JP7236339B2

JP7236339B2 - 給湯暖房機

Info

Publication number: JP7236339B2
Application number: JP2019121910A
Authority: JP
Inventors: 靖仁村松
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2039-06-28
Also published as: JP2021008968A

Description

本明細書は、給湯暖房機に関する。

特許文献１には給湯暖房機が開示されている。特許文献１の給湯暖房機は、冷媒を加熱するヒートポンプと、ヒートポンプによって加熱された冷媒が流れる給湯用冷媒路と、給湯用冷媒路と並列で設けられており、ヒートポンプによって加熱された冷媒が流れる暖房用冷媒路とを備えている。また、特許文献１の給湯暖房機は、給湯用水が流れる給湯用水路と、給湯用水路を流れる給湯用水と給湯用冷媒路を流れる冷媒との熱交換によって給湯用水を加熱する給湯用水熱交換器とを備えている。また、特許文献１の給湯暖房機は、暖房用水が流れる暖房用水路と、暖房用水路を流れる暖房用水と暖房用冷媒路を流れる冷媒との熱交換によって暖房用水を加熱する暖房用水熱交換器とを備えている。特許文献１の給湯暖房機は、ヒートポンプによって加熱されて給湯用冷媒路を流れる冷媒の熱によって給湯用水路を流れる給湯用水を加熱する沸き上げ運転と、ヒートポンプによって加熱されて暖房用冷媒路を流れる冷媒の熱によって暖房用水路を流れる暖房用水を加熱する暖房運転とを実行可能に構成されている。

特開２０１７－２２３４２１号公報

特許文献１のような給湯暖房機において、例えば、所定の時刻以後の時間帯では、沸き上げ運転が実行されないように設定することが考えられる。また、所定の時刻よりも前の時間帯では、沸き上げ運転を開始するための条件が成立した場合は、暖房運転が実行されている場合であっても、制御部が暖房運転を終了して沸き上げ運転を優先して開始するように設定することが考えられる。また、その後に現在時刻が所定の時刻になると、制御部が優先して開始した沸き上げ運転を終了すると共に、暖房運転を再開するように設定にすることが考えられる。このような構成では、所定の時刻よりも前の時間帯に暖房運転が実行されているときに沸き上げ運転を開始するための条件が成立すると暖房運転から沸き上げ運転に切り替わり、その後に所定の時刻になると沸き上げ運転から再び暖房運転に切り替わることが考えられる。

給湯暖房機では、暖房運転から沸き上げ運転に切り替わるとき、および、沸き上げ運転から暖房運転に切り替わるときに、ヒートポンプにおける冷媒の流路の切り替えや、冷媒の凝縮温度、蒸発温度の変更に伴って、一時的にエネルギー効率が低下することになる。上記の構成では、暖房運転から沸き上げ運転に切り替わり、その後に再び沸き上げ運転から暖房運転に切り替わることによって、エネルギー効率の低下を招いてしまう。そこで、本明細書は、運転の切り替えのためにヒートポンプでのエネルギー効率の低下が生じることを抑制することができる技術を提供する。

本明細書が開示する給湯暖房機は、冷媒を加熱するヒートポンプと、前記ヒートポンプによって加熱された冷媒が流れる給湯用冷媒路と、前記給湯用冷媒路と並列で設けられており、前記ヒートポンプによって加熱された冷媒が流れる暖房用冷媒路と、給湯用水が流れる給湯用水路と、前記給湯用水路を流れる給湯用水と前記給湯用冷媒路を流れる冷媒との熱交換によって給湯用水を加熱する給湯用水熱交換器と、暖房用水が流れる暖房用水路と、前記暖房用水路を流れる暖房用水と前記暖房用冷媒路を流れる冷媒との熱交換によって暖房用水を加熱する暖房用水熱交換器と、制御部と、を備えていてもよい。給湯暖房機は、前記ヒートポンプによって加熱されて前記給湯用冷媒路を流れる冷媒の熱によって前記給湯用水路を流れる給湯用水を加熱する沸き上げ運転と、前記ヒートポンプによって加熱されて前記暖房用冷媒路を流れる冷媒の熱によって前記暖房用水路を流れる暖房用水を加熱する暖房運転と、を実行可能に構成されていてもよい。給湯暖房機は、所定の第１時刻以後の時間帯では、前記沸き上げ運転が実行されないように設定されている。前記制御部は、前記第１時刻よりも前の所定の第２時刻よりも前の時間帯では、前記沸き上げ運転を開始するための条件が成立した場合は、前記暖房運転が実行されている場合であっても、前記暖房運転を終了して前記沸き上げ運転を優先して開始してもよい。また、前記制御部は、前記第２時刻以後かつ前記第１時刻よりも前の時間帯では、前記暖房運転が実行されている場合は、前記沸き上げ運転を開始するための条件が成立した場合であっても、前記沸き上げ運転を開始せずに前記暖房運転を継続して実行してもよい。

この構成によれば、第２時刻よりも前の時間帯では、暖房運転が実行されている場合であっても、沸き上げ運転を開始するための条件が成立した場合は、沸き上げ運転を優先して開始することができる。その一方で、第２時刻以後かつ第１時刻よりも前の時間帯では、暖房運転が実行されている場合は、沸き上げ運転を開始するための条件が成立した場合であっても、暖房運転が継続して実行される。したがって、暖房運転から沸き上げ運転に強制的に運転が切り替わることがない。さらに、その後の第１時刻においても、沸き上げ運転から暖房運転に切り替わることがない。第２時刻以後かつ第１時刻よりも前の時間帯に暖房運転が実行されている場合はその暖房運転を継続して実行することによって、運転が切り替わることを防ぐことができる。そのため、運転の切り替えのためにヒートポンプでのエネルギー効率の低下が生じることを抑制することができる。例えば、運転が切り替わるときのヒートポンプにおける冷媒の流路の切り替えや、冷媒の凝縮温度、蒸発温度の変更に伴って、一時的にエネルギー効率が低下することを抑制することができる。

