JP4867514B2 - ヒートポンプ式給湯暖房装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプサイクルにより貯湯タンク内の給湯水を加熱するとともに、ヒートポンプサイクルにより加熱された給湯水の熱、あるいは貯湯タンクに蓄えられた給湯水の熱を用いて暖房運転を行うヒートポンプ式給湯暖房装置に関する。

ヒートポンプサイクルにより加熱された給湯水の熱、あるいは貯湯タンクに蓄えられた給湯水の熱を用いて暖房運転を行うヒートポンプ式給湯暖房装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
ヒートポンプ式給湯暖房装置による暖房運転には、（１）ヒートポンプサイクルで加熱された給湯水により、直接、暖房用のブラインを加熱する「直暖運転」と、（２）貯湯タンクに蓄えられた給湯水により、暖房用のブラインを加熱する「蓄暖運転」とがある。この直暖運転と蓄暖運転を、ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転条件に応じて切り替えることが提案されている。

ここで、直暖運転時に、暖房装置側がブラインの加熱量を多く要求する場合（例えば、暖房運転始動時など）と、ブラインの加熱量を多く要求しない場合（例えば、定常運転時など）とがある。そこで、暖房装置側がブラインの加熱量を多く要求する場合には、ヒートポンプサイクルで加熱する給湯水の沸き上げ温度を高く（例えば９０℃）してブラインの加熱量を多くし、暖房装置側がブラインの加熱量を多く要求しない場合には、ヒートポンプサイクルで加熱する給湯水の沸き上げ温度を低く（例えば６５℃）してヒートポンプサイクルのＣＯＰ（成績係数）を高める提案がなされている。

また、直暖運転時には、ヒートポンプサイクルで加熱された給湯水（沸き上げられた給湯水）の全てが暖房用のブラインを加熱するための水／ブライン熱交換器に導かれる訳でなく、沸き上げられた給湯水の余剰分が貯湯タンクに戻され、貯湯タンクがバッファとして用いられる。
このため、直暖運転時で、暖房装置側がブラインの加熱量を多く要求しない運転状態（定常運転など）が続くほど、貯湯タンクの内部には、ヒートポンプサイクルで低めに加熱された中温の給湯水（中温水：例えば６５℃）が多く蓄えられる。

一方、ヒートポンプ式給湯暖房装置は、深夜などの電気料金が安い時間帯に、貯湯タンク内の給湯水を、高温の給湯水（熱水：例えば９０℃）に沸き上げる高温貯湯運転を行う。この高温貯湯運転時において、中温水を熱水に沸き上げる運転は、ヒートポンプサイクルのＣＯＰが低くなってしまう。
しかし、上述したように、直暖運転時で、暖房装置側がブラインの加熱量を多く要求しない運転状態（定常運転など）が続くことで、貯湯タンクの内部にはヒートポンプサイクルで低めに加熱された中温水が多く蓄えられることとなるため、深夜等において高温貯湯運転を行う際にＣＯＰが低下する不具合が生じる。
特開２００４−２８６２９２号公報

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、直暖運転時におけるＣＯＰと、高温貯湯運転時におけるＣＯＰとを、共に高めることのできるヒートポンプ式給湯暖房装置の提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用するヒートポンプ式給湯暖房装置の制御装置（４）は、直暖運転時において、Ｈ／Ｐ給水温度（Ｔ１）が低い時に、ヒートポンプサイクル（Ｒ）による給湯水の沸き上げ温度を低温側に制御し、Ｈ／Ｐ給水温度（Ｔ１）が高い時に、ヒートポンプサイクル（Ｒ）による給湯水の沸き上げ温度を高温側に制御する。
Ｈ／Ｐ給水温度（Ｔ１）が低い時は、沸き上げ温度を高くするよりも、沸き上げ温度を低くした方がヒートポンプサイクル（Ｒ）のＣＯＰを高くできるため、直暖運転時におけるＣＯＰを高くできる。

