(57)【要約】【課題】フィードバック制御による能力モードの切替えと比較して、タンクが蓄熱満タン状態または蓄熱空ら状態になることの防止を容易に実現することが可能な暖房システムを提供する。【解決手段】ヒートポンプユニット制御部は、上段側能力モードと下段側能力モードとでヒートポンプ２１が交互に運転される場合においてヒートポンプの平均加熱能力が目標加熱能力に合うように、上段側運転時間と下段側運転時間とを決定する。そして、その決定した上段側運転時間にわたる上段側能力モードでのヒートポンプ運転と下段側運転時間にわたる下段側能力モードでのヒートポンプ運転とを交互に切り替えて、ヒートポンプを運転する。従って、タンクが蓄熱満タン状態または蓄熱空ら状態になることの防止を、フィードバック制御による能力モードの切替えと比較して容易に実現することが可能である。【選択図】図４
2016061553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
暖房を行う暖房端末（９０）へ供給され該暖房端末で放熱させられる熱媒体を貯めるタンク（３０）と、
冷媒の熱で前記熱媒体を加熱するヒートポンプ（２１）と、
前記ヒートポンプの加熱能力に対する目標値である目標加熱能力を決定する目標加熱能力決定手段（Ｓ２）と、
前記ヒートポンプの加熱能力が段階的に切り替わるように予め定められた複数の能力モードのうち前記加熱能力が前記目標加熱能力を上回る上段側能力モードと前記複数の能力モードのうち前記加熱能力が前記目標加熱能力を下回る下段側能力モードとで前記ヒートポンプが交互に運転される場合において前記ヒートポンプの平均化された平均加熱能力が前記目標加熱能力に合うように、前記ヒートポンプが前記上段側能力モードによって運転される上段側運転時間（ＰＤｕ）と前記下段側能力モードによって運転される下段側運転時間（ＰＤｄ）とを決定する運転時間決定手段（Ｓ５）と、
前記上段側運転時間にわたる前記上段側能力モードでの前記ヒートポンプの運転と前記下段側運転時間にわたる前記下段側能力モードでの前記ヒートポンプの運転とを交互に切り替えて、前記ヒートポンプを運転するヒートポンプ運転手段（Ｓ６）とを備えていることを特徴とする暖房システム。
【請求項２】
前記タンクから流出した前記熱媒体を前記暖房端末へ流入する前に加熱する補助熱源装置（８６）を備え、
前記目標加熱能力決定手段は、前記暖房端末での暖房負荷から前記補助熱源装置の加熱能力を除いた値を前記目標加熱能力とすることを特徴とする請求項１に記載の暖房システム。
【請求項３】
外気温度（Ｔａｍ）を検出する外気温度検出装置（２６３）と、
前記複数の能力モードの中から前記上段側能力モードと前記下段側能力モードとを選択する能力モード選択手段（Ｓ３、Ｓ４）とを備え、
前記ヒートポンプでは前記冷媒は外気から吸熱し、
前記能力モード選択手段は、
前記複数の能力モードにおける前記ヒートポンプの加熱能力を前記外気温度に基づいてそれぞれ算出し、
前記複数の能力モードの中から、前記算出した加熱能力が前記目標加熱能力を上回っている中で該目標加熱能力に最も近い能力モードを前記上段側能力モードとして選択すると共に、前記算出した加熱能力が前記目標加熱能力を下回っている中で該目標加熱能力に最も近い能力モードを前記下段側能力モードとして選択することを特徴とする請求項１または２に記載の暖房システム。
【請求項４】
前記タンクから前記暖房端末へ前記熱媒体を送る暖房用往路（５６）に設けられ、前記タンクから前記暖房端末へ流出する前記熱媒体の流出温度（ＴＭＰ１）を検出する流出温度検出装置（５８）と、
前記暖房端末から前記タンクへ前記熱媒体を戻す暖房用復路（６０）に設けられ、前記暖房端末から前記タンクへ戻る前記熱媒体の戻り温度（ＴＭＰ２）を検出する戻り温度検出装置（６２）と、
前記暖房端末に流れる前記熱媒体の流量を測定する流量測定装置（５９）とを備え、
前記目標加熱能力決定手段は、前記暖房端末での暖房によって前記タンク内から持ち出される単位時間当たりの消費熱量（Ｗｗ）を、前記熱媒体の流出温度から前記戻り温度を差し引いた温度差（ΔＴＭＰ１２）と前記流量測定装置によって測定された流量との積に基づいて算出し、該算出した単位時間当たりの消費熱量を前記目標加熱能力とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の暖房システム。
【請求項５】
前記タンク内に貯えられている前記熱媒体のうち予め定められた温度閾値以上になっている該熱媒体の高温貯留量が予め定められた第１貯留量閾値（ＬＶ１）以上になった場合には、前記運転時間決定手段が決定した前記上段側運転時間および前記下段側運転時間のうちの少なくとも一方を、前記上段側運転時間と前記下段側運転時間とを合計した合計運転時間（ＣＹＣ）の中で前記上段側運転時間が占める上段側運転割合（ＲＴｄｙ）が小さくなるように補正する一方で、前記熱媒体の高温貯留量が、前記第１貯留量閾値よりも小さい予め定められた第２貯留量閾値（ＬＶ２）以下になった場合には、前記運転時間決定手段が決定した前記上段側運転時間および前記下段側運転時間のうちの少なくとも一方を前記上段側運転割合が大きくなるように補正する補正手段（Ｓ５１、Ｓ５２、Ｓ５３、Ｓ５４）を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の暖房システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプで加熱された熱媒体の熱で暖房を行う暖房システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプで熱媒体を加熱する暖房システムでは、暖房負荷に対しヒートポンプの加熱能力が大きい場合には、タンク内に貯まる蓄熱量は次第に増加していく。このとき、タンク内の蓄熱量がその上限に近づくと、要するにタンクが蓄熱満タン状態に近づくと、タンク内から高温の熱媒体がヒートポンプへ流入するため、ヒートポンプの構成機器などの保護のためにヒートポンプの運転を停止する必要がある。
【０００３】
逆に、暖房負荷に対しヒートポンプの加熱能力が小さい場合には、タンク内の蓄熱量は次第に減少していく。このとき、タンク内の蓄熱量がその下限に近づくと、要するにタンクが蓄熱空ら状態に近づくと、放熱器である暖房端末へ暖房可能な熱媒体を十分に供給できなくなる。また、ヒートポンプのほかに、例えばガス加熱装置等の補助熱源装置が設けられていれば、その補助熱源装置によって熱媒体の再加熱が必要となる。
【０００４】
これらの状態はどちらもシステム効率を大きく下げることに繋がるので、極力防止されるようにヒートポンプの加熱能力を調整する必要がある。その方法、すなわち暖房の実行に対しヒートポンプの加熱能力を過不足なく調整する方法が、例えば特許文献１に記載された給湯装置に採用されている。
【０００５】
