JP2002295899A

JP2002295899A - 貯湯式の給湯熱源装置

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Publication number: JP2002295899A
Application number: JP2001094690A
Authority: JP
Inventors: Hisashige Sakai; 寿成酒井; Yasuto Hashizume; 康人橋詰; Toshihiro Kawachi; 河内　　敏弘; Yasushi Fujikawa; 泰藤川; Yoshio Fujimoto; 藤本　　善夫; Tomoya Sakiishi; 智也崎石; Kazuya Yamaguchi; 和也山口; Kenichi Tanogashira; 健一田之頭; Mikio Ito; 実希夫伊藤; Ikuhide Ichikawa; 郁秀市川
Original assignee: Saibu Gas Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd; Harman Planing Co Ltd
Current assignee: Saibu Gas Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd; Harman Planing Co Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-09
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: JP4390401B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ヒートポンプ式加熱器の運転能力を充分活用
して能率良く貯湯できるようにする。【解決手段】貯湯タンク１に温度成層を形成して貯湯
されるように、貯湯タンク底部の湯水をヒートポンプ式
加熱器３３で加熱したのち、貯湯タンク上部に供給する
湯水循環手段Ｅと、ヒートポンプ式加熱器による沸上温
度を貯湯目標温度範囲の温度に維持すべく、湯水循環手
段による湯水循環流量を制御する循環制御手段Ｃと、ヒ
ートポンプ式加熱器の冷媒圧力が設定目標圧力になるよ
うに冷媒圧縮機７８の回転速度を制御するヒートポンプ
運転制御手段Ｄとを設け、湯水循環手段による湯水の循
環開始時に、循環制御手段が、ヒートポンプ式加熱器が
出力するとして設定してある設定加熱力と、ヒートポン
プ式加熱器への入水温度と、貯湯目標温度とに基づいて
演算した、沸き上げ温度が貯湯目標温度範囲の温度にな
る循環開始用循環流量で循環させる循環開始制御を実行
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給湯路が上部に接
続された貯湯タンクと、前記貯湯タンク内に湯水が温度
成層を形成して貯湯されるように、貯湯タンクの底部か
ら取り出した湯水をヒートポンプ式加熱器にて加熱した
のち、その温水を前記貯湯タンクの上部に供給する形態
の貯湯運転状態で湯水を循環させる湯水循環手段と、前
記ヒートポンプ式加熱器による湯水の沸き上げ温度を貯
湯目標温度範囲の温度に維持すべく、前記湯水循環手段
による湯水の循環流量を増減制御する循環制御手段と、
前記ヒートポンプ式加熱器における冷媒圧力が設定目標
圧力になるように冷媒圧縮機の回転速度を制御するヒー
トポンプ運転制御手段とが設けられた貯湯式の給湯熱源
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】貯湯式の給湯熱源装置としては、従来、
例えば特開昭５９−２４１３７号公報に記載されている
ように、貯湯タンクの底部から取り出した湯水をヒート
ポンプ式加熱器にて貯湯目標温度範囲の沸き上げ温度に
加熱したのち、その温水を貯湯タンクの上部に供給する
ことにより、貯湯目標温度範囲の沸き上げ温度の湯水を
貯湯タンク内に温度成層を形成して貯湯できるようにし
たものがある。

【０００３】そして、上記従来の貯湯式の給湯熱源装置
においては、一般に、ヒートポンプ式加熱器による湯水
の沸き上げ温度を貯湯目標温度範囲の温度に維持すべ
く、湯水循環手段による湯水の循環流量を増減制御する
循環制御手段と、ヒートポンプ式加熱器における冷媒圧
力が設定目標圧力になるように冷媒圧縮機の回転速度を
制御するヒートポンプ運転制御手段とが設けられ、ヒー
トポンプ運転制御手段は、冷媒圧力が設定目標圧力にな
るように冷媒圧縮機の回転速度を制御することにより、
加熱対象となる湯水を貯湯目標温度範囲の沸き上げ温度
に加熱するのに必要とする加熱力をヒートポンプ式加熱
器が出力する状態になるように調整することになる。

【０００４】ちなみに、この回転速度制御は、検出した
冷媒圧力と設定目標圧力との偏差に基づいてフィードバ
ック制御されることになり、その制御における時定数は
充分大きく設定されて、回転速度の増減変更は緩やかな
速度で行われることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の貯湯
式の給湯熱源装置では、一方では、循環制御手段が、ヒ
ートポンプ式加熱器の運転状態に応じて、そのヒートポ
ンプ式加熱器による湯水の沸き上げ温度を貯湯目標温度
範囲の温度に維持すべく、湯水循環手段による湯水の循
環流量を増減制御しており、他方では、ヒートポンプ運
転制御手段が、湯水を貯湯目標温度範囲の沸き上げ温度
に加熱するのに必要とする加熱力をヒートポンプ式加熱
器が出力できるように、冷媒圧縮機の回転速度を制御し
ている。

【０００６】この為、ヒートポンプ運転制御手段は、湯
水を貯湯目標温度範囲の沸き上げ温度に加熱するのに必
要とする加熱力をヒートポンプ式加熱器が出力できてお
れば、ヒートポンプ式加熱器に運転余力があっても、ヒ
ートポンプ式加熱器の運転余力を引き出すような制御は
行わず、また、循環制御手段も、湯水の沸き上げ温度を
貯湯目標温度範囲の温度に維持できておれば、湯水の循
環流量を増大させるような制御を行わないので、ヒート
ポンプ式加熱器の運転能力を充分活用して能率良く貯湯
できない欠点がある。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あって、ヒートポンプ式加熱器の運転能力を充分活用し
て能率良く貯湯できるようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の特
徴構成は、給湯路が上部に接続された貯湯タンクと、前
記貯湯タンク内に湯水が温度成層を形成して貯湯される
ように、貯湯タンクの底部から取り出した湯水をヒート
ポンプ式加熱器にて加熱したのち、その温水を前記貯湯
タンクの上部に供給する形態の貯湯運転状態で湯水を循
環させる湯水循環手段と、前記ヒートポンプ式加熱器に
よる湯水の沸き上げ温度を貯湯目標温度範囲の温度に維
持すべく、前記湯水循環手段による湯水の循環流量を増
減制御する循環制御手段と、前記ヒートポンプ式加熱器
における冷媒圧力が設定目標圧力になるように冷媒圧縮
機の回転速度を制御するヒートポンプ運転制御手段とが
設けられた貯湯式の給湯熱源装置であって、前記湯水循
環手段が湯水を循環させる循環開始時に、前記循環制御
手段が、前記ヒートポンプ式加熱器が出力する加熱力と
して設定してある設定加熱力と、前記ヒートポンプ式加
熱器への湯水の入水温度と、貯湯目標温度とに基づいて
演算した、前記沸き上げ温度が前記貯湯目標温度範囲の
温度になる循環開始用循環流量で循環させる循環開始制
御を実行するように構成されている点にある。

