(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱対象流体通流路を通流する加熱対象流体を加熱する加熱手段と、その加熱手段の作動を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記加熱手段が、他熱源装置の熱媒を供給させて、前記加熱対象流体を加熱する熱交換式加熱部を備えて構成されている加熱装置であって、
前記熱交換式加熱部への往き熱媒温度を検出する往き熱媒温度検出手段が設けられ、
前記運転制御手段が、前記加熱対象流体の目標加熱温度に設定温度を加えた温度を第１設定温度として求め、かつ、
前記熱交換式加熱部における最小流量で前記加熱対象流体を流動させた状態で、前記加熱対象流体の加熱前温度および前記目標加熱温度の関係から、前記加熱対象流体を前記目標加熱温度に加熱可能でかつ前記熱交換式加熱部からの戻り熱媒温度を過冷却設定温度以上に維持可能な温度を第２設定温度として求め、かつ、
前記加熱対象流体の加熱前温度および前記目標加熱温度との関係に応じて異なる熱交換特性を加味した状態で、前記加熱対象流体を前記目標加熱温度に加熱可能な温度を第３設定温度として求めて、
前記往き熱媒温度検出手段による検出温度が、前記第１設定温度、前記第２設定温度、および、前記第３設定温度のすべての設定温度以上であると、加熱許容条件が満たされたと判別して、前記熱交換式加熱部への前記熱媒の供給を許容し、前記加熱対象流体を前記目標加熱温度に加熱するように構成され、かつ、
前記往き熱媒温度検出手段による検出温度が前記第１設定温度および前記第２設定温度の両設定温度以上のときに、前記第３設定温度を求めるように構成されている加熱装置。
【請求項２】
上部に給湯路が接続されかつ下部に給水路が接続されている貯湯タンクと、
その貯湯タンクの底部から取り出した湯水を前記加熱手段にて加熱したのち、その湯水を前記貯湯タンクの上部に供給する形態で湯水を循環させる貯湯循環状態と、その貯湯タンクの底部から取り出した湯水を前記加熱手段にて加熱したのち、その湯水を貯湯タンクの底部に戻す形態で湯水を循環させる非貯湯循環状態とに切換可能な湯水循環手段と、
前記運転制御手段が、前記目標加熱温度を前記貯湯設定温度として、前記第１設定温度、前記第２設定温度、および、前記第３設定温度を求めて、
前記第１設定温度、前記第２設定温度、および、前記第３設定温度のいずれかが前記往き熱媒温度として許容されている上限許容温度よりも高いときには、前記湯水循環手段を前記非貯湯循環状態に切り換え、かつ、
前記第１設定温度、前記第２設定温度、および、前記第３設定温度のいずれもが前記上限許容温度以下のときに、前記湯水循環手段を前記貯湯循環状態に切り換えて、前記湯水循環手段にて循環される湯水を前記加熱手段にて貯湯設定温度の湯に加熱して、温度成層を形成する状態で前記貯湯タンク内に貯湯するように構成されている請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
上部に給湯路が接続されかつ下部に給水路が接続されている貯湯タンクと、
その貯湯タンクの底部から取り出した湯水を前記加熱手段にて加熱したのち、その湯水を前記貯湯タンクに供給する形態で湯水を循環させる湯水循環手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、前記目標加熱温度を、加熱運転効率が設定効率を越える状態となることが期待できる期待温度として、前記第１設定温度、前記第２設定温度、および、前記第３設定温度を求めるように構成されている請求項１に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱対象流体通流路を通流する加熱対象流体を加熱する加熱手段と、その加熱手段の作動を制御する運転制御手段とが設けられ、前記加熱手段が、他熱源装置の熱媒を供給させて、前記加熱対象流体を加熱する熱交換式加熱部を備えて構成されている加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような加熱装置は、加熱手段が、他熱源装置としてのガスエンジンの冷却水を供給させて、加熱対象流体としての貯湯タンクなどの湯水を加熱する熱交換式加熱部を備え、ガスエンジンの冷却水を熱交換式加熱部に供給する加熱許容状態と供給しない加熱阻止状態とに切換可能な切換機構が設けられ、この切換機構を加熱許容状態に切り換えて、貯湯タンクなどの湯水を目標加熱温度に加熱するようにしているものである（例えば、特開２０００−１２１１６０号公報）。
そして、この種の加熱装置では、加熱許容条件が設定されており、この加熱許容条件が満たされると、切換機構を加熱状態に切り換えるようにしており、従来、切換機構として、サーモスタットなどが用いられ、冷却水温度が許容設定温度以上になると、加熱許容条件が満たされたとして、熱交換式加熱部への熱媒の供給を許容するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の加熱装置では、単純に、冷却水温度が許容設定温度以上になると、加熱許容条件が満たされたとして、熱交換式加熱部への熱媒の供給を許容しているので、加熱対象流体の加熱前温度および加熱後温度や、熱交換式加熱部からの戻り熱媒温度などが加味されておらず、加熱対象流体を目標加熱温度に加熱できないときや、熱交換式加熱部からの戻り熱媒温度が低い温度まで冷却されるときにも、熱交換式加熱部への熱媒の供給を許容する虞がある。
