JP5475072B2 - ヒートポンプ熱源システム - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプによって、暖房端末が接続された暖房循環路内を循環する熱媒体の加熱を行うヒートポンプ熱源システムに関する。

ヒートポンプは、熱源として、ボイラ等のガス熱源と比較してエネルギー利用効率が高いことが知られている。そして、給湯器や暖房端末の熱源として、ヒートポンプ熱源とガス熱源とを併設して備えたハイブリッド熱源システムの普及が進んでいる。

近年、エネルギー利用効率を高めて省エネルギー化を図ることが求められている。そのための手段として、エネルギー使用量やエネルギー利用効率などを表示させて、利用者に省エネルギーを促すことが一般的に行われている。

例えば、特許文献１には、ガス使用量を表示する給湯装置が記載されている。なお、引用文献２には、節電制御を行うために、ヒートポンプユニットによる給湯用熱量を算出する給湯装置が記載されている。給湯用熱量は、給湯管にそれぞれ設けられたサーミスタからの温度情報と、流量カウンタからの流量情報に基づいて算出される。

特開２００８−１５７５０２号公報 特開２００７−１３２５５３号公報

しかしながら、暖房端末に接続されたヒートポンプ熱源の供給熱量を求めることは行われていない。

なお、暖房端末に接続された暖房循環路のヒートポンプ熱源との接続出入口にそれぞれ温度センサを設けると共に、暖房循環路に流量センサや流量カウンタなどの流量検出器を設けて、暖房循環路を流れる湯水の温度及び流量を検出すれば、暖房用のヒートポンプ熱源の供給熱量を求めることは可能である。しかし、暖房制御のために温度を検出する必要があるため温度センサは暖房循環路に設けられているが、暖房制御のために流量を検出する必要はなく、暖房循環路には流量検出器は設けられていない。

そのため、暖房端末に接続されたヒートポンプ熱源の供給熱量を求めるためだけに、暖房循環路に流量検出器を追加する必要があり、コスト高になり、誤作動のおそれも生じる。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、暖房循環路に流量検出器を設けることなく、ヒートポンプ熱源の供給熱量を求めることができるヒートポンプ熱源システムを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明のヒートポンプ熱源システムは、内部をヒートポンプ熱媒体が循環するヒートポンプ循環路と、暖房端末が接続され、内部を暖房熱媒体が循環する暖房循環路と、前記ヒートポンプ循環路内の前記ヒートポンプ熱媒体を蒸発させる蒸発器、前記蒸発器から吐出された前記ヒートポンプ熱媒体を圧縮する圧縮機、前記暖房循環路の途中に設けられて、前記圧縮機で圧縮された前記ヒートポンプ熱媒体と前記暖房循環路内を循環する前記暖房熱媒体との間で熱交換を行うヒートポンプ熱交換器、及び、前記ヒートポンプ熱交換器から吐出された前記ヒートポンプ熱媒体の圧力を開放する膨張弁が、それぞれ前記ヒートポンプ循環路に設けられたヒートポンプと、前記圧縮機と前記ヒートポンプ熱交換器との間にて前記ヒートポンプ循環路内の前記ヒートポンプ熱媒体の温度を検出する第１の温度センサと、前記ヒートポンプ熱交換器内の温度を検出する第２の温度センサと、前記ヒートポンプ熱交換器と前記膨張弁との間にて前記ヒートポンプ循環路内の前記ヒートポンプ熱媒体の温度を検出する第３の温度センサと、前記ヒートポンプ熱媒体のモリエル線図に基いて、前記第１から第３の温度センサが検出した温度から前記ヒートポンプの供給熱量を算出する算出処理部とを備えたことを特徴とする。

本発明のヒートポンプ熱源システムにおいては、ヒートポンプ熱媒体のモリエル線図に基いて、第１から第３の温度センサが検出した温度からヒートポンプ熱交換器の供給熱量を算出することができる。よって、ヒートポンプの供給熱量を算出するために、暖房循環路に流量検出器を設ける必要がなく、コスト高とならず、誤作動のおそれも生じない。

また、本発明において、前記算出処理部が算出した前記ヒートポンプの供給熱量を表示する表示部を備えることが好ましい。この場合、ヒートポンプの供給熱量を使用者に明瞭に把握させて、省エネルギーに努めるように促すことが可能になる。

なお、本発明においては、ヒートポンプの供給熱量を直接的に表示することに限定されない。例えば、ヒートポンプの供給熱量から算出することが可能なヒートポンプの成績係数ＣＯＰなどを表示してもよく、ヒートポンプの供給熱量を間接的に表示することも本発明に含まれる。

さらに、本発明においては、ヒートポンプの供給熱量を直接的又は間接的に表示することに限定されない。例えば、ヒートポンプの供給熱量やこれから算出された成績係数ＣＯＰなどをメモリに保存しておき、この保存値に基いてヒートポンプ熱源システムを省エネルギーなどを目的として制御することも、本発明に含まれる。

