(57)【要約】【課題】ヒートポンプユニットによる貯湯タンクの温水沸き上げ時にも暖房中の室内の快適性を維持できるヒートポンプ式暖房装置を提供する。【解決手段】温度センサＴ３,Ｔ４により検出された貯湯タンク２１内の温水の第３,第４タンク温度に基づいて、暖房給湯制御部３０は、貯湯タンク２１内の温水の熱源としての熱量が設定値よりも低下したと判断してヒートポンプユニット１により貯湯タンク２１内の温水を沸き上げるとき、暖房用循環ポンプ３４の流量を絞りつつ、暖房用混合弁３３から暖房端末に供給される温水の暖房往き温度が暖房往き目標温度になるように、混合弁３３の開度を制限する暖房制限運転を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプユニット(１)と、
上記ヒートポンプユニット(１)により加熱された水を貯める貯湯タンク(２１)と、
上記貯湯タンク(２１)内の温水の温度を検出する温度センサ(Ｔ３,Ｔ４)と、
供給される水と上記貯湯タンク(２１)内の温水とを混合する混合弁(３３)と、
上記混合弁(３３)で混合された温水を暖房端末を介して循環させる循環ポンプ(３４)と、
上記ヒートポンプユニット(１)と上記混合弁(３３)と上記循環ポンプ(３４)を制御する制御装置(３０)と
を備え、
上記制御装置(３０)は、上記温度センサ(Ｔ３,Ｔ４)により検出された上記貯湯タンク(２１)内の温水の温度に基づいて、上記貯湯タンク(２１)内の温水の熱源としての熱量が設定値よりも低下したと判断して上記ヒートポンプユニット(１)により上記貯湯タンク(２１)内の温水を沸き上げるとき、上記循環ポンプ(３４)の流量を絞りつつ、上記混合弁(３３)から上記暖房端末に供給される温水の暖房往き温度が暖房往き目標温度になるように、上記混合弁(３３)の開度を制限する暖房制限運転を行うことを特徴とするヒートポンプ式暖房装置。
【請求項２】
請求項１に記載のヒートポンプ式暖房装置において、
上記制御装置(３０)は、上記温度センサ(Ｔ３,Ｔ４)により検出された上記貯湯タンク(２１)内の温水の温度が予め定められた勾配以下で低下し、かつ、上記貯湯タンク(２１)内の温水の温度が熱量低下判断用温度以下になったとき、上記貯湯タンク(２１)内の温水の熱源としての熱量が上記設定値よりも低下したと判断する熱量低下判断部(３０a)を有することを特徴とするヒートポンプ式暖房装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のヒートポンプ式暖房装置において、
上記制御装置(３０)は、
上記暖房制限運転において、上記ヒートポンプユニット(１)による上記貯湯タンク(２１)内の温水の沸き上げによって、上記温度センサ(Ｔ３,Ｔ４)により検出された上記貯湯タンク(２１)内の温水の温度が予め決められた勾配以上で上昇し、かつ、上記貯湯タンク(２１)内の温水の温度が熱量復帰判断用温度以上になったとき、上記貯湯タンク(２１)内の温水の熱源としての熱量の上記設定値よりも低下した状態が解消されたと判断する熱量復帰判断部(３０b)を有し、
上記熱量復帰判断部(３０b)が上記貯湯タンク(２１)内の温水の熱源としての熱量の上記設定値よりも低下した状態が解消されたと判断すると、上記混合弁(３３)の開度を制限せずに通常の暖房運転を行うことを特徴とするヒートポンプ式暖房装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載のヒートポンプ式暖房装置において、
上記混合弁(３３)から上記暖房端末に供給される温水の暖房往き温度を検出する暖房往き温度センサ(Ｔ１１)と、
上記暖房端末から上記貯湯タンク(２１)内に戻る温水の暖房戻り温度を検出する暖房戻り温度センサ(Ｔ１２)と
を備え、
上記制御装置(３０)は、
上記暖房往き温度センサ(Ｔ１１)により検出された上記暖房往き温度に基づいて、上記暖房往き温度が暖房往き目標温度になるように、上記混合弁(３３)の開度を制御する暖房往き温度制御を行うと共に、
上記暖房戻り温度センサ(Ｔ１２)により検出された上記暖房戻り温度に基づいて、上記暖房戻り温度が暖房戻り目標温度になるように、上記循環ポンプ(３４)の流量を制御する暖房戻り温度制御を行うことを特徴とするヒートポンプ式暖房装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１つに記載のヒートポンプ式暖房装置と、
上記貯湯タンク(２１)内に配置された給湯用熱交換器と
