JP5597669B2

JP5597669B2 - 熱機器

Info

Publication number: JP5597669B2
Application number: JP2012096402A
Authority: JP
Inventors: 寿洋所; 孝二太田; 宏和田中
Original assignee: Sharp Corp; Rinnai Corp
Current assignee: Sharp Corp; Rinnai Corp
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2032-04-20
Also published as: JP2013224767A; KR101436246B1; KR20130118772A

Description

本発明は、熱機器に関する。

自然環境から吸熱して熱媒を加熱するヒートポンプと、加熱された熱媒を貯める蓄熱槽と、燃料ガスの燃焼により熱媒を加熱する補助熱源機を備える熱機器が知られている。この種の熱機器では、ヒートポンプにより加熱された熱媒を蓄熱槽へ貯めておき、必要に応じて蓄熱槽から熱を供給する。一時的に蓄熱槽での蓄熱量を超える熱需要が生じる場合や、熱媒を高温とする必要がある場合などに、燃料ガスを使用する補助熱源機によって、補助的に熱媒を加熱する。この種の熱機器によれば、ヒートポンプと蓄熱槽を組み合わせた熱機器の利点を享受しつつ、様々な熱需要に対して適切に対応することが可能となる。このような熱機器が例えば特許文献１に開示されている。

特開２０００−３２９４０１号公報

大気から吸熱するヒートポンプでは、稼働時に圧縮機の振動やファンの風切り音による騒音が発生する。使用者が熱機器を使用する環境によっては、騒音の発生を可能な限り抑制したい場合がある。そこで、使用者の要望に応じて、騒音の発生を可能な限り抑制することが可能な技術が期待されている。

本明細書は、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書は、ヒートポンプと蓄熱槽と補助熱源機を組み合わせた熱機器において、使用者の要望に応じて、騒音の発生を可能な限り抑制することが可能な技術を提供する。

本明細書は熱機器を開示する。その熱機器は、自然環境から吸熱して熱媒を加熱するヒートポンプと、加熱された熱媒を貯める蓄熱槽と、燃料ガスの燃焼により熱媒を加熱する補助熱源機を備えている。その熱機器では、通常モードと静音モードの何れかを選択可能である。その熱機器では、静音モードが選択された場合に、通常モードが選択された場合に比べて、ヒートポンプの加熱能力を低減させる。

一般的なヒートポンプにおいては、ヒートポンプで用いる冷媒の圧縮に用いる圧縮機と、冷媒と大気との熱交換に用いるファンに起因して騒音が発生する。圧縮機やファンから発生する騒音は、ヒートポンプの加熱能力が増大すると大きくなり、ヒートポンプの加熱能力が減少すると小さくなる。上記の熱機器では、静音モードが選択された場合に、通常モードが選択された場合に比べて、ヒートポンプの加熱能力を低減させることで、圧縮機やファンに起因する騒音の発生を抑制する。使用者の要望に応じて、ヒートポンプからの騒音の発生を抑制することができる。

上記の熱機器では、ヒートポンプから蓄熱槽へ送られる熱媒の目標温度を下げることで、ヒートポンプの加熱能力を低減させる。

一般的には、ヒートポンプの圧縮機やファンの動作は、ヒートポンプから蓄熱槽へ送られる加熱後の熱媒の温度が、目標とする温度となるように制御される。従って、ヒートポンプから蓄熱槽へ送られる熱媒の目標温度を下げることで、ヒートポンプの加熱能力を低減させることができる。上記の熱機器によれば、蓄熱槽とヒートポンプの間を循環する熱媒の流量を下げることなく、ヒートポンプの加熱能力を低減させることができる。

あるいは、上記の熱機器では、蓄熱槽とヒートポンプの間を循環する熱媒の流量を下げることで、ヒートポンプの加熱能力を低減させる。

蓄熱槽とヒートポンプの間を循環する熱媒の流量は、熱媒を循環させるポンプの回転数を調整することで、容易に調整することができる。上記の熱機器によれば、ヒートポンプから蓄熱槽に送られる加熱後の熱媒の温度を下げることなく、ヒートポンプの加熱能力を低減させることができる。

上記の熱機器では、静音モードにおいて、外気温に基づいて、ヒートポンプの能力調整率を特定することが好ましい。

一般に、外気温が低くなると、ヒートポンプからの騒音はより大きくなる。上記の熱機器では、外気温が低いほど、ヒートポンプの加熱能力を低減させて、ヒートポンプからの騒音の発生を抑制する。このような構成とすることで、ヒートポンプからの騒音の発生を適切に抑制することができる。

あるいは、上記の熱機器では、静音モードにおいて、現在時刻に基づいて、ヒートポンプの能力調整率を特定することが好ましい。

一般に、昼間に比べて朝方や夕方の方が、騒音が近隣に及ぼす影響は大きく、夜間には騒音が近隣に及ぼす影響がさらに大きくなる。上記の熱機器によれば、朝方や夕方において、昼間よりもヒートポンプの加熱能力を低減させ、夜間にはさらにヒートポンプの加熱能力を低減させることができる。このような構成とすることで、ヒートポンプからの騒音の発生を適切に抑制することができる。

