(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側熱媒体を加熱する加熱部と、前記一次側熱媒体と二次側熱媒体とを熱交換するカスケード熱交換器とが一次側配管により接続され、前記一次側熱媒体が循環する一次側循環回路と、
前記カスケード熱交換器と、前記二次側熱媒体を貯留するタンクとが二次側配管により接続され、前記二次側熱媒体が循環する二次側循環回路と、
前記カスケード熱交換器から流出する前記二次側熱媒体の二次側出口温度を検出する二次側出口温度センサと、
前記二次側出口温度センサによって検出された二次側出口温度が、二次側目標温度となるように、前記一次側熱媒体の一次側循環流量及び前記二次側熱媒体の二次側循環流量を制御する流量制御手段を有する制御部と、
前記加熱部を有する熱源ユニットと、
前記加熱部から流出する前記一次側熱媒体の一次側出口温度を検出する一次側出口温度センサと、を備え、
前記制御部は、
異常が発生した場合、前記熱源ユニットの運転を停止する異常停止手段と、
前記一次側出口温度センサによって検出された一次側出口温度と、前記二次側出口温度との差が、温度差閾値を超えたかを判定する異常判定手段と、を有し、
前記異常停止手段は、
前記異常判定手段によって、前記一次側出口温度と前記二次側出口温度との差が温度差閾値を超えたと判定された場合、前記熱源ユニットの運転を停止する
給湯システム。
【請求項２】
前記制御部は、
前記一次側循環流量及び前記二次側循環流量が同じになる同流量制御モードに設定するモード設定手段を有し、
前記流量制御手段は、
前記同流量制御モードの場合、前記一次側循環流量と前記二次側循環流量とが同じ流量になるように制御する
請求項１に記載の給湯システム。
【請求項３】
前記流量制御手段は、
前記二次側出口温度と、前記一次側循環流量と、前記二次側循環流量と、前記一次側出口温度センサによって検出された一次側出口温度とに基づいて、一次側目標温度又は二次側目標流量を制御する
請求項１又は２に記載の給湯システム。
【請求項４】
前記異常判定手段は、
前記二次側出口温度と前記二次側目標温度との差が、二次側温度差閾値を超えたかを判定するものであり、
前記異常判定手段によって、前記二次側出口温度と前記二次側目標温度との差が、二次側温度差閾値を超えたと判定された場合、異常を報知する報知部を更に備える
請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記熱源ユニットに設けられている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項６】
一次側熱媒体を加熱する加熱部と、前記一次側熱媒体と二次側熱媒体とを熱交換するカスケード熱交換器とが一次側配管により接続され、前記一次側熱媒体が循環する一次側循環回路と、
前記カスケード熱交換器と、前記二次側熱媒体を貯留するタンクとが二次側配管により接続され、前記二次側熱媒体が循環する二次側循環回路と、
前記カスケード熱交換器から流出する前記二次側熱媒体の二次側出口温度を検出する二次側出口温度センサと、
前記二次側出口温度センサによって検出された二次側出口温度が、二次側目標温度となるように、前記一次側熱媒体の一次側循環流量及び前記二次側熱媒体の二次側循環流量を制御する流量制御手段を有する制御部と、
前記加熱部を有する熱源ユニットと、
前記加熱部から流出する前記一次側熱媒体の一次側出口温度を検出する一次側出口温度センサと、を備え、
前記制御部は、
異常が発生した場合、前記熱源ユニットの運転を停止する異常停止手段と、
前記一次側循環回路における前記一次側熱媒体の流量を示す一次側流量マップと、前記二次側循環回路における前記二次側熱媒体の流量を示す二次側流量マップとを作成するマップ作成手段と、
前記マップ作成手段によって作成された前記一次側流量マップの流量値と前記一次側熱媒体が実際に流れる量との差が一次側流量差閾値を超えたか、又は、前記マップ作成手段によって作成された前記二次側流量マップの流量値と前記二次側熱媒体が実際に流れる量との差が二次側流量差閾値を超えたかを判定する流量判定手段と、を有し、
前記異常停止手段は、
前記流量判定手段によって、前記一次側流量マップの流量値と前記一次側熱媒体が実際に流れる量との差が一次側流量差閾値を超えたか、又は、前記二次側流量マップの流量値と前記二次側熱媒体が実際に流れる量との差が二次側流量差閾値を超えたと判定された場合、前記熱源ユニットの運転を停止する
給湯システム。
【請求項７】
一次側熱媒体を加熱する加熱部と、前記一次側熱媒体と二次側熱媒体とを熱交換するカスケード熱交換器とが一次側配管により接続され、前記一次側熱媒体が循環する一次側循環回路と、
前記カスケード熱交換器と、前記二次側熱媒体を貯留するタンクとが二次側配管により接続され、前記二次側熱媒体が循環する二次側循環回路と、
前記カスケード熱交換器から流出する前記二次側熱媒体の二次側出口温度を検出する二次側出口温度センサと、
前記二次側出口温度センサによって検出された二次側出口温度が、二次側目標温度となるように、前記一次側熱媒体の一次側循環流量及び前記二次側熱媒体の二次側循環流量を制御する流量制御手段を有する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記二次側目標温度を、前記二次側配管に析出するスケールの析出量が析出量閾値未満となる温度に設定する目標設定手段を更に有する
給湯システム。
【請求項８】
前記一次側循環回路に設けられ、前記一次側熱媒体を貯留するバッファタンクを更に備える
請求項１〜７のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項９】
前記一次側循環回路に設けられ、前記一次側熱媒体を搬送する一次側ポンプを更に備え、
前記流量制御手段は、
前記一次側循環流量を、前記一次側ポンプで制御する
請求項１〜８のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項１０】
前記二次側循環回路に設けられ、前記二次側熱媒体を搬送する二次側ポンプを更に備え、
前記流量制御手段は、
前記二次側循環流量を、前記二次側ポンプで制御する
請求項１〜９のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項１１】
前記二次側ポンプは、
インバータポンプである
請求項１０に記載の給湯システム。
【請求項１２】
前記一次側循環回路に設けられ、前記一次側循環流量を調整する一次側流量調整弁を更に備え、
前記流量制御手段は、
前記一次側循環流量を、前記一次側流量調整弁で制御する
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項１３】
前記二次側循環回路に設けられ、前記二次側循環流量を調整する二次側流量調整弁を更に備え、
前記流量制御手段は、
前記二次側循環流量を、前記二次側流量調整弁で制御する
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項１４】
前記一次側循環回路に設けられ、前記一次側循環流量を検出する一次側流量センサを更に備え、
前記流量制御手段は、
前記一次側流量センサによって検出された前記一次側循環流量が、一次側目標流量となるように制御する
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項１５】
前記二次側循環回路に設けられ、前記二次側循環流量を検出する二次側流量センサを更に備え、
前記流量制御手段は、
前記二次側流量センサによって検出された前記二次側循環流量が、二次側目標流量となるように制御する
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項１６】
前記加熱部に流入する前記一次側熱媒体の一次側入口温度を検出する一次側入口温度センサを更に備える
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項１７】
前記カスケード熱交換器に流入する前記二次側熱媒体の二次側入口温度を検出する二次側入口温度センサを更に備え、
前記制御部は、
