(57)【要約】【課題】貯湯タンク内の温度分布の積層状態を効率よく回復させることが可能な貯湯式熱源装置を提供する。【解決手段】暖房給湯制御部３０の積層状態判別部３０aが貯湯タンク２１内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態ではないと判別すると、暖房給湯制御部３０の熱放出運転部３０bにより、ヒートポンプユニット１のガスクーラ１２またはラジエータ４１,４２,…を利用して貯湯タンク２１内の温水の熱を外部に放出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界冷媒を用いた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)により加熱された温水を貯える貯湯タンク(２１)と、
上記貯湯タンク(２１)内に貯えられた上記温水を熱源として室内の暖房または給湯の少なくとも一方に利用する熱源利用部と、
上記貯湯タンク(２１)の上下方向に間隔をあけて配置され、上記貯湯タンク(２１)内の各層の温水の温度を検出する複数の温度センサ(Ｔ１〜Ｔ４)と、
上記ヒートポンプユニット(１)と上記熱源利用部とを制御する制御装置(３０,１３０)と
を備え、
上記制御装置(３０,１３０)は、
上記複数の温度センサ(Ｔ１〜Ｔ４)により検出された上記貯湯タンク(２１)内の各層の温水の温度に基づいて、上記貯湯タンク(２１)内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなった積層状態か否かを判別する積層状態判別部(３０a,１３０a)と、
上記積層状態判別部(３０a,１３０a)が上記貯湯タンク(２１)内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態ではないと判別すると、上記ヒートポンプユニット(１)の熱交換部または上記熱源利用部を利用して上記貯湯タンク(２１)内の上記温水の熱を外部に放出する熱放出運転を行う熱放出運転部(３０b,１３０b)とを有することを特徴とする貯湯式熱源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の貯湯式熱源装置において、
上記ヒートポンプユニット(１)の熱交換部を介して上記貯湯タンク(２１)内の温水を循環させる沸き上げ用循環ポンプ(２４)を備え、
上記熱放出運転部(３０b,１３０b)は、上記熱放出運転時に、上記ヒートポンプユニット(１)の運転を停止した状態で、上記沸き上げ用循環ポンプ(２４)により上記ヒートポンプユニット(１)の熱交換部を介して上記貯湯タンク(２１)内の温水を循環させて、上記貯湯タンク(２１)内の上記温水の熱を外部に放出することを特徴とする貯湯式熱源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の貯湯式熱源装置において、
上記熱源利用部は、上記貯湯タンク(２１)内に貯えられた上記温水を熱源として室内の暖房に利用するものであり、
上記貯湯タンク(２１)内の温水を暖房端末を介して循環させる暖房用循環ポンプ(３４)を備え、
上記熱放出運転部(３０b,１３０b)は、上記熱放出運転時に、上記暖房用循環ポンプ(３４)により上記貯湯タンク(２１)内の温水を上記暖房端末を介して循環させて、上記貯湯タンク(２１)内の上記温水の熱を外部に放出することを特徴とする貯湯式熱源装置。
【請求項４】
請求項２に記載の貯湯式熱源装置において、
上記熱源利用部は、上記貯湯タンク(２１)内に貯えられた上記温水を熱源として給湯に利用するものであり、
上記熱放出運転部(３０b,１３０b)は、上記熱放出運転時に、上記ヒートポンプユニット(１)の運転を停止した状態で、上記沸き上げ用循環ポンプ(２４)により上記ヒートポンプユニット(１)の熱交換部を介して上記貯湯タンク(２１)内の温水を循環させて、上記貯湯タンク(２１)内の上記温水の熱を外部に放出することを特徴とする貯湯式熱源装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１つに記載の貯湯式熱源装置において、
上記積層状態判別部(３０a,１３０a)は、上記複数の温度センサ(Ｔ１〜Ｔ４)により検出された上記貯湯タンク(２１)内の各層の温水の温度に基づいて、上記貯湯タンク(２１)内の各層のうちの上側の層の温度が下側の他の層の温度よりも低いか否かを判別して、上記上側の層の温度が上記下側の他の層の温度よりも低いとき、上記貯湯タンク(２１)内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態ではないと判別することを特徴とする貯湯式熱源装置。
【請求項６】
請求項１から４までのいずれか１つに記載の貯湯式熱源装置において、
上記積層状態判別部(３０a,１３０a)は、上記複数の温度センサ(Ｔ１〜Ｔ４)により検出された上記貯湯タンク(２１)内の各層の温水の温度のうちの上記貯湯タンク(２１)内の下側領域の温度が上記貯湯タンク(２１)内の上側領域の温度よりも高いとき、上記貯湯タンク(２１)内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態ではないと判別することを特徴とする貯湯式熱源装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１つに記載の貯湯式熱源装置において、
上記熱放出運転部(３０b,１３０b)は、上記熱放出運転中に、上記複数の温度センサ(Ｔ１〜Ｔ４)により検出された上記貯湯タンク(２１)内の各層の温水の温度に基づいて、上記積層状態判別部(３０a,１３０a)が上記貯湯タンク(２１)内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態であると判別すると、上記貯湯タンク(２１)内の上記温水の熱を外部に放出する熱放出運転を終了することを特徴とする貯湯式熱源装置。
【請求項８】
請求項１から６までのいずれか１つに記載の貯湯式熱源装置において、
上記熱放出運転部(３０b,１３０b)は、上記熱放出運転中に、上記複数の温度センサ(Ｔ１〜Ｔ４)により検出された上記貯湯タンク(２１)内の各層の温水の温度のうちの上記貯湯タンク(２１)内の中間部よりも下側の層の温度が３５℃以下であるとき、上記貯湯タンク(２１)内の上記温水の熱を外部に放出する熱放出運転を終了することを特徴とする貯湯式熱源装置。
【請求項９】
請求項２に記載の貯湯式熱源装置において、
上記熱源利用部は、上記貯湯タンク(２１)内に貯えられた上記温水を熱源として室内の暖房に利用すると共に、
暖房する室内の温度を検出するための室内温度センサ(Ｔ２０)を備え、
上記熱放出運転部(３０b,１３０b)は、上記熱放出運転時に、上記室内温度センサ(Ｔ２０)により検出された室内温度が暖房目標温度を越えるとき、上記ヒートポンプユニット(１)の運転を停止した状態で、上記沸き上げ用循環ポンプ(２４)により上記ヒートポンプユニット(１)の熱交換部を介して上記貯湯タンク(２１)内の温水を循環させて、上記貯湯タンク(２１)内の上記温水の熱を外部に放出することを特徴とする貯湯式熱源装置。
【請求項１０】
請求項３に記載の貯湯式熱源装置において、
暖房する室内の温度を検出するための室内温度センサ(Ｔ２０)を備え、
