JP5055307B2

JP5055307B2 - 暖房装置

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Publication number: JP5055307B2
Application number: JP2009018687A
Authority: JP
Inventors: 克也大島
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2029-01-29
Also published as: JP2010175151A

Description

本発明は、暖房装置に関する。

貯湯タンクの蓄熱を利用して暖房を行う暖房装置が知られている。例えば、大気から吸熱するヒートポンプを熱源として用いる暖房装置では、ヒートポンプによって加熱した温水を貯湯タンクに貯えておき、貯湯タンクの温水を必要に応じて暖房に利用する。あるいは、家庭用のコージェネレーションシステムにおいては、発電装置の排熱によって加熱した温水を貯湯タンクに貯えておき、貯湯タンクの温水を必要に応じて暖房に利用する。貯湯タンクの蓄熱を利用して暖房を行う場合、貯湯タンクの温水を暖房用熱媒として暖房端末に直接循環させることもあれば、貯湯タンクの温水を暖房用熱媒と熱交換させて、暖房用熱媒を暖房端末に循環させることもある。このような貯湯タンクの蓄熱を利用して暖房を行う暖房装置は、例えば特許文献１に記載されている。

貯湯タンクの蓄熱を利用して暖房を行う暖房装置では、暖房用熱媒を暖房端末とタンクユニットの間で循環させる。暖房端末としては、例えば温風暖房機などの高温暖房端末や、床暖房などの低温暖房端末が用いられる。タンクユニットでは、貯湯タンクの蓄熱を利用して、低温の暖房用熱媒を受け入れて、高温の暖房用熱媒を送り出す。暖房端末では、高温の暖房用熱媒を受け入れて暖房を行い、低温となった暖房用熱媒を送り出す。タンクユニットが低温の暖房用熱媒を受け入れて高温の暖房用熱媒を送り出す際に、貯湯タンクの蓄熱が利用される。

特開２００４−１２５２２６号公報

貯湯タンクへの蓄熱は、貯湯タンクの下部から低温の水を吸出し、貯湯タンクの上部に高温の水を戻すことで行われる。例えば大気から吸熱するヒートポンプを熱源として用いる暖房装置では、貯湯タンクの下部からヒートポンプへ水を送り、ヒートポンプで加熱された温水を貯湯タンクの上部に戻す。あるいは、家庭用のコージェネレーションシステムでは、貯湯タンクの下部から発電装置へ水を送り、発電装置の排熱によって加熱された温水を貯湯タンクの上部に戻す。

大気から吸熱するヒートポンプでは、貯湯タンクからヒートポンプへ送る水の温度が低いほど、ヒートポンプでの加熱効率が高い。また、家庭用のコージェネレーションシステムでは、貯湯タンクから発電装置へ送る水の温度が低いほど、排熱の回収効率が高い。従って、貯湯タンクへの蓄熱の際には、貯湯タンクの下部の水温は低温であることが好ましい。

しかしながら、暖房端末からタンクユニットに送られる暖房用熱媒が十分に低温となっていないと、貯湯タンクの下部の水温を低温に維持できなくなる場合がある。貯湯タンクの温水を暖房用熱媒として暖房端末に直接循環させる方式では、暖房端末からタンクユニットに送られた暖房用熱媒（温水）を貯湯タンクの下部に受け入れて、貯湯タンクの上部から高温の暖房用熱媒（温水）を暖房端末に送り出す。この場合、暖房端末からタンクユニットに送られる暖房用熱媒が十分に低温となっていないと、貯湯タンクの下部の水温を低温に維持することができなくなってしまう。また、貯湯タンクの温水を暖房用熱媒と熱交換させて、温水との熱交換で加熱された暖房用熱媒を暖房端末に循環させる方式では、貯湯タンクの上部から高温の温水を取り出して暖房用熱媒と熱交換させ、低温となった温水を貯湯タンクの下部に戻す。この場合、暖房端末からタンクユニットに送られた暖房用熱媒が十分に低温となっていないと、温水から暖房用熱媒への熱移動が十分になされず、十分に低温となっていない温水が貯湯槽の下部に戻されてしまう。

暖房端末からタンクユニットに送られる暖房用熱媒の温度は、暖房端末の種類や運転条件によって変動する。暖房端末からタンクユニットに送られる暖房用熱媒の温度が十分に低温となっていない場合であっても、貯湯タンクの下部の水温を低温に維持することが可能な技術が待望されている。

本発明は上記課題を解決する。本発明は、暖房端末からタンクユニットへ送られる暖房用熱媒の温度が低温となっていない場合であっても、貯湯タンクの下部の水温を低温に維持することが可能な技術を提供する。

本発明の暖房装置は、貯湯タンクの蓄熱を利用して低温の暖房用熱媒を受け入れて高温の暖房用熱媒を送り出すタンクユニットと、暖房端末とタンクユニットの間で暖房用熱媒を循環させる暖房ユニットを備えている。その暖房装置では、暖房ユニットが、暖房端末からタンクユニットへ向かう暖房用熱媒を低温の暖房用熱媒と高温の暖房用熱媒に分離するヒートポンプを備えている。その暖房装置では、暖房ユニットが、ヒートポンプからの低温の暖房用熱媒をタンクユニットに送り、タンクユニットからの高温の暖房用熱媒とヒートポンプからの高温の暖房用熱媒を暖房端末に送る。

