JP5171410B2 - 温水供給システム - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプと蓄熱タンクを備えており、ヒートポンプで加熱した温水を温水利用箇所に供給する温水供給システムに関する。

特許文献１には、ヒートポンプと蓄熱タンクを備えた温水供給システムが開示されている。蓄熱タンク内の水は、循環水路に導入され、ヒートポンプによって加熱された後に、蓄熱タンクに戻される。したがって、蓄熱タンクには、ヒートポンプにより加熱された温水が貯留される。蓄熱タンク内の温水は、浴槽や給湯栓等の温水利用箇所に供給される。
ヒートポンプは、水を高効率で加熱することができる一方で、加熱能力（単位時間当たりに水に与える熱量）はそれほど高くない。すなわち、短時間で多量の温水を生成することはできない。このため、特許文献１の温水供給システムは、ヒートポンプで加熱した温水を蓄熱タンクに貯留し、必要時に蓄熱タンク内の温水を温水利用箇所に供給する。したがって、浴槽に湯張りをする場合等のように、一度に多量の温水が必要とされる場合でも、十分な量の温水を供給できる。

特開２００４−１２５２２６号公報

特許文献１の技術を応用すれば、温水供給システムによって暖房機を作動させることもできる。例えば、蓄熱タンクから水を導入し、導入した水を蓄熱タンクに戻す暖房用循環水路を形成するとともに、その暖房用循環水路に暖房機を設置する。暖房時には、予め蓄熱タンク内に温水を貯留しておき、貯留している温水を暖房用循環水路内に循環させる。暖房機は、暖房用循環水路内を流れる水の熱を利用して暖房する。蓄熱タンクから暖房機に供給され、暖房機で放熱して温度低下した温水は、蓄熱タンクに戻される。このため、暖房を実行することで蓄熱タンクの蓄熱は減少する。減少した蓄熱は、ヒートポンプで蓄熱タンク内の水を加熱することで補給できる。したがって、暖房機は、継続して暖房運転することができる。このように温水供給システムを構成することで、給湯栓や浴槽に温水を供給する運転と、暖房機を作動させる運転が実行可能となる。
しかしながら、上述した温水供給システムでは、以下の問題が生じる。すなわち、通常は、暖房機が使用されるのは外気温が低いときである。したがって、蓄熱タンクに貯留している温水から外気への放熱量は大きい。一方、上記の温水供給システムは、ヒートポンプにより加熱した温水を予め蓄熱タンク内に貯留しておき、貯留している温水を暖房機に供給して暖房する。このように、蓄熱タンク内に予め温水を貯留していると、外気温が低いために、放熱により蓄熱タンク内の温水の熱が奪われる。したがって、暖房時の熱利用効率が悪くなるという問題があった。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、より高効率で暖房運転を実行可能な温水供給システムを提供することを目的とする。

本発明の温水供給システムは、温水利用箇所に温水を供給する。この温水供給システムは、第１熱媒体を循環させる第１熱媒体循環路を備えたヒートポンプと、温水利用箇所に供給する水を貯留する蓄熱タンクと、蓄熱タンク内の水を導入し、導入した水を蓄熱タンクに戻すタンク水循環水路と、第１熱媒体との熱交換によって、タンク水循環水路内の水を加熱する第１熱交換器と、第２熱媒体を循環させる第２熱媒体循環路と、第１熱媒体との熱交換によって、第２熱媒体を加熱する第２熱交換器と、第２熱媒体の熱を利用して暖房する暖房機を備えている。
なお、上記の「温水利用箇所に温水を供給する」とは、給湯栓や浴槽等で出湯するために温水を供給する（すなわち、供給した水を回収しない）ことだけではなく、熱交換器等に温水を供給し（すなわち、熱を供給し）、放熱後の温水を回収することも含む。

この温水供給システムでは、ヒートポンプの第１熱媒体の熱が第１熱交換器を介してタンク水循環水路内の水に伝達される。タンク水循環水路内には蓄熱タンク内の水が循環するので、蓄熱タンク内の水（以下では、タンク水という場合がある）が加熱される。タンク水は、温水利用箇所に供給される。
また、この温水供給システムは、タンク水を加熱するための構成（すなわち、第１熱交換器及びタンク水循環水路）とは別に、暖房機に熱を供給するための構成（すなわち、第２熱交換器及び第２熱媒体循環路）を備えている。暖房運転時には、ヒートポンプの第１熱媒体の熱が、第２熱交換器を介して第２熱媒体に伝達される。暖房機は、第２熱媒体の熱を利用して暖房運転を実行する。このように、この温水供給システムでは、暖房用の温水を蓄熱タンクに貯留しない。ヒートポンプの第１熱媒体の熱を、蓄熱タンクを経由することなく暖房機に供給する。したがって、蓄熱タンクに暖房用の温水を貯留する場合に比べて、放熱により奪われる熱が少ない。このため、高効率で暖房運転を実行できる。
以上に説明したように、この温水供給システムは、蓄熱タンクを備えているにも係わらず、暖房運転時にタンク水を利用しない。すなわち、蓄熱タンクには、他の温水利用箇所に供給するための温水が貯留され、暖房用の温水は貯留されない。したがって、蓄熱タンクから放熱により奪われる熱を最小限とすることができる。これによって、温水供給システムの熱利用効率を向上させることができる。

