JP5481942B2 - 暖房システム - Google Patents

Description

本発明は、暖房端末に温水を供給する暖房システムに関する。

従来、ヒートポンプ式給湯ユニットと、このヒートポンプ式給湯ユニットで加熱された温水を貯留する貯湯タンクとを備える暖房システムが開発されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の暖房システムでは、貯湯タンクで熱交換された高温の湯を床暖房熱交換器に循環させて床暖房が行われる。このような床暖房システムは、貯湯タンクから床暖房熱交換器に供給される温水の往き温度と、床暖房熱交換器から貯湯タンクへ戻る温水の戻り温度とを調整して、床暖房熱交換器の暖房負荷に合わせた能力を引き出すための温度制御が行われている。

特開２００７−３１８８号公報

しかしながら、このような従来の暖房システムでは、床暖房熱交換器の暖房負荷に応じて往き温度や戻り温度を調整する際に、暖房システムのＣＯＰは考慮されていなかったため、電気料金が増加するという問題があった。

本発明の目的は、暖房端末の暖房負荷に応じて往き温度や戻り温度を調整する際に、暖房システムのＣＯＰの低下を抑制可能な暖房システムを提供することである。

第１の発明に係る暖房システムは、ヒートポンプシステムと、前記ヒートポンプシステム内で加熱された温水を暖房端末に供給すると共に、前記暖房端末から排出された温水を前記ヒートポンプシステム内に戻す暖房回路と、前記ヒートポンプシステムから前記暖房端末へ向かう温水の温度を往き温度として検出する往き温度センサと、前記暖房端末から前記ヒートポンプシステムへ向かう温水の温度を戻り温度として検出する戻り温度センサと、前記暖房端末における暖房負荷を判断する判断手段と、前記往き温度センサで検出された往き温度を調節する往き温度調節手段と、前記戻り温度センサで検出された戻り温度を調節する戻り温度調節手段と、前記往き温度調節手段及び前記戻り温度調節手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記判断手段により前記暖房負荷が減少したと判断された場合は、前記戻り温度センサで検出された戻り温度が所定温度まで低下するように前記戻り温度調節手段の制御を開始した後で、前記往き温度センサで検出された往き温度が低下するように前記往き温度調節手段の制御を開始することを特徴とする。

この暖房システムでは、暖房端末の暖房負荷が減少した場合に、戻り温度調節手段の制御を開始した後で往き温度調節手段の制御を開始できる。このため、暖房システムのＣＯＰを高く維持しつつ、減少後の暖房負荷に対応した戻り温度及び往き温度の低下制御を実現できる。つまり、暖房端末の暖房負荷が減少した場合に、往き温度の制御と戻り温度の制御とを開始したときに、減少後の暖房負荷に到達するまでの間における暖房システムのＣＯＰが著しく低下してしまう問題が発生しなくなる。

第２の発明に係る暖房システムは、第１の発明に係る暖房システムにおいて、暖房回路は、ヒートポンプシステム内と暖房端末との間で温水を循環させる。

この暖房システムでは、ヒートポンプシステム内と暖房端末との間で温水を循環させるものにおいて、暖房システムのＣＯＰを向上できる。

第３の発明に係る暖房システムは、第２の発明に係る暖房システムにおいて、暖房回路は、ヒートポンプシステム内で加熱された温水を暖房端末に供給する流路に配置された混合弁と、暖房端末から排出された温水の一部を混合弁に供給する流路とを備える。

この暖房システムでは、ヒートポンプシステム内で加熱された温水を暖房端末に供給する流路に混合弁を設けることにより、混合弁を、暖房端末に供給される温水の往き温度を調節する往き温度調節手段として機能させることができる。

第４の発明に係る暖房システムは、第１の発明に係る暖房システムにおいて、暖房回路は、ヒートポンプシステム内で加熱された温水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクと暖房端末との間で温水を循環させる循環回路とを有する。

この暖房システムでは、貯湯タンクに貯えられた温水を貯湯タンクと暖房端末との間で循環させるものにおいて、暖房システムのＣＯＰを向上できる。

第５の発明に係る暖房システムは、第４の発明に係る暖房システムにおいて、暖房回路は、貯湯タンクに貯えられた温水を暖房端末に供給する流路に配置された混合弁と、暖房端末から排出された温水の一部を混合弁に供給する流路とを備える。

この暖房システムでは、貯湯タンクに貯えられた温水を暖房端末に供給する流路に混合弁を設けることにより、混合弁を、暖房端末に供給される温水の往き温度を調節する往き温度調節手段として機能させることができる。

第６の発明に係る暖房システムは、第４または第５の発明に係る暖房システムにおいて、貯湯タンク内に配置され、給湯水が内部を流れる熱交換器を備える。

この暖房システムでは、貯湯タンク内に熱交換器を設けた場合において、暖房システムのＣＯＰを向上できる。

第７の発明に係る暖房システムは、第１〜第６の発明のいずれかに係る暖房システムにおいて、往き温度を検出する往き温度センサと、戻り温度を検出する戻り温度センサとを備え、制御手段は、往き温度センサ及び戻り温度センサの出力に基づいて往き温度調節手段及び戻り温度調節手段を制御する。

この暖房システムでは、往き温度センサ及び戻り温度センサが設けられているため、往き温度センサ及び戻り温度センサの各出力に応じて往き温度調節手段及び戻り温度調節手段を容易に制御できる。

第８の発明に係る暖房システムは、第１〜第７の発明のいずれかに係る暖房システムにおいて、外気温度を検出する外気温度センサを備え、判断手段は、外気温度センサで検出される外気温度に基づいて暖房負荷が減少したと判断する。

