JP6067189B2 - 暖房給湯システム - Google Patents

Description

本発明は、暖房及び給湯を実施することができる暖房給湯システムに関するものである。

暖房給湯システムには、例えば、ヒートポンプに、水回路を介して床暖房パネルと貯湯槽を接続し、ヒートポンプによる加熱運転時に水回路にて温水の流れ方向を切りかえることによって、床暖房パネルによる温水暖房又は貯湯槽への蓄熱運転（給湯運転）を選択的に行うシステムがある（例えば、特許文献１参照）。
この暖房給湯システムでは、１ユニットにて暖房と給湯の双方が可能であり、暖房と給湯を個別に行う暖房給湯システムに対して設置スペースが削減される。

特開２００２―２５７３６５号公報（図１等参照）

特許文献１に記載の暖房給湯システムにおいては、床暖房パネルがＯＮの時は、ヒートポンプを駆動しながら熱媒循環系により熱媒をヒートポンプと床暖房パネルとの間で循環させる。一方、床暖房パネルがＯＦＦの時は、ヒートポンプを駆動するとともに、熱媒循環系により熱媒をヒートポンプと熱交換器との間で循環させ、水循環系により水を貯湯槽と熱交換器との間で循環させることで貯湯がなされる。

しかしながら、特許文献１に記載の暖房給湯システムでは、全館空調のように２４時間温度管理をしている住宅では、暖房運転が継続して実施されているため、給湯運転を実施するタイミングがなく、湯を沸かせなくなってしまうという問題点がある。
また、高断熱住宅では、床暖房パネルがＯＮの時であっても、熱量が住宅外に逃げにくいため、サーモＯＦＦになっている時間が長く、その時を狙って給湯を実施することができない。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、過去の暖房運転時間の情報を用いることによって、給湯運転を適切なタイミングで実行することができる暖房給湯システムを得ることを目的とする。

本発明に係る暖房給湯システムは、熱媒体を加熱する熱源ユニットを備え、前記熱源ユニットで加熱された熱媒体を給湯回路または暖房側回路に切り替え可能な暖房給湯システムであって、前記熱源ユニットで加熱された熱媒体を前記暖房側回路に流さない１日のうちの暖房停止時間を設定し、設定した前記暖房停止時間に、前記熱源ユニットで加熱された熱媒体を前記給湯回路に流し、給湯運転を実行する制御装置を備え、前記制御装置は、前記暖房停止時間の長さが変わるように、過去の前記熱源ユニットの運転時間と端末から入力される暖房対象空間の在室情報とに基づいて、前記暖房側回路の温度を設定するものである。

本発明に係る暖房給湯システムによれば、熱源ユニットで加熱された熱媒体を暖房側回路に流さない１日のうちの暖房停止時間に給湯運転を実行することができるので、従来の暖房給湯システムよりも１日の消費電力量をより低減することが可能になる。

本発明の実施の形態１に係る暖房給湯システムの回路構成を示す概略回路図である。 本発明の実施の形態１に係る暖房給湯システムの熱源ユニットの構成の一例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態１に係る暖房給湯システムの制御装置、暖房リモコン及び給湯リモコンの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る暖房給湯システムが設置される一般的な家庭の１日の給湯負荷パターンの一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態１に係る暖房給湯システムの給湯運転を実行する際の処理の流れを示す動作フローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る暖房給湯システムの運転状態の遷移を概略的に示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係る暖房給湯システムの暖房運転から給湯運転への運転モードの切換え時の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る暖房給湯システムの給湯運転から暖房運転への運転モードの切換え時の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る暖房給湯システムの回路構成を示す概略回路図である。 本発明の実施の形態３に係る暖房給湯システムの設置状態の一例を概略的に示す概略図である。 本発明の実施の形態３に係る暖房給湯システムのユーザーの在室情報を加味した運転状態の遷移を概略的に示す概略図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る暖房給湯システム１００の回路構成を示す概略回路図である。図１に基づいて、暖房給湯システム１００の機器構成について説明する。この暖房給湯システム１００は、例えば一般的な住宅に設置され、居住空間の暖房が実行可能であるともに、お湯の生成を行うことができるものである。具体的には、暖房給湯システム１０は、屋内に設置される暖房リモコン１０３からの暖房指令（暖房ＯＮ／ＯＦＦ）と、給湯リモコン１０２からの給湯要求とを処理することができるものである。

＜機器構成＞
暖房給湯システム１００は、熱源機である熱源ユニット３０１と切替ユニット３０２とが、水配管１と水配管５とで接続され、切替ユニット３０２と暖房ユニット３０３とが、水配管３０と水配管３１とで接続されている。また、切替ユニット３０２には、入水端に繋がる入水管１２と、出湯管１５と、が接続されている。出湯管１５は、設置現地のミキシングバルブ１６に接続されている。ミキシングバルブ１６には、入水端に続く入水管１７と、給水端に続く給水管１８と、が接続されている。

熱源ユニット３０１は、水配管５より入水する水を加熱して水配管１に出水する機能を有している。熱源ユニット３０１は、例えば、ガスにより燃焼式で水を加熱するもの、ヒートポンプで水を加熱するもの、その他、水を加熱できるものであれば何でもよい。図２は、暖房給湯システム１００の熱源ユニット３０１の構成の一例を示す概略回路構成図である。

図２では、熱源ユニット３０１が、ヒートポンプで水を加熱する構成を例に示している。図２に示すように、熱源ユニット３０１は、圧縮機３０１ａ、凝縮器３０１ｂ、絞り装置３０１ｃ、蒸発器３０１ｄを配管接続したヒートポンプを備え、それらに冷媒を循環させることで、凝縮器３０１ｂを介して水を加熱することができる。なお、このヒートポンプに用いられる冷媒は、特に限定せず、例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２などのＨＦＣ冷媒、炭化水素などの自然冷媒が用いられる。

図１に示すように、暖房ユニット３０３は、例えばラジエータやファンコイルなどで構成され、温調する室内等の暖房対象空間に設置されている。具体的には、暖房ユニット３０３は、熱源ユニット３０１で生成されたお湯により、暖房対象空間を暖房するものである。