【０００４】
したがって、熱媒の熱が無駄に奪われたり、他熱源装置に戻る熱媒を過冷却してしまって、他熱源装置に戻る熱媒の温度が低くなり、加熱対象流体を目標加熱温度に加熱できるまでに時間がかかったり、切換機構による切り換えが頻繁に行われて、加熱対象流体を目標加熱温度に加熱できない虞がある。
ちなみに、上記従来の加熱装置の如く、熱媒として、ガスエンジンなどの冷却水を適応させた場合には、通常、エンジンに悪影響を与えないために、冷却水の温度は設定温度範囲（例えば、６０〜８０℃）に維持されているが、冷却水が過冷却されると、その設定温度範囲よりも低い温度となり、エンジンに悪影響を与える虞がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、加熱対象流体を目標加熱温度に加熱可能で、かつ、熱交換式加熱部からの戻り熱媒が過冷却されるのを防止することが可能となる加熱装置を提供する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に記載の発明によれば、加熱対象流体通流路を通流する加熱対象流体を加熱する加熱手段と、その加熱手段の作動を制御する運転制御手段とが設けられ、前記加熱手段が、他熱源装置の熱媒を供給させて、前記加熱対象流体を加熱する熱交換式加熱部を備えて構成されている加熱装置において、
前記熱交換式加熱部への往き熱媒温度を検出する往き熱媒温度検出手段が設けられ、
前記運転制御手段が、前記加熱対象流体の目標加熱温度に設定温度を加えた温度を第１設定温度として求め、かつ、
前記熱交換式加熱部における最小流量で前記加熱対象流体を流動させた状態で、前記加熱対象流体の加熱前温度および前記目標加熱温度の関係から、前記加熱対象流体を前記目標加熱温度に加熱可能でかつ前記熱交換式加熱部からの戻り熱媒温度を過冷却設定温度以上に維持可能な温度を第２設定温度として求め、かつ、
前記加熱対象流体の加熱前温度および前記目標加熱温度との関係に応じて異なる熱交換特性を加味した状態で、前記加熱対象流体を前記目標加熱温度に加熱可能な温度を第３設定温度として求めて、
前記往き熱媒温度検出手段による検出温度が、前記第１設定温度、前記第２設定温度、および、前記第３設定温度のすべての設定温度以上であると、加熱許容条件が満たされたと判別して、前記熱交換式加熱部への前記熱媒の供給を許容し、前記加熱対象流体を前記目標加熱温度に加熱するように構成され、かつ、
前記往き熱媒温度検出手段による検出温度が前記第１設定温度および前記第２設定温度の両設定温度以上のときに、前記第３設定温度を求めるように構成されている。
【０００７】
すなわち、運転制御手段が、加熱対象流体を目標加熱温度に加熱可能でかつ熱交換式加熱部からの戻り熱媒温度を過冷却設定温度以上に維持可能な加熱許容条件として、目標加熱温度を加味した第１設定温度、加熱対象流体の加熱前温度および目標加熱温度を加味した第２設定温度、熱交換特性までも加味した第３設定温度の夫々を求めて、往き熱媒温度検出手段による検出温度が、第１設定温度、第２設定温度、および、第３設定温度のすべての設定温度以上であると、加熱許容条件が満たされたと判別して、熱交換式加熱部への熱媒の供給を許容することが可能となるので、加熱対象流体を目標加熱温度に加熱可能で、かつ、熱交換式加熱部からの戻り熱媒の過冷却を防止可能なときに、熱交換式加熱部への熱媒の供給を許容することが可能となる。
【０００８】
しかも、運転制御手段が、第３設定温度を常時求めるのではなく、往き熱媒温度検出手段による検出温度が第１設定温度および第２設定温度の両設定温度以上のときに、第３設定温度を求めることが可能となるので、演算が複雑で演算負荷の大きい第３設定温度を求めることを極力回避して、演算負荷の低減化を図りながら、第１設定温度、第２設定温度、第３設定温度の夫々を求めることが可能となる。
【０００９】
第３設定温度の演算負荷が大きいことについて説明を加えると、第３設定温度を求めるには、まず、総括熱伝達係数、伝熱面積、および、対数平均温度（加熱対象流体の加熱前温度および加熱後温度や熱媒の往き熱媒温度および戻り熱媒温度から求められる）から、熱交換式加熱部の伝熱量を求める。
そして、求められた熱交換式加熱部の伝熱量が、加熱対象流体の加熱前温度および加熱後温度、熱交換式加熱部に供給される加熱対象流体の流量などから求められる熱交換式加熱部の伝熱量、および、熱媒の往き熱媒温度および戻り熱媒温度、熱交換式加熱部に供給される熱媒の流量などから求められる熱交換式加熱部の伝熱量と同じになるような戻り熱媒温度および湯水の加熱後温度を見出すために、収束計算が必要となるので、演算が複雑化して演算負荷が大きくなる。