この暖房システムでは、外気温度センサが設けられているため、外気温度に応じて暖房負荷が低負荷であるか否かを容易に判断できる。

第９の発明に係る暖房システムは、第１〜第８の発明のいずれかに係る暖房システムにおいて、制御手段は、戻り温度が下限温度に達した後で、往き温度が低下するように往き温度調節手段の制御を開始する。

この暖房システムでは、戻り温度が下限温度に達した後で往き温度調節手段の制御を開始できるため、戻り温度が下限温度に達する前に往き温度調節手段の制御を開始する場合に比べて、暖房システムのＣＯＰを向上できる。

第１０の発明に係る暖房システムは、第１〜第８の発明のいずれかに係る暖房システムにおいて、制御手段は、戻り温度が下限温度に達する前に、往き温度が低下するように往き温度調節手段の制御を開始する。

この暖房システムでは、戻り温度が下限温度に達する前に、必要に応じて往き温度調節手段の制御を開始できるため、戻り温度が下限温度に達した後に往き温度調節手段の制御を開始する場合に比べて、より早期に減少後の暖房負荷に到達できる。

第１１の発明に係る暖房システムは、第１〜第１０の発明のいずれかに係る暖房システムにおいて、循環回路内において温水を循環させる循環ポンプと、循環ポンプの回転数、往き温度及び戻り温度に基づいて暖房負荷を演算する演算手段と、演算手段で演算された演算暖房負荷と、減少後の暖房負荷とを比較する比較手段とを備え、制御手段は、演算暖房負荷が減少後の暖房負荷以下である場合に、戻り温度を低下させるための戻り温度調節手段の制御、及び、往き温度を低下させるための往き温度調節手段の制御を停止する。

この暖房システムでは、演算暖房負荷が減少後の暖房負荷に到達したときに、演算暖房負荷と減少後の暖房負荷とを比較するだけの簡単な演算で戻り温度及び往き温度の低下を確実に停止できる。

第１２の発明に係る暖房システムは、第１〜第１１の発明のいずれかに係る暖房システムにおいて、冷媒はＣＯ_２冷媒である。

この暖房システムでは、冷媒がＣＯ_２冷媒であっても、暖房システムのＣＯＰの低下を抑制しつつ、減少後の暖房負荷に到達できる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の発明では、暖房端末の暖房負荷が減少した場合に、戻り温度調節手段の制御を開始した後で往き温度調節手段の制御を開始できる。このため、暖房システムのＣＯＰを高く維持しつつ、減少後の暖房負荷に対応した戻り温度及び往き温度の低下制御を実現できる。つまり、暖房端末の暖房負荷が減少した場合に、往き温度の制御と戻り温度の制御とを開始したときに、減少後の暖房負荷に到達するまでの間における暖房システムのＣＯＰが著しく低下してしまう問題が発生しなくなる。

また、第２の発明では、ヒートポンプシステム内と暖房端末との間で温水を循環させるものにおいて、暖房システムのＣＯＰを向上できる。

また、第３の発明では、ヒートポンプシステム内で加熱された温水を暖房端末に供給する流路に混合弁を設けることにより、混合弁を、暖房端末に供給される温水の往き温度を調節する往き温度調節手段として機能させることができる。

また、第４の発明では、貯湯タンクに貯えられた温水を貯湯タンクと暖房端末との間で循環させるものにおいて、暖房システムのＣＯＰを向上できる。

また、第５の発明では、貯湯タンクに貯えられた温水を暖房端末に供給する流路に混合弁を設けることにより、混合弁を、暖房端末に供給される温水の往き温度を調節する往き温度調節手段として機能させることができる。

また、第６の発明では、貯湯タンク内に熱交換器を設けた場合において、暖房システムのＣＯＰを向上できる。

また、第７の発明では、往き温度センサ及び戻り温度センサが設けられているため、往き温度センサ及び戻り温度センサの各出力に応じて往き温度調節手段及び戻り温度調節手段を容易に制御できる。

また、第８の発明では、外気温度センサが設けられているため、外気温度に応じて暖房負荷が低負荷であるか否かを容易に判断できる。

また、第９の発明では、戻り温度が下限温度に達した後で往き温度調節手段の制御を開始できるため、戻り温度が下限温度に達する前に往き温度調節手段の制御を開始する場合に比べて、暖房システムのＣＯＰを向上できる。

また、第１０の発明では、戻り温度が下限温度に達する前に、必要に応じて往き温度調節手段の制御を開始できるため、戻り温度が下限温度に達した後に往き温度調節手段の制御を開始する場合に比べて、より早期に減少後の暖房負荷に到達できる。

また、第１１の発明では、演算暖房負荷が減少後の暖房負荷に到達したときに、演算暖房負荷と減少後の暖房負荷とを比較するだけの簡単な演算で戻り温度及び往き温度の低下を確実に停止できる。

また、第１２の発明では、冷媒がＣＯ_２冷媒であっても、暖房システムのＣＯＰの低下を抑制しつつ、減少後の暖房負荷に到達できる。

本発明の第１実施形態の暖房システムの構成を示す模式図である。 制御部の構成を示すブロック図である。 戻り温度及び往き温度に対応する暖房端末の能力の実験データを示す説明図である。 図３で示した能力に対応するＣＯＰの実験データを示す説明図である。 本発明の第１実施形態の暖房システムにおける第１制御動作を示すフローチャートである。 戻り温度の変化を示す説明図である。 本発明の第１実施形態の暖房システムにおける第２制御動作を示すフローチャートである。 往き温度及び戻り温度の変化を示す説明図である。 本発明の第１実施形態の暖房システムにおける第３制御動作を示すフローチャートである。 往き温度及び戻り温度の変化を示す説明図である。 本発明の第２実施形態の暖房システムの構成を示す模式図である。 図１１に示した暖房システムの概要を示す模式図である。