ヒートポンプ熱源システムの構成図。 モリエル線図を簡略化したグラフ。 表示器の一例を示す図 供給熱量算出のフローチャート。

（ヒートポンプ熱源システムの構成）
本発明の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。図１を参照して、本実施形態のヒートポンプ熱源システムは、貯湯ユニット１０、ヒートポンプユニット５０、ガス熱源ユニット８０、及び、ヒートポンプ熱源システムの全体的な作動を制御するコントローラ１５０を備えている。

貯湯ユニット１０は、貯湯タンク１１、給水管１２、給湯管１３等を備えている。貯湯タンク１１は内部に湯水を保温して貯め、高さ方向に略等間隔でタンク温度センサ１４〜１７が設けられている。貯湯タンク１１の底部には、作業者の手動操作により開弁される排水弁１８が設けられている。

給水管１２は、一端が給水口３０を介して図示しない水道に接続され、他端が貯湯タンク１１の下部に接続されて、貯湯タンク１１内の下部に水を供給する。給水管１２には、貯湯タンク１１の内圧が過大になることを防止するための減圧弁１９と、貯湯タンク１１から給水管１２への湯水の流出を阻止するための逆止弁２０が設けられている。

給水管１２は、タンク混合弁２１を介して給湯管１３に連通しており、タンク混合弁２１により、貯湯タンク１１から給湯管１３に供給される湯と給水管１２から給湯管に供給される水との混合比が変更される。給水管１２には、給水管１２内の水の温度を検出する水温度センサ２２と、給水管１２を流通する水の流量を検出する水流量センサ２３と、給湯管１３から給水管１２への湯水の流出を阻止するための逆止弁２４とが設けられている。

給湯管１３は、一端が給湯口３１に接続され、他端が貯湯タンク１１の上部に接続されている。貯湯タンク１１の上部に貯められた湯水は、給湯口３１を介して図示しない給湯栓（台所、洗面所、浴室のカランやシャワー等）に供給される。給湯管１３には、給湯管１３から貯湯タンク１１への湯水の流入を阻止する逆止弁２５と、給湯管１３内の湯水の温度を検出する湯温度センサ２６と、給湯管１３を流通する湯水の流量を検出する湯流量センサ２７とが設けられている。

さらに、給湯管１３には、給水管１２の分岐管との接続部よりも下流側で、ガス熱源ユニット８０に接続されたバイパス管３３（バイパス往管３３ａ、バイパス戻管３３ｂ）が介設されている。給湯管１３のバイパス往管３３ａとの接続部とタンク混合弁２１の間には、湯温度センサ２８が設けられ、給湯管１３のバイパス戻管３３ｂとの接続部と給湯口３１の間に、混合湯温度センサ３２が設けられている。また、ヒートポンプユニット５０と接続されたタンク循環路４１には、貯湯タンク１１からタンク循環路４１に供給される湯水の温度を検出するタンク下温度センサ３４が設けられている。

また、給湯管１３のバイパス往管３３ａとの接続部とバイパス戻管３３ｂとの接続部の間に、バイパス往管３３ａに供給される湯水の流量を調整するためのバイパス制御弁２９が設けられている。

ヒートポンプユニット５０及びガス熱源ユニット８０と接続された暖房循環路４０には、暖房循環路４０からヒートポンプユニット５０に戻る温水の温度を検出する暖房ヒートポンプ戻り温度センサ４５と、ヒートポンプユニット５０により加熱されて暖房循環路４０に出湯される温水の温度を検出する暖房ヒートポンプ往き温度センサ４６と、ヒートポンプユニット５０をバイパスするヒートポンプバイパス路４２と、暖房循環路４０の下流側の接続箇所の直下流部に設けられて、暖房循環路４０からの温水とヒートポンプバイパス路４２からの温水とが混合された温水の温度を検出する暖房混合温度センサ４７とが設けられている。

さらに、暖房循環路４０側に流通する温水とヒートポンプバイパス路４２側に流通する湯水の割合を調節するための暖房側混合弁４８が設けられている。

貯湯ユニット１０に備えられた各センサの検出信号は、コントローラ１５０に入力される。また、コントローラ１５０から出力される制御信号によって、タンク混合弁２１、バイパス制御弁２９、及び暖房側混合弁４８の作動が制御される。

次に、ヒートポンプユニット５０は、貯湯タンク１１内の湯水をタンク循環路４１を介して循環させて加熱すると共に、暖房循環路４０内を流通する温水（本発明の暖房熱媒体に相当する）を加熱するものである。ヒートポンプユニット５０は、ヒートポンプ循環路５２により接続された蒸発器５３、圧縮機５４、ヒートポンプ熱交換器５５（凝縮器）、及び膨張弁５６により構成されたヒートポンプ５１を備えている。