【００１０】
以上のことをまとめると、請求項１に記載の発明によれば、加熱許容条件を求めるための演算負荷の低減化を図りながら、加熱対象流体を目標加熱温度に加熱可能で、かつ、熱交換式加熱部からの戻り熱媒が過冷却されるのを防止することが可能となる加熱装置を提供できるに到った。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、上部に給湯路が接続されかつ下部に給水路が接続されている貯湯タンクと、その貯湯タンクの底部から取り出した湯水を前記加熱手段にて加熱したのち、その湯水を前記貯湯タンクの上部に供給する形態で湯水を循環させる貯湯循環状態と、その貯湯タンクの底部から取り出した湯水を前記加熱手段にて加熱したのち、その湯水を貯湯タンクの底部に戻す形態で湯水を循環させる非貯湯循環状態とに切換可能な湯水循環手段と、
前記運転制御手段が、前記目標加熱温度を前記貯湯設定温度として、前記第１設定温度、前記第２設定温度、および、前記第３設定温度を求めて、
前記第１設定温度、前記第２設定温度、および、前記第３設定温度のいずれかが前記往き熱媒温度として許容されている上限許容温度よりも高いときには、前記湯水循環手段を前記非貯湯循環状態に切り換え、かつ、
前記第１設定温度、前記第２設定温度、および、前記第３設定温度のいずれもが前記上限許容温度以下のときに、前記湯水循環手段を前記貯湯循環状態に切り換えて、前記湯水循環手段にて循環される湯水を前記加熱手段にて貯湯設定温度の湯に加熱して、温度成層を形成する状態で前記貯湯タンク内に貯湯するように構成されている。
【００１２】
すなわち、第１設定温度、第２設定温度、および、第３設定温度のいずれかが上限許容温度よりも高いときにも、熱交換式加熱部にて加熱対象流体を貯湯設定温度に加熱すると、他熱源装置において熱媒を上限許容温度よりも高い温度にまで加熱する必要が生じるので、他熱源装置の機器や熱媒に上限許容温度よりも高温に対する耐久性が要求されることになる。
それに対して、運転制御手段が、第１設定温度、第２設定温度、および、第３設定温度のいずれかが上限許容温度よりも高いときには、湯水循環手段を非貯湯循環状態に切り換えて、熱交換式加熱部に熱媒の一部を供給させて、湯タンクの底部の湯水を加熱手段にて加熱したのち、その湯水を貯湯タンクの底部に戻す形態で湯水を循環させることが可能となるので、熱交換式加熱部にて加熱対象流体を貯湯設定温度に加熱せずに、他熱源装置において熱媒を上限許容温度よりも高い温度にまで加熱することを回避することが可能となって、上述のような耐久性を要求されるのを防止することが可能となる。
【００１３】
また、求められる第１設定温度、第２設定温度、および、第３設定温度は、湯水の加熱前温度が低いほど高くなるが、第１設定温度、第２設定温度、および、第３設定温度のいずれかが上限許容温度よりも高いときには、熱交換式加熱部に供給される貯湯タンクの底部の湯水の温度を上昇させて、湯水の加熱前温度を上昇させることが可能となるので、求められる第１設定温度、第２設定温度、および、第３設定温度が上限許容温度以下になるようにすることが可能となる。
そして、運転制御手段が、第１設定温度、第２設定温度、および、第３設定温度のいずれもが上限許容温度以下になり、加熱許容条件が満たされると、熱交換式加熱部への熱媒を供給させるとともに、湯水循環手段を貯湯循環状態に切り換えて、湯水循環手段にて循環される湯水を加熱手段にて貯湯設定温度の湯に加熱して、温度成層を形成する状態で貯湯タンク内に貯湯することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、上部に給湯路が接続されかつ下部に給水路が接続されている貯湯タンクと、その貯湯タンクの底部から取り出した湯水を前記加熱手段にて加熱したのち、その湯水を前記貯湯タンクに供給する形態で湯水を循環させる湯水循環手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、前記目標加熱温度を、加熱運転効率が設定効率を越える状態となることが期待できる期待温度として、前記第１設定温度、前記第２設定温度、および、前記第３設定温度を求めるように構成されている。
【００１５】
すなわち、運転制御手段が、湯水循環手段などを作動させて、加熱手段にて加熱させる加熱運転を実行したときに、その加熱運転効率が設定効率を越える状態となることが期待できる期待温度を目標加熱温度として、加熱運転効率から考えて、有効であるときに、熱交換式加熱部への熱媒の供給を許容することが可能となって、装置全体の効率の向上を図ることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる加熱装置をエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムに適応した例を図面に基づいて説明する。
このエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムは、図１および２に示すように、貯湯タンク１内に温度成層を形成しながら貯湯したり、貯湯タンク１内に貯湯された湯水を給湯する貯湯ユニットＡと、空調対象空間の空調運転を実行するエンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｂとから構成されている。
【００１７】
前記貯湯ユニットＡは、この貯湯ユニットＡの運転を制御する貯湯ユニット制御部Ｃ、貯湯タンク１、貯湯タンク１内の湯水を循環するための循環路３、循環路３を通流する湯水を加熱する加熱手段としての加熱部４などから構成され、循環ポンプＰ１を作動させて貯湯タンク１内の湯水を循環路３にて循環しながら、加熱部４にて加熱するようにしている。
【００１８】
前記貯湯タンク１内には、その貯湯量が最低確保量以上であるかを、その湯温を検出することにより検出する最上部サーミスタＳ１、その貯湯量が満以上であるかを、その湯温を検出することにより検出する底部サーミスタＳ２が設けられている。
前記貯湯タンク１には、その底部から貯湯タンク１に水道水圧を用いて給水する給水路５が接続され、その上部から風呂場や台所などに給湯するための給湯路６が接続され、風呂場や台所などで使用された量だけの水を給水路５から貯湯タンク１に給水するように構成されている。
【００１９】
前記給湯路６には、給水路５から分岐された混合用給水路７が接続され、その接続箇所に給湯路６からの湯水と混合用給水路７からの水との混合比を調整自在なミキシングバルブ８が設けられている。
前記給水路５と混合用給水路７との分岐箇所には、給水温度を検出する給水サーミスタ９が設けられている。
【００２０】
また、給湯路６におけるミキシングバルブ８よりも上流側には、貯湯タンク１の上部から給湯路６に給湯された湯水の温度を検出する貯湯出口サーミスタ１０が設けられ、給湯路６におけるミキシングバルブ８よりも下流側には、給湯路６の湯水の流量を検出する給湯流量センサ１１、ミキシングバルブ８にて混合された湯水の温度を検出するミキシングサーミスタ１２が設けられている。
【００２１】
前記ミキシングサーミスタ１２よりも下流側の給湯路６が、台所や洗面所などの図外の給湯栓に給湯する一般給湯路と、図外の浴槽に湯水を供給するための湯張り路とに分岐されている。
そして、一般給湯路に給湯するときには、給湯設定温度、貯湯出口サーミスタ１０および給水サーミスタ９の検出情報などに基づいて、給湯する湯水の温度が給湯設定温度になるようにミキシングバルブ８の開度を調整して、給湯設定温度の湯水を給湯するように構成されている。
また、浴槽に湯張りするときにも、ミキシングバルブ８の開度を調整するなどして、湯張り設定温度の湯水を浴槽に供給し、湯張り設定量の湯水を供給すると湯張りを終了するように構成されている。
給湯操作手段Ｇが、貯湯出口サーミスタ１０、給水サーミスタ９、ミキシングバルブ８、および、ミキシングサーミスタ１２などにより構成されている。
【００２２】
前記循環路３と貯湯タンク１とが、循環路３を通流する湯水を貯湯タンク１内に戻す、または、貯湯タンク１内の湯水を循環路３に取り出すために、貯湯タンク１の上部と底部の合計３箇所で連通接続されている。
具体的に説明すると、貯湯タンク１の上部には、循環路３の湯水を貯湯タンク１内に供給するための貯湯路１３が連通接続され、その貯湯路１３には、貯湯開閉弁４７が設けられている。
また、貯湯タンク１の底部には、循環路３の両端部が各別に連通接続され、貯湯タンク１内の湯水は、循環路３の一端部から取り出されて、他端部に向けて流動するように構成されている。
【００２３】
そして、加熱対象流体通流路としての循環路３には、湯水の循環方向に順に、循環路３の湯水の循環量を検出する循環流量センサ１５、循環ポンプＰ１、循環路３の湯水の循環量を調整する循環流量調整バルブ１６、加熱部４、加熱部４にて加熱された湯水の温度を検出する加熱温サーミスタ１７、貯湯タンク１の底部に湯水を戻すための戻し開閉弁１８が設けられている。
【００２４】
湯水循環手段Ｅが、循環路３、循環ポンプＰ１、循環流量センサ１５、循環流量調整バルブ１６、加熱温サーミスタ１７、貯湯開閉弁４７、および、戻し開閉弁１８などから構成されている。
そして、湯水循環手段Ｅは、循環ポンプＰ１を作動させた状態で、貯湯開閉弁４７を開弁し、戻し開閉弁１８を閉弁させて、貯湯タンク１の底部から取り出した湯水を貯湯タンク１の上部に供給する形態で湯水を循環させる貯湯循環状態と、循環ポンプＰ１を作動させた状態で、貯湯開閉弁４７を閉弁し、戻し開閉弁１８を開弁させて、貯湯タンク１の底部から取り出した湯水を貯湯タンク１の底部に戻す形態で湯水を循環させる非貯湯循環状態とに切り換え可能に構成されている。
【００２５】
前記加熱部４は、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｂのエンジン排熱を回収した冷却水を供給して湯水を加熱する熱交換式加熱部１９を備えて構成され、加熱供給路４５からの冷却水を熱交換式加熱部１９に供給して熱交換式加熱部１９にて加熱する加熱許容状態と、加熱供給路４５からの冷却水を冷却水用バイパス路２０に供給して熱交換式加熱部１９を迂回させる加熱阻止状態とに切り換える加熱状態切換機構２１が設けられている。
