JP2009250481A

JP2009250481A - 給湯暖房システム

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Publication number: JP2009250481A
Application number: JP2008097027A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Tanaka; 宏和田中
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2028-04-03
Also published as: JP5305714B2

Abstract

【課題】給湯装置と床暖房装置の両方が駆動されているときに，給湯装置側の貯湯タンクに蓄積された湯の量が少なくなってきた時には，加熱熱容量の大きい床暖房を犠牲にし（一時的に加熱を停止し），貯湯タンクの沸き上げ運転を優先するようにして，出来るだけ給湯運転と床暖房運転の両立をはかりうるようにした給湯暖房システムを提供すること。
【解決手段】上記床暖房機と給湯機とが前記水熱交換器によって同時に運転され，かつ，上記貯湯タンクに貯えられた湯の量が第１の所定量より少ない量まで減少した場合に，前記冷媒管と前記水回路との間での熱交換を継続すると共に，前記床暖房回路内の液体の前記水熱交換器への給液を停止するか，或いは減少させる制御を行う給湯暖房システム。
【選択図】図１

Description

本発明は，ヒートポンプサイクルに循環される冷媒によって水やブライン（不凍液）などの流体を加熱する熱交換器を備えた給湯暖房システムに係り，特に，給湯に適した暖房制御を行うための技術に関するものである。

従来から，圧縮機や膨張弁，水熱交換器，室外空気熱交換器などが接続されたヒートポンプサイクルを備え，該ヒートポンプサイクルに循環される冷媒との熱交換によって，給湯や浴室，暖房などに用いる水を加熱するヒートポンプ式給湯機（システム）が知られている。
また，このようなヒートポンプ式給湯機を用いた給湯暖房システムの一例として，圧縮機と，冷媒水熱交換器と，膨張弁と，大気用熱交換器とを有するヒートポンプの冷媒回路と，貯湯タンクと，第１のポンプと，冷媒水熱交換器とを有する給湯回路と，浴槽と，第２のポンプと，冷媒水熱交換器とを有する浴槽回路とを備えたヒートポンプ風呂給湯機において，前記冷媒回路，前記給湯回路及び前記浴槽回路間で熱交換を行う一体形の冷媒水熱交換器を備えたヒートポンプ風呂給湯機が知られている（特許文献１）。
このような従来のヒートポンプ風呂給湯機では，図７を参照すると，貯湯タンク６５を加熱するときは，圧縮機６１を運転し，冷媒を冷媒水熱交換器６２，膨張弁６３，大気用熱交換器６４の順に送る。第１のポンプ７１ｂが運転され，冷媒水熱交換器６２の内部で冷媒から水に熱が放熱されるとともに，大気用熱交換器６４から送風ファン６６を運転して大気から熱を吸熱する。浴槽７０の水を加熱するときは，貯湯タンク６５を加熱するときと同じ様に第２のポンプ７１ａを運転し，冷媒水熱交換器６２の内部で冷媒から水に熱が放熱されて加熱される事となる。
なお，従来のヒートポンプ風呂給湯機では，給湯回路６８と浴槽回路６９が同時に運転される指令（給湯回路６８では蛇口がひねられたとき，浴槽回路６９では追炊き釦が押されたとき）が出たときは，給湯回路６８が優先される。すなわち，この場合，第２ポンプ７１ａを停止させ，第１ポンプ７１ｂを運転する。そして，給湯が終了したら，第１ポンプ７１ｂを停止させ，第２ポンプ７１ａを駆動する。
このような制御を行なう理由は，上記特許文献１によれば，熱交換器を一体としたため，浴槽７０内の水温が低いと給湯される湯の温度が低下してしまい必要な湯温が得られないことを防止するためである，と説明されている。
また，このような従来のヒートポンプ風呂給湯機では，上記のように冷媒水熱交換器６２を冷媒回路６７，給湯回路６８，浴槽回路６９が熱交換出来る一体形熱交換器としたことにより，冷媒開閉弁が不要になるなどのシステムが簡易となり安価なシステムとすることができる点で優れたヒートポンプ風呂給湯機が提供される。
特開２００３−６５６０２号公報

しかしながら，従来のヒートポンプ風呂給湯機では，冷媒水熱交換器６２を冷媒回路６７と，比較的使用湯量の少ない給湯回路６８および同じく比較的使用湯量の少ない浴槽回路６９の間で熱交換出来る一体形熱交換器としてものであり，使用湯量の多い，例えば床暖房回路と，使用湯量の少ない，例えば給湯回路を１つの冷媒回路で加熱する給湯暖房システムには適用出来ない。それは，使用湯量の多い，例えば床暖房回路と，使用湯量の少ない，例えば給湯回路を１つの冷媒回路で加熱する給湯暖房システムには，下記するような特有の問題があり，このような問題を上記特許文献１に記載のようなシステムでは解決することが出来ないからである。

