熱媒供給装置
【課題】ヒートポンプ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態において、ヒートポンプ装置を効率よく運転することを可能にし、より一層の省エネ性向上を図り得る熱媒供給装置の提供。
【解決手段】バーナ加熱式熱交換器１５にて加熱された熱媒を低温暖房端末８ｂに供給する低温暖房回路９ｂと高温暖房端末８ａに供給する高温暖房回路９ａを備え、低温暖房回路９ｂには、バーナ加熱式熱交換器１５に加えてヒートポンプ加熱式熱交換器１７が設けられ、バーナ加熱状態とヒートポンプ加熱状態とに切換自在な熱媒供給装置１で、低温暖房端末８ｂからの熱媒をヒートポンプ加熱式熱交換器１７に供給するヒートポンプ用熱媒路６１が、低温暖房端末８ｂからの熱媒の全量又はその一部をヒートポンプ加熱式熱交換器１７へ直接供給するように構成されている。
【解決手段】バーナ加熱式熱交換器１５にて加熱された熱媒を低温暖房端末８ｂに供給する低温暖房回路９ｂと高温暖房端末８ａに供給する高温暖房回路９ａを備え、低温暖房回路９ｂには、バーナ加熱式熱交換器１５に加えてヒートポンプ加熱式熱交換器１７が設けられ、バーナ加熱状態とヒートポンプ加熱状態とに切換自在な熱媒供給装置１で、低温暖房端末８ｂからの熱媒をヒートポンプ加熱式熱交換器１７に供給するヒートポンプ用熱媒路６１が、低温暖房端末８ｂからの熱媒の全量又はその一部をヒートポンプ加熱式熱交換器１７へ直接供給するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナの燃焼により熱媒を加熱するバーナ加熱式熱交換器にて加熱された熱媒を低温暖房端末に供給する低温暖房回路と、前記バーナ加熱式熱交換器にて前記低温暖房端末への熱媒よりも高温に加熱された熱媒を高温暖房端末に供給する高温暖房回路とを備え、前記低温暖房回路と高温暖房回路が、膨張タンク及び熱媒循環ポンプを共用するように構成され、前記低温暖房回路には、前記バーナ加熱式熱交換器に加えて、ヒートポンプ装置の媒体により熱媒を加熱するヒートポンプ加熱式熱交換器が設けられ、その低温暖房回路が、前記バーナ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するバーナ加熱状態と前記ヒートポンプ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態とに切換自在に構成されている熱媒供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような構成の熱媒供給装置では、低温暖房端末に熱媒を供給する低温暖房時に、その暖房負荷等の各種条件に基づいてヒートポンプ装置のＣＯＰ（成績係数）を算定し、ＣＯＰが高くなる領域では、ヒートポンプ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態に切り換え、ＣＯＰが低くなる領域では、バーナ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するバーナ加熱状態に切り換えて運転することが可能となり、省エネ性の向上を図ることができ、このような熱媒供給装置はすでに知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４３３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載の装置では、ヒートポンプ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態において、必ずしもヒートポンプ装置を効率よく運転しているとは言い切れず、この点に改良の余地があった。
この特許文献１に記載の装置は、図６（特許文献１の図２をそのまま記載したもの）に示すような構成であり、以下、この図６を参照して説明する。
すなわち、ヒートポンプ装置１６のヒートポンプ加熱式熱交換器１７にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態では、図中太線にて示すように、低温暖房端末８ｂからの熱媒が、熱媒戻り路３１から第１熱媒バイパス路３９を通して第１熱媒路３２に流入する。そして、その第１熱媒路３２を通流する熱媒に対して、ヒートポンプ加熱式熱交換器１７にて加熱された後の熱媒が、第２熱媒路３５を通して合流し、合流した後の熱媒が、膨張タンク３３、熱媒循環ポンプ３４を通過したのち、その一部が第２熱媒バイパス路４１を通流してヒートポンプ加熱式熱交換器１７に供給される。
このように、低温暖房端末８ｂからの熱媒に対して、ヒートポンプ加熱式熱交換器１７で加熱された熱媒が合流し、その合流により温度が上昇した熱媒がヒートポンプ加熱式熱交換器１７に供給されるので、ヒートポンプ加熱式熱交換器１７での熱回収（熱媒への熱供給）が低下し、ヒートポンプ装置を効率よく運転しているとは言い難い欠点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、ヒートポンプ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態において、ヒートポンプ装置を効率よく運転することを可能にし、それによって、より一層の省エネ性向上を図り得る熱媒供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するため、本発明に係る熱媒供給装置の特徴構成は、バーナの燃焼により熱媒を加熱するバーナ加熱式熱交換器にて加熱された熱媒を低温暖房端末に供給する低温暖房回路と、前記バーナ加熱式熱交換器にて前記低温暖房端末への熱媒よりも高温に加熱された熱媒を高温暖房端末に供給する高温暖房回路とを備え、前記低温暖房回路と高温暖房回路が、膨張タンク及び熱媒循環ポンプを共用するように構成され、前記低温暖房回路には、前記バーナ加熱式熱交換器に加えて、ヒートポンプ装置の媒体により熱媒を加熱するヒートポンプ加熱式熱交換器が設けられ、その低温暖房回路が、前記バーナ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するバーナ加熱状態と前記ヒートポンプ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態とに切換自在に構成されている熱媒供給装置であって、前記低温暖房端末からの熱媒を前記ヒートポンプ加熱式熱交換器に供給するヒートポンプ用熱媒路が、前記低温暖房端末からの熱媒の全量又はその一部を前記ヒートポンプ加熱式熱交換器へ直接供給するように構成されている点にある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、低温暖房端末からの熱媒をヒートポンプ加熱式熱交換器に供給するヒートポンプ用熱媒路が、低温暖房端末からの熱媒の全量又はその一部をヒートポンプ加熱式熱交換器へ直接供給するように構成されているので、ヒートポンプ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態において、低温暖房端末からの熱媒をそのままヒートポンプ用熱媒路を通してヒートポンプ加熱式熱交換器へ直接供給することができる。
したがって、低温暖房端末からの熱媒の温度上昇を回避した状態でヒートポンプ加熱式熱交換器へ供給することが可能となって、ヒートポンプ装置を効率よく運転することができ、その結果、上述したように、低温暖房端末に熱媒を供給する低温暖房時において、ヒートポンプ加熱状態とバーナ加熱状態との切り換え運転により省エネ性の向上を図り得るのに加えて、ヒートポンプ加熱状態において一層の効率化を図ることが可能となり、より一層の省エネ性向上を図ることができる。
【０００８】
本発明に係る熱媒供給装置の更なる特徴構成は、前記ヒートポンプ用熱媒路が、前記低温暖房端末からの熱媒を前記バーナ加熱式熱交換器へ戻す熱媒戻り路に対して並列状態に設けられ、前記低温暖房端末からの熱媒を前記バーナ加熱式熱交換器に供給するか又は前記ヒートポンプ加熱式熱交換器に供給するかを切り換える切換弁が設けられている点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、ヒートポンプ用熱媒路が、低温暖房端末からの熱媒をバーナ加熱式熱交換器へ戻す熱媒戻り路に対して並列状態に設けられているので、切換弁の切り換えによって、低温暖房端末からの熱媒をヒートポンプ加熱式熱交換器に供給するヒートポンプ加熱状態において、低温暖房回路と高温暖房回路が共用する熱媒循環ポンプをそのまま利用して熱媒をヒートポンプ加熱式熱交換器に供給することができ、熱媒循環ポンプの共用による構造の簡素化を図ることができる。
【００１０】
本発明に係る熱媒供給装置の更なる特徴構成は、前記熱媒戻り路が、前記高温暖房端末に接続の高温熱媒戻り路と前記低温暖房端末に接続の低温熱媒戻り路とを備え、前記ヒートポンプ用熱媒路が、前記高温熱媒戻り路と低温熱媒戻り路が合流する手前の低温熱媒戻り路に対して並列状態に設けられている点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、ヒートポンプ用熱媒路が、高温熱媒戻り路と低温熱媒戻り路が合流する手前の低温熱媒戻り路に対して並列状態に設けられているので、低温暖房端末からの低温の熱媒をヒートポンプ加熱式熱交換器で加熱して、ヒートポンプ装置での熱回収（熱媒への熱供給）の向上化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態におけるバーナ加熱状態を示す熱媒供給装置の概略構成図
【図２】第１実施形態におけるヒートポンプ加熱状態を示す熱媒供給装置の概略構成図
【図３】時間経過に伴う運転モードの変化を示す図
【図４】運転モード毎にバーナ加熱状態とヒートポンプ加熱状態とに切り換えた場合の１次エネルギー消費量と、その算定の基準を示す図表
【図５】第２実施形態による熱媒供給装置の概略構成図
【図６】先行技術文献に記載された熱媒供給装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る熱媒供給装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
この熱媒供給装置１は、図１に示すように、一般家庭用の水道管に接続された給水路２からの水を給湯加熱部３にて加熱してその加熱された湯水を給湯栓４等が接続された給湯路５に供給する給湯回路６と、暖房端末８からの熱媒を暖房加熱部７にて加熱してその加熱された熱媒を暖房端末８に供給する暖房回路９と、暖房加熱部７にて加熱された熱媒により浴槽１０の湯水をふろ熱交換器１１にて加熱してその加熱された湯水を浴槽１０に供給する追焚回路１２とを備えている。
暖房端末８として、高温の熱媒（例えば８０℃の熱媒）が要求される高温暖房端末８ａ（例えば浴室乾燥装置）とその高温暖房端末８ａよりも低温の熱媒（例えば４０〜７５℃の熱媒）が要求される低温暖房端末８ｂ（例えば床暖房パネル）とが備えられ、これらの暖房端末８ａ、８ｂに対応して、暖房回路９も、高温の熱媒を高温暖房端末８ａに供給する高温暖房回路９ａと低温の熱媒を低温暖房端末８ｂに供給する低温暖房回路９ｂを備えている。
【００１４】
給湯回路６における給湯加熱部３は、給湯バーナ１３の燃焼により給水路２からの水を加熱するように構成され、給湯バーナ１３の燃焼ガスの潜熱により水を加熱する潜熱用給湯熱交換器３ａと、給湯バーナ１３の燃焼ガスの顕熱により水を加熱する顕熱用給湯熱交換器３ｂとから構成されている。