給湯暖房機は、前記沸き上げ運転によって加熱された給湯用水を貯えるタンクと、前記タンクに貯えられている給湯用水を給湯箇所に供給する給湯路と、前記給湯路を流れる給湯用水を燃料の燃焼によって加熱する給湯用水加熱機と、を更に備えていてもよい。

第２時刻以後かつ第１時刻よりも前の時間帯において、沸き上げ運転を開始するための条件が成立したにもかかわらず沸き上げ運転が開始されずに暖房運転が継続して実行されると、温められていない給湯用水が給湯箇所に供給される可能性がある。しかしながら、上記の構成によれば、給湯用水加熱機によって給湯用水を加熱することができる。これによって、沸き上げ運転が開始されずに暖房運転が継続して実行される場合であっても、給湯箇所に温かい給湯用水を供給することができる。

前記第１時刻は、給湯暖房機の過去の運転履歴に基づいて設定されていてもよい。

この構成によれば、第１時刻を適切に設定することができ、適切な時刻に沸き上げ運転を終了することができる。

実施例に係る給湯暖房機の模式図である。実施例に係る第１時刻と第２時刻の関係を示す図である。実施例に係る沸き上げ運転開始処理のフローチャートである。実施例に係る暖房運転開始処理のフローチャートである。実施例に係る沸き上げ運転終了処理のフローチャートである。実施例に係る暖房運転終了処理のフローチャートである。

実施例に係る給湯暖房機２について図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施例に係る給湯暖房機２は、タンクユニット４と、ヒートポンプ（ＨＰ）ユニット６と、燃焼ユニット８とを備えている。

ＨＰユニット６は、冷媒（例えばＲ３２といったＨＦＣ冷媒や、Ｒ７４４といったＣＯ２冷媒）を循環させるための冷媒循環路５２と、空気熱交換器５４と、ファン５６と、圧縮機６２と、四方弁５８と、給湯用水熱交換器６３と、逆止弁６４と、暖房用水熱交換器６５と、逆止弁６６と、膨張弁６０と、循環ポンプ２２とを備える、ヒートポンプ熱源機である。

冷媒循環路５２は、給湯用水熱交換器６３を通過する給湯用冷媒路５２ａと、暖房用水熱交換器６５を通過する暖房用冷媒路５２ｂとを備えている。給湯用冷媒路５２ａと暖房用冷媒路５２ｂは、並列で設けられている。

空気熱交換器５４は、電力により駆動されるファン５６によって送風された外気と冷媒循環路５２内の冷媒との間で熱交換させる。圧縮機６２は、電力により駆動され、気相状態の冷媒を加圧して送り出す。給湯用水熱交換器６３は、給湯用冷媒路５２ａを流れる冷媒と、後述のタンク水循環路２０（給湯用水路の一例）を流れる給湯用水の間で熱交換させる。暖房用水熱交換器６５は、暖房用冷媒路５２ｂを流れる冷媒と、後述のＨＰ循環路８８（暖房用水路の一例）を流れる暖房用水との間で熱交換させる。給湯用水熱交換器６３と暖房用水熱交換器６５は、並列で設けられている。膨張弁６０は、液相状態の冷媒を断熱膨張させて減圧する。空気熱交換器５４と、圧縮機６２と、給湯用水熱交換器６３または暖房用水熱交換器６５と、膨張弁６０によって、ヒートポンプ５０が構成されている。ヒートポンプ５０は、冷媒を循環させることで、外気の熱によって給湯用水や暖房用水を加熱する電気式ヒートポンプである。

四方弁５８は、ヒートポンプ５０において冷媒の流路を切り換える流路切換弁である。四方弁５８は４つのポートａ，ｂ，ｃおよびｄを有している。四方弁５８は、ポートａとポートｂが連通し、かつポートｃとポートｄが連通する状態と、ポートａとポートｄが連通し、かつポートｂとポートｃが連通する状態の間で切換可能である。四方弁５８のポートａは、暖房用水熱交換器６５の冷媒入口に接続されている。暖房用水熱交換器６５の冷媒出口は、逆止弁６６を介して、膨張弁６０の冷媒入口に接続されている。四方弁５８のポートｂは、圧縮機６２の冷媒入口に接続されている。四方弁５８のポートｃは、給湯用水熱交換器６３の冷媒入口に接続されている。給湯用水熱交換器６３の冷媒出口は、逆止弁６４を介して、膨張弁６０の冷媒入口に接続されている。四方弁５８のポートｄは、圧縮機６２の冷媒出口に接続されている。本実施例の給湯暖房機２では、四方弁５８での冷媒の流路の切り換え動作は、圧縮機６２の回転数を一時的に増加させることによって行われる。

四方弁５８が、ポートａとポートｂが連通し、かつポートｃとポートｄが連通する状態である場合、ヒートポンプ５０では、圧縮機６２から送り出される高温高圧の気相状態の冷媒が、給湯用水熱交換器６３へ流入する。冷媒は、給湯用水熱交換器６３を通過する際に放熱して凝縮し、液相状態となる。給湯用水熱交換器６３を通過した液相状態の冷媒は、膨張弁６０で減圧される。膨張弁６０を通過した低温低圧の液相状態の冷媒が、空気熱交換器５４へ流入する。冷媒は、空気熱交換器５４を通過する際に吸熱して蒸発し、気相状態となる。空気熱交換器５４を通過した気相状態の冷媒は、圧縮機６２へ戻される。すなわち、この場合、ＨＰユニット６は、空気熱交換器５４で外気から吸熱し、給湯用水熱交換器６３で給湯用水を加熱する。タンク水循環路２０を流れる給湯用水と、給湯用冷媒路５２ａを流れる冷媒との熱交換によって、給湯用水が加熱される。