上記熱放出運転部(３０b,１３０b)は、上記熱放出運転時に、上記室内温度センサ(Ｔ２０)により検出された室内温度が暖房目標温度以下であるとき、上記暖房用循環ポンプ(３４)により上記貯湯タンク(２１)内の上記温水を上記暖房端末を介して循環させて、上記貯湯タンク(２１)内の上記温水の熱を外部に放出することを特徴とする貯湯式熱源装置。
【請求項１１】
請求項２に記載の貯湯式熱源装置において、
上記熱源利用部は、上記貯湯タンク(２１)内に貯えられた上記温水を熱源として室内の暖房に利用すると共に、
上記制御装置(３０,１３０)は、
暖房する室内の温度を検出するための室内温度センサの有無を判別するセンサ判別部(３０d)を有し、
上記熱放出運転部(３０b,１３０b)は、上記熱放出運転時に、上記センサ判別部(３０d)が上記室内温度センサがないと判別すると、上記ヒートポンプユニット(１)の運転を停止した状態で、上記沸き上げ用循環ポンプ(２４)により上記貯湯タンク(２１)内の上記温水を上記ヒートポンプユニット(１)の熱交換部を介して循環させて、上記貯湯タンク(２１)内の上記温水の熱を外部に放出することを特徴とする貯湯式熱源装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の貯湯式熱源装置において、
上記貯湯タンク(２１)内の温水を暖房端末を介して循環させる暖房用循環ポンプ(３４)を備え、
上記熱放出運転部(３０b,１３０b)は、上記熱放出運転時に、上記センサ判別部(３０d)が上記室内温度センサがあると判別すると、上記暖房用循環ポンプ(３４)により上記貯湯タンク(２１)内の上記温水を上記暖房端末を介して循環させて、上記貯湯タンク(２１)内の上記温水の熱を外部に放出することを特徴とする貯湯式熱源装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の貯湯式熱源装置において、
上記貯湯タンク(２１)内の温水を暖房端末を介して循環させる暖房用循環ポンプ(３４)と
備え、
上記熱放出運転部(３０b,１３０b)は、上記熱放出運転時に、上記センサ判別部(３０d)が上記室内温度センサ(Ｔ２０)があると判別し、かつ、上記室内温度センサ(Ｔ２０)により検出された室内温度が暖房目標温度以下であるとき、上記暖房用循環ポンプ(３４)により上記貯湯タンク(２１)内の上記温水を上記暖房端末を介して循環させて、上記貯湯タンク(２１)内の上記温水の熱を外部に放出することを特徴とする貯湯式熱源装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の貯湯式熱源装置において、
上記ヒートポンプユニット(１)の熱交換部を介して上記貯湯タンク(２１)内の温水を循環させる沸き上げ用循環ポンプ(２４)と
備え、
上記熱放出運転部(３０b,１３０b)は、上記熱放出運転時に、上記センサ判別部(３０d)が上記室内温度センサ(Ｔ２０)があると判別し、かつ、上記室内温度センサ(Ｔ２０)により検出された室内温度が暖房目標温度を越えるとき、上記ヒートポンプユニット(１)の運転を停止した状態で、上記沸き上げ用循環ポンプ(２４)により上記ヒートポンプユニット(１)の熱交換部を介して上記貯湯タンク(２１)内の温水を循環させて、上記貯湯タンク(２１)内の上記温水の熱を外部に放出することを特徴とする貯湯式熱源装置。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれか１つに記載の貯湯式熱源装置において、
上記制御装置(３０,１３０)は、
上記熱放出運転部(３０b,１３０b)により上記熱放出運転を行った後に、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ことにより、上記貯湯タンク(２１)内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態にする積層状態回復運転を行う積層状態回復運転部(３０,c１３０c)を有することを特徴とする貯湯式熱源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、貯湯式熱源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、貯湯式熱源装置としては、ＣＯ2等の超臨界冷媒を用いたヒートポンプユニットにより加熱した湯を使用して暖房や給湯を行うものがある(例えば、特開２００８−５７８０９号公報(特許文献１)参照)。
【０００３】
このような貯湯式熱源装置においては、超臨界冷媒の物性上、ヒートポンプユニット(室外側)への供給水温度を低く保つことがヒートポンプユニットの機運転効率の向上につながる。したがって、上記貯湯式熱源装置では、貯湯タンクの下部の温水をヒートポンプユニットにより沸き上げて貯湯タンク上部に戻し、貯湯タンク内の温度分布を積層状に保ち、常に貯湯タンク下部の温水(ヒートポンプユニットに供給される湯)の温度を低く保つようにしている。
【０００４】
しかしながら、上記貯湯式熱源装置では、暖房運転や給湯運転に伴って貯湯タンク内の温水の積層状態が乱れることにより、貯湯タンク下部から高温の湯がヒートポンプユニットに供給されてヒートポンプユニットの運転効率が低下したり、また所望の温度の温水が暖房端末や給湯端末に供給されなかったりするため、ユーザーの使用性が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−５７８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明の課題は、貯湯タンク内の温度分布の積層状態を効率よく回復させることが可能な貯湯式熱源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、この発明の貯湯式熱源装置は、
超臨界冷媒を用いた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温水を貯える貯湯タンクと、
上記貯湯タンク内に貯えられた上記温水を熱源として室内の暖房または給湯の少なくとも一方に利用する熱源利用部と、
上記貯湯タンクの上下方向に間隔をあけて配置され、上記貯湯タンク内の各層の温水の温度を検出する複数の温度センサと、
上記ヒートポンプユニットと上記熱源利用部とを制御する制御装置と
を備え、
上記制御装置は、
上記複数の温度センサにより検出された上記貯湯タンク内の各層の温水の温度に基づいて、上記貯湯タンク内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなった積層状態か否かを判別する積層状態判別部と、
上記積層状態判別部が上記貯湯タンク内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態ではないと判別すると、上記ヒートポンプユニットの熱交換部または上記熱源利用部を利用して上記貯湯タンク内の上記温水の熱を外部に放出する熱放出運転を行う熱放出運転部とを有することを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、制御装置の積層状態判別部が、貯湯タンク内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態ではないと判別すると、制御装置の熱放出運転部により、ヒートポンプユニットの熱交換部または熱源利用部を利用して貯湯タンク内の温水の熱を外部に放出することによって、貯湯タンク内の温度分布の積層状態をリセットでき、次のヒートポンプユニットによる沸き上げ運転をＣＯＰ(coefficient of performance；成績係数)の良い状態で運転して貯湯タンク内の温度分布の積層状態を効率よく回復させることが可能になる。これにより、ヒートポンプユニットの運転効率が向上すると共に、所望の温度の温水を暖房端末や給湯端末に供給できる。
