(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの下部と上部とを接続する加熱回路と、
前記貯湯タンクの下部から取出した湯水を前記加熱回路を介して前記貯湯タンクの上部に流入させる循環ポンプと、
前記加熱回路に設けられ、前記加熱回路を流れる湯水を加熱可能なヒートポンプ式加熱源と、
前記ヒートポンプ式加熱源よりも下流側で前記加熱回路に設けられ、前記加熱回路を流れる湯水を加熱可能な燃焼式加熱源と、
前記貯湯タンクの下部に貯留された湯水の温度を下部貯湯水温として検出する貯湯温度センサと、
前記ヒートポンプ式加熱源のみを駆動するヒートポンプ式加熱源単独運転、前記燃焼式加熱源のみを駆動する燃焼式加熱源単独運転、及び、前記ヒートポンプ式加熱源と前記燃焼式加熱源の両方を駆動する加熱源併用運転を実行可能な制御部と、
前記下部貯湯水温が予め設定されたヒートポンプ高効率運転可能温度よりも高い場合に、前記燃焼式加熱源単独運転を選択して実行する第１の制御手段と、
前記下部貯湯水温が前記ヒートポンプ高効率運転可能温度以下となっている前記貯湯タンクの下部の貯湯量が基準貯湯量以上である場合に、前記ヒートポンプ式加熱源単独運転を選択して実行する第２の制御手段と、
前記貯湯タンクの貯湯量が前記基準貯湯量未満であり、かつ、前記下部貯湯水温が前記ヒートポンプ高効率運転可能温度以下である場合に、前記加熱源併用運転を選択して実行する第３の制御手段と、
を備え、
前記加熱源併用運転の終了時には、前記ヒートポンプ式加熱源を停止した後に前記燃焼式加熱源を停止してなる給湯システム。
【請求項２】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの下部と上部とを接続する加熱回路と、
前記貯湯タンクの下部から取出した湯水を前記加熱回路を介して前記貯湯タンクの上部に流入させる循環ポンプと、
前記加熱回路に設けられ、前記加熱回路を流れる湯水を加熱可能なヒートポンプ式加熱源と、
前記ヒートポンプ式加熱源よりも下流側で前記加熱回路に設けられ、前記加熱回路を流れる湯水を加熱可能な燃焼式加熱源と、
前記貯湯タンクの下部に貯留された湯水の温度を下部貯湯水温として検出する貯湯温度センサと、
前記ヒートポンプ式加熱源のみを駆動するヒートポンプ式加熱源単独運転、前記燃焼式加熱源のみを駆動する燃焼式加熱源単独運転、及び、前記ヒートポンプ式加熱源と前記燃焼式加熱源の両方を駆動する加熱源併用運転を実行可能な制御部と、
前記下部貯湯水温が予め設定されたヒートポンプ高効率運転可能温度よりも高い場合に、前記燃焼式加熱源単独運転を選択して実行する第１の制御手段と、
前記下部貯湯水温が前記ヒートポンプ高効率運転可能温度以下となっている前記貯湯タンクの下部の貯湯量が基準貯湯量以上である場合に、前記ヒートポンプ式加熱源単独運転を選択して実行する第２の制御手段と、
前記貯湯タンクの貯湯量が前記基準貯湯量未満であり、かつ、前記下部貯湯水温が前記ヒートポンプ高効率運転可能温度以下である場合に、前記加熱源併用運転を選択して実行する第３の制御手段と、
を備え、
前記ヒートポンプ式加熱源単独運転の終了時には、前記ヒートポンプ式加熱源の冷却運転を実行すると共に前記燃焼式加熱源を駆動し、前記冷却運転の終了後に前記ヒートポンプ式加熱源及び前記燃焼式加熱源を停止してなる給湯システム。
【請求項３】
前記加熱源併用運転の開始時には、前記燃焼式加熱源を起動した後に前記ヒートポンプ式加熱源を起動してなる請求項１または２に記載の給湯システム。
【請求項４】
前記ヒートポンプ式加熱源単独運転の開始時には、前記ヒートポンプ式加熱源を起動してから規定の時間が経過するまでの期間中に前記燃焼式加熱源を駆動し、当該期間の終了後に前記燃焼式加熱源を停止してなる請求項１から３のうち何れか１項に記載の給湯システム。
【請求項５】
前記ヒートポンプ式加熱源単独運転の開始時には、前記ヒートポンプ式加熱源を起動してから当該ヒートポンプ式加熱源の出湯温度が予め設定された温度判定値以上となるまでの期間中に前記燃焼式加熱源を駆動し、当該期間の終了後に前記燃焼式加熱源を停止してなる請求項１から３のうち何れか１項に記載の給湯システム。
【請求項６】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの下部と上部とを接続する加熱回路と、
前記貯湯タンクの下部から取出した湯水を前記加熱回路を介して前記貯湯タンクの上部に流入させる循環ポンプと、
前記加熱回路に設けられ、前記加熱回路を流れる湯水を加熱可能なヒートポンプ式加熱源と、
前記ヒートポンプ式加熱源よりも下流側で前記加熱回路に設けられ、前記加熱回路を流れる湯水を加熱可能な燃焼式加熱源と、
前記貯湯タンクの下部に貯留された湯水の温度を下部貯湯水温として検出する貯湯温度センサと、
前記ヒートポンプ式加熱源のみを駆動するヒートポンプ式加熱源単独運転、前記燃焼式加熱源のみを駆動する燃焼式加熱源単独運転、及び、前記ヒートポンプ式加熱源と前記燃焼式加熱源の両方を駆動する加熱源併用運転を実行可能な制御部と、
前記下部貯湯水温が予め設定されたヒートポンプ高効率運転可能温度よりも高い場合に、前記燃焼式加熱源単独運転を選択して実行する第１の制御手段と、
