JP5746104B2 - 給湯暖房システム - Google Patents

Description

本明細書で開示する技術は、給湯暖房システムに関する。

特許文献１に、自然環境から吸熱して給湯用熱媒および暖房用熱媒を加熱するヒートポンプと、給湯用熱媒を利用して給湯する給湯装置と、暖房用熱媒を利用して暖房する暖房装置と、給湯用熱媒をヒートポンプによって加熱する給湯加熱運転と、暖房用熱媒をヒートポンプによって加熱する暖房加熱運転を実行可能な給湯暖房システムが開示されている。上記の給湯暖房システムによれば、エネルギー効率の高いヒートポンプを利用して、給湯と暖房の双方を行うことができる。

特開２００３−７４９７６号公報

給湯と暖房の状況によっては、給湯加熱運転と暖房加熱運転の双方を同時に行う事態が発生することがある。このような場合に、ヒートポンプの加熱能力を、給湯側と暖房側に適切に分配しなければ、給湯側または暖房側で吸熱量の不足を招いて、利用者の利便性を損なうおそれがある。給湯加熱運転と暖房加熱運転を同時に実行する際に、ヒートポンプの加熱能力を給湯側と暖房側に適切に分配することが可能な技術が期待されている。

本明細書は上記課題を解決する技術を提供する。本明細書では、給湯加熱運転と暖房加熱運転を同時に実行する際に、ヒートポンプの加熱能力を給湯側と暖房側に適切に分配することが可能な技術を提供する。

本明細書が開示する給湯暖房システムは、自然環境から吸熱して給湯用熱媒および暖房用熱媒を加熱するヒートポンプと、給湯用熱媒を利用して給湯する給湯装置と、ヒートポンプによって加熱された給湯用熱媒の温度を検出する温度検出手段と、暖房用熱媒を利用して暖房する暖房装置と、ヒートポンプによって加熱される暖房用熱媒の流量を調整する流量調整手段を備えている。その給湯暖房システムは、給湯用熱媒をヒートポンプによって加熱する給湯加熱運転と、暖房用熱媒をヒートポンプによって加熱する暖房加熱運転を実行可能である。その給湯暖房システムは、給湯加熱運転と暖房加熱運転が同時に実行される場合に、温度検出手段で検出される給湯用熱媒の温度が沸上げ設定温度に近づくように、流量調整手段によって暖房用熱媒の流量を調整する。

上記の給湯暖房システムでは、給湯加熱運転と暖房加熱運転が同時に実行される場合に、ヒートポンプによって加熱された後の給湯用熱媒の温度が沸上げ設定温度に近づくように、ヒートポンプによって加熱される暖房用熱媒の流量を調整する。一般に、給湯に関しては、利用者が望む温度で給湯することが重視される。上記の給湯暖房システムによれば、ヒートポンプによって加熱された後の給湯用熱媒の温度を低下させないように、ヒートポンプにおける暖房側の吸熱量を低減させて、給湯側の吸熱量を確保することができる。ヒートポンプの加熱能力を給湯側と暖房側に適切に分配することができる。

上記の給湯暖房システムは、給湯装置が、給湯用熱媒を貯めるタンクを備えていることが好ましい。

ヒートポンプの加熱能力を給湯側と暖房側に分配すると、ヒートポンプにおける給湯側の吸熱量が低減して、利用者の望んでいる流量で給湯を行うことが困難となる場合がある。しかしながら、上記の給湯暖房システムによれば、予め給湯用熱媒をヒートポンプによって沸上げ設定温度まで加熱し、加熱された給湯用熱媒をタンクに貯めておくことができる。利用者の望んでいる流量で給湯を行うことができる。

上記の給湯暖房システムは、流量調整手段が、暖房装置とヒートポンプの間で循環する暖房用熱媒の流量を調整する調整弁を備えることが好ましい。

上記の給湯暖房システムによれば、簡素な構成で、ヒートポンプによって加熱される暖房用熱媒の流量を調整することができる。

上記の給湯暖房システムは、暖房装置からヒートポンプへ暖房用熱媒を送り、加熱された暖房用熱媒をヒートポンプから暖房装置へ戻す暖房加熱路と、ヒートポンプを介さずに暖房加熱路の上流端と下流端を接続するバイパス路を備えており、調整弁が暖房加熱路を流れる暖房用熱媒の流量を調整することが好ましい。

