WO2011129248A1 - 給湯システム制御装置及び給湯システム制御プログラム及び給湯システム運転方法 - Google Patents

給湯システム制御装置及び給湯システム制御プログラム及び給湯システム運転方法 Download PDF

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hot water
refrigerant
radiator
tank water
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博 米谷
藤塚　正史
川岸　元彦
高橋　佳宏
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a heat pump hot water supply system in which water is heated by exchanging heat from outside air by a refrigeration cycle of a heat pump using a heat exchanger, and the heated hot water is supplied to a hot water supply facility.
  • a heat pump hot water supply system in which water is heated by exchanging heat from outside air by a refrigeration cycle of a heat pump using a heat exchanger, and the heated hot water is supplied to a hot water supply facility.
  • FIG. 17 shows a conventional indirect heating type heat pump hot water supply system.
  • a heat source device 20 having a heat pump refrigeration cycle for circulating a refrigerant is connected to a water circuit via a water heat exchanger 202 (acting as a condenser). 21 is connected.
  • FIG. 17 shows an example in which the water heat exchanger 202 is housed inside the housing of the heat source device 20, the water heat exchanger 202 may be connected to the heat source device 20 outside the housing of the heat source device 20.
  • the water circuit 21 is configured to circulate hot water or antifreeze liquid heated by the refrigerant passing through the water heat exchanger 202.
  • a circulation pump 24, a hot water storage tank 25, a radiator or fan coil unit 26, a floor heating 27, and the like are connected to the water circuit 21 by piping.
  • a direct heating method As a method of supplying heat to the hot water storage tank 25, there are a direct heating method and an indirect heating method shown in FIG. (1)
  • the direct heating method hot water used for hot water supply is directly heated by the water heat exchanger 202.
  • the indirect heating method the hot water or antifreeze liquid heated by the water heat exchanger 202 is heated and heated using the second heat exchanger 29 provided inside or outside the hot water storage tank 25 to supply hot water. Heat exchange is performed by exchanging.
  • the hot water or antifreeze liquid heated by the water heat exchanger 202 can be directly supplied to the radiator or the fan coil unit 26 or the radiant heating equipment of the floor heating 27 and used for heating. it can.
  • the path for supplying heat is switched by the three-way valve 23 as shown in FIG.
  • the water circuit 21 is switched to the path where the second heat exchanger 29 is arranged by the three-way valve 23.
  • the path switching may be performed using a plurality of two-way valves. Hot water heated by the water heat exchanger 202 by the path switching flows into the second heat exchanger 29.
  • the water temperature in the hot water storage tank 25 rises by the amount of heat exchanged with the inflowing hot water, and the measured value of the tank water temperature sensor 35 installed in the hot water storage tank 25 or on the wall surface of the hot water storage tank 25 reaches the boiling temperature set value. Then, the boiling operation is finished.
  • hot water is discharged from the upper part of the hot water storage tank 25.
  • the discharged warm water is mixed with water.
  • the mixed hot water is supplied to the user as hot water having a set temperature set by the user with a remote controller or the like.
  • water is supplied from the lower part of the hot water storage tank 25. Therefore, the inside of the hot water storage tank 25 is always full.
  • the water temperature rise rate in the hot water storage tank 25 is slower than the water temperature rise rate of the circulating hot water circulating in the second heat exchanger 29 water circuit 21.
  • the rate of water temperature rise in the hot water storage tank 25 depends on the heat transfer efficiency of the second heat exchanger 29, but the heat transfer efficiency varies depending on the state of natural convection in the hot water storage tank 25, and natural convection immediately after the start of boiling operation.
  • the heat transfer efficiency is low at the stage where is not sufficiently formed. For this reason, the amount of heat supplied from the heat source device 20 to the circulating hot water circulating through the water circuit 21 exceeds the amount of heat exchanged between the second heat exchanger 29 and the water in the hot water storage tank 25, and gradually the heat source device 20.
  • the circulating hot water temperature can be prevented from rising too quickly than the tank water temperature, and the heat exchange efficiency can be improved. Further, since the power consumption of the compressor decreases in proportion to the cube of the frequency, the COP can be improved. However, since the amount of supplied heat is reduced, there is a problem that the boiling time becomes longer and the risk of hot water outbreak increases.
  • An object of the present invention is to provide an operation method of a heat pump hot water supply system that can improve an average COP in a boiling period and prevent an increase in risk of hot water outbreak in an indirect heating type heat pump hot water supply system. .
  • the hot water supply system control device of this invention is A heat pump device having a first refrigerant circuit in which a compressor, a first radiator, an expansion mechanism, and an evaporator are sequentially connected by piping, and the first refrigerant heated by the compressor circulates;
  • the first radiator and a second radiator that exchanges heat with the hot water tank water stored in the hot water storage tank are connected, and the second radiator heated by the first refrigerant passing through the first radiator.
  • a second refrigerant circuit that heats the hot water tank water by the second radiator by circulating the refrigerant;
  • a tank water temperature detection sensor that is disposed above the second radiator and that detects a tank water temperature of the hot water tank water; and a second refrigerant temperature detection sensor that detects a second refrigerant temperature circulating in the second refrigerant circuit.
  • Targeted hot water system A change in heat transfer efficiency of the second heat exchanger is estimated based on one or both of the tank water temperature and the second refrigerant temperature, and when it is determined that the heat transfer efficiency is high, the output of the heat pump is increased to increase the heat transfer efficiency. When it is determined that the temperature is low, an operation control unit for operating the hot water supply system by reducing the output of the heat pump is provided.
  • an indirect heating type heat pump type hot water supply system it is possible to provide a heat pump type hot water supply system capable of improving the average COP during the boiling period and preventing an increase in the risk of hot water outbreak.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a heat pump hot water supply system 1000 according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a determination process of an operation switching unit 3 in the first embodiment.
  • FIG. The figure which shows the relationship between return hot water temperature and COP for every compressor frequency of the heat-source equipment in Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing characteristics of a boiling operation of the heat pump hot water supply system 1000 according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a system controller 32 in a second embodiment.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a system controller 32 in a third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining first-order lag characteristics according to Embodiment 3. The figure which shows the inclination of the return warm water temperature and tank water temperature in case the heat-transfer efficiency in Embodiment 4 is low. The figure which shows the inclination of the return warm water temperature and tank water temperature in case the heat-transfer efficiency in Embodiment 4 is high. The figure which shows typically the hot water storage tank 25 inside in Embodiment 4.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining first-order lag characteristics according to Embodiment 3.
  • the figure which shows the inclination of the return warm water temperature and tank water temperature in case the heat-transfer efficiency in Embodiment 4 is low.
  • FIG. 20 is a diagram showing a hardware configuration of a system controller 32 in the sixth embodiment.
  • Embodiment 1 FIG. A heat pump hot water supply system 1000 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • the heat pump hot water supply system 1000 in FIG. 1 includes a heat source machine controller 31 and a system controller 32 (hot water supply system control device) in contrast to the conventional heat pump hot water supply system shown in FIG.
  • a heat source machine controller 31 and a system controller 32 (hot water supply system control device) in contrast to the conventional heat pump hot water supply system shown in FIG.
  • tank water temperature sensors 35 tank water temperature detection sensors
  • an outside air temperature sensor 30 an outgoing hot water temperature sensor 33 (second) are compared with the conventional heat pump hot water supply system shown in FIG.
  • refrigerant temperature detection sensor An example of the refrigerant temperature detection sensor), a return hot water temperature sensor 34 (an example of the second refrigerant temperature detection sensor), a sensor group such as a room temperature sensor 36, a flow rate sensor 37, and the auxiliary heat source 22 are provided.
  • the flow sensor 37 When the circulation pump is fixed at the rotation speed, the flow sensor 37 may not be provided.
  • a feature of the heat pump hot water supply system 1000 is that when the tank water is boiled, the system controller 32 emphasizes the COP described later (sometimes referred to as the first operation method), The point is to switch and execute a “second operation method” (sometimes referred to as a second operation method) that places importance on the temperature rise of water. This operation method improves the boiling period average COP and prevents an increase in the risk of running out of hot water.
  • FIG. 1 is a block diagram of a heat pump hot water supply system 1000.
  • an indirect heating type heat pump type hot water supply system 1000 will be described with reference to FIG.
  • the heat source device 20 (also called a heat pump device) will be described.
  • the heat source unit 20 constitutes a refrigeration cycle circuit.
  • a compressor 201, a water heat exchanger 202 (first radiator), an expander 203, and an air heat exchanger 204 are sequentially connected by piping.
  • the heat source unit 20 includes the case where the compressor 201, the water heat exchanger 202, the expander 203, the air heat exchanger 204, and the fan 205 are all housed in the casing 20-1, and the water heat exchanger 202 includes the casing 20-1 may be provided outside.
  • the refrigerant heated by the compressor 201 circulates in the refrigeration cycle circuit.
  • the refrigeration cycle circuit of the heat source device 20 may be referred to as a first refrigerant circuit, and the refrigerant circulating through the refrigeration cycle circuit may be referred to as a first refrigerant.
  • the water circuit 21 may be called a 2nd refrigerant circuit, and the refrigerant
  • the second refrigerant is water, but is an example. Other refrigerants may be used.
  • the water circuit 21 is connected to a water heat exchanger 202 and a second heat exchanger 29 that exchanges heat with the hot water tank water stored in the hot water storage tank 25, and the first refrigerant that passes through the water heat exchanger 202 is connected to the water circuit 21.
  • the hot water tank water is heated by the second heat exchanger 29 as the heated second refrigerant circulates.
  • the compressor 201 can change the operating frequency by an inverter.
  • the water heat exchanger 202 condenses the refrigerant (first refrigerant) by exchanging heat between the refrigerant (first refrigerant) and water (second refrigerant) (sometimes referred to as the condenser 202).
  • the expander 203 is an expansion mechanism that can adjust the refrigerant flow rate by an electric valve or the like.
  • the air heat exchanger 204 is installed outdoors or the like.
  • the air heat exchanger 204 has a variable capacity fan 205 that promotes heat exchange between air and the refrigerant, and evaporates the refrigerant (sometimes referred to as an evaporator 204).
  • the heat source device controller 31 is housed in the housing (20-1).
  • the heat source device controller 31 controls the operation of the compressor 201, the condenser 202, the expander 203, and the evaporator 204.
  • the system controller 32 is stored in the hot water storage tank unit 28 in which the hot water storage tank 25 is stored.
  • the system controller 32 starts and stops the heat source device controller 31, commands for operating the compressor, starts and stops the circulation pump 24, commands for stopping and rotating, commands for switching to the three-way valve 23, auxiliary heater (water circuit 21 The auxiliary heat source 22) and the submersible heater (auxiliary heat source 22 in the hot water storage tank 25) are started and stopped.
  • the hot water (second refrigerant) is heated through the water heat exchanger 202 that is a condenser, and the hot water circulates in the water circuit 21.
  • the auxiliary heat source 22 is further heated using, for example, an electric heater.
  • the hot water circulating in the water circuit 21 is supplied to the hot water storage tank 25 and the “radiator, fan coil unit 26, or floor heating 27” which is a heating facility depending on the operation state of the three-way valve 23 and the circulation pump 24.
  • a heat pump hot water supply system 1000 shown in FIG. 1 includes an outside air temperature sensor 30, a forward hot water temperature sensor 33, a return hot water temperature sensor 34, a tank water temperature sensor 35, a room temperature sensor 36, and a flow rate sensor 37.
  • the outside air temperature sensor 30 detects the outside air temperature around the heat source unit 20.
  • the outgoing hot water temperature sensor 33 measures the temperature of the circulating hot water sent to the hot water storage tank 25 or the heating facility.
  • the return hot water temperature sensor 34 measures the temperature of the circulating hot water that is radiated from the hot water storage tank and the heating facility and returns to the heat source unit.
  • the tank water temperature sensor 35 measures at least one water temperature in the vertical direction in the tank.
  • the room temperature sensor 36 measures the room temperature of at least one place in the room where the heating facility is installed.
  • the flow sensor 37 measures the hot water flow rate of the water circuit 21. (7) The sensor measurement value is periodically sent from each sensor to the system controller 32.
  • the user uses the operation interface of the system controller 32 provided in the tank unit 28 or the remote controller installed in a room for heating or the like to boil or heat the hot water storage tank.
  • “Operation command” for manually specifying start and stop of operation
  • Hot water tank heating and heating It is the structure which can set "temperature” required for the driving
  • the operation command, operation schedule, and set temperature set by the user are sent to the system controller 32 by wireless or wired communication.
  • the system controller 32 is an operation command that can be determined by the heat source controller 31 based on sensor measurement values of the outside air temperature sensor 30, the outgoing hot water temperature sensor 33 to the flow rate sensor 37, and user setting values via a remote controller. The value is transferred or transmitted to the heat source machine controller 31. Examples of the operation command value include start / stop, compressor operation frequency, and heat source machine hot water temperature. In addition to the operation command to the heat source unit 20, the system controller 32 supplies the operation commands for the rotation speed or start / stop of the circulation pump 24, the start / stop of the auxiliary heat source 22, and the switching of the three-way valve 23 to the actuator of each device. It can be sent.
  • system controller 32 and the heat source device controller 31 are configured separately, but may be installed in a heat source device housing or a tank unit as one system controller (computer) including both functions.
  • the operation of the heat pump hot water supply system 1000 is executed by the system controller 32 and the heat source device controller 31.
  • the operation switching manual setting unit 1 manually sets operation commands (operation switching) such as a hot water supply operation, a heating operation, and a stop by the user through an operation interface of the system controller 32 or a remote controller.
  • operation commands operation switching
  • the water temperature measurement unit 2 converts the detected values of the incoming hot water temperature sensor 33, the return hot water temperature sensor 34, and the tank water temperature sensor 35 into data that can be calculated and collects the data.