蒸発器５３は、ファン６０の回転により供給される空気とヒートポンプ循環路５２内を流通する熱媒体（ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等の代替フロン、二酸化炭素等、本発明のヒートポンプ熱媒体に相当する）との間で熱交換を行い、熱媒体を蒸発させる。

圧縮機５４は、蒸発器５３から吐出された熱媒体を圧縮して高圧・高温とし、ヒートポンプ熱交換器５５に送出する。膨張弁５６は、圧縮機５４で加圧された熱媒体の圧力を開放する。除霜弁６１は膨張弁５６をバイパスして設けられており、圧縮機５４から送出される熱媒体により蒸発器５３を除霜する。

ヒートポンプ循環路５２には、ヒートポンプ循環路５２内を流通する熱媒体の温度を検出する熱媒体温度センサ６２，６３，６４，６５が設けられている。

熱媒体温度センサ６２は、ヒートポンプ循環路５２の圧縮機５４の上流側に設けられ、圧縮機５４に吸込まれる熱媒体の温度ＴＨ１を検出する。熱媒体温度センサ６３（本発明の第１の温度センサに相当する）は、ヒートポンプ循環路５２の圧縮機５４の下流側に設けられ、圧縮機５４から吐出された熱媒体の温度ＴＨ２を検出する。熱媒体温度センサ６４（本発明の第３の温度センサに相当する）は、ヒートポンプ循環路５２の膨張弁５６の上流側に設けられ、膨張弁５６に流入する熱媒体の温度ＴＨ３を検出する。熱媒体温度センサ６５は、ヒートポンプ循環路５２の蒸発器５３の上流側に設けられ、蒸発器５３に流入する熱媒体の温度ＴＨ４を検出する。

また、ヒートポンプ熱交換器５５には、その内部のヒートポンプ熱媒体の温度を検出するヒートポンプ熱媒体温度センサ５７（本発明の第２の温度センサに相当する）が設けられる。そして、蒸発器５３には、蒸発器５３に吸入される空気の温度（外気温度）を検出する外気温度センサ６７が設けられている。

ヒートポンプ熱交換器５５はタンク循環路４１と接続され、圧縮機５４により高圧・高温とされたヒートポンプ熱媒体と、タンク循環路４１内を流通する湯水との熱交換により、タンク循環路４１内を流通する湯水を加熱する。タンク循環路４１には、貯湯タンク１１内の湯水をタンク循環路４１を介して循環させるためのタンク循環ポンプ６６が設けられている。

貯湯タンク１１内の下部の低温の湯水は、タンク循環ポンプ６６によりタンク循環路４１に導かれ、ヒートポンプ熱交換器５５で加熱されて貯湯タンク１１の上部に戻される。なお、タンク循環路４１のヒートポンプ熱交換器５５の上流側及び下流側には、タンク循環路４１内を流通する湯水の温度を検出する湯温度センサ６８，６９が設けられている。

また、ヒートポンプ熱交換器５５は暖房循環路４０と接続され、圧縮機５４により高圧・高温とされたヒートポンプ熱媒体と、暖房循環路４０内を流通する温水との熱交換により、暖房循環路４０内を流通する温水を加熱する。

ヒートポンプユニット５０に備えられた各センサの検出信号は、コントローラ１５０に入力される。また、コントローラ１５０から出力される制御信号によって、圧縮機５４、タンク循環ポンプ６６、ファン６０、膨張弁５６の作動が制御される。

次に、ガス熱源ユニット８０は、バイパス管３３から供給される湯水と、暖房循環路４０内を流通する温水を加熱するものであり、給湯用の第１バーナ７１と第１バーナ７１により加熱される第１熱交換器７２を有する給湯補助熱源機７０、暖房・追焚き用の第２バーナ７６と第２バーナ７６により加熱される第２熱交換器７７を有する暖房補助熱源機７５、給水管８５、給湯管８６、及び追焚き熱交換器８７等を備えている。

第１バーナ７１及び第２バーナ７６は、図示しないガス供給管から燃料ガスが供給されると共に、図示しない燃焼ファンにより燃焼用空気が供給される。コントローラ１５０は、第１バーナ７１及び第２バーナ７６に供給する燃料ガスと燃焼用空気の流量を調節して、第１バーナ７１及び第２バーナ７６の燃焼量を制御する。

第１熱交換器７２は、給水管８５及び給湯管８６に連通しており、第１バーナ７１の燃焼熱によって、給水管８５から供給される水を加熱して給湯管８６に出湯する。給水管８５は、一端が貯湯ユニット１０のバイパス往管３３ａに接続され、バイパス往管３３ａを介して水が供給される。給湯管８６は、一端が貯湯ユニット１０のバイパス戻管３３ｂに接続されており、バイパス戻管３３ｂを介して給湯口３１から湯を供給する。

