heating request, the heat pump device is heated to operate the hot water storage tank. The hot water in the inside is heated.
An air conditioning thermistor that detects whether the room satisfies the air conditioning target state by detecting the temperature in the room as the air conditioning target space is provided. For example, there is an air conditioning heating request as an air conditioning request. Sometimes, when the air-conditioning thermistor reaches the air-conditioning target temperature when the heat-pump device is operated for air-conditioning / heating, the operation of the heat-pump device is stopped. The air-conditioning target space is air-conditioned to the target air-conditioning state by intermittently operating the heat pump device so as to resume the operation of the device.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional system, if there is an air conditioning requirement, the heat pump device is operated many times to intermittently operate the heat pump device to air-condition the air-conditioning target space. The heat pump device was operated in a state including the temperature, and the efficiency of the device was low.
[0004]
The present invention has been made paying attention to such a point, and an object of the present invention is to provide a hot water storage type hot-water supply heat source device capable of air-conditioning so that an air-conditioning target space satisfies a target air-conditioning state while improving efficiency. Is to provide
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, according to the first aspect of the present invention, a heat pump device capable of performing a heating operation for heating hot water in a hot water storage tank and an air conditioning operation for air conditioning an air-conditioning target space, and the heat pump device. An operation control means for controlling the operation of the heat pump device, and the operation control means causes the heat pump device to perform an air conditioning operation when there is an air conditioning request, and causes the heat pump device to perform a heating operation when there is a hot water storage request. In the constructed hot water storage type hot water supply heat source device,
Air conditioning state detection means for detecting the air conditioning state of the air conditioning target space is provided,
When the operation control unit detects that the air-conditioning target space satisfies the target air-conditioning state based on the detection information of the air-conditioning state detection unit when there is the air-conditioning request, whether or not the hot water storage request is present. First, a forced heating operation for switching to a heating operation while the operation of the heat pump device is continued is executed, and during the forced heating operation, the air conditioning target space is set to a target air conditioning based on detection information of the air conditioning state detection means. When detecting that the state is not satisfied, it is configured to switch to the air conditioning operation while continuing the operation of the heat pump device ,
In the forced heating operation, the operation control means is configured to cause the heat pump device to perform a heating operation with a preset capacity for forced operation for heating the hot water in the hot water storage tank,
Hot water circulation in which hot water taken out from the bottom of the hot water storage tank is heated by the heat pump device and then supplied to the upper portion of the hot water storage tank so that the hot water is stored in the hot water tank by forming a temperature stratification. Hot water circulation means for heating hot water in the hot water storage tank in a state is provided,
In the heating operation and the forced heating operation, the operation control means controls to increase or decrease the circulation amount of hot water so as to maintain the temperature of the heated hot water supplied to the upper part of the hot water storage tank at the hot water storage target temperature. It is comprised so that the driving | operation may be controlled .
[0006]
In other words, if there is an air conditioning request, the heat pump device is operated in air conditioning, and if the air conditioning target space satisfies the target air conditioning state, the heating operation is performed while the heat pump device continues to operate, and the air conditioning target space satisfies the target air conditioning state. When it disappears, the air conditioning operation can be performed while the operation of the heat pump device is continued, and the air conditioning target space can be air-conditioned to the target air conditioning state while the heat pump device is continuously operated.
Therefore, the hot-pump hot-water supply heat source device can operate the heat pump device while avoiding the low-efficiency operation initial stage, and can be air-conditioned so that the air-conditioning target space satisfies the target air-conditioning state while improving the efficiency. It came to be able to provide.