このことを，前記のような冷媒管と，給湯管と床暖房用の管の３管を一体化した水熱交換器１０２によって床暖房機１１０と給湯用の貯湯タンク１０６の加熱を同時に行なうようにした給湯暖房システムについて，図６を参照して説明する。ここに，１０１は圧縮機，１０２は前記３管タイプの水熱交換器，１０３は膨張弁，１０４は冷媒―空気熱交換器，１０５は送風機，１０６は貯湯タンク，１０７は給水ポンプ，１０８は混合弁，１０９は給湯装置の一例としての蛇口，１１０は床暖房機，１１１は床暖房用ポンプである。
上記圧縮機１０１，膨張弁１０３，冷媒―空気熱交換器１０４，送風機１０５によってヒートポンプサイクルが構成され，前記３管タイプの冷媒−水熱交換器１０２の冷媒管に熱を供給する。
また，床暖房ポンプ１１１を駆動することで，水熱交換器１０２で加熱された水その他の媒体が床暖房機１１０に供給されて，床暖房が実行される。
さらに，給水ポンプ１０７の駆動によって，水熱交換器１０２で加熱された水その他の媒体が貯湯タンク１０６に供給されて，貯湯タンク１０６が熱せられると共に，蛇口１０９をひねることで，貯湯タンク１０６に貯められた湯が，蛇口１０９から出湯される。
このようなシステムにおいて，床暖房機１１０が運転されている途中で，蛇口１０９がひねられて貯湯タンク１０６の湯が使用され，貯湯タンク１０６を沸き上げる必要が生じた場合，冷媒管に給湯回路と暖房回路の２回路が接している水熱交換器１０２では，給湯回路と暖房回路で異なる温度の湯水が入ってくる事になる。例えば給湯入水温度５℃，暖房入水温度３５℃のような状況である。

この状態でヒートポンプ式熱源の圧縮機１０１を運転すると，貯湯タンク１０６の沸き上げ運転だけの時に比べてトータルの入水温度が高くなるため，冷凍サイクル的に低圧側の圧力が高くなり，給水ポンプ１０７で流量調整が難しい領域まで，多く水を流し，圧縮機１０１の運転を可能な限りしぼらないと，高圧側の圧力が高くなりすぎてしまう。
このような運転状態では，高圧側の圧力が一定値以上になると，圧縮機１０１の温度も高くなりすぎるため保護のために，運転を止めなければならない。
或いは，運転を止めなくてもよい状態で運転し続けられたとしても，給水ポンプ１０７でコントロール出来る水の流量が決まっているため，沸き上げられるお湯の温度が高くなりすぎてしまうと言うことになるという問題がある。

このような問題を解決するために，床暖房機１１０の運転と，貯湯タンク１０６の沸き上げ運転を同時に行わなければならない状況になった時には，床暖房と貯湯タンク１０６による沸き上げ運転のいずれか１つを停止せざるを得ない。このような場合，前記特許文献１に開示された従来のヒートポンプ風呂給湯機のように，熱容量の比較的小さい（使用湯量の比較的少ない）給湯装置の運転と，風呂の炊きあげ運転では，いずれを止めてもユーザは，寒さや冷たさを感じてしまう。
例えば，給湯装置で食器を洗っているときに，貯湯タンク１０６の湯量が少なくなると，冷たい水が直ぐに蛇口１０９から出て，ユーザを驚かせることになる。
また，風呂に入っているときに炊きあげようとすると水が給水され，風呂が一度に冷えてしまったり，シャワーから突然冷水が出てくると言ったトラブルの原因となる可能性が高い。

この点，前記したように一方が上記のように加熱熱容量の小さい装置であっても，他方が床暖房のように加熱熱容量が大きい装置に給熱するシステムであれば，床暖房を短時間とめても，床暖房装置の加熱熱容量が多く，短時間では温度低下しにくいので，ユーザが敏感に寒さを感じると言った問題が生じないと考えられる。このような，一時的に給熱を停止しても，特に敏感に感じることがないのは，加熱熱容量の大きい，床暖房装置を含む給湯暖房システムの特質である。
そして，上記のような加熱熱容量が多く，短時間では温度低下しにくい加熱対象を含むシステムでは，加熱熱容量が多い方の加熱対象に対する加熱を一時的に止めて，加熱熱容量の小さい方の，例えば貯湯タンクにしばらく給湯し，タンクの湯量の増加をはかった後，加熱熱容量が大きい加熱対象への加熱を再開するということを実行し，必要に応じてこのような制御を繰り返すことで，食器洗いや，シャワーを使うような給湯処理が終了するので，その後は，加熱熱容量の大きい対象に対する加熱に専念すれば，いずれの加熱対象についても急激な温度低下を来すことなく，処理を継続することが出来るようになると考えられる。

従って，本発明は，上記のような事情に基づいて創案されたもので，給湯と床暖房の両方に対して１つのヒートポンプ式冷凍サイクルで給熱する給湯暖房システムにおいて，給湯装置と床暖房装置の両方が駆動されているときに，給湯装置側の貯湯タンクに蓄積された湯の量が少なくなってきた時には，加熱熱容量の大きい床暖房を犠牲にし（一時的に加熱を停止し），貯湯タンクの沸き上げ運転を優先するようにして，出来るだけ給湯運転と床暖房運転の両立をはかりうるようにした給湯暖房システムの提供を目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は，
ヒートポンプ式熱サイクルと，
給湯機と，
床暖房機と，
前記給湯機で使用される湯を貯湯する貯湯タンクと，
前記給湯機と前記貯湯タンクとに連結された出湯回路と，
前記貯湯タンクの下層と上層とに連結された水回路と，
前記ヒートポンプ式熱サイクルに使用される冷媒が循環する冷媒管と，前記水回路と，前記床暖房機で使用される液体が循環する床暖房回路とを備え，前記冷媒管と，前記水回路および前記床暖房回路との間で熱交換する水熱交換器と，
を備えた給湯暖房システムにおいて，
前記床暖房機と給湯機とが前記水熱交換器によって同時に運転され，かつ，前記貯湯タンクに貯えられた湯の量が第１の所定量より少ない量まで減少した場合に，前記冷媒管と前記水回路との間での熱交換を継続すると共に，前記床暖房回路内の液体の前記水熱交換器への給液を停止するか，或いは減少させる制御を行うことを特徴とする給湯暖房システムとして構成されている。