【０００９】〔作用〕循環制御手段は、湯水循環手段が
湯水を循環させる循環開始時に、ヒートポンプ式加熱器
が出力する加熱力として設定してある設定加熱力と、ヒ
ートポンプ式加熱器への湯水の入水温度と、貯湯目標温
度とに基づいて演算した、沸き上げ温度が貯湯目標温度
範囲の温度になる循環開始用循環流量で湯水を循環させ
る循環開始制御を実行する。

【００１０】このため、ヒートポンプ運転制御手段は、
湯水循環手段が湯水を循環させる循環開始時から、循環
開始用循環流量に対応して、ヒートポンプ式加熱器にお
ける冷媒圧力が設定目標圧力になるように冷媒圧縮機の
回転速度を制御するが、循環開始用循環流量は、ヒート
ポンプ式加熱器が出力する加熱力として設定してある設
定加熱力を使用して、ヒートポンプ式加熱器がその設定
加熱力を出力することによって湯水の沸き上げ温度が貯
湯目標温度範囲の温度になる循環流量として演算されて
いるので、ヒートポンプ運転制御手段は、ヒートポンプ
式加熱器がその設定加熱力を出力する状態で冷媒圧力が
設定目標圧力になるように、冷媒圧縮機の回転速度を制
御することになる。

【００１１】〔効果〕従って、ヒートポンプ運転制御手
段は、ヒートポンプ式加熱器の運転能力が低いままで安
定しないように、湯水循環手段が湯水を循環させる循環
開始時から、ヒートポンプ式加熱器が設定加熱力を出力
するように冷媒圧縮機の回転速度を制御して、ヒートポ
ンプ式加熱器の運転能力を引き上げるので、ヒートポン
プ式加熱器の運転能力を充分活用して能率良く貯湯でき
る。

【００１２】請求項２記載の発明の特徴構成は、前記循
環制御手段が、前記ヒートポンプ運転制御手段から入力
される設定加熱力を使用して、前記循環開始用循環流量
を演算するように構成されている点にある。

【００１３】〔作用〕循環制御手段は、ヒートポンプ運
転制御手段から入力される設定加熱力と、ヒートポンプ
式加熱器への湯水の入水温度と、貯湯目標温度とに基づ
いて演算した循環開始用循環流量で湯水を循環させる循
環開始制御を実行する。

【００１４】〔効果〕循環制御手段は、ヒートポンプ運
転制御手段から入力される設定加熱力を使用して演算し
た循環開始用循環流量で循環開始制御を実行するので、
設定加熱力を人為操作で設定したり、設定加熱力を記憶
しておくような必要がなく、構造の簡略化を図ることが
できる。

【００１５】また、冷媒圧縮機の運転能力に応じた設定
加熱力を循環制御手段側に入力できるので、ヒートポン
プ式加熱器の運転能力を冷媒圧縮機の運転能力に応じて
引き上げることもできる。

【００１６】請求項３記載の発明の特徴構成は、前記ヒ
ートポンプ運転制御手段から入力される設定加熱力が、
前記冷媒圧縮機の運転状態に応じた設定加熱力である点
にある。

【００１７】〔作用〕循環制御手段は、冷媒圧縮機の運
転状態に応じた設定加熱力と、ヒートポンプ式加熱器へ
の湯水の入水温度と、貯湯目標温度とに基づいて演算し
た循環開始用循環流量で湯水を循環させる循環開始制御
を実行する。

【００１８】〔効果〕循環制御手段は、冷媒圧縮機の運
転状態に応じた設定加熱力を使用して演算した循環開始
用循環流量で循環開始制御を実行するので、冷媒圧縮機
の運転に悪影響が出ないように、ヒートポンプ式加熱器
の運転能力を引き上げることができる。

【００１９】請求項４記載の発明の特徴構成は、前記湯
水循環手段が、前記貯湯タンク内に湯水が温度成層を形
成して貯湯されるように、貯湯タンクの底部から取り出
した湯水をヒートポンプ式加熱器と補助加熱器とを併用
して、又は、前記ヒートポンプ式加熱器に代えて前記補
助加熱器にて加熱したのち、その温水を前記貯湯タンク
の上部に供給する形態で湯水を循環させる補助加熱貯湯
運転状態に切り換え自在に構成され、前記循環制御手段
が、前記循環開始制御において、前記沸き上げ温度が前
記貯湯目標温度範囲の温度よりも低い状態が設定時間を
超えて続いたときには、前記補助加熱貯湯運転状態に切
り換えて前記湯水循環手段による湯水の循環流量を増減
制御するように構成されている点にある。