[0007]
Further, according to the invention described in
[0008]
Further, according to the invention described in
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example in which the hot water storage type hot water supply heat source device according to the present invention is applied to an engine heat pump type air conditioning and hot water supply system will be described based on the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the engine heat pump type air conditioning and hot water supply system stores hot water while forming a temperature stratification in the hot
[0010]
The hot water storage unit A heats hot water flowing through the hot water storage unit control unit C that controls the operation of the hot water storage unit A, the hot
[0011]
In the hot
The installation positions of the plurality of thermistors are in the order of the uppermost thermistor S1, the upper thermistor S2, the middle thermistor S3, and the lower thermistor S4 from the top of the hot
And, according to the needs of the user, the hot water storage remote controller R2 can be used to select one of the three hot water storage amounts of "low", "medium", and "full" as the target hot water storage amount in the hot
[0012]
The hot
The hot
A
Incidentally, an
[0013]
Further, on the upstream side of the mixing
[0014]
A hot
The general hot
[0015]
When hot water is supplied to the general hot
In addition, when filling the bathtub, the
The hot water supply operation means G includes a hot water
[0016]
The
Specifically, an
[0017]
The
Incidentally, a
[0018]
The
A heat
[0019]
The
The
Incidentally, the
[0020]
The external
Then, the
Further, the
[0021]
The
The
[0022]
The replenishing
In addition, a
[0023]
The
In the
The bath operating means H includes a
[0024]
The
In addition, a circulation water
[0025]
And based on the detection information of the
[0026]
The
In addition, an
[0027]
In this way, the opening / closing
The hot water circulation means E is constituted by a
[0028]
As shown in FIG. 2, the engine heat pump air conditioner B includes a plurality of
The
[0029]
Each of the plurality of
The
The heat pump operation means K includes an
[0030]
Further, a cooling
The cooling water circulation means L includes a radiator pump P4, an exhaust
[0031]
The operation of the engine heat pump air conditioner B is controlled by the heat pump operation control unit D based on a command from the air conditioning
Further, when the hot water in the
[0032]
In the air-conditioning cooling operation, the
In this air-conditioning cooling operation, the rotational speed at which the rotational speed of the
In the air conditioning cooling operation, the hot water flowing through the
[0033]
The refrigerant flow in the air-conditioning cooling operation will be described. The high-pressure dry vapor refrigerant discharged from the
Then, the condensing process passing refrigerant sent from the
Thereafter, the low-pressure dry vapor refrigerant delivered from the
[0034]
In the air conditioning heating operation, the
In this air conditioning and heating operation, based on the detection information of the high pressure detection means 88 that detects the pressure of the refrigerant on the high pressure side, gas is detected based on the detection information of the
Further, in this air conditioning heating operation, the hot water flowing through the
[0035]
The refrigerant flow in the air-conditioning / heating operation will be described. As shown by a dotted arrow in FIG. 2, the high-pressure dry vapor refrigerant discharged from the
Then, the condensing step passing refrigerant sent from the
Thereafter, the low-pressure dry vapor refrigerant sent from the
[0036]
The hot water storage unit control unit C and the heat pump operation control unit D are configured to be able to transmit and receive control signals such as that the engine heat pump air conditioner B is in an air conditioning operation and a drive request to the engine heat pump air conditioner B. The hot water storage unit control unit C and the heat pump operation control unit D constitute the operation control means U.
Then, as shown in FIG. 3, the hot water storage unit control unit C and the heat pump operation control unit D perform the air conditioning target space based on the commands of the air conditioning remote control R1 and the hot water storage remote control R2 installed in each room as the air conditioning target space. Air conditioning operation such as air conditioning cooling operation and air conditioning heating operation, hot water storage operation to store hot water in the hot
[0037]
The operation of the engine heat pump air conditioner B will be described. When there is an air conditioning request such as an air conditioning cooling request or an air conditioning heating request from the air conditioning remote controller R1, the heat pump operation control unit D operates the heat pump operating means K and the cooling water circulation means L. The
[0038]
That is, when there is an air conditioning cooling request from the air conditioning remote controller R1, the heat pump operation control unit D opens the
[0039]
Further, when there is an air conditioning heating request from the air conditioning remote controller R1, the heat pump operation control unit D opens the
Then, during the air conditioning heating operation, based on the detection information of the air conditioning thermo Z, if it is detected that the detected temperature is equal to or higher than the set temperature for air conditioning heating and the room satisfies the target air conditioning state, the air conditioning thermo Z is When the operation of the installed
[0040]
In this way, when the air-conditioning heating room is air-conditioned and heated, and it is detected that all air-conditioning thermo-Zs are equal to or higher than the set temperature for air-conditioning and heating, all rooms satisfy the target air-conditioning condition, Regardless of the presence or absence, the HP heating
And during the forced heating operation, at least one air-conditioning thermo Z is below the set temperature for air-conditioning / heating based on detection information of the plurality of air-conditioning thermo-Zs, and at least one room does not satisfy the target air-conditioning state Is detected, the HP heating
[0041]
When the forced heating operation is described, the HP heating
Further, the heat pump operation control unit D transmits a control signal to the hot water storage unit control unit C so as to execute the hot water storage operation to the hot water storage unit A, thereby causing the hot water storage unit A to perform the hot water storage operation.
