JP4208387B2 - 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、上部に給湯路が接続されかつ下部に給水路が接続されている貯湯タンクと、その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、その湯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湯水循環手段と、前記給湯路を通して供給される前記貯湯タンクからの湯に水を混合して、給湯目標温度の湯水を給湯する混合給湯手段と、前記加熱手段の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、貯湯条件が満たされると、前記湯水循環手段にて循環される湯水を前記加熱手段にて貯湯設定温度の湯に加熱して、温度成層を形成する状態で前記貯湯タンク内に貯湯し、その貯湯された湯を前記加熱手段の非加熱作動状態にて給湯す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】
上記のような給湯熱源装置は、加熱手段として、例えば、特開昭６３−１２７０４９号公報に示されているように、ヒートポンプ装置の冷媒を利用して加熱するものや、排熱やバーナの燃焼により加熱するものなど、各種の加熱手段が適応され、貯湯タンクに予め貯湯設定温度の湯を目標貯湯量貯湯するための時刻になるなどして貯湯条件が満たされると、貯湯タンクの底部から湯水を取り出し、その湯水を加熱手段にて貯湯設定温度の湯に加熱して、温度成層を形成する状態で貯湯タンク内に貯湯して、その貯湯された湯を加熱手段の非加熱作動状態で給湯するものであり、通常、貯湯タンクからの湯に混合給湯手段にて水を混合して給湯目標温度の湯水にして台所や風呂場などに給湯するものである。
【０００３】
上記のような給湯熱源装置においては、貯湯タンク内に貯湯されている湯が給湯に使用されることとなるが、給湯の途中で貯湯タンク内に貯湯されている湯のすべてが使用されてから加熱手段を加熱作動させても、加熱手段にて貯湯設定温度の湯に加熱するまでに多少の時間がかかるなどの理由から、通常、給湯の途中で貯湯タンク内に貯湯されている湯のすべてが使用される前に加熱手段を加熱作動させるための条件が設定されており、その条件が満たされると加熱手段を加熱作動させて、給湯の途中で給湯目標温度よりも低い温度の湯水が給湯されるのを防止している。
そして、従来、給湯中における加熱手段を加熱作動させるための条件が、貯湯設定温度の湯が最低確保量未満になることとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の貯湯式の給湯熱源装置では、給湯中における加熱手段を加熱作動させるための条件が、貯湯設定温度の湯が最低確保量未満になることとなっているために、給湯目標温度の湯水を給湯可能な温度の湯水が貯湯タンク内にあるにもかかわらず、加熱手段を加熱作動させてしまい、加熱手段を加熱作動させるためのエネルギー消費量が増加して装置の効率が低下する虞があった。
【０００５】
説明を加えると、貯湯タンク内の温度成層の形成状態は、通常、図４の（ａ）に示すように、貯湯タンク１の上部から、貯湯設定温度Ｔｃに相当する高温部分、その高温部分よりも低くかつ低温部分よりも高い温度の温度遷移域部分、低温部分の順に温度成層が形成されることとなるが、例えば、貯湯設定温度Ｔｃが６０℃で、給湯目標温度が４０℃に設定されているときなどのように、貯湯設定温度Ｔｃが給湯目標温度よりも十分に高い温度に設定されているときには、温度遷移域部分の形成範囲内に、給湯目標温度よりも高く加熱手段の非加熱作動状態にて混合給湯手段にて水と混合して給湯目標温度にすることが可能な温度の湯水が存在することとなる。
【０００６】
そして、給湯されることにより、高温部分の形成範囲の湯水が使用されると、高温部分の形態範囲の下端位置が上方に移動して、図４の（ａ）から（ｂ）に移行することとなるが、上述の如く、加熱手段を加熱作動させるための条件が貯湯設定温度の湯が最低確保量未満になることとなっているものでは、高温部分の形成範囲の下端位置が最低確保量に相当する位置Ｑｈよりも上方になると、すなわち、最上部サーミスタＳ１にて貯湯設定温度Ｔｃ未満の温度が検出されると、加熱手段を加熱作動させることとなって、温度遷移域部分の形成範囲内に存在する給湯可能な湯水を給湯することなく、加熱手段を加熱作動させてしまうこととなる。
【０００７】
また、温度成層における温度遷移域部分の形成範囲は時間経過ととともに拡大するものとなっており、その温度遷移域部分の形成範囲が大きくなるほど、貯湯タンク内における温度遷移域部分の割合が大きくなり、貯湯設定温度に相当する高温部分の形成可能な範囲、すなわち給湯に使用する湯を貯湯タンクに貯湯できる貯湯可能容量が小さくなるので、貯湯可能容量を給湯に必要な量だけ確保するために、貯湯タンクの容量を大きなものにする必要などが生じることとなる。