あるいは、上記の熱機器では、静音モードにおいて、必要熱量と蓄熱量に基づいて、ヒートポンプの能力調整率を特定することが好ましい。

必要熱量に対して十分な蓄熱量が蓄熱槽に貯えられている場合、騒音を抑制するためにヒートポンプの加熱能力を大きく低減しても、補助熱源機で供給する熱量にはあまり変化がない。しかしながら、必要熱量に対して十分な蓄熱量が蓄熱槽に貯えられていない状態で、ヒートポンプの加熱能力を大きく低減してしまうと、それだけ補助熱源機で供給する熱量が増大し、エネルギー効率の低下を招いてしまう。そこで、上記の熱機器では、必要熱量と蓄熱量に基づいて、ヒートポンプの加熱能力を調整する。エネルギー効率を低下させることなく、ヒートポンプからの騒音の発生を適切に抑制することができる。

実施例の給湯暖房システム１０の構成を模式的に示す図である。静音モードにおけるＨＰ能力調整率の算出処理を示すフローチャートである。外気温とＨＰ能力調整率の関係を示す図である。現在時刻とＨＰ能力調整率の関係を示す図である。

（実施例）
本発明の熱機器を給湯暖房システムとして具現化した実施例を、図１から図４を参照しながら説明する。図１に示すように、給湯暖房システム１０は、貯湯ユニット２０とヒートポンプ（ＨＰ）熱源ユニット４０とガス熱源ユニット５０とコントローラ１１とを備えている。

ＨＰ熱源ユニット４０では、圧縮機４１の吐出側と四方弁４２と第１熱交換器４３の冷媒流路４３ａと膨張弁４４と第２熱交換器４５と四方弁４２と圧縮機４１の吸入側が、冷媒配管４６によって順に接続されており、ＨＰ冷媒がこの順に循環する。ＨＰ冷媒は、例えばＲ７４４（ＣＯ２冷媒）であってもよいし、Ｒ４１０Ａ（ＨＦＣ冷媒）であってもよい。第１熱交換器４３は、冷媒流路４３ａと循環水流路４３ｂとを備えている。第２熱交換器４５の近傍にはファン４５ａが設置されている。第２熱交換器４５は、ファン４５ａによって送られる外気とＨＰ冷媒との間で熱交換を行う。冷媒配管４６には、圧縮機４１の吐出側と四方弁４２との間と、膨張弁４４と第２熱交換器４５との間に、除霜経路４７が接続されている。除霜経路４７には、除霜弁４７ａが設けられている。

第１熱交換器４３の循環水流路４３ｂの入口側には循環往路接続経路４８が接続されており、出口側には循環復路接続経路４９が接続されている。循環往路接続経路４８には、入口側サーミスタ４８ａが設けられており、循環復路接続経路４９には出口側サーミスタ４９ａが設けられている。入口側サーミスタ４８ａは、循環水流路４３ｂに流入する循環水の温度を検出し、出口側サーミスタ４９ａは、循環水流路４３ｂから流出する循環水の温度を検出する。なお実際には、各サーミスタ４８ａ，４９ａは水温に応じた検出信号を出力し、この信号がコントローラ１１に入力されることにより水温が検出される。以下においても、サーミスタやセンサが検出するという表現は、実際には、これらの検出信号がコントローラ１１に入力されることにより温度や水の流量を検出することを意味する。また、ＨＰ熱源ユニット４０には、外気温を検出する外気温サーミスタ４５ｂが取り付けられている。

貯湯ユニット２０は、貯湯槽２１（蓄熱槽に相当する）と混合器２４とを備えている。貯湯槽２１の底部には、貯湯槽２１に水道水を給水する給水経路２２が接続されている。給水経路２２の水道水入口２２ａの近傍には、減圧弁２３が設けられている。減圧弁２３は、貯湯槽２１と混合器２４への給水圧力を調整する。給水経路２２の減圧弁２３より下流側には、混合器２４の混合給水経路２６が接続されている。混合給水経路２６には、給水制御弁２６ａと、給水流量センサ２６ｂと、給水サーミスタ２６ｃが設けられている。給水制御弁２６ａは、混合給水経路２６を流れる水道水の流量を調整する。給水流量センサ２６ｂと給水サーミスタ２６ｃは、混合給水経路２６を流れる水道水の流量及び温度を検出する。貯湯槽２１内の温水が減少したり、給水制御弁２６ａが開いたりすると、減圧弁２３の下流側圧力が低下する。減圧弁２３は、下流側圧力が低下すると開き、その圧力を所定の調圧値に維持しようとする。このため、貯湯槽２１内の温水が減少したり、混合器２４の給水制御弁２６ａが開いたりすると、これらに水道水が給水される。

給水経路２２において、混合給水経路２６の接続部よりも下流側には、排水経路３１が接続されている。排水経路３１の途中には、排水弁３２が設けられている。排水弁３２は手動で開閉することができる。排水弁３２を開くと、貯湯槽２１内の水が排水経路３１を通じて外部に排水される。