前記下部貯湯水温が前記ヒートポンプ高効率運転可能温度以下となっている前記貯湯タンクの下部の貯湯量が基準貯湯量以上である場合に、前記ヒートポンプ式加熱源単独運転を選択して実行する第２の制御手段と、
前記下部貯湯水温が前記ヒートポンプ高効率運転可能温度以下であり、かつ、前記ヒートポンプ高効率運転可能温度以下となっている前記貯湯タンクの下部の貯湯量が前記基準貯湯量未満である場合に、前記加熱源併用運転を選択して実行する第３の制御手段と、
を備えた給湯システム。
【請求項７】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの下部と上部とを接続する加熱回路と、
前記貯湯タンクの下部から取出した湯水を前記加熱回路を介して前記貯湯タンクの上部に流入させる循環ポンプと、
前記加熱回路に設けられ、前記加熱回路を流れる湯水を加熱可能なヒートポンプ式加熱源と、
前記ヒートポンプ式加熱源よりも下流側で前記加熱回路に設けられ、前記加熱回路を流れる湯水を加熱可能な燃焼式加熱源と、
前記ヒートポンプ式加熱源のみを駆動するヒートポンプ式加熱源単独運転、前記燃焼式加熱源のみを駆動する燃焼式加熱源単独運転、及び、前記ヒートポンプ式加熱源と前記燃焼式加熱源の両方を駆動する加熱源併用運転を実行可能な制御部と、
を備え、
前記加熱源併用運転の終了時には、前記ヒートポンプ式加熱源を停止した後に前記燃焼式加熱源を停止してなる給湯システム。
【請求項８】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの下部と上部とを接続する加熱回路と、
前記貯湯タンクの下部から取出した湯水を前記加熱回路を介して前記貯湯タンクの上部に流入させる循環ポンプと、
前記加熱回路に設けられ、前記加熱回路を流れる湯水を加熱可能なヒートポンプ式加熱源と、
前記ヒートポンプ式加熱源よりも下流側で前記加熱回路に設けられ、前記加熱回路を流れる湯水を加熱可能な燃焼式加熱源と、
前記ヒートポンプ式加熱源のみを駆動するヒートポンプ式加熱源単独運転、前記燃焼式加熱源のみを駆動する燃焼式加熱源単独運転、及び、前記ヒートポンプ式加熱源と前記燃焼式加熱源の両方を駆動する加熱源併用運転を実行可能な制御部と、
を備え、
前記ヒートポンプ式加熱源単独運転の終了時には、前記ヒートポンプ式加熱源の冷却運転を実行すると共に前記燃焼式加熱源を駆動し、前記冷却運転の終了後に前記ヒートポンプ式加熱源及び前記燃焼式加熱源を停止してなる給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプと他の加熱源とを備えたハイブリッド式の給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２０１１−１２９４１号公報）に記載されているように、燃焼式加熱源とヒートポンプ式加熱源とを備えたハイブリッド式の給湯システムが知られている。ここで、燃焼式加熱源は、貯湯タンクから供給される湯水を加熱した後に貯湯タンクに再び貯留するものである。また、ヒートポンプ式加熱源は、貯湯タンクに貯留するための湯水を加熱するものであるが、この加熱動作においては、給水源から供給される湯水の温度（給水温度）と外気温度とに応じて運転効率が変化する。このため、従来技術では、給水温度と外気温度とに基いてヒートポンプ式加熱源の状態指数（ＣＯＰ）を算出する。この状態指数は、ヒートポンプ式加熱源の運転状態を評価するための指数である。そして、従来技術では、算出した状態指数と予め定められた目標指数とを比較することにより、当該比較結果に応じてヒートポンプ式加熱源の運転状態を制御するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に記載の従来技術では、給水温度及び外気温度の変化に応じてヒートポンプ式加熱源を起動及び停止することになる。しかしながら、ヒートポンプ加熱源は、圧縮機を用いた冷凍サイクルにより構成されているので、起動されてから定格出力に到達するまでの間にある程度の遅れ時間が存在する。従って、この遅れ時間中には、ヒートポンプの高効率な加熱能力を有効に利用することができず、また、所望の温度よりも低温の温水が貯湯タンクの上部に供給される。
【０００５】
このため、従来技術では、給水源または貯湯タンクから供給される水の温度に基いて、ヒートポンプ式加熱源を起動及び停止する判定を行う構成とした場合に、給湯負荷への出湯中には、給水源の水温が当該判定に用いられることになる。一方、給湯負荷が停止した状態で貯湯タンク側の湯水を沸上げる沸上げ運転中には、貯湯タンクの下部の水温が前記判定に用いられることになる。この結果、従来技術では、前記判定に用いる水温の変動が大きくなるので、ヒートポンプ式加熱源の起動及び停止が短期間のうちに繰返され、ヒートポンプ式加熱源が効率の悪い状態で運転される時間が増加するという問題がある。しかも、運転効率の悪い時間が増加すると、貯湯タンクの上部に中温水が供給される時間が増加するので、システム全体の効率（ＣＯＰ）が大きく低下し、高効率の沸上げ運転を実行できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、システム全体のエネルギ効率を高めることが可能な給湯システムを提供することを目的とする。