上記の暖房装置では、暖房端末からタンクユニットへ送られる暖房用熱媒を、暖房ユニットのヒートポンプによって高温の暖房用熱媒と低温の暖房用熱媒に分離する。そして、暖房ユニットが、ヒートポンプで分離された低温の暖房用熱媒をタンクユニットへ送って高温の暖房用熱媒をタンクユニットから受け入れ、タンクユニットからの高温の暖房用熱媒とヒートポンプで分離された高温の暖房用熱媒を暖房端末に送る。このような構成とすることによって、暖房端末からの暖房用熱媒が十分に低温となっていなくても、暖房ユニットからタンクユニットに低温の暖房用熱媒を送ることができる。貯湯タンクの下部の水温を低温に維持することができる。また、この暖房装置では、貯湯タンクの蓄熱を利用してタンクユニットから送り出された高温の暖房用熱媒と、ヒートポンプで分離された高温の暖房用熱媒の両方を、暖房端末での暖房に用いることができる。エネルギーの利用効率が高い暖房装置を実現することができる。

上記の暖房装置では、ヒートポンプが吸収式ヒートポンプであることが好ましい。

吸収式ヒートポンプは、圧縮式ヒートポンプに比べて、暖房用熱媒を低温の暖房用熱媒と高温の暖房用熱媒に分離するために消費するエネルギーが少ない。暖房装置全体としてのエネルギーの利用効率を高めることができる。

上記の暖房装置は、大気から吸熱して貯湯タンクに蓄熱する圧縮式ヒートポンプをさらに備えることが好ましい。

上記の暖房装置によれば、貯湯タンクの下部の水温が低温に維持されているので、圧縮式ヒートポンプが大気から吸熱して貯湯タンクに蓄熱する際に高い加熱効率を実現することができる。暖房装置全体としてのエネルギーの利用効率を高めることができる。

本発明の暖房装置によれば、暖房端末からタンクユニットへ送られる暖房用熱媒の温度が低温となっていない場合であっても、貯湯タンクの下部の水温を低温に維持することができる。

図１は実施例１の給湯暖房装置１００の構成を模式的に示す図である。図２は実施例１の吸収式ヒートポンプ１５２の構成を模式的に示す図である。図３は実施例１の給湯暖房装置１００の第１低温暖房運転の様子を示す図である。図４は実施例１の給湯暖房装置１００の第２低温暖房運転の様子を示す図である。図５は実施例１の給湯暖房装置１００の高温暖房運転の様子を示す図である。図６は実施例１の給湯暖房装置１００の追い焚き運転の様子を示す図である。図７は実施例１の給湯暖房装置１００の低温高温暖房運転の様子を示す図である。図８は実施例２の給湯暖房装置８００の構成を模式的に示す図である。図９は実施例３の給湯暖房装置９００の構成を模式的に示す図である。

以下に説明する実施例の主要な特徴を以下に列記する。
（特徴１）暖房用熱媒は水または不凍液である。
（特徴２）吸収式ヒートポンプに用いる熱媒は水であり、吸収剤は臭化リチウムである。
（特徴３）貯湯タンクは密閉型であり、内部に温水を貯える。タンクユニットは暖房用熱媒と貯湯タンクの温水を熱交換する熱交換器を備えている。

以下、本発明に係る実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例に係る給湯暖房装置１００の構成を示す。給湯暖房装置１００は、ヒートポンプユニット１１０、タンクユニット１３０、ガス熱源ユニット１５０によって構成されている。

ヒートポンプユニット１１０は、配管で接続された圧縮機１１１、放熱器１１２、膨張機構１１３、蒸発器１１４を熱媒がこの順序で循環する圧縮式ヒートポンプを備えている。本実施例のヒートポンプユニット１１０では、熱媒としてＲ４１０Ａが用いられているが、これ以外にも熱媒としてＣＯ_２等が用いられてもよい。本実施例のヒートポンプユニット１１０では、膨張機構１１３として膨張弁が用いられているが、これ以外にもエジェクタや膨張機などを膨張機構１１３として用いてもよい。蒸発器１１４はフィンチューブ型の熱交換器であり、ファン１１６を回転させて大気と熱媒を熱交換させる。ヒートポンプユニット１１０は、蓄熱循環ポンプ１１５によってタンクユニット１３０から水を吸出し、放熱器１１２で高温の熱媒との熱交換によって加熱し、タンクユニット１３０へ戻す。

タンクユニット１３０は主に、貯湯タンク１３１、熱交換器１３２、沸かし上げポンプ１３３、タンク水循環ポンプ１３４を備えている。貯湯タンク１３１は、ヒートポンプユニット１１０によって加熱された温水を貯える。貯湯タンク１３１は、密閉式であり、断熱材によって外側が覆われている。湯を貯えた状態では、貯湯タンク１３１の内部に温度成層が形成されており、貯湯タンク１３１の下部の水温は低く、上部の水温は高くなる。貯湯タンク１３１の頭頂部には導入口１３５が設けられており、上部には導出口１３６、１３７、導入口１３８が設けられており、底部には導入口１３９、導出口１４０が設けられている。貯湯タンク１３１の高さ方向の中間部には、導出口１４１、導入口１４２が設けられている。貯湯タンク１３１の上部には水温を計測するタンクサーミスタ１４３が設けられている。

貯湯タンク１３１の底部の導出口１４０はヒートポンプユニット１１０の蓄熱循環ポンプ１１５に接続しており、蓄熱循環ポンプ１１５が駆動すると貯湯タンク１３１の底部から水が吸い出される。貯湯タンク１３１の頂部の導入口１３５はヒートポンプユニット１１０の放熱器１１２に接続しており、放熱器１１２で加熱された湯は貯湯タンク１３１の頂部に流入する。

貯湯タンク１３１の上部の導出口１３６は熱交換器１３２とタンク水循環ポンプ１３４を経由して貯湯タンク１３１の中間部の導入口１４２に接続している。タンク水循環ポンプ１３４によって貯湯タンク１３１の導出口１３６から吸い出された温水は、熱交換器１３２で冷却された後、貯湯タンク１３１の中間部の導入口１４２へ戻される。