四方弁５８が、ポートａとポートｄが連通し、かつポートｂとポートｃが連通する状態である場合、ヒートポンプ５０では、圧縮機６２から送り出される高温高圧の気相状態の冷媒が、暖房用水熱交換器６５へ流入する。冷媒は、暖房用水熱交換器６５を通過する際に放熱して凝縮し、液相状態となる。暖房用水熱交換器６５を通過した液相状態の冷媒は、膨張弁６０で減圧される。膨張弁６０を通過した低温低圧の液相状態の冷媒が、空気熱交換器５４へ流入する。冷媒は、空気熱交換器５４を通過する際に吸熱して蒸発し、気相状態となる。空気熱交換器５４を通過した気相状態の冷媒は、圧縮機６２へ戻される。すなわち、この場合、ＨＰユニット６は、空気熱交換器５４で外気から吸熱し、暖房用水熱交換器６５で暖房用水を加熱する。ＨＰ循環路８８を流れる暖房用水と、暖房用冷媒路５２ｂを流れる冷媒との熱交換によって、暖房用水が加熱される。

ＨＰユニット６は、ＨＰコントローラ１０２を備えている。ＨＰコントローラ１０２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。ＲＯＭには各種の運転プログラムが格納されている。ＲＡＭには、ＨＰコントローラ１０２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。ＨＰコントローラ１０２は、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭに記憶された情報に基づいて処理を実行することで、ＨＰユニット６の各構成要素の動作を制御する。

タンクユニット４は、タンク１０を備えている。タンク１０は、ＨＰユニット６によって加熱された給湯用水を貯える。本実施例では、タンク１０に貯えられる給湯用水は、水道水である。タンク１０は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク１０内には満水まで給湯用水が貯留される。タンク１０には、サーミスタ１２、１４、１６、１８がタンク１０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１２、１４、１６、１８は、その取付位置の給湯用水の温度を測定する。各サーミスタ１２、１４、１６、１８の検出温度から、タンク１０の蓄熱状態を特定することができる。以下では、最も上側のサーミスタ１２を給湯用サーミスタ１２という。

タンク水循環路２０は、上流端がタンク１０の下部に接続されており、ＨＰユニット６の給湯用水熱交換器６３を通過して、下流端がタンク１０の上部に接続されている。タンク水循環路２０には、循環ポンプ２２が介装されている。循環ポンプ２２は、電力により駆動される電気式ポンプであって、タンク水循環路２０内の給湯用水を上流側から下流側へ送り出す。ＨＰユニット６が、ヒートポンプ５０を作動させて、循環ポンプ２２を駆動すると、タンク１０の下部の給湯用水が給湯用水熱交換器６３に送られて加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。タンク１０の内部には、低温の給湯用水の層の上に高温の給湯用水の層が積み重なった温度成層が形成される。

水道水導入路２４は、上流端が給湯暖房機２の外部の水道水供給源３２に接続されている。水道水導入路２４の下流側は、第１導入路２４ａと第２導入路２４ｂに分岐している。第１導入路２４ａの下流端は、タンク１０の下部に接続されている。第２導入路２４ｂの下流端は、第１給湯路３６の途中に接続されている。第１導入路２４ａには、逆止弁２６が介装されている。第２導入路２４ｂには、逆止弁２８が介装されている。

第１給湯路３６は、上流端がタンク１０の上部に接続されている。上述したように、第１給湯路３６の途中には、水道水導入路２４の第２導入路２４ｂが接続されている。第１給湯路３６と第２導入路２４ｂの接続部には、混合弁３０が介装されている。混合弁３０は、タンク１０の上部から第１給湯路３６へ流入する高温の給湯用水の流量と、第２導入路２４ｂから第１給湯路３６へ流入する低温の水道水の流量の割合を調整する。第２導入路２４ｂとの接続部より下流側の第１給湯路３６は、燃焼ユニット８の給湯加熱路３７を通過して、第２給湯路３９へ接続している。第１給湯路３６と第２給湯路３９の間は、熱源機バイパス路３３によって接続されている。熱源機バイパス路３３にはバイパス弁３４が介装されている。第２給湯路３９の下流端は給湯栓３８（給湯箇所の一例）に接続されている。

タンクユニット４は、タンクコントローラ１０４を備えている。タンクコントローラ１０４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。ＲＯＭには各種の運転プログラムが格納されている。ＲＡＭには、タンクコントローラ１０４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。タンクコントローラ１０４は、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭに記憶された情報に基づいて処理を実行することで、タンクユニット４の各構成要素の動作を制御する。

燃焼ユニット８は、シスターン７０と、暖房用水加熱バーナ８２と、給湯用水加熱バーナ８１を備えている。シスターン７０は、上部が開放されている容器であり、内部に暖房用水を貯留している。本実施例の暖房用水は例えば不凍液である。シスターン７０には、暖房用水往路７２の上流端が接続されている。暖房用水往路７２には、循環ポンプ７４が介装されている。循環ポンプ７４は、電力によって駆動される電気式ポンプである。循環ポンプ７４を駆動すると、シスターン７０内の暖房用水が暖房用水往路７２に流れ込む。

暖房用水往路７２の下流端は、バーナ加熱路７３と、低温暖房循環路７５と、暖房バイパス路８５に分岐している。低温暖房循環路７５には、低温暖房端末７８が取り付けられる。本実施例の低温暖房端末７８は、例えば床暖房パネルである。低温暖房端末７８は、暖房用水からの放熱によって暖房する。低温暖房循環路７５には、第１開閉弁８６が介装されている。暖房バイパス路８５には、第２開閉弁８７が介装されている。