具体的に、特許文献１の給湯装置は暖房システムとしての機能を含んでおり、その給湯装置が有するヒートポンプは、タンク内の熱媒体を加熱する加熱能力が複数段のレベルに調整されるものである。そして、給湯装置の制御装置は、放熱器の熱媒体目標出口温度と検出された放熱器の熱媒体出口温度との温度差が、予め定めた第１の所定時間以上継続して予め定めた第１の所定温度以上である場合には、ヒートポンプの加熱能力をより上段の能力値に上げる。また、その制御装置は、上記温度差が、予め定めた第２の所定時間以上継続して、第１の所定温度よりも小さい値に設定された第２の所定温度未満である場合には、ヒートポンプの加熱能力をより下段の能力値に下げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２２５５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の給湯装置のように、ヒートポンプの加熱能力が連続的に変化させられずに予め設定された種類（能力モード、レベル）で段階的に変化させられる場合には、ヒートポンプの加熱能力が必要な暖房負荷に対してどうしても合わない状態が生じ得る。その場合、給湯装置の制御装置は、必要な暖房負荷に最も近い加熱能力を発揮する能力モードを選択する。しかし、暖房システムとしての給湯装置の運転中にタンクが蓄熱満タン状態にも蓄熱空ら状態にもならないようにするためには、例えば、暖房負荷よりも大きい上段側加熱能力を発揮する能力モード（上段側能力モード）と、暖房負荷よりも小さい下段側加熱能力を発揮する能力モード（下段側能力モード）とを交互に切り替えることで、ヒートポンプの平均化された平均加熱能力が暖房負荷と同じになるようにしなければならない。
【０００８】
このとき、上段側能力モードと下段側能力モードとの間で能力モードの切替えが制御装置から指示されても、それぞれの能力モードで加熱能力が安定するまでには、能力モードの切替え時から或る程度の時間を要する。例えば、図９のタイムチャートに示すように、上段側能力モードと下段側能力モードとの間で能力モードの切替えが周期的に行われた場合、タンク内の蓄熱量は脈動する。
【０００９】
そのため、上記能力モードの切替えが、例えばタンク内に貯えられた熱媒体の温度変化に基づきフィードバック制御で行われるとすると、コストダウン等のためタンク容量を小さくするほど、その分、図９に示すタンク内の蓄熱量の脈動により、その脈動のピークにおいてタンクは蓄熱満タン状態または蓄熱空ら状態に近づき易くなる。
【００１０】
例えば、熱媒体は、図１０（ａ）（ｂ）のようにタンク内に貯えられている。図１０は、タンク内に貯えられている熱媒体の様子を模式的に示した図であり、（ａ）は大型のタンクを表し、（ｂ）は小型のタンクを表している。図１０（ａ）（ｂ）に示す何れのタンクでも、暖房可能な高温の高温流体（高温熱媒体）と、暖房には適さない低温の低温流体（低温熱媒体）とがタンク内に混在している場合は、タンク上部に高温流体が貯えられ、高温流体に対し温度境界層を挟んだタンク下部に低温流体が貯えられる。そして、破線Ｌｆはタンクが蓄熱満タン状態にあるときの温度境界層を示し、破線Ｌｅはタンクが蓄熱空ら状態にあるときの温度境界層を示している。また、矢印ΔＬＶは破線Ｌｆと破線Ｌｅとの間のタンク容積を示している。
【００１１】
この図１０（ａ）（ｂ）の矢印ΔＬＶを対比すれば判るように、図１０（ｂ）に示す小型のタンクでは、図１０（ａ）に示す大型のタンクと比較して、蓄熱満タン状態と蓄熱空ら状態との間のタンクの容積差（矢印ΔＬＶ参照）が小さいので、その分、タンク内の蓄熱量の脈動により、タンクは一時的に蓄熱満タン状態または蓄熱空ら状態に近づき易くなる。
【００１２】
従って、タンク容量を小さくした場合、そのタンク容量によっては、上記熱媒体の温度変化に基づいた能力モードの切替えがタンク内の蓄熱量の変化に対して間に合わなくなり、その結果、暖房システムの運転効率すなわちシステム効率が低下するという問題が生じる。
【００１３】
本発明は上記点に鑑みて、フィードバック制御による能力モードの切替えと比較して、タンクが蓄熱満タン状態または蓄熱空ら状態になることの防止を容易に実現することが可能な暖房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】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の暖房システムの発明では、暖房を行う暖房端末（９０）へ供給されその暖房端末で放熱させられる熱媒体を貯めるタンク（３０）と、
冷媒の熱で熱媒体を加熱するヒートポンプ（２１）と、
ヒートポンプの加熱能力に対する目標値である目標加熱能力を決定する目標加熱能力決定手段（Ｓ２）と、
ヒートポンプの加熱能力が段階的に切り替わるように予め定められた複数の能力モードのうち加熱能力が目標加熱能力を上回る上段側能力モードと複数の能力モードのうち加熱能力が目標加熱能力を下回る下段側能力モードとでヒートポンプが交互に運転される場合においてヒートポンプの平均化された平均加熱能力が目標加熱能力に合うように、ヒートポンプが上段側能力モードによって運転される上段側運転時間（ＰＤｕ）と下段側能力モードによって運転される下段側運転時間（ＰＤｄ）とを決定する運転時間決定手段（Ｓ５）と、
上段側運転時間にわたる上段側能力モードでのヒートポンプの運転と下段側運転時間にわたる下段側能力モードでのヒートポンプの運転とを交互に切り替えて、ヒートポンプを運転するヒートポンプ運転手段（Ｓ６）とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
上述の発明によれば、運転時間決定手段は、ヒートポンプが上段側能力モードと下段側能力モードとで交互に運転される場合においてヒートポンプの平均加熱能力が目標加熱能力に合うように、ヒートポンプが上段側能力モードによって運転される上段側運転時間と下段側能力モードによって運転される下段側運転時間とを決定するので、フィードバック制御による能力モードの切替えと比較して、能力モードの切替えタイミングがタンク内の蓄熱量変化に対して遅れにくい。従って、タンクが蓄熱満タン状態または蓄熱空ら状態になることの防止を、上記フィードバック制御による切替えと比較して容易に実現することが可能である。
【００１６】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した括弧内の各符号は、後述する実施形態に記載の具体的内容との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態のヒートポンプ式加熱装置である暖房システム１０の概略構成を示した図である。
【図２】図１の暖房システム１０に含まれるヒートポンプユニット２０の概略構成を示した図である。
【図３】図１の暖房システム１０において、各能力モードにおけるヒートポンプ２１の加熱能力と外気温度Ｔａｍとの関係を示した図である。
【図４】第１実施形態においてヒートポンプユニット制御部２７の制御処理を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態において、上段側能力モードおよび下段側能力モードでのヒートポンプ２１の加熱能力と目標加熱能力との大小関係を例示した図である。
【図６】第１実施形態の暖房システム１０におけるタイムチャートであって、上段側能力モードと下段側能力モードとが交互に切り替えられるヒートポンプ運転において各能力モードの継続時間を表したタイムチャートである。