前記二次側出口温度と、前記二次側入口温度センサによって検出された二次側入口温度とに基づいて、前記二次側循環流量を求める流量演算手段を更に有する
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項１８】
前記制御部は、
前記一次側循環回路の動作を制御する一次側制御部と、
前記二次側循環回路の動作を制御する二次側制御部と、を有する
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項１９】
一次側熱媒体を加熱する加熱部と、前記一次側熱媒体と二次側熱媒体とを熱交換するカスケード熱交換器とが一次側配管により接続され、前記一次側熱媒体が循環する一次側循環回路と、
前記カスケード熱交換器と、前記二次側熱媒体を貯留するタンクとが二次側配管により接続され、前記二次側熱媒体が循環する二次側循環回路と、
前記カスケード熱交換器から流出する前記二次側熱媒体の二次側出口温度を検出する二次側出口温度センサと、
前記タンクの上部に設けられ、前記タンクに貯留された前記二次側熱媒体のタンク温度を検出するタンク温度センサと、
前記二次側出口温度センサによって検出された二次側出口温度が、二次側目標温度となるように、前記一次側熱媒体の一次側循環流量及び前記二次側熱媒体の二次側循環流量を制御する流量制御手段を有する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記タンク温度センサによって検出されたタンク温度に基づいて、一次側目標温度及び前記二次側目標温度を設定する目標設定手段を更に有する
給湯システム。
【請求項２０】
一次側熱媒体を加熱する加熱部と、前記一次側熱媒体と二次側熱媒体とを熱交換するカスケード熱交換器とが一次側配管により接続され、前記一次側熱媒体が循環する一次側循環回路と、
前記カスケード熱交換器と、前記二次側熱媒体を貯留するタンクとが二次側配管により接続され、前記二次側熱媒体が循環する二次側循環回路と、
前記カスケード熱交換器から流出する前記二次側熱媒体の二次側出口温度を検出する二次側出口温度センサと、
前記二次側出口温度センサによって検出された二次側出口温度が、二次側目標温度となるように、前記一次側熱媒体の一次側循環流量及び前記二次側熱媒体の二次側循環流量を制御する流量制御手段を有する制御部と、を備え、
前記タンクには、
上部に設けられ、前記カスケード熱交換器から流出する前記二次側熱媒体が流入する上部入口と、
前記上部入口よりも下方に設けられ、前記カスケード熱交換器から流出する前記二次側熱媒体が流入する中部入口と、が設けられており、
前記カスケード熱交換器から流出する前記二次側熱媒体が前記上部入口に流入するか前記中部入口に流入するかを切り替える流入切替部を更に備え、
前記制御部は、
前記二次側出口温度が温度閾値以上の場合、前記二次側熱媒体が前記上部入口に流入するように前記流入切替部を切り替え、前記二次側出口温度が温度閾値未満の場合、前記二次側熱媒体が前記中部入口に流入するように前記流入切替部を切り替える切替手段を更に有する
給湯システム。
【請求項２１】
一次側熱媒体を加熱する加熱部と、前記一次側熱媒体と二次側熱媒体とを熱交換するカスケード熱交換器とが一次側配管により接続され、前記一次側熱媒体が循環する一次側循環回路と、
前記カスケード熱交換器と、前記二次側熱媒体を貯留するタンクとが二次側配管により接続され、前記二次側熱媒体が循環する二次側循環回路と、
前記カスケード熱交換器から流出する前記二次側熱媒体の二次側出口温度を検出する二次側出口温度センサと、
前記二次側出口温度センサによって検出された二次側出口温度が、二次側目標温度となるように、前記一次側熱媒体の一次側循環流量及び前記二次側熱媒体の二次側循環流量を制御する流量制御手段を有する制御部と、を備え、
前記タンクには、
上部に設けられ、供給対象に供給された前記二次側熱媒体が返されて流入する上部返り口と、
前記上部返り口よりも下方に設けられ、供給対象に供給された前記二次側熱媒体が返されて流入する中部返り口と、が設けられており、
前記タンクから供給対象に供給されて返される前記二次側熱媒体の返り温度を検出する返り温度センサと、
前記タンクから供給対象に供給されて返される前記二次側熱媒体が前記上部返り口に流入するか前記中部返り口に流入するかを切り替える返り切替部と、を更に備え、
前記制御部は、
前記返り温度センサによって検出された返り温度が返り温度閾値以上の場合、前記二次側熱媒体が前記上部返り口に流入するように前記返り切替部を切り替え、前記返り温度が返り温度閾値未満の場合、前記二次側熱媒体が前記中部返り口に流入するように前記返り切替部を切り替える切替手段を更に有する
給湯システム。
【請求項２２】
一次側熱媒体を加熱する加熱部と、前記一次側熱媒体と二次側熱媒体とを熱交換するカスケード熱交換器とが一次側配管により接続され、前記一次側熱媒体が循環する一次側循環回路と、
前記カスケード熱交換器と、前記二次側熱媒体を貯留するタンクとが二次側配管により接続され、前記二次側熱媒体が循環する二次側循環回路と、
前記カスケード熱交換器から流出する前記二次側熱媒体の二次側出口温度を検出する二次側出口温度センサと、
前記二次側出口温度センサによって検出された二次側出口温度が、二次側目標温度となるように、前記一次側熱媒体の一次側循環流量及び前記二次側熱媒体の二次側循環流量を制御する流量制御手段を有する制御部と、を備え、
前記タンクには、
上部に設けられ、前記二次側熱媒体が供給対象に流出する上部供給口と、
前記上部供給口よりも下方に設けられ、前記二次側熱媒体が供給対象に流出する中部供給口と、
上部に設けられ、前記上部供給口から流出して供給対象に供給された前記二次側熱媒体が返されて流入する上部返り口と、
前記上部返り口よりも下方に設けられ、前記中部供給口から流出して供給対象に供給された前記二次側熱媒体が返されて流入する中部返り口と、が設けられている
給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次側循環回路に流れる一次側熱媒体と二次側循環回路に流れる二次側熱媒体とがカスケード熱交換器によって熱交換され、加熱された二次側熱媒体を供給対象に供給する給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、給湯システムとして、ヒートポンプを利用して温水を生成するヒートポンプ給湯機が知られている。ヒートポンプ給湯機を用いた給湯システムは、例えばヒートポンプ回路と、一次側循環回路と、二次側循環回路とを有している。ヒートポンプ回路は、熱源ユニットに設けられており、二次側循環回路には貯湯タンクが接続されている。一次側循環回路は、ヒートポンプ回路と二次側循環回路との間において、それぞれカスケード熱交換器を介して接続されている。給湯システムでは、熱源ユニットから供給される温熱によって二次側循環回路に流れる水が加熱され、加熱された水が貯湯タンクに貯留される。給湯システムは、ヒートポンプ回路から供給される温熱によって直接二次側循環回路に流れる水が加熱されるのではなく、一次側循環回路を介して加熱される。このため、ヒートポンプ回路における水質制限及び耐圧制限等の影響を受けず、硬度が高く低コストの井戸水を使用することができる。しかし、二次側循環回路の出湯温度を制御するためには、一次側循環回路に流れる熱媒体の量及びカスケード熱交換器に流入する熱媒体の温度、二次側循環回路に流れる水の量及び供給対象に供給される湯の温度の制御が必要となる。【０００３】
二次側循環回路の加熱制御を行っている給湯システムとして、特許文献１には、一次側循環回路において水がカスケード熱交換器に流入する一次側出湯温度と、二次側循環回路において水がカスケード熱交換器から流出する二次側出湯温度との温度差が一定温度差となるように二次側循環回路の水の流量を制御する給湯システムが開示されている。また、特許文献２にも、特許文献１と同様に、一次側出湯温度と二次側出湯温度との温度差が一定温度差となるように、二次側循環回路の水の流量を制御する給湯システムが開示されている。また、特許文献２は、一次側出湯温度と二次側出湯温度との温度差が大きい場合、異常を検出する。更に、特許文献３には、貯湯タンクの温水を、貯湯タンクの中間部に接続された中温水出湯路から優先的に取り出して給湯に使用する給湯装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−７５４２５号公報