上記の給湯暖房システムによれば、調整弁によって暖房加熱路を流れる暖房用熱媒の流量を増減しても、増減した分の暖房用熱媒はバイパス路を流れるため、暖房用熱媒の全流量が変動しない。暖房用熱媒の全流量を変動させることなく、ヒートポンプによって加熱される暖房用熱媒の流量を調整することができる。なお、この構成の場合、調整弁は暖房加熱路内に設けてもよいし、暖房加熱路とバイパス路の上流側の分岐部に設けてもよいし、暖房加熱路とバイパス路の下流側の合流部に設けてもよい。

上記の給湯暖房システムは、暖房装置が、燃料の燃焼によって暖房用熱媒を加熱する補助熱源機を備えることが好ましい。

上記の給湯暖房システムによれば、ヒートポンプにおける暖房側の吸熱量の低減により、暖房に必要な熱量を賄うことができなくなった場合でも、補助熱源機によって不足する熱量を補うことができる。利用者の利便性を確保することができる。

本明細書が開示する技術によれば、給湯加熱運転と暖房加熱運転を同時に実行する際に、ヒートポンプの加熱能力を給湯側と暖房側に適切に分配することができる。

実施例に係る給湯暖房システム２の構成を模式的に示す図である。 実施例に係る給湯暖房システム２において、給湯加熱運転と暖房加熱運転を同時に実行する際の、ヒートポンプ５０の加熱能力の分配処理を説明するフローチャートである。 実施例に係る給湯暖房システム２において、給湯加熱運転のスケジューリング処理を説明するフローチャートである。

（実施例）
図１に示すように、本実施例に係る給湯暖房システム２は、タンクユニット４と、ヒートポンプユニット６と、熱源機ユニット８と、制御装置１００を備えている。

ヒートポンプユニット６は、ヒートポンプ５０と、給湯用水循環ポンプ２２を備えている。ヒートポンプ５０は、冷媒（例えばＲ４１０ＡといったＨＦＣ冷媒や、Ｒ７４４といったＣＯ_２冷媒）を循環させるための冷媒循環路５２と、空気熱交換器（蒸発器）５４と、ファン５６と、圧縮機６２と、三流体熱交換器５８と、膨張弁６０と、冷媒バイパス路６４と、開閉弁６６を備えている。

空気熱交換器５４は、ファン５６によって送風された外気と冷媒循環路５２内の冷媒との間で熱交換させる。後で説明するように、空気熱交換器５４には、膨張弁６０を通過後の低圧低温の液体状態にある冷媒が供給される。空気熱交換器５４は、冷媒と外気とを熱交換させることによって、冷媒を加熱する。冷媒は、加熱されることにより気化し、比較的高温で低圧の気体状態となる。

圧縮機６２には、空気熱交換器５４を通過後の冷媒が供給される。即ち、圧縮機６２には、比較的高温で低圧の気体状態の冷媒が供給される。圧縮機６２によって冷媒が圧縮されることにより、冷媒は高温高圧の気体状態となる。圧縮機６２は、圧縮後の高温高圧の気体状態の冷媒を、三流体熱交換器５８に送り出す。

三流体熱交換器５８の冷媒循環路５２には、圧縮機６２から送り出された高温高圧の気体状態の冷媒が供給される。三流体熱交換器５８は、冷媒循環路５２内の冷媒と、後述のタンク水循環路２０内の水（以下では給湯用水ともいう）との間で熱交換を行うことができる。さらに、三流体熱交換器５８は、冷媒循環路５２内の冷媒と、後述の第２暖房加熱路８８内の水（以下では暖房用水ともいう）との間で熱交換を行うことができる。冷媒は、三流体熱交換器５８での熱交換の結果、熱を奪われて凝縮する。これにより、冷媒は、比較的低温で高圧の液体状態となる。

膨張弁６０には、三流体熱交換器５８を通過後の比較的低温で高圧の液体状態の冷媒が供給される。冷媒は、膨張弁６０を通過することによって減圧され、低温低圧の液体状態となる。膨張弁６０を通過した冷媒は、上記の通り、空気熱交換器５４に送られる。