給水管８５には、上流側から順に、止水弁９３と水量センサ８８が設けられている。給水管８５と給湯管８６は、バイパス管８９により連通しており、バイパス管８９にはバイパス管８９の開度を調節するための水量調節弁９０が設けられている。給湯管８６の第１熱交換器７２の下流側、及びバイパス管８９との接続部分の下流側には、給湯管８６内を流通する湯の温度を検出する給湯温度センサ９１，９２が、それぞれ設けられている。

この構成により、貯湯タンク１１から給湯管１３に供給される湯の温度が設定給湯温度よりも低いとき（湯切れ状態）に、バイパス往管３３ａを介して給水管８５に供給される水が第１熱交換器７２により加熱されて湯となり、バイパス管８９からの水と混合されて、給湯管８６及びバイパス戻管３３ｂを介して給湯口３１から供給されるようになっている。

また、給湯管８６は、湯張り管１００により、浴槽１０１に接続された風呂循環路１０２に連通している。湯張り管１００には、湯張り管１００を開閉する湯張り弁１０３と、風呂循環路１０２から給湯管８６への湯の流入を阻止する逆止弁１０４が設けられている。湯張り弁１０３を開弁することにより、給湯管８６から湯張り管１００及び風呂循環路１０２を介して浴槽１０１に湯を供給することができる。

風呂循環路１０２には、浴槽１０１内の湯水を風呂循環路１０２を介して循環させる風呂循環ポンプ１０５と、追焚き熱交換器８７とが設けられている。追焚き熱交換器８７は、追焚き往管１０７及び追焚き戻管１０８を介して暖房循環路４０に接続されている。追焚き往管１０７には、追焚き往管１０７を開閉する追焚き弁１０９が設けられている。

コントローラ１５０は、風呂循環ポンプ１０５を作動させて、浴槽１０１内の湯水を風呂循環路１０２を介して循環させた状態で、追焚き弁１０９を開弁し、後述する暖房循環ポンプ１１１を作動させて暖房循環路４０から追焚き往管１０７及び追焚き戻管１０８を介して追焚き熱交換器８７に温水を循環供給することによって、浴槽１０１内の湯水を追焚きする。

第２熱交換器７７は、暖房循環路４０の途中に設けられており、第２バーナ７６の燃焼熱によって、暖房循環路４０内を流通する温水を加熱する。暖房循環路４０は、第２熱交換器７７の他に、床暖房機２００（本発明の暖房端末に相当する）及び温風暖房機２１０と接続されて温水による熱を供給する。

暖房循環路４０には、上述したヒートポンプ熱交換器５５及び暖房補助熱源機７５の第２熱交換器７７と、シスターン１１０と、暖房循環ポンプ１１１とが設けられている。また、暖房循環路４０は、暖房循環ポンプ１１１と第２熱交換器７７の間の箇所で低温暖房路１１２と高温暖房路１３０とに分岐している。

高温暖房路１３０には温風暖房機２１０が接続され、低温暖房路１１２には床暖房機２００が接続されている。高温暖房路１３０と低温暖房路１１２は、温風暖房機２１０及び床暖房機２００の下流側で合流している。高温暖房路１３０と温風暖房機２１０の接続部と第２熱交換器７７の間の箇所で高温暖房路１３０から分岐してシスターン１１０に連通する暖房バイパス路１１３が設けられ、暖房バイパス路１１３には、暖房バイパス路１１３の開度を調節する暖房バイパス調節弁１１４が設けられている。

暖房循環路４０の暖房循環ポンプ１１１の出口付近には、暖房循環ポンプ１１１から送出される温水の温度を検出する戻り温水温度センサ１１５が設けられている。また、暖房循環路４０の第２熱交換器７７の出口付近には、第２熱交換器７７から送出される温水の温度を検出する往き温水温度センサ１１６が設けられている。

低温暖房路１１２は、熱動弁１２０を介して床暖房機２００に接続されており、熱動弁１２０の開閉によって、低温暖房路１１２から床暖房機２００への温水の供給と停止が切替えられる。また、高温暖房路１３０から温風暖房機２１０への温水の供給と停止は、温風暖房機２１０に備えられた熱動弁２１１の開閉により行われる。床暖房機２００を操作するための床暖房リモコン２０１には、床暖房機２００が設置された室内の温度を検出する室温センサ２０２が接続されている。

床暖房リモコン２０１とコントローラ１５０は、通信可能に接続され、床暖房リモコン２０１により設定された目標暖房温度のデータと、室温センサ２０２による検出温度のデータが、コントローラ１５０に送信される。

熱源リモコン１６０は、コントローラ１５０と通信可能に接続されている。熱源リモコン１６０には、ヒートポンプ熱源システムの運転状態や運転条件の設定状態等を表示する表示器１６１と、ヒートポンプ熱源システムの運転条件等を設定する操作部１６２とが備えられている。

ヒートポンプ熱源システムの使用者は、熱源リモコン１６０の操作部１６２を操作することによって、貯湯タンク１１内の湯水の沸き上げ指示、給湯口３１からの給湯温度（設定給湯温度）、浴槽１０１への給湯温度（設定湯張り温度）等を設定することができる。