【特許文献２】特開２０１０−６５８５２号公報
【特許文献３】特開２００５−１７２３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のとおり、特許文献１及び特許文献２のような従来の給湯システムは、二次側出湯温度の制御において、一次側出湯温度と二次側出湯温度との温度差が一定温度差となるように、二次側循環回路の水の流量を制御している。しかし、特許文献１及び特許文献２は、一次側循環回路と二次側循環回路とが別々に制御されており、一次側循環回路の水の流量と二次側循環回路の水の流量とが異なる。このため、カスケード熱交換器における熱交換効率が悪い。また、特許文献１及び特許文献２は、貯湯タンクへの出湯温度が目標温度にならないおそれがある。特許文献３には、一次側循環回路に相当する回路が存在しない。このため、一次側出湯温度と二次側出湯温度とを制御することは考慮されていない。【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、カスケード熱交換器における熱交換効率を向上させる給湯システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る給湯システムは、一次側熱媒体を加熱する加熱部と、一次側熱媒体と二次側熱媒体とを熱交換するカスケード熱交換器とが一次側配管により接続され、一次側熱媒体が循環する一次側循環回路と、カスケード熱交換器と、二次側熱媒体を貯留するタンクとが二次側配管により接続され、二次側熱媒体が循環する二次側循環回路と、カスケード熱交換器から流出する二次側熱媒体の二次側出口温度を検出する二次側出口温度センサと、二次側出口温度センサによって検出された二次側出口温度が、二次側目標温度となるように、一次側熱媒体の一次側循環流量及び二次側熱媒体の二次側循環流量を制御する流量制御手段を有する制御部と、加熱部を有する熱源ユニットと、加熱部から流出する一次側熱媒体の一次側出口温度を検出する一次側出口温度センサと、を備え、制御部は、異常が発生した場合、熱源ユニットの運転を停止する異常停止手段と、一次側出口温度センサによって検出された一次側出口温度と、二次側出口温度との差が、温度差閾値を超えたかを判定する異常判定手段と、を有し、異常停止手段は、異常判定手段によって、一次側出口温度と二次側出口温度との差が温度差閾値を超えたと判定された場合、熱源ユニットの運転を停止する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、流量制御手段が一次側循環流量及び二次側循環流量を制御する。このため、カスケード熱交換器において、一次側熱媒体と二次側熱媒体とが過不足なく流れる。従って、カスケード熱交換器における熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る給湯システム１を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る給湯システム１の制御部４０を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１における二次側出口温度とスケールの付着量との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態１に係る給湯システム１を示す回路図である。
【図５】本発明の実施の形態１における流量制御の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１における異常停止の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１における異常停止の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２に係る給湯システム２を示す回路図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る給湯システム３を示す回路図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る給湯システム４を示す回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る給湯システム５を示す回路図である。
【図１２】本発明の実施の形態６に係る給湯システム６を示す回路図である。
【図１３】本発明の実施の形態７に係る給湯システム７を示す回路図である。
【図１４】本発明の実施の形態８に係る給湯システム８を示す回路図である。
【図１５】本発明の実施の形態９に係る給湯システム９を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、本発明に係る給湯システムの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る給湯システム１を示す回路図である。この図１に基づいて、給湯システム１について説明する。図１に示すように、給湯システム１は、熱源ユニット１１と、カスケード熱交換器１３と、タンク２２と、制御部４０とを備えている。また、熱源ユニット１１には、ヒートポンプ回路１１ａと、一次側循環回路１４の一部とが設けられており、一次側循環回路１４と二次側循環回路１５とは、カスケード熱交換器１３によって接続されている。給湯システム１において、ヒートポンプ回路１１ａによって生成された温熱が、一次側循環回路１４を介して二次側循環回路１５に流れる二次側熱媒体に送られ、二次側熱媒体が加熱される。
【００１１】
（ヒートポンプ回路１１ａ）
ヒートポンプ回路１１ａは、圧縮機６１、加熱部１２、膨張部６２及び熱源熱交換器６３がヒートポンプ配管により接続され、冷媒が循環する。圧縮機６１は、低温低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の状態の冷媒にして吐出する。加熱部１２は、冷媒と一次側熱媒体との間で熱交換する冷媒熱媒体間熱交換器である。加熱部１２は、冷媒と一次側熱媒体とを熱交換して、一次側熱媒体を加熱する。膨張部６２は、冷媒を減圧して膨張する減圧弁又は膨張弁である。膨張部６２は、例えば開度が調整される電子式膨張弁である。熱源熱交換器６３は、冷媒と熱媒体との間で熱交換する。冷媒は、例えばＣＯ２冷媒が使用される。なお、本実施の形態１では、加熱部１２による一次側熱媒体の加熱がヒートポンプを用いて行われているが、外部に熱を供給するものであればその構成を問わず、例えばヒータ等を用いて行われてもよい。
【００１２】
（一次側循環回路１４）
一次側循環回路１４は、一次側ポンプ１６、一次側流量調整弁１８、加熱部１２及びカスケード熱交換器１３が一次側配管１４ｃにより接続され、一次側熱媒体が循環する。一次側循環回路１４は、加熱部１２を介してヒートポンプ回路１１ａに接続されている。ここで、一次側配管１４ｃは、一次側出口配管１４ａと一次側入口配管１４ｂとを有している。一次側出口配管１４ａは、加熱部１２の下流側とカスケード熱交換器１３の上流側とを接続する。一次側入口配管１４ｂは、カスケード熱交換器１３の下流側と加熱部１２の上流側とを接続する。
【００１３】
一次側ポンプ１６は、一次側熱媒体を搬送する。一次側流量調整弁１８は、一次側熱媒体の一次側循環流量Ｖ１を調整する弁であり、例えば開度が調整される電子式膨張弁である。カスケード熱交換器１３は、一次側熱媒体と二次側熱媒体とを熱交換する。カスケード熱交換器１３は、一次側熱媒体と二次側熱媒体とを熱交換して、二次側熱媒体を加熱する。一次側熱媒体は、例えば水又はブライン等が使用される。なお、一次側熱媒体が水の場合、水道水が使用されてもよいし、井戸水等の硬度が高い水質の水が使用されてもよい。
【００１４】
また、一次側循環回路１４には、一次側流量センサ２０、一次側入口温度センサ３１及び一次側出口温度センサ３２が設けられている。一次側流量センサ２０は、一次側熱媒体の一次側循環流量Ｖ１を検出する。一次側入口温度センサ３１は、カスケード熱交換器１３から流出して加熱部１２に流入する一次側熱媒体の一次側入口温度Ｔ１ｌｏｗを検出する。一次側出口温度センサ３２は、加熱部１２から流出してカスケード熱交換器１３に流入する一次側熱媒体の一次側出口温度Ｔ１を検出する。なお、一次側出口温度Ｔ１は、一次側出湯温度とも呼称される。