上述した温水供給システムは、ヒートポンプに比べて加熱能力が高く、第２熱媒体を加熱するバーナ加熱装置をさらに備え、第２熱媒体循環路に、第２熱交換器の上流側と下流側とを接続するバイパス経路が設けられており、バイパス経路には、バイパス経路を開閉する開閉弁が介装されていることが好ましい。そして、開閉弁を閉じた状態でヒートポンプにより第２熱媒体を加熱して暖房機を作動させる第１暖房運転と、開閉弁を開いた状態で第２熱媒体をバイパス経路と第２熱交換器に流してバーナ加熱装置により第２熱媒体を加熱して暖房機を作動させる第２暖房運転とを実行可能であることが好ましい。
第１暖房運転では、ヒートポンプにより第２熱媒体を加熱して（すなわち、第２熱交換器で、第１熱媒体との熱交換により第２熱媒体を加熱して）、暖房機を作動させる。
第２暖房運転では、バーナ加熱装置により第２熱媒体を加熱して、暖房機を作動させる。バーナ加熱装置はヒートポンプに比べて加熱能力が高いので、第２運転では、第２熱媒体を急速に加熱したり、高温まで加熱することができる。したがって、暖房機を急速に立ち上げたり、高出力で作動させることができる。また、第２暖房運転では、開閉弁を開く。したがって、第２熱媒体がバイパス経路を通過し、第２熱交換器を通過する第２熱媒体は少なくなる。このため、第２熱交換器で、第２熱媒体からヒートポンプの第１熱媒体に熱が奪われることが抑制される。したがって、第２暖房運転を効率よく実行することができる。

バーナ加熱装置を備えた温水供給システムは、暖房機の作動開始直後は第２暖房運転を実行し、その後、第１暖房運転を実行することが好ましい。
このような構成によれば、暖房機の作動直後は、バーナ加熱装置により第２熱媒体を急速に加熱して、暖房機の立ち上がり性能を向上させることができる。また、暖房機の立ち上がり後は、ヒートポンプにより第２熱媒体を加熱して、高効率の暖房運転を実行することができる。

また、温水供給システムは、ユーザが暖房使用中に給湯運転を実施する場合等に備えて、暖房運転と蓄熱運転（蓄熱タンク内の水を加熱する運転）を同時に実行可能とすることが好ましい。この場合、ヒートポンプの加熱能力が、暖房運転と蓄熱運転の双方の熱源として作動するには不十分となることが多い。したがって、ヒートポンプとバーナ加熱装置の双方を熱源として作動させることができる。しかしながら、バーナ加熱装置により第２熱媒体を加熱すると、バーナ加熱装置の加熱能力が高いために、第２熱媒体が第１熱媒体より高温となる場合がある。この場合、第２熱交換器で、第２熱媒体との熱交換によって第１熱媒体が加熱される。ヒートポンプの作動中に第１熱媒体の温度が上昇し過ぎると、ヒートポンプの加熱効率が極端に低下してしまう。
したがって、温水供給システムは、第２暖房運転と、ヒートポンプによりタンク水循環水路内の水を加熱する蓄熱運転を同時に実行可能であることが好ましい。
この温水供給システムは、第２暖房運転で、開閉弁を開いた状態でバーナ加熱装置により第２熱媒体を加熱する。これによって、第２熱交換器で第２熱媒体から第１熱媒体に熱が伝わることが抑制される。したがって、蓄熱運転中のヒートポンプの第１熱媒体が極端に高温となり、ヒートポンプの加熱効率が低下することが抑制される。すなわち、この温水供給システムは、高効率で暖房運転と蓄熱運転を同時に実行することができる。

上述した温水供給システムは、第１熱交換器と第２熱交換器が、第１熱媒体循環路とタンク水循環水路の間、及び、第１熱媒体循環路と第２熱媒体循環路の間で熱交換可能な三流体熱交換器により構成されていることが好ましい。
このような構成によれば、温水供給システムを小型化することができる。

本発明の温水供給システムによれば、より高効率で暖房運転を実行することができる。

下記に詳細に説明する実施例の構成を最初に列記する。
（構成１）温水供給システムは、蓄熱タンク内の水、または、蓄熱タンク内の水と熱交換されて加熱された水を温水利用箇所に供給する供給水路を備えている。
（構成２）タンク水循環水路は、蓄熱タンクの下部から蓄熱タンク内の水を導入し、導入した水を蓄熱タンクの上部に戻す。

本発明の実施例に係る温水供給システムについて、図面を参照しながら説明する。図１は、温水供給システム１０の概略構成を示す接続図である。温水供給システム１０は、給湯栓１００や浴槽１０２に温水を供給する。また、温水供給システム１０は、浴槽１０２内の水（以下では、浴槽水という場合がある）を加熱（追い焚き）する。さらに、温水供給システム１０は、低温暖房機１０４と高温暖房機１０６に温水を供給する。

図示するように、温水供給システム１０は、ヒートポンプ５０と、タンク水系統２０と、追い焚き・暖房系統６０を備えている。ヒートポンプ５０は、外気を利用して高温を生成する熱源である。タンク水系統２０は、蓄熱タンク２２と、蓄熱タンク２２に接続されている各水路により構成されている。タンク水系統２０は、ヒートポンプ５０により加熱された水を蓄熱タンク２２に貯留するとともに、蓄熱タンク２２内の水を給湯栓１００及び浴槽１０２に供給する。追い焚き・暖房系統６０は、ヒートポンプ５０で生じる熱を浴槽１０２、低温暖房機１０４及び高温暖房機１０６に伝達する。また、温水供給システム１０は、制御装置９０を備えている。制御装置９０は、温水供給システム１０の各部の動作を制御する。

ヒートポンプ５０は、熱媒体（本実施例ではフロン）を循環させる熱媒体循環路５１と、熱媒体循環路５１に配設されている熱交換器（蒸発器）５２、圧縮器５３、三流体熱交換器（凝縮器）５４、膨張弁５５を備えている。圧縮器５３が熱媒体循環路５１内の熱媒体を送り出すので、熱媒体が、熱交換器５２、圧縮器５３、三流体熱交換器５４、膨張弁５５の順に熱媒体循環路５１内を循環する。

熱交換器５２は、外気を送風するファンを備えており、送風した外気と熱媒体循環路５１内の熱媒体との間で熱交換させる。後に説明するように、熱交換器５２には、膨張弁５５を通過後の低圧低温の液体状態にある熱媒体が供給される。熱交換器５２は、熱媒体と外気とを熱交換させることによって、熱媒体を加熱する。熱媒体は、加熱されることにより気化して、比較的高温であり、低圧の気体状態となる。