ガス熱源ユニット１５０は主に、シスターン１５１、吸収式ヒートポンプ１５２、給湯用燃焼機１５３、追い焚き用熱交換器１５４、暖房ポンプ１５５、追い焚きポンプ１５６、混合器１５７により構成されている。ガス熱源ユニット１５０は、低温暖房端末（図示せず）および高温暖房端末（図示せず）に暖房用熱媒である暖房用水を循環させる。以下、本実施例においては、暖房用熱媒として水を用いる場合について説明するが、水の代わりに、例えば、エチレングリコール等を主成分とする不凍液を用いることもできる。また、ガス熱源ユニット１５０は、給湯栓やシャワーへの給湯および風呂の湯の追い焚きも行う。

シスターン１５１は、暖房用水を貯える。シスターン１５１の底部の導出口１６３は、暖房ポンプ１５５に接続している。シスターン１５１の暖房用水は暖房ポンプ１５５によって吸いだされ、吸収式ヒートポンプ１５２の入水口１５９に送られる。暖房ポンプ１５５の出口近傍には暖房用水の温度を計測する暖房サーミスタ１６５が設けられている。

図２は吸収式ヒートポンプ１５２の構成を示している。吸収式ヒートポンプ１５２は、蒸発器２０１を収容する蒸発室２０２と、吸収器２０３を収容する吸収室２０４と、凝縮器２０５を収容する凝縮室２０６と、再生器２０７を加熱する燃焼機２０８と、分離器２０９と、熱交換器２１０と、ポンプ２１１を備えている。本実施例の吸収式ヒートポンプ１５２は、熱媒である水と、吸収剤である臭化リチウムを使用する。吸収室２０４の底部に溜まった低濃度の臭化リチウム溶液（稀液）は、ポンプ２１１によって吸い出され、熱交換器２１０で予熱された後に再生器２０７で加熱される。再生器２０７を収容する燃焼機２０８は、都市ガスやＬＰガス等の燃焼を燃焼させることで、再生器２０７の内部を流れる稀液を加熱する。再生器２０７で加熱された稀液は、分離器２０９において高濃度の臭化リチウム溶液（濃液）と水蒸気に分離する。分離器２０９の底部に溜まる濃液は熱交換器２１０で予冷されてから吸収室２０４へ送られ、吸収器２０３の表面に滴下される。分離器２０９で発生した水蒸気は凝縮室２０６へ送られ、凝縮器２０５の表面で凝縮する。凝縮器２０５の表面で凝縮した水は、凝縮室２０６の底部から蒸発室２０２へ送られ、蒸発器２０１の表面に滴下される。蒸発器２０１の表面で再び蒸発した水蒸気は、蒸発室２０２から吸収室２０４へ移動し、吸収器２０３の表面の濃液に吸収される。吸収器２０３の表面の濃液は水蒸気の吸収によって稀液となり、吸収室２０４の底部に溜まる。

吸収式ヒートポンプ１５２の入水口１５９に送られた暖房用水は、調整弁２１４において加熱経路２１２と冷却経路２１３に分流する。加熱経路２１２に流れ込んだ暖房用水は、吸収器２０３を通過する際に表面の濃液が水蒸気を吸収する際の発熱によって加熱され、さらに凝縮器２０５を通過する際に表面で水蒸気が凝縮する際の発熱によって加熱されてから、高温出水口１６１から送り出される。冷却経路２１３に流れ込んだ暖房用水は、蒸発器２０１を通過する際に表面で水蒸気が蒸発する際の吸熱によって冷却されてから、低温出水口１６０から送り出される。例えば吸収式ヒートポンプ１５２の入水口１５９に６０℃の暖房用水が送り込まれると、その暖房用水は、加熱経路２１２を経て高温出水口１６１から送り出される８０℃の暖房用水と、冷却経路２１３を経て低温出水口１６０から送り出される３０℃の暖房用水に分離される。加熱経路２１２と冷却経路２１３の暖房用水の流量比は、調整弁２１４によって調整される。

図１に示すように、低温出水口１６０から送り出された低温の暖房用水は、タンクユニット１３０の熱交換器１３２へ送られて加熱される。熱交換器１３２で加熱された暖房用水は、ガス熱源ユニット１５０に戻され、高温出水口１６１から送り出された高温の暖房用水と合流点１６４で合流する。合流点１６４で合流した暖房用水は、高温暖房端末へ送られる。高温出水口１６１の近傍には高温出水口１６１から送り出された暖房用水の温度を計測する暖房高温サーミスタ１６６が設けられている。

暖房ポンプ１５５から吸収式ヒートポンプ１５２へ向かう経路は、途中で分岐しており、分岐した経路は低温暖房端末に連通する切換弁１５８に接続している。また、合流点１６４から高温暖房端末へ向かう経路も、途中で分岐しており、分岐した経路は低温暖房端末に連通する切換弁１５８に接続している。切換弁１５８は低温暖房端末へ送られる暖房用水の経路を切換える。

低温暖房端末へ送られた暖房用水は、低温暖房端末で放熱して冷却される。高温暖房端末へ送られた暖房用水は、高温暖房端末で放熱して冷却される。低温暖房端末で放熱した暖房用水と、高温暖房端末で放熱した暖房用水は、ガス熱源ユニット１５０の外部で合流し、シスターン１５１の底部の導入口１６２へ戻される。

追い焚き用熱交換器１５４は二重管構造となっている。追い焚き用熱交換器１５４の外側流路には、追い焚きポンプ１５６によって風呂の浴槽から吸い出された温水が循環する。追い焚き用熱交換器１５４の内側流路には、合流点１６４から高温暖房端末へ向かう経路から分岐した暖房用水が流れる。追い焚き用熱交換器１５４の内側流路を流れた暖房用水は、高温暖房端末および低温暖房端末からシスターン１５１の底部の導入口１６２へ戻る経路に合流する。