さらに本発明は，ガス加熱機を用いた場合，
ヒートポンプ式熱サイクルと，
給湯機と，
床暖房機と，
前記給湯機で使用される湯を貯湯する貯湯タンクと，
前記給湯機と前記貯湯タンクとに連結された出湯回路と，
前記貯湯タンクの下層と上層とに連結された水回路と，
前記ヒートポンプ式熱サイクルに使用される冷媒が循環する冷媒管と，前記水回路と，前記床暖房機で使用される液体が循環する床暖房回路とを備え，前記冷媒管と，前記水回路および前記床暖房回路との間で熱交換する水熱交換器と，
前記出湯回路と前記床暖房回路とのうち少なくとも前記出湯回路内の水または湯を加熱するガス加熱機と，
を備えた給湯暖房システムにおいて，
前記床暖房機と給湯機とが前記水熱交換器によって同時に運転され，かつ，前記貯湯タンクに貯えられた湯の量が第２の所定量と該第２の所定量より少ない第３の所定量との間の量まで減少した場合に，
前記冷媒管と前記水回路との間での熱交換を継続すると共に，前記床暖房回路内の液体を前記水熱交換器に給液する制御を停止するか，液量を減少させ，
前記貯湯タンクに貯えられた湯の量が前記第３の所定量未満になった場合，前記出湯回路に流入する湯または水を前記ガス加熱機により加熱する制御を行うことを特徴とする給湯暖房システムとして構成される。

前記貯湯タンクに貯えられた湯の量が前記第３の所定量未満になった場合，前記ガス加熱機による加熱制御に加えて，前記冷媒管と前記水回路との間での熱交換により前記水回路に流入する水を加熱する制御を行うようにしてもよい。

また，前記貯湯タンクに貯えられた湯の量が第３の所定値未満になった場合，前記床暖房回路内の液体を前記水熱交換器に給液する制御を再開すると共に，前記冷媒管と前記水回路との間での熱交換により前記水回路に流入する水を加熱する制御を停止させ，前記出湯回路に流入する湯または水を前記ガス加熱機により加熱する制御を開始するような給湯暖房システムも考えられる。

前記第２の所定量が，前記貯湯タンク内の水の温度を検知するサーミスタの検知温度が所定値未満となることにより検知され，前記第３の所定量が，前記ガス加熱機に設けられ，該ガス加熱機に流入する水または湯の温度を検知する湯温サーミスタの検知温度が所定値未満になることにより検知されてなる給湯暖房システムも考えられる。

本発明によれば，ヒートポンプ式熱サイクルと，給湯機と，床暖房機と，前記給湯機で使用される湯を貯湯する貯湯タンクと，前記給湯機と前記貯湯タンクとに連結された出湯回路と，前記貯湯タンクの下層と上層とに連結された水回路と，前記ヒートポンプ式熱サイクルに使用される冷媒が循環する冷媒管と，前記水回路と，前記床暖房機で使用される液体が循環する床暖房回路とを備え，前記冷媒管と，前記水回路および前記床暖房回路との間で熱交換する水熱交換器とを備えた給湯暖房システムにおいて，前記床暖房機と給湯機とが前記水熱交換器によって同時に運転され，かつ，前記貯湯タンクに貯えられた湯の量が第１の所定量より少ない量まで減少した場合に，前記冷媒管と前記水回路との間での熱交換を継続すると共に，前記床暖房回路内の液体の前記水熱交換器への給液を停止するか，或いは減少させる制御を行うことを特徴とする給湯暖房システムとして構成されているので，給湯装置と床暖房装置の両方が駆動されているときに，給湯装置側の貯湯タンクに蓄積された湯の量が少なくなってきた時には，加熱熱容量の大きい床暖房を犠牲にし（一時的に加熱を停止し），貯湯タンクの沸き上げ運転を優先するようにして，出来るだけ給湯運転を止めることなく，給湯運転と床暖房運転の両立をはかりうるようにした給湯暖房システムが提供される。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は，本発明の一実施の形態に係るヒートポンプ式給湯暖房機Ｘの概略構成を示すブロック図，図２は，本発明の一実施の形態に係るヒートポンプ式給湯暖房機Ｘの概略構成を示すブロック図，図３は，本発明の一実施の形態に係るヒートポンプ式給湯暖房機Ｘの概略構成を示すブロック図，図４は，本発明の一実施の形態に係るヒートポンプ式給湯暖房機Ｘの概略構成を示すブロック図，図５は，ガス加熱機を備えた本発明の一実施の形態に係るヒートポンプ式給湯暖房機Ｙの概略構成を示すブロック図，図６は，仮想のヒートポンプ式給湯暖房機の概略構成を示すブロック図，図７は，従来のヒートポンプ式給湯暖房機の概略構成を示すブロック図である。
まず，図１を用いて，本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯暖房機Ｘの概略構成について説明する。なお，本実施の形態では，ヒートポンプ式給湯暖房機Ｘが，温水を給湯する給湯機能及び床暖房を行う床暖房機能を有する場合を例に挙げて説明する。