以下、本発明の暖房システムを図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
＜暖房システムの構成＞
図１は、本発明の第１実施形態の暖房システムの構成を示す模式図である。暖房給湯システム１００は、暖房システム１０１、給湯システム１０２及びリモコン１０４を有している。暖房システム１０１は、ヒートポンプユニット１（ヒートポンプシステム）、暖房回路４及び暖房端末８を備えている。この暖房回路４は、貯湯タンク２、沸き上げ用循環回路４ａ及び暖房用循環回路４ｂ（循環回路）を有している。また、暖房端末８の具体例としては、ラジエタや床暖房パネル等を挙げることができる。給湯システム１０２は、給湯用熱交換器３（熱交換器）を有している。また、暖房給湯システム１００は、貯湯タンク２の側面に配置された制御部６０によって制御される。また、リモコン１０４は、制御部６０と有線又は無線により通信可能に接続されている。なお、本実施形態では、暖房回路が貯湯タンク及びその内部に配置された熱交換器を備えていることから、暖房給湯システムと称する。

ヒートポンプユニット１は、冷媒回路１６及び電動送風機１７を備え、貯湯タンク２内の水を沸き上げて温水にする。冷媒回路１６は、蒸発器１１、圧縮機１２、凝縮器（水冷媒熱交換器）１３、過冷却熱交換器１４及び膨張弁１５を有している。この冷媒回路１６ではＣＯ_２冷媒が循環する。

ＣＯ_２冷媒は、蒸発器１１において、電動送風機１７から送られた空気中の熱を吸収してガス化する。そして、ＣＯ_２冷媒は、圧縮機１２で圧縮されて高温となった後、凝縮器１３に到達して熱を放出する。これにより、ＣＯ_２冷媒は、凝縮器１３に入る前に比べて低温となって、過冷却熱交換器１４へ向かって流れる。そして、ＣＯ_２冷媒は、その過冷却熱交換器１４でさらに冷却された後、膨張弁１５を経て、蒸発器１１に戻る。

また、ヒートポンプユニット１は、沸き上げ用循環回路４ａを介して貯湯タンク２と接続されている。沸き上げ用循環回路４ａは、沸き上げ用循環ポンプ５１及び沸き上げ用三方弁５２を有している。そして、沸き上げ用循環回路４ａは、第２暖房往き接続口４２と、沸き上げ用の供給口５３と、凍結防止水戻し接続口５４とに接続されている。

供給口５３は貯湯タンク２の下部に設けられている。これにより、貯湯タンク２内の下部領域にある比較的低温の温水を、供給口５３を介して沸き上げ用循環ポンプ５１に供給することができる。沸き上げ用循環ポンプ５１は、貯湯タンク２内の下部領域にある比較的低温の温水を吸い込み、この吸い込んだ比較的低温の温水を凝縮器１３へ向けて吐出する。凝縮器１３ではＣＯ_２冷媒と温水とが熱交換されて、その温水が高温になる。この凝縮器１３を出た高温の温水は沸き上げ用三方弁５２へ向かう。

沸き上げ用三方弁５２は、給湯運転中及び暖房運転中、凝縮器１３からの高温の温水を、第２暖房往き接続口４２を介して貯湯タンク２内の上部領域に流す。したがって、第２暖房往き接続口４２は、貯湯タンク２の供給口５３から流出してヒートポンプユニット１の凝縮器１３を出た後の温水が戻る沸き上げ戻り接続口となっている。

貯湯タンク２内の温水は、上側に高温の温水、下側に比較的低温の温水が位置するように湯層（温度分布）が形成されている。なお、ヒートポンプユニット１の起動時などの際に、まだヒートポンプユニット１の凝縮器１３から出る温水が十分に高温となっていない場合、温水は第２暖房往き接続口４２ではなく、凍結防止水戻し接続口５４を介して貯湯タンク２に戻されるように三方弁５２が制御される。

したがって、凍結防止水戻し接続口５４は、温水が十分に高温でない場合の第２の沸き上げ戻り接続口となっている。このように、温水の温度により戻り口を切り替えるのは、十分に高温になっていない温水を貯湯タンク２の上部に戻すと貯湯タンク２内の温度分布が乱れる可能性があり、これを防止するためである。

この三方弁の切り替えは凝縮器１３と沸き上げ用三方弁５２との間に設けられた温度センサ（図示せず）の出力に基づいて行われる。また、沸き上げ用三方弁５２は、凍結防止運転中には、供給口５３から沸き上げ用循環回路４ａを介して流れてきた温水を、凍結防止水戻し接続口５４を介して貯湯タンク２内の下部領域に流す。なお、凍結防止運転は沸き上げ運転の停止中に行われる。

貯湯タンク２はヒートポンプユニット１で加熱された温水を貯える。また、貯湯タンク２内の上下方向の略中央部にはヒータ６を配置していて、このヒータ６は貯湯タンク２内の温水を直接加熱する。

給湯用熱交換器３は、コイル状のパイプから成って、貯湯タンク２内の下部領域から上部領域に渡って配置されている。給湯水は給湯用熱交換器３内を流れることによって加熱される。より詳しくは、上記給湯水は、貯湯タンク２の下部から貯湯タンク２内に入って、貯湯タンク２内の下部領域に配置された給湯用熱交換器３を上方に向かって流れる。そして、上記給湯水は、貯湯タンク２内の上部領域に配置された給湯用熱交換器３を上方に向かって流れた後、貯湯タンク２の上部から貯湯タンク２外に出る。なお、貯湯タンク２内の上下方向の中央部にはヒータ６が配置されており、給湯用熱交換器３は該ヒータ６を跨ぐように配置されている。このヒータ６により、貯湯タンク２の上部により高温の温水を貯湯することができる。

