(57)【要約】【課題】熱媒を加熱する熱源としてヒートポンプとバーナ装置を備える熱機器において、効率をより向上することが可能な技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する熱機器は、燃料の燃焼によって熱媒を加熱可能なバーナ装置と、前記熱媒が前記バーナ装置を流れる第１熱媒加熱経路と、周囲の環境からの吸熱によって前記熱媒を加熱可能なヒートポンプと、前記熱媒が前記ヒートポンプを流れる第２熱媒加熱経路と、前記熱媒からの放熱によって暖房する暖房端末と、前記熱媒が前記暖房端末を流れる熱媒放熱経路と、前記第１熱媒加熱経路、前記第２熱媒加熱経路および前記熱媒放熱経路の間で前記熱媒を循環させる熱媒循環ポンプと、前記熱媒が前記第１熱媒加熱経路をバイパスして流れる第１熱媒バイパス経路と、前記第１熱媒加熱経路を流れる前記熱媒の流量と前記第１熱媒バイパス経路を流れる前記熱媒の流量の比率を調整可能な第１調整弁を備える。【選択図】図１
2020016402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の燃焼によって熱媒を加熱可能なバーナ装置と、
前記熱媒が前記バーナ装置を流れる第１熱媒加熱経路と、
周囲の環境からの吸熱によって前記熱媒を加熱可能なヒートポンプと、
前記熱媒が前記ヒートポンプを流れる第２熱媒加熱経路と、
前記熱媒からの放熱によって暖房する暖房端末と、
前記熱媒が前記暖房端末を流れる熱媒放熱経路と、
前記第１熱媒加熱経路、前記第２熱媒加熱経路および前記熱媒放熱経路の間で前記熱媒を循環させる熱媒循環ポンプと、
前記熱媒が前記第１熱媒加熱経路をバイパスして流れる第１熱媒バイパス経路と、
前記第１熱媒加熱経路を流れる前記熱媒の流量と前記第１熱媒バイパス経路を流れる前記熱媒の流量の比率を調整可能な第１調整弁を備える熱機器。
【請求項２】
前記ヒートポンプが、周囲の環境からの吸熱によって水も加熱可能に構成されており、
前記熱機器が、
前記水を貯えるタンクと、
前記水が前記タンクと前記ヒートポンプの間で循環する水循環経路と、
前記水循環経路で前記水を循環させる水循環ポンプと、
前記熱媒が前記第２熱媒加熱経路をバイパスして流れる第２熱媒バイパス経路と、
前記第２熱媒加熱経路を流れる前記熱媒の流量と前記第２熱媒バイパス経路を流れる前記熱媒の流量の比率を調整可能な第２調整弁をさらに備えている、請求項１の熱機器。
【請求項３】
外気温度に関連する温度を検出する温度検出手段をさらに備えており、
前記温度検出手段で検出される温度が所定温度を下回る場合に、前記熱媒が前記第１熱媒加熱経路と前記第１熱媒バイパス経路の両方を流れるように前記第１調整弁を制御し、かつ前記熱媒が前記第２熱媒加熱経路と前記第２熱媒バイパス経路の両方を流れるように前記第２調整弁を制御して、前記熱媒循環ポンプを駆動する凍結防止運転を実行する、請求項２の熱機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、熱機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料の燃焼によって熱媒を加熱可能なバーナ装置と、前記熱媒が前記バーナ装置を流れる第１熱媒加熱経路と、周囲の環境からの吸熱によって前記熱媒を加熱可能なヒートポンプと、前記熱媒が前記ヒートポンプを流れる第２熱媒加熱経路と、前記熱媒からの放熱によって暖房する暖房端末と、前記熱媒が前記暖房端末を流れる熱媒放熱経路と、前記第１熱媒加熱経路、前記第２熱媒加熱経路および前記熱媒放熱経路の間で前記熱媒を循環させる熱媒循環ポンプを備える熱機器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２１７５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の熱機器では、暖房端末において暖房を行う際に、バーナ装置による熱媒の加熱を行うことなく、ヒートポンプによる熱媒の加熱を行う場合であっても、熱媒は第１熱媒加熱経路と第２熱媒加熱経路の両方を流れる。この場合、熱媒が第１熱媒加熱経路を流れる際に、バーナ装置において熱媒から放熱してしまい、熱機器の効率を低下させてしまう。本明細書では、熱媒を加熱する熱源としてヒートポンプとバーナ装置を備える熱機器において、効率をより向上することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する熱機器は、燃料の燃焼によって熱媒を加熱可能なバーナ装置と、前記熱媒が前記バーナ装置を流れる第１熱媒加熱経路と、周囲の環境からの吸熱によって前記熱媒を加熱可能なヒートポンプと、前記熱媒が前記ヒートポンプを流れる第２熱媒加熱経路と、前記熱媒からの放熱によって暖房する暖房端末と、前記熱媒が前記暖房端末を流れる熱媒放熱経路と、前記第１熱媒加熱経路、前記第２熱媒加熱経路および前記熱媒放熱経路の間で前記熱媒を循環させる熱媒循環ポンプと、前記熱媒が前記第１熱媒加熱経路をバイパスして流れる第１熱媒バイパス経路と、前記第１熱媒加熱経路を流れる前記熱媒の流量と前記第１熱媒バイパス経路を流れる前記熱媒の流量の比率を調整可能な第１調整弁を備えている。
【０００６】