一方、Ｈ／Ｐ給水温度（Ｔ１）が高い時は、沸き上げ温度を高くしても、沸き上げ温度を低くしても、ヒートポンプサイクル（Ｒ）のＣＯＰの差が小さい。そこで、Ｈ／Ｐ給水温度（Ｔ１）が高い時は、沸き上げ温度を高くすることで、直暖運転時に貯湯タンク（５）へ導かれる余剰の給湯水を熱水にすることができる。この結果、直暖運転時に貯湯タンク（５）内に熱水が蓄えられることになり、直暖運転時に貯湯タンク（５）内に中温水が蓄えられることを抑えることができる。即ち、貯湯タンク（５）内の中温水の割合が抑えられ、逆に貯湯タンク（５）内の熱水の割合が増える。
このように、貯湯タンク（５）内の中温水の割合が抑えられるため、深夜等に高温貯湯運転を行う際、中温水を熱水に沸き上げる運転（ＣＯＰの低い運転）を減らすことができる。即ち、高温貯湯運転時のＣＯＰを高めることができる。
また、貯湯タンク（５）内の熱水の割合が増えるため、深夜等に貯湯タンク（５）内を熱水に沸き上げる高温貯湯運転の運転時間を短縮することができ、高温貯湯運転に要する消費電力を抑えることができる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用するヒートポンプ式給湯暖房装置の制御装置（４）は、直暖運転時にヒートポンプサイクル（Ｒ）による給湯水の沸き上げ温度を低温側に制御する際、ヒートポンプサイクル（Ｒ）で加熱された給湯水の余剰分を、貯湯タンク（５）の上下方向の中間部に戻し、直暖運転時にヒートポンプサイクル（Ｒ）による給湯水の沸き上げ温度を高温側に制御する際、ヒートポンプサイクル（Ｒ）で加熱された給湯水の余剰分を、貯湯タンク（５）の上下方向の上部に戻す。
即ち、直暖運転時に、熱水が貯湯タンク（５）の上部に戻され、中温水が貯湯タンク（５）の中間部に戻される。
これにより、貯湯タンク（５）内において熱水と中温水とが混ざり合う不具合が生じない。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用するヒートポンプ式給湯暖房装置の制御装置（４）は、暖房運転時に所定の運転条件が成立した際に、貯湯タンク（５）における上下方向の中間部に蓄えられた中温水を水／ブライン熱交換器（３４）に導いて暖房運転を実施する。
これにより、暖房運転時、貯湯タンク（５）内に蓄えられた中温水を消費することができ、結果的に貯湯タンク（５）内における熱水以外の給湯水温度を下げることができる。 このように、貯湯タンク（５）内における熱水以外の給湯水温度を下げることができるため、深夜等に高温貯湯運転を行う際のＣＯＰを高めることができる。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用するヒートポンプ式給湯暖房装置の制御装置（４）は、暖房運転中に貯湯タンク（５）における上下方向の中間部の貯湯温度が所定温度より高い時に、貯湯タンク（５）における上下方向の中間部に蓄えられた中温水を水／ブライン熱交換器（３４）に導いて暖房運転を実施する。

最良の形態１のヒートポンプ式給湯暖房装置は、加熱された給湯水を蓄える貯湯タンク（５）と、冷媒の放熱を行う放熱器（２２）を備えたヒートポンプサイクル（Ｒ）と、放熱器（２２）における冷媒の放熱によって貯湯タンク（５）内の給湯水を加熱する冷媒／水熱交換器（２６）と、貯湯タンク（５）内に蓄えられた給湯水の熱、あるいはヒートポンプサイクル（Ｒ）により加熱された給湯水の熱によって、暖房用のブラインを加熱する水／ブライン熱交換器（３４）と、ヒートポンプサイクル（Ｒ）によって加熱される給湯水の温度を制御する制御装置（４）とを具備する。
このヒートポンプ式給湯暖房装置は、直暖運転時に、ヒートポンプサイクル（Ｒ）で加熱された給湯水の余剰分を貯湯タンク（５）に戻す構造を採用している。

制御装置（４）は、直暖運転時に、Ｈ／Ｐ給水温度（Ｔ１）が予め設定された基準給水温度より低い時に、ヒートポンプサイクル（Ｒ）による給湯水の沸き上げ温度を低温側に制御し、Ｈ／Ｐ給水温度（Ｔ１）が予め設定された基準給水温度より高い時に、ヒートポンプサイクル（Ｒ）による給湯水の沸き上げ温度を高温側に制御する「沸き上げ温度切替手段（制御プログラム）」を備える。
この沸き上げ温度切替手段が実行されることにより、Ｈ／Ｐ給水温度（Ｔ１）が低い時は沸き上げ温度が低く、ＣＯＰを高くできる。
また、Ｈ／Ｐ給水温度（Ｔ１）が高い時は沸き上げ温度が高く、貯湯タンク（５）内の中温水の割合が抑えられ、高温貯湯運転を行う際にＣＯＰの低い運転を減らすことができる。即ち、高温貯湯運転時のＣＯＰを高めることができる。
さらに、Ｈ／Ｐ給水温度（Ｔ１）が高い時は沸き上げ温度が高くて貯湯タンク（５）内の熱水の割合が増えるため、高温貯湯運転の運転時間を短縮でき、消費電力を抑えることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施例の具体的な手段との対向関係を示すものである。