バーナ加熱路７３には、暖房用水加熱バーナ８２が介装されている。暖房用水加熱バーナ８２は、燃料（例えば都市ガスなどの燃料ガス）の燃焼によってバーナ加熱路７３内の暖房用水を加熱する、燃焼熱源機である。バーナ加熱路７３の下流端は、高温暖房循環路７７と追い焚き循環路７９に分岐している。高温暖房循環路７７には、高温暖房端末７６が取り付けられる。本実施例の高温暖房端末７６は、例えば浴室暖房乾燥機である。高温暖房端末７６は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。なお、高温暖房端末７６の内部には開閉弁が内蔵されており、高温暖房端末７６での暖房を行う場合には開閉弁が開かれ、高温暖房端末７６での暖房を行わない場合には開閉弁が閉じられている。低温暖房循環路７５と高温暖房循環路７７と暖房バイパス路８５は、それぞれの下流端で合流して、第１暖房用水復路８４の上流端へ接続している。

第１暖房用水復路８４の下流端は、ＨＰ循環路８８とＨＰバイパス路９４に分岐している。第１暖房用水復路８４の下流端には、調整弁９０が設けられている。調整弁９０は、その開度を変化させることによって、第１暖房用水復路８４からＨＰ循環路８８へ流れる暖房用水の流量と、第１暖房用水復路８４からＨＰバイパス路９４へ流れる暖房用水の流量の割合を変化させることができる。ＨＰ循環路８８は、ＨＰユニット６の暖房用水熱交換器６５を通過して、第２暖房用水復路９６の上流端へ接続している。ＨＰバイパス路９４は、ＨＰユニット６の暖房用水熱交換器６５を通過することなく、第２暖房用水復路９６の上流端へ接続している。第２暖房用水復路９６は、下流端がシスターン７０に接続している。

追い焚き循環路７９には、追い焚き熱動弁８３と、追い焚き熱交換器９７が介装されている。追い焚き熱動弁８３は、追い焚き循環路７９を開閉する。追い焚き熱交換器９７では、追い焚き循環路７９を流れる暖房用水と、浴槽水循環路９１を流れる浴槽水（浴槽９８に貯められている給湯用水）の間で熱交換が行われる。追い焚き循環路７９の下流端は、第２暖房用水復路９６に接続している。追い焚き熱交換器９７の上流側と下流側の追い焚き循環路７９には追い焚きバイパス路８９が接続されている。

浴槽水循環路９１の上流端および下流端は、浴槽９８の側部に接続している。浴槽水循環路９１には、浴槽水循環ポンプ９９が介装されている。浴槽水循環ポンプ９９は、電力によって駆動される電気式ポンプである。浴槽水循環ポンプ９９が駆動すると、浴槽９８から吸い出された浴槽水が、追い焚き熱交換器９７を通過して、浴槽９８へ戻される。

給湯加熱路３７には、給湯用水加熱バーナ８１が介装されている。給湯用水加熱バーナ８１は、燃料（例えば都市ガスなどの燃料ガス）の燃焼によって給湯加熱路３７内の給湯用水を加熱する、燃焼熱源機である。給湯加熱路３７の給湯用水加熱バーナ８１よりも下流側から、浴槽注湯路４０が分岐している。浴槽注湯路４０には、浴槽注湯路４０を開閉する注湯電磁弁４２が介装されている。浴槽注湯路４０の下流端は、浴槽水循環ポンプ９９に接続している。

燃焼ユニット８は、燃焼コントローラ１０６を備えている。燃焼コントローラ１０６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。ＲＯＭには各種の運転プログラムが格納されている。ＲＡＭには、燃焼コントローラ１０６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。燃焼コントローラ１０６は、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭに記憶された情報に基づいて処理を実行することで、燃焼ユニット８の各構成要素の動作を制御する。また、燃焼コントローラ１０６には、リモコン１０８が接続されている。リモコン１０８には、使用者が給湯暖房機２を操作するための各種のスイッチや、使用者に給湯暖房機２の動作状態を表示する液晶表示器等が設けられている。

ＨＰコントローラ１０２とタンクコントローラ１０４と燃焼コントローラ１０６は、相互に通信可能である。ＨＰコントローラ１０２、タンクコントローラ１０４および燃焼コントローラ１０６は、協調動作して給湯暖房機２の動作を制御する。以下では、ＨＰコントローラ１０２、タンクコントローラ１０４および燃焼コントローラ１０６を総称してコントローラ１１０ともいう。

次に、本実施例の給湯暖房機２の動作について説明する。以下では、給湯暖房機２が実行する、沸き上げ運転、給湯運転および暖房運転について順に説明する。

（沸き上げ運転）
沸き上げ運転は、タンク１０内の給湯用水をＨＰユニット６で加熱し、高温となった給湯用水をタンク１０に戻す運転である。沸き上げ運転を実行する際には、コントローラ１１０は、四方弁５８をポートａとポートｂが連通し、かつポートｃとポートｄが連通する状態に切り換えて、圧縮機６２およびファン５６を駆動する。また、コントローラ１１０は、循環ポンプ２２を駆動する。

圧縮機６２の駆動により、冷媒循環路５２内の冷媒は、圧縮機６２、給湯用水熱交換器６３、膨張弁６０、空気熱交換器５４の順に循環する。この場合、給湯用水熱交換器６３を通過する冷媒循環路５２内の冷媒は、高温高圧の気体状態である。また、循環ポンプ２２の駆動により、タンク水循環路２０内をタンク１０内の給湯用水が循環する。即ち、タンク１０の下部に存在する給湯用水がタンク水循環路２０内に導入され、導入された給湯用水が給湯用水熱交換器６３を通過する際に、冷媒循環路５２内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。この際、コントローラ１１０は、給湯用水熱交換器６３を通過した後の給湯用水の温度が、設定された沸き上げ温度となるように、圧縮機６２、ファン５６、循環ポンプ２２の動作を制御する。これにより、タンク１０に高温の給湯用水が貯められる。コントローラ１１０は、タンク１０に取り付けられている給湯用サーミスタ１２の検出温度が所定の基準温度よりも低くなると、沸き上げ運転を開始する。また、コントローラ１１０は、タンク１０の内部が高温の給湯用水で満たされた満蓄状態となると、沸き上げ運転を終了する。