【０００８】
そして、上述の如く、給湯中における加熱手段を加熱作動させるための条件が、貯湯設定温度の湯が最低確保量未満になることとなっているものでは、給湯されることにより、温度成層における高温部分が上昇していき、温度遷移域部分の形成範囲の下端位置が最低確保量に相当する位置Ｑｈよりも上方になると、加熱手段を加熱作動させることとなって、温度成層における温度遷移域部分の湯水を貯湯タンクから排出することができず、時間経過に伴う温度遷移域部分の形成範囲の拡大を抑制することができないものとなっている。
【０００９】
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、温度遷移域の形成範囲の縮小を図るとともに、装置の効率を向上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。
【００１０】
【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、上部に給湯路が接続されかつ下部に給水路が接続されている貯湯タンクと、その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、その湯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湯水循環手段と、前記給湯路を通して供給される前記貯湯タンクからの湯に水を混合して、給湯目標温度の湯水を給湯する混合給湯手段と、前記加熱手段の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、貯湯条件が満たされると、前記湯水循環手段にて循環される湯水を前記加熱手段にて貯湯設定温度の湯に加熱して、温度成層を形成する状態で前記貯湯タンク内に貯湯し、その貯湯された湯を前記加熱手段の非加熱作動状態にて給湯す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、
前記運転制御手段が、前記貯湯タンク内に貯湯設定温度の湯が最低確保量以上に貯湯されているときに、前記加熱手段の非加熱作動状態で給湯されることにより、前記貯湯タンク内の湯が前記給湯目標温度を基準として定められる加熱開始用温度未満でかつ前記最低確保量未満となって加熱条件が満たされると、前記加熱手段を加熱作動させて前記貯湯タンク内に貯湯するように構成され、
前記運転制御手段が、前記加熱手段の加熱作動状態で給湯しているときに、その給湯が停止されるに伴って、前記加熱手段の加熱作動を停止するように構成されている。
【００１１】
すなわち、貯湯タンク内に貯湯設定温度の湯が最低確保量以上に貯湯されているときに、加熱手段の非加熱作動状態で給湯されることにより、貯湯設定温度に相当する高温部分の湯を使用してしまい、さらに、温度遷移域部分の湯水を使用して、最低確保量に相当する位置の貯湯タンク内の湯が加熱開始用温度未満になると、加熱手段を加熱作動させることが可能となって、温度遷移域部分に存在する加熱手段を非加熱作動状態にしたまま給湯しても、給湯目標温度の湯水を給湯することが可能な湯水を給湯に使用することが可能となるとともに、温度遷移域部分の湯水を貯湯タンクから排出することが可能となる。
【００１２】
説明を加えると、給湯されることにより、温度成層の形成状態が、図４の（ａ）から（ｂ）に移行しても、加熱手段を加熱作動させずに、さらに、給湯されて図４の（ｃ）となり加熱開始用温度Ｔｋ未満になってはじめて加熱手段を加熱作動させることが可能となって、温度遷移域部分の湯水を給湯に使用することが可能となる。
したがって、貯湯タンク内の温度成層における温度遷移域部分の湯水を貯湯タンクから排出しながら、加熱手段を極力加熱作動させることなく給湯することができることとなって、温度遷移域の形成範囲の縮小を図るとともに、装置の効率を向上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到った。
【００１３】
又、請求項１に記載の発明によれば、例えば、給湯が停止しても、貯湯設定温度の湯が最低確保量以上貯湯されるまでは、加熱手段の加熱作動を継続するものでは、給湯が停止されているので、その余剰に貯湯された湯を無駄にする虞があり、加熱手段を加熱作動させるためのエネルギー消費量が増加するなど、装置の効率が悪化する虞があるが、給湯されることにより、加熱条件が満たされて、加熱手段を加熱作動させながら給湯しているときに、その給湯が停止されるに伴なって、加熱手段の加熱作動を停止させることができることとなって、極力無駄な貯湯を回避することができ、装置の効率を向上することが可能となる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、前記給湯路において前記混合給湯手段にて水が混合されるよりも上流側の上流側流路部分に接続されて、その接続箇所よりも上流側の共用流路部分を通して前記加熱手段にて加熱された湯水を前記貯湯タンク内の上部に供給する貯湯用流路と、