暖房回路９における暖房加熱部７として、高温暖房回路９ａは、暖房バーナ１４の燃焼により熱媒を加熱するバーナ加熱式熱交換器１５を備え、低温暖房回路９ｂは、そのバーナ加熱式熱交換器１５に加えて、ヒートポンプ装置１６の媒体により熱媒を加熱するヒートポンプ加熱式熱交換器１７を備え、バーナ加熱式熱交換器１５は、暖房バーナ１４の燃焼ガスの潜熱により熱媒を加熱する潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａと、暖房バーナ１４の燃焼ガスの顕熱により熱媒を加熱する顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂとから構成されている。
そして、給湯回路６の給湯加熱部３と暖房回路９のバーナ加熱式熱交換器１５が、いわゆる１缶２水形式に構成されている。
【００１５】
給湯バーナ１３及び暖房バーナ１４の夫々には、一般家庭用の燃料ガスを供給するガス供給路１８が分岐して接続され、そのガス供給路１８の分岐部位よりも上流側には、燃料ガスの供給を断続する断続弁１９が設けられ、分岐部位よりも下流側には、給湯バーナ１３と暖房バーナ１４に対応して、燃料ガス供給量を調整するガス比例弁２０が夫々設けられている。
また、給湯バーナ１３及び暖房バーナ１４の夫々には、燃焼用空気を供給する燃焼用ファンＦも各別に設けられ、図示は省略するが、給湯バーナ１３及び暖房バーナ１４の近くには、給湯バーナ１３及び暖房バーナ１４の夫々に対する点火動作を実行する点火用のイグナイタ及び着火されたか否かを検出するフレームロッド等も各別に設けられている。
【００１６】
給湯回路６を構成する給水路２には、給水量を検出する水量センサ２４と給水温度を検出する給水サーミスタ２５とが設けられ、その給水路２が、給湯バイパス路２６を介して給湯路５に接続され、その給湯バイパス路２６によって、給水路２の水を給湯加熱部３をバイパスして給湯路５に供給可能としている。
その給水路２と給湯バイパス路２６との接続箇所には、給湯加熱部３に供給する水量と給湯バイパス路２６を通流させる水量との比率を調整自在なバイパス弁２７が設けられ、給湯路５には、上流側から順に、給湯加熱部３の出口温度を検出する出口温サーミスタ２８、給湯路５から供給される水量を調整自在な水量調整弁２９、バイパス路２６から供給される水が混合した後の湯水の温度を検出する出湯サーミスタ３０が設けられている。
【００１７】
暖房回路９のバーナ加熱式熱交換器１５において、その潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａの入口側には、暖房端末８からの熱媒を戻す熱媒戻り路３１が接続され、その熱媒戻り路３１は、高温暖房端末８ａに接続の高温熱媒戻り路３１ａと低温暖房端末８ｂに接続の低温熱媒戻り路３１ｂとを備えている。潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａの出口側には、加熱後の熱媒を顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂに供給する第１熱媒路３２が接続され、その第１熱媒路３２には、熱媒を貯留する膨張タンク３３と、熱媒を循環させる熱媒循環ポンプ３４が設けられ、高温暖房回路９ａと低温暖房回路９ｂが、膨張タンク３３及び熱媒循環ポンプ３４を共用するように構成されている。
顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂの出口側には、第２熱媒路３５が接続され、この第２熱媒路３５によって、加熱後の熱媒が第１熱媒路３２の膨張タンク３３の設置箇所よりも上流側部位に供給される。これにより、潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａにて加熱された熱媒と顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂにて加熱された熱媒とが合流されて、膨張タンク３３及び熱媒循環ポンプ３４に供給される。
【００１８】
第１熱媒路３２の熱媒循環ポンプ３４よりも下流側部位には、熱媒を低温暖房端末８ｂに供給する低温往き路３６が分岐接続され、熱媒循環ポンプ３４からの熱媒の一部が低温暖房端末８ｂに供給され、残りの一部が顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂに供給されるように構成されている。そして、第１熱媒路３２において、低温往き路３６の分岐箇所よりも下流側部位に開閉弁６０が設けられている。
第２熱媒路３５には、熱媒の温度を検出する熱媒サーミスタ３７が設けられ、この熱媒サーミスタ３７よりも下流側部位には、熱媒を高温暖房端末８ａに供給する高温往き路３８が分岐接続され、これにより、顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂからの熱媒の一部が高温暖房端末８ａに供給され、残りの一部が第２熱媒路３５及び第１熱媒路３２を通して膨張タンク３３に供給されるように構成されている。
【００１９】
第１熱媒路３２において第２熱媒路３５との合流箇所よりも上流側部位が、第１熱媒バイパス路３９を介して熱媒戻り路３１に接続され、この第１熱媒バイパス路３９によって、高温暖房端末８ａ及び低温暖房端末８ｂからの熱媒を潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａをバイパスして膨張タンク３３に供給可能としている。
そして、熱媒戻り路３１と第１熱媒バイパス路３９との接続箇所には、高温暖房端末８ａ及び低温暖房端末８ｂからの熱媒を、そのまま熱媒戻り路３１を介して潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａに供給するか、又は、第１熱媒バイパス路３９にて潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａをバイパスするかを切換自在な第１熱媒切換弁４０が設けられている。
【００２０】
高温暖房端末８ａ及び低温暖房端末８ｂから熱媒を戻す熱媒戻り路３１において、高温熱媒戻り路３１ａと低温熱媒戻り路３１ｂが合流する手前の低温熱媒戻り路３１ｂには、ヒートポンプ用熱媒路として機能する第２熱媒バイパス路６１が低温熱媒戻り路３１ｂに並列状態に接続され、この第２熱媒バイパス路６１には、ヒートポンプ装置１６の媒体と熱媒とを熱交換させて媒体にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱式熱交換器１７が配置され、ヒートポンプ加熱式熱交換器１７の出口側には、熱媒の出口温度を検出する熱媒サーミスタ６３が設けられている。
このヒートポンプ用熱媒路としての第２熱媒バイパス路６１によって、熱媒循環ポンプ３４からの熱媒を開閉弁６０の閉弁により顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂに供給せずに、低温暖房端末８ｂを介してその低温暖房端末８ｂからの熱媒の全量をそのまま、場合によっては、低温暖房端末８ｂからの熱媒の一部をそのままヒートポンプ加熱式熱交換器１７に直接供給可能としている。なお、低温暖房端末８ｂからの熱媒の一部がヒートポンプ加熱式熱交換器１７に直接供給される場合、熱媒の残りは、後述する第２熱媒切換弁６２から熱媒戻り路３１を通流し、ヒートポンプ加熱式熱交換器１７側へ逆流することなく、膨張タンク３３及び熱媒循環ポンプ３４に供給される。
【００２１】
そして、熱媒戻り路３１における低温熱媒戻り路３１ｂと第２熱媒バイパス路６１との接続箇所には、熱媒循環ポンプ３４からの熱媒を、そのまま熱媒戻り路３１にてバーナ加熱式熱交換器１５に供給するか、又は、第２熱媒バイパス路６１にてヒートポンプ加熱式熱交換器１７に供給するかを切換自在な第２熱媒切換弁６２が設けられている。
このようにして、暖房回路９の低温暖房回路９ｂにおいて、バーナ加熱式熱交換器１５とヒートポンプ加熱式熱交換器１７とが並列状態に設けられ、第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２、及び、開閉弁６０を切り換えることで、バーナ加熱式熱交換器１５にて熱媒を加熱するバーナ加熱状態とヒートポンプ加熱式熱交換器１７にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態とに切換自在に構成されている。
【００２２】
ヒートポンプ装置１６は、圧縮機２１、凝縮器としてのヒートポンプ加熱式熱交換器１７、膨張弁２２、蒸発器２３の順に媒体を循環させる媒体回路Ｒを備えた圧縮式ヒートポンプ装置にて構成され、圧縮機２１を作動させることで、ヒートポンプ加熱式熱交換器１７に圧縮機２１からの高温高圧の媒体が供給され、その媒体にてヒートポンプ用熱媒路６１を通流する熱媒を加熱するように構成されている。
そして、第２熱媒路３５における熱媒サーミスタ３７の設置箇所よりも下流側部位と、熱媒戻り路３１における第１熱媒切換弁４０の設置箇所よりも上流側部位とに第３熱媒バイパス路４３が接続されている。第３熱媒バイパス路４３には、ふろ熱交換器１１、ふろ熱動弁４４が順に設けられ、ふろ熱交換器１１は、第３熱媒バイパス路４３の熱媒にてふろ循環路４５の湯水を加熱する液々熱交換器にて構成されている。
【００２３】
ふろ熱交換器１１には、加熱後の湯水を浴槽１０に供給するふろ往き路４６と浴槽１０から湯水を吸引するふろ戻り路４７とが接続され、ふろ往き路４６とふろ戻り路４７とからふろ循環路４５が構成されている。
ふろ戻り路４７には、上流側から順に、圧力を検出することにより浴槽１０内の水位を検出する水位センサ４８と、浴槽１０から湯水を吸引して循環させるふろ循環ポンプ４９と、水流スイッチ５０と、浴槽内の湯水の温度を検出するふろサーミスタ５１とが設けられている。そして、給湯路５から分岐してふろ戻り路４７に接続された湯張り路５２には、上流側から順に、湯張り弁５３、空気層形成用ホッパ５４、湯張り逆止弁５５が設けられている。空気層形成用ホッパ５４には、図示は省略するが、湯水を排水する排水路とその排水路を開閉する排水弁とが設けられている。
【００２４】
熱媒供給装置１は、その全ての運転がコンピュータを備えた運転制御手段５６により制御されるように構成され、その運転制御手段５６は、熱媒供給装置１の運転を指令する人為操作式の熱媒供給装置用リモコン（図示は省略する）との間で各種の情報を通信可能に構成されている。
熱媒供給装置用リモコンは、例えば、台所や浴室等の夫々に設けられており、給湯設定温度や湯張り設定温度等を設定可能であるとともに、各種スイッチのＯＮ操作により各種の運転を要求指令できるように構成されている。
また、運転制御手段５６は、暖房端末８の運転を指令する人為操作式の高温暖房端末用リモコン及び低温暖房端末用リモコン（図示は省略する）との間で各種の情報を通信可能に構成され、高温暖房端末用リモコンは、高温暖房端末８ａに対して設けられ、低温暖房端末用リモコンは、低温暖房端末８ｂに対して設けられている。
【００２５】
つぎに、運転制御手段５６による熱媒供給装置１の制御運転について説明する。
運転制御手段５６は、熱媒供給装置用リモコンの運転スイッチがＯＮ操作されると制御可能な状態となり、給湯栓４が開操作されると給湯栓４から湯水を給湯する給湯運転を実行する。そして、熱媒供給装置用リモコンの湯張りスイッチがＯＮ操作されてふろ湯張りが要求されると湯張り運転を実行し、追焚スイッチがＯＮ操作されてふろ追焚が要求されると追焚運転を実行する。
また、運転制御手段５６は、高温暖房端末用リモコンの暖房運転スイッチがＯＮ操作されて高温暖房端末８ａから運転が要求されると高温暖房運転を実行し、低温暖房端末用リモコンの暖房運転スイッチがＯＮ操作されて低温暖房端末８ｂから運転が要求されると低温暖房運転を実行する。