（給湯運転）
給湯運転は、給湯設定温度に調温された給湯用水を給湯栓３８に供給する運転である。給湯栓３８が開かれると、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６を介して給湯栓３８に供給される。

コントローラ１１０は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度（即ち、給湯用サーミスタ１２の検出温度）が、給湯設定温度より高い場合には、混合弁３０を駆動して第２導入路２４ｂから第１給湯路３６に水道水を導入する。したがって、タンク１０から供給された給湯用水と第２導入路２４ｂから供給された水道水とが、第１給湯路３６内で混合される。コントローラ１１０は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、混合弁３０の開度を調整する。このような態様での給湯運転を、非燃焼給湯運転ともいう。

一方、コントローラ１１０は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より低い場合には、バイパス弁３４を閉じて、給湯用水加熱バーナ８１によって第１給湯路３６を通過する給湯用水を加熱する。コントローラ１１０は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、給湯用水加熱バーナ８１の出力を制御する。このような態様での給湯運転を、燃焼給湯運転ともいう。

（暖房運転）
暖房運転は、低温暖房端末７８や高温暖房端末７６によって暖房する運転である。使用者によって暖房運転の実行が指示されると、コントローラ１１０は、第１開閉弁８６を開き、第２開閉弁８７を閉じた状態で、循環ポンプ７４を駆動する。さらに、コントローラ１１０は、四方弁５８をポートａとポートｄが連通し、かつポートｂとポートｃが連通する状態に切り換えて、圧縮機６２およびファン５６を駆動する。即ち、ＨＰユニット６を駆動する。これによって、冷媒循環路５２の冷媒は圧縮機６２で加圧されて高温高圧の気体状態となり、暖房用水熱交換器６５を通過する際に加熱された暖房用水が、シスターン７０を経て、低温暖房端末７８や高温暖房端末７６に供給される。さらに、コントローラ１１０は、必要に応じて暖房用水加熱バーナ８２を作動する。これにより、高温暖房端末７６には、暖房用水加熱バーナ８２での加熱によってより高温となった暖房用水の一部が供給される。また、暖房用水加熱バーナ８２での加熱によってより高温となった暖房用水の一部は、追い焚きバイパス路８９を流れてシスターン７０内に戻される。シスターン７０内に戻された暖房用水は、循環ポンプ７４の駆動によって再び暖房用水往路７２に流れ込む。暖房運転においては、コントローラ１１０は、低温暖房端末７８に供給される暖房用水の温度が低温暖房設定温度となるように、また高温暖房端末７６に供給される暖房用水の温度が高温暖房設定温度となるように、調整弁９０の開度や、ＨＰユニット６の動作や、暖房用水加熱バーナ８２の出力を制御する。

次に、上記の給湯暖房機２における設定について説明する。上記の給湯暖房機２では、図２に示すように、所定の給湯終了予定時刻ｔ０、第１時刻ｔ１および第２時刻ｔ２が設定されている。給湯終了予定時刻ｔ０（例えば２３：００）は、給湯暖房機２の過去の運転履歴に基づいて設定されている。例えば、給湯終了予定時刻ｔ０は、過去７日間において、最後の給湯が終了した時刻のうち、最も遅い時刻に設定されている。第１時刻ｔ１は、給湯終了予定時刻ｔ０に基づいて設定されている。第１時刻ｔ１は、給湯終了予定時刻ｔ０よりもα（例えば１５分）だけ前の時刻である。αは、その時間の間にヒートポンプ５０を沸き上げ運転で作動させないことにより、給湯終了予定時刻ｔ０においてタンク１０内に過剰な温水を貯えないようにすることが可能となる時間である。第２時刻ｔ２は、第１時刻ｔ１に基づいて設定されている。第２時刻ｔ２は、第１時刻ｔ１よりもβ（例えば１５分）だけ前の時刻である。

給湯暖房機２では、第１時刻ｔ１以後の時間帯では、沸き上げ運転が実行されないように設定されている。また、第２時刻ｔ２よりも前の時間帯では、暖房運転よりも沸き上げ運転が優先的に実行されるように設定されている。具体的には、第２時刻ｔ２よりも前の時間帯に暖房運転が実行されているときに、沸き上げ運転を開始するための条件が成立すると、コントローラ１１０が暖房運転を終了して沸き上げ運転を優先して開始するように設定されている。

次に、上記の給湯暖房機２で実行される沸き上げ運転開始処理について説明する。図３は、沸き上げ運転開始処理のフローチャートである。沸き上げ運転開始処理のＳ１０では、コントローラ１１０が、給湯用サーミスタ１２の検出温度が所定の基準温度未満であるか否かを判断する。給湯用サーミスタ１２の検出温度が基準温度未満である場合は、コントローラ１１０がＹＥＳと判断してＳ１１に進む。そうでない場合は、コントローラ１１０がＮＯと判断して待機する。Ｓ１０でＹＥＳの場合は、沸き上げ運転を開始するための条件が成立したと判断することができる。

続いてＳ１１では、コントローラ１１０が、現在時刻が第２時刻ｔ２（図２参照）よりも前であるか否かを判断する。現在時刻が第２時刻ｔ２よりも前である場合は、コントローラ１１０がＹＥＳと判断してＳ１２に進む。そうでない場合は、コントローラ１１０がＮＯと判断してＳ１３に進む。

Ｓ１２では、コントローラ１１０が、沸き上げ運転を開始する。具体的には、コントローラ１１０が、四方弁５８を、ポートａとポートｂが連通し、かつポートｃとポートｄが連通する状態に切り換えて、かつ、圧縮機６２およびファン５６を駆動する。また、コントローラ１１０が、循環ポンプ２２を駆動する。そうすると、タンク水循環路２０を流れる給湯用水が給湯用水熱交換器６３で加熱される。Ｓ１２では、コントローラ１１０は、暖房運転が実行されている場合であっても、その暖房運転を終了して沸き上げ運転を優先して開始する。

