(57)【要約】【課題】貯湯タンクの低温層領域における貯湯温度が現温度以上に上昇することを防止できると共に、ヒートポンプシステムのＣＯＰを向上でき、電気料金を低減可能な貯湯システム、暖房システム及び給湯システムを提供する。【解決手段】貯湯システムは、温水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクから低温側配管を介して供給された温水を加熱するヒートポンプシステムと、ヒートポンプシステムで加熱された温水を高温側配管を介して貯湯タンク内の高温層領域及び低温層領域のいずれかに戻す流路切換機構５２と、第１切換温度を記憶する第１記憶手段７２と、貯湯タンク内の温水に関する設定温度を設定する温度設定手段６１とを備え、流路切換機構５２は、設定温度に基づく第１基準温度が第１切換温度より高い場合にはヒートポンプシステムで加熱された温水を高温層領域に戻し、第１基準温度が第１切換温度以下の場合にはヒートポンプシステムで加熱された温水を低温層領域に戻す。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水を貯える貯湯タンクと、
前記貯湯タンクから低温側配管を介して供給された温水を加熱するヒートポンプシステムと、
前記ヒートポンプシステムで加熱された温水を高温側配管を介して前記貯湯タンク内の高温層領域及び低温層領域のいずれかに戻す流路切換機構と、
第１切換温度を記憶する第１記憶手段と、
前記貯湯タンク内の温水に関する設定温度を設定する温度設定手段とを備え、
前記流路切換機構は、前記設定温度に基づく第１基準温度が前記第１切換温度より高い場合には前記ヒートポンプシステムで加熱された温水を前記高温層領域に戻し、前記第１基準温度が前記第１切換温度以下の場合には前記ヒートポンプシステムで加熱された温水を前記低温層領域に戻すことを特徴とする貯湯システム。
【請求項２】
前記高温側配管に設けられた高温側温度センサと、
第２切換温度を記憶する第２記憶手段とを備え、
前記流路切換機構は、前記第１基準温度が前記第１切換温度より高い場合及び前記第１基準温度が前記第１切換温度以下であり且つ前記高温側温度センサにより検知された温度が前記第２切換温度より高い場合には前記ヒートポンプシステムで加熱された温水を前記高温層領域に戻し、前記第１基準温度が前記第１切換温度以下であり且つ前記高温側温度センサにより検知された温度が前記第２切換温度以下の場合には前記ヒートポンプシステムで加熱された温水を前記低温層領域に戻すことを特徴とする請求項１に記載の貯湯システム。
【請求項３】
前記第２記憶手段に記憶された第２切換温度を変更する切換温度変更手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯システム。
【請求項４】
前記ヒートポンプシステムは、圧縮機を含む熱源回路を有し、
外気温度を検出する外気温度センサと、
前記外気温度センサで検出された外気温度に基づいて設定された前記圧縮機を強制停止させる停止温度に基づいて前記第１記憶手段に記憶された前記第１切換温度を変更する変更手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の貯湯システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の貯湯システムと、
前記貯湯タンクに貯えられた温水を前記貯湯タンクと暖房端末との間で循環させる循環回路とを備え、
前記温度設定手段は、前記暖房端末へ供給される温水の供給温度、または、前記暖房端末から前記貯湯タンクに向かう温水の戻り温度として前記設定温度を設定することを特徴とする暖房システム。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の貯湯システムと、
前記貯湯タンク内に配置され、給湯水が内部を流れる熱交換器とを備え、
前記温度設定手段は、前記熱交換器から給湯端末へ供給される温水の出湯温度として前記設定温度を設定することを特徴とする給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水を貯える貯湯タンクに配管を介して所定の温度に加熱された温水を供給する貯湯システム、暖房システム及び給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の貯湯式給湯装置は、ヒートポンプシステムによって加熱された温水を、三方弁の切換制御によって低温層領域及び高温層領域のいずれかに戻す貯湯タンクを有している。このような給湯装置は、ヒートポンプシステムの出湯口近傍にヒートポンプシステムから貯湯タンクへの出湯温度Ｘを検知する出湯温度センサと、低温層領域に貯えられた温水の貯湯温度Ｙを検知する貯湯温度センサを備え、ヒートポンプシステムから貯湯タンクに供給する温水を貯湯タンクの高温層領域に戻すか低温層領域に戻すか選択可能な構成となっている。