ミキシングバルブ１６は、開度が制御されることで、出湯管１５を通過したお湯と入水管１７を通過した市水とを混合し、給水管１８に流れる水の温度を調整するためのものである。

切替ユニット３０２は、加熱水ポンプ３と、三方弁２９と、水−水熱交換器４と、熱源ユニット３０１と、を環状につないだ熱源側回路Ａを有している。また、切替ユニット３０２は、貯湯タンク６と、給湯水ポンプ８と、水−水熱交換器４と、を環状に接続したタンク側回路Ｂを有している。また、切替ユニット３０２は、三方弁２９と、水配管３０（水配管３０ａ、水配管３０ｂ）と、暖房ユニット３０３（暖房ユニット３０３ａ、暖房ユニット３０３ｂ）と、水配管３１（水配管３１ａ、水配管３１ｂ）と、をつないだ暖房側回路Ｃを有している。なお、貯湯タンク６には、ヒーター７０が付設されている。

熱源側回路Ａ及び暖房側回路Ｃには、熱媒体（本実施の形態では水）が流れている。ただし、熱媒体を水に限定するものではなく、暖房給湯システム１００を寒冷地域に設置する場合は、熱媒体の凍結を回避するため、熱媒体に不凍液（ブライン）を選定してもよい。
また、タンク側回路Ｂには、貯湯タンク６からの水が流れる。
また、熱源側回路Ａのうち、三方弁２９と、暖房ユニット３０３、接続点５６を通る水回路が温水暖房回路（暖房側回路Ｃ）として機能する。
また、熱源側回路Ａのうち、三方弁２９と、水−水熱交換器４と、接続点５２と、接続点５６と、を通る水回路が給湯回路として機能する。

加熱水ポンプ３は、熱源側回路Ａに送水を循環させるためのものであり、回転数が可変できるインバータポンプもしくは一定速ポンプで構成するとよい。
給湯水ポンプ８は、タンク側回路Ｂに送水を循環させるためのものであり、回転数が可変できるインバータポンプもしくは一定速ポンプで構成するとよい。

三方弁２９は、流路切替装置の一例であり、流水方向を給湯回路又は暖房側回路Ｃに切り換えるものである。三方弁２９は、通常給湯運転時及び高温給湯運転時においては加熱水ポンプ３と水−水熱交換器４とを連通し、暖房運転時においては加熱水ポンプ３と水配管３３とを連通する。なお、水配管３３は、三方弁２９と、水配管３０（水配管３０ａ、水配管３０ｂ）と、を接続する配管である。また、流路切替装置は、流水方向を切り替えられるものであればよく、三方弁２９に限定するものではない。例えば、２つの二方弁を組み合わせて流路切替装置を構成してもよい。

水−水熱交換器４は、例えばプレート型熱交換器により構成され、熱媒体（本実施の形態では水）と湯水とを熱交換させることで、湯水を加熱して熱媒体を冷却するものである。
ヒーター７０は、貯湯タンク６の内部に設置され、貯湯タンク６内の水を加熱するものである。なお、ヒーター７０を貯湯タンク６の内部に設置した状態を例に示しているが、ヒーター７０の設置位置を図示した位置に限定するものではない。ヒーター７０は、貯湯タンク６内の水を加熱できる位置であれば、どこに設置してもよい。

貯湯タンク６は、水−水熱交換器４で熱源側回路Ａを流れる熱媒体（本実施の形態では水）によって沸きあげられた湯を貯留するためのものである。貯湯タンク６は、タンク中間部の接続口５７、タンク下部の接続口５３にて水配管３２と接続され、お沸き上げ時においては接続口５３より水が出水し、加熱された水が接続口５７から戻ってくるようになっている。
また、貯湯タンク６は、タンク上部の接続口６０にて出湯管１５と接続され、給水時において接続口６０より水（お湯）が出水（出湯）する。
さらに、貯湯タンク６は、満水式であり、接続口６０からの出湯時に、同じ量だけの市水がタンク下部の接続口５８より入水する。

また、切替ユニット３０２には、温度センサ２０１、温度センサ２０３ａ〜温度センサ２０３ｅ、温度センサ２１１、温度センサ２１２が設けられている。
温度センサ２０１は、水配管１と加熱水ポンプ３の間に設置され、設置場所の水温を計測する。
温度センサ２０３ａ〜２０３ｅは、貯湯タンク６のタンク壁面に高さ方向にそれぞれ設置され、設置場所の水温を計測する。
温度センサ２１１は、貯湯タンク６のタンク上部に接続されている出湯管１５に設置され、設置場所の水温を計測する。
温度センサ２１２は、水−水熱交換器４と水配管５の間に設置され、設置場所の水温を計測する。

なお、加熱水ポンプ３、三方弁２９、給湯水ポンプ８、ヒーター７０、熱源ユニット３０１の動作は、切替ユニット３０２に設けられている制御装置１０１によって制御される（図３参照）。
制御装置１０１には、給湯リモコン１０２、暖房リモコン１０３（暖房リモコン１０３ａ、暖房リモコン１０３ｂ）が接続されている。そして、制御装置１０１は、これらリモコンを介しての指示及び各温度センサでの計測情報に基づいて、加熱水ポンプ３、三方弁２９、給湯水ポンプ８、ヒーター７０、熱源ユニット３０１の動作を制御する。
なお、制御装置１０１を必ずしも切替ユニット３０２に設ける必要はない。

図３は、暖房給湯システム１００の制御装置１０１、給湯リモコン１０２及び暖房リモコン１０３の構成を示すブロック図である。図３に基づいて、暖房給湯システム１００の電気的な構成について説明する。

切替ユニット３０２には、例えば、マイクロコンピュータにより構成された制御装置１０１が設けられている。制御装置１０１には、測定部１０４、演算部１０５、制御部１０６、通信部１０７、記憶部１０８、負荷パターン判定部１０９、暖房停止時間判定部１１０、時計部１１１、が設けられている。