上記の構成によれば、暖房端末において暖房を行う際に、バーナ装置による熱媒の加熱を行うことなく、ヒートポンプによる熱媒の加熱を行う場合には、第１熱媒バイパス経路に熱媒が流れて、第１熱媒加熱経路に熱媒が流れないように（あるいは、第１熱媒バイパス経路に大部分の熱媒が流れて、第１熱媒加熱経路にわずかな熱媒しか流れないように）第１調整弁を制御することで、バーナ装置における熱媒からの放熱を抑制することができる。これによって、熱機器の効率をより向上することができる。
【０００７】
上記の熱機器では、前記ヒートポンプが、周囲の環境からの吸熱によって水も加熱可能に構成されていてもよい。前記熱機器は、前記水を貯えるタンクと、前記水が前記タンクと前記ヒートポンプの間で循環する水循環経路と、前記水循環経路で前記水を循環させる水循環ポンプと、前記熱媒が前記第２熱媒加熱経路をバイパスして流れる第２熱媒バイパス経路と、前記第２熱媒加熱経路を流れる前記熱媒の流量と前記第２熱媒バイパス経路を流れる前記熱媒の流量の比率を調整可能な第２調整弁をさらに備えていてもよい。
【０００８】
上記の構成では、ヒートポンプとタンクの間で水を循環させながら、ヒートポンプによって水を加熱することで、タンクの水を沸き上げる沸き上げ運転を実行可能である。このような沸き上げ運転を行っている時に、暖房端末における暖房のために、ヒートポンプによる熱媒の加熱を行うと、ヒートポンプによる水の加熱能力が低下するおそれがある。上記の構成によれば、ヒートポンプによってタンクの水を沸き上げる沸き上げ運転の実行中に、暖房端末での暖房を行う場合に、第１熱媒加熱経路に熱媒が流れて、第１熱媒バイパス経路に熱媒が流れないように（あるいは、第１熱媒加熱経路に大部分の熱媒が流れて、第１熱媒バイパス経路にわずかな熱媒しか流れないように）第１調整弁を制御するとともに、第２熱媒バイパス経路に熱媒が流れて、第２熱媒加熱経路に熱媒が流れないように（あるいは、第２熱媒バイパス経路に大部分の熱媒が流れて、第２熱媒加熱経路にわずかな熱媒しか流れないように）第２調整弁を制御することで、沸き上げ運転におけるヒートポンプによる水の加熱能力の低下を抑制しつつ、バーナ装置による熱媒の加熱によって暖房端末での暖房を行うことができる。
【０００９】
上記の熱機器は、外気温度に関連する温度を検出する温度検出手段をさらに備えていてもよい。前記熱機器は、前記温度検出手段で検出される温度が所定温度を下回る場合に、前記熱媒が前記第１熱媒加熱経路と前記第１熱媒バイパス経路の両方を流れるように前記第１調整弁を制御し、かつ前記熱媒が前記第２熱媒加熱経路と前記第２熱媒バイパス経路の両方を流れるように前記第２調整弁を制御して、前記熱媒循環ポンプを駆動する凍結防止運転を実行してもよい。
【００１０】
外気温度が低い状況で、熱媒が経路内で滞留していると、経路内の熱媒が凍結してしまうおそれがある。上記の構成によれば、外気温度が低い場合に、熱媒を第１熱媒加熱経路、第１熱媒バイパス経路、第２熱媒加熱経路および第２熱媒バイパス経路のそれぞれに循環させることで、第１熱媒加熱経路、第１熱媒バイパス経路、第２熱媒加熱経路および第２熱媒バイパス経路内の熱媒が凍結することを防止することができる。なお、温度検出手段は、外気温度そのものを検出してもよいし、外気温度が低温となるほど低くなる温度（例えば水道水の温度）を検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例に係る熱機器２の構成を模式的に示す。
【図２】実施例に係る熱機器２のコントローラ１１０が行う暖房運転処理を説明するフローチャートである。
【図３】実施例に係る熱機器２のコントローラ１１０が行う凍結予防運転処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施例）
図１に示すように、本実施例に係る熱機器２は、タンクユニット４と、ヒートポンプ（ＨＰ）ユニット６と、燃焼ユニット８を備えている。
【００１３】
ＨＰユニット６は、冷媒（例えばＲ４１０ＡといったＨＦＣ冷媒や、Ｒ７４４といったＣＯ２冷媒）を循環させるための冷媒循環経路５２と、空気熱交換器５４と、ファン５６と、圧縮機６２と、四方弁５８と、給湯用水熱交換器６３と、逆止弁６４と、暖房用水熱交換器６５と、逆止弁６６と、膨張弁６０と、循環ポンプ２２を備える、ヒートポンプ熱源機である。
【００１４】
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経路５２内の冷媒との間で熱交換させる。圧縮機６２は、気相状態の冷媒を加圧して送り出す。給湯用水熱交換器６３は、冷媒循環経路５２内の冷媒と、後述のタンク水循環経路２０内の給湯用水の間で熱交換させる。暖房用水熱交換器６５は、冷媒循環経路５２内の冷媒と、後述のヒートポンプ経路８８内の暖房用水との間で熱交換させる。膨張弁６０は、液相状態の冷媒を断熱膨張させて減圧する。空気熱交換器５４と、圧縮機６２と、給湯用水熱交換器６３または暖房用水熱交換器６５と、膨張弁６０によって、ヒートポンプ５０が構成されている。ヒートポンプ５０は、冷媒を循環させることで、給湯用水や暖房用水を加熱する。
【００１５】