また、給湯水の温度を設定温度に調整するために、給湯用混合弁３１を開いて、貯湯タンク２から出た給湯水と、貯湯タンク２に流入する前の給湯水とを混ぜ合わせる。これにより、上記貯湯タンク２から出た給湯水の温度を下げることができる。

暖房用循環回路４ｂは、貯湯タンク２内に貯められた温水を貯湯タンク２外の複数の暖房端末８を経由させた後、再び、貯湯タンク２内に戻して循環させるためのものである。そして、暖房用循環回路４ｂは、第１暖房往き接続口４１、第２暖房往き接続口４２及び暖房戻り接続口４３に接続されている。なお、第１暖房往き接続口４１は第２取水口の一例であり、暖房戻り接続口４３は戻し口の一例である。

第１暖房往き接続口４１は、貯湯タンク２内の温水を取り出すためのものである。この第１暖房往き接続口４１は、貯湯タンク２の上下方向の略中央部に設けられて、ヒータ６近傍かつ上方に位置している。これにより、ヒータ６で加熱された直後の温水を、第１暖房往き接続口４１から取り出し、複数の暖房端末８に送ることができる。

第２暖房往き接続口４２も、第１暖房往き接続口４１と同様に、貯湯タンク２内の温水を取り出すためのものである。この第２暖房往き接続口４２は貯湯タンク２の上部に設けられている。これにより、貯湯タンク２内の上部領域の温水を、第２暖房往き接続口４２から取り出し、複数の暖房端末８へ送ることができる。また、第２暖房往き接続口４２は沸き上げ戻り接続口を兼用している。

暖房端末８は、貯湯タンク２から流れてきた温水の熱を直接取り出し、室内に放出する。そして、温水は、低温となり、暖房端末８を出て、暖房戻り接続口４３へ向かって流れる。暖房戻り接続口４３は貯湯タンク２の下部に設けられている。これにより、暖房戻り接続口４３から出た温水を、貯湯タンク２内の下部領域の温水と混ぜることができる。

また、暖房用循環回路４ｂには、バイパス配管４４（流路）、暖房用混合弁４５（混合弁及び往き温度調節手段）、往き温度センサ４６、戻り温度センサ４７、暖房用循環ポンプ４８（戻り温度調節手段）及び暖房用三方弁４９が設けられている。

バイパス配管４４は、暖房端末８から暖房戻り接続口４３へ流れる温水の一部を暖房用混合弁４５へ案内する。暖房用混合弁４５は、貯湯タンク２からの温水が流入する入口と、バイパス配管４４からの温水が流入する入口とを有している。詳しくは後述するが、暖房用混合弁４５の各入口の開度は制御部６０によって調節される。

往き温度センサ４６は、貯湯タンク２から暖房端末８へ向かう温水の温度を往き温度として検出し、この往き温度を示す信号を制御部６０に送る。戻り温度センサ４７は、暖房端末８から貯湯タンク２へ向かう温水の温度を戻り温度として検出し、この戻り温度を示す信号を制御部６０に送る。暖房用循環ポンプ４８は、第２暖房往き接続口４２または第１暖房往き接続口４１を介して貯湯タンク２内の温水を吸い込み、複数の暖房端末８に向けて吐出する。

暖房用三方弁４９は、貯湯タンク２内の温水の高温領域が第１暖房往き接続口４１近傍に存在している場合、第１暖房往き接続口４１から温水を取り出す。また、暖房用三方弁４９は、貯湯タンク２内の温水の高温領域が第１暖房往き接続口４１近傍に存在していない場合、第２暖房往き接続口４２から温水を取り出す。

制御部６０は、例えば、外気温度が高い時に、暖房用混合弁４５を調節してバイパス配管４４からの温水流入量を増加させることで往き温度を下げたり、暖房用循環ポンプ４８の回転数を下げて循環する温水の流速を下げることで戻り温度を下げる。一方、制御部６０は、外気温度が低い時に、暖房用混合弁４５を調節してバイパス配管４４からの温水流入量を減少させることで往き温度を上げたり、暖房用循環ポンプ４８の回転数を上げて循環する温水の流速を上げることで戻り温度を上げる。

＜制御部の構成＞
図２は、制御部６０の構成を示すブロック図である。制御部６０は、暖房負荷判断部７０（判断手段）、往き／戻り温度検知部７１、回転数検出部７２、暖房負荷演算部７３（演算手段）、暖房負荷比較部７４（比較手段）及び往き／戻り温度制御部７５（制御手段）を有している。

暖房負荷判断部７０は、外気温度センサ１８から外気温度を示す信号を受け取り、この信号に基づいて、暖房端末８における必要能力（暖房負荷）が減少したか否かを判断し、その判断結果を示す信号を往き／戻り温度制御部７５に出力する。往き／戻り温度検知部７１は、往き温度センサ４６及び戻り温度センサ４７から、それぞれ、往き温度及び戻り温度を示す信号を受け取り、受け取った各信号を暖房負荷演算部７３及び往き／戻り温度制御部７５に出力する。

回転数検出部７２は、暖房用循環ポンプ４８から回転数を示す信号を検出し、検出した信号を暖房負荷演算部７３に出力する。暖房負荷演算部７３は、往き／戻り温度検知部７１や回転数検出部７２から受け取った各信号に基づいて演算暖房負荷を演算し、演算した演算暖房負荷を示す信号を暖房負荷比較部７４に出力する。

暖房負荷比較部７４は、暖房負荷演算部７３から受け取った信号に基づいて、暖房端末８の必要能力に対応する必要暖房負荷と、暖房負荷演算部７３で演算された演算暖房負荷とを比較し、比較結果を示す信号を往き／戻り温度制御部７５に出力する。往き／戻り温度制御部７５は、暖房負荷判断部７０や暖房負荷比較部７４から受け取った信号に基づいて、暖房用混合弁４５や暖房用循環ポンプ４８を制御する。