冷媒バイパス路６４は、一端が膨張弁６０の上流側に接続され、他端が膨張弁６０の下流側に接続されている。冷媒バイパス路６４内には、開閉弁６６が備えられている。

ヒートポンプ５０において、開閉弁６６を閉じた状態で、圧縮機６２を作動させると、冷媒循環路５２内の冷媒は、空気熱交換器５４、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、膨張弁６０の順に循環する。この場合、三流体熱交換器５８において、タンク水循環路２０内の給湯用水、又は、第２暖房加熱路８８内の暖房用水が加熱される。一方、開閉弁６６を開いた状態で、圧縮機６２を作動させると、冷媒循環路５２内の冷媒は、空気熱交換器５４、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、冷媒バイパス路６４の順に循環し、膨張弁６０に流れない。このように開閉弁６６を開いた状態での動作は、空気熱交換器５４の除霜運転で用いられる。

タンクユニット４は、タンク１０を備えている。タンク１０は、ヒートポンプ５０によって加熱された給湯用水を貯える。本実施例の給湯用水は、水道水である。タンク１０は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク１０内には満水まで給湯用水が貯留される。タンク１０には、サーミスタ１２、１４、１６、１８がタンク１０の高さ方向に略均等間隔で取り付けられている。各サーミスタ１２、１４、１６、１８は、その取付位置の給湯用水の温度を測定する。各サーミスタ１２、１４、１６、１８の検出温度から、タンク１０の蓄熱状態を特定することができる。

タンク水循環路２０は、上流端がタンク１０の下部に接続されており、ヒートポンプユニット６の三流体熱交換器５８を通過して、下流端がタンク１０の上部に接続されている。タンク水循環路２０には、ヒートポンプユニット６の給湯用水循環ポンプ２２が介装されている。ヒートポンプユニット６において、ヒートポンプ５０を作動させて、給湯用水循環ポンプ２２を駆動すると、タンク１０の下部の給湯用水が三流体熱交換器５８に送られて加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。タンク１０の内部には、低温の給湯用水の層の上に高温の給湯用水の層が積み重なった温度成層が形成される。タンク水循環路２０の三流体熱交換器５８よりも下流側には、サーミスタ２１が取り付けられている。サーミスタ２１は、ヒートポンプ５０からタンク１０へ送られる給湯用水の温度を検出する。

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

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

熱源機ユニット８は、シスターン７０と、暖房用バーナ８２と、給湯用バーナ８１を備えている。シスターン７０は、上部が開放されている容器であり、内部に暖房用水を貯留している。本実施例の暖房用水は例えば不凍液である。シスターン７０には、暖房往路７２の上流端が接続されている。暖房往路７２には、暖房用水循環ポンプ７４が介装されている。暖房用水循環ポンプ７４を駆動すると、シスターン７０内の暖房用水が暖房往路７２に流れ込む。

暖房往路７２の下流端は、第１暖房加熱路７３と、低温暖房循環路７５に分岐している。低温暖房循環路７５には、低温暖房機７８が取り付けられる。本実施例の低温暖房機７８は、例えば床暖房機である。低温暖房機７８は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。第１暖房加熱路７３には、暖房用バーナ８２が介装されている。暖房用バーナ８２は、第１暖房加熱路７３内の暖房用水を加熱する。第１暖房加熱路７３の下流端は、高温暖房循環路７７と追い焚き循環路７９に分岐している。高温暖房循環路７７には、高温暖房機７６が取り付けられる。本実施例の高温暖房機７６は、例えば浴室暖房乾燥機である。高温暖房機７６は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。低温暖房循環路７５と高温暖房循環路７７は、それぞれの下流端で合流して、第１暖房復路８４の上流端へ接続している。

第１暖房復路８４の下流端は、タンクユニット４において、第２暖房加熱路８８とＨＰバイパス路９４に分岐している。第１暖房復路８４の下流端には、暖房用水調整弁９０が設けられている。暖房用水調整弁９０は、その開度を変化させることによって、第１暖房復路８４から第２暖房加熱路８８へ流れる暖房用水の流量と、第１暖房復路８４からＨＰバイパス路９４へ流れる暖房用水の流量の割合を変化させることができる。本実施例の暖房用水調整弁９０には、例えば三方弁が用いられる。第２暖房加熱路８８は、ヒートポンプユニット６の三流体熱交換器５８を通過して、第２暖房復路９６の上流端へ接続している。ＨＰバイパス路９４は、ヒートポンプユニット６の三流体熱交換器５８を通過することなく、第２暖房復路９６の上流端へ接続している。第２暖房復路９６は、下流端が熱源機ユニット８のシスターン７０に接続している。