四方弁５８は、ヒートポンプ５０において冷媒の流路を切り換える流路切換弁である。四方弁５８は４つのポートａ，ｂ，ｃおよびｄを有している。四方弁５８は、ポートａとポートｂが連通し、かつポートｃとポートｄが連通する状態と、ポートａとポートｄが連通し、かつポートｂとポートｃが連通する状態の間で切換可能である。四方弁５８のポートａは、暖房用水熱交換器６５の冷媒入口に接続されている。暖房用水熱交換器６５の冷媒出口は、逆止弁６６を介して、膨張弁６０の冷媒入口に接続されている。四方弁５８のポートｂは、圧縮機６２の冷媒入口に接続されている。四方弁５８のポートｃは、給湯用水熱交換器６３の冷媒入口に接続されている。給湯用水熱交換器６３の冷媒出口は、逆止弁６４を介して、膨張弁６０の冷媒入口に接続されている。四方弁５８のポートｄは、圧縮機６２の冷媒出口に接続されている。
【００１６】
四方弁５８が、ポートａとポートｂが連通し、かつポートｃとポートｄが連通する状態である場合、ヒートポンプ５０では、圧縮機６２から送り出される高温高圧の気相状態の冷媒が、給湯用水熱交換器６３へ流入する。冷媒は、給湯用水熱交換器６３を通過する際に放熱して凝縮し、液相状態となる。給湯用水熱交換器６３を通過した液相状態の冷媒は、膨張弁６０で減圧される。膨張弁６０を通過した低温低圧の液相状態の冷媒が、空気熱交換器５４へ流入する。冷媒は、空気熱交換器５４を通過する際に吸熱して蒸発し、気相状態となる。空気熱交換器５４を通過した気相状態の冷媒は、圧縮機６２へ戻される。すなわち、この場合、ＨＰユニット６は、空気熱交換器５４で外気から吸熱し、給湯用水熱交換器６３で給湯用水を加熱する。
【００１７】
四方弁５８が、ポートａとポートｄが連通し、かつポートｂとポートｃが連通する状態である場合、ヒートポンプ５０では、圧縮機６２から送り出される高温高圧の気相状態の冷媒が、暖房用水熱交換器６５へ流入する。冷媒は、暖房用水熱交換器６５を通過する際に放熱して凝縮し、液相状態となる。暖房用水熱交換器６５を通過した液相状態の冷媒は、膨張弁６０で減圧される。膨張弁６０を通過した低温低圧の液相状態の冷媒が、空気熱交換器５４へ流入する。冷媒は、空気熱交換器５４を通過する際に吸熱して蒸発し、気相状態となる。空気熱交換器５４を通過した気相状態の冷媒は、圧縮機６２へ戻される。すなわち、この場合、ＨＰユニット６は、空気熱交換器５４で外気から吸熱し、暖房用水熱交換器６５で暖房用水を加熱する。
【００１８】
ＨＰユニット６は、外気温度を検出する外気温度センサ６７を備えている。
【００１９】
ＨＰユニット６は、ＨＰコントローラ１０２を備えている。ＨＰコントローラ１０２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。ＲＯＭには各種の運転プログラムが格納されている。ＲＡＭには、ＨＰコントローラ１０２に入力される各種信号や、ＣＰＵが処理を実行する過程で生成される種々のデータが一時的に記憶される。ＨＰコントローラ１０２は、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭに記憶された情報に基づいて処理を実行することで、ＨＰユニット６の各構成要素の動作を制御する。
【００２０】
タンクユニット４は、タンク１０を備えている。タンク１０は、ＨＰユニット６によって加熱された給湯用水を貯える。本実施例では、タンク１０に貯えられる給湯用水は、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。
【００２１】
タンク水循環経路２０は、上流端がタンク１０の下部に接続されており、ＨＰユニット６の給湯用水熱交換器６３を通過して、下流端がタンク１０の上部に接続されている。タンク水循環経路２０には、循環ポンプ２２が介装されている。循環ポンプ２２は、タンク水循環経路２０内の給湯用水を上流側から下流側へ送り出す。ＨＰユニット６が、ヒートポンプ５０を作動させて、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給湯用水熱交換器６３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。
【００２２】
水道水導入経路２４は、上流端が熱機器２の外部の水道水供給源３２に接続されている。水道水導入経路２４には、水道水の温度を検出する給水温度サーミスタ２５が設けられている。水道水導入経路２４の下流側は、第１導入経路２４ａと第２導入経路２４ｂに分岐している。第１導入経路２４ａの下流端は、タンク１０の下部に接続されている。第２導入経路２４ｂの下流端は、第１給湯経路３６の途中に接続されている。第１導入経路２４ａには、逆止弁２６が介装されている。第２導入経路２４ｂには、逆止弁２８が介装されている。
【００２３】
第１給湯経路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給湯経路３６の途中には、水道水導入経路２４の第２導入経路２４ｂが接続されている。第１給湯経路３６と第２導入経路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給湯経路３６へ流入する高温の給湯用水の流量と、第２導入経路２４ｂから第１給湯経路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導入経路２４ｂとの接続部より下流側の第１給湯経路３６は、燃焼ユニット８の給湯加熱経路３７を通過して、第２給湯経路３９へ接続している。第１給湯経路３６と第２給湯経路３９の間は、バーナバイパス経路３３によって接続されている。バーナバイパス経路３３にはバイパス弁３４が介装されている。第２給湯経路３９の下流端は給湯栓３８に接続されている。