を備えたことを特徴とする暖房給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ヒートポンプ式暖房装置および暖房給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプ式暖房装置としては、ヒートポンプユニットにより加熱された温水を貯える貯湯タンクを備えたものがある(例えば、特開２００７−８５６５２号公報(特許文献１)参照)。上記ヒートポンプ式暖房装置では、貯湯タンク内の温水を循環ポンプにより暖房端末を介して循環させることによって暖房を行う。
【０００３】
ところで、上記ヒートポンプ式暖房装置では、暖房負荷が大きいと、ボイラなどに比べて加熱能力が小さいヒートポンプユニットの熱量では、貯湯タンク内の温水を沸き上げることができなくなるという問題がある。このため、上記ヒートポンプ式暖房装置において、貯湯タンク内の温水を沸き上げるために暖房を止めると、快適性が損なわれる。
【０００４】
また、上記ヒートポンプ式暖房装置の貯湯タンクの熱源を用いて給湯も行うと、さらに負荷が大きくなるため、ヒートポンプユニットでは、負荷に対応できず、十分な沸き上げができなくなる。
【特許文献１】特開２００７−８５６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、この発明の課題は、ヒートポンプユニットによる貯湯タンクの温水沸き上げ時にも暖房中の室内の快適性を維持できるヒートポンプ式暖房装置および暖房給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、この発明のヒートポンプ式暖房装置は、
ヒートポンプユニットと、
上記ヒートポンプユニットにより加熱された水を貯める貯湯タンクと、
上記貯湯タンク内の温水の温度を検出する温度センサと、
供給される水と上記貯湯タンク内の温水とを混合する混合弁と、
上記混合弁で混合された温水を暖房端末を介して循環させる循環ポンプと、
上記ヒートポンプユニットと上記混合弁と上記循環ポンプを制御する制御装置と
を備え、
上記制御装置は、上記温度センサにより検出された上記貯湯タンク内の温水の温度に基づいて、上記貯湯タンク内の温水の熱源としての熱量が設定値よりも低下したと判断して上記ヒートポンプユニットにより上記貯湯タンク内の温水を沸き上げるとき、上記循環ポンプの流量を絞りつつ、上記混合弁から上記暖房端末に供給される温水の暖房往き温度が暖房往き目標温度になるように、上記混合弁の開度を制限する暖房制限運転を行うことを特徴とする。
【０００７】
上記構成のヒートポンプ式暖房装置によれば、上記温度センサにより検出された貯湯タンク内の温水の温度に基づいて、貯湯タンク内の温水の熱源としての熱量が設定値よりも低下したと判断してヒートポンプユニットにより貯湯タンク内の温水を沸き上げるとき、制御装置によって、循環ポンプの流量を絞りつつ、混合弁から暖房端末に供給される温水の暖房往き温度が暖房往き目標温度になるように、混合弁の開度を制限する暖房制限運転を行う。このように、貯湯タンクの温水沸き上げ時に、暖房運転を停止しないで、暖房往き温度を保ちつつ循環ポンプの流量を制限するだけなので、少ない流量で暖房端末側に供給される温水の温度を下げずに、暖房端末からの輻射熱を受ける人の輻射感覚が維持される。これにより、ヒートポンプユニットによる沸き上げの加熱能力よりも暖房能力を下げて、温水沸き上げ時にも暖房中の室内の快適性を維持できる。
なお、上記混合弁において貯湯タンク内の温水と混合される「供給される水」は、例えば、暖房端末からの戻り水であり、その戻り水以外に外部から供給される水でもよい。
【０００８】
また、一実施形態のヒートポンプ式暖房装置では、
上記制御装置は、上記温度センサにより検出された上記貯湯タンク内の温水の温度が予め定められた勾配以下で低下し、かつ、上記貯湯タンク内の温水の温度が熱量低下判断用温度以下になったとき、上記貯湯タンク内の温水の熱源としての熱量が上記設定値よりも低下したと判断する熱量低下判断部を有する。
【０００９】
上記実施形態によれば、上記制御装置の熱量低下判断部は、温度センサにより検出された貯湯タンク内の温水の温度が予め定められた勾配以下で低下し、かつ、貯湯タンク内の温水の温度が熱量低下判断用温度以下になったとき、貯湯タンク内の温水の熱源としての熱量が設定値よりも低下したと判断するので、貯湯タンク内の温水の温度変動による誤検出を防止して、貯湯タンクの熱源低下を確実に判断することができる。
【００１０】
また、一実施形態のヒートポンプ式暖房装置では、
上記制御装置は、