【図７】第２実施形態においてヒートポンプユニット制御部２７の制御処理を示すフローチャートであって、図４に相当するフローチャートである。
【図８】他の実施形態において暖房用熱媒体流量Ｑｗを算出するために用いられるマップであって、第２循環ポンプ８７の回転数Ｎｈｔと暖房用熱媒体流量Ｑｗとの関係を示した図である。
【図９】発明が解決しようとする課題を説明するための図であって、ヒートポンプの能力モードの切替えとタンク内の蓄熱量との関係を示したタイムチャートである。
【図１０】発明が解決しようとする課題を説明するための図であって、タンク内に貯えられている熱媒体の様子を模式的に示した図であり、（ａ）が大型のタンクを表し（ｂ）が小型のタンクを表すように構成された図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態のヒートポンプ式加熱装置である暖房システム１０の概略構成を示した図である。図１の矢印ＤＲ１は、暖房システム１０が設置された状態でのタンク３０の天地方向ＤＲ１（上下方向ＤＲ１）を示している。図１に示すように、暖房システム１０は、ヒートポンプユニット２０と、タンクユニット２８と、暖房ユニット８０と、暖房端末９０とを備えている。
【００２０】
タンクユニット２８は、暖房端末９０へ供給される熱媒体を貯めるタンク３０と、例えばサーミスタから成る複数の温度センサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４８、５８、６２と、流量計５９と、混合弁６６とを備えている。本実施形態の熱媒体は水溶液、詳細には不凍液である。
【００２１】
タンク３０内は熱媒体で満たされている。タンク３０には、上部タンク温度センサ４２ａ、中部タンク温度センサ４２ｂ、および下部タンク温度センサ４２ｃ（特に区別しない場合には、単にタンク温度センサ４２と呼ぶ）が設けられている。上部タンク温度センサ４２ａはタンク３０の上部（例えばタンク３０の頂部から僅かに下がった位置）に設けられている。下部タンク温度センサ４２ｃはタンク３０の下部（例えばタンク３０の底部から僅かに上がった位置）に設けられている。また、中部タンク温度センサ４２ｂはタンク３０の中間部（例えばタンク３０の上下方向ＤＲ１における中央位置）に設けられている。
【００２２】
上部タンク温度センサ４２ａ、中部タンク温度センサ４２ｂ、および下部タンク温度センサ４２ｃはそれぞれ、タンクユニット２８のコントローラであるタンクユニット制御部５４に接続されている。タンクユニット制御部５４、後述するヒートポンプユニット制御部２７および暖房ユニット制御部８８は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。また、これらの制御部２７、５４、８８は互いに電気的に接続されており、相互に通信可能となっている。
【００２３】
また、タンクユニット制御部５４は、複数のタンク温度センサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃの検出温度信号に基づいて、そのタンク温度センサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃの配置に対応した各水位レベルでの熱媒体の温度および貯留量を検出することができる。すなわち、タンクユニット制御部５４は、タンク３０内に貯えられている熱媒体のうち予め定められた温度閾値以上になっている高温熱媒体の貯留量を検出する貯留量検出手段５４１としての機能を備えている。例えば、複数のタンク温度センサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃのうち或るタンク温度センサ４２の検出温度が暖房用熱量として使用できる上記温度閾値以上になっていた場合には、タンク３０内の最上部からそのタンク温度センサ４２の位置までは、暖房に使用できる熱媒体が貯まっていることになる。なお、以下の説明では、上記高温熱媒体の貯留量を熱媒体の高温貯留量とも言う。
【００２４】
タンクユニット制御部５４は、タンク温度センサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃの検出信号に基づいて取得した熱媒体の高温貯留量を、ヒートポンプユニット制御部２７および暖房ユニット制御部８８へ逐次出力する。また、タンクユニット制御部５４は、その高温貯留量の残量が無いまたは略無いことを示す予め実験的に設定されたタンク残量下限値以下に熱媒体の高温貯留量がなった場合には、その旨の情報をヒートポンプユニット制御部２７および暖房ユニット制御部８８へ出力する。また、上記熱媒体の高温貯留量がタンク３０容量と同じ又は略同じにまで大きくなった場合には、その旨の情報をヒートポンプユニット制御部２７および暖房ユニット制御部８８へ出力する。
【００２５】
タンク３０は、蓄熱用往路３４と蓄熱用復路３２とをそれぞれ介して、ヒートポンプユニット２０に接続されている。蓄熱用往路３４は、タンク３０からヒートポンプユニット２０へ熱媒体を送る管路であり、タンク３０の底部に接続されている。蓄熱用復路３２は、ヒートポンプユニット２０からタンク３０へ熱媒体を戻す管路であり、タンク３０の頂部に接続されている。蓄熱用往路３４および蓄熱用復路３２は、ヒートポンプユニット２０とタンク３０との間で熱媒体を循環させる循環経路を構成している。その循環経路には、ヒートポンプユニット２０が有する第１循環ポンプ２２が設けられている。本実施形態の第１循環ポンプ２２は、ヒートポンプユニット２０に内蔵されているが、第１循環ポンプ２２の位置は特に限定されない。
【００２６】
暖房端末９０は、タンク３０からの熱媒体を放熱させることにより暖房を行う。暖房端末９０は、例えば、パネルヒータ、パネルラジエータ、床暖房、ファンコンベクタ、または温水式ルームエアコンなどである。暖房端末９０は、暖房用往路５６と暖房用復路６０とをそれぞれ介して、タンク３０に接続されている。すなわち、暖房端末９０は、タンク３０に貯えられた熱媒体が供給される供給対象となっている。
【００２７】
暖房用往路５６は、タンク３０から暖房端末９０へ熱媒体を送る管路であり、タンク３０の頂部に接続されている。暖房用復路６０は、暖房端末９０からタンク３０へ熱媒体を戻す管路であり、タンク３０の底部に接続されている。暖房用往路５６および暖房用復路６０は、タンク３０と暖房端末９０との間で熱媒体を循環させる循環経路を構成している。
【００２８】
暖房用往路５６は、暖房ユニット８０を経由して、暖房端末９０に接続されている。暖房ユニット８０は燃焼式の熱源機である。暖房ユニット８０は、可燃性ガスを燃焼させるバーナー装置８６と、第２循環ポンプ８７と、そのバーナー装置８６および第２循環ポンプ８７を制御するコントローラとしての暖房ユニット制御部８８とを有している。
【００２９】
暖房ユニット８０のバーナー装置８６は暖房用のものであり、必要に応じて、暖房用往路５６を流れる熱媒体を加熱する。すなわち、バーナー装置８６は、ヒートポンプユニット２０に対して補助的に設けられて熱媒体を加熱する補助熱源装置として機能する。具体的には、暖房ユニット制御部８８は、熱媒体の高温貯留量がタンク残量下限値以下になったという情報をタンクユニット制御部５４から得た場合に、バーナー装置８６を点火し、暖房ユニット８０の加熱運転を実施する。