  • the operation switching unit 3 switches the operation method according to the detected tank water temperature value.
  • the operation switching unit 3 constitutes an operation control unit.
  • the compressor frequency setting unit 4 sets the compressor frequency according to the control set value set by the control set value setting unit 8 and the operation logic of the operation method selected by the operation switching unit 3.
  • the compressor frequency control unit 5 controls the compressor operating frequency based on the frequency set by the compressor frequency setting unit 4.
  • the operation switching determination value setting unit 6 sets the tank water temperature as an operation switching determination value for a plurality of operation methods.
  • the boiling completion determination sensor selection unit 7 selects a boiling completion determination target sensor.
  • the control set value setting unit 8 sets control set values for determining the compressor frequency, the circulation pump flow rate, the three-way valve operation, the auxiliary heater operation, and the like.
  • the circulation pump control unit 9 controls the start and stop of the pump and the flow rate according to the operation method selected by the operation switching unit 3.
  • the three-way valve switching unit 10 switches between hot water tank boiling and heating.
  • the auxiliary heater control unit 11 switches between starting and stopping the auxiliary heater.
  • Water temperature measuring unit 2 As shown in FIG. 1, one or a plurality of tank water temperature sensors 35 included in the water temperature measuring unit 2 are installed in the tank or on the tank wall surface to replace the tank water temperature. The voltage or current value detected by the installed temperature sensor is converted into a water temperature value. The tank water temperature is continuously collected at a constant cycle by a temperature sensor.
  • the boiling completion determination sensor selection unit 7 is provided when a plurality of tank water temperature sensors 35 are installed, and raises the temperature of which of the plurality of temperature sensors (water temperature sensors 35) installed in the vertical direction. Select whether to be a completion judgment target. For example, for a 200L hot water storage tank 25, when the top of the tank is set to 0L and temperature sensors are installed at five locations of 0L, 50L, 100L, 150L, and 200L in the bottom direction, the boiling completion determination target is set at the intermediate position. A specific temperature sensor such as 100 L is selected as a determination target. Alternatively, all five temperature sensors can be selected to reach the set temperature.
  • the operation switching determination value setting unit 6 sets a tank water temperature for determining operation switching.
  • the set value may be calculated by directly setting the tank water temperature or using the sensor detection values 33 to 37 and the set values of the operation switching determination value setting unit 6. For example, an average value of the tank water temperature detection value at the start of boiling and the set value of the boiling completion temperature may be used as the operation switching determination value.
  • the number of tank water temperatures to be set corresponds to the number of types of operation for which the operation switching unit 3 determines switching.
  • the tank water temperature to be set is a water temperature at which the operation method is switched during boiling start, boiling completion, and boiling. There may be a plurality of operation switching temperatures during boiling. Also, a plurality of combinations of boiling start, boiling completion, and operation switching temperature may be registered and set as an operation schedule in which a favorite combination can be selected depending on the day of the week or season.
  • the operation switching unit 3 compares the tank water temperature set by the operation switching determination value setting unit 6 with the tank water temperature measured by the water temperature measurement unit 2, and according to a determination standard (determination temperature) shown in FIG. 20 operations are switched.
  • the operation switching unit 3 operates in the first operation method at the start of the hot water tank heating operation, and switches the operation to the second operation method when the tank water temperature reaches an operation switching determination value lower than the boiling completion temperature.
  • the compressor frequency setting unit 4 sets the compressor frequency based on the frequency calculation logic of the operation method determined by the operation switching unit 3.
  • the compressor frequency may be expressed as a ratio to the rated or upper limit frequency in addition to the absolute value of the frequency.
  • the compressor frequency setting unit 4 sets the frequency set by the control set value setting unit 8 in the first operation method.
  • a frequency with a higher COP than the second operation method is set in the return temperature range of the first operation method.
  • the compressor frequency is set to the frequency set by the control set value setting unit 8, or the deviation becomes smaller than the deviation between the target value and the current value of the tank water temperature and the deviation. Increase or decrease the compressor frequency setting.
  • the set value of the compressor frequency and the range of increase / decrease of the set value set in the first operation method and the second operation method depend on the detected value of each sensor such as the outside air temperature, the return temperature to the heat source unit, and the tank water temperature. May be corrected.
  • the compressor frequency control unit 5 outputs a pulse command to the inverter of the compressor 201 so as to operate at the frequency set by the compressor frequency setting unit 4.
  • the compressor frequency control unit 5 is a function of the heat source controller 31.
  • the heat source controller 31 controls the solenoid valve of the expander 203 and the fan rotation speed of the fan 205 in conjunction with changes in the compressor frequency, and supplies heat while keeping the refrigeration cycle stable.
  • the heat source controller 31 reduces the compressor frequency in order to keep the refrigeration cycle stable.
  • FIG. 2 is an operation flow of the operation switching unit 3.
  • FIG. 3 is a table showing an example of the operation switching determination value (operation switching temperature). “20 ° C.” (an example of the first temperature) in FIG. 3 is the determination criterion of S16, and “40 ° C.” (an example of the second temperature) is the determination criterion of S17, and “60 ° C.” (the third temperature) (Example of temperature) is a criterion of S12.
  • the operation switching unit 3 indicates that the water temperature measurement value (also referred to as tank water temperature) of the hot water storage tank 25 is If it is higher than the boiling start temperature (for example, 20 ° C. as shown in FIG. 3) (NO in S16), the operation state is continued (S20). On the other hand, when the tank water temperature falls below the boiling start temperature in S16, the operation switching unit 3 determines that boiling is started (YES in S16), the process proceeds to S17, and boiling of the hot water storage tank 25 is started.
  • the boiling start temperature for example, 20 ° C. as shown in FIG. 3
  • the process proceeds to S17 regardless of the determination in S16.
  • the operation switching unit 3 compares the tank water temperature with the “boiling method switching temperature” that is a set value. “Boiling system switching temperature” As shown in FIG. The operation switching unit 3 When the tank water temperature ⁇ 40 degrees, the heat pump device is operated by the first operation method (S18). The operation switching unit 3 When the tank water temperature> 40 degrees, the heat pump device is operated by the second operation method (S19).
  • the operation switching unit 3 of the system controller 32 switches the three-way valve 23 to the hot water supply side, and operates the circulation pump 24 at the flow rate set in the rated or control set value setting unit 8 or the flow rate ratio or rotation speed with respect to the rating.
  • the heat source device 20 is started, and the heat source device 20 is operated by the “first operation method”.
  • the “first operating method” is an operating method in which the compressor 201 is operated at a frequency set by the control set value setting unit 8 and having a COP higher than a frequency set by a second operating method described later. is there.
  • FIG. 5 to be described later is a diagram showing the relationship between the return hot water temperature and the COP for each compressor frequency of the heat source unit 20.
  • the frequency at which the COP is high for the compressor 201 is the rated frequency as shown in FIG. Therefore, the operation is performed with less heat supply than the operation at the rated frequency.
  • the process proceeds to S18 ⁇ “END” ⁇ “START” ⁇ S11 ⁇ S12.
  • the operation switching unit 3 compares the “tank water temperature” with the “boiling completion temperature”.
  • the “boiling completion temperature” is, for example, 60 ° C. as shown in FIG.
  • the operation switching unit 3 “Tank water temperature” ⁇ 60 ° C Determines whether to continue for a predetermined period. Since the “first operation method” has just started, it does not normally continue, and the process proceeds to S14. If there is an increase in the tank temperature that is greater than or equal to a predetermined threshold in the detected tank temperature value for a predetermined period (NO in S14), the process proceeds to S17 again.
  • the continuation determination period and the temperature increase determination threshold are set by the operation switching determination value setting unit 6.
  • ⁇ S18 Second driving method>
  • the operation switching unit 3 switches to the “second operation method” (S19).
  • the “second operation method” is an operation method that accelerates boiling.
  • the compressor frequency is set by the rating, upper limit, or control set value setting unit 8. Drive up to a higher frequency than the driving method.
  • the COP of the heat source unit decreases.
  • the operation switching unit 3 determines that the capacity of the heat source unit 20 is insufficient. Then, the auxiliary heater (auxiliary heat source 22) is activated and operated until the boiling stop temperature is reached (S15).
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the return hot water temperature and the amount of supplied heat for each compressor frequency of the heat source device 20.
  • the upper graph has a higher compressor frequency.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the return hot water temperature and the COP for each compressor frequency of the heat source device 20.
  • the upper graph has a lower compressor frequency.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the outside air temperature and the COP for each return hot water temperature. In FIG. 6, the return temperature is higher toward the lower graph.
  • FIGS. 4 and 5 are image diagrams showing the amount of heat supplied and COP characteristics at each compressor frequency with respect to the return hot water temperature.
  • the difference in COP due to the compressor frequency is large in the region where the return hot water temperature is low, and small in the region where it is high.
  • FIG. 7 shows changes in water temperature and COP by the heat pump hot water supply system 1000 according to Embodiment 1 when the boiling time is the same as the conventional boiling time based on the characteristics of FIGS. 4 and 5. Represents.
  • the dotted line indicates the conventional one, and the solid line indicates the heat pump hot water supply system 1000.
  • the operation switching determination value is set so as to have the same boiling time when the conventional operation and the operation by the heat pump hot water supply system 1000 are compared, (1)
  • the difference in COP due to the difference in frequency is large, and the COP is greatly improved by operating at a low frequency.
  • the amount of heat supplied is small and the tank water temperature rises slowly.
  • the rise in the tank water temperature is accelerated by the “second operation method” that accelerates boiling.
  • the frequency is increased or decreased in a direction to reduce the deviation according to the deviation between the boiling target temperature and the tank water temperature or the amount of change in the deviation. While the deviation is large, the operation always increases the frequency. Therefore, the operation increases to the rated or upper limit frequency in a short time, and the boiling operation is accelerated.
  • the COP improvement of the “first operation method” exceeds the COP decrease of the “second operation method”, and the average COP during the boiling period is improved.
  • the rising speed of the tank water temperature is determined by the magnitude of natural convection due to the water temperature difference in the tank, and at the time of operation by the second operation method, the temperature increase speed immediately after the start of operation when no convection occurs Is fast.
  • the tank target temperature and the hot water temperature upper limit value are close, the operation of the conventional method takes a longer operation time for capacity suppression by the hot water temperature upper limit, but when switching from the first operation method to the second operation method Since the hot water temperature does not reach the upper limit at the time of operation switching and there is room for increasing the amount of heat supplied, the boiling time can be extended less than in the conventional operation. Therefore, COP can be improved while keeping the risk of hot water outbreak due to the use of hot water supply at the same level as before.
  • the “first operation method” has been described as being operated with the compressor frequency fixed at a high COP.
  • the tank water temperature and the return or return hot water temperature are used.
  • an operation method may be used in which the temperature difference is constant or the reciprocating temperature difference of hot water ⁇ circulation pump flow rate is kept constant.
  • the circulation pump is at a fixed speed, the reciprocating temperature difference of the hot water may be constant without using the circulation pump flow rate.
  • the amount of heat supplied from the hot water to the tank can be managed, so that the difference between the amount of heat received by the hot water from the water heat exchanger 202 and the amount of heat supplied by the hot water to the tank does not increase. An increase in temperature can be suppressed and COP can be improved.
  • the operation is performed by the first operation method that keeps the compressor frequency low and suppresses the hot water temperature rise until the tank water temperature rise rate increases. Therefore, the COP of the heat source machine is improved. Further, after switching from the first operation method to the second operation method operation, the hot water temperature is raised early due to a deviation from the tank water temperature. For this reason, the tank water temperature is also followed and the temperature rises in a short time, and it is not necessary to extend the boiling time. Therefore, the average COP during the boiling period can be improved without extending the boiling time.
  • FIG. FIG. 8 is a configuration diagram of the system controller 32 according to the second embodiment.
  • the system controller 32 of the second embodiment is further characterized in that it includes a high COP operating frequency calculation unit 12.
  • the operation switching unit 3 and the high COP operation frequency calculation unit 12 constitute an operation control unit.
  • the high COP operation frequency calculation unit 12 stores a characteristic data group as shown in FIGS. 4 to 6 for each frequency of the compressor 201. For example, when the return hot water temperature is given as an input, the high COP operation frequency calculation unit 12 calculates the operation frequency with the highest COP from the approximate expression of the characteristic data (an example of correspondence information) shown in FIGS.
  • the lower limit capacity value in the first operation method is set by the control set value setting unit 8, and the return temperature to the heat source unit 20 or the outside air temperature at the start of operation and the COP is the highest at the lower limit capacity value or more.
  • the operating frequency may be obtained from the approximate expression of the characteristic data shown in FIGS.
  • the operation switching unit 3 when the “first operation method” giving priority to COP is selected, the operation switching unit 3 operates with the highest COP calculated by the high COP operation frequency calculation unit 12 based on the return hot water temperature. Operate at frequency.
  • the operation switching unit 3 performs operation by automatically selecting the highest COP frequency calculated by the high COP operation frequency calculation unit 12 in the first operation method.
  • a high COP improvement effect by the operation method can be obtained.
  • FIG. 9 shows an operation method of the heat pump hot water supply system in the third embodiment.
  • the system controller 32 further includes a boiling time estimation unit 13 in addition to the configuration of the second embodiment.
  • the boiling time estimation unit 13 estimates the boiling time to the tank target water temperature.
  • the operation switching unit 3 and the boiling time estimation unit 13 constitute an operation control unit.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the first-order lag characteristics in the third embodiment. As shown in FIG. 10, the change in the tank water temperature generally shows characteristics due to dead time and first-order delay.
  • the time constant is a constant supply heat quantity operation (an example of a heating time estimation operation) that keeps the temperature difference and flow rate of hot water going back and forth in the water heat exchanger 202 constant, and continues operation for several minutes with the same supply heat quantity.