【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、湯水を貯湯する貯湯タンクと、貯湯タンクの下部と上部とを接続する加熱回路と、貯湯タンクの下部から取出した湯水を加熱回路を介して貯湯タンクの上部に流入させる循環ポンプと、加熱回路に設けられ、加熱回路を流れる湯水を加熱可能なヒートポンプ式加熱源と、ヒートポンプ式加熱源よりも下流側で加熱回路に設けられ、加熱回路を流れる湯水を加熱可能な燃焼式加熱源と、貯湯タンクの下部に貯留された湯水の温度を下部貯湯水温として検出する貯湯温度センサと、ヒートポンプ式加熱源のみを駆動するヒートポンプ式加熱源単独運転、燃焼式加熱源のみを駆動する燃焼式加熱源単独運転、及び、ヒートポンプ式加熱源と燃焼式加熱源の両方を駆動する加熱源併用運転を実行可能な制御部と、下部貯湯水温が予め設定されたヒートポンプ高効率運転可能温度よりも高い場合に、燃焼式加熱源単独運転を選択して実行する第１の制御手段と、下部貯湯水温がヒートポンプ高効率運転可能温度以下となっている貯湯タンクの下部の貯湯量が基準貯湯量以上である場合に、ヒートポンプ式加熱源単独運転を選択して実行する第２の制御手段と、貯湯タンクの貯湯量が基準貯湯量未満であり、かつ、下部貯湯水温がヒートポンプ高効率運転可能温度以下である場合に、加熱源併用運転を選択して実行する第３の制御手段と、を備え、加熱源併用運転の終了時には、ヒートポンプ式加熱源を停止した後に燃焼式加熱源を停止してなるものである。
また、本発明に係る給湯システムは、湯水を貯湯する貯湯タンクと、貯湯タンクの下部と上部とを接続する加熱回路と、貯湯タンクの下部から取出した湯水を加熱回路を介して貯湯タンクの上部に流入させる循環ポンプと、加熱回路に設けられ、加熱回路を流れる湯水を加熱可能なヒートポンプ式加熱源と、ヒートポンプ式加熱源よりも下流側で加熱回路に設けられ、加熱回路を流れる湯水を加熱可能な燃焼式加熱源と、貯湯タンクの下部に貯留された湯水の温度を下部貯湯水温として検出する貯湯温度センサと、ヒートポンプ式加熱源のみを駆動するヒートポンプ式加熱源単独運転、燃焼式加熱源のみを駆動する燃焼式加熱源単独運転、及び、ヒートポンプ式加熱源と燃焼式加熱源の両方を駆動する加熱源併用運転を実行可能な制御部と、下部貯湯水温が予め設定されたヒートポンプ高効率運転可能温度よりも高い場合に、燃焼式加熱源単独運転を選択して実行する第１の制御手段と、下部貯湯水温がヒートポンプ高効率運転可能温度以下となっている貯湯タンクの下部の貯湯量が基準貯湯量以上である場合に、ヒートポンプ式加熱源単独運転を選択して実行する第２の制御手段と、貯湯タンクの貯湯量が基準貯湯量未満であり、かつ、下部貯湯水温がヒートポンプ高効率運転可能温度以下である場合に、加熱源併用運転を選択して実行する第３の制御手段と、を備え、ヒートポンプ式加熱源単独運転の終了時には、ヒートポンプ式加熱源の冷却運転を実行すると共に燃焼式加熱源を駆動し、冷却運転の終了後にヒートポンプ式加熱源及び燃焼式加熱源を停止してなるものである。
また、本発明に係る給湯システムは、湯水を貯湯する貯湯タンクと、貯湯タンクの下部と上部とを接続する加熱回路と、貯湯タンクの下部から取出した湯水を加熱回路を介して貯湯タンクの上部に流入させる循環ポンプと、加熱回路に設けられ、加熱回路を流れる湯水を加熱可能なヒートポンプ式加熱源と、ヒートポンプ式加熱源よりも下流側で加熱回路に設けられ、加熱回路を流れる湯水を加熱可能な燃焼式加熱源と、貯湯タンクの下部に貯留された湯水の温度を下部貯湯水温として検出する貯湯温度センサと、ヒートポンプ式加熱源のみを駆動するヒートポンプ式加熱源単独運転、燃焼式加熱源のみを駆動する燃焼式加熱源単独運転、及び、ヒートポンプ式加熱源と燃焼式加熱源の両方を駆動する加熱源併用運転を実行可能な制御部と、下部貯湯水温が予め設定されたヒートポンプ高効率運転可能温度よりも高い場合に、燃焼式加熱源単独運転を選択して実行する第１の制御手段と、下部貯湯水温がヒートポンプ高効率運転可能温度以下となっている貯湯タンクの下部の貯湯量が基準貯湯量以上である場合に、ヒートポンプ式加熱源単独運転を選択して実行する第２の制御手段と、下部貯湯水温がヒートポンプ高効率運転可能温度以下であり、かつ、ヒートポンプ高効率運転可能温度以下となっている貯湯タンクの下部の貯湯量が基準貯湯量未満である場合に、加熱源併用運転を選択して実行する第３の制御手段と、を備えたものである。
また、本発明に係る給湯システムは、湯水を貯湯する貯湯タンクと、貯湯タンクの下部と上部とを接続する加熱回路と、貯湯タンクの下部から取出した湯水を加熱回路を介して貯湯タンクの上部に流入させる循環ポンプと、加熱回路に設けられ、加熱回路を流れる湯水を加熱可能なヒートポンプ式加熱源と、ヒートポンプ式加熱源よりも下流側で加熱回路に設けられ、加熱回路を流れる湯水を加熱可能な燃焼式加熱源と、ヒートポンプ式加熱源のみを駆動するヒートポンプ式加熱源単独運転、燃焼式加熱源のみを駆動する燃焼式加熱源単独運転、及び、ヒートポンプ式加熱源と燃焼式加熱源の両方を駆動する加熱源併用運転を実行可能な制御部と、を備え、加熱源併用運転の終了時には、ヒートポンプ式加熱源を停止した後に燃焼式加熱源を停止してなるものである。