測定部１０４は、各温度センサ、圧力センサ（図示省略）によって検知された各諸量が入力される機能を有している。
演算部１０５は、測定部１０４に入力された情報に基づき各種制御動作を決定するための演算を実行する機能を有している。
制御部１０６は、演算部１０５の演算結果を受けて、加熱水ポンプ３などの各機器の制御を実行する機能を有している。
通信部１０７は、通信線、無線などの通信手段からの通信データ情報の入力、及び外部に情報を出力することができる機能を有している。

記憶部１０８は、例えば半導体メモリなどによって構成され、設定値、過去の出湯負荷パターン、暖房停止時間（時刻）などを記憶する機能を有している。
負荷パターン判定部１０９は、記憶部１０８に記憶されている過去の出湯負荷パターンから、その日（当日）の出湯負荷パターンを作成し、入力する機能を有している。
暖房停止時間判定部１１０は、記憶部１０８に記憶されている過去の暖房停止時間からその日の暖房停止時間（時刻）を作成し、入力する機能を有している。
時計部１１１は、現在の時刻と曜日を認知する機能を有している。

給湯リモコン１０２及び暖房リモコン１０３は、ともに屋内に設置されているＳ／Ｗ（ソフトウェア）にて実装されたリモコンである。
給湯リモコン１０２は、使用者からの暖房指令（ＯＮ／ＯＦＦ）を入力する入力部１１２と、暖房給湯システム１００の動作状態を表示する表示部１１３と、を備えている。
暖房リモコン１０３は、給水温度を入力する入力部１１４と、暖房給湯システム１００の動作状態を表示する表示部１１５と、を備えている。

＜運転モード＞
次に、暖房給湯システム１００の運転モードについて図１及び図３を参照して説明する。まず、暖房運転モードについて説明する。暖房給湯システム１００の暖房運転モードは以下のようにして実施する。

暖房運転モードでは、制御装置１０１が、三方弁２９を、加熱水ポンプ３と水配管３３とを連通するように切り替える。そして、制御装置１０１は、加熱水ポンプ３を起動する。加熱水ポンプ３が起動すると、流水が開始される。その後、制御装置１０１は、熱源ユニット３０１の運転を開始する。なお、暖房運転モードでは、制御装置１０１は、給湯水ポンプ８を停止したままとする。

熱源ユニット３０１にて加熱された熱媒体（本実施の形態では水）は、水配管１を通過して、加熱水ポンプ３及び三方弁２９を通過し、水配管３３及び水配管３０（水配管３０ａ、水配管３０ｂ）を流れ、暖房ユニット３０３（暖房ユニット３０３ａ、暖房ユニット３０３ｂ）に流れ、室内空気を加熱する。暖房ユニット３０３で室内空気を加熱した熱媒体は、その後、水配管３１（水配管３１ａ、水配管３１ｂ）及び水配管５を流れ、熱源ユニット３０１に流入して、再び加熱される。

この時、加熱水ポンプ３の回転数は、予め定められている所定の回転数（例えば、最大回転数）に制御部１０６で固定されている。こうすることで、水配管３０及び水配管３１を流れる熱媒体の温度差が小さくなり、結果、熱源ユニット３０１の流入水温を低く抑えることができる。そのため、消費電力を抑えることにもなる。

次に、給湯運転モードについて説明する。暖房給湯システム１００の給湯運転モードは以下のようにして実施する。

給湯運転モードでは、制御装置１０１が、三方弁２９を、加熱水ポンプ３と水−水熱交換器４とを連通するように切り替える。そして、制御装置１０１は、加熱水ポンプ３と給湯水ポンプ８とを起動する。加熱水ポンプ３及び給湯水ポンプ８を起動すると、それぞれで流水が開始される。その後、制御装置１０１は、熱源ユニット３０１の運転を開始する。

熱源ユニット３０１にて加熱された熱媒体は、水配管１を通過して、加熱水ポンプ３及び三方弁２９を通過し、その後、接続口５１を経由して水−水熱交換器４にてタンク側回路Ｂを流れる水を加熱する。その後、接続点５２を経由して水配管５を流れ、熱源ユニット３０１に流入して再び加熱される。

この時、加熱水ポンプ３の回転数は、予め定められている所定の回転数（例えば、最大回転数）に制御部１０６で固定されている。こうすることで、水−水熱交換器４を通過する水の接続口５１と接続点５２との温度差が小さくなり、結果、熱源ユニット３０１の流入水温を低く抑えることができる。そのため、消費電力を抑えることにもなる。

一方、貯湯タンク６において接続口５３から水が出水する。この水は、給湯水ポンプ８を通過して、接続口５４を経由して、水−水熱交換器４にて熱源側回路Ａを流れる熱媒体（水）から吸熱する。その後、接続口５５を経由して、接続口５７より貯湯タンク６に流入し、再び接続口５３より出水する。

この時、給湯水ポンプ８の回転数は、予め定められている所定の回転数（例えば、最大回転数）に制御部１０６で固定されている。こうすることで、水−水熱交換器４を通過する水の接続口５５と接続口５４との温度差が小さくなり、結果、熱源ユニット３０１の流入水温を低く抑えることができる。そのため、消費電力を抑えることにもなる。

以上の運転動作により、貯湯タンク６内に、お湯が沸き上がっていく。給湯運転モードは、貯湯タンク６内に貯えられたお湯の沸き上げ温度が所定値以上となったら終了となる。なお、沸き上げ温度とは、例えば、タンク中間部壁面の温度センサ２０３ｃの温度である。または、タンク壁面の温度センサ２０３ａ〜温度センサ２０３ｅのいずれの温度としてもよい。