【００２４】
タンクユニット４は、タンクコントローラ１０４を備えている。タンクコントローラ１０４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。ＲＯＭには各種の運転プログラムが格納されている。ＲＡＭには、タンクコントローラ１０４に入力される各種信号や、ＣＰＵが処理を実行する過程で生成される種々のデータが一時的に記憶される。タンクコントローラ１０４は、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭに記憶された情報に基づいて処理を実行することで、タンクユニット４の各構成要素の動作を制御する。
【００２５】
燃焼ユニット８は、シスターン７０と、バーナ装置８２と、バーナ装置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、暖房用水往路７２の上流端が接続されている。暖房用水往路７２には、循環ポンプ７４が介装されている。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用水往路７２に流れ込む。
【００２６】
暖房用水往路７２の下流端は、バーナ経路７３と、第１バイパス経路７５に分岐している。暖房用水往路７２の下流端には、第１調整弁７８が設けられている。第１調整弁７８は、その開度を変化させることによって、暖房用水往路７２からバーナ経路７３へ流れる暖房用水の流量と、暖房用水往路７２から第１バイパス経路７５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。バーナ経路７３には、バーナ装置８２が介装されている。バーナ装置８２は、燃料（例えば都市ガスなどの燃料ガス）の燃焼によってバーナ経路７３内の暖房用水を加熱する、燃焼熱源機である。バーナ経路７３の下流端は、暖房端末経路７７の上流端に接続している。第１バイパス経路７５は、バーナ装置８２を介さずに、暖房端末経路７７の上流端に接続している。
【００２７】
暖房端末経路７７には、暖房端末７６が取り付けられている。本実施例の暖房端末７６は、例えば床暖房機である。暖房端末７６は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。なお、暖房端末７６の内部には熱動弁が内蔵されており、暖房端末７６での暖房を行う場合には熱動弁が開かれ、暖房端末７６での暖房を行わない場合には熱動弁が閉じられている。暖房端末経路７７の暖房端末７６よりも上流側には、暖房出湯サーミスタ７９が設けられている。暖房出湯サーミスタ７９は、暖房端末７６に供給される暖房用水の温度を検出する。
【００２８】
暖房端末経路７７には、暖房端末７６の上流側と暖房端末７６の下流側を接続する暖房端末バイパス経路８３が設けられている。暖房端末バイパス経路８３には、バイパス弁８４が介装されている。
【００２９】
暖房端末経路７７の下流端は、ヒートポンプ経路８８と第２バイパス経路９４に分岐している。暖房端末経路７７の下流端には、第２調整弁９０が設けられている。第２調整弁９０は、その開度を変化させることによって、暖房端末経路７７からヒートポンプ経路８８へ流れる暖房用水の流量と、暖房端末経路７７から第２バイパス経路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。ヒートポンプ経路８８は、ＨＰユニット６の暖房用水熱交換器６５を通過して、暖房用水復路９６の上流端へ接続している。第２バイパス経路９４は、ＨＰユニット６の暖房用水熱交換器６５を通過することなく、暖房用水復路９６の上流端へ接続している。暖房用水復路９６は、下流端がシスターン７０に接続している。
【００３０】
給湯加熱経路３７には、バーナ装置８１が介装されている。バーナ装置８１は、燃料（例えば都市ガスなどの燃料ガス）の燃焼によって給湯加熱経路３７内の給湯用水を加熱する、燃焼熱源機である。
【００３１】
燃焼ユニット８は、燃焼コントローラ１０６を備えている。燃焼コントローラ１０６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。ＲＯＭには各種の運転プログラムが格納されている。ＲＡＭには、燃焼コントローラ１０６に入力される各種信号や、ＣＰＵが処理を実行する過程で生成される種々のデータが一時的に記憶される。燃焼コントローラ１０６は、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭに記憶された情報に基づいて処理を実行することで、燃焼ユニット８の各構成要素の動作を制御する。また、燃焼コントローラ１０６には、リモコン１０８が接続されている。リモコン１０８には、使用者が熱機器２を操作するための各種のスイッチや、使用者に熱機器２の動作状態を表示する液晶表示器等が設けられている。