給湯用燃焼機１５３は、都市ガスやＬＰガス等の燃料を燃焼させることによって、水を加熱する燃焼機である。タンクユニット１３０に設置された沸かし上げポンプ１３３によって、貯湯タンク１３１の中央部の導出口１４１から水が吸い出され、給湯用燃焼機１５３に送られる。給湯用燃焼機１５３で加熱された温水は、貯湯タンク１３１の上部の導入口１３８に戻される。

混合器１５７は、上水道から供給される水を分流している。混合器１５７は、上水道からタンクユニット１３０を介さずに給湯箇所へ送られる水と、上水道からタンクユニット１３０を経て給湯箇所へ送られる水の流量比を調整する。混合器１５７から貯湯タンク１３１の底部の導入口１３９へ送られる水の流量と、貯湯タンク１３１の上部の導出口１３７から給湯箇所へ送り出される温水の流量は等しい。貯湯タンク１３１の上部の導出口１３７から送り出された温水は、上水道からタンクユニット１３０を介さずに給湯箇所へ送られる水と混合して、給湯箇所へ給湯される。混合器１５７での流量比を調整することで、上水道から直接的に給湯箇所へ送られる水と、貯湯タンク１３１の上部の導出口１３７から給湯箇所へ送られる温水の混合比が調整されて、設定温度に調温された湯が給湯される。

次に、本実施例の給湯暖房装置１００の動作について説明する。

（第１低温暖房運転）
図３は第１低温暖房運転の様子を示している。低温暖房端末の運転スイッチがＯＮとなり、貯湯タンク１３１の上部の水温が高い（すなわちタンクサーミスタ１４３の計測温度が所定温度以上である）場合には、給湯暖房装置１００は第１低温暖房運転を開始する。

第１低温暖房運転では、吸収式ヒートポンプ１５２を駆動せずに、ヒートポンプユニット１１０を駆動しながら、貯湯タンク１３１の蓄熱を用いて低温暖房端末による暖房を行う。第１低温暖房運転を開始すると、ガス熱源ユニット１５０では、暖房ポンプ１５５を駆動して、合流点１６４から高温暖房端末へ向かう暖房用水が低温暖房端末に流れるように切換弁１５８を切換える。タンクユニット１３０では、タンク水循環ポンプ１３４を駆動する。ヒートポンプユニット１１０では、蓄熱循環ポンプ１１５を駆動し、圧縮機１１１およびファン１１６を駆動する。

ヒートポンプユニット１１０によって、貯湯タンク１３１の下部から吸い出された低温の水は、高温の温水となって貯湯タンク１３１の上部に戻される。すなわち、ヒートポンプユニット１１０による貯湯タンク１３１への蓄熱が行われる。

ガス熱源ユニット１５０では、暖房ポンプ１５５によってシスターン１５１の底部の導出口１６３から暖房用水が吸い出され、その暖房用水が吸収式ヒートポンプ１５２を通過して熱交換器１３２に送られる。第１低温暖房運転では、吸収式ヒートポンプ１５２は動作しておらず、暖房用水は全て冷却経路２１３を通過して熱交換器１３２に送られる。熱交換器１３２では、タンク水循環ポンプ１３４によって貯湯タンク１３１の上部から吸い出された温水と、ガス熱源ユニット１５０から送られた暖房用水の間で熱交換が行われる。熱交換器１３２で加熱された暖房用水は、切換弁１５８を介して低温暖房端末へ送られ、その後にシスターン１５１の底部に戻される。貯湯タンク１３１の上部からの温水は、熱交換器１３２で冷却されて、貯湯タンク１３１の中間部の導入口１４２へ戻される。

第１低温暖房運転において、ガス熱源ユニット１５０から熱交換器１３２へ送られる暖房用水が高温となると、熱交換器１３２を通った後に、貯湯タンク１３１の中間部の導入口１４２に戻される温水の温度がそれ以上に高温の中温水となって、貯湯タンク１３１の下部を低温に維持することが困難となる。そこで、本実施例では、暖房ポンプ１５５から送り出された暖房用水の温度を暖房サーミスタ１６５で計測し、暖房サーミスタ１６５で計測される温度が所定温度以上となると、後述する第２低温暖房運転に移行する。

第１低温暖房運転において、貯湯タンク１３１の上部の水温が低温となった場合には、熱交換器１３２での暖房用水の加熱量が低下するか、あるいは暖房用水が逆に冷却されてしまう。そこで、本実施例では、タンクサーミスタ１４３で計測される温度が所定温度以下となった場合も、後述する第２低温暖房運転に移行する。

第１低温暖房運転では、貯湯タンク１３１の上部の水温が高く、低温暖房端末からの暖房用水の戻り温度が低いので、吸収式ヒートポンプ１５２を動作させなくても、低温暖房端末による暖房を行うことができる。省エネルギーでの低温暖房運転を実現することができる。

（第２低温暖房運転）
図４は第２低温暖房運転の様子を示している。低温暖房端末の運転スイッチがＯＮとなり、貯湯タンク１３１の上部の水温が低い（すなわちタンクサーミスタ１４３の計測温度が所定温度に満たない）場合、あるいは暖房ポンプ１５５を通過する暖房用水の温度が高い（すなわち暖房サーミスタ１６５の計測温度が所定温度以上である）場合には、給湯暖房装置１００は第２低温暖房運転を開始する。

第２低温暖房運転では、吸収式ヒートポンプ１５２を駆動し、ヒートポンプユニット１１０も駆動しながら、貯湯タンク１３１の蓄熱を用いて低温暖房端末による暖房を行う。第２低温暖房運転を開始すると、ガス熱源ユニット１５０では、吸収式ヒートポンプ１５２を駆動し、暖房ポンプ１５５を駆動して、合流点１６４から高温暖房端末へ向かう暖房用水が低温暖房端末に流れるように切換弁１５８を切換える。タンクユニット１３０では、タンク水循環ポンプ１３４を駆動する。ヒートポンプユニット１１０では、蓄熱循環ポンプ１１５を駆動し、圧縮機１１１およびファン１１６を駆動する。