本発明をヒートポンプ式給湯暖房装置に適用した実施例１を、図１〜図５を参照して説明する。
ヒートポンプ式給湯暖房装置は、タンク装置１、ヒートポンプ熱源装置２および温水式暖房装置３を備え、制御装置４によって運転が制御される。
なお、以下では、貯湯タンク５内に蓄えられる水を「給湯水」と称し、給湯水のうち貯湯タンク５の上部に蓄えられる高温の水（例えば、７５〜９０℃の水）を「熱水」と称し、給湯水のうち貯湯タンク５の上下方向の中間部に蓄えられ、熱水より温度の低い水（例えば、４０〜７５℃の水）を「中温水」と称し、給湯水のうち貯湯タンク５の下部に蓄えられ、中温水より温度の低い水（例えば、４０℃未満の水）、あるいは上水道から直接供給される水を「冷水」と称して説明する。

（タンク装置１の説明）
タンク装置１は、給湯水を蓄える貯湯タンク５を搭載する。この貯湯タンク５は、熱水を長時間保温した状態で蓄えることのできる所定容量の断熱容器であり、耐腐食性に優れた材料（例えば、ステンレス等）よりなる。
貯湯タンク５の下部には、上水道に接続される給水配管６が接続されている。この給水配管６には、図示しない逆止弁および電動開閉弁（例えば、常開弁）が設けられており、上水道に接続された状態で、且つ電動開閉弁が開かれた状態において、上水道から供給される水道水が水道圧によって貯湯タンク５の下部に供給される。

貯湯タンク５の上部には、貯湯タンク５の上部に蓄えられている熱水を外部に給湯するための給湯配管７が接続されている。
貯湯タンク５の中間部には、貯湯タンク５の中間部に蓄えられている中温水を外部に給湯するための中温水配管８が接続されている。この中温水配管８の下流端は、給湯配管７の途中に設けられた第１電動三方弁１１（熱水／中温水切替三方弁）に接続されており、第１電動三方弁１１を切り替えることにより、熱水または中温水が出水可能に設けられている。

第１電動三方弁１１の下流側の給湯配管７には、第２電動三方弁１２（給湯／冷水切替三方弁）が設けられている。この第２電動三方弁１２の一方には、給水配管６から分岐したバイパス給水配管１３が接続されており、第２電動三方弁１２を切り替えることにより、貯湯タンク５内の給湯水（熱水または中温水）あるいは冷水（水道水）が出水可能になっている。

（給湯水加熱回路Ｋ０および暖房用１次回路Ｋ１の説明）
貯湯タンク５は、上記配管類とは別に、内部に貯溜する給湯水を加熱するための給湯水加熱回路Ｋ０と、内部に貯溜する給湯水によって暖房用のブラインを加熱するための暖房用１次回路Ｋ１とが接続される。先ず、給湯水加熱回路Ｋ０および暖房用１次回路Ｋ１の基本構成を説明する。

給湯水加熱回路Ｋ０は、貯湯タンク５の下部の給湯水をヒートポンプ熱源装置２により加熱し、貯湯タンク５の上部へ戻す還流回路である。この給湯水加熱回路Ｋ０には、水側熱交換器１４が設けられており、後述するヒートポンプサイクルＲの放熱器２２を通過する冷媒と熱交換することによって、水側熱交換器１４を通過する給湯水が加熱される。水側熱交換器１４の上流側には貯湯用ポンプＰ０が設けられており、制御装置４から運転指示が与えられると、貯湯タンク５の下部→水側熱交換器１４→貯湯タンク５の上部に至る水流を発生させる。

暖房用１次回路Ｋ１は、貯湯タンク５の上部の熱水を暖房用水側熱交換器１６（後述する暖房用ブライン側熱交換器３１とともに水／ブライン熱交換器３４を成す）を介して貯湯タンク５の下部に戻す還流回路である。この暖房用１次回路Ｋ１の途中には、暖房用１次ポンプＰ１が設けられている。この暖房用１次ポンプＰ１は電動ポンプであり、制御装置４から運転指示が与えられると、貯湯タンク５の上部→暖房用水側熱交換器１６→貯湯タンク５の下部に至る水流を発生させる。

また、この実施例の給湯水加熱回路Ｋ０および暖房用１次回路Ｋ１は、上記基本構成に加え、（１）ヒートポンプ熱源装置２の作動時に水側熱交換器１４で加熱された給湯水を、貯湯タンク５の上部の他に、貯湯タンク５の中間部に戻すことが可能に設けられるとともに、（２）温水式暖房装置３の作動時に水側熱交換器１４で加熱された給湯水を直接的に暖房用水側熱交換器１６に供給可能に設けられ、（３）さらに貯湯タンク５の中間部に蓄えられた中温水を暖房用水側熱交換器１６に供給可能に設けられる。