【００１５】
（二次側循環回路１５）
二次側循環回路１５は、二次側ポンプ１７、二次側流量調整弁１９、カスケード熱交換器１３及びタンク２２が二次側配管１５ｄにより接続され、二次側熱媒体が循環する回路である。二次側循環回路１５は、カスケード熱交換器１３を介して一次側循環回路１４に接続されている。ここで、二次側配管１５ｄは、二次側出口配管１５ａと二次側入口配管１５ｂとを有している。二次側出口配管１５ａは、カスケード熱交換器１３の下流側とタンク２２の上流側とを接続する。二次側入口配管１５ｂは、タンク２２の下流側とカスケード熱交換器１３の上流側とを接続する。二次側ポンプ１７は、二次側熱媒体を搬送する。二次側流量調整弁１９は、二次側熱媒体の二次側循環流量Ｖ２を調整する弁であり、例えば開度が調整される電子式膨張弁である。タンク２２は、二次側熱媒体を貯留する容器である。二次側熱媒体は、例えば水が使用される。
【００１６】
タンク２２には、上部入口７１と下部出口７２と上部供給口７３と補給口７４と上部返り口７５とが設けられている。上部入口７１は、タンク２２の上部に設けられ、カスケード熱交換器１３から流出する二次側熱媒体が流入する開口部である。下部出口７２は、タンク２２の下部に設けられ、タンク２２から二次側熱媒体が流出する開口部である。上部供給口７３は、タンク２２の上部において供給配管５１に接続され、二次側熱媒体が供給配管５１を通って供給対象に流出する開口部である。補給口７４は、タンク２２の上部において補給配管５２に接続され、補給源から二次側熱媒体が補給される開口部である。上部返り口７５は、供給対象に供給された二次側熱媒体が返されて返り配管５３から流入する開口部である。
【００１７】
タンク２２の内部は、上方に高温の二次側熱媒体が貯留され、下方に低温の二次側熱媒体が溜まる。即ち、タンク２２の内部は、上方が高温であり、下方が低温であり、中間が中温である温度成層となっている。タンク２２は、供給対象において供給負荷が発生すると、上部供給口７３から高温の二次側熱媒体が流出して供給対象に供給される。高温の二次側熱媒体が供給対象に供給されると、補給源から低温の二次側熱媒体が補給口７４を通ってタンク２２内に補給される。
【００１８】
また、二次側循環回路１５には、二次側流量センサ２１及び二次側出口温度センサ３３が設けられている。二次側流量センサ２１は、二次側熱媒体の二次側循環流量Ｖ２を検出する。二次側出口温度センサ３３は、カスケード熱交換器１３から流出してタンク２２に流入する二次側熱媒体の二次側出口温度Ｔ２を検出する。なお、二次側出口温度Ｔ２は、二次側出湯温度とも呼称される。
【００１９】
ここで、圧縮機６１、加熱部１２、膨張部６２、熱源熱交換器６３、一次側ポンプ１６、一次側流量調整弁１８、一次側流量センサ２０、一次側入口温度センサ３１、一次側出口温度センサ３２及び制御部４０は、熱源ユニット１１に収容されている。熱源ユニット１１は、ヒートポンプ給湯機と呼称されるユニットである。ここで、一次側循環回路１４では、冷媒ではない一次側熱媒体が循環するため、熱源ユニット１１内におけるスケールの詰まりが抑制される。このため、井戸水等の硬度が高い水質の水を使用することができる。なお、給湯システム１は、異常を報知する報知部８５を備えている（図２参照）。報知部８５は、例えば表示装置又はスピーカ等で構成される。
【００２０】
（給湯動作）
次に、給湯動作について説明する。先ず、ヒートポンプ回路１１ａにおける冷媒の流れについて説明する。ヒートポンプ回路１１ａにおいて、圧縮機６１に吸入された冷媒は、圧縮機６１によって圧縮されて高温高圧のガス状態で吐出する。圧縮機６１から吐出された高温高圧の冷媒は、加熱部１２に流入し、加熱部１２において、一次側熱媒体と熱交換されて冷却される。このとき、低温の一次側熱媒体が加熱される。冷却された冷媒は、膨張部６２に流入し、膨張部６２において膨張及び減圧される。そして、膨張及び減圧された冷媒は、熱源熱交換器６３に流入し、熱源熱交換器６３において、熱媒体と熱交換されて加熱される。加熱された低温低圧の冷媒は、圧縮機６１に吸入される。
【００２１】
次に、一次側循環回路１４における一次側熱媒体の流れについて説明する。一次側循環回路１４において、一次側ポンプ１６に吸入された一次側熱媒体は、加熱部１２に向かって搬送される。搬送された一次側熱媒体は、一次側流量調整弁１８を通って加熱部１２に流入し、加熱部１２において冷媒と熱交換されて加熱される。加熱された一次側熱媒体は、カスケード熱交換器１３に流入し、カスケード熱交換器１３において、二次側熱媒体と熱交換されて冷却される。このとき、低温の二次側熱媒体が加熱される。そして、冷却された一次側熱媒体は、一次側ポンプ１６に吸入される。
【００２２】
次に、二次側循環回路１５における二次側熱媒体の流れについて説明する。二次側循環回路１５において、二次側ポンプ１７に吸入された二次側熱媒体は、カスケード熱交換器１３に向かって搬送される。搬送された二次側熱媒体は、二次側流量調整弁１９を通ってカスケード熱交換器１３に流入し、カスケード熱交換器１３において、一次側熱媒体と熱交換されて加熱される。加熱された二次側熱媒体は、タンク２２の上部入口７１に流入する。これにより、タンク２２の上部に高温の二次側熱媒体が貯留される。
【００２３】
（制御部４０）
次に、制御部４０について説明する。制御部４０は、一次側流量センサ２０によって検出された一次側熱媒体の一次側循環流量Ｖ１、二次側流量センサ２１によって検出された二次側熱媒体の二次側循環流量Ｖ２、一次側入口温度センサ３１によって検出された一次側入口温度Ｔ１ｌｏｗ、一次側出口温度センサ３２によって検出された一次側出口温度Ｔ１及び二次側出口温度センサ３３によって検出された二次側出口温度Ｔ２に基づいて、給湯システム１の運転動作を制御する。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態１に係る給湯システム１の制御部４０を示すブロック図である。図２に示すように、制御部４０は、目標設定手段９０、第１の判定手段８２、第２の判定手段８３、流量制御手段８１、異常判定手段８６、マップ作成手段８７、流量判定手段８８及び異常停止手段８９を有している。
【００２５】
（目標設定手段９０）
目標設定手段９０は、一次側出口温度Ｔ１の目標値である一次側目標温度Ｔ１ｍと、二次側出口温度Ｔ２の目標値である二次側目標温度Ｔ２ｍとを設定する。また、目標設定手段９０は、一次側循環流量Ｖ１の目標値である一次側目標流量Ｖ１ｍと、二次側循環流量Ｖ２の目標値である二次側目標流量Ｖ２ｍとを設定する。
【００２６】
（第１の判定手段８２，第２の判定手段８３）
第１の判定手段８２は、二次側出口温度センサ３３によって検出された二次側出口温度Ｔ２が、二次側目標温度Ｔ２ｍ未満かを判定する。第２の判定手段８３は、加熱部１２から流出する一次側熱媒体の一次側出口温度Ｔ１の目標値として設定された一次側目標温度Ｔ１ｍが、目標上限温度Ｔ１ｍｍａｘであるかを判定する。また、第２の判定手段８３は、一次側循環流量Ｖ１及び二次側循環流量Ｖ２が同じであるか又は一次側循環流量Ｖ１が二次側循環流量Ｖ２よりも多いかを判定する。なお、目標上限温度Ｔ１ｍｍａｘは、例えば９０［℃］である。また、二次側目標温度Ｔ２ｍの二次側目標上限値Ｔ２ｍｍａｘが決められてもよい。この場合、二次側目標上限値Ｔ２ｍｍａｘは、例えば下記式（１）から求められる。
【００２７】
［式１］
Ｔ２ｍｍａｘ＝Ｔ１ｍｍａｘ−β・・・（１）
【００２８】
ここで、β［℃］は、２＜β＜２０を満たし、初期値が例えば５［℃］に設定されている。
【００２９】
（流量制御手段８１）