【００３２】
ＨＰコントローラ１０２とタンクコントローラ１０４は、双方向に通信可能である。また、タンクコントローラ１０４と燃焼コントローラ１０６は、双方向に通信可能である。ＨＰコントローラ１０２、タンクコントローラ１０４および燃焼コントローラ１０６は、協調動作して熱機器２の動作を制御する。以下では、ＨＰコントローラ１０２、タンクコントローラ１０４および燃焼コントローラ１０６を総称してコントローラ１１０ともいう。
【００３３】
次いで、本実施例の熱機器２の動作について説明する。以下では、熱機器２が実施する、沸き上げ運転、給湯運転、暖房運転および凍結予防運転について順に説明する。
【００３４】
（沸き上げ運転）
沸き上げ運転は、タンク１０内の給湯用水をＨＰユニット６で加熱し、高温となった給湯用水をタンク１０に戻す運転である。沸き上げ運転を実行する際には、コントローラ１１０は、四方弁５８をポートａとポートｂが連通し、かつポートｃとポートｄが連通する状態に切り換えて、圧縮機６２およびファン５６を駆動する。また、コントローラ１１０は、循環ポンプ２２を駆動する。
【００３５】
圧縮機６２の駆動により、冷媒循環経路５２内の冷媒は、圧縮機６２、給湯用水熱交換器６３、膨張弁６０、空気熱交換器５４の順に循環する。この場合、給湯用水熱交換器６３を通過する冷媒循環経路５２内の冷媒は、高温高圧の気体状態である。また、循環ポンプ２２の駆動により、タンク水循環経路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経路２０内に導入され、導入された給湯用水が給湯用水熱交換器６３を通過する際に、冷媒循環経路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、コントローラ１１０は、給湯用水熱交換器６３を通過した後の給湯用水の温度が、設定された沸き上げ温度となるように、圧縮機６２、ファン５６、循環ポンプ２２の動作を制御する。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、コントローラ１１０は、沸き上げ運転を終了する。
【００３６】
（給湯運転）
給湯運転は、給湯設定温度に調温された給湯用水を給湯栓３８に供給する運転である。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、水道水導入経路２４（第１導入経路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給湯経路３６を介して給湯栓３８に供給される。
【００３７】
コントローラ１１０は、タンク１０から第１給湯経路３６に供給される給湯用水の温度（即ち、サーミスタ１２の検出温度）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導入経路２４ｂから第１給湯経路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導入経路２４ｂから供給された水道水とが、第１給湯経路３６内で混合される。コントローラ１１０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。このような態様での給湯運転を、非燃焼給湯運転ともいう。
【００３８】
一方、コントローラ１１０は、タンク１０から第１給湯経路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、バイパス弁３４を閉じて、バーナ装置８１によって第１給湯経路３６を通過する給湯用水を加熱する。コントローラ１１０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、バーナ装置８１の出力を制御する。このような態様での給湯運転を、燃焼給湯運転ともいう。
【００３９】
（暖房運転）
暖房運転は、暖房端末７６によって暖房する運転である。使用者によって暖房運転の実行が指示されると、コントローラ１１０は、図２の暖房運転処理を実行する。
【００４０】
ステップＳ２では、コントローラ１１０は、バイパス弁８４を閉じ、暖房端末７６に熱動弁を開くように指示し、かつ循環ポンプ７４を駆動する。
【００４１】
ステップＳ４では、コントローラ１１０は、沸き上げ運転を実行中であるか否かを判断する。沸き上げ運転を実行していない場合（ＮＯの場合）、処理はステップＳ６へ進む。
【００４２】
ステップＳ６では、コントローラ１１０は、暖房端末経路７７からの暖房用水の全量がヒートポンプ経路８８に流れ、第２バイパス経路９４には暖房用水が流れないように、第２調整弁９０の開度を調整する。なお、ステップＳ６において、コントローラ１１０は、暖房端末経路７７からの暖房用水の大部分がヒートポンプ経路８８に流れ、第２バイパス経路９４にはわずかな暖房用水しか流れないように、第２調整弁９０の開度を調整してもよい。
【００４３】
ステップＳ８では、コントローラ１１０は、四方弁５８をポートａとポートｄが連通し、かつポートｂとポートｃが連通する状態に切り換えて、圧縮機６２およびファン５６を駆動する。これによって、ヒートポンプ５０による暖房用水の加熱が開始される。ステップＳ８の後、処理はステップＳ１２へ進む。