あるいは、貯湯タンク６の蓄熱量が所定値以上となったら給湯運転モードを停止してもよい。貯湯タンク６の蓄熱量は、以下のようにして計算することができる。貯湯タンク６の高さ方向に設けられている温度センサ２０３ａ〜温度センサ２０３ｅの設置位置毎に貯湯タンク６を高さ方向に分割する。そして、測定部１０４にて計測した各分割区間における上端および下端の温度センサ２０３の計測データに基づいて、分割区間毎に平均温度を算出する。なお、最下部区間は温度センサ２０３ａを、最上部区間は温度センサ２０３ｅの温度を平均温度とする。そして、各分割区間にて分割区間容積と水の比熱を平均温度から市水温度を引いた値に掛け合わせ、各分割区間の貯湯熱量を推算する。推算した各分割区間の貯湯熱量を積算し、積算した熱量を貯湯タンク６の貯湯熱量とする。

図４は、暖房給湯システム１００が設置される一般的な家庭の１日の給湯負荷パターンの一例を示すグラフである。図４に基づいて、暖房給湯システム１００が設置される一般的な家庭の１日の給湯負荷パターンについて説明する。

図４から、暖房給湯システム１００が設置される一般的な家庭において、給湯負荷が高負荷になるのは主には朝の時間帯と夜の時間帯であることがわかる。そこで、暖房給湯システム１００では、一日の給湯負荷の負荷状況に応じて給湯運転を実行することを可能にする。具体的には、朝の給湯負荷は、夜間の給湯運転による蓄熱量（給湯しなくても所定の蓄熱量を有している場合は給湯運転を実行しなくてもよい）で賄い、夜の給湯負荷は、昼間の給湯運転による蓄熱量で賄うことを狙う。つまり、制御装置１０１は、過去の給湯負荷パターンから当日の給湯負荷パターンを設定し、蓄熱量が設定した給湯負荷パターンに対して不足していると判断した場合、給湯負荷発生前（昼間）に給湯運転を行う。

図５は、暖房給湯システム１００の給湯運転を実行する際の処理の流れを示す動作フローチャートである。図５に基づいて、暖房給湯システム１００の給湯運転を実行する際の処理の流れについて説明する。

（ステップＳ１）
制御装置１０１は、まず初めに、過去の暖房停止期間を記憶する。具体的には、何時から何時までの何時間、暖房運転が停止していたかを記憶する。
なお、機器設置工事の直後は、過去の運転データがないため、後述するステップＳ３にて夜間沸き上げ温度と昼間沸き上げ温度とが最大設定値、つまり高めの負荷となるように暖房停止時間を設定するとよい。
また、参照する過去の運転データは、曜日を考慮して少なくとも１週間分とするとよい。記憶する情報が多ければ多いほど、当日の暖房停止時間の作成精度が向上する。つまり、記憶する情報が多ければ多いほど、暖房運転が突発的であったかどうかということが判断できる。そして、暖房運転が突発的である場合は、停止時間にいれないなどの対応が可能になる。

（ステップＳ２）
制御装置１０１は、一日の暖房停止時間を設定する。設定する暖房停止時間は、記憶してある過去の運転データと似たものになる。なお、暖房停止時間は、具体的な時刻でも、単なる時間（昼間に停止している場合を想定）でも、どちらでもよい。

（ステップＳ３）
制御装置１０１は、夜間沸き上げ温度と、昼間沸き上げ温度と、を判定する。
夜間沸き上げ温度及び昼間沸き上げ温度の最大値（上限値）は、切替ユニット３０２の設定上限値（通常は６５℃）とする。また、夜間沸き上げ温度及び昼間沸き上げ温度の最小値（下限値）は、切替ユニット３０２の設定下限値（通常は４５℃程度）とする。

（ステップＳ４）
制御装置１０１は、現在の沸き上げ温度（貯湯タンク６の水温から決定される沸き上げ温度）が夜間沸き上げ温度以上であるかどうかを判断する。
制御装置１０１は、貯湯タンク６のタンク容量（例えば２００Ｌ）を入力して沸き上げ温度あたりの蓄熱量を計算し、その情報を用いて沸き上げ温度を計算する。あるいは、制御装置１０１は、温度センサ２０３ｃの温度、またはタンク壁面の温度センサ２０３ａ〜温度センサ２０３ｅのいずれの温度を沸き上げ温度とする。

（ステップＳ５）
制御装置１０１は、現在の沸き上げ温度が夜間沸き上げ温度以上でないと判断すると、給湯運転モードを実行する。

（ステップＳ１３）
制御装置１０１は、現在の沸き上げ温度が夜間沸き上げ温度以上であるかどうかを判断する。

（ステップＳ６）
制御装置１０１は、現在の沸き上げ温度が夜間沸き上げ温度以上であると判断すると、給湯運転モードを終了する。

（ステップＳ７）
制御装置１０１は、現在の時間（または時刻）が、暖房停止時間であるかどうかを判断する。

（ステップＳ８）
制御装置１０１は、暖房運転がＯＦＦであるかどうかを判断する。なお、暖房運転がＯＦＦであるとは、暖房運転モードの単なる停止だけではなく、暖房サーモＯＦＦ（暖房運転モードはＯＮとなっているが、暖房対象空間が設定温度になっていて圧縮機３０１ａがＯＦＦとなっている状態）も含んでいるものとする。

（ステップＳ９）
制御装置１０１は、現在の沸き上げ温度が昼間沸き上げ温度以下であるかどうかを判断する。
制御装置１０１は、貯湯タンク６のタンク容量（例えば２００Ｌ）を入力して沸き上げ温度あたりの蓄熱量を計算し、その情報を用いて沸き上げ温度を計算する。あるいは、制御装置１０１は、温度センサ２０３ｃの温度、またはタンク壁面の温度センサ２０３ａ〜温度センサ２０３ｅのいずれの温度を沸き上げ温度とする。

（ステップＳ１０）
制御装置１０１は、現在の時間（または時刻）が暖房停止時間でない場合、暖房運転がＯＦＦでない場合、現在の沸き上げ温度が昼間沸き上げ温度以下でない場合、のいずれかであると判断すると、給湯運転モードを終了する。