ガス熱源ユニット１５０では、暖房ポンプ１５５によってシスターン１５１の底部の導出口１６３から暖房用水が吸い出され、その暖房用水が吸収式ヒートポンプ１５２の入水口１５９に送られる。吸収式ヒートポンプ１５２では、入水口１５９に送られた暖房用水を、高温出水口１６１から送り出される高温の暖房用水と、低温出水口１６０から送り出される低温の暖房用水に分離する。低温出水口１６０からの低温の暖房用水は熱交換器１３２へ送られる。熱交換器１３２では、タンク水循環ポンプ１３４によって貯湯タンク１３１の上部から吸い出された温水と、ガス熱源ユニット１５０から送られた暖房用水の間で熱交換が行われる。熱交換器１３２で加熱された暖房用水は、合流点１６４で高温出水口１６１からの高温の暖房用水と合流し、切換弁１５８を介して低温暖房端末へ送られる。低温暖房端末で放熱した暖房用水は、シスターン１５１の底部に戻される。貯湯タンク１３１の上部からの温水は、熱交換器１３２で冷却されて、貯湯タンク１３１の中間部の導入口１４２へ戻る。

なお吸収式ヒートポンプ１５２では、暖房サーミスタ１６５の計測温度と、暖房高温サーミスタ１６６の計測温度に基づいて、調整弁２１４の開度と、燃焼機２０８の火力を調整する。

第２低温暖房運転において、シスターン１５１から暖房ポンプ１５５によって吸い出される暖房用水が低温となり、かつ貯湯タンク１３１の上部の水温が高温となった場合には、吸収式ヒートポンプ１５２を用いなくても、熱交換器１３２での加熱効率が高く、貯湯タンク１３１の下部の水温を低温に維持することが容易となる。そこで、本実施例では、暖房サーミスタ１６５で計測される温度が所定温度を下回り、かつタンクサーミスタ１４３で計測される温度が所定温度以上となると、上述した第１低温暖房運転に移行する。

以上の様に、第２低温暖房運転では、低温暖房端末からの暖房用水の戻り温度が高い場合であっても、ガス熱源ユニット１５０からタンクユニット１３０の熱交換器１３２に送られる暖房用水の温度を低温とすることができる。これにより、熱交換器１３２における熱交換を促進して、貯湯タンク１３１の下部の水温を低く維持することができる。ヒートポンプユニット１１０による加熱効率を高くすることができる。

（高温暖房運転）
図５は高温暖房運転の様子を示している。高温暖房端末の運転スイッチがＯＮとなると、給湯暖房装置１００は高温暖房運転を開始する。

高温暖房運転では、吸収式ヒートポンプ１５２を駆動し、ヒートポンプユニット１１０も駆動しながら、貯湯タンク１３１の蓄熱を用いて高温暖房端末による暖房を行う。高温暖房運転を開始すると、ガス熱源ユニット１５０では、吸収式ヒートポンプ１５２を駆動し、暖房ポンプ１５５を駆動する。タンクユニット１３０では、タンク水循環ポンプ１３４を駆動する。ヒートポンプユニット１１０では、蓄熱循環ポンプ１１５を駆動し、圧縮機１１１およびファン１１６を駆動する。

ガス熱源ユニット１５０では、暖房ポンプ１５５によってシスターン１５１の底部の導出口１６３から暖房用水が吸い出され、吸収式ヒートポンプ１５２の入水口１５９に送られる。吸収式ヒートポンプ１５２では、入水口１５９に送られた暖房用水を、高温出水口１６１から送り出される高温の暖房用水と、低温出水口１６０から送り出される低温の暖房用水に分離する。低温出水口１６０からの低温の暖房用水は熱交換器１３２へ送られる。熱交換器１３２では、タンク水循環ポンプ１３４によって貯湯タンク１３１の上部から吸い出された温水と、ガス熱源ユニット１５０から送られた暖房用水の間で熱交換が行われる。熱交換器１３２で加熱された暖房用水は、合流点１６４で高温出水口１６１からの暖房用水と合流して、高温暖房端末へ送られる。高温暖房端末で放熱した暖房用水は、シスターン１５１の底部に戻される。貯湯タンク１３１の上部からの温水は、熱交換器１３２で冷却されて、貯湯タンク１３１の中間部の導入口１４２へ戻る。

以上の様に、高温暖房運転では、高温暖房端末からの暖房用水の戻り温度が高い場合であっても、ガス熱源ユニット１５０からタンクユニット１３０の熱交換器１３２に送られる暖房用水の温度を低温とすることができる。これにより、熱交換器１３２における熱交換を促進して、貯湯タンク１３１の下部の水温を低く維持することができる。ヒートポンプユニット１１０による加熱効率を高く維持することができる。

（追い焚き運転）
図６は追い焚き運転の様子を示している。風呂の追い焚きスイッチがＯＮとなると、追い焚き運転を開始する。

追い焚き運転では、吸収式ヒートポンプ１５２を駆動し、ヒートポンプユニット１１０も駆動しながら、貯湯タンク１３１の蓄熱を用いて風呂の追い焚きを行う。追い焚き運転を開始すると、ガス熱源ユニット１５０では、吸収式ヒートポンプ１５２を駆動し、暖房ポンプ１５５と追い焚きポンプ１５６を駆動する。タンクユニット１３０では、タンク水循環ポンプ１３４を駆動する。ヒートポンプユニット１１０では、蓄熱循環ポンプ１１５を駆動し、圧縮機１１１およびファン１１６を駆動する。