貯湯槽２１の底部には、循環往路３３の一端が接続されており、貯湯槽２１の上部には、循環復路３４の一端が接続されている。循環往路３３の他端は、ＨＰ熱源ユニット４０の循環往路接続経路４８に接続されており、循環復路３４の他端は、循環復路接続経路４９に接続されている。循環往路３３には、往路サーミスタ３６と循環ポンプ３７とが設けられている。往路サーミスタ３６は、貯湯槽２１から循環往路３３に流出した水の温度を検出する。循環ポンプ３７が駆動すると、貯湯槽２１の下部から循環往路３３に水が吸出され、この水が循環水流路４３ｂを流れて、循環復路３４を通じて貯湯槽２１の上部に戻される。このようにして、貯湯槽２１とＨＰ熱源ユニット４０との間の循環経路が構成されている。

循環復路３４の途中には、圧力開放経路３８が接続されており、圧力開放経路３８には、リリーフ弁３８ａが設けられている。リリーフ弁３８ａの開弁圧力は、減圧弁２３の調圧値よりも僅かに大きく設定されている。減圧弁２３の調圧が不能になった場合には、リリーフ弁３８ａが開き、貯湯槽２１内の圧力が耐圧可能な圧力を超えるのを防止する。貯湯槽２１には、上部の水温を検出する上部サーミスタ３９ａ、中間部の水温を検出する中間部サーミスタ３９ｂ、下部の水温を検出する下部サーミスタ３９ｃが、それぞれ取り付けられている。

貯湯槽２１の上部には、混合器２４の温水経路２５が接続されている。温水経路２５には、温水制御弁２５ａと、温水流量センサ２５ｂと、温水サーミスタ２５ｃが設けられている。温水制御弁２５ａは、貯湯槽２１から温水経路２５へ流れる水の流量を調整する。温水流量センサ２５ｂは、貯湯槽２１から温水経路２５へ流れる水の流量を検出する。温水サーミスタ２５ｃは、温水経路２５を流れる水の温度を検出する。温水経路２５と混合給水経路２６とは合流して第１混合経路２７に接続されている。第１混合経路２７には、第１混合経路２７を流れる混合水の温度を検出する混合サーミスタ２７ａが設けられている。

貯湯ユニット２０は、第１給湯経路２９を備えている。第１給湯経路２９には、給湯サーミスタ２９ａが設けられている。第１給湯経路２９の先端には、給湯栓８０が接続されている。給湯栓８０は、浴室、洗面所、台所等に配置されている（図１では、これら複数の給湯栓８０を１つで代表している）。第１混合経路２７の途中と第１給湯経路２９の途中は、給湯バイパス経路２８によって接続されている。給湯バイパス経路２８には、バイパス制御弁２８ａが設けられている。バイパス制御弁２８ａを開いた状態では、第１混合経路２７を流れた混合水が給湯バイパス経路２８へ流れ、バイパス制御弁２８ａを閉じた状態では、第１混合経路２７を流れた混合水が、後記するガス熱源ユニット５０の第２混合経路５２へ流れる。

ガス熱源ユニット５０は、給湯器５１と暖房循環経路６１と風呂循環経路７１とを備えている。給湯器５１（補助熱源機に相当する）は、給湯熱交換器５３とバーナ５４等を備えている。給湯熱交換器５３の入口側は第２混合経路５２を介して貯湯ユニット２０の第１混合経路２７に接続されている。給湯熱交換器５３には、第２混合経路５２を通じて混合水が流入する。第２混合経路５２には、入水サーミスタ５２ａと給湯水量センサ５２ｂと水量サーボ５２ｃとが設けられている。入水サーミスタ５２ａと給湯水量センサ５２ｂは、それぞれ第２混合経路５２を流れる水の温度及び流量を検出する。水量サーボ５２ｃは、第２混合経路５２を流れる水の流量を調整する。ガス燃焼式のバーナ５４は、給湯熱交換器５３を加熱する。給湯熱交換器５３の出口側は第２給湯経路５５を介して第１給湯経路２９に接続されている。給湯熱交換器５３を流れた温水は第２給湯経路５５及び第１給湯経路２９を通じて給湯栓８０から給湯される。第２給湯経路５５には、給湯熱交換器５３の出口近傍に、缶体サーミスタ５６が設けられており、その下流側に出湯サーミスタ５７が設けられている。

第２混合経路５２における水量サーボ５２ｃの下流側と、第２給湯経路５５の缶体サーミスタ５６と出湯サーミスタ５７との間には、熱源機バイパス経路５８が接続されている。第２混合経路５２と熱源機バイパス経路５８との接続部には、熱源機バイパス制御弁５９が設けられている。熱源機バイパス制御弁５９の開度を調整することによって、第２混合経路５２を流れる水の一部が熱源機バイパス経路５８に流れ、その水の流量が調整される。