【００２０】〔作用〕循環制御手段は、湯水循環手段が
湯水を循環させる循環開始時に、設定加熱力と、ヒート
ポンプ式加熱器への湯水の入水温度と、貯湯目標温度と
に基づいて演算した、沸き上げ温度が貯湯目標温度範囲
の温度になる循環開始用循環流量で湯水を循環させる循
環開始制御を実行するが、その循環開始制御において、
沸き上げ温度が貯湯目標温度範囲の温度よりも低い状態
が設定時間を超えて続いたときには、湯水循環手段を補
助加熱貯湯運転状態に切り換えて、貯湯タンク内に湯水
が温度成層を形成して貯湯されるように、貯湯タンクの
底部から取り出した湯水をヒートポンプ式加熱器と補助
加熱器とを併用して、又は、ヒートポンプ式加熱器に代
えて補助加熱器にて加熱したのち、その温水を貯湯タン
クの上部に供給する形態で湯水を循環させる循環流量を
増減制御する。

【００２１】つまり、ヒートポンプ式加熱器の運転能力
が不足していて、沸き上げ温度が貯湯目標温度範囲の温
度よりも低い状態が設定時間を超えて続いたときには、
循環制御手段は、湯水循環手段を補助加熱貯湯運転状態
に切り換えて、循環流量を増減制御する。

【００２２】〔効果〕ヒートポンプ式加熱器の運転能力
が不足しているときは、湯水循環手段を補助加熱貯湯運
転状態に切り換えて貯湯することができるので、沸き上
げ温度が貯湯目標温度範囲の湯水を確実に貯湯できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる貯湯式の給
湯熱源装置をエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システ
ムに適応した例を図面に基づいて説明する。

【００２４】〔第１実施形態〕このエンジンヒートポン
プ式冷暖房給湯システムは、図１および図２に示すよう
に、貯湯タンク１内に温度成層を形成しながら貯湯した
り、貯湯タンク１内に貯湯された湯水を給湯する貯湯ユ
ニットＡと、空調対象空間の空調運転と貯湯タンク１内
の湯水を加熱するためのエンジンヒートポンプ式冷暖房
装置Ｂとから構成されている。

【００２５】前記貯湯ユニットＡは、この貯湯ユニット
Ａの運転を制御する貯湯ユニット制御部Ｃ、貯湯タンク
１、貯湯タンク１内の湯水を循環するための循環路３、
循環路３を通流する湯水を加熱する加熱手段としての加
熱部４などから構成され、循環ポンプＰ１を作動させて
貯湯タンク１内の湯水を循環路３にて循環しながら、加
熱部４にて貯湯設定温度の湯に加熱して、温度成層を形
成する状態で貯湯タンク１内に貯湯し、その貯湯された
湯を加熱部４の非加熱作動状態にて給湯するように構成
されている。

【００２６】前記貯湯タンク１内には、貯湯設定温度の
湯の貯湯量が最低確保量以上であるかを、その湯温を検
出することにより検出する最上部サーミスタＳ１、その
貯湯量が少以上であるかを、その湯温を検出することに
より検出する上部サーミスタＳ２、その貯湯量が中以上
であるかを、その湯温を検出することにより検出する中
部サーミスタＳ３、その貯湯量が満以上であるかを、そ
の湯温を検出することにより検出する底部サーミスタＳ
４が設けられている。複数のサーミスタの設置位置は、
貯湯タンク１の上位から、最上部サーミスタＳ１、上部
サーミスタＳ２、中部サーミスタＳ３、底部サーミスタ
Ｓ４の順になっている。そして、使用者の必要に応じて
貯湯リモコンＲ２などにより、貯湯タンク１内の目標貯
湯量を、「少」、「中」、「満」の３つの貯湯量からひ
とつを選択できるようにしている。

【００２７】前記貯湯タンク１には、その底部から貯湯
タンク１に水道水圧を用いて給水する給水路５が接続さ
れ、その上部から風呂場や台所などに給湯するための給
湯路６が接続され、風呂場や台所などで使用された量だ
けの水を給水路５から貯湯タンク１に給水するように構
成されている。前記給湯路６には、給水路５から分岐さ
れた混合用給水路７が接続され、その接続箇所に給湯路
６からの湯水と混合用給水路７からの水との混合比を調
整自在なミキシングバルブ８が設けられている。前記給
水路５と混合用給水路７との分岐箇所には、給水温度を
検出する給水サーミスタ９が設けられ、給水路５および
混合用給水路７の夫々には、逆止弁１０が設けられてい
る。ちなみに、給湯路６には、オーバーフロー路１１が
接続され、そのオーバーフロー路１１にエアー抜き弁１
２が設けられている。

【００２８】また、給湯路６におけるミキシングバルブ
８よりも上流側には、貯湯タンク１の上部から給湯路６
に給湯された湯水の温度を検出する貯湯出口サーミスタ
１３が設けられ、給湯路６におけるミキシングバルブ８
よりも下流側には、ミキシングバルブ８にて混合された
湯水の温度を検出するミキシングサーミスタ１４、給湯
路６の湯水の流量を調整する給湯用水比例バルブ１５、
給湯路６を通流する湯水の流量を検出する給湯流量セン
サ２０が設けられている。

【００２９】前記給湯路６を通して風呂場や台所に給湯
するときには、給湯目標温度としての給湯設定温度、貯
湯出口サーミスタ１３および給水サーミスタ９の検出情
報に基づいて、給湯する湯水の温度が給湯設定温度にな
るようにミキシングバルブ８の開度を調整するととも
に、ミキシングサーミスタ１４の検出情報に基づいて、
その検出温度と給湯設定温度との偏差に基づいてミキシ
ングバルブ８の開度を微調整することにより、給湯設定
温度の湯水を給湯するように構成されている。

【００３０】前記循環路３と貯湯タンク１とが、循環路
３を通流する湯水を貯湯タンク１内に戻す、または、貯
湯タンク１内の湯水を循環路３に取り出すために、貯湯
タンク１の上部２箇所と底部２箇所の合計４箇所で連通
接続されている。具体的に説明すると、貯湯タンク１の
上部には、給湯路６において水が混合されるミキシング
バルブ８よりも上流側の上流側流路部分６ａと、加熱部
４にて加熱された湯を貯湯タンク１の上部に供給する上
部接続路２５とが連通接続され、貯湯タンク１の底部に
は、循環路３を通流する湯水を貯湯タンク１内の底部に
戻す戻し路２６と、貯湯タンク１内の底部の湯水を循環
路３に取り出す取り出し路２７とが連通接続されてい
る。