具体的には、出湯温度Ｘが第１所定温度よりも高い場合及び出湯温度Ｘが第１所定温度以下であり且つ貯湯温度Ｙが第２所定温度よりも高い場合に、温水は高温層領域に戻され、出湯温度Ｘが第１所定温度以下であり且つ貯湯温度Ｙが第２所定温度以下の場合に、温水は低温層領域に戻される（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第４０６９９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の給湯装置では、貯湯温度Ｙが第２所定温度よりも高くなった段階で、ヒートポンプシステムで加熱された温水が貯湯タンク内の高温層領域に戻され、貯湯温度Ｙが第２所定温度に達する前段階では、ヒートポンプシステムで加熱された温水は貯湯タンク内の低温層領域に戻される。したがって、低温層領域の現温度より高く、且つ、第２所定温度より低い温度に加熱された温水が低温層領域に戻されることになり、低温層領域における貯湯温度Ｙが現温度以上に上昇することを防止できない。この結果、ヒートポンプシステムのＣＯＰが低下し、電気料金を低減できないという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、貯湯タンクの低温層領域における貯湯温度が現温度以上に上昇することを防止できると共に、ヒートポンプシステムのＣＯＰを向上でき、電気料金を低減可能な貯湯システム、暖房システム及び給湯システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明に係る貯湯システムは、温水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクから低温側配管を介して供給された温水を加熱するヒートポンプシステムと、ヒートポンプシステムで加熱された温水を高温側配管を介して貯湯タンク内の高温層領域及び低温層領域のいずれかに戻す流路切換機構と、第１切換温度を記憶する第１記憶手段と、貯湯タンク内の温水に関する設定温度を設定する温度設定手段とを備え、流路切換機構は、設定温度に基づく第１基準温度が第１切換温度より高い場合には前記ヒートポンプシステムで加熱された温水を高温層領域に戻し、第１基準温度が第１切換温度以下の場合にはヒートポンプシステムで加熱された温水を低温層領域に戻す。
【０００６】
この貯湯システムでは、第１基準温度が第１切換温度より高いと判断された段階で、ヒートポンプシステムで加熱された温水を高温層領域に戻すことができる。つまり、従来のように、高温側配管に設けられた温度センサによって実測された温度が所定温度よりも高いと判断された後の段階ではなく、実測された温度が所定温度よりも高いと判断される前の段階で、ヒートポンプシステムで加熱された温水を高温層領域に戻すことができる。したがって、貯湯タンクの低温層領域に貯えられた温水が現温度以上に上昇することを防止できる。この結果、従来に比してヒートポンプシステムのＣＯＰを向上でき、電気料金を低減できる。
【０００７】
第２の発明に係る貯湯システムは、第１の発明に係る貯湯システムにおいて、高温側配管に設けられた高温側温度センサと、第２切換温度を記憶する第２記憶手段とを備え、流路切換機構は、第１基準温度が第１切換温度より高い場合及び第１基準温度が第１切換温度以下であり且つ高温側温度センサにより検知された温度が第２切換温度より高い場合にはヒートポンプシステムで加熱された温水を高温層領域に戻し、第１基準温度が第１切換温度以下であり且つ高温側温度センサにより検知された温度が第２切換温度以下の場合にはヒートポンプシステムで加熱された温水を低温層領域に戻す。
【０００８】
この貯湯システムでは、ヒートポンプシステムから貯湯タンク内の低温層領域に供給される温水の温度を第２切換温度以下に保つことができる。したがって、貯湯タンクの低温層領域に貯えられた温水が第２切換温度以上に上昇する場合に比べてヒートポンプシステムのＣＯＰを向上できる。
【０００９】
第３の発明に係る貯湯システムは、第１または２の発明に係る貯湯システムにおいて、第２記憶手段に記憶された第２切換温度を変更する切換温度変更手段を備える。
【００１０】
この貯湯システムでは、ヒートポンプシステムで加熱された温水を貯湯タンクの高温層領域に戻すか否かの判断に用いる第２切換温度を運転状況に応じて変更できる。したがって、ヒートポンプシステムから貯湯タンク内の高温層領域に供給される温水の温度を貯湯システムの運転状況に応じて柔軟に変更することができる。したがって、貯湯タンク内の湯の温度積層状態を良好に維持でき、ユーザにとって使い勝手の良い貯湯システムを構築できる。
【００１１】
第４の発明に係る貯湯システムは、第１〜３の発明のいずれかに係る貯湯システムにおいて、ヒートポンプシステムは、圧縮機を含む熱源回路を有し、外気温度を検出する外気温度センサと、外気温度センサで検出された外気温度に基づいて設定された圧縮機を強制停止させる停止温度に基づいて第１記憶手段に記憶された第１切換温度を変更する変更手段を備える。
【００１２】
この貯湯システムでは、第１基準温度が停止温度に基づいて変更された第１切換温度より高い場合、つまり、第１基準温度が圧縮機の停止温度と近い場合には、ヒートポンプシステムの運転を開始したとしても、圧縮機がすぐに強制停止し、ヒートポンプシステムで加熱された温水の温度が十分に上昇しないと考えられる。この強制停止には、例えば、熱源回路内における凝縮圧力が高圧になることで圧縮機を停止させる場合が含まれる。したがって、ヒートポンプシステムで加熱された温水の温度が第２切換温度以上に上昇せず、高温側配管に設けられた高温側温度センサで検知された温度と第２切換温度との比較のみによっては、ヒートポンプシステムで加熱された温水を貯湯タンクの高温層領域に戻すことができないケースが想定される。本発明の構成によれば、第１基準温度が第１切換温度より高いと判断された段階で迅速に、ヒートポンプシステムで加熱された温水を貯湯タンクの高温層領域に戻すことができる。