圧縮器５３は、熱媒体循環路５１内の熱媒体を圧縮して三流体熱交換器５４側に送り出す。圧縮器５３には、熱交換器５２を通過後の熱媒体が供給される。すなわち、比較的高温であり、低圧の気体状態にある熱媒体が供給される。圧縮器５３が熱媒体を圧縮すると、熱媒体は高温高圧の気体状態となる。

三流体熱交換器５４は、熱媒体循環路５１内の熱媒体と後述するタンク水循環水路３０内の水との間で熱交換させる運転、及び、熱媒体循環路５１内の熱媒体と後述する熱回収水路６３内の水との間で熱交換させる運転を実行することができる。三流体熱交換器５４の熱媒体循環路５１には、圧縮器５３から送り出された熱媒体が供給される。すなわち、高温高圧の気体状態にある熱媒体が供給される。三流体熱交換器５４では、熱媒体からタンク水循環水路３０内の水、または、熱回収水路６３内の水に熱が伝達される。すなわち、三流体熱交換器５４は、タンク水循環水路３０内の水を加熱する第１熱交換器と、熱回収水路６３内の水を加熱する第２熱交換器として機能する。熱媒体は、三流体熱交換器５４で熱を奪われて凝縮する。これによって、熱媒体は、比較的低温であり、高圧の液体状態となる。

膨張弁５５には、三流体熱交換器５４を通過後の熱媒体が供給される。すなわち、比較的低温であり、高圧の液体状態の熱媒体が供給される。熱媒体は、膨張弁５５を通過することによって、減圧される。これによって、低温低圧の液体状態となる。膨張弁５５を通過した熱媒体は、上述したように熱交換器５２に供給される。

以上のように、ヒートポンプ５０が作動すると、熱媒体循環路５１内を熱媒体が循環し、三流体熱交換器５４によってタンク水循環水路３０内の水、または、熱回収水路６３内の水が加熱される。

タンク水系統２０は、蓄熱タンク２２と、タンク水循環水路３０と、水道水導入水路３４と、供給水路３６と、バーナ加熱装置３８を備えている。

タンク水循環水路３０は、上流端が蓄熱タンク２２の下部に接続されており、下流端が蓄熱タンク２２の上部に接続されている。タンク水循環水路３０には、循環ポンプ３２が介装されている。循環ポンプ３２は、タンク水循環水路３０内の水を上流側から下流側へ送り出す。また、上述したように、タンク水循環水路３０は、ヒートポンプ５０の三流体熱交換器５４を通過している。ヒートポンプ５０を作動させると、タンク水循環水路３０内の水が三流体熱交換器５４で加熱される。したがって、循環ポンプ３２とヒートポンプ５０を作動させると、蓄熱タンク２２の下部の水が三流体熱交換器５４に送られて加熱され、加熱された水が蓄熱タンク２２の上部に戻される。すなわち、タンク水循環水路３０は、蓄熱タンク２２に蓄熱するための水路である。

水道水導入水路３４は、上流端が水道水供給源１１０に接続されている。水道水導入水路３４の下流側は、第１導入水路３４ａと第２導入水路３４ｂに分岐している。第１導入水路３４ａの下流端は、蓄熱タンク２２の下部に接続されている。第２導入水路３４ｂの下流端は、供給水路３６の途中に接続されている。第１導入水路３４ａには、逆止弁３４ｃが介装されている。第２導入水路３４ｂには、逆止弁３４ｄと流量調整弁３４ｅが介装されている。流量調整弁３４ｅは、第２導入水路３４ｂ内を流れる水道水の流量を調整する。

供給水路３６は、上流端が蓄熱タンク２２の上部に接続されている。上述したように、供給水路３６の途中には、水道水導入水路３４の第２導入水路３４ｂが接続されている。第２導入水路３４ｂとの接続部より上流側の供給水路３６には、流量調整弁３６ａが介装されている。流量調整弁３６ａは、供給水路３６内を流れる水の流量を調整する。第２導入水路３４ｂとの接続部より下流側の供給水路３６には、バーナ加熱装置３８が介装されている。バーナ加熱装置３８は、供給水路３６内の水を加熱する。バーナ加熱装置３８より下流側の供給水路３６は、給湯栓水路３６ｂと浴槽水路３６ｃに分岐している。給湯栓水路３６ｂの下流端は給湯栓１００に接続されている。浴槽水路３６ｃの下流端は、後述する浴槽水加熱水路８０の循環ポンプ８２に接続されている。浴槽水路３６ｃには、開閉弁３６ｄが介装されている。

蓄熱タンク２２内には、満水まで水が貯留されている。蓄熱タンク２２には、図１に示すように、サーミスタ２３〜２６が蓄熱タンク２２の高さ方向に略均等間隔で取り付けられている。各サーミスタ２３〜２６は、その取付位置の水の温度を測定する。

追い焚き・暖房系統６０は、熱供給循環水路６２と、浴槽水加熱水路８０を備えている。

熱供給循環水路６２は、ヒートポンプ５０で加熱された熱媒体の熱を、後述する浴槽熱交換器８４と、低温暖房機１０４と、高温暖房機１０６に熱を供給する水路である。すなわち、熱供給循環水路６２内を流れる水は、ヒートポンプ５０の熱媒体の熱を、浴槽熱交換器８４と、低温暖房機１０４と、高温暖房機１０６に伝達する第２の熱媒体である。熱供給循環水路６２は、熱回収水路６３と、シスターン６４と、ポンプ水路６５と、低温暖房水路６６と、バーナ加熱水路６７と、熱交換水路６８と、第１高温暖房水路６９と、第２高温暖房水路７０と、バイパス水路７１を備えている。

シスターン６４は、上部が開放されている容器であり、内部に水を貯留している。シスターン６４には、熱回収水路６３の下流端と、ポンプ水路６５の上流端が接続されている。シスターン６４内には、熱回収水路６３から水が流入する。シスターン６４内の水は、ポンプ水路６５に導入される。