  • a constant supply heat quantity operation an example of a heating time estimation operation
  • the reached value after elapse of time constant ⁇ seconds due to the first-order lag is 63% of the target value, but reaches 95% when 3 ⁇ seconds elapses. Therefore, the time until boiling is completed with the current supply heat amount in 3 ⁇ seconds. Can be estimated.
  • the operation switching unit 3 includes the estimated boiling time T (estimated) calculated by the boiling time estimating unit 13, the target boiling time T (target) set by the operation switching determination value setting unit 6, and the boiling The driving method is switched using the time tolerance ⁇ T. If the estimated boiling time T (estimation) is longer than the time obtained by adding the value of the boiling time allowable error ⁇ T to the target boiling time T (target), That is, T (estimated)> T (target) + ⁇ T Then The operation switching unit 3 switches to the “second operation method” giving priority to the boiling time, and if the estimated boiling time is shorter than the time obtained by subtracting the boiling time allowable error ⁇ T from the target boiling time T (target). , That means T (estimated) ⁇ T (target)- ⁇ T Then The operation switching unit 3 operates with a “first operation method” that prioritizes COP.
  • the system controller 32 designates a target boiling time T (target) until the hot water tank water reaches a predetermined boiling temperature for the heat pump hot water supply system 1000, the hot water tank water is heated to the boiling temperature.
  • the estimated boiling time T indicating the time required to reach the boiling temperature by executing the boiling time estimation operation for estimating the boiling time to reach the boiling temperature at each predetermined time with respect to the heat pump hot water supply system 1000. (Estimation) (Estimated boiling time) is calculated.
  • the system controller 32 based on the calculated estimated boiling time T (estimation) and the designated target boiling time T (target), the “first operation method” that places importance on the COP of the heat source unit 20;
  • the heat pump hot water supply system 1000 is operated by any one of the “second operation method” that emphasizes the temperature rise of the hot water tank water.
  • the operation is performed while adjusting the COP priority operation and the boiling time priority operation as needed according to the estimated boiling time obtained from the temperature change characteristic. Therefore, while maintaining the boiling time, a boiling operation with a high average COP can be performed without a set value depending on know-how.
  • Embodiment 4 FIG.
  • the fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the system configuration of the fourth embodiment is the same as that of FIG. 1 of the first embodiment.
  • the return hot water to the heat source unit 20 is the circulating hot water (second refrigerant) flowing into the water heat exchanger 202 in the water circuit 21 as indicated by an arrow 41 in FIG.
  • FIG. 11A shows the return hot water temperature L1 and the tank water temperature L2 when the heat transfer efficiency of the second heat exchanger 29 is low.
  • the horizontal axis of (a) shows time and the vertical axis shows temperature.
  • “L1” indicates a graph of the return hot water temperature
  • “L2” indicates a graph of the tank water temperature L2.
  • “M1” indicates the slope of the graph of the return hot water temperature L1
  • “m2” indicates the slope of the tank water temperature L2. That is, the inclination m1 and the inclination m2 indicate temperature changes per unit time of the return hot water temperature L1 and the tank water temperature L2.
  • (B) of Drawing 11 is a figure showing return warm water temperature L1 and tank water temperature L2 after the output control of heat source machine 20 is controlled.
  • FIG. 12 (a) shows the return hot water temperature L1 and the tank water temperature L2 when the heat transfer efficiency of the second heat exchanger 29 is high.
  • (B) of FIG. 12 is a diagram showing slopes m1 and m2 between the return hot water temperature L1 and the tank water temperature L2 after the output of the heat source device 20 is increased.
  • (A) and (b) in FIG. 12 correspond to (a) and (b) in FIG.
  • the heat transfer efficiency of the second heat exchanger 29 is improved as shown in FIG. 12 (a), the amount of heat dissipated in the circulating hot water is large, so the temperature difference between the return hot water temperature and the tank water temperature. Less. That is, when the heat transfer efficiency of the second heat exchanger 29 is high, as shown in FIG. 12A, the time change amount (inclination m1) of the return hot water temperature is the time change amount (inclination m2) of the tank water temperature L2. Smaller than. That is, when the heat transfer efficiency of the second heat exchanger 29 is high, Slope m1 ⁇ slope m2 It becomes.
  • the operation switching unit 3 (operation control unit) of the system controller 32 determines the return hot water temperature as shown in (a) of FIG. 11 and (a) of FIG. 12 from the detection value of each sensor acquired by the water temperature measuring unit 2.
  • the amount of time change (inclination m1, inclination m2) in L1 and tank water temperature L2 is acquired.
  • the return warm water temperature is detected by the return warm water temperature sensor 34, and the tank water temperature is detected by the tank water temperature sensor 35.
  • the operation switching unit 3 takes, for example, a temperature deviation in a measured value every minute.
  • the operation switching unit 3 stores the measurement values of the past several points immediately after the start of operation, and applies the least square method, the moving average method, or the like to these measurement values, thereby immediately after the start of operation.
  • the time change amount may be obtained.
  • the operation switching unit 3 causes the second heat It is determined that the heat transfer efficiency of the exchanger 29 is low. In this case, the operation switching unit 3 shifts the control from (a) to (b) in FIG. 11, and operates with the output of the heat source unit 20 lowered when the heat transfer efficiency is low, as shown in (b) in FIG. 11. Thus, the inclination m1 and the inclination m2 are made closer to each other. On the other hand, as shown in FIG.
  • the operation switching unit 3 determines that the heat transfer efficiency of the heat exchanger 29 is high. And the driving
  • the heat source device 20 can be operated by the COP.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing the inside of the hot water storage tank 25.
  • FIG. 14 is a graph showing temporal changes in the forward hot water temperature L11, the return hot water temperature L12, and the like. In FIG. 14, “L11” and the like have the following meanings. (1) “L11” indicates “outward hot water temperature”. As shown by an arrow 42 in FIG.
  • “outward hot water” is circulating hot water (second refrigerant) flowing out from the water heat exchanger 202 in the water circuit 21.
  • “L12” indicates “return hot water temperature”.
  • the “return hot water” is circulating hot water (second refrigerant) flowing into the water heat exchanger 202 in the water circuit 21 as indicated by an arrow 41 in FIG.
  • “L21” indicates the tank water temperature.
  • the tank water temperature L21 is a tank water temperature detected by a tank water temperature sensor 35 disposed substantially at the center of the hot water storage tank 25 as shown in FIG.
  • the tank water temperature sensor 35 in FIG. 13 is installed above the second heat exchanger 29.
  • “L22” indicates the tank water temperature in the lower part of the hot water storage tank 25 (the range 43 indicated by the oblique lines in FIG. 13).
  • a range 44 in FIG. 14 indicated by a broken line indicates when hot water is used.
  • the water temperature in the lower part of the hot water storage tank 25 decreases, as in the tank water temperature L22 shown in the range 44 in FIG.
  • the tank water temperature sensor 35 is installed above the second heat exchanger 29 as in the tank water temperature sensor 35 of FIG. 13, a drop in the tank water temperature is not immediately detected. There is a time delay before we can confirm that this is happening.
  • the amount of heat transfer is increased by the cold water supplied to the lower part (range 43) of the hot water storage tank 25 by the hot water supply, so the return hot water temperature is lowered.
  • the increase in the amount of heat transfer here is due to the fact that the heat transfer efficiency increases significantly due to the effect of the increased temperature difference between the circulating hot water and the hot water tank water and the forced convection due to the water supply, and this change appears quickly.
  • the slope m1 of the circulating hot water temperature decreases. Therefore, the operation switching unit 3 operates by increasing the output of the heat source unit 20 as control from (a) to (b) in FIG. 12 in order to recover the inclination m1. Therefore, since the operation switching unit 3 operates by increasing the output of the heat source device 20 before the use of hot water supply appears as a change in the tank water temperature, an increase in the risk of running out of hot water can be avoided.
  • the slope m1 is obtained based on the temperature of the second refrigerant (return hot water) flowing into the water heat exchanger 202, the time change of the return hot water temperature (slope m1), and the tank water temperature
  • the output of the heat source unit 20 was controlled by comparing the magnitude with the time change (inclination m2).
  • the slope m1 of the forward warm water is obtained based on the temperature of the second refrigerant (outward warm water) flowing out from the water heat exchanger 202, and the time change (slope m1) of the forward warm water temperature is obtained.
  • the output of the heat source device 20 may be controlled by comparing the magnitude with the time change (inclination m2) of the tank water temperature.
  • the heat source unit 20 is controlled using the time variation (inclination m1) of the return hot water (or reciprocating hot water) and the time variation (inclination m2) of the tank water temperature.
  • 3 may control the output of the heat source unit 20 from the temperature of the second refrigerant (either the return hot water temperature or the reciprocating hot water temperature may be used) and the tank water temperature.
  • the operation switching unit 3 executes control to lower the output of the heat source device 20 when the temperature difference between the return hot water (or reciprocating hot water) and the tank water temperature widens, and when the temperature difference narrows, the heat source device. Control for increasing the output of 20 may be executed.
  • Embodiment 5 will be described with reference to FIG.
  • the system configuration of the fifth embodiment is the same as that of FIG. 1 of the first embodiment.
  • the operation switching unit 3 is connected to the compressor 201 so that the “estimated arrival time of the second refrigerant to the upper limit temperature” described later and “estimated arrival time of the tank water temperature to the target temperature” are equal. It is embodiment which controls an operating frequency.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating control by the operation switching unit 3 in the fifth embodiment.
  • “L10” is a graph showing a temperature change of the second refrigerant (outward hot water indicated by an arrow 42 in FIG. 1).
  • (2) “L20” is a graph showing changes in tank water temperature.
  • (3) “T10” indicates the upper limit temperature (set value) of the second refrigerant.
  • (4) “T20” indicates a target temperature (set value) of the tank water temperature.
  • t1” is an estimated arrival time (time) until the temperature of the second refrigerant reaches the upper limit temperature T10 when the origin “0” is the reference time.
  • T1 is also referred to as an estimated time to reach the second refrigerant upper limit temperature.
  • t2 is an estimated arrival time (time) until the tank water temperature reaches the target temperature T20 when the origin “0” is the reference time.
  • T2 is also referred to as an estimated time to reach the hot water tank target temperature.
  • the “upper limit temperature” of the second refrigerant is a value set for the operation switching unit 3 by the operation switching determination value setting unit 6 or the operation switching manual setting unit 1 or the like, and the forward hot water (FIG. 1).
  • the set value is the upper limit temperature of the arrow 42).
  • the “estimated arrival time t1 to the upper limit temperature” is the time from the reference time (the origin time of (a), (b), (c) in FIG. 15) until the outgoing hot water reaches the upper limit temperature T10. (Period). As described above, when the “estimated arrival time t1 to the upper limit temperature” is long, the boiling time increases, and when the “estimated arrival time t1 to the upper limit temperature” is short, the COP decreases. .
  • the operation switching unit 3 determines that the second refrigerant temperature (outward hot water temperature) is “estimated time t1 to reach the upper limit temperature” and the target temperature of the tank water temperature.
  • the output of the heat source unit 20 is controlled so that the estimated arrival time t2 (origin to time t2, also simply referred to as t2) to T20 (hot water storage tank target temperature) becomes equal.
  • the target temperature of the tank water temperature that is, the “hot water storage tank target temperature T20” is a value set for the operation switching unit 3 by the operation switching determination value setting unit 6 or the operation switching manual setting unit 1 or the like. It is the target temperature of the water temperature.
  • the operation switching unit 3 changes the temperature change per unit time (inclination m1) of the second refrigerant temperature (outward hot water temperature) and the temperature change per unit time of the tank water temperature (inclination m2) by the method described in the fourth embodiment. Then, assuming the same amount of change, the “estimated arrival time t1 to the upper limit temperature” of the second refrigerant is estimated. When there is a difference between the estimated arrival times t1 and t2 between the second refrigerant temperature and the tank water temperature, the operation switching unit 3 adjusts the output of the heat source unit 20.
  • FIG. 15A shows a case where the tank water temperature reaches the set value earlier than the second refrigerant as a result of the estimation by the operation switching unit 3. That means Time t1> Time t2 This is the case.
  • the tank water temperature reaches the set value (hot water storage tank target temperature T20) earlier, as shown in the transition from (a) to (b) in FIG. Increase the output and drive.
  • FIG. 15B shows a case where the second refrigerant reaches the set value earlier than the tank water temperature as a result of the estimation by the operation switching unit 3. That means Time t2> Time t1 This is the case.
  • the operation switching unit 3 reduces the output of the heat source unit 20 as shown in the transition from (b) to (c) in FIG. Drive.
  • the operation switching unit 3 maintains the second refrigerant temperature at the upper limit temperature T10 by controlling the operation frequency of the compressor 201 when the second refrigerant temperature reaches the upper limit temperature T10.
  • the operation switching unit 3 controls the output of the heat source unit 20 or the operation switching unit 3 adjusts the output of the heat source unit 20, but more specifically, “Controlling the output of the heat source unit 20” or “adjusting the output of the heat source unit 20” means that the operation switching unit 3 controls the operation frequency of the compressor 201.
  • Embodiment 6 FIG.
  • the sixth embodiment will be described with reference to FIG.
  • the sixth embodiment relates to the hardware configuration of the system controller 32.
  • the heat source machine controller 31 has the same hardware configuration as the system controller 32.
  • the system controller 32 and the heat source machine controller 31 may be a single computer having the hardware configuration shown in FIG.
  • the system controller 32 includes a CPU 810 (Central Processing Unit) that executes a program.
  • the CPU 810 is connected to the display device 813, the operation key 814, the communication board 816, and the storage device 820 via the bus 825, and controls these hardware devices.
  • the storage device 820 includes one or more of a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a flash memory, and a magnetic disk device.
  • the communication board 816, the operation key 814, etc. are examples of an input unit and an input device.
  • the communication board 816, the display device 813, and the like are examples of an output unit and an output device.
