WO2017145238A1 - 貯湯式給湯システム - Google Patents

Abstract

　貯湯式給湯システム１は、熱媒体と水との間で熱を交換する熱交換器３８と、貯湯タンク８と、熱交換器３８をヒートポンプ装置３につなぐ第一回路に熱媒体を循環させる第一ポンプ１１と、熱交換器３８を貯湯タンク８につなぐ第二回路に水を循環させる第二ポンプ１２と、第一ポンプ及び第二ポンプを制御する制御装置５０と、を備える。貯湯タンク８に湯を蓄積する蓄熱運転のときに、ヒートポンプ装置３により加熱された熱媒体の温度が目標温度に等しくなるように第一ポンプ１１が制御され、かつ、熱交換器３８にて加熱された湯の温度と熱交換器３８にて加熱される前の水の温度との差である水温度差が、ヒートポンプ装置３により加熱された熱媒体の温度とヒートポンプ装置３により加熱される前の熱媒体の温度との差である熱媒体温度差に等しくなるように第二ポンプ１２が制御される。

Description

貯湯式給湯システム

　本発明は、貯湯式給湯システムに関する。

　熱媒体を加熱するヒートポンプと、その加熱された熱媒体と水との間で熱を交換する熱交換器と、その加熱された湯を貯える貯湯タンクとを備えた貯湯式給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

　特許文献１のシステムは、ヒートポンプの第１熱交換器（１１）から流出する熱媒体の温度が、予め設定された蓄熱温度より高い第１温度に等しくなるように、第１ポンプ（１３）の回転数が調節される。第２熱交換器（１６）から流出する湯の温度が、上記蓄熱温度に等しくなるように、第２ポンプ（２２）の回転数が調節される。

日本特開２０１３－３６６４８号公報

　熱媒体と水との間で熱を交換する熱交換器の熱交換能力は、経年的に低下する。その原因は、例えば、スケールの堆積である。上記従来のシステムでは、以下のような課題がある。第２熱交換器（１６）の熱交換能力が経年的に低下すると、水の循環流量が等しい場合には、第２熱交換器（１６）から流出する湯の温度が低下する。第２熱交換器（１６）から流出する湯温を維持するために、第２ポンプ（２２）の回転数が下げられ、水の循環流量が低下する。水の循環流量が低下すると、第２熱交換器（１６）からヒートポンプの第１熱交換器（１１）へ戻る熱媒体の温度が高くなる。ヒートポンプの第１熱交換器（１１）へ流入する熱媒体の温度が高くなることは、エネルギー効率の悪化、例えば成績係数の低下をもたらす。

　本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、熱交換器の熱交換能力が経年的に低下した場合でもエネルギー効率の悪化を軽減できる貯湯式給湯システムを提供することを目的とする。

　本発明の貯湯式給湯システムは、熱媒体を加熱する加熱手段と、熱媒体と水との間で熱を交換する熱交換器と、熱交換器にて加熱された湯を貯える貯湯タンクと、熱交換器を加熱手段につなぐ第一回路に熱媒体を循環させる第一ポンプと、熱交換器を貯湯タンクにつなぐ第二回路に水を循環させる第二ポンプと、第一ポンプ及び第二ポンプを制御する制御手段と、を備え、貯湯タンクに湯を蓄積する蓄熱運転のときに、加熱手段により加熱された熱媒体の温度が目標温度に等しくなるように第一ポンプが制御され、かつ、熱交換器にて加熱された湯の温度と熱交換器にて加熱される前の水の温度との差である水温度差が、加熱手段により加熱された熱媒体の温度と加熱手段により加熱される前の熱媒体の温度との差である熱媒体温度差に等しくなるように第二ポンプが制御されるものである。

　本発明の貯湯式給湯システムによれば、熱交換器の熱交換能力が経年的に低下した場合でもエネルギー効率の悪化を軽減することが可能となる。

実施の形態１の貯湯式給湯システムを示す図である。 実施の形態２の貯湯式給湯システムを示す図である。

　以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１の貯湯式給湯システムを示す図である。図１に示すように、本実施の形態の貯湯式給湯システム１は、タンクユニット２、ヒートポンプ装置３と、制御装置５０、及びリモートコントローラ６０を備える。タンクユニット２は、貯湯タンク８を備える。ヒートポンプ装置３は、熱媒体を加熱する加熱手段の例である。制御装置５０は、貯湯式給湯システム１の動作を制御する制御手段の例である。リモートコントローラ６０は、ユーザーインターフェースの例である。リモートコントローラ６０は、運転動作の指令及び設定値の変更などのユーザー操作を受け付けることができる。