ガス熱源ユニット１５０では、暖房ポンプ１５５によってシスターン１５１の底部の導出口１６３から暖房用水が吸い出され、吸収式ヒートポンプ１５２の入水口１５９に送られる。吸収式ヒートポンプ１５２では、入水口１５９に送られた暖房用水を、高温出水口１６１から送り出される高温の暖房用水と、低温出水口１６０から送り出される低温の暖房用水に分離する。低温出水口１６０からの低温の暖房用水は熱交換器１３２へ送られる。熱交換器１３２では、タンク水循環ポンプ１３４によって貯湯タンク１３１の上部から吸い出された温水と、ガス熱源ユニット１５０から送られた暖房用水の間で熱交換が行われる。熱交換器１３２で加熱された暖房用水は、合流点１６４で高温出水口１６１からの暖房用水と合流して、追い焚き用熱交換器１５４へ送られる。追い焚き用熱交換器１５４で放熱した暖房用水は、シスターン１５１の底部に戻される。貯湯タンク１３１の上部からの温水は、熱交換器１３２で冷却されて、貯湯タンク１３１の中間部の導入口１４２へ戻る。

以上の様に、追い焚き運転では、追い焚き用熱交換器１５４で放熱した後の暖房用水の温度が高い場合であっても、ガス熱源ユニット１５０からタンクユニット１３０の熱交換器１３２に送られる暖房用水の温度を低温とすることができる。これにより、熱交換器１３２における熱交換を促進して、貯湯タンク１３１の下部の水温を低く維持することができる。ヒートポンプユニット１１０による加熱効率を高く維持することができる。

（低温高温暖房運転）
図７は低温高温暖房運転の様子を示している。低温暖房端末と高温暖房端末の両方の運転スイッチがＯＮとなると、給湯暖房装置１００は低温高温暖房運転を開始する。

低温高温暖房運転では、吸収式ヒートポンプ１５２を駆動し、ヒートポンプユニット１１０も駆動しながら、貯湯タンク１３１の蓄熱を用いて低温暖房端末と高温暖房端末による暖房を行う。低温高温暖房運転を開始すると、ガス熱源ユニット１５０では、吸収式ヒートポンプ１５２を駆動し、暖房ポンプ１５５を駆動して、暖房ポンプ１５５から吸収式ヒートポンプ１５２に向かう暖房用水の一部が低温暖房端末に流れるように切換弁１５８を切換える。タンクユニット１３０では、タンク水循環ポンプ１３４を駆動する。ヒートポンプユニット１１０では、蓄熱循環ポンプ１１５を駆動し、圧縮機１１１およびファン１１６を駆動する。

ガス熱源ユニット１５０では、暖房ポンプ１５５によってシスターン１５１の底部の導出口１６３から暖房用水が吸い出され、暖房用水の一部は低温暖房端末に送られ、残りは吸収式ヒートポンプ１５２の入水口１５９に送られる。吸収式ヒートポンプ１５２では、入水口１５９に送られた暖房用水を、高温出水口１６１から送り出される高温の暖房用水と、低温出水口１６０から送り出される低温の暖房用水に分離する。低温出水口１６０からの低温の暖房用水は熱交換器１３２へ送られる。熱交換器１３２では、タンク水循環ポンプ１３４によって貯湯タンク１３１の上部から吸い出された温水と、ガス熱源ユニット１５０から送られた暖房用水の間で熱交換が行われる。熱交換器１３２で加熱された暖房用水は、合流点１６４で高温出水口１６１からの高温の暖房用水と合流して、高温暖房端末へ送られる。低温暖房端末で放熱した暖房用水と、高温暖房端末で放熱した暖房用水は、ガス熱源ユニット１５０の外部で合流してから、シスターン１５１の底部に戻される。貯湯タンク１３１の上部からの温水は、熱交換器１３２で冷却されて、貯湯タンク１３１の中間部の導入口１４２へ戻る。

以上の様に、低温高温暖房運転では、低温暖房端末と高温暖房端末からシスターン１５１へ戻される暖房用水の温度が高い場合であっても、ガス熱源ユニット１５０からタンクユニット１３０の熱交換器１３２に送られる暖房用水の温度を低温とすることができる。これにより、熱交換器１３２における熱交換を促進して、貯湯タンク１３１の下部の水温を低く維持することができる。ヒートポンプユニット１１０による加熱効率を高く維持することができる。

本実施例の給湯暖房装置１００は、上記以外にも、例えば低温暖房端末による暖房と風呂の追い焚きを同時に実行する運転や、高温暖房端末による暖房と風呂の追い焚きを同時に実行する運転や、低温暖房端末による暖房と高温暖房端末による暖房と風呂の追い焚きをすべて同時に実行する運転もすることができる。また、これらと並行して給湯する運転を行うこともできる。これらの運転の場合にも、吸収式ヒートポンプ１５２を駆動することで、ガス熱源ユニット１５０からタンクユニット１３０の熱交換器１３２に送られる暖房用水の温度を低温とすることができる。熱交換器１３２における熱交換を促進して、貯湯タンク１３１の下部の水温を低く維持することができる。

本実施例の給湯暖房装置１００によれば、ヒートポンプユニット１１０で加熱する水の入口温度を低くすることが可能であるので、沸き上げ温度が５０〜６０℃程度までしか上げられないＲ４１０Ａ等のフロン系熱媒を用いても、水と熱媒温度との温度差を確保することができ、ヒートポンプユニット１１０を有効に利用して沸き上げを行うことが可能である。

図８は本実施例に係る給湯暖房装置８００の構成を示す。給湯暖房装置８００では、実施例１の給湯暖房装置１００で吸収式ヒートポンプ１５２が用いられていた代わりに、圧縮式ヒートポンプ８０２が用いられている。