【０００９】
また、一実施形態の貯湯式熱源装置では、
上記ヒートポンプユニットの熱交換部を介して上記貯湯タンク内の温水を循環させる沸き上げ用循環ポンプを備え、
上記熱放出運転部は、上記熱放出運転時に、上記ヒートポンプユニットの運転を停止した状態で、上記沸き上げ用循環ポンプにより上記ヒートポンプユニットの熱交換部を介して上記貯湯タンク内の温水を循環させて、上記貯湯タンク内の上記温水の熱を外部に放出する。
【００１０】
上記実施形態によれば、熱放出運転部によって、ヒートポンプユニットの運転を停止した状態で、沸き上げ用循環ポンプによりヒートポンプユニットの熱交換部を介して貯湯タンク内の温水を循環させて、貯湯タンク内の温水の熱を外部に放出するので、新たな放熱手段を設けることなく、沸き上げ用循環ポンプを用いて、貯湯タンク内の温水の熱をヒートポンプユニットの熱交換部を介して外部に放熱できる。
【００１１】
また、一実施形態の貯湯式熱源装置では、
上記熱源利用部は、上記貯湯タンク内に貯えられた上記温水を熱源として室内の暖房に利用するものであり、
上記貯湯タンク内の温水を暖房端末を介して循環させる暖房用循環ポンプを備え、
上記熱放出運転部は、上記熱放出運転時に、上記暖房用循環ポンプにより上記貯湯タンク内の温水を上記暖房端末を介して循環させて、上記貯湯タンク内の上記温水の熱を外部に放出する。
【００１２】
上記実施形態によれば、熱放出運転部によって、暖房用循環ポンプにより貯湯タンク内の温水を暖房端末を介して循環させて、貯湯タンク内の温水の熱を外部に放出するので、新たな放熱手段を設けることなく、暖房用循環ポンプを用いて、貯湯タンク内の温水の熱を暖房端末を介して外部に放熱できる。
【００１３】
また、一実施形態の貯湯式熱源装置では、
上記熱源利用部は、上記貯湯タンク内に貯えられた上記温水を熱源として給湯に利用するものであり、
上記熱放出運転部は、上記熱放出運転時に、上記ヒートポンプユニットの運転を停止した状態で、上記沸き上げ用循環ポンプにより上記ヒートポンプユニットの熱交換部を介して上記貯湯タンク内の温水を循環させて、上記貯湯タンク内の上記温水の熱を外部に放出する。
【００１４】
上記実施形態によれば、熱放出運転部によって、ヒートポンプユニットの運転を停止した状態で、ヒートポンプユニットの熱交換部を介して貯湯タンク内の温水を沸き上げ用循環ポンプにより循環させて、貯湯タンク内の温水の熱を外部に放出するので、新たな放熱手段を設けることなく、沸き上げ用循環ポンプを用いて、貯湯タンク内の温水の熱をヒートポンプユニットの熱交換部を介して外部に放熱できる。
【００１５】
また、一実施形態の貯湯式熱源装置では、
上記積層状態判別部は、上記複数の温度センサにより検出された上記貯湯タンク内の各層の温水の温度に基づいて、上記貯湯タンク内の各層のうちの上側の層の温度が下側の他の層の温度よりも低いか否かを判別して、上記上側の層の温度が上記下側の他の層の温度よりも低いとき、上記貯湯タンク内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態ではないと判別する。
【００１６】
上記実施形態によれば、複数の温度センサにより検出された貯湯タンク内の各層の温水の温度に基づいて、積層状態判別部は、貯湯タンク内の各層のうちの上側の層の温度が下側の他の層の温度よりも低いか否かを判別して、上側の層の温度が下側の他の層の温度よりも低いとき、貯湯タンク内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態ではないと判別するので、貯湯タンク内の温度分布の積層状態を的確に判別できる。
【００１７】
また、一実施形態の貯湯式熱源装置では、
上記積層状態判別部は、上記複数の温度センサにより検出された上記貯湯タンク内の各層の温水の温度のうちの上記貯湯タンク内の下側領域の温度が上記貯湯タンク内の上側領域の温度よりも高いとき、上記貯湯タンク内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態ではないと判別する。
【００１８】
上記実施形態によれば、積層状態判別部は、複数の温度センサにより検出された貯湯タンク内の各層の温水の温度のうちの貯湯タンク内の下側領域の温度が貯湯タンク内の上側領域の温度よりも高いとき、貯湯タンク内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態ではないと判別するので、貯湯タンク内の温度分布が乱れて積層状態でないことを的確に判別できる。
【００１９】
また、一実施形態の貯湯式熱源装置では、
上記熱放出運転部は、上記熱放出運転中に、上記複数の温度センサにより検出された上記貯湯タンク内の各層の温水の温度に基づいて、上記積層状態判別部が上記貯湯タンク内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態であると判別すると、上記貯湯タンク内の上記温水の熱を外部に放出する熱放出運転を終了する。
【００２０】
上記実施形態によれば、熱放出運転部は、熱放熱運転中に、複数の温度センサにより検出された貯湯タンク内の各層の温水の温度に基づいて、積層状態判別部が貯湯タンク内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態であると判別すると、熱放出運転部は、熱放出運転を終了するので、熱放出運転の終了を正確に判断でき、無駄な熱放出運転を行わずに済む。
【００２１】
また、一実施形態の貯湯式熱源装置では、
上記熱放出運転部は、上記熱放出運転中に、上記複数の温度センサにより検出された上記貯湯タンク内の各層の温水の温度のうちの上記貯湯タンク内の中間部よりも下側の層の温度が３５℃以下であるとき、上記貯湯タンク内の上記温水の熱を外部に放出する熱放出運転を終了する。
【００２２】
上記実施形態によれば、熱放出運転部は、熱放熱運転中に、複数の温度センサにより検出された貯湯タンク内の各層の温水の温度のうちの貯湯タンク内の中間部よりも下側の層の温度が３５℃以下であるとき、熱放出運転を終了するので、熱放出運転の終了を簡単に判断でき、無駄な熱放出運転を行わずに済む。
【００２３】
また、一実施形態の貯湯式熱源装置では、
上記熱源利用部は、上記貯湯タンク内に貯えられた上記温水を熱源として室内の暖房に利用すると共に、
暖房する室内の温度を検出するための室内温度センサを備え、
上記熱放出運転部は、上記熱放出運転時に、上記室内温度センサにより検出された室内温度が暖房目標温度を越えるとき、上記ヒートポンプユニットの運転を停止した状態で、上記沸き上げ用循環ポンプにより上記ヒートポンプユニットの熱交換部を介して上記貯湯タンク内の温水を循環させて、上記貯湯タンク内の上記温水の熱を外部に放出する。
【００２４】