暖房循環経路６１は、シスターン６２と第１暖房熱交換器６３ｃと第２暖房熱交換器６６ｃとバーナ６９等を備えている。給湯器５１の第２混合経路５２では、入水サーミスタ５２ａの取り付け位置の下流側に充填経路６０の一端が接続されている。充填経路６０の他端は、シスターン６２の内部に位置している。充填経路６０には補給水電磁弁６０ａが設けられている。補給水電磁弁６０ａが開くと、第１混合経路２７及び第２混合経路５２を流れる混合水が充填経路６０を通じてシスターン６２に供給される。

シスターン６２の底部には、第１暖房経路６３の一端が接続されている。第１暖房経路６３の途中には、第２暖房経路６４が接続されており、シスターン６２の底部から第１暖房経路６３に流出した温水が、第２暖房経路６４を通じて床暖房機に供給される。また、第１暖房経路６３には、暖房ポンプ６３ａと暖房低温サーミスタ６３ｂとが設けられている。暖房ポンプ６３ａが駆動すると、暖房循環経路６１に水が循環する。暖房低温サーミスタ６３ｂは、シスターン６２から流出して床暖房機に供給される水の温度を検出する。また、第１暖房経路６３の他端は、第１暖房熱交換器６３ｃの入口側に接続されており、第１暖房熱交換器６３ｃには、第１暖房経路６３を通じて水が流入する。第１暖房熱交換器６３ｃの出口側には、第３暖房経路６５が接続されている。第３暖房経路６５には、暖房高温サーミスタ６５ａが設けられている。暖房高温サーミスタ６５ａは、第３暖房経路６５を流れる温水の温度を検出する。第１暖房熱交換器６３ｃで加熱された温水は、第３暖房経路６５を流れて浴室暖房機に供給される。

また、シスターン６２の底部には、第１暖房戻り経路６６が接続されている。第１暖房戻り経路６６は、第２暖房熱交換器６６ｃの出口側に接続されており、第２暖房熱交換器６６ｃの入口側は第２暖房戻り経路６７に接続されている。床暖房機や浴室暖房機を流れた水は、第２暖房戻り経路６７を通じて第２暖房熱交換器６６ｃを流れ、第１暖房戻り経路６６を通じてシスターン６２に戻る。第３暖房経路６５の途中と第１暖房戻り経路６６の途中は、暖房バイパス経路６８で接続されている。暖房バイパス経路６８には、暖房バイパス制御弁６８ａが設けられている。浴室暖房機が使用されない場合には、暖房バイパス制御弁６８ａが開状態となり、第１暖房熱交換器６３ｃで加熱された温水は、暖房バイパス経路６８から第１暖房戻り経路６６を流れてシスターン６２に戻る。

第３暖房経路６５の途中と第２暖房戻り経路６７の途中には、追い焚き経路７８が接続されている。第３暖房経路６５において、追い焚き経路７８の接続位置には、追い焚き流量制御弁７８ａが設けられている。また、追い焚き経路７８の途中には、追い焚き熱交換器７６が設けられている。追い焚き熱交換器７６は、第１流路７６ａと第２流路７６ｂとを流れる流体の間で熱交換が行われるものであり、追い焚き経路７８の途中に第１流路７６ａが接続されている。

風呂循環経路７１は、浴槽７２と追い焚き熱交換器７６の第２流路７６ｂとの間で風呂湯を循環させるものである。風呂循環経路７１の両端は、風呂の浴槽７２内に接続されている。風呂循環経路７１には、風呂ポンプ７３と水流スイッチ７４と風呂戻りサーミスタ７５と追い焚き熱交換器７６の第２流路７６ｂと風呂往きサーミスタ７７とが順に設けられている。風呂ポンプ７３が駆動すると、浴槽７２内の湯が実線矢印に示すように、風呂循環経路７１を流れ、追い焚き熱交換器７６の第２流路７６ｂを流れる際に、第１流路７６ａを流れる温水に加熱される。風呂戻りサーミスタ７５は、浴槽７２から風呂循環経路７１に流入した風呂湯の温度を検出するものであり、風呂往きサーミスタ７７は、追い焚き熱交換器７６で加熱された後の風呂湯の温度を検出するものである。風呂循環経路７１において、風呂戻りサーミスタ７５と追い焚き熱交換器７６との間と、第２給湯経路５５の出湯サーミスタ５７の下流側とは、湯張り経路７０が接続されている。湯張り経路７０には、湯張り弁７０ａと湯張り量センサ７０ｂとが設けられている。湯張り弁７０ａを開くと、給湯熱交換器５３を流れた温水が、破線矢印に示すように、湯張り経路７０及び風呂循環経路７１を通じて浴槽７２に供給される。