また、本発明に係る給湯システムは、湯水を貯湯する貯湯タンクと、貯湯タンクの下部と上部とを接続する加熱回路と、貯湯タンクの下部から取出した湯水を加熱回路を介して貯湯タンクの上部に流入させる循環ポンプと、加熱回路に設けられ、加熱回路を流れる湯水を加熱可能なヒートポンプ式加熱源と、ヒートポンプ式加熱源よりも下流側で加熱回路に設けられ、加熱回路を流れる湯水を加熱可能な燃焼式加熱源と、ヒートポンプ式加熱源のみを駆動するヒートポンプ式加熱源単独運転、燃焼式加熱源のみを駆動する燃焼式加熱源単独運転、及び、ヒートポンプ式加熱源と燃焼式加熱源の両方を駆動する加熱源併用運転を実行可能な制御部と、を備え、ヒートポンプ式加熱源単独運転の終了時には、ヒートポンプ式加熱源の冷却運転を実行すると共に燃焼式加熱源を駆動し、冷却運転の終了後にヒートポンプ式加熱源及び燃焼式加熱源を停止してなるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ヒートポンプ式加熱源の運転効率を向上させ、給湯システム全体のエネルギ効率を高めることができる。これにより、沸上げ運転を省エネルギ化しつつ、貯湯タンクに必要な高温水を貯湯することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１によるハイブリッド式の給湯システムを示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１において、制御部により実行される給湯システムの制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書で使用する各図においては、共通する要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。また、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本明細書において、「湯水」とは、高温水（高温の湯）、低温水（低温の湯、水）及び中温水を意味している。中温水とは、高温と低温の間となる中間温度の温水を意味している。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるハイブリッド式の給湯システムを示す構成図である。この図に示すように、本実施の形態の給湯システムは、貯湯タンク１、ヒートポンプ式加熱源２、燃焼式加熱源３、加熱回路４、循環ポンプ５、貯湯温度センサ６、制御部７等を備えている。貯湯タンク１は、ヒートポンプ式加熱源２及び燃焼式加熱源３により加熱した湯を貯留するもので、例えば上下方向に延びた縦長のタンクにより構成されている。貯湯タンク１には、上部側ほど湯温が高くなり、下部側ほど湯温が低くなるように、温水が積層状態で貯留される。
【００１２】
ヒートポンプ式加熱源２は、大気中の熱を利用して加熱回路４を流れる湯水を加熱し、高温水を生成するもので、ヒートポンプサイクルにより構成されている。燃焼式加熱源３は、例えばガス、灯油、重油、石炭等の燃料を燃焼させることにより、加熱回路４を流れる湯水を加熱し、高温水を生成するものである。なお、本発明では、上記以外の燃料を用いる各種の燃焼式加熱源を採用してもよい。加熱回路４は、配管等により構成され、貯湯タンク１の下部と上部とを接続している。加熱回路４には、湯水の流通方向の上流側から下流側（貯湯タンク１の下部側から上部側）に向けて、循環ポンプ５、ヒートポンプ式加熱源２及び燃焼式加熱源３が順番に設けられている。即ち、燃焼式加熱源３は、ヒートポンプ式加熱源２の下流側に配置されている。循環ポンプ５は、貯湯タンク１の下部から湯水を取出し、当該湯水を加熱回路４を介して貯湯タンク１の上部に流入させる。
【００１３】
また、貯湯タンク１には、貯湯タンク１に貯留された湯水の温度を検出する複数の貯湯温度センサ６が上下方向の異なる位置に設けられている。これらの貯湯温度センサ６によれば、上下方向において一定の貯湯量当たりの貯湯水温を検出することができる。制御部７は、各貯湯温度センサ６の出力に基いて、上下方向における貯湯タンク１内の湯水の温度分布を検出し、当該検出結果に基いて貯湯タンク１内の貯湯量、貯湯温度及び蓄熱量を算出する。また、貯湯温度センサ６は、貯湯タンク１の下部に貯留された湯水の温度を下部貯湯水温Ｔｉｎとして検出する。なお、図１では、例えば５個の貯湯温度センサ６を例示したが、貯湯温度センサ６の個数は、必要に応じて任意に設定すればよいものである。
【００１４】
制御部７は、給湯システムを制御するもので、マイクロコンピュータ等により構成されている。制御部７の入力側には、前述の各貯湯温度センサ６に加えて、ＨＰ入水温度センサ８、ＨＰ出湯温度センサ９、燃焼式入水温度センサ１０、燃焼式出湯温度センサ１１及び外気温度センサ１２が接続されている。ここで、ＨＰ入水温度センサ８は、ヒートポンプ式加熱源２に流入する湯水の温度を検出する。また、ＨＰ出湯温度センサ９は、ヒートポンプ式加熱源２により加熱された高温水の温度を、ヒートポンプ式加熱源２の出湯温度として検出する。
【００１５】