上記のＳ１１でＮＯの後のＳ１３では、コントローラ１１０が、現在時刻が第１時刻ｔ１（図２参照）よりも前であるか否かを判断する。現在時刻が第１時刻ｔ１よりも前である場合は、コントローラ１１０がＹＥＳと判断してＳ１４に進む。そうでない場合は、コントローラ１１０がＮＯと判断してＳ１７に進む。

Ｓ１３でＹＥＳの後のＳ１４では、コントローラ１１０が、給湯暖房機２で暖房運転が実行されているか否かを判断する。暖房運転が実行されている場合は、コントローラ１１０がＹＥＳと判断してＳ１５に進む。そうでない場合は、コントローラ１１０がＮＯと判断してＳ１６に進む。

Ｓ１４でＹＥＳの後のＳ１５では、コントローラ１１０が、沸き上げ運転を開始しない。コントローラ１１０は、現在実行している暖房運転を継続して実行する。すなわち、沸き上げ運転が優先されない。一方、Ｓ１４でＮＯの後のＳ１６では、コントローラ１１０が、沸き上げ運転を開始する。

上記のＳ１３でＮＯの後のＳ１７では、コントローラ１１０が、沸き上げ運転を開始しない。すなわち、第１時刻ｔ１以後の時間帯では、沸き上げ運転が開始されない。以上、沸き上げ運転開始処理について説明した。

次に、上記の給湯暖房機２で実行される暖房運転開始処理について説明する。図４は、暖房運転開始処理のフローチャートである。暖房運転開始処理のＳ２０では、コントローラ１１０が、暖房運転の開始要求があるか否かを判断する。例えば、給湯暖房機２の使用者が、リモコン１０８の暖房運転用のスイッチ（図示省略）をオンにすると、暖房運転の開始要求がコントローラ１１０に送信される。コントローラ１１０は、暖房運転の開始要求を受信すると、Ｓ２０でＹＥＳと判断してＳ２１に進む。そうでない場合は、コントローラ１１０がＮＯと判断して待機する。

続いてＳ２１では、コントローラ１１０が、現在時刻が第２時刻ｔ２（図２参照）よりも前であるか否かを判断する。現在時刻が第２時刻ｔ２よりも前である場合は、コントローラ１１０がＹＥＳと判断してＳ２２に進む。そうでない場合は、コントローラ１１０がＮＯと判断してＳ２５に進む。

Ｓ２２では、コントローラ１１０が、給湯暖房機２で沸き上げ運転が実行されているか否かを判断する。沸き上げ運転が実行されている場合は、コントローラ１１０がＹＥＳと判断してＳ２３に進む。そうでない場合は、コントローラ１１０がＮＯと判断してＳ２４に進む。

Ｓ２２でＹＥＳの後のＳ２３では、コントローラ１１０が、暖房運転を開始しない。コントローラ１１０は、現在実行している沸き上げ運転を継続して実行する。一方、Ｓ２２でＮＯの後のＳ２４では、コントローラ１１０が、暖房運転を開始する。具体的には、コントローラ１１０が、燃焼ユニット８の第１開閉弁８６を開き、第２開閉弁８７を閉じた状態で、循環ポンプ７４を駆動する。さらに、コントローラ１１０が、四方弁５８を、ポートａとポートｄが連通し、かつポートｂとポートｃが連通する状態に切り換えて、かつ、圧縮機６２およびファン５６を駆動する。また、コントローラ１１０は、必要に応じて暖房用水加熱バーナ８２を作動する。

上記のＳ２１でＮＯの後のＳ２５では、コントローラ１１０が、現在時刻が第１時刻ｔ１（図２参照）よりも前であるか否かを判断する。現在時刻が第１時刻ｔ１よりも前である場合は、コントローラ１１０がＹＥＳと判断してＳ２６に進む。そうでない場合は、コントローラ１１０がＮＯと判断してＳ２８に進む。

Ｓ２５でＹＥＳの後のＳ２６では、コントローラ１１０が、給湯暖房機２で沸き上げ運転が実行されているか否かを判断する。沸き上げ運転が実行されている場合は、コントローラ１１０がＹＥＳと判断してＳ２７に進む。そうでない場合は、コントローラ１１０がＮＯと判断してＳ２８に進む。

Ｓ２６でＹＥＳの後のＳ２７では、コントローラ１１０が、暖房運転を開始しない。コントローラ１１０は、現在実行している沸き上げ運転を継続して実行する。一方、上記のＳ２５またはＳ２６でＮＯの後のＳ２８では、コントローラ１１０が、暖房運転を開始する。以上、暖房運転開始処理について説明した。

次に、上記の給湯暖房機２で実行される沸き上げ運転終了処理について説明する。図５は、沸き上げ運転終了処理のフローチャートである。沸き上げ運転終了処理は、沸き上げ運転が開始されると開始される。沸き上げ運転終了処理のＳ３１では、コントローラ１１０が、タンク１０内の熱量が必要所定量以上であるか否かを判断する。タンク１０内の熱量が必要所定量以上である場合は、コントローラ１１０がＹＥＳと判断してＳ３２に進む。そうでない場合は、コントローラ１１０がＮＯと判断してＳ３３に進む。

Ｓ３１でＮＯの後のＳ３３では、コントローラ１１０が、現在時刻が第１時刻ｔ１（図２参照）以後であるか否かを判断する。現在時刻が第１時刻ｔ１以後である場合は、コントローラ１１０がＹＥＳと判断してＳ３２に進む。そうでない場合は、コントローラ１１０がＮＯと判断して上記のＳ３１に戻る。