【００２６】
〔給湯運転〕
運転制御手段５６は、給湯栓４を開いて水量センサ２４による検出水量が所定量以上になり給湯が要求されていると判別すると、給湯バーナ１３を燃焼させて給湯加熱部３にて水を加熱させる給湯加熱作動を行う。つまり、燃焼用ファンＦの駆動を開始させた後、断続弁１９を開弁し、ガス比例弁２０の開度を調整してイグナイタにより給湯バーナ１３に点火する。そして、熱媒供給装置用リモコンでの給湯設定温度、給水サーミスタ２５による検出水温、水量センサ２４による検出水量等に基づいて、給湯温度を給湯設定温度とするための給湯バーナ１３の目標燃焼量を求め、その求めた目標燃焼量となるようにガス比例弁２０の開度及び燃焼用ファンＦの回転速度を制御する。
そして、水量センサ２４にて通水が検出されなくなると、ガス比例弁２０及び断続弁１９を閉弁させて燃料供給を停止して給湯バーナ１３の燃焼を停止し、燃焼用ファンＦも停止させて給湯運転を終了する。
【００２７】
〔湯張り運転〕
運転制御手段５６は、湯張りスイッチがＯＮ操作されてふろ湯張りが要求されると、湯張り弁５３を開弁して通水を開始させ、出湯サーミスタ３０の検出温度が湯張り用の目標温度になるように、給湯バーナ１３を燃焼させて給湯加熱部３にて湯水を加熱させる給湯加熱作動を行う。
そして、水位センサ４８にて検出される浴槽１０の水位が設定水位に達すると、湯張り弁５３を閉じて、給湯バーナ１３の燃焼を停止し、燃焼用ファンＦも停止させて給湯加熱作動を停止して湯張り運転を終了する。
【００２８】
以下、追焚運転、高温暖房運転、及び、低温暖房運転について説明するが、本発明に係る熱媒供給装置１では、暖房回路９における低温暖房回路９ｂに対して、暖房バーナ１４の燃焼により熱媒を加熱するバーナ加熱式熱交換器１５と、ヒートポンプ装置１６の媒体により熱媒を加熱するヒートポンプ加熱式熱交換器１７とが並列状態に設けられている。
そして、第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２、及び、開閉弁６０を切り換えることで、バーナ加熱式熱交換器１５にて熱媒を加熱するバーナ加熱状態（図１中太線参照）とヒートポンプ加熱式熱交換器１７にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態（図２中太線参照）とに切換自在に構成され、追焚運転と高温暖房運転では、バーナ加熱状態で運転し、低温暖房運転では、バーナ加熱状態及びヒートポンプ加熱状態の何れかに切り換えて運転を行うように構成されている。
【００２９】
〔追焚運転〕
この追焚運転では、運転制御手段５６が、第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２、及び、開閉弁６０を切り換えることでバーナ加熱状態に切り換える。
運転制御手段５６は、追焚スイッチがＯＮ操作されてふろ追焚が要求されると、ふろ循環ポンプ４９を作動させて、浴槽１０内の湯水をふろ戻り路４７及びふろ往き路４６を通して循環させる。そのときに水流スイッチ５０によりそのことが検出されると、ふろ熱動弁４４を開弁させて熱媒循環ポンプ３４を作動させるとともに、第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２を切り換え、開閉弁６０を開弁することでバーナ加熱状態に切り換えて、暖房バーナ１４を燃焼させてバーナ加熱式熱交換器１５にて熱媒を加熱させる暖房バーナ加熱作動を行う。
その暖房バーナ加熱作動として、燃焼用ファンＦの駆動を開始させた後、断続弁１９を開弁し、ガス比例弁２０の開度を調整してイグナイタにより暖房バーナ１４に点火し、熱媒サーミスタ３７の検出温度と目標温度（例えば８０℃）との偏差等に基づいて、熱媒サーミスタ３７の検出温度を目標温度とするための暖房バーナ１４の目標燃焼量を求め、その求めた目標燃焼量となるようにガス比例弁２０の開度及び燃焼用ファンＦの回転速度を制御する。
【００３０】
運転制御手段５６がふろ熱動弁４４を開弁することで、顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂにて加熱された熱媒を第３熱媒バイパス路４３を通してふろ熱交換器１１に供給している。第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２、及び、開閉弁６０がバーナ加熱状態に切り換えられているので、ふろ熱交換器１１を通過した熱媒は、熱媒戻り路３１を通して潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａに供給されて加熱される。潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａにて加熱された熱媒は、第１熱媒路３２を通して膨張タンク３３、熱媒循環ポンプ３４を通過したのち、顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂに供給されて加熱される。
このようにして、バーナ加熱式熱交換器１５にて熱媒を加熱しながら、その加熱された熱媒をふろ熱交換器１１に循環供給している。一方、ふろ循環ポンプ４９の作動によりふろ循環路４５を通してふろ熱交換器１１に浴槽１０の湯水が供給され、ふろ熱交換器１１において熱媒により浴槽１０の湯水を加熱し、ふろ往き路４６にて浴槽１０に供給し、バーナ加熱式熱交換器１５にて加熱された熱媒により浴槽１０の湯水を加熱して追焚を行っている。そして、ふろサーミスタ５１の検出温度が追焚設定温度に達すると、ふろ循環ポンプ４９及び熱媒循環ポンプ３４を停止させるとともに、暖房バーナ１４の燃焼を停止し、燃焼用ファンＦも停止させて暖房バーナ加熱作動を停止して、追焚運転を終了する。
【００３１】
〔高温暖房運転〕
この高温暖房運転でも、運転制御手段５６が、第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２、及び、開閉弁６０を切り換えることでバーナ加熱状態に切り換える。
運転制御手段５６は、高温暖房端末８ａから運転が要求されると、熱媒循環ポンプ３４を作動させるとともに、上述の追焚運転と同様に、第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２を切り換え、開閉弁６０を開弁することでバーナ加熱状態に切り換えて、暖房バーナ１４を燃焼させてバーナ加熱式熱交換器１５にて熱媒を加熱させる暖房バーナ加熱作動を行う。ここで、熱媒サーミスタ３７の検出温度と目標温度（例えば８０℃）との偏差等に基づいて、熱媒サーミスタ３７の検出温度を目標温度とするための暖房バーナ１４の目標燃焼量を求め、その求めた目標燃焼量となるようにガス比例弁２０の開度及び燃焼用ファンＦの回転速度を制御する。
【００３２】
そして、高温往き路３８に備えられた熱媒断続弁（図示省略）を開弁させ、第１熱媒切換弁４０及び第２熱媒切換弁６２がバーナ加熱状態に切り換えられているので、高温暖房端末８ａからの熱媒は、高温熱媒戻り路３１ａと熱媒戻り路３１を通して潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａに供給されて加熱される。潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａにて加熱された熱媒は、第１熱媒路３２を通して膨張タンク３３、熱媒循環ポンプ３４を通過したのち、顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂに供給されて加熱され、その後、第２熱媒路３５及び高温往き路３８を通して高温暖房端末８ａに供給される。つまり、高温暖房端末８ａからの熱媒は、高温暖房回路９ａを通して、バーナ加熱式熱交換器１５により加熱され、その後、高温暖房端末８ａに供給される。
そして、高温暖房端末８ａからの運転要求が終了すると、熱媒循環ポンプ３４を停止させるとともに、暖房バーナ１４の燃焼を停止し、燃焼用ファンＦも停止させて暖房バーナ加熱作動を停止して、高温暖房運転を終了する。
【００３３】
〔低温暖房運転〕
この低温暖房運転では、図１及び図２に示すように、運転制御手段５６が、状況に応じて、バーナ加熱状態とヒートポンプ加熱状態とのうちの何れかに切り換える。すなわち、低温暖房端末８ｂにて要求される温度に応じて複数の運転モードが実行可能に構成され、どの運転モードを実行するかは、運転制御手段５６が低温暖房端末８ｂにて要求されている熱媒の温度等に応じて選択するように構成されている。
その複数の運転モードとして、例えば、図３に示すように、低温暖房端末８ｂに供給する熱媒の温度をホットダッシュ用設定温度（例えば７５℃）とするホットダッシュ運転モード、低温暖房端末８ｂに供給する熱媒の温度を高温用設定温度（例えば６０℃）とする高温運転モード、及び、低温暖房端末８ｂに供給する熱媒の温度を低温用設定温度（例えば４０℃）とする低温運転モードを実行するように構成されている。
【００３４】
そこで、運転制御手段５６は、運転モード毎に、バーナ加熱状態に切り換えた場合の１次エネルギー消費量とヒートポンプ加熱状態に切り換えた場合の１次エネルギー消費量とを求めておき、その求めた１次エネルギー消費量が小さい方を選択して切り換えるように設定されている。
例えば、図３に示すように、低温暖房運転として、ホットダッシュ運転モードをホットダッシュ用設定時間（例えば３０分）行った後、高温運転モードを高温用設定時間（例えば１．５時間）行い、その後、低温運転モードを低温用設定時間（例えば５．０時間）行う場合について、以下、詳細に説明する。
運転モード毎の暖房負荷は、低温暖房端末８ｂに供給する熱媒の温度及び運転時間等から求めることができ、例えば、図４に示すように、ホットダッシュ運転モードでの暖房負荷が２．９ｋＷｈ、高温運転モードでの暖房負荷が３．６ｋＷｈ、低温運転モードでの暖房負荷が６．５ｋＷｈであり、このようにして、運転モード毎の暖房負荷を求めておく。
【００３５】
そして、バーナ加熱状態に切り換えた場合の１次エネルギー消費量については、運転モード毎の暖房負荷（ｋＷｈ）をＣＯＰ（成績係数）にて除算することにより、その暖房負荷を賄うためのガス需要（ｋＷｈ）を求める。ここで、ＣＯＰは、バーナ加熱状態に切り換えてバーナ加熱式熱交換器１５にて熱媒を加熱したときのＣＯＰを用い、その求めたガス需要（ｋＷｈ）に３．６を乗算することにより１次エネルギー消費量（ＭＪ）に換算して、バーナ加熱状態に切り換えた場合に運転モード毎に１次エネルギー消費量（ＭＪ）を求めることができる。
また、ヒートポンプ加熱状態に切り換える場合の１次エネルギー消費量については、運転モード毎の暖房負荷をＣＯＰにて除算することにより、その暖房負荷を賄うための電気需要（ｋＷｈ）を求める。ここで、ＣＯＰは、ヒートポンプ加熱状態に切り換えたヒートポンプ加熱式熱交換器１７にて熱媒を加熱したときのＣＯＰを用い、そして、その求めた電気需要（ｋＷｈ）を０．３６９で除算するとともに、３．６を乗算することにより１次エネルギー消費量（ＭＪ）に換算して、ヒートポンプ加熱状態に切り換えた場合に運転モード毎に１次エネルギー消費量（ＭＪ）を求めることができる。
【００３６】
運転モード毎にバーナ加熱状態に切り換えた場合の１次エネルギー消費量（ＭＪ）とヒートポンプ加熱状態に切り換えた場合の１次エネルギー消費量（ＭＪ）を求めることができるので、運転モード毎に１次エネルギー量が小さい方を選択して設定しておく。
ホットダッシュ運転モード（例えば暖房負荷が２．９ｋＷｈ）では、ヒートポンプ加熱で供給できる温水温度の上限が６０℃であり、７５℃の温水を供給できないので、バーナ加熱状態に切り換えるように設定しておく。