図１に示すように，ヒートポンプ式給湯暖房機Ｘは，大別すると，冷媒が循環されるヒートポンプ式熱サイクル（冷凍サイクル）Ａと，温水を給湯するための給湯回路Ｂと，床暖房を行うための床暖房回路Ｃとを備えて構成されている。ここに，ヒートポンプサイクルＡに循環される冷媒には，例えばＣＯ₂冷媒などの炭酸ガス冷媒（自然冷媒の一種）や，Ｒ４１０ＡなどのＨＦＣ冷媒が用いられる。
なお，ヒートポンプ式給湯暖房機Ｘは，ＣＰＵやＲＡＭ，ＲＯＭなどを有する制御部５０を備えており，該制御部５０によって統括的に制御される。具体的に，ヒートポンプ式給湯暖房機Ｘの制御部は，後述の温度センサ１５ａによって検出される貯湯タンク６内の温度に基づいて当該ヒートポンプ式給湯暖房機Ｘの動作を制御する。

ヒートポンプ式熱サイクルＡは，冷媒を圧縮する圧縮機１と，圧縮機１から流出した冷媒と水との間で熱交換を行うことにより該水を加熱する水熱交換器２（本発明における水熱交換器の一例）と，水熱交換器２から流出した冷媒を膨張させる膨張弁３と，膨張弁３で膨張された冷媒と室外空気との間で熱交換を行うことにより該冷媒を加熱する室外空気熱交換器４とを備えている。５は，上記室外空気熱交換器４を空気に接触させる送風機である。
前記水熱交換器２は，ヒートポンプ式熱サイクルＡに使用される冷媒が循環する冷媒管２ｂと，後記する水回路９ｂの一部である水管２ｃと，床暖房機１１０で使用される液体が循環する床暖房回路の水管２ａとを備え，前記冷媒管２ｂと，前記水管２ａおよび前記水管２ｃとの間で熱交換するための熱交換器である。

給湯回路Ｂは，水熱交換器２において加熱された後の温水（例えば６０℃程度）を貯溜するための貯湯タンク６と，貯湯タンク６の下層から水熱交換器２を経て貯湯タンク６の上層に水を循環させるための給水ポンプ７と，給水口１６からの水と，貯湯タンク６からの湯を混合させて蛇口９に供給する混合弁８とを主な構成要素として備えている。
給湯機の一例である前記蛇口９と上記貯湯タンク６とを連結する回路を出湯回路９ａと呼び，前記貯湯タンク６の下層と上層とに連結され，前記水熱交換器２と前記貯湯タンク６との間に湯水を循環させる回路を，水回路９ｂと呼ぶことにする。

床暖房回路Ｃは，水熱交換器２において加熱された後の温水を用いて床暖房を行う床暖房機１１０と，水熱交換器２及び床暖房機１１０に水を循環させるための床暖房ポンプ１１とを備えている。なお，床暖房回路Ｃでは，水に代えてブライン（不凍液）を用いる場合も考えられる。
前記給湯回路Ｂ，及び床暖房回路Ｃの基本的な動作については，従来と異なるところがないため，ここでは説明を省略する。

本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯暖房機Ｘでは，前記水熱交換器２を通る前記床暖房機１１０側の水管２ａの前記前記水熱交換器２への入り口と出口を接続するバイパス管１１０ｂが設けられている点と，このバイパス管１１０ｂの途中に，該バイパス管１１０ｂを通る流体の流量を調節する電磁弁などのバイパス制御弁１２ａが設けられている点が新しい。さらに，このバイパス制御弁１２ａが，前記のように貯湯タンク６内の所定高さに設けられた温度センサ１５ａからの信号を受信する前記制御部５０に基づいて制御される点も新しい。

そしてこのヒートポンプ式給湯暖房機Ｘで更なる新しい点は，前記制御部５０が，上記床暖房機１１０と蛇口９などの給湯機とが前記水熱交換器２によって同時に運転され，かつ，上記貯湯タンク６に貯えられた湯の量が，前記温度センサ１５ａによって検出される第１の所定量より少ない量まで減少した場合に，前記ヒートポンプ式熱サイクルＡを構成する水熱交換器２内の冷媒管２ｂと前記水回路９ｂを構成する水熱交換器２内の水管２ｃとの間での熱交換を継続すると共に，前記床暖房回路Ｃ内の液体の前記水熱交換器２への給液を停止する制御を行う点である。
詳細に説明する。

貯湯タンク６内では，水と湯は実際には混じり合うことがないので，その境界は明確に仕切られており，上層部の湯が使用されることにより，上記境界が上昇していくことが知られている。従って，この実施形態のように，上記貯湯タンク６内の所定高さに前記温度センサ１５ａを設けておき，該温度センサ１５ａに接する湯水の温度を測定すれば，貯湯タンク６内に蓄えられた湯の量を検出することが出来る。上記温度センサ１５ａはこのような機能を備えたもので，それからの信号を前記制御部５０に伝えることで，制御部５０は，上記貯湯タンク６内の湯量に応じた制御を行うことが出来る。
このようにして，上記床暖房機１１０と給湯機の一例である蛇口９とが前記水熱交換器２によって同時に運転されている状態で，前記温度センサ１５ａによって検出される湯の量が第１の所定量，即ち温度センサ１５ａの設置位置より少ない量まで減少したことを示す信号が制御部５０に伝えられる。この信号を受けると，上記制御部５０は，前記冷媒管２ｂと前記水回路９ｂ側の水管２ｃとの間で熱交換を行う給水ポンプ７の駆動を継続する（給湯動作が継続される）と共に，前記床暖房回路Ｃ内の液体の前記水熱交換器２への給液を停止或いは減量するべく，床暖房ポンプ１１を停止するか，或いは，前記バイパス制御弁１２ａを解放（あるいは開度を調整する）する。これによって，床暖房用の水管１１０ａを流れる湯の全量或いは一部が前記水熱交換器２を迂回して流れることで，床暖房機１１０への湯の供給を停止するか，或いは，床暖房機１１０を流れる湯量を減少させる制御が行われる。