　タンクユニット２とヒートポンプ装置３との間は、導管１４、導管１５、及び電気配線（図示省略）を介して接続されている。タンクユニット２は、屋内に置かれてもよいし屋外に置かれてもよい。ヒートポンプ装置３は、屋外に置かれてもよい。リモートコントローラ６０は、室内に設置されてもよい。

　本実施の形態では、タンクユニット２内に制御装置５０が設置されている。貯湯式給湯システム１が備える弁、ポンプ、圧縮機などの各種のアクチュエータ、及び各種のセンサは、制御装置５０に対して電気的に接続されている。リモートコントローラ６０は、制御装置５０に対して、有線または無線により、双方向にデータ通信可能に接続されている。図示を省略するが、リモートコントローラ６０は、貯湯式給湯システム１の状態等の情報を表示するディスプレイ、ユーザーが操作するボタンのような操作部、音声案内をする音声出力装置などを備えてもよい。

　ヒートポンプ装置３は、冷媒回路を備える。この冷媒回路は、圧縮機３１、熱交換器３３、減圧装置３４、蒸発器３６、及びこれらを環状に接続する冷媒配管３５を含む。熱交換器３３は、圧縮機３１で圧縮された高温高圧の冷媒と、液状の熱媒体との間で熱を交換する。この熱媒体は、水でもよいし、例えば塩化カルシウム水溶液、エチレングリコール水溶液、アルコール、などの、水以外のブラインでもよい。減圧装置３４は、熱交換器３３を通過した高圧冷媒を膨張させて減圧する。減圧装置３４は、開度を変えられる膨張弁でもよい。蒸発器３６は、減圧装置３４を通過した低圧冷媒を蒸発させる。蒸発器３６で冷媒と熱を交換する流体は、例えば、外気、地下水、排水、太陽熱温水などでもよい。ヒートポンプ装置３は、当該流体を蒸発器３６へ送る図示しない送風機またはポンプを備えてもよい。

　ヒートポンプ装置３は、加熱能力［ｋＷ］を変えられるものでもよい。加熱能力とは、単位時間当たりにヒートポンプ装置３が熱媒体に与える熱量である。制御装置５０は、圧縮機３１の容量を変えることで、ヒートポンプ装置３の加熱能力を変えてもよい。制御装置５０は、圧縮機３１の回転速度を変えることで、圧縮機３１の容量を変えてもよい。制御装置５０は、例えば、インバータ制御により、圧縮機３１の回転速度を変えてもよい。

　貯湯タンク８は、ヒートポンプ装置３により加熱された湯を貯留する。貯湯タンク８は、断熱材（図示省略）により覆われている。貯湯タンク８の内部では、温度による水の密度の差によって、上が高温で下が低温になる温度成層を形成できる。貯湯タンク８の下部に設けられた入口８ａには、給水管９が接続されている。水道等の水源から供給される水は、減圧弁３７により所定圧力に減圧された上で、給水管９を通って入口８ａから貯湯タンク８に流入する。

　貯湯タンク８の上部に設けられた出口８ｅには、給湯管２１が接続されている。貯湯タンク８に貯留された湯は、出口８ｅから給湯管２１を通って、貯湯式給湯システム１の外部へ供給される。給湯管２１へ流出した湯と同量の水が給水管９から流入することで、貯湯タンク８は満量状態に維持される。

　貯湯タンク８には、複数のタンク温度センサ４２，４３が、相異なる高さの位置に取り付けられている。これらのタンク温度センサ４２，４３で貯湯タンク８内の鉛直方向の温度分布を検知することにより、貯湯タンク８内の貯湯量及び蓄熱量を検知できる。制御装置５０は、貯湯タンク８内の貯湯量または蓄熱量に基づいて、貯湯タンク８内に湯を蓄積する運転である蓄熱運転の開始及び停止を制御してもよい。図示の構成では、２個のタンク温度センサ４２，４３を貯湯タンク８に設置しているが、３個以上のタンク温度センサを貯湯タンク８に設置してもよい。

　タンクユニット２は、導管１０、第一ポンプ１１、第二ポンプ１２、導管１３ａ、導管１３ｂ、導管１６、三方弁１７、及び熱交換器３８をさらに備える。三方弁１７は、ａポート、ｂポート及びｃポートを備える流路切替手段である。熱交換器３８は、ヒートポンプ装置３にて加熱された熱媒体と、水との間で熱を交換する。

　導管１０は、貯湯タンク８の下部に設けられた出口８ｂと、熱交換器３８の水の入口との間をつなぐ。導管１０の途中に第二ポンプ１２が接続されている。導管１３ａは、熱交換器３８の水の出口と、三方弁１７のａポートとの間をつなぐ。導管１３ｂは、三方弁１７のｃポートと、貯湯タンク８の上部に設けられた入口８ｄとの間をつなぐ。導管１６は、三方弁１７のｂポートと、貯湯タンク８の下部に設けられた入口８ｃとの間をつなぐ。図１では、入口８ｃは、出口８ｂに比べて、低い位置にある。このような構成に限らず、入口８ｃが出口８ｂと同じ高さの位置にあってもよいし、入口８ｃが出口８ｂに比べて高い位置にあってもよい。