コントローラ１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等を備えている。ＲＯＭには現在時刻を取得するための計時プログラムや、各種の運転プログラムが格納されている。ＲＡＭには、コントローラ１１に入力される各種信号や、ＣＰＵが処理を実行する過程で生成される種々のデータが一時的に記憶される。詳細には、ＲＡＭには、上記した各種のサーミスタ２５ｃ，２６ｃ，２７ａ，２９ａ，３６，３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，４５ｂ，４８ａ，４９ａ，５２ａ，５６，５７，６３ｂ，６５ａ，７５，７７，水量センサ２５ｂ，２６ｂ，５２ｂ，７０ｂ及び水流スイッチ７４の検出信号が入力され、これらの情報が一時的に記憶される。ＥＥＰＲＯＭには、給湯暖房システム１０における過去の熱量の使用実績などのデータが記憶される。コントローラ１１では、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭやＥＥＰＲＯＭに記憶される情報に基づいて、貯湯ユニット２０及びガス熱源ユニット５０の各制御弁やＨＰ熱源ユニット４０の各種機器等に対して駆動信号を出力する。また、リモコン１３には、給湯暖房システム１０を操作するためのスイッチやボタン、給湯暖房システム１０の動作状態を表示する液晶表示器等が設けられており、リモコン１３で設定された情報がコントローラ１１に入力される。リモコン１３には、静音スイッチが設けられている。静音スイッチがオフの際には、給湯暖房システム１０は通常モードで動作する。静音スイッチがオンに切り換ると、給湯暖房システム１０は静音モードで動作する。

（通常モードでの動作）
給湯暖房システム１０では、以下のように、蓄熱・給湯・暖房・湯張り・追い焚き等の運転を行う。
（１）ＨＰ熱源ユニット４０によって貯湯槽２１の水を加熱して高温の温水とし、この温水を貯湯槽２１に貯湯し；
（２）混合器２４で貯湯槽２１の貯水と水道水とを混合して給湯設定温度の混合水となるように調整し；
（３）混合器２４で給湯設定温度に調整された混合水を給湯バイパス経路２８を通じて給湯栓８０から給湯する第１給湯運転と、混合器２４で給湯設定温度よりも低い温度に調整された混合水を給湯器５１の給湯熱交換器５３を通過する際に加熱して給湯栓８０から給湯する第２給湯運転の何れかを行い;
（４）混合器２４で湯張り設定温度に調温された混合水、または給湯器５１の給湯熱交換器５３で加熱された温水を風呂の浴槽７２に給湯し；
（５）暖房循環経路６１に水を循環させて床暖房機及び浴室暖房機に温水を供給するとともに、風呂の浴槽の水を追い焚き熱交換器７６によって加熱する。

まず、ＨＰ熱源ユニット４０を稼働することによって、貯湯槽２１に高温の水が貯湯される。ＨＰ熱源ユニット４０では、圧縮機４１で圧縮されたＨＰ冷媒が、第１熱交換器４３の冷媒流路４３ａを流れる際に循環水流路４３ｂを流れる循環水を加熱する。冷媒流路４３ａから流出したＨＰ冷媒は、膨張弁４４で膨張して冷却され、第２熱交換器４５を流れる際に外気から吸熱して昇温する。昇温したＨＰ冷媒が圧縮機４１に流入して再び圧縮されることによってさらに昇温する。また、ＨＰ熱源ユニット４０では、破線矢印に示すように、第２熱交換器４５を除霜するため、一時的に除霜弁４７ａが開いて圧縮機４１から吐出した高温のＨＰ冷媒が、除霜経路４７を通じて第２熱交換器４５を流れるようにする。

貯湯ユニット２０では、循環ポンプ３７が作動し、貯湯槽２１内の水が貯湯槽２１の底部から循環往路３３に吸出される。循環往路３３に吸出された水は、ＨＰ熱源ユニット４０の第１熱交換器４３の循環水流路４３ｂを通過する際に加熱されて温度上昇する。温度上昇した温水は、循環復路３４を流れて貯湯槽２１の上部に戻される。この循環が行われることによって、貯湯槽２１では、冷水層の上部に高温層が積層した温度成層が形成される。貯湯槽２１に高温の温水が戻され続けると、高温層の厚さ（深さ）は次第に大きくなり、最大限に蓄熱された状態では、貯湯槽２１の全体に高温の温水が貯まった状態になる。貯湯槽２１に最大限に蓄熱が行われていなくても、温度成層が形成されることにより、貯湯槽２１の上部に接続されている温水経路２５には、高温の温水が送り出される。ＨＰ熱源ユニット４０では、出口側サーミスタ４９ａで検出される温度が、目標とする沸かし上げ温度となるように、圧縮機４１およびファン４５ａの動作が制御される。

第１給湯運転及び第２給湯運転は以下のようにして行われる。貯湯槽２１の上部サーミスタ３９ａの検出水温が、リモコン１３で設定されている給湯設定温度よりも高い基準温度以上である場合には、第１給湯運転が行われる。第１給湯運転では、コントローラ１１がバイパス制御弁２８ａを開状態とし、水量サーボ５２ｃを全閉状態とする。コントローラ１１は、混合サーミスタ２７ａで検出される水温が給湯設定温度となるように、温水制御弁２５ａの開度と給水制御弁２６ａの開度を調整する。給湯設定温度に調整された混合水は、第１混合経路２７を流れた後に、給湯バイパス経路２８及び第１給湯経路２９を通じて給湯栓８０から給湯される。貯湯槽２１の温水で浴槽に湯張りする場合には、バイパス制御弁２８ａを閉じ、水量サーボ５２ｃと熱源機バイパス制御弁５９と湯張り弁７０ａを開き、混合器２４によって調温された温水を浴槽７２に送りこむ。