【００３１】そして、上部接続路２５には、上部開閉弁
２８が設けられ、戻し路２６には、戻し開閉弁２９が設
けられ、上部開閉弁２８を開弁させることによって、循
環路３を通流する湯水を貯湯タンク１内の上部に供給し
たり、貯湯タンク１内の上部の湯水を循環路３に取り出
したりするようにし、戻し開閉弁２９を開弁させること
によって、循環路３を通流する湯水を貯湯タンク１内の
底部に戻すことができるようにしている。ちなみに、取
り出し路２７には、貯湯タンク１内の湯水を排水するた
めの排水路３０が接続され、その排水路３０の途中部に
は、安全弁３１と手動バルブ３２とが並列に接続されて
いる。

【００３２】前記加熱部４は、エンジンヒートポンプ式
冷暖房装置Ｂによる冷媒を供給して湯水を加熱するヒー
トポンプ式加熱器３３と、バーナ３６の燃焼により湯水
を加熱する補助加熱器３５とから構成され、ヒートポン
プ式加熱器３３を補助加熱器３５よりも優先させて加熱
作動させる主加熱装置とし、補助加熱器３５をヒートポ
ンプ式加熱器３３のみでは加熱負荷を賄えないときに加
熱作動させる補助加熱装置として構成している。そし
て、循環路３の湯水の循環方向において上流側から、ヒ
ートポンプ式加熱器３３、補助加熱器３５の順に設けら
れている。

【００３３】前記補助加熱器３５は、ガス燃焼式のバー
ナ３６およびこのバーナ３６に燃焼用空気を供給するフ
ァン３７などが設けられ、バーナ３６の燃焼により循環
路３を通流する湯水を加熱するように構成されている。
前記バーナ３６に燃料ガスを供給する燃料供給路３８に
は、上流側から、ガスセフティ弁３９、ガス比例弁４
０、ガスメイン弁４１の順に設けられ、また、補助加熱
器３５には、補助加熱器３５に通流する湯水の流量を検
出する水量センサ６４が設けられている。そして、補助
加熱器３５は、水量センサ６４にて設定量以上の水量が
検出されると、バーナ３６の燃焼を開始し、出温度サー
ミスタ６１および水量センサ６４の検出情報に基づい
て、ファン３７の回転速度およびガス比例弁４０の開度
を調整して、補助加熱器３５にて加熱した湯水の温度を
調整するように構成されている。

【００３４】前記循環路３には、ヒートポンプ式加熱器
３３と補助加熱器３５との間に、湯水のヒートポンプ式
加熱器３３からの出温度を検出する出温度サーミスタ６
１と、補助加熱器３５への湯水の通流を断続する補助用
断続開閉弁６３とが設けられ、取り出し路２７に、循環
路３を通流する湯水の循環流量を検出する循環流量セン
サ６２と、循環ポンプＰ１と、循環路３を循環する湯水
の循環流量を調整自在な循環流量調整バルブ６５とが設
けられている。また、循環路３における補助加熱器３５
と上部接続路２５との接続箇所との間には、加熱部４に
て加熱された後の循環路３の湯水の温度を検出する貯湯
サーミスタ６６が設けられている。

【００３５】そして、循環流量センサ６２の検出情報に
基づいて、循環流量調整バルブ６５の開度を調整するこ
とにより循環路３における循環流量を調整するように構
成され、貯湯サーミスタ６６の検出情報に基づいて、循
環路３における循環流量や補助加熱器３５における加熱
量などを調整することにより、加熱部４にて加熱された
後の循環路３を通流する湯水の温度を調整自在に構成さ
れ、循環調整手段Ｆが、循環流量センサ６２、循環流量
調整バルブ６５、貯湯サーミスタ６６などにより構成さ
れている。

【００３６】また、補助加熱器３５を迂回させて湯水を
循環させるための補助用バイパス路６８が、循環路３に
おいて、出温度サーミスタ６１と補助用断続開閉弁６３
との間と、補助加熱器３５と貯湯サーミスタ６６との間
とに亘って接続され、この補助用バイパス路６８には、
補助バイパス開閉弁７０が設けられている。

【００３７】このようにして、上部開閉弁２８、戻し開
閉弁２９、補助用断続開閉弁６３、補助バイパス開閉弁
７０などの夫々の開閉弁を開閉制御することにより、貯
湯タンク１の底部から取り出した湯水をヒートポンプ式
加熱器３３にて加熱したのち、その温水を貯湯タンク１
の上部に戻したり、貯湯タンク１の底部から取り出した
湯水を補助加熱器３５にて、又は、ヒートポンプ式加熱
器３３と補助加熱器３５とを併用して加熱したのち、そ
の温水を貯湯タンク１の上部に戻すように構成され、湯
水循環手段Ｅが、循環路３、循環ポンプＰ１、および、
上部開閉弁２８、戻し開閉弁２９などの複数の開閉弁に
より構成されている。

【００３８】前記エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｂ
は、図２に示すように、複数の室内機７１、室外機７
２、室内機７１および室外機７２の運転を制御するヒー
トポンプ運転制御部Ｄとから構成され、複数の空調対象
空間（例えば、各部屋）を空調することができるように
構成されている。また、室内機７１と室外機７２と貯湯
ユニットＡにおけるヒートポンプ式加熱器３３とは、冷
媒配管７３で接続され、エンジンヒートポンプ式冷暖房
装置Ｂにおける冷媒をヒートポンプ式加熱器３３に供給
できるように構成されている。