この制御によって，床暖房機１１０の運転が停止されるか，或いは供給する湯量が少なくなるように調整されるが，床暖房機１１０は，長い水管を備え，且つ室内の空気は大きい熱容量を備えているので，床暖房機１１０全体としての加熱熱容量が大きく，室温が直ぐに低下することはない。そのため，たとえ床暖房機１１０が停止されたとしても，少なくとも数分あるいは１０数分の間は，ユーザが寒さを感じることはほとんどない。
これに対して，給湯装置側としては，この時点で貯湯タンク６内の湯量が前記した第１の所定量，即ち温度センサ１５ａの設置位置より少ない量まで減少しており，給湯動作の継続が困難になっているが，上記のように水熱交換器２を共用している床暖房機１１０側への給湯が停止され，或いは給湯量が減少されたので，給湯動作を継続することができ，さらにその間に，貯湯タンク６内の湯量を回復することが出来る。
通常，食器洗いやシャワーを使うといった給湯動作は，数分程度で終了する。従って，上記した床暖房機１１０の停止或いは給湯量の減少開始から数分後に，床暖房機１１０への給湯を再開しても，その時には食器洗いなどの給湯動作が終了しているので，その後は，水熱交換器２の加熱能力の大部分を床暖房機１１０側に使うことが出来，暖房効果を低下させることがない。
この処理によって，床暖房機１１０側でユーザが寒さを感じることなく，給湯動作を継続することが出来る給湯暖房システムが提供される。
このようなことが出来るのは，水熱交換器２を加熱熱容量の大きい床暖房回路Ｃと，加熱熱容量の小さい給湯回路Ｂとで共用している場合であり，前記特許文献１に記載のような，加熱熱容量の小さい２つの給湯装置で共用する場合には，いずれの給湯装置を停止しても，直ぐに冷水が供給されることになるので，ユーザにとっては使用に耐えないシステムとならざるを得ない。

上記した図１の実施形態では，バイパス管１１０ｂに設けられたバイパス制御弁１２ａ，或いは床暖房ポンプ１１によって，水熱交換器２内の水管２ａ内を通過する床暖房用の流体の量を調整して，床暖房機１１０の制御を行っているが，床暖房機１１０の制御の仕方としては，これに限られるものではない。
例えば，図２の例では，バイパス管１１０ｂに図１と同様のバイパス制御弁１２ａを設けると共に，水管２ａへの流入部に，前記バイパス制御弁１２ａと並列に流量制御用の電磁弁１２ｂを設け，上記２つの弁１２ａ及び１２ｂの開度を制御部５０によって制御を行うようにしている。この場合，図１の場合と同様，床暖房ポンプ１１の吐出量制御と上記２つの弁の制御を組み合わせても良い。

さらに，別の方法として，図１のバイパス制御弁１２ａ，或いは図２のバイパス制御弁１２ａと電磁弁１２ｂとの組み合わせに換えて，図３に示すように，水管２ａへの流入部におけるバイパス管１１０ｂとの分岐部に，３方弁１２ｃを設けて，これによって水管２ａへ流れる流体量と，バイパス管１１０ｂへ流れる流体量との比率を調整してもよい。もちろん，床暖房ポンプ１１による調整との併用も考えられる。
さらに，別の方法として，図３に示す３方弁１２ｃに換えて，図４に示されるような流量調節弁１２ｄを用いても良い。
これらの流量調整手法は，後記する図５の実施形態においても同様に適用されうる。

次に，上記した図１〜図４に示した給湯暖房システムＸにガス加熱機を組み込んだ実施形態に係るヒートポンプ式給湯暖房機Ｙについて説明する。
ヒートポンプ式給湯暖房機Ｙは，大別すると，冷媒が循環されるヒートポンプサイクル（冷凍サイクル）Ａと，温水を給湯するための給湯回路Ｂと，床暖房を行うための床暖房回路Ｃとを備えて構成されている点，ＣＰＵやＲＡＭ，ＲＯＭなどを有する制御部５０を備えており，該制御部５０によって統括的に制御される点について，前記図１〜図４に示した実施形態と同様である。
具体的には，ヒートポンプ式給湯暖房機Ｙは，冷媒を圧縮する圧縮機１と，圧縮機１から流出した冷媒と水との間で熱交換を行うことにより該水を加熱する水熱交換器２と，水熱交換器２から流出した冷媒を膨張させる膨張弁３と，膨張弁３で膨張された冷媒と室外空気との間で熱交換を行うことにより該冷媒を加熱する室外空気熱交換器４とを備えている点，給湯回路Ｂが，水熱交換器２において加熱された後の温水（例えば６０℃程度）を貯溜するための貯湯タンク６と，貯湯タンク６の下層から水熱交換器１４を経て貯湯タンク６の上層に水を循環させるための給水ポンプ７と，給水口１６からの水と，貯湯タンク６からの湯を混合させて蛇口９に供給する混合弁８とを主な構成要素として備えている点，床暖房回路Ｃが，水熱交換器２において加熱された後の温水を用いて床暖房を行う床暖房機１１０と，水熱交換器２及び床暖房機１１０に水を循環させるための床暖房ポンプ１１とを備えている点，及びバイパス管１１０ｂにバイパス制御弁１２ａを設けると共に，水管２ａへの流入部に，前記バイパス制御弁１２ａと並列に流量制御用の電磁弁１２ｂを設け，上記２つの弁１２ａ及び１２ｂの開度を制御部５０によって制御を行なうようにしている点，については，図２に示した実施形態と同様である。
また，床暖房機１１０が３台設けられているが，これは特に特徴ではなく，１台でも２台でも構わない。従って，これら３台の床暖房機をまとめて床暖房機１１０と呼ぶことにする。
さらに，給湯機の一例である前記蛇口９と上記貯湯タンク６とを連結する回路を出湯回路９ａと呼び，前記貯湯タンク６の下層と上層とに連結され，前記水熱交換器２と前記貯湯タンク６との間に湯水を循環させる回路を，水回路９ｂと呼ぶことにする点についても前記実施形態と同様である。