【００１３】
一方、第１基準温度が第１切換温度以下の場合、具体的には、第１基準温度が圧縮機の停止温度と近くない場合には、圧縮機が強制停止することはない。したがって、ヒートポンプシステムで加熱された温水の温度は十分に上昇し、高温側配管に設けられた温度センサで検知された温度と第２切換温度との比較によって、ヒートポンプシステムで加熱された温水を貯湯タンクの高温層領域に戻すことができる。また、ヒートポンプシステムで加熱された温水の温度が十分に上昇していない状態で貯湯タンクの高温層領域に戻すことを防止できるため、貯湯タンクの高温層領域における温水温度の低下を抑制できる。
【００１４】
第５の発明に係る貯湯システムは、第１〜４の発明のいずれかに係る貯湯システムと、貯湯タンクに貯えられた温水を貯湯タンクと暖房端末との間で循環させる循環回路とを備え、温度設定手段は、暖房端末へ供給される温水の供給温度、または、暖房端末から貯湯タンクに向かう温水の戻り温度として設定温度を設定する。
【００１５】
この貯湯システムでは、供給温度や戻り温度に応じて設定温度を設定できる。したがって、低温層領域の温水が所定温度（例えば、圧縮機の強制停止温度）以上に上昇する前に、ヒートポンプシステムで加熱された温水の出湯先を貯湯タンクの高温層領域へ迅速に切り換えることができる。
【００１６】
第６の発明に係る貯湯システムは、第１〜４の発明のいずれかに係る貯湯システムと、貯湯タンク内に配置され、給湯水が内部を流れる熱交換器とを備え、温度設定手段は、設定温度として熱交換器から給湯端末へ供給される温水の出湯温度を設定する。
【００１７】
この貯湯システムでは、外部から入力される出湯温度に応じて設定温度を設定できる。したがって、低温層領域の温水が所定温度（例えば、圧縮機の強制停止温度）以上に上昇する前に、ヒートポンプシステムで加熱された温水の出湯先を貯湯タンクの高温層領域へ迅速に切り換えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１９】
第１の発明では、貯湯タンク内の温水に関する設定温度が第１切換温度より高いと判断された段階で、ヒートポンプシステムで加熱された温水を高温層領域に戻すことができる。つまり、従来のように、高温側配管に設けられた温度センサによって実測された温度が所定温度よりも高いと判断された後の段階ではなく、実測された温度が所定温度よりも高いと判断される前の段階で、ヒートポンプシステムで加熱された温水を高温層領域に戻すことができる。したがって、貯湯タンクの低温層領域に貯えられた温水が現温度以上に上昇することを防止できる。この結果、従来に比してヒートポンプシステムのＣＯＰを向上でき、電気料金を低減できる。
【００２０】
また、第２の発明では、ヒートポンプシステムから貯湯タンク内の低温層領域に供給される温水の温度を第２切換温度以下に保つことができる。したがって、貯湯タンクの低温層領域に貯えられた温水が第２切換温度以上に上昇する場合に比べてヒートポンプシステムのＣＯＰを向上できる。
【００２１】
また、第３の発明では、ヒートポンプシステムで加熱された温水を貯湯タンクの高温層領域に戻すか否かの判断に用いる第２切換温度を運転状況に応じて変更できる。したがって、ヒートポンプシステムから貯湯タンク内の高温層領域に供給される温水の温度を貯湯システムの運転状況に応じて柔軟に下げることができる。このため、ヒートポンプシステムのＣＯＰを向上でき、電気料金を低減できる。
【００２２】
また、第４の発明では、この貯湯システムでは、第１基準温度が停止温度に基づいて変更された第１切換温度より高い場合、つまり、第１基準温度が圧縮機の停止温度と近い場合には、ヒートポンプシステムの運転を開始したとしても、圧縮機がすぐに強制停止し、ヒートポンプシステムで加熱された温水の温度が十分に上昇しないと考えられる。この強制停止には、例えば、熱源回路内における凝縮圧力が高圧になることで圧縮機を停止させる場合が含まれる。したがって、ヒートポンプシステムで加熱された温水の温度が第２切換温度以上に上昇せず、高温側配管に設けられた高温側温度センサで検知された温度と第２切換温度との比較のみによっては、ヒートポンプシステムで加熱された温水を貯湯タンクの高温層領域に戻すことができないケースが想定される。本発明の構成によれば、第１基準温度が第１切換温度より高いと判断された段階で迅速に、ヒートポンプシステムで加熱された温水を貯湯タンクの高温層領域に戻すことができる。
【００２３】
一方、第１基準温度が第１切換温度以下の場合、具体的には、第１基準温度が圧縮機の停止温度と近くない場合には、圧縮機が強制停止することはない。したがって、ヒートポンプシステムで加熱された温水の温度は十分に上昇し、高温側配管に設けられた温度センサで検知された温度と第２切換温度との比較によって、ヒートポンプシステムで加熱された温水を貯湯タンクの高温層領域に戻すことができる。また、ヒートポンプシステムで加熱された温水の温度が十分に上昇していない状態で貯湯タンクの高温層領域に戻すことを防止できるため、貯湯タンクの高温層領域における温水温度の低下を抑制できる。