【００３９】前記複数の室内機７１の夫々には、電子膨
張弁７４、室内熱交換器７５、その室内熱交換器７５で
温調した空気を空調対象空間へ送出する室内空調用送風
機７６が備えられ、室内熱交換器７５にて凝縮された冷
媒の温度を検出する冷媒サーミスタ８９の検出情報に基
づいて、電子膨張弁７４の開度を調整するようにしてい
る。前記室外機７２には、ガスエンジン７７、冷媒圧縮
機７８、アキュムレータ７９、四方弁８０、室外熱交換
器８１、その室外熱交換器に対し外気を通風する室外空
調用送風機８２が備えられ、ガスエンジン７７の排熱を
外部に放熱するためのラジエーター８３、および、ラジ
エーター用送風機８４も備えられ、ガスエンジン７７の
冷却用の冷却水をラジエーター８３との間で循環させる
冷却水路８５が設けられ、この冷却水路８５にラジエー
ター用ポンプＰ４が設けられている。ヒートポンプ運転
手段Ｋが、電子膨張弁７４、室内空調用送風機７６、ガ
スエンジン７７、冷媒圧縮機７８、四方弁８０、室外空
調用送風機８２などにより構成されている。

【００４０】そして、エンジンヒートポンプ式冷暖房装
置Ｂは、空調リモコンＲ１の指令に基づいてヒートポン
プ運転制御部Ｄにて運転が制御され、ガスエンジン７７
により冷媒圧縮機７８を作動させて、四方弁８０の切換
え操作により空調冷房運転と空調暖房運転とを選択切換
え自在に構成され、室内機７１の電子膨張弁７４の開閉
制御により、空調要求のある部屋の空調を行うように構
成されている。また、ヒートポンプ式加熱器３３にて循
環路３の湯水を加熱するときには、空調暖房運転させる
とともに、ヒートポンプ式加熱器３３における冷媒圧力
が設定目標圧力になるように冷媒圧縮機７８の回転速度
と加熱用電子膨張弁７４ａを制御して、ヒートポンプ式
加熱器３３に冷媒を供給するように構成されている。

【００４１】前記空調冷房運転においては、図２の実線
矢印に示すように、冷媒圧縮機７８から吐出される高圧
乾き蒸気冷媒を、四方弁８０を介して室外熱交換器８１
に供給し、この室外熱交換器８１において外気との熱交
換により凝縮される。そして、室外熱交換器８１から送
出される凝縮工程通過冷媒を、電子膨張弁７４を介して
室内熱交換器７５に供給し、この室内熱交換器７５にお
いて冷却対象空気との熱交換により蒸発される。その
後、室内熱交換器７５から送出される低圧乾き蒸気冷媒
を、四方弁８０およびアキュムレータ７９を介して冷媒
圧縮機７８の吸入口に戻す。

【００４２】前記空調暖房運転においては、図２の点線
矢印に示すように、冷媒圧縮機７８から吐出される高圧
乾き蒸気冷媒を、四方弁８０を介して室内熱交換器７５
およびヒートポンプ式加熱器３３に供給し、室内熱交換
器７５においては加熱対象空気との熱交換により凝縮さ
れ、ヒートポンプ式加熱器３３においては循環路３の湯
水との熱交換により凝縮される。そして、室内熱交換器
７５およびヒートポンプ式加熱器３３から送出される凝
縮工程通過冷媒を、電子膨張弁７４を介して室外熱交換
器８１に供給し、この室外熱交換器８１において外気と
の熱交換により蒸発される。その後、室外熱交換器８１
から送出される低圧乾き蒸気冷媒を四方弁８０およびア
キュムレータ７９を介して冷媒圧縮機７８の吸入口に戻
す。

【００４３】前記貯湯ユニット制御部Ｃとヒートポンプ
運転制御部Ｄとは、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置
Ｂが空調運転中であることや、エンジンヒートポンプ式
冷暖房装置Ｂへの駆動要求などの制御信号を送受信可能
に構成にされ、貯湯ユニット制御部Ｃとヒートポンプ運
転制御部Ｄとにより運転制御手段Ｕが構成されている。
そして、貯湯ユニット制御部Ｃとヒートポンプ運転制御
部Ｄは、図３に示すように、空調対象空間としての各部
屋に設置されている空調リモコンＲ１や貯湯リモコンＲ
２の指令に基づいて、空調対象空間への空調冷房運転や
空調暖房運転などの空調運転、湯水循環手段Ｅにて循環
される湯水を加熱部４にて貯湯設定温度の湯に加熱し
て、温度成層を形成する状態で貯湯タンク１内に貯湯す
る貯湯運転、加熱部４を加熱作動させて給湯する加熱給
湯運転の夫々の運転を実行するように構成されている。

【００４４】前記エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｂ
の運転について説明すると、空調リモコンＲ１から空調
冷房要求や空調暖房要求などの空調要求があると、ヒー
トポンプ運転制御部Ｄがヒートポンプ運転手段Ｋの運転
を制御し、空調リモコンＲ１による空調要求に基づい
て、ガスエンジン７７により冷媒圧縮機７８を作動させ
て、四方弁８０の切換え操作により空調冷房運転と空調
暖房運転とを選択切換え、室内機７１の電子膨張弁７４
の開閉制御により、各空調対象空間への空調を切り換え
て、ヒートポンプ運転手段Ｋを制御するように構成され
ている。

【００４５】前記貯湯ユニットＡの運転について説明す
ると、貯湯リモコンＲ２の要求指令などに基づいて、貯
湯ユニット制御部Ｃが、湯水循環手段Ｅ、循環調整手段
Ｆ、給湯操作手段Ｇ、補助熱交換部３５の夫々の運転を
制御して、貯湯運転、加熱給湯運転を実行するように構
成され、この貯湯ユニット制御部Ｃが、ヒートポンプ式
加熱器３３による湯水の沸き上げ温度を貯湯目標温度範
囲の温度に維持すべく、湯水循環手段Ｅによる湯水の循
環流量を増減制御する循環制御手段に構成されている。

【００４６】以下、貯湯運転、加熱給湯運転について説
明するが、湯水循環手段Ｅにおける、上部開閉弁２８、
戻し開閉弁２９、補助用断続開閉弁６３、および、補助
バイパス開閉弁７０の開閉状態について、開弁させる開
閉弁のみを記載し、記載していない開閉弁については閉
弁させるものとする。