上記暖房制限運転において、上記ヒートポンプユニットによる上記貯湯タンク内の温水の沸き上げによって、上記温度センサにより検出された上記貯湯タンク内の温水の温度が予め決められた勾配以上で上昇し、かつ、上記貯湯タンク内の温水の温度が熱量復帰判断用温度以上になったとき、上記貯湯タンク内の温水の熱源としての熱量の上記設定値よりも低下した状態が解消されたと判断する熱量復帰判断部を有し、
上記熱量復帰判断部が上記貯湯タンク内の温水の熱源としての熱量の上記設定値よりも低下した状態が解消されたと判断すると、上記混合弁の開度を制限せずに通常の暖房運転を行う。
【００１１】
上記実施形態によれば、上記制御装置の熱量復帰判断部は、暖房制限運転において、ヒートポンプユニットによる貯湯タンク内の温水の沸き上げによって、温度センサにより検出された貯湯タンク内の温水の温度が予め決められた勾配以上で上昇し、かつ、貯湯タンク内の温水の温度が熱量復帰判断用温度以上になったとき、貯湯タンク内の温水の熱源としての熱量の上記設定値よりも低下した状態が解消されたと判断して、混合弁の開度を制限せずに通常の暖房運転に戻ることによって、ヒートポンプユニットによる沸き上げ運転の終了を確実に判断できる。
【００１２】
また、一実施形態のヒートポンプ式暖房装置では、
上記混合弁から上記暖房端末に供給される温水の暖房往き温度を検出する暖房往き温度センサと、
上記暖房端末から上記貯湯タンク内に戻る温水の暖房戻り温度を検出する暖房戻り温度センサと
を備え、
上記制御装置は、
上記暖房往き温度センサにより検出された上記暖房往き温度に基づいて、上記暖房往き温度が暖房往き目標温度になるように、上記混合弁の開度を制御する暖房往き温度制御を行うと共に、
上記暖房戻り温度センサにより検出された上記暖房戻り温度に基づいて、上記暖房戻り温度が暖房戻り目標温度になるように、上記循環ポンプの流量を制御する暖房戻り温度制御を行う。
【００１３】
上記実施形態によれば、上記制御装置は、暖房往き温度センサにより検出された暖房往き温度に基づいて、暖房往き温度が暖房往き目標温度になるように、混合弁の開度を制御する暖房往き温度制御を行うことによって、暖房端末側の室内を設定温度に暖房することが可能となる。また、暖房戻り温度センサにより検出された暖房戻り温度に基づいて、暖房戻り温度が暖房戻り目標温度になるように、循環ポンプの流量を制御する暖房戻り温度制御を行うことによって、暖房端末側での暖房負荷に応じた暖房能力の制御が可能となる。これにより、暖房温度制御と暖房能力制御を的確に行うことができ、快適性が向上する。
【００１４】
また、この発明の暖房給湯装置では、
上記のいずれか１つに記載のヒートポンプ式暖房装置と、
上記貯湯タンク内に配置された給湯用熱交換器と
を備えた。
【００１５】
上記構成によれば、ヒートポンプユニットによる貯湯タンクの温水沸き上げ時にも暖房中の室内の快適性を維持できる給湯機能も備えた暖房給湯装置を実現できる。
【発明の効果】
【００１６】
以上より明らかなように、この発明のヒートポンプ式暖房装置によれば、ヒートポンプユニットによる貯湯タンクの温水沸き上げ時にも暖房中の室内の快適性を維持できるヒートポンプ式暖房装置を実現することができる。
【００１７】
また、この発明の暖房給湯装置によれば、上記ヒートポンプユニットによる貯湯タンクの温水沸き上げ時にも暖房中の室内の快適性を維持できるヒートポンプ式暖房装置を用いて、給湯用熱交換器による給湯機能も有する暖房給湯装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明のヒートポンプ式暖房装置および暖房給湯装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１９】
図１はこの発明の第１実施形態のヒートポンプ式暖房装置を用いた暖房給湯装置の構成を示す回路図である。
【００２０】
この暖房給湯装置は、図１に示すように、ヒートポンプユニット１と、貯湯タンク２１を有する貯湯部２と、暖房端末の一例としてのラジエータ４１,４２,…と、給湯器(図示せず)に温水を供給する暖房給湯部を備えている。上記ヒートポンプユニット１には、地球温暖化係数が小さくオゾンを破壊しないＣＯ２冷媒を用いている。これにより、ヒートポンプユニット１による出湯温度を高くできる(例えば９０℃)。
【００２１】
上記ヒートポンプユニット１は、圧縮機１１と、上記圧縮機１１の吐出側に一端(一次側)が接続された凝縮器(水冷媒熱交換器)１２と、上記凝縮器１２の他端(一次側)に一端が接続された膨張弁１３と、上記膨張弁１３の他端に一端が接続され、他端が圧縮機１１の吸込側に接続された蒸発器１４と、上記蒸発器１４に外気を供給する送風ファン１５と、沸き上げ制御部１０とを有している。上記圧縮機１１と凝縮器１２と膨張弁１３および蒸発器１４で冷媒回路を構成している。