【００２４】
また、第５の発明では、供給温度や戻り温度に応じて設定温度を設定できる。したがって、低温層領域の温水が所定温度（例えば、圧縮機の強制停止温度）以上に上昇する前に、ヒートポンプシステムで加熱された温水の出湯先を貯湯タンクの高温層領域へ迅速に切り換えることができる。
【００２５】
また、第６の発明では、外部から入力される出湯温度に応じて設定温度を設定できる。したがって、低温層領域の温水が所定温度（例えば、圧縮機の強制停止温度）以上に上昇する前に、ヒートポンプシステムで加熱された温水の出湯先を貯湯タンクの高温層領域へ迅速に切り換えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の貯湯システム、暖房システム及び給湯システムを図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係る暖房給湯システムの構成を示す模式図である。
【００２８】
暖房給湯システム１００は、ヒートポンプユニット１０１（ヒートポンプシステム）及び室内ユニット１０２を有している。ヒートポンプユニット１０１は、ＣＯ２冷媒が循環する冷媒回路１６、電動送風機１７、外気温度センサ１８、室内ユニット１０２との間で温水を循環させるための往き配管２０（高温側配管）及び戻り配管２１（低温側配管）を有している。この往き配管２０には、凝縮器１３と貯湯タンク２との間を接続する全ての配管が含まれる。これと同様に、戻り配管２１にも、凝縮器１３と貯湯タンク２との間を接続する全ての配管が含まれる。
【００２９】
冷媒回路１６は、蒸発器１１、圧縮機１２、凝縮器１３及び膨張弁１５を有している。ＣＯ２冷媒は、蒸発器１１において、電動送風機１７から送られた空気中の熱を吸収してガス化する。そして、ＣＯ２冷媒は、圧縮機１２で圧縮されて高温となった後、凝縮器１３に到達して熱を放出する。これにより、ＣＯ２冷媒は、凝縮器１３に入る前に比べて低温となって膨張弁１５を経て蒸発器１１に戻る。
【００３０】
外気温度センサ１８は、外気温度を検知するために設けられる。外気温度センサ１８の出力は、有線又は無線を介して後述する制御部６０に入力される。出湯温度センサ１９は、凝縮器１３と沸き上げ用三方弁５２（流路切換機構）とを接続する往き配管２０において沸き上げ用三方弁５２より凝縮器１３に近い位置に設けられ、ヒートポンプユニット１０１の出湯温度を検知する。そして、出湯温度センサ１９の出力は、有線又は無線を介して後述する制御部６０に入力される。
【００３１】
室内ユニット１０２は、ヒートポンプユニット１０１で加熱された温水を貯える貯湯タンク２、給湯用熱交換器３（熱交換器）、複数の暖房端末８との間で温水を循環させる暖房用循環回路４（循環回路）、沸き上げ用循環回路５、制御部６０、リモコン６１（温度設定手段）及び入湯温度センサ６２（高温側温度センサ）を有している。
【００３２】
貯湯タンク２は、上下方向の略中央部に配置されたヒータ６を有している。このヒータ６は、貯湯タンク２内の温水を直接加熱するために設けられる。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が形成されている。また、貯湯タンク２には、貯湯タンク２内の各高さ位置における温水の温度を検知するためのタンク温度センサ６３、タンク温度センサ６４、タンク温度センサ６５及びタンク温度センサ６６が設けられている。
【００３３】
タンク温度センサ６３及びタンク温度センサ６４は、貯湯タンク２内の下部領域（低温層領域）における温水の温度を検知するために、後述する第１暖房往き接続口４１よりも下方に配置されている。タンク温度センサ６４は、タンク温度センサ６３の上方に設けられている。一方、タンク温度センサ６５及びタンク温度センサ６６は、貯湯タンク２内の上部領域（高温層領域）における温水の温度を検知するために、第１暖房往き接続口４１よりも上方に配置されている。タンク温度センサ６６は、タンク温度センサ６５の上方に設けられている。そして、これらタンク温度センサ６３、６４、６５、６６の各出力Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、有線又は無線を介して制御部６０に入力される。
【００３４】
給湯用熱交換器３は熱交換器の一例であり、コイル状のパイプから成って、貯湯タンク２内の下部領域から上部領域に渡ってヒータ６を跨ぐように配置されている。給湯水は給湯用熱交換器３内を流れることによって加熱され、給湯端末（図示せず）に供給される。より詳しくは、上記給湯水は、貯湯タンク２の下部から貯湯タンク２内に入って、貯湯タンク２内の下部領域に配置された給湯用熱交換器３を上方に向かって流れる。そして、上記給湯水は、貯湯タンク２内の上部領域に配置された給湯用熱交換器３を上方に向かって流れた後、貯湯タンク２の上部から貯湯タンク２外に出る。
【００３５】
また、給湯水の温度を設定温度に調整するために、給湯用混合弁３１を開いて、貯湯タンク２から出た給湯水と、貯湯タンク２に流入する前の給湯水とを混ぜ合わせる。これにより、上記貯湯タンク２から出た給湯水の温度を下げることができる。
【００３６】