その貯湯用流路を通流する湯量を調整自在な貯湯量調整手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、前記加熱条件が満たされるに伴って、前記加熱手段を加熱作動させるときに、前記貯湯タンク内の湯が前記給湯目標温度を基準として前記加熱開始用温度よりも低く定められる給湯能力抑制用温度以上でかつ前記加熱開始用温度未満の給湯能力抑制用温度範囲内であると、前記加熱手段にて加熱された湯と前記貯湯タンク内の上部の湯水とを混合して給湯させるべく、前記貯湯用流路を通流する湯量が給湯必要量よりも少ない量になるように前記貯湯量調整手段を制御するように構成されている。
【００１５】
すなわち、加熱手段にて加熱された湯と混合して給湯しても、給湯目標温度の湯水の給湯が可能となる給湯能力抑制用温度範囲内の湯水が貯湯タンクに存在するときには、その貯湯タンク内の湯水を加熱手段にて加熱された湯と混合して給湯させるべく、貯湯用流路を通流する湯量が給湯必要量よりも少ない量になるように貯湯量調整手段を制御することができることとなって、加熱手段にて加熱された湯と、貯湯タンク内の上部まで上昇している温度成層における温度遷移域部分の形成範囲の湯水とを混合して給湯目標温度の湯水を給湯させることが可能となる。
したがって、請求項１との協働作動により、温度成層における温度遷移域部分の湯水のうち、加熱開始用温度以上の湯水だけでなく、給湯能力抑制用温度範囲内の温度の湯水をも貯湯タンクから排出することが可能となり、温度成層における温度遷移域部分の形成範囲をより一層縮小することが可能となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、前記運転制御手段が、前記加熱条件が満たされるに伴って、前記加熱手段を加熱作動させるときに、前記貯湯タンク内の湯が前記給湯能力抑制用温度未満であると、前記加熱手段にて加熱された湯のみを給湯させるべく、前記貯湯用流路を通流する湯量が前記給湯必要量になるように前記貯湯量調整手段を制御するように構成されている。
【００１７】
すなわち、貯湯タンク内の湯が、加熱手段にて加熱された湯と混合して給湯しても、給湯目標温度の湯水の給湯ができない給湯能力抑制用温度未満まで低下していると、加熱手段にて加熱された湯を貯湯タンク内の上部の湯水と混合することなく、加熱手段にて加熱された湯のみを給湯させるべく、貯湯用流路を通流する湯量が前記給湯必要量になるように前記貯湯量調整手段を制御することができるので、貯湯タンク内の湯水を多量に使用しても、給湯必要量の湯を給湯することができることとなって、湯切れすることなく給湯目標温度の湯水を給湯することが可能となる。
【００１８】
【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。
【００１９】
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手段としての加熱部４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にて貯湯設定温度の湯に加熱して、温度成層を形成する状態で貯湯タンク１内に貯湯し、その貯湯された湯を加熱部４の非加熱作動状態にて給湯するように構成されている。
【００２０】
前記貯湯タンク１内には、貯湯設定温度の湯の貯湯量が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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、給湯路６を通流する湯水の流量を検出する給湯流量センサ２０が設けられている。
【００２３】
前記給湯路６を通して風呂場や台所に給湯するときには、給湯目標温度としての給湯設定温度、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、ミキシングバルブ８、給水サーミスタ９、貯湯出口サーミスタ１３などが給湯操作手段Ｇとして構成され、この給湯操作手段Ｇと貯湯ユニット制御部Ｃにて混合給湯手段Ｑが構成されている。
【００２４】