ポンプ水路６５は、下流端が低温暖房水路６６の上流端とバーナ加熱水路６７の上流端に接続されている。ポンプ水路６５には、循環ポンプ６５ａが介装されている。循環ポンプ６５ａは、ポンプ水路６５内の水を下流側へ送り出す。

低温暖房水路６６は、その下流端が、熱回収水路６３の上流端及び第２高温暖房水路７０の下流端に接続されている。低温暖房水路６６には、低温暖房機１０４と、開閉弁６６ａが介装されている。低温暖房機１０４は、低温暖房水路６６内を流れる水の熱を利用して、居室を暖房する。開閉弁６６ａは、低温暖房水路６６を開閉する。
また、低温暖房水路６６には、開閉弁６６ａの上流側と低温暖房水路６６の下流側とを接続するバイパス水路６６ｂが形成されている。バイパス水路６６ｂには、開閉弁６６ｃが介装されている。開閉弁６６ｃは、バイパス水路６６ｂを開閉する。

熱回収水路６３は、その上流端が、低温暖房水路６６の下流端、及び、第２高温暖房水路７０の下流端に接続されている。また、熱回収水路６３は、その下流端が、シスターン６４に接続されている。熱回収水路６３は、三流体熱交換器５４を通過している。また、熱回収水路６３には、三流体熱交換器５４の上流側と下流側とを接続するバイパス水路６３ａが形成されている。バイパス水路６３ａは、流路の直径が大きく、三流体熱交換器５４を通過する水路（熱回収水路６３の一部）より通水抵抗が非常に小さい。バイパス水路６３ａには、開閉弁６３ｂが介装されている。開閉弁６３ｂは、バイパス水路６３ａを開閉する。熱回収水路６３のバイパス水路６３ａと三流体熱交換器５４側の水路との分岐部より上流側には、サーミスタ６３ｃが介装されている。サーミスタ６３ｃは、熱回収水路６３内を流れる水の温度を検出する。

バーナ加熱水路６７は、その下流端が、熱交換水路６８の上流端及び第１高温暖房水路６９の上流端に接続されている。バーナ加熱水路６７には、バーナ加熱装置６７ａが介装されている。バーナ加熱装置６７ａは、バーナ加熱水路６７内を流れる水を加熱する。バーナ加熱装置６７ａは、ヒートポンプ５０（すなわち、三流体熱交換器５４）よりも熱供給循環水路６２内の水を加熱する能力が高い。また、バーナ加熱水路６７のバーナ加熱装置６７ａより下流側には、サーミスタ６７ｂが介装されている。サーミスタ６７ｂは、バーナ加熱水路６７内の水の温度を検出する。

熱交換水路６８は、その下流端が、熱回収水路６３の最下流部に接続されている。熱交換水路６８は、浴槽熱交換器８４を通過している。熱交換水路６８には、開閉弁６８ａが介装されている。開閉弁６８ａは、熱交換水路６８を開閉する。

第１高温暖房水路６９は、その下流端が、第２高温暖房水路７０の上流端及びバイパス水路７１の上流端に接続されている。第１高温暖房水路６９には、開閉弁６９ａが介装されている。開閉弁６９ａは、第１高温暖房水路６９を開閉する。

第２高温暖房水路７０は、その下流端が、熱回収水路６３の上流端及び低温暖房水路６６の下流端に接続されている。第２高温暖房水路７０には、高温暖房機１０６と開閉弁７０ａが介装されている。高温暖房機１０６は、第２高温暖房水路７０内を流れる水の熱を利用して、居室を暖房する。開閉弁７０ａは、第２高温暖房水路７０を開閉する。

バイパス水路７１は、その下流端が熱回収水路６３の途中（バイパス水路６３ａの下流端の接続部より下流側）に接続されている。

浴槽水加熱水路８０は、その上流端と下流端の双方が浴槽１０２に接続されている。浴槽水加熱水路８０は、浴槽熱交換器８４を通過している。
循環ポンプ８２は、浴槽水加熱水路８０内の水を下流側へ送り出す。また、上述したように、循環ポンプ８２には、浴槽水路３６ｃの下流端が接続されている。浴槽水路３６ｃから水が供給されている状態で作動すると、循環ポンプ８２は浴槽水路３６ｃからの水を浴槽水加熱水路８０の下流側に送り出す。

次に、温水供給システム１０の動作について説明する。温水供給システム１０は、蓄熱運転、湯張り運転、給湯運転、追い焚き運転、低温暖房運転、及び、高温暖房運転を実行することができる。以下に、各運転について説明する。

（蓄熱運転）
蓄熱運転は、ヒートポンプ５０で生成した熱により、蓄熱タンク２２内の水を加熱する運転である。図１中の実線矢印は、蓄熱運転中の熱媒体及び蓄熱タンク２２内の水の流れを示している。蓄熱運転では、制御装置９０がヒートポンプ５０と循環ポンプ３２を作動させる。ヒートポンプ５０を作動させると、熱媒体循環路５１内を熱媒体が循環して、三流体熱交換器５４に熱が供給される。また、循環ポンプ３２を作動させると、タンク水循環水路３０内を蓄熱タンク２２内の水が循環する。すなわち、蓄熱タンク２２の下部に存在する水がタンク水循環水路３０内に導入され、導入された水が三流体熱交換器５４で加熱され、加熱された水が蓄熱タンク２２の上部に戻される。したがって、蓄熱タンク２２に高温の水が貯められる。
このように、タンク水循環水路３０は、加熱された水を蓄熱タンク２２の上部に供給する。また、後に詳述するが、蓄熱タンク２２内の水を給湯栓１００または浴槽１０２に供給すると、水道水導入水路３４から蓄熱タンク２２の下部に水道水（冷水）が供給される。したがって、蓄熱タンク２２内には、その上部に高温の水の層が形成され、その下部に低温の水の層が形成される。