（ステップＳ１１）
一方、制御装置１０１は、夜間沸き上げ終了後、現在の時間（または時刻）が暖房停止時間であり、かつ、暖房運転がＯＦＦであり、かつ、現在の沸き上げ温度が昼間沸き上げ温度以下であると判断すると、給湯運転モードを開始する。
なお、暖房運転ＯＦＦに、暖房サーモＯＦＦを含めることで、高断熱住宅では住宅外に熱が逃げにくいという特性があるため、発生頻度の多い暖房サーモＯＦＦ時に給湯運転モードを実施させることができるようになる。

（ステップＳ１２）
制御装置１０１は、２４時間経過したかどうかを判断する。ここで、２４時間の起点は午前１２時とするとよい。また、昼間と夜間の区別は、時刻で判断すればよい。例えば、夕方６時から朝６時を夜間、それ以外を昼間として区別するとよい。

そして、制御装置１０１は、２４時間経過していると判断したら、ステップＳ１２からステップＳ１に移動する。

図６は、暖房給湯システム１００の運転状態の遷移を概略的に示す概略図である。図６に基づいて、暖房給湯システム１００の運転状態の遷移について説明する。なお、図６では、横軸が時刻を、縦軸がモードを、それぞれ示している。また、図６（ａ）が従来の暖房給湯システムの運転状態の遷移を示し、図６（ｂ）が暖房給湯システム１００の通常負荷時の運転状態の遷移を示し、図６（ｃ）が暖房給湯システム１００の暖房負荷が大きい時の運転状態の遷移を示している。

図６（ａ）に示すように、従来の暖房給湯システムは、夜間に給湯運転モードを多く実施していた。
それに対し、暖房給湯システム１００は、通常負荷時においては、図６（ｂ）に示すように、外気温度の高い昼間に給湯運転モードを行うことができるようになる。
また、暖房給湯システム１００は、暖房負荷が大きい時においても、図６（ｃ）に示すように、外気温度の高い昼間に給湯運転モードを行うことができるようになる。

暖房給湯システム１００は、図５のフローチャートで説明したように、過去の運転データから、暖房停止期間を予め学習するようになっている。そのため、暖房給湯システム１００は、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、昼間であっても、給湯運転モードを実行できる。

このようにすることで、暖房給湯システム１００は、過去の暖房運転時間の情報を用いることによって、その日の昼間の暖房停止時間を判定し、昼間に暖房停止時間がない場合は夜間に給湯運転を行い、昼間に暖房停止時間がある場合は昼間に給湯運転を行うことができる。また、暖房給湯システム１００は、給湯不足分を前日の夜間に沸き上げることもできる。

したがって、暖房給湯システム１００によれば、外気温度が高く、暖房運転が停止している昼間に給湯運転を行うことかどうかを自動的に判断し、その判断結果に基づいて給湯運転を実行することができる。そのため、全館空調をしている住宅のように２４時間温度管理をして暖房ＯＮとなっている場合でも、熱源ユニット３０１の消費電力を低減することができる。また、暖房サーモＯＦＦのときにも給湯運転を行うことできるので、暖房対象空間における暖房の快適性も損なうことがない。

次に、暖房運転からの給湯運転へのモード切り換えについて説明する。ここでは、暖房給湯システム１００を全館空調の住宅に設置した場合を想定したものとして説明する。暖房給湯システム１００を全館空調の住宅に設置した場合を想定すると、暖房運転から給湯運転への運転モードの切換えと、給湯運転から暖房運転への運転モードの切換えとなるパターンが多くなることが予想される。そのため、それぞれの切換えについて説明する。

図７は、暖房給湯システム１００の暖房運転から給湯運転への運転モードの切換え時の動作の流れを示すフローチャートである。まず、図７に基づいて、暖房給湯システム１００の暖房運転から給湯運転への運転モードの切換えについて説明する。

（ステップＳ２１）
制御装置１０１は、暖房ＯＦＦとなることで、給湯運転の開始条件が成立したかどうかを判定する。

（ステップＳ２２）
制御装置１０１は、暖房ＯＦＦとなることで、給湯運転の開始条件が成立したと判定すると、熱源ユニット３０１の運転を継続したまま、三方弁２０を介して温水の送水を給湯回路に切り替える。

図８は、暖房給湯システム１００の給湯運転から暖房運転への運転モードの切換え時の動作の流れを示すフローチャートである。次に、図８に基づいて、暖房給湯システム１００の給湯運転から暖房運転への運転モードの切換えについて説明する。

給湯運転から暖房運転へ運転モードを切換える場合は、制御装置１０１は、運転モードを切換える前に熱源ユニット３０１の加熱量を現時点の加熱量よりも低下させる。例えば、制御装置１０１は、凝縮器３０１ｂの加熱量を２０％低下させたり、圧縮機３０１ａの周波数を１０Ｈｚ低下させたりするなどして、熱源ユニット３０１の加熱量を低下させる。なお、熱源ユニット３０１がガスにより水を加熱するものである場合には、ガスの加熱量を２０％低下させて、熱源ユニット３０１の加熱量を低下させればよい。

給湯運転では短時間で所定の給湯温度まで水を沸き上げることを狙っているため、高加熱量による運転（圧縮機３０１ａの周波数が最大値で運転）となっている。それに対し、暖房運転では、特に暖房サーモＯＦＦからの復帰では暖房負荷が小さいことが多い。そのため、高加熱量のまま切換えると、室内温度が急変動し、機器の安定性を損なうばかりでなく、室内温度が高い状態と低い状態とがハンチングして快適性を損なう可能性がある。そこで、暖房給湯システム１００では、このような状態を回避するようにしている。

（ステップＳ４１）
制御装置１０１は、給湯運転ＯＦＦになっているかどうかを判定する。

（ステップＳ４２）
制御装置１０１は、暖房運転ＯＮになっているかどうかを判定する。

（ステップＳ４３）
制御装置１０１は、暖房運転ＯＮになっていないと判定すると、熱源ユニット３０１の運転を停止する。

（ステップＳ４４）
制御装置１０１は、暖房運転ＯＮになっていると判定すると、熱源ユニット３０１の加熱量を低下する。

（ステップＳ４５）
制御装置１０１は、三方弁２０を介して温水の送水を暖房回路に切り替える。

なお、暖房運転から給湯運転へ切り替える場合は、特に暖房サーモＯＦＦ時においては、加熱量が小さくなっている（圧縮機３０１ａの周波数が低くなっている）ため、加熱量の操作は必要ない。