That is, when the hot water storage unit control unit C receives a control signal from the heat pump operation control unit D, the hot water storage unit control unit C is configured to execute a hot water storage operation to be described later regardless of whether or not there is a hot water storage request.
[0042]
In this way, when there is a request for air conditioning / heating, the engine heat pump air conditioner B is operated for air conditioning / heating, and when the air-conditioning target space satisfies the target air conditioning state, the engine heat pump air conditioning apparatus B is continuously operated while being operated. When the space to be air-conditioned does not satisfy the target air-conditioning state, the air-conditioning / heating operation can be executed while the operation of the engine heat pump air-conditioning apparatus B is continued, and the engine heat pump air-conditioning apparatus B is continuously operated. The air-conditioning target space can be air-conditioned to the target air-conditioning state while being operated.
Therefore, the engine heat pump type air conditioner B can be operated while avoiding the low-efficiency operation initial stage, and the air-conditioning target space can be air-conditioned so as to satisfy the target air-conditioning state while improving the efficiency.
[0043]
The cooling water circulating means L can be heated by the engine exhaust heat utilizing
Further, in the air-conditioning / heating operation, the radiator pump P4 is operated, the
[0044]
The control operation in the air conditioning heating operation will be described based on the flowchart of FIG.
In this air-conditioning / heating operation, when there is an air-conditioning / heating request from the air-conditioning remote controller R1 installed in each room, the room is targeted at the air-conditioning thermo Z of the room below the set temperature for air-conditioning / heating set by the air-conditioning remote controller R1 If it is not in the air-conditioning state and is not in the forced heating operation, the air-conditioning heating operation for heating the room having the air-conditioning request is executed (
Incidentally, when the air-conditioning / heating operation is being executed, if the air-conditioning thermo Z reaches the air-conditioning / heating setting temperature or more and detects that the room satisfies the target air-conditioning state, the
[0045]
Then, when the air conditioning heating operation is performed and all the air conditioning thermo-Zs corresponding to the room having the air conditioning heating request are detected to be equal to or higher than the set temperature for air conditioning heating and all the rooms satisfy the target air conditioning state, The forced heating operation described above is executed (
In addition, during this forced heating operation, among the air conditioning thermo-Zs corresponding to the air-conditioned rooms, at least one air-conditioning thermo Z is less than the set temperature for air-conditioning / heating, and at least one room satisfies the target air-conditioning state. When the absence is detected, the air-conditioning / heating operation is restarted (
[0046]
In this way, when it is detected that all the rooms with the air conditioning request satisfy the target air conditioning state, the forced heating operation is executed, and at least one of the rooms with the air conditioning request does not satisfy the target air conditioning state. When this is detected, the air-conditioning / heating operation is restarted. When all the air-conditioning / heating requests are eliminated, the operation of the air-conditioning / heating operation is stopped so as to stop the operation of the
[0047]
Next, the operation of the hot water storage unit A will be described. Based on a request command from the hot water remote controller R2, the hot water storage unit controller C performs hot water circulation means E, circulation adjustment means F, hot water operation means G, bath operation means H, Each operation of the heating operation means J and the auxiliary
Further, when the engine heat pump type air conditioner B is in the forced heating operation, the hot water storage operation is executed.
[0048]
The hot water circulating means E will be described in detail. When the hot water circulating means E stores hot water in the hot
In addition, when the amount of hot water stored in the hot
[0049]
When hot water is stored in the hot
Further, when heat is radiated by the external
Incidentally, when heating by the heat pump
[0050]
Hereinafter, each state of the hot water circulating means E will be described.
In the description of each state of the hot water circulating means E, the upper on-off
[0051]
In the hot water storage state, the
In the hot water storage initial state, the
[0052]
In the additional circulation state, the heat pump bypass on / off
In the heating circulation state, the heat pump bypass opening / closing
[0053]
In the heating and recirculation simultaneous circulation state, the heat pump bypass on-off
In the HP heating permissible circulation state, the take-off on / off
[0054]
In the hot water supply priority state, the auxiliary on / off
In the hot water supply priority state, when the heat pump
[0055]
As the operation of the hot water storage unit controller C, a hot water storage operation, a heat radiation operation, and a hot water supply priority operation will be described.