一方、上部サーミスタ３９ａの検出水温が基準温度未満である場合には、第２給湯運転が行われる。第２給湯運転では、コントローラ１１が、バイパス制御弁２８ａを全閉状態とし、水量サーボ５２ｃを所定開度に設定する。コントローラ１１は、混合サーミスタ２７ａで検出される水温が給湯設定温度よりも低い温度となるように、温水制御弁２５ａの開度と給水制御弁２６ａの開度を調整する。給湯設定温度よりも低い温度に調整された混合水は、第１混合経路２７を流れ、ガス熱源ユニット５０の第２混合経路５２を流れて給湯熱交換器５３に流入し、バーナ５４により加熱される。給湯熱交換器５３では、給湯熱交換器５３の出口に設けられている缶体サーミスタ５６で検出される水温が６０℃以上となるように制御される。これにより、配管に結露水が発生することを抑制することができる。給湯設定温度が６０℃よりも低い場合には、出湯サーミスタ５７で検出される水温が給湯設定温度となるように、熱源機バイパス制御弁５９の開度が制御される。第２混合経路５２を流れる混合水の一部が熱源機バイパス経路５８を通じて第２給湯経路５５に流入し、給湯熱交換器５３を流れた６０℃以上の水と給湯熱交換器５３を流れていない低温の水とが混合されて給湯設定温度の水となる。このようにして、給湯設定温度に調温された水が、第２給湯経路５５と第１給湯経路２９を通じて給湯栓８０から給湯される。これにより、第１給湯運転中に貯湯槽２１に貯湯しておいた温水を消費しつくした場合にも、給湯設定温度に調温された温水を給湯し続けることができる。浴槽７２に湯張り運転する場合は、湯張り弁７０ａを開き、給湯器５１によって調温された温水を浴槽７２に送りこむ。

第１給湯運転と第２給湯運転とを切り換える場合、コントローラ１１は、バーナ５４を以下のように制御する。第１給湯運転から第２給湯運転への切り換えが行われる場合には、コントローラ１１は、消火している状態のバーナ５４に点火指令を出力する。コントローラ１１は、給湯設定温度よりも低い温度の混合水が給湯熱交換器５３まで移動したタイミングでバーナ５４を点火させる。なお実際には、バーナ５４の点火指令から点火が開始されるまでにプリパージ動作が行われるため、コントローラ１１では、このプリパージ動作に要する期間をも考慮して、バーナ５４に点火指令を出力する。

一方、第２給湯運転から第１給湯運転への切り換えが行われる場合には、コントローラ１１は、点火している状態のバーナ５４を消火する。コントローラ１１は、給湯設定温度の混合水が給湯熱交換器５３近傍まで移動したタイミングでバーナ５４を消火する。バーナ５４は、コントローラ１１から消火指令が出力されたタイミングで消火する。

リモコン１３に浴槽７２の湯張り要求が入力されると、コントローラ１１は、湯張り弁７０ａを開いて浴槽７２に給湯する。第２給湯経路５５から湯張り経路７０を流れた湯は、破線矢印に示すように、風呂循環経路７１を通じて浴槽７２に給湯される。リモコン１３の湯張り設定温度に応じた湯が浴槽７２に給湯される。

また、リモコン１３に床暖房の利用要求が入力されると、暖房ポンプ６３ａが駆動し、バーナ６９が点火し、シスターン６２から第１暖房経路６３を流れた温水が、第２暖房経路６４を通じて床暖房機に供給される。床暖房機に供給される温水は、６０℃程度であり、暖房低温サーミスタ６３ｂで検出される温水の温度が６０℃程度となるように、バーナ６９の動作が制御される。また、リモコン１３に浴室暖房の利用要求が入力されると、暖房ポンプ６３ａが駆動し、バーナ６９が点火し、シスターン６２から流出した温水が第１暖房熱交換器６３ｃで加熱され、第３暖房経路６５を通じて浴室暖房機に供給される。浴室暖房機に供給される温水の温度は、７０〜８０℃であり、暖房高温サーミスタ６５ａで検出される温度が７０〜８０℃となるように、バーナ６９の動作が制御される。床暖房の利用要求があって、浴室暖房の利用要求がないときは、暖房バイパス制御弁６８ａが開状態となり、第１暖房熱交換器６３ｃで加熱された温水が、暖房バイパス経路６８及び第１暖房戻り経路６６を通じてシスターン６２に戻る。床暖房機及び浴室暖房機を流れた温水は、第２暖房戻り経路６７を流れて第２暖房熱交換器６６ｃに流入し、第２暖房熱交換器６６ｃで加熱された後に、第１暖房戻り経路６６を通じてシスターン６２に流入する。