上記のＳ３１およびＳ３３でＹＥＳの後のＳ３２では、コントローラ１１０が、現在実行されている沸き上げ運転を終了する。具体的には、コントローラ１１０が、タンク水循環路２０に設けられている循環ポンプ２２を停止する。また、コントローラ１１０は、沸き上げ運転を終了すると同時に暖房運転を開始しない場合には、ヒートポンプ５０を停止する。以上、沸き上げ運転終了処理について説明した。

次に、上記の給湯暖房機２で実行される暖房運転終了処理について説明する。図６は、暖房運転終了処理のフローチャートである。暖房運転終了処理は、暖房運転が開始されると開始される。暖房運転終了処理のＳ４１では、コントローラ１１０が、暖房運転の終了要求があるか否かを判断する。例えば、給湯暖房機２の使用者が、リモコン１０８の暖房運転用のスイッチ（図示省略）をオフにすると、暖房運転の終了要求がコントローラ１１０に送信される。コントローラ１１０は、暖房運転の終了要求を受信すると、Ｓ４１でＹＥＳと判断してＳ４２に進む。そうでない場合は、コントローラ１１０がＮＯと判断してＳ４３に進む。

Ｓ４２では、コントローラ１１０が、暖房運転を終了する。具体的には、コントローラ１１０が、暖房用水往路７２に設けられている循環ポンプ７４を停止する。また、コントローラ１１０は、暖房運転を終了すると同時に沸き上げ運転を開始しない場合には、ヒートポンプ５０を停止する。

Ｓ４１でＮＯの後のＳ４３では、コントローラ１１０が、給湯用サーミスタ１２の検出温度が所定の基準温度未満であるか否かを判断する。給湯用サーミスタ１２の検出温度が基準温度未満である場合は、コントローラ１１０がＹＥＳと判断してＳ４４に進む。そうでない場合は、コントローラ１１０がＮＯと判断して上記のＳ４１に戻る。

続いてＳ４４では、コントローラ１１０が、現在時刻が第２時刻ｔ２（図２参照）よりも前であるか否かを判断する。現在時刻が第２時刻ｔ２よりも前である場合は、コントローラ１１０がＹＥＳと判断してＳ４５に進む。そうでない場合は、コントローラ１１０がＮＯと判断して上記のＳ４１に戻る。

続いてＳ４５では、コントローラ１１０が、暖房運転を終了する。具体的には、コントローラ１１０が、暖房用水往路７２に設けられている循環ポンプ７４を停止する。また、暖房運転終了処理のＳ４３でＹＥＳかつＳ４４でＹＥＳの場合は、上記の沸き上げ運転開始処理のＳ１０でＹＥＳかつＳ１１でＹＥＳと同じ場合である。したがって、コントローラ１１０は、Ｓ４５で暖房運転を終了すると同時に、上記のＳ１２で沸き上げ運転を開始する。したがって、コントローラ１１０は、ヒートポンプ５０を停止させない。なお、高温暖房端末７６や低温暖房端末７８での暖房を行う場合には、コントローラ１１０が、Ｓ４５で循環ポンプ７４を停止させずに駆動を継続し、暖房用水加熱バーナ８２を作動する。暖房用水加熱バーナ８２での加熱によってより高温となった暖房用水の一部が高温暖房循環路７７を流れて高温暖房端末７６に供給される。また、暖房用水加熱バーナ８２での加熱によってより高温となった暖房用水の一部が、追い焚きバイパス路８９を流れてシスターン７０内に戻され、シスターン７０内の暖房用水と混ざり合う。これによって、シスターン７０内の暖房用水の温度が低温暖房端末７８での暖房に適した温度になる。その暖房用水が低温暖房循環路７５を流れて低温暖房端末７８に供給される。

続くＳ４６では、コントローラ１１０が、暖房運転の開始要求を設定する。コントローラ１１０は、暖房運転の開始要求を設定した場合は、上記の暖房運転開始処理（図４参照）のＳ２０において、暖房運転の開始要求がある（即ち、ＹＥＳ）と判断してＳ２１に進む。したがって、上記のＳ１２で開始された沸き上げ運転が終了した場合は、暖房運転の終了要求が無ければ、暖房運転が再び開始される（Ｓ２４、Ｓ２８参照）。以上、暖房運転終了処理について説明した。

以上、実施例に係る給湯暖房機２について説明した。上記の説明から明らかなように、給湯暖房機２は、ヒートポンプ５０によって加熱されて給湯用冷媒路５２ａを流れる冷媒の熱によってタンク水循環路２０を流れる給湯用水を加熱する沸き上げ運転と、ヒートポンプ５０によって加熱されて暖房用冷媒路５２ｂを流れる冷媒の熱によってＨＰ循環路８８を流れる暖房用水を加熱する暖房運転とを実行可能に構成されている。給湯暖房機２では、所定の第１時刻ｔ１以後の時間帯では、沸き上げ運転が実行されないように設定されている（図５のＳ３３でＹＥＳ、Ｓ３２参照）。また、第１時刻ｔ１よりも前の所定の第２時刻ｔ２よりも前の時間帯では、沸き上げ運転を開始するための条件が成立した場合は、暖房運転が実行されている場合であっても、コントローラ１１０が暖房運転を終了して沸き上げ運転を優先して開始するように設定されている（図３のＳ１０でＹＥＳ、Ｓ１１でＹＥＳ、Ｓ１２参照）。コントローラ１１０は、第２時刻ｔ２以後かつ第１時刻ｔ１よりも前の時間帯では、暖房運転が実行されている場合は、沸き上げ運転を開始するための条件が成立した場合であっても、沸き上げ運転を開始せずに暖房運転を継続して実行する（図３のＳ１１でＮＯ、Ｓ１３でＹＥＳ、Ｓ１４でＹＥＳ、Ｓ１５参照）。