ガス熱源ユニット８０に備えられた各センサの検出信号はコントローラ１５０に入力される。また、コントローラ１５０から出力される制御信号によって、第１バーナ７１、第２バーナ７６、水量調節弁９０、止水弁９３、湯張り弁１０３、風呂循環ポンプ１０５、追焚き弁１０９、暖房循環ポンプ１１１、暖房バイパス調節弁１１４、及び熱動弁１２０の作動が制御される。

コントローラ１５０は、図示しないＣＰＵ，メモリ等により構成された電子回路ユニットであり、メモリに保持されたヒートポンプ熱源システムの制御用プログラムを、ＣＰＵで実行することによって、暖房制御部１５１、タンク制御部１５２、及び算出処理部１５３として機能し、ヒートポンプ熱源システムの作動を制御する。そして、コントローラ１５０には、安定判定タイマ１５４が接続されている。

暖房制御部１５１は、床暖房リモコン２０１の操作に従って床暖房機２００の暖房運転を実行する。タンク制御部１５２は、貯湯タンク１１内の湯水を、熱源リモコン１６０により設定されている給湯温度（設定給湯温度又は設定湯張り温度）に応じた沸かし上げ温度まで加熱する沸かし上げ運転を実行する。算出処理部１５３は、後述するヒートポンプユニット５０の供給熱量割合Ｃ１，Ｃ２を算出する。

床暖房リモコン２０１の操作により床暖房機２００の運転が開始されると、ヒートポンプユニット５０を作動させ、暖房循環ポンプ１１１を作動させて、暖房循環路４０に温水を循環させる。ヒートポンプユニット５０による加熱量で不足する場合は、第２バーナ７６を作動させ、第２熱交換器７７で温水を加熱する。

温風暖房機２１０の運転が開始されると、第２バーナ７６を作動させ、暖房循環ポンプ１１１を作動させて、暖房循環路４０に温水を循環させる。

（ヒートポンプの作動原理）
図２は、モリエル線図（ｐ−ｈ線図）を簡略化したグラフであり、点線は等温線を示す。図２において、ヒートポンプ熱媒体（以下、単に熱媒体ともいう）は、飽和液線ｔの左側では液相（液体）、飽和蒸気線ｓの右側では気相（気体、ガス）となり、飽和液線ｔと飽和蒸気線ｓの間では液相と気相が入り混じった湿り蒸気状態となる。

図２において、冷凍サイクルのＡ１点は、圧縮機５４入口の熱媒体の状態を示す。圧縮機５４入口の熱媒体は、過熱された蒸気状態となっている。Ａ１点では、熱媒体は、温度ＴＨ１、エンタルピーｈ１、圧力ｐ１である。Ａ１点の温度と、Ａ１点からの水平線と飽和蒸気線ｓとの交点の温度との温度差が過熱度ＳＨを示す。

Ａ１点での過熱状態の蒸気状態の熱媒体は、圧縮機５４により圧縮されて、圧力がｐ１からｐ２に増加し、Ａ２点の状態となる。Ａ２点では、エンタルピーがｈ１からｈ２に、温度がＴＨ１からＴＨ２にそれぞれ増加して、高温高圧の蒸気状態の熱媒体となっている。

Ａ２点の高温高圧の熱媒体は、ヒートポンプ熱交換器５５による等圧変化により凝縮液化されて、エンタルピーがｈ２からｈ３に減少して、Ａ３点での液状態となる。Ａ２点からＡ３点まで圧力はｐ２と高圧のままである。熱媒体は、Ａ２点から飽和蒸気線ｓまでは温度が下降するが、飽和蒸気線ｓを超えて飽和液線ｔに至るまでは温度はＴＨ５で一定であり、湿り蒸気状態になる。そして、飽和液線ｔを超えると、熱媒体は、温度がＴＨ５からＴＨ３に減少して、高圧の液状態になる。Ａ３点での熱媒体は、ヒートポンプ熱交換器５５で冷却されて、過冷却状態となっている。Ａ３点の温度と、Ａ３点からの水平線と飽和液線ｔとの交点の温度との温度差が過冷却度ＳＣを示す。

過冷却状態の熱媒体は、膨張弁５６から噴出して等エンタルピー変化で断熱膨張し、圧力がｐ２からｐ１に低下して、Ａ４点で示す低温低圧の湿り蒸気状態となる。

Ａ４点の湿り蒸気状態の熱媒体は、蒸発器５３で高温熱源と熱交換（吸熱）が等圧変化で行われ、飽和蒸気線ｓまでは温度がＴＨ４で一定のまま、蒸発が進行して、エンタルピーが増加する。そして、熱媒体は、飽和蒸気線ｓを超えると、温度は上昇してＴＨ１となり、エンタルピーもさらに増加してｈ１となり、Ａ１点状態の過熱状態の完全なガス状態に戻る。