具体的に、この実施例の給湯水加熱回路Ｋ０および暖房用１次回路Ｋ１は、第３、第４電動三方弁１８、１９を用いた水回路を採用し、
（１）水側熱交換器１４で加熱された『熱水』を貯湯タンク５の上部に供給する「高温貯湯運転｛図２（ａ）参照｝」、
（２）貯湯タンク５の上部の『熱水』を暖房用水側熱交換器１６に導く「高温蓄熱利用の床暖房運転（高温蓄暖）｛図２（ｂ）参照｝」、
（３）貯湯タンク５の中間部の『中温水』を暖房用水側熱交換器１６に導く「中温蓄熱利用の床暖房運転（中温蓄暖）｛図２（ｃ）参照｝」、
（４）水側熱交換器１４で加熱された『熱水』を直接的に暖房用水側熱交換器１６に導く「高温直接暖房運転（高温直暖：この時、水側熱交換器１４で加熱された熱水の余剰分は貯湯タンク５の上部へ戻される）｛図２（ｄ）参照｝」、
（５）水側熱交換器１４で加熱された『中温水』を直接的に暖房用水側熱交換器１６に導く「中温直接暖房運転（中温直暖：この時、水側熱交換器１４で加熱された中温水の余剰分は貯湯タンク５の中間部へ戻される）｛図２（ｅ）参照｝」など、運転状況に応じて種々の運転が可能となっている。
上記（４）、（５）により、貯湯タンク５内において熱水と中温水とが混ざり合う不具合が生じない。
なお、給湯水加熱回路Ｋ０および暖房用１次回路Ｋ１の水回路構成は、機能等に応じて種々変更可能なものである。

（ヒートポンプ熱源装置２の説明）
ヒートポンプ熱源装置２は、上述した給湯水加熱回路Ｋ０を用いて貯湯タンク５内の給湯水を加熱する熱源ユニットであり、給湯水加熱回路Ｋ０によって水側熱交換器１４に導かれた給湯水を加熱するためのヒートポンプサイクルＲを搭載する。
ヒートポンプサイクルＲは、貯湯タンク５内の給湯水を高温（例えば、９０℃）の熱水に加熱する超臨界ヒートポンプサイクルを採用している。ここで、超臨界ヒートポンプサイクルとは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、例えば、二酸化炭素、エチレン、エタン、酸化窒素などを冷媒とするヒートポンプサイクルである。

この実施例のヒートポンプサイクルＲは、冷媒圧縮機２１→放熱器２２→膨張装置２３→冷媒蒸発器２４→アキュムレータ２５→再び冷媒圧縮機２１の順で冷媒を循環させる閉回路を成す。
冷媒圧縮機２１は、冷媒（この実施例では二酸化炭素）の吸入、圧縮、吐出を行うものであり、この冷媒圧縮機２１は、図示しない電動モータによって駆動される。なお、冷媒圧縮機２１は、電動モータと一体型のものであっても良いし、電動モータと別体のものであっても良い。

放熱器２２は、水側熱交換器１４と組み合わされて冷媒／水熱交換器２６を構成するものであり、放熱器２２に供給された高温高圧の冷媒によって、水側熱交換器１４内を通過する給湯水を加熱する。具体的に、冷媒／水熱交換器２６では、放熱器２２を流れる冷媒の流れ方向と、水側熱交換器１４内を流れる給湯水の流れ方向とが対向するように設けられている。

膨張装置２３は、放熱器２２を通過した冷媒を断熱膨張させる減圧器であり、電動アクチュエータによって減圧量を可変できる電気式膨張弁を採用している。
冷媒蒸発器２４は、膨張装置２３を通過して減圧された冷媒と大気とを熱交換させて、冷媒の熱エネルギーを上昇させる。なお、冷媒蒸発器２４には、冷媒と大気との熱交換を促進させる電動ファン２７が設けられている。
アキュムレータ２５は、ヒートポンプサイクルＲの余剰冷媒を蓄えるとともに、ガス冷媒のみを冷媒圧縮機２１に導く気液分離器である。

（温水式暖房装置３の説明）
温水式暖房装置３は、上述した暖房用１次回路Ｋ１を用いて暖房用のブラインを加熱し、加熱されたブラインを用いて床暖房を行うものであり、給湯水の熱をブラインが受ける暖房用ブライン側熱交換器３１と、暖房用ブライン側熱交換器３１で加熱されたブラインの熱を放熱させる床暖房パネル３２と、暖房用ブライン側熱交換器３１で加熱されたブラインを床暖房パネル３２を通して再び暖房用ブライン側熱交換器３１に戻す暖房用２次回路Ｋ２と、この暖房用２次回路Ｋ２においてブラインを循環駆動する暖房用２次ポンプＰ２とを備える。