追い焚き循環路７９には、追い焚き熱動弁８３と、追い焚き熱交換器９７が介装されている。追い焚き熱動弁８３は、追い焚き循環路７９を開閉する。追い焚き熱交換器９７では、追い焚き循環路７９を流れる暖房用水と、浴槽水循環路９１を流れる浴槽水の間で熱交換が行われる。追い焚き循環路７９の下流端は、第２暖房復路９６に接続している。

浴槽水循環路９１の上流端は、浴槽９８の底部に接続している。浴槽水循環路９１の下流端は、浴槽９８の側部に接続している。浴槽水循環路９１には、浴槽水循環ポンプ９９が介装されている。浴槽水循環ポンプ９９が駆動すると、浴槽９８の底部から吸い出された浴槽水が、追い焚き熱交換器９７を通過して、浴槽９８の側部へ戻される。

給湯加熱路３７には、給湯用バーナ８１が介装されている。給湯加熱路３７の給湯用バーナ８１よりも下流側から、浴槽注湯路４０が分岐している。浴槽注湯路４０には、浴槽注湯路４０を開閉する注湯電磁弁４２が介装されている。浴槽注湯路４０の下流端は、浴槽水循環ポンプ９９に接続している。

タンクユニット４と熱源機ユニット８の間を接続する第１暖房復路８４や、第２暖房復路９６には、暖房用水の全流量が流れるため、これらの配管の圧力損失が問題となることがある。このため、これらの配管については、可能な限り大きな配管径のものを用いることが好ましい。また、これらの配管を並列に二重化することで、配管径の小さな配管を用いた場合でも、圧力損失を低減することができる。

制御装置１００は、タンクユニット４、ヒートポンプユニット６、熱源機ユニット８の各構成要素の動作を制御する。制御装置１００は、現在時刻を取得する計時手段や、過去の運転実績を記憶する記憶手段等を備えている。

（給湯暖房システムの動作）
次いで、本実施例の給湯暖房システム２の動作について説明する。以下では、給湯暖房システム２が実施する、給湯加熱運転、除霜運転、給湯運転、暖房加熱運転、湯はり運転および追い焚き運転について順に説明する。

（給湯加熱運転）
給湯加熱運転では、タンク１０内の給湯用水をヒートポンプ５０で加熱し、高温となった給湯用水をタンク１０に戻す。給湯加熱運転を実行する際には、制御装置１００は圧縮機６２およびファン５６を駆動してヒートポンプ５０を作動させるとともに、給湯用水循環ポンプ２２を駆動する。この際、ヒートポンプ５０では、開閉弁６６を閉じた状態で圧縮機６２を駆動する。

圧縮機６２の駆動により、冷媒循環路５２内の冷媒は、空気熱交換器５４、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、膨張弁６０の順に循環する。この場合、三流体熱交換器５８を通過する冷媒循環路５２内の冷媒は、高温高圧の気体状態である。また、給湯用水循環ポンプ２２の駆動により、タンク水循環路２０内をタンク１０内の給湯用水が循環する。即ち、タンク１０の下部に存在する給湯用水がタンク水循環路２０内に導入され、導入された給湯用水が三流体熱交換器５８を通過する際に、冷媒循環路５２内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。この際、サーミスタ２１で検出される給湯用水の温度が、沸上げ設定温度となるように、ヒートポンプ５０の動作が制御される。これにより、タンク１０に高温の給湯用水が貯められる。タンク１０の内部が高温の給湯用水で満たされた満蓄状態となると、給湯加熱運転を終了する。

（除霜運転）
除霜運転は、外気温が低い状況において、ヒートポンプ５０の空気熱交換器５４に付着した霜を除去するための運転である。制御装置１００から除霜運転の開始が指示されると、ヒートポンプユニット６では、開閉弁６６を開いた状態で、圧縮機６２を駆動する。これにより、冷媒が高温のまま空気熱交換器５４を通過して、空気熱交換器５４に付着した霜を除去することができる。所定時間が経過して、空気熱交換器５４に付着した霜が除去されると、制御装置１００は除霜運転を終了する。