【００３０】
第２循環ポンプ８７は暖房用往路５６に設けられ、暖房端末９０とタンクユニット２８との間で熱媒体を循環させる。この構成によると、暖房用往路５６を通って暖房端末９０に送られる熱媒体の温度が低すぎるときは、バーナー装置８６で暖房用往路５６を流れる熱媒体を加熱することにより、暖房端末９０に送られる熱媒体の温度を上昇させることができる。なお、第２循環ポンプ８７を設ける位置は、暖房ユニット８０に限られず、特に限定されない。
【００３１】
暖房用往路５６と暖房用復路６０との間にはバイパス経路６４が設けられており、そのバイパス経路６４は暖房用往路５６と暖房用復路６０とを相互に接続している。すなわち、バイパス経路６４は、暖房ユニット８０および暖房端末９０に対して並列的に配管されている。そのため、バイパス経路６４は、暖房用復路６０を流れる熱媒体の一部又は全部を、タンク３０を経由することなく、暖房用復路６０から暖房用往路５６へ送ることができる。
【００３２】
また、暖房用復路６０からバイパス経路６４へ分岐する分岐位置には混合弁６６が設けられている。暖房用復路６０からバイパス経路６４を介して暖房用往路５６へ送られる熱媒体の流量と、暖房用復路６０からタンク３０を介して暖房用往路５６へ送られる熱媒体の流量との比率が、この混合弁６６によって調整されるようになっている。
【００３３】
混合弁６６は、タンクユニット制御部５４に接続されており、その動作はタンクユニット制御部５４によって制御される。この構成によると、暖房用往路５６を通って暖房端末９０に送られる熱媒体の温度が高すぎるときは、暖房用復路６０を流れる放熱後の熱媒体を、暖房用往路５６を流れる熱媒体に合流させることによって、暖房端末９０に送られる熱媒体の温度を低下させることができる。
【００３４】
暖房用往路５６には、第１暖房往路温度センサ４８と第２暖房往路温度センサ５８と流量計５９とが設けられている。第１暖房往路温度センサ４８は、バイパス経路６４が暖房用往路５６に合流する合流点よりも上流側に設けられており、タンク３０から暖房用往路５６に送られる熱媒体の温度を検出する。第２暖房往路温度センサ５８は、バイパス経路６４が暖房用往路５６に合流する合流点よりも下流側に設けられており、タンク３０から暖房用往路５６に送られる熱媒体とバイパス経路６４から暖房用往路５６に送られる熱媒体が混合した後の温度を検出する。すなわち、第２暖房往路温度センサ５８は、タンク３０から暖房端末９０へ流出する熱媒体の流出温度ＴＭＰ１（熱媒体流出温度ＴＭＰ１）を検出する流出温度検出装置である。
【００３５】
流量計５９は、熱媒体の流量を測定する流量測定装置である。流量計５９は、バイパス経路６４が暖房用往路５６に合流する合流点よりも下流側に設けられており、暖房端末９０に流れる熱媒体の流量Ｑｗすなわち暖房用熱媒体流量Ｑｗを検出する。流量計５９は、その暖房用熱媒体流量Ｑｗを示す検出信号をタンクユニット制御部５４へ出力する。
【００３６】
暖房用復路６０には暖房復路温度センサ６２が設けられており、暖房復路温度センサ６２は混合弁６６よりも上流側に配置されている。暖房復路温度センサ６２は、暖房用復路６０を流れる熱媒体の温度を検出する。すなわち、暖房復路温度センサ６２は、暖房端末９０からタンク３０へ戻る熱媒体の戻り温度ＴＭＰ２（熱媒体戻り温度ＴＭＰ２）を検出する戻り温度検出装置である。
【００３７】
第１暖房往路温度センサ４８、第２暖房往路温度センサ５８、および暖房復路温度センサ６２はそれぞれ、タンクユニット制御部５４に接続されている。タンクユニット制御部５４は、第１暖房往路温度センサ４８、第２暖房往路温度センサ５８、および暖房復路温度センサ６２の検出温度に基づいて、混合弁６６の動作を制御することで、暖房端末９０に送られる熱媒体の温度を所望の温度に調整することができる。
【００３８】
図１のヒートポンプユニット２０は、ヒートポンプ２１の冷媒循環路２１１（図２参照）を循環する冷媒で、蓄熱用往路３４から送られる熱媒体を加熱する。ヒートポンプユニット２０は、具体的には、図２に示すように構成されている。図２は、ヒートポンプユニット２０の概略構成を示した図である。
【００３９】
ヒートポンプユニット２０は、図２に示すように、ヒートポンプ２１と、第１循環ポンプ２２と、例えばサーミスタから成る複数の温度センサ２６２、２６３、３２１、３４１と、ヒートポンプユニット２０のコントローラであるヒートポンプユニット制御部２７と、電動室外ファン２６１とを備えている。
【００４０】
ヒートポンプ２１は、循環する冷媒へ外気（大気）から吸熱させると共に、蓄熱用往路３４から送られる熱媒体をその冷媒の熱で加熱する。具体的に、ヒートポンプ２１は、圧縮機２３と、水冷媒熱交換器２４と、膨張弁２５と、蒸発器２６と、それらを順次配管接続した閉回路である冷媒循環路２１１とを備えている。本実施形態では、冷媒循環路２１１を循環する冷媒として、高圧圧力が臨界圧力以上（超臨界状態）となるＣＯ２を使用している。
【００４１】
圧縮機２３は、内蔵する不図示の電動モータによって駆動される電動圧縮機であり、冷媒を吸入すると共にその吸入した吸入冷媒を臨界圧力以上にまで圧縮して吐出する。水冷媒熱交換器２４は、圧縮機２３の吐出冷媒（高温高圧冷媒）とタンク３０から蓄熱用往路３４を介して流入する熱媒体とを熱交換させることによってその熱媒体を加熱する加熱用熱交換器である。
【００４２】
水冷媒熱交換器２４は、タンク３０からの熱媒体が流れる熱媒体通路２４ａと、圧縮機２３から吐出された圧縮機吐出冷媒が流れる冷媒通路２４ｂとを有し、熱媒体通路２４ａを流れる熱媒体の流れ方向と冷媒通路２４ｂを流れる冷媒の流れ方向とが相対向するように構成されている。
【００４３】
タンク３０内の熱媒体は、図２に矢印で示すように、タンク３０底部の出口３０ａ→第１循環ポンプ２２→水冷媒熱交換器２４の熱媒体通路２４ａ→タンク３０頂部の入口３０ｂへと流れる。なお、水冷媒熱交換器２４を流れる冷媒（ＣＯ２）は、圧縮機２３で臨界圧力以上に圧縮されることにより超臨界状態のまま熱媒体通路２４ａの熱媒体へ放熱するので、凝縮しない。
【００４４】
水冷媒熱交換器２４の冷媒通路２４ｂの出口は、膨張弁２５の入口側に接続されている。この膨張弁２５は圧縮機２３下流側の高圧冷媒を減圧する可変式減圧装置であり、本実施形態では、冷媒通路の絞り開度（弁開度）を電気的に制御可能な電動膨張弁である。具体的には、膨張弁２５は絞り開度を調節する弁体（図示せず）と、この弁体の位置を可変制御するサーボモータ等の電動アクチュエータ（図示せず）とを有している。
【００４５】
蒸発器２６は室外熱交換器である。蒸発器２６は、膨張弁２５で減圧された気液二相の低圧冷媒を外気（室外空気）と熱交換させ、それにより冷媒を蒸発させる。蒸発器２６には電動室外ファン２６１により外気が送風される。
【００４６】
ヒートポンプユニット制御部２７は、センサ群の各出力信号に基づいて、各電気機器、すなわち、第１循環ポンプ２２、圧縮機２３の電動モータ、膨張弁２５のアクチュエータ、電動室外ファン２６１等の作動を制御する。なお、本実施形態のヒートポンプユニット制御部２７は、商用電源から給電されている。
【００４７】