【００２２】
また、上記圧縮機１１の吐出側に、吐出温度を検出する吐出温度センサＴ７を配置すると共に、吐出圧力を検出する圧力センサ(HPS)１６を配置している。また、上記蒸発器１４に蒸発器温度を検出する蒸発器温度センサＴ８を配置し、蒸発器１４近傍に、外気温度を検出する外気温度センサＴ９を配置している。そして、上記吐出温度センサＴ７と蒸発器温度センサＴ８と外気温度センサＴ９および圧力センサ(HPS)１６の検出信号に基づいて、沸き上げ制御部１０は、圧縮機１１,膨張弁１３,送風ファン１５などを制御する。
【００２３】
また、上記貯湯タンク２１の下部に設けられた沸き上げ往き接続部２１cに配管Ｌ１１の一端を接続し、その配管Ｌ１１の他端を凝縮器１２の一端(二次側)に接続している。上記配管Ｌ１１に、貯湯タンク２１下部から凝縮器１２側に向かって水を送出する沸き上げ用循環ポンプ２４を配設している。上記ヒートポンプユニット１の凝縮器１２の他端(二次側)に配管Ｌ１２の一端を接続し、その配管Ｌ１２の他端を沸き上げ用三方弁２５の入力側に接続している。上記沸き上げ用三方弁２５の一方の出力側に配管Ｌ２４の一端を接続し、その配管Ｌ２４の他端を暖房用三方弁３２の一方の入力側に接続している。さらに、上記暖房用三方弁３２の一方の入力側を、貯湯タンク２１の上部に設けられた第２暖房往き接続部２１d(図２に示し、第１沸き上げ戻り接続部を兼ねる)に配管Ｌ３５を介して接続している。一方、沸き上げ用三方弁２５の他方の出力側に配管Ｌ２３の一端を接続し、その配管Ｌ２３の他端を貯湯タンク２１の下側に接続している。
【００２４】
上記凝縮器１２の二次側上流の配管Ｌ１１に、入水温度を検出する入水温度センサＴ５を配置し、凝縮器１２の二次側下流の配管Ｌ１２に、出湯温度を検出する出湯温度センサＴ６を配置している。
【００２５】
また、上記貯湯タンク２１は、断熱材(図示せず)で囲まれた略円筒形状をしている。上記貯湯タンク２１内に、コイル状のパイプからなる給湯用熱交換器２２を配置している。この給湯用熱交換器２２は、所定の間隔をあけて接続された下側コイル部２２aと上側コイル部２２bとを有している。上記貯湯タンク２１に接続された給水配管Ｌ２１の一端を、下側コイル部２２aの下端に連なる給水口２１aに接続し、貯湯タンク２１に接続された給湯配管Ｌ２２の一端を、上側コイル部２２bの上端と接続している。上記給水配管Ｌ２１と給湯配管Ｌ２２は、貯湯タンク２１の外側で給湯用混合弁３１により接続されている。また、上記給湯配管Ｌ２２の給湯用混合弁３１よりも下流側に給湯温度センサＴ１３を配置している。
【００２６】
上記給水配管Ｌ２１を介して外部から供給された水は、下側コイル部２２aの下端側から上側コイル２２bの上端側に向かって流れて、給湯配管Ｌ２２を介して給湯器(図示せず)に供給される。
【００２７】
また、上記貯湯タンク２１は、側面に４つの温度センサＴ１〜Ｔ４を下側から上側に向かって順に互いに離間し配置している。上記温度センサＴ１により貯湯タンク２１内の下端近傍の第１タンク温度を検出し、温度センサＴ２により貯湯タンク２１内の下端と中間部分との間の第２タンク温度を検出する。また、温度センサＴ３により貯湯タンク２１内の中間部分の第３タンク温度を検出し、温度センサＴ４により貯湯タンク２１内の上側部分の第４タンク温度を検出する。
【００２８】
この実施形態では、貯湯タンク２１内の水温を検出する４つの温度センサＴ１〜Ｔ４を設けたが、貯湯タンク内の水温を検出する温度センサは複数あればよい。複数の温度センサにより、給湯水が貯湯タンクの上からどの高さまで貯湯されているか判断することができる。
【００２９】
また、上記貯湯タンク２１内かつ下側コイル部２２aと上側コイル部２２bとの間に電熱ヒータ２３を配置している。
【００３０】
上記貯湯タンク２１と給湯用熱交換器２２と電熱ヒータ２３と沸き上げ用循環ポンプ２４と沸き上げ用三方弁２５および温度センサＴ１〜Ｔ４で貯湯部２を構成している。
【００３１】
次に、上記暖房用三方弁３２の他方の入力側に配管Ｌ３１の一端を接続し、その配管Ｌ３１の他端を貯湯タンク２１の第１暖房往き接続部２１fに接続している。上記第１暖房往き接続部２１fは、貯湯タンク２１の上側コイル部２２bと電熱ヒータ２３との間の位置に設けられている。
【００３２】