そしてこのヒートポンプ式給湯暖房機Ｙで新しい点は，貯湯タンク６に，該貯湯タンク６内の湯量に関する第２の所定量と該第２の所定量より少ない第３の所定量との２段階の湯量を検知する２個の温度センサ１５ｂ及び１５ｃが上下に取付けられ，これらのセンサ１５ｂ，１５ｃの信号が，上記制御部５０に導入されている点，水熱交換器２と前記床暖房機１１０を接続する液管１１０ｄ及び，貯湯タンク６から蛇口９に至る出湯回路９ａとが，前記制御部５０によって制御されるガス加熱機１４に組み込まれており，床暖房機１１０及び蛇口９から出湯される湯が，水熱交換器２と上記ガス加熱機１４の両方で加熱されうる構造となっている点，さらに，上記床暖房機１１０と給湯機（蛇口９で表される）とが前記水熱交換器２によって同時に運転され，かつ，上記貯湯タンクに貯えられた湯の量が第２の所定量と該第２の所定量より少ない第３の所定量との間の量まで減少した場合に，前記水熱交換器２の冷媒管２ｃと前記水回路９ｂとの間での熱交換を継続すると共に，前記床暖房回路Ｃ内の液体を前記水熱交換器２に給液する制御を停止するか，液量を減少させ，上記貯湯タンク６に貯えられた湯の量が前記第３の所定量未満になった場合，前記出湯回路９ａに流入する湯または水を前記ガス加熱機１４により加熱する制御を行う点である。
詳細に説明する。

貯湯タンク６内では，前記したように水と湯は実際には混じり合うことがないので，その境界は明確に仕切られており，上層部の湯が使用されることにより，上記境界が上昇していく。従って，この実施形態のように，上記貯湯タンク６内の所定高さの位置とそれより低い所定高さの位置に，前記温度センサ１５ｃと１５ｂとを設けておき，これらの温度センサ１５ｂ，１５ｃに接する湯水の温度を測定すれば，貯湯タンク６内に蓄えられた湯の量の変化を２段階で検出することが出来る。
上記温度センサ１５ｂ，１５ｃはこのような機能を備えたもので，それからの信号を前記制御部５０に伝えることで，制御部５０は，上記貯湯タンク６内の湯量に応じた制御を行うことが出来る。

このようにして，上記床暖房機１１０と給湯機の一例である蛇口９とが前記水熱交換器２によって同時に運転されている状態で，前記貯湯タンク６内の湯が減少してくると，低い位置にある前記温度センサ１５ｂによって湯の量が第２の所定量，即ち温度センサ１５ｂが検出する第２の所定量と，前記温度センサ１５ｂよりも高い位置にある温度センサ１５ｃによって検出される上記第２の所定量より少ない第３の所定量との間の量まで減少したと，これらのセンサ１５ｂ，１５ｃからの信号を受け入れる制御部５０によって判断された場合には，上記制御部５０は，前記冷媒管２ｂと前記水回路９ｂ側の水管２ｃとの間で熱交換を行う給水ポンプ７の駆動を継続する（給湯動作が継続される）と共に，前記床暖房回路Ｃ内の液体の前記水熱交換器２への給液を停止或いは減量するべく，それまで運転されていた床暖房ポンプ１１を停止するか，或いは，前記バイパス弁１２ｇと電磁弁１２ｆを制御して運転していた床暖房機１１０への水管１１０ａを流れる湯の全量或いは一部が前記水熱交換器２を迂回して流れることで，床暖房機１１０への湯の供給を停止するか，或いは，床暖房機１１０を流れる湯量を減少させる制御が行われる。

この制御によって，床暖房機１１０の運転が停止されるか，或いは供給する湯量が少なくなるように調整されるが，床暖房機１１０は，長い水管を備えているので，加熱熱容量が大きく，暖房効果が直ぐに低下することはない。そのため，たとえ床暖房機１１０が停止されたとしても，少なくとも数分あるいは数１０分の間は，ユーザが寒さを感じることはほとんどない。これに対して，給湯装置側としては，この時点で貯湯タンク６内の湯量が前記した第１の所定量，即ち温度センサ１５ａの設置位置より少ない量まで減少しているが，上記のように水熱交換器２を共用している床暖房機１１０側への給湯が停止され，或いは給湯量が減少されたので，給湯動作を継続することができ，さらにその間に，貯湯タンク６内の湯量を回復することが出来る。通常，食器洗いやシャワーを使うといった給湯動作は，数分で終了するので，上記した床暖房機１１０の停止或いは給湯量の減少開始から数分後に，床暖房機１１０への給湯を再開しても，その時には食器洗いなどの給湯動作が終了しているので，その後は，水熱交換器２の加熱能力の大部分を床暖房機１１０側に使うことが出来る。