上記実施形態によれば、熱放出運転部は、室内温度センサにより検出された室内温度が暖房目標温度を越えるとき、沸き上げ用循環ポンプによりヒートポンプユニットの熱交換部を介して貯湯タンク内の温水を循環させて、貯湯タンク内の温水の熱を外部に放出するので、熱放出運転に室内温度が上昇し過ぎて快適性が損なわれることがない。
【００２５】
また、一実施形態の貯湯式熱源装置では、
暖房する室内の温度を検出するための室内温度センサを備え、
上記熱放出運転部は、上記熱放出運転時に、上記室内温度センサにより検出された室内温度が暖房目標温度以下であるとき、上記暖房用循環ポンプにより上記貯湯タンク内の上記温水を上記暖房端末を介して循環させて、上記貯湯タンク内の上記温水の熱を外部に放出する。
【００２６】
上記実施形態によれば、熱放出運転部は、室内温度センサにより検出された室内温度が暖房目標温度以下であるとき、暖房用循環ポンプにより貯湯タンク内の上記温水を暖房端末を介して循環させて、貯湯タンク内の温水の熱を外部に放出するので、熱放出運転と同時に室内の暖房も行うことができる。
【００２７】
また、一実施形態の貯湯式熱源装置では、
上記熱源利用部は、上記貯湯タンク内に貯えられた上記温水を熱源として室内の暖房に利用すると共に、
上記制御装置は、
暖房する室内の温度を検出するための室内温度センサの有無を判別するセンサ判別部を有し、
上記熱放出運転部は、上記熱放出運転時に、上記センサ判別部が上記室内温度センサがないと判別すると、上記ヒートポンプユニットの運転を停止した状態で、上記沸き上げ用循環ポンプにより上記貯湯タンク内の上記温水を上記ヒートポンプユニットの熱交換部を介して循環させて、上記貯湯タンク内の上記温水の熱を外部に放出する。
【００２８】
上記実施形態によれば、センサ判別部が室内温度センサがないと判別すると、熱放出運転部は、ヒートポンプユニットの運転を停止した状態で、沸き上げ用循環ポンプにより貯湯タンク内の温水をヒートポンプユニットの熱交換部を介して循環させて、貯湯タンク内の温水の熱を外部に放出するので、放熱手段である暖房端末であっても、室内温度センサがなくて室内温度の管理ができない場合は、暖房端末で放熱せずにヒートポンプユニットの熱交換部で放熱できる。
【００２９】
また、一実施形態の貯湯式熱源装置では、
上記貯湯タンク内の温水を暖房端末を介して循環させる暖房用循環ポンプを備え、
上記熱放出運転部は、上記熱放出運転時に、上記センサ判別部が上記室内温度センサがあると判別すると、上記暖房用循環ポンプにより上記貯湯タンク内の上記温水を上記暖房端末を介して循環させて、上記貯湯タンク内の上記温水の熱を外部に放出する。
【００３０】
上記実施形態によれば、センサ判別部が室内温度センサがあると判別すると、熱放出運転部は、暖房用循環ポンプにより貯湯タンク内の温水を暖房端末を介して循環させて、貯湯タンク内の温水の熱を外部に放出するので、室内温度センサにより検出された室内温度に応じて暖房端末を介して放熱できる。
【００３１】
また、一実施形態の貯湯式熱源装置では、
上記貯湯タンク内の温水を暖房端末を介して循環させる暖房用循環ポンプと
備え、
上記熱放出運転部は、上記熱放出運転時に、上記センサ判別部が上記室内温度センサがあると判別し、かつ、上記室内温度センサにより検出された室内温度が暖房目標温度以下であるとき、上記暖房用循環ポンプにより上記貯湯タンク内の上記温水を上記暖房端末を介して循環させて、上記貯湯タンク内の上記温水の熱を外部に放出する。
【００３２】
上記実施形態によれば、センサ判別部が室内温度センサがあると判別し、かつ、室内温度センサにより検出された室内温度が暖房目標温度以下であるとき、熱放出運転部は、暖房用循環ポンプにより貯湯タンク内の温水を暖房端末を介して循環させて、貯湯タンク内の温水の熱を外部に放出するので、室内温度センサにより検出された室内温度に応じて暖房端末を介して放熱できる。
【００３３】
また、一実施形態の貯湯式熱源装置では、
上記ヒートポンプユニットの熱交換部を介して上記貯湯タンク内の温水を循環させる沸き上げ用循環ポンプと
備え、
上記熱放出運転部は、上記熱放出運転時に、上記センサ判別部が上記室内温度センサがあると判別し、かつ、上記室内温度センサにより検出された室内温度が暖房目標温度を越えるとき、上記ヒートポンプユニットの運転を停止した状態で、上記沸き上げ用循環ポンプにより上記ヒートポンプユニットの熱交換部を介して上記貯湯タンク内の温水を循環させて、上記貯湯タンク内の上記温水の熱を外部に放出する。
【００３４】
上記実施形態によれば、センサ判別部が室内温度センサがあると判別し、かつ、室内温度センサにより検出された室内温度が暖房目標温度を越えるとき、熱放出運転部は、暖房用循環ポンプにより貯湯タンク内の温水を暖房端末を介して循環させて、貯湯タンク内の温水の熱を外部に放出するので、熱放出運転に室内温度が上昇し過ぎて快適性が損なわれることがない。
【００３５】
また、一実施形態の貯湯式熱源装置では、
上記制御装置は、
上記熱放出運転部により上記熱放出運転を行った後に、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ことにより、上記貯湯タンク内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態にする積層状態回復運転を行う積層状態回復運転部を有する。
【００３６】
上記実施形態によれば、熱放出運転部により熱放出運転を行った後に、制御装置の積層状態回復運転部により積層状態回復運転を行って、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ことにより、貯湯タンク内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態にする。このようにして、貯湯タンク内の温度分布の積層状態を回復させることで、暖房または給湯の制御が容易になると共に、給湯において突然の温度変化を避けることができる。
【発明の効果】
【００３７】
以上より明らかなように、この発明の貯湯式熱源装置によれば、貯湯タンク内の温度分布の積層状態を効率よく回復させることが可能な貯湯式熱源装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態の貯湯式熱源装置の一例としての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積層状態回復運転の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】図３は図２に続くフローチャートである。
【図４】図４は積層状態回復運転の許可／禁止を判定する動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５はこの発明の第２実施形態の貯湯式熱源装置の一例としての給湯装置の構成を示す回路図である。
【図６】図６は上記給湯装置の積層状態回復運転の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、この発明の貯湯式熱源装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４０】
〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態の貯湯式熱源装置の一例としての暖房給湯装置の構成を示す回路図である。