  • the communication board 816 exchanges data with the remote controller wirelessly.
  • the storage device 820 stores an operating system 821 (OS), a program group 823, and a file group 824.
  • the programs in the program group 823 are executed by the CPU 810 and the operating system 821.
  • the program group 823 stores a program for executing the function described as “unit” in the description of the above embodiment.
  • the program is read and executed by the CPU 810.
  • the file group 824 includes, as described in the above embodiment, “determination result”, “calculation result”, “extraction result”, “generation result”, and “processing result”.
  • the described information, data, signal values, variable values, parameters, and the like are stored as items of “ ⁇ file” and “ ⁇ database”.
  • Information, data, signal values, variable values, and parameters stored in the storage device are read out to the main memory and cache memory by the CPU 810 via a read / write circuit, and extracted, searched, referenced, compared, calculated, calculated, processed, Used for CPU operations such as output, printing, and display.
  • Information, data, signal values, variable values, and parameters are temporarily stored in the main memory, cache memory, and buffer memory during the CPU operations of extraction, search, reference, comparison, operation, calculation, processing, output, printing, and display. Is remembered.
  • data and signal values are recorded on the recording medium of the storage device 820.
  • Data and signals are transmitted on-line via the bus 825, signal lines, cables, and other transmission media.
  • to part may be “to means”, “to circuit”, and “to device”, and “to step”, “to” It may be “procedure” or “processing”. That is, what has been described as “ ⁇ unit” may be realized by firmware stored in the ROM. Alternatively, it may be implemented only by software, only hardware such as elements, devices, substrates, wirings, etc., or a combination of software and hardware, and further a combination of firmware. In other words, the program causes the computer to function as the “ ⁇ unit” described above. Alternatively, it causes a computer to execute the procedures and methods of “to part” described above.
  • the system controller 32 has been described.
  • the system controller 32 can be understood as a hot water supply system control program that causes a computer to execute the operation of the system controller 32.

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Abstract

　間接加熱方式によるヒートポンプ式給湯システムおいて、沸き上げ期間の平均ＣＯＰを向上させつつ、湯切れ発生リスクの増大を防ぐことのできる運転方法を提供する。間接加熱方式のヒートポンプ式給湯システム１０００を対象として、タンク水温と、水回路２１を流れる第２冷媒温度とのいずれかまたは双方を用いて、第２の熱交換器２９の伝熱効率変化を推定し、運転切替部３は、伝熱効率が高いと判断した場合には熱源機２０の出力を上昇させ、伝熱効率が低いと判断した場合には熱源機２０の出力を低下させる。

Description

給湯システム制御装置及び給湯システム制御プログラム及び給湯システム運転方法
　この発明は、ヒートポンプの冷凍サイクルによって外気から得た熱量を、熱交換器を用いて熱交換することによって水を加熱し、加熱された温水を給湯設備に供給する、ヒートポンプ式給湯システムの運転方法に関する。
　図１７は従来の間接加熱方式のヒートポンプ式給湯システムを示す。従来のヒートポンプ式給湯システムは、図１７（間接加熱方式）のように冷媒を循環させるヒートポンプ式冷凍サイクルを備えた熱源機２０が、水熱交換器２０２（凝縮器として作用）を介して水回路２１と接続する。図１７では、水熱交換器２０２が熱源機２０の筐体内部に収められている例であるが、熱源機２０の筐体外部で熱源機２０と接続する場合もある。水回路２１は、水熱交換器２０２を通過する冷媒によって加熱された温水または不凍液が循環する構成である。水回路２１には、循環ポンプ２４や貯湯タンク２５、ラジエータまたはファンコイルユニット２６、床暖房２７等が配管で接続されている。
　貯湯タンク２５への熱供給の方式としては、直接加熱方式と、図１７に示す間接加熱方式とがある。
（１）直接加熱方式は、給湯に用いられる温水が水熱交換器２０２によって直接加熱される。
（２）間接加熱方式は、水熱交換器２０２で加熱された温水または不凍液が、貯湯タンク２５の内部または外部に設けられた第２の熱交換器２９を介して給湯に用いられる温水と熱交換することによって熱供給が行われる。
（間接加熱方式）
　以下、図１７を参照して、間接加熱方式を説明する。間接加熱方式は、図１７に示すように、水熱交換器２０２で加熱された温水または不凍液を、ラジエータまたはファンコイルユニット２６や床暖房２７の輻射暖房機器に直接供給して暖房に用いることもできる。間接加熱方式の場合では、図１７に示すように、三方弁２３によって熱を供給する経路を切り替える。貯湯タンク２５の沸き上げ運転時には、三方弁２３によって水回路２１を第２の熱交換器２９が配置された経路に切り替える。経路切替は複数の二方弁を用いて行ってもよい。経路切替によって水熱交換器２０２で加熱された温水が第２の熱交換器２９に流入する。この流入した温水と熱交換される熱量によって貯湯タンク２５内の水温が上昇し、貯湯タンク２５内または貯湯タンク２５の壁面に設置されたタンク水温センサ３５の計測値が沸き上げ温度設定値に達すると沸き上げ運転が終了する。ユーザの給湯利用が始まると、貯湯タンク２５の上部から温水が排出される。排出された温水は、水と混ぜられる。混ぜられた温水は、リモートコントローラなどでユーザによって設定された設定温度の温水としてユーザに供給される。一方、水が貯湯タンク２５の下部から供給される。よって貯湯タンク２５の内部は常に満水状態となっている。
（直接加熱方式）
　従来の直接加熱方式のヒートポンプ式給湯システムによる沸き上げ運転では（例えば特許文献１）、運転初期は貯湯タンクから熱源機に供給される温水の温度に応じて算出した圧縮機周波数で運転する。そして、熱源機の運転が安定した際に、熱源機からの出湯温度と出湯温度設定値との偏差と、この偏差の変化量を算出する。そして、求めた偏差と偏差の変化量とから、圧縮機周波数の補正量を求め、求めた補正量で現在の運転周波数を補正した圧縮機周波数で運転する。従来の直接加熱方式のヒートポンプ式給湯システムでは、以上のような圧縮機周波数制御が実行される。直接加熱方式の場合、常にタンク下部の低温の水が熱源機に供給されるため、水熱交換器２０２での熱交換効率が安定した状態で運転を行うことができる。
特開２００２－２４３２７６号公報
　一方、間接加熱方式の場合、貯湯タンク２５内の水温上昇速度は、第２の熱交換器２９水回路２１を循環する循環温水の水温上昇速度に比べて遅い。貯湯タンク２５内の水温上昇速度は、第２の熱交換器２９の伝熱効率に依存するが、伝熱効率は、貯湯タンク２５内の自然対流の状態によって変化し、沸き上げ運転開始直後など自然対流が十分形成されていない段階では伝熱効率が低い。このため、熱源機２０から水回路２１を循環する循環温水に供給される熱量が、第２の熱交換器２９と貯湯タンク２５内の水とで熱交換される熱量を上回り、次第に熱源機２０へ戻る循環温水の戻り温度が上昇する。
　熱源機２０へ戻る循環温水の戻り温度が上昇すると、水熱交換器２０２へ流入する循環温水と水熱交換器２０２内の冷媒との温度差が少なくなるため熱交換効率が低下し、供給熱量／消費電力で表されるＣＯＰ（成績係数：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　Ｏｆ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が低下する。特許文献１の方式では、出湯温度の偏差が大きければ順次圧縮機周波数を上げていくので、短時間で熱源機の出湯温度が上昇する。熱源機の出湯温度を上昇させると、その分戻り温度の上昇も速く、ＣＯＰが低下する。そのうちに冷媒と温水との温度差がほとんどなくなって出湯温度をそれ以上は上げられなくなり、圧縮機周波数を落とし、供給熱量を減らすように運転せざるを得なくなる。その結果、熱交換効率が低い運転状態が長く続き、沸き上げ期間の平均ＣＯＰが低くなるという課題があった。
　一方で、出湯温度が上がりすぎないように圧縮機周波数を低く維持しながら運転を行うと、循環温水温度がタンク水温より速く上がりすぎるのを避けることができ、熱交換効率が向上する。そして、さらに周波数の三乗に比例して圧縮機消費電力が減少するので、ＣＯＰの向上が可能である。しかし、供給熱量が減少するため、沸き上げ時間がより長くなり、湯切れ発生リスクが高まるという課題があった。
　この発明は、間接加熱方式のヒートポンプ式給湯システムにおいて、沸き上げ期間の平均ＣＯＰが向上するとともに、湯切れ発生リスクの増大を防ぐことのできる、ヒートポンプ式給湯システムの運転方法の提供を目的とする。
　この発明の給湯システム制御装置は、
　圧縮機、第１の放熱器、膨張機構、蒸発器が順次に配管で接続され、圧縮機で加熱された第１冷媒が循環する第１冷媒回路を有するヒートポンプ装置と、
　前記第１の放熱器と、貯湯タンクに貯えられた貯湯タンク水と熱交換する第２の放熱器とが接続され、前記第１の放熱器を通過する前記第１冷媒によって加熱された第２冷媒が循環することで前記第２の放熱器によって前記貯湯タンク水を加熱する第２冷媒回路と、
　前記第２の放熱器より上方に配置され、貯湯タンク水のタンク水温を検出するタンク水温検出センサと、前記第２冷媒回路を循環する第２冷媒温度を検出する第２冷媒温度検出センサと
を備えた給湯システムを対象として、
　前記タンク水温と前記第２冷媒温度のいずれかまたは双方によって前記第２の熱交換器の伝熱効率の変化を推定し、伝熱効率が高いと判断した場合にはヒートポンプの出力を上昇させ、伝熱効率が低いと判断した場合にはヒートポンプの出力を低下させて前記給湯システムを運転する運転制御部を備えたことを特徴とする。
　この発明により、間接加熱方式のヒートポンプ式給湯システムにおいて、沸き上げ期間の平均ＣＯＰが向上するとともに、湯切れ発生リスクの増大を防ぐことのできるヒートポンプ式給湯システムを提供できる。