（給湯運転）
給湯運転は、タンク１０内の給湯用水を給湯栓３８に供給する運転である。給湯運転は、上記の給湯加熱運転と並行して行うこともできる。給湯栓３８が開かれると、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６を介して給湯栓３８に供給される。

制御装置１００は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より高い場合には、混合弁３０を駆動して第２導入路２４ｂから第１給湯路３６に水道水を導入する。従って、タンク１０から供給された給湯用水と第２導入路２４ｂから供給された水道水とが、第１給湯路３６内で混合される。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、混合弁３０の開度を調整する。一方、制御装置１００は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より低い場合には、給湯用バーナ８１によって第１給湯路３６を通過する水を加熱する。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、給湯用バーナ８１の出力を制御する。

（暖房加熱運転）
暖房加熱運転は、ヒートポンプ５０によって暖房用水を加熱し、高温となった暖房用水を用いて低温暖房機７８や高温暖房機７６によって暖房する運転である。利用者によって暖房加熱運転の実行が指示されると、制御装置１００は、暖房用水調整弁９０の開度を低温暖房機７８や高温暖房機７６の負荷に応じて調整し、暖房用水循環ポンプ７４を回転させる。さらに、制御装置１００は、開閉弁６６を閉じた状態で圧縮機６２を駆動する。これによって、三流体熱交換器５８で加熱された暖房用水が、シスターン７０を経て、低温暖房機７８や高温暖房機７６に供給される。さらに、制御装置１００は、必要に応じて暖房用バーナ８２を作動する。これにより、高温暖房機７６には、暖房用バーナ８２での加熱によってさらに高温となった暖房用水が供給される。暖房運転においては、低温暖房機７８に供給される暖房用水の温度が低温暖房設定温度となるように、また高温暖房機７６に供給される暖房用水の温度が高温暖房設定温度となるように、暖房用水調整弁９０の開度や、ヒートポンプ５０の動作や、暖房用バーナ８２の出力が調整される。

（湯はり運転）
湯はり運転は浴槽９８に湯はりをする運転である。利用者が湯はり運転の開始を指示すると、給湯暖房システム２は湯はり運転を開始する。湯はり運転においては、注湯電磁弁４２を開く。注湯電磁弁４２が開くと、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６、給湯加熱路３７、浴槽注湯路４０、浴槽水循環路９１を介して浴槽９８に供給される。湯はり運転においては、給湯運転と同様にして、浴槽注湯路４０に供給される水の温度を湯はり設定温度に調整する。浴槽９８に供給される水の流量が湯はり設定水量に達すると、湯はり運転を終了する。なお、本実施例の給湯暖房システム２では、タンク１０の容量は浴槽９８への湯はり量よりも少ない。従って、湯はり運転の開始時においてタンク１０が満蓄状態であった場合でも、湯はり運転の途中でタンク１０は湯切れし、その後は湯はり運転と給湯加熱運転が並行して行われる。

（追い焚き運転）
追い焚き運転は、浴槽９８に貯められた浴槽水を追い焚きする運転である。利用者が追い焚き運転の開始を指示すると、給湯暖房システム２は追い焚き運転を開始する。追い焚き運転においては、浴槽水循環ポンプ９９を駆動する。また、追い焚き熱動弁８３を開いて、暖房用水循環ポンプ７４を駆動する。これにより、浴槽９８の底部から浴槽水が吸い出されて、追い焚き熱交換器９７で暖房用水との熱交換によって加熱される。加熱された浴槽水は、浴槽９８の側部へ戻される。追い焚き運転においては、暖房加熱運転と同様にして、ヒートポンプ５０による暖房用水の加熱と、暖房用バーナ８２による暖房用水の加熱が行われる。追い焚き運転は、暖房加熱運転の一態様ということもできる。