暖房用ブライン側熱交換器３１は、暖房用水側熱交換器１６と一体的に設けられ、暖房用水側熱交換器１６を通過する給湯水と、暖房用ブライン側熱交換器３１を通過するブラインとを熱交換する。即ち、暖房用ブライン側熱交換器３１は、暖房用水側熱交換器１６と組み合わされて水／ブライン熱交換器３４を構成する。具体的に水／ブライン熱交換器３４では、暖房用水側熱交換器１６内を流れる給湯水の流れ方向と、暖房用ブライン側熱交換器３１内を流れるブラインの流れ方向とが対向するように設けられている。

床暖房パネル３２は、床面に設置されるものであり、加熱されたブラインを流すことで床面を加熱して床暖房を行う。
暖房用２次回路Ｋ２は、水／ブライン熱交換器３４で加熱されたブラインを床暖房パネル３２に導くとともに、床暖房パネル３２を通過した放熱後のブラインを再び水／ブライン熱交換器３４に戻す循環回路である。
暖房用２次ポンプＰ２は電動ポンプであり、制御装置４から運転指示が与えられると、水／ブライン熱交換器３４→床暖房パネル３２→再び水／ブライン熱交換器３４の順でブラインを循環させる。

（制御装置４の説明）
制御装置４は、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存するメモリ（ＲＯＭ、スタンバイＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等）、入力回路、出力回路、電源回路などを含んで構成される周知のコンピュータである。
制御装置４は、読み込まれたセンサ類の信号（運転指示信号、温度設定信号、ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転状態など）に基づいて各種の演算処理を行い、ヒートポンプ式給湯暖房装置に搭載された各種電気機能部品（各ポンプ類、各電動バルブ類、冷媒圧縮機２１の電動モータ、電動ファン２７など）の通電制御を実施する。

制御装置４に接続されるセンサ類は、ヒートポンプ式給湯暖房装置の操作盤（メインスイッチ、床暖房の運転指示スイッチ、床暖房の温度設定器等を備える：図示しない）の他に、貯湯タンク５内の上下方向の温度分布を検出する複数の貯湯サーミスタ４１〜４６、貯湯タンク５から冷媒／水熱交換器２６に導かれる給湯水の温度（Ｈ／Ｐ給水温度Ｔ１）を検出するＨ／Ｐ給水温度センサ４７、冷媒／水熱交換器２６で加熱された給湯水の温度（沸き上げ温度Ｔ２）を検出する沸き上げ温度センサ４８、暖房用ブライン側熱交換器３１を通過したブラインの温度（往き温度）を検出する往き温度センサ４９、床暖房パネル３２を通過したブラインの温度（戻り温度）を検出する戻り温度センサ５０、外気温度センサ（図示しない）などがある。

（暖房用１次ポンプＰ１の制御例）
暖房用１次ポンプＰ１の回転数は、内蔵する電動モータの通電量に応じて可変制御される。制御装置４は、暖房運転中に暖房用１次ポンプＰ１の回転数を可変制御する。
制御装置４は、暖房運転中、往き温度センサ４９で検出された往き温度が、予め設定された目標往き温度となるように、暖房用１次ポンプＰ１の回転数をフィードバック制御する。

（暖房用２次ポンプＰ２の制御例）
暖房用２次ポンプＰ２の回転数は、内蔵する電動モータの通電量に応じて可変制御可能に設けられている。この暖房用２次ポンプＰ２の回転数は、施工時に所定の初期回転数（定常回転数）に設定される。

（ヒートポンプサイクルＲによる給湯水の沸き上げ温度制御の説明）
ヒートポンプ式給湯暖房装置は、ヒートポンプサイクルＲによる給湯水の沸き上げ温度を可変する「沸き上げ温度可変手段」を備える。
この実施例における沸き上げ温度可変手段は、冷媒／水熱交換器２６を通過した給湯水の温度を熱水または中温水の一方に切り替えるものである。
具体的にこの実施例では、貯湯用ポンプＰ０の回転数を可変することで、冷媒／水熱交換器２６を通過した給湯水の温度を熱水または中温水に切り替えように設けられている。

さらに具体的に説明すると、貯湯用ポンプＰ０の回転数は、内蔵する電動モータの通電量に応じて可変制御される。制御装置４は、ヒートポンプサイクルＲの運転中に貯湯用ポンプＰ０の回転数を可変制御する。
制御装置４は、運転状態に応じて、ヒートポンプサイクルＲによる給湯水の沸き上げ温度を、熱水または中温水の一方に決定する「沸き上げ温度決定手段」を備えており、制御装置４が熱水の沸き上げを決定している際は、沸き上げ温度センサ４８で検出された沸き上げ温度Ｔ２が熱水（例えば、９０℃）となるように、貯湯用ポンプＰ０の回転数をフィードバック制御し、制御装置４が中温水の沸き上げを決定している際は、沸き上げ温度センサ４８で検出された沸き上げ温度Ｔ２が中温（例えば、６５℃）となるように、貯湯用ポンプＰ０の回転数をフィードバック制御する。