圧縮式ヒートポンプ８０２は、圧縮機８０３と、放熱器８０４と、膨張機構８０５と、蒸発器８０６を備えている。圧縮式ヒートポンプ８０２の入水口８５９に送られた暖房用水は、調整弁８０９において加熱経路８０８と冷却経路８０７に分流する。加熱経路８０８に流れ込んだ暖房用水は、放熱器８０４を通過する際に熱媒が凝縮する際の発熱によって加熱されてから、高温出水口８６１から送り出される。冷却経路８０７に流れ込んだ暖房用水は、蒸発器８０６を通過する際に熱媒が蒸発する際の吸熱によって冷却されてから、低温出水口８６０から送り出される。加熱経路８０８と冷却経路８０７の暖房用水の流量比は、調整弁８０９によって調整される。

本実施例の給湯暖房装置８００も、実施例１の給湯暖房装置１００と同様に、第１低温暖房運転、第２低温暖房運転、高温暖房運転、追い焚き運転、低温高温暖房運転などの各種の態様で動作することができる。

本実施例の給湯暖房装置８００においても、シスターン１５１からの暖房用水を圧縮式ヒートポンプ８０２を用いて高温の暖房用水と低温の暖房用水に分離して、低温の暖房用水をタンクユニット１３０の熱交換器１３２に送っている。これによって、低温暖房端末や高温暖房端末からの暖房用水の戻り温度が高い場合であっても、タンクユニット１３０の熱交換器１３２へ低温の暖房用水を送ることができる。熱交換器１３２における熱交換を促進して、貯湯タンク１３１の下部の水温を低く維持することができる。ヒートポンプユニット１１０による加熱効率を高く維持することができる。

図９は本実施例に係る給湯暖房装置９００の構成を示している。給湯暖房装置９００は、ヒートポンプユニット１１０、タンクユニット９３０、ガス熱源ユニット９５０によって構成されている。ヒートポンプユニット１１０の構成は、実施例１の給湯暖房装置１００や実施例２の給湯暖房装置８００と同様である。

タンクユニット９３０は主に、貯湯タンク９３１、シスターン９３２、ポンプ９３４を備えている。貯湯タンク９３１は開放式であり、暖房用熱媒である暖房用水を貯える。シスターン９３２は貯湯タンク９３１に連通しており、貯湯タンク９３１の圧力を開放している。貯湯タンク９３１の上部には、導出口９３５、９３６、導入口９３７が設けられている。貯湯タンク９３１の中央部には、導入口９３８が設けられている。貯湯タンク９３１の底部には、導入口９３９、導出口９４０が設けられている。貯湯タンク９３１の上部には暖房用水の温度を計測するタンクサーミスタ９４３が設けられている。

貯湯タンク９３１の底部の導出口９４０はヒートポンプユニット１１０の蓄熱循環ポンプ１１５に接続しており、蓄熱循環ポンプ１１５が駆動すると貯湯タンク９３１の底部から暖房用水が吸い出される。貯湯タンク９３１の上部の導入口９３７はヒートポンプユニット１１０の放熱器１１２に接続しており、放熱器１１２で加熱された湯は貯湯タンク９３１の上部に流入する。

ガス熱源ユニット９５０は主に、給湯用熱交換器９５１、吸収式ヒートポンプ９５２、給湯用燃焼機９５３、追い焚き用熱交換器９５４、暖房ポンプ９５５、追い焚きポンプ９５６、混合器９５７により構成されている。ガス熱源ユニット９５０は、低温暖房端末（図示せず）および高温暖房端末（図示せず）に暖房用水を循環させる。また、ガス熱源ユニット９５０は、給湯栓やシャワーへの給湯および風呂の湯の追い焚きも行う。

暖房ポンプ９５５を駆動すると、暖房用水が吸収式ヒートポンプ９５２の入水口９５８に送られる。暖房ポンプ９５５の出口近傍には暖房用水の温度を計測する暖房サーミスタ９６５が設けられている。吸収式ヒートポンプ９５２は、実施例１の吸収式ヒートポンプ１５２と同様の構成を備えているので、詳細な説明は省略する。吸収式ヒートポンプ９５２は、入水口９５８に送られた暖房用水を高温の暖房用水と低温の暖房用水に分離する。吸収式ヒートポンプ９５２の高温出水口９５９から高温の暖房用水が送り出され、低温出水口９６０から低温の暖房用水が送り出される。

低温出水口９６０から送り出された低温の暖房用水は、タンクユニット９３０へ送られ、貯湯タンク９３１の中間部の導入口９３８に流入する。導入口９３８への暖房用水の流入に伴い、貯湯タンク９３１の上部の導出口９３５から高温の暖房用水が送り出される。貯湯タンク９３１の導出口９３５から送り出された暖房用水は、ガス熱源ユニット９５０へ戻され、吸収式ヒートポンプ９５２の高温出水口９５９から送り出された高温の暖房用水と合流点９６１で合流する。合流点９６１で合流した暖房用水は、高温暖房端末へ送られる。高温出水口９５９の近傍には高温出水口９５９から送り出された暖房用水の温度を計測する暖房高温サーミスタ９６６が設けられている。

暖房ポンプ９５５から吸収式ヒートポンプ９５２へ向かう経路は、途中で分岐しており、分岐した経路は低温暖房端末に連通する切換弁９６２に接続している。また、合流点９６１から高温暖房端末へ向かう経路も、途中で分岐しており、分岐した経路は低温暖房端末に連通する切換弁９６２に接続している。切換弁９６２は低温暖房端末へ送られる暖房用水の経路を切換える。

低温暖房端末へ送られた暖房用水は、低温暖房端末で放熱して冷却される。高温暖房端末へ送られた暖房用水は、高温暖房端末で放熱して冷却される。低温暖房端末で放熱した暖房用水と、高温暖房端末で放熱した暖房用水は、ガス熱源ユニット９５０の外部で合流し、暖房ポンプ９５５へ戻される。