実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯システム１０００の構成図。 実施の形態１における運転切替部３の判定処理を表すフローチャート。 実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯システム１０００の運転方式に対する運転切替判定値（運転切替温度）を示す図。 実施の形態１における熱源機の圧縮機周波数ごとの、戻り温水温度と供給熱量との関係を示す図。 実施の形態１における熱源機の圧縮機周波数ごとの、戻り温水温度とＣＯＰとの関係を示す図。 実施の形態１における戻り温水温度ごとの、外気温度とＣＯＰとの関係を示す図。 実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯システム１０００の沸き上げ運転の特徴を示す図。 実施の形態２におけるシステムコントローラ３２の構成図。 実施の形態３におけるシステムコントローラ３２の構成図。 実施の形態３における一次遅れ特性を説明する図。 実施の形態４における伝熱効率が低い場合の戻り温水温度とタンク水温との傾きを示す図。 実施の形態４における伝熱効率が高い場合の戻り温水温度とタンク水温との傾きを示す図。 実施の形態４における貯湯タンク２５内部を模式的に示す図。 実施の形態４における第２冷媒の温度及び貯湯タンク２５内部の水温とを示す図。 実施の形態５における推定到達時間ｔ１、ｔ２を示す図。 実施の形態６におけるシステムコントローラ３２のハードウェア構成を示す図。 従来の間接加熱方式のヒートポンプ式給湯システムを示す図。
　実施の形態１．
　図１を用いて実施の形態１のヒートポンプ式給湯システム１０００を説明する。図１のヒートポンプ式給湯システム１０００は図１７に示した従来のヒートポンプ式給湯システムに対して、熱源機コントローラ３１、システムコントローラ３２（給湯システム制御装置）を備えている。また構成要素としては、図１７に示した従来のヒートポンプ式給湯システムに対して、一つあるいは複数のタンク水温センサ３５（タンク水温検出センサ）、外気温度センサ３０、往き温水温度センサ３３（第２冷媒温度検出センサの一例）、戻り温水温度センサ３４（第２冷媒温度検出センサの一例）、室温センサ３６、流量センサ３７などのセンサ群や、補助熱源２２を備えている。循環ポンプが回転数固定の場合には流量センサ３７はなくてもよい。
　ヒートポンプ式給湯システム１０００の特徴は、タンク水の沸き上げの際に、システムコントローラ３２が、後述するＣＯＰを重視した「第１の運転方法」（第１の運転方式という場合もある）と、タンク水の温度上昇を重視した「第２の運転方法」（第２の運転方式という場合もある）とを切り替えて実行する点にある。この運転方式によって沸き上げ期間平均ＣＯＰが向上するとともに、湯切れ発生リスクの増大を防ぐことが可能となる。
　図１は、ヒートポンプ式給湯システム１０００のブロック図である。以下、図１を参照して、間接加熱方式のヒートポンプ式給湯システム１０００を説明する。
（熱源機２０）
　熱源機２０（ヒートポンプ装置ともよばれる）を説明する。熱源機２０は、冷凍サイクル回路を構成する。冷凍サイクル回路では、圧縮機２０１、水熱交換器２０２（第１の放熱器）、膨張器２０３、空気熱交換器２０４が配管で順次接続される。熱源機２０は、圧縮機２０１、水熱交換器２０２、膨張器２０３、空気熱交換器２０４、ファン２０５の全てが筐体２０－１内に収められる場合と、水熱交換器２０２は筐体２０－１の外部に設けられる場合がある。圧縮機２０１で加熱された冷媒が冷凍サイクル回路を循環する。熱源機２０の冷凍サイクル回路を第１冷媒回路、及び冷凍サイクル回路を循環する冷媒を第１冷媒と呼ぶ場合がある。また、水回路２１を第２冷媒回路、水回路２１を流れる冷媒を第２冷媒と呼ぶ場合がある。以下の実施の形態では第２冷媒は水であるが一例である。他の冷媒でも構わない。水回路２１は、水熱交換器２０２と、貯湯タンク２５に貯えられた貯湯タンク水と熱交換する第２の熱交換器２９とが接続され、水熱交換器２０２を通過する第１冷媒によって加熱された第２冷媒が循環することで第２の熱交換器２９によって貯湯タンク水を加熱する。
（１）圧縮機２０１は、インバータにより運転周波数を変更可能である。
（２）水熱交換器２０２は、冷媒（第１冷媒）と水（第２冷媒）とを熱交換させて冷媒（第１冷媒）を凝縮させる（凝縮器２０２という場合もある）。
（３）膨張器２０３は、電動弁等により冷媒流量を調整可能な膨張機構である。
（４）空気熱交換器２０４は、室外等に設置される。空気熱交換器２０４は、空気と冷媒との熱交換を促進させる能力可変のファン２０５を有し、冷媒を蒸発させる（蒸発器２０４という場合もある）。
（システムコントローラ３２、熱源機コントローラ３１）
（１）熱源機コントローラ３１が筐体（２０－１）内に収められている。熱源機コントローラ３１は、圧縮機２０１、凝縮器２０２、膨張器２０３、蒸発器２０４の運転を制御する。
（２）システムコントローラ３２が、貯湯タンク２５の収められた貯湯タンクユニット２８内に収められている。システムコントローラ３２は、熱源機コントローラ３１への起動、停止や、圧縮機運転周波数指令、循環ポンプ２４への起動、停止や回転数指令、三方弁２３への切替位置指令、補助ヒータ（水回路２１に配置された補助熱源２２）及び浸水ヒータ（貯湯タンク２５内の補助熱源２２）への起動、停止指令を出力する。
　熱源機２０が冷凍サイクルによって外気から熱を取り込むと、凝縮器である水熱交換器２０２を介して温水（第２冷媒）を加温し、温水が水回路２１内を循環する。熱源機２０が故障した場合や、外気温度低下により熱供給能力が不足した場合には、補助熱源２２として、例えば電気ヒータを用いて更に加熱する。
　水回路２１を循環する温水は、三方弁２３及び循環ポンプ２４の運転状態によって、貯湯タンク２５と、暖房設備である「ラジエータやファンコイルユニット２６、または床暖房２７」とに供給される。
（各種のセンサ）
　図１に示すヒートポンプ式給湯システム１０００は、外気温度センサ３０、往き温水温度センサ３３、戻り温水温度センサ３４、タンク水温センサ３５、室温センサ３６、流量センサ３７を備えている。
（１）外気温度センサ３０は熱源機２０の周辺の外気温を検出する。
（２）往き温水温度センサ３３は、貯湯タンク２５または暖房設備に送られる循環温水の温度を計測する。
（３）戻り温水温度センサ３４は、貯湯タンク及び暖房設備で放熱されて熱源機に戻る循環温水の温度を計測する。
（４）タンク水温センサ３５は、タンク内の垂直方向に少なくとも１箇所以上の水温を計測する。
（５）室温センサ３６は、暖房設備が設置された部屋の少なくとも１箇所の室温を計測する。
（６）流量センサ３７は、水回路２１の温水流量を計測する。
（７）各センサからは、センサ計測値が定期的にシステムコントローラ３２に送られる。
（ユーザ操作）
　実施の形態１のヒートポンプ式給湯システム１０００システムでは、ユーザは、タンクユニット２８に備え付けられたシステムコントローラ３２の操作インタフェースや、暖房を行う部屋などに設置されたリモートコントローラによって、貯湯タンク沸き上げあるいは暖房の運転開始、運転停止を手動で指定する「運転指令」や、貯湯タンク沸き上げあるいは暖房の自動運転、自動停止を許可または禁止する時刻を指定する「運転スケジュール」や、貯湯タンク沸き上げ及び暖房の運転条件判定に必要な「温度」を設定できる構成である。ユーザによって設定された運転指令、運転スケジュールや設定温度は、無線又は有線の通信によって、システムコントローラ３２へ送られる。
　システムコントローラ３２は、外気温度センサ３０、往き温水温度センサ３３～流量センサ３７などのセンサ計測値や、リモートコントローラを介したユーザの設定値をもとに、熱源機コントローラ３１が判断可能な運転指令値を熱源機コントローラ３１に転送または送信する。運転指令値として例えば、起動停止、圧縮機運転周波数、熱源機出湯温度がある。また、システムコントローラ３２は、熱源機２０への運転指令の他に、循環ポンプ２４の回転数または起動停止、補助熱源２２の起動停止、三方弁２３の切替の各運転指令を各機器のアクチュエータに送信可能である。
　図１では、システムコントローラ３２と熱源機コントローラ３１とは別個の構成としたが、両方の機能を含む一つのシステムコントローラ（コンピュータ）として、熱源機筐体内もしくはタンクユニット内に設置してもよい。
　ヒートポンプ式給湯システム１０００の運転は、システムコントローラ３２及び熱源機コントローラ３１によって実行される。
　システムコントローラ３２及び熱源機コントローラ３１の構成要素の機能を説明する。
（１）運転切替手動設定部１は、システムコントローラ３２の操作インタフェースまたはリモートコントローラによってユーザが手動で給湯運転、暖房運転、停止などの運転指令（運転切替）を設定する。
（２）水温計測部２は、往き温水温度センサ３３、戻り温水温度センサ３４、タンク水温センサ３５の各検出値を演算可能なデータに変換して収集する。
（３）運転切替部３は、検出されるタンク水温の値に応じて運転方式を切り替える。実施の形態１のシステムコントローラ３２では、運転切替部３が運転制御部を構成する。
（４）圧縮機周波数設定部４は、制御設定値設定部８によって設定された制御設定値と、運転切替部３が選択した運転方法の演算ロジックに従って圧縮機周波数を設定する。
（５）圧縮機周波数制御部５は、圧縮機の運転周波数を、圧縮機周波数設定部４が設定した周波数に基づいて圧縮機運転周波数を制御する。
（６）運転切替判定値設定部６は、複数の運転方法に対する運転切替判定値としてタンク水温を設定する。
（７）沸き上げ完了判定センサ選択部７は、沸き上げ完了判定対象のセンサを選択する。
（８）制御設定値設定部８は、圧縮機周波数、循環ポンプ流量、三方弁動作、補助ヒータ動作などを決定するための制御設定値を設定する。
（９）循環ポンプ制御部９は、運転切替部３が選択した運転方法に応じてポンプの起動停止、流量を制御する。
（１０）三方弁切替部１０は、貯湯タンク沸き上げか暖房かを切り替える。
（１１）補助ヒータ制御部１１は、補助ヒータ起動、停止を切り替える。
（水温計測部２）
　水温計測部２の有するタンク水温センサ３５は、図１に示すように、鉛直方向に１つないし複数個が、タンク内もしくはタンク水温代替用にタンク壁面に設置される。設置された温度センサにより検出された電圧あるいは電流値は、水温の値に変換される。タンク水温は温度センサにより一定の周期で連続して収集される。
（沸き上げ完了判定センサ選択部７）
　沸き上げ完了判定センサ選択部７は、タンク水温センサ３５が複数設置されている場合に設けられ、鉛直方向に複数個設置された温度センサ（水温センサ３５）のうち、どのセンサの温度を沸き上げ完了判定対象とするかを選択する。例えば、２００Ｌの貯湯タンク２５に対し、タンク頭頂部を０Ｌとして、底面方向に、０Ｌ、５０Ｌ、１００Ｌ、１５０Ｌ、２００Ｌの５箇所に温度センサを設置した場合、沸き上げ完了判定対象を中間位置の１００Ｌとするなど特定の温度センサを判定対象に選択する。あるいは５箇所全部の温度センサが設定温度に到達するように選択することもできる。
（運転切替判定値設定部６）
　運転切替判定値設定部６は、運転切替を判定するためのタンク水温を設定する。設定値は、タンク水温を直接設定しても、あるいは３３～３７のセンサ検出値や運転切替判定値設定部６の設定値を用いて計算してもよい。例えば沸き上げ開始時点のタンク水温検出値と、沸き上げ完了温度の設定値の平均値を運転切替判定値として用いてもよい。
　設定するタンク水温の個数は、運転切替部３が切替を判定する運転の種類の個数に対応する。設定するタンク水温は、沸き上げ開始、沸き上げ完了及び沸き上げ中に運転方法を切り替える水温を設定する。沸き上げ中の運転切り替え温度は複数あってもよい。また、沸き上げ開始、沸き上げ完了、運転切替温度の複数の組み合わせを登録し、曜日や季節によって好きな組合せを選択できる運転スケジュールとして設定してもよい。
（運転切替部３）
　運転切替部３は、運転切替判定値設定部６で設定したタンク水温と、水温計測部２が計測したタンク水温とを比較し、後述する図３に示す判定基準（判定温度）に従って、熱源機２０の運転を切替える。運転切替部３は、貯湯タンク沸き上げ運転開始時は第１の運転方法で運転し、タンク水温が沸き上げ完了温度より低い運転切替判定値に到達すると、第２の運転方法に運転を切り替える。
（圧縮機周波数設定部４）
　圧縮機周波数設定部４は、運転切替部３が判定した運転方法の周波数算出ロジックに基づいて、圧縮機周波数を設定する。圧縮機周波数は、周波数の絶対値の他、定格あるいは上限周波数に対する比率で表してもよい。圧縮機周波数設定部４は、第１の運転方法では制御設定値設定部８にて設定された周波数に設定する。ここでは、図４～６の熱源機の特性をもとに、第１の運転方法での戻り温度範囲において、第２の運転方法よりＣＯＰの高い周波数を設定する。
　第２の運転方法では、制御設定値設定部８にて設定された周波数に圧縮機周波数を設定あるいは、タンク水温の目標値と現在値の偏差や偏差の変化量より、偏差が小さくなる方向に圧縮機周波数設定値を増減させる。
　第１の運転方法及び第２の運転方法で設定される圧縮機周波数の設定値や設定値の増減幅は、外気温度や熱源機への戻り温度、タンク水温などの各センサの検出値に応じて補正してもよい。
（圧縮機周波数制御部５）
　圧縮機周波数制御部５は、圧縮機周波数設定部４が設定した周波数で運転するように、圧縮機２０１のインバータへパルス指令を出力する。なお、圧縮機周波数制御部５は熱源機コントローラ３１の一機能である。熱源機コントローラ３１は、圧縮機周波数の変化に連動して膨張器２０３の電磁弁やファン２０５のファン回転数を制御し、冷凍サイクルを安定に保ちながら熱供給を行う。一方、圧縮機周波数設定部４の設定値によって冷媒温度が上昇し、上限値に達した場合には、熱源機コントローラ３１は、冷凍サイクルを安定に保つために圧縮機周波数を低下させる。
（動作説明）
　次に、図２、図３を参照して、運転切替部３の運転切替動作を説明する。以下の動作主体は運転切替部３である。
　図２は運転切替部３の動作フローである。
　図３は運転切替判定値（運転切替温度）の一例を示す表である。図３の「２０℃」（第１の温度の一例）はＳ１６の判定基準であり、「４０℃」（第２の温度の一例）はＳ１７の判定基準であり、「６０℃」（第３の温度の一例）はＳ１２の判定基準である。