図３は、戻り温度及び往き温度に対応する暖房端末８の能力の実験データを示している。この実験データでは、各能力は、往き温度が８５℃、戻り温度が６０℃に対応する能力を１００％（以下、能力１という）とした数値比率で表されている。このため、例えば、往き温度が８５℃、戻り温度が３０℃に対応する能力は４８．２％（以下、能力２という）で表され、往き温度が６５℃、戻り温度が３０℃に対応する能力は３５．７％（以下、能力３という）で表され、往き温度が４５℃、戻り温度が４０℃に対応する能力は３４．０％（以下、能力４という）で表される。

図４は、図３で示した各能力に対応するＣＯＰの実験データを示している。この実験データでは、各ＣＯＰは、能力１に対応するＣＯＰを１００％とした数値比率で表されている。このため、例えば、能力２に対応するＣＯＰは１９１％で表され、能力３に対応するＣＯＰは２１５％で表される。図に示すような往き温度／戻り温度／ＣＯＰの関係は、戻り温度を下げることで貯湯タンク２下部の温水温度が低下し、貯湯タンク２からヒートポンプユニット１の沸き上げ用循環回路４ａに導入される温水温度が低下するのでヒートポンプユニット１のＣＯＰが向上する点、往き温度を下げることで暖房端末８で使用される熱量を少なく抑えることができるのでヒートポンプユニット１のＣＯＰが向上する点によるものである。

＜暖房システムにおける制御動作＞
本実施形態の暖房システムでは、以下で説明する第１〜第３制御動作のいずれかの制御を行うことができる。
第１制御動作は、往き温度を一定に保ちつつ、戻り温度を低下させる制御が行われる。
第２制御動作では、戻り温度を低下させる制御の開始後、往き温度を低下させる制御が行われる。
第３制御動作では、戻り温度を低下させる制御の開始後、所定時間が経過したときに、往き温度を低下させる制御が行われる。

＜第１制御動作＞
図５は、本発明の第１実施形態の暖房システムにおける第１制御動作を示すフローチャートであり、図６は、戻り温度の変化を示している。この例では、初期状態において、暖房端末８の必要能力は能力１（１００％）に維持されており、往き温度が８５℃、戻り温度が６０℃であると仮定する。そして、図５では、暖房端末８の必要能力が能力１から４８．２％に減少した場合であって、往き温度を８５℃で一定に保ち、かつ、戻り温度を低下させて、能力１から能力２（４８．２％）に到達させる例について説明する。

まず、ステップＳ１００において、暖房負荷判断部７０は、暖房端末８における暖房負荷、つまり、暖房端末８の必要能力が初期状態の能力１から減少したか否かを判断する。能力１から４８．２％に減少した場合、処理はステップＳ１０２に移行する。一方、暖房端末８の必要能力が能力１から減少しない場合、処理はステップＳ１００を繰り返す。

ステップＳ１００で４８．２％に減少したと判断された場合、ステップＳ１０２において、往き／戻り温度制御部７５は、往き／戻り温度検知部７１の出力に基づいて、暖房用循環ポンプ４８を制御して戻り温度を能力１に対応した６０℃から能力２に対応した３０℃まで低下させる制御を開始する。そして、処理はステップＳ１０４に移行する。

ステップＳ１０４において、暖房負荷比較部７４は、能力２に対応する必要暖房負荷と、戻り温度を低下させる制御が行われているときの演算暖房負荷とを比較する。演算暖房負荷が必要暖房負荷より大きい場合、すなわち、戻り温度が３０℃まで低下せず暖房端末８の必要能力が能力２に到達していない場合、処理はステップＳ１０２に移行する。一方、演算暖房負荷が必要暖房負荷以下の場合、すなわち、戻り温度が３０℃まで低下して暖房端末８の必要能力が能力２に到達した場合、処理はステップＳ１０６に移行する。

ステップＳ１０４で暖房端末８の必要能力が能力２に到達したと判断された場合、ステップＳ１０６において、往き／戻り温度制御部７５は、戻り温度を下げる制御を停止する。そして、本発明の第１実施形態の暖房システムにおける第１制御動作が終了する。

＜第２制御動作＞
図７は、本発明の第１実施形態の暖房システムにおける第２制御動作を示すフローチャートであり、図８は、往き温度及び戻り温度の変化を示している。この例では、初期状態において、暖房端末８の必要能力は能力１（１００％）に維持されており、往き温度が８５℃、戻り温度が６０℃であると仮定する。この例では、戻り温度を低下可能な下限温度は３０℃であると仮定する。そして、図７では、暖房端末８の必要能力が能力１から３５．７％に減少した場合であって、往き温度及び戻り温度を低下させて、能力１から能力３（３５．７％）に到達させる例について説明する。

まず、ステップＳ２００において、暖房負荷判断部７０は、暖房端末８の必要能力が能力１から減少したか否かを判断する。能力１から３５．７％に減少した場合、処理はステップＳ２０２に移行する。一方、暖房端末８の必要能力が能力１から減少しない場合、処理はステップＳ２００を繰り返す。

ステップＳ２００で必要能力が３５．７％に減少したと判断された場合、ステップＳ２０２において、往き／戻り温度制御部７５は、往き／戻り温度検知部７１の出力に基づいて、暖房用循環ポンプ４８を制御して戻り温度を能力１に対応した６０℃から下限温度である３０℃まで低下させる制御を開始する。このとき、往き温度は能力１に対応した８５℃に維持されている。そして、処理はステップＳ２０４に移行する。