また、高温運転モード（例えば暖房負荷が３．６ｋＷｈ）では、バーナ加熱状態の１次エネルギー消費量（１４．４ＭＪ）がヒートポンプ加熱状態の１次エネルギー消費量（２４．４ＭＪ）よりも小さいので、バーナ加熱状態に切り換えるように設定し、低温運転モード（例えば暖房負荷が６．５ｋＷｈ）では、ヒートポンプ加熱状態の１次エネルギー消費量（１５．６ＭＪ）がバーナ加熱状態の１次エネルギー消費量（２６．３ＭＪ）よりも小さいので、ヒートポンプ加熱状態に切り換えるように設定しておく。
【００３７】
このようにして、運転制御手段５６が、どの運転モードを実行するかによってバーナ加熱状態に切り換えるかヒートポンプ加熱状態に切り換えるかを予め設定しておくことができるので、運転モードを選択するだけで、バーナ加熱状態とヒートポンプ加熱状態との切換を行うことができる。したがって、運転制御手段５６は、低温暖房端末８ｂから運転が要求されると、熱媒循環ポンプ３４を作動させるとともに、運転モードを選択することによりバーナ加熱状態又はヒートポンプ加熱状態に切り換える。
例えば、ホットダッシュ運転モード及び高温運転モードを行うときにはバーナ加熱状態に切り換え、低温運転モードを行うときにはヒートポンプ加熱状態に切り換える。この構成を採用することにより、熱媒を加熱するのに要する１次エネルギー消費量を小さく抑えて熱媒を低温暖房端末８ｂに供給することが可能となり、省エネ性に優れた熱媒供給装置を実現することができる。
【００３８】
バーナ加熱状態の場合には、運転制御手段５６が、上述の高温暖房運転と同様に、第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２、及び、開閉弁６０をバーナ加熱状態に切り換え、暖房バーナ１４を燃焼させてバーナ加熱式熱交換器１５にて熱媒を加熱させる暖房バーナ加熱作動を行う。
ここで、運転制御手段５６は、熱媒サーミスタ３７の検出温度と目標温度（低温暖房端末８ｂにて要求される熱媒の温度に応じて設定される）との偏差等に基づいて、熱媒サーミスタ３７の検出温度を目標温度とするための暖房バーナ１４の目標燃焼量を求め、その求めた目標燃焼量となるようにガス比例弁２０の開度及び燃焼用ファンＦの回転速度を制御する。
【００３９】
そして、運転制御手段５６は、低温暖房端末８ｂから運転が要求されると、低温往き路３６に備えられた熱媒断続弁（図示省略）を開弁させ、図１中太線にて示すように、低温暖房端末８ｂからの熱媒は、低温熱媒戻り路３１ｂと熱媒戻り路３１を通して潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａに供給されて加熱される。潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａにて加熱された熱媒は、第１熱媒路３２を通して膨張タンク３３、熱媒循環ポンプ３４を通過したのち、一部が低温往き路３６を通して低温暖房端末８ｂに供給される。つまり、低温暖房端末８ｂからの熱媒は、低温暖房回路９ｂを通して、バーナ加熱式熱交換器１５の潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａにより加熱され、その後、低温暖房端末８ｂに供給される。
そして、熱媒循環ポンプ３４を通過した熱媒のうち、残りの一部が顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂに供給されて加熱され、顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂにて加熱された熱媒は、第２熱媒路３５を通して膨張タンク３３に供給される。
【００４０】
ヒートポンプ加熱状態の場合には、運転制御手段５６が、ヒートポンプ装置１６を運転させるとともに、第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２、及び、開閉弁６０を切り換えることでヒートポンプ加熱状態に切り換える。
ここで、運転制御手段５６は、熱媒サーミスタ６３の検出温度と目標温度（低温暖房端末８ｂにて要求されている熱媒の温度に応じて設定される）との偏差等に基づいて、熱媒サーミスタ６３の検出温度を目標温度とするための圧縮機２１の目標回転速度を求め、その求めた目標回転速度となるように圧縮機２１の回転速度を制御する。
そして、図２中太線にて示すように、低温暖房端末８ｂからの熱媒は、低温熱媒戻り路３１ｂと第２熱媒バイパス路６１を通流してヒートポンプ加熱式熱交換器１７に供給されて加熱される。ヒートポンプ加熱式熱交換器１７で加熱された熱媒は、熱媒戻り路３１から第１熱媒バイパス路３９に通流し、潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａをバイパスして第１熱媒路３２を通して膨張タンク３３に供給され、熱媒循環ポンプ３４を通過したのち、その全量又はその一部が低温往き路３６を通して低温暖房端末８ｂに供給される。つまり、低温暖房端末８ｂからの熱媒は、低温暖房回路９ｂを通して、ヒートポンプ加熱式熱交換器１７により加熱され、その後、低温暖房端末８ｂに供給される。
【００４１】
〔第２実施形態〕
第２実施形態による熱媒供給装置１について、図５に基づいて説明するが、重複説明を避けるため、第１実施形態で説明した構成部品や同じ作用を有する構成部品については、同じ符号を付すことで説明を省略し、主として第１実施形態と異なる構成について説明する。
この第２の実施形態では、第１の実施形態が給湯バーナ１３と暖房バーナ１４を備えていたのに対し、給湯バーナ１３と暖房バーナ１４とを兼用する単一のバーナ１３（１４）を備えている。そのバーナ１３（１４）の燃焼により水を加熱する給湯加熱部３と熱媒を加熱するバーナ加熱式熱交換器１５とを備え、バーナ加熱式熱交換器１５が、燃焼ガスの潜熱により熱媒を加熱する潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａと顕熱により熱媒を加熱する顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂとから構成されて、いわゆる１缶３水形式に構成されている。
そして、給湯回路６を構成する給湯路５には、循環用バイパス路７０の熱媒にて給湯路５の湯水を加熱する液々熱交換器７１が付加され、その循環用バイパス路７０と第３熱媒バイパス路４３とが第２熱媒路３５に接続され、その接続箇所に熱媒切換弁７２が設けられるとともに、低温往き路３６と高温往き路３８がバイパス路７３で接続され、その接続箇所に熱媒切換弁７４が設けられている。
【００４２】
つぎに、運転制御手段５６による熱媒供給装置１の制御運転について説明するが、主として第１実施形態と異なる点について言及する。
給湯運転については、給湯加熱部３により水を加熱するのに加えて、液々熱交換器７１でも加熱する点が異なるだけで、その他は第１実施形態と同じであり、湯張り運転と追焚運転についても、特に異なる点はない。
高温暖房運転では、高温暖房端末８ａからの熱媒が、高温熱媒戻り路３１ａ、熱媒戻り路３１、膨張タンク３３、熱媒循環ポンプ３４を通して潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａに供給されて加熱される。潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａにて加熱された熱媒は、第１熱媒路３２を通して顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂに供給されて加熱され、その後、第２熱媒路３５及び高温往き路３８を通して高温暖房端末８ａに供給される。つまり、高温暖房端末８ａからの熱媒は、高温暖房回路９ａを通して、バーナ加熱式熱交換器１５により加熱され、その後、高温暖房端末８ａに供給される。
【００４３】
低温暖房運転では、第１の実施形態と同様に、運転制御手段５６が、ホットダッシュ運転モード及び高温運転モードを行うときにはバーナ加熱状態に切り換え、低温運転モードを行うときにはヒートポンプ加熱状態に切り換える。
バーナ加熱状態の場合には、低温暖房端末８ｂからの熱媒が、低温熱媒戻り路３１ｂ、熱媒戻り路３１、膨張タンク３３、熱媒循環ポンプ３４を通して潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａに供給されて加熱される。潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａで加熱された熱媒は、第１熱媒路３２を通流し、必要に応じて、高温往き路３８からの高温の熱媒がバイパス路７３を通して混合され、低温往き路３６を通して低温暖房端末８ｂに供給される。つまり、低温暖房端末８ｂからの熱媒は、低温暖房回路９ｂを通して、バーナ加熱式熱交換器１５の潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａにより加熱され、その後、低温暖房端末８ｂに供給される。
ヒートポンプ加熱状態の場合には、図５中太線にて示すように、低温暖房端末８ｂからの熱媒が、低温熱媒戻り路３１ｂとヒートポンプ用熱媒路としての第２熱媒バイパス路６１を通流してヒートポンプ加熱式熱交換器１７に供給されて加熱される。加熱された熱媒は、熱媒戻り路３１から潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａを経て、その全量又はその一部が低温往き路３６を通して低温暖房端末８ｂに供給される。つまり、低温暖房端末８ｂからの熱媒は、低温暖房回路９ｂを通して、ヒートポンプ加熱式熱交換器１７により加熱され、その後、低温暖房端末８ｂに供給される。
【００４４】
〔別実施形態〕
先の実施形態では、熱媒戻り路３１に対して、ヒートポンプ用熱媒路６１を並列状態に設けた例を示したが、ヒートポンプ用熱媒路６１を熱媒戻り路３１に対して直列状態に設けて実施することもできる。
【符号の説明】
【００４５】
１ 熱媒供給装置
８ａ 高温暖房端末
８ｂ 低温暖房端末
９ａ 高温暖房回路
９ｂ 低温暖房回路
１４ バーナ
１５ バーナ加熱式熱交換器
１６ ヒートポンプ装置
１７ ヒートポンプ加熱式熱交換器
３１ 熱媒戻り路
３１ａ 高温熱媒戻り路
３１ｂ 低温熱媒戻り路
３３ 膨張タンク
３４ 熱媒循環ポンプ
６１ ヒートポンプ用熱媒路
６２ 切換弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナの燃焼により熱媒を加熱するバーナ加熱式熱交換器にて加熱された熱媒を低温暖房端末に供給する低温暖房回路と、前記バーナ加熱式熱交換器にて前記低温暖房端末への熱媒よりも高温に加熱された熱媒を高温暖房端末に供給する高温暖房回路とを備え、前記低温暖房回路と高温暖房回路が、膨張タンク及び熱媒循環ポンプを共用するように構成され、前記低温暖房回路には、前記バーナ加熱式熱交換器に加えて、ヒートポンプ装置の媒体により熱媒を加熱するヒートポンプ加熱式熱交換器が設けられ、その低温暖房回路が、前記バーナ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するバーナ加熱状態と前記ヒートポンプ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態とに切換自在に構成されている熱媒供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような構成の熱媒供給装置では、低温暖房端末に熱媒を供給する低温暖房時に、その暖房負荷等の各種条件に基づいてヒートポンプ装置のＣＯＰ（成績係数）を算定し、ＣＯＰが高くなる領域では、ヒートポンプ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態に切り換え、ＣＯＰが低くなる領域では、バーナ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するバーナ加熱状態に切り換えて運転することが可能となり、省エネ性の向上を図ることができ、このような熱媒供給装置はすでに知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４３３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載の装置では、ヒートポンプ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態において、必ずしもヒートポンプ装置を効率よく運転しているとは言い切れず、この点に改良の余地があった。