　「熱源機停止または暖房運転中」の場合、すなわち「給湯タンク沸き上げ運転中」ではない場合（Ｓ１１でＮＯ）、運転切替部３は、貯湯タンク２５の水温計測値（タンク水温ともいう）が沸き上げ開始温度（図３のように、例えば２０℃とする）より高ければ（Ｓ１６でＮＯ）、運転状態を継続する（Ｓ２０）。一方Ｓ１６においてタンク水温が沸き上げ開始温度を下回ると、運転切替部３は、沸き上げ開始と判定し（Ｓ１６でＹＥＳ）、処理はＳ１７に進み、貯湯タンク２５の沸き上げを開始する。一方、運転切替手動設定部１にて給湯タンク沸き上げ運転を手動設定された場合には、Ｓ１６の判定に関わらずＳ１７に処理は進む。
　Ｓ１７において、運転切替部３は、タンク水温と設定値である「沸き上げ方式切り替え温度」とを比較する。「沸き上げ方式切り替え温度」図３のように、例えば４０℃とする。
　運転切替部３は、
　タンク水温≦４０度
の場合は、第１の運転方法でヒートポンプ装置を運転する（Ｓ１８）。
　また運転切替部３は、
　タンク水温＞４０度
の場合、第２の運転方法でヒートポンプ装置を運転する（Ｓ１９）。
＜Ｓ１８：第１の運転方法＞
　Ｓ１８の場合、システムコントローラ３２の運転切替部３は、三方弁２３を給湯側に切り替え、定格もしくは制御設定値設定部８に設定された流量または定格に対する流量比または回転数で循環ポンプ２４の運転を開始し、流量が安定した後に熱源機２０を起動し、「第１の運転方法」で熱源機２０を運転する。ここで「第１の運転方法」とは、制御設定値設定部８によって設定された、後述する第２の運転方法で設定される周波数よりＣＯＰが高い周波数で圧縮機２０１を運転する運転方法である。後述の図５は、熱源機２０の圧縮機周波数ごとの、戻り温水温度とＣＯＰとの関係を示す図であるが、圧縮機２０１にとってＣＯＰが高い周波数は、図５に示すように、定格周波数よりも低い周波数であるため、定格周波数での運転より少ない熱量供給で運転を行うこととなる。
　「第１の運転方法」が開始されると、処理は、Ｓ１８→「ＥＮＤ」→「ＳＴＡＲＴ」→Ｓ１１→Ｓ１２に進むことになる。Ｓ１２では、運転切替部３は「タンク水温」と「沸き上げ完了温度」とを比較する。「沸き上げ完了温度」は図３のように、例えば６０℃とする。
　この場合、運転切替部３は、
　「タンク水温」≧６０℃
が、所定の期間継続するかを判定する。「第１の運転方法」が開始されたばかりでは通常継続しないので、処理はＳ１４に進む。所定の期間のタンク温度の検出値において、所定の閾値以上のタンク温度の上昇がある場合は（Ｓ１４でＮＯ）、処理は再びＳ１７に進む。なお、継続判定期間、温度上昇判定の閾値は運転切替判定値設定部６で設定される。
＜Ｓ１８：第２の運転方法＞
　運転切替部３は、タンク水温が運転切替判定値（４０℃）に到達すると（Ｓ１７でＮＯ）、「第２の運転方法」に切り替える（Ｓ１９）。「第２の運転方法」は、沸き上げを加速する運転方法である。第１の運転方法では少ない熱量供給で運転しているため水温上昇が遅い。このため、「第２の運転方法」では、切り替え時点で沸き上げ完了温度とのタンク水温偏差が大きいので、圧縮機周波数を定格、上限、あるいは制御設定値設定部８で設定された、第１の運転方法より高い周波数まで上昇させて運転を行う。ここでは、運転周波数を上げているので、熱源機のＣＯＰは低下する。
　このＳ１９において「第２の運転方法」が開始されると、処理は、Ｓ１９→「ＥＮＤ」→「ＳＴＡＲＴ」→Ｓ１１→Ｓ１２に進むことになる。「第２の運転方法」による運転の結果、タンク水温が沸き上げ停止温度（６０℃）に到達し、所定の期間継続すれば（Ｓ１２でＹＥＳ）、運転切替部３は、沸き上げ完了と判断し、停止または暖房運転に移行する（Ｓ１３）。この後の処理は、Ｓ１３→「ＥＮＤ」→「ＳＴＡＲＴ」→Ｓ１１→Ｓ１６→Ｓ２０と進む。
　一方、沸き上げ完了温度（６０℃）に到達せず（Ｓ１２でＮＯ）、所定の期間にタンク温度上昇がなければ（Ｓ１４でＹＥＳ）、運転切替部３は熱源機２０の能力不足と判定し、補助ヒータ（補助熱源２２）を起動し、沸き上げ停止温度に達するまで運転する（Ｓ１５）。
　図４は、熱源機２０の圧縮機周波数ごとの、戻り温水温度と供給熱量との関係を示す図である。図４では、上のグラフほど、圧縮機周波数が高い。
　図５は、熱源機２０の圧縮機周波数ごとの、戻り温水温度とＣＯＰとの関係を示す図である。図５では、上のグラフほど、圧縮機周波数が低い。
　図６は、戻り温水温度ごとの、外気温度とＣＯＰとの関係を示す図である。図６では、下のグラフに向かうほど、戻り温度が高い。
　次に、従来方式との運転性能の差について、図４と図５をもとに説明する。図４、図５は、戻り温水温度に対して各圧縮機周波数における供給熱量、ＣＯＰ特性を表すイメージ図である。
（１）圧縮機周波数によるＣＯＰの差は、戻り温水温度が低い領域では差が大きく、高い領域では差が小さくなっている。
　また、図７は、図４、図５の特性をもとに、従来の沸き上げ時間と同じ沸き上げ時間としたときの、実施の形態１のヒートポンプ式給湯システム１０００による水温変化とＣＯＰ変化とを表している。図７のグラフにおいて点線は従来を示し、実線はヒートポンプ式給湯システム１０００を示す。
　図７に示すように、従来の運転とヒートポンプ式給湯システム１０００による運転とを比較すると、同じ沸き上げ時間になるように運転切替判定値を設定した場合、
（１）ＣＯＰを優先する「第１の運転方法」では、周波数の違いによるＣＯＰの差が大きく、低い周波数に固定して運転することによりＣＯＰが大幅に向上する。一方で、供給熱量が少なくタンク水温の上昇が遅くなっている。
（２）そのため、沸き上げを加速する「第２の運転方法」で、タンク水温の上昇を速めている。「第２の運転方法」は、沸き上げ目標温度とタンク水温の偏差や偏差の変化量により、偏差を小さくする方向に周波数を増減させる。
　偏差が大きい間は、常に周波数を上昇させる運転になるので、短時間で定格または上限周波数まで上昇し、沸き上げ運転が加速される。
　「第２の運転方法」は周波数を上げて運転しているので従来方式よりもＣＯＰが低下するが、この温度帯での周波数の違いによるＣＯＰの差は小さい。
　その結果、「第１の運転方法」のＣＯＰ向上分が「第２の運転方法」のＣＯＰ低下分を上回り、沸き上げ期間の平均ＣＯＰが向上する。
　間接加熱方式では、タンク水温の上昇速度はタンク内の水温差による自然対流の大きさによって決まり、第２の運転方法で運転している時点では、対流の起こっていない運転開始直後より温度上昇速度が速い。タンク目標温度と出湯温度上限の値が近い場合には、従来方式の運転は温水温度上限による能力抑制での運転時間が長くなるが、第１の運転方法から第２の運転方法に切り替えた場合は運転切替の時点で温水温度も上限まで達しておらず供給熱量を増やす余力があるので、従来方式の運転と比べても沸き上げ時間の延長は少なく済む。従って、給湯利用による湯切れ発生のリスクは従来と同等に保ちつつＣＯＰを向上させることができる。
　また、本実施の形態１では、「第１の運転方法」として、ＣＯＰの高い圧縮機周波数に固定して運転する例を説明したが、別の運転方法として、タンク水温と往きまたは戻り温水温度の温度差一定あるいは、温水の往復温度差×循環ポンプ流量の値を一定に保つ運転方法を用いてもよい。循環ポンプが固定速の場合は、循環ポンプ流量を用いず温水の往復温度差を一定としてもよい。これらの方法はいずれも、温水からタンクへの供給熱量を管理することができるので、温水が水熱交換器２０２から受け取る熱量と、温水がタンクへ供給する熱量の差が広がらないようにして温水温度の上昇を抑え、ＣＯＰの向上が可能である。
　以上の運転方法を用いることにより、間接加熱方式のヒートポンプ式給湯システムにおいて、従来と同等の沸上時間を維持しつつ、よりＣＯＰの高い沸き上げ運転を行うことができる。
　実施の形態１のヒートポンプ式給湯システム１０００によれば、沸き上げ運転開始後は、タンク水温上昇速度が上がるまで、圧縮機周波数を低めに維持して温水温度上昇を抑える第１の運転方法で運転するので熱源機のＣＯＰが向上する。さらに、第１の運転方法から第２の運転方法運転切替後は、タンク水温との偏差によって早期に温水温度を上昇させる。このため、タンク水温も追従して短時間で温度上昇し沸き上げ時間を延長せずにすむ。よって、沸き上げ時間を延長せずに沸き上げ期間の平均ＣＯＰを向上することができる。
　実施の形態２．
　図８は、実施の形態２におけるシステムコントローラ３２の構成図である。実施の形態２のシステムコントローラ３２は、さらに、高ＣＯＰ運転周波数算出部１２を備えた点が特徴である。実施の形態２のシステムコントローラ３２では、運転切替部３と高ＣＯＰ運転周波数算出部１２とが運転制御部を構成する。
（高ＣＯＰ運転周波数算出部１２）
　高ＣＯＰ運転周波数算出部１２は、圧縮機２０１の各周波数に対し、図４から図６のような、特性データ群を記憶している。例えば高ＣＯＰ運転周波数算出部１２は、戻り温水温度を入力として与えられると、図４～６に示す特性データ（対応関係情報の一例）の近似式から、ＣＯＰの最も高い運転周波数を算出する。
　あるいは、制御設定値設定部８で第１の運転方法での下限能力値を設定しておき、運転開始時点の熱源機２０への戻り温度や外気温度と、下限能力値以上で最もＣＯＰの高い運転周波数を図４～６の特性データの近似式から求めてもよい。
　この運転方法においては、運転切替部３は、ＣＯＰを優先する「第１の運転方法」が選択されると、戻り温水温度に基づき高ＣＯＰ運転周波数算出部１２によって算出されたＣＯＰの最も高い運転周波数で運転を行う。
　以上の運転方法を用いることにより、運転切替部３は、第１の運転方法では高ＣＯＰ運転周波数算出部１２によって算出された最もＣＯＰの高い周波数を自動で選んで運転を行うので、第１の運転方法による高いＣＯＰ向上効果が得られる。
　実施の形態３．
　図９は、実施の形態３におけるヒートポンプ式給湯システムの運転方法である。システムコントローラ３２は、実施の形態２の構成に対して、さらに、沸き上げ時間推定部１３を備えた。沸き上げ時間推定部１３は、タンク目標水温までの沸き上げ時間を推定する。実施の形態３のシステムコントローラ３２では、運転切替部３と沸き上げ時間推定部１３とが運転制御部を構成する。
　図１０は実施の形態３における一次遅れ特性を説明する図である。タンクの水温変化は、図１０のように、概ね、むだ時間と一次遅れによる特性を示す。
　時定数は、水熱交換器２０２における温水往き帰りの温度差と流量とを一定に保つ供給熱量一定運転（沸き上げ時間推定運転の一例）を行い、同一供給熱量で数分間運転を継続し水温上昇特性の傾きが安定したところで、その傾きで目標温度まで上昇したと仮定したときの沸き上げ時間を計算することにより把握することができる。
　一次遅れによる時定数τ秒経過後の到達値は目標値の６３％であるが、３τ秒経過すれば９５％に達するため、３τ秒の時間により現在の供給熱量での沸き上げ完了までの時間を推定可能である。
　運転切替部３は、沸き上げ時間推定部１３によって算出された沸上推定時間Ｔ（推定）と、運転切替判定値設定部６にて設定された目標沸上時間Ｔ（目標）と、沸上時間の許容誤差ΔＴとを用いて、運転方式を切り替える。
　沸上推定時間Ｔ（推定）が、目標沸上時間Ｔ（目標）に沸上時間許容誤差ΔＴの値を加えた時間より長ければ、
　すなわち、
　Ｔ（推定）＞Ｔ（目標）＋ΔＴ
ならば、
　運転切替部３は、沸き上げ時間を優先する「第２の運転方法」に切り替え、沸上推定時間が、目標沸上時間Ｔ（目標）から沸上時間許容誤差ΔＴを差し引いた時間より短ければ、
　つまり、
　Ｔ（推定）＜Ｔ（目標）－ΔＴ
ならば、
　運転切替部３は、ＣＯＰを優先する「第１の運転方法」で運転する。
　すなわち、システムコントローラ３２は、ヒートポンプ式給湯システム１０００を対象として、貯湯タンク水が所定の沸き上げ温度に至るまでの目標沸上時間Ｔ（目標）を指定されると、貯湯タンク水が沸き上げ温度に至る沸き上げ時間を推定するための沸き上げ時間推定運転を所定のタイミングでヒートポンプ式給湯システム１０００に対して都度実行することにより、沸き上げ温度に達するまでに要する時間を示す沸上推定時間Ｔ（推定）（沸き上げ時間推定値）を算出する。システムコントローラ３２は、算出した沸上推定時間Ｔ（推定）と、指定された目標沸上時間Ｔ（目標）とに基づいて、熱源機２０のＣＯＰを重視した「第１の運転方式」と、貯湯タンク水の水温上昇を重視した「第２の運転方法」とのいずれかの運転方式でヒートポンプ式給湯システム１０００を運転する。
　実施の形態３の運転方法を用いることにより、沸き上げ時間が目標値に近くなるように随時調整しながら、高ＣＯＰ運転を織り交ぜて運転することができるので、沸き上げ時間を維持しつつ、平均ＣＯＰの高い沸き上げ運転を、自動運転で実現することができる。
　実施の形態３の運転方法では、温度変化特性から求めた推定沸き上げ時間に応じてＣＯＰ優先運転と沸き上げ時間優先運転を随時調整しながら運転を行う。よって、沸き上げ時間を維持しつつ、平均ＣＯＰの高い沸き上げ運転をノウハウに依存する設定値がなくとも行うことができる。
　実施の形態４．
　図１１～図１４を参照して実施の形態４を説明する。実施の形態４のシステム構成は実施の形態１の図１と同じである。実施の形態４では、第２の熱交換器２９の伝熱効率を推定する指標として、熱源機２０への戻り温水温度と、タンク水温との、両者の時間あたりの温度変化量に着目する。なお、熱源機２０への戻り温水とは、図１に矢印４１で示すように、水回路２１において水熱交換器２０２に流入する循環温水（第２冷媒）である。
　図１１の（ａ）は、第２の熱交換器２９の伝熱効率が低い場合の戻り温水温度Ｌ１とタンク水温Ｌ２とを示す。（ａ）の横軸は時間を示し、縦軸は温度を示す。「Ｌ１」は戻り温水温度のグラフを示し、「Ｌ２」はタンク水温Ｌ２のグラフを示す。また、「ｍ１」は戻り温水温度Ｌ１のグラフの傾きを示し、「ｍ２」はタンク水温Ｌ２のグラフの傾きを示す。即ち、傾きｍ１、傾きｍ２は、戻り温水温度Ｌ１、タンク水温Ｌ２それぞれの単位時間あたりの温度変化を示す。
　図１１の（ｂ）は、熱源機２０の出力抑制後の、戻り温水温度Ｌ１とタンク水温Ｌ２とを示す図である。
　図１２の（ａ）は、第２の熱交換器２９の伝熱効率が高い場合の戻り温水温度Ｌ１とタンク水温Ｌ２とを示す。