When there is a hot water storage request, the hot water storage unit control unit C operates the engine heat pump type air conditioner B to execute a hot water storage operation in which the hot water circulation means E is operated for hot water storage, and when there is a heat dissipation request, Regardless of the presence or absence of the engine heat pump air-conditioning apparatus B and the
[0056]
That is, the priority of the operation performed among the hot water storage operation, the heat radiation operation, and the hot water supply priority operation is the order of the hot water supply priority operation, the heat radiation operation, and the hot water storage operation.
And the hot water circulation means E operates in any one of the four states of the additional circulation state, the heating circulation state, the heating / heating simultaneous circulation state, and the HP heating allowable circulation state as the heat radiation operation in the heat radiation operation. The entire amount of hot water heated by the
[0057]
When there is a hot water storage request as a heating request, the hot water storage operation is configured to execute an HP hot water storage operation in which the engine heat pump air conditioner B is operated and the hot water circulation means E is operated for hot water storage.
The HP hot water storage operation will be specifically described. First, the engine heat pump type air conditioner B is operated as an air conditioning heating operation to supply high-pressure refrigerant to the heat pump
When the temperature detected by the hot
[0058]
In this way, when the hot water in the hot
Incidentally, the target hot water storage amount can be selected from one of “small”, “medium”, and “full”. For example, when “medium” is selected as the target hot water storage amount, the central thermistor P3 is set at the hot water storage set temperature. If a temperature lower than the set temperature is detected, it is detected that the amount of hot water stored in the hot
[0059]
When there is a request only for a reheating request, the heat dissipation operation performs a reheating operation, and when there is a request only for a heating request, a heating operation is performed, and when there are both a renewal request and a heating request, It is configured to perform simultaneous heating and chasing operations.
[0060]
The reheating operation in the heat radiation operation will be described in detail. When heating by the heat
That is, the rotational speed of the
Then, the
[0061]
When the hot water storage request and the renewal request overlap, if the heating by the heat
In this way, it is possible to operate the engine heat pump air conditioner B while avoiding operation at the initial stage of the inefficient engine heat pump air conditioner B, and it is possible to improve the efficiency of the apparatus. It becomes.
[0062]
The heating operation in the heat radiation operation will be described in detail. As shown by the solid line arrow in FIG. 4, the hot water circulation means E is switched to the additional circulation state, and the temperature detected by the hot
[0063]
The heating and reheating simultaneous operation in the heat radiation operation will be specifically described. As shown by the solid line arrow and the dotted line arrow in FIG. 4, the hot water circulation means E is switched to the heating and reheating simultaneous circulation state, and the hot
And while chasing the hot water of a bathtub, the heating medium heated in the
[0064]
In the hot water supply priority operation, as shown by the solid arrow in FIG. 5, the hot water circulation means E is switched to the hot water supply priority state, the
[0065]
Incidentally, when hot water is filled in the bathtub, hot water stored in the hot
[0066]
The control operation of the hot water storage unit A will be described based on the flowcharts of FIGS.
When the engine heat pump air-conditioning system is in operation, when the hot water tap is opened and hot water is turned on with the amount of hot water stored in the hot
And if there exists a heat dissipation request | requirement, such as a heating request | requirement and a requisition request | requirement, a heat dissipation operation will be performed, and if there exists a hot water storage request | requirement, a hot water storage operation will be performed (steps 15-18).