（ヒートポンプの供給熱量の算出等）
ヒートポンプ５１による単位時間当りの供給熱量Ｑｃ［Ｗ］は、エンタルピーｈ２［ｋＪ／ｋｇ］，ｈ４［ｋＪ／ｋｇ］から、式（１）を用いて算出することができる。
Ｑｃ＝ｑｍｒ×（ｈ２−ｈ４）・・・（１）

ここで、ｑｍｒ［ｋｇ／ｓ］は、ヒートポンプ５１の単位時間当りの熱媒体循環量（以下、ＨＰ熱媒体循環量ともいう）であり、圧縮機５４のピストン押しのけ量Ｖ［ｍ^３／ｓ］、体積効率ηｖ［−］、吸込蒸気の比体積ν［ｍ^３／ｋｇ］から、式（２）を用いて算出することができる。なお、体積効率ηvは、厳密には圧縮比により変化するが、実験的、経験的な概略値を用いればよい。この概略値は、一定値であっても、後述する圧縮機５４の回転数ｎによって定まる数値であってもよい。
ｑｍｒ＝Ｖ×ηｖ／ν・・・（２）

例えば、圧縮機５４がロータリー式（回転ピストン式）の圧縮機である場合、ピストン押しのけ量Ｖは、圧縮機５４のシリンダの直径Ｄ［ｍ］、ロータの直径ｄ［ｍ］、ロータ厚Ｌ［ｍ］、シリンダ数Ｎ、回転数ｎ［ｒｐｍ］から、式（３）を用いて算出することができる。
Ｖ＝π／４×（Ｄ^２−ｄ^２）×Ｌ×Ｎ×ｎ／６０・・・（３）

ここで、圧縮機５４に関する緒値（シリンダの直径Ｄ、ロータの直径ｄ、ロータ厚Ｌ、シリンダ数Ｎ）は圧縮機５４が定まれば一意的に定まる固定値である。よって、ピストン押しのけ量Ｖは、圧縮機５４の回転数ｎによる関数となる。この関数をｆ（ｎ）と仮定すると、ＨＰ熱媒体循環量ｑｍｒは、圧縮機５４の回転数ｎの関数ｆ（ｎ）を式（２）に代入して、式（４）を用いてＨＰ熱媒体循環量ｑｍｒを算出することができる。
ｑｍｒ＝ｆ（ｎ）×ηｖ／ν・・・（４）

従って、エンタルピーｈ２，ｈ４及び圧縮機５４の回転数ｎが定まれば、ヒートポンプ５１による供給熱量Ｑｃは式（５）を用いて算出することができる。
Ｑｃ＝ｆ（ｎ）×ηｖ／ν×（ｈ２−ｈ４）・・・（５）

そして、エンタルピーｈ２，ｈ４は、Ａ２点、Ａ４点状態でのそれぞれのエンタルピーであり、以下のようにして求めることができる。

まず、ヒートポンプ熱交換器５５内での熱媒体の温度ＴＨ５は、ヒートポンプ熱媒体温度センサ５７が検出したヒートポンプ熱交換器５５内のヒートポンプ熱媒体温度に等しいと考えることができる。そして、ヒートポンプ熱交換器５５内では、湿り蒸気状態で等圧変化しているので、図２のモリエル線図を参照して、温度ＴＨ５を示す等温線からヒートポンプ熱交換器５５内の熱媒体の圧力ｐ２を求めることができる。

そして、圧力ｐ２を示す水平線と、飽和蒸気線ｓの右側の過飽和状態（過熱蒸気）での温度ＴＨ２での等温曲線との交点をＡ２点として求める。このＡ２点でのエンタルピーがｈ２である。

一方、圧力ｐ２を示す水平線と、過冷却状態での温度ＴＨ３での等温線との交点をＡ３点として求める。このＡ３点でのエンタルピーがｈ３である。そして、Ａ３点の状態からＡ４点の状態への変化は等エンタルピー変化であるので、Ａ４点の状態での熱媒体のエンタルピーｈ４はエンタルピーｈ３に等しい。

これにより、ヒートポンプ５１による供給熱量Ｑｃを求めることができる。なお、ヒートポンプ５１による給湯側への供給熱量Ｑｂは、混合湯温度センサ３２が検出した湯水の温度、及び、水流量センサ２３が検出した水流量と湯流量センサ２７が検出した湯流量の和から（Ｑｂ＋Ｑｄ）を求め、バーナ７１のガス使用量から給湯補助熱源機７０により供給された供給熱量Ｑｄを求め、（Ｑｂ＋Ｑｄ）−Ｑｄから求めることができる。そこで、ヒートポンプ５１による暖房側への供給熱量Ｑａは、式（６）から求めることができる。
Ｑａ＝Ｑｃ−Ｑｂ＝ｆ（ｎ）×ηｖ／ν×（ｈ２−ｈ４）−Ｑｂ・・・（６）