流量制御手段８１は、二次側出口温度センサ３３によって検出された二次側出口温度Ｔ２が、二次側目標温度Ｔ２ｍとなるように、一次側熱媒体の一次側循環流量Ｖ１及び二次側熱媒体の二次側循環流量Ｖ２を制御する。なお、流量制御手段８１は、一次側熱媒体の一次側循環流量Ｖ１を、一次側ポンプ１６で制御してもよいし、一次側流量調整弁１８で制御してもよい。ここで、流量制御手段８１は、一次側流量センサ２０によって検出された一次側熱媒体の一次側循環流量Ｖ１が、一次側目標流量Ｖ１ｍとなるように制御する。また、流量制御手段８１は、二次側熱媒体の二次側循環流量Ｖ２を、二次側ポンプ１７で制御してもよいし、二次側流量調整弁１９で制御してもよい。ここで、流量制御手段８１は、二次側流量センサ２１によって検出された二次側熱媒体の一次側循環流量Ｖ１が、二次側目標流量Ｖ２ｍとなるように制御する。
【００３０】
（異常判定手段８６）
異常判定手段８６は、異常を判定するものである。異常判定手段８６は、二次側出口温度Ｔ２と二次側目標温度Ｔ２ｍとの差が、二次側温度差閾値を超えたか否かを判定する。二次側温度差閾値は、二次側出口温度Ｔ２と二次側目標温度Ｔ２ｍとが点検等が必要なほど大きく離れている値として設定される。そして、報知部８５は、異常判定手段８６によって、二次側出口温度センサ３３によって検出された二次側出口温度Ｔ２と、二次側目標温度Ｔ２ｍとの差が、二次側温度差閾値を超えたと判定された場合、異常を報知する。
【００３１】
また、異常判定手段８６は、一次側出口温度センサ３２によって検出された一次側出口温度Ｔ１と、二次側出口温度センサ３３によって検出された二次側出口温度Ｔ２との差が、温度差閾値を超えたかを判定する。
【００３２】
（マップ作成手段８７）
マップ作成手段８７は、一次側循環回路１４における一次側熱媒体の流量を示す一次側流量マップと、二次側循環回路１５における二次側熱媒体の流量を示す二次側流量マップとを作成する。マップ作成手段８７は、一次側循環回路１４において、一次側ポンプ１６の開度及び一次側流量調整弁１８の開度毎に、一次側流量センサ２０によって検出された一次側熱媒体の一次側循環流量Ｖ１を取得して、一次側循環回路１４の流量マップを作成する。即ち、一次側流量マップは、例えば一次側ポンプ１６の開度及び一次側流量調整弁１８の開度毎の一次側熱媒体の流量を示す。また、マップ作成手段８７は、二次側循環回路１５において、二次側ポンプ１７の開度及び二次側流量調整弁１９の開度毎に、二次側流量センサ２１によって検出された二次側熱媒体の二次側循環流量Ｖ２を取得して、二次側循環回路１５の流量マップを作成する。即ち、二次側流量マップは、例えば二次側ポンプ１７の開度及び二次側流量調整弁１９の開度毎の二次側熱媒体の流量を示す。
【００３３】
（流量判定手段８８）
流量判定手段８８は、マップ作成手段８７によって作成された一次側流量マップの流量値と一次側熱媒体が実際に流れる量とが一次側流量差閾値を超えたか、又は、マップ作成手段８７によって作成された二次側流量マップの流量値と二次側熱媒体が実際に流れる量とが二次側流量差閾値を超えたかを判定する。また、流量判定手段８８は、一次側出口温度Ｔ１及び二次側出口温度Ｔ２の温度変化速度が、速度閾値以下であるかを判定する。ここで、温度変化速度は、温度の変化量ΔＴ［℃］を時間［ｍｉｎ］で除算した値である。流量判定手段８８は、温度変化速度が速度閾値を超える場合、一次側熱媒体の流れる量及び二次側熱媒体の流れる量が規定量であると判断する。
【００３４】
一方、流量判定手段８８は、温度変化速度が速度閾値以下の場合、一次側熱媒体の流れる量及び二次側熱媒体の流れる量が不足していると判断する。そして、流量判定手段８８は、更に、マップ作成手段８７によって作成された一次側流量マップの流量値と一次側熱媒体が実際に流れる量との差が一次側流量差閾値を超えたか、又は、マップ作成手段８７によって作成された二次側流量マップの流量値と二次側熱媒体が実際に流れる量との差が二次側流量差閾値を超えたかを判定する。
【００３５】
（異常停止手段８９）
異常停止手段８９は、異常判定手段８６によって、一次側出口温度Ｔ１と二次側出口温度Ｔ２との差が温度差閾値を超えたと判定された場合、熱源ユニット１１の運転を停止する。一次側出口温度Ｔ１と二次側出口温度Ｔ２との差が大きい場合、一次側熱媒体の流れる量及び二次側熱媒体の流れる量が不足していると判断される。一次側循環回路１４又は二次側循環回路１５において、スケール又は異物が詰まっていると、一次側熱媒体又は二次側熱媒体が流れ難くなる。そこで、異常停止手段８９は、熱源ユニット１１の運転を停止する。
【００３６】
また、異常停止手段８９は、流量判定手段８８によって、一次側流量マップの流量値と一次側熱媒体が実際に流れる量との差が一次側流量差閾値を超えたか、又は、二次側流量マップの流量値と二次側熱媒体が実際に流れる量との差が二次側流量差閾値を超えたと判定された場合、熱源ユニット１１の運転を停止する。一次側流量マップの流量値と一次側熱媒体が実際に流れる量とが一次側流量差閾値を超えた場合、一次側熱媒体の流れる量が不足していると判断する。また、二次側流量マップの流量値と二次側熱媒体が実際に流れる量とが二次側流量差閾値を超えた場合、二次側熱媒体の流れる量が不足していると判断する。
【００３７】
一次側循環回路１４又は二次側循環回路１５において、スケール又は異物が詰まっていると、一次側熱媒体又は二次側熱媒体が流れ難くなる。そこで、異常停止手段８９は、熱源ユニット１１の運転を停止する。以上のとおり、給湯システム１は、一次側循環回路１４又は二次側循環回路１５において、スケールの詰まり、異物の詰まり又は凍結等によって、一次側熱媒体又は二次側熱媒体の流量が低下したことを検知することができる。
【００３８】
図３は、本発明の実施の形態１における二次側出口温度とスケールの付着量との関係を示すグラフである。図３において、横軸は、二次側出口温度Ｔ２［℃］であり、縦軸は、カルシウムスケール付着量［μｇ／ｃｍ２／ｈｒ］である。本実施の形態１では、カルシウムのスケールについて例示する。目標設定手段９０は、二次側目標温度Ｔ２ｍを、二次側配管１５ｄに析出するスケールの析出量が析出量閾値未満となる温度に設定する。図３に示すように、二次側出口温度Ｔ２が低くなるほど、スケール付着量が小さくなる。そこで、目標設定手段９０は、二次側目標温度Ｔ２ｍを所定の温度以下に抑える。これにより、二次側循環回路１５におけるスケール詰まりを抑制することができる。
【００３９】
（流量制御手段８１の詳細な説明）
図４は、本発明の実施の形態１に係る給湯システム１を示す回路図である。次に、本制御について詳細に説明する。本制御では、カスケード熱交換器１３における熱交換効率を向上させるため、一次側循環流量Ｖ１と二次側循環流量Ｖ２とが同じになるように制御を行う。以下の説明において、図４に示すように、一次側出口温度Ｔ１、二次側出口温度Ｔ２、一次側目標温度Ｔ１ｍ、二次側目標温度Ｔ２ｍ、一次側循環流量Ｖ１、二次側循環流量Ｖ２、一次側目標流量Ｖ１ｍ及び二次側目標流量Ｖ２ｍとして表記する。
【００４０】
図５は、本発明の実施の形態１における流量制御の動作を示すフローチャートである。図５に示すように、目標設定手段９０は、給湯運転中において、一次側循環流量Ｖ１と二次側循環流量Ｖ２とを比較し（ステップＳＴ１）、二次側循環流量Ｖ２がＶ１×α１≦Ｖ２ｍ≦Ｖ１×α２であれば、一次側循環流量Ｖ１と二次側循環流量Ｖ２とが同流量とみなす。Ｖ１×α１＞Ｖ２ｍ又はＶ２ｍ＞Ｖ１×α２の場合は、一次側循環流量Ｖ１と二次側循環流量Ｖ２との流量が異なると判定する。流量が異なると判定した場合は、二次側循環回路１５の二次側流量マップの流量に対してα３の値をかけることによって、二次側流量マップの補正が行われる（補正Ａ，ステップＳＴ２）。また、二次側目標流量Ｖ２ｍが、Ｖ２ｍ＝Ｖ１に補正される（補正Ｂ，ステップＳＴ３）。このように、一次側循環流量Ｖ１と二次側循環流量Ｖ２とが同流量とするように制御される。即ち、制御部４０のモード設定手段が、同流量制御モードに設定する。なお、ΔＴ１、α１、α２及びα３は所定の値である。
【００４１】
一次側循環流量Ｖ１と二次側循環流量Ｖ２とが同流量となるように制御された後に、二次側出口温度Ｔ２が二次側目標温度Ｔ２ｍとなるように一次側出口温度Ｔ１が制御される。二次側出口温度Ｔ２が、Ｔ２ｍ≦Ｔ２≦Ｔ２ｍ＋ΔＴ２を満たし（ステップＳＴ４）、一次側出口温度Ｔ１が、Ｔ１ｍ≦Ｔ１≦Ｔ１ｍ＋ΔＴ１を満たす場合（ステップＳＴ５）、補正は行われない。一方、二次側出口温度Ｔ２がＴ２ｍ≦Ｔ２≦Ｔ２ｍ＋ΔＴ２を満たすものの、一次側出口温度Ｔ１がＴ１ｍ＞Ｔ１又はＴ１＞Ｔ１ｍ＋ΔＴ１となって一次側目標温度Ｔ１ｍから外れている場合、一次側目標温度Ｔ１ｍを、Ｔ１ｍ＋β１と補正する（補正Ｃ，ステップＳＴ６）。また、ステップＳＴ４の条件を満たさない場合、Ｔ２とＴ２ｍとが比較される（ステップＳＴ７）。二次側出口温度Ｔ２がＴ２ｍ＞Ｔ２の場合、一次側出口温度Ｔ１を、Ｔ１ｍ＋β２と補正する（補正Ｄ，ステップＳＴ８）。更に、二次側出口温度Ｔ２がＴ２＞Ｔ２ｍ＋ΔＴ２の場合、一次側目標温度Ｔ１ｍを、Ｔ１ｍ＋β３と補正する（補正Ｅ，ステップＳＴ９）。なお、ΔＴ２、β１、β２及びβ３は所定の値である。