【００４７】前記貯湯運転は、設定時刻に貯湯設定温度
の湯を目標貯湯量貯湯したり、使用者にて貯湯タンク１
内の目標貯湯量を予約しているときに、貯湯タンク１に
貯湯設定温度の湯を目標貯湯量貯湯するための時刻にな
るなどして貯湯条件が満たされると、湯水循環手段Ｅに
て循環される湯水を加熱部４にて貯湯設定温度の湯に加
熱して、温度成層を形成する状態で貯湯タンク内に貯湯
して、貯湯タンク１内に貯湯設定温度の湯を貯湯目標量
貯湯するように構成されている。

【００４８】前記貯湯運転を、図４，図５に示すフロー
チャートに基づいて、具体的に説明するが、この貯湯運
転において、湯水循環手段Ｅが湯水を循環させる循環開
始時に、循環制御手段としての貯湯ユニット制御部Ｃ
が、ヒートポンプ式加熱器３３が出力する加熱力として
設定してある設定加熱力Ｎと、ヒートポンプ式加熱器３
３への湯水の入水温度と、貯湯目標温度とに基づいて演
算した、沸き上げ温度が貯湯目標温度範囲の温度になる
循環開始用循環流量Ｒで循環させる循環開始制御を実行
するように構成されている。

【００４９】すなわち、貯湯条件が満たされる（ステッ
プ１) と、ヒートポンプ運転制御部Ｄからの通信により
入力された冷媒圧縮機７８の運転状態に応じた状態信号
に基づいて、空調運転中か否かを判定し（ステップ２)
、空調運転中でない場合には、空調運転中でない場合
にヒートポンプ式加熱器３３が出力するとして設定して
予め記憶してある加熱力Ｎ_Sを設定加熱力Ｎとして、そ
の設定加熱力Ｎと、ヒートポンプ式加熱器３３への湯水
の入水温度としての底部サーミスタＳ４の検出温度と、
目標貯湯温度とに基づいて、沸き上げ温度が貯湯目標温
度範囲の温度になる最大の循環開始用循環流量Ｒを演算
し（ステップ３) 、空調運転中の場合には、空調暖房運
転に使う加熱力として設定して予め記憶してある空調用
加熱力Ｎ_aを、空調運転中でない場合にヒートポンプ式
加熱器３３が出力するとして設定してある加熱力Ｎ_Sか
ら差し引いた加熱力（Ｎ_S−Ｎ_a) を設定加熱力Ｎとし
て、その設定加熱力Ｎと、底部サーミスタＳ４の検出温
度と、目標貯湯温度とに基づいて、沸き上げ温度が貯湯
目標温度範囲の温度になる最大の循環開始用循環流量Ｒ
を演算する（ステップ４) 。

【００５０】次に、加熱用電子膨張弁７４ａを開状態に
制御してエンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｂを空調暖
房運転させて、ヒートポンプ式加熱器３３に冷媒を供給
させるとともに、循環流量が循環開始用循環流量Ｒにな
るように循環流量調整バルブ６５の開度を調整して（ス
テップ５) 、図１中の点線矢印に示すように、湯水循環
手段Ｅを、貯湯タンク１の底部から取り出した湯水をヒ
ートポンプ式加熱器３３にて加熱したのち、その温水を
貯湯タンク１の下部に戻す形態の初期貯湯運転状態にて
運転させる（ステップ６) 。

【００５１】すなわち、補助バイパス開閉弁７０および
戻し開閉弁２９を開弁させて、循環ポンプＰ１を作動さ
せ、貯湯タンク１の底部から取り出した湯水をヒートポ
ンプ式加熱器３３にて加熱したのち、その湯水を貯湯タ
ンク１の底部に戻す形態で貯湯タンク１内の湯水を加熱
するようにしている。

【００５２】そして、貯湯サーミスタ６６による検出温
度が貯湯許容温度未満であるか否かを判定し（ステップ
７) 、貯湯許容温度未満であると判定したときは、ヒー
トポンプ式加熱器３３による加熱能力が不足しているか
否かを判定して（ステップ８) 、加熱能力が不足してい
ないと判定したときは、減算用の加熱能力として設定し
てある減算用加熱能力αを循環開始用循環流量Ｒの演算
に使用した設定加熱能力Ｎから差し引いた加熱力（Ｎ−
α) を新たな設定加熱能力Ｎとして、その新たな設定加
熱能力Ｎと、底部サーミスタＳ４の検出温度と、目標貯
湯温度とに基づいて、沸き上げ温度が貯湯目標温度範囲
の温度になる最大の循環開始用循環流量Ｒを再演算して
（ステップ９) ステップ５に戻る。

【００５３】前記ヒートポンプ式加熱器３３による加熱
能力が不足しているか否かの判定は、沸き上げ温度が貯
湯許容温度未満の状態が貯湯運転の開始時から設定時間
を超えて続いたか否かに基づいて、貯湯許容温度未満の
状態が設定時間を超えて続いる場合には、加熱能力が不
足していると判定し、貯湯許容温度未満の状態が設定時
間未満の場合には、加熱能力が不足していないと判定す
るが、例えば、循環開始用循環流量Ｒの再演算回数が設
定回数を超えた場合に、加熱能力が不足していると判定
するようにしても良い。

【００５４】そして、ステップ７において、貯湯サーミ
スタ６６による検出温度が貯湯許容温度以上であると判
定したときは、図１中の実線矢印に示すように、湯水循
環手段Ｅを、貯湯タンク１内に湯水が温度成層を形成し
て貯湯されるように、貯湯タンク１の底部から取り出し
た湯水をヒートポンプ式加熱器３３にて加熱したのち、
その温水を貯湯タンク１の上部に供給する形態のヒート
ポンプ貯湯運転状態（ＨＰ貯湯運転状態) で湯水が循環
するように運転して、ヒートポンプ式加熱器３３による
湯水の沸き上げ温度を貯湯目標温度範囲の温度に維持す
べく、湯水循環手段Ｅによる湯水の循環流量を増減制御
するように構成されている（ステップ１０) 。