燃焼式入水温度センサ１０は、燃焼式加熱源３に流入する湯水の温度を検出する。燃焼式出湯温度センサ１１は、燃焼式加熱源３により加熱された高温水の温度を、燃焼式加熱源３の出湯温度として検出する。また、外気温度センサ１２は、ヒートポンプ式加熱源２の周囲の外気温度Ｔｏを検出するものである。一方、制御部７の出力側には、ヒートポンプ式加熱源２、燃焼式加熱源３、循環ポンプ５等の機器が接続されている。制御部７は、これらの機器を駆動及び停止することにより、後述のヒートポンプ式加熱源単独運転、燃焼式加熱源単独運転及び加熱源併用運転を実行する。
【００１６】
また、本実施の形態の給湯システムは、図１に示すように、給水配管２０及び給湯配管２１を備えている。給水配管２０は、一端が外部の給水源（図示せず）に接続され、他端が貯湯タンク１の下部に接続されている。給水配管２０は、市水等の低温水を貯湯タンク１の下部に供給するものである。給湯配管２１は、一端が貯湯タンク１の上部に接続され、他端が蛇口、シャワー等の給湯負荷２２に接続されている。給湯配管２１は、貯湯タンク１内の温水を上部側から給湯負荷２２に供給するものである。なお、本発明では、給水配管２０から分岐した給水分岐管と、この給水分岐管を給湯配管２１に接続する混合弁とを設ける構成としてもよい。ここで、混合弁は、貯湯タンク１から給湯配管２１に取出された高温水に対して、給水分岐管を流れる低温水を混合することにより、給湯負荷２２に供給される温水を所望の温度に調整するものである。
【００１７】
［沸上げ運転の運転形態］
次に、貯湯タンク１内の湯水を沸上げる沸上げ運転の運転形態について説明する。制御部７は、沸上げ運転を行うときに、沸上げ運転選択制御を実行する。沸上げ運転選択制御は、貯湯タンク１の貯湯量、下部貯湯水温Ｔｉｎ及び外気温度Ｔｏに基いて、以下に述べるヒートポンプ式加熱源単独運転、燃焼式加熱源単独運転及び加熱源併用運転の何れかを選択して実行するものである。
【００１８】
（ヒートポンプ式加熱源単独運転）
この運転は、２つの加熱源２，３のうちヒートポンプ式加熱源２のみを単独で駆動する運転形態である。ヒートポンプ式加熱源単独運転では、循環ポンプ５を駆動することにより、加熱回路４を介して貯湯タンク１の下部から上部に湯水を循環させながら、ヒートポンプ式加熱源２を作動させる。これにより、貯湯タンク１の下部に滞留する低温水は、加熱回路４の上流側に取出され、循環ポンプ５を通過した後に、ヒートポンプ式加熱源２により加熱されて高温水となる。そして、この高温水は、燃焼式加熱源３及び加熱回路４の下流側を介して貯湯タンク１の上部に戻され、当該タンクの上部側に貯留される。従って、貯湯タンク１内の湯水を加熱する（沸上げる）ことができる。
【００１９】
また、ヒートポンプ式加熱源単独運転において、制御部７は、ＨＰ出湯温度センサ９によりヒートポンプ式加熱源２の出湯温度を検出し、当該検出結果に基いてヒートポンプ式加熱源２の加熱能力、循環ポンプ５の出力等を制御する。また、制御部７は、各貯湯温度センサ６の出力に基いて、貯湯タンク１の貯湯量及び蓄熱量を制御する。これにより、ヒートポンプ式加熱源単独運転では、ユーザの設定等に応じて所望の温度及び湯量を有する温水を貯湯タンク１に貯留することができる。
【００２０】
（燃焼式加熱源単独運転）
この運転は、加熱源２，３のうち燃焼式加熱源３のみを単独で駆動する運転形態である。燃焼式加熱源単独運転では、循環ポンプ５を駆動しつつ、燃焼式加熱源３を作動させる。これにより、貯湯タンク１の下部から加熱回路４の上流側に取出された低温水は、循環ポンプ５及びヒートポンプ式加熱源２を通過した後に、燃焼式加熱源３により加熱されて高温水となる。そして、この高温水は、加熱回路４の下流側を介して貯湯タンク１の上部に戻され、当該タンクの上部側に貯留される。従って、燃焼式加熱源単独運転によれば、ヒートポンプ式加熱源２が停止した状態でも、貯湯タンク１内の湯水を沸上げることができる。
【００２１】
また、燃焼式加熱源単独運転において、制御部７は、燃焼式出湯温度センサ１１により燃焼式加熱源３の出湯温度を検出し、当該検出結果に基いて燃焼式加熱源３の加熱能力、循環ポンプ５の出力等を制御する。また、制御部７は、ヒートポンプ式加熱源単独運転の場合と同様に、貯湯タンク１の貯湯量及び蓄熱量を制御する。これにより、燃焼式加熱源単独運転では、ユーザの設定等に応じて所望の温度及び湯量を有する温水を貯湯タンク１に貯留することができる。
【００２２】
（加熱源併用運転）
この運転は、ヒートポンプ式加熱源２と燃焼式加熱源３の両方を駆動する運転形態である。加熱源併用運転では、循環ポンプ５を駆動しつつ、ヒートポンプ式加熱源２及び燃焼式加熱源３を作動させる。これにより、貯湯タンク１の下部から加熱回路４の上流側に取出された低温水は、循環ポンプ５を通過した後に、ヒートポンプ式加熱源２及び燃焼式加熱源３により順次加熱されて高温水となる。そして、この高温水は、加熱回路４の下流側を介して貯湯タンク１の上部に戻され、当該タンクの上部側に貯留される。加熱源併用運転では、２つの加熱源２，３を併用して湯水を高い加熱能力で沸上げるので、ヒートポンプ式加熱源単独運転及び燃焼式加熱源単独運転と比較して、循環ポンプ５を高回転で駆動する。従って、所望量の湯水を貯湯タンク１に短時間で貯湯することができる。