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、給湯路６において水が混合されるミキシングバルブ８よりも上流側の上流側流路部分６ａに接続されて、その接続箇所よりも上流側の共用流路部分６ｂを通して加熱部４にて加熱された湯を貯湯タンク１の上部に供給する貯湯用流路としての上部接続路２５が連通接続され、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、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、ヒートポンプ式加熱部３３を補助加熱部３５よりも優先させて加熱作動させる主加熱装置とし、補助加熱部３５をヒートポンプ式加熱部３３のみでは加熱負荷を賄えないときに加熱作動させる補助加熱装置として構成している。
そして、循環路３の湯水の循環方向において上流側から、ヒートポンプ式加熱部３３、補助加熱部３５の順に設けられている。
【００２７】
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。
そして、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。
【００２８】
前記循環路３には、ヒートポンプ式加熱部３３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、上部接続路２５を通流する湯量を調整自在な貯湯量調整手段としての貯湯量調整バルブ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。
【００２９】
そして、循環流量センサ６２の検出情報に基づいて、貯湯量調整バルブ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、貯湯量調整バルブ６５、貯湯サーミスタ６６などにより構成されている。
【００３０】
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と貯湯量調整バルブ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。
【００３１】
このようにして、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、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。
【００３２】
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Ｂ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。
【００３３】
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、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。
【００３４】
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、空調暖房運転させるとともに、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。
【００３５】
前記空調冷房運転においては、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。
【００３６】
前記空調暖房運転においては、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。
【００３７】
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、湯水循環手段Ｅにて循環される湯水を加熱部４にて貯湯設定温度の湯に加熱して、温度成層を形成する状態で貯湯タンク１内に貯湯する貯湯運転、加熱部４を加熱作動させて給湯する加熱給湯運転の夫々の運転を実行するように構成されている。
【００３８】
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。
【００３９】
前記貯湯ユニット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、補助熱交換部３５の夫々の運転を制御して、貯湯運転、加熱給湯運転を実行するように構成されている。
【００４０】
以下、貯湯運転、加熱給湯運転について説明するが、湯水循環手段Ｅにおける、上部開閉弁２８、戻し開閉弁２９、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。
【００４１】
前記貯湯運転は、設定時刻に貯湯設定温度の湯を目標貯湯量貯湯したり、使用者にて貯湯タンク１内の目標貯湯量を予約しているときに、貯湯タンク１に貯湯設定温度の湯を目標貯湯量貯湯するための時刻になるなどして貯湯条件が満たされると、湯水循環手段Ｅにて循環される湯水を加熱部４にて貯湯設定温度の湯に加熱して、温度成層を形成する状態で貯湯タンク内に貯湯して、貯湯タンク１内に貯湯設定温度の湯を貯湯目標量貯湯するように構成されている。