【００５５】つまり、補助バイパス開閉弁７０および上
部開閉弁２８を開弁させるとともに、戻し開閉弁２９を
閉弁させて、循環ポンプＰ１を作動させ、貯湯タンク１
内に湯水が温度成層を形成して貯湯されるように、貯湯
タンク１の底部から取り出した湯水をヒートポンプ式加
熱器３３にて加熱したのち、その湯水を貯湯タンク１の
上部に戻す形態で貯湯タンク１内の湯水を加熱して、貯
湯サーミスタ６６による検出温度に基づいて、貯湯タン
ク１の上部に供給される湯水の温度が貯湯設定温度にな
るように循環流量調整バルブ６５の開度を調整する。

【００５６】ちなみに、貯湯許容温度は、例えば、貯湯
設定温度よりも２０℃低い温度として設定され、循環流
量を調整することによりヒートポンプ式加熱器３３にて
加熱された湯水の温度を貯湯目標温度範囲の温度にする
ことができるような温度に設定されている。

【００５７】そして、目標貯湯温度に対応する上部サー
ミスタＳ２又は中部サーミスタＳ３または底部サーミス
タＳ４が貯湯設定温度の湯温を検出することにより、目
標貯湯量の湯水が貯湯されたか否かを判定し（ステップ
１１) 、目標貯湯量の湯水が貯湯されたと判定すると、
貯湯運転停止処理を実行するようにしている（ステップ
１２) 。

【００５８】また、ステップ８において、加熱能力が不
足していると判定されたときは、補助バイパス開閉弁７
０と戻し開閉弁２９とを閉弁するとともに、補助用断続
開閉弁６３を開弁させて、貯湯タンク１の底部から取り
出した湯水をヒートポンプ式加熱器３３に代えて補助加
熱器３５のみで加熱する形態や、貯湯タンク１の底部か
ら取り出した湯水をヒートポンプ式加熱器３３と補助加
熱器３５とを併用して加熱する形態で湯水を循環させる
補助加熱貯湯運転状態に切り換えて運転し、貯湯サーミ
スタ６６による検出温度に基づいて、貯湯タンク１の上
部に供給される湯水の温度が貯湯設定温度になるように
循環流量調整バルブ６５の開度を調整する（ステップ１
３) 。

【００５９】そして、目標貯湯温度に対応する上部サー
ミスタＳ２又は中部サーミスタＳ３または底部サーミス
タＳ４が貯湯設定温度の湯温を検出することにより、目
標貯湯量の湯水が貯湯されたか否かを判定し（ステップ
１４) 、目標貯湯量の湯水が貯湯されたと判定すると、
貯湯運転停止処理を実行する。

【００６０】前記加熱給湯運転は、貯湯タンク１内に貯
湯設定温度の湯が最低確保量以上に貯湯されているとき
に、加熱部４の非加熱作動状態で給湯されることによ
り、貯湯タンク１内の湯が給湯設定温度を基準として定
められる加熱開始用温度未満でかつ最低確保量未満とな
って加熱条件が満たされると、加熱部４を加熱作動させ
て貯湯タンク１内に貯湯して、その給湯が停止されるに
伴なって、加熱部４の加熱作動を停止するように構成さ
れている。ちなみに、加熱開始用温度は、給湯設定温度
を基準として給湯設定温度よりも少し高い温度に設定さ
れており、例えば、給湯設定温度が４０℃のときには、
４２℃に設定されている。

【００６１】なお、この加熱給湯運転において、給湯設
定温度、貯湯出口サーミスタ１３および給水サーミスタ
９の検出情報に基づいて、給湯する湯水の温度が給湯設
定温度になるようにミキシングバルブ８の開度を調整す
るとともに、ミキシングサーミスタ１４の検出情報に基
づいて、その検出温度と給湯設定温度との偏差に基づい
てミキシングバルブ８の開度を微調整することにより、
給湯設定温度の湯水を給湯するように構成されている。

【００６２】〔第２実施形態〕図６は、第１実施形態で
示したフローチャートのステップ８において、加熱能力
が不足していないと判定したときは、ステップ８におい
て、沸き上げ温度が貯湯目標温度範囲の温度になる最大
の循環開始用循環流量Ｒを再演算せずに、湯水の温度が
貯湯許容温度になるように循環流量調整バルブ６５の開
度を調整して（ステップ９) ステップ５に戻るようにし
てある。その他の構成や制御フローは、第１実施形態と
同様である。

【００６３】〔第３実施形態〕図示しないが、ヒートポ
ンプ運転制御手段Ｄから貯湯ユニット制御部（循環制御
手段) Ｃに通信により入力される設定加熱力Ｎを使用し
て、循環開始用循環流量Ｒを演算するように構成しても
良い。

【００６４】つまり、貯湯運転制御において、貯湯ユニ
ット制御部Ｃが、貯湯条件を満たしていると判定する
と、設定加熱力要求信号をヒートポンプ運転制御手段Ｄ
に通信により入力し、ヒートポンプ運転制御手段Ｄは、
設定加熱力要求信号が入力されると、貯湯用に使用でき
る加熱力として設定して予め記憶してある設定加熱力Ｎ
を貯湯ユニット制御部Ｃに入力して、その設定加熱力Ｎ
を使用して、循環開始用循環流量Ｒを演算することがで
きる。

【００６５】ヒートポンプ運転制御手段Ｄから貯湯ユニ
ット制御部Ｃに通信により入力される設定加熱力Ｎとし
ては、ヒートポンプ式冷暖房装置（ヒートポンプ装置)
Ｂや貯湯ユニットＡの機種に応じた設定加熱力Ｎや、冷
媒圧縮機７８の現在の運転状態、例えば、現在の回転数
に応じた設定加熱力Ｎを入力しても良いし、設定加熱力
Ｎが閾値以上か未満かを示す信号を入力しても良く、冷
媒圧縮機７８の現在の運転状態に応じた設定加熱力Ｎが
閾値以上か未満かを示す信号を入力しても良い。