暖房用循環回路４は循環回路の一例であり、貯湯タンク２内に貯められた温水を貯湯タンク２外の複数の暖房端末８を経由させた後、再び、貯湯タンク２内に戻して循環させるためのものである。そして、暖房用循環回路４は、第１暖房往き接続口４１、第２暖房往き接続口４２及び暖房戻り接続口４３に接続されている。
【００３７】
第１暖房往き接続口４１は、貯湯タンク２内の温水を取り出すためのものである。この第１暖房往き接続口４１は、貯湯タンク２の上下方向の略中央部に設けられて、ヒータ６近傍かつ上方に位置している。これにより、ヒータ６で加熱された直後の温水を、第１暖房往き接続口４１から取り出し、複数の暖房端末８に送ることができる。
【００３８】
第２暖房往き接続口４２も、第１暖房往き接続口４１と同様に、貯湯タンク２内の温水を取り出すためのものである。この第２暖房往き接続口４２は貯湯タンク２の上部に設けられている。これにより、貯湯タンク２内の上部領域の温水を、第２暖房往き接続口４２から取り出し、複数の暖房端末８へ送ることができる。また、第２暖房往き接続口４２は沸き上げ戻り接続口を兼用している。
【００３９】
また、暖房用循環回路４には、バイパス配管４４、暖房用混合弁４５、往き温度センサ４６、戻り温度センサ４７、暖房用循環ポンプ４８及び暖房用三方弁４９が設けられている。
【００４０】
バイパス配管４４は、暖房端末８から暖房戻り接続口４３へ流れる温水の一部を暖房用混合弁４５へ案内する。暖房用混合弁４５は、貯湯タンク２からの温水が流入する入口と、バイパス配管４４からの温水が流入する入口とを有している。暖房用混合弁４５の各入口の開度は制御部６０によって調節される。
【００４１】
往き温度センサ４６は、貯湯タンク２から暖房端末８へ向かう温水の温度を往き温度として検出し、この往き温度を示す情報を制御部６０に送る。戻り温度センサ４７は、暖房端末８から貯湯タンク２へ向かう温水の温度を戻り温度として検出し、この戻り温度を示す情報を制御部６０に送る。
【００４２】
暖房用循環ポンプ４８は、第２暖房往き接続口４２または第１暖房往き接続口４１を介して貯湯タンク２内の温水を吸い込み、複数の暖房端末８に向けて吐出する。暖房用三方弁４９は、貯湯タンク２内の温水の高温領域が第１暖房往き接続口４１近傍に存在している場合、第１暖房往き接続口４１から温水を取り出す。
【００４３】
沸き上げ用循環回路５は、沸き上げ用循環ポンプ５１及び沸き上げ用三方弁５２を有している。そして、沸き上げ用循環回路５は、第２暖房往き接続口４２と、沸き上げ用の供給口５３と、凍結防止水戻し接続口５４とに接続されている。
【００４４】
供給口５３は貯湯タンク２の下部に設けられている。これにより、貯湯タンク２内の下部領域にある比較的低温の温水を、供給口５３を介して沸き上げ用循環ポンプ５１に供給することができる。沸き上げ用循環ポンプ５１は、貯湯タンク２内の下部領域にある比較的低温の温水を吸い込み、この吸い込んだ比較的低温の温水を凝縮器１３へ向けて吐出する。凝縮器１３ではＣＯ２冷媒と温水とが熱交換されて、その温水が高温になる。この凝縮器１３を出た高温の温水は沸き上げ用三方弁５２へ向かう。
【００４５】
沸き上げ用三方弁５２は、給湯運転中及び暖房運転中、凝縮器１３からの高温の温水を、第２暖房往き接続口４２を介して貯湯タンク２内の上部領域に流す。したがって、第２暖房往き接続口４２は、貯湯タンク２の供給口５３から流出してヒートポンプユニット１０１の凝縮器１３を出た後の温水が戻る接続口となっている。
【００４６】
沸き上げ用三方弁５２は、凍結防止運転中には、供給口５３から沸き上げ用循環回路５を介して流れてきた温水を、凍結防止水戻し接続口５４を介して貯湯タンク２内の下部領域に流す。なお、凍結防止運転は沸き上げ運転の停止中に行われる。
【００４７】
暖房端末８は、貯湯タンク２から流れてきた温水の熱を直接取り出し、室内に放出する。そして、温水は、低温となり、暖房端末８を出て、暖房戻り接続口４３へ向かって流れる。暖房戻り接続口４３は貯湯タンク２の下部に設けられている。これにより、暖房戻り接続口４３から出た温水を、貯湯タンク２内の下部領域の温水と混ぜることができる。
【００４８】
リモコン６１は、制御部６０と有線又は無線で通信可能に接続される。このリモコン６１は、ヒートポンプユニット１０１の運転開始指示や運転停止指示を受付可能であると共に、貯湯タンク２から暖房端末８へ供給される温水の供給温度や、給湯用熱交換器３から給湯端末へ供給される温水の出湯温度を設定可能であり、その出力は有線又は無線を介して制御部６０に入力される。入湯温度センサ６２は、凝縮器１３と沸き上げ用三方弁５２とを接続する往き配管２０において凝縮器１３より沸き上げ用三方弁５２に近い位置に設けられ、室内ユニット１０２への入湯温度を検知する。そして、入湯温度センサ６２の出力は、有線又は無線を介して制御部６０に入力される。
【００４９】
図２は、制御部６０の構成を示すブロック図である。制御部６０は、外気温度検知部７０、第１切換温度変更部７１（変更手段）、第１切換温度記憶部７２（第１記憶手段）、タンク温度検知部７３、第２切換温度変更部７４（切換温度変更手段）、第２切換温度記憶部７５（第２記憶手段）、入湯温度検知部７６及び流路切換制御部７７を有している。
【００５０】