【００４４】
ステップＳ４で、沸き上げ運転を実行中である場合（ＹＥＳの場合）、処理はステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０では、コントローラ１１０は、暖房端末経路７７からの暖房用水の全量が第２バイパス経路９４に流れ、ヒートポンプ経路８８には暖房用水が流れないように、第２調整弁９０の開度を調整する。なお、ステップＳ１０において、コントローラ１１０は、暖房端末経路７７からの暖房用水の大部分が第２バイパス経路９４に流れ、ヒートポンプ経路８８にはわずかな暖房用水しか流れないように、第２調整弁９０の開度を調整してもよい。ステップＳ１０の後、処理はステップＳ１２へ進む。
【００４５】
ステップＳ１２では、コントローラ１１０は、暖房出湯サーミスタ７９で検出される温度（以下では暖房出湯温度ともいう）が、所定の点火温度（例えば６０℃）を下回るか否かを判断する。暖房出湯温度が点火温度を下回る場合（ＹＥＳの場合）、処理はステップＳ１４へ進む。
【００４６】
ステップＳ１４では、コントローラ１１０は、暖房用水往路７２からの暖房用水の全量がバーナ経路７３へ流れ、第１バイパス経路７５には暖房用水が流れないように、第１調整弁７８の開度を調整する。なお、ステップＳ１４において、コントローラ１１０は、暖房用水往路７２からの暖房用水の大部分がバーナ経路７３へ流れ、第１バイパス経路７５にはわずかな暖房用水しか流れないように、第１調整弁７８の開度を調整してもよい。
【００４７】
ステップＳ１６では、コントローラ１１０は、バーナ装置８２に点火する。これによって、バーナ装置８２による暖房用水の加熱が開始される。ステップＳ１６の後、処理はステップＳ２４へ進む。
【００４８】
ステップＳ１２で、暖房出湯温度が点火温度以上の場合（ＮＯの場合）、処理はステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８では、コントローラ１１０は、暖房出湯温度が所定の消火温度（例えば７０℃）を上回るか否かを判断する。暖房出湯温度が消火温度を上回る場合（ＹＥＳの場合）、処理はステップＳ２０へ進む。
【００４９】
ステップＳ２０では、コントローラ１１０は、暖房用水往路７２からの暖房用水の全量が第１バイパス経路７５へ流れ、バーナ経路７３には暖房用水が流れないように、第１調整弁７８の開度を調整する。なお、ステップＳ２０において、コントローラ１１０は、暖房用水往路７２からの暖房用水の大部分が第１バイパス経路７５へ流れ、バーナ経路７３にはわずかな暖房用水しか流れないように、第１調整弁７８の開度を調整してもよい。
【００５０】
ステップＳ２２では、コントローラ１１０は、バーナ装置８２を消火する。これによって、バーナ装置８２による暖房用水の加熱が停止される。ステップＳ２２の後、処理はステップＳ２４へ進む。
【００５１】
ステップＳ１８で、暖房出湯温度が消火温度以下である場合（ＮＯの場合）、処理はステップＳ２４へ進む。
【００５２】
ステップＳ２４では、コントローラ１１０は、使用者によって暖房運転の終了が指示されたか否かを判断する。暖房運転の終了が指示されていない場合（ＮＯの場合）、処理はステップＳ４へ戻る。なお、暖房運転を実行している間、コントローラ１１０は、暖房端末７６に供給される暖房用水の温度（すなわち暖房出湯温度）が暖房設定温度となるように、ヒートポンプ５０での暖房用水への加熱能力、および／または、バーナ装置８２での暖房用水への加熱能力を制御する。暖房運転の終了が指示された場合（ステップＳ２４でＹＥＳの場合）、処理はステップＳ２６へ進む。
【００５３】
ステップＳ２６では、コントローラ１１０は、バーナ装置８２を消火する。これによって、バーナ装置８２による暖房用水の加熱が停止される。
【００５４】
ステップＳ２８では、コントローラ１１０は、沸き上げ運転を実行中であるか否かを判断する。沸き上げ運転を実行中の場合（ＹＥＳの場合）、処理はステップＳ３０へ進む。
【００５５】
ステップＳ３０では、コントローラ１１０は、四方弁５８をポートａとポートｂが連通し、かつポートｃとポートｄが連通する状態に切り換えて、圧縮機６２およびファン５６を停止する。これによって、ヒートポンプ５０による暖房用水の加熱が停止される。ステップＳ３０の後、処理はステップＳ３２へ進む。
【００５６】
ステップＳ２８で、沸き上げ運転を実行していない場合、処理はステップＳ３２へ進む。
【００５７】
ステップＳ３２では、コントローラ１１０は、循環ポンプ７４を停止するとともに、バイパス弁８４を開き、暖房端末７６に熱動弁を閉じるように指示する。ステップＳ３２の後、図２の暖房運転処理は終了する。
【００５８】
（凍結予防運転）
凍結予防運転は、外気温度が低い状況において、暖房用水が流れる経路の凍結を防止するための運転である。以下では図３を参照しながら、コントローラ１１０が実行する凍結予防運転処理について説明する。コントローラ１１０は、暖房運転が実行されていない期間において、常時、図３の処理を実行する。
【００５９】
ステップＳ４２では、コントローラ１１０は、外気温度センサ６７が検出する外気温度が、所定の凍結予防温度（例えば５℃）を下回るか否かを判断する。外気温度が凍結予防温度以上である場合（ＮＯの場合）、ステップＳ４２の判断処理を繰り返す。外気温度が凍結予防温度を下回ると（ＹＥＳとなると）、処理はステップＳ４４へ進む。