【００４２】
図５に示す制御によって、一次側循環流量Ｖ１及び二次側循環流量Ｖ２とが同流量となる。また、一次側出口温度Ｔ１及び二次側出口温度Ｔ２は、それぞれ目標温度となるように制御される。上記のように、一次側循環流量Ｖ１及び二次側循環流量Ｖ２が同流量となるように制御され、カスケード熱交換器１３における熱交換効率が向上する。
【００４３】
なお、一次側目標温度Ｔ１ｍ及び二次側目標温度Ｔ２ｍは、加算減算だけではなく、乗算除算によって求められてもよい。ここで、二次側流量が減らされる割合は、計算式によって求められる。先ず、未知である二次側入口温度Ｔ２ｌｏｗが求められる。一次側循環流量Ｖ１、二次側循環流量Ｖ２、一次側入口温度Ｔ１ｌｏｗ、一次側出口温度Ｔ１、二次側出口温度Ｔ２、二次側入口温度Ｔ２ｌｏｗから、以下の熱交換の式（２）が成立する。
【００４４】
［式２］
Ｖ１×（Ｔ１−Ｔ１ｌｏｗ）＝Ｖ２×（Ｔ２−Ｔ２ｌｏｗ）・・・（２）
【００４５】
未知である二次側入口温度Ｔ２ｌｏｗは、上記式（２）を変換した下記式（３）から求められる。
【００４６】
［式３］
Ｔ２ｌｏｗ＝（Ｖ２×Ｔ２−Ｖ１×（Ｔ１−Ｔ１ｌｏｗ））／Ｖ２・・・（３）
【００４７】
上記式（３）から二次側入口温度Ｔ２ｌｏｗが求められた後、二次側目標流量Ｖ２ｍが求められる。ここで、以下の熱交換の式（４）が成立する。
【００４８】
［式４］
Ｖ１×（Ｔ１−Ｔ１ｌｏｗ）＝Ｖ２ｍ×（Ｔ２ｍ−Ｔ２ｌｏｗ）・・・（４）
【００４９】
上記式（４）を変換した下記式（５）から、二次側目標流量Ｖ２ｍが求められる。
【００５０】
［式５］
Ｖ２ｍ＝（Ｖ１×（Ｔ１−Ｔ１ｌｏｗ））／（Ｔ２ｍ−Ｔ２ｌｏｗ）・・・（５）
【００５１】
なお、二次側循環流量Ｖ２の下限値は、例えば３．３［Ｌ／ｍｉｎ］である。ただ、給湯システム１の起動時の初期流量は下限値を下回るものとし、例えば除霜運転から復帰した際に、下限値が適用される。
【００５２】
（異常停止動作）
図６は、本発明の実施の形態１における異常停止の動作を示すフローチャートである。次に、異常停止の動作について説明する。図６に示すように、給湯システム１の運転が開始されると、同流量制御モードとして、表１のいずれかのパターンにおいて、目標設定手段９０は、一次側目標温度Ｔ１ｍ又は二次側目標流量Ｖ２ｍを変更する（ステップＳＴ１１）。そして、異常判定手段８６によって、一次側出口温度Ｔ１と二次側出口温度Ｔ２との差が温度差閾値を超えたが判定される（ステップＳＴ１２）。一次側出口温度Ｔ１と二次側出口温度Ｔ２との差が温度差閾値以下の場合（ステップＳＴ１２のＮｏ）、ステップＳＴ１１に戻る。一方、一次側出口温度Ｔ１と二次側出口温度Ｔ２との差が温度差閾値を超えた場合（ステップＳＴ１２のＹｅｓ）、異常停止手段８９によって、熱源ユニット１１が停止される。
【００５３】
図７は、本発明の実施の形態１における異常停止の動作を示すフローチャートである。図７に示すように、試運転時において、マップ作成手段８７によって、一次側循環回路１４における一次側熱媒体が流れる量を示す一次側流量マップと、二次側循環回路１５における二次側熱媒体が流れる量を示す二次側流量マップとが作成される（ステップＳＴ２１）。そして、給湯システム１の試運転が終了する（ステップＳＴ２２）。給湯システム１の運転が開始されると（ステップＳＴ２３）、流量判定手段８８によって、一次側出口温度Ｔ１及び二次側出口温度Ｔ２の温度変化速度が、速度閾値以下であるかが判定される（ステップＳＴ２４）。
【００５４】
一次側出口温度Ｔ１及び二次側出口温度Ｔ２の温度変化速度が、速度閾値より大きい場合（ステップＳＴ２４のＮｏ）、ステップＳＴ２４に戻る。一方、一次側出口温度Ｔ１及び二次側出口温度Ｔ２の温度変化速度が、速度閾値以下の場合（ステップＳＴ２４のＹｅｓ）、流量判定手段８８において、マップ作成手段８７によって作成された一次側流量マップの流量値と一次側熱媒体が実際に流れる量とが一次側流量差閾値を超えたか、又は、マップ作成手段８７によって作成された二次側流量マップの流量値と二次側熱媒体が実際に流れる量とが二次側流量差閾値を超えたかが判定される（ステップＳＴ２５）。ステップＳＴ２５の条件が満たさない場合（ステップＳＴ２５のＮｏ）、ステップＳＴ２４に戻る。一方、ステップＳＴ２５の条件が満たされる場合（ステップＳＴ２５のＹｅｓ）、異常停止手段８９によって、熱源ユニット１１が停止される。
【００５５】
本実施の形態１によれば、流量制御手段８１が一次側循環流量Ｖ１及び二次側循環流量Ｖ２を制御する。このため、カスケード熱交換器１３において、一次側熱媒体と二次側熱媒体とが過不足なく流れる。従って、カスケード熱交換器１３における熱交換効率を向上させつつ、二次側循環回路１５においてカスケード熱交換器１３から流出する二次側熱媒体の二次側出口温度Ｔ２を二次側目標温度Ｔ２ｍとすることができる。
【００５６】
また、制御部４０は、一次側循環流量Ｖ１及び二次側循環流量Ｖ２が同じになる同流量制御モードに設定するモード設定手段８０を有し、流量制御手段８１は、同流量制御モードの場合、一次側循環流量Ｖ１と二次側循環流量Ｖ２とが同じ流量になるように制御する。これにより、カスケード熱交換器１３における熱交換効率が向上する。
【００５７】
加熱部１２から流出する一次側熱媒体の一次側出口温度Ｔ１を検出する一次側出口温度センサ３２を更に備え、流量制御手段８１は、二次側出口温度Ｔ２と、一次側循環流量Ｖ１と、二次側循環流量Ｖ２と、一次側出口温度センサ３２によって検出された一次側出口温度Ｔ１とに基づいて、一次側目標温度Ｔ１ｍ又は二次側目標流量Ｖ２ｍを制御する。これにより、流量制御で一次側循環流量Ｖ１と二次側循環流量Ｖ２とが同じになるように実行することができる。
【００５８】
そして、制御部４０は、二次側出口温度センサ３３によって検出された二次側出口温度Ｔ２と、二次側目標温度Ｔ２ｍとの差が、二次側温度差閾値を超えたかを判定する異常判定手段８６を有し、異常判定手段８６によって、二次側出口温度Ｔ２と二次側目標温度Ｔ２ｍとの差が、二次側温度閾値を超えたと判定された場合、異常を報知する報知部８５を更に備える。二次側出口温度Ｔ２と二次側目標温度Ｔ２ｍとが点検等が必要なほど大きく離れている場合に、異常が報知されることによって、作業者等が直ちに点検等を行うことができる。
【００５９】
加熱部１２を有する熱源ユニット１１を更に備え、制御部４０は、異常が発生した場合、熱源ユニット１１の運転を停止する異常停止手段８９を更に有する。また、加熱部１２から流出する一次側熱媒体の一次側出口温度Ｔ１を検出する一次側出口温度センサ３２を更に備え、制御部４０は、一次側出口温度センサ３２によって検出された一次側出口温度Ｔ１と、二次側出口温度センサ３３によって検出された二次側出口温度Ｔ２との差が、温度差閾値を超えたかを判定する異常判定手段８６を更に有し、異常停止手段８９は、異常判定手段８６によって、一次側出口温度Ｔ１と二次側出口温度Ｔ２との差が温度差閾値を超えたと判定された場合、熱源ユニット１１の運転を停止する。これにより、一次側循環回路１４及び二次側循環回路１５において、スケールによる詰まり又は凍結等が発生したことを予測し、点検等を行うことができる。
【００６０】
更に、制御部４０は、一次側循環回路１４における一次側熱媒体の流量を示す一次側流量マップと、二次側循環回路１５における二次側熱媒体の流量を示す二次側流量マップとを作成するマップ作成手段８７と、マップ作成手段８７によって作成された一次側流量マップの流量値と一次側熱媒体が実際に流れる量との差が一次側流量差閾値を超えたか、又は、マップ作成手段８７によって作成された二次側流量マップの流量値と二次側熱媒体が実際に流れる量との差が二次側流量差閾値を超えたかを判定する流量判定手段８８と、を更に有し、異常停止手段８９は、流量判定手段８８によって、一次側流量マップの流量値と一次側熱媒体が実際に流れる量との差が一次側流量差閾値を超えたか、又は、二次側流量マップの流量値と二次側熱媒体が実際に流れる量との差が二次側流量差閾値を超えたと判定された場合、熱源ユニット１１の運転を停止する。これにより、一次側循環回路１４及び二次側循環回路１５において、スケールによる詰まり又は凍結等が発生したことを予測し、点検等を行うことができる。