　導管１４は、タンクユニット２の熱交換器３８の熱媒体の出口と、ヒートポンプ装置３の熱交換器３３の熱媒体の入口との間をつなぐ。導管１４の途中に第一ポンプ１１が接続されている。導管１５は、ヒートポンプ装置３の熱交換器３３の熱媒体の出口と、タンクユニット２の熱交換器３８の熱媒体の入口との間をつなぐ。

　蓄熱運転のときには、以下のようになる。三方弁１７は、ａポートがｃポートに連通し、ｂポートが遮断される状態になる。ヒートポンプ装置３、第一ポンプ１１、及び第二ポンプ１２が運転される。ヒートポンプ装置３の熱交換器３３にて加熱された熱媒体が、導管１５を通って、熱交換器３８に流入する。貯湯タンク８の出口８ｂから取り出された水が、導管１０を通って、熱交換器３８に流入する。熱交換器３８にて、熱媒体が水を加熱する。すなわち、熱媒体が水に冷却される。熱交換器３８にて冷却された熱媒体は、導管１４を通って、熱交換器３３に戻る。熱交換器３８にて加熱された湯は、導管１３ａ、三方弁１７、及び導管１３ｂを通って、入口８ｄから貯湯タンク８内に流入する。上記のようにして熱媒体及び水が循環することで、貯湯タンク８内で上から下に向かって湯が蓄積していく。

　本実施の形態では、導管１４及び導管１５により、熱交換器３８をヒートポンプ装置３につなぐ第一回路が形成される。導管１０、導管１３ａ、三方弁１７、及び導管１３ｂにより、熱交換器３８を貯湯タンク８につなぐ第二回路が形成される。

　制御装置５０は、第一ポンプ１１の能力を制御することで、第一回路を流れる熱媒体の流量を変えることができる。第一ポンプ１１の回転速度が可変でもよい。第一ポンプ１１は、制御装置５０からの速度指令電圧により回転速度を変えられる、パルス幅変調制御型の直流モータを備えたものでもよい。

　制御装置５０は、第二ポンプ１２の能力を制御することで、第二回路を流れる水の流量を変えることができる。第二ポンプ１２の回転速度が可変でもよい。第二ポンプ１２は、制御装置５０からの速度指令電圧により回転速度を変えられる、パルス幅変調制御型の直流モータを備えたものでもよい。

　導管１５には、第一温度センサ４が設置されている。第一温度センサ４は、ヒートポンプ装置３により加熱された後の熱媒体の温度、すなわち熱交換器３３から流出した熱媒体の温度、を検知する。熱交換器３８に流入する熱媒体の温度を第一温度センサ４で検知できる。導管１４には、第二温度センサ５が設置されている。第二温度センサ５は、ヒートポンプ装置３により加熱される前の熱媒体の温度、すなわち熱交換器３３に流入する熱媒体の温度、を検知する。熱交換器３８から流出した熱媒体の温度を第二温度センサ５で検知できる。図示の構成では、第一温度センサ４及び第二温度センサ５がヒートポンプ装置３内にあるが、第一温度センサ４及び第二温度センサ５をタンクユニット２内に配置してもよい。

　導管１３ａには、第三温度センサ６が設置されている。第三温度センサ６は、熱交換器３３から流出した湯の温度、すなわち熱交換器３８にて加熱された後の湯の温度、を検知する。導管１０には、第四温度センサ７が設置されている。第四温度センサ７は、熱交換器３３に流入する水の温度、すなわち熱交換器３８にて加熱される前の水の温度、を検知する。

　ユーザーは、貯湯式給湯システム１に対して、第一給湯温度ＴＨ及び第二給湯温度ＴＬを設定できる。第二給湯温度ＴＬは、第一給湯温度ＴＨより低い温度である。第一給湯温度ＴＨ及び第二給湯温度ＴＬを設定するユーザー操作をリモートコントローラ６０が受け付け可能でもよい。ユーザーがリモートコントローラ６０に入力した第一給湯温度ＴＨ及び第二給湯温度ＴＬの設定値の情報を、リモートコントローラ６０が制御装置５０へ送信してもよい。例として、第一給湯温度ＴＨ＝６０℃、第二給湯温度ＴＬ＝５０℃、と設定されてもよい。