また、加熱供給路４５には、冷却水の循環方向において、熱交換式加熱部１９よりも上流側に、冷却水の温度を検出する往き熱媒温度検出手段としての冷却水温サーミスタ２２が設けられている。
【００２６】
前記エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｂは、複数の室内機３１、室外機３２、室内機３１および室外機３２の運転を制御するヒートポンプ運転制御部Ｄとから構成され、複数の空調対象空間（例えば、各部屋）を暖房または冷房などの空調を行うように構成されている。
【００２７】
前記複数の室内機３１の夫々には、電子膨張弁３３、室内熱交換器３４、その室内熱交換器３４で温調した空気を空調対象空間へ送出する室内空調用送風機３５が備えられ、室内熱交換器３４にて凝縮された冷媒の温度を検出する冷媒サーミスタ４８の検出情報に基づいて、電子膨張弁３３の開度を調整するようにしている。
【００２８】
前記室外機３２には、ガスエンジン３６、圧縮機３７、アキュムレータ３８、四方弁３９、室外熱交換器４０、その室外熱交換器４０に対し外気を通風する室外空調用送風機４１が備えられ、ガスエンジン３６の排熱を外部に放熱するためのラジエーター４２、および、ラジエーター用送風機４３も備えられている。
また、ガスエンジン３６の冷却用の冷却水をラジエーター４２との間で循環させる冷却水路４４が設けられ、この冷却水路４４にラジエーター用ポンプＰ３が設けられている。
そして、ガスエンジン排熱を回収した冷却水を、加熱供給路４５に供給する加熱状態とラジエーター４２に供給して排熱する排熱状態とに切り換え自在な排熱切換機構４６が設けられている。
【００２９】
ヒートポンプ運転手段Ｋが、電子膨張弁３３、室内空調用送風機３５、ガスエンジン３６、圧縮機３７、四方弁３９、室外空調用送風機４１などにより構成されている。
また、冷却水循環手段Ｌが、ラジエーター用ポンプＰ３、排熱切換機構４６、ラジエーター用送風機４３、および、エジエーター４２などにより構成されている。
【００３０】
前記エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｂは、空調リモコンＲ１の指令に基づいてヒートポンプ運転制御部Ｄにて運転が制御され、ガスエンジン３６により圧縮機３７を作動させて、四方弁３９の切換え操作により冷房運転と暖房運転とを選択切換え自在に構成され、室内機３１の電子膨張弁３３の開閉制御により、空調要求のある部屋の空調を行うように構成されている。
【００３１】
前記貯湯ユニット制御部Ｃとヒートポンプ運転制御部Ｄとは、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Ｂが空調運転中であることや、熱交換式加熱部１９による加熱要求などの制御信号を送受信可能に構成にされている。
そして、運転制御手段としての貯湯ユニット制御部Ｃとヒートポンプ運転制御部Ｄは、空調対象空間としての各部屋に設置されている空調リモコンＲ１や貯湯リモコンＲ２の指令に基づいて、空調対象空間への冷房運転や暖房運転などの空調運転、貯湯タンク１内に湯水を貯湯する貯湯運転、図外の給湯栓などに所望の湯水を供給する給湯運転などの夫々の運転を実行するように構成されている。
【００３２】
以下、各運転について説明を加える。
前記冷房運転は、図２の実線矢印に示すように、圧縮機３７、四方弁３９、室外熱交換器４１、室内熱交換器３４、四方弁３９、アキュムレータ３８の順に冷媒を循環させて、冷房対象となる部屋を冷房するように構成されている。
前記暖房運転は、図２の点線矢印に示すように、圧縮機３７、四方弁３９、室内熱交換器３４、室外熱交換器４１、四方弁３９、アキュムレータ３８の順に冷媒を循環させて、暖房対象となる部屋を暖房するように構成されている。
【００３３】
また、ヒートポンプ運転制御部Ｄは、冷房運転および暖房運転において、ラジエーター用ポンプＰ３を作動させ、ラジエーター用送風機４３を作動させラジエーター４２にて放熱させるようにし、熱交換式加熱部１９の加熱要求の制御信号を貯湯ユニット制御部Ｃから受信している状態では、排熱切換機構４６を加熱状態に切り換えて、冷却水を加熱供給路４５に供給するようにしている。
【００３４】
前記貯湯運転は、貯湯リモコンＲ２から貯湯要求があると、貯湯開閉弁４７を開弁させ、循環ポンプＰ１を作動させて、貯湯タンク１の底部から水を循環路３に取出し、加熱部４にて加熱したのち、貯湯路１３を通して貯湯タンク１の上部に供給するように構成されている。
前記貯湯運転における加熱部４の動作について説明を加えると、排熱切換機構４６が加熱状態に切り換えられ、冷却水が加熱供給路４５に供給されているので、熱交換式加熱部１９での加熱が可能であるが、加熱許容条件が満たされたか否かを判別する判別処理を実行して、加熱許容条件が満たされたと判別すると、加熱状態切換機構２１を加熱許容状態に切り換えて、加熱供給路４５からの冷却水を熱交換式加熱部１９に供給して熱交換式加熱部１９にて加熱するように構成されている。