（湯張り運転）
湯張り運転は、蓄熱タンク２２内の水を浴槽１０２に供給して、浴槽１０２に湯張りする運転である。図１中の点線矢印は、湯張り運転中のタンク水系統２０及び浴槽水加熱水路８０内の水の流れを示している。湯張り運転では、制御装置９０は、流量調整弁３６ａと開閉弁３６ｄを開く。すると、水道水供給源１１０からの水圧によって、水道水導入水路３４（第１導入水路３４ａ）から蓄熱タンク２２の下部に水道水が流入する。それと同時に、蓄熱タンク２２の上部の温水が、供給水路３６（浴槽水路３６ｃ）を介して循環ポンプ８２に供給される。また、制御装置９０は、循環ポンプ８２を作動させる。すると、循環ポンプ８２に供給された水が浴槽水加熱水路８０内を下流側へ送り出され、浴槽１０２に供給される。これによって、湯張りが行われる。
なお、制御装置９０は、蓄熱タンク２２から供給水路３６に供給される水の温度（すなわち、サーミスタ２３の検出温度）が浴槽１０２に供給する水の設定温度より高い場合には、流量調整弁３４ｅを開いて第２導入水路３４ｂから供給水路３６に水道水を導入する。したがって、蓄熱タンク２２から供給された水と第２導入水路３４ｂから供給された水道水とが供給水路３６内で混合される。制御装置９０は、浴槽１０２に供給される水の温度が設定温度と一致するように、流量調整弁３４ｅの開度を調整する。
また、蓄熱タンク２２から供給水路３６に供給される水の温度が設定温度より低い場合には、制御装置９０はバーナ加熱装置３８を作動させる。制御装置９０は、浴槽１０２に供給される水の温度が設定温度と一致するように、バーナ加熱装置３８の出力を制御する。

（給湯運転）
給湯運転は、蓄熱タンク２２内の水を給湯栓１００に供給する運転である。給湯栓１００が開かれると、制御装置９０は、流量調整弁３６ａを開く。すると、水道水供給源１１０からの水圧によって、水道水導入水路３４（第１導入水路３４ａ）から蓄熱タンク２２の下部に水道水が流入する。それと同時に、蓄熱タンク２２の上部の水が、供給水路３６（給湯栓水路３６ｂ）を介して給湯栓１００に供給される。
なお、制御装置９０は、湯張り運転時と同様に、流量調整弁３４ｅまたはバーナ加熱装置３８を制御して、給湯栓１００に供給される水の温度を設定温度に調整する。

（追い焚き運転）
追い焚き運転は、浴槽水を加熱する運転である。追い焚き運転では、制御装置９０は、循環ポンプ８２を作動させる。これによって、浴槽水加熱水路８０内に浴槽水が循環する。また、制御装置９０は、開閉弁６６ｃ及び６８ａを開き、循環ポンプ６５ａを作動させる。これによって、熱供給循環水路６２内に水を循環させる。さらに、制御装置９０は、ヒートポンプ５０を作動させる。図２は追い焚き運転時の温水供給システム１０を示している。図２中の矢印に示すように、追い焚き運転では、熱供給循環水路６２内に、シスターン６４から、ポンプ水路６５、バーナ加熱水路６７及び熱交換水路６８を経てシスターン６４に戻る第１追い焚き循環経路と、シスターン６４から、ポンプ水路６５、低温暖房水路６６及び熱回収水路６３を経てシスターン６４に戻る第２追い焚き循環経路が形成される。なお、低温暖房水路６６では、水はバイパス水路６６ｂを流れ、低温暖房機１０４を通過しない。
三流体熱交換器５４では、熱媒体循環路５１内の熱媒体との熱交換によって、熱回収水路６３内を流れる水が加熱される。熱回収水路６３内の水が加熱されると、熱交換水路６８に温水が流入するようになる。したがって、浴槽熱交換器８４で、熱交換水路６８内を流れる水と浴槽水加熱水路８０内を流れる水との間で熱交換が行われ、浴槽水加熱水路８０内の水が加熱される。これによって、浴槽水が加熱される。
なお、浴槽水を急速に追い焚きする必要がある場合には、循環水路内の水をバーナ加熱装置６７ａで加熱することもできる。バーナ加熱装置６７ａを作動させると、熱交換水路６８により高温の水が流入するようになる。したがって、浴槽熱交換器８４で浴槽水加熱水路８０内の水が急速に加熱される。したがって、浴槽水が急速に追い焚きされる。

（低温暖房運転）
低温暖房運転は、低温暖房機１０４を作動させて居室を暖房する運転である。図３は、低温暖房運転時に制御装置９０が実行する処理を示すフローチャートである。

制御装置９０は、最初に、ステップＳ２で、開閉弁６３ｂ、６６ａ、６９ａを開くとともに、循環ポンプ６５ａを作動させる。これによって、熱供給循環水路６２内に水を循環させる。図４はステップＳ２の実行時における温水供給システム１０を示している。図４中の矢印に示すように、ステップＳ２を実行すると、熱供給循環水路６２内に、シスターン６４から、ポンプ水路６５、低温暖房水路６６、及び、熱回収水路６３を経てシスターン６４に戻る第１低温暖房循環経路と、シスターン６４から、ポンプ水路６５、バーナ加熱水路６７、第１高温暖房水路６９、バイパス水路７１、及び、熱回収水路６３の下流部を経てシスターン６４に戻る第２低温暖房循環経路が形成される。
なお、第１低温暖房循環経路の熱回収水路６３では、開閉弁６３ｂ（すなわち、バイパス水路６３ａ）が開かれている。したがって、熱回収水路６３内をバイパス水路６３ａの上流端まで流れた水のほとんどは、バイパス水路６３ａへ流れ、三流体熱交換器５４にはほとんど水が流れない。