【００４１】
この暖房給湯装置は、図１に示すように、室外に配置されたヒートポンプユニット１と、貯湯部２と、暖房端末の一例としてのラジエータ４１,４２,…と、給湯端末(図示せず)に温水を供給する給湯部を備えている。上記ヒートポンプユニット１には、超臨界冷媒の一例として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℃)。
【００４２】
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)が接続されたガスクーラ(水冷媒熱交換器)１２と、上記ガスクーラ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、マイクロコンピュータと入出力回路などからなる沸き上げ制御部１０とを有している。上記圧縮機１１とガスクーラ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。
【００４３】
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。
【００４４】
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の他端をガスクーラ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下部からガスクーラ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のガスクーラ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四方弁２５の入力側に接続している。上記沸き上げ用四方弁２５の第１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。上記沸き上げ用四方弁２５で、ヒートポンプユニット１からの戻り配管と貯湯タンク２１の入水口との接続を切り換えるバルブを構成している。
【００４５】
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(第１沸き上げ戻り接続部(入水口)を兼ねる)に配管Ｌ３５を介して接続している。また、沸き上げ用四方弁２５の第３の出力側に配管Ｌ２５の一端を接続し、その配管Ｌ２５の他端を貯湯タンク２１の中間部の第３沸き上げ戻り接続部(入水口)に接続している。この貯湯タンク２１の中間部の第３沸き上げ戻り接続部は、ヒータ２３よりも下側に設けられている。一方、沸き上げ用四方弁２５の第２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の下側の第２沸き上げ戻り接続部(入水口)に接続している。
【００４６】
上記ガスクーラ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、ガスクーラ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。
【００４７】
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。
【００４８】
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を介して給湯端末(図示せず)に供給される。
【００４９】
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。また、配管Ｌ１２の沸き上げ用四方弁２５近傍に、ヒートポンプユニット１からの戻り温度を検出する戻り温度センサＴ１０を設けている。
【００５０】
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。
【００５１】
また、上記貯湯タンク２１内の中間部かつ下側コイル部２２aと上側コイル部２２bとの間にヒータ２３を配置している。なお、ヒータ２３は、貯湯タンク２１内の中間部近傍に配置されていればよい。
【００５２】
上記貯湯タンク２１と給湯用熱交換器２２とヒータ２３と沸き上げ用循環ポンプ２４と沸き上げ用四方弁２５および温度センサＴ１〜Ｔ４で貯湯部２を構成している。
【００５３】
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とヒータ２３との間の位置に設けられている。
【００５４】
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。
【００５５】
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、沸き上げ用四方弁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。
【００５６】
上記暖房給湯制御部３０は、マイクロコンピュータと入出力回路などからなり、温度センサＴ１〜Ｔ４により検出された貯湯タンク２１内の各層の温水の温度に基づいて、貯湯タンク２１内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなった積層状態か否かを判別する積層状態判別部３０aと、上記積層状態判別部３０aが貯湯タンク２１内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態ではないと判別すると、ヒートポンプユニット１の熱交換部であるガスクーラ１２または熱源利用部を利用して貯湯タンク２１内の温水の熱を外部に放出する熱放出運転を行う熱放出運転部３０bと、貯湯タンク２１内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態にする積層状態回復運転を行う積層状態回復運転部３０cと、暖房する室内の温度を検出するための室内温度センサＴ２０の有無を判別するセンサ判別部３０dとを有する。この実施形態において熱源利用部とは、貯湯タンク２１内の温水を熱源として室内の暖房に利用するラジエータ４１,４２,…である。
【００５７】
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。
【００５８】
上記構成の暖房給湯装置において、貯湯タンク２１内の水を沸き上げるとき、貯湯部２の沸き上げ用四方弁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、ガスクーラ１２で放熱した後、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を介してガスクーラ１２の二次側に流入した水は、ガスクーラ１２で加熱されて９０℃近い温水となり、配管Ｌ１２,沸き上げ用四方弁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とガスクーラ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２１内には、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)が形成される。
【００５９】