そして、加熱温サーミスタ１７による検出温度が加熱対象流体の目標加熱温度としての貯湯設定温度（例えば、６０℃）になるように、貯湯タンク１の底部から取り出した湯水を熱交換式加熱部１９にて加熱するように構成されている。
【００３５】
ちなみに、貯湯ユニット制御部Ｃが、判別処理や加熱状態切換機構２１の切換などを制御し、ヒートポンプ運転制御部Ｄは、貯湯ユニット制御部Ｃからの加熱要求信号に伴って、排熱切換機構４６を加熱状態に切り換えるように構成されている。
【００３６】
前記判別処理について説明すると、第１設定温度、第２設定温度、および、第３設定温度を求めて、冷却水温サーミスタ２２による検出温度が、第１設定温度、第２設定温度、および、第３設定温度のすべての設定温度以上であると、加熱許容条件が満たされたと判別し、冷却水温サーミスタ２２による検出温度が第１設定温度および第２設定温度の両設定温度以上のときに、第３設定温度を求めるように構成されている。
【００３７】
また、前記判別処理において、目標加熱温度を貯湯設定温度として、第１設定温度、第２設定温度、および、第３設定温度を求めて、第１設定温度、第２設定温度、第３設定温度のいずれかが往き熱媒温度としての往き冷却水温度として許容されている上限許容温度（例えば、８０℃）よりも高いときには、湯水循環手段Ｅを非貯湯状態に切り換えるとともに、加熱供給路４５からの冷却水の一部を熱交換式加熱部１９に供給するように加熱状態切換機構２１を調整して、貯湯タンク１の底部の湯水を熱交換式加熱部１９にて加熱したのち、その湯水を貯湯タンク１の底部に戻して、湯水の加熱前温度を上昇させるように構成されている。
【００３８】
そして、第１設定温度、第２設定温度、第３設定温度のいずれもが上限許容温度（例えば、８０℃）以下のときには、加熱許容条件が満たされると、加熱状態切換機構２１を加熱許容状態に切り換えて、加熱供給路４５からの冷却水を熱交換式加熱部１９に供給して熱交換式加熱部１９にて加熱するとともに、湯水循環手段Ｅを貯湯状態に切り換えて、加熱部４にて貯湯設定温度の湯に加熱して、温度成層を形成する状態で貯湯タンク１に貯湯するように構成されている。
【００３９】
以下、第１設定温度、第２設定温度、および、第３設定温度の求め方について説明する。
湯水の目標加熱温度としての貯湯設定温度に設定温度（例えば、５℃）を加えた温度を第１設定温度として求める。
そして、熱交換式加熱部１９における最小流量で湯水を流動させた状態で、その湯水の加熱前温度および目標加熱温度としての貯湯設定温度の関係から、湯水を貯湯設定温度に加熱可能でかつ熱交換式加熱部１９からの戻り冷却水温度を過冷却設定温度（例えば、６０℃）以上に維持可能な温度を第２設定温度として求める。
ちなみに、湯水の加熱前温度は、底部サーミスタＳ２にて検出したり、熱交換式加熱部１９にて加熱しない状態で、湯水循環手段Ｅを非貯湯状態で作動させたときの加熱温サーミスタ１７にて検出される。
【００４０】
第２設定温度の求め方について図４および図５に基づいて説明を加えると、熱交換式加熱部１９に供給される冷却水側では、その冷却水の温度が往き冷却水温度Ｔ１から戻り冷却水温度Ｔ２に低下し、熱交換式加熱部１９に供給される湯水側では、その湯水の温度が加熱前温度Ｔ３から加熱後温度Ｔ４に上昇することになる。
そして、湯水を貯湯設定温度に加熱可能でかつ熱交換式加熱部１９からの戻り冷却水温度を過冷却設定温度（例えば、６０℃）以上に維持可能するためには、冷却水側の移動熱量Ｑ１が、湯水側の最小移動熱量Ｑ２ｍｉｎ以上となる必要があることから、第２設定温度を求める。
【００４１】
前記熱交換式加熱部１９に供給される冷却水の往き冷却水温度をＴ１、熱交換式加熱部１９からの戻り冷却水温度で過冷却設定温度をＴ２ｍｉｎ、熱交換式加熱部１９に供給される冷却水量Ｇ１、湯水の加熱前温度をＴ３、湯水の加熱後温度（貯湯設定温度）をＴ４、熱交換式加熱部１９に供給される湯水の最小流量をＧ２ｍｉｎとすると、冷却水側の移動熱量Ｑ１と、湯水側の最小移動熱量Ｑ２ｍｉｎが下記〔数１〕から求められる。
【００４２】
【数１】
Ｑ１＝（Ｔ１−Ｔ２ｍｉｎ）×Ｇ１
Ｑ２ｍｉｎ＝（Ｔ４−Ｔ３）×Ｇ２ｍｉｎ
【００４３】
そして、湯水を貯湯設定温度に加熱可能でかつ熱交換式加熱部１９からの戻り冷却水温度を過冷却設定温度（例えば、６０℃）以上に維持可能するためには、Ｑ１≧Ｑ２ｍｉｎであり、この条件と上記〔数１〕とから、下記〔数２〕が得られ、下記〔数２〕における往き冷却水温度Ｔ１を第２設定温度として求める。
【００４４】
【数２】
Ｔ１≧（Ｔ４−Ｔ３）×Ｇ２ｍｉｎ／Ｇ１＋Ｔ２ｍｉｎ
【００４５】
また、湯水の加熱前温度および貯湯設定温度との関係に応じて異なる熱交換特性を加味した状態で、湯水を貯湯設定温度に加熱可能な温度を第３設定温度として求める。
説明を加えると、熱交換式加熱部１９の伝熱量Ｑは下記〔数３〕にて求められる。なお、前記熱交換式加熱部１９に供給される冷却水の往き冷却水温度をＴ１、熱交換式加熱部１９からの戻り冷却水温度をＴ２、熱交換式加熱部１９に供給される冷却水量Ｇ１、湯水の加熱前温度をＴ３、湯水の加熱後温度をＴ４、熱交換式加熱部１９に供給される湯水の湯水供給量をＧ２とする。