【００６１】
制御部４０は、二次側目標温度Ｔ２ｍを、二次側配管１５ｄに析出するスケールの析出量が析出量閾値未満となる温度に設定する目標設定手段９０を更に有する。これにより、二次側循環回路１５におけるスケールの詰まりを抑制することができる。
【００６２】
また、制御部４０は、熱源ユニット１１に設けられており、一次側循環回路１４及び二次側循環回路１５の動作を包括的に制御している。このため、熱源ユニット１１側で、二次側循環回路１５の状態を把握することができるため、異常が発生した場合に直ちに認識することができる。
【００６３】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２に係る給湯システム２を示す回路図である。本実施の形態２は、バッファタンク６０が設けられている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００６４】
図８に示すように、バッファタンク６０は、一次側循環回路１４においてカスケード熱交換器１３の下流側と熱源ユニット１１に設けられた一次側ポンプ１６との間に設けられ、一次側熱媒体を貯留する容器である。カスケード熱交換器１３の下流側の一次側出口温度Ｔ１が低温から高温に急激に変化した場合、熱源ユニット１１の運転状態が変化して、高圧圧力の上昇、ヒートポンプ回路１１ａの冷媒の温度の上昇、熱源ユニット１１内の圧縮機６１への液バック等の異常が発生するおそれがある。
【００６５】
このように、従来の給湯システムは、熱源ユニット内に入る一次側熱媒体の温度（入水温度）が急変するという課題を有する。本実施の形態２は、バッファタンク６０を設けることによって、カスケード熱交換器１３の下流側の一次側出口温度Ｔ１が低温から高温に急激に変化しても、熱源ユニット１１に入る一次側熱媒体の温度を低い温度に保つことができる。これにより、熱源ユニット１１を保護することができる。また、一次側循環回路１４は密閉回路となっており、一次側熱媒体の温度が上昇すると、一次側熱媒体が膨張するが、バッファタンク６０によって一次側熱媒体の膨張を吸収することができる。
【００６６】
実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３に係る給湯システム３を示す回路図である。本実施の形態３は、二次側流量センサ２１の代わりに二次側入口温度センサ３４が設けられている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態３では、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００６７】
図９に示すように、二次側循環回路１５には、二次側入口温度センサ３４が設けられている。二次側入口温度センサ３４は、タンク２２から流出してカスケード熱交換器１３に流入する二次側熱媒体の二次側入口温度Ｔ２ｌｏｗを検出するセンサである。
【００６８】
制御部４０は、流量演算手段９１を有している。流量演算手段９１は、二次側出口温度センサ３３によって検出された二次側出口温度Ｔ２と、二次側入口温度センサ３４によって検出された二次側入口温度Ｔ２ｌｏｗとに基づいて、二次側熱媒体の二次側循環流量Ｖ２を求める。より具体的には、流量演算手段９１は、二次側出口温度Ｔ２及び二次側入口温度Ｔ２ｌｏｗのほかに、一次側入口温度センサ３１によって検出された一次側入口温度Ｔ１ｌｏｗ、一次側出口温度センサ３２によって検出された一次側出口温度Ｔ１及び一次側流量センサ２０によって検出された一次側循環流量Ｖ１に基づいて、二次側循環流量Ｖ２を求める。
【００６９】
カスケード熱交換器１３において熱交換される熱量Ｑは、一次側循環回路１４と二次側循環回路１５とで等しいため、熱量Ｑは以下の熱交換の式（６）から求められる。
【００７０】
［式６］
Ｑ＝Ｖ１×（Ｔ１−Ｔ１ｌｏｗ）＝Ｖ２×（Ｔ２−Ｔ２ｌｏｗ）・・・（６）
【００７１】
上記式（６）から、二次側循環流量Ｖ２を近似的に求めることができる。このように、本実施の形態３は、二次側入口温度センサ３４を設けることによって二次側循環流量Ｖ２を近似的に求めることができるため、二次側流量センサ２１が不要である。このため、二次側循環回路１５を構成する上で、コストを削減することができる。なお、通常、同流量制御モードが行われ、一次側循環流量Ｖ１と二次側循環流量Ｖ２とが同じになるように一次側目標温度Ｔ１ｍと二次側目標温度Ｔ２ｍとが変更される。
【００７２】
実施の形態４．
図１０は、本発明の実施の形態４に係る給湯システム４を示す回路図である。本実施の形態４は、二次側ポンプ１７がインバータポンプである点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態４では、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００７３】
本実施の形態４では、流量制御手段８１は、インバータポンプである二次側ポンプ１７の回転数を調整することによって、二次側循環流量Ｖ２を制御する。このため、図１０に示すように、二次側流量調整弁１９を省略することができる。よって、二次側循環回路１５を構成する上で、コストを削減することができる。
【００７４】
実施の形態５．
図１１は、本発明の実施の形態５に係る給湯システム５を示す回路図である。本実施の形態５は、制御部４０が、一次側制御部４０ａと二次側制御部４０ｂとに分かれている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態５では、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００７５】
図１１に示すように、一次側制御部４０ａは、熱源ユニット１１内に設けられ、一次側循環回路１４の動作を制御する。また、二次側制御部４０ｂは、熱源ユニット１１外に設けられ、二次側循環回路１５の動作を制御する。なお、一次側制御部４０ａと二次側制御部４０ｂとは接続されており、一次側制御部４０ａは、二次側制御部４０ｂを介して、二次側循環回路１５の状況を確認することができる。制御部４０を分けることによって、より正確な制御を行うことができる。
【００７６】
実施の形態６．
図１２は、本発明の実施の形態６に係る給湯システム６を示す回路図である。本実施の形態６は、タンク温度センサ３５を備えている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態６では、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００７７】
図１２に示すように、タンク温度センサ３５は、タンク２２の上部に設けられ、タンク２２に貯留された二次側熱媒体のタンク温度を検出するセンサである。また、目標設定手段９０は、タンク温度センサ３５によって検出されたタンク温度に基づいて、一次側目標温度Ｔ１ｍ及び二次側目標温度Ｔ２ｍを設定する。給湯システム１の制御部４０は、タンク温度が所定の設定温度より低い場合、熱源ユニット１１を運転させ、タンク温度が設定温度以上になると、熱源ユニット１１を停止させる。このように、一次側目標温度Ｔ１ｍ及び二次側目標温度Ｔ２ｍが、タンク温度にも基づいて設定されているため、流量制御手段８１が一次側循環流量Ｖ１及び二次側循環流量Ｖ２を制御する上で、より精密な制御を行うことができる。
【００７８】
実施の形態７．
図１３は、本発明の実施の形態７に係る給湯システム７を示す回路図である。本実施の形態７は、タンク２２に中部入口７６が設けられている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態７では、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００７９】