（ヒートポンプ式給湯暖房装置の運転機能）
制御装置４には、上述したポンプ制御の他に、（１）暖房用１次回路Ｋ１と暖房用２次回路Ｋ２を作動させて床暖房を実行する「暖房運転制御機能（制御プログラム）」と、（２）給湯水加熱回路Ｋ０とヒートポンプ熱源装置２を作動させて貯湯タンク５内に高温の熱水を貯湯する「貯湯運転制御機能（制御プログラム）」と、（３）外気温度が低い時に、給湯水が停滞する給湯水加熱回路Ｋ０および暖房用１次回路Ｋ１の凍結を防止する「凍結防止制御機能（制御プログラム）」とが搭載されている。

（暖房運転制御機能の説明）
次に、暖房運転制御機能の制御例を、図３のフローチャートを参照して説明する。
この制御ルーチンに侵入すると（スタート）、先ず図示しない暖房運転スイッチがＯＮされたか否かの判断を行う（ステップＳ１）。この判断結果がＮＯの場合（ＯＦＦ）は、ステップＳ１へ戻り待機する。
ステップＳ１の判断結果がＹＥＳの場合（ＯＮ）は、貯湯サーミスタ４１〜４６で検出した貯湯タンク５の中間部近傍の給湯水の温度が、所定温度（例えば、４０℃）より低いか否かの判断を行う（ステップＳ２）。

ステップＳ２の判断結果がＮＯの場合（中間部近傍の温度が４０℃以上）は、暖房運転の運転開始初期（暖房立ち上げ）であるか否かの判断を行う（ステップＳ３）。具体的にステップＳ３では、往き温度センサ４９で検出されたブラインの温度が所定温度（例えば、３５℃）未満の場合、あるいは往き温度センサ４９で検出されたブラインの温度変化が過渡状態であれば、暖房運転の運転開始初期状態であると判断し、往き温度センサ４９で検出されたブラインの温度が所定温度以上の場合、あるいは温度変化が安定状態であれば、暖房運転の運転開始初期でないと判断する。

ステップＳ３の判断結果がＹＥＳ（運転開始初期）の場合は、貯湯タンク５の上部の熱水を暖房用水側熱交換器１６に導く「高温蓄熱利用の床暖房運転」を実施し（ステップＳ４）、その後ステップＳ２へ戻る。
一方、ステップＳ３の判断結果がＮＯ（運転開始初期でない）の場合は、貯湯タンク５の中間部の中温水を暖房用水側熱交換器１６に導く「中温蓄熱利用の床暖房運転」を実施し（ステップＳ５）、その後ステップＳ２へ戻る。なお、ステップＳ２およびステップＳ５の制御は、中温蓄暖実行手段による制御機能に相当するものである。

上記ステップＳ２の判断結果がＹＥＳの場合（中間部近傍の温度が４０℃未満）は、上記ステップＳ３と同様の手段によって、暖房運転の運転開始初期（暖房立ち上げ）であるか否かの判断を行う（ステップＳ６）。
ステップＳ６の判断結果がＹＥＳ（運転開始初期）の場合は、ヒートポンプ熱源装置２を作動させて水側熱交換器１４で加熱された熱水を直接的に暖房用水側熱交換器１６に導く「高温直接暖房運転（高温直暖）」を実施し（ステップＳ７）、その後ステップＳ２へ戻る。

次に、ステップＳ６の判断結果がＮＯ（定常運転時）の場合について、具体的に説明する。
ステップＳ６の判断結果がＮＯの場合（定常運転時）は、Ｈ／Ｐ給水温度センサ４７の検出するＨ／Ｐ給水温度Ｔ１に応じて、高温直暖｛図２（ｄ）参照｝と、中温直暖｛図２（ｅ）参照｝とを切り替える（ステップＳ８：沸き上げ温度切替手段の機能）。
具体的には、Ｈ／Ｐ給水温度センサ４７の検出するＨ／Ｐ給水温度Ｔ１が予め設定された基準給水温度（例えば３０℃）以下の場合に、ヒートポンプサイクルＲによる給湯水の沸き上げ温度を低温側（即ち、中温沸き上げ）に制御した中温直暖｛図２（ｅ）参照｝を実行し、Ｈ／Ｐ給水温度センサ４７の検出するＨ／Ｐ給水温度Ｔ１が予め設定された基準給水温度（例えば３０℃）より高い場合に、ヒートポンプサイクルＲによる給湯水の沸き上げ温度を高温側（即ち、高温沸き上げ）に制御した高温直暖｛図２（ｄ）参照｝を実行する。