ステップＳ４では、制御装置９０は、バーナ加熱装置６７ａを作動させる（暖房運転Ａ）。これによって、第１低温暖房循環経路及び第２低温暖房循環経路内を流れる水（以下では、単に循環水という場合がある）が加熱される。バーナ加熱装置６７ａにより循環水が加熱されると、低温暖房機１０４に高温の循環水が供給される。低温暖房機１０４は、供給された循環水の熱を利用して、居室を暖房する。このように、バーナ加熱装置６７ａで生じた熱が、循環水により低温暖房機１０４に供給されることで、低温暖房機１０４は作動する。上述したように、バーナ加熱装置６７ａの加熱能力は高いので、循環水は急速に加熱される。したがって、低温暖房機１０４は、短時間で適切な温度の暖房運転を実行可能となる（すなわち、立ち上がりが早い）。制御装置９０は、サーミスタ６７ｂで検出される循環水の温度（すなわち、バーナ加熱装置６７ａで加熱直後の循環水の温度）が、約６０℃となるように、バーナ加熱装置６７ａの出力を制御する。
なお、上述したように、ステップＳ４の実行中においては、バイパス水路６３ａに循環水が流れており、三流体熱交換器５４にはほとんど循環水が流れていない。これによって、三流体熱交換器５４で循環水と熱媒体循環路５１内の熱媒体との熱交換が生じ、循環水が温度低下することが防止されている。したがって、ステップＳ４で低温暖房機１０４を高効率で作動させることができる。

制御装置９０は、循環水の温度が安定するまでステップＳ４を実行する（すなわち、ステップＳ４を実行する時間が、循環水の温度が安定となる時間に設定されている）。

ステップＳ４を一定時間実行すると、制御装置９０は、ステップＳ６を実行する。ステップＳ６では、制御装置９０は、バーナ加熱装置６７ａを停止する。したがって、循環水を加熱することなく、第１低温暖房循環経路及び第２低温暖房循環経路内に循環水を循環させている状態となる。すなわち、ステップＳ６では、循環水に残っている余熱によって低温暖房機１０４を作動させる。

ステップＳ６を実行すると、循環水の温度が徐々に低下する。ステップＳ８に示すように、制御装置９０は、ステップＳ６の実行中にサーミスタ６３ｃの検出温度（すなわち、三流体熱交換器５４の上流側の循環水の温度）を監視する。そして、サーミスタ６３ｃの検出温度が基準温度Ｔ１（本実施例では、４２℃）以下となったときに、ステップＳ１０を実行する。

ステップＳ１０では、制御装置９０は、開閉弁６３ｂ、６９ａを閉じるとともに、ヒートポンプ５０を作動させる（暖房運転Ｂ）。図５はステップＳ１０の実行時における温水供給システム１０を示している。図５中の矢印に示すように、開閉弁６９ａを閉じるので、第２低温暖房循環経路に水が流れなくなり、第１低温暖房循環経路内にのみ循環水が流れるようになる。また、開閉弁６３ｂを閉じるので、第１低温暖房循環経路内の循環水が、三流体熱交換器５４を通過するようになる。また、ヒートポンプ５０の作動により、高温の熱媒体が三流体熱交換器５４内の熱媒体循環路５１内を通過するようになる。したがって、三流体熱交換器５４で、熱媒体との熱交換により循環水が加熱される。すなわち、ヒートポンプ５０（すなわち、三流体熱交換器５４）で循環水が加熱され、加熱された循環水が第１低温暖房循環経路を介して低温暖房機１０４に供給される。これによって、低温暖房機１０４が作動する。
ヒートポンプ５０の加熱能力はそれほど高くない。しかしながら、上述したように、ステップＳ１０の開始時には、居室の室温が上昇しているので、低温暖房機１０４を高出力で作動させる必要はない。また、ステップＳ１０の開始時には、循環水の温度が約４２℃であるため、ヒートポンプにより循環水をほとんど昇温させる必要はない（すなわち、循環水の温度を維持する程度に加熱すればよい）。したがって、ヒートポンプ５０の加熱能力でも好適に暖房運転を実行することができる。また、ヒートポンプ５０によれば、循環水を非常に高効率で加熱することができる。すなわち、低温暖房機１０４を高効率で作動させることができる。
制御装置９０は、循環水の温度が低温暖房機１０４の設定温度に対応した温度となるように、ヒートポンプ５０を制御する。したがって、居室の室温が設定温度に制御される。
制御装置９０は、ユーザによって低温暖房機１０４の停止命令が入力されるまで、ステップＳ１０を実行する。

以上に説明したように、本実施例の温水供給システム１０は、低温暖房運転時に蓄熱タンク２２内の温水を利用しない。すなわち、ヒートポンプ５０の加熱により、予め蓄熱タンク２２内に暖房用の温水を貯留することがない。ヒートポンプ５０で生成した熱を、蓄熱タンク２２を経由することなく低温暖房機１０４に供給する。したがって、蓄熱タンク２２から外気への放熱により、低温暖房運転の熱利用効率が低下することがない。
また、三流体熱交換器５４から低温暖房機１０４に温水を供給するときには、その温水供給水路を温水が流れるときにも、外気への放熱が生じる。蓄熱タンク内の温水を暖房機に供給するタイプの温水供給システムでは、ヒートポンプで生成された温水が、蓄熱タンクを経由して暖房機に供給されるので、ヒートポンプから暖房機まで流れる温水の経路が長く、その経路上で温水から外気への放熱量が多くなる。一方、本実施例の温水供給システム１０では、三流体熱交換器５４から低温暖房機１０４への温水供給水路（すなわち、熱供給循環水路６２内を三流体熱交換器５４から低温暖房機１０４まで流れる水の経路）が蓄熱タンク２２を経由しない。したがって、温水供給経路を短距離とすることができる。このため、温水供給水路での放熱により熱が失われることも抑制される。これによっても、低温暖房運転の高効率化が実現されている。

また、本実施例の温水供給システム１０は、低温暖房機１０４の作動開始直後は、バーナ加熱装置６７ａにより熱供給循環水路６２内の水を加熱する暖房運転Ａを実行し、その後、ヒートポンプ５０（すなわち、三流体熱交換器５４）により熱供給循環水路６２内の水を加熱する暖房運転Ｂを実行する。したがって、作動開始直後においては、バーナ加熱装置６７ａによって熱供給循環水路６２内の水が急速に加熱されて、低温暖房機１０４を急速に立ち上がる。また、居室の室温がある程度上昇した段階では、ヒートポンプ５０によって熱供給循環水路６２内の水が高効率で加熱されて、低温暖房機１０４が高効率で作動する。
また、暖房運転Ａにおいては、熱供給循環水路６２内の水が三流体熱交換器５４を通過しないので、三流体熱交換器５４で熱供給循環水路６２内の水が温度低下することが抑制される。これによって、より高効率で低温暖房運転を実行可能となっている。