ステップＳ２０４において、往き／戻り温度制御部７５は、往き／戻り温度検知部７１の出力に基づいて、戻り温度が下限温度に達したか否か判断する。下限温度に達したと判断した場合、処理はステップＳ２０６に移行する。一方、下限温度に達していないと判断した場合、処理はステップＳ２０２に移行する。

ステップＳ２０４で下限温度に達したと判断された場合、ステップＳ２０６において、往き／戻り温度制御部７５は、戻り温度を低下させる制御を停止する。そして、処理はステップＳ２０８に移行する。

ステップＳ２０８において、往き／戻り温度制御部７５は、往き／戻り温度検知部７１の出力に基づいて、暖房用混合弁４５を調節して往き温度を低下させる制御を開始する。このとき、戻り温度は下限温度に維持されている。そして、処理はステップＳ２１０に移行する。

ステップＳ２１０において、暖房負荷比較部７４は、能力３に対応する必要暖房負荷と、往き温度を低下させる制御が行われているときの演算暖房負荷とを比較する。演算暖房負荷が必要暖房負荷より大きい場合、すなわち、暖房端末８の必要能力が能力３に到達していない場合、処理はステップＳ２０８に移行する。一方、演算暖房負荷が必要暖房負荷以下の場合、すなわち、暖房端末８の必要能力が能力３に到達した場合、処理はステップＳ２１２に移行する。

ステップＳ２１０で暖房端末８の必要能力が能力３に到達したと判断された場合、ステップＳ２１２において、往き／戻り温度制御部７５は、往き温度を低下させる制御を停止する。そして、本発明の第１実施形態の暖房システムにおける第２制御動作が終了する。

＜第３制御動作＞
図９は、本発明の第１実施形態の暖房システムにおける第３制御動作を示すフローチャートであり、図１０は、往き温度及び戻り温度の変化を示している。この例では、初期状態において、暖房端末８の必要能力は能力１（１００％）に維持されており、往き温度が８５℃、戻り温度が６０℃であると仮定する。この例では、戻り温度を低下可能な下限温度は３０℃であると仮定する。そして、図９では、暖房端末８の必要能力が能力１から３４．０％に減少した場合であって、往き温度及び戻り温度を低下させて、能力１から能力４（３４．０％）に到達させる例について説明する。

まず、ステップＳ３００において、暖房負荷判断部７０は、暖房端末８の必要能力が能力１から減少したか否かを判断する。能力１から３４．０％に減少した場合、処理はステップＳ３０２に移行する。一方、暖房端末８の必要能力が能力１から減少しない場合、処理はステップＳ３００を繰り返す。

ステップＳ３００で暖房端末８の必要能力が３４．０％に減少したと判断された場合、ステップＳ３０２において、往き／戻り温度制御部７５は、往き／戻り温度検知部７１の出力に基づいて、暖房用循環ポンプ４８を制御して戻り温度を低下させる制御を開始する。そして、処理はステップＳ３０４に移行する。

ステップＳ３０４において、往き／戻り温度制御部７５は、戻り温度を低下させる制御の開始後から所定時間が経過したか否かを判断する。所定時間が経過した場合、処理はステップＳ３０６に移行する。一方、所定時間が経過していない場合、処理はステップＳ３０２に移行する。

ステップＳ３０４で所定時間が経過したと判断された場合、ステップＳ３０６において、往き／戻り温度制御部７５は、戻り温度を低下させる制御を停止する。そして、処理はステップＳ３０８に移行する。

ステップＳ３０８において、往き／戻り温度制御部７５は、往き／戻り温度検知部７１の出力に基づいて、暖房用混合弁４５を調節して往き温度を下げる制御を開始する。そして、処理はステップＳ３１０に移行する。

ステップＳ３１０において、暖房負荷比較部７４は、能力４に対応する必要暖房負荷と、往き温度を低下させる制御が行われているときの演算暖房負荷とを比較する。演算暖房負荷が必要暖房負荷より大きい場合、すなわち、能力４に到達していない場合、処理はステップＳ３０８に移行する。一方、演算暖房負荷が必要暖房負荷以下の場合、すなわち、能力４に到達した場合、処理はステップＳ３１２に移行する。

ステップＳ３１０で必要能力４に到達したと判断された場合、ステップＳ３１２において、往き／戻り温度制御部７５は、往き温度を下げる制御を停止する。そして、本発明の第１実施形態の暖房システムにおける第３制御動作が終了する。

[第１実施形態の暖房システムの特徴]
以上、第１実施形態の暖房システムでは、第１制御動作が行われるときに、暖房端末８の暖房負荷が減少した場合に、往き温度を低下させずに戻り温度だけを低下させることで減少後の暖房負荷に到達できる。また、往き温度を一定に保ちつつ、戻り温度を下げることによって暖房給湯システム１００のＣＯＰを向上できる。

また、第１実施形態の暖房システムでは、第２または第３制御動作が行われるときに、暖房端末８の暖房負荷が減少した場合に、暖房用循環ポンプ４８の制御を開始した後で暖房用混合弁４５の制御を開始できる。このため、暖房給湯システム１００のＣＯＰを高く維持しつつ、減少後の暖房負荷に対応した戻り温度及び往き温度の低下制御を実現できる。つまり、暖房端末８の暖房負荷が減少した場合に、往き温度の制御と戻り温度の制御とを開始したときに、減少後の暖房負荷に到達するまでの間における暖房給湯システム１００のＣＯＰが著しく低下してしまう問題が発生しなくなる。

また、第１実施形態の暖房システムでは、往き温度センサ４６や戻り温度センサ４７が設けられているため、往き温度センサ４６や戻り温度センサ４７の出力に応じて、暖房用混合弁４５や暖房用循環ポンプ４８を容易に制御できる。