この特許文献１に記載の装置は、図６（特許文献１の図２をそのまま記載したもの）に示すような構成であり、以下、この図６を参照して説明する。
すなわち、ヒートポンプ装置１６のヒートポンプ加熱式熱交換器１７にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態では、図中太線にて示すように、低温暖房端末８ｂからの熱媒が、熱媒戻り路３１から第１熱媒バイパス路３９を通して第１熱媒路３２に流入する。そして、その第１熱媒路３２を通流する熱媒に対して、ヒートポンプ加熱式熱交換器１７にて加熱された後の熱媒が、第２熱媒路３５を通して合流し、合流した後の熱媒が、膨張タンク３３、熱媒循環ポンプ３４を通過したのち、その一部が第２熱媒バイパス路４１を通流してヒートポンプ加熱式熱交換器１７に供給される。
このように、低温暖房端末８ｂからの熱媒に対して、ヒートポンプ加熱式熱交換器１７で加熱された熱媒が合流し、その合流により温度が上昇した熱媒がヒートポンプ加熱式熱交換器１７に供給されるので、ヒートポンプ加熱式熱交換器１７での熱回収（熱媒への熱供給）が低下し、ヒートポンプ装置を効率よく運転しているとは言い難い欠点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、ヒートポンプ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態において、ヒートポンプ装置を効率よく運転することを可能にし、それによって、より一層の省エネ性向上を図り得る熱媒供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するため、本発明に係る熱媒供給装置の特徴構成は、バーナの燃焼により熱媒を加熱するバーナ加熱式熱交換器にて加熱された熱媒を低温暖房端末に供給する低温暖房回路と、前記バーナ加熱式熱交換器にて前記低温暖房端末への熱媒よりも高温に加熱された熱媒を高温暖房端末に供給する高温暖房回路とを備え、前記低温暖房回路と高温暖房回路が、膨張タンク及び熱媒循環ポンプを共用するように構成され、前記低温暖房回路には、前記バーナ加熱式熱交換器に加えて、ヒートポンプ装置の媒体により熱媒を加熱するヒートポンプ加熱式熱交換器が設けられ、その低温暖房回路が、前記バーナ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するバーナ加熱状態と前記ヒートポンプ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態とに切換自在に構成されている熱媒供給装置であって、前記低温暖房端末からの熱媒を前記ヒートポンプ加熱式熱交換器に供給するヒートポンプ用熱媒路が、前記低温暖房端末からの熱媒の全量又はその一部を前記ヒートポンプ加熱式熱交換器へ直接供給するように構成されている点にある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、低温暖房端末からの熱媒をヒートポンプ加熱式熱交換器に供給するヒートポンプ用熱媒路が、低温暖房端末からの熱媒の全量又はその一部をヒートポンプ加熱式熱交換器へ直接供給するように構成されているので、ヒートポンプ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態において、低温暖房端末からの熱媒をそのままヒートポンプ用熱媒路を通してヒートポンプ加熱式熱交換器へ直接供給することができる。
したがって、低温暖房端末からの熱媒の温度上昇を回避した状態でヒートポンプ加熱式熱交換器へ供給することが可能となって、ヒートポンプ装置を効率よく運転することができ、その結果、上述したように、低温暖房端末に熱媒を供給する低温暖房時において、ヒートポンプ加熱状態とバーナ加熱状態との切り換え運転により省エネ性の向上を図り得るのに加えて、ヒートポンプ加熱状態において一層の効率化を図ることが可能となり、より一層の省エネ性向上を図ることができる。
【０００８】
本発明に係る熱媒供給装置の更なる特徴構成は、前記ヒートポンプ用熱媒路が、前記低温暖房端末からの熱媒を前記バーナ加熱式熱交換器へ戻す熱媒戻り路に対して並列状態に設けられ、前記低温暖房端末からの熱媒を前記バーナ加熱式熱交換器に供給するか又は前記ヒートポンプ加熱式熱交換器に供給するかを切り換える切換弁が設けられている点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、ヒートポンプ用熱媒路が、低温暖房端末からの熱媒をバーナ加熱式熱交換器へ戻す熱媒戻り路に対して並列状態に設けられているので、切換弁の切り換えによって、低温暖房端末からの熱媒をヒートポンプ加熱式熱交換器に供給するヒートポンプ加熱状態において、低温暖房回路と高温暖房回路が共用する熱媒循環ポンプをそのまま利用して熱媒をヒートポンプ加熱式熱交換器に供給することができ、熱媒循環ポンプの共用による構造の簡素化を図ることができる。
【００１０】
本発明に係る熱媒供給装置の更なる特徴構成は、前記熱媒戻り路が、前記高温暖房端末に接続の高温熱媒戻り路と前記低温暖房端末に接続の低温熱媒戻り路とを備え、前記ヒートポンプ用熱媒路が、前記高温熱媒戻り路と低温熱媒戻り路が合流する手前の低温熱媒戻り路に対して並列状態に設けられている点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、ヒートポンプ用熱媒路が、高温熱媒戻り路と低温熱媒戻り路が合流する手前の低温熱媒戻り路に対して並列状態に設けられているので、低温暖房端末からの低温の熱媒をヒートポンプ加熱式熱交換器で加熱して、ヒートポンプ装置での熱回収（熱媒への熱供給）の向上化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態におけるバーナ加熱状態を示す熱媒供給装置の概略構成図
【図２】第１実施形態におけるヒートポンプ加熱状態を示す熱媒供給装置の概略構成図
【図３】時間経過に伴う運転モードの変化を示す図
【図４】運転モード毎にバーナ加熱状態とヒートポンプ加熱状態とに切り換えた場合の１次エネルギー消費量と、その算定の基準を示す図表
【図５】第２実施形態による熱媒供給装置の概略構成図
【図６】先行技術文献に記載された熱媒供給装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る熱媒供給装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
この熱媒供給装置１は、図１に示すように、一般家庭用の水道管に接続された給水路２からの水を給湯加熱部３にて加熱してその加熱された湯水を給湯栓４等が接続された給湯路５に供給する給湯回路６と、暖房端末８からの熱媒を暖房加熱部７にて加熱してその加熱された熱媒を暖房端末８に供給する暖房回路９と、暖房加熱部７にて加熱された熱媒により浴槽１０の湯水をふろ熱交換器１１にて加熱してその加熱された湯水を浴槽１０に供給する追焚回路１２とを備えている。
暖房端末８として、高温の熱媒（例えば８０℃の熱媒）が要求される高温暖房端末８ａ（例えば浴室乾燥装置）とその高温暖房端末８ａよりも低温の熱媒（例えば４０〜７５℃の熱媒）が要求される低温暖房端末８ｂ（例えば床暖房パネル）とが備えられ、これらの暖房端末８ａ、８ｂに対応して、暖房回路９も、高温の熱媒を高温暖房端末８ａに供給する高温暖房回路９ａと低温の熱媒を低温暖房端末８ｂに供給する低温暖房回路９ｂを備えている。
【００１４】
給湯回路６における給湯加熱部３は、給湯バーナ１３の燃焼により給水路２からの水を加熱するように構成され、給湯バーナ１３の燃焼ガスの潜熱により水を加熱する潜熱用給湯熱交換器３ａと、給湯バーナ１３の燃焼ガスの顕熱により水を加熱する顕熱用給湯熱交換器３ｂとから構成されている。
暖房回路９における暖房加熱部７として、高温暖房回路９ａは、暖房バーナ１４の燃焼により熱媒を加熱するバーナ加熱式熱交換器１５を備え、低温暖房回路９ｂは、そのバーナ加熱式熱交換器１５に加えて、ヒートポンプ装置１６の媒体により熱媒を加熱するヒートポンプ加熱式熱交換器１７を備え、バーナ加熱式熱交換器１５は、暖房バーナ１４の燃焼ガスの潜熱により熱媒を加熱する潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａと、暖房バーナ１４の燃焼ガスの顕熱により熱媒を加熱する顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂとから構成されている。
そして、給湯回路６の給湯加熱部３と暖房回路９のバーナ加熱式熱交換器１５が、いわゆる１缶２水形式に構成されている。
【００１５】
給湯バーナ１３及び暖房バーナ１４の夫々には、一般家庭用の燃料ガスを供給するガス供給路１８が分岐して接続され、そのガス供給路１８の分岐部位よりも上流側には、燃料ガスの供給を断続する断続弁１９が設けられ、分岐部位よりも下流側には、給湯バーナ１３と暖房バーナ１４に対応して、燃料ガス供給量を調整するガス比例弁２０が夫々設けられている。
また、給湯バーナ１３及び暖房バーナ１４の夫々には、燃焼用空気を供給する燃焼用ファンＦも各別に設けられ、図示は省略するが、給湯バーナ１３及び暖房バーナ１４の近くには、給湯バーナ１３及び暖房バーナ１４の夫々に対する点火動作を実行する点火用のイグナイタ及び着火されたか否かを検出するフレームロッド等も各別に設けられている。
【００１６】
給湯回路６を構成する給水路２には、給水量を検出する水量センサ２４と給水温度を検出する給水サーミスタ２５とが設けられ、その給水路２が、給湯バイパス路２６を介して給湯路５に接続され、その給湯バイパス路２６によって、給水路２の水を給湯加熱部３をバイパスして給湯路５に供給可能としている。
その給水路２と給湯バイパス路２６との接続箇所には、給湯加熱部３に供給する水量と給湯バイパス路２６を通流させる水量との比率を調整自在なバイパス弁２７が設けられ、給湯路５には、上流側から順に、給湯加熱部３の出口温度を検出する出口温サーミスタ２８、給湯路５から供給される水量を調整自在な水量調整弁２９、バイパス路２６から供給される水が混合した後の湯水の温度を検出する出湯サーミスタ３０が設けられている。
【００１７】
暖房回路９のバーナ加熱式熱交換器１５において、その潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａの入口側には、暖房端末８からの熱媒を戻す熱媒戻り路３１が接続され、その熱媒戻り路３１は、高温暖房端末８ａに接続の高温熱媒戻り路３１ａと低温暖房端末８ｂに接続の低温熱媒戻り路３１ｂとを備えている。潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａの出口側には、加熱後の熱媒を顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂに供給する第１熱媒路３２が接続され、その第１熱媒路３２には、熱媒を貯留する膨張タンク３３と、熱媒を循環させる熱媒循環ポンプ３４が設けられ、高温暖房回路９ａと低温暖房回路９ｂが、膨張タンク３３及び熱媒循環ポンプ３４を共用するように構成されている。
顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂの出口側には、第２熱媒路３５が接続され、この第２熱媒路３５によって、加熱後の熱媒が第１熱媒路３２の膨張タンク３３の設置箇所よりも上流側部位に供給される。これにより、潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａにて加熱された熱媒と顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂにて加熱された熱媒とが合流されて、膨張タンク３３及び熱媒循環ポンプ３４に供給される。
【００１８】
第１熱媒路３２の熱媒循環ポンプ３４よりも下流側部位には、熱媒を低温暖房端末８ｂに供給する低温往き路３６が分岐接続され、熱媒循環ポンプ３４からの熱媒の一部が低温暖房端末８ｂに供給され、残りの一部が顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂに供給されるように構成されている。そして、第１熱媒路３２において、低温往き路３６の分岐箇所よりも下流側部位に開閉弁６０が設けられている。
第２熱媒路３５には、熱媒の温度を検出する熱媒サーミスタ３７が設けられ、この熱媒サーミスタ３７よりも下流側部位には、熱媒を高温暖房端末８ａに供給する高温往き路３８が分岐接続され、これにより、顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂからの熱媒の一部が高温暖房端末８ａに供給され、残りの一部が第２熱媒路３５及び第１熱媒路３２を通して膨張タンク３３に供給されるように構成されている。
【００１９】
第１熱媒路３２において第２熱媒路３５との合流箇所よりも上流側部位が、第１熱媒バイパス路３９を介して熱媒戻り路３１に接続され、この第１熱媒バイパス路３９によって、高温暖房端末８ａ及び低温暖房端末８ｂからの熱媒を潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａをバイパスして膨張タンク３３に供給可能としている。
そして、熱媒戻り路３１と第１熱媒バイパス路３９との接続箇所には、高温暖房端末８ａ及び低温暖房端末８ｂからの熱媒を、そのまま熱媒戻り路３１を介して潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａに供給するか、又は、第１熱媒バイパス路３９にて潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａをバイパスするかを切換自在な第１熱媒切換弁４０が設けられている。
【００２０】
高温暖房端末８ａ及び低温暖房端末８ｂから熱媒を戻す熱媒戻り路３１において、高温熱媒戻り路３１ａと低温熱媒戻り路３１ｂが合流する手前の低温熱媒戻り路３１ｂには、ヒートポンプ用熱媒路として機能する第２熱媒バイパス路６１が低温熱媒戻り路３１ｂに並列状態に接続され、この第２熱媒バイパス路６１には、ヒートポンプ装置１６の媒体と熱媒とを熱交換させて媒体にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱式熱交換器１７が配置され、ヒートポンプ加熱式熱交換器１７の出口側には、熱媒の出口温度を検出する熱媒サーミスタ６３が設けられている。
このヒートポンプ用熱媒路としての第２熱媒バイパス路６１によって、熱媒循環ポンプ３４からの熱媒を開閉弁６０の閉弁により顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂに供給せずに、低温暖房端末８ｂを介してその低温暖房端末８ｂからの熱媒の全量をそのまま、場合によっては、低温暖房端末８ｂからの熱媒の一部をそのままヒートポンプ加熱式熱交換器１７に直接供給可能としている。なお、低温暖房端末８ｂからの熱媒の一部がヒートポンプ加熱式熱交換器１７に直接供給される場合、熱媒の残りは、後述する第２熱媒切換弁６２から熱媒戻り路３１を通流し、ヒートポンプ加熱式熱交換器１７側へ逆流することなく、膨張タンク３３及び熱媒循環ポンプ３４に供給される。
【００２１】
そして、熱媒戻り路３１における低温熱媒戻り路３１ｂと第２熱媒バイパス路６１との接続箇所には、熱媒循環ポンプ３４からの熱媒を、そのまま熱媒戻り路３１にてバーナ加熱式熱交換器１５に供給するか、又は、第２熱媒バイパス路６１にてヒートポンプ加熱式熱交換器１７に供給するかを切換自在な第２熱媒切換弁６２が設けられている。
このようにして、暖房回路９の低温暖房回路９ｂにおいて、バーナ加熱式熱交換器１５とヒートポンプ加熱式熱交換器１７とが並列状態に設けられ、第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２、及び、開閉弁６０を切り換えることで、バーナ加熱式熱交換器１５にて熱媒を加熱するバーナ加熱状態とヒートポンプ加熱式熱交換器１７にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態とに切換自在に構成されている。
【００２２】
ヒートポンプ装置１６は、圧縮機２１、凝縮器としてのヒートポンプ加熱式熱交換器１７、膨張弁２２、蒸発器２３の順に媒体を循環させる媒体回路Ｒを備えた圧縮式ヒートポンプ装置にて構成され、圧縮機２１を作動させることで、ヒートポンプ加熱式熱交換器１７に圧縮機２１からの高温高圧の媒体が供給され、その媒体にてヒートポンプ用熱媒路６１を通流する熱媒を加熱するように構成されている。
そして、第２熱媒路３５における熱媒サーミスタ３７の設置箇所よりも下流側部位と、熱媒戻り路３１における第１熱媒切換弁４０の設置箇所よりも上流側部位とに第３熱媒バイパス路４３が接続されている。第３熱媒バイパス路４３には、ふろ熱交換器１１、ふろ熱動弁４４が順に設けられ、ふろ熱交換器１１は、第３熱媒バイパス路４３の熱媒にてふろ循環路４５の湯水を加熱する液々熱交換器にて構成されている。
【００２３】
ふろ熱交換器１１には、加熱後の湯水を浴槽１０に供給するふろ往き路４６と浴槽１０から湯水を吸引するふろ戻り路４７とが接続され、ふろ往き路４６とふろ戻り路４７とからふろ循環路４５が構成されている。
ふろ戻り路４７には、上流側から順に、圧力を検出することにより浴槽１０内の水位を検出する水位センサ４８と、浴槽１０から湯水を吸引して循環させるふろ循環ポンプ４９と、水流スイッチ５０と、浴槽内の湯水の温度を検出するふろサーミスタ５１とが設けられている。そして、給湯路５から分岐してふろ戻り路４７に接続された湯張り路５２には、上流側から順に、湯張り弁５３、空気層形成用ホッパ５４、湯張り逆止弁５５が設けられている。空気層形成用ホッパ５４には、図示は省略するが、湯水を排水する排水路とその排水路を開閉する排水弁とが設けられている。
【００２４】
熱媒供給装置１は、その全ての運転がコンピュータを備えた運転制御手段５６により制御されるように構成され、その運転制御手段５６は、熱媒供給装置１の運転を指令する人為操作式の熱媒供給装置用リモコン（図示は省略する）との間で各種の情報を通信可能に構成されている。
熱媒供給装置用リモコンは、例えば、台所や浴室等の夫々に設けられており、給湯設定温度や湯張り設定温度等を設定可能であるとともに、各種スイッチのＯＮ操作により各種の運転を要求指令できるように構成されている。
また、運転制御手段５６は、暖房端末８の運転を指令する人為操作式の高温暖房端末用リモコン及び低温暖房端末用リモコン（図示は省略する）との間で各種の情報を通信可能に構成され、高温暖房端末用リモコンは、高温暖房端末８ａに対して設けられ、低温暖房端末用リモコンは、低温暖房端末８ｂに対して設けられている。
【００２５】
つぎに、運転制御手段５６による熱媒供給装置１の制御運転について説明する。
運転制御手段５６は、熱媒供給装置用リモコンの運転スイッチがＯＮ操作されると制御可能な状態となり、給湯栓４が開操作されると給湯栓４から湯水を給湯する給湯運転を実行する。そして、熱媒供給装置用リモコンの湯張りスイッチがＯＮ操作されてふろ湯張りが要求されると湯張り運転を実行し、追焚スイッチがＯＮ操作されてふろ追焚が要求されると追焚運転を実行する。
また、運転制御手段５６は、高温暖房端末用リモコンの暖房運転スイッチがＯＮ操作されて高温暖房端末８ａから運転が要求されると高温暖房運転を実行し、低温暖房端末用リモコンの暖房運転スイッチがＯＮ操作されて低温暖房端末８ｂから運転が要求されると低温暖房運転を実行する。
【００２６】
〔給湯運転〕
運転制御手段５６は、給湯栓４を開いて水量センサ２４による検出水量が所定量以上になり給湯が要求されていると判別すると、給湯バーナ１３を燃焼させて給湯加熱部３にて水を加熱させる給湯加熱作動を行う。つまり、燃焼用ファンＦの駆動を開始させた後、断続弁１９を開弁し、ガス比例弁２０の開度を調整してイグナイタにより給湯バーナ１３に点火する。そして、熱媒供給装置用リモコンでの給湯設定温度、給水サーミスタ２５による検出水温、水量センサ２４による検出水量等に基づいて、給湯温度を給湯設定温度とするための給湯バーナ１３の目標燃焼量を求め、その求めた目標燃焼量となるようにガス比例弁２０の開度及び燃焼用ファンＦの回転速度を制御する。
そして、水量センサ２４にて通水が検出されなくなると、ガス比例弁２０及び断続弁１９を閉弁させて燃料供給を停止して給湯バーナ１３の燃焼を停止し、燃焼用ファンＦも停止させて給湯運転を終了する。
【００２７】
〔湯張り運転〕
運転制御手段５６は、湯張りスイッチがＯＮ操作されてふろ湯張りが要求されると、湯張り弁５３を開弁して通水を開始させ、出湯サーミスタ３０の検出温度が湯張り用の目標温度になるように、給湯バーナ１３を燃焼させて給湯加熱部３にて湯水を加熱させる給湯加熱作動を行う。
そして、水位センサ４８にて検出される浴槽１０の水位が設定水位に達すると、湯張り弁５３を閉じて、給湯バーナ１３の燃焼を停止し、燃焼用ファンＦも停止させて給湯加熱作動を停止して湯張り運転を終了する。
【００２８】
以下、追焚運転、高温暖房運転、及び、低温暖房運転について説明するが、本発明に係る熱媒供給装置１では、暖房回路９における低温暖房回路９ｂに対して、暖房バーナ１４の燃焼により熱媒を加熱するバーナ加熱式熱交換器１５と、ヒートポンプ装置１６の媒体により熱媒を加熱するヒートポンプ加熱式熱交換器１７とが並列状態に設けられている。
そして、第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２、及び、開閉弁６０を切り換えることで、バーナ加熱式熱交換器１５にて熱媒を加熱するバーナ加熱状態（図１中太線参照）とヒートポンプ加熱式熱交換器１７にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態（図２中太線参照）とに切換自在に構成され、追焚運転と高温暖房運転では、バーナ加熱状態で運転し、低温暖房運転では、バーナ加熱状態及びヒートポンプ加熱状態の何れかに切り換えて運転を行うように構成されている。
【００２９】
〔追焚運転〕
この追焚運転では、運転制御手段５６が、第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２、及び、開閉弁６０を切り換えることでバーナ加熱状態に切り換える。