【００６６】また、ヒートポンプ運転制御手段Ｄが、冷
媒圧縮機７８の現在の運転状態からヒートポンプ式加熱
器３３で使用できる加熱能力を判定できる場合は、その
加熱能力を設定加熱能力Ｎとして貯湯ユニット制御部Ｃ
に通信により入力しても良い。

【００６７】設定加熱力Ｎが閾値以上か未満かを示す信
号をヒートポンプ運転制御手段Ｄから貯湯ユニット制御
部Ｃに通信により入力する場合は、貯湯ユニット制御部
Ｃが、閾値未満であればヒートポンプ式加熱器３３の加
熱能力が不足していると判定することにより、即座に補
助加熱貯湯運転状態に切り換えて、貯湯タンク１の上部
に供給される湯水の温度が貯湯設定温度になるように湯
水の循環流量を増減制御することができる。

【００６８】〔その他の実施形態〕１．本発明による貯湯式の給湯熱源装置は、流量を調整
自在な可変能力ポンプを設けて、その可変能力ポンプで
循環路３を循環する湯水の循環流量を調整するように構
成しても良い。２．本発明による貯湯式の給湯熱源装置は、貯湯タンク
の底部から取り出した湯水をヒートポンプ式加熱器に供
給する供給路にサーミスタなどの温度検出手段を設け
て、その温度検出手段で検出したヒートポンプ式加熱器
への湯水の入水温度と、設定加熱力と、前記貯湯目標温
度とに基づいて、沸き上げ温度が貯湯目標温度範囲の温
度になる循環開始用循環流量を演算するように構成して
も良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】貯湯運転における貯湯ユニットの概略構成図

【図２】エンジンヒートポンプ式冷暖房装置の概略構成
図

【図３】エンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムの
制御ブロック図

【図４】貯湯運転における制御動作を示すフローチャー
ト

【図５】貯湯運転における制御動作を示すフローチャー
ト

【図６】第２実施形態の貯湯運転における制御動作を示
すフローチャート

【符号の説明】

Ｃ循環制御手段Ｄヒートポンプ運転制御手段Ｅ湯水循環手段Ｎ設定加熱力Ｒ循環開始用循環流量１貯湯タンク６給湯路３３ヒートポンプ式加熱器３５補助加熱器７８冷媒圧縮機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000221834 東邦瓦斯株式会社愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 (71)出願人 000196680 西部瓦斯株式会社福岡県福岡市博多区千代１丁目17番１号 (72)発明者酒井寿成大阪府大阪市此花区北港白津１丁目１番３号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者橋詰康人大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号株式会社ハーマン内 (72)発明者河内敏弘大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号株式会社ハーマン内 (72)発明者藤川泰大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号株式会社ハーマン内 (72)発明者藤本善夫大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号株式会社ハーマン内 (72)発明者崎石智也大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号株式会社ハーマン内 (72)発明者山口和也東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者田之頭健一東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者伊藤実希夫愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号東邦瓦斯株式会社内 (72)発明者市川郁秀福岡県福岡市博多区千代１丁目17番１号西部瓦斯株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】給湯路が上部に接続された貯湯タンク
と、前記貯湯タンク内に湯水が温度成層を形成して貯湯され
るように、貯湯タンクの底部から取り出した湯水をヒー
トポンプ式加熱器にて加熱したのち、その温水を前記貯
湯タンクの上部に供給する形態の貯湯運転状態で湯水を
循環させる湯水循環手段と、前記ヒートポンプ式加熱器による湯水の沸き上げ温度を
貯湯目標温度範囲の温度に維持すべく、前記湯水循環手
段による湯水の循環流量を増減制御する循環制御手段
と、前記ヒートポンプ式加熱器における冷媒圧力が設定目標
圧力になるように冷媒圧縮機の回転速度を制御するヒー
トポンプ運転制御手段とが設けられた貯湯式の給湯熱源
装置であって、前記湯水循環手段が湯水を循環させる循環開始時に、前
記循環制御手段が、前記ヒートポンプ式加熱器が出力す
る加熱力として設定してある設定加熱力と、前記ヒート
ポンプ式加熱器への湯水の入水温度と、貯湯目標温度と
に基づいて演算した、前記沸き上げ温度が前記貯湯目標
温度範囲の温度になる循環開始用循環流量で循環させる
循環開始制御を実行するように構成されている貯湯式の
給湯熱源装置。
【請求項２】前記循環制御手段が、前記ヒートポンプ
運転制御手段から入力される設定加熱力を使用して、前
記循環開始用循環流量を演算するように構成されている
請求項１記載の貯湯式の給湯熱源装置。
【請求項３】前記ヒートポンプ運転制御手段から入力
される設定加熱力が、前記冷媒圧縮機の運転状態に応じ
た設定加熱力である請求項２記載の貯湯式の給湯熱源装
置。
【請求項４】前記湯水循環手段が、前記貯湯タンク内
に湯水が温度成層を形成して貯湯されるように、貯湯タ
ンクの底部から取り出した湯水をヒートポンプ式加熱器
と補助加熱器とを併用して、又は、前記ヒートポンプ式
加熱器に代えて前記補助加熱器にて加熱したのち、その
温水を前記貯湯タンクの上部に供給する形態で湯水を循
環させる補助加熱貯湯運転状態に切り換え自在に構成さ
れ、前記循環制御手段が、前記循環開始制御において、前記
沸き上げ温度が前記貯湯目標温度範囲の温度よりも低い
状態が設定時間を超えて続いたときには、前記補助加熱
貯湯運転状態に切り換えて前記湯水循環手段による湯水
の循環流量を増減制御するように構成されている請求項
１〜３のいずれか１項記載の貯湯式の給湯熱源装置。