また、上述したように、本実施例の温水供給システム１０は、蓄熱タンク２２内に暖房用の温水を貯留しない。これによって、蓄熱タンク２２が小型化され、温水供給システム１０が小型化されている。
また、温水供給システム１０は、１つの三流体熱交換器５４により、熱媒体循環路５１と熱供給循環水路６２の間の熱交換と、熱媒体循環路５１とタンク水循環水路３０の間の熱交換を行う。これによっても、温水供給システム１０が小型化されている。

（高温暖房運転）
高温暖房運転は、高温暖房機１０６を作動させて居室を暖房する運転である。図６は、高温暖房運転時に制御装置９０が実行する処理を示すフローチャートである。

制御装置９０は、最初に、ステップＳ２２で、開閉弁６３ｂ、６９ａ、７０ａを開くとともに、循環ポンプ６５ａを作動させる。これによって、熱供給循環水路６２内に水を循環させる。図７はステップＳ２２の実行時における温水供給システム１０を示している。図７中の矢印に示すように、ステップＳ２２を実行すると、熱供給循環水路６２内に、シスターン６４から、ポンプ水路６５、バーナ加熱水路６７、第１高温暖房水路６９、第２高温暖房水路７０及び熱回収水路６３を経てシスターン６４に戻る高温暖房循環経路が形成される。なお、第１高温暖房水路６９の下流端に達した水の一部は、バイパス水路７１を通って熱回収水路６３に流入する。また、熱回収水路６３では、ほとんどの水がバイパス水路６３ａを流れ、三流体熱交換器５４にはほとんど水が流れない。

ステップＳ２４以降の処理は、上述した低温暖房運転のステップＳ４以降の処理を略等しい。
ステップＳ２４では、制御装置９０は、バーナ加熱装置６７ａを作動させる（暖房運転Ｃ）。これによって、高温暖房循環経路内を流れる水（以下では、単に循環水という場合がある）が加熱される。高温暖房機１０６は、循環水の熱を利用して、居室を暖房する。制御装置９０は、サーミスタ６７ｂで検出される循環水の温度が約８０℃となるように、バーナ加熱装置６７ａの出力を制御する。
なお、ステップＳ２４では、三流体熱交換器５４にほとんど循環水が流れない。これによって、ヒートポンプ５０の熱媒体との熱交換により循環水が温度低下することが防止されている。ステップＳ２４で高温暖房機１０６を高効率で作動させることができる。

制御装置９０は、一定時間（すなわち、循環水の温度が安定するまで）ステップＳ２４を実行する。ステップＳ２４を一定時間実行すると、制御装置９０は、バーナ加熱装置６７ａを停止する（ステップＳ２６）。すなわち、循環水に残っている余熱によって高温暖房機１０６を作動させる。

ステップＳ２６の実行中に、サーミスタ６３ｃの検出温度が基準温度Ｔ１以下となると（すなわち、ステップＳ２８でＹＥＳ）、制御装置９０は、ステップＳ３０を実行する。
ステップＳ３０では、制御装置９０は、開閉弁６３ｂを閉じるとともに、ヒートポンプ５０を作動させる（暖房運転Ｄ）。図８はステップＳ３０の実行時における温水供給システム１０を示している。図８中の矢印に示すように、ステップＳ３０では、循環水が三流体熱交換器５４を通過するようになる。ヒートポンプ５０の作動により、三流体熱交換器５４で、循環水が加熱される。これによって、高温暖房機１０６を高効率で作動させることができる。制御装置９０は、循環水の温度が高温暖房機１０６の設定温度に対応する温度と一致するように、ヒートポンプ５０を制御する。したがって、居室の室温が設定温度に制御される。
制御装置９０は、ユーザによって高温暖房機１０６の停止命令が入力されるまで、ステップＳ３０を実行する。

以上に説明したように、高温暖房運転においても、低温暖房運転と同様に、温水供給システム１０を高効率で作動させることができる。

（暖房運転と蓄熱運転の同時運転）
温水供給システム１０は、暖房運転（すなわち、低温暖房運転または高温暖房運転）と蓄熱運転を同時に実行することもできる。なお、低温暖房運転と蓄熱運転の同時運転は、高温暖房運転と蓄熱運転の同時運転と略等しいので、以下では低温暖房運転と蓄熱運転の同時運転（以下では、単に同時運転という）について説明する。
図９は、同時運転時の温水供給システム１０を示している。
同時運転時には、制御装置９０が、上述した蓄熱運転と同様に、ヒートポンプ５０と循環ポンプ３２を作動させる。したがって、蓄熱タンク２２の下部の水がタンク水循環水路３０に導入され、導入された水が三流体熱交換器５４で加熱され、加熱された水が蓄熱タンク２２の上部に戻される。
また、制御装置９０は、熱供給循環水路６２を上述したステップＳ４と同様に制御する。すなわち、開閉弁６３ｂ、６６ａ、６９ａを開き、循環ポンプ６５ａとバーナ加熱装置６７ａを作動させる。開閉弁６３ｂを開くので、熱回収水路６３内の水は三流体熱交換器５４にはほとんど流れない。すなわち、熱供給循環水路６２内の水がバーナ加熱装置６７ａのみによって加熱され、低温暖房機１０４に供給される。これによって、低温暖房機１０４が作動する。
このように、同時運転時には、三流体熱交換器５４では、熱媒体とタンク水循環水路３０内の水との間で熱交換が行われ、熱媒体と熱回収水路６３内の水との間の熱交換は行われない。