また、リモコン１３に風呂の追い焚き要求が入力されると、風呂ポンプ７３が駆動して、浴槽７２の湯が風呂循環経路７１を循環する。また、追い焚き流量制御弁７８ａの開度が調整され、第１暖房熱交換器６３ｃで加熱された温水が第３暖房経路６５から追い焚き経路７８へと流れる。風呂循環経路７１を流れる風呂湯と追い焚き経路７８を流れる温水とが追い焚き熱交換器７６で熱交換し、風呂循環経路７１を流れる風呂湯が加熱される。

（静音モードでの動作）
リモコン１３の操作により静音モードが選択されると、コントローラ１１は、ＨＰ熱源ユニット４０の加熱能力に制限を加えるために、ＨＰ能力調整率を算出する。以下では図２を参照しながら、ＨＰ能力調整率の算出処理について説明する。

ステップＳ２では、外気温に基づくＨＰ能力調整率を特定する。図３は外気温とＨＰ能力調整率の関係を示している。一般に、外気温が低くなると、ＨＰ熱源ユニット４０からの騒音はより大きくなる。そこで、本実施例の静音モードでは、外気温が低いほど、ＨＰ熱源ユニット４０の加熱能力を低減させて、ＨＰ熱源ユニット４０からの騒音の発生を抑制する。本実施例では、外気温に対応して、ＨＰ能力調整率を以下のように特定する。
２０℃≦外気温：ＨＰ能力調整率＝−５％
１０℃≦外気温＜２０℃：ＨＰ能力調整率＝−１０％
０℃≦外気温＜１０℃：ＨＰ能力調整率＝−１５％
外気温＜０℃：ＨＰ能力調整率＝−２０％

ステップＳ４では、現在時刻に基づくＨＰ能力調整率を特定する。図４は現在時刻とＨＰ能力調整率の関係を示している。一般に、昼間に比べて朝方や夕方の方が、騒音が近隣に及ぼす影響は大きく、夜間には騒音が近隣に及ぼす影響がさらに大きくなる。そこで、本実施例の静音モードでは、朝方や夕方において、昼間よりもＨＰ熱源ユニット４０の加熱能力を低減させ、夜間にはさらにＨＰ熱源ユニット４０の加熱能力を低減させることで、ＨＰ熱源ユニット４０からの騒音の発生を適切に抑制する。

ステップＳ６では、必要熱量と蓄熱量に基づくＨＰ能力調整率を特定する。必要熱量に対して十分な蓄熱量が貯湯槽２１に貯えられている場合、騒音を抑制するためにＨＰ熱源ユニット４０の加熱能力を大きく低減しても、バーナ５４で供給する熱量にはあまり変化がない。しかしながら、必要熱量に対して十分な蓄熱量を貯湯槽２１に貯えていない状態で、ＨＰ熱源ユニット４０の加熱能力を大きく低減してしまうと、それだけバーナ５４で供給する熱量が増大し、エネルギー効率の低下を招いてしまう。そこで、本実施例では、必要熱量に対して蓄熱量が大きい場合は、蓄熱量に基づくＨＰ能力調整率を０％とし、必要熱量に対して蓄熱量が小さい場合は、蓄熱量に基づくＨＰ能力調整率を＋５％とする。必要熱量は、例えば過去の熱量の使用実績に基づいて、現在時刻から１時間後までの間に必要とされる熱量を推定することで、特定することができる。貯湯槽２１の蓄熱量は、例えば上部サーミスタ３９ａ、中間部サーミスタ３９ｂおよび下部サーミスタ３９ｃの検出温度から算出することができる。

ステップＳ８では、ステップＳ２、ステップＳ４およびステップＳ６で特定したＨＰ能力調整率を合算して、最終的なＨＰ能力調整率を決定する。給湯暖房システム１０が静音モードで動作している間、ＨＰ熱源ユニット４０は要求される加熱能力に対して、ステップＳ８で決定されたＨＰ能力調整率による調整を施した加熱能力で稼働する。

なお、ＨＰ熱源ユニット４０の加熱能力の調整は、種々の方式で行うことができる。例えば、貯湯槽２１とＨＰ熱源ユニット４０の間で循環させる温水の流量を維持したまま（すなわち、循環ポンプ３７の回転数を維持したまま）、目標とする沸かし上げ温度（すなわち、出口側サーミスタ４９ａで検出される、ＨＰ熱源ユニット４０から貯湯槽２１へ送る温水の温度）を通常よりも低下させることで、ＨＰ熱源ユニット４０の加熱能力を低減することができる。あるいは、目標とする沸かし上げ温度を維持したまま、貯湯槽２１とＨＰ熱源ユニット４０の間で循環させる温水の流量を通常よりも低下させることで、ＨＰ熱源ユニット４０の加熱能力を低減することができる。あるいは、目標とする沸かし上げ温度を低下させ、かつ貯湯槽２１とＨＰ熱源ユニット４０の間で循環させる温水の流量も低下させることで、ＨＰ熱源ユニット４０の加熱能力を低減することができる。いずれの方式によっても、ＨＰ熱源ユニット４０の加熱能力を低減し、圧縮機４１やファン４５ａに起因する騒音の発生を抑制することができる。