運転制御手段５６は、追焚スイッチがＯＮ操作されてふろ追焚が要求されると、ふろ循環ポンプ４９を作動させて、浴槽１０内の湯水をふろ戻り路４７及びふろ往き路４６を通して循環させる。そのときに水流スイッチ５０によりそのことが検出されると、ふろ熱動弁４４を開弁させて熱媒循環ポンプ３４を作動させるとともに、第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２を切り換え、開閉弁６０を開弁することでバーナ加熱状態に切り換えて、暖房バーナ１４を燃焼させてバーナ加熱式熱交換器１５にて熱媒を加熱させる暖房バーナ加熱作動を行う。
その暖房バーナ加熱作動として、燃焼用ファンＦの駆動を開始させた後、断続弁１９を開弁し、ガス比例弁２０の開度を調整してイグナイタにより暖房バーナ１４に点火し、熱媒サーミスタ３７の検出温度と目標温度（例えば８０℃）との偏差等に基づいて、熱媒サーミスタ３７の検出温度を目標温度とするための暖房バーナ１４の目標燃焼量を求め、その求めた目標燃焼量となるようにガス比例弁２０の開度及び燃焼用ファンＦの回転速度を制御する。
【００３０】
運転制御手段５６がふろ熱動弁４４を開弁することで、顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂにて加熱された熱媒を第３熱媒バイパス路４３を通してふろ熱交換器１１に供給している。第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２、及び、開閉弁６０がバーナ加熱状態に切り換えられているので、ふろ熱交換器１１を通過した熱媒は、熱媒戻り路３１を通して潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａに供給されて加熱される。潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａにて加熱された熱媒は、第１熱媒路３２を通して膨張タンク３３、熱媒循環ポンプ３４を通過したのち、顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂに供給されて加熱される。
このようにして、バーナ加熱式熱交換器１５にて熱媒を加熱しながら、その加熱された熱媒をふろ熱交換器１１に循環供給している。一方、ふろ循環ポンプ４９の作動によりふろ循環路４５を通してふろ熱交換器１１に浴槽１０の湯水が供給され、ふろ熱交換器１１において熱媒により浴槽１０の湯水を加熱し、ふろ往き路４６にて浴槽１０に供給し、バーナ加熱式熱交換器１５にて加熱された熱媒により浴槽１０の湯水を加熱して追焚を行っている。そして、ふろサーミスタ５１の検出温度が追焚設定温度に達すると、ふろ循環ポンプ４９及び熱媒循環ポンプ３４を停止させるとともに、暖房バーナ１４の燃焼を停止し、燃焼用ファンＦも停止させて暖房バーナ加熱作動を停止して、追焚運転を終了する。
【００３１】
〔高温暖房運転〕
この高温暖房運転でも、運転制御手段５６が、第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２、及び、開閉弁６０を切り換えることでバーナ加熱状態に切り換える。
運転制御手段５６は、高温暖房端末８ａから運転が要求されると、熱媒循環ポンプ３４を作動させるとともに、上述の追焚運転と同様に、第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２を切り換え、開閉弁６０を開弁することでバーナ加熱状態に切り換えて、暖房バーナ１４を燃焼させてバーナ加熱式熱交換器１５にて熱媒を加熱させる暖房バーナ加熱作動を行う。ここで、熱媒サーミスタ３７の検出温度と目標温度（例えば８０℃）との偏差等に基づいて、熱媒サーミスタ３７の検出温度を目標温度とするための暖房バーナ１４の目標燃焼量を求め、その求めた目標燃焼量となるようにガス比例弁２０の開度及び燃焼用ファンＦの回転速度を制御する。
【００３２】
そして、高温往き路３８に備えられた熱媒断続弁（図示省略）を開弁させ、第１熱媒切換弁４０及び第２熱媒切換弁６２がバーナ加熱状態に切り換えられているので、高温暖房端末８ａからの熱媒は、高温熱媒戻り路３１ａと熱媒戻り路３１を通して潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａに供給されて加熱される。潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａにて加熱された熱媒は、第１熱媒路３２を通して膨張タンク３３、熱媒循環ポンプ３４を通過したのち、顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂに供給されて加熱され、その後、第２熱媒路３５及び高温往き路３８を通して高温暖房端末８ａに供給される。つまり、高温暖房端末８ａからの熱媒は、高温暖房回路９ａを通して、バーナ加熱式熱交換器１５により加熱され、その後、高温暖房端末８ａに供給される。
そして、高温暖房端末８ａからの運転要求が終了すると、熱媒循環ポンプ３４を停止させるとともに、暖房バーナ１４の燃焼を停止し、燃焼用ファンＦも停止させて暖房バーナ加熱作動を停止して、高温暖房運転を終了する。
【００３３】
〔低温暖房運転〕
この低温暖房運転では、図１及び図２に示すように、運転制御手段５６が、状況に応じて、バーナ加熱状態とヒートポンプ加熱状態とのうちの何れかに切り換える。すなわち、低温暖房端末８ｂにて要求される温度に応じて複数の運転モードが実行可能に構成され、どの運転モードを実行するかは、運転制御手段５６が低温暖房端末８ｂにて要求されている熱媒の温度等に応じて選択するように構成されている。
その複数の運転モードとして、例えば、図３に示すように、低温暖房端末８ｂに供給する熱媒の温度をホットダッシュ用設定温度（例えば７５℃）とするホットダッシュ運転モード、低温暖房端末８ｂに供給する熱媒の温度を高温用設定温度（例えば６０℃）とする高温運転モード、及び、低温暖房端末８ｂに供給する熱媒の温度を低温用設定温度（例えば４０℃）とする低温運転モードを実行するように構成されている。
【００３４】
そこで、運転制御手段５６は、運転モード毎に、バーナ加熱状態に切り換えた場合の１次エネルギー消費量とヒートポンプ加熱状態に切り換えた場合の１次エネルギー消費量とを求めておき、その求めた１次エネルギー消費量が小さい方を選択して切り換えるように設定されている。
例えば、図３に示すように、低温暖房運転として、ホットダッシュ運転モードをホットダッシュ用設定時間（例えば３０分）行った後、高温運転モードを高温用設定時間（例えば１．５時間）行い、その後、低温運転モードを低温用設定時間（例えば５．０時間）行う場合について、以下、詳細に説明する。
運転モード毎の暖房負荷は、低温暖房端末８ｂに供給する熱媒の温度及び運転時間等から求めることができ、例えば、図４に示すように、ホットダッシュ運転モードでの暖房負荷が２．９ｋＷｈ、高温運転モードでの暖房負荷が３．６ｋＷｈ、低温運転モードでの暖房負荷が６．５ｋＷｈであり、このようにして、運転モード毎の暖房負荷を求めておく。
【００３５】
そして、バーナ加熱状態に切り換えた場合の１次エネルギー消費量については、運転モード毎の暖房負荷（ｋＷｈ）をＣＯＰ（成績係数）にて除算することにより、その暖房負荷を賄うためのガス需要（ｋＷｈ）を求める。ここで、ＣＯＰは、バーナ加熱状態に切り換えてバーナ加熱式熱交換器１５にて熱媒を加熱したときのＣＯＰを用い、その求めたガス需要（ｋＷｈ）に３．６を乗算することにより１次エネルギー消費量（ＭＪ）に換算して、バーナ加熱状態に切り換えた場合に運転モード毎に１次エネルギー消費量（ＭＪ）を求めることができる。
また、ヒートポンプ加熱状態に切り換える場合の１次エネルギー消費量については、運転モード毎の暖房負荷をＣＯＰにて除算することにより、その暖房負荷を賄うための電気需要（ｋＷｈ）を求める。ここで、ＣＯＰは、ヒートポンプ加熱状態に切り換えたヒートポンプ加熱式熱交換器１７にて熱媒を加熱したときのＣＯＰを用い、そして、その求めた電気需要（ｋＷｈ）を０．３６９で除算するとともに、３．６を乗算することにより１次エネルギー消費量（ＭＪ）に換算して、ヒートポンプ加熱状態に切り換えた場合に運転モード毎に１次エネルギー消費量（ＭＪ）を求めることができる。
【００３６】
運転モード毎にバーナ加熱状態に切り換えた場合の１次エネルギー消費量（ＭＪ）とヒートポンプ加熱状態に切り換えた場合の１次エネルギー消費量（ＭＪ）を求めることができるので、運転モード毎に１次エネルギー量が小さい方を選択して設定しておく。
ホットダッシュ運転モード（例えば暖房負荷が２．９ｋＷｈ）では、ヒートポンプ加熱で供給できる温水温度の上限が６０℃であり、７５℃の温水を供給できないので、バーナ加熱状態に切り換えるように設定しておく。
また、高温運転モード（例えば暖房負荷が３．６ｋＷｈ）では、バーナ加熱状態の１次エネルギー消費量（１４．４ＭＪ）がヒートポンプ加熱状態の１次エネルギー消費量（２４．４ＭＪ）よりも小さいので、バーナ加熱状態に切り換えるように設定し、低温運転モード（例えば暖房負荷が６．５ｋＷｈ）では、ヒートポンプ加熱状態の１次エネルギー消費量（１５．６ＭＪ）がバーナ加熱状態の１次エネルギー消費量（２６．３ＭＪ）よりも小さいので、ヒートポンプ加熱状態に切り換えるように設定しておく。
【００３７】
このようにして、運転制御手段５６が、どの運転モードを実行するかによってバーナ加熱状態に切り換えるかヒートポンプ加熱状態に切り換えるかを予め設定しておくことができるので、運転モードを選択するだけで、バーナ加熱状態とヒートポンプ加熱状態との切換を行うことができる。したがって、運転制御手段５６は、低温暖房端末８ｂから運転が要求されると、熱媒循環ポンプ３４を作動させるとともに、運転モードを選択することによりバーナ加熱状態又はヒートポンプ加熱状態に切り換える。
例えば、ホットダッシュ運転モード及び高温運転モードを行うときにはバーナ加熱状態に切り換え、低温運転モードを行うときにはヒートポンプ加熱状態に切り換える。この構成を採用することにより、熱媒を加熱するのに要する１次エネルギー消費量を小さく抑えて熱媒を低温暖房端末８ｂに供給することが可能となり、省エネ性に優れた熱媒供給装置を実現することができる。
【００３８】
バーナ加熱状態の場合には、運転制御手段５６が、上述の高温暖房運転と同様に、第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２、及び、開閉弁６０をバーナ加熱状態に切り換え、暖房バーナ１４を燃焼させてバーナ加熱式熱交換器１５にて熱媒を加熱させる暖房バーナ加熱作動を行う。
ここで、運転制御手段５６は、熱媒サーミスタ３７の検出温度と目標温度（低温暖房端末８ｂにて要求される熱媒の温度に応じて設定される）との偏差等に基づいて、熱媒サーミスタ３７の検出温度を目標温度とするための暖房バーナ１４の目標燃焼量を求め、その求めた目標燃焼量となるようにガス比例弁２０の開度及び燃焼用ファンＦの回転速度を制御する。
【００３９】
そして、運転制御手段５６は、低温暖房端末８ｂから運転が要求されると、低温往き路３６に備えられた熱媒断続弁（図示省略）を開弁させ、図１中太線にて示すように、低温暖房端末８ｂからの熱媒は、低温熱媒戻り路３１ｂと熱媒戻り路３１を通して潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａに供給されて加熱される。潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａにて加熱された熱媒は、第１熱媒路３２を通して膨張タンク３３、熱媒循環ポンプ３４を通過したのち、一部が低温往き路３６を通して低温暖房端末８ｂに供給される。つまり、低温暖房端末８ｂからの熱媒は、低温暖房回路９ｂを通して、バーナ加熱式熱交換器１５の潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａにより加熱され、その後、低温暖房端末８ｂに供給される。