さらに、第１バーナ７１及び第２バーナ７６でのそれぞれ単位時間当りのガス使用量は、これらバーナ７１，７６にガスを供給するガス管に取付けられた図示しないガス流量計から取得することができる。そして、これらバーナ７１，７６のガス使用量から、給湯補助熱源機７０及び暖房補助熱源機７５によりそれぞれ供給された供給熱量Ｑｄ，Ｑｅを算出することができる。

よって、給湯に対する供給熱量のうちのヒートポンプ５１による割合Ｃ１、及び暖房に対する供給熱量のうちのヒートポンプ５１による割合Ｃ２を、式（７）、式（８）から算出することができる。
Ｃ１＝Ｑｂ／（Ｑｂ＋Ｑｄ）…（７）
Ｃ２＝Ｑａ／（Ｑａ＋Ｑｅ）…（８）

これら割合Ｃ１，Ｃ２は、それぞれ熱源リモコン１６０の表示器１６１に表示される。表示器１６１では、図３を参照して、点灯するランプの色を相違させて、割合Ｃ１，Ｃ２を表示している。例えば、割合Ｃ２が７０％の場合、ヒートポンプユニット５０に対応させた色（例えば、緑）で「暖房」表示の左側のランプを概略７０％分だけ点灯させ、暖房補助熱源機７５に対応させた色（例えば、赤）で「暖房」表示の右側のランプを概略３０％分だけ点灯させる。これにより、給湯、暖房にそれぞれのヒートポンプ５１による供給熱量の割合Ｃ１，Ｃ２を、使用者に明瞭に把握させて、省エネルギーに努めるように促すことが可能になる。

また、ヒートポンプ５１の性能を表す指標として成績係数ＣＯＰ（Coeffcient of Performance）と呼ばれるものがある。成績係数ＣＯＰは、ヒートポンプ５１が消費する電力に対する供給熱量Ｑｃの倍率を表している。これにより、ヒートポンプ５１全体の成績係数ＣＯＰを算出することができる。また、図２における冷凍サイクルでは、式（９）から、成績係数ＣＯＰを算出してもよい。
ＣＯＰ＝（ｈ２−ｈ４）／（ｈ１−ｈ２）…（９）

そして、算出した成績係数ＣＯＰを表示器１６１に表示させてもよい。これにより、ヒートポンプ５１による成績係数ＣＯＰを、使用者に明瞭に把握させて、省エネルギーに努めるように促すことが可能になる。

次に、図４に示したフローチャートに従って、コントローラ１５０による供給熱量割合Ｃ１，Ｃ２の表示処理について説明する。

図４のＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ１３は、算出処理部１５３による処理である。ＳＴＥＰ１で、算出処理部１５３は、運転が開始されたか否かを判断する。運転開始条件としては、例えば、熱源リモコン１６０の操作部１６２の図示しないメインスイッチがオンされたこと、あるいは、床暖房リモコン２０１のスイッチがオンされたことが設定されている。

ＳＴＥＰ１で運転開始条件が成立しているときはＳＴＥＰ２に進み、安定判定タイマ１５４を始動させる。

続くＳＴＥＰ３で、算出処理部１５３は、ヒートポンプ５１の運転開始要求があるか否かを判断する。ヒートポンプ５１の運転開始要求は、例えば、（１）使用者により熱源リモコン１６０又は床暖房リモコン２０１の暖房開始操作がなされた場合、（２）熱源リモコン１６０又は床暖房リモコン２０１により設定されているタイマ運転の開始時刻になった場合、に要求される。

ＳＴＥＰ３でヒートポンプ５１の運転開始条件が成立しているときはＳＴＥＰ４に進み、安定判定タイマ１５４が予め定められた安定判定時間、例えば、３００秒を超えたか否かを判断する。これは、ヒートポンプ５１の運転状態が安定化するまで待機するためである。

ＳＴＥＰ４で安定判定タイマ１５４が安定判定時間を超えたときはＳＴＥＰ５に進み、算出処理部１５３は、温度センサ６３，６４及びヒートポンプ熱媒体温度センサ５７がそれぞれ検出した温度ＴＨ２，ＴＨ３，ＴＨ５を取得する。さらに、ＳＴＥＰ６で、算出処理部１５３は、圧縮機５４の回転数ｎを取得する。

続くＳＴＥＰ７で、算出処理部１５３は、上述した方法で、モリエル線図を参照して、検出温度ＴＨ２，ＴＨ３，ＴＨ５からエンタルピーの差（ｈ２−ｈ４）を算出する。この算出方法は限定されない。例えば、コントローラ１５０のメモリに保存された「検出温度ＴＨ２，ＴＨ３，ＴＨ５に対応するエンタルピーの差（ｈ２−ｈ４）の表」を参照してもよい。また、コントローラ１５０のメモリに保存された「検出温度ＴＨ２，ＴＨ５に対応するエンタルピーｈ２のマップ」を参照してエンタルピーｈ２を求め、コントローラ１５０のメモリに保存された「検出温度ＴＨ３，ＴＨ５に対応するエンタルピーｈ４のマップ」を参照してエンタルピーｈ４を求めた後、エンタルピーｈ２とエンタルピーｈ４との差から（ｈ２−ｈ４）を算出してもよい。