　図１２の（ｂ）は、熱源機２０の出力上昇後の、戻り温水温度Ｌ１とタンク水温Ｌ２との傾きｍ１、ｍ２を示す図である。図１２の（ａ）、（ｂ）は、図１１の（ａ）、（ｂ）に対応する。
　図１１の（ａ）に示すように、第２の熱交換器２９の伝熱効率が低い場合は、循環温水の放熱量が少ないために、戻り温水温度の時間変化量（傾きｍ１）が、タンク水温Ｌ２の時間変化量（傾きｍ２）よりも大きくなる。
　すなわち、第２の熱交換器２９の伝熱効率が低い場合には、
　傾きｍ１＞傾きｍ２
となる。
　一方で図１２の（ａ）のように第２の熱交換器２９の伝熱効率が良くなっている場合には、循環温水の放熱量が大きいために、戻り温水温度とタンク水温との温度差が少なくなる。つまり第２の熱交換器２９の伝熱効率が高い場合は、図１２の（ａ）のように、戻り温水温度の時間変化量（傾きｍ１）が、タンク水温Ｌ２の時間変化量（傾きｍ２）よりも小さくなる。
　すなわち、第２の熱交換器２９の伝熱効率が高い場合には、
　傾きｍ１＜傾きｍ２
となる。
　システムコントローラ３２の運転切替部３（運転制御部）は、水温計測部２の取得した各センサの検出値から、図１１の（ａ），図１２の（ａ）に示すような、戻り温水温度Ｌ１、タンク水温Ｌ２における時間変化量（傾きｍ１、傾きｍ２）を取得する。戻り温水温度は戻り温水温度センサ３４によって検出し、タンク水温はタンク水温センサ３５によって検出する。傾きｍ１、ｍ２である時間変化量は、運転切替部３が、例えば１分間毎の計測値における温度偏差をとる。なお運転開始直後などは循環経路（水回路２１）のたまり水の影響などで値がばらつく。このため、運転切替部３は、運転開始直後における過去数点の計測値を記憶しておき、これらの計測値に対して最小二乗法や移動平均法などを適用することで、運転開始直後における時間変化量を求めるようにしてもよい。
　図１１の（ａ）のように、タンク水温の時間変化量（傾きｍ２）に対し、戻り温水温度の時間変化量（傾きｍ１）の方が大きければ、運転切替部３は、第２の熱交換器２９の伝熱効率が低くなっていると判断する。この場合、運転切替部３は、図１１の（ａ）から（ｂ）のように制御を移行し、伝熱効率が低いときには熱源機２０の出力を下げて運転し、図１１の（ｂ）のように傾きｍ１と傾きｍ２とを近づける。一方、図１２の（ａ）のように、タンク水温の時間変化量（傾きｍ２）の方が、戻り温水温度の時間変化量（傾きｍ１）よりも大きければ、運転切替部３は、第２の熱交換器２９の伝熱効率が高くなっていると判断する。そして、運転切替部３は、図１２の（ａ）から（ｂ）のように制御を移行する。すなわち、運転切替部３は、伝熱効率が高いときには、熱源機２０の出力を上げて運転し、図１２の（ｂ）のように傾きｍ１と傾きｍ２とを近づける。
　以上のように、戻り温水温度とタンク水温との時間変化量の大小で熱源機２０の制御を行うことで、伝熱効率が低いことによる熱源機２０への戻り温水温度上昇を抑制できるので、高いＣＯＰで熱源機２０を運転することができる。
　また、伝熱効率が低く、熱源機２０の出力抑制中（図１１の（ａ）から（ｂ）への制御の場合）に給湯が長時間行われた場合には、加熱が間に合わなくなり、一般には湯切れのリスクが高まる。しかし、上記で述べた方式によれば以下の理由により「湯切れのリスク」を回避できる。
　図１３は貯湯タンク２５内部を模式的に示す図である。
　図１４は、往き温水温度Ｌ１１、戻り温水温度Ｌ１２等の時間変化を示すグラフである。図１４において「Ｌ１１」等は以下の意味である。
（１）「Ｌ１１」は「往き温水温度」を示す。「往き温水」とは、図１に矢印４２で示すように、水回路２１において水熱交換器２０２から流出する循環温水（第２冷媒）である。
（２）「Ｌ１２」は「戻り温水温度」を示す。「戻り温水」とは、図１に矢印４１で示すように、水回路２１において水熱交換器２０２へ流入する循環温水（第２冷媒）である。
（３）「Ｌ２１」は、タンク水温を示す。タンク水温Ｌ２１は、図１３のように、貯湯タンク２５のほぼ中央部に配置されたタンク水温センサ３５によって検出されたタンク水温である。図１３のタンク水温センサ３５は、第２の熱交換器２９よりも上部に設置されている。
（４）「Ｌ２２」は、貯湯タンク２５の下部（図１３の斜線で示す範囲４３）におけるタンク水温を示す。
（５）破線で示す図１４の範囲４４は、給湯利用時を示している。
　給湯が行われると、図１４の範囲４４に示すタンク水温Ｌ２２のように、貯湯タンク２５の下部（図１３の範囲４３）の水温が低下する。しかし、図１３のタンク水温センサ３５のように、タンク水温センサ３５が、第２の熱交換器２９より上方に設置されている場合には、すぐにはタンク水温の低下が検出されないため、給湯が行われていることを確認できるまでに時間遅れがある。一方で第２の熱交換器２９の一部は、給湯によって貯湯タンク２５の下部（範囲４３）に供給される冷水によって伝熱量が増えるので、戻り温水温度が低下することになる。ここでの伝熱量の増加は、循環温水と貯湯タンク水との温度差拡大と、給水による強制対流の効果で伝熱効率が顕著に増すためであり、この変化は速やかに現れる。その結果、図１４の範囲４４における戻り温水温度Ｌ１２とタンク水温Ｌ２１との関係では、循環温水温度（戻り温水温度１２）の傾きｍ１が減少する。このため、運転切替部３は、傾きｍ１を回復させるために、図１２の（ａ）から（ｂ）への制御として、熱源機２０の出力を上昇させて運転することになる。従って、運転切替部３は、給湯利用がタンク水温変化として現れる前に熱源機２０の出力を上げて運転するので、湯切れリスクの増大を回避できる。
　なお、図１１及び図１２の説明では、水熱交換器２０２へ流入する第２冷媒（戻り温水）の温度に基づき傾きｍ１を求め、戻り温水温度の時間変化（傾きｍ１）と、タンク水温の時間変化（傾きｍ２）との大小を比較して熱源機２０の出力を制御した。この他、戻り温水の温度変化の代わりに、水熱交換器２０２から流出する第２冷媒（往き温水）の温度に基づき往き温水の傾きｍ１を求め、往き温水温度の時間変化（傾きｍ１）と、タンク水温の時間変化（傾きｍ２）との大小を比較して、熱源機２０の出力を制御してもよい。
　また、実施の形態５では、戻り温水（あるいは往復き温水）の時間変化量（傾きｍ１）と、タンク水温の時間変化（傾きｍ２）とを用いて熱源機２０を制御したが、運転切替部３は、第２冷媒の温度（戻り温水温度、往復き温水温度のどちらを用いてもよい）と、タンク水温とから熱源機２０の出力を制御しても構わない。例えば、運転切替部３は、戻り温水（あるいは往復き温水）とタンク水温との温度差が広がる場合には熱源機２０の出力を低くする制御を実行し、温度差が狭まる場合には熱源機２０の出力を高くする制御を実行してもよい。
　実施の形態５．
　図１５を参照して実施の形態５を説明する。実施の形態５のシステム構成は実施の形態１の図１と同じである。実施の形態５は、後述の「第２冷媒の上限温度への推定到達時間」と「タンク水温の目標温度への推定到達時間」とが等しくなるように、運転切替部３が圧縮機２０１の運転周波数を制御する実施形態である。
　図１５は、実施の形態５における運転切替部３による制御を示す図である。
　図１５の（ａ），（ｂ），（ｃ）において、
（１）「Ｌ１０」は、第２冷媒（図１に矢印４２で示す往き温水）の温度変化を示すグラフである。
（２）「Ｌ２０」は、タンク水温の変化を示すグラフである。
（３）「Ｔ１０」は、第２冷媒の上限温度（設定値）を示す。
（４）「Ｔ２０」は、タンク水温の目標温度（設定値）を示す。
（５）「ｔ１」は、原点「０」を基準時刻とした場合における、第２冷媒の温度が上限温度Ｔ１０に達するまでの推定到達時間（時刻）である。「ｔ１」を第２冷媒上限温度への推定到達時間ともいう。
（６）「ｔ２」は、原点「０」を基準時刻とした場合における、タンク水温が目標温度Ｔ２０に達するまでの推定到達時間（時刻）である。「ｔ２」を貯湯タンク目標温度への推定到達時間ともいう。
　第２冷媒（往き温水）の上限温度への推定到達時間（原点～時刻ｔ１、単にｔ１ともいう）が長い場合には、第２冷媒温度は低めに推移するので、ＣＯＰは向上するが沸き上げ時間の増加につながる。一方で、第２冷媒（往き温水）の上限温度への推定到達時間が短い場合には、第２冷媒温度は高めに推移するので、沸き上げ時間は短いがＣＯＰの低下につながる。ここで、第２冷媒の「上限温度」とは、運転切替判定値設定部６あるいは運転切替手動設定部１等によって、運転切替部３に対して設定された値であり、往き温水（図１の矢印４２）の上限温度となる設定値である。また「上限温度への推定到達時間ｔ１」とは、基準となる時刻（図１５の（ａ），（ｂ），（ｃ）の原点時刻）から、往き温水が上限温度Ｔ１０となるまでの時間（期間）である。前記のように、「上限温度への推定到達時間ｔ１」が長い場合には、沸き上げ時間の増加につながり、「上限温度への推定到達時間ｔ１」が短い場合には、ＣＯＰの低下につながる。そこで、沸き上げ時間の増加とＣＯＰ低下のトレードオフを考慮し、運転切替部３は、第２冷媒温度（往き温水温度）の「上限温度への推定到達時間ｔ１」と、タンク水温の目標温度Ｔ２０（貯湯タンク目標温度）への推定到達時間ｔ２（原点～時刻ｔ２、単にｔ２ともいう）とが等しくなるように、熱源機２０の出力を制御する。ここでタンク水温の目標温度、つまり「貯湯タンク目標温度Ｔ２０」は、運転切替判定値設定部６あるいは運転切替手動設定部１等によって、運転切替部３に対して設定された値であり、タンク水温の目標温度である。
　運転切替部３は、第２冷媒温度（往き温水温度）の単位時間あたり温度変化（傾きｍ１）と、タンク水温の単位時間あたり温度変化（傾きｍ２）を、実施の形態４で述べた方法で求め、同様の変化量を仮定して第２冷媒の「上限温度への推定到達時間ｔ１」を推定する。第２冷媒温度とタンク水温とでそれぞれの推定到達時間ｔ１、ｔ２にずれがある場合には、運転切替部３は、熱源機２０の出力を調整する。
　図１５の（ａ）は、運転切替部３による推定の結果、タンク水温のほうが、第２冷媒よりも早く設定値に到達する場合を示している。
　つまり、
　時刻ｔ１＞時刻ｔ２
の場合である。
　このようにタンク水温のほうが早く設定値（貯湯タンク目標温度Ｔ２０）に達する場合には、図１５の（ａ）から（ｂ）への移行に示すように、運転切替部３は熱源機２０の出力を上げて運転する。
　図１５の（ｂ）は、運転切替部３による推定の結果、第２冷媒のほうが、タンク水温よりも早く設定値に到達する場合を示している。
　つまり、
　時刻ｔ２＞時刻ｔ１
の場合である。
　第２冷媒のほうが早く設定値（上限温度Ｔ１０）に達する場合には、図１５の（ｂ）から（ｃ）への移行に示すように、運転切替部３は、熱源機２０の出力を下げて運転する。
　これら図１５の（ａ），（ｂ）の熱源機２０の運転方法により、図１５の（ｃ）のように、タンク水温及び第２冷媒温度とも、同様の時刻に設定値に到達するように制御される。このような制御により、第２冷媒温度の上限温度到達による出力抑制が不要となる。従って、沸き上げ時間の延長が少なく、高ＣＯＰで熱源機２０を運転することができる。なお、運転切替部３は、第２冷媒温度が上限温度Ｔ１０に到達した場合には、圧縮機２０１の運転周波数を制御することによって第２冷媒温度を上限温度Ｔ１０に維持する。
　なお、実施の形態４、５では、運転切替部３が熱源機２０の出力を制御する、あるいは、運転切替部３が熱源機２０の出力を調整すると説明しているが、より具体的には、「熱源機２０の出力を制御する」あるいは「熱源機２０の出力を調整する」とは、運転切替部３が、圧縮機２０１の運転周波数を制御することを意味する。
　実施の形態６．
　図１６を参照して実施の形態６を説明する。実施の形態６はシステムコントローラ３２のハードウェア構成に関する。熱源機コントローラ３１もシステムコントローラ３２と同様のハードウェア構成である。あるいはシステムコントローラ３２と熱源機コントローラ３１とを図１６のハードウェア構成の一つのコンピュータとしてもよい。
　図１６において、システムコントローラ３２は、プログラムを実行するＣＰＵ８１０（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）を備えている。ＣＰＵ８１０は、バス８２５を介して表示装置８１３、操作キー８１４、通信ボード８１６、記憶装置８２０と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。記憶装置８２０はＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、磁気ディスク装置のいずれかまたは複数によって構成される。
　通信ボード８１６、操作キー８１４などは、入力部、入力装置の一例である。また、通信ボード８１６、表示装置８１３などは、出力部、出力装置の一例である。通信ボード８１６は、リモートコントローラと無線でデータのやりとりを行う。
　記憶装置８２０には、オペレーティングシステム８２１（ＯＳ）、プログラム群８２３、ファイル群８２４が記憶されている。プログラム群８２３のプログラムは、ＣＰＵ８１０、オペレーティングシステム８２１により実行される。
　上記プログラム群８２３には、以上の実施の形態の説明において「～部」として説明した機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ８１０により読み出され実行される。
　ファイル群８２４には、以上の実施の形態の説明において、「～の判定結果」、「～の算出結果」、「～の抽出結果」、「～の生成結果」、「～の処理結果」として説明した情報や、データや信号値や変数値やパラメータなどが、「～ファイル」や「～データベース」の各項目として記憶されている。記憶装置に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ８１０によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示などのＣＰＵの動作に用いられる。抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示のＣＰＵの動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