【００６０】
ステップＳ４４では、コントローラ１１０は、外気温度センサ６７で検出される外気温度に基づいて、オン時間およびオフ時間を設定する。例えば、コントローラ１１０は、外気温度が０℃以上５℃未満である場合に、オン時間を５分、オフ時間を１５分にそれぞれ設定し、外気温度が−５℃以上０℃未満である場合に、オン時間を１０分、オフ時間を１０分にそれぞれ設定し、外気温度が−５℃未満である場合に、オン時間を１５分、オフ時間を５分にそれぞれ設定する。なお、オン時間、オフ時間は、外気温度によらない一定値（例えばオン時間が１０分、オフ時間が１０分）に設定されてもよい。
【００６１】
ステップＳ４６では、コントローラ１１０は、暖房用水往路７２からの暖房用水の半分がバーナ経路７３へ流れ、残りの半分が第１バイパス経路７５に流れるように、第１調整弁７８の開度を調整する。なお、ステップＳ４６において、コントローラ１１０は、暖房用水往路７２からバーナ経路７３へ流れる暖房用水の流量が、暖房用水往路７２から第１バイパス経路７５へ流れる暖房用水の流量よりも多くなるように（あるいは少なくなるように）、第１調整弁７８の開度を調整してもよい。
【００６２】
ステップＳ４８では、コントローラ１１０は、暖房端末経路７７からの暖房用水の半分がヒートポンプ経路８８に流れ、残りの半分が第２バイパス経路９４に流れるように、第２調整弁９０の開度を調整する。なお、ステップＳ４８において、コントローラ１１０は、暖房端末経路７７からヒートポンプ経路８８へ流れる暖房用水の流量が、暖房端末経路７７から第２バイパス経路９４へ流れる暖房用水の流量よりも多くなるように（あるいは少なくなるように）、第２調整弁９０の開度を調整してもよい。
【００６３】
ステップＳ５０では、コントローラ１１０は、バイパス弁８４を開き、循環ポンプ７４を駆動する。これによって、シスターン７０からの暖房用水が、バーナ装置８２や、ＨＰユニット６の暖房用水熱交換器６５を循環して、バーナ装置８２や暖房用水熱交換器６５における暖房用水の凍結が防止される。
【００６４】
ステップＳ５２では、コントローラ１１０は、ステップＳ５０で循環ポンプ７４を駆動してからの経過時間が、ステップＳ４４で設定されたオン時間に達するまで待機する。循環ポンプ７４を駆動してからの経過時間がオン時間に達すると（ＹＥＳとなると）、処理はステップＳ５４へ進む。
【００６５】
ステップＳ５４では、コントローラ１１０は、循環ポンプ７４を停止する。
【００６６】
ステップＳ５６では、コントローラ１１０は、ステップＳ５４で循環ポンプ７４を停止してからの経過時間が、ステップＳ４４で設定されたオフ時間に達するまで待機する。循環ポンプ７４を停止してからの経過時間がオフ時間に達すると（ＹＥＳとなると）、処理はステップＳ４２へ戻る。
【００６７】
なお、図３に示す処理において、外気温度センサ６７で検出される外気温度の代わりに、給水温度サーミスタ２５で検出される水道水の温度に基づいて、暖房用水が流れる経路に凍結のおそれがあるか否かを判断してもよい。すなわち、ステップＳ４２において、コントローラ１１０は、給水温度サーミスタ２５で検出される水道水の温度が、所定温度を下回るか否かを判断してもよいし、ステップＳ４４において、コントローラ１１０は、給水温度サーミスタ２５で検出される水道水の温度に基づいて、オン時間およびオフ時間を設定してもよい。
【００６８】
上記の実施例では、ヒートポンプ５０が、四方弁５８を用いて冷媒の流路を切り換える構成について説明したが、ヒートポンプ５０が、他の種類の流路切換弁、例えば電磁弁や三方弁を用いて冷媒の流路を切り換える構成としてもよい。
【００６９】
以上のように、本明細書が開示する熱機器２は、燃料の燃焼によって暖房用水（熱媒の例）を加熱可能なバーナ装置８２と、暖房用水がバーナ装置８２を流れるバーナ経路７３（第１熱媒加熱経路の例）と、外気（周囲の環境の例）からの吸熱によって暖房用水を加熱可能なヒートポンプ５０と、暖房用水がヒートポンプ５０を流れるヒートポンプ経路８８（第２熱媒加熱経路の例）と、暖房用水からの放熱によって暖房する暖房端末７６と、暖房用水が暖房端末７６を流れる暖房端末経路７７（熱媒放熱経路の例）と、バーナ経路７３、ヒートポンプ経路８８および暖房端末経路７７の間で暖房用水を循環させる循環ポンプ７４（熱媒循環ポンプの例）と、暖房用水がバーナ経路７３をバイパスして流れる第１バイパス経路７５（第１熱媒バイパス経路の例）と、バーナ経路７３を流れる暖房用水の流量と第１バイパス経路７５を流れる暖房用水の流量の比率を調整可能な第１調整弁７８を備えている。
【００７０】
上記の構成によれば、暖房端末７６において暖房を行う際に、バーナ装置８２による暖房用水の加熱を行うことなく、ヒートポンプ５０による暖房用水の加熱を行う場合には、第１バイパス経路７５に暖房用水が流れて、バーナ経路７３に暖房用水が流れないように（あるいは、第１バイパス経路７５に大部分の暖房用水が流れて、バーナ経路７３にわずかな暖房用水しか流れないように）第１調整弁７８を制御することで、バーナ装置８２における暖房用水からの放熱を抑制することができる。これによって、熱機器２の効率をより向上することができる。