【００２３】
（沸上げ運転選択制御）
次に、制御部７により実行される沸上げ運転選択制御の具体例について説明する。本実施の形態では、ヒートポンプ式加熱源２と燃焼式加熱源３の両方が加熱回路４、貯湯タンク１等を介して給湯配管２１に接続されている。このため、ヒートポンプ式加熱源単独運転、燃焼式加熱源単独運転及び加熱源併用運転からなる３つの運転形態により沸上げた湯は、いずれも貯湯タンク１等を介して給湯負荷２２に供給することができる。従って、沸上げ運転選択制御では、沸上げ運転を行うときに、貯湯温度センサ６により検出される湯水の温度及び貯湯量と、外気温度センサ１２により検出される外気温度とに基いて、沸上げ運転の効率が高くなるように運転形態を選択する。具体例を挙げると、沸上げ運転選択制御では、以下に述べる第１から第３の制御を実行する。
【００２４】
（第１の制御）
第１の制御は、各貯湯温度センサ６のうち最下部の貯湯温度センサ６により検出される湯水の温度（下部貯湯水温Ｔｉｎ）がヒートポンプ高効率運転可能温度よりも高い場合に、燃焼式加熱源単独運転を選択して実行するものである。ここで、ヒートポンプ高効率運転可能温度は、ヒートポンプ式加熱源２により加熱を行う場合の加熱効率が低下しない水温の上限値に対応して予め設定されるもので、例えば３０℃程度に設定されている。
【００２５】
下部貯湯水温Ｔｉｎ（即ち、ヒートポンプ式加熱源２への入水温度）がヒートポンプ高効率運転可能温度よりも高い場合には、ヒートポンプ式加熱源２を用いると、加熱効率が低下し易い。そこで、この場合には、入水温度により加熱効率が変動しない燃焼式加熱源３のみを用いて沸上げ運転を実行する。燃焼式加熱源３は、沸上げ温度（出湯温度）を一定とした場合において、入水温度が高いほどエネルギ消費が少なくて済む。従って、第１の制御によれば、下部貯湯水温Ｔｉｎが高い場合には、加熱効率が低下するヒートポンプ式加熱源２の使用を回避し、エネルギ消費が少ない燃焼式加熱源３のみを用いて沸上げ運転を効率よく行うことができる。
【００２６】
（第２の制御）
第２の制御は、下部貯湯水温Ｔｉｎが前記ヒートポンプ高効率運転可能温度以下となっている貯湯タンク１の下部の貯湯量が基準貯湯量以上である場合に、ヒートポンプ式加熱源単独運転を選択して実行するものである。ここで、基準貯湯量は、ヒートポンプ式加熱源単独運転により燃焼式加熱源単独運転と比較して高い効率で沸上げ運転を行うことが可能な貯湯量の下限値に対応して設定される。
【００２７】
下部貯湯水温Ｔｉｎがヒートポンプ高効率運転可能温度以下の場合には、ヒートポンプ式加熱源２による沸上げ運転が高い効率で可能となる。但し、ヒートポンプ式加熱源２は、起動してから十分な時間が経過するまで運転効率が低いので、短時間の沸上げ運転に適していない。そこで、制御部７は、まず、各貯湯温度センサ６の出力に基いて、貯湯タンク１の下部貯湯水温Ｔｉｎがヒートポンプ高効率運転可能温度以下となる下部貯湯量を算出し、その貯湯量を沸上げするのに必要な沸上げ運転の継続時間を算出する。次に、ヒートポンプ式加熱源２の起動時の効率低下を考慮しても、前記継続時間が燃焼式加熱源単独運転と比較して高い運転効率を実現可能な時間長であるかどうかを判定する。この判定処理に基いて、ヒートポンプ式加熱源単独運転の方が燃焼式加熱源単独運転よりも高い効率で運転可能となる基準貯湯量が求められるので、第２の制御を実行することができる。
【００２８】
ここで、基準貯湯量の求め方の具体例について説明する。まず、例えばヒートポンプ式加熱源２の起動から立上がりまでに必要な時間（立上がり時間）を１０分とし、１分当たりの沸上げ湯量を１リットルとする。なお、「立上がり」とは、ヒートポンプ式加熱源２の出力が定格出力で安定し、運転効率が十分に上昇した状態を意味している。また、立上がり前のヒートポンプ式加熱源２により沸上げ運転を行うときの効率は、例えば定格状態での効率の２０％程度であるものとする。
【００２９】
この前提において、ヒートポンプ式加熱源２を起動した場合には、立上がり前のヒートポンプ式加熱源２により加熱される湯量が１０リットル（＝立上がり時間１０分×１リットル／分）となる。従って、貯湯タンク１の下部に滞留した湯水のうち、ヒートポンプ高効率運転可能温度以下の温度を有する湯水の量のうち、この１０リットルを超える部分をＡリットルとすれば、このＡリットル分の湯水については、高効率な沸上げ運転が可能となる。
【００３０】
一方、立上がり後のヒートポンプ式加熱源２の効率を１００％（＝１．０）とした場合に、立上がり前のヒートポンプ式加熱源２により１０リットルの湯水を加熱するときの効率は、前述のように２０％（＝０．２）であるから、Ａが下記数１の式を満たすならば、燃焼式加熱源単独運転よりもヒートポンプ式加熱源単独運転の方が高い効率で沸上げ運転を行うことができる。なお、この式において、燃焼式加熱源効率とは、燃焼式加熱源３を用いた場合の効率であり、例えば１．０としてもよい。
【００３１】
［数１］
（１０×０．２＋Ａ×１．０）×ＣＯＰ３＞（１０＋Ａ）×燃焼式加熱源効率
【００３２】