そして、熱媒循環ポンプ３４を通過した熱媒のうち、残りの一部が顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂに供給されて加熱され、顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂにて加熱された熱媒は、第２熱媒路３５を通して膨張タンク３３に供給される。
【００４０】
ヒートポンプ加熱状態の場合には、運転制御手段５６が、ヒートポンプ装置１６を運転させるとともに、第１熱媒切換弁４０と第２熱媒切換弁６２、及び、開閉弁６０を切り換えることでヒートポンプ加熱状態に切り換える。
ここで、運転制御手段５６は、熱媒サーミスタ６３の検出温度と目標温度（低温暖房端末８ｂにて要求されている熱媒の温度に応じて設定される）との偏差等に基づいて、熱媒サーミスタ６３の検出温度を目標温度とするための圧縮機２１の目標回転速度を求め、その求めた目標回転速度となるように圧縮機２１の回転速度を制御する。
そして、図２中太線にて示すように、低温暖房端末８ｂからの熱媒は、低温熱媒戻り路３１ｂと第２熱媒バイパス路６１を通流してヒートポンプ加熱式熱交換器１７に供給されて加熱される。ヒートポンプ加熱式熱交換器１７で加熱された熱媒は、熱媒戻り路３１から第１熱媒バイパス路３９に通流し、潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａをバイパスして第１熱媒路３２を通して膨張タンク３３に供給され、熱媒循環ポンプ３４を通過したのち、その全量又はその一部が低温往き路３６を通して低温暖房端末８ｂに供給される。つまり、低温暖房端末８ｂからの熱媒は、低温暖房回路９ｂを通して、ヒートポンプ加熱式熱交換器１７により加熱され、その後、低温暖房端末８ｂに供給される。
【００４１】
〔第２実施形態〕
第２実施形態による熱媒供給装置１について、図５に基づいて説明するが、重複説明を避けるため、第１実施形態で説明した構成部品や同じ作用を有する構成部品については、同じ符号を付すことで説明を省略し、主として第１実施形態と異なる構成について説明する。
この第２の実施形態では、第１の実施形態が給湯バーナ１３と暖房バーナ１４を備えていたのに対し、給湯バーナ１３と暖房バーナ１４とを兼用する単一のバーナ１３（１４）を備えている。そのバーナ１３（１４）の燃焼により水を加熱する給湯加熱部３と熱媒を加熱するバーナ加熱式熱交換器１５とを備え、バーナ加熱式熱交換器１５が、燃焼ガスの潜熱により熱媒を加熱する潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａと顕熱により熱媒を加熱する顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂとから構成されて、いわゆる１缶３水形式に構成されている。
そして、給湯回路６を構成する給湯路５には、循環用バイパス路７０の熱媒にて給湯路５の湯水を加熱する液々熱交換器７１が付加され、その循環用バイパス路７０と第３熱媒バイパス路４３とが第２熱媒路３５に接続され、その接続箇所に熱媒切換弁７２が設けられるとともに、低温往き路３６と高温往き路３８がバイパス路７３で接続され、その接続箇所に熱媒切換弁７４が設けられている。
【００４２】
つぎに、運転制御手段５６による熱媒供給装置１の制御運転について説明するが、主として第１実施形態と異なる点について言及する。
給湯運転については、給湯加熱部３により水を加熱するのに加えて、液々熱交換器７１でも加熱する点が異なるだけで、その他は第１実施形態と同じであり、湯張り運転と追焚運転についても、特に異なる点はない。
高温暖房運転では、高温暖房端末８ａからの熱媒が、高温熱媒戻り路３１ａ、熱媒戻り路３１、膨張タンク３３、熱媒循環ポンプ３４を通して潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａに供給されて加熱される。潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａにて加熱された熱媒は、第１熱媒路３２を通して顕熱用バーナ加熱式熱交換器１５ｂに供給されて加熱され、その後、第２熱媒路３５及び高温往き路３８を通して高温暖房端末８ａに供給される。つまり、高温暖房端末８ａからの熱媒は、高温暖房回路９ａを通して、バーナ加熱式熱交換器１５により加熱され、その後、高温暖房端末８ａに供給される。
【００４３】
低温暖房運転では、第１の実施形態と同様に、運転制御手段５６が、ホットダッシュ運転モード及び高温運転モードを行うときにはバーナ加熱状態に切り換え、低温運転モードを行うときにはヒートポンプ加熱状態に切り換える。
バーナ加熱状態の場合には、低温暖房端末８ｂからの熱媒が、低温熱媒戻り路３１ｂ、熱媒戻り路３１、膨張タンク３３、熱媒循環ポンプ３４を通して潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａに供給されて加熱される。潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａで加熱された熱媒は、第１熱媒路３２を通流し、必要に応じて、高温往き路３８からの高温の熱媒がバイパス路７３を通して混合され、低温往き路３６を通して低温暖房端末８ｂに供給される。つまり、低温暖房端末８ｂからの熱媒は、低温暖房回路９ｂを通して、バーナ加熱式熱交換器１５の潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａにより加熱され、その後、低温暖房端末８ｂに供給される。
ヒートポンプ加熱状態の場合には、図５中太線にて示すように、低温暖房端末８ｂからの熱媒が、低温熱媒戻り路３１ｂとヒートポンプ用熱媒路としての第２熱媒バイパス路６１を通流してヒートポンプ加熱式熱交換器１７に供給されて加熱される。加熱された熱媒は、熱媒戻り路３１から潜熱用バーナ加熱式熱交換器１５ａを経て、その全量又はその一部が低温往き路３６を通して低温暖房端末８ｂに供給される。つまり、低温暖房端末８ｂからの熱媒は、低温暖房回路９ｂを通して、ヒートポンプ加熱式熱交換器１７により加熱され、その後、低温暖房端末８ｂに供給される。
【００４４】
〔別実施形態〕
先の実施形態では、熱媒戻り路３１に対して、ヒートポンプ用熱媒路６１を並列状態に設けた例を示したが、ヒートポンプ用熱媒路６１を熱媒戻り路３１に対して直列状態に設けて実施することもできる。
【符号の説明】
【００４５】
１ 熱媒供給装置
８ａ 高温暖房端末
８ｂ 低温暖房端末
９ａ 高温暖房回路
９ｂ 低温暖房回路
１４ バーナ
１５ バーナ加熱式熱交換器
１６ ヒートポンプ装置
１７ ヒートポンプ加熱式熱交換器
３１ 熱媒戻り路
３１ａ 高温熱媒戻り路
３１ｂ 低温熱媒戻り路
３３ 膨張タンク
３４ 熱媒循環ポンプ
６１ ヒートポンプ用熱媒路
６２ 切換弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナの燃焼により熱媒を加熱するバーナ加熱式熱交換器にて加熱された熱媒を低温暖房端末に供給する低温暖房回路と、前記バーナ加熱式熱交換器にて前記低温暖房端末への熱媒よりも高温に加熱された熱媒を高温暖房端末に供給する高温暖房回路とを備え、前記低温暖房回路と高温暖房回路が、膨張タンク及び熱媒循環ポンプを共用するように構成され、前記低温暖房回路には、前記バーナ加熱式熱交換器に加えて、ヒートポンプ装置の媒体により熱媒を加熱するヒートポンプ加熱式熱交換器が設けられ、その低温暖房回路が、前記バーナ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するバーナ加熱状態と前記ヒートポンプ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態とに切換自在に構成されている熱媒供給装置であって、
前記低温暖房端末からの熱媒を前記ヒートポンプ加熱式熱交換器に供給するヒートポンプ用熱媒路が、前記低温暖房端末からの熱媒の全量又はその一部を前記ヒートポンプ加熱式熱交換器へ直接供給するように構成されている熱媒供給装置。
【請求項２】
前記ヒートポンプ用熱媒路が、前記低温暖房端末からの熱媒を前記バーナ加熱式熱交換器へ戻す熱媒戻り路に対して並列状態に設けられ、前記低温暖房端末からの熱媒を前記バーナ加熱式熱交換器に供給するか又は前記ヒートポンプ加熱式熱交換器に供給するかを切り換える切換弁が設けられている請求項１に記載の熱媒供給装置。
【請求項３】
前記熱媒戻り路が、前記高温暖房端末に接続の高温熱媒戻り路と前記低温暖房端末に接続の低温熱媒戻り路とを備え、前記ヒートポンプ用熱媒路が、前記高温熱媒戻り路と低温熱媒戻り路が合流する手前の低温熱媒戻り路に対して並列状態に設けられている請求項２に記載の熱媒供給装置。
【請求項１】
バーナの燃焼により熱媒を加熱するバーナ加熱式熱交換器にて加熱された熱媒を低温暖房端末に供給する低温暖房回路と、前記バーナ加熱式熱交換器にて前記低温暖房端末への熱媒よりも高温に加熱された熱媒を高温暖房端末に供給する高温暖房回路とを備え、前記低温暖房回路と高温暖房回路が、膨張タンク及び熱媒循環ポンプを共用するように構成され、前記低温暖房回路には、前記バーナ加熱式熱交換器に加えて、ヒートポンプ装置の媒体により熱媒を加熱するヒートポンプ加熱式熱交換器が設けられ、その低温暖房回路が、前記バーナ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するバーナ加熱状態と前記ヒートポンプ加熱式熱交換器にて熱媒を加熱するヒートポンプ加熱状態とに切換自在に構成されている熱媒供給装置であって、
前記低温暖房端末からの熱媒を前記ヒートポンプ加熱式熱交換器に供給するヒートポンプ用熱媒路が、前記低温暖房端末からの熱媒の全量又はその一部を前記ヒートポンプ加熱式熱交換器へ直接供給するように構成されている熱媒供給装置。
【請求項２】
前記ヒートポンプ用熱媒路が、前記低温暖房端末からの熱媒を前記バーナ加熱式熱交換器へ戻す熱媒戻り路に対して並列状態に設けられ、前記低温暖房端末からの熱媒を前記バーナ加熱式熱交換器に供給するか又は前記ヒートポンプ加熱式熱交換器に供給するかを切り換える切換弁が設けられている請求項１に記載の熱媒供給装置。
【請求項３】
前記熱媒戻り路が、前記高温暖房端末に接続の高温熱媒戻り路と前記低温暖房端末に接続の低温熱媒戻り路とを備え、前記ヒートポンプ用熱媒路が、前記高温熱媒戻り路と低温熱媒戻り路が合流する手前の低温熱媒戻り路に対して並列状態に設けられている請求項２に記載の熱媒供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−３６６８０（Ｐ２０１３−３６６８０Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３２２５（Ｐ２０１１−１７３２２５）
【出願日】平成２３年８月８日（２０１１．８．８）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月８日（２０１１．８．８）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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