そして、算出処理部１５３は、上述した式（５）を用いて、エンタルピーｈ２，ｈ４及び圧縮機５４の回転数ｎから、ヒートポンプ５１による単位時間当りの供給熱量Ｑｃを算出する。

さらに、ＳＴＥＰ８で、算出処理部１５３は、湯温度センサ２６、タンク下温度センサ３４が検出した湯水の温度を取得する。また、算出処理部１５３は、湯流量センサ２７が検出した湯流量も取得する。そして、ＳＴＥＰ９は、算出処理部１５３は、ＳＴＥＰ７で取得した検出湯温及び検出湯流量から、ヒートポンプ５１による給湯側への供給熱量Ｑｂを算出する。

さらに、ＳＴＥＰ１０で、算出処理部１５３は、第１バーナ７１及び第２バーナ７６でのそれぞれ単位時間当りのガス使用量を取得する。そして、ＳＴＥＰ１１で、算出処理部１５３は、ＳＴＥＰ１０で取得したガス使用量から、給湯補助熱源機７０及び暖房補助熱源機７５によりそれぞれ供給された供給熱量Ｑｄ，Ｑｅを求める。

続いて、ＳＴＥＰ１２で、算出処理部１５３は、給湯に対する供給熱量のうちのヒートポンプ５１による割合Ｃ１、及び暖房に対する供給熱量のうちのヒートポンプ５１による割合Ｃ２を、式（７）、式（８）から求める。

次いで、ＳＴＥＰ１３で、算出処理部１５３は、割合Ｃ１，Ｃ２をそれぞれ熱源リモコン１６０の表示器１６１に表示させる。

なお、本実施形態では、貯湯ユニット１０を備える給湯、暖房兼用のシステムを例に説明したが、貯湯ユニット１０を備えない暖房専用のシステムに、本発明を適用してもよい。また、本実施形態では、ガス熱源ユニット８０を備えるヒートポンプとバーナとのハイブリッドシステムを例に説明したが、ガス熱源ユニット８０を備えないヒートポンプ単独のシステムに、本発明を適用してもよい。

１０…貯湯ユニット、１１…貯湯タンク、４０…暖房循環路、４１…タンク循環路、５０…ヒートポンプユニット、５１…ヒートポンプ、５２…ヒートポンプ循環路、５３…蒸発器、５４…圧縮機、５５…ヒートポンプ熱交換器、５６…膨張弁、５７…ヒートポンプ熱媒体温度センサ（第２の温度センサ）、６３…熱媒体温度センサ（第１の温度センサ）、６４…熱媒体温度センサ（第３の温度センサ）、６５…熱媒体温度センサ、７０…給湯補助熱源機、７５…暖房補助熱源機、８０…ガス熱源ユニット、１５０…コントローラ、１５３…算出処理部、２００…床暖房機、２１０…温風暖房機。

Claims (2)

1. 内部をヒートポンプ熱媒体が循環するヒートポンプ循環路と、
   暖房端末が接続され、内部を暖房熱媒体が循環する暖房循環路と、
   前記ヒートポンプ循環路内の前記ヒートポンプ熱媒体を蒸発させる蒸発器、前記蒸発器から吐出された前記ヒートポンプ熱媒体を圧縮する圧縮機、前記暖房循環路の途中に設けられて、前記圧縮機で圧縮された前記ヒートポンプ熱媒体と前記暖房循環路内を循環する前記暖房熱媒体との間で熱交換を行うヒートポンプ熱交換器、及び、前記ヒートポンプ熱交換器から吐出された前記ヒートポンプ熱媒体の圧力を開放する膨張弁が、それぞれ前記ヒートポンプ循環路に設けられたヒートポンプと、
   前記圧縮機と前記ヒートポンプ熱交換器との間にて前記ヒートポンプ循環路内の前記ヒートポンプ熱媒体の温度を検出する第１の温度センサと、
   前記ヒートポンプ熱交換器内の温度を検出する第２の温度センサと、
   前記ヒートポンプ熱交換器と前記膨張弁との間にて前記ヒートポンプ循環路内の前記ヒートポンプ熱媒体の温度を検出する第３の温度センサと、
   前記ヒートポンプ熱媒体のモリエル線図に基いて、前記第１から第３の温度センサが検出した温度から前記ヒートポンプの供給熱量を算出する算出処理部とを備えたことを特徴とするヒートポンプ熱源システム。
2. 前記算出処理部が算出した前記ヒートポンプの供給熱量を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ熱源システム。

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