また、第１実施形態の暖房システムでは、暖房負荷演算部７３及び暖房負荷比較部７４が設けられているため、演算暖房負荷が減少後の暖房負荷に到達したときに戻り温度や往き温度の低下を確実に停止できる。

また、第１実施形態の暖房システムでは、暖房用混合弁４５を設けることにより、この暖房用混合弁４５を、暖房端末８に供給される温水の往き温度を調節する往き温度調節手段として機能させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の暖房システムについて説明する。第１実施形態で説明した要素と同一の要素については、詳細な説明を省略する。この実施形態の暖房システム２００では、暖房回路が貯湯タンクを備えていない点で、第１実施形態と相違する。図１１は、本発明の第２実施形態の暖房システム２００の構成を示す模式図である。図１２は、図１１に示した暖房システムの概要を示す模式図である。

＜暖房システムの構成＞
図１１に示すように、暖房システム２００は、ヒートポンプユニット１（ヒートポンプシステム）、暖房回路２０４、ハイドロユニット２０１、ラジエタ２０２（暖房端末）、床暖パネル２０３（暖房端末）、給湯用の湯を貯留する給湯タンク２０５及び室内リモコン２５２を有している。

ヒートポンプユニット１は、第１実施形態の図１に示した構成に加えて、凝縮器１３に供給される温水の温度を検知する入湯温度センサ２０と、凝縮器１３から排出される温水の温度を検知する出湯温度センサ２１とを有している。暖房回路２０４は、ヒートポンプユニット１内で加熱された温水を各暖房端末２０２、２０３に供給する供給回路２０４ａと、各暖房端末２０２、２０３から排出された温水をヒートポンプユニット１内に戻す戻り回路２０４ｂとを有している。また、供給回路２０４ａは、暖房用三方弁２４９を有している。

ハイドロユニット２０１は、ヒートポンプユニット１から供給される温水の温度を検知する入湯温度センサ２２と、バイパス配管２４４（流路）と、暖房用混合弁２４５（混合弁及び往き温度調節手段）と、往き温度センサ２４６と、戻り温度センサ２４７と、暖房用循環ポンプ２４８（戻り温度調節手段）と、流量センサ２５０及び本体リモコン２５１（制御手段）とを有している。なお、本体リモコン２５１と室内リモコン２５２とは、有線又は無線により通信可能に接続されており、暖房システム２００は、本体リモコン２５１によって制御される。

バイパス配管２４４は、各暖房端末２０２、２０３から流量センサ２５０を介してヒートポンプユニット１へ流れる温水の一部を暖房用混合弁２４５へ案内する。暖房用混合弁２４５は、ヒートポンプユニット１からの温水が流入する入口と、バイパス配管２４４からの温水が流入する入口とを有しており、暖房用混合弁２４５の各入口の開度は本体リモコン２５１によって調節される。

往き温度センサ２４６は、各暖房端末２０２、２０３に向かう温水温度を往き温度として検出し、この往き温度を示す信号を本体リモコン２５１に送る。戻り温度センサ２４７は、各暖房端末２０２、２０３から排出された温水温度を戻り温度として検出し、この戻り温度を示す信号を本体リモコン２５１に送る。暖房用循環ポンプ２４８は、暖房用混合弁２４５を介して供給された温水を吸い込み、吸い込んだ温水を暖房用三方弁２４９を介して、各暖房端末２０２、２０３に向けて吐出する。

また、図１２に示すように、ヒートポンプユニット１は屋外に、ハイドロユニット２０１、給湯タンク２０５及び暖房用三方弁２４９は機械室内に、ラジエタ２０２、床暖パネル２０３及び室内リモコン２５２は居室内に、それぞれ設置されている。また、図１２に示すように、ヒートポンプユニット１及びハイドロユニット２０１には、それぞれ、別電源が供給されている。

＜暖房システムにおける温度制御＞
本実施形態の暖房システムでは、第１実施形態の図５に示した第１制御動作（ステップＳ１００〜Ｓ１０６）、図７に示した第２制御動作（ステップＳ２００〜Ｓ２１２）、図９に示した第３制御動作（ステップＳ３００〜Ｓ３１２）、と同様の動作を実行可能である。

[第２実施形態の暖房システムの特徴]
以上、第２実施形態の暖房システムでは、各暖房端末２０２、２０３の暖房負荷が減少した場合に、暖房用循環ポンプ２４８の制御を開始した後で暖房用混合弁２４５の制御を開始できる。このため、暖房システム２００のＣＯＰを高く維持しつつ、減少後の暖房負荷に対応した戻り温度及び往き温度の低下制御を実現できる。つまり、各暖房端末２０２、２０３の暖房負荷が減少した場合に、往き温度の制御と戻り温度の制御とを開始したときに、減少後の暖房負荷に到達するまでの間における暖房システム２００のＣＯＰが著しく低下してしまう問題が発生しなくなる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

なお、上述した第１実施形態では、暖房給湯システム１００が、暖房システム１０１及び給湯システム１０２を有する例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、暖房給湯システム１００は、暖房システム１０１のみを有するものでもよい。

なお、上述した第１及び第２実施形態では、暖房負荷判断部７０が、外気温度センサ１８から受け取った信号に基づいて、暖房端末の必要能力が減少したか否かを判断する例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。暖房負荷判断部７０は、リモコンで設定された設定温度に対応する設定暖房負荷と演算暖房負荷とを比較し、その比較結果に基づいて、暖房端末の必要能力が減少したか否かを判断してもよい。