このステップＳ８の制御例を、図４のフローチャートに示す。
この制御ルーチンに侵入すると、先ずＨ／Ｐ給水温度Ｔ１が基準給水温度（例えば３０℃）以下であるか否かの判断を行う（ステップＳ１１）。
このステップＳ１１の判断結果がＹＥＳ（Ｈ／Ｐ給水温度Ｔ１が低い）の場合は、中温直暖｛図２（ｅ）参照｝を実行し（ステップＳ１２）、ステップＳ２へ戻る。
上記ステップＳ１１の判断結果がＮＯ（Ｈ／Ｐ給水温度Ｔ１が高い）の場合は、高温直暖｛図２（ｄ）参照｝を実行し（ステップＳ１３）、ステップＳ２へ戻る。

（実施例１の効果１）
ここで、高温沸き上げ時と中温沸き上げ時におけるヒートポンプサイクルＲのＣＯＰを図５を参照して説明する。この図５では、Ｈ／Ｐ給水温度Ｔ１の変化に対する高温沸き上げのＣＯＰの変化を実線Ａに示し、Ｈ／Ｐ給水温度Ｔ１の変化に対する中温沸き上げのＣＯＰの変化を破線Ｂに示す。
この図５から読み取れるように、Ｈ／Ｐ給水温度Ｔ１が低くなるほど、高温沸き上げより中温沸き上げのＣＯＰが高くなるが、逆にＨ／Ｐ給水温度Ｔ１が高くなると共にＣＯＰが低くなり、ＣＯＰの差が小さくなる。

そこでこの実施例１のヒートポンプ式給湯暖房装置は、上述したように、貯湯タンク５の中間部近傍の給湯水の温度が、所定温度（例えば、４０℃）より低く、且つ定常運転の場合は、Ｈ／Ｐ給水温度Ｔ１が基準給水温度（例えば３０℃）以下の時に中温直暖｛図２（ｅ）参照｝を実行し、Ｈ／Ｐ給水温度Ｔ１が基準給水温度（例えば３０℃）より高い時に高温直暖｛図２（ｄ）参照｝を実行する。
Ｈ／Ｐ給水温度Ｔ１が低い時は、図５に示すように、沸き上げ温度を高くするよりも、沸き上げ温度を低くした方がヒートポンプサイクルＲのＣＯＰを高くできる。即ち、直暖運転時のＣＯＰを高くできる。

一方、Ｈ／Ｐ給水温度Ｔ１が高い時は、図５に示すように、沸き上げ温度を高くしても、沸き上げ温度を低くしても、ＣＯＰの差が小さい。そこで、Ｈ／Ｐ給水温度Ｔ１が高い時は、沸き上げ温度を高くすることで、直暖運転時に貯湯タンク５へ導かれる余剰の給湯水を熱水にすることができる。この結果、直暖運転時に貯湯タンク５内に熱水が蓄えられることになり、直暖運転時に貯湯タンク５内に中温水が蓄えられることを抑えることができる。即ち、貯湯タンク５内の中温水の割合が抑えられ、逆に貯湯タンク５内の熱水の割合が増える。
このように、貯湯タンク５内の中温水の割合が抑えられるため、深夜等に高温貯湯運転を行う際に、中温水を熱水に沸き上げる運転（ＣＯＰの低い運転）を減らすことができる。即ち、高温貯湯運転時のＣＯＰを高めることができる。
また、貯湯タンク５内の熱水の割合が増えるため、深夜等に貯湯タンク５内を熱水に沸き上げる高温貯湯運転の運転時間を短縮することができ、高温貯湯運転に要する消費電力を抑えることができる。

（実施例１の効果２）
この実施例１のヒートポンプ式給湯暖房装置は、上述したように、暖房運転中に貯湯タンク５における上下方向の中間部の貯湯温度が所定温度より高い時に、貯湯タンク５の中間部に蓄えられた中温水を水／ブライン熱交換器３４に導いて「中温蓄熱利用の床暖房運転」を実施する。
これにより、暖房運転時、貯湯タンク５内に蓄えられた中温水を消費することができ、結果的に貯湯タンク５内における熱水以外の給湯水温度を下げることができる。このように、貯湯タンク５内における熱水以外の給湯水温度を下げることができるため、深夜等に高温貯湯運転を行う際のＣＯＰを高めることができる。

〔変形例〕
上記実施例で示した各数値は、実施例説明のための一例であって、仕様等に応じて適宜変更可能なものである。
上記の実施例では、高温直暖と中温直暖とを切り替えるＨ／Ｐ給水温度Ｔ１の温度（基準給水温度）を一定値に設ける例を示したが、ヒステリシスを持たせても良い。
上記の実施例では、ヒートポンプサイクルＲによる沸き上げ温度の可変手段として、貯湯用ポンプＰ０の回転数を可変制御する例を示したが、他の沸き上げ温度の可変手段（例えば、冷媒圧縮機２１の回転数制御や、可変容量型の冷媒圧縮機２１を用いた容量可変など）を用いたり、組み合わせたりして沸き上げ温度を可変しても良い。