【００４６】
【数３】
Ｑ＝Ｕ×Ａ×ΔＴｍ
Ｕ：総括熱伝達係数
Ａ：伝熱面積（熱交換式加熱部１９の特性と与えられる）
ΔＴｍ：対数平均温度差
0004611577.tif 000002
ここで、ΔＴａ＝Ｔ１−Ｔ４，ΔＴｂ＝Ｔ２−Ｔ３
【００４７】
そして、総括伝達係数Ｕ＝Ｆ（Ｇ１，Ｇ２，Ｔ１，Ｔ３）で表され、往き冷却水温度Ｔ１、冷却水量Ｇ１、湯水の加熱前温度Ｔ３、湯水供給量Ｇ２などによる関数として求められる。
【００４８】
また、熱交換式加熱部１９の伝熱量Ｑは、下記〔数４〕により演算にて求められる。
【００４９】
【数４】
Ｑ＝Ｃ×（Ｔ１−Ｔ２）×Ｇ１
Ｑ＝Ｃ×（Ｔ３−Ｔ４）×Ｇ２
ただし、Ｃは定数
【００５０】
このようにして、上記〔数３〕から熱交換式加熱部１９の伝熱量Ｑが求められ、この伝熱量Ｑと、上記〔数４〕から求められる熱交換式加熱部１９の伝熱量Ｑが等しくなるような戻り冷却水温度Ｔ２と加熱後温度Ｔ４を見出すように、収束計算する。
そして、加熱後温度Ｔ４を貯湯設定温度とし、戻り冷却水温度Ｔ２を過冷却設定温度としたときの往き冷却水温度Ｔ１を第３設定温度として求める。
【００５１】
前記貯湯運転における判別処理などの制御動作について、図６のフローチャートに基づいて説明する。
まず、貯湯要求があれば、排熱切換機構４６が加熱状態に切り換えられ、冷却水が加熱供給路４５に供給して、第１設定温度Ｔｓ１および第２設定温度Ｔｓ２を求めて（ステップ１，２）、冷却水温サーミスタ２２による検出温度Ｔｋが第１設定温度Ｔｓ１および第２設定温度Ｔｓ２の両設定温度以上であると、第３設定温度Ｔｓ３を求める（ステップ３，４）。
【００５２】
そして、第１設定温度Ｔｓ１、第２設定温度Ｔｓ２、および、第３設定温度Ｔｓ３のいずれかが上限許容温度Ｔｓｍａｘよりも高いときには、湯水循環手段Ｅを非貯湯状態に切り換えるとともに、冷却水の一部を熱交換式加熱部１９に供給するように加熱状態切換機構２１を調整して、貯湯タンク１の底部の湯水を熱交換式加熱部１９にて加熱したのち、その湯水を貯湯タンク１の底部に戻すようにしている（ステップ５，６）。
【００５３】
また、第１設定温度Ｔｓ１、第２設定温度Ｔｓ２、および、第３設定温度Ｔｓ３のいずれもが上限許容温度Ｔｓｍａｘ以下であれば、冷却水温サーミスタ２２による検出温度Ｔｋが第１設定温度Ｔｓ１、第２設定温度Ｔｓ２、および、第３設定温度Ｔｓ３のすべての設定温度以上であると、加熱許容条件が満たされたと判別する（ステップ７）。
そして、加熱状態切換機構２１を加熱許容状態に切り換えて、加熱供給路４５からの冷却水を熱交換式加熱部１９に供給して熱交換式加熱部１９にて加熱するとともに、湯水循環手段Ｅを貯湯状態に切り換えて、加熱部４にて貯湯設定温度の湯に加熱して、温度成層を形成する状態で貯湯タンク１に貯湯する（ステップ８，９）。
【００５４】
前記給湯運転は、貯湯リモコンＲ２などにて設定された給湯設定温度、貯湯出口サーミスタ１０および給水サーミスタ９の検出情報に基づいて、給湯する湯水の温度が給湯設定温度になるようにミキシングバルブ８の開度を調整するとともに、ミキシングサーミスタ１２の検出情報に基づいて、その検出温度と給湯設定温度との偏差に基づいてミキシングバルブ８の開度を微調整することにより、給湯設定温度の湯水を給湯するように構成されている。
【００５５】
なお、この給湯運転において、最上部サーミスタＳ１による検出温度が貯湯設定温度以下になると、上述の貯湯運転を行って、貯湯タンク１に貯湯し、その貯湯された湯を給湯するように構成されている。
【００５６】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、加熱対象流体の目標加熱温度を貯湯設定温度として、第１設定温度、第２設定温度、および、第３設定温度を求めるようにしているが、加熱対象流体の目標加熱温度を、加熱運転効率が設定効率を越える状態となることが期待できる期待温度として、第１設定温度、第２設定温度、および、第３設定温度を求めるように構成して実施することも可能である。
すなわち、湯水循環手段Ｅなどを作動させて、加熱部４にて湯水を加熱させる加熱運転を実行したときの加熱運転効率が設定効率を越える状態となることが期待できるような期待温度を目標加熱温度として、第１設定温度、第２設定温度、および、第３設定温度を求めることによって、加熱運転効率が設定効率を越える状態となることが期待できるときに、加熱運転を実行させるようにして実施することも可能である。
【００５７】
以下、加熱目標温度の求めかたについて説明するが、加熱部４に供給する熱媒がエンジンの排熱を搬送する場合、加熱部４に供給する熱媒が新たに発生された熱を搬送する場合、加熱運転を実行する実行時間によって加熱運転効率が変化する場合の３つの場合があるので、夫々の場合について説明する。
【００５８】
まず、加熱部４に供給する熱媒がエンジンの排熱を搬送する場合には、上記〔数１〕における湯水の最小移動熱量Ｑ２ｍｉｎが加熱運転時に必要なエネルギーＱｅ１よりも大きいことが期待温度の条件となるので、下記〔数５〕を満たす湯水の加熱後温度Ｔ４を加熱目標温度として設定する。