【００４２】
具体的に説明すると、貯湯条件が満たされると、加熱用電子膨張弁７４ａを開状態に制御し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て、ヒートポンプ式加熱部３３に冷媒を供給させるとともに、貯湯サーミスタ６６による検出温度が貯湯許容温度未満であると、図１中の点線矢印に示すように、湯水循環手段Ｅを初期貯湯循環状態にて運転させ、かつ、貯湯サーミスタ６６による検出温度が貯湯許容温度以上であると、図１中の実線矢印に示すように、貯湯タンク１の上部に供給する加熱温水の温度を貯湯設定温度に維持するように湯水の循環量を増減制御して湯水循環手段Ｅを貯湯循環状態にて運転させるように構成されている。
ちなみに、貯湯許容温度は、例えば、貯湯設定温度よりも２０℃低い温度として設定され、循環流量を調整することによりヒートポンプ式加熱部３３にて加熱された湯水の温度を貯湯設定温度にすることができるような温度に設定されている。
【００４３】
すなわち、貯湯サーミスタ６６による検出温度が貯湯許容温度未満であると、補助バイパス開閉弁７０および戻し開閉弁２９を開弁させて、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、その湯水を貯湯タンク１の底部に戻す形態で貯湯タンク１内の湯水を加熱するようにしている。
【００４４】
また、貯湯サーミスタ６６による検出温度が貯湯許容温度以上であると、補助バイパス開閉弁７０および上部開閉弁２８を開弁させて、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れるように、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、その湯水を貯湯タンク１の上部に戻す形態で貯湯タンク１内の湯水を加熱するとともに、貯湯サーミスタ６６による検出温度に基づいて、貯湯タンク１の上部に供給される湯水の温度が貯湯設定温度になるように貯湯量調整バルブ６５の開度を調整するようにしている。
【００４５】
前記加熱給湯運転は、貯湯タンク１内に貯湯設定温度の湯が最低確保量以上に貯湯されているときに、加熱部４の非加熱作動状態で給湯されることにより、貯湯タンク１内の湯が給湯設定温度を基準として定められる加熱開始用温度未満でかつ最低確保量未満となって加熱条件が満たされると、加熱部４を加熱作動させて貯湯タンク１内に貯湯して、その給湯が停止されるに伴なって、加熱部４の加熱作動を停止するように構成されている。
ちなみに、加熱開始用温度は、給湯設定温度を基準として給湯設定温度よりも少し高い温度に設定されており、例えば、給湯設定温度が４０℃のときには、４２℃に設定されている。
【００４６】
なお、この加熱給湯運転において、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。
【００４７】
具体的に説明すると、図４の（ａ）示す温度成層状態において、加熱部４の非加熱作動状態で貯湯タンク１内に貯湯されている湯が給湯されることにより、図４の（ｂ）を経て、図４の（ｃ）に示すように、最上部サーミスタＳ１にて検出される検出湯温が貯湯設定温度Ｔｃよりも低い加熱開始用温度Ｔｋ未満になると、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にて加熱された湯水が貯湯設定温度になるように湯水循環手段Ｅおよび補助加熱部３５の運転を制御するようにしている。
なお、加熱条件が満たされたときに、空調運転中ではないなど、ヒートポンプ式加熱部３３での加熱が可能であれば、ヒートポンプ式加熱部３３においても加熱するように構成してもよい。
【００４８】
ちなみに、図４は、貯湯タンク内の温度成層の形成状態を示す図、および、貯湯タンク内の湯水の温度と貯湯タンクにおける温度成層の形成位置の関係を示すグラフであり、貯湯設定温度をＴｃで示し、加熱開始用温度をＴｋで示し、最低確保量に相当する位置をＱｈで示している。
【００４９】
すなわち、補助用断続開閉弁６３および上部開閉弁２８を開弁させて、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部３５にて加熱したのち、その湯を上部接続路２５から給湯路６に供給して給湯するとともに、上部接続路２５を通流する湯の温度が貯湯設定温度になるように、補助加熱部３５におけるファン３７の回転速度およびガス比例弁４０の開度を調整するようにしている。
【００５０】
そして、加熱部４を加熱作動させて給湯しているときに、給湯流量センサ２０の検出流量が給湯設定量未満になるなど、給湯が停止されたことを検出すると、加熱部４の加熱作動を停止するようにしている。