　制御装置５０は、第一給湯温度ＴＨに基づいて、蓄熱運転のときにヒートポンプ装置３で加熱された熱媒体すなわち熱交換器３８に流入する熱媒体の、目標温度Ｔｐ１を設定してもよい。目標温度Ｔｐ１が第一給湯温度ＴＨより高い温度になるように設定される。制御装置５０は、蓄熱運転のときの熱交換器３８の終端温度差の想定値αを第一給湯温度ＴＨに加算した値を、目標温度Ｔｐ１として設定してもよい。終端温度差とは、熱交換器３８に流入する熱媒体の温度と、熱交換器３８から流出した湯の温度との差である。例として、熱交換器３８の終端温度差の想定値α＝１０℃、第一給湯温度ＴＨ＝６０℃、と仮定したとき、目標温度Ｔｐ１＝７０℃と設定してもよい。上記のようにすることで、以下のようになる。蓄熱運転のときに、熱交換器３８から流出する湯の温度が第一給湯温度ＴＨに等しくなる。第一給湯温度ＴＨに等しい温度の湯が貯湯タンク８に蓄積される。ユーザーが設定した第一給湯温度ＴＨに等しい温度の湯を、貯湯タンク８から、給湯管２１を通して、外部へ給湯できる。

　貯湯タンク８から給湯管２１へ給湯したり、貯湯タンク８から周囲へ放熱したりすることで、貯湯タンク８内の温度が低下する。タンク温度センサ４２またはタンク温度センサ４３で検知された貯湯温度が、第二給湯温度ＴＬ以下になった場合に、それを契機として、制御装置５０は、蓄熱運転を開始してもよい。

　蓄熱運転のとき、制御装置５０は、ヒートポンプ装置３により加熱された後の熱媒体の温度Ｔｏｕｔ１、すなわち第一温度センサ４で検知された温度Ｔｏｕｔ１が、目標温度Ｔｐ１に等しくなるように、第一ポンプ１１の能力を調整する。第一ポンプ１１の能力を下げると、第一回路を流れる熱媒体の流量が下がり、温度Ｔｏｕｔ１が上がる。第一ポンプ１１の能力を上げると、第一回路を流れる熱媒体の流量が上がり、温度Ｔｏｕｔ１が下がる。制御装置５０は、目標温度Ｔｐ１と温度Ｔｏｕｔ１との偏差に基づいて、第一ポンプ１１の能力を調整してもよい。制御装置５０は、当該偏差を用いて、比例制御、積分制御、微分制御、またはこれらのうちの二つまたは三つの組み合わせに基づき、第一ポンプ１１の能力を調整してもよい。

　蓄熱運転において、ヒートポンプ装置３により加熱された後の熱媒体の温度Ｔｏｕｔ１と、ヒートポンプ装置３により加熱される前の熱媒体の温度Ｔｉｎ１との差を、以下、熱媒体温度差ΔＴ１と称する。すなわち、次式のように定義する。
　ΔＴ１＝Ｔｏｕｔ１－Ｔｉｎ１　　…（１）

　蓄熱運転において、熱交換器３８にて加熱された後の湯の温度Ｔｏｕｔ２と、熱交換器３８にて加熱される前の水の温度Ｔｉｎ２との差を、以下、水温度差ΔＴ２と称する。すなわち、次式のように定義する。
　ΔＴ２＝Ｔｏｕｔ２－Ｔｉｎ２　　…（２）

　制御装置５０は、第一温度センサ４及び第二温度センサ５で検知された温度に基づいて、熱媒体温度差ΔＴ１の値を取得できる。制御装置５０は、第三温度センサ６及び第四温度センサ７で検知された温度に基づいて、水温度差ΔＴ２の値を取得できる。

　第二ポンプ１２の能力を下げると、以下のようになる。第二回路を流れる水の流量が下がり、温度Ｔｏｕｔ２が上がり、水温度差ΔＴ２が拡大する。熱交換器３８での熱交換量が下がるので、熱交換器３８から流出する熱媒体の温度Ｔｉｎ１が上がり、熱媒体温度差ΔＴ１が縮小する。

　第二ポンプ１２の能力を上げると、以下のようになる。第二回路を流れる水の流量が上がり、温度Ｔｏｕｔ２が下がり、水温度差ΔＴ２が縮小する。熱交換器３８での熱交換量が上がるので、熱交換器３８から流出する熱媒体の温度Ｔｉｎ１が下がり、熱媒体温度差ΔＴ１が拡大する。

　蓄熱運転のとき、制御装置５０は、水温度差ΔＴ２が熱媒体温度差ΔＴ１に等しくなるように、第二ポンプ１２の能力を調整する。すなわち、次式が成り立つように第二ポンプ１２が制御される。
　ΔＴ２＝Ｔｏｕｔ２－Ｔｉｎ２＝ΔＴ１＝Ｔｏｕｔ１－Ｔｉｎ１　　…（３）