実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る暖房給湯システム２００の回路構成を示す概略回路図である。図９に基づいて、暖房給湯システム２００の機器構成を中心に説明する。この暖房給湯システム２００は、実施の形態１に係る暖房給湯システム１００と同様に、例えば一般的な住宅に設置され、居住空間の暖房が実行可能であるともに、お湯の生成を行うことができるものである。なお、この実施の形態２では上述した実施の形態１との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１と同一作用である部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

＜機器構成＞
暖房給湯システム２００は、水−水熱交換器４及び給湯水ポンプ８を備えていない点で、実施の形態１に係る暖房給湯システム１００と相違している。つまり、実施の形態１に係る暖房給湯システム１００では、２つの水回路（熱源側回路Ａ、タンク側回路Ｂ）が水−水熱交換器４を介して接続する構成を採用していたが、暖房給湯システム２００では、熱源側回路Ａとタンク側回路Ｂとが、三方弁２９及び接続点５６を介して接続する構成を採用している。

熱源側回路Ａ及びタンク側回路Ｂのうち、三方弁２９と、コイル熱交７１と、接続点５６と、を通る水回路が給湯回路として機能する。

コイル熱交７１は、熱媒体が流れる配管をコイル状に巻いて構成され、貯湯タンク６の内部に収容されている。こうすることで、コイル熱交７１は、熱媒体（本実施の形態では水）と貯湯タンク６内の湯水とを熱交換させることができ、貯湯タンク６の内部の湯水を加熱するものである。

また、図９では、貯湯タンク６のタンク壁面の中間位置に、１つの温度センサ２０３を設置した状態を示しているが、実施の形態１で説明したように、複数の温度センサ２０３を、貯湯タンク６のタンク壁面に高さ方向にそれぞれ設置するようにしてもよい。

次に、暖房給湯システム２００の運転モードについて図９を参照して説明する。まず、暖房運転モードについて説明する。暖房給湯システム２００の暖房運転モードは以下のようにして実施する。

暖房運転モードでは、制御装置１０１が、三方弁２９を、加熱水ポンプ３と水配管３３とを連通するように切り替える。そして、制御装置１０１は、加熱水ポンプ３を起動する。加熱水ポンプ３が起動すると、流水が開始される。その後、制御装置１０１は、熱源ユニット３０１の運転を開始する。

熱源ユニット３０１にて加熱された熱媒体（本実施の形態では水）は、水配管１を通過して、加熱水ポンプ３及び三方弁２９を通過し、水配管３３及び水配管３０（水配管３０ａ、水配管３０ｂ）を流れ、暖房ユニット３０３（暖房ユニット３０３ａ、暖房ユニット３０３ｂ）に流れ、室内空気を加熱する。暖房ユニット３０３で室内空気を加熱した熱媒体は、その後、水配管３１（水配管３１ａ、水配管３１ｂ）及び水配管５を流れ、熱源ユニット３０１に流入して、再び加熱される。

この時、加熱水ポンプ３の回転数は、予め定められている所定の回転数（例えば、最大回転数）に制御部１０６で固定されている。こうすることで、水配管３０及び水配管３１を流れる熱媒体の温度差が小さくなり、結果、熱源ユニット３０１の流入水温を低く抑えることができる。そのため、消費電力を抑えることにもなる。

次に、給湯運転モードについて説明する。暖房給湯システム２００の給湯運転モードは以下のようにして実施する。

給湯運転モードでは、制御装置１０１が、三方弁２９を、加熱水ポンプ３とコイル熱交７１とを連通するように切り替える。そして、制御装置１０１は、加熱水ポンプ３を起動する。加熱水ポンプ３を起動すると、流水が開始される。その後、制御装置１０１は、熱源ユニット３０１の運転を開始する。

熱源ユニット３０１にて加熱された熱媒体は、水配管１を通過して、加熱水ポンプ３及び三方弁２９を通過し、その後、コイル熱交７１にて貯湯タンク６内の水を加熱する。その後、接続点５６を経由して水配管５を流れ、熱源ユニット３０１に流入して再び加熱される。

この時、加熱水ポンプ３の回転数は、予め定められている所定の回転数（例えば、最大回転数）に制御部１０６で固定されている。こうすることで、コイル熱交７１を通過する水の出入口温度の温度差が小さくなり、結果、熱源ユニット３０１の流入水温を低く抑えることができる。そのため、消費電力を抑えることにもなる。

以上の運転動作により、貯湯タンク６内に、お湯が沸き上がっていく。給湯運転モードは、貯湯タンク６内に貯えられたお湯の沸き上げ温度が所定値以上となったら終了となる。

暖房給湯システム２００は、実施の形態１に係る暖房給湯システム１００と同様の処理の流れで、給湯運転を実行する。
そのため、暖房給湯システム２００は、外気温度が高く、暖房運転が停止している昼間に給湯運転を行うことかどうかを自動的に判断し、その判断結果に基づいて給湯運転を実行することができる。そのため、全館空調をしている住宅のように２４時間温度管理をして暖房ＯＮとなっている場合でも、熱源ユニット３０１の消費電力を低減することができる。また、暖房サーモＯＦＦのときにも給湯運転を行うことできるので、暖房対象空間における暖房の快適性も損なうことがない。

実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係る暖房給湯システム３００の設置状態の一例を概略的に示す概略図である。図１０に基づいて、暖房給湯システム３００の機器構成を中心に説明する。この暖房給湯システム３００は、実施の形態１に係る暖房給湯システム１００と同様に、例えば一般的な住宅に設置され、居住空間の暖房が実行可能であるともに、お湯の生成を行うことができるものである。なお、この実施の形態３では上述した実施の形態１、２との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１、２と同一作用である部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