図１３に示すように、タンク２２には、上部入口７１のほかに中部入口７６が設けられている。中部入口７６は、上部入口７１よりも下方に設けられ、カスケード熱交換器１３から流出する二次側熱媒体が流入する開口部である。また、一次側循環回路１４には、流入切替部２３が設けられている。流入切替部２３は、カスケード熱交換器１３から流出する二次側熱媒体が上部入口７１に流入するか中部入口７６に流入するかを切り替える。なお、流入切替部２３と中部入口７６とは、中部配管１５ｃによって接続されている。
【００８０】
また、制御部４０は、切替手段９２を有している。切替手段９２は、二次側出口温度センサ３６によって検出された二次側出口温度Ｔ２が温度閾値以上の場合、二次側熱媒体が上部入口７１に流入するように流入切替部２３を切り替え、二次側出口温度センサ３６によって検出された二次側出口温度Ｔ２が温度閾値未満の場合、二次側熱媒体が中部入口７６に流入するように流入切替部２３を切り替える。切替手段９２は、例えば三方弁である。なお、二次側出口温度センサ３６は、実施の形態１の二次側出口温度センサ３３と共通化してもよい。
【００８１】
タンク２２の内部は、上方に高温の二次側熱媒体が貯留され、下方に低温の二次側熱媒体が溜まる。即ち、タンク２２の内部は、上方が高温であり、下方が低温であり、中間が中温である温度成層となっている。従来の給湯システムは、タンク内の温度成層が保たれないという課題を有する。本実施の形態７では、高温の二次側熱媒体は、一次側出口配管１４ａを通って上部入口７１からタンク２２に流入して貯留される。また、中温の二次側熱媒体は、中部配管１５ｃを通って中部入口７６からタンク２２に流入して貯留される。これにより、タンク２２の内部の温度成層が崩されることを抑制することができる。
【００８２】
実施の形態８．
図１４は、本発明の実施の形態８に係る給湯システム８を示す回路図である。本実施の形態８は、タンク２２に中部返り口７７が設けられている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態８では、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００８３】
図１４に示すように、タンク２２には、上部返り口７５のほかに中部返り口７７が設けられている。中部返り口７７は、上部返り口７５よりも下方に設けられ、供給対象に供給された二次側熱媒体が返されて中部返り配管５４ｂから流入する。また、返り配管５４には、返り切替部２４が設けられている。返り切替部２４は、タンク２２から供給対象に供給されて返される二次側熱媒体が上部返り口７５に流入するか中部返り口７７に流入するかを切り替える。なお、返り切替部２４と上部返り口７５とは、上部返り配管５４ａによって接続されており、返り切替部２４と中部返り口７７とは、中部返り配管５４ｂによって接続されている。更に、返り配管５４には、返り温度センサ３７が設けられている。返り温度センサ３７は、タンク２２から供給対象に供給されて返される二次側熱媒体の返り温度を検出するセンサである。
【００８４】
また、制御部４０は、切替手段９３を有している。切替手段９３は、返り温度センサ３７によって検出された返り温度が返り温度閾値以上の場合、二次側熱媒体が上部返り口７５に流入するように返り切替部２４を切り替え、返り温度センサ３７によって検出された返り温度が返り温度閾値未満の場合、二次側熱媒体が中部返り口７７に流入するように返り切替部２４を切り替える。切替手段９３は、例えば三方弁である。
【００８５】
タンク２２の内部は、上方に高温の二次側熱媒体が貯留され、下方に低温の二次側熱媒体が溜まる。即ち、タンク２２の内部は、上方が高温であり、下方が低温であり、中間が中温である温度成層となっている。従来の給湯システムは、タンク内の温度成層が保たれないという課題を有する。本実施の形態８では、給湯後に返湯されるときに高温の二次側熱媒体は、上部返り配管５４ａを通って上部返り口７５からタンク２２に流入して貯留される。また、給湯後に返湯されるときに中温の二次側熱媒体は、中部返り配管５４ｂを通って中部返り口７７からタンク２２に流入して貯留される。これにより、タンク２２の内部の温度成層が崩されることを抑制することができる。
【００８６】
実施の形態９．
図１５は、本発明の実施の形態９に係る給湯システム９を示す回路図である。本実施の形態９は、タンク２２に中部供給口７８及び中部返り口７７が設けられている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態９では、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００８７】
図１５に示すように、タンク２２には、上部供給口７３のほかに中部供給口７８が設けられている。中部供給口７８は、上部供給口７３よりも下方に設けられ、タンク２２の中部において中部供給配管５５に接続され、二次側熱媒体が供給対象に流入する開口部である。また、タンク２２には、上部返り口７５のほかに中部返り口７７が設けられている。中部返り口７７は、上部返り口７５よりも下方に設けられ、供給対象に供給された二次側熱媒体が返されて中部返り配管５４ｂから流入する。また、タンク２２には、タンク温度センサ３５のほかに、中部温度センサ３８が設けられている。中部温度センサ３８は、タンク温度センサ３５の下方に設けられ、タンク２２の中部の温度を検出するセンサである。中部温度センサ３８によって、タンク２２の中部の温度を把握することができる。
【００８８】
本実施の形態９では、供給配管５１から給湯される高温の二次側熱媒体は、給湯後に返湯されるときに、返り配管５３を通って上部返り口７５からタンク２２に流入して貯留される。また、中部供給配管５５から給湯される中温の二次側熱媒体は、給湯後に返湯されるときに、中部返り配管５４ｂを通って中部返り口７７からタンク２２に流入して貯留される。即ち、本実施の形態９では、二温度取り出しが行われている。これにより、タンク２２の内部の温度成層が崩されず、低温の二次側熱媒体は、タンク２２の下部に多く溜まる。このように、タンク２２の下部に低温の二次側熱媒体が多く溜まることによって、下部出口７２から流出する二次側熱媒体は低温に保たれる。従って、熱源ユニット１１に入る一次側熱媒体の温度を低く保つことができる。
【符号の説明】
【００８９】
１，２，３，４，５，６，７，８，９  給湯システム、１１  熱源ユニット、１１ａ  ヒートポンプ回路、１２  加熱部、１３  カスケード熱交換器、１４  一次側循環回路、１４ａ  一次側出口配管、１４ｂ  一次側入口配管、１４ｃ  一次側配管、１５  二次側循環回路、１５ａ  二次側出口配管、１５ｂ  二次側入口配管、１５ｃ  中部配管、１５ｄ  二次側配管、１６  一次側ポンプ、１７  二次側ポンプ、１８  一次側流量調整弁、１９  二次側流量調整弁、２０  一次側流量センサ、２１  二次側流量センサ、２２  タンク、２３  流入切替部、２４  返り切替部、３１  一次側入口温度センサ、３２  一次側出口温度センサ、３３  二次側出口温度センサ、３４  二次側入口温度センサ、３５  タンク温度センサ、３６  二次側出口温度センサ、３７  返り温度センサ、３８  中部温度センサ、４０  制御部、４０ａ  一次側制御部、４０ｂ  二次側制御部、５１  供給配管、５２  補給配管、５３  返り配管、５４  返り配管、５４ａ  上部返り配管、５４ｂ  中部返り配管、５５  中部供給配管、５６  中部返り配管、６０  バッファタンク、６１  圧縮機、６２  膨張部、６３  熱源熱交換器、７１  上部入口、７２  下部出口、７３  上部供給口、７４  補給口、７５  上部返り口、７６  中部入口、７７  中部返り口、７８  中部供給口、８１  流量制御手段、８２  第１の判定手段、８３  第２の判定手段、８５  報知手段、８６  異常判定手段、８７  マップ作成手段、８８  流量判定手段、８９  異常停止手段、９０  目標設定手段、９１  流量演算手段、９２  切替手段、９３  切替手段。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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