そして、上記暖房用三方弁３２の出力側を暖房用混合弁３３の一方の入力側に接続し、その暖房用混合弁３３の出力側に配管Ｌ３２の一端を接続している。上記配管Ｌ３２に、暖房用混合弁３３側から順に暖房往き温度センサＴ１１と暖房用循環ポンプ３４を配設している。上記配管Ｌ３２の暖房用循環ポンプ３４よりも下流側に、ラジエータ４１,４２,…の一端を夫々接続している。また、上記貯湯タンク２１の下部に設けられた暖房戻り口としての暖房戻り接続部２１gに配管Ｌ３３の一端を接続し、その配管Ｌ３３の他端側にラジエータ４１,４２,…の他端を夫々接続している。上記配管Ｌ３３に暖房戻り温度センサＴ１２を配置している。また、上記配管Ｌ３３の暖房戻り温度センサＴ１２よりも貯湯タンク２１側と、暖房用混合弁３３の他方の入力側とを配管Ｌ３４により接続している。
【００３３】
また、この暖房給湯装置は、温度センサＴ１〜Ｔ４と暖房往き温度センサＴ１１および暖房戻り温度センサＴ１２からの検出信号に基づいて、沸き上げ用三方弁２５と暖房用三方弁３２と沸き上げ用循環ポンプ２４と暖房用循環ポンプ３４を制御する制御装置の一例としての暖房給湯制御部３０を備えている。
【００３４】
上記暖房往き温度センサＴ１１と暖房戻り温度センサＴ１２と給湯用混合弁３１と暖房用三方弁３２と暖房用混合弁３３と暖房用循環ポンプ３４および暖房給湯制御部３０で暖房給湯部を構成している。
【００３５】
上記構成の暖房給湯装置において、貯湯部２の沸き上げ用三方弁２５の出力側を配管Ｌ２４側に切り換え、ヒートポンプユニット１の圧縮機１１を駆動すると共に送風ファン１５の運転を開始する。さらに、貯湯部２の沸き上げ用循環ポンプ２４を駆動する。そうすると、圧縮機１１から吐出された高圧ガス冷媒は、凝縮器１２で放熱して凝縮することにより液冷媒となった後、膨張弁１３で減圧された低圧冷媒は、蒸発器１４で外気から熱を吸収して蒸発する。そうして、蒸発器１４で蒸発した低圧ガス冷媒は、圧縮機１１の吸込側に戻る。このとき、沸き上げ用循環ポンプ２４により貯湯タンク２１の下部(沸き上げ往き接続部２１c)から配管Ｌ１１を介して凝縮器１２の二次側に流入した水は、凝縮器１２で加熱されて９０℃近い温水となり、配管Ｌ１２,沸き上げ用三方弁２５,配管Ｌ２４,配管Ｌ３５,第２暖房往き接続部(第１沸き上げ戻り接続部)２１dを介して貯湯タンク２１内に戻る。こうして、貯湯タンク２１内の水を沸き上げ用循環ポンプ２４と凝縮器１２を介して循環させることにより、貯湯タンク２１内の水を沸き上げる。貯湯タンク２内の温水は、上側に高温の温水、下側に比較的低温の温水が位置するように湯層(温度分布)が形成されている。
【００３６】
なお、ヒートポンプユニット１の起動時などの際、まだヒートポンプユニット１の凝縮器１２から出る温水が十分に高温となっていない場合、温水は配管Ｌ２４等を介して貯湯タンク２１の上部に戻るのではなく、配管Ｌ２３を介して貯湯タンク２１の下部の第２の沸き上げ戻り口に戻るように、三方弁２５が制御される。このように、温水の温度により戻り口を切り替えるのは、十分に高温になっていない温水を貯湯タンク２１の上部に戻すと貯湯タンク２１内の温度分布が乱れる可能性があり、これを防止するためである。この三方弁の切り替えは凝縮器１２と三方弁２５との間に設けられた出湯温度センサＴ６の出力に基づいて行われる。
【００３７】
次に、暖房運転を行う場合、暖房用三方弁３２を、配管Ｌ３１側と暖房用混合弁３３側が接続されるように切り換えて、暖房用循環ポンプ３４を駆動する。そうすると、貯湯タンク２１の中間部の温水が配管Ｌ３１,暖房用三方弁３２,暖房用混合弁３３,暖房用循環ポンプ３４を介してラジエータ４１,４２,…に夫々流入する。そして、上記ラジエータ４１,４２,…から出た戻り水は、配管Ｌ３３を介して貯湯タンク２１の下部から貯湯タンク２１内に戻る。また、上記ラジエータ４１,４２,…から出た戻り水の一部は、配管Ｌ３４を介して暖房用混合弁３３に流入し、暖房用混合弁３３で貯湯タンク２１の温水と混合される。
【００３８】
ここで、上記温度センサＴ１〜Ｔ４からの検出信号と暖房往き温度センサＴ１１により検出された暖房往き温度および暖房戻り温度センサＴ１２により検出された暖房戻り温度に基づいて、暖房給湯制御部３０により暖房用混合弁３３および暖房用循環ポンプ３４を制御する。
【００３９】
暖房用三方弁３２の切り替えについては、貯湯タンク２１内の温水の高温領域が貯湯タンク２１の上部から第１暖房往き接続部２１f近傍にまで存在しており、高温水が十分に貯湯されている場合、貯湯タンク２１の中間部から配管Ｌ３１を介して温水を取り出しラジエータ側を循環するように、暖房用三方弁３２が制御される。また、貯湯タンク２内の温水の高温領域が第１暖房往き接続部２１f近傍にまで存在しておらず、高温水が貯湯タンク２１の上部にしか存在しないなど、十分に貯湯されていない場合、第２暖房往き接続部２１dから温水を取り出しラジエータ４１,４２,…側を循環するように、暖房用三方弁３２が制御される。この暖房用三方弁３２の切り替えは暖房給湯制御部３０によって行われる。つまり、上記暖房給湯制御部３０は、貯湯タンク２内の各部の温水の温度を検出するための複数の温度センサＴ１〜Ｔ４からの信号に基づいて、高温水の湯量を判断して、暖房用三方弁３２の切り替えを行う。暖房用三方弁３２の切り替えは第１暖房往き接続部２１fの若干下方で、且つ、ヒータ２３とほぼ同じ高さに位置する温度センサＴ３のみに基づいて行われてもよい。