＜機器構成＞
暖房給湯システム３００の回路構成は、実施の形態１に係る暖房給湯システム１００の回路構成、または、実施の形態２に係る暖房給湯システム２００の回路構成のいずれかと同様である。それに加え、暖房給湯システム３００では、ユーザーの在室、不在を検知し、それの情報に基づいて給湯運転の実行を判断するようになっている。

図１０に示すように、暖房給湯システム３００は、一般的な住宅５００に設置される。そして、熱源ユニット３０１が住宅５００の外部に、切替ユニット３０２及び暖房ユニット３０３が住宅５００の内部に、それぞれ設置されている。なお、暖房ユニット３０３ａが住宅５００の２階の居室５０２に、暖房ユニット３０３ｂが住宅５００の１階の居室５０１に、それぞれ設置されている。図１０では、住宅５００の居室５０１にユーザーＵ１、ユーザーＵ２が在室しており、住宅５００の外部にユーザーＵ３が存在している状態を図示している。

また、暖房給湯システム３００は、外部端末１２０及びモバイル端末１３０と通信可能になっている。
外部端末１２０は、居室５０１に設置され、有線又は無線で暖房給湯システム３００と通信可能に接続されている。外部端末１２０は、給湯リモコン１０２又は暖房リモコン１０３との兼用でもよいし、それらと別個のものであってもよい。
モバイル端末１３０は、住宅５００の内部又は外部にあり、無線で暖房給湯システム３００と通信可能に接続されている。図１０では、ユーザーＵ３がモバイル端末１３０を所有している状態を図示している。なお、モバイル端末１３０は、外部端末の一種である。

外部端末１２０及びモバイル端末１３０は、暖房ユニット３０３ａ、暖房ユニット３０３ｂの設置されている部屋におけるユーザー（例えば、ユーザーＵ１〜ユーザーＵ２）の在室時刻を予め入力可能に構成されている。例えば、昼間は、ユーザーは、会社に行くため住宅５００の全体で不在となる。また、夜は、ユーザーは、リビングにいることが多いため居室５０１が在室、居室５０２が不在となる。さらに、朝は、ユーザーは、出勤準備及び朝食のため住宅５００の全体で在室となる。これらの情報を、ユーザーは、外部端末１２０又はモバイル端末１３０を介して予め入力することができる。

暖房給湯システム３００は、外部端末１２０又はモバイル端末１３０を介して予め入力されたユーザーの在室情報に基づいて、給湯運転の実行を判断する。具体的には、暖房給湯システム３００は、住宅５００の全体でユーザーが不在となる場合があると判断すると、その時間帯、暖房ＯＦＦして、その間に給湯運転を行う。また、暖房給湯システム３００は、ユーザーが在室している居室（例えば、居室５０１）があるものの、ユーザーが不在となる居室（例えば、居室５０２）があると判断すると、不在の居室の温度を設定温度よりも低く（例えば２℃低く）して、暖房サーモＯＦＦを発生しやすくする。なお、ユーザーが不在となる居室を暖房ＯＦＦとしてもよい。

このようにすることで、暖房給湯システム３００によれば、暖房停止時間を長くすることができ、給湯運転を実施可能な時間を多く設定することができる。
なお、外部端末１２０及びモバイル端末１３０は、上述したように予め入力するタイプでもよいが、各居室に人感センサを搭載し、この人感センサによってユーザーの在室情報を取得してもよい。また、ユーザーＵ３が所有しているモバイル端末１３０からユーザーの位置情報（ユーザーの行動パターン）を取得し、在室の有無を取得するようにしてもよい。このようにすることで、ユーザー入力に要する手間を省くことができる。

図１１は、暖房給湯システム３００のユーザーの在室情報を加味した運転状態の遷移を概略的に示す概略図である。図１１に基づいて、暖房給湯システム３００のユーザーの在室情報を加味した運転状態の遷移について説明する。なお、図１１では、横軸が時刻を、縦軸がユーザーの在室情報及びモードを、それぞれ示している。また、図１１（ａ）がユーザーの在室情報を示し、図１１（ｂ）が暖房給湯システム３００の通常負荷時の運転状態の遷移を示している。

暖房給湯システム３００は、平日昼間のユーザー不在時、又は、休日昼間のユーザーが不在となる居室を考慮して、暖房ＯＦＦの可能性を高め、給湯運転モードを行うことができるようになっている。

このようにすることで、暖房給湯システム３００は、ユーザーの在室情報を考慮し、外気温度が高く、暖房運転が停止している昼間に給湯運転を行うことかどうかを自動的に判断し、その判断結果に基づいて給湯運転を実行することができる。そのため、暖房給湯システム３００によれば、実施の形態１又は実施の形態２に係る暖房給湯システムの奏する効果に加え、更なる消費電力の削減が実現できる。

なお、暖房停止時間が短く、熱源ユニット３０１による給湯運転を実施するタイミングがない場合は、ヒーター７０により水の加熱運転を行うとよい。つまり、熱源ユニット３０１による暖房運転を行っている間にヒーター７０により貯湯タンク６の水温を夜間沸き上げ温度又は昼間沸き上げ温度まで昇温させる。あるいは、過去の暖房停止時間からその日予定した暖房停止時間を得られないと分かった時点において、ヒーター７０により貯湯タンク６の水温を夜間沸き上げ温度又は昼間沸き上げ温度まで昇温させる。

なお、過去の暖房停止時間からその日予定した暖房停止時間を得られないと分かった時点とは、例えば、昼間に２時間暖房停止時間があると思っていたが、夜間開始６時に対して午後５時の時点で暖房停止時間（つまり給湯運転時間）が１時間しか取れておらず、５時以降に暖房負荷があると分かった時点等を想定している。