ヒートポンプユニット制御部２７の入力側にはセンサ群からセンサ検出信号が入力され、操作パネル９２に設けられた各種給湯操作スイッチから操作信号が入力される。
【００４８】
ヒートポンプユニット制御部２７に接続されたセンサ群は具体的には、図２に示すように、蒸発器２６の出口冷媒温度を蒸発器温度として検出する蒸発器温度検出装置２６２すなわち蒸発器温度センサ２６２、外気温度Ｔａｍを検出する外気温度検出装置２６３すなわち外気温度センサ２６３、水冷媒熱交換器２４の熱媒体通路２４ａ出口側の熱媒体温度を検出する出口側熱媒体温度センサ３２１、および、蓄熱用往路３４における水冷媒熱交換器２４の熱媒体通路２４ａ入口側の熱媒体温度を検出する入口側熱媒体温度センサ３４１等から成る。そして、ヒートポンプユニット制御部２７には、それらの温度センサ２６２、２６３、３２１、３４１の検出信号がそれぞれ入力される。なお、蓄熱用往路３４には入口側熱媒体温度センサ３４１および第１循環ポンプ２２が設けられており、入口側熱媒体温度センサ３４１は第１循環ポンプ２２と水冷媒熱交換器２４の熱媒体通路２４ａとの間に配置されている。
【００４９】
例えば、ヒートポンプユニット制御部２７は、入口側熱媒体温度センサ３４１による検出温度から、ヒートポンプユニット２０による加熱前の熱媒体の温度を把握し、出口側熱媒体温度センサ３２１による検出温度から、ヒートポンプユニット２０による加熱後の熱媒体の温度を把握することができる。
【００５０】
暖房システム１０の操作パネル９２は、ユーザによって操作される操作装置であり、その操作パネル９２からは、暖房システム１０の作動、停止の操作信号、暖房システム１０の暖房設定温度を示す信号等がヒートポンプユニット制御部２７に入力される。また、操作パネル９２からの信号、および、図１および図２に示す各センサ類４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４８、５８、５９、６２、２６２、２６３、３２１、３４１の検出信号等は、例えば各制御部２７、５４、８８の間での相互通信により各制御部２７、５４、８８で共有されるようになっている。
【００５１】
ヒートポンプユニット制御部２７は、種々の制御処理を実行し、その制御処理の１つとして、ヒートポンプ２１が熱媒体を加熱する加熱能力（単位は例えば「ｋＷ」）を制御する。そのヒートポンプ２１の加熱能力とは、ヒートポンプ２１が熱媒体へ与える単位時間当たりの熱量である。
【００５２】
ヒートポンプ２１の加熱能力は段階的に制御され、２段階以上のレベル、具体的には４段階のレベルに設定されている。ヒートポンプ２１の加熱能力は、レベル１、レベル２、レベル３、レベル４の順に段階的に大きくなる。例えば、ヒートポンプユニット制御部２７は、ヒートポンプ２１の加熱能力をより大きくする処理を実施するときには、加熱能力のレベルがレベル１であればそのレベルをレベル１からレベル２〜４の何れかへ引き上げる。逆に、ヒートポンプ２１の加熱能力をより小さくする処理を実施するときには、加熱能力のレベルがレベル４であればそのレベルをレベル４からレベル１〜３の何れかへ引き下げる。
【００５３】
本実施形態では、図３に示すように、ヒートポンプ２１は、レベル１の加熱能力を発揮する第１能力モードと、レベル１よりも大きいレベル２の加熱能力を発揮する第２能力モードと、レベル２よりも大きいレベル３の加熱能力を発揮する第３能力モードと、レベル３よりも大きいレベル４の加熱能力を発揮する第４能力モードとのうちの何れか一の能力モードで運転される。また、ヒートポンプ２１の冷媒は蒸発器２６にて外気から吸熱するので、各能力モードでの加熱能力は外気温度Ｔａｍが高いほど大きくなる。このように、第１〜第４である複数の能力モードは、ヒートポンプ２１の加熱能力が段階的に切り替わるように予め定められている。ヒートポンプユニット制御部２７は、図３に示すような実験的に求められた能力モード毎の加熱能力と外気温度Ｔａｍとの関係を、加熱能力マップとして予め記憶している。
【００５４】
また、ヒートポンプユニット制御部２７は、図４のフローチャートに示す制御処理も実行する。図４は、ヒートポンプユニット制御部２７の制御処理を示すフローチャートである。ヒートポンプユニット制御部２７は、例えば暖房システム１０の運転が開始されると、図４のフローチャートに示す制御処理を周期的に繰り返し実行する。例えば、操作パネル９２に対するユーザ操作によって暖房システム１０の運転は開始される。
【００５５】
先ず、図４のステップＳ１にて、ヒートポンプユニット制御部２７は、各センサ類から、図４の制御処理に必要な検出値などを取得する。例えば、外気温度センサ２６３によって検出される外気温度Ｔａｍ、第２暖房往路温度センサ５８によって検出される熱媒体流出温度ＴＭＰ１、暖房復路温度センサ６２によって検出される熱媒体戻り温度ＴＭＰ２、および流量計５９によって検出される暖房用熱媒体流量Ｑｗなどを取得する。ステップＳ１の次はステップＳ２へ進む。
【００５６】
ステップＳ２では、暖房端末９０側へタンク３０内から持ち出される単位時間当たりの消費熱量Ｗｗすなわち暖房用消費熱量Ｗｗ（単位は例えば「ｋＷ」）を推定する。そして、暖房用消費熱量Ｗｗと同じ値を、ヒートポンプ２１の加熱能力に対する目標値である目標加熱能力とする。すなわち、ステップＳ２では、その目標加熱能力を決定する。
【００５７】
上記暖房用消費熱量Ｗｗは、図１から判るように、バーナー装置８６が点火されておらず停止していれば、暖房端末９０での暖房負荷と同じ大きさになる。また、バーナー装置８６が点火されており作動していれば、暖房用消費熱量Ｗｗは、暖房端末９０での暖房負荷から暖房ユニット８０の加熱能力を除いた値となる。暖房端末９０での暖房負荷とは、暖房端末９０にて熱媒体から単位時間当たりに放熱される熱量である。また、暖房ユニット８０の加熱能力とは、暖房ユニット８０が熱媒体へ与える単位時間当たりの熱量であり、詳細に言えば、暖房ユニット８０内の熱源であるバーナー装置８６の加熱能力である。
【００５８】
具体的に、上記暖房用消費熱量Ｗｗを推定するために、ヒートポンプユニット制御部２７は、先ず、下記式Ｆ１に従って、熱媒体流出温度ＴＭＰ１から熱媒体戻り温度ＴＭＰ２を差し引いた温度差ΔＴＭＰ１２を算出する。そして、その温度差ΔＴＭＰ１２と暖房用熱媒体流量Ｑｗとの積に基づき、下記式Ｆ２から暖房用消費熱量Ｗｗを算出する。
【００５９】
ΔＴＭＰ１２＝ＴＭＰ１−ＴＭＰ２  ・・・（Ｆ１）
Ｗｗ＝Ａｘ×Ｑｗ×ΔＴＭＰ１２  ・・・（Ｆ２）
なお、上記式Ｆ２におけるＡｘは比例定数である。図４のステップＳ２の次はステップＳ３へ進む。
【００６０】
ステップＳ３では、各能力モードにおけるヒートポンプ２１の加熱能力を推定する。具体的には、第１〜第４能力モードの各々におけるヒートポンプ２１の加熱能力を、外気温度Ｔａｍに基づき、図３の加熱能力マップから算出する。図４のステップＳ３の次はステップＳ４へ進む。
【００６１】