【００４０】
次に、給湯運転を行う場合、給湯器(図示せず)の給湯用蛇口を開くと、外部からの給水圧力により供給された水は、給水配管Ｌ２１,給湯用熱交換器２２,給湯配管Ｌ２２を介して給湯器に流れて、給湯用熱交換器２２で加熱された温水が給湯器に供給される。ここで、給湯温度センサＴ１３により検出された給湯温度に基づいて、暖房給湯制御部３０により給湯用混合弁３１を制御して、給湯器に供給される温水の温度を所望の温度に調節する。
【００４１】
図２は上記暖房給湯制御部３０の通常暖房運転時の暖房往き温度制御のフローチャートを示している。この暖房往き温度制御は、後述する暖房戻り温度制御と並行して繰り返し行うか、または、交互に繰り返し行う。
【００４２】
図２に示すように、通常暖房運転がスタートすると、ステップＳ１で暖房往き温度センサＴ１１により暖房往き温度を検出する。
【００４３】
次にステップＳ２に進み、(暖房往き温度−暖房往き目標温度)の絶対値が１℃以下と判断すると、ステップＳ３に進み、暖房用混合弁３３の開度を維持して、ステップＳ１に戻る。この実施の形態では、(暖房往き温度−暖房往き目標温度)の絶対値が１℃以下か否かを判定したが、判定値は１℃に限らず、暖房給湯装置の構成などに応じて適宜設定すればよい。
【００４４】
一方、ステップＳ２で(暖房往き温度−暖房往き目標温度) の絶対値が１℃より高いと判断すると、ステップＳ４に進み、暖房往き温度が暖房往き目標温度よりも低いか否かを判断する。
【００４５】
そして、ステップＳ４で暖房往き温度が暖房往き目標温度よりも低いと判断すると、ステップＳ６に進み、暖房用混合弁３３を高温側に開く動作を行い、ステップＳ１に戻る。
【００４６】
一方、ステップＳ４で暖房往き温度が暖房往き目標温度以上であると判断すると、ステップＳ５に進み、暖房用混合弁３３を低温側に閉じる動作を行い、ステップＳ１に戻る。
【００４７】
この暖房往き温度制御によって、暖房用混合弁３３の開度を制御することにより、暖房往き目標温度の温水をラジエータ４１,４２,…に供給して、暖房温度をコントロールする。
【００４８】
また、図３は上記暖房給湯制御部３０の通常暖房運転時の暖房戻り温度制御のフローチャートを示している。
【００４９】
図３に示すように、通常暖房運転がスタートすると、ステップＳ１１で暖房戻り温度センサＴ１２により暖房戻り温度を検出する。
【００５０】
次にステップＳ１２に進み、(暖房戻り温度−暖房戻り目標温度)の絶対値が１℃以下と判断すると、ステップＳ１３に進み、暖房用循環ポンプ３４の流量を維持して、ステップＳ１１に戻る。この実施の形態では、(暖房戻り温度−暖房戻り目標温度)の絶対値が１℃以下か否かを判定したが、判定値は１℃に限らず、暖房給湯装置の構成などに応じて適宜設定すればよい。
【００５１】
一方、ステップＳ１２で(暖房戻り温度−暖房戻り目標温度) の絶対値が１℃より高いと判断すると、ステップＳ１４に進み、暖房戻り温度が暖房戻り目標温度よりも低いか否かを判断する。
【００５２】
そして、ステップＳ１４で暖房戻り温度が暖房戻り目標温度よりも低いと判断すると、ステップＳ１６に進み、暖房用循環ポンプ３４の流量を現在流量から所定量だけ増やす流量増動作を行い、ステップＳ１１に戻る。
【００５３】
一方、ステップＳ１４で暖房戻り温度が暖房戻り目標温度以上であると判断すると、ステップＳ１５に進み、暖房用循環ポンプ３４の流量を現在流量から所定量だけ減らす流量減動作を行い、ステップＳ１１に戻る。
【００５４】
この暖房戻り温度制御によって、暖房用循環ポンプ３４の流量を制御することにより、ラジエータ４１,４２,…による暖房能力をコントロールする。
【００５５】
このような暖房往き温度制御および暖房戻り温度制御を行う通常運転中に、貯湯タンク２１内の温水の熱源としての熱量が設定値よりも低下して、ヒートポンプユニット１により貯湯タンク２１内の温水を沸き上げる必要が生じると、暖房給湯制御部３０は、図４のフローチャートを示す暖房能力制限時の暖房戻り温度制御を行う。
【００５６】
以下に図４のフローチャートにしたがって暖房能力制限時の暖房戻り温度制御を説明する。なお、この暖房能力制限時の暖房戻り温度制御中、ヒートポンプユニット１による沸き上げ運転も同時に行われる。