　また、以上に述べた実施の形態１の説明において、データや信号値は、記憶装置８２０の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス８２５や信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
　また、以上の実施の形態の説明において、「～部」として説明したものは、「～手段」、「～回路」、「～機器」であってもよく、また、「～ステップ」、「～手順」、「～処理」であってもよい。すなわち、「～部」として説明したものは、ＲＯＭに記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。すなわち、プログラムは、以上に述べた「～部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、以上に述べた「～部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
　以上の実施の形態では、システムコントローラ３２を説明したが、システムコントローラ３２の動作をコンピュータに実行させる給湯システム制御プログラムとして把握することも可能である。あるいは、このプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として把握することも可能である。さらに、システムコントローラ３２の動作を給湯システム運転方法として把握することも可能である。
　１　運転切替手動設定部、２　水温計測部、３　運転切替部、４　圧縮機周波数設定部、５　圧縮機周波数制御部、６　運転切替判定値設定部、７　沸き上げ完了判定センサ選択部、８　制御設定値設定部、９　循環ポンプ制御部、１０　三方弁切替部、１１　補助ヒータ制御部、１２　高ＣＯＰ運転周波数算出部、１３　沸き上げ時間推定部、２０　熱源機、２０－１　筐体、２１　水回路、２２　補助熱源、２３　三方弁、２４　循環ポンプ、２５　貯湯タンク、２６　ラジエータ、２７　床暖房、２８　タンクユニット、２９　第２の熱交換器、３０　外気温度センサ、３１　熱源機コントローラ、３２　システムコントローラ、３３　往き温水温度センサ、３４　戻り温水温度センサ、３５　タンク水温センサ、３６　室温センサ、３７　流量センサ、２０１　圧縮機、２０２　水熱交換器、２０３　膨張器、２０４　蒸発器、２０５　ファン、１０００　ヒートポンプ式給湯システム。

Claims (15)

  1. 　圧縮機、第１の放熱器、膨張機構、蒸発器が順次に配管で接続され、圧縮機で加熱された第１冷媒が循環する第１冷媒回路を有するヒートポンプ装置と、
    　前記第１の放熱器と、貯湯タンクに貯えられた貯湯タンク水と熱交換する第２の放熱器とが接続され、前記第１の放熱器を通過する前記第１冷媒によって加熱された第２冷媒が循環することで前記第２の放熱器によって前記貯湯タンク水を加熱する第２冷媒回路と、
    　前記貯湯タンク水のタンク水温を検出するタンク水温検出センサと
    を備えた給湯システムを対象として、
    　前記タンク水温検出センサによって検出された貯湯タンク水のタンク水温が第１の温度以下になると、第１の温度よりも高い第２の温度になるまで前記ヒートポンプ装置の成績係数を重視した運転方式である第１の運転方式で前記給湯システムを運転し、タンク水温が前記第２の温度を超えると、タンク水温が第２の温度よりも高い第３の温度になるまで、タンク水温の上昇を重視した運転方式である第２の運転方式で前記給湯システムを運転する運転制御部
    を備えたことを特徴とする給湯システム制御装置。
  2. 　前記運転制御部は、
    　前記第１の運転方式として、予め設定された運転周波数で前記圧縮機を運転することを特徴とする請求項１記載の給湯システム制御装置。
  3. 　前記給湯システムは、さらに、
    　前記第１の放熱器から流出する第２冷媒の流出温度を検出する第２冷媒温度検出センサを備え、
    　前記運転制御部は、
    　前記第１の運転方式として、前記第２冷媒温度検出センサによって検出される第２冷媒の流出温度と、前記タンク水温検出センサによって検出された貯湯タンク水のタンク水温との温度差が一定になるように、前記給湯システムを運転することを特徴とする請求項１記載の給湯システム制御装置。
  4. 　前記給湯システムは、さらに、
    　前記第１の放熱器から流出する第２冷媒の流出温度と、前記第１の放熱器に流入する第２冷媒の流入温度とを検出する第２冷媒温度検出センサと、
    　前記第２冷媒回路を流れる第２冷媒の流量を調節する循環ポンプと
    を備え、
    　前記運転制御部は、
    　前記第１の運転方式として、前記第２冷媒温度検出センサによって検出される第２冷媒の流出温度と流入温度との温度差に前記循環ポンプによる前記第２冷媒の流量を乗じた積が一定になるように、前記循環ポンプを含む前記給湯システムを運転することを特徴とする請求項１記載の給湯システム制御装置。
  5. 　前記給湯システムは、さらに、
    　前記第１の放熱器に流入する第２冷媒の流入温度を検出する第２冷媒温度検出センサを備え、
    　前記給湯システム制御装置は、さらに、
    　前記第１の放熱器に流入する第２冷媒の前記流入温度と、前記圧縮機の運転周波数との対応関係を示す対応関係情報を記憶する記憶部を備え、
    　前記運転制御部は、
    　前記第２冷媒温度検出センサによって検出された前記流入温度をキーとして、前記記憶部の対応関係情報から前記第２冷媒温度検出センサによって検出された前記流入温度に対応する圧縮機の運転周波数を特定し、特定した運転周波数で前記圧縮機を運転することを特徴とする請求項２記載の給湯システム制御装置。
  6. 　圧縮機、第１の放熱器、膨張機構、蒸発器が順次に配管で接続され、圧縮機で加熱された第１冷媒が循環する第１冷媒回路を有するヒートポンプ装置と、
    　前記第１の放熱器と、貯湯タンクに貯えられた貯湯タンク水と熱交換する第２の放熱器とが接続され、前記第１の放熱器を通過する前記第１冷媒によって加熱された第２冷媒が循環することで前記第２の放熱器によって前記貯湯タンク水を加熱する第２冷媒回路と、
    　前記貯湯タンク水のタンク水温を検出するタンク水温検出センサと
    を備えた給湯システムを対象として、
    　前記貯湯タンク水が所定の沸き上げ温度に至るまでの目標沸き上げ時間が指定されると、前記貯湯タンク水が前記沸き上げ温度に至る沸き上げ時間を推定するための沸き上げ時間推定運転を所定のタイミングで前記給湯システムに対して都度実行することにより、前記沸き上げ温度に達するまでに要する時間を示す沸き上げ時間推定値を算出し、算出した前記沸き上げ時間推定値と、指定された前記目標沸き上げ時間とに基づいて、前記ヒートポンプ装置の成績係数を重視した運転方式である第１の運転方式と、貯湯タンク水のタンク水温の上昇を重視した運転方式である第２の運転方式とのいずれかの運転方式で前記給湯システムを運転する運転制御部
    を備えたことを特徴とする給湯システム制御装置。
  7. 　コンピュータを、
    　圧縮機、第１の放熱器、膨張機構、蒸発器が順次に配管で接続され、圧縮機で加熱された第１冷媒が循環する第１冷媒回路を有するヒートポンプ装置と、
    　前記第１の放熱器と、貯湯タンクに貯えられた貯湯タンク水と熱交換する第２の放熱器とが接続され、前記第１の放熱器を通過する前記第１冷媒によって加熱された第２冷媒が循環することで前記第２の放熱器によって前記貯湯タンク水を加熱する第２冷媒回路と、　前記貯湯タンク水のタンク水温を検出するタンク水温検出センサと
    を備えた給湯システムを対象として、
    　前記タンク水温検出センサによって検出された貯湯タンク水のタンク水温が第１の温度以下になると、第１の温度よりも高い第２の温度になるまで前記ヒートポンプ装置の成績係数を重視した運転方式である第１の運転方式で前記給湯システムを運転し、タンク水温が前記第２の温度を超えると、タンク水温が第２の温度よりも高い第３の温度になるまで、タンク水温の上昇を重視した運転方式である第２の運転方式で前記給湯システムを運転する運転制御部
    として機能させることを特徴とする給湯システム制御プログラム。
  8. 　圧縮機、第１の放熱器、膨張機構、蒸発器が順次に配管で接続され、圧縮機で加熱された第１冷媒が循環する第１冷媒回路を有するヒートポンプ装置と、
    　前記第１の放熱器と、貯湯タンクに貯えられた貯湯タンク水と熱交換する第２の放熱器とが接続され、前記第１の放熱器を通過する前記第１冷媒によって加熱された第２冷媒が循環することで前記第２の放熱器によって前記貯湯タンク水を加熱する第２冷媒回路と、
    　前記貯湯タンク水のタンク水温を検出するタンク水温検出センサと
    を備えた給湯システムを対象として、
    　前記タンク水温検出センサによって検出された貯湯タンク水のタンク水温が第１の温度以下になると、第１の温度よりも高い第２の温度になるまで前記ヒートポンプ装置の成績係数を重視した運転方式である第１の運転方式で前記給湯システムを運転し、タンク水温が前記第２の温度を超えると、タンク水温が第２の温度よりも高い第３の温度になるまで、タンク水温の上昇を重視した運転方式である第２の運転方式で前記給湯システムを運転することを特徴とする給湯システム運転方法。
  9. 　圧縮機、第１の放熱器、膨張機構、蒸発器が順次に配管で接続され、圧縮機で加熱された第１冷媒が循環する第１冷媒回路を有するヒートポンプ装置と、
    　前記第１の放熱器と、貯湯タンクに貯えられた貯湯タンク水と熱交換する第２の放熱器とが接続され、前記第１の放熱器を通過する前記第１冷媒によって加熱された第２冷媒が循環することで前記第２の放熱器によって前記貯湯タンク水を加熱する第２冷媒回路と、
    　前記貯湯タンク水のタンク水温を検出するタンク水温検出センサと、
    　前記第２冷媒回路の所定の箇所を流れる前記第２冷媒の第２冷媒温度を検出する第２冷媒温度検出センサと
    を備えた給湯システムを対象として、
    　前記第２冷媒温度検出センサによって検出された前記第２冷媒温度と、前記タンク水温検出センサによって検出された前記タンク水温との温度差が広がる場合には前記圧縮機の運転周波数を低くする制御を実行し、前記温度差が狭まる場合には前記圧縮機の運転周波数を高くする制御を実行する運転制御部を備えたことを特徴とする給湯システム制御装置。
  10. 　前記運転制御部は、
    　前記第２冷媒温度と前記タンク水温との前記温度差の代わりに、前記第２冷媒温度の単位時間当たりの温度変化量と、前記タンク水温の単位時間あたりの温度変化量とを用いることにより、前記第２冷媒温度の単位時間当たりの前記温度変化量が前記タンク水温の単位時間当たりの前記温度変化量よりも大きくなる場合には前記圧縮機の運転周波数を低くする制御を実行し、前記第２冷媒温度の単位時間当たりの前記温度変化量が前記タンク水温の単位時間当たりの前記温度変化量よりも小さくなる場合には前記圧縮機の運転周波数を高くする制御を実行することを特徴とする請求項９記載の給湯システム制御装置。
  11. 　前記第２冷媒温度検出センサは、
    　前記第２冷媒温度として、前記第１の放熱器から流出する前記第２冷媒の温度を検出することを特徴とする請求項９または１０に記載の給湯システム制御装置。
  12. 　前記第２冷媒温度検出センサは、
    　前記第２冷媒温度として、前記第１の放熱器に流入する前記第２冷媒の温度を検出することを特徴とする請求項９または１０に記載の給湯システム制御装置。
  13. 　前記運転制御部は、
    　前記第１の放熱器から流出する前記第２冷媒の前記第２冷媒温度の単位時間あたりの前記温度変化量を用いることにより、所定の基準時から前記第１の放熱器から流出する前記第２冷媒の前記第２冷媒温度に対して予め設定された温度である上限温度に到達するまでの時間を示す上限温度到達時間を推定する共に、前記タンク水温の単位時間あたりの前記温度変化量を用いることにより、前記所定の基準時から前記タンク水温に対して予め設定された温度であるタンク水温目標値に到達するまでの時間を示すタンク水温到達時間を推定し、推定された前記第２冷媒の前記上限温度到達時間が、推定された前記タンク水温到達時間よりも早い場合には前記圧縮機の運転周波数を低くする制御を実行し、遅い場合には前記圧縮機の運転周波数を高くする制御を実行することを特徴とする請求項１０記載の給湯システム制御装置。
  14. 　前記運転制御部は、
    　前記第２冷媒温度が前記上限温度に到達した場合には、前記圧縮機の運転周波数を制御することにより、前記第２冷媒温度を前記上限温度に維持することを特徴とする請求項１３記載の給湯システム制御装置。
  15. 　圧縮機、第１の放熱器、膨張機構、蒸発器が順次に配管で接続され、圧縮機で加熱された第１冷媒が循環する第１冷媒回路を有するヒートポンプ装置と、
    　前記第１の放熱器と、貯湯タンクに貯えられた貯湯タンク水と熱交換する第２の放熱器とが接続され、前記第１の放熱器を通過する前記第１冷媒によって加熱された第２冷媒が循環することで前記第２の放熱器によって前記貯湯タンク水を加熱する第２冷媒回路と、
    　前記貯湯タンク水のタンク水温を検出するタンク水温検出センサと、
    　前記第２冷媒回路の所定の箇所を流れる前記第２冷媒の第２冷媒温度を検出する第２冷媒温度検出センサと
    を備えた給湯システムを対象として、
    　前記第２冷媒温度検出センサによって検出された前記第２冷媒温度と、前記タンク水温検出センサによって検出された前記タンク水温との温度差が広がる場合には前記圧縮機の運転周波数を低くする制御を実行し、前記温度差が狭まる場合には前記圧縮機の運転周波数を高くする制御を実行することを特徴とする給湯システム運転方法。
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