上記の実施例では、給湯や風呂の湯張りについては、貯湯槽２１の蓄熱とバーナ５４による加熱で必要な熱量を供給し、暖房や風呂の追い焚きについては、バーナ６９による加熱で必要な熱量を供給する構成について説明した。これとは異なり、例えば暖房循環経路６１を流れる水と、貯湯槽２１に貯められた温水との間で熱交換する熱交換器を設けて、貯湯槽２１の蓄熱を暖房や風呂の追い焚きにも利用する構成としてもよい。

上記の実施例では、貯湯槽２１に貯める熱媒として、給湯や風呂の湯張りで供給する水道水（上水）を使用する構成について説明した。これとは異なり、例えば貯湯槽２１に貯める熱媒として不凍液を使用し、給湯や風呂の湯張りで供給する水道水（上水）と貯湯槽２１に貯められた不凍液の間で熱交換する熱交換器を設けることで、貯湯槽２１の蓄熱を給湯や風呂の湯張りに利用する構成としてもよい。

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様々に変形、変更したものが含まれる。また、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、出願時の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。

１０給湯暖房システム
１１コントローラ
１３リモコン
２０貯湯ユニット
２１貯湯槽
２２給水経路
２２ａ水道水入口
２３減圧弁
２４混合器
２５温水経路
２５ａ温水制御弁
２５ｂ温水流量センサ
２５ｃ温水サーミスタ
２６混合給水経路
２６ａ給水制御弁
２６ｂ給水流量センサ
２６ｃ給水サーミスタ
２７第１混合経路
２７ａ混合サーミスタ
２８給湯バイパス経路
２８ａバイパス制御弁
２９第１給湯経路
２９ａ給湯サーミスタ
３１排水経路
３２排水弁
３３循環往路
３４循環復路
３６往路サーミスタ
３７循環ポンプ
３８圧力開放経路
３８ａリリーフ弁
３９ａ上部サーミスタ
３９ｂ中間部サーミスタ
３９ｃ下部サーミスタ
４０ヒートポンプ熱源ユニット
４１圧縮機
４２四方弁
４３第１熱交換器
４３ａ冷媒流路
４３ｂ循環水流路
４４膨張弁
４５第２熱交換器
４５ａファン
４５ｂ外気温サーミスタ
４６冷媒配管
４７除霜経路
４７ａ除霜弁
４８循環往路接続経路
４８ａ入口側サーミスタ
４９循環復路接続経路
４９ａ出口側サーミスタ
５０ガス熱源ユニット
５１給湯器
５２第２混合経路
５２ａ入水サーミスタ
５２ｂ給湯水量センサ
５２ｃ水量サーボ
５３給湯熱交換器
５４バーナ
５５第２給湯経路
５６缶体サーミスタ
５７出湯サーミスタ
５８熱源機バイパス経路
５９熱源機バイパス制御弁
６０充填経路
６０ａ補給水電磁弁
６１暖房循環経路
６２シスターン
６３第１暖房経路
６３ａ暖房ポンプ
６３ｂ暖房低温サーミスタ
６３ｃ第１暖房熱交換器
６４第２暖房経路
６５第３暖房経路
６５ａ暖房高温サーミスタ
６６第１暖房戻り経路
６６ｃ第２暖房熱交換器
６７第２暖房戻り経路
６８暖房バイパス経路
６８ａ暖房バイパス制御弁
６９バーナ
７０湯張り経路
７０ａ湯張り弁
７０ｂ湯張り量センサ
７１風呂循環経路
７２浴槽
７３風呂ポンプ
７４水流スイッチ
７５風呂戻りサーミスタ
７６追い焚き熱交換器
７６ａ第１流路
７６ｂ第２流路
７７風呂往きサーミスタ
７８追い焚き経路
７８ａ流量制御弁
８０給湯栓

Claims

自然環境から吸熱して熱媒を加熱するヒートポンプと、
加熱された熱媒を貯める蓄熱槽と、
燃料ガスの燃焼により熱媒を加熱する補助熱源機を備えており、
通常モードと静音モードの何れかを選択可能であって、
静音モードが選択された場合に、通常モードが選択された場合に比べて、ヒートポンプから蓄熱槽へ送られる熱媒の目標温度を下げることで、ヒートポンプの加熱能力を低減させる熱機器。
自然環境から吸熱して熱媒を加熱するヒートポンプと、
加熱された熱媒を貯める蓄熱槽と、
燃料ガスの燃焼により熱媒を加熱する補助熱源機を備えており、
通常モードと静音モードの何れかを選択可能であって、
静音モードが選択された場合に、通常モードが選択された場合に比べて、蓄熱槽とヒートポンプの間を循環する熱媒の流量を下げることで、ヒートポンプの加熱能力を低減させる熱機器。
静音モードにおいて、外気温に基づいて、ヒートポンプの能力調整率を特定する請求項１または２の熱機器。
静音モードにおいて、現在時刻に基づいて、ヒートポンプの能力調整率を特定する請求項１から３の何れかの熱機器。
静音モードにおいて、必要熱量と蓄熱量に基づいて、ヒートポンプの能力調整率を特定する請求項１から４の何れかの熱機器。