この処理によって，床暖房機１１０側でユーザが寒さを感じることなく，給湯動作を継続することが出来る給湯暖房システムが提供される。

ヒートポンプ式水熱交換器で水を加熱する場合と比べ、ガスは効率がわるいので，できるだけ，ヒートポンプ式水熱交換器で熱交換を行うのが経済的である。ヒートポンプ式水熱交換器の給湯能力を大きくすれば，使用する湯量が多くなっても，十分に対応することが可能である。しかしながら，設置スペースなどを考慮した場合，それほど大きくすることができない。そこで，この実施形態では，貯湯タンク６内の湯量が，第１の所定湯量と第２の所定湯量の間である場合はヒートポンプ式水熱交換器で沸き上げ動作を行い，第２の湯量未満になったら，ガス加熱機を使用するようにしたものである。このようにすれば，大量の湯が使われ，貯湯タンク６内の湯量が少なくなってしまい，ヒートポンプ式水熱交換器ではまかないきれない場合に，少ない設置スペースでも大量の湯を沸かすことが出来るガス加熱機１４を使用することで対応できる。なお，使用湯量が少ない場合は，ヒートポンプサイクルでまかなうことができるので，ガスは使用しない。このようにすると，ガスのみで対応する場合よりも省エネ性能を高めることができる。また，使用量が多いときは，ガスで湯を沸かすので，床暖房を止める必要がない。

すでに前記図１の実施形態で述べたように，このようなことが出来るのは，水熱交換器２を加熱熱容量の大きい床暖房回路Ｃと，加熱熱容量の小さい給湯回路Ｂとで共用している場合であり，前記特許文献１に記載のような，加熱熱容量の小さい２つの給湯装置で共用する場合には，いずれの給湯装置を停止しても，直ぐに冷水が供給されることになるので，ユーザにとってはすぐに冷たさや寒さを感じてしまい，使用に耐えないシステムとならざるを得ない。

このような状態が続くことで，貯湯タンク６内の湯量が回復して，前記第２の所定量を超えたことが前記温度センサ１５ｂによって検知されれば，制御部５０は，前記バイパス弁１２ｇと電磁弁１２ｆとを制御して，床暖房機１１０に供給される液体についても，水熱交換器２で加熱する状態に復帰する。

しかしながら，上記床暖房機１１０の運転が停止され，或いは供給される湯量を減少する制御が行われている状態で，さらに大量の湯が蛇口９から排出され，貯湯タンク６内の湯量がさらに減少した場合，即ち，前記下側の温度センサ１５ｂよりも上に位置する温度センサ１５ｃが，湯から水に変化する層を検知した場合，即ち，上記温度センサ１５ｃが，貯湯タンク６内の湯量が第３の所定量未満になったことを検知した場合には，前記制御部５０は，ガス加熱機１４の運転を開始して，前記出湯回路９ａに流入する湯または水を前記ガス加熱機により追い炊き加熱する制御を行う。

即ち，この場合，前記貯湯タンク６に貯えられた湯の量が，前記第３の所定量未満になった時に，前記ガス加熱機１４による加熱制御と，前記冷媒管２ｂと前記水回路９ｂとの間での熱交換により前記水回路９ｂに流入する水を加熱する制御の両方が行われ，蛇口９から大量の湯が排出される状態でも，給湯温度が低下することがないように配慮されている。
但し，上記ガス加熱機１４は経済性に劣るものではあるが，これによる加熱熱量は非常に大きいので，ガス加熱機１４が運転され始めれば，ガス加熱機１４に，床暖房と給湯装置の両方の運転を行わせるようにしても差し支えない場合もあり得る。
あるいは，上記貯湯タンク６に貯えられた湯の量が前記第３の所定値未満になった場合，前記床暖房回路Ｃ内の液体を前記水熱交換器２に給液する制御を再開すると共に，前記冷媒管２ｂと前記水回路９ｂとの間での熱交換により前記水回路９ｂに流入する水を加熱する制御を停止させ，前記出湯回路９ａに流入する湯または水を前記ガス加熱機１４により加熱する制御を開始するようにしてもよい。すなわち、床暖房はヒートポンプ式熱交換器にて行い、出湯はガス加熱機にて行うのである。
なお、本実施の形態においては、第３の所定値は貯湯タンク６に設けられた温度センサ１５ｃ（本発明における湯温サーミスタの一例）によって検知されていたが、温度センサ１５ｃをガス加熱機１４と出湯回路９ａの貯湯タンク６側とを連結する部分に設けてもよい。
このように，タンクに貯湯した湯水を蛇口より出湯する前に，ガス加熱機が入っているシステムにおいては，最終的な出湯温度コントロールはガス加熱機が行なうことになる。そこでより精度良くスピーディーに出湯温度コントロールを行なおうとすれば，タンク上部の温度よりも，ガス加熱機に流入する湯水の温度を検出しコントロールする方がより精度のよい方法となる。即ち，上記のようにタンク上部の温度よりも，ガス加熱機に流入する湯水の温度を検出しコントロールするようにすれば、ガス加熱機１４に流入する湯水の温度を、よりガス加熱機１４に近い箇所で、検出できるので、ガス加熱機１４による出湯温度のコントロールをより精度良く行うことができる。