ステップＳ４では、ステップＳ２で決定した目標加熱能力と、ステップＳ３で算出した各能力モードにおけるヒートポンプ２１の加熱能力とに基づいて、第１〜第４能力モードの中から上段側能力モードと下段側能力モードとを選択し決定する。その上段側能力モードとは、ヒートポンプ２１の加熱能力が目標加熱能力を上回る能力モードであって、後述するステップＳ６のヒートポンプ運転に採用される２つの能力モードのうちの一方の能力モードである。また、下段側能力モードとは、ヒートポンプ２１の加熱能力が目標加熱能力を下回る能力モードであって、後述するステップＳ６のヒートポンプ運転に採用される２つの能力モードのうちの他方の能力モードである。
【００６２】
このステップＳ４では、ヒートポンプユニット制御部２７は、ステップＳ３で算出した加熱能力が目標加熱能力を上回っている中で、その加熱能力が目標加熱能力に最も近い能力モードを上段側能力モードとして選択する。また、ステップＳ３で算出した加熱能力が目標加熱能力を下回っている中で、その加熱能力が目標加熱能力に最も近い能力モードを下段側能力モードとして選択する。
【００６３】
例えば図３に示すように、外気温度ＴａｍがＴａｍ１であり、目標加熱能力がＰｔであったとする。その場合、図３の加熱能力マップにおいて第３能力モードおよび第４能力モードでのヒートポンプ２１の加熱能力が目標加熱能力（＝Ｐｔ）を上回っており、その中で、第３能力モードでの加熱能力がその目標加熱能力に最も近い。従って、第３能力モードが上段側能力モードとして選択される。また、図３の加熱能力マップにおいて第１能力モードおよび第２能力モードでのヒートポンプ２１の加熱能力が目標加熱能力（＝Ｐｔ）を下回っており、その中で、第２能力モードでの加熱能力がその目標加熱能力に最も近い。従って、第２能力モードが下段側能力モードとして選択される。図４のステップＳ４の次はステップＳ５へ進む。
【００６４】
ステップＳ５では、ステップＳ４で決定した上段側能力モードと下段側能力モードとでヒートポンプ２１を交互に運転する場合の能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙを決定する。その能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙは、ヒートポンプ２１が上段側能力モードによって運転される上段側運転時間ＰＤｕ（図６参照）と下段側能力モードによって運転される下段側運転時間ＰＤｄ（図６参照）とを合計した合計運転時間ＣＹＣ（図６参照）のうち上段側運転時間ＰＤｕが占める上段側運転割合である。
【００６５】
ステップＳ５において、能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙは、詳細には、上段側能力モードと下段側能力モードとがその能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙで切り替えられてヒートポンプ２１が運転される場合においてヒートポンプ２１の平均化された平均加熱能力が目標加熱能力に合うように決定される。言い換えれば、ヒートポンプ２１が上段側能力モードと下段側能力モードとで交互に運転される場合の上記平均加熱能力が目標加熱能力に合うように上段側運転時間ＰＤｕおよび下段側運転時間ＰＤｄが決定され、その結果として、能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙが決定される。なお、平均加熱能力が目標加熱能力に合うようにとは、平均加熱能力が目標加熱能力に必ずしも一致する必要はなく、平均加熱能力が目標加熱能力におおよそ一致するようにされることを含む意味である。また、ヒートポンプ２１の平均加熱能力は、ヒートポンプ２１の加熱能力を所定時間にわたって時間で積分した積分値をその所定時間で除して得た値として算出できる。
【００６６】
上記のように能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙを決定するために、先ず、上段側能力モードでのヒートポンプ２１の加熱能力から目標加熱能力を差し引いた上段側加熱能力差Δａを下記式Ｆ３から算出する。また、目標加熱能力から下段側能力モードでのヒートポンプ２１の加熱能力を差し引いた下段側加熱能力差Δｂを下記式Ｆ４から算出する。
【００６７】
Δａ＝Ｐｕ−Ｐｔ  ・・・（Ｆ３）
Δｂ＝Ｐｔ−Ｐｄ  ・・・（Ｆ４）
上記式Ｆ３および式Ｆ４において、Ｐｕは上段側能力モードでのヒートポンプ２１の加熱能力であり、Ｐｔは目標加熱能力であり、Ｐｄは下段側能力モードでのヒートポンプ２１の加熱能力である。また、上記上段側加熱能力差Δａおよび下段側加熱能力差Δｂを図示すれば、図５のようになる。図５は、上段側能力モードおよび下段側能力モードでのヒートポンプ２１の加熱能力と目標加熱能力との大小関係を例示した図である。
【００６８】
上段側加熱能力差Δａおよび下段側加熱能力差Δｂを算出すると、下記式Ｆ５のように定数ｔに下段側加熱能力差Δｂを乗じて得た値を上段側運転時間ＰＤｕとして算出し、下記式Ｆ６のように定数ｔに上段側加熱能力差Δａを乗じて得た値を下段側運転時間ＰＤｄとして算出する（図６参照）。下記式Ｆ５および式Ｆ６の定数ｔは、タンク３０内において熱媒体の高温貯留量の脈動幅があまり大きくならずに且つ上段側能力モードと下段側能力モードとの切替えが不必要に頻繁にはならないように、予め実験的に設定されている。
【００６９】
ＰＤｕ＝ｔ×Δｂ  ・・・（Ｆ５）
ＰＤｄ＝ｔ×Δａ  ・・・（Ｆ６）
ＣＹＣ＝ＰＤｕ＋ＰＤｄ  ・・・（Ｆ７）
ＲＴｄｙ＝ＰＤｕ／ＣＹＣ  ・・・（Ｆ８）
上段側運転時間ＰＤｕおよび下段側運転時間ＰＤｄを算出すると、上記式Ｆ７のようにそれらの運転時間ＰＤｕ、ＰＤｄを合計して合計運転時間ＣＹＣを算出した上で、上記式Ｆ８のように上段側運転時間ＰＤｕを合計運転時間ＣＹＣで除して得た値を能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙとして算出する。ステップＳ５において能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙは、以上のようにして算出され決定される。なお、上記式Ｆ５、式Ｆ６に採用されるΔａとΔｂとがΔａとΔｂとの比率を維持しつつ、ΔａとΔｂとの合計値（＝Δａ＋Δｂ）が１になるように換算されていれば、上記定数ｔは、能力モード切替えの１周期に一致する。図４のステップＳ５の次はステップＳ６へ進む。
【００７０】
ステップＳ６では、ステップＳ５で決定した能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙに従って上段側能力モードと下段側能力モードとを交互に切り替え、その切り替えた能力モードでヒートポンプ２１を運転する。詳細に言えば、図６に示すように、ステップＳ５で決定した上段側運転時間ＰＤｕにわたる上段側能力モードでのヒートポンプ運転と、下段側運転時間ＰＤｄにわたる下段側能力モードでのヒートポンプ運転とを交互に切り替えて、ヒートポンプ２１を運転する。例えば、ヒートポンプユニット制御部２７は、第３能力モードを上段側能力モードとして選択し且つ第２能力モードを下段側能力モードとして選択していれば、図３の矢印に示すように、第２能力モードと第３能力モードとを交互に切り替えてヒートポンプ２１を運転する。なお、図６は、上段側能力モードと下段側能力モードとが交互に切り替えられるヒートポンプ運転において各能力モードの継続時間を表したタイムチャートである。