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のガスクーラ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Ｌ２５を介して貯湯タンク２１の中間部の第３沸き上げ戻り接続部に戻るように、または、配管Ｌ２３を介して貯湯タンク２１の下部の第２沸き上げ戻り接続部に戻るように、沸き上げ用四方弁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。この沸き上げ用四方弁２５の切り替えはガスクーラ１２と沸き上げ用四方弁２５との間に設けられた出湯温度センサＴ６の出力および戻り温度センサＴ１０の出力などに基づいて行われる。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
次に、給湯運転を行う場合、給湯端末(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を介して給湯端末に流れて、給湯用熱交換器２２で加熱された温水が給湯端末に供給される。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、給湯端末に供給される温水の温度を所望の温度に調節する。
【００６４】
図２は上記暖房給湯装置の積層状態回復運転の動作を説明するためのフローチャートを示しており、図３は図２に続くフローチャートを示している。
【００６５】
まず、処理がスタートすると、図２示すステップＳ１でヒートポンプユニット１の運転停止中であると判定すると、ステップＳ２に進み、積層状態回復運転の処理が行われる一方、ヒートポンプユニット１の運転停止中でないと判定すると、ステップＳ１を繰り返する。
【００６６】
次に、ステップＳ２に進み、前回の積層回復運転から所定時間が経過したと判定すると、ステップＳ３に進む一方、前回の積層回復運転から所定時間が経過していないと判定すると、このステップＳ２を繰り返す。
【００６７】
そして、ステップＳ３で積層状態回復運転が許可されていると判定すると、ステップＳ４に進む一方、積層状態回復運転が許可されていないと判定すると、ステップＳ３を繰り返す。
【００６８】
次に、ステップＳ４で貯湯タンク２１内の積層状態の判別を開始する。
【００６９】
そして、ステップＳ５に進み、温度センサＴ１〜Ｔ４により検出された第１〜第４タンク温度に基づいて、積層状態判別部３０aにより、
第１タンク温度  ≧  第４タンク温度
かつ
第１タンク温度  ≧  第３タンク温度
の条件を満たすとき、貯湯タンク２１内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態でないと判別してステップＳ６に進む一方、上記条件を満たさないときは、貯湯タンク２１内の温度分布が上記積層状態であると判別してステップＳ３に戻る。
【００７０】
次に、ステップＳ６で熱放出運転を開始し、リモートコントローラ(図２では「リモコン」)に積層状態回復運転モードであることを表示する。
【００７１】
次に、図３のステップＳ１１に進み、室内温度センサがあるときは、ステップＳ１２に進み、室内温度が暖房目標温度以下であるか以内を判定する。そして、ステップＳ１２で室内温度が暖房目標温度以下であるかと判定すると、ステップＳ１３に進む一方、室内温度が暖房目標温度を越えると判定すると、ステップＳ２１に進む。
【００７２】
次に、ステップＳ１３で熱放出運転部３０により室内側の暖房用循環ポンプ３４を運転して、貯湯タンク２１内の温水をラジエータ４１,４２,…を介して循環させて、貯湯タンク２１内の温水の熱を外部に放出する。
【００７３】
次に、ステップＳ１５に進み、温度センサＴ１〜Ｔ４により検出された第１〜第４タンク温度に基づいて、積層状態判別部３０aにより、
第１タンク温度  ≦  第２タンク温度
かつ
第２タンク温度  ≦  第３タンク温度
かつ
第３タンク温度  ≦  第４タンク温度
の条件を満たすとき、貯湯タンク２１内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態であると判別してステップＳ１５に進む一方、上記条件を満たさないときは、貯湯タンク２１内の温度分布が上記積層状態でないと判別してステップＳ１２に戻る。
【００７４】
そして、ステップＳ１５で稼働中の循環ポンプを停止する。ここで、稼働中の循環ポンプとは、室内側の暖房用循環ポンプ３４および室外側の沸き上げ用循環ポンプ２４のうちの運転中のものを言う。
【００７５】
次に、ステップＳ１６に進み、熱放出運転を終了し、ステップＳ１７に進み、積層状態回復運転を行った後、この処理を終了する。
【００７６】
一方、ステップＳ１２で室内温度が暖房目標温度を越えると判定すると、ステップＳ２１に進み、室内側の暖房用循環ポンプ３４が運転中か否かを判定する。
【００７７】
そして、ステップＳ２１で室内側の暖房用循環ポンプ３４が運転中のときは、ステップＳ２２に進み、室内側の暖房用循環ポンプ３４を停止する一方、ステップＳ２１で室内側の暖房用循環ポンプ３４が運転中でないときは、ステップＳ２２をスキップする。
【００７８】
次に、ステップＳ２３に進み、熱放出運転部３０により室外側の沸き上げ用循環ポンプ２４を運転して、ステップＳ１５に進む。これにより、貯湯タンク２１内の温水をガスクーラ(水冷媒熱交換器)１２を介して循環させて、貯湯タンク２１内の温水の熱を外部に放出する。
【００７９】
また、図４は積層状態回復運転の許可／禁止を判定する動作を説明するためのフローチャートを示している。
【００８０】
この動作がスタートすると、ステップＳ３１で積層状態回復運転が禁止設定されているか否かを判定して、積層状態回復運転が禁止設定されているときは、ステップＳ３５に進み、積層状態回復運転の禁止となる。ここで、「積層状態回復運転の禁止設定」は、例えば使用者が暖房や給湯を優先して積層状態回復運転を望まない場合にリモートコントローラの操作により設定する。
【００８１】
一方、ステップＳ３５で積層状態回復運転が禁止設定されていないときは、ステップＳ３２に進み、強制積層状態回復運転が設定されているか否かを判定して、強制積層状態回復運転が設定されているときは、ステップＳ３６に進み、積層状態回復運転を許可する。ここで、「強制積層状態回復運転の設定」は、使用者が暖房や給湯よりも積層状態回復運転を優先して行いたい場合などにリモートコントローラの操作により設定する。
【００８２】
一方、ステップＳ３２で強制積層状態回復運転が設定されていないときは、ステップＳ３３に進み、積層状態回復運転を行う時間がスケジュール設定されているか否かを判定する。ここで、「スケジュール設定」は、例えば暖房や給湯に影響の少ない深夜時間帯などに積層状態回復運転を行いたい場合にリモートコントローラの操作により設定する。
【００８３】
そして、ステップＳ３３で積層状態回復運転を行う時間がスケジュール設定されているときは、ステップＳ３７に進み、ステップＳ３７でスケジュールによる積層状態回復運転の開始時刻であると判定すると、ステップＳ３８に進み、積層状態回復運転を許可する。
【００８４】
一方、ステップＳ３７でスケジュールによる積層状態回復運転の開始時刻でないと判定すると、ステップＳ３１に戻る。
【００８５】