（給湯加熱運転と暖房加熱運転の同時実行）
給湯暖房システム２において、給湯加熱運転と暖房加熱運転が同時に実行されると、ヒートポンプ５０の三流体熱交換器５８では、給湯用水の加熱と暖房用水の加熱が同時に行われる。このような場合、給湯側と暖房側へ、ヒートポンプ５０の加熱能力を適切に分配する必要がある。給湯暖房システム２では、給湯加熱運転と暖房加熱運転が同時に実行されると、図２に示すように、制御装置１００が給湯側と暖房側への加熱能力の分配処理を行う。

ステップＳ２０２では、給湯用水循環ポンプ２２の回転数を調整して、タンク１０からヒートポンプ５０へ送られる給湯用水の流量を、定常流量から制限流量に低減する。定常流量は、給湯加熱運転のみを単独で実行する際の流量であり、制限流量は定常流量よりも低い流量である。本実施例では、制限流量は定常流量の半分に設定されている。タンク１０からヒートポンプ５０へ送られる給湯用水の流量を低減させることで、ヒートポンプ５０からタンク１０へ戻される給湯用水の温度を沸上げ設定温度に維持しつつ、給湯側での吸熱量を低減させ、暖房側の吸熱量を確保することができる。給湯側と暖房側でヒートポンプ５０の加熱能力を適切に分配することができる。

ステップＳ２０４では、給湯加熱運転が終了したか否かを判断する。給湯加熱運転が継続している場合（ステップＳ２０４でＮＯの場合）、処理はステップＳ２０６へ進む。

ステップＳ２０６では、暖房加熱運転が終了したか否かを判断する。暖房加熱運転が継続している場合（ステップＳ２０６でＮＯの場合）、処理はステップＳ２０８へ進む。

ステップＳ２０８では、サーミスタ２１で検出される給湯用水の温度が沸上げ設定温度を下回るか否かを判断する。暖房側での吸熱量が小さく、ヒートポンプ５０の加熱能力で給湯側と暖房側の双方の吸熱量を賄うことができる場合には、サーミスタ２１で検出される給湯用水の温度は沸上げ設定温度に維持される。しかしながら、暖房側の吸熱量が大きく、それに伴って給湯側の吸熱量が不足すると、サーミスタ２１で検出される給湯用水の温度は沸上げ設定温度を下回るようになってしまう。ステップＳ２０８においてサーミスタ２１で検出される給湯用水の温度が沸上げ設定温度を下回る場合（ＹＥＳの場合）、処理はステップＳ２１０へ進む。サーミスタ２１で検出される給湯用水の温度が沸上げ設定温度以上の場合（ＮＯの場合）、処理はステップＳ２０４へ戻る。

ステップＳ２１０では、暖房用水調整弁９０の開度を調整して、ヒートポンプ５０に送られる暖房用水の流量を低減させる。これによって、ヒートポンプ５０において、暖房側の吸熱量を低減させて、給湯側の吸熱量を確保することができる。サーミスタ２１で検出される給湯用水の温度を、沸上げ設定温度に近づけることができる。言い換えると、ステップＳ２０８とステップＳ２１０によって、サーミスタ２１で検出される給湯用水の温度が沸上げ設定温度に維持されるように、暖房用水調整弁９０の開度が調整される。

ステップＳ２０４で給湯加熱運転が終了している場合（ＹＥＳの場合）、処理はステップＳ２１４へ進む。ステップＳ２１４では、ステップＳ２１０で暖房用水調整弁９０の開度を調整している場合には、調整前の開度まで暖房用水調整弁９０を復帰させる。ステップＳ２１４の実行後、給湯側と暖房側への加熱能力の分配処理は終了し、その後は通常の暖房加熱運転を行う。

ステップＳ２０６で暖房加熱運転が終了している場合（ＹＥＳの場合）、処理はステップＳ２１２へ進む。ステップＳ２１２では、ステップＳ２０２で調整した給湯用水循環ポンプ２２の回転数を、給湯加熱運転のみを単独で実行する場合の回転数に復帰させる。ステップＳ２１２の実行後、給湯側と暖房側への加熱能力の分配処理は終了し、その後は通常の給湯加熱運転を行う。