同時運転時に、仮に、熱回収水路６３内の水を三流体熱交換器５４に流すと（すなわち、開閉弁６３ｂを閉じていると）、以下の問題が生じる。すなわち、バーナ加熱装置６７ａはヒートポンプ５０より加熱能力が高いので、熱供給循環水路６２内の水がヒートポンプ５０の熱媒体より高温となる場合がある。このように高温の水が三流体熱交換器５４（熱回収水路６３）を流れると、三流体熱交換器５４で熱媒体が加熱される。通常の場合は、熱媒体は、膨張弁５５で減圧されて外気温より遥かに低い温度まで温度低下し、熱交換器５２で外気との熱交換により加熱される。しかしながら、三流体熱交換器５４の通過後の熱媒体が高温であると、膨張弁５５で減圧された熱媒体の温度が外気温以下まで低下しない（若しくは、外気温以下であるが、外気温とあまり変わらない温度までしか低下しない）。したがって、熱交換器５２で熱媒体に熱を供給できなくなる。すなわち、ヒートポンプ５０によって熱媒体への熱供給ができなくなり、ヒートポンプ５０を作動させる電力が無駄となる。したがって、温水供給システム１０全体の加熱効率が極端に低下する。
本実施例の温水供給システム１０は、同時運転時にバイパス水路６３ａに循環水を流すことで、上記の加熱効率低下を防止している。したがって、同時運転時に、熱媒体の温度上昇によりヒートポンプ５０加熱効率が低下することがない。

なお、本実施例では、開閉弁６３ｂがバイパス水路６３ａに介装されているが、バイパス水路６３ａと三流体熱交換器５４側の熱回収水路６３との接続部に切換弁を設け、切換弁によって、バイパス水路６３ａに水が流れる状態と、三流体熱交換器５４側のバイパス水路６３ａに水が流れる状態とを切り換えてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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さまざまに変形、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み合わ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み合わ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するものであり、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。

蓄熱運転時及び湯張り運転時の状態を示す温水供給システム１０の接続図。 追い焚き運転時の状態を示す温水供給システム１０の接続図。 低温暖房運転時に制御装置９０が実行する処理を示すフローチャート。 ステップＳ２実行時の状態を示す温水供給システム１０の接続図。 ステップＳ１０実行時の状態を示す温水供給システム１０の接続図。 高温暖房運転時に制御装置９０が実行する処理を示すフローチャート。 ステップＳ２２実行時の状態を示す温水供給システム１０の接続図。 ステップＳ３０実行時の状態を示す温水供給システム１０の接続図。 低温暖房運転と蓄熱運転の同時運転時の状態を示す温水供給システム１０の接続図。

符号の説明

１０：温水供給システム
２０：タンク水系統
２２：蓄熱タンク
３０：タンク水循環水路
３２：循環ポンプ
３４：水道水導入水路
３６：供給水路
３８：バーナ加熱装置
５０：ヒートポンプ
５１：熱媒体循環路
５２：熱交換器
５３：圧縮器
５４：三流体熱交換器
５５：膨張弁
６０：追い焚き・暖房系統
６２：熱供給循環水路
６３：熱回収水路
６３ａ：バイパス水路
６３ｂ：開閉弁
６４：シスターン
６５：ポンプ水路
６５ａ：循環ポンプ
６６：低温暖房水路
６７：バーナ加熱水路
６７ａ：バーナ加熱装置
６８：熱交換水路
６９：第１高温暖房水路
７０：第２高温暖房水路
７１：バイパス水路
８０：浴槽水加熱水路
８２：循環ポンプ
８４：浴槽熱交換器
９０：制御装置
１００：給湯栓
１０２：浴槽
１０４：低温暖房機
１０６：高温暖房機
１１０：水道水供給源

Claims (4)

1. 温水利用箇所に温水を供給する温水供給システムであり、
   第１熱媒体を循環させる第１熱媒体循環路を備えたヒートポンプと、
   温水利用箇所に供給する水を貯留する蓄熱タンクと、
   蓄熱タンク内の水を導入し、導入した水を蓄熱タンクに戻すタンク水循環水路と、
   第１熱媒体との熱交換によって、タンク水循環水路内の水を加熱する第１熱交換器と、
   ヒートポンプに比べて加熱能力が高く、第２熱媒体を加熱するバーナ加熱装置と、
   第２熱媒体を循環させる第２熱媒体循環路と、
   第１熱媒体との熱交換によって、第２熱媒体を加熱する第２熱交換器と、
   第２熱媒体の熱を利用して暖房する暖房機、
   を備え、
   第２熱媒体循環路に、第２熱交換器の上流側と下流側とを接続するバイパス経路が設けられており、
   バイパス経路には、バイパス経路を開閉する第１開閉弁が介装されており、
   第１開閉弁を閉じた状態でヒートポンプにより第２熱媒体を加熱して暖房機を作動させる第１暖房運転と、第１開閉弁を開いた状態で第２熱媒体をバイパス経路と第２熱交換器に流してバーナ加熱装置により第２熱媒体を加熱して暖房機を作動させる第２暖房運転とを実行可能であり、
   暖房機の作動開始直後は第２暖房運転を実行し、その後、第１暖房運転を実行することを特徴とする温水供給システム。
2. 第２熱媒体循環路が、暖房機と第２熱交換器を介して熱媒体を循環させる第１循環路と、第１循環路と部分的に合流しており、バーナ加熱装置を介して熱媒体を循環させる第２循環路を有しており、
   第２循環路に、第２循環路を開閉する第２開閉弁が介装されており、
   第１暖房運転が、第２開閉弁を閉じた状態で実行され、
   第２暖房運転が、第２開閉弁を開いた状態で実行される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の温水供給システム。
3. 第２暖房運転と、ヒートポンプによりタンク水循環水路内の水を加熱する蓄熱運転を同時に実行可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の温水供給システム。
4. 第１熱交換器と第２熱交換器が、第１熱媒体循環路とタンク水循環水路の間、及び、第１熱媒体循環路と第２熱媒体循環路の間で熱交換可能な三流体熱交換器により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の温水供給システム。
   

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