従って、前述の基準貯湯量は、上記数１の式を満たすＡと、立上がり前のヒートポンプ式加熱源２により加熱される湯量１０リットルとの和を最小値として設定することができる。このように、第２の制御では、ヒートポンプ高効率運転可能温度以下の温度を有する湯水の貯湯量が上述の基準貯湯量以上である場合に、ヒートポンプ式加熱源単独運転を選択する。この制御によれば、ヒートポンプ式加熱源２を使用可能な場合でも、更に、ヒートポンプ式加熱源２の起動時の効率低下を考慮して、ヒートポンプ式加熱源単独運転を選択するか否かを決定することができる。従って、ヒートポンプ式加熱源２を有効な条件下においてのみ起動し、沸上げ運転をより効率よく実行することができる。
【００３３】
（第３の制御）
第３の制御は、貯湯タンク１の貯湯量が基準貯湯量未満であり、かつ、下部貯湯水温Ｔｉｎがヒートポンプ高効率運転可能温度以下である場合に、加熱源併用運転を選択して実行するものである。ヒートポンプ高効率運転可能温度以下の温度を有する湯水の貯湯量が基準貯湯量未満である場合には、前述したように、ヒートポンプ式加熱源２だけでは沸上げ運転の効率が低下するので、ヒートポンプ式加熱源２と燃焼式加熱源３とを併用する。
【００３４】
この場合、制御部７は、ヒートポンプ式加熱源２が高効率で運転される運転条件を下部貯湯水温Ｔｉｎ及び貯湯量に基いて決定し、決定した運転条件でヒートポンプ式加熱源２を運転する。一般に入水温度が同じ場合は、出湯温度（沸上げ温度）が低いほうがヒートポンプ式加熱源は高効率となる。このとき、ヒートポンプ式加熱源２の出湯温度が目標の出湯温度に対して不足する分は、下流側の燃焼式加熱源３により沸上げて補うようにする。このように、第３の制御によれば、下部貯湯水温Ｔｉｎまたは貯湯量がヒートポンプ式加熱源２を高効率で運転可能な最適条件の範囲外であっても、沸上げ運転の効率を可能な限り高めることができる。
【００３５】
（外気温度対応）
また、本実施の形態では、外気温度センサ１２により検出される外気温度Ｔｏも考慮して沸上げ運転時の運転形態を選択してもよい。詳しく述べると、制御部７は、外気温度Ｔｏがヒートポンプ高効率運転可能外気温度以上である場合に、ヒートポンプ式加熱源単独運転を選択して実行する。また、外気温度Ｔｏがヒートポンプ高効率運転可能外気温度未満である場合には、加熱源併用運転を選択して実行する。ここで、ヒートポンプ高効率運転可能外気温度は、ヒートポンプ式加熱源２の加熱効率が低下しない外気温度の下限値に対応して予め設定されるもので、例えば５℃程度に設定されている。
【００３６】
上述した外気温度対応の処理は、第２及び第３の制御において、追加の判定処理として用いるのが好ましい。この場合、第２の制御では、下部貯湯水温Ｔｉｎがヒートポンプ高効率運転可能温度以下である状態において、貯湯タンク１の貯湯量が基準貯湯量以上であり、かつ、外気温度Ｔｏがヒートポンプ高効率運転可能外気温度以上である場合に、ヒートポンプ式加熱源単独運転を選択する。また、第３の制御では、下部貯湯水温Ｔｉｎがヒートポンプ高効率運転可能温度以下である状態において、貯湯タンク１の貯湯量が基準貯湯量未満であるか、または、外気温度Ｔｏがヒートポンプ高効率運転可能外気温度未満である場合に、加熱源併用運転を選択する。
【００３７】
上記制御によれば、下部貯湯水温Ｔｉｎ、基準貯湯量及び外気温度Ｔｏがヒートポンプ式加熱源２の高効率運転を可能とする条件を満たす場合にのみ、ヒートポンプ式加熱源単独運転を実行することができる。従って、ヒートポンプ式加熱源２をより有効な条件下においてのみ起動し、沸上げ運転の効率化を促進することができる。
【００３８】
また、上記の外気温度対応により加熱源併用運転を実行する場合には、ヒートポンプ式加熱源２が高効率で運転される運転条件を下部貯湯水温Ｔｉｎ及び外気温度Ｔｏに基いて決定し、決定した運転条件でヒートポンプ式加熱源２を運転する。このとき、ヒートポンプ式加熱源２の出湯温度が目標の出湯温度に対して不足する分は、下流側の燃焼式加熱源３により沸上げるようにする。これにより、下部貯湯水温Ｔｉｎまたは外気温度Ｔｏがヒートポンプ式加熱源２を高効率で運転可能な最適条件の範囲外であっても、沸上げ運転の効率を可能な限り高めることができる。
【００３９】
また、加熱源併用運転の開始時には、燃焼式加熱源３を先に起動し、その後にヒートポンプ式加熱源２を起動するのが好ましい。これにより、ヒートポンプ式加熱源２の立上がり時に生じる低温水を下流側の燃焼式加熱源３により必要な温度まで加熱してから貯湯タンク１の上部に流入させることができる。従って、立上がり時の低温水がそのまま貯湯タンク１の上部に流入してシステムの効率が低下するのを防止することができる。
【００４０】
また、加熱源併用運転の終了時には、ヒートポンプ式加熱源２を先に停止し、その後に燃焼式加熱源３を停止するのが好ましい。これにより、ヒートポンプ式加熱源２の停止時に生じる低温水を下流側の燃焼式加熱源３により必要な温度まで加熱してから貯湯タンク１の上部に流入させることができる。従って、停止時の低温水がそのまま貯湯タンク１の上部に流入してシステムの効率が低下するのを防止することができる。
【００４１】
上述したように、本実施の形態によれば、ヒートポンプ式加熱源２の運転効率を向上させ、給湯システム全体のエネルギ効率を高めることができる。これにより、沸上げ運転を省エネルギ化しつつ、貯湯タンク１に必要な高温水を貯湯することができる。