【００５７】
処理がスタートすると、ステップＳ２１で温度センサＴ３により貯湯タンク２１内の温水の第３タンク温度を検出する。
【００５８】
次に、ステップＳ２２に進み、熱量低下判断部３０aにより、第３タンク温度が低下中、かつ、第３タンク温度が熱量低下判断用温度Ｔa以下の条件を満たしたか否かを判断する。ここで、第３タンク温度が低下中という条件は、温度センサＴ３により検出された貯湯タンク２１内の温水の第３タンク温度が予め定められた勾配以下で低下した条件とする。
【００５９】
そして、ステップＳ２２で第３タンク温度が低下中、かつ、第３タンク温度が熱量低下判断用温度Ｔa以下の条件を満たしたと判断すると、貯湯タンク２１内の温水の熱源としての熱量が設定値よりも低下したものとしてステップＳ２３に進み、暖房用循環ポンプ３４の流量を現在流量から所定量だけ減らす流量低下動作を行い、ステップＳ２４に進む。
【００６０】
一方、ステップＳ２２で第３タンク温度が低下中でないか、または、第３タンク温度が熱量低下判断用温度Ｔaを越えるときは、通常の暖房戻り温度制御に戻る。
【００６１】
次に、ステップＳ２４では、温度センサＴ３,Ｔ４により貯湯タンク２１内の温水の第３,第４タンク温度を検出する。
【００６２】
次に、ステップＳ２５に進み、第３タンク温度または第４タンク温度が上昇中か否かを判断する。ここで、第３タンク温度または第４タンク温度が上昇中という条件は、温度センサＴ３,Ｔ４により検出された貯湯タンク２１内の第３タンク温度または第４タンク温度の少なくとも一方が予め決められた勾配以上で上昇した条件とする。
【００６３】
そして、ステップＳ２５で第３タンク温度または第４タンク温度が上昇中であると判断すると、ステップＳ２６に進む一方、第３タンク温度および第４タンク温度がいずれも上昇中でないと判断すると、ステップＳ２３に戻る。
【００６４】
ステップＳ２６では、暖房用循環ポンプ３４の流量を維持する。
【００６５】
次に、ステップＳ２７に進み、温度センサＴ３,Ｔ４により貯湯タンク２１内の温水の第３,第４タンク温度を検出する。
【００６６】
次に、ステップＳ２８に進み、熱量復帰判断部３０bにより、第３タンク温度および第４タンク温度が上昇中か否かを判断する。ここで、第３タンク温度および第４タンク温度が上昇中という条件は、温度センサＴ３,Ｔ４により検出された貯湯タンク２１内の第３タンク温度および第４タンク温度の両方が予め決められた勾配以上で上昇した条件とする。
【００６７】
そして、ステップＳ２８で第３タンク温度および第４タンク温度が上昇中であると判断すると、ステップＳ２９に進む。
【００６８】
一方、ステップＳ２８で第３タンク温度および第４タンク温度が上昇中でないと判断すると、ステップＳ２３に戻る。
【００６９】
ステップＳ２９で第３タンク温度が熱量復帰判断用温度Ｔb以上であると判断すると、貯湯タンク２１内の温水の熱源としての熱量が設定値よりも低下した状態が解消されたものとして、通常の暖房戻り温度制御に戻る。
【００７０】
一方、ステップＳ２９で第３タンク温度が熱量復帰判断用温度Ｔb未満であると判断すると、ステップＳ２６に戻り、ステップＳ２６〜Ｓ２９を繰り返す。
【００７１】
上記構成のヒートポンプ式暖房装置によれば、温度センサＴ３,Ｔ４により検出された貯湯タンク２１内の温水の温度に基づいて、貯湯タンク２１内の温水の熱源としての熱量が設定値よりも低下したと判断してヒートポンプユニット１により貯湯タンク２１内の温水を沸き上げるとき、暖房給湯制御部３０によって、暖房用循環ポンプ３４の流量を絞りつつ、暖房用混合弁３３からラジエータ４１,４２,…に供給される温水の暖房往き温度が暖房往き目標温度になるように、暖房用混合弁３３の開度を制限する暖房制限運転を行う。このように、貯湯タンク２１の温水沸き上げ時に、暖房運転を停止しないで、暖房往き温度を保ちつつ暖房用循環ポンプ３４の流量を制限することにより、少ない流量でラジエータ４１,４２,…側に供給される温水の温度を下げずに、ラジエータ４１,４２,…からの輻射熱を受ける人の輻射感覚が維持される。これにより、ヒートポンプユニット１による沸き上げの加熱能力よりも暖房能力を下げて、温水沸き上げ時にも暖房中の室内の快適性を維持できる。
【００７２】
また、上記暖房給湯制御部３０の熱量低下判断部３０aは、温度センサＴ３により検出された貯湯タンク２１内の温水の第３タンク温度が予め定められた勾配以下で低下し、かつ、第３タンク温度が熱量低下判断用温度Ｔa以下になったとき、貯湯タンク２１内の温水の熱源としての熱量が設定値よりも低下したと判断するので、貯湯タンク２１内の温水の温度変動による誤検出を防止して、貯湯タンク２１の熱源低下を確実に判断することができる。