なお、上記では給湯加熱運転と暖房加熱運転が同時に実行された場合の、給湯側と暖房側への加熱能力の分配処理について説明したが、給湯加熱運転の実行中に暖房加熱運転の開始が予測される場合に、ステップＳ２０２の給湯用水循環ポンプ２２の回転数調整処理を前もって行う構成としてもよい。暖房加熱運転の開始は、例えば過去の運転実績から暖房加熱運転の開始予定時刻を推定して予測することもできるし、外気温を検出して外気温が低い場合に暖房加熱運転が開始されるものとして予測することもできる。このような構成とすると、暖房加熱運転が実際に開始された時点で、すでに給湯側の吸熱量が制限されているので、暖房側の吸熱量が一時的に不足する事態を防ぐことができる。

（給湯加熱運転のスケジューリング）
給湯暖房システム２では、利用者の要求に応じて給湯運転や湯はり運転を行う前に、給湯加熱運転を実行してタンク１０を満蓄状態としておくことが好ましい。そこで、本実施例の給湯暖房システム２では、単位期間（例えば一日）の開始時点で、制御装置１００が図３に示すような給湯加熱運転のスケジューリング処理を行う。

ステップＳ３０２では、給湯加熱運転の終了予定時刻を決定する。本実施例の給湯暖房システム２では、給湯運転（または湯はり運転）の開始予定時刻までに給湯加熱運転が終了するように、給湯加熱運転の終了予定時刻を決定する。給湯運転（または湯はり運転）の開始予定時刻は、例えば過去の運転実績に基づいて推定することができる。あるいは、リモコン等によって利用者が湯はり設定時刻を設定している場合には、湯はり設定時刻から湯はり運転の所要時間だけ遡った時刻を、湯はり運転の開始予定時刻とすることもできる。

ステップＳ３０４では、給湯加熱運転の所要時間を計算する。給湯加熱運転の所要時間は、タンク１０の容量と、沸上げ設定温度と、ヒートポンプ５０の加熱能力に基づいて計算することができる。ステップＳ３０４では、給湯加熱運転が単独で実行されるものとして、すなわちヒートポンプ５０の加熱能力を全て給湯側での吸熱に使用できるものとして、給湯加熱運転の所要時間を計算する。ステップＳ３０２とステップＳ３０４により、給湯加熱運転の実行予定時間が特定される。

ステップＳ３０６では、給湯加熱運転の実行予定時間において、暖房加熱運転の実行が予測されるか否かを判断する。暖房加熱運転が実行される時間帯は、例えば過去の運転実績に基づいて推定することができる。給湯加熱運転の実行予定時間において、暖房加熱運転の実行が予測される場合（ステップＳ３０６でＹＥＳの場合）には、処理はステップＳ３０８へ進む。給湯加熱運転の実行予定時間において、暖房加熱運転の実行が予測されない場合（ステップＳ３０６でＮＯの場合）には、処理はステップＳ３１０へ進む。

ステップＳ３０８では、給湯加熱運転の所要時間を再度計算し直す。ステップＳ３０４とは異なり、ステップＳ３０８では、給湯加熱運転と暖房加熱運転が同時に実行されるものとして、すなわちヒートポンプ５０の加熱能力が給湯側と暖房側で分配されるものとして、給湯加熱運転の所要時間を計算する。本実施例の給湯暖房システム２の場合は、ヒートポンプ５０の加熱能力の半分が給湯側に分配されるものとして、給湯加熱運転の所要時間を計算する。ステップＳ３０８の後、処理はステップＳ３１０へ進む。

ステップＳ３１０では、ステップＳ３０２で決定された給湯加熱運転の終了予定時刻と、ステップＳ３０４またはステップＳ３０８で計算された給湯加熱運転の所要時間に基づいて、給湯加熱運転の開始時刻を決定する。

本実施例の給湯暖房システム２では、給湯加熱運転の開始時刻を決定する際に、給湯加熱運転と暖房加熱運転の同時実行が予測される場合には、ヒートポンプ５０において給湯側の吸熱量が低減した場合の給湯加熱運転の所要時間を算出して、給湯加熱運転の開始時刻を決定する。このような構成とすることによって、実際に給湯加熱運転を実行中に暖房加熱運転が実行された場合でも、終了予定時刻までに給湯加熱運転を確実に終了することができる。利用者の利便性を確保することができる。