追い焚き用熱交換器９５４は二重管構造となっている。追い焚き用熱交換器９５４の外側流路には、追い焚きポンプ９５６によって風呂の浴槽から吸い出された温水が循環する。追い焚き用熱交換器９５４の内側流路には、合流点９６１から高温暖房端末へ向かう経路から分岐した暖房用水が流れる。追い焚き用熱交換器９５４の内側流路を流れた暖房用水は、高温暖房端末および低温暖房端末から暖房ポンプ９５５へ戻る経路に合流する。

混合器９５７は、上水道から供給される水を分流している。混合器９５７は、上水道から給湯用熱交換器９５１を介さずに給湯箇所へ送られる水と、上水道から給湯用熱交換器９５１を経て給湯箇所へ送られる水の流量比を調整する。給湯用熱交換器９５１では、混合器９５７から送られた水と、ポンプ９３４によって貯湯タンク９３１の上部の導出口９３６から吸い出された暖房用水の間で熱交換が行われる。貯湯タンク９３１の上部から給湯用熱交換器９５１へ送られた暖房用水は、給湯用熱交換器９５１で冷却されて、貯湯タンク９３１の底部の導入口９３９に戻される。混合器９５７から給湯用熱交換器９５１へ送られた水は、給湯用熱交換器９５１で加熱されて、さらに給湯用燃焼機９５３で加熱されてから、給湯箇所へ送られる。給湯用熱交換器９５１から給湯用燃焼機９５３に向かう経路にはバイパス弁９６３が設けられている。給湯用熱交換器９５１を経由した温水は、混合器９５７から給湯用熱交換器９５１を介さずに給湯箇所へ送られる水と混合して、給湯箇所へ給湯される。混合器９５７での流量比を調整することで、上水道から直接的に給湯箇所へ送られる水と、給湯用熱交換器９５１を経由して給湯箇所へ送られる温水の混合比が調整されて、設定温度に調温された湯が給湯される。

本実施例の給湯暖房装置９００も、実施例１の給湯暖房装置１００や実施例２の給湯暖房装置８００と同様に、第１低温暖房運転、第２低温暖房運転、高温暖房運転、追い焚き運転、低温高温暖房運転などの各種の態様で動作することができる。

本実施例の給湯暖房装置９００においても、暖房端末からタンクユニット９３０へ向かう暖房用水を、吸収式ヒートポンプ９５２を用いて高温の暖房用水と低温の暖房用水に分離して、低温の暖房用水をタンクユニット９３０に送っている。これによって、低温暖房端末や高温暖房端末からの暖房用水の戻り温度が高い場合であっても、タンクユニット９３０へ低温の暖房用水を送ることができる。貯湯タンク９３１の下部の温度を低く維持することができ、ヒートポンプユニット１１０による加熱効率を高く維持することができる。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１００給湯暖房装置
１１０ヒートポンプユニット
１１１圧縮機
１１２放熱器
１１３膨張機構
１１４蒸発器
１１５蓄熱循環ポンプ
１１６ファン
１３０タンクユニット
１３１貯湯タンク
１３２熱交換器
１３３沸かし上げポンプ
１３４タンク水循環ポンプ
１３５導入口
１３６導出口
１３７導出口
１３８導入口
１３９導入口
１４０導出口
１４１導出口
１４２導入口
１４３タンクサーミスタ
１５０ガス熱源ユニット
１５１シスターン
１５２吸収式ヒートポンプ
１５３給湯用燃焼機
１５４追い焚き用熱交換器
１５５暖房ポンプ
１５６追い焚きポンプ
１５７混合器
１５８切換弁
１５９入水口
１６０低温出水口
１６１高温出水口
１６２導入口
１６３導出口
１６４合流点
１６５暖房サーミスタ
１６６暖房高温サーミスタ
２０１蒸発器
２０２蒸発室
２０３吸収器
２０４吸収室
２０５凝縮器
２０６凝縮室
２０７再生器
２０８燃焼機
２０９分離器
２１０熱交換器
２１１ポンプ
２１２加熱経路
２１３冷却経路
２１４調整弁
８００給湯暖房装置
８０２圧縮式ヒートポンプ
８０３圧縮機
８０４放熱器
８０５膨張機構
８０６蒸発器
８０７冷却経路
８０８加熱経路
８０９調整弁
８５９入水口
８６１高温出水口
８６０低温出水口
９００給湯暖房装置
９３０タンクユニット
９３１貯湯タンク
９３２シスターン
９３４ポンプ
９３５導出口
９３７導入口
９３８導入口
９３９導入口
９４０導出口
９４３タンクサーミスタ
９５０ガス熱源ユニット
９５１給湯用熱交換器
９５２吸収式ヒートポンプ
９５３給湯用燃焼機
９５４追い焚き用熱交換器
９５５暖房ポンプ
９５６追い焚きポンプ
９５７混合器
９５８入水口
９５９高温出水口
９６０低温出水口
９６１合流点
９６２切換弁
９６３バイパス弁
９６５暖房サーミスタ
９６６暖房高温サーミスタ

Claims

貯湯タンクの蓄熱を利用して低温の暖房用熱媒を受け入れて高温の暖房用熱媒を送り出すタンクユニットと、
暖房端末とタンクユニットの間で暖房用熱媒を循環させる暖房ユニットを備えており、
前記暖房ユニットが、暖房端末からタンクユニットへ向かう暖房用熱媒を低温の暖房用熱媒と高温の暖房用熱媒に分離するヒートポンプを備えており、
前記暖房ユニットが、ヒートポンプからの低温の暖房用熱媒をタンクユニットに送り、タンクユニットからの高温の暖房用熱媒とヒートポンプからの高温の暖房用熱媒を暖房端末に送ることを特徴とする暖房装置。
前記ヒートポンプが吸収式ヒートポンプである請求項１の暖房装置。
大気から吸熱して前記貯湯タンクに蓄熱する圧縮式ヒートポンプをさらに備える請求項１または２の暖房装置。