【００５９】
【数５】
Ｔ４≧Ｔ３＋Ｑｅ１／Ｇ２ｍｉｎ
【００６０】
ちなみに、湯水の加熱前温度をＴ３、湯水の加熱後温度をＴ４、熱交換式加熱部１９に供給される湯水の最小流量をＧ２ｍｉｎ、加熱運転時に必要なエネルギーをＱｅ１としている。
【００６１】
次に、加熱部４に供給する熱媒が新たに発生された熱を搬送する場合には、新たに熱を発生させるために必要なエネルギーＱｅ２と加熱運転時に必要なエネルギーＱｅ１の和Ｑｅと、湯水の最小移動熱量Ｑ２ｍｉｎの比が、設定効率［ＣＯＰ］以上であることが期待温度の条件となるので、下記〔数６〕を満たす湯水の加熱後温度Ｔ４を加熱目標温度として設定する。
【００６２】
【数６】
Ｔ４≧Ｔ３＋（Ｑｅ×［ＣＯＰ］）／Ｇ２ｍｉｎ
【００６３】
ちなみに、湯水の加熱前温度をＴ３、湯水の加熱後温度をＴ４、熱交換式加熱部１９に供給される湯水の最小流量をＧ２ｍｉｎ、新たに熱を発生させるために必要なエネルギーＱｅ２と加熱運転時に必要なエネルギーＱｅ１の和をＱｅ、設定効率を［ＣＯＰ］としている。
【００６４】
次に、加熱運転を実行する実行時間によって加熱運転効率が変化する場合について説明するが、この場合には、加熱運転効率が設定効率を越える状態となるための条件の対象が実行時間の長さとなるので、実行時間の長さが条件を満たせば、加熱目標温度はどんな温度でもよいことになる。
例えば、加熱手段が、運転の開始当初には、あまり運転効率がよくないが、定常状態になると、運転効率が良くなるものであると、その加熱手段を作動させた実行時間が設定時間以上であると、加熱運転効率が設定効率を越える状態となるので、期待温度はどんな温度でもよいことになり、加熱目標温度を加熱対象流体の加熱前の温度と同じ温度と設定する。
【００６５】
（２）上記実施形態では、排熱切換機構４６を加熱状態に切り換えている状態で、加熱状態切換機構２１を加熱許容状態に切り換えることによって、熱交換式加熱部１９への冷却水の供給を許容するようにしているが、加熱状態切換機構２１を設けずに、排熱切換機構４６を加熱状態に切り換えることによって、熱交換式加熱部１９への冷却水の供給を許容するように構成することも可能である。
この場合には、貯湯ユニット制御部Ｃとヒートポンプ運転制御部Ｄとを、湯水の加熱前温度および貯湯設定温度など、第１設定温度、第２設定温度、第３設定温度を求めるための情報を送受信可能に構成して、貯湯ユニット制御部Ｃまたはヒートポンプ運転制御部Ｄが判別処理を行って、ヒートポンプ運転制御部Ｄが、加熱許容条件が満たされると、排熱切換機構４６を加熱状態に切り換えて、熱交換式加熱部１９への冷却水の供給を許容するように構成する。
【００６６】
（３）上記実施形態では、加熱部４として、熱交換式加熱部１９のみを備える構成を示したが、この熱交換式加熱部１９に加えて、バーナの燃焼により加熱する補助加熱部やヒートポンプの冷媒にて加熱するヒートポンプ式加熱部を備えて構成することも可能である。
【００６７】
（４）上記実施形態では、他熱源装置としてガスエンジンを適応して、熱交換式加熱部１９にガスエンジン３６の冷却水を供給するように構成したが、例えば、他熱源装置として燃料電池などの熱源装置を適応することも可能であり、他熱源装置としては各種の熱源装置が適応可能である。
【００６８】
（５）上記実施形態では、本発明にかかる加熱装置を加熱対象流体が貯湯タンク１の湯水であるエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムに適応した例を示したが、貯湯タンクを備えていないものなど、各種の加熱装置に適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】貯湯ユニットの概略構成図
【図２】エンジンヒートポンプ式冷暖房装置の概略構成図
【図３】エンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムの制御ブロック図
【図４】熱交換式加熱部における温度変化を示す説明図
【図５】熱交換式加熱部を示す図
【図６】貯湯運転における制御動作を示すフローチャート
【符号の説明】
１              貯湯タンク
３              加熱対象流体通流路
４              加熱手段
５              給水路
６              給湯路
１９            熱交換式加熱部
２２            往き熱媒温度検出手段
Ｃ              運転制御手段
Ｅ              湯水循環手段
【図１】
0004611577.tif 000003
【図２】
0004611577.tif 000004
【図３】
0004611577.tif 000005
【図４】
0004611577.tif 000006
【図５】
0004611577.tif 000007
【図６】
0004611577.tif 000008