【００７１】
本実施例の熱機器２では、ヒートポンプ５０が、外気からの吸熱によって給湯用水（水の例）も加熱可能に構成されている。熱機器２は、給湯用水を貯えるタンク１０と、給湯用水がタンク１０とヒートポンプ５０の間で循環するタンク水循環経路２０（水循環経路の例）と、タンク水循環経路２０で給湯用水を循環させる循環ポンプ２２（水循環ポンプの例）と、暖房用水がヒートポンプ経路８８をバイパスして流れる第２バイパス経路９４（第２熱媒バイパス経路）と、ヒートポンプ経路８８を流れる暖房用水の流量と第２バイパス経路９４を流れる暖房用水の流量の比率を調整可能な第２調整弁９０をさらに備えている。
【００７２】
上記の構成では、ヒートポンプ５０とタンク１０の間で給湯用水を循環させながら、ヒートポンプ５０によって給湯用水を加熱することで、タンク１０の給湯用水を沸き上げる沸き上げ運転を実行可能である。このような沸き上げ運転を行っている時に、暖房端末７６における暖房のために、ヒートポンプ５０による暖房用水の加熱を行うと、ヒートポンプ５０による給湯用水の加熱能力が低下するおそれがある。上記の構成によれば、ヒートポンプ５０によってタンク１０の給湯用水を沸き上げる沸き上げ運転の実行中に、暖房端末７６での暖房を行う場合に、バーナ経路７３に暖房用水が流れて、第１バイパス経路７５に暖房用水が流れないように（あるいは、バーナ経路７３に大部分の暖房用水が流れて、第１バイパス経路７５にわずかな暖房用水しか流れないように）第１調整弁７８を制御するとともに、第２バイパス経路９４に暖房用水が流れて、ヒートポンプ経路８８に暖房用水が流れないように（あるいは、第２バイパス経路９４に大部分の暖房用水が流れて、ヒートポンプ経路８８にわずかな暖房用水しか流れないように）第２調整弁９０を制御することで、沸き上げ運転におけるヒートポンプ５０による給湯用水の加熱能力を低下させることなく、バーナ装置８２による暖房用水の加熱によって暖房端末７６での暖房を行うことができる。
【００７３】
熱機器２は、外気温度を検出する外気温度センサ６７（または水道水の温度を検出する給水温度サーミスタ２５）をさらに備えている。熱機器２は、外気温度センサ６７（または給水温度サーミスタ２５）で検出される温度が所定温度を下回る場合に、暖房用水がバーナ経路７３と第１バイパス経路７５の両方を流れるように第１調整弁７８を制御し、かつ暖房用水がヒートポンプ経路８８と第２バイパス経路９４の両方を流れるように第２調整弁９０を制御して、循環ポンプ７４を駆動する凍結防止運転を実行する。
【００７４】
外気温度が低い状況で、暖房用水が経路内で滞留していると、経路内の暖房用水が凍結してしまうおそれがある。上記の構成によれば、外気温度が低い場合に、暖房用水をバーナ経路７３、第１バイパス経路７５、ヒートポンプ経路８８および第２バイパス経路９４のそれぞれに循環させることで、バーナ経路７３、第１バイパス経路７５、ヒートポンプ経路８８および第２バイパス経路９４内の暖房用水が凍結することを防止することができる。
【００７５】
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。
【符号の説明】
【００７６】
２      ：熱機器
４      ：タンクユニット
６      ：ＨＰユニット
８      ：燃焼ユニット
１０    ：タンク
１２    ：サーミスタ
１４    ：サーミスタ
１６    ：サーミスタ
１８    ：サーミスタ
２０    ：タンク水循環経路
２２    ：循環ポンプ
２４    ：水道水導入経路
２４ａ  ：第１導入経路
２４ｂ  ：第２導入経路
２５    ：給水温度サーミスタ
２６    ：逆止弁
２８    ：逆止弁
３０    ：混合弁
３２    ：水道水供給源
３３    ：バーナバイパス経路
３４    ：バイパス弁
３６    ：第１給湯経路
３７    ：給湯加熱経路
３８    ：給湯栓
３９    ：第２給湯経路
５０    ：ヒートポンプ
５２    ：冷媒循環経路
５４    ：空気熱交換器
５６    ：ファン
５８    ：四方弁
６０    ：膨張弁
６２    ：圧縮機
６３    ：給湯用水熱交換器
６４    ：逆止弁
６５    ：暖房用水熱交換器
６６    ：逆止弁
６７    ：外気温度センサ
７０    ：シスターン
７２    ：暖房用水往路
７３    ：バーナ経路
７４    ：循環ポンプ
７５    ：第１バイパス経路
７６    ：暖房端末
７７    ：暖房端末経路
７８    ：第１調整弁
７９    ：暖房出湯サーミスタ
８１    ：バーナ装置
８２    ：バーナ装置
８３    ：暖房端末バイパス経路
８４    ：バイパス弁
８８    ：ヒートポンプ経路
９０    ：第２調整弁
９４    ：第２バイパス経路
９６    ：暖房用水復路
１０２  ：ＨＰコントローラ
１０４  ：タンクコントローラ
１０６  ：燃焼コントローラ
１０８  ：リモコン
１１０  ：コントローラ
【図１】
2020016402.tif 000003
【図２】
2020016402.tif 000004
【図３】
2020016402.tif 000005