上記の実施例では、三流体熱交換器５８において、ヒートポンプユニット６の冷媒と給湯用水との熱交換と、ヒートポンプユニット６の冷媒と暖房用水との熱交換の双方を行う構成について説明した。これとは異なり、三流体熱交換器５８の代わりに通常の液／液熱交換器を２つ用意し、一方の熱交換器でヒートポンプユニット６の冷媒と給湯用水との熱交換を行い、他方の熱交換器で、ヒートポンプユニット６の冷媒と暖房用水との熱交換を行う構成としてもよい。

上記の実施例では、タンク１０に貯められた給湯用水が給湯栓３８や浴槽９８に直接供給される構成、すなわち給湯用水として水道水などの上水を用いる構成について説明した。これとは異なり、タンク１０に貯める給湯用水として不凍液などを用いて、タンク１０に貯められた給湯用水と水道水との熱交換によって水道水を加熱し、高温となった水道水を給湯栓３８や浴槽９８に供給する構成としてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２ 給湯暖房システム
４ タンクユニット
６ ヒートポンプユニット
８ 熱源機ユニット
１０ タンク
１２、１４、１６、１８ サーミスタ
２０ タンク水循環路
２１ サーミスタ
２２ 給湯用水循環ポンプ
２４ 水道水導入路
２４ａ 第１導入路
２４ｂ 第２導入路
２６、２８ 逆止弁
３０ 混合弁
３２ 水道水供給源
３３ 熱源機バイパス路
３４ バイパス弁
３６ 第１給湯路
３７ 給湯加熱路
３８ 給湯栓
３９ 第２給湯路
４０ 浴槽注湯路
４２ 注湯電磁弁
５０ ヒートポンプ
５２ 冷媒循環路
５４ 空気熱交換器
５６ ファン
５８ 三流体熱交換器
６０ 膨張弁
６２ 圧縮機
６４ 冷媒バイパス路
６６ 開閉弁
７０ シスターン
７２ 暖房往路
７３ 第１暖房加熱路
７４ 暖房用水循環ポンプ
７５ 低温暖房循環路
７６ 高温暖房機
７７ 高温暖房循環路
７８ 低温暖房機
７９ 追い焚き循環路
８１ 給湯用バーナ
８２ 暖房用バーナ
８３ 追い焚き熱動弁
８４ 第１暖房復路
８８ 第２暖房加熱路
９０ 暖房用水調整弁
９１ 浴槽水循環路
９４ ＨＰバイパス路
９６ 第２暖房復路
９７ 追い焚き熱交換器
９８ 浴槽
９９ 浴槽水循環ポンプ
１００ 制御装置

Claims (5)

1. 自然環境から吸熱して給湯用熱媒および暖房用熱媒を加熱するヒートポンプと、
   給湯用熱媒を利用して給湯する給湯装置と、
   ヒートポンプによって加熱された給湯用熱媒の温度を検出する温度検出手段と、
   暖房用熱媒を利用して暖房する暖房装置と、
   ヒートポンプによって加熱される暖房用熱媒の流量を調整する流量調整手段を備えており、
   給湯用熱媒をヒートポンプによって加熱する給湯加熱運転と、暖房用熱媒をヒートポンプによって加熱する暖房加熱運転を実行可能であり、
   給湯加熱運転と暖房加熱運転が同時に実行される場合に、温度検出手段で検出される給湯用熱媒の温度が沸上げ設定温度に近づくように、流量調整手段によって暖房用熱媒の流量を調整する給湯暖房システム。
2. 給湯装置が、給湯用熱媒を貯めるタンクを備えている請求項１の給湯暖房システム。
3. 流量調整手段が、暖房装置とヒートポンプの間で循環する暖房用熱媒の流量を調整する調整弁を備える請求項１または２の給湯暖房システム。
4. 暖房装置からヒートポンプへ暖房用熱媒を送り、加熱された暖房用熱媒をヒートポンプから暖房装置へ戻す暖房加熱路と、
   ヒートポンプを介さずに暖房加熱路の上流端と下流端を接続するバイパス路を備えており、
   調整弁が暖房加熱路を流れる暖房用熱媒の流量を調整する請求項３の給湯暖房システム。
5. 暖房装置が、燃料の燃焼によって暖房用熱媒を加熱する補助熱源機を備える請求項１から４の何れか一項の給湯暖房システム。

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