【００７３】
また、上記暖房給湯制御部３０の熱量復帰判断部３０bは、暖房制限運転において、ヒートポンプユニット１による貯湯タンク２１内の温水の沸き上げによって、温度センサＴ３,Ｔ４により検出された貯湯タンク２１内の第３,第４タンク温度が予め決められた勾配以上で上昇し、かつ、第３タンク温度が熱量復帰判断用温度Ｔb以上になったとき、貯湯タンク２１内の温水の熱源としての熱量の上記設定値よりも低下した状態が解消されたと判断すると、暖房用混合弁３３の開度を制限せずに通常の暖房運転に戻ることによって、ヒートポンプユニット１による沸き上げ運転の終了を確実に判断することができる。
【００７４】
なお、この実施形態では、温度センサＴ３,Ｔ４により検出された貯湯タンク２１内の第３,第４タンク温度が予め決められた勾配以上で上昇する条件を用いたが、温度センサＴ３により検出された貯湯タンク２１内の第３タンク温度のみが予め決められた勾配以上で上昇する条件でもよい。しかしながら、温度センサＴ３,Ｔ４により検出された貯湯タンク２１内の第３,第４タンク温度が予め決められた勾配以上で上昇する条件を用いた方が、より正確に沸き上げの終了を判断できる。
【００７５】
また、上記暖房給湯制御部３０は、暖房往き温度センサＴ１１により検出された暖房往き温度に基づいて、暖房往き温度が暖房往き目標温度になるように、暖房用混合弁３３の開度を制御する暖房往き温度制御を行うことによって、ラジエータ４１,４２,…側の室内を暖房目標温度にすることが可能となる。また、暖房戻り温度センサＴ１２により検出された暖房戻り温度に基づいて、暖房戻り温度が暖房戻り目標温度になるように、暖房用循環ポンプ３４の流量を制御する暖房戻り温度制御を行うことによって、ラジエータ４１,４２,…側での暖房負荷に応じた暖房能力の制御が可能となる。これにより、暖房温度制御と暖房能力制御を的確に行うことができ、快適性が向上する。
【００７６】
また、この発明のヒートポンプ式暖房装置と、貯湯タンク２１内に配置された給湯用熱交換器とを備えた暖房給湯装置によれば、ヒートポンプユニット１による貯湯タンク２１の温水沸き上げ時にも暖房中の室内の快適性を維持できる給湯機能も備えた暖房給湯装置を実現できる。
【００７７】
上記実施の形態では、ヒートポンプ式暖房装置を用いた暖房給湯装置について説明したが、給湯機能を有しないヒートポンプ式暖房装置にこの発明を適用してもよい。
【００７８】
また、上記実施の形態では、「供給される水」としての暖房端末からの戻り水と貯湯タンク内の温水とを混合弁で混合したが、「供給される水」はこれに限らず、暖房端末からの戻り水以外に外部から供給される水と貯湯タンク内の温水とを混合弁で混合してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態のヒートポンプ式暖房装置を用いた暖房給湯装置の構成を示す回路図である。
【図２】図２は上記暖房給湯装置の暖房給湯制御部の通常暖房運転時の暖房往き温度制御のフローチャートである。
【図３】図３は上記暖房給湯装置の暖房給湯制御部の通常暖房運転時の暖房戻り温度制御のフローチャートである。
【図４】図４は上記暖房給湯装置の暖房給湯制御部の暖房能力制限時の暖房戻り温度制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
１…ヒートポンプユニット
２…貯湯部
１０…沸き上げ制御部
１１…圧縮機
１２…凝縮器
１３…膨張弁
１４…蒸発器
１５…送風ファン
１６…圧力センサ
２１…貯湯タンク
２２…給湯用熱交換器
２２a…下側コイル部
２２b…上側コイル部
２３…電熱ヒータ
２４…沸き上げ用循環ポンプ
２５…沸き上げ用三方弁
３０…暖房給湯制御部
３０a…熱量低下判断部
３０b…熱量復帰判断部
３１…給湯用混合弁
３２…暖房用三方弁
３３…暖房用混合弁
３４…暖房用循環ポンプ
４１,４２…ラジエータ
Ｔ１〜Ｔ４…温度センサ
Ｔ５…入水温度センサ
Ｔ６…出湯温度センサ
Ｔ７…吐出温度センサ
Ｔ８…蒸発器温度センサ
Ｔ９…外気温度センサ
Ｔ１１…暖房往き温度センサ
Ｔ１２…暖房戻り温度センサ
Ｔ１３…給湯温度センサ
【図１】
2010038445.tif 000003
【図２】
2010038445.tif 000004
【図３】
2010038445.tif 000005
【図４】
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