【００７１】
以上説明したように図４の制御処理が繰り返し実行されることで、能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙが逐次更新され、それにより、上段側能力モードと下段側能力モードとがフィードフォワード制御で交互に切り替えられる。そして、ヒートポンプ２１の平均加熱能力は暖房用消費熱量Ｗｗに追従して変化することになる。
【００７２】
なお、能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙはステップＳ５にて算出されなくてもよいが、上段側運転時間ＰＤｕと下段側運転時間ＰＤｄとが算出されることで自ずと能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙは決定されたことになる。また、上述した図４の各ステップでの処理は、それぞれの機能を実現する手段を構成している。後述する図７のフローチャートでも同様である。また、図４のステップＳ２は本発明の目標加熱能力決定手段に対応し、ステップＳ３およびステップＳ４は本発明の能力モード選択手段に対応し、ステップＳ５は本発明の運転時間決定手段に対応し、ステップＳ６は本発明のヒートポンプ運転手段に対応する。
【００７３】
上述したように、本実施形態によれば、ヒートポンプユニット制御部２７は、上記の上段側能力モードと下段側能力モードとでヒートポンプ２１が交互に運転される場合においてヒートポンプ２１の平均加熱能力が目標加熱能力に合うように、上段側運転時間ＰＤｕと下段側運転時間ＰＤｄとを決定する。そして、図６のように、その決定した上段側運転時間ＰＤｕにわたる上段側能力モードでのヒートポンプ運転と下段側運転時間ＰＤｄにわたる下段側能力モードでのヒートポンプ運転とを交互に切り替えて、ヒートポンプ２１を運転する。要するに、タンク内の高温貯留量に基づいたフィードバック制御ではなく、フィードフォワード制御によって上段側能力モードと下段側能力モードとを交互に切り替える。
【００７４】
そのため、フィードバック制御による能力モードの切替えと比較して、能力モードの切替えタイミングがタンク内の蓄熱量変化すなわち高温貯留量変化に対して遅れにくい。従って、タンク３０が蓄熱満タン状態または蓄熱空ら状態になることの防止を、フィードバック制御による能力モードの切替えと比較して容易に実現することが可能である。なお、上記タンク３０の蓄熱満タン状態とは、タンク３０内の熱媒体の高温貯留量がその高温貯留量の許容上限に達した状態であり、タンク３０の蓄熱空ら状態とは、タンク３０内の熱媒体の高温貯留量がその高温貯留量の許容下限に達した状態である。
【００７５】
また、本実施形態によれば、バーナー装置８６が点火されており作動していれば、暖房用消費熱量Ｗｗは、暖房端末９０での暖房負荷から暖房ユニット８０の加熱能力を除いた値となり、ヒートポンプユニット制御部２７は、その暖房用消費熱量Ｗｗと同じ値をヒートポンプ２１の目標加熱能力とする。従って、バーナー装置８６の作動・非作動に関わらず、ヒートポンプ２１の目標加熱能力を適宜決定することが可能である。
【００７６】
また、本実施形態によれば、ヒートポンプユニット制御部２７は、複数の能力モードの中から、図４のステップＳ３で算出した加熱能力が目標加熱能力を上回っている中でその目標加熱能力に最も近い能力モードを上段側能力モードとして選択する。それと共に、ステップＳ３で算出した加熱能力が目標加熱能力を下回っている中でその目標加熱能力に最も近い能力モードを下段側能力モードとして選択する。従って、上段側能力モードと下段側能力モードとを交互に切り替えるヒートポンプ運転において高温貯留量の脈動幅を抑え易いように、上記上段側能力モードと下段側能力モードとを選択することが可能である。
【００７７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主として説明し、第１実施形態と同一または均等な部分については省略または簡略化して説明する。
【００７８】
図７は、本実施形態のヒートポンプユニット制御部２７の制御処理を示すフローチャートである。図７は、前述の図４に相当するフローチャートであり、ステップＳ５１〜Ｓ５４が追加されている点において図４に対し異なっている。図７において、図４と同じ内容のステップについては同一の符号を付しその説明を省略する。
【００７９】
図７のフローチャートでは、ステップＳ５の次はステップＳ５１へ進む。そのステップＳ５１では、タンク３０が蓄熱満タン状態になっているか否かを判定する。具体的には、その蓄熱満タン状態を判定するための第１貯留量閾値ＬＶ１が予め実験的に定められている。そして、ヒートポンプユニット制御部２７は、タンク温度センサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃの検出温度信号に基づいて検出されたタンク３０内の高温貯留量をタンクユニット制御部５４から取得する。その高温貯留量を取得すると、ヒートポンプユニット制御部２７は、その高温貯留量が第１貯留量閾値ＬＶ１以上になっているか否かを判定する。その結果、高温貯留量が第１貯留量閾値ＬＶ１以上になっていれば、タンク３０が蓄熱満タン状態になっていると判定する。その第１貯留量閾値ＬＶ１はタンク３０内における高温貯留量の許容上限値であり、例えば前述の図１０のタンクであれば温度境界層が破線Ｌｆの位置にあるときの高温流体の量（体積または質量）とされている。
【００８０】
図７のステップＳ５１において、タンク３０が蓄熱満タン状態になっていると判定した場合には、ステップＳ５２へ進む。その一方で、タンク３０が蓄熱満タン状態には達していないと判定した場合には、ステップＳ５３へ進む。
【００８１】
ステップＳ５２では、ステップＳ５で決定した上段側運転時間ＰＤｕおよび下段側運転時間ＰＤｄのうちの少なくとも一方を、能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙが小さくなるように補正する。具体的には、上段側運転時間ＰＤｕをステップＳ５で決定した値よりも短縮する補正、下段側運転時間ＰＤｄをステップＳ５で決定した値よりも延長する補正、または、それらの上段側運転時間ＰＤｕの短縮と下段側運転時間ＰＤｄの延長との両方を行う補正をする。これにより、能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙが、ステップＳ５で決定された値よりも小さくされる。
【００８２】
なお、上段側運転時間ＰＤｕに対する補正量および上段側運転時間ＰＤｕに対する補正量はそれぞれ実験的に予め定められた一定値であってもよいし、外気温度Ｔａｍ等に応じて変化させられる値であってもよい。このことは、後述のステップＳ５４における補正でも同様である。ステップＳ５２の次はステップＳ６へ進む。
【００８３】