外気温度検知部７０は、外気温度センサ１８から外気温度ＴＯを示す情報を受け取り、受け取った情報を第１切換温度変更部７１に出力する。第１切換温度変更部７１は、入湯温度検知部７０から受け取った外気温度ＴＯを示す情報に基づいて、停止温度ＴＳ（図３参照）を求め、求めた停止温度ＴＳから定数である三方弁強制オン温度ＴＶを減じた温度（＝停止温度ＴＳ−三方弁強制オン温度ＴＶ）を第１切換温度Ａとして第１切換温度記憶部７２に出力する。この停止温度ＴＳは、外気温度ＴＯに応じて変動する変数であり、圧縮機１２を強制停止させるか否かの判定に用いる温度を示す。なお、この強制停止は、例えば、圧縮機１２からの吐出圧力、凝縮器１３の入口の圧力、凝縮器１３内の圧力や凝縮器１３の出口の圧力が高圧になることで圧縮機１２を停止させることを意味する。
【００５１】
第１切換温度記憶部７２には、第１切換温度Ａを示す情報が格納され、例えば電気的にデータの書き換えが可能なＥＥＰＲＯＭ やフラッシュメモリ等で構成される。なお、この第１切換温度記憶部７２は、制御部６０に搭載される電気的にデータの書き換えが可能なＲＯＭ等で代用することも可能である。
【００５２】
タンク温度検知部７３は、タンク温度センサ６６からタンク温度Ｔ４を示す情報を受け取り、受け取った情報を第２切換温度変更部７４に出力する。第２切換温度変更部７４は、タンク温度検知部７３から受け取ったタンク温度Ｔ４を示す情報に基づいて、第２切換温度記憶部７５に格納された第２切換温度Ｂを変更する。なお、このタンク温度Ｔ４は、例えば、貯湯タンク２内の上部領域で所望される温度を示し、暖房端末８への供給温度や、給湯端末への出湯温度によって決定される。
【００５３】
第２切換温度記憶部７５には、第２切換温度Ｂを示す情報が格納され、例えば電気的にデータの書き換えが可能なＥＥＰＲＯＭ やフラッシュメモリ等で構成される。なお、この第２切換温度記憶部７５は、制御部６０に搭載される電気的にデータの書き換えが可能なＲＯＭ等で代用することも可能である。
【００５４】
入湯温度検知部７６は、入湯温度センサ６２から入湯温度Ｔinを示す情報を受け取り、受け取った情報を流路切換制御部７７に出力する。流路切換制御部７７は、リモコン６１または入湯温度検知部７６から受け取った情報や、第１切換温度記憶部７２または第２切換温度記憶部７５に格納された第１切換温度Ａや第２切換温度Ｂを示す情報に基づいて沸き上げ用三方弁５２を制御する。
【００５５】
図３は、外気温度ＴＯと停止温度ＴＳとの関係の一例を示す説明図である。図の横軸は、外気温度検知部７０により検知された外気温度ＴＯを、図の縦軸は、停止温度ＴＳをそれぞれ示す。縦軸のＴＳ１及びＴＳ２は、停止温度ＴＳの上限値及び下限値をそれぞれ示す。横軸のＴＯ１及びＴＯ２は、上限値ＴＳ１及び下限値ＴＳ２にそれぞれ対応する外気温度ＴＯを示す。図に示すように、停止温度ＴＳは、外気温度ＴＯがＴＯ１からＴＯ２へ上昇するのに伴い、上限値ＴＳ１から下限値ＴＳ２まで低下する。
【００５６】
図４は、本実施形態の制御部６０による沸き上げ用三方弁５２の切換制御動作を示すフローチャートである。この例では、初期状態において、ヒートポンプユニット１０１は停止している。また、この初期状態で、沸き上げ用三方弁５２は貯湯タンク２の低温側を向いており、沸き上げ用三方弁５２の出湯先は貯湯タンク２内の下部領域で維持されている。また、第１切換温度記憶部７２には、第１切換温度としてＡ℃が格納される。また、貯湯タンク２から暖房端末８に供給される温水の温度は、供給温度ＴＳＵ（設定温度）に設定されると共に、判定温度ＴＪ（第１基準温度）は、供給温度ＴＳＵに補正値αを加算することによって求められる。また、この補正値αは、−１５〜０℃の範囲内における任意の温度に設定可能である。また、暖房端末８から貯湯タンク２に向かう温水の戻り温度Ｔｓｌ（設定温度）に基づいて判定温度ＴＪ（第１基準温度）を算出するような場合、この判定温度ＴＪは、戻り温度Ｔｓｌに補正値βを加算することによって求められる。この補正値βは、０〜１５℃の範囲内における任意の温度に設定可能である。また、判定温度ＴＪは、ヒートポンプユニット１０１の運転を開始するか否かの判断に用いる温度を示す。
【００５７】
まず、ステップＳ１００において、ヒートポンプユニット１０１の運転が開始される。そして、処理はステップＳ１０２に移行する。
【００５８】
ステップＳ１０２において、外気温度検知部７０は、外気温度センサ１８から外気温度ＴＯを示す情報を受け取り、受け取った情報を第１切換温度変更部７１に出力する。この後、処理はステップＳ１０４に移行する。
【００５９】
ステップＳ１０４において、第１切換温度変更部７１は、入湯温度検知部７０から受け取った外気温度ＴＯを示す情報に基づいて、停止温度ＴＳ（図３参照）を求め、求めた停止温度ＴＳから三方弁強制オン温度ＴＶを減じた温度（＝停止温度ＴＳ−三方弁強制オン温度ＴＶ）を第１切換温度Ａとして第１切換温度記憶部７２に出力する。この後、処理はステップＳ１０６に移行する。
【００６０】
ステップＳ１０６において、流路切換制御部７７は、判定温度ＴＪが第１切換温度Ａより高いか否か（停止温度ＴＳ−判定温度ＴＪが三方弁強制オン温度ＴＶ未満であるか否か）を判断する。判定温度ＴＪが第１切換温度Ａより高い場合、沸き上げ用三方弁５２を貯湯タンク２の高温側に切り換えるために、処理はステップＳ１１８に移行する。一方、判定温度ＴＪが第１切換温度Ａ以下の場合、処理はステップＳ１０８に移行する。
【００６１】