また、リモコン１０４に設けられたスイッチのオン／オフに基づいて、暖房端末８の必要能力が減少したか否かを判断してもよい。

また、一日の最低外気温度が室内設定温度より高くなった日が連続して所定期間（例えば３日）以上続いた場合に、暖房端末８の必要能力が減少したか否かを判断してもよい。

また、次に示す演算式（１）、（２）に基づいて算出される所定時間（例えば１日）のヒートポンプユニット１側で生成した熱量ＱＨＰが、ある値より小さい場合に、暖房端末８の必要能力が減少したと判断してもよい。
ＱＨＰ＝ΣＶ０×（Ｔout−Ｔin）・・・・（１）
Ｖ０＝Ｎ０×Ｋ０・・・・（２）
なお、各式中のＮ０は沸き上げ用循環ポンプ５１の回転数を、Ｋ０は予め測定した沸き上げ用循環ポンプ５１の回転数と沸き上げ用循環ポンプ５１循環流量の回転数を、Ｔoutはヒートポンプユニット１の出口温度を、Ｔinはヒートポンプユニット１への入口温度をそれぞれ示している。

なお、上述した第１及び第２実施形態では、第１〜第３制御動作のいずれかが行われる例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、第２及び第３制御動作の少なくとも一方が行われるものでもよい。また、暖房負荷が減少したと判断された場合に、戻り温度が低下するように制御を開始した後で、往き温度が低下するように制御を開始する制御動作が行われるものであればよい。

１ ヒートポンプユニット（ヒートポンプシステム）
２ 貯湯タンク
３ 給湯用熱交換器（熱交換器）
４、２０４ 暖房回路
４ａ 沸き上げ用循環回路
４ｂ 暖房用循環回路（循環回路）
８ 暖房端末
４４、２４４ バイパス配管（流路）
４５、２４５ 暖房用混合弁（混合弁及び往き温度調節手段）
４８、２４８ 暖房用循環ポンプ（戻り温度調節手段）
６０ 制御部（制御手段）
７０ 暖房負荷判断部（判断手段）
７３ 暖房負荷演算部（演算手段）
７４ 暖房負荷比較部（比較手段）
７５ 往き／戻り温度制御部
１００ 暖房給湯システム
１０１、２００ 暖房システム
１０２ 給湯システム
１０４ リモコン
２０２ ラジエタ（暖房端末）
２０３ 床暖パネル（暖房端末）
２０５ 給湯タンク
２５１ 本体リモコン（制御手段）
２５２ 室内リモコン

Claims (12)

1. ヒートポンプシステムと、
   前記ヒートポンプシステム内で加熱された温水を暖房端末に供給すると共に、前記暖房端末から排出された温水を前記ヒートポンプシステム内に戻す暖房回路と、
   前記ヒートポンプシステムから前記暖房端末へ向かう温水の温度を往き温度として検出する往き温度センサと、
   前記暖房端末から前記ヒートポンプシステムへ向かう温水の温度を戻り温度として検出する戻り温度センサと、
   前記暖房端末における暖房負荷を判断する判断手段と、
   前記往き温度センサで検出された往き温度を調節する往き温度調節手段と、
   前記戻り温度センサで検出された戻り温度を調節する戻り温度調節手段と、
   前記往き温度調節手段及び前記戻り温度調節手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記判断手段により前記暖房負荷が減少したと判断された場合は、前記戻り温度センサで検出された戻り温度が所定温度まで低下するように前記戻り温度調節手段の制御を開始した後で、前記往き温度センサで検出された往き温度が低下するように 前記往き温度調節手段の制御を開始することを特徴とする暖房システム。
2. 前記暖房回路は、前記ヒートポンプシステム内と暖房端末との間で温水を循環させることを特徴とする請求項１に記載の暖房システム。
3. 前記暖房回路は、
   前記ヒートポンプシステム内で加熱された温水を暖房端末に供給する流路に配置された混合弁と、
   前記暖房端末から排出された温水の一部を前記混合弁に供給する流路とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の暖房システム。
4. 前記暖房回路は、
   前記ヒートポンプシステム内で加熱された温水を貯える貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクと暖房端末との間で温水を循環させる循環回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の暖房システム。
5. 前記暖房回路は、
   前記貯湯タンクに貯えられた温水を暖房端末に供給する流路に配置された混合弁と、
   前記暖房端末から排出された温水の一部を前記混合弁に供給する流路とを備えたことを特徴とする請求項４に記載の暖房システム。
6. 前記貯湯タンク内に配置され、給湯水が内部を流れる熱交換器を備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の暖房システム。
7. 前記往き温度を検出する往き温度センサと、
   前記戻り温度を検出する戻り温度センサとを備え、
   前記制御手段は、前記往き温度センサ及び前記戻り温度センサの出力に基づいて前記往き温度調節手段及び前記戻り温度調節手段を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の暖房システム。
8. 外気温度を検出する外気温度センサを備え、
   前記判断手段は、前記外気温度センサで検出される外気温度に基づいて前記暖房負荷が減少したと判断することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の暖房システム。
9. 前記制御手段は、前記戻り温度が下限温度に達した後で、前記往き温度が低下するように前記往き温度調節手段の制御を開始することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の暖房システム。
10. 前記制御手段は、前記戻り温度が下限温度に達する前に、前記往き温度が低下するように前記往き温度調節手段の制御を開始することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の暖房システム。
11. 前記循環回路内において温水を循環させる循環ポンプと、
    前記循環ポンプの回転数、前記往き温度及び前記戻り温度に基づいて暖房負荷を演算する演算手段と、
    前記演算手段で演算された演算暖房負荷と、減少後の暖房負荷とを比較する比較手段とを備え、
    前記制御手段は、演算暖房負荷が減少後の暖房負荷以下である場合に、前記戻り温度を低下させるための前記戻り温度調節手段の制御、及び、前記往き温度を低下させるための 前記往き温度調節手段の制御を停止することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の暖房システム。
12. 冷媒はＣＯ_２冷媒であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の暖房システム。
    

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