この構成によれば、第２時刻ｔ２よりも前の時間帯では、暖房運転が実行されている場合であっても、沸き上げ運転を開始するための条件が成立した場合は、沸き上げ運転を優先して開始することができる。その一方で、第２時刻ｔ２以後かつ第１時刻ｔ１よりも前の時間帯では、暖房運転が実行されている場合は、沸き上げ運転を開始するための条件が成立した場合であっても、暖房運転が継続して実行される。したがって、第２時刻ｔ２以後かつ第１時刻ｔ１よりも前の時間帯では、暖房運転から沸き上げ運転に強制的に運転が切り替わることがない。また、その後に現在時刻が第１時刻ｔ１になるときにも、運転が切り替わることがない。そのため、運転の切り替えのためにヒートポンプ５０でのエネルギー効率の低下が生じることを抑制することができる。例えば、ヒートポンプ５０における冷媒の流路の切り替えや、冷媒の凝縮温度、蒸発温度の変更に伴って、一時的にエネルギー効率が低下すること抑制することができる。

沸き上げ運転を開始するための条件が成立した場合であっても沸き上げ運転が開始されずに暖房運転が継続して実行される場合は、温められていない給湯用水が給湯栓３８に供給される可能性がある。しかしながら、上記の給湯暖房機２は、タンク１０に貯えられている給湯用水を給湯栓３８に供給する給湯路（第１給湯路３６、給湯加熱路３７、第２給湯路３９）と、給湯路を流れる給湯用水を燃料の燃焼によって加熱する給湯用水加熱バーナ８１とを備えている。この構成によれば、給湯栓３８に供給される給湯用水を給湯用水加熱バーナ８１によって加熱することができる。そのため、給湯栓３８に温かい給湯用水を供給することができる。

また、上記の給湯暖房機２では、第１時刻ｔ１が、給湯暖房機２の過去の運転履歴に基づいて設定されている。そのため、適切な時刻に沸き上げ運転を終了することができる。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、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。

例えば、上記の実施例では、コントローラ１１０が給湯暖房機２の運転を暖房運転から沸き上げ運転に切り替えるときに、ヒートポンプ５０を停止させていなかったが、この構成に限定されるものではない。他の実施例では、コントローラ１１０が給湯暖房機２の運転を暖房運転から沸き上げ運転に切り替えるときに、ヒートポンプ５０を一端停止させて再び作動させてもよい。また、コントローラ１１０が給湯暖房機２の運転を沸き上げ運転から暖房運転に切り替えるときにも、ヒートポンプ５０を一端停止させて再び作動させてもよい。

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し得るものであり、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。

２：給湯暖房機、４：タンクユニット、６：ＨＰユニット、８：燃焼ユニット、１０：タンク、１２：給湯用サーミスタ、２０：タンク水循環路、２２：循環ポンプ、３３：熱源機バイパス路、３４：バイパス弁、３６：第１給湯路、３７：給湯加熱路、３８：給湯栓、３９：第２給湯路、５０：ヒートポンプ、５２：冷媒循環路、５２ａ：給湯用冷媒路、５２ｂ：暖房用冷媒路、５４：空気熱交換器、５６：ファン、５８：四方弁、６０：膨張弁、６２：圧縮機、６３：給湯用水熱交換器、６５：暖房用水熱交換器、７０：シスターン、７２：暖房用水往路、７３：バーナ加熱路、７４：循環ポンプ、７５：低温暖房循環路、７６：高温暖房端末、７７：高温暖房循環路、７８：低温暖房端末、８１：給湯用水加熱バーナ、８２：暖房用水加熱バーナ、８４：第１暖房用水復路、８５：暖房バイパス路、８８：ＨＰ循環路、９０：調整弁、９４：ＨＰバイパス路、９６：第２暖房用水復路、１１０：コントローラ

Claims

冷媒を加熱するヒートポンプと、
前記ヒートポンプによって加熱された冷媒が流れる給湯用冷媒路と、
前記給湯用冷媒路と並列で設けられており、前記ヒートポンプによって加熱された冷媒が流れる暖房用冷媒路と、
給湯用水が流れる給湯用水路と、
前記給湯用水路を流れる給湯用水と前記給湯用冷媒路を流れる冷媒との熱交換によって給湯用水を加熱する給湯用水熱交換器と、
暖房用水が流れる暖房用水路と、
前記暖房用水路を流れる暖房用水と前記暖房用冷媒路を流れる冷媒との熱交換によって暖房用水を加熱する暖房用水熱交換器と、
制御部と、を備えており、
前記ヒートポンプによって加熱されて前記給湯用冷媒路を流れる冷媒の熱によって前記給湯用水路を流れる給湯用水を加熱する沸き上げ運転と、
前記ヒートポンプによって加熱されて前記暖房用冷媒路を流れる冷媒の熱によって前記暖房用水路を流れる暖房用水を加熱する暖房運転と、を実行可能に構成されており、
所定の第１時刻以後の時間帯では、前記沸き上げ運転が実行されないように設定されており、
前記制御部は、
前記第１時刻よりも前の所定の第２時刻よりも前の時間帯では、前記沸き上げ運転を開始するための条件が成立した場合は、前記暖房運転が実行されている場合であっても、前記暖房運転を終了して前記沸き上げ運転を優先して開始し、
前記第２時刻以後かつ前記第１時刻よりも前の時間帯では、前記暖房運転が実行されている場合は、前記沸き上げ運転を開始するための条件が成立した場合であっても、前記沸き上げ運転を開始せずに前記暖房運転を継続して実行する、給湯暖房機。
前記沸き上げ運転によって加熱された給湯用水を貯えるタンクと、
前記タンクに貯えられている給湯用水を給湯箇所に供給する給湯路と、
前記給湯路を流れる給湯用水を燃料の燃焼によって加熱する給湯用水加熱機と、を更に備えている請求項１に記載の給湯暖房機。
前記第１時刻は、給湯暖房機の過去の運転履歴に基づいて設定されている、請求項１又は２に記載の給湯暖房機。