ステップＳ１０６で判定温度ＴＪが第１切換温度Ａ以下であると判断された場合、ステップＳ１０８において、流路切換制御部７７は、ヒートポンプユニット１０１が除霜運転中であるか否か判断する。除霜運転中の場合、処理はステップＳ１２６に移行する。一方、除霜運転中でない場合、処理はステップＳ１１０に移行する。
【００６２】
ステップＳ１１０において、タンク温度検知部７３は、タンク温度センサ６６からタンク温度Ｔ４を示す情報を受け取り、受け取った情報を第２切換温度変更部７４に出力する。この後、処理はステップＳ１１２に移行する。
【００６３】
ステップＳ１１２において、第２切換温度変更部７４は、タンク温度検知部７３から受け取ったタンク温度Ｔ４を示す情報に基づいて、貯湯タンク２の沸上設定温度ＴＢＷとタンク温度Ｔ４の高い方を第２切換温度Ｂとして第２切換温度記憶部７５に出力する。そして、処理はステップＳ１１４に移行する。なお、この沸上設定温度ＴＢＷは、貯湯タンク２を沸き上げるための沸き上げ目標温度を意味し、リモコンユーザ設定値や、暖房、給湯のリモコンユーザ設定温度に基づいて算出される値として設定可能である。
【００６４】
ステップＳ１１４において、入湯温度検知部７６は、入湯温度センサ６２から入湯温度Ｔinを示す情報を受け取り、受け取った情報を流路切換制御部７７に出力する。そして、処理はステップＳ１１６に移行する。
【００６５】
ステップＳ１１６において、流路切換制御部７７は、入湯温度検知部７６から受け取った入湯温度Ｔinが第２切換温度記憶部７５に格納された第２切換温度Ｂより高いか否か、または、沸き上げ用三方弁５２が貯湯タンク２の高温側を向いているか否かを判断する。入湯温度Ｔinが第２切換温度Ｂより高い場合、または、沸き上げ用三方弁５２が貯湯タンク２の高温側を向いている場合、処理はステップＳ１１８に移行する。一方、入湯温度Ｔinが第２切換温度Ｂ以下であり、かつ、沸き上げ用三方弁５２が貯湯タンク２の高温側を向いていない場合、沸き上げ用三方弁５２の出湯先を貯湯タンク２内の下部領域で維持するために、処理はステップＳ１２６に移行する。
【００６６】
ステップＳ１０６で判定温度ＴＪが第１切換温度Ａより高いと判断された場合、ステップＳ１１６で入湯温度Ｔinが第２切換温度Ｂより高いと判断された場合、または、沸き上げ用三方弁５２が貯湯タンク２の高温側を向いていると判断された場合、ステップＳ１１８において、流路切換制御部７７は、沸き上げ用三方弁５２の出湯先を貯湯タンク２内の上部領域に切換または維持する。そして、処理はステップＳ１２０に移行する。
【００６７】
ステップＳ１２０において、流路切換制御部７７は、ヒートポンプユニット１０１の運転停止指示を受け付けたか否か判断する。運転停止指示を受け付けた場合、処理はステップＳ１２２に移行する。一方、運転停止指示を受け付けなかった場合、処理は再びステップＳ１０８を繰り返す。
【００６８】
ステップＳ１２０で運転停止指示を受け付けた場合、ステップＳ１２２において、ヒートポンプユニット１０１の運転が停止される。この後、処理はステップＳ１２４に移行する。
【００６９】
ステップＳ１２４において、流路切換制御部７７は、沸き上げ用三方弁５２の出湯先を、貯湯タンク２内の上部領域から下部領域に切り換える。そして、本発明の第１実施形態の制御部６０による沸き上げ用三方弁５２の切換制御動作が完了する。
【００７０】
一方、ステップＳ１０８でヒートポンプユニット１０１が除霜運転中であると判断された場合、または、ステップＳ１１６で入湯温度Ｔinが第２切換温度Ｂ以下であり、かつ、沸き上げ用三方弁５２が貯湯タンク２の高温側を向いていないと判断された場合、ステップＳ１２６において、流路切換制御部７７は、沸き上げ用三方弁５２の出湯先を貯湯タンク２内の下部領域に切換または維持する。そして、処理はステップＳ１２８に移行する。
【００７１】
ステップＳ１２８において、流路切換制御部７７は、ヒートポンプユニット１０１の運転停止指示を受け付けたか否か判断する。運転停止指示を受け付けた場合、処理はステップＳ１３０に移行する。一方、運転停止指示を受け付けなかった場合、処理は再びステップＳ１０８を繰り返す。
【００７２】
ステップＳ１３０において、ヒートポンプユニット１０１の運転が停止され、本発明の第１実施形態の制御部６０による沸き上げ用三方弁５２の切換制御動作が完了する。
【００７３】
以上、本実施形態では、判定温度ＴＪが第１切換温度Ａより高いと判断された段階で、沸き上げ用三方弁５２の出湯先を貯湯タンク２内の下部領域から上部領域に切り換えることができる。つまり、設定温度の変更や外気温の変化によってタンク下部の温度が上昇し過ぎるおそれのある段階で、つまり、実際にタンク下部の温度が上昇し過ぎる前の段階で、ヒートポンプユニット１０１で加熱された温水を貯湯タンク２内の上部領域に迅速に戻すことができる。このように迅速な切換制御によれば、貯湯タンク２内の下部領域に貯湯された温水が必要以上に上昇することを確実に防止できる。したがって、貯湯タンク２内の下部領域をより低温に保つことができる。この結果、ヒートポンプユニット１０１のＣＯＰが向上し、電気料金を低減できるし、また、圧縮機の強制停止を抑制できる。
【００７４】