　水温度差ΔＴ２が熱媒体温度差ΔＴ１に比べて小さい傾向があるときには、第二ポンプ１２の能力を下げることで、水温度差ΔＴ２を拡大させて熱媒体温度差ΔＴ１に近づけることができる。逆に、水温度差ΔＴ２が熱媒体温度差ΔＴ１に比べて大きい傾向があるときには、第二ポンプ１２の能力を上げることで、水温度差ΔＴ２を縮小させて熱媒体温度差ΔＴ１に近づけることができる。制御装置５０は、熱媒体温度差ΔＴ１と水温度差ΔＴ２との偏差に基づいて、第二ポンプ１２の能力を調整してもよい。制御装置５０は、当該偏差を用いて、比例制御、積分制御、微分制御、またはこれらのうちの二つまたは三つの組み合わせに基づき、第二ポンプ１２の能力を調整してもよい。

　熱交換器３８の熱交換能力は、経年的に低下する。その原因は、例えば、スケールの堆積である。スケールは、水に含まれるミネラル成分、例えばカルシウムイオン、マグネシウムイオンが、炭酸塩結晶となって析出及び付着したものであると考えられる。

　熱交換器３８の熱交換能力が経年的に低下することで、熱交換器３８の終端温度差が経年的に増加する。以下の説明では、初期の熱交換器３８の終端温度差をαとし、経年的な増加分をβとする。水質によっては、熱交換器３８の終端温度差の経年的な増加分βは、およそ、１℃／年、程度の割合で増加する場合がある。

　前述したように、蓄熱運転のとき、熱交換器３８に流入する熱媒体の温度Ｔｏｕｔ１が目標温度Ｔｐ１に等しくなるように、第一ポンプ１１が制御される。よって、次式が成り立つ。
　温度Ｔｏｕｔ１＝目標温度Ｔｐ１　　…（４）

　蓄熱運転の直後の貯湯タンク８の貯湯温度は、熱交換器３８にて加熱された後の湯の温度Ｔｏｕｔ２に等しいとみなせる。このため、以下の説明では、蓄熱運転の直後の貯湯タンク８の貯湯温度を、貯湯温度Ｔｏｕｔ２という。

　熱交換器３８にて加熱された後の湯の温度Ｔｏｕｔ２、すなわち貯湯温度Ｔｏｕｔ２は、熱交換器３８に流入する熱媒体の温度Ｔｏｕｔ１、すなわち目標温度Ｔｐ１から、熱交換器３８の終端温度差を引いた値になる。初期の熱交換器３８の終端温度差はαである。この場合には、貯湯温度Ｔｏｕｔ２は、次式で計算できる。
　貯湯温度Ｔｏｕｔ２＝目標温度Ｔｐ１－α　　…（５）

　熱交換器３８の熱交換能力が経年的に低下したときの熱交換器３８の終端温度差は（α＋β）である。この場合には、貯湯温度Ｔｏｕｔ２は、次式で計算できる。
　貯湯温度Ｔｏｕｔ２＝目標温度Ｔｐ１－（α＋β）　　…（６）

　このように、本実施の形態では、熱交換器３８の熱交換能力の経年的な低下に伴い、貯湯温度Ｔｏｕｔ２は、初期に比べて、熱交換器３８の終端温度差の経年増加分βだけ、低下する。

　温度Ｔｏｕｔ２がβだけ低下すると、上記（２）式により、水温度差ΔＴ２がβだけ縮小する。水温度差ΔＴ２が縮小すると、熱交換器３８での熱交換量が下がるので、熱交換器３８から流出する熱媒体の温度Ｔｉｎ１が上がる。温度Ｔｉｎ１が上がっても、上記（４）式より、温度Ｔｏｕｔ１は、目標温度Ｔｐ１に等しい値に保たれる。このため、上記（１）式より、熱媒体温度差ΔＴ１が縮小する。上記（３）式より、ΔＴ２＝ΔＴ１である。したがって、熱媒体温度差ΔＴ１もβだけ縮小する。以上のことから、本実施の形態では、ヒートポンプ装置３により加熱される前の熱媒体の温度Ｔｉｎ１は、熱交換器３８の熱交換能力が経年的に低下する前の状態に比べて、βだけ上昇する。