上記の実施例では、放熱パネルの一例として床暖房パネル３２を用いる例を示したが、床以外の他の部位に配置される放熱器（放熱パネル）を用いても良い。もちろん、床暖房パネル３２と、床以外の他の部位に配置される放熱器（放熱パネル）とを、組み合わせて用いても良い。
上記の実施例では、超臨界ヒートポンプサイクルを用いる例を示したが、フロン冷媒（代替フロンを含む）を用いた一般的なヒートポンプサイクルを用いても良い。
上記の実施例では、ヒートポンプ式給湯暖房装置の制御を１つの制御装置４で制御する例を示したが、制御装置を複数に分けて用いても良い。

ヒートポンプ式給湯暖房装置の概略構成図である。 ヒートポンプ式給湯暖房装置の作動説明図である。 暖房運転制御の一例を示すフローチャートである。 沸き上げ温度切替手段の制御例を示すフローチャートである。 Ｈ／Ｐ給水温度とＣＯＰとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１ タンク装置
２ ヒートポンプ熱源装置
３ 温水式暖房装置
４ 制御装置
５ 貯湯タンク
２２ 放熱器
２６ 冷媒／水熱交換器
３４ 水／ブライン熱交換器
Ｒ ヒートポンプサイクル

Claims (4)

1. 加熱された給湯水を蓄える貯湯タンク（５）と、
   冷媒の放熱を行う放熱器（２２）を備えたヒートポンプサイクル（Ｒ）と、
   前記放熱器（２２）における冷媒の放熱によって前記貯湯タンク（５）内の給湯水を加熱する冷媒／水熱交換器（２６）と、
   前記貯湯タンク（５）内に蓄えられた給湯水の熱、あるいは前記ヒートポンプサイクル（Ｒ）により加熱された給湯水の熱によって、暖房用のブラインを加熱する水／ブライン熱交換器（３４）と、
   前記ヒートポンプサイクル（Ｒ）によって加熱される給湯水の温度を制御する制御装置（４）とを具備し、
   前記ヒートポンプサイクル（Ｒ）により加熱された給湯水を直接、前記水／ブライン熱交換器（３４）へ供給する直暖運転時に、前記ヒートポンプサイクル（Ｒ）で加熱された給湯水の余剰分が前記貯湯タンク（５）に戻されるヒートポンプ式給湯暖房装置において、
   前記制御装置（４）は直暖運転時に、
   前記貯湯タンク（５）内から前記冷媒／水熱交換器（２６）に導かれるＨ／Ｐ給水温度（Ｔ１）が低い時に、前記ヒートポンプサイクル（Ｒ）による給湯水の沸き上げ温度を低温側に制御し、
   前記貯湯タンク（５）内から前記冷媒／水熱交換器（２６）に導かれるＨ／Ｐ給水温度（Ｔ１）が高い時に、前記ヒートポンプサイクル（Ｒ）による給湯水の沸き上げ温度を高温側に制御する沸き上げ温度切替手段を備えることを特徴とするヒートポンプ式給湯暖房装置。
2. 請求項１に記載のヒートポンプ式給湯暖房装置において、
   前記制御装置（４）が直暖運転時に前記ヒートポンプサイクル（Ｒ）による給湯水の沸き上げ温度を低温側に制御する際、前記ヒートポンプサイクル（Ｒ）で加熱された給湯水の余剰分を、前記貯湯タンク（５）の上下方向の中間部に戻し、
   前記制御装置（４）が直暖運転時に前記ヒートポンプサイクル（Ｒ）による給湯水の沸き上げ温度を高温側に制御する際、前記ヒートポンプサイクル（Ｒ）で加熱された給湯水の余剰分を、前記貯湯タンク（５）の上下方向の上部に戻すことを特徴とするヒートポンプ式給湯暖房装置。
3. 請求項２に記載のヒートポンプ式給湯暖房装置において、
   前記制御装置（４）は、暖房運転時に所定の運転条件が成立した際に、前記貯湯タンク（５）における上下方向の中間部に蓄えられた給湯水を前記水／ブライン熱交換器（３４）に導いて暖房運転を実施する中温蓄暖実行手段を備えることを特徴とするヒートポンプ式給湯暖房装置。
4. 請求項３に記載のヒートポンプ式給湯暖房装置において、
   前記所定の運転条件が成立した際とは、暖房運転中に前記貯湯タンク（５）における上下方向の中間部の貯湯温度が所定温度より高い時であることを特徴とするヒートポンプ式給湯暖房装置。
   

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