【００４２】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図２を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図２は、本発明の実施の形態１において、制御部７により実行される給湯システムの制御の一例を示すフローチャートである。なお、この図に示すルーチンは、沸上げ運転の要求が発生した場合に実行する制御のみを記載したものであり、給湯システムに関する他の制御は省略している。
【００４３】
図２に示すルーチンでは、まず、ステップＳ１では、下部貯湯水温Ｔｉｎがヒートポンプ高効率運転可能温度（図中には、ＨＰ高効率入水と表記）よりも高いか否かを判定する。ステップＳ１の判定が成立した場合には、ステップＳ２に移行し、燃焼式加熱源単独運転を実行した後に、本ルーチンを終了する。
【００４４】
また、ステップＳ１の判定が不成立の場合には、ステップＳ３に移行し、貯湯タンク１の下部の貯湯量が基準貯湯量以上であるか否かを判定する。ステップＳ３の判定が成立した場合には、ステップＳ４に移行し、外気温度Ｔｏがヒートポンプ高効率運転可能温度（図中には、ＨＰ高効率外気と表記）以上であるか否かを判定する。そして、ステップＳ４の判定が成立した場合には、ステップＳ５に移行し、ヒートポンプ式加熱源単独運転を実行した後に、本ルーチンを終了する。
【００４５】
一方、ステップＳ３，Ｓ４のうち何れかの判定が不成立の場合には、ステップＳ６に移行する。そして、加熱源併用運転を実行し、本ルーチンを終了する。なお、図２に示すルーチンでは、ステップＳ１，Ｓ２が第１の制御手段の具体例を示し、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５が第２の制御手段の具体例を示している。また、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ６は、第３の制御手段の具体例を示している。
【００４６】
なお、本発明は、図２に示すフローチャートに限定されるものではない。即ち、本発明では、例えば給湯使用が短時間に集中したこと等により貯湯タンク１の残湯量が不足した場合に、給湯要求を満たすために加熱源併用運転を実行するようにしてもよい。これにより、２つの加熱源２，３を併用して単位時間当たりの高温水の生成量を増加させることができるので、給湯負荷２２側での給湯要求に対応して高い給湯能力を実現することができる。
【００４７】
（ヒートポンプ式加熱源の起動時制御）
また、本発明では、ヒートポンプ式加熱源単独運転を開始するときに、ヒートポンプ式加熱源２を起動してから規定の時間が経過するまでの期間中に燃焼式加熱源３を駆動し、当該期間の終了後に燃焼式加熱源３を停止するようにしてもよい。ここで、「規定の時間」とは、例えば前述の立上がり時間に相当するものである。また、この制御では、ヒートポンプ式加熱源２を起動してから当該ヒートポンプ式加熱源２の出湯温度が予め設定された温度判定値以上となるまでの期間中に燃焼式加熱源３を駆動し、当該期間の終了後に燃焼式加熱源３を停止するようにしてもよい。ここで、「温度判定値」とは、例えば立上がり後に定格運転を行うヒートポンプ式加熱源２の出湯温度に対応して設定される。
【００４８】
上記起動時制御によれば、ヒートポンプ式加熱源単独運転の開始時には、立上がり前のヒートポンプ式加熱源２から貯湯タンク１の上部に低温の湯水が流入するのを防止することができる。また、本発明では、ヒートポンプ式加熱源２を燃焼式加熱源３よりも上流側に配置しているので、燃焼式加熱源３を運転しても、ヒートポンプ式加熱源２への入水温度が変化しない。これにより、上記起動時制御が可能となるので、システム全体の運転を省エネルギ化しつつ、貯湯タンク１に高温水を安定的に貯湯することができる。
【００４９】
（ヒートポンプ式加熱源の停止時制御）
さらに、本発明では、ヒートポンプ式加熱源単独運転を終了するときに、ヒートポンプ式加熱源２の停止動作（例えば、ヒートポンプ式加熱源の圧縮機を停止し、熱交換器等に残った熱エネルギーを通水により取り去り、ヒートポンプ式加熱源を冷却する冷却運転）を実行すると共に、燃焼式加熱源３を駆動し、冷却運転が終了した後に加熱源２，３の両方を停止するようにしてもよい。これにより、ヒートポンプ式加熱源２の停止動作中に生じる低温の湯水が貯湯タンク１の上部に流入するのを防止することができる。従って、システム全体の運転を省エネルギ化しつつ、貯湯タンク１に高温水を安定的に貯湯することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  貯湯タンク，２  ヒートポンプ式加熱源，３  燃焼式加熱源，４  加熱回路，５  循環ポンプ，６  貯湯温度センサ，７  制御部，８  ＨＰ入水温度センサ，９  ＨＰ出湯温度センサ，１０  燃焼式入水温度センサ，１１  燃焼式出湯温度センサ，１２  外気温度センサ，２０  給水配管，２１  給湯配管，２２  給湯負荷
【図１】
0006398577.tif 000002
【図２】
0006398577.tif 000003