（比較例）
　比較例の制御方法では、以下のようにする。目標貯湯温度Ｔｐを一定の値に設定する。例えば、Ｔｐ＝ＴＨとしてもよい。蓄熱運転のとき、熱交換器３８から流出する湯の温度Ｔｏｕｔ２が、目標貯湯温度Ｔｐに等しくなるように、第二ポンプ１２の能力が調整される。熱交換器３８の終端温度差がαから（α＋β）へ経年的に増加した場合において、熱交換器３８から流出する湯の温度Ｔｏｕｔ２を目標貯湯温度Ｔｐに保つためには、第二回路を流れる水の流量を下げる必要がある。それゆえ、第二ポンプ１２の能力が下げられる。比較例において温度Ｔｏｕｔ２を目標貯湯温度Ｔｐに保つためには、本実施の形態に比べて、第二回路を流れる水の流量を低くする必要がある。そのため、比較例においては、熱交換器３８での熱交換量が本実施の形態よりもさらに低くなり、熱交換器３８から流出する熱媒体の温度Ｔｉｎ１、すなわちヒートポンプ装置３により加熱される前の熱媒体の温度Ｔｉｎ１が本実施の形態よりもさらに高くなる。比較例においては、熱交換器３８の熱交換能力が経年的に低下する前の状態に比べて、この温度Ｔｉｎ１の上昇は、βより大きい。

　ヒートポンプ装置３のエネルギー効率、例えば成績係数は、ヒートポンプ装置３により加熱される前の熱媒体の温度Ｔｉｎ１が高いほど、低くなる。本実施の形態であれば、熱交換器３８の熱交換性能が経年的に低下したときの、温度Ｔｉｎ１の上昇を、比較例よりも小さくできる。よって、本実施の形態であれば、熱交換器３８の熱交換性能が経年的に低下したときの、ヒートポンプ装置３のエネルギー効率の低下、例えば成績係数の低下を、比較例よりも軽減できる。

　本実施の形態では、熱交換器３８の熱交換性能の経年的な低下に伴い、蓄熱運転のときに熱交換器３８から流出する湯の温度Ｔｏｕｔ２が低下する。本実施の形態では、蓄熱運転のときに熱交換器３８から流出する湯の温度Ｔｏｕｔ２が、第一給湯温度ＴＨの設定値に達しない場合でも、水温度差ΔＴ２が熱媒体温度差ΔＴ１に等しくなるように、第二ポンプ１２が制御されることが望ましい。そのようにすることで、熱交換器３８の熱交換性能が経年的に低下したときにも、ヒートポンプ装置３のエネルギー効率の低下をより確実に軽減できる。

　ヒートポンプ装置３で加熱された熱媒体の温度が高いほど、ヒートポンプ装置３のエネルギー効率が低くなる。本実施の形態では、蓄熱運転のときに熱交換器３８から流出する湯の温度Ｔｏｕｔ２が、第一給湯温度ＴＨの設定値に達しない場合でも、ヒートポンプ装置３で加熱された熱媒体の目標温度Ｔｐ１を変更しないことが望ましい。そのようにすることで、熱交換器３８の熱交換性能が経年的に低下したときにも、ヒートポンプ装置３のエネルギー効率の低下をより確実に軽減できる。

　本実施の形態では、蓄熱運転のときに熱交換器３８から流出する湯の温度Ｔｏｕｔ２が、第二給湯温度ＴＬの設定値に達しない場合には、ヒートポンプ装置３で加熱された熱媒体の目標温度Ｔｐ１を上げることが望ましい。そのようにすることで、貯湯タンク８に貯えられる湯の温度が、第二給湯温度ＴＬの設定値より低くなることを避けられる。よって、ユーザーが設定した第二給湯温度ＴＬの湯を貯湯タンク８から確実に供給できる。

　制御装置５０は、蓄熱運転のときにヒートポンプ装置３で加熱された熱媒体の目標温度Ｔｐ１の上限を制限してもよい。例えば、制御装置５０は、目標温度Ｔｐ１が９０℃を超えないように上限を設定してもよい。目標温度Ｔｐ１を上げすぎると、ヒートポンプ装置３の寿命に影響が出る可能性がある。目標温度Ｔｐ１の上限を制限することで、ヒートポンプ装置３の寿命に悪影響が及ぶことを確実に防止できる。

　制御装置５０は、蓄熱運転のときに第二回路を流れる水の流量の下限を制限してもよい。例えば、制御装置５０は、第二回路を流れる水の流量が、１Ｌ／ｍｉｎを下回らないように、第二ポンプ１２の能力に下限を設定してもよい。蓄熱運転のときに第二回路を流れる水の流量が低すぎると、加熱能力が不足する可能性がある。第二回路を流れる水の流量の下限を制限することで、加熱能力が不足することを確実に防止できる。

　熱交換器３８の熱交換性能の経年的な低下が過度に進むと、蓄熱運転のときに、目標温度Ｔｐ１を上限まで上げ、第二回路を流れる水の流量を下限まで下げていても、熱交換器３８から流出する湯の温度Ｔｏｕｔ２が基準値に達しない場合がある。そのような場合には、制御装置５０は、異常をユーザーに報知してもよい。その際、リモートコントローラ６０のディスプレイに異常である旨の表示をしてもよいし、リモートコントローラ６０から異常である旨の音声案内を出力してもよい。当該異常を報知することで、熱交換器３８の修繕または交換をユーザーに促すことができる。上記基準値は、第二給湯温度ＴＬの設定値に等しくてもよい。