ステップＳ５３では、タンク３０が蓄熱空ら状態になっているか否かを判定する。具体的には、その蓄熱空ら状態を判定するための第２貯留量閾値ＬＶ２が予め実験的に定められている。そして、ヒートポンプユニット制御部２７は、ステップＳ５１で取得したタンク３０内の高温貯留量が第２貯留量閾値ＬＶ２以下になっているか否かを判定する。その結果、高温貯留量が第２貯留量閾値ＬＶ２以下になっていれば、タンク３０が蓄熱空ら状態になっていると判定する。その第２貯留量閾値ＬＶ２はタンク３０内における高温貯留量の許容下限値であり、例えば前述の図１０のタンクであれば温度境界層が破線Ｌｅの位置にあるときの高温流体の量とされている。従って、第２貯留量閾値ＬＶ２は上記の第１貯留量閾値ＬＶ１よりも小さい値になっている。なお、第２貯留量閾値ＬＶ２は、バーナー装置８６の点火タイミングを決める前述のタンク残量下限値と同じ値であってもよいが、そのタンク残量下限値よりも僅かに大きい値とされているのが好ましい。
【００８４】
図７のステップＳ５３において、タンク３０が蓄熱空ら状態になっていると判定した場合には、ステップＳ５４へ進む。その一方で、タンク３０が蓄熱空ら状態には達していないと判定した場合には、ステップＳ６へ進む。
【００８５】
ステップＳ５４では、ステップＳ５で決定した上段側運転時間ＰＤｕおよび下段側運転時間ＰＤｄのうちの少なくとも一方を、能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙが大きくなるように補正する。具体的には、上段側運転時間ＰＤｕをステップＳ５で決定した値よりも延長する補正、下段側運転時間ＰＤｄをステップＳ５で決定した値よりも短縮する補正、または、それらの上段側運転時間ＰＤｕの延長と下段側運転時間ＰＤｄの短縮との両方を行う補正をする。これにより、能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙが、ステップＳ５で決定された値よりも大きくされる。ステップＳ５４の次はステップＳ６へ進む。
【００８６】
ステップＳ６では、上段側運転時間ＰＤｕにわたる上段側能力モードでのヒートポンプ運転と、下段側運転時間ＰＤｄにわたる下段側能力モードでのヒートポンプ運転とを交互に切り替えて、ヒートポンプ２１を運転する。このとき、そのヒートポンプ２１の運転は、ステップＳ５２またはステップＳ５４にて上段側運転時間ＰＤｕと下段側運転時間ＰＤｄとの何れも補正されていなければ、ステップＳ５で決定された上段側運転時間ＰＤｕと下段側運転時間ＰＤｄとに従って実行される。その一方で、ヒートポンプ２１の運転は、ステップＳ５２またはステップＳ５４にて上段側運転時間ＰＤｕまたは下段側運転時間ＰＤｄが補正されていれば、その補正後の上段側運転時間ＰＤｕと下段側運転時間ＰＤｄとに従って実行される。
【００８７】
なお、図７のステップＳ５１、Ｓ５２、Ｓ５３、Ｓ５４は本発明の補正手段に対応する。
【００８８】
本実施形態では、前述の第１実施形態と共通の構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。更に、本実施形態によれば、ヒートポンプユニット制御部２７は、熱媒体の高温貯留量が第１貯留量閾値ＬＶ１以上になった場合には、能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙをステップＳ５で決定した値に対して小さくする補正を行う。その一方で、熱媒体の高温貯留量が第２貯留量閾値ＬＶ２以下になった場合には、能力モード切替デューティ比ＲＴｄｙをステップＳ５で決定した値に対して大きくする補正を行う。従って、タンク３０が蓄熱満タン状態にも蓄熱空ら状態にも成り難いようにヒートポンプ２１を運転することが可能である。
【００８９】
（他の実施形態）
（１）上述の各実施形態において、タンク３０内の熱媒体の温度を検出するタンク温度センサ４２は、上下方向ＤＲ１に並んで３つ設けられているが、２つ設けられていてもよいし、４つ以上設けられていても差し支えない。なお、タンク温度センサ４２の数は、熱媒体の高温貯留量を精度良く求める観点からすれば多い方がよい。
【００９０】
（２）上述の各実施形態において、ヒートポンプ２１の加熱能力は４段階のレベルに設定されているが、３段階以下または５段階以上であってもよい。極端に言えば、ヒートポンプ２１の運転は、ヒートポンプ２１のオフと一定の加熱能力でのヒートポンプ２１のオンとの切替えであっても差し支えない。
【００９１】
（３）上述の各実施形態において、流量計５９は、バイパス経路６４が暖房用往路５６に合流する合流点よりも下流側に設けられているが、暖房端末９０を通過する暖房用熱媒体流量Ｑｗを検出できれば、流量計５９は、暖房用復路６０など、どこに設けられていてもよい。また、タンクユニット２８は流量計５９を備えていなくても差し支えない。例えば図８のように、第２循環ポンプ８７の回転数Ｎｈｔと、第２循環ポンプ８７の吐出量に一致する暖房用熱媒体流量Ｑｗとの関係を予め実験的に設定しておき、暖房用熱媒体流量Ｑｗは、図８に示す予め実験的に設定された関係を用いて第２循環ポンプ８７の回転数Ｎｈｔに基づいて算出されても差し支えない。
【００９２】
（４）上述の各実施形態において、下段側能力モードは、第１〜第４能力モードの中から選択されるが、ヒートポンプ２１を停止することであってもよい。その場合には、ヒートポンプ２１を停止して加熱能力を零にする能力モードが予め設定されているとみなすことになる。
【００９３】
（５）上述の各実施形態において、暖房システム１０に設けられたバーナー装置８６は、補助的に熱媒体を加熱する補助加熱装置として機能するが、そのような補助加熱装置は設けられていなくても差し支えない。
【００９４】
（６）上述の各実施形態において、ヒートポンプ２１の冷媒は、その冷媒の高圧圧力が臨界圧力以上となるＣＯ２であるが、冷媒の種類には特に限定はない。例えば、ヒートポンプ２１は、冷媒の高圧圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成していても差し支えない。
【００９５】
（７）上述の各実施形態において、図４のステップＳ３では、第１〜第４能力モードの各々におけるヒートポンプ２１の加熱能力は、図３の加熱能力マップから外気温度Ｔａｍに基づいて算出されるが、外気温度Ｔａｍ以外の他の検出値等に基づいて算出されても差し支えない。
【００９６】
（８）上述の各実施形態において、ヒートポンプユニット制御部２７とタンクユニット制御部５４と暖房ユニット制御部８８とは各々別個の制御装置として構成されているが、それらの制御部２７、５４、８８が一体として１つの制御装置を構成していても差し支えない。
【００９７】
（９）上述の各実施形態において、図４及び図７のフローチャートに示す各ステップの処理はコンピュータプログラムによって実現されるものであるが、ハードロジックで構成されるものであっても差し支えない。
【００９８】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９９】
１０        暖房システム
２１        ヒートポンプ
３０        タンク
９０        暖房端末
ＰＤｕ      上段側運転時間
ＰＤｄ      下段側運転時間
【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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