【００５１】
また、上述の如く、加熱条件が満たされると、加熱部４を加熱作動させて給湯させる加熱給湯運転を実行することになるが、加熱条件が満たされるに伴って、加熱部４を加熱作動させるときに、貯湯タンク内の湯の温度によって給湯能力抑制処理と給湯能力非抑制処理のどちらかの処理を実行する。
すなわち、貯湯タンク１の湯が給湯設定温度を基準として加熱開始用温度よりも低く定められている給湯能力抑制用温度以上でかつ加熱開始用温度未満の給湯能力抑制用温度範囲内であると、図５中実線矢印で示すように、加熱部４にて加熱された湯と貯湯タンク１内の上部の湯水とを混合して給湯させるべく、上部接続路２５を通流する湯量が給湯必要量よりも少ない量になるように貯湯量調整バルブ６５を制御する給湯能力抑制処理を実行するようにしている。
そして、貯湯タンク１の湯が給湯能力抑制用温度未満であると、図５中点線矢印で示すように、加熱部４にて加熱された湯のみを給湯させるべく、上部接続路２５を通流する湯量が給湯必要量になるように貯湯量調整バルブ６５を制御する給湯能力非抑制処理を実行するようにしている。
【００５２】
ちなみに、給湯能力抑制用温度は、給湯設定温度を基準として給湯設定温度よりも低くかつ加熱開始用温度よりも低い温度に設定され、例えば、給湯設定温度が４０℃で加熱開始用温度が４２℃のときには、３５℃に設定され、この場合、給湯能力抑制用温度範囲は、３５℃から４２℃の間の温度となっている。
【００５３】
前記給湯能力抑制処理について具体的に説明すると、加熱部４の非加熱作動状態で貯湯タンク１内に貯湯されている湯が給湯されることにより、最上部サーミスタＳ１にて検出される検出湯温が給湯能力抑制用温度範囲内であると、上部接続路２５を通流する湯量が実際に給湯する給湯必要量よりも少ない量になるように貯湯量調整バルブ６５にて調整して、給湯路６における上部接続路２５との接続箇所において、貯湯タンク１内の上部の湯水と加熱部４にて加熱された湯とを混合して給湯路６を通して給湯するようにしている。
【００５４】
前記給湯能力非抑制処理について具体的に説明すると、加熱部４の非加熱作動状態で貯湯タンク１内に貯湯されている湯が給湯されることにより、最上部サーミスタＳ１にて検出される検出湯温が給湯能力抑制用温度未満であると、上部接続路２５を通流する湯量が実際に給湯する給湯必要量となるように貯湯量調整バルブ６５にて調整して、加熱部４にて加熱された湯のみを給湯路６を通して給湯するようにしている。
【００５５】
このようにして、温度成層における温度遷移域部分の加熱開始用温度以上の湯水を給湯に使用して、貯湯タンク１から排出することが可能となり、さらに、給湯能力抑制用範囲内の湯水をも給湯に使用して、貯湯タンク１から排出することが可能となるので、温度遷移域部分に加熱部４の非加熱作動状態にて給湯可能な湯水が存在する限り、その湯水を使用して加熱手段の無駄な加熱作動を回避しながら、温度遷移域部分の縮小を図ることができることとなる。
【００５６】
前記加熱給湯運転の制御動作について、図６のフローチャートに基づいて説明すると、加熱部４の非加熱作動状態で貯湯タンク１内に貯湯されている湯が給湯されることにより、最上部サーミスタＳ１にて検出される検出湯温が貯湯設定温度よりも低い加熱開始用温度未満になって加熱条件が満たされている状態で（ステップ１）、最上部サーミスタＳ１にて検出される検出湯温が給湯能力抑制用温度範囲内であると、給湯能力抑制処理を実行し（ステップ２，３）、最上部サーミスタＳ１にて検出される検出湯温が給湯能力抑制用温度未満であると、給湯能力非抑制処理を実行する（ステップ４）。
【００５７】
そして、給湯能力抑制処理および給湯能力非抑制処理のいずれかは、給湯が停止されるまで継続され、給湯が停止されると、加熱部４の加熱作動を停止させる加熱停止処理を実行する（ステップ５，６）。
具体的には、ガスセフティ弁３９、ガス比例弁４０、ガスメイン弁４１を閉弁させて補助加熱部３５におけるバーナ３６の燃焼を停止させて、その後ファン３７の作動を停止させるとともに、循環ポンプＰ１の作動を停止させて開弁している開閉弁を閉じるようにしている。
なお、給湯流量センサ２０による検出流量が設定量未満になることにより、給湯の停止を検出するようにしている。
【００５８】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、加熱条件が満たされると、そのときの貯湯タンク１の湯の温度によって、給湯能力抑制処理と給湯能力非抑制処理のどちらかを実行するようにしているが、加熱条件が満たされると、常に給湯能力非抑制処理を実行するようにして実施することも可能である。
【００６０】