　蓄熱運転を開始するときに、制御装置５０は、ヒートポンプ装置３及び第一ポンプ１１が起動した後に、第二ポンプ１２を起動してもよい。ヒートポンプ装置３及び第一ポンプ１１の起動直後は、熱媒体温度差ΔＴ１の値が不安定になる可能性がある。熱媒体温度差ΔＴ１の値が不安定なときに、水温度差ΔＴ２が熱媒体温度差ΔＴ１に等しくなるように第二ポンプ１２が制御されると、ハンチングしやすくなる。ヒートポンプ装置３及び第一ポンプ１１の起動後、ある程度の時間が経ち、熱媒体温度差ΔＴ１の値が安定した後に、第二ポンプ１２の運転を開始することで、第二ポンプ１２の制御安定性を向上できる。導管１４，１５の長さにもよるが、熱媒体が第一回路を１周以上して、熱媒体温度差ΔＴ１が安定するまでに、１分間以上かかる可能性がある。このため、第一ポンプ１１が運転を開始してから、１分間経過後に、第二ポンプ１２の運転を開始させてもよい。

実施の形態２．
　次に、図２を参照して、実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。

　図２に示す本実施の形態２の貯湯式給湯システム１は、第一流量センサ１８及び第二流量センサ１９を備える。第一流量センサ１８は、導管１５に設置されている。第一流量センサ１８は、第一回路を流れる熱媒体の体積流量を検知する。第一流量センサ１８は、導管１５に代えて、導管１４に設置されてもよい。第二流量センサ１９は、導管１０に設置されている。第二流量センサ１９は、第二回路を流れる水の体積流量を検知する。第二流量センサ１９は、導管１０に代えて、導管１３ａまたは導管１３ｂに設置されてもよい。

　蓄熱運転のとき、制御装置５０は、第二流量センサ１９で検知される水の体積流量が、第一流量センサ１８で検知される熱媒体の体積流量に等しくなるように、第二ポンプ１２の能力を調整してもよい。第一回路の熱媒体として水が使用されている場合には、第二回路を流れる水の体積流量が、第一回路を流れる熱媒体である水の体積流量に等しくなれば、結果的に、水温度差ΔＴ２が熱媒体温度差ΔＴ１に等しくなる。このため、上記のようにすることで、実施の形態１に類似した効果が得られる。

　蓄熱運転のとき、制御装置５０は、第二回路を流れる水の熱容量流量が、第一回路を流れる熱媒体の熱容量流量に等しくなるように、第二ポンプ１２の能力を調整してもよい。制御装置５０は、予め記憶された熱媒体の比熱Ｃｐｈ［ｋＪ／ｋｇＫ］及び熱媒体の密度ρｈ［ｋｇ／ｍ^３］の値に、第一流量センサ１８で検知された熱媒体の体積流量Ｖｈ［ｍ^３／秒］を乗算することで、熱媒体の熱容量流量Ｃｐｈ×ρｈ×Ｖｈ［ｋＷ／Ｋ］を計算してもよい。制御装置５０は、予め記憶された水の比熱Ｃｐｗ［ｋＪ／ｋｇＫ］及び水の密度ρｗ［ｋｇ／ｍ^３］の値に、第二流量センサ１９で検知された水の体積流量Ｖｗ［ｍ^３／秒］を乗算することで、水の熱容量流量Ｃｐｗ×ρｗ×Ｖｗ［ｋＷ／Ｋ］を計算してもよい。第二回路を流れる水の熱容量流量が、第一回路を流れる熱媒体の熱容量流量に等しくなれば、結果的に、水温度差ΔＴ２が熱媒体温度差ΔＴ１に等しくなる。このため、上記のようにすることで、実施の形態１に類似した効果が得られる。上記の方法であれば、第一回路の熱媒体が水以外の場合にも適用できる。

　本実施の形態２であれば、第二温度センサ５、第三温度センサ６及び第四温度センサ７で検知された情報を使用しなくても、実施の形態１に類似した効果が得られる。本実施の形態２の貯湯式給湯システム１は、第二温度センサ５、第三温度センサ６及び第四温度センサ７を備えなくてもよい。

