JP4390401B2

JP4390401B2 - 貯湯式の給湯熱源装置

Info

Publication number: JP4390401B2
Application number: JP2001094690A
Authority: JP
Inventors: 寿成酒井; 康人橋詰; 敏弘河内; 泰藤川; 善夫藤本; 智也崎石; 和也山口; 健一田之頭; 実希夫伊藤; 郁秀市川
Original assignee: Saibu Gas Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Saibu Gas Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: JP2002295899A

Description

【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Ｓ４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１２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４０、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６１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７２、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Ｒ２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３３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７０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１３) 。
【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

Claims

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。
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。
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。
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。