また、判定温度ＴＪが第１切換温度Ａより高いと判断され、判定温度ＴＪが停止温度ＴＳに近い場合には、ヒートポンプユニット１０１の運転を開始したとしても、圧縮機１２がすぐに強制停止し、ヒートポンプユニット１０１で加熱された温水の温度が十分に上昇しないと考えられる。このような場合、室内ユニット１０２への入湯温度Ｔinが十分に上昇せず、入湯温度Ｔinと第２切換温度Ｂとの比較によっては、沸き上げ用三方弁５２の出湯先を貯湯タンク２内の上部領域に切り換えることができないケースが想定される。本発明では、判定温度ＴＪが第１切換温度Ａより高いと判断された段階で、沸き上げ用三方弁５２の出湯先を貯湯タンク２内の上部領域へと迅速に切り換えることができ、ヒートポンプユニット１０１で加熱された温水を貯湯タンク２の高温層領域に確実に送水できる。
【００７５】
また、判定温度ＴＪが第１切換温度Ａ以下であると判断された場合では、圧縮機１２が直ちに停止することはないため、室内ユニット１０２への入湯温度Ｔinは上昇する。この温度上昇の結果、入湯温度Ｔinが第２切換温度Ｂより高くなることによって、沸き上げ用三方弁５２の出湯先を貯湯タンク２内の上部領域に確実に切り換えることができる。
【００７６】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７７】
なお、上述した実施形態では、暖房端末８に供給される温水の供給温度ＴＳＵ（設定温度）や、暖房端末８から貯湯タンク２に向かう温水の戻り温度Ｔｓｌ（設定温度）を用いて、判定温度ＴＪを設定する例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、給湯用熱交換器３から給湯端末へ供給される温水温度（設定温度）等を用いて、判定温度ＴＪを設定してもよい。例えば、給湯用熱交換器３から給湯端末へ供給される温水温度に補正値γを加算することによって、判定温度ＴＪを算出可能である。なお、この補正値γは、上述した補正値αと同様に、−１５〜０℃の範囲内における任意の温度に設定可能である。また、この判定温度ＴＪは、ユーザがリモコン６１を介して直接設定することも可能である。
【００７８】
なお、上述した実施形態では、第２切換温度変更部７４は、タンク温度Ｔ４を示す情報に基づいて、第２切換温度Ｂを算出する例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、暖房端末８への供給温度ＴＳＵの変化に応じて第２切換温度Ｂを算出してもよい。また、給湯端末への出湯温度の変化に応じて第２切換温度Ｂを算出してもよい。また、第２切換温度Ｂは固定値であってもよい。
【００７９】
なお、上述した実施形態では、タンク温度Ｔ４を示す情報に基づいて、第２切換温度Ｂを算出する例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。タンク温度Ｔ３を示す情報に基づいて、第２切換温度Ｂを算出してもよい。
【００８０】
なお、上述した実施形態では、ＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプユニット１０１について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、ＣＯ２冷媒以外の冷媒を用いるものであってもよい。
【００８１】
なお、上述した実施形態では、停止温度ＴＳを用いて求めた第１切換温度Ａと判定温度ＴＪとの比較によって沸き上げ用三方弁５２を貯湯タンク２の高温側に切り換える例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、第１切換温度Ａは、貯湯タンク２内の温水の温度を所望温度で維持するための任意の温度に決定可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明を利用すれば、貯湯タンクの低温層領域における貯湯温度が現温度以上に上昇することを防止できると共に、ヒートポンプシステムのＣＯＰを向上でき、電気料金を低減可能な貯湯システム、暖房システム及び給湯システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の一実施形態の暖房給湯システムの構成を示す模式図である。
【図２】制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】外気温度と停止温度との関係の一例を示す説明図である。
【図４】本実施形態の制御部による沸き上げ用三方弁の切換制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
２  貯湯タンク
３  給湯用熱交換器（熱交換器）
４  暖房用循環回路（循環回路）
１８  外気温度センサ
２０  往き配管（高温側配管）
２４  戻り配管（低温側配管）
５２  沸き上げ用三方弁（流路切換機構）
６０  制御部
６１  リモコン（温度設定手段）
６２  出湯温度センサ（高温側温度センサ）
７１  第１切換温度変更部（変更手段）
７２  第１切換温度記憶部（第１記憶手段）
７４  第２切換温度変更部（切換温度変更手段）
７５  第２切換温度記憶部（第２記憶手段）
１００  暖房給湯システム
１０１  ヒートポンプユニット（ヒートポンプシステム）
【図１】
2010054163.tif 000003
【図２】
2010054163.tif 000004
【図３】
2010054163.tif 000005
【図４】
2010054163.tif 000006