　実施の形態１及び実施の形態２の貯湯式給湯システム１が備える制御装置５０の各機能は、処理回路により実現されてもよい。図１及び図２に示す例では、制御装置５０の処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ５１と少なくとも１つのメモリ５２とを備える。処理回路が少なくとも１つのプロセッサ５１と少なくとも１つのメモリ５２とを備える場合、制御装置５０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述されてもよい。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ５２に格納されてもよい。少なくとも１つのプロセッサ５１は、少なくとも１つのメモリ５２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置５０の各機能を実現してもよい。少なくとも１つのメモリ５２は、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク等を含んでもよい。

　制御装置５０の処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェアを備えてもよい。処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェアを備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものでもよい。制御装置５０の各部の機能がそれぞれ処理回路で実現されても良い。また、制御装置５０の各部の機能がまとめて処理回路で実現されても良い。制御装置５０の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、他の一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、制御装置５０の各機能を実現しても良い。

　単一の制御装置により貯湯式給湯システム１の動作が制御される構成に限定されるものではなく、複数の制御装置が連携することで貯湯式給湯システム１の動作を制御する構成にしてもよい。

１　貯湯式給湯システム、　２　タンクユニット、　３　ヒートポンプ装置、　４　第一温度センサ、　５　第二温度センサ、　６　第三温度センサ、　７　第四温度センサ、　８　貯湯タンク、　８ａ　入口、　８ｂ　出口、　８ｃ，８ｄ　入口、　８ｅ　出口、　９　給水管、　１０　導管、　１１　第一ポンプ、　１２　第二ポンプ、　１３ａ，１３ｂ，１４，１５，１６　導管、　１７　三方弁、　１８　第一流量センサ、　１９　第二流量センサ、　２１　給湯管、　３１　圧縮機、　３３　熱交換器、　３４　減圧装置、　３５　冷媒配管、　３６　蒸発器、　３７　減圧弁、　３８　熱交換器、　４２，４３　タンク温度センサ、　５０　制御装置、　５１　プロセッサ、　５２　メモリ、　６０　リモートコントローラ

Claims (9)

1. 　熱媒体を加熱する加熱手段と、
   　前記熱媒体と水との間で熱を交換する熱交換器と、
   　前記熱交換器にて加熱された湯を貯える貯湯タンクと、
   　前記熱交換器を前記加熱手段につなぐ第一回路に前記熱媒体を循環させる第一ポンプと、
   　前記熱交換器を前記貯湯タンクにつなぐ第二回路に水を循環させる第二ポンプと、
   　前記第一ポンプ及び前記第二ポンプを制御する制御手段と、
   　を備え、
   　前記貯湯タンクに湯を蓄積する蓄熱運転のときに、前記加熱手段により加熱された前記熱媒体の温度が目標温度に等しくなるように前記第一ポンプが制御され、かつ、前記熱交換器にて加熱された湯の温度と前記熱交換器にて加熱される前の水の温度との差である水温度差が、前記加熱手段により加熱された前記熱媒体の温度と前記加熱手段により加熱される前の前記熱媒体の温度との差である熱媒体温度差に等しくなるように前記第二ポンプが制御される貯湯式給湯システム。
2. 　第一給湯温度と、前記第一給湯温度より低い第二給湯温度とを設定するユーザー操作を受け付ける手段を備え、
   　前記目標温度は、前記第一給湯温度の設定値より高い温度であり、
   　前記蓄熱運転のときに、前記熱交換器にて加熱された湯の温度が前記第一給湯温度の設定値に達しない場合でも、前記水温度差が前記熱媒体温度差に等しくなるように前記第二ポンプが制御される請求項１に記載の貯湯式給湯システム。
3. 　前記蓄熱運転のときに、前記熱交換器にて加熱された湯の温度が前記第一給湯温度の設定値に達しない場合でも、前記目標温度を変更しない請求項２に記載の貯湯式給湯システム。
4. 　前記蓄熱運転のときに、前記熱交換器にて加熱された湯の温度が前記第二給湯温度の設定値に達しない場合には、前記目標温度を上げる請求項２または請求項３に記載の貯湯式給湯システム。
5. 　前記第一回路を流れる前記熱媒体の流量を検知する手段と、
   　前記第二回路を流れる水の流量を検知する手段と、
   　を備え、
   　前記蓄熱運転のときに、前記第二回路を流れる水の体積流量または熱容量流量が、前記第一回路を流れる前記熱媒体の体積流量または熱容量流量に等しくなるように、前記第二ポンプが制御される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。
6. 　前記制御手段は、前記蓄熱運転のときに前記目標温度の上限を制限する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。
7. 　前記蓄熱運転を開始するとき、前記第一ポンプが起動された後に、前記第二ポンプが起動される請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。
8. 　前記制御手段は、前記蓄熱運転のときに前記第二回路を流れる水の流量の下限を制限する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。
9. 　前記蓄熱運転のときに前記熱交換器にて加熱された湯の温度が基準値に達しない場合に、異常を報知する手段を備える請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。

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