[0067]
When the control operation of the heat radiation operation is described based on the flowchart of FIG. 8, the hot water storage amount of the hot
If the hot water supply priority operation is performed when the amount of hot water stored in the hot
[0068]
When there is a renewal request and there is no heating request, a renewal operation is executed (
In this way, depending on whether one or both of the renewal request and the heating request is requested, each of the renewal operation, the heating operation, and the simultaneous heating and renewal operation is executed in order to satisfy the request. When the request for the chase and the request for heating are satisfied and the request is completed, a heat radiation stop process for stopping the operation of the hot water circulation means E and the
[0069]
When the control operation of the hot water storage operation is described based on the flowchart of FIG. 9, the hot water storage amount of the hot
If the hot water supply priority operation is performed when the amount of hot water stored in the hot
Then, if there is a heat release request of either a renewal request or a heating request, a heat release operation is executed (
[0070]
In this way, when the amount of hot water stored in the hot
[0072]
[Another embodiment]
( 1 ) In the above embodiment, even when the hot water storage operation is being performed, if there is a heat dissipation request, the heat dissipation operation is executed, and the heat dissipation operation is prioritized over the hot water storage operation. It is also possible to carry out the hot water storage operation and the heat radiation operation together by giving priority over the heat radiation operation or by opening the upper on-off
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hot water storage unit in a hot water storage operation. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an engine heat pump air conditioning system. FIG. 3 is a control block diagram of an engine heat pump air conditioning and hot water supply system. Schematic configuration diagram [Fig. 5] Schematic configuration diagram of hot water storage unit in hot water supply priority operation [Fig. 6] Flow chart showing control operation in air conditioning heating operation [Fig. 7] Flow chart showing control operation of hot water storage unit [Fig. Flowchart showing operation [FIG. 9] Flowchart showing control operation in hot water storage operation [Explanation of symbols]
1 Hot water storage tank B Heat pump device E Hot water circulation means U Operation control means Z Air conditioning state detection means
Claims (1)
そのヒートポンプ装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、空調要求があると、前記ヒートポンプ装置を空調運転させ、かつ、貯湯要求があると、前記ヒートポンプ装置を加熱運転させるように構成されている貯湯式の給湯熱源装置であって、
前記空調対象空間の空調状態を検出する空調状態検出手段が設けられ、
前記運転制御手段が、前記空調要求があるときに、前記空調状態検出手段の検出情報に基づいて、前記空調対象空間が目標空調状態を満たしていることを検出すると、前記貯湯要求の有無にかかわらず、前記ヒートポンプ装置の運転を継続させたまま加熱運転に切り換える強制加熱運転を実行するとともに、その強制加熱運転中に、前記空調状態検出手段の検出情報に基づいて、前記空調対象空間が目標空調状態を満たしていないことを検出すると、前記ヒートポンプ装置の運転を継続させたまま空調運転に切り換えるように構成され、
前記運転制御手段が、前記強制加熱運転において、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱能力を予め設定した強制運転用能力にて前記ヒートポンプ装置を加熱運転させるように構成され、
前記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前記ヒートポンプ装置にて加熱したのち、その温水を前記貯湯タンクの上部に供給する湯水循環状態にて前記貯湯タンク内の湯水を加熱する湯水循環手段が設けられ、
前記運転制御手段が、前記加熱運転および前記強制加熱運転において、前記貯湯タンクの上部に供給する加熱温水の温度を貯湯目標温度に維持するように湯水の循環量を増減制御して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。A heat pump device capable of performing a heating operation for heating hot water in a hot water storage tank and an air conditioning operation for air conditioning an air-conditioning target space;
An operation control means for controlling the operation of the heat pump device is provided,
The operation control means is a hot water storage type hot water heat source device configured to cause the heat pump device to perform an air conditioning operation when there is an air conditioning request and to heat the heat pump device when there is a hot water storage request. ,
Air conditioning state detection means for detecting the air conditioning state of the air conditioning target space is provided,
When the operation control unit detects that the air-conditioning target space satisfies the target air-conditioning state based on the detection information of the air-conditioning state detection unit when there is the air-conditioning request, whether or not the hot water storage request is present. First, a forced heating operation for switching to a heating operation while the operation of the heat pump device is continued is executed, and during the forced heating operation, the air conditioning target space is set to a target air conditioning based on detection information of the air conditioning state detection means. When detecting that the state is not satisfied, it is configured to switch to the air conditioning operation while continuing the operation of the heat pump device ,
In the forced heating operation, the operation control means is configured to cause the heat pump device to perform a heating operation with a preset capacity for forced operation for heating the hot water in the hot water storage tank,
Hot water circulation in which hot water taken out from the bottom of the hot water storage tank is heated by the heat pump device and then supplied to the upper portion of the hot water storage tank so that the hot water is stored in the hot water tank by forming a temperature stratification. Hot water circulation means for heating hot water in the hot water storage tank in a state is provided,
In the heating operation and the forced heating operation, the operation control means controls to increase or decrease the circulation amount of hot water so as to maintain the temperature of the heated hot water supplied to the upper part of the hot water storage tank at the hot water storage target temperature. Hot water storage heat source device configured to control the operation of the hot water storage.
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