本発明の一実施の形態に係るヒートポンプ式給湯暖房機Ｘの概略構成を示すブロック図。本発明の一実施の形態に係るヒートポンプ式給湯暖房機Ｘの概略構成を示すブロック図。本発明の一実施の形態に係るヒートポンプ式給湯暖房機Ｘの概略構成を示すブロック図。本発明の一実施の形態に係るヒートポンプ式給湯暖房機Ｘの概略構成を示すブロック図。ガス加熱機を備えた本発明の一実施の形態に係るヒートポンプ式給湯暖房機Ｙの概略構成を示すブロック図。仮想のヒートポンプ式給湯暖房機の概略構成を示すブロック図。従来のヒートポンプ式給湯暖房機の概略構成を示すブロック図。

符号の説明

Ａ：ヒートポンプ式熱サイクル
Ｂ：給湯回路
Ｃ：床暖房回路
Ｘ：ヒートポンプ式給湯暖房機
Ｙ：ヒートポンプ式給湯暖房機
１：圧縮機
２：水熱交換器
２ａ：水管
２ｂ：冷媒管
２ｃ：水管
３：膨張弁
４：室外空気熱交換器
５：送風機
６：貯湯タンク
７：給水ポンプ
８：混合弁
９：蛇口
９ａ：出湯回路
９ｂ：水回路
１１：床暖房ポンプ
１１ｄ：液管
１２ａ：バイパス制御弁
１２ｂ：電磁弁
１２ｃ：３方弁
１４：ガス加熱機
１５ａ：温度センサ
５０：制御部
１１０：床暖房機
１１０ａ：床暖房用の水管
１１０ｂ：バイパス管

Claims

ヒートポンプ式熱サイクルと，
給湯機と，
床暖房機と，
前記給湯機で使用される湯を貯湯する貯湯タンクと，
前記給湯機と前記貯湯タンクとに連結された出湯回路と，
前記貯湯タンクの下層と上層とに連結された水回路と，
前記ヒートポンプ式熱サイクルに使用される冷媒が循環する冷媒管と，前記水回路と，前記床暖房機で使用される液体が循環する床暖房回路とを備え，前記冷媒管と，前記水回路および前記床暖房回路との間で熱交換する水熱交換器と，
を備えた給湯暖房システムにおいて，
前記床暖房機と給湯機とが前記水熱交換器によって同時に運転され，かつ，前記貯湯タンクに貯えられた湯の量が第１の所定量より少ない量まで減少した場合に，前記冷媒管と前記水回路との間での熱交換を継続すると共に，前記床暖房回路内の液体の前記水熱交換機への給液を停止するか，或いは減少させる制御を行うことを特徴とする給湯暖房システム。
ヒートポンプ式熱サイクルと，
給湯機と，
床暖房機と，
前記給湯機で使用される湯を貯湯する貯湯タンクと，
前記給湯機と前記貯湯タンクとに連結された出湯回路と，
前記貯湯タンクの下層と上層とに連結された水回路と，
前記ヒートポンプ式熱サイクルに使用される冷媒が循環する冷媒管と，前記水回路と，前記床暖房機で使用される液体が循環する床暖房回路とを備え，前記冷媒管と，前記水回路および前記床暖房回路との間で熱交換する水熱交換器と，
前記出湯回路と前記床暖房回路とのうち少なくとも前記出湯回路内の水または湯を加熱するガス加熱機と，
を備えた給湯暖房システムにおいて，
前記床暖房機と給湯機とが前記水熱交換器によって同時に運転され，かつ，前記貯湯タンクに貯えられた湯の量が第２の所定量と該第２の所定量より少ない第３の所定量との間の量まで減少した場合に，
前記冷媒管と前記水回路との間での熱交換を継続すると共に，前記床暖房回路内の液体を前記水熱交換機に給液する制御を停止するか，液量を減少させ，
前記貯湯タンクに貯えられた湯の量が前記第３の所定量未満になった場合，前記出湯回路に流入する湯または水を前記ガス加熱機により加熱する制御を行うことを特徴とする給湯暖房システム。
前記貯湯タンクに貯えられた湯の量が前記第３の所定量未満になった場合，前記ガス加熱機による加熱制御に加えて，前記冷媒管と前記水回路との間での熱交換により前記水回路に流入する水を加熱する制御を行う請求項２記載の給湯暖房システム。
前記貯湯タンクに貯えられた湯の量が前記第３の所定値未満になった場合，前記床暖房回路内の液体を前記水熱交換機に給液する制御を再開すると共に，前記冷媒管と前記水回路との間での熱交換により前記水回路に流入する水を加熱する制御を停止させ，前記出湯回路に流入する湯または水を前記ガス加熱機により加熱する制御を開始する請求項２記載の給湯暖房システム。
前記第２の所定量が，前記貯湯タンク内の水の温度を検知する湯温サーミスタの検知温度が所定値未満となることにより検知され，前記第３の所定量が，前記ガス加熱機に設けられ，該ガス加熱機に流入する水または湯の温度を検知する湯温サーミスタの検知温度が所定値未満になることにより検知されてなる請求項２〜４のいずれかに記載の給湯暖房システム。