（２）上記実施形態では、主加熱装置としてヒートポンプ装置を適応し、補助加熱装置としてバーナ３６の燃焼を利用して加熱する例を示しているが、これに代えて、例えば、ガスエンジンにて発電機を駆動させるコジェネレーションシステムにおける排熱を利用して加熱するものや、燃料電池における排熱を利用して加熱するものを主加熱装置として適応し、電気ヒータを補助加熱装置として適応したり、補助加熱装置のみで構成するなど、加熱部４の構成については各種の加熱装置を適応して実施することが可能である。
【００６１】
（３）上記実施形態では、貯湯ユニットＡに給湯操作手段Ｇを備えるようにしているが、貯湯ユニットＡとは別に給湯操作手段Ｇを設けるようにして実施することも可能である。
【００６２】
（４）上記実施形態では、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示したが、貯湯タンク１の湯水を加熱する加熱手段を備えたものであればよく、その他の貯湯式の給湯熱源装置にも適応することができる。
また、ヒートポンプ装置についても電気式のものでもよく、各種のヒートポンプ装置が適応可能である。
【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】貯湯タンクの温度成層の形成状態を示す図
【図５】加熱給湯運転における貯湯ユニットの概略構成図
【図６】加熱給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
４ 加熱手段
５ 給水路
６ 給湯路
６ａ 給湯路における上流側流路部分
６ｂ 給湯路における共用流路部分
２５ 貯湯用流路
６５ 貯湯量調整手段
Ｅ 湯水循環手段
Ｑ 混合給湯手段
Ｕ 運転制御手段

Claims (3)

1. 上部に給湯路が接続されかつ下部に給水路が接続されている貯湯タンクと、
   その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、その湯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湯水循環手段と、
   前記給湯路を通して供給される前記貯湯タンクからの湯に水を混合して、給湯目標温度の湯水を給湯する混合給湯手段と、
   前記加熱手段の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
   前記運転制御手段が、貯湯条件が満たされると、前記湯水循環手段にて循環される湯水を前記加熱手段にて貯湯設定温度の湯に加熱して、温度成層を形成する状態で前記貯湯タンク内に貯湯し、その貯湯された湯を前記加熱手段の非加熱作動状態にて給湯す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、
   前記運転制御手段が、前記貯湯タンク内に貯湯設定温度の湯が最低確保量以上に貯湯されているときに、前記加熱手段の非加熱作動状態で給湯されることにより、前記貯湯タンク内の湯が前記給湯目標温度を基準として定められる加熱開始用温度未満でかつ前記最低確保量未満となって加熱条件が満たされると、前記加熱手段を加熱作動させて前記貯湯タンク内に貯湯するように構成され、
   前記運転制御手段が、前記加熱手段の加熱作動状態で給湯しているときに、その給湯が停止されるに伴って、前記加熱手段の加熱作動を停止するように構成されている貯湯式の給湯熱源装置。
2. 前記給湯路において前記混合給湯手段にて水が混合されるよりも上流側の上流側流路部分に接続されて、その接続箇所よりも上流側の共用流路部分を通して前記加熱手段にて加熱された湯水を前記貯湯タンク内の上部に供給する貯湯用流路と、
   その貯湯用流路を通流する湯量を調整自在な貯湯量調整手段とが設けられ、
   前記運転制御手段が、前記加熱条件が満たされるに伴って、前記加熱手段を加熱作動させるときに、前記貯湯タンク内の湯が前記給湯目標温度を基準として前記加熱開始用温度よりも低く定められる給湯能力抑制用温度以上でかつ前記加熱開始用温度未満の給湯能力抑制用温度範囲内であると、前記加熱手段にて加熱された湯と前記貯湯タンク内の上部の湯水とを混合して給湯させるべく、前記貯湯用流路を通流する湯量が給湯必要量よりも少ない量になるように前記貯湯量調整手段を制御するように構成されている請求項１に記載の貯湯式の給湯熱源装置。
3. 前記運転制御手段が、前記加熱条件が満たされるに伴って、前記加熱手段を加熱作動させるときに、前記貯湯タンク内の湯が前記給湯能力抑制用温度未満であると、前記加熱手段にて加熱された湯のみを給湯させるべく、前記貯湯用流路を通流する湯量が前記給湯必要量になるように前記貯湯量調整手段を制御するように構成されている請求項２に記載の貯湯式の給湯熱源装置。

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