また、ステップＳ３３で積層状態回復運転を行う時間がスケジュール設定されていないと判定すると、ステップＳ３４に進み、積層状態回復運転の自動設定がされているか否かを判定する。ここで、「積層状態回復運転の自動設定」は、温度センサＴ１〜Ｔ４により検出された第１〜第４タンク温度に基づいて積層状態回復運転を行うときにリモートコントローラの操作により設定する。
【００８６】
そして、ステップＳ３４で積層状態回復運転の自動設定がされていると判定すると、ステップＳ３８に進む一方、積層状態回復運転の自動設定がされていないと判定すると、ステップＳ３１に戻る。
【００８７】
このように、積層状態回復運転は、リモートコントローラの設定により、許可／禁止だけでなく、強制運転、スケジュール設定に基づく運転、第１〜第４タンク温度に基づく運転が選択される。
【００８８】
上記構成の暖房給湯装置によれば、貯湯タンク２１内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態ではないと積層状態判別部３０aが判別すると、熱放出運転部３０bにより、ヒートポンプユニット１の熱交換部であるガスクーラ１２またはラジエータ４１,４２,…を利用して貯湯タンク２１内の温水の熱を外部に放出することによって、貯湯タンク２１内の温度分布の積層状態をリセットでき、次のヒートポンプユニット１による沸き上げ運転をＣＯＰの良い状態で運転して貯湯タンク２１内の温度分布の積層状態を効率よく回復させることが可能になる。
【００８９】
また、ヒートポンプユニット１の運転を停止した状態で、沸き上げ用循環ポンプ２４によりヒートポンプユニット１のガスクーラ１２を介して貯湯タンク２１内の温水を循環させて、貯湯タンク２１内の温水の熱を外部に放出することによって、新たな放熱手段を設けることなく、沸き上げ用循環ポンプ２４を用いて、貯湯タンク２１内の温水の熱をヒートポンプユニット１のガスクーラ１２を介して外部に放熱することができる。
【００９０】
また、暖房用循環ポンプ３４により貯湯タンク２１内の温水をラジエータ４１,４２,…を介して循環させて、貯湯タンク２１内の温水の熱を外部に放出することによって、新たな放熱手段を設けることなく、暖房用循環ポンプ３４を用いて、貯湯タンク２１内の温水の熱をラジエータ４１,４２,…を介して外部に放熱することができる。
【００９１】
上記暖房給湯装置の貯湯タンク２１内の積層状態判別では、積層状態判別部３０aにより、
第１タンク温度  ≧  第４タンク温度
かつ
第１タンク温度  ≧  第３タンク温度
の条件を満たすとき、貯湯タンク２１内の温度分布が積層状態でないとしたが、これに限らず、上記条件に、
第２タンク温度  ≧  第３タンク温度
を加えてもよいし、
第１タンク温度  ≧  第４タンク温度
または
第１タンク温度  ≧  第３タンク温度
の条件を満たすとき、貯湯タンク２１内の温度分布が積層状態でないとしてもよい。
【００９２】
また、上記温度センサＴ１〜Ｔ４により検出された貯湯タンク２１内の各層の温水の温度に基づいて、積層状態判別部３０aは、貯湯タンク２１内の各層のうちの上側の層の温度が下側の他の層の温度よりも低いか否かを判別して、上側の層の温度が下側の他の層の温度よりも低いとき、貯湯タンク２１内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態ではないと判別してもよい。これにより、貯湯タンク２１内の温度分布の積層状態を的確に判別することができる。
【００９３】
また、上記積層状態判別部３０aは、温度センサＴ１〜Ｔ４により検出された貯湯タンク２１内の各層の温水の温度のうちの貯湯タンク２１内の下側領域の温度が貯湯タンク２１内の上側領域の温度よりも高いとき、貯湯タンク２１内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態ではないと判別してもよい。これにより、貯湯タンク２１内の温度分布が乱れて積層状態でないことを的確に判別することができる。
【００９４】
また、上記熱放熱運転中に、温度センサＴ１〜Ｔ４により検出された貯湯タンク２１内の各層の温水の温度に基づいて、積層状態判別部３０aが貯湯タンク２１内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態であると判別すると、熱放出運転部３０bは、熱放出運転を終了するので、熱放出運転の終了を正確に判断でき、無駄な熱放出運転を行わずに済む。
【００９５】
上記暖房給湯装置の熱放出運転の終了判定では、積層状態判別部３０aにより、
第１タンク温度  ≦  第２タンク温度
かつ
第２タンク温度  ≦  第３タンク温度
かつ
第３タンク温度  ≦  第４タンク温度
の条件を満たすとき、貯湯タンク２１内の温度分布が積層状態であるとしたが、これに限らず、
第１タンク温度  ≦  第２タンク温度＋２℃
かつ
第２タンク温度  ≦  第３タンク温度＋２℃
かつ
第３タンク温度  ≦  第４タンク温度＋２℃
として、検出温度のばらつきを考慮してもよい。また、第１タンク温度〜第４タンク温度の全てが所定温度(例えば４０℃)以下のときに熱放出運転の終了としてもよい。
【００９６】
また、熱放熱運転中に、熱放出運転部３０bは、温度センサＴ１〜Ｔ４により検出された貯湯タンク２１内の各層の温水の温度のうちの貯湯タンク２１内の中間部よりも下側の層の温度、すなわち第１タンク温度と第２タンク温度の両方が３５℃以下であるとき、熱放出運転を終了してもよい。この場合、熱放出運転の終了を簡単に判断でき、無駄な熱放出運転を行わずに済む。
【００９７】
また、上記熱放出運転部３０bは、室内温度センサＴ２０により検出された室内温度が暖房目標温度を越えるとき、ヒートポンプユニット１の運転を停止した状態で、沸き上げ用循環ポンプ２４により貯湯タンク２１内の温水をヒートポンプユニット１のガスクーラ１２を介して循環させて、貯湯タンク２１内の温水の熱を外部に放出するので、熱放出運転に室内温度が上昇し過ぎて快適性が損なわれることがない。
【００９８】
また、上記熱放出運転部３０bは、室内温度センサＴ２０により検出された室内温度が暖房目標温度以下であるとき、暖房用循環ポンプ３４により貯湯タンク２１内の温水をラジエータ４１,４２,…を介して循環させて、貯湯タンク２１内の温水の熱を外部に放出するので、熱放出運転と同時に室内の暖房も行うことができる。
【００９９】
また、上記センサ判別部３０dが室内温度センサがないと判別すると、熱放出運転部３０bは、ヒートポンプユニット１の運転を停止した状態で、沸き上げ用循環ポンプ２４により貯湯タンク２１内の温水をヒートポンプユニット１のガスクーラ１２を介して循環させて、貯湯タンク２１内の温水の熱を外部に放出するので、室内温度センサがなくて室内温度の管理ができない場合は、ラジエータ４１,４２,…で放熱せずにヒートポンプユニット１のガスクーラ１２で放熱することができる。
【０１００】
また、上記センサ判別部３０dが室内温度センサＴ２０があると判別し、かつ、室内温度センサＴ２０により検出された室内温度が暖房目標温度以下であるとき、熱放出運転部３０bは、暖房用循環ポンプ３４により貯湯タンク２１内の温水をラジエータ４１,４２,…を介して循環させて、貯湯タンク２１内の温水の熱を外部に放出するので、室内温度センサＴ２０により検出された室内温度に応じてラジエータ４１,４２,…を介して放熱することが可能となる。
【０１０１】