こうすることで、暖房給湯システム３００では、暖房の快適性を損なうことなく、湯の生成を行うことが可能となる。

１ 水配管、３ 加熱水ポンプ、４ 水−水熱交換器、５ 水配管、６ 貯湯タンク、８ 給湯水ポンプ、１０ 暖房給湯システム、１１ 入力部、１２ 入水管、１５ 出湯管、１６ ミキシングバルブ、１７ 入水管、１８ 給水管、２０ 三方弁、２９ 三方弁、３０ 水配管、３０ａ 水配管、３０ｂ 水配管、３１ 水配管、３１ａ 水配管、３１ｂ 水配管、３２ 水配管、３３ 水配管、５１ 接続口、５２ 接続点、５３ 接続口、５４ 接続口、５５ 接続口、５６ 接続点、５７ 接続口、５８ 接続口、６０ 接続口、７０ ヒーター、７１ コイル熱交、１００ 暖房給湯システム、１０１ 制御装置、１０２ 給湯リモコン、１０３ 暖房リモコン、１０３ａ 暖房リモコン、１０３ｂ 暖房リモコン、１０４ 測定部、１０５ 演算部、１０６ 制御部、１０７ 通信部、１０８ 記憶部、１０９ 負荷パターン判定部、１１０ 暖房停止時間判定部、１１１ 時計部、１１２ 入力部、１１３ 表示部、１１４ 入力部、１１５ 表示部、１２０ 外部端末、１３０ モバイル端末、２００ 暖房給湯システム、２０１ 温度センサ、２０３ 温度センサ、２０３ａ 温度センサ、２０３ｂ 温度センサ、２０３ｃ 温度センサ、２０３ｅ 温度センサ、２１１ 温度センサ、２１２ 温度センサ、３００ 暖房給湯システム、３０１ 熱源ユニット、３０１ａ 圧縮機、３０１ｂ 凝縮器、３０１ｃ 絞り装置、３０１ｄ 蒸発器、３０２ 切替ユニット、３０３ 暖房ユニット、３０３ａ 暖房ユニット、３０３ｂ 暖房ユニット、５００ 住宅、５０１ 居室、５０２ 居室、Ａ 熱源側回路、Ｂ タンク側回路、Ｃ 暖房側回路、Ｕ１ ユーザー、Ｕ２ ユーザー、Ｕ３ ユーザー。

Claims (12)

1. 熱媒体を加熱する熱源ユニットを備え、前記熱源ユニットで加熱された熱媒体を給湯回路または暖房側回路に切り替え可能な暖房給湯システムであって、
   前記熱源ユニットで加熱された熱媒体を前記暖房側回路に流さない１日のうちの暖房停止時間を設定し、設定した前記暖房停止時間に、前記熱源ユニットで加熱された熱媒体を前記給湯回路に流し、給湯運転を実行する制御装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記暖房停止時間の長さが変わるように、
   過去の前記熱源ユニットの運転時間と端末から入力される暖房対象空間の在室情報とに基づいて、前記暖房側回路の温度を設定する
   暖房給湯システム。
2. 前記制御装置は、
   前記暖房停止時間を、予め定めた昼間の時間に設定し、前記昼間のうちに、前記給湯運転を実行する
   請求項１に記載の暖房給湯システム。
3. 前記熱源ユニットは圧縮機を備えており、
   前記制御装置は、
   前記圧縮機のＯＦＦ時間によって前記暖房停止時間を設定する
   請求項１または２に記載の暖房給湯システム。
4. 前記給湯運転で沸き上げた湯を貯留する貯湯タンクを備え、
   前記制御装置は、
   過去の給湯負荷パターンから当日の給湯負荷パターンを設定し、設定した前記給湯負荷パターンに対して前記貯湯タンクに貯留した湯の蓄熱量が不足していると判断した場合、前記給湯運転を実行する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の暖房給湯システム。
5. 前記制御装置は、
   設定した前記給湯負荷パターンから、予め定めた夜間の時間の夜間沸き上げ温度を決定し、前記貯湯タンクの水温から決定される沸き上げ温度が前記夜間沸き上げ温度以上でない場合に前記給湯運転を実行する
   請求項４に記載の暖房給湯システム。
6. 前記制御装置は、
   前記熱源ユニットで加熱された熱媒体を前記暖房側回路に流しているときに前記給湯運転を実行する場合、
   前記熱源ユニットの運転を継続したまま、前記熱源ユニットで加熱された熱媒体を前記給湯回路に流し、前記給湯運転を実行する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の暖房給湯システム。
7. 前記制御装置は、
   前記熱源ユニットで加熱された熱媒体を前記給湯回路に流しているときに前記暖房側回路に前記熱源ユニットで加熱された熱媒体を流す場合、
   前記熱源ユニットの加熱量を現時点の加熱量よりも低くしてから、前記暖房側回路に前記熱源ユニットで加熱された熱媒体を流す
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の暖房給湯システム。
8. 前記熱源ユニットに前記圧縮機を備えたものにおいて、
   前記制御装置は、
   前記圧縮機の運転周波数を低くすることで前記加熱量を低くする
   請求項３に従属する請求項７に記載の暖房給湯システム。
9. 前記暖房側回路に暖房ユニットを備え、
   前記端末は、
   前記暖房ユニットが設置されている前記暖房対象空間におけるユーザーの在室情報を入力可能な外部端末であり、
   前記制御装置は、
   前記端末から入力されたユーザーの在室情報から、前記暖房停止時間を長くする
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の暖房給湯システム。
10. 前記制御装置は、
    前記端末から入力されたユーザーの在室情報から前記暖房ユニットの設定温度をユーザーにより入力された値よりも低く自動設定し、前記暖房停止時間を長くする
    請求項９に記載の暖房給湯システム。
11. 前記端末は、
    ユーザーの行動パターンが入力可能になっており、
    前記制御装置は、
    ユーザーの前記行動パターンから、ユーザーの在室の有無を取得する
    請求項９または１０に記載の暖房給湯システム。
12. 前記貯湯タンクに貯留される湯を加熱するヒーターを備え、
    前記制御装置は、
    前記熱源ユニットによる前記給湯運転を実施するタイミングがないと判断した場合は、前記ヒーターによって前記貯湯タンクに貯留される湯を加熱するとともに、前記熱源ユニットで加熱された熱媒体を前記暖房側回路に流す
    請求項４、請求項４に従属する請求項５〜１１のいずれか一項に記載の暖房給湯システム。

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