また、上記センサ判別部３０dが室内温度センサＴ２０があると判別し、かつ、室内温度センサＴ２０により検出された室内温度が暖房目標温度を越えるとき、ヒートポンプユニット１の運転を停止した状態で、沸き上げ用循環ポンプ２４により貯湯タンク２１内の温水をヒートポンプユニット１のガスクーラ１２を介して循環させて、貯湯タンク２１内の温水の熱を外部に放出するので、熱放出運転に室内温度が上昇し過ぎて快適性が損なわれることがない。
【０１０２】
また、上記熱放出運転部３０bにより熱放出運転を行った後に、積層状態回復運転部３０cにより積層状態回復運転を行って、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ことにより、貯湯タンク２１内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態にする。このようにして、貯湯タンク２１内の温度分布の積層状態を回復させることで、暖房と給湯の制御が容易になると共に、給湯において突然の温度変化を避けることができる。
【０１０３】
上記第１実施形態では、暖房給湯装置について説明したが、給湯機能のない暖房装置についても熱放出運転と積層状態回復運転を同様に行うことによって、同様の効果を奏する。
【０１０４】
また、上記第１実施形態では、貯湯タンク２１内の温水を熱源として室内の暖房に利用する暖房端末であるラジエータ４１,４２,…を熱源利用部として用いたが、給湯端末を熱源利用部として用いてもよいし、暖房端末と給湯端末の両方を熱源利用部として用いてもよい。
【０１０５】
〔第２実施形態〕
図５はこの発明の第２実施形態の貯湯式熱源装置の一例としての給湯装置の構成を示す回路図を示している。この第２実施形態の給湯装置は、暖房機能を除いて第１実施形態の暖房給湯装置と同一の構成をしており、同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略する。
【０１０６】
なお、第１実施形態の図１において暖房給湯制御部３０とあるのは、この第２実施形態の給湯装置では、制御装置の一例としての給湯制御部１３０としている。この給湯制御部１３０は、マイクロコンピュータと入出力回路などからなり、温度センサＴ１〜Ｔ４により検出された貯湯タンク２１内の各層の温水の温度に基づいて、貯湯タンク２１内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなった積層状態か否かを判別する積層状態判別部１３０aと、上記積層状態判別部１３０aが貯湯タンク２１内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態ではないと判別すると、ヒートポンプユニット１の熱交換部であるガスクーラ１２を利用して貯湯タンク２１内の温水の熱を外部に放出する熱放出運転部１３０bと、貯湯タンク２１内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態にする積層状態回復運転を行う積層状態回復運転部１３０cとを有する。
【０１０７】
また、沸き上げ用四方弁２５の第１の出力側に一端が接続された配管Ｌ２４の他端は、貯湯タンク２１の上部に設けられた第１沸き上げ戻り接続部２１dに接続されている。
【０１０８】
この第２実施形態の給湯装置は、第１実施形態の暖房給湯装置の図２,図４のフローチャートに示す積層状態回復運転の動作は同じであり、図３に示す処理が異なる。
【０１０９】
図６は上記給湯装置の積層状態回復運転の動作を説明するためのフローチャートを示している。
【０１１０】
図６のステップＳ４１に進み、熱放出運転部３０により室外側の沸き上げ用循環ポンプ２４を運転して、貯湯タンク２１内の温水をヒートポンプユニット１のガスクーラ１２を介して循環させて、貯湯タンク２１内の温水の熱を外部に放出する。
【０１１１】
次に、ステップＳ４２に進み、温度センサＴ１〜Ｔ４により検出された第１〜第４タンク温度に基づいて、積層状態判別部１３０aにより、
第１タンク温度  ≦  第２タンク温度
かつ
第２タンク温度  ≦  第３タンク温度
かつ
第３タンク温度  ≦  第４タンク温度
の条件を満たすとき、貯湯タンク２１内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態であると判別してステップＳ４３に進む一方、上記条件を満たさないときは、貯湯タンク２１内の温度分布が上記積層状態でないと判別してステップＳ４１に戻る。
【０１１２】
そして、ステップＳ４３で室外側の沸き上げ用循環ポンプ２４を停止する。
【０１１３】
次に、ステップＳ４４に進み、熱放出運転を終了して、ステップＳ４５に進み、積層状態回復運転を行った後、この処理を終了する。
【０１１４】
上記構成の給湯装置によれば、積層状態判別部３０aが貯湯タンク２１内の温度分布が下側から上側に向かって温度が高くなっている積層状態ではないと判別すると、熱放出運転部１３０bにより、ヒートポンプユニット１の熱交換部であるガスクーラ１２を利用して貯湯タンク２１内の温水の熱を外部に放出することによって、貯湯タンク２１内の温度分布の積層状態をリセットでき、次のヒートポンプユニット１による沸き上げ運転をＣＯＰの良い状態で運転して貯湯タンク２１内の温度分布の積層状態を効率よく回復させることが可能になる。
【０１１５】
この第２実施形態の給湯装置は、暖房機能に関わる部分を除いて第１実施形態の暖房給湯装置と同様の効果を有する。
【０１１６】
また、上記第１,第２実施形態では、貯湯タンク２１の入水口が上部と中間部と下部の３つとしたが、貯湯タンクの入水口は２または４以上であってもよい。
【０１１７】
また、上記第１,第２実施形態では、沸き上げ運転時、ヒートポンプユニット１とヒータ２３により貯湯タンク２１内の水を沸き上げたが、ヒートポンプユニットのみで貯湯タンク内の水を沸き上げてもよく、この場合、ヒートポンプユニットの加熱能力が十分発揮できないときは、ヒートポンプユニットをヒータに切り換えて沸き上げ運転を行う。ただし、積層状態回復運転の場合は、ヒータを用いずにヒートポンプユニットにより沸き上げ運転を行う。
【０１１８】
また、超臨界冷媒として、ＣＯ２以外に、例えばエチレン、エタン、酸化窒素等の冷媒を用いてもよい。
【符号の説明】
【０１１９】
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…ガスクーラ
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…ヒータ
２４…沸き上げ用循環ポンプ
２５…第１沸き上げ用三方弁
２６…第２沸き上げ用三方弁
３０…暖房給湯制御部
３０a,１３０a…積層状態判別部
３０b,１３０b…熱放出運転部
３０c,１３０c…積層状態回復運転部
３０d…センサ判別部
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
１３０…給湯制御部
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
Ｔ１０…戻り温度センサ
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
Ｔ２０…室内温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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